(57)【要約】  電子カメラモジュールは、ＣＣＤ撮像素子のような半導体チップ（２２）を有するセンサユニット（２０）およびチップの前面を覆うカバー（３４）を備える。光学ユニット（５０）は、レンズ（５８）のような１つ以上の光学素子を備える。光学ユニットは、光学ユニットとセンサユニットとの間の正確な関係を維持するために、センサユニットの位置合わせ特徴部、例えば、カバー外面（３８）の部分（４４）と当接する係合特徴部（６４）を有する。
2009515435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）上側、底側、および透過領域を有する回路パネルであって、導体を有する回路パネルと、
（ｂ）前記回路パネルの前記底側に配置されたセンサユニットであって、前記センサユニットは、半導体チップを備え、前記半導体チップは、前記透過領域と一直線に並んで前方向を向く撮像領域を備える前面、および前記撮像領域に当たる光学像を表す信号を生成するように適合された撮像回路を有し、前記センサユニットはまた、前記撮像領域と一直線に並ぶ透明領域を有するカバーを備え、前記カバーは、前記前面を覆って、前記チップに固定され、前記カバーは、前記チップから離れる側において前記回路パネルの前記底側の方を向く外面を有し、前記センサユニットの前記撮像回路は、前記回路パネルの前記導体の少なくとも一部に電気的に接続される、センサユニットと
を備える、カメラモジュール。
【請求項２】
前記回路パネルの前記透過領域は、前記回路パネルを貫通する孔を含む請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記センサユニットは、前記カバーの前記外面に露出して前記チップの前記撮像回路に電気的に接続される接点を有し、前記接点は、前記回路パネルの前記導体に電気的に接続される請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記接点は前記導体に接合される請求項３に記載のモジュール。
【請求項５】
１つ以上の光学素子を備える光学ユニットをさらに備え、前記光学ユニットは前記回路パネルの前記上側から突出する請求項１に記載のモジュール。
【請求項６】
前記センサユニットは、前記カバーの前記外面に露出する１つ以上の位置合わせ特徴部を有し、前記１つ以上の位置合わせ特徴部は、前記チップの前記撮像領域に対して所定の空間関係にあり、前記光学ユニットは、１つ以上の係合特徴部を有し、前記センサユニットの前記位置合わせ特徴部は、前記光学ユニットの前記係合特徴部に係合され、前記係合された特徴部は、前記光学素子を前記チップの前記撮像領域に対して少なくとも部分的に位置決めする請求項５に記載のモジュール。
【請求項７】
前記回路パネルは、１つ以上の開口を有し、前記光学ユニットの前記係合要素の少なくとも一部および前記センサユニットのいずれかまたは両方が、前記１つまたは複数の開口を貫通する請求項５に記載のカメラモジュール。
【請求項８】
前記光学ユニットは、前記光学素子を支持するターレットを備え、前記ターレットは、前記光学ユニットの前記係合特徴部を画定する請求項５に記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記光学素子は、前記回路パネルの前方に位置する少なくとも１つのレンズを含む請求項５に記載のカメラモジュール。
【請求項１０】
カメラモジュールを処理する方法であって、
半導体チップを備えるセンサユニットへの作業を行うステップであって、前記半導体チップは、回路パネルの底側に、前記チップの前面の撮像領域を前記回路パネルの孔と一直線に並べて前記回路パネルの前記底側の方に前方に向けて、配置される、ステップを含み、作業を行う前記ステップは、前記孔を通して前記センサユニットにアクセスすることを含む、方法。
【請求項１１】
前記カメラモジュールは、前記回路パネルの上側から突出する光学ユニットを備え、前記光学ユニットは、１つ以上の光学素子および少なくとも１つの間隙を有し、作業を行う前記ステップは、前記孔および前記少なくとも１つの間隙を通して、前記センサユニットにアクセスすることを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記光学ユニットは、互いに離間した複数の後方要素を備え、前記後方要素間に前記少なくとも１つの間隙を画定し、前記後方要素は、戦記センサユニットに係合され、前記後方要素は、作業を行う前記ステップ中、前記少なくとも１つの光学素子を前記センサユニットに対して適所に保持する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
作業を行う前記ステップは、前記孔と一直線に並ぶ前記センサユニットの領域をクリーニングすることを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記センサユニットは、前記チップの前記前面を覆うカバーを有し、前記カバーは、前記チップから離れる側に前方向を向く外面を有し、前記組立ステップは、前記センサユニットを、前記外面が前記回路パネルの前記底面の方を向くように、位置決めすることを含み、作業を行う前記ステップは、前記孔と一直線に並ぶ前記外面の部分をクリーニングすることを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
作業を行う前記ステップは、前記チップの前記撮像領域を覆う犠牲層を除去することを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記カメラモジュールを形成するために、前記センサユニットおよび前記光学ユニットを前記回路パネルに組み込むステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）前方向を向く上側および後方向を向く底側を有する回路パネルと、
（ｂ）第１の撮像領域を含む第１の前面および撮像回路を有する第１の半導体チップを備える第１のセンサユニットであって、前記第１の前面を前記回路パネルの前記底側の方に前方に向けて、前記回路パネルの前記底側に配置される、第１のセンサユニットと、
（ｃ）第２の撮像領域を含む第２の前面および撮像回路を有する第２の半導体チップを備える第２のセンサユニットであって、前記第２の前面を前記回路パネルの前記上側の方に後方に向けて、前記回路パネルの前記上側に配置される、第２のセンサユニットと
を備える、モジュール。
【請求項１８】
前記回路パネルは、前記第１の撮像領域と一直線に並ぶ第１の透過領域、および前記第２の撮像領域と一直線に並ぶ第２の透過領域を有する請求項１７に記載のモジュール。
【請求項１９】
前記回路パネルの前記上側から前方に突出する第１の光学ユニットをさらに備え、前記第１の光学ユニットは、前記第１のセンサユニットの前記第１の撮像領域と光学連通する１つ以上の光学素子を備える請求項１７に記載のモジュール。
【請求項２０】
前記第１の光学ユニットは、前記回路パネルの前方に配置された少なくとも１つのレンズを備える請求項１９に記載のモジュール。
【請求項２１】
前記回路パネルの前記底側から後方に突出する第２の光学ユニットをさらに備え、前記第２の光学ユニットは、前記第２のセンサユニットの前記第２の撮像領域と光学連通する１つ以上の光学素子を備える請求項１９に記載のモジュール。
【請求項２２】
前記第２の光学ユニットは、前記回路パネルの後方に配置された少なくとも１つのレンズを備える請求項２１に記載のモジュール。
【請求項２３】
前記第１の光学モジュールは、前記第１のセンサユニットに機械的に係合され、前記係合によって、前記第１の光学モジュールの前記少なくとも１つの光学素子が、前記第１のセンサユニットに対して位置決めされる請求項１７に記載のモジュール。
【請求項２４】
前記回路パネルは導体を有し、前記第１および第２のセンサユニットの前記撮像回路は、前記導体の少なくとも一部に電気的に接続される請求項１７に記載のモジュール。
【請求項２５】
前記第１のセンサユニットは、前記第１の撮像領域を覆う透明領域を有する第１のカバーを備え、前記第１のカバーは前記第１の半導体チップから離れる方を向く外面を有し、前記第１のセンサユニットは前記外面に露出した第１の接点をさらに備え、前記第１の接点は前記導体の少なくとも一部に接続される請求項２４に記載のモジュール。
【請求項２６】
前記第２のセンサユニットは、前記第２の撮像領域を覆う透明領域を有する第２のカバーを備え、前記第２のカバーは前記第２の半導体チップから離れる方を向く外面を有し、前記第２のセンサユニットは前記外面に露出した第２の接点をさらに備え、前記第２の接点は前記導体の少なくとも一部に接続される請求項２５に記載のモジュール。
【請求項２７】
前記導体の少なくとも一部は両面導体であり、前記両面導体の各々は、前記回路パネルの前記底側に露出した第１の接合パッドおよび前記回路パネルの前記上側に露出した第２の接合パッドを画定し、前記第１の接点の少なくとも一部は前記第１の接合パッドに接合され、前記第２の接点の少なくとも一部は前記第２の接合パッドに接合される請求項２６に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２００４年４月４日に出願された米国仮特許出願第６０／５６８，０５２号の出願日の利得を主張する２００５年４月４日に出願された米国特許出願第１１／１２１，４３４号の一部継続出願である２００５年１１月２日に出願された米国特許出願第１１／２６５，７２７号の継続出願である。これらの開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、固体撮像センサのような光電子装置の実装に関する。
【背景技術】
【０００３】
数多くの電子装置、例えば、一般的に用いられる電子スチルカメラや電子ビデオカメラなどは、固体撮像センサを備えている。典型的な固体撮像センサは、半導体チップ内に形成され、チップの前面における（ここでは「撮像領域」と呼ばれる）領域に配置される受光素子の配列を備えている。色感光画像検知チップは、光の異なる波長に敏感な素子の配列を備えることができる。各感光性素子は、撮像領域の特定の微小部分に当る光を表す電気信号を生成するように配列される。半導体チップは、典型的には、これらの信号を、装置の他の素子に識別しやすい形態、例えば、個々のピクセル領域に当る光を表す１つまたは複数のデジタル値の流れに変換するように構成された内部電気回路も備えている。
【０００４】
画像検知チップは、通常、チップによって観察される画像を能動領域に集束するように作用するレンズおよび波長選択フィルタのような光学素子と関連して用いられる。光学素子は、最も一般的には、「ターレット（turret）」と呼ばれるハウジング内に取り付けられる。通常、ターレットとチップはいずれも、支持回路パネルに直接的または間接的に取り付けられる。支持回路パネルは、画像センサに加えて、装置の種々の要素を支持すると共に電気的に相互接続する。多くの画像センサチップは、透明窓によってチップの撮像領域を覆いながらチップを取り囲む誘電性封入具を含むパッケージに入れて供給される。封入具は、端子を備えているので、撮像領域およびそれを覆う窓を回路基板から離れて上方に向けると共に、端子を回路基板の導電性特徴部に接続させて、回路基板に取り付けられる。次いで、ターレットがパッケージの上方に配置される。これらの配置構造は、典型的には、ターレットが、回路基板において、チップパッケージが占める面積よりも実質的に大きく、かつ画像検知チップが占める面積よりも実質的に大きい面積を占めることを必要とする。換言すれば、撮像領域の平面と平行の面におけるターレットの占有面積は、画像検知チップの占有面積よりも実質的に大きく、かつ画像検知チップを保持するパッケージの占有面積よりも実質的に大きい。これによって、装置全体の寸法が大きくなる。この問題は、極めて小型の装置、例えば、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）などに内蔵される装置の場合において特に切実である。
【０００５】
さらに、ターレット内に取り付けられた光学素子を画像検知チップの撮像領域に対して正確に位置決めすることが重要である。特に、画像をチップの撮像領域に適切に集束させるために、ターレット内のレンズおよび他の光学素子の光学軸を撮像領域の平面に対して正確に直交させて位置決めすると共に、レンズを撮像領域の上方の所望の高さに配置することが望ましい。このような正確な位置決めが必要とされると、アセンブリの設計が複雑になり、場合によっては、前述したターレットの寸法の問題をさらに悪化させることもある。
【０００６】
裸の画像検知チップ、すなわち、パッケージされていない画像検知チップをターレットに直接取り付ける他の方法も提案されている。このような配置構造において、チップをターレット内の光学素子に対して良好に位置決めすることは、理論的に可能である。しかし、画像検知チップは、雰囲気の汚染物質によって機械的な損傷および化学的な浸食を受けやすい。従って、このような配置構造におけるターレットは、典型的には、裸チップを密封環境に保持する構成を含まねばならない。さらに、裸の画像検知チップは、粒状汚染に対して極めて敏感である。前述したように、各受光素子は、一般的に、画素または「ピクセル」と呼ばれる小さい画像素子に当たる光を表す電気信号をもたらす。もし粒子が特定の受光素子上に付着すると、この粒子が受光素子に導かれる光を遮るので、得られる信号は、ピクセルを暗いとみなす。この信号から再生される画像は、影響を受けたピクセルの位置に暗点を呈する。裸チップをターレットと組み合わせることを必要とするどのようなプロセスも、微粒子汚染を最小限に抑える厳しい条件下で行われねばならない。さらに、このようなプロセスは、多くの場合、粒子汚染によって生じる高い不良率を被る。これらの因子は、いずれも、得られるアセンブリのコストを上昇させる傾向にある。さらに、これらのアセンブリは、通常、チップの面積よりも実質的に大きい面積を有するターレットを必要とする。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、改良された光電子アセンブリおよび改良された組立方法が必要とされている。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、カメラモジュールが提供される。本発明のこの態様に係るカメラモジュールは、望ましくは、上側、底側、および透過領域を有する回路パネルであって、導体を有する回路パネルを備える。本発明のこの態様によるカメラモジュールは、望ましくは、前記回路パネルの底側に配置されたセンサユニットも備える。センサユニットは、半導体チップを備える。半導体チップは、回路パネルの透過領域と一直線に並んで前方向を向く撮像領域を備える前面、および撮像領域に当たる光学像を表す信号を生成するのに適するようにされた撮像回路を有する。センサユニットは、撮像領域と一直線に並ぶ透明領域を有するカバーを備えてもよく、カバーは、前記前面を覆って、チップに固定される。このカバーは、チップから離れる側において回路パネルの底側の方を向く外面を有する。センサユニットにおけるチップの撮像回路は、好ましくは、回路パネルの導体に電気的に接続される。
【０００９】
モジュールは、１つまたは複数の光学素子を含む光学ユニットをさらに備えてもよい。光学ユニットは、回路パネルの上側から突出するとよい。
【００１０】
カバーを含むセンサユニットを用いることによって、センサユニットの取扱いおよび実装が容易になる。センサユニットは、カバーの前記外面に露出してチップの撮像回路に電気的に接続される接点を有してもよい。これらの接点は、回路パネルの導体に電気的に接続される。例えば、代表的な面実装技術を用いて、センサユニットの接点を回路パネルの導体に接合させ、これによって、接点およびチップの撮像領域を回路パネルの方に向ける「フェイスダウン（face-down）」配向で、センサユニットを回路パネルに実装することができる。光学ユニットの特徴部、センサユニット、またはそれらの両方を回路パネル内に延在させ、光学ユニットをセンサユニットに直接的に支持させ、これによって、光学ユニットをセンサユニットに対して位置決めするようにしてもよい。
【００１１】
本発明のさらに他の態様によれば、カメラモジュールを処理する方法が提供される。本発明のこの態様による方法は、望ましくは、半導体チップを備えるセンサユニットへの作業を行うステップであって、半導体チップは、回路パネルの底側に、チップの前面の撮像領域を回路パネルの孔と一直線に並べて回路パネルの底側の方に前方に向けて配置されるステップを含む。該ステップは、回路パネルの孔を通して、および回路パネルの上面から突出する１つまたは複数の光学素子を備える光学ユニットの一部における少なくとも１つの間隙を通して、前記センサユニットにアクセスすることによって、センサユニットへの作業を行うことを含む。例えば、センサユニットに対して行われる作業として、センサユニットの前面のクリーニングが挙げられる。センサユニットが、前述したように、カバーを備える場合、クリーニング作業は、このカバーのクリーニング作業である。光学ユニットは、このような作業を容易にするために、構造要素間に比較的大きい間隙を画定するターレットまたは支持構造を備えてもよい。
【００１２】
本発明のさらに他の態様によれば、二重カメラモジュールが提供される。本発明のこの態様によるモジュールは、望ましくは、前方向を向く上側および後方向を向く底側を有する回路パネルを備える。モジュールは、第１のセンサユニットおよび第２のセンサユニットを備える。第１のセンサユニットは、第１の撮像領域を含む第１の前面および撮像回路を有する第１の半導体チップを備える。第１のセンサユニットは、第１の前面を回路パネルの方に前方に向けて、回路パネルの底側に配置される。好ましくは、回路パネルは、第１のセンサユニットの撮像領域と一直線に並ぶ第１の孔を有し、モジュールは、第１の孔および第１のセンサユニットと一直線に並ぶ第１の光学ユニットも備える。第１の光学ユニットは、前記回路パネルの上側から前方に突出してもよい。第２のセンサユニットは、第２の撮像領域を含む第２の前面および撮像回路を有する第２の半導体チップを備える。第２のセンサユニットは、第２の前面を前記回路パネルの前記上側の方に後方に向けて、前記回路パネルの上側に配置される。回路パネルは、第２のセンサユニットと一直線に並ぶ第２の孔を有してもよく、ユニットは、第２の孔および第２のセンサユニットと一直線に並んで回路パネルの底側から後方に突出する第２の光学ユニットを備えてもよい。
【００１３】
本発明のこの態様によるモジュールは、回路パネルに対して互いに逆向きに取り付けられた２組のカメラ要素を含む。このようなモジュールは、例えば、携帯電話および他の携帯装置において、ユーザの方を向くカメラおよびユーザから離れた方を向くカメラの両方をもたらすのに用いられるとよい。モジュールの全高さは、２組のカメラ要素の高さの合計よりも短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態によるモジュールは、センサユニット２０（図１，２）を備えている。センサユニット２０は、前面（上面）２４および反対方向を向く後面（底面）２６を有する半導体チップ２２を備えている。前面２４は、撮像領域２８を備えている。チップ２２は、図１において３０で概略的に示される電子回路を備えている。この電子回路３０は、撮像領域２８に撮像される光学像を表す１つまたは複数の電子信号を生成するためのものである。撮像業界では、この目的に適する数多くの電子回路が、よく知られている。例えば、半導体チップ２２は、クロッキング回路または電荷／電圧変換回路のような従来式の回路を有する通常の電荷結合装置（ＣＣＤ）撮像チップであればよい。どのような他の従来式の回路が用いられてもよい。チップ２２は、前面２４に露出して内部回路３０に電気的に接続される電気接続部または電気接点３２を有している。
【００１５】
センサユニット２０は、内面（底面）３６および外面（上面）３８を有するカバー３４も備えている。カバー３４は、その外面３８をチップ２２の前面２４から離れて上方に向けて、チップ２２の前面２４を覆っている。カバー３４は、チップ２２に物理的に取り付けられ、かつ封止材また接合材料４０によって、チップ２２に封止される。カバー３４の少なくとも撮像領域２８を覆う領域は、この構造によって撮像される波長範囲の光に対して実質的に透過性を有している。図示される具体的な実施形態では、カバー３４は、ガラスまたはポリマー材料のよう透過材料の一体物から作製され、これによって、カバーの全体が透光性を有している。センサユニット２０は、チップ接点３２からカバー３４を通ってカバーの上面（前面）３８に露出するように延在する金属性の電気接続部４２をさらに備えている。これらの接続部４２は、センサユニットの全体の接点として作用する。すなわち、これらの接点または接続部４２を介して、チップ２２を備えるセンサユニットを外部構造に電気的に接続することができる。図２に示されるように、接続部または接点４２は、外面（上面）３８の領域の全体を占めるものではない。すなわち、外面（上面）３８は、外面をなす平面に沿った水平方向において、すなわち、撮像領域をなす平面と平行となる水平方向において、接続部または接点４２からずれたランド領域４４（図２）を備えている。ランド領域４４は、図２において破線で示されるように、上面の残余の部分と一体である。これは、これらの領域が上面３８の残余の部分から物理的に区別され得ないことを意味している。
【００１６】
上面３８のランド領域４４は、チップ２２の撮像領域２８と予め定められた空間関係にある。ランド領域を備えるこの前面は、実質的に平坦で、かつ平坦な撮像領域２８の平面と実質的に平行である。また、この前面は、撮像領域２８の平面の上方に十分に制御された高さで位置している。ランド領域４４は、ここでは、センサユニットの「位置合わせ特徴部」とも呼ばれる。単なる例にすぎないが、カバー３４の前面３８は、約２秒角未満で撮像領域の面と平行であるとよく、かつ撮像領域２８の上方に約５μｍの公差内の高さで位置するとよい。センサユニットは、２００５年４月２１日に公開された米国特許出願公開第２００５／００８２６５３号、および２００５年５月５日に公開された本出願の譲渡人に譲渡された同時係属中の米国特許出願公開第２００５／００９５８３５号に従って、作製されるとよい。これらの開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。前述の特許出願にさらに詳細に記載されているように、このようなユニットは、大きな１つのカバー層を多数の半導体チップを含むウエハまたはウエハの一部に接合し、電子接続部を作製し、次いで、得られた集合体を切断することによって、多数の個々のセンサユニットを形成するウエハ規模プロセスまたは部分的ウエハ規模プロセスによって、作製されるとよい。
【００１７】
光学ユニット５０（図３，４，５）は、ターレット５２を備えている。図示される具体的な実施形態では、このターレット５２は、外側シェル５４および外側シェル５４に取り付けられた内側バレル５６の両方を備えている。光学ユニットは、ターレットの内側バレル５６に取り付けられたレンズ５８のような多数の光学素子、およびバレル５６内に取り付けられた１つまたは複数の波長選択フィルタ５９をさらに備えている。多数の光学素子、特に、レンズ５８は、光学軸に沿って配列され、かつ像をこの軸と直交する面に集束するように配列される。バレル５６は、光学軸に沿って上方向および下方向に調整可能に取り付けられる。バレルおよび外側シェル５４は、軸６０に沿った方向において、外側シェルに対するバレルの位置、従って、外側シェルに対する光学素子の位置を制御する要素、例えば、ねじ山またはカム面を備えてもよい。代替的に、バレルおよびシェル５４は、バレルが外側シェル５４に対して軸方向に摺動し、バレルが所望の位置に調整された後、例えば、これらの要素間を超音波溶接または溶媒溶接によってわずかに接合させることによって、またはバレルをシェルに対して固定する接着剤を用いることによって、バレルが外側シェルに対して適所に固定されるように、構成されてもよい。
【００１８】
ターレットのシェル５４は、下方（後方）を向く主面６１を有している。この主面６１は、主面から下方（後方）に突出する２組の後方要素６２を有している。後方要素６２の各組は、ターレットの一縁に沿って一列に配列されている。後方要素６２は、ターレットの残余の部分から離間した下方（後方）を向く平面６４を有している。これらの平面６４は、互いに共平面にあるので、協働して、主面６１の下方に位置する平坦な後方係合面を画定する。各後方要素６２によって画定されるこの平面６４は、厳密に調整された公差以内で光学軸６０と直交している。これらの後方要素６２の互いに離間した２つの列は、ターレットの底を長さ方向（図３では左右方向）に横切って延在する溝６３（図３，４）を画定する。また、各列内の後方要素６２は、シェルの長手方向に沿った両縁から溝６３に繋がる小さい間隙６５を画定するために、互いに離間している。
【００１９】
シェル５４、従って、ターレット５２の全体は、光学軸６０と直交する面内において、センサユニット２０の対応する寸法と略等しいかまたはわずかに小さい水平方向寸法を有している。すなわち、ターレット５２の長さ方向寸法ＬＴ（図３）は、センサユニット２０の長さ方向寸法ＬＳ（図３）と等しいかまたは小さく、ターレットの幅方向寸法ＷＴ（図３）がセンサユニットの幅方向寸法ＷＳ（図２）と等しいかまたは小さい。
【００２０】
組立てられたモジュール（図５）では、ターレット５２は、カバー３８の外面を覆っている。ターレットの後方要素６２は、カバーのランド領域４４（図２）と一直線に並んで配置され、これによって、後方要素６２は、接続部４２および撮像領域２８から幅方向にずれている。光学ユニットの光学軸６０は、センサユニットの撮像領域２８の中心と一直線に並んでいる。ターレットの後方要素６２によって画定された後方係合面６４は、ランド領域４４（図２）と当接する。センサユニットのカバー外面３８、従って、ランド領域４４の面が撮像領域２８の平面と正確に平行であると共に、光学ユニットの後方係合面６４が光学軸６０と直交しているので、光学軸６０は、わずかな公差内で撮像領域２８の平面と直交して位置する。また、カバーの外面３８およびランド領域４４は、撮像領域２８の上方に正確な高さで位置しているので、レンズ５８のような光学素子は、撮像領域の上方に正確な高さで位置する。
【００２１】
ユニットの縁に沿って施された、例えば、ターレットの互いに隣接する後方要素６２間の空間６５の一部に施された接着剤６８（図５）によって、モジュールは、この組立てられた状態で保持される。この方法の変更例では、接着剤は、互いに向き合う面間、すなわち、ターレットの後方係合面６４とセンサユニットカバーの外面３８との間に入り込んでもよい。しかし、ターレットとセンサユニットの互いに向き合った面間の間隔が大きく変動しないように、この領域における接着剤の厚みは、小さくかつ十分に制御されるべきである。他の変更例では、もしカバーのランド領域４４および後方係合要素６２が半田に対する濡れ性を有しているなら、接着剤は、半田のような金属接合材料と置き換えられてもよい。さらに他の変更例では、光学ユニットのターレット５２は、後方係合面６４とカバーのランド領域との間の係合を保持するのに十分な強度を有するバネクリップまたは他の機械的なクランプ装置によって、センサユニットに対して締め付けられてもよい。この実施形態における互いに係合された面６４，４４は、水平方向、すなわち、センサユニットの撮像領域２８の平面に平行となる方向におけるセンサモジュールに対する光学モジュールの位置決めを制御するものではない。水平方向におけるこれらのユニットの相対的な位置決めは、組立中、取付け具（図示せず）によってこれらのユニットを係合することによって、制御されるとよい。水平方向における特に正確な位置合わせは、通常、必要ではない。
【００２２】
ターレット５２の主面６１は、カバー３４の前面３８の上方かつセンサユニットの電気接続部または電気接点４２の上方に支持される。ターレットの底の溝６３、従って、ターレット主面とセンサユニットとの間の空間は、モジュールの端（図５の左右端）まで延在し、これによって、電気接続が、溝６３を通って主面６１の下方をモジュール内に延在する導体（図示せず）によって、なされる。同様に、導体は、主面６１とセンサユニットカバーの外面３８との間の空間、およびモジュールの長さ方向縁に沿って互いに隣接する後方要素６２間の空間６５を通って、延在することができる。
【００２３】
一実施形態では、モジュール内に延在する導体は、回路パネルの導体である。図６に示されるように、回路パネル、例えば、剛性または柔軟性を有する回路パネル７０には、センサユニットの撮像領域２２よりもわずかに大きい孔７２およびセンサユニットカバーのランド領域４４よりもわずかに大きいスロット７４が設けられている。回路パネルは、その後面（底面）に導体７６を有し、これらの導体は、センサユニット２０の接点４２のパターンに対応するパターンで配置された接触パッド７８で終端しておる。センサユニット２０は、孔７２が撮像領域２８とほぼ一直線に並ぶと共にスロットまたは開口７４がカバー面のランド領域４４とほぼ一直線に並んだ状態で、回路パネルの底側に取り付けられている。センサユニットの接点４４は、回路パネルのパッド７８に接合され、これによって、導体７６に電気接続される。例えば、センサユニットは、従来の半田接合技術を用いて、回路パネルに取り付けられる。光学ユニットのターレット５２は、回路パネル７０の略上方に配置されている。ターレットの主面６１は、回路パネルの上方に位置している。しかし、ターレットの後方要素または突起６２が、回路パネル７０のスロットまたは開口を通って下方に突出しているので、ターレットの後方係合面６４は、前述したように、カバー外面３８のランド領域４４に係合される。従って、後方係合面およびカバー面のランド領域は、ターレットの光学素子の光学軸６０と撮像領域の面との間で正確な直交性を保持するために、かつ撮像領域の上方における光学素子の高さの正確な調整を保持するために、前述したように機能する。回路パネル７０は、回路の他の要素に接続される小形のモジュラー回路パネルであるとよい。代替的に、回路パネル７０は、装置の他の電子素子を有する主回路パネルでもよい。回路パネルは、ターレットの主面６１とカバー上面との間の空間内に延在する。この配置構造によって、極めて高さの低いアセンブリが得られる。具体的には、回路パネルの上方におけるアセンブリの（図７の図面の上端に向かう）高さは、ターレットの全高さよりも低い。換言すれば、この配置構造によって、センサユニットを回路パネルの片側に配置し、ターレットを回路パネルの他の側に配置すると共に、センサユニットに対するターレットの正確な位置決めを保持することができる。ターレットは、接着によって適所に固定されてもよいし、ターレットを回路パネルまたはセンサモジュールに締め付けることによって、適所に固定されてもよい。しかし、回路パネル７０は、ターレットおよび撮像領域の相対的な位置決めを制御するものではない。
【００２４】
さらに、図７に示されるように、この配置構造によって、回路パネルの前面７１の上方におけるアセンブリの突出距離Ｐが実質的に短くなる。通常、レンズのような光学素子５８は、センサユニットの撮像領域からかなりの高さの位置またはかなりの距離を隔てた位置に取り付けられねばならず、この距離は、レンズの焦点長さのような光学的要件によって設定される。光学ユニットとセンサユニットの両方が回路パネルの片側に完全に配置される従来の配置構造では、突出距離Ｐは、光学素子とセンサユニットとの間の距離とセンサユニットの厚みとの合計に等しい。対照的に、光学ユニットが少なくとも部分的に回路パネルの前側に配置されると共にセンサユニットが回路パネルの後側に配置される図７に示される配置構造では、突出距離Ｐは、光学素子からセンサユニットに至る距離よりも小さい。この配置構造によって、携帯電話、携帯情報端末、または小型デジタルカメラのような小型装置におけるカメラモジュールの取付けが著しく容易になる。さらに、カメラモジュールの全高さまたは前方から後方に延びる長さは、モジュール、回路パネル７０、センサユニット２０、および光学ユニット５０を構成する個々の要素の高さの合計よりも短い。回路パネル７０の高さまたは厚みは、全高さＨに影響を与えない。対照的に、センサユニットおよび光学ユニットの両方が回路パネルの同じ側に取り付けられる従来のアセンブリでは、回路パネルの厚みは、モジュールの全高さに加えられる。
【００２５】
製造中、ターレットまたはセンサユニットのいずれかが、まず、回路パネルに取り付けられる。センサユニットがまず取り付けられる場合、ターレットの取付けの前に、センサユニットが回路パネルの他の電子部品と関連して試験されてもよい。センサユニットがカバーによって適所に密封されているので、組立プロセスは、裸センサチップを扱うのに必要な厳しい方策を取る必要がない。
【００２６】
本発明のさらに他の実施形態によるモジュール（図８）は、前述したのと略同様のターレット１５２を有する光学ユニットおよびセンサユニット１２０を内蔵している。ここでも、モジュールは、モジュールの主面１６１の下方に位置する後方係合面１６４を画定する後方係合要素１６２のような特徴部を有している。ここでも、後方係合面１６４がセンサユニット１２０のカバーの外面（上面）１３８と係合するので、ターレット、従って、光学部品の光学軸１６０は、検出ユニット内の撮像領域１２８の平面と正確に直交して保持される。しかし、図８のモジュールでは、ターレット１５２は、主面１６１に露出して下方（後方）を向く、すなわち、センサユニット１２０の方を向く接触パッド１０２を有している。接触パッド１０２は、後方係合要素１６２から水平方向においてずれ、係合要素によって画定された後方係合面１６４から垂直方向において上方に引っ込んでいる。ターレット１５２は、完成した状態のモジュールのターレットの外面に配置される端子１０４をさらに備えている。具体的には、図８の左側の端子１０４ａは、ターレットの縁に沿って配置される一方、端子１０４ｂは、ターレットの上向きに傾斜した外面上に配置されている。接触パッド１０２と端子１０４は、リード１０６によって互いに接続される。これらのリードの一方、例えば、端子１０４ａと接触パッド１０２との間のリードは、後方係合要素１６２からずれた領域においてターレットの主面１６１に沿って延在し、他方のリード、例えば、端子１０４ｂとパッド１０２との間に概略的に示されるリードは、ターレット内を貫通している。さらの他のリード（図示せず）が、ターレットの他の面の内側または外側に延在してもよいが、望ましくは、後方係合面１６４上には延在しない方がよい。モジュールの組立中、センサユニットの電気接続部または接点１４２は、接触パッド１０２に電気的に接続される。例えば、電気接続部１４２は、接点１０２に半田接続されてもよいし、導体接着剤を用いて取り付けられてもよいし、または、例えば、拡散接合または共晶接合によって、冶金的に接合されてもよい。この接合プロセスは、ターレットの後方係合面１６４がセンサモジュールの外面１３８に係合されるのと同時に、行なわれるとよい。望ましくは、接合作業中、接点１４２および接触パッド１０２がセンサユニット１２０に向かうターレット１５２の運動を拘束しないように、接合材料、接点１４２、接触パッド１０２の一部または全てが、曲がるかまたは移動するとよい。例えば、半田接合作業中、接触パッド１０２および接点１４２のいずれかまたは両方の一部をなす半田は、センサユニットに向かうターレットの自由な運動を可能とするように、従って、センサユニットの外面１３８に対する後方係合面１６４の完全な係合を可能とするように、軟化または融解するとよい。接点１４２と接触パッド１０２との間の半田接合部は、固化した後、ターレットをセンサユニットと機械的に係合させた状態で保持することができる。半田に代わって、導体接着剤または他の導体接合系が用いられてもよい。さらに他の代替的変更例では、接触パッド１０２が、ターレットの残部に対して変位可能とされる。また、前述したように、ターレットをセンサユニットと係合した状態で保持するために、付加的な接着剤（図示せず）、またはバネクリップまたはクランプ（図示せず）のような機械的な締付け具が、用いられてもよい。センサユニットの接点１４２が接触パッド１０２に接合されることは、必ずしも必要ではない。例えば、接点１４２は、ピンまたは他の突出導体要素の形態であってもよく、接触パッドは、このようなピンを受けてピンと電気接触するのに適するようにされた小形ソケットの形態であってもよい。ピン/ソケット接続に代わって、互いに機械的に係合したときに互いに電気的に接触する他の構成が用いられてもよい。
【００２７】
図８の実施形態では、モジュール、特に、ターレット１５２と端子１０４の構成は、端子がソケットに電気的に接触している状態で、モジュールがソケットに離脱可能に係合されるように、選択されている。図８に示されるように、端子は、ソケット基部１１２、上方に突出する第１の組のソケット接点１１４、および第２の組のソケット接点１１６を含むソケット１１０に接触して配置されている。ソケット接点１１６は、ソケット基部１１２から上方に延在し、次いで、ソケット接点１１４に向かって延在している。接点１１４,１１６は、弾力性を有しているので、図８の両矢印によって示されるように、モジュールを傾けて、ソケットから離脱させることができ、またはソケットに再係合させることができる。ソケットがモジュールに係合されると、接点の弾力性によって、センサユニット１２０のチップの後面がソケット基部１１２に対して保持され、かつ接触圧が加えられ、接点１０４ａが第１の接点１１４に強固に係合され、接点１０４ｂが第２の接点１１６に強固に係合される。ソケット基部１１２は、ソケット接点１１４，１１６を回路パネル（図示せず）に取り付けられた他の要素に電気的に接続させて、回路基板１７０に半永久的に取り付けられてもよい。変更例では、ソケット基部は、回路パネルと一体に形成されてもよい。モジュールをソケットおよび回路パネルに離脱可能に取り付けることによって、製造上の著しい利点が得られる。モジュールの欠陥または回路の他の要素の欠陥は、モジュールが回路パネルに取り付けられるまで、検出することができない。しかし、この取付けを離脱可能とすることによって、半永久的に取り付けられたモジュールを取り外し、他のものと置き換えるのに通常必要とされる半田除去および半田接合のような作業を行うことなく、モジュール以外の要素が欠陥を有する場合、モジュールを回収することができ、またはモジュールが欠陥を有する場合、モジュール以外の要素を回収することができる。図８に示される具体的なソケット設計、およびモジュールに対して適合された端子１０４の形態は、単なる例示にすぎない。モジュールは、どのような形態のソケットとも嵌合するように、構成することができる。
【００２８】
本発明のさらに他の実施形態によるモジュール（図９）は、光学素子を収容する直立部分２５３を備えるターレット２５２、およびこの直立部分に沿って上方に延在する端子２０４を有している。このようなモジュールは、ソケット２１０内に係合される。ソケット２１０は、回路基板２７０を貫通する孔として形成され、この孔の周囲に配列されたソケット接点２１４を有している。この構成では、モジュールの直立部分２５３は、望ましくは、回路基板を通って少なくとも部分的に突出している。さらに他の変更例では、モジュールの端子２０４は、直立部分の周りに沿ってモジュールの上面から上方に突出するピンに置き換えられてもよい。この場合、モジュールの全体が、直立部分を受ける孔を有すると共にこのような孔を囲む個々のピン受容ソケットを有する同様の回路基板内に、係合される。
【００２９】
図９のモジュールでは、ターレット２５２は、図５を参照して前述した移動可能または調整可能なバレルを有しない単一の一体部品として形成されている。レンズ２５８のような光学素子が、この単一片に直接取り付けられる。図９に示される構造のこの態様は、ここに説明する他の実施形態のいずれに用いられてもよい。
【００３０】
本発明のさらに他の態様によるモジュール（図１０）は、前述のターレットと同様のターレット３５２を内蔵している。しかし、ターレット３５２は、前述したような後方係合面を有していない。図１０の実施形態では、センサユニット３２０に対するターレットの位置決めを制御するのに用いられる特徴部は、ターレットの残部と一体になる特徴部でなく、金属性の特徴部である。特徴部３０２は、金属パッドまたはビアホールの形態にあるとよい。これらのパッドまたはビアホールは、光学素子３５８と係合するターレット３５２の特徴部と正確な位置関係を保って形成される。従って、特徴部３０２は、光学素子３５８の光学軸３６０に対して所定の位置関係にある。センサユニット３２０の電気接続部または電気接点３４２が、特徴部３０２と係合する。換言すれば、電気接続部３４２は、ターレットに対するセンサユニットの位置決め、従って、光学軸に対する半導体チップの撮像領域３２８の位置決めを制御する係合特徴部を構成する。この実施形態では、接点３４２は、望ましくは、組立プロセス中、実質的に剛性を保持する材料から形成される。例えば、接続部３４２は、センサユニットのカバーの外面（上面）３３８の上方に突出する小形の高融点金属球またはバンプから構成される。接続部３４２は、銅または銅被覆鋼のような比較的高融点材料から形成されるコアおよび薄い半田被膜を含む所謂「中実コア（solid core）」半田ボールであってもよい。代替的に、接点３４２は、金、珪素、または特徴部３０２への拡散接合に適する他の金属からなる薄い被膜を有する比較的剛性のある金属材料から形成されてもよい。この実施形態では、接点３４２は、望ましくは、撮像領域３３８に対する正確な位置関係を保って配置される。例えば、これらの接点の全ては、望ましくは、撮像領域の上方に実質的に同じ高さを保って配置される。前述の実施形態におけるように、ターレットの特徴部とセンサユニットの特徴部との間の係合によって、ターレットは、撮像領域に対して位置決めされる。
【００３１】
図１０の実施形態では、ビアホールまたは特徴部３０２は、ターレット３５２の外面に配置された端子３０４に電気的に接続される。端子３０４は、回路パネル３７０の特徴部に面実装されるのに適するようにされている。望ましくは、センサユニット３０２の特徴部３４２とターレット３５２の特徴部３０２との間の接続部は、面実装およびリフロー時に受ける温度に耐えるように、構成される。
【００３２】
図１０に示される方法の変更例では、ターレット３５２およびセンサユニット３２０は、システムに電気接続されずにセンサユニットと光学ユニットとの間の整合および機械的係合にのみ用いられる、特徴部３０２，３４２と同様の付加的な特徴部を備えることができる。このような付加的な特徴部が設けられる場合、電気的接続は、他の実施形態と関連してここに説明する方法のいずれによって、なされてもよい。
【００３３】
図９、１０の配置構造では、光学ユニット２５０、３５０は、回路パネルの前側２７１、３７１に全てが配置されていない。すなわち、光学ユニットの少なくとも一部が、回路パネルの前側２７１、３７１の前方に突出する。その結果、アセンブリの前方突出距離Ｐおよび全高さＨの著しい短縮が達成される。
【００３４】
前述の実施形態では、光学ユニットに対するカバーは、実質的に平坦である。このような平面カバーは、制御された厚みを有する正確な平面形状のカバーを作製するのが簡単であるという点において、有利である。しかし、変更例（図１１）では、平面カバーは、複数の直立突起４６２（図１１には、１つのみが図示）を有するカバー４３４と置き換えられてもよい。これらの突起４６２は、協働して、センサチップ４２２の撮像領域４２８の平面と実質的に平行の上方を向いて露出する係合面４０３を画定する。ターレットは、ターレットの下方を向く主面４６１のわずか上方に位置する凹状係合面４０６を備えることができる。代替的に、主面４６１が平面で、カバーの係合面４０４がこの主面に係合されてもよい。ここでも、主面４６１は、カバーの上面４３８のわずか上方に配置されるとよい。これによって、主面およびカバーの上面は、これらの面の間に、電気接続部４２４にアクセスするための間隙を画定することができる。
【００３５】
他の実施形態（図１２）では、センサユニット５２０の係合特徴部は、半導体チップ５２２の前面の領域５０２から構成される。領域５０２は、カバー５３４を貫通する孔５０４によって、カバー５３４の外面（上面）５３８に露出している。構造の特徴部および表面に関連して、ここで用いられる「特徴部が表面に露出する」という表現は、このような特徴部が、構造の外側から表面に向かって見たときに、構造のどのような他の要素によっても覆われていない状態を意味する。従って、チップ５２２の表面領域５０２は、表面５３８を上から下に見たとき、センサユニット５２０のどのような他の要素によっても覆われず、外面５３８に露出している。同様の定義によれば、表面から突出する特徴部もその表面に「露出」している。例えば、カバー４３４の突起４０２の突出面４０３（図１１）もセンサユニットの外面４３８に「露出」し、ターレットの凹面４０６は、ターレットの主面４６１に露出している。同様に、後方係合面６４（図３、４）は、ターレット５２の主面６１に露出している。同様に、カバーの上面３８の残部と同一面である上面３８のランド領域４４（図２）は、上面３８に露出している。
【００３６】
図１２の実施形態では、ターレット５５２は、係合面５６４を画定する後方突出係合要素５６２を備えている。係合面５６４は、チップ５２２の表面領域５０２と当接または係合する。孔５０４は、望ましくは、光学ユニット５２０のシール５４０によって密封された領域の外側に位置する。これによって、チップ５２２の撮像領域５２８または他の要素に対して、孔５０４が化学的汚染経路または粒状汚染経路をもたらすことがない。シール５４０の外側のチップ５２２の領域は、強固な不動態化層（図示せず）を備えていてもよい
【００３７】
代替的な構成では、孔５０４が位置するカバー５３４の領域は、全体的に省略されてもよい。この場合、カバー５３４は、チップ５２２の縁まで延在せず、チップ５２２の縁の内方で終端する。図１１，１２を参照して説明した配置構造は、図６、７を参照して説明した方法によってターレットと光学ユニットのカバーとの間に延在する回路パネルを内蔵する実施形態において用いられてもよい。
【００３８】
前述の実施形態では、光学モジュールのターレットは、光学ユニットの水平方向の寸法および面積と等しいかまたは小さい水平方向の寸法および面積を有している。これによって、例示的な小型のモジュールが得られる。図１３に示される変更例では、ターレット６５２は、光学軸６６０と直交して撮像領域６２８の平面と平行の水平方向において、光学ユニット６２０の対応する水平方向寸法よりも大きい少なくとも１つの水平方向寸法を有している。ターレットは、ターレットの残部から下方に突出するリップ６０２を有することができる。光学ユニット６２０の縁、例えば、半導体チップまたはカバーによって画定された縁が、光学ユニットをターレットに対して水平方向に位置させるように、このようなリップと当接するとよい。また、ターレットは、他の下方突出要素６０４、例えば、チップの近傍に向かって、望ましくは、チップ後面６２６の近傍に向かって下方に延在する１つまたは複数のリップまたはポストを備えることができる。突出要素６０４は、望ましくは、１つまたは複数の端子６０６を有し、これらの端子６０６は、前述の方法のいずれかによって、センサユニット６２０に電気的に接続される。この実施形態によるモジュールは、ターレットが回路基板から上方に突出する「フェイスアップ（face-up）」配置によって、回路基板６７０に面実装されるとよい。望ましくは、この実施形態においても、モジュールの水平方向寸法は、光学ユニットの水平方向寸法を大きく超えない方がよい。場合によっては、ターレット６５２は、光学ユニット６２０の（光学軸６６０と直交して撮像領域６２８と平行の平面に沿って測定された）水平領域の約１．２倍以下の水平領域を有することができる。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態によれば、モジュールは、グループ化して製造されてもよい。製造プロセスの一例では、複数の個々のターレット７５２を含むターレット要素７０２が、起動ユニット７０４に組み込まれる。起動ユニット７０４は、複数の画像検知半導体チップ７２２を備えるウエハ７０６、および複数の個々のカバー７３４を備える単一のカバーシート７０８を有している。起動ユニット７０４は、（参照することによってここに含まれる）前述した本出願の譲渡人に譲渡された同時係属中の特許出願にさらに詳細に記載される方法によって、カバーシート７０８をウエハ７０６に組み込むことによって、組立てられるとよい。ターレット要素７０２は、多数のターレットの各々を画定する部分を含む単一体であるとよい。ターレット要素の種々のターレット７５２間に延在する境界線７１０が図示されているが、これらの境界線は、実作業において、目に見えてもよいし、目に見えなくてもよい。同様に、カバーシートの個々のカバー７３４間の境界線およびウエハの個々のチップ７２２間の境界線も、実作業において、目に見えてもよいし、目に見えなくてもよい。組立プロセスは、各ターレットの光学軸を関連するチップ７２２内の撮像領域（図示せず）と位置合わせし、従って、各ターレットの光学軸をカバーシートの１つのカバー７３４と位置合わせして、行なわれる。
【００４０】
前述の実施形態におけるように、位置決めのいくつかの態様は、前述したように、ターレットの特徴部とセンサユニットの特徴部とを互いに係合させることによって、制御される。ターレット要素７０２が剛性を有する場合、必ずしも、係合特徴部が個々のターレットごとに設けられる必要はない。ターレット要素を起動ユニットに組立てるプロセスは、起動ユニットを形成する前、最中、後のいずれに行われてもよい。図示される実施形態では、ターレット要素７０２がカバーシート７０８に取り付けられる前に、カバーシート７０８がウエハ７０６に取り付けられる。しかし、プロセスの変更例では、カバーシートがウエハに取り付けられる前、またはカバーシートがウエハに取り付けられるのと同時に、ターレット要素がカバーシートに取り付けられてもよい。組立の後、ターレット要素および起動ユニットは、境界線７１０によって示されるラインに沿って切断され、種々のターレットおよび起動ユニットの種々の部分を個々のモジュールに分離する。これらのモジュールは、各々、１つのターレット７５２、およびそのターレットと関連するチップ７２２およびカバー７３４を含む。ターレットを起動ユニットに組み込む前または後のいずれかにおいて、前述したレンズのような光学素子が、ターレットに組み込まれる。
【００４１】
このプロセスの変更例では、起動ユニットは、ウエハの全領域よりも小さい領域に形成されてもよい。さらに他の変更例では、起動ユニットは、単一のカバーシートではなく、別々に形成された個々のカバーを備えることができる。さらに他の変更例では、切断作業は、単一ターレットではなく複数のターレットを含む個々のモジュールをもたらすように、なされてもよい。切断作業は、ウエハ切断作業において個々の半導体チップを互いに分離するのに一般的に用いられる形式の鋸を用いて、行なわれるとよい。
【００４２】
前述した実施形態では、半導体チップは、可視光に応じて撮像するように構成されている。しかし、本発明は、可視光に加えて、または可視光に代えて、紫外線および／または赤外線を用いるシステムに用いられてもよい。従って、ここで用いられる「光および／または光学素子」という用語は、可視光に制限されないことを理解されたい。
【００４３】
本発明のさらに他の実施形態によるカメラモジュール（図１５）は、回路パネル８７０を備えている。回路パネル８７０は、回路パネルの上側（前側）８０１を画定する主誘電層８７１、導体８７６、および回路パネルの反対側、すなわち、底側（後側）８０５を画定するマスク層８０３を有している。回路パネルは、回路パネルを上側から底側に貫通する第１の孔８７２および第２の孔８７３を有している。導体の一部、例えば、導体８７６ａは、第１の孔８７２の近傍において回路パネルの底側８０５に露出する接続パッド８０６ａを画定する。例えば、接合パッド８０６ａは、マスク層８０３の開口８０７ａを通して露出してもよい。他の導体、例えば、導体８７６ｂは、例えば、誘電層８７１の開口８０７ｂを通して回路パネルの前面８０１に露出する接合パッド８０６ｂを画定する。これらの接合パッドは、第２の孔８７３の近傍に配置されるとよい。また、ここでは「両面導体」と呼ぶさらに他の導体が、第１の孔８７２の近傍において底側８０５に露出する接合パッド８０６ａを有すると共に、回路パネルの前面８０１に露出する接合パッド８０６ｂを有している。図示される特定の実施形態では、回路パネル８７０は、両孔の近傍に延在する単一の導体層しか有せず、この単一層は、すべての導体および全ての接合パッドを含む。しかし、この構成は、不可欠なものではなく、回路パネルは、複数の導体層、および上側および下側に向かって延在する垂直要素を有する導体、例えば、充填ビアホールを備えるより複雑な構造でもよい。これらの要素は、上側および底側に露出する接合パッドを形成してもよい。また、回路パネルに関連してここで用いられる「上」、「底」、「前」、および「後」という用語は、相対的な方向、具体的には、互いに向き合った方向における上面（前面）および底面（後面）を示すためにのみ用いられ、これらの方向は、重力基準方向と一致しなくてもよい。
【００４４】
アセンブリは、第１の組のカメラ要素８０９をさらに備えている。第１のカメラ要素８０９は、第１の半導体チップ８２２を有する第１のセンサユニット８２０を備え、第１の半導体チップ８２２は、第１の撮像領域８２８を含む前面を有している。この実施形態では、第１のセンサユニット８２０は、第１のカバー８３４、およびカバーの外面８３８、すなわち、チップ８２２と反対の側を向く面８３８に露出する第１の接点８４２も備えている。第１のセンサユニット８２０は、チップの第１の前面と撮像領域８２８およびカバーの外面８３８を底側の方に前方に向けて、回路パネルの底側８０５に配置される。センサユニットが「回路パネルの特定の側に配置される」という記述は、必ずしも、センサユニットが回路パネルと当接することを意味しない。従って、回路パネルの底側８０５と第１のセンサユニット８２０との間、さらに具体的には、回路パネルの底側とカバーの外面８３８との間に、空隙が存在してもよい。逆の言い方をすれば、センサユニットの一部が、回路パネル内または回路パネルの前面内に突出してもよい。しかし、センサユニットは、その大半または全てが、回路パネルの後部に配置される。第１の半導体チップの撮像領域８２８は、回路パネルの第１の孔８７２と一直線に並んで配置される。第１のセンサユニットの接点８４２は、回路パネルの接合パッド８０６ａに接合され、これによって、チップ８２２内の撮像回路（図示せず）が、回路パネルの一部の導体８７６ａ、８７６ｃに接続される。
【００４５】
第１の組のカメラ要素８０９は、第１の光学ユニット８５０も備えている。この第１の光学ユニット８５０は、第１の光学素子８５８、および取付け構造、すなわち、ターレット８５４を備えている。第１の光学ユニット８５０は、回路パネルの上面（前面）８０１から前方に突出し、センサユニット８２０の第１の孔８７２および第１の撮像領域８２８と一直線に並んで配置されている。第１の光学ユニット８５０は、望ましくは、第１のセンサユニット８２０に機械的に係合される。例えば、第１の光学ユニット８５０は、図３〜５を参照して前述した光学モジュールの後方要素６２と同様の後方要素を有してもよく、これらの後方要素が、回路パネルの開口（図示せず）を貫通し、カバーの外面８３８と係合するようにしてもよい。ここでも、望ましくは、光学ユニットの特徴部をセンサユニットの特徴部と係合させることによって、回路パネルのこれらの要素の位置とは無関係に、光学ユニットをセンサユニットに対して適所に保持するとよい。
【００４６】
モジュールは、第２の組のカメラ要素８１１および第２の光学モジュール８５１をさらに備えている。第２のセンサモジュールおよび第２の光学モジュールは、第１のセンサユニットおよび第２の光学ユニットの特徴部と同様の特徴を備えることができる。しかし、第２のセンサユニット８２９は、第２のセンサモジュールの半導体チップ８２３の前面および撮像領域を回路パネルの上面（前面）８０１の方に後方に向けると共に撮像領域８３１を回路パネルの第２の孔８７３と一直線に並べて、回路パネルの上側（前側）８０１に配置されている。第２のセンサユニットの接点８４３は、前面（上面）８０１に露出した接合パッド８０６ｂに接合され、これによって、第２のセンサユニットのチップ８２３内の撮像回路が、回路パネルの導体８７６の少なくとも一部に接続される。以下にさらに詳細に説明するように、第２のチップの接点８４３の一部は、第１のセンサユニットの接点８４２の一部が接続されるのと同じ両面導体８７６ｃに接続される。
【００４７】
第２の光学ユニット８５１は、回路パネルの後面（底面）８０５から後方から突出し、第２の光学ユニット内のレンズ８５９のような光学素子の一部が、回路パネルの後方に配置される。
【００４８】
この実施形態によるカメラモジュールによって、二重カメラ構成が得られる。このような構成は、例えば、携帯電話、および１つのカメラが携帯電話に話し込んでいるユーザの画像を取得するのに用いられると共に他のカメラが情景の画像を取得するのに用いられる同様の装置に用いられる。これらのカメラは、同一の特性を有してもよいし、異なる特性を有してもよい。例えば、第１の組のカメラ要素が比較的高解像度の画像をもたらし、第２の組のカメラ要素が低解像度の画像をもたらすようにしてもよい。
【００４９】
２組のカメラ要素を、図１５に示されるような配置構造、すなわち、第１の組のカメラ要素が回路パネルの後部に配置されたセンサユニットおよび回路パネルの前部に突出する光学ユニットを有し、第２の組のカメラ要素が逆の配置構造、すなわち、回路パネルの前部に配置された第２のセンサユニットおよび回路パネルの後部に突出する第２の光学ユニットを有する配置構造に、取り付けることによって、アセンブリの全高さまたは前端から後端までの寸法を著しく短縮することができる。図１５の配置構造では、全高Ｈ０は、第１の組のカメラ要素８０９の高さＨ１と第２の組のカメラ要素８１１の高さＨ２の総計よりもかなり小さい。
【００５０】
２つのセンサユニット８２０，８２９の接点の一部を両面導体８７６ｃに接続することによって、これらの導体を２つのセンサユニット間において共有することができる。例えば、電源導体、接地導体およびクロック導体は、このように共有することができる。また、もし２つのカメラが同時に操作される必要がない場合、画像信号を運ぶ導体を共有することもできる。２組のカメラ要素間の導体を共有することによって、回路パネルの経路を簡素化し、回路パネルのコストを低減することができる。
【００５１】
２組のカメラ要素が逆に配置される図１５の構成は、ここに説明するカメラモジュール構造のいずれをも含むことができる。例えば、カメラ要素の２組の１つまたは両方が、図９，１０を参照して前述した形式の光学モジュール構造、すなわち、光学モジュールが回路パネルの孔内に突出し、光学モジュールの一部のみがセンサユニットと反対の回路パネルの側に突出する光学モジュール構造を備えてもよい。
【００５２】
本発明のさらに他の実施形態によるカメラモジュール（図１６）は、回路パネル９７０の底側（後側）に配置される破線で示されるセンサユニット９２０を備えている。ここでも、センサユニット内のチップの撮像領域は、回路パネルの孔９７２と一直線に並んで配置されている。この配置構造における光学ユニット９５０は、ターレットまたは支持構造９５２を備えている。支持構造９５２は、１つまたは複数のレンズまたは他の光学素子９５８を保持するように配置された取付け部分９０２を有している。支持構造９５２は、取付け部分９０２から後方に突出する細長ポストの形態にある複数の後方要素９６２も備えている。これらのポストは、回路パネルの開口９７４を貫通し、センサユニットと機械的に係合し、前述したように、光学ユニットをセンサユニットに対して位置決めする。ここでも、これらのポストは、ポスト間の間隙、例えば、ポスト９６２ａ，９６２ｂ間の間隙９６３ａを画定する。ここでも、回路パネル９７０は、間隙内に延び、従って、センサユニットと光学ユニットとの間に延び、これによって、前述したように、センサユニットへの接続が容易になる。しかし、図１６の実施形態では、間隙は、かなりの高さを有している。完成した状態のアセンブリにおける間隙の高さＨＧは、回路パネル９７０の前面９０１の上方における取付け要素９０２の高さと等しい。高さＨＧは、望ましくは、約２ｍｍ以上、さらに望ましくは、約５ｍｍ以上、最も望ましくは、約１ｃｍ以上である。各間隙の幅（すなわち、後方要素９６２ａ，９６２ｂ間において回路パネルに平行な水平距離）は、望ましくは、少なくとも約２ｍｍ、さらに望ましくは、少なくとも約５ｍｍ、最も望ましくは、少なくとも約１ｃｍである。以下にさらに詳細に述べるように、このような大きな間隙を設けることによって、完成した状態のアセンブリに対して作業を行なうための光学素子と孔９７２との間の領域へのアクセスが可能になる。しかし、アセンブリの全体の高さを増すことなく、より大きな間隙が設けられてもよい。レンズ９５８のような光学素子とセンサユニットとの間の距離は、例えば、レンズ９５８の焦点長さのようなシステムの光学的な特性によって設定される。従って、レンズは、どのような場合でも、回路パネルの前方に大きな距離を隔てて支持されねばならない。
【００５３】
図１６の実施形態によるモジュールまたはアセンブリは、１つまたは複数の間隙を通して、望ましくは、回路パネルの孔９７２を通してセンサユニットに対する作業を行なうことによって、組立後に処理されてもよい。例えば、アセンブリには、クリーリング作業が施されてもよい。この操作では、クリーニング液、クリーニング器具、またはこれらの両方が、センサモジュールの表面を清浄化するために、１つまたは複数の間隙および孔９７２内に挿入される。例えば、センサモジュールが回路パネルの後面（底面）に向かって前方を向くカバーを含む場合、孔と一直線と並ぶカバーの領域、例えば、センサチップの撮像領域と一直線に並ぶ領域が清浄化される。このようなクリーニング作業を完成した状態のアセンブリに施す能力によって、組立プロセス中における汚染の影響を阻止することができる。これによって、高品質のカメラユニットをもたらすことができると共に、組立中の汚染を伴う状態を緩和することもできる。例えば、「クリーンルーム」環境を不必要とし、または代替的に、安価で低品質のクリーンルームを用いることもできる。さらに他の例では、センサユニットは、別体のカバーを含まなくてもよく、代わって、組立プロセス中に、「裸」の半導体チップ、具体的には、撮像領域と、化学的損傷または機械的損傷から裸チップ素子を保護するのに効果的な薄い被膜の形態にある不動態化層と、を有する裸の半導体チップのみから構成することができる。このような裸の撮像チップは、通常、１つまたは複数の撮像素子を覆う埃の堆積を避けるために、処理中に極めて厳しい用心が必要である。このような要件は、カバーを含むセンサユニットの場合、その厳しさがいくらか緩和される。しかし、組立後に行う後クリーニングによって、カバーを含まないセンサユニットのアセンブリに対して、上記の要件の厳しさを緩和させることができる。
【００５４】
本発明のさらに他の実施形態による方法では、センサユニットは、センサユニットの前部を覆う犠牲層、例えば、カバーを備えるセンサにおけるカバーの外面を覆う犠牲層、またはカバーを備えないセンサユニットにおけるチップの撮像領域を覆う犠牲層を備えてもよい。犠牲層を適所に有するアセンブリが製造される。次いで、この完成したアセンブリに対して、犠牲層、または少なくともセンサユニットの撮像領域と一直線に並ぶ犠牲層の部分を、孔９７２および支持構造９５２の１つまたは複数の間隙９６３を通して除去する作業が施される。例えば、犠牲層は、センサユニットから犠牲層を溶解するか、または犠牲層を機械的に連結させて、センサユニットから犠牲層を剥ぎ取ることによって、除去されるとよい。犠牲層の除去によって、この層に堆積した汚染物を除去することができる。
【００５５】
１つまたは複数の間隙を通して、他の作業が行なわれてもよい。例えば、工具を１つまたは複数の間隙内に挿入し、回路パネルの導体と係合させ、センサユニットの接点に接合させることができる。代替的に、ワイヤ接合工具を用いて、センサユニット貫通孔９７２、１つまたは複数の付加的な開口９７４、またはこの目的のために回路パネルに設けられた他の開口（図示せず）を通って導体とセンサユニットとの間に延在するワイヤボンドを設けることもできる。
【００５６】
前述したような大きな間隙を設けるために、必ずしも、ポスト状の後方要素を設ける必要はない。例えば、後方要素は、プレートまたはリブの形態でもよく、または図５を参照して説明した後方要素と同様の形状で高さが大きい形態を有してもよい。また、必ずしも、多数の間隙を設ける必要はなく、作業の種類によっては、１つの間隙のみでも十分な場合もある。
【００５７】
本発明のさらに他の実施形態によるカメラモジュール（図１７）は、センサユニット１０２０を備えている。センサユニット１０２０は、センサユニットの後面、すなわち、撮像領域１０２８を有する表面と反対側の半導体チップ１０２２の面に配置された接点１０４２を有している。また、この実施形態では、センサユニットは、カバー１０３４も備えている。ここでも、センサユニットは、センサユニットの前部、従って、撮像領域１０２８を回路パネル１０７０の後面（底面）の方に前方に向けて、取り付けられる。センサユニットの接点１０４２は、適切なリードまたはワイヤボンド１００２によって、導体１０７６に接続される。この実施形態では、光学ユニット１０５０の後方要素１０６２は、撮像領域１０２８と一直線に並ぶ同一の孔１０７２内に突出している。換言すれば、孔１０７２は、光学素子から撮像領域に至る光路を含むと共に、後方要素１０６２を収容するのに十分な大きさを有している。同様の配置構造が、前述したような前面に接点を有するセンサユニットと共に用いられてもよい。
【００５８】
前述した実施形態では、回路パネルは、センサユニットの撮像領域と一直線に並んで位置するパネルを貫通する孔を有している。このような孔は、回路パネル内の透過領域をなす。他の実施形態では、回路パネルは、センサユニットの撮像領域と一直線に並んで位置する中実の透過領域を備えている。例えば、回路パネルは、透明な誘電材料から形成されてもよく、この場合、回路パネルの透過領域は、回路パネルの導体を透過領域を横切らないように配線することによって、単純に得ることができる。
【００５９】
図１８に示されるさらに他の変更例では、センサユニットの前面を覆う回路パネルが、２つの個別のサブパネル１１７０ａ、１１７０ｂから形成されている。２つのサブパネルは、センサユニット１１２０の前面１１３８の２つの異なる部分を覆って延在し、その結果として、センサユニットは、この回路パネルの後側に位置する。２つのサブパネルは、これらのサブパネル間の間隙１１７２の形態にある透過領域を画定する。間隙１１７２は、センサユニット１１２０に含まれるセンサの撮像領域１１２８と一直線に並んで配置される。従って、ここでは、特に指定のない限り、回路パネルの「孔」または「開口（opening, aperture）」という用語は、回路パネルを協働で構成する２つ以上のサブパネル間に画定される間隙またはスロットを含むと理解されたい。また、図１８の実施形態では、光学ユニットの支持構造の後方要素１１６２は、回路パネル１１７０ａ，１１７０ｂによって覆われる領域の外側に位置するセンサユニット１１２０の部分と係合する。図１８のモジュールは、センサユニット１１２０の背後に延在する基部要素１１０１を備えている。センサユニットの前面を覆う回路パネル１１７０ａ、１１７０ｂは、この基部要素に接続されてもよい。基部要素は、導体要素１１７３を有する回路パネルであってもよく、回路パネル１１７０ａ、１１７０ｂは、センサユニットをこれらの導体に接続する導体１１７１を備えているとよい。
【００６０】
前述した特徴に対して、多数の他の変更例および多数の組合せが、本発明から逸脱することなく利用されてもよい。従って、前述の説明は、特許請求の範囲に記載される本発明を制限するものではなく、むしろ例示しているにすぎないと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に用いられるセンサユニットの略断面図である。
【図２】図１に示されるセンサユニットの上面図である。
【図３】図１、２のセンサユニットと共に用いられる光学ユニットの底面図である。
【図４】図３に示される光学ユニットの側面図である。
【図５】図１〜４のユニットから形成される本発明の一実施形態によるモジュールの略断面図である。
【図６】センサユニットと一緒にされた回路パネルの上面図である。
【図７】図６の回路パネルとセンサユニットおよび光学ユニットを含むアセンブリの略断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態によるアセンブリの略断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態によるアセンブリの略断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態によるアセンブリの略断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態によるモジュールの一部を示す部分断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態によるモジュールの一部を示す部分断面図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態によるアセンブリの略断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態による製造プロセス中の構成部品を示す略斜視図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態によるアセンブリの略断面図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態によるアセンブリを示す略部分斜視図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態によるアセンブリを示す部分断面図である。
【図１８】本発明の他の実施形態によるアセンブリを示す図１６と同様の図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年7月7日(2008.7.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）上側、底側、および透過領域を有する回路パネルであって、導体を有する回路パネルと、
（ｂ）前記回路パネルの前記底側に配置されたセンサユニットであって、前記センサユニットは、半導体チップを備え、前記半導体チップは、前記透過領域と一直線に並んで前方向を向く撮像領域を備える前面、および前記撮像領域に当たる光学像を表す信号を生成するように適合された撮像回路を有し、前記センサユニットはまた、前記撮像領域と一直線に並ぶ透明領域を有するカバーを備え、前記カバーは、前記前面を覆って、前記チップに固定され、前記カバーは、前記チップから離れる側において前記回路パネルの前記底側の方を向く外面を有し、前記センサユニットの前記撮像回路は、前記回路パネルの前記導体の少なくとも一部に電気的に接続される、センサユニットと
を備えるカメラモジュールにおいて、
前記モジュールは、１つ以上の光学素子を備える光学ユニットをさらに備え、前記光学ユニットは前記回路パネルの前記上側から突出し、前記センサユニットは、前記カバーの前記外面に露出する１つ以上の位置合わせ特徴部を有し、前記１つ以上の位置合わせ特徴部は、前記チップの前記撮像領域に対して所定の空間関係にあり、前記光学ユニットは、１つ以上の係合特徴部を有し、前記センサユニットの前記位置合わせ特徴部は、前記光学ユニットの前記係合特徴部に係合され、前記係合された特徴部は、前記光学素子を前記チップの前記撮像領域に対して少なくとも部分的に位置決めする、カメラモジュール。
【請求項２】
前記回路パネルの前記透過領域は、前記回路パネルを貫通する孔を含む請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記センサユニットは、前記カバーの前記外面に露出して前記チップの前記撮像回路に電気的に接続される接点を有し、前記接点は、前記回路パネルの前記導体に電気的に接続される請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記接点は、前記導体に接合される請求項３に記載のモジュール。
【請求項５】
前記回路パネルは、１つ以上の開口を有し、前記光学ユニットの前記係合要素の少なくとも一部および前記センサユニットのいずれかまたは両方が、前記１つ以上の開口を貫通する請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記光学素子は、前記回路パネルの前方に位置する少なくとも１つのレンズを含む請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項７】
カメラモジュールを処理する方法であって、
半導体チップを備えるセンサユニットへの作業を行うステップであって、前記半導体チップは、回路パネルの底側に、前記チップの前面の撮像領域を前記回路パネルの孔と一直線に並べて前記回路パネルの前記底側の方に前方に向けて、配置される、ステップを含み、作業を行う前記ステップは、前記孔を通して前記センサユニットにアクセスすることを含む、方法。
【請求項８】
前記カメラモジュールは、前記回路パネルの上側から突出する光学ユニットを備え、前記光学ユニットは、１つ以上の光学素子および少なくとも１つの間隙を有し、作業を行う前記ステップは、前記孔および前記少なくとも１つの間隙を通して、前記センサユニットにアクセスすることを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記光学ユニットは、互いに離間した複数の後方要素を備え、前記後方要素間に前記少なくとも１つの間隙を画定し、前記後方要素は、戦記センサユニットに係合され、前記後方要素は、作業を行う前記ステップ中、前記少なくとも１つの光学素子を前記センサユニットに対して適所に保持する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
作業を行う前記ステップは、前記孔と一直線に並ぶ前記センサユニットの領域をクリーニングすることを含む請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
作業を行う前記ステップは、前記チップの前記撮像領域を覆う犠牲層を除去することを含む請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
（ａ）前方向を向く上側および後方向を向く底側を有する回路パネルと、
（ｂ）第１の撮像領域を含む第１の前面および撮像回路を有する第１の半導体チップを備える第１のセンサユニットであって、前記第１の前面を前記回路パネルの前記底側の方に前方に向けて、前記回路パネルの前記底側に配置される、第１のセンサユニットと、
（ｃ）第２の撮像領域を含む第２の前面および撮像回路を有する第２の半導体チップを備える第２のセンサユニットであって、前記第２の前面を前記回路パネルの前記上側の方に後方に向けて、前記回路パネルの前記上側に配置される、第２のセンサユニットと
を備える、モジュール。
【請求項１３】
前記回路パネルの前記上側から前方に突出する第１の光学ユニットをさらに備え、前記第１の光学ユニットは、前記第１のセンサユニットの前記第１の撮像領域と光学連通する１つ以上の光学素子を備え、かつ前記回路パネルの前記底側から後方に突出する第２の光学ユニットをさらに備え、前記第２の光学ユニットは、前記第２のセンサユニットの前記第２の撮像領域と光学連通する１つ以上の光学素子を備える請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
前記第１の光学ユニットは、前記回路パネルの前方に配置された少なくとも１つのレンズを備え、前記第２の光学ユニットは、前記回路パネルの後方に配置された少なくとも１つのレンズを備える請求項１３に記載のモジュール。
【請求項１５】
前記回路パネルは導体を有し、前記第１および第２のセンサユニットの前記撮像回路は、前記導体の少なくとも一部に電気的に接続される請求項１２に記載のモジュール。
【国際調査報告】
2009515435.tif 000021
2009515435.tif 000022