JP6940373B2

JP6940373B2 - 受光装置

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Publication number: JP6940373B2
Application number: JP2017206261A
Authority: JP
Inventors: 吉川　雅実; 雅実吉川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2037-10-25
Also published as: JP2019079951A

Description

フォトダイオード、ラインセンサ、イメージセンサ等の受光素子を備える受光装置に関するものである。

小型の受光装置として、配線基板の凹部底面にフォトダイオード、ラインセンサ、イメージセンサ等の受光素子を搭載し、凹部を透光性蓋体で塞いで構成したものがある。配線基板の凹部内に設けられた接続パッドと受光素子の電極とをボンディングワイヤで電気的に接続して、透光性蓋体を封止樹脂で接着することで受光素子が封止されている。また、このような受光装置では、不要な光の侵入防止あるいはフレア防止のための遮光部材を備えるものがある。遮光部材としては窓部を有する板状部材の縁部が屈曲して脚部となったものを凹部内に配置したもの（例えば特許文献１を参照。）、あるいは透光性蓋体に遮光膜を設けたもの（例えば特許文献２および特許文献３を参照。）が用いられている。

特開２００４−３６３５１１号公報特開２００６−４１２７０号公報特開平１０−８４５０９号公報

従来の遮光部材を凹部内に配置する受光装置では、接続パッドとボンディングワイヤとの接続部より外側に遮光部材の脚部を配置しなければならなかったため、凹部をその分だけ大きくする必要があり、配線基板ひいては受光装置の小型化が困難であった。これに対して、遮光膜を設けた透光性蓋体を用いた場合には凹部を小さくすることができる。しかしながら、より小型化するために配線基板の外形を小さくしようとすると、凹部の周囲の配線基板の上面の幅が小さいものとなり、封止樹脂の幅も小さくなるので、封止性が低下してしまうおそれがあった。

本発明の１つの態様による受光装置は、平面視で矩形状の凹部を上面に有し、前記凹部内に、前記凹部の側面に沿って配列されて設けられた複数の接続パッドを含む配線導体を有する配線基板と、前記凹部の底面に搭載され、前記接続パッドとボンディングワイヤで電気的に接続されている受光素子と、前記凹部内に配置された支持部材で支持されて前記
凹部の上端部に配置されており、前記受光素子の上方に開口部を有する枠状の遮光板と、前記配線基板の上面から前記遮光板の上面にかけて設けられた封止材を介して、前記凹部および前記開口部を塞いで接合された透光性蓋体と、を備えており、前記支持部材は、前記接続パッドと前記ボンディングワイヤとの接続部同士を結んで前記接続パッドの配列方向に延長した仮想線と平面視で重なる位置あるいは前記仮想線よりも内側にあり、前記凹部の隅部に設けられた、前記配線基板の一部である段部を含む。

本開示の１つの態様の受光装置によれば、上記構成であることから、凹部の大きさを小さくすることができるとともに封止材の幅を大きくすることができるので、小型で封止性に優れ、また、支持部材の高さばらつきを抑えやすいので、その上の封止材の厚みが均一になり、封止性にばらつきがなく封止の信頼性が向上した受光装置となる。

受光装置の一例を示す斜視図である。図１の受光装置の一例を示す分解斜視図である。（ａ）は図２に示す受光装置の平面図（上面図）であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図１の受光装置の他の例を示す分解斜視図である。（ａ）は図４に示す受光装置の平面図（上面図）であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。（ａ）は図３（ｂ）のＡ部を拡大して示す断面図あり、（ｂ）および（ｃ）は他の例の要部の断面図である。

本開示の実施形態の受光装置について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に受光装置が使用されるときの上下を限定するものではない。図１は受光装置の一例を示す斜視図である。図２は図１の受光装置の一例を示す分解斜視図である。図３（ａ）は図２に示す受光装置の透光性蓋体および封止材を省略して示す平面図（上面図）であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図４は図１の受光装置の他の例を示す分解斜視図である。図５（ａ）は図４に示す受光装置の透光性蓋体および封止材を省略して示す平面図（上面図）であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図６（ａ）は図３（ｂ）のＡ部を拡大して示す断面図あり、図６（ｂ）および図６（ｃ）は他の例の同様の部分の断面図である。なお、図１〜図５においては、他と区別しやすいように遮光板にハッチング（ドット状の網掛け）を施している。

本開示の１つの態様の受光装置は、配線基板１と受光素子２と遮光板３と透光性蓋体４とを備えている。配線基板１は、平面視で矩形状の凹部１ａを上面に有し、凹部１ａ内に、凹部１ａの側面に沿って配列されて設けられた複数の接続パッド１ｂ１を含む配線導体１ｂを有している。受光素子２は、配線基板１の凹部１ａの底面に搭載され、受光素子２の電極２ａと配線基板１の接続パッド１ｂ１とはボンディングワイヤ２ｃで電気的に接続されている。遮光板３は、枠状であり、凹部１ａ内に配置された支持部材１ｃで支持されて凹部１ａの上端部に配置されており、受光素子２の上方に開口部３ａを有している。透光性蓋体４は、配線基板１の上面から遮光板３の上面にかけて設けられた封止材４ａを介して、凹部１ａおよび開口部３ａを塞いで接合されている。そして、支持部材１ｃは、接続パッド１ｂ１とボンディングワイヤ２ｃとの接続部同士を結んで接続パッド１ｂ１の配列方向に延長した仮想線ｉと平面視で重なる位置あるいは仮想線ｉよりも内側にある。言い換えれば、支持部材１ｃは、接続パッド１ｂ１とボンディングワイヤ２ｃとの接続部より外側に配置していない。なお、図１〜図５に示す例では、支持部材１ｃは仮想線ｉと重なる位置にある。

本開示の１つの態様の受光装置によれば、上記構成であることから、接続パッド１ｂ１とボンディングワイヤ２ｃとの接続部より外側に遮光部材を支持するための脚部等を配置しておらず、遮光板３および支持部材１ｃを配置するために凹部１ａを大きくする必要がないので、凹部１ａの大きさを小さくすることができる。また、封止材４ａは、配線基板１の上面から遮光板３の上面にかけて設けられていることから、凹部１ａの周囲に位置する配線基板１の上面よりも封止材４ａの幅を大きくすることができ、小型で上面の幅が小さい配線基板１であっても封止性の高いものとなる。よって、小型で封止性に優れた受光装置１０となる。

図２および図３に示す例では、凹部１ａは２段になっている。平面視で正方形の凹部１ａには、各内壁の底面側の部分が突出した段部が設けられている。凹部１ａの底面に受光
素子２が搭載され、段部の上面（段差面）に接続パッド１ｂ１が設けられている。これによって、受光素子２の電極２ａの高さと接続パッド１ｂ１の高さとが近くなるのでワイヤボンディングによる接続がしやすい。遮光板３を支持する支持部材１ｃは、段部の上に設けられている。段部は枠状であり、段部（枠状の段差面）の４つの角部に支持部材１ｃが配置されている。段部の上の、角部間に接続パッド１ｂ１が設けられている。接続パッド１ｂ１は、凹部１ａの内側から外側に向かう方向に長い長方形であり、長さ方向の中央部にボンディングワイヤ２ｃとの接続部を有している。この接続部同士を結んで接続パッド１ｂ１の配列方向に延長した仮想線ｉは、図３（ａ）においては受光素子２の上方と右方の２か所に示している。図３（ａ）において受光素子２の左上に位置する支持部材１ｃは上方の仮想線ｉと重なっている。同じく左下に位置する支持部材１ｃは右方の仮想線ｉと重なっている。また、同じく右上に位置する支持部材１ｃは上方の仮想線ｉおよび右方の仮想線ｉの両方と重なっている。さらに、図３（ｂ）のように、側面透視で、支持部材１ｃの外縁は接続パッド１ｂ１の外側の辺と同じ位置にある。支持部材１ｃは接続パッド１ｂ１より外側に位置していない。

図４および図５に示す例の受光装置１０は、図２および図３に示す例の受光装置１０に対して、支持部材１ｃの形態が異なっている。支持部材１ｃは凹部１ａの隅部に設けられた、配線基板１の一部である段部１ｃ２を含んでいる。図４および図５に示す例では、枠状の段差面の４つの角部の上にさらに段部１ｃ２が設けられている。段部１ｃ２は凹部１ａの４隅に設けられている。段差部１ｃ２の上に接合部材１ｃ１が配置されており、段差部１ｃ２と接合部材１ｃ１とで支持部材１ｃが構成され、遮光板３はこの支持部材１ｃに固定されて支持されている。支持部材１ｃ（接合部材１ｃ１および段部１ｃ２）は、接続パッド１ｂ１の配置によっては、凹部１ａの矩形の辺の中央部等、４隅（角部）でなくてもよい。これは、図２および図３に示す例のように、支持部材１ｃが段部１ｃ２を含まない場合も同様である。

支持部材１ｃが段部１ｃ２を含む構成である場合には、支持部材１ｃの高さばらつきを抑えやすいので、その上の封止材４ａの厚みが均一になり、封止性にばらつきがなく封止の信頼性が向上する。また、段部１ｃ２は配線基板１と同時に形成されるので、高さがあり高さバラツキのない支持部材１ｃの形成が容易である。

封止材４ａは、配線基板１の上面から遮光板３の上面にかけて設けられており、この範囲において透光性蓋体４の下面と遮光板３の上面および配線基板１の上面との間に充填されている。透光性蓋体４の下面は平面であるので、遮光板３の上面の高さおよび配線基板１の上面の高さによって、封止材４ａの厚みを調整することができる。

図６（ａ）に示す例では、遮光板３の上面の高さと配線基板１の上面の高さとが同じである。そのため、遮光板３の上に位置する封止材４ａと配線基板１の上に位置する封止材４ａとで厚みが同じになる。封止材４ａを、配線基板１の上面から遮光板３の上面にかけて塗布してその上に透光性蓋体４を載置して接合する際に、塗布が容易で封止材４ａの幅のばらつきを抑えやすい。封止材４ａの幅が周方向でばらつきが小さいので、周方向で封止性もばらつきが小さくなり、封止性が向上した受光装置１０となる。

図６（ｂ）に示す例では遮光板３の上面の高さの方が配線基板１の上面の高さより高い。これにより、配線基板１の上面の上に位置する封止材４ａの厚みの方が遮光板３の上に位置する封止材４ａの厚みより厚い。透光性蓋体４の熱膨張係数と配線基板１(の絶縁基
板)の熱膨張係数との差による熱応力は、これらの接合部の外周部において大きくなる。
遮光板３の上面の高さの方が配線基板１の上面の高さより高い場合には、封止材４ａの、熱応力が大きくなる外周部の厚みを容易に厚くすることができる。そして、透光性蓋体４の面方向に働く熱応力に対して、遮光板３の上面と配線基板１の上面との段差に封止材４
ａが引っかかる形になるので、熱応力による透光性蓋体４と配線基板１との間の剥がれに対してより効果的である。また、封止材４ａは遮光板３の外側面にも接合されるので、遮光板３との接合面積が大きくなる。これらのことから、封止の信頼性が向上した受光装置１０となる。

図６（ｃ）に示す例では遮光板３の上面の高さの方が配線基板１の上面の高さより低い。これにより、遮光板３の上に位置する封止材４ａの厚みの方が配線基板１の上に位置する封止材４ａの厚みより厚い。封止材４ａの高さを高くすることなく、厚みの厚い部分を設けて封止性を向上させることができる。また、封止材４ａは配線基板１の凹部１ａの内側面にも接合されるので、配線基板１との接合面積が大きくなる。これらのことから、封止性が向上しつつ低背化に有利な受光装置１０となる。

配線基板１は、凹部１ａを有する絶縁基板に配線導体１ｂが設けられたものである。

絶縁基板は、配線基板１の基本的な構造部分であり、配線基板１としての機械的な強度の確保、および複数の配線導体１ｂ間の絶縁性の確保等の機能を有している。絶縁基板は、例えば上から見たときに（平面視において）正方形状および長方形状を含む矩形状である。正方形状および長方形状とは、厳密な正方形および長方形でなくてもよく、例えば、角部が丸められているもの、角部にいわゆるＣ面が形成されているもの等を含むものである。配線基板１に搭載される受光素子２の平面視の形状に応じて設定される。

受光装置１０について、配線導体１ｂのうち絶縁基板の下面等に設けられた外部電極１ｂ３が外部電気回路と電気的に接続されれば、搭載された受光素子２が外部電気回路と電気的に接続される。すなわち、受光素子２と外部電気回路とが、ボンディングワイヤ２ｃおよび配線導体１ｂを介して互いに電気的に接続される。例えば受光素子２がイメージセンサで、受光装置１０が撮像装置である場合であれば、外部電気回路はデジタルカメラ等の機器に実装されている回路基板が有する電気回路である。

絶縁基板は、平板部の上に枠状部が積層されて一体化した形状であって、受光素子２を収容する凹部１ａを上面に有する形状である。凹部１ａの平面視の形状もまた矩形状である。上述したように、凹部１ａは、図２および図３に示す例では段部を設けて２段になっており、図４および図５に示す例では、全体は２段で４隅にさらに段部１ｃ２を設けて３段になっている。段部は設けなくてもよいが、上述したように、段部を設けることでワイヤボンディングによる接続がしやすくなる。そのため、段部は受光素子２（の電極２ａ）に応じて設けられる。図１〜図５に示す例では、受光素子２の電極２ａは受光素子２の上面の４辺に沿って配列されているので、これに対応するように凹部１ａの４つの内側面に段部が設けられている。受光素子２の電極２ａが受光素子２の上面の対向する２辺に沿って配列されている場合には、凹部１ａの対向する２つの内側面だけに段部を設けることもできる。

絶縁基板の寸法は、例えば、矩形の一辺の長さが５ｍｍ〜１０ｍｍで、厚みが１ｍｍ〜３ｍｍである。凹部１ａの寸法は、凹部１ａに収容されて底面に搭載される受光素子２の大きさによるが、例えば矩形の一辺の長さが３ｍｍ〜９ｍｍで、深さが０．５ｍｍ〜２ｍｍである。そのため、配線基板１の上面である凹部１ａの外側の部分の幅は、１ｍｍ以下と小さいものとして、受光装置１０をできるだけ小型にする。凹部１ａが段部を有する場合は、段部の幅（凹部１ａの内側面からの長さ）が、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍで、凹部１ａの底面からの高さが０．２ｍｍ〜１．２ｍｍである。

絶縁基板は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ムライト質焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料を含む絶縁材料からなる複数
の絶縁層が積層されて形成されている。図３および図５に示す例では絶縁層は６層であるが、絶縁層の層数はこれらに限られるものではない。

絶縁基板は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。すなわち、まず、絶縁層となるセラミックグリーンシートを作製する。酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形して四角シート状の複数のセラミックグリーンシートを作製する。次にこれらのセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する。凹部１ａは、セラミックグリーンシートに金型等を用いて貫通孔を設けておけばよい。接続パッド１ｂ１が段部の上面（段差面）に設けられる場合は、凹部１ａ用の貫通孔より小さい貫通孔を別のセラミックグリーンシートに設けておけばよい。支持部材１ｃの一部となる段部１ｃ２もまた、セラミックグリーンシートに貫通孔を設けておくことで形成することができる。その後、この積層体を1300〜1600℃の温度で焼成することによって絶縁基板を製作することができる。

絶縁基板を含む配線基板１は、このような配線基板１となる複数の基板領域が母基板に配列された多数個取り基板として製作することもできる。複数の基板領域を含む母基板を、基板領域毎に分割して複数の配線基板１をより効率よく製作することもできる。この場合には、母基板のうち基板領域の境界に沿って分割用の溝が設けられていてもよい。また、多数個取り基板の各基板領域に受光素子２を搭載した後に、これを分割して複数の受光装置１０を得るようにしてもよい。

絶縁基板の表面および内部には配線導体１ｂが設けられている。例えば、図１〜図６に示す例においては、凹部１ａ内には受光素子２と接続するための接続パッド１ｂ１が設けられている。また、絶縁基板の下面には、外部電気回路と接続するための外部電極１ｂ３が設けられている。これら接続パッド１ｂ１と外部電極１ｂ３とは、絶縁基板の内部に設けられた貫通導体および内部配線層を含む内部配線１ｂ２によって電気的に接続されている。貫通導体は絶縁層を貫通し、内部配線層は絶縁層間に配置されている。外部電極１ｂ３は絶縁基板の下面ではなく、下面から側面にかけて、あるいは側面に設けられていてもよい。

配線導体１ｂは、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）等の金属、またはこれらの金属を含む合金の金属材料を導体材料として主に含むものである。このような金属材料は、メタライズ層またはめっき層等の金属層として絶縁基板の表面に設けられている。この金属層は、１層でもよく、複数層でもよい。また、メタライズで絶縁基板の内部に設けられている。

配線導体１ｂの接続パッド１ｂ１、内部配線１ｂ２および外部電極１ｂ３は、例えば、タングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを絶縁基板となるセラミックグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷して焼成する方法で形成することができる。また、このうち、接続パッド１ｂ１および外部電極１ｂ３となるメタライズ層の露出表面には、電解めっき法または無電解めっき法等のめっき法でニッケルおよび金等のめっき層がさらに被着されていてもよい。この場合、前述したように多数個取り基板の形態で配線基板１または受光装置１０を製作する際に、複数の基板領域の配線導体を互いに電気的に接続させておけば、複数の配線基板１の配線導体に一括してめっき層を被着させることもできる。また、内部配線１ｂ２の貫通導体は、上記の金属ペーストの印刷に先駆けてセラミックグリーンシートの所定の位置に貫通孔を設け、上記と同様の金属ペーストをこの貫通孔に充填しておくことで形成することができる。

なお、配線基板１の絶縁基板は、絶縁層を樹脂で形成することもできる。この場合でも上記と同様の効果を奏する受光装置１０を得ることができる。従来周知の樹脂製配線基板の製造方法を用いて作製することができる。

受光素子２としては、例えばフォトダイオード、ラインセンサ、イメージセンサ等が挙げられる。これらの受光素子２は、光信号を電気信号に変換する素子であり、例えば、フォトダイオードは光の入力に応じて蓄電容量が変化する。図１〜図５に示す例では、受光素子２の上面における中央部に受光領域２ｂ（各図において二点鎖線で囲まれた領域。）が設けられ、外周部に電極２ａが配列されている。

受光素子２は、例えば、凹部１ａの底面に載置され、接合材（不図示）によって接合される。上面の外周部の電極２ａと、段差面に設けられた接続パッド１ｂ１部分とは、Ａｕまたはアルミニウム（Ａｌ）等からなるボンディングワイヤ２ｃにより電気的に接続される。受光素子２で検知されて変換された電気信号は、ボンディングワイヤ２ｃおよび配線導体１ｂを介して絶縁基板の下面等の外表面に電気的に導出される。

受光素子２を配線基板１（の凹部１ａの底面）に接合固定するための接合材は、はんだを含むろう材、ガラスまたはエポキシ樹脂等の樹脂接着剤を用いることができる。接合材が樹脂接着剤の場合には、シリコーンゴムやウレタンゴム等のより柔軟なものを用いることで接合材によって熱応力等を吸収することもできる。接合材がはんだを含むろう材である場合は、配線基板１の凹部１ａの底面にめっき膜やメタライズ層等の金属膜で形成される接合金属層を設ける。

遮光板３は、受光素子２で受光する光、例えば受光素子２がデジタルカメラ用のイメージセンサである場合には可視光を透過しない材料からなる板状のものである。また、光を透過するための開口部３ａを有する枠状である。開口部３ａは、受光素子２の上方に位置している。より詳細には、受光素子２の受光領域２ｂに対応する位置に設けられている。図１〜図５に示す例においては、受光素子２の上面の外周部には電極２ａが配置されており、これより内側に受光領域２ｂが設けられている。そのため、遮光板３の開口部３ａは、受光素子２の中央部の上方に位置しており、平面視で受光素子２の外周部と遮光板３とは重なっている。不要な光をできるだけ遮光するために、開口部３ａの大きさは受光素子２の受光領域２ｂと同程度の大きさとしている。必要な光を透過して受光素子２で受光させるとともに、受光素子２に不要な外光が入射したり、凹部１ａ内で光の乱反射が発生したりすることを効果的に防ぐことができ、受光特性に優れた受光装置１０を提供することができる。

遮光板３は、上述したように受光素子２で受光する光を透過しない材料からなるものである。例えば、金属、セラミックスあるいは樹脂を用いることができ、これらの複合材料、複数種の樹脂等からなるものであってもよい。また、受光素子２の表面において反射した光が、遮光板３の下面（受光素子２に向いた面）で反射して再度受光素子２に入射しないようにするとよい。例えば、金属板の下面に光を吸収する樹脂膜等を設けた遮光板３とすることができる。このとき、遮光板３の下面のうち、支持部材１ｃに接する部分には遮光膜を設けず、後述する支持部材１ｃとの接合性を高めるようにすることができる。同様の観点で、遮光板３が光を透過しない樹脂からなる場合に、支持部材１ｃとの接合性および封止材４ａとの接合性を高めるために、一部に金属膜を設けることができる。また、透光性の樹脂の表面に樹脂からなる遮光膜を設けたものであってもよい。あるいは、樹脂からなる板の上面に金属薄膜の遮光膜を設け、下面に樹脂からなる遮光膜（あるいは反射防止膜、光吸収膜）を設けて遮光板３としてもよい。

遮光板３の少なくとも下面は絶縁性とすることができる。遮光板３を絶縁性の樹脂で形成してもよいし、金属板の下面に絶縁性樹脂の膜を設けて形成してもよい。このような遮光板３を用いると、ボンディングワイヤ２ｃに遮光板３が接触しても、複数のボンディングワイヤ２ｃ間で短絡してしまうことがない。そのため、受光装置１０を低背化するのに効果的である。

遮光板３の寸法（外寸）は、平面視の大きさは配線基板１の凹部１ａの大きさと同程度である。遮光板３を配置する際に配線基板１との接触によって遮光板３が削れるなどしてダストが発生しないように、遮光板３の平面視の形状および大きさは、凹部１ａの開口寸法より０．１〜１ｍｍ程度小さい矩形状である。すなわち、遮光板３と凹部１ａの内側面との間に０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のクリアランスが設けられる。このようにすると、上記のようなダストが発生する可能性が低減されるとともに、遮光板３の位置合わせが容易になる。また、配線基板１の上面から遮光板３の上面にかけて封止材４ａを設ける際に、例えば封止材４ａとなる液状の樹脂がこのクリアランスから凹部１ａ内に浸入して、受光素子２の受光領域２ｂを覆ってしまう可能性が低減される。遮光板３の内寸（開口部３ａの寸法）は、上述したように受光素子２（の受光領域２ｂ）の大きさに応じた寸法であり、例えば、一辺の長さが１ｍｍ〜７ｍｍの矩形状である。遮光板３の厚みは、凹部１ａの深さおよび受光素子２の厚み等によるが、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。

遮光板３は凹部１ａの隅部に設けられた支持部材１ｃで支持されて固定されている。支持部材１ｃとしては、例えば金バンプ用いることができる。金バンプは遮光板３を支持するだけでなく、配線基板１と遮光板３とを接合する接合部材としても機能する。例えば、図２および図３に示す例のような段部の４隅に金バンプを設けて、その上に金属製の遮光板３を載置し、加熱および加圧または超音波振動の印加等することで遮光板３を配線基板１に固定することができる。このとき遮光板３の押さえ方で遮光板３の上面を配線基板１の上面に平行にするとともに、遮光板３の上面の高さを調整することができる。金バンプと絶縁基板との接合強度を向上させるために、絶縁基板の表面に配線導体１ｂと同様の金属膜を設けておくとよい。金バンプの大きさを小さくする方が、コストの点、支持部材としての強度の点では有利であるので、図４および図５に示す例のように、支持部材１ｃを、段部１ｃ２を含むものとして、金バンプをその上の接合部材１ｃ１とすることができる。図４および図５に示す例では、接合部材１ｃ１は上面視の大きさが比較的大きいものが、各段部１ｃ２の上に１つずつ設けられているが、段部１ｃ２の上に小さいものを１つあるいは複数個設けてもよい。

なお、支持部材１ｃおよび支持部材１ｃの接合部材１ｃ１は、金以外の金属、例えばはんだからなるバンプとすることもでき、この場合は金バンプに比較してコストの点で有利である。また、支持部材１ｃおよび支持部材１ｃの接合部材１ｃ１は、樹脂からなるものを用いることもできる。この場合は、樹脂製の支持部材本体を接着剤で配線基板１および遮光板３に接着してもよいし、例えば半効果状態（Ｂステージ状態）のエポキシ樹脂からなる柱を配線基板１上に載置し、その上に遮光板３を載置して加熱することで接合してもよい。支持部材１ｃが段部１ｃ２を含む場合であれば、段部１ｃ２の上に液状の樹脂を塗布あるいは半硬化状態の樹脂を載置し、その上に遮光板３を載置して樹脂を硬化させることで、遮光板３を配線基板１に固定することができる。

支持部材１ｃの高さおよび遮光板３の厚みによって、遮光板３の上面の高さと配線基板１の上面の高さとの関係を設定することができる。支持部材１ｃの高さは、上述したように遮光板３を取り付ける際の加圧力等によっても調節することができる。遮光板３の上面の高さと配線基板１の上面の高さとの差は、例えば０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とすることができる。

受光素子２は、透光性蓋体４で封止されるとともに保護されている。透光性蓋体４は、配線基板１の上面から遮光板３の上面にかけて設けられた封止材４ａを介して、凹部１ａおよび遮光板３の開口部３ａを塞いで配線基板１に接合されている。

透光性蓋体４は、例えばガラス、サファイアまたは樹脂等の受光素子２が受光する光を透過する材料からなる板状のものである。透光性蓋体４の平面視の寸法は、絶縁基板の寸法と同程度であり、厚みは例えば０．２ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。

封止材４ａは、樹脂接着剤、ガラス、はんだを含むろう材を用いることができる。封止材４ａがろう材である場合には、配線基板１の上面および透光性蓋体４の下面の外縁部にめっき膜やメタライズ層等の金属膜で形成される接合金属層を設ける。また、遮光板３が樹脂あるいはセラミックスのような、ろう材の濡れ性（接合性）が低い材料の場合は、遮光板３の上面の外縁部にも接合金属層を設ける。封止材４ａがろう材である場合には、封止材は接合金属層の表面に濡れ拡がり、絶縁層上すなわち凹部１ａの内側面上等には濡れ拡がらない。そのため、上述したような、遮光板３と凹部１ａの内側面との間のクリアランスから凹部１ａの内部へ封止材４ａが浸入することがない。また、ろう材自身が遮光性を有しているので、クリアランスから外光が入射することもない。封止材４ａがガラスまたは樹脂接着剤である場合には、顔料等の着色剤を含むものとして、光の透過率を低減させたものを用いることができる。また、封止材４ａがガラスまたは樹脂接着剤である場合には、その粘度を調整することで上記のようなクリアランスへの封止材４ａの浸入を抑えることができる。光の透過率低減および粘度の調整のために、樹脂接着剤またはガラスはセラミックフィラーを含むものとすることができる。封止材４ａが樹脂接着剤である場合には、紫外線硬化型の樹脂を用いることができる。遮光板３が封止材４ａの上にないので、透光性蓋体４を透過して紫外線硬化型の樹脂に照射して硬化させることができる。熱硬化型の樹脂を用いる場合に比較して、受光素子２への熱の影響が小さく、加熱して硬化せた後に冷却した際に発生する熱応力が封止材４ａの内部等に残留応力として存在することがない。

封止材４ａの寸法は、平面視の外寸は配線基板１と同じで、内寸は配線基板１の凹部１ａより小さく遮光板３の内寸（開口部３ａの寸法）より大きいものであればよい。具体的には、例えば外寸が一辺の長さが５ｍｍ〜１０ｍｍの矩形状で、内寸が一辺の長さが１．５ｍｍ〜８ｍｍの矩形状とすることができる。このとき、封止材４ａの幅は１ｍｍ〜３．５ｍｍとなり、上述した配線基板１の上面の幅よりも大きいものとなる。封止材４ａの厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度とすることができる。

封止材４ａによる配線基板１と透光性蓋体４との接合は、例えば以下のようにして行なうことができる。封止材４ａとなる液状の樹脂接着剤またはガラスペーストあるいはろう材ペースト等の前駆体を配線基板１の上面から遮光板３の上面の外縁部にかけて、クリーン印刷あるいはディスペンサにより塗布する。その上に透光性蓋体４を載置し、加熱または紫外線照射による硬化、あるいは加熱による溶融後の冷却によって、前駆体を硬化することによって、封止材４ａを介して配線基板１と透光性蓋体４とが接合され、受光装置１０となる。液状の樹脂接着剤あるいはろう材ペーストの代わりに、半硬化の樹脂シートあるいは板（箔）状のろう材プリフォームを用いることもできる。

１・・・配線基板
１ａ・・・凹部
１ｂ・・・配線導体
１ｂ１・・・接続パッド
１ｂ２・・・内部配線
１ｂ３・・・外部電極
１ｃ・・・支持部材
１ｃ１・・・接合部材
１ｃ２・・・段部
２・・・受光素子
２ａ・・・電極
２ｂ・・・受光領域
２ｃ・・・ボンディングワイヤ
３・・・遮光板
３ａ・・・開口部
４・・・透光性蓋体
４ａ・・・封止材
１０・・・受光装置

Claims

平面視で矩形状の凹部を上面に有し、前記凹部内に、前記凹部の側面に沿って配列されて設けられた複数の接続パッドを含む配線導体を有する配線基板と、
前記凹部の底面に搭載され、前記接続パッドとボンディングワイヤで電気的に接続されている受光素子と、
前記凹部内に配置された支持部材で支持されて前記凹部の上端部に配置されており、前記受光素子の上方に開口部を有する枠状の遮光板と、
前記配線基板の上面から前記遮光板の上面にかけて設けられた封止材を介して、前記凹部および前記開口部を塞いで前記配線基板に接合された透光性蓋体と、
を備えており、
前記支持部材は、前記接続パッドと前記ボンディングワイヤとの接続部同士を結んで前記接続パッドの配列方向に延長した仮想線と平面視で重なる位置あるいは前記仮想線よりも内側にあり、前記凹部の隅部に設けられた、前記配線基板の一部である段部を含む受光装置。
前記遮光板の上面の高さと前記配線基板の前記上面の高さとが同じである請求項１に記載の受光装置。
前記遮光板の上面の高さが前記配線基板の前記上面の高さより高い請求項１に記載の受光装置。
前記遮光板の上面の高さが前記配線基板の前記上面の高さより低い請求項１に記載の受光装置。