(57)【要約】【課題】光学部品が撮像素子上に搭載された撮像実装構造体において、高い搭載精度と信頼性を確保できるものを提供する。【解決手段】この撮像実装構造体の製造方法は、撮像素子１に塗布された接着材５に保持吸着治具７で透光板３を接触させて搭載し高さを維持した後、紫外光６を保持吸着治具７の内部に透過させて接着材５に照射し、コントローラ１６による保持吸着治具７の高さ維持を、接着材５の硬化後に解除する。【選択図】図１
2014123586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の画素領域の周囲に塗布された接着材によって透光性光学部品を前記撮像素子に貼り付けて前記画素領域を密閉するに際し、
前記画素領域の周辺に紫外線で硬化する接着材を塗布し、
前記透光性光学部品を保持吸着治具により保持した状態で、前記透光性光学部品を、前記接着材を介して前記撮像素子に貼り合わせるとともに、紫外光を前記接着材に照射し、前記接着材が硬化するまで、前記保持吸着治具によって前記撮像素子と前記透光性光学部品の間隔を規定値に保持する
撮像実装構造体の製造方法。
【請求項２】
前記保持吸着治具を通過して紫外光を前記接着材に照射する
請求項１記載の撮像実装構造体の製造方法。
【請求項３】
前記保持吸着治具に入射した前記紫外光を、前記保持吸着治具に形成された反射面で角度を変更して前記保持吸着治具から前記紫外光を出射させ、
前記保持吸着治具から出射した前記紫外光を、前記透光性光学部品の側壁から入射させて前記接着材に照射する
請求項２に記載の撮像実装構造体の製造方法。
【請求項４】
撮像素子の画素領域の周囲に塗布された接着材によって透光性光学部品を前記撮像素子に貼り付けて前記画素領域を密閉した撮像実装構造体を製造する装置であって、
シリンジ内に充填された接着材を圧力により吐出し撮像素子上に描画する塗布部と、
紫外光を透過できる透光材によって少なくとも一部が構成され前記撮像素子を吸着して保持する保持吸着治具と、
前記保持吸着治具の上方から前記接着材に向けて紫外線を照射する光源と、
前記接着材が硬化するまで、前記撮像素子と前記透光性光学部品の間隔を規定値に保持するように前記保持吸着治具を運転するコントローラと、
を設けた撮像実装構造体の製造装置。
【請求項５】
前記保持吸着治具には、前記光源からの前記紫外光を前記透光性光学部品の側壁に入射させる角度に変更する反射面が設けられている
請求項４記載の撮像実装構造体の製造装置。
【請求項６】
前記保持吸着治具の上面に、前記接着材の位置に対応した箇所だけにスリットが形成されたスリット板を設けた
請求項４または５記載の撮像実装構造体の製造装置。
【請求項７】
前記保持吸着治具の前記接着材の位置に対応した箇所だけに、光が通過する透光経路を設けた
請求項４または５記載の撮像実装構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の画素領域を密閉した撮像実装構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電荷結合素子（ＣＣＤ）や補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）などの撮像素子は、中空構造で密封状態を形成し、この中に光電変換素子を配置して、外部からのダストや湿気などが侵入しないように配慮した構造が多く採用されている。
【０００３】
例えば、中央に空洞のある基板の裏面に撮像素子をフリップチップ実装し、表面にガラスなどの透光板を接着する構造体である。
さらに、構造体の小型化するために、図６に示すように、撮像素子１０１上のマイクロレンズ１０２を囲うように枠状に接着材１０４を塗布法などにより形成し、その上に透光板１０３を直接に搭載し、接着材１０４を硬化させて、密封状態を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の技術によれば、撮像素子１０１の面内に透光板１０３を直接に搭載し密封状態を形成していることにより、小型化を図ることができる。
しかし、特許文献１に記載の技術を用いた場合、液状の接着材１０４の上に透光板１０３を搭載し、その後に硬化することから、搭載時の荷重や位置のバラツキ、透光板１０３の自重などにより撮像素子１０１と透光板１０３とのギャップや平行を一定に保つことが困難である。
【０００５】
この課題を解決するために、接着材１０４にフィラー１０５を含有させる方法などが提案されている（例えば、特許文献２参照）。接着材１０４にフィラー１０５を含有させる製造方法について図７を用いて説明する。はじめに、撮像素子１０１上のマイクロレンズ１０２を囲うように枠状にフィラー１０５が含有された接着材１０４を塗布法などにより形成する。次に、その上に透光板１０３を搭載して接着材１０４と接触させ、さらに撮像素子１０１と透光板１０３とのギャップがフィラー１０５の径となるように荷重を加えることにより、撮像素子１０１と透光板１０３とのギャップや平行を一定に保つことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９６４５３号公報
【特許文献２】特開２００９−１９３９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、接着材１０４にフィラー１０５を含有させた場合には、フィラー１０５によって前記中空構造が破れないようにするためには、フィラー１０５なしの接着材１０４の場合よりも多量に接着材１０４を供給して、フィラー１０５以外の全ての接着材１０４を透光板１０３と接触させる必要があって、接着後の接着幅が広くなり小型化の妨げとなる。
【０００８】
本発明は、透光板等の光学部品が撮像素子上に搭載された撮像実装構造体において、小型化を実現することができる製造方法とその製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の撮像実装構造体の製造方法は、撮像素子の画素領域の周囲に塗布された接着材によって透光性光学部品を前記撮像素子に貼り付けて前記画素領域を密閉するに際し、前記画素領域の周辺に紫外線で硬化する接着材を塗布し、前記透光性光学部品を保持吸着治具により保持した状態で、前記透光性光学部品を、前記接着材を介して前記撮像素子に貼り合わせるとともに、紫外光を前記接着材に照射し、前記接着材が硬化するまで、前記保持吸着治具によって前記撮像素子と前記透光性光学部品の間隔を規定値に保持することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の撮像実装構造体の製造装置は、撮像素子の画素領域の周囲に塗布された接着材によって透光性光学部品を前記撮像素子に貼り付けて前記画素領域を密閉した撮像実装構造体を製造する装置であって、シリンジ内に充填された接着材を圧力により吐出し撮像素子上に描画する塗布部と、紫外光を透過できる透光材によって少なくとも一部が構成され前記撮像素子を保持する保持吸着治具と、前記保持吸着治具の上方から前記接着材に向けて紫外線を照射する光源と、前記接着材が硬化するまで、前記撮像素子と前記透光性光学部品の間隔を規定値に保持するように前記保持吸着治具を運転するコントローラとを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像素子上に透光性光学部品を搭載し高さを維持している間に紫外光を照射し接着材を硬化できるので、接着材にフィラーやスペーサを含有させなくても、撮像素子と透光性光学部品のギャップを安定化することができ、接着材の形成幅を細くすることもでき、撮像実装構造体の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における保持吸着治具（７）の底面図と製造途中の断面図
【図２】同実施の形態における製造方法を説明するための工程断面図
【図３】本発明の実施の形態２における保持吸着治具（７）の上面図と製造途中の断面図
【図４】本発明の実施の形態３における保持吸着治具（７）の上面図と製造途中の断面図
【図５】本発明の実施の形態４における保持吸着治具（７）の上面図と製造途中の断面図
【図６】特許文献１の撮像装置を説明する断面図
【図７】特許文献２の撮像装置を説明する断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１と図２は本発明の実施の形態１を示す。
【００１４】
図１（ａ）は撮像実装構造体の製造装置における保持吸着治具７の底面図を示す。
この保持吸着治具７は、石英ガラスのような透光性の材料からなる。保持吸着治具７の底面中央には凹部１２が形成されている。また、保持吸着治具７の中央には、凹部１２に連通する吸着孔１３が設けられている。吸着孔１３は真空源１７に接続されている。
【００１５】
保持吸着治具７の側壁は、内側に向かって傾斜した反射面８に形成されている。保持吸着治具７の側壁の外側には、反射面８の反射効率を上げるために透明または例えばアルミニウムなどからなる金属膜を形成することが好ましい。
【００１６】
図２は製造方法の工程断面図で、図２（ｃ５）が撮像実装構造体２０の完成状態である。撮像実装構造体は、撮像素子１の画素領域上にマイクロレンズ２がアレイ状に配置されている。撮像素子１の上のマイクロレンズ２が配置されている面の上に、透光性光学部品としての透光板３が配置されている。透光板３は、板状の例えばガラスからなる。
【００１７】
マイクロレンズ２の周辺を囲むように、例えばポリイミドからなる感光性の接着材５が配置されており、接着材５によって透光板３の下面と撮像素子１を接着して、撮像素子１と透光板３の隙間を中空構造の密封状態を形成している。
【００１８】
この実施の形態では、図２（ｂ１）に示すように撮像素子１の画素領域には、マイクロレンズ２が形成されている。図２（ｂ１）では、撮像素子１の表面の高さをレーザなどの変位センサ１１を用いて測定する。
【００１９】
図２（ｂ２）では、塗布部１４のシリンジ内に充填された接着材５を圧力により吐出し、マイクロレンズ２の周辺を囲うように接着材５を撮像素子１の上に描画する。その際には、図２（ｂ１）の工程で測定した撮像素子１の表面高さに応じて塗布ノズルの先端高さを制御する。なお、接着材５には、フィラーが混入されていない紫外線硬化樹脂を使用した。
【００２０】
撮像素子１に貼り合わせられる透光板３は、図２（ａ１）おいて保持吸着治具７によって凹部１２の内側に吸着し、撮像素子１に対して平行に保持する。
図２（ａ２）では、透光板３の下面の高さまたは透光板３の厚さを、レーザなどの変位センサ１１を用いて測定する。
【００２１】
図２（ｃ１）では、保持吸着治具７が図２（ａ２）で吸着している透光板３を、撮像素子１の上面に搬送して、接着材５の上に透光板３を押し付ける。このとき、保持吸着治具７は、図２（ｂ１）の工程で測定した撮像素子１の表面高さと透光板３の下面高さまたは厚さの情報を元に、撮像素子１の上方に接着材５と透光板３が接触するギャップになるよう保持吸着治具７の高さを制御し保持する。
【００２２】
図２（ｃ２）では、波長３６５ｎｍや３８５ｎｍの発光ダイオードなどの光源１５からの紫外線６を、保持吸着治具７の上面から入射させる。
図２（ｃ３）では、保持吸着治具７の上面から入射した紫外光６の内、保持吸着治具７の反射面８に到達したものが、凹部１２の内側に向けて全反射する。
【００２３】
図２（ｃ４）では、図１（ａ）に詳細を示したように、反射面８で反射した紫外光６が、透光板３の側壁から入射して接着材５に照射されて、接着材５の硬化を進行させる。
最後に、図２（ｃ５）では、接着材５の硬化が完了後に紫外光６の照射を停止し、保持吸着治具７の吸着を停止して透光板３の保持を解除し保持吸着治具７を上昇させる。
【００２４】
なお、透光板３の上面には可視光を透過させて有害な光線を通過させない反射膜４として、ＴｉＯ２やＳｉＯ２が複数層積層された膜が形成されているが、図２（ｃ３）〜（ｃ４）では、反射膜４が貼り付けられていない透光板３の側面から紫外光６が入射して接着材５を効率よく硬化させることができる。
【００２５】
さらに、接着材５が硬化するまでの間の透光板３を図２（ｃ１）〜（ｃ４）の完了まで、保持吸着治具７は、図１（ｂ）のコントローラ１６によって、貼付完了後に要求される規定高さに保持された状態に維持されているため、フィラーの入った接着材を使用しなくても、撮像素子１の上面からの透光板３の高さを、必要な高さに正確に貼り合わせることができる。さらに、フィラーの入った接着材を使用した場合のように塗布幅を幅広にしなくても中空構造を実現することができ、撮像実装構造体２０を小型化できる。
【００２６】
この実施の形態では、撮像素子１の一つの部分について図示しているが、実際の製造工程では、ウェハ上に撮像素子１が多数形成されている状態にて、各撮像素子１に対して透光板３の張り合わせを実施し、その後に前記ウェハを切断して個片化する場合に、この実施の形態では、保持吸着治具７の上方からの紫外光６を反射させて透光板３の側面から入射させることから、高生産性を目的に撮像素子１を個片化する前のウェハの各撮像素子１上に透光板３を搭載する場合のように、紫外光６の光源を水平に配置した際に発生するウェハとの接触を防げる。
また、透光板３を搭載する前にウェハ上の各撮像素子１上に接着材５が塗布されている場合に、搭載中に照射した際に漏れた紫外光６が周辺の撮像素子１上の接着材５に照射され硬化が進行し接着強度が低下することを抑制できる。
【００２７】
また、ウェハ上に撮像素子１が多数形成されている状態にて、各撮像素子１に対して透光板３の張り合わせを実施するので、保持吸着治具７の反射面８によって紫外光６を内側に反射させて接着材５に照射させる製造方法では、ウェハ上の周辺撮像素子に紫外光６が漏れにくく、周辺撮像素子の上に形成されている接着材の硬化を進行させない。
【００２８】
また、透光板３の外形サイズや厚み、接着材５の幅や位置に応じて、保持吸着治具７の反射面８の位置や角度を決定すれば、透光板３上面に紫外光６が透過しづらい反射膜４が形成されている場合でも、反射膜４が形成されていない透光板３の側壁から入射し接着材５に照射することができる。
【００２９】
以上より、撮像装置の小型化を実現することができる。
（実施の形態２）
この実施の形態２では、図３（ａ）（ｂ）に示すように実施の形態１の保持吸着治具７の上面に、スリット板９が配置されている点だけが異なっている。その他は実施の形態１と同じである。
【００３０】
スリット板９のスリット９ａは、接着材５に照射される紫外光６のみが保持吸着治具７の内部を透過するように穿設されている。
かかる構成によれば、ウェハ上の周辺撮像素子１上に漏れて照射される紫外光６を更に抑制することができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３を示す。
上記の各実施の形態では、紫外光を透過できる透光材によって保持吸着治具７の全部が構成されていたが、この実施の形態３では、図４（ａ）（ｂ）に示すように保持吸着治具７の一部に、接着材５に照射される紫外光６のみが保持吸着治具７の内部を透過するように保持吸着治具７の内部に透光経路１０を設けて構成されている。その他は実施の形態１と同じである。
【００３２】
かかる構成によれば、実施の形態２と同様に、ウェハ上の周辺撮像素子１上に漏れて照射される紫外光６を更に抑制することができる。
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４を示す。
【００３３】
上記の各実施の形態では、反射膜４が透光板３の上面に形成されていたため、接着材５を硬化させるための紫外光６を、保持吸着治具７に形成された反射面８によって反射させて、紫外光６を透光板３の側面から入射させて接着材５に照射するように構成したが、この実施の形態４は、透光板３の上面に反射膜４が形成されていない場合であって、保持吸着治具７の一部が次のように変更されている。その他は実施の形態１と同じである。
【００３４】
この実施の形態４の保持吸着治具７は、例えば石英ガラスのような透明材からなる。保持吸着治具７の中央には吸着孔１３が設けられ、脱気することにより透光板３を吸着する。保持吸着治具７の下面中央は、透光板３の上面が接触する平面が形成されている。
【００３５】
かかる構成によれば、撮像素子１上に透光板３を搭載し高さを維持している間に紫外光６を照射し接着材５を硬化できるので、撮像素子１と透光板３のギャップを安定化することができる。以上より、撮像装置の小型化を実現することができる。
【００３６】
なお、この実施の形態４において、保持吸着治具７の上面に、図３（ａ）（ｂ）で説明したスリット板９を配置して、紫外光６が接着材５のみに照射されるように構成することもできる。
【００３７】
なお、この実施の形態４において、保持吸着治具７の全体を紫外光を透過できる透光材によって構成せずに、図４（ａ）（ｂ）で説明したように保持吸着治具７の一部だけを、透光経路１０で構成して、紫外光６が接着材５のみに照射されるように構成することもできる。
【００３８】
上記の各実施の形態では、撮像実装構造体の一例として、光学部品の一例であるガラス製の透光板３が、撮像素子の一例であるＳｉ（シリコン）製の半導体素子などの上に搭載された場合について説明したが、撮像素子と透光板の具体例は、これらに限定されるものではない。例えば、透光板が、プラスチックなど樹脂製の場合などにも、同様に実施できる。撮像素子が、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＧａＰ（リン化ガリウム）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、ＩｎＰ（リン化インジウム）製の半導体素子などの上に搭載する場合などにも、同様に実施できる。
【００３９】
上記の各実施の形態では、透光性光学部品が板状の透光板であったが、これは板状ではない各種のレンズ，プリズム等である場合でも同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、透光性光学部品が撮像素子上に搭載された実装構造体を使用した、各種の撮像装置の信頼性の向上と小型化に寄与する。
【符号の説明】
【００４１】
１    撮像素子
２    マイクロレンズ
３    透光板（透光性光学部品）
４    反射膜
５    接着材
６    紫外光
７    保持吸着治具
８    反射面
９    スリット板
９ａ    スリット
１０    透光経路
１１    変位センサ
１２    凹部
１３    吸着孔
１４    塗布部
１５    光源
１６    コントローラ
２０    撮像実装構造体
【図１】
2014123586.tif 000003
【図２】
2014123586.tif 000004
【図３】
2014123586.tif 000005
【図４】
2014123586.tif 000006
【図５】
2014123586.tif 000007
【図６】
2014123586.tif 000008
【図７】
2014123586.tif 000009