JP2002223378A - 撮像装置及びその製造方法、ならびに電気機器 - Google Patents
撮像装置及びその製造方法、ならびに電気機器Info
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Abstract
提供すること。 【解決手段】信号処理IC2及びチップ部品3が実装さ
れたモジュール基板1と、レンズ5を保持するレンズホ
ルダ13と、モジュール基板1とレンズホルダ13との
間に配置されるとともに、レンズ5により導入される光
電変換素子7が実装されたフレキシブル基板8とを備
え、モジュール基板1のフレキシブル基板8側の面に
は、コネクタ12と、ばね電極15とが設けられ、フレ
キシブル基板8のモジュール基板1の面には、ばね電極
15に対向配置されるとともに光電変換素子7のバンプ
9と接続された外部接続端子8bとが設けられ、レンズ
ホルダ13には、コネクタ12に係合するソケット部1
9と、外部接続端子8bをばね電極15に押圧する押圧
部19aとが設けられている。
Description
軽量化が可能な撮像装置及びその製造方法、並びに撮像
装置が組み込まれた携帯装置に関する。
れる撮像装置は、小型化、薄型化及び軽量化が求められ
るとともに、材料コスト及び製造コストの低減が求めら
れている。一方、撮像装置に組み込まれる光電変換モジ
ュールの製造方法の一例については、特開平7−992
14号公報に開示されている。
9214号公報に記載された光電変換モジュールについ
ては、モジュール基板への光電変換モジュールの実装方
法として、はんだ付け、あるいは、異方性導電接着剤
(ペースト又はシート)を利用した、熱圧着等により行
っている。
300の外部端子を接続する際には、モジュール基板3
21の裏面を加熱ステージ330a、330b上に固定
し、かつ、リード上部から、パルスヒート等の加熱ボン
ディングツール331a、331bで、240℃で30
秒程度ではんだ付けする必要がある。
に、外部端子335a、335bのリード長さに相当す
る2〜5mm程度の実装が不可能なスペースが生じ、そ
の外側に、カメラモジュールを構成するチップ部品等
(不図示)を搭載しなければならず、小型化に限界があ
る。
り、生産性の向上に難があった。また、イメージセンサ
の裏面にマイクロレンズが設けられていることがあり、
このような場合、光学特性を維持したい観点から、熱圧
着ツールやリフロー炉等による加熱を避けたい要望が生
じる。
可能であるとともに耐衝撃性を有する撮像装置及びその
製造方法、並びにそれらによる携帯装置を提供すること
を目的としている。
達成するために、本発明の撮像装置及びその製造方法、
並びに電気機器は次のように構成されている。
クタと、光学レンズを有し前記第1のコネクタと係合可
能に設けられた第2のコネクタと、前記第1のコネクタ
と前記第2のコネクタとを係合させ相対的に固定させた
際に、前記第1のコネクタと前記第2のコネクタにより
挟持されることにより固定される、前記光学レンズから
入射した光を受光する光電変換素子が配設された光電変
換モジュールとを具備することを特徴とする。
あって、前記光電変換モジュールは、開口を有する配線
基板と、前記開口に光電変換面が臨むように前記配線基
板の一方の主面に対して配設される光電変換素子と、前
記開口および前記光電変換面を塞ぐように前記配線基板
の他方の主面に配設される透光性部材とを有することを
特徴とする。
あって、前記第1のコネクタの光電変換モジュールと当
接する部分には、光電変換モジュールの端子と電気的に
接続されるばね電極が配設されており、前記ばね電極は
配線基板に対して電気的に接続されていることを特徴と
する。
あって、前記第2のコネクタは、鏡筒であることを特徴
とする。
あって、前記第2のコネクタは、鏡筒であり、保持して
いる光学レンズに臨む少なくとも一方の開口は絞りとな
るように形成されていることを特徴とする。
あって、前記第1のコネクタは、前記第2のコネクタを
所定の位置に案内するガイドを有することを特徴とす
る。
あって、前記第1のコネクタは、前記第2のコネクタと
係合させ相対的に固定させた際に、前記第2のコネクタ
を前記第1のコネクタ側に付勢する弾性部材を具備する
ことを特徴とする。
電子部品を電気的に接続する実装工程と、前記第1のコ
ネクタに対して光学レンズを有する第2のコネクタを係
合させる際に、前記第1のコネクタと前記第2のコネク
タとの間に、前記光学レンズから入射した光を受光する
光電変換素子が設けられる光電変換モジュールを挟み込
み、前記第1のコネクタが有する電極と電気的に接続さ
せる組立工程とを具備することを特徴とする。
載の撮像装置を具備することを特徴とする。
明の第1の実施の形態に係る撮像装置に組み込まれたレ
ンズ一体型のカメラモジュールの構成を示す断面図であ
る。両面配線基板からなるモジュール基板1の一方(裏
面)側には、信号処理IC(DSP)2がフリップチッ
プ接合により実装され、また、チップ部品3及び図示し
ないメイン基板への接続用コネクタ4がはんだ付けによ
り実装されている。
には、チップ部品3がはんだ付けにより実装され、ま
た、光学レンズ5が組み込まれた光電変換モジュール6
が装着されている。
る。光電変換モジュール6は、フレキシブル基板8と、
CCD(Charge Coupled Devic
e)又は、CMOSセンサ等の光電変換素子7のベアチ
ップ、及び光学ガラス11を有している。このペアチッ
プは、異方性導電ペーストによってバンプ9を介してフ
レキシブル基板8の表面にフリップチップ接続されてい
る。
ド、ポリエステル、液晶ポリマ等の絶縁材料からなる厚
さ数十〜数百μm程度の絶縁基板の表面に配線が形成さ
れた配線基板である。また、フレキシブル基板8の外部
接続端子は、例えば、全部で30個の端子が、0.5m
mピッチ程度で2列にわたって並列に配置されている。
また、このフレキシブル基板8の他の主面には光学ガラ
ス11が光電変換素子7に対向するように常温雰囲気若
しくは光の照射によって硬化するタイプの接着剤によっ
て固定されている。なお、ここではフレキシブル性を有
する基板を用いているが、必ずしも可撓性を有している
必要はなく、コネクタとの相性の良い基板を用いること
ができる。
光電変換素子7に挟まれたフレキシブル基板8の領域の
うち少なくとも一部の領域には開口部8aが形成されて
いる。光電変換素子7の光電変換部7aは、この開口部
8aに臨むように配置されている。光学ガラス11は、
フレキシブル基板8の光電変換素子7が接続された反対
側の面に接着剤により固定されており、開口部8aを塞
いでいる。光学ガラス11は、必要とされる光学特性に
応じて、反射を防止したり、光学フィルタを形成したり
するために表面に単層あるいは積層された薄膜が設けら
れている。
る光電変換素子7、フレキシブル基板8、光学ガラス1
1を備えた光電変換モジュール6は、光電変換素子7に
対して熱をあまり加えずに組上げることができる。な
お、超音波接合によるフリップチップボンディングや、
光硬化性樹脂による接合を用いてもよい。
位置には、表面実装型のコネクタ(第1のコネクタ)1
2がモジュール基板1表面の電極に対してリフローによ
りはんだ付けされて機械的に固着している。コネクタ1
2が有するばね電極15は、はんだ付けによりモジュー
ル基板1表面の電極に電気的に接続されているととも
に、そのばね部において、フレキシブル基板8が有する
外部接続端子8bに圧接され、電気的な接続が得られて
いる。
13は、レンズ5を内包している。レンズホルダ13の
胴体は中空であり、この中空部にレンズ5が配設される
ことにより、レンズ5の鏡筒部18を兼ねている。レン
ズホルダ13の図中下端にはソケット部(被係合部)1
9が形成されており、後述するようにコネクタ12との
係合に供される。このソケット部19の開口は、レンズ
5の光軸延長線上に設けられている。
板8の外部接続端子を含む領域を介して、コネクタ12
に嵌め合わされている。この嵌め合わせにより、フレキ
シブル基板8は、コネクタ12の外形に沿って変形して
いる。また、ソケット部19には押圧部19aが形成さ
れており、この押圧部19aが、フレキシブル基板8の
外部接続端子8bを、コネクタ12のばね電極15に対
して押圧する。これにより、外部接続端子8bとばね電
極15とが圧着され、電気的に導通が確保される。さら
に、ばね電極15は押圧部19aの押圧力に抗する方向
に付勢するよう作用するため、ソケット部19とコネク
タ12との嵌合状態が維持されていれば、光電変換モジ
ュール6とコネクタ12との電気的接続が保たれてい
る。
されている。ソケット部19の内壁に光学ガラス11が
突き当てられることにより、レンズ5と光電変換素子7
との光軸方向における光学的距離の位置決めが行われ
る。また、ソケット部19内には絞り部20が設けられ
ており、レンズ5や光学ガラス11の光学面を限定的に
覆う開口を形成している。
はレンズ5を固定保持している。さらにレンズホルダ1
3は、レンズ5を光電変換素子7に対向するように機械
的に固定すると同時に、フレキシブル基板8の外部接続
端子8bとモジュール基板1の電極パターンとをばね電
極15を介して圧接することでフレキシブル基板8とモ
ジュール基板1とを電気的に接続している。
合には、レンズホルダ13に絞り機能を設ける。具体的
には、レンズホルダ13のレンズ5の入斜面が臨む開口
部を絞りに見立てて光学設計を行う。
接続用のバンプ9は、直径数十〜百数十μm程度のAu
の球体である。バンプ9は、例えば、電気メッキやワイ
ヤボンディング法や転写法により配設される。モジュー
ル基板1は、例えば、4層の多層配線が施されたガラス
エポキシ配線基板(FR−4)や、セラミック基板、ガ
ラス配線基板等を用いることができる。
図1に示したカメラモジュールの製造方法について説明
する。
板1の裏面には、予め、信号処理IC2(DSP)等
を、異方性導電接着膜15を介してフリップチップ接続
する。なお、信号処理IC2の電極には、バンプ9を予
め形成しておく。
のをディスペンス法又はスクリーン印刷法等によりパタ
ーン塗布するか、シート状のものを貼り合わせることに
より配設可能である。この異方性導電接着膜15は、熱
硬化性エポキシ樹脂である。バンプ9が配設された面を
異方性導電膜15に対して押し付けて熱圧着(200℃
で10秒間程度)を行うことにより、信号処理IC2と
モジュール基板1との電極間をバンプ9によって接続す
ることにより電気的な接続を得ている。
部品3や接続用コネクタ4をリフローはんだ付け等で、
モジュール基板1の表裏面にそれぞれ実装する。この
際、モジュール基板1にコネクタ12も、チップ部品3
等と同時にリフローはんだ付けしておく。
シブル基板8の外部接続端子8bを、ばね電極15に対
応するように位置合わせしてコネクタ12上に配置す
る。
タ12をレンズホルダ13のソケット部19にフレキシ
ブル基板8を介してコネクタ12に圧入し、嵌合させ
る。このとき、押圧部19aによりフレキシブル基板8
の外部接続端子8bがコネクタ12のばね電極15側に
押圧されるとともに、この押圧力に抗するようにばね電
極15の弾性力が働くことにより、外部接続端子8bと
ばね電極15とが電気的に接続される。
ス11の表面に対してレンズホルダ13の内部を当接さ
せて、レンズ5と光電変換素子7との光学的距離を所定
値に保ちつつ、対向するように配置されるように固定す
る。
は、モジュール基板1に搭載する際に、予めコネクタ1
2形状に合わせて折り曲げるようにしてもよい。あるい
は、レンズホルダ13をコネクタに嵌合させる際にレン
ズホルダ13によって折り曲げるようにしてもよい。ま
た、レンズホルダ13に、予めフレキシブル基板8を接
着剤を用いて接着してから、コネクタ12に装着しても
よい。
ンズ5を有する光学系やチップ部品等がリフロー接続さ
れるモジュール基板1に対して、光電変換素子7をレン
ズホルダ13のソケット部19とコネクタ12のばね電
極15とによる機械的な圧接により、極めて容易に、か
つ、短時間で電気的に接続できるので、小型のカメラモ
ジュールを歩留まりよく提供することができる。
予め第1のコネクタであるコネクタ12が実装されてい
るので、従来用いられていたように、モジュール基板1
の裏面の実装についての制約が無く、自由に部品を配置
することができるようになるので、小型化の効果は極め
て高い。
が終了した後に、光電変換モジュール6を実装している
ので、熱に弱い光電変換素子7や光学ガラス11に過度
な熱を加える工程をなくすることが可能になるので、カ
メラモジュールの製造における歩留まり向上に寄与す
る。
スチック材料を基材とし、ばね電極15の厚さは0.1
〜0.3mm程度のリン青銅やベリリヤ銅からなる。表
面はニッケル金のメッキ処理を施して、接触抵抗を低下
させている。また、ばね電極15が光電変換モジュール
6の外部端子リードに接触する接触圧は、40〜100
gf/pin程度となるように設計されている。
状)で、光電変換モジュール6の光電変換素子7の底面
がモジュール基板1に接するように調整することで、レ
ンズ5の高さを最小にすることができる。
る。本変形例に係るカメラモジュールにおいては、レン
ズホルダ13のソケット部19及びコネクタ12に、ピ
ン16とそれが嵌り合う開口部17を設けることによ
り、レンズホルダ13の固定や光学的位置決め及び電気
的な接続を、高精度で確実にすることができる。
8にピン16が挿通される孔を設けておけば、レンズホ
ルダ13と光電変換モジュール6とコネクタ12との相
対的な光軸を特に調整作業を行うことなく一致させるこ
とができる。
を示す図である。図5はコネクタ22とレンズホルダ1
3aとの固定方法の変形例を示す断面図、図6はコネク
タ22を示す平面図である。本変形例に係るカメラモジ
ュールにおいては、コネクタ22は、中央に光電変換モ
ジュール6の光電変換素子7が挿入される開口部24が
設けられたフレーム状(額縁状)に形成されている。4
つの縁部にはそれぞれコネクタ22の厚さ方向(図5中
上下方向)に変形するばね電極15が列設されている。
位置決め用ボス25と固定用ばね26が立設されてい
る。位置決め用ボス25は、4本のうち1本のみが直径
が異なっており、レンズホルダ13aの向きが所定の方
向の場合のみに、コネクタ22に嵌り合うことが可能に
形成されている。
設けられており、この係止孔27にレンズホルダ13a
に形成された突起28が嵌ることによりレンズホルダ1
3aが所定の位置決め精度で固定される。
らに別の変形例を示す図である。図7の(a)と図7の
(b)とは、互いに直交する方向における断面図であ
る。本変形例に係るカメラモジュールにおいては、レン
ズホルダ13bとモジュール基板1との係合は、図7の
(b)に示した位置で行う。これに対して90度回転し
た図7の(a)で示した断面ではレンズホルダ13bと
モジュール基板1との係合は行われていない。
ルダ13bのモジュール基板1に対する面は、コネクタ
12aの幅と略同一の幅であり、コネクタ12aの接続
部(外部リード端子が形成されている)であるコネクタ
12aの側面までは延在して形成されていない。これに
対して、図7の(b)で示した断面では、レンズホルダ
13のモジュール基板1に対する面は、コネクタ12a
接続部であるコネクタ12aの側面までは延在して形成
されている。この部分がフレキシブル基板8の外部端子
を内側に入れてコネクタ12aに嵌合されている。これ
により、機構的に接続されていると共に、光電変換モジ
ュール6の外部接続端子8bとコネクタ12aのばね電
極15との電気的接続を得ることができる。
モジュールにおいては、光電変換モジュール6の外部端
子のモジュール基板1への接続部は2辺のみを用い、接
続部以外の2辺のコネクタ12aの部分(外部リード端
子の無い2辺)に、レンズホルダ13との嵌合部分を設
ける構造を形成している。これにより、4辺で嵌合する
構造に比較して小型化することができる。
係るカメラモジュールの構成を示す断面図である。本変
形例に係るカメラモジュールにおいては、上述したコネ
クタ12の替わりに導電ゴムのコネクタ32を用いると
ともに、光電変換モジュール6の替わりに光電変換モジ
ュール6aを用いている。光電変換モジュール6aの外
部接続端子をコネクタ32を介してモジュール基板1の
電極パターンに接続する。
シリコンゴムに、真鍮素材等にニッケル金のメッキ処理
を施したばねを導電材として埋め込んだもので形成され
ているので、シリコンゴムとばねの圧縮変形で異方性を
有した電気的な導通が得られる。
接続抵抗は高い(数10〜数100mΩ程度)が、50
μmピッチが微細配線可能で、かつ1mm幅程度の小型
化が容易である。接続の際には、レンズホルダ33とモ
ジュール基板1との間に、導電ゴムコネクタ32を配置
して、レンズホルダ33とモジュール基板1との間の圧
縮力で電気的な接続を得ることができる。
の実施の形態に係る撮像装置に組み込まれたレンズ一体
型のカメラモジュールの構成を示す断面図である。な
お、図9において図1及び図2と同一機能部分には同一
符号を付しその詳細な説明は省略する。
には、信号処理IC2がフリップチップ接合により実装
され、コネクタ12やチップ部品3も装着されている。
信号処理IC2はコネクタ12の開口の内側に納まるよ
うに配設されている。信号処理IC2の上面にはゴムシ
ート35を介して光電変換素子7が装着されている。レ
ンズホルダ13には光学レンズ5が組み込まれている。
このレンズホルダ13を光電変換モジュール6を挟持さ
せるようにコネクタ12と嵌合させる。弾性体の圧縮変
形によって、光学レンズ5と光電変換素子7との光学的
距離を維持したままレンズホルダ13をコネクタ12に
接続することができる。
の信号処理IC2の直下の位置には、メイン基板への接
続用コネクタ4がはんだ付けにより実装されている。ま
た、チップ部品3も別の位置に実装されている。
上述した実施の形態と同様の効果が得られるとともに、
モジュール基板1の表面側に信号処理IC2と光電変換
モジュール6がゴムシート35を介して積層構造に構成
されているので、モジュール基板1の裏面にデッドスペ
ースが存在せず、全体の小型化に寄与できる。また、接
続用コネクタ4やチップ部品3をモジュール基板1に実
装する際の自由度が高くなる。このため、装置全体を極
めてコンパクトに形成することができる。また、弾性体
の圧縮変形によって、光学レンズ13を光電変換素子と
の光学的距離を維持したままレンズホルダ13をコネク
タに接続することができる。
第3の実施の形態に係る撮像装置に組み込まれたレンズ
一体型のカメラモジュールの構成を示す断面図である。
の主面に、CMOS等の光電変換素子(CMOS撮像素
子)47が形成されたベアチップが、接続用バンプ49
を介してフリップチップ実装されている。
変換素子47のイメージエリアに対向する位置にレンズ
54が配置されるようにレンズホルダ53が固定されて
いる。光電変換素子47は、イメージエリア直上にマイ
クロレンズアレイ55を有する受光部57が形成されて
おり、その周辺に信号処理回路(不図示)が設けられて
いる。
受光部57は、レンズ54を経由してモジュール基板4
1に設けられた開口部56から光が入射する構造となっ
ており、光電変換素子47の受光部以外の領域は、モジ
ュール基板41により遮光されている。
遮光エリアとの関係を示す説明図である。すなわち、モ
ジュール基板41の開口部56の周辺部分が遮光エリア
58となる。この遮光エリア58に相当するモジュール
基板41の両面には、膜抵抗体を形成したり、チップ部
品59を搭載することができる。また、酸化ルテニウム
系等を主成分とする厚膜、もしくはタンタル系等の薄膜
等の膜抵抗体が形成可能である。その他、モジュール基
板41にメイン基板への接続用コネクタ4等がはんだ付
け実装されている。なお、信号処理ICは、光電変換素
子47の周辺回路に機能を統合しているので、個別の存
在として独立して設ける必要ない。
ミック基板、ガラエポ基板、フレキ基板等を用いること
ができる。接続用バンプ49は、直径数十〜百数十μm
程度の大きさであり、例えば、メッキ或いはワイヤボン
ディング等の方法により、予めフリップチップ接続前に
形成しておく。フリップチップ実装用の封止樹脂は、例
えばエポキシ樹脂を主成分とした異方性導電接着剤ある
いは絶縁樹脂等(フィルム、ペースト)を用い、熱圧着
(例えば200℃、数十秒)により、接続用バンプ49
を介して光電変換素子47とモジュール基板41との電
気的な接続を得るとともに、封止樹脂の硬化を行うこと
ができる。なお、熱硬化性樹脂ではなく、光硬化性樹脂
を用いることもできる。チップ部品59の実装は、導電
性接着剤(例えば硬化条件150℃程度のAgペースト
等)を用いて行うことができる。
板の厚さを光学的距離に収めることができると共に、マ
ウンタを要しないために光軸方向の大きさを小さくする
ことができる。
第4の実施の形態に係る撮像装置に組み込まれたレンズ
一体型のカメラモジュールを示す断面図である。本実施
の形態に係る撮像装置のカメラモジュールでは、CMO
S等の撮像素子が実装される基板に、側面配線光学ガラ
スを用いている。
71と、モジュール基板67と、レンズホルダ73とを
備えている。
から側面にわたって立体的に光電変換素子61に対して
電気的に接続される接続電極72aを含む配線パターン
72が形成されている。配線パターン72は側面配線光
学ガラス71の基板端面に延出されており、かつ、側面
配線光学ガラス71の端面には、側面配線により、側面
配線光学ガラス71の厚み方向に接続電極72bが形成
されている。
75が設けられている。配線パターン75には、側面配
線光学ガラス71の接続電極72bと電気的に接続でき
る電極75aとモジュール基板67上の配線パターンと
の接続に供される電極75bが形成されている。なお、
図12中74は光学レンズを示している。
部品76及びメイン基板との接続用の接続用コネクタ4
等の電子部品がはんだ付け等の手段で実装されている。
光電変換素子61は側面配線光学ガラス71の基板に接
続用バンプ62を介してフリップチップ実装されてい
る。光電変換素子61は、内側にマイクロレンズ55を
有する受光部57が形成されており、その周辺に信号処
理回路(不図示)が設けられている。従って、上述した
第3の実施の形態と同様に、光電変換素子61の受光部
57以外の領域は、膜抵抗体を形成したり、チップ部品
76を搭載することができるので、撮像装置の小型化が
達成できる。
第5の実施の形態に係る撮像装置に組み込まれたレンズ
一体型のカメラモジュールの構成を示す断面図である。
本実施の形態におけるカメラモジュールでは、CMOS
等の光電変換素子87が実装される基板として両面配線
光学ガラス81を用いている。この両面配線光学ガラス
81には一方の立面から側面にわたって立体的に、光電
変換素子87に対して電気的に接続される接続電極82
aを含む配線パターン82が形成されている。なお、図
13中89は光学レンズを示している。
1の基板の端面に延出されており、かつ、基板の端面に
は基板の厚み方向に接続電極82aが形成されている。
表面にかけて配線パターン85が立体配線により形成さ
れている。配線パターン85には、両面配線光学ガラス
81の接続電極82aとの接続に供される電極85aが
形成されている。また、配線パターン85は、メイン基
板(不図示)への接続も兼用できる外部接続端子85b
が形成されている。これにより、光電変換素子87とメ
イン基板(不図示)との接続を、最小の実装スペースで
実現できる。
ズ84を有する受光部が形成されており、その周辺に信
号処理回路(不図示)が設けられている。したがって、
上述した第3の実施の形態に係るカメラモジュールと同
様に、光電変換素子87の受光部以外の領域は、膜抵抗
体を形成したり、チップ部品86を搭載することができ
る。その際、第3の実施の形態と同様に、光電変換素子
87と両面配線光学ガラス81の間隙は、バンプ81a
の高さの概略数10μm程度に対して、酸化ルテニウム
系等を主成分とする厚膜、若しくはタンタル系等の薄膜
等の膜抵抗体が形成可能である。また、両面配線光学ガ
ラス81の表面とレンズホルダ83の間隙は、比較的に
大型のチップ部品86の実装配置が可能である。それら
のチップ部品86の実装は、銀や銅粒子を主成分とする
ポリマー系の導電ペーストや低融点はんだ等のはんだ付
けが適用できる。すなわち、光電変換素子87のマイク
ロレンズ84の耐熱温度である概略200℃以下の低温
接続が可能な接続手段を用いて、部品実装を実現でき
る。
ターン85の立体配線としては、レンズホルダ83の表
面にめっき配線を施す、MID(Molded Int
erconnect Device)法や、ベリリウム
銅やリン青銅のばね端子を圧入する、ばね電極を形成す
る手段も可能である。本実施の形態では、レンズホルダ
83のサイズでカメラモジュールが実現でき、かつメイ
ン基板には、レンズホルダ83の外部接続端子85bを
用いて接続が可能である。
6の実施の形態に係る撮像装置に組み込まれたレンズ一
体型のカメラモジュールを示す断面図である。本実施の
形態では、上述した第5の実施の形態に係るカメラモジ
ュールと実装構造が類似しているが、基板として両面配
線ガラス基板を用いる代わりに、光学ガラスであるガラ
ス基板91と屈曲性を有するフレキシブル基板92とを
貼合せた積層構造基板93を用いることを特徴としてい
る。
開口部92aを設けたフレキシブル基板92を配置し
て、光電変換素子97への入射エリアを確保する。ま
た、チップ部品95は、フレキシブル基板92上の電極
に実装することで、ガラス基板91のコストアップを抑
えることが可能である。この場合、フレキシブル基板9
2に、光電変換素子97をフリップチップ実装すること
も容易であり、光電変換素子97の画素エリア以外の素
子表面のガラス基板上に対向する位置に素子を形成する
ことは、一般に用いられている技術で行なうことができ
る。
イン基板(不図示)との実装には、ガラス基板91をレ
ンズホルダ98の外側に延出した外部接続端子99で行
う構造にしてあるが、フレキシブル基板92を外部接続
端子として用いることもできる。
7の実施の形態に係る撮像装置に組み込まれたレンズ一
体型のカメラモジュールを示す断面図である。本実施の
形態に係るカメラモジュールでは、両面配線ガラス基板
101の表面にレンズ102を一体形成している。
2を予め切削加工等により形成した後に、ガラス基板の
両面に配線パターンを、メッキや蒸着、あるいは、凹凸
面への配線形成が容易な転写法により形成している。こ
の配線パターンにそれぞれの実装手段を用いて、外部接
続端子103、チップ部品104、光電変換素子105
を実装する。
ガラス基板101を用いることで、光軸方向の光学的距
離を保持するためのレンズホルダが不要になり、構造的
にきわめて小型化されたカメラモジュールが実現でき
る。
8の実施の形態に係る携帯可能な電話装置を示す斜視図
であって、上述した各実施の形態に係る撮像装置を搭載
しているものである。
般の音声による電話機能の他に、画像伝送機能として撮
像装置111と表示部112を備えている。携帯電話装
置は、ヒンジ113により開閉する2枚のケース114
a、114bを備えている。一方のケース114aに
は、入力用のマイク115とキーボード116が設けら
れている。また、他方のケース114bにはアンテナ1
17、スピーカ118、液晶の表示部112及び撮像装
置111が設けられている。撮像装置111には、上述
の実施の形態で説明したいずれかの撮像装置が用いられ
ている。
た撮像装置により良好な画質の画像を撮像することがで
きる。なお、携帯電話装置の以外にも、ノート型パソコ
ン等の携帯装置に上述した各実施の形態に係る撮像装置
(小型光学部品)を搭載すれぱ、同様な効果を得ること
ができる。
換モジュールをモジュール基板に対して直接接合せず、
コネクタを介して電気的に接合させる。このため、光電
変換モジュールを熱プロセスに供することなしに撮像装
置を構成することが可能となるため、光電変換素子の品
質を良好に保つことができるとともに、モジュール基板
上の実装密度を向上させることが可能となり、小型の撮
像装置を提供することが可能となる。このため、この撮
像装置を内蔵する電気機器は、内部構造を簡素に設計す
ることができるようになる。このため、形態可能な電気
機器に搭載すれば、電気機器を容易に製造することが可
能となる。
(b)は、本発明の第9の実施の形態に係る撮像装置に
組み込まれたレンズ一体型のカメラモジュール200を
示す図であって、(a)はレンズホルダ210を示す平
面図、(b)はコネクタ240を示す平面図である。ま
た、図18の(a),(b)は、同カメラモジュール2
00の断面を示す図であって、(a)は図17の(b)
におけるI−I′線の位置で切断して矢印方向に見た断
面図、(b)は図17の(b)におけるII−II′線の位
置で切断して矢印方向に見た断面図である。
210と、光電変換モジュール220と、モジュール基
板230と、コネクタ240とを備えている。
1と、この鏡筒部211に取り付けられた板状のプラグ
部212とを備えている。鏡筒部211には、光学レン
ズ213が取り付けられている。プラグ部212には開
口部が設けられ、この開口部は、光学レンズ213の光
軸延長線上に設けられている。この開口の周辺の平坦部
はフレキシブル基板221の外部接続端子を含む領域と
対向して後述するコネクタ240への装着に供される。
なお、光学レンズ213に絞りが必要な場合には、レン
ズホルダ210に絞り機能を設けるようにしてもよい。
またレンズホルダ210は鏡筒部211とプラグ部21
2とを具えた一体成形部品を用いることもできる。
ル基板221を備えている。フレキシブル基板221
は、例えばポリイミドからなる25μm厚のベース基板
により形成され、さらに接着剤層を介して18μmの金
めっき銅配線が形成されている。また、ベース基板の裏
面には接着剤層を介して厚さ200μm程度のカバーフ
ィルム層が形成されている。フレキシブル基板221は
このように構成されることで、剛性が高くなり、ほぼ可
撓性を示さない状態となっている。これにより、装着後
のセンサ位置の安定が確保される。なお、フレキシブル
基板221の材質としては、ポリイミドの他、ポリエス
テルや液晶ポリマでも良く、これらに限定されるもので
はない。
221aが形成されている。フレキシブル基板221の
裏面側にはCCDやCMOSセンサ等の光電変換素子2
22のベアチップが実装されており、光電変換素子22
2の光電変換部が開口部221aに臨むように配置され
ている。この光電変換素子222は、異方性導電接着膜
223によってバンプ(外部接続端子)224を介して
フレキシブル基板221にフリップチップ接続されてい
る。また、光電変換素子222のバンプ224は、例え
ば、全部で30の端子が、ピッチが0.5mm程度で2
列にわたって並列に配置されている。
口部221aを臨むようにし、かつ、光電変換素子22
2に対向して光学ガラス225が接着剤によって固定さ
れている。光学ガラス225には、必要とされる光学特
性に応じて、表面に単層或いは積層された薄膜が設けら
れている。
外周部には外部との接続に供される電極パッド状の外部
接続端子226が形成されている。
だ材料を用いていないので光電変換素子222に対して
熱をあまり加えずに組上げることができる。なお、超音
波接合によるフリップチップボンディングや、光硬化性
樹脂によって接合するようにしてもよい。
れた接続用のバンプ224は、直径数十〜百数十μm程
度の金の球体である。バンプ224は、例えば、電気め
っきやワイヤーボンディング法や転写法により配設され
る。
多層配線が施されたガラスエポキシ基板(FR−4)
や、セラミック基板、ガラス配線基板等を用いた両面配
線基板231を備えている。両面配線基板231の裏面
側には、チップ部品232及び外部接続用コネクタ23
3がはんだ付けにより実装されている。また、両面配線
基板231の表面側には、フリップチップ接合により実
装された信号処理IC(DSP)234と、接続部23
5と、この接続部235にはんだ付け接合されたばね電
極236を備えたコネクタ240とが設けられている。
2を囲む位置には、表面実装型のコネクタ240がモジ
ュール基板230表面の電極に対してリフローによりは
んだ付けされて機械的に固着している。
0の四隅には挿入ガイドポスト241が設けられてい
る。また、開口部を挟むようにして径の異なる2本の位
置決めピン242,243が設けられている。挿入ガイ
ドポスト241は後述するようにレンズホルダ210と
モジュール基板230との位置決めガイドとしての機能
を有している。また、位置決めピン242,243は、
鏡筒部211の位置決め孔211aに嵌入され、位置決
めピンとしての機能とともに、それぞれの径が異なるこ
とにより、レンズホルダ210を挿入する向きを作業者
が誤認しないようにするための逆挿入防止機構としての
機能を有している。
固定するためのレンズホルダ固定用金具244が設けら
れており、その一部がはんだ付けにより両面配線基板2
31に機械的に固定されている。
00は、図19の(a)〜(c)及び図20の(a),
(b)に示すような組立工程により組み立てられる。な
お、図19の(a)〜(c)及び図20の(a),
(b)は、図18の(b)におけるII′−I′の位置で
切断し矢印方向に見た断面図である。
基板230の表面には予め信号処理IC234等を異方
性導電接着膜を介してフリップチップ接続する。信号処
理IC234の電極には、バンプ234aを予め形成し
ておく。なお、異方性導電性接着膜は、ペースト状のも
のをディスペンス法またはスクリーン印刷法等によりパ
ターン塗布するか、シート状のものを貼り合せることに
より配設可能である。この異方性導電性接着膜は、熱硬
化性エポキシ樹脂材料に金属粒子が混練されることによ
り構成されている。
電接着膜に対して押し付けて熱圧着(200℃で10秒
程度)を行うことにより、信号処理IC234とモジュ
ール基板230との電極間をバンプ234aによって接
続することにより電気的な接続を得ている。なお、異方
性導電接着膜の代わりに絶縁性接着膜を用いた圧接によ
り、信号処理IC234とモジュール基板230との電
極を接続しても良い。
ネクタ234をリフローはんだ付け等でモジュール基板
230の裏面に実装する。
クタ240をモジュール基板230の表面に信号処理I
C234を囲むようにリフローはんだ付け等で実装す
る。
キシブル基板221の外部接続端子226を、コネクタ
240のばね電極236に対応するように位置決めピン
242,243と位置決め孔211aを用いてコネクタ
240上に配置する。
レンズ213を固定保持しているレンズホルダ210
を、フレキシブル基板221を介してコネクタ240の
ばね電極236に押し付けるように挿入する。その際、
レンスホルダ固定用金具244は弾力性をもって外側に
ひろがる。
下向きの鉤型形状よりもレンズホルダ210のプラグ部
212が下に行くとレンズホルダ固定用金具244の変
位が戻り、ばね電極236によりフレキシブル基板22
1を介して伝えられる上向きの応力をレンズホルダ固定
用金具244の鉤型部が上から抑える構造とする。
ガラス225の表面に対してレンズホルダ210の内部
を当接させて、光学レンズ213と光電変換素子222
との光学的距離を所定値に保ちつつ、対向するように配
置されるように固定する。
ュール基板230表面の電極に電気的に接続されている
と共に、そのばね部において、フレキシブル基板221
の外部接続端子226に圧接され、電気的な接続が得ら
れている。
ばね電極236の反発カをうけるが、同時にレンズホル
ダ固定用金具244によりプラグ部212の上面を抑え
こむことにより、ばね電極236とフレキシブル基板2
21の圧接力を確保し、機械的、電気的接続が保たれ
る。
ラモジュール200によれば、レンズを有する光学系や
チップ部品232等がリフロー接続されるモジュール基
板230に対して光電変換素子222をレンズホルダ2
10のプラグ部212とコネクタ240のばね電極23
6とによる機械的な圧接により、きわめて容易に、かつ
短時間で電気的に接続できるので、小型のカメラモジュ
ールを歩留りよく提供することができる。
エリアがあるため、ここに信号処理IC234をフリッ
プチップ実装することにより光電変換素子222との一
種のスタック構造とすることができる。このため、モジ
ュール基板面積の小型化効果はきわめて高い。
ダ210の挿入ガイドポスト241を設け、さらにその
外形をレンズホルダ210、レンズホルダ固定用金具2
44よりも外側にすることで、レンズホルダ210及び
レンズホルダ固定金具244に応力が集中することを防
止できる。したがって、耐落下衝撃性を向上させること
ができる。
ガイドポスト241でレンズホルダ210の外周の一部
をガイドとする構造とすることで、位置決めピン24
2,243が作業者が直接見ることができない場合であ
っても簡単、かつ、確実に挿入できる機構としている。
したがって、生産性を向上させることができる。
側をレンズホルダ210とレンズホルダ固定用金具24
4のいずれよりも外側に設けることにより、例えば落下
衝撃時等における外部筐体の干渉に際して、少なくとも
レンズホルダ固定用金具244のみに応力が集中するこ
とを避け、光学レンズ213の位置ズレによる画質の低
下を防ぐことができる。
せが必要な場合には光学レンズ213を取り付けた筒状
のバルクとレンズホルダの鏡筒の双方にねじ構造を設け
ることにより位置決め機構をもたせることも可能であ
る。
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形実施可能であるのは勿論である。
が容易な撮像装置が得られる。また、それを用いた小型
化した携帯装置が得られる。さらに、レンズホルダの挿
入作業性が良く、落下等の外部からの衝撃にも強い撮像
装置を提供することができる。
み込まれたレンズ一体型のカメラモジュールを示す断面
図。
を示す断面図。
み込まれたレンズ一体型のカメラモジュールの構成を示
す断面図。
組み込まれたレンズ一体型のカメラモジュールの構成を
示す断面図。
撮像素子を示す説明図。
組み込まれたレンズ一体型のカメラモジュールの構成を
示す断面図。
組み込まれたレンズ一体型のカメラモジュールの構成を
示す断面図。
組み込まれたレンズ一体型のカメラモジュールの構成を
示す断面図。
組み込まれたレンズ一体型のカメラモジュールの構成を
示す断面図。
組み込まれた携帯電話を示す斜視図。
ュールを示す平面図。
図。
図。
ズホルダ 15…ばね電極 32…導電ゴムのコネクタ
Claims (9)
- 【請求項1】配線基板上に配設される第1のコネクタ
と、 光学レンズを有し前記第1のコネクタと係合可能に設け
られた第2のコネクタと、 前記第1のコネクタと前記第2のコネクタとを係合させ
相対的に固定させた際に、前記第1のコネクタと前記第
2のコネクタにより挟持されることにより固定される、
前記光学レンズから入射した光を受光する光電変換素子
が配設された光電変換モジュールと、を具備することを
特徴とする撮像装置。 - 【請求項2】前記光電変換モジュールは、開口を有する
配線基板と、 前記開口に光電変換面が臨むように前記配線基板の一方
の主面に対して配設される光電変換素子と、 前記開口および前記光電変換面を塞ぐように前記配線基
板の他方の主面に配設される透光性部材と、を有するこ
とを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 【請求項3】前記第1のコネクタの光電変換モジュール
と当接する部分には、光電変換モジュールの端子と電気
的に接続されるばね電極が配設されており、前記ばね電
極は配線基板に対して電気的に接続されていることを特
徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 【請求項4】前記第2のコネクタは、鏡筒であることを
特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 【請求項5】前記第2のコネクタは、鏡筒であり、保持
している光学レンズに臨む少なくとも一方の開口は絞り
となるように形成されていることを特徴とする請求項1
に記載の撮像装置。 - 【請求項6】前記第1のコネクタは、前記第2のコネク
タを所定の位置に案内するガイドを有することを特徴と
する請求項1に記載の撮像装置。 - 【請求項7】前記第1のコネクタは、前記第2のコネク
タと係合させ相対的に固定させた際に、前記第2のコネ
クタを前記第1のコネクタ側に付勢する弾性部材を具備
することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 【請求項8】配線基板上に第1のコネクタおよび電子部
品を電気的に接続する実装工程と、 前記第1のコネクタに対して光学レンズを有する第2の
コネクタを係合させる際に、前記第1のコネクタと前記
第2のコネクタとの間に、前記光学レンズから入射した
光を受光する光電変換素子が設けられる光電変換モジュ
ールを挟み込み、前記第1のコネクタが有する電極と電
気的に接続させる組立工程と、を具備することを特徴と
する撮像装置の製造方法。 - 【請求項9】請求項1乃至請求項7いずれかに記載の撮
像装置を具備することを特徴とする形態可能な電気機
器。
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