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Title:
IMAGING DEVICE MANUFACTURING METHOD, IMAGING DEVICE AND PORTABLE TERMINAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/096584
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a method for manufacturing a low-cost imaging device, and a low-cost imaging device manufactured by such method. The imaging device manufacturing method has a step of integrally forming, as a unit, a lens closest to an image surface side in an imaging optical system and a frame member which holds the lens closest to the image surface side and formed of a light blocking material; and a step of fixing the imaging element to the unit.

Inventors:
SAITO MASASHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/050595
Publication Date:
August 14, 2008
Filing Date:
January 18, 2008
Export Citation:
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Assignee:
KONICA MINOLTA OPTO INC (JP)
SAITO MASASHI (JP)
International Classes:
G02B7/02; H04N5/225; H04N5/335
Foreign References:
JP2006148710A2006-06-08
JP2006308987A2006-11-09
JP2002300439A2002-10-11
JP2001245186A2001-09-07
JP2004146946A2004-05-20
JP2005051535A2005-02-24
JP2005295050A2005-10-20
JP2006165105A2006-06-22
JP2006078941A2006-03-23
JP2007259064A2007-10-04
JP2007281929A2007-10-25
JP2008028838A2008-02-07
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Claims:
被写体光を導く撮像光学系と、前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子と、を有する撮像装置の製造方法において、
前記撮像光学系の最も像面側のレンズと、該最も像面側のレンズを保持し、遮光性の材料で形成される枠部材を一体に成形することでユニットとする工程と、
前記一体に成形されたユニットに前記撮像素子を固定する工程と、を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
前記撮像光学系は複数のレンズで構成され、前記ユニットに前記撮像素子を固定する工程は、前記撮像光学系の最も像面側のレンズ以外のレンズを組み込む工程の後に行われることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の撮像装置の製造方法。
前記撮像光学系の最も像面側のレンズ以外のレンズは、レンズと枠部材が一体に成形されたものであることを特徴とする請求の範囲第2項に記載の撮像装置の製造方法。
被写体光を導く撮像光学系と、前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子と、を有する撮像装置の製造方法において、
ウェハの一方の面に複数の前記撮像素子を形成する工程と、
前記撮像光学系の最も像面側のレンズを、前記ウェハの前記撮像素子毎に載置する工程と、
前記撮像素子と最も像面側のレンズを一体的にモールディングする工程と、
前記撮像光学系の他のレンズを組み込む工程と、
前記撮像素子毎に切断分離する工程と、を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
前記撮像素子毎に切断分離する工程は、前記撮像光学系の他のレンズ群を組み込む工程の後に行われることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の撮像装置の製造方法。
前記撮像光学系の他のレンズは、レンズと枠部材が一体に形成されたものであることを特徴とする請求の範囲第4項又は第5項に記載の撮像装置の製造方法。
請求の範囲第1項~第6項のいずれか一項に記載の撮像装置の製造方法により製造されたことを特徴とする撮像装置。
請求の範囲第7項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
Description:
撮像装置の製造方法及び撮像装 並びに携帯端末

 本発明は、被写体光を導く撮像光学系と 該撮像光学系により導かれた被写体光を光 変換する撮像素子と、を有する撮像装置の 造方法及び撮像装置並びに該撮像装置を備 た携帯端末に関するものである。

 従来より小型で薄型の撮像装置が、携帯 話機やPDA(Personal Digital Assistant)等の小型、 型の電子機器である携帯端末に搭載される うになり、遠隔地へ音声情報だけでなく画 情報も相互に伝送することが可能となって る。

 このような小型の撮像装置の製造方法とし 、アレイ状に複数のイメージセンサを形成 たシリコンウェハ上に、複数の光学レンズ 形成されたレンズアレイを接着し、イメー センサの配列に合わせて分割するものが知 れている(例えば、特許文献1参照)。

特開2002-290842号公報

 しかしながら、上記特許文献1の撮像装置 の製造方法では、シリコンウェハ上の複数の イメージセンサの個々に対応した複数のレン ズアレイを接着した後、切断分離するため、 例えば、パターン不良など、何らかの欠陥を 有する不良のイメージセンサにもレンズが配 置されることを余儀なくされ、不良のイメー ジセンサと共に接着されたレンズも廃棄せざ るを得ず、結果的にコスト高となる問題があ る。

 また、携帯端末に内蔵される撮像装置に いても、撮像素子が高画素化され、これに 応してより高解像力を得るために複数枚の ンズを使用するものが一般的になってきた これに対し、上記特許文献1の撮像装置の製 造方法においては、複数枚のレンズで構成さ れた撮像光学系の組み込みには対応できない ものである。

 本発明は上記問題に鑑み、低コストの撮 装置が得られる製造方法を得、該製造方法 よる低コストの撮像装置を提供することを 的とし、また、複数枚のレンズで構成され 撮像光学系の組み込みが可能で大量生産の 易な撮像装置の製造方法を得ることを目的 するものである。

 上記の目的は、下記に記載する発明によ 達成される。

 1.被写体光を導く撮像光学系と、前記撮 光学系により導かれた被写体光を光電変換 る撮像素子と、を有する撮像装置の製造方 において、前記撮像光学系の最も像面側の ンズと、該最も像面側のレンズを保持し、 光性の材料で形成される枠部材を一体に成 することでユニットとする工程と、前記一 に成形されたユニットに前記撮像素子を固 する工程と、を有することを特徴とする撮 装置の製造方法。

 2.前記撮像光学系は複数のレンズで構成 れ、前記ユニットに前記撮像素子を固定す 工程は、前記撮像光学系の最も像面側のレ ズ以外のレンズを組み込む工程の後に行わ ることを特徴とする1に記載の撮像装置の製 方法。

 3.前記撮像光学系の最も像面側のレンズ 外のレンズは、レンズと枠部材が一体に成 されたものであることを特徴とする2に記載 撮像装置の製造方法。

 4.被写体光を導く撮像光学系と、前記撮 光学系により導かれた被写体光を光電変換 る撮像素子と、を有する撮像装置の製造方 において、ウェハの一方の面に複数の前記 像素子を形成する工程と、前記撮像光学系 最も像面側のレンズを、前記ウェハの前記 像素子毎に載置する工程と、前記撮像素子 最も像面側のレンズを一体的にモールディ グする工程と、前記撮像光学系の他のレン を組み込む工程と、前記撮像素子毎に切断 離する工程と、を有することを特徴とする 像装置の製造方法。

 5.前記撮像素子毎に切断分離する工程は 前記撮像光学系の他のレンズ群を組み込む 程の後に行われることを特徴とする4に記載 撮像装置の製造方法。

 6.前記撮像光学系の他のレンズは、レン と枠部材が一体に形成されたものであるこ を特徴とする4又は5に記載の撮像装置の製造 方法。

 7.1~6のいずれかに記載の撮像装置の製造 法により製造されたことを特徴とする撮像 置。

 8.7に記載の撮像装置を備えたことを特徴 する携帯端末。

 本発明によれば、低コストの撮像装置の 造方法を得ることが可能となり、該製造方 により低コストの撮像装置を提供すること 可能となる。更に、複数枚のレンズで構成 れた撮像光学系の組み込みが容易で大量生 の容易な撮像装置の製造方法を得ることが きる。

第1の実施の形態に係る撮像装置の概略 を示す断面図である。 第1の実施の形態に係る撮像装置の製造 順序を示す図である。 第1の実施の形態に係る撮像装置の変形 例の概略を示す断面図である。 第2の実施の形態に係る撮像装置の製造 順序の例を示す図である。 第3レンズがウェハ上に載置された状態 を模式的に示した斜視図である。 第2の実施の形態に係る撮像装置の製造 方法の他の例を示す図である。 撮像装置を備えた携帯端末の一例であ 携帯電話機の外観図である。 携帯電話機の制御ブロック図である。

符号の説明

 11 第1レンズ
 12 第2レンズ
 13 第3レンズ
 14 絞り
 15 撮像素子
 21 第1枠部材
 22 第2枠部材
 23 第3枠部材
 B 接着剤
 S 撮像装置
 T 携帯電話機
 W ウェハ

 以下、実施の形態により本発明を詳しく 明するが、本発明はこれに限定されるもの はない。

 (第1の実施の形態)
 図1は、第1の実施の形態に係る撮像装置の 略を示す断面図である。

 同図に示すように、第1の実施の形態に係 る撮像装置Sは、例えば、物体側より第1レン 11、第2レンズ12、第3レンズ13の3枚構成の撮 光学系を備えている。本例においては、第3 レンズ13が最も像面側のレンズに相当する。 1レンズ11と第2レンズ12の間には開口径を規 する絞り14が配置されている。3枚のうちの いずれかのレンズの一方の面には赤外光カ トコートが施されているが、特に第1レンズ 11の撮像面側に赤外光カットコートを施すと 再現性において良好な結果が得られる。な 、赤外光カットコートは、これに限らず、 数の面に多層膜を分担させて構成してもよ 。

 撮像素子15の撮像光学系側の面(表面と称 )には、複数の受光画素部が2次元的に配列 れて形成された光電変換部15aと、光電変換 15aの周辺に配置された信号処理部15bと、複 のパッド部が形成されている。パッド部は 貫通ビア15cにより裏面に形成された外部端 15dに接続されている。

 第1レンズ11は、遮光性を有する材料で形 された第1枠部材21と、例えば、二色成形に り一体で成形されユニット化されている。 2レンズ12は、遮光性を有する材料で形成さ た第2枠部材22と、例えば、二色成形により 体で成形されユニット化されている。第3レ ンズ13は、遮光性を有する材料で形成された 3枠部材23と、例えば、二色成形により一体 成形されユニット化されている。

 撮像素子15は、光電変換部15a以外の部位 、第3枠部材23の当接部に当接した状態で、 着剤Bで接着固定されている。

 図2は、第1の実施の形態に係る撮像装置S 製造順序を示す図である。同図に従い説明 る。

 まず、同図(a)に示すように、例えば、二 成形により一体に成形された第3レンズ13と 3枠部材23のユニットがベースとなる。同図 は詳細は省略しているが、可撓性の腕部13b より複数の第3レンズ13が連結されると共に 可撓性の腕部23bにより複数の第3枠部材23が 結された状態で一体に成形されているもの 大量生産的には好ましい。なお、一体の第3 レンズ13と第3枠部材23はそれぞれ単品で一体 なされたものであってもよい。

 次いで、同図(b)に示すように、第3レンズ 13の物体側に、一体の第2レンズ12と第2枠部材 22、絞り14、一体の第1レンズ11と第1枠部材21 組み付けられる。この場合にも、可撓性の 部12bにより複数の第2レンズ12が連結される 共に、可撓性の腕部22bにより複数の第2枠部 22が連結された状態で一体に成形されたも が好ましい。また、可撓性の腕部11bにより 数の第1レンズ11が連結されると共に、可撓 の腕部21bにより複数の第1枠部材21が連結さ た状態で一体に成形されたものが好ましい このようにすることで、複数の撮像装置Sを とめて組み立てることができ、組み立て工 を削減でき低コスト化することができる。

 なお、組み立て順としては、一体の第2レ ンズ12と第2枠部材22を組み付け、絞り14を組 付けた後、一体の第1レンズ11と第1枠部材21 組み付けてもよいし、一体の第2レンズ12と 2枠部材22、絞り14及び、一体の第1レンズ11と 第1枠部材21を予め組み立てた後、第3レンズ13 の物体側に組み付けてもよい。また、上述の 組み付けにおいては、適宜接着剤等が用いら れている。

 次いで、同図(c)に示すように、撮像素子1 5を第3枠部材23の当接部に当接させた状態で 接着剤Bで接着固定する。

 この後、第1レンズ11の腕部11b、第2レンズ 12の腕部12b、第3レンズ13の腕部13b、第1枠部材 21の腕部21b、第2枠部材22の腕部22b、第3枠部材 23の腕部23bを、例えば、図示破線の位置で切 することで、図1に示した撮像装置Sの単品 なる。

 なお、上記の説明では、撮像素子15を最 に組み付けたが、第3レンズ13と第3枠部材23 ユニットに、先に撮像素子15を組み付けても よい。

 図3は、第1の実施の形態に係る撮像装置 変形例の概略を示す断面図である。同図に す撮像装置Sは、図1に示す撮像装置と殆どの 部分が共通であるため、異なる部分について のみ説明する。

 同図に示す撮像装置Sは、第3レンズ13と第 3枠部材23の一体ユニットに、撮像素子15を組 付ける際の当接する部位を、第3レンズ13に 成された脚部13kとしたものである。このよ な構成にすることで第3レンズ13と撮像素子1 5の光電変換面15aとの間隔を、より正確に設 することができるようになる。

 以上説明したように、撮像光学系の最も 面側のレンズと、遮光性の材料で形成され 枠部材を一体に成形しユニットとする工程 、このユニットに撮像素子を固定する工程 、を有する撮像装置の製造方法とすること より、良品の撮像素子のみを組み付けるこ ができ、無駄を省き、低コストの撮像装置 得られる製造方法を得ることができる。ま 、これにより低コストの撮像装置を提供す ことが可能となる。

 更に、撮像素子15としてはセンサーチッ そのものに外部端子等が形成されたものを いるため、ワイヤーボンディングの工数が 要であり、ワイヤーボンディングのための 子のスペースも必要とせず、小型で低コス の撮像装置とすることができる。

 (第2の実施の形態)
 以下、第2の実施の形態に係る撮像装置を説 明する。第2の実施の形態に係る撮像装置に いては、説明の重複を避けるため、第1の実 の形態の撮像装置と同機能部材には同符号 付与して説明する。

 図4は、第2の実施の形態に係る撮像装置S 製造順序の例を示す図である。同図に従い 明する。

 まず、同図(a)に示すように、ウェハW上の 、光電変換部15a上に、撮像光学系の最も像面 側のレンズである第3レンズ13がそれぞれ載置 され、接着される。

 図5は、第3レンズ13がウェハW上に載置さ た状態を模式的に示した斜視図である。同 に示すように、ウェハW上の、光電変換部の 々に対応して、撮像光学系の最も像面側の ンズである第3レンズ13が載置されている。

 図4に戻り、この第3レンズ13は、図示の如 く、可撓性の腕部13bにより複数の第3レンズ13 が連結されていることが好ましい。

 次いで、同図(b)に示すように、ウェハWに 第3レンズ13が載置された状態で樹脂材料MDが 入されて、図示の如く第3レンズ13のみが露 するよう一体にモールディングされる。な 、以上の如くモールディングされるため、 3レンズ13を、光電変換部15a上に対し載置し 後、必ずしも接着を行わなくてもよい。

 次いで、同図(c)に示すように、第3レンズ 13の物体側に、第2レンズ12と第2枠部材22、絞 14、第1レンズ11と第1枠部材21が組み付けら る。この場合にも、可撓性の腕部12bにより 数の第2レンズ12が連結されると共に、可撓 の腕部22bにより複数の第2枠部材22が連結さ た状態で一体に成形されたものが好ましい また、可撓性の腕部11bにより複数の第1レン 11が連結されると共に、可撓性の腕部21bに り複数の第1枠部材21が連結された状態で一 に成形されたものが好ましい。このように ることで、複数の撮像装置Sをまとめて組み てることができ、組み立て工数を削減でき コスト化することができる。

 なお、組み立て順としては、一体の第2レ ンズ12と第2枠部材22を組み付け、絞り14を組 付けた後、一体の第1レンズ11と第1枠部材21 組み付けてもよいし、一体の第2レンズ12と 2枠部材22、絞り14及び、一体の第1レンズ11と 第1枠部材21を予め組み立てた後、第3レンズ13 の物体側に組み付けてもよい。また、上述の 組み付けにおいては、適宜接着剤等が用いら れている。

 この後、同図(c)に示す破線Cの位置で、ウ ェハW、モールディング部、第1レンズ11の腕 11b、第2レンズ12の腕部12b、第3レンズ13の腕 13b、第1枠部材21の腕部21b、第2枠部材22の腕 22bを切断することにより、撮像装置Sの単品 なる。

 図6は、第2の実施の形態に係る撮像装置S 製造順序の他の例を示す図である。

 同図(a)に示す工程は、図4(a)に示したもの と同様である。

 次いで、同図(b)に示すように、ウェハWに 第3レンズ13が載置された状態で樹脂材料MDが 入されて、図示の如く第3レンズ13のみが露 するよう一体にモールディングされる。こ 後、図示破線Cの位置で、ウェハW、モール ィング部、第3レンズ13の腕部13b、を切断す 。これにより、第3レンズ13が組み付けられ 個々の撮像素子15の部組みに分離される。

 次いで、同図(c)に示すように、複数の分 された部組みの第3レンズ13の物体側に、第2 レンズ12と第2枠部材22、絞り14、第1レンズ11 第1枠部材21が組み付けられる。この場合に 、可撓性の腕部12bにより複数の第2レンズ12 連結されると共に、可撓性の腕部22bにより 数の第2枠部材22が連結された状態で一体に 形されたものが好ましい。また、可撓性の 部11bにより複数の第1レンズ11が連結される 共に、可撓性の腕部21bにより複数の第1枠部 21が連結された状態で一体に成形されたも が好ましい。このようにすることで、複数 撮像装置Sをまとめて組み立てることができ 組み立て工数を削減でき低コスト化するこ ができる。また、上述の組み付けにおいて 、適宜接着剤等が用いられている。

 この後、図示破線Dの位置で、第1レンズ11 の腕部11b、第2レンズ12の腕部12b、第1枠部材21 の腕部21b、第2枠部材22の腕部22bを切断するこ とで、撮像装置Sの単品となる。

 以上説明したように、撮像光学系の最も 面側のレンズを、ウェハの撮像素子毎に載 し、一体的にモールディングした後、撮像 学系の他のレンズを組み込む工程と、撮像 子毎に切断分離する工程と、を有する撮像 置の製造方法とすることにより、複数枚の ンズで構成された撮像光学系の組み込みが 易で大量生産の容易な撮像装置の製造方法 得ることが可能となる。

 なお上記の説明では、3枚構成の撮像光学 系を用いて説明したが、これに限るものでな く、2枚以上の撮像光学系を有する撮像装置 適用可能である。また、赤外光をカットす ために、構成するレンズのいずれかの面に 外光カットコートを施したもので説明した 、これに限るものでなく、別体の赤外光カ トフィルタを配置してもよい。

 以上のようにして製造された撮像装置Sを 備えた携帯端末について説明する。

 図7は、撮像装置Sを備えた携帯端末の一 である携帯電話機Tの外観図である。

 同図に示す携帯電話機Tは、表示画面Dを えたケースとしての上筐体71と、入力部であ る操作ボタンPを備えた下筐体72とがヒンジ73 介して連結されている。撮像装置Sは、上筐 体71内に内蔵されており、撮像装置Sが上筐体 71の外表面側から光を取り込めるよう配置さ ている。

 なお、この撮像装置Sは他の位置に配置し てもよい。また携帯電話機は折りたたみ式に 限るものではないのは、勿論である。

 図8は、携帯電話機Tの制御ブロック図で る。

 同図に示すように、撮像装置Sの外部端子 を介し、携帯電話機Tの制御部101と接続され 輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部10 1へ出力する。

 一方、携帯電話機Tは、各部を統括的に制 御すると共に、各処理に応じたプログラムを 実行する制御部(CPU)101と、番号等を指示入力 るための入力部である操作ボタンPと、所定 のデータ表示や撮像した画像を表示する表示 画面Dと、外部サーバとの間の各種情報通信 実現するための無線通信部80と、携帯電話機 Tのシステムプログラムや各種処理プログラ 及び端末ID等の必要な諸データを記憶してい る記憶部(ROM)91と、制御部101により実行され 各種処理プログラムやデータ、若しくは処 データ、撮像装置Sによる画像データ等を一 的に格納したり、作業領域として用いられ 一時記憶部(RAM)92を備えている。

 また、撮像装置Sから入力された画像信号 は、携帯電話機Tの制御部101により、不図示 画像記憶部に記憶されたり、或いは表示画 Dに表示されたり、更には、無線通信部80を し画像情報として外部へ送信されるように っている。