(57)【要約】【課題】小型且つ薄型で、熱ストレスに対して十分な接着強度をもつ気密封止接着部を備えた固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子１を、その受光エリアに対向した開口部３ａを有する基板３の一方の面に形成された配線パターン４に突起電極７を介して電気的に接続して、その接続部又は固体撮像素子の側面を全周に亘って封止樹脂９で封止し、前記基板の他方の面に、前記開口部を塞ぐように透光性部材５を、基板と透光性部材の中間の線膨張係数をもつ材料からなるスペーサ６を接着剤１０で挟むようにして、あるいは粘着材１１，あるいはまた弾性を有する接着剤層１２で接着し、固体撮像素子の受光エリアを気密封止して固体撮像装置を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と、該固体撮像素子の受光エリアに対向した開口部を有し、一方の面に形成された配線パターンに突起電極を介して前記固体撮像素子が電気的に接続された基板と、該基板と前記固体撮像素子との接続部又は前記固体撮像素子の側面を全周に亘って封止した樹脂封止部と、前記基板の他方の面に前記開口部を封止するように接着された透光性部材とからなる気密封止された固体撮像装置において、前記基板と前記透光性部材との接着部を熱応力を吸収するような構成としたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記接着部は、前記基板の線膨張係数と前記透光性部材の線膨張係数の中間の線膨張係数を有する材料からなるスペーサを接着剤にて挟み込んで構成されていることを特徴とする請求項１に係る固体撮像装置。
【請求項３】
前記接着部は、粘着材で構成されていることを特徴とする請求項１に係る固体撮像装置。
【請求項４】
前記接着部は、弾性を有する接着剤層で構成されていることを特徴とする請求項１に係る固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固体撮像素子の実装技術、特に固体撮像素子に薄型構造の気密封止実装を施して構成した固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第３２０７３１９号公報
【特許文献２】特開２００１−６８６５４号公報
【０００３】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子は、デジタルカメラの他、パソコン、携帯電話等にまで搭載されるようになっており、その実装形態はますます小型化、薄型化の要求が強まっている。
【０００４】
これらの要求を満たすために、例えば特許第３２０７３１９号公報や特開２００１−６８６５４号公報に開示されているような固体撮像装置が提案されている。これらの公報開示の固体撮像装置の構成を図４に示す。図４において、１０１  はマイクロレンズ１０２  付きの固体撮像素子、１０３  は固体撮像素子の受光エリアに対向した開口部を有し、一方の面には配線パターン１０４  が形成された可撓性基板等からなる基板で、固体撮像素子１０１  の電極パッド上に形成された突起電極１０７  及び突起電極１０７  の周囲に塗布した異方導電性接着剤等の接着剤１０８  により、固体撮像素子１０１  と基板１０３  が電気的に接続されている。また、固体撮像素子１０１  と基板１０３  との電気的接続部又は固体撮像素子１０１  の側面を全周に亘って、封止樹脂１１０  によって封止している。更に、基板１０３  の他方の面には前記開口部を塞ぐようにガラス等からなる透光性部材１０５  が接着剤１０９  により接着されている。ここで、接着剤１０９  としては、エポキシアクリレート，変成アクリル，エポキシ等の熱硬化型や紫外線硬化型の接着剤、あるいはエポキシ系の熱硬化性シートが提案されている。
【０００５】
このような固体撮像装置によれば、簡単な製法により、小型の固体撮像装置が実現できると共に、撮像領域（受光エリア）上における結露や撮像特性の劣化を防止して信頼性を確保できるなど、多くの利点を有するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来提案の固体撮像装置においても、次のような課題がある。すなわち、基板１０３  と透光性部材１０５  との接着に、エポキシ，エポキシアクリレート，変成アクリル等の接着剤が使用されているため、前記基板１０３  が可撓性基板等の樹脂基板からなり前記透光性部材１０５  がガラス等である場合、前記基板１０３  と前記透光性部材１０５  との線膨張係数に大きな差が生じ、基板のハンダ付け時などにおける熱ストレスにより、前記透光性部材１０５  が前記基板１０３  から剥がれる危険があった。
【０００７】
特に、前記透光性部材１０５  が石英からなるローパスフィルターで構成されている場合、その線膨張係数は６×１０−７／℃であり、可撓性基板として一般的に用いられているポリイミドの線膨張係数５×１０−５／℃との差は、２桁にもなってしまう。また、デジタルカメラ用のＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等においては、近年多画素化が進み、チップサイズが２０ｍｍを超えるような固体撮像素子も出現してきており、熱ストレスによる大きな熱応力を、より受け易くなっている。
【０００８】
したがって、このような構成の固体撮像装置に熱ストレスがかかると、基板と透光性部材の線膨張係数の差により、透光性部材が可撓性基板から剥がれて信頼性が低下すると共に、基板と透光性部材との接着部分も強度的に不十分となるという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来提案の固体撮像装置における上記問題点を解消するためになされたもので、透光性部材の剥がれによる信頼性の低下を防止すると共に、小型、薄型で気密封止接着部の接着強度を十分に備えた固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
請求項毎に目的を述べると、請求項１に係る発明は、熱応力を吸収する接着部を備えることにより、小型、薄型にもかかわらず、透光性部材の気密封止部分の接着強度が十分にあり、透光性部材の剥がれによる信頼性の低下を防止するようにした固体撮像装置を提供することを目的とする。請求項２〜４に係る発明は、接着部の最適な構造あるいは構成を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、固体撮像素子と、該固体撮像素子の受光エリアに対向した開口部を有し、一方の面に形成された配線パターンに突起電極を介して前記固体撮像素子が電気的に接続された基板と、該基板と前記固体撮像素子との接続部又は前記固体撮像素子の側面を全周に亘って封止した樹脂封止部と、前記基板の他方の面に前記開口部を封止するように接着された透光性部材とからなる気密封止された固体撮像装置において、前記基板と前記透光性部材との接着部を熱応力を吸収するような構成としたことを特徴とするものである。
【００１２】
このように構成された固体撮像装置においては、固体撮像装置にハンダ付け等による熱ストレスがかかった場合にも、基板と透光性部材との間にかかる熱応力が接着部にて吸収、緩和されるため、透光性部材の剥がれを防止して、信頼性のある固体撮像装置が実現可能となる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る固体撮像装置において、前記接着部は、前記基板の線膨張係数と前記透光性部材の線膨張係数の中間の線膨張係数を有する材料からなるスペーサを接着剤にて挟み込んで構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る固体撮像装置において、前記接着部は、粘着材で構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１に係る固体撮像装置において、前記接着部は、弾性を有する接着剤層で構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
以上のように、接着部を基板の線膨張係数と透光性部材の線膨張係数の中間の線膨張係数を有する材料からなるスペーサを接着剤で挟み込む構造、粘着材あるいは弾性を有する接着剤層により構成することにより、熱ストレスがかかっても接着部にて熱応力が吸収、緩和されるため、小型、薄型にもかかわらず、接着強度が十分にあり、透光性部材が剥がれるのを防止して信頼性のある固体撮像装置が実現可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る固体撮像装置の第１の実施の形態を示す断面図である。図１において、１はマイクロレンズ２を備えた固体撮像素子で、該固体撮像素子１は、電極パッド上に形成された突起電極７を介して、固体撮像素子１の受光エリアに対向した開口部３ａを有する可撓性基板などからなる基板３の一方の面に形成された配線パターン４に、異方導電性接着剤などの接着剤８により接着して電気的に接続されると共に、その接続部又は固体撮像素子１の側面を全周に亘って、封止樹脂９によって封止している。一方、基板３の他方の面には前記開口部３ａを塞ぐように、透光性部材５がスペーサ６を挟んだ状態で接着剤１０により接着されて、前記固体撮像素子１の受光エリアを気密封止している。
【００１８】
ここで、スペーサ６は、基板３の線膨張係数と透光性部材５の線膨張係数の中間の線膨張係数を有する材料からなるものである。基板３は可撓性基板に限らず、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、金属等の硬質性基板でもよく、また突起電極７の基板３の配線パターン４への接続には、異方導電性接着剤に限らず、エポキシ系，フェノール系，シリコン系，アクリル系の他、紫外線硬化型接着剤等、絶縁性接着剤でもよいことは勿論である。
【００１９】
透光性部材５としては、ガラスは勿論のこと、ローパスフィルター，ＩＲカットフィルター，レンズ，プリズム等の光学部材でもよい。また、突起電極７としては、ワイヤボンド方式で形成さたＡｕ  ，Ｃｕ  等のスタッドバンプや、メッキ方式で形成されたＡｕ  ，Ａｇ  ，Ｃｕ  ，Ｉｎ  ，ハンダ等のバンプの他、金属ボールや表面に金属メッキされた樹脂ボールや印刷等でパターン形成された導電性接着剤等でもよい。なお、封止樹脂９や接着剤１０としては、エポキシ系，フェノール系，シリコン系等の一般的なものでよい。
【００２０】
スペーサ６に関しては、例えば、基板３が可撓性基板として一般的なポリイミド及び透光性部材５としてガラスを用いた場合には、それぞれの線膨張係数は５×１０−５／℃及び４〜７×１０−６／℃であるため、スペーサ６としては、Ａｌ  ，Ｃｕ，Ｎｉ  ，ＳＵＳ等が好ましい。また、透光性部材５として石英からなるローパスフィルターを用いた場合には、その線膨張係数は６×１０−７／℃となるため、スペーサ６としては４２アロイ（９×１０−６／℃）やコバール（４．６  ×１０−６／℃）等が好ましい。
【００２１】
このように構成された固体撮像装置によれば、固体撮像装置にハンダ付け等による熱ストレスがかかった場合にも、基板３と透光性部材５との間にかかる熱応力が、基板３と透光性部材５の線膨張係数の中間値をもつスペーサ６により緩和されるため、基板３から透光性部材５が剥がれるのを防止することができる。したがって、小型で薄型にもかかわらず、耐熱性があり、基板３と透光性部材５とが十分な接着強度を備えた高信頼性のある固体撮像装置が得られる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。図２に本実施の形態に係る固体撮像装置の断面図を示す。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、基板と透光性部材との接着部のみであるため、その点についてのみ説明し、その他の第１の実施の形態と同様な部分の構成については説明を省略する。本実施の形態においては、図２に示すように、基板３と透光性部材５とは、粘着材１１により接着されている。ここで、粘着材１１としては両面テープなどのアクリル系又はゴム系粘着材、あるいはシリコン系粘着材が好ましい。
【００２３】
このように構成された固体撮像装置によれば、固体撮像装置に熱ストレスがかかった場合にも、基板３と透光性部材５との間にかかる熱応力が粘着材１１により吸収されるため、基板３から透光性部材５が剥がれるのを防止して高信頼性の固体撮像装置が実現可能となる。また、第１の実施の形態に示したスペーサ６を必要としないため、より薄型とすることができ、コストも下げることができる。
【００２４】
なお、粘着材１１は上記粘着材に限定されることはなく、十分な接着強度を備え、熱応力が十分吸収されるような特性を有するものであれば、どのような粘着材を用いてもよい。
【００２５】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。図３に本実施の形態に係る固体撮像装置の断面図を示す。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、基板と透光性部材との接着部のみであるため、その点についてのみ説明し、その他の第１の実施の形態と同様な部分の構成については説明を省略する。本実施の形態においては、図３に示すように、基板３と透光性部材５とは、弾性を有する接着剤層１２により接着されている。ここで、弾性を有する接着剤層を形成する接着剤としては、シリコン系，ゴム系，ポリウレタン系あるいはポリサルファイド系の接着剤が好ましい。
【００２６】
このように構成された固体撮像装置によれば、固体撮像装置に熱ストレスがかかった場合にも、基板３と透光性部材５との間にかかる熱応力が弾性接着剤層１２により吸収されるため、基板３から透光性部材５が剥がれるのを防止して高信頼性の固体撮像装置が実現可能となる。また、第１の実施の形態に示したスペーサ６を必要としないため、より薄型とすることができ、コストも下げることができる。
【００２７】
なお、弾性接着剤層を形成する接着剤は上記接着剤に限定されることはなく、十分な接着強度を備え、熱応力が十分吸収されるような特性を有するものであれば、どのような弾性接着剤でもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上発明の実施の形態に基づいて説明したように、請求項１〜４に係る発明によれば、固体撮像素子を接続した基板と透光性部材との気密封止接着部を熱応力を吸収する構成としたので、小型、薄型にもかかわらず、熱応力が緩和、吸収され、透光性部材が基板から剥がれることを防止して、熱応力の影響を受けない耐熱性のある高信頼性の固体撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図４】従来提案の固体撮像装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１  固体撮像素子
２  マイクロレンズ
３  基板
３ａ  開口部
４  配線パターン
５  透光性部材
６  スペーサ
７  突起電極
８  接着剤
９  封止樹脂
１０  接着剤
１１  粘着材
１２  弾性接着剤層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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