(57)【要約】【課題】ＣＣＤ４１とレンズ基板部１１、１３との間の距離が可変な小型の撮像装置１を提供する【解決手段】固定部３と可動部２とを具備する撮像装置１であって、固定部３が、ＣＣＤ４１を有するＣＣＤ基板部４０と、両面に電極膜３２、３３を有する圧電基板部３１からなる圧電素子基板部３０と、圧電素子基板部３０に立設され振動を伝達するシャフト２０と、を有し、可動部２がシャフト２０の長手方向に移動可能なレンズユニット部であり、固定部基板５０Ａから個片化された固定基板部５０のシャフト２０に、可動部基板２Ａから個片化された可動部２が、嵌合する。【選択図】図１
2011154305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と可動部とを具備する撮像装置であって、
前記固定部が、
撮像素子を有する撮像素子基板部と、
前記撮像素子基板部と接合された、両面に電極膜を有する圧電基板部からなる、膜面方向に振動する圧電素子基板部と、
前記圧電素子基板部に立設され、前記圧電素子基板部の振動を伝達するシャフトと、を有し、
前記可動部が、
前記シャフトの長手方向に移動可能なレンズユニット部であり、
前記撮像素子が格子状に配置された撮像素子基板と、前記圧電素子基板部が前記格子状に配置された圧電素子基板と、が接合された固定部基板から個片化された前記固定部の前記シャフトに、
複数のレンズ基板部が格子状に配置されたレンズ基板と、複数のスペーサ基板部が前記格子状に配置されたスペーサ基板と、が接合された可動部基板から個片化された前記可動部が、嵌合することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記可動部基板に格子状に複数の貫通孔が形成されており、
前記可動部が前記貫通孔を介して前記固定部の前記シャフトと嵌合することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記シャフトが立設する前記電極膜の膜厚が、一方の前記電極膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記可動部の上面から観察したときの形状が矩形であり、前記矩形の四隅の少なくともいずれかに、前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記固定部が、複数の前記圧電素子基板部と、複数の前記シャフトと、を有し、
前記可動部に、前記複数のシャフトのそれぞれと嵌合する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
複数の前記可動部を有し、
前記固定部が、複数の前記圧電素子基板部と、複数の前記シャフトと、を有し、
前記複数の可動部のそれぞれに、前記複数のシャフトのそれぞれと嵌合する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記貫通孔を形成する材料と、前記シャフトの材料とが、熱膨張係数が異なることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
固定部と可動部とを具備する撮像装置の製造方法であって、
撮像素子を有する撮像素子基板部が格子状に配置された撮像素子基板が作成される撮像素子基板作成工程と、
圧電基板の両面に電極膜を有する圧電素子基板が作成される圧電素子基板作成工程と、
前記圧電素子基板が、前記格子状に配置された複数の圧電素子基板部にパターニングされる圧電素子パターニング工程と、
前記撮像素子基板と、前記パターニングされた前記圧電素子基板と、が接合される撮像素子基板／圧電素子基板接合工程と
前記撮像素子基板部および前記圧電素子を有する固定部基板が切断され、それぞれの固定基板部に個片化される固定基板部個片化工程と、
前記圧電素子基板部の上にシャフトが立設され、固定部が作成されるシャフトセットアップ工程と、
複数のレンズ基板部が格子状に配置されたレンズ基板と、複数のスペーサ基板部が前記格子状に配置されたスペーサ基板と、が接合されたレンズユニット基板を切断し、それぞれの可動部に個片化する可動部個片化工程と、
前記固定部の前記シャフトと前記可動部とが嵌合される組立工程と、を具備することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記レンズユニット基板に、前記格子状に配置された複数の貫通孔が形成されており、
前記組立工程において、前記シャフトと前記貫通孔とが嵌合されることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
圧電素子パターニング工程の前に、前記圧電素子基板が保持基板に接合される圧電素子基板／保持基板接合工程を具備し、
撮像素子基板／圧電素子基板接合工程の後に、前記保持基板が前記圧電素子基板
から分離される保持基板分離工程を具備することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記圧電素子基板部の上面の前記電極膜の膜厚が、下面の前記電極膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記可動部が上面から観察したときの形状が矩形であり、前記矩形の四隅の少なくともいずれかに、前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記固定部が、複数の前記圧電素子基板部と、複数の前記シャフトと、を有し、
前記可動部に、前記複数のシャフトのそれぞれと嵌合する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
複数の前記可動部を有し、
前記固定部が、複数の前記圧電素子基板部と、複数の前記シャフトと、を有し、
前記複数の可動部のそれぞれに、前記複数のシャフトのそれぞれと嵌合する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記貫通孔を形成する材料と、前記シャフトの材料とが、熱膨張係数が異なり、
前記組立工程において、加熱または冷却しながら、前記貫通孔に前記シャフトが嵌合されることを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハレベルチップサイズパッケージ技術を用いた撮像装置および撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ等の固体撮像素子を有する撮像装置を具備した電子内視鏡、カメラ付き携帯電話、およびデジタルカメラ等が普及している。撮像装置は、固体撮像素子と、固体撮像素子に被写体の光学像を導光するレンズを有する撮像光学系と、から主要部が構成されている。
【０００３】
撮像装置を小型化し大量生産するために、ウエハレベルチップサイズパッケージ（ＷＣＳＰ）法を用いた製造方法が知られている。例えば、特開２００３−２０４０５３号公報には、ＣＣＤを有する半導体ウエハとレンズ等を有する基板とを接合後に切断することで個片化し、撮像装置を得る方法が開示されている。
【０００４】
一方、特表２００７−５１６６８８号公報には、圧電基板に付着した移動軸に搭載された移動体が線形に移動する小型超音波リニアモータが開示されている。
【０００５】
しかし、ＷＣＳＰ法を用いて製造された撮像装置は撮像素子とレンズとの間の距離が固定されている固定焦点型であるためフォーカシングおよびズーミングを行うことができなかった。
また前記の小型超音波リニアモータは１個ずつ組立を行う必要があるため、さらなる小型化および量産化は容易ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０４０５３号公報
【特許文献２】特表２００７−５１６６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、撮像素子とレンズとの間の距離が可変な小型の撮像装置および前記撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明の実施の形態の撮像装置は、固定部と可動部とを具備する撮像装置であって、前記固定部が、撮像素子を有する撮像素子基板部と、前記撮像素子基板部と接合された、両面に電極膜を有する圧電基板部からなる、膜面方向に振動する圧電素子基板部と、前記圧電素子基板部に立設され、前記圧電素子基板部の振動を伝達するシャフトと、を有し、前記可動部が、前記シャフトの長手方向に移動可能なレンズユニット部であり、前記撮像素子が格子状に配置された撮像素子基板と、前記圧電素子基板部が前記格子状に配置された圧電素子基板と、が接合された固定部基板から個片化された前記固定部の前記シャフトに、複数のレンズ基板部が格子状に配置されたレンズ基板と、複数のスペーサ基板部が前記格子状に配置されたスペーサ基板と、が接合された可動部基板から個片化された前記可動部が、嵌合することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の実施の形態の撮像装置の製造方法は、固定部と可動部とを具備する撮像装置の製造方法であって、撮像素子を有する撮像素子基板部が格子状に配置された撮像素子基板が作成される撮像素子基板作成工程と、圧電基板の両面に電極膜を有する圧電素子基板が作成される圧電素子基板作成工程と、前記圧電素子基板が、前記格子状に配置された複数の圧電素子基板部にパターニングされる圧電素子パターニング工程と、前記撮像素子基板と、前記パターニングされた前記圧電素子基板と、が接合される撮像素子基板／圧電素子基板接合工程と前記撮像素子基板部および前記圧電素子を有する固定部基板が切断され、それぞれの固定基板部に個片化される固定基板部個片化工程と、前記圧電素子基板部の上にシャフトが立設され、固定部が作成されるシャフトセットアップ工程と、複数のレンズ基板部が格子状に配置されたレンズ基板と、複数のスペーサ基板部が前記格子状に配置されたスペーサ基板と、が接合されたレンズユニット基板を切断し、それぞれの可動部に個片化する可動部個片化工程と、前記固定部の前記シャフトと前記可動部とが嵌合される組立工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮像素子とレンズとの間の距離が可変な小型の撮像装置および前記撮像装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態の撮像装置の外観図である。
【図２】第１の実施の形態の撮像装置の分解図である。
【図３】第１の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための分解図である。
【図４】第１の実施の形態の撮像装置の可動部の製造方法を説明するための説明図である。
【図５】第１の実施の形態の撮像装置の固定部の製造方法を説明するための断面構造を示した説明図である。
【図６】第１の実施の形態の撮像装置の固定部の製造方法を説明するための断面構造を示した説明図である。
【図７】第１の実施の形態の撮像装置の固定部のシャフトの立設方法を説明するための断面構造を示した説明図である。
【図８】第１の実施の形態の撮像装置の固定部のシャフトの立設方法を説明するための断面構造を示した説明図である。
【図９】第２の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための説明図である。
【図１０】第３の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための説明図である。
【図１１】第４の実施の形態の撮像装置の分解図である。
【図１２】第５の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施の形態＞
以下、図面を用いて本発明の第１の実施の形態の撮像装置１について説明する。図１、図２および図３に示すように、撮像装置１は、固定部３と、固定部３のシャフト２０、２１と嵌合し光軸Ｏ方向に移動可能な可動部２と、を具備する。可動部２および固定部３のＣＣＤ基板部４０は、後述するように、ＷＣＳＰ法により複数の基板が接合された接合基板を個片化して製造されるために、外形が四角柱状である。なお、基板をブレードダイシングにより切断すると四角柱状となるが、レーザーダイシングなどを用いると多角形柱状や円柱状とすることも可能である。また、図はいずれも説明のための模式図であり、厚さ方向の縮尺も構成要素により異なっている。例えば、厚く図示されている基板部が薄く図示されている基板部よりも厚いとは限らない。また、以下、基板の上面（おもて面）とは被写体側の面を、下面（裏面）とは被写体と反対側の面を意味する。
【００１３】
固定部３は、撮像素子基板部であるＣＣＤ基板部４０と、圧電素子基板部３０と、圧電素子基板部３０に立設され振動を伝達する駆動シャフトであるシャフト２０と、ＣＣＤ基板部４０に立設されたガイドシャフトであるシャフト２１と、を有する。
【００１４】
ＣＣＤ基板部４０は、例えば単結晶シリコン基板からなり、上面の略中央に半導体回路作成技術を用いて撮像素子であるＣＣＤ４１が形成されている。なお撮像素子としてはＣＭＯＳ等を用いてもよい。ＣＣＤ基板部４０には、図示しない絶縁膜を介してＣＣＤ４１の電力供給用および信号送信用の貫通配線４１Ｔと、下面に貫通配線４１Ｔと接続した電極４２と、が形成されている。
【００１５】
ＣＣＤ基板部４０の四隅のひとつに接合されている圧電素子基板部３０は、圧電基板部３１の両面にそれぞれ電極膜３２、３３を有し、膜面方向に振動する、いわゆる厚み振動子である。すなわち、圧電基板部３１は電界の印加により変形する圧電材料よりなる。
【００１６】
圧電基板部３１は電極膜３２、３３に印加される電圧が変化すると、電極膜３２と電極膜３３との間で伸縮変形を繰り返し振動する超音波振動子である。なお、圧電素子基板部３０として複数の圧電材料を複数の電極膜を介して積層した積層型圧電素子を用いてもよい。配線３２Ｓは上面の電極膜３２と裏面の電極４４とを接続する側面配線である。これに対して、電極膜３３は貫通配線３３Ｔを介して裏面の電極４３と接続している。
【００１７】
なお、電極膜３２は一方の電極膜３３よりも厚いことが好ましい。電極膜３３は圧電素子基板部３０に電圧を印加するための通電機能のみを有していればよいため、例えば１μｍ未満でよい。これに対して、電極膜３２には通電機能に加えて、弾性体としての機能を付与するためである。
【００１８】
シャフト２０は、電極膜３２の上に立設している略円柱状の例えば金属からなる駆動シャフトであり、シャフト２０は可動部２の貫通孔２Ｈ１と比較的かたく、はまりあっている。すなわち圧電素子基板部３０の振動は電極膜３２を介してシャフト２０に伝達される。これに対して、シャフト２１は同じくＣＣＤ基板部４０の上に立設している略円柱状の例えば金属からなるガイドシャフトである。すなわち、シャフト２１は可動部２の貫通孔２Ｈ２と比較的ゆるく、はまりあっており、シャフト２１は可動部２の上下方向の移動を妨げることはない。
【００１９】
なお、図１等においては、シャフト２１の外径ｒ２がシャフト２０の外形ｒ１よりも小さく、貫通孔２Ｈ１と貫通孔２Ｈ２とが同じ内径Ｒ１の場合を例示しているが、シャフト２１の外径とシャフト２０の外径とが同じで、貫通孔２Ｈ２の内径が貫通孔２Ｈ１の内径よりも大きい場合等であってもよい。なお、シャフト２０は、例えば、四角柱形状等の多角柱形状等であってもよく、この場合には、可動部２と固定部３の面内方向の相対位置を固定するためのガイドシャフトであるシャフト２１は必ずしも配設しなくともよい。すなわち撮像装置１は少なくとも１本の駆動シャフトを有している。
【００２０】
逆に、四隅の３箇所に、それぞれガイドシャフトを立設し、３本のガイドシャフトと１本の駆動シャフトを有する固定部と、４個の貫通孔を有する可動部とを嵌合した撮像装置であってもよい。また、形状の異なるシャフトを１個の撮像装置に用いてもよい。
【００２１】
一方、可動部２であるレンズユニット部は、複数のレンズ基板部１１、１３と、レンズ基板部１１、１３の光軸方向の間隔を定めるための光路領域が空洞部のスペーサ基板部１２、１４と、を有する。レンズ基板部１１、１３は、それぞれ略中央に光学系を構成するレンズ部１１Ｌ、１３Ｌを有する。そして四隅のうちの２箇所に、それぞれ貫通孔２Ｈ１、２Ｈ２が形成されている。
【００２２】
すでに説明したように、可動部２はＷＣＳＰ法により作成されるため上面から観察したときの形状が矩形であるが、四隅は光学的には利用されていない無駄な部分である。撮像装置１では光学的に無駄な部分である四隅に貫通孔２Ｈ１、２Ｈ２を形成することにより、撮像装置１の外形寸法を大きくすることなく可動部２がシャフト２０、２１の長手方向に移動可能である。なお、同様に固定部３においても、無駄な部分であった四隅に圧電素子基板部３０と、シャフト２０、２１とを配設しているために、撮像装置１の外形寸法を大きくすることがない。
【００２３】
なお、図示しないがシャフト２０の外面、または、貫通孔２Ｈ１の内面の少なくともいずれかを、サンドブラスト法またはエッチング法等により粗面化処理等して嵌合面の摩擦係数を高くしてもよい。嵌合面の摩擦係数が適度に高い撮像装置は、後述するように慣性力により移動する可動部の駆動特性がよい。
【００２４】
次に、撮像装置１の可動部２の駆動方法について簡単に説明する。撮像装置１では可動部２の移動原理は、すでに説明した公知の小型超音波リニアモータと同じであり、慣性力を利用する。すなわち、圧電素子基板部３０とシャフト２０と可動部２とは、超音波リニアアクチュエータを構成している。このため、図示しない電源からの電圧信号にもとづいて可動部２はシャフト２０の長手方向に上下（前後）に移動可能である。
【００２５】
すなわち、圧電素子基板部３０の変形速度、言い換えれば、固定部３のシャフト２０の移動速度を調整することにより、可動部２は上方向、すなわち被写体方向に移動したり、下方向、すなわちＣＣＤ４１方向に移動したりする。例えば、所定速度で圧電素子基板部３０の厚さがΔＬ伸び変形すると、シャフト２０と嵌合している可動部２も上方向にΔＬ移動する。しかし瞬間的に、言い換えれば極めて早い速度で圧電素子基板部３０がもとの厚さに縮み変形すると、重さのある可動部２は慣性の法則によりシャフト２０の移動速度に追従できない。このため、可動部２は固定部３との相対位置では上方向にΔＬの位置に留まることになる。再び所定速度で圧電素子基板部３０がΔＬ伸び変形すると、シャフト２０と嵌合している可動部２は上方向にさらにΔＬ移動する。そして再び早い速度で圧電素子基板部３０がもとの厚さに縮み変形すると、可動部２は固定部３との相対位置では上方向にΔＬの位置に留まることになる。上記動作を繰り返すことにより、可動部２は上方向に移動する。同様に、圧電素子基板部３０が所定速度で縮み変形した後に、早い速度でもとの厚さに伸び変形すると、可動部２は下方向に移動する。
【００２６】
圧電素子基板部３０の変形速度（固定部３のシャフト２０の移動速度）は電極膜３２、３３に印加する電圧の変化パターンにより制御可能であり、例えば、鋸波パターンの駆動電圧信号を用いることにより、所定速度による変形と高速変形とを繰り返すことができる。
【００２７】
なお、可動部２の貫通孔２Ｈ１とシャフト２０とは比較的かたく嵌合しているために、圧電素子基板部３０が非駆動状態では、可動部２はシャフト２０に固定された状態であり、可動部２と固定部３との相対位置は変化しない。
【００２８】
次に、図４〜図８を用いて本実施の形態の撮像装置の製造方法について説明する。撮像装置１の製造方法では可動部２と固定部３とが、それぞれＷＣＳＰ法により製造された後に、組立工程において固定部３のシャフト２０に可動部２の貫通孔２Ｈ１が嵌合される。
【００２９】
最初に、可動部２の製造方法について説明する。図４に示すように、可動部２であるレンズユニット部は、複数のレンズ基板１１Ａ、１３Ａと、複数のスペーサ基板１２Ａ、１４Ａと、を接合したレンズユニット基板である可動部基板２Ａを、可動部個片化工程において切断線Ｌに沿って切断することにより、個片化される。レンズ基板１１Ａは、複数のレンズ基板部１１が格子状に配置されている。同様に、レンズ基板１３Ａは、複数のレンズ基板部１３がレンズ基板部１１と同じ格子状に配置されている。またスペーサ基板１２Ａ、１４Ａは、複数のスペーサ基板部１２、１４がレンズ基板部１１と同じ格子状に配置されている。
【００３０】
なお、格子状とは上下左右に所定の間隔をおいて配置されている状態だけでなく、斜め方向に所定の間隔をおいて配置されている状態であってもよい。
【００３１】
なお、図４の、スペーサ基板１４Ａに示すように、それぞれの基板の外周部は表示していない。また、図４においては、それぞれの基板に、構成要素が、１０×１０の格子状に配置された例を表示しているが、量産性のためには２０×２０以上の格子状に配置されていることが好ましい。
【００３２】
レンズ基板１１Ａ、１３Ａは、例えば２つの金型の間に材料を流し込んだり、平板をプレス成型したりして作成される。レンズ基板１１Ａ、１３Ａの材料としては、透明材料であれば、ガラス、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル等を用いることができる。また単一の材料に限らず、例えば樹脂とガラスとの複合部材であってもよい。さらに、すべてが透明材料から作成されている必要はなく、少なくとも撮像光学系の光路に相当する部分が透明材料で作成されていればよい。
【００３３】
スペーサ基板１２Ａ、１４Ａは、レンズ基板１１Ａ等と同様のガラス、または透明樹脂材料から作成してもよいが、透明である必要はなく、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、金属、シリコン、セラミック材料等から作成してもよい。
【００３４】
なお、レンズ基板１１Ａ、１３Ａのレンズ枠部、およびスペーサ基板１２Ａ、１４Ａの周辺部が遮光材料により作成されている撮像装置は外乱光の影響を受けにくい。
【００３５】
接合工程においては、レンズ基板１１Ａ、１３Ａがスペーサ基板１２Ａ、１４Ａを介して接合されて可動部基板２Ａが作成される。接合工程では接合面に接着剤が塗布される。接着剤としては公知の各種接着剤を用いることができる。なお接着剤は接合する接合面の全面に塗布する必要はなく、公知の方法、例えばインクジェット法により所定の領域のみに塗布してもよい。
【００３６】
接着剤が塗布された基板は重ね合わせた状態で、加圧しながら接着剤を硬化処理することにより接合される。なお、すべての基板を一度に接合する必要はなく、また接合する順番も下方または上方の基板から接合する必要もない。また接着剤を用いないで、高温状態とした樹脂基板を接合してもよいし、陽極接合により接合してもよい。
【００３７】
さらに必要に応じて、接着剤硬化後に接合基板の全体としての平面度調整等が行われる。なお以下で説明する他の接合工程も上記と同様である。
【００３８】
そして、可動部基板２Ａの、それぞれの可動部２の四隅、すなわち光学系の外周部に、貫通孔２Ｈ１、２Ｈ２が形成される。なお、貫通孔はエッチング、メカニカルドリルを用いた機械加工またはレーザ加工等により形成できる。または、貫通孔は接合前の各基板に形成しておいてもよい。なお、貫通孔の内面を粗面化処理する場合には、量産性の観点から個片化工程前に行っておくことが好ましい。
【００３９】
なお、以上の説明では、レンズユニット部として２枚のレンズ基板部と２枚のスペーサ基板部からなる場合を説明した。しかし、より高い光学特性が必要な撮像装置では、より多くの数のレンズ基板部が、それぞれスペーサ基板部を介して接合されているレンズユニット部を用いてもよい。さらに、平板の透明材料からなるカバー基板部が接合されたレンズユニット部を用いてもよい。
【００４０】
そして個片化工程において、可動部基板２Ａが切断線Ｌに沿って切断されることにより、それぞれの可動部２（レンズユニット部）に個片化される。個片化工程において、可動部基板２Ａは固定用基板等（不図示）で固定した状態で、切断され個片化される。切断にはワイヤーソー、ブレードダイシング装置、またはレーザーダイシング装置等を用いることができる。そして、切断後に固定用基板等から個々のレンズユニット部を分離する分離工程が行われる。切断後であっても分離工程前の段階では、可動部２は個片化されているが、格子状に配置された状態を維持している。このため後述するように基板単位で一括して処理を行うことが可能である。なお以下で説明する他の個片化工程も上記と同様である。
【００４１】
次に、固定部３の製造方法について説明する。固定部３は、複数のＣＣＤ４１が格子状に配置された撮像素子基板であるＣＣＤ基板４０Ａと、複数の圧電素子基板部３０が格子状に配置された圧電素子基板３０Ａが接合された固定部基板５０Ａに、さらに、シャフトセットアップ工程において、シャフト２０が圧電素子基板３０Ａに、シャフト２１がＣＣＤ基板４０Ａに、それぞれ立設、すなわち垂直に配設されることにより作成される。なお、基板単位で可動部２と固定部３とを組立処理しない場合には、可動部基板２Ａの格子状配置と固定部基板５０Ａの格子状配置は、異なっていてもよい。
【００４２】
図５（Ａ）に示すように、圧電素子基板作成工程において、圧電材料よりなる圧電基板３１Ａの両面にスパッタ法、または、めっき法等により電極膜３２Ａおよび電極膜３３Ａが形成され圧電素子基板３０Ａが作成される。圧電材料としては、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）、リン酸二水素アンモニウム（ＡＤＰ）、硫酸リチウム、ロッシェル塩、酸化亜鉛、または有機圧電材料のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等に加えて、電歪効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等も用いることができる。すなわち圧電材料と電歪材料とは厳密には異なる効果を有する材料であるが、本発明の説明においては同一の効果を有するため、同一のものとして扱う。
圧電材料としてはスパッタ法等による薄膜材料を用いることもできるが、高特性を得るためには焼結材料を用いることが好ましい。
【００４３】
なお、電極膜３２Ａの成膜には一方の電極膜３３Ａよりも厚く成膜するため、厚膜成膜が容易な電気銅めっき法を用いることが好ましい。すなわち、電極膜３２Ａは銅等の導電性金属膜であるが、膜厚１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上である。前記範囲以上であればシャフト２０に振動を伝達しやすい。電極膜３２Ａの膜厚の上限は特にないが製造上の制約から例えば１ｍｍ程度である。なお、電極膜３２Ａは単層の金属膜である必要はなく、異なる種類の材料を積層してもよい。さらに電極膜３２Ａを、導電膜の上に樹脂等からなる非導電性の弾性体膜を積層した複合膜とし、その上にシャフト２０を立設してもよい。
【００４４】
次に、図５（Ｂ）に示す圧電素子基板／保持基板接合工程において、圧電基板３１Ａの電極膜３２Ａ側が保持基板３９Ａと接合される。保持基板３９Ａは圧電素子基板３０Ａを一時的に固定しておくための固定用フィルム等であり、後にＵＶ照射または熱発泡処理により、容易に剥離可能な基板である。
【００４５】
次に、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）、図５（Ｅ）に示すように、圧電素子パターニング工程において、マスク層３８Ａによりマスクされた領域を除く圧電基板３１Ａ、電極膜３２Ａ、３３Ａがエッチング処理等により取り除かれ、格子状に配置された複数の圧電素子基板部３０にパターニングされる。
なお、圧電素子基板部３０の形状は、矩形に限られるものではなく、円形、楕円形、または多角形等の任意の形状であってもよい。
【００４６】
一方、図６（Ａ）に示すように、撮像素子基板作成工程において、ＣＣＤ４１を有する複数のＣＣＤ基板部４０が格子状に配置されている撮像素子基板であるＣＣＤ基板４０Ａが作成される。ＣＣＤ基板４０Ａとしてシリコン基板を用いることにより、半導体作成技術を用いてＣＣＤ４１を内部に作成することができる。なおＣＣＤ基板４０Ａは貫通配線４１Ｔ等の作成を容易にするために、裏面側から研磨加工され、全厚が例えば１００μｍ以下に加工される。公知のエッチング処理方法等により形成された貫通孔の内部に導体が形成されて貫通配線４１Ｔ、３３Ｔが作成される。さらに貫通配線４１Ｔ、３３Ｔと導通のある電極４２、４３が、裏面側に形成される。電極４２、４３は、撮像装置１を他の基板上に実装するときの接続用バンプであるが、後の工程で作成してもよい。なお以下の図では電極４２、４３は表示しないことがある。
また、電極膜３２を図示しない電源と接続するための接続端子は、必ずしも裏面側に形成する必要はなく、実装方法に応じて適宜、表面側または側面側に形成してもよい。
【００４７】
そして、図６（Ｂ）に示すように、ＣＣＤ基板４０Ａと、圧電素子基板３０Ａとが接合される撮像素子基板／圧電素子基板接合工程が行われる。このとき、電極膜３３は貫通配線３３Ｔと接続される。そして保持基板分離工程において保持基板３９Ａが圧電素子基板３０Ａを含む固定部基板５０Ａから分離される。
【００４８】
一方、図７（Ａ）に示すように、別途、多数のシャフトを一括してセットアップするためのセットアップ基板２９Ａが準備される。セットアップ基板２９Ａは所定の位置にシャフト２０が挿入可能な多数の穴２０Ａとシャフト２１が挿入可能な多数の穴２１Ａとが所定の格子状に形成されている。穴２０Ａおよび２１Ａの底部には真空吸引のための小穴２８が設けられている。
【００４９】
そして、穴２０Ａの径は穴２１Ａの径よりも大きい。このため、セットアップ基板２９Ａ上に多数のシャフト２０を載せた状態でセットアップ基板２９Ａを、いわゆる振り込み（振動セットアップ）装置にて揺動／振動すると、図７（Ｂ）に示すように、複数のシャフト２０が一括して、それぞれの穴２０Ａに挿入される。次にセットアップ基板２９Ａ上に多数のシャフト２１を載せた状態でセットアップ基板２９Ａを、揺動／振動すると、図７（Ｃ）に示すように、複数のシャフト２１が一括して、それぞれの穴２１Ａに挿入される。
【００５０】
そして図８（Ａ）に示すように、小穴２８から吸引しながらセットアップ基板２９Ａに固定されている複数のシャフト２０を圧電素子基板部３０に、複数のシャフト２１をＣＣＤ基板部４０に、一括して接合するシャフトセットアップ工程が行われる。図８（Ｂ）に示すように、接合後に、セットアップ基板２９Ａを取り去ることにより複数の固定部３が格子状に配置された固定部基板３Ａが作成される。
なお、図８（Ａ）においてはセットアップ基板２９Ａに固定されているシャフト２０を上側に表示しているが、固定部基板５０Ａを上側に接合してもよい。
【００５１】
また、図８（Ａ）および図８（Ｂ）ではシャフト２０、２１を接合前にＣＣＤ基板部４０および圧電素子基板部３０を有する固定部基板５０Ａを一時的に固定しておくための保持基板４９Ａに接合してから切断し分離しない状態で基板単位で処理する場合を例示している。すなわち図８（Ａ）においては、切断線にそって切断された切りしろＬ１、Ｌ２により個片化された固定基板部５０を示している。もちろん、シャフトセットアップ後に切断してもよい。
【００５２】
そして、組立工程において固定部３のシャフト２０、２１と可動部２の貫通孔２Ｈ１、２Ｈ２とが嵌合される。このとき、所望の駆動特性を得るためには、シャフト２０と貫通孔２Ｈ１とを、適度にかたく嵌合する必要がある。このため、貫通孔２Ｈ１を形成する材料と、シャフト２０の材料とを、熱膨張係数が異なる材料で構成しておくことが好ましい。例えば、貫通孔２Ｈ１を形成する材料、すなわちレンズ基板部１１、１３、スペーサ基板部１２、１４をガラス等の熱膨張係数の小さい材料で構成し、シャフト２０を熱膨張係数の大きい金属、例えばＳＵＳで構成しておく。例えば、ガラスの熱膨張係数αは３．２ｐｐｍ／ｄｅｇｒｅｅであり、ＳＵＳの熱膨張係数αは１７．３ｐｐｍ／ｄｅｇｒｅｅである。このため、所定の外径のシャフト２０と常温においてシャフト２０の外径と略同じ外径の貫通孔２Ｈ１であっても、冷却しながら組立工程を行うことにより、容易にシャフト２０を貫通孔２Ｈ１内に挿入することができる。そして、組立後に常温になったときに、シャフト２０は貫通孔２Ｈ１と、かたく嵌合する。
【００５３】
または、貫通孔２Ｈ１を形成する材料を、シャフト２０の材料である例えばＳＵＳよりも熱膨張係数の大きい樹脂で構成し、加熱しながら組立工程を行ってもよい。
【００５４】
撮像装置１は、貫通孔を形成する材料と、シャフトの材料とが、熱膨張係数が異なり、組立工程において加熱または冷却しながら、嵌合されるため、使用時、すなわち常温において所望の嵌合強度を得ることが容易である。なお貫通孔を形成する材料と、シャフトの材料との熱膨張係数の差は、所望する嵌合強度、シャフト径等に応じて適宜選択されるが、５ｐｐｍ／ｄｅｇｒｅｅ以上１００ｐｐｍ／ｄｅｇｒｅｅ以下が好ましく、特に好ましくは１０ｐｐｍ／ｄｅｇｒｅｅ以上７５ｐｐｍ／ｄｅｇｒｅｅ以下である。前記範囲以上であれば組立が容易であり、前記範囲以下であれば使用温度による駆動特性変化の影響が小さい。
【００５５】
なお、組立工程は切断／分離処理した１個の固定部３に対して、切断／分離処理した可動部２を１個ずつ嵌合してもよいが、図８（Ｂ）に示すように、保持基板４９Ａに保持され格子状に配置された状態の切断処理した固定部３に対して切断処理した１個の可動部２を基板単位で嵌合することが生産性向上の観点から好ましい。
【００５６】
なお組立工程後または個片化後の固定部３に導電性ペースト等を用いて配線３２Ｓが形成される。
【００５７】
以上の説明のように、可動部２と固定部３とが、それぞれＷＣＳＰ法により製造された後に、組立工程において可動部２が固定部と嵌合される撮像装置１は大量に一括生産可能であり、高歩留まり、低コストが実現できる。
【００５８】
撮像装置１では、可動部２の移動を制御することにより固定部３のＣＣＤ４１と、レンズユニット部のレンズ部１１Ｌ等との間の距離が可変であるため、フォーカシングを行うことができる。
【００５９】
以上の説明のように、撮像装置１は、ＷＣＳＰ法を用いて製造されている小型の撮像装置であるが、フォーカシングを行うことができる。すなわち、本実施の形態の撮像装置の製造方法は、フォーカシングを行うことができる小型の撮像装置を大量に一括生産可能であり、高歩留まり、低コストが実現できる。また撮像装置１は小型の撮像装置であるため内視鏡、特にカプセル型内視鏡、またはカメラ付携帯電話に好ましく用いることができる。
【００６０】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の撮像装置１Ｂおよび撮像装置１Ｂの製造方法について説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｂおよび撮像装置１Ｂの製造方法は第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００６１】
撮像装置１Ｂは、図１等に示した撮像装置１と外観は略同様であるが、図９に示すように固定部３Ｂは２つの圧電素子基板部３０、３０Ｂを有し、シャフト２０Ｂが、可動部２Ｂの貫通孔２Ｈ３とかたく嵌合している。すなわち、固定部３Ｂが、２つの圧電素子基板部３０、３０Ｂと、２本のシャフト２０、２０Ｂと、を有し、可動部２Ｂが、２本のシャフト２０、２０Ｂのそれぞれと嵌合する２つの貫通孔２Ｈ１、２Ｈ３を有する。
【００６２】
また、固定部３Ｂでは、圧電素子基板部３０の上面の電極膜３２は貫通配線３２Ｔを介して裏面の電極４５と接続されている。そして圧電素子基板部３０Ｂは、圧電基板部３１Ｂと、圧電基板部３１Ｂの両面に、貫通配線３２ＴＢ、３３ＴＢを介して電極４３Ｂ、４５Ｂと接続されている電極膜３２Ｂ、３３Ｂと、を有する。
【００６３】
撮像装置１Ｂは撮像装置１と同じ効果を有し、さらに２本の駆動シャフトを同期して駆動することにより、撮像装置１よりも可動部２Ｂの駆動特性を向上することができる。また側面配線を有しないため個片化後の製造工程が簡単である。
【００６４】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態の撮像装置１Ｃおよび撮像装置１Ｃの製造方法について説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｃおよび撮像装置１Ｃの製造方法は第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００６５】
図１０に示すように、撮像装置１Ｃの可動部２Ｃは、固定部３Ｃのシャフト２０と嵌合するための貫通孔１５Ｈを有する嵌合用基板部１５を有する。そしてレンズ基板部１１、１３、スペーサ基板部１２、１４に形成された貫通孔２Ｈ１の内径は、貫通孔１５Ｈよりも大きい。
【００６６】
嵌合用基板部１５の材料としては、例えば耐磨耗性に優れた金属またはセラミック等を用いる。すなわち、レンズユニット部の光学系を構成するレンズ基板部またはスペーサ基板部と異なり、嵌合用基板部１５は材料選択の制限がないために嵌合に適した材料から選択することができる。
【００６７】
撮像装置１Ｃは撮像装置１と同じ効果を有し、さらに駆動シャフトと嵌合するのが可動部２を構成する部材のうち嵌合用基板部１５だけであるために、嵌合の強さの調整が容易であるとともに、例えば耐磨耗性に優れた材料により嵌合用基板部１５を構成することにより、長期間の使用においても駆動特性が変化しない。
【００６８】
なお、第１の実施の形態の撮像装置１等においても、貫通孔２Ｈ１の内壁のすべての場所で、シャフト２０と、かたく嵌合している必要はなく、少なくとも１枚の基板部、例えば、レンズ基板部１１のみがシャフト２０と、かたく嵌合し、他のレンズ基板部１３およびスペーサ基板部１２、１４はシャフト２０と、ゆるく嵌合していてもよい。
また、スペーサ基板部に嵌合用基板部の機能を付与してもよい。また、可動部の複数の基板部が嵌合用基板部の機能を有していてもよい。
【００６９】
なお、図１０に示すように、撮像装置１Ｃはガイドシャフトであるシャフト２１も駆動シャフトであるシャフト２０と同様の圧電素子基板部３０Ｂの上に立設されている。このためシャフト２０とシャフト２１とは同じ長さである。また、シャフト２０とシャフト２１とは同じ外径である。このためシャフトセットアップ工程のセットアップ基板へのシャフト挿入処理が１回でよい。なお、圧電素子基板部３０Ｂはシャフトの長さ調整のために配設しているため、駆動のための配線等は接続されていない。
【００７０】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態の撮像装置１Ｄおよび撮像装置１Ｄの製造方法について説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｄおよび撮像装置１Ｄの製造方法は第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００７１】
図１１に示すように、撮像装置１Ｄは、複数の可動部４、５を有し、それぞれが独立して光軸Ｏ方向に移動可能である。すなわち、可動部４、５のそれぞれが、シャフト２０、２０Ｂのそれぞれと嵌合する貫通孔２Ｈ１、２Ｈ４を有する。可動部４はレンズ基板部１１Ｄ、１３Ｄ、１５Ｄ、スペーサ基板部１２Ｄ、１３Ｄを有する第１のレンズユニット部であり、可動部５はレンズ基板部１１、１３、スペーサ基板部１２、１３を有する第２のレンズユニット部である。
【００７２】
そして、可動部４の貫通孔２Ｈ５は固定部３Ｄのシャフト２０と、ゆるく嵌合する内径となっており、貫通孔２Ｈ４はシャフト２０Ｂと、かたく嵌合する内径となっている。一方、可動部５の貫通孔２Ｈ１はシャフト２０と、かたく嵌合する内径となっており、貫通孔２Ｈ６はシャフト２０Ｂと、ゆるく嵌合する内径となっている。すなわち、シャフト２０は可動部５に対しては駆動シャフトとしての機能を有し、可動部４に対してはガイドシャフトとしての機能を有している。同様にシャフト２０Ｂは可動部５に対してはガイドシャフトとしての機能を有し、可動部４に対しては駆動シャフトとしての機能を有している。
【００７３】
本実施の形態の撮像装置１Ｄは、第１の実施の形態の撮像装置１と同じ効果を有し、さらに、それぞれがレンズユニット部である２つの可動部４、５の間の距離が可変であるため、ズーミングが可能である。
【００７４】
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明の第５の実施の形態の撮像装置１Ｅおよび撮像装置１Ｅの製造方法について説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｅおよび撮像装置１Ｅの製造方法は第１の実施の形態の撮像装置１および撮像装置１の製造方法と類似しているため同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００７５】
図１２に示すように、撮像装置１Ｅの固定部３ＥはＣＣＤ基板部４０Ｅと、電極膜３２Ｅ、３３Ｅを有する圧電基板部３１Ｅからなる圧電素子基板部３０Ｅ１と、圧電素子基板部３０Ｅ２と、平板状の２本の駆動シャフトであるシャフト２０Ｅ１、２０Ｅ２と、平板状の２本のガイドシャフトであるシャフト２１Ｅ１、２１Ｅ２と、を有し、シャフト２０Ｅ１、２０Ｅ２、２１Ｅ１、２１Ｅ２の間に可動部６が嵌合する。嵌合面には駆動特性向上のための弾性体２０Ｍ１、２０Ｍ２が配設されている。配線３２Ｓ１、３２Ｓ２は、圧電素子基板部３０Ｅ１、３０Ｅ２の上面電極膜の側面配線である。可動部６はレンズ基板部１１Ｅ、１３Ｅ、スペーサ基板部１２Ｅ、１３Ｅを有するレンズユニット部である。
【００７６】
撮像装置１Ｅでは、圧電素子基板部３０Ｅ１、３０Ｅ２を同期駆動することにより、可動部６が上下方向に移動する。なお、駆動シャフトが可動部６の４方向の側面を取り囲むようにしてもよい。また、シャフトを複数の柱状に分割してもよい。
【００７７】
撮像装置１Ｅは撮像装置１と同じ効果を有し、さらに嵌合面の面積が広いために駆動特性が優れている。
【００７８】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
【符号の説明】
【００７９】
１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…撮像装置、２、２Ｂ、２Ｃ…可動部、２Ａ…可動部基板、２Ｈ１、２Ｈ２、２Ｈ３、２Ｈ４、２Ｈ５、２Ｈ６…貫通孔、３、３Ａ、３Ｂ、３Ｅ…固定部、３Ａ…固定部基板、４、５、６…可動部、１１、１１Ｄ、１１Ｅ…レンズ基板部、１１Ａ…レンズ基板、１１Ｌ、１３Ｌ…レンズ部、１２、１２Ｄ、１２Ｅ…スペーサ基板部、１２Ａ…スペーサ基板、１３、１３Ｅ…レンズ基板部、１３Ａ…レンズ基板、１４、１４Ｅ…スペーサ基板部、１４Ａ…スペーサ基板、１５…嵌合用基板部、１５Ｈ…貫通孔、２０、２０Ｂ、２０Ｅ１、２０Ｅ２、２１、２１Ｅ１、２１Ｅ２…シャフト、２０Ａ、２１Ａ…穴、２０Ｍ…弾性体、２８…小穴、２９Ａ…セットアップ基板、３０、３０Ｂ、３０Ｅ１、３０Ｅ２…圧電素子基板部、３０Ａ…圧電素子基板、３１、３１Ｂ…圧電基板部、３１Ａ、３１Ｅ…圧電基板、３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｅ…電極膜、３２Ｔ、３２ＴＢ…貫通配線、３２Ｓ、３２Ｓ１、３２Ｓ２…配線、３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｅ…電極膜、３３Ｔ…貫通配線、３８Ａ…マスク層、３９Ａ…保持基板、４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｅ…ＣＣＤ基板部、４０Ａ…ＣＣＤ基板、４１Ｔ…貫通配線、４２、４３、４３Ｂ、４４、４５…電極、４９Ａ…保持基板、５０…固定基板部、５０Ａ…固定部基板
【図１】
2011154305.tif 000003
【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】
2011154305.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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