JP2011097144A - カメラモジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウエハプロセスにより作製されるカメラモジュールのさらなる一層の薄膜化を実現しようとするものであり、その作製工程においても、人手や手間を要せず、工程的にもウエハプロセスを採用して簡便かつ大量生産できるカメラモジュールの構造およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】固体撮像素子の上に、レンズ要素の形成面にエッチング凹部を形成したレンズ基体を用い、該レンズ基体のエッチング凹部にレンズ要素を形成したレンズ体を少なくとも一枚積層してなることを特徴とするカメラモジュールであって、前記固体撮像素子の上に、枠壁を介して封止ガラス板を貼り合わせ、また前記レンズ体の上に、カバーガラスを貼り合わせてなるカメラモジュールである。
【選択図】図１
【解決手段】固体撮像素子の上に、レンズ要素の形成面にエッチング凹部を形成したレンズ基体を用い、該レンズ基体のエッチング凹部にレンズ要素を形成したレンズ体を少なくとも一枚積層してなることを特徴とするカメラモジュールであって、前記固体撮像素子の上に、枠壁を介して封止ガラス板を貼り合わせ、また前記レンズ体の上に、カバーガラスを貼り合わせてなるカメラモジュールである。
【選択図】図１
Description
本発明は、カメラモジュールに係わり、特には、携帯電話に装着するカメラモジュールの薄型化技術に関する。
携帯電話にカメラを装着することは、いまでは普通に行なわれている。そのカメラは、電荷結合型(CCD型)や相補型酸化物半導体型（C−M0S型）の固体撮像素子をカメラ本体に用い、その他にレンズ等を組み込んだカメラモジュールとして、携帯電話に内蔵されている。
図４に示すように、カメラは携帯電話40に２個装着されるものがある。第一のカメラ41は、画素数が500万〜1000万程度の高精細カメラであり、通常のカメラとあまり変わらない。第二のカメラ42は、画素数が10万〜30万程度の動画専用カメラであり、主としてテレビ電話用カメラである。入力ボタン43の操作により、表示面44に通話者自身もしくは通話相手の顔などを映すことができる。
従来のカメラモジュールは、図５に示すように、固体撮像素子51と２〜３枚程度のレンズ52a、52bを備えたカメラモジュール50であり、全体は合成樹脂製のカメラ枠体53によって支持されている。該カメラ枠体53は、周囲からの光を遮るため黒く着色されている。固体撮像素子51の受光素子面には、色分解用のカラーフィルタや集光用のマイクロレンズが各画素毎に形成されているが、図５では小さすぎて図示できない。また、カバーガラス54により表面を保護している。
このカメラモジュール50の固体撮像素子51は、図５に示すように、印刷回路基板55の導電層56の電極とワイヤボンデインクやポール・グリッド・アレイ（以下、ＢＧＡという。）方式等により電気的に接続されていて、電気信号化された画像情報が取り出される。
しかしながら、図５に示すようなカメラモジュール50は、合成樹脂製のカメラ枠体53を用いるので、リフロー法による自動実装がしにくいという問題がある。さらに印刷回路基板55自体の厚みによって、縦方向に嵩張ることが避けられないものである。このことが携帯電話の薄型・軽量化の妨げとなっていた。
そこで、カメラモジュールの小型・薄型化を目的に、ウエハプロセスにて作製できる構造が提案されている。図６に示すカメラモジュール60がその一例である。図６において、固体撮像素子であるシリコン基板1は、その上面の受光素子面に、色分解用のカラーフィルタ16や集光用のマイクロレンズ17を各画素毎に作りこんでいる。固体撮像素子にて得られる画像情報の電気信号は、スルー・シリコン・ビア（以下、ＴＳＶという。）内に充填もしくは内壁を被覆する導電物質2によりシリコン基板1の裏面に導かれ、パターン化された絶縁層3と導電層4によって、ＢＧＡ方式による接続端子5にて外部回路との接続を可能としている。
シリコン基板1上方は、枠壁6を介して封止ガラス板7を貼りあわせて受光領域を気密とする。枠壁6の厚さは図では誇張されているが、50μｍ程度の薄いものである。該封止ガラス板7の上には、ガラス製の第一スペーサ8を介して、第一レンズ基体9の表裏面に透明樹脂からなるレンズを形成してなる第一レンズ体14を重ねる。さらに、ガラス製の第二スペーサ12を介して、第二レンズ基体11の表裏面に透明樹脂からなるレンズを形成してなる第二レンズ体15を重ねる。図の例では、第一レンズ体14は凹レンズであり、第二レンズ体
は凸レンズである。透明樹脂からなるレンズは、微細モールド法やフォトリソ法により作成される。最後に、第三のスペーサ12を介して、カバーガラス板13貼りあわせる。カバーガラス板13は、赤外線カットガラスを兼ねる場合が多い。
は凸レンズである。透明樹脂からなるレンズは、微細モールド法やフォトリソ法により作成される。最後に、第三のスペーサ12を介して、カバーガラス板13貼りあわせる。カバーガラス板13は、赤外線カットガラスを兼ねる場合が多い。
図６に示したカメラモジュール60は、一品だけを描いているが、実際の作製工程では、直径２０〜３０ｃｍのシリコンウエハの加工プロセスに、同じく直径２０〜３０ｃｍのガラス板の加工プロセスを組み合わせて、文字通りウエハプロセスにて作製され、最終的にダイシング工程にて個々に断裁されて１個のカメラモジュールとなる。図６のカメラモジュール60では、それが携帯電話に装着される第ニカメラであれば、シリコン基板１の大きさは、わずか３ｍｍ角程度であるから、直径２０ｃｍの一枚のウエハから1,600〜2,800個くらいは採れるものである。
しかしながら、図６のカメラモジュール60にも、解決すべき問題がある。それは、シリコン基板１の上に積層されているスペーサ8,10,12とレンズ基体9,11が、いずれもガラス製であって、ウエハプロセスの製造ラインを回流させるだけの強度を持たせるために、その厚さが０．４ｍｍ程度は必要、ということである。そのため、カメラモジュール60のレンズ部分の高さは相当高くなり、カメラモジュールの小型かつ薄型化の妨げになっていた。
とりわけ、スペーサ８，10，12の厚みは、レンズ基体９，11の両面に形成されているレンズ要素9a，9b，11a，11bの厚さに関係し、レンズ要素9a，9b，11a，11bの厚さが増すに従って、スペーサ８，10，12の厚みが増加するのであり、カメラモジュール60の薄膜化の隘路になっていた。
本発明は、上記に説明したウエハプロセスにより作製されるカメラモジュールのさらなる一層の薄膜化を実現しようとするものであり、その作製工程においても、人手や手間を要せず、工程的にもウエハプロセスを採用して簡便かつ大量生産できるカメラモジュールの構造およびその製造方法を提供するものである。
上記課題を達成するための請求項1に記載の発明は、
固体撮像素子の上に、レンズ要素の形成面にエッチング凹部を形成したレンズ基体を用い、該レンズ基体のエッチング凹部にレンズ要素を形成したレンズ体を少なくとも一枚積層してなることを特徴とするカメラモジュールとしたものである。
固体撮像素子の上に、レンズ要素の形成面にエッチング凹部を形成したレンズ基体を用い、該レンズ基体のエッチング凹部にレンズ要素を形成したレンズ体を少なくとも一枚積層してなることを特徴とするカメラモジュールとしたものである。
また請求項２に記載の発明は、
前記固体撮像素子の上に、枠壁を介して封止ガラス板を貼り合わせ、その上にレンズ体を積層してなる請求項１記載のカメラモジュールとしたものである。
前記固体撮像素子の上に、枠壁を介して封止ガラス板を貼り合わせ、その上にレンズ体を積層してなる請求項１記載のカメラモジュールとしたものである。
また請求項３に記載の発明は、
前記レンズ体の上に、カバーガラスを貼り合わせてなる請求項１または２記載のカメラモジュールとしたものである。
前記レンズ体の上に、カバーガラスを貼り合わせてなる請求項１または２記載のカメラモジュールとしたものである。
また請求項４に記載の発明は、
ウエハプロセスにてウエハに多面付けにより多数作製された固体撮像素子に対して、以下の工程(a)〜(e)を少なくとも行なうことを特徴とするカメラモジュールの製造方法としたものである。
(a)レンズ基体となるガラス板に対して、前記固体撮像素子との位置関係を整合させた多面付けにより、レンズ要素の形成面にエッチング凹部を多数形成する工程、
(b)該エッチング凹部を多数形成したレンズ基体のエッチング凹部に、レンズ要素を形成してレンズ体とする工程、
(c)前記固体撮像素子の上方に、その位置関係を整合させた状態で、前記のレンズ体を少なくとも一枚積層してカメラモジュールとする工程、
(e)該カメラモジュール間の断裁線に沿って断裁し、各カメラモジュールを分離する工程。
ウエハプロセスにてウエハに多面付けにより多数作製された固体撮像素子に対して、以下の工程(a)〜(e)を少なくとも行なうことを特徴とするカメラモジュールの製造方法としたものである。
(a)レンズ基体となるガラス板に対して、前記固体撮像素子との位置関係を整合させた多面付けにより、レンズ要素の形成面にエッチング凹部を多数形成する工程、
(b)該エッチング凹部を多数形成したレンズ基体のエッチング凹部に、レンズ要素を形成してレンズ体とする工程、
(c)前記固体撮像素子の上方に、その位置関係を整合させた状態で、前記のレンズ体を少なくとも一枚積層してカメラモジュールとする工程、
(e)該カメラモジュール間の断裁線に沿って断裁し、各カメラモジュールを分離する工程。
また請求項５に記載の発明は、
前記固体撮像素子の上方に、その位置関係を整合させた状態で、前記レンズ体を少なくとも一枚積層する工程(c)の前に、枠壁を介して封止ガラス板を固体撮像素子の上に貼り合わせる工程を有する請求項４記載のカメラモジュールの製造方法としたものである。
前記固体撮像素子の上方に、その位置関係を整合させた状態で、前記レンズ体を少なくとも一枚積層する工程(c)の前に、枠壁を介して封止ガラス板を固体撮像素子の上に貼り合わせる工程を有する請求項４記載のカメラモジュールの製造方法としたものである。
また請求項６に記載の発明は、
前記固体撮像素子の上方に、その位置関係を整合させた状態で、前記のレンズ体を少なくとも一枚積層してカメラモジュールとする工程(c)の後に、レンズ体の上にカバーガラスを貼り合わせる工程を有する請求項４または５記載のカメラモジュールの製造方法としたものである。
前記固体撮像素子の上方に、その位置関係を整合させた状態で、前記のレンズ体を少なくとも一枚積層してカメラモジュールとする工程(c)の後に、レンズ体の上にカバーガラスを貼り合わせる工程を有する請求項４または５記載のカメラモジュールの製造方法としたものである。
本発明によれば、ウエハプロセスにてガラスウエハの表裏に凹部を形成し、当該凹部にレンズを形成し収容することで、カメラモジュールの厚みを薄くすることができ、同時に従来必要であったスペーサ部材を省略することが可能となった。
したがって、シリコンウエハ上の固体撮像素子形成空からカメラモジュール完成まで、人手を介さず一貫してウエハプロセスにて製造できるので、その製造工程は、大量生産に適し、コスト低減に寄与する。
このカメラモジュールは、薄くて軽いため、該カメラモジュール使用した携帯カメラも小型軽量化されたものとなる。
したがって、シリコンウエハ上の固体撮像素子形成空からカメラモジュール完成まで、人手を介さず一貫してウエハプロセスにて製造できるので、その製造工程は、大量生産に適し、コスト低減に寄与する。
このカメラモジュールは、薄くて軽いため、該カメラモジュール使用した携帯カメラも小型軽量化されたものとなる。
以下、本発明を図１から図３までを用いて説明する。
図１に、本発明の一実施例のカメラモジュール60を示す。固体撮像素子の部分は、従来例を示す図６のカメラモジュールと基本的に同じてある。図１において、固体撮像素子のシ
リコン基板1は、その上面の受光素子面に、色分解用のカラーフィルタ16や集光用のマイクロレンズ17が各画素毎に形成されている。固体撮像素子にて得られる画像情報の電気信号は、アルミ電極18を経由してスルー・シリコン・ビア（ＴＳＶ）内に充填もしくは内壁を被覆する導電物質２によりシリコン基板１の裏面に導かれ、パターン化された絶縁層３と導電層４によって、ＢＧＡ方式による接続端子５にて外部回路との接続を可能とする。
図１に、本発明の一実施例のカメラモジュール60を示す。固体撮像素子の部分は、従来例を示す図６のカメラモジュールと基本的に同じてある。図１において、固体撮像素子のシ
リコン基板1は、その上面の受光素子面に、色分解用のカラーフィルタ16や集光用のマイクロレンズ17が各画素毎に形成されている。固体撮像素子にて得られる画像情報の電気信号は、アルミ電極18を経由してスルー・シリコン・ビア（ＴＳＶ）内に充填もしくは内壁を被覆する導電物質２によりシリコン基板１の裏面に導かれ、パターン化された絶縁層３と導電層４によって、ＢＧＡ方式による接続端子５にて外部回路との接続を可能とする。
シリコン基板1上方は、枠壁6を介して封止ガラス板７を貼りあわせて受光領域を気密とする。枠壁６の厚さは図では誇張されているが、50μｍ程度の薄いものである。該封止ガラス板７の上には、図の実施例では、スペーサを介することなく、第一レンズ体19を直接積層している。この第一レンズ体19の第一レンズ基体20は、その表裏面において中央部に凹部が形成され、その上面の凹部には凸レンズ要素20aが形成され、その下面凹部には凹レンズ要素20bが形成されている。
本発明が、従来例と異なり、スペーサを介することなく第一レンズ体19を固体撮像素子の上に積層できる理由は、第一レンズ基体20に形成された凹部が、レンズ要素20a，20bの厚みを吸収するからである。むろん、スペーサを封止ガラス板７と第一レンズ体19の間に介在させることも否定するものではないが、その際は、従来例よりも薄いスペーサでこと足りる。好ましい態様としては、第一レンズ基体20の元々の厚さを必要な分だけ厚くして、スペーサという部品を省くことが、構造上も製造上も簡便となるから、推奨される。
さらに、図１の実施例では第二レンズ体21を第一レンズ体19の上に積層接合する。図の例では、第一レンズ体19は凹レンズであり、第二レンズ体21は凸レンズである。透明樹脂からなるレンズ要素20a，20b，22a，22bは、微細モールド法（ナノ・インブリント・モールド法とも言う）やフォトリソ法により作成される。
最後に、カバーガラス板13を貼りあわせる。カバーガラス板13は、赤外線カットガラスを兼ねる場合が多い。
その他、側壁にフレア防止用で遮光性のある無電解めっき層61を施しても良い。その材質は、ニッケル、クロム、コバルト、鉄、銅、金等から選択される金属の単一めっき層のほか、ニッケル−鉄、コバルト−鉄、銅−鉄等の組合せから選択される合金の無電解めっき層があげられる。そのほかに、銅等の金属を無電解めっきし、しかる後、その表面を化学処理や酸化処理して金属化合物とし、表面の光反射率の低い金属遮光層とすることもあげられる。
該無電解めっき層61は、マクベス濃度計にて光学濃度２．０以上の濃度という高い遮光性能があるのが良く、かかる意味から遮光層として金属を用いるのは都合が良い。通常使用される金属めっき層61では、光学濃度２．０以上を実現するには厚さ０．１〜１．０μｍもあれば充分である。
本発明のカメラモジュールの製造方法を、その一実施例を工程順に示す図面の図２(a)〜（e)および図３(a)〜(f)に基いて、以下詳細に説明する。
図２は、本発明に用いるレンズ体19, 21（図1を参照）の作製法の一例を示す。図２(a)は、レンズ基体20，22となるガラス板23であり、その材質は、例えば硼ケイ酸ガラス、アルミナシリケートガラス、ソーダライムガラス等であ.る。その大きさは、固体撮像素子を作製するシリコンウエハと同じ直径、例えば２０〜３０ｃｍである。その厚さは、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。厚さが０．４mmより薄いと、材料としての堅牢さに欠け、ウエハプロセスの加工製造装置に掛けられないので、この厚さが下限となる。上限は、後工程で付けるレンズ要素の厚みとの関係、および必要とする光路長を確保するというレ
ンズ設計との兼ね合いで決まる。しかし、本発明の趣旨からすると、ガラス板23の厚さは、なるべく薄くしたほうがよい。
ンズ設計との兼ね合いで決まる。しかし、本発明の趣旨からすると、ガラス板23の厚さは、なるべく薄くしたほうがよい。
このガラス板23の両面に耐フッ酸性のレジスト膜24a，24bをパターン状に形成する。レジスト膜としては、市販の耐フッ酸性の感光性樹脂を用いる。感光性樹脂を用いれば、ガラス板23の両面に塗布、パターン露光、現像、加熱定着という一連のフォトリソプロセスにて所望パターンのレジスト膜24a，24bを形成できる。この有機系の感光性樹脂に加えて、その下側に金属のニッケル、銀、クロム等の薄膜をパターン化したものを補い、金属層と感光性樹脂の二重層にして、それをレジスト膜とすることも実際的である。
次いで、ガラス板23をフッ酸系のエッチング液にて湿式エッチングする。フッ酸系のエッチング液は、フッ酸単体よりも、フッ酸＋フッ化アンモニウム、フッ酸と硫酸、塩酸、リン酸、アンモニウム塩のいずれかとの混合系が良い。フッ酸単体に比べて、エッチング速度を早めたり、エッチング面の平滑性を良くする。いずれにしても水溶液で用いる。図２(b)は、エッチングを終えた状態を示す。レジスト24a，24bが設けられていなかったところが溶解し、凹部26a，26bが形成される。
次いで、図２(ｃ)示すように、苛性ソーダ、苛性カリ、炭酸ソーダ等のアルカリ性水溶液に接触させることで、レジスト膜24a, 24bを剥離する。できあがったものは、表裏面にエッチング凹部を複数個有するレンズ基体20が、元の厚みを維持している枠状体27によって連設された形状になっている。
次いで、表裏のエッチング凹部26a，26bにレンズ要素28a,28bを形成する。レンズ要素28a，28bは、透明な合成樹脂で造られるのが一般的である。その作製法としては、二種あげられる。
ひとつは、ナノ・インプリント・モールド法という微細加工技術の応用である。その方法は、あらかじめレンズ要素28の雌型を金属もしくはガラスにて作成し、その成型面に離型剤を塗っておき、エッチング凹部26に均一塗布された透明樹脂（それは感光性樹脂であることが望ましい）に対して、雌型を押し付けてレンズ要素を成型することである。成型後は、透明樹脂が感光性であるならば、全面露光と加熱処理を行なうことによりレンズ要素を硬化させることができる。レンズ要素28は、小形とは言っても直径２．５ｍｍ程度はあり、この成型法には充分な大きさである。
他のひとつは、フォトリソ法の応用である。図７に、フォトリソ法による作成手段を模式的に示す。この方法では、レンズ要素28となる透明樹脂は感光性樹脂71であり、好ましくはポジ型の感光性樹脂71を用いる。本法では、レンズ要素28の形状を露光法で作成するため、諧調マスクという特殊な露光用マスク72を使用する。そのマスク72は、作成したいレンズ要素2８の薄膜の部分については光透過率を高くし、レンズ要素28の厚膜の部分は光透過率を低くした遮光膜73を、透明基板上に形成したものである。遮光膜73に濃淡のグラデュエーション（諧調）が付いたマスク72ということができる。この諧調の濃淡は、露光に用いる光では解像しない小さな径のドット(網点)の単位面積当たりの個数（粗密）の部分的な差によって達成される。
図７(a)に示すように、レンズ基体20の片面に均一厚さに塗布されたポジ型感光性樹脂71に対して、諧調パターンの遮光膜73を有する露光用マスク72を介して、上から平行光75を照射する。図の例では中央部は多くの光が遮られ、周辺部へ行くに従って多くの光がマスク72を透過する。しかる後、現像〜加熱定着という周知の処理を行なえば、図７(b)に示すような凸レンズ要素28を、レンズ基体20の凹部に形成することができる。レンズ基体20の裏面に対しても、同様の工程をくり返すことにより、裏面の凹部にレンズ要素を形成
できることは明らかである。
できることは明らかである。
本法で、ポジ型の感光性樹脂71を用いる利点は、ネガ型感光性樹脂よりも、照射光量と現像後に残存する感光性樹脂の膜厚との間には、相関関係が取りやすいことである。
かくして、図２(d)に示されるように、上記の二種いずれの手段によっても、レンズ体19が多数連なるレンズ構造体29が作成される。レンズ体21についても、同様の手段により作成される。
続いて、図３(a)〜(f)に基づいて、固体撮像素子とレンズ体等を組合わせてカメラモジュールを完成させる工程を説明する。
先言したように、この工程は、ウエハプロセスにより連続的に行なうことができる。すなわち、図３(a)に示すように、直径２０〜３０ｃｍのシリコンウエハ30に固体撮像素子31を多数形成する。各固体撮像素子の受光面には、一般に、色分解用のカラーフィルタや受光部へ光を集光するためのマイクロレンズ等が形成され、ウエハの裏面には外部接続端子のＢＧＡが設けられるが、これらは小さすぎて図示していない。各固体撮像素子31の表面には周囲を囲むように、枠壁32が形成されている。枠壁32の厚さは図では誇張されているが、50μｍ程度の薄いものである。
次いで、図３(b)に示すように、封止ガラス板33を枠壁32に貼り付ける。封止ガラス板33は、シリコンウエハ30と同一直径のガラス板である。枠壁32は封止ガラス33と接着性のある材料である。
次いで、図３(c)に示すように、第一のレンズ体19が多数連なるレンズ構造体29を積層する。接合は、封止ガラス板33面とレンズ構造体29の枠状体27の下面とでなされる。
次いで、図３(d)に示すように、第二のレンズ構造体34を接合接着する。接合は、多数のレンズ体21を多数連ねている枠状体35と前記の枠状体27同士の接合となる。
最後に、カバーガラス板36を接着する。この図3(e)に示される状態は、シリコンウエハ30の上にレンズ体や透明ガラス板が多層階に積み重ねた状態であり、カメラモジュールが多面付けにて製造されたものである。これを、枠状体27,35の中央部を断裁線と設定して、ダイシング装置にて上から下までカットすれば、図３(f)に示すように、個々に分離されたカメラモシュール38が得られる。
以下に、本発明の具体的な実施例を述べる。なお、実施例中の組成比は、特にことわらないかぎり質量比である。
（１）レンズ体の作成
厚さ０．５mm、直径２０ｃｍのアルミナ硼ケイ酸ガラスウエハ（Ｚｎ０２ １％、Aｌ2O3 ５％、Ｂ2Ｏ3 ４０％、ＳｉO2 １４％）に対して、その両面に２００ｎｍ厚の金属クロム層を成膜し、さらにアクリル−エポキシ系の感光性樹脂を２μｍ厚に塗布し、両面同士位置合わせした状態でパターン露光し、現像・加熱定着することで凹部に相当する箇所が開口部となるレジスト膜を形成した。このレジスト膜により、下層の金属クロム幕をエッチングして、金属クロムと感光性樹脂の硬化物からなる二重膜からなる耐食膜を形成した。耐食膜の形状は、エッチング凹部を形成すべきところが開口部となっている。
厚さ０．５mm、直径２０ｃｍのアルミナ硼ケイ酸ガラスウエハ（Ｚｎ０２ １％、Aｌ2O3 ５％、Ｂ2Ｏ3 ４０％、ＳｉO2 １４％）に対して、その両面に２００ｎｍ厚の金属クロム層を成膜し、さらにアクリル−エポキシ系の感光性樹脂を２μｍ厚に塗布し、両面同士位置合わせした状態でパターン露光し、現像・加熱定着することで凹部に相当する箇所が開口部となるレジスト膜を形成した。このレジスト膜により、下層の金属クロム幕をエッチングして、金属クロムと感光性樹脂の硬化物からなる二重膜からなる耐食膜を形成した。耐食膜の形状は、エッチング凹部を形成すべきところが開口部となっている。
次いで、フッ酸 １０％、ＮＨ４OＨ １０％の混合エッチング液により、常温、浸漬法
によるガラスエッチングを行ない、両面から深さ１２５μｍのエッチング凹部を形成した。
によるガラスエッチングを行ない、両面から深さ１２５μｍのエッチング凹部を形成した。
続いて、このガラス製ウエハ表面に対してノボラック樹脂系のポジ型透明感光性樹脂・商品名AZ-1350（ヘキストジャパン社製）を１００μｍ厚に塗工し、図７(a)に示す諧調マスク73を用いて露光・現像し、エッチング凹部にのみ凸状のレンズ要素を形成し、しかる後、１８０℃、３０分間の加熱工程を施して、レンズ要素の表面を平滑にすると同時に定着硬化させた。同様の工程により、このガラス製ウエハの裏面にも凸状のレンズ要素を形成して、直径２０ｃｍのガラス製ウエハに、枠状体27を介して多数の凸レンズ体が連なるレンズ構造体29を作成した。
凹レンズ構造体の作成も、諧調マスクの形態が凸レンズを作成するときとは、ドットパターンの粗密が逆になるだけで、それ以外は同様の工程にて作成できた。
（２）固体撮像素子との積層
図３（ａ）〜（ｆ）に基づいて説明する。厚さ０．２５ｍｍ、直径２０ｃｍのシリコンウエハ30に、図３（ａ）に示す固体撮像素子31を多数作成した。この固体撮像素子31の上面に設けられた枠壁32をスペーサ兼接着層代わりに用いて、上面に厚さ０．４ｍｍで直径２０ｃｍの封止ガラス板33を貼り合わせた。（図３(b)参照）
次いで、凹レンズ形の第一レンズ構造体29の枠状体27下面にエポキシ−ウレタン系の接着剤をロールコート方式にて約５μｍ塗布する。このとき、第一レンズ構造体29のレンズ要素は、枠状体27よりも奥まったところにあるので、レンズ要素に接着剤が塗布されることはない。接着剤は枠状体27の下面にのみ塗布される。この状態で、第一レンズ構造体29を固体撮像素子31との位置を合わせて接合した。(図３(ｃ)参照)
次いで、同様の手法により、凸レンズ形の第二レンズ構造体34を、第一レンズ構造体29の上に積層して貼り合わせる。このときも、レンズ構造体と固体撮像素子との位置合わせを行なうことは言うまでもない。（図３(d)参照）
続いて、厚さ０．４ｍｍで直径２０ｃｍのカバーガラスを第二レンズ構造体34の上に貼り合わせた。その手法は、第二レンズ構造体34の最上面となる枠状体35の上面のみに、前記したと同様にロールコート法により選択的に接着剤を塗布し、カバーガラスを均一圧で押し付け、加熱硬化させた。（図３(e)参照）
最後に、４５０メッシユのレジンブレードを用いたダイシング装置により、枠状体の中央部を断裁線として、表面より断裁溝を入れた。しかる後、個々のカメラモジュール38に分離し、図３（ｆ）の状態とした完成品を得た。
図３（ａ）〜（ｆ）に基づいて説明する。厚さ０．２５ｍｍ、直径２０ｃｍのシリコンウエハ30に、図３（ａ）に示す固体撮像素子31を多数作成した。この固体撮像素子31の上面に設けられた枠壁32をスペーサ兼接着層代わりに用いて、上面に厚さ０．４ｍｍで直径２０ｃｍの封止ガラス板33を貼り合わせた。（図３(b)参照）
次いで、凹レンズ形の第一レンズ構造体29の枠状体27下面にエポキシ−ウレタン系の接着剤をロールコート方式にて約５μｍ塗布する。このとき、第一レンズ構造体29のレンズ要素は、枠状体27よりも奥まったところにあるので、レンズ要素に接着剤が塗布されることはない。接着剤は枠状体27の下面にのみ塗布される。この状態で、第一レンズ構造体29を固体撮像素子31との位置を合わせて接合した。(図３(ｃ)参照)
次いで、同様の手法により、凸レンズ形の第二レンズ構造体34を、第一レンズ構造体29の上に積層して貼り合わせる。このときも、レンズ構造体と固体撮像素子との位置合わせを行なうことは言うまでもない。（図３(d)参照）
続いて、厚さ０．４ｍｍで直径２０ｃｍのカバーガラスを第二レンズ構造体34の上に貼り合わせた。その手法は、第二レンズ構造体34の最上面となる枠状体35の上面のみに、前記したと同様にロールコート法により選択的に接着剤を塗布し、カバーガラスを均一圧で押し付け、加熱硬化させた。（図３(e)参照）
最後に、４５０メッシユのレジンブレードを用いたダイシング装置により、枠状体の中央部を断裁線として、表面より断裁溝を入れた。しかる後、個々のカメラモジュール38に分離し、図３（ｆ）の状態とした完成品を得た。
以上説明したように、本発明のカメラモジュールは、一枚のシリコンウエハに多面付けにて形成した場合、スペーサなどの部品が省略でき、その全体の厚みを低減できることから、製造の簡便さと携帯電話等に組込んだ時の便宜さが相俟って、大量生産に適し、コスト低減に寄与するものであり、実用上極めて優れたものである。
１、シリコン基板
２、貫通孔（導電物質）
３、絶縁層
４、導電層、
５、接続端子（ＢＧＡ）
６、枠壁
７、３３、封止ガラス板
８、第一スペーサ
９、第一レンズ基体
１０、第二スペーサ
１１、第二レンズ基体
１１ａ，１１ｂ、レンズ
１２、第三スペーサ
１３、５４、カバーガラス板
１４、第一レンズ体
１５、第二レンズ体
１６、カラーフィルタ
１７、マイクロレンズ
１９，２１、レンズ体
２０、２２、レンズ基体
２３、ガラス板
２４、レジスト膜
２６、凹部
２７、３５、枠状体
２８，レンズ要素
２９、レンズ構造体
３０、シリコンウエハ
３１、５１、固体撮像素子
３２、枠壁
３６、カバーガラス板
３８、５０，６０、カメラモジュール
６１、遮光膜
４０、携帯電話
４１、第一カメラ
４２、第二カメラ
４３、入力ボタン
４４、表示面
５２ａ、５２ｂ、レンズ
５３、カメラ枠体
５５、印刷回路基板
５６、導電層
７１、ポジ型感光性樹脂
７２、露光用マスク
７３、遮光膜
７５、平行光
２、貫通孔（導電物質）
３、絶縁層
４、導電層、
５、接続端子（ＢＧＡ）
６、枠壁
７、３３、封止ガラス板
８、第一スペーサ
９、第一レンズ基体
１０、第二スペーサ
１１、第二レンズ基体
１１ａ，１１ｂ、レンズ
１２、第三スペーサ
１３、５４、カバーガラス板
１４、第一レンズ体
１５、第二レンズ体
１６、カラーフィルタ
１７、マイクロレンズ
１９，２１、レンズ体
２０、２２、レンズ基体
２３、ガラス板
２４、レジスト膜
２６、凹部
２７、３５、枠状体
２８，レンズ要素
２９、レンズ構造体
３０、シリコンウエハ
３１、５１、固体撮像素子
３２、枠壁
３６、カバーガラス板
３８、５０，６０、カメラモジュール
６１、遮光膜
４０、携帯電話
４１、第一カメラ
４２、第二カメラ
４３、入力ボタン
４４、表示面
５２ａ、５２ｂ、レンズ
５３、カメラ枠体
５５、印刷回路基板
５６、導電層
７１、ポジ型感光性樹脂
７２、露光用マスク
７３、遮光膜
７５、平行光
Claims (6)
- 固体撮像素子の上に、レンズ要素の形成面にエッチング凹部を形成したレンズ基体を用い、該レンズ基体のエッチング凹部にレンズ要素を形成したレンズ体を少なくとも一枚積層してなることを特徴とするカメラモジュール。
- 前記固体撮像素子の上に、枠壁を介して封止ガラス板を貼り合わせ、その上にレンズ体を積層してなる請求項１記載のカメラモジュール。
- 前記レンズ体の上に、カバーガラスを貼り合わせてなる請求項１または２記載のカメラモジュール。
- ウエハプロセスにてウエハに多面付けにより多数作製された固体撮像素子に対して、以下の工程(a)〜(e)を少なくとも行なうことを特徴とするカメラモジュールの製造方法。
(a)レンズ基体となるガラス板に対して、前記固体撮像素子との位置関係を整合させた多面付けにより、レンズ要素の形成面にエッチング凹部を多数形成する工程、
(b)該エッチング凹部を多数形成したレンズ基体のエッチング凹部に、レンズ要素を形成してレンズ体とする工程、
(c)前記固体撮像素子の上方に、その位置関係を整合させた状態で、前記のレンズ体を少なくとも一枚積層してカメラモジュールとする工程、
(e)該カメラモジュール間の断裁線に沿って断裁し、各カメラモジュールを分離する工程。 - 前記固体撮像素子の上方に、その位置関係を整合させた状態で、前記レンズ体を少なくとも一枚積層する工程(c)の前に、枠壁を介して封止ガラス板を固体撮像素子の上に貼り合わせる工程を有する請求項４記載のカメラモジュールの製造方法。
- 前記固体撮像素子の上方に、その位置関係を整合させた状態で、前記のレンズ体を少なくとも一枚積層してカメラモジュールとする工程(c)の後に、レンズ体の上にカバーガラスを貼り合わせる工程を有する請求項４または５記載のカメラモジュールの製造方法。
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