JP2006148710A - 撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法 - Google Patents

撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 レンズの光学的位置の調整が不要で、入射光の受光部に対する経路の精度を向上することができ、さらに外力などの耐衝撃性を向上することができる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】 本発明の撮像モジュール１は、管状のカバー１９とレンズホルダー１７とを備えている。カバー１９は、脚部１９ａが基板１１の表面に当接した状態で、基板１１に固定（接着）されている。そして、カバー１９の内面１９ｂに、レンズホルダー１７が嵌挿されており、レンズホルダー１７は、その脚部１７ａが透明板１４に当接され、かつその外面１７ｂがカバーの内面に当接された状態で、レンズホルダー１７の外面１７ｂがカバー１９の内面１９ｂに固定（接着）されている。レンズホルダー１７の所定の位置には、入射光の経路を撮像素子１２の受光部１２ａに導光するレンズ１８が固定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、受光部を有する撮像素子と、入射光を受光部にて結像するためのレンズとがモジュール化（一体化）された撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法に関する。
半導体の一種であるＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージャなどの撮像素子が様々な分野で利用されている。特に、通信機能に加えて、撮像素子を搭載することによりカメラ機能を付加したカメラ付き携帯電話が広く実用化されている。カメラ付き携帯電話、デジタルカメラなどの製品自体の小型化、薄型化及び軽量化に伴って、撮像素子とレンズとをモジュール化した撮像モジュールが実用化されている。
従来の撮像モジュールは、基板上に撮像素子が配置され、撮像素子をボンディングワイヤで基板上の配線に電気的に接続される。また、基板には、レンズを保持する焦点調整器を内周部に備えるレンズホルダーが接着され、焦点調整器はレンズホルダーに対してネジ状に嵌合され、焦点調整器を回動して調整することにより、レンズの基板（つまり撮像素子）に対する相対位置を変更できるように構成されている。
基板の寸法（特に厚さ方向の寸法）は仕様値の範囲内であるが、製造バラツキによる反り、たわみなどを有している。また、レンズホルダーを接着した後においても、このような反り、たわみなどは残存する。つまり、レンズの位置決めにおいては、位置決め基準となる基板（の表面）の反りなどにより、レンズから撮像素子までの光学距離がレンズの結像距離と一致しないことがある。このような場合には、レンズと撮像素子との間の光学距離をレンズの結像距離に一致するように調整する必要がある。つまり、焦点調整器を回動調整してレンズと撮像素子との間の光学距離をレンズの結像距離に調整する必要があった。そのため、撮像モジュールの製造に手間がかかってしまい、コスト増を助長する原因となっていた。
そこで、撮像素子を搭載する基板の表面を位置決め基準として、レンズを保持したレンズホルダーを基板の表面に接合し、接合によってレンズと基板との対向距離が決定される撮像モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような撮像モジュールにおいては、レンズの光学特性に基づいてレンズホルダーの形状を設計すれば、撮像素子に設けた受光部に対するレンズの距離が自動的に決定されるため、レンズの結像距離を調整する工程が不要となる。また、撮像素子を搭載する基板に設けた透明板の表面に、レンズを保持したレンズホルダーを接着固定した撮像モジュールが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−１２５２１２号公報 特開２００１−３５１９９７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の構造においては、基板の表面を位置決め基準とすることから、撮像素子を基板に搭載する際の取り付け精度が要求されるとともに、レンズを保持するレンズホルダーを基板に取り付ける際の位置精度が要求され、実装工程の簡略化、ピント精度の向上が必ずしも十分とはいえなかった。また、位置決め基準である基板表面の面精度が重要であるが、基板の表面は一般的に凹凸が存在するので、平滑化処理が必要となり、コスト上昇を招くという問題があった。
また、特許文献２に記載の構造においては、透明板とレンズホルダーとが接着しているため、接着応力が透明板に作用してしまう。この応力によって、透明板と撮像素子とを接着する接着部に亀裂が生じたり、さらには透明板が撮像素子から剥離する虞があった。特に、高い耐衝撃性が要求される携帯電話などに用いるには不充分であった。また、透明体とレンズホルダーとの熱膨張係数が大きく相違すると、接着の際に、熱膨張係数の相違によって透明板が歪んでしまい、その影響によって、入射光の経路がずれてしまい、ピントがボケてしまうという問題があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、受光部が透明体で被覆された撮像素子が配置された基体の表面に管状の第１固定部を固定するとともに、管内面にレンズが固定された管状の第２固定部を第１固定部の管内面及び透明体の表面に当接することにより、受光部へ結像する入射光の光学的位置を第１固定部及び第２固定部によって規制することができるために光学的位置の調整が不要であるとともに、入射光の受光部に対する経路の精度を向上することができ、さらに外力などの耐衝撃性を向上することができる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。
また本発明は、受光部の基体に対する位置に基づいて基体と第１固定部とを固定することで、自動的に入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置が規制され、入射光の受光部での位置バラツキを減少することができる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。
また本発明は、第２固定部のレンズを固定する位置を設定することで、入射光の光軸方向の光学的位置を規制する構成とすることにより、入射光を受光部にて確実に合焦することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
また本発明は、撮像素子が基体に設けられた配線に接続するための接続部を有し、接続部が第１固定部によって被覆される構成とすることにより、接続部を外部から保護して、例えば外部からの湿気の流入による接続部の腐敗（酸化）を防止して、耐久性を向上することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
また本発明は、受光部が透明体で被覆された撮像素子が配置された基体の表面に固定されるとともに、レンズが固定された固定部を透明体の表面に当接することにより、受光部へ結像する入射光の光学的位置を固定部の形状によって規制することができるために光学的位置の調整が不要であるとともに、入射光の受光部に対する経路の精度を向上することができ、さらに外力などの耐衝撃性を向上することができる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。
また本発明は、当接部が透明体の周縁に係合されている構成とすることにより、透明体に対する当接部の位置が自動的に規制され、光学的位置の調整が不要となる撮像モジュールを提供することを目的とする。
また本発明は、受光部の基体に対する位置に基づいて基体と固定部とを固定することで、自動的に入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置が規制され、入射光の受光部での位置バラツキを減少することができる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。
また本発明は、固定部のレンズを固定する位置を設定することで、入射光の光軸方向の光学的位置を規制する構成とすることにより、入射光を受光部にて確実に合焦することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
また本発明は、撮像素子が基体に設けられた配線に接続するための接続部を有し、接続部が固定部によって被覆される構成とすることにより、接続部を外部から保護して、例えば外部からの湿気の流入による接続部の腐敗（酸化）を防止して、耐久性を向上することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
また本発明は、透過する波長を選択する波長選択フィルタを透明体に設ける構成とすることにより、透明体を受光部の表面をダスト、傷などから保護に加えて、例えば外部からの赤外線を遮断することができ、カメラ、ビデオレコーダーカメラなどの各種光学機器に好適な撮像モジュールを提供することを目的とする。
また本発明は、受光部の外側に配置した接着部を介して撮像素子と透明体とが所定の間隙を保持した状態で接着されている構成とすることにより、物理的ストレスが受光部に加わることはなく、また、受光部と透明体との間における透光性の低下を防止することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
本発明に係る撮像モジュールは、基体の表面に配置され、受光部が透明体で被覆された撮像素子と、入射光を前記受光部へ導光するレンズと、前記基体に固定され、前記レンズの前記受光部に対する位置を規制する固定部とを備える撮像モジュールにおいて、前記固定部は、前記基体の表面に固定する管状の第１固定部と、該第１固定部の管内面及び前記透明体の表面に当接する管状の第２固定部とを備え、該第２固定部の管内面に前記レンズが固定されていることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、前記第１固定部の前記基体に対する位置を設定することにより、前記入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置を規制するようにしてあることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、前記第２固定部の前記レンズを固定する位置を設定することにより、前記入射光の光軸方向の光学的位置を規制するようにしてあることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、前記基体に配線が施されており、前記撮像素子は、前記配線に接続するための接続部を有し、該接続部は、前記第１固定部によって被覆されていることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、基体の表面に配置され、受光部が透明体で被覆された撮像素子と、入射光を前記受光部へ導光するレンズと、前記基体に固定され、前記レンズの前記受光部に対する位置を規制する固定部とを備える撮像モジュールにおいて、前記固定部は、前記透明体の表面に当接する当接部を備えることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、前記当接部は、前記透明体の周縁に係合されていることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、前記固定部の前記基体に対する位置を設定することにより、前記入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置を規制するようにしてあることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、前記固定部の前記レンズを固定する位置を設定することにより、前記入射光の光軸方向の光学的位置を規制するようにしてあることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、前記基体に配線が施されており、前記撮像素子は、前記配線に接続するための接続部を有し、該接続部は、前記固定部によって被覆されていることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、前記透明体は、透過する波長を選択する波長選択フィルタを備えることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールは、前記撮像素子と前記透明体とは、前記受光部の外側に配置された接着部を介して所定の間隙を保持した状態で接着されていることを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールの製造方法は、基体の表面に配置され、受光部が透明体で被覆された撮像素子と、入射光を前記受光部へ導光するレンズと、前記基体に固体された管状の第１固定部と、前記レンズを保持する管状の第２固定部とを備える撮像モジュールの製造方法であって、前記基体と前記第１固定部とを固定する第１固定工程と、該第１固定部の管内面及び前記透明体の表面に当接した状態で、前記第２固定部と前記第１固定部とを固定する第２固定工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールの製造方法は、前記第１固定工程は、前記受光部の前記基体に対する位置に基づいて固定することにより、前記入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置を規制することを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールの製造方法は、前記第２固定工程は、前記第２固定部と前記透明体とをさらに固定することを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールの製造方法は、基体の表面に配置され、受光部が透明体で被覆された撮像素子と、入射光を前記受光部へ導光するレンズと、前記透明体の表面に当接する当接部を有し、前記基体に固定され、前記レンズを保持する管状の固定部とを備える撮像モジュールの製造方法であって、前記基体の表面に前記当接部を当接した状態で、前記基体と前記固定部とを固定する固定工程を含むことを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールの製造方法は、前記固定工程は、前記受光部の前記基体に対する位置に基づいて固定することにより、前記入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置を規制することを特徴とする。
本発明に係る撮像モジュールの製造方法は、前記固定工程は、前記当接部と前記透明体とをさらに固定することを特徴とする。
本発明にあっては、基体の表面に第１固定部を固定するとともに、第１固定部の管内面及び透明体の表面の双方に第２固定部を当接することにより、透明体を位置決め基準として、第２固定部に設けたレンズの基体面方向、すなわち入射光の光軸を法線とする平面方向、及び入射光の光軸方向の光学的位置が規制される。これにより、光学的位置の調整が不要であるとともに、入射光の受光部に対する経路の精度を向上することができ、さらに外力などの耐衝撃性を向上することができる。
本発明にあっては、受光部の基体に対する位置に基づいて、第２固定部に設けたレンズの中心が受光部の光学中心と一致するように、基体と第１固定部とを固定することにより、自動的に入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置が規制されるため、入射光の受光部での位置バラツキを減少することができる。これにより、実装後にレンズの受光部に対する位置を調整する工程が不要となり、製造コストを低減することができる。
本発明にあっては、第２固定部が透明体の表面に当接された状態であることから、第２固定部に固定するレンズの位置を予め設計しておくことにより、第１固定部及び第２固定部を実装することによって、自動的に入射光の光軸方向の光学的位置が規制されるため、入射光を受光部にて確実に合焦することができる。これにより、実装後にレンズと受光部との対向距離を調整する工程が不要となり、製造コストを低減することができる。
本発明にあっては、撮像素子が基体に設けられた配線に接続するための接続部を有し、接続部が第１固定部によって被覆されているため、外部からの湿気、ダストなどが接続部に弊害を及ぼすことを防止でき、耐久性を向上することができる。例えば、接続部が金属からなる場合、湿気の流入によって接続部が腐敗（酸化）することを防止することができる。
本発明にあっては、基体の表面に固定部を固定するとともに、透明体の表面に当接部を当接することにより、透明体を位置決め基準として、固定部に設けたレンズの基体面方向、すなわち、入射光の光軸を法線とする平面方向、及び入射光の光軸方向の光学的位置が規制される。これにより、光学的位置の調整が不要であるとともに、入射光の受光部に対する経路の精度を向上することができ、さらに外力などの耐衝撃性を向上することができる。
本発明にあっては、当接部が透明体の周縁に係合されていることにより、透明体に対する当接部の位置が自動的に規制され、光学的位置の調整が不要となる。
本発明にあっては、受光部の基体に対する位置に基づいて、固定部に設けたレンズの中心が受光部の光学中心と一致するように、基体と固定部とを固定することにより、自動的に入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置が規制されるため、入射光の受光部での位置バラツキを減少することができる。これにより、実装後にレンズの受光部に対する位置を調整する工程が不要となり、製造コストを低減することができる。
本発明にあっては、当接部が透明体の表面に当接された状態であることから、固定部に固定するレンズの位置を予め設計しておくことにより、固定部を実装することによって、自動的に入射光の光軸方向の光学的位置が規制されるため、入射光を受光部にて確実に合焦することができる。これにより、実装後にレンズと受光部との対向距離を調整する工程が不要となり、製造コストを低減することができる。
本発明にあっては、撮像素子が基体に設けられた配線に接続するための接続部を有し、接続部が固定部によって被覆されているため、外部からの湿気、ダストなどが接続部に弊害を及ぼすことを防止でき、耐久性を向上することができる。例えば、接続部が金属からなる場合、湿気の流入によって接続部が腐敗（酸化）することを防止することができる。
本発明にあっては、透過する波長を選択する波長選択フィルタを透明体に設けることにより、透明体を受光部の表面をダスト、傷などから保護に加えて、例えば外部からの赤外線を遮断することができ、カメラ、ビデオレコーダーカメラなどの各種光学機器に好適な光学的特性にすることができる。
本発明にあっては、受光部の外側に配置した接着部を介して撮像素子と透明体とが所定の間隙を保持した状態で接着されていることにより、物理的ストレスが受光部に加わることはなく、また、受光部と透明体との間における透光性の低下を防止することができる。
本発明にあっては、第２固定部と透明体とをさらに固定することにより、第２固定部と透明体の位置関係がずれることはなく、第２固定部に設けたレンズの透明体に対する位置がずれる虞が減少され、入射光の光学的位置の規制をより強固にすることができる。
本発明にあっては、当接部と透明体とをさらに固定することにより、固定部と透明体の位置関係がずれることはなく、固定部に設けたレンズの透明体に対する位置がずれる虞が減少され、入射光の光学的位置の規制をより強固にすることができる。
本発明によれば、受光部が透明体で被覆された撮像素子が配置された基体の表面に管状の第１固定部を固定するとともに、管内面にレンズが固定された管状の第２固定部を第１固定部の管内面及び透明体の表面に当接することにより、受光部へ結像する入射光の光学的位置を第１固定部及び第２固定部によって規制することができるために光学的位置の調整が不要であるとともに、入射光の受光部に対する経路の精度を向上することができ、さらに外力などの耐衝撃性を向上することができる。
本発明によれば、受光部の基体に対する位置に基づいて基体と第１固定部とを固定することで、自動的に入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置が規制され、入射光の受光部での位置バラツキを減少することができる。
本発明によれば、第２固定部のレンズを固定する位置を設定することで、入射光の光軸方向の光学的位置を規制する構成としたので、入射光を受光部にて確実に合焦することができる。
本発明によれば、撮像素子が基体に設けられた配線に接続するための接続部を有し、接続部が第１固定部によって被覆される構成としたので、接続部を外部から保護して、例えば外部からの湿気の流入による接続部の腐敗（酸化）を防止して、耐久性を向上することができる。
本発明によれば、受光部が透明体で被覆された撮像素子が配置された基体の表面に固定されるとともに、レンズが固定された固定部を透明体の表面に当接することにより、受光部へ結像する入射光の光学的位置を固定部の形状によって規制することができるために光学的位置の調整が不要であるとともに、入射光の受光部に対する経路の精度を向上することができ、さらに外力などの耐衝撃性を向上することができる。
本発明によれば、当接部が透明体の周縁に係合されている構成としたので、透明体に対する当接部の位置が自動的に規制され、光学的位置の調整が不要となる。
本発明によれば、受光部の基体に対する位置に基づいて基体と固定部とを固定することで、自動的に入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置が規制され、入射光の受光部での位置バラツキを減少することができる。
本発明によれば、固定部のレンズを固定する位置を設定することで、入射光の光軸方向の光学的位置を規制する構成としたので、入射光を受光部にて確実に合焦することができる。
本発明によれば、撮像素子が基体に設けられた配線に接続するための接続部を有し、接続部が固定部によって被覆される構成としたので、接続部を外部から保護して、例えば外部からの湿気の流入による接続部の腐敗（酸化）を防止して、耐久性を向上することができる。
本発明によれば、透過する波長を選択する波長選択フィルタを透明体に設ける構成としたので、透明体を受光部の表面をダスト、傷などから保護に加えて、例えば外部からの赤外線を遮断することができ、カメラ、ビデオレコーダーカメラなどの各種光学機器に好適な撮像モジュールとすることができる。
本発明によれば、受光部の外側に配置した接着部を介して撮像素子と透明体とが所定の間隙を保持した状態で接着されている構成としたので、物理的ストレスが受光部に加わることはなく、また、受光部と透明体との間における透光性の低下を防止することができる等、優れた効果を奏する。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの構成を示す側面断面図、図２は本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールを光入射側からみた平面図である。なお、本発明の特徴である撮像素子、レンズホルダー及びカバーの位置関係の理解を容易にするため、図２では構成要素の一部を省略して示す。
本発明の実施の形態１に係る撮像モジュール１は、基板１１の一方の表面に撮像素子１２がダイスボンディングされている。撮像素子１２は、半導体素子の一種であるＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージャなどであり、チップ中央に受光部１２ａを設け、受光部１２ａで検出した光量に基づく信号を読み出す読出回路などの周辺回路をチップ周辺に設けた構成をしている。このような撮像素子１２は、それ自体公知の半導体製造技術を利用して、半導体ウェハに複数の層を積層することなどにより製造される。受光部１２ａの上面にマイクロレンズを形成して、受光部１２ａへの集光率を高めるようにしてあってもよい。
撮像素子１２には、板厚及び表面の面精度が高精度に加工された透光性ガラス又は透光性樹脂などの材料からなる透明板１４が、接着部１５を介して、撮像素子１２の表面に対して所定の間隙（誤差約２μｍ）を保持した状態で固定されている。透明板１４が少なくとも受光部１２ａを被覆することにより、受光部１２ａ（の表面）を外部の湿気、ダスト（ゴミ、切りくず）などから保護することができる。もちろん、受光部１２ａに加えて周辺回路を透明板１４で被覆するようにしてもよく、撮像素子１２のチップ周縁に設けたボンディングパッド１６で基板１１との接続を行う場合、ボンディングパッド１６より内側の領域を透明板１４で被覆する構成であればよい。なお、ボンディングパッド１６に代えて、撮像素子１２である半導体チップを貫通する導体を反対面に設け、この導体を基板１１の表面に形成した配線にダイレクトボンドするようにしてもよい。
なお、カメラ、ビデオレコーダーカメラなどの光学機器用の撮像モジュールは、受光部１４ａの表面をダスト、傷などから保護すること以外に、外部からの赤外線を遮断することも必要となる。この場合には、透明板１４の撮像素子１２との対向面の反対面、すなわち入射光側の面に、赤外線遮断フィルタ１４ａを被着するようにする。赤外線遮断フィルタ１４ａは、例えば酸化チタン，酸化ジルコニウム，硫化亜鉛などからなる高屈折率層と、フッ化マグネシウム，フッ化カルシウム，二酸化珪素などからなる低屈折率層とを交互に多層積層した誘電体多層膜から構成され、光の干渉を利用して赤外光を選択的に遮断することができる。もちろん、赤外線遮断フィルタに限定されるものではなく、その用途に応じて、透過する波長を選択するようにした波長選択フィルタを適宜設けるようにする。
接着部１５は、透明板１４の周囲を囲むように、厚み誤差が略２μm以下で形成されている。なお、その間隙が完全密封となるように、接着部１５を介して、撮像素子１２と透明板１４とを接着することができるが、受光部１２ａへの湿気の進入、ダストの進入付着、ひっかき傷などによる受光部１２ａでの不良の発生を低減することができる程度であればよく、結露防止のために、内部に侵入した湿気を外部へ排出するための微小な切り欠き又は迷路状の通気経路（エアパス）を形成して、撮像素子１２と透明板１４とで構成される空間の通気を可能にすることもできる。
基板１１は、例えば多層配線基板であり、その表面には所定の配線（不図示）が施されており、配線と撮像素子１２のチップ周縁に設けたボンディングパッド１６とが、ボンディングワイヤ１６ｗで接続されている。このように、撮像素子１２のチップ周縁は、透明板１４に被覆されない露出領域となっており、ワイヤボンディングが容易である。基板１１の撮像素子塔載面又は反対面には、撮像素子１２への制御信号を供給、又は撮像素子１２からの出力信号を処理するＤＳＰなどの半導体デバイス（不図示）が適宜設けられる。これらの半導体デバイスは、基板１１の側面（又は裏面）などに設けられた端子１３を介して、モジュール外部の外部回路と接続される。
撮像素子１２は、透明板１４を通して外部からの入射光を内部に取り込み、受光部１２ａにより受光（光検出）を行う。受光部１２ａにおいて受光した光は、撮像素子１２で所定の電気信号に変換され、ボンディングパッドからボンディングワイヤ１６ｗを介して電気信号が取り出される。
撮像モジュール１は、管状のカバー１９とレンズホルダー１７とを備えている。カバー１９は、脚部１９ａが基板１１の表面に当接した状態で、基板１１に固定（接着）されている。そして、カバー１９の内面１９ｂに、レンズホルダー１７が嵌挿されており、レンズホルダー１７は、その脚部１７ａが透明板１４に当接され、かつその外面１７ｂがカバーの内面に当接された状態で、レンズホルダー１７の外面１７ｂがカバー１９の内面１９ｂに固定（接着）されている。レンズホルダー１７の所定の位置には、入射光の経路を撮像素子１２の受光部１２ａに導光するレンズ１８が固定されている。なお、本例では２枚のレンズ１８を用いた場合を示したが、レンズ１８の枚数は、必要に応じて一又は複数のレンズを組み合わせて用いられる。
レンズ１８は、入射光の光経路を決定するものであるため、その配置によって撮像素子１２での受像に大きな影響を及ぼす。本実施形態では、カバーの脚部１９ａを基板１１の表面に接着する位置を設定することによって、入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置が規制される。つまり、レンズホルダー１７は、その外面１７ｂがカバー１９の内面１９ｂに当接されていることから、レンズホルダー１７に設けられたレンズ１８の基板面方向、すなわち受光部１２ａのＸＹ方向が規制される。したがって、レンズホルダー１７に設けたレンズ１８の中心Ｃが、受光部１２ａの光学中心ＯＣと一致するように、ホルダー１９及びレンズホルダー１７の形状を予め設計しておくことにより、カバー１９及びレンズホルダー１７を実装することによって、自動的にレンズ１８の受光部１２ａに対するＸＹ方向の光学的位置が決定され、その位置を調整する工程が不要となる。
また、レンズホルダーの脚部１９ａを透明板１４の表面に当接された状態で固定されることから、脚部１９ａに対してレンズ１８を設ける位置を設定することによって、レンズ１８と透明板１４との対向距離が決定され、入射光の光軸方向（Ｚ方向）の光学的位置が規制される。つまり、レンズホルダー１７は、その脚部１７ａが透明板１４の表面に当接されていることから、レンズホルダー１７に設けられたレンズ１８の光軸方向、すなわち受光部１２ａのＺ方向が規制される。したがって、レンズ１８の焦点が受光部１２ａにて合焦するように、レンズ１８を設ける位置を予め設計しておくことにより、カバー１９及びレンズホルダー１７を実装することによって、自動的にレンズ１８の受光部１２ａに対するＺ方向の光学的位置が決定され、その位置を調整する工程が不要となる。
上述したように、レンズホルダー１７のカバー１９への嵌挿及び透明板１４への当接によって、カバー１９とレンズホルダー１７とが協業して、透明板１４の表面を位置決め基準として、レンズ１８の受光部１２ａに対するＸＹ方向及びＺ方向の光学的位置が決定される。
また、カバー１９は、その内面１９ｂがレンズホルダー１７と当接することによって、上述したような光学的位置の調整機能を担うとともに、脚部１９ａが基板１１に接着することによって、カバー１９と基板１１とで密封空間を生じせしめ、撮像素子１２を外部環境から保護する機能を担う。さらに、透明板１４とレンズホルダー１７とは未接着であるため、従来のように接着応力が透明板１４に作用してしまうことはなく、透明板１４が撮像素子１２から剥離する虞は全くない。したがって、高い耐衝撃性が要求される携帯電話などに好適である。もちろん、透明板１４が歪んでしまうこともなく、入射光の経路がずれてしまうこともない。もちろん、接着応力が影響のない程度であれば、レンズホルダー１７の脚部１７ａを透明板１４の表面に接着させるようにしてもよい。
次に、上述した撮像モジュール１の製造方法について説明する。図３〜６は本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの製造方法を示す説明図であり、具体的には、図３は半導体ウェハに形成した撮像素子の状況を、図４は撮像素子と透明板とを接着する工程を、図５は撮像素子を搭載した基板にカバーを固定する工程を、図６はレンズホルダーをカバーに固定する工程を、それぞれ示す。
図３（ａ）は、半導体ウェハ３０に撮像素子１２が複数形成された状態を示す。撮像素子１２は受光部１２ａを有し、撮像素子１２は分割線３０ａによりそれぞれ区分される。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線における構造断面図である。
まず、半導体ウェハ３０に複数形成された撮像素子１２の一面（受光部１２ａを有する平面）に、液状又は膜状の接着層４０を塗布又は被着する（図４（ａ））。接着層４０は露光によって硬化する感光性接着剤と、加熱によって接着力を発現する熱硬化性接着剤とが適宜混合されたものである。感光性接着剤としては、例えばアクリル系樹脂である紫外線（ＵＶ）硬化樹脂であり、熱硬化接着剤としては、例えばエポキシ系樹脂である。
そして、フォトマスク５０を介して接着層４０をＵＶ光に露光する（図４（ｂ））。フォトマスクは、撮像素子１２の受光部１２ａに対応する領域の外側の領域が露光されるようなパターニングが施されている。接着層４０に含まれる感光性接着剤は、ＵＶ光に露光（感光）すると、光重合反応が生じ、所定の現像液に溶解しない物性に変化する。そして、接着層４０を所定の現像液で現像することにより、ＵＶ光に感光しなかった領域の接着層を除去して、所定の形状に成形する（図４（ｃ））。すなわち、フォトリソグラフィ技術を用いて、撮像素子１２の受光部１２ａを取り囲む形状、すなわち枠状の接着部１５を、半導体ウェハ３０に複数形成された各撮像素子１２に対して同時に形成する。各撮像素子１２に対して接着部１５を同時に形成することから、生産性を向上することができる。
そして、予め赤外線遮断フィルタ１４ａが一表面に被着され、個片状態に分離されたガラスなどの透明板１４を接着部１５に配置し、その状態を維持して加熱を行うことにより、接着部１５に含まれる熱硬化性接着剤に接着性を発現させて接着部１５と透明板１４とを接着する（図４（ｄ））。接着部１５と撮像素子１２とは、露光工程により発現した感光性接着剤による接着力だけでは不十分であるため、この加熱処理によって接着部１５と撮像素子１２との接着性が向上する。もちろん、所定温度の高温槽に入れることによって接着性を発現させてもよいし、加熱時に適宜加圧してもよい。このようにして、撮像素子１２、透明板１４及び接着部１５によって空間が形成でき、その後の工程において、受光部１２ａへの湿気の進入、ダストの進入付着、ひっかき傷などによる受光部での不良の発生を低減することができる。
そして、ダイシングソーなどのダイシング装置により半導体ウェハ３０を切断して、個々の撮像素子１２に分割する（図４（ｅ））。この分割工程としては、透明板１４が接着部１５を介して接着された半導体ウェハ３０の裏面をダイシングリングに固定したダイシングテープの上に貼り付けて、ダイシングソーをダイシング方向に進行させて、半導体ウェハ３０を個々の撮像素子１２に分割する。そして、分割した撮像素子１２を適宜の条件でダイシングテープから剥離することにより、個々の素子を得ることができる。
上述のようなフォトリソグラフィ技術を利用すれば、一度の処理フローにより複数の撮像素子１２に枠状の接着部１５を形成することができるとともに、基板１１に設けたアライメントマークによってフォトマスク５０の位置決めが行われるので、成形された接着部１５の基板１１に対する位置精度は極めて高い。したがって、接着部１５を介して透明板１４が接着された撮像素子１２は、受光部１２ａに対して透明板１４の表面が極めて高い精度を有する基準面とすることができる。なお、透明板に接着部を形成し、その接着部を介して撮像素子を接着するようにしてもよいし、撮像素子が複数形成された半導体ウェハに、複数の撮像素子を覆う大きさの単板（一枚板）状態の透明板を接着した後に、ダイシング装置を用いて半導体ウェハ及び透明板を切断して、個々の撮像素子に分割するようにしてもよい。この場合、各撮像素子に形成したボンディングパッドを外部回路と接続するワイヤボンディングを行うとき、ボンディングパッドが透明板によって隠れてしまってはボンディング装置に適宜工夫を施す必要があるため、分割工程において、切断した透明板の平面寸法が、切断した半導体ウェハ（撮像素子）の平面寸法より小さくなるように、半導体ウェハ及び透明板を適宜切断するようにすることが好ましい。
図５（ａ）は、上述のようにして得た透明板１４が被覆された撮像素子１２を基板１１にダイレクトボンディングされ、撮像素子１２のチップ周縁に設けたボンディングパッド１６と、基板１１の表面に設けられた配線とがボンディングワイヤ１６ｗで接続された状態を示す。まず、接着剤６１をディスペンサ６０に充填し、ディスペンサ６０を移動させながら、充填した接着剤６１を基板表面の所定領域（ここでは、基板を中心とする円周）に吐出する（図５（ｂ））。そして、基板表面に設けた配線をパターン認識して、カバー１９を配置する基板表面の位置を求め、求めた位置にカバー１９を配置して、カバー１９と基板１１とを接着剤６１で接着する（図５（ｃ））。このようにして、その中心Ｃ１が撮像素子１２の撮像中心、つまり受光部１２ａの光学中心ＯＣとなるようにカバー１９を基板１１に接着することができる。
そして、カバー１９の内面１９ｂに沿って、レンズ１８が所定の位置に固定されたレンズホルダー１７を挿入（図６（ａ））し、レンズホルダー１７の脚部１７ａを透明板１４に当接させる。予めカバー１９の内面形状とレンズホルダー１７の外面形状とが略同一となるように成形されており、レンズホルダー１７の外面１７ｂがカバー１９の内面１９ｂに当接した状態になっている。この状態で、カバー１９の端部とレンズホルダー１７とを接着剤６２で接着する（図６（ｂ））。レンズホルダー１７ーがカバー１９の内面１９ｂに当接した状態で固定されるので、レンズホルダー１７のＸＹ方向はカバー１９の位置によって規制されることになり、レンズホルダー１７に固定されたレンズ１８の中心Ｃは受光部１２ａの光学中心ＯＣと一致することになる。また、レンズホルダー１７の脚部１７ａが透明板１４の表面に当接した状態で固定されるので、レンズホルダー１７に固定されたレンズ１８の透明板１４に対する対向距離がバラツクことはなく、入射光の光軸方向（Ｚ方向）の光学的位置が規制される。
なお、本実施形態では、レンズホルダー１７とカバー１９との固定形態として、カバー１９の端部とレンズホルダー１７の端部とを接着剤６２によって接着する形態について説明したが、カバー１９の内面１９ｂとレンズホルダー１７の外面１７ｂとを接着剤によって接着してもよい。透明板１４の表面に赤外線遮断フィルタ１４ａが被着されている場合、赤外線遮断フィルタ１４ａに対して十分な接着性を有する接着剤を用いることが好ましい。もちろん、レンズホルダー１７の脚部１７ａと透明板１４とが直接的に当接するように、赤外線遮断フィルタ１４ａの形状を適宜加工して、透明板１４に被着するようにしてもよい。
（実施の形態２）
実施の形態１では、レンズのＸＹ方向及びＺ方向の光学的位置を、それぞれカバー及びレンズホルダーによって規制するような形態について説明したが、カバーとして作用するレンズホルダーを用いるようにしても良く、このようにしたものが実施の形態２である。
図７は本発明の実施の形態２に係る撮像モジュールの構成を示す側面断面図である。
本発明の実施の形態２に係る撮像モジュール２は、実施の形態１で説明したカバーとして作用するレンズホルダー２７を備えている。レンズホルダー２７の所定の位置には、入射光の経路を撮像素子１２の受光部１２ａに導光するレンズ２８が固定されている。レンズホルダー２７は、本発明の当接部として機能する段部２７ｂを有しており、段部２７ｂが透明板１４の周縁に係合し、段部２７ｂが透明板１４に当接された状態で、脚部２７ａが接着剤６３で基板１１の表面に固定（接着）されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
レンズ２８は、入射光の光経路を決定するものであるため、その配置によって撮像素子１２での受像に大きな影響を及ぼす。本実施形態では、レンズホルダー２７の脚部２７ａを透明板１４の周縁に係合することにより、透明板１４に対する脚部２７ａの位置が自動的に規制され、入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置が規制される。つまり、レンズホルダー２７は、レンズホルダー２７に設けられたレンズ２８の基板面方向、すなわち受光部１２ａのＸＹ方向が規制される。また、レンズホルダーの段部２７ｂを透明板１４の表面に当接された状態で固定されることから、段部２７ｂに対してレンズ２８を設ける位置を設定することによって、レンズ２８と透明板１４との対向距離が決定され、入射光の光軸方向（Ｚ方向）の光学的位置が規制される。つまり、レンズホルダー２７は、その段部２７ｂが透明板１４の表面に当接されていることから、レンズホルダー２７に設けられたレンズ２８の光軸方向、すなわち受光部１２ａのＺ方向が規制される。
したがって、レンズホルダー２７に設けたレンズ２８の中心Ｃが、受光部１２ａの光学中心ＯＣと一致するとともに、レンズ２８の焦点が受光部１２ａにて合焦するように、レンズホルダー２７の形状及びレンズ２８を設ける位置を予め設計しておくことにより、レンズホルダー２７を実装することによって、自動的にレンズ２８の受光部１２ａに対するＸＹ方向及びＺ方向の光学的位置が決定され、その位置を調整する工程が不要となる。
また、レンズホルダー２７は、上述したような光学的位置の調整機能を担うとともに、脚部２７ａが基板１１に接着することによって、レンズホルダー２７と基板１１とで密封空間を生じせしめ、撮像素子１２を外部環境から保護する機能を担う。このように、レンズホルダー２７が、実施の形態１におけるカバー１９としての撮像素子の保護機能として作用することから、部品点数を増やすことなく、撮像素子を確実に保護することができる。さらに、透明板１４とレンズホルダー２７とは未接着であるため、従来のように接着応力が透明板１４に作用してしまうことはなく、透明板１４が撮像素子１２から剥離する虞は全くない。したがって、高い耐衝撃性が要求される携帯電話などに好適である。なお、必ずしも段部２７ｂが透明板１４の周縁に係合する必要はなく、レンズホルダーの脚部２７ａを基板１１の表面に接着する位置を設定することによって、入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置を規制するようにしてもよい。
次に、上述した撮像モジュール２の製造方法について説明する。図８は本発明の実施の形態２に係る撮像モジュールの製造方法を示す説明図であり、具体的には、撮像素子を搭載した基板にレンズホルダーを固定する工程を示す。なお、撮像素子と透明板とを接着する工程は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。
図８（ａ）は、透明板１４が被覆された撮像素子１２を基板１１にダイレクトボンディングされ、撮像素子１２のチップ周縁に設けたボンディングパッド１６と、基板１１の表面に設けられた配線とがボンディングワイヤ１６ｗで接続された状態を示す。まず、接着剤６３をディスペンサ６０に充填し、ディスペンサ６０を移動させながら、充填した接着剤６３を基板表面の所定領域（ここでは、基板を中心とする円周）に吐出する（図８（ｂ））。そして、基板表面に設けた配線をパターン認識して、レンズホルダー２７を配置する基板表面の位置を求め、求めた位置にレンズホルダー２７を配置して、レンズホルダー２７と基板１１とを接着剤６３で接着する（図８（ｃ））。この接着の際、レンズホルダー２７の段部２７ｂが透明板１４に当接して、レンズホルダーの脚部２７ａと基板１１との間には間隙が生じることになるが、接着剤６３によって、この間隙が埋め合わされる。
レンズホルダー２７の脚部２７ａを固定する基板１１における位置によって、レンズホルダー２７に固定されたレンズ２８の撮像素子に対するＸＹ方向が規制されることになり、レンズ２８の中心Ｃは撮像素子１２の撮像中心、すなわち受光部１２ａの光学中心ＯＣと一致することになる。また、レンズホルダー２７の段部２７ｂが透明板１４の表面に当接した状態で固定されるので、レンズホルダー２７に固定されたレンズ２８の透明板１４に対する対向距離がバラツクことはなく、入射光の光軸方向（Ｚ方向）の光学的位置が規制される。
なお、本実施形態では、レンズホルダー２７と透明板１４とは当接されているが、未接着である形態について説明したが、もちろん、接着応力が影響のない程度であれば、レンズホルダーの段部２７ｂと透明板１４とを接着剤によって接着してもよい。透明板１４の表面に赤外線遮断フィルタ１４ａが被着されている場合、赤外線遮断フィルタ１４ａに対して十分な接着性を有する接着剤を用いることが好ましい。もちろん、レンズホルダー２７の脚部２７ａと透明板１４とが直接的に当接するように、赤外線遮断フィルタ１４ａの形状を適宜加工して、透明板１４に被着するようにしてもよい。
なお、各実施の形態では、被覆部が透光性のガラスからなる透明板である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば樹脂材料からなる被覆部を用いても良いし、場合によっては透光性を有していなくても良い。
本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの構成を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールを光入射側からみた平面図である。 本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの製造方法を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの製造方法を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの製造方法を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの製造方法を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る撮像モジュールの構成を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態２に係る撮像モジュールの製造方法を示す説明図である
符号の説明
１，２ 撮像モジュール
１１ 基板
１２ 撮像素子
１２ａ 受光部
１４ 透明板
１４ａ 赤外線遮断フィルタ
１５ 接着部
１７，２７ レンズホルダー
１８，２８ レンズ
１９ カバー
３０ 半導体ウェハ
４０ 接着層
５０ フォトマスク
６０ ディスペンサ
６１，６２ 接着剤

Claims (17)

  1. 基体の表面に配置され、受光部が透明体で被覆された撮像素子と、入射光を前記受光部へ導光するレンズと、前記基体に固定され、前記レンズの前記受光部に対する位置を規制する固定部とを備える撮像モジュールにおいて、
    前記固定部は、
    前記基体の表面に固定する管状の第１固定部と、
    該第１固定部の管内面及び前記透明体の表面に当接する管状の第２固定部と
    を備え、
    該第２固定部の管内面に前記レンズが固定されていること
    を特徴とする撮像モジュール。
  2. 前記第１固定部の前記基体に対する位置を設定することにより、前記入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置を規制するようにしてあること
    を特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
  3. 前記第２固定部の前記レンズを固定する位置を設定することにより、前記入射光の光軸方向の光学的位置を規制するようにしてあること
    を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像モジュール。
  4. 前記基体に配線が施されており、
    前記撮像素子は、前記配線に接続するための接続部を有し、
    該接続部は、前記第１固定部によって被覆されていること
    を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
  5. 基体の表面に配置され、受光部が透明体で被覆された撮像素子と、入射光を前記受光部へ導光するレンズと、前記基体に固定され、前記レンズの前記受光部に対する位置を規制する固定部とを備える撮像モジュールにおいて、
    前記固定部は、
    前記透明体の表面に当接する当接部を備えること
    を特徴とする撮像モジュール。
  6. 前記当接部は、前記透明体の周縁に係合されていること
    を特徴とする請求項５に記載の撮像モジュール。
  7. 前記固定部の前記基体に対する位置を設定することにより、前記入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置を規制するようにしてあること
    を特徴とする請求項５又は請求項６に記載の撮像モジュール。
  8. 前記固定部の前記レンズを固定する位置を設定することにより、前記入射光の光軸方向の光学的位置を規制するようにしてあること
    を特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
  9. 前記基体に配線が施されており、
    前記撮像素子は、前記配線に接続するための接続部を有し、
    該接続部は、前記固定部によって被覆されていること
    を特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
  10. 前記透明体は、透過する波長を選択する波長選択フィルタを備えること
    を特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
  11. 前記撮像素子と前記透明体とは、前記受光部の外側に配置された接着部を介して所定の間隙を保持した状態で接着されていること
    を特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
  12. 基体の表面に配置され、受光部が透明体で被覆された撮像素子と、入射光を前記受光部へ導光するレンズと、前記基体に固体された管状の第１固定部と、前記レンズを保持する管状の第２固定部とを備える撮像モジュールの製造方法であって、
    前記基体と前記第１固定部とを固定する第１固定工程と、
    該第１固定部の管内面及び前記透明体の表面に当接した状態で、前記第２固定部と前記第１固定部とを固定する第２固定工程と
    を含むことを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
  13. 前記第１固定工程は、前記受光部の前記基体に対する位置に基づいて固定することにより、前記入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置を規制すること
    を特徴とする請求項１２に記載の撮像モジュールの製造方法。
  14. 前記第２固定工程は、前記第２固定部と前記透明体とをさらに固定すること
    を特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の撮像モジュールの製造方法。
  15. 基体の表面に配置され、受光部が透明体で被覆された撮像素子と、入射光を前記受光部へ導光するレンズと、前記透明体の表面に当接する当接部を有し、前記基体に固定され、前記レンズを保持する管状の固定部とを備える撮像モジュールの製造方法であって、
    前記基体の表面に前記当接部を当接した状態で、前記基体と前記固定部とを固定する固定工程を含むこと
    を特徴とする撮像モジュールの製造方法。
  16. 前記固定工程は、前記受光部の前記基体に対する位置に基づいて固定することにより、前記入射光の光軸を法線とする平面方向の光学的位置を規制すること
    を特徴とする請求項１５に記載の撮像モジュールの製造方法。
  17. 前記固定工程は、前記当接部と前記透明体とをさらに固定すること
    を特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の撮像モジュールの製造方法。
JP2004337978A 2004-11-22 2004-11-22 撮像モジュール及び撮像モジュールの製造方法 Pending JP2006148710A (ja)

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