JP2006279533A - 光学装置用モジュール、光路画定器及び光学装置用モジュールの製造方法 - Google Patents

光学装置用モジュール、光路画定器及び光学装置用モジュールの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 固体撮像素子が配される基板に反り又はたわみ等で歪みが生じた場合であっても、固体撮像素子の撮像面に対するレンズの位置決め精度が悪化することがなく、また、外部からの衝撃によって固体撮像素子又は画像処理装置が損なわれることを防止でき、簡単に製造することができる光学装置用モジュール、光路画定器及び光学装置用モジュールの製造方法を提供することにある。
【解決手段】 固体撮像素子2、透光性蓋体6、DSP8及び配線基板7等を合成樹脂により封止して固定する。透光性蓋体6の一部分が合成樹脂から露出するようにしておき、露出部分に光路画定器20の鏡筒22を接触させて配設する。光路画定器20及び合成樹脂により封止された撮像部は爪部16及び爪係合部28の係合により固定する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ディジタルカメラ及びカメラ付き携帯電話等に組み込まれ、被写体の撮影を行うための固体撮像素子を備えた光学装置用モジュール及び光学装置用モジュールに備えられ、固体撮像素子への光路を画定する光路画定器に関し、また、光学装置用モジュールの製造方法に関する。
ディジタルカメラ及びカメラ付き携帯電話等に備えられる固体撮像素子は、撮影する被写体の認識を行うものであり、レンズ、赤外線遮光部材及び撮像素子が認識した画像情報を処理する画像処理装置等と一体にモジュール化され、光学装置用モジュールとして提供される。近年、光学装置用モジュールが組み込まれるディジタルカメラ及びカメラ付き携帯電話等は小型化が進んでおり、光学装置用モジュールも小型化している。
光学装置用モジュールでは、固体撮像素子の撮像面の光学的な中心と、レンズの光学的な中心とが一致していなければならず、また、撮像面がなす平面とレンズの光軸とが直交していなければならない。固体撮像素子に対するレンズの位置決めの精度が悪い場合には、ピントが合わない又は固体撮像素子が認識する画像が暗い等の問題が生じる。このため、ピントを調整するための調整機構を備えて、光学装置用モジュールを組み立てた後でピント調整を行っていた。しかし、調整機構を備えることが光学装置用モジュールの小型化を妨げるという問題がある。
特許文献1においては、回路基板上に固体撮像素子を接着し、IRフィルタを保持するハウジングを固体撮像素子を覆うように回路基板上に接着し、レンズを保持するホルダをハウジングに固定する構造の撮像素子モジュールパッケージが提案されており、ホルダ及びハウジングを圧入により固定するようにして、組立工程の簡略化を行っている。
また、特許文献2においては、撮像素子が固定されたパッケージ上に、レンズ及び光学フィルタを保持する保持体を接着剤で固定する構造のカメラモジュールが提案されている。溶剤が揮発することで硬化する揮発硬化型接着剤及び紫外線が照射されることで硬化する紫外線硬化型接着剤の2種類の接着剤を用いて接着を行い、仮接着の後でレンズの位置調整を行い、位置決定後に紫外線を照射し、接着剤を硬化させて固定する。接着後に位置調整を行えるため、レンズの位置決めの精度を高めることができる。
また、特許文献3においては、配線基板に固体撮像素子から出力される信号を処理する画像処理装置を接着し、画像処理装置上に固体撮像素子を接着し、固体撮像素子の表面に透光性蓋部を接着し、更に、レンズを保持するレンズ保持具を透光性蓋部に接着する構成の光学装置用モジュールが提案されている。レンズ保持具を固体撮像素子の表面に接着された透光性蓋部に接着するため、固体撮像素子に対するレンズの位置決め精度を高くすることができる。
特開2003−110946号公報 特開2004−297282号公報 特開2004−301938号公報
しかしながら、特許文献1に記載の撮像素子モジュールパッケージは、回路基板上に接着されたハウジングにレンズを保持するホルダを固定する構成であるため、回路基板の製造上のバラツキ及びハウジングの製造上のバラツキにより、固体撮像素子に対するレンズの位置決めの精度が悪いという問題がある。
また、特許文献2に記載のカメラモジュールは、レンズを保持する保持体をパッケージに接着する構成であり、パッケージの製造上のバラツキにより、接着の基準面をなすパッケージの平面に反り又はたわみ等で歪みが生じた場合には、撮像素子に対するレンズの位置決め精度が悪化するという問題がある。
特許文献3に記載の光学装置用モジュールは、固体撮像素子上に接着された透光性蓋部にレンズ保持具を接着する構成であり、固体撮像素子及び透光性蓋部の接着はシート状の接着剤を用いて行うため、透光性蓋部は固体撮像素子に対して高い精度で接着することが可能であり、固体撮像素子に対するレンズの位置決め精度が高い。しかし、基板上に画像処理装置、固体撮像素子及び透光性蓋部を積み重ね、更に透光性蓋部にレンズ保持具を接着するため、レンズ保持具に加えられた衝撃により固体撮像素子及び画像処理装置等が損なわれる虞がある。
また、従来構造においては、レンズを保持するレンズ保持具を透光性蓋部又は基板等に接着剤を用いて接着している。接着剤を塗布する場合、接着剤の厚さを均一にすることが難しく、また、透光性蓋部に接着するときには、接着箇所が透光性蓋部の上面即ちレンズの半径方向と平行なため接着剤が過剰に塗布された場合、余分な接着剤がはみ出して光路をふさぐ可能性があるという問題がある。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、固体撮像素子の表面に接着された透光性蓋体に光路画定器の保持体を接触させて配設し、固定することで、固体撮像素子に対するレンズの位置決めの精度を高くすることができ、また、固体撮像素子及び透光性蓋体を樹脂によって封止することで、固体撮像素子及び透光性蓋体を外部の衝撃から保護することができる光学装置用モジュールを提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、配線基板及び画像処理装置を固体撮像素子及び透光性蓋体と共に樹脂で封止して固定することで、更に画像処理装置を外部の衝撃から保護することができ、より衝撃に強い光学装置用モジュールを提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、撮像部に爪部を設け、光路画定器に爪部と係合する爪係合部を設けることで、爪部と爪係合部とを係合させて簡単に撮像部と光路画定器とを固定することができる光学装置用モジュールを提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、撮像部及び光路画定器を固定するための爪部を樹脂で一体的に形成することで、爪部を簡単に形成できる光学装置用モジュールを提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、光路画定器の保持体及び透光性蓋体の位置を一意的に決定する位置決め部を保持体に備えることで、製造工程での保持体及び透光性蓋体の位置決めを簡単に行うことができる光学装置用モジュールを提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、樹脂から露出した板状の透光性蓋体の一面に光路画定器の保持体を接触させた場合、透光性蓋体の側面の少なくとも2箇所に係合する爪を位置決め部が有することで、保持体及び透光性蓋体の相対位置が一意的に定まるため、製造工程で保持体及び透光性蓋体の位置決めを簡単に行うことができる光学装置用モジュールを提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、光路画定器が保持体に固定された弾性体及び弾性体を支持する支持部を備えて、撮像部に光路画定器を固定した場合に、弾性体が保持体を透光性蓋体に押圧することで、保持体を透光性蓋体に強固に固定することができる光学装置用モジュールを提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、弾性体が支持部に対して相対移動可能となるように、支持部が弾性体を支持する構成とすることで、製造工程において撮像部に光路画定器を固定する場合に、保持体及び透光性蓋体の位置決めを行いやすい光学装置用モジュールを提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、光路画定器を撮像部に固定した場合に、保持体が樹脂による封止部と接触せず、透光性蓋体のみと接触する構成とすることで、保持体を透光性蓋体に対して確実に位置決めすることができる光学装置用モジュールを提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、光路を画定する対象物に対する保持体の相対位置を一意的に決定する位置決め部を保持体に備えることで、製造工程での保持体の位置決めを簡単に行うことができる光路画定器を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、保持体に固定された弾性体及び弾性体を支持する支持部を備えて、位置決めを行った対象物に対して弾性体で保持体を押圧することで、保持体を対象物に固定することができる光路画定器を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、弾性体が支持部に対して相対移動可能なるように、支持部が弾性体を支持する構成とすることで、製造工程において対象物に光路画定器を固定する場合に、保持体の位置決めを行いやすい光路画定器を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、固体撮像素子及び透光性蓋体を樹脂により封止する封止工程を備えることで、固体撮像素子及び透光性蓋体を外部の衝撃から保護する手段を簡単に形成することができ、また、光路画定器の保持体と透光性蓋体とを接触させて、光路画定器を撮像部に固定する工程を備えることで、固体撮像素子に対するレンズの位置決めを精度よく行って光路画定器を操作部に固定できる光学装置用モジュールの製造方法を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、封止工程で、固体撮像素子及び透光性蓋体と共に、配線基板及び画像処理装置を樹脂により封止することで、より製造工程を簡単にすることができ、衝撃により画像処理装置が損なわれる虞のない光学装置用モジュールを製造することができる光学装置用モジュールの製造方法を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、封止工程で、光路画定器を撮像部に固定するための爪部を、樹脂により一体的に形成することで、光路画定器及び撮像部の固定手段を簡単に形成できる光学装置用モジュールの製造方法を提供することにある。
本発明に係る光学装置用モジュールは、撮像面を有する固体撮像素子、前記撮像面に対向して配される透光性蓋体及び前記固体撮像素子に前記透光性蓋体を接着する接着部を有する撮像部と、光学部材及び該光学部材を保持する保持体を有し、前記撮像面への光路を画定する光路画定器とを備える光学装置用モジュールにおいて、前記撮像部は、前記透光性蓋体の一部又は全部を露出させて、前記固体撮像素子及び前記透光性蓋体を樹脂により封止する封止部を有し、前記透光性蓋体の前記封止部からの露出部分に前記保持体を接触させて位置決めし、前記光路画定器を前記撮像部に固定する固定手段を備えることを特徴とする。
本発明においては、固体撮像素子に接着された透光性蓋体の一部分が露出するように、固体撮像素子及び透光性蓋体を樹脂で封止し、透光性蓋体の露出部分に光路画定器の保持体を接触させて固定する。透光性蓋体は固体撮像素子に対して高い精度で接着することが可能であるため、固体撮像素子に対するレンズの位置決めの精度が高くなる。また、固体撮像素子及び透光性蓋体が樹脂によって保護されるため、外部からの衝撃に強くなる。
また、本発明に係る光学装置用モジュールは、前記撮像部が、導体配線が形成された配線基板と、該配線基板に固定され、前記導体配線に電気的に接続される画像処理装置とを有し、前記封止部は、前記固体撮像素子及び前記透光性蓋体と共に、前記配線基板及び前記画像処理装置を樹脂により封止するようにしてあることを特徴とする。
本発明においては、配線基板及び画像処理装置を固体撮像素子及び透光性蓋体と共に樹脂で封止して固定する。これにより、配線基板、画像処理装置、固体撮像素子及び透光性蓋体が強固に固定され、衝撃に強くなり、また、簡単に製造できる。
また、本発明に係る光学装置用モジュールは、前記固定手段が、前記撮像部に設けられた爪部と、前記光路画定器に設けられ、前記爪部と係合する爪係合部とを有し、前記爪部及び前記爪係合部を係合して、前記撮像部に前記光路画定器を固定するようにしてあることを特徴とする。
本発明においては、撮像部に爪部を設け、光路画定器に爪部と係合する爪係合部を設ける。爪部と爪係合部とを係合させて撮像部及び光路画定器を固定する構成とし、撮像部及び光路画定器を固定する手段を簡単に実現する。
また、本発明に係る光学装置用モジュールは、前記爪部が、樹脂よりなり、前記封止部と一体的に形成してあることを特徴とする。
本発明においては、撮像部及び光路画定器を固定するための爪部を樹脂で一体的に形成する。これにより、製造工程で爪部を簡単に形成できる。
また、本発明に係る光学装置用モジュールは、前記保持体が、前記保持体及び前記透光性蓋体の相対位置を決定する位置決め部を有することを特徴とする。
本発明においては、光路画定器の保持体及び透光性蓋体の位置を決める位置決め部を保持体に備え、光学装置用モジュールの組立を行う場合に、保持体を透光性蓋体に接触させることで一意的に位置が決定できるようにし、製造工程での保持体及び透光性蓋体の位置決めを簡単に行う。
また、本発明に係る光学装置用モジュールは、前記透光性蓋体が板状で、前記封止部から一面と側面の一部又は全部とが露出してあり、前記位置決め部は、前記保持体を前記透光性蓋体の一面に接触させた場合に、前記透光性蓋体の側面の少なくとも2箇所に係合する爪部を有することを特徴とする。
本発明においては、封止部の樹脂から板状の透光性蓋体の一部を露出させておき、光路画定器の保持体を透光性蓋体の一面に接触させた場合に、保持体の位置決め部の爪が透光性蓋体の側面の少なくとも2箇所に係合し、保持体及び透光性蓋体の相対位置を固定する。これにより、保持体を透光性蓋体に接触させるのみで、保持体及び透光性蓋体の位置が一意的に定まる。
また、本発明に係る光学装置用モジュールは、前記光路画定器が、前記保持体に固定された弾性体と、該弾性体を支持する支持部とを備え、前記撮像部に前記光路画定器を固定した場合に、前記弾性体が前記保持体を前記透光性蓋体に押圧するようにしてあることを特徴とする。
本発明においては、保持体に弾性体を固定し、光路画定器が弾性体を支持する支持部を備える。光路画定器を撮像部に固定した場合、弾性体が保持体を透光性蓋体に押圧し、保持体を透光性蓋体に強固に固定する。また、外部からの衝撃を弾性体が吸収するため、衝撃に強い。
また、本発明に係る光学装置用モジュールは、前記支持部が、前記弾性体が前記支持部に対して相対移動可能に、前記弾性体を支持するようにしてあることを特徴とする。
本発明においては、弾性体が支持部に対して相対移動可能なるように、支持部が弾性体を支持する。これにより、製造工程において撮像部に光路画定器を固定する場合に、保持体及び透光性蓋体の位置決めを行いやすい。
また、本発明に係る光学装置用モジュールは、前記光路画定器を前記撮像部に固定した場合、前記保持体は前記封止部と接触しないようにしてあることを特徴とする。
本発明においては、光路画定器を撮像部に固定した場合に、保持体が樹脂による封止部と接触せず、透光性蓋体のみと接触する構成とする。封止部と接触して保持体及び透光性蓋体の位置にズレが生じる虞がなく、保持体を透光性蓋体に対して確実に位置決めできる。
また、本発明に係る光路画定器は、光学部材及び該光学部材を保持する保持体を備え、対象物への光路を画定する光路画定器において、前記保持体は、前記対象物との相対位置を決める位置決め部を有することを特徴とする。
本発明においては、光路を画定する対象物に対する保持体の相対位置を一意的に決定する位置決め部を保持体に備えて、製造工程での保持体の位置決めを簡単に行う。
また、本発明に係る光路画定器は、前記保持体に固定された弾性体と、該弾性体を支持する支持部とを備えることを特徴とする。
本発明においては、保持体に弾性体を固定し、光路画定器が弾性体を支持する支持部を備える。光路画定器を対象物に固定した場合、弾性体が保持体を対象物に対して押圧し、保持体を強固に固定する。また、外部からの衝撃を弾性体が吸収するため、衝撃に強い。
また、本発明に係る光路画定器は、前記支持部が、前記弾性体が前記支持部に対して相対移動可能に、前記弾性体を支持するようにしてあることを特徴とする。
本発明においては、弾性体が支持部に対して相対移動可能なるように、支持部が弾性体を支持する。これにより、製造工程において光路画定器を固定する場合に、保持体の位置決めが行いやすい。
また、本発明に係る光学装置用モジュールの製造方法は、撮像面を有する固体撮像素子、前記撮像面に対向して配される透光性蓋体及び前記固体撮像素子に前記透光性蓋体を接着する接着部を有する撮像部と、光学部材及び該光学部材を保持する保持体を有し、前記撮像面への光路を画定する光路画定器とを備える光学装置用モジュールの製造方法において、前記固体撮像素子及び前記透光性蓋体を樹脂により封止する封止工程と、前記透光性蓋体に前記保持体を接触させて、前記光路画定器を前記撮像部に固定する工程とを備えることを特徴とする。
本発明においては、封止工程にて、固体撮像素子及び透光性蓋体を樹脂により封止し、固体撮像素子及び透光性蓋体を外部の衝撃から保護できるようにする。また、固体撮像素子の表面に接着された透光性蓋体に、光路画定器を接触させて固定し、固体撮像素子に対するレンズの位置決めを精度よく行う。
また、本発明に係る光学装置用モジュールの製造方法は、前記封止工程が、更に、導体配線が形成された配線基板及び該配線基板に固定され、前記導体配線に電気的に接続される画像処理装置を樹脂によって封止することを特徴とする。
本発明においては、封止工程で、固体撮像素子及び透光性蓋体と共に、配線基板及び画像処理装置を樹脂で封止する。これにより、光学装置用モジュールの製造をより簡単に行い、また、より衝撃に強い光学装置用モジュールを製造する。
また、本発明に係る光学装置用モジュールの製造方法は、前記封止工程が、前記光路画定器を前記撮像部に固定するための爪部を樹脂により形成することを特徴とする。
本発明においては、封止工程で、光路画定器を撮像部に固定するための爪部を、樹脂により一体的に形成する。これにより、光路画定器及び撮像部の固定手段を簡単に形成する。
本発明による場合は、固体撮像素子及び透光性蓋体を樹脂によって封止することで、固体撮像素子及び透光性蓋体を外部の衝撃から保護することができるため、衝撃により固体撮像素子が損なわれることを防止することができる。また、光路画定器の保持体を透光性蓋体に接触させて配設することで、固体撮像素子が配される基板に反り又はたわみ等で歪みが生じた場合であっても、固体撮像素子に対するレンズの位置決め精度が悪化せず、透光性蓋体に光路画定器を接着せずに固定した場合には、接着剤の厚さの誤差によってレンズの位置に誤差が生じない。これにより、製造後にピント調整を行う機構が必要なく、光学装置用モジュールを小型化することができる。
また、本発明による場合は、配線基板及び画像処理装置を固体撮像素子及び透光性蓋体と共に樹脂で封止して固定する構成とすることで、光学装置用モジュールを簡単に製造できるため、製造コストを削減することができ、また、固体撮像素子、透光性蓋体、配線基板及び画像処理装置を強固に固定することができるため、衝撃により固体撮像素子及び画像処理装置等が損なわれることを防止することができる。
また、本発明による場合は、撮像部に爪部を設け、光路画定器に爪部と係合する爪係合部を設けることで、爪部と爪係合部とを係合させて簡単に撮像部と光路画定器とを固定することができるため、製造工程を簡略化することができる。
また、本発明による場合は、撮像部及び光路画定器を固定するための爪部を樹脂で一体的に形成することで、爪部を簡単に形成できるため、製造工程が複雑化することがなく、爪部を形成することによる製造コストの増加を抑えることができる。
また、本発明による場合は、光路画定器の保持体及び透光性蓋体の位置を一意的に決定する位置決め部を光路画定器に備えることで、保持体及び透光性蓋体の位置決めを簡単に行うことができるため、製造工程を簡略化することができる。
また、本発明による場合は、樹脂から露出した板状の透光性蓋体の一面に光路画定器の保持体を接触させた場合、透光性蓋体の側面の少なくとも2箇所に係合する爪を位置決め部が有することで、保持体及び透光性蓋体の位置が一意的に定まり、保持体及び透光性蓋体の位置決めを簡単に行うことができるため、製造工程を簡略化することができる。
また、本発明による場合は、保持体に固定された弾性体及び弾性体を支持する支持部を光路画定器が備えることにより、撮像部に光路画定器を固定した場合に、弾性体が保持体を透光性蓋体に押圧することで、保持体を透光性蓋体に強固に固定することができる。また、外部からの衝撃を弾性体が吸収するため、衝撃により固体撮像素子及び透光性蓋体等が損なわれることを防止することができる。
また、本発明による場合は、弾性体が支持部に対して相対移動可能なるように、支持部が弾性体を支持する構成とすることで、製造工程において撮像部に光路画定器を固定する場合に、保持体及び透光性蓋体の位置決めが行いやすく、製造工程を簡略化することができる。
また、本発明による場合は、光路画定器を撮像部に固定した場合に、保持体が樹脂による封止部と接触せず、透光性蓋体のみと接触する構成とすることで、保持体が封止部と接触して保持体及び透光性蓋体の位置にズレが生じる虞がなく、保持体を透光性蓋体に対して確実に位置決めできるため、固体撮像素子に対するレンズの位置決め精度が悪化しない。
また、本発明による場合は、光路を画定する対象物に対する保持体の相対位置を一意的に決定する位置決め部を保持体に備えることで、製造工程で対象物に対する保持体の位置決めを簡単に行うことができ、製造工程を簡略化することができる。
また、本発明による場合は、保持体に固定された弾性体及び弾性体を支持する支持部を備えることにより、弾性体によって保持体を押圧して固定することができるため、保持体を対象物に対して強固に固定することができ、また、外部からの衝撃を弾性体が吸収することができるため、対象物が損なわれることを防止することができる。
また、本発明による場合は、弾性体が支持部に対して相対移動可能なるように、支持部が弾性体を支持する構成とすることで、製造工程において対象物に光路画定器を固定する場合に、対象物及び保持体の位置決めが行いやすく、製造工程を簡略化することができる。
また、本発明による場合は、固体撮像素子及び透光性蓋体を樹脂により封止する封止工程を備えることで、固体撮像素子及び透光性蓋体を外部の衝撃から保護する手段を簡単に形成することができ、衝撃により固体撮像素子が損なわれることを防止することができる。また、光路画定器の保持体と透光性蓋体とを接触させて、光路画定器を撮像部に固定する工程を備えることで、固体撮像素子に対するレンズの位置決めを精度よく行うことができるため、製造後にピント調整を行う機構が必要なく、より光学装置用モジュールを小型化することができる。
また、本発明による場合は、封止工程にて、固体撮像素子及び透光性蓋体と共に、配線基板及び画像処理装置を樹脂で封止することで、より製造工程を簡単にすることができ、また、衝撃により固体撮像素子及び画像処理装置等が損なわれることを防止することができる。
また、本発明による場合は、封止工程で、光路画定器を撮像部に固定するための爪部を、樹脂により一体的に形成することで、光路画定器及び撮像部の固定手段を簡単に形成できるため、製造工程が複雑化することがなく、爪部を形成することによる製造コストの増加を抑えることができる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1は、本発明に係る光学装置用モジュールの構成を示す模式的断面図であり、(a)は光学装置用モジュールの撮像部に光路画定器を固定していない状態を示すものであり、(b)は光路画定器を固定した状態を示すものである。図2は、本発明に係る光学装置用モジュールの固体撮像素子の平面図である。また、図3は、本発明に係る光学装置用モジュールの外観を示す斜視図であり、図4は、本発明に係る光学装置用モジュールの外観を示す平面図である。また、図5は、本発明に係る光学装置用モジュールの光路画定器の保持体の構成を示す斜視図である。
図において1は、外部からの光を受光する固体撮像素子2を有する撮像部であり、20はレンズ21を有する光路画定器である。撮像部1及び光路画定器20は各別に製造され、その後に撮像部1に光路画定器20を固定し、光学装置用モジュールとして組み立てる。撮像部1は、固体撮像素子2、固体撮像素子2を保護する透光性蓋体6及び画像処理装置であるDSP8等を備えており、これらを配線基板7上に積み重ねた構造にしてある。
固体撮像素子2はシリコンなどの半導体基板に半導体プロセス技術を適用して形成されるものであり、固体撮像素子2の一面には、光電変換を行うための撮像面3と、外部回路との接続を行い、電気信号の入出力及び電力供給等を行うための接続端子である複数のボンディングパッド4、4…とが形成してある。固体撮像素子2の撮像面3が形成された面には、撮像面3と対向して、透光性蓋体6が接着部5により接着してある。接着部5は撮像面3の外周部を囲む略矩形形状にしてあり、略矩形形状の透光性蓋体6を固体撮像素子2に接着して、撮像面3及び透光性蓋体6の間の空間を密閉するようにしてある。撮像面3及び透光性蓋体6の間の空間を密閉することで、撮像面3への湿気の進入及び塵埃の進入付着等を防止することができ、撮像面3での不良の発生を防ぐことができる。
透光性蓋体6は矩形板状であり、ガラスなどの透光性材料からなり、固体撮像素子2は透光性蓋体6を通過する外部からの入射光を取り込み、撮像面3に配された複数の受光素子により受光する。また、透光性蓋体6の表面には赤外線遮断膜が形成してあるため、透光性蓋体6は外部からの赤外線を遮断する機能を備えている。
接着部5は、シート状の接着剤を貼着し、フォトリソグラフィ技術で露光及び現像等の処理をすることにより、パターンニングされて形成される。フォトリソグラフィ技術を用いるため、接着部5のパターンニングは高精度に行うことができ、また、シート状の接着剤を用いるため、接着部5の厚さを均一にすることができる。これにより、透光性蓋体6を撮像面3に対して高精度に接着することができる。
透光性蓋体6が接着された固体撮像素子2は、DSP8と共に、導体配線11がパターンニングされて形成された配線基板7上に積み重ねて配設してあり、配線基板7上にDSP8を接着し、DSP8上に矩形板状のシリコン片を用いてなるスペーサ9を接着し、スペーサ9上に固体撮像素子2を接着する構造にしてある。DSP8は、固体撮像素子2の動作を制御し、固体撮像素子2から出力される信号を処理する半導体チップであり、DSP8を固体撮像素子2と同じモジュール内に収容することで、光学装置用モジュールを搭載したディジタルカメラ又はカメラ付き携帯電話等を小型化することができる。DSP8の表面には電気信号の入出力などを行うための複数のボンディングパッド(図示せず)が形成してあり、配線基板7上にDSP8を接着した後、DSP8のボンディングパッド及び配線基板7の導体配線11をボンディングワイヤ13、13…によって電気的に接続する。
また、スペーサ9上に接着された固体撮像素子2のボンディングパッド4、4…及び配線基板7上の導体配線11は、ボンディングワイヤ12、12…によって電気的に接続される。DSP8及び固体撮像素子2は、配線基板7上の導体配線11を介して電気的に接続されるため、相互に電気信号を送受することが可能である。ボンディングワイヤ12、12…が、DSP8又はDSP8に接続されたボンディングワイヤ13、13…と接触することがないように、スペーサ9によって固体撮像素子2及びDSP8の間の距離を調整している。
配線基板7上に積み重ねて配されたDSP8及び固体撮像素子2等は、合成樹脂によって封止されて固定される。合成樹脂によって形成される封止部14は、配線基板7上に略直方体状に形成されており、封止部14の上面からは透光性蓋体6の上面及び側面の半分程度が突出している。また、封止部14の上面の対向する縁部分の略中央には、2つの長方形板状のアーム部15、15が突設してあり、アーム部15、15の上端には爪部16、16が内向きに形成してある。
また、配線基板7の下面には、光学装置用モジュールとこれを搭載したディジタルカメラ又はカメラ付き携帯電話等との間で信号を入出力するための複数の半球状の接続端子10、10…が突設してあり、接続端子10、10…は配線基板7の上面に形成された導体配線11と電気的に接続してある。
外部からの光を固体撮像素子2の撮像面3へ導くための光路画定器20は、レンズ21と、レンズ21を保持する保持体である鏡筒22と、鏡筒22を弾性体24を介して支持する支持部25とを備えている。鏡筒22は円筒形状をなし、鏡筒22の軸心とレンズ21の光軸が一致するように、鏡筒22の内周部にレンズ21が固定してある。
鏡筒22の一端側の周側面に沿って、4つの位置決め爪23、23…が四等配してあり、位置決め爪23、23…は透光性蓋体6の平面方向について、鏡筒22と透光性蓋体6との相対位置を決定する。位置決め爪23、23…は、鏡筒22の一端側の側部から軸方向へ、鏡筒22の端面より外側へ突出した爪であり、光路画定器20を撮像部1に固定した場合、透光性蓋体6の表面に鏡筒22の端面が当接し、透光性蓋体6の周側部に4つの位置決め爪23、23…が当接し、位置決め爪23、23…が透光性蓋体6を挟持する態様で、透光性蓋体6と鏡筒22との相対位置を固定する。なお、対向する2つの位置決め爪23、23…の間の距離は、透光性蓋体6の各辺の長さと略等長にしてあるため、透光性蓋体6と鏡筒22との相対位置にズレが生じることはない。
鏡筒22の周側部の略中央には、円盤状の弾性体24が固定してある。また、光路画定器20は、鏡筒22を弾性体24を介して支持する支持部25を備えており、支持部25は略直方体であり、上面及び下面の大きさが撮像部1の上面及び下面の大きさと略等しくしてある。支持部25の上下を貫通して略円形の貫通孔26が形成してあり、貫通孔26の直径は鏡筒22の直径よりも大きくしてある。また、貫通孔26の内周面の略中央には、貫通孔26の内径より拡径された溝27が形成してある。鏡筒22に固定された弾性体24が溝27に挿入されて、鏡筒22は支持部25の貫通孔26内に、弾性体24を介して支持される。なお、溝27は弾性体24より若干大きく形成してあるため、鏡筒22及び弾性体24は、貫通孔26内で貫通孔26の軸心方向及び軸心と直交する平面方向に若干移動させることができる。
また、支持部25の2つの側面の略中央には爪係合部28、28が設けられている。爪係合部28、28は、側面の上下方向へ向けて形成された矩形状の溝であり、撮像部1に設けられたアーム部15、15及び爪部16、16と係合して、撮像部1と光路画定器20とを固定する。また、爪係合部28、28の上端部分は、爪部16、16と係合するために若干深く溝を形成してある。
撮像部1及び光路画定器20を、アーム部15、15及び爪部16、16と爪係合部28、28との係合により固定した場合、撮像部1の封止部14の上面及び光路画定器20の支持部25の下面が接する状態で固定される。鏡筒22の下端面が透光性蓋体6の上面に接触し、また、位置決め爪23、23…が透光性蓋体6の周側部に四方から当接して、鏡筒22及び透光性蓋体6の相対位置が固定される。このとき、鏡筒22は貫通孔26から上端部分が突出し、鏡筒22の外周部の弾性体24が固定された部分が、支持部25の溝27より上方に位置する状態で固定されるため、鏡筒22は弾性体24により下方向へ付勢され、強固に透光性蓋体6に固定される。鏡筒22及び弾性体24は、貫通孔26内で移動させることができるため、封止部14及び支持部25の形状に誤差が生じていても、透光性蓋体6及び鏡筒22の位置に影響を与えることはない。鏡筒22の位置決め爪23、23…は、鏡筒22を透光性蓋体6に固定した場合に、封止部14の上面に接触しないようにしてあり、また、貫通孔26の下端の開口部分は貫通孔26の内径より拡径して形成してあり、支持部25の下面が透光性蓋体6及び位置決め爪23、23…に接触しないようにしてある。
図6、図7及び図8は、本発明に係る光学装置用モジュールの製造工程を示す模式図である。なお、図6(A)及び(B)は、撮像部1を合成樹脂により封止する工程を示し、図7(C)及び(D)、並びに図8(E)及び(F)は、光路画定器20を撮像部1に固定する工程を示している。
配線基板7上に積み重ねて配設されたDSP8及び固体撮像素子2等は、合成樹脂を流し込むための金型50へ入れられる。金型50は直方体箱状であり、周側部の略中央で、蓋部50a及び底部50bの2つの部分に分かれている。底部50bの上縁部分には溝55が形成され、蓋部50aの下縁部分には溝55に嵌合する突出部54が形成されており、突出部54及び溝55を嵌合させることで、金型50内を密閉することができる。
蓋部50aの上部には撮像部1のアーム部15及び爪部16を形成するための空間が2つ設けてあり、この空間の上部と蓋部50aの上面との間を貫通して、合成樹脂を注入するための注入口51、51が形成してある。また、蓋部50aの内側の上面には、透光性蓋体6の上側の一部分を収める凹部52が形成してあり、凹部52に収められた透光性蓋体6の上部分が封止部14の上面から露出する。
底部50bの内側の底面は、配線基板7と略等しい大きさにしてあり、底部50bの内側の底面及び配線基板7の下面が密着するように、配線基板7の下面に配設された接続端子10、10…を収めるための複数の半球状の凹部53、53…が形成してある。底部50bの内側の底面及び配線基板7の下面を密着させて、配線基板7の下面に合成樹脂が流れ込まないようにしてある。
金型50の底部50bに、配線基板7上に積み重ねて配設されたDSP8及び固体撮像素子2等を入れ、蓋部50aで覆い、蓋部50aの突出部54及び底部50bの溝55を嵌合させて、金型50内を密閉し、注入口51、51以外で金型50の内部と外部とが連通しないようにする。その後、金型50の注入口51、51に円筒状の注入管60、60を挿入し、注入管60、60により合成樹脂を金型50の内部へ注入する。その後、合成樹脂が凝固して、撮像部1の封止部14、アーム部15及び爪部16が完成する。
撮像部1を合成樹脂によって封止した後、別に製造された光路画定器20を撮像部1に固定する。まず、撮像部1のアーム部15、15及び爪部16、16と光路画定器20の爪係合部28、28が係合していない状態で、鏡筒22のみ支持部25の貫通孔26から下方へ押し出し、鏡筒22の下面を透光性蓋体6の上面に接触させ、位置決め爪23、23…を透光性蓋体6の四方の側面にそれぞれ当接させる。この状態を保持したまま、光路画定器20の支持部25の下面を撮像部1の封止部14の上面に接触させ、アーム部15、15及び爪部16、16を爪係合部28、28に係合させる。支持部25は、アーム部15、15及び爪部16、16により移動不可能に撮像部1に固定され、鏡筒22は弾性体24により透光性蓋体6に押圧されて固定される。
以上の構成の光学装置用モジュールにおいては、光路画定器20が鏡筒22の下端部を透光性蓋体6の上面に接触させて配されるため、固体撮像素子2の撮像面3とレンズ21との距離が、接着部4及び透光性蓋体6の厚さと、鏡筒22の下端からレンズ21が固定されている部分までの距離との合計で一意的に決まる。また、鏡筒22の位置決め爪23、23…が透光性蓋体6の周側部に四方から当接して相対位置を固定するため、透光性蓋体6の平面方向のレンズ21の位置が一意的に決定される。透光性蓋体6は、固体撮像素子2の撮像面3に対して高い精度で位置決めして接着されるため、鏡筒22は透光性蓋体6を基準に、撮像面3に対して高い精度で位置決めして固定することができる。
撮像部1の固体撮像素子2及びDSP8等を合成樹脂で封止するため、これらを外部の衝撃から保護することができ、また、製造工程が簡単である。光路画定器20の鏡筒22が支持部25に弾性体24を介して支持され、また、弾性体24が支持部25の溝27内で移動可能にしてあるため、鏡筒22と支持部25とを別手順で撮像部1へ固定することができ、また、封止部14及び支持部25の形状誤差に影響されることなく、固体撮像素子2に対してレンズ21の位置を固定することができる。
なお、本実施の形態においては、光路画定器20の鏡筒22に位置決め爪23、23…を備える構成を示したが、備えない構成であってもよく、この場合には、鏡筒22の下面を透光性蓋体6の上面に接触させる工程にて平面方向の位置決めを行い、その後に支持部25を撮像部1へ固定する。また、固体撮像素子2及び画像処理装置であるDSP8を別の半導体チップとして積み重ねる構成を示したが、1つの半導体チップで構成してもよい。また、DSP8以外の半導体チップを固体撮像素子2と積み重ねる構成であってもよく、更に多くの半導体チップを積み重ねる構成であってもよい。また、合成樹脂による封入を行うための金型の形状は一例であって、これに限るものではない。また、撮像部1及び光路画定器20を固定するためのアーム15、15、爪部16、16及び爪係合部28、28の形状は一例であって、これに限るものではない。
本発明に係る光学装置用モジュールの構成を示す模式的断面図である。 本発明に係る光学装置用モジュールの固体撮像素子の平面図である。 本発明に係る光学装置用モジュールの外観を示す斜視図である。 本発明に係る光学装置用モジュールの外観を示す平面図である。 本発明に係る光学装置用モジュールの光路画定器の保持体の構成を示す斜視図である。 本発明に係る光学装置用モジュールの製造工程を示す模式図である。 本発明に係る光学装置用モジュールの製造工程を示す模式図である。 本発明に係る光学装置用モジュールの製造工程を示す模式図である。
符号の説明
1 撮像部
2 固体撮像素子
3 撮像面
5 接着部
6 透光性蓋体
7 配線基板
8 DSP(画像処理装置)
14 封止部
15 アーム部
16 爪部
20 光路画定器
21 レンズ
22 鏡筒(保持体)
23 位置決め爪(位置決め部)
24 弾性体
25 支持部
28 爪係合部
50 金型
60 注入管

Claims (15)

  1. 撮像面を有する固体撮像素子、前記撮像面に対向して配される透光性蓋体及び前記固体撮像素子に前記透光性蓋体を接着する接着部を有する撮像部と、光学部材及び該光学部材を保持する保持体を有し、前記撮像面への光路を画定する光路画定器とを備える光学装置用モジュールにおいて、
    前記撮像部は、前記透光性蓋体の一部又は全部を露出させて、前記固体撮像素子及び前記透光性蓋体を樹脂により封止する封止部を有し、
    前記透光性蓋体の前記封止部からの露出部分に前記保持体を接触させて位置決めし、前記光路画定器を前記撮像部に固定する固定手段を備えること
    を特徴とする光学装置用モジュール。
  2. 前記撮像部は、導体配線が形成された配線基板と、該配線基板に固定され、前記導体配線に電気的に接続される画像処理装置とを有し、
    前記封止部は、前記固体撮像素子及び前記透光性蓋体と共に、前記配線基板及び前記画像処理装置を樹脂により封止するようにしてある請求項1に記載の光学装置用モジュール。
  3. 前記固定手段は、前記撮像部に設けられた爪部と、前記光路画定器に設けられ、前記爪部と係合する爪係合部とを有し、
    前記爪部及び前記爪係合部を係合して、前記撮像部に前記光路画定器を固定するようにしてある請求項1又は請求項2に記載の光学装置用モジュール。
  4. 前記爪部は、樹脂よりなり、前記封止部と一体的に形成してある請求項3に記載の光学装置用モジュール。
  5. 前記保持体は、前記保持体及び前記透光性蓋体の相対位置を決定する位置決め部を有する請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の光学装置用モジュール。
  6. 前記透光性蓋体は板状で、前記封止部から一面と側面の一部又は全部とが露出してあり、
    前記位置決め部は、前記保持体を前記透光性蓋体の一面に接触させた場合に、前記透光性蓋体の側面の少なくとも2箇所に係合する爪部を有する請求項5に記載の光学装置用モジュール。
  7. 前記光路画定器は、前記保持体に固定された弾性体と、該弾性体を支持する支持部とを備え、
    前記撮像部に前記光路画定器を固定した場合に、前記弾性体が前記保持体を前記透光性蓋体に押圧するようにしてある請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載の光学装置用モジュール。
  8. 前記支持部は、前記弾性体が前記支持部に対して相対移動可能に、前記弾性体を支持するようにしてある請求項7に記載の光学装置用モジュール。
  9. 前記光路画定器を前記撮像部に固定した場合、前記保持体は前記封止部と接触しないようにしてある請求項1乃至請求項8のいずれか1つに記載の光学装置用モジュール。
  10. 光学部材及び該光学部材を保持する保持体を備え、対象物への光路を画定する光路画定器において、
    前記保持体は、前記対象物との相対位置を決める位置決め部を有することを特徴とする光路画定器。
  11. 前記保持体に固定された弾性体と、該弾性体を支持する支持部とを備える請求項10に記載の光路画定器。
  12. 前記支持部は、前記弾性体が前記支持部に対して相対移動可能に、前記弾性体を支持するようにしてある請求項11に記載の光路画定器。
  13. 撮像面を有する固体撮像素子、前記撮像面に対向して配される透光性蓋体及び前記固体撮像素子に前記透光性蓋体を接着する接着部を有する撮像部と、光学部材及び該光学部材を保持する保持体を有し、前記撮像面への光路を画定する光路画定器とを備える光学装置用モジュールの製造方法において、
    前記固体撮像素子及び前記透光性蓋体を樹脂により封止する封止工程と、
    前記透光性蓋体に前記保持体を接触させて、前記光路画定器を前記撮像部に固定する工程と
    を備えることを特徴とする光学装置用モジュールの製造方法。
  14. 前記封止工程は、更に、導体配線が形成された配線基板及び該配線基板に固定され、前記導体配線に電気的に接続される画像処理装置を樹脂によって封止する請求項13に記載の光学装置用モジュールの製造方法。
  15. 前記封止工程は、前記光路画定器を前記撮像部に固定するための爪部を樹脂により形成する請求項13又は請求項14に記載の光学装置用モジュールの製造方法。
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