JP4911431B2 - 撮像装置用検査装置及び撮像装置の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子を内包するＢＧＡタイプのパッケージセンサをシールドケースによって被覆した撮像装置を検査する撮像装置用検査装置及び撮像装置の検査方法に関する。

近年は、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯端末の小型化、軽量化、高機能化、高速化への要求が高まるにつれ、この携帯端末に搭載される撮像装置にも同様の要求がなされている。

これらの撮像装置には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の撮像素子が使用されている。

しかし、撮像素子をより小型化し、高集積化するためには、高密度実装技術が必要であり、従来より用いられているＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔｐａｃｋ Ｐａｃｋａｇｅ）では線配列のために多ピン化にも限度があり、同時に内部のチップ面積の数倍から数十倍の基板占有面積が必要となるため、対応が困難になっている。

そこで、撮像素子を内包するＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）タイプのパッケージセンサを用いることが検討されている。ＢＧＡタイプのパッケージセンサは、半田ボールをグリッド状に並べたＩＣのパッケ−ジであり、従来のＱＦＰより小型に形成することができる。

なお、ＢＧＡに関してはいくつかの特許文献公報が開示されている。

例えば、半田ボールのつぶれ過ぎを防止したＢＧＡ型半導体パッケージが開示されている（特許文献１参照）。

また、ＢＧＡ構造を有して高信頼性を保持することを目的とした半導体装置が開示されている（特許文献２参照）。
特開平１１−２６５０７号公報 特開２０００−２１９０３号公報

ＢＧＡタイプのパッケージセンサを用いた撮像装置の一例を図１を参照して詳細に説明する。図１は撮像装置の断面図とプリント配線基板の図である。

撮像装置１は、撮像レンズ１１、固定絞り１２、赤外カットフィルタ１３、パッケージセンサ１４、鏡胴１５、及びシールドケース１６から構成される。

そして、撮像レンズ１１、固定絞り１２、赤外カットフィルタ１３及びパッケージセンサ１４は接着剤Ｇにて鏡胴１５に固定されている。

なお、接着剤Ｇとしては、紫外線熱硬化併用型や加熱硬化型を用い、組み立てた撮像装置を高温の恒温槽内で加熱して接着剤Ｇを硬化させる。

また、パッケージセンサ１４は不図示の撮像素子を内包したパッケージに形成されている。撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサであっても、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサであってもよい。

パッケージセンサ１４は、ＢＧＡタイプであって、内部のプリント配線基板の上面に撮像素子を搭載してワイヤーボンディングによってプリント配線基板に設けた導電性パターンと接続し、下面に半田ボール１４ａをグリッド状（格子状）に配置し、前記導電性パターンと半田ボール１４ａを前記プリント配線基板に設けたスルーホールを介して導通させている。

また、このような撮像装置を搭載した携帯電話機においては、撮像装置で撮像を行うと共に通信機能で通信を行う。この際に、撮像素子から発生する電磁波が通信に悪影響を与えてはならないし、通信のために発せられる電磁波が撮像した画像に悪影響を与えてはならない。その他に、人の指が携帯電話機に接触して静電気が発生することがあり、この静電気が撮像素子に伝達されると、撮像素子が破損する虞がある。

そこで、金属板から形成されたシールドケース１６を鏡胴１５に不図示の接着剤で接合してパッケージセンサ１４を被覆し、一体化している。

以上の如き構成に組み立てた撮像装置１を別工程でプリント配線基板２に取り付ける。プリント配線基板２は不図示の電源や制御回路とパッケージセンサ１４内の撮像素子とを導通させるためのものであり、予備半田された複数の導電性パターン２ａが配置されている。

そして、パッケージセンサ１４の半田ボール１４ａとプリント配線基板２の導電性パターン２ａを各々当接させ、リフローを行って半田ボール１４ａ及び導電性パターン２ａの予備半田を溶融させて互いに半田接合する。

このとき同時に、シールドケース１６の錫メッキされた脚部１６ａをプリント配線基板２のグランド用の導電性パターン２ｂに半田接合し、接地する。なお、導電性パターン２ｂも予備半田されている。

ここで、図２の半田ボールの拡大図に示す如く、半田ボール１４ａの高さは一定でなく、個々に異なる高さに形成されていて、最も高い半田ボール１４ａ１と最も低い半田ボール１４ａ２により高さの最大差Ｒが生じている。

前述の如く、パッケージセンサ１４の半田ボール１４ａとプリント配線基板２の導電性パターン２ａとの半田接合と同時に、シールドケース１６の錫メッキされた脚部１６ａがプリント配線基板２のグランド用の導電性パターン２ｂとも半田接合する。

この半田接合の際の加熱前には最も高い半田ボール１４ａ１やこれに近い高さの半田ボールは導電性パターン２ａに当接するが、最も低い半田ボール１４ａ２やこれに近い高さの半田ボールは導電性パターン２ａに当接しない。しかし、リフローによって各半田ボール１４ａや導電性パターン２ａの予備半田が溶融すると、最も低い半田ボール１４ａ２であっても導電性パターン２ａに当接して、全ての半田ボール１４ａが導電性パターン２ａに半田接合する。

一方、シールドケース１６の脚部１６ａを半田接合するときには、導電性パターン２ｂの予備半田が溶融するのみで、金属板から形成された脚部１６ａは溶融することはない。

このために、脚部１６ａの先端がプリント配線基板２に接近していれば、半田ボール１４ａの溶融時に脚部１６ａの先端が導電性パターン２ｂに突き当たり、半田ボール１４ａの半田接合の妨げになる。一方、脚部１６ａの先端がプリント配線基板２から離れているならば、脚部１６ａは導電性パターン２ｂに確実に半田接合されない。

従って、脚部１６ａの先端位置を半田ボール１４ａに対して所定の寸法Ｌに設定する必要がある。

しかし、前述の如く半田ボール１４ａの高さはバラツキがある上に、パッケージセンサ１４、鏡胴１５及びシールドケース１６には加工による寸法バラツキがあり、更に、シールドケース１６で鏡胴１５を被覆するときにある程度の浮きが生ずる。

依って、撮像装置１を別工程であるプリント配線基板２を半田接合する工程に送る前に、シールドケース１６の脚部１６ａの先端位置が所定の許容範囲に入っているか否かを検査する必要がある。また、半田ボール１４ａの高さのバラツキやシールドケース１６の脚部１６ａの先端位置の許容量は１０μｍの単位で非常に小さいので、目視で検査するのは困難である。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、撮像装置に設けたシールドケースの脚部の先端位置の良否を容易に検査することができる撮像装置用検査装置及び撮像装置の検査方法を提案することを目的とする。

前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．撮像レンズと、
撮像素子を内包し所定のプリント配線基板と半田接合するための複数の半田ボールを配設したパッケージセンサと、
金属板から形成され前記パッケージセンサを被覆すると共に前記パッケージセンサの外周側に前記プリント配線基板と半田接合するための脚部が形成されたシールドケースと、を備えた撮像装置を検査する撮像装置用検査装置であって、
前記半田ボールのうち高さの高い少なくとも３個が当接し、前記脚部は当接せずに外側に露呈するように前記撮像装置を載置する平滑な載置面を有する検査治具と、
少なくとも、前記脚部と前記載置面の側面を撮像する検査用カメラと、
前記検査用カメラで撮像した前記脚部と前記載置面を表示すると共に、前記載置面を示す基準線と、前記脚部の先端が所定の範囲内にあるか否かを判別するための前記基準線に平行な２本の判別線と、を有する表示装置と、を備えたことを特徴とする撮像装置用検査装置。
２．前記載置面に対して略４５度の角度で傾斜した反射鏡を備え、該反射鏡で反射した前記脚部と前記載置面の側面を前記検査用カメラで撮像することを特徴とする１に記載の撮像装置用検査装置。
３．撮像レンズと、
撮像素子を内包し、所定のプリント配線基板と半田接合するための複数の半田ボールを配設したパッケージセンサと、
金属板から形成され前記パッケージセンサを被覆すると共に前記パッケージセンサの外周側に前記プリント配線基板と半田接合するための脚部が形成されたシールドケースと、を備えた撮像装置の検査方法であって、
前記半田ボールのうち高さの高い少なくとも３個が当接し、前記脚部は当接せずに外側に露呈するように前記撮像装置を載置する平滑な載置面を有する検査治具と、
少なくとも、前記脚部と前記載置面の側面を撮像する検査用カメラと、
前記検査用カメラで撮像した前記脚部と前記載置面を表示すると共に、前記載置面を示す基準線と、前記脚部の先端が所定の範囲内にあるか否かを判別するための前記基準線に平行な２本の判別線と、を有する表示装置と、を備える撮像装置用検査装置を用い、
前記表示装置に表示された前記載置面と前記基準線を合致させる工程と、
前記検査治具に前記半田ボールのうち高さの高い少なくとも３個を当接させ、前記脚部は当接せずに外側に露呈させて前記撮像装置を載置する工程と、
少なくとも、前記脚部と前記載置面を側面から前記検査用カメラにより撮像し、前記表示装置に表示する工程と、
撮像した前記脚部の先端が２本の前記判別線の間にあるか否かを判定する工程と、を有することを特徴とする撮像装置の検査方法。

本発明の撮像装置用検査装置及び撮像装置の検査方法によれば、シールドケースにおけるプリント配線基板に半田接合するための脚部の先端位置の良否を容易に検査することができる。

撮像装置に設けたシールドケースの脚部の先端位置を検査する撮像装置用検査装置及び撮像装置の検査方法を図を参照して詳細に説明する。

先ず、撮像装置用検査装置の一例を図３及び図４を参照して説明する。図３は撮像装置用検査装置の斜視図、図４は表示装置の拡大図である。

図３において、１は図１及び図２の如く構成した撮像装置、３１は撮像装置１を載置する検査治具、３２はシールドケース１６の脚部１６ａを撮像する検査用カメラである。

そして、撮像装置用検査装置は検査治具３１、検査用カメラ３２及び後述する表示装置３３から構成される。

検査治具３１は平滑な面に形成されて撮像装置１を載置する載置面３１ａを有する。この載置面３１ａに撮像装置１におけるパッケージセンサ１４の半田ボール１４ａを当接させて撮像装置１を載置する。なお、図２に示したように半田ボール１４ａの高さにはバラツキがあるので、最も高い半田ボール１４ａ１から上位３個位の半田ボール１４ａが載置面３１ａに当接して、他の半田ボール１４ａは載置面３１ａから浮くことになることが多い。また、この状態ではシールドケース１６の脚部１６ａは載置面３１ａの端部３１ｂの外側にあって載置面３１ａに当接しない位置にある。

本撮像装置１においては、脚部１６ａが所定の側面に２個設けられており、該所定の側面と対向する側面にも２個設けられている。

なお、脚部１６ａの上記の脚数は一例であって、脚数はいくつであってもよい。

本撮像装置１においては、シールドケース１６における対向する二つの側面に脚部１６ａが設けられているので、脚部１６ａを撮像するための２台の検査用カメラ３２が検査治具３１の両側に配設されている。

この検査用カメラ３２で撮像した画像を表示する表示装置３３を図４に示す。

表示装置３３の表示画面には検査治具３１の載置面３１ａ及びシールドケース１６の脚部１６ａが拡大されて表示されている。

表示画面には載置面３１ａを示す基準線３３ａが予め設けられており、検査前に撮像された載置面３１ａが基準線３３ａに合致するように検査用カメラ３２若しくは検査治具３１の位置や姿勢を調整しておく。

また、表示画面には脚部１６ａの先端が所定の範囲内にあるか否かを判別するための２本の判別線３３ｂ，３３ｃが基準線３３ａと平行になるように予め設けれている。そして、全ての脚部１６ａが２本の判別線３３ｂ，３３ｃの間に位置していれば、その撮像装置１を良品とし、一つでも脚部１６ａの先端が２本の判別線３３ｂ，３３ｃの何れかの外側に位置していれば、その撮像装置１を不良品とする。

このように、検査員は表示装置３３の表示画面に拡大された脚部１６ａの画像を視認して、その画像が２本の判別線３３ｂ，３３ｃの間に位置しているか否かで撮像装置１の良否を判別すればよいので、時間を掛けて検査作業に習熟する必要はなく、誰でも直ぐに検査業務を行うことが可能になる。

なお、検査用カメラ３２のピントは、載置面３１ａの端部３１ｂと脚部１６ａとに合っていればよく、半田ボール１４ａには合っている必要はない。

また、図３に示した撮像装置用検査装置においては、検査用カメラ３２、検査治具３１及び検査用カメラ３２の順で水平方向に配設されているため、水平方向に大きなスペースが必要である。しかし、このような大きなスペースが取れない場合には、図５の如き構成にすればよい。

図５において、４１は検査治具であって、前述と同様に平滑な面に形成された載置面４１ａに撮像装置１を載置する。検査治具４１には２枚の反射鏡４４が載置面４１ａに対して略４５度の傾斜で配置されていて、上方に２台の検査用カメラ４２が配置されている。これにより、２台の検査用カメラ４２は各々の反射鏡４４で反射されたシールドケース１６の脚部１６ａを撮像し、前述の表示装置３３に表示する。従って、この撮像装置用検査装置においては、垂直方向には検査用カメラ４２のためのスペースが必要であるが、水平方向には小さなスペースで済む。

なお、場合によってはシールドケース１６の脚部１６ａを一方の側面のみに設けるようにしてもよく、この様な場合には当然のことながら検査用カメラ３２，４２及び反射鏡４４は一つだけでよい。

撮像装置の断面図とプリント配線基板の図である。 半田ボールの拡大図である。 撮像装置用検査装置の斜視図である。 表示装置の拡大図である。 他の形態の撮像装置用検査装置の斜視図である。

符号の説明

１ 撮像装置
１１ 撮像レンズ
１４ パッケージセンサ
１４ａ 半田ボール
１６ シールドケース
１６ａ 脚部
２ プリント配線基板
２ａ，２ｂ 導電性パターン
３１，４１ 検査治具
３１ａ，４１ａ 載置面
３２，４２ 検査用カメラ
３３ 表示装置
３３ａ 基準線
３３ｂ，３３ｃ 判別線
４４ 反射鏡

Claims (3)

1. 撮像レンズと、
   撮像素子を内包し所定のプリント配線基板と半田接合するための複数の半田ボールを配設したパッケージセンサと、
   金属板から形成され前記パッケージセンサを被覆すると共に前記パッケージセンサの外周側に前記プリント配線基板と半田接合するための脚部が形成されたシールドケースと、を備えた撮像装置を検査する撮像装置用検査装置であって、
   前記半田ボールのうち高さの高い少なくとも３個が当接し、前記脚部は当接せずに外側に露呈するように前記撮像装置を載置する平滑な載置面を有する検査治具と、
   少なくとも、前記脚部と前記載置面の側面を撮像する検査用カメラと、
   前記検査用カメラで撮像した前記脚部と前記載置面を表示すると共に、前記載置面を示す基準線と、前記脚部の先端が所定の範囲内にあるか否かを判別するための前記基準線に平行な２本の判別線と、を有する表示装置と、を備えたことを特徴とする撮像装置用検査装置。
2. 前記載置面に対して略４５度の角度で傾斜した反射鏡を備え、該反射鏡で反射した前記脚部と前記載置面の側面を前記検査用カメラで撮像することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置用検査装置。
3. 撮像レンズと、
   撮像素子を内包し、所定のプリント配線基板と半田接合するための複数の半田ボールを配設したパッケージセンサと、
   金属板から形成され前記パッケージセンサを被覆すると共に前記パッケージセンサの外周側に前記プリント配線基板と半田接合するための脚部が形成されたシールドケースと、を備えた撮像装置の検査方法であって、
   前記半田ボールのうち高さの高い少なくとも３個が当接し、前記脚部は当接せずに外側に露呈するように前記撮像装置を載置する平滑な載置面を有する検査治具と、
   少なくとも、前記脚部と前記載置面の側面を撮像する検査用カメラと、
   前記検査用カメラで撮像した前記脚部と前記載置面を表示すると共に、前記載置面を示す基準線と、前記脚部の先端が所定の範囲内にあるか否かを判別するための前記基準線に平行な２本の判別線と、を有する表示装置と、を備える撮像装置用検査装置を用い、
   前記表示装置に表示された前記載置面と前記基準線を合致させる工程と、
   前記検査治具に前記半田ボールのうち高さの高い少なくとも３個を当接させ、前記脚部は当接せずに外側に露呈させて前記撮像装置を載置する工程と、
   少なくとも、前記脚部と前記載置面を側面から前記検査用カメラにより撮像し、前記表示装置に表示する工程と、
   撮像した前記脚部の先端が２本の前記判別線の間にあるか否かを判定する工程と、を有することを特徴とする撮像装置の検査方法。

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