CN102449996A - 摄像装置以及摄像装置的制造方法 - Google Patents

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水上雅文
丹生和男
早川聪
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Abstract

本发明的课题在于提供一种能够提高制造效率降低成本的摄像装置及其制造方法。本发明中的树脂摄像透镜在回流槽内从遮光框外部被加热，但因为由耐热性的遮光框和空间有效地隔热，所以能够抑制内部的摄像透镜的温度上升。另外，通过用热传导率低的材料构成底框，能够抑制摄像透镜的温度上升。由此，能够用耐热性低的树脂材料形成摄像透镜，能够实现成本降低。

Description

摄像装置以及摄像装置的制造方法
技术领域
本发明涉及摄像装置以及摄像装置的制造方法，尤其涉及备有树脂摄像透镜和摄像元件的摄像装置以及摄像装置的制造方法。
背景技术
近年来，组装摄像装置而带摄像功能的手机已经普及。为了方便对手机等小型电子器械组装摄影功能器件，已有提供一种单元化的照相模块，该照相模块是组装预先装有摄像透镜的光学单元、固体摄像元件、设有控制回路的装配基板而构成。
但是以往的摄像装置中，基板与摄像元件之间的信号授受是经由连接两者之间的多个金属线进行的，因此必须连接金属线的接线，花费功夫和时间，存在问题。对此专利文献1中公开了一种技术，是通过在玻璃基板背面直接装配摄像元件，不用接线也能够进行配线连接。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：特开2007-288755号公报
发明内容
发明欲解决的课题
根据专利文献1中的记载，在玻璃基板背面装配摄像元件时，是在想配线的几处配置焊球，通过使穿过内部为高温的回流槽，由熔融的焊球进行配线连接，这样能够实现简化制造工序和降低工数。但是，用于摄像透镜的光学性能高的树脂(PC等)耐热性较低，穿过回流槽时变形，光学性能劣化，存在问题。对此，可以考虑用具有耐热性的玻璃素材形成摄像元件，但这样摄像透镜的成本上升，产生别的问题。
本发明鉴于上述以往技术的问题点，目的在于提供一种能够提高制造效率、降低成本的摄像装置及其制造方法。
用来解决课题的手段
第1项的摄像装置，具有：一面备有配线部的透明基板；被配置在所述基板的所述一面、与所述配线部连接的摄像元件；被配置在所述基板另一面的树脂摄像透镜；围着所述摄像透镜的筐体；摄像装置的特征在于，
所述摄像装置的制造工序至少包括在对所述基板配置了所述摄像透镜及所述筐体的状态置于高温环境之工序，
所述筐体包括：被安装在所述基板上的热传导率低的底框；被装在所述底框上的延伸在光轴方向盖住所述摄像透镜的耐热性遮光框；在所述遮光框与所述摄像透镜之间设有空间。
根据本发明，所述筐体包括被安装在所述基板上的热传导率低的底框和被装在所述底框上的延伸在光轴方向盖住所述摄像透镜的耐热性遮光框，所述遮光框与所述摄像透镜之间设有空间，所以制造时，即使是在对所述基板配置了所述摄像透镜及所述筐体的状态经置于高温环境之工序，也能够通过所述筐体与所述空间对所述摄像透镜隔热，另外，所述底框能够抑制外部热传导到所述摄像透镜。这样，能够抑制所述摄像透镜热变性，能够抑制光学性能劣化。
由此，能够在组装了所述摄像透镜的状态下经回流工序，能够短时间低成本制造摄像装置。这里，“高温环境”是指至少维持200℃以上的环境，“热传导率低的素材”是指10W/m·K以下的素材，有例如氮化硅、氧化锆等陶瓷。另外，具有耐热性的素材是指在例如260℃下不变形的素材，有例如铝等金属等，也可以是热固化性树脂等耐热树脂。
第2项记载的摄像装置是第1项中记载的发明，其特征在于，所述底框具有与所述摄像透镜的脚部系合的凹部及/或与所述基板的相交的至少二边系合的突起，通过使所述摄像透镜系合于所述底框的凹部，或使所述底框的突起系合于所述基板相交的至少二边，在光轴方向及光轴垂直方向中的至少一个方向相对所述基板定位所述摄像透镜。这样，仅通过在所述底框上组装所述摄像透镜，就能够使所述摄像元件的摄像面中心精度良好地位于所述摄像透镜的焦点位置，能够简化制造工序。
第3项记载的摄像装置是第2项中记载的发明，其特征在于，所述底框的素材是陶瓷，所述遮光框的素材是金属或耐热树脂。
第4项记载的摄像装置是第1至3的任何一项中记载的发明，其特征在于，所述遮光框具有使射向所述摄像透镜的被摄物体光穿过的开口，在对所述基板配置了所述摄像透镜及所述筐体的状态置于高温环境的工序中，所述开口由盖部件遮蔽。这样，能够抑制外部热量经由所述遮光框的开口传导到所述摄像透镜。
第5项记载的摄像装置的制造工序，制造的摄像装置具有：一面备有配线部的透明基板；被配置在所述基板的所述一面、与所述配线部连接的摄像元件；被配置在所述基板另一面的树脂摄像透镜；围着所述摄像透镜的树脂筐体；摄像装置制造方法的特征在于，包括下述工序：
第1工序，对所述基板配置所述摄像元件和所述摄像透镜及所述筐体，形成中间组装体；
第2工序，在所述筐体周围盖上耐热性盖帽的状态，将所述中间组装体置于高温环境；
第3工序，在所述中间组装体冷却之后去除所述盖帽。
根据本发明，因为在所述筐体周围盖上耐热性盖帽的状态将所述中间组装体置于高温环境，所以，通过盖上所述盖帽能够对所述筐体及所述摄像透镜隔热，这样能够抑制所述摄像透镜热变形，能够抑制光学性能劣化。
第6项记载的摄像装置的制造方法是第5项中记载的发明，其特征在于，所述第2工序是用焊接电连接所述基板配线部与所述摄像元件的回流工序。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够提高制造效率、降低成本的摄像装置及其制造方法。
附图说明
图1：本实施方式摄像装置50的立体图。
图2：图1的结构用箭头II-II线截断、从箭头方向看到的截面图。
图3：本实施方式摄像装置的制造方法示意图。
图4：其他实施方式摄像装置的制造方法示意图。
图5：将摄像装置50装备在作为便携终端的手机100中的状态示意图。
图6：手机100的控制方框图。
图7：(a)是对玻璃基板GP装配影像传感51后的单元侧视图，(b)是(a)的结构从箭头VIIB方向看到的视图。
具体实施方式
以下参照附图，说明本发明的实施方式。图1是本实施方式摄像装置50的立体图，图2是图1的结构用箭头II-II线截断、从箭头方向看到的截面图。如图2所示，摄像装置50备有：具有光电变换部51a、作为固体摄像元件的CMOS型影像传感51；在该影像传感51的光电变换部51a上成被摄物体像的摄像透镜10；背面装有影像传感51的为矩形板状平行平板的透明玻璃基板GP；覆盖摄像透镜10的筐体20。图2中，HB是固定在玻璃基板GP配线部的焊球，与玻璃基板GP背面相接的焊球HB用虚线表示。
在上述影像传感51的受光侧中央部上二维配置像素(光电变换元件)，形成作为受光部的光电变换部51a，在其周围形成信号处理回路(没有图示)。这种信号处理回路由依次驱动各像素得到信号电荷的驱动回路、将各信号电荷变换为数码信号的A/D变换部、用该数码信号形成图像信号输出的信号处理部等构成。在影像传感51受光侧的平面外缘附近形成了多个端子51b(请参照图7(b))，而在玻璃基板GP背面(下面)通过金属镀气等形成了为印刷配线的配线部GPa。影像传感51的端子部51b通过植球SB(请参照图7(a))与配线部GPa电连接。
影像传感51将光电变换部51a输出的信号电荷变换为数码YUV信号等图像信号，经由配线部GPa输出到没有图示的外部回路(例如装有摄像装置的上位装置所备的控制回路)，从外部回路接受用来驱动影像传感51的电压和时钟信号的供给。Y是亮度信号，U(＝B-Y)是青和亮度信号的色差信号Cb，V(＝R-Y)是红和亮度信号的色差信号Cr。摄像元件并不局限于上述CMOS型影像传感，也可以使用CCD等其他影像传感。
由遮光性材料构成的筐体20由陶瓷底框21和铝质略圆筒状的遮光框22组成。底框21具有：矩形平板状本体21a；从本体21a侧缘向下方壁状突出围着玻璃基板GP的突起21b；突出于本体21a上面的环状壁21c。本体21a中央形成了矩形状的开口21d。环状壁21c的内侧构成凹部。
将底框21装到玻璃基板GP上时，本体21a的下面碰到玻璃基板GP的上面，突起21b碰到玻璃基板GP的侧缘，这样底框21和玻璃基板GP在摄像透镜10的光轴方向以及光轴垂直方向被定位。并且可以用没有图示的耐热性粘结剂将底框21固定于玻璃基板GP。另外，突起21b围着玻璃基板GP、即系合于玻璃基板GP的四周边，但也可以构成是至少系合于玻璃基板GP的相交的二边的突起。此时，优选使突起通过粘结或弹簧与玻璃基板GP的边系合。
遮光框22具有：圆筒状本体22a；从本体22a上端向半径方向内向延伸的突缘部22b；形成在突缘部22b中央的圆形开口22c。使本体22a下端嵌合于底框21的环状壁21c的外周，这样遮光框22被同轴性安装到底框21上。并且可以用没有图示的耐热性粘结剂将遮光框22固定于底框21。
被设在玻璃基板GP表面一侧(上侧)筐体20中央的摄像透镜10中，从物体侧起，以第1透镜L1、第2透镜L2、第3透镜L3之顺序，延伸在轴线方向的突缘部之间相互接合，用粘结剂固定，这样精度良好地确保了透镜间的距离。最靠近影像传感51的第3透镜L3的突缘部L3a端面碰到底框21本体21a的上面，且突缘部L3a的外周嵌合于环状壁21a的内周。
这样，摄像透镜10与底框21精度良好地定位。也就是说，只要管理好突缘部L3a光轴方向的长度(端面相对透镜部的位置)、底框21本体21a的厚度、玻璃基板GP的厚度，就能够精度良好地在光轴方向定位摄像透镜10和影像传感51。另外，只要管理好突缘部L3a外周面、与其系合的底框21环状壁21c、突起21b、与其系合的玻璃基板GP的尺寸形状，就能够精度良好地在光轴垂直方向定位摄像透镜10和玻璃基板GP1。因此，通过精度良好地在玻璃基板GP上装配影像传感51，摄像透镜10的焦点位置穿过玻璃基板GP，与影像传感51光电变换部51a的中央精度良好地一致。并且，在底框21环状壁21c内侧设有周槽21e(没有图示)，第3透镜L3通过充填在周槽21e内的耐热性粘结剂，被固定于底框21。
第3透镜L3突缘部L3a构成摄像透镜10的脚部，通过该脚部碰到底框21本体21a且与环状壁21c嵌合，可以进行光轴方向和光轴垂直方向的定位。本实施方式中是进行光轴方向和光轴垂直方向两方向的定位，但也可以用本结构仅进行任意一方向的定位，另一方向的定位用其他方法进行。
第1透镜L1突缘部L1a上部固定着圈板状遮光部件SH1，第2透镜L2突缘部L2a上部固定着圈板状光阑部件AP，第3透镜L3突缘部L3a上部固定着环状遮光部件SH2。由遮光部件SH1、SH2防止不要光入射到筐体20内部，能够抑制重像和反射光斑。穿过遮光框22中央开口22c入射到摄像透镜10的光线(被摄物体光)穿过底框21开口21d，透过玻璃基板GP成像于影像传感51的光电变换部51a。
由图2可知，在遮光框22与摄像透镜10之间设有筒状空间SP，由此确保隔热性。
接下去参照图3，说明本实施方式摄像装置的制造方法。图3是本实施方式摄像装置的制造方法示意图。首先如图7所示，对玻璃基板GP平行地安装影像传感51进行单元化。具体如下，在玻璃基板GP背面用金属镀气等形成多个为印刷配线的配线部GPa，在其内侧端上形成以例如金为素材的植球SB，使植球SB接触影像传感51端子51b并相对振动，用摩擦热熔接。由此能够进行端子51b与配线部GPa的连接。
接下去在配线部GPa的外侧端分别固定焊球HB。也可以代替植球用焊接镀金(ハンダメツキ)进行端子51b与配线部GPa的连接，但此时焊接镀金的熔融温度必须比焊球HB高。
进一步如图3(a)所示，在背面装有影像传感51的玻璃基板GP上装配固定底框21和摄像透镜10，并且在底框21上固定遮光框22。遮光框22的圆形开口22c用铝质盖部件DP覆盖(第1工序)。也可以贴铝质封条以代替盖部件DP。以上称为中间组装体MA。进一步使固定在玻璃基板GP配线部GPa的焊球HB，接触到载有其他电子回路零件(没有图示)的印刷基板CB的印刷配线LF上，在印刷基板CB上载置中间组装体MA。
接下去如图3(b)所示，在由加热器HT加热的回流槽RB内，在240℃下与印刷基板CB一起保持中间组装体MA(置于高温环境之工序或第2工序)10秒钟(例如电子零件动作得到保证的时间和温度)。由此与其他没有图示的电子回路接线，同时焊球HB因加热器HT的热而熔融，配线部GPa与印刷基板CB的印刷配线LF电连接。但是熔融温度比焊球HB高的植球SB与端子51b的固定不会剥离。通过上述进行外部电子回路与影像传感51的接线，能够大大减少接线作业。
此时，摄像透镜10在回流槽RB内从遮光框22外部被加热，但铝质遮光框22和空间SP有效地隔热，所以能够抑制内部摄像透镜10的温度上升。另外，底框21是陶瓷的所以导热性低，能够抑制摄像透镜10的温度上升。这样能够抑制摄像透镜10的热变形。因此，可以用耐热性低的树脂素材形成摄像透镜10，能够实现成本降低。
然后如图3(c)所示，从回流槽RB取出中间组装体MA进行冷却(第3工序)，熔融焊球固化(H)，影像传感51端子通过配线部GPa永久性连接于印刷基板CB的印刷配线LF。进一步取下盖部件DP，由此能够制造摄像装置50。取下的盖部件DP可以再利用。
图4是另一实施方式摄像装置制造方法的示意图。本实施方式中遮光框22可以是耐热性低的树脂制的。首先与上述相同，对玻璃基板GP组装影像传感51进行单元化。
进一步如图4(a)所示，在背面装有影像传感51的玻璃基板GP上装配、固定底框21和摄像透镜10，并在底框21上固定遮光框22。进一步在遮光框22以及底框21外侧套盖陶瓷盖帽CP(上端封闭的圆筒状或方筒状)。优选该状态时在盖帽P与遮光框22之间留有间隙Δ，但与底框21可以嵌合相接。进一步使固定在玻璃基板GP配线部GPa的焊球HB，接触到载有其他电子回路零件(没有图示)的印刷基板CB的印刷配线LF上，在印刷基板CB上载置中间组装体MA。
接下去如图4(b)所示，在由加热器HT加热的回流槽RB内，在240℃下与印刷基板CB一起保持中间组装体MA(置于高温环境之工序或第2工序)10秒钟(例如电子零件动作得到保证的时间和温度)。由此与其他没有图示的电子回路接线，同时焊球HB因加热器HT的热而熔融，配线部GPa与印刷基板CB的印刷配线LF电连接。但是熔融温度比焊球HB高的植球SB与端子51b的固定不会剥离。通过上述进行外部电子回路与影像传感51的接线，能够大大减少接线操作。
此时，摄像透镜10在回流槽RB内从盖帽CP外部被加热，但通过陶瓷盖帽CP及遮光框22双重隔热，所以能够有效地抑制内部摄像透镜10的温度上升。另外底框21是陶瓷的所以导热性低，能够抑制摄像透镜10的温度上升。这样能够抑制摄像透镜10的热变形。因此，可以用耐热性低的树脂素材形成摄像透镜10，能够实现成本降低。
然后如图4(c)所示，从回流槽RB取出中间组装体MA进行冷却(第3工序)，熔融焊球固化(H)，影像传感51端子通过配线部GPa永久性连接于印刷基板CB的印刷配线LF。进一步取下盖帽CP，由此能够制造摄像装置50。取下的盖帽CP可以再利用。盖帽CP也可以不是陶瓷制的而是例如铝等金属制的。
对上述摄像装置50的使用形态作说明。图5是将摄像装置50装备于作为便携终端的手机100中的状态示意图。图6是手机100控制的方框图。
摄像装置50如下配设，例如摄像透镜筐体20的物体一侧端面设在手机100背面(以液晶显示部一侧为正面)，在相当于液晶显示部下方的位置。
摄像装置50通过玻璃基板GP配线部GPa(图2)与手机100控制部101(请参照图6)连接，向控制部101输出亮度信号、色差信号等图像信号。
手机100如图6所示，备有：统括性控制各部并实行与各种处理相应的程序的控制部(CPU)101通过键输入编号等的输入部60；显示所定数据及摄影图像、映像等的显示部70；与外部服务器之间实现各种信息通信的无线通信部80；记忆手机100系统程序、各种处理程序以及终端ID等诸必要数据的记忆部(ROM)91；用作作业区域的一时性记忆部(RAM)92，一时性存储由控制部101实行的各种处理程序、数据或处理数据或摄像装置50摄影的摄像数据等。
持手机100的摄影者将摄像装置50的摄像透镜10朝向被摄物体，图像信号被影像传感51取入。在所望的快门时机摄影者按下图5所示的按钮B T作释放，图像信号被摄像装置50取入。从摄像装置50输入的图像信号被送到上述手机100的控制系统，记忆在记忆部92或显示在显示部70，进一步通过无线通信部80作为映像信息被送往外部。
以上参照实施方式对本发明作了说明，但本发明并不应解释为局限于上述实施方式，可以有适宜的变更和改良。遮光框22可以由耐热性树脂形成。玻璃基板GP上面可以设IR遮挡过滤膜。
符号说明
10    摄像透镜
20    筐体
21    底框
21a   本体
21b   突起
21c   环状壁
21d   开口
21e   周槽
22    遮光框
22a   本体
22b   突缘部
22c   圆形开口
50    摄像装置
51    影像传感
51a   光电变换部
AP    光阑部件
CP    盖帽
DP    盖部件
GP    玻璃基板
GPa   配线部
HB    焊球
HT    加热器
L1    第1透镜
L1a   突缘部
L2    第2透镜
L2a   突缘部
L3    第3透镜
L3a   突缘部
MA    中间组装体
RB    回流槽
SH1   遮光部件
SH2   遮光部件
SP    空间
Δ    间隙

Claims (6)

1.一种摄像装置，具有：一面备有配线部的透明基板；被配置在所述基板的所述一面、与所述配线部连接的摄像元件；被配置在所述基板另一面的树脂摄像透镜；围着所述摄像透镜的筐体；摄像装置的特征在于，
所述摄像装置的制造工序至少包括在对所述基板配置了所述摄像透镜及所述筐体的状态置于高温环境之工序，
所述筐体包括：被安装在所述基板上的热传导率低的底框；被装在所述底框上的延伸在光轴方向盖住所述摄像透镜的耐热性遮光框；在所述遮光框与所述摄像透镜之间设有空间。
2.如权利要求1中记载的摄像装置，其特征在于，
所述底框具有与所述摄像透镜的脚部系合的凹部及/或与所述基板的相交的至少二边系合的突起，
通过使所述摄像透镜系合于所述底框的凹部，或使所述底框的突起系合于所述基板相交的至少二边，在光轴方向及光轴垂直方向中的至少一个方向相对所述基板定位所述摄像透镜。
3.如权利要求2中记载的摄像装置，其特征在于，所述底框的素材是陶瓷，所述遮光框的素材是金属或耐热树脂。
4.如权利要求1至3的任何一项中记载的摄像装置，其特征在于，
所述遮光框具有使射向所述摄像透镜的被摄物体光穿过的开口，
在对所述基板配置了所述摄像透镜及所述筐体的状态置于高温环境的工序中，所述开口由盖部件遮蔽。
5.一种摄像装置的制造工序，制造的摄像装置具有：一面备有配线部的透明基板；被配置在所述基板的所述一面、与所述配线部连接的摄像元件；被配置在所述基板另一面的树脂摄像透镜；围着所述摄像透镜的树脂筐体；摄像装置制造方法的特征在于，包括下述工序：
第1工序，对所述基板配置所述摄像元件和所述摄像透镜及所述筐体，形成中间组装体；
第2工序，在所述筐体周围盖上耐热性盖帽的状态，将所述中间组装体置于高温环境；
第3工序，在所述中间组装体冷却之后去除所述盖帽。
6.如权利要求5中记载的摄像装置的制造方法，其特征在于，所述第2工序是用焊接电连接所述基板配线部与所述摄像元件的回流工序。
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