JP2005159187A

JP2005159187A - 固体撮像装置組み立て方法

Info

Publication number: JP2005159187A
Application number: JP2003398286A
Authority: JP
Inventors: Chizuo Izuno; 千鶴雄泉野; Yutaka Kitahara; 豊北原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】固体撮像素子とレンズ鏡筒とを接合する場合に、容易に接合強度と接合精度を改善することができるとともに、それらの接合の際の接着時間を短縮して製造タクトを削減し、安定で低コストな固体撮像装置を実現することができる固体撮像装置組み立て方法を提供する。
【解決手段】予め固体撮像素子１０１の受光面３の傾斜状態をレーザー光線を照射して検出し、検出された結果に基づいて固体撮像素子１０１側の被接合面４を加工し、この被接合面４に接着されるレンズ鏡筒側接合面６を加工する際に、接合する接着剤塗布部分に４５度傾斜面８を設け、固体撮像素子１０１側の被接合面４と４５度傾斜面８との間をＵＶ硬化型接着剤を用いて接着することにより、ＵＶ硬化型接着剤による固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５との接合性能を改善する。
【選択図】図４

Description

本発明は、携帯電話等の携帯端末に内蔵する小型の固体撮像装置の組み立て方法に関するものである。

従来の固体撮像装置組み立て方法としては、固体撮像素子とレンズ鏡筒との接合のために、それらに位置決め用の基準穴を配置し、その穴を基準にして組み立てるもの（例えば、特許文献１を参照）があった。

以上のような特許文献１に開示された従来の固体撮像装置組み立て方法を、以下に説明する。
図３は上記特許文献１に開示された従来の固体撮像装置組み立て方法を示す断面図である。図３に示すように、従来の固体撮像装置１１０は、セラミック基板１０２上に受光面３が設けられた固体撮像素子１０１とフィルタホルダ１１１上に光学レンズ１１２が配置されたレンズ鏡筒１０５との間で、固体撮像素子１０１のセラミック基板１０２に具備した基準穴１１３をもとに、ピン１１４を用いて位置決めを行い、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５との接合はネジ１１５によって行っていた。
特開昭６０−２０７１０８号公報（第２頁、第１図）

しかしながら上記のような従来の固体撮像装置組み立て方法では、予め組み立て時の基準となる基準穴１１３を固体撮像素子１０１のセラミック基板１０２に配置することから、セラミック材を焼成してセラミック基板１０２とする際の収縮等により基準穴１１３の位置ずれおよび形状に変形が発生し、高精度の位置決めを行うときには微調整が必要となるという問題点を有していた。

また、光学的光軸１６の調整においては、レンズ鏡筒１０５を貫通する光軸と固体撮像素子１０１の受光面３との光軸位置合わせを行う際に、図２に示す同時６軸１０、１１、１２、１３、１４、１５の光軸調整が必要となるという問題点も有していた。

以上のため、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５の接合において高い接合精度を得るためには、それらの光軸位置合わせのための作業および治具構成が複雑になり、固体撮像装置のコストアップにつながる。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、固体撮像素子とレンズ鏡筒を接合する場合に、それらの光軸位置合わせのための作業および治具構成を簡略化することができるとともに、所望の接合精度を容易に得ることができ、高精度な固体撮像装置を安価に実現することができる固体撮像装置組み立て方法を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の固体撮像装置組み立て方法は、基板上に受光面が設けられ、前記基板上の受光面を挟む両端部に撮像素子側接合面が形成された撮像素子と、フィルタホルダ上に光学レンズが配置され、前記フィルタホルダ底面の前記撮像素子側接合面に対応する両端部にレンズ鏡筒側接合面が形成されたレンズ鏡筒とで、前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間を外部エネルギーの照射により硬化する接着剤で接着し、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合して、固体撮像装置を組み立てる固体撮像装置組み立て方法であって、前記撮像素子側接合面を形成するに際し、前記撮像素子をその加工治具の上面に載置し、前記基板上の受光面に対してビーム状光線を照射し、その前記受光面からの反射角度に基づいて前記光学レンズの光軸に対する受光面の傾きを検出し、その受光面の傾きを打ち消すように前記加工治具の上面を傾斜させた状態で、前記加工治具上面に載置された前記撮像素子に対して、直線上を移動する研磨加工ツールにより前記基板上の両端部を研磨加工して、前記撮像素子側接合面を形成する方法としたことを特徴とする。

以上により、撮像素子側接合面の加工後の被接合面は、固体撮像素子受光面に対して高精度な平行な平面となり、予め固体撮像素子に基準穴を具備することなく、固体撮像素子受光面とレンズ鏡筒を貫通する光軸位置合わせを実施する際に、正確な位置決めと同時６軸の光軸調整の分割実施または調整軸数の削減を実現することができる。

また、本発明の請求項２に記載の固体撮像装置組み立て方法は、請求項１記載の固体撮像装置組み立て方法であって、前記レンズ鏡筒側接合面に、断面形状が前記受光面に対して任意角度を成す平面からなる傾斜面部分を、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合した場合に前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間が前記撮像素子の外側に向かって順次広がって開口するように形成し、前記傾斜面部分を含む前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間を前記接着剤により接着して、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合する方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の固体撮像装置組み立て方法は、請求項１記載の固体撮像装置組み立て方法であって、前記レンズ鏡筒側接合面に、断面形状が円弧状を成す平面からなる傾斜面部分を、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合した場合に前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間が前記撮像素子の外側に向かって順次広がって開口するように形成し、前記傾斜面部分を含む前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間を前記接着剤により接着して、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合する方法としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の固体撮像装置組み立て方法は、請求項１記載の固体撮像装置組み立て方法であって、前記レンズ鏡筒側接合面に、断面形状が前記受光面に対して異なる角度を成す複数の平面を連続してなる傾斜面部分を、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合した場合に前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間が前記撮像素子の外側に向かって順次広がって開口するように形成し、前記傾斜面部分を含む前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間を前記接着剤により接着して、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合する方法としたことを特徴とする。

以上により、外部エネルギー硬化型接着剤の十分な硬化が得られるため、その硬化処理のための所要時間を短縮して、固体撮像装置の製造工程での生産タクトを短縮することができる。

以上のように本発明によれば、撮像素子側接合面の加工後の被接合面は、固体撮像素子受光面に対して高精度な平行な平面となり、予め固体撮像素子に基準穴を具備することなく、固体撮像素子受光面とレンズ鏡筒を貫通する光軸位置合わせを実施する際に、正確な位置決めと同時６軸の光軸調整の分割実施または調整軸数の削減を実現することができる。

そのため、固体撮像素子とレンズ鏡筒を接合する場合に、それらの光軸位置合わせのための作業および治具構成を簡略化することができるとともに、所望の接合精度を容易に得ることができ、高精度な固体撮像装置を安価に実現することができる。

また、外部エネルギー硬化型接着剤の十分な硬化が得られるため、その硬化処理のための所要時間を短縮して、固体撮像装置の製造工程での生産タクトを短縮することができる。

そのため、固体撮像素子とレンズ鏡筒を接合する場合に、それらの光軸位置合わせのための作業および治具構成を簡略化することができるとともに、所望の接合精度および接合強度を容易に得ることができ、安定で高精度な固体撮像装置を安価に実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を示す固体撮像装置組み立て方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法を説明する。

図１は本実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法による効果を説明するための構造を示す斜視図であり、図２は本実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法による効果を説明するための光軸調整軸数を示す斜視図である。

本実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法は、セラミック基板１０２上に受光面３が設けられ、セラミック基板１０２上の受光面３を挟む両端部に撮像素子側接合面４が形成された固体撮像素子１０１と、フィルタホルダ１１１上に光学レンズ（図示せず）が配置され、フィルタホルダ１１１の底面の撮像素子側接合面４に対応する両端部にレンズ鏡筒側接合面６が形成されたレンズ鏡筒１０５とで、レンズ鏡筒側接合面６と撮像素子側接合面４との間を、外部エネルギーの照射により硬化する接着剤、例えば紫外線エネルギーの照射により硬化するＵＶ硬化型接着剤９で接着し、撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５とを接合して、固体撮像装置を組み立てる固体撮像装置組み立て方法である。

この固体撮像装置組み立て方法では、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５を貫通する基本光軸１６を精度良く所望の位置と姿勢に配置するため、撮像素子側接合面４を形成するに際し、図７に示すように、撮像素子１０１をその加工治具１７の上面１７ａに載置し、セラミック基板１０２上の受光面３に対して例えばレーザー光線などのビーム状光線を照射し、そのレーザー光線の受光面３からの反射角度に基づいて、光学レンズの基本光軸１６に対する受光面３の傾きを検出し、その受光面３の傾きを打ち消してゼロとなるように加工治具１７の上面１７ａを予め傾斜させた状態で、加工治具上面１７ａに載置された撮像素子１０１に対して、図８に示すような直線上を矢印Ｙ１の方向に移動する研磨加工ツール１８が矢印Ｙ２方向に回転することにより、基板１０２上の両端部を研磨加工して、撮像素子側接合面４を形成する。

この撮像素子側接合面４の加工によって、図１０（ａ）に示す撮像素子側接合面４の加工後の被接合面は、図１０（ｂ）に示すように固体撮像素子受光面３に対して高精度な平行な平面となり、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５の接合時における光軸調整軸数の内、図２のθｘ方向調整軸１３とθｙ方向調整軸１４およびＺ方向調整軸１２に対する軸調整を削減できる。従って、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５の接合時には残る３軸方向について制御しながら接合をすれば良いため、組み立てに使用の設備及び治具に関する器材の構成が簡略化することができる。

このようにして簡略できた組み立て時の光軸調整を行いながら固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５の接合を行うとき、従来例で用いられているネジ１１５による固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５の接合方法から、ＵＶ硬化型接着剤９を用いた接合方法に変更することができる。

しかしながら、ＵＶ硬化型接着剤９を用いた接着方法では接合する被接着面４、６相互の間隙に塗布する接着剤９はできる限り薄く塗布することが接着後の精度と接合強度を得るために必要とされていた。

例えば図１に示すように、撮像素子側接合面４にＵＶ硬化型接着剤９を一定量計量塗布しレンズ鏡筒側接合面６を当接させたとき、接着剤の厚みが１０μｍ程度と薄いことから、ＵＶ硬化型接着剤９を硬化させるために照射したＵＶランプ（図示せず）からの照射積算光量が得られずに、本来得られるはずのＵＶ硬化型接着剤９硬化後の接着強度が充分に得られないことがある。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の固体撮像装置組み立て方法を説明する。

図４は本実施の形態２の固体撮像装置組み立て方法を示す斜視図である。ここで図３と同じ構成要素については、同じ符号を用い説明を省略する。実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法における問題点を改善するために、本実施の形態２では、実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法に加え、図４に示すように、固体撮像素子１０１はセラミック基板１０２とセラミック基板１０２に載置された固体撮像素子１０１の受光面３と固体撮像素子受光面３上方のセラミック基板１０２に接着剤で接合されたカバーガラスＧ１にて封止された密閉構造に構成し、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５は有機的に関連して固体撮像装置１１０を構成している。

この構成に加えて、本実施の形態２では、さらに、ＵＶ硬化型接着剤９の十分な硬化状態を得るため、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５の接合部分において、例えば図４に示すように、レンズ鏡筒側接合面６に、断面形状が受光面３に対して任意角度（ここでは４５度）を成す平面からなる傾斜面部分８を、撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５とを接合した場合にレンズ鏡筒側接合面６と撮像素子側接合面４との間が撮像素子１０１の外側に向かって順次広がって開口する開口部を設け、ＵＶランプからの照射光が効率よくＵＶ硬化型接着剤９を硬化させるように変更している。

このように開口部として、レンズ鏡筒側接合面６に４５度の傾斜面を具備することで、ＵＶ硬化型接着剤９の硬化処理が効果的に行える。この時、突き当て部７が同時に形成されており、ここは固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５のＺ軸方向寸法管理に大きく寄与する。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の固体撮像装置組み立て方法を説明する。

図５は本実施の形態３の接着剤塗布部分の形態を示す斜視図である。図５において、図１および図３と同じ構成要素については、同じ符号を用い説明を省略する。実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法における問題点を改善するために、本実施の形態３では、実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法に加え、図５に示すように、固体撮像素子１０１はセラミック基板１０２とセラミック基板１０２に載置された固体撮像素子の受光面３と固体撮像素子受光面３上方のセラミック基板１０２に接着剤で接合されたカバーガラスＧ１にて封止された密閉構造に構成し、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５は有機的に関連して固体撮像装置を構成している。

この構成に加えて、本実施の形態３では、さらに、ＵＶ硬化型接着剤９の十分な硬化状態を得るため、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５の接合部分において、例えば図５に示すように、レンズ鏡筒側接合面６に、断面形状が円弧状を成す平面からなる傾斜面部分５を、撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５とを接合した場合にレンズ鏡筒側接合面６と撮像素子側接合面４との間が撮像素子１０１の外側に向かって順次広がって開口する開口部を設け、ＵＶランプからの照射光が効率よくＵＶ硬化型接着剤９を硬化させるように変更している。

このように開口部として、レンズ鏡筒側接合面６に円弧状の接着剤塗布部分である被接着面５を具備することで、ＵＶ硬化型接着剤９の硬化処理による硬化を効果的に行える。
本実施の形態３によれば、開口部から接合部分の奥側へ次第に接着剤厚みが薄くなる度合いが実施の形態２より更に効果的である。特に接着剤９の硬化収縮率が比較的大きな接着剤については有効である。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の固体撮像装置組み立て方法を説明する。

図６は本実施の形態４の接着剤塗布部分の形態を示す斜視図である。図６において、図１および図３と同じ構成要素については、同じ符号を用い説明を省略する。実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法における問題点を改善するために、本実施の形態４では、実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法に加え、図６に示すように、固体撮像素子１０１はセラミック基板１０２とセラミック基板１０２に載置された固体撮像素子の受光面３と固体撮像素子受光面３上方のセラミック基板１０２に接着剤で接合されたカバーガラスＧ１にて封止された密閉構造に構成し、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５は有機的に関連して前記固体撮像装置を構成している。

この構成に加えて、本実施の形態４では、さらに、ＵＶ硬化型接着剤９の十分な硬化状態を得るため、固体撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５の接合部分において、例えば図６に示すように、レンズ鏡筒側接合面６に、断面形状が受光面３に対して異なる角度を成す複数段階（ここでは２段階）の平面を連続してなる傾斜面部分１９を、撮像素子１０１とレンズ鏡筒１０５とを接合した場合にレンズ鏡筒側接合面６と撮像素子側接合面４との間が撮像素子１０１の外側に向かって順次広がって開口する開口部を設け、ＵＶランプからの照射光が効率よくＵＶ硬化型接着剤９を硬化させるように変更している。

このように開口部として、図９に示すように、少なくとも２段階の平面からなる接着剤塗布部分１９である被接着面を具備することで、ＵＶ硬化型接着剤９による硬化を効果的に行える。

本実施の形態４によれば、開口部から接合部分の奥側へ次第に接着剤厚みが薄くなる度合いが、実施の形態２より更に効果的である。特に接着剤の硬化収縮率が比較的大きな接着剤については有効であり、当該形状を成形する金型加工実施においては単純形状の組み合わせであることから容易に金型製作ができる。

なお、上記の各実施の形態においては、固体撮像素子とレンズ鏡筒を接合するための接着剤として、ＵＶ硬化型接着剤を使用した場合を説明したが、熱エネルギーの照射により硬化する熱硬化型接着剤、あるいはＵＶ硬化型接着剤と熱硬化型接着剤とを併用した接着剤を使用しても良く、同様に実施でき各効果が得られる。

本発明の固体撮像装置組み立て方法は、ＵＶ硬化型接着剤を用いる接着行程であってＵＶ硬化型接着剤の塗布面積とＵＶ硬化型接着剤の接着剤層の厚みが薄く接着剤厚み方向からＵＶ光照射する場合に有効であることから、光学的条件が整えば極めて広い範囲で適用できる。

本発明の実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法による効果を説明するための構造を示す斜視図本発明の実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法による効果を説明するための光軸調整軸数を示す斜視図従来の固体撮像装置組み立て方法を示す断面図本発明の実施の形態２の固体撮像装置組み立て方法を示す斜視図本発明の実施の形態３の固体撮像装置組み立て方法を示す斜視図本発明の実施の形態４の固体撮像装置組み立て方法を示す斜視図本発明の実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法で用いる固体撮像素子加工治具の構造を示す斜視図本発明の実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法で用いる固体撮像素子加工ツールを示す側面図本発明の実施の形態４の固体撮像装置組み立て方法による組み立て完成状態を示す斜視図本発明の実施の形態１の固体撮像装置組み立て方法における固体撮像素子の加工状態を示す斜視図

符号の説明

３受光面
４撮像素子側接合面
５被接着面
６レンズ鏡筒側接合面
７突き当て部分
８４５度傾斜面
９ＵＶ硬化型接着剤
１０Ｘ方向調整軸
１１Ｙ方向調整軸
１２Ｚ方向調整軸
１３ θｘ方向調整軸
１４ θｙ方向調整軸
１５回転方向調整軸
１６基本光軸
１７加工治具
１８加工ツール
１９接着剤塗布部分
１０１固体撮像素子
１０２セラミック基板
１０５レンズ鏡筒
１１０固体撮像装置
Ｇ１カバーガラス

Claims

基板上に受光面が設けられ、前記基板上の受光面を挟む両端部に撮像素子側接合面が形成された撮像素子と、フィルタホルダ上に光学レンズが配置され、前記フィルタホルダ底面の前記撮像素子側接合面に対応する両端部にレンズ鏡筒側接合面が形成されたレンズ鏡筒とで、前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間を外部エネルギーの照射により硬化する接着剤で接着し、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合して、固体撮像装置を組み立てる固体撮像装置組み立て方法であって、前記撮像素子側接合面を形成するに際し、前記撮像素子をその加工治具の上面に載置し、前記基板上の受光面に対してビーム状光線を照射し、その前記受光面からの反射角度に基づいて前記光学レンズの光軸に対する受光面の傾きを検出し、その受光面の傾きを打ち消すように前記加工治具の上面を傾斜させた状態で、前記加工治具上面に載置された前記撮像素子に対して、直線上を移動する研磨加工ツールにより前記基板上の両端部を研磨加工して、前記撮像素子側接合面を形成することを特徴とする固体撮像装置組み立て方法。
前記レンズ鏡筒側接合面に、断面形状が前記受光面に対して任意角度を成す平面からなる傾斜面部分を、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合した場合に前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間が前記撮像素子の外側に向かって順次広がって開口するように形成し、前記傾斜面部分を含む前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間を前記接着剤により接着して、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置組み立て方法。
前記レンズ鏡筒側接合面に、断面形状が円弧状を成す平面からなる傾斜面部分を、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合した場合に前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間が前記撮像素子の外側に向かって順次広がって開口するように形成し、前記傾斜面部分を含む前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間を前記接着剤により接着して、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置組み立て方法。
前記レンズ鏡筒側接合面に、断面形状が前記受光面に対して異なる角度を成す複数の平面を連続してなる傾斜面部分を、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合した場合に前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間が前記撮像素子の外側に向かって順次広がって開口するように形成し、前記傾斜面部分を含む前記レンズ鏡筒側接合面と前記撮像素子側接合面との間を前記接着剤により接着して、前記撮像素子と前記レンズ鏡筒とを接合することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置組み立て方法。
前記接着剤は、紫外線エネルギーの照射により硬化するＵＶ硬化型接着剤とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置組み立て方法。
前記接着剤は、熱エネルギーの照射により硬化する熱硬化型接着剤とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置組み立て方法。
前記接着剤は、紫外線エネルギーの照射により硬化するＵＶ硬化型接着剤と、熱エネルギーの照射により硬化する熱硬化型接着剤とを併用した接着剤とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置組み立て方法。