JP2009171413A - カメラモジュールの製造方法及びレンズモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】カメラモジュールの製造に際し、ゴミや塵等がレンズに付着する機会を軽減させ、製造コストの上昇を抑制する。
【解決手段】カメラモジュールは、レンズユニット２とレンズユニット２から出射される光を受けるセンサ１６とを収納する台座３を備え台座３のレンズユニット２を収納する側の上端面にレンズユニット２を保護するレンズカバー１０が所定温度以上で接着力が弱まる接着剤で接着されたレンズモジュール１を、回路基板にリフロー半田付けするリフロー工程と、リフロー半田付けされた回路基板は回路基板を冷却する冷却用ブロアにより冷却されると共に、レンズモジュール１の台座３に接着されたレンズカバー１０は冷却用ブロアにより剥離されて除去される冷却及びレンズカバー除去工程とを有する製造方法により製造される。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば携帯電話機等に搭載されるカメラモジュールの製造方法等に関する。

近年、撮像装置に用いるカメラモジュールの更なる小型化、生産効率の向上を目指して、電子部品を搭載した回路基板にカメラモジュールを実装した後に、回路基板をリフロー炉に入れて半田付けするようになってきた。
公報掲載の従来技術として、例えば、リフローでカメラモジュールを回路基板に半田付け実装する際にカメラモジュールに着脱可能に装着される断熱キャップであって、断熱用の内側キャップと、赤外線反射用の外側キャップと、内側キャップと外側キャップの間に形成された断熱空間に充填されたゲル状物質とを具備し、外側キャップに複数の通気孔を形成し、ゲル状物質の外側キャップの内側面と接する面に蒸散防止膜を設け、リフロー熱で蒸散防止膜を溶融及び／又は気化して通気孔を通気可能とし、ゲル状物質の含有水分の蒸散による冷却作用を断熱作用に付加し、カメラモジュールのレンズがリフロー熱で変形するのを防止するものが存在する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−１９４５２８号公報

ところで、カメラモジュールの製造に際し、リフロー炉内のゴミや塵等がレンズに付着することは望ましくない。リフロー工程においてゴミや塵等がレンズに付着する機会を軽減させる場合であっても、製造コストが大幅に上昇することは好ましくない。

本発明は、カメラモジュールの製造に際し、ゴミや塵等がレンズに付着する機会を軽減させ、製造コストの上昇を抑制したカメラモジュールの製造方法等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかるカメラモジュールの製造方法は、レンズとレンズから出射される光を受ける撮像素子とを収納する台座マウントを備え、台座マウントのレンズを収納する側の上端面にレンズを保護するレンズカバーが接着剤で接着されたレンズモジュールを、回路基板にリフロー半田付けするリフロー工程と、リフロー半田付けされた回路基板は回路基板を冷却する冷却用ブロアにより冷却されると共に、レンズモジュールの台座マウントに接着されたレンズカバーは冷却用ブロアにより剥離されて除去される冷却及びレンズカバー除去工程とを有することを特徴とする。

ここで、接着剤は、リフロー工程における温度で接着力が弱まることを特徴とすれば、リフロー工程後の冷却工程で冷却用ブロアによってレンズカバーを剥離して除去することが可能となる。
また、接着剤は、２３０℃以上の温度で接着力が弱まることを特徴とすれば、回路基板が昇温された後の冷却工程において冷却用ブロアによってレンズカバーを剥離して除去することが可能となる。
更に、レンズカバーは、台座マウントの上端面から突出する突出部を有し、レンズカバーは、レンズカバーの突出部に冷却用ブロアが当てられて剥離されることを特徴とすれば、冷却用ブロアの風を突出部で受けてレンズカバーを剥離して除去することが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明にかかるレンズモジュールは、入射される光を集光して出射するレンズと、レンズから出射される光を受けて電気信号に変換して出力する撮像素子と、レンズと撮像素子とを収納する台座マウントと、台座マウントのレンズを収納する側の上端面に所定温度以上で接着力が弱まる接着剤で接着され、レンズを保護するレンズカバーとを含むことを特徴とする。

ここで、レンズカバーは、台座マウントの上端面から突出する突出部を有し、レンズカバーの突出部は、台座マウントの上端面に接着されていないことを特徴とすれば、冷却用ブロアの風を突出部で受けてレンズカバーを剥離して除去することが可能となる。
また、レンズカバーは、レンズモジュールが回路基板にリフロー接着された後の冷却工程で、回路基板を冷却する冷却用ブロアによって剥離されて除去されることを特徴とすれば、冷却工程とレンズカバーを除去するレンズカバー除去工程とを同時に実行でき、レンズモジュールを採用したカメラモジュールの製造時間を短縮することが可能となる。
更に、台座マウントの上端面は凹凸を有し、レンズカバーは、台座マウントの上端面の凸部に接着されることを特徴とすれば、台座マウントの上端面と接着剤との接触面積を少なくすることができ、レンズカバーを容易に除去することが可能になり、上端面に残る接着剤の量を少なくできる。
更にまた、レンズカバーは、耐熱接着テープであることを特徴とすれば、安価で軽量な素材を利用できる。

本発明によれば、製造コストを軽減させたカメラモジュールの製造方法等を提供できる。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態にかかるレンズモジュール１を示す外観斜視図であり、図２は、レンズモジュール１の分解斜視図である。
図１及び図２に示すように、レンズモジュール１は、複数のレンズ（図示省略）を保持し、レンズを透過した光をセンサ１６の撮像エリア１６ａ上に結像するレンズユニット２と、レンズユニット２を保持する台座マウントの一例としての台座３とを備えている。また、レンズモジュール１は、台座３のレンズ収納部３ａ（後述）の上端面に、レンズユニット２を保護するレンズカバー１０を備えている。

台座３は、レンズユニット２が取り付けられるレンズ収納部３ａと、フィルタ１５やセンサ１６、ガラスカバー１７を収容保持する素子収納部３ｂとが一体成形により構成されている。これにより、台座３は、レンズユニット２から出射される光がセンサ１６の撮像エリア１６ａに結像される位置関係となるように、レンズユニット２とセンサ１６とを保持している。また、台座３は、レンズ収納部３ａの内部空間と素子収納部３ｂの内部空間とが連続するように構成されている（図３参照）。
台座３のレンズ収納部３ａにおける内周面には雌ねじ３ｃが形成され、レンズユニット２の外周面に形成された雄ねじ２ｃに螺合する。これにより、レンズユニット２は、台座３のレンズ収納部３ａに螺合により取り付けられる。
台座３のレンズ収納部３ａの上端面は、凹凸が形成されている（図示省略）。この凸部に接着剤が塗布されることにより、レンズカバー１０を接着する接着剤との接触面積を少なくしている。この点については後述する。

バレル２ａ及び台座３は、例えば、黒色の液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフタルアミド樹脂（ＰＦＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の遮光性を有し、且つ、リフロー温度に耐えられる耐熱性を有する合成樹脂により構成される。ここで、一般的な鉛フリー半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系）を使う場合には、耐熱温度は鉛フリー半田の融点以上である必要があり、一般的には耐熱温度は２６０℃以上でなければならない。

図３は、本実施の形態にかかるレンズモジュール１の縦断面図である。
図３に示すように、レンズユニット２は、レンズユニット２本体を構成する略円筒状のバレル２ａ内に、外光の入射側に保持される第１のレンズ４と出射側に保持される第２のレンズ６とを保持し収容している。また、レンズユニット２は、第１及び第２のレンズ４，６の間に、通過光量を制限する中間環５を有する。更に、レンズユニット２は、第２のレンズ６の外側（図３の下側）に、第２のレンズ６を所定位置に保持するレンズ押さえ７を有している。

第１及び第２のレンズ４，６は、外光を透過してセンサ１６の撮像エリア１６ａに結像させるための光学素子である。即ち、開口部から入射した外光が第１及び第２のレンズ４，６によってセンサ１６の撮像エリア１６ａに結像するように、第１及び第２のレンズ４，６は所定の光学系を形成している。尚、本実施の形態では、レンズユニット２は第１及び第２のレンズ４，６で構成されているが、レンズは１枚或いは３枚であっても構わない。所定の光学系は、単一のレンズ又は複数枚のレンズ群で構成される。
第１及び第２のレンズ４，６は、可視光を良好に透過する性質を有し、耐熱性を有する透明なシリコーン系樹脂材料（シリコーンレジン）で構成される。レンズモジュール１全体がリフロー炉に入れられることから、第１及び第２のレンズ４，６の耐熱温度も、バレル２ａや台座３と同じく、鉛フリー半田の融点以上、一般的には耐熱温度は２６０℃以上でなければならない。

中間環５は、薄板円環形状を有している。中間環５は、例えば、ＳＵＳ３０４に黒色塗料を焼き付けて構成される。或いは、中間環５は、カーボンブラックを練り込んだ延伸ポリエステル（ＰＥＴ）等の合成樹脂フィルムで構成される。中間環５は、その厚さによって第１のレンズ４と第２のレンズ６との面間距離を一定に保つと共に、中央に穿かれた孔の孔径で通過光量を制限する絞り機能を有している。即ち、中間環５は、光学系の開口径を決定する光学絞り、或いは、ゴースト、フレア等の不要光を遮光する遮光絞りとして使われる。
レンズ押さえ７は、略円環形状を有している。レンズ押さえ７は、例えば、黒色のポリカーボネート（ＰＣ）樹脂等で構成される。図示しない接着剤にてバレル２ａの内壁面に接着されることで、第１及び第２のレンズ４，６を所定位置に取り付けて保持している。

レンズカバー１０は、台座３のレンズ収納部３ａの外径よりも大きい円板又は方形形状を有している。即ち、レンズカバー１０にはレンズ収納部３ａの上端面から外側へ突出する突出部１０ａが形成され、この突出部１０ａにて後述するレンズカバー除去工程で多くの風を受けるようにしている。
レンズカバー１０は、例えば、耐熱接着テープにより構成される。具体的には、テープ母材は、耐熱温度がリフロー温度（約２６０℃）以上のガラス系の耐熱接着テープ等が好ましい。また、耐熱接着テープに使用される接着剤には、常温で硬化し、高温（例えば２３０℃以上の温度）で軟化する、或いは、接着力が弱まる性質を有する熱可塑性接着剤が好ましい。尚、レンズカバー１０は接着テープに限定されない。台座３の上端面に接着剤を塗布し、別途用意されたレンズカバーを接着しても良い。本明細書において「接着」という文言は、狭義の接着のみならず、粘着の概念をも含むものとする。

レンズカバー１０がレンズモジュール１の台座３に接着されるとき、台座３又はレンズカバー１０が温められてレンズカバー１０が接着される。
レンズモジュール１が回路基板２０（図４参照）に自動マウンタ（自動実装機）（図示省略）により実装されるとき、自動マウンタのノズル部（図示省略）がレンズカバー１０の上面を吸着して持ち上げるので、接着剤は、常温でレンズモジュール１の自重に耐えるだけの接着力を要する。
これに対して、リフロー工程における高温（例えば２３０℃以上の温度）に晒された後は、後述するように、風によってレンズカバー１０が吹き飛ばされて除去される程度に接着力が減衰する必要がある。

或いは、リフロー工程の本加熱期間ではレンズカバー１０が剥がれない程度に風力を起こし、その後の冷却工程では剥がれる程度に風力を起こすように、風力を調節することを組み合わせてもよい。
尚、リフロー温度に晒された後の接着剤との親和力に関して、台座３と接着剤との親和力よりも、テープ母材と接着剤との親和力が強いテープ母材及び接着剤の組み合わせが選択されることが好ましい。そのようなテープ母材と接着剤との組み合わせを採用することで、台座３に残る接着剤の量を少なく、或いは、全くなくすることができる。

フィルタ１５は、光の特定の波長成分を除去する薄板の部材である。本実施の形態では、多層膜による光の干渉によって赤外光をカットする赤外線除去フィルタ（ＩＲＣＦ：Infrared Cut Filter）を用いている。フィルタ１５は、台座３のフランジ部３ｄに取り付けられ、接着される。フィルタ１５がフランジ部３ｄに取り付けられたとき、台座３の内部空間はレンズ収納部３ａと素子収納部３ｂの２つに仕切られる。このフィルタ１５は、センサ１６の近傍に配置されており、センサ１６側を密閉して異物が素子収納部３ｂ側へ侵入することを防止する。
センサ１６は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ（撮像素子）である。センサ１６は、レンズユニット２を介して撮像エリア１６ａに結像した光に応じて電気信号を生成し出力する。撮像エリア１６ａの周辺には複数の半田バンプ１８が配されており、センサ１６は、半田バンプ１８を介してガラスカバー１７に固定されると共に、ガラスカバー１７の電極と電気的に接続されている。

ここで、センサ１６とガラスカバー１７との離間距離は、半田バンプ１８の大きさによって決定される。半田バンプ１８の大きさを制御することは容易であるから、センサ１６とガラスカバー１７との位置決めを正確に行うことが可能である。また、複数の半田バンプ１８により位置決めされて、センサ１６とガラスカバー１７との離間距離が平均化される。
センサ１６は、撮像エリア１６ａがガラスカバー１７と向き合って、ＣＳＰ（Chip Size Package）と呼ばれる技術を使ってガラスカバー１７に取り付けられている。これにより、センサ１６の撮像エリア１６ａに埃等が直接落ちることを防いでいる。

ガラスカバー１７は、方形を有している。ガラスカバー１７は、例えば、ガラス又は石英ガラス等の可視光に対して透光性を有する透明体により構成される。ガラスカバー１７は、レンズユニット２とセンサ１６との間に配置されている。ガラスカバー１７は、センサ１６の撮像エリア１６ａを覆っており、撮像エリア１６ａに異物が侵入することを防いでいる。センサ１６が取り付けられたガラスカバー１７は、フィルタ１５と同様に台座３の素子収納部３ｂに収納され、接着されている。
ガラスカバー１７は、出射面（図３における下面）側に配線パターン１７ａが形成されている。そして、出射面側の電極の別の位置に半田バンプ１９が形成され、この配線パターン１７ａに接続している。これにより、センサ１６と半田バンプ１９とは電気的に接続している。
ガラスカバー１７のこの半田バンプ１９により、ガラスカバー１７と回路基板２０（図４参照）との間の電気的な接続が確保される。この半田バンプ１９は、ガラスカバー１７に固定されているセンサ１６と回路基板２０とが互いに離間するためのスペーサとしても用いられている。

（カメラモジュール）
図４は、レンズモジュール１が実装されたカメラモジュール３０の外観斜視図である。
図４に示すように、カメラモジュール３０は、他の電子部品の一例としてのコネクタ２１が搭載された回路基板２０にレンズモジュール１が実装されて構成される。尚、図４では、レンズカバー１０（図３参照）が除去されたレンズモジュール１を示している。
回路基板２０は、所定の回路パターン（図示省略）がソルダーペーストで予め印刷されている。そして、コネクタ２１が所定位置に搭載されている。
上述したように、レンズモジュール１は、自動マウンタ（自動実装機）（図示省略）により回路基板２０に実装される。そして、リフロー炉にて半田溶着され、レンズカバー１０（図３参照）が除去されてカメラモジュール３０が完成する。

（カメラモジュールの製造方法）
以上の構成を有するカメラモジュール３０が完成するまでの製造方法を以下に説明する。
図５は、リフロー装置４０の構成を示す図であり、図６は、リフロー装置４０内でのカメラモジュール３０の温度変化（リフロー温度プロファイル）を説明するための図である。

図５に示すように、リフロー装置４０において、レンズモジュール１やコネクタ２１等が搭載されたカメラモジュール３０は、カメラモジュール３０を所定の速度で搬送するコンベア４１によって搬送される。カメラモジュール３０は、全体を昇温してカメラモジュール３０を均一な状態とし、リフロー半田接着のための準備を行う予備加熱室から、カメラモジュール３０の回路基板２０に印刷されたソルダーペースト（図示省略）を加熱して溶融させて実際に半田接着を行う本加熱室、及び、溶融した半田を急冷凝固させる冷却室へと搬送されて、リフロー半田接着が行われる。リフロー装置４０のリフロー炉内には、予備加熱室と本加熱室には、カメラモジュール３０を加熱するヒータ４２、及び、リフロー炉内の雰囲気（例えば窒素）を撹拌して温度を均一に保持するための熱風ブロア４３が備えられている。冷却室にはヒータは無く冷却用ブロア４４が備わっている。
一般的な熱風ブロアは、炉内の温度を均一に保つ目的のため、比較的弱い風力で足りるが、本実施形態にて採用される熱風ブロア４３は、接着力が弱まった後であるとはいえ残存している接着力に対してレンズカバーを引き剥がす、或いは、吹き飛ばす程度の風力が必要とされる。

リフロー装置４０のコンベア４１に載せられたカメラモジュール３０は、まず、予備加熱室に搬入されて、ヒータ４２及び熱風ブロア４３の併用により加熱される（予備加熱工程）。この予備加熱室を通過する予備加熱期間では、カメラモジュール３０は予備加熱に適した温度にされる。具体的には、カメラモジュール３０の回路基板２０を構成する材料の種類やソルダーペーストの種類に応じて、例えば、約１５０〜２００℃程度にまで昇温される（図６参照）。そして、１〜２分程度その温度に維持されて、フラックスの活性化を行う。
次に、カメラモジュール３０は本加熱室に搬送され、ヒータ４２及び熱風ブロア４３の併用により本加熱に適した温度に昇温される（リフロー工程）。例えば、一般的な鉛フリー半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系）を使う場合には、半田が溶融するリフロー温度（例えば約２２０℃）以上に加熱されて本加熱期間（例えば約６０秒）保持される（図６参照）。回路基板２０に印刷されたソルダーペーストを溶融し、レンズモジュール１の半田バンプ１９（図３参照）やコネクタ２１（図４参照）等の電極部と、回路基板２０のランド部との半田が濡れ広がるようにする。これにより、半田が溶解され、レンズモジュール１やコネクタ２１と回路基板２０とが接合する。
その後、カメラモジュール３０は、コンベア４１によって冷却室へ搬送される。冷却用ブロア４４からの強風によってカメラモジュール３０の溶融した半田は、本加熱期間よりも短い冷却期間で急冷凝固される（図６参照）。本加熱室から冷却室へ搬入されたとき、カメラモジュール３０はリフロー温度に近い高温に保持されている。レンズカバー１０（図３参照）を接着している接着剤の接着力も弱くなっているので、冷却用ブロア４４の風を突出部１０ａ（図３参照）に当ててレンズカバー１０を吹き飛ばす（冷却及びレンズカバー除去工程）。冷却用ブロア４４の風を当てることにより、レンズカバー１０を除去すると共に、カメラモジュール３０上の各構成部品を急冷する。

本実施の形態によれば、第１のレンズ４にゴミや埃等が付着しやすいリフロー装置４０内において、台座３のレンズ収納部３ａの上端面にレンズカバー１０を接着することにより、予備加熱工程及びリフロー工程では第１のレンズ４への埃等の付着を防止でき、リフロー工程後の冷却工程においてリフロー工程の本過熱工程を経ることにより、接着力の弱まったレンズカバー１０を風によって吹き飛ばして除去する。レンズカバー１０を風によって吹き飛ばして除去するから、レンズカバー１０の除去のための手間を必要としない。また、レンズカバー１０を除去するレンズカバー除去工程を冷却工程と同時併行して実施するから、製造時間を短縮でき、製造コストを軽減できる。
本実施の形態によれば、常温では接着力を保持し、リフロー温度付近の高温では接着力が減衰する接着剤を採用するので、予備加熱工程やリフロー工程ではレンズカバー１０が接着されて第１のレンズ４を保護できると共に、リフロー工程後は接着力が減衰して冷却用ブロア４４によりレンズカバー１０を吹き飛ばして除去することが可能となる。特に、レンズカバー１０は突出部１０ａを有しているので、冷却用ブロア４４の風を効率よく受けることができる。

本実施の形態では、台座３のレンズ収納部３ａの上端面に形成された凹凸の凸部に接着剤を塗布して、接着剤との接触面積を少なくしている。レンズカバー１０が除去されるとき、上端面に残る接着剤の量を少なくできる。即ち、接着剤はレンズカバー１０に付着した状態で除去される。よって、レンズカバー１０が除去された台座３は、上端面に付着した接着剤を取り除く工程を省くことができる。
本実施の形態によれば、レンズカバー１０には耐熱粘着テープが採用されているので、レンズモジュール１やカメラモジュール３０を安価に製造することができる。

本実施の形態にかかるレンズモジュールの外観斜視図である。 図１に示すレンズモジュールの分解斜視図である。 図１に示すレンズモジュールの縦断面図である。 図１に示すレンズモジュールが実装されたカメラモジュールの外観斜視図である。 カメラモジュールを製造するリフロー装置の構成を示す図である。 リフロー装置内でのカメラモジュールの温度変化を説明するための図である。

符号の説明

１…レンズモジュール、２…レンズユニット、３…台座（台座マウント）、４…第１のレンズ、６…第２のレンズ、１０…レンズカバー、１０ａ…突出部、１６…センサ（撮像素子）、１６ａ…撮像エリア、２０…回路基板、２１…コネクタ、３０…カメラモジュール、４４…冷却用ブロア

Claims (9)

1. レンズと当該レンズから出射される光を受ける撮像素子とを収納する台座マウントを備え、当該台座マウントの当該レンズを収納する側の上端面に当該レンズを保護するレンズカバーが接着剤で接着されたレンズモジュールを、回路基板にリフロー半田付けするリフロー工程と、
   リフロー半田付けされた前記回路基板は当該回路基板を冷却する冷却用ブロアにより冷却されると共に、前記レンズモジュールの前記台座マウントに接着された前記レンズカバーは当該冷却用ブロアにより剥離されて除去される冷却及びレンズカバー除去工程と
   を有することを特徴とするカメラモジュールの製造方法。
2. 前記接着剤は、前記リフロー工程における温度で接着力が弱まることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュールの製造方法。
3. 前記接着剤は、２３０℃以上の温度で接着力が弱まることを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラモジュールの製造方法。
4. 前記レンズカバーは、前記台座マウントの前記上端面から突出する突出部を有し、
   前記レンズカバーは、当該レンズカバーの前記突出部に前記冷却用ブロアが当てられて剥離されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカメラモジュールの製造方法。
5. 入射される光を集光して出射するレンズと、
   前記レンズから出射される光を受けて電気信号に変換して出力する撮像素子と、
   前記レンズと前記撮像素子とを収納する台座マウントと、
   前記台座マウントの前記レンズを収納する側の上端面に所定温度以上で接着力が弱まる接着剤で接着され、当該レンズを保護するレンズカバーと
   を含むことを特徴とするレンズモジュール。
6. 前記レンズカバーは、前記台座マウントの前記上端面から突出する突出部を有し、
   前記レンズカバーの前記突出部は、前記台座マウントの前記上端面に接着されていないことを特徴とする請求項５に記載のレンズモジュール。
7. 前記レンズカバーは、前記レンズモジュールが回路基板にリフロー接着された後の冷却工程で、当該回路基板を冷却する冷却用ブロアによって剥離されて除去されることを特徴とする請求項５に記載のレンズモジュール。
8. 前記台座マウントの前記上端面は凹凸を有し、
   前記レンズカバーは、前記台座マウントの前記上端面の凸部に接着されることを特徴とする請求項５に記載のレンズモジュール。
9. 前記レンズカバーは、耐熱接着テープであることを特徴とする請求項５に記載のレンズモジュール。

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