JP2006293100A - カメラモジュール組み立て方法及びカメラモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】受光素子の上面をカバーガラスで覆った固体撮像素子パッケージにレンズホルダを取り付ける際に、光学的な精度を維持しつつカバーガラスへのゴミの付着を防止することのできるカメラモジュール組み立て方法及びカメラモジュールを提供する。
【解決手段】 光学ユニット23の底面の一部に撮像素子チップ11の受光領域を囲む受光領域周縁溝29が形成され、パッケージ本体13の一部に位置決め用の第1基準面部33、光学ユニット23の一部に第2基準面部35が形成され、受光領域周縁溝29に弾性部材31を挿入して保持させ、この第2基準面部35を第1基準面部33に当接させたときに、弾性部材31が透光性部材15に接触する状態とし、さらに、第2基準面部35を前記第1基準面部33に押し込んで嵌合させるに従い弾性部材31を受光領域周縁溝29内に押し沈め、嵌合の開始後は透光性部材15表面の受光領域をこの弾性部材31を介して隔離する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、カメラモジュール組み立て方法及びカメラモジュールに関し、特に、撮像素子の受光部へ光を集向させる光学ユニットの取り付け技術に関する。
従来より、撮像素子チップの受光部に光を集向させる光学ユニットの取り付け構造として、種々の構造が提案され利用されている。例えば、引用文献1には、撮像素子を装着したパッケージ本体の基準面に撮像素子の受光部へ光を集向させる光学ユニットを圧接させるとともに、カバーガラスと光学ユニットの間にゴム部材を介装させて固体撮像素子パッケージと光学ユニットを組み立てた構成が記載されている。また、引用文献2には、パッケージ本体の受光部の周囲に遮光壁を立設し、パッケージ本体と光学ユニットとの接合部からの光が受光部へ向かうことを防止した構成が記載されている。さらに、引用文献3には、光学ユニットのレンズホルダをカバーガラスの上に取り付けて、レンズホルダの外形が保護レンズの内接円径以下に設定されるようレンズの小型化を図った構成が記載されている。なお、カバーガラスの周縁部は遮光覆いを付けて受光部に影響を及ぼさないようにしてある。
特開平11−252416号公報 特開2001−140497号公報 特開平11−341366号公報
しかしながら、上記の各構成においては、次にような不具合があった。先ず、引用文献1の構成では、撮像用レンズが保持された光学ユニットに固体撮像素子の搭載された撮像素子パッケージを取り付ける際に、光学ユニットの位置決め部材(ゴム部材)と撮像素子パッケージとが擦れて、微小な削れカス等のゴミが発生する。この発生したゴミが移動して固体撮像素子を覆うカバーガラスに付着すると、撮像画像に画像欠陥が生じることになる。また、引用文献2の構成では、光学ユニットを撮像素子パッケージに取り付ける際に、遮光壁と光学ユニットの内壁が擦れ合い、ゴミが発生してしまう問題があった。
つまり、概略的には図12(a)に示すように、光学ユニット1を撮像素子パッケージ2に取り付ける際に、双方が擦れ合ってゴミ3が発生し、このゴミ3が、図12(b)に示すように、撮像素子チップ4を覆うカバーガラス5の表面に付着してしまうという問題があった。
また、引用文献3の構成では、光学ユニットの後端面をカバーガラスに接着することで光学ユニットを小型化しているが、撮像素子パッケージの上面だけで光学ユニットを保持することは実際には無理がある。また、安定して光学的な精度(レンズあおり精度)を十分に得ることは難しいという問題があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、受光素子の上面をカバーガラスで覆った固体撮像素子パッケージに光学ユニットを取り付ける際に、光学的な精度を維持しつつカバーガラスへのゴミの付着を防止することのできるカメラモジュール組み立て方法及びカメラモジュールを提供することを目的としている。
本発明に係る上記目的は下記構成により達成される。
(1) 撮像素子チップを搭載したパッケージ本体の上面に透光性部材を貼着して前記撮像素子チップを前記パッケージ本体内に封止した固体撮像素子パッケージに、撮像用レンズを保持する光学ユニットを前記固体撮像素子パッケージの透光性部材側に接続するカメラモジュール組み立て方法であって、前記光学ユニットが、前記透光性部材に対峙する底面の一部に前記撮像素子チップの受光領域を囲んで受光領域周縁溝が形成され、前記パッケージ本体の一部に前記光学ユニットを位置決めするための第1基準面部が形成され、前記光学ユニットの一部に前記第1基準面部と嵌合する第2基準面部が形成されてなり、前記光学ユニットの受光領域周縁溝に弾性部材を挿入して保持させ、この光学ユニットの第2基準面部を前記パッケージ本体の第1基準面部に当接させたときに、前記弾性部材が前記透光性部材に接触する状態とし、さらに、前記第2基準面部を前記第1基準面部に押し込んで嵌合させるに従い前記弾性部材を前記受光領域周縁溝内に押し沈め、前記嵌合の開始後は前記弾性部材に囲まれた前記透光性部材の表面を、この弾性部材を介して前記第1基準面部及び第2基準面部から隔離することを特徴とするカメラモジュール組み立て方法。
このカメラモジュール組み立て方法によれば、第2基準面部を第1基準面部に当接させたときには、弾性部材が透光性部材に接触した状態となって、弾性部材に囲まれた透光性部材の表面を、弾性部材を介してゴミが発生し得る第1基準面部及び第2基準面部から隔離することができ、透光性部材表面にゴミが付着することが防止される。
(2) 前記受光領域周縁溝が周方向に連続した環状溝であり、前記弾性部材が連続した環状に形成されていることを特徴とする(1)記載のカメラモジュール組み立て方法。
このカメラモジュール組み立て方法によれば、受光領域周縁溝が環状溝で、この環状溝に同じく環状の弾性部材が挿入されることで、撮像素子チップの受光領域を切れ目なく覆うことが可能となり、ゴミの付着防止効果が高められる。
(3) 前記弾性部材のヤング率が102〜104 MPaの範囲であることを特徴とする(1)又は(2)記載のカメラモジュール組み立て方法。
このカメラモジュールによれば、弾性部材が適宜なクッション性を備えることで、透光性部材表面との密着性が向上する。
(4) 前記弾性部材が、前記受光領域周縁溝への挿入方向に対して伸縮自在な蛇腹形状に形成されていることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
このカメラモジュールによれば、弾性部材の受光領域周縁溝からの突出高さを長くしても、光学ユニットの接続時に受光領域周縁溝の溝深さ内に納めることができ、従って、光学ユニットとパッケージ本体の基準面同士が当接し始める前から弾性部材を透光性部材に接触させて、素子の受光領域を隔離させることができ、ゴミの付着をより確実に防止できる。
(5) 前記弾性部材が樹脂材料の成形体からなることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
このカメラモジュールによれば、弾性部材を樹脂材料の成形体として簡単に形成することができる。
(6) 前記弾性部材がゴム材料の成形体からなることを特徴する(1)〜(4)のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
このカメラモジュールによれば、弾性部材をゴム材料の成形体として簡単に形成することができる。
(7) 前記第1基準面部が前記パッケージ本体の側面に形成され、前記第2基準面部が前記光学ユニットの内面に形成されていることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
このカメラモジュールによれば、第1基準面部と第2基準面部が嵌合することで、撮像素子チップと光学ユニットとの光軸が精度良く合わせられる。
(8) 前記弾性部材が前記透光性部材表面と接触する前記透光性部材の表面に、前記弾性部材に当接する弾性突起体を配設したことを特徴とする(1)〜(7)のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
このカメラモジュールによれば、弾性突起体が弾性部材に接触することで、透光性部材上における弾性部材による撮像素子チップ受領領域の密閉性が向上し、受光領域内へのゴミの侵入が一層確実に防止される。
(9) (1)〜(8)のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法により製造されたことを特徴とするカメラモジュール。
このカメラモジュールによれば、受光領域周縁溝に収容される弾性部材を備えることで、第2基準面部を第1基準面部に当接させたときには、弾性部材が透光性部材に接触した状態となって、弾性部材に囲まれた透光性部材の表面を、弾性部材を介してゴミが発生し得る第1基準面部及び第2基準面部から隔離することができ、透光性部材表面にゴミが付着することが防止される。
本発明に係るカメラモジュール組み立て方法及びカメラモジュールによれば、撮像素子チップの受光素子の上面をカバーガラスで覆った固体撮像素子パッケージに光学ユニットを取り付ける際に、光学的な精度を維持しつつカバーガラスへのゴミの付着を防止することができる。
以下、本発明に係るカメラモジュール組み立て方法及びカメラモジュールの好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明に係るカメラモジュールの分解斜視図、図2はカメラモジュールの組み立て状態における概略断面図、図3は図2のA−A断面矢視図である。
図1〜図3に示すように、カメラモジュール100は、撮像素子チップ11を搭載したパッケージ本体13の上面側に透光性部材であるカバーガラス15を貼着して、撮像素子チップ11をパッケージ本体13内に封止した固体撮像素子パッケージ17と、撮像用レンズ19及び撮像用レンズ19を保持するレンズホルダ21からなる光学ユニット23と、後述する環状弾性部材31と、を備えている。
固体撮像素子パッケージ17は、図2に示すように、セラミック焼桔体であるパッケージ本体13に設けられた凹部にCCD等の撮像素子チップ11が搭載されており、この撮像素子チップ11は、素子保護用のカバーガラス15によりパッケージ本体13の凹部内に封止されている。
パッケージ本体13の側面には、光学ユニット23との組み付けの際に基準面となる張り出し部25があり、光学ユニット23の底面は、この張り出し部25に当接するように段部が形成されている。
光学ユニット23は、レンズホルダ21の基端側にパッケージ本体13への取り付けるためのフランジ部27を有する。フランジ部27のカバーガラス15に対峙する底面の一部には、撮像素子チップ11の受光領域11a(図3参照)を囲んで環状溝(受光領域周縁溝)29が形成されている。本実施形態では環状溝29を円環状に形成しているが、これに限らず、方形の溝とすることや、断続的な溝とすることもできる。
この環状溝29には、ゴム材や軟質の合成樹脂材等からなる環状の成形体である環状弾性部材31が装着される。即ち、環状弾性部材31の幅方向一端側が環状溝29に挿入され、他端側がカバーガラス15に対峙(組み立て後は接触)している。この環状弾性部材31は、カバーガラス15に対して適度なクッション性を有しており、カバーガラス15との密着性が高められている。このような理由から、環状弾性部材31のヤング率は102〜104MPaの範囲のものが好適に使用される。また、環状弾性部材31は、環状に限らず直線状等の他の形状とし、複数個が環状溝29に挿入される構成であってもよい。
光学ユニット23は、パッケージ本体13の段部における側面(第1基準面部)33に沿わせて押し込まれたときに、パッケージ本体13の側面33と光学ユニット23の基端側内周面(第2基準面部)35とが嵌合する。そして、光学ユニット23の底部の最下面37がパッケージ本体13の張り出し部25の平坦面39に当接し、双方が密着した状態で光学ユニット23とパッケージ本体13とが板バネ(図示せず)や接着剤、等によって固定される。
次に、上記構成のカメラモジュール100に対して、光学ユニット23を固体撮像素子パッケージ17に接続する組み立て工程について図4を用いて説明する。
図4は組み立て工程における光学ユニットと固体撮像素子パッケージと関係を、段階的に示す説明図(a),(b),(c)である。
図4(a)に示すように、光学ユニット23と固体撮像素子パッケージ17とが離間した状態では、図5に環状弾性部材の周囲の拡大図を示すように、環状弾性部材31が環状溝29に深さLを挿入して環状溝29内に保持されている。このときの環状弾性部材31の環状溝29からの突出高さはLとされる。
次に、図4(b)に示すように、光学ユニット23の基端側内周面35がパッケージ本体13の側面33に当接し始めたときに、環状弾性部材31の下端部がカバーガラス15に接触した状態となる。換言すると、双方の接触前における環状弾性部材31の環状溝29からの突出高さLを、基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33とが当接し始めたときに、環状弾性部材31の下端部がカバーガラス15に接触する高さに設定しておく。勿論、基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33とが当接し始める前にカバーガラス15と接触していてもよい。
次に、図4(c)に示すように、基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33とを嵌合させて押し込むと、光学ユニット23の底部の最下面37がパッケージ本体13の張り出し部25の平坦面39に当接し、双方が組み立ての設計位置で密着した状態となる。このときの光学ユニット23の押し込み動作により、環状弾性部材31が環状溝29内に挿入されて、環状弾性部材31は、カバーガラス15と常に接触状態を維持することになる。
以上の動作により、光学ユニット23の基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33とが当接を始めてからは、環状弾性部材31がカバーガラス15上の連続した曲線上で接触し続けることになる。これにより、擦れ合いによるゴミが発生し得る基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33近傍の領域から、撮像素子チップ11の受光領域11aに相当するカバーガラス15表面を環状弾性部材31により隔離される。つまり、固体撮像素子パッケージ17に光学ユニット23を組み付ける際に、部材同士の擦れ合いによりゴミが発生する部位からゴミが流れ付くことを環状弾性部材31による遮蔽により防止して、撮像素子チップ11の受光領域11a上のカバーガラス15にゴミが付着することを確実に回避している。よって、このカメラモジュール100による撮像画像には、組み立て工程におけるゴミの付着に起因して画像不良が生じることはなく、高品位な撮像画像が得られることになる。
また、光学ユニット23の基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33の差し込み長さL(図5参照)は、環状溝29の深さLを規定する。即ち、環状溝29の深さLは、環状弾性部材31の環状溝29への挿入深さLと、前記差し込み長さLとの和よりも長く設定される。これにより、光学ユニット23の組み付け前には環状弾性部材31を環状溝29内に保持し、組み付け後に環状弾性部材31を環状溝29内に収容することができる。
なお、環状溝29の底面と環状弾性部材31との隙間にバネ材を介装することで、光学ユニット23の組み付け時において、環状弾性部材31がカバーガラス15に押圧されるようになり、撮像素子チップ11の受光領域11aをゴミの発生源から一層確実に隔離することもできる。
以上説明したように、本実施形態のカメラモジュール100によれば、光学ユニット23を固体撮像素子パッケージ17に組み付ける際に、撮像素子チップ11の受光領域11aを囲むカバーガラス15上の領域を環状弾性部材31により覆いながら双方が接続される。これにより、位置決め部位となる基準面、即ち、パッケージ本体13の側面33とレンズホルダ21の基端側内周面35が擦れ合ってゴミが生じても、この発生したゴミがカバーガラス15上の受光領域11aに付着することが防止できる。また、基準面同士を嵌合させて組み付けるため、光軸のズレ発生が抑えられ、光学的精度を高く維持することができる。
次に、本発明に係るカメラモジュール及びその組み立て方法の第2実施形態を説明する。本実施形態は、前述の環状弾性部材の形状を変更したものである。
図6に蛇腹型環状弾性部材の外観斜視図を示した。なお、以降の説明では、前述の第1実施形態と共通する部材・部位に対しては同一の符号を付与することで、その説明は簡略化或いは省略する。
蛇腹型環状弾性部材41は、環状溝29に挿入可能な幅t及び外径を有し、軸方向(図中、上下方向)に伸縮自在な蛇腹形状に形成される。
図7に蛇腹型環状弾性部材を用いて光学ユニットを固体撮像素子パッケージに接続する様子を示す工程図(a)、(b)を示した。
図7(a)に示すように、まずレンズホルダ21の環状溝29に蛇腹型環状弾性部材41が挿入されて、レンズホルダ21の基端側内周面35がパッケージ本体13の側面33に当接し始めるときには、蛇腹型環状弾性部材41がカバーガラス15の表面に接触するようにする。そして、図7(b)に示すように、レンズホルダ21の最下面37がパッケージ本体13の平坦面39に当接した状態では、蛇腹型環状弾性部材41が環状溝29内に収容される。これにより、第1実施形態と同様に、擦れ合いによるゴミが発生し得る基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33近傍の領域から、撮像素子チップ11の受光領域11aに相当するカバーガラス15表面を蛇腹型環状弾性部材41により隔離される。よって、撮像素子チップ11の受光領域11a上のカバーガラス15にゴミが付着することを防止できる。
また、蛇腹型の環状弾性部材41を用いることで、蛇腹型環状弾性部材41自体が伸縮自在であるために、蛇腹型環状弾性部材41の環状溝29からの突出高さを長くしても、光学ユニット23の接続時に環状溝29の溝深さ内に納めることができる。従って、光学ユニット23の基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33が当接し始める前から蛇腹型環状弾性部材41をカバーガラス15に接触させて、受光領域11aを隔離させることができ、ゴミの付着をより確実に防止できる。
次に、本発明に係るカメラモジュール及びその組み立て方法の第3実施形態を説明する。本実施形態は、前述の環状弾性部材の形状を変更したものである。
図8は中空型環状弾性部材を取り付けた環状溝の一部拡大断面図で、(a)はカバーガラスとの接触前、(b)はカバーガラスと接触後の状態を示した。
中空型環状弾性部材43は、環状溝29に一端側を固定され、他端側をパッケージ本体13のカバーガラス15に向けて長く延出した中空構造の弾性部材からなる。中空構造とすることにより、変形量を大きく稼げ、カバーガラス15に接触して潰れた状態であっても、その厚みを薄く保つことができる。
本構成の中空型環状弾性部材43を用いることで、構成が簡略化され、中空型環状弾性部材43をカバーガラス15に接触させたときに、自身の弾性反発力によりカバーガラス15との密着性が向上し、ゴミが発生し得る基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33近傍の領域からの隔離が、より確実なものとなる。
次に、本発明に係るカメラモジュール及びその組み立て方法の第4実施形態を説明する。本実施形態は、さらにカバーガラス上に弾性部材を固着させたものである。
図9はカバーガラスの(a)平面図及び(b)B−B断面図である。
カバーガラス15の表面に環状に形成した固着弾性部材45は、ゴム材、樹脂材料からなり、カバーガラス15表面に接着剤を介して接合、或いは部材材料自身により固着させている。カバーガラス15上の固着弾性部材45の形成位置は、前述の各実施形態の環状弾性部材31(41,43も同様)と接触する位置とする。
図10は固着弾性部材45による効果を説明する図で、(a)は環状弾性部材がカバーガラスと接触前の状態、(b)は接触後の状態を示す一部断面図である。
図示例では環状弾性部材31(41,43)の内側で固着弾性部材45と接触としているが、外側や直上位置であってもよい。このようにカバーガラス15上に固着弾性部材45を形成し、環状弾性部材31(41,43)と接触させることにより、環状弾性部材31(41,43)による密閉性が向上し、ゴミが発生し得る基端側内周面35とパッケージ本体13の側面33近傍の領域からの隔離が一層確実となる。
ここで、環状弾性部材31(41,43も同様)の変形例を図11を用いて説明する。
図11に環状弾性部材の先端形状を変更した変形例(a),(b)の断面図を示した。
図11(a)に示すように、環状弾性部材31の先端に固着弾性部材45に斜行して当接する切り欠きを形成することで、環状弾性部材による密封性がより向上する。また、図11(b)に示すように、環状弾性部材31の先端をV字状の切り欠き溝49を形成することで、密着部分が2段構造となってより密封性が向上する。
本発明に係るカメラモジュールの分解斜視図である。 カメラモジュールの組み立て状態における概略断面図である。 図2のA−A断面矢視図である。 組み立て工程における光学ユニットと固体撮像素子パッケージと関係を、段階的に示す説明図(a),(b),(c)である。 環状弾性部材の周囲の拡大図である。 蛇腹型環状弾性部材の外観斜視図である。 蛇腹型環状弾性部材を用いて光学ユニットを固体撮像素子パッケージに接続する様子を示す工程図(a)、(b)である。 中空型環状弾性部材を取り付けた環状溝の一部拡大断面図で、(a)はカバーガラスとの接触前、(b)はカバーガラスと接触後の状態を示す図である。 カバーガラスの(a)平面図及び(b)B−B断面図である。 固着弾性部材45による効果を説明する図で、(a)は環状弾性部材がカバーガラスと接触前の状態、(b)は接触後の状態を示す一部断面図である。 環状弾性部材の先端形状を変更した変形例(a),(b)の断面図である。 従来における光学ユニットを撮像素子パッケージに取り付ける工程で、ゴミが発生する様子を示す説明図(a),(b)である。
符号の説明
11 撮像素子チップ
11a 受光領域
13 パッケージ本体
15 カバーガラス(透光性部材)
17 固体撮像素子パッケージ
19 撮像用レンズ
21 レンズホルダ
23 光学ユニット
29 環状溝
31 環状弾性部材
33 側面(第1基準面部)
35 基端側内周面(第2基準面部)
41 蛇腹型環状弾性部材
43 中空型環状弾性部材
45 固着弾性部材
100 カメラモジュール

Claims (9)

  1. 撮像素子チップを搭載したパッケージ本体の上面に透光性部材を貼着して前記撮像素子チップを前記パッケージ本体内に封止した固体撮像素子パッケージに、撮像用レンズを保持する光学ユニットを前記固体撮像素子パッケージの透光性部材側に接続するカメラモジュール組み立て方法であって、
    前記光学ユニットの前記透光性部材に対峙する底面の一部に前記撮像素子チップの受光領域を囲む受光領域周縁溝が形成され、
    前記パッケージ本体の一部に前記光学ユニットを位置決めするための第1基準面部が形成され、
    前記光学ユニットの一部に前記第1基準面部と嵌合する第2基準面部が形成されてなり、
    前記光学ユニットの受光領域周縁溝に弾性部材を挿入して保持させ、
    この光学ユニットの第2基準面部を前記パッケージ本体の第1基準面部に当接させたときに、前記弾性部材が前記透光性部材に接触する状態とし、
    さらに、前記第2基準面部を前記第1基準面部に押し込んで嵌合させるに従い前記弾性部材を前記受光領域周縁溝内に押し沈め、前記嵌合の開始後は前記弾性部材に囲まれた前記透光性部材の表面を、この弾性部材を介して前記第1基準面部及び第2基準面部から隔離することを特徴とするカメラモジュール組み立て方法。
  2. 前記受光領域周縁溝が周方向に連続した環状溝であり、前記弾性部材が連続した環状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のカメラモジュール組み立て方法。
  3. 前記弾性部材のヤング率が102〜104 MPaの範囲であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のカメラモジュール組み立て方法。
  4. 前記弾性部材が、前記受光領域周縁溝への挿入方向に対して伸縮自在な蛇腹形状に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
  5. 前記弾性部材が樹脂材料の成形体からなることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
  6. 前記弾性部材がゴム材料の成形体からなることを特徴する請求項1〜請求項4のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
  7. 前記第1基準面部が前記パッケージ本体の側面に形成され、前記第2基準面部が前記光学ユニットの内面に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
  8. 前記弾性部材が前記透光性部材表面と接触する前記透光性部材の表面に、前記弾性部材に当接する弾性突起体を配設したことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法。
  9. 請求項1〜請求項8のいずれか1項記載のカメラモジュール組み立て方法により製造されたことを特徴とするカメラモジュール。
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