JP4514948B2 - レンズ付き撮像素子モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子とレンズを一体化した、撮像カメラ用の撮像素子モジュールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、撮像カメラ用の従来の撮像素子モジュール５０の断面図であり、図９の（ａ）から（ｃ）は前記従来の撮像素子モジュール５０の構成要素の断面図である。図１０は、図９の（ｂ）のＭＩＤユニット４の組立工程を示す断面図である。ＭＩＤとは「立体回路パターン付樹脂成形品」の略称であり、所定の凹凸を有す樹脂成型品の面に配線に用いる厚膜導体の回路パターン１Ａを設けたものである。ＭＩＤ１の回路パターン１Ａに撮像素子３を取付けることによりＭＩＤユニット４となる。
【０００３】
図１０を参照して、ＭＩＤ１に撮像素子３を取付ける工程を説明する。ＭＩＤ１の回路パターン１Ａに、ＣＣＤ固体撮像素子（ＣＭＯＳ撮像素子）等の四角形の撮像素子３の周辺部に設けられた接続用のバンプ２を導電性の接着剤７で接着する。接着剤７の硬化後、紫外線の照射により表面が急速に硬化する紫外線熱硬化性樹脂の封止剤１６を、ディスペンサノズル１５を用いてＭＩＤ１と撮像素子３の間に、撮像素子３の全周にわたって注入する。注入した封止剤１６のうち、撮像素子３の受光部６近傍に流出する封止剤１６Ａに紫外線光源３２から矢印で示すように紫外線を照射して表面を急速に硬化させ、封止剤１６Ａが受光部６に流入するのを防ぐ。次にＭＩＤユニット４を加熱炉に入れる等の方法で約１１０℃に加熱し、封止剤１６全体を硬化させる。硬化後、図９の（ｂ）に示すように、図１０のＭＩＤユニット４を上下反転したものの上面の前記撮像素子３の受光部６の近くに光学的なローパスフィルタ８を接着により取付ける。
【０００４】
図９の（ａ）はレンズ鏡筒ユニット１９の断面図である。レンズ鏡筒ユニット１９のハウジング１８は内周部にめねじ１８Ａを有し、このめねじ１８Ａに鏡筒２５のおねじ２５Ａがねじ込まれている。鏡筒２５の下部には透明な樹脂のレンズ２６が接着により取付けられており、上端には絞り２７が同じく接着により取付けられている。
【０００５】
図９の（ｃ）は面実装回路基板１３（以下、単に基板という）の断面図である。基板１３は、抵抗、コンデンサなどの電子部品１７を取付けた両面配線基板１０を有する。基板１３をＭＩＤユニット４に取付けるときは、ＭＩＤユニット４の回路パターン１Ａの端部を両面配線基板１０の回路パターン１０Ａに半田付により接続する。両面配線基板１０の下面にはリフロー半田付けにより前記の抵抗、コンデンサ、インダクタ等の複数の面実装部品１７が取付けられている。基板１３を取付けたＭＩＤユニット４にレンズ鏡筒ユニット１９を接着することにより、レンズ鏡筒ユニット１９、ＭＩＤユニット４及び基板１３が図８に示すように一体に組立てられ撮像素子モジュール５０となる。鏡筒２５を回転することにより、レンズ２６と撮像素子３間の距離を変えて焦点調節をすることができる。焦点調節は通常工場での組立完成時に行われ、調節後接着剤で固定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の撮像素子モジュール５０では、レンズ２６と鏡筒２５との接着、ローパスフィルタ８の接着、撮像素子３とＭＩＤ１との接着、レンズ鏡筒ユニット１９とＭＩＤユニット４との接着など、多くの接着工程がある。接着工程では、適量の接着剤を用いることが重要であるが、接着剤は周囲温度により粘性が変わるので常に適量の接着剤を注入または塗布することは容易ではない。例えば粘性が高いと、撮像素子３とＭＩＤ１との間の隙間に十分な量の接着剤が入らず接着力が不足する場合がある。また接着工程では、接着剤を硬化させるために所定の時間一定の温度に加熱する必要がある。このため流れ作業で組立てをすることができず、量産性に劣っていた。また接着後鏡筒２５を回してレンズ２６の焦点調節をする必要があるので作業が繁雑であった。
【０００７】
本発明は、接着工程が少なく、かつレンズの焦点調整の工程の不要な量産に適した撮像素子モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法は、撮像素子の受光部に光学像を形成するレンズと導電性の回路パターン部とを透過性樹脂で一体成形した基台の前記回路パターン部に、前記撮像素子のバンプを導電性接着剤により接着し、前記基台の内部を通り前記バンプと前記回路パターン部との接着部の近傍に連通する注入孔を通じて前記基台と前記撮像素子との間に紫外線硬化性樹脂の封止剤を注入し、前記封止剤を注入するとき、前記受光部への前記封止剤の流入を防止するために前記バンプの近傍に紫外線を照射する、ことを含む。本発明によれば、レンズと回路パターン部とを透過性樹脂で一体成形した基台に撮像素子を接着するので、接着工程は１つのみである。接着剤を注入孔から注入することにより、バンプと回路パターン部の接続部に確実に接着剤を導入することができる。レンズが基台に一体に成形されているので、レンズの取付工程と焦点調節の工程はなく、製造工程が簡略化され製造コストが低減する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施例を図１から図７を参照して説明する。
【００１０】
《第１実施例》
本発明の第１実施例の撮像素子モジュールを図１及び図２を参照して説明する。図１の（ａ）は、第１実施例の撮像素子モジュールの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のIｂ−Iｂ断面図である。両図において、基台４０は波長が３００ｎｍ以上の光を通過させる樹脂材料で作られている。基台４０では、平板状の基板４０Ａと、基板４０Ａから図の上方に突出した四角柱のレンズ部４０Ｂが一体に成形されている。レンズ部４０Ｂは中空部４０Ｃを有し、頂部にレンズ３８が一体に成形されている。中空部４０Ｃの高さは、レンズ３８と、後で取付けられる撮像素子３の受光部６との間の距離が所定の焦点距離となるように設定されている。基台４０は下面に凹部４０Ｄを有し、凹部４０Ｄには銅等の良導体の厚膜により、所定の配線回路を形成する回路パターン５が設けられている。回路パターン５は後で詳細に説明するリードフレームで構成してもよい。前記中空部４０Ｃの底面寸法は、前記回路パターン５に取付ける撮像素子３の受光部６より十分大きく、撮像素子３の外形より小さくなされている。回路パターン５には、撮像素子３以外に、コンデンサ、抵抗などの電子部品９が取付けられる。レンズ部４０Ｂには、金属又は光を通さない樹脂を箱状に成形し、中央部に所定の直径の絞り孔１１を有する絞り部材１２を設けている。
【００１１】
図２の（ａ）は、図１の（ａ）の撮像素子モジュールの上下を反転した斜視図である。図２（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ断面図であり、真空吸着用の排気孔３０を有する組立治具２９に載せた状態を示している。両図において、基台４０の凹部４０Ｄに四角形の撮像素子３が取付けられる。撮像素子３の外周部には、撮像素子３を外部回路へ接続するための端子である複数のバンプ２が受光部６と同じ面に設けられている。バンプ２は例えば金の小球により形成されている。撮像素子３のバンプ２は、回路パターン５のそれぞれ対応する接続部であるランド（図示省略）に接するように位置決めされ、図２の（ｂ）に示すように、銀粉等を樹脂に混入した既知の導電性の接着剤７により接着される。接着剤７によりバンプ２は回路パターン５に電気的に接続されるが、導電性の接着剤７は接着強度があまり大きくないのでこれだけでは撮像素子１が脱落するおそれがある。そこで、撮像素子１のバンプ２の近傍と基台４０間に接着強度の大きい紫外線熱硬化性樹脂を注入して両者を強固に接着する。
【００１２】
図２の（ａ）及び（ｂ）において、基台４０には、上面４０Ｅから基台４０の内部を通り、凹部４０Ｄの底面であって前記バンプ２と回路パターン５の接着部近傍に連通する４つの注入孔２０、２１、２２及び２３が形成されている。各注入孔２０、２１、２２、２３の上面４０Ｅでの開口をそれぞれ２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａとし、凹部４０Ｄの底面での開口をそれぞれ２０Ｂ、２１Ｂ（図２では見えていない）、２２Ｂ、２３Ｂ（図２では見えていない）とする。４つの注入孔２０、２１、２２、２３はそれぞれ撮像素子３の４つの辺に対応しており、それぞれの開口２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂは対応する辺の中央部に開口し、辺にそって形成された溝２０Ｃ、２１Ｃ（図２では見えていない）、２２Ｃ、２３Ｃ（図２では見えていない）につながっている。基台４０に注入孔２０〜２３を形成する加工法の具体例としては、基台４０を図２の（ｂ）の紙面に垂直な面４１で２分割して、各部分をエポキシ樹脂等の射出成形により作る。成形後両者を超音波瞬間接着法などにより接合して一体の基台４０とする。基台４０を成形する他の方法としては、図２の（ｂ）に矢印４２Ａ、４２Ｂで示す方向にそれぞれ突き出るピンを有する金型を用いる方法がある。金型にエポキシ樹脂を注入するときピンを突き出しておき、固化後ピンを引き抜く。ピンにより基台４０の側面にできた穴は接着剤等の充填により塞ぐ。
【００１３】
基台４０に撮像素子３を取付ける工程を以下に説明する。撮像素子３のバンプ２に導電性接着剤７を塗布し、各バンプ２を対応する回路パターン５に位置決めして接着する。導電性接着剤７が硬化した後、図２の（ｂ）に示すように組立治具２９に取付ける。組立治具２９の下方には、撮像素子１のバンプ２の近傍に紫外線を照射する紫外線光源３２が設けられている。図示を省略した位置決め機構により、注入孔２０の開口２０Ａにディスペンサノズル１５を位置決めし、紫外線の照射により表面が短時間で硬化する液状の紫外線熱硬化性樹脂の封止剤１６を所定量注入する。封止剤１６は注入孔２０を通って開口２０Ｂから流出し、撮像素子３と基台４０の凹部４０Ｄの隙間に封止剤１６Ｂ及び１６Ｃのように注入される。注入孔２０への注入後、注入孔２１、２２、２３へ順次ディスペンサノズル１５を移動し、それぞれ所定量の封止剤１６を注入する。封止剤１６Ｃには紫外線光源３２から紫外線が照射されるので、表面が短時間で硬化し、撮像素子３の受光部６にまで流入することはない。やや時間が遅れて注入孔２１、２２、２３を通過した封止剤が紫外線により硬化していく。上記の工程により、撮像素子３の４つの辺と基台４０の底部４０Ｄとの間に封止剤１６が注入される。封止剤１６の注入後基台４０を例えば１４０℃の加熱炉に入れて約１時間加熱することにより、封止剤１６全体が完全に硬化し、撮像素子１は基台４０に強固に固着される。次に図１の（ａ）に示すように、レンズ部４０Ｂに絞り部材１２を取り付けて完成品のレンズ撮像素子モジュールが得られる。本実施例によれば、回路パターン５を有する基台４０にレンズ３８が一体に形成されているので、接着工程は、基台４０に撮像素子１を接着する工程のみである。従って、繁雑かつ硬化に相当の時間を要する接着工程が従来のものに比べて大幅に減るので製造コストが削減される。
【００１４】
《第２実施例》
本発明の第２実施例のレンズ付撮像素子モジュールについて図３を参照して説明する。図３の（ａ）は本実施例の基台４５のみを示す斜視図であり、図３の（ｂ）は（ａ）の IIIｂ− IIIｂ断面のレンズ４６のみの拡大図である。図３の（ａ）において、基台４５のレンズ部４５Ｂにレンズ４６が一体に形成されている。レンズ４６の両面には光軸に対して同心円の複数の溝４７が設けられている。溝４７は、幅Ｗが１０μｍから１００μｍ、深さＤが１０μｍから１００μｍ、各溝間の間隔は５〜５０μｍである。実験によればレンズ４６の両面に溝４７を形成することにより、波長が約６５０ｎｍより短い光はレンズ４６を通過し、それより長い波長の光は遮断されることが分かった。すなわち溝４７は光のローパスフィルタの機能を有する。これにより、波長が６５０ｎｍより長い赤外光などの撮像素子３への入射を防止するために別個のフィルタを取付ける必要がない。
【００１５】
《第３実施例》
本発明の第３実施例のレンズ付撮像素子モジュールについて図４を参照して説明する。図４の（ａ）は本実施例の基台５５のみを示す斜視図であり、図４の（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ断面のレンズ５６のみの拡大図である。図４の（ａ）及び（ｂ）において、基台５５のレンズ部５５Ｂにレンズ５６が一体に形成されている。レンズ５６の両面には厚さ１〜５μｍの薄膜５６Ａがそれぞれ形成されている。薄膜５６Ａは金や白金などの金属のスパッタリングや蒸着により形成される。薄膜５６Ａを形成することにより、波長が約６５０ｎｍ以下の光がレンズ５６を通過し、それより長い波長の光は遮断される。すなわち薄膜５６Ａは光のローパスフィルタの機能を有する。これにより波長が６５０ｎｍより長い赤外光などが撮像素子３に入射するのを防止するために別個のフィルタを取付ける必要はない。
【００１６】
《第４実施例》
本発明のレンズ付撮像素子モジュールの製造方法を図５を参照して説明する。この製造方法では、前記第１から第３実施例のレンズ付撮像素子モジュールを高能率で製造することを目的とする。図５の（１）から（５）の各図はこの製造方法の各工程を順次示す図であり、以後各図を工程（１）から（５）と呼ぶことにする。工程（１）において、形成された長尺のリードフレーム６１には後の工程で撮像素子３のバンプを接続する所定数のリード６２が形成されている。例えば図では、８つのリード６２が形成されている。
【００１７】
工程（２）において、リードフレーム６１のリード６２に樹脂の成形体６４を射出成形などにより取り付けて第１実施例の基台４０と同様の形状の基台６５が形成される。工程（３）及び（４）で、基台６５に第１実施例と同様の方法で撮像素子３を取付ける。工程（３）と（４）で必要なディスペンサノズル１５や紫外線光源３２は図示を省略している。工程（５）で、リードフレーム６１を切離し、リード６６を所望の形に曲げて完成する。この製造方法によれば、流れ作業で製造することができるので、レンズ付撮像素子モジュールを低コストで大量生産することができる。
【００１８】
図６の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は図５に示す製造方法で製造したレンズ付撮像素子モジュールの例においてリード７６の形状を種々の形にしたものの斜視図である。図６の（ａ）は、リード７６を基台７０に埋め込んで省スペース化を図ったものである。図６の（ｂ）はリード７６を基台７０に埋め込まずに内側に折り曲げて、省スペース化を図りつつ熱の放散をよくした構造を示す。図６の（ｃ）はリード７６を外側に折り曲げて、他の回路基板への取付けを容易にした構造を示す。
【００１９】
《第５実施例》
本発明の第５実施例のレンズ付撮像素子モジュールについて図７を参照して説明する。図７の（ａ）は本実施例の基台７５の斜視図、同（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ斜視図である。本実施例では基台７５の表面に光を遮断する物質による遮光層７９を、レンズ７８の入射部７８Ａを除いて形成している。レンズ７８の入射部７８Ａの周囲の遮光層７９は図１における絞り部材１２の機能を果たす。入射部７８Ａの形成方法としては、まずレンズ７５の全面に遮光層７９を形成し、次に入射部７８Ａが所望の大きさになるように遮光層７９を削り取る。
【００２０】
【発明の効果】
以上の各実施例で詳細に説明したように、本発明によれば撮像素子を取付けるパッケージとなる樹脂性の基台にレンズ及び回路パターンを一体に形成しているので、部品点数が減り構造が簡単になる。また個別のレンズ及び回路パターン部をパッケージに接着等で取付ける工程がなくなり、製造工程が簡単になる。基台に撮像素子を固定するための封止剤の注入孔を設け、注入孔を経て撮像素子のバンプ近傍に封止剤を注入するので、バンプ近傍の隙間に確実に封止剤が注入され、撮像素子は確実かつ強固に基台に固定される。また基台と一体に形成したレンズの表面にローパスフィルタとして働く溝又は金属膜を形成することにより、別個のローパスフィルタを用いなくても所望の波長より長い波長の光の入射を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明の第１実施例のレンズ付き撮像モジュールの斜視図、（ｂ）は（ａ）のIｂ−Iｂ断面図。
【図２】 （ａ）は、図1の（ａ）のレンズ付き撮像モジュールを上下反転して示す斜視図、 （ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ断面図。
【図３】 （ａ）は本発明の第２実施例のレンズ付き撮像モジュールの基台のみの斜視図、 （ｂ）は（ａ）の IIIｂ− IIIｂ部分拡大断面図。
【図４】 （ａ）は本発明の第３実施例のレンズ付き撮像モジュールの基台のみの斜視図、 （ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ部分拡大断面図。
【図５】 （１）から（５）は本発明の第４実施例のレンズ付き撮像モジュールの製造工程を示す斜視図。
【図６】 （ａ）から（ｃ）は図５に示す製造工程で製造されたレンズ付き撮像モジュールの例を示す斜視図。
【図７】 （ａ）は本発明の第５実施例のレンズ付き撮像モジュールの斜視図、
（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ断面図。
【図８】 従来のレンズ付き撮像素子モジュールの断面図。
【図９】 （ａ）から（ｃ）は図８に示すレンズ付き撮像モジュールの各要素を示す断面図。
【図１０】 図９の（ｂ）に示すＭＩＤユニットの組立工程を示す断面図。
【符号の説明】
１ ＭＩＤ
２ バンプ
３ 撮像素子
４
５ 回路パターン
６ 受光部
７ 導電性接着剤
８ ローパスフィルタ
９ 電子部品
１０ 両面基板
１１ 絞り孔
１２ 絞り部材
１５ ディスペンサノズル
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ 封止剤
１８ ハウジング
１８Ａ めねじ
１９ レンズ鏡筒ユニット
２０、２１、２２、２３ 注入孔
２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ 開口
２０Ｃ、２１Ｃ、２２Ｃ、２３Ｃ 溝
２５ 鏡筒
２６ レンズ
２７ 絞り
２９ 組立治具
３０ 排気孔
３２ 紫外線光源
３８ レンズ
４０ 基台
４０Ａ 基板
４０Ｂ レンズ部
４０Ｃ 中突部
４０Ｄ 凹部
４０Ｅ 上面
４５ 基台
４６ レンズ
４７ 溝
５５ 基台
５５Ｂ 基台のレンズ部
５６ レンズ
５６Ａ 薄膜
６１ リードフレーム
６２ リード
６４ 樹脂の成形体
６５ 基台
６６ リード

Claims (10)

1. 撮像素子の受光部に光学像を形成するレンズと導電性の回路パターン部とを透過性樹脂で一体成形した基台の前記回路パターン部に、前記撮像素子のバンプを導電性接着剤により接着し、
   前記基台の内部を通り前記バンプと前記回路パターン部との接着部の近傍に連通する注入孔を通じて前記基台と前記撮像素子との間に紫外線硬化性樹脂の封止剤を注入し、
   前記封止剤を注入するとき、前記受光部への前記封止剤の流入を防止するために前記バンプの近傍に紫外線を照射する、
   ことを含む、レンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。
2. 前記注入孔は、前記基台内で屈曲するように形成されていることを特徴とする請求項１記載のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。
3. 前記注入孔は、前記封止剤が前記注入孔内に注入される方向と、前記封止剤が前記接着部の近傍に排出される方向とが逆方向になるように形成されていることを特徴とする請求項２記載のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。
4. 前記注入孔が前記撮像素子の各辺に対して１つづつ設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。
5. 前記レンズの両面に、深さを幅が１０〜１００ｎｍの、レンズの軸に対して同心円の形状の溝を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ記載のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。
6. 前記レンズの両面に、波長が約６５０ｎｍ以下の光のみを通過させる薄膜を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ記載のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。
7. 前記レンズが一体に形成された前記基台は、波長が３００ｎｍ以上の光が透過する樹脂材料で作られていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ記載のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。
8. 前記導電性の回路パターン部はリードフレームにより形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つ記載のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。
9. 前記レンズに金属又は光を遮断する樹脂材料により絞り部材を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つ記載のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。
10. 前記レンズの所定部分に光を遮断する表面処理を施して絞りとすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つ記載のレンズ付き撮像素子モジュールの製造方法。

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