JP6949515B2 - カメラモジュール及びその製造方法、並びに、電子機器 - Google Patents
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Description
1.カメラモジュールの第1の実施の形態
2.カメラモジュールの第2の実施の形態
3.カメラモジュールの第3の実施の形態
4.カメラモジュールの第4の実施の形態
5.カメラモジュールの第5の実施の形態
6.第4の実施の形態のカメラモジュールの詳細構成
7.カメラモジュールの第6の実施の形態
8.カメラモジュールの第7の実施の形態
9.レンズ付き基板の詳細構成
10.レンズ付き基板の製造方法
11.レンズ付き基板どうしの接合
12.カメラモジュールの第8及び第9の実施の形態
13.カメラモジュールの第10の実施の形態
14.カメラモジュールの第11の実施の形態
15.他の構造と比較した本構造の効果
16.各種の変形例
17.受光素子の画素配列と絞り板の構造と用途説明
18.カメラモジュールの第12の実施の形態
19.電子機器への適用例
20.イメージセンサの使用例
21.体内情報取得システムへの応用例
22.内視鏡手術システムへの応用例
23.移動体への応用例
図1は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第1の実施の形態を示す図である。
図9は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第2の実施の形態を示す図である。
異なる形状のレンズ21を備えていても良いし、図9のEに示すように、一方がレンズ21を備えない空洞21Xとなった構造でも良い。
図10は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第3の実施の形態を示す図である。
図11は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第4の実施の形態を示す図である。
図12は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第5の実施の形態を示す図である。
次に、図13を参照して、図11に示した第4の実施の形態に係るカメラモジュール1Dの詳細構成について説明する。
次に、レンズ付き基板41aのレンズ樹脂部82aを例に、レンズ樹脂部82の形状について説明する。
(1) 担体基板81の厚さが、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。例えば、担体基板81の厚さが、下層のレンズ付き基板41の方が厚い。
(2) レンズ付き基板41に備わる貫通孔83の開口幅が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。例えば、貫通孔83の開口幅が、下層のレンズ付き基板41の方が大きい。
(3) レンズ付き基板41に備わるレンズ部91の直径が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。例えば、レンズ部91の直径が、下層のレンズ付き基板41のレンズ部91の方が大きい。
(4) レンズ付き基板41に備わるレンズ部91の厚さが、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。例えば、レンズ部91の厚さが、下層のレンズ付き基板41のレンズ部91の方が厚い。
(5) レンズ付き基板41に備わるレンズ間の距離が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。
(6) レンズ付き基板41に備わるレンズ樹脂部82の体積が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で、異なる。例えば、レンズ樹脂部82の体積が、下層のレンズ付き基板41のレンズ樹脂部82の方が大きい。
(7) レンズ付き基板41に備わるレンズ樹脂部82の材料が、積層レンズ構造体11を構成する少なくとも複数枚のレンズ付き基板41の間で異なる。
図16は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第6の実施の形態を示す図である。
図17は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第7の実施の形態を示す図である。
次に、レンズ付き基板41の詳細構成について説明する。
次に、図19乃至図29を参照して、レンズ付き基板41の製造方法を説明する。
担体基板81Wの貫通孔83は、担体基板81Wをウェットエッチングにより、エッチングすることによって形成することができる。具体的には、担体基板81Wをエッチングする前に、担体基板81Wの非開口領域がエッチングされることを防ぐためのエッチングマスクが、担体基板81Wの表面に形成される。エッチングマスクの材料には、例えばシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜などの絶縁膜が用いられる。エッチングマスクは、エッチングマスク材料の層を担体基板81Wの表面に形成し、この層に貫通孔83の平面形状となるパターンを開口することで、形成される。エッチングマスクが形成された後、担体基板81Wをエッチングすることにより、担体基板81Wに貫通孔83が形成される。
また、貫通孔83形成のエッチングには、上述したウェットエッチングではなく、ドライエッチングを用いることも可能である。
次に、図23を参照して、基板状態のレンズ付き基板41Wの製造方法について説明する。
図19のBに示したように、貫通孔83の平面形状は、例えば四角形などの多角形であっても良い。
(1)レンズ部91の外周に配置した腕部101の長さは、四角形の辺方向と対角線方向とで同じである。
(2)腕部101の外側に配置し、貫通孔83a側壁まで延在する脚部102の長さは、四角形の辺方向の脚部102の長さよりも対角線方向の脚部102の長さの方を、長くしている。
(1)レンズ部91の外周に配置した脚部102の長さを、貫通孔83aの四角形の4つの辺に沿って、一定にしている。
(2)上記(1)の構造を実現するために、腕部101の長さは、四角形の辺方向の腕部の長さよりも対角線方向の腕部の長さの方を、長くしている。
(1)貫通孔83の側壁は、段付き部221を備える段付き形状である。
(2)レンズ樹脂部82の担持部92の脚部102が、貫通孔83の側壁上方に配置されるだけでなく、貫通孔83に備わる段付き部221の上にも、レンズ付き基板41の平面方向に延在している。
(1)レンズ部91の外周に配置した腕部101の長さは、四角形の辺方向と対角線方向とで同じである。
(2)腕部101の外側に配置し、貫通孔83aの側壁まで延在する脚部102の長さは、四角形の辺方向の脚部102の長さよりも、対角線方向の脚部102の長さが長い。
次に、複数のレンズ付き基板41が形成された基板状態のレンズ付き基板41Wどうしの直接接合について説明する。
図34は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第8の実施の形態を示す図である。
図36は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第10の実施の形態を示す図である。
図37は、本技術を適用した積層レンズ構造体を用いたカメラモジュールの第11の実施の形態を示す図である。
積層レンズ構造体11は、レンズ付き基板41どうしを直接接合により固着させた構造(以下、本構造という。)である。本構造の作用及び効果について、レンズが形成されたレンズ付き基板のその他の構造と比較して説明する。
図38は、本構造と比較するための第1の基板構造(以下、比較構造例1という。)であって、特開2011−138089号公報(以下、比較文献1という。)において図14(b)として開示されたウエハレベル積層構造の断面図である。
図39は、本構造と比較するための第2の基板構造(以下、比較構造例2という。)であって、特開2009−279790号公報(以下、比較文献2という。)において図5(a)として開示されたレンズアレイ基板の断面図である。
比較構造例2である図39のレンズアレイ基板1041が開示されている比較文献2では、レンズ1053となる樹脂1054の作用として、以下のことが開示されている。
図41は、本構造と比較するための第3の基板構造(以下、比較構造例3という。)であって、特開2010−256563号公報(以下、比較文献3という。)において図1として開示されたレンズアレイ基板の断面図である。
比較構造例3である図41のレンズアレイ基板1081が開示されている比較文献3では、レンズ1093となる樹脂1094の作用として、以下のことが開示されている。
図43は、本構造と比較するための第4の基板構造(以下、比較構造例4という。)であって、上述した比較文献2において図6として開示されたレンズアレイ基板の断面図である。
比較構造例4である図43のレンズアレイ基板1121が開示されている比較文献2では、レンズ1143となる樹脂1144の作用として、以下のことが開示されている。
図45は、本構造と比較するための第5の基板構造(以下、比較構造例5という。)であって、上述した比較文献2において図9として開示されたレンズアレイ基板の断面図である。
比較構造例5である図45のレンズアレイ基板1161が開示されている比較文献2では、レンズ1173となる樹脂1174の作用として、以下のことが開示されている。
比較構造例2乃至5において樹脂がもたらす作用についてまとめると、次のようになる。
(1)当該レンズアレイ基板の上面において当該レンズアレイ基板に作用する力の方向および大きさと、
(2)当該レンズアレイ基板の下面において当該レンズアレイ基板に作用する力の方向および大きさと、の相対関係の影響を受ける。
そこで、例えば、図48のAに示されるように、レンズアレイ基板1211の上面に配置する光硬化性樹脂1212の層及び面積と、レンズアレイ基板1211の下面に配置する光硬化性樹脂1212の層及び面積とを、同一にするレンズアレイ基板構造が考えられる。このレンズアレイ基板構造を、本構造と比較するための第6の基板構造(以下、比較構造例6という。)と呼ぶ。
ところで、実際には、カメラモジュールに組み込まれる積層レンズ構造体を構成するレンズ付き基板の形状は全て同じではない。より具体的には、積層レンズ構造体を構成する複数のレンズ付き基板どうしは、例えば、レンズ付き基板の厚さや貫通孔の大きさが異なっていたり、貫通孔に形成されるレンズの厚みや形状、体積などが異なる場合がある。さらに言えば、レンズ付き基板の上面及び下面に形成される光硬化性樹脂の膜厚なども、各レンズ付き基板で異なる場合もある。
図51は、第8の基板構造(以下、比較構造例8という。)としての、3枚のレンズ付き基板の積層で構成される積層レンズ構造体の断面図である。この積層レンズ構造体では、図48で示した比較構造例6と同様に、各レンズ付き基板の上面及び下面に配置された光硬化性樹脂の層及び面積が同一に形成されているものとする。
図53は、本構造を採用した3枚のレンズ付き基板1361乃至1363からなる積層レンズ構造体1371を示す図である。
上述した各実施の形態のその他の変形例について、以下説明する。
積層レンズ構造体11の上部には、積層レンズ構造体11のレンズ21の表面を保護するため、カバーガラスを設ける場合がある。この場合、カバーガラスに、光学絞りの機能を持たせるようにすることができる。
次に、上述した絞り板51やカバーガラス1501を用いた絞りに代えて、レンズ付き基板41の貫通孔83の開口自体を絞り機構とする例について説明する。
上述した実施の形態では、貫通孔83にレンズ21が形成されたレンズ付き基板41Wどうしを、プラズマ接合により貼り合わせるようにしたが、金属接合を用いて貼り合わせるようにすることもできる。
図61は、上述したレンズ付き基板41aの変形例であるレンズ付き基板41a’−1と41a’−2の断面図である。
図62を参照して、図61のAに示したレンズ付き基板41a’−1の製造方法について説明する。
次に、図10と図11で示したカメラモジュール1が備える受光素子12の画素配列と絞り板51の構成についてさらに説明する。
上述した各実施の形態では、個片化されたときの1以上のレンズ付き基板41と、受光素子(固体撮像素子)12のチップサイズ(ダイサイズ)が同一である場合を前提として説明した。
次に、図82を参照して、積層レンズ構造体11と受光素子2031を組み合わせた図81のカメラモジュール1Mの製造方法について説明する。
第12の実施の形態では、レンズモジュールを構成する1枚以上のレンズ付き基板41のうちの、所定の1枚のレンズ付き基板41の下面(光入射面側と反対側の面)に配線層2012が形成されている点が、上述した他の実施の形態のレンズ付き基板41と異なる。
図84を参照して、レンズ付き基板41の一方の面に配線層2012を形成する第2の形成方法について説明する。
次に、図85を参照して、レンズ付き基板41の一方の面に配線層2012を形成する第3の形成方法について説明する。
次に、受光素子2031の接続端子2033の形成について説明する。
次に、図88を参照して、基板状態のレンズ付き基板41Wに、個片化された受光素子2031を実装する実装方法について説明する。
上述したカメラモジュール1は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に固体撮像装置を用いる電子機器に組み込んだ形で使用することが可能である。
図91は、カメラモジュール1として構成されたイメージセンサを使用する使用例を示す図である。
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
(1)
基板に形成された貫通孔の内側にレンズが配置され、前記基板の光入射面側と反対側に配線層が形成されたレンズ付き基板と、
前記レンズ付き基板の前記配線層と電気的に接続されている固体撮像素子と
を備え、
前記固体撮像素子のチップサイズは、前記レンズ付き基板のチップサイズよりも小さく構成された
カメラモジュール。
(2)
前記レンズ付き基板は、他のレンズ付き基板と積層されている
前記(1)に記載のカメラモジュール。
(3)
他の基板に実装される第1の接続端子をさらに備える
前記(1)または(2)に記載のカメラモジュール。
(4)
前記レンズ付き基板には、受動部品が実装されている
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(5)
前記第1の接続端子は、はんだボールであり、
前記はんだボールの高さは、前記固体撮像素子の高さよりも高い
前記(3)に記載のカメラモジュール。
(6)
前記レンズ付き基板の前記配線層と前記固体撮像素子とは、第2の接続端子で電気的に接続されている
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(7)
前記第2の接続端子は、金スタッドバンプ、はんだボール、または、銅ピラーである
前記(6)に記載のカメラモジュール。
(8)
前記第2の接続端子は、アンダフィル樹脂で覆われている
前記(6)または(7)に記載のカメラモジュール。
(9)
前記レンズ付き基板の前記配線層と前記固体撮像素子とは、異方性導電性樹脂または金属接合で電気的に接続されている
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載のカメラモジュール。
(10)
基板に形成される貫通孔の内側にレンズが配置され、前記基板の光入射面側と反対側に配線層が形成されるレンズ付き基板の前記配線層に、前記レンズ付き基板のチップサイズよりも小さいチップサイズの前記固体撮像素子を搭載して電気的に接続する
カメラモジュールの製造方法。
(11)
前記基板に前記配線層を形成した後に、前記貫通孔と前記レンズを前記基板に形成する
前記(10)に記載のカメラモジュールの製造方法。
(12)
前記基板に前記貫通孔と前記レンズを形成した後に、前記配線層を前記基板に形成する
前記(10)に記載のカメラモジュールの製造方法。
(13)
受光面側に接続端子が形成された前記固体撮像素子を、前記レンズ付き基板に搭載して電気的に接続する
前記(10)乃至(12)のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。
(14)
前記レンズ付き基板の前記配線層に接続端子を形成し、前記接続端子に前記固体撮像素子を搭載して電気的に接続する
前記(10)乃至(12)のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。
(15)
基板状態の前記レンズ付き基板の前記配線層に、個片化された前記固体撮像素子を搭載して電気的に接続した後、基板状態の前記レンズ付き基板を個片化する
前記(10)乃至(14)のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。
(16)
セミアディティブ法を用いて、前記基板に前記配線層を形成する
前記(10)乃至(15)のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。
(17)
基板に形成された貫通孔の内側にレンズが配置され、前記基板の光入射面側と反対側に配線層が形成されたレンズ付き基板と、
前記レンズ付き基板の前記配線層と電気的に接続されている固体撮像素子と
を備え、
前記固体撮像素子のチップサイズは、前記レンズ付き基板のチップサイズよりも小さく構成された
カメラモジュール
を備える電子機器。
Claims (15)
- 第1の基板に形成された貫通孔の内側にレンズが配置された第1のレンズ付き基板と、
第2の基板に形成された貫通孔の内側にレンズが配置され、前記第2の基板の光入射面側と反対側に配線層が形成され、前記第2の基板の光入射面側の面が前記第1の基板と直接接合された第2のレンズ付き基板と、
前記第2のレンズ付き基板の前記配線層と電気的に接続されている固体撮像素子と、
前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に接続され、他の基板に実装する際の接続端子となる第1の接続端子と、
前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に接続された受動部品と
を備え、
前記固体撮像素子、前記第1の接続端子、および前記受動部品のそれぞれは、前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に、異なる平面位置で接続され、
前記固体撮像素子のチップサイズは、前記第1および第2のレンズ付き基板のチップサイズよりも小さく、
前記第1の接続端子の高さは、前記固体撮像素子および前記受動部品それぞれの高さよりも高く、
前記第1の接続端子により前記他の基板に実装された場合、前記第2のレンズ付き基板と前記他の基板との間の空間に、前記固体撮像素子および前記受動部品が配置される
カメラモジュール。 - 複数の前記第1のレンズ付き基板と前記第2のレンズ付き基板とが積層されている
請求項1に記載のカメラモジュール。 - 前記第1の接続端子は、はんだボールである
請求項1に記載のカメラモジュール。 - 前記第2のレンズ付き基板の前記配線層と前記固体撮像素子とは、第2の接続端子で電気的に接続されている
請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラモジュール。 - 前記第2の接続端子は、金スタッドバンプ、はんだボール、または、銅ピラーである
請求項4に記載のカメラモジュール。 - 前記第2の接続端子は、アンダフィル樹脂で覆われている
請求項4または5に記載のカメラモジュール。 - 前記第2のレンズ付き基板の前記配線層と前記固体撮像素子とは、異方性導電性樹脂または金属接合で電気的に接続されている
請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラモジュール。 - 第1の基板に形成された貫通孔の内側にレンズが配置された第1のレンズ付き基板と、第2の基板に形成される貫通孔の内側にレンズが配置され、前記第2の基板の光入射面側と反対側に配線層が形成された第2のレンズ付き基板とを直接接合し、
直接接合された前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に、前記第2のレンズ付き基板のチップサイズよりも小さいチップサイズの固体撮像素子を搭載して電気的に接続し、
前記配線層に受動部品を接続し、
前記配線層に、他の基板に実装する際の接続端子となる第1の接続端子を接続し、
前記固体撮像素子、前記第1の接続端子、および前記受動部品それぞれは、前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に、異なる平面位置で接続され、
前記第1の接続端子の高さは、前記固体撮像素子および前記受動部品それぞれの高さよりも高く、前記第1の接続端子により前記他の基板に実装された場合、前記第2のレンズ付き基板と前記他の基板との間の空間に、前記固体撮像素子および前記受動部品が配置される
カメラモジュールの製造方法。 - 前記第2の基板に前記配線層を形成した後に、前記貫通孔と前記レンズを前記第2の基板に形成する
請求項8に記載のカメラモジュールの製造方法。 - 前記第2の基板に前記貫通孔と前記レンズを形成した後に、前記配線層を前記第2の基板に形成する
請求項8に記載のカメラモジュールの製造方法。 - 受光面側に第2の接続端子が形成された前記固体撮像素子を、前記第2のレンズ付き基板に搭載して電気的に接続する
請求項8乃至10のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。 - 前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に第2の接続端子を形成し、前記第2の接続端子に前記固体撮像素子を搭載して電気的に接続する
請求項8乃至10のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。 - 基板状態で直接接合されている前記第1および第2のレンズ付き基板のうちの前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に、個片化された前記固体撮像素子を搭載して電気的に接続した後、基板状態の前記第1および第2のレンズ付き基板を個片化する
請求項8乃至12のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。 - セミアディティブ法を用いて、前記第2の基板に前記配線層を形成する
請求項8乃至13のいずれかに記載のカメラモジュールの製造方法。 - 第1の基板に形成された貫通孔の内側にレンズが配置された第1のレンズ付き基板と、
第2の基板に形成された貫通孔の内側にレンズが配置され、前記第2の基板の光入射面側と反対側に配線層が形成され、前記第2の基板の光入射面側の面が前記第1の基板と直接接合された第2のレンズ付き基板と、
前記第2のレンズ付き基板の前記配線層と電気的に接続されている固体撮像素子と、
前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に接続され、他の基板に実装する際の接続端子となる第1の接続端子と、
前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に接続された受動部品と
を備え、
前記固体撮像素子、前記第1の接続端子、および前記受動部品のそれぞれは、前記第2のレンズ付き基板の前記配線層に、異なる平面位置で接続され、
前記固体撮像素子のチップサイズは、前記第1および第2のレンズ付き基板のチップサイズよりも小さく、
前記第1の接続端子の高さは、前記固体撮像素子および前記受動部品それぞれの高さよりも高く、
前記第1の接続端子により前記他の基板に実装された場合、前記第2のレンズ付き基板と前記他の基板との間の空間に、前記固体撮像素子および前記受動部品が配置される
カメラモジュール
を備える電子機器。
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