JP2004159110A

JP2004159110A - 電子撮像装置及びその組立方法

Info

Publication number: JP2004159110A
Application number: JP2002323121A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Fujii; 英昭藤井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】精度の高いピント調整が容易に行え、しかもレンズに悪影響を及ぼすこと無く組み立てられる電子撮像装置及びその組立方法を得ること。
【解決手段】本発明の一実施形態の電子撮像装置１Ａは、レンズＬが組み込まれた熱可塑性不透明樹脂製のレンズホルダー１１Ａに複数本の取付脚部１４を形成し、そのレンズホルダー１１Ａを取り付ける配線基板３０Ａに前記取付脚部１４に対応した取付貫通孔３２を形成して、配線基板３０Ａの所定の位置に電子撮像素子Ｓが封止されているパッケージ２１を半田付けし、このパッケージ２１を包み込むように、そして取付脚部１４を配線基板３０Ａの取付貫通孔３２に挿入してレンズホルダー１１Ａを被せ、ピント調整をした後、取付脚部１４を加熱、溶融して固定した構造で構成されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、電子制御車両などに組み込んで好適な小型の電子撮像装置及びその組立方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、小型の電子撮像装置は携帯電話機や一部のコンピュータに組み込まれて盛んに用いられており、また、高級な電子制御車両にも組み込まれて用いられており、今後も各種機器に益々盛んに用いられる傾向にある。特に携帯電話機やノート型コンピュータに組み込まれる小型の電子撮像装置は被写体を高画質で撮像でき、しかも安価であることが望まれている。
【０００３】
ところが、従来技術のこの種電子撮像装置はその構造、構成から製造むらが生じて組立上がった一部の電子撮像装置に画質の思わしくないものが生じ、その分歩留まりが低下して高価になるという問題を抱えている。
【０００４】
先ず、以下に図を用いて、その従来技術の電子撮像装置の構造、構成を説明する。
【０００５】
図７は従来技術の電子撮像装置の外観図であって同図Ａはその正面図、同図Ｂはその側面図、そして図８は図７Ａに示した電子撮像装置のＡ−Ａ線上における断面側面図である。
【０００６】
図７及び図８において、符号１Ｂは従来技術の電子撮像装置を指す。この電子撮像装置１Ｂは、レンズ部１０、電子撮像素子部２０（図８）、配線基板３０とから構成されている。
【０００７】
レンズ部１０はレンズホルダー１１とレンズＬとから構成されている。レンズホルダー１１は所定の長さで円筒部１１１と角形筒部１１２とが一体的に不透明樹脂で成形された筒型のものである。レンズホルダー１１の円筒部１１１の端面中央部には小口径の光導入口１２が開けられ、その光導入口１２側の所定の位置にレンズＬが予め組み込まれている。レンズホルダー１１の角形筒部１１２の開放端側は大口径で開口されており、後記する電子撮像素子部２０のパッケージ２１を包み込む大きさの開口１３で開放されている。
【０００８】
電子撮像素子部２０は、図８に示したように、パッケージ２１を中心に構成されており、そのパッケージ２１は不透明な、例えば、樹脂、セラミックなどで中央部に凹部２２が成形されており、その凹部２２に前記レンズＬと中心光軸を一致するように電子撮像素子Ｓが実装されている。そしてその凹部２２の開口は透明板、例えば、カバーガラス（以下、「カバーガラス」と記す）２３で封止されている。通常、カバーガラス２３の表面には赤外線カットフィルター（不図示）が蒸着されているが、その赤外線カットフィルターは別途単独でレンズＬとカバーガラス２３との中間部に配設してもよい。電子撮像素子部２０は前記のような構造で形成されている。
【０００９】
前記パッケージ２１は配線基板３０の所定の位置に半田付けされて固定されている。この配線基板３０には、所定のパターンで外部回路に接続される配線３１が予め施されている。
【００１０】
なお、配線基板３０は単層基板であっても多層基板であってもよく、通常、は多層基板が用いられている。また、パッケージ２１の凹部２２内にも電子回路が配線されているが、その配線は省略した。
【００１１】
これらレンズ部１０と電子撮像素子部２０とを組み立てる場合には、図８に示したように、先ず、配線基板３０に、予め、電子撮像素子Ｓが実装され、カバーガラス２３で封止されているパッケージ２１を半田付けして固定し、そのパッケージ２１を包み込むようにレンズ部１０のレンズホルダー１１を、その開口１３側から被せ、その開口１３の端面を接着剤Ａｄで配線基板３０の所定の位置に接着することで電子撮像装置１Ｂが一体化されて組上がる。
【００１２】
被写体を電子撮像素子Ｓにピントを合わせて投影できるようにレンズＬと電子撮像素子Ｓとのピント合わせ方法としては、レンズＬを支持する部品（不図示）と、レンズホルダー１１を別構造にしてネジを儲け、回転させて位置を調整する方法が通常行われている。
【００１３】
しかし、この方法は部品点数が増えてしまうこと、ネジ部を設ける必要があること、このネジ部は回転させた時にガタツキが無いことなど精度が必要で、部品コスト面で不利になる。
【００１４】
図７及び図８に示した電子撮像装置１Ｂでは、この点を改良したもので、部品コストの削減に有利な方法としてレンズＬとレンズホルダー１１とを一体化し、不図示の治具を用いてレンズホルダー１１を支持しながら電子撮像素子Ｓの方に移動させ、ピントを合わせる。そのピントが合った位置で接着剤Ａｄの厚みを調整してレンズホルダー１１を配線基板３０に固定する方法が採られている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、レンズホルダー１１と配線基板３０との間の接着剤Ａｄの厚みはレンズホルダー１１内のレンズＬの位置のバラツキ、電子撮像素子Ｓの厚さのバラツキ、電子撮像素子Ｓをパッケージ２１の凹部２２に半田付けする半田の厚みの影響などで厚くなったり薄くなったりする。これが接着剤Ａｄの厚さのバラツキになり、塗布量のコントロールが難しくなる。
【００１６】
更に、硬化のための熱処理（またはＵＶ照射）とその条件のコントロール、更には硬化収縮を補正することも必要となる。特に硬化収縮はピント調整工程の後であるため、前記のように接着剤Ａｄの厚さがばらついているとコントロールし難くいし、接着剤Ａｄの製造ロット間の変動にも配慮する必要がある。このため、硬化収縮を実機で確認後、本生産を行うことも実行されている。
【００１７】
以上、記したように従来技術の電子撮像装置１Ｂには数々の課題がある。
【００１８】
本発明はこのような課題を解決しようとするものであって、精度の高いピント調整が容易に行うことができ、しかもレンズに悪影響を及ぼすこと無く組み立てられる電子撮像装置及びその組立方法を得ることを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
それ故、前記課題を解決するために、本発明の電子撮像装置は、熱可塑性不透明樹脂製のレンズホルダーにレンズが組み込まれたレンズ部、パッケージに電子撮像素子が実装され、透明板で封止されている電子撮像素子部、前記レンズ部及び前記電子撮像素子部が取り付けられる配線基板とから構成されている電子撮像装置において、その配線基板の所定の位置に前記電子撮像素子部が取り付けられており、その配線基板に取り付けられた電子撮像素子部の外周部の前記配線基板に複数の取付貫通孔が形成されており、前記レンズ部のレンズホルダーの前記レンズ側とは反対側の開口部の口径は前記電子撮像素子部の前記配線基板上における面積より広く、そして前記開口部に前記取付貫通孔に挿入できる取付脚部が形成されており、前記複数の取付脚部を前記配線基板の取付貫通孔に挿入して前記配線基板に反対面に導出し、被写体が前記レンズを通じて前記電子撮像素子にピントが合う距離の導出長さで、その導出脚部を加熱により前記配線基板に溶着し、前記レンズ部を前記配線基板に固定した構造で構成されていることを特徴とする。
【００２０】
前記取付貫通孔は前記配線基板の厚み部分に樹脂溜まりが形成されていることが好ましく、特にその構造が、前記取付貫通孔の口径が前記取付脚部の前記配線基板への挿入側から導出側に向かって拡大する形状、或いは前記配線基板の中間部で拡大した形状で形成されていることが望ましい。
【００２１】
前記配線基板が多層配線基板であってもよい。
【００２２】
また、本発明の電子撮像装置の組立方法は、光導入開口側にレンズが組み込まれ、反対側の開口部に複数の取付脚部が形成されている熱可塑性不透明樹脂製のホルダー、電子撮像素子が実装され、透明板で封止されているパッケージ、前記パッケージが所定の位置に取り付けられ、そして前記ホルダーが前記パッケージを覆って取り付けられる位置に複数の取付貫通孔が形成されている配線基板とを用意し、その配線基板の前記所定の位置に前記パッケージを固定し、前記配線基板に固定したパッケージの外周部の前記配線基板に形成されている前記複数の取付貫通孔に前記複数の取付脚部をそれぞれ挿入し、その配線基板から導出した前記取付脚部の長さを調整し、前記配線基板に対するホルダーの間隔を調整して、被写体を前記レンズを通じて前記電子撮像素子にピントを合わせ、その後、前記導出している取付脚部を加熱して溶融し、そして冷却して前記配線基板に前記取付脚部を溶着する方法を採っている。
【００２３】
従って、本発明の電子撮像装置によれば、レンズホルダーの取付脚部を形成し、配線基板の取付貫通孔に挿入する極めて簡単な構造で精密にピントの合った電子撮像装置を安価に得られる。
【００２４】
また、本発明の電子撮像装置の組立方法によれば、レンズホルダーに形成した取付脚部を配線基板の取付貫通孔に挿入し、導出した取付脚部の長さを調整するという極めて簡単な方法を採ることにより精密にピントの合った電子撮像装置を安価に組み立てることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、本発明の一実施形態の電子撮像装置を説明する。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態の電子撮像装置の完成外観図を示していて、同図Ａはその正面図、同図Ｂはその裏面図、同図Ｃはその側面図、図２は図１Ａに示した本発明の電子撮像装置のＡ−Ａ線上における断面側面図、図３は本発明の電子撮像装置の組立途中の断面側面図、図４は本発明の電子撮像装置に用いて好適な一実施形態の配線基板の平面図であって、同図Ａはその表面図、同図Ｂはその裏面図、図５は図４に示した配線基板に形成して好適な取付貫通孔の構造を示していて、同図Ａは第１実施形態の取付貫通孔の断面図、同図Ｂは第２実施形態の取付貫通孔の断面図、そして図５は図４に示した配線基板の取付貫通孔にレンズホルダーの取付脚部を溶融、固定した構造を示した断面側面図である。
【００２７】
なお、本発明の電子撮像装置の構成、構造部分には、従来技術の電子撮像装置１Ｂのそれらと同一の部分に同一の符号を付して説明する。
【００２８】
先ず、図を用いて本発明の一実施形態の電子撮像装置を説明する。
【００２９】
図１において、符号１Ａは本発明の一実施形態の電子撮像装置を指す。この電子撮像装置１Ａは、レンズ部１０Ａ、電子撮像素子部２０（図２）、配線基板３０Ａとから構成されている。
【００３０】
レンズ部１０Ａは不透明な熱可塑性樹脂製のレンズホルダー１１ＡとレンズＬとから構成されている。レンズホルダー１１Ａは所定の長さで円筒部１１１と角形筒部１１２Ａとが一体的に成形された筒型のものである。レンズホルダー１１Ａの円筒部１１１の端面中央部には小口径の光導入口１２が開けられ、その光導入口１２側の所定の位置にレンズＬが予め組み込まれている。レンズホルダー１１Ａの角形筒部１１２Ａの開放端側は大口径で開口されており、後記する電子撮像素子部２０のパッケージ２１を包み込む大きさの開口１３で開放されている。そしてこのレンズホルダー１１Ａの特徴は角形筒部１１２Ａの開口１３側四隅に取付脚部１４が形成されていることである。これらの取付脚部１４の長さは配線基板３０Ａの厚みより十分に長い長さの寸法で開口１３の平面に対して垂直に形成されている。これら取付脚部１４の太さは、後記するピント調整が円滑に行うことができるように、取付貫通孔３２内を円滑に挿通できる直径の太さに選定されている。
【００３１】
次に、電子撮像素子部２０の構造、構成であるが、これは図８に示した従来技術の電子撮像装置１Ｂにおけるものと同一であるため、そのままの構造、構成を図２に示し、それらの説明を割愛する。
【００３２】
配線基板３０Ａは、図４に示したように、所定のパターンで外部回路に接続される配線３１が予め施されている他、レンズホルダー１１Ａの４本の取付脚部１４の位置に相当する四隅の位置にそれぞれの取付脚部１４が挿入できる取付貫通孔３２が開けられている。配線３１はパッケージ２１が半田付けされる表面部分から側面を回り、裏面にまで巻き付けられたように形成されている。裏面の配線３１がこの配線基板３０Ａの電極となり、例えば、フレキシブルな電子回路基板（不図示）に半田付けされ、接続される。表面の各配線３１部分の端部は電極パッドとなり、前記パッケージ２１が半田付けされる。
【００３３】
なお、配線基板３０Ａは単層基板であっても多層基板であってもよく、通常、は多層基板が用いられている。また、パッケージ２１の凹部２２内にも電子回路が配線されているが、その配線は省略した。
【００３４】
次に、図３も用いて、本発明の電子撮像装置１Ａの組立方法を説明する。
【００３５】
先ず、配線基板３０Ａの表面の配線３１に電子撮像素子部２０のパッケージ２１を半田付けし、次に、そのパッケージ２１を包み込むようにレンズ部１０Ａのレンズホルダー１１Ａを、その開口１３側から被せ、そして図３に示したように、４本の取付脚部１４を配線基板３０Ａの四隅に開けられている取付貫通孔３２にそれぞれ挿入する。角形筒部１１２Ａの開口１３の端面は、従来技術の電子撮像装置１Ｂとは異なり、配線基板３０Ａの表面には接着剤Ａｄで接着しない。
【００３６】
次に、不図示の治具を用いてレンズホルダー１１Ａを配線基板３０Ａの表面対して垂直方向に移動させ、被写体が電子撮像素子Ｓにピントが合うようにピント調整を行う。図２はピントが合った状態であって、配線基板３０Ａを貫通しているレンズホルダー１１Ａの取付脚部１４を加熱し、配線基板３０Ａ側へ加圧、溶着した状態を示す。加熱、加圧により取付脚部１４は軟化して、図１Ｂ及び図３に示したように、配線基板３０Ａの取付貫通孔３２を溶融樹脂１４Ａで埋め、密着する。その後冷却して硬化させる。このようにして、レンズホルダー１１Ａは配線基板３０Ａに対して固定され、レンズホルダー１１Ａ、電子撮像素子部２０、配線基板３０Ａが一体化されて本発明の電子撮像装置１Ａが組上がる。
【００３７】
電子撮像装置１Ａの各部品の寸法は、一例ではあるが、レンズホルダー１１Ａの円筒部１１１の直径が７ｍｍ程度、角形筒部１１２Ａの一辺が１０ｍｍ程度、パッケージ２１の直径が８ｍｍ程度である。配線基板３０Ａの面積は用途に応じて変更することができる。
【００３８】
取付貫通孔３２の形状は、図５に示したように、配線基板３０Ａの厚み部分に樹脂溜まり３３が形成されていることが望ましい。図５Ａに図示の取付貫通孔３２Ａは、その口径が取付脚部１４の配線基板３０Ａへの挿入側（表面側）から導出側（裏面側）に向かって拡大するテーパ形状で形成されていることを特徴とする。また、図５Ｂに示した取付貫通孔３２Ｂのように、その口径が配線基板３０Ａの中間部で拡大した形状で樹脂溜まり３３を形成されているものである。
【００３９】
これらのような構造で取付貫通孔３２Ａ、３２Ｂを形成することにより、配線基板３０Ａの裏面に導出された取付脚部１４を加熱、加圧すると、図６に示したように、取付貫通孔３２Ａ、３２Ｂ内に溶融樹脂１４Ａが充填された状態となり、それが冷却、硬化して、配線基板３０Ａの表面側には容易に抜けなくなる。
【００４０】
なお、この配線基板３０Ａは図示を省略した電気回路への接続のために、通常、多層配線基板で構成されていることが多い。
【００４１】
前記の実施形態の電子撮像装置１Ａでは、レンズホルダー１１Ａを円筒部１１１と角形筒部１１２Ａとで構成したが、全て円筒で構成してもよく、この場合の取付脚部１４は開口が円形状開口１３Ａとなり、取付脚部１４は少なくとも２本、好ましくは少なくとも３本、開口端面に所定の角間隔で形成しておくことが好ましい。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、
１．電子撮像装置が組立てる時に行うピント調整の状態のままでレンズホルダーを固定することから、精度の高いピント調整状態をばらつき無く実現することができる
２．従来技術の電子撮像装置ではレンズホルダーを配線基板に接着剤を用いて接着、固定していたために、その接着剤を硬化させるために使用する熱や紫外線がレンズ部分に悪影響を与えることがあったが、本発明では、そのような接着剤を使用しないために、そのレンズ部分に悪影響を与えることが無い
３．作業時間も加熱、軟化、加圧という数秒程度の時間で完了でき、生産性を大いに向上させることができる。溶融、溶着工程の管理は、温度管理が必要であるが、接着剤の量、硬化条件、硬化収縮などを管理することから見れば無いに等しい位の負担で済む
など、数々の優れた効果がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電子撮像装置の完成外観図を示していて、同図Ａはその正面図、同図Ｂはその裏面図、同図Ｃはその側面図である。
【図２】図１Ａに示した本発明の電子撮像装置のＡ−Ａ線上における断面側面図である。
【図３】本発明の電子撮像装置の組立途中の断面側面図である。
【図４】本発明の電子撮像装置に用いて好適な一実施形態の配線基板の平面図であって、同図Ａはその表面図、同図Ｂはその裏面図である。
【図５】図４に示した配線基板に形成して好適な取付貫通孔の構造を示していて、同図Ａは第１実施形態の取付貫通孔の断面図、同図Ｂは第２実施形態の取付貫通孔の断面図である。
【図６】図４に示した配線基板の取付貫通孔にレンズホルダーの取付脚部を溶融、固定した構造を示した断面側面図である。
【図７】従来技術の電子撮像装置の外観図であって同図Ａはその正面図、同図Ｂはその側面図である。
【図８】図７Ａに示した電子撮像装置のＡ−Ａ線上における断面側面図である。
【符号の説明】
１Ａ…本発明の一実施形態の電子撮像装置、１０…レンズ部、１１Ａ…レンズホルダー、１１１…レンズホルダー１１Ａの円筒部、１１２Ａ…レンズホルダー１１Ａの角形筒部、１２…光導入口、１３…レンズホルダー１１Ａの開口、１４…レンズホルダー１１Ａの取付脚部、１４Ａ…取付脚部１４の溶融部分、２０…電子撮像素子部、２１…パッケージ、２２…パッケージ２１の凹部、２３…カバーガラス、３０Ａ…配線基板、３１…配線、３２…取付貫通孔、Ｌ…レンズ、Ｓ…電子撮像素子

Claims

熱可塑性不透明樹脂製のホルダーにレンズが組み込まれたレンズ部、パッケージに電子撮像素子が実装され、透明板で封止されている電子撮像素子部、前記レンズ部及び前記電子撮像素子部が取り付けられる配線基板とから構成されている電子撮像装置において、
該配線基板の所定の位置に前記電子撮像素子部が取り付けられており、
該配線基板に取り付けられた電子撮像素子部の外周部の前記配線基板に複数の取付貫通孔が形成されており、
前記レンズ部のレンズホルダーの前記レンズ側とは反対側の開口部の口径が前記電子撮像素子部の前記配線基板上における面積より広く、そして前記開口部に前記取付貫通孔に挿入できる取付脚部が形成されており、
前記複数の取付脚部を前記配線基板の取付貫通孔に挿入して前記配線基板に反対面側に導出し、被写体が前記レンズを通して前記電子撮像素子にピントが合う距離の導出長さで、該導出脚部を加熱により前記配線基板に溶着し、前記レンズ部を前記配線基板に固定した構造で構成されていることを特徴とする電子撮像装置。
前記取付貫通孔は前記配線基板の厚み部分に樹脂溜まりが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子撮像装置。
前記取付貫通孔の口径が前記取付脚部の前記配線基板への挿入側から導出側に向かって拡大する形状で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子撮像装置。
前記取付貫通孔の口径が前記配線基板の中間部で拡大した形状で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子撮像装置。
前記配線基板が多層配線基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の電子撮像装置。
光導入開口側にレンズが組み込まれ、反対側の開口部に複数の取付脚部が形成されている熱可塑性不透明樹脂製のレンズホルダー、電子撮像素子が実装され、透明板で封止されているパッケージ、前記パッケージが所定の位置に取り付けられ、そして前記レンズホルダーが前記パッケージを覆って取り付けられる位置に複数の取付貫通孔が形成されている配線基板とを用意し、
その配線基板の前記所定の位置に前記パッケージを固定し、
前記配線基板に固定したパッケージの外周部の前記配線基板に形成されている前記複数の取付貫通孔に前記複数の取付脚部をそれぞれ挿入し、
その配線基板から導出した前記取付脚部の長さを調整し、前記配線基板に対するレンズホルダーの間隔を調整して、被写体を前記レンズを通じて前記電子撮像素子にピントを合わせ、
その後、前記導出している取付脚部を加熱して溶融し、そして冷却して前記配線基板に前記取付脚部を溶着する
ことを特徴とする電子撮像装置の組立方法。