(57)【要約】【課題】カバーガラスと撮像素子との間の平行度を高精度に調整する。【解決手段】撮像素子２１の有効画素領域を囲む枠形状のスペーサ２２を介してカバーガラス２３を撮像素子２１の上に接着するとき、スペーサ２２の内側且つ有効画素領域を外れた箇所に反射面を形成しておき、接着用樹脂３１を撮像素子２１とスペーサ２２との間および該スペーサ２２とカバーガラス２３との間に塗布し、レーザビームを前記反射面に照射し、該反射面からのレーザビーム３３の反射ビーム３４とカバーガラス２３からのレーザビーム３３の反射ビーム３５との位置ズレからカバーガラス２３の撮像素子２１に対する平行度を検出し、カバーガラス２３の撮像素子２１への押圧箇所及び押圧力を調整してカバーガラス２３が撮像素子２１に対して平行になったことを検出したとき接着用樹脂を硬化させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の有効画素領域を囲む枠形状のスペーサを介してカバーガラスを該撮像素子の上に接着する撮像モジュールの製造方法であって、前記スペーサの内側且つ前記有効画素領域を外れた箇所に反射面を形成しておき、接着用樹脂を前記撮像素子と前記スペーサとの間および該スペーサと前記カバーガラスとの間に塗布し、レーザビームを前記反射面に照射し、該反射面からの前記レーザビームの反射ビームと前記カバーガラスからの前記レーザビームの反射ビームとの位置ズレから前記カバーガラスの前記撮像素子に対する平行度を検出し、前記カバーガラスの前記撮像素子への押圧箇所及び押圧力を調整して該カバーガラスが前記撮像素子に対して平行になったことを検出したとき前記接着用樹脂を硬化させることを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
【請求項２】
複数の撮像素子が形成されたウェハの各撮像素子の有効画素領域を個々に囲むスペーサを介してカバーガラスを前記ウェハの上に接着する撮像モジュールの製造方法であって、少なくとも１つの前記撮像素子の前記有効画素領域を囲む前記スペーサの内側且つ該有効画素領域を外れた箇所に反射面を形成しておき、接着用樹脂を前記撮像素子と前記スペーサとの間および該スペーサと前記カバーガラスとの間に塗布し、レーザビームを前記反射面に照射し、該反射面からの前記レーザビームの反射ビームと前記カバーガラスからの前記レーザビームの反射ビームとの位置ズレから前記カバーガラスの前記ウェハに対する平行度を検出し、前記カバーガラスの前記ウェハへの押圧箇所及び押圧力を調整して該カバーガラスが前記ウェハに対して平行になったことを検出したとき前記接着用樹脂を硬化させ、その後に個々の前記撮像素子を個片化することを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像モジュールの製造方法で製造されたことを特徴とする撮像モジュール。
【請求項４】
請求項３記載の撮像モジュールを挿入部先端に内蔵したことを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像モジュール及びその製造方法並びに内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等に用いられるＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の撮像素子は、特許文献１，２に記載されている様に、撮像素子の受光面上にカバーガラスを若干離間して固定している。このカバーガラスは、撮像素子受光面と平行にした方がよいため、従来は、撮像モジュール製造時に、撮像素子受光面の周囲に複数個のスペーサを配置してその上にカバーガラスを置き、平行度を出すようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３―３０３９４６号公報
【特許文献２】特開２００２―２７０８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
デジタルカメラ等に用いられる撮像素子と内視鏡装置の挿入部先端に取り付けられる撮像素子とではその大きさが異なり、特に近年の様に細径化が図られた内視鏡装置の先端部に取り付けられる撮像素子は、半導体チップの大きさが２ｍｍ角程度の微小な大きさになっている。
【０００５】
この様な小さな撮像素子を搭載した撮像モジュールを製造する場合、撮像素子とカバーガラスとの間にスペーサを入れて調節しただけでは、両者間の平行度を出すことができず、カバーガラスを撮像素子側に押圧する力やその押圧場所によって、平行度が違ってきてしまう。
【０００６】
また、従来の様にスペーサを入れて平行度を出す方法は、スペーサの機械的寸法に精度が依存し、また、平行になる大きさであるとして製造したスペーサを用いたとしても、本当に平行になっているのか否かを検証することができない。
【０００７】
本発明の目的は、カバーガラスと撮像素子との間の平行度を高精度に調整することが可能な撮像モジュールの製造方法及びこの製造方法で製造された撮像モジュールとこの撮像モジュールを搭載した内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の撮像モジュールの製造方法は、撮像素子の有効画素領域を囲む枠形状のスペーサを介してカバーガラスを該撮像素子の上に接着する撮像モジュールの製造方法であって、前記スペーサの内側且つ前記有効画素領域を外れた箇所に反射面を形成しておき、接着用樹脂を前記撮像素子と前記スペーサとの間および該スペーサと前記カバーガラスとの間に塗布し、レーザビームを前記反射面に照射し、該反射面からの前記レーザビームの反射ビームと前記カバーガラスからの前記レーザビームの反射ビームとの位置ズレから前記カバーガラスの前記撮像素子に対する平行度を検出し、前記カバーガラスの前記撮像素子への押圧箇所及び押圧力を調整して該カバーガラスが前記撮像素子に対して平行になったことを検出したとき前記接着用樹脂を硬化させることを特徴とする。
尚、ここで「平行」とは、完全な平行である必要はなく、製品上、許容精度内，誤差範囲内で平行であれば良い。以下、同様である。
【０００９】
本発明の撮像モジュールの製造方法は、複数の撮像素子が形成されたウェハの各撮像素子の有効画素領域を個々に囲むスペーサを介してカバーガラスを前記ウェハの上に接着する撮像モジュールの製造方法であって、少なくとも１つの前記撮像素子の前記有効画素領域を囲む前記スペーサの内側且つ該有効画素領域を外れた箇所に反射面を形成しておき、接着用樹脂を前記撮像素子と前記スペーサとの間および該スペーサと前記カバーガラスとの間に塗布し、レーザビームを前記反射面に照射し、該反射面からの前記レーザビームの反射ビームと前記カバーガラスからの前記レーザビームの反射ビームとの位置ズレから前記カバーガラスの前記ウェハに対する平行度を検出し、前記カバーガラスの前記ウェハへの押圧箇所及び押圧力を調整して該カバーガラスが前記ウェハに対して平行になったことを検出したとき前記接着用樹脂を硬化させ、その後に個々の前記撮像素子を個片化することを特徴とする。
【００１０】
本発明の撮像モジュールは、上記のいずれかに記載の撮像モジュールの製造方法で製造されたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の内視鏡装置は、上記記載の撮像モジュールを挿入部先端に内蔵したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、カバーガラスと撮像素子との平行度を低コストで精度良く検出できるため、高品質の被写体画像を撮影できる撮像モジュールを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の全体図である。この内視鏡装置１は、手元操作部２と、この手元操作部２に連設された挿入部３と、手元操作部２に可撓性チューブ４を介して連設されたコネクタ部５とを備える。
【００１５】
挿入部３の先端部３ａの内部には、後述する撮像モジュールが内蔵されており、この撮像モジュールの出力信号線が、挿入部３，手元操作部２，チューブ４と挿通されてコネクタ部５に接続され、このコネクタ部５を、図示省略のビデオプロセッサに連結することで、撮像モジュールによる撮影映像がモニタ表示される。
【００１６】
図２は、図１に示す先端部３ａの前面を示す斜視図である。内視鏡先端部３ａには、鉗子孔開口７が設けられており、図１に示す鉗子孔入口８から挿入された図示しない処置具が鉗子孔開口７から出て処置が行われる。
【００１７】
また、内視鏡先端部３ａには、対物レンズ９が設けられ、その両脇に、照明光を出射するライトガイド１０，１１が設けられている。鉗子孔開口７の脇に設けられた送気送水ノズル１２は、対物レンズ９が汚れたとき水等の液体を対物レンズ９に噴射して洗浄を行う。
【００１８】
近年の内視鏡装置１は、挿入部３の細径化が図られ、その先端部３ａの外径が５ｍｍ，６ｍｍ程度と細くなっている。先端部３ａの内部には、鉗子孔開口７の通路やライトガイド１０，１１の光ファイバ束，送気送水ノズル１２への流体通路などが挿通されているため、ここに搭載する撮像モジュールは小型化せざるを得ない。
【００１９】
図３は、先端部３ａ内に搭載される撮像装置の概略図である。被写体からの入射光すなわちライトガイド１０，１１からの照明光の反射光を取り込む対物光学系１５の先端部分に図２に示す対物レンズ９が設けられており、対物光学系１５の入射光出口端に光路を直角に曲げるプリズム１６が設けられ、プリズム１６の下端部に平板状の撮像モジュール１７が搭載される。
【００２０】
図４は、撮像モジュール１７の構成図である。撮像モジュール１７は、半導体チップ上に形成した撮像素子２１と、撮像素子２１の受光面（有効画素領域）の周囲を囲む様に載置した矩形枠形状のスペーサ２２と、スペーサ２２の上に載置したカバーガラス２３と、撮像素子２１に隣接配置された端子基板２４とを備え、撮像素子２１のチップ端部に形成された接続パッド２９（図５参照）と端子基板２４上の信号端子（図示省略）とがワイヤ２５でボンディングされる。
【００２１】
スペーサ２２と撮像素子２１を形成した半導体チップ表面との間や、カバーガラス２３とスペーサ２２との間は、例えば紫外線（ＵＶ）硬化樹脂により接着される。カバーガラス２３の裏面側（撮像素子２１側）には、反射防止膜２８が形成されている。
【００２２】
図５は、撮像モジュール１７の上面図である。撮像素子２１の中央部分に形成された有効画素領域２１ａには、図示省略の多数の画素が二次元アレイ状に形成されている。各画素の検出信号を読み出す手段は、ＣＭＯＳ型であればＣＭＯＳ回路となり、ＣＣＤ型であれば電荷転送路となるが、本実施形態の撮像素子２１はどちらの信号読出手段でも良い。
【００２３】
この有効画素領域２１ａを囲むように、枠形状のスペーサ２２が載置され、その上に、透明なカバーガラス２３が載置される。スペーサ２２の外部に、撮像素子２１の接続パッド２９が設けられ、図４に示すワイヤ２５が接続される。
【００２４】
本実施形態の撮像モジュール１７では、スペーサ２２の内側で、有効画素領域２１ａから外れた位置に、反射面３０を設けている。反射膜３０はアルミ膜等で良いが、その下地が鏡面となる部分に設けるのが良い。
【００２５】
図示する例は、反射面３０の大きさを誇張しているため、大面積の反射面３０としているが、後述する様に、細いレーザビームを当てれば済むだけの面積で良い。尚、反射面３０は図示の例では１箇所設けているが、離散した複数箇所に設けても良い。
【００２６】
図６は、本実施形態に係る撮像モジュール製造方法の説明図である。撮像素子２１の半導体チップ上に、スペーサ２２を、ＵＶ硬化樹脂３１を薄く塗布してから載せ、その上にカバーガラス２３をＵＶ硬化樹脂膜を介して載せる。
【００２７】
そして、図示省略のレーザ発光器から細いレーザビーム３３を、反射面３０に向けて真上から照射する。反射面３０からの反射ビーム３４は、真上に向けて進む。カバーガラス２３の下面側（撮像素子側）には反射防止膜２８が形成されているため、レーザビーム３３はカバーガラス２３の下面からは反射しない。
【００２８】
しかし、カバーガラス２３の表面では、レーザビーム３３の反射が起きる。この反射ビーム３５の方向は、カバーガラス２３の押圧箇所（例えば、図５のスペーサ２２の四隅）や各押圧箇所の押圧力を変化させると、ビーム３６の様に傾く。
【００２９】
カバーガラス２３の押圧箇所や押圧力を調整して、カバーガラス２３と撮像素子２１（有効画素領域２１ａの表面）とが許容範囲内で平行になると、その反射ビーム３５は、反射面３０からの反射ビーム３４と一致する（図示する例では、図中のビーム３４，３５を見易くするためにずらして描いている。）。
【００３０】
この一致を検出した時点で、ＵＶ硬化樹脂３１に紫外線を照射することで、カバーガラス２３，スペーサ２２と撮像素子２１とを接着し一体化させる。これにより、カバーガラス２３と撮像素子の受光面２１ａとが平行となった撮像モジュールが得られる。
【００３１】
上述したレーザビームを用いたカバーガラスの傾斜の計測は、例えば、オートコリメータを利用することで可能である。
【００３２】
図７は、本発明の別実施形態に係る撮像モジュールの製造方法説明図である。図６で説明した実施形態では、１つ１つの撮像モジュール１７において、カバーガラスと撮像素子２１との平行度調整を行ってカバーガラスをスペーサ２２を介して撮像素子２１に接着した。
【００３３】
しかし、本実施形態では、ウェハ４０に複数の撮像素子２１を製造し、格子状のスペーサ連結体を、ウェハ４０上に、紫外線硬化樹脂を薄く塗布してから載せ、スペーサ連結体の上にウェハ４０と同一径のカバーガラスを載せる。
【００３４】
ウェハ４０上に形成された複数の撮像素子２１のうち、任意個数の撮像素子２１に、撮像素子製造時に、図５に示す反射面３０を形成しておく。そして、この反射面３０を利用して、図６で説明したと同様に、カバーガラスをウェハ４０に対して平行に調整し、紫外線を当てて樹脂を硬化させる。
【００３５】
その後、ウェハ４０はカットせずに、その上のスペーサ連結体とカバーガラスだけを、少し幅のあるカッタでダイシングし、次に、このダイシングした跡に沿って、今度は薄いカッタでウェハ４０のダイシングを行う。これにより、撮像素子２１が個片化される。
【００３６】
尚、上述した実施形態では、紫外線硬化樹脂を例に説明したが、熱硬化樹脂を使用して接着することもできる。
【００３７】
また、上述した実施形態では、内視鏡先端部に搭載する撮像モジュールについて説明したが、同じ製造技術を、デジタルカメラ等に搭載する撮像モジュールに適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る撮像モジュールの製造方法は、低コストで精度良くカバーガラスと撮像素子チップとの平行度を出すことができるため、内視鏡装置に搭載する撮像モジュールに適用すると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の構成図である。
【図２】図１に示す内視鏡先端部前面を示す斜視図である。
【図３】内視鏡先端部に内蔵される撮像光学系の構成図である。
【図４】図３に示す撮像モジュールの構成図である。
【図５】撮像モジュールの上面図である。
【図６】図５に示す撮像モジュールの製造方法の説明図である。
【図７】ウェハ状態での撮像モジュールの製造方法説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    内視鏡装置
３    挿入部
３ａ  挿入部先端（内視鏡先端）
９    対物レンズ
１５  対物光学系
１６  プリズム
１７  撮像モジュール
２１  撮像素子
２２  スペーサ
２３  カバーガラス
３０  反射面
３１  接着用樹脂
３３  レーザビーム
３４  反射面からの反射ビーム
３５，３６  カバーガラスからの反射ビーム
４０  半導体ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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