(57)【要約】【課題】光学的部分及びレンズの両者の光軸を正確に一致させることにある。【解決手段】光モジュールは、フレキシブル基板３２及びそれに形成された配線パターン３４を含む配線基板３０と、配線パターン３４に電気的に接続される電極２４を含むとともに、光学的部分１２を含む光学チップ１０と、光学的部分１２に集光するレンズ４２を保持してなる基材４０と、を含む。光学チップ１０の電極２４を有する面は、配線基板３０に対向している。配線基板３０は、光学的部分１２とオーバーラップする位置に透光部３８を含む。基材４０は、配線基板３０を介して、光学チップ１０に固定されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基板及びそれに形成された配線パターンを含む配線基板と、
前記配線パターンに電気的に接続される電極を含むとともに、光学的部分を含む光学チップと、
前記光学的部分に集光するレンズを保持してなる基材と、
を含み、
前記光学チップの前記電極を有する面は、前記配線基板に対向してなり、
前記配線基板は、前記光学的部分とオーバーラップする位置に透光部を含み、
前記基材は、前記配線基板を介して、前記光学チップに固定されてなる光モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の光モジュールにおいて、
前記基材は、前記配線基板を介して、前記光学チップにおける前記電極の位置で固定されてなる光モジュール。
【請求項３】
請求項２記載の光モジュールにおいて、
前記電極及び前記配線パターンの両者の電気的接続部は、封止材によって封止されてなる光モジュール。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光モジュールにおいて、
前記透光部は、前記フレキシブル基板の開口部である光モジュール。
【請求項５】
請求項４記載の光モジュールにおいて、
前記光学チップは、複数の前記電極を含み、
複数の前記電極は、前記配線基板における前記開口部の周囲の領域において、前記配線パターンに電気的に接続され、
前記基材は、前記開口部を囲むように設けられてなる光モジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光モジュールにおいて、
前記基材は、前記配線基板に接着されてなる光モジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光モジュールを含む電子機器。
【請求項８】
（ａ）電極及び光学的部分を含む光学チップの前記電極を有する面を、フレキシブル基板及びそれに形成された配線パターンを含む配線基板に対向させるとともに、前記光学的部分を前記配線基板の透光部にオーバーラップさせて、前記電極及び前記配線パターンを電気的に接続させること、
（ｂ）前記光学的部分に集光するレンズを保持してなる基材を、前記配線基板を介して、前記光学チップに固定すること、
を含む光モジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程で、マークを認識して、前記基材の位置合わせを行う光モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の光モジュールの製造方法において、
前記透光部は、前記フレキシブル基板の開口部であり、
前記マークは、前記光学チップにおける前記開口部から露出する領域に形成されている光モジュールの製造方法。
【請求項１１】
請求項９記載の光モジュールの製造方法において、
前記マークは、前記配線基板に形成されている光モジュールの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の光モジュールの製造方法において、
前記マークは、前記配線パターンと同一工程で形成されるパターンである光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュール及びその製造方法並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−１４７３４６号公報
【０００３】
【発明の背景】
ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像系の光モジュールの構造として、光学チップが配線基板にワイヤボンディング接続され、筐体が光学チップを囲むように取り付けられる構造が知られている。これによれば、筐体の取り付けは、配線基板の面を基準にして行うので、光学チップに対して傾いた状態で取り付けられる可能性があった。例えば、実装工程中の熱によって、配線基板が反ってしまった場合には、光学的部分及びレンズの両者の光軸がずれて、光モジュールの信頼性が損なわれることがあった。
【０００４】
本発明の目的は、光学的部分及びレンズの両者の光軸を正確に一致させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る光モジュールは、フレキシブル基板及びそれに形成された配線パターンを含む配線基板と、
前記配線パターンに電気的に接続される電極を含むとともに、光学的部分を含む光学チップと、
前記光学的部分に集光するレンズを保持してなる基材と、
を含み、
前記光学チップの前記電極を有する面は、前記配線基板に対向してなり、
前記配線基板は、前記光学的部分とオーバーラップする位置に透光部を含み、
前記基材は、前記配線基板を介して、前記光学チップに固定されてなる。本発明によれば、基材は、配線基板を介して、光学チップに固定されている。すなわち、基材の取り付けを、光学チップを基準にして行うことができる。これによって、光学的部分及びレンズの両者の光軸のずれを少なくして、高画質の光モジュールを提供することができる。
（２）この光モジュールにおいて、
前記基材は、前記配線基板を介して、前記光学チップにおける前記電極の位置で固定されていてもよい。これによって、例えば、複数の電極に対する平坦度の均一性のばらつきの範囲内で、光学的部分及びレンズの両者の光軸を合わせることができ、両者を極めて正確に一致させることができる。
（３）この光モジュールにおいて、
前記電極及び前記配線パターンの両者の電気的接続部は、封止材によって封止されていてもよい。これによって、配線基板における光学チップによって支持される面積が大きくなり、基材を固定しやすくすることができる。
（４）この光モジュールにおいて、
前記透光部は、前記フレキシブル基板の開口部であってもよい。
（５）この光モジュールにおいて、
前記光学チップは、複数の前記電極を含み、
複数の前記電極は、前記配線基板における前記開口部の周囲の領域において、前記配線パターンに電気的に接続され、
前記基材は、前記開口部を囲むように設けられていてもよい。
（６）この光モジュールにおいて、
前記基材は、前記配線基板に接着されていてもよい。
（７）本発明に係る電子機器は、上記光モジュールを含む。
（８）本発明に係る光モジュールの製造方法は、（ａ）電極及び光学的部分を含む光学チップの前記電極を有する面を、フレキシブル基板及びそれに形成された配線パターンを含む配線基板に対向させるとともに、前記光学的部分を前記配線基板の透光部にオーバーラップさせて、前記電極及び前記配線パターンを電気的に接続させること、
（ｂ）前記光学的部分に集光するレンズを保持してなる基材を、前記配線基板を介して、前記光学チップに固定すること、
を含む。本発明によれば、基材を、配線基板を介して、光学チップに固定する。すなわち、基材の取り付けを、光学チップを基準にして行うことができる。これによって、光学的部分及びレンズの両者の光軸のずれを少なくして、高画質の光モジュールを製造することができる。
（９）この光モジュールの製造方法において、
前記（ｂ）工程で、マークを認識して、前記基材の位置合わせを行ってもよい。これによって、光学的部分及びレンズの両者の平面位置を正確に一致させることができる。
（１０）この光モジュールの製造方法において、
前記透光部は、前記フレキシブル基板の開口部であり、
前記マークは、前記光学チップにおける前記開口部から露出する領域に形成されていてもよい。
（１１）この光モジュールの製造方法において、
前記マークは、前記配線基板に形成されていてもよい。
（１２）この光モジュールの製造方法において、
前記マークは、前記配線パターンと同一工程で形成されるパターンであってもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１〜図６は、本発明の実施の形態に係る光モジュール及びその製造方法を説明する図である。詳しくは、図１は光モジュールの断面図であり、図２は光学チップの断面図である。図３〜図６は、光モジュールの製造方法を示す図である。本実施の形態に係る光モジュールは、光学チップ１０と、配線基板３０と、基材４０と、を含む。
【０００７】
光学チップ１０の形状は、直方体であることが多い。光学チップ１０は、半導体チップであってもよい。図２に示すように、光学チップ１０は、光学的部分１２を有する。光学的部分１２は、光が入射又は出射する部分である。また、光学的部分１２は、光エネルギーと他のエネルギー（例えば電気）を変換する。すなわち、光学的部分１２は、複数のエネルギー変換素子（受光素子・発光素子）１４を有する。本実施の形態では、光学的部分１２は受光部である。この場合、光学チップ１０は、受光チップ（例えば撮像チップ）である。複数のエネルギー変換素子（受光素子又はイメージセンサ素子）１４は、二次元的に並べられて、画像センシングを行えるようになっている。すなわち、本実施の形態では、光モジュールは、イメージセンサ（例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ）である。エネルギー変換素子１４は、パッシベーション膜１６で覆われている。パッシベーション膜１６は、光透過性を有する。光学チップ１０を、半導体基板（例えば半導体ウエハ）から製造する場合、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜などでパッシベーション膜１６が形成されてもよい。
【０００８】
光学的部分１２は、カラーフィルタ１８を有していてもよい。カラーフィルタ１８は、パッシベーション膜１６上に形成されている。また、カラーフィルタ１８上に平坦化層２０が設けられ、その上にマイクロレンズアレイ２２が設けられていてもよい。
【０００９】
光学チップ１０には、電極２４（多くの場合複数の電極２４）が形成されている。電極２４は、光学的部分１２に電気的に接続されている。電極２４は、パッド上に形成されたバンプを有するが、パッドのみであってもよい。バンプは、金属（例えば金）で形成されてもよく、上端面が平坦であることが好ましい。詳しくは、バンプの上端面は、光学チップ１０のボンディング工程後に、平坦になっていることが好ましい。電極２４は、光学的部分１２の外側に形成されている。光学的部分１２及び電極２４は、光学チップ１０の同一面に設けられてもよい。光学チップ１０が角形（例えば四辺形）をなす場合、光学チップ１０の複数辺（例えば対向する２辺又は４辺）又は１辺に沿って電極２４を配置してもよい（図６参照）。
【００１０】
配線基板３０は、フレキシブル基板３２と、フレキシブル基板３２に形成された配線パターン３４と、を含む。フレキシブル基板３２は、光学チップ１０よりも可撓性の高い材料で形成されている。フレキシブル基板３２は、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）実装又はＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）実装のときに使用されるフィルムであってもよい。フレキシブル基板３２は、実装後の光学チップ１０の形状にならって、その形状が決められる程度の可撓性を有している。フレキシブル基板３２は、有機系の材料で形成してもよく、例えば、ポリイミド基板又はポリエステル基板などであってもよい。なお、配線基板３０もフレキシブル基板３２と同様に可撓性を有している。
【００１１】
配線パターン３４は、フレキシブル基板３２の一方の面に形成してもよいし、両方の面に形成してもよく、メッキ技術、露光技術などの周知の技術を適用して形成することができる。配線パターン３４は、複数の配線から構成され、電気的接続部となる複数の端子を有する。端子はランドであってもよい。各端子には、所定の電子部品が電気的に接続されている。図１に示す例では、配線パターン３４の端子３６は、光学チップ１０に電気的に接続されている。複数の端子３６は、後述するフレキシブル基板３２の開口部３８の周囲に配置されてもよい。
【００１２】
配線基板３０は、透光部を有する。透光部は、光学的部分１２に対する光路となる部分である。図１に示す例では、透光部は、フレキシブル基板３２に形成された開口部３８である。開口部３８は、フレキシブル基板３２の貫通穴であり、光学的部分１２の外形よりも大きく形成されている（図６参照）。変形例として、透光部は、開口部３８を覆うようにフレキシブル基板３２に取り付けられた図示しない透光基板（例えばガラス基板などの透明基板）をさらに含んでもよい。あるいは、配線基板３０の全部又は一部が透光部となっていてもよい。すなわち、フレキシブル基板３２における少なくとも光学的部分１２に対応する部分が光透過性を有してもよい。
【００１３】
図１に示すように、光学チップ１０は、配線基板３０に搭載されている。詳しくは、光学チップ１０は、電極２４を介して、配線パターン３４（詳しくは端子３６）に電気的に接続されている。光学チップ１０の電極２４を有する面は、配線基板３０に対向している。言い換えれば、光学チップ１０は、配線基板３０にフェースダウン実装されている。電極２４と端子３６との電気的な接続として、異方性導電膜（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等の異方性導電材料２６を使用して、導電粒子を電極２４と端子３６の間に介在させてもよい。異方性導電材料２６は、電極２４及び端子３６の接合部の封止材となる。異方性導電材料２６は、光学的部分１２を覆わないように設ける。あるいは、両者間の電気的接続を、Ａｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ、ハンダなどによる金属接合によって達成してもよい。また、導電粒子を含まない非導電性ペースト（ＮＣＰ）や非導電性フィルム（ＮＣＦ）であってもよい。電極２４及び端子３６の両者の電気的接続部は、封止材（例えば樹脂）によって封止することが好ましい。電極２４としてバンプが使用されていれば、電気的な接続が達成しやすくなるので好ましい。あるいは、配線パターン３４（詳しくは端子３６）側にバンプを形成してもよい。
【００１４】
図１に示すように、光学チップ１０の光学的部分１２は、透光部（図１では開口部３８）にオーバーラップしている。すなわち、光学的部分１２は、開口部３８の内側に配置されている。こうすることで、光学的部分１２に対する光路を確保することができる。そして、複数の電極２４は、開口部３８の周囲の領域において、配線パターン３４（詳しくは端子３６）に電気的に接続されている。例えば、光学チップ１０の外形は、開口部３８の外形よりも大きく形成されており、光学チップ１０によって開口部３８が覆われていてもよい（図６参照）。
【００１５】
図１に示す例とは別に、光モジュールは、光学チップ１０以外の電子部品をさらに含んでもよい。電子部品は、配線パターン３４の端子に電気的に接続される。電子部品は、電気信号の処理に用いられる部品であり、能動部品（集積回路チップなど）又は受動部品（抵抗器、コンデンサ）などが挙げられる。
【００１６】
光モジュールは、基材４０を含む。基材４０は、光学的部分１２に集光するためのレンズ４２を保持している。基材４０は、光学チップ１０の外装（ケース）であり、筐体と呼ぶこともできる。レンズ４２は、光学的部分１２に対応する位置（図１では光学的部分１２にオーバーラップする位置）に設けられている。レンズ４２は、基材４０から着脱可能になっていてもよい。基材４０及びレンズ４２が撮像のために使用される場合、それらを撮像光学系と呼ぶことができる。基材４０は、相互に分離できる部材で構成してもよいし、１つの部材で一体的に構成してもよい。
【００１７】
図１に示す例では、基材４０は、第１及び第２の基材４４，４６を含む。第１の基材４４には、レンズ４２が取り付けられている。すなわち、第１の基材４４は、レンズフォルダである。詳しくは、第１の基材４４は、第１の穴４８を有し、第１の穴４８内にレンズ４２を保持している。レンズ４２は、第１の基材４４の内側に形成されたねじ（図示せず）を用いて第１の穴４８の軸方向に移動させることができる押さえ具を含む押え構造（図示せず）により、第１の穴４８内に固定されてもよい。レンズ４２は、光学チップ１０の光学的部分１２から間隔をあけて保持されている。
【００１８】
図１に示すように、第２の基材４６は、第２の穴５０を有し、第２の穴５０内に第１の基材４４を保持している。第１及び第２の穴４８，５０は、相互に連通して１つの貫通穴を構成している。第１の基材４４の外側と第２の基材４６の第２の穴５０の内側には、第１及び第２のネジ５２，５４が形成され、これらによって、第１及び第２の基材４４，４６が連結されている。そして、第１及び第２のネジ５２，５４によって、第１の基材４４は、第２の基材４６における第２の穴５０の軸方向に沿って位置調整可能になっている。こうして、レンズ４２の焦点を調整することができる。なお、光学的部分１２の上方には、光学フィルタ５６が設けられてもよい。光学フィルタ５６は、光学的部分１２とレンズ４２との間に設けられている。図１に示すように、第２の穴５０内に光学フィルタ５６が設けられてもよい。光学フィルタ５６は、波長によって光の損失を変化させるものであってもよく、特定の波長の光のみを透過するものであってもよい。
【００１９】
基材４０は、配線基板３０を介して、光学チップ１０に固定されている。詳しくは、基材４０は、配線基板３０のうち、光学チップ１０によって支持されている領域に取り付けられている。配線基板３０は光学チップ１０よりも可撓性が高く、光学チップ１０の形状にならうので、基材４０の平坦度は光学チップ１０によって決められる。すなわち、基材４０の取り付けを、光学チップ１０を基準にして行うことができ、光学的部分１２及びレンズ４２の両者の光軸を正確に一致させることが可能になる。
【００２０】
図１に示すように、基材４０は、配線基板３０を介して、光学チップ１０における電極２４の位置で固定されてもよい。これによれば、複数の電極２４の配線パターン３４への接触面（例えばバンプの上端面）に対する平坦度の均一性に従って、基材４０の平坦度が決められる。したがって、複数の電極２４に対する平坦度の均一性のばらつきの範囲内で、光学的部分１２及びレンズ４２の両者の光軸を合わせることができ、両者を極めて正確に一致させることができる。複数の電極２４が開口部３８の周囲の領域に配置される場合には、基材４０は開口部３８を囲むように設けられる。複数の電極２４が四辺形をなす光学チップ１０の４辺に配列する場合、基材４０は、少なくとも対向する２辺（より好ましくは４辺）に配列される複数の電極２４の位置で固定されることが好ましい。こうすることで、基材４０を複数箇所で固定できるので、基材４０を平坦に固定することができる。また、電極２４及び配線パターン３４（詳しくは端子３６）の両者の接合部が封止材（図１では異方性導電材料２６）で封止されていれば、配線基板３０における光学チップ１０によって支持される面積が大きくなり、基材４０を固定しやすくすることができる。
【００２１】
図１に示す例では、第２の基材４６は、第２の穴５０の開口端部である取付部５８を有し、取付部５８の面が配線基板３０に接触している。取付部５８の配線基板３０との接触面は、開口部３８の周囲を囲むように枠状に形成されてもよい（図６参照）。取付部５８は、配線基板３０に接着されていてもよい。その場合、接着材料６０は、あらかじめ形状が決められた固形（例えばシート状）のものであることが好ましい。こうすることで、基材４０の平坦度を維持することができる。図１に示す例では、接着材料６０は、両面テープである。
【００２２】
本実施の形態に係る光モジュールによれば、基材４０は、配線基板３０を介して、光学チップ１０に固定されている。すなわち、基材４０の取り付けを、光学チップ１０を基準にして行うことができる。これによって、光学的部分１２及びレンズ４２の両者の光軸のずれを少なくして、高画質の光モジュールを提供することができる。また、基材４０を光学チップ１０とほぼ同じサイズにできるので、光モジュールの小型化を図ることができる。
【００２３】
本発明に係る光モジュールの製造方法は、光学チップ１０の電極２４を配線パターン３４に電気的に接続させること、及び、基材４０を配線基板３０を介して光学チップ１０に固定することを含む。
【００２４】
図３に示すように、配線基板３０を用意する。配線基板３０における光学チップ１０の搭載領域に、異方性導電材料２６を設ける。異方性導電材料２６は、少なくとも配線パターン３４の端子３６を覆うように設ける。次に、図４に示すように、フレキシブル基板３２の開口部３８を形成する。開口部３８は、フレキシブル基板３２の一部を打ち抜くことで形成してもよい。図３及び図４に示すように、配線基板３０にシート状の異方性導電材料２６を設け、フレキシブル基板３２及び異方性導電材料２６を同時に打ち抜いてもよい。
【００２５】
図４に示すように、光学チップ１０を実装する。詳しくは、光学的部分１２を配線基板３０の透光部（図４では開口部３８）にオーバーラップさせて、光学チップ１０を配線基板３０にフェースダウン実装する。光学チップ１０の実装工程のその他の詳細は、すでに説明した内容を適用することができる。
【００２６】
図５に示すように、基材４０を、配線基板３０を介して、光学チップ１０に固定する。詳しくは、基材４０の取付部５８を、接着材料６０によって配線基板３０に接着する。基材４０の位置合わせは、マーク６２を認識して行ってもよい。詳しくは、複数箇所のマーク６２を認識して、基材４０の平面位置（縦横及び回転（Ｘ，Ｙ，θ）方向の位置）を特定してもよい。
【００２７】
図５に示す例では、マーク６２は、配線基板３０に形成されている。マーク６２は、配線基板３０における基材４０の外側の領域に形成してもよい。マーク６２は、配線パターン３４と同一工程で形成されたパターンであってもよく、配線パターン３４と同一材料で形成してもよい。図５に示す例では、配線パターン３４は、フレキシブル基板３２の一方の面に形成され、マーク６２は、フレキシブル基板３２の貫通穴６４を介して認識できるようになっている。マーク６２を認識することで、光学的部分１２及びレンズ４２の両者の平面位置を正確に一致させることができる。
【００２８】
変形例として、図６に示すように、位置合わせ用のマークを光学チップ１０に形成してもよい。図６に示す例では、第１及び第２のマーク６６，６８が光学チップ１０における開口部３８から露出する領域に形成されている。第１及び第２のマーク６６，６８は、光学的部分１２の外側に形成されている。本工程では、開口部３８内において、第１及び第２のマーク６６，６８を認識する。なお、本実施の形態に係る光モジュールの製造方法のその他の事項及び効果は、上述の光モジュールにおいて説明した内容から導くことができるので省略する。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る電子機器として、図７に示すノート型パーソナルコンピュータ１０００は、光モジュールが組み込まれたカメラ１１００を有する。また、図８に示すデジタルカメラ２０００は光モジュールを有する。さらに、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す携帯電話３０００は、光モジュールが組み込まれたカメラ３１００を有する。
【００３０】
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、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の形態に係る光モジュールを示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る光モジュールの光学チップを示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る光モジュールの製造方法を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１０…光学チップ  １２…光学的部分  ２４…電極
２６…異方性導電材料（封止材）  ３０…配線基板  ３２…フレキシブル基板
３４…配線パターン  ３８…開口部  ４０…基材  ４２…レンズ
６２…マーク  ６６…第１のマーク  ６８…第２のマーク
【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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