JP3989330B2

JP3989330B2 - Camera module and camera system

Info

Publication number: JP3989330B2
Application number: JP2002231230A
Authority: JP
Inventors: 脩三松本; 崇竹内; 清治岸本
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: JP2004072572A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラモジュールに関し、より詳しくは携帯電話、携帯端末、自動車等に用いられる小型化、薄型化を必要とするカメラモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、携帯端末（ＰＤＡ）、自動車等に用いられるカメラシステムにマイクロレンズを用いたイメージセンサーを備えるカメラモジュールは広く使用されている。図１０に従来のカメラモジュールの構造例を示す。図１０は従来のカメラモジュールの構成を示す断面図である。１はイメージセンサー、２は受光領域、３はパッケージ、４はガラス、５はワイヤーボンディング、６は配線基板、７は半田、８は半田ボール、２０はレンズ、２１は赤外線カットフィルタ、２２は絞り、２６は外部鏡筒、２７は内部鏡筒である。
【０００３】
配線基板６上にイメージセンサー１が収容されたパッケージ３が載置され、半田７によって固定されている。イメージセンサー１上のパッド（図示せず）がワイヤーボンディング５によりパッケージ３の電極（図示せず）と電気的に接合されている。さらにパッケージ３は半田７により配線基板６と接合されている。このパッケージ３の上部にはガラスが設けられており、上部から光が入射されるようになっている。イメージセンサー１の受光領域２はマトリクス状の受光素子（図示せず）が設けられており、入射した光によって撮像信号を処理する。さらに配線基板６に取り付けられた半田ボール８によって携帯電話等の装置に接続される。
【０００４】
このイメージセンサー１には有機系樹脂で構成されるカラーフィルタ、マイクロレンズが設けられている。このマイクロレンズを用いたイメージセンサー１の構成とその製造方法については特開平１１−１５１７５８号公報、特開平１１−１５３７０４号公報、特開２０００−１０８２１６号公報、特開２０００−２６６９０９号公報、特開２０００−３０７０９０号公報、特開２００２−１１０９５２号公報に詳しく示されている。そしてこの有機系樹脂は水分、空気等により、透明度の悪化、変色等と特性の悪化を招く恐れがある。このような特性の劣化は個体撮像装置の性能や寿命を決める重要な要因となる。従って水分や空気等による劣化を防ぐための様々な対策が施されている。
【０００５】
パッケージ３の上にガラス４が備えられており、その中にイメージセンサー１が設けられている。イメージセンサー１は気密封止されている。これにより、外部環境からの水分、空気によるイメージセンサー１の劣化を防止している。
【０００６】
マイクロレンズの表面が特開２００２−８３９４８号公報に示されるように導電膜、金属酸化膜により覆われているものもあった。あるいは特開昭６２−２１９９６３号公報、特開昭６１−２３１７５８号公報に示されるように有機材料の上に無機材料からなるパッシベーション膜を形成する固体撮像装置もある。これらに開示されている個体撮像装置では、有機材料の上から無機材料等で覆っているため気密封止をしなくても空気や水分等による劣化を抑制することができる。
【０００７】
また上記のイメージセンサー１上のパッドはアルミニウムで構成されることが多く、この場合も水分、空気により腐食、酸化などの劣化を招く恐れがある。そのため気密封止を必要とする。従来のカメラモジュールに備えられている光学構造部の構成について説明する。図１０に示すようにイメージセンサー１の上にはレンズ２０が設けられている。レンズ２０の上には赤外線カットフィルタ２１と絞り２２が設けられている。この絞り２２と赤外線カットフィルタ２１を通過した光がレンズ２０によってイメージセンサー１の受光領域２に集光される。このレンズ２０、赤外線カットフィルタ２１、絞り２２からなる光学構造部は内部鏡筒２４に取り付けられている。さらに内部鏡筒２７は外部鏡筒２６に取り付けられた構造となっている。
【０００８】
対象画像をボケなく撮像するため、レンズ２０を保持する内部鏡筒２７と外部鏡筒２６は可動構造とし、レンズ２０とイメージセンサー１との距離を調整でき焦点合わせが可能な構造となっている。すなわちこの内部鏡筒２７が上下に移動してレンズ２０の位置をずらし、イメージセンサー１の受光領域２に画像の焦点を合わせることが出来る。またこの外部鏡筒２６が配線基板６に取り付けられ固定されている。イメージセンサー１を気密封止したパッケージ３を配線基板６に取り付け、レンズ２０、外部鏡筒２６、内部鏡筒２７で覆っている。ここでは光学構造部を移動させるために簡単な構造では気密できず、イメージセンサー１とパッドは鏡筒内に設けられたパッケージ３とガラス４を用いて気密封止している。そしてパッケージ３は半田７により配線基板６により接続されている。
【０００９】
また別の従来例について図１１を用いて説明する。図１１は別のカメラモジュールの構成を示す断面図である。図１０で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。この例はパッケージ３を取り除いた構造となっている。すなわちパッケージ３による気密封止を用いないで可動レンズ構造としている。そのため、外部鏡筒２６と封止ガラス２５を用いてイメージセンサー１を気密封止するとともに、ワイヤーボンディングしている部分（すなわちパッド）も封止ガラスを用いて気密封止している。従って構造が複雑になるため構成部品が増えるため組立作業工程が増える等の課題がある。
【００１０】
また特開２００２−１８２２７０号公報、特開２００１−０７８０６４号公報、特開２００１−１２８０７２号公報、特開２００１−２０３９１３号公報にカメラモジュールの構成が開示されている。しかしこれらの構成ではイメージセンサー（撮像素子）が空気や水分による腐食、酸化に弱く気密封止する必要があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のカメラモジュールでは、イメージセンサーをパッケージとガラスにて気密封止している。レンズを取り付けた内部鏡筒を外部鏡筒で支持して上下に移動させている。レンズ、内部鏡筒及び外部鏡筒からなる可動レンズ構造で覆う構造となっている。または封止ガラス及び外部鏡筒を用いてイメージセンサーを覆い、封止する構造となっている。そのため部品点数を減らすことができず、小型化、薄型化が難しいという問題点があった。さらにそのパッケージとガラス等の部品の費用及び組立費用が必要となり経済的ではないという問題点もあった。また特開２００２−１８２２７０号公報、特開２００１−０７８０６４号公報、特開２００１−１２８０７２号公報、特開２００１−２０３９１３号公報に開示されている構成ではイメージセンサー（撮像素子）を気密封止する必要がある。そのため、レンズのホルダにはイメージセンサーを覆うように鏡筒を用いる必要があり、小型化、軽量化が困難であった。さらに封止するための樹脂を設ける必要があり、余分な製造工程を設ける必要があり生産性を下げてしまっていた。また封止するための樹脂から発生したガスがイメージセンサー１に付着し、性能を劣化させることもあった。
【００１２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、低コストで小型化、薄型化されたカメラモジュールを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるカメラモジュールはレンズ（例えば、本発明の実施の形態にかかるレンズ２０）を備える光学構造部（例えば、本発明の実施の形態にかかるレンズ１、赤外線カットフィルタ２１及び絞り２２）と、前記光学構造部を介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサー（例えば、本発明の実施の形態にかかるイメージセンサー１）と、前記イメージセンサーと電気的に接続された基板（例えば、本発明の実施の形態にかかる配線基板６）と、前記レンズを支持する第１の支持部材（例えば、本発明の実施の形態にかかる内部ホルダ２４）と、前記第１の支持部材を移動可能に支持し、前記基板に取り付けられた第２の支持部材（例えば、本発明の実施の形態にかかる外部ホルダ２３）を備えたカメラモジュールであって、前記イメージセンサーは有機系樹脂（例えば、本発明の実施の形態にかかるマイクロレンズ２０７）を備え、前記有機系樹脂の表面に劣化防止膜（例えば、本発明の実施の形態にかかる無機系薄膜２０７）が設けられているものである。これによりカメラモジュールのさらなる小型化、薄型化を実現することが出来る。
【００１４】
上述のカメラモジュールにおいて、前記基板は前記光学構造部を介して入射された光が透過する窓部（例えば、本発明の実施の形態にかかる窓部３１）を備え、前記イメージセンサーは前記窓部を透過した光が入射するように前記基板の前記第２の支持部材が設けられた面と反対側の面に設けられていてもよい。これによりカメラモジュールのさらなる小型化、薄型化を実現することが出来る。
【００１５】
本発明にかかるカメラモジュールはレンズ（例えば、本発明の実施の形態にかかるレンズ２０）を備える光学構造部（例えば、本発明の実施の形態にかかるレンズ１、赤外線カットフィルタ２１、絞り２２）と、前記光学構造部を介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサー（例えば、本発明の実施の形態にかかるイメージセンサー１）と、前記イメージセンサーと電気的に接続された基板（例えば、本発明の実施の形態にかかる配線基板６）と、前記レンズを支持する第１の支持部材（例えば、本発明の実施の形態にかかる内部ホルダ２４）と、前記第１の支持部材を移動可能に支持し、前記イメージセンサー上に取り付けられた第２の支持部材（例えば、本発明の実施の形態にかかる外部ホルダ２３）を備えたカメラモジュールであって、前記イメージセンサーは有機系樹脂（例えば、本発明の実施の形態にかかるマイクロレンズ２０７）を備え、前記有機系樹脂の表面に劣化防止膜（例えば、本発明の実施の形態にかかる無機系薄膜）が設けられているものである。これによりカメラモジュールのさらなる小型化、薄型化を実現することが出来る。
【００１６】
上記のカメラモジュールにおいて、前記基板は前記光学構造部を介して入射された光が透過する窓部（例えば、本発明の実施の形態にかかる窓部３１）を備え、前記第２の支持部材が前記窓部を貫通して前記イメージセンサー上に取り付けられていてもよい。これによりカメラモジュールのさらなる小型化、薄型化を実現することが出来る。
【００１７】
上述のカメラモジュールの好適な実施の形態は前記基板と前記イメージセンサーとがワイヤーボンディング（例えば、本発明の実施の形態にかかるワイヤーボンディング５）によって接続されているものである。これによりカメラモジュールのさらなる小型化、薄型化を実現することが出来る。
【００１８】
上述のカメラモジュールの別の好適な実施の形態は前記基板と前記イメージセンサーがバンプ（例えば、本発明の実施の形態にかかるバンプ３２）によって接続されているものである。これによりカメラモジュールのさらなる小型化、薄型化を実現することが出来る。
【００１９】
上述のカメラモジュールにおいて、前記イメージセンサーがマイクロレンズ（例えば、本発明の実施の形態にかかるマイクロレンズ２０６）を備えていてもよい。
【００２０】
上述のカメラモジュールにおいて、前記劣化防止膜が無機系薄膜であることことが望ましい。これにより気密封止が不要となるため小型化、薄型化を図ることが出来る。
【００２１】
上述のカメラモジュールにおいて、前記イメージセンサーはパッド（例えば、本発明の実施の形態にかかるパッド２２２）を備え、当該パッドが耐腐食性の高い導電層により形成されていること望ましい。これにより気密封止が不要となるため小型化、薄型化を図ることが出来る。
【００２２】
あるいは前記イメージセンサーはパッドを備え、前記パッドが耐腐食性の低い材質からなる第１の導電層の上に耐腐食性の高い材質からなる第２の導電層を備えていてもよい。これにより気密封止が不要となるため小型化、薄型化を図ることが出来る。
【００２３】
上述のカメラモジュールはカメラシステムに用いることが好適である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態１．
本発明にかかるカメラモジュールの構造について図１を用いて説明する。１はイメージセンサー、２は受光領域、５はワイヤーボンディング、６は配線基板、８は半田ボール、２０はレンズ、２１は赤外線カットフィルタ、２２は絞り、２３は外部ホルダ、２４は内部ホルダである。
【００２５】
本実施の形態ではガラス及びパッケージが設けられておらず、イメージセンサー１と配線基板６がワイヤーボンディング５により直接接続されている。そして配線基板６は半田ボール８により、携帯電話等の外部装置に接続される。
【００２６】
またレンズ２０を含む光学構造部は従来技術と同様で、イメージセンサー１の上にレンズ２０が設けられている。またその上に赤外線カットフィルタ２１及び絞り２２が設けられている。このレンズ２０、赤外線カットフィルタ２１、絞り２２からなる光学構造部は内部ホルダ２４に取り付けられている。この内部ホルダ２４は配線基板上に設けられた外部ホルダ２３に取り付けられている。内部ホルダ２４は外部ホルダ２３の内側を摺動して、イメージセンサー１の受光領域２に画像の焦点を合わせることが出来る。
【００２７】
イメージセンサー１の有機系樹脂の表面には無機系薄膜が施されている。この無機系薄膜はプラズマＣＶＤ法やスパッタ法を用いて二酸化珪素（ＳｉＯ_２）あるいは窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等で形成することが出来る。
【００２８】
本発明にかかるカメラモジュールに用いられるイメージセンサー１の構成について図７を用いて説明する。図７はイメージセンサー１の構成を示す断面図である。２０１はシリコン基板、２０２は受光素子、２０３は遮光部、２０４及び２０５はカラーフィルタ、２０６はマイクロレンズ、２０７は無機系薄膜、２０８は平坦化層である。
【００２９】
シリコン基板２０１の表層に複数の受光素子２０２が形成されている。このシリコン基板２０１内に形成された受光素子２０２に入射された光はフォトダイオードによって光電変換される。受光素子２０２を除く部分に遮光部２０３が形成されている。この遮光部２０３には遮光されるようにトランジスタが形成されている。さらにその上から平坦化層２０８が形成され全体を平らにしている。
【００３０】
そして平坦化層２０８の上には各々の受光部に対応して有機系樹脂からなるカラーフィルタ２０４、２０５が形成される。このカラーフィルタ２０４、２０５は原色系の場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかのカラーフィルタが各画素に形成される。また補色系の場合にはイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍｇ）、シアン（Ｃｙ）のいずれかのカラーフィルタが各画素に形成される。カラーフィルタ２０４、２０５の上には有機系樹脂からなるマイクロレンズ２０６が形成される。このマイクロレンズにはポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ノボラック樹脂などの有機系樹脂が用いられる。このマイクロレンズの成形方法としては加熱成形法やエッチング法を用いることができ、その詳細は特開平１１−１５１７５８号公報、特開平１１−１５３７０４号公報、特開２０００−１０８２１６号公報、特開２０００−２６６９０９号公報、特開２０００−３０７０９０号公報、特開２００２−１１０９５２号公報に開示されている。そしてこのマイクロレンズ２０６を通過した光は、受光素子２０２に集光される。
【００３１】
本発明ではマイクロレンズ２０６の表面に無機系薄膜２０７を形成している。これにより水分や空気による特性悪化を招きやすい有機系樹脂であるマイクロレンズ２０６への水分や空気の浸透を防止している。また無機系薄膜２０７を数μｍ以下の厚さで形成すれば、光学的にはほぼ透明であるため通過する光に与える影響はほとんどない。従ってレンズ２０を通過した光を妨害することなくマイクロレンズ２０６に入射させることができ、受光素子２０２に集光させることができる。なお無機系薄膜２０７は二酸化珪素（ＳｉＯ_２）や窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等がＣＶＤ法やスパッタ法により形成される。
【００３２】
次に上記のイメージセンサー１が切り出される前の半導体ウエハ上に形成されている状態を説明する。図８はイメージセンサー１等が設けられているウエハの一部の平面図である。２２０はウエハ、２２１はイメージセンサー、２２２はパッド、２２３はスクライブ領域を示す。ウエハ２２０上にはイメージセンサー２２１が複数設けられている。その周辺部にはパッド２２２が、中央部には受光領域（図示せず）が設けられている。そして個々のイメージセンサー２２１がスクライブ領域２２３で切り出される。その後、図１に示すようにこのパッド２２２と配線基板６がワイヤボンド５によって接続される。このパッド２２２は電気的特性がよく、形成しやすいことからアルミニウムがよく用いられる。
【００３３】
上記の無機系薄膜２０７の形成方法の一例を以下に示す。プラズマＣＶＤ法あるいはスパッタ法などを用いてウエハ２２０の表面全域にＳｉＯ_２等の無機系薄膜２０７を形成する。しかし、イメージセンサー２２１を外部と電気的に接続するためにパッド２２２上に形成された絶縁物である無機系薄膜２０７を除去し、パッド２２２を電極として表面に出す必要がある。通常のＬＳＩ製造プロセスで用いられるフォトマスクを利用して露光を行う。そしてエッチングによりパッド２２２の部分の無機系薄膜２０７を除去しパッド金属を表面にさらす。最後にレジスト除去を行う。
【００３４】
通常用いられているパッド２２２の材質であるアルミニウムが、表面に設けられて空気にさらされている状態では水分、空気に触れ腐食、酸化等により劣化する恐れがある。従って、この表面に電気的な特性に優れ、環境的に安定なクロムや金などの金属膜でパッド２２２のアルミニウムの表面を覆っている。
【００３５】
この保護膜の形成方法も無機系薄膜２０７と同様に形成することができる。例えばスパッタ法によりウエハの全面にクロムや金を成膜する。その上からレジストを塗布した後フォトマスクを用いて露光する。そしてエッチングによりパッド２２２部分のみに金属を残すことができる。これによりパッケージやガラス等による気密封止を行わなくても、水分、空気によるパッドの腐食等の劣化を防止できる。また構成部品も増やさなくていいため経済的であり、小型化、薄型化が実現できる。またその形成方法は通常のＬＳＩ製造プロセスで用いられている方法によりウエハ処理を一括して行うことができるため、生産性を落とすことなく経済的である。
【００３６】
また上記例ではパッド材料を通常用いられているアルミニウムとしたが金やクロムなどの安定で腐食等が生じにくい材料でパッド自体を形成してもよい。これによりアルミニウムを金やクロムで覆った場合と同様の効果を得ることが出来る。このように表面が有機系樹脂で設けられたイメージセンサー１を無機系薄膜２０７で覆い、かつ安定な金属で覆ったパッド２２２もしくは安定な金属で形成したパッド２２２を用いることにより、イメージセンサーの気密封止の必要がなくなる。よって、パッケージとガラス又は封止ガラスなどの他部品による気密封止を行う必要がなくなる。また外部ホルダ２３及び内部ホルダ２４でイメージセンサー１が設けられている空間を覆わなくてもよいため、鏡筒を用いる必要が無くなる。例えば図２に示すような構成の外部ホルダ２３及び内部ホルダ２４を用いてもよい。図２はカメラモジュールの焦点を合わせるためのレンズ移動機構の構成を示す断面図である。この構成では二つの内部ホルダ２４にレンズ２０が取り付けられている。各々の内部ホルダ２４の一部が外部ホルダ２３に内包されている。そして内部ホルダ２４を摺動させて上下に移動させる。このような構造にすればレンズの位置がずれることなく焦点を合わせることが出来る。
【００３７】
また外部ホルダ２３を配線基板６への取り付ける際に封止用の樹脂で封止する必要がない。さらに封止ガラスやパッケージ等の気密封止用に部品が不要になり、レンズの可動構造を容易に製作することが出来る。なおこの場合、ワイヤーボンディング５の部分を樹脂で覆うことにより機械的強度を持たせ取り扱いを容易にすることも可能である。
【００３８】
発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかるカメラモジュールの主要部の構成について図３を用いて説明する。図３はカメラモジュールの構成を示す断面図である。図１で付した同一の符号を付した構成を同一の構成を示すために説明を省略する。ここで３１は窓部、３２はバンプである。なお説明のために配線基板６のレンズ２０、外部ホルダ２３が設けられている面を表面側、その反対面を裏面側とする。
【００３９】
本実施の形態では図２に示すように配線基板６に窓部３１が設けられている。この配線基板６の貫通している部分を窓部３１としているため、窓部３１は何も設けられていない空間になっている。そしてイメージセンサー１の受光領域２は窓部３１に対応する位置に設けられている。またイメージセンサー１は配線基板６の裏面側に設けられている。すなわち、レンズ２０、内部ホルダ２４、外部ホルダ２３等の光学構造部は配線基板６の表面側に設けられている。イメージセンサー１が配線基板６の裏面側に設けられている。そして配線基板６の裏面側でイメージセンサー１はバンプ３２によって接続されている。このバンプは半田、金等による方法が広く知られており、いずれの方法を用いてもよい。
【００４０】
この構造では配線基板６を挟んでイメージセンサー１とレンズ２０が取り付けられているため、配線基板６の厚さ分は薄型化を図ることが出来る。さらに従来技術で用いたパッケージや封止ガラスを用いる必要がないためさらに薄型化できる。
【００４１】
また外部ホルダ２３の大きさをイメージセンサー１の大きさより大きくする必要が無いために小型化を図ることが出来る。またイメージセンサー１の受光領域２が設けられた面の反対面を樹脂等で覆うと機械的強度を増加することができる。さらに不要な光の受光領域への漏れこみを遮蔽することができる。なお本発明ではレンズ２０が窓部３１まで可動できる構造となっているが、焦点の距離によってはレンズ２０を窓部３１まで可動しなくてもよい場合がある。この場合、窓部３１の相当する部分を透明な素材で設けても良い。又は全体が透明な素材である配線基板６を用いてもよい。つまり窓部３１には何も設けられていない空間と透明な素材で形成された部分を含むものとする。これによっても薄型化、小型化することが出来る。
【００４２】
本発明の実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかるモジュールの主要部の構成について図４を用いて説明する。図４は本実施の形態のカメラモジュールの構成を示す断面図である。図１で付した符号と同一の符号を付した構成は同一の構成を示すため説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態ではレンズ２０、赤外線カットフィルタ２１、絞り２２、外部ホルダ２３、内部ホルダ２４からなる可動レンズ構造をイメージセンサー１の上に取り付けている。そしてこのイメージセンサー１を配線基板６の上に取り付けている。ここではワイヤーボンディング５を用いてイメージセンサー１と配線基板６と接続している。また上述の実施の形態と同様に可動レンズ構造は外部ホルダ２３の支持でレンズ２０が取り付けられた内部ホルダ２４を上下移動させる。これによりレンズ２０とイメージセンサー１の距離を可変させることができる。
【００４４】
携帯電話に利用されている画素数３５２×２８８素子程度のイメージセンサーのカメラモジュールにおいては、概略の光学寸法は絞り開口径１ｍｍ、焦点距離２ｍｍと小さく、またイメージセンサーは数ｍｍ□程度の大きさである。そのため本実施の形態による構成でイメージセンサー上にホルダを取り付けることは充分可能である。これによりカメラモジュールを薄型化することが可能になる。また、外部ホルダ２３の径をイメージセンサー１及びワイヤーボンディングの径より大きくする必要が無いために小型化を図ることが出来る。さらに、ワイヤーボンディング５の部分を樹脂で覆うことにより機械的強度を持たせることができる。これにより、取り扱いを容易にすることができる。
【００４５】
図４においては、イメージセンサー１の中心部に受光領域２が設けられている。そして可動レンズ構造の中心位置はイメージセンサー１の中心位置に合わせて設けられているため、イメージセンサー１上に外部ホルダ２５を全て載置することができる。すなわち、レンズ２０、外部ホルダ２３の中心とイメージセンサー１の中心が同一直線上にあるため、外部ホルダ２３はイメージセンサー１上の受光領域以外の部分に載置される。この場合は平坦に外部ホルダ２３を取り付けることができ、焦点合わせを容易に行うことが出来る。
【００４６】
しかし設計の都合上、受光領域２を中心部からずらしたイメージセンサー１を使用する場合がある。この場合、レンズ２０の中心位置を受光領域２の中心位置と合わせるために、外部ホルダ２３をイメージセンサー１の中心からずらして載置する必要がある。従って、図５に示すように外部ホルダ２３はイメージセンサー１上及びワイヤーボンディング５をまたいだ配線基板６上の両方に載置されることになる。レンズ２０の傾きを無くすために、配線基板６上の外部ホルダ２３の長さは一部を変える必要がある。すなわち、配線基板上に載置される外部ホルダ２３の部分はイメージセンサー上に載置される部分よりイメージセンサー１の厚み分長くする必要がある。従来のカメラモジュールではイメージセンサー１及びパッドを気密封止するためにイメージセンサー１が設けられている空間を覆う必要があった。そのため、例えば鏡筒構造のホルダを用いると位置関係の調整が非常に困難であった。よって受光領域２をずらしたイメージセンサー１を用いると小型化、薄型化が非常に困難であった。さらに段差ができている部分を封止する必要があった。
【００４７】
本発明ではイメージセンサー１及びパッドを気密封止する必要がない。そのため図２に示すように外部ホルダ２３は分割されていてもよい。図２に示すような外部ホルダ２３を用いれば、その高さ及び位置の調整を容易にすることが出来る。従ってイメージセンサー１上及び配線基板６上の両方に載置することができる。さらに可動レンズ構造を小さくすることができ、カメラモジュールの小型化、薄型化を実現することが出来る。このような構造だと、可動レンズ構造の傾き調整を容易に行うことができる。また組立時の位置調整を自由に行うことができ、焦点位置合わせが容易にできる。これにより、受光領域２がイメージセンサー１の中心からずれていても、小型化、薄型化を実現することが出来る。
【００４８】
本発明の実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかるカメラモジュールの主要部の構成について図６を用いて説明する。図６は本実施の形態にかかるカメラモジュールの構成を示す断面図である。図１、図２で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。
【００４９】
実施の形態３と同様に外部ホルダ２３がイメージセンサー１上に載置されている。しかし窓部３１を有する配線基板６の裏側にイメージセンサー１が設けられていて、窓部３１に外部ホルダ２３が挿入され、貫通している点で異なる。外部ホルダ２３の支持でレンズ２０、赤外線カットフィルタ２１、絞り２２が取り付けられた内部ホルダ２４は上下に移動し焦点距離を合わせる。レンズ２０、内部ホルダ２４は窓部３１内を移動することになる。イメージセンサー１と配線基板６の接続は配線基板６の裏面側でバンプを介して行う。このような構成により、配線基板６の厚み分はカメラモジュールの薄型化を実現することができる。さらに外部ホルダ２３をイメージセンサー１より小さくすることができるため、カメラモジュールの小型化を実現することが出来る。またレンズ２０及び内部ホルダ２４は窓部３１の中まで移動して焦点を合わせることができるため、薄型化を図ることが出来る。
【００５０】
その他の実施の形態．
上述の実施の形態において、内部ホルダ２４、外部ホルダ２３、レンズ２０、絞り２２、赤外線カットフィルタ２１はそれぞれ個別の構造部としたが、樹脂等で一括して形成しても本発明の効果は変わらない。さらには赤外線カットフィルタ２１及び絞り２２は移動させる必要がないため、内部ホルダ２４に取り付けられていなくてもよい。また外部ホルダ２３及び内部ホルダ２４は従来のカメラモジュールのように筒状である必要はなく、レンズ等の構造物を保持ができ、焦点を合わせるためにレンズを移動できる機能があればよい。例えば図９に示すような構成でもよく、これ以外の形状でもよい。また内部ホルダ２４は外部ホルダ２３の内側で摺動する機構を示したが、内部ホルダ２４と外部ホルダ２３がネジ機構とすることにより、可動させることもできる。さらに内部ホルダ２４、外部ホルダ２３に溝をつけて移動させてもよい。また内部ホルダ２４と外部ホルダ２３の位置関係を反対にしてもよい。すなわち、内部ホルダ２４を配線基板６又はイメージセンサー１に取り付け、レンズ２０等を取り付けた外部ホルダ２３を上下に移動させる構成としても本発明の効果を変わらない。
【００５１】
光学構造部に赤外線カットフィルタ２１を図示したがこれ自体用いなくてもよい。また、レンズ２０に赤外線カットフィルタ機能をコーティングしてもよい。さらに別の構造部として光学ローパスフィルタ等を追加しても本発明の効果は変わらない。
【００５２】
可動レンズ構造は１枚構成のレンズを図示しているが色収差等の補正のため複数枚構成としてもよい。さらに高機能化のためにズーム機能、オートフォーカス機能などの可動レンズ機能を用いると本発明はより効果的になる。
【００５３】
イメージセンサー１はその構造上ＣＣＤやＣＭＯＳ等があるがいずれの構造でも本発明に用いることが出来る。またＣＭＯＳ構造において、受光領域以外にＡ／Ｄ変換、論理機能などの信号処理回路を同じチップに形成しても本発明の効果は変わらない。
【００５４】
またイメージセンサー１はマイクロレンズ２０６とカラーフィルタ２０４を備えた構造で説明しているが、マイクロレンズ２０６を備えていなくてカラーフィルタ２０４が表面層になっていてもよい。またカラーフィルタ２０４が設けられていなくてマイクロレンズ２０６が表面層になっていてもよい。表面層が有機系樹脂で構成されている場合、その上層に無機系薄膜を設けて空気、水分による腐食、酸化等の劣化を防ぐ必要がある。
【００５５】
また配線基板６にはイメージセンサー１のみ取り付けた状態にて説明したが、その他にも抵抗、コンデンサーなどの受動部品、トランジスタ、ＬＳＩ等の能動部品を同時に取り付けても本発明の効果は変わらない。さらに半田ボール８は外部装置との接続機能を有する金バンプ、フレキ基板、コネクタ等としても本発明の効果は変わらない。
【００５６】
本発明はイメージセンサー１の表面に劣化防止膜を形成することにより構成の簡素化を図り、カメラモジュールのさらなる小型化、薄型化を実現することを目的としている。すなわち内部ホルダ２４、外部ホルダ２３、及びレンズ２０からなる可動レンズ構造の構成を薄型化、小型化するように配置することにより得られる。また有機系樹脂層からなるマイクロレンズ等の上層にＳｉＯ_２やＳｉ_３Ｎ_４からなる無機系薄膜を形成することにより腐食を防止することが出来る。またこれ以外の材質の無機系薄膜、例えばＩＴＯやＳｉＮ_ｘを用いてもよい。なお、劣化には酸化、腐食、不純物の付着、汚染等の様々な要因がある。
【００５７】
アルミニウムからなるパッド２２２に対しては最上層にクロムや金などの耐腐食性の高い導電層を形成することにより腐食を防止することが出来る。なお金やクロム以外にもタングステン、チタン、モリブデン、ニッケル等でもよく、さらにはこれらを主成分とする合金でもよい。またパッド自体を耐腐食性の高い導電性材料により形成しても良い。なお腐食には酸化、汚染又は不純物の付着による劣化を含むものとする。この腐食防止膜を形成することにより、部品点数を削減して小型化、薄型化、軽量化を実現することができる。
【００５８】
本発明にかかるカメラモジュールは携帯電話、ＰＤＡ、自動車等の小型化、薄型化、軽量化を必要とするカメラシステムに用いることが好適である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、低コストで小型化、薄型化がなされたカメラモジュール及びカメラシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるカメラモジュールの構成を示す断面図である。
【図２】本発明にかかるカメラモジュールに用いられるホルダの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかるカメラモジュールの構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかるカメラモジュールの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかるカメラモジュールの別の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４にかかるカメラモジュールの構成を示す断面図である。
【図７】本発明にかかるカメラモジュールに用いられるイメージセンサーの構成を示す断面図である。
【図８】本発明にかかるカメラモジュールに用いられるイメージセンサーがウエハから切り出される前の構成を示す平面図である。
【図９】本発明にかかるカメラモジュールに用いられるホルダの別の構成を示す平面図である。
【図１０】従来のカメラモジュールの構成を示す断面図である。
【図１１】従来のカメラモジュールの別の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１イメージセンサー
２イメージセンサーの受光領域
３パッケージ
４ガラス
５ワイヤーボンディング
６配線基板
７半田
８半田ボール
２０レンズ
２１赤外線カットフィルタ
２２絞り
２３外部ホルダ
２４内部ホルダ
２５封止ガラス
２６外部鏡筒
２７内部鏡筒
３１窓部
３２バンプ
２０１シリコン基板
２０２受光素子
２０３遮光部
２０４カラーフィルタ
２０５カラーフィルタ
２０６マイクロレンズ
２０７無機系薄膜
２０８平坦化層
２２０ウェハ
２２１イメージセンサー
２２２パッド
２２３スクライブ領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a camera module, and more particularly to a camera module that is used for a mobile phone, a portable terminal, an automobile, and the like and needs to be reduced in size and thickness.
[0002]
[Prior art]
A camera module including an image sensor using a microlens is widely used in a camera system used for a mobile phone, a portable terminal (PDA), an automobile, and the like. FIG. 10 shows a structural example of a conventional camera module. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional camera module. 1 is an image sensor, 2 is a light receiving area, 3 is a package, 4 is glass, 5 is wire bonding, 6 is a wiring board, 7 is solder, 8 is a solder ball, 20 is a lens, 21 is an infrared cut filter, and 22 is a diaphragm. , 26 is an outer lens barrel, and 27 is an inner lens barrel.
[0003]
A package 3 in which the image sensor 1 is accommodated is placed on a wiring board 6 and fixed by solder 7. A pad (not shown) on the image sensor 1 is electrically bonded to an electrode (not shown) of the package 3 by wire bonding 5. Further, the package 3 is joined to the wiring substrate 6 by solder 7. Glass is provided on the top of the package 3 so that light can enter from the top. The light receiving region 2 of the image sensor 1 is provided with a matrix-shaped light receiving element (not shown), and processes an imaging signal with incident light. Further, it is connected to a device such as a mobile phone by solder balls 8 attached to the wiring board 6.
[0004]
The image sensor 1 is provided with a color filter made of an organic resin and a microlens. The configuration of the image sensor 1 using this microlens and the manufacturing method thereof are disclosed in JP-A-11-151758, JP-A-11-153704, JP-A-2000-108216, and JP-A-2000-266909. This is described in detail in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-307090 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-110852. This organic resin may cause deterioration of transparency, discoloration and the like due to moisture, air and the like. Such deterioration of characteristics is an important factor that determines the performance and life of the individual imaging apparatus. Accordingly, various measures are taken to prevent deterioration due to moisture, air, and the like.
[0005]
A glass 4 is provided on the package 3, and the image sensor 1 is provided therein. The image sensor 1 is hermetically sealed. Thereby, deterioration of the image sensor 1 due to moisture and air from the external environment is prevented.
[0006]
In some cases, the surface of the microlens is covered with a conductive film or a metal oxide film as disclosed in JP-A-2002-83948. Alternatively, there are solid-state imaging devices in which a passivation film made of an inorganic material is formed on an organic material as disclosed in JP-A-62-219963 and JP-A-61-231758. Since the individual imaging devices disclosed in these documents are covered with an inorganic material or the like from above the organic material, deterioration due to air, moisture, or the like can be suppressed without airtight sealing.
[0007]
Further, the pad on the image sensor 1 is often made of aluminum, and in this case as well, there is a risk of causing deterioration such as corrosion and oxidation due to moisture and air. Therefore, hermetic sealing is required. The structure of the optical structure part provided in the conventional camera module will be described. As shown in FIG. 10, a lens 20 is provided on the image sensor 1. An infrared cut filter 21 and a diaphragm 22 are provided on the lens 20. The light that has passed through the diaphragm 22 and the infrared cut filter 21 is condensed by the lens 20 onto the light receiving region 2 of the image sensor 1. The optical structure composed of the lens 20, the infrared cut filter 21, and the diaphragm 22 is attached to the inner barrel 24. Further, the inner lens barrel 27 is attached to the outer lens barrel 26.
[0008]
In order to capture the target image without blur, the inner lens barrel 27 and the outer lens barrel 26 that hold the lens 20 have a movable structure, and the distance between the lens 20 and the image sensor 1 can be adjusted so that focusing can be performed. . That is, the inner lens barrel 27 moves up and down to shift the position of the lens 20, and the image can be focused on the light receiving area 2 of the image sensor 1. The external lens barrel 26 is attached and fixed to the wiring board 6. A package 3 in which the image sensor 1 is hermetically sealed is attached to a wiring board 6 and covered with a lens 20, an external lens barrel 26, and an internal lens barrel 27. Here, since the optical structure is moved, the simple structure cannot be hermetically sealed, and the image sensor 1 and the pad are hermetically sealed using the package 3 and the glass 4 provided in the lens barrel. The package 3 is connected to the wiring board 6 by solder 7.
[0009]
Another conventional example will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of another camera module. Since the same reference numerals as those in FIG. 10 indicate the same configuration, the description thereof is omitted. In this example, the package 3 is removed. That is, the movable lens structure is formed without using the hermetic sealing by the package 3. Therefore, the image sensor 1 is hermetically sealed using the external lens barrel 26 and the sealing glass 25, and the wire-bonded portion (that is, the pad) is also hermetically sealed using the sealing glass. Therefore, there is a problem that the structure becomes complicated and the number of components increases, so that the assembly work process increases.
[0010]
JP-A-2002-182270, JP-A-2001-077804, JP-A-2001-128072, and JP-A-2001-203913 disclose the configuration of a camera module. However, in these configurations, the image sensor (imaging device) is vulnerable to corrosion and oxidation due to air and moisture, and needs to be hermetically sealed.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, in the conventional camera module, the image sensor is hermetically sealed with the package and the glass. The inner lens barrel with the lens attached is supported by the outer lens barrel and moved up and down. The movable lens structure is composed of a lens, an inner lens barrel, and an outer lens barrel. Alternatively, the image sensor is covered and sealed using sealing glass and an external lens barrel. Therefore, the number of parts cannot be reduced, and there is a problem that it is difficult to reduce the size and thickness. In addition, there is a problem that the cost of the package and parts such as glass and the assembly cost are required, which is not economical. Further, in the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-182270, 2001-077804, 2001-128072, and 2001-203913, the image sensor (imaging device) is hermetically sealed. There is a need. For this reason, it is necessary to use a lens barrel so as to cover the image sensor in the lens holder, and it is difficult to reduce the size and weight. Further, it is necessary to provide a resin for sealing, and it is necessary to provide an extra manufacturing process, which reduces productivity. Further, gas generated from the resin for sealing may adhere to the image sensor 1 and deteriorate the performance.
[0012]
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a camera module that is reduced in size and thickness at low cost.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The camera module according to the present invention includes an optical structure (for example, the lens 1, the infrared cut filter 21 and the diaphragm 22 according to the embodiment of the present invention) including a lens (for example, the lens 20 according to the embodiment of the present invention). An image sensor (for example, the image sensor 1 according to an embodiment of the present invention) that processes an imaging signal based on light incident through the optical structure unit, and a substrate that is electrically connected to the image sensor ( For example, the wiring board 6) according to the embodiment of the present invention, the first support member that supports the lens (for example, the internal holder 24 according to the embodiment of the present invention), and the first support member. A camera module including a second support member (for example, the external holder 23 according to the embodiment of the present invention) that is movably supported and attached to the substrate. The image sensor includes an organic resin (for example, the microlens 207 according to the embodiment of the present invention), and a deterioration preventing film (for example, the inorganic according to the embodiment of the present invention) is formed on the surface of the organic resin. A system thin film 207) is provided. As a result, the camera module can be further reduced in size and thickness.
[0014]
In the camera module described above, the substrate includes a window portion (for example, the window portion 31 according to an embodiment of the present invention) through which light incident through the optical structure portion is transmitted, and the image sensor includes the window portion. It may be provided on the surface opposite to the surface on which the second support member is provided of the substrate so that light transmitted through the substrate enters. As a result, the camera module can be further reduced in size and thickness.
[0015]
The camera module according to the present invention includes an optical structure (for example, the lens 1 according to the embodiment of the present invention, the infrared cut filter 21, and the diaphragm 22) including a lens (for example, the lens 20 according to the embodiment of the present invention). An image sensor (for example, the image sensor 1 according to an embodiment of the present invention) that processes an imaging signal based on light incident through the optical structure unit, and a substrate that is electrically connected to the image sensor ( For example, the wiring board 6) according to the embodiment of the present invention, the first support member that supports the lens (for example, the internal holder 24 according to the embodiment of the present invention), and the first support member. A turtle provided with a second support member (for example, the external holder 23 according to the embodiment of the present invention) that is movably supported and mounted on the image sensor. The image sensor includes an organic resin (for example, the microlens 207 according to the embodiment of the present invention), and a deterioration preventing film (for example, the embodiment of the present invention is formed on the surface of the organic resin). Such an inorganic thin film) is provided. As a result, the camera module can be further reduced in size and thickness.
[0016]
In the camera module, the substrate includes a window (for example, the window 31 according to an embodiment of the present invention) through which light incident through the optical structure is transmitted, and the second support member It may be attached on the image sensor through the window. As a result, the camera module can be further reduced in size and thickness.
[0017]
In a preferred embodiment of the camera module described above, the substrate and the image sensor are connected by wire bonding (for example, wire bonding 5 according to the embodiment of the present invention). As a result, the camera module can be further reduced in size and thickness.
[0018]
In another preferred embodiment of the camera module described above, the substrate and the image sensor are connected by a bump (for example, the bump 32 according to the embodiment of the present invention). As a result, the camera module can be further reduced in size and thickness.
[0019]
In the above-described camera module, the image sensor may include a microlens (for example, the microlens 206 according to the embodiment of the present invention).
[0020]
In the camera module described above, it is desirable that the deterioration preventing film is an inorganic thin film. This eliminates the need for hermetic sealing, and can be reduced in size and thickness.
[0021]
In the above-described camera module, the image sensor preferably includes a pad (for example, the pad 222 according to the embodiment of the present invention), and the pad is formed of a conductive layer having high corrosion resistance. This eliminates the need for hermetic sealing, and can be reduced in size and thickness.
[0022]
Alternatively, the image sensor may include a pad, and the pad may include a second conductive layer made of a material having high corrosion resistance on a first conductive layer made of a material having low corrosion resistance. This eliminates the need for hermetic sealing, and can be reduced in size and thickness.
[0023]
The above-described camera module is preferably used for a camera system.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 of the present invention.
The structure of the camera module according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 is an image sensor, 2 is a light receiving area, 5 is wire bonding, 6 is a wiring board, 8 is a solder ball, 20 is a lens, 21 is an infrared cut filter, 22 is a diaphragm, 23 is an external holder, and 24 is an internal holder. .
[0025]
In this embodiment, glass and a package are not provided, and the image sensor 1 and the wiring board 6 are directly connected by wire bonding 5. The wiring board 6 is connected to an external device such as a mobile phone by solder balls 8.
[0026]
The optical structure including the lens 20 is the same as in the prior art, and the lens 20 is provided on the image sensor 1. Further, an infrared cut filter 21 and a diaphragm 22 are provided thereon. An optical structure composed of the lens 20, the infrared cut filter 21, and the diaphragm 22 is attached to the internal holder 24. The internal holder 24 is attached to an external holder 23 provided on the wiring board. The inner holder 24 can slide inside the outer holder 23 to focus the image on the light receiving area 2 of the image sensor 1.
[0027]
An inorganic thin film is applied to the surface of the organic resin of the image sensor 1. This inorganic thin film is formed by silicon dioxide (SiO 2) using plasma CVD or sputtering. ₂ ) Or silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) And the like.
[0028]
The configuration of the image sensor 1 used in the camera module according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the image sensor 1. Reference numeral 201 denotes a silicon substrate, 202 denotes a light receiving element, 203 denotes a light shielding portion, 204 and 205 denote color filters, 206 denotes a microlens, 207 denotes an inorganic thin film, and 208 denotes a planarizing layer.
[0029]
A plurality of light receiving elements 202 are formed on the surface layer of the silicon substrate 201. Light incident on the light receiving element 202 formed in the silicon substrate 201 is photoelectrically converted by a photodiode. A light shielding portion 203 is formed in a portion excluding the light receiving element 202. A transistor is formed in the light shielding portion 203 so as to be shielded from light. Further, a planarization layer 208 is formed thereon to flatten the whole.
[0030]
On the planarizing layer 208, color filters 204 and 205 made of organic resin are formed corresponding to each light receiving portion. When the color filters 204 and 205 are primary colors, any one of red (R), green (G), and blue (B) color filters is formed in each pixel. In the case of a complementary color system, any one of yellow (Y), magenta (Mg), and cyan (Cy) color filters is formed in each pixel. A microlens 206 made of an organic resin is formed on the color filters 204 and 205. The microlens is made of an organic resin such as polystyrene resin, acrylic resin, polyolefin resin, polyimide resin, polyamide resin, polyester resin, polyethylene resin, or novolac resin. As a method for molding the microlens, a heat molding method or an etching method can be used, and details thereof are disclosed in JP-A-11-151758, JP-A-11-153704, JP-A-2000-108216, and JP-A-2000. -266909, JP-A 2000-307090, and JP-A 2002-110852. The light that has passed through the microlens 206 is collected on the light receiving element 202.
[0031]
In the present invention, an inorganic thin film 207 is formed on the surface of the microlens 206. This prevents moisture and air from penetrating into the microlens 206, which is an organic resin that easily deteriorates characteristics due to moisture and air. Further, if the inorganic thin film 207 is formed with a thickness of several μm or less, since it is optically almost transparent, there is almost no influence on the light passing therethrough. Therefore, the light that has passed through the lens 20 can be incident on the microlens 206 without obstruction, and can be condensed on the light receiving element 202. The inorganic thin film 207 is made of silicon dioxide (SiO 2 ₂ ) Or silicon nitride (Si ₃ N ₄ And the like are formed by a CVD method or a sputtering method.
[0032]
Next, a state where the image sensor 1 is formed on the semiconductor wafer before being cut out will be described. FIG. 8 is a plan view of a part of the wafer provided with the image sensor 1 and the like. Reference numeral 220 denotes a wafer, 221 denotes an image sensor, 222 denotes a pad, and 223 denotes a scribe area. A plurality of image sensors 221 are provided on the wafer 220. A pad 222 is provided in the peripheral part, and a light receiving region (not shown) is provided in the central part. Each image sensor 221 is cut out in the scribe area 223. Thereafter, as shown in FIG. 1, the pads 222 and the wiring board 6 are connected by wire bonds 5. Aluminum is often used for the pad 222 because it has good electrical characteristics and is easy to form.
[0033]
An example of a method for forming the inorganic thin film 207 will be described below. The entire surface of the wafer 220 is made of SiO by plasma CVD or sputtering. ₂ An inorganic thin film 207 such as is formed. However, in order to electrically connect the image sensor 221 to the outside, it is necessary to remove the inorganic thin film 207 that is an insulator formed on the pad 222 and expose the pad 222 to the surface as an electrode. Exposure is performed using a photomask used in a normal LSI manufacturing process. Then, the inorganic thin film 207 in the portion of the pad 222 is removed by etching, and the pad metal is exposed to the surface. Finally, the resist is removed.
[0034]
When aluminum, which is a material of the pad 222 that is normally used, is provided on the surface and exposed to air, it may be deteriorated by contact with moisture, air, corrosion, oxidation, or the like. Therefore, the aluminum surface of the pad 222 is covered with a metal film such as chromium or gold having excellent electrical characteristics and environmental stability on the surface.
[0035]
The protective film can be formed in the same manner as the inorganic thin film 207. For example, a chromium or gold film is formed on the entire surface of the wafer by sputtering. After applying a resist from above, exposure is performed using a photomask. Then, the metal can be left only in the pad 222 portion by etching. Accordingly, deterioration such as corrosion of the pad due to moisture and air can be prevented without performing hermetic sealing with a package or glass. In addition, it is economical because it is not necessary to increase the number of components, and it is possible to reduce the size and thickness. In addition, since the wafer processing can be performed in a lump by a method used in a normal LSI manufacturing process, the formation method is economical without reducing productivity.
[0036]
In the above example, the pad material is normally used aluminum, but the pad itself may be formed of a material such as gold or chrome which is stable and hardly corrodes. As a result, the same effect as when aluminum is covered with gold or chromium can be obtained. Thus, by using the pad 222 covered with the inorganic thin film 207 and covered with the stable metal or the pad 222 formed with the stable metal, the image sensor 1 having the surface provided with the organic resin is used. The need for hermetic sealing is eliminated. Therefore, it is not necessary to perform hermetic sealing with the package and other components such as glass or sealing glass. In addition, since it is not necessary to cover the space in which the image sensor 1 is provided by the external holder 23 and the internal holder 24, it is not necessary to use a lens barrel. For example, an external holder 23 and an internal holder 24 configured as shown in FIG. 2 may be used. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a lens moving mechanism for focusing the camera module. In this configuration, the lens 20 is attached to the two inner holders 24. A part of each inner holder 24 is included in the outer holder 23. Then, the inner holder 24 is slid and moved up and down. With such a structure, the lens can be focused without shifting the position of the lens.
[0037]
Further, when the external holder 23 is attached to the wiring board 6, it is not necessary to seal with the sealing resin. Furthermore, no parts are required for hermetic sealing of sealing glass and packages, and the movable structure of the lens can be easily manufactured. In this case, it is also possible to provide a mechanical strength by covering the wire bonding 5 with a resin to facilitate handling.
[0038]
Embodiment 2 of the Invention
The configuration of the main part of the camera module according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the camera module. The description of the components denoted by the same reference numerals in FIG. 1 is omitted to indicate the same components. Here, 31 is a window portion, and 32 is a bump. For the sake of explanation, the surface of the wiring board 6 on which the lens 20 and the external holder 23 are provided is the front side, and the opposite side is the back side.
[0039]
In the present embodiment, a window 31 is provided on the wiring board 6 as shown in FIG. Since the portion through which the wiring board 6 penetrates is used as the window portion 31, the window portion 31 is a space where nothing is provided. The light receiving area 2 of the image sensor 1 is provided at a position corresponding to the window portion 31. The image sensor 1 is provided on the back side of the wiring board 6. That is, optical structures such as the lens 20, the inner holder 24, and the outer holder 23 are provided on the surface side of the wiring board 6. The image sensor 1 is provided on the back side of the wiring board 6. The image sensor 1 is connected by bumps 32 on the back side of the wiring board 6. For this bump, a method using solder, gold or the like is widely known, and any method may be used.
[0040]
In this structure, since the image sensor 1 and the lens 20 are attached with the wiring board 6 interposed therebetween, the thickness of the wiring board 6 can be reduced. Furthermore, since it is not necessary to use a package or sealing glass used in the prior art, the thickness can be further reduced.
[0041]
Further, since it is not necessary to make the size of the external holder 23 larger than the size of the image sensor 1, it is possible to reduce the size. Further, when the surface opposite to the surface on which the light receiving region 2 of the image sensor 1 is provided is covered with a resin or the like, the mechanical strength can be increased. Further, unnecessary leakage of light into the light receiving region can be blocked. In the present invention, the lens 20 is movable to the window 31. However, the lens 20 may not be movable to the window 31 depending on the focal distance. In this case, the corresponding portion of the window 31 may be provided with a transparent material. Or you may use the wiring board 6 which is the whole transparent material. That is, the window portion 31 includes a space where nothing is provided and a portion formed of a transparent material. This also makes it possible to reduce the thickness and size.
[0042]
Embodiment 3 of the present invention.
The configuration of the main part of the module according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the camera module of the present embodiment. The components denoted by the same reference numerals as those denoted in FIG.
[0043]
In the present embodiment, a movable lens structure including a lens 20, an infrared cut filter 21, a diaphragm 22, an external holder 23, and an internal holder 24 is attached on the image sensor 1. The image sensor 1 is mounted on the wiring board 6. Here, the image sensor 1 and the wiring substrate 6 are connected using wire bonding 5. Similarly to the above-described embodiment, the movable lens structure moves the internal holder 24 to which the lens 20 is attached by supporting the external holder 23 up and down. Thereby, the distance between the lens 20 and the image sensor 1 can be varied.
[0044]
In the camera module of an image sensor having about 352 × 288 pixels used in a cellular phone, the approximate optical dimensions are as small as an aperture diameter of 1 mm and a focal length of 2 mm, and the image sensor is about several mm □. It is. Therefore, it is sufficiently possible to attach the holder on the image sensor with the configuration according to the present embodiment. This makes it possible to reduce the thickness of the camera module. Further, since it is not necessary to make the diameter of the external holder 23 larger than the diameters of the image sensor 1 and the wire bonding, the size can be reduced. Furthermore, mechanical strength can be given by covering the wire bonding 5 with resin. Thereby, handling can be made easy.
[0045]
In FIG. 4, a light receiving region 2 is provided at the center of the image sensor 1. Since the center position of the movable lens structure is provided in accordance with the center position of the image sensor 1, the entire external holder 25 can be placed on the image sensor 1. That is, since the center of the lens 20 and the external holder 23 and the center of the image sensor 1 are on the same straight line, the external holder 23 is placed on a portion other than the light receiving area on the image sensor 1. In this case, the external holder 23 can be attached flatly, and focusing can be performed easily.
[0046]
However, for the sake of design, the image sensor 1 in which the light receiving region 2 is shifted from the center may be used. In this case, in order to align the center position of the lens 20 with the center position of the light receiving region 2, it is necessary to place the external holder 23 while being shifted from the center of the image sensor 1. Therefore, as shown in FIG. 5, the external holder 23 is placed on both the image sensor 1 and the wiring substrate 6 across the wire bonding 5. In order to eliminate the inclination of the lens 20, it is necessary to change a part of the length of the external holder 23 on the wiring board 6. That is, the part of the external holder 23 placed on the wiring board needs to be longer than the part placed on the image sensor by the thickness of the image sensor 1. In the conventional camera module, it is necessary to cover the space where the image sensor 1 is provided in order to hermetically seal the image sensor 1 and the pad. For this reason, for example, if a holder having a lens barrel structure is used, it is very difficult to adjust the positional relationship. Therefore, when the image sensor 1 in which the light receiving region 2 is shifted is used, it is very difficult to reduce the size and the thickness. Furthermore, it was necessary to seal the portion where the step was formed.
[0047]
In the present invention, it is not necessary to hermetically seal the image sensor 1 and the pad. Therefore, the external holder 23 may be divided as shown in FIG. If the external holder 23 as shown in FIG. 2 is used, the height and position can be easily adjusted. Therefore, it can be mounted on both the image sensor 1 and the wiring board 6. Furthermore, the movable lens structure can be reduced, and the camera module can be made smaller and thinner. With such a structure, it is possible to easily adjust the inclination of the movable lens structure. Further, the position adjustment at the time of assembly can be performed freely, and the focus position can be easily adjusted. Thereby, even if the light receiving region 2 is shifted from the center of the image sensor 1, it is possible to realize a reduction in size and thickness.
[0048]
Embodiment 4 of the present invention.
The configuration of the main part of the camera module according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the camera module according to the present embodiment. The same reference numerals as those in FIG. 1 and FIG.
[0049]
Similar to the third embodiment, the external holder 23 is placed on the image sensor 1. However, the difference is that the image sensor 1 is provided on the back side of the wiring board 6 having the window portion 31, and the external holder 23 is inserted into and penetrates the window portion 31. With the support of the external holder 23, the internal holder 24 to which the lens 20, the infrared cut filter 21, and the diaphragm 22 are attached moves up and down to adjust the focal length. The lens 20 and the inner holder 24 move in the window 31. The connection between the image sensor 1 and the wiring board 6 is performed on the back side of the wiring board 6 via bumps. With such a configuration, the camera module can be made thinner by the thickness of the wiring board 6. Furthermore, since the external holder 23 can be made smaller than the image sensor 1, the camera module can be downsized. Further, since the lens 20 and the inner holder 24 can be moved into the window portion 31 to be focused, the thickness can be reduced.
[0050]
Other embodiments.
In the above-described embodiment, the internal holder 24, the external holder 23, the lens 20, the diaphragm 22, and the infrared cut filter 21 are individually structured parts. does not change. Furthermore, since the infrared cut filter 21 and the diaphragm 22 do not need to be moved, they may not be attached to the internal holder 24. Further, the external holder 23 and the internal holder 24 do not need to be cylindrical like a conventional camera module, and may have a function of holding a structure such as a lens and moving the lens for focusing. For example, the configuration shown in FIG. 9 may be used, and other shapes may be used. Moreover, although the internal holder 24 showed the mechanism which slides inside the external holder 23, it can also be moved by making the internal holder 24 and the external holder 23 into a screw mechanism. Further, the inner holder 24 and the outer holder 23 may be moved with grooves. Further, the positional relationship between the inner holder 24 and the outer holder 23 may be reversed. That is, the effect of the present invention is not changed even when the internal holder 24 is attached to the wiring board 6 or the image sensor 1 and the external holder 23 to which the lens 20 or the like is attached is moved up and down.
[0051]
Although the infrared cut filter 21 is illustrated in the optical structure, it may not be used. Further, the lens 20 may be coated with an infrared cut filter function. Even if an optical low-pass filter or the like is added as another structure, the effect of the present invention does not change.
[0052]
Although the movable lens structure is a single lens, a plurality of lenses may be used for correcting chromatic aberration and the like. Furthermore, the present invention becomes more effective when a movable lens function such as a zoom function or an autofocus function is used for higher functionality.
[0053]
The image sensor 1 has a structure such as a CCD or a CMOS, but any structure can be used in the present invention. Further, in the CMOS structure, even if signal processing circuits such as A / D conversion and logic function are formed on the same chip in addition to the light receiving region, the effect of the present invention does not change.
[0054]
The image sensor 1 is described as having a structure including the microlens 206 and the color filter 204, but the color filter 204 may be a surface layer without including the microlens 206. Further, the color lens 204 may not be provided, and the micro lens 206 may be a surface layer. When the surface layer is composed of an organic resin, it is necessary to provide an inorganic thin film as an upper layer to prevent deterioration such as corrosion and oxidation due to air and moisture.
[0055]
Although only the image sensor 1 is attached to the wiring board 6, the effect of the present invention does not change even if other passive parts such as resistors and capacitors, and active parts such as transistors and LSIs are attached at the same time. Furthermore, the effect of the present invention does not change even if the solder ball 8 is a gold bump, a flexible substrate, a connector or the like having a function of connecting to an external device.
[0056]
The present invention aims to simplify the configuration by forming a deterioration preventing film on the surface of the image sensor 1 and to further reduce the size and thickness of the camera module. That is, it can be obtained by arranging the movable lens structure comprising the inner holder 24, the outer holder 23, and the lens 20 so as to be thinner and smaller. In addition, the upper layer of a microlens made of an organic resin layer has SiO ₂ And Si ₃ N ₄ Corrosion can be prevented by forming an inorganic thin film made of Other inorganic thin films such as ITO and SiN _x May be used. The deterioration has various factors such as oxidation, corrosion, adhesion of impurities, and contamination.
[0057]
For the pad 222 made of aluminum, corrosion can be prevented by forming a conductive layer having high corrosion resistance such as chromium or gold on the uppermost layer. In addition to gold and chromium, tungsten, titanium, molybdenum, nickel, or the like may be used, and an alloy containing these as main components may also be used. Further, the pad itself may be formed of a conductive material having high corrosion resistance. Corrosion includes deterioration due to oxidation, contamination, or adhesion of impurities. By forming this anticorrosion film, the number of parts can be reduced, and a reduction in size, thickness and weight can be realized.
[0058]
The camera module according to the present invention is preferably used for a camera system that needs to be reduced in size, thickness, and weight, such as a mobile phone, a PDA, and an automobile.
[0059]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a camera module and a camera system that are reduced in size and thickness at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a camera module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a holder used in the camera module according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a camera module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a camera module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration of the camera module according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a camera module according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of an image sensor used in the camera module according to the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a configuration before the image sensor used in the camera module according to the present invention is cut out from the wafer.
FIG. 9 is a plan view showing another configuration of the holder used in the camera module according to the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional camera module.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another configuration of a conventional camera module.
[Explanation of symbols]
1 Image sensor
2 Image sensor light receiving area
3 packages
4 Glass
5 Wire bonding
6 Wiring board
7 Solder
8 Solder balls
20 lenses
21 Infrared cut filter
22 Aperture
23 External holder
24 Internal holder
25 Sealing glass
26 External barrel
27 Internal lens barrel
31 windows
32 Bump
201 silicon substrate
202 Light receiving element
203 Shading part
204 Color filter
205 Color filter
206 Micro lens
207 Inorganic thin film
208 Planarization layer
220 wafers
221 Image sensor
222 pads
223 scribe area

Claims

A lens,
A first support member for supporting the lens;
A second support member for movably supporting said first support member in the optical axis direction,
Receiving surface and has a pad having a microlens made of an organic resin, and an image sensor for processing the image signal based on the light incident through the lens is received by the microlens,
A camera module including the wiring board on which the image sensor is electrically connected and the second support member is mounted ;
An inorganic thin film for preventing corrosion is provided on the surface of the microlens of the image sensor, and at least the surface of the pad of the image sensor is formed of a conductive layer having high corrosion resistance. .

The substrate includes a window through which light incident through the lens is transmitted;
The image sensor is a camera module according to claim 1, wherein on the opposite side surface and the second supporting member is provided a surface of said substrate such that light transmitted through the front Symbol window incident.

The camera module according to claim 1, wherein the substrate and the pad on the image sensor are connected by a bump.

A lens,
A first support member for supporting the lens;
A second support member for movably supporting said first support member in the optical axis direction,
Receiving surface and has a pad having a microlens made of an organic resin, and an image sensor for processing the image signal based on the light incident through the lens is received by the microlens,
The pads on the image sensor are connected to the first surface by bumps, and solder balls for connecting external devices are electrically connected to each other. The second surface opposite to the first surface is connected to the second surface. A camera module comprising a transparent wiring board provided with the second support member ,
An inorganic thin film for preventing corrosion is provided on the surface of the microlens of the image sensor, and at least the surface of the pad of the image sensor is formed of a conductive layer having high corrosion resistance. .