CN101606444A - 印刷电路板及使用该印刷电路板的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种印刷电路板，其包括：第一层，接合部形成于第一层；第二层，模拟信号图案和第一接地图案被配线于第二层；第三层，数字信号图案和第二接地图案被配线于第三层；以及第四层，第三接地图案被配线于第四层。数字信号图案被在上下方向上夹在第一接地图案和第三接地图案之间。模拟信号图案和数字信号图案被配置成在投影面上不互相重叠。模拟信号图案和第二接地图案被配置成彼此重叠。

Description

印刷电路板及使用该印刷电路板的电子装置
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板，更具体地，涉及一种具有多层结构的柔性印刷电路板以及使用该柔性印刷电路板的电子装置。
背景技术
随着光电转换元件的像素数的增加，出现了使光电转换元件的光接收面以更高的精度对准图像传感镜头光学系统的成像面(image plane)的需求。为了满足这种需求，摄像设备必须具有能够调整光电转换元件相对于镜头筒的位置(面倾斜)的机构。
摄像设备包括：光电转换元件；驱动电路，其用于驱动光电转换元件；以及信号处理电路，其用于处理从光电转换元件输出的信号。光电转换元件必须电连接到安装有信号处理电路和驱动电路的印刷电路板。
如上所述，必须调整光电转换元件的面倾斜。因而，被安装到摄像设备主体并且支撑信号处理电路和驱动电路的印刷电路板，以及被连接到印刷电路板的光电转换元件必须是可以相对移动的。
为此目的，根据日本特开平11-261904号公报中公开的发明，通过柔性印刷电路板连接光电转换元件和安装有用于光电转换元件的信号处理电路和驱动电路的印刷电路板。配置位置限制构件以限制光电转换元件封装沿镜头筒的光轴方向的位置。位置限制构件和安装在柔性印刷电路板上的光电转换元件封装被固定。通过微调镜头筒和位置限制构件的沿光轴方向的相对位置，可以使光电转换元件的光接收面与图像传感镜头光学系统的成像面高精度地对准。
在现有技术中，光电转换元件封装被安装于柔性印刷电路板，并且柔性印刷电路板延伸并直接连接到安装有信号处理电路和驱动电路的印刷电路板。通过利用柔性印刷电路板来连接，光电转换元件与安装有信号处理电路和驱动电路的印刷电路板在可以相对移动的状态下被彼此电连接。
从光电转换元件到安装有信号处理电路和驱动电路的印刷电路板的互连包括：光电转换元件的信号输出图案；以及用于驱动光电转换元件的驱动脉冲图案。光电转换元件的信号输出图案容易混入噪声，并且必须防止来自驱动脉冲图案的串扰(crosstalk)。随着近来光电转换元件的像素数和功能的增多，驱动时钟速率(clock rate)增大。还必须防止由于驱动时钟速率的增大引起的驱动脉冲图案的不希望的辐射的增加。
为了满足这些要求，根据日本特开平9-298626号公报中公开的发明，在安装有光电转换元件的柔性印刷电路板的驱动脉冲图案与信号输出图案之间形成有狭缝(slit)。利用该狭缝，信号输出图案和驱动信号脉冲图案在空间上彼此分离地形成。
根据日本特开平10-313178中公开的发明，电源层和接地层被配置在内层上。驱动脉冲图案和信号输出图案被分开地配置在两个外层上，从而当从顶部观察时，驱动脉冲图案和信号输出图案彼此不重叠。这种配置防止了驱动脉冲图案与信号输出图案的干涉。
发明内容
本发明的一个方面是一种印刷电路板，其包括：第一层，接合部(land)被形成于第一层；第二层，模拟信号图案和第一接地图案被配线于第二层；第三层，数字信号图案和第二接地图案被配线于第三层；以及第四层，第三接地图案被配线于第四层。数字信号图案垂直地夹在第一接地图案和第三接地图案之间。模拟信号图案和数字信号图案被配置成在投影面上不互相重叠。模拟信号图案和第二接地图案被配置成彼此重叠。
从下面(参照附图)对典型实施例的说明中，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是从前面观察的根据本发明的实施例的摄像设备(数字照相机)的外观图；
图2是示出根据本发明的该实施例的摄像单元的外观图；
图3是示出根据本发明的该实施例的摄像单元的配置与主印刷电路板的配置的分解立体图；
图4是示出根据本发明的实施例的光电转换元件印刷电路板的互连层配置和图案配线(pattern wiring)配置的图；
图5是从图4中的箭头所示的方向观察的图4中的光电转换元件印刷电路板的平面B的示意剖视图；
图6A和图6B是根据本发明的实施例的光电转换元件印刷电路板上的光电转换元件封装和连接件的安装状态的立体图；
图7A和图7B是根据本发明的实施例的光电转换元件封装和位置限制构件的固定状态的立体图；
图8是与图7A和图7B的状态相同的状态的透视平面图；
图9是沿图8中的A-A线截取的剖视图；
图10是示出根据本发明的实施例的摄像单元和主印刷电路板的配置的组装完成状态的立体图。
具体实施方式
将参照附图说明本发明的实施例。
图1是从前面观察的根据本发明的实施例的数字照相机(电子装置)的外观图。图2是示出根据该实施例的数字照相机的摄像单元的外观图。图3是示出根据该实施例的数字照相机的摄像单元的配置与主印刷电路板的配置的分解立体图。图4是示出根据本发明的实施例的光电转换元件印刷电路板的互连层配置和图案配线配置的图。图5是从图4中的箭头所示的方向观察的图4中的光电转换元件印刷电路板的平面B的示意剖视图。图6A和图6B是根据本发明的实施例的光电转换元件印刷电路板上的光电转换元件封装和连接件的安装状态的立体图。图7A和图7B是根据本发明的实施例的光电转换元件封装和位置限制构件的固定状态的立体图。图8是与图7A和图7B的状态相同的状态的透视平面图。图9是沿图8中的A-A线截取的剖视图。图10是示出根据本发明的实施例的摄像单元和主印刷电路板的配置的组装完成状态的立体图。
在图1中，附图标记1表示数字照相机(电子装置)，附图标记2表示结合在数字照相机1中的摄像单元。如图2所示，摄像单元2包括图像传感镜头筒3、取景器单元4、以及AF辅助光单元5。如图1所示，各单元从形成于数字照相机1的前外壳的开口露出。
将详细说明摄像单元2的配置。在图3中，附图标记101表示光电转换元件封装，102表示光电转换元件印刷电路板，103表示位置限制构件，104表示图像传感镜头筒单元，105表示主印刷电路板。
光电转换元件封装101包括光电转换元件，并且具有位于封装侧面的电极106。
光电转换元件封装101被安装在光电转换元件印刷电路板102上。除了光电转换元件封装101之外，用于连接主印刷电路板105的连接器107也被安装在印刷电路板102上。
用于连接光电转换元件印刷电路板102的连接器108以及用于驱动光电转换元件并执行信号处理的IC 109被安装在主印刷电路板105上。
从光电转换元件封装101到用于连接主印刷电路板105的连接器107的互连被形成在光电转换元件印刷电路板102上。安装在光电转换元件印刷电路板102上的连接器107以及安装在主印刷电路板105上的连接器108彼此接合，以将光电转换元件封装101电连接到IC 109上。
将参照图4和图5详细说明光电转换元件印刷电路板102的互连层配置和图案配线配置。如图4所示，光电转换元件印刷电路板102是通过层叠互连层而获得的多层柔性印刷电路板。在图4中，附图标记110表示第一层图案(第一层)，附图标记111表示第二层图案(第二层)，附图标记112表示第三层图案(第三层)，附图标记113表示第四层图案(第四层)。各互连层可以经由通孔而彼此连接。
第一层图案110具有：与光电转换元件封装101的电极106对应的接合部(land)；与连接器107的电极对应的接合部；以及仅在这些接合部周边形成的图案。光电转换元件印刷电路板102的连接光电转换元件封装101的安装部和连接器107的安装部的中间部分114上没有形成图案。光电转换元件信号输出图案115(模拟信号图案)被形成在第二层图案111的中间部分114上，并且被接地图案116(第一接地图案)包围。接地图案116被配线成在第二层图案111上(第二层上)夹着光电转换元件信号输出图案115。光电转换元件的垂直寄存器传送时钟(register transfer clock)图案和水平的寄存器传送时钟图案被配线于第三层图案112上的中间部分114。这些图案中，高速驱动脉冲图案117a和117b(数字信号图案)用于光电转换元件的水平寄存器传送时钟。高速驱动脉冲图案117a和117b一起被接地图案118(第二接地图案)包围。接地图案118被配线成在第三层图案112上(第三层上)夹着高速驱动脉冲图案117a和117b。接地固态图案(ground solid pattern)119(第三接地图案)形成在第四层图案113上的整个光电转换元件印刷电路板102上。接地固态图案119至少被配线在如下区域：接地固态图案119覆盖被配线在第三层图案112上的图案的区域。
将参照图5说明光电转换元件印刷电路板102的中间部分114处的图案配置。图5是光电转换元件印刷电路板102的位于图4中的平面B的剖面的示意图。如上所述，接地图案116形成于第二层图案111的光电转换元件信号输出图案115的两侧。接地图案118形成于第三层图案112的高速驱动脉冲图案117a和117b的两侧。光电转换元件信号输出图案115和高速驱动脉冲图案117a和117b被配线为彼此错开而不彼此重叠。当光电转换元件信号输出图案115以及高速驱动脉冲图案117a和117b错开并被配线于不同的层时，接地图案介于它们之间。该结构能够防止光电转换元件信号输出图案115和高速驱动脉冲图案117a以及117b的串扰。
接地图案116被形成在第二层图案111的与高速驱动脉冲图案117a和117b重叠的部分处。接地固态图案119被形成在第四层图案113的与高速驱动脉冲图案117a和117b重叠的部分处。因此，高速驱动脉冲图案117a和117b完全被接地图案从顶部、底部、右侧和左侧遮蔽。通过利用接地图案从顶部、底部、右侧和左侧完全遮蔽高速驱动脉冲图案117a和117b，能够减少来自高速驱动脉冲图案117a和117b的不希望的辐射。
为了使光电转换元件和图像传感镜头光学系统的成像面对准，光电转换元件印刷电路板102的位于光电转换元件封装101的安装部和连接器107的安装部之间的中间部分114必须具有尽可能大的柔软性。四个层在需要高配线密度的部件安装部处配线，然而只有三个层，即第二层图案111、第三层图案112以及第四层图案113在中间部分114处有配线。因此，因为用于形成图案的铜箔层的数量比部件安装部处的铜箔层的数量少一层，所以中间部分114具有高柔软性。此外，中间部分114通过不在第一层图案110的表面上形成绝缘层来确保更高的柔软性。
在本实施例中，光电转换元件印刷电路板102是具有四个互连层的多层柔性印刷电路板。然而，即使具有更多数量的互连层的多层柔性印刷电路板也能通过以上述方式形成中间部分114来获得同样的效果。
将说明光电转换元件封装101和用于限制光电转换元件封装101的位置的位置限制构件103的固定。
如图6B所示，光电转换元件印刷电路板102具有开口部120，该开口部120位于与安装后的光电转换元件封装101的电极106的内侧对应的部分处。当安装了光电转换元件封装101时，光电转换元件封装101的下表面从开口部120露出。
在此状态下，安装在光电转换元件印刷电路板102上的光电转换元件封装101被固定到位置限制构件103，如图7A和图7B所示。
位置限制构件103是金属板。通过对位置限制构件103半冲切而形成用于限制光电转换元件封装101沿图像传感镜头筒单元104的光轴方向的位置的突起部121a至121c。开口部122a和122b被形成为接近突起部121a至121c。突起部121a至121c被形成于如下位置：在该位置，突起部121a至121c抵接光电转换元件封装101的下表面的从光电转换元件印刷电路板102的开口部120露出的部分。开口部122a和122b被形成为如下尺寸：开口122a和122b在该尺寸下基本上落入光电转换元件印刷电路板102的开口部120内。
当固定光电转换元件封装101和位置限制构件103时，突起部121a至121c抵接光电转换元件封装101的下表面。将粘接剂从开口122a和122b注入光电转换元件封装101和位置限制构件103之间的间隙中，然后粘接剂硬化，从而固定光电转换元件封装101和位置限制构件103。
注入到光电转换元件封装101和位置限制构件103之间的间隙中的粘接剂填充与光电转换元件封装的下表面抵接的突起部121a至121c的周围空间并且被固定到该突起部121a至121c。结果，光电转换元件封装的下表面和位置限制构件103并不是经由空气彼此接着，而是被牢固地固定。
此时，当从顶部观察时，光电转换元件封装101、光电转换元件印刷电路板102、以及位置限制构件103具有如图8所示的位置关系，当从厚度方向观察时，光电转换元件封装101、光电转换元件印刷电路板102、以及位置限制构件103具有如图9所示的位置关系。
突起部121a至121c被形成于如下位置：突起部121a至121c抵接光电转换元件封装101的下表面的从光电转换元件印刷电路板102的开口部120露出的部分。突起部121a和121c被配置成使突起部121a和121c之间的间距在开口部120内最大化。因此，能够抵抗突起部121a至121c的高度的加工变化以高精度限制光电转换元件封装101的位置，使得光电转换元件封装101的平面位置相对于位置限制构件103的变化最小化。
形成在位置限制构件103上的突起部121a至121c的高度大于从安装在光电转换元件印刷电路板102上的光电转换元件封装101的下表面到光电转换元件印刷电路板102的下表面之间的距离。通过这种设置，在光电转换元件封装101被安装在光电转换元件印刷电路板102上的状态下，位置限制构件103能够直接限制光电转换元件封装101沿光轴方向的位置。
另外，可以以高精度将突起部121a至121c的高度设定为非常接近从安装在光电转换元件印刷电路板102上的光电转换元件101的下表面到光电转换元件印刷电路板102的下表面的距离的值。通过这种设置，能够使从光电转换元件封装101到位置限制构件103的总厚度最小化。
最后，如图10所示，利用螺钉123a至123c将处于图7A和图7B的状态中的光电转换元件封装101、光电转换元件印刷电路板102和位置限制构件103的一体单元安装到图像传感镜头筒单元104。接着，将安装于光电转换元件印刷电路板102的连接器107和安装于主印刷电路板105的连接器108彼此连接。由此，将光电转换元件封装101电连接到驱动光电转换元件并执行信号处理的IC 109。
如图3所示，图像传感镜头筒单元104具有对准突起部124a和124b。对准突起部124a和124b与对准孔125a和125b接合以限制位置限制构件103和光电转换元件封装101在垂直于光轴的平面方向中相对于图像传感镜头筒单元104的位置。此时，设置在形成于图像传感镜头筒单元104中的凹部处的施力弹簧126a至126c(施力弹簧126c未示出)沿光轴方向朝螺钉123a至123c的头部对位置限制构件103施力。通过微调螺钉123a至123c的拧紧程度，能够微调位置限制构件103沿光轴方向相对于图像传感镜头筒单元104的位置以及相对于光轴方向的角度(面倾斜调整)。光电转换元件封装101的光接收面能够高精度地与图像传感镜头筒单元104的图像传感镜头光学系统的成像面对准。
光电转换元件印刷电路板102在光电转换元件印刷电路板102的位于光电转换元件封装101的安装部与连接器107的安装部之间的中间部分114(弯曲部分)处弯曲。通过平衡施力弹簧126a至126c施加的力和螺钉123a至123c的拧紧程度来调整面倾斜。在本实施例中，中间部分114足够柔软，所以弯曲中间部分114时的反作用力不会影响面倾斜调整。
根据本实施例的上述配置能够防止光电转换元件的信号输出图案和驱动脉冲图案的串扰而不会削弱光电转换元件和安装有信号处理电路的印刷电路板之间的连接部分的柔软性。由于驱动脉冲图案被可靠地遮蔽，所以可以减少不希望的辐射。当可以调整光电转换元件的面倾斜时，就可以实现光电转换元件的高品质的输出以及不希望的辐射的减少。
虽然已经参考典型实施例说明了本发明，可以理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附的权利要求书的范围符合最宽泛的解释，从而涵盖所有的这种变型、等同结构和功能。
本申请要求2007年7月25日提交的日本专利申请No.2007-192906的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。

Claims (10)

1.一种印刷电路板，其包括：
a)第一层，接合部形成于所述第一层；
b)第二层，模拟信号图案和第一接地图案被配线于所述第二层；
c)第三层，数字信号图案和第二接地图案被配线于所述第三层；以及
d)第四层，第三接地图案被配线于所述第四层，
其中，层叠所述第一层至所述第四层，使所述数字信号图案夹在所述第一接地图案和所述第三接地图案之间，使所述模拟信号图案和所述数字信号图案彼此不重叠，并且使所述模拟信号图案和所述第二接地图案彼此重叠。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第二接地图案被配置成在所述第三层上夹着所述数字信号图案。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第一接地图案被配置成在所述第二层上夹着所述模拟信号图案。
4.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述第三接地图案被配置在至少如下区域中：在该区域，所述第三接地图案覆盖配线于所述第三层的图案。
5.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板具有弯曲部分，并且在所述第一层的所述弯曲部分处没有进行配线。
6.根据权利要求5所述的印刷电路板，其特征在于，在所述第一层的所述弯曲部分处没有形成绝缘层。
7.根据权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，光电转换元件被安装于所述接合部，所述数字信号图案用作所述光电转换元件的信号输出图案，并且所述数字信号图案还用作所述光电转换元件的驱动脉冲图案。
8.一种印刷电路板，其包括：
a)第一层，接合部被形成于所述第一层；
b)第二层，模拟信号图案和第一接地图案被配线于所述第二层；
c)第三层，数字信号图案和第二接地图案被配线于所述第三层；以及
d)第四层，第三接地图案被配线于所述第四层；
其中，层叠所述第一层至所述第四层，将所述第二接地图案配线成在所述第三层上夹着所述数字信号图案，并且将所述数字信号图案夹在所述第一接地图案和所述第三接地图案之间，并使所述数字信号图案和所述模拟信号图案彼此不重叠。
9.一种使用印刷电路板的电子装置，所述电子装置包括：
a)第一层，接合部被形成于所述第一层；
b)第二层，模拟信号图案和第一接地图案被配线于所述第二层；
c)第三层，数字信号图案和第二接地图案被配线于所述第三层；以及
d)第四层，第三接地图案被配线于所述第四层；
其中，层叠所述第一层至所述第四层，使将所述数字信号图案夹在所述第一接地图案和所述第三接地图案之间，并且使所述模拟信号图案和所述数字信号图案彼此不重叠，使所述模拟信号图案和所述第二接地图案彼此重叠。
10.一种使用印刷电路板的电子装置，所述电子装置包括：
a)第一层，接合部被形成于所述第一层；
b)第二层，模拟信号图案和第一接地图案被配线于所述第二层；
c)第三层，数字信号图案和第二接地图案被配线于所述第三层；以及
d)第四层，第三接地图案被配线于所述第四层；
其中，层叠所述第一层至所述第四层，使所述第二接地图案配线成在所述第三层上夹着所述数字信号图案，并且将所述数字信号图案夹在所述第一接地图案和所述第三接地图案之间，使所述数字信号图案和所述模拟信号图案彼此不重叠。
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