JP2004260414A - イメージセンサモジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的性能に優れたレンズを有するイメージセンサモジュールを提供する。
【解決手段】光電変換機能を有するイメージセンサチップ５上に被写体の像を結像させるためのレンズ１Ａ〜１Ｃを備えたイメージセンサモジュールＸであって、レンズ１Ａ〜１Ｃのレンズ面１１〜１６には、透光性を有する被膜７が形成されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、デジタルカメラやカメラ付きの携帯電話機などに組み込んで使用されるイメージセンサモジュールおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイメージセンサモジュールの一例としては、特許文献１に記載されているものがあり、これを本願の図５に示す。図示されたイメージセンサモジュール１００は、レンズ１１０を備えている。このレンズ１１０は、凹状レンズ面１１１と凸状レンズ面１１２とを有する凹凸レンズであり、被写体から進行してきた光を基板１２０上に搭載されているイメージセンサチップ１３０上に集束させる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３２０１５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のイメージセンサモジュール１００においては、レンズ１１０は、製造コストを安価にするなどのために、たとえば透光性を有する合成樹脂を樹脂成形用金型に流し込むことによって成形される。しかしながら、レンズ１１０の直径は一般的に数ｍｍ程度であり、このレンズ１１０のサイズは微小であるため、凹状レンズ面１１１や凸状レンズ面１１２に対応する上記樹脂成形金型の部分を滑らかな面に仕上げることは難しい。このため、凹状レンズ面１１１や凸状レンズ面１１２が粗くなり、レンズ１１０の光学的性能が低いものとなる場合があった。これでは、被写体の撮像画像の質も悪くなる。
【０００５】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、光学的性能に優れたレンズを有するイメージセンサモジュールおよびその製造方法を提供することをその課題としている。
【０００６】
【発明の開示】
上記の課題を解決するために、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本願発明の第１の側面よって提供されるイメージセンサモジュールは、光電変換機能を有するイメージセンサチップ上に被写体の像を結像させるためのレンズを備えたイメージセンサモジュールであって、上記レンズのレンズ面には、透光性を有する被膜が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、上記レンズ面に代えて、上記被膜の表面を光の屈折面として役立たせるとともに、この被膜の表面については上記レンズ面よりも滑らかな面に仕上げることができる。したがって、上記従来技術よりも上記レンズの光学的性能を高めることができ、上記イメージセンサチップ上に被写体の像を適正に結像させることが可能となる。
【０００９】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記被膜は、アクリル系透明樹脂とエポキシ系透明樹脂とを混合した混合樹脂製である。
【００１０】
このような構成によれば、たとえば上記アクリル系透明樹脂単独で上記被膜を形成した場合よりも、耐熱性、耐候性、および撥水性などを向上させることができる。
【００１１】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記被膜の膜厚は、０．２μｍ〜２．０μｍである。
【００１２】
このような構成によれば、上記被膜の膜厚が薄いため、上記レンズ面がたとえば凸状や凹状の曲面であっても、その曲率に大きな狂いが生じることを防止することができる。
【００１３】
本願発明の第２の側面によって提供されるイメージセンサモジュールの製造方法は、被写体からの光を屈折させるレンズのレンズ面に、透光性を有する被膜を形成する被膜形成工程を有していることを特徴としている。
【００１４】
このような製造方法によれば、本願発明の第１の側面によって提供されるイメージセンサモジュールを適切に製造することができ、本願発明の第１の側面によって提供されるイメージセンサモジュールについて述べたことと同様な効果を得ることが可能となる。
【００１５】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記被膜形成工程は、スピンコート法により行なう。
【００１６】
このような構成によれば、上記レンズ面に対して略均一な膜厚の被膜を容易に形成することができ、作業効率を高めることが可能となる。
【００１７】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記被膜を形成する樹脂の粘度は、１０ｍＰ〜７０ｍＰ（２５℃）である。
【００１８】
このような構成によれば、スピンコート法によって上記被膜を上記レンズ面に形成するときに、上記被膜の表面を斑のない滑らかな面に仕上げるのにより好ましいことが、本願発明者らの実験により確認された。
【００１９】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２１】
図１は、本願発明に係るイメージセンサモジュールの一実施形態を示している。本実施形態のイメージセンサモジュールＸは、第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃと、レンズホルダ２と、ハウジング３と、光学的フィルタ４と、イメージセンサチップ５と、基板６と、を備えている。
【００２２】
第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃは、それぞれ略同一の径を有する略円板状であり、たとえば透光性を有する合成樹脂により成形されたものである。その具体的な材質としては、透明度や機械強度にすぐれたＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（メタクリル樹脂））やＰＣ（ポリカーボネート）が好適に採用される。これら第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃは、被写体から進行してきた光を集束させて、イメージセンサチップ５上に上記被写体の像を結像させる。
【００２３】
第１のレンズ１Ａは、たとえば両凸レンズとして構成されており、その上面中央部および下面中央部にそれぞれ凸状のレンズ面１１，１２を有している。第２のレンズ１Ｂは、たとえば凹凸レンズとして構成されており、その上面中央部および下面中央部にそれぞれ凹状のレンズ面１３および凸状のレンズ面１４を有している。第３のレンズ１Ｃは、たとえば凸凹レンズとして構成されており、その上面中央部および下面中央部にそれぞれ凹状のレンズ面１５および凸状のレンズ面１６を有している。
【００２４】
第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃのレンズ面１１〜１６の略全域には、略均一な膜厚を有する被膜７が形成されている。被膜７は、アクリル系透明樹脂とエポキシ系透明樹脂とを含有する混合樹脂による膜であり、耐熱性や光学特性に優れている。上記混合樹脂としては、たとえば日本合成ゴム株式会社のアートン（商標）を用いることができる。この被膜７の膜厚は薄く、たとえば０．２μｍ〜２．０μｍとされている。被膜７の表面は、レンズ面１１〜１６よりも滑らかに仕上げられている。また、被膜７の屈折率は、第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃの屈折率と同一または略同一とされており、光がレンズ面１１〜１６で屈折しないようになっている。なお、図４においてたとえば第１のレンズ１Ａについて示されているように、被膜７は、レンズ面１１，１２上だけでなく、第１のレンズ１Ａのレンズ面１１，１２以外の表面上にも形成されていてもよい。もちろん、第２および第３のレンズ１Ｂ，１Ｃについても同様である。
【００２５】
第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃは、それらの側面が略面一となるように積層されている。より具体的には、第１のレンズ１Ａは、レンズ面１２が第２のレンズ１Ｂのレンズ面１３に接触しないようにして第２のレンズ１Ｂ上に積層されている。第２のレンズ１Ｂは、レンズ面１４が第３のレンズ１Ｃのレンズ面１５に接触しないように、略ドーナツ状の遮光部材８を介して第３のレンズ１Ｃ上に積層されている。遮光部材８は、被写体の結像に不必要な余分な光が第３のレンズ１Ｃに入射するのを抑制するのに役立つとともに、第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃの焦点がイメージセンサチップ５上に合うように高さ調整するのにも役立っている。本実施形態のように複数のレンズを用いるとともに、凸レンズと凹レンズとを組み合わせれば、収差を少なくすることができ、色消しも可能となる。
【００２６】
レンズホルダ２およびハウジング３は、ともに合成樹脂製であり、略円筒状に形成されている。レンズホルダ２内には、光学軸Ｌが合わされるようにして第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃが収容されている。ハウジング３の内周部とレンズホルダ２の外周部とにはねじが形成されており、これらの螺合により、ハウジング３へのレンズホルダ２の組み付けがなされている。
【００２７】
ハウジング３は、その内周部に形成された第１の段部３１によって第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃを支持している。より具体的には、第３のレンズ１Ｃの下面には、レンズホルダ２の下面２１よりも下方に突出する凸部１７が形成されており、この凸部１７が第１の段部３１に接触している。レンズホルダ２をハウジング３にねじ込んでいけば、レンズホルダ２の上部壁２２と第１の段部３１との間に第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃを挟み込むことができるようになっており、これにより第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃは高さ方向の位置決め固定が図られている。なお、上部壁２２には、第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃの露光用の開口２３が形成されている。
【００２８】
ハウジング３の内周部にはさらに、第１の段部３１の下方において、光学的フィルタ４を支持するための第２の段部３２が形成されている。この光学的フィルタ４は、たとえば第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃを透過してきた光に含まれる赤外線をカットするものであり、鮮明な撮像画像を得るのに役立つ。
【００２９】
基板６は、たとえば矩形平板状の絶縁基板である。この基板６の上面には、イメージセンサチップ５が搭載されている。ハウジング３は、このイメージセンサチップ５の周囲を取り囲むようにして基板６上に取り付けられている。イメージセンサチップ５は、ＣＣＤ型あるいはＭＯＳ型の固体撮像素子であり、図２に示されているように光を受光する受光部５１と、複数の電極５２と、内部に造り込まれた光電変換部（図示略）とを有している。イメージセンサモジュールＸは、受光部５１で受けた光を上記光電変換部においてその受光量に対応した電荷に変換し、かつこの電荷を各電極５２から出力するように構成されている。各電極５２は、ワイヤＷを介して基板６の表面に形成された複数の導体パッド６１と接続している。基板６の裏面には、配線パターン（図示略）を介して各導体パッド６１と電気的に導通した複数の端子６２が設けられている。これら複数の端子６２を利用することによって、イメージセンサモジュールＸを所望の位置に面実装することが可能となる。
【００３０】
次に、イメージセンサモジュールＸの製造方法の一例について説明する。
【００３１】
まず、第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃを樹脂成形する。この樹脂成形は、上記従来技術と同様に、樹脂成形金型を用いて行なえばよい。次に、第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃのレンズ面１１〜１６上に、スピンコート法により被膜７を形成する。第１のレンズ１Ａのレンズ面１１に被膜７を形成する場合には、このレンズ面１１を上向きとし、たとえば両面テープを利用して第１のレンズ１Ａを回転台に固定する。この回転台をたとえば３０００回／分で回転させて、レンズ面１１の上方から流動性を有する混合樹脂材料をレンズ面１１に落下させると、この混合樹脂材料はレンズ面１１上に略均一な厚みに広がる。その後、上記混合樹脂材料を硬化させることによって、レンズ面１１に略均一な厚みの被膜７を形成することができる。本願発明の発明者らの実験により、上記混合樹脂材料の粘度が１０ｍＰ〜７０ｍＰ（２５℃）であれば、被膜７の表面を斑のない滑らかな面に仕上げるのにより好ましいことが確認されている。たとえばレンズ面１１以外の部分にマスキングを施しておき、スピンコート終了後にそのマスクを除去すれば、レンズ面１１のみに対する部分的な被膜形成を適切に行なうことができる。他のレンズ面１２〜１６についても、同様な方法により、被膜７を形成することができる。
【００３２】
一方、上記した作業とは別に、ハウジング３の第２の段部３２に光学的フィルタ４を取り付けて、かつこのハウジング３を基板６に取り付けておく。これらの取付けは、たとえば接着剤を用いた接着により行なう。イメージセンサチップ５については、ハウジング３を基板６に取り付ける前に、基板６上に実装しておく。
【００３３】
次に、レンズホルダ２の内部に第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃおよび遮光部材８を収容し、このレンズホルダ２をハウジング３に組み付ける。上記した一連の作業工程により、イメージセンサモジュールＸの組み立てを完了することができる。
【００３４】
上記した構成のイメージセンサモジュールＸにおいては、第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃのレンズ面１１〜１６が被膜７によって覆われている。このため、レンズ面１１〜１６に代わり、被膜７の表面が光の屈折面となる。被膜７の表面は滑らかに仕上げられているため、被写体からの光を被膜７の表面で適正に屈折させることができる。このことは、図３において例示しているように、レンズ面１１，１２が粗い場合に効果的となる。レンズ面１３〜１６についても同様であり、第１ないし第３のレンズ１Ａ〜１Ｃの光学的性能を向上させることが可能となる。被膜７は略均一な膜厚で薄く形成されているため、レンズ面１１〜１６の曲率を大きく狂わせることもない。また、被膜７は、耐熱性などに優れているため、容易に変形したりすることもない。
【００３５】
本願発明は、上述した実施形態の内容に限定されるものではない。本願発明に係るイメージセンサモジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。同様に、本願発明に係るイメージセンサモジュールの製造方法における各作業工程の具体的な構成も、種々に変更自在である。
【００３６】
たとえば、被膜の材料である混合樹脂には、アクリル系透明樹脂およびエポキシ系透明樹脂以外の他の物質が含まれていてもよい。レンズ面の略全域に被膜を形成することに限定されず、光を受光部に集束させるのに必要なレンズ面の主要部分のみに被膜を形成してもよい。レンズ面の形状も凸状や凹状であることに限定されず、たとえば平面状であってもよく、レンズをたとえば平凸レンズや平凹レンズとして構成してもよい。遮光部材は必ずしも設けなくてもよく、第３のレンズ上に第２のレンズを直接積層してもよい。レンズホルダに収容されるレンズの個数は３個に限定されず、１個や２個であってもよく、または４個以上であってもよい。レンズホルダとハウジングとの組み付け構造も上記形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るイメージセンサモジュールの一例を示す断面図である。
【図２】図１に示すイメージセンサチップの斜視図である。
【図３】図１に示す被膜の作用説明図である。
【図４】本願発明に係るイメージセンサモジュールの他の例を示す要部断面図である。
【図５】従来のイメージセンサモジュールの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｃ レンズ
５ イメージセンサチップ
６ 基板
７ 被膜
Ｘ イメージセンサモジュール

Claims (6)

1. 光電変換機能を有するイメージセンサチップ上に被写体の像を結像させるためのレンズを備えたイメージセンサモジュールであって、
   上記レンズのレンズ面には、透光性を有する被膜が形成されていることを特徴とする、イメージセンサモジュール。
2. 上記被膜は、アクリル系透明樹脂とエポキシ系透明樹脂とを混合した混合樹脂製である、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
3. 上記被膜の膜厚は、０．２μｍ〜２．０μｍである、請求項１または２に記載のイメージセンサモジュール。
4. 被写体からの光を屈折させるレンズのレンズ面に、透光性を有する被膜を形成する被膜形成工程を有していることを特徴とする、イメージセンサモジュールの製造方法。
5. 上記被膜形成工程は、スピンコート法により行なう、請求項４に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。
6. 上記被膜を形成する樹脂の粘度は、１０ｍＰ〜７０ｍＰ（２５℃）である、請求項５に記載のイメージセンサモジュールの製造方法。

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