JPWO2008132979A1 - 撮像装置の製造方法及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、製造容易性を確保しつつ安価に撮像装置を製造できる製造方法及び撮像装置を提供する。この撮像装置は、レンズを形成する透明な樹脂材に金属板素材MPをインサート成形することで、開口14aを絞りとして用いることが出来、別部材としての絞りを組み込む必要がなく、組み付け時の手間が省ける。更に、脚部14bをアース端子T1gに当接させながら、レンズアレイLAを撮像素子アレイIAに組み付けることで、撮像素子のシールドの接地を行うことができ、ハンダによる結線等が不要となって、組み付け時の手間が省ける。

Description

本発明は、例えば携帯電話等に搭載するのに適した小型の撮像装置の製造方法及び撮像装置に関する。
近年、小型カメラが組み込まれた携帯電話機やハンディパソコン(携帯型パーソナルコンピュータ)の開発が進められている。例えば、小型カメラを備えた携帯電話機は、通話者の映像を内蔵の小型カメラにより撮像して画像データとして取り込み、通話相手にその画像データを送信することができる。このような小型カメラは、一般的にイメージセンサとレンズとにより構成される。すなわち、レンズによりイメージセンサ上に光学的像を形成し、イメージセンサにより光学像に対応した電気信号を生成することができる。
ところで、携帯電話機やハンディパソコンはより一層の小型化が進められており、これらに使用される小型カメラにも小型化が要求されている。このようなカメラへの小型化の要求を満足するために、レンズとイメージセンサとを一体化して形成したカメラモジュールが開発されている。
特許文献1には、以下の工程でカメラモジュールを製造することが開示されている。かかる従来技術の製造工程によれば、まずイメージセンサ・チップが複数配置されて成るイメージセンサ・ウエハと、イメージセンサ・チップ大のレンズが複数配置されてウエハ形態を成したレンズアレイを準備する。その後、イメージセンサ・ウエハの表面にレンズアレイを貼り合わせる。更に、イメージセンサ・チップとレンズアレイとを切削溝に沿って切断することにより、個々のカメラモジュールに分割する。これにより製造工程を簡略化することができる。
特開2004−200965号公報
ところで、撮像素子の高画素化に伴い動作クロック周波数が高くなり、携帯電話側の通信に悪影響を与える恐れがあるため、撮像素子の周囲を導電性のシールドで囲いたいという要請があるが、シールドの接地をどのようにして行うかという問題がある。例えば、特許文献1の技術では、分断された後のカメラモジュールそれぞれにおける撮像素子の周囲を金属製の筐体で覆い、ハンダでアース端子に結線することも考えられるが、手間がかかるという問題がある。又、光学系の絞りを別部品として用意して組み込む場合にも、手間がかかるという問題がある。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、製造容易性を確保しつつ安価に撮像装置を製造できる製造方法を提供することを目的とする。
請求の範囲1に記載の撮像装置の製造方法は、
金属板に、複数の開口と複数の脚部とを形成する工程と、
レンズを形成する透明な樹脂材内に前記金属板をインサート成形して、レンズアレイを製作する工程と、
アース端子を有する撮像素子をアレイ状に配置した撮像素子アレイを製作する工程と、
前記脚部を前記アース端子に当接させながら、前記レンズアレイを前記撮像素子アレイに組み付ける工程と、
前記レンズアレイ及び前記撮像素子アレイとを切断し、一対の前記レンズと前記撮像素子を備えた撮像装置を形成する工程と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、レンズを形成する透明な樹脂材内に前記開口が含まれるように前記金属板をインサート成形することで、前記開口を絞りとして用いることが出来、別部材としての絞りを組み込む必要がなく、組み付け時の手間が省ける。更に、前記脚部を前記アース端子に当接させながら、前記レンズアレイを前記撮像素子アレイに組み付けることで、前記撮像素子のシールドの接地を行うことができ、ハンダによる結線等が不要となって、組み付け時の手間が省ける。
請求の範囲2に記載の撮像装置の製造方法は、請求の範囲1に記載の発明において、前記脚部により、前記レンズアレイのレンズと前記撮像素子アレイの撮像素子とを光軸方向に所定範囲内で位置決めしていることを特徴とするので、例えば前記脚部を前記アース端子に当接させながら、前記レンズアレイを前記撮像素子アレイに組み付けるだけで、精度良く焦点調整を行えるという利点がある。
請求の範囲3に記載の撮像装置の製造方法は、請求の範囲1又は2に記載の発明において、前記撮像素子アレイに組み付けられる前に、前記レンズアレイの前記脚部の下面を研磨することを特徴とするので、より高精度に焦点調整を行える。
請求の範囲4に記載の撮像装置の製造方法は、請求の範囲1〜3のいずれか1項に記載の発明において、前記レンズアレイは、レンズを形成する透明な樹脂材と鏡枠を形成する黒色の樹脂材から二色成形により形成されることを特徴とするので、レンズを鏡枠に組み付ける手間が省ける。
請求の範囲5に記載の撮像装置の製造方法は、請求の範囲1〜4のいずれか1項に記載の発明において、前記樹脂材は耐熱性を有することを特徴とするので、高温のハンダリフロー槽を通して、基板にハンダ付けすることが可能となる。
請求の範囲6に記載の撮像装置の製造方法は、請求の範囲1〜5のいずれか1項に記載の発明において、一つの前記開口の周囲に、前記脚部が3本配置されていることを特徴とするので、良好なバランスを確保できる。
請求の範囲7に記載の撮像装置の製造方法は、請求の範囲1〜6のいずれか1項に記載の発明において、前記レンズアレイの切断により露出した前記金属板の一部に接触するように前記撮像装置の周囲に導電性塗装を施すことを特徴とするので、前記導電性塗装が前記金属板に接触し、前記脚部を介して前記アース端子に導通する。
請求の範囲8に記載の撮像装置は、基板上に配置される撮像装置であって、
画素が配列された受光面を備え、前記基板に取り付けられた撮像素子と、
前記撮像素子の受光面に被写体像を結像させるレンズと、
前記レンズ内に内包された導電性の絞り部材とを有し、
前記絞り部材は、前記基板のアース端子に接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、前記導電性の絞り部材を前記レンズに内包(例えばインサート成形)することで、別部材としての絞りを組み込む必要がなく、組み付け時の手間が省ける。更に、前記導電性の絞り部材を前記基板のアース端子に当接させることで、前記撮像素子のシールドの接地を行うことができ、別部材としてのシールド部材を組み込む必要がなく、部品点数の削減、構成のコンパクト化及び組み付け時の手間が省ける。
本発明によれば、製造容易性を確保しつつ安価に撮像装置を製造できる製造方法及び撮像装置を提供することができる。
本実施の形態にかかる撮像装置50の断面図である。 撮像素子を図1の矢印II方向に見た図である。 素子ユニットを製造する工程を示す図である。 素子ユニットを製造する工程を示す図である。 素子ユニットを製造する工程を示す図である。 素子ユニットを製造する工程を示す図である。 素子ユニットを製造する工程を示す図である。 素子ユニットを製造する工程を示す図である。 素子ユニットの変形例の一部を示す図である。
符号の説明
11 レンズ
12 鏡枠
13 導電塗装
14 金属板
14a 開口
14b 脚部
50 撮像装置
51 イメージセンサ
51a 光電変換部
51c 貫通孔
51d 導電部材
54 樹脂板
55 導電部材
DB ダイシングブレード
HB ハンダボール
IA 撮像素子アレイ
LA レンズアレイ
LM 下型
MP 金属板素材
T1 端子
T1g アース端子
T2 配線層
UM 上型
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施の形態にかかる撮像装置50の断面図である。図2は、撮像素子を図1の矢印II方向に見た図である。
撮像装置50は、撮像素子としてのイメージセンサ51を有する。図1において、イメージセンサ51には、その受光側の平面の中央部に、画素(光電変換素子)が2次元的に配置された、受光部としての光電変換部51aが形成されており、その周囲には信号処理回路部(不図示)が形成されている。かかる信号処理回路部は、詳細は図示しないが、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するA/D変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等が配置されており、これらは表面の端子T1(センサパッド)を介して、外部と信号の授受を行えるようになっている。
また、イメージセンサ51の受光側の平面(表面)から裏面にかけて貫通孔51cが形成されている。イメージセンサ51は、厚さが100μm程度になるまで削られており、従って貫通孔51cを形成する際に破損等を生じる恐れは少ない。貫通孔51c内に配置された導電部材51dを介して、表面側の端子T1の一部と、裏面側の配線層T2の一部とが導通している。
イメージセンサ51の裏面には、補強用の樹脂板54が接着されている。樹脂板54は、複数の導電部材55をインサート成形している。導電部材55の上端は、イメージセンサ51の裏面側の配線層T2に接触しており、導電部材55の下端側は、ハンダボールHBに接触している。ハンダボールHBは、撮像装置50ごと不図示の基板上に載置した状態で高温のハンダリフロー槽を通過することで溶融し、基板の配線に対して電気的導通を確立することとなる。これにより、基板からイメージセンサ51までの配線を行える。イメージセンサ51と樹脂板54とで、素子ユニットを構成する。
イメージセンサ51は、光電変換部51aからの信号電荷を画像信号等に変換し、導電部材55等を介して基板上の所定の回路に出力する。なお、撮像素子はCMOS型のイメージセンサに限定されるものではなく、CCD等の他のものを使用しても良い。
図1において、イメージセンサ51の周囲には、黒色の樹脂材からなり耐熱性を有する筒状の鏡枠12の下端が突き当てられている。鏡枠12の上部内方に、透明な樹脂材からなり耐熱性を有するレンズ11が形成されており、また鏡枠12の外周には、導電塗装13が施されている。鏡枠12とレンズ11内には、金属板14がインサートされており、その開口14aが、レンズ11の絞りとなっている。
次に、本実施の形態にかかる撮像装置の製造方法について説明する。図3〜8は撮像装置50の製造工程を示す図であるが、便宜上図5〜7においてはレンズ等は2つしか図示しないが、実際には図3に示すようにアレイ状に配列されている。まず、金属板素材MPをプレス加工して、アレイ状に形成された複数の開口14aを打ち抜くと共に、金属板素材MPの拡大図である図4に示すごとく打ち抜き曲げした脚部14bとを形成する。尚、1つの開口14aの周囲には、所定の長さを有する3つの脚部14bが、下方に平行に延在するように形成される。
次に、図5に示すように、プレスした金属板素材MPを上型UMと下型LM内に配置して、インサート成形により、金属板素材MPを内包したレンズアレイLAを形成する。このとき、例えば特願2007−1365に開示されているような2色成形を用いて、レンズ11と鏡枠12とを異なる樹脂材から成形することができるが、開口14aは少なくとも透明な樹脂材の中に含まれるようにする。このとき脚部14bは、レンズアレイLAの下面から突出しておらず、先端のみ露出した状態になる。ここで、脚部14bの長さL1を調整しておけば、撮像素子アレイIAの上面に、レンズアレイLAの下面を当接させることで、レンズアレイLAの各レンズ11と、それに対応する撮像素子アレイIAのイメージセンサ51とを光軸方向に所定範囲で位置決めでき、ピント合わせなどの作業が簡素化される。尚、所定範囲とは、イメージセンサ51の受光面と、レンズ11による像点のズレが、空気換算長で±F×2P(F:レンズのFナンバー、P:撮像素子の画素ピッチ)程度に収まるような範囲をいう。所定範囲に位置決めさせるために、レンズアレイLAの下面を研磨しても良い。
又、レンズ11と鏡枠12とを透明な樹脂で一体成形し、撮影開口以外の部分を、光を通さない黒色インク等を用いインクジェットで印刷してレンズアレイLAを形成してもよい。
又、接着剤を用いて、レンズアレイLAの下面と、後述する撮像素子アレイIAの上面とを接着する場合、図9に示すように、接着剤の厚みd分だけ、脚部14bをレンズアレイLAの下面から突出させることが望ましい。かかる場合、脚部14bの突出量をdより大きくしておき、インサート成形後に、所定範囲に位置決めさせるべく、脚部14bの下端を研磨して突出量をdに調整しても良い。
一方、複数の撮像素子がアレイ状に形成され、更に樹脂板54を裏打ちした撮像素子アレイIAを別工程で製作する。更に、図6に示すように、レンズアレイLAと撮像素子アレイIAとを接着する。このとき、3つの脚部14bは、イメージセンサ51の周囲に配置された端子T1のうち、3つのアース端子T1gにバランス良く当接することとなる(図2参照)。
その後、図7に示すように、接着したレンズアレイLAと撮像素子アレイIAとを回転するダイシングブレードDBで切断して、一対のレンズ11とイメージセンサ51(撮像素子)とを備えた個々の撮像装置に分離する。このとき、切断された金属板14は、撮像装置の周囲に露出することとなる。
更に、図8に示すように、撮像装置の外周に導電塗装13を施すと、導電塗装13は鏡枠12の外周を覆うこととなる。このとき、導電塗装13は、露出した金属板14にも接触するので、脚部14bを介してアース端子Tg1に導通するようになる。これにより、イメージセンサ51の周囲が導電塗装13により囲われるので、高いシールド効果を発揮できる。
なお、導電塗装13の代わりに、金属筒を嵌合させてもよい。
その後、不図示の基板に対してハンダボールHBを介在させた状態で、リフロー槽に搬送され、撮像装置50の実装が行われる。
本実施の形態によれば、透明な樹脂材に開口14aが含まれるように金属板素材MPをインサート成形することで、開口14aを絞りとして用いることが出来、別部材としての絞りを組み込む必要がなく、組み付け時の手間が省ける。更に、脚部14bをアース端子T1gに当接させながら、レンズアレイLAを撮像素子アレイIAに組み付けることで、撮像素子のシールドの接地を行うことができ、ハンダによる結線等が不要となって、組み付け時の手間が省ける。加えて、脚部14bの長さL1を予め調整しておくことで、レンズ11とイメージセンサ51とを光軸方向に所定範囲で位置決めできるので、レンズアレイLAと撮像素子アレイIAとを接着するのみで、レンズL1の焦点位置にイメージセンサ51を配置でき、調整の手間が省ける。
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。撮像レンズは単レンズ構成でも、複数枚構成でも良い。

Claims (8)

  1. 金属板に、複数の開口と複数の脚部とを形成する工程と、
    レンズを形成する透明な樹脂材内に前記金属板をインサート成形して、レンズアレイを製作する工程と、
    アース端子を有する撮像素子をアレイ状に配置した撮像素子アレイを製作する工程と、
    前記脚部を前記アース端子に当接させながら、前記レンズアレイを前記撮像素子アレイに組み付ける工程と、
    前記レンズアレイ及び前記撮像素子アレイとを切断し、一対の前記レンズと前記撮像素子を備えた撮像装置を形成する工程と、
    を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
  2. 前記脚部により、前記レンズアレイのレンズと前記撮像素子アレイの撮像素子とを光軸方向に所定範囲内で位置決めしていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の撮像装置の製造方法。
  3. 前記撮像素子アレイに組み付けられる前に、前記レンズアレイの前記脚部の下面を研磨することを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の撮像装置の製造方法。
  4. 前記レンズアレイは、レンズを形成する透明な樹脂材と鏡枠を形成する黒色の樹脂材から二色成形により形成されることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか1項に記載の撮像装置の製造方法。
  5. 前記樹脂材は耐熱性を有することを特徴とする請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか1項に記載の撮像装置の製造方法。
  6. 一つの前記開口の周囲に、前記脚部が3本配置されていることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか1項に記載の撮像装置の製造方法。
  7. 前記レンズアレイの切断により露出した前記金属板の一部に接触するように前記撮像装置の周囲に導電性塗装を施すことを特徴とする請求の範囲第1項乃至第6項のいずれか1項に記載の撮像装置の製造方法。
  8. 基板上に配置される撮像装置であって、
    画素が配列された受光面を備え、前記基板に取り付けられた撮像素子と、
    前記撮像素子の受光面に被写体像を結像させるレンズと、
    前記レンズ内に内包された導電性の絞り部材とを有し、
    前記絞り部材は、前記基板のアース端子に接続されていることを特徴とする撮像装置。
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