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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6223580
(24)【登録日】2017年10月13日
(45)【発行日】2017年11月1日
(54)【発明の名称】一体型カメラモジュール及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H04N 5/335 20110101AFI20171023BHJP
H04N 5/225 20060101ALI20171023BHJP
【ＦＩ】
H04N5/335
H04N5/225 100
【請求項の数】34
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2016-538978(P2016-538978)
(86)(22)【出願日】2014年8月21日
(65)【公表番号】特表2016-535533(P2016-535533A)
(43)【公表日】2016年11月10日
(86)【国際出願番号】US2014052000
(87)【国際公開番号】WO2015031145
(87)【国際公開日】20150305
【審査請求日】2016年2月26日
(31)【優先権主張番号】14/463,896
(32)【優先日】2014年8月20日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/870,084
(32)【優先日】2013年8月26日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】515084100
【氏名又は名称】オプティツ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100088694
【弁理士】
【氏名又は名称】弟子丸 健
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(72)【発明者】
【氏名】オガネシアン ヴァーゲ
(72)【発明者】
【氏名】ルー ジェンフア
【審査官】
松永 隆志
(56)【参考文献】
【文献】
登録実用新案第３１７２６６７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開２００５−２０３７４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−１８２３０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１５−０６０９９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０４Ｎ ５／３３５
Ｈ０４Ｎ ５／２２５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
頂面及び底面を有する導電性シリコンの基板であって、
基板の底面に形成され且つ上面を有する第１キャビティ、
前記第１キャビティの上面から基板の頂面へと延びるアパーチャー、及び
基板の頂面に形成され且つ下面を有する第３キャビティ、
を含むような基板と；
少なくとも１つの光検出器を含み、前記第１キャビティに少なくとも部分的に配置されそして前記第１キャビティの上面にマウントされるセンサ装置と；
少なくとも１つの発光ダイオードを含み、前記第３キャビティに少なくとも部分的に配置されそして前記第３キャビティの下面にマウントされるＬＥＤ装置と；
を備えたカメラモジュール。
基板の底面に形成され且つ上面を有する第１キャビティ、
前記第１キャビティの上面から基板の頂面へと延びるアパーチャー、及び
基板の頂面に形成され且つ下面を有する第３キャビティ、
を含むような基板と；
少なくとも１つの光検出器を含み、前記第１キャビティに少なくとも部分的に配置されそして前記第１キャビティの上面にマウントされるセンサ装置と；
少なくとも１つの発光ダイオードを含み、前記第３キャビティに少なくとも部分的に配置されそして前記第３キャビティの下面にマウントされるＬＥＤ装置と；
を備えたカメラモジュール。
【請求項2】
前記基板は、更に、
前記センサ装置に各々電気的に接続され且つ前記基板の底面に接触パッドを含む第１の複数の導電性リード、及び
前記基板を貫通して延び且つそこから絶縁された第２の複数の導電性リード、を備え、前記第２の複数の導電性リードの各々は、前記頂面の第１接触パッドと前記底面の第２接触パッドとの間に延びる、請求項１に記載のカメラモジュール。
前記センサ装置に各々電気的に接続され且つ前記基板の底面に接触パッドを含む第１の複数の導電性リード、及び
前記基板を貫通して延び且つそこから絶縁された第２の複数の導電性リード、を備え、前記第２の複数の導電性リードの各々は、前記頂面の第１接触パッドと前記底面の第２接触パッドとの間に延びる、請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項3】
前記第１の複数の導電性リードの各々は、前記第１キャビティの上面、前記第１キャビティの側壁、及び前記基板の底面の上に延びそしてそこから絶縁される、請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項4】
前記第１の複数の導電性リードの接触パッドの１つに各々電気的に接続された第１の複数の電気的相互接続部と；
前記第２の複数の導電性リードの第２接触パッドの１つに各々電気的に接続された第２の複数の電気的相互接続部と；
を更に備えた請求項２に記載のカメラモジュール。
前記第２の複数の導電性リードの第２接触パッドの１つに各々電気的に接続された第２の複数の電気的相互接続部と；
を更に備えた請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項5】
前記ＬＥＤ装置と前記第１接触パッドの１つとの間に各々電気的に接続された複数のワイヤを更に備えた、請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項6】
前記第３キャビティ内、前記ＬＥＤ装置の上、前記複数のワイヤの上、及び前記基板の頂面の少なくとも一部分の上に形成されたカプセル材料を更に備えた、請求項５に記載のカメラモジュール。
【請求項7】
前記頂面にマウントされ、そして前記第３キャビティ、前記ＬＥＤ装置、及び前記複数のワイヤの上に配置されたカーブした部材を更に備えた、請求項５に記載のカメラモジュール。
【請求項8】
前記少なくとも１つの光検出器は、前記アパーチャーを通過する光を受け取る向きとされ、前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記第３キャビティに配置されそして前記基板の頂面において前記第３キャビティの開口を向いている、請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項9】
レンズモジュールを更に備え、このレンズモジュールは、
前記アパーチャーの上で前記頂面にマウントされたハウジング、及び
前記ハウジングに固定され且つ前記アパーチャーを通して前記頂面に及び前記少なくとも１つの光ダイオードに当たる光を収束するよう配置された少なくとも１つのレンズ、を含む請求項１に記載のカメラモジュール。
前記アパーチャーの上で前記頂面にマウントされたハウジング、及び
前記ハウジングに固定され且つ前記アパーチャーを通して前記頂面に及び前記少なくとも１つの光ダイオードに当たる光を収束するよう配置された少なくとも１つのレンズ、を含む請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項10】
前記第３キャビティの側壁は、テーパー付けされ、そして反射材料で覆われる、請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項11】
前記基板は、更に、前記基板の底面から前記第３キャビティの下面へ延びる第２キャビティを更に含む、請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項12】
前記第２キャビティに配置され且つ前記ＬＥＤ装置にマウントされたヒートシンクを更に備えた、請求項１１に記載のカメラモジュール。
【請求項13】
前記第２キャビティに配置された論理装置を更に備え、前記基板は、該論理装置に各々電気的に接続され且つ前記基板の底面に接触パッドを含む第３の複数の導電性リードを更に含み、その第２の複数の導電性リード各々は、前記第２キャビティの側壁及び前記基板の底面の上に延び且つそこから絶縁される、請求項１１に記載のカメラモジュール。
【請求項14】
前記論理装置にマウントされたヒートシンクを更に備えた、請求項１３に記載のカメラモジュール。
【請求項15】
前記基板は、更に、
前記基板の底面に形成され且つ上面を有する第２キャビティ、及び
前記第２キャビティの上面から前記基板の頂面へと延びる第２アパーチャー、を含み、そして前記カメラモジュールは、更に、
少なくとも１つの光検出器を含み、前記第２キャビティに少なくとも部分的に配置されそして前記第２キャビティの上面にマウントされた第２のセンサ装置、
を備えた請求項１に記載のカメラモジュール。
前記基板の底面に形成され且つ上面を有する第２キャビティ、及び
前記第２キャビティの上面から前記基板の頂面へと延びる第２アパーチャー、を含み、そして前記カメラモジュールは、更に、
少なくとも１つの光検出器を含み、前記第２キャビティに少なくとも部分的に配置されそして前記第２キャビティの上面にマウントされた第２のセンサ装置、
を備えた請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項16】
前記センサ装置は、前記第２のセンサ装置とは異なる光学的感知特性を有する、請求項１５に記載のカメラモジュール。
【請求項17】
第１のレンズモジュールを更に備え、これは、
前記アパーチャーの上で前記頂面にマウントされたハウジング、及び
前記ハウジングに固定され且つ前記アパーチャーを通して前記頂面に及び前記センサ装置の少なくとも１つの光検出器に当たる光を収束するよう配置された少なくとも１つのレンズ、
を含むものであり、更に、
第２のレンズモジュールを備え、これは、
前記第２アパーチャーの上で前記頂面にマウントされた第２ハウジング、及び
前記ハウジングに固定され且つ前記第２アパーチャーを通して前記頂面に及び前記第２センサ装置の少なくとも１つの光検出器に当たる光を収束するよう配置された少なくとも１つの第２レンズ、
を含むものであり、前記第１のレンズモジュールは、前記第２のレンズモジュールとは異なる少なくとも１つの収束特性を有する、請求項１５に記載のカメラモジュール。
前記アパーチャーの上で前記頂面にマウントされたハウジング、及び
前記ハウジングに固定され且つ前記アパーチャーを通して前記頂面に及び前記センサ装置の少なくとも１つの光検出器に当たる光を収束するよう配置された少なくとも１つのレンズ、
を含むものであり、更に、
第２のレンズモジュールを備え、これは、
前記第２アパーチャーの上で前記頂面にマウントされた第２ハウジング、及び
前記ハウジングに固定され且つ前記第２アパーチャーを通して前記頂面に及び前記第２センサ装置の少なくとも１つの光検出器に当たる光を収束するよう配置された少なくとも１つの第２レンズ、
を含むものであり、前記第１のレンズモジュールは、前記第２のレンズモジュールとは異なる少なくとも１つの収束特性を有する、請求項１５に記載のカメラモジュール。
【請求項18】
カメラモジュールを製造する方法において、
頂面及び底面を有する導電性シリコンの基板を準備し；
上面を有する第１キャビティを前記基板の底面に形成し；
前記第１キャビティの上面から前記基板の頂面へと延びるアパーチャーを形成し；
下面を有する第３キャビティを前記基板の頂面に形成し；
少なくとも１つの光検出器を含むセンサ装置を前記第１キャビティの上面にマウントし；及び
少なくとも１つの発光ダイオードを含むＬＥＤ装置を前記第３キャビティの下面にマウントする；
ことを含む、方法。
頂面及び底面を有する導電性シリコンの基板を準備し；
上面を有する第１キャビティを前記基板の底面に形成し；
前記第１キャビティの上面から前記基板の頂面へと延びるアパーチャーを形成し；
下面を有する第３キャビティを前記基板の頂面に形成し；
少なくとも１つの光検出器を含むセンサ装置を前記第１キャビティの上面にマウントし；及び
少なくとも１つの発光ダイオードを含むＬＥＤ装置を前記第３キャビティの下面にマウントする；
ことを含む、方法。
【請求項19】
前記センサ装置に各々電気的に接続され且つ前記基板の底面に接触パッドを含む第１の複数の導電性リードを形成し、及び
前記基板を貫通して延び且つそこから絶縁された第２の複数の導電性リードを形成し、前記第２の複数の導電性リードの各々は、前記頂面の第１接触パッドと前記底面の第２接触パッドとの間に延びる、請求項１８に記載の方法。
前記基板を貫通して延び且つそこから絶縁された第２の複数の導電性リードを形成し、前記第２の複数の導電性リードの各々は、前記頂面の第１接触パッドと前記底面の第２接触パッドとの間に延びる、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記第１の複数の導電性リードの各々は、前記第１キャビティの上面、前記第１キャビティの側壁、及び前記基板の底面の上に延び且つそこから絶縁される、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記第１の複数の導電性リードの接触パッドの１つに各々電気的に接続された第１の複数の電気的相互接続部を形成し；及び
前記第２の複数の導電性リードの第２接触パッドの１つに各々電気的に接続された第２の複数の電気的相互接続部を形成する；
ことを更に含む請求項１９に記載の方法。
前記第２の複数の導電性リードの第２接触パッドの１つに各々電気的に接続された第２の複数の電気的相互接続部を形成する；
ことを更に含む請求項１９に記載の方法。
【請求項22】
前記ＬＥＤ装置と前記第１接触パッドとの間に複数のワイヤを接続することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項23】
前記第３キャビティ内、前記ＬＥＤ装置の上、前記複数のワイヤの上、及び前記基板の頂面の少なくとも一部分の上に配置されるカプセル材料を形成することを更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
前記頂面にカーブした部材をマウントすることを更に含み、そのカーブした部材は、前記第３キャビティ、前記ＬＥＤ装置、及び前記複数のワイヤの上に配置される、請求項２２に記載の方法。
【請求項25】
前記少なくとも１つの光検出器は、前記アパーチャーを通過する光を受け取る向きとされ、前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記第３キャビティに配置されそして前記基板の頂面において前記第３キャビティの開口を向いている、請求項１８に記載の方法。
【請求項26】
前記アパーチャーの上で前記頂面にレンズモジュールをマウントすることを更に含み、そのレンズモジュールは、前記アパーチャーを通して前記基板の頂面に及び前記少なくとも１つの光検出器に当たる光を収束するように配置された少なくとも１つのレンズを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項27】
前記第３キャビティを形成することは、
テーパー付けされた第３キャビティの側壁を形成し；及び
前記第３キャビティのテーパー付けされた側壁を反射材料で覆う；
ことを含む請求項１８に記載の方法。
テーパー付けされた第３キャビティの側壁を形成し；及び
前記第３キャビティのテーパー付けされた側壁を反射材料で覆う；
ことを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項28】
前記基板の底面から前記第３キャビティの下面へと延びる第３キャビティを前記基板に形成することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項29】
前記ＬＥＤ装置にヒートシンクをマウントすることを更に含み、そのヒートシンクは、前記第２キャビティに配置される、請求項２８に記載の方法。
【請求項30】
前記第２キャビティに論理装置をマウントし、及び
前記論理装置に各々電気的に接続され且つ前記基板の底面に接触パッドを含む第３の複数の導電性リードを形成する、
ことを更に含み、前記第３の複数の導電性リード各々は、前記第２キャビティの側壁及び前記基板の底面の上に延び且つそこから絶縁される、請求項１８に記載の方法。
前記論理装置に各々電気的に接続され且つ前記基板の底面に接触パッドを含む第３の複数の導電性リードを形成する、
ことを更に含み、前記第３の複数の導電性リード各々は、前記第２キャビティの側壁及び前記基板の底面の上に延び且つそこから絶縁される、請求項１８に記載の方法。
【請求項31】
前記論理装置にヒートシンクをマウントすることを更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項32】
上面を有する第２キャビティを前記基板の底面に形成し；
前記第２キャビティの上面から前記基板の頂面へと延びる第２アパーチャーを形成し；
少なくとも１つの光検出器を含む第２のセンサ装置を前記第２キャビティの上面にマウントする；
ことを更に含む、請求項１８に記載の方法。
前記第２キャビティの上面から前記基板の頂面へと延びる第２アパーチャーを形成し；
少なくとも１つの光検出器を含む第２のセンサ装置を前記第２キャビティの上面にマウントする；
ことを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項33】
前記センサ装置は、前記第２のセンサ装置とは異なる光学的感知特性を有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項34】
前記アパーチャーの上で前記頂面に第１のレンズモジュールをマウントし、この第１のレンズモジュールは、前記アパーチャーを通して前記基板の頂面に及び前記第１レンズモジュールの少なくとも１つの光検出器に当たる光を収束するように配置された少なくとも１つのレンズを備え、及び
前記アパーチャーの上で前記頂面に第２のレンズモジュールをマウントし、この第２のレンズモジュールは、前記第２のアパーチャーを通して前記基板の頂面に及び前記第２レンズモジュールの少なくとも１つの光検出器に当たる光を収束するように配置された少なくとも１つの第２レンズを備え、
前記第１のレンズモジュールは、前記第２のレンズモジュールとは異なる少なくとも１つの収束特性を有する、請求項３２に記載の方法。
前記アパーチャーの上で前記頂面に第２のレンズモジュールをマウントし、この第２のレンズモジュールは、前記第２のアパーチャーを通して前記基板の頂面に及び前記第２レンズモジュールの少なくとも１つの光検出器に当たる光を収束するように配置された少なくとも１つの第２レンズを備え、
前記第１のレンズモジュールは、前記第２のレンズモジュールとは異なる少なくとも１つの収束特性を有する、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願：本出願は、２０１３年８月２６日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／８７０，０８４の利益を主張するもので、この出願は、参考としてここに援用される。
【0002】
本発明は、セルラーホンのような移動装置に使用されるカメラモジュールに関する。
【0003】
本発明は、全体的サイズを減少することで移動カメラシステムをコンパクト化する方法に関する。より詳細には、移動カメラ装置に関連して使用される時代遅れのＬＥＤパッケージング技術を改善することにより広い占有面積を得ることができる。
【背景技術】
【0004】
数年にわたり、画像センサダイのサイズ及びそのパッケージングサイズを減少するために多大な調査及び研究がなされてきた。進歩型ウェハレベル技術を使用して、製造者は、今や、チップスケールのパッケージを得ることができ、これは、完全なパッケージの占有面積がダイ自身より小さいことを意味する。
【0005】
一方、カメラユニットのフラッシュソースとして使用される（且つフラッシュライトモードでフラッシュライトとして通常使用される）ＬＥＤ（発光ダイオード）ユニットは、昔の時代遅れの非常に原始的なパッケージ技術を依然使用しており、今日の移動装置にはふさわしくない。典型的に、ＬＥＤユニットは、カメラユニットとは個別のコンポーネントで、フレックスＰＣＢ又は他のコネクタを使用してそれに接続される。この構成は、過剰なスペースを使用するだけでなく、それら２つの個別コンポーネントを互いに隣接して固定してそれらを互いに電気的に接続できるような個別のマウンティング構造体も必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで、カメラユニットと、カメラユニットの光源として使用されるＬＥＤユニットの両方に対して完全な解決策が要望される。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以上の問題及び要望は、頂面及び底面を有する導電性シリコンの基板、センサ装置及びＬＥＤ装置を備えたカメラモジュールにより対処される。基板は、基板の底面に形成され且つ上面を有する第１キャビティ、該第１キャビティの上面から基板の頂面へと延びるアパーチャー、及び基板の頂面に形成され且つ下面を有する第２キャビティを含む。センサ装置は、少なくとも１つの光検出器を含み、第１キャビティに少なくとも部分的に配置され、そして第１キャビティの上面にマウントされる。ＬＥＤ装置は、少なくとも１つの発光ダイオードを含み、第２キャビティに少なくとも部分的に配置され、そして第２キャビティの下面にマウントされる。
【0008】
カメラモジュールを製造する方法は、頂面及び底面を有する導電性シリコンの基板を準備し；基板の底面に、上面を有する第１キャビティを形成し；第１キャビティの上面から基板の頂面へ延びるアパーチャーを形成し；基板の頂面に、下面を有する第２キャビティを形成し；第１キャビティの上面に、少なくとも１つの光検出器を含むセンサ装置をマウントし；及び第２キャビティの下面に、少なくとも１つの発光ダイオードを含むＬＥＤ装置をマウントする；ことを含む。
【0009】
本発明の他の目的及び特徴は、明細書、特許請求の範囲及び添付図面を検討することにより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図2】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図3】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図4】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図5】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図6】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図7】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図8】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図9】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図10】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図11】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図12】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図13】本発明のカメラモジュールを形成する際の逐次ステップを示す基板ハンドラーの側面断面図である。
【図14A】センサパッケージの種々の構成を示す側面断面図である。
【図14B】センサパッケージの種々の構成を示す側面断面図である。
【図14C】センサパッケージの種々の構成を示す側面断面図である。
【図15A】本発明のカメラモジュールの種々の実施形態を示す側面断面図である。
【図15B】本発明のカメラモジュールの種々の実施形態を示す側面断面図である。
【図15C】本発明のカメラモジュールの種々の実施形態を示す側面断面図である。
【図15D】本発明のカメラモジュールの種々の実施形態を示す側面断面図である。
【図15E】本発明のカメラモジュールの種々の実施形態を示す側面断面図である。
【図15F】本発明のカメラモジュールの種々の実施形態を示す側面断面図である。
【図15G】本発明のカメラモジュールの種々の実施形態を示す側面断面図である。
【図15H】本発明のカメラモジュールの種々の実施形態を示す側面断面図である。
【図16】２つの画像センサからの異なる画像（一方は低解像度、一方は高解像度）を処理及び合成して高品質の最終画像を形成するステップを示すフローチャートである。
【図17】２つの画像センサからの異なる画像を処理及び合成して三次元の最終画像を形成するステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明は、カメラモジュールサイズ減少解決策である。ＬＥＤユニットにおいてウェハレベル技術を使用し、そしてＬＥＤユニットと画像センサダイを単一のハンドラーへ合体することにより、顕著なスペース節約及び電気的接続性、密接な接近性、並びに画像センサとＬＥＤユニットとの間の整列を達成することができる。
【0012】
カメラモジュール１の製造は、ハンドラーとも称される導電性シリコン基板（ウェハ）１０で始まる。この基板１０は、ＬＥＤダイ及び画像センサダイのためのホスト基板へと整形される。ホトレジスト層１２がシリコン基板１０（少なくともその頂面及び底面）に堆積される。ホトレジスト堆積方法は、スプレーコーティング又は別の適当な堆積方法である。ホトレジスト１２は、この技術で良く知られた適当なホトリソグラフィープロセスを使用して露出され、エッチングされて、ホトレジスト１２の一部分だけを選択的に除去し、基板１０の底面の選択された部分が露出状態のままとなる。シリコン基板の露出部分に非等方性乾式エッチングを適用して、シリコン基板１０の底面に第１キャビティ１４を形成し、図１の構造が生じる。エッチング剤は、ＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3、Ｃｌ2、ＣＣｌ2Ｆ2、又は他の適当なエッチング剤である。第１キャビティは、傾斜／テーパー側壁か、又は図１に示す垂直側壁を有する。
【0013】
ホトレジスト１２が除去された後に（例えば、この分野で良く知られた硫酸、アセトン又は他のホトレジスト剥離方法を使用することにより）、別のホトレジスト層１６がシリコン基板１０に（少なくとも、第１キャビティ１４内の面を含めて頂面及び底面に）堆積される。ホトレジスト堆積方法は、スプレーコーティング、又は他の適当な堆積方法である。ホトレジスト１６は、この技術で良く知られた適当なホトリソグラフィープロセスを使用して露出され、エッチングされて、ホトレジスト１６の各部分を選択的に除去し、第１キャビティ１４の上の基板１０の頂面の一部分、及び第１キャビティ１４の上面の対応部分を露出状態のままにする。シリコン基板１０の露出部分に非等方性乾式エッチングを適用して、アパーチャー１８を形成し、これは、図２に示すように、基板１０を貫通して（キャビティの上面から基板の頂面へ）延びる。エッチング剤は、ＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3、Ｃｌ2、ＣＣｌ2Ｆ2、又は他の適当なエッチング剤である。好ましくは、アパーチャー１８の横方向寸法は、第１キャビティ１４の横方向寸法より小さく、第１キャビティ１４及びアパーチャー１８の境界に基板１０の肩部２０を残す（即ち、第１キャビティ１４の上面の一部分が肩部２０を形成する）。
【0014】
ホトレジスト１６が除去された後に、別のホトレジスト層２２が、シリコン基板１０に（少なくとも、基板の頂面及び底面、第１キャビティ１４の内部及びアパーチャー１８の内部に）堆積される。ホトレジスト２２は、この技術で良く知られた適当なホトリソグラフィープロセスを使用して露出され、エッチングされて、ホトレジスト２２の一部分を選択的に除去し、基板１０の底面の一部分を露出状態のままにする。非等方性乾式エッチングをシリコン基板１０の露出部分に適用して、図３に示すように、基板１０の底面に形成された第２キャビティ２４を残す。この第２キャビティ２４は、傾斜／テーパー側壁を有するか、又は図３に示す垂直側壁を有する。
【0015】
ホトレジスト２２が除去された後に、別のホトレジスト層２６がシリコン基板１０に（少なくとも基板の頂面及び底面、第１及び第２のキャビティ１４及び２４の内部、並びにアパーチャー１８の内部に）堆積される。ホトレジスト２６は、この技術で良く知られた適当なホトリソグラフィープロセスを使用して露出されエッチングされて、ホトレジスト２６の一部分を選択的に除去し、（第２キャビティ２４とは反対の）基板１０の頂面の一部分が露出状態のままとなる。シリコン基板１０の露出部分に非等方性乾式エッチングを適用して、図４に示すように、基板１０の頂面に形成された第３キャビティ２８を残す。この第３キャビティは、垂直側壁、又は図４に示す傾斜／テーパー側壁を有する。
【0016】
ホトレジスト２６が除去された後に、別のホトレジスト層３０がシリコン基板１０に（少なくとも基板の頂面及び底面、キャビティ１４、２４、２８の内部、並びにアパーチャー１８の内部に）堆積される。ホトレジスト３０は、この技術で良く知られた適当なホトリソグラフィープロセスを使用して露出されエッチングされて、ホトレジスト２６の一部分を選択的に除去し、第３キャビティ２８の底面の一部分を露出状態のままにする。シリコン基板の露出部分に非等方性乾式エッチングを適用し、これは、第３キャビティ２８を下方に延びて、やがて、図５に示すように、第２キャビティ２４に合流する（第２及び第３キャビティ２４、２８が合流する第２肩部３４を生じ、即ち第３キャビティ２８の下面の一部分が肩部３４を形成する）。
【0017】
ホトレジスト３０が除去された後に、複数のＶＩＡホール３６が次いで形成され、これは、基板１０を貫通して延びる（即ち、基板１０の頂面から底面へ延びる）。ＶＩＡホール３６は、レーザ、乾式エッチング、湿式エッチング、又はこの技術で良く知られた適当な別のＶＩＡホール形成方法によって形成される。好ましくは、乾式プラズマエッチングを使用して、ＶＩＡホール３６を形成する。ＶＩＡホール３６は、テーパー側壁（即ち、漏斗状のホール）、又は図６に示す垂直側壁を有する。ＶＩＡホール３６の個数及び位置は、モジュールのレイアウトに基づいて変化し、図６に示す４つの規範的なＶＩＡホール３６に限定されない。
【0018】
誘電体材料層３８が、シリコン基板１０の種々の面（ホール３６及びキャビティ１４、２４、２８を含む）に形成される。例えば、誘電体層３８は、スプレー被覆ポリマー又は他の適当な誘電体材料（例えば、二酸化シリコン、窒化シリコン、等）である。誘電体層３８の上には導電性材料層４０が形成される。導電性層４０は、銅、アルミニウム、導電性ポリマー及び／又は他の適当な導電性材料である。導電性層は、物理的蒸着（ＰＶＤ）、化学的蒸着（ＣＶＤ）、メッキ、又は他の適当な堆積方法により堆積される。好ましくは、導電性層４０は、チタンの第１層及びアルミニウムの第２層であり、これらは、両方とも、物理的蒸着（ＰＶＤ）により堆積される。ＶＩＡホール３６は、導電性材料４０が被覆されるか、又は図７に示すように導電性材料４０で完全に充填されて、基板１０を貫通して延びる導電性リードが形成される。任意であるが、第３キャビティ２８の傾斜側壁反射部分は、導電性層４０のその部分に銀又は他の適当な反射材料の追加層を堆積することによりその反射指数を増加させることができる。
【0019】
ホトレジスト層４２が導電性層４０に堆積される。ホトレジストは、この技術で良く知られた適当なホトリソグラフィープロセスを使用して露出されエッチングされて、ホトレジスト４２を選択的に除去し、導電性材料の各部分を露出状態のままにする。乾式又は湿式エッチング方法を使用して、導電性材料４０の露出部分が除去される。導電性材料４０の残りの部分は、導電性リード４４（ＶＩＡホール３６及び第１キャビティ１４の導電性材料４０を含む）及び反射部分２８ａ（第３キャビティ２８の）を構成する。好ましくは、このエッチングステップに対して適当な湿式エッチング化学物質が使用される。それにより生じる構造が図８に示されている。
【0020】
ホトレジスト４２が除去された後に、導電性リード４４の上を含めて、シリコン基板１０の底面に、絶縁材料のカプセル材層４６が堆積される。カプセル材層４６は、ポリイミド、セラミック、ポリマー、複合ポリマー、金属酸化物、二酸化シリコン、エポキシ、シリコーン、磁器、窒化物、ガラス、イオン結晶、樹脂、又は前記材料の組み合わせ、或いは他の適当な誘電体材料である。カプセル材層４６は、好ましくは、厚みが１から３μｍであり、そして好ましい材料は、スプレーコーティングにより堆積できる半田マスクのような液体ホトリソグラフィーポリマーである。ＶＩＡホール３６が導電性材料４０で被覆されるが、充填はされない場合には、任意であるが、ＶＩＡホール３６にカプセル材料４６を充填することもできる。カプセル層４６の部分を（例えば、良く知られたリソグラフィープロセスを使用して）選択的に除去して、その下の導電性層４０の選択された部分を露出させ、これは、接触パッド４８及びリルート接触パッド５０を構成する。又、基板の頂面及び反射部分にも接触パッド４８がある。それにより生じる構造が図９に示されている。
【0021】
ＬＥＤ装置（例えば、ダイ）５６が取り上げられて、第２キャビティ２４と第３キャビティ２８との間で肩部３４に配置され、そしてそこに貼付される。ＬＥＤダイ５６は、基板６０上又はその中に形成されてダイ基板６０上のボンドパッド６２に電気的接続された１つ以上の発光ダイオード５８を含む。ＬＥＤダイ５６は、この分野で良く知られているので、ここでは詳細に説明しない。センサ装置（例えば、ＣＭＯＳセンサパッケージ）６４が、例えば、各接触パッド間の電気的コネクタ（例えば、ボールグリッドコネクタ）により、第１キャビティ１４内の肩部２０にマウントされる。ＣＭＯＳセンサパッケージ６４は、基板６８上又はその中に形成されて基板６８上の接触パッド７０に電気的に接続された複数の光検出器を含む。ＣＭＯＳセンサパッケージ６４は、この分野で良く知られており、それ故、ここでは詳細に説明しない。任意の電力キャパシタ６０は、標準的な取り上げ・配置ＳＭＴ技術により接触パッド４８の１つにマウントされる。任意のヒートシンク７４は、ハンドラーの第２キャビティ２４内においてＬＥＤダイ５６の背面にマウントされる。それにより生じる構造が図１０に示されている。
【0022】
従来のワイヤボンディング技術を使用して、ＬＥＤボンドパッド６２を、ＶＩＡホール３６内の導電性材料４０上の又はそれに接続された接触パッド４８に、ボンディングワイヤ７６で接続する。次いで、レンズ／カプセル材７８がＬＥＤダイ５６及びそのワイヤボンド７６上に堆積され、これは、図１１に示すように、ワイヤボンド７６を保護し、そしてＬＥＤ５８から放射される光に対してレンズとして働く。レンズ／カプセル材は、アクリル系プラスチック、エポキシ又は他の適当な材料で作られる。或いは又、レンズ／カプセル材は、前成形されたガラス、プラスチック、又は他の適当な、レンズにふさわしい材料のカーブした部材８０として作られる。カーブした部材８０は、ハーメチックシールされ、そして図１２に示すように、ＬＥＤダイ５６及びそのワイヤボンド７６を収容して保護するキャビティ８２を形成する。キャビティ８２は、適当なガスや液体が充填されるか、又は排気される（即ち、真空）。
【0023】
ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）、バンプ、銅ピラー、又は他の適当な相互接続部のような相互接続部８４は、基板１０の底面上の接触パッド４８、５０との電気的接続部上及びその中に形成される。ボールグリッドアレイは、好ましい相互接続方法の１つであり、これは、スクリーン印刷の後にリフロープロセスを行うことで堆積することができる。任意の選択されたレンズ又はレンズモジュールが基板１０に接合され且つ画像センサ６４の活性エリアに配置され、従って、光検出器６６を収容するセンサ６４の側部をカプセル化する。好ましくは、レンズ９０が固定されるハウジング８８を有するレンズモジュール８６が、アパーチャー１８の上で、且つ基板１０の上面にマウントされる。カメラモジュール１の最終的な構造が図１３に示されている。
【0024】
カメラモジュール１は、画像センサパッケージ６４及びＬＥＤ光源５６の両方をコンパクトに一体的にパッケージしたものである。基板１０は、画像センサ６４及びＬＥＤ光源５６をしっかりマウントする位置を与えると共に、基板１０の底面にある両装置５６、６４の全ての電気的接触部で両装置の電気的接続を与える。ハンドラー１０は、画像センサパッケージ６４及びＬＥＤ光源５６のための電気的接続を与えるだけでなく、それら装置の機械的な保護も与える。というのは、両装置は、ハンドラー１０の頂面と底面との間に凹設されるからである（これらコンポーネントの相対的な高さは異なるが）。
【0025】
図１４Ａから１４Ｃは、画像センサ６４の種々の実施形態を示す。図１４Ａに示すように、保護基板９２は、スペーサ材料９４を使用して光検出器６６上にマウントされる。リルート接触パッド９８を伴うリード９６が基板６８の上面に形成される。図１４Ａの画像センサは、図１０から１３のカメラモジュール１に使用される画像センサ６４として示されている。図１４Ｂに示すように、リード９６（接触パッド７０に電気的に接続された）及びリルート接触パッド９８は、基板６８の頂面に形成された溝又はくぼみへと下方に形成される。図１４Ｃに示すように、保護基板９２は、センサの活性エリアをシールするために中央アパーチャー（他の実施形態で示される）なしに形成される。更に、スペーサ材料９４を貫通して電気的接触部１００（接触パッド７０に電気的に接続された）が形成される。
【0026】
図１５Ａから１５Ｈは、カメラモジュール１の別の実施形態を示す。より詳細には、図１５Ａは、図１４Ｂの画像センサ６４を伴うカメラモジュール１を示す。図１５Ｂは、図１４Ｃの画像センサ６４を伴うカメラモジュール１を示す。図１５Ｃは、第３キャビティに対する垂直側壁１０２の使用を示す。図１５Ｄは、（第２キャビティ２４において）ＬＥＤダイ５６の下で電気的リード１０６にマウントされた論理チップ１０４が含まれたことを示す。図１５Ｅは、図１５Ｄの論理チップ１０４にマウントされたヒートシンク１０８を示す。図１５Ｆは、第２キャビティ２４において）ＬＥＤダイ５６の下で電気的リード１０６にマウントされた電力キャパシタ１１０が含まれたことを示す。図１５Ｇは、基板１０の頂面にマウントされた電力キャパシタ１１０が含まれたことを示し、その電気的接続部は、ビアホールの電気コネクタ１１４を通して基板１０の底面へリルートされる。
【0027】
図１５Ｈは、同じ基板１０上の２つのＣＭＯＳセンサパッケージ６４間に配置されたＬＥＤダイ５６を示す。２つのＣＭＯＳセンサ６４は、１つ以上の異なる光学的感知特性（例えば、異なる画像解像度、例えば、異なるピクセル数、異なるピクセルサイズ、異なる活性エリアサイズ、及び／又は異なるレンズ収束特性のレンズモジュール８６、等）；異なるスペクトル特性（例えば、異なる波長又は波長範囲に対する感度変化）；等を有し、これにより、２つの光学的センサは、単一画像センサだけより大きな画像形成能力を発揮する。例えば、２つの光学的センサは、より高い単一画像品質を与えるのにも使用できるし、又は三次元画像を生成するのにも使用できる。図１６は、２つの画像センサからの異なる画像（一方は低解像度、もう一方は高解像度）を処理し及び合成して、高品質の最終的画像を形成するための１つの規範的技術を示す。図１７は、２つの画像センサからの異なる画像を処理し及び合成して三次元の最終的画像を形成するための別の規範的技術を示す。
【0028】
本発明は、図示して上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に入る全ての変更を網羅することを理解されたい。例えば、本発明を参照することは、請求項又は請求項の用語の範囲を限定することを意図しておらず、むしろ、１つ以上の請求項によりカバーされる１つ以上の特徴を単に参照するものである。上述した材料、プロセス及び数値の例は、規範的なものに過ぎず、請求項を限定するものと考えてはならない。更に、請求項及び明細書から明らかなように、全ての方法ステップが、図示され又は請求項に記載された厳密な順序で遂行される必要はなく、むしろ、本発明のカメラモジュールを適切に形成できる任意の順序でよい。最後に、材料の単一層は、そのような材料又は同様の材料の複数層として形成することができ、そしてその逆のことも言える。
【0029】
ここで使用する用語「〜の上(over)」及び「上(on)」は、両方とも、「直接的に上」（中間材料、素子又はスペースが間に配置されない）、及び「間接的に上」（中間材料、素子又はスペースが間に配置される）を包括的に含むことに注意されたい。同様に、用語「隣接(adjacent)」は、「直接的に隣接」（中間材料、素子又はスペースが間に配置されない）、及び「間接的に隣接」（中間材料、素子又はスペースが間に配置される）を含み；「〜にマウントされる(mounted to)」は、「直接的にマウントされる」（中間材料、素子又はスペースが間に配置されない）、及び「間接的にマウントされる」（中間材料、素子又はスペースが間に配置される）を含み；そして「〜に電気的に結合される(electrically coupled)」は、「直接的に電気的に結合される」（素子を一緒に電気的接続する中間材料又は素子が間にない）、及び「間接的に電気的に結合される」（素子を一緒に電気的接続する中間材料又は素子が間にある）を含む。例えば、「基板の上」又は「基板上」に素子を形成することは、中間材料／素子を間に伴わずに基板上に素子を直接的に形成すること、及び１つ以上の中間材料／素子を間に伴って基板上に素子を間接的に形成することを含む。
【符号の説明】
【0030】
１：カメラモジュール１０：基板（ハンドラー）
１２：ホトレジスト
１４：第１キャビティ
１６：ホトレジスト
１８：アパーチャー
２０：肩部
２２：ホトレジスト
２４：第２キャビティ
２６：ホトレジスト
２８：第３キャビティ
３０：ホトレジスト
３６：ＶＩＡホール
３８：誘電体材料
４０：導電性材料
４２：ホトレジスト
４４：導電性リード
４６：カプセル材層
４８：接触パッド
５０：リルート接触パッド
５６：ＬＥＤ装置
５８：発光ダイオード
６０：基板
６２：ＬＥＤボンドパッド
６４：ＣＭＯＳセンサパッケージ
６８：基板
７０：接触パッド
７４：ヒートシンク
７６：ボンディングワイヤ
８０：カーブ部材
８２：キャビティ
８４：相互接続部
８６：レンズモジュール
８８：ハウジング
９０：レンズ
９２：保護基板
９４：スペーサ材料
９８：リルート接触パッド
１００：電気的接触部
１０４：論理チップ
１１０：電力キャパシタ