JPWO2018047413A1 - 光学部品搭載装置、およびセンサー装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

高解像度のセンサー装置の製造を可能とする。光学部品搭載装置（１００）は、吸引部（１）による吸引の停止により、吸引部（１）側から光学部品を押圧する押圧部（３）を備えている。

Description

本発明は、光学部品搭載装置、およびセンサー装置の製造方法に関する。

昨今カメラモジュール（センサー装置）の実装においては、高密度の実装が進み、実装される部材として、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣとも呼ぶ）が多用されている。ＦＰＣは、通常、可変部と固定部とを有し、カメラモジュールは固定部に実装されることが多い。

カメラモジュールが実装される固定部に反りが生じると、カメラモジュールに備わるセンサーも追従して反ってしまい、像面が曲がり、撮像が劣化することが懸念される。このため、カメラモジュールが実装されるＦＰＣにおいては、固定部の反りを抑制することが重要である。

ＦＰＣの反りを抑制する技術としては、例えば特許文献１に、ＦＰＣの一主面側と他主面側との熱膨張率を等しくして反りを抑制する技術が開示されている。また、例えば特許文献２に、概ね等しいパターンを基材の両面側に形成することにより反りを抑制する技術が開示されている。

一方で、カメラモジュールの高解像度化が急速に進んでいる。高解像度化に伴い、部品精度を向上させることは大きな課題となっており、組立プロセスにおいて像面側レンズ（光学部品）とセンサーとの間の高さを精度よく調整する必要に迫られている。

さらに、モバイル端末に搭載されるカメラモジュールは、低背化が求められているので、カメラモジュールの構成部品の低背化、および小型化が進んでいる。低背化を実現するために、センサーの真上に像面側レンズを配置するカメラモジュールもある。センサーの真上に像面側レンズを配置する場合、基板に像面側レンズを固定する場合が多い。

日本国公開特許公報「特開２０１３−１０５８１０号公報（２０１３年５月３０日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００９−１５８７４８号公報（２００９年７月１６日公開）」

基板に像面側レンズを固定する場合、像面側レンズは例えば、接着剤によって基板に接着される。このとき、当該接着剤からの圧力によって、像面側レンズは、基板に対してわずかに浮いた状態で基板に固定される。この結果、センサーの受光部に対して像面側レンズが傾き易く、この傾きによってカメラモジュールの解像度が低下してしまうという問題が発生する。

本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、高解像度のセンサー装置の製造を可能とする、光学部品搭載装置、およびセンサー装置の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光学部品搭載装置は、基板に搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を吸引する吸引部と、前記吸引部によって吸引された前記光学部品を保持し、前記基板および前記センサーのうち少なくとも一方に搭載させる保持搭載部と、前記吸引部による吸引の停止により、前記吸引部側から前記光学部品を押圧する押圧部とを備えていることを特徴としている。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るセンサー装置の製造方法は、基板に搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を吸引する工程と、吸引された前記光学部品を保持し、前記基板および前記センサーのうち少なくとも一方に搭載させる工程と、吸引を停止する工程と、吸引の停止後に、吸引を行った側から前記光学部品を押圧する工程とを含んでいることを特徴としている。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るセンサー装置の製造方法は、基板に搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を、前記基板および前記センサーのうち少なくとも一方に搭載させる工程と、前記基板および前記センサーの反対側から前記光学部品を押圧する工程とを含んでいることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、高解像度のセンサー装置の製造が可能となる。

（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、吸引部による吸引の無い状態の、本発明の実施の形態１に係る光学部品搭載装置の構成を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、吸引部による吸引の有る状態の、本発明の実施の形態１に係る光学部品搭載装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るセンサー装置の製造方法を示す図であり、図１の（ａ）の第１断面を示している。 本発明の実施の形態１に係るセンサー装置の製造方法を示す図であり、図１の（ａ）の第２断面を示している。 （ａ）は、本発明の実施の形態２に係るセンサー装置の製造方法を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係るセンサー装置の製造方法を示す図である。

本発明を実施するための形態について、図１〜図４を参照して説明する。

〔実施の形態１〕
図１の（ａ）〜図１の（ｆ）はそれぞれ、吸引部１による吸引の無い状態の、本発明の実施の形態１に係る光学部品搭載装置１００の構成を示す図である。図２の（ａ）〜図２の（ｆ）はそれぞれ、吸引部１による吸引の有る状態の、本発明の実施の形態１に係る光学部品搭載装置１００の構成を示す図である。

具体的に、図１の（ａ）および図２の（ａ）はいずれも、光学部品搭載装置１００の下面を示す図である。図１の（ｂ）および図２の（ｂ）は、それぞれ、図１の（ａ）および図２の（ａ）の第１断面（Ａ−Ａ線矢視断面）図である。図１の（ｃ）および図２の（ｃ）は、それぞれ、図１の（ａ）および図２の（ａ）の第２断面（Ｂ−Ｂ線矢視断面）図である。図１の（ｄ）および図２の（ｄ）はいずれも、光学部品搭載装置１００の斜視図である。図１の（ｅ）および図１の（ｆ）、ならびに、図２の（ｅ）および図２の（ｆ）はいずれも、光学部品搭載装置１００を吸引機２００に対して固定した状態を示す図である。図１の（ｅ）および図２の（ｅ）は、それぞれ、図１の（ａ）および図２の（ａ）の第１断面を示している。図１の（ｆ）および図２の（ｆ）は、それぞれ、図１の（ａ）および図２の（ａ）の第２断面を示している。

光学部品搭載装置１００は、吸引部１、保持搭載部２、押圧部３、および筺体４を備えている。

筺体４は、両端に開口が形成された、筒状の部材である。筺体４の一端には、吸引機２００が取り付けられている。吸引機２００は、筺体４によって規定された空間に存在する空気を吸引するものである。また、筺体４には、筺体４の側壁を直線状に貫通する６つの孔４１と、筺体４の側壁から筺体４の他端へと通じるように筺体４を貫通する１０つの孔４２とが形成されている。

吸引部１は、基板に対して搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を吸引するものである。吸引部１は、筺体４の他端に相当し、吸引部１には、前記１０つの孔４２が形成されている。吸引機２００が吸引を行うことにより、吸引部１は、１０つの孔４２によって、１０つの孔４２の近傍に位置する物を吸引することができる。

保持搭載部２は、吸引部１によって吸引された光学部品を保持し、基板およびセンサーのうち少なくとも一方に対して搭載するものである。保持搭載部２は、筺体４の他端に形成された開口を部分的に塞ぐように配置されており、吸引部１に対して固定されている。特に、光学部品搭載装置１００においては、光学部品搭載装置１００の下面視において吸引部１が２つの部分に分かれている。そして、保持搭載部２は、当該２つの部分に対して架橋するように、吸引部１に対して固定されている。

押圧部３は、吸引部１による吸引の停止により、吸引部１側から光学部品を押圧するものである。押圧部３は、特定の部材に対して固定されていないが、保持搭載部２によって動きが規制されている。

押圧部３は、本体部３１と、本体部３１から突出した突出部３２とから構成されている。以下、本体部３１および突出部３２の動作について説明を行う。以下で説明する本体部３１および突出部３２の動作はいずれも、光学部品搭載装置１００の正立状態、換言すれば、筺体４の他端が真下を向いている状態における動作である。

本体部３１は、保持搭載部２に対して筺体４の一端側に配置されている。吸引部１による吸引の無い状態（図１の（ａ）〜図１の（ｆ）参照）において、本体部３１は、保持搭載部２に対して乗っている。つまり、保持搭載部２は、吸引部１による吸引の無い状態において、押圧部３が落ちないように押圧部３を受ける（保持する）機能を有している。一方、吸引部１による吸引の有る状態（図２の（ａ）〜図２の（ｆ）参照）において、本体部３１は、保持搭載部２から浮いた状態となる。

突出部３２は、光学部品搭載装置１００の下面視において、保持搭載部２と重なり合わない位置に配置されている。吸引部１による吸引の無い状態において、突出部３２の先端は、保持搭載部２に対して下に位置する。一方、吸引部１による吸引の有る状態においては、本体部３１が保持搭載部２から浮いた状態となっていることに伴い、突出部３２の先端は、保持搭載部２に対して上に位置する。

吸引機２００に対して取り付けられた光学部品搭載装置１００においては、図１の（ｆ）および図２の（ｆ）に示すように、６つの孔４１のうち５つが、栓４３によって塞がれている。一方、栓４３によって塞がれていない孔４１は、ベントライン４４として機能する。ベントライン４４は、吸引機２００による吸引を停止した直後に、筺体４によって規定された空間を大気に解放するための経路である。

なお、孔４１の数は、５つ以下または７つ以上であってもよい。また、孔４２の数は、９つ以下または１１つ以上であってもよい。さらに、ベントライン４４の数は、２つ以上であってもよい。但し、ベントライン４４の数が多過ぎると、吸引部１による吸引力が弱まるため、ベントライン４４の数を増やし過ぎることは好ましくない。また、孔４１または孔４２の直径が大き過ぎても、吸引部１による吸引力が弱まるため、孔４１および孔４２の直径は、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。

ここからは、光学部品３０１、およびセンサー３０２を備えたセンサー装置３００の製造方法について、図３および図４を参照して説明する。図３および図４はいずれも、本発明の実施の形態１に係るセンサー装置３００の製造方法を示す図である。図３の（ａ）〜図３の（ｄ）は、図１の（ａ）の第１断面を示している。図４の（ａ）〜図４の（ｄ）は、図１の（ａ）の第２断面を示している。

図３の（ａ）〜図３の（ｄ）、ならびに、図４の（ａ）〜図４の（ｄ）においては、光学部品搭載装置１００を用いたセンサー装置３００の製造方法について説明を行う。以下で説明する各工程はいずれも、光学部品搭載装置１００の正立状態、換言すれば、筺体４の他端が真下を向いている状態における工程である。

図３の（ａ）および図４の（ａ）には、吸引部１による吸引の無い状態（図１の（ａ）〜図１の（ｆ）参照）を示している。このとき、上述したとおり、押圧部３の突出部３２の先端は、保持搭載部２に対して下に位置している。

図３の（ｂ）および図４の（ｂ）には、吸引部１による吸引を開始した状態を示している。このとき、吸引部１は、光学部品３０１を吸引する。また、図２の（ａ）〜図２の（ｆ）を参照して上述したとおり、押圧部３の本体部３１が保持搭載部２から浮いた状態となっており、これに伴い、突出部３２の先端は、保持搭載部２に対して上に位置している。

本実施の形態において、光学部品３０１は、いわゆるＬＯＣ（Lens On Chip）レンズであり、センサー装置３００に組み込まれた状態において物体側を向く物側面３０４と、同状態において像面側を向く像側面３０５とを有している。

図３の（ｃ）および図４の（ｃ）には、保持搭載部２によって光学部品３０１を保持している工程を示している。このとき、突出部３２の先端は、保持搭載部２に対して上に位置しているため、保持搭載部２は、物側面３０４と当接することによって、吸引されている光学部品３０１を保持することができる。

図３の（ｄ）および図４の（ｄ）には、保持搭載部２が保持した光学部品３０１を、センサー３０２に対して搭載する工程を示している。センサー３０２は、基板３０３に対して搭載されており、基板３０３と反対側の面に光を受光する受光部３０６を有している。光学部品３０１は、このセンサー３０２の受光部３０６に対して光を導く。当該工程においては、吸引部１による吸引が停止される。これにより、光学部品３０１は保持搭載部２から落ちる。また、光学部品３０１が保持搭載部２から落ちることと同時に、本体部３１が落ちて保持搭載部２によって受けられ、併せて突出部３２の先端が保持搭載部２に対して下の位置に移動する。この移動によって、突出部３２の先端は、吸引部１側から光学部品３０１を押圧する。

光学部品３０１のセンサー３０２に対する搭載は、接着剤３０７によって、像側面３０５とセンサー３０２とを接着（搭載）することによって行われる。突出部３２の先端が吸引部１側から光学部品３０１を押圧することによって、光学部品３０１がセンサー３０２に対して押し付けられる。これにより、接着剤３０７からの圧力によって、光学部品３０１がセンサー３０２に対して浮いた状態でセンサー３０２に固定されることを防ぐことができる。この結果、受光部３０６に対して光学部品３０１が傾くことを防ぐことができるため、センサー装置３００の解像度を向上させることができる。

なお、押圧部３の重みは、吸引部１による吸引の有る状態において本体部３１が浮くことができ、かつ、接着剤３０７の圧力に抗して光学部品３０１をセンサー３０２に対して押し付けることができる重みであり、例えば約０．５ｇである。

また、押圧部３は、保持搭載部２によって受けられている状態において、保持搭載部２を軸として回動可能であることが好ましい。押圧部３と筺体４との間に遊びを形成することにより、押圧部３は例えば、図３の（ｄ）に示すように、保持搭載部２内の点２１を軸として円弧２２に沿うように回動可能である。押圧部３が回動可能であることによって、保持搭載部２によって保持された光学部品３０１に対してセンサー３０２が傾いている場合に、押圧部３の回動によってこの傾きを相殺することができる。従って、受光部３０６に対して光学部品３０１が傾くことをより確実に防ぐことができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態１では、光学部品搭載装置１００を用いて、吸引の停止後に、吸引を行った側から光学部品３０１を押圧するセンサー装置３００の製造方法について説明した。しかしながら、光学部品搭載装置１００を用いることなく、センサー３０２および基板３０３の反対側から光学部品３０１を押圧するセンサー装置３００の製造方法についても、本発明の範疇に含まれる。

図５の（ａ）は、本発明の実施の形態２に係るセンサー装置３００の製造方法を示す図である。

図５の（ａ）に示す製造方法においては、接着剤３０７によって光学部品３０１を基板３０３に対して接着した後、基板３０３およびセンサー３０２の反対側（すなわち、物側面３０４側）から光学部品３０１を押圧している。そして光学部品３０１の押圧は、押圧部材４００によって行われている。なお、押圧部材４００は、物側面３０４に対して傷をつけにくく、かつ物側面３０４に対して汚れをつけにくい材質および形状であれば、どのような物であっても構わない。

なお、図３の（ａ）〜図３の（ｄ）、ならびに、図４の（ａ）〜図４の（ｄ）に示したセンサー装置３００の製造方法においては、接着剤３０７によって光学部品３０１をセンサー３０２に対して接着した。一方、図５の（ａ）に示したセンサー装置３００の製造方法においては、接着剤３０７によって光学部品３０１を基板３０３に対して接着している。本発明に係るセンサー装置３００の製造方法においては、光学部品３０１をセンサー３０２に対して接着してもよいし、光学部品３０１を基板３０３に対して接着してもよいし、光学部品３０１をセンサー３０２および基板３０３の両方に対して接着してもよい。

〔実施の形態３〕
図５の（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係るセンサー装置３００の製造方法を示す図である。

図５の（ｂ）に示す製造方法においては、接着剤３０７によって光学部品３０１を基板３０３に対して接着した後、基板３０３およびセンサー３０２の反対側（すなわち、物側面３０４側）から光学部品３０１を押圧している。そして光学部品３０１の押圧は、エア噴出装置５００から噴出させたエア５０１によって行われている。

図５の（ｂ）に示したセンサー装置３００の製造方法においても、接着剤３０７によって光学部品３０１を基板３０３に対して接着している。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る光学部品搭載装置は、基板に搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を吸引する吸引部と、前記吸引部によって吸引された前記光学部品を保持し、前記基板および前記センサーのうち少なくとも一方に搭載させる保持搭載部と、前記吸引部による吸引の停止により、前記吸引部側から前記光学部品を押圧する押圧部とを備えている。

上記の構成によれば、押圧部が吸引部側から光学部品を押圧することによって、光学部品がセンサーや基板に対して押し付けられる。これにより、接着剤からの圧力によって、光学部品がセンサーや基板に対して浮いた状態でセンサーや基板に固定されることを防ぐことができる。この結果、センサーの受光部に対して光学部品が傾くことを防ぐことができるため、センサー装置の解像度を向上させることができる。

本発明の態様２に係る光学部品搭載装置は、上記態様１において、前記保持搭載部は、前記吸引部による吸引の無い状態において、前記押圧部を保持する。

上記の構成によれば、吸引部による吸引の無い状態において、押圧部が落ちないようにすることができる。

本発明の態様３に係る光学部品搭載装置は、上記態様２において、前記押圧部は、前記保持搭載部によって保持されている状態において、前記保持搭載部を軸として回動可能である。

上記の構成によれば、押圧部が回動可能であることによって、保持搭載部によって保持された光学部品に対してセンサーや基板が傾いている場合に、押圧部の回動によってこの傾きを相殺することができる。従って、センサーの受光部に対して光学部品が傾くことをより確実に防ぐことができる。

本発明の態様４に係るセンサー装置の製造方法は、基板に搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を吸引する工程と、吸引された前記光学部品を保持し、前記基板および前記センサーのうち少なくとも一方に搭載させる工程と、吸引を停止する工程と、吸引の停止後に、吸引を行った側から前記光学部品を押圧する工程とを含んでいる。

上記の構成によれば、上記の各光学部品搭載装置と同様の原理により、センサー装置の解像度を向上させることができる。

本発明の態様５に係るセンサー装置の製造方法は、基板に搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を、前記基板および前記センサーのうち少なくとも一方に搭載させる工程と、前記基板および前記センサーの反対側から前記光学部品を押圧する工程とを含んでいる。

上記の構成によれば、光学部品の吸引に係る工程を実施せずとも、基板およびセンサーのうち少なくとも一方に対して搭載した光学部品を、基板およびセンサーの反対側から押圧することによって、センサー装置の解像度を向上させることができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 吸引部
２ 保持搭載部
３ 押圧部
４ 筺体
２１ 点
２２ 円弧
３１ 本体部
３２ 突出部
４１、４２ 孔
４３ 栓
４４ ベントライン
１００ 光学部品搭載装置
２００ 吸引機
３００ センサー装置
３０１ 光学部品
３０２ センサー
３０３ 基板
３０４ 物側面
３０５ 像側面
３０６ 受光部
３０７ 接着剤
４００ 押圧部材
５００ エア噴出装置
５０１ エア

Claims (5)

1. 基板に搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を吸引する吸引部と、
   前記吸引部によって吸引された前記光学部品を保持し、前記基板および前記センサーのうち少なくとも一方に搭載させる保持搭載部と、
   前記吸引部による吸引の停止により、前記吸引部側から前記光学部品を押圧する押圧部とを備えていることを特徴とする光学部品搭載装置。
2. 前記保持搭載部は、前記吸引部による吸引の無い状態において、前記押圧部を保持することを特徴とする請求項１に記載の光学部品搭載装置。
3. 前記押圧部は、前記保持搭載部によって保持されている状態において、前記保持搭載部を軸として回動可能であることを特徴とする請求項２に記載の光学部品搭載装置。
4. 基板に搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を吸引する工程と、
   吸引された前記光学部品を保持し、前記基板および前記センサーのうち少なくとも一方に搭載させる工程と、
   吸引を停止する工程と、
   吸引の停止後に、吸引を行った側から前記光学部品を押圧する工程とを含んでいることを特徴とするセンサー装置の製造方法。
5. 基板に搭載されたセンサーに対して光を導く光学部品を、前記基板および前記センサーのうち少なくとも一方に搭載させる工程と、
   前記基板および前記センサーの反対側から前記光学部品を押圧する工程とを含んでいることを特徴とするセンサー装置の製造方法。

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