(57)【要約】【課題】紫外線照射時におけるカバーガラス内部の温度上昇を効果的に抑制し、エアパス不良等の問題を生じることなく固体撮像素子を気密封止する固体撮像素子の封止方法を提供する。【解決手段】紫外線照射炉において、紫外線照射ランプは、１サイクルにおいて固体撮像素子に塗布された紫外線硬化性樹脂が硬化するために必要な照射量の紫外線を複数回に分けて間欠的に照射する。このように間欠的に少量ずつの紫外線を照射することで最大照度での連続照射時間が短くなるために１回の照射で発生する熱量が少なく、紫外線照射炉２１の冷却機構が有効に働き余熱をほぼ完全に除去できるので、カバーガラス内部の気圧上昇について、照射ごとの最高値（Ｐｍａｘ）がサイクルごとにほぼ一定となる。したがって、突起による加圧が有効に働き、エアパス不良などの問題を発生することなくカバーガラスを側壁部に接着することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子を実装したパッケージに光硬化性樹脂により透明なカバープレートを接着し、前記パッケージと前記カバープレートとの間に固体撮像素子を気密封止する固体撮像素子の気密封止方法において、
前記パッケージに塗布された光硬化性樹脂の上に前記カバープレートを重ねた後、前記カバープレートを通して前記光硬化性樹脂に間欠的に光を照射することにより、前記パッケージを前記カバープレートに接着して固化させることを特徴とする固体撮像素子の気密封止方法。
【請求項２】
前記光硬化性樹脂が紫外線の照射により硬化する紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の気密封止方法。
【請求項３】
前記紫外線の照射は、紫外線が外部に漏れないように隔壁で空間的に区画された紫外線照射炉の内部で行われることを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子の気密封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を透明なカバープレートにより気密封止する固体撮像素子の気密封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像装置を使用したデジタルカメラや、ビデオカメラ等が普及している。この固体撮像装置は、固体撮像素子が形成された半導体チップをセラミック等からなるパッケージにダイボンドし、ボンディングワイヤを用いて半導体チップとパッケージの電極とを電気的に接続した後、半導体チップを封止するように、透明なガラスで形成されたカバーガラスをパッケージに上方から取り付けた構造をしている。
【０００３】
このような封止構造は、微小なゴミや異物が固体撮像素子の表面に付着して動作不良を起こすことを防ぐために用いられている。また、水蒸気などの外気からカバーガラス内部を保護することで動作保証する目的もある。この固体撮像素子の製造工程において、カバーガラスを熱硬化性樹脂によって接着する際、熱硬化性樹脂を硬化させるために加熱を行うが、これによりカバーガラス内部の空気が熱膨張して気圧が上昇する。そして、比較的に接着が弱いカバーガラスの部分が剥離することで、通気孔を生じること（エアパス不良）が問題となっていた。これに対して、特許文献１では、従来用いていた熱硬化性樹脂に代わり紫外線硬化性樹脂を接着に用い、この紫外線硬化性樹脂を、スリットを設けるようにパッケージ側の接着面に塗布することで、カバーガラスがパッケージの接着面に押し付けられた時にカバーガラス内部のエアを抜き、カバーガラス上面への加圧無しで常温での紫外線照射による接着を可能とすることで、カバーガラス内部の空気の膨張によるエアパス不良等の問題を解決した固体撮像装置の封止方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１５４７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で提案された固体撮像装置の封止方法では、紫外線照射に伴う熱によってカバーガラス内部の空気が膨張して気圧が上昇することを防ぐことができないため、カバーガラスの上面への加圧がやはり必要となる。さらに、加圧を行ったとしても、以下に説明するようにエアパス不良等の問題を発生する可能性は依然として存在する。図５（ａ）に示すように通常、紫外線硬化性樹脂を硬化させる場合、紫外線照射ランプは、所定個数の固体撮像素子を処理する１サイクルごとに、硬化に必要な所定照射量の紫外線を１回で照射する。この時、最高照度Ｉｍａｘ（ｍＷ／ｃｍ２）の紫外線を所定時間連続で照射するので発生する熱量が多く、後で詳細は述べるが、図２に示すような紫外線照射炉内においてカバーガラスを加圧する石英板１５などに余熱がこもってしまう。この熱は、冷却パイプ１６を用いても完全に除去できず、次サイクルまで炉内の余熱として残ってしまう。したがって、固体撮像装置１を冷却機構２３で冷却しても十分な効果が発揮できず、熱によるカバーガラス内部の気圧上昇は、図５（ｂ）に示すようにサイクルを重ねるごとにピーク値（Ｐｍａｘ）が徐々に高くなり、カバーガラスを加圧している圧力を上回ってエアパス不良等の問題を発生する可能性がある。この問題は、単純に、サイクルごとに十分な冷却時間を設ければ解決できるが、それでは時間がかかりすぎるために固体撮像装置１の生産効率が悪化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、紫外線照射時におけるカバーガラス内部の温度上昇を効果的に抑制し、エアパス不良等の問題を生じることなく固体撮像素子を気密封止する固体撮像素子の封止方法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】
上記課題を解決するために、本発明に係る固体撮像素子の気密封止方法では、固体撮像素子を実装したパッケージに光硬化性樹脂により透明なカバープレートを接着し、前記パッケージと前記カバープレートとの間に固体撮像素子を気密封止するに際し、前記パッケージに塗布された光硬化性樹脂の上に前記カバープレートを重ねた後、前記カバープレートを通して前記光硬化性樹脂に間欠的に光を照射することにより、前記パッケージを前記カバープレートに接着して固化させる。
【０００７】
なお、前記光硬化性樹脂を紫外線硬化樹脂としてもよい。また、前記紫外線の照射は、紫外線が外部に漏れないように紫外線照射炉の内部で行ってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
前記光硬化性樹脂を硬化させるのに必要な照射量の紫外線を一度に照射せずに複数回にわたって照射するのでカバーガラス内部の気圧上昇を効果的に抑制することができ、エアパス不良等の問題を生じることなく固体撮像素子を気密封止することができる。この結果、固体撮像素子の製造において歩留まりが飛躍的に向上する。
【０００９】
上記固体撮像素子の気密封止方法を、固体撮像素子製造の際によく使われる紫外線硬化樹脂に用いれば上記効果はさらに向上する。また、紫外線照射炉内で紫外線照射を行えば固体撮像素子の気密封止工程における安全性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に示すように、固体撮像装置１は、矩形板状の固体撮像素子２と、この固体撮像素子２を覆うカバープレートとなるカバーガラス５と、このカバーガラス５を保持するとともに固体撮像素子２をカバーガラス５との間に密封するパッケージ３とを有している。なお、カバープレートとしては、カバーガラス５に代えてプラスチックを素材とするもの等、他の代替可能なプレートを用いてもよい。
【００１１】
固体撮像素子２の受光エリア６は上面の中央部に形成され、マトリクス状に配置された多数個のマイクロレンズ１０と、各マイクロレンズ１０の下に形成されたＲＧＢのカラーフィルタ及び受光素子によって構成されており、これらの受光素子に蓄積された電荷は電荷結合素子（ＣＣＤ）によって搬送される。また、固体撮像素子２の上面には短辺に沿って外部端子８が配列されており、後述する内部電極７とボンディングワイヤ９により電気的に接続され、信号の送受信などが行われる。なお、固体撮像素子２としては、ＣＣＤに替えて、ＣＭＯＳセンサ等に対して本発明を適用することもできる。
【００１２】
パッケージ３の上面は、固体撮像素子２が接合される接合面なっており、接合された固体撮像素子２の周囲には、上面から立ち上がる側壁部４がパッケージ３と一体に形成されている。この側壁部４は、固体撮像素子２の側面を四方から取り囲む壁により構成され、受光エリア６に面する上方に向かって開口した枠形状をなしている。また、外部端子８の配列と対面する側壁部１１は階段状に形成され、この側壁部の１段目の平面部１２には外部電極と同数の内部電極７が配列されている。この内部電極７はパッケージ３に設けられた導電配線（図示せず）に接続されている。導電配線の他端側はパッケージ３の外部に露呈した図示しないリード部となっている。この内部電極は、固体撮像素子２の外部端子８とボンディングワイヤ９を介して接続される。また、固体撮像素子２は接着剤によりパッケージ３の接合面に接合されている。
【００１３】
カバーガラス５は、パッケージ３の側壁部４の上面１３に塗布された紫外線硬化性樹脂１１によって接着されており、カバーガラス５内の気密は保たれている。なお、上面１３には、カバーガラス５を嵌め込んで安定に保持するために、わずかな段差を設けてもよい。紫外線硬化性樹脂１１は、紫外線を照射することにより、紫外線のエネルギーの作用で液状から固体に変化し、硬化する合成有機材料である。なお、この紫外線硬化性樹脂１１に代えて、人体に対して紫外線より安全で透過性のよい可視光で硬化する可視光硬化樹脂等の光硬化性樹脂を用いても良い。このような固体撮像装置１は、撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒に取り付けて使用される。
【００１４】
次に、図２に紫外線加工装置の紫外線照射炉の略式側面図を示し、固体撮像素子２のカバーガラス５による気密封止工程を説明する。紫外線照射炉２１は、固体撮像装置１の生産工程において紫外線を照射するための炉であり、紫外線が外部に漏れないように隔壁で空間的に区画されているものである。紫外線照射炉２１には、紫外線２２を固体撮像装置１に向けて照射する紫外線照射ランプ１４と、紫外線硬化性樹脂１１が未硬化状態である固体撮像装置１を搭載したキャリア１９を搬送する搬送レーン２０と、搬送レーン２０を支持するベース２７と、紫外線照射ランプ１４の直下に配置されたカバーガラス５加圧用の平板状の石英板１５とを有する。また、紫外線照射炉２１には、固体撮像素子１に紫外線照射する際、固体撮像装置１に発生した熱を冷却するために、窒素ガスをノズル２６から噴出する冷却機構２３も設けられている。なお、炉外に紫外線照射ランプ１４の照射を制御する照射制御部２４と、ノズル２６より噴出した窒素ガスを強制的に排気するための排気機構２８が設けられている。
【００１５】
キャリア１９は、固体撮像装置１を収納するためのスロットを有する搬送用の平板容器である。ここで、キャリア１９が搭載している固体撮像装置１は、前工程において、すでに紫外線硬化樹脂１１が塗布されてカバーガラス５が重ねられた状態である。搬送レーン２０は、炉内に固定されたベース２７上を一定方向に移動するベルトコンベアのような搬送手段であり、載置されたキャリア１９を一度に１０個程度ずつ、一定方向に搬送して紫外線照射ランプ１４直下の定位置にセットする。そして、紫外線照射ランプ１４により紫外線照射が行われた後、再び次のキャリア１９の一群を搬送して同位置にセットするという動作を繰り返す。搬送レーン２０及びベース２７の下部には昇降機構２５が設けられており、キャリア１９が定位置にセットされた際、搬送レーン２０及びベース２７の開口２９から可動台１８を下部より上昇させることができる。この可動台１８はキャリア１９の底部に設けられた開口３０を通り固体撮像素子１を持ち上げ、直上にある石英板１５の下面に設けられた突起１７にカバーガラス５が押し当てられる。この突起１７は、カバーガラス５を傷つけないように樹脂等の素材で形成されている。そして、この突起１７が押し当てられた状態で紫外線２２が照射されてパッケージ３に塗布された紫外線硬化樹脂１１が硬化する。この時、石英は紫外線透過率が９０％以上と高いため、照射された紫外線２２は石英板１５を透過して固体撮像装置１の紫外線硬化樹脂１１に届く。なお、石英板１５には、照射による熱を冷却するために周囲に冷却パイプ１６が設けられ、冷却水が循環している。なお、紫外線照射ランプ１４としては一般的にメタルハライドランプが知られているが、これに限られるものではない。
【００１６】
図３に石英板１５の突起１７が当接した固体撮像素子１の断面図を示す。突起１７は樹脂のような比較的に柔らかい物質で形成され、カバーガラス５が破損しない程度の圧力でカバーガラス５に押し当てられて加圧しており、紫外線２２の照射によるカバーガラス５内部の気圧上昇でカバーガラス５が上面１３から浮かないようにする。
【００１７】
照射制御部２４は、可動台１８等の動作と同期して、予めプログラムされた所定の照射パタンで紫外線照射ランプ１４から紫外線２２を照射させる。図４（ａ）に本発明に係る紫外線の照射パタンを、図４（ｂ）に照射に伴う気圧上昇を示して説明する。紫外線照射ランプ１４は、図４（ａ）に示すように、１サイクル（１０個程度のキャリア１９を一度に処理する単位）においてパッケージ３に塗布された紫外線硬化性樹脂１１が硬化するために必要となる照射量（ｍＪ／ｃｍ２）の紫外線を複数回に分けて間欠的に照射する。ここで、必要な照射量は、前述した図５（ａ）の１サイクル分の照射量であり、具体的には図中の斜線の面積に相当する。つまり、紫外線照射量（ｍＪ／ｃｍ２）＝紫外線照度（ｍＷ／ｃｍ２）×照射時間（秒）で計算できるからである。よって、図４（ａ）の斜線で示した面積が図５（ａ）の斜線で示した面積とほぼ同じになれば、紫外線硬化性樹脂１１を適切に硬化させることができる。ここでは、最大照度Ｉｍａｘ（ｍＷ／ｃｍ２）の紫外線を１サイクルの処理時間である約１分間につき４〜６回、間欠的に行えばよく、これにより各照射により発生する熱量は従来と比較して極めて少なくなる。なお、１サイクルの照射回数は、これに限るものではなく、適宜変更可能なものである。
【００１８】
このように間欠的に少量ずつの紫外線を照射することで最大照度での連続照射時間が短くなるために１回の照射で発生する熱量が少なく、紫外線照射炉２１の冷却パイプ１６や冷却機構２３が有効に働き炉内にこもった余熱を１サイクル内でほぼ完全に除去できる。したがって、カバーガラス５内部の気圧上昇については、図４（ｂ）に示すように照射ごとのピーク値（Ｐｍａｘ）がサイクルごとにほぼ一定となる。したがって、突起１７による加圧が有効に働き、エアパス不良などの問題を発生することなくカバーガラス５を側壁部４に接着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用する固体撮像装置の例を示す斜視図である。
【図２】固体撮像素子を気密封止するための紫外線照射炉の略式側面図である。
【図３】突起が当接した固体撮像素子の断面図である。
【図４】本発明に係る固体撮像素子の気密封止方法における紫外線照射パタンと、カバーガラス内部の気圧上昇のグラフである。
【図５】従来の固体撮像素子の気密封止方法における紫外線照射パタンと、カバーガラス内部の気圧上昇のグラフである。
【符号の説明】
【００２０】
１  固体撮像装置
２  固体撮像素子
３  パッケージ基板
４  側壁部
５  カバーガラス
６  受光エリア
７  内部電極
８  外部端子
９  ボンディングワイヤ
１０  マイクロレンズ
１１  紫外線硬化性樹脂
１２  平面部
１３  上面
１４  紫外線照射ランプ
１５  石英板
１６  冷却パイプ
１７  突起
１８  可動台
１９  キャリア
２０  搬送レーン
２１  紫外線照射炉
２２  紫外線
２３  冷却機構
２４  照射制御部
２５  昇降機構
２６  ノズル
２７  ベース
２８  排気機構
２９，３０  開口
【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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