JP2007221231A - 撮像モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い集光機能を備えながら、パッケージ構造の小型化を容易に実現することのできる撮像モジュールおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】撮像モジュールは結像レンズ２０を介して受光部１１に結像される光学像を光電変換する撮像素子１０を備え、撮像素子１０がパッケージ化された状態で回路基板に実装される。結像レンズ２０は撮像素子１０の受光部１１を封止する態様で結像レンズ２０の支持部２２が撮像素子１０の表面に接合されており、この接合面の外部に配されている撮像素子１０の電極パッド１２と回路基板への実装に用いられるリードフレーム（電極端子）のリード部１４ｂとが電気的に接続される。これら結像レンズ２０と撮像素子１０との接合部および電気的な接続部を覆う態様にて、結像レンズ２０と共々、撮像素子１０が樹脂モールドされる。
【選択図】図１

Description

この発明は、撮像素子を有して構成されて回路基板に実装される撮像モジュールおよびその製造方法に関する。

従来、こうした撮像素子が樹脂やセラミック等によりパッケージ化された状態で回路基板に実装される撮像モジュールが知られている。撮像素子は、撮像レンズ等を介して外部から入射される光学像を受光し、その受光量に応じて光学像を光電変換する受光部や、この光電変換された電気信号（画像信号）を転送する転送部等を有して構成されており、この転送される画像信号が回路基板を介して画像処理回路等に取り込まれるようになる。

ここで、上記撮像素子をパッケージ化する方法としては、撮像素子を例えばセラミックからなるパッケージにダイボンドしてワイヤボンディングにより電気的なコンタクトをとった後、これらをガラス板により封止するものがある。しかしこの場合、セラミックパッケージが一般に高価であるため、その製造コストも自ずと高価になる等の課題が残る。

また、同撮像素子をパッケージ化する方法として、撮像素子を低コストかつ量産性に優れている樹脂からなるパッケージにダイボンドして上記ワイヤボンディングによる電気的なコンタクトをとった後、ガラス板を接着してこれを封止するものもある。ただしこの構造は、大気にさらされやすいために、撮像素子上に形成されている例えばＡｌ（アルミニウム）からなる電極パッドが大気中の湿気により腐食するおそれがあるなど、信頼性の面での問題が無視できない。

一方、こうした撮像素子の電極パッドを外部雰囲気から保護する方法も知られてはいる。そしてその一例として、撮像素子の電極パッドを基板上の電極端子にワイヤボンディングによって接続した後、これら撮像素子および電極パッドを共に透明樹脂によりモールドする方法がある。しかしこの方法の場合、透明樹脂は一般に線膨張係数が大きいことから、こうしたモールドの際の熱応力によりボンディングワイヤが断線しやすくなる等の問題があるとともに、受光部以外の領域に入射される外乱光を別途遮光する必要も生じる。

そこで近年は、こうした各種課題を解決すべく、例えば特許文献１に記載されたパッケージ構造を有する撮像モジュールなども提案されるに至っている。図１３に、この特許文献１に記載されている撮像モジュールのパッケージ構造についてその断面構造を示す。

図１３に示されるように、この撮像モジュールにおいて、撮像素子１０は、受光面（撮像面）を上向きにした状態でセラミック等からなる基板８０上にダイボンド用接着剤により接着されて搭載されている。撮像素子１０には外部から入射される光学像の光電変換を行う受光部１１や、同受光部１１にて光電変換された電荷の転送を行う転送部等が一体に形成されており、その上面の受光部１１を構成する領域以外の端部領域に電極パッド１２が形成されている。この電極パッド１２は、上記基板８０に一体に形成されている端子電極８１とボンディングワイヤ１３を介して電気的に接続されている。また、撮像素子１０の受光部１１には、透明な保護部材として例えば色補正フィルタとして機能するガラス板７５が適宜の接着剤により接着されている。また、さらに、このガラス板７５の上面には、上記電極パッド１２が形成される領域を含めて当該撮像モジュールの全表面を覆う態様で、同じく透明な保護部材としての例えばガラス板７６がこれも適宜の接着剤によって接着されている。そして、上記ガラス板７６と基板８０との間に黒色のモールド樹脂７８が充填されることで、撮像素子１０の封止が行われるとともに、外部からの不要な外乱光の受光部１１への受光が遮光される。撮像モジュールとしてのこのようなパッケージ構造により、撮像素子１０の受光部１１となる領域のみに外部からの光を受光することができるようになるとともに、電極パッド１２およびボンディングワイヤ１３がモールド樹脂７８やガラス板７６により保護されることで、その信頼性の確保が図られるようになる。
特公平７−５４９７４号公報

ところで、上記パッケージ構造を有する撮像モジュールにおいては、その表面に設けられるガラス板７６が、ガラス板７５をスペーサとするかたちで撮像素子１０の受光部１１と対向しており、これによってガラス板７６と撮像素子１０との間に所定の間隙が確保されている。ただし上述のように、これらガラス板７５および７６はいずれも接着剤により接着されるため、上記撮像素子１０の受光部１１にマイクロレンズが形成されている場合には、その表面が全て接着剤にて覆われることとなる。こうしたマイクロレンズは通常、マイクロレンズそのものの屈折率と空気等の周囲環境の屈折率との屈折率差を利用してその集光機能を果たすこととなる。このためこのような構造では、接着剤による屈折率差の低下に起因するマイクロレンズとしての集光機能の低下が避けられない。

一方、上記撮像モジュールの実用に際しては、パッケージ化された撮像素子１０の受光部１１に光学像を結像するための結像レンズを別途その上方に設置することではじめてカメラ等としての撮像機能が得られるようになる。このため、撮像モジュールとしての実用上の小型化が難しく、しかも部品点数や各部品の組み付けにかかる工数の増加も避けられない。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、高い集光機能を備えながら、パッケージ構造の小型化を容易に実現することのできる撮像モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、結像レンズを介して受光部に結像される光学像を光電変換する撮像素子を備え、該撮像素子がパッケージ化された状態で回路基板に実装される撮像モジュールとして、前記結像レンズが前記撮像素子の受光部を封止する態様で同結像レンズの支持部を前記撮像素子の表面に接合するとともに、該接合面の外部に配されている撮像素子の電極と前記回路基板への実装に用いられる電極端子とを電気的に接続し、これら結像レンズと撮像素子との接合部および電気的な接続部を覆う態様にて、前記結像レンズと共々、前記撮像素子を樹脂モールドする構造とした。

撮像モジュールとしてのこのような構造によれば、上記結像レンズと上記撮像素子とが１つのパッケージとして一体に形成されることから、その小型化が容易であるとともに、当該撮像モジュール単体でカメラ等としての撮像機能を得ることができるようにもなる。また、結像レンズと撮像素子とは結像レンズの上記支持部を通じて接合されるため、撮像素子の受光部が接着剤等によって覆われる懸念もなく、撮像モジュールとしての高い集光機能が確保されるようにもなる。しかも、この結像レンズの支持部との接合を通じて撮像素子の受光部が封止されるようになることから、同受光部の外部雰囲気からの保護や、大気中の湿気に起因する結像レンズ内面の曇り等の回避が併せて図られるとともに、従来懸念された撮像素子の電極やその電気的な接続部等もモールド樹脂を通じて的確に保護されるようになる。

また、こうした構造において、請求項２に記載の発明によるように、前記結像レンズの支持部を前記撮像素子の受光部を囲繞する筒状に形成し、結像レンズと撮像素子の受光部との間に空間を有するように、同結像レンズの支持部と撮像素子とを接合することとすれば、この支持部の筒長を通じて、結像レンズの焦点調整等も容易に行うことができるようになる。しかも、同構造によれば、撮像素子の受光部にマイクロレンズが形成される場合であれ、こうしたマイクロレンズによる集光機能がより良好に確保、維持されるようにもなる。

一方、これら請求項１または２に記載の構造において、上記結像レンズとその支持部とは各別の部品として形成し、これらを組み付けてその一体化を図ることも可能ではあるが、特に請求項３に記載の発明によるように、これら結像レンズとその支持部とを、同一のガラス材にて一体成形することとすれば、部品管理の簡略化や製造工数の削減が図られることとなり、ひいては生産コストの好適な低減が図られるようになる。

また、上記請求項１〜３のいずれかに記載の構造においては、請求項４に記載の発明によるように、結像レンズの支持部と撮像素子の表面とが陽極接合により接合された構造とすることが特に有効である。撮像モジュールとしてのこのような構造により、少なくとも結像レンズの支持部と撮像素子の表面との間では、接着剤等を不要とするクリーンで且つ強固な接合が可能になるとともに、それらが結像レンズと撮像素子の受光部との間に空間を有して接合される場合には、この空間を真空に保つことも可能となる。そして、同空間が真空に保たれることにより、環境温度の変化に伴う空気の伸縮によって上記接合部に不要な応力が作用するなどの不都合等も的確に回避されるようになる。

なお、これら請求項１〜４のいずれかに記載の構造に関しては、請求項５に記載の発明のように、前記結像レンズを光軸方向に積層された複数のレンズにて構成するとともに、それら各レンズの接合部も含めて前記撮像素子が樹脂モールドされる構造とすることもできる。撮像モジュールとしてのこのような構造によれば、集光領域や焦点距離等の調整にかかる自由度が増し、当該撮像モジュールとしての用途の拡大等も可能となる。しかも、それら複数のレンズの接合部も併せて樹脂モールドされることで、同モジュールとしての強度が低下する懸念もない。

また一方、こうした撮像モジュールの製造方法としては、例えば請求項６に記載の発明のように、
（Ａ１）前記撮像素子とする複数の素子をシリコンウェハに一括形成する工程。
（Ａ２）前記シリコンウェハに対応する大きさのガラス板に前記結像レンズとするレンズを前記シリコンウェハに形成される複数の素子の各々のサイズに対応するサイズにてその支持部と共に一括形成する工程。
（Ａ３）前記撮像素子とする素子を一括形成したシリコンウェハに前記結像レンズとするレンズを一括形成したガラス板をそれら各素子と各レンズとが重なり合うように各レンズの前記支持部を通じて接合する工程。
（Ａ４）これら接合したシリコンウェハおよびガラス板を前記シリコンウェハに形成された素子を単位として一括してダイシングする工程。
（Ａ５）このダイシングによって切り出された結像レンズ付き撮像素子をリードフレームにダイボンドして、該リードフレームと撮像素子の電極とを電気的に接続する工程。
（Ａ６）前記結像レンズと前記撮像素子との接合部および前記リードフレームと前記撮像素子の電極との電気的な接続部を同時に覆う態様にて、前記結像レンズと共々、前記撮像素子を樹脂モールドする工程。そして、
（Ａ７）前記リードフレームの不要部分をカットして前記回路基板に実装される撮像モジュールとする工程。
といった各工程を備える製造方法が有効である。このような製造方法により、少なくとも上記請求項１に記載の構造を有する撮像モジュールの製造が可能となることはもとより、その基本構造である撮像素子と結像レンズ（正確にはその支持部）との接合がウェハ単位にてなされることから、その生産効率を最大限に高めることが可能ともなる。

もっとも、同撮像モジュールの製造方法がこうした方法に限られる訳ではなく、例えば請求項７に記載の発明のように、
（Ｂ１）前記撮像素子とする複数の素子をシリコンウェハに一括形成する工程。
（Ｂ２）ガラス板に対し、前記結像レンズとするレンズを前記シリコンウェハに形成される複数の素子の各々のサイズに対応するサイズにてその支持部と共に１乃至複数個形成する工程。
（Ｂ３）前記撮像素子とする素子を一括形成したシリコンウェハに前記結像レンズとするレンズを形成したガラス板をそれら各素子と各レンズとが重なり合うように各レンズの前記支持部を通じて接合する工程。
（Ｂ４）これら接合したシリコンウェハおよびガラス板を前記シリコンウェハに形成された素子を単位としてダイシングする工程。
（Ｂ５）このダイシングによって切り出された結像レンズ付き撮像素子をリードフレームにダイボンドして、該リードフレームと撮像素子の電極とを電気的に接続する工程。
（Ｂ６）前記結像レンズと前記撮像素子との接合部および前記リードフレームと前記撮像素子の電極との電気的な接続部を同時に覆う態様にて、前記結像レンズと共々、前記撮像素子を樹脂モールドする工程。そして、
（Ｂ７）前記リードフレームの不要部分をカットして前記回路基板に実装される撮像モジュールとする工程。
といった各工程を備える製造方法を採用することもできる。すなわち、撮像素子に対する結像レンズの接合は、必ずしもウェハ単位で一括して行わずとも、その１乃至複数を単位として行うようにしてもよい。このような製造方法によっても、少なくとも上記請求項１に記載の構造を有する撮像モジュールを得ることはできる。

また、少なくとも上記請求項１に記載の構造を有する撮像モジュールを得るという意味では、例えば請求項８に記載の発明のように、
（Ｃ１）前記撮像素子とする素子をシリコンウェハに形成する工程。
（Ｃ２）この形成した素子をダイシングによって切り出す工程。
（Ｃ３）ガラス板に対し、前記結像レンズとするレンズを前記シリコンウェハに形成される素子のサイズに対応するサイズにてその支持部と共に形成する工程。
（Ｃ４）前記ダイシングによって切り出された素子に前記レンズが重なり合うように前記レンズの支持部を通じて接合する工程。
（Ｃ５）この接合された結像レンズ付き撮像素子をリードフレームにダイボンドして、該リードフレームと撮像素子の電極とを電気的に接続する工程。
（Ｃ６）前記結像レンズと前記撮像素子との接合部および前記リードフレームと前記撮像素子の電極との電気的な接続部を同時に覆う態様にて、前記結像レンズと共々、前記撮像素子を樹脂モールドする工程。そして、
（Ｃ７）前記リードフレームの不要部分をカットして前記回路基板に実装される撮像モジュールとする工程。
といった各工程を備える製造方法であってもよい。要は、撮像素子と結像レンズ（正確にはその支持部）との接合単位は任意であり、このように撮像素子として切り出した素子を単位として個別にそれら接合を図るようにしてもよい。

そして、これら請求項６〜８のいずれに記載の製造方法であれ、撮像素子と結像レンズ（正確にはその支持部）との接合には、請求項９に記載の発明によるような陽極接合を用いることで、少なくとも結像レンズの支持部と撮像素子の表面との間での接着剤等を不要とするクリーンで且つ強固な接合が可能になる。しかも、それらが結像レンズと撮像素子の受光部との間に空間を有して接合される場合には、この空間を真空に保つことも可能となり、ひいては環境温度の変化に伴う空気の伸縮によって上記接合部に不要な応力が作用するなどの不都合を回避することができるようになる。

（第１の実施の形態）
以下、この発明にかかる撮像モジュールの第１の実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。

図１は、この実施の形態にかかる撮像モジュールの断面構造を示したものである。同図１に示されるように、この撮像モジュールは、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｌｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）撮像素子等からなる撮像素子１０とその受光部に光学像を結像するための結像レンズ２０とが一体にモールド樹脂３０によってパッケージ化された構造を有している。

このうち、撮像素子１０は、受光面（撮像面）を上向きにした状態でリードフレームのアイランド部１４ａ上にダイボンド用接着剤により接着固定されている。この撮像素子１０には、外部から入射される光学像の光電変換を行う受光部１１や、同受光部１１にて光電変換された電荷の転送を行う転送部等が一体に形成されており、撮像素子１０の上面のうち受光部１１を構成する領域以外の端部領域には例えばＡｌ（アルミニウム）からなる電極パッド１２が形成されている。この電極パッド１２は、上記リードフレームのリード部１４ｂとボンディングワイヤ１３を介して電気的に接続されている。

また、この撮像素子１０の上方に搭載されている結像レンズ２０は、凸レンズからなるレンズ部２１と該レンズ部２１を支持する筒状の支持部２２とからなり、この支持部２２が撮像素子１０の上記受光部１１を囲繞し、且つ封止する態様で、同撮像素子１０の表面に陽極接合により接合されている。そして、これら結像レンズ２０と撮像素子１０の受光部１１との間には真空に保たれた空間４０が形成されている。これにより、上記受光部１１の外部雰囲気からの保護や、大気中の湿気に起因するレンズ部の内面２１ｂの曇り等の回避が図られるとともに、環境温度の変化に伴う空気の伸縮によって上記接合部に不要な応力が作用するなどの不都合に対する回避が図られるようになる。なお、上記撮像素子１０の受光部１１には図示しないマイクロレンズが形成されており、結像レンズ２０を介して受光部１１に入射される光の集光性が高められている。

そして、これら結像レンズ２０および撮像素子１０は、結像レンズ２０の上面（表面）２１ａが露出する状態で、すなわち結像レンズ２０と撮像素子１０との接合部、電極パッド１２、ボンディングワイヤ１３およびリード部１４ｂの一部（インナーリード）が選択的に覆われるかたちで、例えば黒色のモールド樹脂３０により樹脂モールドされている。こうしたパッケージ構造により、これら結像レンズ２０と撮像素子１０との接合部や電気的な接続部等が、モールド樹脂３０により保護されるとともに、同モールド樹脂３０により外部から上記受光部１１に入射される不要な外乱光が遮光されるようになる。そして、撮像モジュールとしてこのように結像レンズ２０と撮像素子１０とが一体に形成されることで、同モジュール単体にカメラ等としての撮像機能が実現されるようになる。

次に、こうした撮像モジュールの製造方法について、その製造プロセスの概要を図２〜図７を参照して説明する。
同モジュールの製造に際してはまず、図２に示されるように、シリコンウェハ１１０に周知の半導体素子形成技術により、撮像素子１０とする複数の素子を一括形成する。このとき、撮像素子１０の受光部１１（図１参照）にはマイクロレンズ等も併せて形成しておくとともに、同受光部１１の周辺領域には電極パッド（図１参照）を形成しておく。

次いで、図３に示されるように、上記シリコンウェハ１１０に対応する大きさのガラス板１２０に、上記撮像素子１０（図２参照）の各々のサイズに対応するサイズにて結像レンズ２０を多連状に一括形成し、各結像レンズ２０間には長方形状の孔を形成する。

図４は、図３に示した結像レンズ２０の１つを拡大して示したものであり、図４（ａ）はその平面構造を、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ面側から見た側面構造を、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面構造を、図４（ｄ）は図４（ａ）のＣ面側から見た側面構造を、図４（ｅ）は底面構造をそれぞれ示している。これら図４（ａ）〜（ｅ）に示されるように、上記結像レンズ２０は凸レンズからなるレンズ部２１と同レンズ部２１を支持する筒状の支持部２２とからなり、これらは同一のガラス材にて予め一体に成形されている。

そして、上述のように複数の撮像素子１０が一括形成されたシリコンウェハ１１０と、各撮像素子１０に対応する複数の結像レンズ２０が一括形成されたガラス板１２０とを、図５に示される態様で、各撮像素子１０および結像レンズ２０が重なり合うように一体に接合する。具体的には、各結像レンズ２０の支持部２２（図３参照）と各撮像素子１０の受光部１１を取り囲む領域とに陽極接合を施すことによりこれらを一体に接合する。ここで、上記陽極接合に際しては、各結像レンズ２０と撮像素子１０の受光部１１との間に形成される空間４０を真空に保ちながら同受光部１１を封止する。そして、これら接合したシリコンウェハ１１０とガラス板１２０とを上記シリコンウェハ１１０に形成された素子を一単位として、すなわち同図５に示す一点鎖線に沿うかたちでダイシングする。

図６は、ダイシングによりチップ状に切り出された結像レンズ２０付きの撮像素子１０の断面構造を示したものである。同図６に示されるように、撮像素子１０と結像レンズ２０（正確にはその支持部２２）とが上述した陽極接合により接合されることで、これら撮像素子１０と結像レンズ２０（正確にはその支持部２２）との間には真空の空間４０が形成されている。そして、このようなかたちで上記撮像素子１０の受光部１１が封止されることで、空間４０共々、同受光部１１やレンズ部２１の内面２１ｂが大気（外気）から遮断されている。

次に、こうして得られた結像レンズ２０付きの撮像素子１０を、図７（ａ）に示される態様で、リードフレームのアイランド部１４ａに接着剤にてダイボンドした後、図７（ｂ）に示されるように、リードフレームのリード部１４ｂと撮像素子の電極パッド１２とをボンディングワイヤ１３によって電気的に接続（ワイヤボンディング）する。次いで、図７（ｃ）に示されるように、結像レンズ２０の上面２１ａを例えば保護フィルム２５で覆うなどして、上記結像レンズ２０付きの撮像素子１０を適宜の金型６０内にセットし、同金型６０内に溶融樹脂を流し込んでモールドする。そして、樹脂が硬化した後、図７（ｄ）に示されるように、この樹脂モールドされたモジュールを上記金型６０から取り出し、保護フィルム２５を除去する。これにより、上記結像レンズ２０と撮像素子１０との接合部、並びにボンディングワイヤ１３および電極パッド１２を含めたリード部１４ｂと撮像素子１０との電気的な接続部がモールド樹脂３０により覆われるかたちで、結像レンズ２０および撮像素子１０が一体化されたパッケージが得られる。

その後、上記リード部１４ｂの不要部分をカットして、モールド樹脂３０から露出しているアウターリードをガルウィング状にベンディングすることにより、先の図１に示したこの実施の形態の撮像モジュールが得られるようになる。

なお、上述した樹脂モールドに際しては、一般に、これを例えば図８に示すように、上記結像レンズ２０なしで行おうとすると、たとえ撮像素子１０の表面を適宜保護しながらモールド樹脂を流し込む場合であれ、上記受光部１１上への同樹脂の流れ込みが生じるおそれがあり、これに起因した「ばり」の発生も懸念される。また、その際に用いられる金型６０の押さえによって過剰な圧力Ｐがかかることがあれば撮像素子１０自体にクラックが生じるおそれもある。この点、この実施の形態にかかる撮像モジュールの製造方法では、撮像素子１０の受光部１１が結像レンズ２０によって封止、保護されるかたちで樹脂モールドが施されるため、このような不都合も自ずと回避されるようになる。

また、図９に示されるように、こうした撮像モジュールに用いられる結像レンズ２０を介して外部から入射される光Ｌは、レンズ部２１にて集光されて焦点Ｆにて結像する。この実施の形態にかかる撮像モジュールにおいては上述のように、結像レンズ２０と撮像素子１０とが同結像レンズ２０の支持部２２を介して接合されるため、同支持部２２の筒長によって、上記焦点Ｆと撮像素子１０の受光部１１との相対距離が決定されることとなる。したがって、これら結像レンズ２０と撮像素子１０との接合に際しては、上記結像レンズ２０の光軸方向の焦点公差が焦点深度内となるように上記支持部２２の筒長が設計、設定される場合には、こうした結像レンズ２０の焦点調整自体が不要ともなる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる撮像モジュールおよびその製造方法によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）結像レンズ２０と撮像素子１０とを１つのパッケージとして一体に形成することとした。これにより、撮像モジュールとしての小型化が容易であるとともに、同モジュール単体でカメラ等としての撮像機能を得ることができるようになる。

（２）結像レンズ２０と撮像素子１０とを同結像レンズ２０の支持部２２を通じて接合することとし、同撮像素子１０の受光部１１を封止することとした。これにより、撮像素子１０の受光部１１が接着剤等により覆われる懸念もなく、特に受光部１１にマイクロレンズが形成される場合には、撮像モジュールとしての高い集光機能が確保されるようになる。併せて、撮像素子１０の受光部１１が外部雰囲気から保護されるようになるとともに、大気中の湿気に起因するレンズ部内面２１ｂの曇り等も好適に回避されるようになる。

（３）結像レンズ２０と撮像素子１０との接合部および電気的な接続部を覆う態様で、結像レンズ２０と共々、撮像素子１０をモールド樹脂３０により樹脂モールドすることとした。これにより、撮像素子１０の電極パッド１２や、ボンディングワイヤ１３およびインナーリードといった電気的な接続部が的確に保護されるようになる。

（４）結像レンズ２０の支持部２２を撮像素子１０の受光部１１を囲繞する筒状に形成
し、結像レンズ２０と撮像素子１０の受光部１１との間に空間４０を有するように結像レンズ２０の支持部２２と撮像素子１０とを接合することとした。これにより、上記支持部２２の筒長を通じて結像レンズ２０の焦点調整を容易に行うことができるようになる。

（５）結像レンズ２０のレンズ部２１と支持部２２とを同一のガラス材にて一体成形することとした。一般に、これらレンズ部２１と支持部２２とは各別の部品として形成し、これらを組みつけてその一体化を図ることも可能ではあるが、このようなかたちでレンズ部２１と支持部２２とを一体成形したことにより、部品管理の簡略化や製造工数の削減が図られることとなり、生産コストの好適な低減が図られるようになる。

（６）結像レンズ２０の支持部２２と撮像素子１０の表面とが陽極接合により接合されることとした。これにより、上記結像レンズ２０の支持部２２と撮像素子１０の表面との間の接合を、接着剤を用いることなくクリーンで且つ強固に接合することができるようになる。

（７）上記陽極接合に際しては、結像レンズ２０と撮像素子１０の受光部１１との間に形成される上記空間４０を真空に保つこととした。これにより、環境温度の変化に伴う空気の伸縮によって上記接合部に不要な応力が作用するなどの不都合も的確に回避されるようになる。

（８）上記構造を有する撮像モジュールの製造に際しては、撮像素子１０とする複数の素子を一括形成したシリコンウェハ１１０と同撮像素子１０に対応するサイズの結像レンズ２０を一括形成したガラス板１２０とを接合して、これらの接合をシリコンウェハは単位で行うこととした。これにより、上記撮像モジュールの生産効率を最大限に高めることが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、この発明にかかる撮像モジュールの第２の実施の形態について、図１０を参照して説明する。この実施の形態にかかる撮像モジュールも、撮像モジュールとしての基本的な構造は先の第１の実施の形態に例示した構造と同様であるが、結像レンズの構成が異なっている。

すなわち、第１の実施の形態では、撮像素子１０の上面に結像レンズ２０を１つ形成することとしたが、この第２の実施の形態では、図１０に示すように、撮像素子１０の上面に複数の結像レンズ９０ａ〜９０ｃをその光軸方向に積層するかたちで形成するようにしている。具体的には、結像レンズ９０ａは、凸レンズからなるレンズ部９１および同レンズ部９１を支持する支持部９２とからなり、結像レンズ９０ｂは、凹レンズからなるレンズ部９３と同レンズ部９３を支持する支持部９４とからなる。また、結像レンズ９０ｃは、凸レンズからなるレンズ部９５と同レンズ部９５を支持する支持部９６とからなる。これら各結像レンズ９０ａ〜９０ｃのうち、結像レンズ９０ａは、例えば先の第１の実施の形態と同様、その支持部９２を通じて撮像素子１０の上面に陽極接合によって接合されている。他方、他の結像レンズ９０ｂ、９０ｃは、各々その支持部９４、９６を通じて例えば接着剤等により結像レンズ９０ａの支持部９２に接合されている。また、結像レンズ９０ａと撮像素子１０の受光部１１との間には空間４０ａが形成され、各結像レンズ９０ａ〜９０ｃ間には空間４０ｂおよび４０ｃが形成されている。なお、これらの空間４０ａ〜４０ｃも、外部雰囲気からは遮蔽されるように、それら接合を通じてその封止が図られている。

このように複数の結像レンズ９０ａ〜９０ｃを用いることで、集光領域や焦点距離等の調整にかかる自由度、さらには結像精度が増し、撮像モジュールとしての用途の拡大が図られるようになる。そして、これら各結像レンズ９０ａ〜９０ｃが一体に接合された撮像素子１０が、先の第１の実施の形態と同様に、リードフレームのアイランド部１４ａおよびリード部１４ｂにそれぞれダイボンドおよびワイヤボンディングによって機械的且つ電気的に接続されている。また、上記各結像レンズ９０ａ〜９０ｃの接合部も含めてモールド樹脂３０により一体に樹脂モールドされている。これにより、結像レンズの多層構造を有しながらも、撮像モジュールとしての強度が高く維持されるようになる。

以上説明したように、この第２の実施の形態にかかる撮像モジュールによっても、先の第１の実施の形態による前記（１）〜（８）の効果と同様、もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、さらに以下のような効果が得られるようになる。

（９）光軸方向に積層された複数の結像レンズ９０ａ〜９０ｃを用い、それら各結像レンズ９０ａ〜９０ｃの接合部も含めて撮像素子１０が樹脂モールドされることとした。これにより、集光領域や焦点距離等の調整にかかる自由度や精度が増し、当該撮像モジュールとしての用途の拡大等が可能となるとともに、それら複数の結像レンズ９０ａ〜９０ｃの接合部も併せて樹脂モールドされることで、同モジュールとしての強度も高く維持されるようになる。

（第３の実施の形態）
次に、この発明にかかる撮像モジュールの第３の実施の形態について、図１１を参照して説明する。この実施の形態にかかる撮像モジュールも、撮像モジュールとしての基本的な構造は先の第１の実施の形態に例示した構造と同様であるが、結像レンズの形状が異なっている。

すなわち、第１の実施の形態では、撮像素子１０と結像レンズ２０とが同結像レンズ２０の筒状の支持部２２を介し、かつそれら撮像素子１０と結像レンズ２０との間に空間４０を有して接合されることとした。これに対してこの第３の実施の形態では、図１１に例示するような結像レンズ９０ｄを採用している。この結像レンズ９０ｄは、そのレンズ部９７を一体に支持する支持部９８が平坦状に形成されており、撮像素子１０の受光部１１との間に空間を有することなく接合されている。撮像モジュールとして、前述したマイクロレンズによる集光効果を要さずとも十分な集光機能を有する場合、あるいはマイクロレンズ自体が不要である場合には、こうした構造も有効である。

なお、上記構造においても、撮像素子１０の上面と結像レンズ９０ｄとの接合に際しては、撮像素子１０の受光部１１を除く領域を接合面とした先の第１の実施の形態に準じた態様での陽極接合の採用によるクリーンで且つ強固な接合が可能であり、上記受光部１１を封止しつつ、同受光部１１を外部雰囲気から的確に保護することができる。このため、このような第３の実施の形態によっても、基本的には先の第１の実施の形態による効果と同等、もしくはそれに準じた効果を得ることができる。

（その他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、例えば以下のような態様をもってこれを実施することができる。

・上記各実施の形態では、各々採用する結像レンズとして、レンズ部と同レンズ部を支持する支持部とを同一のガラス部材により一体成形したものを用いることとしたが、これらレンズ部および支持部を各別の部品として形成した後、これらを適宜に組み付けることによってその一体化を図るようにしてもよい。

・特に第２の実施の形態では、結像レンズとして３つのレンズ９０ａ〜９０ｃを用いることとしたが、結像レンズに用いるレンズの種類や数も任意である。要は、結像レンズを介して結像される光学像が撮像素子１０の受光部１１にて結像可能なレンズ構成を有しているものであればよい。

・上記各実施の形態では、撮像素子１０の表面と各接合対象となる結像レンズの支持部とを陽極接合により接合することとし、これら撮像素子１０と結像レンズとの間に空間を形成する場合には同空間を真空に保つこととした。しかし、同空間についてはこれを真空にする必要はなく、またこれらの接合方法も任意である。要は、これら撮像素子１０の表面と結像レンズ（正確にはその支持部）との接合により、上記撮像素子１０の受光部１１が封止される構造であればよい。このような構造であれば、前記（２）として示した効果を得ることはできる。

・第１の実施の形態について例示した製造方法では、複数の撮像素子１０を一括形成したシリコンウェハ１１０とこれに対応した複数の結像レンズ２０を一括形成したガラス板１２０とを接合することとし、これら撮像素子１０と結像レンズ２０との接合をウェハ単位で一括して行うこととした。しかし、ウェハ１１０に対する結像レンズ２０の接合についてはこれを１乃至複数を単位として行うようにしてもよい。この場合、具体的にはまず、シリコンウェハ１１０に撮像素子１０とする複数の素子を一括形成し、これとは別に、適宜の大きさのガラス板に上記撮像素子１０の各々のサイズに対応するサイズにて１乃至複数個の結像レンズ２０を形成しておく。そして、上記撮像素子１０を一括形成したシリコンウェハ１１０に、上記結像レンズ２０を形成したガラス板を、各撮像素子１０と各結像レンズ２０とが重なり合うようにこれらを一体に接合することとなる。また、上記撮像素子１０と結像レンズ２０との接合方法に関しては、撮像素子１０として切り出した素子を単位として個別に結像レンズ２０と接合するようにしてもよい。この場合、具体的には、シリコンウェハ１１０に撮像素子１０とする素子を形成した後、これをダイシングによって個々に切り出しておき、これとは別に、上記撮像素子１０の各々のサイズに対応するサイズにて結像レンズ２０を形成しておく。そして、上記切り出された撮像素子１０に上記レンズ２０が重なり合うようにこれらを素子単位で一体に接合することとなる。要は、これら撮像素子１０と結像レンズ２０との接合単位は任意であり、その接合方法は上記例示した方法に限られない。そして、これらの製造方法は、第２あるいは第３の実施の形態として示した撮像モジュールの製造にも同様に適用することができる。

・上記各実施の形態では、撮像モジュールのパッケージ構造として、同パッケージから導出されるリードがガルウィング状にベンディングされて回路基板の表面に実装される構造のものを例示したが、こうした撮像モジュールの回路基板への実装構造はこうした構造に限定されるものではない。すなわち、図１２に例示するように、上記リードフレームのリード部（アウターリード）１４ｃの導出形状も任意であり、またこうしたリードを回路基板に形成されたスルーホールに挿入するかたちで実装する構造としてもよい。さらには、こうしたリードの代わりに半田等によるバンプ電極等を用いる構造に適用することもできる。

この発明にかかる撮像モジュールの第１の実施の形態について、その断面構造を示す断面図。 同実施の形態の撮像モジュールの製造プロセスを模式的に示す平面図。 同実施の形態の撮像モジュールの製造プロセスを模式的に示す平面図。 （a）は同実施の形態の撮像モジュールに搭載される結像レンズを模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）の面Ｂから見た側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｄ）は（ａ）の面Ｃから見た側面図、（ｅ）は（ａ）の底面図。 同実施の形態の撮像モジュールの製造プロセスを模式的に示す平面図。 同実施の形態の撮像モジュールの製造プロセスを模式的に示す断面図。 （ａ）〜（ｄ）は同実施の形態の撮像モジュールの製造プロセスを模式的に示す断面図。 比較例とする撮像モジュールの製造プロセスの一例を模式的に示す断面図。 同実施の形態の撮像モジュールの結像態様を模式的に示す断面図。 この発明にかかる撮像モジュールの第２の実施の形態について、その断面構造を示す断面図。 この発明にかかる撮像モジュールの第３の実施の形態について、その断面構造を示す断面図。 この発明にかかる撮像モジュールの他の例について、その断面構造を示す断面図。 従来の撮像モジュールの一例について、その断面構造を示す断面図。

符号の説明

１０…撮像素子、１１…受光部、１２…電極パッド、１３…ボンディングワイヤ、１４ａ…リードフレームのアイランド部、１４ｂ、１４ｃ…リードフレームのリード部、２０…結像レンズ、２１…レンズ部、２１ａ…レンズ部の上面（表面）、２１ｂ…レンズ部の内面、２２…支持部、２２ａ…底面、２５…保護フィルム、３０…モールド樹脂、４０、４０a〜４０ｃ…空間、６０…金型、７５、７６…ガラス板、７８…モールド樹脂、８０…基板、８１…端子電極、９０ａ〜９０ｄ…結像レンズ、９１、９３、９５…レンズ部、９２、９４、９６、９８…支持部、１１０…シリコンウェハ、１２０…ガラス板。

Claims (9)

1. 結像レンズを介して受光部に結像される光学像を光電変換する撮像素子を備え、該撮像素子がパッケージ化された状態で回路基板に実装される撮像モジュールにおいて、
   前記結像レンズが前記撮像素子の受光部を封止する態様で同結像レンズの支持部が前記撮像素子の表面に接合されてなるとともに、この接合面の外部に配されている撮像素子の電極と前記回路基板への実装に用いられる電極端子とが電気的に接続されてなり、これら結像レンズと撮像素子との接合部および電気的な接続部を覆う態様にて、前記結像レンズと共々、前記撮像素子が樹脂モールドされてなる
   ことを特徴とする撮像モジュール。
2. 前記結像レンズの支持部は前記撮像素子の受光部を囲繞する筒状に形成されてなり、同結像レンズの支持部と前記撮像素子とは、前記結像レンズと前記撮像素子の受光部との間に空間を有して接合されてなる
   請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 前記結像レンズとその支持部とは、同一のガラス材にて一体成形されてなる
   請求項１または２に記載の撮像モジュール。
4. 前記結像レンズの支持部と前記撮像素子の表面とは陽極接合により接合されてなる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像モジュール。
5. 前記結像レンズが光軸方向に積層された複数のレンズからなり、それら各レンズの接合部も含めて前記撮像素子が樹脂モールドされてなる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像モジュール。
6. 結像レンズを介して受光部に結像される光学像を光電変換する撮像素子を備え、該撮像素子がパッケージ化された状態で回路基板に実装される撮像モジュールを製造する方法であって、
   前記撮像素子とする複数の素子をシリコンウェハに一括形成する工程と、
   前記シリコンウェハに対応する大きさのガラス板に前記結像レンズとするレンズを前記シリコンウェハに形成される複数の素子の各々のサイズに対応するサイズにてその支持部と共に一括形成する工程と、
   前記撮像素子とする素子を一括形成したシリコンウェハに前記結像レンズとするレンズを一括形成したガラス板をそれら各素子と各レンズとが重なり合うように各レンズの前記支持部を通じて接合する工程と、
   これら接合したシリコンウェハおよびガラス板を前記シリコンウェハに形成された素子を単位として一括してダイシングする工程と、
   このダイシングによって切り出された結像レンズ付き撮像素子をリードフレームにダイボンドして、該リードフレームと撮像素子の電極とを電気的に接続する工程と、
   前記結像レンズと前記撮像素子との接合部および前記リードフレームと前記撮像素子の電極との電気的な接続部を同時に覆う態様にて、前記結像レンズと共々、前記撮像素子を樹脂モールドする工程と、
   前記リードフレームの不要部分をカットして前記回路基板に実装される撮像モジュールとする工程と、を備える
   ことを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
7. 結像レンズを介して受光部に結像される光学像を光電変換する撮像素子を備え、該撮像素子がパッケージ化された状態で回路基板に実装される撮像モジュールを製造する方法であって、
   前記撮像素子とする複数の素子をシリコンウェハに一括形成する工程と、
   ガラス板に対し、前記結像レンズとするレンズを前記シリコンウェハに形成される複数の素子の各々のサイズに対応するサイズにてその支持部と共に１乃至複数個形成する工程と、
   前記撮像素子とする素子を一括形成したシリコンウェハに前記結像レンズとするレンズを形成したガラス板をそれら各素子と各レンズとが重なり合うように各レンズの前記支持部を通じて接合する工程と、
   これら接合したシリコンウェハおよびガラス板を前記シリコンウェハに形成された素子を単位としてダイシングする工程と、
   このダイシングによって切り出された結像レンズ付き撮像素子をリードフレームにダイボンドして、該リードフレームと撮像素子の電極とを電気的に接続する工程と、
   前記結像レンズと前記撮像素子との接合部および前記リードフレームと前記撮像素子の電極との電気的な接続部を同時に覆う態様にて、前記結像レンズと共々、前記撮像素子を樹脂モールドする工程と、
   前記リードフレームの不要部分をカットして前記回路基板に実装される撮像モジュールとする工程と、を備える
   ことを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
8. 結像レンズを介して受光部に結像される光学像を光電変換する撮像素子を備え、該撮像素子がパッケージ化された状態で回路基板に実装される撮像モジュールを製造する方法であって、
   前記撮像素子とする素子をシリコンウェハに形成する工程と、
   この形成した素子をダイシングによって切り出す工程と、
   ガラス板に対し、前記結像レンズとするレンズを前記シリコンウェハに形成される素子のサイズに対応するサイズにてその支持部と共に形成する工程と、
   前記ダイシングによって切り出された素子に前記レンズが重なり合うように前記レンズの支持部を通じて接合する工程と、
   この接合された結像レンズ付き撮像素子をリードフレームにダイボンドして、該リードフレームと撮像素子の電極とを電気的に接続する工程と、
   前記結像レンズと前記撮像素子との接合部および前記リードフレームと前記撮像素子の電極との電気的な接続部を同時に覆う態様にて、前記結像レンズと共々、前記撮像素子を樹脂モールドする工程と、
   前記リードフレームの不要部分をカットして前記回路基板に実装される撮像モジュールとする工程と、を備える
   ことを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
9. 前記接合に陽極接合を用いる
   請求項６〜８のいずれか一項に記載の撮像モジュールの製造方法。

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