JP4663666B2 - 撮像装置、その製造方法および携帯端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、その製造方法および携帯端末装置に係り、特に携帯機器用のカメラに用いられる薄型化可能な撮像装置およびこの撮像装置を用いた携帯端末装置に関する。

従来、カメラ付き携帯電話などに用いられる小型の撮像装置として、配線パターンが形成された透光性基板の一方の面に撮像素子をフリップチップ実装し、その反対側の基板面にレンズユニットを実装することによって、撮像素子を気密封止するためのパッケージ厚寸法分を薄型化したものが提案されている（特許文献１）。この撮像素子においては、構成部品としての透光性基板、撮像素子、レンズユニットがモジュールの厚み方向でより高密度に実装されるため、装置の薄型化が可能となる。また、上記特許文献1には透光性基板に光学フィルタ機能を持たせることによって、レンズユニットに光学フィルタ基板を組み込む必要がなく実現できる点が示されている。

また、撮像素子をフレキシブル基板に実装した撮像装置も提案されている（特許文献２）。この撮像装置においては撮像素子と鏡筒とが透光性部材を介してフレキシブル基板を挟む状態で固定されるので、撮像素子と鏡筒の端面とを平行にすることができ、フレキシブル基板の柔軟性に影響されることなく、撮像素子と鏡筒の光軸とを容易に一致させることができる。

特開２００１−２０３９１３号公報 （第２頁［０００９］、図２） 特開２００５−２７８０３３号公報 （第４頁［００１５］、図２）

しかしながら、特許文献１に示されるような従来の撮像装置では、配線パターンが透光性基板に直接形成されており、透光性基板には蒸着やメッキにより導電膜を形成し後にエッチングなどによりパターン形成を行う。これらの成膜やパターン形成においては通常、熱・応力・PHなどによるストレスがかかるため、これらのストレスに対して光学特性が安定して得られ、しかも光学的に等方性をもつようにするための透光性基板としてガラスが主に用いられている。光学フィルタを構成する基板を樹脂で構成する際には、前述のストレスに対して十分に配慮する必要があり、設計の自由度を低下させる要因となっていた。一方、導電パターンを設けない光学フィルタは透光性樹脂などの基材に屈折率の異なる誘電体膜を必要な層数重ねて反射型フィルタとして作られることが知られている。

また、光学ガラスは硬脆材料であるため薄く構成するとハンドリングや衝撃などによって、割れが発生しやすいので強度を確保するためにある程度の厚さを有する透光性基板を用いる必要があり、薄型化を阻害する要因となっている。特に吸収型の赤外カットガラスとするためには、２価の銅イオンなどをドープすることによって実現されるが、この場合には厚さを薄くすると光学長が短くなるために十分赤外光を吸収できないことが知られており、通常１ｍｍ程度以上の厚さを必要とする。このように赤外線カットのために所望の光学長を確保しなければならないことも、撮像装置の薄型化を阻害する大きな要因となっていた。

特許文献２に示される撮像装置においては、上述したように、光学系における光軸に対して直角な端面を設けた鏡筒と撮像素子の表面とがフレキシブル基板を挟むことで、フレキシブル基板の両面が平行であることを利用して、撮像素子と鏡筒の端面とを平行とすることができる。これにより鏡筒の端面に対して直角な光軸と撮像素子の光軸とを容易に一致させることができることが示されている。

この装置の場合には、組み立てられた状態では光軸を容易に一致させることができるが、組立ての過程においては、フレキシブル基板の柔軟性に撮像素子や光学系の光軸が影響されないようにするために、ハンドリングに十分気をつける必要がある。これによって作業性や、保持冶具を含めた作業工程が制約を受ける傾向がある。

また、フレキシブル基板の開口部の周囲に補強板を張り合わせることによって開口部を補強することができる点も示されている。補強板と開口との貼り合わせにおいては、周辺の画素に対してケラレが無いように精度良く張り合わせることが必要である。また、補強板を貼り付けた時の厚みバラツキはフレキシブル基板自身（ベースフィルム、銅箔、接着層、カバーフィルムなどの構成部材）に加え、接着層、補強板の厚さのバラツキによってその平行度が変わる。このバラツキは、光軸の精度を低下することになるため、十分注意を要する。
以上の理由のために構成部品のコストが上昇するという課題を有していた。このように従来の撮像装置においては、薄型化とコスト低減や作業性に課題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、薄型化、小型化が可能で、かつ高精度で、信頼性が高く低コストの撮像装置を提供することを目的とする。
また組み立て作業性が良好で、携帯電話の小型化が可能な優れた撮像装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明の撮像装置は、上記目的を達成するために、開口部を具備し、第1の面において前記開口部の周囲に凹部を有し、前記第1の面に対向する第２の面は平坦となるように形成された板状部材と、前記第1の面に形成された前記凹部に位置決め固定されるとともに前記開口部を塞ぐ光学フィルタと、前記板状部材の前記開口部に対応する開口を有し前記板状部材の第２の面に配置される配線基板と、前記配線基板に実装される半導体撮像素子とを備えたことを特徴とする。
この構成により、板状部材が平板であり、かつ光学フィルタを装着するための凹部を具備しているため、位置決めが容易でかつ製造作業性も良好である。また、光学フィルタが前記板状部材に形成された凹部に配置されるため、薄型化が可能となり、また光学フィルタはこの凹部によって規制されるので特段の冶具などを用いることなく部品の組み合わせにより位置精度を高く保つことが可能となる。また、半導体撮像素子の配線基板への実装においては、一般的に実装基板と半導体撮像素子に設けた認識マークを用いて位置決めを行うことで、精度良く実装される。このために実装基板の位置決めが容易にしかも確実にできる。

また、本発明は、上記撮像装置において、前記光学フィルタは前記凹部との間の隙間に充填される接着剤により自動整列されるものを含む。
この構成によれば、光学フィルタが板状部材に設けられた凹部との間に充填される接着剤の表面張力によって、凹部に対して自動整列するので、特段の冶具を用いることなく位置決めが可能となる。これによって作業性の向上と、光学フィルタの実装精度を向上することが可能となる。

また、本発明は、上記撮像装置において、さらに前記板状部材の前記第1の面に位置決め装着されるレンズを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、レンズは板状部材に位置決め装着されるので、板状部材が1部品でそれぞれの組立ての基準となるため、公差が累積することがなく、光軸が精度良く組み立てられる。

また本発明は、上記撮像装置において、前記撮像素子が、前記配線基板にフリップチップ実装されたものを含む。
この構成によれば、撮像素子は配線基板に対してフリップチップ実装されるので、薄型化が実現できる。特にフリップチップ実装においては、一般的に実装基板と半導体撮像素子に設けた認識マークを用いて位置決めを行うことで、精度良く実装される。このために実装基板の位置決めが容易にしかも確実にできる。なお、撮像素子をフリップチップ実装することなく、配線基板上に面実装し、撮像素子基板の受光面に対向する側の面に形成されたパッドに対しワイヤボンディングすることによっても、実装は可能である。

また、本発明は、上記撮像装置において、前記板状部材が金属板で構成され、前記段差部がプレスによる除肉加工により作られるものを含む。
この構成により、金属板を材料としてこれを簡単なプレスワークにより、形成でき、極めて作業性が良好で低コストとなる。また除肉加工により形成しているため加工後の面を平坦な面とすることができ、寸法精度が高く、しかも工程的にも短くできるために、管理工数などが低減できるとともに、コストの低減も可能となる。なお一般的に金属のヤング率は樹脂と比較して高いので、同様の強度を得るのに薄く構成することができる。従って、撮像装置の薄型化にも有効である。なお金属は樹脂と比較して温度異方性が少ないので、温度によるフリップチップ実装部へのストレスを低減でき、撮像装置の信頼性を向上させるのに好適である。

また、本発明は、上記撮像装置において、凹部がエッチング加工により形成されるものを含む。
この構成により、板状部材の加工時の応力を低減でき、より精度の高い板状部材が実現できる。これにより、フリップチップ実装部の精度をより向上させることが可能となりフリップチップ実装の精度向上により撮像装置の信頼性を向上させることが可能となる。また、エッチングにより加工された表面は凸凹になるために光学的に反射防止をすることができる。これにより開口部分における端面のフレアやゴーストの発生を低減でき品質の高い撮像装置が得られる。なお光学フィルタを実装する表面の凸凹に対しては、接着面積の拡大を得ることができるので、小形化された光学フィルタを接着実装する際の接着強度を高めることも可能である。

また、本発明は、上記撮像装置において、前記金属板がニッケルを主成分とするものを含む。
この構成により電磁シールド性を高くできるので、ＥＭＩ特性の向上ができる。これによって外来ノイズに対しても安定した品質の良い画質が得られる。また、携帯端末機器への不要輻射も低減できるので、携帯端末機器のより高密度実装を可能とし、携帯端末の小型化が可能となる。

また、本発明は、上記撮像装置において、前記金属板がアルミを主成分とするものを含む。
この構成により軽量化が可能となり撮像装置の落下などによる耐衝撃性を向上させることができる。また、これにより携帯端末機器の質量も低減することができる。更には、撮像装置の質量が低減できるために、撮像装置を保持する携帯端末機器の筺体の肉厚を低減することも可能となり、携帯端末機器の軽量化・小型化が可能なり、利便性を向上させるも可能である。

また、本発明は、上記撮像装置において、光学フィルタは反射型であるものを含む。
この構成により、吸収型フィルタと比較して、同等の光学特性（フィルタ特性）が薄く実現することができるために撮像装置の薄型化に有効である。更には、光学フィルタの基材を樹脂とし、表面に誘電体多層膜でフィルタを構成することを行えば、薄いフィルタであっても、ガラスなどの硬脆材料と違って割れにくいのでフィルタを更に薄く構成することも可能となる。なお、割れにくいことによって組立て時などにおけるハンドリングを向上させることも可能である。これにより、自動組立ても容易に実現することが可能となる。

また、本発明の撮像装置の製造方法は、開口部を具備し、第1の面において前記開口部の周囲に凹部を有し、前記第1の面に対向する第２の面は平坦となるように形成された板状部材を用意する工程と、前記第1の面に形成された前記凹部に前記開口部を塞ぐように前記板状部材に光学フィルタを装着する工程と、前記板状部材の前記第２の面側に前記配線基板を装着する工程と、前記配線基板に、受光面が前記光学フィルタ側となるように撮像素子を実装する工程と、前記板状部材の前記第1の面側にレンズを装着する工程とを含む。

また、本発明は、上記の撮像装置の製造方法において、前記光学フィルタを装着する工程は、前記凹部の内壁に接着剤を充填し、この段差部の内壁と、前記光学フィルタとの間の隙間で、接着剤によって形成されるメニスカスにより前記光学フィルタが自動整列される工程を含む。
この方法によれば、光学フィルタは前記凹部の内壁との間の隙間に充填される接着剤によるメニスカス（架橋）により自動整列される。充填された接着剤の表面張力により、光学フィルタが凹部の内側にて内壁と光学フィルタ周囲との隙間が充填された接着剤の表面張力によってバランスが取れるように光学フィルタが整列されるので、特別な位置決め冶具を用いることなく光学フィルタが段差部の内側に整列させることが可能となり、工程が簡略化できる。また、光学フィルタは凹部の内側に自動整列させることができるので、光学フィルタの位置ズレが低減でき撮像装置の組立てバラツキを低減でき品質の安定した撮像装置を得ることができる。更には光学フィルタの位置ズレが低減できるので、光学的有効範囲内で光学フィルタの大きさを低減できる。これにより基材にガラスを用いた光学フィルタであっても小型化が可能で、これによりガラスを薄くしても強度的に向上することが可能になり、撮像装置の薄型化も可能となる。

また、本発明は、上記の撮像装置の製造方法において、前記板状部材を用意する工程から前記レンズを装着する工程までは、板状部材をタイバーを介して一部連結で形成しておき、連結状態で組み立てを行い、最後に前記タイバーを切除する工程を含む。
この構成によれば、板状部材が平坦であるため、シート状にしてもロール状にしても取り扱いが容易であり、連結状態で組み立てを行うことができ、組み立て後に個々に分割するようにすれば、きわめて容易に位置精度よくかつ作業性よく形成可能である。

また、本発明は、上記の撮像装置の製造方法において、前記組み立ては、供給ロールと巻き取りロールとの間で巻き取りながら連結状態で行うようにしたことを特徴とする。
この構成によれば、板状部材が平坦であるため、巻き取りによって組み立てを行うことができ、きわめて容易に位置精度よく形成可能である。

また、上記撮像装置を用い携帯端末装置を構成したものである。この構成により、撮像装置の薄型化が可能となり、しかも精度向上を得ることができるので、信頼性の高い撮像装置により携帯端末装置の薄型化が可能となる。また、撮像装置の信頼性を向上することができることにより、携帯端末装置の信頼性を高めることができる。

以上説明したように、本発明の撮像装置によれば、平坦な板状部材を用いて位置精度よく形成することができるため、薄型化が容易で、歪もなくきわめて容易に形成することが出来る。

（実施の形態１）
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の撮像装置の要部斜視図。図２は本発明の撮像装置の図１におけるX−X部の断面図、図３は図２の撮像装置のA部の拡大断面図、図４は図３の撮像装置のB部の拡大断面図である。

図１は撮像装置１の要部を示す斜視図で、被写体（図の上方）側に絞り３ａを中央部に有するレンズホルダー３とレンズホルダー３を光軸方向に移動可能に保持するベース４を有する。レンズホルダー３の内部にはレンズ２が接着固定されている。板状部材８には図示しない位置決め手段によってレンズ２がベース４を経由して位置決めされ接着固定されている。 板状部材８に対して光学フィルタ５および撮像素子としての半導体撮像素子６がそれぞれ取り付けられている。 被写体からの光は絞り３aを通って、レンズ２で集光され光学フィルタ５により不要な赤外光の透過を制限されて、半導体撮像素子６により光電変換されて所望の電気信号として取り出すことにより撮像装置１を構成している。

本発明の撮像装置は、図２に示すように開口部９を具備し、第1の面８ｂにおいて前記開口部９の周囲に凹部８Ａを有し、前記第1の面８ｂに対向する第２の面８ａは平坦となるように形成された板状部材８と、前記第1の面８ｂに形成された前記凹部８Ａに位置決め固定されるとともに前記開口部９を塞ぐ光学フィルタ５と、前記板状部材８の前記開口部９に対応する開口を有し前記板状部材の第２の面８ａに配置される配線基板７と、前記配線基板７に実装される半導体撮像素子６とを備えたことを特徴とする。この配線基板は、前記光学フィルタ５よりも外側に位置し、平面的には、外周を囲むように配置されている。

次に、図２乃至図４を参照して、撮像装置1の構造についてより詳細に説明する。板状部材８の中央部には凹部８Ａが設けられその中央部には開口部９が形成されている。 開口部９は、半導体撮像素子６の撮像エリアに対応して、おおよそ３：４の比の長方形に形成されている。凹部の内側には開口部９を塞ぐように光学フィルタ５が接着固定されている。この光学フィルタ５を囲むように、外側に、配線基板７が配置されており、配線基板７には半導体撮像素子６がフリップチップ実装されている。また、レンズ２はベース４を経由して板状部材８に図示しないボスなどにより位置決めされて装着されている。

光学フィルタ５は、０．１５ｍｍの厚さのガラスからなる基材の片面にＩＲ（Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄ）カットコートが施されている。必要により他面に反射防止のＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートを施しても良い。熱膨張係数はおよそ７ｘ１０^-６/℃である。ＩＲカットコートには、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）等の誘電体膜がその膜厚数十ｎｍ程度として数十層積層されており、半値波長がおよそ６５０ｎｍでこれより長い波長の光の透過を十分低くした分光特性を与えている。反射防止のためのＡＲコートには、例えば酸化アルミ（Ａｌ₂Ｏ₃）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）等が用いられている。ＩＲコートもＡＲコートも基材に蒸着により構成されている。この他にもイオンアシストのスパッタによって形成することも可能である。

基材にガラスを用いることにより、光学フィルタ５は紫外光透過を抑制することができる。一方、基材に樹脂を用いることも可能である。この場合には例えばＰＥＴ（ポリ・エチレン・テレフタレート）などの基材に同様なコーティングを施したり、屈折率の異なるフィルムを積層させたりすることによって得られる。樹脂の基材の場合にはガラスのような硬脆材料でないので、割れにくく組立ての時のハンドリングを容易にすることができる。

これにより自動組立てを行うような場合にはハンドラーに対する選択の自由度が広がる。また、フィルムを積層する場合には、薄いフィルムを構成するために、基材とフィルムを積層した後に２軸に延伸させることによって薄いフィルムを得ることが可能である。

本実施の形態では、光学フィルタ５は、可視光領域以外の光の透過を抑制するように構成しているが近赤外光を透過するようにして暗視に用いるように変更することも可能である。光学フィルタ５は凹部８Ａに配置され、紫外線と熱硬化併用型の接着剤１１によって板状部材８に開口部９を塞ぐように固定される。光学フィルタ５が接着の際に自動で位置決めされる点については後述する。

本実施の形態において板状部材８は０．２ｍｍの厚さの非磁性のステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４など）を一部肉薄化したのちプレスにより長方形の凹部８Aを形成している。凹部８Aの中央部には、これもほぼ長方形の開口部９が抜き落とされて設けてある。この板状部材８は、除肉加工と呼ばれる、下穴を開けた後に、一部肉薄化したのちプレスにより打ち抜く打ち抜き加工による凹部８Aと開口部９は順送プレスにより加工されており、お互いの位置関係が精度良く作られている。板状部材８の下面である第２の面８aは平坦となっており、第1の面８bに光学フィルタ５が設けられており、光学フィルタ５と半導体撮像素子６が実装される配線基板７がお互い精度良く位置決めすることができる。凹部８Ａは前述したように除肉加工で作られることにより、通常の絞り加工では得られない高い精度を得ることができる。また配線基板７は平坦面である板状部材の第２の面８ａに装着されるため、歪もなく、組み立て作業性が良好でかつ位置決め精度も高い。また、配線基板には、半導体撮像素子６がフリップチップ実装により装着されているのでより薄型化を図ることが出来る。

なお、板状部材８としては、ステンレスの他、ニッケルを主成分とする洋白などを用いることもできる。洋白を用いることにより、高周波の電磁波に対してのシールド性を向上させることも可能で、EMI（Electromagnetic Interference: 不要輻射）の特性向上や携帯電話に用いる場合の受信感度の低下を防止することが可能となる。

また、板状部材８にアルミニウムを用いることも可能である。この場合には密度が低いために軽量化を図ることができという利点がある。携帯電話などの携帯端末機器においては、装置の質量を如何に軽量化することで、可搬性の向上と使用時の利便性の向上を目指しており１ｇｒ単位での軽量化が重要となっている。

配線基板７は基材がＦＲ５、厚さ０．１５ｍｍで、銅箔は１/２ Ｏｚ（１８μｍ）のものを用いている。配線基板７には図示しない位置決め穴が設けられており、板状部材８に対して位置決めされるようになっている。配線基板７の表面には導電パターン7ａが設けられており、半導体撮像素子６の表面に設けられた接続用のパッド６aに金で形成されたバンプ２１と、その先端に付与された導電材料としてＡｇペーストなどの導電性接着剤を用いたＳＢＢ（Ｓｔｕｄ Ｂｕｍｐ Ｂｏｎｄ）やＢＧＡ(Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ)などと呼ばれる接続方法を用いてフリップチップ実装される。実装に際しては、半導体撮像素子６が所望の位置に実装できるように、まず半導体撮像素子６に設けられた図示しない認識マークを認識しチャッキンングする。配線基板７にも同様な図示しない認識マークが設けてあり、この認識マークを基準に位置決めされて実装するようになっている。このようにすることで、半導体撮像素子６の有効画素の中心が板状部材８を基準として所望の位置に位置決めすることができる。
配線基板７の配線はＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１５を経由して外部に引き出されている。電源供給や制御信号、出力信号など授受は、ＦＰＣ１５を経由して携帯機器端末など本体と行われる。

半導体撮像素子６は、例えば約２００万画素数の１/４インチＵＸＧＡ形と呼ばれるＣＣＤまたはＣＭＯＳを用いている。前述のように配線基板７に対してフリップチップ実装するのは、撮像装置の薄型化を実現するのにパッケージを用いない実装をするためである。 半導体撮像素子６は、フリップチップ実装を行った後に封止剤２０にて接着封止されている。なお、配線基板７についてＦＰＣで構成することも可能で、ＦＰＣ１５と配線基板７をひとつのＦＰＣにて構成することも可能である。またＦＰＣ１５にはコネクタ１６が取り付けられ、携帯端末機器との間の接続が達成される。なお、半導体撮像素子をフリップチップ実装することなく、配線基板上に面実装し、撮像素子基板の受光面に対向する側の面に形成されたパッドに対しワイヤボンディングすることによっても、実装は可能である。この場合は半導体撮像素子のボンディング面側をワイヤとともに樹脂封止する必要がある。

次にレンズについて説明する。レンズホルダー３に内蔵されたレンズ２は、２枚のそれぞれ光学的特性の異なる非球面レンズ（以下レンズと略す）２ａと２ｂとからなり、一定の位置関係が保持できるように嵌め込まれている。レンズホルダー３にはＰＰＡ（ポリフタルアミド）樹脂などが用いられ、外部からの光の透過を防ぐため黒色とされている。レンズホルダー３の外周、およびその外側に配置されたベース４の内側にはそれぞれ、互いに螺合するネジ３b、４bが形成され、レンズホルダー３を回転させることによって、ベース４に対する光軸方向位置が調整可能となっている。また、ベース４の下面には、板状部材８と当接させるための当接面４ａが設けられている。当接面４ａには図示しないレンズ２の光軸を基準とした位置決め手段としてのボスが設けられ、板状部材８に設けられた図示しない穴と嵌合できるようになっている。このボスと穴によってレンズの光軸は板状部材８に対して位置決めできる構成となっている。

レンズ２は、透過率や屈折率などの必要な光学特性を満足する樹脂材料からなり本実施の形態においては、日本ゼオン社製の商品名「ゼオネックス：登録商標」を用い、一定の距離より遠方の被写体を結像できる、いわゆるパンフォーカスを実現している。より具体的には、約３０ｃｍより遠方の被写体に対して良好に焦点が合うように設定している。但し、レンズ２の材質、構成、特性は、本実施の形態に限定されることなく用途などに応じて適宜変更することは可能である。更には、マクロ切り替え機能を備えたり、AF（Auto focus）機能を有したりするレンズを用いることも可能である。

半導体撮像素子６と配線基板７および封止剤２０について説明する。半導体撮像素子６は周知のようにシリコン単結晶を出発材料として、半導体プロセスによって作られ、中央部分に受光部、周辺部分に接続のためのパッドを有している。受光部分は２．２５μmの正方形ピクセルでベイヤー配列として約２．７x３．６mmの寸法である。受光部分の周囲には、OB（Optical Black）ブロック、ADC、TG（Timing generator）などを含む周辺回路が設けられ、いわゆる１チップセンサとしてあり、外形は約４．９ｘ６．５mmのものを用いている。半導体撮像素子６は配線基板７に対してSBBにより実装し周囲を封止剤２０によって封止接着している。封止剤２０は紫外線硬化と熱による硬化が可能な開始剤を配合したエポキシ系の接着剤で種々の条件をもとに粘度や開始剤などの調整をしてある。レンズホルダー３が取り付けられていない状態で、半導体撮像素子６は配線基板７にSBB実装される。封止剤２０は半導体撮像素子６の周囲に塗布され、開口９の上方から紫外線照射する。これにより開口部９の周囲から接着剤が硬化を開始するので、開口部９への接着剤のはみ出しを防止することができ画像が欠けることがなく、その後に１２５℃程度の温度により熱硬化させている。

さて、次に光学フィルタ５の位置決めについて説明する。板状部材８の凹部８Ａの内側には光学フィルタ５の外形より僅かに大きな窪みが除肉加工後打ち抜きを行うことにより形成されている。光学フィルタ５の外形に対応する壁８bと光学フィルタ５の下面に対応する平面８cとが形成されている。

光学フィルタ５の上面が凹部より低くなると、接着材１１が光学フィルタ５の上面に流れることが考えられる。一般的に接着剤の屈折率は１より大きいので、撮像有効範囲への接着剤の流出は、光学フィルタ５によって与えられる光路長を長くし、画質の劣化になりうるために好ましくない。

本実施の形態においては光学フィルタ５の外形と対応する壁面８ｃとの隙間はおよそ０．０７ｍｍとする。光学フィルタ５を板状部材８に固定する際には、板状部材８の凹部８Ａに光学フィルタ５を挿入して、周辺にディスペンサーにより接着剤１１を塗布する。 接着剤１１はＵＶと熱硬化併用型のエポキシ系のものを用いており、キュア条件はＵＶ照射による仮硬化後に１２０℃にて本硬化を行っている。接着剤１１は塗布後には液状であり、このために光学フィルタ５と凹部８Ａの壁面８ｃとの間でメニスカス形状ができる。 接着剤１１の表面張力によるメニスカスで光学フィルタ５は、凹部８Ａのほぼ中央にセルフアライン（自動整列）させることができる。これにより特段の冶具がなくても、光学フィルタ５の外形と対応する壁面８ｃとの隙間は周囲でほぼ均一となるように表面張力が働くので、光学フィルタ５の位置決めが精度良くできる。

このように、半導体撮像素子６の有効画素の中心とレンズの光軸が板状部材８を基準として所望の位置となるように位置決めすることができる。凹部を用いた配置により薄型化が可能となるため、言い換えるとこれは、同じ高さの撮像装置においては、配線基板７、光学フィルタ５、板状部材８の厚さをより厚くすることが可能となり、強度を高くすることができ、落下衝撃などの特性を向上することが可能となる。特に携帯用途に用いられる場合には落下衝撃などの耐力向上が要求されるが、上述のように強度を向上できるので信頼性の向上ができる。

なお、光学フィルタの位置精度は重要である。その理由を以下に説明する。レンズから出た光は撮像素子に向かって広がるように設計される。正確には射出瞳位置から光が出てくるように構成される。ここで光学フィルタの大きさは板状部材の開口部に対して接着部分を加えた寸法が必要となる。
また、光学フィルタの製造に際してはワークサイズ（分割前の板材）が蒸着装置の中で均一な成膜をするために制限がある。ワークサイズは70mm角程度で、厚いガラスではもう少し大きくすることができるといわれている。

ワークサイズから製品に加工する際にダイヤモンドブレードなどでダイシングし分割するという方法がとられる。つまりワークサイズからの取り数でコストが決まることになる。そこで接着面積を含めて光学フィルタのサイズを最小にすることでコストを低減することができる。

一方大きな光学フィルタを用いると、平面的にフィルタと撮像素子が重なってくる。撮像素子の中央部は有効撮像エリアと呼ばれ、実際に光をフォトトランジスタで電気信号に光電変換する。この有効エリアの外側には周辺回路などがあり、その外側に配線用の電極が設けられる。配線部分と光学フィルタが重なってくると厚さ方向（光軸方向）にそれぞれ配置するのに干渉が生じるため厚さが厚くなる。

以上のような理由から薄型化とコスト低減を実現するために小さなフィルタを用いるのが望ましい。したがって、光線の有効範囲を確実にカバーするために位置決め精度が必要となる。実際本実施の形態で用いられる光学フィルタの外形公差は+/- 0.05mmである。光学フィルタの入る窪みの公差は+/-0.02mmである。

また光学フィルタが大きくなると取り付け面の平面度によって光軸に対する傾きが出る。光学フィルタが傾くことにより入射角が僅かながら変化することになる。特に反射型フィルタの場合は多層膜で構成されるため入射角が大きくなると、半値波長（λd 電気で言えばカットオフ周波数fc）が短くなる。これによって、色の再現性に変化を生じることになる。これを防止するためにも光学フィルタは出来るだけ小さくするのが有利である。

また、フィルタは光学的な機能以外に構造体として機械強度を撮像装置に与えている。実装精度への影響もある。基材のガラスのヤング率はシリコンの半分程度で樹脂などと比べ高いので構造体として強度が得られるように構成しており、薄型化に際しても機械的強度を高めるためには、位置精度が重要となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２においては図５に要部拡大図を示すように、板状部材１８の段差部１８Ａがエッチングによって加工される場合である。この場合には、エッチングによって加工されるため、板状部材１８に機械的ストレスが印加されないために平面度の精度を向上することができる。本実施の形態においても実施の形態１と同様に開口部９を具備し、第1の面１８ｂにおいて前記開口部９の周囲に凹部１８Ａを有し、前記第1の面１８ｂに対向する第２の面１８ａは平坦となるように形成された板状部材１８と、前記第1の面１８ｂに形成された前記凹部１８Ａに位置決め固定されるとともに前記開口部９を塞ぐ光学フィルタ５と、前記板状部材８の前記開口部９に対応する開口を有し前記板状部材の第２の面１８ａに配置される配線基板７と、前記配線基板７に実装される半導体撮像素子６とを備え、そして、これら第１の面１８ａの凹部がエッチングにより得られた凹凸を有する面１８ｃで構成されている。

また、プレス加工（除肉加工）の場合に比べ、エッチングによる形状加工の場合には光学フィルタ５用の段差とレンズ２ｂ用の段差の大きさを自由に決定することが出来、設計自由度も高い。さらにまた、エッチングにより加工された表面には細かな凹凸の面が形成される。この細かな凹凸は、配線基板７や、光学フィルタ５などを接着固定する際に、表面積が増加したように作用する。表面積の拡大は接着性を向上させ、接着強度を高めることができる。これによって、品質の向上が得られる。なお、全体をエッチング加工によって形成することも可能であるが、リードフレームのように、プレス加工によってフレームを残して形状加工し、両面にマスクを形成し、凹部のみをエッチング加工によって形成することにより、極めて容易に作業性よく、寸法精度の高い、板状部材を形成することが可能となる。

また、開口部９の端面にできた細かな凹凸の面は光を散乱させる。これによって、端面での反射によって発生するゴーストを低下させることが可能となる。これは反射防止のためのつや消し塗装を端面に施した場合に相当する。これは特に、撮像素子チップが薄型化した場合にも裏面からの透過光によるノイズを低減することができ有効である。このような反射防止のつや消し塗装では、塗膜が環境変化や振動衝撃などで劣化して微小なクラックなどが発生し、これが脱落することによってゴミとなって画質を劣化させる可能性がある。これに対してエッチングにより加工された細かな凹凸から基材が脱落することがないのでゴミの発生を防止でき、品質の高い撮像装置が実現できる。

（実施の形態３）
図６は本発明における実施の形態１における撮像装置を用いた携帯電話３０の平面図である。本実施の形態においては、折りたたみ型の携帯電話３０に搭載した例であり、小型化と利便性の向上を実現している。図６において、携帯電話３０は、上側筐体３１と下側筐体３２とがヒンジ３５を介して折りたたみ可能な構成としてある。上側筐体３１には、液晶表示画面３４、スピーカ３３、送受信を行うアンテナ３６、撮像装置３８などが搭載してある。下側筐体３２には、入力キー３７、マイク３９などが搭載してある。撮像装置３８は本発明の実施の形態１における撮像装置1を用いている。撮像装置３８の撮像方向は、図６の紙面に垂直で方向としてある。使用時には、上側筐体３１と下側筐体３２とを開いて使用し、使用しない時には折りたたんでおく形態のものである。入力キー３７の中の撮像用のキー３７aを押すことで、撮影動作が行われ撮影ができる。薄型の撮像装置を実装することによって携帯電話装置３０の薄型化を図ることができる。

軽量化を志向する場合には、撮像装置３８に用いている板状部材８をアルミニウムとすることによって、ＳＵＳと比べて形状が同じと仮定すれば、板状部材８の部分でおよそ１/３と軽量化することが可能となる。また、携帯電話３０における受信感度の低下を防止するためには、板状部材８にニッケルを主成分とする洋白などを用いることにより、電磁波シールドの効果を持たせることによって実現できる。これは、受信時における基地局との状態通信における給電線経由によるノイズのクロストークが低減できるためと考えられている。なお、軽量に加えてシールド効果を持たせるように板状部材８をアルミベースとしてメッキなどでニッケルや銀などを付加させて多機能化することも可能である。またクラッド材を用いて実現させることも可能である。

また、撮像装置３８の軽量化は、落下衝撃などに対しての強度を高めることができるので、携帯電話装置３０の信頼性を向上させることができる。本発明の携帯端末装置はこの構成に限定されず、様々な形態の携帯端末装置に適用可能である。たとえば、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）や、パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータの外付け機器等の携帯端末装置などにも応用できることは明らかである。なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その他種々の態様で実施可能である。

本発明の撮像装置は光学フィルタが板状部材の凹部を利用してお互いが位置決めされ、板状部材を基準として組み立てられるため光軸が精度良く組み立てられる。また、板状部材と光学フィルタを光軸方向にオーバーラップさせることが可能となり撮像装置の薄型化が可能であり、撮像装置や携帯電話などの携帯端末機器などに搭載されるカメラ用途に有用である。

本発明の実施の形態１の撮像装置の要部斜視図 図１の撮像装置におけるX−X部の断面図 図２のＡ部の拡大断面図 図３のＢ部の拡大断面図 本発明の実施の形態２の撮像装置の要部拡大断面図 携帯電話の外観図

符号の説明

１ 撮像装置
２、２ａ、２ｂ 非球面レンズ
３ レンズホルダー
３ａ 絞り
３ｂ ネジ
４ ベース
４ａ 当接面
４ｂ ネジ
５ 光学フィルタ
６ 半導体撮像素子
６ａ パッド
７ 配線基板
７ａ 導電パターン
７ｂ 穴
８、１８ 板状部材
８Ａ、１８Ａ 凹部
８ａ、１８ａ 第２の面
８ｂ、１８ｂ 第１の面
８ｃ 壁面
１８ｃ エッチング面（凹凸を有する面）
９ 開口部
１１ 接着剤
１５ ＦＰＣ
１６ コネクタ
２０ 封止剤
２１ バンプ
３０ 携帯電話
３１ 上側筐体
３２ 下側筐体
３３ スピーカ
３４ 表示画面
３５ ヒンジ
３６ アンテナ
３７ 入力キー
３７ａ 撮像用のキー
３８ 撮像装置
３９ マイク

Claims (14)

1. 開口部を具備し、第1の面において前記開口部の周囲に凹部を有し、前記第1の面に対向する第２の面は平坦となるように形成された板状部材と、
   前記第1の面に形成された前記凹部に位置決め固定されるとともに前記開口部を塞ぐ光学フィルタと、
   前記板状部材の前記開口部に対応する開口を有し前記板状部材の第２の面に配置される配線基板と、
   前記配線基板に実装される半導体撮像素子とを備えた撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置であって、
   前記光学フィルタは前記凹部との間の隙間に充填される接着剤により自動整列される撮像装置。
3. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   さらに前記板状部材の前記第1の面に位置決め装着されるレンズを備えた撮像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置であって、
   前記撮像素子は、前記配線基板にフリップチップ実装された撮像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置であって、
   前記板状部材は金属板で構成され、前記凹部はプレスによる除肉加工により得られたものである撮像装置。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置であって、
   前記凹部はエッチング加工により得られたものである撮像装置。
7. 請求項５または６に記載の撮像装置であって、
   前記板状部材はニッケルを主成分とする金属材料で構成された撮像装置。
8. 請求項５または６に記載の撮像装置であって、
   前記板状部材はアルミを主成分とする金属材料で構成された撮像装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の撮像装置であって、
   前記光学フィルタは反射型である撮像装置。
10. 開口部を具備し、第1の面において前記開口部の周囲に凹部を有し、前記第1の面に対向する第２の面は平坦となるように形成された板状部材を用意する工程と、
    前記第1の面に形成された前記凹部に前記開口部を塞ぐように前記板状部材に光学フィルタを装着する工程と、
    前記板状部材の前記第２の面側に前記配線基板を装着する工程と、
    前記配線基板に、受光面が前記光学フィルタ側となるように撮像素子を実装する工程と、
    前記板状部材の前記第1の面側にレンズを装着する工程とを含む撮像装置の製造方法。
11. 請求項１０に記載の撮像装置の製造方法であって、
    前記光学フィルタを装着する工程は、前記凹部の内壁に接着剤を充填し、この段付部の内壁と、前記光学フィルタとの間の隙間で、接着剤によって形成されるメニスカスにより前記光学フィルタが自動整列される工程を含む撮像装置の製造方法。
12. 請求項１０または１１に記載の撮像装置の製造方法であって、
    前記板状部材を用意する工程から前記レンズを装着する工程までは、板状部材をタイバーを介して一部連結で形成しておき、連結された状態で組み立てを行い、前記レンズを装着する工程後に前記タイバーを切除する工程を含む撮像装置の製造方法。
13. 請求項１２に記載の撮像装置の製造方法であって、
    前記組み立ては、供給ロールと巻き取りロールとの間で巻き取りながら行う撮像装置の製造方法。
14. 請求項1乃至９のいずれかに記載の撮像装置を用いた携帯端末装置。

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