(57)【要約】【課題】パッケージ設計、パッケージ材料選定の自由度を増し、小型化かつ安価な光学デバイスを提供する。【解決手段】光学デバイスは、凹部１７が形成されたパッケージ１と、パッケージ１の凹部１内に載置された光学素子２と、パッケージ１上に設けられ、凹部１７を覆うことで中空構造を形成する透明部材７とを備えている。パッケージ１には凹部１７内と外部とを結ぶ通気路８が形成されている。【選択図】図１
2011077170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が形成されたパッケージと、
前記パッケージの前記凹部内に載置された光学素子と、
前記パッケージ上に設けられ、前記凹部を覆うことで中空構造を形成する透明部材とを備え、
前記パッケージには前記凹部内と外部とを結ぶ通気路が形成されている光学デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光学デバイスにおいて、
前記パッケージは前記光学素子を支持する積層部を有しており、
前記通気路は前記積層部に形成されていることを特徴とする光学デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学デバイスにおいて、
前記通気路は屈曲していることを特徴とする光学デバイス。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の光学デバイスにおいて、
前記通気路は複数本形成されていることを特徴とする光学デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の光学デバイスにおいて、
前記光学素子は固体撮像素子であることを特徴とする光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の技術は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に搭載される固体撮像装置等の光学デバイス、並びにその構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の固体撮像装置の構成例を示す断面図、及び平面図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）に示すIIIa-IIIa線における固体撮像装置の断面を示している。なお、図３（ａ）において、IIIa-IIIa線での断面で実際には現れないボンディングワイヤー１０５、ボンディングパッド１０３、１０４はそれぞれの部材を透視した場合の外形を破線で示している。
【０００３】
図３（ａ）、（ｂ）に示す従来の固体撮像装置では、セラミック等からなる中空構造のパッケージ１０１内部にイメージセンサチップ１０２が配置されている。また、イメージセンサチップ１０２の周辺領域上に設けられたボンディングパッド１０３と、パッケージ１０１上に設けられたボンディングパッド１０４とは互いに対向するように配置され、ボンディングワイヤー１０５により接続されている。さらに、パッケージ１０１の天面上には、封止用樹脂接着剤１０６を介してガラス等からなる透明部材１０７が固定されている。この構成により、イメージセンサチップ１０２は気密封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２２８０９号公報
【特許文献２】特開２００７−２３５２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固体撮像装置はビデオカメラ等の撮像装置の外形サイズに対する影響が大きいため、小型化が望まれている。
【０００６】
これに対し、図３に示す従来の固体撮像装置では、透明部材１０７のパッケージ１０１に対向する面への結露防止や、高温(例えばピーク温度２６０℃)でのリフロー実装耐性の向上を実現するために、透明部材１０７とパッケージ１０１との封止用樹脂１０６の接着幅・接着面積を十分に確保したり、封止用樹脂接着剤１０６の厚みを薄くしたりする他、適切なパッケージ設計を行い、適切な工法、材料を選定する必要があった。このため、従来の固体撮像装置では、小型化が難しく、仮に小型化しても低コスト化を実現するのが困難であった。このような課題は固体撮像装置以外にも、受光素子や発光素子を搭載した光学デバイスにも存在する。
【０００７】
本発明の目的は、パッケージ設計、パッケージ材料選定の自由度を増し、小型化かつ安価な光学デバイスを提供することにある。
するための
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一例である光学デバイスは、凹部が形成されたパッケージと、前記パッケージの前記凹部内に載置された光学素子と、前記パッケージ上に設けられ、前記凹部を覆うことで中空構造を形成する透明部材とを備え、前記パッケージには前記凹部内と外部とを結ぶ通気路が形成されている。
【０００９】
この構成によれば、通気路によって中空構造の内部と外部との通気が確保できるので、中空構造の内部で結露が生じるのを防ぐことができる。また、耐湿性を上げなくても結露の発生を防ぎ得るため、上部が研磨されたパッケージを用いる必要がなくなり、製造コストの低減を図ることも可能となる。
【００１０】
また、パッケージの透湿性を考慮する必要がなくなるので、パッケージ材料の選定など、パッケージの設計の自由度を向上させることができる。さらに、通気路が設けられていることで光学デバイスを実装基板上に搭載するリフロー工程の際に中空構造の内圧の上昇を抑えることができるので、例えばパッケージと透明部材との接着部分の幅および面積を従来よりも小さくすることができる。そのため、光学デバイスのサイズを小さくすることができる。
【００１１】
通気路が屈曲している場合、外部から塵埃が侵入しにくくなるので好ましい。また、通気路が複数設けられる場合には、塵埃あるいは外部要因等の影響で一部の通気路の通気が妨げられても通気を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一例に係る光学デバイスによれば、パッケージに通気路を形成することにより、中空構造の内部と外部との通気が確保されるので、光学素子が配置された中空構造の内部に結露が生じるのを効果的に防ぐことができる。また、パッケージの透湿性を考慮する必要がなくなるので、パッケージ材料の選定など、パッケージの設計の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ積層部を構成する第３パッケージ層、第２パッケージ層を示す平面図である。
【図２】（ａ）は実施形態の変形例に係る固体撮像装置を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ積層部を構成する第３パッケージ層、第２パッケージ層、及び第１パッケージ層を示す平面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の固体撮像装置の構成例を示す断面図、及び平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ積層部１５を構成する第３パッケージ層１ａ、第２パッケージ層１ｂを示す平面図である。なお、図１（ａ）に示す断面には現れない通気路８ａ、ボンディングワイヤー３、ボンディングパッド１１、１３については、当該断面から固体撮像装置を透視した場合に見えるこれらの外形を破線で示している。
【００１６】
図１（ａ）に示す固体撮像装置は、内部に凹部１７が形成され、例えばセラミックや樹脂などで構成されたパッケージ１と、パッケージ１上に封止用樹脂接着剤６を介して凹部１７を覆うように設けられた透明部材７と、パッケージ１の凹部１７内に載置されたイメージセンサチップ（固体撮像素子）２とを備えている。イメージセンサチップ２は、パッケージ１と透明部材７とで構成された中空部分（中空構造）内に封止されている。透明部材７はガラス等の透明材料で構成されており、例えば板状である。イメージセンサチップ２の周辺領域上には複数のボンディングパッド１３が設けられている。
【００１７】
パッケージ１は、上面上にイメージセンサチップ２を支持する積層部１５と、積層部１５上に位置し、平面的に見てイメージセンサチップ２を囲む上部１８とを有している。上部１８は、透明部材７を支持している。また、中空部分を構成する上部１８の内面上には複数のボンディングパッド１１が、ボンディングパッド１３に対向するように配置されており、ボンディングパッド１１はそれぞれ対応するボンディングパッド１３にボンディングワイヤー３により接続されている。
【００１８】
パッケージ１の積層部１５には、従来の固体撮像装置と異なり、上述の中空部分と外部とを結ぶ通気路８が形成されている。積層部１５は、例えば第１パッケージ層１ｃと、通気路８ｂが形成された第２パッケージ層１ｂと、通気路８ａが形成された第３パッケージ層１ａとが下から順に積層されることで構成されている。通気路８ａは通気路８ｂの直上に開口している。すなわち、通気路８は通気路８ａと通気路８ｂとで構成され、積層部１５の側面に開口している。
【００１９】
通気路８は、通気路８ｂに複数の屈曲箇所が設けられていることによって複数箇所で屈曲している。このように通気路８が屈曲していることにより、外部から中空部分に塵埃が侵入するのを防いでいる。通気路８の長さは特に限定されないが、塵埃の侵入をより確実に防ぐためには、通気路８は可能な限り長くし、通気路８の外部への開口部の径は可能な限り小さくすることが好ましい。
【００２０】
本実施形態の固体撮像装置では、パッケージ１に通気路８が設けられているので、イメージセンサチップ２が配置された中空部分と外部との通気が確保され、中空部分内での結露の発生が抑えられている。特に、上述のように通気路８を屈曲させることで、結露の発生を効果的に抑えつつ、塵埃の侵入を防ぐことができる。ただし、通気路８が屈曲していなくても結露を抑える効果はあり、通気路８の径を十分に細くすれば塵埃の侵入も十分に防ぐことができる。なお、通気路８はパッケージ１の内部に形成されるため、パッケージ１のサイズを大きくする必要がない。
【００２１】
また、固体撮像装置をデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等に用いる場合、実装基板上に固体撮像装置を例えば高温リフロー半田付けにより搭載する。従来の固体撮像装置では、リフロー実装時に中空部分の内圧が上昇するため、封止用樹脂接着剤１０６（図３（ａ）参照）による透明部材１０７とパッケージ１０１との接着部分の幅及び面積を広くして内圧の上昇に耐えうる構造にする必要があった。  
【００２２】
これに対し、本実施形態の固体撮像装置では通気路８が設けられているため、実装基板上に高温でリフロー半田付けされる際にも中空部分の内部の圧力の上昇を抑えることができる。設計によってはリフロー時に中空部分の内圧を固体撮像装置外部の圧力とほぼ等しい状態に保つことも可能となる。
【００２３】
このため、本実施形態の固体撮像装置では従来の固体撮像装置ほど封止樹脂の密着性を高くする必要がないので、封止用樹脂接着剤６による接着部分の幅は、中空部分を気密封止できる程度の幅（例えば０．５ｍｍ以下の所定幅）にすることができる。従って、接着部分の幅を小さくできる分、パッケージ１のサイズを小さくすることができる。
【００２４】
また、従来の固体撮像装置では、中空部分内での結露を防止するためにパッケージ１０１（図３参照）をその天面側から研磨し、パッケージ１０１の平坦性を高くして（すなわち、パッケージ１０１の樹脂接着剤１０６塗布面の高低差を小さくして）封止用樹脂接着剤１０６の厚みを薄く（例えば５０μｍ以下に）し、パッケージ１の高さを例えば１０μｍ程度にする必要があった。これに対し、本実施形態の固体撮像装置では、通気路８が設けられているので透明部材７とパッケージ１との間の耐湿性を高くしなくても結露の発生を効果的に防ぐことができる。そのため、パッケージ１を研磨等により薄く形成する必要がなく、例えば高さが５０μｍ程度の安価なパッケージ１を用いることもできるので、製造コストを抑えることができる。
【００２５】
さらに、中空部分の内圧上昇や結露対策を考慮する必要がないため、本実施形態の固体撮像装置では、パッケージ１の設計や材料選定の自由度が従来の固体撮像装置よりも大きくなっている。
【００２６】
このように、本実施形態の固体撮像装置は、小型で安価に製造することが可能であり、且つ信頼性の向上が図られている。
【００２７】
なお、固体撮像装置の中空部分と外部とを結ぶ通気路８は複数設けられていてもよい。これにより、塵埃等の影響で一つの通気路８が閉じてしまった場合でも、他の通気路８が確保できるため、より確実に通気できることになる。
【００２８】
−実施形態の変形例−
図２（ａ）は、図１（ａ）に示す実施形態の変形例に係る固体撮像装置を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ積層部１５を構成する第３パッケージ層１ａ、第２パッケージ層１ｂ、及び第１パッケージ層１ｃを示す平面図である。
【００２９】
本変形例に係る固体撮像装置のように、屈曲した通気路９はパッケージ１の底面に開口していてもよい。ここで、通気路９は第１パッケージ層１ｃに形成された通気路９ｃと、第２パッケージ層１ｂに形成された通気路９ｂと、第３パッケージ層１ａに形成された通気路９ａとで構成されたものである。
【００３０】
なお、パッケージ１に設けられる通気路の数や形状は特に限定されず、例えば図１（ａ）〜（ｃ）に示す通気路８と図２（ａ）〜（ｄ）に示す通気路９を組み合わせた複数の異なる通気路を形成した形態でもよい。また、一本の通気路から複数の通気路が分岐するような構成であってもよい。通気路はパッケージ１の積層部１５でなく上部１８に設けられていてもよいが、屈曲した構造を形成しやすいことと、通気路の径を制御しやすいことのため、積層部１５に設けられている方がより好ましい。
【００３１】
また、パッケージ１に封入されるのはイメージセンサチップに限られず、チップ状の種々の受光素子や発光素子（すなわち光学素子）が封入されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る固体撮像装置等の光学デバイスは、例えば小型化されたデジタルカメラやデジタルビデオカメラなどに非常に有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１      パッケージ 
１ａ    第３パッケージ層
１ｂ    第２パッケージ層
１ｃ    第１パッケージ層
２      イメージセンサチップ
３      ボンディングワイヤー
６      封止用樹脂接着剤
７      透明部材
８、９      通気路
８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ、９ｃ    通気路
１１、１３      ボンディングパッド
１５      積層部
１７      凹部
１８      上部
【図１】
2011077170.tif 000003
【図２】
2011077170.tif 000004
【図３】
2011077170.tif 000005