(57)【要約】【課題】カメラモジュールを製造する際に、撮像面にゴミ等が付着しないようにする。【解決手段】イメージングチップ１９はチップ本体２５、撮像面２６、入出力パッド２７からなる。カメラモジュール１１を製造する前に、予めチップ本体２５には保護プレート２０がスペーサ３８を介して取り付けられている。保護プレート２０はガラスで形成されている。イメージングチップ１９の入出力パッド２７とフレキシブル基板１８の入出力パッド３２とは、バンプ３５を介して、はんだ付けにより接続される。これにより、イメージングチップ１９はフレキシブル基板１８にフリップチップ実装される。バンプ３５の周囲にはアンダーフィル材３６が充填される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口が形成された基板と、
撮像面を前記開口側に露呈させ、前記基板にフリップチップ実装されるベアチップ状態の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に取り付けられ、前記固体撮像素子の撮像面を保護する透光性の保護プレートとを備えたことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
前記フリップチップ実装による前記基板と前記固体撮像素子との接続を、アンダーフィル材により補強することを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記撮像面には、前記撮像面の各画素に光を集光させる複数のマイクロレンズが形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記保護プレートは、前記撮像面を取り囲むように配置されたスペーサを介して、前記固体撮像素子に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記撮像面側の前記固体撮像素子の表面又は前記保護プレートの表面には、前記基板にレンズホルダを取り付ける際の位置決めの基準となるアライメントマークが設けられていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記アライメントマークは、前記固体撮像素子の配線層を利用して形成されていることを特徴とする請求項５記載のカメラモジュール。
【請求項７】
前記開口に挿入された前記保護プレートと前記基板との間には隙間が形成され、
前記固体撮像素子の表面のうち前記隙間から露呈した露呈面は、前記基板にレンズホルダを取り付ける際の位置決めの基準となることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載のカメラモジュール。
【請求項８】
前記撮像面と相対する前記固体撮像素子の表面には、前記固体撮像素子で発生した熱を放熱する放熱部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載のカメラモジュール。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれか１項記載のカメラモジュールを製造することを特徴とするカメラモジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記撮像面に異物・ゴミ等が付着するのを防止した状態で前記保護プレートを前記固体撮像素子に取り付けた後に、
前記保護プレートが取り付けられた固体撮像素子をフリップチップ実装することを特徴とする請求項９記載のカメラモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等の小型電子機器に内蔵されるカメラモジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の固体撮像素子を利用し、その固体撮像素子から得た撮像信号をＡ／Ｄ変換してメモリに記録するデジタルカメラが、市場に多く提供されている。そして、近年では、デジタルカメラを小型化したカメラモジュールを携帯電話に内蔵させ、撮影した画像データを他の携帯電話に簡単に送信できるようになっている。
【０００３】
カメラモジュールを携帯電話に内蔵するには、そのカメラモジュールをどれだけコンパクトに組み込むことができるかが問題となる。特に、カメラモジュールの厚みのうち撮像レンズの光軸方向の厚みについては、撮像レンズ及びイメージングチップの厚みに加えて撮像レンズの焦点距離が必要となるため、非常に困難とされる。
【０００４】
この課題に対して、特許文献１記載の発明は、セラミックパッケージなどに封止されていないベアチップ状態のイメージングチップを回路基板にフリップチップ実装することにより、撮像レンズの光軸方向の厚みを抑えている。
【特許文献１】特開２００３−２３００２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記発明では、ベアチップ状態のイメージングチップを用いているため、そのイメージングチップをフリップチップ実装する際や、撮像レンズを保持するレンズホルダを回路基板に実装する際に、撮像面に異物・ゴミ等が付着しやすい。撮像面には複数のマイクロレンズが形成され、その表面は凹凸状になっているので、異物・ゴミ等が付着した場合には除去するのが困難となる。また、撮像面が露出していることで耐湿性を確保できず、結露等により撮像面に機能障害を与えてしまうおそれがある。したがって、高いレベルで安定した歩留まりを期待することができない。
【０００６】
本発明は、撮像面にゴミ等を付着させることなく、かつ耐湿性を確保することが可能なカメラモジュール及びそ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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、開口が形成された基板と、撮像面を前記開口側に露呈させ、前記基板にフリップチップ実装されるベアチップ状態の固体撮像素子と、前記固体撮像素子に取り付けられ、前記固体撮像素子の撮像面を保護する透光性の保護プレートとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記フリップチップ実装による前記基板と前記固体撮像素子との接続を、アンダーフィル材により補強することが好ましい。前記撮像面には、前記撮像面の各画素に光を集光させる複数のマイクロレンズが形成されていることが好ましい。前記保護プレートは、前記撮像面を取り囲むように配置されたスペーサを介して、前記固体撮像素子に取り付けられていることが好ましい。
【０００９】
前記撮像面側の前記固体撮像素子の表面又は前記保護プレートの表面には、前記基板にレンズホルダを取り付ける際の位置決めの基準となるアライメントマークが設けられていることが好ましい。前記アライメントマークは、前記固体撮像素子の配線層を利用して形成されていることが好ましい。前記開口に挿入された前記保護プレートと前記基板との間には隙間が形成され、前記固体撮像素子の表面のうち前記隙間から露呈した露呈面は、前記基板にレンズホルダを取り付ける際の位置決めの基準となることが好ましい。
【００１０】
前記撮像面と相対する前記固体撮像素子の表面には、前記固体撮像素子で発生した熱を放熱する放熱部材が取り付けられていることが好ましい。
【００１１】
本発明のカメラモジュールの製造方法は、上記記載のカメラモジュールを製造することを特徴とする。前記撮像面に異物・ゴミ等が付着するのを防止した状態で前記保護プレートを前記固体撮像素子に取り付けた後に、前記保護プレートが取り付けられた固体撮像素子をフリップチップ実装することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、カメラモジュールの製造の際に、例えば、固体撮像素子をフリップチップ実装するとき、また、レンズホルダを基板に実装するとき等に、撮像面にゴミ等が付着することがない。また、撮像面が保護プレートで覆われているため、撮像面に対する耐湿性も確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示すように、携帯電話機２の正面には、スピーカ６と、各種メニュー画面や撮影された画像を表示するＬＣＤ７と、マイク８と、テンキーその他の操作ボタンからなる操作部９が設けられている。
【００１４】
また、図２に示すように、携帯電話機２の背面には、アンテナ１０と、カメラモジュール１１とが設けられている。カメラモジュール１１の撮像レンズ１３（図３参照）はレンズカバー１５により保護されている。このレンズカバー１５はプラスチック等の衝撃に強い材料で形成されている。
【００１５】
図３に示すように、カメラモジュール１１は、撮像レンズ１３と、レンズホルダ１６と、フレキシブル基板１８と、イメージングチップ１９と、保護プレート２０と、放熱プレート２１とを備えている。レンズホルダ１６は撮像レンズ１３を保持する。また、レンズホルダの上面側には前述のレンズカバー１５が取り付けられている。また、レンズホルダ１６の下面には突起部１６ａが形成されている。
【００１６】
イメージングチップ１９はチップ本体２５、撮像面２６、入出力パッド２７とからなり、チップ本体２５上に撮像面２６及び入出力パッド２７が設けられている。チップ本体２５は、例えばシリコンなどで構成されている。撮像面２６はマトリクス状に配列された多数個の受光素子（図示省略）を有している。各受光素子の上にはＲＧＢのカラーフイルタや、多数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ（図示省略）が積層されている。入出力パッド２７は、撮像面２６を取り囲むように、チップ本体２５の周縁部に設けられている。撮像面２６と入出力パッド２７とは、チップ本体２５上の配線層（図示省略）により接続されている。
【００１７】
また、チップ本体２５の上面にはアライメントマーク２９が設けられている。このアライメントマーク２９は、レンズホルダ１６をフレキシブル基板１８上に実装する際の位置決めの基準となる。アライメントマーク２９は、チップ本体２５上の配線層の一部を利用して形成される。なお、アライメントマークを設ける位置は、チップ本体の上面に限らず、保護プレートの上面又は下面であってもよい。また、アライメントマークは十字に限らず、矩形その他の形状でもよい。
【００１８】
フレキシブル基板１８には開口３１が設けられおり、この開口３１に保護プレート２０が挿入される。保護プレート２０が挿入されると、保護プレート２０とフレキシブル基板１８との間に隙間３１ａ（図６参照）が形成され、この隙間３１ａにレンズホルダ１６の突起部１６ａが嵌め込まれる。また、チップ本体２５の表面のうち隙間３１ａから露呈する露呈面２５ａは、レンズホルダ１６をフレキシブル基板１８上に実装する際の位置決めの基準となる。また、フレキシブル基板１８には、開口３１を取り囲むように、入出力パッド３２が設けられている。また、フレキシブル基板１８上には抵抗、コンデンサなどの各種部品３３が実装されている。入出力パッド３２と各種部品３３とは、フレキシブル基板１８上の配線層（図示省略）により接続されている。
【００１９】
イメージングチップ１９の入出力パッド２７とフレキシブル基板１８の入出力パッド３２とは、バンプ３５を介して、はんだ付けにより電気的及び物理的に接続される。この接続により、イメージングチップ１９はフレキシブル基板１８にフリップチップ実装される。さらに、バンプ３５の周りにはアンダーフィル材３６が充填されて、フレキシブル基板１８とイメージングチップ１９との接続が補強されている。
【００２０】
保護プレート２０は透光性を有するガラスで形成されており、イメージングチップ１９の撮像面２６を保護する。保護プレート２０は、スペーサ３８を介して、イメージングチップ１９に取り付けられる。スペーサ３８は撮像面２６を取り囲むように配置されている。なお、保護プレートはガラスに限定する必要はなく、透光性を有するものであればよい。
【００２１】
イメージングチップ１９に保護プレート２０を取り付ける方法を図４及び５を参照しながら説明する。保護プレート２０の取り付けは、イメージングチップ１９をフリップチップ実装する前に行われる。また、この保護プレート２０の取り付けは、撮像面２６に異物・ゴミ等が付着するのを避けるために、クリーンルーム等において行われる。
【００２２】
図４（Ａ）に示すように、保護プレート２０の元となるガラス基板４０の下面に、接着剤４１を介して、スペーサ３８の元となるスペーサ用ウエハ４２が接合される。次に、図４（Ｂ）に示すように、ガラス基板４０とスペーサ用ウエハ４２との厚みを薄くする薄片化工程が行われる。薄片化は、研削・研磨装置（図示省略）などを用いて行われる。次に、図４（Ｃ）に示すように、スペーサ用ウエハ４２の下面にレジスト４３が塗布される。次に、図４（Ｄ）に示すように、所定のマスクを使用してレジスト４３が露光されて現像される。これにより、図４（Ｅ）に示すように、スペーサの形態を表すレジストマスク４４が完成する。
【００２３】
レジストマスク４４が形成されたスペーサ用ウエハ４２は、ドライエッチャーによってエッチングされ、図４（Ｆ）に示すように、レジストマスク４４によって覆われていない部分が除去される。これにより、ガラス基板４０の下面には多数のスペーサ３８が形成される。エッチング後の接着剤４１及びレジストマスク４４は、図４（Ｇ）に示すように、洗浄装置（図示省略）によって除去される。
【００２４】
そして、図５（Ａ）に示すように、各スペーサ３８の上に接着剤４６が塗布される。次に、図５（Ｂ）に示すように、ガラス基板４０の各スペーサ３８とイメージングチップ１９の元となるシリコンウエハ４８とが、位置決めが行われた上で接合される。このシリコンウエハ４８上には所定の間隔で撮像面２６が設けられている。
【００２５】
次に、図５（Ｃ）に示すように、スライサー（図示省略）により、各スペーサ３８の端面に合わせてガラス基板４０がダイシングされる。このダイシングされたガラス基板４０がイメージングチップ１９の保護プレート２０となる。そして、図５（Ｄ）に示すように、ダイサー（図示省略）により、シリコンウエハ４８が各撮像面２６ごとにダイシングされる。これにより、保護プレート２０が取り付けられたイメージングチップ１９が生成される。
【００２６】
図３に示すように、放熱プレート２１は、厚みが薄く、かつ、熱伝導率が高い金属、例えば銅で形成されている。この放熱プレート２１はイメージングチップ１９の底面に取り付けられ、イメージングチップ１９で発生した熱を放熱させる。なお、イメージングチップをフリップチップ実装することで、その底面や側面が解放されるため、パッケージ型のものと比較して放熱性が高くなる。そして、更に放熱プレートを取り付けることにより、放熱性が格段に向上し、撮影に際しての動作速度・処理速度が格段に速くなる。
【００２７】
次に、本発明のカメラモジュール１１の製造方法を図６を参照しながら説明する。なお、イメージングチップ１９には、上述の方法により保護プレート２０が予め取り付けられている。
【００２８】
まず、図６（Ａ）に示すように、イメージングチップ１９の入出力パッド２７にバンプ３５が形成される。次に、図６（Ｂ）に示すように、受台（図示省略）の上にフレキシブル基板１８が載置されるとともに、イメージングチップ１９はボンディングツール（図示省略）により保持される。そして、受台上のフレキシブル基板１８とボンディングツールにより保持されたイメージングチップ１９とが位置決めされた状態で、イメージングチップ１９上のバンプ３５とフレキシブル基板１８の入出力パッド３２とがはんだ付けにより接続される。これにより、イメージングチップ１９がフレキシブル基板１８にフリップチップ実装される。そして、バンプ３５の周りにアンダーフィル材が充填される。また、フレキシブル基板１８の開口３１に保護プレート２０が挿入されることで、フレキシブル基板１８と保護プレート２０との間には隙間３１ａが形成される。
【００２９】
次に、図６（Ｃ）に示すように、イメージングチップ１９上のアライメントマーク２９（図３参照）及び隙間３１ａから露呈する露呈面２５ａを基準にして、レンズホルダ１６がフレキシブル基板１８の上方に位置決めされる。ここで、予めレンズホルダ１６の下面及び突起部１６ａには接着剤（図示省略）が塗布されている。そして、突起部１６ａが隙間３１ａに嵌め込まれ、レンズホルダ１６がフレキシブル基板１８上に実装される。このように、アライメントマーク２９及び露出面２５ａを基準としてレンズホルダ１６を実装することで、撮像レンズ１３の光軸１３ａを撮像面１３の光学的中心に精度良く一致させることができる。最後に、図６（Ｄ）に示すように、レンズホルダ１６の上面からレンズカバー１５が取り付けられるとともに、イメージングチップ１９の底面に放熱プレート２１が取り付けられる。なお、放熱プレートの取り付けは図６（Ｄ）より前の段階で行ってもよい。
【００３０】
なお、本実施形態では、イメージングチップへの保護プレートの取り付けを図４及び図５に示すような方法で行ったが、これに限る必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を適用させた携帯電話機の正面を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用させた携帯電話機の背面を示す斜視図である。
【図３】本発明のカメラモジュールの正面図である。
【図４】イメージングチップに保護プレートを取り付ける方法を示す説明図である。
【図５】イメージングチップに保護プレートを取り付ける方法を示す説明図である。
【図６】本発明のカメラモジュールの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  カメラモジュール
１８  フレキシブル基板
１９  イメージングチップ
２０  保護プレート
２１  放熱プレート
２９  アライメントマーク
３１  開口
３１ａ  隙間
【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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