JP2008172350A - 撮像装置、その製造方法及び携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置の内部空間にゴミの侵入や移動によって撮像画像の劣化が発生する。ゴミを捕捉することにより画質の劣化を低減させた撮像装置を提供する。
【解決手段】 レンズ２を内蔵したレンズブロック１９と、基板１の一面に実装される半導体撮像素子４と、他面に実装される透光性部材５とを有する撮像装置１８において、前記半導体撮像素子４と透光性部材５と基板１により囲まれる空間の外側で光学的な有効範囲外に、粘着剤を溶解した溶液２３が浸透可能とした間隙２４を有することを特徴とする撮像装置。
【選択図】図６

Description

本発明は撮像装置、その製造方法及び携帯端末装置に係り、特に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に関する。

撮像装置においては、半導体撮像素子チップを実装基板上に搭載すると共に、レンズを装着することによって、実装されるが、半導体撮像素子と、レンズとの間の導光空間は、実装上極めて重要であり、この導光空間内に、ゴミや塵が付着したり、キズが生じたりすると、画質の低下を招くことになり、種々の対策が提案されている。

例えば、半導体撮像素子を固定している空間に対して端面に粘着性を有するスペーサ部材を配置してそのスペーサの露呈する端面にゴミを付着させることによって、ゴミが半導体撮像素子に付着してするのを防止し画質に影響を及ぼさないようにした撮像装置が提案されている（特許文献１）。

また、半導体撮像素子とレンズの間の導光空間に対して、塵を保持可能な保持手段を設け、塵を保持手段によって保持させることにより、塵が、レンズ、撮像素子受光面、光学フィルタなどに付着するのを防止して、画質の劣化を防ぐ方法も提案されている（特許文献２）。

さらにまた、特許文献３に開示されるように半導体撮像素子に接着剤のフィラーが乗った場合に、キズになり、そのキズの大きさによっては、周囲の画素より補完することでキズが補正できる点が開示されている（特許文献３）。

特開２００５−２１７５４６号公報 (第４頁、図６) 特開２００５−３１６１２７号公報 (第６頁、図２) 特開２００４−３２７９１４号公報 (第６頁、図６)

ところで、特許文献１に記載された撮像装置では、半導体撮像素子と光学フィルタとによって仕切られた空間に対してのゴミを捕捉するのに有効であるとしているが、この空間におけるゴミは画素サイズ程度の大きさで撮像素子からの出力に影響が出るために、画素からの出力が低下してキズとなることが知られている。従って捕捉させるゴミの大きさが数μｍ程度とたいそう小さいので、捕捉するよりも、十分なクリーン度の環境内で組み立てを行うほうが有効であることが分かってきた。また、熱衝撃や振動・衝撃などによるストレスによって粘着性を有する接着剤の僅かな脱落により画質の劣化が発生する可能性がある。さらにまた、スペーサの面内に粘着性領域が形成されているため、スペーサがない領域から、ゴミが浸入するおそれがある。また、スペーサを介在させることは部品点数の増大につながり、光学的距離のばらつきを生じやすく、光学的特性の変動が免れ得ない場合もある。

また、特許文献２に記載された撮像装置では、半導体撮像素子とレンズの間の導光空間に対して、塵を保持可能な保持手段を設けることによって、塵を保持手段によって保持させている。しかしながら、画質を劣化させる塵の大きさは、半導体撮像素子表面においては、画素相当の大きさでたいそう小さいが、光学フィルタ、レンズなど半導体撮像素子からの距離が遠い程大きい。つまり半導体撮像素子からの距離によって保持する塵の大きさが大きく変わる。このように、捕捉する塵の大きさの範囲が広範囲となるので広い範囲のサイズの塵に対して安定的に捕捉し保持させる必要がある。このため保持手段が保持できる塵の大きさを変更できるか、十分に広範囲の大きさの塵を保持することができることが必要であり、材質的にも設計的にも選択の自由度が低いという課題があった。

特許文献３のように、補正によりキズをなくす方法も提案されているが、いったん付着したものが、中で移動することもあり、長期にわたり安定な特性を得ようとすると、できるだけゴミや塵は有効領域から排除するのが望ましいことがわかってきた。

本発明は、上記課題を解決するものであり、ゴミの付着または移動による画質劣化を低減させるとともに、設計の自由度を高めることのできる、優れた小型撮像装置およびこの撮像装置を用いた携帯端末装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、基板に、半導体撮像素子が搭載されるとともに、前記半導体撮像素子の撮像領域に対して光学的空間を隔てて、透光性部材及びレンズが配設されており、前記光学的空間のうち、前記撮像領域で撮像可能な光学的有効領域の外側に粘着性領域を形成し得るように、前記半導体撮像素子と前記透光性部材と前記基板とにより囲まれる空間の外側で、粘着剤含有液を浸透可能な間隙を備えたことを特徴とする。
この構成により、捕捉するゴミが光学的な有効範囲外において捕捉されるために、補足したゴミが光学的に画質に影響することがない。捕捉させるゴミの大きさは、半導体撮像素子の受光面の存在する空間と比べて大きくなり、小さなゴミは捕捉できなくても画質に影響を及ぼすことがなく、粘着剤が微細なゴミを捕捉しなくて良いので接着剤の選択肢が広がる。更には、振動・衝撃により接着剤自体が脱落する場合も考えられるが、より大きなゴミでないと画質に影響が出ないために信頼性が高められる。加えて、スペーサなどの別部材を装着することなく、粘着性領域を形成することができるため、光学的特性のばらつきを生じたりすることもない。なおここで光学的空間とは、光路を形成しうる領域をいうものとする。

また本発明は、上記撮像装置において、前記半導体撮像素子は、基板の一面に実装されるとともに、前記透光性部材は、他方の面に実装され、さらに前記レンズを担持したレンズブロックが前記透光性部材から所定の間隔を隔てて前記基板に装着され、前記基板と前記レンズブロックとの界面に、粘着剤含有液が浸透可能な間隙を有するものを含む。
この構成によれば、さらに粘着剤を溶解した溶液が浸透可能な間隙を有するために、撮像装置を組み立てた後に、粘着剤を光学的な有効範囲外に付与することができるので、工程の自由度が向上するとともに作業性が良好であり、間隙をふさぐように粘着性領域が形成されるため、機密性も向上し、かつこの粘着性領域でゴミを細くすることができるため、より信頼性の高いものとなる。

また本発明は、上記撮像装置において、前記間隙は前記溶液を導入するための前記間隙より大きな開口を有する導入部を具備したものを含む。
この構成により粘着剤を光学的な有効範囲外に注入する際、間隙より大きな開口が設けられているため作業性が向上する。

また本発明は、上記撮像装置において、前記粘着性領域は、粘着成分を含有する塗布膜で構成されたものを含む。
この構成によれば、作業性が向上するとともに、厚さがほとんどないため、より光学的距離の低減をはかることができる。この構成により光学的な有効範囲外に粘着性を持たせるためにする。

また本発明は、上記撮像装置において、前記粘着性領域は、前記レンズブロックと前記基板の当接領域の少なくとも一部に配設されたものを含む。
この構成によれば、前記レンズブロックと前記基板の当接領域の少なくとも一部に粘着性領域が形成されているため、捕捉させるゴミの大きさは、半導体撮像素子の受光面の存在する空間と比べて大きくなり、小さなゴミは捕捉できなくても画質に影響を及ぼすことがなく、粘着剤が微細なゴミを捕捉しなくて良いので接着剤の選択肢が広がる。更には、振動・衝撃により接着剤自体が脱落する場合も考えられるが、より大きなゴミでないと画質に影響が出ないために信頼性が高められる。また、レンズを組み立てる工程におけるクリーン度を下げることができるので高価なクリーンルームでなく、簡易なクリーンブースなどの環境でレンズの組み込みが可能となり、コスト低減とともに、クリーンルームに付帯する償却費などの低減が可能となる。

また本発明は、上記撮像装置において、前記粘着性領域は、前記レンズブロックと前記基板の当接領域の前記半導体撮像素子を囲む全周に配設されたものを含む。

また本発明は、上記撮像装置において、前記粘着性領域は、前記基板の外端から所定の幅だけ内方に入った位置に設けられており前記基板の外周に沿って配設されたものを含む。
この構成によれば、粘着性領域を形成するための塗布剤の粘度が低い場合にも、はみ出すことなく、良好に形成することができる。

また本発明は、上記撮像装置において、前記粘着性領域は、前記外周の少なくとも一部で広がり部をもつように外方に突出せしめられたものを含む。
この構成によれば、粘着性領域を形成するための粘着剤の充填が容易となる上、外側からのゴミを効率よく捕捉することができる。

また本発明は、上記撮像装置において、前記粘着性領域は、前記基板または前記レンズブロックに設けられた凹部に充填されたものを含む。
この構成によれば、粘着性領域を形成する領域が精度よく規定され、はみ出しもなく効率よく形成される。
また、この間隙はレンズブロックに設けるようにすれば、レンズ仕様が異なる撮像装置に対してもレンズブロックのみの変更で対応可能なために基板の共用が可能となる。

また本発明は、上記撮像装置において、前記透光性部材は複数の誘電体の積層体からなる光学フィルタであるものを含む。
この構成により、光学フィルタが薄膜を積層することにより実現できるため、撮像装置の薄型化に有効である。

また本発明は、上記撮像装置において、前記基板は前記半導体撮像素子搭載部を有する立体基板であるものを含む。
この構成により、半導体撮像素子の位置決めや、レンズブロックが立体基板を基準として取り付けられるので、煩雑な光軸合わせなどの作業が削減できる。

また本発明は、上記撮像装置において、光軸に沿って被写体側よりレンズ、透光性部材、基板、半導体撮像素子の順に配置され、前記レンズと前記透光性部材の当接領域の少なくとも一部に前記粘着性領域が形成されたものを含む。
また、粘着剤を溶解した溶液は揮発性であるのが望ましい。この構成により乾燥炉に入れる必要がないので、タクト短縮が可能となりバッチ処理でなく連続工程とすることができる。

また本発明は、上記撮像装置において、前記粘着性領域は前記レンズブロックを前記基板に固定する領域であるものを含む。
この構成によれば、本来隙間ができてしまう領域に、粘着剤を充填することにより、隙間を埋めると共にゴミの捕捉効果を持つ粘着性領域を形成することができるため、光学的距離の変動も無く信頼性の高い撮像装置を形成することが可能となる。

また、本発明の撮像装置の製造方法は、レンズと、半導体撮像素子と、透光性部材と、基板を準備する工程と、前記基板に透光性部材と、半導体撮像素子と、レンズとを実装する工程と、前記レンズを実装する工程後に、前記半導体撮像素子と前記透光性部材と前記基板とにより囲まれる空間の外側で、前記撮像領域で撮像可能な光学的有効領域を囲むように、間隙に粘着剤含有液を充填する工程とを含むことを特徴とする。
この工程によりクリーン度の高い環境下にて基板に透光性部材と半導体撮像素子を実装し、その後に、レンズを組み付けることができるので、レンズ組み込み工程のクリーン度を低下できるので高価なクリーンルームでなく、簡易なクリーンブースなどの環境でレンズの組み込みが可能となり、コスト低減とともに、クリーンルームに付帯する償却費などが低減できる。また、レンズブロックを基板に実装した後に基板とレンズブロックの間隙に粘着剤を溶解した溶液を浸透させるので、レンズブロックと基板の実装強度を低下させることがない。

また、本発明は、上記撮像装置の製造方法において、レンズを内蔵したレンズブロックと、半導体撮像素子と、透光性部材と、基板を準備する工程と、基板に透光性部材と半導体撮像素子を実装する工程と、レンズブロックを基板に実装する工程と、前記基板と前記レンズブロックの間隙に粘着剤を溶解した溶液を浸透させる工程とを含む。
この構成により、レンズブロックと基板との間に生じる間隙に粘着剤を充填することによりゴミを捕捉と間隙の除去を実現しているため、光学的距離の変動を招くことなく信頼性の高い撮像装置を提供することが可能となる。

また、本発明は、上記撮像装置の製造方法において、前記浸透させる工程は、揮発性溶液に粘着剤を溶解した溶液を前記間隙に充填する工程を含む。
この構成によれば、作業性よく、小さな間隙に粘着剤を充填することができる。この粘着剤は揮発性溶液に溶解したものが取り扱いが容易である。またこの粘着性溶液の粘度は１００ｃｐ.程度であるものが望ましい。

また、本発明は、上記撮像装置の製造方法において、前記浸透させる工程は、相対向する２方向から前記溶液を充填し、浸透させる工程を含む。
この構成によれば、作業性よく全領域に浸透させることができる。またこの開口は長辺側に設けるのが望ましく、これにより、長辺側にも作業性よく浸透させることができる。

また、携帯端末装置に上記撮像装置を用いたことを特徴とする。
この構成により携帯端末装置において撮像装置の画質の劣化が発生する可能性が低減できるので携帯端末装置の信頼性を向上できる。

また、携帯端末装置に対して上記の製造方法により作られる撮像装置を用いたことを特徴とする。
この構成により携帯端末装置において撮像装置の画質の劣化が発生する可能性が低減できるので携帯端末装置の信頼性を向上できる。

撮像装置の内部のゴミが光学的な有効範囲外において捕捉されるために、画質の劣化が防止でき、信頼性の高い撮像装置が実現できる。また、レンズブロックなど、実装後に、間隙に充填剤を充填して粘着性領域を構成することができるため、より微細な間隙に粘着性領域を形成すると共に、間隙を埋めるという効果もある。

（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１の撮像装置の斜視図、図２は図１の撮像装置のＸ−Ｘ断面図、図３はゴミと光束の関係の概念図、図4は各部分のゴミの影響を示す特性図、図５は粘着剤の塗布位置を示す断面図、図６は粘着剤の塗布方法を説明する断面図、図７（ａ）は粘着剤の流れを説明する要部平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＹ−Ｙ断面図、図８は撮像装置の製造工程を示すフロー図、図９は携帯電話の外観図である。

本実施の形態の撮像装置は、立体基板１の一方の面に、半導体撮像素子４及び透光性材料としての光学フィルタ５とが装着され、さらにこの立体基板1の他方の面にレンズホルダ２０に組み込まれたレンズ２（レンズブロック１９）が、装着されており、前記撮像領域で撮像可能な光学的有効領域の外側に粘着性領域を形成し得るように、前記半導体撮像素子と前記透光性部材と前記基板とにより囲まれる空間の外側で、粘着剤含有液を浸透可能な間隙を具備したことを特徴とするもので、このレンズブロック１９を基板１に装着した後にレンズブロック１９と基板１との界面に形成された間隙に粘着剤を充填することにより、半導体撮像素子の撮像領域で撮像可能な光学的有効領域を囲む領域が粘着性領域を構成するものである。この粘着性領域は、立体基板１の外端から所定の幅だけ内方に入った位置に設けられておりこの立体基板の外周に沿って配設されて、外部からのゴミの侵入を阻止するように構成されている。

図１において撮像装置８は台座部７とその上に設けられた鏡筒部１７からなる立体基板１より構成されている。立体基板１はＰＰＡ（ポリフタルアミド樹脂）などが用いられ、外部からの光の透過を防ぐため黒色とされている。台座部７の外側には、外部との接続のために端子部７ａが設けられ、フレキシブル配線基板（以下ＦＰＣ）１５に形成された接続用ランド１５ａと半田１６により接続されている。鏡筒部１７の内部には、レンズホルダー２０に嵌め込まれた樹脂製のレンズ２が配置されている。レンズホルダー２０・レンズベース２１に組み込まれたレンズ２はレンズブロック１９と呼ばれる。このように、レンズ２は、２枚のそれぞれ光学的特性の異なる非球面レンズ（以下レンズと略す）２ａと２ｂとからなり、レンズホルダー２０に組み込まれており、レンズブロック１９を構成しており、レンズブロック内で、光軸方向の位置が調整可能になっている。

レンズ２は、光学特性を満足する樹脂材料からなり例えば、日本ゼオン社製の商品名「ゼオネックス」を用いており、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を実現している。レンズホルダー２０には、絞り３が設けられ、台座部７には半導体撮像素子４と、赤外光の透過を制限する透光性部材としての光学フィルタ５が配置されており、これらの部品が立体基板１に対して精度よく組み付けられている。

図２を参照して、撮像装置８の構造についてより詳細に説明する。図２は、図１の撮像装置８をＸ−Ｘで切断した断面図を示す。台座部７と鏡筒部１７の境界には、隔壁１１が形成され、隔壁１１の中央部には開口部１０が形成され、開口部１０を囲む壁の上下面は、互いに平行な平面を形成している。開口部１０のレンズ側の平面には光学フィルタ５が、反対面には半導体撮像素子４が配置されている。開口部１０は、半導体撮像素子４の撮像エリアに対応して、長方形に形成されている。台座部７の裏側には、半導体撮像素子４をベア実装するための無電解メッキなどにより配線パターン７cが形成されている。配線パターン７c と端子部７ａはパターンにより電気的に接続されている。

半導体撮像素子４は、画素サイズが２．２５μmの正方形ピクセルでベイヤー配列としてある。受光の有効範囲受光部分の周囲には、ＯＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）ブロック、ＡＤＣ、ＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）などを含む周辺回路が設けられ約２００万画素数の１/４インチＵＸＧＡ形と呼ばれるＣＭＯＳでベアチップをＳＢＢ（Ｓｔｕｄ Ｂｕｍｐ Ｂｏｎｄ）やＢＧＡ(Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ)などによりフリップチップ実装されている。半導体撮像素子４は、ベア実装を行った後に封止剤９で接着封止される。

半導体撮像素子４により得られた映像信号および外部からの制御信号、電源供給は配線パターン７c およびＦＰＣ１５の接続用ランド１５ａを経由して行われる。ＦＰＣ１５の裏面には、半導体撮像素子４への裏面からの可視光・赤外光の侵入を防止するため、金属箔１４が貼られている。

透光性部材としての光学フィルタ５は、０．３ｍｍ厚のガラス基材にＩＲ（Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄ）カット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）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）等の透明誘電体膜が蒸着により成膜され所要の分光特性を与えている。

次に撮像装置８の動作を説明する。被写体からの光は、絞り３を通リ、レンズ２によって集光され光学フィルタ５に入射され不要な赤外光及び紫外光が制限される。光学フィルタ５を透過した光は、半導体撮像素子４に入射して公知の図示しないマイクロレンズあるいはオンチップレンズと呼ばれるレンズを通って、その下にある色素系の色フィルタを通過し、フォトダイオードによって所要の電気信号に変換される。そして、画面のアスペクト比が４：３で、毎秒１５フレームのフレームレートの画像信号として出力され台座部７の配線パターン７c を経由して台座部７の外側の端子部７ａ からＦＰＣ１５を通り外部のモニターなどへ出力される。

さて次に本発明のゴミによる「キズ」と「シミ」について説明する。撮像装置８において、半導体撮像素子４の欠陥や撮像素子４の表面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。ゴミが半導体撮像素子４の受光面表面に付着したり乗ったりすると、画素単位で光の進入を阻害する。ゴミが光学的に透明なＳｉＯ_２などであっても、空気との屈折率の差によって、光の進入を阻害する。つまり、キズの場合にはゴミにより入射光の影響を画素単位であたかも目隠しをされたように与えるので、対象画素は周囲の画素に対して明らかに出力が変化する。画素単位での大きな変化のためにゴミの周辺部がクッキリ見える。従って撮像した画像を見ると明らかにくっきりとした画素単位で認識することができる。

一方、半導体撮像素子４から例えば０．２乃至０．５ｍｍ程度以上離れた位置にあるゴミは、レンズ２の焦点が合わない位置にあり、撮像素子４に対して影を落とすように光束の低下を引き起こす。影は一般に中心部の暗い本影とその周囲の明るめの半影を作ることが知られている。このために、ゴミによる影はキズの場合と異なりゴミの周辺部がボケており非常に不鮮明な感じの画像劣化を起こす。このように半導体撮像素子４の受光面を直接的に覆うことなく、影を落とすように光束の低下を引き起こす不鮮明となる画像劣化を、キズと区別して「シミ」と呼ぶ。このシミについて数種類の撮像装置を用いて繰り返し実験したところ白い被写体を撮影したときの周辺部との差がおよそ５％ 程度以上の輝度の差がないと認識できないことが判明した。言い換えると、光束を５％ 以上低下させる程度の大きさのゴミでないとシミは発生しないものと考えられる。

この考え方を基に、図３によりゴミとシミ発生の光束減少の関係の概念を説明する。 今、レンズの入射位置（絞り３の部分に相当）、結像面（半導体撮像素子４の受光面）、およびそれらの中間に位置する場所での光軸と直行する光束の面積をそれぞれＳ 、Ｓ_０ 、Ｓ ’、とする。 ゴミを光透過率 ０の完全黒体、光束は一様という簡易な仮定をした場合でも、光束の面積に対して前述のように５％の光量低下させるためのゴミの面積は、それぞれＳ 、Ｓ_０ 、Ｓ ’面積の５％に相当する。より正確にゴミの大きさとは光軸方向への投影面積を示すものとする。撮像装置においては光束の面積はＳ ＞Ｓ ’＞ Ｓ_０の関係を持っているので半導体撮像素子４の受光面から離れるほど、大きなゴミでないとシミにならないことが理解できよう。つまり半導体撮像素子４に近いほど小さなゴミでもシミの原因になることになる。

キズについては、前述した特許文献３に記載されているように、半導体撮像素子４の周辺画素を用いてキズ補正を行うことが可能である。 しかしながらシミについては、前述のようにその周囲がボヤットしているため、シェーディング特性に基づいて補正を行うとしても非常に困難で基本的には、ゴミの排除をする以外に対策することができない。本実施の形態の場合には、半導体撮像素子４の受光面から光学フィルタ５の下面までの距離は０．５６mm、光学フィルタ５の厚さは０．３ｍｍとしている。 また、レンズ２は明るさを示すＦナンバーがＦ４で焦点距離は３．７ｍｍである。光束を５％低下させるためにゴミを球状としてゴミの直径を概算したところ次の結果を得た。半導体撮像素子４の受光面から光学フィルタ５の下面まで空間の範囲では、ゴミが半導体撮像素子４の受光面に付着する可能性を考慮すると、画素サイズと同等の２．２５μｍ 以上のゴミでシミが発生する。この場合には、画素を目隠しするように働くため実際にはキズとして現れる。光学フィルタ５の下面で半導体撮像素子４の受光面に落下しないゴミはでは約３０μｍ 以上のゴミでシミが発生する。光学フィルタ５の上面では、約４５μｍ 以上、レンズ２の下面（レンズ２ｂの下面）では、約７０μｍ 以上のゴミでシミが発生する。最も半導体撮像素子４より遠い絞り３の位置では、約２００程度μｍ 以上となる。これらの値は同様な数種類の撮像装置について求めたところ概ね同程度の値が求められた。

つまり、半導体撮像素子４が収容されている空間においては、ゴミが半導体撮像素子４の受光面に付着する可能性を有するので、画素サイズと同等以上のゴミを排除する必要がある。また、この程度の大きさのゴミは浮遊して落下しにくいために、クリーンルームで組み立てを行うことが重要で有効であることが理解できよう。特に半導体撮像素子４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積極的な除電なども重要である。

次に、実際にゴミを撮像装置８に混入させて画質の影響について調べてみた結果を図４に示す。図４においては横軸に撮像装置８のそれぞれの部分を半導体撮像素子４からの距離し従って示し、縦軸に許容されるゴミのサイズを取ったものである。確認の方法は粒度分布がブロードな球形のダストを循環させた雰囲気中に、撮像装置８を暴露した後に、画像からシミとして判別できるものを位置と大きさなどにより、分解して顕微鏡でその大きさを調べたものである。撮像装置８のそれぞれの部分とシミとして観測されたゴミをＸ印で示し、シミとならなかったものを●印で示したものである。Ｘ印と●印の境界を滑らかに結んだものである。これによれば、半導体撮像素子４が収容されている空間においては、画素サイズと同等となり、光学フィルタ５の上面からは、半導体撮像素子４からの距離に対して比例的に許容サイズが大きくなっていることが理解される。

さて、これらのシミ発生の考え方と実験結果をもとに、撮像装置８におけるゴミの補足について図５および図６によって説明する。図５は粘着剤の塗布位置を示す断面図であり、図６は粘着剤の塗布方法を説明する断面図である。粘着剤６および６Ａは半導体撮像素子４と光学フィルタ５と立体基板１により囲まれる空間の外側における立体基板１の表面に塗布されて粘着性領域を形成している。この部分は、光学的な有効範囲外であり、ここに捕捉されたゴミが画質に影響を及ぼさないようになっている。また、粘着剤６は主にレンズ２から移動するゴミを対象としており、粘着剤６Ａはレンズでも鏡筒１７部分および撮像装置８の外部より侵入するゴミを対象としている。必要によっては、粘着剤６Bを用いて光学フィルタ５の上面で光学的有効範囲外へ塗布することもできる。 更には、レンズ鏡筒の対応する部分に塗布しても良いことは明らかである。これらの空間でゴミは浮遊して移動するので、光学的な有効範囲外で捕捉することが可能としている。光学的な有効範囲においてゴミを捕捉してしまうと、いつまでもゴミがシミとして残ってしまい、撮像装置の品質を劣化させてしまうので好ましくない。

本実施の形態において粘着剤は、アクリル系の樹脂を１−３ビストリフルオロベンゼンとハイドロフルオロカーボンなどのフッ素を有する揮発性の溶剤に溶解したものを用いた。アクリル系の樹脂と溶剤の比率についてはゴミの吸着を評価しながら適宜選択することが望ましいが、樹脂は１０wt％程度を上限とするものが良好な結果であった。他の樹脂や溶剤を用いても良く適宜選択することは可能であるが、ゴミの捕捉であるのでそれほど強い粘着性を必要とはしない。これは、捕捉対象のゴミの粒径（直径）が５０μｍ で密度を７程度と仮定しても質量はせいぜい０．５μｇｒと小さいためである。溶液としての粘度は小さな間隙にも浸透できるように小さいほうがよく、０．０１Ｐａ・Ｓ程度以下が良く更に好ましくは水と同程度の０．００１Ｐａ・Ｓ程度とするが、浸透させる範囲や、間隙の大きさ、作業環境の温度などにより適宜選択できる。

図６を参照して粘着剤を含む溶液２３の塗布について説明する。この溶液を所要箇所に塗布する方法としては刷毛で塗布したり、スタンプにより転写したりする、注射器やディスペンサーなどにより塗布できるが、前述のように樹脂の溶剤にフッ素を有している。フッ素はその表面エネルギーにより接着性がたいそう悪く、難接着材質として知られている。従って、塗布には細心の注意を払い接着する部分に溶剤が付着しないようにする必要がある。このためにマスキングや、拭取り除去などの付帯作業が発生する。更には十分拭取っても僅かに残留したフッ素によって、接着強度が低下する可能性が残る。そこで、レンズブロック１９を接着剤２５により、立体基板１に接着固定する。その後に注入手段２２により粘着剤を含む溶液２３を導入部１２より注入させることにより行う。

次に図７を参照して塗布方法についてより詳細に説明する。図７（ａ）はレンズ側より立体基板１を見た平面図であり、注入手段２２によって粘着剤を含む溶液２３を導入部１２より注入する。導入部１２により導入された粘着剤を含む溶液２３はレンズベース２１との間に設けられた破線で示す四角の帯状の領域部分の間隙２４に毛管現象によって図中の矢印のように上下方向、角まで広がった後に左の方向に広がる。図７（ａ）においては左右に設けた導入部１２より注入した場合の様子を示している。これによれば、立体基板１のほぼ全周にわたって粘着剤を含む溶液２３が塗布できる。まず、レンズブロック１９のレンズベース２１と立体基板１の周辺部の対向する２辺のそれぞれ中央部分に１箇所を接着剤２５により接着固定する。接着剤２５としてはＵＶ硬化型のエポキシ系接着剤を用いている。粘度はおよそ５Ｐａ・Ｓでマヨネーズくらいの粘度である。また、チクソ性を有しており、レンズベース２１と立体基板１の周辺部から間隙を通って内部へ侵入することが抑えられている。これらの粘度などは接着される立体基板１やレンズベース２１の材質や形状表面性や浸透範囲などにより適宜選択は可能である。このようにレンズブロック１９と立体基板１は接着によって固定される。レンズブロック１９のレンズベース２１の端面に設けた粘着剤をレンズベース２１と立体基板１の間に注入するために間隙２４より大きな開口を有する導入部１２は、前述の接着剤２５によって接着される辺とは異なる辺に設けられている。この導入部１２より注入手段２２によって粘着剤を含む溶液２３をレンズベース２１と立体基板１の間による間隙２４による毛細管現象を利用しながら充填する。

立体基板１と導入部１２とは、空気の流通が出来る程度の間隙を有している。図７（ｂ）は図７（ａ）の要部拡大図である。また、図７（ａ）では、理解をし易くするために実態よりも大きな間隙を持たせて描いてある。
レンズベース２１と立体基板１との間には、この間隙２４はレンズベース２１の立体基板１と接着される面の表面を十数μｍ程の面粗さを与えて間隙２４を構成してある。このように、レンズブロック１９のレンズベース２１側に間隙２４を構成するために面の粗さを与えることによれば、各種のレンズの仕様に対して立体基板１の変更を必要としないために、立体基板１の共用化が可能となり、品種の増加に対して有利である。これは、立体基板側１においても同様なことができるが、異なるレンズブロック１９に対してはレンズベース２１も同様に作成するために、接着と粘着材に対して、より適した間隙２４の形状、面粗さなどを最適化しやすく、レンズブロック１９によって、変更に対する内容を実現できるために、設計の自由度を増やすことができるという利点を有している。

レンズベース２１側に設けられている間隙２４は立体基板１に設けることも、両方の面に設けることも可能である。この面粗さは、レンズベース２１の成形に用いる金型にシボ（Ｔｅｘｔｕｒｅ）を付けて成形時に同時に作られる。シボにより面を荒らすことによって間隙２４を構成している様子を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）は図７（ａ）のＹ−Ｙ断面の拡大図を示してある。図７（ｂ）においては立体基板１に対してレンズベース２１側にシボを設けてある。 ほぼ平面の立体基板１とレンズベース２１に設けられたシボによって間隙２４が構成されている様子が理解できよう。また、間隙２４の粗さなどについては、溶液の広がりや塗布量などにより適宜選択することが可能である。前述のようにシボによって設けられた間隙は、接着剤２５の塗布によって埋まらないので粘着剤を含む溶液２３が注入され、表面張力により拡散した後に、溶剤が揮発して粘着材が図７（ｂ）において点線で示すようにレンズベース２１および立体基板１の表面に残り、粘着性を有した皮膜としてゴミの捕捉を可能とする。このように接着剤によるレンズ組付後に粘着剤の塗布を行うために粘着剤の溶剤に含まれるフッ素による接着性の影響をなくすことが可能となり、レンズベース２１と立体基板１との間における接着強度の低下を防止できる。また、マスキングなどが必要ないため作業性の向上ができ生産の効率化が図れる。これによって、レンズ周辺から脱落してゴミは浮遊しながら粘着性を付与された間隙２４に移動することによって補足することが可能となる。 また、外部から侵入しようとするゴミについても、この間隙２４を通過して光学的な有効範囲に到達すると考えられるので、この侵入ゴミも補足することが可能となる。
なおこのように本実施の形態では、シボによって間隙を形成してもよいが、あらかじめ溝を形成しておくようにしてもよい。

次に、撮像装置８の組み立て順序について図８のフローチャートを参照しつつ説明する。まず、レンズ２と、半導体撮像素子４と、透光性部材としての光学フィルタ５と、立体基板１を準備する（Ｓ１０１）。組み立て前にこれらの部品はイオナイザーにより除電しゴミの静電付着を防止する。必要により超音波洗浄を行う。

次に立体基板１に透光性部材としての光学フィルタ５を実装する（Ｓ１０２）。光学フィルタ５を立体基板１にセットした後に、ディスペンサーなどにより所要量の熱硬化型のエポキシ系接着剤を光学フィルタ５の周囲に塗布する。この工程によって立体基板１は光学フィルタ５と接着されることで強度が高められるので、薄型の撮像装置においても（Ｓｔｕｄ Ｂａｍｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）における実装の安定性が高められる。

続いて半導体撮像素子４をＳＢＢやＢＧＡにより実装する（Ｓ１０３）。実装した後にUV＋熱硬化型の封止剤を図示しない紫外線照射装置によって光学フィルタ５の方向より照射しながらディスペンサーなどにより所要量塗布する。これにより封止剤が半導体撮像素子４の有効範囲へのはみ出を防止するための土手を作り、ケラレなどを防止する。

続いてレンズを実装する工程（Ｓ１０４）により撮像装置の組み立てが完了する。レンズを組み付ける前に撮像装置としてゴミの検査を行っても良いが、レンズを組み立ててから行っても構わない。また、レンズ組み立てまでの工程をクラスの高いクリーンルームで行った後に、ある程度クリーン度を下げた環境下においてレンズ組み立てを完了させても良い。これらの工程の変更は、撮像装置によって適宜変更は可能である。

次に立体基板１の周囲に設けられた、注入手段２２によって粘着剤を含む溶液２３を導入部１２より注入する（Ｓ１０５）。粘着剤を含む溶液２３は間隙に毛管現象によって広がって行き、溶剤が揮発して塗布が完了する。粘着剤は前述のように溶剤が揮発して塗布が完了するので作業性がよくバッチ処理でなく連続工程とすることができる。

また、接着剤によるレンズ組付後に粘着剤の塗布を行うために粘着剤の溶剤に含まれるフッ素による接着性の影響をなくすことが可能となり、レンズベース２１と立体基板１との間における接着強度の低下を防止できる。また、マスキングなどが必要ないため作業性の向上が可能となり生産の効率化を図ることができる。

この工程によって組み立てた撮像装置８は、キズおよびキズの原因となるゴミが確実に低減できるとともに、粘着剤の効果によりシミの発生を防止できる。

（実施の形態２）
図９は本発明における実施の形態１の撮像装置８を用いた携帯電話３０の平面図である。本実施の形態においては、折りたたみ型の携帯電話３０に搭載した例である。特に小型化と利便性の向上を実現している。図９において、携帯電話３０は、上側筐体３１と下側筐体３２とがヒンジ３５を介して折りたたみ可能な構成としてある。上側筐体３１には、液晶表示画面３４、スピーカ３３、送受信を行うアンテナ３６、撮像装置３８などが搭載してある。下側筐体３２には、マイク３９、入力キー３７などが搭載してある。撮像装置３８は本発明の実施の形態１における撮像装置８を用いている。撮像装置３８の撮像方向は、図７の紙面に垂直で方向としてある。使用時には、上側筐体３１と下側筐体３２とを開いて使用し、使用しない時には折りたたんでおく形態のものである。

さて、本実施の形態１による撮像装置３８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。落下の方向については、光軸方向下側および上側になるように落下させた。その結果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シミの発生も増加も確認できなかった。また、前述のダストを循環させる雰囲気の中に、撮像装置８を暴露した後の確認でも、画像劣化がなかった。分解して観察してみると、立体基板１の肩の部分に塗布した粘着剤６Aの部分にゴミの付着か観測された。これによって、ゴミの侵入が防止できシミの発生を抑えられる効果を発揮したものと考える。

これにより携帯電話においてゴミによるシミが発生して画質を劣化することが防止でき、信頼性を向上できる。本発明の携帯電話はこの構成に限定されず、様々な形態の携帯情報装置にも適用可能である。たとえば、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）や、パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータの外付け機器等の携帯情報装置などにも応用できることは明らかである。

本発明の撮像装置は、半導体撮像素子と透光性部材と基板により囲まれる空間の外側で光学的な有効範囲外の部分に粘着性を付加したもので、シミの原因となるゴミを捕捉させることによって画質の劣化を防止でき、撮像装置や携帯電話などの携帯端末機器などに搭載されるカメラ用途に有用である。

本発明の実施の形態１の撮像装置の斜視図 図１の撮像装置のＸ−Ｘにおける断面図 同撮像装置におけるゴミと光束の関係を示す概念図 同撮像装置における各部分のゴミの影響を示す特性図 同撮像装置における粘着剤の塗布位置を示す断面図 粘着剤の塗布方法を説明する断面図 粘着剤の流れを説明する要部平面図およびＹ−Ｙ部の断面図 同撮像装置の製造工程を示すフロー図 本発明の実施の形態２の携帯電話の外観図

符号の説明

１ 立体基板
２、２ａ、２ｂ レンズ
３ 絞り
４ 半導体撮像素子
５ 光学フィルタ
６、６A、６B 粘着剤
７ 台座部
７ａ 端子部
７c 配線パターン
８ 撮像装置
９ 封止剤
１０ 開口部
１１ 隔壁
１４ 金属箔
１５ ＦＰＣ
１５ａ ランド
１６ 半田
１７ 鏡筒部
２０ レンズホルダー
１９ レンズブロック
２０ レンズホルダー
２１ レンズベース
２２ 注入手段
２３ 粘着剤を含む溶液
２４ 間隙
２５ 接着剤
３０ 携帯電話
３１ 上側筐体
３２ 下側筐体
３３ スピーカ
３４ 表示画面
３５ ヒンジ
３６ アンテナ
３７ 入力キー
３８ 撮像装置
３９ マイク

Claims (18)

1. 基板に、半導体撮像素子が搭載されるとともに、前記半導体撮像素子の撮像領域に対して光学的空間を隔てて、透光性部材及びレンズが配設され、
   前記光学的空間のうち、前記撮像領域で撮像可能な光学的有効領域の外側に粘着性領域を形成し得るように、前記半導体撮像素子と前記透光性部材と前記基板とにより囲まれる空間の外側で、粘着剤含有液を浸透可能な間隙を備えた撮像装置。
2. 請求項1に記載の撮像装置であって、
   前記半導体撮像素子は、基板の一面に実装されるとともに、前記透光性部材は、他方の面に実装され、さらに前記レンズを担持したレンズブロックが前記透光性部材から所定の間隔を隔てて前記基板に装着され、
   前記基板と前記レンズブロックとの界面に、粘着剤含有液が浸透可能な間隙を有する撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置であって、
   前記間隙は前記溶液を導入するための前記間隙より大きな開口を有する導入部を具備した撮像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置であって、
   前記粘着性領域は、粘着成分を含有する塗布膜で構成された撮像装置。
5. 請求項２ま乃至４のいずれかに記載の撮像装置であって、
   前記粘着性領域は、前記レンズブロックと前記基板の当接領域の少なくとも一部に配設された撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置であって、
   前記粘着性領域は、前記レンズブロックと前記基板の当接領域の前記半導体撮像素子を囲む全周に配設された撮像装置。
7. 請求項５に記載の撮像装置であって、
   前記粘着性領域は、前記基板の外端から所定の幅だけ内方に入った位置に設けられており前記基板の外周に沿って配設された撮像装置。
8. 請求項２乃至７のいずれかに記載の撮像装置であって、
   前記粘着性領域は、前記基板または前記レンズブロックに設けられた凹部に充填された撮像装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の撮像装置であって、
   前記透光性部材は複数の誘電体の積層体からなる光学フィルタである撮像装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の撮像装置であって、
    前記基板は前記半導体撮像素子搭載部を有する立体基板である撮像装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の撮像装置であって、
    光軸に沿って被写体側よりレンズ、透光性部材、基板、半導体撮像素子の順に配置され、前記レンズと前記透光性部材の当接領域の少なくとも一部に前記粘着性領域が形成された撮像装置。
12. 請求項２に記載の撮像装置であって、
    前記粘着性領域は前記レンズブロックを前記基板に固定する領域である撮像装置。
13. レンズと、半導体撮像素子と、透光性部材と、基板を準備する工程と、
    前記基板に透光性部材と、半導体撮像素子と、レンズとを実装する工程と、
    前記レンズを実装する工程後に、前記半導体撮像素子と前記透光性部材と前記基板とにより囲まれる空間の外側で、前記撮像領域で撮像可能な光学的有効領域を囲むように、間隙に粘着剤含有液を充填する工程とを含む撮像装置の製造方法。
14. 請求項１３に記載の撮像装置の製造方法であって、
    レンズを内蔵したレンズブロックと、半導体撮像素子と、透光性部材と、基板を準備する工程と、基板に透光性部材と半導体撮像素子を実装する工程と、レンズブロックを基板に実装する工程と、前記基板と前記レンズブロックの間隙に粘着剤を溶解した溶液を浸透させる工程とを含む撮像装置の製造方法。
15. 請求項１４に記載の撮像装置の製造方法であって、
    前記浸透させる工程は、揮発性溶液に粘着剤を溶解した溶液を前記間隙に充填する工程を含む撮像装置の製造方法。
16. 請求項１５に記載の撮像装置の製造方法であって、
    前記浸透させる工程は、相対向する２方向から前記溶液を充填し、浸透させる工程を含む撮像装置の製造方法。
17. 請求項1乃至１２のいずれかに記載の撮像装置を用いた携帯端末装置
18. 請求項１３乃至１６のいずれかに記載の撮像装置の製造方法により作られる撮像装置を用いた携帯端末装置。

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