JP2004007499A

JP2004007499A - 撮像素子チップモジュール及び撮像素子チップの取付方法

Info

Publication number: JP2004007499A
Application number: JP2003082089A
Authority: JP
Inventors: Mitsufumi Misawa; 三沢　充史
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP4184125B2; US7172923B2; US20030203532A1

Abstract

【課題】簡単な構成でデジタルカメラの薄型化に寄与する撮像素子チップモジュール及び撮像素子チップの取付方法を提供する。
【解決手段】ＣＣＤチップ２の受光面４の周囲のチップ表面２ａには、半田ボールのチップ端子６が矩形状に配列され、この外方に矩形の枠状をしたゴム製の防塵用部材１１が貼り付けてある。回路基板３には、受光面４を露呈する開口３ａが形成され、これを防塵用の透明なカバーガラス５が覆っている。回路基板３の基板表面３ｂには、チップ端子６に対応した半田ボールの基板端子７が設けられている。ＣＣＤチップ２と回路基板３とを平行にしてチップ端子６と基板端子７を付け合わせて超音波を与えると、端子６，７が溶着して撮像素子チップモジュール１０が完成する。チップ表面２ａと基板表面３ｂとの隙間が防塵用部材１１によって塞がれ、塵等の侵入が防止される。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ等の薄型化に寄与する撮像素子チップモジュール及び撮像素子チップの取付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年急速に普及しているデジタルカメラやビデオカメラ（以下デジタルカメラ等という）の本体内には、受光面に光学的に結像された画像を光電変換して画像信号を出力するＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子チップが組み込まれている。このような撮像素子チップは、ベアチップ，すなわち受光面を露出したままの状態では受光面に塵や埃が付着するため、撮像素子チップをパッケージの中に密閉した撮像素子パッケージの状態でデジタルカメラ等に組み込まれるのが一般的である。
【０００３】
ところが、上記のような撮像素子パッケージでは、カメラを小型化しにくいため、ベアチップのままで装置に組み込むことが提案されている（例えば特許文献１記載の原稿読み取り装置）。この装置では、光学レンズと筐体（レンズ鏡筒）と回路基板とによって密閉空間を形成し、この回路基板上にベアチップ状態の撮像素子チップを固定してある。
【０００４】
また、マイクロレンズを設けた受光面のエリアのみを覆うように透明部材からなる気密封止部を撮像素子チップの表面に設けることにより、実装サイズの小型化を図った固体撮像装置が知られている（例えば特許文献２）。
【０００５】
ところで、カメラを薄型化するには、撮影光学長を短縮することが有効であるが、撮影レンズのズーム倍率や光学性能の面で問題がある。そこで、撮影光学長を維持したままカメラを薄型化するには、撮像素子チップの受光面から後方（撮影レンズと反対側）の寸法を抑えることが有効である。これを実現するためには、回路基板に開口を形成し、この開口に撮影光学系を挿通することにより、回路基板の厚みを撮影光学長の中に含ませることが提案されている（例えば特許文献３）。
【０００６】
この特許文献３記載の装置では、撮影光学系であるレンズ鏡筒のフランジ部に透光部材及びフイルムキャリアを介して撮像素子チップ（ＣＣＤチップ）を取り付け、フイルムキャリアのリードを回路基板の接続ランドに接合してある。そして、フイルムキャリアと撮像素子チップの周囲との間にエポキシ樹脂からなる封止剤を充填し、湿気等の外部雰囲気を遮断して撮像素子チップを保護している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１８６４９号公報
【特許文献２】
特開平７−２０２１５２号公報
【特許文献３】
特開平１１−１９１８６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献３記載の装置では、撮像素子チップのインナーリードとフイルムキャリアとを接続し、更にフイルムキャリアのアウターリードを回路基板の接続ランドに接合するため、半田付け工程が複雑になる。また、半田付け工程が終了した後に、更に封止剤の充填工程を必要とする。すなわち、前記装置は、構成が複雑なため製造工程も複雑になり、コストアップを招くという欠点がある。
【０００９】
本発明は、簡単な構成でデジタルカメラの薄型化に寄与する撮像素子チップモジュール及び撮像素子チップの取付方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の撮像素子チップモジュールは、受光面を有する撮像素子チップと、この撮像素子チップを駆動する駆動回路が構成された回路基板とからなり、この回路基板に形成した開口から受光面を露呈するように撮像素子チップの受光面側のチップ表面と回路基板の基板表面とを所定の固着手段により固着するものである。また、前記固着手段の内側又は外側に弾性体を設け、前記チップ表面と基板表面との隙間を塞いで防塵するものである。また、前記弾性体は、前記チップ表面に予め接合されているものである。
【００１１】
また、前記回路基板の開口は、光透過性を有するカバー部材により塞がれているものである。また、前記回路基板は、被写体光を撮像素子チップの受光面に結像させる撮影レンズの鏡筒に取り付けられるものである。また、前記受光面は、スペーサを介した光透過性を有するカバー部材で覆われているものである。
【００１２】
また、前記固着手段は、前記チップ表面に設けられた半田製のチップ端子と、このチップ端子と付け合わせて溶着され、前記基板表面に設けられた半田製の基板端子とからなり、前記撮像素子チップと回路基板とを固着するとともに撮像素子チップと回路基板とを電気的に接続するものである。また、前記チップ端子は、半田ボールとしたものである。また、前記基板端子は、半田から形成した平板状のハンダランドとしたものである。また、前記チップ端子，基板端子は、それぞれ溶着のみに用いられるダミーの端子を含むものである。
【００１３】
本発明の撮像素子チップの取付方法は、受光面を有する撮像素子チップを、前記受光面を露呈する開口が形成された回路基板に取り付ける撮像素子チップの取付方法において、前記撮像素子チップの受光面側のチップ表面にチップ端子を設け、前記回路基板の基板表面にチップ端子に対応する基板端子を設けるとともに、前記チップ端子と基板端子のうち少なくともいずれか一方を半田から形成し、前記チップ端子と基板端子とを付け合わせて少なくとも一方の端子を溶融しながら回路基板に対する撮像素子チップの位置決めを行う位置決め工程と、この位置決め工程終了後に溶融した端子を硬化させて撮像素子チップを回路基板に固着する固着工程とからなるものである。また、前記半田から形成した端子を半田ボールとしたものである。また、前記チップ端子と基板端子のうち一方を半田ボールとするとともに、他方を半田から形成した平板状のハンダランドとしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を示す図１において、撮像素子チップモジュール１は、撮像素子チップであるＣＣＤチップ２と、この上に平行に固定され、ＣＣＤチップ２を駆動する駆動回路が構成された回路基板３とからなる。回路基板３には、ＣＣＤチップ２の受光面４を露呈する開口３ａが形成されており、これを板状をした防塵用の透明なカバーガラス５が覆っている。また、前記受光面４の周囲のチップ表面２ａには、半田ボールのチップ端子６が矩形状に配列されている。また、チップ端子６に対応した半田ボールの基板端子７が回路基板３の基板表面３ｂに設けられている（図２参照）。
【００１５】
図２に示すように、チップ端子６と基板端子７とを付け合わせて超音波を与えると、互いに溶融するから、この間にＣＣＤチップ２が回路基板３に対して平行になるように位置決めを行った後、超音波の付与を停止すると、チップ端子６と基板端子７とが硬化して溶着する。これにより、ＣＣＤチップ２が回路基板３に固定されると同時に、これらが互いに電気的に接続される。前記回路基板３には、図示していないが、ＣＣＤチップ２を駆動するための駆動回路が、周知のプリント配線と、これに実装された部品とから構成されている。なお、チップ端子６と基板端子７には、溶着のみに使用されるダミー端子を含むようにしてもよい。
【００１６】
このように構成された撮像素子チップモジュール１は、図２に示すように、撮影レンズ８を保持したレンズ鏡筒９のフランジ部９ａにエポキシ樹脂等の接着剤によって接着され、カバーガラス５に塵や埃が付着することが防止される。また、レンズ鏡筒９に固着された撮像素子チップモジュール１は、レンズユニット１２として携帯電話やデジタルカメラ等に組み込まれる。なお、撮像素子チップモジュール１０からカバーガラス５を省略してもよい。なお、接着剤の代わりに、ビス等を用いてもよい。
【００１７】
次に、第２実施形態を示す図３において、撮像素子チップモジュール１０は、前記第１実施形態において、チップ端子６の外方のチップ表面２ａに、矩形の枠状をしたゴム製の防塵用部材１１を予め貼り付けてある。これにより、図４に示すように、チップ端子６と基板端子７とを溶着すると、チップ表面２ａと基板表面３ｂとの隙間が防塵用部材１１によって塞がれ、前記隙間から塵や埃が侵入して受光面４に付着するのが防止される。なお、防塵用部材１１の弾性による反発力は、端子６，７同士の溶着による接着力より弱いものとする。
【００１８】
撮像素子チップモジュール１０は、レンズ鏡筒９のフランジ部９ａに接着等の取付手段によって取り付けられるから、カバーガラス５に塵や埃が付着することが防止される。また、レンズ鏡筒９と撮像素子チップモジュール１０とからなるレンズユニット１３は、携帯電話やデジタルカメラ等に組み込まれる。なお、撮像素子チップモジュール１０のカバーガラス５側はレンズ鏡筒９によって防塵されるため、カバーガラス５を省略してもよい。また、カバーガラス５は、端子６，７の溶着によるＣＣＤチップ２と回路基板３との固着の後に、回路基板３に取り付けるようにしてもよい。
【００１９】
次に、第３実施形態を示す図５において、撮像素子チップモジュール１５のＣＣＤチップ１６は、防塵用部材１７をチップ端子１８と受光面１９との間に設けてある。ＣＣＤチップ１６に接合される回路基板２０の基板端子２１（図８参照）は、チップ端子１８に対応した位置に設けられている。また、ＣＣＤチップ１６は、駆動のために用いられる有効なチップ端子１８の他、溶着のためだけに用いられるダミーのチップ端子２２が四隅に設けてある。また、回路基板２０には、チップ端子２２に対応するダミーの基板端子２３（図８参照）が設けられている。なお、本実施形態では、回路基板２０の開口２０ａを覆う防塵用のカバーガラスは設けていない。
【００２０】
次に、第４実施形態を示す図６において、撮像素子チップモジュール２５は、回路基板３の開口３ａを覆うように、ホルダ２８を回路基板３に取り付けてある。ホルダ２８に形成された開口２８ａには、これを覆うように板状をしたカバーガラス２９が取り付けられている。これにより、光透過性を確保しながら開口３ａが防塵される。また、ホルダ２８のサイズは、レンズ鏡筒９の内径より小さくしてあるから、デジタルカメラの光軸方向の厚みに影響を与えることがない。
【００２１】
また、第５実施形態を示す図７において、撮像素子チップモジュール３０は、ＣＣＤチップ２の受光面４の上方を矩形の枠状をしたセラミックス製のスペーサ３１を介して板状をしたカバーガラス３２で覆ったものである。スペーサ３１及びカバーガラス３２は、回路基板３にＣＣＤチップ２を固定した際に、開口３ａ内に収納されるから、撮像素子チップモジュール３０の厚みはもちろん全体のサイズになんら影響を与えない。
【００２２】
次に、第６実施形態を示す図８において、撮像素子チップモジュール４０は、前記第３実施形態のＣＣＤチップ１６にスペーサ３１及びカバーガラス３２を設けたものである。
【００２３】
次に、ＣＣＤチップを回路基板に取り付ける取付方法の実施形態を以下に説明する。なお、以下に説明する実施形態では、説明を簡略化するために上述したような防塵用部材を省略してあるが、実際には設けられているものとする。第７実施形態を示す図９及び図１０において、ＣＣＤチップ５０の受光面５１は枠状のスペーサ５２を介して板状をした防塵用のカバーガラス５３に覆われている。また、ＣＣＤチップ５０のチップ表面５０ａには、複数個の半田ボールの端子５４が、受光面５１を挟んで平行にそれぞれライン状に配列されている。
【００２４】
ＣＣＤチップ５０を取り付ける回路基板５８には、カバーガラス５３を受け入れる開口５９が形成され、この周囲の裏面５８ａには、前記端子５４に対応した半田ボールの端子６１が設けられている。
【００２５】
前記ＣＣＤチップ５０を回路基板５８に位置決めする際に、ＣＣＤチップ５０の下方から矩形状をした治具６６がチップ背面５０ｂにあてがわれる。治具６６の一方の相対する２辺には、ＣＣＤチップ５０の端面５０ｃ，５０ｄと当接される突条部６６ａ，６６ｂが形成され、また、他方の相対する２辺には、ＣＣＤチップ５０の端面５０ｅ，５０ｆと当接される突条部６６ｃ，６６ｄが形成されている。これら突条部６６ａ〜６６ｄの高さは、ＣＣＤチップ５０と回路基板５８との平行度を調整する際に邪魔にならないように、ＣＣＤチップ５０の厚みより低く設定されている。
【００２６】
治具６６の中央部には、矩形状の開口６６ｅが形成され、この中に棒状をしたアーム６８の端部６８ａが挿入され、回動自在に軸支されている。また、治具６６の突条部６６ａ，６６ｂ近傍には、細長い形状をした超音波ホーン７１，７２を挿通する長孔６６ｆ，６６ｇが形成されている。
【００２７】
ＣＣＤチップ５０を回路基板５８に取り付けるには、まず回路基板５８を水平に固定しておく。そして、ＣＣＤチップ５０を治具６６の上面に載せ、回路基板５８の下方から回路基板５８に向かって治具６６を上昇させる。ＣＣＤチップ５０の端子５４を回路基板５８の端子６１に付け合わせた後、長孔６６ｆ，６６ｇから超音波ホーン７１，７２を挿入してチップ背面５０ｂに押し当てる。
【００２８】
超音波ホーン７１，７２を駆動すると、超音波ホーン７１，７２から端子５４，６１に超音波が与えられ、互いに当接した先端部同士が溶融し、融合して一体的になる。この間に、アーム６８を図８の上下方向に移動することによりＣＣＤチップ５０と回路基板５８との間隔を調整し、治具６６を傾けることによりＣＣＤチップ５０と回路基板５８との平行度を調整する。
【００２９】
前記調整作業は、受光面５１にレーザ光線を当て、受光面５１での反射光を顕微鏡で観察しながら行う。調整作業が終わったら、超音波ホーン７１，７２の駆動を停止する。これにより、直ちに端子５４，６１が硬化して互いの先端部分が一体化する（溶着する）から、ＣＣＤチップ５０が回路基板５８に固定され、撮像素子チップモジュール７５が完成する。
【００３０】
撮像素子チップモジュール７５は、図１１に示すように、レンズ鏡筒７６のフランジ部７６ａに取り付けられる。フランジ部７６ａには、位置決め用のボス７７が複数個設けられ、回路基板５８には、ボス７７に対応した孔５８ｂが形成されている。回路基板５８の孔５８ｂにフランジ部７６ａのボス７７を嵌め込むようにして回路基板５８をフランジ部７６ａの内壁面に付け合わせた後、複数のビス７８によってねじ止めすれば、受光面５１が撮影レンズ７９の撮影光軸Ｌに対して垂直、かつ受光面５１と撮影レンズ７９との間隔が所定範囲内になる。
【００３１】
次に、第８実施形態を示す図１２及び図１３において、治具８０は、第７実施形態の治具６６と同様に矩形状をしているが、少なくとも一方の相対する突条部８０ａ，８０ｂが、ＣＣＤチップ５０の厚みより高く、かつ治具８０にＣＣＤチップ５０を保持した状態でＣＣＤチップ５０の端子５４の上部が突出する高さに設定されている。なお、端子５４の高さは突条部８０ａ，８０ｂより十分に高くする。また、突条部８０ａ，８０ｂの頂上部８１，８２は平面状に形成されている。また、治具８０の突条部８０ａ，８０ｂ近傍には、前記超音波ホーン７１，７２が挿入される長孔８０ｃ，８０ｄが形成されている。
【００３２】
回路基板８３の端子８４は、前述した半田ボールではなく、平板状をしたハンダランドにしてある。これは、半田ボール同士の場合よりもＣＣＤチップ５０の端子８１が接触できる範囲が広くなるため、例えば、回路基板８３に多少の製造誤差があっても、ＣＣＤチップ５０の端子８１と回路基板８３の端子８４との位置がずれて接触しないというような事故を未然に防ぐことができる。
【００３３】
治具８０は、図面の上下方向に移動自在とされており、回路基板８３は、治具８０の上方の所定位置に予め固定される。ＣＣＤチップ５０を治具８０に保持した状態で治具８０を上昇させ、ＣＣＤチップ５０の端子５４を端子８４に付け合わせた後、第４実施形態と同様に、超音波ホーン７１，７２から端子５４，８４に超音波を与える。
【００３４】
端子５４，８４が溶融するから、平面状に形成された突条部８０ａ，８０ｂの頂上部８１，８２が回路基板８３の下面８３ａに当接するまで、治具８０を更に上昇させて回路基板８３側へ押しつける。これにより、ＣＣＤチップ５０と回路基板８３とが平行でかつ所定の間隔で位置決めされる。超音波ホーン７１，７２の駆動を停止すると、直ちに端子５４，８４同士が硬化して一体化するから、ＣＣＤチップ５０が回路基板８３に固定され、撮像素子チップモジュール８５が完成する。
【００３５】
前記第７，８実施形態においては、矩形状をした治具を用いたが、図１４に示すように、Ｔ字型をした治具８６を用いてもよい。この治具８６は、各端部８６ａ〜８６ｃが直角に屈曲された形状をしており、治具８６を水平面内のＸ方向，Ｙ方向に移動させることにより、各端部８６ａ〜８６ｃがＣＣＤチップ８７の端面に当接してＣＣＤチップ８７をＸ方向，Ｙ方向にそれぞれ移動させる。なお、ＣＣＤチップ８７の端子８８は、受光面８９を取り囲むように矩形の枠状に配列されている。なお、ＣＣＤチップ８７の受光面８９は枠状のスペーサ９１を介して板状をした防塵用のカバーガラス９２に覆われている。
【００３６】
以上説明した本発明の撮像素子チップモジュールは、デジタルカメラや携帯電話に組み込んで使用される。デジタルカメラの外観を示す図１５及び図１６において、デジタルカメラ１００のカメラ本体１０１の前面の右上部には、対物側ファインダ窓１０２が設けられており、中央部には、開閉自在にスライド操作される半月状のレンズバリア１０３が組み付けられている。このレンズバリア１０３が開放位置にスライド操作された時に、撮影レンズ１０４、ストロボ発光部１０５等が露呈する。また、カメラ本体１０１の上面には、シャッタボタン１０６が設けられている。
【００３７】
カメラ本体１０１の背面には、接眼側ファインダ窓１０７，ＬＣＤパネル１０８，各種操作を行うための操作ボタン１１０，カーソル操作ボタン１１１が設けられている。また、ＬＣＤパネル１０８は、撮影モードに設定された時に被写体確認用の画像であるスルー画を表示する電子ビューファインダとして使用される。また、再生モードでは、記録画像の再生表示を行う。また、セットアップモードにおいては、各種設定画面等が表示される。
【００３８】
操作ボタン１１０は、電源ボタン１１２，モード選択ボタン１１３，決定ボタン１１４の３つのボタンで構成されている。電源ボタン１１２は、電源スイッチのオン／オフ切替を行う時に、ユーザに押圧操作される。また、モード選択ボタン１１３は、撮影を行う撮影モード／記録画像を再生表示する再生モード／各種設定を行うセットアップモード等のモード切替時にユーザにより押圧操作される。決定ボタン１１４は、セットアップモード等で選んだ選択肢を確定する際にユーザによって押圧操作される。
【００３９】
カーソル操作ボタン１１１は、円形状のボタンであり、この円周を等分割する上下左右の４箇所が押圧操作部となっており、それぞれを操作することによりカーソルを上下左右に移動させることができる。
【００４０】
前述の操作ボタン１１０，及びカーソル操作ボタン１１１を操作することにより、各種設定・操作を行うことができる。例えば、モード選択ボタン１１３を押圧操作してセットアップモードにしたときに、ＬＣＤパネル１０８の設定画面内に表示されたメニューのうち該当する項目にカーソルを移動させ、決定ボタン１１４を押圧操作することにより、該当する項目が選択されて各種操作を行うことができる。
【００４１】
カメラ本体１０１の側面には、スロット１１５が設けられており、メモリカード１１６が、このスロット１１５に挿脱自在に取り付けられる。メモリカード１１６としては、不揮発性の半導体メモリであるフラッシュメモリが使用されている。このメモリカード１１６内には、記録画像のデータを記録する領域と、この記録画像を管理するためのデータが記録されるファイル管理領域とが設けられている。
【００４２】
デジタルカメラ１００の電気構成を示す図１７において、撮影レンズ１０４の背後には、本発明の撮像素子チップモジュール１０が配置されている。撮像素子チップモジュール１０は、撮影レンズ１０４を保持するレンズ鏡筒のフランジ部（図示せず）に取り付けられる。撮影レンズ１０４を透過した被写体光が、撮像素子チップモジュール１０のＣＣＤチップ２に画像データとして取得される。なお、一体化された撮影レンズ１０４，レンズ鏡筒及び撮像素子チップモジュール１０は、レンズユニットとしてカメラ本体１０１に組み込むようにするのがよい。
【００４３】
撮像素子チップモジュール１０は、ドライバ１２２及びタイミングジェネレータ１２３を介して、デジタルカメラ１００の全体を制御するＣＰＵ１２４に接続されている。このＣＰＵ１２４が、クロック信号を発生させるタイミングジェネレータ１２３と、ドライバ１２２を制御することにより撮像素子チップモジュール１０を駆動させる。なお、ドライバ１２２は、撮像素子チップモジュール１０の回路基板３に含まれるようにしてもよい。
【００４４】
撮像素子チップモジュール１０から出力された画像データは、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１２５に入力され、ＣＣＤチップ２の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ，Ｇ，Ｂの画像データとして出力される。ＣＤＳ１２５から出力された画像データは、増幅器（ＡＭＰ）１２６で増幅されて、Ａ／Ｄ変換器１２７でデジタルデータに変換される。デジタル化された画像データは、画像信号処理部１２８に送信される。画像信号処理部１２８は、データバス１２９を介して、ビデオメモリ１３０及びバッファメモリ１３１に接続されており、それぞれに画像データを書き込む。
【００４５】
ビデオメモリ１３０は、ＬＣＤパネル１０８を電子ビューファインダとして使用する際に、解像度の低い画像データが一時的に記録される。ビデオメモリ１３０に記録された画像データは、データバス１２９を介してＬＣＤドライバ１３２に送信され、ＬＣＤパネル１０８に表示される。バッファメモリ１３１は、撮像された高解像度の画像データが一時的に記録される。このバッファメモリ１３１から読み出された画像データは、データバス１２９を介して接続されている圧縮・伸張処理部１３４により、ＪＰＥＧ等の圧縮方式により圧縮される。圧縮された画像データは、ＣＰＵ１２４がメディアコントローラ１３５を制御して、記録媒体であるメモリカード１１６に記録される。
【００４６】
また、ＣＰＵ１２４には、操作ボタン１１０及びカーソル操作ボタン１１１が接続されている。ＣＰＵ１２４は、操作ボタン１１０及びカーソル操作ボタン１１１がユーザによって押圧操作されることにより、ユーザからの指令を取得する。ユーザから記録画像の再生命令を取得した場合には、ＣＰＵ１２４は、メディアコントローラ１３５を制御して、メモリカード１１６から画像データを読み出す。ＣＰＵ１２４は、圧縮・伸張処理部１３４を制御して、読み出した画像データの伸張を行う。その後、ＣＰＵ１２４は、ＬＣＤドライバ１３２を制御して伸張された画像データをＬＣＤパネル１０８に表示させる。
【００４７】
画像信号処理部１２８は、データバス１２９を介して、ＣＰＵ１２４に接続されている。ＣＰＵ１２４は、画像信号処理部１２８を制御して、撮像された高解像度の画像データがバッファメモリ１３１内に記録されている間に、例えば階調変換、色変換、画像の超低周波輝度成分の階調を圧縮するハイパートーン処理、粒状を抑制しながらシャープネスを強調するハイパーシャープネス処理等の画像処理を施す。
【００４８】
ＣＰＵ１２４には、シャッタボタン１０６が接続されており、ユーザからの画像記録命令を取得する。また、ＣＰＵ１２４には、ＣＰＵ１２４の動作に必要な制御プログラムが記憶されたＲＯＭ１３６が接続されており、この制御プログラムに基づいて動作する。
【００４９】
なお、上記デジタルカメラでは、撮像素子チップモジュールは、撮影レンズを保持するレンズ鏡筒のフランジ部に取り付けるようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、撮影レンズの撮影光軸に垂直かつ撮影レンズとの間隔を正確に位置決めすることができる部材であれば、レンズ鏡筒とは異なる部材に固定するようにしてもよい。また、デジタルカメラに内蔵する撮像素子チップモジュールとして本発明の第２実施形態を採用したが、他の実施形態を採用してもよいのはもちろんである。
【００５０】
次に、カメラ付き携帯電話１５０の背面側の外観を示す図１８において、携帯電話本体１５１の背面１５１ａ側にカメラ部として機能するレンズユニット１５２が組み込まれている。このレンズユニット１５２は、撮影レンズ１５３，これを保持するレンズ鏡筒１５４及びこのレンズ鏡筒１５４のフランジ部に固定された撮像素子チップモジュール１０（図示せず）からなり、撮影レンズ１５３及びレンズ鏡筒１５４が背面１５１ａから露呈している。
【００５１】
撮像素子チップモジュール１０の回路基板３は、アンプ及びＡ／Ｄコンバータを含んでおり、カメラ付き携帯電話１５０を撮影モードにすると、ＣＣＤチップ２から出力されたアナログ撮像信号をデジタル変換して画像データを出力する。この画像データは、携帯電話本体１５１の内蔵メモリに記録され、携帯電話本体１５１の表面１５１ｂ側に設けられた液晶表示パネル（図示せず）にスルー画として表示され、またシャッタボタンとして機能する特定のキーを操作することによってメモリカードに記録される。なお、前記回路基板３は、アンプ及びＡ／Ｄコンバータを含んでいるとしたが、本発明はこれに限定されることがないのはもちろんである。
【００５２】
以上説明した実施形態では、防塵用部材はゴム製としたが、本発明はこれに限定されることなく、例えばエラストマーから形成してもよい。また、防塵用部材は矩形状としたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば円形状としてもよい。また、スペーサをセラミックスで作成したが、本発明はこれに限定されず、アルミニウムや硬質プラスチック等で形成してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、いずれもＣＣＤチップ側から超音波を加えるようにしたが、回路基板側からでもよい。また、半田ボール等を溶着するために超音波ホーンを用いたが、本発明はこれに限定されず、局部加熱を行うことができれば、例えば抵抗線を用いた電気ヒータ等を用いてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、半田ボールの端子は、受光面を一重に取り囲むように矩形の枠状に配列したもの、もしくは受光面を挟んで平行な２列に配列したものであったが、本発明はこれに限定されず、例えば二重以上に取り囲むいわゆるボールグリッドアレーであってもよい。また、チップ端子，基板端子は、半田から形成した端子であれば、いわゆる半田ボールに限らず、例えばサイコロ状でもよい。
【００５５】
また、チップ端子を半田ボールとし、基板端子を平板状をしたハンダランドとした実施形態を挙げたが、逆にチップ端子を平板状をしたハンダランドとし、基板端子を半田ボールとしてもよい。また、チップ端子または基板端子のいずれか一方のみを半田から形成し、他方を溶融しない金属接片とすることも可能である。また、上記実施形態では、撮像素子チップとしてＣＣＤチップを用いたが、本発明はこれに限定されず、例えばＣＭＯＳチップを用いてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の撮像素子チップモジュールによれば、回路基板に形成した開口から受光面を露呈するように撮像素子チップの受光面側のチップ表面と回路基板の基板表面とを固着するので、きわめて簡単でかつ薄い構成とすることができ、これをレンズ鏡筒に装着するだけでデジタルカメラの撮像系を構築できる。したがって、デジタルカメラの薄型化及びローコスト化に寄与できる。また、固着手段の内側又は外側に弾性体を設け、チップ表面と基板表面との隙間を塞いで防塵するから、撮像素子チップと回路基板との隙間から塵や埃が撮像素子チップの受光面に付着することを防止できる。また、弾性体をチップ表面に予め接合しておくと、撮像素子チップを回路基板に固着する際に受光面への防塵も同時に達成できる。
【００５７】
また、光透過性を有するカバー部材で回路基板の開口を塞ぐので、回路基板側から撮像素子チップの受光面に塵や埃が付着することを防止できる。また、回路基板を撮影レンズの鏡筒に取り付けるので、回路基板側から撮像素子チップの受光面に塵や埃が付着することを防止できる。また、スペーサを介し光透過性を有するカバー部材で受光面を覆うので、受光面をより確実に防塵できる。また、チップ端子と基板端子を互いに溶着することにより、撮像素子チップと回路基板とを固着するとともに撮像素子チップと回路基板とを電気的に接続するので、きわめて簡単でかつ薄い構成とすることができ、これをレンズ鏡筒に装着するだけでデジタルカメラの撮像系を構築できる。
【００５８】
また、チップ端子を半田ボールとすることが好ましい。また、基板端子を平板状のハンダランドとすると、チップ端子が接触できる範囲が広くなり、チップ端子と基板端子との位置がずれて接触不良を生じる事故を未然に防止できる。また、チップ端子，基板端子は、それぞれ溶着のみに用いられるダミー端子を含むようにすると、撮像素子チップと回路基板との固着をより強固にできる。
【００５９】
また、本発明の撮像素子チップの取付方法によれば、チップ端子と基板端子とを付け合わせて半田から形成した少なくとも一方の端子を溶融しながら回路基板に対する撮像素子チップの位置決めを行う位置決め工程と、この工程終了後に端子を硬化させて撮像素子チップを回路基板に固着する固着工程とからなるようにしたので、回路基板に対する撮像素子チップの取付を正確に、しかも簡単に行うことができる。この結果、撮像素子チップを回路基板に取り付けるための地板等が不要となるから、カメラの薄型化に寄与できる。また、前記半田から形成した端子を半田ボールとすると、簡単な構成で上記効果を得ることができる。また、チップ端子と基板端子のうち一方を半田ボールとし、他方を平板状のハンダランドとしたので、位置ずれの許容範囲が広くなり、取付工程においてチップ端子と基板端子との位置がずれて接触不良を起こすおそれがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態にレンズ鏡筒を取り付ける様子を示す断面図である。
【図３】第２実施形態の構成を示す斜視図である。
【図４】第２実施形態にレンズ鏡筒を取り付ける様子を示す断面図である。
【図５】第３実施形態の構成を示す斜視図である。
【図６】第４実施形態を示す断面図である。
【図７】第５実施形態を示す断面図である。
【図８】第６実施形態を示す断面図である。
【図９】第７実施形態に係る治具を示す説明図である。
【図１０】ＣＣＤチップを回路基板に取り付ける様子を示す断面図である。
【図１１】第７実施形態をレンズ鏡筒に取り付けた状態を示す断面図である。
【図１２】第８実施形態の超音波溶着直前の状態を示す断面図である。
【図１３】第８実施形態の超音波溶着直後の状態を示す断面図である。
【図１４】別の治具の例を示す斜視図である。
【図１５】デジタルカメラの前面側の形状を示すの外観斜視図である。
【図１６】デジタルカメラの背面側の形状を示す外観斜視図である。
【図１７】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図１８】カメラ付き携帯電話を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
１，１０，１５，２５，３０，４０，７５，８５　撮像素子チップモジュール
２，１６，５０，８７　ＣＣＤチップ
２ａ，５０ａ　チップ表面
３，２０，５８，８３　回路基板
３ａ，２０ａ，５９　開口
３ｂ　基板表面
４，１９，５１，８９　受光面
５，２９，３２，５３，９２　カバーガラス
６，１８，２２，５４，８８　チップ端子
７，２１，２３，６１，８４　基板端子
９，７６　レンズ鏡筒
１１，１７　防塵用部材
１２，１３，１５２　レンズユニット
１９，２９，３２，５３，９２　カバーガラス
３１，５２，９１　スペーサ
６６，８０，８６　治具
７１，７２　超音波ホーン

Claims

受光面を有する撮像素子チップと、この撮像素子チップを駆動する駆動回路が構成された回路基板とからなり、この回路基板に形成した開口から受光面を露呈するように撮像素子チップの受光面側のチップ表面と回路基板の基板表面とを所定の固着手段により固着することを特徴とする撮像素子チップモジュール。
前記固着手段の内側又は外側に弾性体を設け、前記チップ表面と基板表面との隙間を塞いで防塵することを特徴とする請求項１記載の撮像素子チップモジュール。
前記弾性体は、前記チップ表面に予め接合されていることを特徴とする請求項２記載の撮像素子チップモジュール。
前記回路基板の開口は、光透過性を有するカバー部材により塞がれていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の撮像素子チップモジュール。
前記回路基板は、被写体光を撮像素子チップの受光面に結像させる撮影レンズの鏡筒に取り付けられることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の撮像素子チップモジュール。
前記受光面は、スペーサを介した光透過性を有するカバー部材で覆われていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の撮像素子チップモジュール。
前記固着手段は、前記チップ表面に設けられた半田製のチップ端子と、このチップ端子と付け合わせて溶着され、前記基板表面に設けられた半田製の基板端子とからなり、前記撮像素子チップと回路基板とを固着するとともに撮像素子チップと回路基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の撮像素子チップモジュール。
前記チップ端子は、半田ボールであることを特徴とする請求項７記載の撮像素子チップモジュール。
前記基板端子は、半田から形成した平板状のハンダランドであることを特徴とする請求項７または８記載の撮像素子チップモジュール。
前記チップ端子，基板端子は、それぞれ溶着のみに用いられるダミーの端子を含むことを特徴とする請求項７ないし９いずれか記載の撮像素子チップモジュール。
受光面を有する撮像素子チップを、前記受光面を露呈する開口が形成された回路基板に取り付ける撮像素子チップの取付方法において、
前記撮像素子チップの受光面側のチップ表面にチップ端子を設け、前記回路基板の基板表面にチップ端子に対応する基板端子を設けるとともに、前記チップ端子と基板端子のうち少なくともいずれか一方を半田から形成し、前記チップ端子と基板端子とを付け合わせて少なくとも一方の端子を溶融しながら回路基板に対する撮像素子チップの位置決めを行う位置決め工程と、この位置決め工程終了後に溶融した端子を硬化させて撮像素子チップを回路基板に固着する固着工程とからなることを特徴とする撮像素子チップの取付方法。
前記半田から形成した端子は、半田ボールであることを特徴とする請求項１１記載の撮像素子チップの取付方法。
前記チップ端子と基板端子のうち一方が半田ボールであるとともに、他方が半田から形成した平板状のハンダランドであることを特徴とする請求項１１記載の撮像素子チップの取付方法。