WO2005125181A1 - 光学モジュールの製造方法及び組立装置 - Google Patents

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lens
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frame
light
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PCT/JP2004/008354
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Manabu Hioki
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Renesas Technology Corp.
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    • H01L2924/19105—Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method and an assembling apparatus for an optical module, and for example, relates to a technology effective when applied to the manufacture of an optical module (camera module, solid-state imaging device) mounted on a mobile phone, a video camera, or the like.
  • an optical module camera module, solid-state imaging device
  • Camera modules are mounted on mobile phones, video cameras, and the like.
  • the camera module converts the light (optical signal) condensed by an imaging lens (convex optical lens) onto an image capture device (solid-state imaging device), CMOS sensor, CCD sensor, or other image sensor mounted on a substrate.
  • This is a device that captures and converts this optical signal into an electric signal according to the arrangement of pixels to obtain a predetermined image.
  • the solid-state imaging device described in JP-A-2003-32557 has a structure in which a lens is held between a lens holder and a lens cap attached to the lens holder.
  • a projection (locking portion) serving as a positioning means is provided at the lower end of the lens holder at three places, and this projection is fitted to a fitting hole (locking portion) of the circuit board on which the solid-state imaging device is mounted. It has a structure to import. This structure does not allow fine adjustment of the circuit board in the direction perpendicular to the optical axis of the lens (see Patent Document 1).
  • a light receiving module including a light receiving element in which a light receiving portion in which pixels for performing photoelectric conversion are arranged is formed using portable information.
  • an optical image is A lens module including a lens to be imaged is fixed to a circuit board.
  • the fixing is performed by inserting a key-shaped claw provided on the mounting portion of the lens module into the mounting hole of the sub-substrate fixed to the circuit board and engaging with the lower surface. Further, as another fixing means, it is fixed using screws.
  • the height of the lens module is determined by the color member to be inserted.
  • Patent Document 1 JP 2003-32557 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-185826
  • One object of the present invention is to provide an optical module capable of improving characteristics and a method for manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide an optical module and an assembling apparatus thereof capable of improving the production yield.
  • Another object of the present invention is to provide an optical module and a method for manufacturing the same, which can reduce the manufacturing cost.
  • optical module camera module
  • step (e) an adhesive is applied to a bonding surface of the frame, and then the frame held by the chuck is bonded to a second surface of the wiring board with the adhesive.
  • step (e) a flexible wiring board having external electrode terminals is connected to the wiring board.
  • the optical axis of the lens in the step (i) As one of the methods of measuring the amount of displacement of the optical axis of the lens in the step (i), light is transmitted to the lens of the frame held by the chuck, and the transmitted light is detected by light sensitivity. The position where the light intensity is highest is determined as the optical axis.
  • a multi-valued image is obtained from the light intensity information detected by the light sensitivity detector, and then an endless contour line where the arbitrary light intensity of the multi-valued image is the same is obtained on the XY plane.
  • a first line segment between contour lines at an arbitrary position along the X direction on the XY plane is selected, and the center position of the first line segment is calculated and calculated.
  • a second line segment between contour lines at an arbitrary position along the line is selected, and a center position of the second line segment is calculated and calculated.
  • the coordinates of the center are determined by determining the optical axis of the lens.
  • the assembling apparatus used to manufacture such an optical module has the following configuration.
  • the assembling apparatus is an assembling apparatus that positions and joins a joint (a frame with a lens) to an object to be joined (wiring board).
  • a head mounted on the upper surface of the base, a chuck for detachably holding the joined object of the third stage, and a position detection camera arranged at a predetermined distance from the chuck and capable of detecting the stage;
  • a robot that moves between the stages by three-dimensionally controlling the movement of the mounting head unit;
  • a control unit for controlling the respective units
  • the position detection camera detects a position shift of the workpiece on the first stage and a position shift of a light sensitivity detection unit of the second stage,
  • the light sensitivity detection unit detects a positional shift of the bonding unit held by the chuck that has been positioned and stopped on the second stage
  • the control unit is configured to correct the predetermined distance of the mounting head unit based on the positional shift of the workpiece, the light sensitivity detection unit, and the bonding unit.
  • the joint portion becomes a frame body to which a lens is attached, and light passing through the lens has a structure penetrating vertically above and below the joint portion.
  • the chuck is detachably attached to the outer periphery of the cylindrical body at the lower end side, and optically emits light emitted from a light emitting unit toward the light sensitivity detecting unit from a lower surface of the cylindrical body.
  • the light sensitivity detection unit is configured to detect light transmitted through the lens
  • the lens with respect to the position of the chuck, which is positioned and stopped on the second stage The optical axis position shift is determined from the position where the light intensity received by the light sensitivity detector is high.
  • FIG. 1 is a schematic view showing some steps of manufacturing an optical module (camera module) according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view in which a part of the camera module is omitted.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a manufacturing process of the camera module.
  • FIG. 5 is a plan view showing a first surface of a wiring motherboard having a plurality of product forming parts used in the manufacture of the camera module.
  • FIG. 6 is a plan view showing a second surface of the wiring motherboard.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of the wiring motherboard in which a chip component and a semiconductor chip as first electronic components are mounted on a first surface of each of the product forming sections.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of the wiring mother board in which the semiconductor chip and the wiring mother board are connected by bonding wires.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of the wiring mother board in a state where a resin layer is collectively provided on a first surface of the wiring mother board to cover the first electronic component.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the wiring motherboard in which a cutting groove is formed from the surface of the resin layer to the surface of the wiring motherboard.
  • FIG. 11 is a plan view of a wiring motherboard provided with the cutting grooves.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a part of the wiring motherboard on which the second electronic component forming the image sensor is mounted on the second surface of each product forming unit.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a part of the wiring motherboard in which the second electronic component and the wiring motherboard are connected by bonding wires.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state in which the wiring motherboard is divided for each product forming portion to form individual pieces (objects to be bonded).
  • FIG. 15 is a front view of a camera module in which a frame with a lens is joined to the individual pieces (objects to be joined).
  • FIG. 16 is a front view showing a state in which a flexible wiring board is connected to the wiring board of the camera module.
  • FIG. 17 is a flow chart showing an assembling method of joining a frame with a lens to the individual pieces (objects to be joined).
  • FIG. 18 is a front view of the assembling apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 19 is a plan view of the assembling apparatus.
  • FIG. 20 is a plan view of the assembling apparatus showing a state in which a position shift of the light sensitivity detection unit arranged on the second stage is detected by a position detection force camera.
  • FIG. 21 is a plan view of the assembling apparatus, showing a state in which the optical sensitivity detection unit detects the displacement of the optical axis of the lens of the frame held by the chuck with respect to the chuck positioned on the second stage. It is.
  • FIG. 22 is a schematic diagram showing a method for determining a displacement of the optical axis of the lens.
  • FIG. 23 is a schematic view showing another method for obtaining the displacement of the optical axis of the lens.
  • FIG. 24 shows the bonding of the frame held by the chuck to the wiring board on the first stage. It is a top view of the assembling apparatus which shows a state.
  • FIG. 25 is a schematic view showing a method for manufacturing a camera module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 26 is a sectional view of a camera module according to Embodiment 3 of the present invention. Explanation of reference numerals
  • FIGS. 1 to 24 are diagrams relating to the manufacture of the optical module of the present embodiment, specifically, the manufacture of a camera module.
  • 2 and 3 are views showing the structure of the camera module
  • FIGS. 1 and 4 to 24 are views relating to a method of manufacturing the camera module.
  • the camera module of the first embodiment for example, a mobile phone, a TV phone, a PC camera, a PDA
  • Personal Digital Assistants Personal Digital Assistants
  • optical mice optical mice
  • door phones surveillance cameras
  • fingerprint recognition devices and toys.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the camera module 1 has a structure shown in Figs. 1 and 2.
  • FIG. 2 is a plan view of the CMOS sensor type camera module 1 of the first embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
  • the camera module 1 includes a wiring board 2 and a sealing body 3 formed over the entire first surface 2 a serving as a lower surface of the wiring board 2. And a cylindrical frame 4 fixed to the second surface 2b serving as the upper surface of the wiring board 2, and a lens 6 which can be seen through a circular window (light receiving window) 5 provided at the center of the upper surface of the frame. And a flexible wiring board 8 having an inner end connected to the second surface 2b of the wiring board 2 separated from the frame 4 by a joining member 7.
  • the wiring board 2 is made of, for example, a four-layer printed wiring board using glass epoxy resin as an insulating material.
  • the wiring board 2 has a first surface 2a and a second surface 2b opposite to the first surface 2a, and the first surface 2a has system components mounted thereon.
  • the second surface 2b has an optical system component mounting surface on which optical system components are mounted.
  • the first electronic component is mounted on the system component mounting surface of the wiring board 2.
  • the first electronic component is, for example, a logic semiconductor chip (hereinafter simply referred to as a logic chip) 10, a memory semiconductor chip (hereinafter simply referred to as a memory chip) 11, a chip component 12, and the like.
  • the logic chip 10, the memory chip 11, and the chip component 12 are used to process electric signals obtained by a sensor chip, which is an optical system component described later, mounted on the second surface 2b of the wiring board 2, and to process the CMOS image of the sensor chip.
  • These are electronic components for building a system that controls the operation of the sensor circuit.
  • the logic chip 10 has an arithmetic circuit for digital signal processing such as a DSP (Digital Signal Processor), for example.
  • the electrodes (not shown) of the logic chip 10 are electrically connected to the wirings (lands) of the wiring board 2 via the bonding wires 15.
  • the memory chip 11 is formed with a nonvolatile memory circuit such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).
  • An electrode (not shown) of the memory chip 11 is electrically connected to a wiring (land) of the wiring board 2 via a bonding wire 16.
  • the bonding wires 15 and 16 are made of, for example, gold (Au).
  • Passive elements such as capacitors and resistors are formed on the chip component 12, for example.
  • the electrodes at both ends of the chip component 12 are joined and electrically connected to lands (wiring) of the wiring board 2 by, for example, soldering.
  • the logic chip 10, the memory chip 11, the chip component 12, the bonding wires 15, 16, and the like on the system component mounting surface are sealed with a sealing body 3.
  • the sealing body 3 is made of an insulating thermosetting resin such as an epoxy resin containing a filler.
  • a second electronic component is mounted on the optical component mounting surface of the second surface 2b of the wiring board 2.
  • the second electronic component is specifically a sensor chip (imaging device, solid-state imaging device, semiconductor imaging device) 17 which is a semiconductor chip for an optical sensor.
  • the sensor chip 17 as shown in FIG. 3, the light receiving surface of the light receiving element is exposed on the upper surface side.
  • a CMOS image sensor circuit is formed on the main surface of the sensor chip 17.
  • This CMOS image sensor circuit is formed by a CMOS process that is typically used in a semiconductor device manufacturing process, and includes a sensor array and an analog circuit that processes electric signals obtained by the sensor array. Have.
  • each light receiving element is a part that forms a pixel of a CMOS image sensor circuit, and has a photoelectric conversion function of converting an incident optical signal into an electric signal.
  • a photodiode or a phototransistor is used as the light receiving element.
  • a plurality of electrodes are arranged on the outer periphery of the main surface of the sensor chip 17 along the outer periphery.
  • the bonding pad is an extraction electrode of the CMOS image sensor circuit, and is electrically connected to a land (wiring) of the wiring board 2 through a bonding wire 18.
  • the bonding wire 18 is made of, for example, gold (Au) or the like.
  • the frame 4 is fixed to the optical component mounting surface of the wiring board 2 so as to cover the sensor chip 17.
  • the frame 4 includes a lens holder 20 to which the lens 6 is attached, and a lens barrel 30 to be attached to the lens holder 20.
  • the lens barrel 30 is made of an insulating material such as PBT (polybutylene terephthalate).
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the bottom surface of the lens barrel 30 on the leg side is tightly bonded to the optical system component mounting surface of the wiring board 2 with an adhesive (omitted).
  • a partition plate 31 for partitioning the upper and lower chambers is provided inside the lens barrel 30. At the center of the partition plate 31 and at a position facing the sensor array of the sensor chip 17, a planar rectangular opening 32 penetrating the upper and lower surfaces of the partition plate 31 is formed.
  • the opening 32 is closed by an IR filter 33 attached to the partition plate 31.
  • the IR filter 33 has a function of passing visible light but blocking unnecessary infrared light having a predetermined frequency or higher.
  • the IR filter 33 may be attached to the lens 6 closer to the sensor chip 17 than to the partition plate 31, but the present invention is not limited thereto.
  • a lens holder (lens holding unit) 20 is attached to the head side of the lens barrel 30 so as to close the opening of the head of the lens barrel 30.
  • the lens holder 20 and the lens barrel 30 are connected by fitting a screw formed on the inner circumferential surface on the head side of the lens barrel 30 with a screw formed on the lower outer circumferential surface of the lens holder 20. It is fixed with a fixing force by an adhesive applied to the outer periphery of the connecting portion.
  • the lens holder 20 is made of the same material as the lens barrel 30, for example.
  • the lens (optical lens) 6 is housed inside the lens holder 20 in a state of being firmly supported by a back aperture plate 21 made of metal or the like.
  • the lens 6 is made of a convex lens for receiving light, is made of an inexpensive and lightweight material such as plastic, and is provided so as to face the sensor array on the main surface of the sensor chip 17.
  • a light receiving window 5 having, for example, a plane circular shape is opened in a state where the plane position relative to the lens 6 is aligned.
  • Light from the outside of the camera module 1 is transmitted through the light receiving window 5, the lens 6, and the IR filter 33 in this order, and is emitted to the sensor array of the sensor chip 17.
  • the lens holder 20 to which the lens 6 is attached and the lens barrel 30 to which the IR filter 33 is attached are integrated by screwing to form the frame 4.
  • the frame 4 is positioned with the adhesive applied to the joint surface of the frame 4 and fixed to the second surface 2b of the wiring board 2.
  • connection terminals 35 are arranged side by side along one side of the wiring board 2 on the second surface 2b of the wiring board 2 which is outside the fixing area of the frame 4.
  • the connection terminal 35 is a terminal for electrically connecting a circuit in the camera module 1 to an external device. That is, the connection terminal 35 is electrically connected to a circuit in the camera module 1 through the wiring of the wiring board 2.
  • the connection terminal 35 is, for example, an ACF (Anisotropic Conductive film (anisotropic conductive film) is electrically connected to the wiring of the flexible wiring board 8 through a joining member 7 such as an anisotropic conductive film, and is further electrically connected to an external device through the flexible wiring board 8. Has become.
  • ACF Application Function Conductive film
  • the flexible wiring board 8 has external electrode terminals formed at a predetermined pitch on an outer edge (right end) on a lower surface side thereof.
  • the flexible wiring board 8 has a land (wiring) on an upper surface of a mounting board of a mobile phone. They are connected in layers.
  • camera module 1 has a wiring motherboard preparation (S01), component mounting (S02), wire bonding (S03), resin layer formation (S04), substrate half dicing (S05), component mounting (S06), wire bonding (S07), fixing of lens holder with filter (fixing of frame) (S08), cutting of wiring mother board (S09), connection of flexible wiring board (S10) .
  • a wiring motherboard 2f as shown in FIGS. 5 to 7 is prepared (S01).
  • the wiring motherboard 2f is a wiring board having a plurality of product forming parts for manufacturing a large number of camera modules 1. 5 and 6, the product forming section 40 is indicated by a square dotted line. The narrow area between the product forming sections 40 is the area that is finally removed by cutting.
  • the wiring motherboard 2f has a structure in which a total of 15 product forming sections 40 are arranged in 3 columns and 5 rows. This number is for convenience of explanation, and may be larger in actual production.
  • the structure of each product forming section 40 is the structure of the wiring board 2 already described.
  • FIG. 5 shows the first surface 2a of the wiring motherboard 2f
  • FIG. 6 shows the second surface 2b of the wiring motherboard 2f.
  • a guide hole 41 formed of a circular hole and a guide hole formed of a long hole are provided at the corners of the wiring motherboard 2f. These guide holes 41 and 42 are used for positioning the wiring motherboard 2f and the like.
  • the thickness of the wiring motherboard 1 is extremely thin, for example, about 0.3 mm.
  • the wiring motherboard 2f has a four-layer wiring structure using, for example, a glass epoxy resin as an insulating material, and is formed by, for example, a subtraditional method.
  • a wiring pattern for mounting system-related components is provided on the first surface 2a of the product forming unit 40.
  • the second surface 2b of the product forming section 40 is provided with a wiring pattern for mounting optical components, but in FIG. 6, it is arranged on one side of the product forming section 40 for easy viewing of the drawing.
  • the wiring material of the wiring motherboard 2f is made of, for example, copper (Cu).
  • a plating film is formed on the surface of the wiring portion that forms the mounting portion of the semiconductor chip, the electrode attachment portion of the chip component, the wire connection portion (land, wire bonding pad, etc.) as necessary.
  • the plating film is plated with nickel (Ni) and gold (Au), for example.
  • the first electronic component constituting the system component is mounted on the first surface 2a of each product forming section 40 of the wiring motherboard 2f (S02). That is, a logic chip 10, a memory chip 11, and a chip component 12 are mounted as first electronic components.
  • FIG. 7 shows three adjacent product forming sections 40. The range indicated by the arrow is the product forming section 40. Until the wiring motherboard 2f is divided, the following figures will mainly describe three adjacent product forming sections 40.
  • wire bonding is performed where wire bonding is required (S03). That is, the electrodes of the logic chip 10 and the memory chip 11 are connected to the wiring of the wiring motherboard 2f by conductive bonding wires 15 and 16.
  • a sealing body (resin layer) 3f made of an insulating resin is formed to a predetermined thickness on the first surface 2a side of each product forming part 40, The chip 10, the memory chip 11, the chip parts 12, etc. are covered (S04).
  • the sealing body (resin layer) 3f protects the first electronic component.
  • the resin for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin containing a filler is used.
  • the encapsulating body (resin layer) 3f adopts a batch encapsulating method of encapsulating substantially the entire surface of the wiring motherboard 2f at a time.
  • the collective sealing method for example, a transfer molding method is used.
  • a cutting groove extending from the surface of the sealing body (resin layer) 3f to the surface layer of the wiring motherboard 2f.
  • Shape 45 S05
  • the cut grooves 45 are formed vertically and horizontally along the boundaries of the product forming sections 40.
  • the sealing body (resin layer) 3f is divided into the sealing body 3.
  • the wiring motherboard 2f is not completely cut because the depth of the cutting groove 45 is stopped at, for example, a depth of about 2/3 in the thickness direction of the wiring motherboard 2f.
  • the cutting grooves 45 By separating the collectively sealed body (resin layer) 3f by the cutting grooves 45 in this way, it is possible to reduce the warpage and twist of the wiring motherboard 2f due to the contraction of the collectively sealed body (resin layer) 3f. In addition, it is possible to improve the bondability of the wire for wire bonding mounted on an optical system component, which will be described later, and to improve the production yield of the camera module 1. Note that the cut groove 45 completely separates the package sealing body (resin layer) 3f, but it does not matter if it does not reach the first surface 2a of the wiring motherboard 2f. Even in this case, the stress on the wiring motherboard 2f due to the contraction of the package sealing body (resin layer) 3f can be reduced.
  • the cut groove 45 may be one that does not completely separate the collectively sealed body (resin layer) 3f but reaches a position halfway in the thickness direction of the collectively sealed body (resin layer) 3f. In this case, the effect is lower than that of completely separating the encapsulation body (resin layer) 3f, but the stress can be reduced.
  • the frame 4 is fixed to the joint 46 (S08).
  • the frame 4 serves as a lens holder 20 to which the lens 6 is attached and a lens barrel 30 to be attached to the lens holder 20, as described above.
  • the lens 6 is attached to the lens holder 20 by the back aperture plate 21, and the IR filter 33 is fixed to the lens barrel 30.
  • a male screw provided on the lower outer periphery of the lens holder 20 is screwed into a female screw provided on the upper inner periphery of the lens barrel 30, and an outer portion of the connecting portion is screwed.
  • An adhesive is applied to and firmly fixed.
  • a predetermined adhesive (not shown) is provided on the lower surface of the lens barrel 30, and the frame 4 is bonded and fixed to the joint 46, that is, the wiring board 2 with the adhesive.
  • the fixing accuracy of the lens 6 may not be high. That is, when the frame 4 is fixed to the wiring board 2 at the joint 46, the optical axis of the lens 6 and the center of the sensor array in the sensor chip 17 mounted on the wiring board 2 are aligned with the wiring board 2. This is because the frame 4 is fixed. Thereby, the assembling work of the frame 4 is facilitated, and the productivity can be improved. The operation of fixing the frame 4 to the wiring board 2 will be described later in detail.
  • the wiring motherboard 2f is cut into individual pieces at the boundaries between the product forming sections 40 (S09).
  • the cutting is performed by cutting the wiring mother board 2f at the bottom of the cutting groove 45. By this singulation, a plurality of joints 46 are formed.
  • the wiring mother board 2f is cut into the wiring board 2.
  • the flexible wiring board 8 is connected to the second surface 2b of the wiring board 2 which is out of the fixing region of the frame 4 (S10).
  • the flexible wiring board 8 is connected to a plurality of connection terminals 35 on the second surface 2b of the wiring board 2 (wiring mother board 2f) which is out of the area where the frame 4 is fixed.
  • a bonding member 7 such as an ACF (anisotropic conductive film).
  • external electrode terminals are formed at a predetermined pitch on an outer edge (right end) on the lower surface side of the flexible wiring board 8.
  • the assembling apparatus 50 is an assembling apparatus that positions and joins a joint to a joint.
  • the article to be joined is the wiring board 2 on which the sensor chip 17 is mounted, that is, the joining section 46, and the joining article is the frame 4.
  • the assembling apparatus 50 includes a first stage 51 on which the wiring board 2 is mounted, a second stage 53 in which a light sensitivity detection unit 52 for optically detecting the lower surface of the hollow frame 4 is disposed, and a frame. It has a base 55 having on its upper surface a third stage 54 on which the body 4 is placed. On the third stage 54, a tray 56 for arranging and housing the frame 4 is arranged.
  • a robot 60 is provided on the upper surface of the base 55.
  • the robot 60 is schematically shown, but includes a cylindrical body 62 on which a chuck 61 for detachably holding the frame 4 of the third stage 54 is attached, and a fixed distance (L) from the chuck 61 (cylindrical body 62).
  • the mounting head unit 64 has a position detection camera 63 that is located at a remote location and can detect the position of each stage, and moves between the stages by controlling the mounting head unit 64 three-dimensionally. It is configured to be. As shown in the plan view of FIG. 19, the left-right direction of the base 55 is defined as an X direction, and the direction of force from the near side to the back of the base 55 is defined as a Y direction.
  • the height direction of the assembling apparatus 50 is defined as the Z direction.
  • 65 is the X axis
  • 66 is the Y axis
  • 67 is the Z axis.
  • the movement of the mounting head 64 is controlled along the X-axis 65, the Y-axis 66, and the Z-axis 67 by a control unit disposed in the base 55.
  • the cylindrical body 62 has an upper end portion bent in one side direction (left direction), and a light emitting portion 70 serving as a light source is disposed in the bent inner portion.
  • the light (light flux) 71 emitted from the light emitting section 70 is changed in the optical path by a mirror 72 disposed at the bent portion of the cylindrical body 62, and extends straight down (Z direction). The light passes through the inside and is irradiated on the upper surface of the base 55.
  • the cylindrical body 62 is provided with the optical system that emits the light (light flux) 71 emitted from the light emitting unit 70 from the lower surface of the cylindrical body 62.
  • the light (light flux) 71 is, for example, a laser beam having a straight traveling property.
  • a chuck 61 having a plurality of claws 61 a is attached to the outer periphery of the lower end side of the cylindrical body 62.
  • the chuck 61 holds the frame 4 by closing the plurality of claws 61a.
  • the number of claws 61a is four in Example 1 (see FIG. 19).
  • the tip of the claw 61a protrudes from the lower end of the cylindrical body 62, and the frame 4 is detachably held in this protruding space. Therefore, the light (light flux) 71 passing through the inside of the cylinder 62 can pass through the inside of the frame 4 and pass through the lens 6 inside the frame 4.
  • the light (luminous flux) 71 transmitted through the lens 6 of the frame 4 is transmitted.
  • the light can be detected by the light sensitivity detector 52.
  • the light sensitivity detection unit 52 is configured by, for example, a CCD (Charge Coupled Device).
  • a control panel 75 is provided on the right front side of the upper surface of the base 55.
  • the robot 60 can be freely controlled by operating the operation buttons and the like on the control panel 75, and the light sensitivity detection unit 52 and the position detection camera 63 of the second stage 53 can all be controlled. Further, measurement information obtained by the position detection output camera 63, the light sensitivity detection unit 52, and the like is also subjected to arithmetic processing, and each unit can be further controlled by information obtained by the arithmetic processing.
  • the wiring board 2 is arranged at the first position, ie, the first stage 51, and the amount of displacement of the second electronic component on the wiring board at the first position is measured.
  • the robot 60 shifts the optical axis of the lens 6 at the second position, which is a fixed distance away from the first position, that is, at the position of the chuck 61, which is positioned and stopped just above the second stage 53. Is detected, the chuck 61 is moved to the first position where the wiring board 2 is placed, and the frame 4 is joined to the wiring board 2.
  • This assembling method is performed through steps S31 to S37 as shown in the flowchart of FIG.
  • S31 the absolute coordinates of the light sensitivity detector with respect to the robot origin are measured.
  • S32 the sensor position on the board is measured.
  • S33 the lens holder is held by the chuck.
  • S34 the center position of the lens in the light sensitivity detector is measured.
  • S35 the check movement amount is determined by performing arithmetic processing based on each measurement information and the like.
  • the lens holder is attached to the substrate by moving the chuck.
  • S37 the lens holder is fixed to the substrate.
  • FIGS. 1A to 1D are schematic front views showing a state of the assembling apparatus 50 at a predetermined stage.
  • the mounting head unit 64 is moved to detect the position detection camera 63 by the light sensitivity detection unit 52 of the second stage 53, and the origin of the robot 60 ( The absolute coordinates A (Xa, Ya) of the light sensitivity detector 52 with respect to X0, Y0) are measured (S31).
  • the chuck 61 holding the frame 4 is stopped at the second stage 53, the chuck 61 is stopped so that the chuck 61 (strictly, the center of the chuck 61) is located on the coordinates A (Xa, Ya). You.
  • the mounting head unit 64 is moved to move the position detecting camera 63 to the second position.
  • the position of the wiring board 2 which is the object to be bonded of the first stage 51, that is, the center position B (Xb, Yb) of the sensor array in the sensor chip 17 mounted on the wiring board 2 is measured (S32).
  • the position measurement of the sensor chip 17 is performed in the same manner as in the usual chip position detection by detecting a position mark on the chip surface prior to connecting the electrodes of the semiconductor chip and the lands (wiring) of the wiring board with wires.
  • the mounting head unit 64 is moved to hold the frame 4 of the tray 56 of the third stage 54 with the chuck 61 (S33), and Stop at the set stop position A (Xa, Ya) of stage 53.
  • the light emitting section 70 emits light
  • the light (light flux) 71 transmitted through the lens 6 of the frame 4 held by the chuck 61 1 is received by the light sensitivity detecting section 52, and the chuck 61 (chuck 61) is received.
  • the position C (Xc, Yc) of the optical axis of the lens 6 with respect to the center of the lens 6 is measured (S34: see FIG. 21).
  • the amount of displacement of the optical axis of the lens 6 with respect to the center position A (Xa, Ya) of the chuck 61 can be measured.
  • the position shift amount is obtained by transmitting the light 71 to the lens 6 of the frame 4 held by the chuck 61 and detecting the transmitted light 71 by the light sensitivity detector 52, and determining the position having the highest light intensity as the optical axis. .
  • a multi-valued image 80 is obtained from the light intensity information detected by the light sensitivity detection unit 52 as shown in FIG.
  • an endless contour line (arbitrary contour line 81) at which the arbitrary light intensity of the multi-valued image 80 is the same is obtained on the XY plane.
  • a Y coordinate (Yc) of a position (Xmax) at which the length of a line segment connecting the contour lines in the X direction of the XY plane is maximum, and a distance between the contour lines in the Y direction of the XY plane The X coordinate (Xc) of the position (Ymax) at which the length of the line segment connecting the two is maximum is determined, and the position C (Xc, Yc) represented by the X coordinate and the Y coordinate is defined as the optical axis of the lens 6.
  • a multi-valued image 80 is obtained from the light intensity information detected by the light sensitivity detection unit 52 as shown in FIG.
  • an endless contour line (arbitrary contour line 81) at which the arbitrary light intensity of the multi-valued image 80 is the same is obtained on the XY plane.
  • a first line segment a between contour lines at an arbitrary position along the X direction on the XY plane is selected, and a center position (Xc) of the first line segment a is calculated and calculated.
  • a second line segment b between contour lines at an arbitrary position along the Y direction is selected, and a center position (Yc) of the second line segment b is calculated and calculated, and the coordinates C (Xc, It is determined by determining Yc) as the optical axis of the lens 6.
  • a force S for moving the chuck 61 holding the frame 4 to the first position, which is the first stage 51, which is a predetermined distance away from the second position, which is the second stage 53 Prior to the movement, the displacement information such as the measurement information obtained in S31, the sensor position measurement information obtained in S32, the lens center position measurement information obtained in S34, the position detection camera 63 and the chuck 61 (the The moving distance of the chuck 61 is corrected by performing arithmetic processing in the control unit from various information such as the offset distance L from the center (S35).
  • the chuck 61 is moved to a first position, which is a first stage 51, which is a predetermined distance away from a second position, which is a second stage 53. Then, the frame 4 held by the chuck 61 on the wiring board 2 placed on the first stage 51 is attached to the wiring board 2 (S36: see FIG. 24).
  • an adhesive is previously provided on the lower surface of the frame 4 and the frame 4 is joined to the wiring board 2 via the adhesive.
  • the adhesive is attached to the lower surface of the frame 4 by, for example, a squeegee.
  • the frame 4 After fixing the first frame 4 to the wiring board 2, the frame 4 is joined to the wiring board 2 of the next product forming section, and the joining is repeated until the frame 4 is fixed to all the product forming sections. Do the work.
  • the adhesive for connecting the frame 4 to the wiring board 2 is simultaneously cured by a curing treatment and fixed (S37).
  • the frame 4 is wired. After fixing to the substrate 2, the height of the lens holder 20 in the Z direction may be adjusted.
  • the first embodiment not only the displacement of the image sensor (sensor chip 17) mounted on the wiring board 2 but also the displacement of the optical axis of the lens 6 with respect to the frame 4 are measured.
  • the position shift is corrected and the chuck 61 holding the frame 4 is moved to join the frame 4 to the wiring board 2, the optical communication between the lens 6 and the image sensor (sensor chip 17) is performed.
  • the connection is improved and the production yield is improved. Therefore, a camera module with excellent characteristics 1 Can be provided at low cost.
  • FIG. 25 is a schematic view illustrating a method for manufacturing a camera module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the frame 4 is held by the clamper 90, and the held frame 4 is brought into contact with the wiring board 2 on which the sensor chip 17 is mounted on the upper surface. And slide in XY direction and rotation direction. Then, the captured image 92 of the object 91 located above the frame body 4 is observed with the sensor chip 17, and the slide of the clamper 90 is stopped in a state where the image is the best, and in this state, as shown in FIG. As described above, the wiring board 2 and the frame 4 are fixed with the adhesive 93.
  • the electrode terminal 95 is connected to the connection terminal 35 provided on the wiring board 2.
  • the connection terminal 35 is connected to a monitor television or the like, so that the captured image 92 is displayed on the screen.
  • the optical axes of the sensor chip 17 and the lens 6 can be aligned with high accuracy.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a camera module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the semiconductor chip is mounted only on the second surface 2b side of the wiring board 2. That is, in addition to the image sensor circuit (image sensor circuit), a memory circuit and an arithmetic circuit for digital signal processing are formed on the sensor chip 96, so that the sensor chip 96 includes the logic chip 10 and the memory chip 11. It can also serve as a function.
  • the frame 4 can be positioned and fixed to the wiring board 2 with high accuracy by applying the present invention.
  • a sensor array having a plurality of light receiving elements is not always arranged near the center of the sensor chip 96, but if the present invention is applied, high accuracy can be achieved. Since the center coordinates of the sensor array in the sensor chip 96 and the optical axis of the lens 6 can be aligned, the characteristics of the camera module can be improved.
  • the present invention can be applied to other camera modules such as a camera module using a CCD (Charge Coupled Device) image sensor.
  • CCD Charge Coupled Device
  • a sealing body may be formed for each product forming unit (individual mold)
  • the present invention can be applied to manufacture of at least another optical module.
  • the camera module manufacturing method of the present invention not only the displacement of the image sensor mounted on the wiring board but also the displacement of the optical axis of the lens with respect to the frame are measured.
  • the frame body is joined to the wiring board by correcting the displacement, the optical connection between the lens and the image sensor is improved, and the production yield is improved. Therefore, according to the present invention, a camera module having excellent characteristics can be provided at low cost.

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Abstract

　第１の面及び反対の第２の面を有する配線基板を準備し、配線基板の第１の面に第１電子部品を搭載し、第１電子部品を封止体により封止し、配線基板の第２の面にイメージセンサを含む第２電子部品を搭載し、配線基板の第２の面に第２電子部品を覆うようにレンズを有する枠体をチャックで保持して接合し、配線基板に枠体を接合する前記工程では、第２電子部品が上面に位置するように第１の位置に配線基板を配置し、第１の位置における配線基板上の第２電子部品の位置ずれ量を計測し、第１の位置から一定の距離離れた第２の位置に枠体を保持したチャックを位置させ、第２の位置に位置するチャックに保持されるレンズの光軸の第２の位置に対する位置ずれ量を計測し、第２の位置から第１の位置にチャックを移動させて枠体を配線基板に接合する際、前記第２電子部品の位置ずれ量及び前記レンズの光軸の位置ずれ量に基づいてチャックの前記一定の距離を補正する。

Description

明 細 書
光学モジュールの製造方法及び組立装置
技術分野
[0001] 本発明は光学モジュールの製造方法及び組立装置に関し、例えば、携帯電話機 やビデオカメラ等に搭載する光学モジュール (カメラモジュール、固体撮像装置）の 製造に適用して有効な技術に関する。
背景技術
[0002] 携帯電話機やビデオカメラ等にはカメラモジュールが搭載されている。カメラモジュ ールは基板に搭載した画像取込素子（固体撮像素子）， CMOSセンサ， CCDセン サ等のイメージセンサに、撮像用のレンズ (光学用凸レンズ)で集光した光（光信号） を取込み、この光信号を画素の配列により電気信号に変換して所定の映像を得る装 置である。
[0003] このカメラモジュールの製造においては、センサを搭載した基板に、レンズを保持 するホルダを位置決めして固定する力 S、レンズの中心（光軸）とセンサの中心を高精 度に位置合わせする技術が重要な技術要素となっている。
[0004] 従来、センサを上面に固定した基板（回路基板）に、レンズを保持するホルダを搭 載固定する際、ホルダに設けた係止部 (位置合わせ機構、突起部）を基板に設けた 係止部に係止させて固定したり、あるいはネジ止めで固定している。
[0005] 特開 2003— 32557号公報に記載されている固体撮像装置は、レンズホルダと、こ のレンズホルダに取り付けられるレンズキャップ間にレンズを保持する構造となってい る。また、レンズホルダの下端には 3力所に亘つて位置決め手段である突起 (係止部） が設けられ、この突起を固体撮像素子が取り付けられた回路基板の嵌合孔 (係止部) に揷入する構造になっている。この構造では、回路基板に対してレンズの光軸に直 交する方向の微調整はできない構造となっている (特許文献 1参照)。
[0006] 特開 2002-185826号公報に記載されている基板実装用カメラの実装方法では、 光電変換を行う画素が配列された受光部が形成された受光素子を含む受光モジュ ールを携帯情報端末機器などの回路基板に実装した後、受光部上に光学画像を結 像させるレンズを含むレンズモジュールを回路基板に固定するものである。この場合 、固定は、レンズモジュールの装着部に設けられたカギ型の爪部を回路基板に固定 されるサブ基板の装着孔に挿入させかつ下面に係止することによって行われる。また 、別の固定手段としては、ねじを用いて固定している。レンズモジュールの高さは揷 入するカラー部材によって決める。しかし、この構造では、レンズモジュールの光軸に 直交する方向の位置合わせの微調整は行うことができない（特許文献 2参照）。 特許文献 1 :特開 2003 - 32557号公報
特許文献 2：特開 2002 - 185826号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明者の検討によれば、次のことが分かった。このような技術では、レンズの中心
(光軸）をセンサの中心に高精度に位置合わせすることには限界があり、不良品と判 定される大きな位置ずれ品が発生する可能性がある。レンズの光軸のセンサに対す る位置ずれは、ずれが大きくなる程センサの受光強度が低下し、光学モジュール (力 メラモジュール、固体撮像装置）の特性が低下する。また、光軸ずれは光学モジユー ル (カメラモジュール、固体撮像装置）の製造歩留りの低下を引き起こし、製造コスト が高くなる。
[0008] 本発明の一つの目的は、特性向上が図れる光学モジュールおよびその製造方法 を提供することにある。
[0009] 本発明の他の目的は、製造歩留りの向上が図れる光学モジュール及びその組立 装置を提供することにある。
[0010] 本発明の他の目的は、製造コストの低減が図れる光学モジュール及びその製造方 法を提供することにある。
[0011] 本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添 付図面からあきらかになるであろう。
課題を解決するための手段
[0012] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下 記のとおりである。 ( 1 )本発明の光学モジュール (カメラモジュール）の製造方法は、
(a)第 1の面とその反対側の第 2の面とを有する配線基板を準備し、
(b)配線基板の第 1の面に第 1電子部品を搭載し、
(c)第 1電子部品を封止体により封止し、
(d)配線基板の第 2の面にイメージセンサを含む第 2電子部品を搭載し、
(e)配線基板の第 2の面に第 2電子部品を覆うようにレンズを有する枠体をチャック で保持して接合する工程を有するものであり、
前記（e)の配線基板に枠体を接合する工程では、
(f)第 2電子部品が上面に位置するように第 1の位置に配線基板を配置し、
(g)第 1の位置における配線基板上の第 2電子部品の位置ずれ量を計測し、
(h)第 1の位置から一定の距離離れた第 2の位置に枠体を保持したチャックを位置 させ、
(i)第 2の位置に位置するチャックに保持されるレンズの光軸の第 2の位置に対する 位置ずれ量を計測し、
(j)第 2の位置から第 1の位置にチャックを移動させて枠体を配線基板に接合する 際、前記 (g)の第 2電子部品の位置ずれ量及び前記 (i)のレンズの光軸の位置ずれ 量に基づいてチャックの前記一定の距離を補正する。
[0013] また、前記工程 (e)では前記枠体の接合面に接着剤を塗布し、その後前記チャック で保持した枠体を前記配線基板の第 2の面に前記接着剤で接合し、前記工程 (e)の つぎに配線基板に外部電極端子を有するフレキシブル配線基板を接続する。
[0014] 前記工程 (i)のレンズの光軸の位置ずれ量を計測する方法の一つとしては、チヤッ クに保持された枠体のレンズに光を透過させかつ透過した光を光感度検出部で検出 し、光強度が最も高い位置を光軸と判定する。光軸を求める方法としては、光感度検 出部で検出した光強度情報から多値画像を求め、つぎに多値画像の任意の光強度 が同じとなる無端状の等高線を XY平面上に求め、つぎに前記 XY平面の X方向に 沿う任意の位置における等高線間の第 1の線分を選び、第 1の線分の中心位置を演 算処理して求め、つぎに前記 XY平面の Y方向に沿う任意の位置における等高線間 の第 2の線分を選び、前記第 2の線分の中心位置を演算処理して求め、前記それぞ れの中心の座標をレンズの光軸と判定することによって求める。
[0015] このような光学モジュールを製造するために用いる組立装置は以下の構成になつ ている。組立装置は、被接合物（配線基板）に接合部（レンズ付き枠体)を位置決めし て接合する組立装置であり、
前記被接合物を載置する第 1のステージと、中空に位置する前記接合物の下面を光 学的に検出する光感度検出部を配置した第 2のステージと、前記接合物を載置する 第 3のステージとを有する基台と、
前記基台の上面に配設され、前記第 3のステージの前記接合物を着脱自在に保持 するチャック及び前記チャックから一定距離離れた位置に配置され前記ステージを 検出できる位置検出カメラを搭載ヘッド部に有し、前記搭載ヘッド部を三次元的に移 動制御して前記各ステージ間を移動させるロボットと、
前記各部を制御する制御部とを有し、
前記位置検出カメラは前記第 1のステージ上の前記被接合物の位置ずれ及び前記 第 2のステージの光感度検出部の位置ずれを検出し、
前記光感度検出部は前記第 2のステージ上に位置決め停止された前記チャックに保 持された前記接合部の位置ずれを検出し、
前記第 2のステージ上に位置決め停止された前記チャックを前記第 1のステージに 移動させて前記チャックに保持される前記接合部を前記第 1のステージ上の前記被 接合物に接合させる際、前記制御部により、前記被接合物及び前記光感度検出部 並びに前記接合部の位置ずれを基にして前記搭載ヘッド部の前記所定距離を補正 するように構成されてレ、る。
[0016] また、前記接合部はレンズを取り付けた枠体となり、前記レンズを通過する光は前 記接合部の上下を貫通する構造となり、
前記チャックは筒体部の外周に下端側に着脱動作自在に取り付けられ、 前記筒体には発光部から発光される光を前記筒体部の下面から前記光感度検出部 に向かって出射する光学系を有し、
前記光感度検出部は前記レンズを透過した光を検出する構成になり、
前記第 2のステージに位置決め停止された前記チャックの位置に対する前記レンズ の光軸の位置ずれを前記光感度検出部で受光する光強度の高い位置から求めるよ うに構成されている。
発明の効果
[0017] 本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に 説明すれば以下のとおりである。すなわち、本発明の光学モジュールの製造技術に よれば、配線基板に搭載されたイメージセンサの位置ずれの計測はもとより、枠体に 対するレンズの光軸の位置ずれも計測し、かつその位置ずれを補正してチャックを移 動させて枠体を配線基板に接合することから、レンズとイメージセンサとの光学的接 続が良好となり、光学モジュールの特性は向上する。また、本発明によれば高精度に 位置合わせされた光学モジュールの製造歩留りも向上するため、カメラモジュールを 安価に提供することができる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]図 1は本発明の実施例 1の光学モジュール（カメラモジュール）の製造の一部の 工程を示す模式図である。
[図 2]図 2は前記カメラモジュールの一部を省略した平面図である。
[図 3]図 3は図 2の X— X線に沿う断面図である。
[図 4]図 4は前記カメラモジュールの製造工程を示すフローチャートである。
[図 5]図 5は前記カメラモジュールの製造で使用する複数の製品形成部を有する配 線母基板の第 1の面を示す平面図である。
[図 6]図 6は前記配線母基板の第 2の面を示す平面図である。
[図 7]図 7は前記各製品形成部の第 1の面に第 1電子部品としてのチップ部品及び半 導体チップを搭載した前記配線母基板の一部を示す断面図である。
[図 8]図 8は前記半導体チップと前記配線母基板をボンディングワイヤで接続した前 記配線母基板の一部を示す断面図である。
[図 9]図 9は前記配線母基板の第 1の面に樹脂層を一括して設けて前記第 1電子部 品を覆った状態を示す配線母基板の一部を示す断面図である。
[図 10]図 10は前記樹脂層の表面から配線母基板の表面に亘つて切断溝を形成した 配線母基板の一部を示す断面図である。 園 11]図 11は前記切断溝が設けられた配線母基板の平面図である。
園 12]図 12は前記各製品形成部の第 2の面にイメージセンサを形成する第 2電子部 品を搭載した前記配線母基板の一部を示す断面図である。
園 13]図 13は前記第 2電子部品と前記配線母基板をボンディングワイヤで接続した 前記配線母基板の一部を示す断面図である。
園 14]図 14は前記配線母基板を各製品形成部ごとに分割して個片 (被接合物）を形 成した状態を示す断面図である。
園 15]図 15は前記個片 (被接合物）にレンズ付き枠体を接合したカメラモジュールの 正面図である。
園 16]図 16は前記カメラモジュールの配線基板にフレキシブル配線基板を接続した 状態を示す正面図である。
園 17]図 17は前記個片 (被接合物）にレンズ付き枠体を接合する組立方法を示すフ ローチャートである。 園 18]図 18は本実施例 1による組立装置の正面図である。
[図 19]図 19は前記組立装置の平面図である。
園 20]図 20は第 2のステージに配置された光感度検出部の位置ずれを位置検出力 メラで検出する状態を示す前記組立装置の平面図である。
園 21]図 21は第 2のステージ上に位置決めされたチャックに対するチャックに保持さ れる枠体のレンズの光軸の位置ずれを光感度検出部で検出する状態を示す前記組 立装置の平面図である。
[図 22]図 22は前記レンズの光軸の位置ずれを求める方法を示す模式図である。
[図 23]図 23は前記レンズの光軸の位置ずれを求める他の方法を示す模式図である 園 24]図 24は第 1のステージ上の配線基板にチャックに保持される枠体を接合する 状態を示す前記組立装置の平面図である。
園 25]図 25は本発明の実施例 2によるカメラモジュールの製造方法を示す模式図で ある。
[図 26]図 26は本発明の実施例 3のカメラモジュールの断面図である。 符号の説明
[0019] 1…カメラモジュール、 2…配線基板、 2a…第 1の面、 2b…第 2の面、 2f…配線母 基板、 3…封止体、 3f…封止体 (樹脂層）、 4…枠体、 5…窓（受光窓）、 6…レンズ、 7 …接合部材、 8…フレキシブル配線基板、 10…ロジック用の半導体チップ（ロジック チップ）、 1 1…メモリ用の半導体チップ (メモリチップ）、 12…チップ部品、 15, 16· - · ボンディングワイヤ、 17…光センサ用の半導体チップ（センサチップ）、 18…ボンディ ングワイヤ、 20…レンズホルダ（レンズ保持部）、 21…裏絞り板、 30…鏡筒、 31…仕 切板、 32…開口部、 33· · · フィルタ、 35…接続端子、 40…製品形成部、 41， 42· · · ガイド孔、 45…切断溝、 46…接合部、 50…組立装置、 51…第 1のステージ、 52· · · 光感度検出部、 53…第 2のステージ、 54…第 3のステージ、 55…基台、 56…トレー 、 60…ロボット、 61…チャック、 61a…爪、 62…筒体、 63…位置検出カメラ、 64…搭 載ヘッド部、 65· · ·Χ軸、 66 · · ·Υ軸、 67· · ·Ζ軸、 70…発光部、 71…光（光束）、 72…ミ ラー、 80…多値画像、 81…任意の等高線、 90…クランパ、 91…物体、 92…取込み 画像、 93…接着剤、 95…電極端子、 96 · · ·センサチップ。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、 発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一 符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必 要なとき以外は同一または同様の部分の説明を原則として繰り返さない。
実施例 1
[0021] 図 1乃至図 24は本実施例の光学モジュールの製造、具体的にはカメラモジュール の製造に係わる図である。図 2及び図 3はカメラモジュールの構造を示す図であり、 図 1及び図 4乃至図 24はカメラモジュールの製造方法に係わる図である。
[0022] 本実施例 1のカメラモジュール、例えば携帯電話、 TV電話、 PCカメラ、 PDA (
Personal Digital Assistants :携帯情報端末）、光学マウス、ドアホン、監視カメラ、指紋 認識装置または玩具等の画像入力部に使用できるカメラモジュールである。
[0023] 本実施例 1では、例えば CIF (Common Immediate Format)対応の 11万画素 CMO S (Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ型のカメラモジユーノレに本発 明を適用した場合について説明する。本発明はイメージセンサ（CMOSセンサ）に対 するカメラのレンズの光軸を高精度に位置決めできる技術である。
[0024] カメラモジュール 1は図 1及び図 2に示す構造になっている。図 2は本実施例 1の C MOSセンサ型のカメラモジュール 1の平面図であり、図 3は図 2の X— X線に沿う断面 図である。
[0025] カメラモジュール 1は、図 2及び図 3に示すように、外観的には配線基板 2と、この配 線基板 2の下面となる第 1の面 2a全域に形成された封止体 3と、配線基板 2の上面と なる第 2の面 2bに固定された筒状の枠体 4と、枠体の上面中央に設けられた円形の 窓（受光窓） 5から司見けるレンズ 6と、枠体 4から外れた配線基板 2の第 2の面 2bに接 合部材 7によって内端が接続されたフレキシブル配線基板 8とからなっている。
[0026] 配線基板 2は、例えばガラスエポキシ系樹脂を絶縁材料とする 4層プリント配線基板 力、らなる。配線基板 2は、第 1の面 2aと、この第 1の面 2aの反対面である第 2の面 2bと を有し、第 1の面 2aにはシステム系部品を搭載するシステム系部品搭載面を各所に 有し、第 2の面 2bには光学系部品を搭載する光学系部品搭載面を有している。
[0027] 配線基板 2のシステム系部品搭載面には、第 1電子部品が搭載されている。第 1電 子部品は、例えば、ロジック用の半導体チップ（以下、単にロジックチップという） 10、 メモリ用の半導体チップ（以下、単にメモリチップという） 11及びチップ部品 12等であ る。これらロジックチップ 10、メモリチップ 11及びチップ部品 12は、配線基板 2の第 2 の面 2bに搭載される後述する光学系部品であるセンサチップで得られた電気信号 の処理やセンサチップの CMOSイメージセンサ回路の動作を制御するシステム構築 用の電子部品である。
[0028] ロジックチップ 10には、例えば DSP (Digital Signal Processor)等のようなデジタル 信号処理用の演算回路が形成されている。ロジックチップ 10の図示しない電極は、 ボンディングワイヤ 15を介して配線基板 2の配線 (ランド）に電気的に接続されている 。また、メモリチップ 11には、例えば EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等のような不揮発性メモリ回路が形成されている。メモリチップ 1 1の図示しない電極は、ボンディングワイヤ 16を介して配線基板 2の配線 (ランド）に 電気的に接続されている。ボンディングワイヤ 15, 16は、例えば金 (Au)等からなる。 チップ部品 12には、例えばコンデンサや抵抗等のような受動素子が形成されている 。チップ部品 12の両端の電極は、例えば半田により配線基板 2のランド (配線）と接合 され電気的に接続されている。
[0029] このようなシステム系部品搭載面のロジックチップ 10、メモリチップ 11、チップ部品 1 2及びボンディングワイヤ 15, 16等は、封止体 3により封止されている。封止体 3は、 例えばフイラ一入りエポキシ系樹脂等のような絶縁性の熱硬化性樹脂からなる。
[0030] 一方、配線基板 2の第 2の面 2bの光学系部品搭載面には、第 2電子部品が搭載さ れている。第 2電子部品は、具体的には光センサ用の半導体チップであるセンサチッ プ (撮像素子、固体撮像素子、半導体撮像素子） 17である。このセンサチップ 17は、 図 3に示すように、受光素子の受光面が上面側に露出している。このセンサチップ 17 の主面には、 CMOSイメージセンサ回路が形成されている。この CMOSイメージセ ンサ回路は、半導体装置の製造工程で標準的に使用される CMOSプロセスにより形 成されており、センサアレイと、そのセンサアレイで得られた電気信号を処理するアナ ログ回路とを有している。前記センサアレイには、複数の受光素子がセンサチップ 17 の主面に沿って縦横方向に規則的に並んで配置されている。個々の受光素子は、 C MOSイメージセンサ回路の画素を形成する部分であり、入射された光信号を電気信 号に変換する光電変換機能を有している。この受光素子としては、例えばフォトダイ オードまたはフォトトランジスタが使用されている。
[0031] また、センサチップ 17の主面外周縁には、その外周に沿って複数の電極（ボンディ ングパッド）が配置されている。このボンディングパッドは、前記 CMOSイメージセン サ回路の引出電極であり、ボンディングワイヤ 18を通じて前記配線基板 2のランド（配 線）に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ 18は、例えば金 (Au)等からなる
[0032] また、配線基板 2の光学系部品搭載面には、枠体 4が、前記センサチップ 17を覆う ように固定されている。枠体 4はレンズ 6が取り付けられるレンズホルダ 20と、このレン ズホルダ 20に取り付けられる鏡筒 30とからなっている。鏡筒 30は、例えば PBT (ポリ ブチレンテレフタレート）等のような絶縁材料からなる。この鏡筒 30の脚部側の底面 は接着剤 (省略）によりしつかりと配線基板 2の光学系部品搭載面に接合されている。 鏡筒 30の筒内には上下室を仕切る仕切板 31が設けられてレ、る。この仕切板 31の中 央、前記センサチップ 17のセンサアレイに対向する位置には、仕切板 31の上下面を 貫通する平面矩形状の開口部 32が形成されている。この開口部 32は、前記仕切板 31に取り付けられた IRフィルタ 33により塞がれている。 IRフィルタ 33は、可視光は通 すが、所定の周波数以上の不要な赤外線を遮断する機能を有している。実施例 1で は、 IRフィルタ 33は仕切板 31よりもセンサチップ 17側に取り付けられている力 これ に限定されるものではなぐ仕切板 31よりもレンズ 6側に取り付けられていても良い。
[0033] 鏡筒 30の頭部側には、レンズホルダ（レンズ保持部） 20が鏡筒 30の頭部の開口を 塞ぐように取り付けられている。このレンズホルダ 20と鏡筒 30とは、鏡筒 30の頭部側 の筒内周面に形成されたねじと、レンズホルダ 20の下部外周面に形成されたねじと が嵌め合わされることで連結され、さらにその連結部の外周に塗布された接着剤によ りしつ力 と固定されている。レンズホルダ 20は、例えば前記鏡筒 30と同一の材料か らなる。レンズホルダ 20の内部には、レンズ（光学レンズ） 6力 メタル等からなる裏絞 り板 21によってしつ力りと支持された状態で収容されている。レンズ 6は、受光用の凸 レンズからなり、例えばプラスチック等のような安価で軽量な材料からなり、前記セン サチップ 17の主面のセンサアレイに対向するように設置されている。レンズホルダ 20 の上面には、例えば平面円形状の受光窓 5が、前記レンズ 6との相対的な平面位置 が合わされた状態で開口されている。カメラモジュール 1の外界の光は、受光窓 5、レ ンズ 6、 IRフィルタ 33の順に透過してセンサチップ 17のセンサアレイに照射されるよう になっている。レンズ 6を取り付けたレンズホルダ 20と、 IRフィルタ 33を取り付けた鏡 筒 30はねじ締めによって一体とされて枠体 4を構成する。そして、この枠体 4は枠体 4 の接合面に接着剤を付けた状態で位置決めされて配線基板 2の第 2の面 2bに固定 される。
[0034] さらに、前記配線基板 2の枠体 4の固定領域から外れた第 2の面 2bには、複数の接 続端子 35が配線基板 2の一辺に沿うように並んで配置されている。この接続端子 35 は、カメラモジュール 1内の回路と外部装置とを電気的に接続するための端子である 。即ち、この接続端子 35は、配線基板 2の配線を通じてカメラモジュール 1内の回路 と電気的に接続されている。また、接続端子 35は、例えば ACF (Anisotropic Conductive Film：異方性導電フィルム）等のような接合部材 7を通じてフレキシブル配 線基板 8の配線と電気的に接続され、さらにこのフレキシブル配線基板 8を通じて外 部装置と電気的に接続されるようになっている。フレキシブル配線基板 8は、図 2にお いて、その下面側の外端縁 (右端）に所定ピッチで外部電極端子が形成されていて、 例えば、携帯電話機の実装基板の上面のランド（配線）に重ねて接続されるようにな つている。
[0035] つぎに、本実施例 1のカメラモジュール 1の製造方法の一例を図 4乃至図 24を参照 しながら説明する。カメラモジュール 1は、図 4のフローチャートで示すように、配線母 基板準備（S01)、部品搭載 (S02)、ワイヤボンディング (S03)、樹脂層形成 (S04) 、基板ハーフダイシング（S05)、部品搭載（S06)、ワイヤボンディング（S07)、フィル タ付レンズホルダ固定（枠体固定）（S08)、配線母基板切断（S09)、フレキシブル配 線基板接続（S 10)の各工程を経て製造される。
[0036] カメラモジュール 1の製造においては、図 5乃至図 7に示すような配線母基板 2fを準 備する（S01)。
[0037] 配線母基板 2fは、多数のカメラモジュール 1を製造するべく複数の製品形成部を有 する配線基板である。図 5及び図 6には、製品形成部 40を四角の点線で示してある。 製品形成部 40と製品形成部 40との間の細い領域が最終的に切断によって除去され る領域である。配線母基板 2fには、製品形成部 40が 3列 5行、合計で 15個配置した 構造になっている。この数値は、説明の便宜上であり、実際の製造ではさらに多くの 数となっている。各製品形成部 40の構造は、既に説明した配線基板 2の構造である 。図 5は配線母基板 2fの第 1の面 2aを示し、図 6は配線母基板 2fの第 2の面 2bを示 してある。また、配線母基板 2fの隅部には円形孔からなるガイド孔 41及び長孔からな るガイド孔 42が設けられている。これらのガイド孔 41 , 42は配線母基板 2fの位置決 め等において利用される。
[0038] 配線母基板 1の厚さは極めて薄ぐ例えば 0. 3mm程度である。配線母基板 2fは、 例えばガラスエポキシ系樹脂を絶縁材料とする 4層配線構造を有しており、例えばサ ブトラタティブ法により形成されてレ、る。
[0039] 製品形成部 40の第 1の面 2aには、システム系部品を搭載するための配線パターン が設けられているが、図面を見やすくするため図 5では省略してある。また、製品形 成部 40の第 2の面 2bは光学系部品を搭載するための配線パターンが設けられてい るが、図面を見やすくするため図 6では、製品形成部 40の 1辺側に配列される複数 の接続端子 35以外は省略してある。製品形成部 40は配線母基板 2fを切断すること によって配線基板 2となることから、表裏面は勿論のこととして内部にも配線が形成さ れているが、ここでは接続端子 35を表記する以外は省略してある。配線母基板 2fの 配線材料は、例えば銅（Cu)からなる。また、半導体チップの搭載部分，チップ部品 の電極付け部分、ワイヤ接続部分 (ランド，ワイヤボンディングパッド等）等を形成する 配線部分の表面には、必要に応じてめっき膜が形成されている。めっき膜は、例えば ニッケル（Ni)及び金（Au)のメツキ処理が施されてレ、る。
[0040] つぎに、図 7に示すように、配線母基板 2fの各製品形成部 40の第 1の面 2aにシス テム系部品を構成する第 1電子部品を搭載する（S02)。即ち、第 1電子部品として口 ジックチップ 10,メモリチップ 11 ,チップ部品 12を搭載する。図 7では隣接する 3個の 製品形成部 40を示す。矢印で示す範囲が製品形成部 40部分である。配線母基板 2 fを分割するまでは、以降の図では主として隣接する 3個の製品形成部 40にて説明 する。
[0041] つぎに、図 8に示すように、ワイヤボンディングが必要な箇所にワイヤボンディングを 行う（S03)。即ち、ロジックチップ 10及びメモリチップ 11の電極と配線母基板 2fの配 線とを導電性のボンディングワイヤ 15, 16で接続する。
[0042] つぎに、図 9に示すように、各製品形成部 40の第 1の面 2a側に絶縁性樹脂からな る封止体 (樹脂層） 3fを所定の厚さ形成して、ロジックチップ 10,メモリチップ 11 ,チッ プ部品 12等を覆う（S04)。この封止体 (樹脂層） 3fは第 1電子部品を保護することに なる。樹脂としては、例えばフイラ一入りエポキシ系樹脂等のような熱硬化性樹脂が 使用される。本実施例では、封止体 (樹脂層） 3fは、配線母基板 2fの略全面を一括 して封止する一括封止方法が採用されている。一括封止方法として、例えばトランス ファモールディング法が使用される。
[0043] つぎに、図 10に示すように、配線母基板 2fに対してハーフダイシング処理を施すこ とにより、封止体 (樹脂層） 3fの表面から配線母基板 2fの表層に至る切断溝 45を形 成する（S05)。この切断溝 45は、図 11に示すように、各製品形成部 40の境界に沿 つて縦横に形成される。これにより封止体 (樹脂層） 3fは分断されて封止体 3となる。 配線母基板 2fは、切断溝 45の深さが配線母基板 2fの厚さ方向の例えば、 2/3程 度の深さで止まっており完全には切断されていなレ、。このように一括封止体 (樹脂層） 3fを切断溝 45によって分離することにより、一括封止体 (樹脂層） 3fの収縮に起因す る配線母基板 2fの反りや捻れ等を低減できることから、後述する光学系部品搭載の ワイヤボンディングのワイヤのボンダピリティを向上させることができ、カメラモジユー ノレ 1の製造歩留まりを向上させることができる。なお、切断溝 45は、一括封止体 (樹脂 層） 3fを完全に分離するが配線母基板 2fの第 1の面 2aに達していなくても良レ、。この 場合でも前記一括封止体 (樹脂層） 3fの収縮に起因する配線母基板 2fへの応力を 緩和できる。また、切断溝 45は、一括封止体 (樹脂層） 3fを完全に分離せず、一括封 止体 (樹脂層） 3fの厚さ方向の途中の位置までに達するものでも良い。この場合、一 括封止体 (樹脂層） 3fを完全に分離するよりもその効果は低くなるが、前記応力を緩 和できる。
[0044] つぎに、図 12に示すように、配線母基板 2fの第 2の面 2bを上面とした状態で各製 品形成部 40の第 2の面 2bの光学系部品搭載面に第 2電子部品を搭載する（S06)。 第 2電子部品として、センサチップ 17の受光面を上に向けた状態で搭載する。その 後、図 13に示すように、製品形成部 40において、センサチップ 17の電極と配線母基 板 2fの配線とを導電性のボンディングワイヤ 18で接続する（S07)。このワイヤボンデ イングにおいて、前述の切断溝 45の存在によって配線母基板 2fに反りや捩れが発 生していないことから、良好なワイヤボンディングが可能になり、ボンダピリティが向上 し、製造歩留りの向上を図ることができる。
[0045] つぎに、図 14に示すように、この接合部 46に枠体 4を固定する（S08)。枠体 4は、 図 3に示すように、前述のように、レンズ 6が取り付けられるレンズホルダ 20と、このレ ンズホルダ 20に取り付けられる鏡筒 30と力 なっている。枠体 4の組み立てにおいて は、最初にレンズホルダ 20に裏絞り板 21によってレンズ 6を取り付けるとともに、鏡筒 30に IRフィルタ 33を固定する。その後、鏡筒 30の上部内周に設けられた雌ねじに、 レンズホルダ 20の下部外周に設けられた雄ねじを螺合し、かつ連結部の外側部分 に接着剤を塗布して強固に固定する。また、鏡筒 30の下面には図示しない所定の 接着剤を設けておき、この接着剤によって枠体 4を接合部 46、即ち配線基板 2に接 着固定する。
[0046] 前記鏡筒 30とレンズホルダ 20との固定においては、本実施例ではレンズ 6の固定 精度は高精度でなくともよい。即ち、接合部 46の配線基板 2に枠体 4を固定する際、 配線基板 2に搭載されたセンサチップ 17におけるセンサアレイの中心とレンズ 6との 光軸合わせを行った状態で配線基板 2と枠体 4を固定するからである。これにより、枠 体 4の組立作業が容易になり、生産性の向上を図ることができる。配線基板 2に枠体 4を固定する作業については後に詳述する。
[0047] つぎに、図 15に示すように、配線母基板 2fは各製品形成部 40の境界で切断して 個片化する（S09)。切断は切断溝 45の底の配線母基板 2f部分を切断することによ つて行われる。この個片化によって接合部 46が複数形成されることになる。配線母基 板 2fは切断されて配線基板 2となる。
[0048] つぎに、図 16に示すように、枠体 4の固定領域から外れた配線基板 2の第 2の面 2b にフレキシブル配線基板 8を接続する（S10)。フレキシブル配線基板 8の接続は、図 3及び図 6に示すように、配線基板 2 (配線母基板 2f)の枠体 4の固定領域から外れた 第 2の面 2bには、複数の接続端子 35が配線基板 2の一辺に沿うように並んで配置さ れている。そこで、例えば、 ACF (異方性導電フィルム）等のような接合部材 7によつ てフレキシブル配線基板 8の内端下面の図示しない電極と接続端子 35を電気的に かつ物理的に接続する。例えば、フレキシブル配線基板 8の下面側の外端縁 (右端） に所定ピッチで外部電極端子が形成されている。これにより、図 2及び図 3で示すカメ ラモジュール 1を製造することができる。
[0049] つぎに、枠体 4を接合部 46、即ち配線基板 2に高精度に位置決めして固定する組 立方法について、図 1及び図 17乃至図 24を参照しながら説明する。この組立は、図 18の正面図及び図 19の平面図に示す組立装置を使用して行われる。
[0050] 組立装置 50は、図 18及び図 19に示すように、被接合物に接合物を位置決めして 接合する組立装置である。本実施例 1では被接合物はセンサチップ 17を搭載した配 線基板 2、即ち前記接合部 46であり、接合物は枠体 4である 組立装置 50は、配線基板 2を載置する第 1のステージ 51と、中空に位置する枠体 4の下面を光学的に検出する光感度検出部 52を配置した第 2のステージ 53と、枠体 4を載置する第 3のステージ 54とを上面に有する基台 55を有している。第 3のステー ジ 54上には枠体 4を整列配置収容するトレー 56が配置されている。
[0051] 基台 55の上面にはロボット 60が配設されている。ロボット 60は、模式的に示すもの であるが、第 3のステージ 54の枠体 4を着脱自在に保持するチャック 61を取り付けた 筒体 62と、チャック 61 (筒体 62)から一定距離 (L)離れた位置に配置され各ステージ の位置検出を行うことができる位置検出カメラ 63を搭載ヘッド部 64に有し、搭載へッ ド部 64を三次元的に移動制御して各ステージ間を移動させる構成になっている。図 19の平面図に示すように、基台 55の左右方向を X方向、基台 55の手前から背面に 向力 方向を Y方向とする。また、図 20の正面図に示すように、組立装置 50の高さ方 向を Z方向とする。図 18及び図 19において、 65は X軸、 66は Y軸、 67は Z軸である 。基台 55内に配置される制御部で制御され、搭載ヘッド部 64は X軸 65, Y軸 66, Z 軸 67に沿って移動制御される。
[0052] 筒体 62は、図 18に示すように、その上端部分が一側方向（左方向）に屈曲し、屈曲 した奥には光源となる発光部 70が配置されている。そして、この発光部 70から発光さ れる光（光束） 71は、筒体 62の屈曲部に配置されるミラー 72で光路を変えられて真 つ直ぐ下方 (Z方向）に延在する筒体 62内を通過して基台 55上面に照射されるように なっている。このように、筒体 62には発光部 70発光される光（光束） 71を筒体 62の 下面から出射させる光学系が設けられている。光（光束） 71は、例えば、直進性のあ るレーザ光である。
[0053] 筒体 62の下端側外周には複数本の爪 61aを有するチャック 61が取り付けられてい る。チャック 61は、これら複数の爪 61aの閉動作で枠体 4を保持する。特に限定はさ れないが、本実施例 1では爪 61aは 4本となっている（図 19参照）。爪 61aの先端は 筒体 62の下端よりも突出し、この突出する空間部分で枠体 4を着脱自在に保持する 。従って、筒体 62内を通過する光（光束） 71は枠体 4内を通過することができ、枠体 4 内のレンズ 6を透過する。このため、搭載ヘッド部 64を位置制御してチャック 61を第 2 のステージ 53の真上に位置させた場合、枠体 4のレンズ 6を透過した光（光束） 71を 光感度検出部 52で検出することができる。光感度検出部 52は、例えば、 CCD ( Charge Coupled Device)で構成されている。
[0054] 基台 55の上面右手前側には、制御パネル 75が配設されている。この制御パネル 7 5の各操作ボタン等の操作によってロボット 60を自由に制御できるとともに、第 2のス テージ 53の光感度検出部 52，位置検出カメラ 63等全てを制御できる。また、位置検 出力メラ 63や光感度検出部 52等による計測情報も演算処理し、その演算処理による 情報によってさらに各部をコントロールできるようになつている。
[0055] まず、第 1の位置、即ち、第 1のステージ 51に配線基板 2を配置し、第 1の位置にお ける配線基板上の第 2電子部品の位置ずれ量を計測する。次にロボット 60は、第 1の 位置から一定の距離だけ離れた第 2の位置、即ち、第 2のステージ 53の真上に位置 決め停止されたチャック 61の位置でレンズ 6の光軸のずれを検出した後、配線基板 2 が載置される第 1の位置にチャック 61を移動して配線基板 2に枠体 4を接合する。
[0056] つぎに、このような組立装置 50を用いてセンサチップ 17を搭載した配線基板 2に枠 体 4を接合する方法 (組立方法）について説明する。この組立方法は、図 17のフロー チャートに示すように S31— S37の各段階を経て行われる。 S31ではロボットの原点 に対する光感度検出部の絶対座標を計測する。 S32では基板上のセンサ位置を計 測する。 S33ではチャックでレンズホルダを保持する。 S34では光感度検出部におけ るレンズ中心位置の計測を行う。 S35では各計測情報等を基にして演算処理してチ ャック移動量を決定する。 S36ではチャックを移動させて基板にレンズホルダを取り 付けるものである。 S37ではレンズホルダを基板に固定するものである。
[0057] 以下、各段階を追って説明する。図 1 (a)—（d)は所定段階の組立装置 50の状態 を示す模式的正面図である。最初に図 1 (a)及び図 20に示すように、搭載ヘッド部 6 4を移動させて位置検出カメラ 63を第 2のステージ 53の光感度検出部 52を検出して 、ロボット 60の原点（X0， Y0)に対する光感度検出部 52の絶対座標 A (Xa， Ya)を 計測する（S31)。以後、枠体 4を保持したチャック 61を第 2のステージ 53で停止させ る際、この座標 A (Xa, Ya)上にチャック 61 (厳密にはチャック 61の中心）が位置する ように停止される。
[0058] つぎに、図 1 (b)に示すように、搭載ヘッド部 64を移動させて位置検出カメラ 63を第 1のステージ 51の被接合物である配線基板 2の位置、即ち、配線基板 2に搭載され たセンサチップ 17におけるセンサアレイの中心位置 B (Xb, Yb)を計測する（S32)。 センサチップ 17の位置計測は、通常行う半導体チップの電極と配線基板のランド（配 線）をワイヤで接続するに先立つチップ面上の位置マークの検出によるチップ位置検 出と同様な方法で行う。
[0059] つぎに、図 1 (c)に示すように、搭載ヘッド部 64を移動させて第 3のステージ 54のト レー 56の枠体 4をチャック 61で保持（S33)して第 2のステージ 53の設定された停止 位置 A (Xa, Ya)で停止させる。そして、この状態で発光部 70を発光させてチャック 6 1に保持されている枠体 4のレンズ 6を透過した光（光束） 71を光感度検出部 52で受 光してチャック 61 (チャック 61の中心）に対するレンズ 6の光軸の位置 C (Xc， Yc)を 計測する（S34 :図 21参照）。この光軸の位置 C (Xc, Yc)の計測によって、チャック 6 1の中心位置 A(Xa， Ya)に対するレンズ 6の光軸の位置ずれ量を計測することがで きる。位置ずれ量はチャック 61に保持された枠体 4のレンズ 6に光 71を透過させかつ 透過した光 71を光感度検出部 52で検出し、光強度が最も高い位置を光軸と判定す る。
[0060] レンズの光軸を求める方法の一つとしては、光感度検出部 52で検出した光強度情 報から、図 22に示すように多値画像 80を求める。つぎに多値画像 80の任意の光強 度が同じとなる無端状の等高線 (任意の等高線 81)を XY平面上に求める。
[0061] つぎに、前記 XY平面の X方向の前記等高線間を結ぶ線分の長さが最大となる位 置 (Xmax)の Y座標 (Yc)と、前記 XY平面の Y方向の前記等高線間を結ぶ線分の 長さが最大となる位置 (Ymax)の X座標 (Xc)を求め、前記 X座標及び Y座標で現さ れる位置 C (Xc, Yc)を前記レンズ 6の光軸とする。
[0062] また、レンズの光軸を求める方法の他の一つとしては、光感度検出部 52で検出し た光強度情報から、図 23に示すように多値画像 80を求める。つぎに多値画像 80の 任意の光強度が同じとなる無端状の等高線 (任意の等高線 81)を XY平面上に求め る。
[0063] つぎに、前記 XY平面の X方向に沿う任意の位置における等高線間の第 1の線分 a を選び、第 1の線分 aの中心位置 (Xc)を演算処理して求め、つぎに前記 XY平面の Y方向に沿う任意の位置における等高線間の第 2の線分 bを選び、前記第 2の線分 b の中心位置 (Yc)を演算処理して求め、前記それぞれの中心の座標 C (Xc, Yc)をレ ンズ 6の光軸と判定することによって求める。
[0064] つぎに、第 2のステージ 53である第 2の位置から一定の距離離れた第 1のステージ 51である第 1の位置に枠体 4を保持したチャック 61を移動させる力 S、この移動に先立 つて、 S31で得た計測情報、 S32で得たセンサ位置計測情報、 S34で得たレンズ中 心位置計測情報等の位置ずれ情報や、位置検出カメラ 63とチャック 61 (チャック 61 の中心）とのオフセット距離 L等各種の情報から制御部で演算処理してチャック 61の 移動距離を補正する（S35)。
[0065] つぎに、図 1 (d)に示すように、第 2のステージ 53である第 2の位置から一定の距離 離れた第 1のステージ 51である第 1の位置にチャック 61を移動させて、第 1のステー ジ 51に載置された配線基板 2にチャック 61で保持した枠体 4を配線基板 2に取り付 ける（S36 :図 24参照）。ここで、図面は省略するが、枠体 4の下面に接着剤を予め設 けておき、接着材を介して枠体 4を配線基板 2に接合する。また接着剤は、例えばス キージにより枠体 4の下面に付着させる。
[0066] 一つ目の枠体 4を配線基板 2に固定したら、次の製品形成部の配線基板 2に枠体 4 を接合し、全ての製品形成部に枠体 4を固定するまで繰り返し接合作業を行う。
[0067] つぎに、枠体 4を配線基板 2に接続する接着剤を硬化処理により一斉に硬化し、固 定する（S37)。
[0068] 本実施例 1では、鏡筒 30とレンズホルダ 20との固定精度は、高精度でない場合で 説明したが、さらにレンズの高精度な焦点合わせが必要な場合は、枠体 4を配線基 板 2に固定した後に、レンズホルダ 20の Z方向の高さ調節を行っても良い。
本実施形態 1によれば以下の効果を有する。
[0069] (1)本実施例 1によれば、配線基板 2に搭載されたイメージセンサ（センサチップ 17 )の位置ずれの計測はもとより、枠体 4に対するレンズ 6の光軸の位置ずれも計測し、 かつその位置ずれを補正して枠体 4を保持するチャック 61を移動させて枠体 4を配 線基板 2に接合することから、レンズ 6とイメージセンサ（センサチップ 17)との光学的 接続が良好となり、製造歩留りも向上する。従って、特性の優れたカメラモジュール 1 を安価に提供することができる。
[0070] (2)本実施例によれば、配線基板 2に枠体 4を固定する際、配線基板 2に搭載され たセンサチップ 17の位置を検出し、かつ枠体 4のレンズ 6の位置を検出した後固定 することから高精度な光軸合わせが可能になる。
[0071] (3)上記（2)から、配線基板 2に枠体 4に固定する際、高精度な光軸合わせが可能 になるため、レンズホルダ 20へのレンズ 6の固定位置精度は高精度でなくとも良ぐま た鏡筒 30とレンズホルダ 20との組立による枠体 4の製造の組立精度も高精度でなく とも良くなることから、レンズホルダ 20及び枠体 4の組立作業が容易になり、生産性の 向上を図ることができる。
実施例 2
[0072] 図 25は本発明の実施例 2によるカメラモジュールの製造方法を示す模式図である 。本実施例 2では、図 25 (a)に示すように、枠体 4をクランパ 90で保持し、この保持し た枠体 4を、センサチップ 17を上面に搭載した配線基板 2上に接触させかつ XY方向 及び回転方向にスライドさせる。そして、枠体 4の上方に位置する物体 91の取込み 画像 92をセンサチップ 17で観察し、映像が最も良好な状態でクランパ 90のスライド を停止させ、この状態で、図 25 (b)に示すように、配線基板 2と枠体 4を接着剤 93で 固定する。センサチップ 17を動作させるため、配線基板 2に配設された接続端子 35 に電極端子 95を接続させる。この接続端子 35はモニターテレビ等に接続され、その 画面に取込み画像 92の映像が映し出されるようになつている。本実施例 2において もセンサチップ 17とレンズ 6との光軸合わせも高精度に行うことができる。
実施例 3
[0073] 図 26は本発明の実施例 3によるカメラモジュールの製造方法を示す断面図である 。本実施例 3では、図 26に示すように、配線基板 2の第 2の面 2b側にのみ半導体チ ップが搭載されている。すなわち、センサチップ 96に、イメージセンサ回路 (撮像素子 回路）に加えて、更にメモリ回路やデジタル信号処理用の演算回路などを形成する などして、センサチップ 96にロジックチップ 10やメモリチップ 11の機能を兼ねさせるこ とちできる。
[0074] このように、センサチップ 96に光学系部品を形成することで、カメラモジュールの小 型化が実現できる本実施例 3においても、本発明を適用することで枠体 4を配線基板 2に高精度に位置決めして固定することができる。 また、センサチップ 96に光学系 部品を形成する場合、複数の受光素子を有するセンサアレイはセンサチップ 96の中 心付近に配置されるとは限らないが、本発明を適用すれば、高精度にセンサチップ 9 6におけるセンサアレイの中心座標とレンズ 6の光軸を位置合わせできるため、カメラ モジュールの特性は向上できる。
[0075] 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用 分野である CMOSイメージセンサを用いたカメラモジュールに適用した場合につい て説明したが、それに限定されるものではなぐ例えば CCD (Charge Coupled Device )イメージセンサを用いたカメラモジュール等のような他のカメラモジュールにも適用 できる。
[0076] また、本発明は一括封止方法を適用した場合について説明したが、それに限定さ れるものではなぐ例えば製品形成部ごとに封止体を形成してもよい (個別モールド）
[0077] 本発明は少なくとも他の光学モジュールの製造に適用することができる。
産業上の利用可能性
[0078] 以上のように、本発明に係わるカメラモジュールの製造方法によれば、配線基板に 搭載されたイメージセンサの位置ずれの計測はもとより、枠体に対するレンズの光軸 の位置ずれも計測し、かつその位置ずれを補正して枠体を配線基板に接合すること から、レンズとイメージセンサとの光学的接続が良好となり、製造歩留りも向上する。 従って、本発明によれば、特性の優れたカメラモジュールを安価に提供することがで きる。

Claims

請求の範囲
[1] (a)第 1の面とその反対側の第 2の面とを有する配線基板を準備する工程、
(b)前記配線基板の第 1の面に第 1電子部品を搭載する工程、
(c)前記第 1電子部品を封止体により封止する工程、
(d)前記配線基板の第 2の面に、イメージセンサを含む第 2電子部品を搭載するェ 程、
(e)前記配線基板の第 2の面に、前記第 2電子部品を覆うようにレンズを有する枠 体をチャックで保持して接合する工程を有し、
前記工程 (e)では、
(f)前記第 2電子部品が上面に位置するように第 1の位置に前記配線基板を配置 する工程、
(g)前記第 1の位置における前記配線基板上の前記第 2電子部品の位置ずれ量を 計測する工程、
(h)前記第 1の位置から一定の距離離れた第 2の位置に前記枠体を保持した前記 チャックを位置させる工程、
(i)前記第 2の位置で前記チャックに保持された前記枠体の前記レンズの中の任意 の座標に前記チャックを合わせ込み、その合わせ込んだ状態における前記第 2の位 置に対する前記レンズの位置ずれ量を計測する工程、
(j)前記第 2の位置から前記第 1の位置にチャックを移動させて前記枠体を前記配 線基板に接合する際、前記工程 (g)で得た位置ずれ量及び前記工程 (i)で得た位置 ずれ量に基づいて前記チャックの移動距離を補正する工程を有することを特徴とす る光学モジュールの製造方法。
[2] 請求項 1項記載の光学モジュールの製造方法において、前記工程 (i)では、前記 第 2の位置に位置する前記チャックに保持される前記レンズの光軸の前記第 2の位 置に対する位置ずれ量を計測することを特徴とする光学モジュールの製造方法。
[3] 請求項 2項記載の光学モジュールの製造方法において、前記工程 (i)では、前記 チャックに保持された前記枠体の前記レンズに光を透過させかつ透過した光を光感 度検出部で検出し、光強度が最も高い位置を前記光軸と判定することを特徴とする 光学モジュールの製造方法。
[4] 請求項 3項記載の光学モジュールの製造方法において、前記光感度検出部で検 出した光強度情報から多値画像を求め、前記多値画像の任意の光強度が同じとなる 円形の等高線を XY平面上に求め、前記 XY平面の X方向の前記等高線間を結ぶ線 分の長さが最大となる位置の Y座標と、前記 XY平面の Y方向の前記等高線間を結 ぶ線分の長さが最大となる位置の X座標を求め、前記 X座標及び Y座標で現される 位置を前記レンズの光軸とすることを特徴とする光学モジュールの製造方法。
[5] 請求項 3項記載の光学モジュールの製造方法において、前記光感度検出部で検 出した光強度情報から多値画像を求め、つぎに前記多値画像の任意の光強度が同 じとなる無端状の等高線を XY平面上に求め、つぎに前記 XY平面の X方向に沿う任 意の位置における前記等高線間の第 1の線分を選び、前記第 1の線分の中心位置 を演算処理して求め、つぎに前記 XY平面の Y方向に沿う任意の位置における前記 等高線間の第 2の線分を選び、前記第 2の線分の中心位置を演算処理して求め、前 記それぞれの中心の座標を前記レンズの光軸と判定することを特徴とする光学モジ ユールの製造方法。
[6] 請求項 1項記載の光学モジュールの製造方法において、前記工程 (i)では、前記 レンズの屈折率が最も低くなる位置に前記チャックを合わせ込むことを特徴とする光 学モジュールの製造方法。
[7] 請求項 1項記載の光学モジュールの製造方法において、前記工程 (e)のつぎに前 記配線基板に外部電極端子を有するフレキシブル配線基板を接続することを特徴と する光学モジュールの製造方法。
[8] 請求項 1項記載の光学モジュールの製造方法において、前記工程 (e)では、前記 枠体の接合面に接着剤を塗布し、その後前記チャックで保持した前記枠体を前記配 線基板の第 2の面に前記接着剤で接合することを特徴とする光学モジュールの製造 方法。
[9] 請求項 8項記載の光学モジュールの製造方法において、
さらに、前記枠体を前記配線基板に接合した後、前記一括封止された前記封止体を 前記配線基板と共に各製品形成部ごとに切断して個片化することを特徴とする光学 モジュールの製造方法。
[10] 請求項 1項記載の光学モジュールの製造方法において、前記イメージセンサが C
MOSイメージセンサであることを特徴とする光学モジュールの製造方法。
[11] (a)配線基板を準備する工程、
(b)前記配線基板の部品搭載面にイメージセンサが形成された電子部品を搭載す る工程、
(c)前記配線基板の部品搭載面に前記電子部品を覆うようにレンズを有する枠体 をチャックで保持して接合する工程を有し、
前記工程 (c)では、
(d)前記電子部品が上面に位置するように第 1の位置に前記配線基板を配置する 工程、
(e)前記第 1の位置における前記配線基板上の前記電子部品の位置ずれ量を計 測する工程、
(f)前記第 1の位置から一定の距離離れた第 2の位置に前記枠体を保持した前記 チャックを位置させる工程、
(g)前記第 2の位置に位置する前記チャックに保持される前記レンズの光軸の前記 第 2の位置に対する位置ずれ量を計測する工程、
(h)前記第 2の位置から前記第 1の位置にチャックを移動させて前記枠体を前記配 線基板に接合する際、前記工程 (e)で得た位置ずれ量及び前記工程 (g)で得た位 置ずれ量に基づいて前記チャックの移動距離を補正する工程を有することを特徴と する光学モジュールの製造方法。
[12] 請求項 11項記載の光学モジュールの製造方法において、前記工程 (g)では、前 記チャックに保持された前記枠体の前記レンズに光を透過させかつ透過した光を光 感度検出部で検出し、光強度が最も高い位置を前記光軸と判定することを特徴とす る光学モジュールの製造方法。
[13] 被接合物に接合物を位置決めして接合する組立装置であり、
前記被接合物を載置する第 1のステージと、中空に位置する前記接合物の下面を光 学的に検出する光感度検出部を配置した第 2のステージと、前記接合物を載置する 第 3のステージとを有する基台と、
前記基台の上面に配設され、前記第 3のステージの前記接合物を着脱自在に保持 するチャック及び前記チャックから一定距離離れた位置に配置され前記ステージを 検出できる位置検出カメラを搭載ヘッド部に有し、前記搭載ヘッド部を三次元的に移 動制御して前記各ステージ間を移動させるロボットと、
前記各部を制御する制御部とを有し、
前記位置検出カメラは前記第 1のステージ上の前記被接合物の位置ずれ及び前記 第 2のステージの光感度検出部の位置ずれを検出し、
前記光感度検出部は前記第 2のステージ上に位置決め停止された前記チャックに保 持された前記接合部の位置ずれを検出し、
前記第 2のステージ上に位置決め停止された前記チャックを前記第 1のステージに 移動させて前記チャックに保持される前記接合部を前記第 1のステージ上の前記被 接合物に接合させる際、前記制御部により、前記被接合物及び前記光感度検出部 並びに前記接合部の位置ずれを基にして前記搭載ヘッド部の前記所定距離を補正 するように構成されてレヽることを特徴とする組立装置。
[14] 請求項 13項記載の組立装置において、
前記接合部はレンズを取り付けた枠体となり、前記レンズを通過する光は前記枠体を 透過する構造となり、
前記チャックは前記搭載ヘッド部に取り付けられた筒体の下端側に取り付けられ、 前記筒体には発光部から発光される光を前記筒体の下面から出射させる光学系が 設けられ、
前記光学系の前記光は前記チャックで保持された前記枠体の前記レンズを透過して 前記光感度検出部に向かって出射する構成になり、
前記光感度検出部は前記光を検出し、前記第 2のステージ上に停止された前記チヤ ックの位置に対する前記レンズの光軸の位置ずれを、前記光感度検出部で受光する 前記光の光強度の高い位置を検出することによって検出することを特徴とする組立 装置。
[15] 請求項 13項または請求項 14項に記載の組立装置において、前記接合部の接合 面に接着剤を塗布した前記接合部を前記チャックで保持して前記接合部を前記被 接合物に接合することを特徴とする組立装置。
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