JP2004080704A - 撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】画質を損なうことなく、小型・薄型化が可能であるとともに、製造コストを低減できる撮像装置を提供すること。
【解決手段】受光用開口部71a及び脚部貫通部71bを有するセラミック基板71と、脚部貫通部71bを貫通して配置された脚部82bを有し、セラミック基板71の表面側に位置するレンズ83を支持するレンズホルダ81と、セラミック基板71の裏面側に位置し、レンズ83により結像される光の受光部73bを受光用開口部71aに対向させてフリップチップ実装されたCMOSセンサ73とを備え、レンズホルダ81の脚部81bの先端部81cがCMOSセンサ73に当接している。
【選択図】 図1
【解決手段】受光用開口部71a及び脚部貫通部71bを有するセラミック基板71と、脚部貫通部71bを貫通して配置された脚部82bを有し、セラミック基板71の表面側に位置するレンズ83を支持するレンズホルダ81と、セラミック基板71の裏面側に位置し、レンズ83により結像される光の受光部73bを受光用開口部71aに対向させてフリップチップ実装されたCMOSセンサ73とを備え、レンズホルダ81の脚部81bの先端部81cがCMOSセンサ73に当接している。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラや携帯電話等の携帯装置に組み込まれる撮像装置及び撮像装置製造方法に関し、特に小型化、薄型化、軽量化が図れるとともに、製造コストを低減できるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルカメラや携帯用のパーソナルコンピュータ、携帯電話等に用いられる撮像装置は、小型化、薄型化及び軽量化、さらに、その製造工程を含むコストの低減が求められている。図6の(a)〜(e)は小型の撮像装置の一例を示す縦断面図である。
【0003】
図6の(a)に示す撮像装置10は、基板11にCMOSセンサ(光電変換素子)12がワイヤボンディング実装され、レンズ13がレンズホルダ14により基板11に固定されている。なお、図中15は周辺回路素子及び電子部品、16は光学ガラスを示している。
【0004】
図6の(b)に示す撮像装置20は、基板21にCMOSセンサ22がフリップチップ実装され、レンズ23がレンズホルダ24により基板21に固定されている。この構造では、CMOSセンサ22の実装エリア22aをチップサイズにすることができる。また、レンズ23の焦点距離内に基板21を配置できるため、ワイヤボンディング実装の場合より小型・薄型化できる。なお、図中25は周辺回路素子及び電子部品、26は光学ガラスを示している。
【0005】
図6の(c)に示す撮像装置30は、撮像装置10と同様に、基板31に光電変換素子32がワイヤボンディング実装され、レンズ33がレンズホルダ34により基板31に固定されている。また、レンズ33とCMOSセンサ32の受光面との距離の精度は、例えばVGAクラスのイメージセンサでは±20μm程度が必要であり、これを確保するために、レンズホルダ34にはレンズ33の高さ調整機構34aが備えてある。なお、図中35は周辺回路素子及び電子部品、36は光学ガラスを示している。
【0006】
図6の(d)に示す撮像装置40は、撮像装置20と同様に、基板41にCMOSセンサ42がフリップチップ実装され、レンズ43がレンズホルダ44により基板41に固定されている。基板41には受光用開口部41aが形成されている。また、撮像装置30と同様に、レンズ43とCMOSセンサ42の受光面との距離の精度を確保するために、レンズホルダ44にはレンズ43の高さ調整機構44aが備えてある。なお、図中45は周辺回路素子及び電子部品、46は光学ガラスを示している。
【0007】
図6の(e)に示す撮像装置50は、基板51に光電変換素子52がワイヤボンディング実装され、レンズ53を保持するレンズホルダ54の脚部54aがCMOSセンサ52に接触している。なお、図中55は周辺回路素子及び電子部品を示している。
【0008】
レンズホルダ54の脚部54aをCMOSセンサ52に直接突き当てることで、レンズ53とCMOSセンサ52の受光面との距離の精度を高くすることができ、レンズホルダ54にレンズ53の高さ調整機構が設けられていなくても高画質の撮像装置を実現することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述した撮像装置であると、次のような問題があった。すなわち、撮像装置10,30,50は、CMOSセンサをワイヤボンディングにより接続すると、実装エリアがCMOSセンサのチップサイズより大きくなることから小型化に限界があった。また、全体の厚さは、レンズ、CMOSセンサの他、ダイボンディング材、基板、裏面部品の厚さも加味した厚さとなり、薄形化に限界があった。
【0010】
また、撮像装置10,20は、レンズホルダの脚部を基板に固定しているため、基板やダイボンディング材の厚さのばらつき等を考慮すると、CMOSセンサとレンズの距離の精度(例えば、±20μm程度)を確保することが困難である。さらに、撮像装置30,40は、レンズの高さ調整機構及び高さ調整用の画出し検査装置が必要となり、製造の低コスト化に限界があった。
【0011】
そこで本発明は、画質を損なうことなく、小型・薄型化が可能であるとともに、製造コストを低減できる撮像装置及び撮像装置製造方法を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の撮像装置及び撮像装置製造方法は次のように構成されている。
【0013】
(1)受光用開口部及び脚部貫通部を有する基板と、前記脚部貫通部を貫通して配置された脚部を有し、前記基板の第1の主面側に位置するレンズを支持するレンズホルダと、前記基板の第2の主面側に位置し、前記レンズにより結像される光の受光部を前記受光用開口部に対向させてフリップチップ実装された光電変換素子とを備え、前記レンズホルダの脚部の先端部が前記光電変換素子に当接していることを特徴とする。
【0014】
(2)上記(1)に記載された撮像装置であって、前記レンズホルダの脚部は、前記基板に接着剤を介して固定されているとともに、前記レンズホルダの脚部の先端は、光電変換素子上面に直接当接していることを特徴とする。
【0015】
(3)上記(1)に記載された撮像装置であって、前記受光用開口部及び前記脚部貫通部とは一体に形成されるとともに、前記レンズホルダの脚部の前記レンズの光軸方向と交差する少なくとも一方向の厚さが、前記基板の第1の主面側よりも前記脚部貫通部が薄くなるように段差が形成されていることを特徴とする。
【0016】
(4)上記(1)に記載された撮像装置であって、前記レンズホルダの少なくとも一部が導電性部材で形成され、前記基板の接地用パターンと電気的に接続されていることを特徴とする。
【0017】
(5)基板の裏面側に光電変換素子をフリップチップ実装するフリップチップ実装工程と、レンズホルダの脚部を前記基板の表面側から脚部貫通部を貫通させて前記光電変換素子の表面に当接させる当接工程と、前記脚部と前記基板とを接着剤を介して接着する接着工程とを備えていることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1の(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置60を示す縦断面図、(b)は撮像装置60に組み込まれたCMOSセンサ73を示す平面図、(c)は撮像装置60に組み込まれたレンズホルダ81を示す斜視図である。なお、図中矢印XYZは互いに直交する三方向を示しており、特に矢印XYは水平方向、矢印Zは鉛直方向を示している。
【0019】
撮像装置60は、基板部70と、この基板部70に取り付けられたレンズ部80とを備えている。
【0020】
基板部70は、十分な剛性を有するセラミック基板71と、このセラミック基板71の表面(第1の主面)及び裏面(第2の主面)上に形成された回路パターン72と、回路パターン72に接続されたCMOSセンサ(光電変換素子)73と、周辺回路素子74及び電子部品75と、後述する受光用開口部71aを蓋するように設けられた光学ガラス76とを備えている。セラミック基板71には、CMOSセンサ73の受光部73bに光を取り込むためのほぼ正方形状の受光用開口部71aと、この受光用開口部71aを挟むようにして配置され、後述するレンズホルダ81の脚部81bが挿入される長方形状の2つの脚部貫通部71bが形成されている。これら脚部貫通部71bは、後述するレンズ83のXY方向における位置決めの基準にされるものである。
【0021】
CMOSセンサ73は、センサ基板73aを備えている。センサ基板73aの中央部にはレンズ83により結像された光を検出する受光部73bが形成され、また外周部には電極パッド73cが形成されている。また、これら受光部73bと電極パッド73cとの間には、後述する脚部81aの先端81bが当接する当接部73dが形成されている。
【0022】
CMOSセンサ73は、セラミック基板71の裏面(図中下面)側から、受光部73bを受光用開口部71aに対向させてバンプを介して回路パターン72の電極と接続されるように異方性導電膜E等を介してフリップチップ実装されている。
【0023】
レンズ部80は、後述するレンズ83を支持する有底筒状のレンズホルダ81と、このレンズホルダ81の底部82に設けられた開口部82aに支持されたレンズ83とを備えている。
【0024】
レンズホルダ81は、筒状のホルダ本体81aと、上述した脚部貫通部71bに挿入されるように平面板状に形成された板状に形成された一対の脚部81bを有している。これら脚部81bの先端部81cが脚部貫通部71bを貫通して、CMOSセンサ73の当接部73dに接触した状態で、セラミック基板71に接着剤Sにより固着されている。
【0025】
このように構成された撮像装置60は、図3の(a)〜(c)に示すような製造工程にて製造される。すなわち、図3の(a)に示すように、周辺回路素子74、電子部品等が実装されたセラミック基板71に、図3の(b)に示すように、接続樹脂(ACP、NCP等)を塗布し、接続樹脂が受光部に滲み出さないようにして、電極パッド73cにバンプが形成されたCMOSセンサ73をフリップチップ実装する。
【0026】
実装条件は、CMOSセンサの耐熱温度(150〜180℃程度)以下で、数〜数十秒程度で行う。なお、樹脂接続ではなく、超音波によるフリップチップ実装でも良い。実装条件は耐熱温度以下(常温〜180℃程度)で行う。
【0027】
次に、図3の(c)に示すように、脚部貫通部71bにレンズホルダ81の脚部81bを挿入して、その先端部81cをCMOSセンサ73の当接部73dに突き当て、レンズホルダ81のホルダ本体81aの外壁面とセラミック基板71との間に接着剤Sを供給し、接着する。
【0028】
上述したように、撮像装置60では、レンズホルダ81の先端部81cとCMOSセンサ73との間に接着剤層を介在させないで、直接当接させている。このため、レンズホルダ81の寸法精度を高く維持することで、CMOSセンサ73とレンズ83との距離の精度を無調整で確保することができる。
【0029】
また、例えば図1の(c)に示すように、ホルダ本体81aを筒状に形成し、セラミック基板71の脚部貫通部71bに挿入するCMOSセンサ73に接触させる部位のみが突出した形状にすると、レンズホルダ81の脚部81bをセラミック基板71に固着する際にCMOSセンサ73の封止構造が確保しやすくなるという効果がある。さらに、レンズホルダ81に遮光性の材料を用いることで、外光の入射等による影響を抑えることができる。
【0030】
レンズホルダ81は、上述したように単体のレンズ83と組み合わせることもできるが、レンズ83と一体成型することもできる。また、レンズホルダ81に光学ローパスフィルタ等を取り付けたり、蒸着膜等の手段で金属膜を形成して電磁シールド効果をもたせたり、光学膜を形成して赤外線カット機能等をもたせたりすることができる。
【0031】
レンズ83の材料は、例えばアクリル系等の透明な耐熱性樹脂を用いることができる。一体成型レンズは透明であるが、カバーを取り付けたり塗装したりすることで、遮光性を持たせることができる。
【0032】
上述したように、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置60によれば、CMOSセンサ73とレンズ83の距離の精度(例えばVGAクラスのイメージセンサでは±20μm程度)を確保するために、セラミック基板71やダイボンディング材の厚さのばらつき等を考慮せず、レンズ83とレンズホルダ81(特に脚部81b)の寸法精度のみを考慮すればよい。すなわち、レンズ83とレンズホルダ81の寸法誤差を±20μm以内に製造することは現時点での加工精度で容易に行うことができる。したがって、一旦、レンズホルダ81を製造すれば、レンズ高さ調整工程を省くことができる。したがって、レンズ調整用画出し検査装置、調整コストが不要になるとともに、レンズ部の構造が簡素化されるため、レンズ部品コストの低減と小型化に有利となる。
【0033】
また、CMOSセンサ73をフリップチップ実装することで、レンズの焦点距離内にセラミック基板71を配置することができ、ワイヤボンディングを用いた場合より、レンズ実装高さを低減できる。
【0034】
したがって、小型・低コスト化が容易な高画質の撮像装置が得られる。また、撮像装置を携帯装置に適用した場合に、携帯装置を小型化することも可能となる。
【0035】
なお、レンズホルダ81の脚部81bの先端部81c(CMOSセンサ73に当接する部分)は、例えば、図2の(a)に示すものの他、図2の(b)〜(e)に示すように様々な形状とすることができる。
【0036】
また、レンズホルダ81の少なくとも一部を導電性部材で形成し、セラミック基板71の接地用パターン(不図示)と電気的に接続することで、ノイズ対策を行うことができる。
【0037】
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置90を示す図である。なお、図4において図1と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0038】
撮像装置90が上述した撮像装置60と異なる点は、受光開口部71a及び脚部貫通部71bの代わりに、開口部71cのみを設けた点及びレンズホルダ81の代わりに、レンズホルダ91を設けた点にある。すなわち、開口部71cは、受光開口部及び脚部貫通部を共通化して形成したものであり、上述した撮像装置60における受光開口部を広げ、脚部を挿入するスペースを確保した構成となっている。
【0039】
レンズホルダ91は、筒状のホルダ本体91aと、上述した開口部71cに挿入されるように平面板状に形成された一対の脚部91bを有している。なお、脚部91bの先端には先端部91cが形成され、中間部には段差91dが形成されている。脚部91bの先端部91cが脚部貫通部71bを貫通して、CMOSセンサ73の当接部73dに接触しているとともに、段差91dがセラミック基板71に接着剤Sにより固着されている。すなわち、脚部91bの矢印X方向(レンズ83の光軸方向に交差する方向)における厚さが基板71の表面側が開口部71c内に比べて太く形成されている。
【0040】
このように形成することで、脚部91bの段差91dは基板71に非接触の状態で保持されることとなる。また、このことにより、先端部91cを開口部71cに挿入できるように薄くし、開口部71cに挿入されない部分は厚くすることでモールド樹脂成型を容易にすることができる。
【0041】
さらに、レンズホルダ91の先端部91cには、図4の(b)に示すように突起92を設けるようにしても良い。この突起92を設けることにより、レンズホルダ91を樹脂成型する際、入れ子状にしたピンを用いた金型により最終的な寸法調整を容易にできる効果がある。
【0042】
図5は、上述した第2の実施の形態に係る撮像装置90に組み込まれたの変形例に係るレンズホルダ93を示す断面図である。図5において図4と同一機能部分には同一符号を付した。
【0043】
レンズホルダ93は、筒状のホルダ本体93aと、上述した開口部71cに挿入されるように平面板状に形成された一対の脚部93bを有している。これら脚部93bの先端部93cが開口部71cを貫通して、CMOSセンサ73の当接部73dに接触した状態で、セラミック基板71に接着剤Sにより固着されることとなる。脚部93bには段差93dが形成されている。
【0044】
また、脚部93bが先端部93c側から基端側(図中上方)にかけてその内径が狭くなるテーパ状に形成されている。このように形成された理由について説明する。すなわち、レンズホルダ93をCMOSセンサに接触させる構造では、従来のように基板にレンズホルダ93を直接取り付ける構造に比べてレンズホルダのアスペクト比が高くなる。しかしながら、テーパ状にすることで、アスペクト比が高くなることにより発生する成型時の抜け不良による離型歪や樹脂の充填不良による寸法精度の低下等を未然に防止することができる。
【0045】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、上述した実施の形態では、基板としてセラミック基板を例示したが、上記のような開口部が形成可能で、レンズの脚部を支持するために必要な剛性があり、CMOSセンサの受光部にダストが入り込まないように、ダストが発生しない基板(ガラスエポキシ、ガラス、剛性の高いポリイミド等)であればよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、画質を損なうことなく、小型・薄型化が可能であるとともに、製造コストを低減できる撮像装置及び撮像装置製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置を示す縦断面図、(b)は撮像装置に組み込まれたCMOSセンサを示す平面図、(c)は撮像装置に組み込まれたレンズホルダを示す斜視図。
【図2】同撮像装置に組み込まれたレンズホルダの脚部の先端部の形状を示す説明図。
【図3】同撮像装置の組立工程を示す断面図。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置を示す断面図。
【図5】同撮像装置に組み込まれたレンズホルダの変形例を示す断面図。
【図6】従来の撮像装置を示す断面図。
【符号の説明】
60…撮像装置
70…基板部
71…セラミック基板(基板)
71a…受光用開口部
71b…脚部貫通部
73…CMOSセンサ(光電変換素子)
73d…当接部
80…レンズ部
81…レンズホルダ
83…レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラや携帯電話等の携帯装置に組み込まれる撮像装置及び撮像装置製造方法に関し、特に小型化、薄型化、軽量化が図れるとともに、製造コストを低減できるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルカメラや携帯用のパーソナルコンピュータ、携帯電話等に用いられる撮像装置は、小型化、薄型化及び軽量化、さらに、その製造工程を含むコストの低減が求められている。図6の(a)〜(e)は小型の撮像装置の一例を示す縦断面図である。
【0003】
図6の(a)に示す撮像装置10は、基板11にCMOSセンサ(光電変換素子)12がワイヤボンディング実装され、レンズ13がレンズホルダ14により基板11に固定されている。なお、図中15は周辺回路素子及び電子部品、16は光学ガラスを示している。
【0004】
図6の(b)に示す撮像装置20は、基板21にCMOSセンサ22がフリップチップ実装され、レンズ23がレンズホルダ24により基板21に固定されている。この構造では、CMOSセンサ22の実装エリア22aをチップサイズにすることができる。また、レンズ23の焦点距離内に基板21を配置できるため、ワイヤボンディング実装の場合より小型・薄型化できる。なお、図中25は周辺回路素子及び電子部品、26は光学ガラスを示している。
【0005】
図6の(c)に示す撮像装置30は、撮像装置10と同様に、基板31に光電変換素子32がワイヤボンディング実装され、レンズ33がレンズホルダ34により基板31に固定されている。また、レンズ33とCMOSセンサ32の受光面との距離の精度は、例えばVGAクラスのイメージセンサでは±20μm程度が必要であり、これを確保するために、レンズホルダ34にはレンズ33の高さ調整機構34aが備えてある。なお、図中35は周辺回路素子及び電子部品、36は光学ガラスを示している。
【0006】
図6の(d)に示す撮像装置40は、撮像装置20と同様に、基板41にCMOSセンサ42がフリップチップ実装され、レンズ43がレンズホルダ44により基板41に固定されている。基板41には受光用開口部41aが形成されている。また、撮像装置30と同様に、レンズ43とCMOSセンサ42の受光面との距離の精度を確保するために、レンズホルダ44にはレンズ43の高さ調整機構44aが備えてある。なお、図中45は周辺回路素子及び電子部品、46は光学ガラスを示している。
【0007】
図6の(e)に示す撮像装置50は、基板51に光電変換素子52がワイヤボンディング実装され、レンズ53を保持するレンズホルダ54の脚部54aがCMOSセンサ52に接触している。なお、図中55は周辺回路素子及び電子部品を示している。
【0008】
レンズホルダ54の脚部54aをCMOSセンサ52に直接突き当てることで、レンズ53とCMOSセンサ52の受光面との距離の精度を高くすることができ、レンズホルダ54にレンズ53の高さ調整機構が設けられていなくても高画質の撮像装置を実現することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述した撮像装置であると、次のような問題があった。すなわち、撮像装置10,30,50は、CMOSセンサをワイヤボンディングにより接続すると、実装エリアがCMOSセンサのチップサイズより大きくなることから小型化に限界があった。また、全体の厚さは、レンズ、CMOSセンサの他、ダイボンディング材、基板、裏面部品の厚さも加味した厚さとなり、薄形化に限界があった。
【0010】
また、撮像装置10,20は、レンズホルダの脚部を基板に固定しているため、基板やダイボンディング材の厚さのばらつき等を考慮すると、CMOSセンサとレンズの距離の精度(例えば、±20μm程度)を確保することが困難である。さらに、撮像装置30,40は、レンズの高さ調整機構及び高さ調整用の画出し検査装置が必要となり、製造の低コスト化に限界があった。
【0011】
そこで本発明は、画質を損なうことなく、小型・薄型化が可能であるとともに、製造コストを低減できる撮像装置及び撮像装置製造方法を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の撮像装置及び撮像装置製造方法は次のように構成されている。
【0013】
(1)受光用開口部及び脚部貫通部を有する基板と、前記脚部貫通部を貫通して配置された脚部を有し、前記基板の第1の主面側に位置するレンズを支持するレンズホルダと、前記基板の第2の主面側に位置し、前記レンズにより結像される光の受光部を前記受光用開口部に対向させてフリップチップ実装された光電変換素子とを備え、前記レンズホルダの脚部の先端部が前記光電変換素子に当接していることを特徴とする。
【0014】
(2)上記(1)に記載された撮像装置であって、前記レンズホルダの脚部は、前記基板に接着剤を介して固定されているとともに、前記レンズホルダの脚部の先端は、光電変換素子上面に直接当接していることを特徴とする。
【0015】
(3)上記(1)に記載された撮像装置であって、前記受光用開口部及び前記脚部貫通部とは一体に形成されるとともに、前記レンズホルダの脚部の前記レンズの光軸方向と交差する少なくとも一方向の厚さが、前記基板の第1の主面側よりも前記脚部貫通部が薄くなるように段差が形成されていることを特徴とする。
【0016】
(4)上記(1)に記載された撮像装置であって、前記レンズホルダの少なくとも一部が導電性部材で形成され、前記基板の接地用パターンと電気的に接続されていることを特徴とする。
【0017】
(5)基板の裏面側に光電変換素子をフリップチップ実装するフリップチップ実装工程と、レンズホルダの脚部を前記基板の表面側から脚部貫通部を貫通させて前記光電変換素子の表面に当接させる当接工程と、前記脚部と前記基板とを接着剤を介して接着する接着工程とを備えていることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1の(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置60を示す縦断面図、(b)は撮像装置60に組み込まれたCMOSセンサ73を示す平面図、(c)は撮像装置60に組み込まれたレンズホルダ81を示す斜視図である。なお、図中矢印XYZは互いに直交する三方向を示しており、特に矢印XYは水平方向、矢印Zは鉛直方向を示している。
【0019】
撮像装置60は、基板部70と、この基板部70に取り付けられたレンズ部80とを備えている。
【0020】
基板部70は、十分な剛性を有するセラミック基板71と、このセラミック基板71の表面(第1の主面)及び裏面(第2の主面)上に形成された回路パターン72と、回路パターン72に接続されたCMOSセンサ(光電変換素子)73と、周辺回路素子74及び電子部品75と、後述する受光用開口部71aを蓋するように設けられた光学ガラス76とを備えている。セラミック基板71には、CMOSセンサ73の受光部73bに光を取り込むためのほぼ正方形状の受光用開口部71aと、この受光用開口部71aを挟むようにして配置され、後述するレンズホルダ81の脚部81bが挿入される長方形状の2つの脚部貫通部71bが形成されている。これら脚部貫通部71bは、後述するレンズ83のXY方向における位置決めの基準にされるものである。
【0021】
CMOSセンサ73は、センサ基板73aを備えている。センサ基板73aの中央部にはレンズ83により結像された光を検出する受光部73bが形成され、また外周部には電極パッド73cが形成されている。また、これら受光部73bと電極パッド73cとの間には、後述する脚部81aの先端81bが当接する当接部73dが形成されている。
【0022】
CMOSセンサ73は、セラミック基板71の裏面(図中下面)側から、受光部73bを受光用開口部71aに対向させてバンプを介して回路パターン72の電極と接続されるように異方性導電膜E等を介してフリップチップ実装されている。
【0023】
レンズ部80は、後述するレンズ83を支持する有底筒状のレンズホルダ81と、このレンズホルダ81の底部82に設けられた開口部82aに支持されたレンズ83とを備えている。
【0024】
レンズホルダ81は、筒状のホルダ本体81aと、上述した脚部貫通部71bに挿入されるように平面板状に形成された板状に形成された一対の脚部81bを有している。これら脚部81bの先端部81cが脚部貫通部71bを貫通して、CMOSセンサ73の当接部73dに接触した状態で、セラミック基板71に接着剤Sにより固着されている。
【0025】
このように構成された撮像装置60は、図3の(a)〜(c)に示すような製造工程にて製造される。すなわち、図3の(a)に示すように、周辺回路素子74、電子部品等が実装されたセラミック基板71に、図3の(b)に示すように、接続樹脂(ACP、NCP等)を塗布し、接続樹脂が受光部に滲み出さないようにして、電極パッド73cにバンプが形成されたCMOSセンサ73をフリップチップ実装する。
【0026】
実装条件は、CMOSセンサの耐熱温度(150〜180℃程度)以下で、数〜数十秒程度で行う。なお、樹脂接続ではなく、超音波によるフリップチップ実装でも良い。実装条件は耐熱温度以下(常温〜180℃程度)で行う。
【0027】
次に、図3の(c)に示すように、脚部貫通部71bにレンズホルダ81の脚部81bを挿入して、その先端部81cをCMOSセンサ73の当接部73dに突き当て、レンズホルダ81のホルダ本体81aの外壁面とセラミック基板71との間に接着剤Sを供給し、接着する。
【0028】
上述したように、撮像装置60では、レンズホルダ81の先端部81cとCMOSセンサ73との間に接着剤層を介在させないで、直接当接させている。このため、レンズホルダ81の寸法精度を高く維持することで、CMOSセンサ73とレンズ83との距離の精度を無調整で確保することができる。
【0029】
また、例えば図1の(c)に示すように、ホルダ本体81aを筒状に形成し、セラミック基板71の脚部貫通部71bに挿入するCMOSセンサ73に接触させる部位のみが突出した形状にすると、レンズホルダ81の脚部81bをセラミック基板71に固着する際にCMOSセンサ73の封止構造が確保しやすくなるという効果がある。さらに、レンズホルダ81に遮光性の材料を用いることで、外光の入射等による影響を抑えることができる。
【0030】
レンズホルダ81は、上述したように単体のレンズ83と組み合わせることもできるが、レンズ83と一体成型することもできる。また、レンズホルダ81に光学ローパスフィルタ等を取り付けたり、蒸着膜等の手段で金属膜を形成して電磁シールド効果をもたせたり、光学膜を形成して赤外線カット機能等をもたせたりすることができる。
【0031】
レンズ83の材料は、例えばアクリル系等の透明な耐熱性樹脂を用いることができる。一体成型レンズは透明であるが、カバーを取り付けたり塗装したりすることで、遮光性を持たせることができる。
【0032】
上述したように、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置60によれば、CMOSセンサ73とレンズ83の距離の精度(例えばVGAクラスのイメージセンサでは±20μm程度)を確保するために、セラミック基板71やダイボンディング材の厚さのばらつき等を考慮せず、レンズ83とレンズホルダ81(特に脚部81b)の寸法精度のみを考慮すればよい。すなわち、レンズ83とレンズホルダ81の寸法誤差を±20μm以内に製造することは現時点での加工精度で容易に行うことができる。したがって、一旦、レンズホルダ81を製造すれば、レンズ高さ調整工程を省くことができる。したがって、レンズ調整用画出し検査装置、調整コストが不要になるとともに、レンズ部の構造が簡素化されるため、レンズ部品コストの低減と小型化に有利となる。
【0033】
また、CMOSセンサ73をフリップチップ実装することで、レンズの焦点距離内にセラミック基板71を配置することができ、ワイヤボンディングを用いた場合より、レンズ実装高さを低減できる。
【0034】
したがって、小型・低コスト化が容易な高画質の撮像装置が得られる。また、撮像装置を携帯装置に適用した場合に、携帯装置を小型化することも可能となる。
【0035】
なお、レンズホルダ81の脚部81bの先端部81c(CMOSセンサ73に当接する部分)は、例えば、図2の(a)に示すものの他、図2の(b)〜(e)に示すように様々な形状とすることができる。
【0036】
また、レンズホルダ81の少なくとも一部を導電性部材で形成し、セラミック基板71の接地用パターン(不図示)と電気的に接続することで、ノイズ対策を行うことができる。
【0037】
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置90を示す図である。なお、図4において図1と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0038】
撮像装置90が上述した撮像装置60と異なる点は、受光開口部71a及び脚部貫通部71bの代わりに、開口部71cのみを設けた点及びレンズホルダ81の代わりに、レンズホルダ91を設けた点にある。すなわち、開口部71cは、受光開口部及び脚部貫通部を共通化して形成したものであり、上述した撮像装置60における受光開口部を広げ、脚部を挿入するスペースを確保した構成となっている。
【0039】
レンズホルダ91は、筒状のホルダ本体91aと、上述した開口部71cに挿入されるように平面板状に形成された一対の脚部91bを有している。なお、脚部91bの先端には先端部91cが形成され、中間部には段差91dが形成されている。脚部91bの先端部91cが脚部貫通部71bを貫通して、CMOSセンサ73の当接部73dに接触しているとともに、段差91dがセラミック基板71に接着剤Sにより固着されている。すなわち、脚部91bの矢印X方向(レンズ83の光軸方向に交差する方向)における厚さが基板71の表面側が開口部71c内に比べて太く形成されている。
【0040】
このように形成することで、脚部91bの段差91dは基板71に非接触の状態で保持されることとなる。また、このことにより、先端部91cを開口部71cに挿入できるように薄くし、開口部71cに挿入されない部分は厚くすることでモールド樹脂成型を容易にすることができる。
【0041】
さらに、レンズホルダ91の先端部91cには、図4の(b)に示すように突起92を設けるようにしても良い。この突起92を設けることにより、レンズホルダ91を樹脂成型する際、入れ子状にしたピンを用いた金型により最終的な寸法調整を容易にできる効果がある。
【0042】
図5は、上述した第2の実施の形態に係る撮像装置90に組み込まれたの変形例に係るレンズホルダ93を示す断面図である。図5において図4と同一機能部分には同一符号を付した。
【0043】
レンズホルダ93は、筒状のホルダ本体93aと、上述した開口部71cに挿入されるように平面板状に形成された一対の脚部93bを有している。これら脚部93bの先端部93cが開口部71cを貫通して、CMOSセンサ73の当接部73dに接触した状態で、セラミック基板71に接着剤Sにより固着されることとなる。脚部93bには段差93dが形成されている。
【0044】
また、脚部93bが先端部93c側から基端側(図中上方)にかけてその内径が狭くなるテーパ状に形成されている。このように形成された理由について説明する。すなわち、レンズホルダ93をCMOSセンサに接触させる構造では、従来のように基板にレンズホルダ93を直接取り付ける構造に比べてレンズホルダのアスペクト比が高くなる。しかしながら、テーパ状にすることで、アスペクト比が高くなることにより発生する成型時の抜け不良による離型歪や樹脂の充填不良による寸法精度の低下等を未然に防止することができる。
【0045】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、上述した実施の形態では、基板としてセラミック基板を例示したが、上記のような開口部が形成可能で、レンズの脚部を支持するために必要な剛性があり、CMOSセンサの受光部にダストが入り込まないように、ダストが発生しない基板(ガラスエポキシ、ガラス、剛性の高いポリイミド等)であればよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、画質を損なうことなく、小型・薄型化が可能であるとともに、製造コストを低減できる撮像装置及び撮像装置製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置を示す縦断面図、(b)は撮像装置に組み込まれたCMOSセンサを示す平面図、(c)は撮像装置に組み込まれたレンズホルダを示す斜視図。
【図2】同撮像装置に組み込まれたレンズホルダの脚部の先端部の形状を示す説明図。
【図3】同撮像装置の組立工程を示す断面図。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置を示す断面図。
【図5】同撮像装置に組み込まれたレンズホルダの変形例を示す断面図。
【図6】従来の撮像装置を示す断面図。
【符号の説明】
60…撮像装置
70…基板部
71…セラミック基板(基板)
71a…受光用開口部
71b…脚部貫通部
73…CMOSセンサ(光電変換素子)
73d…当接部
80…レンズ部
81…レンズホルダ
83…レンズ
Claims (5)
- 受光用開口部及び脚部貫通部を有する基板と、
前記脚部貫通部を貫通して配置された脚部を有し、前記基板の第1の主面側に位置するレンズを支持するレンズホルダと、
前記基板の第2の主面側に位置し、前記レンズにより結像される光の受光部を前記受光用開口部に対向させてフリップチップ実装された光電変換素子とを備え、
前記レンズホルダの脚部の先端部が前記光電変換素子に当接していることを特徴とする撮像装置。 - 前記レンズホルダの脚部は、前記基板に接着剤を介して固定されているとともに、前記レンズホルダの脚部の先端は、光電変換素子上面に直接当接していることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記受光用開口部及び前記脚部貫通部とは一体に形成されるとともに、
前記レンズホルダの脚部の前記レンズの光軸方向と交差する少なくとも一方向の厚さが、前記基板の第1の主面側よりも前記脚部貫通部が薄くなるように段差が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記レンズホルダの少なくとも一部が導電性部材で形成され、前記基板の接地用パターンと電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 基板の裏面側に光電変換素子をフリップチップ実装するフリップチップ実装工程と、
レンズホルダの脚部を前記基板の表面側から脚部貫通部を貫通させて前記光電変換素子の表面に当接させる当接工程と、
前記脚部と前記基板とを接着剤を介して接着する接着工程とを備えていることを特徴とする撮像装置の製造方法。
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- 2002-08-22 JP JP2002242039A patent/JP2004080704A/ja active Pending
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