JP6281214B2 - 撮像素子パッケージ及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子パッケージ及び該撮像素子パッケージを備える撮像装置に関する。

画像センサアレイとしてＣＭＯＳ型イメージセンサ等の撮像素子を備えた撮像装置が知られている。
撮像素子は近年の半導体微細加工技術の進展に伴い、高画素化がすすんでいる。撮像素子は基板に搭載され、汚染防止や損傷防止のために配置されるガラス基板とともにパッケージ構造を構成して撮像装置に用いられる。

撮像素子のカバーとなるガラス基板は可視光領域において透明であり、入射した光を透過する。撮像素子には集光のためにマイクロレンズが設けられており、該マイクロレンズ上にはガラス基板と接触しないようにギャップが設けられる。このような構成において、マイクロレンズ上に必要とされるエアギャップを損なうことなくガラス基板を取り付ける技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１には、撮像素子を含む基板と、該基板上にあるレンズアレイと、該レンズアレイを取り囲む離間部材と、該離間部材とレンズアレイとの間にありレンズアレイを取り囲む障壁と、離間部材に取り付けられたレンズアレイ上を覆うカバーとを備える撮像装置が開示されている。また、離間部材及び障壁のそれぞれに通気孔が設けられ、通気孔からレンズアレイに至るまでに１回以上折れ曲がったチャネルを有することが記載されている。
特許文献２には、基板中及び基板上に形成された画素センサのアレイと、該基板に取り付けられ、該画素センサのアレイ上に横たわるスペーサープレートと、該スペーサープレート上にあり、前記スペーサープレート上の材料層に対するフォトリソグラフィによって前記画素センサのアレイの平面上に全体にわたって画像を形成するように配置されたファーフィールド・レンズとしての屈折率勾配レンズとを含んでなる構造体が開示されている。

従来の撮像素子パッケージ構造の例を図９（Ａ）に示す。図９（Ａ）は輝度情報を取得するＣＭＯＳ型イメージセンサを用いた撮像素子パッケージ構造の模式図であり、ＰＷＢ基板１２上にマイクロレンズ１１ａ及びフォトダイオード１１ｂを備え、透明基板２０が、撮像素子が配置されていない領域に形成された支持部材１４と接着剤層３０を介して接合されている。

近年の平板型光学素子の作製技術により、ガラス基板などの透明基板２０の表面に微細構造の反射防止膜や光学フィルタのような光学機能構造２１を形成し、光学素子基板２３を構成する態様が知られている。図９（Ａ）に示すように光学素子基板２３を撮像素子基板１３上に配置することにより、輝度情報以外に、偏光情報や位相情報などを得ることができる。この光学機能構造２１は、透明基板２０の下側面に設けられる場合もある。

通常、光学機能構造２１は透明基板２０の表面に均一に形成されるため、光学素子基板２３を撮像素子基板１３と接着剤などにより接合する場合でも、接着剤層３０を介した支持部材１４との被接合面は透明基板２０の表面であっても光学機能構造２１の表面であっても、撮像素子基板１３表面との平行度は維持され、バランス良く接合することができる。

一方、図９（Ｂ）に示すように、光学機能構造２１を部分的に選択的に形成し、光学機能構造の有無により分割された領域ごとに異なる光学情報を取得する構成が検討されている。

偏光情報を取得するための光学機能構造２１としては、直交する二方向の縦横ワイヤグリッドパターン領域からなる領域分割素子（以下、「混在型フィルタ」ともいう）が利用される。また上記光学機能膜は、図９（Ａ）に示すように透明基板２０の上面に配置するよりも、下側面に配置する方がマイクロレンズ１１ａとの距離を小さくすることができ、光学性能は良好になる。

しかしながら、図９（Ｂ）に示すように光学機能構造２１が透明基板２０の下面に部分的に形成されている場合、光学機能構造２１が形成された領域と形成されていない領域において水平面の高さが異なるため、接着剤層３０の厚みが不均一となる。
その結果、接着剤層３０に残留応力が生じやすくなるとともに、密着力の偏りが生じてしまう。また、リフロー加熱工程における半田付けなどにおいて、接着剤層３０に剥離や破壊が生じてしまう可能性がある。

図９（Ｂ）に示す構成をはじめ、透明基板２０上に様々な種類の微細構造が形成されることにより水平高さが異なる領域が存在する場合には、接着剤層３０の残留応力を低減するために厚みが均一となるように接着剤を塗布する必要があり、また良好な光学性能を得るために、基板間のギャップを均一に制御して光学素子基板２３と撮像素子基板１３との平行度を高く維持する必要がある。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、撮像素子基板と光学素子基板とを接合する接着剤の残留応力が低減され、基板間の平行度に優れ、高い光学性能と信頼性が得られる撮像素子パッケージを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る撮像素子パッケージは、入射した光を受光する撮像素子を有する撮像素子基板と、前記撮像素子の受光面と対向する面の一部に、所望の光学機能を付与する光学機能構造が選択的に形成された領域を有する光学素子基板とを備え、前記撮像素子基板は、前記撮像素子が配置されていない領域に、前記光学素子基板に向かって突出した支持部材を有し、該支持部材と前記光学素子基板とが接着剤層を介して接合されてなり、前記光学素子基板の被接合領域の水平方向の高さが均一であり、前記光学素子基板の前記被接合領域が、前記光学機能構造および該光学機能構造と同じ厚みに形成された当該光学素子基板が有する支持部材の表面であり、前記光学素子基板が有する前記光学機能構造と、前記光学素子基板が有する前記支持部材とが、同じ材料からなるることを特徴とする撮像素子パッケージである。

本発明によれば、撮像素子基板と光学素子基板とを接合する接着剤の残留応力が低減され、基板間の平行度に優れ、高い光学性能と信頼性が得られる撮像素子パッケージを提供することができる。

本発明にかかる撮像装置の概略構成の一例を示す説明図である。 本発明にかかる撮像素子パッケージの要部の構成の一例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。 光学機能構造を構成する偏光子の配列の例を示す模式図である。 本発明にかかる撮像素子パッケージの要部の構成の一例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。 本発明にかかる撮像素子パッケージの要部の構成の一例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。 本発明にかかる撮像素子パッケージの要部の構成の一例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。 本発明にかかる撮像素子パッケージの要部の構成の一例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。 本発明にかかる撮像素子パッケージの構成の一例を示す断面概略図である。 従来の撮像素子パッケージの例を示す断面図である。

以下、本発明に係る撮像素子パッケージ及び撮像装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

〔撮像装置〕
図１は、本実施形態にかかる撮像装置１００の概略構成を示す説明図である。
この撮像装置１００は、主に、撮像レンズ４０と、撮像素子基板１３及び光学素子基板２３からなる撮像素子パッケージ１０と、信号処理手段５０とから構成される。
撮像素子基板１３は、撮像素子１１が実装されたＰＷＢ基板１２から構成され、撮像素子１１は、入射する光（例えば、撮像レンズ４０からの入射光）を受光する受光素子である。
光学素子基板２３は、使用帯域の光に対して透明な基板（以下、「透明基板」という）２０の撮像素子１１の受光面と対向する面の一部に、所望の光学機能を付与する光学機能構造２１が選択的に形成された領域を有する。
光学機能構造２１としては特に限定されないが、例えば、所望の光学成分を選択的に透過させる偏光フィルタや多層膜などが挙げられる。

被検物からの光は、撮像レンズ４０を通り、光学素子基板２３を透過して撮像素子１１で電気信号に変換される。信号処理手段５０は、撮像素子１１から出力される電気信号が入力され、この電気信号に対し輝度情報、分光情報、偏光情報、及び位相情報などの画像信号を生成する。撮像装置１００は、信号処理手段５０で生成した画像信号であるデジタル信号を、後続の出力機器（図示せず）へ出力する。

〔撮像素子パッケージ〕
＜第１の実施形態＞
図２は、本実施形態にかかる撮像素子パッケージの一例を示す要部の概略構成図であり、図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）は断面図を示す。なお、図２（Ａ）は透明基板２０を省略している。

撮像素子パッケージ１０は、入射する光を受光する撮像素子１１を有する撮像素子基板１３と、撮像素子の受光面１５と対向する面の一部に、所望の光学機能を付与する光学機能構造２１が選択的に形成された領域を有する光学素子基板２３とを備える。撮像素子基板１３は、撮像素子１１が配置されていない領域に、光学素子基板２３に向かって突出した支持部材１４を有し、支持部材１４と光学素子基板２３とが接着剤層３０を介して接合されてなり、光学素子基板２３の被接合領域の水平方向の高さが均一である。
撮像素子パッケージ構造としては、上記の構成の撮像素子基板１３及び光学素子基板２３を、例えば、図示しないインターポーザ基板上にダイボンディングを行い、ワイヤボンディングを行った後に樹脂封止を行うことにより得られる。

撮像素子基板１３は、ワイヤボンディングなどの手法によりＰＷＢ（printed wiring board）基板１２に撮像素子１１が接合されて形成されている。
撮像素子１１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などを用いたイメージセンサであり、受光素子であるフォトダイオード１１ｂと、マイクロレンズ１１ａからなる。フォトダイオード１１ｂは、画素ごとに２次元的にアレイ配置されており、フォトダイオード１１ｂの集光効率を上げるために、各フォトダイオード１１ｂの入射側にマイクロレンズ１１ａが設けられている。１個のフォトダイオード１１ｂを単位画素とする。

撮像素子基板１３は、光学素子基板２３上に設けられた光学機能構造２１の有無により、受光面１５が受光領域１５ａと受光領域１５ｂに分割されている。受光領域１５ａでは偏光情報を取得することができ、受光領域１５ｂでは輝度情報を取得することができる。光学機能構造２１の構造は後述する。

光学機能構造２１が形成される透明基板２０は、使用帯域の光に対して透明な材料からなる基板であり、例えば、石英基板、ホウケイ酸ガラス基板、ＢＫ７などのガラス基板が挙げられる。また、ガラス基板に限定されず、例えば、透明な樹脂フィルムであってもよい。

図２に示す例では、光学素子基板２３の被接合領域は、光学機能構造２１が形成されている面と同じ面に形成された支持部材２４の表面である。支持部材２４の厚みは均一であり、被接合領域となる表面（下端面）の水平方向の高さは均一である。
撮像素子基板１３に設けられた支持部材１４も均一な厚みであり、被接合領域となる表面（上端面）の水平方向の高さは均一である。

光学素子基板２３と撮像素子基板１３との接合において、基板間の高い平行度を得るために、接着剤層３０の厚みを均一にする方法とともに、ギャップを均一に制御する方法も重要である。ギャップを均一に制御する方法としては、機械的に制御しながら接着を行う方法や、スペーサなどを用いて物理的に制御する方法が挙げられる。

前者の方法としては、例えば、撮像素子基板１３及び光学素子基板２３の一方の被接合領域に接着剤を塗布した後、チップ搭載装置を用いて他方に貼り合わせ、それぞれの基板の水平方向の高さを制御してギャップを均一に調整した状態で塗布した接着剤を硬化させる方法がある。数ミリ角、数センチ角の基板の接合と、μｍレベルの基板間のギャップの調整には高度な機械制御技術が必要であり、作業において圧力の補正作業なども必要になるため、水平方向の高さが異なる面を高精度に接合するのは非常に困難である。しかしながら、本実施形態の撮像素子パッケージは、各基板の被接合面が水平であるため、高さ及びギャップの調整が容易である。

一方、後者の方法としては、例えば、被接合面に均等にスペーサを配置する方法が一般的であり、シート状や球状のスペーサが利用される。近年、製造される球状スペーサ粒子の精度が向上し、広く利用されている。また、球状スペーサ粒子であるシリカ粒子やポリスチレン粒子を含有した接着剤を利用する方法であってもよい。

また、接着剤層３０の厚みを均一にすることで、接着剤層内部の残留応力を減少させ、剥離や破壊の発生を低減することができ、高い信頼性の撮像素子パッケージが得られる。

撮像素子パッケージは、使用される環境が高温や高湿度の過酷な環境下であっても安定していることが求められ、また、マザーボードに実装される際のリフロー加熱工程（約２６０℃で数分間）の後にも劣化が生じないことが求められる。このため、撮像素子パッケージを構成する材料が耐性を有することのみならず、異なる材料間の熱膨張係数の適合や、異なる材料の界面における残留応力を低減することが必要である。本実施形態の撮像素子パッケージによれば、残留応力の低減が可能であり、パッケージ構造として劣化が少なく、製品寿命を長くすることができる。

接着剤層３０を形成する接着剤としては、光重合開始剤を含有し紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化型樹脂や、一定温度以上の加熱工程を加えることで硬化する熱硬化型樹脂、またはそれらのハイブリッド型のものが挙げられる。具体的には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系、有機・無機ハイブリッド、無機材料からなる接着剤が挙げられるが、有機材料からなる接着剤が好ましい。

接着工程を容易にし、また接着剤層３０の厚みの調整を容易にするために、接着剤は有機材料と充填剤を含む接着剤が好ましい。
前記充填剤としては、例えば、球状シリカ粒子、球状ポリスチレン粒子などが挙げられる。
上述のように、充填剤としてスペーサ球を含有した接着剤を用いることにより、接着剤層３０の厚みをより均一にし、接着剤内部の残留応力を低減することができる。

また、塗布可能な性状の接着剤以外に、シート状物として積層し、その後の加熱工程により接着力を示す接着剤であってもよい。

本実施形態において、光学素子基板２３の光学機能構造２１が設けられた面に形成された被接合面となる支持部材２４の水平方向の高さ（厚み）は約２μｍである。支持部材２４は、有機材料からなり、フォトリソグラフィ技術により形成されている。なお、後述する光学機能構造２１の高さよりも高く形成されている。
撮像素子基板１３の被接合面（接着剤塗布領域）は水平方向の高さ（厚み）が均一な支持部材１４の表面であり、該被接合面に接着剤が塗布される。支持部材１４も、有機材料からなり、フォトリソグラフィ技術により形成されている。
支持部材２４及び支持部材１４を有機材料により形成することにより、接着剤との高い密着性が得られ、残留応力を低減させることができる。
接着剤は、被接合面の面積などにより適宜調整することができるが、例えば、厚み約５μｍ、幅８０μｍとなるように塗布される。

接着剤が塗布され、光学素子基板２３が接合された後、紫外線照射及び加熱により接着剤を硬化させ、均一な接着剤層３０が得られる。なお、紫外線照射は適宜調整することができるが、例えば、照度１０ｍＷ／ｃｍ^２にて、積算エネルギー６，０００Ｊ／ｃｍ^２となる照射量とすることができる。加熱工程も同様に適宜調整することができるが、例えば、８０℃で３０分間の加熱とすることができる。

本実施形態における光学機能構造２１は、入射した光の第一の偏光成分を透過させる第一偏光領域と、前記第一の偏光成分に直交する第二の偏光成分を透過させる第二偏光領域とが、２次元配列されてなる光学機能膜であり、直交する２方向のワイヤグリッド構造を有する光学機能膜である。
本実施形態の光学機能構造２１を図３（Ａ）に示す。

図３（Ａ）に示す混在型フィルタは、同じ面積の横方向ワイヤグリッド２１０ａと縦方向ワイヤグリッド２１０ｂとが交互に配置されてなる。各領域の大きさは一辺が約６μｍであり、一画素の大きさとほぼ一致する。
また、ワイヤグリッドはアルミニウム（Ａｌ）からなり、周期は約１５０ｎｍ、高さは約２００ｎｍである。
ワイヤグリッド素子を用いることにより、高コントラストかつ高透過率の画像を取得することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
本実施形態の撮像素子パッケージは、光学機能構造２１として、図３（Ｂ）に示す構造の混在型フィルタを用いた以外は第１の実施形態と同様である。
図３（Ｂ）に示す混在型フィルタは、平行四辺形の同じ面積の横方向ワイヤグリッド２１０ａと縦方向ワイヤグリッド２１０ｂとが交互に配置されてなる。
隣接する領域との間隔が６μｍであり、一画素の大きさとほぼ一致する。
また、ワイヤグリッドはアルミニウム（Ａｌ）からなり、周期は約１５０ｎｍ、高さは約２００ｎｍである。

＜第３の実施形態＞
光学機能構造２１を、オートクローニング法により形成された直交する偏光方向の一次元フォトニック結晶多層膜とすることができる。
本実施形態では、光学機能構造２１をオートクローニング法により形成された多層膜が領域ごとに配列してなる偏光子配列体からなる混在型フィルタを用いた以外は、第１の実施形態と同様である。
オートクローニング法によれば、屈折率差を比較的容易に選択することが可能であり、構造の自由度も高く、透明基板２０上に直接成膜する方法や成膜したものを接続する方法により形成することもできる。
光学機能構造２１が形成されていない領域の受光部１５ｂでは輝度情報を取得し、光学機能構造２１が形成されている領域の受光部１５ａでは偏光情報を取得するが、一次元フォトニック結晶を用いることにより、高コントラストで高透過率の画像を取得することが可能となる。

＜第４の実施形態＞
図４は、本実施形態にかかる撮像素子パッケージの一例を示す要部の概略構成図であり、図４（Ａ）は上面図、図４（Ｂ）は断面図を示す。なお、図４（Ａ）は透明基板２０を省略している。

本実施形態の撮像素子パッケージ１０は、図１に示した撮像素子１１を有する撮像素子基板１３と、撮像素子の受光面１５と対向する面の一部に、所望の光学機能を付与する光学機能構造２１を有する光学素子基板２３とからなる。撮像素子基板１３は、第１の実施形態と同様に撮像素子１１が配置されていない領域に、光学素子基板２３に向かって突出した支持部材１４を有する。
一方、光学素子基板２３の被接合領域（後の接着剤層３０が設けられる領域）は、光学機能構造２１および／または光学機能構造２１と同じ厚みに形成された支持部材２４ａの表面である。図４に示す例では、光学素子基板２３の光学機能構造２１と支持部材２４ａとが、同じ材料からなることが好ましい。また、本実施形態では、光学素子基板２３の被接合領域は、撮像素子１１を挟んで対向した位置である図４（Ａ）における左右の位置に対となって設けられていることに加え、さらにこの図４（Ａ）における左右の位置の上下端夫々から、水平方向に延伸して設けられている。換言すると、方形である撮像素子１１の周囲を囲む四辺のうち、図４（Ａ）において受光面１５ｂが配された位置の上下の位置を除き、光学機能構造２１および／または光学機能構造２１と同じ厚みに形成された支持部材２４ａが設けられ、被接合領域となる。

また、本実施形態において、透明基板２０の光学機能構造２１を備える面の反対側の面に、反射防止膜２２を備えている。
反射防止膜２２を設けて無反射構造とすることにより、光学機能構造２１が形成されている領域とそれ以外の領域における透過率特性を向上させることができる。

本実施形態の光学機能構造２１は、可視光を反射し、近赤外光を透過させる機能を有する多層膜（以下、「可視光反射・赤外光透過構造」という）からなる。
可視光反射・赤外光透過構造を設けることにより、受光部１５ａでは赤外光による輝度情報を得ることができる。一方、受光部１５ｂでは受光する全波長領域の輝度情報を得ることができ、通常の撮像装置と同様の画像を取得することができる。

なお、光学機能構造２１と同じ厚みに形成された支持部材２４ａは、光学機能構造２１と同じ可視光反射・赤外光透過構造であるが、受光部１５ｂの領域外に配置されているため画像信号には影響せず、支持部材として機能するのみである。
支持部材２４ａを形成しない場合や、光学機能構造２１と特性の異なる材料により形成した場合は、被接合面の水平方向の高さが不均一となり、接着剤を塗布した際に厚みが不均一となり、光学素子基板２３に傾きが生じてしまう。可視光反射・赤外光透過構造の厚みは約６μｍであり、接着剤の厚みが不均一になった場合の応力発生は大きくなる。

可視光反射・赤外光透過構造の成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマアシスト法、イオンアシスト法などが挙げられる。
また、可視光反射・赤外光透過構造を所望の領域に成膜する方法としては、透明基板２０に多層膜を成膜した後、その上にレジストパターンを塗布してエッチングを行う方法や、成膜を施したい箇所以外を遮断して成膜を行うマスク成膜法などが挙げられる。

＜第５の実施形態＞
図５は、本実施形態にかかる撮像素子パッケージの一例を示す要部の概略構成図であり、図５（Ａ）は上面図、図５（Ｂ）は断面図を示す。なお、図５（Ａ）は透明基板２０を省略している。

本実施形態の撮像素子パッケージ１０は、光学素子基板２３の光学機能構造２１と同じ材料からなる支持部材２４ａが、撮像素子１１の受光面１５の領域外において受光部１５ｂを囲むように設けられている以外は、図４に示した第４の実施形態の構成と同様である。換言すると、光学素子基板２３の被接合領域（後の接着剤層３０が設けられる領域）が、撮像素子１１の周囲を囲んで設けられている。
第４の実施形態と同様、光学機能構造２１と同じ材料により同じ厚みに形成された支持部材２４ａは、光学機能構造２１と同じ可視光反射・赤外光透過構造であるが、受光部１５ｂの領域外に配置されているため画像信号には影響せず、支持部材として機能するのみである。

また、本実施形態によれば、光学機能構造２１及び支持部材２４ａが、撮像素子基板１３の支持部材１４上に形成された接着剤層３０の全面と接合して接着剤層３０の厚みの均一性を保持することができ、残留応力をより低減させることができる。

＜第６の実施形態＞
図６は、本実施形態にかかる撮像素子パッケージの一例を示す要部の概略構成図であり、図６（Ａ）は上面図、図６（Ｂ）は断面図を示す。なお、図６（Ａ）は透明基板２０を省略している。

本実施形態の撮像素子パッケージ１０は、光学素子基板２３の光学機能構造２１と同じ材料からなる支持部材２４ａが、受光部１５ｂの領域外の一部を除き囲むように設けられている点、及び反射防止膜２２が設けられていない点以外は、図４に示した第４の実施形態の構成と同様である。
具体的には図６（Ａ）に示すように、方形の受光面１５を取り囲む四辺において、一方の対向する二辺と他方の対向する二辺とが、間隙を有して設けられている。換言すると、光学素子基板２３の被接合領域（後の接着剤層３０が設けられる領域）が、間隙となる領域を除き撮像素子１１の周囲を囲んで設けられている。

本実施形態によれば、ほぼ四辺全面に接着剤層３０が形成され、撮像素子基板１３と光学素子基板２３とのギャップを均一にし易くなり、製造プロセス中及び製造プロセス後における接着剤層３０の応力集中が緩和される。

＜第７の実施形態＞
図７は、本実施形態にかかる撮像素子パッケージの一例を示す要部の概略構成図であり、図７（Ａ）は上面図、図７（Ｂ）は断面図を示す。なお、図７（Ａ）は透明基板２０を省略している。

本実施形態の撮像素子パッケージ１０は、光学素子基板２３の光学機能構造２１と同じ材料からなる支持部材２４ａが、受光部１５ｂの領域外の一部を除き囲むように設けられている点、及び反射防止膜２２が設けられていない点以外は、図４に示した第４の実施形態の構成と同様である。
具体的には図７（Ａ）に示すように、方形の受光面１５を取り囲む四辺において、図７（Ａ）中の左右に当たる対向する二辺には光学機能構造２１と支持部材２４ａとが設けられている。一方、図７（Ａ）中の上下に当たる対向する二辺には半円状の支持部材２４ａが所定の間隔をもって設けられている。換言すると、光学素子基板２３の被接合領域（後の接着剤層３０が設けられる領域）が、少なくとも一部を除き撮像素子１１の周囲を囲んで設けられている。

本実施形態によれば、ほぼ四辺全面に接着剤層３０が形成され、撮像素子基板１３と光学素子基板２３とのギャップを均一にし易くなり、製造プロセス中及び製造プロセス後における接着剤層３０の応力集中が緩和される。

なお、上述した第１〜第７の実施形態においては、いずれも撮像素子基板１３が支持部材１４を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、支持部材１４を有しないものであっても良い。即ち、撮像素子基板１３の表面に接着剤層３０が直接設けられる構成であっても良い。ただし、マイクロレンズ１１ａなど撮像素子基板１３を構成する部材と、光学素子基板２３とが、接着剤層３０を介した領域以外で接しないことが必須である。

第１〜第７の実施形態の撮像素子パッケージは、上述の構造をインターポーザ基板６０にダイボンディングを行って固定し、ワイヤ６３とワイヤボンディングを行った後に封止樹脂６２で樹脂封止を行うことにより得られる。また、インターポーザ基板６０の下部にはハンダボール６１が設けられている。
ここで図８は、本発明にかかる撮像素子パッケージの構成の一例を示す断面概略図である。図８に示す撮像素子パッケージの構成例では、図２に示した撮像素子パッケージの第１の実施形態をその要部に採用したものである。
得られた撮像素子パッケージは、マザーボードに実装することにより、偏光画像及び輝度画像を分割して取得可能な撮像装置に利用することができる。

本発明の撮像素子パッケージは、上述の実施形態に限定されず、ＣＭＯＳ型イメージセンサ、ＣＣＤ型イメージセンサ等の撮像素子のパッケージ構造に適用することができ、輝度情報を画像として得るのみならず、領域によって偏光情報や赤外光情報などの情報を取得することができる。なお、受光部の分割される面積の比率は１：１に限定されず、光学機能構造の形成面積により適宜選択することができる。
また、光学機能構造として位相板を用いることもできる。さらに、サブ波長構造以外に、画素サイズと同等のサイズからなるマイクロレンズ配列体とすることもできる。

１０ 撮像素子パッケージ
１１ 撮像素子
１１ａ マイクロレンズ
１１ｂ フォトダイオード
１２ ＰＷＢ基板
１３ 撮像素子基板
１４ 支持部材
１５ 受光面
１５ａ 受光部Ａ
１５ｂ 受光部Ｂ
２０ ガラス基板
２１ 光学機能構造（光学機能膜）
２２ 反射防止膜
２３ 光学素子基板
２４ 支持部材
３０ 接着剤層
４０ 撮像レンズ
５０ 信号処理部
６０ インターポーザ基板
６１ ハンダボール
６２ 封止樹脂
６３ ワイヤ
１００ 撮像装置
２１０ａ 横方向ワイヤグリッド
２１０ｂ 縦方向ワイヤグリッド

特許第４５０１１３０号公報 特許第４７９３６１８号公報

Claims (12)

1. 入射した光を受光する撮像素子を有する撮像素子基板と、
   前記撮像素子の受光面と対向する面の一部に、所望の光学機能を付与する光学機能構造が選択的に形成された領域を有する光学素子基板とを備え、
   前記撮像素子基板は、前記撮像素子が配置されていない領域において前記光学素子基板と接着剤層を介して接合されてなり、
   前記光学素子基板の被接合領域の水平方向の高さが均一であり、
   前記光学素子基板の前記被接合領域が、前記光学機能構造および該光学機能構造と同じ厚みに形成された当該光学素子基板が有する支持部材の表面であり、
   前記光学素子基板が有する前記光学機能構造と、前記光学素子基板が有する前記支持部材とが、同じ材料からなることを特徴とする撮像素子パッケージ。
2. 前記光学素子基板の前記被接合領域が、前記撮像素子の周囲を囲んで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子パッケージ。
3. 前記光学素子基板の前記被接合領域が、少なくとも前記撮像素子を挟んで対向した位置に対となって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子パッケージ。
4. 前記光学素子基板の前記被接合領域が、少なくとも一部を除き前記撮像素子の周囲を囲んで設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子パッケージ。
5. 前記撮像素子基板は、前記撮像素子が配置されていない領域に、前記光学素子基板に向かって突出した支持部材を有し、
   前記撮像素子基板が有する支持部材と前記光学素子基板とが接着剤層を介して接合されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の撮像素子パッケージ。
6. 前記接着剤層は、有機材料からなる接着剤、または有機材料と充填剤を含む接着剤を塗布して形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の撮像素子パッケージ。
7. 前記充填剤が、均一な大きさの球状スペーサ粒子であることを特徴とする請求項６に記載の撮像素子パッケージ。
8. 前記光学機能構造は、入射した光の第一の偏光成分を透過させる第一偏光領域と、前記第一の偏光成分に直交する第二の偏光成分を透過させる第二偏光領域とが、２次元配列されてなる光学機能膜であることを特徴とする請求項１から７に記載の撮像素子パッケージ。
9. 前記光学機能構造は、直交する偏光方向の一次元フォトニック結晶多層膜からなることを特徴とする請求項８に記載の撮像素子パッケージ。
10. 前記光学機能構造は、可視光を反射し、赤外光を透過する多層膜からなることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の撮像素子パッケージ。
11. 前記光学素子基板は、ガラス基板の前記光学機能構造を備える面の反対側の面に反射防止膜を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の撮像素子パッケージ。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の撮像素子パッケージと、撮像レンズと、信号処理手段とを少なくとも備えることを特徴とする撮像装置。