(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通穴が形成された基板と、
光学的部分を前記貫通穴に向けて前記基板に実装された光素子と、
前記貫通穴に配置された光透過性部材と、
前記基板に実装された、前記光素子と異なる他の電子部品と、
を有し、前記基板が屈曲し、前記光素子と前記電子部品は前記基板の同一面に実装され、且つ、前記光素子と前記電子部品が接着され、前記基板の面と前記光透過性部材の面とが面一になっている光学装置。
【請求項２】
請求項１記載の光学装置において、
前記基板と前記光素子との間及び前記光透過性部材と前記光素子との間に光透過性のアンダーフィル材が設けられてなる光学装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の光学装置において、
前記光素子と前記光透過性部材との間にはスペーサが介在している光学装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学装置を有する電子機器。
【請求項５】
貫通穴が形成された基板に、光学的部分を前記貫通穴に向けて光素子を実装し、
前記基板と前記光素子との間に光透過性のアンダーフィル材を設け、
前記基板の、前記光素子を実装するための面に、前記光素子と異なる他の電子部品を実装し、
前記基板を屈曲させて、前記光素子と前記電子部品を接着し、
前記貫通穴に光透過性部材を、前記基板の面と前記光透過性部材の面とが面一になるように配置することを含む光学装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の光学装置の製造方法において、
前記光素子と前記光透過性部材との間隔を、スペーサによって規制する光学装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６記載の光学装置の製造方法において、
前記アンダーフィル材を設けた後に、前記光透過性部材を前記貫通穴に配置する光学装置の製造方法。
【請求項８】
請求項５又は請求項６記載の光学装置の製造方法において、
前記光透過性部材を前記貫通穴に配置した後に、前記アンダーフィル材を設ける光学装置の製造方法。
【請求項９】
請求項５から請求項８のいずれかに記載の光学装置の製造方法において、
前記光素子を前記基板に実装した後に、前記光透過性部材を前記貫通穴に配置する光学装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項５から請求項８のいずれかに記載の光学装置の製造方法において、
前記光透過性部材を前記貫通穴に配置した後に、前記光素子を前記基板に実装する光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置及びその製造方法並びに電子機器に関する。
【０００２】
【発明の背景】
固体撮像素子のような光素子が封止された光学装置が知られている。光素子は回路基板に実装され、回路基板に形成された貫通穴に光素子の受光部又は発光部が向けられている。また、貫通穴を覆うように回路基板にカバーガラスが貼り付けられている。このように、従来の光学装置によれば、回路基板にカバーガラスを貼り付けるので、厚みが大きくなるという問題があった。あるいは、カバーガラスに加えてレンズを取り付けると、さらに光学装置の厚みが大きくなるという問題があった。
【０００３】
本発明は、このような問題点を解決するもので、その目的は、薄型の光学装置及びその製造方法並びに電子機器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る光学装置は、貫通穴が形成された基板と、
光学的部分を前記貫通穴に向けて前記基板に実装された光素子と、
前記貫通穴に配置された光透過性部材と、
を有する。
【０００５】
本発明によれば、光透過性部材を貫通穴に配置するので、光学装置の薄型化・小型化・軽量化が可能である。
【０００６】
（２）この光学装置において、
前記基板と前記光素子との間及び前記光透過性部材と前記光素子との間に光透過性のアンダーフィル材が設けられていてもよい。
【０００７】
これによれば、アンダーフィル材によって、光学的部分への水分の侵入を防止することができる。
【０００８】
（３）この光学装置において、
前記光素子と前記光透過性部材との間にはスペーサが介在していてもよい。
【０００９】
これによれば、光透過性部材が光素子と接触することを防止することができ、光透過性部材の位置決めが可能である。
【００１０】
（４）この光学装置において、
前記光透過性部材は、レンズ形状をなしていてもよい。
【００１１】
これによれば、光透過性部材自体がレンズとなるので、厚みを増すことなく、レンズの機能を付加することができる。
【００１２】
（５）光学装置は、貫通穴が形成された基板と、
光学的部分を前記貫通穴に向けて前記基板に実装された光素子と、
前記貫通穴を覆うように前記基板に設けられたレンズと、
を有する。
【００１３】
これによれば、レンズによって貫通穴が覆われているので、カバーガラスが不要となり、光学装置の薄型化・小型化・軽量化が可能である。
【００１４】
（６）この光学装置において、
前記基板と前記光素子との間及び前記レンズと前記光素子との間に光透過性のアンダーフィル材が設けられていてもよい。
【００１５】
これによれば、アンダーフィル材によって、光学的部分への水分の侵入を防止することができる。
【００１６】
（７）この光学装置において、
前記基板と前記レンズとの間にスペーサが介在していてもよい。
【００１７】
これによれば、レンズの焦点距離等に応じて、レンズの位置を調整することができる。
【００１８】
（８）この光学装置において、
前記基板に、前記光素子の他に電子部品が実装されていてもよい。
【００１９】
（９）本発明に係る電子機器は、上記光学装置を有する。
【００２０】
（１０）本発明に係る光学装置の製造方法は、貫通穴が形成された基板に、光学的部分を前記貫通穴に向けて光素子を実装し、
前記基板と前記光素子との間に光透過性のアンダーフィル材を設け、
前記貫通穴に光透過性部材を配置することを含む。
【００２１】
本発明によれば、光透過性部材を貫通穴に配置するので、光学装置の薄型化・小型化・軽量化が可能である。
【００２２】
（１１）この光学装置の製造方法において、
前記光素子と前記光透過性部材との間隔を、スペーサによって規制してもよい。
【００２３】
これによれば、光透過性部材が光素子と接触することを防止することができ、光透過性部材の位置決めが可能である。
【００２４】
（１２）この光学装置の製造方法において、
前記アンダーフィル材を設けた後に、前記光透過性部材を前記貫通穴に配置してもよい。
【００２５】
これによれば、貫通穴が開口した状態でアンダーフィル材を設けるので、空気抜きも可能であり気泡の発生を避けられる。
【００２６】
（１３）この光学装置の製造方法において、
前記光透過性部材を前記貫通穴に配置した後に、前記アンダーフィル材を設けてもよい。
【００２７】
これによれば、貫通穴からのアンダーフィル材の流出を防止することができる。
【００２８】
（１４）この光学装置の製造方法において、
前記光素子を前記基板に実装した後に、前記光透過性部材を前記貫通穴に配置してもよい。
【００２９】
これによれば、光素子を実装するときの影響を、光透過性部材に与えなくて済む。
【００３０】
（１５）この光学装置の製造方法において、
前記光透過性部材を前記貫通穴に配置した後に、前記光素子を前記基板に実装してもよい。
【００３１】
これによれば、光透過性部材を貫通穴に配置するときの影響を、光素子に与えなくて済む。
【００３２】
（１６）光学装置の製造方法は、貫通穴が形成された基板に、光学的部分を前記貫通穴に向けて光素子を実装し、
前記基板と前記光素子との間に光透過性のアンダーフィル材を設け、
前記貫通穴を覆うように前記基板にレンズを設けることを含む。
【００３３】
これによれば、レンズによって貫通穴を覆うので、カバーガラスが不要となり、光学装置の薄型化・小型化・軽量化が可能である。
【００３４】
（１７）この光学装置の製造方法において、
前記基板と前記レンズとの間に、スペーサを設けてもよい。
【００３５】
これによれば、レンズの焦点距離等に応じて、レンズの位置を調整することができる。
【００３６】
（１８）この光学装置の製造方法において、
前記アンダーフィル材を設けた後に、前記レンズを設けてもよい。
【００３７】
これによれば、貫通穴が開口した状態でアンダーフィル材を設けるので、空気抜きも可能であり気泡の発生を避けられる。
【００３８】
（１９）この光学装置の製造方法において、
前記レンズを設けた後に、前記アンダーフィル材を設けてもよい。
【００３９】
これによれば、貫通穴からのアンダーフィル材の流出を防止することができる。
【００４０】
（２０）この光学装置の製造方法において、
前記光素子を前記基板に実装した後に、前記基板に前記レンズを設けてもよい。
【００４１】
これによれば、光素子を実装するときの影響を、レンズに与えなくて済む。
【００４２】
（２１）この光学装置の製造方法において、
前記基板に前記レンズを設けた後に、前記光素子を前記基板に実装してもよい。
【００４３】
これによれば、基板にレンズを設けるときの影響を、光素子に与えなくて済む。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学装置を示す図である。光学装置は、少なくとも１つの（１つ又は複数の）光素子１０を有する。光学装置は、光素子１０をパッケージ化したものである。光素子１０は、光学的部分１２を有する。光素子１０は、受光素子であっても発光素子であってもよい。光素子１０が発光素子であるときは、光学的部分１２は発光部であり、光素子１０が受光素子であるときは、光学的部分１２は受光部である。
【００４６】
本実施の形態では、光素子１０は、撮像素子（イメージセンサ）である。２次元イメージセンサであれば、複数の画素を構成する複数の受光部（例えばフォトダイオード）が、光学的部分１２である。ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像素子であれば、図示しない転送部を有し、各画素の受光部からの電荷を高速で転送するようになっている。本実施の形態とは異なり、光素子１０の変形例として、面発光素子、特に面発光レーザがある。面発光レーザなどの面発光素子は、素子を構成する基板に対して垂直方向に光を発する。
【００４７】
光素子１０は、外部との電気的な接続を図るために、少なくとも１つの（本実施の形態では複数の）バンプ１４を有してもよい。例えば、光学的部分１２が形成された面に、光素子１０と外部の電気的な接続を図るバンプ１４が設けられていてもよい。バンプ１４は、他の部材との電気的な接続が可能な位置に設けられている。例えば、基板２０の穴２４を避ける位置に、バンプ１４は設けられている。バンプ１４は、光学的部分１２よりも突出していることが好ましい。
【００４８】
光学装置は、基板２０を有する。基板２０は、光透過性の低い（あるいは遮光性を有する）ものであってもよい。基板２０として、シリコン基板やガラスエポキシ基板を使用してもよいし、ポリイミド樹脂などで形成されたフレキシブル基板やフィルムを使用してもよいし、多層基板やビルドアップ基板を使用してもよい。基板２０には、貫通穴２４が形成されている。貫通穴２４は、光学的部分１２の数と同じ数で形成されている。貫通穴２４は、光学的部分１２を囲む大きさで形成されている。
【００４９】
基板２０には、配線パターン２２が形成されている。配線パターン２２は、光素子１０等にボンディングされる領域としてランドが形成されていてもよい。配線パターン２２は、基板２０の貫通穴２４を避けて形成することが好ましい。また、配線パターン２２は、電気的な接続を妨げない限り、他の部材（例えば図示しないレジスト等）で覆われることが好ましい。図１に示す配線パターン２２は、基板２０の一方の面にのみ形成されているが、基板２０の両面に形成し、スルーホール（図示せず）などによって電気的に接続してもよい。
【００５０】
本実施の形態では、光素子１０は、フェースダウン構造を形成するように基板２０に実装されている。光素子１０のバンプ１４と配線パターン２２とが接合される。必要であれば、図示しないワイヤによって、光素子１０と配線パターン２２とを電気的に接続してもよい。光素子１０は、その光学的部分１２と貫通穴２４とが一致するように取り付ける。すなわち、光学的部分１２を貫通穴２４に向けて、光素子１０は基板２０に実装されている。
【００５１】
光学装置は、光透過性部材３０を有する。光透過性部材３０は、基板２０よりも光透過性の高いものであってもよく、透明であってもよい。光透過性部材３０は、例えば、ガラスや樹脂（プラスチック）によって形成されてなる。光透過性部材３０は、基板であってもよいし、ブロック形状をなしていてもよい。光透過性部材３０は、基板２０の貫通穴２４に配置されている。詳しくは、光透過性部材３０は、貫通穴２４に圧入されていてもよいし、多少のクリアランスが形成されるように配置されてもよい。光透過性部材３０が貫通穴２４に配置されることで、光学装置の薄型化・小型化・軽量化が可能である。
【００５２】
光透過性部材３０の厚みは、基板２０よりも厚ければ、貫通穴２４に配置しやすい。また、基板２０における光素子１０が実装された面とは反対側の面から突出しないように、光透過性部材３０を設けてもよい。図１に示す例では、基板２０の面と光透過性部材３０の面とが面一になっている。こうすることで、光透過性部材３０による厚みの増加を避けられる。
【００５３】
光透過性部材３０と光素子１０との間にはスペーサ３２を設けてもよい。スペーサ３２を設けることで、光透過性部材３０と光素子１０との間隔を規制することができ、光透過性部材３０が光学的部分１２に接触することを防止できる。スペーサ３２は、遮光性を有していてもよい。また、光学的部分１２を囲むようにスペーサ３２を設けてもよい。スペーサ３２及び基板２０が遮光性を有し、スペーサ３２が光学的部分１２を囲んでいれば、光素子１０と基板２０との間から、光学的部分１２に向けて光が入射することを防止できる。すなわち、光透過性部材３０のみから光学的部分１２に光が入射するようになる。
【００５４】
光透過性部材３０と光素子１０との間にはアンダーフィル材３４が設けられている。アンダーフィル材３４は、例えば樹脂であり、接着剤であってもよい。アンダーフィル材３４は、光透過性を有し、透明であることが好ましい。特に、アンダーフィル材３４が光学的部分１２を覆っていることが好ましい。こうすることで、光学的部分１２（又は光素子１０における光学的部分１２が形成された面）への水分の浸入を防止できる。アンダーフィル材３４は、基板２０と光素子１０との間にも設けられている。そして、アンダーフィル材３４によってフィレットが形成されている。アンダーフィル材３４によって、光素子１０と基板２０との熱膨張係数差による応力が緩和される。
【００５５】
図１に示すように、外部端子３６を設けてもよい。外部端子３６は、例えばハンダボールなどであり、配線パターン２２上に設ける。あるいは、配線パターン２２の一部をコネクタとしたり、配線パターン２２にコネクタを実装してもよい。
【００５６】
本実施の形態に係る光学装置は、上述したように構成されており、以下その製造方法について説明する。光学装置の製造方法では、貫通穴２４が形成された基板２０に、光学的部分１２を貫通穴２４に向けて光素子１０を実装する。また、基板２０と光素子１０との間に光透過性のアンダーフィル材３４を設ける。また、貫通穴２４に光透過性部材３０を配置する。例えば、次の形態がある。
【００５７】
（１）光素子１０を基板２０に実装して、アンダーフィル材３４を設け、その後に、光透過性部材３０を貫通穴２４に配置する。この場合、光透過性部材３０は、クリアランスを以って貫通穴２４に配置できるように、貫通穴２４よりも小さいことが好ましい。そして、光透過性部材３０を、貫通穴２４内において、アンダーフィル材３４に接着させる。これによれば、貫通穴２４が開口した状態でアンダーフィル材３４を設けるので、その空気抜きが可能であり気泡の発生を避けられる。また、光素子１０を基板２０に実装した後に、光透過性部材３０を設けるので、光素子１０を実装するときの影響を、光透過性部材３０に与えなくて済む。
【００５８】
（２）光素子１０を基板２０に実装し、光透過性部材３０を貫通穴２４に配置した後に、アンダーフィル材３４を設ける。この場合、光透過性部材３０を支持するために、光素子１０にスペーサ３２を設けておくことが好ましい。これによれば、貫通穴２４を光透過性部材３０によって塞いでからアンダーフィル材３４を設けるので、貫通穴２４からのアンダーフィル材３４の流出を防止することができる。また、光素子１０を基板２０に実装した後に、光透過性部材３０を設けるので、光素子１０を実装するときの影響を、光透過性部材３０に与えなくて済む。
【００５９】
（３）光透過性部材３０を貫通穴２４に配置した後に、光素子１０を基板２０に実装し、その後、アンダーフィル材３４を設ける。この場合、光透過性部材３０を貫通穴２４内に固定することが好ましい。これによれば、貫通穴２４を光透過性部材３０によって塞いでからアンダーフィル材３４を設けるので、貫通穴２４からのアンダーフィル材３４の流出を防止することができる。また、光透過性部材３０を貫通穴２４に配置した後に、光素子１０を基板２０に実装するので、光透過性部材３０を貫通穴２４に配置するときの影響を、光素子１０に与えなくて済む。
【００６０】
（４）光透過性部材３０を貫通穴２４に配置し、アンダーフィル材３４を設けた後に、光素子１０を基板２０に実装する。この場合、アンダーフィル材３４は、貫通穴２４に配置された光透過性部材３０及び光素子１０の少なくとも一方の上に設ける。また、光透過性部材３０を貫通穴２４内に固定することが好ましい。これによれば、貫通穴２４を光透過性部材３０によって塞いでからアンダーフィル材３４を設けるので、貫通穴２４からのアンダーフィル材３４の流出を防止することができる。また、光透過性部材３０を貫通穴２４に配置した後に、光素子１０を基板２０に実装するので、光透過性部材３０を貫通穴２４に配置するときの影響を、光素子１０に与えなくて済む。
【００６１】
以上説明した方法によって、薄型・小型・軽量の光学装置を製造することができる。本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。以下、その他の実施の形態を説明する。
【００６２】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光学装置を示す図である。本実施の形態では、光透過性部材４０がレンズ形状をなしている。図２に示す例では外部端子が設けられていないが、これを設けてもよい。これ以外の構成及び製造方法には、第１の実施の形態で説明した内容が該当する。本実施の形態によれば、光透過性部材４０に入射した光を集光させることができる。光透過性部材４０の位置を正確に合わせるために、スペーサ３２を設けることが好ましい。そして、スペーサ３２よりも内側に光を集光させることが好ましい。本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した効果を達成することができる。
【００６３】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る光学装置を示す図である。本実施の形態に係る光学装置は、光透過性部材としてのレンズ５０を有するので、光の集光が可能である。また、レンズ５０は、基板２０の貫通穴２４よりも大きい。レンズ５０は、貫通穴２４を覆うように基板２０に設けられている。アンダーフィル材３４は、基板２０と光素子１０との間及びレンズ５０と光素子１０との間に設けられている。なお、レンズ５０と基板２０との接着には、図３に示すようにアンダーフィル材３４を使用してもよいし、これとは別の接着剤を使用してもよい。本実施の形態では、外部端子が設けられておらず、スペーサも設けられていないが、これらを設けてもよい。これ以外の構成には、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。本実施の形態によれば、レンズ５０によって貫通穴２４を塞いでいるので、カバーガラスが不要であり、光学装置の薄型化・小型化・軽量化が可能である。
【００６４】
本実施の形態に係る光学装置の製造方法では、第１の実施の形態と比べて、貫通穴２４に光透過性部材３０を配置する代わりに、基板２０にレンズ５０を設ける。その詳細については、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。
【００６５】
本実施の形態の変形例として、図４に示すように、レンズ５０と基板２０との間にスペーサ５２を設けてもよい。スペーサ５２によって、焦点距離に応じた位置にレンズ５０を設けることができる。
【００６６】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光学装置を示す図である。本実施の形態に係る光学装置では、基板６０に、光素子１０に加えて少なくとも１つの（１つ又は複数の）電子部品７０が実装されている。電子部品７０は、受動素子（抵抗器、コンデンサ、インダクタ等）、能動素子（半導体素子、集積回路等）、接続部品（スイッチ、配線板等）、機能部品（フィルタ、発信子、遅延線等）、変換部品（センサ等）のいずれであってもよい。電子部品７０は、光素子１０を駆動するドライバーＩＣであってもよい。図５に示す電子部品７０は、表面実装部品であるが、リード部品であってもよい。電子部品７０の実装形態は、特に限定されず、フェースダウン構造又はフェースアップ構造のいずれを構成してもよい。配線パターン６２は、光素子１０と電子部品７０とを電気的に接続している。
【００６７】
図５に示すように、基板６０は屈曲していてもよい。その場合には、基板６０としてフレキシブル基板を使用してもよい。また、光素子１０と電子部品７０とが接着されていてもよい。例えば、光素子１０における基板６０に実装される面とは反対側の面と、電子部品７０における基板６０に実装される面とは反対側の面を接着する。あるいは、基板６０を屈曲させて、対面する部分を接着し、基板６０の屈曲状態を維持してもよい。接着には、接着剤を使用してもよい。
【００６８】
本実施の形態においては、第１〜３の実施の形態で説明した内容を適用することができる。本実施の形態に係る光学装置も、薄型化・小型化・軽量化が可能である。
【００６９】
図６には、本発明を適用した光学装置を有する電子機器の一例として、デジタルカメラ１００が示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図３】図３は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図４】図４は、本発明を適用した第３の実施の形態の変形例を示す図である。
【図５】図５は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光学装置を示す図である。
【図６】図６は、本発明を適用した光学装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１０  光素子
１２  光学的部分
２０  基板
２４  貫通穴
３０  光透過性部材
３２  スペーサ
３４  アンダーフィル材
４０  光透過性部材
５０  レンズ
５２  スペーサ
６０  基板
６２  配線パターン
７０  電子部品
１００  電子機器
【図１】
0003738824.tif 000002
【図２】
0003738824.tif 000003
【図３】
0003738824.tif 000004
【図４】
0003738824.tif 000005
【図５】
0003738824.tif 000006
【図６】
0003738824.tif 000007