JP2006080597A - 撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学長を短くすることができ、撮像レンズ部のピント調整、倒れ調整が容易であり、撮像レンズ部が周囲の環境変化に影響されず、高品質な画像を得ることができる小型で簡単な構造の撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】透光性部材１と、電気配線基板１２に電気的に接続された光電変換素子１６とを備え、前記透光性部材と前記光電変換素子とが対向するように保持部材５に保持されている撮像モジュールであって、前記透光性部材は、基板ガラスと、該基板ガラスの一方の面側に樹脂で形成されたレンズ２と、該基板ガラスの他方の面側に形成された絞り部材９及び近赤外カット部材７を備えた構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法に関し、特に撮像モジュールを実装する際の構造に関するものである。

近年ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサに撮像レンズを一体的に設けた小型の撮像モジュールが携帯電話や情報端末機器を中心に実用化されている。そして、携帯電話や情報端末機器の小型化に伴い、撮像モジュールの更なる小型化が求められている。その中でもＣＭＯＳセンサチップ、ＣＣＤセンサチップなどの光電変換素子を含むパッケージングは最も重要な技術である。
現在のセンサチップパッケージは、ワイヤボンディングを用いたセラミックパッケージが量産性に優れ安価な点で多用されているが、小型化の観点から限界があり、さらなる小型化あるいは薄型化が可能となるセンサチップパッケージが求められている。

このようなことから、小型化あるいは薄型化が図られてきた従来例として、例えば特許文献１に示されているような、センサチップ、電気基板及び防塵ガラスを一体化したものが知られている。

この特許文献１のセンサチップのパッケージの構造を図２０により更に説明すると、光学ガラス１０１の一方の面に、ＴＡＢテープ１０２が接着剤１０３により接着され、光が前記光学ガラス１０１を透過するように構成されている。
また、前記ＴＡＢテープ１０２は、図２１に示すように絶縁シート１０４上に、複数の銅リード１０５を形成して構成されている。この絶縁シート１０４は、矩形の開口部１０６を有し、該開口部１０６は光学ガラス１０１を介して入光した光を通過させるために形成されている。また、銅リード１０５が開口部１０６の対向する２辺１０７、１０８の絶縁シート１０４上に、一定の間隔をもって形成されている。換言すると、隣接する銅リード１０５間には、常に絶縁シート１０４が存在する構成となっている。

ＴＡＢテープ１０２上には、図２２に示すように異方性導電膜１１１を介してセンサチップ１１２が接続されている。このように形成された異方性導電膜１１１は、電気的接続の機能の他に、ＴＡＢテープ１０２とセンサチップ１１２とを機械的に接続する機能及び開口部１０６等によって生じた中空部を外部から封止する機能も有する。
センサチップ１１２の表面には、図２３に示したように、銅リード１０５に対応して、センサチップ１１２の２辺に沿って電極パッド１１７が形成されている。各電極パッド１１７には、バンプ１１３が形成されている。各銅リード１０５とこれに対応したバンプ１１３とは、異方性導電膜１１１が含有する導電粒子を介して電気的に接続される。センサチップ１１２の受光面にはマイクロレンズ１１５が形成され、センサチップ１１２は光学ガラス１０１、開口部１０６及びマイクロレンズ１１５を介して光を受光するように構成されている。
光学ガラス１０１上には、異方性導電膜１１１を覆うように封止樹脂１１６を形成する。この封止樹脂１１６は、ＴＡＢテープ１０２とセンサチップ１１２との間の電気的接続及び機械的接続を補強する。

特許文献１のものは、以上のセンサチップのパッケージの構造を有し、これにより一般的なワイヤボンディングによる電気接続を用いたセラミックパッケージ構造に比べて、小型化、コストダウン化が可能となるようにされている。
従来においては、このようなセンサチップパッケージを用い、撮像レンズを、保持する保持部材を介して光学ガラス上に取り付けることにより、図２４に示すような撮像レンズが一体的に設けられた撮像モジュールが構成されていた。
図２４において、１２０は特許文献１に開示される光電変換装置、１２１は撮像レンズ、１２２は撮像レンズを接着保持する鏡筒、１２３は撮像レンズ１２１が接着保持された鏡筒１２２を保持する保持部材である。なお、撮像レンズ１２１はプラスチック樹脂で成形された非球面レンズである。そして、光電変換装置１２０は保持部材１２３の下面側に接着固定される。また、鏡筒１２２と保持部材１２３にはそれぞれ雄ネジ、雌ネジのネジ溝が設けられ、あらかじめ保持部材１２３に接着固定された光電変換装置１２０の受光部１２４に対してピント調整できる機構となっている。そして、ピント調整を行った後に、鏡筒１２２が保持部材１２３に対して接着固定される。なお、鏡筒１２２は撮像レンズ１２１の絞り機能を有する開口部１２５を備える。さらに、１２６、１２７、１２８はそれぞれ撮像レンズ１２１と鏡筒１２２を固定する接着剤、鏡筒１２２と保持部材１２３を固定する接着剤、光電変換装置１２０と保持部材１２３を固定する接着剤である。
以上のように、光電変換装置１２０に撮像レンズ１２１を、鏡筒１２２と保持部材１２３を介して一体的に設けることによって小型の撮像モジュールが構成される。

また、上記のような撮像モジュールにおいて、従来においては偽色等の影響を防ぐため、撮像素子の手前に赤外カットフィルターが配置される。このような従来例として、例えば特許文献２では、図２５に示すように赤外カットフィルターの位置決めを設け、この赤外カットフィルターをレンズ上に配置するようにして、低コスト化を図るようにした構成が開示されている。
また、特許文献３では、赤外カットフィルター膜をレンズ上に蒸着するようにして、簡易に赤外カットフィルターを配置できるようにした構成が開示されている。
特許第３２０７３１９号 特開平１１−１０３０４０号公報 特開２００１−２５７９４４号公報

しかしながら、上記した特許文献１のようなセンサチップのパッケージの構造を用いた図２４に示される従来例のレンズ一体型の撮像モジュールにおいては、つぎのような問題点を有している。
まず、上記従来例では、光学ガラス１０１によりパッケージされた光電変換装置が用いられるため、撮像レンズ１２１の光路中に光学ガラスが存在することになり、光学全長が長くなって、小型化を図る上で好ましくなく、また、撮像レンズ１２１のピント調整を行うために、鏡筒１２２が必要となり、部品点数を増加させるという問題を有している。
また、上記従来例のような構成では、ピント調整を行うことは可能であるが、撮像レンズ１２１の傾き調整を行うことができないため、高品質な画像を得ることが困難である。
また、撮像レンズ１２１にプラスッチク部品を用いると、周囲の環境変化に対する影響が大きく、高精度に位置を保持することが困難であり、その対策として撮像レンズ１２１にガラスモールド成形を用いるとコスト高となることが避けられない。さらに、センサチップ１１２の受光部１２４に対向させて配設されている光学ガラスはその面積が大きく、一般的にパッケージ用の光学ガラスは通常の光学ガラスに比べて高価であるため、このような光学ガラスを用いることはコストの観点から好ましいものではない。

また、上記した特許文献２及び特許文献３等のものにおいても、つぎのような問題を有している。
上記した特許文献２のものでは、光束規制部材をレンズから離れた位置に接地しなくてはならないため、光束を規制する精度が低下してしまうこととなる。そのため、ゴーストやフレアの原因となる有害光束を効率よく除去することができず、撮影画像の品位を低下させてしまうという問題を有している。
また、上記した特許文献３のものでは、レンズ曲面上に赤外カットフィルター膜を蒸着により形成しているが、曲面上に膜を均一に形成するのはきわめて困難であり、このように方法では生産性が低くなり、さらには膜厚の不均一に起因する撮影画像の品位を低下させるという問題を有している。また、光束規制部材がレンズから離れた位置に設置されているため、ゴーストやフレアの原因となる有害光束を効率よく除去することができず、また撮影画像の品位を低下させるという点等にも問題を有している。

本発明は、上記課題に鑑み、光学長を短くすることができ、撮像レンズ部のピント調整、倒れ調整が容易であり、撮像レンズ部が周囲の環境変化に影響されず、高品質な画像を得ることができる小型で簡単な構造の撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成した撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明の撮像モジュールは、透光性部材と、電気配線基板に電気的に接続された光電変換素子とを備え、前記透光性部材と前記光電変換素子とが対向するように保持部材に保持されている撮像モジュールであって、前記透光性部材は、基板ガラスと、該基板ガラスの一方の面側に樹脂で形成されたレンズと、該基板ガラスの他方の面側に形成された絞り部材及び近赤外カット部材を備えていることを特徴としている。
また、本発明の撮像モジュールは、上記した撮像モジュールにおいて、前記透光性部材と前記光電変換素子との間に、前記光電変換素子へのゴミ等の進入を防ぐ透光性防塵部材が配設されていることを特徴としている。
また、本発明の撮像モジュールの製造方法は、基板ガラスの一方の面側に樹脂で形成されたレンズ及び他方の面側に形成された絞り部材及び近赤外カット部材を備えている透光性部材と、電気配線基板に電気的に接続された光電変換素子とを対向させて保持部材に配設した撮像モジュールの製造方法であって、
前記電気配線基板を作成し、前記保持部材と接合する工程と、前記電気配線基板と、前記光電変換素子とを、電気的に接続する工程と、前記保持部材に透光性部材を接着剤を介して接合する際に、該透光性部材を前記光電変換素子に対向させ、該透光性部材における前記レンズのピント調整、傾き調整等を行いながら、前記透光性部材を前記保持部材に接合する工程と、を少なくとも有することを特徴としてる。

本発明によれば、光学長を短くすることができ、撮像レンズ部のピント調整、倒れ調整が容易であり、撮像レンズ部が周囲の環境変化に影響されず、高品質な画像を得ることができる小型で簡単な構造の撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法を実現することができる。

本発明は、上記した構成に特徴を有するものであるが、本発明の実施の形態においては、本発明の上記構成を適用するに際して、前記近赤外カット部材を、絞り部材の上面に形成するように構成することができる。
また、前記樹脂製レンズ、絞り部材、及び近赤外カット部材を、前記基板ガラスと一体的に形成するように構成することができる。
また、前記絞り部材を、前記基板ガラスに印刷、あるいは蒸着によって形成するように構成することができる。
また、前記近赤外カット部材を、前記絞り部材に設けられた絞り開口部の光束が透過する範囲に形成するように構成することができる。
また、前記透光性部材の絞り開口部を、前記基板ガラスの被写体側の面上に形成するように構成することができる。
また、前記透光性部材を、接着剤を介して前記保持部材に保持するように構成することができる。
また、前記基板ガラスの一方の面側に樹脂で形成されたレンズを複数のレンズ部で構成し、前記基板ガラスの他方の面に形成されている絞り部材を、前記複数のレンズ部に対応した複数の絞り開口を備えた構成とすることができる。
また、前記複数のレンズ部は、略等しい焦点距離を有する構成とすることができる。
また、前記複数のレンズ部から前記光電変換素子の光受面部に到るまでの光束の経路中に、前記複数のレンズ部のそれぞれの光軸に沿う光束が互いに交わらないようにするための隔壁を設けるようにすることができる。
また、前記隔壁を、前記光電変換素子の光受面部側に先細となるテーパー形状に形成することができる。
また、前記透光性防塵部材は、その光入射面側と光射出面側に光束規制部材を備えた構成とすることができる。
また、前記光束規制部材は、光入射面側と光射出面側の光束規制部材を、それぞれ異なる光束規制部材で構成することができる。
また、前記光入射面側と光射出面側の光束規制部材の少なくとも一方は、前記前記透光性防塵部材と一体成型することができる。
また、前記基板ガラスの一方の面側に樹脂で形成されたレンズが、複数のレンズ部で構成されている撮像モジュールにおいて、前記光入射面側と光射出面側の光束規制部材の少なくとも一方を、前記複数のレンズ部のそれぞれの光軸に沿う光束を規制する光束規制部材とすることができる。
以上の本実施の形態によれば、光学ガラス上に直接レンズ部を形成することができるので、光学全長を短くすることが可能となる。
また、レンズ部のピント調整、倒れ調整が容易となると共に、このような調整を含んでも、部品点数を増加させることがなく、簡単な構造とすることができる。また、樹脂で形成されたレンズ部は光学ガラスをベースとするため、その特性は光学ガラスが支配的で、周囲の環境変化に対して、高精度に位置、形状を維持することができる。
また、平面ガラスの上面に印刷、あるいは蒸着等の手段で絞り部材を形成するようにすることで、光束を規制する精度を高精度に形成することが可能となり、有害光線を効率的に除去して撮影される映像の品位を向上させることが可能となる。
また、平面ガラスの上面に設けられた絞り部の上に赤外カットフィルターを形成することにより、曲面のレンズ上に赤外カットフィルターを蒸着するものと比較して、膜厚の均一性が用意に得られ、撮影画像の品位の向上、さらには蒸着コントロールの容易さによって、歩留まりの向上によるコストダウンを図ることが可能となる。

つぎに、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１は、上記した本発明を適用して撮像モジュールを構成したものである。
図１は本実施例における撮像モジュールを側面側からみた概略断面図である。
図１において、１は平板の光学ガラス、２はレンズ部、Ｌはレンズ部２の光軸である。
レンズ部２は、非球面部３とベース部４からなり、レプリカ成形などの手段により容易に形成することが可能である。レプリカ成形を用いた場合、アクリルもしくはエポキシ製の光硬化型樹脂で成形されることが一般的である。なお、このようにして成形されたレンズ部２は、光学ガラス１との体積比差が大きいため、線膨張係数は光学ガラス１の特性が支配的であり、周囲の環境が変化しても高精度に非球面部３の形状を維持することができる。５はレンズ２が形成された光学ガラスを保持する保持部材で、接着剤６により光学ガラス１が接着保持されている。７は赤外カット層であり多層膜コーティングにより形成されている。

また、光学ガラス１の上面には円形開口部８を有する絞り層９が形成されている。絞り層９は印刷により容易に光学ガラス上に一体に形成することはできるが、液晶のブラックマトッリクス作製に用いられるフォトリソ工程を利用すればより高精度な円形開口を得ることが可能である。そして、絞り層９上に赤外カット層７が形成されている。
また、光学ガラス１の下面にレンズ部２が形成されている。
また、赤外カット層７は効率よく可視光線を透過させるため、透過させる可視光波長と不透過とする近赤外光波長のカットオフ波長を６９０ｎｍと設定しており、その値がずれると前記効率は低下する。この効率の低下を限度内に抑えるためにカットオフ波長の精度を±２０ｎｍとしている。
ここで赤外カット層７は少なくとも絞り層９の開口部８を透過する光束が通る範囲にあればよい。

図２は本実施例における光学ガラス１の上面側及び下面側構成を示す図であり、図２（ａ）は光学ガラス１を上面側からみた図であり、図２（ｂ）は光学ガラス１を下面側からみた図である。図２（ａ）においては、赤外カット層７と絞り層９の円形開口部８が観察される。一方、図２（ｂ）においては、レンズ部２の非球面部３とベース部４が光学ガラスの中央付近に略円形となって形成されている。
同図において点線で囲まれる領域は、図１の接着剤６と光学ガラス１の接着界面で、レンズ部２を取り囲む環状に形成されている。さらに、接着剤６はレンズ部２には接触しないよう形成されている。これは、接着剤６がレンズ部２に接触すると、周囲の環境が変化した際に、接着剤６が収縮、膨張してレンズ部２に無理な応力を与えてしまうからである。

また、光学ガラス１上面側においてこの接着界面と対応する部分には赤外カット層７、絞り層９が形成されていない。これは本撮像装置組立時には接着剤６に紫外光硬化タイプ接着剤を採用すると、接着剤６を硬化させたい時に短時間で硬化させることができ組立が容易になるという効果が得られるが、紫外光の透過し難い赤外カット層７や紫外光の透過しない絞り層９が上記部分にあると本撮像装置に紫外光硬化タイプ接着剤を採用できなくなるからである。

図３は保持部材５を斜め上方から見た斜視図である。
保持部材５の中央部付近は貫通穴部１０が形成されており、レンズ部２の光路を確保している。貫通穴部１０は、図１に示すようにレンズ部２側からテーパー形状、ナイフエッジ構造となっており、ゴースト、フレアを極力低減するような構造となっている。また、保持部材５の上面側には、環状の土手部１１が形成されている。そして、接着剤６はこの土手部１１上に形成されるものであり、接着剤６の幅はこの土手部１１の幅により規制され、図２（ｂ）に示すようにレンズ部２に接触しない構成となっている。

ここで、再度図１に戻って説明する。１２はフレキシブル配線基板で、ベース材の絶縁シート１３、銅箔パターン１４により構成されている。絶縁シート１３としては、一般的にポリイミド・ポリアミド・ポリエステル、またはフェノール・ガラスエポキシ樹脂等と紙・ガラス基材の複合基板が用いられる。そして、フレキシブル配線基板１２は接着剤１５を介して保持部材５に接着固定される。１６は受光部１７を有するセンサチップで、センサチップ１６の周辺部に設けられた電極パッド１８上には金バンプ１９が形成されている。そして、異方性導電ペースト２０を介してフレキシブル配線基板１２と電気的に接合される。

図４（ａ）、（ｂ）はフレキシブル配線基板１２とセンサチップ１６の接合を理解しやすくするための図で、図４（ａ）はフレキシブル配線基板を図１において下面側から、図４（ｂ）はセンサチップ１６を図１において上面側からみた図である。センサチップ１６の受光部１７には、多数の画素部が形成され、それぞれの画素部ごとにカラーフィルタ、マイクロレンズ、受光部を有し、ベイヤー配列のカラーフィルタ構成となっている（不図示）。これらの図において、フレキシブル配線基板１２は中央に開口部２１を有し、レンズ部２の光路を確保している。そして、この開口部２１の四辺付近には複数の銅箔パターン１４が形成されている。一方、センサチップ１６にも銅箔パターン１４に対応して、複数の電極パッド１８が設けられている。この電極パッド１８上にはそれぞれ金バンプ１９が形成される。そして、銅箔パターン１４と金バンプ１９とを位置合わせして、異方性導電ペースト２０を介して電気的に接続される。ここで、フレキシブル配線基板１２の銅箔パターン１４のうち配線を引き回しているのは上下の二辺のみであるが、左右の二辺にもダミーの銅箔パターン、電極パッドを設けるようにした。こうすることで、フレキシブル配線基板１２とセンサチップ１６の電気的接合の信頼性を向上させることができる。

図４（ａ）、（ｂ）において点線で囲まれた領域が異方性導電ペースト２０の広がる範囲であり、銅箔パターン１４の接合部、電極パッド１８の周囲を取り囲むように形成されている。従って、異方性導電ペースト２０は、単に銅箔パターン１４と金バンプ１９の電気的接合を行うだけでなく、電気的に接合された各金バンプ１９間の中空部を埋め、外気が内部に侵入してくるのを防ぐ役割も担っている。
図１に戻って、２２はセンサチップ１６まわりを封止している封止剤で、センサチップ１６の表面が外気に触れ劣化するのを防ぐ役割を果たす。本実施例では異方性導電ペースト
２０により外気を遮断しているが、より信頼性を向上させるため封止剤２２により封止する構造とした。なお、その他の接着剤６および接着剤１５についても撮像モジュール内部に外気が侵入するのを防ぐために完全に封止された構造となっている。
以上が、本実施例における撮像モジュールの構成である。

次に図５を用いて撮像モジュールの製造プロセスについて説明する。
なお、本実施例の製造プロセスにおいては、図１の撮像モジュールの上下を反転させたフェイスダウン製造方法を用いる。
図５は、図１に示した撮像モジュールの製造プロセスを示す図である。
まず、絶縁シート１３上に銅箔パターン１４をエッチング法等で用いて形成する（ステップ５０１）。
ステップ５０１で形成されたフレキシブル配線基板１２の銅箔パターン１４が形成されていない面上に、スクリーン印刷等を用いて接着剤１５を形成する（ステップ５０２）。

次に、保持部材５とフレキシブル配線基板１２とを接着剤１５により接着する（ステップ５０３）。
ステップ５０３では、接着剤１５として紫外線硬化・熱硬化併用型のものを用い、保持部材５をフレキシブル配線基板に押し当てた場合にフレキシブル配線基板１２の開口部２１にはみ出してくる接着剤１５をあらかじめ上下方光から貫通穴部１０、開口部２１を通して紫外線を照射することで、貫通穴部１０、開口部２１にはみ出してくる接着剤１５をブロックする。そして、高温下に所定時間置くことにより接着剤１５全体を完全硬化することが可能となる。なお、保持部材５はフレキシブル配線基板１２に加圧した状態で接着するため、保持部材５とフレキシブル配線基板１２間に存在する接着剤１５は数〜十数ミクロン程度の超微小厚となる。

次に、フレキシブル配線基板１２上に、スクリーン印刷等を用いて異方性導電ペースト２０を形成する（ステップ５０４）。また、異方性導電ペースト２０の代わりに、額縁形のフィルム状の異方性導電膜をフレキシブル配線基板１２上に載せるようにしてもよい。
次に、フレキシブル配線基板１２と既に金バンプ１９が形成されたセンサチップ１６とをフレキシブル配線基板の銅箔パターン１４の接合部と金バンプ１９とを位置合わせをして、異方性導電ペースト２０を介して接続する（ステップ５０５）。
異方性導電ペースト２０による接続は、加熱及び加圧によって行われる。したがって、保持部材５のフレキシブル配線基板１２側の面２３において、異方性導電ペースト２０の形成される範囲と重なる領域については平面であることが望ましく、平面性も必要となる。したがって、面２３については貫通穴部１０を除くと全て平面としてある。さらに、加圧する際には、センサチップ１６の裏面２４と、保持部材５の光学ガラス１側の面２５を治具などで押し付けるために、保持部材５の光学ガラス１側の面にもある程度の平面部が必要となる。
本実施例では、図３で示す土手部１１の上の面２５がこの面に相当し、光軸Ｌに垂直な平面において面２５と異方性導電ペースト２０の形成される範囲についてもほぼ重なるよう構成されている。そうすることで、加圧した際に発生する保持部材５の変形を低減することができ、異方性導電ペースト２０による接続の歩留まりを向上させることができる。ところで、異方性導電ペースト２０は、エポキシ樹脂に、直径が１〜１０μｍ程度の金粒子を３〜３０％程度分散させたものを使用する。

次に、異方性導電ペースト２０を覆うよう封止剤２２を加熱あるいは紫外線の照射、あるいはその両方により形成する（ステップ５０６）。
なお、上記手順ではフレキシブル配線基板１２と保持部材５側を接続したが、
先にフレキシブル配線基板１２とセンサチップ１６とを異方性導電ペースト２０により接続した後、保持部材５側とフレキシブル配線基板１２とを接着剤１５により接着するようにしてもよい。

次に、撮像モジュール全体の上下を反転させて保持部材５の土手部１１に接着剤６を塗布する（ステップ５０７）。
図６は保持部材５の土手部１１上に接着剤６を塗布した様子を示し、図５のステップ５０７において上面側からみた図である。接着剤６は、スクリーン印刷、ディスペンサ法などにより形成される。接着剤６は環状の土手部１１に合わせて環状に形成され、この接着剤６には一部に切り欠き２６が形成されている。これは後述するステップ５０８の光学ガラス接着工程において、接着剤６に切り欠き２６がない場合撮像装置内部に密閉された空気の逃げ場がなく、温度上昇により密閉された空気が膨張した場合、予期しない箇所で接着剤６が破断し、そこから空気がもれてしまうからである。接着剤６としては紫外線硬化型のエポキシ系接着剤を使用する。

次に、光学ガラス１と保持部材５を接着する（ステップ５０８）。光学ガラス１には、あらかじめレンズ部２、赤外カット層７、絞り層９が形成されている。そして、光学ガラス１を治具などでチャッキングし、レンズ部２のピント調整、傾き調整を行い、光学ガラス１の位置が確定した後に紫外線を光学ガラス１の絞り層形成面側から照射し接着剤６を硬化させ、硬化終了後に治具のチャッキングを解放する。このとき、接着剤６に照射される紫外線が透過する光学ガラス１上面の部位には絞り層９および赤外カット層７が形成されていないため、光学ガラス１の絞り層形成面側から照射された紫外線は大きく減衰することなく光学ガラス１を通過し接着剤６を硬化させる。接着剤６の厚みは、各部材の寸法公差、組立誤差を含んだ範囲で上記のような調整が可能な最少厚としたほうがよい。これは、環境変化により接着剤６が収縮・膨張した際のレンズ部２とセンサチップ１６の相対的な位置関係を維持するためであり、接着剤６は比較的他の構成部材に比較して変化度合いの大きい部材でもある。

なお、レンズ部２のピント調整、傾き調整はレンズ部２により所定のチャートをセンサチップ１６上に結像させ、センサチップ１６の画像信号を読み出すことで容易にできる。なお、ステップ５０８の時点で、フレキシブル配線基板１２はセンサチップ１６と電気的に接続されているので、画像信号はフレキシブル配線基板１２を介して読み出せばよい。また、レンズ部２のピント調整、傾き調整は未硬化の接着剤６を挟んだ状態で行い、その状態で光学ガラス１を微小ではあるが動かす必要があるので、接着剤６の粘度、濡れ性は重要である。しかしながら、一般的に接着剤の粘度はフィラーの含有率、種類を変更することで容易に変えることが可能なので、被着体である光学ガラス１、保持部材５の特性に応じて最適化すればよい。

最後に、図６に示す接着剤６の切り欠き２７を封止し、撮像モジュールが完成する（ステップ５０９）。
この封止は図５に示すように側面からディスペンサのノズル２９を近接させ塗布する。このとき接着剤６のギャップ２８は微小であるため、毛管力を利用して容易に内部に接着剤を侵入させることが可能である。封止に用いる接着剤は、接着剤６と同じでよい。
なお、上記製造プロセスは半導体部品であるセンサチップ１６を扱うため、クリーンルーム内で製造される。
また、上記製造プロセスのステップ５０７〜５０９は、撮像モジュールの上下を反転させたフェイスダウン製造方法を用いていないが、図７に示すように接着剤６を光学ガラス１側に形成すれば、フェイスダウン製造方法を利用することも可能である。

ところで、フレキシブル配線基板１２とセンサチップ１６の電気的接合は、本実施例においては異方性導電ペースト２０を用いる。しかしながら、図８に示すように、フレキキシブル配線基板１２の銅箔パターン１４とセンサチップ１６の電極パッド１８上に形成された金バンプ１９の電気的接続を、ボンディング用小型ヒーターツール３０を使用して１ピン毎に超音波併用熱圧着で行うようにしてもよい。この場合、図５に示すプロセスは保持部材５とセンサチップ１６の組立順番が入れ替わる。また、各金バンプ１９間の中空部は封止材２２で満たされることなる。

さらに、フレキシブル配線基板１２は、図中に示すように絶縁シート１３より銅箔パターン１４が開口部２１に飛び出た構造、いわゆる、リードフレーム構造となっているため、保持部材５とフレキシブル配線基板１２を接着固定する際は、保持部材５として絶縁材料を選択する必要がある。もし、少しでも導電性のある材料を用いる場合は、銅箔パターン１４と保持部材５が接触しないように保持部材５のフレキシブル配線基板１２側に新たな絶縁シートを設けるなどの対策が必要となる。しかしながら、この製造方法では、フェイスダウンの製造工程が必要なくなり、さらには、１ピンの接続に必要なタクトは数秒なので、電極パッド数が少ない場合は異方性導電ペースト２０を用いるよりタクトを短縮できるというメリットがある。
以上のようにして、小型化され、かつ簡単化された構造の撮像モジュールを実現するとともに、コスト面、環境性も向上した撮像モジュールを実現することが可能となる。

［実施例２］
実施例２は、本発明を特開平２００１−７８２１３号公報に開示されている複眼レンズ型の撮像装置に応用した撮像モジュールの構成例である。この撮像装置は、色別に設けられた光学系を有し、色別に撮像された画像を合成することでカラー画像を生成することができる。そて、通常の光学系に比べて焦点距離を略１／２にできるという利点を持っている。したがって、本発明を組み合わせることによってより小型の撮像モジュールを実現できる。

以下の本実施例の説明に用いる図において、実施例１と同じ機能の部材については同様の符号を用い、同様の構成を説明する場合には実施例１の図を用いて説明する。
図９は本実施例における撮像モジュールを側面側からみた概略断面図である。
光学ガラス１上には４眼レンズ部３２が形成され、それぞれ色別の光を結像する。なお、図９の断面図には４眼レンズのうち２眼のみが表現される。
図１０（ａ）はこの光学ガラス１を下面側からみた図で、４つの非球面部３３、３４、３５、３６と１つのベース部４を備える。そして、例えば非球面部３３が赤色、非球面部３４、３５が緑色、非球面部３６が青色に対応した非球面となっており、それぞれ色別の透過波長に合わせて最適化された形状となっている。

そして、光学ガラス１の上面側には絞り層９が形成され、絞り層９の４つの開口部３８、３９、４０、４１には４眼レンズ部３２に対応したカラーフィルタ４２、４３、４４、４５を備え、その上に赤外カット層７が形成されている。また、光学ガラスの下面側には４眼レンズ部３２が形成されている。ここで赤外カット層７は少なくとも絞り層９の４つの開口部３８、３９、４０、４１を透過する光束が通る範囲にあればよい。

図１０（ｂ）は光学ガラス１を上面側からみた図で４眼レンズ部３２に対応した絞り層９の４つの開口部３８、３９、４０、４１と赤外カット層７が観察される。
また、本実施例では、光学ガラス１上面から見た絞り層９と赤外カット層７の外形をほぼ同じ大きさとしているが、これは先にも述べたように、「赤外カット層７は少なくとも絞り層９の４つの開口部３８、３９、４０、４１を透過する光束が通る範囲にある。」という条件と、「光学ガラス１上面側において接着剤６と光学ガラス１の接着界面と対応する部分には赤外カット層７、絞り層９が形成されていない。」という条件を満たせば、これらの外形の大小は絞り層９と赤外カット層７のどちらが大きくてもよい。これは他の実施例においても同様である。

次に図１１は本実施例のセンサチップ１６を上面側からみた図である。受光部１７には、４眼レンズ部３２に対応した４の受光部４６、４７、４８、４９を備える。各受光部はわずかな隙間部５０を隔てて形成されている。そして、非球面部３３が受光部４７に、非球面部３４が受光部４６に、非球面部３５が受光部４９に、非球面部３６が受光部４８にそれぞれ対応している。
図１２は保持部材５を下面側からみた図で、４眼レンズ部に対応した４つの貫通穴部５１、５２、５３、５４を備える。各貫通穴部は図９に示すように薄肉の壁部５５より仕切られており、例えば、４眼レンズ部３２の非球面部３３を通過した光束が、隣接する受光部４６、４９に漏れ込む光クロストークを防ぐ役割を担っている。そして、この壁部５５の下面（図１２中の斜線部）がセンサチップ１６の隙間部５０に対応している。なお、壁部５５は図９の断面に示すように、２つのテーパー形状で形成されているのは、ゴースト、フレア、光クロストークを防ぐとともに、機械的強度を保つためである。

以上が、本実施例における撮像モジュールの構成であり、本実施例によれば複眼構成にし、色別に撮像された画像を合成することで、カラー画像を生成することが可能となる。また複眼構成にすることで通常の光学系に比べて焦点距離を略１／２にできるという利点があり、実施例１に比べて、より小型の撮像モジュールを実現できる。なお、製造プロセスについては実施例１と同様のため説明を省略する。
本実施例においても、実施例１の図８で述べたような構成のフレキシブル配線基板１２、センサチップ１６のユニットも使用することができる。

［実施例３］
実施例３は、実施例１の撮像モジュールに、従来例に示すようなパッケージ用の光学ガラスを追加した例である。したがって、全ての製造プロセスをクリーンルームで行う必要がなく、クリーンルームによる製造工程と通常の環境下における製造工程の２つに分割することが可能で、設備投資が巨額なクリーンルーム工程を削減する効果がある。
以下の本実施例の説明に用いる図において、実施例１、実施例２と同じ機能の部材については同様の符号を用い、同様の構成を説明する場合には施例１、実施例２の図を用いて説明する。

図１３は本実施例における撮像モジュールを側面側からみた概略断面図である。図１３において、保持部材５はセンサチップ１６上にゴミ等が進入するのを防ぐ防塵ガラス５６を保持し、接着剤５７によって接着固定されている。
図１４は保持部材５に防塵ガラス５６が組み込まれた状態を上面側からみた図である。防塵ガラス５６は接着剤５７によって２ヵ所で固定されている。接着剤５７としては紫外線硬化型の接着剤または熱硬化型の接着剤をごく少量使用できるような構成とした。
また、図中点線で示す四角６０はセンサチップ１６の外形、６１は受光部１７を示している。したがって、防塵ガラス５６の外形はセンサの受光部１７より若干大きく、センサチップ１６の外形より小さくなっている。さらに点線で示す四角６２は光学ガラス１の外形を示し、防塵ガラス５６の外形より大きくなっている。

図１３に戻って説明すると、防塵ガラス５６の上面側には、フレア、ゴーストを防ぐための防塵ガラス５６上面側光束規制部材である板状の絞り６３を設け、保持部材５に対して接着剤６４で接着固定されている。同様に保持部材５の防塵ガラス５６接着固定部にはフレア、ゴーストを防ぐための防塵ガラス５６下面側光束規制部５ａが設けられている。
図１５は絞り６３を上面側から見た図である。絞り６３はレンズ部２の光束に対応した開口部６５を有している。また、接着剤６４としては、熱硬化型の接着剤を使用する。なお、この絞り６３は、防塵ガラス５６の上面側に印刷やフォトリソによって形成してもよい。

次に、図１６を用いて、本実施例の撮像モジュールの製造プロセスについて説明する。なお、図５のステップ５０１〜５０６までは、実施例１と同様の製造プロセスのため説明は省略する。
したがって、ステップ１５０１は図５のステップ５０６に相当し、保持部材５、フレキシブル配線基板１２、センサチップ１６が組み立てられた状態である。
次に、ステップ１５０２では防塵ガラス５６を保持部材５に対して接着固定する。防塵ガラス５６のセンサチップ面側には、あらかじめスクリーン印刷やディスペンサ法などにより接着剤５７を塗布しておき、治具などを使用して防塵ガラス５６を保持部材に押し当てた状態で紫外線硬化型の接着剤を採用する時には図中下方から紫外線を照射し接着剤５７を硬化させる。

以上、ここまでがクリーンルーム内での作業が必要な工程となる。ステップ１５０３以下は通常の環境下での作業が可能な工程である。
ステップ１５０３では、次ステップで接着固定する絞り６３を接着するための接着剤６４をディスペンサにより塗布する。
次にステップ１５０４では絞り６３を保持部材５に治具などを用いて押し当て、接着固定する。このとき、絞り６３は遮光部材で紫外線による硬化は困難であるため、前述したように、接着剤６４としては熱硬化型の接着剤を使用する。そして、次のステップへ進むことになるが、以降の工程は図５のステップ５０８〜５０９と同様であるため説明は省略する。

以上のようなプロセスで、本実施例の撮像モジュールは製造される。本実施例においては、実施例１と比較して、クリーンルーム内での工程を削減したため、設備投資を削減できる効果があり、さらには、小型化、コストダウンを図る事が可能となる。また、本実施例においても、実施例１の図８で述べたような構成のフレキシブル配線基板１２、センサチップ１６のユニットも使用することはできる。
ここで、本実施例においては赤外カット層７を光学ガラス１上ではなく防塵ガラス５６上に設けてもよい。
また、防塵ガラス５６上面側および下面側に光束規制部材を設けたため、フレアやゴーストが発生しにくく、高画質の得られる撮像モジュールとすることが可能となる。

［実施例４］
実施例４は、実施例３で説明した防塵ガラス５６を使用した構成を実施例２の４眼レンズ部を使用した撮像モジュールに適用した構成例である。
以下の本実施例の説明に用いる図において、実施例１〜実施例３と同じ機能の部材については同様の符号を用い、同様の構成を説明する場合には実施例１〜実施例３の図を用いて説明する。

図１７は本発明の実施例４における撮像モジュールを側面側からみた概略断面図である。保持部材５には防塵ガラス５６、そして防塵ガラス５６の上にはフレア、ゴーストおよび光軸間の入射光のクロストークを防ぐための防塵ガラス５６上面側光束規制部材である板状の絞り６３が接着保持された構成となっている。また、実施例３と同様に保持部材５の防塵ガラス５６接着固定部にはフレア、ゴーストを防ぐための防塵ガラス５６下面側光束規制部５ａが設けられている。また、本実施例は複数の光軸を有するため各光軸間の入射光のクロストークを防ぐための防塵ガラス５６下面側光束規制隔壁５ｂが設けられている。

本実施例においては、防塵ガラス５６のセンサチップ１６側の面にカラーフィルタ層３７を備え、光学ガラス１の下面側に４眼レンズ部３２を、上面側に絞り層９と赤外カット層７を形成する。
図１８は防塵ガラス５６をセンサチップ１６側からみた図である。防塵ガラス５６上に色別のフィルタ部４２、４３、４４、４５を備える。
図１９は絞り６３を上面側からみた図である。絞り６３には４眼レンズ部３２の図１０（ａ）に示される４つの非球面部３３、３４、３５、３６に対応した４つの開口部７１、７２、７３、７４が形成されている。

以上が実施例４の特有の構成で、その他については実施例１〜実施例３等と同様であるため説明を省略する。なお、製造プロセスについても、実施例３と同様であり説明を省略する。
また、本実施例においても、実施例１の図８で述べたような構成のフレキシブル配線基板１２、センサチップ１６のユニットも使用することはできる。
また、防塵ガラス５６上面側および下面側に光束規制部材を設けたため、フレア、ゴーストや光軸間の入射光のクロストークが発生しにくく、高画質の得られる撮像モジュールを実現することが可能となる。

本発明の実施例１における撮像モジュールを側面側から見た概略断面図である。 本発明の実施例１における光学ガラスの上面側及び下面側構成を示す図であり、（ａ）は光学ガラスを上面側からみた図であり、（ｂ）は光学ガラスを下面側からみた図である。 本発明の実施例１における保持部材を斜め上方から見た斜視図である。 本発明の実施例１におけるフレキシブル配線基板とセンサチップの接合を説明するための図であり、（ａ）はフレキシブル配線基板を図１において下面側からみた図であり、（ｂ）はセンサチップを図１において上面側からみた図である。 本発明の実施例１における図１に示した撮像モジュールの製造プロセスを示す図である。 実施例１の撮像モジュールの製造プロセスにおける保持部材の土手部上に接着剤を塗布した様子を示し、図５のステップ５０７において上面側からみた図である。 実施例１の撮像モジュールの製造プロセスにおいて、接着剤を光学ガラス側に形成した例を示す図である。 銅箔パターンと金バンプの電気的接続を、ボンディング用小型ヒーターツールを使用した超音波併用熱圧着で行う例を示す図である。 本発明の実施例２における撮像モジュールを側面側からみた概略断面図である。 本発明の実施例２における光学ガラスの上面側及び下面側構成を示す図であり、（ａ）は光学ガラスを下面側からみた図であり、（ｂ）は光学ガラスを上面側からみた図である。 本発明の実施例２において、センサチップを上面側からみた図である。 本発明の実施例２において、保持部材を下面側からみた図である。 本発明の実施例３における撮像モジュールを側面側からみた概略断面図である。 本発明の実施例３において、保持部材に防塵ガラスが組み込まれた状態を上面側からみた図である。 本発明の実施例３において、絞りを上面側から見た図である。 本発明の実施例３における撮像モジュールの製造プロセスの一部を示す図である。 本発明の実施例４における撮像モジュールを側面側からみた概略断面図である。 本発明の実施例４において、防塵ガラスをセンサチップ側からみた図である。 本発明の実施例４において、絞りを上面側からみた図である。 従来例である特許文献１に開示される光電変換装置の構成を示す図である。 従来例である特許文献１において、絶縁シート上に、複数の銅リードを形成してなるＴＡＢテープを示す図である。 従来例である特許文献１において、ＴＡＢテープ上に異方性導電膜を介してセンサチップが接続されている構成を示す図である。 従来例である特許文献１において、センサチップの表面に形成された電極パッドを示す図である。 従来例である特許文献１に開示される光電変換装置を用いた場合の一般的な小型撮像装置の構成を示す概略断面図である。 従来例である特許文献２に開示される画像センサの概略断面図である。 従来例である特許文献３に開示される小型撮影モジュール概略断面図である。

符号の説明

１：光学ガラス
２：レンズ部
３：非球面部
４：ベース部
５：保持部材
６：接着剤
７：赤外カット層
８：円形開口部
９：絞り層
１２：フレキシブル配線基板
１３：絶縁シート
１４：銅箔パターン
１５：接着剤
１６：センサチップ
１７：受光部
１８：電極パッド
１９：金バンプ
２０：異方性導電ペースト
２２：封止材

Claims (19)

1. 透光性部材と、電気配線基板に電気的に接続された光電変換素子とを備え、前記透光性部材と前記光電変換素子とが対向するように保持部材に保持されている撮像モジュールであって、
   前記透光性部材は、基板ガラスと、該基板ガラスの一方の面側に樹脂で形成されたレンズと、該基板ガラスの他方の面側に形成された絞り部材及び近赤外カット部材を備えていることを特徴とする撮像モジュール。
2. 前記近赤外カット部材は、絞り部材の上面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 前記樹脂製レンズ、絞り部材、及び近赤外カット部材が、前記基板ガラスと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像モジュール。
4. 前記絞り部材は、前記基板ガラスに印刷、あるいは蒸着によって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
5. 前記近赤外カット部材は、前記絞り部材に設けられた絞り開口部の光束が透過する範囲に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
6. 前記透光性部材の絞り開口部は、前記基板ガラスの被写体側の面上に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
7. 前記透光性部材は、接着剤を介して前記保持部材に保持されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
8. 前記基板ガラスの一方の面側に樹脂で形成されたレンズは、複数のレンズ部で構成され、
   前記基板ガラスの他方の面に形成されている絞り部材は、前記複数のレンズ部に対応した複数の絞り開口を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
9. 前記複数のレンズ部は、略等しい焦点距離を有していることを特徴とする請求項８に記載の撮像モジュール。
10. 前記複数のレンズ部から前記光電変換素子の光受面部に到るまでの光束の経路中に、前記複数のレンズ部のそれぞれの光軸に沿う光束が互いに交わらないようにするための隔壁が設けられていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の撮像モジュール。
11. 前記隔壁は、前記光電変換素子の光受面部側に先細となるテーパー形状で形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の撮像モジュール。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の撮像モジュールにおいて、前記透光性部材と前記光電変換素子との間に、前記光電変換素子へのゴミ等の進入を防ぐ透光性防塵部材が配設されていることを特徴とする撮像モジュール。
13. 前記透光性防塵部材は、その光入射面側と光射出面側に光束規制部材を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の撮像モジュール。
14. 前記光束規制部材は、該光束規制部材の光入射面側と光射出面側が、それぞれ異なる光束規制部材で構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の撮像モジュール。
15. 前記光入射面側と光射出面側の光束規制部材の少なくとも一方は、前記前記透光性防塵部材と一体成型されていることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の撮像モジュール。
16. 前記基板ガラスの一方の面側に樹脂で形成されたレンズが、複数のレンズ部で構成されている撮像モジュールにおいて、前記光入射面側と光射出面側の光束規制部材の少なくとも一方は、前記複数のレンズ部のそれぞれの光軸に沿う光束を規制する光束規制部材であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
17. 基板ガラスの一方の面側に樹脂で形成されたレンズ及び他方の面側に形成された絞り部材及び近赤外カット部材を備えている透光性部材と、電気配線基板に電気的に接続された光電変換素子とを対向させて保持部材に配設した撮像モジュールの製造方法であって、
    前記電気配線基板を作成し、前記保持部材と接合する工程と、
    前記電気配線基板と、前記光電変換素子とを、電気的に接続する工程と、
    前記保持部材に透光性部材を接着剤を介して接合する際に、該透光性部材を前記光電変換素子に対向させ、該透光性部材における前記レンズのピント調整、傾き調整等を行いながら、前記透光性部材を前記保持部材に接合する工程と、
    を少なくとも有することを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
18. 前記保持部材に透光性部材を接着剤を介して接合する際に、紫外線硬化樹脂を用い、前記透光性部材の上面側から光照射し、前記透光性部材を前記保持部材に接合することを特徴とする請求項１７に記載の撮像モジュールの製造方法。
19. 前記透光性部材における前記レンズのピント調整、傾き調整等を行うに際し、前記レンズにより所定のチャートを前記光電変換素子の光受面上に結像させ、該光電変換素子の画像信号を該光電変換素子と電気的に接続されている電気配線基板を介して読み出すことによって、前記ピント調整、傾き調整等を行うことを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の撮像モジュールの製造方法。

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