(57)【要約】      （修正有）【課題】電子デバイスを収容する収納部材の、内部の電極に発生する結露を除去するのに有利な構造の、収納部材を提供する。【解決手段】凹部を有し、凹部内に電子デバイス１が配置される収納部材３であって、収納部材は、凹部内に設けられて電子デバイスの電極が電気的に接続される内部電極３１と、内部電極を加熱する加熱部７と、収納部材の凹部に対する外側に設けられた外部端子とを有し、加熱部は、平面視において、内部電極の少なくとも一部と重複する部分を含む領域と、内部電極と内部電極と隣接する内部電極との間の少なくとも一部と重複する部分を含む領域とに配置されている。【選択図】図１
2015216226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有し、前記凹部内に電子デバイスが配置される収納部材であって、
前記収納部材は、前記凹部内に設けられて前記電子デバイスの電極が電気的に接続される内部電極と、前記内部電極を加熱する加熱部と、前記収納部材の凹部に対する外側に設けられた外部端子と、を有し、
前記加熱部は、平面視において、前記内部電極の少なくとも一部と重複する部分を含む領域と、前記内部電極と前記内部電極と隣接する内部電極との間の少なくとも一部と重複する部分を含む領域と、に配置されていることを特徴とする、
収納部材。
【請求項２】
前記収納部材は、複数の層を有するセラミック層と、前記セラミック層に挟まれた複数の配線層とを含み、前記内部電極と前記加熱部とは、前記配線層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の収納部材。
【請求項３】
前記加熱部は、前記内部電極が配置された配線層より、前記収納部材の電子デバイスを配置した凹部と反対側の裏面に近い側の配線層に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の収納部材。
【請求項４】
前記加熱部は、平面視において、前記内部電極の正射影領域を含む領域を通過するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の収納部材。
【請求項５】
前記内部電極と前記加熱部の距離が０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の収納部材。
【請求項６】
前記加熱部の抵抗値は、１Ω以上、１００Ω以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の収納部材。
【請求項７】
前記加熱部に前記外部端子から電力が供給されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか1項に記載の収納部材。
【請求項８】
前記内部電極が、ワイヤボンディングまたはフリップチップボンディングであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の収納部材。
【請求項９】
前記外部端子が、前記収納部材の電子デバイスを配置する凹部と反対側の裏面に平面状に配置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の収納部材。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項の収納部材と、電子デバイスと、前記収納部材を封止する封止部材とを有し、
前記収納部材の凹部に前記電子デバイスが配置され、前記封止部材により封止されたことを特徴とする電子部品。
【請求項１１】
前記電子デバイスが固体撮像素子であることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
固体撮像素子と、前記固体撮像素子の電極が接続される内部電極と、前記内部電極を加熱する加熱部と、を備える撮像装置の前記内部電極の結露を除去する方法であって、
前記撮像装置へ電力を供給するときに、前記固体撮像素子へ電力の供給を開始するより前に前記加熱部へ電力の供給を開始することを特徴とする、
方法。
【請求項１３】
前記撮像装置には、前記加熱部へ電力を供給する外部端子が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記加熱部は、前記電力の供給を開始された後、所定の時間が経過した後に電力の供給が停止されることを特徴とする
請求項１２または１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収納部材、電子部品、撮像装置及び結露を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子などの電子デバイスを収納部材に収容して電子部品として形成し、カメラなどの電子機器に組み込んで使用することが行われている。電子部品を収容する容器は、電子デバイスを配置するための収納部を有する収納部材と、電子デバイスを配置して、電子デバイスの電極を配線した後で、収納部材を封止するための封止部材とを備える。収納部材は、収容された電子デバイスの電極と接続される、収納部材の内部の内部電極と、収納部材の外部に設けられ、内部電極に接続された外部電極とを有する。内部電極と外部電極とは収納部材の内部に設けられた配線により接続される。収納部材の内部に電子デバイスを配置し、電子デバイスの電極と収納部材の内部電極とがボンディングワイヤにより接続された後、収納部材を封止部材により封止することにより電子部品が形成される。封止により電子デバイスを収容した容器は気密性が保たれる。しかし、封止が不十分だと、例えば、電子部品が組み込まれたカメラを高温多湿な環境下で使用した場合、外部から水分が電子部品の内部に侵入する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４９３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
容器内に気密に保たれるように封止された電子デバイスが壊れる原因の一つが、電子部品の内部に侵入した水分により収納部材の内部電極の周辺に生じる結露であることが分かった。結露によって内部電極にショートが発生し、その結果、内部電極に電気的に接続されている電子デバイスが壊れる。電子部品の内部に水分が含まれた状態で、カメラが温度の高い環境から温度の低い環境へ急に運ばれると、電子部品に環境の温度が伝わり、電子部品に急激な温度変化が生じる。このとき、外部電極と電気的に接続されている内部電極の周辺部分には、収納部材の内部の金属材料などで形成された配線を介して外部からの熱が伝わりやすく、水分が凝結して結露しやすいことが分かった。
【０００５】
特許文献１は実装領域の温度を均一化するために、電子部品を実装する領域の周囲に外部の熱が伝わりにくい低熱伝導部を設けることが開示されている。さらに、低熱伝導部同士の間の幅の小さい橋部を加熱して、電子部品の熱が橋部を介して外部に伝わらないようにすることが記載されている。しかし、電極に生じた結露を除去することは考慮されていなかった。本発明は、電子デバイスを収容する収納部材の内部の電極に発生する結露を除去するのに有利な構造の収納部材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】
【０００６】
本発明の電子デバイスを収容する収納部材は、凹部を有し、前記凹部内に電子デバイスが配置される収納部材であって、前記収納部材は、前記凹部内に設けられて前記電子デバイスの電極が電気的に接続される内部電極と、前記内部電極を加熱する加熱部と、前記収納部材の凹部に対する外側に設けられた外部端子とを有し、前記加熱部は、平面視において、前記内部電極の少なくとも一部と重複する部分を含む領域と、前記内部電極と前記内部電極と隣接する内部電極との間の少なくとも一部と重複する部分を含む領域とに配置されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の電子部品は、収納部材と、電子デバイスと、前記収納部材を封止する封止部材とを有し、前記収納部材の凹部に前記電子デバイスが配置され、前記封止部材により封止されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の撮像装置は、電子デバイスが固体撮像素子であることを特徴とする。
【０００９】
さらに本発明の結露を除去する方法は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子の電極が接続される内部電極と、前記内部電極を加熱する加熱部とを備える撮像装置の前記内部電極の結露を除去する方法であって、前記撮像装置へ電力を供給するときに、前記固体撮像素子へ電力の供給を開始するより前に前記加熱部へ電力の供給を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電子デバイスを収容する収納部材の内部の電極に発生する結露を除去するのに有利な構造の収納部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施形態１の平面模式図、及び断面模式図である。
【図２】本発明に係る実施形態１の分解斜視模式図である。
【図３】本発明に係る実施形態２の分解斜視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施形態１］
実施形態１について図１及び図２を用いて説明する。本実施形態では、電子デバイス1として光電変換素子を備える固体撮像素子を例に電子部品１００の説明をする。最初に、本実施形態の電子デバイス１について説明する。電子デバイス１は半導体基板１０を有する。半導体基板の光が入射する面には、配線１２、保護層１４、カラーフィルタ層１５、マイクロレンズ層１６が、光が入射する方向に向けてこの順で積層されている。この例では、電子デバイス１の表面１１０にはマイクロレンズ層１６が形成されている。マイクロレンズ層の形成されている面と反対側の半導体基板１０の裏面１２０は接合部材５によって収納部材３に接合されている。配線１２は、一般には、アルミニウムや銅を主たる材料とする複数の配線層（不図示）と、酸化シリコンや窒化シリコンを主たる材料とする複数の層間絶縁層（不図示）で形成されている。
【００１３】
半導体基板１０には複数の光電変換素子が配置された光電変換部１１が形成されている。本実施形態の光電変換素子が固体撮像素子である場合には、光電変換部１１は、光電変換素子としてのフォトダイオードを含む画素を含んでいる。光電変換部１１が形成された領域は光電変換領域である。光電変換領域には、フォトダイオードで生じた信号電荷から電気信号を生成して読み出すための周辺回路を含むことができる。本実施形態では、光電変換領域には、受光領域１０１と遮光領域１０２が含まれている。受光領域１０１ではマイクロレンズ層１６、カラーフィルタ層１５、保護層１４、層間絶縁層を介して光電変換部１１へ光が入射する。受光領域１０１のフォトダイオードは有効画素として機能する。遮光領域１０２では不図示の遮光層によってフォトダイオードが遮光されているため、遮光領域１０２のフォトダイオードは、オプティカルブラック（ＯＢ）として機能する。オプティカルブラックから得られる信号は、有効画素から得られた信号に対する補正などに使用される。
【００１４】
光電変換領域に含まれる周辺回路（不図示）には、光電変換部１１を駆動するための駆動回路や、光電変換部１１で得られた電気信号を処理する信号処理回路等が設けられる。これら駆動回路へ入力されるタイミング信号や、信号処理回路から出力される撮像信号を、電子デバイスの外部と入出力するための端子として、電極１３が電子デバイス１の周辺に設けられている。本実施形態では、配線１２を半導体基板１０の光が入射する側に配置した例を示している。しかし、配線１２を半導体基板１０の裏面１２０側に配置した構造を採用してもよい。この場合、電子デバイス１の表面１１０側にマイクロレンズ層１６を形成し、裏面１２０側には配線１２に接合された、半導体基板１０とは別の支持基板を設けた構成にすることができる。また、表面１１０の略全面を光電変換領域で構成し、周辺回路領域を半導体基板１０の裏面１２０側に配置した別の半導体基板に配置した構造にしてもよい。
【００１５】
次に本実施形態の電子部品１００について説明する。電子部品１００は、電子デバイス１と、封止部材２と、凹部を有する収納部材３とを備えている。収納部材３は、複数のセラミック層８と、前記セラミック層の間に設けられた複数の配線層９と、複数の内部電極３１を含む、セラミック層８と配線層９とにより複数層に積層された積層セラミック基板が形成されている。図１及び図２に示す例では、セラミック層８は６層、配線層９は５層で構成されているが、各々の層の数は何層あっても良い。また、本実施形態で示す収納部材３は内側に段差を設けた凹部を有する構造を有しており、内部電極３１は収納部材３の凹部内の中段１３０に配置されている。内部電極３１は収納部材３の凹部内の下段１３１に配置されていても良い。セラミック層８の材料としては、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミック焼結体を用いることができる。
【００１６】
収納部材３は、その外側に複数の外部端子３３を有しており、各々の外部端子３３は内部配線３２を介して内部電極３１等と電気的に接続されている。内部配線３２は、配線層９の一部として形成されている。電子デバイス１は電気信号の入力または出力のための複数の電極１３を有しており、電極１３と内部電極３１とは、接続部材６を介して電気的に接続されている。本例では接続部材６はボンディングワイヤである。電極１３と内部電極３１との接続方法がワイヤボンディングである例を挙げているが、電極１３と内部電極３１との接続はフリップチップボンディングであってもよい。電子デバイス１は、外部端子３３に接続された外部電源（不図示）からの電源供給によって駆動させることができる。内部配線３２の材料は、タングステン、モリブデン、マンガン、銅等の金属配線材料を用いることができる。
【００１７】
本実施形態においては、配線層９の一部９ｂに、内部電極３１を加熱するための加熱部７が形成されている。加熱部７は内部電極３１の下を通過するように配置されている。内部電極３１を短時間に効率的に加熱する為に、加熱部７は内部電極３１の下の近い位置に配置される。加熱部７は、内部配線３２ａを介して、収納部材３の、電子デバイス１が配置されている面と反対側の底面に配置されている外部端子３３ａと電気的に接続されている。内部配線３２ａと外部端子３３ａは加熱部７のために設けられている。加熱部７が形成された内部配線は、外部端子３３ａに接続された外部電源（不図示）から内部配線３２ａを介して電力が供給される。そして、加熱部７に電流が流れることにより、発生した熱によって内部電極３１及び内部電極３１の周囲が温められ、内部電極３１の周囲に発生した結露を加熱、除去することが可能となる。また、加熱部７と電気的に接続された外部端子３３ａは、電子デバイス１と電気的に接続されている外部端子３３の一つとして収納部材３に設けてある。このため、電子部品１と外部基板（不図示）が半田等を介して電気的に接続される際に、電子デバイス１と加熱部７とが外部基板（不図示）に同時に接続されるというメリットがある。
【００１８】
加熱部７自身は内部電極３１へは配線しないようにして、加熱部７への外部端子３３ａからの配線は内部電極３１への配線の系統と別にされているのがよい。加熱部７を外部端子３３ａと直接に電気的に接続することにより、内部電極３１に生じる結露の影響を避けることができる。また、外部電源（不図示）から加熱部７及び電子デバイス１に電源を供給する際に、加熱部７だけに先に電力を供給するように設定し、所定の時間が経過したのち、続いて電子デバイス１に電力の供給を開始するように加熱シーケンスを構成することができる。優先順位を有する加熱シーケンスを組むことで、内部電極３１の周辺に結露が発生した場合においても、あらかじめ加熱部７へ電力を供給して、発熱させておく。電子デバイス１を駆動させる前に内部電極３１周辺の結露を加熱、除去することができるので、内部電極３１での結露に起因するショートを未然に防ぐことができる。また、所定時間後に加熱部７の電力供給のみを停止することができる。通常の使用時や結露が除去された後は、加熱部７での電力消費を停止することにより低電力化を図ることができる。加熱により蒸発した水分が収納部材３の内部にとどまっても、通常に撮像しているときに問題がない程度の水分であれば、固体撮像素子の動作には影響しない。封止部材２は通常、光を透過させるためにガラス等で形成されている。ガラス等は金属よりも熱伝導率が低いので、温度変化の影響を受けにくく、したがって内部電極３１に比べて結露が生じにくい。
【００１９】
本実施形態の外部端子３３、３３ａはそれぞれ平面状であり、いわゆるＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）構造を有している。外部端子３３、３３ａがピン形状のＰＧＡ（Ｐｉｎ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）構造でもよい。また、セラミック層８の外周側面に外部端子３３、３３ａが配置されたＬＣＣ（Ｌｅａｄｌｅｓｓ  Ｃｈｉｐ  Ｃａｒｒｉｅｒ）構造としてもよい。
【００２０】
加熱部７は、内部電極３１が形成された層と同じ配線層でも、電子デバイスが配置された凹部に対して、上の配線層、でも、下の配線層でも、どこの層に配置されてもよい。加熱部７は、内部電極３１が配置された配線層９ａの下層であって、封止部材２の方から内部電極３１を平面視で見たときの内部電極３１の正射影領域Ｗの一部と重複する部分を通過するように配置されると効率がよい。加熱部７は、平面視において、内部電極３１と隣接する内部電極３１との間の少なくとも一部と重複する部分にも配置される。各々の加熱部７が配線層９ａの下層の、平面視において、内部電極の少なくとも一部と重複する部分を含む領域を通過するように配置されることにより、加熱部７により内部電極３１全体を効率よく加熱することができる。
【００２１】
また、加熱部７と内部電極３１は、可能な限り接近するように配置させた方が効率が良い。加熱部７を内部電極３１の下層に設ける場合には、内部電極３１が配置された配線層９ａと加熱部７が配置された配線層９ｂとに挟まれたセラミック層８ａの層厚Ｔを０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下とするとよい。層厚Ｔが０．０５ｍｍ未満の場合、セラミック層８ａの原材料であるグリーンシートの取り扱いが難しくなり、機械的な強度が十分に確保できず、安定的に収納部材を形成できないことがある。また、層厚Tが１．０ｍｍを越えてしまうと、加熱部７と内部電極３１の間の距離が離れてしまい、セラミック層８ａの熱抵抗が大きくなって内部電極３１が温まりにくくなる。セラミック層８ａを介して加熱部７からの熱を内部電極３１に効率良く伝えるためには、セラミック層８ａの層厚Ｔは０．０５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００２２】
加熱部７の材料には、例えばタングステン、モリブデン、ニッケル、アルミニウム、チタン-白金合金等の金属配線材料を用いることができる。また、加熱部７の材料を内部配線３２と同じ材料を用いて幅や長さを調整して発熱するように構成することもでき、その場合は、内部配線３２と同時に加熱部７を配線層の所望の位置に形成することが可能で、生産性を向上できる。
【００２３】
加熱部７の抵抗値は１Ω以上、１００Ω以下とするとよい。加熱部７の抵抗値が１Ω未満の場合、内部電極３１を十分に加熱させるための発熱量が確保することができず、結露に起因する内部電極のショートを防止することが困難になる。また、加熱部７は細い線材料で形成されているため、材料の抵抗値が１００Ωを超えるほどに高いと、加熱部７を形成している線材料自体が焼き切れてしまう恐れがある。このため、加熱部７の抵抗値を１Ω以上、１００Ω以下とすることで、内部電極３１への加熱を十分かつ安定に行うことができる。
【００２４】
封止部材２は、接着材４を介して電子デバイス１に対向するように配置される。封止部材２が十分な固さと剛性を有することにより、電子デバイス１は封止部材２によって、異物の付着や損傷から保護されている。電子デバイス１と封止部材２との間は、空気あるいは不活性ガス等の気体で満たされた空間２１が位置する。電子デバイス１と封止部材２とは、空間２１に接している。
【００２５】
電子デバイス１が本実施形態のような固体撮像素子である場合には、封止部材２は光を透過する必要がある。したがって、封止部材は、利用する光の波長に対して十分に高い光透過性を有する透明部材で形成される。封止部材２は、例えばガラスや石英等の無機材料や透明な樹脂等の有機材料で形成することができる。透明部材としての封止部材２の厚みは、典型的には０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。本例の電子デバイス１は固体撮像素子であるため、封止部材２には、固体撮像素子で信号電荷を生成可能な光（信号光）の波長に対しても十分に高い光透過性を有する材料を採用する。典型的な固体撮像素子で利用する光は、０．４μｍ以上０．８μｍ以下の波長を有する。電子デバイス１は接合部材５によって収納部材３に接合されている。本例では、接合部材５は電子デバイス１と収納部材３との間に配置されているが、電子デバイス１の縁を覆うように配置することもできる。接合部材５にはボンディングペーストやボンディングテープなどを用いることができる。
【００２６】
［実施形態２］
加熱部７の形状について、実施形態１では、加熱部７は封止部材から見た内部電極の正射影領域Ｗを直線で横切るように配置されているが、それ以外の配置であっていても良い。本実施形態では、図３に示すように、加熱部７をジグザグ形状に配置している。加熱部７による加熱を効果的に行うことができるように、加熱部７のパターンレイアウトには自由度を与えることができる。図３で示す配置の例では、内部電極各々の、封止部材２から見た正射影領域Ｗに対する加熱部７の占有率を増やすように配置することで発熱能力を高め、各内部電極３１をより効果的に加熱させることが可能になる。また、抵抗値は長さに比例するため、電子部品１００の外形サイズが小さい場合には、加熱部７をジグザグ形状とすることで、限られたスペースに加熱部７をより長い配線長で形成配置することができる。配線長を長くすることにより所定の抵抗値を確保して内部電極７に必要な加熱をすることができる。本実施形態の電子デバイス１は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の固体撮像素子を例に説明したが、その他の集積回路にも適用できる。
【符号の説明】
【００２７】
１．電子デバイス、２．封止部材、３．収納部材、４．接着材、６．接続部材、７．加熱部、８．セラミック層、９．配線層、３１．内部電極、３２．内部配線、３３．外部端子、１００．電子部品
【図１】
2015216226.tif 000003
【図２】
2015216226.tif 000004
【図３】
2015216226.tif 000005