JP4838501B2 - 撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は撮像装置及びその製造方法に関し、特に撮像素子（受光素子）の受光面上に、板状の透明部材が配設された撮像装置とその製造方法に関する。
撮像素子（受光素子）として、CCDあるいはCMOSイメージセンサー等を用いた撮像装置は、例えば特許文献１乃至特許文献３に示されるように、撮像素子をパッケージ内に収容すると共にこの撮像素子上に透明ガラス板を配設して、外部光が透明ガラス板を介して撮像素子に入射されるよう構成されている。
上記先行例1（特開昭６２−６７８６３号公報）にあっては、半導体基板２１はリード２６上に搭載され、半導体基板２１の電極はボンディングワイヤ２５によりリード２６に接続され、半導体基板２１の上面（受光面）にガラス板２２が配設されてなり、これらが当該ガラス板２２の表面が露出するように、黒色色素を含み光吸収材として機能する樹脂２３によって封止された構造が示されている。
係る構造にあっては、ガラス板２２の周囲に封止樹脂２３が配設されて封止処理がなされるが、封止処理の際に、当該樹脂２３がガラス板２２表面・受光部まで延在して前記半導体基板への入光量を低下させるおそれが大である。
尚、本件先行例1に於いては、他の実施例として、前記ガラス板２２上にガラス板２７を配置された構造が示されている。係る構造にあっては、ガラス板２２及び樹脂２３上に跨がってガラス板２７をはり合わせるとしているが、上記のような樹脂２３の不要な流れ、及びこれに基づく入光量低下の問題点は存在する。
また、上記先行例２（特開平５−１３７３８号公報）にあっては、固体撮像素子２上にオンチップレンズ３、空間９を介して透明ガラス板７が配設され、当該ガラス板７上をも覆って透明樹脂８が被覆された構造が示されている。係る構造によれば、透明ガラス板７上には透明樹脂８が被覆されることから、当該透明樹脂８に於いて光の吸収がなされることは殆ど無いが、樹脂表面には微細な凹凸が存在し、入射光の散乱及び／或いは反射を招来してしまう。
モールド成形された透明樹脂８の表面の平坦性を高めるようとすれば、モールド用の金型の平滑度を高める（面の粗さを小さくする）か、モールド処理後に樹脂表面を研磨するなどの処理が必要である。このような手法によれば、コストの上昇につながってしまう。
また、上記先行例３（特開平５−４１５０６号公報）にあっては、固体撮像素子１上にマイクロレンズ４、透明樹脂５を介してガラス板７が配設され、当該ガラス板２２の表面が露出するように透明樹脂６が被覆された構造が示されている。係る構造によれば、ガラス板上受光部に樹脂６が延在しても、当該樹脂が透明であることから入光量の低下を招く恐れは殆ど無い。
しかしながら、透明樹脂は光透過性をもたせるために、ガラス繊維或いは炭素粒子などのフィラーが添加されていない。この為、熱膨張係数が大きく、封止処理或いはその後電子機器に実装する際の加熱処理に於いて、当該透明樹脂は変形を生ずる。当該透明樹脂の変形により、半導体デバイスとして変形（反り）を生じ、ガラス板、マイクロレンズ及び固体撮像素子に大きなストレスが加わり、当該撮像装置の性能の低下を招いてしまう。
特開昭６２−６７８６３号公報（第４頁、第２図） 特開平５−１３７３８号公報（第２−３頁、第１図） 特開平５−４１５０６号公報（第３頁、第３図）
前述の如く、先行例１に開示される技術にあっては、ガラス板２２の周囲に封止樹脂２３が配設されて封止処理がなされるが、封止処理の際に、当該樹脂２３がガラス板２２表面・受光部まで延在して前記半導体基板への入光量を低下させる恐れが大である。
また、他の実施例として、前記ガラス板２２上にガラス板２７を配置してなる構造が示されている。係る構造にあっては、ガラス板２２及び樹脂２３上に跨がってガラス板２７をはり合わせる構成としているが、上記のような樹脂２３の不要な流れ及びこれに基づく入光量低下の問題点は依然として存在する。
また先行例２に開示される技術にあっては、透明ガラス板７上には透明樹脂８が被覆されることから、当該透明樹脂８に於いて光の吸収がなされることは殆ど無いが、樹脂表面には微細な凹凸が存在することから、入射光の散乱及び／或いは反射を招来してしまう。
更に、先行例３に開示される技術にあっては、透明樹脂は光透過性をもたせるために、ガラス繊維或いは炭素粒子などのフィラーが添加されていない。この為、熱膨張係数が大きく、封止処理或いはその後電子機器に実装する際の加熱処理に於いて、当該透明樹脂は変形を生ずる。当該透明樹脂の変形により、半導体デバイスとして変形（反り）を生じ、ガラス板、マイクロレンズ及び固体撮像素子に大きなストレスが加わり、当該撮像装置の性能の低下を招いてしまう。
本発明は、このような従来技術に於ける問題点を改善しようとするものであって、高い入光性を得るために外装材として透明樹脂を用いる構造にあって、当該透明樹脂に熱膨張が生じても撮像装置として変形量が少なく、もって高い撮像機能を有する撮像装置構造とその製造方法を提供するものである。
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
また、請求項１によれば、
受光面を有する撮像素子と、
前記撮像素子の前記受光面側に配設された第１の板状透明部材と、
前記撮像素子及び前記第１の板状透明部材を封止する透明樹脂と、
前記第１の板状透明部材に対向する位置の前記透明樹脂上に配設された第２の板状透明部材と
を備えることを特徴とするものである。
また、請求項２によれば、
請求項１記載の撮像装置において、
前記第２の板状透明部材の面積は、前記第１の板状透明部材の面積よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項３によれば、
請求項１記載の撮像装置において、
前記第１の板状透明部材と前記撮像素子との間には空気層があることを特徴とするものである。
また、請求項４によれば、
請求項１記載の撮像装置において、
前記第１の板状透明部材と前記撮像素子との間には光透過接着材が配設されていることを特徴とするものである。
また、請求項５によれば、
請求項１記載の撮像装置において、
前記第１の板状透明部材は、前記撮像素子の受光面に形成されたレンズ部材に直接接して配設されていることを特徴とするものである。
また、請求項６によれば、
請求項１記載の撮像装置において、
前記第２の板状透明部材は、前記第１の板状透明部材と接していることを特徴とするものである。
また、請求項７によれば、
受光面を有する撮像素子と、
前記撮像素子の前記受光面側に配設された板状透明部材と、
前記撮像素子及び前記板状透明部材を封止する透明樹脂と、
を備える撮像装置において、
前記板状透明部材は、前記撮像素子の受光面に形成されたレンズ部材に直接接して配設されていることを特徴とするものである。
また、請求項８によれば、
請求項７記載の撮像装置において、
前記板状透明部材を前記撮像素子に接着剤を用いて固定すると共に、前記板状透明部材または前記撮像素子の前記接着剤が配設される接着剤配設位置の少なくとも一方に溝部を形成したことを特徴とするものである。
また、請求項９によれば、
請求項７記載の撮像装置において、
前記板状透明部材を前記撮像素子に接着剤を用いて固定すると共に、前記板状透明部材または前記撮像素子の前記接着剤が配設される接着剤配設位置に疎水性の部材を配設したことを特徴とするものである。
また、請求項１０によれば、
支持基板上に撮像素子を搭載する工程と、
前記撮像素子上に第１の板状透明部材を配設する工程と、
前記撮像素子と、前記支持基板に配設された電極とを接続する工程と、
金型内に第２の板状透明部材を装着すると共に、前記撮像素子及び前記第１の板状透明部材が配設された支持基板を前記第１の板状透明部材と前記第２の板状透明基板とが対向するよう前記金型内に配置する工程と、
前記撮像素子及び前記第１の板状透明部材の周囲を樹脂封止する工程と、
を備えてなることを特徴するものである。
上述の如く本発明によれば、第２の透明基板は補強部材として機能するため、撮像装置に反りが発生することを防止できる。
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
本発明の第１実施例である撮像装置１００を、図１に示す。同図に示すように、本実施例にあって、撮像装置１００は、大略すると撮像素子（受光素子）１１，支持基板１２，マイクロレンズ１３，第一の板状透明部材１４，透明樹脂１５，第二の板状透明部材１６，及び外部接続端子１７などにより構成される。
ここで、撮像素子１１は、その受光面１８を上面として、ダイボンディング材１９を介して支持基板１２に搭載・固着されている。当該撮像素子１１の受光面１８には、複数個のフォトダイオードがマトリックス状に形成されており（図示せず）、当該フォトダイオード上には、カラーフィルタ層（図示せず）を介してマイクロレンズ１３が配設されている。
カラーフィルタ層は、例えば顔料が添加されたフォトレジスト（感光性樹脂）から構成され、個々のフォトダイオードに対応するよう画成されて、三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のいずれか一つに着色されて、所定の順序で配列されている。
また、マイクロレンズ１３は、例えばポジ型フォトレジストから構成され、個々のフォトダイオードに対応するよう、フォトエッチング技術及びリフロー技術、或いは転写技術により、略半球状に形成された複数のレンズ体１３ａの集合体として形成されている。個々のレンズ体１３ａは、入射される光を対応するフォトダイオードの受光部へ集光する。
一方、前記支持基板１２は、ガラスエポキシ系樹脂を基材とする多層配線基板から構成され、その表面及び／あるいは内部には配線、及び層間接続用ビア（図示せず）が形成されている。そしてその撮像素子１１が搭載される面には、ワイヤ接続用ボンディングパッド（図示せず）が配設され、他方の面にはランド（図示せず）が配設されている。当該支持基板１２は、インターポーザとも称される。
前記撮像素子１１の電極と、支持基板１２上に配設されたボンディングパッドは、金（Ａｕ）線からなるワイヤ２０により電気的に接続されている。一方、支持基板１２の下面に形成されたランドには、はんだボールからなる外部接続端子１７が配設されている。従って、撮像素子１１の電極は、ワイヤ２０、基板１２に於ける配線及び層間接続用ビアを介して外部接続端子１７に電気的に接続されている。
また、前記撮像素子１１の受光面上には、スペーサ２１を介して、透明ガラスからなる第一の板状透明部材１４が配設され、更に当該第一の透明部材１４を覆って透明樹脂１５が配設されている。本実施例にあっては、更に、当該透明樹脂１５上に、前記第一の板状透明部材１４よりも大きな面積を有する透明ガラスからなる第二の板状透明部材１６が配設されている。当該第二の板状透明部材１６は、透明樹脂１５表面に配設・固着されている。
即ち、本実施例にあっては、撮像素子１１の受光面に於いて、マイクロレンズ１３上には、透明ガラスからなる第一の板状透明部材１４、透明樹脂１５、及び透明ガラスからなる第二の板状透明部材１６が配設されて構成されている。ここで、“透明”とは、撮像素子の受光域に対して透明であることを指し、撮像素子が可視光を対象とするものであれば、当該可視光に対して透明であることを指す。
このような構成において、第一の板状透明部材１４は、スペーサ２１を介して撮像素子１１上に配置されており、当該第一の透明部材１４とマイクロレンズ１３との間隙部分に空間２２が存在し、当該空間２２に空気が存在する。
マイクロレンズ１３の集光性は、入射光路上マイクロレンズ１３の入射光側にある部材の屈折率との差によって決定される。マイクロレンズ１３の屈折率は一般的に1.55程度（材料によって多少異なる）であり、空気の屈折率は１であることから、マイクロレンズ１３の周囲（第一の板状透明部材１４との間）に空気が存在することにより、マイクロレンズ１３の集光性は最大限に発揮される。また、第一の板状透明部材１４の外表面は、透明樹脂１５内に封入された状態とされ、第一の板状透明部材１４の上には封止樹脂１５ａが存在している。
このように第一の板状透明部材１４が透明樹脂１５内に封入されることにより、当該第一の板状透明部材１４は確実に保持され、位置ずれが防止される。また、第一の板状透明部材１４上に均一な厚さを有する封止樹脂１５ａが存在するため、光の入射特性を高めることができる。当該透明樹脂１５は、樹脂モールド法により形成され、第一の透明部材１４を封入すると共に、撮像素子１１及びワイヤ２０などを保護する。
ここで、透明樹脂１５は、透明性を有する必要から、ガラス繊維，カーボンなどのフィラーが添加されていない樹脂が適用される。従って、前述の如く、透明樹脂１５は熱膨張率が大きく、加熱・冷却によって膨張あるいは収縮する度合いが大きい。
一方、前記第一の透明部材１４の面積は、撮像素子１１の電極と支持基板１２上のボンディングパッドとの間をワイヤ２０により接続する際、ボンディング用キャピラリが当該透明部材１４に当接してしまうことを避ける為、撮像素子１１の面積に比べて小さなものとされている。従って、加熱或いは冷却によって支持基板１２あるいは透明樹脂１５が熱膨張或いは収縮した際、この熱膨張を当該第一の透明部材１４のみで吸収することは困難である。
尚、各部材の線膨張率は、透明樹脂１５が50〜150×10-6（1/℃）、板状透明部材１４（ガラス）が8〜10×10-6（1/℃）、支持基板１２（ガラスエポキシ樹脂）はＸＹ方向が10〜20×10-6（1/℃）でZ方向が100〜250×10-6（1/℃）である。
本実施例にあっては、前述の如く、係る第一の板状透明部材１４を覆う透明樹脂１５ａ上に、第二の板状透明部材１６が配設されて構成される。係る第二の板状透明部材１６は、ワイヤーボンディング処理と関係なく配設することが可能であるため、第一の板状透明部材１４よりも大きな面積を有して、即ち支持基板１２の面積と同等の面積をもって配設することができる。
また、当該第二の板状透明部材１６は、ガラス材から構成されることにより、支持基板１２、或いは透明樹脂１５に比して熱膨張率が小さく、更にその厚さも任意に設定できる。従って、必要な強度を容易に得ることができる。従って、加熱によって支持基板１２或いは透明樹脂１５が熱膨張しようとする場合、この熱膨張は第二の板状透明部材１６により規制される。この為、支持基板１２或いは透明樹脂１５の熱膨張に起因して、撮像装置１００に反りが発生することを防止することができ、当該撮像装置１００の信頼性を高めることができる。
前記第二の板状透明部材１６の強度は、その厚さにより調整可能である。従って、撮像装置１００に使用される支持基板１２或いは透明樹脂１５の熱膨張率の値に対応して、適宜最適な厚さを選択することが可能である。これにより、撮像装置１００の信頼性の向上を図ることができると共に、撮像装置１００の不要な大型化を防止することができる。
また、本実施例によれば、撮像装置１００の最も外側の受光部は、ガラス板からなる第二の板状透明部材１６から構成される。従って、その表面平坦性は十分高く、入射光の乱反射などを招来せず、高い光学特性（受光効率）を得ることができる。
尚、第一の板状透明部材１４、並びに第二の板状透明部材１６の表面には、必要に応じてＡＲ（反射防止）コート及び／或いはＩＲ（赤外線阻止）コートなどを施しても良い。
また、本実施例にあっては、第一の板状透明部材１４と第二の板状透明部材１６との間に、封止樹脂１５ａ（透明モールド樹脂）が存在するが、この時、当該透明樹脂１５ａと第二の板状透明部材１６の屈折率をできるだけ近似するよう、これらの材料を選択することが望ましい。これは、透明モールド樹脂１５ａと第二の板状透明部材１６との接触面に凹凸があった場合、両者の屈折率が異なると、当該凹凸部にレンズ作用を生じて光学特性が低下してしまうためである。
更に、本実施例では第二の板状透明部材１６としてガラス材を用いたが、これに限られるものではなく、透明性（光透過率）が高く熱膨張率が小さく、更に強度が高ければ、樹脂材であってもかまわない。
次に、本発明による撮像素子の第２実施例について説明する。
本発明の第２実施例に係る撮像装置１１０を、図２に示す。
尚、以下の各実施例を示す図７乃至図２２にあっては、前記第１実施例に示した構成と同一構成・部位については同一の符号を付して、その説明を省略する。
本発明の第２の実施例に係る撮像装置１１０は、撮像素子１１と第一の板状透明部材１４との間に、光透過性接着剤２０１を配したことを特徴とする。当該光透過性接着剤２０１は、集光特性を高めるために、マイクロレンズ１３の屈折率よりも小さな屈折率を有する材料が選択される。
本実施例に係る撮像装置１１０にあっては、透明樹脂１５内に空間が存在せず、全て樹脂或はガラスにより構成されるため、上方からの外力に対する強度をより高めることができる。
次に、本発明による撮像素子の第３実施例について説明する。
本発明の第３実施例に係る撮像装置１２０を、図３に示す。本実施例に係る撮像装置１２０は、第一の板状透明部材１４を、マイクロレンズ１３の上に直接載置したことを特徴とする。第一の板状透明部材１４は、接着剤３０１により撮像素子１１に固着され、またマイクロレンズ１３ａの周囲の空間には空気の存在を可能としている。
係る構成とすることにより、マイクロレンズ１３と第一の板状透明部材１４との間に透明樹脂を充填した構成に比べ、良好な光学特性を得ることができる。第一の板状透明部材１４を、マイクロレンズ１３により直接支持するため、上方からの圧力に対する強度を高めることができる。
尚、第一の板状透明部材１４をマイクロレンズ１３の上部に直接接するよう配置すること基づく効果は、説明の便宜上、図１４以降を用いて説明する第７実施例以降の説明において行う。
次に、本発明による撮像素子の第４実施例について説明する。
本発明の第４実施例に係る撮像装置１３０を、図４に示す。本実施例に係る撮像装置１３０は、第一の透明部材１４の上面１４ａを透明樹脂１５から露出させ、当該上面１４ａと透明樹脂１５の上面１５ａを同一平面（面一）としたことを特徴とする。従って、第二の板状透明部材１６は、第一の板状透明部材１４の上面及び各透明樹脂１５の上面に接して配設される。
このような構成にあっては、第一の板状透明部材１４と第二の板状透明部材１６との間に空気或いは樹脂が介在しないため、入射光の不要な屈折を無くすることができ、高い光学特性を得ることができる。
次に、本発明による撮像素子の第５実施例について説明する。
本発明の第５実施例に係る撮像装置１４０を、図５に示す。本実施例に係る撮像装置１４０は、第二の板状透明部材１６の、前記透明樹脂１５に接する部位に凹凸部５０１を設け、当該透明樹脂１５と第二の板状透明部材１６との接触面積を増加せしめたことを特徴とする。当該凹凸部５０１は、撮像素子１１の受光領域に対応する領域を含むことの無いよう、その配設箇所、面積が選択される。
係る構成に於いて、第二の板状透明部材１６と透明樹脂１５の熱膨張率は異なる。
従って、第二の板状透明部材１６の透明樹脂１５との接触面は、加熱・冷却時に熱膨張差による応力を受ける。この応力は、透明樹脂１５と第二の板状透明部材１６との接合面に剪断方向に作用するため、接合面が平滑面であると第二の板状透明部材１６が透明樹脂１５から剥離する可能性がある。
しかしながら、本実施例にあっては、第二の板状透明部材１６透明樹脂１０５との接する部位に凹凸部５０１を配設することにより、両者の接着強度を高めた為、熱膨張率の相違に基づく応力が第二の板状透明部材１６と透明樹脂１５との界面に作用しても、当該第二の板状透明部材１６の剥離は生じない。これにより、撮像装置１４０は高い信頼性を得ることができる。
次に、本発明による撮像素子の第６実施例について説明する。
本発明の第６実施例である撮像装置１５０を、図６に示す。本実施例に係る撮像装置１５０は、第二の板状透明部材１６の上部に位置して、レンズ６０１が組み込まれたレンズバレル６０２が装着された事を特徴とする。当該レンズバレル６０２は、レンズ用ホルダー６０３を用いて第二の板状透明部材１６を含む撮像装置本体に装着・固定される。
本実施例にあって、レンズ用ホルダー６０３は、遮光性を有するフィラーが混入された樹脂から形成され、撮像素子１１への入射する光を、前記レンズ６０１を通して入射する光に限定する。これにより、レンズ６０１以外からの入射光によりもたらされるノイズを排除し、もって当該撮像素子の光学特性を低下せしめるゴースト、フレアの発生を防止する。
このように、レンズバレル６０２を取り付けるためのホルダー６０３を利用して遮光処理を行うことにより、撮像装置１５０の価格の上昇を招くことは無い。
ここで、本発明に係る撮像装置の製造方法について、前記第２実施例に於ける撮像装置１１０の製造方法を掲げ、図７乃至図１３を用いて説明する。
本実施例では、一つの工程に於いて複数個の撮像装置１１０を形成するため、基板としては撮像素子搭載用の支持基板１２を複数個含む大版の基板７０１が適用され、予めその基板１２部にそれぞれ撮像素子１１が搭載・固着される。
まず、図７に示すように、多層構造とされたガラスエポキシ製の基板７０１の上に、ダイボンディング材１９を用いて撮像素子（受光素子）１１を搭載・固着する。撮像素子１１の受光面３０には、予めカラーフィルタ層及びマイクロレンズを配設しておく。
続いて、図８に示すように、撮像素子１１のマイクロレンズ（図示せず）上に、光透過性接着剤２０１を用いて板状透明部材１４を配設・固着する。当該板状透明部材１４はガラス製であり、また光透過性接着剤２０１はその屈折率がマイクロレンズ１３の屈折率より小さな材料が選択される。また、当該板状透明部材１４は、撮像素子１１の電極パッドへのワイヤ接続の際、ボンディングツールが接触する恐れが無く、且つ撮像素子の受光領域を覆うに十分な大きさ・面積をもって配設される。
尚、撮像素子１１を支持基板１２にダイボンディングする処理は、撮像素子１１に板状透明部材１４を接着した後に行っても良い。撮像素子１１のマイクロレンズ１３上に、光学特性を阻害する異物が付着することを防止する為、できるだけ早い時点で撮像素子１１の受光面を透明部材１４にて被覆してしまうことが望ましい。
板状透明部材１４が配設された撮像素子１１が支持基板１２に搭載された後、図９に示されるように、当該撮像素子１１の電極パッドと支持基板１２の電極がワイヤ２０により電気的に接続される。
ワイヤーボンディング処理の終了後、基板７０１をモールド金型に装着して、透明樹脂１５のモールド形成処理を行う。本実施例では、モールド処理方法として、コンプレッションモールド法を適用する。
図１０は、このコンプレッションモールド法に用いる金型５５０に、モールド処理がなされる撮像素子が搭載された基板７０１などが装着された状態を示す。係る金型５５０にあって、下金型５５１はベース５５２上に配設され、その外周部には枠状部材１５３が配設されている。この枠状部材５５３は、バネ５５４により上下に移動可能に支持されている。また、下金型５５１，枠状部材５５３の上方には、上金型５５５が配設され、バネ５５６により上下に移動可能に支持されている。尚、バネ５５４，５５６は電動式のバネであり、図示しない制御装置により伸縮動作可能とされている。
係るモールド装置を用いてのモールド処理に於いて、まず下金型５５１の内部上面に、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるリリースフィルム５５７を載置し、更に当該リリースフィルム５５７の上に第二の板状透明部材１６となるガラス板１６Ａを載置する。
次に、下金型５５１と枠状部材５５３とから構成される空間からなるキャビティ５５８内に、溶融された透明樹脂１５Ａを所定の深さ迄導入する。尚、ベース１５２には加熱装置（図示せず）が設けられており、透明樹脂１５Ａは溶融した状態でキャビティ５５８内に保持される。一方、前記基板７０１は、その撮像素子搭載面を下にして、即ち撮像素子１１上の透明部材１４がガラス板１６Ａと対向する如く、前記上金型５５５に予め保持される。
続いて、バネ５５４，５５６を駆動して上金型５５５を下降させ、図１１に示すように、基板７０１に保持された撮像素子部を透明樹脂１５Ａ中に浸漬する。そして、キャビティ５５８内に空隙が生じないように加圧しつつ、透明樹脂１５Ａの加熱処理を行う。
透明樹脂１５Ａが硬化し、透明樹脂１５からなるモールド樹脂被覆が形成された後、バネ５５４、５５６を駆動して枠状部材５５３を下方に移動すると共に、上金型５５５を上方に移動する。しかる後、基板７０１を移動させ、ガラス板１６Ａ、透明樹脂１５Ａをリリースフィルム５５７から剥離する。係る工程により、基板７０１上に搭載された複数個の撮像素子が、透明樹脂１５Ａにより被覆され、且つ当該透明樹脂１５Ａ上にガラス板１６Ａが配設された構造が形成される。
次いで、基板７０１の裏面に在る複数の電極パッドに、半田ボールからなる外部接続端子１７を形成する。係る状態を図１２に示す。
次いで、図１３に示されるように、基板７０１、透明樹脂１５Ａ及びガラス板１６Ａの積層構造体を、ダイシングソー５５９を用いてダイシングラインＡに沿って切断し、複数個の撮像素子に分離する。このような工程により、前記図２に示した個片化された撮像装置１１０が製造される。
本実施例における製造方法にあっては、第二の板状透明部材１６Ａとなるガラス板を、予め金型５５０内に配置しておき、封止用透明樹脂１５Ａの導入、撮像素子１１及び第一の透明部材１４が配設された基板７０１を装着して樹脂封止を行う。このため、撮像素子１１及び第一の板状透明部材１４の樹脂封止と、第二の板状透明部材１６となるガラス板１６Ａの装着を同時に実施することができ、高い製造効率を得ることができる。
尚、本製造方法にあっては、大型の基板７０１を用いて、複数の撮像装置１１０を同時に製造する方法（多数個取り）を採用したが、勿論単一の撮像装置１１０を製造する方法を用いてもかまわない。また、係る製造方法は、前記第１実施例、及び第３乃至第６実施例に於ける撮像装置１００、１２０〜１５０の製造に適用することができる。
次に、本発明による撮像素子の第７実施例について説明する。
本発明の第７実施例である撮像装置１６０を、図１４に示す。
本実施例に係る撮像装置１６０は、板状透明部材１４が、マイクロレンズ１３上に、当該マイクロレンズ１３に直接接するように配設されてなることを特徴とする。そして、当該板状透明部材１４の主面は、封止樹脂１５から表出された構成とされている。（係る構成にあっては、第二の板状透明部材１６を用いていない。）
前述の如く、マイクロレンズ１３は、板状透明部材１４に対向する面、即ち光入射面に対して略半球状に突出したマイクロレンズ１３ａが複数個並んで形成された構成とされている。（図１５（図１４の矢印Ｂ１で示す部分の拡大図）及び図１６（１個のレンズ体１３ａの拡大図）に示す。）
図１６に示されるように、マイクロレンズ１３は撮像素子１１上にカラーフィルタ層８０１を介して配設される。個々のマイクロレンズ１３ａは、撮像素子１１の受光面に複数個形成されたフォトダイオード８０２に一対一対応して配置される。即ち、レンズ体１３ａはフォトダイオード８０２と同数又はそれ以上の個数形成されている。
係る構成によれば、板状透明部材１４は、マイクロレンズ１３ａの半球状レンズ部先端において、当該レンズ部に点接触状態にて支持される。従って、板状透明部材１４は、マイクロレンズ１３（レンズ体１３ａ）により、複数の支持点をもってその略全面が支持される。前記板状透明部材１４は、その外周部に於いて、撮像素子１１に対し接着剤８０３をもって固着され、後の工程に於いて封止樹脂１５により樹脂外装処理がなされる迄の間、当該板状透明部材１４が移動或いは位置ずれを生ずることを防止する。
前述の如く、本実施例に於いては、マイクロレンズ１３を構成するレンズ体１３ａと板状透明部材１４は、当該レンズの先端頂部に於いて直接に接している。しかしながら、各レンズ体１３ａは曲面を有しているため、板状透明部材１４とレンズ体１３ａとの間には、直接接触した部位を除いて空間２２が存在し、係る空間に於ける空気の存在を可能としている。このため、各レンズ体１３ａとその周囲空間との間には、大きな屈折率差が存在する。従って、板状透明部材１４を通して入射した光を確実にフォトダイオード領域に集光することができ、撮像装置１６０の出力特性の低下を招く恐れは無い。
尚、板状透明部材１４は、複数（多数）のレンズ１３ａにより支持されるため、個々のレンズ体１３ａそれぞれに異なる負荷・加重が加わることは殆ど無く、もって特定のレンズ体１３ａの光学特性に変化を招来することは無い。従って、当該撮像装置１６０の光学特性の低下を招くことは無い。
次に、本発明による撮像素子の第８実施例について説明する。
本発明の第８実施例である撮像装置１７０を、図１７に示す。本実施例に係る撮像装置１７０の基本的な構成は、前記図１４に示す撮像装置１６０と同一である。しかしながら、本実施例に係る撮像装置１７０にあっては、接着剤８０３が配設される位置（図１７に矢印Ｂ２で示す破線で囲んだ部分）に於いて、撮像素子１１ならびに板状透明部材１４の対向部に、溝８０７，８０８が配設される。
係る溝の配設部を、図１８に拡大して示す。同図に示すように、板状透明部材１４はマイクロレンズ１３上に直接接するよう配設されており、このため撮像素子１１と板状透明部材１４との間には僅かな間隙８０６が存在する。
一方、撮像素子１１上にあって板状透明部材１４の周囲に供給される接着剤は、供給時には液状である。このため、当該接着剤が毛細管現象によって前記間隙８０６中を移動し、マイクロレンズ１３迄入り込んでしまう可能性がある。このようにして侵入した接着剤８０３が、マイクロレンズ１３を含む受光エリアに到達すれば、撮像素子１１の光学特性を悪化させる。
本実施例にあっては、撮像素子１１及び板状透明部材１４の対向する部位に、マイクロレンズ１３などの受光エリアを囲んで連続する帯状に、溝８０７，８０８を配設する。
係る溝の配設により、毛細管現象による液状接着剤の流入は、当該溝８０７，８０８に於いて阻止され、接着剤８０３による受光エリアの汚染が防止される。溝８０７，８０８は、毛細管現象による接着剤８０３の流動を阻止すると共に当該接着剤溜まりを形成する。
係る構成により、撮像装置１７０の受光特性の低下が防止される。尚、本実施例では撮像素子１１及び板状透明部材１４の双方に溝が設けられたが、いずれか一方にのみ溝を形成しても、一定の効果を得ることができる。
次に、本発明による撮像素子の第９実施例について説明する。
本発明の第９実施例である撮像装置の接着剤配設位置Ｂ２を、図１９に拡大して示す。
即ち、本実施例に係る撮像装置にあっては、前記溝の配設に替えて、受光素子１１及び板状透明部材１４の対向する部位に、疎水性材料層８０９を配設したことを特徴とする。
疎水性材料としては、例えばHMDS（ヘキサメチルジシラザン）を用いることができ、これを撮像素子１１及び／又は板状透明部材１４の対向部位に選択的に塗布して、疎水性材料層８０９を形成する。この疎水性材料が有する疎水性により、撮像素子１１と板状透明部材１４との間の間隙８０６への、接着剤８０３の侵入は阻止される。従って、接着剤８０３によるマイクロレンズ１３など受光エリアの汚染が防止され、撮像装置の信頼性を高めることができる。
次に、本発明による撮像素子の第１０実施例について説明する。
本発明の第１０実施例である撮像装置のマイクロレンズ１３と透明部材１４とが対向する部分を、図２０に拡大して示す。本実施例にあっては、マイクロレンズ１３と板状透明部材１４との間にスペーサ８１０を配設し、このスペーサ８１０により、板状透明部材１４を撮像素子１１上に支持していることを特徴とする。スペーサ８１０は、例えばフォトレジストから形成され、マイクロレンズ１３を構成する各レンズ体１３ａの高さに比べ若干高く形成され、図２１に示すように、隣接するレンズ体１３ａ間に柱状に配設される。
このように、スペーサ８１０を用いることによっても、板状透明部材１４を撮像素子１１上に確実に支持することができる。係る構成にあっても、スペーサ８１０とマイクロレンズ１３との間には空間が存在し、係る空間には空気を導入可能であるから、マイクロレンズ１３は、入射した光線を確実にフォトダイオード部へ集光させることができる。
図２２は、図２１に示した第１０実施例の変形例を示す。
本変形例にあっては、隣接するレンズ体１３ａ間に、壁状のスペーサ８１１を配設している。係る構成にあっても、板状透明部材１４を撮像素子１１上に確実に支持することができると共に、入射した光線をフォトダイオード部へ集光させることができる。また、係る壁状のスペーサ８１１により、受光面３０はフォトダイオード領域毎に画成されるため、隣接するフォトダイオード間に於いて入射光が相互に干渉することが防止される。
図１は、本発明の第１実施例である撮像装置の断面図である。 図２は、本発明の第２実施例である撮像装置の断面図である。 図３は、本発明の第３実施例である撮像装置の断面図である。 図４は、本発明の第４実施例である撮像装置の断面図である。 図５は、本発明の第５実施例である撮像装置の断面図である。 図６は、本発明の第６実施例である撮像装置の断面図である。 図７は、第２実施例に係る撮像装置の製造方法を説明するための図である（その１）。 図８は、第２実施例に係る撮像装置の製造方法を説明するための図である（その２）。 図９は、第２実施例に係る撮像装置の製造方法を説明するための図である（その３）。 図１０は、第２実施例に係る撮像装置の製造方法を説明するための図である（その４）。 図１１は、第２実施例に係る撮像装置の製造方法を説明するための図である（その５）。 図１２は、第２実施例に係る撮像装置の製造方法を説明するための図である（その６）。 図１３は、第２実施例に係る撮像装置の製造方法を説明するための図である（その７）。 図１４は、本発明の第７実施例である撮像装置の断面図である。 図１５は、図１４における矢印Ｂ１で示す領域を拡大して示す図である。 図１６は、本発明の第７実施例である撮像装置におけるマイクロレンズによる集光状態を説明するための図である。 図１７は、本発明の第８実施例である撮像装置の断面図である。 図１８は、図１７における矢印Ｂ２で示す領域を拡大して示す図である。 図１９は、本発明の第９実施例である撮像装置の透明部材と撮像素子との接合位置を拡大して示す図である。 図２０は、本発明の第１０実施例である撮像装置の透明部材と撮像素子との接合位置を拡大して示す図である。 図２１は、マイクロレンズ及びスペーサが設けられた撮像素子２２の部分平面図である。 図２２は、スペーサの変形例を示す図である。
符号の説明
１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１５０、１７０ 撮像装置
１１ 撮像素子
１２ 基板
１３ マイクロレンズ
１３ａ レンズ体
１４、１６ 透明部材
１５、１５Ａ 透明樹脂
１６Ａ ガラス
１７ 外部接続端子
１８ 受光面
１９ ダイボンディング材
２０ ワイヤ
２１ スペーサ
２２ 空気層
２０１ 光透過性接着剤
５０１ 凹凸部
５５０ 金型
５５１ 下金型
５５２ ベース
５５３ 枠状部材
５５４、５５６ バネ
５５５ 上金型
５５７ リリースフィルム
５５８ キャビティ
６０１ レンズ
６０２ レンズバレル
６０３ レンズ用ホルダー
８０１ カラーフィルタ層
８０２ フォトダイオード
８０３ 接着剤
８０６ 間隙
８０７、８０８ 溝部
８０９ 疎水性材料層
８１０、８１１ スペーサ

Claims (6)

  1. 受光面を有する撮像素子と、
    前記撮像素子の前記受光面側に配設された第１の板状透明部材と、
    前記撮像素子及び前記第１の板状透明部材を封止する透明樹脂と、
    前記第１の板状透明部材に対向する位置の前記透明樹脂上に配設された第２の板状透明部材と
    を備え、前記第１の板状透明部材は、前記撮像素子の前記受光面に形成されたレンズ部材に直接接して配設され、前記レンズ部材の周囲の空間に空気が存在することを特徴とする撮像装置。
  2. 請求項１記載の撮像装置において、
    前記第２の板状透明部材の面積は、前記第１の板状透明部材の面積よりも大きいことを特徴とする撮像装置。
  3. 受光面を有する撮像素子と、
    前記撮像素子の前記受光面側に配設された板状透明部材と、
    前記撮像素子及び前記板状透明部材を封止する透明樹脂と、
    を備える撮像装置において、
    前記板状透明部材は、前記撮像素子の受光面に形成されたレンズ部材に直接接して配設され、前記レンズ部材の周囲の空間には空気が存在することを特徴とする撮像装置。
  4. 請求項３記載の撮像装置において、
    前記板状透明部材を前記撮像素子に接着剤を用いて固定すると共に、前記板状透明部材または前記撮像素子の前記接着剤が配設される接着剤配設位置の少なくとも一方に溝部を形成したことを特徴とする撮像装置。
  5. 請求項３記載の撮像装置において、
    前記板状透明部材を前記撮像素子に接着剤を用いて固定すると共に、前記板状透明部材または前記撮像素子の前記接着剤が配設される接着剤配設位置に疎水性の部材を配設したことを特徴とする撮像装置。
  6. 支持基板上に撮像素子を搭載する工程と、
    前記撮像素子上に第１の板状透明部材を配設する工程と、
    前記撮像素子と、前記支持基板に配設された電極とを接続する工程と、
    金型内に第２の板状透明部材を装着して溶融した樹脂を前記金型内の所定の深さまで導入し、前記撮像素子及び前記第１の板状透明部材が配設された支持基板を前記第１の板状透明部材と前記第２の板状透明基板とが対向するよう前記溶融した樹脂に浸漬する工程と、
    前記樹脂を硬化させて前記撮像素子及び前記第１の板状透明部材の周囲を樹脂封止する工程と、
    を備えてなることを特徴する撮像装置の製造方法。
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