JP5464133B2 - 撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバープレートを用いた撮像装置の製造方法に関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳに代表される撮像素子は、撮像面に光学像を結像させて光量分布を読み取り、画像信号（電気信号）として出力する。また、撮像素子の撮像面に光学像を結像することが困難である場合には、光ファイバープレートの出射面を撮像面に接着することにより、別の場所に配置された光ファイバープレートの入射面に結像した光学像を撮像素子の撮像面まで伝送している。ここで、「光ファイバープレート」とは、光ファイバーの素線を束ねて固めたものであり、入射面の光学像がそのまま出射面までリレーされる。なお、光ファイバープレートにテーパをつけることも可能であり、光学像の拡大や縮小もできるようになっている。

図７は、光ファイバープレートを有する撮像装置の一例を示す概略構成図である。また、図８は、ＣＣＤチップ（撮像素子）を示す平面図である。
撮像装置１３０は、入射面２０ａに光学像が結像される光ファイバープレート２０と、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂに接着されたＣＣＤチップ３と、ＣＣＤチップ３が搭載された基板２とを備える（例えば、特許文献１参照）。

ＣＣＤチップ３には、ＦＦＴ型ＣＣＤが形成されており、撮像面に相当する垂直シフトレジスタ部分６と、水平シフトレジスタ部分７とが設けられている。
垂直シフトレジスタ部分６は、受光エリア８とオプティカルブラックエリア９とアイソレーションエリア１０とを有する。受光エリア８は、複数の光電変換素子（画素）が２次元的に配置されることにより形成されている。また、オプティカルブラックエリア９は、受光エリア８の外側に位置しており、光が入射しない構成とされた光電変換素子が受光エリア８を取り囲むようにして配置されている。また、アイソレーションエリア１０は、受光エリア８とオプティカルブラックエリア９とを電気的に分離するために、受光エリア８とオプティカルブラックエリア９との間に配置されている。

入力部１１は、垂直シフトレジスタ部分６と水平シフトレジスタ部分７とに電気信号を注入するためのものである。電荷蓄積期間に受光・撮像によってポテンシャル井戸に蓄積された電荷は、垂直シフトレジスタ部分６と水平シフトレジスタ部分７とによって、電荷転送期間に順次転送され、時系列信号となる。転送された電荷は、出力部１２にて電圧に変換され、画像信号として出力される。
垂直シフトレジスタ部分６と水平シフトレジスタ部分７と入力部１１と出力部１２とは、ＣＣＤチップ３の配線（図示せず）によってＣＣＤチップ３の端部に形成された電極パッド１３のうち対応する電極パッドと電気的に接続されている。

基板２上の端部には、複数の電極パッド１４が配列されている。複数の電極パッド１４は、外部接続用の電極端子１５と内部配線（図示せず）によって電気的に接続されている。
そして、ＣＣＤチップ３は、複数の電極パッド１３がそれぞれに対応する電極パッド１４に近接するように基板２上の中央部に載置されており、電極パッド１３と電極パッド１４とはボンディングワイヤ１６（配線）によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１６は、ＣＣＤチップ３の撮像面（垂直シフトレジスタ部分６の各光電変換素子）の信号出力を取り出すためのものであり、ＣＣＤチップ３の撮像面の外側に配設される。すなわち、電極パッド１３は、ボンディングワイヤ１６と電極パッド１４と内部配線とを介して電極端子１５と電気的に接続されることになる。

ところで、このような撮像装置１３０の製造方法では、ＣＣＤチップ３を基板２上に載置し、電極パッド１３と電極パッド１４とをボンディングワイヤ１６にて電気的に接続した後に、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂをＣＣＤチップ３の撮像面に光学接着剤３２で接着している。このとき、複数のボンディングワイヤ１６を切断しないようにしながら、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂをＣＣＤチップ３の撮像面に位置合わせして接着する必要がある。

そこで、接着用治具を用いて、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂとＣＣＤチップ３の撮像面とを接着していた。図９は、従来の接着用治具の一例を示す概略構成図である。なお、図９（ａ）は、接着用治具の平面図であり、図９（ｂ）は、接着用治具の側面図である。
接着用治具１４０は、撮像素子搭載基板３１（図７参照）を保持するための基板保持部１４１と、基板保持部１４１の上方に配置された円環部１４２と、円環部１４２の側方に配置された４個のネジ部１４３とを備える。

円環部１４２の内部１４２ａには、光ファイバープレート２０が鉛直方向（Ｚ方向）から挿入されるようになっている。また、円環部１４２は、基板保持部１４１の上方（Ｚ方向）に所定の距離が離れるように支柱１４２ｂを介して配置されている。
４個のネジ部１４３は、上方（Ｚ方向）から視ると円環部１４２の側方で等間隔に並ぶように形成されており、円環部１４２の中心軸に向かってそれぞれ挿入されるようになっている。なお、４個のネジ部１４３は、操作者によって挿入されるようになっている。

このような接着用治具１４０を用いた撮像装置１３０の製造方法は、基板保持部１４１の上面に撮像素子搭載基板３１を保持する保持工程と、円環部１４２の内部１４２ａに光ファイバープレート２０をＺ方向から挿入する挿入工程と、ＣＣＤチップ３の撮像面に光学接着剤３２を注射器を用いて塗布する塗布工程と、光ファイバープレート２０の位置を肉眼で側方から観察しながら、４個のネジ部１４３を中心軸に向かって挿入して、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂとＣＣＤチップ３の撮像面とを位置合わせして接着する接着工程とを含む。

特開平０５−２１１６２２号公報

ところで、近年、ＣＣＤチップ３の小型化・高密度化に伴い、ＣＣＤチップ３の撮像面とボンディングワイヤ１６との距離が縮まっている。このため、このような接着用治具１４０を用いても、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂをＣＣＤチップ３の撮像面に位置合わせして接着する際に、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂがボンディングワイヤ１６に接触して、ボンディングワイヤ１６を誤って切断してしまうことがあった。

上記課題を解決するために、本件発明者は、ボンディングワイヤ等を切断せずに、光ファイバープレートの出射面と撮像素子（ＣＣＤチップ）の撮像面とを接着することができる撮像装置の製造方法について検討を行った。そこで、接着する際に、撮像素子で撮影された画像を表示することができる表示装置を備える接着用治具を用いることを見出した。そして、接着する前に、光ファイバープレートの入射面に目印が印刷された透明な型紙を配置することにした。これにより、光ファイバープレートの位置を肉眼で観察するのではなく、表示装置に表示された型紙画像の目印画像を観察しながら、基板保持部等を移動させて、光ファイバープレートの出射面と撮像素子の撮像面とを接着することにした。

すなわち、本発明の撮像装置の製造方法は、撮像素子搭載基板を保持する基板保持部と、光ファイバープレートを保持する光ファイバープレート保持部と、前記基板保持部及び／又は光ファイバープレート保持部を移動させる駆動機構と、表示装置とを備える接着用治具を用いて、前記光ファイバープレートの出射面と撮像素子の撮像面とを接着する工程を含む撮像装置の製造方法であって、前記基板保持部に撮像素子搭載基板を保持させるとともに、前記光ファイバープレート保持部に光ファイバープレートを保持させる保持工程と、前記光ファイバープレートの入射面に、目印が印刷された透明な型紙を配置する型紙配置工程と、前記撮像素子と表示装置とを電気的に接続して、前記表示装置に型紙画像を表示する表示工程と、前記撮像素子の撮像面に接着剤を塗布する塗布工程と、前記型紙画像の目印画像を観察しながら、前記基板保持部及び／又は光ファイバープレート保持部を移動させて、前記光ファイバープレートの出射面と撮像素子の撮像面とを位置合わせして接着する接着工程とを含むようにしている。

したがって、本発明の撮像装置の製造方法によれば、撮像素子の撮像面とボンディングワイヤとの距離が接近していても、光ファイバープレートの出射面をボンディングワイヤに接触させることなく、光ファイバープレートの出射面と撮像素子の撮像面とを接着することができる。

（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、上記発明において、前記型紙は、中心に十字形状が印刷された透明フィルムであるようにしてもよい。
そして、上記発明において、前記型紙は、前記十字形状を中心として光ファイバープレートの出射面の外周形状が印刷された透明フィルムであるようにしてもよい。
さらに、上記発明において、前記光ファイバープレート保持部は、ＸＹＺ方向に移動可能となっており、前記接着工程で、前記型紙画像の目印画像を観察しながら、前記駆動機構を用いて光ファイバープレート保持部をＸＹＺ方向に移動させるようにしてもよい。

本発明に係る接着用治具の一例を示す概略構成図。 接着用治具の使用状態を示す概略構成図。 本発明に係る型紙の一例を示す平面図。 本発明の撮像装置の製造方法についての説明図。 本発明の撮像装置の製造方法についての説明図。 本発明の撮像装置の製造方法についての説明図。 本発明の撮像装置の製造方法についての説明図。 本発明の撮像装置の製造方法についての説明図。 本発明の撮像装置の製造方法についての説明図。 テーパがついた光ファイバープレートの一例を示す概略構成図。 本発明に係る型紙の一例を示す平面図。 モニタ画面に表示される型紙画像の一例を示す図。 光ファイバープレートを有する撮像装置の一例を示す概略構成図。 ＣＣＤチップ（撮像素子）を示す平面図。 従来の接着用治具の一例を示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

本発明の撮像装置の製造方法は、接着用治具と型紙とを使用することになる。まず、本発明に係る接着用治具について説明する。図１ａは、本発明に係る接着用治具の一例を示す概略構成図であり、図１ｂは、接着用治具の使用状態を示す概略構成図である。
接着用治具４０は、撮像素子搭載基板３１を保持するための基板保持部４１と、光ファイバープレート２０を保持するための光ファイバープレート保持部４２と、基板保持部４１を移動させる駆動機構４３と、光ファイバープレート保持部４２を移動させる駆動機構４４と、表示装置４５とを備える。

基板保持部４１は、上面に撮像素子搭載基板３１を保持できるようになっており、撮像素子搭載基板３１を保持したまま鉛直方向（Ｚ方向）を軸としてθ方向に回転可能となっている。
駆動機構４３は、基板保持部４１をθ方向に回転させるものであり、操作者によって操作されるようになっている。

光ファイバープレート保持部４２は、円環形状をしており、その内部４２ａに光ファイバープレート２０が鉛直方向（Ｚ方向）から挿入されることにより光ファイバープレート２０を保持できるようになっており、光ファイバープレート２０を保持したままＸＹＺ方向に移動可能となるとともに、Ｘ方向とＹ方向とを軸としてφ方向とψ方向とに回転可能となっている。
駆動機構４４は、光ファイバープレート保持部４２をＸＹＺ方向とφ方向とψ方向とに移動させるものであり、操作者によって操作されるようになっている。

表示装置４５は、ＣＣＤチップ３の電極端子１５と電気的に接続することが可能な電極端子４５ａと、モニタ画面４５ｂとを備えており、ＣＣＤチップ３の撮像面で撮影された画像をモニタ画面４５ｂに表示することができる。このとき、画像は、拡大画像となっていることが好ましい。

次に、本発明に係る型紙について説明する。図２は、本発明に係る型紙の一例を示す平面図である。
型紙５０は、目印となる中心に配置された十字形状５１と、十字形状５１を中心とする複数の長方形５２とが印刷された透明フィルムである。複数の長方形５２は、光ファイバープレート２０の入射面２０ａと同形状の相似形になっており、互いに大きさが異なっている。

ここで、本発明の撮像装置の製造方法について説明する。図３は、本発明の撮像装置の製造方法についての説明図である。なお、図３ａ〜ｆの各図において、接着用治具４０を省略している。
本発明の撮像装置の製造方法は、基板保持部４１に撮像素子搭載基板３１を保持させるとともに、光ファイバープレート保持部４２に光ファイバープレート２０を保持させる保持工程（Ａ）と、光ファイバープレート２０の入射面２０ａに型紙５０を配置する型紙配置工程（Ｂ）と、ＣＣＤチップ３と表示装置４５とを電気的に接続して、表示装置４５に型紙画像を表示する表示工程（Ｃ）と、ＣＣＤチップ３の撮像面に光学接着剤３２を滴下する第一塗布工程（Ｄ）と、型紙画像の目印画像を観察しながら、基板保持部４１や光ファイバープレート保持部４２を移動させて、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂとＣＣＤチップ３の撮像面とを位置合わせして接着する接着工程（Ｅ）と、光学接着剤３２を塗布する第二塗布工程（Ｆ）とを含む。

（Ａ）保持工程
基板保持部４１の上面に撮像素子搭載基板３１を保持させるとともに、光ファイバープレート保持部４２の内部４２ａに光ファイバープレート２０を保持させる（図１ｂ参照）。
（Ｂ）型紙配置工程
光ファイバープレート２０の入射面２０ａに型紙５０を位置合わせして配置する（図３ａ、ｂ参照）。

（Ｃ）表示工程
ＣＣＤチップ３の電極端子１５と表示装置４５の電極端子４５ａとを電気的に接続して、モニタ画面４５ｂに型紙画像を表示する。
（Ｄ）塗布工程
ＣＣＤチップ３の撮像面に光学接着剤３２を、注射器３３を用いて滴下する（図３ｂ参照）。

（Ｅ）接着工程
モニタ画面４５ｂに表示された型紙画像の目印画像を観察しながら、光ファイバープレート保持部４２をＸＹＺ方向とφ方向とψ方向とに駆動機構４４で移動させるとともに、基板保持部４１をθ方向に駆動機構４３で移動させて、光ファイバープレート２０の出射面とＣＣＤチップ３の撮像面とを位置合わせして接着する（図１ｂ、図３ｃ〜ｅ参照）。
なお、図３ｃは、光ファイバープレート保持部４２をＺ方向に駆動機構４４で移動させながら、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂと光学接着剤３２とを密着させたときの図である。また、図３ｄは、光ファイバープレート保持部４２をＸＹ方向とφ方向とψ方向とに駆動機構４４で移動させているときの図である。さらに、図３ｅは、光ファイバープレート保持部４２をＺ方向に駆動機構４４で移動させながら、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂとＣＣＤチップ３の撮像面とを位置合わせして接着させたときの図である。

（Ｆ）第二塗布工程
光学接着剤３２を注射器３３を用いて塗布して、型紙５０を光ファイバープレート２０の入射面２０ａから取り除く（図３ｆ参照）。
以上のように、本発明の撮像装置の製造方法によれば、ＣＣＤチップ３の撮像面とボンディングワイヤ１６との距離が接近していても、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂをボンディングワイヤ１６に接触させることなく、光ファイバープレート２０の出射面２０ｂとＣＣＤチップ３の撮像面とを接着することができる。

（他の実施形態）
（１）上述した撮像装置の製造方法では、テーパがない光ファイバープレート２０を用いた構成を示したが、テーパがついた光ファイバープレートを用いる構成としてもよい。
図４は、テーパがついた光ファイバープレートの一例を示す概略構成図である。なお、図４（ａ）は、光ファイバープレートの平面図であり、図４（ｂ）は、光ファイバープレートの側面図である。
光ファイバープレート１２０は、円形状の入射面１２０ａと、略楕円形状の出射面１２０ｂとを有する。なお、出射面１２０ｂは、円形状の面の上端部と下端部とがカットされて形成されている。

図５は、本発明に係る型紙の一例を示す平面図である。
型紙１５０は、目印となる中心に配置された十字形状１５１と、十字形状１５１を中心とする複数の円形１５２と、複数の直線１５３とが印刷された透明フィルムである。複数の円形１５２と複数の直線１５３とで形成された図形は、光ファイバープレート１２０の出射面１２０ｂと同形状の相似形になっており、お互いに大きさが異なっている。
そして、図６は、接着する際にモニタ画面４５ｂに表示される型紙画像の一例を示す図である。図６（ａ）は、光ファイバープレート１２０の出射面１２０ｂとＣＣＤチップ３の撮像面とが密着していないときの写真であり、図６（ｂ）は、光ファイバープレート１２０の出射面１２０ｂとＣＣＤチップ３の撮像面とが密着したときの写真である。図６（ａ）では、左側がぼやけており、十字形状１５１も中心にないことがわかる。一方、図６（ｂ）では、十字形状１５１も中心にあることがはっきりわかる。

（２）上述した撮像装置の製造方法では、θ方向に回転可能となっている基板保持部４１と、ＸＹＺ方向に移動可能となるとともにφ方向とψ方向とに回転可能となっている光ファイバープレート保持部４２とを用いた構成を示したが、本発明の構成はこれに限定されず、ＸＹ方向に移動可能となる基板保持部と、Ｚ方向に移動可能となる光ファイバープレート保持部とを用いる構成等としてもよい。
（３）上述した撮像装置の製造方法では、光ファイバープレート１２０の出射面１２０ｂとＣＣＤチップ３の撮像面とを接着する構成を示したが、本発明の構成はこれに限定されず、ＣＣＤ以外のＣＭＯＳ等の撮像素子にも当然適用可能である。

本発明は、光ファイバープレートを用いた撮像装置の製造方法等に利用することができる。

３ ＣＣＤチップ（撮像素子）
２０ 光ファイバープレート
３１ 撮像素子搭載基板
４０ 接着用治具
４１ 基板保持部
４２ 光ファイバープレート保持部
４３、４４ 駆動機構
４５ 表示装置
５０ 型紙
５１、５２ 目印

Claims (4)

1. 撮像素子搭載基板を保持する基板保持部と、
   光ファイバープレートを保持する光ファイバープレート保持部と、
   前記基板保持部及び／又は光ファイバープレート保持部を移動させる駆動機構と、
   表示装置とを備える接着用治具を用いて、
   前記光ファイバープレートの出射面と撮像素子の撮像面とを接着する工程を含む撮像装置の製造方法であって、
   前記基板保持部に撮像素子搭載基板を保持させるとともに、前記光ファイバープレート保持部に光ファイバープレートを保持させる保持工程と、
   前記光ファイバープレートの入射面に、目印が印刷された透明な型紙を配置する型紙配置工程と、
   前記撮像素子と表示装置とを電気的に接続して、前記表示装置に型紙画像を表示する表示工程と、
   前記撮像素子の撮像面に接着剤を塗布する塗布工程と、
   前記型紙画像の目印画像を観察しながら、前記基板保持部及び／又は光ファイバープレート保持部を移動させて、前記光ファイバープレートの出射面と撮像素子の撮像面とを位置合わせして接着する接着工程とを含むことを特徴とする撮像装置の製造方法。
2. 前記型紙は、中心に十字形状が印刷された透明フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の製造方法。
3. 前記型紙は、前記十字形状を中心として光ファイバープレートの出射面の外周形状が印刷された透明フィルムであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置の製造方法。
4. 前記光ファイバープレート保持部は、ＸＹＺ方向に移動可能となっており、
   前記接着工程で、前記型紙画像の目印画像を観察しながら、前記駆動機構を用いて光ファイバープレート保持部をＸＹＺ方向に移動させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の撮像装置の製造方法。