JPWO2008132980A1 - 撮像装置の製造方法、撮像装置及び携帯端末 - Google Patents

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恵一 河津
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Abstract

本発明は、より低コストの撮像装置を製造できる製造方法、該製造方法による低コストの撮像装置及びそれを用いた携帯端末を提供する。シリコンウェハ１１を撮像素子１２毎に切断し、複数の撮像素子１２を基板２１上に載置することにより、良品の撮像素子１２のみを後工程に投入することができ、切断前に撮像素子１２の不良品を判別しておくことで、それに組み付ける撮像光学系ユニットＯＵを無駄にすることがなくなり、低コストで撮像装置を製造できる。

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、撮像装置及び携帯端末に関する。
従来より小型で薄型の撮像装置が、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これを用いることにより、遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。
このような小型の撮像装置の製造方法として、アレイ状に複数のイメージセンサを形成したシリコンウェハ上に、複数の光学レンズが形成されたレンズアレイを接着し、イメージセンサの配列に合わせて分割するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２９０８４２号公報
しかるに、上記特許文献１の製造方法では、シリコンウェハ上の複数のイメージセンサの個々に対応した複数のレンズアレイを接着した後、切断分離しているため、何らかの欠陥を有する不良品のイメージセンサにもレンズが配置されることを余儀なくされ、不良品のイメージセンサと共にレンズも廃棄せざるを得ず、結果的にコスト高を招いている。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、より低コストの撮像装置を製造できる製造方法、該製造方法による低コストの撮像装置及びそれを用いた携帯端末を提供することを目的とするものである。
請求の範囲１に記載の撮像装置の製造方法は、被写体光を導く撮像光学系ユニットと、複数の受光画素部が形成され前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子と、を有する撮像装置の製造方法において、
シリコンウェハの一方の面に複数の前記撮像素子を形成する工程と、
撮像光学系ユニットの少なくとも一部を、良品の前記撮像素子の前記受光画素部に対向してそれぞれ配置する工程と、
前記シリコンウェハを前記撮像素子毎に切断する工程と、
切断された複数の前記撮像素子を、前記撮像光学系ユニットの少なくとも一部と共に基板上に載置する工程と、
前記基板と複数の前記撮像素子を電気的に接続する工程と、
前記基板と前記撮像光学系ユニットの少なくとも一部とで封止された複数の前記撮像素子を樹脂により一体的にモールディングする工程と、
前記モールディングされた前記基板を前記撮像素子毎に切断分離する工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、シリコンウェハを撮像素子毎に切断し、複数の撮像素子を基板上に載置することにより、良品の撮像素子のみを後工程に投入することができ、更に切断前に撮像素子の不良品を判別しておくことで、それに組み付ける撮像光学系ユニットを無駄にすることがなくなり、低コストで撮像装置を製造できる。
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、前記撮像光学系ユニットの少なくとも一部は、レンズと、前記レンズを保持する鏡枠であることを特徴とする。例えば、ハンダリフロー槽を通過させるため、耐熱性に優れたガラスレンズなどを撮像光学系ユニット場合があるが、ガラスレンズはプラスチックレンズに比べて成形性が劣るため、フランジ部を光軸方向に突き出すことが難しい。そこで、ガラスレンズを鏡枠などに予め組み込んで撮像光学系ユニットを形成し、これを前記撮像素子の前記受光画素部に対向してそれぞれ配置することで、レンズと撮像素子との間隔を精度良く合わせ込むことができる。
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に記載の発明において、前記撮像光学系ユニットの少なくとも一部は、レンズを保持する前の鏡枠であることを特徴とする。鏡枠を前記撮像素子の前記受光画素部に対向してそれぞれ配置した後に、レンズを組み込めば、レンズと撮像素子との間隔を精度良く合わせ込むことができる。
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、前記撮像光学素子ユニットはガラス製のレンズを有することを特徴とする。
請求の範囲５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、前記レンズを保持する鏡枠とを有し、前記撮像素子と前記鏡枠とは、樹脂により一体的にモールディングされていることを特徴とするので、低コストで撮像装置を製造できる。
請求の範囲６に記載の携帯端末は、請求の範囲５に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、より低コストの撮像装置を製造できる製造方法、該製造方法による低コストの撮像装置及びそれを用いた携帯端末を提供することができる。
本実施の形態に係る撮像装置の製造方法の前期の工程段階を示す模式図である。 本実施の形態に係る撮像装置の製造方法の後期の工程段階を示す模式図である。 上述の製造工程で製造された撮像装置を示す断面図である。 撮像装置５０を備えた携帯端末の一例である携帯電話機１００の外観図である。 携帯電話機１００の制御ブロック図である。 本実施の形態の変形例にかかる図３と同様な断面図である。
符号の説明
１１ シリコンウェハ
１２ 撮像素子
１３ 接着剤
１４ 鏡枠
１５ 間座
１９ ダイシングブレード
２１ 基板
２１ｂ 外部電極
５０ 撮像装置
６０ 操作ボタン
７１ 上筐体
７２ 下筐体
７３ ヒンジ
８０ 無線通信部
９１ 記憶部
１００ 携帯電話機
１０１ 制御部
Ｄ１，Ｄ２ 表示画面
Ｆ ＩＲカットフィルタ
ＩＤ 端末
ＬＢ レンズ
ＭＤ 樹脂材料
ＯＵ 撮像光学系ユニット
ＹＢ ワイヤボンディング
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、本実施の形態に係る撮像装置の製造方法の前期の工程段階を示す模式図である。同図の左列は全体の概略の状態を示し、右列はその内の１個の概略の状態を示す断面図である。
まず図１（ａ）に示すシリコンウェハ１１の一方の面に、複数個の撮像素子１２を形成する。より具体的には、周知の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、不純物添加工程等を繰り返し、転送電極、絶縁膜、配線等を多層構造で形成し、複数の撮像素子１２をアレイ状に形成する。この撮像素子１２は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐ１ｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型等のイメージセンサである。
これと並行して、撮像光学系ユニットＯＵを組み立てる。撮像光学系ユニットＯＵは、図１（ｃ）の断面図に示すように、角筒状の鏡枠１４と、鏡枠１４の下方に配置されたＩＲカットフィルタＦと、鏡枠１４の上方に配置されたガラス製のレンズＬＢと、ＩＲカットフィルタＦとレンズＬＢとの間に配置された間座１５とからなり、これらは互いに接着されている。
更に、シリコンウェハ１１上の撮像素子１２のチップを、検査により良品と不良品とを区別する（図１のＮＧが不良品）。次いで、図１（ｂ）に示すように、良品と判断された全ての撮像素子１２の近傍にのみ接着剤１３を塗布する。この接着剤１３は、撮像素子１２の受光画素領域を避けた位置に塗布され、また、この接着剤の塗布量を調整することにより、撮像素子１２の受光画素領域の上方に接着される撮像光学系ユニットＯＵ（例えばレンズＬＢ）との間隔が決められる。
なお、撮像素子１２のチップの良否の区別は、例えば下記の項目の検査を市販の半導体検査装置を用いて行い、異常が確認されなければ良品と判断する。検査項目としては、配線パターンの欠けの有無の確認、ダイジング時のバリの有無の確認、配線パターンの線幅及びピッチの確認、疵、汚れ及びヒビの有無の確認、異物付着の確認等がある。
この後、図１（ｃ）に示すように、塗布した接着剤の上に撮像光学系ユニットＯＵを載置して接着する。この撮像光学系ユニットＯＵの接着により、撮像素子１２の受光画素領域は鏡枠１４及びＩＲカットフィルタＦにより封止される。
次いで、図１（ｄ）に示すように、シリコンウェハ１１をダイシングブレード１９により、撮像素子毎に切断する。これにより、撮像光学系ユニットＯＵにより受光画素領域が封止された個々の撮像素子１２のチップとなる。これにより、良品の撮像素子１２のみ撮像光学系ユニットＯＵと組み合わされるので、撮像光学系ユニットＯＵの無駄がなく、歩留まりが向上する。
図２は、本実施の形態に係る撮像装置の製造方法の後期の工程段階を示す模式図である。撮像光学系ユニットＯＵが接着された個々の撮像素子１２のチップは、図２（ａ）に示すように、基板２１上に複数個並べて載置される。基板２１は、複数の撮像素子１２のチップが載置可能なように、個々の撮像素子１２のチップに対する配線が複数形成されたものである。
次いで、図２（ｂ）に示すように、撮像素子１２のチップと基板２１とをワイヤボンディングＹＢにより電気的に接続する。基板２１の他方の面には、不図示の他の制御基板との接続に用いられる複数の外部電極２１ｂ（例えば、半田ボール）が形成されている。これにより、基板２１に接続される不図示の他の制御基板と撮像素子１２との間で信号の入出力が可能になっている。
この後、図２（ｃ）に示すように、基板２１の撮像素子１２側の面に、樹脂材料ＭＤが注入されて、図示の如く撮像光学系ユニットＯＵの外周を覆い、像面側のレンズＬＢのみが露呈するよう一体的にモールディングされる。
更に、図２（ｄ）に示す破線部で、一体的にモールディングされた撮像光学系ユニットＯＵ、撮像素子１２及び基板２１を切断分離することで、図２（ｅ）に示すような単品の撮像装置５０に分離され完成する。
以上説明したように本例においても、シリコンウェハを撮像素子のチップ毎に切断し、複数の撮像素子のチップを基板上に載置する工程とすることにより、良品のチップのみを以降の工程に投入することができ、低コストで撮像装置を製造できる製造方法を得ることができる。
図３は、上述の製造工程で製造された撮像装置を示す断面図である。図３に示すように、撮像装置５０は撮像素子１２を有する。図１において、撮像素子１２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画素部としての光電変換部（不図示）が形成されている。光電変換部は、レンズＬＢにより結像された被写体像を光電変換するものであり、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（センサパッド）からワイヤボンディングＹＢを介して基板２１に接続され、外部と信号の授受を行えるようになっている。
撮像素子１２は、光電変換部からの信号電荷を画像信号等に変換し、基板２１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３において、撮像素子１２の周囲には、黒色の樹脂材からなる筒状の鏡枠１４の下端が、所定の厚さの接着剤１３を介して突き当てられている。鏡枠１４の上部内方に、ガラス製のレンズＬＢが形成されており、所定の厚さの間座１５を介してＩＲカットフィルタＦの上面に当接している。レンズＬＢは、鏡枠１４の上部フランジ部１４ａの下面に当接している。ここで、上部フランジ部１４ａの下面から鏡枠１４の下端までの長さ（鏡枠１４の脚部の長さ）Ｌ１を調整しておけば、レンズＬＢと撮像素子１２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、撮像素子１２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。
以上のようにして製造された撮像装置５０を備えた携帯端末について説明する。図４は、撮像装置５０を備えた携帯端末の一例である携帯電話機１００の外観図である。
図４に示す携帯電話機１００は、表示画面Ｄ１及びＤ２を備えたケースとしての上筐体７１と、入力部である操作ボタン６０を備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置５０は、上筐体７１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されており、撮像装置５０が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。
なお、この撮像装置の位置は上筐体７１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また携帯電話機は折りたたみ式に限るものではないのは、勿論である。
図５は、携帯電話機１００の制御ブロック図である。図５に示すように、撮像装置５０の外部電極２１ｂを介し、携帯電話機１００の制御部１０１と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部１０１へ出力する。
一方、携帯電話機１００は、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等を指示入力するための入力部である操作ボタン６０と、所定のデータ表示や撮像した画像を表示する表示画面Ｄ１、Ｄ２と、外部サーバとの間の各種情報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１により実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、撮像装置５０による画像データ等を一時的に格納したり、作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）９２を備えている。
また、撮像装置５０から入力された画像信号は、携帯電話機１００の制御部１０１により、記憶部９１に記憶されたり、或いは表示画面Ｄ１、Ｄ２に表示されたり、更には、無線通信部８０を介し画像情報として外部へ送信されるようになっている。
図６は、本実施の形態の変形例にかかる図３と同様な断面図である。図６においては、撮像光学系ユニットＯＵの一部である鏡枠１４の周囲が、樹脂材料ＭＤによりモールディングされ、撮像素子１２及び基板２１Ｂと一体化されている。鏡枠１４の内周には、雌ねじ１４ｂが形成されている。一方、レンズＬＢを保持した円筒状のホルダ１４’の外周には、雄ねじ１４ｃが形成されている。雌ねじ１４ｂに雄ねじ１４ｃを螺合させることで、ホルダ１４’を介してレンズＬＢは鏡枠１４に取り付けられる。このとき、ホルダ１４’のねじ込み量を調整することで、レンズＬＢと撮像素子１２とを光軸方向に所定範囲で位置決めできる。
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。例えば、鏡枠１４のみをシリコンウェハ１１に接着しておき、モールディング終了後に、ＩＲカットフィルタＦやレンズＬＢを、被写体側から鏡枠１４に組み込むようにすることもできる。又、ＩＲカットフィルタＦを常に設ける必要はなく、例えばレンズＬＢの光学面にＩＲカット膜を形成することで省略することができる。

Claims (6)

  1. 被写体光を導く撮像光学系ユニットと、複数の受光画素部が形成され前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子と、を有する撮像装置の製造方法において、
    シリコンウェハの一方の面に複数の前記撮像素子を形成する工程と、
    撮像光学系ユニットの少なくとも一部を、良品の前記撮像素子の前記受光画素部に対向してそれぞれ配置する工程と、
    前記シリコンウェハを前記撮像素子毎に切断する工程と、
    切断された複数の前記撮像素子を、前記撮像光学系ユニットの少なくとも一部と共に基板上に載置する工程と、
    前記基板と複数の前記撮像素子を電気的に接続する工程と、
    前記基板と前記撮像光学系ユニットの少なくとも一部とで封止された複数の前記撮像素子を樹脂により一体的にモールディングする工程と、
    前記モールディングされた前記基板を前記撮像素子毎に切断分離する工程と、を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
  2. 前記撮像光学系ユニットの少なくとも一部は、レンズと、前記レンズを保持する鏡枠であ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. 前記撮像光学系ユニットの少なくとも一部は、レンズを保持する前の鏡枠であ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。
  4. 前記撮像光学素子ユニットはガラス製のレンズを有す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. 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、
    前記レンズを保持する鏡枠とを有し、
    前記撮像素子と前記鏡枠とは、樹脂により一体的にモールディングされていることを特徴とする撮像装置。
  6. 請求の範囲第５項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
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