(57)【要約】【課題】撮像素子などの光学素子の受光特性低下を引き起こすことがない光学素子用蓋体と、この光学素子用蓋体を用いた光学素子とを提供する。【解決手段】撮像素子チップに取り付けられる撮像素子用蓋体１００Ａなどの光学素子用蓋体において、光が透過する蓋本体１０と、該蓋本体１０が前記撮像素子チップから離間するように該蓋本体から凸起し、前記撮像素子チップに接着される枠状の凸起部２０とを有し、少なくとも前記凸起部２０には、着色層２０ａを設けるなどの着色処理が施されている撮像素子用蓋体１００Ａ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子チップに取り付けられる光学素子用蓋体において、
光が透過する蓋本体と、該蓋本体が前記光学素子チップから離間するように該蓋本体から凸起し、前記光学素子チップに接着される枠状の凸起部とを有し、
少なくとも前記凸起部には、着色処理が施されていることを特徴とする光学素子用蓋体。
【請求項２】
前記蓋本体は平板状であり、該蓋本体の側面にも着色処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子用蓋体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学素子用蓋体と、該光学素子用蓋体の凸起部が接着した光学素子チップとを有することを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子用蓋体および該光学素子用蓋体を用いた光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ、デジタルカメラ等の受光部には、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子（光学素子）が搭載されている。
この撮像素子は、一般に、半導体チップ（撮像素子チップ）がセラミックパッケージ等のパッケージに収納され、該パッケージ上に、保護ガラス等の蓋体が接着した構成となっている。
【０００３】
このような撮像素子として、例えば、特許文献１には、撮像素子チップを搭載するための凹部および該凹部を取り囲むシールリングを有する絶縁基体からなるパッケージと、開口部を有する金属枠体と該開口部内外に設置される透光性の窓体とから構成される蓋体とを接合してなる撮像素子が提案されている。
ところが、特許文献１に記載された撮像素子は、大型であり、小型化、薄型化、軽量化が望まれる近年の傾向に対応していないという問題があった。
【０００４】
一方、例えば、特許文献２には、撮像素子チップと保護ガラスが封止用樹脂により接着した撮像素子が提案されている。この撮像素子は、撮像素子チップと保護ガラスとの距離が近く、小型であったが、前記距離が近過ぎるため、撮像素子チップの高性能化等とも相まって、製造時に保護ガラスに付着した異物（ゴミ）が撮影画像に写り込んでしまうという問題があった。
【０００５】
このような事情を背景として、特許文献３には、撮像素子チップに取り付けられる撮像素子用蓋体として、光透過部が形成された蓋本体と、該蓋本体が前記撮像素子チップから離間するように、蓋本体から凸起し、撮像素子チップに接着される枠状の凸起部とを有するものが提案されている。
この撮像素子用蓋体によれば、小型であるとともに、撮像素子用蓋体に付着した異物の撮影画像への写り込みを防止することができる。撮像素子用蓋体の材質としては、耐熱性、耐衝撃性の良好なガラスなどが例示されている。
【０００６】
また、特許文献４にも、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどのセンサを保護するガラス製保護材として、センサ本体に接合される凸起部（凸部）が形成されたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３１８１５号公報
【特許文献２】特開２００２−２３７５８１号公報
【特許文献３】特開２００６−３３２２００号公報
【特許文献４】特開２００７−２８８０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３および４に記載のようなガラス製の撮像素子用蓋体を使用した場合、撮像素子の受光特性が低下し、撮影画像に色相変化などが認められる場合があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、撮像素子などの光学素子の受光特性低下を引き起こすことがない光学素子用蓋体と、この光学素子用蓋体を用いた光学素子とを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、凸起部を有する撮像素子用蓋体としてガラス製などの光透過性のある透明なものを使用した場合には、凸起部を透過した光が撮像素子用蓋体の内側に入り込み、それに起因して、撮像素子の受光特性が低下することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明の光学素子用蓋体は、光学素子チップに取り付けられる光学素子用蓋体において、光が透過する蓋本体と、該蓋本体が前記光学素子チップから離間するように該蓋本体から凸起し、前記光学素子チップに接着される枠状の凸起部とを有し、少なくとも前記凸起部には、着色処理が施されていることを特徴とする。
前記蓋本体は平板状であり、該蓋本体の側面にも着色処理が施されていることが好ましい。
本発明の光学素子は、前記光学素子用蓋体と、該光学素子用蓋体の凸起部が接着した光学素子チップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像素子などの光学素子における外部からの光の進入や、その光が光学素子用蓋体内で反射した内部反射光の散乱などによる受光特性低下を引き起こすことがない光学素子用蓋体と、この光学素子用蓋体を用いた光学素子とを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の光学素子用蓋体および光学素子として、撮像素子用蓋体および撮像素子を例示し、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
［光学素子用蓋体］
（撮像素子用蓋体：第１実施形態例）
図１および図２は、本発明の第１実施形態例であるガラス製の撮像素子用蓋体１００Ａを示すものである。この例の撮像素子用蓋体１００Ａは、光が透過する蓋本体１０と、該蓋本体１０の一面から凸起した枠状の凸起部２０とを有し、着色されていない透明ガラス材料の切削加工により、蓋本体１０と凸起部２０とが一体に形成されたものである。
この例の蓋本体１０は、平板状であって、その厚みは、好ましくは０．０５〜１．５ｍｍであり、より好ましくは０．３〜０．７ｍｍである。
【００１４】
凸起部２０は、蓋本体１０と撮像素子チップ（光学素子チップ）とを離間させるスペーサとしての機能を発揮するものであって、蓋本体１０の外周に沿って枠状に設けられ、その先端部２９が撮像素子チップに接着するようになっている。このような凸起部２０が形成されることにより、この撮像素子用蓋体１００Ａを撮像素子チップ上に設けた場合において、蓋本体１０と撮像素子チップとの距離を適度に離間させることができ、その結果、製造時などに蓋本体１０に異物（ゴミ）が付着した場合でも、この異物の撮影画像への写り込みを防止することができる。
【００１５】
そして、凸起部２０の全周には、黒色塗料の塗布による着色処理が施されている。具体的にこの例では、図２に示すように、凸起部２０の外周面全体が黒色に着色され、黒色の着色層２０ａが設けられている。また、この例では、蓋本体１０の４つの側面全体にも、同様に黒色の着色層１０ａが設けられている。なお、この例では、凸起部２０の内周面全体には、着色処理は施されていない。
このような着色層２０ａが凸起部２０の全周に設けられ、着色処理が施されていると、光は凸起部２０において遮断されるため、凸起部２０を透過して撮像素子用蓋体１００Ａの外側から内側へと入り込むことができない。そのため、このような撮像素子用蓋体１００Ａによれば、凸起部２０を透過して撮像素子用蓋体１００Ａの内側に入り込む光に起因した撮像素子の受光特性低下、すなわち、外部からの光の進入や、その光が光学素子用蓋体内で反射した内部反射光の散乱などによる受光特性低下を引き起こすことがない。よって、この撮像素子用蓋体１００Ａを備えた撮像素子によれば、受光特性低下による色相変化のない撮影画像を得ることができる。
さらに、この例では、蓋本体１０の側面全体にも黒色の着色層１０ａが設けられ、着色処理が施されているため、蓋本体１０の側面から撮像素子用蓋体１００Ａの内側に入り込む斜め方向の光も遮断することができる。よって、このような光に起因した撮像素子の受光特性低下も抑制することができる。
【００１６】
ここで、凸起部２０の全周に着色処理を施す形態としては、図２に示したように、凸起部２０の外周面全体に着色層２０ａを設けることにより着色処理を施す形態の他、図３に部分拡大断面図を示すように、凸起部２０の内周面全体に着色層２０ａを設けることにより着色処理を施す形態も挙げられる。また、図示は略すが、凸起部２０の外周面全体と内周面全体の両方に着色層２０ａを設けてもよいし、あるいは、凸起部２０の全周のうちの一部については外周面に着色層２０ａを設け、残りの一部については内周面に着色層２０ａを設けてもよい。すなわち、凸起部２０の全周において、撮像素子用蓋体１００Ａの内側に入り込む光を遮断できるように、着色層２０ａが設けられていればよい。なお、凸起部２０の先端部２９は、ここでいう全周には含まれない。
また、これらのいずれの場合においても、例えば図２に示したように、蓋本体１０の側面全体にも黒色の着色層１０ａを設け、着色処理を施すことによって、蓋本体１０の側面から撮像素子用蓋体１００Ａの内側に入り込む斜め方向の光も遮断でき、撮像素子の受光特性低下をより抑制することができる。
これらの場合、着色層１０ａ、２０ａの厚みとしては、０．５ｎｍ〜１ｍｍ程度であれば、十分に光を遮断できる。
【００１７】
ここで着色層１０ａ、２０ａの形成に使用される塗料としては、その種類や色には特に制限はないが、光を遮断する効果が高いことから、黒色の塗料が好ましい。
また、特に、凸起部２０の内周面に着色処理を施す場合には、マット調仕上げの塗料を使用することが好ましい。マット調仕上げの塗料により、凸起部２０の内周面に形成された着色層２０ａによれば、受光特性の低下をより抑制することができる。すなわち、蓋本体１０に対して垂直方向ではなく、例えば図３中矢印で示すような斜め方向に蓋本体１０を透過して、撮像素子用蓋体１００Ａの内側に光が入り込み、この光が凸起部２０の内周面に到達した場合、ここにマット調仕上げの塗料からなる着色層２０ａが設けられていると、この着色層２０ａは光を主に吸収し、反射しにくい。ここで斜め方向の光が主に反射してしまい反射光（内部反射光）が生じると、これに起因して、撮像素子の受光特性が低下してしまう。よって、凸起部２０の内周面に着色層２０ａを設ける場合に、マット調仕上げの塗料を使用すると、このような斜め方向の光が凸起部２０の内周面で反射することに起因する、撮像素子の受光特性低下も抑制することができる。
【００１８】
なお、着色層１０ａ、２０ａを設ける方法としては、塗料を塗布する代わりに、黒色などに着色された着色テープを目的の箇所に貼着する方法も挙げられる。
【００１９】
凸起部２０の高さは、蓋本体１０の撮像素子チップ側の面と撮像素子チップ表面との間の距離が５０μｍ以上となるように設定することが好ましい。該距離を５０μｍ以上とすることにより、蓋本体１０に付着した異物の撮影画像への写り込みを防止することができ、近年の撮像素子チップの高性能化に対応することができる。
また、凸起部２０の高さは、該距離が３００μｍ以下となるように設定することがより好ましい。該距離をこの範囲とすることにより、撮像素子として小型なものとなり、好適である。
【００２０】
なお、撮像素子用蓋体１００Ａの蓋本体１０に付着した例えば長さが３μｍの異物は、蓋本体１０の撮像素子チップ側の面と撮像素子チップ表面との間の距離が２０μｍの場合では、撮影画像に影となって写り込んでしまう。しかしながら、蓋本体１０の撮像素子チップ側の面と撮像素子チップ表面との間の距離が１００μｍの場合では、長さ３μｍの異物でも写り込むことがなくなる。すなわち、異物がボヤけるようになり、写り込みとして問題ないレベルとなる。
【００２１】
また、この例では、撮像素子用蓋体１００Ａを構成する材料として、撮像素子チップの作動により発生する熱への耐熱性や耐衝撃性に優れる点で好適なガラスを例示したが、光を透過し、外気や水分の浸入を防ぐものであればよく、例えば、ポリスチレン樹脂；アクリル樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリエチレンテレフタレートなどのエステル樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂；ポリエーテルサルフォン等の樹脂なども使用できる。また、蓋本体１０は単層でも、２層以上の多層でもよく、上記材料のうち１種以上を使用できる。
【００２２】
（撮像素子用蓋体：第２実施形態例）
図４は、本発明の第２実施形態例であるガラス製の撮像素子用蓋体１００Ｂを示すものである。この例の撮像素子用蓋体１００Ｂは、平板状の蓋本体１０と、枠状の凸起部２０とが別々に製造された後、これらが接着、融着等で一体化されたものである点、また、特に枠状の凸起部２０は、あらかじめ黒色に着色された平板状の着色ガラス材料の切削加工により形成されたものである点で、第１実施形態例の撮像素子用蓋体１００Ａとは異なっている。
【００２３】
このように第２実施形態例の撮像素子用蓋体１００Ｂでは、着色ガラス材料により凸起部２０が形成されることにより、凸起部２０の全周に着色処理が施された状態となっている。このような撮像素子用蓋体１００Ｂにおいても、光は凸起部２０において遮断され、凸起部２０を透過して撮像素子用蓋体１００Ｂの外側から内側に入り込むことがない。そのため、第１実施形態例の場合と同様、凸起部２０を透過する光に起因した撮像素子の受光特性低下を引き起こすことがなく、よって、この撮像素子用蓋体１００Ｂを備えた撮像素子によれば、受光特性低下による色相変化のない撮影画像を得ることができる。
なお、この例の撮像素子用蓋体１００Ｂの場合でも、蓋本体１０の側面全体に黒色の着色層を設けて着色処理を施すことによって、蓋本体１０の側面から撮像素子用蓋体１００Ｂの内側に入り込む斜め方向の光も遮断でき、撮像素子の受光特性低下をより抑制することができる。
【００２４】
凸起部２０を着色ガラス材料で製造する方法としては、上述の着色ガラス材料の切削加工の他、ペースト状の低融点ガラス（融点４００〜７００℃のガラス、フィラー、レジン、溶剤等からなる溶液）を用いる方法も挙げられる。具体的には、低融点ガラスに着色剤を配合した組成物を蓋本体１０の片面全体に塗布し、乾燥固化させ、低融点ガラス層を形成する。ついで、この低融点ガラス層をサンドブラスト処理して蓋本体１０の外周に沿った枠状に加工し、その後焼成することで、凸起部２０を形成すればよい。
また、凸起部２０は、樹脂材料に黒色顔料などの着色剤を配合した着色樹脂材料で形成されてもよい。その場合、蓋本体１０も、樹脂材料（透明樹脂材料）から形成してもよい。樹脂としては、第１実施形態例で例示したものなどを使用できる。
【００２５】
（撮像素子用蓋体：第３実施形態例）
図５は、本発明の第３実施形態例の撮像素子用蓋体１００Ｃを示すものである。この例の撮像素子用蓋体１００Ｃの蓋本体１０は、着色されていない透明ガラス材料からなる平板状のものである。一方、枠状の凸起部２０は、蓋本体１０と略平行に配置された樹脂フィルム層２０ｂと接着剤層２０ｃとから構成されている。
そして、凸起部２０の全周（この例では凸起部２０の外周面全体）と、蓋本体１０の側面全体に、黒色の着色層１０ａ、２０ａが設けられ、着色処理が施されている。
この例の撮像素子用蓋体１００Ｃを製造する場合には、図６に示すように、まず、シート状の樹脂フィルム層２０ｂの片面全体に接着剤層２０ｃを設け（図６（ａ））、例えばパンチング等により打ち抜くことで枠状に形成して、凸起部２０を製造する（図６（ｂ））。ついで、こうして形成された枠状の凸起部２０の接着剤層２０ｃを蓋本体１０に接着する。その後、凸起部２０の全周（この例では凸起部２０の外周面全体）と蓋本体１０の側面全体に、第１実施形態例と同様の方法などで、黒色の着色層１０ａ、２０ａを設ける（図６（ｃ））。このような方法により、撮像素子用蓋体１００Ｃが製造できる。
【００２６】
このような撮像素子用蓋体１００Ｃにおいても、光は凸起部２０において遮断され、凸起部２０を透過して撮像素子用蓋体１００Ｃの外側から内側に入り込むことがない。そのため、第１および第２実施形態例の場合と同様、凸起部２０を透過する光に起因した撮像素子の受光特性低下を引き起こすことがなく、よって、この撮像素子用蓋体１００Ｃを備えた撮像素子によれば、受光特性低下による色相変化のない撮影画像を得ることができる。また、この例では、第１実施形態例と同様に、着色層１０ａも設けられているため、蓋本体１０の側面から撮像素子用蓋体１００Ｃの内側に入り込む斜め方向の光も遮断でき、撮像素子の受光特性低下をより抑制することができる。
【００２７】
樹脂フィルム層２０ｂに用いられる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどのポリエステル樹脂フィルム；ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなどのポリオレフィン樹脂フィルム；ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の合成樹脂フィルム等が挙げられる。中でも、ガラス転移温度が１００℃以上のフィルムが、実装工程でリフロー、ハンダに耐えられるために好ましい。
また、接着剤層２０ｃを形成する材料として、天然ゴム、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、これらの共重合物等の樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。接着剤層２０ｃは、これらの樹脂を含む塗布液を樹脂フィルム層２０ｂに塗布する方法や、予め作製されたフィルム状接着剤を貼り合わせる方法により、形成できる。
なお、蓋本体１０は、透明ガラス材料以外に、第１実施形態例で例示した樹脂などから形成された透明樹脂板であってもよい。
【００２８】
このような第３実施形態例の撮像素子用蓋体１００Ｃでは、膜厚が予め制御された成形体である樹脂フィルム層２０ｂを使用して凸起部２０を形成するために、その高さを制御しやすい。また、構造上の耐性を目的とする弾性材料の選択や、光学的効果や視覚的効果を目的とする凸起部２０のデザイン形成の容易さにも優れるなどの点で好ましい。
【００２９】
［光学素子］
（撮像素子）
図７は、撮像素子２００の一実施形態例を示すものであって、上述の撮像素子用蓋体１００Ａと、該撮像素子用蓋体１００Ａの凸起部２０が接着した撮像素子チップ５０とを有して構成されている。
具体的には、この例の撮像素子２００は、凸起部２０と撮像素子チップ５０とが封止用接着剤３０で接着されることにより一体化し、かつ、リードピン４０とバンプ６０とマイクロレンズ７０とを具備している。
【００３０】
撮像素子チップ５０は、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等が、半導体チップ上に複数形成されたものである。
撮像素子チップ５０上には、マイクロレンズ７０がイメージセンサごとに設けられている。また、撮像素子チップ５０上には、バンプ６０が複数設けられ、該バンプ６０にリードピン４０の一端が電気的に接続されている。
【００３１】
撮像素子用蓋体１００Ａと撮像素子チップ５０とを一体化する際に使用される封止用接着剤３０としては、例えば、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等からなるものが挙げられる。
なお、封止用接着剤３０は、撮像素子用蓋体１００Ａと撮像素子チップ５０とを一体化する際に、所定の部分に設けてもよいし、予め撮像素子用蓋体１００Ａの凸起部２０側に設けておいてもよい。
また、同様にして、撮像素子用蓋体１００Ａの代わりに、撮像素子用蓋体１００Ｂ、１００Ｃを用いて撮像素子を構成することもできる。
【００３２】
以上説明したように、このような撮像素子用蓋体１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、少なくとも凸起部２０の全周に、黒色などの着色処理が施されているため、光は凸起部２０において遮断され、凸起部２０を透過して撮像素子用蓋体１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの外側から内側へと入り込むことができない。そのため、このような凸起部２０が形成された撮像素子用蓋体１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃによれば、凸起部２０を透過して撮像素子用蓋体１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの内側に入り込む光に起因した撮像素子２００の受光特性低下を引き起こすことがない。よって、この撮像素子用蓋体１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを備えた撮像素子２００によれば、受光特性低下による色相変化のない撮影画像を得ることができる。
さらに、蓋本体１０の側面全体にも黒色などの着色層１０ａが設けられ、着色処理が施されると、蓋本体１０の側面から撮像素子用蓋体１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの内側に入り込む斜め方向の光も遮断でき、このような光に起因した撮像素子２００の受光特性低下も抑制することができる。
【００３３】
なお、以上の説明においては、光学素子として撮像素子２００を例示し、光学素子用蓋体として撮像素子用蓋体１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを例示したが、その他、光学素子としては、例えば半導体レーザーや光ピックアップ部品の受光素子などが挙げられ、光学素子用蓋体としては、受光素子用蓋体などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態例である撮像素子用蓋体を示す斜視図である。
【図２】（ａ）図１の撮像素子用蓋体の平面図と、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図と、（ｃ）（ｂ）を部分的に拡大した部分拡大断面図である。
【図３】撮像素子用蓋体の他の一例を示す部分拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態例である撮像素子用蓋体を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態例である撮像素子用蓋体を示す断面図である。
【図６】図５の撮像素子用蓋体の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の撮像素子の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０：蓋本体
２０：凸起部
２９：先端部
５０：撮像素子チップ
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ：撮像素子用蓋体
２００：撮像素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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