专利名称：光学设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光学设备及其制造方法。
背景技术：
在一般的光学设备中，例如在由固体摄像元件构成的固体摄像装置中，使 用由将不必要的高频分量截断的光学水晶板构成的光学低通滤波器。为了使装 置小型化、轻量化，使用的光学低通滤波器中使用了衍射光栅(例如参照日本
专利特开昭53 — 119063号公报)。
但是，需要将光学低通滤波器对于固体摄像元件的摄像面正确地进行定 位，由于以pm的数量级正确定位绝非易事，所以无法充分防止在画面上产生 衍射光栅像，也难以提高生产率。作为其对策，如图IO所示，提出了通过间 隙限制体3将固体摄像元件1和光学低通滤波器2固定，限制相互间的间隙， 以pm的数量级正确定位(例如参照日本专利特开平6 — 334159号公报)。
另一方面，关于固体摄像装置的封装结构，提出了直接粘贴结构(例如参 照日本专利特开平3 — 151666号公报)代替以往的空心结构(参照前面的图 10)。直接粘贴结构是指使用透光性粘结剂直接在半导体基板的感光部(或者 发光部)粘贴透光性板材的结构。直接粘贴结构的优点是通过使透光性板材和 透光性粘结剂和半导体基板的平坦膜的折射率一致，可以使固体摄像装置高灵 敏化。由于是直接粘贴，容易使封装小型化、薄型化，可以防止工程灰尘或移 动灰尘混入感光部。
这里，在构成固体摄像装置(感光设备)或LED装置(发光设备)等光 学设备的时候，采用上述在感光部或者发光部直接使用透光性粘结剂粘贴透光 性板材的直接粘贴结构，并且为了正确决定感光部或者发光部和透光性板材的 位置，或者为了使透光性粘结剂停止流动，考虑采用上述的间隙限制体。
但是，例如图11所示地构成固体摄像装置的时候，若在半导体基板11的感光部12a上以一点涂布方式涂布透光性粘结剂5，在装备光学低通滤波器等 透光性板材2的时候，如图12 (a)所示，透光性粘结剂5在直线状的凸部3 的外侧、特别是凸部3的中央部的外侧露出得较大，附着在配置在半导体基板 11的边缘部的电极部13。如图12 (b)所示，若在感光部12a上以两点涂布透 光性粘结剂6，虽然可以抑制其向凸部3的外侧露出，但在两点的透光性粘结 剂5间巻入空气，内部会产生空隙。作为该空隙的对策，较为有效的是底部填 充方式，即在凸部3上设置透光性板材2的状态下利用毛细现象使透光性粘结 剂5流入。但如图13所示，透光性粘结剂5向透光性板材2 (及凸部3)的外 周侧蔓延引起露出。
发明内容
本发明鉴于上述问题，目的在于提供具有在半导体基板的感光部或者发光 部直接贴附透光性板材的直接粘贴结构，同时可以抑制透光性粘结剂向电极部 侧露出或者半导体基板、透光性板材间的空隙的光学设备及其制造方法。
为了达到上述目的，本发明的光学设备的特征是具有形成有感光部或者 发光部和电极部的半导体基板，以及使用透光性粘结剂贴附在所述感光部或者 发光部上的透光性板材；在所述半导体基板上形成多个凸部，所述多个凸部将 所述感光部或者发光部和所述电极部间隔开，且在所述多个凸部的相互之间设 置适当间隙。
另外本发明的光学设备的制造方法的特征是具有在形成有感光部或者发
光部和电极部的半导体基板上形成多个凸部，所述多个凸部将所述感光部或者
发光部和电极部间隔开，且在所述多个凸部的相互之间设置适当间隙的工序； 在具有多个所述凸部的半导体基板的感光部或者发光部上提供液态的透光性
粘结剂的工序；在具有多个所述凸部的半导体基板的感光部或者发光部上配置 透光性板材的工序；使所述半导体基板和透光性板材间的透光性粘结剂硬化， 在所述感光部或者发光部上贴附透光性板材的工序。
若采用上述结构，通过在半导体基板的感光部或者发光部直接贴附透光性 板材的直接粘贴结构，可以防止灰尘进入感光部或者发光部、实现高灵敏度化、 封装小型化、薄型化等效果。另外由于存在凸部，可以拦住透光性粘结剂向电极部侧的流动等。由于在凸部之间具有间隙，使用利用两点涂布方式、毛细现 象的底部填充方式的任意一种的时候，可以使被巻入透光性粘结剂的空气通过 间隙逃逸从而抑制内部空隙；若将所述间隙设为适当宽度，由于表面张力的作 用，即使透光性粘结剂进入间隙也不会流出。
根据电极部配置在半导体基板的哪个位置，把多个凸部排列在将电极部和 感光部或者发光部之间隔开的方向即可。例如，多个凸部可以在沿着感光部或 者发光部的外周的方向排列。多个凸部沿着感光部或者发光部的至少2边排列 且具有相同高度，通过多个所述凸部将透光性板材配置在所述感光部或者发光 部上较好。这是因为由于存在凸部，限制感光部或者发光部和透光性板材之间 的间隙而正确定位。
较好的是，凸部的排列的两端位于与该凸部的排列方向交叉的方向的透光 性板材的端边的内侧。这样，在采用底部填充方式的时候，透光性粘结剂由于 表面张力，不蔓延至支撑透光性板材的凸部的列的外周而流入感光部或者发光 部上，可以防止向凸部外侧露出。
较好的是，在俯视时，凸部与感光部或者发光部相对的侧比相反侧更短。 据此，凸部之间的间隙由于是内端比外端更宽的锥形状，被巻入透光性粘结剂 的空气可以确实逃逸。特别在两点涂布方式的情况下是较好的形状。凸部的上 表面形状较好的是呈圆形。
图1是表示本发明的固体摄像装置的结构的剖视图。 图2是表示图1的固体摄像装置的概略结构的分解立体图。 图3 (a) 图3 (c)是表示图1的固体摄像装置的概略结构的俯视图及 剖视图。
图4 (a) 图4 (d)是说明图1的固体摄像装置的制造方法的工序剖视图。
图5是表示制造图1的固体摄像装置时以两点涂布方式提供透光性粘结剂 的情况下的横模式图。
图6是表示制造图1的固体摄像装置时以底部填充方式提供透光性粘结剂的情况下的横模式图。
图7是表示本发明的其他固体摄像装置的概略结构的俯视图。 图8是表示本发明的其他固体摄像装置的概略结构的俯视图。
图9 (a)、图9 (b)是表示本发明的LED装置的结构的俯视图及剖视图。 图IO是以往的固体摄像装置的剖视图。
图11是表示以往的其他固体摄像装置的概略结构的分解立体图。
图12 (a)、图12 (b)是表示制造图11的固体摄像装置时以涂布方式提
供透光性粘结剂的情况下的横模式图。
图13是表示制造图11的固体摄像装置时以底部填充方式提供透光性粘结
剂的情况下的横模式图。
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施形态。虽然例举了固体摄像装置和LED 装置作为光学设备，但并不限定于此。
从图1至图3所示的固体摄像装置具有固体摄像元件la、透光性板材2、 凹状的基板4。固体摄像元件la在半导体基板11的中央形成有感光部12a， 在基板周边部分形成有多个电极部13。使用透光性粘结剂5将透光性板材2 贴附在感光部12a上。固体摄像元件la的电极部13和设置在基板4的导线41 通过电线42连接。在基板4内的除了透光性板材2的上表面以外的部分埋有 遮光树脂43。另外在图2、图3中为了易于理解，省略了一部分构件的图示。
在半导体基板11上电极部13的形成范围的内侧沿着感光部12a的外周设 有适当间隙32地排列多个凸部31。凸部31在俯视时是长方形，沿着感光部 12a的1组对边排列。凸部31的排列长度比感光部12a的对应边更长，且比透 光性板材2的对应边更短，排列的两端位于与凸部31的排列方向交叉的方向 的透光性板材2的边的内侧。
凸部31的高度为拦住以液态状向感光部12a上提供的透光性粘结剂5所 需的必要高度且高度都相同。凸部31间的间隙32的尺寸是实际上不使透光性 粘结剂5流出的尺寸。凸部31的高度与间隙比预想的空隙的直径更大。例如 透光性板材2的长度为5mm 12mm，宽度为4mm llmm，厚度为0.3mm lmm，将作为透光性粘结剂5的UV硬化型丙烯系粘结剂涂布0.3mg 2mg的 时候，凸部31的高度为8pm lmm，间隙32的宽度为lpm 10mm。 参照图4说明上述固体摄像装置的制造方法。
如图4(a)所示，固体摄像元件la和透光性板材2是一体形成的。因此， 在晶片状态下，形成多个固体摄像元件la。另外在每个固体摄像元件la的半 导体基板11上形成上述多个凸部31。凸部31的形成例如可以涂布丙烯酸酯 等感光性材料，形成丙烯酸酯掩模后，使用光刻法技术只使成为凸部31的部 分硬化，除此之外的部分通过有机剂去除。其后在每个固体摄像元件la的感 光部12a上涂布液态的透光性粘结剂5，配置透光性板材2使其载放于凸部31， 使透光性粘结剂5硬化，在感光部12a上粘结透光性板材2。最后切割为各个 固体摄像元件la。
这样贴附了透光性板材2的单片化的固体摄像元件la如图4 (b)至图4 (d)所示，在基板4进行管芯焊接，通过电线42焊接基板4的导线41，在基 板4内的除了透光性板材2的上表面的部分涂布并埋入遮光树脂43。
以上的固体摄像装置由于是在半导体基板11的感光部12a直接贴附透光 性板材2的直接粘结构造，可以防止灰尘进入感光部12a，实现高灵敏度化、 封装小型化、薄型化等效果。另外由于存在凸部31，可以限制感光部12a之间 的间隙正确将透光性板材2定位，还可以拦住透光性粘结剂5向电极部13侧 的流动等。由于将凸部31间的间隙32设为上述的适当宽度，透光性粘结剂5 不会流出,另一方面，可以使被巻入透光性粘结剂5的空气逃逸来防止产生内部 空隙。
详述提供透光性粘结剂5的方式。在上述固体摄像装置中，使用了在将透 光性板材2载放在半导体基板11的凸部31上之前，在感光部12a上涂布液态 的透光性粘结剂5这样的涂布方式。此时，若采用图5的虚线表示的在两点涂 布透光性粘结剂5的两点涂布方式，由于各点的透光性粘结剂5被透光性板材 2按压浸润的范围与一点涂布方式相比较小，透光性粘结剂5保持在凸部31 的列的内侧。两点的透光性粘结剂5间的空气从凸部31间的间隙32逃逸。如 图所示，即使在被巻入透光性粘结剂5产生空隙的时候，透光性粘结剂5自身 随着进入间隙32而逃逸，不会残留在感光部12a上。进入间隙32的透光性粘结剂5由于间隙32如上所述设定，所以表面张力产生作用，不会流出至凸部 31的外侧。因此可以防止透光性粘结剂5向凸部31的外侧露出。
图6表示以底部填充方式提供透光性粘结剂5的状态。将透光性板材2放 置于半导体基板ll的凸部31上之后，在半导体基板11和透光性板材2之间 利用毛细现象使透光性粘结剂5流入。如上所述，凸部31的排列长度比透光 性板材2的对应边更短，由于其排列的两端位于与凸部31的排列方向交叉的 方向的透光性板材2的边的内侧，所以透光性粘结剂5由于其表面张力不蔓延 至透光性板材2的外周，而流入感光部12a。产生空隙的时候会从间隙32逃逸 而不残留在感光部12a上，透光性粘结剂5通过间隙32而不流出至凸部31的 外侧，这与两点涂布方式一样。
在图7所示的固体摄像装置中，凸部33俯视时为与感光部12a相对侧比 相反侧更短的梯形。由于凸部33间的间隙32为锥形，不管是以两点涂布方式 提供透光性粘结剂5的时候，还是以底部填充方式提供的时候，在间隙32都 会聚集较多的半导体基板11和透光性板材2之间的空气，空气会逃逸至凸部 33的外侧。因此可以更确实地防止感光部12a上的空隙。其他与图1的固体摄 像装置的结构相同，可以得到同样的效果。
在图8所示的固体摄像装置中，凸部34形成得比图1的凸部31更小且更 多。凸部34的上表面的形状呈圆形。因此在凸部34间的间隙32，空隙的移动 速度更快，容易逃逸至凸部34的外侧。其他与图1的固体摄像装置的结构相 同，可以得到同样的效果。
图9所示的LED装置具有LED元件lb和透光性板材2和基板4。在LED 元件lb中，从半导体基板11的一端形成有发光部12b，另一端形成有电极部 13。发光部12b和电极部13之间沿着发光部12b的1边排列有俯视时为长方 形的凸部31。透光性板材2不载放在凸部31，使用透光性粘结剂5贴附在发 光部12b上。
凸部31的排列长度比发光部12b的对应边更长，且与透光性板材2的对 应边大致相同。凸部31的排列的两端位于与其排列方向交叉的方向的透光性 板材2的边的内侧。凸部31的高度为拦住以液态状向感光部12b上提供透光 性粘结剂5所需的必要高度且高度都相同。凸部31间的间隙32的尺寸是实际上不使透光性粘结剂5流出的尺寸。凸部31的高度和间隙比预想的空隙的直 径大。44a、 44b是设置在基板4的外部端子。
在该LED装置中，与图1的固体摄像装置一样，可以得到与向发光部12b 直接粘贴透光性板材2的结构相同的效果。由于存在凸部31，产生空隙的时候 会从间隙32逃逸而不残留在发光部12b上，透光性粘结剂5通过间隙32不流 出至凸部31的外侧，这与图1的固体摄像装置一样。
如上述说明，本发明的光学设备由于使用透光性粘结剂将透光性板材直接 贴附在半导体基板，在该基板预先设置间隙地形成多个凸部，所以在使用两点 涂布方式、底部填充方式任意一种来提供透光性粘结剂的时候，都能够使被巻 入透光性粘结剂的空气逃逸来防止产生内部空隙。若将所述间隙设为适当宽 度，由于表面张力的作用，即使透光性粘结剂进入间隙也不会流出。
通过使凸部的排列的两端位于与该凸部的排列方向交叉的方向的透光性 板材的端边的内侧，在采用底部填充方式的时候可以防止透光性粘结剂向凸部 外侧蔓延露出。由于存在凸部，可以限制感光部或者发光部和透光性板材之间 的间隙。
使用上述的直接粘贴结构及凸部的排列可以得到同样效果的光学设备是 固体摄像元件(CCD等)、发光元件(LED、半导体激光)、感光元件(光电 二极管、光敏晶体管)等。
固体摄像器可用于数码相机、手机、装备于车载用相机的相机模块等。LED 可用于手机的发光显示、照明模块等。半导体激光可用于BD、 DVD、 CD-ROM 驱动器等。
权利要求
1. 一种光学设备，具有形成有感光部或者发光部和电极部的半导体基板、以及使用透光性粘结剂贴附在所述感光部或者发光部上的透光性板材，该光学设备的特征在于，在所述半导体基板上形成多个凸部，所述多个凸部将所述感光部或者发光部和所述电极部间隔开，且在所述多个凸部的相互之间设置适当间隙。
2. 如权利要求1所述的光学设备，其特征在于，凸部的排列的两端位于与该凸部的排列方向交叉的方向的透光性板材的 端边的内侧。
3. 如权利要求1所述的光学设备，其特征在于， 在俯视时，凸部与感光部或者发光部相对的侧比相反侧更短。
4. 如权利要求1所述的光学设备，其特征在于， 凸部的上表面呈圆形。
5. 如权利要求1所述的光学设备，其特征在于， 多个凸部沿着感光部或者发光部的外周方向排列。
6. 如权利要求1所述的光学设备，其特征在于，多个凸部沿着感光部或者发光部的至少2边排列且形成为高度相同，透光 性板材通过多个所述凸部配置在所述感光部或者发光部上。
7. —种光学设备的制造方法，其特征在于，具有在形成有感光部或者发光部和电极部的半导体基板上形成多个凸部，使所 述多个凸部将所述感光部或者发光部和电极部间隔开，且在所述多个凸部的相互之间设置适当间隙的工序；在具有多个所述凸部的半导体基板的感光部或者发光部上提供液态的透光性粘结剂的工序；在具有多个所述凸部的半导体基板的感光部或者发光部上配置透光性板材的工序；以及使所述半导体基板和透光性板材间的透光性粘结剂硬化，在所述感光部或者发光部上贴附透光性板材的工序。
8. 如权利要求7所述的光学设备，其特征在于，凸部的排列的两端位于与该凸部的排列方向交叉的方向的透光性板材的 端边的内侧。
9. 如权利要求7所述的光学设备，其特征在于， 在俯视时，凸部与感光部或者发光部相对的侧比相反侧更短。
10. 如权利要求7所述的光学设备，其特征在于， 凸部的上表面呈圆形。
11. 如权利要求7所述的光学设备，其特征在于，多个凸部沿着感光部或者发光部的至少2边排列且形成为高度相同，透光 性板材通过多个所述凸部配置在所述感光部或者发光部上。
全文摘要
本发明提供一种光学设备及其制造方法。该光学设备具有形成有感光部(12)(或者发光部)和电极部(13)的半导体基板(11)、使用透光性粘结剂(5)贴附在所述感光部(12)上的透光性板材(2)，在半导体基板(11)形成的多个凸部(31)将感光部(12)和电极部(13)之间隔开且相互间设置适当间隙(32)。
文档编号H01L33/62GK101425526SQ20081017475
公开日2009年5月6日 申请日期2008年10月27日 优先权日2007年10月30日
发明者大崎裕人, 虎 孟, 糸井清一, 西尾哲史 申请人:松下电器产业株式会社