(57)【要約】【課題】透光性部材の表面に付着するゴミ又はキズに起因する受光不良又は像ボケと、透光性部材の裏面に発生する結露に起因する受光不良又は像ボケとの両方を同時に解決することを目的とする。【解決手段】固体撮像素子３を搭載する中空状のパッケージ１と、パッケージ１を封止する透光性部材２とを備える固体撮像装置において、透光性部材２の主光線透過領域を含む領域の光入射側を、他の領域に比べて厚くした凸形状にすることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子を搭載する中空状のパッケージと、該パッケージを封止する透光性部材とを備える固体撮像装置において、
前記透光性部材の主光線透過領域を含む領域の光入射側を、他の領域に比べて厚くした凸形状にすることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記凸形状の領域を前記透光性部材の裏面にも設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記凸形状の領域及び該凸形状の領域以外の領域である周辺領域の厚みは均一であることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記凸形状の領域の側壁はテーパーになっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記テーパーの角度は、９０°から１３０°程度であることを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記透光性部材は、樹脂成型によって製造されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記透光性部材の材料は、プラスチック材質であることを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記凸形状の領域の厚みと前記周辺領域の厚みの比が、１．０５以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、特に、中空構造を有する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の中空構造を有する固体撮像装置の一般的な構造を示す図である。
【０００３】
１がセラミック又はプラスチックからなる中空状のパッケージ、２が透光性部材、３が固体撮像素子、５が受光部、６が樹脂接着剤、７が外部基板との接続のための配線導体（リード）である。また、４は固体撮像素子３とリード７とを接続するワイヤを示している。
【０００４】
固体撮像素子３は、パッケージ１の凹部の底面に熱硬化性樹脂接着剤等により接合され搭載されている。
【０００５】
また、固体撮像素子３の表面の外周部には電極が形成されており、この電極と配線導体７とを、金やアルミニウム等のワイヤ４で電気的に接続している。
【０００６】
また、パッケージ１の上面には、平板状の透光性部材２が光硬化性又は熱硬化性の樹脂接着剤６を介して配置される。
【０００７】
このような構成により、固体撮像素子は、透光性部材とパッケージによって密閉されている。このようにして、外部に存在するゴミ又は湿気などの中空内への浸入による、固体撮像素子の劣化を防いでいる。
【０００８】
このような従来の固体撮像装置は、特許文献１又は特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平０５−３４３６５８号公報
【特許文献２】特開平０６−２９５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の固体撮像装置において、透光性部材の表裏面に異物が付着すると、受光部に進入する光線が遮蔽され、受光不良又は像ボケが発生することがあった。
【００１０】
透光性部材の表面に付着する可能性が高い異物は、製造時の雰囲気中から付着したゴミ又は製造工程で発生したキズ等である。
【００１１】
そして、受光部に配置されている画素の面積に対して、ゴミ又はキズ等がある割合以上占めてしまうと、受光不良又は像ボケが発生する。
【００１２】
一方、透光性部材の裏面に付着する可能性が高い異物は、温度低下によって発生する結露である。
【００１３】
とりわけ、固体撮像装置の中空内部には、作製時の雰囲気中の空気に存在する水分を必然的に含んでおり、同時に時間の経過とともに樹脂接着剤や樹脂接着剤と透光性部材又はパッケージとの界面から浸入した水分も存在している。
【００１４】
このような水分を中空内部に含有している場合、温度低下が起こると、中空内部の空気が冷却され、飽和水蒸気量を超えた時点で中空内部に結露が発生する。
【００１５】
特に、近年においては、固体撮像装置の小型化に伴う、透光性部材の薄型化が要求されており、透光性部材の厚みとしては、例えば０.３ｍｍから１.５ｍｍ程度の厚みのものが多く使用されている。
【００１６】
このような厚みの透光性部材を用いた場合、透光性部材の熱容量がパッケージの熱容量と比較して低くなる場合が多く、透光性部材がパッケージより先に冷却されてしまう。その結果、透光性部材の裏面に結露が生じてしまう。
【００１７】
透光性部材裏面の主光線透過領域に結露が発生すると、受光部に進入する光線を遮蔽し、受光部に進入する光線の光量低下を引き起こし、受光不良又は像ボケが発生する。
【００１８】
そこで、本発明は、透光性部材の表面に付着するゴミ又はキズに起因する受光不良又は像ボケと、透光性部材の裏面に発生する結露に起因する受光不良又は像ボケとの両方を同時に解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、固体撮像素子を搭載する中空状のパッケージと、該パッケージを封止する透光性部材とを備える固体撮像装置において、前記透光性部材の主光線透過領域を含む領域の光入射側を、他の領域に比べて厚くした凸形状にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、透光性部材の主光線透過領域を含む領域を他の領域より厚くしたので、温度低下時に発生する結露を主光線透過領域以外に選択的に発生させることができる。その結果、撮影時の受光不良又は像ボケを抑制できる。
【００２１】
また、透光性部材の光入射側（透光性部材の表面側）の一部を凸形状にすることによって、透光性部材表面と受光面との距離を遠くすることができる。その結果、透光性部材の表面に異物や結露が付着した場合でも、より大きい異物まで撮影時の受光不良又は像ボケを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００２３】
[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施形態としての固体撮像装置を示す斜視図である。図２は、図１に示す固体撮像装置を示す断面図である。
【００２４】
図１、図２において、１がセラミック又はプラスチックからなる中空状のパッケージ、２がパッケージを封止する透光性部材、３が固体撮像素子、５が固体撮像素子の受光部、６が樹脂接着剤である。また、４は固体撮像素子３とリード（不図示）とを接続するワイヤを示している。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本実施の形態において、透光性部材２の光入射側の一部を凸形状にした構成になっており、凸形状の領域は後記する主光線透過領域を含んで形成されている。
【００２６】
Ｌ１は透光性部材２の凸形状領域の厚み、Ｌ２は凸形状領域以外の周辺領域の透光性部材２の厚みであり、この透光性部材２の厚みはＬ１＞Ｌ２となっている。
【００２７】
透光性部材２の熱容量は材料の体積に比例することから、透光性部材２が厚くなれば熱容量も大きくなる。すなわち、熱容量を比較すると、凸形状領域＞周辺領域となり、温度低下が起こった場合、凸形状領域よりも周辺領域の方が先に冷却される。
【００２８】
よって、温度低下によって飽和水蒸気量を超えた時点で結露が発生し、発生した水分は透光性部材２の裏面の周辺部に選択的に付着するため、凸形状領域の結露を防ぐことができる。その結果、主光線透過領域は結露することがなくなり、撮影時の受光不良又は像ボケを抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態においては、凸形状領域を少なくとも透光性部材２の光入射側（透光性部材２の表面側）に設けている。
【００３０】
透光性部材２の表面側に凸形状を形成することによって、透光性部材２の表面と受光面との距離が遠くなり、透光性部材の表面に付着したゴミ又はキズ等の異物に対してより大きい異物まで撮影時の受光不良又は像ボケを抑制できる。
【００３１】
この効果について図３を用いて説明する。
【００３２】
図３は、受光部から異なる高さにゴミ又はキズ等の異物が存在した場合を説明するために用いられる側面図である。
【００３３】
図３において、３が固体撮像素子、５が固体撮像素子の受光部、９が受光部に配置されている画素、１０がゴミ又はキズ等の異物、１１が透光性部材表面、１２が画素に進入してくる光線を示す。
【００３４】
ここで画素に進入してくる光線１２は画素面の法線方向の軸に対して５°の広がりを持って結像されることを想定する。画素から２.５ｍｍ離れた場所に透光性部材表面１１があった場合と、画素から３.５ｍｍ離れた場所に透光性部材表面１１があった場合を考える。
【００３５】
画素から２.５ｍｍ離れた場所に透光性部材表面１１があった場合は画素に進入してくる光線１２の面積はπ・（２.５ｔａｎ５°）２＝０.１５ｍｍ２となる。画素の１０％が遮蔽された場合に受光不良になることを仮定すると、異物の許容サイズは０.０１５ｍｍ２となる。
【００３６】
一方、画素から３.５ｍｍ離れた場所に透光性部材表面１１があった場合、画素に進入してくる光線１２の面積はπ・（３.５ｔａｎ５°）２＝０.２９ｍｍ２となる。同様の計算から異物の許容サイズは０.０２９ｍｍ２となり、より大きい異物まで許容範囲を広げることができる。
【００３７】
透光性部材２の凸形状としては、凸形状領域及び周辺領域ともに厚みが均一であって、凸形状領域の側壁が急激な段差が形成されていることが好適である。
【００３８】
凸形状領域及び周辺領域ともに厚みを均一とし、側壁面に急激な段差が形成されていることによって、凸形状領域と周辺領域の熱容量を急峻に変化させることができる。
【００３９】
その結果、確実に周辺領域のみに結露を生じさせることが可能であり、言い換えれば、主光線透過領域では結露の発生を防止することができる。
【００４０】
また、急激な段差を形成することによって、透光性部材２の大きさを極力小さくすることが可能である。
【００４１】
急激な段差をつけるための形状としては、例えば、図４（ａ）で示すような直角の凸型形状や、図４（ｂ）で示すようなテーパーのかかった凸型の形状が好適である。
【００４２】
とりわけ、テーパーのかかった形状においては、側壁面の欠けが発生しにくい。そのため、欠けを起点とした透光性部材のクラック又は割れの発生を防止することが可能となる。
【００４３】
しかしながら、テーパーの角度が大きすぎると急激な容量変化を付加することが困難になったり、透光性部材の面積が大きくなってコストアップしてしまう。そのため、凸形状領域の表面と側面の成す角は、９０°から１３０°程度が好ましい。
【００４４】
また、急激な熱容量差を持たせるための透光性部材２の凸形状領域と周辺領域との厚みの比Ｌ１／Ｌ２は１．０５以上が好適であり、主光線透過領域への結露を防止することが可能である。
【００４５】
さらに、透光性部材２の凸形状領域を規定する主光線透過領域について、図５に示す断面図を用いて説明する。
【００４６】
図５において、１がセラミック又はプラスチックからなる中空状のパッケージ、２が透光性部材、３が固体撮像素子、５が固体撮像素子の受光部、６が樹脂接着剤、８が主光線透過領域である。また、４は固体撮像素子３とリード（不図示）とを接続するワイヤを示している。
【００４７】
受光部５に進入してくる光線は、レンズ等によって集光されるため、受光面の法線方向に対して、ある角度をもっており、透光性部材２内においてこの光線の通過する領域を主光線透過領域８として規定している。
【００４８】
透光性部材２の凸形状領域の面積は、この主光線透過領域を含むように主光線透過領域以上の大きさに設定されている。
【００４９】
例えば、ここで、主光線透過領域が受光面の法線方向の軸に対して５°の広がりを持って受光部に結像されることを想定すると、受光面の法線方向より５°外側に広げた領域が主光線が通過する領域である。
【００５０】
透光性部材裏面と受光面の距離を２ｍｍとし、凸形状領域の厚さＬ１を１.５ｍｍとすると、透光性部材表面の主光線が通過する最端部の距離は３.５×ｔａｎ５°＝０.３１ｍｍである。受光端部よりも全周にわたり０.３１ｍｍ以上広い領域を凸形状とすれば、主光線を妨げることなく結像することができる。
【００５１】
図１は、主光線透過領域の端部４辺の内側を凸形状とした図であるが、図６及び図７に示すように、主光線透過領域の端部２辺の内側のみを凸形状にした場合でも同様の効果を奏することができる。
【００５２】
また、透光性部材の材質としては、透明部材であって、例えば、ガラスやアクリル等のプラスチック材質のものが使用可能である。特に、アクリル等のプラスチック材質の透光性部材の場合には、金型に樹脂を流し込むだけの樹脂成型で凸形状を成型することができ、生産性の面からより好適である。
【００５３】
[第２の実施形態]
図８は、本発明の第２の実施形態としての固体撮像装置を示す断面図である。
【００５４】
本実施の形態においては、透光性部材２に光入射側を凸形状にしただけではなく、透光性部材２の裏面側も凸形状にした点が第１の実施形態と異なっている。
【００５５】
１がセラミック又はプラスチックからなる中空状のパッケージ、２が透光性部材、３が固体撮像素子、５が固体撮像素子の受光部、６が樹脂接着剤である。また、４は固体撮像素子３とリード（不図示）とを接続するワイヤを示している。
【００５６】
図８において、主光線透過領域の凸形状は透光性部材の表裏面側に形成されている。
【００５７】
この形状によって、中空内部側にも厚みを持たせることができ、より急激な容量変化を誘起し、結露発生の選択性を向上させることができる。
【００５８】
また、凸形状を裏面側にも形成することによって、中空内部の体積が減少し、中空内部の空気の量を減少させることができる。
【００５９】
これにより、固体撮像装置作製時の空気中の水分に由来する中空内部の水分量が減少するため、温度低下時の結露発生量を抑制することができる。
【００６０】
その結果、透光性部材裏面の主光線透過領域の周辺部に付着した水分が、撮像素子上の画素エリアに落下して汚す等の不具合の発生確率を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、中空構造を有する固体撮像装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態としての固体撮像装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置を示す断面図である。
【図３】受光部から異なる高さにゴミ又はキズ等の異物が存在した場合を説明するために用いられる側面図である。
【図４】透光性部材の側壁形状の例を示す模式断面図である。
【図５】主光線透過領域を説明するために用いられる断面図である。
【図６】透光性部材の形状の例を示す斜視図である。
【図７】透光性部材の形状の例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態としての固体撮像装置を示す断面図である。
【図９】従来の中空構造を有する固体撮像装置の一般的な構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  パッケージ
２  透光性部材
３  固体撮像素子
４  ワイヤ
５  受光部
６  樹脂接着剤
７  配線導体（リード）
８  主光線透過領域
９  画素
１０  ゴミ、キズ等の異物
１１  透光性部材表面
１２  画素に進入してくる光線
【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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