JP5872868B2 - 撮像ユニットおよび撮像ユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニットとチップサイズパッケージタイプの撮像チップとを具備する撮像ユニットおよび前記撮像ユニットの製造方法に関する。

第１の主面に多数の半導体素子が形成され、第２の主面に貫通配線を介してそれぞれの前記半導体素子と接続された外部電極が形成された半導体ウエハを、切断し個片化することで平面視寸法の小さな多数の半導体チップを一括して作製するチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）技術が知られている。

ここで、半導体素子としてＣＣＤ等の撮像素子を形成した場合には、第１の主面にガラスウエハを接合した後に個片化することで、透明基板が接合された撮像素子チップである、チップサイズパッケージタイプの撮像チップが作製できる。

図１は、特開２００８−１６６９３９号公報に開示されている撮像ユニット１１０の分解断面図である。撮像ユニット１１０は、撮像素子チップ１２０に透明基板１３０が接合された撮像チップ１４０と、光学系（レンズ）を備えるレンズバレル（内筒部）１６０および外枠体(外筒部)１５０からなるレンズユニット１７０と、から構成されている。

ここで、撮像素子チップ１２０の受光部１２１の中心Ｃと光学系の光軸Ｏとは正確に位置合わせする必要がある。撮像ユニット１１０では、撮像チップ１４０の４側面を外枠体（レンズ枠）１５０の下部内面が隙間なく覆うように配置することで、レンズユニット１７０の光学系と、撮像素子チップ１２０と、の間の位置合わせが行われている。

すなわち、撮像ユニット１１０は、平面視矩形の撮像素子チップ１２０と、平面視寸法が同じ撮像素子チップ１２０と接合されている透明基板１３０と、光軸Ｏと撮像チップ１４０の受光部の中心とが位置合わせされた状態で透明基板１３０と接合されているレンズユニット１７０と、を具備する。

しかし、撮像ユニット１１０は、撮像チップ１４０の４側面が、レンズ枠１５０の下部内面を隙間なく覆うように配置されているため、その平面寸法が撮像チップ１４０の平面寸法よりも大きい。このため、撮像ユニット１１０は、細径化が要求される装置等の部位、例えば内視鏡の先端部に配設するのは容易ではないことがあった。

また、撮像ユニット１１０では、位置合わせのためにレンズ枠１５０の下部内面が撮像チップ１４０の４側面のすべてを隙間なく覆うように組み立てる必要があるため、高い加工精度が必要であり、かつ、組み立て作業も容易ではないことがあった。

特開２００８−１６６９３９号公報

本発明の実施形態は、小さい平面視寸法すなわち細径で、組み立て作業が容易な撮像ユニットおよび前記撮像ユニットの製造方法を提供することを目的とする。

実施の形態の撮像ユニットは、平面視矩形の撮像素子チップと、平面視寸法が同じ前記撮像素子チップと接合されている透明基板と、光軸と前記撮像チップの受光部の中心とが位置合わせされた状態で、前記透明基板と接合されているレンズユニットと、を具備する撮像ユニットであって、前記撮像チップの上面と前記透明基板の下面が接合され、前記透明基板の上面と前記レンズユニットの下面が接合され、前記透明基板に１つまたは２つの係止部が形成されており、平面視寸法が前記撮像素子チップの平面視寸法以下である前記レンズユニットの１つまたは２つの被係止部が、対応する前記係止部と嵌合または当接している。

また別の実施の形態の撮像ユニットの製造方法は、複数の撮像素子が形成された撮像素子ウエハを作製する工程と、前記撮像素子ウエハに透明ウエハを接合し接合ウエハを作製する工程と、前記接合ウエハの前記透明ウエハに、それぞれの前記撮像子と所定の位置関係にある、それぞれ１つまたは２つの係止部を形成する工程と、前記接合ウエハを切断し、複数の撮像チップに個片化する工程と、平面視寸法が前記撮像チップの平面視寸法以下であるレンズユニットの１つまたは２つの被係止部が、前記撮像チップの対応する前記係止部と嵌合または当接した状態で、前記レンズユニットの下面と前記撮像チップの上面とを接合する工程と、を有する。

本発明の実施形態によれば、組み立て作業が容易な、細径の撮像ユニットおよび前記撮像ユニットの製造方法を提供することができる。

従来の撮像ユニットの分解断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの斜視図である。 第１実施形態の撮像ユニットの分解斜視図である。 第１実施形態の撮像ユニットの図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの図２のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの撮像チップの製造方法を説明するための部分断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの撮像チップの製造方法を説明するための斜視図である。 第１実施形態の撮像ユニットの撮像チップの製造方法を説明するための斜視図である。 第１実施形態の撮像ユニットの製造方法を説明するための部分断面図である。 第２実施形態の撮像ユニットの分解斜視図である。 第３実施形態の撮像ユニットの分解斜視図である。 第４実施形態の撮像ユニットの分解斜視図である。 第５実施形態の撮像ユニットの分解斜視図である。 第６実施形態の撮像ユニットの分解斜視図である。 第７実施形態の撮像ユニットの分解斜視図である。 第７実施形態の変形例の撮像ユニットの分解斜視図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の撮像ユニット１０について図２〜図５を用いて説明する。なお、以下の図は、いずれも模式図であり、各構成要素の寸法の比率等は実際とは異なる。また、垂直方向とはＺ軸方向をいい、垂直面とは、ＸＹ平面に対して垂直な面をいう。上面とは、被写体の方向の面をいい、下面（底面）とは、受光部２１の方向の面をいう。さらに、平面視寸法とは、光軸Ｏに垂直なＸＹ平面に投影された寸法をいう。

図２〜図５に示すように、撮像ユニット１０は、平面視矩形の撮像素子チップ２０と、平面視寸法が同じ撮像素子チップ２０と接合されている透明基板３０と、光軸Ｏと撮像チップ４０の受光部２１の中心Ｃとが位置合わせされた状態で透明基板３０と接着層（不図示）を介して接合されているレンズユニット７０と、を具備する。そして、撮像素子チップ２０と透明基板３０とは、ＷＬ−ＣＳＰ（ウエハレベル・チップサイズパッケージ）技術により、両者が接着層３１を介して接合された状態の撮像チップ４０として作製される。

撮像素子チップ２０はシリコン等の半導体からなる。その第１の主面２０ＳＡには、撮像素子からなる受光部２１と、周辺回路部２３と、複数の電極パッド２４と、が形成されている。なお、略矩形の受光部２１の外周はＸ軸またはＹ軸と平行である。

一方、第２の主面２０ＳＢには、それぞれが貫通配線２６を介して、それぞれの電極パッド２４と接続されている複数の外部電極部２５が形成されている。

受光部２１の上には、図示しないが、カラーフィルタおよびマイクロレンズアレイが配設されている。周辺回路部２３は、シフトレジスタ、出力アンプ、Ａ／Ｄ変換器およびメモリ回路等を有する駆動用／信号処理用の回路である。撮像素子チップ２０の外周部に形成された複数の電極パッド２４のそれぞれは、周辺回路部２３と上面配線（不図示）により電気的に接続されている。電極パッド２４の下には、撮像素子チップ２０を貫通する貫通孔が形成されている。そして貫通孔の内部には第２の主面２０ＳＢの外部電極部２５と接続されている貫通配線２６が形成されている。

一般的な工業用・光学用ガラス、石英ガラス、樹脂等の透明材料からなる透明基板３０は、受光部２１等を保護する機能だけでなく、薄く加工された撮像素子チップ２０を支持し変形および破損を防止する板状部材としても機能している。受光部２１を除く領域に形成されている接着層３１は、例えば紫外線硬化型樹脂からなる。

そして、透明基板３０上面の直交する２辺の外周面の一方には、垂直面である係止面３３ＸＳを有する係止部３３Ｘが形成されており、他方には、係止面３３ＹＳを有する係止部３３Ｙが形成されている。

一方、レンズユニット７０は、光学系を備える内筒部６０と、円形断面の中空部が形成され、その中空部に内筒部６０が挿入される外筒部５０とからなる。内筒部６０の光学系は、複数のレンズ６２とカバーガラス６１とからなる。

そして、レンズユニット７０の外筒部５０の底面の直交する２辺の外周部の一方には、垂直面である被係止面５１ＸＳを有する被係止部５１Ｘがあり、他方には垂直面である被係止面５１ＹＳを有する被係止部５１Ｙがある。そして、レンズユニット７０は、被係止面５１ＸＳ、５１ＹＳが、それぞれと対応する係止面３３ＸＳ、３３ＹＳと当接した状態で透明基板３０と接合されている。

透明基板３０の上面には、係止面３３ＸＳおよび３３ＹＳがあり、レンズユニット７０の下面に被係止面５１ＸＳおよび５１ＹＳがある。そして、撮像ユニット１０において、係止面３３ＸＳと被係止面５１ＸＳとが当接し、係止面３３ＹＳと被係止面５１ＹＳとが当接することで、レンズユニット７０の光軸Ｏと撮像チップ４０の受光部２１の中心Ｃとの位置合わせ、すなわちＸ方向およびＹ方向の位置合わせが行われている。

上記のとおり透明基板３０の係止面とレンズユニット７０の被係止面とが当接し合う撮像ユニット１０において、レンズユニット７０の平面視寸法が透明基板３０の平面視寸法以下である。すなわち、撮像ユニット１０の平面視寸法は撮像チップ４０の平面視寸法以下となるため、この撮像ユニット１０は、細径化が要求される装置等の部位、例えば内視鏡の先端部に配設するのに適している。

なお、図３等では撮像素子チップ２０の受光部２１のＸＹ方向の周囲に周辺回路部２３が形成され、Ｘ軸方向の両方の周辺部に複数の電極パッド２４が形成されている。このため、受光部２１の中心Ｃは、撮像素子チップ２０の中心と略一致している。しかし、例えば、複数の電極パッド２４が撮像素子チップ２０のいずれか一方の外周部側にのみ配設されている場合には、受光部２１の中心Ｃは、撮像素子チップ２０の中心とは一致しない。

次に、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）、図７、図８および図９を用いて撮像ユニット１０の製造方法について説明する。

＜撮像素子ウエハ作製工程＞ 図６（Ａ）
複数の受光部２１等が形成された第１の主面２０ＳＡと、第１の主面２０ＳＡと対向する第２の主面２０ＳＢと、を有するシリコンからなる撮像素子ウエハ２０Ｗが作製される。すなわち、後述するように１枚の撮像素子ウエハ２０Ｗから複数のチップサイズパッケージタイプの撮像素子チップ２０が作製される。

受光部２１は、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等である。周辺回路部２３は、表面配線（不図示）を介して、アルミニウム等からなる電極パッド２４と電気的に接続されている。また、受光部２１には各画素に対応するマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイおよびカラーフィルタが配設されている。なお表面配線の一部を電極パッド２４として用いてもよい。

＜接合ウエハ作製工程＞ 図６（Ｂ）
接着部材３１Ｗを介して、撮像素子ウエハ２０Ｗの第１の主面２０ＳＡに、透明ウエハであるガラスウエハ３０Ｗが接合され接合ウエハ４０Ｗが作製される。ガラスウエハ３０Ｗの平面視寸法は、撮像素子ウエハ２０Ｗの平面視寸法と略同一である。なお、透明ウエハは、ガラスウエハ３０Ｗに限られるものではなく、受光部２１が撮像する光の波長領域において９０％以上の透過率を有する材料からなる平板であればよい。すなわち、透明とは、固体撮像素子の分光感度特性上、光の吸収が小さいこと等を意味するものであり、必ずしも人間の視覚上、透明であることを意味するものではない。

ここで、図３および図６（Ｂ）等に示すように、受光部２１の少なくとも有効撮像領域の上部には、接着部材３１Ｗが配設されていないため、気密封止部（キャビティ）が形成されている。ただし、撮像ユニット１０の仕様によっては、接着層３１が受光部２１の上にも形成されていてもよい。

次に、接合ウエハ４０Ｗの電極パッド２４の直下まで、撮像素子ウエハ２０Ｗを貫通する貫通孔が、第２の主面２０ＳＢ側からのエッチングにより形成される。貫通孔は、例えば、ＫＯＨまたはＴＭＡＨ等のアルカリ溶液でウエットエッチングを行うことにより、容易に形成することができる。また、貫通孔の形成には、ＩＣＰ−ＲＩＥ等のドライエッチングを用いてもよい。

次に、貫通孔の内部に貫通配線２６が形成され、さらに、第２の主面２０ＳＢの貫通配線２６上に外部電極部２５が形成される。外部電極部２５は、外部との電気的接続を行うための金バンプまたはハンダボール等からなる。

＜溝形成工程＞ 図６（Ｃ）、図７
図６（Ｃ）および図７に示すように、ダイシングブレード８１を用いたブレードダイシング法により接合ウエハ４０Ｗのガラスウエハ３０Ｗに、互いに直交する複数の溝３２Ｘ、３２Ｙが形成される。

機械的加工であるブレードダイシング法による溝の形成は、所望の深さの溝を一括で形成でき、加工性が良い。溝３２Ｘ、３２Ｙの幅Ｗ１、言い換えれば切り代Ｗ１はダイシングブレード８１の厚さｗ１よりも少し広くなる。

溝３２Ｘ、３２Ｙの深さＤ１は、ガラスウエハ３０Ｗの厚さＧ１の１／２〜４／５であれば良い。例えば、ガラスウエハ３０Ｗの厚みＧ１が５００μｍの場合、溝３２Ｘ、３２Ｙの深さＤ１は２５０〜４００μｍであればよい。

溝３２Ｘ、３２Ｙの位置は、接合ウエハ４０Ｗの複数の受光部２１の位置を基準に設定される。なお、溝３２Ｘ、３２Ｙの一部が、個片化後に、それぞれの撮像チップ４０の外周面の係止部３３Ｘ、３３Ｙとなる。

＜個片化工程＞ 図６（Ｄ）、図８
図６（Ｄ）および図８に示すように、接合ウエハ４０Ｗが溝３２Ｘ、３２Ｙに沿って一方の壁面と切断面とが重複するように、Ｗ１より小さいＷ２の切り代で切断される。接合ウエハ４０Ｗの切断により個片化と同時に、隣り合い互いに直交する２辺の外周面に、それぞれ係止面３３ＸＳ、３３ＹＳのある係止部３３Ｘ、３３Ｙが形成された撮像チップ４０が作製される。係止面３３ＸＳ、３３ＹＳは、受光部２１に対して垂直な垂直面である。

すなわち、ダイシングブレード８２を用いたブレードダイシング法によって、接合ウエハ４０Ｗに、接合ウエハ４０Ｗの厚さＤ０以上の深さまで溝が形成される。溝の幅Ｗ２、言い換えれば切り代Ｗ２はダイシングブレード８２の厚さｗ２よりも少し広くなる。

なお、切り代Ｗ２の溝は、切り代Ｗ１の溝３２Ｘ、３２Ｙに沿っていれば、切り代Ｗ１の溝３２Ｘ、３２Ｙの一方の壁面と切断面とが、正確に重複しておらず、多少の切断位置誤差があってもよい。

＜接合工程＞
図９（Ａ）〜図９（Ｄ）に示すように、別途作製されたレンズユニット７０の外筒部５０と、個片化された撮像チップ４０とが、位置合わせされた状態で接着剤等を用いて接合される。内筒部６０の筒体部分および外筒部５０は、金属または樹脂等からなり、金型による成型加工または切削加工により、所定の形状に作製される。なお、レンズユニット７０は、外筒部５０に内筒部６０が挿入された状態で撮像チップ４０と接合されてもよい。

＜接合工程１＞ 図９（Ａ）、図９（Ｂ）
最初に、レンズユニット７０の下面と、撮像チップ４０の上面とが当接するように配置される。このとき、撮像素子チップ２０の受光部２１の中心Ｃとレンズユニット７０の光軸Ｏとは、ずれた位置にある。すなわち、レンズユニット７０の被係止面５１ＸＳおよび５１ＹＳと、撮像チップ４０の係止面３３ＸＳおよび３３ＹＳとは、離間している。

＜接合工程２＞ 図９（Ｃ）
レンズユニット７０の下面と、撮像チップ４０の上面とが当接した状態、すなわち、Ｚ軸方向は固定状態で、レンズユニット７０の被係止面５１ＸＳと、撮像チップ４０の係止面３３ＸＳとが、当接するように、レンズユニット７０をＸ軸方向のみに移動する。もちろん、レンズユニット７０に替えて撮像チップ４０を移動してもよい。この操作により、撮像素子チップ２０の受光部２１の中心Ｃとレンズユニット７０の光軸ＯのＸ軸方向の位置合わせが行われる。

＜接合工程３＞ 図９（Ｄ）
次に、Ｚ軸方向およびＸ軸方向が固定された状態で、レンズユニット７０の被係止面５１ＹＳと、撮像チップ４０の係止面３３ＹＳとが、当接するように、レンズユニット７０をＹ軸方向に移動する。もちろん、レンズユニット７０に替えて撮像チップ４０を移動してもよい。この操作により、撮像素子チップ２０の受光部２１の中心Ｃとレンズユニット７０の光軸ＯのＹ軸方向の位置合わせが行われる。そして、この状態で、レンズユニット７０と撮像チップ４０とが、図示しない接着剤等により接合される。

そして、レンズユニット７０の外筒部５０に、別途作製された内筒部６０が挿入され、内筒部６０のＺ軸方向の位置が調整された後、図示しない接着剤等により接合される。

なお、接着剤による接合には、例えば紫外線硬化型樹脂を用い、接合面からはみ出した余分な樹脂を受け止め保持する凹部等が、いずれかの部材に形成されていてもよい。

撮像ユニット１０の製造方法では、レンズユニット７０と撮像チップ４０とを接合する工程において、一方の被係止面５１ＹＳが一方の係止面３３ＹＳと当接した状態で、他方の被係止面５１ＸＳと他方の係止面３３ＸＳとが当接するようにレンズユニット７０を一方向にスライド移動することで、撮像チップ４０の受光部２１の中心Ｃとレンズユニット７０の光軸Ｏとの位置合わせが行われる。

すでに説明したように、レンズ枠１５０が、撮像チップ１４０の４側面のすべてを隙間なく覆うように組み立てる必要がある従来の撮像ユニットは、２次元（Ｘ軸およびＹ軸）の位置合わせを同時に行っていた。これに対して撮像ユニット１０では、２次元（Ｘ軸およびＹ軸）の位置合わせを行うときに、Ｘ軸方向の位置合わせとＹ軸方向の位置合わせとを、別々に行うことができる。

撮像ユニット１０は、組み立て作業が容易であり、平面視寸法が小さい。そのため、撮像ユニット１０を先端部に具備する内視鏡は、細径化が可能である。また、撮像ユニット１０の製造方法は、撮像ユニット１０の平面視寸法を小さくすることができ、かつ組み立て作業が容易である。

なお、レンズユニット７０の被係止部５１Ｘと被係止部５１Ｙとは両者が繋がった１つのＬ字形状の被係止部でもよい。また、その場合には、撮像チップ４０の外周面の係止部３３Ｘと係止部３３Ｙとは、繋がった１つのＬ字形状の係止部として形成することも可能である。

逆に、撮像チップ４０の外周面の係止部３３Ｘと係止部３３Ｙとは両者が繋がった１つのＬ字形状であるが、完全に分離した２つの溝であってもよい。分離した２つの溝は、例えば、エッチングにより形成することができる。

以上の説明のように、撮像ユニット１０は、透明基板３０に１つまたは２つの係止部が形成されており、レンズユニット７０の１つまたは２つの被係止部が、対応する係止部と当接していればよい。

＜第２実施形態＞
次に第２実施形態の撮像ユニット１０Ａおよび撮像ユニット１０Ａの製造方法について説明する。撮像ユニット１０Ａは、撮像ユニット１０と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

図１０に示すように、撮像ユニット１０Ａでは、撮像チップ４０Ａの透明基板３０Ａの２つの係止部が、外周部に形成された２つの凹部３４Ｘ、３４Ｙである。一方、レンズユニット７０Ａの外筒部５０Ａの下面の２つの被係止部が、２つの凹部３４Ｘ、３４Ｙのそれぞれと嵌合する２つの円柱状の凸部５２Ｘ、５２Ｙである。

凹部３４Ｘ、３４Ｙの断面形状は、凸部５２Ｘ、５２Ｙの断面形状よりも、わずかに径の大きな円形である。凸部５２Ｘ、５２Ｙの高さは、凹部３４Ｘ、３４Ｙの深さ未満であればよい。例えば、凹部３４Ｘ、３４Ｙの深さが３００μｍの場合には、凸部５２Ｘ、５２Ｙの高さは３００μｍ未満であればよい。なお、凹部３４Ｘ、３４Ｙの底面が、半径１０μｍの半球面形状の場合には、凸部５２Ｘ、５２Ｙの高さは２９０μｍ未満となる。

凹部３４Ｘ、３４Ｙは、接合ウエハ４０Ｗの状態で、マスクパターンを介してのエッチング法またはサンドブラスト法などにより形成される。マスクパターンを介しての加工は多数の凹部を同時に作製できる。

凹部３４Ｘ、３４Ｙの位置は、それぞれの受光部２１の位置に対して所定の位置に形成される。凹部３４Ｘ、３４Ｙの深さは、ガラスウエハ３０Ｗの厚さの１／２〜４／５であれば良い。もちろん、凹部３４Ｘ、３４Ｙは、受光部２１の少なくとも有効画素領域から外れた外側に形成される。

なお、凸部５２Ｘ、５２Ｙは、円柱形状ではなく、先端が根本よりも細径の、例えば、先端が平面の略円錐形状であってもよい。略円錐形状の凸部５２Ｘ、５２Ｙは、凹部３４Ｘ、３４Ｙへの挿入が容易である。

また、凸部５２Ｘの長さと、凸部５２Ｙの長さは異なっていてもよい。また、凹部３４Ｘ、３４Ｙの深さは異なっていてもよい。例えば、長さが凸部５２Ｙよりも長い凸部５２Ｘの一部を凹部３４Ｘに挿入した状態で、凸部５２Ｘを支点にレンズユニット７０Ａを回転することにより、凸部５２Ｙと凹部３４Ｙの位置合わせを行うことができる。

すなわち、２次元（Ｘ軸およびＹ軸）の位置合わせを行うときに、凸部５２Ｘと凹部３４Ｘとが嵌合しているため、円周方向にしか移動しない状態で位置合わせを行うことができる。

以上の説明のように、撮像ユニット１０Ａは、係止部および被係止部の断面形状が円形であり、２つの係止部および２つの被係止部を有する。

撮像ユニット１０Ａおよび撮像ユニット１０Ａの製造方法は、撮像ユニット１０および撮像ユニット１０の製造方法が有する効果を有する。

＜第３実施形態＞
次に第３実施形態の撮像ユニット１０Ｂおよび撮像ユニット１０Ｂの製造方法について説明する。撮像ユニット１０Ｂは、撮像ユニット１０Ａと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

図１１に示すように、撮像ユニット１０Ｂでは、２つの被係止部が、レンズユニット７０Ｂの外筒部５０Ｂの貫通孔５３Ｘ、５３Ｙに挿通され、一部がレンズユニット７０Ｂの下面から突出する被係止部材５４Ｘ、５４Ｙであるピンである。被係止部材５４Ｘ、５４Ｙの断面形状は、貫通孔５３Ｘ、５３Ｙおよび凹部３４Ｘ、３４Ｙの断面形状よりも、わずかに径の小さい円形である。

撮像ユニット１０Ｂの製造方法では、レンズユニット７０Ｂの貫通孔５３Ｘ、５３Ｙと、撮像チップ４０Ａの凹部３４Ｘ、３４Ｙの位置を略あわせた状態で、貫通孔５３Ｘ、５３Ｙを介して凹部３４Ｘ、３４Ｙまで被係止部材５４Ｘ、５４Ｙが挿入される。

なお、いずれか１方の被係止部がレンズユニット７０Ｂの貫通孔に挿通されたピンであり、他方の被係止部がレンズユニットの下面の凸部であってもよい。すなわち、少なくとも一方の被係止部がレンズユニット７０Ｂの貫通孔に挿通された被係止部材であればよい。

撮像ユニット１０Ｂおよび撮像ユニット１０Ｂの製造方法は、撮像ユニット１０Ａおよび撮像ユニット１０Ａの製造方法が有する効果を有し、さらに、レンズユニットの作製が容易である。

＜第４実施形態＞
次に第４実施形態の撮像ユニット１０Ｃおよび撮像ユニット１０Ｃの製造方法について説明する。撮像ユニット１０Ｃは、撮像ユニット１０Ａと類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

図１２に示すように、撮像ユニット１０Ｃでは、撮像チップ４０Ｃの透明基板３０Ｃの２つの係止部が、外周部に形成された直交する２つの溝３５Ｘ、３５Ｙである。溝３５Ｘ、３５Ｙは、ダイシング法、エッチング法、またはサンドブラスト法などによって、接合ウエハ４０Ｗの状態で形成される。

なお、２本の溝３５Ｘ、３５Ｙは、交差せずＬ字形でもよく、また繋がっていなくとも良い。

撮像ユニット１０Ｃでは、レンズユニット７０Ａの凸部５２Ｘ、５２Ｙが、それぞれ対応する溝３５Ｘ、３５Ｙと嵌合することにより、撮像素子チップ２０Ｃの受光部２１の中心Ｃとレンズユニット７０Ａの光軸Ｏが位置合わせされる。

撮像ユニット１０Ｃおよび撮像ユニット１０Ｃの製造方法は、撮像ユニット１０Ａおよび撮像ユニット１０Ａの製造方法が有する効果を有し、さらに撮像チップ４０Ｃに係止部を形成するのが、より容易である。

＜第５実施形態＞
次に第５実施形態の撮像ユニット１０Ｄおよび撮像ユニット１０Ｄの製造方法について説明する。撮像ユニット１０Ｄは、撮像ユニット１０と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

図１３に示すように、撮像ユニット１０Ｄでは、撮像チップ４０Ｄの透明基板３０Ｄの係止部３６Ｘ、３６Ｙの係止面３６ＸＳ、３６ＹＳが、外周面と平行ではなく、かつ、垂直面ではなく、下方に傾斜した互いに直交する傾斜面である。同様に、レンズユニット７０Ｄの外筒部５０Ｄの被係止部５５Ｘ、５５Ｙの被係止面５５ＸＳ、５５ＹＳも、外周に平行ではなく、かつ、下方に傾斜した互いに直交する傾斜面である。

係止面３６ＸＳ、３６ＹＳと被係止面５５ＸＳ、５５ＹＳとは当接するように設計されている。撮像ユニット１０Ｄでは、一方の係止面３６ＸＳと一方の被係止面５５ＸＳとを当接した状態で、レンズユニット７０Ｄをスライドしながら移動することが容易である。すなわち、撮像ユニット１０Ｄは、撮像素子チップ２０Ｄの受光部２１の中心Ｃとレンズユニット７０Ｄの光軸Ｏとの位置合わせが容易である。

撮像ユニット１０Ｄおよび撮像ユニット１０Ｄの製造方法は、撮像ユニット１０および撮像ユニット１０の製造方法が有する効果を有し、さらに組み立てが容易である。

＜第６実施形態＞
次に第６実施形態の撮像ユニット１０Ｅおよび撮像ユニット１０Ｅの製造方法について説明する。撮像ユニット１０Ｅは、撮像ユニット１０と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

図１４に示すように、撮像ユニット１０Ｅでは、透明基板３０Ｅの２つの係止部の一方が、外周面に形成された垂直な係止面のある係止部３７Ｘであり、他方が外周部に形成された凹部３４Ｙである。一方、レンズユニット７０Ｅの外筒部５０Ｅの２つの被係止部の一方の被係止部５５Ｘが、係止部３７Ｘの係止面と当接する被係止面を有し、他方が凹部３４Ｙと嵌合する凸部５２Ｙである。

撮像ユニット１０Ｅでは、接合する工程において、凹部３４Ｙに凸部５２Ｙが嵌合した状態で、被係止面と係止面とが当接するようにレンズユニット７０Ｅが回転移動することで、撮像チップ４０Ｅの受光部２１の中心とレンズユニット７０Ｅの光軸との位置合わせが行われる。

撮像ユニット１０Ｅおよび撮像ユニット１０Ｅの製造方法は、撮像ユニット１０および撮像ユニット１０の製造方法が有する効果を有し、さらに位置合わせが容易である。

＜第７実施形態＞
次に、第７実施形態の撮像ユニット１０Ｆおよび撮像ユニット１０Ｆの製造方法について説明する。撮像ユニット１０Ｆは、撮像ユニット１０Ａ等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

図１５に示すように、撮像ユニット１０Ｆでは、撮像チップ４０Ｆの透明基板３０Ｆの係止部が、外周部に形成された１つの凹部３８であり、レンズユニット７０Ｆの外筒部５０Ｆの下面の被係止部が、凹部３８と嵌合する１つの凸部５６である。

撮像ユニット１０Ｆの係止部／被係止部の断面形状は、撮像ユニット１０Ａのように円形ではなく、十字形状である。このため、撮像ユニット１０Ｆは、１組の係止部（凹部３８）／被係止部（凸部５６）により、受光部２１の中心Ｃとレンズユニット７０Ｆの光軸ＯとのＸＹ方向の位置合わせをすることができる。

なお、係止部および被係止部の断面形状は十字形状に限られるものではなく、円形以外であれば、１組の係止部／被係止部により、受光部２１の中心Ｃとレンズユニット７０Ｆの光軸ＯとのＸＹ方向の位置合わせをすることができる。すなわち、係止部および被係止部の断面形状は、正方形、長方形、楕円形、または三角形などであってもよい。

撮像ユニット１０Ｆおよび撮像ユニット１０Ｆの製造方法は、撮像ユニット１０Ａおよび撮像ユニット１０Ａの製造方法が有する効果を有し、さらに１組の係止部／被係止部しかないため、組立工程数を削減することができ、さらに平面視寸法をより小さくすることが可能である。

なお、図１５に示すように、撮像ユニット１０Ｆのレンズユニット７０Ｆの下面には、凸部５６よりも高さの低い凸部５９が光路を取り囲むように形成されている。このため、レンズユニット７０Ｆと撮像チップ４０Ｆとを接合する接着剤が、はみ出して光路光領域に至ったり、多量に外部へ漏出したりする、という事態を回避することができる。

ここで、係止部および被係止部の断面形状が円形ではないレンズユニットであっても、２組の係止部／被係止部を有していてもよい。また、すべての係止部／被係止部（凹部／凸部）が同一の断面形状でなく、例えば一方は円形で、もう一方が正方形という組み合わせでも良い。

また、図１６に示す第７実施形態の変形例の撮像ユニット１０Ｇの撮像チップ４０Ｇには、撮像ユニット１０Ｃのように、交差している２本の溝３９Ｘ、３９Ｙが形成されている。撮像ユニット１０Ｇでは２本の溝３９Ｘ、３９Ｙの交差部を係止部（凹部）として使用する。また、撮像ユニット１０Ｇは、撮像ユニット１０Ｂのように、被係止部５８が、レンズユニット７０Ｇの外筒部５０Ｇの貫通孔５７に挿通され、一部がレンズユニット７０Ｇの下面から突出している、断面が十字形状の被係止部材５８である。

撮像ユニット１０Ｇおよび撮像ユニット１０Ｇの製造方法は、撮像ユニット１０Ａおよび撮像ユニット１０Ａの製造方法が有する効果を有し、さらに撮像ユニット１０Ｂ、撮像ユニット１０Ｃ、および撮像ユニット１０Ｆ、およびその製造方法が有する効果をあわせてもつ。

本発明は上述した実施形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。

１０、１０Ａ〜１０Ｇ…撮像ユニット
２０…撮像素子チップ
２０Ｗ…撮像素子ウエハ
３０…透明基板
３０Ｗ…ガラスウエハ
３１…接着層
３１Ｗ…接着部材
３２Ｘ、３２Ｙ…溝
３３Ｘ、３３Ｙ…係止部
３４Ｘ、３４Ｙ…凹部
３５Ｘ、３５Ｙ…溝
３７Ｘ…係止部
３８…凹部
４０…撮像チップ
４０Ｗ…接合ウエハ
５０…外筒部
５１Ｘ、５１Ｙ…被係止部
５２Ｘ、５２Ｙ…凸部
５３Ｘ…貫通孔
５４Ｘ、５５Ｘ…被係止部
５６…凸部
６０…内筒部
６１…カバーガラス
６２…レンズ
７０、７０Ａ〜７０Ｇ…レンズユニット
８１、８２…ダイシングブレード

Claims (13)

1. 平面視矩形の撮像素子チップと、
   平面視寸法が同じ前記撮像素子チップと接合されている透明基板と、
   光軸と前記撮像チップの受光部の中心とが位置合わせされた状態で、前記透明基板と接合されているレンズユニットと、を具備する撮像ユニットであって、
   前記撮像チップの上面と前記透明基板の下面が接合され、
   前記透明基板の上面と前記レンズユニットの下面が接合され、
   前記透明基板に１つまたは２つの係止部が形成されており、
   平面視寸法が前記撮像素子チップの平面視寸法以下である前記レンズユニットの１つまたは２つの被係止部が、対応する前記係止部と嵌合または当接していることを特徴とする撮像ユニット。
2. 前記レンズユニットが、光学系を有する内筒部と、中空部に前記内筒部が挿入された外筒部と、からなることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記２つの係止部が、前記透明基板の隣り合う外周側面に形成され、それぞれの係止面が直交しており、
   前記レンズユニットの前記２つの被係止部の、それぞれの被係止面が、対応する前記係止面と当接していることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
4. 前記１つまたは２つの係止部が、前記透明基板の前記上面の外周部に形成された１つまたは２つの凹部であり、
   前記レンズユニットの前記１つまたは２つの被係止部が、対応する前記凹部と嵌合した１つまたは２つの凸部であることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
5. 前記透明基板の前記係止部および前記レンズユニットの前記被係止部の前記光軸に垂直方向の断面形状が、それぞれ円形であり、
   ２つの前記係止部および２つの前記被係止部を有することを特徴とする請求項４に記載の撮像ユニット。
6. 前記被係止部の少なくともいずれかが、前記レンズユニットの貫通孔に挿通された被係止部材であることを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニット。
7. 前記光軸に垂直方向の断面形状が共に非円形の、１つの前記係止部と１つの前記被係止部とを有し、
   前記透明基板の１つの前記係止部と前記レンズユニットの１つの前記被係止部とが嵌合していることを特徴とする請求項４に記載の撮像ユニット。
8. 前記透明基板の２つの係止部の一方が、外周側面に形成された係止面を有し、他方が前記上面の外周部に形成された凹部であり、
   前記レンズユニットの２つの被係止部の一方が、前記係止面と当接する被係止面を有し、他方が前記凹部と嵌合する凸部であることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
9. 複数の撮像素子が形成された撮像素子ウエハを作製する工程と、
   前記撮像素子ウエハの上面に透明ウエハの下面を接合し接合ウエハを作製する工程と、
   前記接合ウエハの前記透明ウエハに、それぞれの前記撮像子と所定の位置関係にある、それぞれ１つまたは２つの係止部を形成する工程と、
   前記接合ウエハを切断し、複数の撮像チップに個片化する工程と、
   平面視寸法が前記撮像チップの平面視寸法以下であるレンズユニットの１つまたは２つの被係止部が、前記撮像チップの対応する前記係止部と嵌合または当接した状態で、前記レンズユニットの下面と前記撮像チップの上面とを接合する工程と、を有することを特徴とする撮像ユニットの製造方法。
10. 前記係止部を形成する工程において、切り代がＷ１の溝が形成され、
    前記個片化する工程において、前記溝に沿ってＷ１より小さいＷ２の切り代で切断されることにより、個片化と同時に、直交する２辺の外周面に、それぞれ係止面のある係止部が形成された前記撮像チップが作製され、
    前記接合する工程において、一方の前記被係止面が一方の前記係止面と当接した状態で、他方の前記被係止面と他方の前記係止面とが当接するように前記レンズユニットが移動することで、前記撮像チップの受光部の中心と前記レンズユニットの光軸との位置合わせが行われることを特徴とする請求項９に記載の撮像ユニットの製造方法。
11. 前記透明ウエハの前記係止部が、前記上面の外周部に形成された凹部であり、
    前記レンズユニットの前記被係止部が、対応する前記凹部と嵌合する凸部であることを特徴とする請求項９に記載の撮像ユニットの製造方法。
12. 前記被係止部の少なくともいずれかが、前記レンズユニットの貫通孔に挿通された被係止部材であることを特徴とする請求項１１に記載の撮像ユニットの製造方法。
13. 前記透明基板の前記２つの係止部の一方が、外周側面に形成された係止面のある係止部であり、他方が前記上面の外周部に形成された凹部であり、
    前記レンズユニットの前記２つの被係止部の一方が、前記係止面と当接する被係止面を有し、他方が前記凹部と嵌合する凸部であり、
    前記接合する工程において、前記凹部に前記凸部が嵌合した状態で、前記被係止面と前記係止面とが当接するように前記レンズユニットが移動することで、前記撮像チップの受光部の中心と前記レンズユニットの光軸との位置合わせが行われることを特徴とする請求項９に記載の撮像ユニットの製造方法。

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