JP2006303954A - 撮像ユニットの製造装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 固体撮像ユニットにおける不良品の発生を抑制し歩留まりの向上を図る、固体撮像ユニットの製造装置及び方法を提供する。
【解決手段】 撮像素子２を有する筐体１への光学フィルタ３の取り付け及び固定を行い固体撮像ユニットの製造を行う固体撮像ユニットの製造装置において、上記筐体に上記撮像素子が電気的に取り付けられかつ上記撮像素子に対向して上記光学フィルタを上記筐体に未接着の状態にて取り付けた未完成固体撮像ユニット１０３に対して出力画像の第１検査を行い、良品である場合には光学フィルタを筐体に接着して、固体撮像ユニットに対して出力画像の第２検査を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子及び光学フィルタを筐体に接合して形成される撮像ユニットの製造装置及び方法に関する。

例えば携帯電話に併設されているカメラに使用されるような、図７に示す固体撮像ユニット１０が存在する。該固体撮像ユニット１０は、筐体１と、ＣＣＤを用いた撮像素子２と、光学フィルタ３とを有する。筐体１は、例えば樹脂又はセラミックからなり、筐体中央部分に貫通穴１ａが形成され、該貫通穴１ａを形成した、筐体の一面１ｂには導体部４が形成されている。又、撮像素子２は、基板部２ａに撮像部２ｂを電気的及び機械的に接合してなり、基板部２ａの電極にはバンプ２ｃが形成されている。光学フィルタ３は、撮像素子２へ赤外線が入射するのを防止するためのもので、例えばガラス等にて形成されている。
このような部材を有する固体撮像ユニット１０に対して光学フィルタ３側に撮影用レンズが配置されることで、固体撮像ユニット１０は、該撮影用レンズ、光学フィルタ３、及び貫通穴１ａを通過した撮影像を、撮像素子２にて撮像し、その電気信号を、導体部４を介して外部へ送出する。
このような固体撮像ユニット１０は、図８に示す製造方法にて製造される。

即ち、図８における（ａ）に示すように、筐体１の貫通穴１ａに撮像素子２の撮像部２ｂを対応させた状態にて、筐体１の導体部４に撮像素子２のバンプ２ｃを接合することで、撮像素子２は、筐体１に電気的にかつ機械的に取り付けられる。
次に、図８における（ｂ）に示すように、撮像素子２を取り付けた筐体１を反転させた後、図８における（ｃ）に示すように、筐体１の一面１ｂに対向する他面１ｃに形成されている凹部１ｄに、接着剤５を設ける。そして、貫通穴１ａに対応させて、凹部１ｄに光学フィルタ３を、接着剤５を介して接着する。これにて、固体撮像ユニット１０が完成する（例えば特許文献１）。

完成後、固体撮像ユニット１０は、図８における（ｄ）に示すように、検査装置２０による検査工程へと移送される。該検査工程では、検査装置２０を構成するコンタクトプローブ２１を固体撮像ユニット１０の導体部４に電気的に接続して、検査用コンピュータ２２にて、固体撮像ユニット１０に対して規定の電気的検査が実行される。

このように、従来では、筐体１に、撮像素子２及び光学フィルタ３が取り付けられた後、固体撮像ユニット１０の検査が行われていた。
尚、従来、ＩＣチップに対してリペア作業を可能とする技術は提案されているが（例えば特許文献２）、固体撮像ユニットに対するリペア技術の提案は無い。
特開２００２−１８４９６３号公報 特開２０００−３２３５２６号公報

一方、図８に示した固体撮像ユニット１０の製造工程において、微細な塵埃が撮像素子２の撮像部２ｂや、光学フィルタ３に付着する場合がある。尚、ここで、上記微細な塵埃とは、固体撮像ユニット１０から出力される画像において、例えば黒点や輝度ムラ等の視覚上における不具合を発生させる程度の塵埃を意味し、具体的には、例えば樹脂片や、金属片や、ガラス片等のゴミで、撮像素子の１画素の大きさに依存するが、大きさが例えば１μｍ以上の塵埃が相当する。このような塵埃が付着した固体撮像ユニット１０は、上述のように出力画像に不具合を生じることから、不良品となってしまう。よって、極力、塵埃を除去する必要がある。

しかしながら、上述のように従来の製造方法では、筐体１に撮像素子２及び光学フィルタ３を取り付けた後、つまり固体撮像ユニット１０が完成した後に、固体撮像ユニット１０の検査が行われることから、リペアするのが難しく不良品の低減は困難であった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、撮像ユニットにおける不良品の発生を抑制し歩留まりの向上を図る、撮像ユニットの製造装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様における撮像ユニットの製造装置は、フィルタ取付装置を備え、該フィルタ取付装置にて、撮像素子を有する筐体へのフィルタの取り付け及び固定を行い撮像ユニットの製造を行う撮像ユニットの製造装置において、
上記フィルタ取付装置とともに当該製造装置内に配置される第１検査装置であって、上記筐体に上記撮像素子が取り付けられかつ上記フィルタ取付装置によって上記撮像素子に対向して上記フィルタを上記筐体に未接着の状態にて取り付けた未完成撮像ユニットに対して画像の検査を行う第１検査装置と、
上記フィルタ取付装置とともに当該製造装置内に配置される第２検査装置であって、上記フィルタ取付装置によって上記フィルタを上記筐体に接着した撮像ユニットに対して画像の検査を行う第２検査装置と、
を備えたことを特徴とする。

上記第１態様において、上記フィルタ取付装置とともに当該製造装置内に配置される第３検査装置であって、上記撮像素子が上記筐体に取り付けられかつ上記フィルタが未取付の状態である初期撮像ユニットに対して画像の検査を行う第３検査装置をさらに備えてもよい。

又、上記第１態様において、上記フィルタ取付装置は、フィルタ接着装置を有し、該フィルタ接着装置は、上記第１検査装置による検査結果が良品である上記未完成撮像ユニットに対して接着剤を塗布してフィルタを上記筐体に接着する接着剤塗布装置を有してもよい。

又、上記第１態様において、上記接着剤塗布装置は、紫外線硬化型接着剤を塗布し、上記フィルタ接着装置は、上記紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射して上記紫外線硬化型接着剤を硬化させてフィルタを上記筐体に接着する紫外線照射装置をさらに有してもよい。

又、本発明の第２態様における撮像ユニットの製造方法は、撮像素子を有する筐体へのフィルタの取り付け及び固定を行い撮像ユニットの製造を行う撮像ユニットの製造方法において、
上記筐体に上記撮像素子が取り付けられかつ上記撮像素子に対向して上記フィルタを上記筐体に未接着の状態にて取り付けた未完成撮像ユニットに対して画像の第１検査を行い、
上記第１検査の結果、良品である未完成撮像ユニットに対して上記フィルタを上記筐体に接着し、
上記フィルタを接着した後の撮像ユニットに対して画像の第２検査を行う、
ことを特徴とする。

上記第２態様において、上記第１検査を行う前に、上記撮像素子が上記筐体に取り付けられかつ上記フィルタが未取付の状態である初期撮像ユニットに対して画像の第３検査を行い、該第３検査の結果、良品である初期撮像ユニットに対して上記第１検査を行うこともできる。

本発明の第１態様における撮像ユニットの製造装置、及び第２態様における撮像ユニットの製造方法によれば、第１検査装置を備え、フィルタを筐体に未接着の状態にて取り付けた未完成撮像ユニットに対して画像の検査を行うことから、該画像検査の結果、塵埃が発見された場合でも、フィルタを筐体から取り外して撮像素子及びフィルタの少なくとも一方を容易に清浄することができ、良品化することができる。したがって、撮像ユニットにおける不良品の発生を抑制し歩留まりの向上を図ることができる。

又、第３検査装置を備え、フィルタが未取付の状態である初期撮像ユニットに対して画像の検査を行うことで、さらに、フィルタの筐体への取り付け前において、撮像素子における塵埃の有無を確認することができ、さらに撮像ユニットにおける不良品の発生を抑制し歩留まりの向上を図ることができる。

本発明の実施形態である撮像ユニットの製造装置及び方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同じ構成部分については、同じ符号を付している。
図２及び図３に示すように、本実施形態の固体撮像ユニットの製造装置１０１は、大きく分けて、組立装置１１０と、検査装置１２０とを一つの装置内に一体的に配置した構成にてなり、図７を参照して既に説明した固体撮像ユニット１０と同じ構造を有する撮像装置を製造する。よって、ここでの、固体撮像ユニット１０についての説明は、省略する。
製造装置１０１が上述の構成を採ることで、固体撮像ユニットの製造途中において、適宜、固体撮像ユニットの検査を行うことができる。よって、固体撮像ユニット内への塵埃の混入が認められた段階で、混入した塵埃の除去作業を行えることから、固体撮像ユニットにおける不良品の発生を抑制し歩留まりの向上を図ることができる。

本実施形態における製造装置１０１では、固体撮像ユニット１０における筐体１に形成されている導電部４に撮像素子２が予め電気的及び機械的に接合された初期固体撮像ユニット１０２が図３に示すパレット１９５上に複数個載置された状態にて上記パレット単位で搬入される。よって、上記組立装置１１０は、初期固体撮像ユニット１０２の筐体１に光学フィルタ３を取り付け、さらに固定する光学フィルタ取付装置１１１を備える。該光学フィルタ取付装置１１１は、光学フィルタ接着装置１１２を有し、該光学フィルタ接着装置１１２は、接着剤塗布装置１１３を備える。該接着剤塗布装置１１３は、図３に示すように、光学フィルタ３を載置した筐体１に対して接着剤１９１を塗布するディスペンサ１１３１を有し、光学フィルタ３を筐体１に接着する。又、光学フィルタ３を筐体１に固定するための接着剤が紫外線硬化型接着剤１９２であるときには、上記光学フィルタ接着装置１１２は、図３に示すように、紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤１９２を硬化させる紫外線照射装置１１４を、さらに有する。図３に示す紫外線照射装置１１４において、符号１１４１は例えばＵＶ高圧水銀ランプ等のＵＶ光源、符号１１４２は所定波長の光を反射するコールドミラー、符号１１４３は可視光及び可視光よりも長い波長の光を遮断するコールドフィルタ、符号１１４４は初期固体撮像ユニット１０２における必要箇所にのみ光が照射されるように開口を形成したマスク、符号１１４５は硬化に必要な波長のみを通過可能とする光学フィルタ、符号１１４６は紫外線を遮光するシャッターである。

尚、本実施形態では、紫外線照射装置１１４の構成としてＵＶ高圧水銀ランプを用いる構成を代表例として説明したが、紫外線硬化接着剤を硬化させる他の光源、例えばＵＶ線を発するＬＥＤ素子やレーザ装置等を用いることもできる。
又、製造装置１０１の構成は、上述の本実施形態における構成に限定されない。図４の（ａ）に示すように、例えば、製造装置１０１には、筐体１及び撮像素子２がそれぞれ供給されて、筐体１の導体部４に撮像素子２を電気的及び機械的に接合する撮像素子接合装置を、製造装置１０１が備える構成を採ることもできる。

検査装置１２０は、図４に示すように、固体撮像ユニット１０における導体部４に接触し電気的に接続される電極部１２２を有する電極プローブ１２１と、該電極プローブ１２１と電気的に接続され、固体撮像ユニット１０における撮像素子２から画像情報を送出させて表示する表示検査部１２３と、電極プローブ１２１の電極部１２２が導体部４に接触するように電極プローブ１２１を移動させる移動装置１２４とを有する。尚、移動装置１２４の動作制御は、表示検査部１２３にて行う。又、本実施形態では、表示検査部１２３に表示された画像を作業者が視認することで塵埃の有無を判断するが、画像処理を行い表示検査部１２３にて塵埃の有無を判断するように構成してもよい。
又、表示検査部１２３にて撮像素子２からの画像情報を検査するとき、撮像素子２に対して、撮像エリアがほぼ均一な照度となるように照明がなされる。このような照明装置も表示検査部１２３に含まれる。そして、撮像素子２自体に塵埃が付着している場合には、暗点として検出可能である。

又、以下に説明するように、本実施形態では、上記初期固体撮像ユニット１０２から最終的に固体撮像ユニット１０に至るまでの間に、撮像装置に対して複数回の検査が行われる。よって、検査装置１２０は、各検査工程に対応して、複数の検査装置を有することもできる。尚、本実施形態では、一つの検査装置１２０にて複数の検査工程における検査動作を実行する。

以下に、上記製造装置１０１における動作について、図１から図２を参照して説明する。
本実施形態では、図１のステップＳ１に示すように、製造装置１０１には、初期固体撮像ユニット１０２が搬入される。
ステップＳ２では、図４の（ｂ）に示すように、初期固体撮像ユニット１０２の導電部４に、検査装置１２０に備わる電極プローブ１２１の電極部１２２を接触させ、撮像素子２が送出する画像情報を表示検査部１２３に表示させ、塵埃の有無を検査する。又、該ステップ２、及び以下に説明するステップにおいて、導電部４に電極部１２２を接触させたとき、表示検査部１２３に画像情報が表示されたことは、初期固体撮像ユニット１０２における導電部４と撮像素子２との電気的接続が良好であることを意味する。このように、表示検査部１２３に画像情報を表示させる工程は、塵埃有無の検査のみならず、固体撮像ユニット１０２の電気検査も兼ねている。
尚、上述のように複数の検査装置が設けられている場合、第３検査装置１２７にて、初期固体撮像ユニット１０２に対して画像情報の検査が実行される。

ステップＳ２の段階では、初期固体撮像ユニット１０２には、未だ、光学フィルタ３が取り付けられていないことから、表示検査部１２３に表示される画像に塵埃の画像が含まれるときには、撮像素子２上に塵埃が存在すると考えられる。よって、塵埃の画像を発見したときには、ステップＳ３にて、初期固体撮像ユニット１０２の清浄動作、特に撮像素子２の清浄動作を行う。該清浄動作としては、例えば清浄気体の吹き付け等である。
清浄動作終了後、再度、検査装置１２０にて初期固体撮像ユニット１０２における塵埃の有無が検査され、塵埃が除去されるまで清浄動作及び検査動作が繰り返される。

塵埃が存在しない初期固体撮像ユニット１０２に対して、ステップＳ４では、図４の（ｃ）に示すように、筐体１の凹部１ｄに光学フィルタ３を未接着の状態に取り付け、未完成固体撮像ユニット１０３とする。つまり、この段階では、光学フィルタ３は単に凹部１ｄに載置しただけであり、接着剤は塗布されていない。
そして、次のステップＳ５では、図４の（ｄ）に示すように、上記未完成固体撮像ユニット１０３の導電部４に、上記電極プローブ１２１の電極部１２２を接触させ、撮像素子２が送出する画像情報を表示検査部１２３に表示させ、塵埃の有無を検査する。尚、上述のように複数の検査装置が設けられている場合、第１検査装置１２５にて、未完成固体撮像ユニット１０３に対して画像情報の検査が実行される。

ステップＳ５の段階では、既に光学フィルタ３が取り付けられていることから、表示検査部１２３に表示される画像に塵埃の画像が含まれるときには、撮像素子２上、又は光学フィルタ３上に塵埃が存在すると考えられる。このとき、撮像素子２上に存在する塵埃に対しては焦点が比較的合っていることから、その輪郭が明瞭に表示され、一方、光学フィルタ３上の塵埃に対しては合焦していないことから、その輪郭は不明瞭となる。よって、表示検査部１２３に表示される画像を見れば、どの部分に塵埃が存在するか、概ねの見当は可能である。いずれにせよ、未完成固体撮像ユニット１０３に塵埃が含まれていると判断されたときには、ステップＳ６にて、未完成固体撮像ユニット１０３の清浄動作を行う。即ち、光学フィルタ３は、未だ筐体１に固定されていないことから、筐体１から光学フィルタ３を取り外し、ステップＳ３の場合と同様に、例えば清浄気体の吹き付け等による清浄動作を行う。
清浄動作終了後、再度、ステップＳ４に戻り、筐体１に光学フィルタ３を載置した後、ステップＳ５にて、検査装置１２０によって未完成固体撮像ユニット１０３における塵埃の有無が検査される。そして塵埃が除去されるまで清浄動作及び検査動作が繰り返される。

塵埃が存在しない未完成固体撮像ユニット１０３に対して、ステップＳ７では、図５の（ｅ）に示すように、上記接着剤塗布装置１１３により、光学フィルタ３の側面３ａと筐体１の凹部１ｄとの隙間６（図４の（ｄ）に示す。）へ接着剤１９１が塗布される。該接着剤１９１の硬化により、光学フィルタ３が筐体１に固定され、固体撮像ユニット１０が完成する。

さらに、次のステップＳ８では、図５の（ｆ）に示すように、固体撮像ユニット１０の導電部４に、電極プローブ１２１の電極部１２２を接触させ、撮像素子２が送出する画像情報を表示検査部１２３に表示させ、塵埃の有無を検査する。そして、塵埃が無い場合には、当該固体撮像ユニット１０を良品とする。尚、上述のように複数の検査装置が設けられている場合、第２検査装置１２６にて、固体撮像ユニット１０に対して画像情報の検査が実行される。

上述の実施形態の変形例として、図６に示す動作を行うこともできる。即ち、上記ステップＳ４において、筐体１に光学フィルタ３を載置したとき、図６の（ｇ）に示すように、接着剤塗布装置１１３により上記隙間６へ接着剤１９２を塗布する。該接着剤１９２は、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型である。よって、塗布した段階では、接着剤１９２は硬化しない。そして、接着剤１９２が硬化していない状態において、図６の（ｈ）に示すように、上述のステップＳ５の場合と同様に、未完成固体撮像ユニット１０３の導電部４に、電極プローブ１２１の電極部１２２を接触させ、撮像素子２が送出する画像情報を表示検査部１２３に表示させ、塵埃の有無を検査する。

そして、未完成固体撮像ユニット１０３に塵埃が含まれていると判断されたときには、ステップＳ６にて、未完成固体撮像ユニット１０３の清浄動作を行う。即ち、光学フィルタ３は、未だ筐体１に固定されていないことから、筐体１から光学フィルタ３を取り外し、ステップＳ３の場合と同様に、例えば清浄気体の吹き付け等による清浄動作を行う。
清浄動作終了後、再度、ステップＳ４に戻り、筐体１に光学フィルタ３を載置し、接着剤１９２を塗布した後、ステップＳ５にて、検査装置１２０によって未完成固体撮像ユニット１０３における塵埃の有無が検査される。そして塵埃が除去されるまで清浄動作及び検査動作が繰り返される。

塵埃が存在しない未完成固体撮像ユニット１０３に対して、ステップＳ７では、図６の（ｉ）に示すように、紫外線照射装置１１４にて接着剤１９２へ紫外線が照射される。これにより、接着剤１９２が硬化し、光学フィルタ３が筐体１に固定され、固体撮像ユニット１０が完成する。そして、上述したステップＳ８にて、最終的な検査が固体撮像ユニット１０に対して行われる。

以上説明したように本実施形態によれば、固体撮像ユニットの製造途中において、適宜、固体撮像ユニットの検査を行うことができる。よって、固体撮像ユニット内への塵埃の混入が認められた段階で、混入した塵埃の除去作業を行えることから、固体撮像ユニットにおける不良品の発生を抑制し歩留まりの向上を図ることができる。

本発明は、固体撮像素子及び光学フィルタを筐体に接合して形成される固体撮像ユニットの製造装置、及び方法に適用可能である。

本発明の実施形態である、固体撮像ユニットの製造方法の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態である、固体撮像ユニットの製造装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す固体撮像ユニット製造装置の一構成例における側面図である。 図１に示す製造方法における動作を説明するための図である。 図１に示す製造方法における動作を説明するための図である。 図１に示す製造方法における動作を説明するための図である。 固体撮像ユニットの断面図である。 固体撮像ユニットの従来の製造方法における動作を説明するための図である。

符号の説明

１…筐体、２…撮像素子、３…光学フィルタ、
１０１…製造装置、１０２…初期固体撮像ユニット、
１０３…未完成固体撮像ユニット、１１１…光学フィルタ取付装置、
１１２…光学フィルタ接着装置、１１３…接着剤塗布装置、
１１４…紫外線照射装置、１２０…検査装置、１２５…第１検査装置、
１２６…第２検査装置、１２７…第３検査装置、
１９１…接着剤、１９２…紫外線硬化型接着剤。

Claims (6)

1. フィルタ取付装置（１１１）を備え、該フィルタ取付装置にて、撮像素子（２）を有する筐体（１）へのフィルタ（３）の取り付け及び固定を行い撮像ユニットの製造を行う撮像ユニットの製造装置において、
   上記フィルタ取付装置とともに当該製造装置内に配置される第１検査装置であって、上記筐体に上記撮像素子が取り付けられかつ上記フィルタ取付装置によって上記撮像素子に対向して上記フィルタを上記筐体に未接着の状態にて取り付けた未完成撮像ユニット（１０３）に対して画像の検査を行う第１検査装置（１２５）と、
   上記フィルタ取付装置とともに当該製造装置内に配置される第２検査装置であって、上記フィルタ取付装置によって上記フィルタを上記筐体に接着した撮像ユニットに対して画像の検査を行う第２検査装置（１２６）と、
   を備えたことを特徴とする撮像ユニットの製造装置。
2. 上記フィルタ取付装置とともに当該製造装置内に配置される第３検査装置であって、上記撮像素子が上記筐体に取り付けられかつ上記フィルタが未取付の状態である初期撮像ユニット（１０２）に対して画像の検査を行う第３検査装置（１２７）をさらに備えた、請求項１記載の撮像ユニットの製造装置。
3. 上記フィルタ取付装置は、フィルタ接着装置（１１２）を有し、該フィルタ接着装置は、上記第１検査装置による検査結果が良品である上記未完成撮像ユニットに対して接着剤（１９１）を塗布してフィルタを上記筐体に接着する接着剤塗布装置（１１３）を有する、請求項１又は２記載の撮像ユニットの製造装置。
4. 上記接着剤塗布装置は、紫外線硬化型接着剤（１９２）を塗布し、上記フィルタ接着装置は、上記紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射して上記紫外線硬化型接着剤を硬化させてフィルタを上記筐体に接着する紫外線照射装置（１１４）をさらに有する、請求項３記載の撮像ユニットの製造装置。
5. 撮像素子（２）を有する筐体（１）へのフィルタ（３）の取り付け及び固定を行い撮像ユニットの製造を行う撮像ユニットの製造方法において、
   上記筐体に上記撮像素子が取り付けられかつ上記撮像素子に対向して上記フィルタを上記筐体に未接着の状態にて取り付けた未完成撮像ユニット（１０３）に対して画像の第１検査を行い、
   上記第１検査の結果、良品である未完成撮像ユニットに対して上記フィルタを上記筐体に接着し、
   上記フィルタを接着した後の撮像ユニットに対して画像の第２検査を行う、
   ことを特徴とする撮像ユニットの製造方法。
6. 上記第１検査を行う前に、上記撮像素子が上記筐体に取り付けられかつ上記フィルタが未取付の状態である初期撮像ユニット（１０２）に対して画像の第３検査を行い、該第３検査の結果、良品である初期撮像ユニットに対して上記第１検査を行う、請求項５記載の撮像ユニットの製造方法。

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