JP2007059751A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体撮像素子を用いた小型の撮像装置およびこれを用いた携帯電話装置に関する。 The present invention relates to a compact image pickup apparatus using a semiconductor image pickup device and a mobile phone device using the same.
従来から、特許文献1に記載されているように、レンズを通して入射した光をCCDなどの半導体撮像素子を用いて電気信号に変換し、映像を取り出せるように構成された撮像装置が知られていた。携帯用機器の小型化、高性能化の要求に伴い、撮像装置の小型化、軽量化がより一層求められてきた。このため、それぞれの構成部品を薄くすることによって撮像装置の薄型化が実現されていた。一方、高画質に対する要求と共に画素数が増加されて来たことにより、画素サイズについても小型化が行われてきた。 Conventionally, as described in Patent Document 1, there has been known an imaging apparatus configured to convert light incident through a lens into an electrical signal using a semiconductor imaging element such as a CCD and to extract an image. . With the demand for miniaturization and high performance of portable devices, there has been a further demand for smaller and lighter imaging devices. For this reason, thinning of the imaging device has been realized by thinning each component. On the other hand, as the number of pixels has increased with the demand for high image quality, the pixel size has also been reduced.
撮像装置において、撮像素子の欠陥や撮像素子に付着したゴミによって発生する画像の黒点や白点などを通称「キズ」と呼んでいる。撮像素子にゴミが付着してキズが発生しないように、撮像装置の組み立てにおいては、作業環境のクリーン度の向上、洗浄強化、イオナイザーなどによる静電気の除電などが従来から行われていた。また、ゴミなどによってある画素からの出力が低下したような場合には、周辺画素から得られる情報に基づいてその画素の出力を推定し、あたかもその画素が正常に動作しているかのように補正するキズ補正が行われていた。 In an imaging apparatus, a black spot or a white spot of an image generated by a defect in the imaging element or dust attached to the imaging element is commonly called “scratch”. Conventionally, in assembling an image pickup apparatus, improvement of the cleanliness of the work environment, strengthening of washing, static electricity removal by an ionizer and the like have been performed so as to prevent dust from being attached to the image pickup element. Also, if the output from a pixel is reduced due to dust or the like, the output of the pixel is estimated based on information obtained from surrounding pixels, and it is corrected as if the pixel is operating normally. Scratch correction was performed.
また、特許文献2には、半導体撮像素子を固定や封止する際に用いる接着剤や封止剤に用いるフィラーの大きさに関して、画質に影響を及ぼさないように、画素サイズに応じた大きさのフィラーを用いることが開示されている。
上記した特許文献2に記載された撮像装置では、光学フィルタを接着保持する接着剤のフィラーの径を半導体撮像素子の画素サイズ以下とすることにより、もし、フィラーが接着剤から脱落して半導体撮像素子に付着しても画質劣化を生じない構成とすることができる。
In the imaging device described in
本発明は、上記背景の下、フィラーの飛散、脱落による画質劣化を低減させるとともに、接着剤の選択肢を増し、設計の自由度を高めることができる小型撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above background, an object of the present invention is to provide a small-sized imaging device that can reduce image quality deterioration due to scattering and dropping of fillers, increase the choice of adhesive, and increase the degree of design freedom.
本発明の撮像装置は、入射光を電気信号に変換する半導体撮像素子と、前記半導体撮像素子に入射光を導く結像光学系を構成する複数の光学部品と、前記半導体撮像素子および前記光学部品を保持する保持部材とを備え、前記半導体撮像素子および前記光学部品を前記保持部材に接着するために用いられる接着剤は、含まれるフィラーの径がその接着剤が用いられる位置と前記半導体撮像素子との距離に応じて異なる構成を有する。 An imaging apparatus according to the present invention includes a semiconductor imaging device that converts incident light into an electrical signal, a plurality of optical components that form an imaging optical system that guides incident light to the semiconductor imaging device, the semiconductor imaging device, and the optical component An adhesive used for adhering the semiconductor imaging element and the optical component to the holding member, and a position of the filler in which the diameter of the filler contained is used, and the semiconductor imaging element. Different configurations depending on the distance between the two.
この構成により、半導体撮像素子からの距離に応じて接着剤に含まれるフィラーの径を決めることができるので、フィラーの脱落による画質劣化を低減すると共に接着剤の選択の自由度を高めることができる。例えば、半導体撮像素子の接着には、熱膨張係数を低くなるように接着剤のフィラーの径を選択し、結像光学系の部材の接着には、強度が高くなるように接着剤のフィラーの径を選択するといったように、用いる場所によって接着剤を選択できるとともに、半導体撮像素子の表面に到達するフィラーを制御することによって画質劣化を低減できる。 With this configuration, since the diameter of the filler contained in the adhesive can be determined according to the distance from the semiconductor image sensor, image quality deterioration due to the dropout of the filler can be reduced and the degree of freedom in selecting the adhesive can be increased. . For example, the adhesive filler diameter is selected so that the thermal expansion coefficient is low for the bonding of the semiconductor imaging device, and the adhesive filler is selected so that the strength is high for the bonding of the imaging optical system member. The adhesive can be selected depending on the place of use, such as selecting the diameter, and image quality degradation can be reduced by controlling the filler that reaches the surface of the semiconductor imaging device.
本発明の撮像装置は、前記保持部材として立体基板を採用してもよい。 The imaging device of the present invention may employ a three-dimensional substrate as the holding member.
この構成により、撮像装置の各構成要素を立体基板に取り付けることができるので、組み立て時の作業性が向上する。また、立体基板を基準として各構成要素を取り付けることができるので、撮像装置の精度良く組み立てることができる。 With this configuration, each component of the imaging device can be attached to the three-dimensional substrate, so that the workability during assembly is improved. Moreover, since each component can be attached on the basis of a three-dimensional board | substrate, it can assemble with sufficient precision of an imaging device.
本発明の撮像装置において、前記半導体撮像素子に近い位置にある光学部品の接着に用いられる接着剤は、前記半導体撮像素子から遠い位置にある光学部品の接着剤に用いられる接着剤より前記フィラーの径が小さい。 In the image pickup apparatus of the present invention, the adhesive used for bonding the optical component located at a position close to the semiconductor image pickup device is more of the filler than the adhesive used for the adhesive of the optical component located far from the semiconductor image pickup device. The diameter is small.
この構成により、半導体撮像素子の近くに位置する接着剤に含まれるフィラーが小さいので、フィラーの飛散により半導体撮像素子の表面に付着した場合の画質劣化を低減できる。また、半導体撮像素子より離れた位置で用いられる接着剤に含まれるフィラーを大きくしても、フィラーが半導体撮像素子の表面に付着する可能性が小さく、撮像素子の画質に与える影響が小さい。従って、フィラーの脱落、飛散等に起因する画質劣化を低減しつつ、接着剤の選択の自由度を高めることができる。 With this configuration, since the filler contained in the adhesive located near the semiconductor image sensor is small, it is possible to reduce image quality degradation when the filler adheres to the surface of the semiconductor image sensor due to scattering of the filler. Further, even if the filler contained in the adhesive used at a position distant from the semiconductor image sensor is increased, the possibility that the filler adheres to the surface of the semiconductor image sensor is small, and the influence on the image quality of the image sensor is small. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom in selecting an adhesive while reducing image quality deterioration caused by filler dropping or scattering.
本発明の撮像装置において、前記フィラーの径は、前記半導体撮像素子の画素ピッチより大きくした構成を有する。 In the imaging apparatus according to the aspect of the invention, the diameter of the filler may be larger than the pixel pitch of the semiconductor imaging element.
この構成により、接着剤の線膨張係数や強度の選択の自由度を高めることができる。 With this configuration, the degree of freedom in selecting the linear expansion coefficient and strength of the adhesive can be increased.
本発明の撮像装置において、前記結像光学系は、非球面レンズを含む構成を有する。 In the imaging apparatus of the present invention, the imaging optical system has a configuration including an aspheric lens.
この構成により、球面収差をはじめ各種収差を補正でき、小型でも良好な画像が得られる。 With this configuration, various aberrations including spherical aberration can be corrected, and a good image can be obtained even with a small size.
本発明の撮像装置の製造方法は、半導体撮像素子を保持部材に接着剤によって接着する工程と、前記半導体撮像素子を保持部材に接着した後に、前記半導体に入射光を導く結像光学系を構成する複数の光学部品のそれぞれを、前記半導体撮像素子に近い方から順に、前記保持部材に接着剤によって接着する複数の工程とを備え、後の工程になるに従ってフィラーの径が大きい接着剤を用いる。 An image pickup apparatus manufacturing method according to the present invention includes a step of bonding a semiconductor image pickup element to a holding member with an adhesive, and an imaging optical system that guides incident light to the semiconductor after the semiconductor image pickup element is bonded to the holding member. And a plurality of steps of adhering each of the plurality of optical components to the holding member in order from the side closest to the semiconductor imaging element, and using an adhesive having a larger filler diameter as it becomes a later step .
この方法によれば、フィラーによる画質への影響が大きい半導体撮像素子を最初に実装し、続いて半導体撮像素子に近い方から順に光学部品を接着していく。半導体撮像素子に近い光学部品は径の小さいフィラーを含む接着剤によって接着し、半導体撮像素子から遠くなるに従って大きいフィラーを含む接着剤によって光学部品を接着することにより画像劣化を低減しつつ、接着剤の選択の自由度を高めることができる。 According to this method, the semiconductor image sensor having a large influence on the image quality due to the filler is first mounted, and then the optical components are bonded in order from the side closest to the semiconductor image sensor. The optical component close to the semiconductor image sensor is bonded with an adhesive containing a filler having a small diameter, and the optical component is bonded with an adhesive containing a large filler as the distance from the semiconductor image sensor is reduced, thereby reducing image deterioration and adhesive. Can increase the degree of freedom of selection.
本発明の携帯電話装置は、上記の撮像装置または上記の製造方法により製造された撮像装置を備えた構成を有する。 A cellular phone device of the present invention has a configuration including the imaging device described above or an imaging device manufactured by the manufacturing method described above.
この構成により、フィラーの脱落などによる画質劣化を低減した撮像装置を用いることができるので、品質の高い画質が得られ、携帯電話装置の品質を向上できる。 With this configuration, it is possible to use an imaging device in which image quality deterioration due to filler dropping or the like is reduced, so that high quality image quality can be obtained and the quality of the mobile phone device can be improved.
本発明によれば、半導体撮像素子からの距離に応じて接着剤に含まれるフィラーの径を決めることができるので、画質劣化を低減しつつ接着剤の選択の自由度を高めることができるというすぐれた効果を有する。 According to the present invention, since the diameter of the filler contained in the adhesive can be determined according to the distance from the semiconductor imaging device, it is possible to increase the degree of freedom in selecting the adhesive while reducing image quality degradation. It has the effect.
以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. When possible, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は実施の形態に係る撮像装置1の断面図、図2は撮像装置1を示す斜視図、図3は図2に示す撮像装置1を裏面から見た要部の分解斜視図である。実施の形態に係る撮像装置1は、図1に示されるように、光軸Lに沿って配置された非球面レンズ3、光学フィルタ4及び半導体撮像素子5と、これらを保持する立体基板2と、立体基板2に接続されるプリント基板(FPC)10とを有している。本実施の形態において、立体基板2は、半導体撮像素子5を固定する役割を有すると共に光学フィルタ4を保持する保持部材としての役割を兼ね備えている。立体基板2は、筒形の鏡筒部2aと鏡筒部2aの一端面に連続する底部2bとからなる(図2も参照)。以下の説明においては、鏡筒部2a側を上方向、底部2b側を下方向とする。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an imaging apparatus 1 according to the embodiment, FIG. 2 is a perspective view showing the imaging apparatus 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of a main part of the imaging apparatus 1 shown in FIG. As shown in FIG. 1, the imaging apparatus 1 according to the embodiment includes an
まず、立体基板2について説明する。鏡筒部2aは底部2bの上面に位置し、上下方向に延在している。底部2bは、その下面の中央に凹みが形成されている。また、底部2bには光軸Lを中心とした開口Aが形成され、その開口A及び鏡筒部2aの中空部を光が通過可能である。立体基板2の開口Aを取り囲む部分8は、ガラス強化PPA(ポリフタルアミド樹脂)などによって構成され、光の透過を防ぐため黒色にしてある。底部2bの下面には、無電解メッキなどにより必要な配線パターン9bが形成されている。この配線パターン9bは、半導体撮像素子5をベア実装可能とするため立体基板2の底部2b下面に設けられた接続ランド9cと、外部との接続のために立体基板2の底部2bの外側に設けられた端子部9a(図2参照)とを有している。
First, the three-
非球面レンズ(以下、「レンズ」という)3は、透過率や屈折率などの必要な光学特性を満たすことができる樹脂によって構成されている。本実施の形態においては、レンズ3には日本ゼオン製のゼオネックス(登録商標)を用いている。図1では簡単のためレンズを1枚しか示さないが、実際にはレンズ3は2枚のレンズによって構成され、一定の距離より遠方の被写体を結像できる、いわゆるパンフォーカスの構成とされている。ここでは、レンズ3は約30cmより遠方の被写体に対して焦点が合うようにしてある。なお、レンズ3の構成や特性については、本実施の形態のものに限られず適宜選定することが可能である。レンズ3は、立体基板2の鏡筒部2aの内周に嵌め込まれ接着固定されている。レンズ3の上方にはレンズ3を固定するとともに所要の開口となる絞り7が取り付けられており、レンズ3はその下側において、接着剤6Bによって鏡筒部2aに接着固定されている。
The aspherical lens (hereinafter referred to as “lens”) 3 is made of a resin that can satisfy necessary optical characteristics such as transmittance and refractive index. In the present embodiment, ZEONEX (registered trademark) manufactured by ZEON is used for the
接着剤6BはUV・熱併用型の一液性エポキシ接着剤である。接着剤6Bに含まれるフィラーの大きさは、約5μmである。 The adhesive 6B is a UV / heat combination type one-component epoxy adhesive. The size of the filler contained in the adhesive 6B is about 5 μm.
光学フィルタ4は、棚珪酸ガラスからなる基材の片面にIR(Infra Red)カットコートが施され、他面に反射防止のAR(Anti Reflection)コートが施されている。IRカットコートには、例えば二酸化ケイ素(SiO2)、酸化チタン(TiO2)等が用いられ、基材に蒸着されている。反射防止のためのARコートには、例えば酸化アルミ(Al2O3)、フッ化マグネシウム(MgF2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)等が用いられ、基材に蒸着されている。基材に棚珪酸ガラスを用いることにより、光学フィルタ4は紫外光の透過を抑制することができる。このような構成により、光学フィルタ4は、可視光領域以外の光の透過を抑制する。
The
図4は、本実施の形態に係る光学フィルタ4の分光特性を示す図である。図4に見られるように、光学フィルタ4は、約400nmから約800nmにおいては透過率をほぼ93%以上とし、それ以外の帯域においては透過率を充分低くしてあることが分かる。なお、光学フィルタ4の分光特性は、本実施の形態のものに限られず、適宜変更することが可能である。この光学フィルタ4は開口Aの上側に光軸Lに沿って配置され、エポキシ樹脂によるUV硬化型の接着剤6によって立体基板2に固定される。光学フィルタ4は、ARコートが施された面がレンズ3に対向されている。接着剤6にはその特性を改善するためのフィラーが含まれている。接着剤6に含まれるフィラーの大きさは、約3.2μmの接着剤である。
FIG. 4 is a diagram showing the spectral characteristics of the
半導体撮像素子5は、画素数が約100万の1/4インチSXGA形のCCDで、画素サイズは約2.8μmである。半導体撮像素子5は、立体基板2に設けられた接続ランド9cに対してSBB(Stud Bump Bond)などによる接続方法によりいわゆるフェースダウン実装され、配線パターン9bと電気的に接続される。半導体撮像素子5には、RGBそれぞれの信号出力が得られるように、図1〜図3に図示しないカラーフィルタが用いられおり、それぞれに対応して受光部分が形成されている。半導体撮像素子5は、立体基板2に対して、接着剤6Aにより固定されている。この接着剤6AはSBBにより、配線パターン9bとの間に介在させた導電ペーストを介して確実に接続される作用と、PAD部(図示せず)を封止する役目も有している。この接着剤6Aに含まれるフィラーの大きさは、その径が約3μmである。接着剤6Aは、封止の特性を含めて前述の接着剤6とは異なる。
The semiconductor image pickup device 5 is a 1/4 inch SXGA type CCD having about 1 million pixels and has a pixel size of about 2.8 μm. The semiconductor image pickup device 5 is so-called face-down mounted on a connection land 9c provided on the three-
図5は、半導体撮像素子5における色配置の例を示す模式図である。図5において、例えば「R」で示される部分は、カラーフィルタを透過した赤の波長の光を受光し、これにより「R」で示される部分は赤の波長の光を検出することができる。同様に、「B」で示される部分はカラーフィルタを透過した青の波長の光を受光し、「G」で示される部分はカラーフィルタを透過した緑の波長の光を受光する。半導体撮像素子5は、撮像面(入射面)を光学フィルタ4に対向させると共に底部2bの下面の中央付近に開口Aを覆うように配置されている。上記したように底部2bの中央には凹みが形成されているので、下面に取り付けられた半導体撮像素子5はFPC10から離隔されている。また、底部2bの下面には、図示しないチップ部品なども配置されている。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a color arrangement in the semiconductor image sensor 5. In FIG. 5, for example, a portion indicated by “R” receives light having a red wavelength transmitted through the color filter, and thus a portion indicated by “R” can detect light having a red wavelength. Similarly, a portion indicated by “B” receives light of blue wavelength transmitted through the color filter, and a portion indicated by “G” receives light of green wavelength transmitted through the color filter. The semiconductor imaging device 5 is disposed so that the imaging surface (incident surface) faces the
以上の説明から、本実施の形態における撮像装置1の光学系は、被写体からの光がレンズ3により集光され、可視光領域の光を透過させる光学フィルタ4を通って半導体撮像素子5に入射するように構成されていることが分かる。
From the above description, in the optical system of the imaging device 1 in the present embodiment, the light from the subject is collected by the
立体基板2の下方に設けられたFPC10は、厚さ1/2Mil(12.5μm)のポリイミドのベースフィルム10aと、厚さ1/3Oz(12μm)の圧延銅10bとによって構成される。FPC10には、図示しない信号処理のDSP(Digital Signal Processor)などが設けられている。DSPは、半導体撮像素子5から出力された電気信号を所要の形式の信号に変換したり、ホワイトバランスや色補正などを処理する機能を有する。FPC10上のランド13において、立体基板2の端子部9aと半田12によって電気的に接続されるとともに機械的にも固定されている。これにより、撮像装置1は、図示しない携帯電話、携帯端末などの機器と接続されている。
The
また、DSPは「キズ補正」と呼ばれる機能を有している。「キズ補正」とは、CCDの欠陥やゴミによって発生する無出力の画素に対応して、その画素の周辺に配置された画素から得られる情報に基づき、欠陥のある画素からの出力を推定して、あたかもその画素が正常に動作しているかのように補正するものである。キズ補正の方法としては、隣接する画素からの出力の平均値を用いる方法や、隣接する画素からの出力値から内装する方法などを用いることができる。また、キズの特定については、ある有限の範囲において対象とする画素からの出力値がある閾値を越えたか、または、別の閾値を下回ったかによって判定する。 The DSP has a function called “scratch correction”. “Scratch correction” refers to non-output pixels caused by CCD defects and dust, and estimates the output from defective pixels based on information obtained from pixels arranged around the pixels. Thus, the correction is performed as if the pixel is operating normally. As a defect correction method, a method of using an average value of outputs from adjacent pixels, a method of interior using output values from adjacent pixels, or the like can be used. Further, the identification of the scratch is determined by whether the output value from the target pixel in a certain finite range exceeds a certain threshold value or falls below another threshold value.
この撮像装置1は、以下のように動作する。被写体からの光は、絞り7を通リ、レンズ3によって集光される。続いて、レンズ3で集光された光は光学フィルタ4に入射され、光学フィルタ4によって赤外光及び紫外光がカットされる。光学フィルタ4を透過した可視光は、半導体撮像素子5に入射して所要の電気信号に変換され、変換された電気信号は半導体撮像素子5から出力される。そして、半導体撮像素子5から出力された電気信号は、配線パターン9bを経由して底部2bに設けられた端子部9aに導出され、図示しないディスプレイにおいて撮像画像が表示される。ディスプレイは、画面のアスペクト比は4:3であり、30フレーム/秒のフレームレートで出力されるように構成されている。
The imaging apparatus 1 operates as follows. Light from the subject passes through the
図6は、実施の形態に係る撮像装置1の組み立て順序を示す図である。まず、半導体撮像素子5を立体基板2の底部2bの下面にセットし(S10)、接着剤6Aによって半導体撮像素子5を接着し、封止する(S12、S14)。この際、撮像面が開口Aに対応するように半導体撮像素子5を配置する。図示しない紫外線照射装置によって接着剤6Aをキュアして硬化させる。照射する紫外線の波長や照射時間などは、接着剤6Aの硬化状況によって最適化することが望ましい。UV硬化に熱硬化を行えるように処方された接着剤を用いる場合には、紫外線を照射して硬化開始剤を活性化した後に、加熱して硬化を完了させる。 FIG. 6 is a diagram illustrating an assembly sequence of the imaging apparatus 1 according to the embodiment. First, the semiconductor imaging device 5 is set on the lower surface of the bottom 2b of the three-dimensional substrate 2 (S10), and the semiconductor imaging device 5 is bonded and sealed with an adhesive 6A (S12, S14). At this time, the semiconductor image sensor 5 is arranged so that the imaging surface corresponds to the opening A. The adhesive 6A is cured and cured by an ultraviolet irradiation device (not shown). It is desirable to optimize the wavelength of ultraviolet rays to be irradiated, the irradiation time, and the like according to the curing state of the adhesive 6A. In the case of using an adhesive formulated so that heat curing can be performed for UV curing, the curing initiator is activated by irradiating ultraviolet rays, and then heated to complete the curing.
次に、光学フィルタ4を立体基板2にセットした後に、ディスペンサーなどにより所要量のUV硬化型のエポキシ系接着剤6を光学フィルタ4の周囲に塗布する。接着剤6も接着剤6Aと同様に、紫外線照射装置によって接着剤6をキュアして硬化させる(S16)。続いて、光学フィルタ4の上方において立体基板2にレンズ3を装着し、接着剤6Bによってレンズ3を立体基板2の鏡筒部2aに接着し、接着剤6Aと同様にキュアして硬化させる。レンズ3を上方から押さえる絞り7を取り付けてレンズ3を固定する(S18)。最後に、光学フィルタ4や半導体撮像素子5等が取り付けられた立体基板2をFPC10上に搭載し、半田12によって両者を固定して撮像装置1が完成する。
Next, after the
ここで、半導体撮像素子5を立体基板2に接着するための接着剤6Aについて説明する。上記したように、立体基板2には、ガラス強化PPA(ポリフタルアミド樹脂)が用いられており、その線膨張係数は約25×10-6/Kである。一方、半導体撮像素子5の線膨張係数は約2.3×10-8/Kである。この両者を適切に固定するため、接着剤6Aには図示しないフィラーが含まれている。フィラーは、接着剤6Aの線膨張係数が立体基板2の線膨張係数と半導体撮像素子5の線膨張係数との間の値となるようにする。フィラーは、光学用に適するように二酸化ケイ素(SiO2)からなる。接着剤6Aが硬化した後に異方性を有しないように、球形のフィラーを用いることが好ましい。
Here, an adhesive 6 </ b> A for bonding the semiconductor imaging device 5 to the three-
フィラーの大きさは、その径が3μmのものを用いている。フィラーの含有率については、前述の熱膨張係数などを考慮しながら適宜選択することが可能である。 接着剤6Aは、SBBによる接続法における信頼性にも大きく寄与するのでその選定には充分な検討と評価をすることが望ましい。 A filler having a diameter of 3 μm is used. About the content rate of a filler, it is possible to select suitably, considering the above-mentioned thermal expansion coefficient. The adhesive 6A greatly contributes to the reliability in the connection method by SBB, and therefore it is desirable to sufficiently examine and evaluate the adhesive 6A.
次に、光学フィルタ4を立体基板2に接着するための接着剤6について説明する。光学フィルタ4の接着に関しては、半導体撮像素子5の場合と異なり、封止の作用は特段必要ないので線膨張係数と強度を主体に選定する。フィラーの大きさは3.2μmとしてあり、半導体撮像素子5のフィラーよりは大きくしてある。フィラーは、半導体撮像素子5の場合と同様に光学用に適するように二酸化ケイ素を用いている。
Next, the adhesive 6 for bonding the
次に、レンズ3を立体基板2に接着するための接着剤6Bについて説明する。この場合には、レンズ3も立体基板2も樹脂なので線膨張係数が近いために強度を主体に選定する。フィラーの大きさは5μmとしてあるが、含有率については、前述の半導体撮像素子5および光学フィルタ4の場合と比べて膨張係数が接着剤に基材に近いために少なくしている。
Next, an adhesive 6B for bonding the
フィラーの大きさについての説明に先立ってフィラーを含む接着剤に起因する問題点について述べる。接着剤が硬化する際には、接着剤の中に含まれるフィラーが飛散したり、特に端面部分においてフィラーの一部がむき出しになったりすることがある。また、撮像素子5を立体基板2に取付け後に光学フィルタ4や光学系のレンズ3を取付け、FPC10を実装し、必要によってフォーカスの調整工程が行われるが、これらの工程におけるハンドリングや衝撃などによって端面部分におけるフィラーが脱落することがある。そして、飛散、脱落したフィラーが撮像素子5の表面に付着したり、光学フィルタ4の上に乗ったりすることで、画素からの出力を低下させる原因になることが、撮像装置1の分析によって明らかになった。特に最近では、撮像装置の小型化に伴って、装置分解のために必要な部分の寸法を確保することが困難となり、分解できない装置が多く見られる。このような撮像装置では、飛散、脱落したフィラーが撮像素子5の表面や光学フィルタ4に付着した場合、撮像装置を廃棄せざるを得ない事態も起きていた。
Prior to explaining the size of the filler, problems caused by the adhesive containing the filler will be described. When the adhesive is cured, the filler contained in the adhesive may be scattered, or part of the filler may be exposed particularly at the end face portion. Further, after the image pickup device 5 is attached to the three-
補正できないキズの原因の1つは、接着剤から脱落、飛散するフィラーである。半導体撮像素子5に近い位置で用いられている接着剤の方が、半導体撮像素子5より遠い位置で用いられる接着剤より影響が大きいことが、撮像装置の分析および解析により明らかとなった。すなわち、同じ大きさのフィラーを含む接着剤であっても、接着剤が用いられる位置が撮像素子表面、光学フィルタ上面、レンズ面というように半導体撮像素子から離れるに従って、画質への影響が小さいことが分かってきた。 One cause of scratches that cannot be corrected is fillers that fall off and scatter from the adhesive. The analysis and analysis of the imaging device revealed that the adhesive used at a position closer to the semiconductor imaging element 5 has a greater influence than the adhesive used at a position farther than the semiconductor imaging element 5. In other words, even if the adhesive contains the same size of filler, the influence on the image quality is small as the position where the adhesive is used moves away from the semiconductor image sensor, such as the image sensor surface, optical filter upper surface, and lens surface. I understand.
本実施の形態に係る撮像装置1では、接着剤に含まれるフィラーの径が3μm、3.2μm、5μmと撮像素子から離れるに従って大きくなるようにしている。また、本実施の形態においては、画素サイズより大きなフィラーを用いている。これにより、画質劣化を低減した撮像装置を実現できるとともに、特に半導体撮像素子5から離れた位置でフィラーの径が大きい接着剤を用いることができるので、接着剤の選択の自由度を高めることができる。 In the imaging device 1 according to the present embodiment, the diameter of the filler contained in the adhesive is 3 μm, 3.2 μm, and 5 μm, and increases as the distance from the imaging element increases. In this embodiment, a filler larger than the pixel size is used. As a result, an image pickup apparatus with reduced image quality deterioration can be realized, and an adhesive having a large filler diameter can be used particularly at a position away from the semiconductor image pickup element 5, thereby increasing the degree of freedom in selecting an adhesive. it can.
また、本実施の形態によれば、従来から撮像装置に備わっていたCCDの欠陥などによるキズを補正する機能(キズ補正機能)を用いて、フィラーに起因して生じ得る画像の黒点などを補正することができるので、工程・工法・設備などの変更をする必要がない。すなわち、撮像装置組み立ての作業性を低下させることなく、フィラーの脱落に起因する画質劣化を低減させることができる。 In addition, according to the present embodiment, a black spot or the like of an image that may be caused by a filler is corrected by using a function (scratch correction function) that corrects a defect caused by a CCD defect or the like that has conventionally been provided in an imaging apparatus. It is not necessary to change processes, construction methods, equipment, etc. That is, it is possible to reduce image quality deterioration due to the dropout of the filler without reducing the workability of assembling the imaging device.
さて、次に本実施の形態による撮像装置および、撮像装置の製造方法により作られた撮像装置を携帯電話に実装し落下試験を行った。携帯電話を約1.5mの高さよりコンクリートの床に10回落下させて、撮影した画質の変化を調べる実験を行った。落下させるときの撮像装置の向きは、図1の光軸方向Lが下側になるように落下させた。つまり、図1で説明した上方(レンズ側)が下になるようにコンクリートの床に落下させた。試験の結果、10回の落下の前後で、撮影した画質に実質的な影響を及ぼすような劣化(キズの発生)は確認できなかった。この結果より、フィラーの脱落に起因して生じ得る画像は、少なくともキズ補正によって補正することができる範囲であって、携帯電話の品質を確保することができることが分かった。 Next, the image pickup apparatus according to the present embodiment and the image pickup apparatus manufactured by the method for manufacturing the image pickup apparatus were mounted on a mobile phone, and a drop test was performed. An experiment was conducted in which a mobile phone was dropped 10 times on a concrete floor from a height of about 1.5 m to examine changes in image quality. The image pickup apparatus was dropped so that the optical axis direction L in FIG. 1 was on the lower side. That is, it was dropped on the concrete floor so that the upper side (lens side) described in FIG. As a result of the test, it was not possible to confirm deterioration (occurrence of scratches) that had a substantial effect on the photographed image quality before and after the ten drops. From this result, it was found that the image that can be generated due to the drop-off of the filler is at least a range that can be corrected by scratch correction, and the quality of the mobile phone can be ensured.
図7は、半導体撮像素子からの距離と画像に影響を及ぼすフィラーの大きさの関係を示す図である。このグラフは、実験の結果に基づいて作成した。横軸は、半導体撮像素子からの距離を示す。撮像装置の主な部品である半導体撮像素子5、光学フィルタ4、非球面レンズ3の各部品に対応する距離をとっている。縦軸は、画質劣化が発生したフィラーの大きさ(フィラーサイズ)を示す。本実施の形態では、フィラーの大きさは、フィラーの径により規定している。グラフの点線は前述のキズ補正を行った場合、実線はキズ補正を行っていない場合に画質劣化を生じたフィラーの大きさを示す。グラフより明らかなように、キズ補正によって画質劣化が抑制されているのが分かる。また、キズ補正の有無によらず、画質の劣化を起こすフィラーの大きさは、半導体撮像素子5からの距離によって異なることが理解できる。つまり、半導体撮像素子5からの距離が遠くなるほど、大きいフィラーでないと画質劣化が起きないことを示している。従って、本発明によれば半導体撮像素子5からの距離によって、フィラーの大きさを異ならせることが可能となり、接着剤の選定の自由度を拡大することが可能となる。
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the distance from the semiconductor image sensor and the size of the filler that affects the image. This graph was created based on the experimental results. The horizontal axis indicates the distance from the semiconductor image sensor. The distance corresponding to each component of the semiconductor imaging device 5, the
以上、本発明の撮像装置について、実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。 Although the imaging device of the present invention has been described in detail with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.
以上説明したように、本発明は、接着剤の選択の自由度を高めることができるというすぐれた効果を有し、半導体撮像素子を用いた小型の撮像装置およびこれを用いた携帯電話等として有用である。 As described above, the present invention has an excellent effect that the degree of freedom in selecting an adhesive can be increased, and is useful as a small-sized image pickup device using a semiconductor image pickup device and a mobile phone using the same. It is.
1 撮像装置
2 立体基板
2a 鏡筒部
2b 底部
3 非球面レンズ
4 光学フィルタ
5 半導体撮像素子
6、6A、6B 接着剤
7 絞り
10 FPC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記半導体撮像素子に入射光を導く結像光学系を構成する複数の光学部品と、
前記半導体撮像素子および前記光学部品を保持する保持部材と、
を備え、
前記半導体撮像素子および前記光学部品を前記保持部材に接着するために用いられる接着剤は、含まれるフィラーの径がその接着剤が用いられる位置と前記半導体撮像素子との距離に応じて異なることを特徴とする撮像装置。 A semiconductor imaging device for converting incident light into an electrical signal;
A plurality of optical components constituting an imaging optical system for guiding incident light to the semiconductor imaging device;
A holding member for holding the semiconductor imaging device and the optical component;
With
The adhesive used for adhering the semiconductor imaging device and the optical component to the holding member is different in that the diameter of the filler contained depends on the distance between the position where the adhesive is used and the semiconductor imaging device. An imaging device that is characterized.
前記半導体撮像素子を保持部材に接着した後に、前記半導体に入射光を導く結像光学系を構成する複数の光学部品のそれぞれを、前記半導体撮像素子に近い方から順に、前記保持部材に接着剤によって接着する複数の工程と、
を備え、
後の工程になるに従って、フィラーの径が大きい接着剤を用いることを特徴とする撮像装置の製造方法。 Bonding the semiconductor imaging element to the holding member with an adhesive;
After bonding the semiconductor imaging element to the holding member, the plurality of optical components constituting the imaging optical system that guides incident light to the semiconductor are bonded to the holding member in order from the side closer to the semiconductor imaging element. A plurality of processes to be bonded by,
With
A method of manufacturing an imaging device, wherein an adhesive having a large filler diameter is used in accordance with a later step.
A mobile phone device comprising an imaging device manufactured by the method for manufacturing an imaging device according to claim 7.
Priority Applications (1)
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JP2005245414A JP2007059751A (en) | 2005-08-26 | 2005-08-26 | Imaging device |
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Publications (1)
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2005
- 2005-08-26 JP JP2005245414A patent/JP2007059751A/en active Pending
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