KR20120096418A - 촬상 장치 및 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

촬상 장치는, 피사체 상을 결상가능한 수광부를 포함하는 광학 센서, 상기 광학 센서의 상기 수광부를 보호하기 위한 밀봉재, 적어도 상기 수광부와, 상기 밀봉재의 상기 수광부에 대향하는 대향면 사이에 형성된 중간층, 및 상기 중간층과 상기 밀봉재의 상기 대향면 사이에 배치된 제어막을 포함하고, 상기 제어막에서, 상기 막에 비스듬히 입사하는 광의 입사 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트된다.

Description

촬상 장치 및 카메라 모듈{IMAGING DEVICE AND CAMERA MODULE}
본 발명은, CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서(CIS) 등의 광학 센서를 칩 스케일 패키지(chip scale package)로서 포함하는 촬상 장치 및 카메라 모듈에 관한 것이다.
광학 센서의 간단한 패키징 방법으로서, 칩 스케일 패키지(CSP) 구조가 제안되어 있다.
도 1은 CSP 구조의 기본적인 구성을 나타내는 도면이다.
CSP 구조(1)에서는, 광학 센서(센서 칩)(2) 전면의 수광부(21)의 상부를 보호하기 위한 밀봉재(sealing member)로서 시일 글래스(seal glass)(커버 글래스)(3)가 배치된다.
CSP 구조(1)에서는, 광학 센서(2)의 수광부(21)를 제외한 주연부에 배치된 수지(4)를 통해서 시일 글래스(3)가 배치되어 있다. 따라서, CSP 구조(1)에서는, 광학 센서(2)의 수광부(21)와, 수광부(21)에 대향하는 시일 글래스(3)의 대향면(31) 사이에 공극(5)이 형성된다.
이 CSP 구조에서는, 전면으로부터 이면까지 센서 칩을 관통하는 관통 비아 홀(Through Silicon Via;TSV)에 의해 전극(6)을 형성함으로써 와이어 본딩에 의한 배선을 없앨 수 있으므로, 클린 룸 내에서 웨이퍼 상태에서 글래스를 접합할 수 있다.
이 때문에, 종래의 COB(Chip On Board) 타입의 패키지에 비해, 소형화되고, 저비용이며, 더스트 없는 공정을 기대할 수 있다
그러나, CSP 구조에서는, 관통 비아(TSV)를 형성하는 경우 칩 두께가 얇게 형성되기 때문에, 상기한 바와 같이 커버 글래스와 칩(광학 칩) 사이에 공극(5)이 존재하는 경우에는, 리플로우(reflow) 등의 열 공정을 행했을 때 열 응력으로 인해 칩이 휘어버릴 우려가 있다.
이를 해결하는 방법으로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 공극(5)을 수지(4)로 채워 공극을 없애는 CSP 구조(1A)가 제안되어 있다.
이하, 공극을 갖지 않는 CSP 구조를 캐비티리스(cavity-less) CSP 구조라고도 한다.
공극을 갖지 않는 캐비티리스 CSP 구조를 채용하면, 공극을 갖는 CSP 구조의 공극에서 발생되는 열 응력을 대폭 저감할 수 있고, 이에 의해 휨의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 캐비티리스 CSP 구조에서는, 광학 관점으로부터도, 공극(굴절률 1)의 계면에서 발생하는 반사가 굴절률이 약 1.5인 수지에 의해 억제될 수 있기 때문에, 광학 센서(2)에서의 수광량 증대도 기대할 수 있다.
캐비티리스 구조에 관한 기술은, 예를 들면, 일본 특개 2007-73958호 공보(특허 문헌 1)에 개시되어 있다. 이 특허 문헌 1에는, 캐비티리스 CSP 구조를 실현하기 위한 제조 방법이 언급되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개 2007-73958호 공보
그러나, 상기 캐비티리스 CSP 구조에서는, 종래의 패키지 구조에서는 발생하지 않았던 플레어(flare)(가짜 화상) 광이 발생한다.
이 플레어 광의 발생에 대해서, 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 CSP 구조에서의 공극의 유무에 따른 시일 글래스 상면의 전반사 모드를 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 공극을 갖는 CSP 구조에서의 시일 글래스 상면의 전반사 모드의 상태를 나타내고 있고, 도 3b는 공극을 갖지 않는 캐비티리스 CSP 구조에서의 시일 글래스 상면의 전반사 모드의 상태를 나타내고 있다.
도 4는 공극을 갖지 않는 캐비티리스 CSP 구조에서 발생하는 플레어 광을 나타내는 도면이다.
플레어 광의 발생 요인은, 도 3b에 도시한 바와 같이 캐비티리스 CSP 구조의 경우, 시일 글래스 하의 굴절률이 시일 글래스(3)와 거의 동일하기 때문에, 광학 센서에 반사된 회절 광이 시일 글래스 상면에서 전반사될 수 있다는 사실에 유래한다.
이것에 대하여, 광학 센서와 시일 글래스 사이에 공극이 존재하는 SCP 구조에서는, 도 3a에 도시한 바와 같이 시일 글래스 상면에서 전반사가 발생하지 않는다.
플레어 광은 센서 피치가 작아지면 증대한다. 특히 셀 사이즈가 2㎛ 피치 보다 작은 미세한 광학 센서에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 흐려진 광(blurred light)이 중심 광원으로부터 모든 방향으로 확산되어 소위 작은 불꽃 형상의 플레어가 발생하는 경우가 있다.
따라서, 플레어 광의 발생을 억제할 수 있고, 밝은 광원이 시야 내에 들어오는 경우에도 플레어 광이 눈에 띄지 않는 양질의 화상을 얻는 것이 가능한 촬상 장치 및 카메라 모듈을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 형태는 촬상 장치에 관한 것으로서, 이 촬상 장치는, 피사체 상을 결상가능한 수광부를 포함하는 광학 센서, 상기 광학 센서의 상기 수광부를 보호하기 위한 밀봉재(seal material), 적어도 상기 수광부와, 상기 수광부에 대향하는 상기 밀봉재의 대향면 사이에 형성된 중간층 및 상기 중간층과 상기 밀봉재의 상기 대향면 사이에 배치된 제어막을 포함하고, 상기 제어막에서, 상기 막에 비스듬히 입사하는 광의 입사 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트된다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는 카메라 모듈에 관한 것으로, 이 카메라 모듈은, 피사체 상을 결상가능한 수광부를 포함하는 광학 센서, 상기 광학 센서의 상기 수광부를 보호하기 위한 밀봉재, 적어도 상기 수광부와, 상기 수광부에 대향하는 상기 밀봉재의 대향면 사이에 형성된 중간층, 상기 중간층과 상기 밀봉재의 상기 대향면 사이에 배치된 제어막, 및 상기 광학 센서의 상기 수광부에 피사체 상을 결상하는 렌즈를 포함하고, 상기 제어막에서, 상기 막에 비스듬히 입사하는 광의 입사 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트된다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 플레어 광의 발생을 억제할 수 있고, 밝은 광원이 시야 내에 들어오는 경우에도 플레어 광이 눈에 띄지 않는 양질의 화상을 얻는 것이 가능하다.
도 1은 CSP 구조의 기본적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 공극을 갖지 않는 CSP 구조의 구성을 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는 CSP 구조에서의 공극의 유무에 따른 시일 글래스 상면의 전반사 모드를 설명하기 위한 도면.
도 4는 공극을 갖지 않는 캐비티리스 CSP 구조에서 발생하는 플레어 광을 나타내는 도면.
도 5는 본 실시 형태에 따른 촬상 장치의 제1 구성예를 도시하는 도면.
도 6은 본 실시 형태에 따른 컬러 필터의 구성예를 도시하는 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 실시 형태에 따른 다층막의 특성예 및 막 구조의 일례를 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8c는 다층막을 수지와 커버 글래스 하면 사이에 삽입했을 경우와 이 막을 삽입하지 않았을 경우의 커버 글래스 상면에서의 반사율을 시뮬레이션하여 얻은 결과를 나타내는 도면.
도 9는 본 실시 형태에 따른, 공극을 갖지 않고 또한 다층막을 배치한 캐비티리스 CSP 구조에서 발생하는 플레어 광을 나타내는 도면.
도 10a 및 도 10b는 다층막이 플레어 대책(measures)으로서 기능하기 위한 광학 특성을 만족시키는 최소 막 수 조건을 추정하여 얻은 결과를 나타내는 도면.
도 11a 및 도 11b는 다층막의 배치 위치(높이)와 플레어의 확산 간의 관계를 나타내는 도면.
도 12는 본 실시 형태에 따른 촬상 장치의 제2 구성예를 도시하는 도면.
도 13은 본 실시 형태에 따른 카메라 모듈의 구성예를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 촬상 장치의 제1 구성예
2. 제어막(다층막)의 기본적인 구성 및 기능
3. 제어막(다층막)의 구체적인 구성 및 기능
4. 제어막(다층막)의 전형적인 구성 및 기능
5. 촬상 장치의 제2 구성예
6. 카메라 모듈의 구성예
<1. 촬상 장치의 제1 구성예>
도 5는, 본 실시 형태에 따른 촬상 장치의 제1 구성예를 도시하는 도면이다.
본 실시 형태에서는, 광학 센서의 일례로서 CMOS 이미지 센서(CIS)가 적용된다.
본 실시 형태에 따른 촬상 장치(100)는, 기본적으로, 광학 센서의 칩 사이즈로 팩키징이 행해지는 CSP 구조를 갖고, 또한, 광학 센서의 전면(상면)을 보호하는 밀봉재와 광학 센서 사이에 중간층(본 실시 형태에서는 수지)이 형성된, 공극을 갖지 않는 캐비티리스 CPS 구조를 갖는다.
본 실시 형태에 있어서, 전면이란 촬상 장치의 광학 센서의 수광부가 형성된, 피사체의 상광의 입사 측을 말하며, 이면이란 광이 입사하지 않고 범프 등의 접속용 전극, 인터포저(interposer) 등이 형성되는 면 측을 말한다.
촬상 장치(100)는, 광학 센서(110), 밀봉재(120), 중간층으로서의 수지층(130) 및 제어막(140)을 포함한다.
본 실시 형태에 있어서, 제어막(140)은, 중간층으로서의 수지층(130)과 밀봉재(120) 사이에 형성되고, 후술하는 바와 같이, 제어막(140)은 막에 비스듬히 입사하는 광의 입사 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트되는 다층막으로 형성되어 있다.
본 실시 형태에 따른 촬상 장치(100)는, 이 제어막(140)에 의해 플레어 광의 발생을 억제할 수 있고, 밝은 광원이 시야 내에 들어오는 경우에도 플레어 광이 눈에 띄지 않는 양질의 화상을 얻는 것이 가능하다.
중간층으로서의 수지층(130) 및 밀봉재(120)는, 광을 투과시키는, 광에 대하여 투명한 재료로 형성되고, 이들의 굴절률은 공기의 굴절률보다 높고, 예를 들면 굴절률 1.5 정도의 재료로 형성된다.
또한, 도 5의 구성에서는, 밀봉재(120)가 글래스로 형성되는 예를 나타내고 있으며, 밀봉재(120)를 시일 글래스 혹은 커버 글래스라고도 할 수 있다.
광학 센서(110)에서는, 센서 기판(111)의 전면(111a) 측에 수광부(112)가 형성되고, 이면(111b) 측에 범프 등의 접속용 전극(113)이 형성되어 있다.
광학 센서(110)에 있어서, 전면으로부터 이면까지 센서 칩을 관통하는 관통 비아 홀(TSV)(114)에 의해 전극(115)을 형성함으로써 와이어 본딩에 의한 배선을 없앨 수 있으므로, 클린 룸 내에서 웨이퍼 상태에서 글래스를 접합할 수 있다.
수광부(112)는 센서 기판(111)의 전면(111a)에 형성되고, 복수의 화소(수광 소자)가 매트릭스 형상으로 배치된 수광면(화소 어레이부)(1121)을 갖는다.
수광부(112)에서는, 화소 어레이부(1121)의 전면 측에 컬러 필터(1122)가 또한 형성되어 있다.
컬러 필터(1122)에서는, 색의 3 원색인 R(적), G(녹), B(청)의 컬러 필터가 예를 들면 도 6에 도시한 바와 같이, 베이어 배열(Bayer arrangement)의 어레이 형상으로 온 칩 컬러 필터(on-chip color filter;OCCF)로서 형성되어 있다. 단, 컬러 필터의 배치 패턴은 베이터 패턴에 한정될 필요는 없다.
또한, 도 6의 예에서는, 컬러 필터(1122)에 중첩되도록, 적외 커트 필터(infrared cut filter;IRCF)(150)가 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 제어막과 별도로 IRCF(150)가 설치될 수 있으며, 또한, 제어막(140)이 IRCF의 기능을 또한 가질 수 있으므로 제어막(140)과 상이한 막으로서 IRCF(150)를 배치하지 않는 것도 바람직하다.
수광부(112)에서는, 컬러 필터(1122)의 전면 측에 각 화소에 입사광을 집광하기 위한 마이크로렌즈 어레이(1123)가 또한 배치되어 있다.
수광부(112)에서는, 마이크로렌즈 어레이(1123)의 전면 측에, 예를 들면 반사 방지막 등이 또한 형성되어 있다.
중간층으로서의 수지층(130)은, 상기 구성을 갖는 수광부(112)와, 밀봉재(시일 글래스)(120)의 수광부(112)에 대향하는 대향면(121) 사이에 형성되어 있다. 수지층(130)의 두께는 50㎛ 정도로 설정된다. 또한, 시일 글래스(120)의 두께는 450 내지 500㎛ 정도로 설정된다.
그리고, 제어막(140)은, 중간층으로서의 수지층(130)과 밀봉재(120)의 대향면(121) 사이에 배치되어 있다.
이상, 본 실시 형태에 따른 촬상 장치(100)의 기본적인 구성에 대해서 설명했다.
이하에, 촬상 장치(100)의 더욱 구체적인 구성 및 기능을, 본 실시 형태의 특징적인 구성 요소인 제어막(140)의 구성 및 기능을 중심으로 설명한다.
<2. 제어막(다층막)의 기본적인 구성 및 기능>
제어막(140)은, 막에 비스듬히 입사되는 광의 입사 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트되는 기능을 갖고 있다. 제어막(140)은, 굴절률이 상이한 복수의 막을 포함하는 다층막(140A)(예를 들면, 도 7a 참조)으로 형성되어 있다.
다층막(140A)에는, 2종 이상의 막 재료가 고굴절률 및 저굴절율의 순으로 교대로 배치되어 있다. 다층막(140A)은, 이 2종의 막 재료 중 굴절률이 최대인 재료와 굴절률이 최소인 재료 간의 굴절률 차가 0.5보다 크도록 형성된다.
다층막(140A)은, 각각의 막 두께가 50㎚ 내지 150㎚인 막이 6층 이상 배치되어 형성된다.
제어막(140)인 다층막(140A)은, 적외 영역의 광을 차단하는 적외 커트 필터IRCF로서의 기능을 갖는다.
상술한 바와 같이, 다층막(140A)과는 별도로, 광학 센서의 수광부(112)로의 광로에, 적외 영역의 광을 차단하는 IRCF(150)가 배치되는 구성도 채용가능하다.
이 경우, 다층막(140A)과 IRCF(150)의 컷오프 파장 및 컷오프 선 폭이 다음 조건을 만족한다.
(식 1)
λcf_IRCF+Δλcf_IRCF/2<λcf_ML-Δλcf_ML/2 ...(1)
여기에서, λcf_IRCF는 적외 커트 필터의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_IRCF는 적외 커트 필터의 컷오프 선 폭을 나타내고, λcf_ML은 제어막의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_ML은 제어막의 컷오프 선 폭을 각각 나타내고 있다.
또한, 다층막(140A)은, 광학 센서(110)의 수광부(112)와 시일 글래스(120)의 광 입사면(상면)(122) 간의 중간 높이, 예를 들면 200㎛의 높이에 배치된다.
<3. 제어막(다층막)의 구체적인 구성 및 기능>
상술한 바와 같이, 촬상 장치(100)에는, 플레어 광 발생을 억제하기 위해서 수지층(130)과 커버 글래스(120)의 수광부(112)에 대향하는 대향면(하면)(121)의 경계에 맞닿는 부분에 다층막(140A)이 설치되어 있다.
다층막(140A)은, 광 입/출사면(140a 및 140b)에 대하여 수직으로 입사하는 광을 거의 모두 가시 영역에서 투과시키고, 근적외 영역에서 입사 광을 거의 모두 반사시키는 기능을 갖는다.
이 다층막(140A)은, 광 입/출사면(140a 및 140b)에 대하여 비스듬히 입사하는 광의 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트되는 성질을 갖는다.
본 실시 형태에 따른 촬상 장치(100)는 상기 성질을 이용함으로써 광학 센서(110)의 수광부(112)로부터의 반사 회절 광 중, 전반사에 기여하는 고차 회절 성분(high-order diffraction component)을 다층막부에서 선택적으로 반사시켜, 플레어 광의 확산을 방지한다.
일반적으로, 이 컷오프 주파수의 시프트는 입사각을 θ라고 했을 경우, 다음 식으로 표현된다.
(식 2)
λCF(θ)=λCF(0)*cos(θ) ... (2)
여기에서, λCF(θ)는 입사각 θ의 컷오프 파장을 나타내고, λCF(0)는 입사각 0도의 컷오프 파장을 각각 나타내고 있다.
도 7a 및 도 7b는, 본 실시 형태에 따른 다층막의 특성예 및 막 구조의 일례를 도시하는 도면이다. 도 7a는 다층막의 특성예를 도시하고, 도 7b는 막 구조예를 나타내고 있다.
본 예에서는, 다층막(140A)은, 다층막 재료로서 고굴절률의 제1 막(141)으로서 TiO2가 사용되고, 저굴절률의 제2 막(142)으로서 SiO2가 사용되고, 제1 막(141)과 제2 막(142)을 교대로 배치한 17층의 다층막으로서 형성되어 있다.
도 7b는 이 17층의 다층막(140A)을 형성했을 때에 실현할 수 있는 광학 특성을 나타내고 있고, 컷오프 파장은 650㎚로 설정되어 있다.
다층막(140A)의 전반사에 의한 플레어에 대한 컷오프 파장은 전반사 조건으로부터 다음 식으로 표현될 수 있다.
(식 3)
sinθtir=1/ng ...(3)
여기에서, θtir는 임계각을 나타내고, "ng"는 커버 글래스(120)의 굴절률을 각각 나타내고 있다.
예를 들면, 커버 글래스(120)의 굴절률 "ng"를 1.51로 가정하면, 임계각 θtir=41도가 도출된다.
이것을 식 (2)의 θ에 대입하면, 전반사에 의한 플레어의 컷오프 파장은 λCF(θtir)≒490㎚가 되고, 적어도 490㎚ 이상의 가시 영역에 대하여 이 다층막이 유효하다는 것을 추정할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 수지와 커버 글래스 하면 사이에 다층막을 삽입했을 경우와 다층막을 삽입하지 않았을 경우의 커버 글래스 상면에서의 반사율을 시뮬레이션하여 얻은 결과를 나타내는 도면이다.
도 8a는 시뮬레이션 결과를 나타내고, 도 8b는 수지와 커버 글래스 하면 사이에 다층막을 삽입하지 않았을 경우의 상태를 모식적으로 나타내고, 도 8c는 수지와 커버 글래스 하면 사이에 다층막을 삽입했을 경우의 상태를 모식적으로 나타내고 있다.
이 시뮬레이션에서, 광학 센서(110)의 픽셀 사이즈는 1.4㎛인 것을 전제로 하고 있고, 그 반사 전계는 엄밀한 전자장 해석으로부터 도출된다.
이 결과는, 다층막(140A)에 의한 컷오프 파장 시프트의 효과를 정량적으로 뒷받침하는 계산에 기초하며, 이에 의해 대책의 효과를 이론적으로 설명할 수 있다.
도 9는 본 실시 형태에 따른, 공극을 갖지 않고 또한 다층막을 배치한 캐비티리스 CSP 구조에서 발생하는 플레어 광을 나타내는 도면이다.
도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 다층막(140A)이 플레어 광 억제의 효과가 있는 것을 실제 디바이스에서도 확인할 수 있고, 제어막인 다층막에 의한 플레어 억제의 효과는 분명하다.
<4. 제어막(다층막)의 전형적인 구성 및 기능>
촬상 장치(100)의 전형적인 구성은, 기본적으로, 상술한 바와 같이 제어막(140)으로서 다층막(140A)을 포함하는 구조이다. 여기에서 중요한 것은 다층막의 막 구조의 조건 및 막의 배치 장소이다.
다층막 구조는 플레어에 대한 대책으로서 기능하기 위해서는 이하의 광학 특성을 가질 필요가 있다.
다층막(140A)의 광 입/출사면(140a 및 140b)에 대한 수직 입사에 대하여 컷오프 파장이 적외 영역에 있고, 전반사 플레어의 회절각에 있어서 컷오프 파장이 가시 영역에 있는 것.
단파 측에서 컷오프 파장보다 충분히 큰 투과율(80% 이상) 및 장파 측에서 컷오프 파장보다 충분히 작은 투과율(20% 이하).
도 10a 및 도 10b는 다층막이 플레어 대책으로서 기능하게 하기 위한 광학 특성을 만족시키는 최소 막 수 조건을 추정하여 얻은 결과를 나타내는 도면이다. 도 10a는 다층막의 특성예를 나타내고, 도 10b는 막 구조예를 나타내고 있다.
계산에 의해 다층막의 구조로서 다음 조건을 충족시킬 수 있으면, 다층막은 플레어 대책으로서의 기능할 수 있다.
? 막의 총 수는 제1 막(141)과 제2 막(142)의 6층 이상(설계는 7층)이다.
? 각 층의 막 두께는 λCF/4/n 정도이다.
여기에서, λCF는 설계 컷오프 파장을 나타내고, "n"은 굴절률을 나타낸다.
예를 들면, λCF=650㎚이고 "n"(고굴절률 n_high는 2.2 내지 2.5이고, 저굴절율 n_low는 1.4 내지 1.6임)이면, 이 값은 50 내지 150㎚ 정도에 상당한다.
? 굴절률이 최대인 재료와 굴절률이 최소인 재료 간의 굴절률 차 Δ는 0.5 이상(도 10a에서 사용된 값은 Δn= 약 1임)이다.
이 다층막의 상기 조건은 카메라 모듈에 있어서 일반적으로 사용되는 IRCF(infrared cutoff filter)에서도 사용될 수 있다.
즉, 일반적으로 별도의 부품으로서 배치된 IRCF를 제거하고 상기 다층막(140A)에 원하는 IRCF 특성을 부여함으로써, 카메라 모듈의 부품 수의 삭감을 기대할 수 있다.
한편, IRCF와 상기 다층막(140A)을 별도로 배치하는 방법도 적용가능하다.
이 경우, IRCF의 특성에 영향을 미치지 않게 하기 위해 다층막의 컷오프 파장 및 컷오프 선 폭을 설정할 필요가 있다.
그로 인해, IRCF의 컷오프 파장을 λcf_IRCF로 설정하고, IRCF의 컷오프 선 폭을 Δλcf_IRCF로 설정하고, 다층막(ML)의 컷오프 파장을 λcf_ML로 설정하고, 다층막(ML)의 컷오프 선폭을 Δλcf_ML로 설정함으로써, 상기 식 (1)을 만족시킬 필요가 있다.
(식 1)
λcf_IRCF+Δλcf_IRCF/2<λcf_ML-Δλcf_ML/2 ...(1)
또한, 이 다층막(140A)의 배치 높이가 플레어 대책으로서 기능하는 막에는 중요하다. 여기에서, 다층막(140A)의 배치 높이는, 광학 센서(110)의 수광부(112)의 소정의 면으로부터의 배치 위치(높이), 예를 들면, 수광면(1121)으로부터의 배치 위치(높이)를 말한다.
도 11a 및 도 11b는, 다층막의 배치 위치(높이)와 플레어의 확산 간의 관계를 나타내는 도면이다. 도 11a는 다층막이 존재하지 않는 경우를 나타내고, 도 11b는 다층막이 존재하는 경우를 나타내고 있다.
도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 다층막의 위치(140A)가 높아지면 플레어 광의 확산이 커진다.
상술한 실험 결과에 있어서 유효한 다층막(140A)의 높이(=수지 두께)는 50㎛였다.
이에 대하여, 전반사에 문제가 있는 시일 글래스(커버 글래스)(120)의 상면(121)의 위치는 450㎛이며, 이 높이에 다층막을 배치해도 다층막이 플레어 대책으로서 기능하지 않는 것은 명백하다.
상술한 것을 고려하면, 다층막의 배치 높이는 값(400㎛ 정도)의 중간인 200㎛보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 이 다층막의 제조 방법으로서, 센서 상의 수지 위에 성막하는 방법 및 글래스 위에서 성막하고 그 막을 수지에 접합하는 방법을 채용하는 것이 가능하다.
그러나, 굴절률이 큰 무기막을 수지 위에 정밀도 좋게 형성하는 것은 매우 어렵고, 제조 방법으로서 후자가 바람직하다. 이 때문에, 수지와 다층막 사이에 접착층이 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 이 구조는 예를 들면 일본 특개 2003-31782호 공보에 개시된 시일 글래스리스 구조와 동일한 기능을 갖는데, 글래스와 수지가 거의 같은 굴절률을 갖기 때문이다.
그러므로, 상술한 각 조건을 충족시켰을 경우, 상기 구조에 대해서도 본 발명이 적용되는 것은 명백하다.
<5. 촬상 장치의 제2 구성예>
도 12는 본 실시 형태에 따른 촬상 장치의 제2 구성예를 도시하는 도면이다.
도 12의 촬상 장치(100A)는 이하의 점에서 도 5의 촬상 장치(100)와 상이하다.
도 5의 촬상 장치(100)에서, 광학 센서(110)는 센서 기판(111)의 전면(111a) 측에 형성된 수광부(112)를 갖고, 이면(111b) 측에 형성된 범프 등의 접속용 전극(113)을 갖는다.
이에 대하여, 도 12의 촬상 장치(100A)에서는, 광학 센서(110A)가 센서 기판(111)의 이면(111b) 측에서 다이 본드재(170)를 통해 인터포저(160)의 일면(160a) 위에 부착되어 있다.
센서 기판(111)의 전면(111a)의 주연부에 형성된 와이어 본딩 패드(PD111 및 PD112)와 인터포저(160)의 일면(160a)의 주연부에 형성된 와이어 본딩 패드(PD161 및 PD162)는 와이어 본딩 배선 WBL에 의해 접속되어 있다.
촬상 장치(100A)의 그 외의 구성 요소는 촬상 장치(100)와 동일하며, 다층막으로 형성되는 제어막(140)으로서의 기능은 상술한 대로이다.
상술한 바와 같이, 플레어 광의 발생을 억제할 수 있고, 밝은 광원이 시야 내에 들어오는 경우에도 플레어 광이 눈에 띄지 않는 양질의 화상을 얻는 것이 가능하게 된다.
촬상 장치(100 및 100A)는 촬상 렌즈를 포함하는 카메라 모듈에 적용될 수 있다.
<6. 카메라 모듈의 구성예>
도 13은 본 실시 형태에 따른 카메라 모듈의 구성예를 도시하는 도면이다.
카메라 모듈(200)에서, 광학 센서(110)의 수광부(112)에 피사체 상을 결상 하는 촬상 렌즈(210)가 촬상 장치(100)의 전면 측(피사체 측)에 배치되어 있다. 도 5의 촬상 장치(100)가 도 13에서 예로서 도시되어 있지만, 도 12의 촬상 장치(100A)를 적용하는 것도 가능하다.
카메라 모듈(200)은, 촬상 렌즈(210) 외에 도시되지 않은 신호 처리부 등을 포함한다.
이러한 구성을 갖는 카메라 모듈(200)에서는, 촬상 렌즈(210)에 의해 취득된 피사체로부터의 광을 촬상 장치에서 전기 신호로 순조롭게 변환되도록 수광부에서 광학적으로 처리한다. 그 후, 광은 광학 센서(110)의 광전 전환부로 유도되고, 광전 변환하여 얻어지는 전기 신호에 대하여 후단의 신호 처리부에서 소정의 신호 처리를 실시한다.
본 실시 형태에 따른 카메라 모듈에서도, 플레어 광의 발생을 억제할 수 있고, 밝은 광원이 시야 내에 들어오는 경우에도 플레어 광이 눈에 띄지 않는 양질의 화상을 얻는 것이 가능하게 된다.
본 발명은 이하와 같은 구성을 적용할 수 있다.
(1) 촬상 장치로서,
피사체 상을 결상가능한 수광부를 포함하는 광학 센서,
상기 광학 센서의 상기 수광부를 보호하기 위한 밀봉재,
적어도 상기 수광부와, 상기 수광부에 대향하는 상기 밀봉재의 대향면 사이에 형성된 중간층, 및
상기 중간층과 상기 밀봉재의 상기 대향면 사이에 배치된 제어막
을 포함하고,
상기 제어막에서, 상기 막에 비스듬히 입사하는 광의 입사 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트되는, 촬상 장치.
(2) 상기 (1)에 기재된 촬상 장치로서,
상기 제어막은 굴절률이 상이한 복수의 막을 포함하는 다층막으로 형성되는, 촬상 장치.
(3) 상기 (2)에 기재된 촬상 장치로서,
상기 다층막은 고굴절률 및 저굴절율의 순으로 교대로 배치된 2종 이상의 막 재료를 포함하는, 촬상 장치.
(4) 상기 (3)에 기재된 촬상 장치로서,
상기 다층막은 상기 2종 이상의 막 재료 중 굴절률이 최대인 재료와 굴절률이 최소인 재료 간의 굴절률 차가 0.5보다 크도록 형성된, 촬상 장치.
(5) 상기 (3) 또는 (4)에 기재된 촬상 장치로서,
상기 다층막은 각각이 50㎚ 내지 150㎚의 막 두께를 갖는 6층 이상의 막을 배치하여 형성되는, 촬상 장치.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치로서,
상기 제어막은 적외 영역의 광을 차단하는 적외 커트 필터로서의 기능을 갖는, 촬상 장치.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치로서,
상기 제어막과는 별도로, 적외 영역의 광을 차단하는 적외 커트 필터가 상기 광학 센서의 상기 수광부로의 광로에 배치되는, 촬상 장치.
(8) 상기 (7)에 기재된 촬상 장치로서,
상기 다층막과 상기 적외 커트 필터의 컷오프 파장 및 컷오프 선 폭은 다음 조건 :
λcf_IRCF+Δλcf_IRCF/2<λcf_ML-Δλcf_ML/2
을 만족하고,
여기에서, λcf_IRCF는 상기 적외 커트 필터의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_IRCF는 상기 적외 커트 필터의 컷오프 선 폭을 나타내고, λcf_ML은 상기 제어막의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_ML은 상기 제어막의 컷오프 선 폭을 각각 나타내는, 촬상 장치.
(9) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치로서,
상기 제어막은 상기 광학 센서의 상기 수광부와 상기 밀봉재의 광 입사면 사이의 중간 높이에 배치되는, 촬상 장치.
(10) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치로서,
상기 제어막의 상층의 상기 밀봉재는 글래스로 형성되는, 촬상 장치.
(11) 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 촬상 장치로서,
상기 제어막은 상기 밀봉재의 상기 대향면 위에 직접 성막되는, 촬상 장치.
(12) 카메라 모듈로서,
피사체 상을 결상가능한 수광부를 포함하는 광학 센서,
상기 광학 센서의 상기 수광부를 보호하기 위한 밀봉재,
적어도 상기 수광부와, 상기 수광부에 대향하는 상기 밀봉재의 대향면 사이에 형성된 중간층,
상기 중간층과 상기 밀봉재의 상기 대향면 사이에 배치된 제어막, 및
상기 광학 센서의 상기 수광부에 피사체 상을 결상하는 렌즈
를 포함하고,
상기 제어막에서, 상기 막에 비스듬히 입사하는 광의 입사 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트되는, 카메라 모듈.
(13) 상기 (12)에 기재된 카메라 모듈로서,
상기 제어막은 굴절률이 상이한 복수의 막을 포함하는 다층막으로 형성되는, 카메라 모듈.
(14) 상기 (13)에 기재된 카메라 모듈로서,
상기 다층막은 고굴절률 및 저굴절율의 순으로 교대로 배치된 2종 이상의 막 재료를 포함하는, 카메라 모듈.
(15) 상기 (14)에 기재된 카메라 모듈로서,
상기 다층막은 상기 2종 이상의 막 재료 중 굴절률이 최대인 재료와 굴절률이 최소인 재료 간의 굴절률 차가 0.5보다 크도록 형성된, 카메라 모듈.
(16) 상기 (14) 또는 (15)에 기재된 카메라 모듈로서,
상기 다층막은 각각이 50㎚ 내지 150㎚의 막 두께를 갖는 6층 이상의 막을 배치하여 형성되는, 카메라 모듈.
(17) 상기 (12) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈로서,
상기 제어막은 적외 영역의 광을 차단하는 적외 커트 필터로서의 기능을 갖는, 카메라 모듈.
(18) 상기 (12) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈로서,
상기 제어막과는 별도로, 적외 영역의 광을 차단하는 적외 커트 필터가 상기 광학 센서의 상기 수광부로의 광로에 배치되어 있는, 카메라 모듈.
(19) 상기 (18)에 기재된 카메라 모듈로서,
상기 다층막과 상기 적외 커트 필터의 컷오프 파장 및 컷오프 선 폭은 다음 조건 :
λcf_IRCF+Δλcf_IRCF/2<λcf_ML-Δλcf_ML/2
를 만족하고,
여기에서, λcf_IRCF는 상기 적외 커트 필터의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_IRCF는 상기 적외 커트 필터의 컷오프 선 폭을 나타내고, λcf_ML은 상기 제어막의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_ML은 제어막의 컷오프 선 폭을 각각 나타내는, 카메라 모듈.
(20) 상기 (12) 내지 (19) 중 어느 하나에 기재된 카메라 모듈로서,
상기 제어막은 상기 광학 센서의 상기 수광부와 상기 밀봉재의 광 입사면 사이의 중간 높이에 배치되는, 카메라 모듈.
본 출원은 2011년 2월 22일자로 일본 특허청에 출원된 일본 우선권인 특허 출원 JP 2011-036337호에 개시된 것에 관련된 내용을 개시하며, 그 전체 내용은 참조로서 본 명세서에 원용된다.
당업자들은, 첨부되는 특허청구범위 또는 그 동등물의 범위에 포함되는 한 설계 요건 및 다른 요인에 따라 각종 변경, 결합, 부분결합 및 변형이 발생할 수 있음을 이해할 것이다.
100, 100A : 촬상 장치
110 : 광학 센서
111 : 센서 기판
112 : 수광부
120 : 시일 글래스
130 : 수지층(중간층)
140 : 제어막
140A : 다층막
150 : 적외 커트 필터(IRCF)
160 : 인터포저
200 : 카메라 모듈
210 : 촬상 렌즈

Claims (20)

  1. 촬상 장치로서,
    피사체 상을 결상가능한 수광부를 포함하는 광학 센서,
    상기 광학 센서의 상기 수광부를 보호하기 위한 밀봉재(seal material),
    적어도 상기 수광부와, 상기 수광부에 대향하는 상기 밀봉재의 대향면 사이에 형성된 중간층, 및
    상기 중간층과 상기 밀봉재의 상기 대향면 사이에 배치된 제어막
    을 포함하고,
    상기 제어막에서, 상기 막에 비스듬히 입사하는 광의 입사 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트되는, 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어막은 굴절률이 상이한 복수의 막을 포함하는 다층막으로 형성되는, 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 다층막은 고굴절률 및 저굴절율의 순으로 교대로 배치된 2종 이상의 막 재료를 포함하는, 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 다층막은 상기 2종 이상의 막 재료 중 굴절률이 최대인 재료와 굴절률이 최소인 재료 간의 굴절률 차가 0.5보다 크도록 형성된, 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다층막은 각각이 50㎚ 내지 150㎚의 막 두께를 갖는 6층 이상의 막을 배치하여 형성되는, 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어막은 적외 영역의 광을 차단하는 적외 커트 필터(infrared cut filter)로서의 기능을 갖는, 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어막과는 별도로, 적외 영역의 광을 차단하는 적외 커트 필터가 상기 광학 센서의 상기 수광부로의 광로에 배치되는, 촬상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다층막과 상기 적외 커트 필터의 컷오프 파장 및 컷오프 선 폭은 다음 조건 :
    λcf_IRCF+Δλcf_IRCF/2<λcf_ML-Δλcf_ML/2
    을 만족하고,
    여기에서, λcf_IRCF는 상기 적외 커트 필터의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_IRCF는 상기 적외 커트 필터의 컷오프 선 폭을 나타내고, λcf_ML은 상기 제어막의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_ML은 상기 제어막의 컷오프 선 폭을 각각 나타내는, 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어막은 상기 광학 센서의 상기 수광부와 상기 밀봉재의 광 입사면 사이의 중간 높이에 배치되는, 촬상 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제어막의 상층의 상기 밀봉재는 글래스로 형성되는, 촬상 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어막은 상기 밀봉재의 상기 대향면 위에 직접 성막되는, 촬상 장치.
  12. 카메라 모듈로서,
    피사체 상을 결상가능한 수광부를 포함하는 광학 센서,
    상기 광학 센서의 상기 수광부를 보호하기 위한 밀봉재,
    적어도 상기 수광부와, 상기 수광부에 대향하는 상기 밀봉재의 대향면 사이에 형성된 중간층,
    상기 중간층과 상기 밀봉재의 상기 대향면 사이에 배치된 제어막, 및
    상기 광학 센서의 상기 수광부에 피사체 상을 결상하는 렌즈
    를 포함하고,
    상기 제어막에서, 상기 막에 비스듬히 입사하는 광의 입사 각도에 따라 컷오프 파장이 단파 측으로 시프트되는, 카메라 모듈.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어막은 굴절률이 상이한 복수의 막을 포함하는 다층막으로 형성되는, 카메라 모듈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 다층막은 고굴절률 및 저굴절율의 순으로 교대로 배치된 2종 이상의 막 재료를 포함하는, 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 다층막은 상기 2종 이상의 막 재료 중 굴절률이 최대인 재료와 굴절률이 최소인 재료 간의 굴절률 차가 0.5보다 크도록 형성된, 카메라 모듈.
  16. 제15항에 있어서, 상기 다층막은 각각이 50㎚ 내지 150㎚의 막 두께를 갖는 6층 이상의 막을 배치하여 형성되는, 카메라 모듈.
  17. 제12항에 있어서, 상기 제어막은 적외 영역의 광을 차단하는 적외 커트 필터로서의 기능을 갖는, 카메라 모듈.
  18. 제12항에 있어서, 상기 제어막과는 별도로, 적외 영역의 광을 차단하는 적외 커트 필터가 상기 광학 센서의 상기 수광부로의 광로에 배치되어 있는, 카메라 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 다층막과 상기 적외 커트 필터의 컷오프 파장 및 컷오프 선 폭은 다음 조건 :
    λcf_IRCF+Δλcf_IRCF/2<λcf_ML-Δλcf_ML/2
    를 만족하고,
    여기에서, λcf_IRCF는 상기 적외 커트 필터의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_IRCF는 상기 적외 커트 필터의 컷오프 선 폭을 나타내고, λcf_ML은 상기 제어막의 컷오프 파장을 나타내고, Δλcf_ML은 상기 제어막의 컷오프 선 폭을 각각 나타내는, 카메라 모듈.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제어막은 상기 광학 센서의 상기 수광부와 상기 밀봉재의 광 입사면 사이의 중간 높이에 배치되는, 카메라 모듈.
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