(57)【要約】【課題】ウェハレベルパッケージ構造体に使用されるスペーサであって、損傷の発生が抑制されるとともに、貫通孔における過度な小径化の発生が抑制されたスペーサを提供する。【解決手段】ウェハレベルパッケージ構造体用のスペーサであって、ガラス材料以外のセラミックス材料からなるもの。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハレベルパッケージ構造体用のスペーサであって、
ガラス材料以外のセラミックス材料からなることを特徴とするスペーサ。
【請求項２】
前記スペーサは、セラミックスグリーンシートの焼成により得られたものである請求項１記載のスペーサ。
【請求項３】
前記スペーサは筒状形状を有し、前記筒状形状の端面に平行な平面と、前記筒状形状の内面とのなす角のうち小さい方の角の角度が８０度以上である請求項１または２のいずれか１項記載のスペーサ。
【請求項４】
前記スペーサは筒状形状を有し、前記筒状形状の開口部周辺における凸部の高さが１５μｍ以下である請求項１乃至３のいずれか１項記載のスペーサ。
【請求項５】
前記セラミックス材料がガラスセラミックスである請求項１乃至４のいずれか１項記載のスペーサ。
【請求項６】
前記セラミックス材料がアルミナセラミックスである請求項１乃至４のいずれか１項記載のスペーサ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載のスペーサが複数結合されてなることを特徴とするスペーサ集合体。
【請求項８】
ウェハレベルパッケージを少なくとも有するとともに、前記ウェハレベルパッケージの内部または外部に空隙部を形成するスペーサを有するウェハレベルパッケージ構造体であって、
前記スペーサとして請求項１乃至６のいずれか１項記載のスペーサを有することを特徴とするパッケージ。
【請求項９】
前記ウェハレベルパッケージ構造体は、前記ウェハレベルパッケージとしての撮像装置と、前記撮像装置の受光面側に配置されるレンズユニットとを有するウェハレベルカメラモジュールであって、前記レンズユニットに前記スペーサを有する請求項８記載のウェハレベルパッケージ構造体。
【請求項１０】
ガラス材料以外のセラミックス材料からなり、かつウェハレベルパッケージ構造体用のスペーサとなる複数の領域を有するセラミックスグリーンシートを製造するシート製造工程と、
前記領域に貫通孔を形成する孔部形成工程と、
前記セラミックスグリーンシートを焼成してスペーサ集合体とする焼成工程と
を有することを特徴とするスペーサの製造方法。
【請求項１１】
さらに、前記スペーサ集合体を前記領域間の境界線において分割して複数のスペーサとする分割工程を有する請求項１０記載のスペーサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペーサ、スペーサ集合体、ウェハレベルパッケージ構造体、およびスペーサの製造方法に係り、特に、ウェハレベルパッケージ構造体に使用されるスペーサ、該スペーサを有するスペーサ集合体およびウェハレベルパッケージ構造体、ならびに該スペーサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems；マイクロマシン）素子等の電子部品を封止する電子部品パッケージとして、ウェハレベルパッケージが用いられるようになっている。ウェハレベルパッケージは、ウェハレベルで製造が行われるものであり、ダイシング前のウェハレベルで封止工程等が行われる。ウェハレベルパッケージは、単独で実装基板に実装される他、他の構造物が積層された状態で実装基板に実装される。
【０００３】
ウェハレベルパッケージの１種である撮像素子を封止した撮像装置の場合、例えば、その受光面側に複数のレンズエレメントを有するレンズユニットが配置されて、ウェハレベルカメラモジュール（ＷＬＣＭ）として実装基板に実装される。レンズユニットとしては、例えば、複数のレンズエレメントの側方部分を支持して固定するものや、複数のレンズエレメントの間にスペーサを配置して固定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。スペーサとしては、例えば、ガラスウェハからなるものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
このうちスペーサを用いたレンズユニットは、例えば以下のようにして製造される。まず、レンズエレメントとなる複数の領域、すなわち撮像装置に対応する複数の領域を有するガラスウェハを用いて、その各領域にプラスチック材料等によりレンズ部を形成してレンズエレメント集合体（レンズエレメントウェハ）を製造する。また、上記ガラスウェハと同様の大きさを有する他のガラスウェハを用いて、上記各領域に対応するように貫通孔を形成してスペーサ集合体（スペーサ用ウェハ）を製造する。これらレンズエレメント集合体とスペーサ集合体とを所定の順序で積層してレンズユニット集合体（レンズユニットウェハ）とする。さらに、レンズユニット集合体をダイシングして、複数のレンズユニットを製造する。その後、撮像装置上にレンズユニットを積層することで、ウェハレベルカメラモジュールを製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１２３０号公報（図３）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Romain Fraux、"OmniVision's VGA wafer-level camera"、[online]、3D packaging、Yole Developpement、FEBRUARY 2012、ISSUE No22、p.26-27、インターネット〈URL：http://www.bluetoad.com/publication/?i=100874>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したようなスペーサ集合体は、一般にガラスウェハのスペーサとなる各領域に、サンドブラスト加工、エッチング加工、レーザ加工、またはドリル加工等の加工方法によって貫通孔を形成して製造する。しかしながら、ガラスウェハを加工して製造する場合、以下のような問題がある。
【０００８】
すなわち、ガラスウェハは必ずしも強度が高くないことから、スペーサ集合体の製造時やその後の使用時に損傷しやすい。さらに、サンドブラスト加工の場合、ガラスウェハの表面に砂を吹き付けて貫通孔を形成するが、貫通孔の深さ方向に向かって孔径が徐々に小さくなる（以下、小径化とする。）。孔径が過度に小径化すると、例えば、ウェハレベルカメラモジュールに使用したとき、小径化部分によって撮像装置への光の侵入が妨げられる。
【０００９】
過度な小径化を抑制するために、貫通孔を形成する際、まず一方の表面から半分程度の深さまで加工した後、他方の表面から残りの半分程度の深さまで加工する方法が検討されている。このような方法によれば、小径化を若干抑制できるが、必ずしも十分に抑制できない。エッチング加工の場合についても、サンドブラスト加工ほどではないが、小径化が発生する。また、これらの方法では孔加工しない部分を保護する目的で加工前にレジストを塗って露光するといったフォトリソグラフィ工程が必要になり工程が複雑化するという課題がある。
【００１０】
レーザ加工の場合、小径化は発生しにくいが、ガラスウェハが厚くなると、パルスレーザー照射回数を増やさなければならない。また、レーザの焦点を固定して孔加工する必要があるため、十分に広い孔を得ることは難しく、孔を広くするためにはレーザの焦点を円運動させるなどの手段が必要となる。したがって、大きな孔の加工には非常に長い時間がかかることが問題となっている。このような事情から、孔径が大きく、基板の厚みが０．５ｍｍを超える用途では、レーザ加工は用いられていない。また、ドリル加工の場合、小径化が発生しにくく、かつガラスウェハが厚くても加工できるが、貫通孔の開口部周辺にバリ等の微小な凸部が発生しやすい。また、ガラスウェハの強度が高くないことに起因して、加工速度を上げるとガラスウェハにクラックが生じ、割れてしまうために生産性が上げられないという課題もある。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ウェハレベルパッケージ構造体に使用されるスペーサであって、高い加工速度という条件下でも損傷の発生を抑制できるとともに、貫通孔における過度な小径化の発生が抑制されたスペーサの提供を目的とする。また、本発明は、このようなスペーサの集合体であるスペーサ集合体の提供を目的とする。さらに、本発明は、このようなスペーサを用いたウェハレベルパッケージ構造体の提供を目的としている。また、本発明は、このようなスペーサの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のスペーサは、ウェハレベルパッケージ構造体用のスペーサであって、ガラス材料以外のセラミックス材料からなることを特徴とする。なお、本発明のスペーサが適用されるウェハレベルパッケージ構造体は、少なくともウェハレベルパッケージを有するものであればよく、ウェハレベルパッケージのみからなるものでもよいし、ウェハレベルパッケージに他のユニットが積層されたものであってもよい。また、本発明のスペーサは、このようなウェハレベルパッケージ構造体のウェハレベルパッケージ部分に用いられるものでもよいし、ユニット部分に用いられるものであってもよい。
【００１３】
本発明のスペーサ集合体は、本発明のスペーサが複数結合されてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明のウェハレベルパッケージ構造体は、ウェハレベルパッケージを少なくとも有するとともに、ウェハレベルパッケージの内部または外部に空隙部を形成するスペーサを有するものであって、前記スペーサとして本発明のスペーサを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明のスペーサの製造方法は、ガラス材料以外のセラミックス材料からなり、かつウェハレベルパッケージ構造体用のスペーサとなる複数の領域を有するセラミックスグリーンシートを製造するシート製造工程と、前記領域に貫通孔を形成する孔部形成工程と、前記セラミックスグリーンシートを焼成してスペーサ集合体とする焼成工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のスペーサをガラス材料以外のセラミックス材料で形成したことにより、強度が高く取扱い時の損傷等を抑制できる。また、特にグリーンシートプロセスを経て作られるセラミックス材料であれば、セラミックスグリーンシートの段階でスペーサの空隙部となる貫通孔を形成できる。したがって、過度な小径化の発生を抑制でき、またセラミックスグリーンシートの厚さによらず貫通孔を良好に形成でき、さらに高い加工速度という条件下でも貫通孔の開口部周辺におけるバリ等の微小な凸部の発生やウェハの損傷も抑制できる。
【００１７】
本発明のスペーサ集合体によれば、本発明のスペーサが複数結合されていることから、本発明のスペーサを効率的に製造できる。
【００１８】
本発明のウェハレベルパッケージ構造体によれば、本発明の過度な小径化の発生が抑制されたスペーサを有することから、例えば、ウェハレベルカメラモジュールとして使用した場合、小径化部分による光の遮蔽を抑制でき、特性を良好にできる。
【００１９】
本発明の製造方法によれば、所定の工程を有することで、過度な小径化の発生が抑制されたスペーサを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ウェハレベルパッケージ構造体の一実施形態を模式的に示す断面図。
【図２】スペーサの一実施形態を模式的に示す断面図。
【図３】スペーサの他の実施形態を模式的に示す断面図。
【図４】スペーサの製造に用いられるグリーンシートを示す平面図。
【図５】貫通孔が設けられたグリーンシートを示す平面図。
【図６】円形状に加工されたグリーンシートを示す平面図。
【図７】ウェハレベルパッケージ構造体の製造方法の一実施形態を示す断面図。
【図８】実施例１のスペーサ集合体における貫通孔の加工開始側開口部周辺の断面曲線。
【図９】実施例１のスペーサ集合体における貫通孔の加工終了側開口部周辺の断面曲線。
【図１０】実施例２のスペーサ集合体における貫通孔の加工開始側開口部周辺の断面曲線。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、実施形態のスペーサをウェハレベルパッケージ構造体の一実施形態であるウェハレベルカメラモジュールのレンズユニット部分に適用した例について説明する。なお、以下では、ウェハレベルカメラモジュールを単にカメラモジュールと記す。
【００２２】
図１は、カメラモジュール１０を示す断面図である。カメラモジュール１０は、ウェハレベルパッケージとしての撮像装置１１と、この撮像装置１１の受光面側に配置されたレンズユニット１２とを有する。
【００２３】
撮像装置１１は、例えば、素子基板１３と、この素子基板１３に対向して配置された透明基板等からなる封止基板１４と、これらの間に封止された受光素子１５とを有するウェハレベルチップサイズパッケージである。素子基板１３と封止基板１４とは、受光素子１５を囲むように配置された接着層１６によって貼り合わされている。受光素子１５は、素子基板１３、封止基板１４、および接着層１６によって気密に封止されている。
【００２４】
素子基板１３の表面には、例えば、受光素子１５を囲むように電極パッド１７が複数配置されている。受光素子１５と電極パッド１７との間には、図示しない周辺回路が形成されている。電極パッド１７は、受光素子１５やその周辺回路へ配線によって接続されており、受光素子１５やその周辺回路に電気信号を入力したり、あるいはそれらから出力された電気信号を取り出すための外部接続用のパッドである。
【００２５】
受光素子１５は、例えば、CCD（Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子である。受光素子１５の受光面には、例えば、図示しないカラーフィルタが設けられる。受光素子１５では、電極パッド１７を通じて入力された電気信号に応じて、露光および受光信号の読み出しが行われ、読み出された受光信号が電極パッド１７を通じて外部へ出力されるようになっている。
【００２６】
素子基板１３の裏面側には、複数の半田ボール１８が配設されている。半田ボール１８は、プリント基板等の実装基板に実装するための外部接続端子として機能するものであり、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ等の無鉛高融点はんだ等よりなる。半田ボール１８の位置は、実装基板側の接合パッドの位置に応じて適宜設定される。これにより、電極パッド１７の配列が半田ボール１８の配列に変換され、実装基板に直接実装できる。
【００２７】
素子基板１３の内部には、電極パッド１７に対応する位置に貫通ビア１９が設けられている。貫通ビアは、素子基板１３の表面から裏面に貫通する。貫通ビア１９の裏面側の端部には、その表面を覆うように配線層２１が形成される。また、配線層２１は、半田ボール１９が形成される領域である形成領域に形成される。
【００２８】
レンズユニット１２は、例えば、撮像装置１１の受光面側に図示しない接着層によって接合されている。レンズユニット１２は、例えば、板状のレンズエレメント２２と他の板状のレンズエレメント２３とがスペーサ２４を介して対向配置されている。スペーサ２４は、筒状形状を有するものであって、内部が空隙部とされている。このスペーサ２４は、実施形態のスペーサからなるものであって、ガラス材料以外のセラミックス材料からなるものである。なお、レンズエレメント２２とスペーサ２４との間、およびレンズエレメント２３とスペーサ２４との間は、図示しない接着層によって接合されている。
【００２９】
レンズエレメント２２は、例えば、ガラス基板等の透明基板２２１の表面にレンズ部２２２が形成されたものである。同様に、レンズエレメント２３は、例えば、ガラス基板等の透明基板２３１の表面にレンズ部２３２が形成されたものである。スペーサ２４は、例えば、透明基板２２１と透明基板２３１との間であって、レンズ部２２２およびレンズ部２３２を囲むように設けられる。レンズユニット１２には、さらにガラス基板等の透明基板２５１の表面に赤外線フィルタ２５２が形成されたフィルタエレメント２５が設けられるとともに、光が入射する一部を除いて遮光膜２６が設けられている。
【００３０】
スペーサ２４は、上記したようにガラス材料以外のセラミックス材料から構成されている。ガラス材料以外のセラミックス材料としては、例えば、アルミナセラミックス、窒化アルミニウムセラミックス、窒化ケイ素セラミックス、炭化ケイ素セラミックス、ガラスセラミックス等が代表的なものとして挙げられる。なお、ガラスセラミックスには、ガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して焼結させたものが含まれる。一般的なガラス材料の３点曲げ強度は５５ＭＰａ程度であるが、ガラス材料以外のセラミックス材料の３点曲げ強度はこれよりも高いことから、スペーサ２４、またはこのようなスペーサ２４の製造に用いられるスペーサ集合体の損傷を抑制できる。また、図１から分かるようにスペーサ２４は構造体の中で最も断面積が小さいため、スペーサの強度を上げることはパッケージ全体の強度を上げることにも寄与する。
【００３１】
また、ガラス材料以外のセラミックス材料の中でも特にグリーンシートプロセスを経るセラミックス基板は、焼成前のセラミックスグリーンシートの段階で打ち抜き加工によりスペーサ２４の空隙部となる貫通孔を形成することで、貫通孔を容易に形成できる。また、セラミックスグリーンシートの段階で打ち抜き加工を行うことで、基本的にセラミックスグリーンシートの厚さにかかわらず貫通孔を形成でき、また過度な小径化の発生も抑制しやすく、さらに貫通孔の開口部周辺におけるバリ等の微小な凸部の発生も抑制しやすい。
【００３２】
ガラス材料以外のセラミックス材料としては、アルミナセラミックス、ガラスセラミックスが生産性等の観点から好ましく、特にガラスセラミックスが生産性等の観点から好ましい。すなわち、ガラスセラミックスは、ガラスマトリックス中にセラミックス粒子が分散されたものであり、アルミナセラミックス等の高温焼成セラミックスに比べて焼成温度を低くできる。また、ガラスセラミックスは、例えば２５０ＭＰａ以上の３点曲げ強度が得られることから、一般的なガラス材料に比べて十分に高い強度が得られる。
【００３３】
以下、ガラスセラミックスについて説明する。ガラスセラミックスは、上記したようにガラスマトリックス中にセラミックス粒子が分散されたものである。
【００３４】
ガラスマトリックスは、例えば、酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を５７〜６５％、Ｂ２Ｏ３を１３〜１８％、ＣａＯを９〜２３％、Ａｌ２Ｏ３を３〜８％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのうち少なくとも１種を０．５〜６％含有するものが好ましい。なお、本明細書において「少なくとも１種」とは、１種でもよいし、２種以上の組み合わせでもよいとの意味である。
【００３５】
ＳｉＯ２は、ガラスネットワークフォーマである。ＳｉＯ２が５７％未満では安定なガラスを得にくく、また化学的耐久性が低下しやすい。化学的耐久性の向上から、好ましくは５８％以上、より好ましくは５９％以上、特に好ましくは６０％以上である。６５％を超えるとガラス溶融温度またはガラス転移点（Ｔｇ）が高くなりすぎるおそれがあり、好ましくは６４％以下、より好ましくは６３％以下である。
【００３６】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマである。Ｂ２Ｏ３が１３％未満ではガラス溶融温度またはＴｇが高くなりすぎるおそれがあり、好ましくは１４％以上、より好ましくは１５％以上である。１８％を超えると安定なガラスを得にくくなる、または化学的耐久性が低下するおそれがあり、好ましくは１７％以下、より好ましくは１６％以下である。
【００３７】
ＣａＯは、ガラスの安定化、ガラス溶融温度の低下、焼成時の結晶の析出に寄与する成分であって、ガラスのＴｇを低下させる場合もある。ＣａＯが９％未満ではガラス溶融温度が高くなりすぎるおそれがあり、好ましくは１０％以上である。ガラスを溶融しやすくしたい場合等には、好ましくは１２％以上、より好ましくは１３％以上、特に好ましくは１４％以上である。２３％を超えるとガラスが不安定になるおそれがあり、好ましくは２２％以下、より好ましくは２１％以下、特に好ましくは２０％以下、典型的には１８％以下である。
【００３８】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、強度等を高める成分である。Ａｌ２Ｏ３が３％未満ではガラスが不安定となりやすく、好ましくは４％以上、より好ましくは５％以上である。８％を超えるとガラス溶融温度またはＴｇが高くなりすぎ、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下である。
【００３９】
Ｎａ２ＯおよびＫ２ＯはＴｇを低下させる成分であり、少なくとも一方を含有する。合計量（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）が０．５％未満では、ガラス溶融温度またはＴｇが高くなりすぎるおそれがあり、好ましくは０．８％以上である。合計量が６％を超えると化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがある。または焼成体の電気特性等が低下するおそれがあり、好ましくは５％以下、より好ましくは４％以下である。
【００４０】
ガラスマトリックスは本質的に上記成分からなることが好ましいが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有できる。その他の成分を含有する場合、その含有量は合計で１０％以下が好ましい。例えば、ガラス融液の粘性を低下させる目的でＴｉＯ２を含有でき、その含有量は３％以下が好ましい。また、ガラスの安定性を向上させる目的でＺｒＯ２を含有でき、その含有量は３％以下が好ましい。また、ガラスの屈折率調整や、耐薬品性向上、結晶化度の調整のためＮｂ２Ｏ５を含有させてもよい。その含有量は１０％以下が好ましい。なお、鉛酸化物は含有しないことが好ましい。
【００４１】
セラミックス粒子は、典型的にはアルミナ粒子である。アルミナ粒子を含有させることによって強度を高くできる。なお、セラミックス粒子は、ガラスセラミックスに要求される光学特性等に応じて、他の種類のセラミックス粒子も使用できる。例えば、反射率を高くしたい場合、屈折率が２を超える高屈折率セラミックス粒子を併用することが好ましい。高屈折率セラミックス粒子としては、例えば、チタニア粒子、ジルコニア粒子、酸化ニオブ粒子等が挙げられる。チタニア粒子やジルコニア粒子は、それ自体で充分な強度をもつので、強度を向上させるセラミックス粒子でもある。
【００４２】
高屈折率セラミックス粒子を併用する場合、体積百分率表示で、アルミナ粒子と高屈折率セラミックス粒子との合計量１００％中、高屈折率セラミックス粒子は２０〜５０％が好ましく、２５〜４５％がより好ましい。このような含有割合とすることで、反射率を高くしつつ、強度も維持できる。
【００４３】
セラミックス粒子の５０％粒径（Ｄ５０）は０．１〜５μｍが好ましい。Ｄ５０が０．１μｍ未満では、例えばガラスマトリックス中にセラミックス粒子が均一に分散されないおそれがある、またはセラミックス粒子が凝集しやすくなって取り扱い性が低下する。Ｄ５０は、より好ましくは０．３μｍ以上である。Ｄ５０が５μｍを超えると緻密な焼成体が得にくくなり、３μｍ以下がより好ましい。
【００４４】
ガラスセラミックスは、体積百分率表示で、ガラスマトリックスを４０〜７５％、セラミックス粒子を２５〜６０％含有することが好ましい。ガラスマトリックスの含有量が４０％未満であると焼成によって緻密な焼成体を得られないおそれがあり、またセラミックス粒子の含有量が相対的に多くなることから表面の平滑性が損なわれるおそれがあり、好ましくは４５％以上である。また、ガラスマトリックスの含有量が７５％を超えると強度が不足するおそれがあり、好ましくは７０％以下、より好ましくは６５％以下である。
【００４５】
図２は、スペーサ２４を拡大して示す断面図である。
スペーサ２４は、筒状形状の端面に平行な平面と、この筒状形状の内面とのなす角のうち小さい方の角の角度θが８０度以上であることが好ましい。上記角度θが８０度未満の場合、過度な小径化が発生していることとなり、この小径化部分による光の遮蔽が大きくなる。上記角度θは、８５度以上がより好ましい。
【００４６】
このような角度θは、セラミックスグリーンシートの製造および焼成によってスペーサ２４を製造することで達成できる。具体的には、セラミックスグリーンシートの段階で、スペーサ２４の空隙部となる貫通孔の形成を打ち抜き加工により行うことで達成できる。すなわち、従来のガラスウェハにサンドブラスト加工やエッチング加工を行う方法では貫通孔の深さ方向にかけて孔径が徐々に小さくなるが、セラミックスグリーンシートの打ち抜き加工によればこれらに比べて孔径が小さくなることを抑制できる。
【００４７】
ここで、スペーサ２４は、複数枚のセラミックスグリーンシートを積層して焼成したものでもよい。この場合、複数枚のセラミックスグリーンシートについて、１枚ずつ貫通孔の打ち抜き加工を行ってから積層して焼成すると、図３に示すように角度θが複数存在することになる（θ１〜θ３）。このような場合、角度θ（θ１〜θ３）のうち最も小さい角度が８０度以上であることが好ましい。
【００４８】
また、スペーサ２４は、筒状形状の開口部周辺におけるバリ等の微小な凸部の高さが１５μｍ以下であることが好ましい。このような凸部の高さについても、セラミックスグリーンシートの製造および焼成によってスペーサ２４を製造することで達成できる。具体的には、セラミックスグリーンシートの段階で、スペーサ２４の空隙部となる貫通孔の形成を打ち抜き加工により行うことで達成できる。
【００４９】
以下、スペーサ２４の製造方法について説明する。
なお、以下では、スペーサ２４がガラスセラミックスからなるものについて説明する。
【００５０】
まず、グリーンシート用ガラス粉末とグリーンシート用セラミックス粉末とからなるグリーンシート用ガラスセラミックス組成物を調製する。
【００５１】
グリーンシート用ガラス粉末は、通常、溶融法によって得られたガラスを粉砕して製造する。このガラスは、上記したようなガラスマトリックスのガラス組成に応じたものとする。粉砕の方法は、乾式粉砕でもよいし湿式粉砕でもよい。湿式粉砕の場合には溶媒として水を用いることが好ましい。また、粉砕には、ロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を適宜使用できる。ガラスは粉砕後、必要に応じて乾燥し、分級する。
【００５２】
このグリーンシート用ガラス粉末に、アルミナ粉末等の所定のグリーンシート用セラミックス粉末を添加してガラスセラミックス組成物とする。さらに、このグリーンシート用ガラスセラミックス組成物と、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂等の樹脂とを、必要に応じて、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等の可塑剤等を添加して混合する。
【００５３】
さらに、トルエン、キシレン、ブタノール等の溶剤を添加してスラリーとし、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム上にドクターブレード法等によって、このスラリーをシート状に成形する。このシート状に成形されたものを乾燥させて溶剤を除去し、グリーンシートとする（シート製造工程）。グリーンシートの厚さは適宜変更することができ、１枚のみを用いるか、複数枚を用いるかによっても異なるが、生産性等の観点から、１００〜３００μｍが好ましい。
【００５４】
図４は、グリーンシートの一例を示す平面図である。グリーンシート３０は、例えば図示するような四角形状である。通常、グリーンシート３０は、焼成後の大きさで、撮像装置１１等のウェハレベルパッケージの製造に用いられる各種のウェハと同じか、これよりも大きく製造される。ここで、グリーンシート３０のうち、上記ウェハにおける複数のウェハレベルパッケージに対応する部分がスペーサ２４となる領域である。このような領域は、図示しないがグリーンシート３０の縦横に複数配列されている。
【００５５】
このグリーンシート３０には、打ち抜き加工により、スペーサ２４となる各領域にスペーサ２４の空隙部となる貫通孔を形成する（孔部形成工程）。図５は、貫通孔が形成されたグリーンシート３０を示す平面図である。グリーンシート３０には、スペーサ２４となる各領域に貫通孔３１が１つずつ形成される。
【００５６】
なお、グリーンシート３０は、１枚のみを用いてもよいし、複数枚を積層するようにして用いてもよい。複数枚を積層するようにして用いる場合、１枚ずつ貫通孔３１を形成してから、これらの貫通孔３１が形成されたものを位置合わせして積層してもよいし、または貫通孔３１が形成されていないものを積層してから、積層されたものの全体に対して一括して貫通孔３１を形成してもよい。通常、貫通孔３１の位置合わせが不要なことから、複数枚を積層してから貫通孔３１を形成することが好ましい。
【００５７】
貫通孔３１が形成されたグリーンシート３０は、例えば、焼成後の形状がウェハレベルパッケージの製造に用いられるウェハと同じ形状となるように不要部分が切断される。図６は、不要部分が切断されたグリーンシート３０の一例を示す平面図である。グリーンシート３０は、例えば、撮像装置１１等のウェハレベルパッケージの製造に用いられる各種のウェハと同じ形状となるように円形状に切断される。
【００５８】
この後、グリーンシート３０は、バインダー等を分解・除去するための脱脂を行った後、焼成を行ってガラスセラミックス組成物を焼結させる（焼成工程）。
【００５９】
脱脂は、例えば５００〜６００℃の温度で１〜１０時間保持することによりできる。脱脂温度が５００℃未満または脱脂時間が１時間未満の場合には、バインダー等を十分に分解・除去できないおそれがある。脱脂温度を６００℃程度とし、脱脂時間を１０時間程度とすれば、十分にバインダー等を除去できるが、この時間を超えるとかえって生産性等が低下するおそれがある。
【００６０】
焼成は、例えば、８５０〜９００℃の温度で２０〜６０分保持することにより行う。焼成温度が８５０℃未満であるか、または焼成時間が２０分未満の場合には、緻密な焼結体が得られないおそれがある。焼成温度を９００℃程度とし、焼成時間を６０分程度とすれば、十分に緻密なものが得られる。
【００６１】
このような焼成により、スペーサ２４が複数結合されてなるスペーサ集合体（スペーサ用ウェハ）を製造できる。具体的には、多数のスペーサ２４が縦横に配列されたスペーサ集合体を製造できる。スペーサ集合体の厚さは、必ずしも制限されないが、０．２〜１．５ｍｍが好ましく、０．３〜１．２ｍｍがより好ましい。また、スペーサ集合体におけるスペーサ２４の個数は、必ずしも制限されないが、１０００〜１００００個が好ましく、２０００〜７０００個がより好ましい。さらに、スペーサ集合体における貫通孔の孔径は、必ずしも制限されず、スペーサ集合体におけるスペーサ２４の個数によっても異なるが、０．５〜５．０ｍｍが好ましく、１．０〜３．０ｍｍがより好ましい。なお、孔径は、スペーサ集合体の表裏面側で孔径が異なる場合、孔径が大きい方の主面側での孔径とする。
【００６２】
スペーサ集合体は、スペーサ２４となる領域間の境界線に沿ってダイシングにより分割することで、スペーサ２４とすることができる（分割工程）。分割は、スペーサ集合体の単体で行ってもよいし、他のウェハ等を積層した状態で行ってもよい。
【００６３】
以下、スペーサ集合体を用いたカメラモジュール１０の製造方法について説明する。
まず、撮像装置１１の集合体である撮像装置集合体（撮像装置ウェハ）を、例えば以下のようにして製造する。すなわち、図７に示すように、素子基板１３となる領域を複数有するシリコンウェハ等の素子基板集合体（素子基板用ウェハ）４１１に受光素子１５および電極パッド１７が形成された形成基板集合体（形成基板用ウェハ）４１と、封止基板１４となる領域を複数有するガラスウェハ等の封止基板集合体（封止基板用ウェハ）４２とを用意し、これらを封止基板集合体４２の表面に設けられた接着層１６によって貼り合わせる。
【００６４】
なお、図中、破線は、各領域間の境界線を表す。また、図示しないが、形成基板集合体４１には、さらに、貫通ビア１９、配線層２１、半田ボール１８等を形成する。これにより、撮像装置１１の集合体である撮像装置集合体（撮像装置ウェハ）を得る。撮像装置接合体は、例えば、隣接する撮像装置１１間の境界線でダイシングを行って、個々の撮像装置１１に分割する。
【００６５】
一方、レンズユニット１２の集合体であるレンズユニット集合体（レンズユニットウェハ）を、例えば以下のようにして製造する。すなわち、図７に示すように、レンズエレメント２２となる領域を複数有するレンズエレメント集合体（レンズエレメント用ウェハ）４３と、スペーサ２４となる領域を複数有するスペーサ集合体（スペーサ用ウェハ）４４と、レンズエレメント２３となる領域を複数有するレンズエレメント集合体（レンズエレメント用ウェハ）４５と、フィルタエレメント２５となる領域を複数有するフィルタエレメント集合体（フィルタエレメント用ウェハ）４６とを用意する。
【００６６】
レンズエレメント集合体４３は、例えば、ガラスウェハ等の透明ウェハ４３１の表面の所定の領域にプラスチック材料等によりレンズ部２２２が形成されたものである。同様に、レンズエレメント集合体４５は、例えば、ガラスウェハ等の透明ウェハ４５１の表面の所定の領域にプラスチック材料等によりレンズ部２３２が形成されたものである。また、フィルタエレメント集合体４６は、例えば、ガラスウェハ等の透明ウェハ４６１の両主面に赤外線フィルタ２５２が成膜されたものである。
【００６７】
レンズエレメント集合体４３、スペーサ集合体４４、レンズエレメント集合体４５、フィルタエレメント集合体４６は、この順に図示しない接着層により貼り合わせる。これにより、複数のレンズユニット１２が接合されたレンズユニット集合体（レンズユニットウェハ）を得る。レンズユニット集合体は、隣接するレンズユニット１２の領域間の境界線でダイシングを行うことで、個々のレンズユニット１２に分割できる。
【００６８】
その後、撮像装置１１の受光面側にレンズユニット１２を貼り合わせ、光が入射する一部を除いて遮光膜２６を設ける。これにより、カメラモジュール１０を製造できる。なお、カメラモジュール１０の製造方法は、必ずしも上記方法に限られず、例えば、撮像装置集合体とレンズユニット集合体とを貼り合わせてからダイシングを行ってもよく、積層やダイシングの順序は適宜変更できる。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について、カメラモジュールとこれに使用されるスペーサを一例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこのようなものに限定されず、必要に応じて、かつ本発明の趣旨に反しない限度において、その構成を適宜変更することができる。
【００７０】
例えば、ウェハレベルパッケージ構造体としては、必ずしもカメラモジュールに限られず、他の種類のモジュールであってもよい。また、ウェハレベルパッケージ構造体は、少なくともウェハレベルパッケージを有するものであればよく、ウェハレベルパッケージのみからなるものでもよい。ウェハレベルパッケージとしては、撮像素子やＭＥＭＳ素子等の電子部品が封止された電子部品パッケージが挙げられる。
【００７１】
また、実施形態のスペーサは、ウェハレベルパッケージ構造体に使用されるものであればよく、ウェハレベルパッケージに積層される各種のユニット部分に使用されるものでもよいし、ウェハレベルパッケージ部分に使用されるものでもよい。実施形態のスペーサの外形形状および空隙部の大きさ等は、ウェハレベルパッケージの種類等に応じて適宜変更できる。
【００７２】
実施形態のスペーサが適用されるウェハレベルパッケージとしては、上記したように撮像素子やＭＥＭＳ素子等の電子部品が封止された電子部品パッケージが挙げられる。このようなウェハレベルパッケージとしては、電子部品を表面に有する素子基板と、該素子基板に対向して配置されて該電子部品を封止する封止基板と、これら素子基板と封止基板との間に配置されて電子部品を囲んで気密に封止するスペーサとを有するものが挙げられ、このようなスペーサとして実施形態のスペーサが用いられる。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００７４】
（実施例１〜３）
酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２が６０．４％、Ｂ２Ｏ３が１５．６％、Ａｌ２Ｏ３が６％、ＣａＯが１５％、Ｋ２Ｏが１％、Ｎａ２Ｏが２％となるように原料を配合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１６００℃で６０分間溶融させた後、溶融状態のガラスを流し出し冷却した。このガラスをアルミナ製ボールミルにより４０時間粉砕してガラス粉末を製造した。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。
【００７５】
次いで、このガラス粉末、アルミナ粉末（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）を、ガラス粉末４０質量％、アルミナ粉末６０質量％の割合となるように配合し、混合して、ガラスセラミックス組成物を調製した。このガラスセラミックス組成物５０ｇに、有機溶剤（トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノールを質量比４：２：２：１で混合したもの）１５ｇ、可塑剤（フタル酸ジ−２−エチルヘキシル）２．５ｇ、バインダーとしてのポリビニルブチラール（デンカ社製、商品名：ＰＶＫ＃３０００Ｋ）５ｇ、さらに分散剤（ビックケミー社製、商品名：ＢＹＫ１８０）０．５ｇを配合し、混合してスラリーを調製した。
【００７６】
このスラリーをＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させて、図４に示すような形状のグリーンシートを製造した。このグリーンシートに孔開け機（ＵＨＴ社製、商品名：ＭＰ−８２００Ｚ）を用いて打ち抜き加工を行うことにより多数の貫通孔を形成して、図５に示すような貫通孔を有するグリーンシートを製造した。さらに、このグリーンシートの貫通孔が設けられていない周辺部分を切断して、図６に示すような円形状でほぼ全体に貫通孔が設けられたグリーンシートを製造した。
【００７７】
その後、この円形状かつ貫通孔を有するグリーンシートを、焼成炉にて５５０℃で５時間保持することでバインダー樹脂を分解し、除去した後、８７０℃で１時間保持して焼成を行ってスペーサ集合体（スペーサ用ウェハ）を得た。なお、スペーサ集合体の厚さは、０．３ｍｍ（実施例１）、０．５ｍｍ（実施例２）、１ｍｍ（実施例３）とした。ここで、実施例１〜３のスペーサ集合体は全て複数枚のグリーンシートを積層してから打ち抜き加工を行うことにより貫通孔を形成して製造したものである。また、スペーサ集合体の大きさは直径２００ｍｍ、貫通孔の個数は４０００個、また貫通孔はいずれも１．５ｍｍ程度の孔径となるようにした。
【００７８】
（実施例４）
アルミナ粉末（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）９６質量％、焼結助剤（タルク粉末でＳｉＯ２：６５．８質量％、ＭｇＯ：３４．２質量％を含有する）が４質量％となるように配合し、混合することによりセラミックス混合物を調整した。このセラミックス混合物５０ｇに、有機溶剤（トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノールを質量比４：２：２：１で混合したもの）１５ｇ、可塑剤（フタル酸ジ−２−エチルヘキシル）２．５ｇ、バインダーとしてのポリビニルブチラール（デンカ社製、商品名：ＢＹＫ１８０）を配合し、混合してスラリーを調製した。
【００７９】
このスラリーをＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させて、図４に示すような形状のグリーンシートを製造した。このグリーンシートに孔開け機（ＵＨＴ社製、商品名：ＭＰ−８２００Ｚ）を用いて打ち抜き加工を行うことにより多数の貫通孔を形成して、図５に示すような貫通孔を有するグリーンシートを製造し、さらにこのグリーンシートの貫通孔が設けられていない周辺部分を切断して、図６に示すような円形状でほぼ全体に貫通孔が設けられたグリーンシートを製造した。
【００８０】
その後、この円形状かつ貫通孔を有するグリーンシートを、焼成炉にて５５０℃で５時間保持することでバインダー樹脂を分解し、除去した後、１５００℃で１時間保持して焼成を行ってスペーサ集合体（スペーサ用ウェハ）を得た。なお、スペーサ集合体の厚さは、０．９ｍｍとした。また、貫通孔は、１．５ｍｍ程度の孔径となるようにした。ここで、実施例４のスペーサ集合体は複数枚のグリーンシートを積層してから打ち抜き加工を行うことにより貫通孔を形成して製造したものである。
【００８１】
（比較例１）
ガラスウェハ（ショット社製、商品名：Ｂ２７０、厚さ０．９ｍｍ）を用いて、サンドブラスト加工により貫通孔を形成してスペーサ集合体（スペーサ用ウェハ）を製造した。なお、貫通孔の形状、大きさ、および配置は、基本的に実施例１と同様となるようにした。
【００８２】
（比較例２）
エッチング加工により貫通孔を形成した以外は比較例１と同様にしてスペーサ集合体（スペーサ用ウェハ）を製造した。なお、エッチング加工は、エッチングマスクを施したガラス基板をＢＨＦ（バッファードフッ酸）に６時間浸漬しエッチングした。
【００８３】
（比較例３）
ドリル加工により貫通孔を形成した以外は比較例１と同様にしてスペーサ集合体（スペーサ用ウェハ）を製造した。なお、ドリル加工は、高速ＮＣフライス盤を用いて回転数や送り速度などの条件を最適化しながら孔加工を行った。
【００８４】
次に、実施例および比較例のスペーサ集合体について、以下の評価を行った。
【００８５】
（貫通孔の孔径、角度θ）
実施例および比較例のスペーサ集合体について、貫通孔の孔径を測定した。貫通孔の孔径は、図２に示すように加工が開始された開始側の孔径（図中上面側の孔径）と、その反対側である終了側の孔径（図中下面側の孔径）とを測定した。また、これらの孔径より、計算によって図２に示すような角度θを求めた。
【００８６】
（凸部）
実施例および比較例のスペーサ集合体について、貫通孔の開口部周辺のバリ等の凸部の有無を評価した。評価は触針式の表面粗さ・輪郭形状測定装置（東京精密社製、商品名：サーフコム１４００Ｄ）により測定し、貫通孔の開口部周辺の平坦な表面に対して１５μｍを超えるような高さの凸部の発生が観察されたものを凸部の発生が有るものと評価した。
【００８７】
（３点曲げ強度）
実施例および比較例のスペーサ集合体と同様にして製造した試験片について、３点曲げ強さ試験（ＪＩＳ  Ｃ２１４１準拠）を行った。すなわち、試験片の一辺を２点で支持し、これと対向する辺における上記２点の中間位置に徐々に加重を加えて、試験片に切断が生じたときの荷重を測定し、これに基づいて３点曲げ強度（ＭＰａ）を算出した。当該曲げ強度を３０点測定して平均値（平均曲げ強度）を求めたところ、実施例１〜３のガラスセラミックスの平均曲げ強度は２５０ＭＰａ、実施例４のアルミナの平均曲げ強度は３５０ＭＰａであった。比較例のウェハについては同じ装置で測定することが困難であったが、文献によるとＢ２７０のような石英ガラスの曲げ強度は５０ＭＰａから１２０ＭＰａ程度である。（文献：佐多敏之：ファインセラミック工学、Ｐ８４、朝倉書店、１９９０）
【００８８】
表１に、実施例および比較例のスペーサ集合体の構成をまとめて示す。また、表２に、これらのものについての結果をまとめて示す。
【００８９】
【表１】
2014036368.tif 000003
【００９０】
【表２】
2014036368.tif 000004
【００９１】
表１から明らかなように、ガラス材料以外のセラミックス材料からなる実施例１〜４のスペーサ集合体によれば、角度θが大きいことから、貫通孔における過度な小径化の発生を抑制でき、また貫通孔の開口部周辺のバリ等の凸部の発生も抑制できる。
【００９２】
一方、ガラスウェハのサンドブラスト加工により得られた比較例１のスペーサ集合体は、角度θが小さいことから、貫通孔に過度な小径化が発生する。ガラスウェハのエッチング加工により得られた比較例２のスペーサ集合体は、比較例１よりも角度θが大きいが、必ずしも十分でない。ガラスウェハのドリル加工により得られた比較例３のスペーサ集合体は、角度θは大きくなるが、貫通孔の開口部周辺にバリ等の凸部が発生する。
【００９３】
なお、図８〜９に、実施例１のスペーサ集合体の貫通孔の開口部周辺における断面曲線を示す。ここで、図８は加工開始側の断面曲線、図９は加工終了側の断面曲線である。また、図１０に、実施例２のスペーサ集合体の貫通孔の開口部周辺（加工開始側）における断面曲線を示す。これらの断面曲線からも明らかなように、実施例のスペーサ集合体によれば、貫通孔の開口部周辺におけるバリ等の凸部の発生を有効に抑制できる。
【符号の説明】
【００９４】
１０…ウェハレベルカメラモジュール（ウェハレベルパッケージ構造体）、１１…撮像装置（ウェハレベルパッケージ）、１２…レンズユニット、１３…素子基板、１４…封止基板、１５…受光素子、１６…接着層、１７…電極パッド、１８…半田ボール、１９…貫通ビア、２１…配線層、２２…レンズエレメント、２３…レンズエレメント、２４…スペーサ、２５…フィルタエレメント、２６…遮光膜、３０…グリーンシート、３１…貫通孔、４１…形成基板集合体（形成基板用ウェハ）、４２…封止基板集合体（封止基板用ウェハ）、４３…レンズエレメント集合体（レンズエレメント用ウェハ）、４４…スペーサ集合体（スペーサ用ウェハ）、４５…レンズエレメント集合体（レンズエレメント用ウェハ）、４６…フィルタエレメント集合体（フィルタエレメント用ウェハ）、２２１…透明基板、２２２…レンズ部、２３１…透明基板、２３２…レンズ部、２５１…透明基板、２５２…赤外線フィルタ、４１１…素子基板用ウェハ、４３１…透明ウェハ、４５１…透明ウェハ、４６１…透明ウェハ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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