本發(fā)明涉及具備在布線層中具有低介電常數(shù)材料的攝像裝置的內(nèi)窺鏡和所述攝像裝置。

背景技術(shù)：

具備在主面(受光面)上形成有受光部的攝像元件的芯片尺寸封裝型的攝像裝置因小徑而被用于內(nèi)窺鏡，其中，該受光部由cmos受光元件等構(gòu)成。為了取得使用半導(dǎo)體技術(shù)而制作的由微細(xì)圖案構(gòu)成的受光部和與布線板等連接的較大的接合電極的整合性，在攝像元件中由導(dǎo)體層和絕緣層構(gòu)成的布線層是不可缺的。近年來，為了攝像裝置的高性能化，研究了使用低介電常數(shù)比氧化硅低的材料即所謂的low-k材料作為布線層的絕緣層的方法。

但是，low-k材料在耐濕性/耐水性即對水分(包含水蒸氣等)的滲透的耐性的方面比現(xiàn)有的絕緣層材料差。在將low-k材料作為絕緣層的芯片尺寸封裝型的攝像裝置中，low-k材料露出到外周部，因此有可能可靠性不充分。即，當(dāng)水進(jìn)入到由low-k材料構(gòu)成的絕緣層時，相對介電常數(shù)上升，寄生電容增加，從而產(chǎn)生信號延遲，由此可能出現(xiàn)產(chǎn)生動作不良或絕緣層剝離這樣的問題。

在日本特開2011-166080號公報中公開了將攝像元件收納于屏蔽殼體中的攝像裝置。在攝像元件與屏蔽殼體的間隙中填充有密封樹脂。

但是，在上述公報中，關(guān)于經(jīng)由密封樹脂而滲透的水分所產(chǎn)生的影響，沒有任何公開或教示。關(guān)于這點，推測為是因為沒有使用low-k材料作為攝像元件的絕緣層。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-166080號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明的實施方式的目的在于提供耐濕性優(yōu)異并且可靠性高的內(nèi)窺鏡和耐濕性優(yōu)異并且可靠性高的攝像裝置。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡在插入部的前端部配設(shè)有攝像裝置，該攝像裝置具有：攝像元件，其具有半導(dǎo)體基板和布線層，該半導(dǎo)體基板在第一主面上形成有受光部，在第二主面上具有與所述受光部電連接的接合端子，該布線層配設(shè)在所述半導(dǎo)體基板的所述第一主面上，是由導(dǎo)體層隔著絕緣層層疊而成的；以及玻璃蓋，其以覆蓋所述攝像元件的所述第一主面?zhèn)鹊恼w的方式粘接，其中，該內(nèi)窺鏡具有保護部，該保護部至少覆蓋所述攝像元件的所述布線層的側(cè)面，該保護部是在樹脂中分散有透濕性比所述樹脂的透濕性低的遮斷粒子而得到的。

另一實施方式的攝像裝置具有：攝像元件，其具有半導(dǎo)體基板和布線層，該半導(dǎo)體基板在第一主面上形成有受光部，在第二主面上具有與所述受光部電連接的接合端子，該布線層配設(shè)在所述半導(dǎo)體基板的所述第一主面上，是由導(dǎo)體層隔著絕緣層層疊而成的；以及玻璃蓋，其以覆蓋所述攝像元件的所述第一主面?zhèn)鹊恼w的方式粘接，其中，該攝像裝置具有保護部，該保護部至少覆蓋所述攝像元件的所述布線層的側(cè)面，該保護部是在樹脂中分散有透濕性比所述樹脂的透濕性低的遮斷粒子而得到的。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供耐濕性優(yōu)異并且可靠性高的內(nèi)窺鏡和耐濕性優(yōu)異并且可靠性高的攝像裝置。

附圖說明

圖1是用于對包含第一實施方式的內(nèi)窺鏡在內(nèi)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)進(jìn)行說明的圖。

圖2是第一實施方式的內(nèi)窺鏡的攝像裝置的立體圖。

圖3是第一實施方式的內(nèi)窺鏡的攝像裝置的俯視圖。

圖4是第一實施方式的內(nèi)窺鏡的攝像裝置的沿著圖3的iv-iv線的剖視圖。

圖5是第一實施方式的內(nèi)窺鏡的攝像單元的剖視圖。

圖6是第一實施方式的內(nèi)窺鏡的保護部的剖視圖。

圖7是第一實施方式的內(nèi)窺鏡的保護部的剖視示意圖。

圖8是第一實施方式的變形例1的內(nèi)窺鏡的攝像單元的剖視圖。

圖9是第一實施方式的變形例2的內(nèi)窺鏡的變形例的保護部的剖視示意圖。

圖10是第一實施方式的變形例3的內(nèi)窺鏡的攝像單元的剖視圖。

圖11是第二實施方式的內(nèi)窺鏡的保護部的剖視示意圖。

圖12是第二實施方式的變形例1的內(nèi)窺鏡的保護部的剖視示意圖。

圖13是第二實施方式的變形例2的內(nèi)窺鏡的攝像單元的剖視圖。

具體實施方式

<第一實施方式>

如圖1所示，本實施方式的內(nèi)窺鏡2與處理器4一同構(gòu)成內(nèi)窺鏡系統(tǒng)9。內(nèi)窺鏡2具有：前端部2a，其配設(shè)有包含攝像裝置1在內(nèi)的攝像單元3；細(xì)長的插入部2b，其從前端部2a延伸設(shè)置；操作部2c，其配設(shè)于插入部2b的基端部側(cè)；通用纜線2d，其從操作部2c延伸設(shè)置；以及連接器2e，其配設(shè)于通用纜線2d的基端部側(cè)。

連接器2e以裝卸自如的方式與處理器4連接。處理器4對攝像裝置1的攝像信號進(jìn)行信號處理并將圖像信號輸出給監(jiān)視器4a。

如圖2～圖4所示，攝像裝置1具有攝像元件10、作為透明部件的玻璃蓋30以及粘接層20，該粘接層20將攝像元件10與玻璃蓋30粘接起來。攝像元件10包含半導(dǎo)體基板11和布線層12，其中，在該半導(dǎo)體基板11上形成有攝像部(受光部/像素部)13。如后述那樣，布線層12的側(cè)面被特定的結(jié)構(gòu)的保護部40包圍，因此攝像裝置1的耐濕性優(yōu)異。

另外，附圖是示意性的，需要注意各部分的厚度與寬度的關(guān)系、各個部分的厚度的比例、粒子的大小和含有率等與現(xiàn)實不同，有時在附圖的彼此之間也包含有彼此的尺寸的關(guān)系或比例不同的部分。而且，剖視圖中的粒子的形狀不是截面形狀而是側(cè)面形狀，為了便于圖示，粒子的大小也與實際有較大的不同。

在攝像元件10的第一主面10sa上形成有攝像部13、電路部14以及多個電極焊盤15。另一方面，在攝像元件10的第二主面10sb上形成有多個接合端子18，該多個接合端子18經(jīng)由各自的貫通布線17與各自的電極焊盤15連接。

由cmos攝像元件等構(gòu)成的攝像部13通過公知的半導(dǎo)體制造技術(shù)而形成在由硅等構(gòu)成的半導(dǎo)體基板11的主面上。

電路部14包含對攝像部13的信號進(jìn)行處理的半導(dǎo)體電路。半導(dǎo)體電路與攝像部13同樣地通過公知的半導(dǎo)體制造技術(shù)而形成在由硅等構(gòu)成的半導(dǎo)體基板11的主面上。

由在第一主面10sa上配設(shè)有布線層12的半導(dǎo)體基板11構(gòu)成的攝像元件10是晶片級芯片尺寸封裝型的芯片，攝像元件10與玻璃蓋30的俯視尺寸相同。即，攝像裝置1是通過如下方式制造的：將形成有多個攝像元件10的攝像元件晶片與玻璃晶片粘接而形成接合晶片，再將該接合晶片切斷而使其單片化。由于攝像元件10是能夠一次性大量生產(chǎn)的，因此生產(chǎn)效率優(yōu)異。

關(guān)于攝像裝置1，當(dāng)然不是必須由晶片級芯片尺寸封裝型的攝像元件芯片構(gòu)成，也可以將已經(jīng)單片化的攝像元件10與玻璃蓋30接合來制造。

而且，布線層12的至少一個的絕緣層12c由低介電常數(shù)材料(low-k材料)構(gòu)成。電極焊盤15經(jīng)由布線層12與攝像部13或電路部14連接。

另外，多個導(dǎo)體層12a的導(dǎo)電性材料可以由不同的材料構(gòu)成。并且，多個絕緣層12b的絕緣材料可以由不同的材料構(gòu)成。而且，至少一個的絕緣層12c由低介電常數(shù)材料(low-k材料)構(gòu)成。

低介電常數(shù)材料是指相對介電常數(shù)k比氧化硅(k＝4.0)低的材料，優(yōu)選為相對介電常數(shù)k在3.0以下的材料。低介電常數(shù)材料的相對介電常數(shù)k的下限值由于技術(shù)上的限制而在2.0以上，優(yōu)選在1.5以上。

在攝像裝置1中，絕緣層12c的低介電常數(shù)材料是多孔質(zhì)(多孔狀)的碳摻雜氧化硅膜(sioc)。多孔sioc在其構(gòu)造上形成為具有空隙的多孔質(zhì)體，能夠使相對介電常數(shù)k為2.7。

作為絕緣層12c的材料，除了sioc之外，也能夠使用氟摻雜氧化硅膜(siof/fsg)、含有氫的聚硅氧烷(hsq)類、含有甲基的聚硅氧烷(msq)類、有機類(聚酰亞胺類、聚對二甲苯類、氟樹脂類)材料等。

而且，經(jīng)由粘接層20與攝像元件10的第一主面10sa粘接的作為透明部件的玻璃蓋30的俯視尺寸與攝像元件10相同。關(guān)于透明部件，只要是在攝像部13接受的光的波長區(qū)域內(nèi)透射率高的材料，也可以由樹脂等構(gòu)成。厚度充分大的玻璃蓋30遮斷水分從上部向攝像部13和電路部14等滲透。

粘接層20由耐濕性比絕緣層12c的低介電常數(shù)材料優(yōu)異的、紫外線硬化型或熱硬化型的環(huán)氧樹脂或硅樹脂等構(gòu)成。另外，當(dāng)在攝像部13的正上方配設(shè)有微透鏡陣列的情況下，也可以不配設(shè)粘接層20。

如圖5所示，攝像裝置1收納于固定有物鏡光學(xué)系統(tǒng)61的屏蔽殼體60的內(nèi)部，并作為攝像單元3而配設(shè)于內(nèi)窺鏡2。攝像裝置1的接合端子18經(jīng)由布線板64與信號纜線63電連接。信號纜線63與處理器4連接，該處理器4在進(jìn)行攝像裝置的控制等的同時對攝像信號進(jìn)行處理。

利用密封樹脂62將攝像元件10的側(cè)面與屏蔽殼體60的內(nèi)壁的間隙密封。密封樹脂62是從紫外線硬化型或熱硬化型的環(huán)氧樹脂或硅樹脂等耐濕性優(yōu)異的樹脂中選擇的。屏蔽殼體60由不銹鋼等金屬構(gòu)成，具有遮光功能和電磁噪聲耐性改善功能，并且具有防止水分滲透的耐濕性。另外，如后述那樣，為了內(nèi)窺鏡2的細(xì)徑化，也可以是不具備屏蔽殼體60的攝像單元。

像以上說明那樣，利用密封樹脂62和屏蔽殼體60對布線層12的側(cè)面進(jìn)行保護。但是，為了進(jìn)一步可靠地防止水分浸入到布線層12，在攝像裝置1中配設(shè)有保護部40。

如圖6所示，保護部40是在樹脂41中分散有透濕性比樹脂41低的遮斷粒子42而得到的。透濕性是通過制作規(guī)定厚度的試驗?zāi)げ凑誮isz0208(杯(cup)法)進(jìn)行評價的。例如，根據(jù)僅由樹脂41構(gòu)成的試驗?zāi)づc由分散有粒子的樹脂41構(gòu)成的試驗?zāi)さ耐笣裥缘谋容^，能夠確認(rèn)粒子的透濕性比樹脂41的透濕性低。

例如，在使用了環(huán)氧樹脂或硅樹脂作為樹脂的情況下，優(yōu)選使用由二氧化硅或氧化鋁構(gòu)成的遮斷粒子42。

而且，如果遮斷粒子42的直徑d在保護部40的厚度t的1/100以上且1/5以下，則透濕性得到較大的改善(參照圖7)。保護部40的厚度t例如是從使用電子顯微鏡對截面進(jìn)行拍攝而得到的照片中測量的值，在具有凹凸的情況下是計算平均值。另一方面，粒子的直徑d是從使用電子顯微鏡對分散前的粒子進(jìn)行拍攝而得到的照片中測量的算術(shù)平均值。遮斷粒子42(微少粉體、填料)也可以不是球形而是橢圓形、矩形、棒狀、纖維狀或無定形等。并且，粒子的直徑d可以具有規(guī)定的分布。而且，保護部40可以包含不同的粒徑的粒子，但作為在遮斷粒子42中所占的比例，優(yōu)選重量的90％以上的粒子在所述范圍內(nèi)。

關(guān)于分散有透濕性比樹脂41低的遮斷粒子42的保護部40能夠有效地防止水分浸入的原因，推測為像圖7所示那樣水分的浸入路徑p因遮斷粒子42而變長。如果遮斷粒子42的直徑d在所述范圍的下限以上，則能夠確認(rèn)規(guī)定的透濕性改善效果，如果在所述范圍的上限以下，則樹脂41中的遮斷粒子42的分散性良好，填充等也變得容易。

另外，為了更有效地得到上述效果，遮斷粒子42的含有率優(yōu)選在重量的30％以上，尤其優(yōu)選在重量的75％以上。但是，如果粒子含有率過高，則與基體的粘接強度會降低，因此優(yōu)選在重量的95％以下，尤其優(yōu)選在重量的90％以下。另外，粒子含有率是所涂敷的分散液的調(diào)合值。

攝像裝置1的布線層12是借助保護部40、密封樹脂62以及屏蔽殼體60來遮斷水分從側(cè)面滲透。因此，即使攝像裝置1是俯視尺寸小的芯片尺寸封裝型半導(dǎo)體裝置并且是低介電常數(shù)材料(low-k材料)在布線層12的側(cè)面露出的結(jié)構(gòu)，也具有較高的可靠性。

即使將攝像裝置1在例如85℃、濕度85％的高溫多濕環(huán)境中放置1000小時，該攝像裝置1的特性也不會劣化。并且，在對配設(shè)有攝像裝置1的內(nèi)窺鏡2實施了規(guī)定的滅菌處理等后，其性能也不會損壞。

<第一實施方式的變形例>

接下來要說明的第一實施方式的變形例的內(nèi)窺鏡與第一實施方式的內(nèi)窺鏡2類似，具有內(nèi)窺鏡2的效果，因此對相同功能的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同標(biāo)號并省略說明。

在內(nèi)窺鏡2中，保護部40覆蓋布線層12的側(cè)面。但是，保護部只要至少覆蓋布線層12的側(cè)面即可，換言之，保護部40可以不僅覆蓋布線層12的側(cè)面，也覆蓋玻璃蓋30、半導(dǎo)體基板11及其粘接層20的側(cè)面等。

例如，在圖8所示的第一實施方式的變形例1的內(nèi)窺鏡2a的攝像單元3a中，利用與保護部40同樣地由包含遮斷粒子42在內(nèi)的樹脂41構(gòu)成的保護部40a，不僅對攝像裝置1a的布線層12的側(cè)面進(jìn)行密封，還對屏蔽殼體60的內(nèi)部進(jìn)行密封。換言之，密封樹脂62a是在樹脂41中分散有透濕性比樹脂的透濕性低的遮斷粒子42的結(jié)構(gòu)。

接下來要說明的第一實施方式的變形例2的內(nèi)窺鏡2b的攝像裝置1b的保護部40b與第一實施方式的攝像裝置1同樣地覆蓋布線層12的側(cè)面。

但是，如圖9所示，保護部40b的遮斷粒子42的含有率在厚度方向上變化，與布線層12接觸的內(nèi)側(cè)的第一保護部40b1的粒子含有率小于外側(cè)的第二保護部40b2的粒子含有率。

保護部40b由粒子含有率不同的第一保護部40b1和第二保護部40b2構(gòu)成，因此與布線層12的粘接強度充分高，并且能夠增大保護部40b的遮斷粒子42的含有率。

而且，在圖10所示的第一實施方式的變形例3的內(nèi)窺鏡2c的包含攝像裝置1c在內(nèi)的攝像單元3c中，利用第一保護部40c1來覆蓋布線層12的側(cè)面，利用作為第二保護部40c2的密封樹脂62c對屏蔽殼體60的內(nèi)部進(jìn)行密封，其中，該密封樹脂62c的粒子含有率比第一保護部40c1高。

另外，在像變形例2、3那樣遮斷粒子42的含有率變化的情況下，最高區(qū)域的含有率優(yōu)選在重量的30％以上且重量的95％以下，尤其優(yōu)選在重量的50％以上且重量的90％以下。另一方面，最低區(qū)域的含有率可以是0％。但是，保護部整體的含有率優(yōu)選在重量的30％以上。

另外，遮斷粒子42的含有率在厚度方向上變化的保護部可以是三層以上的多層構(gòu)造，也可以是組分梯度膜。

由于攝像單元3c由粒子含有率不同的第一保護部40c1和第二保護部40c2構(gòu)成，因此與布線層12的粘接強度充分高并且能夠增大保護部中的遮斷粒子42的含有率。

<第二實施方式>

接下來，對第二實施方式的內(nèi)窺鏡2d進(jìn)行說明。內(nèi)窺鏡2d與第一實施方式的內(nèi)窺鏡2類似，因此對相同結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同標(biāo)號并省略說明。

內(nèi)窺鏡2d與第一實施方式的內(nèi)窺鏡2在保護部40d的結(jié)構(gòu)方面不同。

如圖11所示，內(nèi)窺鏡2d的攝像裝置1d的保護部40d除了包含遮斷粒子42之外還包含吸水率比樹脂41的吸水率高的吸濕粒子43。

吸水率是按照jis7209進(jìn)行評價的。例如，在使用了環(huán)氧樹脂或硅樹脂作為樹脂41的情況下，使用由炭黑、碳納米管、膨潤土或沸石構(gòu)成的吸濕粒子43。

吸濕粒子43捕獲浸入到樹脂41中的水分。因此，除了遮斷粒子42之外還包含吸濕粒子43在內(nèi)的保護部40d的防止水分浸入到布線層12的效果比保護部40好。因此，內(nèi)窺鏡2d具有內(nèi)窺鏡2的效果，可靠性進(jìn)一步提高。

即，內(nèi)窺鏡2d的前端部2a僅在使用時等暴露在高濕度環(huán)境下。例如，如果是醫(yī)療用內(nèi)窺鏡，則水分有可能在該醫(yī)療用內(nèi)窺鏡被插入到體內(nèi)的期間和使用后的滅菌處理的期間內(nèi)浸入。吸濕粒子43所捕獲的水分在不使用醫(yī)療用內(nèi)窺鏡時尤其是在干燥處理時被釋放到外部。

吸濕粒子43的含有率優(yōu)選在吸濕性改善效果明顯的重量的5％以上，上限為重量的65％。并且，遮斷粒子42的含有率與吸濕粒子43的含有率的總和優(yōu)選在重量的30％以上且重量的95％以下。

另外，通過使用具有遮光性的例如炭黑作為吸濕粒子43，能夠防止外部光向攝像元件入射。

<第二實施方式的變形例>

在第二實施方式的變形例1的內(nèi)窺鏡2e中，如圖12所示，攝像裝置1e的保護部40e是將包含遮斷粒子42在內(nèi)的第一保護部40e1、包含吸濕粒子43在內(nèi)的第二保護部40e2以及包含遮斷粒子42在內(nèi)的第三保護部40e3依次層疊而得到的三層構(gòu)造。

而且，與布線層12接觸的第一保護部40e1的粒子含有率小于外側(cè)的第三保護部40e3的粒子含有率。因此，保護部40e的粘接強度大。而且，滲透到第三保護部40e3的水分在到達(dá)保護部40e2時被保護部40e2捕獲。而且，在存在沒有被完全捕獲而通過了保護部40e2的水分的情況下，該水分被保護部40e1遮斷。

內(nèi)窺鏡2e具有內(nèi)窺鏡2d等的效果，可靠性進(jìn)一步提高。

接下來，在圖13所示的第二實施方式的變形例2的內(nèi)窺鏡2f中，在攝像單元3f的攝像裝置1f的保護部40f中，第一保護部40f1覆蓋布線層12的側(cè)面，進(jìn)一步地第二保護部40f2覆蓋第一保護部40f1，進(jìn)一步地第三保護部40f3作為密封樹脂62f對攝像裝置的后端部進(jìn)行密封。

另外，攝像單元3f不具備屏蔽殼體，物鏡光學(xué)系統(tǒng)61被固定于與玻璃蓋30接合的框部件60f中。

內(nèi)窺鏡2f具有內(nèi)窺鏡2e的效果，可靠性進(jìn)一步提高。并且，內(nèi)窺鏡2f比具有屏蔽殼體的內(nèi)窺鏡容易細(xì)徑化。

<攝像裝置>

另外，在以上的說明中，說明了特定結(jié)構(gòu)的保護部40、40a～40f覆蓋攝像裝置的布線層12的側(cè)面的內(nèi)窺鏡。但勿需贅言，能夠使用攝像裝置1、1～1f作為在要求高防濕性的環(huán)境下使用的各種攝像裝置。

例如，以下的攝像裝置的耐濕性優(yōu)異，可靠性高。

攝像裝置具有：攝像元件，其具有半導(dǎo)體基板和布線層，該半導(dǎo)體基板在第一主面上形成有受光部，在第二主面上具有與所述受光部電連接的接合端子，該布線層配設(shè)在所述半導(dǎo)體基板的所述第一主面上，是由導(dǎo)體層隔著絕緣層層疊而成的；以及玻璃蓋，其以覆蓋所述攝像元件的所述第一主面?zhèn)鹊恼w的方式粘接，

其中，該攝像裝置具有保護部，該保護部至少覆蓋所述攝像元件的所述布線層的側(cè)面，該保護部是在樹脂中分散有透濕性比所述樹脂的透濕性低的遮斷粒子而得到的。

像以上那樣，本發(fā)明不限于上述的實施方式等，能夠在不改變本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更、改變等。

標(biāo)號說明

1、1a～1f：攝像裝置；2、2a～2f：內(nèi)窺鏡；3：攝像單元；9：內(nèi)窺鏡系統(tǒng)；10：攝像元件；11：半導(dǎo)體基板；12：布線層；13：攝像部；14：電路部；15：電極焊盤；17：貫通布線；18：接合端子；20：粘接層；30：玻璃蓋；40：保護部；41：樹脂；42：遮斷粒子；43：吸濕粒子；50：密封樹脂；60：屏蔽殼體；62：密封樹脂。