(57)【要約】【課題】入射角依存性をより小さくすることのできるフィルタ部材を提供すること。【解決手段】光学フィルタ部材３は、赤外線吸収ガラスから成る基体31と、基体31の表面に設けられた光学膜とを備えており、光学膜が、それぞれ屈折率の異なる複数の誘電体層が積層されている第１の誘電体多層膜32および第２の誘電体多層膜33を含んでおり、第２の誘電体多層膜33全体の平均屈折率が第１の誘電体多層膜32全体の平均屈折率よりも高いことを特徴とする光学フィルタ部材。【選択図】図２
2014048402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線吸収ガラスから成る基体と、該基体の表面に設けられた光学膜とを備えており、該光学膜が、それぞれ屈折率の異なる複数の誘電体層が積層されている第１の誘電体多層膜および第２の誘電体多層膜を含んでおり、該第２の誘電体多層膜全体の平均屈折率が前記第１の誘電体多層膜全体の平均屈折率よりも高いことを特徴とする光学フィルタ部材。
【請求項２】
赤外領域側において、前記光学膜のピーク透過率の半値における波長が、前記基体のピーク透過率の半値における波長よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光学フィルタ部材と、
該光学フィルタ部材の下方に設けられた撮像素子とを備えていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタ部材および撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子を有するカラー撮像装置等において、可視領域外の波長範囲に含まれる赤外線を遮断する部品として、ホウケイ酸ガラスの表面に光学膜が形成された構造を有する光学フィルタ部材が用いられてきた。カラー撮像装置等において、可視領域外の波長範囲に含まれる赤外線が撮像素子に入射されると、撮像の精度が低下するため、赤外線を遮断する光学フィルタが用いられている。光学フィルタにおける光学膜は、互いに屈折率の異なる２種類の光学層が例えば40〜50層に渡って交互に積層されたものであった。なお、撮像装置は、光学フィルタ部材に光を集めるレンズを有することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008−60121号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の撮像装置の薄型化に伴って、レンズと光学フィルタ部材との間の距離が狭まってきており、光学フィルタ部材の中央領域に入射される光と光学フィルタ部材の周辺領域に入射される光とで光の入射角の違いが大きくなってきている。光学膜を構成する光学層は、光の入射角の違いによって異なる光学特性を有するため、光の入射角の違いによって撮像画像の中心付近と周辺の色合いに差が出やすくなり、例えばいわゆるゴーストが発生し易くなるために、画像の質に影響を与える場合がある。また、光学フィルタ部材において、所望の波長範囲の光の透過率を向上させて、画像の質を向上させたいという要求もある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの態様による光学フィルタ部材は、赤外線吸収ガラスから成る基体と、基体の表面に設けられた光学膜とを含んでいる。光学膜は、それぞれ屈折率の異なる複数の誘電体層が積層されている第１の誘電体多層膜および第２の誘電体多層膜を含んでいる。第２の誘電体多層膜全体の平均屈折率は、第１の誘電体多層膜全体の平均屈折率よりも高い。
【０００６】
本発明の他の態様による撮像装置は、上記構成の光学フィルタ部材と、光学フィルタ部材の下方に設けられた撮像素子とを含んでいる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様による光学フィルタ部材において、光学膜は、それぞれ屈折率の異なる複数の誘電体層が積層されている第１の誘電体多層膜および第２の誘電体多層膜を含んでおり、第２の誘電体多層膜全体の平均屈折率が第１の誘電体多層膜全体の平均屈折率よりも高いことによって、本発明の一つの態様による光学フィルタ部材は、光の入射角の違いによる撮像画像の中心付近と周辺との色合いの差を低減させることができ、画像の質が向上された撮像装置を実現することができる。また、本発明の一つの態様による光学フィルタ部材において、基体が赤外線吸収ガラスから成ることによって、画像を自然な色合いとすることがき、画像の質が向上された撮像装置を実現することができる。したがって
、本発明の一つの態様による光学フィルタ部材は、画像を自然な色合いとしつつ光の入射角の違いによる撮像画像の中心付近と周辺との色合いの差を低減させて、画像の質が向上された撮像装置を実現することができる。
【０００８】
本発明の他の態様による撮像装置は、上記構成の光学フィルタ部材を含んでいることによって、画像を自然な色合いとしつつ光学フィルタ部材における光の入射角の違いによる光学特性の変化が低減されており、撮像画像の質に関して向上されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態における撮像装置を示す縦断面図である。
【図２】図１に示された撮像装置における光学フィルタ部材を示す縦断面図である。
【図３】図２に示された光学フィルタ部材において符号Ａによって示された部分の拡大図である。
【図４】図３に示された光学フィルタ部材の他の例を示す図である。
【図５】（ａ）は本発明の実施形態の光学フィルタ部材における基体の透過特性を示すグラフであり、（ｂ）は第1の誘電体多層膜の透過特性を示すグラフであり、（ｃ）は第２の誘電体多層膜の透過特性を示すグラフであり、（ｄ）は光学フィルタ部材の透過特性を示すグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは図２に示された光学フィルタ部材の製造工程を示す縦断面図である。
【図７】図２に示された光学フィルタ部材の他の例を示す縦断面図である。
【図８】（ａ）は従来の光学フィルタ部材における基体の透過特性を示すグラフであり、（ｂ）は第1の誘電体多層膜の透過特性を示すグラフであり、（ｃ）は第２の誘電体多層膜の透過特性を示すグラフであり、（ｄ）は従来の光学フィルタ部材の透過特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態における光学フィルタ部材について図面を参照して説明する。
【００１１】
まず、本発明の実施形態における光学フィルタ部材３を有する撮像装置の例について図１を参照して説明する。撮像装置は、素子搭載用部材１と、素子搭載用部材１に搭載された撮像素子２と、撮像素子２の上方に設けられた光学フィルタ部材３とを含んでいる。本実施形態における光学フィルタ部材３は、撮像装置に入射される光における特定の波長範囲の遮断を行うものである。
【００１２】
次に、本実施形態における光学フィルタ部材３の詳細について図２〜図４を参照して説明する。撮像装置におけるその他の構成については後述する。
【００１３】
光学フィルタ部材３は赤外線吸収ガラスから成る基体31と、基体31の表面に設けられた光学膜とを備えており、光学膜が、それぞれ屈折率の異なる複数の誘電体層が積層されている第１の誘電体多層膜32および第２の誘電体多層膜33を含んでおり、第２の誘電体多層膜33全体の平均屈折率が第１の誘電体多層膜32全体の平均屈折率よりも高い。
【００１４】
基体31は、赤外線吸収ガラスから成る。赤外線吸収ガラスは、図５（ａ）に示されているように、700ｎｍよりも大きい波長範囲に含まれる赤外線の透過率が低減されているも
のであり、例えば青色透明のものである。なお、赤外線吸収ガラスは、400ｎｍ以上700ｎｍ以下の範囲に含まれる可視光を透過させる。基体31の透過率は入射角０度の時に比べ、入射角40度の場合には、透過距離が約３割長くなるために透過率は全体的に低下するが赤外領域側において基体31のピーク透過率の半値における波長はほぼ同じ波長であり、ピー
ク透過率の半値における波長は入射角に依存しない。
【００１５】
基体31は、例えば、溶融状態の高純度なガラス原料をガラスの溶融温度よりも高い融点を有する金属から成る容器（好ましくは、不純物の溶け込み量が効果的に低減できるように、例えば白金（Ｐｔ）から成る容器）内に流し込んだ後、数日に渡って徐々に冷却し、ブロック状に形成する。しかる後、所定の厚みおよび外形寸法に切断する。その後、アルミナ等から成る研磨材を用いてラップ研磨を行ない、さらにアルミナ，酸化セリウム等から成る研磨材を用いて光学研磨して、分割することで基体31とすることができる。このようにして作製することで、撮像素子に影響を及ぼすα線を発生する不純物が高純度のガラス原料に溶け込む量を低減させることができる。  なお、可視光を透過して赤外線を吸収するという特性を有する赤外線吸収ガラスとして、例えば酸化銅を含有する燐酸塩ガラスが広く知られている。これは、Ｃｕ２＋がＰ２Ｏ５成分を主とするガラスネットワークフォーマ中に存在した場合、可視光に吸収のある四配位よりも、波長800ｎｍ付近に吸収帯
を有する六配位をとりやすくなるためである。Ｐ２Ｏ５成分とＣｕ２＋のこのような関係により、可視光に対する透過性、赤外線に対する吸収性およびシャープなカット性を併せ持つガラスを得ることが可能になる。
【００１６】
基体31は、例えば0.03ｍｍ以上0.5ｍｍ以下の範囲に含まれる厚みを有することが好ま
しい。0.03ｍｍ以上であることによって、基体31による赤外線吸収の効果を十分得ることができ、光学フィルタ部材３に斜めから入射した光に対して、赤外線領域での吸収特性を満足することができ、赤外領域の遮断特性を向上させることができる。また、基体31の強度も十分に得ることができる。基体31の厚みが0.5ｍｍ以下であることによって、薄型化
を図ることができ、撮像装置の低背化を実現できる。
【００１７】
なお、本発明においては、基体31の赤外線領域での透過率が赤外線吸収ガラスだけによるフィルタによる透過率より大きくなっていたとしても、第１の誘電体多層膜32で大部分の赤外線は遮断されるので、より赤外線吸収ガラスの厚みを薄くすることができるようになる。  なお、基体31の反射率は、200ｎｍから1200ｎｍまでの範囲にわたって数パーセ
ント程度である。
【００１８】
第１の誘電体多層膜32は、図５（ｂ）に示されているように、400ｎｍよりも小さい波
長範囲に含まれる紫外線の透過率が低減されているものであり、700ｎｍよりも大きい波
長範囲に含まれる赤外線の透過率が低減されているものである。このようなフィルタ特性を得るために、屈折率が1.7以上の誘電体材料から成る第１の高屈折率誘電体層32ａおよ
び屈折率が1.6以下の誘電体材料から成る第１の低屈折率誘電体層32ｂを、蒸着法または
スパッタリング法等を用い、40〜50層に渡って順次交互に複数層積層することにより形成される。第１の誘電体多層膜32は赤外領域側において、第１の誘電体多層膜32のピーク透過率の半値における波長が入射角0度の時に比べ、入射角40度の場合におよそ40ｎｍ短波
長側にずれるものである。
【００１９】
第２の誘電体多層膜33は、図５（ｃ）に示されているように、400ｎｍよりも小さい波
長範囲に含まれる紫外線の透過率が低減されているものであり、650ｎｍよりも大きい波
長範囲に含まれる赤外線の透過率が低減されているものである。このようなフィルタ特性を得るために、屈折率が2.0以上の誘電体材料から成る第２の高屈折率誘電体層33ａおよ
び第２の高屈折率誘電体層33ａより屈折率が0.1以上小さい誘電体材料から成る第２の低
屈折率誘電体層33ｂを、蒸着法またはスパッタリング法等を用い、40〜50層に渡って順次交互に複数層積層することにより形成される。第２の誘電体多層膜33は赤外領域側において、第２の誘電体多層膜33のピーク透過率の半値における波長が入射角０度の時に比べ、入射角40度の場合におよそ20ｎｍ短波長側にずれるものである。予め予測される最大の入射角度においても第２の誘電体多層膜33のピーク透過率の半値における波長を第１の誘電
体多層膜32のピーク透過率の半値における波長より短波長側に設定しておくことで、第２の誘電体多層膜33のピーク透過率の半値における波長が、光学膜を通った光のピーク透過率の半値における波長とすることができるので、光学膜の入射角に対する透過率の角度依存性を小さくすることができる。
【００２０】
第１の誘電体多層膜32全体の平均屈折率をｎ32、第２の誘電体多層膜33全体の平均屈折率をｎ33とし、第１および第２の高屈折率の誘電体材料32ａ・33ａ及び各々の第１および第２の低屈折率の誘電体材料32ｂ・33ｂの各層の屈折率をｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４とし、各層の層数をｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４とし、各層の厚みをｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とした場合に、平均屈折率ｎ32、ｎ33は、以下の様に表すことができる。
ｎ32＝（ｎ１×ｐ１×ｔ１＋ｎ２×ｐ２×ｔ２）／（ｐ１×ｔ１＋ｐ２×ｔ２）
ｎ33＝（ｎ３×ｐ３×ｔ３＋ｎ４×ｐ４×ｔ４）／（ｐ３×ｔ３＋ｐ４×ｔ４）
ｎ33＞ｎ32である。
【００２１】
なお、後述するように、第１の誘電体多層膜32および第２の誘電体多層膜33は、イオンビームアシスト蒸着法によって形成されることが好ましい。  以上を組み合わせた光学フィルタ部材３は図５（ｄ）に示されているように、400ｎｍよりも小さい波長範囲に含ま
れる紫外線の透過率が低減されているものであり、650ｎｍよりも大きい波長範囲に含ま
れる赤外線の透過率が低減されているものとなる。各波長での光学フィルタ部材３の透過率は各波長での基体31の透過率、第１の誘電体多層膜32の透過率、第２の誘電体多層膜33の透過率の積となる。
【００２２】
光学膜における光入射角の影響が赤外線吸収ガラスから成る基体31における光入射角の影響よりも大きいため、光学膜における光入射角の影響を低減させることによって、光学フィルタ部材３全体における光入射角の影響を低減させることができる。
【００２３】
また、本発明の一つの態様による光学フィルタ部材３は、赤外領域側において、光学膜のピーク透過率の半値における波長が、基体31のピーク透過率の半値における波長よりも大きい。上記と同様に第２の誘電体多層膜33のピーク透過率領域より大きな波長領域だけで第２の誘電体多層膜33の特性が主に影響する様になるが、赤外線吸収ガラスによる基体31の透過率が既に半値未満となっている領域なので撮像特性に与える影響はより小さいものとなる。
【００２４】
このような第1の誘電体多層膜32に好適な屈折率が1.7以上の高屈折率誘電体材料32ａとしては、例えば五酸化タンタル（屈折率：2.16），酸化チタン（屈折率：2.52），五酸化ニオブ（屈折率：2.33），酸化ランタン（屈折率：1.88）または酸化ジルコニウム（屈折率：2.40）等があり、屈折率が1.6以下の低屈折率誘電体材料32ｂとしては、例えば酸化
珪素（屈折率：1.46），フッ化ランタン（屈折率：1.59）またはフッ化マグネシウム（屈折率：1.38）等がある。硬さまたは安定性等の機械的特性、および所望の光学フィルタとしての機能を付与するために必要となる屈折率等の光学的特性から、高屈折率誘電体層32ａとしては酸化チタンを、低屈折率誘電体層32ｂとしては酸化珪素を用いることが望ましい。
【００２５】
そして第２の誘電体多層膜33に好適な屈折率が2.0以上の高屈折率の誘電体材料33ａと
しては、例えば五酸化タンタル（屈折率：2.16），酸化チタン（屈折率：2.52），五酸化ニオブ（屈折率：2.33）または酸化ジルコニウム（屈折率：2.40）等があり、屈折率が高屈折率の誘電体材料より0.1以上小さい低屈折率誘電体材料33ｂとしては、例えば酸化チ
タン（屈折率：2.52）に対しては、五酸化タンタル（屈折率：2.16），五酸化ニオブ（屈折率：2.33）または酸化ジルコニウム（屈折率：2.40）等がある。それぞれ使用する誘電体材料の屈折率に応じて使用すれば良いが、第２の誘電体多層膜33の角度依存性を小さく
するためには第２の誘電体多層膜33の高屈折率の誘電体材料33ａと低屈折率の誘電体材料33ｂの平均の屈折率が大きいほど好ましいが、硬さまたは安定性等の機械的特性、および所望の光学フィルタとしての機能を付与するために必要となる屈折率等の光学的特性から、高屈折率誘電体層33ａとしては酸化チタンを、低屈折率誘電体層33ｂとしては五酸化タンタルを用いることが望ましい。
【００２６】
上述のように、光学膜は、イオンビームアシスト蒸着法によって形成されることが好ましい。イオンビームアシスト蒸着法は、成膜プロセスである真空蒸着法に陽イオンの照射を併用する真空蒸着法である。イオンビームアシスト法で使用する陽イオンは、例えばアルゴンからなる不活性ガスと酸素ガスからなる活性ガスとの両方を装置のイオン源に導入してプラズマとしたものから生成されたものが用いられる。
【００２７】
イオンビームアシスト蒸着法では、例えば基体31を真空蒸着装置内に設置した蒸着用ドーム内に配置し、光学的に良質な光学膜を得るために、酸素欠乏を起こさないように十分に酸素を供給し、そして真空蒸着装置内を１×10-３Ｐａ程度の真空度に設定された状態
で陽イオンの照射を併用しながら真空蒸着が行なわれる。真空蒸着装置内にて光学膜が形成される際の基体31の表面温度は、熱電対により基体31付近の温度を計測することにより管理され、電熱線ヒーター等を用いて温度範囲30〜350℃程度に保持される。しかる後、
基体31の主面の全面あるいはマスキングをして撮像素子に対向する所望の領域に、第1の
誘電体多層膜32を形成するために高屈折率誘電体層32ａと低屈折率誘電体層32ｂとを、次に第２の誘電体多層膜を形成するために高屈折率誘電体層33ａと低屈折率誘電体層33ｂとを、陽イオンの照射を併用しながら順次交互に合計10〜30層程度誘電体層を被着することにより、光学膜を形成した光学フィルタ部材３となる母光学フィルタ部材３´が得られる。
【００２８】
陽イオンが真空中を飛来する蒸着物質の気体分子に衝突することによって、蒸着物質の気体分子が励起されて大きな運動エネルギーを得る。そして、この大きな運動エネルギーを得た蒸着物質の気体分子が被着材である基体31の表面に到達すると、被着材の表面の広い領域を移動するとともに、広い領域の移動に伴って被着材表面のより低いエネルギー状態にある場所を見つけ出す確率が大幅に増大するため、蒸着物質の分子同士が凝集することなく被着材の表面に均一に被着し、周辺に存在する蒸着原子同士が凝集して核を形成することなく緻密に充填した光学膜を形成することができる。
【００２９】
なお、基体31の表面に直接形成される誘電体層は、ガラスとの密着性の高いＳｉ膜であると、基体31と光学膜との密着性が向上するため好ましい。  また、赤外線吸収ガラスから成る基体31が比較的水分に対して弱いため、光学膜は、水分を通しにくい性質を有するバリア層を含んでいることが好ましい。光学膜がバリア層を含む構造の例としては、光学膜の厚み方向の一部分がバリア層である構造、または光学膜の厚み方向の全部がバリア層である構造がある。光学膜の厚み方向の全部がバリア層であれば、光学膜を通過して基体31の表面に水分が達する可能性がさらに低減されるため好ましい。それによって、光学フィルタ部材3の耐候性、具体的には高温高湿テストによって赤外線吸収ガラスによる基体31の表面に曇りが発生する不具合が改善される。
【００３０】
光学膜の厚み方向の一部分がバリア層である構造の一つの例としては、図４に示されているように、光学膜が耐水コート層34を有している構造がある。すなわち、耐水コート層34がバリア層である。耐水コート層34は、赤外線吸収ガラスから成る基体31よりも水分に対して強い性質を有するものであって、例えばシリコーン系材料から成る。耐水コート層34は、基体31の表面を保護するために、図４に示された例のように、基体31の表面に直接接していることが好ましい。
【００３１】
光学膜の厚み方向の一部分がバリア層である構造の他の例としては、図３に示された構造において、複数の高屈折率誘電体層32ａ・33ａおよび低屈折率誘電体層32ｂ・33ｂの一部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。複数の高屈折率誘電体層32ａ・33ａおよび低屈折率誘電体層32ｂ・33ｂの一部がアモルファス化されていることによって、水分が通りにくくなっている。
【００３２】
なお、光学膜の全体ではなく基体31の表面に近い部分のみイオンビームアシスト蒸着法によってバリア層を形成してその他の部分はイオンビームアシスト蒸着法を用いないようにすることで光学膜の応力をより広い範囲で調整することができるようになり、基体31が薄くても反り難い光学フィルタ部材３実現することができる。この場合、バリア層は、150ｎｍ程度以上の厚みを有していると水分の透過を低減させやすくなる。  また、光学膜
の厚み方向の全部がバリア層である構造の例としては、図３に示された構造において、複数の高屈折率誘電体層32ａ・33ａおよび低屈折率誘電体層32ｂ・33ｂの全部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。
【００３３】
また、光学膜の最外層については、アモルファス化されやすく耐候性の良いＳｉ膜を形成しておくと、外部から光学膜内部への水分の侵入を受けにくくなるので、光学膜の光学特性が経時変化し難くなるのでより好ましい。
【００３４】
なお、イオンビームアシスト蒸着法で光学膜を形成することによって、アモルファス化されやすいＳｉ膜だけでなく、その他の元素を用いた膜においてもアモルファス化しやすくなる。それによって、光学膜としての水分透過性がより低下するので、光学膜が水分に対してバリア層として働くようになるため一般的に耐水性の弱い赤外線吸収ガラスからなる基体の表面が水分と反応して発生する光の透過性の低下を防ぐことが可能なものとなり耐水信頼性に関して向上されている。
【００３５】
また、本実施形態の光学フィルタ部材３において、光学膜が、水分を通しにくい性質を有するバリア層を含んでいる場合には、比較的水分に対して弱い性質を有する赤外線吸収ガラスから成る基体31の表面の劣化が低減されており、例えば光学膜の剥がれ等が生じる可能性が低減されている。
【００３６】
また、本実施形態の光学フィルタ部材３において、上記バリア層が、イオンビームアシスト蒸着法によって形成されている場合には、アモルファス化されており、光学膜において水分が透過する可能性が低減されている。
【００３７】
また、本実施形態の光学フィルタ部材３において、バリア層が、基体31の表面上に設けられている場合には、基体31の表面の保護に関して向上されている。
【００３８】
また、本実施形態における撮像装置は、上述の光学フィルタ部材３を含んでいることによって、光学フィルタ部材において光の入射角の違いによる光学特性の変化が低減されており、撮像画像の質に関して向上されている。
【００３９】
以下、上述の撮像装置の素子搭載用部材１および撮像素子２についてさらに詳細に説明する。素子搭載用部材１は、基板11と、リード端子13を挟むように基板11に接合された枠体12とを含んでいる。
【００４０】
基板11は、例えば酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），ムライト質焼結体，ステアタイト焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成るものである。
【００４１】
基板11は、以下のようにして作製することができる。例えば基板11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤および可塑剤，分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプレードライ法を用いて顆粒にする。次いで、この顆粒を所定の形状のプレス金型によりプレス成型して生成型体を作製し、生成型体を約1500℃の高温で焼成することにより基板11となる。なお、上記原料粉末を用いてグリーンシートを作製して、グリーンシートを金型等により打ち抜くなどして適当な大きさにすることで生成形体が得られる。複数のグリーンシートを積層して所定の厚みにしてもよい。
【００４２】
この基板11の表面は、ラップ研磨加工等により平坦にして、20μｍ以下の平坦度にしておくと、撮像素子２を搭載した際に傾きやゆがみが発生しにくくなるので好ましい。搭載部の外周部の、枠体が対向する部分も平坦にしておくと、枠体が傾くことなく接合され、その上に接着される光学フィルタ部材３も撮像素子７に対して傾くことがないので好ましい。
【００４３】
リード端子13は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＦｅ−Ｎｉ合金，銅（Ｃｕ）または銅合金等の金属から成るものである。気密信頼性の観点からは、基板11の熱膨張係数との差が小さい熱膨張係数を有するものが好ましく、基板11が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、例えばＦｅ−42％Ｎｉ合金が好ましい。リード端子13の表面には、腐食防止や導電性の向上のために、ニッケルめっき層および金めっき層を順次被着させておくとよい。
【００４４】
リード端子13は、上記金属から成る板材を、金型を用いた打ち抜き加工により、枠の内周から内側に延出するように複数のリード端子が展開された形状のリードフレームを形成し、リードフレームを搭載基板に接続した後に枠を切り離すことにより複数のリード端子13となる。リードフレームは、エッチング加工により作製することもできる。金属板の上にリードフレーム形状のレジスト膜を形成して、例えばリード端子８ｃが銅から成る場合であれば、塩化第二鉄によりエッチングした後にレジスト膜を剥離することにより作製することができる。
【００４５】
枠体12は、基板11と同様に酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），ムライト質焼結体，ステアタイト焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成るものであり、搭載基板と同様の方法で作製することができる。枠体12と基板11とを同じ材料にすると、熱膨張係数が同じになるのでこれらの間に発生する熱応力がその間の接合材14またはリード端子13に加わりにくくなるので好ましい。
【００４６】
枠体12の表面も、ラップ研磨加工等により平坦にして、20μｍ以下の平坦度にしておくと、枠体12が搭載基板11に対して、また光学フィルタ部材３が枠体12に対して傾くことなく接合され、結果として光学フィルタ部材３が撮像素子２に対して傾かないように接着されるので好ましい。
【００４７】
リードフレームを間に挟んで基板11と枠体12を接合する接合材14は、ガラスまたは樹脂を用いることができる。ガラスとしては、ＰｂＯ系ガラス，ＰｂＯ−ＳｉＯ系ガラス，ＢｉＯ−ＳｉＯ系ガラス、ＰＯ−ＳｉＯ系ガラス、ＢＯ−ＳｉＯ系ガラス等の低融点ガラスがある。樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等がある。いずれの場合も、熱膨張係数を搭載基板や枠体と近いものとするために、例えば、シリカのような無機粉末等のフィラーを含有するものであってもよい。接合材が低融点ガラスである場合は、例えば、酸化鉛56〜66質量％、酸化硼素４〜14質量％、酸化珪素１〜６質量％および酸化亜鉛１〜11質量％を含むガラス成分に、フィラ
ーとして酸化ジルコニウムシリカ系化合物の粉末を４〜15質量％添加した粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して得たガラスペーストを、スクリーン印刷法等の印刷法により枠体の下面に所定厚みに印刷塗布し、これを約430℃の温度で焼成することによって枠体
に低融点ガラスを被着させる。この枠体を、搭載基板の上に低融点ガラスを下にして載置し、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等の加熱装置で約470℃に加熱することで接合
材を再溶融させて搭載基板の上面と枠体の外周縁部に挟まれた各リード端子の周囲を接合材で覆い、冷却して低融点ガラスを固化させることにより枠体およびリード端子を搭載基板に強固に接合して撮像素子収納用パッケージを作製する。接合材が樹脂である場合は、例えば、ビスフェノールＡ型の液状エポキシ樹脂からなる主剤に対し、硬化剤としてテトラヒドロメチル無水フタル酸を外添加で10〜30質量％添加し、フィラーとしてシリカ粉末を外添加で30〜80質量％添加し、カーボンブラック等の着色剤、２−メトキシエタノール等の有機溶剤を添加混合して得られたエポキシ樹脂ペーストを、スクリーン印刷法等の印刷法により枠体の下面に所定厚みに印刷塗布し、これを約60℃〜80℃の温度で溶剤を乾燥させ枠体に樹脂層を被着させる。この枠体を、搭載基板の上に接合材を下にして載置し、トンネル式の雰囲気炉またはオーブン等の加熱装置で加熱してピーク温度約150℃で１時
間保持することにより、樹脂層を溶融させて搭載基板の上面と枠体の外周縁部に挟まれた各リード端子13の周囲を樹脂で覆った後に硬化させ、枠体12およびリード端子13が基板11に強固に接合されて素子搭載用部材１となる。
【００４８】
以上のようにして作製された素子搭載用部材１と光学フィルタ部材３との接合は、一般的に紫外線硬化型エポキシ樹脂もしくは熱硬化型エポキシ樹脂等から成る接着剤５を介して行なわれる。例えば接着剤５として熱硬化型エポキシ樹脂を用いる場合、従来周知のスクリーン印刷法またはディスペンス法等で接着剤５を素子搭載用部材１または光学フィルタ部材３に塗布し、互いに重ねあわせた後、90〜150℃の温度で60〜90分間加重し加熱す
ることによって行われる。  撮像素子２は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等である。例えば銀粉末を含有するエポキシ樹脂から成る導電性接着剤によって撮像素子２を素子搭載用部材１の上面に接着して固定し、撮像素子２の電極と素子搭載用部材１の端子とを金などからなるボンディングワイヤ４で接続し、素子搭載用部材１の開口部を塞ぐように光学フィルタ部材３を接着剤５で素子搭載用部材１に接着することで撮像装置となる。
【００４９】
以下、光学フィルタ部材３の製造方法について図６を参照して説明する。
【００５０】
光学フィルタ部材３の製造方法は、図６（ａ）に示されているように、赤外線吸収ガラスから成る平板状の母基体31’の一方主面上に、高屈折率誘電体層32ａと低屈折率誘電体層32ｂとを交互に複数層積層して第1の誘電体多層膜32を、他方主面上に、高屈折率誘電
体層33ａと低屈折率誘電体層33ｂとを交互に複数層積層して第２の誘電体多層膜33を被着形成し、母光学フィルタ部材３’を形成する工程と、図６（ｂ）に示されているように外周部が枠体72に支持された粘着シート71に母光学フィルタ部材３’の他方主面を密着させて固定する工程と、図６（ｃ）に示されているように母光学フィルタ部材３’の第1の誘
電体多層膜32側に紫外線レーザを照射して走査することにより、母光学フィルタ部材３’に縦横に配列された複数の光学フィルタ部材領域に区分するような内面が溶融凝固したガラスに覆われた溝３ａ’を形成する工程と、図６（ｄ）に示されているように溝３ａ’に沿って母光学フィルタ部材３’を割断する工程とを含んでいる。これにより、隣同士の第１の誘電体多層膜32が製造工程中でぶつかり合うことがないので、母光学フィルタ部材３’の主面上に光学膜を形成した平板状の母光学フィルタ部材３’を粘着シート71に密着させて光学フィルタ部材３を作成しても、異物発生の少ない光学フィルタ部材３を作成することができる。紫外線レーザを照射することで溝３ａ´を形成する場合に、母基体31のおもて面に形成する光学膜が照射する紫外線レーザの波長を85％を越える高い割合で反射する場合には、反射されても加工できるエネルギーを照射する必要があり、加工が始まると反射率が変化するために紫外線レーザの調整も難しくなるが、母基体31のおもて面に形成
する光学膜が照射する紫外線レーザの波長を15％以上吸収もしくは透過するものであると、紫外線レーザを効率的に溝３´形成に使用することができると共に、加工中の反射率の変化も小さくなるので、紫外線レーザーの調整も容易になるので好ましい。
【００５１】
粘着シート71は、一般的に、支持シートと、その片側表面上に設けた粘着剤層の２層構造からなる。粘着シート71の厚さは特に限定されるものではないが、通常30〜300μｍで
あり、好ましくは50〜100μｍである。  粘着剤層用の粘着剤の感圧接着剤成分としては
、汎用の感圧接着剤を構成する化合物より選択することができ、例えばゴム系、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系、ポリエステル系、又はポリビニルエーテル系接着剤等を挙げることができる。場合によっては、感圧接着剤成分にレーザ光線の吸収率を高める吸収性付与剤を付与して粘着剤としてもよい。粘着剤層の厚みも特に限定されないが、通常１〜100μｍであり、好ましくは５〜50μｍである。
【００５２】
枠体72は通常、位置決めするための直線部または溝が外周に形成されたリング状をしており、粘着シート71を介して母光学フィルタ部材３’を位置決めして工程を異物の発生を防ぎながら、量産性または再現性良く進めるための目的で使用するジグであり、0.5ｍｍ
〜１ｍｍ程度の金属板をエッチング加工で形成する場合が多い。使用量が多い場合は、金型を作り、熱可塑性樹脂で射出成型して作成しても良い。
【００５３】
支持シート上に粘着剤層を形成して粘着シート71としたものを枠体72に粘着剤層によって接着し、その中央に母光学フィルタ部材３’を粘着剤層に貼り付けることで、レーザ加工工程を異物の発生を防ぎながら、量産性または再現性良く進めることができる様になる。
【００５４】
レーザ装置は、波長および位相が揃った光を発生させる装置であり、本実施形態では、266ｎｍの紫外線波長を持つレーザを用いて加工をおこなった。紫外線レーザを用いた場
合にはスポット径を20μｍ程度以下に絞ることができるので、レーザを当てた部分の周囲への影響が小さい。
【００５５】
本実施形態で用いられるレーザダイシング装置では、枠体72に粘着シート71を介して固定した赤外線吸収ガラスから成る母光学フィルタ部材３’の上面の第１の誘電体多層膜32に対し焦点が合うようレーザ光線を照射し、母光学フィルタ部材３’に溝３ａ’を形成する。第１の誘電体多層膜32を透過した紫外線レーザのエネルギーは、母光学フィルタ部材３’の表面部において熱に変換されて母光学フィルタ部材３’の表面部の一部を溶かす。第１の誘電体多層膜32は、母光学フィルタ部材３’の表面部において発生した熱によって部分的に蒸発される。
【００５６】
266ｎｍの紫外線レーザはスポット径を20μｍ程度に絞ることができ、また赤外線吸収
ガラスを透過しないので、粘着シート71に熱の影響を与えることが無く、高精度な寸法加工を行うことができる。また、紫外線レーザが照射され溝３ａ´が形成された部分では、第１の誘電体多層膜32と基体31が側面の一部分３ａで溶着して一体のガラス質層となっていることで、側面からの水分の浸入を阻止するので光学特性の径時変化が少ない構造となっているが、ガラス質層は紫外線レーザ加工によって短時間で形成されることでアモルファス層となっており、側面からの水分の浸入を阻止する効果がより高くなっている。
【００５７】
次に、粘着シート71の裏面からそれぞれの溝３ａ’の真下を押し上げることで、母光学フィルタ部材３’を割断し光学フィルタ部材３とする。
【００５８】
次に、粘着シート71の裏面から紫外線光を当てることで、粘着シート71を硬化させ、粘着性を低下させ、光学フィルタ部材３をピックアップすることで、光学フィルタ部材３を
作製することができる。なお、母光学フィルタ部材３´の切断には、ダイシングソーを用いて切り離すこともできる。その場合には、第１の誘電体多層膜32と基体31が溶着することは無い。
【００５９】
なお、光学フィルタ部材３は、図７に示されているように、基体31の上面に第１の誘電体多層膜32と重ねて第２の誘電体多層膜33を設けてもよい。
【００６０】
また、光学フィルタ部材３は、基体31の下面に第１の誘電体多層膜32と重ねて第２の誘電体多層膜33を設けてもよい。
【００６１】
なお、光学フィルタ部材３は、耐性が比較的低い赤外線吸収ガラスから成る基体31の主面が露出されないようにしておく方がよい。
【００６２】
また、本実施形態における光学フィルタ部材３は、図７のように反射防止膜35を有するものであってもよい。反射防止膜35は、素子搭載用部材１または撮像素子２によって上方へ反射された光が光学フィルタ部材３の下面で下方へ反射されて撮像素子２にゴーストやフレアとして入射されることを低減させたり、第１の誘電体多層膜32の表面で光が反射して、撮像素子２に入る光量が減少することを防ぐために設けられる。このように、反射防止膜35は、光学フィルタ部材３の空気と触れる表面に形成され、光の反射量を低減させるものである。
【００６３】
この反射防止膜35は、例えば屈折率が１．７以上の誘電体材料から成る高屈折率誘電体層および例えば屈折率が１．６以下の誘電体材料から成る低屈折率誘電体層を、蒸着法またはスパッタリング法等を用いて数層順次交互に積層することによって形成される。
【００６４】
このような反射防止膜35に好適な屈折率が１．７以上の絶縁材料としては、例えば五酸化タンタル，酸化チタン，五酸化ニオブ，酸化ランタンまたは酸化ジルコニウム等が用いられ、屈折率が１．６以下の絶縁材料としては、例えば酸化珪素、フッ化ランタンまたはフッ化マグネシウム等がある。硬さまたは安定性などの機械的特性、および所望の光学フィルタとしての機能を付与するために必要となる屈折率等の光学的特性から、高屈折率誘電体層としては酸化チタンを、低屈折率誘電体層としては酸化珪素が望ましい。
【００６５】
なお、赤外線吸収ガラスから成る基体31が比較的水分に対して弱いため、基体31の上下面に水分を通しにくい性質を有するバリア層を形成することが好ましい。なお、バリア層を単独で形成するのではなく、反射防止膜35がバリア層を含んでいると、水分透過を防ぐだけでなくゴーストやフレアを減少させることができるようになるので好ましい。
【００６６】
反射防止膜35がバリア層を含む構造の例としては、反射防止膜35の厚み方向の一部分がバリア層である構造、または反射防止膜35の厚み方向の全部がバリア層である構造がある。反射防止膜35の厚み方向の全部がバリア層であれば、反射防止膜35を通過して基体31の表面に水分が達する可能性がさらに低減されるため好ましい。
【００６７】
反射防止膜35の厚み方向の一部分がバリア層である構造の一つの例としては、反射防止膜35が耐水コート層を有している構造がある。すなわち、耐水コート層がバリア層である。
【００６８】
反射防止膜35の厚み方向の一部分がバリア層である構造の他の例としては、複数の高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層一部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。複数の高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の一部がアモルファス化されていることによって、水分が通りにくくなっている。
【００６９】
また、反射防止膜35の厚み方向の全部がバリア層である構造の例としては、複数の高屈折率誘電体層および低屈折率誘電体層の全部がイオンビームアシスト蒸着法によって形成されてアモルファス化されているものがある。
【００７０】
本実施形態における光学フィルタ部材３において、基体31に設けられた反射防止膜35が、水分を通しにくい性質を有するバリア層を含んでいる場合には、例えば光学フィルタ部材３を素子搭載用部材１に接合する前の工程において、比較的水分に対して弱い性質を有する赤外線吸収ガラスから成る基体31の表面の劣化が低減されており、例えば反射防止膜33の剥がれ等が生じる可能性が低減されている。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・・・素子搭載用部材
２・・・・・撮像素子
３・・・・・光学フィルタ部材
31・・・・・基体
32・・・・・第１の誘電体多層膜
32ａ・・・・高屈折率誘電体層
32ｂ・・・・低屈折率誘電体層
33・・・・・第２の誘電体多層膜
33ａ・・・・高屈折率誘電体層
33ｂ・・・・低屈折率誘電体層
34・・・・・耐水コート層
35・・・・・反射防止膜
４・・・・・ボンディングワイヤ
５・・・・・接着剤
【図１】
2014048402.tif 000003
【図２】
2014048402.tif 000004
【図３】
2014048402.tif 000005
【図４】
2014048402.tif 000006
【図５】
2014048402.tif 000007
【図６】
2014048402.tif 000008
【図７】
2014048402.tif 000009
【図８】
2014048402.tif 000010