(57)【要約】【課題】薄型に構成された受光モジュールとその製造方法を提供する。【解決手段】有機フィルム１１に配線パターン１２に接続して集積回路部品１３及び光電変換素子１４を取り付けると共に、有機フィルム１１の所定表面にフレネル帯体２３やレンズによる結像光学系を形成して薄型の受光モジュール１に構成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンを形成した有機フィルムと、前記有機フィルムの一方の面に接続電極を前記配線パターンに接続して配設された光電変換素子と、前記有機フィルムの他方の面に前記光電変換素子の受光面に対向して形成された結像光学系とが設けられてなることを特徴とする受光モジュール。
【請求項２】
有機フィルムは、検出する光の波長域を透過する材料であることを特徴とする請求項１に記載の受光モジュール。
【請求項３】
有機フィルムは、ポリエチレンテレフタレートである請求項１又は２に記載の受光モジュール。
【請求項４】
接続電極は、材質が金であるスタッドバンプ又は金メッキを施したメッキバンプである請求項１に記載の受光モジュール。
【請求項５】
結像光学系は、フレネル帯体、凸レンズ、フレネルレンズのいずれかにより形成されてなる請求項１〜３いずれか一項に記載の受光モジュール。
【請求項６】
有機フィルムの配線パターンに接続して画像信号処理を行なう集積回路部品が取り付けられてなる請求項１に記載の受光モジュール。
【請求項７】
配線パターンを形成した有機フィルムの一方の面に接続電極を前記配線パターンに接続して光電変換素子を取り付ける工程と、前記有機フィルムの他方の面に結像光学系を形成する工程とを設けて受光モジュールを製造することを特徴とする受光モジュールの製造方法。
【請求項８】
光電変換素子を取り付ける工程に先立って、有機フィルムに画像信号処理を行う集積回路部品を取り付ける工程を設けた請求項７に記載の受光モジュールの製造方法。
【請求項９】
第１の有機フィルムに、受光面を第１の有機フィルムの一方の面に向け、端子を一方の面上に露出させて光電変換素子を取り付ける工程と、第１の有機フィルムの一方の面に前記端子に接続して配線パターンを成膜する工程と、第２の有機フィルムの一方の面の所定位置に結像光学系を形成する工程と、前記光電変換素子の受光面と前記結像光学系とを位置合わせして第１の有機フィルムの一方の面と第２の有機フィルムの他方の面との間を接合する工程とを設けて受光モジュールを製造することを特徴とする受光モジュールの製造方法。
【請求項１０】
光電変換素子を取り付ける工程に先立って、第１の有機フィルムに画像信号処理を行う集積回路部品を、その端子を第１の有機フィルムの一方の面上に露出させて取り付ける工程を設けた請求項９に記載の受光モジュールの製造方法。
【請求項１１】
結像光学系を形成する工程は、有機フィルムの一方の面に薄膜形成プロセスによって結像光学系を形成する請求項７〜１０いずれか一項に記載の受光モジュールの製造方法。
【請求項１２】
結像光学系を形成する工程は、有機フィルムの一方の面に熱プレスにより結像光学系を形成する請求項７〜１０いずれか一項に記載の受光モジュールの製造方法。
【請求項１３】
結像光学系は、有機フィルム上の所定表面に薄膜形成プロセスによって形成されてなる請求項７〜１２いずれか一項に記載の受光モジュールの製造方法。
【請求項１４】
結像光学系は、所定形状が形成された金型の加熱及び加圧により有機フィルム上の所定表面にレンズ形状が形成されてなる請求項７〜１２いずれか一項に記載の受光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を取り込む結像光学系と光電変換素子、更には画像信号処理を行う集積回路部品を有機フィルム上に構成した受光モジュールとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機やモバイル機器などに撮像機能が設けられたものが商品化されつつあり、撮像機能はレンズなどの光学構造とＣＣＤなどの光電変換素子とを一体化した受光モジュールに構成されている。この従来技術に係る受光モジュールの構成を図５に示す。
【０００３】
図５は、従来技術に係る受光モジュールの構成を示すもので、筒形に形成された立体回路配線板１０１の下面及び内面には配線パターン１０２が形成され、この配線パターン１０２が回路基板１０７の配線パターン１０９に接合されることにより配線接続がなされると共に立体回路配線板１０１は回路基板１０７上に固定されている。立体回路配線板１０１の筒内にはレンズ１０６及び光学フィルタ１０５が配設され、レンズ１０６により入射光が集光された焦点位置には光電変換素子１０３が配設され、光電変換素子１０３はその突起電極１０４が配線パターン１０２に接合されることにより回路基板１０７に配線接続され、光電変換した画像信号を回路基板１０７上に実装された集積回路部品１０８により処理できるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成における受光モジュールは、立体的な組み立て構造であるため、小型あるいは薄型に機器に適用するには難があった。
【０００５】
また、立体回路配線板１０１は筒形に樹脂成形されたブロックの筒内に配線パターン１０２を形成するため、特殊な工程や設備が必要となり、コストアップをまねく問題点があった。量産効果によるコストダウンが図られているものの、一般的な平板状の回路配線板に比してコスト高になることも否めない。更に、筒内への配線パターンの形成は、現状では最小でも３００〜５００μｍの粗いピッチでのパターン形成であり、平板状の回路基板が１００μｍピッチ以下のパターン形成が可能であることからも、比較的入出力端子の数が少ない光電変換素子１０３にしか対応できない。
【０００６】
また、複数の構成要素を組み立てて受光モジュールが構成されるため、外的な衝撃に対して脆弱であり、生産工程においても光電変換素子１０３に塵埃が付着するすることを避けるため、クリーン環境下での製造が要求され、製造コストの増加や歩留りの低下をまねく課題もあった。
【０００７】
本発明が目的とするところは、有機フィルム中に光学構造と光電変換素子とを一体的に構成して薄型化を実現した受光モジュールとその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本願第１発明に係る受光モジュールは、配線パターンを形成した有機フィルムと、前記有機フィルムの一方の面に接続電極を前記配線パターンに接続して配設された光電変換素子と、有機フィルムの他方の面に前記光電変換素子の受光面に対向して形成された結像光学系とが設けられてなることを特徴とする。
【０００９】
上記構成になる受光モジュールは、有機フィルムに光電変換素子が取り付けられ、表面に結像光学系が形成されているので、薄型の受光モジュールに構成することができ、小型化あるいは薄型化が要求される携帯電子機器に適用するのに好適な受光モジュールが得られる。
【００１０】
上記構成において、有機フィルムは、検出する光の波長域を透過する材料を用いる形成され、具体的な材料としてポリエチレンテレフタレートが好適である。
【００１１】
また、接続電極は、材質が金であるスタッドバンプ又は金メッキを施したメッキバンプが好適である。
【００１２】
また、結像光学系は、フレネル帯体、凸レンズ、フレネルレンズのいずれかにより形成することが好ましく、成膜プロセス、熱プレスなどにより有機フィルム上に形成することができる。
【００１３】
また、有機フィルムの配線パターンに接続して画像信号処理を行う集積回路部品を取り付けることができ、光電変換素子から最短距離で集積回路部品に信号伝送する伝送損失のない画像処理が可能となる。
【００１４】
また、本願第２発明に係る受光モジュールの製造方法は、配線パターンを形成した有機フィルムの一方の面に接続電極を前記配線パターンに接続して光電変換素子を取り付ける工程と、前記有機フィルムの他方の面に前記受光面に対向させて結像光学系を形成する工程とを設けた手順により受光モジュールを製造することを特徴とする。
【００１５】
上記製造方法によれば、有機フィルムに光電変換素子を取り付け、有機フィルムの表面に結像光学系を形成することができるので、薄型の受光モジュールに製造することができ、小型化あるいは薄型化が要求される携帯電子機器に適用するのに好適な受光モジュールが得られる。
【００１６】
上記製造方法において、光電変換素子を取り付ける工程に先立って、有機フィルムに画像信号処理を行う集積回路部品を取り付ける工程を設けることにより、光電変換素子に最短距離で集積回路部品が接続でき、受光モジュールから画像信号処理した信号出力が可能になる。
【００１７】
また、本願第３発明に係る受光モジュールの製造方法は、第１の有機フィルムに受光面を第１の有機フィルムの一方の面に向け、端子を一方の面上に露出させて光電変換素子を取り付ける工程と、第１の有機フィルムの一方の面に前記端子に接続して配線パターンを成膜する工程と、検出する光の波長域を透過する第２の有機フィルムの一方の面の所定位置に結像光学系を形成する工程と、前記光電変換素子の受光面と前記結像光学系とを位置合わせして第１の有機フィルムの一方の面と第２の有機フィルムの他方の面との間を接合する工程とを設けた手順により受光モジュールを製造することを特徴とする。
【００１８】
上記製造方法では光電変換素子を取り付ける第１の有機フィルムと、結像光学系を表面に形成する第２の有機フィルムとを、それぞれ個別に製造することができ、製造された第１及び第２の各有機フィルムを接合して受光モジュールに構成することができるので、生産性が向上し、高精度に薄型の受光モジュールを製造することができる。
【００１９】
上記製造方法において、光電変換素子を取り付ける工程に先立って、第１の有機フィルムに画像信号処理を行う集積回路部品を、その端子を第１の有機フィルムの一方の面上に露出させて取り付ける工程を設けることにより、光電変換素子に最短距離で集積回路部品が接続でき、受光モジュールから画像信号処理した信号出力が可能になる。
【００２０】
また、各製造方法において、結像光学系を形成する工程は、有機フィルムの一方の面に薄膜形成プロセスによってフレネル帯体のような結像光学系を形成する工程、あるいは、有機フィルムの一方の面に熱プレスによりレンズのような結像光学系を形成する工程により実施することができる。
【００２１】
また、各製造方法において、結像光学系は、有機フィルム上の所定表面に薄膜形成プロセスによってフレネル帯体を形成する態様や、所定形状が形成された金型の加熱及び加圧により有機フィルム上の所定表面にレンズ形状を形成する態様により実現することができ、有機フィルムの所定表面に薄型に結像光学系を構成することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２３】
図１は、実施形態に係る受光モジュール１の構成を示すもので、検出する光の波長域を透過する有機フィルム１１には配線パターン１２が形成され、この配線パターン１２に接続して集積回路部品１３と光電変換素子１４とが配設され、前記光電変換素子１４の受光面に対向する有機フィルム１１の所定表面には結像光学系であるフレネル帯板２３が配設されている。尚、図１においては、配線パターン１２を有機フィルム１１内に構成しているが、これを有機フィルム１１の裏面に形成して集積回路部品１３及び光電変換素子１４を裏面上に配設することもできる。また、集積回路部品１３及び光電変換素子１４配線パターン１２への接続は、それぞれに形成された突起電極１３ａ、１４ａを配線パターン１２に接続することによってなされる。
【００２４】
上記集積回路部品１３及び光電変換素子１４は、薄型の受光モジュール１を得るためにはベアチップの形態に構成することが望ましい。ここでは５０μｍにまでバックグラインドを施したベアチップを採用している。また、集積回路部品１３及び光電変換素子１４に形成される突起電極１３ａ、１４ａは、金によるスタッドバンプ又はメッキバンプに構成することにより、配線パターン１２に密着した良好な接続状態が得られる。また、結像光学系としてフレネル帯板２３を適用しているが、凸レンズあるいはフレネルレンズを形成することによっても同様の効果が得られる。
【００２５】
上記構成において、撮像に伴う入射光はフレネル帯板２３によって集光されて光電変換素子１４の受光面に結像する。光電変換素子１４は光を電気信号に変換して配線パターン１２を通じて電気信号を集積回路部品１３に出力する。集積回路部品１３は画像信号処理回路が構成されており、この受光モジュール１が装着された機器に画像表示あるいは画像送信に必要な画像信号を出力する。尚、集積回路部品１３は、受光モジュール１中に一体化することなく、受光モジュール１を装着した機器側の回路構成中に組み込むように構成することも可能である。
【００２６】
次に、上記構成になる受光モジュール１の製造する第１〜第３の製造方法について、図２〜図４を参照して以下に説明する。
【００２７】
図２は、第１の製造方法の工程手順を示すもので、まず、図２（ａ）に示すように、配線パターン１２が形成された有機フィルム１１に対してベアチップに形成された集積回路部品１３を取り付ける。集積回路部品１３の取り付けは、有機フィルム１１をポリエチレンテレフタレートで形成した場合には、集積回路部品１３を１５０℃以上で６０秒程度に加熱し、加圧して集積回路部品１３を有機フィルム１１内に埋め込み、突起電極１３ａが配線パターン１２に圧接して変形し、密着することにより突起電極１３ａの配線パターン１２の所定位置への接続が得られる。
【００２８】
尚、有機フィルム１１内に形成する配線パターン１２は、２枚のフィルムの一方に銅又はアルミニウムにより配線パターン１２を形成し、一方のフィルムの配線パターン形成面上に他方のフィルムを位置決めし、１５０℃以上に加熱した状態で加圧して両フィルムを接合することにより構成できる。
【００２９】
次に、図２（ｂ）に示すように、有機フィルム１１に対してベアチップに形成された光電変換素子１４を取り付ける。この取り付け方法は、上記集積回路部品１３の場合と同様である。
【００３０】
次いで、図２（ｃ）に示すように、光電変換素子１４の受光面に対向する有機フィルム１１の所定表面にフレネル帯板２３を形成する。フレネル帯板２３の形成は、有機フィルム１１の所定表面にスパッタリング等の薄膜形成プロセスによりアルミニウムの薄膜を５００ｎｍの厚さに成膜し、複数の同心円を形成することによって得られる。上記工程により、図１に示した受光モジュール１が製造される。
【００３１】
次に、受光モジュール１の第２の製造方法について説明する。第２の製造方法は、結像光学系としてレンズを形成するもので、他の製造工程は先の第１の製造方法と同一であり、その説明は省略する。
【００３２】
図３は、有機フィルム１１の所定表面に凸レンズ４５を形成する工程手順を示すものである。図３（ａ）に示すように、所望の焦点距離を形成する曲率の円弧面が形成された金型４４を、ポリエチレンテレフタレートによる有機フィルム１１に熱変形を与えることができる１５０℃以上に加熱し、有機フィルム１１の所定表面上に加圧する。金型４４の加熱、加圧により有機フィルム１１の所定表面には、図３（ｂ）に示すように、凸レンズ４５が形成される。
【００３３】
有機フィルム１１の所定表面にフレネルレンズを形成する場合は、フレネルレンズの同心円凹凸形状を形成した金型の加熱、加圧により、上記と同様の工程によりフレネルレンズを形成することができる。
【００３４】
次いで、受光モジュール１の第３の製造方法について説明する。
【００３５】
図４は、第３の製造方法の工程手順を示すもので、まず、図４（ａ）に示すように、第１に有機フィルム１１ａに対してベアチップに形成された集積回路部品１３を取り付ける。集積回路部品１３の取り付けは、第１の有機フィルム１１ａをポリエチレンテレフタレートで形成した場合には、集積回路部品１３を１５０℃以上で６０秒程度に加熱し、加圧して集積回路部品１３を有機フィルム１１内に埋め込み、突起電極１３ａを第１の有機フィルム１１ａの一方面上に露出させる。続いて、図４（ｂ）に示すように、第１の有機フィルム１１ａに光電変換素子１４を取り付ける。集積回路部品１３の場合と同様に加熱、加圧により第１の有機フィルム１１ａ内に埋め込み、突起電極１４ａを第１の有機フィルム１１ａの一方面上に露出させる。
【００３６】
次に、図４（ｃ）に示すように、有機フィルム１１ａの一方面上に、集積回路部品１３の突起電極１３ａ及び光電変換素子１４の突起電極１４ａに接合させて配線パターン１２を薄膜形成プロセスにより形成する。配線パターン１２の薄膜形成は、銅又はアルミニウムを成膜するのが好適である。
【００３７】
上記工程と並行して、図４（ｄ）に示すように、第２の有機フィルム１１ｂの一方面上に薄膜形成プロセスによりアルミニウム薄膜を形成し、複数の同心円を形成することにより結像光学系とするフレネル帯体２３を形成する。このフレネル帯体２３に代えて、第２の製造方法で示した凸レンズ４５やフレネルレンズを形成することもできる。
【００３８】
上記各工程により得られた集積回路部品１３及び光電変換素子１４を取り付けた第１の有機フィルム１１ａと、フレネル帯体２３を形成した第２の有機フィルム１１ｂとは、図４（ｅ）に示すように、光電変換素子１４の受光面とフレネル帯体２３との位置合わせをして、第１の有機フィルム１１ａの一方面に第２の有機フィルム１１ｂの他方面との間で接合し、図１に示した一体化された有機フィルム１１に形成する。第１の有機フィルム１１ａと第２の有機フィルム１１ｂとの接合は、１５０℃以上に加熱した状態で加圧して両フィルムを接合することにより貼り合わせがなされる。
【００３９】
以上説明した構成では、集積回路部品１３及び光電変換素子１４を有機フィルム１１内に埋め込んだ構成を示したが、有機フィルム１１の裏面側に配線パターン１２を形成し、裏面上に集積回路部品１３及び光電変換素子１４を取り付けることもできる。しかし、有機フィルム１１内に埋め込んだ構造の方が受光モジュール１としてより高い信頼性が得られる。
【００４０】
また、結像光学系として、光学系の設計仕様に応じて光学フィルタを装着又は成膜することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、有機フィルムに光電変換素子が取り付けられ、表面に結像光学系が形成されているので、薄型の受光モジュールに構成することができ、小型化あるいは薄型化が要求される携帯電子機器に適用するのに好適な受光モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る受光モジュールの構成を示す模式図。
【図２】第１の製造方法の各工程を示す模式図。
【図３】第２の製造方法の各工程を示す模式図。
【図４】第３の製造方法の各工程を示す模式図。
【図５】従来技術に係る受光モジュールの構成を示す模式図。
【符号の説明】
１　受光モジュール
１１　有機フィルム
１１ａ　第１の有機フィルム
１１ｂ　第２の有機フィルム
１２　配線パターン
１３　集積回路部品
１４　光電変換素子
２３　フレネル帯体（結像光学系）
４５　凸レンズ（結像光学系）
【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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