JP2004029590A

JP2004029590A - 小形モジュールカメラ

Info

Publication number: JP2004029590A
Application number: JP2002188942A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Aizawa; 相澤　充昭; Hiroki Ito; 伊東　裕樹
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP3973498B2

Abstract

【課題】組み立て作業の効率化を図り、撮像素子を基板に封止するアンダーフィル材の受光部への流れ込みを阻止し、撮像素子へのゴミなどの混入を防止できる小形モジュールカメラを提供する。
【解決手段】セラミック基板の光学系収容部１９内の支持部１６ａにＩＲカットフィルタ１８を嵌合し、さらにレンズ１１をねじ込みでセラミック基板内に取り付ける。撮像素子収容部２０には受光部１３を配置した撮像素子１２を支持部１６ａの外側でフリップチップ実装する。そして、該フリップチップ実装部付近を樹脂封止する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小形薄形化を要求される携帯電話などの移動電話機，車載用カメラなどに用いられる小形モジュールカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの移動電話機に内蔵されるカメラモジュールは、小形化が要求されている。現在までは、ＸＹ方向（平面方向）の大きさを中心に小さくすることが検討されてきた。しかしながら、今後は携帯電話の多機能化に伴いカメラブロックの小型が要求され、表示部が液晶からＥＬ素子を用いたものに変更され薄形化が必要となる。
【０００３】
このような要求に基づき本件発明者等は、携帯電話などに搭載できる小形モジュールカメラを提案している（特願２００２─０２９２１１）。
図５は、上記小形モジュールカメラの例を示す断面図である。
レンズ５１を支持するレンズホルダ５６がフレキシブル基板５７の孔５７ａに嵌合し、レンズホルダ５６の下面とフレキシブル基板５７の上面が接着固定される。レンズホルダ５６の突出部５６ｃの先端には、受光部５２が搭載された撮像素子ベアチップ５５が取り付けられる。バンプ（金バンプ，半田バンプ）を含む金メッキ部５４と金メッキ部６０によりフリップチップ実装される。さらにこの部分にアンダフィル剤５９を充填して固定されるようになっている。
【０００４】
この提案によれば、高さ方向が薄くなって小形化を図ることができ、しかも０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の厚さのフレキシブル基板を用いることができ、組立時のレンズ光軸および受光部の位置合わせも一義的に簡単にできるという特徴を有する。しかしながらアンダーフィル剤を充填する際に、該アンダフィル剤が撮像素子受光部に流れ込む可能性がある。
【０００５】
つぎに他の例としてカメラモジュールの厚さ方向を改善するものとして特開２００１−１２８０７２が開示されている。
図６は上記カメラモジュールの従来例を示す断面図である。
レンズ７１と光学フィルタ７０が取り付けられた鏡筒１９がホルダ６８にネジ止めにより固定される。孔が形成されたフレキシブル基板７４の上に同様に孔を有するメタルプレート６４が接着され、その上にホルダ６８が固定される。受光部６５を搭載した撮像素子６１は、フレキシブル基板７４の下面に取り付けられる。撮像素子６１の電極部の上にバンプ６６が形成され圧着される。その上に封止用の樹脂（アンダーフィル材）６７が塗布される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように図６の例では撮像素子の遮光のためと基板との接合強度を増すためにアンダーフィル材を使用しているが、アンダーフィル材が撮像素子の受光部に流れ込むことが考えられる。
また、上記従来例におけるレンズ，鏡筒，ホルダを含めたレンズユニットは、そのときどきに要求される仕様ごとに専用に設計されるものであり、開発効率が悪いことが考えられる。また、レンズユニット６２はメタルプレート６４に接着搭載される構成であるため、光学フィルタ７０，レンズ７１の位置決めについて精度を求められる作業が必要となる。
本発明は上記諸問題を解決するもので、その目的は、組み立て作業の効率化を図り、撮像素子を基板に封止するアンダーフィル材の受光部への流れ込みを阻止し、撮像素子へのゴミなどの混入を防止できる小形モジュールカメラを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による請求項１の小形モジュールカメラは、基板上面側にレンズを搭載し、該レンズで撮像される像を受光する撮像素子を基板裏面側に取り付けて構成される小形モジュールカメラにおいて、セラミック基板に貫通孔を設け、該貫通孔上部側を光学フィルタおよびレンズを収容する光学系収容部、貫通孔下部側を撮像素子を収容する撮像素子収容部とし、前記光学系収容部と撮像素子収容部の間に前記光学フィルタを支持する支持部を撮像素子収容部側に突出するように設け、前記撮像素子収容部に撮像素子を収容し、前記支持部の外側の部分で撮像素子とセラミック基板のランド部分をフリップチップ実装し、該フリップチップ実装部付近を樹脂封止した後、前記支持部に前記光学フィルタを搭載し、その上からレンズを前記光学系収容部に挿入して取り付けるように構成されている。
本発明による請求項２の小形モジュールカメラは、請求項１において前記撮像素子はその下面が前記セラミック基板の貫通孔下面より内側になるように前記撮像素子収容部に収容し、前記セラミック基板の周辺に半田ランドを設けて構成されている。
本発明による請求項３の小形モジュールカメラは、請求項１または２において前記セラミック基板はその内部に電気受動素子を形成できる層を有している。
本発明による請求項４の小形モジュールカメラは、基板上面側にレンズを搭載し、該レンズで撮像される像を受光する撮像素子を基板裏面側に取り付けて構成される小形モジュールカメラにおいて、セラミック基板に貫通孔を設け、該貫通孔を光学フィルタおよびレンズを収容する光学系収容部とし、前記セラミック基板の貫通孔下面側に前記光学フィルタを支持する支持部を前記下面より突出するように設け、前記セラミック基板の貫通孔下面側に前記撮像素子を配置し、前記支持部の外側の部分で撮像素子とセラミック基板のランド部分をフリップチップ実装し、該フリップチップ実装部付近を樹脂封止した後、前記支持部に前記光学フィルタを搭載し、その上からレンズを前記光学系収容部に挿入して取り付けるように構成されている。
本発明による請求項５の小形モジュールカメラは、請求項１または４において前記光学系収容部の内壁には内面反射防止加工が施されている。
本発明による請求項６の小形モジュールカメラは、前記レンズの周面と前記光学系収容部の内壁にネジを形成し、前記レンズは螺合により前記光学系収容部に取り付けるように構成されている。
本発明による請求項７の小形モジュールカメラは、基板上面側にレンズを搭載し、該レンズで撮像される像を受光する撮像素子を基板裏面側に取り付けて構成される小形モジュールカメラにおいて、セラミック基板に貫通孔を設け、前記貫通孔の上面側に光学フィルタを支持する位置決め溝を設けるとともに前記貫通孔の下面側に流れ防止突起を設け、前記流れ防止突起の外側部分で撮像素子とセラミック基板のランド部分をフリップチップ実装し、該フリップチップ実装部付近を樹脂封止した後、前記位置決め溝に前記光学フィルタを搭載し、その上にレンズ筐体を固定するように構成されている。
【０００８】
【作用】
上記請求項１の構成によれば、カメラモジュールの十分な薄形を確保できるとともに組み立て工程が簡略化し、撮像素子収容部側に突出した支持部によってアンダーフィル材の流れ込みを防止できる。さらに光学フィルタで撮像素子を封止できるのでゴミの混入を防止できる。
つぎに従来の小形モジュールカメラは基板にコネクタポストを設置して携帯電話などの本体に組み込まれる他、フレキシブル基板を介して本体に組み込まれていたが、請求項２によれば、特別のコネクタポストやフレキシブル基板を用意する必要はなく、さらなるモジュールの薄形化小形化を図れることができる。
請求項３によれば、セラミック基板内に抵抗やコンデンサを形成できるため、実装部品を少なくできる。
請求項４によれば、請求項１と同様の効果を得ることができる。
請求項５によれば、セラミック基板内壁に梨地処理などを施し、さらに漏光防止のため黒色のものを用いれば、乱反射の影響を防止できる。
請求項６によれば、レンズをセラミック基板にねじ込む構成となるため、従来必要としたレンズ鏡筒およびホルダは不要となり、レンズをスクリュー調整することによりピント調整が可能となる。
請求項７によれば、撮像素子収容部側に突出した支持部によってアンダーフィル材の流れ込みを防止できる。さらに光学フィルタの位置決めができ、撮像素子を封止するためゴミの混入を防止できる。
なお、セラミック基板はＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃ）またはＬＴＣＣ（Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃ）が用いられる。ＨＴＣＣは高温焼成多層セラミックで、誘電率が高く，加工精度がＬＴＣＣほど良くなく，コストが安いという特徴を有する。ＬＴＣＣは低温焼成多層セラミックで、低抵抗，無収縮，加工精度が良い，誘電率がＨＴＣＣより低い（高周波回路に適する）という特徴を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による小形モジュールカメラの第１の実施の形態を示すブロック図である。
この実施の形態は、セラミック基板に設けた貫通孔内に光学系および撮像素子を収容した例である。
基板はＬＴＣＣまたはＨＴＣＣ（以下、両者を含めて「ＬＴＣＣ」という）１６が用いられ、遮光色として黒色を採用する。
ＬＴＣＣ１６は内部にＣ，Ｒ層を有し、この部分に電気受動素子を形成することができる。例えば、コンデンサや抵抗などである。
【００１０】
ＬＴＣＣ１６に貫通孔１０が設けられ、貫通孔１０の上部孔は円柱孔であり、下部孔は４角柱孔である。円柱孔はＩＲカットフィルタ１８およびレンズ１１を収容する光学系収容部１９であり、４角柱孔は受光部１３を搭載した撮像素子１２を収容する撮像素子収容部２０である。光学系収容部１９の内壁にはネジ１６ｄが形成されている。光学系収容部１９と撮像素子収容部２０の境界部分にはＩＲカットフィルタ１８を支持し、かつアンダーフィル材１５が撮像素子１２の受光部１３に流れ込むのを防止するための支持部１６ａが形成されている。支持部１６ａは撮像素子収容部２０の底面１６ｂより突き出し、突堤状に光学系収容部１９を囲む形状となっている。
【００１１】
撮像素子１２の周辺部は金メッキ部（バンプ１４を含む）１２ａが設けられている。一方、撮像素子収容部２０の底面１６ｂの突堤外側にも金メッキ部１６ｃが設けられている。この撮像素子収容部２０の金メッキ部１６ｃの上に撮像素子１２の金メッキ部１２ａを重ね合わせてフリップチップ実装する。
フリップチップ実装された撮像素子１２の背面は、ＬＴＣＣ１６の下面より内側位置となり、撮像素子１２は撮像素子収容部２０内に完全に収容される。フリップチップ実装した後は、アンダーフィル材１５で樹脂封止される。アンダーフィル材１５は支持部１６ａで遮られるため、撮像素子１２の受光部１３側に流れ込むことはない。
【００１２】
光学系収容部１９側において、ＩＲカットフィルタ１８を支持部１６ａの上に搭載することにより位置決めされ、さらに周辺にネジ１１ａが設けられたレンズ１１を光学系収容部１９の内壁のネジ１６ｄに螺合することにより、レンズ１１を光学系収容部１９に取り付けることができる。押し込み量を加減することによりピント調整を行うことができる。撮像素子１２の受光部１３面は、ＩＲカットフィルタ１８で密閉されるためゴミなどが混入することはない。
ＬＴＣＣ１６の背面周囲にランド１７が設けられている。そのため、レンズを含めたモジュール自体を携帯電話本体内などにコネクタポストやフレキシブル基板を用いることなくそのまま実装することが可能となる。
【００１３】
ＩＲカットフィルタ１８はＬＴＣＣ１６内に収容され、レンズ１１はＬＴＣＣ１６内にねじ込みのため、ホルダなどの部品を省くことができ部品点数の削減が図れるとともに撮像素子もＬＴＣＣ１６内の下側孔に収容されるため、極めて薄い小形カメラモジュールを実現できる。
【００１４】
図２は、本発明による小形モジュールカメラの第２の実施の形態を示すブロック図である。
この実施の形態は、光学系をセラミック基板内に収容し、撮像素子をセラミック基板下面に設けた例である。
基板は図１と同様ＬＴＣＣ２６が用いられる。
ＬＴＣＣ２６に円柱状の貫通孔が設けられ、この貫通孔は、ＩＲカットフィルタ２８およびレンズ２１を収容する光学系収容部２７である。光学系収容部２７の内壁にはネジ２６ｂが形成されている。ＬＴＣＣ２６の下面の光学系収容部２７境界部分にはＩＲカットフィルタ２８を支持し、かつアンダーフィル材２５が撮像素子２２の受光部２３に流れ込むのを防止するための支持部２６ａが形成されている。支持部２６ａはＬＴＣＣ２６の下面より突き出し、突堤状に光学系収容部２７を囲む形状となっている。
【００１５】
撮像素子２２の周辺部は金メッキ部（バンプ２４を含む）２２ａが設けられている。一方、ＬＴＣＣ２６の下面の突堤外側にも金メッキ部２６ｃが設けられている。このＬＴＣＣ２６の金メッキ部２６ｃの上に撮像素子２２の金メッキ部２２ａを重ね合わせてフリップチップ実装する。
フリップチップ実装した後は、アンダーフィル材２５で樹脂封止される。アンダーフィル材２５は支持部２６ａで遮られるため、撮像素子２２の受光部２３側に流れ込むことはない。
【００１６】
光学系収容部２７において、ＩＲカットフィルタ２８が支持部２６ａの上に搭載されて位置決めされ、さらに周辺にネジ２１ａが設けられたレンズ２１を光学系収容部２７の内壁のネジ２６ａに螺合することにより、レンズ２１を光学系収容部２７に取り付けることができる。この実施の形態も図１と同様、押し込み量を加減することによりピント調整を行うことができる。撮像素子２２の受光部２３面は、ＩＲカットフィルタ２８で密閉されるためゴミなどが混入することはない。ＩＲカットフィルタ２８はＬＴＣＣ２６内に収容され、レンズ２１はＬＴＣＣ２６内にねじ込みのため、ホルダなどの部品を用いることがなく、部品点数が削減でき、薄い小形カメラモジュールを実現できる。
【００１７】
図３は、本発明による小形モジュールカメラの第３の実施の形態を示すブロック図である。
この実施の形態は、セラミック基板の上面に光学系を、下面に撮像素子を配置した例である。
基板は図１と同様ＬＴＣＣ３６が用いられる。
ＬＴＣＣ３６に貫通孔４０が設けられ、ＬＴＣＣ３６の上面の貫通孔４０の境界部分に位置決め用溝４１が設けられている。一方、ＬＴＣＣ３６の下面の貫通孔４０の境界部分には突堤状に貫通孔４０を囲むように流れ防止突起３６ａが形成されている。
【００１８】
撮像素子３２の周辺部は金メッキ部（バンプ３４を含む）３２ａが設けられている。一方、ＬＴＣＣ３６の下面の流れ防止突起３６ａ外側にも金メッキ部３６ａが設けられている。このＬＴＣＣ３６の金メッキ部３６ａの上に撮像素子３２の金メッキ部３２ａを重ね合わせてフリップチップ実装する。
フリップチップ実装した後は、アンダーフィル材３５で樹脂封止される。アンダーフィル材３５は流れ防止突起３６ａで遮られるため、撮像素子３２の受光部３３側に流れ込むことはない。
【００１９】
鏡筒３９にレンズ３１が組み込まれており、鏡筒３９の外周にはネジ３９ａが設けられている。一方、レンズホルダ３０の内壁にネジ３０ａが設けられている。レンズホルダ３０はＬＴＣＣ３６の上面に接着剤により固定される。
ＩＲカットフィルタ３８を位置決め用溝４１に嵌入して位置付けをした後、鏡筒３９をレンズホルダ３０に螺合して取り付ける。
この実施の形態は、図１，図２ほどモジュールを薄くはできないが、アンダーフィル材３５の流れ込みを防止し、ＩＲカットフィルタで撮像素子の受光部を密閉するためゴミなどの混入を同様に防止できる。
【００２０】
図４は、本発明による小形モジュールカメラを適用した携帯電話の本体内部を示す図である。
携帯電話５本体の基板実装部分にコネクタ雌４が設置されている。本発明によるカメラモジュールを組み立てたカメラ部１はフレキシブル基板２に接続されている。フレキシブル基板２の先端部にコネクタ雄３が取り付けられている。
コネクタ雌４にコネクタ雄３を嵌入することにより電気接続され携帯電話に組み込むことができる。
この例は、第２または第３の実施の形態の適用例である。
【００２１】
適用例として携帯電話に用いる例を説明したが、その他にＰＨＳやＰＤＡなどにも適用できる。さらにディジタルカメラ用や車載カメラ用として用いることも可能である。
【００２２】
以上、説明したように構成されているので、本発明は以下のような種々の効果を奏する。
１）セラミック基板の撮像素子側に突出部を設けることにより、アンダーフィル材が撮像素子の受光部に流れ込むことを防止できる。また、セラミック基板に光学フィルタを嵌める位置決め用の溝を設けることにより、位置決め作業を単純化し製造効率を上げることができ、光学フィルタで封止することにより、ゴミの混入を防ぐことができるという効果がある。
２）また、セラミック基板の貫通孔内に収容する構成であるので、カメラモジュールのさらなる薄形化を実現できるとともにレンズ鏡筒およびレンズホルダ自体が不要となるので、部品点数を削減することができ、従来行っていたＦＰＣとレンズホルダの圧着工程を省略できる。さらにレンズのねじ込み構成によりピント調整ができる。
なお、セラミック基板内壁は、梨地処理等をすると同時に漏光防止のために基板自体は黒色のものにすることにより、導入される光の乱反射の影響を防止することができる。
３）さらに、セラミック基板に抵抗やコンデンサを層状に形成することにより、部品実装数を削減することができる。また、セラミック基板の撮像素子をフリップチップ実装するための領域について、セラミック基板内に完全に収容する構造にし、レンズも含めたモジュール自体をそのまま実装できるようにセラミック基板にランドを設けることにより、特別にコネクタポストやフレキシブル基板を用意する必要がなくなる上にモジュール全体を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による小形モジュールカメラの第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明による小形モジュールカメラの第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明による小形モジュールカメラの第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明による小形モジュールカメラを組み立てる携帯電話の本体内部を示す図である。
【図５】小形モジュールカメラの一例を示す断面図である。
【図６】小形モジュールカメラの従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　カメラ部
２　フレキシブル基板
３　コネクタ雄
４　コネクタ雌
５　携帯電話
１１，２１，３１　レンズ
１２，２２，３２　撮像素子
１３，２３，３３　受光部
１４，２４，３４　バンプ
１５，２５，３５　アンダーフィル材
１６，２６，３６　ＬＴＣＣ（低温焼成多層セラミック）
１７　半田ランド
１８，２８，３８　ＩＲカットフィルタ
３９　鏡筒

Claims

基板上面側にレンズを搭載し、該レンズで撮像される像を受光する撮像素子を基板裏面側に取り付けて構成される小形モジュールカメラにおいて、
セラミック基板に貫通孔を設け、該貫通孔上部側を光学フィルタおよびレンズを収容する光学系収容部、貫通孔下部側を撮像素子を収容する撮像素子収容部とし、
前記光学系収容部と撮像素子収容部の間に前記光学フィルタを支持する支持部を撮像素子収容部側に突出するように設け、
前記撮像素子収容部に撮像素子を収容し、前記支持部の外側の部分で撮像素子とセラミック基板のランド部分をフリップチップ実装し、該フリップチップ実装部付近を樹脂封止した後、前記支持部に前記光学フィルタを搭載し、その上からレンズを前記光学系収容部に挿入して取り付けることを特徴とする小形モジュールカメラ。
前記撮像素子はその下面が前記セラミック基板の貫通孔下面より内側になるように前記撮像素子収容部に収容し、
前記セラミック基板の周辺に半田ランドを設けたことを特徴とする請求項１記載の小形モジュールカメラ。
前記セラミック基板はその内部に電気受動素子を形成できる層を有することを特徴とする請求項１または２記載の小形モジュールカメラ。
基板上面側にレンズを搭載し、該レンズで撮像される像を受光する撮像素子を基板裏面側に取り付けて構成される小形モジュールカメラにおいて、
セラミック基板に貫通孔を設け、該貫通孔を光学フィルタおよびレンズを収容する光学系収容部とし、
前記セラミック基板の貫通孔下面側に前記光学フィルタを支持する支持部を前記下面より突出するように設け、
前記セラミック基板の貫通孔下面側に前記撮像素子を配置し、前記支持部の外側の部分で撮像素子とセラミック基板のランド部分をフリップチップ実装し、該フリップチップ実装部付近を樹脂封止した後、前記支持部に前記光学フィルタを搭載し、その上からレンズを前記光学系収容部に挿入して取り付けることを特徴とする小形モジュールカメラ。
前記光学系収容部の内壁には内面反射防止加工を施したことを特徴とする請求項１または４記載の小形モジュールカメラ。
前記レンズの周面と前記光学系収容部の内壁にネジを形成し、前記レンズは螺合により前記光学系収容部に取り付けることを特徴とする請求項１または４記載の小形モジュールカメラ。
基板上面側にレンズを搭載し、該レンズで撮像される像を受光する撮像素子を基板裏面側に取り付けて構成される小形モジュールカメラにおいて、
セラミック基板に貫通孔を設け、前記貫通孔の上面側に光学フィルタを支持する位置決め溝を設けるとともに前記貫通孔の下面側に流れ防止突起を設け、
前記流れ防止突起の外側部分で撮像素子とセラミック基板のランド部分をフリップチップ実装し、該フリップチップ実装部付近を樹脂封止した後、前記位置決め溝に前記光学フィルタを搭載し、その上にレンズ筐体を固定するように構成したことを特徴とする小形モジュールカメラ。