JP5422484B2 - カメラモジュール - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、イメージセンサのチップサイズと同等の大きさに形成した小型のカメラモジュールに関する。
近年、携帯電話や携帯ゲーム機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、パソコンなどに搭載される小型のカメラモジュールとして、チップスケールカメラモジュール（ＣＳＣＭ）が注目されている。このチップスケールカメラモジュールでは、固定焦点レンズを用い、イメージセンサとほぼ同様の大きさのカメラモジュールを得ることができる。
この種のカメラモジュールにコンデンサなどの受動部品を搭載しようとすると、カメラモジュールにプリント基板を設け、その基板上にイメージセンサと共にコンデンサを配置する必要がある。このため、イメージセンサ周辺にコンデンサ及びレンズホルダのスペースを確保しなければならない。従って、チップスケールカメラモジュールを構成することはできず、小型化に向かない問題がある。
また、イメージセンサの下にコンデンサを内蔵した基板を配置することも考えられるが、この場合は、モジュールの高さが高くなってしまう。なお、レンズとイメージセンサとの間にコンデンサを配置する例もあるが、これらはチップスケールよりも十分大きな筐体を用いた通常のカメラモジュールであり、チップスケールカメラモジュールに適用することはできない。
特開２００９−２９６４５４号公報 特開２００７− ６０６７２号公報
本発明の実施形態は、コンデンサ等の受動部品の搭載に伴うサイズの増大を抑制することができ、受動部品を搭載しながら小型化をはかり得るカメラモジュールを提供する。
実施形態に係わるカメラモジュールは、イメージセンサのチップと実質的に同じスケールに形成されたカメラモジュールであって、レンズホルダに保持されたレンズと、前記レンズにより像が結像される位置に配置されたイメージセンサと、前記レンズと前記イメージセンサとの間に配置され、前記イメージセンサに入る光を通過させるための第１の開口部を有し、且つ受動部品が内蔵された配線基板と、を具備してなり、前記配線基板は、複数の電気配線板を積層し、且つ一部の電気配線板に第２の開口部を設けたものであり、前記受動部品は前記第２の開口部に設置され、前記イメージセンサと前記配線基板とが電気的に接続されていることを特徴とする。
第１の実施形態に係わるチップスケールカメラモジュールの概略構成を示す断面図。 図１のカメラモジュールからレンズブロックを外したものを上方から見た図。 図１のカメラモジュールに用いる配線基板の構成例を示す断面図。 図１のカメラモジュールの製造工程を説明するためのフローチャート。 図１のカメラモジュールの製造工程を示す断面図。 図１のカメラモジュールの製造工程を示す斜視図。 第２の実施形態に係わるチップスケールカメラモジュールの概略構成を示す断面図。 第３の実施形態に係わるチップスケールカメラモジュールの概略構成を示す断面図。
以下、発明の実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わるチップスケールカメラモジュールの概略構成を示す断面図である。ここで、チップスケールカメラモジュールとは、イメージセンサのチップと実質的に同じスケールに形成されたもの、即ちイメージセンサの主面に垂直方向から見たモジュールの面積がイメージセンサとほぼ同じ面積に形成されたものである。
ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等からなるイメージセンサ１０の上面に、該センサ１０の画素部１３に到達する光を遮らないように中央に開口部３３を設けた配線基板３０が配置されている。配線基板３０の上に、ガラス板４０が配置されている。ガラス板４０の上には、レンズ２０を保持したレンズホルダ２１が搭載され、このレンズホルダ２１はレンズ２０のフォーカス調整を行った後にガラス板４０に接着剤６０で固着されている。
なお、配線基板３０，ガラス板４０，及びレンズホルダ２１の外形は、チップ１０の外形とほぼ同じ大きさに形成されている。また、ガラス板４０は、ＩＲＣＦを兼ねている場合もある。さらに、レンズ２０にＩＲＣＦ（Infrared-Ray Cut Filter）をコーティングする場合もある。
配線基板３０にはコンデンサ３２などの受動部品が内蔵されており、開口部３３の端面からガラス繊維などのダストがイメージセンサ１０の上に落ちないように、開口部３３の端面には金属メッキや樹脂で覆うなどの対策が取られている。イメージセンサ１０と配線基板３０との接触面は、フリップチップや半田などで双方の端子が電気的に接続される。イメージセンサ１０には貫通電極１２又は図示しない側面電極が設けられており、イメージセンサ１０の底面に設けられた端子に電気的に接続されている。イメージセンサ１０の底面の端子には半田ボール５０が設けられ、この半田ボール５０を介して他の機器に接続されるようになっている。
イメージセンサ１０，配線基板３０，ガラス板４０，及びホルダ２１等の側面を覆うように、遮光とシールドを兼ねた金属製のシールドケース７０が設けられている。このシールドケース７０は、本モジュールを搭載する機器に遮光の対策が取られていれば不要の場合もある。
なお、図中の３５は配線基板３０の底部に設けられた電気端子、６２はイメージセンサ１０と配線基板３０を接着するための接着剤、６３はイメージセンサ１０の裏面を保護するためのレジスト材等からなる絶縁膜を示している。
このような構成であれば、イメージセンサ１０とレンズ２０との間には、適切な光路長を確保するためにスペースが必要であり、このスペースを利用して配線基板３０を配置することにより、モジュールサイズ（高さ）を変えることなく、コンデンサ３２をモジュール内に配置することができる。
図２は、図１のカメラモジュールからレンズブロックを外したものを、上方から見た図である。配線基板３０の周辺の斜線で示されたエリアは、レンズホルダ２１を固着するための接着剤６０が塗布される部分である。レンズ２０を通過した光は、配線基板３０の中央の開口部３３を通って、イメージセンサ１０の画素部１３に到達するようになっている。
図３は、配線基板３０の具体的構成例を示す断面図である。この配線基板３０は、電気配線板としての複数のプリプレグ３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を積層した部品内蔵プリント配線板である。プリプレグ３１は層間の絶縁層となるもので、下層プリプレグ３１ａ上に中央プリプレグ３１ｂが設置され、その上に上層プリプレグ３１ｃが設置されている。プリプレグ３１の表面及び裏面には配線層３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｆ）が形成されている。隣接するプリプレグ３１間は層間接続バンプ（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ）により接続されている。
中央プリプレグ３１ｂは複数の層を積層したものであり、他のプリプレグ３１ａ，３１ｃよりも厚くなっている。中央プリプレグ３１ｂには貫通ビア３７が設けられると共に、にコンデンサ３２等の受動部品を設置するための開口が設けられている。そして、コンデンサ３２は下層プリプレグ３１ａ上に搭載され、中央プリプレグ３１ｂの開口部分に位置するようになっている。
また、配線基板３０の開口部３３の端面には金属メッキ３８が形成されている。即ち、配線基板３０の開口部３３の内壁面及び配線基板３０の表裏面で開口部３３に隣接する領域に金属メッキ３８が施されている。ここで、開口部３３におけるダストの発生は開口部３３の上下の端部が大半を占めるため、開口部３３の上下の端部近傍領域のみに金属目つき３８を形成するようにしても良い。さらに、金属メッキの代わりに樹脂を被覆するようにしても良い。
次に、本実施形態の製造方法を、図４乃至図６を参照して説明する。図４は製造プロセスを示すフローチャートであり、図５（ａ）〜（ｆ）は製造工程を示す断面図であり、図６（ａ）〜（ｄ）は製造工程を示す斜視図である。ここで、図５はチップ部分を示し、図６はウエハ全体を示している。
まず、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、シリコンウェハと同じサイズの集合基板３００を作製する（ステップＳ１）。集合基板３００には、複数のチップに相当する基板部分及びその開口部３３が設けられており、更に各々の基板部分に受動部品としてのコンデンサ３２がそれぞれ内蔵されている。
次いで、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、集合基板３００上に、シリコンウェハと同じサイズのガラス板４０を重ね合わせて接着する（ステップＳ２）。
次いで、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すように、集合基板３００の下面に、複数のイメージセンサ１０が配列されたシリコンウェハ１００を重ね合わせて接着する（ステップＳ３）。このとき、シリコンウェハ１００に配列された各イメージセンサ１０と、集合基板３００に配列された各基板３０は同一サイズかつ同一ピッチとなっており、イメージセンサ１０と配線基板３０は半田やフリップチップなどで電気的に接続される。各基板３０には、イメージセンサ１０の画素部１３に到達する光を遮らないように中央に開口部３３が設けられ、コンデンサ３２が内蔵されている。開口部３３の端面は、イメージセンサ１０の画素部１３にガラス繊維などのダストが落ちないように金属メッキや樹脂で覆うなどの対策が施されている。
次いで、図５（ｄ）及び図６（ｄ）に示すように、シリコンウェハ１００の裏面削り（バックグラインド）を行い、シリコンウェハ１００を所定の厚みとなるまで薄くする（ステップＳ４）。
次いで、図５（ｅ）に示すように、イメージセンサ１０に貫通ビア１２を形成して裏面にパッド（図示せず）を設ける（ステップＳ５）。次いで、図５（ｆ）に示すように、パッドに半田ボール５０を固着する（ステップＳ６）。
その後、シリコンウェハ１００，集合基板３００，及びガラス板４０をダイシングして個片化する（ステップＳ７）。そして、それぞれにレンズ２０を保持したレンズホルダ２１を搭載し（ステップＳ８）、フォーカス調整した後（ステップＳ９）、接着剤６０でレンズホルダ２１をガラス板４０に固着する（ステップＳ１０）。最後に、遮光用のシールドケース７０を被せて完成となる（ステップＳ１１）。
このように本実施形態によれば、チップスケールカメラモジュールのサイズを変えることなく、コンデンサ３２を搭載した配線基板３０をモジュール内に搭載することができる。即ち、コンデンサ３２を配置するスペースがない場合でも、外形サイズを変えずにコンデンサ３２を配置することができ、モジュールの小型化をはかることができる。
また、配線基板３０の開口部３３を塞ぐようにガラス板４０を設けているので、イメージセンサ１０に対して外部からのダストの進入を防ぎ、かつ全体の強度を高めることができる。さらに、配線基板３０の開口部３３の端面に金属メッキ処理を行っているので、開口部３３の端面からのダストの発生を防ぐことができる。
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係わるチップスケールカメラモジュールの概略構成を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、ガラス板４０を予め配線基板３０の開口部３３に嵌めこみ、配線基板３０とガラス板４０との間の隙間に接着剤６５を流し込んで接着したことにある。
このような構成であれば、先の第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、配線基板３０の開口部３３の金属メッキや樹脂被覆等の処理を施すこと無しに、配線基板３０の開口部３３からのダストの発生を防止することができる。また、第１の実施形態に比べて、配線基板３０とガラス板４０の合計厚みを薄くできるため、イメージセンサ１０とレンズ２０との間の距離が短い場合にも適用することが可能となる。
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係わるチップスケールカメラモジュールの概略構成を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、コンデンサ３２等の受動部品を配線基板３０の内部ではなく配線基板３０上に設けたことにある。即ち、ガラス基板４０は配線基板３０の開口部３３よりも僅かに大きく形成され、開口部３３を塞ぐように配置されて、配線基板３０に接着されている。そして、ガラス基板４０の外側で配線基板３０上にコンデンサ３２が搭載されている。
イメージセンサ１０のサイズが画素部１３のサイズに比べて十分大きい場合には、本実施形態のように、コンデンサ３２を配線基板３０内に内蔵せずに、配線基板３０上に表面実装することも可能である。この場合、第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、内蔵基板を使用するよりもコストが安くなるメリットがある。
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、イメージセンサとレンズとの間にガラス板を配置したが、イメージセンサ部分の強度が十分に確保できれば、ガラス板を省略することも可能である。また、配線基板に設ける受動部品は必ずしもコンデンサに限るものではなく、インダクタや抵抗を用いることも可能である。さらに、複数種の受動部品を設けることも可能である。
また、配線基板の構造は前記図３に何ら限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
１０…イメージセンサ
１２…貫通電極
１３…画素部
２０…レンズ
２１…レンズホルダ
３０…基板
３１…プリプレグ
３２…コンデンサ
３３…開口部
３５…配線層
３６…層間接続バンプ
３７…貫通ビア
３８…金属メッキ層
４０…ガラス板
５０…半田ボール
６０…接着剤
６１…電気端子
６２…接着剤
６３…絶縁膜
７０…シールドケース
１００…シリコンウェハ
３００…集合基板

Claims (4)

  1. イメージセンサのチップと実質的に同じスケールに形成されたカメラモジュールであって、
    レンズホルダに保持されたレンズと、
    前記レンズにより像が結像される位置に配置されたイメージセンサと、
    前記レンズと前記イメージセンサとの間に配置され、前記イメージセンサに入る光を通過させるための第１の開口部を有し、且つ受動部品が内蔵された配線基板と、
    を具備してなり、
    前記配線基板は、複数の電気配線板を積層し、且つ一部の電気配線板に第２の開口部を設けたものであり、前記受動部品は前記第２の開口部に設置され、
    前記イメージセンサと前記配線基板とが電気的に接続されていることを特徴とするカメラモジュール。
  2. 前記レンズホルダと前記配線基板との間にガラス板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
  3. 前記配線基板の第１の開口部にガラス板がはめ込まれ、前記配線基板と前記ガラス板との隙間が接着剤で塞がれていることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
  4. 前記配線基板は、前記受動部品としてのコンデンサを内蔵していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のカメラモジュール。
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