JP4482434B2 - 撮像モジュール - Google Patents

Description

本発明は撮像装置に使用される撮像素子を搭載した撮像モジュールに関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳといった撮像素子を搭載した撮像モジュールでは、製品の組立工程あるいは製品組立後に、撮像モジュール内に残留していた塵埃が撮像素子の表面あるいは撮像モジュールに装着されている光学フィルター等の光学部品の表面に付着し、映像に黒点として表れるという不良が発生することがある。
撮像モジュール製品の不良事由として、このような塵埃が撮像素子や光学部品の表面に付着することによる不良がかなりの程度あることから、塵埃付着による不良発生を防止する方法として、クリーンルーム内で組立作業を行う方法や、基板等の塵埃を除去して組み立てる方法が行われている。

なお、撮像モジュールでの塵埃等による影響を防止する方法として、基板の貫通孔に受光部を臨ませて撮像素子を取り付ける際に、アンダーフィル材を用いて撮像素子を取り付けることによって、撮像モジュール組立後に撮像素子の受光面に塵埃が付着しないようにする方法がある（特許文献１参照）。また、セラミック基板にアンダーフィル材を用いて撮像素子を封着するとともに、撮像素子に対置するようにセラミック基板に光学フィルタを取り付けて撮像素子の受光部を密封することにより、塵埃による影響を防止する方法がある（特許文献２参照）。
特開２００４−２３５５４７号公報 特開２００４−２９５９０号公報

前述したように、撮像モジュール製品では、撮像素子の表面に塵埃が付着することにより、映像に黒点があらわれるといった不良が無視できないことから、製造方法の見直しが図られたりしているのであるが、塵埃を確実に除去することは難しく、製造方法や製造工程の見直しのみでは十分とはいえない。
また、撮像モジュールの製品形態が、撮像素子の受光面を部品によって完全に密封する形式のものでなかったり、撮像素子が制御用の基板に搭載されて撮像モジュールのホルダ内に収納される形態であったりする場合は、製品に応じた、塵埃に起因する不良発生を防止する方策が求められる。

本発明は、このような撮像モジュールにおける塵埃による不良発生を防止することを目的としてなされたものであり、製造工程中あるいは製品製造後に撮像素子や光学部品の表面に塵埃が付着することを防止し、これによって塵埃による不良発生を抑えることを可能にした撮像モジュールを提供するものである。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、受光レンズを支持する筒体部とケーシング部とからなるホルダに、撮像素子およびチップ部品を搭載した基板が、該撮像素子の受光面を前記受光レンズに位置合わせして、前記ケーシング部に装着された撮像モジュールにおいて、前記基板が前記ケーシング部の開口端面に接着されて、前記ケーシング部の内部に密封空間が形成されており、前記密封空間には、第１空間領域と、該第１空間領域の外側の第２空間領域とが設けられており、前記第１空間領域と前記第２空間領域とを分断するような仕切り壁が、前記ケーシング部の内面に設けられており、前記第１空間領域の前記基板上に、前記撮像素子が搭載されており、前記第２空間領域の前記基板上に、前記チップ部品が搭載されていることを特徴とする。
また、前記仕切り壁と前記基板との間には隙間が設けられていることを特徴とする。また、前記撮像素子は、前記基板上に形成されている接続電極とボンディングワイヤによって接続されていることを特徴とする。

また、前記仕切り壁が、前記ケーシング部の内面から前記基板に向けて延設されていることを特徴とする。
また、前記ケーシング部の内面に、前記受光レンズに対向して前記筒体部の開口孔を密封する配置に、フィルターが設けられ、前記ケーシング部の内部が前記フィルターと前記基板とによって開口部が閉止されて、前記密封空間が形成されており、前記仕切り壁が、前記フィルターの配置領域の外側に配置されていることを特徴とする。
また、前記仕切り壁が、前記第２空間領域を、複数の領域に区分するように設けられていることを特徴とする。これによって、前記撮像素子等に塵埃が付着することをさらに効果的に防止することができる。

また、受光レンズを支持する筒体部とケーシング部とからなるホルダに、撮像素子を搭載した基板が、該撮像素子の受光面を前記受光レンズに位置合わせして、前記ケーシング部に装着された撮像モジュールにおいて、前記ケーシング部の内面に、前記受光レンズに対向して前記筒体部の開口孔を密封する配置に、赤外線カット用のフィルターが設けられ、該フィルターが配置された領域の外側領域の前記ケーシング部の内面が、樹脂により封止されていることを特徴とする。
また、受光レンズを支持する筒体部とケーシング部とからなるホルダに、撮像素子を搭載した基板が、該撮像素子の受光面を前記受光レンズに位置合わせして、前記ケーシング部に装着された撮像モジュールにおいて、前記基板の前記撮像素子が搭載された外側領域が、樹脂により封止されていることを特徴とする。
また、前記封止用の樹脂として、粘着性を有する樹脂材が用いられていることにより、さらに撮像素子の受光面等に塵埃が付着することを防止することができる。

本発明に係る撮像モジュールによれば、製品組立時あるいは製品を実装した後に、部品の内面等に付着していた塵埃が部品から剥離あるいは落下して、撮像素子の受光面等に移動して付着することを抑制することができ、これによって塵埃による不良発生を防止することが可能となり、製品の歩留まり、不良率を改善することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る撮像モジュール１０の第１の実施の形態の構成を示す断面図である。撮像モジュール１０は、受光レンズ２１および赤外線カット用のガラスフィルター２２を支持するホルダ２０と、撮像素子３１およびチップ部品３２を搭載する基板３０とから構成される。

ホルダ２０の本体は、受光レンズ２１を保持する円筒状に形成された筒体部２０ａと、基板３０の撮像素子３１が搭載された一方の面を密封する平面形状が矩形に形成されたケーシング部２０ｂとからなる。
受光レンズ２１は筒状に形成されたアタッチメント２４に支持され、アタッチメント２４は筒体部２０ａにねじ込まれてホルダ２０に支持される。ガラスフィルター２２は筒体部２０ａとケーシング部２０ｂとの連結部のケーシング部２０ｂの内面に、受光レンズ２１に対向する配置で、筒体部２０ａの開口孔２３を密封するように接着されている。

また、基板３０はケーシング部２０ｂの開口端面に接着され、ケーシング部２０ｂの内部はガラスフィルター２２と基板３０によって開口部が閉止されて密封空間となる。基板３０をケーシング部２０ｂの端面に位置合わせして接合することにより、基板３０に搭載された撮像素子３１の受光面がガラスフィルター２２に対向して配置され、撮像素子３１の受光面は受光レンズ２１の光軸に位置合わせされる。

本実施形態の撮像モジュール１０において特徴的な構成は、ホルダ２０のケーシング部２０ｂに撮像素子３１の外周側面に沿って仕切り壁２０ｃを設けたことにある。仕切り壁２０ｃはケーシング部２０ｂの内面、本実施形態においては筒体部２０ａの基部近傍から基板３０に向けて突出するように設けられる。
この仕切り壁２０ｃは、ホルダ２０内に残留している塵埃が撮像素子３１の受光面（ガラスフィルター２２に対向する面）側に進入することを抑えるためのもので、ケーシング部２０ｂの周辺部、すなわち基板３０上で撮像素子３１が配置されている領域の外側領域から撮像素子３１の側へ塵埃が移動することを抑制する作用をなす。

図２に、基板３０を撮像素子３１を搭載した面側から見た平面図を示す。本実施形態の撮像モジュール１０では、基板３０の中央部に撮像素子３１が配置され、撮像素子３１を挟んだ両側にキャパシタや抵抗等のチップ部品３２と接続電極３３が配されている。撮像素子３１と接続電極３３とはボンディングワイヤ３４を用いたワイヤボンディングによって電気的に接続され、チップ部品３２と接続電極３３とは基板３０の表面に形成された配線パターン３５を介して電気的に接続される。

本実施形態の撮像モジュール１０では、基板３０の略寸法と略同幅に形成された撮像素子３１を基板３０に搭載しているから、仕切り壁２０ｃは、撮像素子３１の長手方向の側縁位置に沿って、ケーシング部２０ｂを幅方向に横断するように設けている。仕切り壁２０ｃは、撮像素子３１の受光面に塵埃が付着することを抑制するためのものであるから、撮像素子３１の受光面を他領域から隔離して分断するように設けるとともに、撮像素子３１の受光面を遮らないように設ける。

仕切り壁２０ｃによって、撮像素子３１に塵埃が入り込まないようにする作用は、仕切り壁２０ｃの高さ（延出長さ）が高いほど有効である。本実施形態では、撮像素子３１と接続電極３３とをワイヤボンディングによって接続しているから、仕切り壁２０ｃの高さをボンディングワイヤ３４と仕切り壁２０ｃとが干渉しない程度の高さに設定している。ワイヤボンディングによらずに撮像素子３１を表面実装する場合には、仕切り壁２０ｃの端部を基板３０の表面に接触させ、あるいは基板３０の表面に略接触する程度にまで仕切り壁２０ｃの高さを高くすることができる。

本実施形態の撮像モジュール１０のように、ホルダ２０のケーシング部２０ｂの開口端面に基板３０を接合し、ケーシング部２０ｂ内に撮像素子３１と各種チップ部品３２等を密封した形態に構成した場合には、図３（従来の撮像モジュール１１の構成）に示すように、撮像素子３１とチップ部品３２がケーシング部２０ｂの共通空間内に収納されるから、基板３０に塵埃が付着していたような場合には、塵埃は簡単に撮像素子３１の側に移動して、撮像素子３１の表面に塵埃が付着することが起こり得る。

とくに、基板３０にいくつものチップ部品３２が搭載されていたり、多数個の接続電極３３が形成されていたりして、基板３０が入り組んだ構造となっている場合には、塵埃が付着しやすく、基板３０等に付着した塵埃が除去されにくいことから、塵埃が部品に付着して残留しがちであり、撮像モジュール１０を組み立てる際や、組み立てた撮像モジュール１０を電子装置に組み込んだ状態で、基板３０等に付着していた塵埃が基板３０等から剥離して移動し、撮像素子３１やガラスフィルター２２の表面に付着することが起こり得る。

本実施形態の撮像モジュール１０の場合には、ホルダ２０に仕切り壁２０ｃを設けることにより、塵埃が付着して残留している可能性の高い基板３０の部品搭載領域と撮像素子３１とを分離する形態としているから、基板３０等から塵埃が剥離してケーシング部２０ｂ内で塵埃が移動する場合でも、撮像素子３１が配置されている領域まで塵埃が移動することを抑制することができ、撮像素子３１の受光面に塵埃が付着することを防止し、塵埃が撮像素子３１の受光面等に付着して不良品となることを防止することができる。

なお、上記実施形態ではホルダ２０のケーシング部２０ｂを幅方向に横断するように仕切り壁２０ｃを設けたが、仕切り壁２０ｃの配置は上記実施形態の例に限らず適宜選択することが可能である。たとえば、撮像素子３１の側縁部に沿って撮像素子３１を囲むように仕切り壁２０ｃを設ける方法、仕切り壁２０ｃを井桁状に配置し、あるいはケーシング部２０ｂの内部を複数の領域に細かく区分するように仕切り壁を設けて、塵埃の移動をできるだけ妨げるようにする方法も有効である。

ホルダ２０は樹脂による一体成形によって形成されるから、ホルダ２０に仕切り壁２０ｃを設けた場合でも、樹脂成形によって容易に仕切り壁２０ｃを形成することができ、従来の製造工程を変えることなく製造できるという利点もある。また、製品に応じて仕切り壁２０ｃを適宜デザインに設計できるという利点もある。

（第２の実施の形態）
図４〜６は、本発明に係る撮像モジュールの第２の実施形態の構成を示す。本実施形態の撮像モジュール１２におけるホルダ２０の本体の構成および基板３０の構成は、図３に示す従来の撮像モジュール１１におけるホルダ２０および基板３０の構成と同様である。すなわち、本実施形態の撮像モジュール１２のホルダ２０の本体は筒体部２０ａおよびケーシング部２０ｂからなり、基板３０には撮像素子３１とチップ部品３２とが搭載されている。

また、ホルダ２０の筒体部２０ａに受光レンズ２１が保持され、ホルダ２０の筒体部２０ａとケーシング部２０ｂとの連結部に、ケーシング部２０ｂの内面側から筒体部２０ａの開口孔２３を塞ぐようにガラスフィルター２２が封着されていること、基板３０に搭載された撮像素子３１と接続電極３３とがワイヤボンディングによって接続されていること等の構成も上述した第１の実施の形態における撮像モジュール１０と同様である。

本実施形態の撮像モジュール１２において特徴的な構成は、ホルダ２０についてみると、ケーシング部２０ｂの内面に封着したガラスフィルター２２の周囲に樹脂２６をポッティングし、樹脂２６によりホルダ２０のケーシング部２０ｂの内面（ガラスフィルター２２を取り付けた面）を封止する形態としたことにある。
図５にホルダ２０をガラスフィルター２２を取り付けた面側から見た状態を示す。ケーシング部２０ｂの内面には、ガラスフィルター２２の周縁部を係止してガラスフィルター２２を位置決めしてホルダ２０に係止するための矩形の支持枠２０ｄが設けられ、支持枠２０ｄとケーシング部２０ｂの側面板とによって囲まれた領域内に樹脂２６がポッティングされている。ここでは支持枠２０ｄは樹脂２６を流れ止めするダムとしても作用している。

また、基板３０についてみると、図４に示すように、基板３０に搭載された撮像素子３１を除いて、基板３０に搭載されたチップ部品３２が樹脂３６によって封止されていることを特徴とする。樹脂３６は基板３０上にポッティングされ、基板３０上に搭載されたチップ部品３２、接続電極３３が樹脂３６中に埋没している。
図６は、基板３０の平面図を示す。撮像素子３１の周囲とチップ部品３２が搭載されている領域を囲むように流れ止め枠３０ａが設けられ、流れ止め枠３０ａの内側に樹脂３６がポッティングされている。

本実施形態の撮像モジュール１２では、ホルダ２０のケーシング部２０ｂの内面（ケーシング部２０ｂのガラスフィルター２２が封着された面）が樹脂２６によって封止されているから、ケーシング部２０ｂの内面に付着していた塵埃が樹脂２６によって封鎖され、撮像モジュール１２を組み立てたりする場合に、ケーシング部２０ｂから塵埃が剥離したり、落下したりすることを防止することができ、塵埃が撮像素子３１の表面に付着するといった問題を解消することができる。
ホルダ２０のケーシング部２０ｂの内面に形成される支持枠２０ｄの構造が比較的複雑な形態になっている場合でも、樹脂２６によってこれらの構造部分が封止されることにより、これらの構造部分に塵埃が付着して残留していても塵埃が剥離したりすることが防止され、塵埃に起因する不良発生を防止することができる。ホルダ２０のケーシング部２０ｂではコーナー部に塵埃が溜まったりすることもあり得るが、ケーシング部２０ｂのコーナー部を含めて樹脂２６によって封止することにより、塵埃による不良発生を防止することが可能になる。

また、基板３０についても、チップ部品３２等の複雑で入り組んだ構造部分については、樹脂３６によって被覆することにより、これらの構造部分に塵埃が残留していても、塵埃が部品から剥離したりすることが防止でき、塵埃による不良発生を防止することができる。チップ部品３２等が搭載されていることによって基板３０の構造が複雑になっている場合には、塵埃を完全に除去することが難しいが、本実施形態のように樹脂３６によって塵埃が外部に出ないようにする方法であれば、塵埃による不良発生を効果的に防止することができるという利点がある。

樹脂２６、３６としてはポッティングによって塗布できる樹脂であれば適宜樹脂材を使用することができる。
また、樹脂２６、３６はポッティング後、加熱硬化させる樹脂材を使用することもできるし、室温で自然硬化する樹脂材を使用することもできる。硬化状態でタック性（粘着性）を有する樹脂材を使用した場合には、樹脂２６、３６に塵埃が接触すると、塵埃の移動が妨げられ、塵埃による不良発生をさらに効果的に抑制することが可能になる。

なお、図４に示す実施形態ではホルダ２０と基板３０の双方について、樹脂２６、３６を用いて封止する構成としたが、ホルダ２０と基板３０の一方についてのみ、樹脂２６、３６によって封止するようにしてもよい。また、樹脂２６、３６によって封止する方法と実施の形態１で説明したホルダ２０に仕切り壁２０ｃを設ける方法とを併用することも可能である。

撮像モジュールの第１の実施形態の構成を示す断面図である。 基板の平面図である。 撮像モジュールの従来の構成を示す断面図である。 撮像モジュールの第２の実施形態の構成を示す断面図である。 ホルダの底面図である。 基板の平面図である。

符号の説明

１０、１１、１２ 撮像モジュール
２０ ホルダ
２０ａ 筒体部
２０ｂ ケーシング部
２０ｃ 仕切り壁
２０ｄ 支持枠
２１ 受光レンズ
２２ ガラスフィルター
２３ 開口孔
２４ アタッチメント
２６、３６ 樹脂
３０ 基板
３０ａ 流れ止め枠
３１ 撮像素子
３２ チップ部品

Claims (6)

1. 受光レンズを支持する筒体部とケーシング部とからなるホルダに、撮像素子およびチップ部品を搭載した基板が、該撮像素子の受光面を前記受光レンズに位置合わせして、前記ケーシング部に装着された撮像モジュールにおいて、
   前記基板が前記ケーシング部の開口端面に接着されて、前記ケーシング部の内部に密封空間が形成されており、
   前記密封空間には、第１空間領域と、該第１空間領域の外側の第２空間領域とが設けられており、
   前記第１空間領域と前記第２空間領域とを分断するような仕切り壁が、前記ケーシング部の内面に設けられており、
   前記第１空間領域の前記基板上に、前記撮像素子が搭載されており、
   前記第２空間領域の前記基板上に、前記チップ部品が搭載されていることを特徴とする撮像モジュール。
2. 前記仕切り壁と前記基板との間には隙間が設けられていることを特徴とする請求項１記載の撮像モジュール。
3. 前記撮像素子は、前記基板上に形成されている接続電極とボンディングワイヤによって接続されていることを特徴とする請求項２記載の撮像モジュール。
4. 前記仕切り壁が、前記ケーシング部の内面から前記基板に向けて延設されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の撮像モジュール。
5. 前記ケーシング部の内面に、前記受光レンズに対向して前記筒体部の開口孔を密封する配置に、フィルターが設けられ、
   前記ケーシング部の内部が前記フィルターと前記基板とによって開口部が閉止されて、前記密封空間が形成されており、
   前記仕切り壁が、前記フィルターの配置領域の外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の撮像モジュール。
6. 前記仕切り壁が、前記第２空間領域を、複数の領域に区分するように設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の撮像モジュール。

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