JP5223917B2 - 撮像装置、および撮像装置の製造方法 - Google Patents
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Description
図2は、カメラモジュール400の構成例を模式的に示す分解斜視図である。
図3および図4は、撮像素子層10、撮像センサホルダ層20、赤外カットフィルタ層30、第1レンズ層40、第2レンズ層50、アクチュエータ層60、平行バネ下層70、第3レンズ層80、平行バネ上層90、および保護層CBの構成例をそれぞれ示す平面図である。
図3(a)で示すように、撮像素子層10は、例えば、COMSセンサまたはCCDセンサなどで形成される撮像素子部11、その周辺回路、および撮像素子部11を囲む外周部F1を備えるチップである。なお、ここでは図示を省略しているが、撮像素子層10の裏面(−Z側の面)には、撮像素子部11に対する信号の付与、および撮像素子部11からの信号の読み出しを行うための配線を接続するための各種端子が設けられる。
図3(b)で示すように、撮像センサホルダ層20は、例えば、樹脂などの素材によって形成され、接合によって取り付けられる撮像素子層10を保持するチップである。具体的には、撮像センサホルダ層20の略中央には、断面が略正方形の開口21がZ方向に沿って設けられ、該開口21の断面は+Z側に行くに従って小さくなる。なお、図3(b)の破線で描かれた四角形は、−Z側の面における開口21の外縁を示す。
図3(c)で示すように、赤外カットフィルタ層30は、透明基板上に屈折率の異なる透明薄膜が多層化されて構成された赤外線をカットするフィルタのチップである。具体的には、赤外カットフィルタ層30は、例えば、ガラスまたは透明樹脂で構成される基板の上面に屈折率の異なる多数の透明薄膜をスパッタリングなどで形成したもので、薄膜の厚みおよび屈折率の組合せにより、透過する光の波長帯が制御される。例えば、赤外カットフィルタ層30としては、600nm以上の波長帯の光を遮断するものが好ましい。
図3(d)で示すように、第1レンズ層40は、正のレンズパワーを有する光学レンズからなるレンズ部41と、該レンズ部41を囲み且つ該第1レンズ層40の外周部を構成する枠部F4とが同一の素材で一体成型されて形成されたチップである。そして、第1レンズ層40を構成する素材としては、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。なお、レンズ部41は、第1〜3レンズ層40,50,80による焦点が撮像素子部11に対応したものとなるように光を屈折させる光学レンズとなっている。
図3(e)で示すように、第2レンズ層50は、負のレンズパワーを有する光学レンズからなるレンズ部51と、該レンズ部51を囲み且つ該第2レンズ層50の外周部を構成する枠部F5とが同一の素材で一体成型されて形成されたチップである。そして、第2レンズ層50を構成する素材としては、第1レンズ層40と同様に、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。なお、レンズ部51は、レンズ部41と同様に、第1〜3レンズ層40,50,80による焦点が撮像素子部11に対応したものとなるように光を屈折させる光学レンズとなっている。
図3(f)で示すように、アクチュエータ層60は、撮像素子層10の撮像面側に配置されるとともに、第3レンズ層80のレンズ部81を移動させる薄板状のアクチュエータ部61a,61bを備えるチップである。このアクチュエータ層60は、シリコン(Si)製の基板上に変位用の素子(アクチュエータ素子)が薄膜状に形成される。本実施形態では、アクチュエータ素子として、形状記憶合金(SMA)を用いるものとする。
図4(a)で示すように、平行バネ下層70は、りん青銅などの金属材料で構成され、枠部F7と、弾性部71とを有するチップであり、バネ機構を形成する層(弾性層)となっている。
図4(b)で示すように、第3レンズ層80は、枠部F8と、レンズ部81と、レンズ保持部83とを有するチップである。この第3レンズ層80を構成する素材としては、第1および第2レンズ層40,50と同様に、フェノール系の樹脂やアクリル系の樹脂、あるいはガラスなどが挙げられる。
図4(c)で示すように、平行バネ上層90は、平行バネ下層70と同様な構成を有し、りん青銅などの金属材料で構成され、枠部F9と、弾性部91とを有するチップであり、バネ機構を形成する層(弾性層)となっている。
図4(d)で示すように、保護層CBは、盤面が略正方形の板状の透明部材であり、例えば、樹脂やガラスなどによって構成される。そして、保護層CBの外周部の−Z側の面が隣接する平行バネ上層90(具体的には、枠部F9)と接合される。保護層CBの外周部は、例えば、外周に沿って凸形状を持つ構造にして、凸形状の上端面で接合するようにしても良い。
図7は、カメラモジュール400の構造を示す図である。詳細には、図7(a)は、カメラモジュール400を保護層CB側(上方)から見た平面図であり、図7(b)は、図7(a)の切断面線7A−7Aから見た断面模式図である。なお、図7(b)では、切断面よりも−Y側に位置している貫通孔Ca1〜Ca5,Ca61,Ca62が繋がって形成される1つの貫通孔Cva、および貫通孔Cb1〜Cb5,Cb61,Cb62が繋がって形成される1つの貫通孔Cvbの位置関係が分かるように、それぞれが破線で示されている。
図8は、第3レンズ層80に含まれるレンズ部81の駆動態様を説明するための図である。図8では、レンズ部81と弾性部71,91の状態を側方から見た模式図が示されている。なお、実際にはレンズ保持部83を弾性部71,91が挟持しているが、図8では、説明の簡略化のために、弾性部71,91がレンズ部81を点Pu,Pdで保持しているように示されている。また、図8(a)では、弾性部71,91が変形していない状態(初期状態)が示され、図8(b)では、弾性部71,91が変形している状態(変形状態)が示されている。
図9は、カメラモジュール400の製造工程の手順を例示するフローチャートである。図9で示すように、(工程A)複数のシートの準備(ステップS1)、(工程B)複数のシートの接合(ステップS2)、(工程C)ダイシング(ステップS3)、(工程D)光軸の偏芯の検査(ステップS4)、および(工程E)撮像素子層の結合(ステップS5)が順次に行われることで、カメラモジュール400が製造される。以下、各工程について説明する。
図10および図11は、準備する10枚のシートU2〜U9,UCBの構成例を示す平面図である。ここでは、各シートU2〜U9,UCBが、円盤状である例を示して説明する。
図12は、複数のシートU2〜U9,UCBを順次に積層させて接合する工程を模式的に示す図である。
9つのシートU2〜U9,UCBが積層された形成された積層部材が、ダイシング装置によってチップ毎に切り離されて、9つの層20〜90,CBが積層された光学系のユニット(光学ユニット)が多数生成される。
上記ダイシングによって生成された多数の光学ユニットについて、レンズ偏芯測定機によって、3つのレンズ部41,51,81の光軸のズレ量(すなわち偏芯)が所定の許容値域範囲(例えば、5μm以内)に入っているのか否か検査される。
光軸の偏芯の検査によって良品であると判別された各光学ユニットの下面(具体的には、撮像センサホルダ層20の裏面)に対して、撮像素子層10のチップが、いわゆるエポキシ樹脂系の接着剤、または紫外線硬化接着剤を用いた接合によって取り付けられて、カメラモジュール400が完成される。
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
11 撮像素子部
20 撮像センサホルダ層
30 赤外カットフィルタ層
40 第1レンズ層
41,51,81 レンズ部
50 第2レンズ層
60 アクチュエータ層
61a,61b アクチュエータ部
70 平行バネ下層
71,91 弾性部
80 第3レンズ層
83 レンズ保持部
84a,84b 連結部
90 平行バネ上層
100 携帯電話機
400 カメラモジュール
Ca1〜Ca5,Ca61,Ca62,Cb1〜Cb5,Cb61,Cb62,Cva,Cvb 貫通孔
CB 保護層
CTa,CTb 配線
F1 外周部
F4〜F9 枠部
U2 撮像センサホルダシート
U3 赤外カットフィルタシート
U4 第1レンズシート
U5 第2レンズシート
U6 アクチュエータシート
U7 平行バネ下シート
U8 第3レンズシート
U9 平行バネ上シート
UCB 保護層シート
Claims (15)
- 撮像素子部を有する撮像素子層と、
前記撮像素子部からの距離が変更可能なレンズ部を有し、且つ被写体と前記撮像素子部との間に配置されるレンズ層と、
前記レンズ部を移動させるアクチュエータ部を有し、且つ前記被写体と前記撮像素子部との間に配置されるアクチュエータ層と、
を含む複数の層が積層されて形成されており、
前記撮像素子層が、
前記撮像素子部を囲む外周部を有し、
前記レンズ層が、
前記レンズ部を囲む第1枠部を有し、
前記アクチュエータ層が、
前記アクチュエータ部の一端が固設され、且つ前記アクチュエータ部を囲む第2枠部を有し、
前記外周部が、
前記複数の層のうちの前記撮像素子層に隣接する層に接合され、
前記第1枠部が、
前記複数の層のうちの前記レンズ層に隣接する層に接合され、
前記第2枠部が、
前記複数の層のうちの前記アクチュエータ層に隣接する層に接合され、
前記レンズ部が、
前記第1枠部から空間を介して離隔しており、
前記複数の層が、
前記レンズ層内において直接または前記レンズ層とは別の層の部分を介して前記第1枠部に固設され、且つ前記レンズ部を該レンズ部の光軸に沿った方向に移動可能に支持する弾性部を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記複数の層が、
前記第1枠部に対して一方向から接合される第3枠部と、該第3枠部の少なくとも2カ所において固設される第1弾性部とを有する第1弾性層と、
前記第1枠部に対して前記一方向とは反対方向から接合される第4枠部と、該第4枠部の少なくとも2カ所において固設される第2弾性部とを有する第2弾性層と、
を含み、
前記レンズ層が、
前記レンズ部を保持し、且つ前記第1弾性部と前記第2弾性部とで挟持されるレンズ保持部を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記レンズ層が、
前記第1枠部と前記レンズ部とを連結する少なくとも3つの弾性部を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記複数の層のうちの前記撮像素子層と前記アクチュエータ層との間に配置される1以上の層を貫通し、且つ前記アクチュエータ層に電界を付与する配線部、
を更に備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記アクチュエータ層が、
外縁部において、前記アクチュエータ部に対して電気的に接続され、且つ前記アクチュエータ部に電界を付与するための配線が接続される端子部を更に有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記複数の層に含まれる相互に隣接する2層の間に、該2層を接合する樹脂が介在することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記アクチュエータ部が、
基板と、該基板上に形成される形状記憶合金の薄膜とを含むことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記アクチュエータ部が、
基板と、該基板上に形成される圧電素子の薄膜とを含むことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置であって、
前記アクチュエータ部が、
基板と、該基板上に形成され且つ該基板とは線膨張係数が異なる金属薄膜とを含むことを特徴とする撮像装置。 - レンズ部をそれぞれ有する複数のチップが所定配列で形成される第1シートと、アクチュエータ部をそれぞれ有する複数のチップが前記所定配列で形成される第2シートとを含む複数枚のシートを準備するシート準備工程と、
各前記レンズ部が各前記アクチュエータ部によって支持されるように前記複数枚のシートを積層させつつ結合することで積層部材を形成する積層部材形成工程と、
前記積層部材を前記チップ毎に切り離すことで、前記レンズ部と該レンズ部を移動可能に支持する前記アクチュエータ部とをそれぞれ有する複数のユニットを生成するユニット生成工程と、
を備えることを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 請求項10に記載の撮像装置の製造方法であって、
前記複数枚のシートが、
撮像素子部をそれぞれ有する複数のチップが前記所定配列で形成された第3シートを含むことを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 請求項10に記載の撮像装置の製造方法であって、
前記ユニット生成工程によって生成された各前記ユニットに対して、撮像素子部を有する撮像素子層を取り付ける撮像素子取付工程、
を更に備えることを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 請求項11に記載の撮像装置の製造方法であって、
前記複数枚のシートが、
所定部材をそれぞれ有し、且つ各前記撮像素子部の取り付け先となる複数のチップが前記所定配列で形成される第4シートを含み、
前記複数枚のシートのうち、前記第4シートを含み、且つ前記積層部材形成工程において前記第2シートよりも前記第4シート側に積層される1枚以上のシートが、
各チップの所定位置を貫通する孔部をそれぞれ有し、
更に、前記撮像装置の製造方法が、
前記積層部材形成工程の途中または該積層部材形成工程の後において、各前記孔部に対して金属をめっきすることで、前記アクチュエータ部に電界を付与する配線部を形成する配線形成工程、
を備えることを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 請求項11に記載の撮像装置の製造方法であって、
前記第1シートの各チップが、
前記レンズ部を囲む第1枠部と、該第1枠部と前記レンズ部とを連結する連結部とを有し、
前記複数枚のシートが、
前記第1枠部に対して一方向から接合するための第2枠部と、該第2枠部の少なくとも2カ所において固設される第1弾性部とをそれぞれ有する複数のチップが前記所定配列で形成された第5シートと、
前記第1枠部に対して前記一方向とは反対方向から接合するための第3枠部と、該第3枠部の少なくとも2カ所において固設される第2弾性部とをそれぞれ有する複数のチップが前記所定配列で形成された第6シートと、
を含み、
前記積層部材形成工程において、前記レンズ部が前記第1弾性部と前記第2弾性部とによって支持されるように前記第1、第5、および第6シートを積層して結合した後に、各チップにおいて、前記連結部を切断することで、前記第1枠部と前記レンズ部とを分離することを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 請求項10に記載の撮像装置の製造方法であって、
前記積層部材形成工程において、
前記複数枚のシートに含まれる隣接する2枚のシートの間を樹脂によって結合することを特徴とする撮像装置の製造方法。
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