KR100822968B1 - 광학 장치용 모듈 및 광학 장치용 모듈의 제조 방법 - Google Patents

광학 장치용 모듈 및 광학 장치용 모듈의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

접착부를 통해 배선 기판에 적층되고, 관통 전극이 형성된 DSP와 접착부를 통해 DSP에 적층되고, 관통 전극 및 유효 화소 영역이 형성되고, 유효 화소 영역에 대향 배치된 투광성 덮개부가 접착부를 통해 접착되어 있는 고체 촬상 소자가 렌즈를 보유 지지하여 유효 화소 영역으로의 광로를 획정하는 광로 획정기 내에 수용되고, 투광성 덮개부가 광로 획정기에 결합부에서 결합되어 있다.
배선 기판, 도체 배선, 스페이서, DSP, 고체 촬상 소자, 광학 필터

Description

광학 장치용 모듈 및 광학 장치용 모듈의 제조 방법 {MODULE FOR OPTICAL DEVICES, AND MANUFACTURING METHOD OF MODULE FOR OPTICAL DEVICES}
도1은 종래의 광학 장치용 모듈의 구성을 도시하는 단면도.
도2는 종래의 광학 장치용 모듈의 하나의 문제점을 도시하는 설명도.
도3은 종래의 광학 장치용 모듈의 다른 문제점을 도시하는 설명도.
도4는 종래의 광학 장치용 모듈의 또 다른 문제점을 도시하는 설명도.
도5는 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 구성을 도시하는 단면도.
도6은 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈이 구비되는 촬상부의 하나의 구성을 도시하는 평면도.
도7은 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈이 구비되는 촬상부의 하나의 구성을 도시하는 단면도.
도8은 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈이 구비되는 촬상부의 다른 구성을 도시하는 평면도.
도9는 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈이 구비되는 촬상부의 다른 구성을 도시하는 단면도.
도10a, 도10b, 도10c는 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 제조 방법의 설명도.
도11은 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 제조 방법의 설명도.
도12는 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 제조 방법의 설명도.
도13은 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 제조 방법의 설명도.
도14는 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 제조 방법의 설명도.
도15는 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 효과를 도시하는 하나의 설명도.
도16은 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 효과를 도시하는 다른 설명도.
도17은 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 효과를 도시하는 또 다른 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 34 : 고체 촬상 소자
2 : 유효 화소 영역
3 : 관통 전극
4 : 접착부
5 : 투광성 덮개부
6, 30 : 배선 기판
7, 31 : 도체 배선
20 : 광학 장치용 모듈
32 : DSP
32w : 본딩 와이어
33 : 스페이서
35 : 렌즈 보유 지지구 본체
36 : 초점 조정기
37 : 렌즈
38 : 광학 필터
100 : 촬상부
f : 초점 거리
본 발명은 고체 촬상 소자와, 고체 촬상 소자의 일면으로 형성된 유효 화소 영역으로의 광로를 획정하는 광로 획정기를 구비하는 광학 장치용 모듈 및 광학 장치용 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 디지털 카메라 및 카메라 기능이 달린 휴대 전화기 등의 광학 장치에 조립하는 광학 장치용 모듈의 개발이 행해지고 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2002-182270호 공보 참조).
도1은 종래의 광학 장치용 모듈의 구성을 도시하는 단면도이다. 도면 중 부호 30은 배선 기판이며, 배선 기판(30)의 양면에는 도체 배선(31)이 패턴 형성되어 있다. 배선 기판(30)의 양면으로 형성된 도체 배선(31)은 배선 기판(30) 내부에서 적절하게 서로 접속되어 있다. 배선 기판(30) 상에는 DSP(디지털ㆍ시그널ㆍ프로세서)(32)가 접착(다이 본드)되어 있다. DSP(32)의 평면상에는 시트형의 절연성 접 착제인 스페이서(33)가 접착되고, 스페이서(33) 상에는 고체 촬상 소자(34)가 접착되어 있다. DSP(32)의 각 접속 단자는 본딩 와이어(32w)에 의해 도체 배선(31)에 전기적으로 접속되어 있고, 고체 촬상 소자(34)의 각 접속 단자는 본딩 와이어(34w)에 의해 도체 배선(31)에 전기적으로 접속되어 있다.
렌즈 보유 지지구 본체(35)는 통형이며, 일단부측의 내주부에는 렌즈(37)를 보유 지지하는 초점 조정기(36)를 구비하고, 타단부측에는 배선 기판(30)의 일면을 접착하고 있다. 렌즈 보유 지지구 본체(35)의 렌즈(37)와 고체 촬상 소자(34) 사이에는, 입사 광선 중의 적외선을 컷트하기 위해 필터 처리를 실시한 광학 필터(38)가 접착되어 있다. 초점 조정기(36)는 렌즈 보유 지지구 본체(35)에 대해 나사형으로 끼워 맞추어지고, 초점 조정기(36)가 회전함으로써 렌즈 보유 지지구 본체(35)에 대한 초점 조정기(36)의 위치가 변경된다. 렌즈(37)는 배선 기판(30)의 렌즈 보유 지지구 본체(35)가 접착된 일면을 기준으로 하여, 렌즈 보유 지지구 본체(35) 및 초점 조정기(36)(이하, 렌즈 보유 지지구라 함)에 의해 위치 결정되어 있다.
광학 장치용 모듈이 구비되는 배선 기판(30)의 치수(특히 두께 방향의 치수)는 사양치의 범위 내에 있다. 그러나, 배선 기판(30)은 제조 변동에 의한 휘어짐 및 굴곡 등을 갖고 있다. 또한, 렌즈 보유 지지구 본체(35)를 접착한 후에 있어서도, 이러한 휘어짐 및 굴곡 등은 존재하고 있다. 즉, 렌즈(37)의 위치 결정에 있어서는 위치 결정 기준이 되는 배선 기판(30)의 휘어짐 및 굴곡 등에 의해, 렌즈(37)로부터 고체 촬상 소자(34)까지의 광학 거리가 렌즈(37)의 초점 거리(f)와 일 치하지 않는 것이 있다.
도2 내지 도4는, 종래의 광학 장치용 모듈의 문제점을 도시하는 설명도이며, 각 도면에는 광학 장치용 모듈의 단면이 도시되어 있다.
도2는 배선 기판(30)의 중앙부가 볼록 상태가 된 경우를 도시하고 있다. 렌즈(37)와, 배선 기판(30)의 중앙부 및 배선 기판(30)의 중앙부에 배치되어 있는 고체 촬상 소자(34)와는 평행하게 유지되어 있지만, 배선 기판(30)의 양단부가 중앙에 대해 오목 상태가 되므로, 배선 기판(30)에 접착되어 있는 렌즈 보유 지지구 본체(35)가 배선 기판(30)의 중앙부에 대해 하방으로 이동한 상태가 된다. 즉, 렌즈(37)의 위치 결정 기준이 하방으로 이동한 상태가 된다. 이로 인해, 렌즈(37)와 고체 촬상 소자(34) 사이의 광학 거리가 렌즈(37)의 초점 거리(f)와 다르며, f - Δf[Δf는 배선 기판(30)의 두께 방향의 변형량]가 된다.
이러한 경우에는, 렌즈(37)와 고체 촬상 소자(34) 사이의 광학 거리를 렌즈(37)의 초점 거리(f)에 일치시키기 위해, 초점 조정기(36)를 회전시켜 렌즈(37)와 고체 촬상 소자(34) 사이의 광학 거리를 렌즈(37)의 초점 거리(f)로 조정한다. 즉, 초점 조정기(36)에 의해 변형량(Δf)에 상당하는 조정을 하여, 렌즈(37)의 초점 거리(f)의 위치에 고체 촬상 소자(34)가 위치하도록 조정한다.
도3은 배선 기판(30)의 중앙부가 오목 상태가 된 경우를 도시하고 있다. 렌즈(37)와 배선 기판(30)의 중앙부 및 고체 촬상 소자(34)와는 평행하게 유지되어 있지만, 배선 기판(30)의 양단부가 중앙에 대해 볼록 상태가 되므로, 배선 기판(30)에 접착되어 있는 렌즈 보유 지지구 본체(35)가 배선 기판(30)의 중앙부에 대 해 상방으로 이동한 상태가 된다. 즉, 렌즈(37)의 위치 결정 기준이 상방으로 이동한 상태가 된다. 이로 인해, 렌즈(37)와 고체 촬상 소자(34) 사이의 광학 거리가 렌즈(37)의 초점 거리(f)와 다르며, f + Δf[Δf는 배선 기판(30)의 두께 방향의 변형량]가 된다. 따라서, 초점 조정기(36)에 의해 변형량(Δf)에 상당하는 조정을 하여, 렌즈(37)의 초점 거리(f)의 위치에 고체 촬상 소자(34)가 위치하도록 조정할 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 광학 장치용 모듈은 배선 기판(30)을 렌즈(37)의 위치 결정 기준으로 하여, 렌즈 보유 지지구 본체(35)를 배선 기판(30)에 접착하고 있기 때문에, 배선 기판(30)의 휘어짐 및 굴곡 등의 변동에 의해 렌즈(37)와 고체 촬상 소자(34) 사이의 광학 거리가 렌즈(37)의 초점 거리(f)와 다른 경우가 있었다.
이 결과, 각 광학 장치용 모듈에 대해, 렌즈(37)와 고체 촬상 소자(34) 사이의 광학 거리를 렌즈(37)의 초점 거리(f)에 조정하는 조정 공정이 필요하게 되어 조정용의 고액의 설비와 작업 인원이 필요하였다. 또한, 조정에는 작업원의 숙련이 필요하였다. 또한, 렌즈 보유 지지구에 렌즈 보유 지지구 본체(35)와 초점 조정기(36)의 2개의 기구 부품이 필요하고, 렌즈 보유 지지구 또는 광학 장치용 모듈을 소형화하는 것이 구조적으로 곤란하였다. 게다가, 기구 부품이므로 대량 생산이 곤란하며, 렌즈 보유 지지구의 생산 비용이 광학 장치용 모듈의 생산 비용에 차지하는 비율이 높아, 생산 비용의 상승을 초래하고 있었다.
한편, 도4는 배선 기판(30)의 판 두께가 장소에 의해 다른 상태가 된 경우를 도시하고 있다. 도면과 같이, 배선 기판(30)의 도면 중 우단부에서는 판 두께가 두껍고, 도면 중 좌단부에서는 판 두께가 얇고, 좌우 양단부에서 판 두께가 다른 상태가 된 경우라도, 예를 들어 배선 기판(30)이 10 ㎜ 정도의 직사각형이며, 배선 기판(30)의 양단부 사이에서 발생하는 판 두께의 차가 ±0.01 ㎜ 정도라 하면, 배선 기판(30)의 판 두께는 규격 내이다.
그러나, 렌즈 보유 지지구 본체(35)를 배선 기판(30)에 접착하였을 때, 렌즈 보유 지지구는 배선 기판(30) 및 고체 촬상 소자(34)에 대해, 비스듬하게 고정되게 된다. 이 결과, 렌즈(37)의 광축과 고체 촬상 소자(34)의 수직축 사이에서 각도(θ)의 어긋남이 생기게 되고, 고체 촬상 소자(34)가 렌즈(37)를 투과한 입사광을 정확하게 수광할 수 없다. 즉, 피사체의 상을 정확하게 고체 촬상 소자(34)로 투영할 수 없다.
또한, 종래의 광학 장치용 모듈은 DSP(32)의 각 접속 단자 및 고체 촬상 소자(34)의 각 접속 단자와 도체 배선(31)이 본딩 와이어(32w) 및 본딩 와이어(34w)에 의해 전기적으로 접속되어 있었다. 이로 인해, 본딩 와이어(32w), 본딩 와이어(34w) 및 이들에 접속되는 도체 배선(31)을 배치하기 위한 스페이스가 필요하였다.
구체적으로는, DSP(32)와 고체 촬상 소자(34) 사이 및 고체 촬상 소자(34)와 광학 필터(38) 사이에 본딩 와이어(32w) 및 본딩 와이어(34w)를 배선 가능한 공간이 필요하고, 또한 배선 기판(30)의 DSP(32) 및 고체 촬상 소자(34) 주변부에 도체 배선(31)을 배치 가능한 공간이 필요하였다. 이 결과, 광학 장치용 모듈의 치수, 예를 들어 고체 촬상 소자(34)의 단부와 렌즈 보유 지지구 본체(35)의 내벽 사이의 거리(A)가 커져 광학 장치용 모듈의 대형화를 초래하고 있었다.
본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 투광성 덮개부를 고체 촬상 소자에 접착하는 접착부와, 투광성 덮개부 및 광로 획정기를 결합하는 결합부를 구비하고, 고체 촬상 소자에 관통 전극이 형성되어 있음으로써, 소형화된 광학 장치용 모듈 및 상기 광학 장치용 모듈의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 결합부에서 접착되어 있는 것, 또는 투광성 덮개부의 평면 치수가 고체 촬상 소자의 평면 치수보다 작음으로써, 더욱 소형화된 광학 장치용 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광로 획정기가 렌즈를 보유 지지함으로써, 렌즈와 고체 촬상 소자 사이의 광학 거리를 렌즈의 초점 거리에 일치시키기 위한 조정 공정이 불필요한 광학 장치용 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 관통 전극이 형성되어 있는 화상 처리 장치를 구비함으로써, 더욱 소형화되는 광학 장치용 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈은, 일면에 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자와, 상기 유효 화소 영역으로의 광로를 획정하는 광로 획정기를 구비하는 광학 장치용 모듈에 있어서, 상기 고체 촬상 소자를 관통하는 관통 전극과, 상기 유효 화소 영역에 대향하여 배치되는 투광성 덮개부를 상기 고체 촬상 소자에 접착하는 접착부와, 상기 투광성 덮개부 및 상기 광로 획정기를 결합하는 결합부를 구 비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈은, 상기 결합부는 상기 투광성 덮개부 및 상기 광로 획정기를 접착하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈은, 상기 투광성 덮개부는 상기 고체 촬상 소자의 상기 일면의 평면 치수보다 작은 평면 치수를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈은, 상기 접착부는 감광성 접착제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈은, 상기 유효 화소 영역 및 투광성 덮개부 사이에는 공간이 형성되고, 상기 접착부는 상기 일면에 있어서의 유효 화소 영역의 외주부로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈은, 상기 접착부는 상기 외주부를 밀봉하는 구성으로 하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈은, 상기 광로 획정기는 상기 유효 화소 영역에 대향하여 배치되는 렌즈를 보유 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈은, 상기 고체 촬상 소자는 배선 기판에 접착된 화상 처리 장치의 평면부에 접착되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈은, 상기 관통 전극과 상기 화상 처리 장치를 관통하는 관통 전극이 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 광학 장치용 모듈의 제조 방법은, 일면에 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자와, 상기 유효 화소 영역으로의 광로를 획정하는 광로 획정기 를 구비하는 광학 장치용 모듈의 제조 방법에 있어서, 상기 고체 촬상 소자에 관통 전극을 형성하는 단계와, 상기 유효 화소 영역에 대향하여 배치한 투광성 덮개부를 상기 고체 촬상 소자에 접착하는 단계와, 상기 투광성 덮개부에 상기 광로 획정기를 결합하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서는, 일면에 유효 화소 영역을 갖는 판형의 고체 촬상 소자에 관통 전극을 형성한다. 또한, 유효 화소 영역에 대향하여 배치되는 투광성 덮개부와 고체 촬상 소자를 접착부에서 접착한다. 또한, 유효 화소 영역으로의 광로를 획정하는 광로 획정기와 투광성 덮개부를 결합부에서 결합한다.
또한, 본 발명에 있어서는 광로 획정기와 투광성 덮개부를 결합부에서 접착한다.
본 발명에 있어서는, 투광성 덮개부의 평면 치수(예를 들어 고체 촬상 소자에 대한 투영 면적)는 고체 촬상 소자의 일면의 평면 치수(투영 면적)보다 작다. 단, 투광성 덮개부의 평면 치수는 유효 화소 영역의 평면 치수 이상일 필요가 있다.
본 발명에 있어서는, 고체 촬상 소자 및 투광성 덮개부를 접착하는 접착부는 감광성 접착제를 포함한다. 이러한 접착부는, 예를 들어 감광성 접착제 및 열 경화 수지를 혼합한 접착제가 경화된 것이다.
본 발명에 있어서는, 고체 촬상 소자 및 투광성 덮개부를 접착하는 접착부는 고체 촬상 소자의 일면에 있어서의 유효 화소 영역의 외주부로 형성되고, 또한 고체 촬상 소자와 투광성 덮개부와는 접착 후도 완전하게 밀착하는 일 없이, 이로 인 해 유효 화소 영역 및 투광성 덮개부 사이에 공간이 형성된다.
본 발명에 있어서는, 고체 촬상 소자 및 투광성 덮개부를 접착하는 접착부는 고체 촬상 소자의 일면에 있어서의 유효 화소 영역의 외주부로 형성되고, 또한 유효 화소 영역의 외주부를 밀봉하고 있다.
본 발명에 있어서는, 고체 촬상 소자의 일면에 있어서의 유효 화소 영역에 대향하여 배치되는 렌즈를 광로 획정기가 보유 지지하고 있다.
본 발명에 있어서는, 고체 촬상 소자가 접착된 평면부를 갖는 화상 처리 장치와, 화상 처리 장치가 접착된 배선 기판을 구비한다. 화상 처리 장치는, 예를 들어 고체 촬상 소자의 동작을 제어하거나, 고체 촬상 소자가 관통 전극을 통해 출력한 전기 신호를 접수하고, 접수된 전기 신호를 처리하고, 처리된 전기 신호를 배선 기판으로 출력하거나 한다.
본 발명에 있어서는, 고체 촬상 소자가 접착된 평면부를 갖는 화상 처리 장치와, 화상 처리 장치가 접착된 배선 기판을 구비한다. 또한, 화상 처리 장치를 관통하는 관통 전극을 구비하고, 고체 촬상 소자의 관통 전극과 화상 처리 장치의 관통 전극이 전기적으로 접속되어 있다. 화상 처리 장치는, 예를 들어 고체 촬상 소자의 동작을 제어하는 제어 신호를 화상 처리 장치 및 고체 촬상 소자 개개의 관통 전극을 통해 고체 촬상 소자에 입력한다. 또한, 화상 처리 장치는 고체 촬상 소자가 고체 촬상 소자 및 화상 처리 장치 개개의 관통 전극을 통해 출력한 전기 신호를 접수하고, 접수된 전기 신호를 처리하고, 처리된 전기 신호를 화상 처리 장치의 관통 전극을 통해 배선 기판으로 출력한다.
본 발명의 광학 장치용 모듈 및 광학 장치용 모듈의 제조 방법에 따르면, 일면에 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자에 관통 전극이 형성되어 있다. 이로 인해, 관통 전극을 이용하여 고체 촬상 소자를 광학 장치용 모듈 외부 또는 광학 장치용 모듈 내부의 전극 및 리드 등(예를 들어 배선 기판)에 실장할 수 있다. 이 결과, 배선용의 스페이스를 별도로 필요로 하는 와이어 본딩과 같은 배선 수단을 이용하여 고체 촬상 소자를 배선 기판에 실장할 필요가 없으므로, 광학 장치용 모듈을 소형화할 수 있다.
또한, 유효 화소 영역에 대향하여 배치되는 투광성 덮개부가 접착부에서 고체 촬상 소자에 접착되어 있다. 이로 인해, 고체 촬상 소자가 갖는 유효 화소 영역을 투광성 덮개부에서 덮을 수 있다. 이 결과, 유효 화소 영역을 예를 들어 외부의 물체와의 접촉으로부터 보호할 수 있다. 또한, 투광성 덮개부와 고체 촬상 소자와의 접착은 접착 이외의 수단(예를 들어 투광성 덮개부 및 고체 촬상 소자 사이에 적절한 결합 부재를 개재한 결합)으로 투광성 덮개부와 고체 촬상 소자를 결합시키는 경우보다 구조가 간단하며, 제조 공정이 간이하다.
게다가 또한, 유효 화소 영역으로의 광로를 획정하는 광로 획정기와 투광성 덮개부가 결합부에서 결합되어 있다. 투광성 덮개부와 고체 촬상 소자와는 접착되어 일체적으로 설치되어 있기 때문에, 광로 획정기와 투광성 덮개부가 개별적으로, 또는 투광성 덮개부와 고체 촬상 소자가 개별적으로 설치되어 있는 광학 장치용 모듈에 비해 소형화할 수 있다.
본 발명의 광학 장치용 모듈에 따르면, 광로 획정기와 투광성 덮개부를 결합 부에서 접착하고 있다. 광로 획정기와 투광성 덮개부와의 접착은, 접착 이외의 수단(예를 들어 나사 결합)으로 광로 획정기와 투광성 덮개부를 결합시키는 경우로부터 구조가 간단하고, 제조 공정이 간이하며, 광로 획정기와 투광성 덮개부 사이의 거리를 저감하여 광학 장치용 모듈을 소형화하는 것이 가능하다. 또한, 접착제로 광로 획정기와 투광성 덮개부 사이를 밀봉하는 경우에는, 광로 획정기 내에 고체 촬상 소자를 밀봉하여 외부 환경으로부터 보호할 수 있게 구성하는 것이 가능하다.
본 발명의 광학 장치용 모듈에 따르면, 투광성 덮개부는 유효 화소 영역을 덮고, 게다가 고체 촬상 소자보다도 사이즈가 작다. 이로 인해, 투광성 덮개부에 의한 유효 화소 영역의 보호 기능을 유지하면서, 광학 장치용 모듈의 소형화가 가능해지고, 특히 카메라 모듈로 한 경우에는 카메라를 더욱 소형화할 수 있다.
본 발명의 광학 장치용 모듈에 따르면, 고체 촬상 소자 및 투광성 덮개부를 접착하는 접착부가 감광성 접착제를 포함한다. 이로 인해, 감광성 접착제 또는 감광성 접착제를 포함하는 접착제를 포토 리소그래피 기술을 이용하여 고체 촬상 소자 또는 투광성 덮개부에 패턴 형성하여 경화시킴으로써, 접착부를 용이하면서 고정밀도로 효율적으로 형성할 수 있다.
본 발명의 광학 장치용 모듈에 따르면, 고체 촬상 소자 및 투광성 덮개부를 접착하는 접착부가 고체 촬상 소자의 일면에 있어서의 유효 화소 영역의 외주부로 형성되어 있다. 또, 고체 촬상 소자와 투광성 덮개부와는 접착 후도 완전하게 밀착하는 일 없이, 이로 인해 유효 화소 영역 및 투광성 덮개부 사이에 공간이 형성되어 있다. 이 결과, 광학 장치용 모듈로의 입사광은 투광성 덮개부를 투과하고 나서 유효 화소 영역으로 도달하기까지의 동안에 공간을 투과하는 것뿐이며, 예를 들어 접착부를 투과하는 일이 없다. 가령, 유효 화소 영역 및 투광성 덮개부 사이에 접착부가 형성되어 있는 경우, 입사광이 접착부를 투과함에 따른 감쇠 및 산란 등의 광 손실이 생긴다. 즉, 본 발명의 광학 장치용 모듈은 유효 화소 영역 상에 접착부를 갖는 광학 장치용 모듈과 비교하여 광학적으로 유리하다.
본 발명의 광학 장치용 모듈에 따르면, 고체 촬상 소자 및 투광성 덮개부를 접착하고 있는 접착부가 고체 촬상 소자의 일면에 있어서의 유효 화소 영역의 외주부를 밀봉하고 있다. 이로 인해, 접착부가 고체 촬상 소자와 투광성 덮개부 사이를 밀봉하고, 유효 화소 영역에 대한 습기의 침입, 더스트(쓰레기, 먼지 등)의 부착 등을 방지할 수 있다. 이 결과, 고체 촬상 소자의 신뢰성을 향상할 수 있거나, 광학 장치용 모듈의 신뢰성을 향상할 수 있다. 또, 고체 촬상 소자 및 투광성 덮개부의 접착 후는 유효 화소 영역을 별도로 보호할 필요가 없기 때문에, 광학 장치용 모듈의 제조 공정을 간이하게 할 수 있어 제조 비용을 저비용화할 수 있다.
본 발명의 광학 장치용 모듈에 따르면, 광로 획정기가 고체 촬상 소자의 일면에 있어서의 유효 화소 영역에 대향하여 배치되는 렌즈를 보유 지지한다. 또, 광로 획정기는 결합부에서 투광성 덮개부와 결합되어 있고, 투광성 덮개부는 유효 화소 영역에 대향하여 배치되고, 접착부에서 고체 촬상 소자에 접착되어 있다. 이로 인해, 광로 획정기로 보유 지지된 렌즈의 위치 결정 기준으로서 투광성 덮개부를 이용할 수 있다.
이 경우, 렌즈와 고체 촬상 소자 사이의 위치 관계를 정확하면서 정밀하게 고정할 수 있다. 즉, 투광성 덮개부를 기준으로 렌즈와 고체 촬상 소자와의 광학 거리를 렌즈의 초점 거리에 정밀하게 일치시키고, 또한 렌즈와 고체 촬상 소자를 평행하게 배치하는 것, 즉 렌즈의 광축과 고체 촬상 소자(구체적으로는 유효 화소 영역)의 표면에 대한 수직축을 정밀하게 일치시킬 수 있다. 또한, 배선 기판이 변형된 경우라도 고체 촬상 소자와 렌즈 사이의 광학 거리를 조정할 필요가 없다. 또, 배선 기판의 판 두께가 다른 경우라도 렌즈의 광축과 고체 촬상 소자의 수직축을 일치시킬 수 있다. 이 결과, 피사체의 상을 고체 촬상 소자로 정확하게 투영할 수 있다.
따라서, 본 발명의 광학 장치용 모듈은 렌즈와 고체 촬상 소자와의 광학 거리를 조정하기 위해 종래의 광학 장치용 모듈에 있어서 필요하였던 초점 조정기가 불필요하고, 또한 초점 조정기를 이용한 조정 공정이 불필요하다. 게다가, 초점 조정기가 불필요해지기 때문에, 구성 부품수를 삭감할 수 있어 광학 장치용 모듈을 소형화(박형, 경량화)할 수 있다. 또, 초점 조정기를 이용한 초점 조정 공정이 불필요해지기 때문에, 제조 설비의 간략화 및 제조 공정의 간략화를 행할 수 있어 수율 향상, 재료비 및 생산 비용의 저감, 저가격화가 가능해진다.
본 발명의 광학 장치용 모듈에 따르면, 배선 기판, 화상 처리 장치, 고체 촬상 소자 및 투광성 덮개부가 접착에 의해 적층되고, 투광성 덮개부가 광로 획정기와 결합하고 있으므로, 광학 장치용 모듈을 소형화할 수 있다. 또, 배선용의 스페이스를 별도로 필요로 하는 와이어 본딩과 같은 배선 수단을 이용하여 고체 촬상 소자를 배선 기판에 실장할 필요가 없으므로, 광학 장치용 모듈을 더욱 소형화할 수 있다.
본 발명의 광학 장치용 모듈에 따르면, 배선 기판과, 관통 전극이 형성된 화상 처리 장치와, 화상 처리 장치의 관통 전극에 접속된 관통 전극이 형성된 고체 촬상 소자와, 투광성 덮개부가 접착에 의해 적층되고, 투광성 덮개부가 광로 획정기와 결합하고 있으므로, 광학 장치용 모듈을 소형화 할 수 있다. 또, 배선용의 스페이스를 별도로 필요로 하는 와이어 본딩과 같은 배선 수단을 이용하여 고체 촬상 소자 및 화상 처리 장치를 배선 기판에 실장할 필요가 없으므로, 광학 장치용 모듈을 더욱 소형화할 수 있는 등, 본 발명은 우수한 효과를 발휘한다.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적들은 첨부된 도면에 따른 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이하, 본 발명을 그 실시 형태를 도시한 도면에 의거하여 상세하게 서술한다. 본 실시 형태에 있어서는, 렌즈 일체형의 광학 장치용 모듈을 예시하지만, 이에 한정되는 것이 아니다.
도5는, 본 발명에 관한 광학 장치용 모듈(20)의 구성을 도시하는 단면도이다. 또한, 도6은 광학 장치용 모듈(20)이 구비되는 촬상부(100)의 하나의 구성을 도시하는 평면도이며, 도7은 도6에 있어서의 II-II선의 단면도이다. 광학 장치용 모듈(20)의 구성을 도시하는 평면도(도5에 대응하는 평면도)는 생략한다.
촬상부(100)는 직사각형 판형의 고체 촬상 소자(1)와, 고체 촬상 소자(1)에 대해 접착부(4)를 통해 적층된 직사각형 판형의 투광성 덮개부(5)를 구비한다. 고체 촬상 소자(1)는 일면의 중앙부에 광전 변환을 행하기 위한 유효 화소 영역(2)이 형성되어 있다. 이하에서는, 고체 촬상 소자(1)의 유효 화소 영역(2)이 형성되어 있는 일면을 표면이라 하고, 다른 면을 이면이라고 한다. 또한, 투광성 덮개부(5)의 고체 촬상 소자(1)측의 일면을 이면이라 하고, 다른 면을 표면이라고 한다.
고체 촬상 소자(1)에는 유효 화소 영역(2)으로 광전 변환된 전기 신호를 외부로 취출하기 위한 접속 단자로서, 고체 촬상 소자(1)를 관통하는 복수의 관통 전극(3, 3, …)이 형성되어 있다. 관통 전극(3, 3, …)은 구리와 같은 도전성 재료를 이용하여 이루어지고, 유효 화소 영역(2)으로부터 적절한 길이로 이격하여, 유효 화소 영역(2)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 관통 전극(3, 3, …)끼리도 적절한 길이로 이격하고 있다. 이러한 관통 전극(3, 3, …)의 개수 및 배치는, 유효 화소 영역(2)에 대한 배선의 필요성에 따라서 설정되어 있다.
투광성 덮개부(5)는 유리 및 합성 수지 등의 투광성 재료로 이루어지고, 유효 화소 영역(2)에 대향 배치됨으로써 유효 화소 영역(2)을 덮는다. 이로 인해 투광성 덮개부(5)는 유효 화소 영역(2)이 예를 들어 외부의 물체와 접촉하여 손상되는 트러블을 방지하고 있다. 또, 투광성 덮개부(5)의 평면 치수(사이즈)는 고체 촬상 소자(1)의 표면의 평면 치수(사이즈)보다 작게 형성되어 있다. 이로 인해, 촬상부(100)[또는 광학 장치용 모듈(20)]의 소형화를 도모할 수 있고, 특히 카메라 모듈로 한 경우에는 휴대성이 좋은 소형화된 카메라가 구성된다.
접착부(4)는 감광성 접착제 및 열 경화 수지를 혼합한 접착제를 이용하여 이루어진다. 또한, 접착부(4)는 고체 촬상 소자(1)의 표면에 대해, 관통 전극(3, 3, …)의 형성 위치보다도 유효 화소 영역(2)측에, 게다가 유효 화소 영역(2)으로부터 이격하여 유효 화소 영역(2)의 외주부 전부로 형성되어 있다. 또한, 접착부(4)는 투광성 덮개부(5)의 이면에 대해, 투광성 덮개부(5)의 주연부 전부로 형성되어 있다. 이러한 접착부(4)는 고체 촬상 소자(1) 및 투광성 덮개부(5) 사이를 밀봉함으로써 유효 화소 영역(2)의 외주부를 완전하게 밀봉하고 있다. 이로 인해, 고체 촬상 소자(1)와 투광성 덮개부(5)와의 접착 후는 유효 화소 영역(2)으로의 습기의 침입 및 더스트의 침입 부착 등에 의한 유효 화소 영역(2)에서의 불량의 발생이 방지되고, 제조 수율이 향상되고, 고체 소자(1)[또는 광학 장치용 모듈(20)]의 신뢰성이 향상된다.
또한, 접착부(4)는 유효 화소 영역(2)에는 형성되어 있지 않고, 이로 인해 밀봉된 고체 촬상 소자(1) 및 투광성 덮개부(5) 사이에는 공간이 형성되어 있다. 즉, 유효 화소 영역(2)과 투광성 덮개부(5) 사이에는 접착부(4)가 개재되지 않는다. 이 결과, 외부로부터 광학 장치용 모듈(20)로의 입사광은 투광성 덮개부(5)를 통과하고, 접착부(4)에 입사하여 감쇠 및 산란 등의 광 손실을 발생시키는 일 없이, 유효 화소 영역(2)으로 도달한다. 고체 촬상 소자(1)는 입사광을 내부에 취입하고, 유효 화소 영역(2)에 배치된 유효 화소(수광 소자)에 의해 수광(광 검출)을 한다. 고체 촬상 소자(1)에 있어서는, 관통 전극(3)이 고체 촬상 소자(1)의 표면측과 이면측을 전기적으로 접속하고 있기 때문에, 고체 촬상 소자(1)에 있어서의 광전 변환에 의해 생긴 전기 신호는, 관통 전극(3)을 통해 고체 촬상 소자(1) 외부로 출력된다.
또, 투광성 덮개부(5)의 표면에 적외선 차단막을 형성하여, 투광성 덮개부 (5)에 외부로부터 입사하는 적외선을 차단하는 광학 필터로서의 기능을 추가해도 좋다. 이러한 투광성 덮개부(5)가 장착된 고체 촬상 소자(1)는 카메라, 비디오 레코더 카메라 등의 광학 장치에 탑재하는 고체 촬상 소자(1)로서 적합하다. 또한, 투광성 덮개부(5)는 컬러 필터를 형성해도 좋다.
도8은 촬상부(100)의 다른 구성을 도시하는 평면도이며, 도9는 도8에 있어서의 IV-IV선의 단면도이다. 도8, 도9에 도시한 촬상부(100)는, 기본적으로는 도6, 도7에 도시한 촬상부(100)와 마찬가지의 구성이지만, 투광성 덮개부(5) 대신에 고체 촬상 소자(1)보다 큰 평면 치수(도면 상 가로 방향의 치수)를 갖는 투광성 덮개부(51)를 구비하고 있다. 이러한 촬상부(100)는, 예를 들어 고체 촬상 소자(1)에 대해 큰 평면 치수를 갖는 투광성 덮개부(51)를 접착할 필요가 있는 경우에 이용된다. 이하에서는, 도6, 도7에 도시한 촬상부(100)를 구비하는 도5에 도시한 바와 같은 광학 장치용 모듈(20)을 설명한다.
광학 장치용 모듈(20)은 촬상부(100) 외에, 화상 처리 장치인 DSP(8)와, 배선 기판(6)과, 촬상부(100)의 고체 촬상 소자(1)로 형성되어 있는 유효 화소 영역(2)으로의 광로를 획정하는 광로 획정기(10)를 구비한다. 배선 기판(6)은 양면에 도체 배선(7)이 패턴 형성되고, 도체 배선(7)은 배선 기판(6) 내부에서 적절하게 서로 접속되어 있다.
DSP(8)는 판형의 반도체 칩이며, DSP(8)를 관통하고, 또한 DSP(8)의 양면으로부터 약간 돌출되어 있는 복수의 관통 전극(14, 14, …)이 형성되어 있다. 관통 전극(14, 14, …)은 구리와 같은 도전성 재료를 이용하여 이루어지고, 관통 전극 (14, 14, …)의 개수 및 배치는 고체 촬상 소자(1)의 관통 전극(3, 3, …) 및 도체 배선(7)에 대응하고 있다. 여기서, 관통 전극(14, 14, …)의 돌출 높이는, 예를 들어 종래의 광학 장치용 모듈이 구비되는 본딩 와이어의 높이보다도 낮다. 관통 전극(14, 14, …)의 돌출 부분은, 도5 및 후술하는 도12 내지 도17에서는 고체 촬상 소자(1)측의 일면[이하, DSP(8)의 표면이라 함]에 있어서의 돌출 부분만 도시하고 있고, 다른 면[DSP(8)의 이면]에 있어서의 돌출 부분은 도시하고 있지 않다.
고체 촬상 소자(1)의 이면과 DSP(8)의 표면(평면부)과는 접착부(9)를 통해 접착하고 있고, 고체 촬상 소자(1)의 관통 전극(3, 3, …)과 DSP(8)의 관통 전극(14, 14, …)과는 전기적으로 접속하고 있다. 또한, DSP(8)의 이면과 배선 기판(6)의 일면[이하, 배선 기판(6)의 표면이라 함]과는 접착부(15)를 통해 접착하고 있고, DSP(8)의 관통 전극(14, 14, …)과 배선 기판(6)의 표면으로 형성된 도체 배선(7)과는 전기적으로 접속하고 있다. 이상과 같이, 고체 촬상 소자(1)[또는 촬상부(100)], DSP(8) 및 배선 기판(6)은 접착부(9, 15)를 통해 적층되어 있다.
DSP(8)는 관통 전극(14, 14, …) 및 관통 전극(3, 3, …)을 통해 고체 촬상 소자(1)로 제어 신호를 전송함으로써, 화상 처리 장치로서 고체 촬상 소자(1)의 동작을 제어한다. 또한, DSP(8)는 고체 촬상 소자(1)가 관통 전극(3, 3, …)을 통해 출력한 전기 신호를 관통 전극(14, 14, …)을 통해 접수하고, 접수된 전기 신호를 처리하고, 처리된 전기 신호를 관통 전극(14, 14, …)을 통해 도체 배선(7)으로 출력한다. 또한, DSP(8)가 출력된 전기 신호는 도체 배선(7)을 통해 외부로 출력된다.
광로 획정기(10)는 통형이며, DSP(8) 및 촬상부(100)를 내부에 수납하고 있다. 광로 획정기(10)의 일단부측 개구는 촬상부(100)의 투광성 덮개부(5)에 내부측으로부터 폐쇄되고, 타단부측 개구는 DSP(8) 및 촬상부(100)가 적층된 배선 기판(6)에 외부측으로부터 폐쇄되어 있다. 이 경우, 광로 획정기(10)와 투광성 덮개부(5)와는 결합부(11)에 있어서 결합되어 있다. 결합부(11)는 광로 획정기(10)의 내벽과 투광성 덮개부(5)의 표면의 주연부를 접착하여 광로 획정기(10) 및 투광성 덮개부(5) 사이를 밀봉하고 있다.
또한, 이 경우 광로 획정기(10)와 배선 기판(6)과는 조정부(12)를 통해, 적절한 길이로 이격하여 결합되어 있다. 조정부(12)는 광로 획정기(10)의 단부와 배선 기판(6)의 표면의 주연부를 접착제로 접착하여 광로 획정기(10) 및 배선 기판(6) 사이를 밀봉하고 있지만, 접착제가 경화된 후도 적절한 유연성을 갖는다. 이로 인해, 조정부(12)는 배선 기판(6)이 휘어짐 및 굴곡 등을 갖는 경우에 또는 배선 기판(6)에 휘어짐 및 굴곡 등이 생긴 경우에, 광로 획정기(10)의 단부와 배선 기판(6)의 표면 사이의 거리를 자동적으로 조정한다. 여기서, 결합부(11)로부터 배선 기판(6)까지의 거리는 결합부(11)로부터 조정부(12)측의 광로 획정기(10) 단부까지의 거리보다도 길다. 이로 인해, 조정부(12)를 설치하지 않는 경우, 광로 획정기(10)의 단부와 배선 기판(6)의 표면 사이에는 공극이 마련된다. 조정부(12)는 이 공극을 밀봉하고 있다.
이와 같이, 광로 획정기(10) 및 투광성 덮개부(5) 사이와 광로 획정기(10) 및 배선 기판(6) 사이가 밀봉되어 있으므로, DSP(8) 및 고체 촬상 소자(1)는 광로 획정기(10)에 밀폐되어 외부 환경으로부터 보호된다. 즉, 광로 획정기(10)는 광로획정 기능 외에, DSP(8) 및 고체 촬상 소자(1)의 보호 기능도 갖는다.
또한, 광로 획정기(10)는 그 일단부측 개구의 내주에 있어서 렌즈(13)를, 렌즈(13)가 투광성 덮개부(5)를 통해 고체 촬상 소자(1)의 유효 화소 영역(2)에 대향 배치되도록 하여 보유 지지하고 있다. 즉, 광로 획정기(10)는 렌즈 보유 지지 기능을 갖는다. 이 경우, 렌즈(13)로부터 고체 촬상 소자(1)까지의 광학 거리는 렌즈(13)의 초점 거리(f)와 일치하고 있다. 또, 광로 획정기(10)가 셔터 기능도 갖는 구성이라도 좋다.
이상과 같은 광학 장치용 모듈(20)은 고체 촬상 소자(1) 및 DSP(8)에 관통 전극(3, 3, …) 및 관통 전극(14, 14, …)이 형성되어 있기 때문에, 본딩 와이어의 형성은 불필요하다. 이로 인해, 고체 촬상 소자(1), DSP(8) 및 배선 기판(6)의 적층 구조에 본딩 와이어 배치용의 스페이스를 마련할 필요가 없다. 이 결과, 광학 장치용 모듈(20)의 치수, 예를 들어 고체 촬상 소자(1)의 단부와 광로 획정기(10)의 내벽 사이의 거리(a)가 작아진다. 또한, 예를 들어 고체 촬상 소자(1)와 DSP(8) 사이에 스페이서를 통해 본딩 와이어 배치용의 스페이스를 마련할 필요가 없으므로 고체 촬상 소자(1) 및 DSP(8) 사이의 거리가 단축된다.
또한, 고체 촬상 소자(1)에 접착된 투광성 덮개부(5)와 광로 획정기(10)가 결합부(11)에 있어서 결합되어 있다. 이 결과, 고체 촬상 소자(1)와 투광성 덮개부(5)가 접착되어 있지 않은 광학 장치용 모듈 및 투광성 덮개부(5)와 광로 획정기(10)가 결합되어 있지 않은 광학 장치용 모듈에 비해 광학 장치용 모듈(20)은 박형 화 및 공간 절약화되어 있다.
또, DSP(8)에는 관통 전극(14, 14, …)을 설치하지 않고, DSP(8)가 종래와 같이 본딩 와이어를 이용하여 도체 배선(7)에 접속되는 구성이라도 좋다. 이 경우라도, 고체 촬상 소자(1)에 대해 본딩 와이어를 설치하지 않기 때문에, 종래의 광학 장치용 모듈보다는 소형화된 광학 장치용 모듈(20)이 얻어진다. 또한, 배선 기판(6)의 표면에 대해, DSP(8) 및 도체 배선(7)의 다른 저항기와 같은 수동 부품을 설치해도 좋다.
도10a 내지 도10c는 광학 장치용 모듈(20)의 제조 방법의 설명도이며, 광학 장치용 모듈(20)에 구비되는 촬상부(100)의 제조 공정에 있어서의 단면도를 도시하고 있다. 촬상부(100)는 1개씩 제조해도 좋고, 반도체 웨이퍼에 복수개를 동시적으로 제조해도 좋다. 이하에서는, 주로 1개의 촬상부(100)의 제조 공정에 주목하여 설명한다.
우선, 실리콘을 이용하여 이루어지는 반도체 기판의 일면에 유효 화소 영역(2)을 형성하고, 반도체 기판을 고체 촬상 소자(1)로 이루어진다(도10a). 다음에, 고체 촬상 소자(1)에 유효 화소 영역(2)으로부터 이격하여, 고체 촬상 소자(1)의 표면으로부터 이면까지를 관통하는 관통 전극(3, 3, …)을 형성한다(도10b). 관통 전극(3, 3, …)은, 예를 들어 고체 촬상 소자(1)에 관통 구멍을 형성하고 나서 관통 구멍의 내부에 대해 구리와 같은 금속 재료를 퇴적시킴으로써 형성한다. 금속 재료의 퇴적은 도금 또는 인쇄 및 경화에 의해 행한다. 또, 고체 촬상 소자(1)보다도 두꺼운 반도체 기판의 표면측에 비관통의 구멍부를 마련하고, 마련된 구멍부 에 금속 재료를 퇴적시킨 후, 반도체 기판을 연마하여 이면측의 반도체를 제거함으로써, 고체 촬상 소자(1) 및 관통 전극(3, 3, …)을 형성해도 좋다.
또한, 유효 화소 영역(2)의 외주부 전부에 접착제(40)를 도포한다(도10c). 접착제(40)는 감광성 접착제(예를 들어 아크릴계 수지인 UV 경화 수지)와 열 경화 수지(예를 들어 에폭시계 수지)를 혼합하여 이루어지는 접착제를 고체 촬상 소자(1)의 표면에 균일하게 도포한 후, 포토 리소그래피 기술을 이용하여 패턴 형성(패터닝)을 행함으로써 형성된다. 여기서, 복수의 고체 촬상 소자(1, 1, …)가 반도체 웨이퍼 상태에 있는 경우에는, 복수의 고체 촬상 소자(1, 1, …)의 각각에 대해 접착제(40, 40, …)를 동시에 도포한다. 이로 인해, 접착제(40, 40, …)가 효율적으로 도포된다.
마지막으로, 접착제(40)에 대해 투광성 덮개부(5)를 적재하고, 접착제(40)를 경화시켜 접착부(4)로 이루어짐으로써, 촬상부(100)를 형성한다(도7).
열 경화 수지에 감광성 접착제가 혼합된 접착제는 감광성을 갖기 위해, 접착제(40)의 패터닝은 포토 리소그래피 기술로 노광 및 현상 등의 처리를 함으로써, 용이하면서 고정밀도로 실행 가능하다. 이 결과, 고체 촬상 소자(1)의 표면에 있어서의 유효 화소 영역(2) 이외의 영역이 좁은 경우라도, 고정밀도로 접착부(4)가 형성된다. 또, 접착부(4)의 형성 방법으로서는 포토 리소그래피 기술을 이용하는 방법 외에, 접착제(예를 들어 에폭시 수지)를 인쇄법으로 패터닝하는 방법, 접착제를 디스펜스법으로 패터닝하는 방법, 프레임 형상으로 형성한 접착 시트를 이용하는 방법 등이 있고, 필요에 따라서 어느 하나의 방법을 적절하게 선택하여 좋다.
또, 접착부(40)를 투광성 덮개부(5)의 이면에 도포하고, 접착부(40)가 도포된 투광성 덮개부(5)를 고체 촬상 소자(1)에 장착하는 순서라도 좋다. 이 경우, 복수의 투광성 덮개부(5, 5, …)가 개별로 절단되기 전의 투광성 판재[투광성 덮개부(5)의 모재]의 상태에 있을 때, 복수의 투광성 덮개부(5, 5, …)의 각각에 대해 접착제(40, 40, …)를 동시에 도포함으로써 접착제(40, 40, …)를 효율적으로 도포한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 투광성 덮개부(5)를 고체 촬상 소자(1)에 대해 개별로 접착하고 있지만, 복수의 고체 촬상 소자(1, 1, …)가 웨이퍼 상태에 있는 경우에는, 고체 촬상 소자(1, 1, …)에 투과성 판재[투광성 덮개부(5)의 모재]를 대향 배치하여 고체 촬상 소자(1, 1, …)와 투과성 판재를 동시에 접착하고, 투과성 판재를 고체 촬상 소자(1)에 대응하여 절단함으로써 각 촬상부(100)를 형성한다.
도11 내지 도14는, 광학 장치용 모듈(20)의 제조 방법의 설명도이며, 광학 장치용 모듈(20)의 각 제조 공정에 있어서의 단면도를 도시하고 있다. 도면 중 부호 21은 다연 배선 기판이며, 다연 배선 기판(21)은 복수의 광학 장치용 모듈(20, 20, …)에 1 : 1 대응하는 배선 기판(6, 6, …)을, 매트릭스형, 긴 형상 등에 연결한 것이다. 다연 배선 기판(21)을 이용하는 경우, 각 배선 기판(6)에 대응시켜 광학 장치용 모듈(20)을 동시적으로 제조할 수 있다. 이 경우, 광학 장치용 모듈(20, 20, …)의 제조 효율이 향상되고, 또한 광학 장치용 모듈(20, 20, …)의 특성이 균일화된다.
다연 배선 기판(21)은 분할선(6a)에 있어서 개개의 배선 기판(6)에 대응하는 영역으로 구분되고, 최종적으로는 분할선(6a)에 있어서 분할되어 개개의 배선 기판(6)[개개의 광학 장치용 모듈(20)]으로 분리된다. 이하, 다연 배선 기판(21)을 이용하여 복수의 광학 장치용 모듈(20, 20, …)을 동시적으로 제조하는 공정에 대해 설명한다. 또, 다연 배선 기판(21)을 이용하지 않고, 처음부터 각각으로 분리된 개별로 배선 기판(6)에 의해 광학 장치용 모듈(20)을 제조해도 좋다.
우선, 다연 배선 기판(21)으로서 기계적 강도를 유지하기 위해 0.05 내지 2.00 ㎜ 정도의 두께를 갖는 세라믹 기판, 유리 에폭시 수지 기판, 알루미나 기판 등을 준비하고, 다연 배선 기판(21)의 양면에 개개의 배선 기판(6)에 대응시켜 도체 배선(7)을 패턴 형성한다(도11). 도체 배선(7)은 목적으로 하는 광학 장치용 모듈(20, 20, …)의 사양에 따라서 적절하게 설계되고, 하나의 배선 기판(6)의 양면으로 형성된 도체 배선(7)은 배선 기판(6)의 내부에 있어서 서로 접속하도록 처리된다(도시되지 않음). 다른 배선 기판(6, 6, …)에 대해서도, 동시적으로 마찬가지의 처리가 이루어진다. 이하에서는 1개의 배선 기판(6)에 있어서의 제조 공정에 주목하여 설명한다.
도체 배선(7)의 형성 후, 배선 기판(6)의 표면에 관통 전극(14, 14, …)이 형성된 DSP(8)를, 접착부(15)를 통해 접착함으로써 배선 기판(6)에 대해 DSP(8)를 실장한다(도12). 우선, DSP(8)에 양면으로부터 적절하게 돌출하고 있는 복수의 관통 전극(14, 14, …)을 미리 형성해 둔다. 여기서, 관통 전극(14, 14, …)의 돌출 부분은 관통 전극(3, 3, …) 또는 도체 배선(7)과 접촉하여 전기적으로 접속하기 위해 설치된다. 또, 관통 전극(14, 14, …)에 돌출 부분을 설치하는 대신에, 관통 전극(3, 3, …) 및 도체 배선(7)에 돌출 부분을 설치해도 좋다.
다음에, 배선 기판(6)의 표면에 시트형의 이방 도전성 접착제를 적재하고, 적재된 이방 도전성 접착제 상에 DSP(8)의 관통 전극(14, 14, …)과 배선 기판(6) 표면상의 도체 배선(7)과의 위치를 맞춰 DSP(8)를 적재한다. 마지막으로, DSP(8) 및 배선 기판(6)을 가압하여 관통 전극(14, 14, …) 및 배선 기판(6)을 접촉시켜 관통 전극(14, 14, …) 및 배선 기판(6)을 전기적으로 접속하고, 또한 이방 도전성 접착제를 경화시켜 접착부(15)로 이루어져 DSP(8) 및 배선 기판(6)을 고정한다.
DSP(8)의 실장 후, DSP(8)의 표면에 접착부(9)를 통해 촬상부(100)를 접착함으로써 배선 기판(6)에 대해 고체 촬상 소자(1)를 실장한다(도13). 우선, DSP(8)의 표면에 시트형의 이방 도전성 접착제를 적재하고, 적재된 이방 도전성 접착제 상에 고체 촬상 소자(1)의 관통 전극(3, 3, …)과 DSP(8)의 관통 전극(14, 14, …)과의 위치를 맞춰 촬상부(100)를 적재한다. 다음에, 촬상부(100) 및 DSP(8)를 가압하여 관통 전극(3, 3, …) 및 관통 전극(14, 14, …)을 접촉시켜 전기적으로 접속하고, 또한 이방 도전성 접착제를 경화시켜 접착부(9)가 되어 고체 촬상 소자(1) 및 DSP(8)를 고정한다.
고체 촬상 소자(1)의 실장시, 고체 촬상 소자(1)는 이미 백케이싱되어 촬상부(100)로 되어 있다. 이로 인해, 광학 장치용 모듈(20)의 제조시에, 유효 화소 영역(2)의 파손 및 더스트 부착 등이 방지되고, 이 결과 크린도가 낮은 생산 환경 하에서도 광학 장치용 모듈(20)의 제조 수율이 향상되고, 광학 장치용 모듈(20)의 신뢰성이 향상된다. 또한, 유효 화소 영역(2)을 별도로 보호할 필요가 없기 때문에, 광학 장치용 모듈(20)의 제조가 간이해져 광학 장치용 모듈(20)의 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또, DSP(8)의 관통 전극(14, 14, …)과 배선 기판(6)의 도체 배선(7)이 위치적으로 일치하지 않는 경우, 적어도 어느 쪽이든 한 쪽을 재배선함으로써, 접속 전에 양자를 일치시켜 둘 필요가 있다. 또한, 고체 촬상 소자(1)의 관통 전극(3, 3, …)과 DSP(8)의 관통 전극(14, 14, …)이 위치적으로 일치하지 않는 경우도 마찬가지로 하여 접속 전에 양자를 일치시켜 둘 필요가 있다.
고체 촬상 소자(1)의 실장 후, 광로 획정기(10)를 장착하여 광학 장치용 모듈(20)을 형성한다(도14). 이 경우, 우선 일단부에 미리 렌즈(13)가 일체적으로 장착되어 있는 통형의 광로 획정기(10)를 준비한다. 다음에, 투광성 덮개부(5)의 표면의 주연부에 접착제를 도포하고, 투광성 덮개부(5)에 대해 렌즈(13)를 적절하게 위치 결정하고 나서 투광성 덮개부(5) 표면과 광로 획정기(10) 내주를 접촉시키고, 접착제를 경화시켜 결합부(11)로 이루어진다. 여기서, 투광성 덮개부(5)에 도포하는 접착제는 결합부(11)의 두께를 저감하기 위해, 투광성 덮개부(5)에 대해 얇게 도포할 수 있게 점도를 조정한 합성 수지(예를 들어 에폭시계 수지)를 이용한다. 또, 투광성 덮개부(5)의 형상에 대응하여 ロ자형의 프레임형에 미리 형성하고 있는 시트형의 접착제를 이용해도 좋다.
결합부(11)에서 투광성 덮개부(5)와 광로 획정기가 결합되었을 때, 렌즈(13)로부터 고체 촬상 소자(1)[유효 화소 영역(2)]까지의 광학 거리가 렌즈(13)의 초점 거리(f)와 일치한다. 또한, 광로 획정기(10)의 타단부와 배선 기판(6) 사이에는 적절한 공극이 마련된다. 이로 인해, 마지막으로 이 공극에 접착제를 주입하여 경화시켜 조정부(12)가 된다. 또, 투광성 덮개부(5) 및 배선 기판(6)의 양쪽에 접착제를 도포하고 나서 광로 획정기(10)를 장착하는 순서라도 좋다.
이상과 같이 하여 다연 배선 기판(21)에는 배선 기판(6, 6, …)의 각각에 대응하여 복수의 광학 장치용 모듈(20, 20, …)이 복수 형성된다. 이 후, 다연 배선 기판(21)을 분할선(6a, 6a, …)에 있어서, 다이싱, 루터, 프레스 금형 등을 이용하여 분할(절단)하고 개편화함으로써, 개개의 광학 장치용 모듈(20)(도5)이 형성된다.
본 실시 형태에 있어서는, 결합부(11)로부터 배선 기판(6)까지의 거리가 결합부(11)로부터 조정부(12)측의 광로 획정기(10) 단부까지의 거리보다도 길기 때문에, 광로 획정기(10)의 장착시에 광로 획정기(10) 단부와 배선 기판(6)이 먼저 접촉하여 광로 획정기(10) 내주와 투광성 덮개부(5)가 충분히 접촉 또는 근접할 수 없고, 광로 획정기(10) 및 투광성 덮개부(5) 사이에 공극, 접착 불량, 박리 등이 생기는 것을 방지하고 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서의 배선 기판(6)은 광로 획정기(10)의 개구를 외부로부터 폐쇄하는 구성이지만, 배선 기판(6)이 광로 획정기(10)에 수용되어 광로 획정기(10)의 개구를 내부로부터 폐쇄하는 구성이라도 좋다. 이 경우, 광로 획정기(10)와 배선 기판(6)이 접촉하지 않기 때문에, 광로 획정기(10) 내주와 투광성 덮개부(5)가 확실하게 접촉 또는 근접한다. 단, 광학 장치용 모듈(20)을 평면적인 배선 기판에 실장하는 경우, 적어도 배선 기판(6)의 이면의 도체 배선(7)은 광로 획정기(10)의 외부로 노출되어 있을 필요가 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서는 렌즈(13)와 일체적인 광로 획정기(10)를 장착하기 때문에, 렌즈(13)와 광로 획정기(10)가 별도의 부재인 경우보다도 광학 장치용 모듈(20)의 소형화가 가능하고, 광로 획정기(10)에 대해 렌즈(13)를 장착하는 공정이 생략된다. 또한, 렌즈(13)와 고체 촬상 소자(1)와의 위치 결정이 간략화 및 정밀화되고, 이로 인해 광학 장치용 모듈의 광학 특성의 균일화를 도모할 수 있다.
또, 광로 획정기(10)로서 개개의 배선 기판(6)에 대응한 광로 획정기(10)를 각각에 장착하는 대신에, 다연 배선 기판(21)에 대응한 복수의 광로 획정기(10, 10, …)를 서로 연결한 다연 광로 획정기를 장착하고, 후에 개별로 분리시켜도 좋다. 또, 렌즈(13)와 광로 획정기(10)가 별도의 부재이며, 렌즈(13)와 광로 획정기(10)를 별도 조립하는 구성으로 한 경우에는, 광학 장치용 모듈(20)마다 렌즈(13)의 사양을 변경 가능하게 되어 광학 장치용 모듈(20)의 범용성이 향상된다.
또한, 결합부(11)에 있어서의 결합 수단은 접착으로 한정되지 않고, 예를 들어 투광성 덮개부(5)와 광로 획정기(10)가 나사에 의한 끼워 맞춤(나사 맞춤), 끼워 넣음 기구 등에 의해 서로에 끼워 맞추도록 해도 좋다. 즉, 투광성 덮개부(5)(의 표면)를 렌즈(13)의 위치 결정 기준으로서 투광성 덮개부(5)와 광로 획정기(10)를 결합할 수 있으면 어떠한 결합 방법이라도 좋다. 또한, 광로 획정기(10)는 렌즈(13)의 보유 지지와 투광성 덮개부(5)로의 결합이 가능한 구성이면 좋다. 본 실 시 형태에 있어서의 광학 장치용 모듈(20)은 광로 획정기(10)를 구비하고 있으면 좋고, 종래의 광학 장치용 모듈과 같이 광로 획정기 및 초점 조정기로 구성되는 렌즈 보유 지지구는 불필요하다. 이로 인해, 광학 장치용 모듈(20)의 구조가 간단해져 소형(경량)화 및 저비용화가 실현된다.
본 실시 형태로서는 도체 배선(7)을 배선 기판(6)의 양면으로 형성하고 있다. 이 경우, 배선 기판(6)의 이면으로부터 외부와의 접속을 하기 위한 접속 단자를 취출할 수 있으므로, 광학 장치용 모듈(20)의 실장 밀도가 향상된다. 또, 도체 배선(7)은 배선 기판(6)의 한 쪽 면으로만 형성해도 좋다.
또한, 본 실시 형태의 DSP(8)는 반도체 칩이지만, 이에 한정되지 않고 반도체 칩이 수지 밀봉된 칩 사이즈 패키지라도 좋다. 이 경우, DSP(8)의 본체인 반도체 칩이 수지 밀봉에 의해 보호되기 때문에, 광학 장치용 모듈(20)의 제조시에 DSP(8) 본체의 파손 및 더스트 부착 등이 방지되고, 광학 장치용 모듈(20)의 제조 수율이 향상되어 광학 장치용 모듈(20)의 신뢰성이 향상된다. 게다가, DSP(8)를 별도 보호할 필요가 없기 때문에 광학 장치용 모듈(20)의 제조가 간이해진다. 단, 반도체 칩의 DSP(8)를 구비하는 광학 장치용 모듈(20)쪽이 칩 사이즈 패키지의 DSP(8)를 구비하는 광학 장치용 모듈(20)보다도 소형화를 도모할 수 있다.
또, 관통 전극(14, 14, …) 및 도체 배선(7), 또는 관통 전극(3, 3, …) 및 관통 전극(14, 14, …)을 접속하는 경우, 이방 도전성 접착제 대신에 절연성 접착제를 이용해도 좋지만, 관통 전극(14, 14, …) 및 도체 배선(7) 사이 또는 관통 전극(3, 3, …) 및 관통 전극(14, 14, …) 사이에 접착제가 잔존하여 접속 불량이 생 기지 않도록 해야 한다. 또한, 배선 기판(6) 또는 DSP(8) 상의 접착제에 대해 DSP(8) 또는 고체 촬상 소자(1)를 적재하는 순서가 아니라, 관통 전극(14, 14, …) 및 도체 배선(7) 또는 관통 전극(3, 3, …) 및 관통 전극(14, 14, …)을 전기적으로 접속하고 나서 DSP(8) 및 배선 기판(6) 사이 또는 고체 촬상 소자(1) 및 DSP(8) 사이에 접착제를 주입하는 순서라도 좋다. 이 경우, 주입하는 접착제는 절연성 접착제라도 좋다.
게다가, 관통 전극(14, 14, …) 및 도체 배선(7), 또는 관통 전극(3, 3, …) 및 관통 전극(14, 14, …)을 땜납 덤프와 같은 플립 칩 본딩에 의해 접속해도 좋다. 이 경우, DSP(8)의 관통 전극(14, 14, …)이 돌출되어 있을 필요는 없다. 우선, 관통 전극(14, 14, …), 관통 전극(3, 3, …) 또는 도체 배선(7)에 땜납 범프 혹은 땜납 페이스트를 형성하고, 다음에 관통 전극(14, 14, …) 및 도체 배선(7), 또는 관통 전극(3, 3, …) 및 관통 전극(14, 14, …)을 위치 정렬하고 나서, 용융 접속시킨다. 마지막으로, 관통 전극(14, 14, …) 및 도체 배선(7) 사이 또는 관통 전극(3, 3, …) 및 관통 전극(14, 14, …) 사이에 접착제를 주입하여 경화시켜 접착부(15) 또는 접착부(9)를 형성한다. 이 경우, 접착제는 절연성 접착제를 이용하여 좋다.
도15 내지 도17은 광학 장치용 모듈(20)의 효과를 도시하는 설명도이며, 광학 장치용 모듈(20)의 단면을 도시하고 있다. 도면에 도시한 배선 기판(6)은 휘어짐 및 왜곡 등을 갖고 있지만, 배선 기판(6)의 판 두께는 규격 내인 것으로 한다.
도15는, 배선 기판(6)의 중앙부가 볼록형으로 된 경우를 도시하고 있다. 이 경우, 배선 기판(6)의 양단부가 중앙에 대해 오목형이 되므로, 조정부(12)는 도면 중 상하 방향으로 확대한다. 또, 도16은 배선 기판(6)의 중앙부가 오목형이 된 경우를 도시하고 있다. 이 경우, 배선 기판(6)의 양단부가 중앙에 대해 볼록형이 되기 때문에, 조정부(12)는 도면 중 상하 방향으로 축소한다. 한편, 도15에 도시한 상태인 경우도 도16에 도시한 상태인 경우도, 투광성 덮개부(5)와 광로 획정기(10)와는 결합부(11)에 있어서 결합되어 있다. 이로 인해, 렌즈(13)와 고체 촬상 소자(1) 사이의 광학 거리는 렌즈의 초점 거리(f)와 동일하게 유지되고, 또한 렌즈(13)와 고체 촬상 소자(1)는 평행하게 유지된다.
즉, 배선 기판(6)이 변형되어도 렌즈(13)의 초점에는 위치의 변동이 생기지 않기 때문에 고체 촬상 소자(1)에 대한 렌즈(13)의 위치를 조정할 필요가 없다. 또한, 렌즈(13)의 광축과 고체 촬상 소자(1)의 수직축과는 일치하고, 렌즈(13)와 고체 촬상 소자(1)와 평행하게 유지되어 있기 때문에 피사체의 상이 고체 촬상 소자(1)에 정확하게 투영된다.
도17은 배선 기판(6)의 판 두께가 장소에 의해 다른 상태가 된 경우를 나타내고 있다. 예를 들어, 배선 기판(6)의 도면 상 우단부에서는 판 두께가 두껍고, 도면 상 좌단부에서는 판 두께가 얇은 판 두께가 좌우 양단부에서 다른 상태가 되었을 때, 배선 기판(6)의 좌단부에서는 중앙에 대해 오목형이 되므로, 조정부(12)는 도면 중 상하 방향으로 확대하고, 배선 기판(6)의 우단부에서는 중앙에 대해 볼록형이 되므로, 조정부(12)는 도면 중 상하 방향으로 축소한다. 한편, 투광성 덮개부(5)와 광로 획정기(10)는 결합부(11)에 있어서 결합되어 있다. 이로 인해, 렌 즈(13)와 고체 촬상 소자(1) 사이의 광학 거리는 렌즈의 초점 거리(f)와 동일하게 유지되고, 또한 렌즈(13)와 고체 촬상 소자(1)는 평행하게 유지된다.
즉, 배선 기판(6)의 판 두께가 장소에 의해 다른 경우라도 렌즈(13)의 초점에는 위치의 변동이 생기지 않기 때문에 고체 촬상 소자(1)에 대한 렌즈(13)의 위치를 조정할 필요가 없다. 또한, 렌즈(13)의 광축과 고체 촬상 소자(1)의 수직축과는 일치하고, 렌즈(13)와 고체 촬상 소자(1)는 평행하게 유지되어 있기 때문에, 피사체의 상이 고체 촬상 소자(1)에 정확하게 투영된다.
이상과 같이 하여 조정부(12)가 확대 또는 축소되기 때문에, 배선 기판(6)의 판 두께의 변동 또는 변형에 의해 생긴 스트레스가 저감된다. 이 결과, 이렇게 생긴 스트레스가 결합부(11), 접착부(4), 접착부(9) 또는 접착부(15)에 전파하고, 이로 인해 각부가 박리되어 결합 또는 접착이 해제되고, 광학 장치용 모듈(20)이 파괴되는 것이 방지된다. 또, 조정부(12)가 공극인 경우에는 배선 기판(6)의 판 두께의 변동 또는 변형에 의해 생긴 스트레스가 더욱 저감된다.
본 발명에 따르면, 투광성 덮개부를 고체 촬상 소자에 접착하는 접착부와, 투광성 덮개부 및 광로 획정기를 결합하는 결합부를 구비하고, 고체 촬상 소자에 관통 전극이 형성되어 있음으로써, 소형화된 광학 장치용 모듈 및 상기 광학 장치용 모듈의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 결합부에서 접착되어 있는 것, 또는 투광성 덮개부의 평면 치수가 고체 촬상 소자의 평면 치수보다 작음으로써, 더욱 소형화된 광학 장치 용 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광로 획정기가 렌즈를 보유 지지함으로써, 렌즈와 고체 촬상 소자 사이의 광학 거리를 렌즈의 초점 거리에 일치시키기 위한 조정 공정이 불필요한 광학 장치용 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 관통 전극이 형성되어 있는 화상 처리 장치를 구비함으로써, 더욱 소형화되는 광학 장치용 모듈을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 일면에 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자와.
    상기 유효 화소 영역으로의 광로를 획정하는 광로 획정기와,
    상기 고체 촬상 소자를 관통하는 관통 전극과,
    상기 유효 화소 영역에 대향하여 배치되는 투광성 덮개부와,
    상기 투광성 덮개부를 상기 고체 촬상 소자에 접착하는 접착부와,
    상기 투광성 덮개부 및 상기 광로 획정기를 결합하는 결합부를 포함하는 광학 장치용 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결합부는 상기 투광성 덮개부 및 상기 광로 획정기를 접착하고 있는 광학 장치용 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투광성 덮개부는 상기 고체 촬상 소자의 상기 일면의 평면 치수보다 작은 평면 치수를 갖는 광학 장치용 모듈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착부는 감광성 접착제를 포함하는 광학 장치용 모듈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유효 화소 영역 및 투광성 덮개부 사이에 는 공간이 형성되고, 상기 접착부는 상기 일면에 있어서의 유효 화소 영역의 외주부로 형성되어 있는 광학 장치용 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 접착부는 상기 외주부를 밀봉하는 구성으로 하고 있는 광학 장치용 모듈.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광로 획정기는 상기 유효 화소 영역에 대향하여 배치되는 렌즈를 보유 지지하는 광학 장치용 모듈.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고체 촬상 소자는 배선 기판에 접착된 화상 처리 장치의 평면부에 접착되어 있는 광학 장치용 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 관통 전극과 상기 화상 처리 장치를 관통하는 관통 전극이 접속되어 있는 광학 장치용 모듈.
  10. 일면에 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자와, 상기 유효 화소 영역으로의 광로를 획정하는 광로 획정기를 포함하는 광학 장치용 모듈의 제조 방법이며,
    상기 고체 촬상 소자에 관통 전극을 형성하는 단계와,
    상기 유효 화소 영역에 대향하여 배치한 투광성 덮개부를 상기 고체 촬상 소자에 접착하는 단계와,
    상기 투광성 덮개부에 상기 광로 획정기를 결합하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 일면에 유효 화소 영역을 갖는 고체 촬상 소자와.
    상기 고체 촬상 소자를 관통하고, 상기 고체 촬상 소자의 상기 일면과 타면을 전기적으로 접속하는 관통 전극과,
    상기 유효 화소 영역에 대향하여 배치되는 투광성 덮개부와,
    상기 투광성 덮개부를 상기 고체 촬상 소자에 접착하는 접착부와,
    상기 고체 촬상 소자 및 투광성 덮개부를 수용하고, 상기 유효 화소 영역으로의 광로를 획정하는 광로 획정기와,
    상기 투광성 덮개부 및 상기 광로 획정기를 결합하는 결합부를 포함하는 광학 장치용 모듈.
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