JP2004226872A

JP2004226872A - カメラモジュール及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004226872A
Application number: JP2003017012A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ikeda; 修池田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12
Also published as: TW200421863A; KR20040068865A; EP1443754A2; CN1517736A; US20040212719A1

Abstract

【課題】携帯機器用カメラモジュールを小型化すると共に、製造コストを低減する。
【解決手段】イメージセンサ・チップ２０の表面に、ＩＲフィルター４５を介して第１のレンズ１０が貼り付けられている。この第１のレンズ１０上に第２のレンズ３０が貼り付けられ、２枚の複合レンズを構成している。更に、第２のレンズ３０上に絞り部材４０が貼り付けられている。イメージセンサ・チップ２０の裏面には外部接続用端子であるバンプ電極２５Ａ，２５Ｂが形成されており、これらのバンプ電極２５Ａ，２５Ｂがプリント基板に接続される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラモジュール及びその製造方法に関するものであり、特に携帯電話等の携帯機器への内蔵化に適した、小型のカメラモジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラ機能を持った携帯電話が普及している。この種の携帯電話では小型のカメラモジュールが内蔵化されている。図１５は、そのようなカメラモジュールの構造を示す断面図である。
【０００３】
図１５において、５０は鏡筒、５１は鏡筒５０に組み込まれたレンズ、５２は鏡筒５０の鏡筒口に設けられた赤外線カット用のＩＲフィルターである。また、６０は鏡筒５０内の空間に収納され、かつプリント基板７０と電気的に接続されたイメージセンサ・チップである。
【０００４】
イメージセンサ・チップ６０はＩＲフィルター５２及びレンズ５１を通して入射された被写体からの光を電気信号に変換する。このイメージセンサ・チップ６０において、シリコンチップ６１の表面にＣＣＤが形成されており、更にシリコンチップ６１を支持するための支持用のガラス基板６２がこの上に貼り合わされている。
【０００５】
また、イメージセンサ・チップ６０の表面周辺には電極パッド６３Ａ，６３Ｂが形成され、シリコンチップ６１の側面から裏面に至る再配線６４Ａ，６４Ｂが形成されている。
【０００６】
この再配線６４Ａ，６４Ｂはシリコンチップ６１の裏面に貼り合わされたガラス基板６５上に延在し、このガラス基板６５上に延在した再配線６４Ａ，６４Ｂの端部にバンプ電極６６Ａ，６６Ｂが形成されている。そして、このバンプ電極６６Ａ，６６Ｂがプリント基板７０に接続されている。
【０００７】
また、プリント基板７０の裏面には、イメージセンサ・チップ６０からの電気信号を受け、この信号に所定の画像信号処理を施すＤＳＰ８０が、バンプ電極８１Ａ，８１Ｂを介して接続されている。
【０００８】
なお、この種のカメラモジュールについては、特許文献１−３に記載されている。また、裏面にバンプ電極が設けられたチップ構造については、特許文献４に記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−６１２３９号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平１１−２６１０４４号公報
【００１１】
【特許文献３】
特願２００１−１２８０７２号公報
【００１２】
【特許文献４】
特許公表２００２−５１２４３６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のカメラモジュールでは、鏡筒５０、レンズ５１、ＩＲフィルター５２及びイメージセンサ・チップ６０はそれぞれが個別部品であり、係る個別備品をアセンブリーしてカメラモジュールを組み立てていた。そのため、カメラモジュールの小型に限界があると共に、製造コストが高いという問題があった。
【００１４】
また、高画質の要求に対応するためには、複数のレンズを組み合わせることが必要となるが、更にカメラモジュールが大型化してしまい、製造コストも高くなるという問題があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明のカメラモジュールは、表面に光電変換素子が配置され、裏面に外部接続用端子が配置されて成るイメージセンサ・チップを有しており、このイメージセンサ・チップの表面に第１のレンズが貼り付けられ、更にこの第１のレンズ上に第２のレンズが貼り付けられている。そして、前記イメージセンサ・チップと前記第１及び第２のレンズが一体化されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、第１の実施形態に係るカメラモジュールの構造について説明する。図１はこのカメラモジュールの平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００１７】
このカメラモジュールは、基本的にはイメージセンサ・チップ２０の表面に第１のレンズ１０，第２のレンズ３０を互いに対向するように貼り付けて一体化したものである。更に、第２のレンズ３０上に、アクリル・フィルムやポリオレフィン・フィルム等のフィルムから成る絞り部材４０が貼り合わされている。また、イメージセンサ・チップ２０の表面と第１のレンズ１０との間にＩＲフィルター４５が貼り合わされている。
【００１８】
第１のレンズ１０は、平面的には円形の第１のレンズ本体１１と、このレンズ本体１１を支持するためにその周囲に設けられ、第１のレンズ本体１１と一体成形された第１のレンズ支持枠１２から構成されている。同様に、第２のレンズ３０は、平面的には円形の第２のレンズ本体３１と、この第２のレンズ本体３１を支持するためにその周囲に設けられ、第２のレンズ本体３１と一体成形された第２のレンズ支持枠３２から構成されている。
【００１９】
そして、第１のレンズ支持枠１２の一方の面は接着剤を用いてＩＲフィルター４５を介してイメージセンサ・チップ２０の表面周辺部に貼り合わされている。また、第１のレンズ支持枠１２の他方の面と第２のレンズ支持枠３２が接着剤を用いて貼り合わされている。
【００２０】
ここで、第１のレンズ本体１１と第２のレンズ本体３１はそれぞれが所望の光学的特性が得られるように所定の曲面を有するように成形されている。また、第１のレンズ本体１１及び第２のレンズ本体３２の中心位置（図２中、一点鎖線で示す位置）が、イメージセンサ・チップ２０の表面から、それぞれ所定の高さｈ１，ｈ２に位置するように、第１のレンズ支持枠１２及び第２のレンズ支持枠３２の高さが設定されている。
【００２１】
また、イメージセンサ・チップ２０において、シリコンチップ２１の表面には光電変換素子であるＣＣＤが形成され、更にその上に数百μｍ程度の薄いシリコンチップ２１を支持するための支持ガラス基板２２が接着剤等を用いて貼り合わされている。また、シリコンチップ２１の表面周辺部には電極パッド２３Ａ，２３Ｂが形成されている。これらの電極パッド２３Ａ，２３Ｂはイメージセンサ・チップ２０の入出力回路と接続されている。
【００２２】
そして、電極パッド２３Ａ，２３Ｂの下面には、シリコンチップ２１を貫通してイメージセンサ・チップ２０の裏面に達する再配線２４Ａ，２４Ｂが接続されており、その裏面に表出した再配線２４Ａ，２４Ｂ上に外部接続用端子であるバンプ電極２５Ａ，２５Ｂが形成されている。
【００２３】
上記構成において、ＩＲフィルター４５はイメージセンサ・チップ２０の表面と第１のレンズ１０との間に貼り合わされているが、ＩＲフィルター４５を第２のレンズ３０の第２のレンズ支持枠３２に貼り付けるようにしても良い。この場合、絞り部材４０はＩＲフィルター４５上に形成される。また、第１のレンズ１０はイメージセンサ・チップ２０の表面に直接貼り付けられる。
【００２４】
また、シリコンチップ２１を支持するための支持ガラス基板２２にフィルター機能を持たせればＩＲフィルター４５を削除することができ、部品点数の削減によるコスト削減が図れる。この場合、支持ガラス基板２２に金属の真空蒸着を行うか、銅の粒子を混入することで、フィルター機能を得ることができる。
【００２５】
次に、上述したカメラモジュールの製造方法について説明する。図３に示すように、ウエハープロセスにより、イメージセンサ・チップ２０が行列に複数配置されて成るイメージセンサ・ウエハ１００を用意する。また、ウエハ形状を呈したＩＲフィルター・ガラス１０１を用意する。また、イメージセンサ・チップ２０に相当する形状・サイズの、複数の第１のレンズ１０が一体化されて成る第１のレンズアレイ１０２を用意する。また、イメージセンサ・チップ２０に相当する形状・サイズの、複数の第２のレンズ３０が一体化されて成る第２のレンズアレイ１０３を用意する。更に、ウエハ形状を呈した絞りフィルム１０３を用意する。
【００２６】
そして、これらのイメージセンサ・ウエハ１００上に、ＩＲフィルター・ガラス板１０１、第１のレンズアレイ１０２、第２のレンズアレイ１０３及び絞りフィルム１０４を貼り付けて一体化した構造体を得る。
【００２７】
図４は第１のレンズアレイ１０２の一例を示す平面図である。この第１のレンズアレイ１０２は、図４（ａ）に示すように、多数の第１のレンズ１０が配列され、全体としてウエハ形態に一体化されている。そして、この第１のレンズアレイ１０２は、図４（ｂ）に示すように、イメージセンサ・ウエハ１００上に貼り付けられる。
【００２８】
また、図５は第１のレンズアレイ１０２の他の例を示す平面図である。この第１のレンズアレイ１０２は、図５（ａ）のような、略三角形状を呈した２種類の分割アレイＡ，Ｂから構成される。そして、図５（ｂ）に示すように分割アレイＡ，Ｂがそれぞれ４個ずつイメージセンサ・ウエハ１００に貼り付けられる。
【００２９】
また、図６は第１のレンズアレイ１０２の更に他の例を示す平面図である。この第１のレンズアレイ１０２は、図６（ａ）のような、四角形の、１種類の分割アレイから構成される。
【００３０】
そして、図６（ｂ）に示すように、この１６枚の分割アレイがイメージセンサ・ウエハ１００に貼り付けられる。この第１のレンズアレイ１０２は、イメージセンサ・ウエハ１００からはみ出した部分が無駄になるが、１種類の分割アレイから構成されるので、その製作が簡単にできる利点がある。
【００３１】
なお、第２のレンズアレイ１０３についても、第１のレンズアレイ１０２と同様のアレイで構成されている。
【００３２】
図７は、イメージセンサ・ウエハ１００上にＩＲフィルター・ガラス１０１、第１のレンズアレイ１０２、第２のレンズアレイ１０３及び絞りフィルム１０４を貼り付けて一体化した構造体の断面図である。第１のレンズアレイ１０２の第１のレンズ支持枠１２は、イメージセンサ・チップ２０と隣接するイメージセンサ・チップ２０との境界に跨って配置され、第１のレンズ支持枠１２の中心線は、イメージセンサ・チップ２０の境界にほぼ一致するように配置される。第２のレンズアレイ１０３の第２のレンズ支持枠３２は、上記第１のレンズ支持枠１２の上面に貼り付けられる。
【００３３】
そして、以上の貼り合わせ工程の後に、図８に示すように、各イメージセンサ・チップ２０の境界に沿って、上記の構造体をダイシングブレードやレーザーによって切断し、個々のカメラモジュール２００に分割する。このとき、第１のレンズ支持枠１２及び第２のレンズ支持枠３２も約半分の幅に分割される。
【００３４】
そして、個々のカメラモジュール２００は、イメージセンサ・チップ２０の裏面のバンプ電極２５Ａ，２５Ｂを介してプリント基板上に実装される。
【００３５】
ここで、プリント基板への実装時には通常はバンプ電極２５Ａ，２５Ｂの加熱処理が行われるため、第１のレンズ１０及び第２のレンズ３０がプラスチック製の場合にはその耐熱性が問題になる。その場合には、耐熱性の高いプラスチック材料を用いるか、若しくは低温接続が可能な金バンプを用いるのがよい。
【００３６】
次に本発明の第２の実施形態について、図９、図１０及び図１１を参照しながら説明する。第１の実施形態で説明したように、第１のレンズ１０と第２のレンズ３０はそれぞれの第１のレンズ支持枠１２と第２のレンズ支持枠３２が接着剤で貼り合わされることで接合される。
【００３７】
しかしながら、その製造工程においてイメージセンサ・ウエハ１００上に貼り付けられた第１のレンズアレイ１０２に第２のレンズアレイ１０３を貼り付ける際に、貼り合わせ面に対して平行方向（図７の紙面左右方向）に合わせずれが生じると、第１のレンズ本体１１の光軸ＬＡ１と第２のレンズ本体３１の光軸ＬＡ２がずれてしまい、複合レンズとしての所期の光学的特性を得られない。
【００３８】
そこで、本実施形態では図９に示すように、第１のレンズ支持枠１２に案内用の凸部１３、第２のレンズ支持枠３２に案内用の凹部３３を予め形成しておき、第１のレンズアレイ１０２に第２のレンズアレイ１０３を貼り付ける際に、前記案内用の凸部１３に案内用の凹部３３が嵌合するようにして、貼り合わせ面に対して平行方向（図７の紙面左右方向）に合わせずれが生じることを防止している。これにより、第１の実施形態に比して、第１のレンズ本体１１の光軸ＬＡ１と第２のレンズ本体３１の光軸ＬＡ２とを一致させ易くなる。なお、上記とは反対に、第１のレンズ支持枠１２に案内用の凹部、第２のレンズ支持枠３２に案内用の凸部を形成してもよい。
【００３９】
その後、図１０に示すように、第１のレンズアレイ１０２に第２のレンズアレイ１０３を貼り付け、更に、第２のレンズアレイ１０３に絞りフィルム１０４を貼り付ける。そして、図１１に示すように、第１の実施形態と同様に、各イメージセンサ・チップ２０の境界に沿って、上記の構造体をダイシングブレードやレーザーによって切断し、個々のカメラモジュール２００に分割する。
【００４０】
次に本発明の第３の実施形態について、図１２、図１３及び図１４を参照しながら説明する。上述した、第２の実施形態では、第１の実施形態に比して、第１のレンズ本体１１の光軸と第２のレンズ本体３１の光軸とを一致させ易くなる。しかしながら、第１のレンズアレイ１０２と第２のレンズアレイ１０３を射出成形などで一体成形する際に、互いに寸法誤差が生じる。すると、すべてのカメラモジュール２００について、第１のレンズ本体１１の光軸ＬＡ１と第２のレンズ本体３１ＬＡ２の光軸とを一致させることは困難となる。
【００４１】
つまり、上述したように第１のレンズ支持枠１２に案内用の凸部１３、第２のレンズ支持枠３２に案内用の凹部３３を予め形成しておき、第１のレンズアレイ１０２に第２のレンズアレイ１０３を貼り付ける際に、ある部分（例えば、レンズアレイの端部）では案内用の凸部１３と案内用の凹部３３がぴったり嵌合していても、その部分から離れるにつれて、寸法誤差が累積的に大きくなり、案内用の凸部１３と案内用の凹部３３がぴったり嵌合しなくなってしまう。
【００４２】
そこで、本実施形態では、第１のレンズアレイ１０２と第２のレンズアレイ１０３を一体成形する際のある程度の寸法誤差が生じることを許容した上で、図１２に示すように、第２のレンズ支持枠３２の貼り合わせ面に、寸法誤差吸収用の溝３４を形成した。溝３４の深さは第２のレンズ支持枠３２の厚さの途中までとしている。この溝の形成方法は、ダイシング装置を用いた切削加工により行うことができる。
【００４３】
これにより、第１のレンズアレイ１０２に第２のレンズアレイ１０３を貼り付ける際に、寸法誤差吸収用の溝３４の幅が弾性的に可変することにより、すべての案内用の凸部１３と案内用の凹部３３がぴったり嵌合するようになる。これにより、すべてのカメラモジュール２００について、第１のレンズ本体１１の光軸ＬＡ１と第２のレンズ本体３１の光軸ＬＡ２とを一致させる作業が容易にできるようになる。
【００４４】
その後、図１３に示すように、第１のレンズアレイ１０２に第２のレンズアレイ１０３を貼り付け、更に、第２のレンズアレイ１０３に絞りフィルム１０４を貼り付ける。そして、図１４に示すように、第１の実施形態と同様に、各イメージセンサ・チップ２０の境界に沿って、上記の構造体をダイシングブレードやレーザーによって切断し、個々のカメラモジュール２００に分割する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、携帯機器用のカメラモジュールをチップサイズに小型化できると共に、製造コストを大幅に低減できる。また、複合レンズを有しているので、３０万画素以上の高画質に対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュールの平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘに沿った断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図４】レンズアレイの平面図である。
【図５】レンズアレイの平面図である。
【図６】レンズアレイの平面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るカメラモジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るカメラモジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るカメラモジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るカメラモジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るカメラモジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るカメラモジュールの製造方法を説明する断面図である。
【図１５】従来例に係るカメラモジュールの断面図である。
【符号の説明】
１０第１のレンズ１１第１のレンズ本体
１２第１のレンズ支持枠１３案内用の凸部
２０イメージセンサ・チップ２１シリコンチップ
２２支持ガラス基板２３Ａ，２３Ｂ電極パッド
２４Ａ，２４Ｂ再配線２５Ａ，２５Ｂバンプ電極
３０第２のレンズ３１第２のレンズ本体
３２第２のレンズ支持枠３３案内用の凹部
３４寸法誤差吸収用の溝４０絞り部材
４５ＩＲフィルター１００イメージセンサ・ウエハ
１０１ＩＲフィルター・ガラス板１０２第１のレンズアレイ
１０３第２のレンズアレイ１０４絞りフィルム

Claims

表面に光電変換素子が配置され、裏面に外部接続用端子が配置されたイメージセンサ・チップと、該イメージセンサ・チップの表面に貼り付けられた第１のレンズと、該第１のレンズ上に貼り付けられた第２のレンズとを少なくとも具備し、前記イメージセンサ・チップと前記第１及び第２のレンズが一体化されていることを特徴とするカメラモジュール。
前記第１のレンズは第１のレンズ本体と該第１のレンズ本体を支持する第１のレンズ支持枠とから成り、前記第２のレンズは第２のレンズ本体と該第２のレンズ本体を支持する第２のレンズ支持枠とから成り、前記第１のレンズ支持枠の一方の面が前記イメージセンサ・チップ上に貼り合わされ、前記第１のレンズ支持枠の他方の面と前記第２の支持枠の一方の面が貼り合わされていることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
前記第１のレンズ本体及び第２のレンズ本体が前記イメージセンサ・チップの表面から所定の高さに位置するように、前記第１のレンズ支持枠及び第２のレンズ支持枠の高さが設定されていることを特徴とする請求項２記載のカメラモジュール。
前記第１レンズ支持枠に第１の案内部が形成され、前記第２のレンズ支持枠に第２の案内部が形成され、該第１の案内部と該第２の案内部とが嵌合されることを特徴とする請求項２記載のカメラモジュール。
前記第２のレンズ支持枠の前記第１レンズ支持枠の貼り合わせ面に、貼り合わせ位置調整用の溝が形成されていることを特徴とする請求項４記載のカメラモジュール。
所定の波長領域の入射光をカットするためのフィルター部材が設けられていることを特徴とする請求項１、２，３，４，５のいずれかに記載のカメラモジュール。
前記イメージセンサ・チップへ入射する光を制限するための絞り部材が設けられていることを特徴とする請求項１、２，３，４，５記載のいずれかに記載のカメラモジュール。
表面に光電気変換素子が配置され、裏面外部接続用端子が配置されて成るイメージセンサ・チップが複数配置されて成るイメージセンサ・ウエハと、複数の第１のレンズを一体化して成る第１のレンズアレイと、複数の第２のレンズを一体化して成る第２のレンズアレイと、を準備し、
前記イメージセンサ・ウエハの表面に、前記第１及び第２のレンズアレイを順次貼り合わせ、その後、前記イメージセンサ・チップと前記第１及び第２のレンズとが一体化されて成る個々のカメラモジュールに分割することを特徴とするカメラモジュールの製造方法。
前記複数の第１のレンズのそれぞれが、第１のレンズ本体と該第１のレンズ本体を支持する第１のレンズ支持枠とから成り、前記複数の第２のレンズのそれぞれが、第２のレンズ本体と該第２のレンズ本体を支持する第２のレンズ支持枠とから成り、
前記第１のレンズ支持枠の一方の面を前記イメージセンサ・チップの表面に貼り合わせ、前記第１のレンズ支持枠の他方の面と前記第２のレンズ支持枠の一方の面とを貼り合わせることを特徴とする請求項８記載のカメラモジュールの製造方法。
前記第１レンズ支持枠に第１の案内部が形成され、前記第２のレンズ支持枠に第２の案内部が形成され、該第１の案内部と該第２の案内部とが嵌合されることを特徴とする請求項９記載のカメラモジュールの製造方法。
前記第２のレンズ支持枠の前記第１レンズ支持枠の貼り合わせ面に、寸法誤差吸収用の溝が形成されていることを特徴とする請求項１０記載のカメラモジュールの製造方法。
前記レンズアレイがウエハ形態を成すことを特徴とする請求項８，９，１０，１１のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。
前記レンズアレイが分割アレイの集合体から成ることを特徴とする請求項８，９，１０，１１のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。
前記レンズアレイが４角形の分割アレイの集合体から成ることを特徴とする請求項８，９，１０，１１のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。