JP2005268967A - 撮像モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を図った撮像モジュールを提供する。
【解決手段】 撮像素子１５と、撮像素子が固定される第１の基板１０と、撮像素子の受光面１６に撮影画像を結像させる光学ユニット２０と、回路部品３５が配置される第２の基板３０とを備えている。第１の基板１０には開口１０ＨＬが形成され、この開口を挟んで片面側に光学ユニット２０が固定され、他面側には撮像素子１５が固定されており、撮像素子が固定されている他面側には、撮像素子と導通している第１の接続用ランド部１２が形成され、第２の基板３０は撮像素子１５の下部に配設されており、その下面側には第２の接続用ランド部３１が形成され、第１の接続用ランド部１２と第２の接続用ランド部３１とが接続されている撮像モジュール１である。
【選択図】 図４

Description

本発明は、携帯電話等の携帯用電子機器に組込んで好適に使用できる小型の撮像モジュールに関する。

近年、ノート型パソコン、ＰＤＡ、携帯電話等の携帯用電子機器が著しい早さで普及している。そして、最近においては、小型の撮像モジュールを内蔵しカメラ機能を備えた携帯用電子機器が多く提供されるようになっている。このような携帯用電子機器は小型、軽量化への要請が大きいので、これに対応して内蔵する撮像モジュールについてもよりコンパクト化を図ることが重要である。

撮像モジュールの小型を促進するため従来から多くの工夫がなされている。例えば撮像素子と基板とをワイヤ接続すると大型化するので、フリップチップ実装法を用いて小型が図られていた。また、特許文献１は、薄型化を図ったモジュールカメラについて開示している。このモジュールカメラは、プリント基板としてフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣ）を採用して薄型化を図っている。さらに、ＦＰＣに設けた孔にレンズホルダの突部を嵌合させて精度良い位置決めができるようにしている。

特開２００３−２３００２８号 公報

図６はフリップチップ実装を採用して製造した従来の撮像モジュール１００について示した図である。図６（Ａ）は撮像モジュール１００を正面から見た一部断面図、また同（Ｂ）は基板１０１に形成される配線パターンの一例を示した図である。図６（Ａ）で示すように、撮像モジュール１００ではエポキシ等を基材とする硬質のプリント基板１０１上に、撮像素子１０５がフリップチップ実装されている。より具体的には、プリント基板１０１に形成した撮影用の開口１０２に臨むように、受光面１０６を配置して撮像素子１０５が基板１０１上（図６（Ａ）では下面）側にフリップチップ実装されている。また、基板１０１の反対（図６（Ａ）では上面）側に基部１１１、鏡筒１１２や図示しないレンズを保持するレンズホルダ１１３等を含んでいる光学ユニット１１０が配置されている。フリップチップ実装を利用している撮像モジュール１００は、接続用のワイヤを用いた場合と比較して小型化できる。

しかしながら、従来の撮像モジュールでは１つの基板上に撮像素子や回路部品が配置されている。そのために、図６（Ｂ）で示すように、接続用の端子部をプリント基板１０１上で引き回すために配線が長く複雑化する傾向がある。特に近年にあっては撮像素子１０５が高性能化しており配線数が増加し益々その傾向が強くなっている。また、プリント基板１０１の表裏面を接続するスルーホール（ビアホール或いはコンタクトホールとも称される）１０８を設けた場合には、そのスペースを確保することも必要となる。特に接続用のランド部１０９を形成する場合には、さらに大きなスペースを確保することが必要となる。以上のように、従来の撮像モジュールで採用する基板構成ではこれ以上の小型化が困難となっている。

また、従来においては、基板１０１の小型化を図るため多層配線の構造が多く採用されていた。しかし、一般に多層配線において必要となるスルーホールメッキでは微細な配線幅を形成することが困難である。そのため、撮像素子の端子ピッチに合わせた微細な配線ピッチを形成することが困難であり歩留りが低下するという問題や、微細な配線ピッチを形成できないために使用できる撮像素子が限定されてしまうという問題が生じている。

一方、特許文献１の小形モジュールカメラはプリント基板としてＦＰＣを採用するので高さ方向での薄型化を図ることができる。ＦＰＣに抵抗体やコンデンサ等の回路部品が取付けられている。このような配線構造にすると、先に指摘した場合と同様に基板上で配線を引き回すことになるのでパターンが長く複雑化してしまう。また、ＦＰＣにスルーホールを設けて表裏の電気的な接続をとることが必要となる。この点でも基板表面のパターンが複雑化し、さらに大きなスペースが必要となる。よって、特許文献１の小形モジュールカメラでは、ＦＰＣの面積が大型化するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来の課題を解決して小型化を図った撮像モジュールを提供することである。

上記目的は、撮像素子と、該撮像素子が固定される第１の基板と、前記撮像素子の受光面に撮影画像を結像させる光学ユニットと、回路部品が配置される第２の基板とを備え、前記第１の基板には開口が形成され、該開口を挟んで片面側に前記光学ユニットが固定され、他面側には前記撮像素子が固定されており、前記撮像素子が固定されている前記他面側には、前記撮像素子と導通している第１の接続用ランド部が形成され、前記第２の基板は前記撮像素子の下部に配設されており、該第２の基板の下面側には第２の接続用ランド部が形成され、前記第１の接続用ランド部と前記第２の接続用ランド部とが接続されている撮像モジュールにより達成できる。

本発明によると、第１の基板に撮像素子がセットされ、第２の基板に抵抗体等の回路部品がセットされる。よって、第１の基板側には主に撮像素子からの信号を取出すための配線だけを形成すればよいので微細な配線を形成することができ、しかも省スペース化することができる。その結果、第２の基板の配線も簡素化でき省ペース化を図ることができる。よって、第１、第２の基板を採用するという新規な基板構成で小型の撮像モジュールを提供できるようになる。

そして、前記第１の基板の両端部が前記撮像素子を間にして両側へ延在され、前記第１の基板の両端部を湾曲させることにより、前記第２の基板を両側から抱込む構造として、前記第１の接続用ランド部と前記第２の接続用ランド部とが接続されている構成を採用することができる。このよう第１の基板の両端部で第２の基板を抱き込む構造とすれば、小型かつ強固な構造を実現できる。

また、前記撮像素子と前記第２の基板との間に外部引出し用の接続ケーブルが介在している構造を採用することが望ましい。このように接続ケーブルを予め介挿しておけば、携帯電話等の携帯用電子機器に簡単にセットできる。

また、前記回路部品が第２の基板の端部に配置され、前記第１の基板に固定された前記撮像素子が、前記第２の基板上の前記回路部品が配置されていない領域に載置されている構造とすることが望ましい。このように撮像素子と回路部品とを配置した構造とすればスペースを有効に活用して撮像モジュールを小型化できる。

そして、前記第１の基板がフレキシブルプリント基板であり、前記第２の基板が多層プリント基板とすることができる。上記の撮像モジュールを内蔵している携帯用電子機器であればさらなる小型を図ることが可能となる。

以上説明したように、本発明によると第１、第２の基板を用いるという新規な構造で小型化した撮像モジュールを提供できる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態に係る撮像モジュール１について説明する。本撮像モジュール１は、第１及び第２の異なる種類の基板を用いて形成されている。第１の基板はＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子がセットされるフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣ）であり、第２の基板は撮像素子からの出力信号を処理するための抵抗やコンデンサ等の回路部品がセットされる多層プリント基板である。以下の説明では、まず各基板の構成を示してから、これらを組付けた状態の本撮像モジュール１を示す。図１は、本撮像モジュール１に含まれているＦＰＣ１０と光学ユニット２０とについて示した図である。

図１で（Ａ）は、光学ユニット２０がセットされたＦＰＣ１０を上側から見た図、（Ｂ）は正面の一部断面図である。（Ａ）ではＦＰＣ１０の上面（表面）の状態を確認し易いように、光学ユニット２０を簡略化して示している。なお、本明細書では図１（Ｂ）で示すように撮像素子１５の上方に光学ユニット２０を配置した状態を基準として説明をする。よって、本撮像モジュール１は、ＦＰＣ１０の上面（片面）１０ＵＰ側に光学ユニット２０が固定され、下面（他面）１０ＬＷ側に撮像素子１５が固定されている。

ＦＰＣ１０は片面単層配線を採用した基板であり、回路パターンの配線１１は下面１０ＬＷ側にのみ形成されている。この下面側の所定位置には、例えば超音波による金属結合などの方法を用いて撮像素子１５がフリップチップ接続されている。撮像素子１５の周部は封止樹脂１７で補強され、ＦＰＣ１０の下面に位置ずれしないように固定されている。なお、撮像素子１５の受光面（撮像エリア）１６に撮像光が入るように、ＦＰＣ１０側の対応部分には受光用の開口１０ＨＬが形成されている。

ＦＰＣ１０の上面１０ＵＰ側には、前記受光面１６を覆うように光学ユニット２０の基部２１が固定されている。この基部２１は光の侵入や寸法変化がないようにＦＰＣ１０上に接着剤で固定される。基部２１によって鏡筒２２が支持され、さらに鏡筒２２内には不図示の光学フィルタやレンズが収納されている。図１ではレンズを保持するレンズホルダ２３の一部が図示されている。

この図１に示したＦＰＣ１０は、撮像素子１５から信号を取り出すための配線１１が下面１０ＬＷに単層で形成されている。このＦＰＣ１０はスルーホールを設ける必要がないので配線が複雑化したり、スペース確保の問題はない。よって、撮像素子１５の端子ピッチに対応した微細配線を、従来と比較して容易に形成できる。そして、図１では簡略化して示しているが、撮像素子１５に接続されている配線１１は、両方向へ引出されその端部が接続用のランド部１２となっている。この接続用ランド部１２は後述する多層プリント基板３０との接続のために形成されている。なお、図１（Ｂ）では、接続用ランド部１２の位置を確認し易いように誇張して示している。

上記のようにＦＰＣ１０は、光学ユニット２０と撮像素子１５とが固定され、片面に撮像素子１５からの信号を取り出すための単層配線が形成されるだけである。よって、ＦＰＣ１０の幅（図１（Ａ）で上下方向）は撮像素子１５の幅と同等にまで小型化することができる。そして、配線のピッチが例えば０．０５〜０．１ｍｍであるような微細配線とすることができる。なお、ＦＰＣ１０は厚さが０．０４〜０．０６ｍｍ程度と薄膜であるので、光学ユニット２０と撮像素子１５とを重ねた構造の撮像モジュールと同様であり高さ方向での厚みは殆ど増加しない。

図２は、本撮像モジュール１に含まれている多層プリント基板３０について示した図である。この図２で（Ａ）は多層プリント基板３０を上側から見た図、（Ｂ）は下側からから見た図、（Ｃ）は正面図である。ここで（Ａ）に示すように、多層プリント基板３０の上面の端部には所要の回路部品（抵抗体やコンデンサ等）３５が複数配置されている。さらに、同じ面には外部装置と本撮像モジュール１とを接続するための接続ケーブル４０が接続されている。この接続ケーブル４０は、例えば携帯電話に本撮像モジュール１が組込まれたときに携帯電話側の端子に接続される。この接続ケーブル４０についてもＦＰＣを用いることができる。

なお、図２では図示を省略しているが多層プリント基板３０にはスルーホールが形成され層間での電気的な接続がとられている。このように多層基板を採用することにより単層基板を採用した場合と比較して基板が大きくなることを抑制できる。また、（Ｂ）で示すように、多層プリント基板３０の下面側には前述したＦＰＣ１０の下面１０ＬＷ側に形成した接続用ランド部１２に対応する接続用ランド部３１が形成されている。

図３は、図１で示したＦＰＣ１０に多層プリント基板３０を接続して、撮像モジュール１を作製する前の配置関係を示した図である。図３に示した状態から、接続ケーブル４０上に撮像素子１５が載置される。このとき回路部品３５は端部に配置されているので、撮像素子１５と干渉することはない。そして、左右に矢印で示すように両側に延在させたＦＰＣ１０を多層プリント基板３０の下面に回し込むようにして湾曲させることで本撮像モジュール１が作製される。このときに、前述したＦＰＣ１０の下面１０ＬＷの接続用ランド部１２と、多層プリント基板３０の下面の接続用ランド部３１とが接続されて導通される。この接続にはハンダ或いは異方導電膜を用いることができる。なお、構造を強化するという観点から、多層プリント基板３０の下部やＦＰＣ１０を折り曲げて囲んだスペース部分に接着剤を流し入れて補強してもよい。

図４は、上記のように組付けられ、完成した本撮像モジュール１を示した図である。（Ａ）は撮像モジュール１を上方から見た図、（Ｂ）は同装置１を側面から見た一部断面図、（Ｃ）は同装置１を正面から見た一部断面図である。図４（Ｃ）でよく確認できるように、本撮像モジュール１はＦＰＣ１０が折り曲げられ湾曲した部分が僅かに外側に出る状態となるが、折り曲げ半径程度である。よって、本撮像モジュール１は、多層プリント基板３０と同程度の平面積に小型化できる。また、本装置１ははＦＰＣ１０が多層プリント基板３０を両側から保持するので強固な構造となる。なお、本撮像モジュール１は２種類の基板１０、３０を用いている。しかし、第１の基板であるＦＰＣ１０は極めて薄いので多層プリント基板３０上に光学ユニットをセットする従来の撮像モジュールと高さが殆ど変わらない。その一方で、撮像素子１５下のスペースを多層プリント基板３０の配置用に活用できるので小型を促進できる。

以上のように、本撮像モジュール１はＦＰＣ１０に撮像素子１５を固定し、ＦＰＣ１０を湾曲させて多層プリント基板３０に接続するという新規な構造を採用することにより小型化を促進できる。特に、図４で示すように回路部品３５を端部に寄せ、残りの領域に撮像素子１５を配置する構成では無駄なスペースを無くして極限まで小型化できる。よって、このような小型の撮像モジュール１を採用することで携帯用電子機器の小型化に寄与することができる。また、撮像素子１５は片面単層のＦＰＣ１０に固定される。前述したようにＦＰＣ１０に形成する配線パターンは微細に形成することができるので、端子ピッチが狭い撮像素子であっても使用することができる。さらに、多層プリント基板３０側には微細なパターンを形成する必要が無くなるので製造工程でのロスの発生が抑制される。よって、本撮像モジュール１は高い歩留りで製造できる。

さらに、本撮像モジュール１を製造するときに採用できる工程の一例について説明する。図５は、テープキャリア方式を採用して光学ユニット２０を載置した状態のＦＰＣ１０を製造する例を示した図である。この図５では右側にキャリアテープ５０を上から見た図、左側にはキャリアテープ５０を側面から見た図を示している。図５では前述したＦＰＣ１０となる素材がキャリアテープ５０として形成されている。キャリアテープ５０には図示しない搬送用の爪部が係合する開口５１が左右に一対、直線状に形成されている。また、このキャリアテープ５０を一方向へ移動させる間に上面側には光学ユニット２０が接着剤で固定される。また、キャリアテープ５０の下面側には撮像素子１５が例えば超音波による金属結合や熱によるＡｕ−Ｓｎ共結接合により接続される。キャリアテープ５０には、光学ユニット２０が載置されたＦＰＣ１０を１部品として切出し易いように、所定間隔で開口５２が形成されている。このキャリアテープ５０は搬送路中の所定位置に設けた切断ステーションにおいて、破線で示す部分が切断され図１に示した光学ユニット２０を載置した状態のＦＰＣ１０が作製される。よって、図５に示すテープキャリア方式を採用すると、光学ユニット２０をセットした状態のＦＰＣ１０を効率良く製造できる。

以上、本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。上記実施形態ではＦＰＣ１０を両側に延在させ、多層プリント基板３０を両側から抱き込む構造例を示した。しかし、このような構造に限らずＦＰＣ１０の片側のみを延在させて多層プリント基板３０と接続する構造としてもよい。また、上記実施形態ではプリント基板３０を多層構造としたが、配線が比較的少なく回路パターンを小さく形成できる場合には単層のプリント基板やＦＰＣを採用してもよい。

実施形態に係る撮像モジュールに含まれているＦＰＣと光学ユニットとについて示した図である。 撮像モジュールに含まれている多層プリント基板について示した図である。 図１で示したＦＰＣに多層プリント基板を接続して、撮像モジュールを作製する前の配置関係を示した図である。 組付けられた撮像モジュールを示した図である。 テープキャリア方式で光学ユニットを載置した状態のＦＰＣを製造する例を示した図である。 フリップチップ実装を採用して製造した従来の撮像モジュールについて示した図である。

符号の説明

１ 撮像モジュール
１０ ＦＰＣ（第１の基板）
１０ＨＬ 開口
１１ 第１の接続用ランド部
１５ 撮像素子
１６ 受光面
２０ 光学ユニット
３０ 多層プリント基板（第２の基板）
３１ 第２の接続用ランド部
３５ 回路部品

Claims (6)

1. 撮像素子と、該撮像素子が固定される第１の基板と、前記撮像素子の受光面に撮影画像を結像させる光学ユニットと、回路部品が配置される第２の基板とを備え、
   前記第１の基板には開口が形成され、該開口を挟んで片面側に前記光学ユニットが固定され、他面側には前記撮像素子が固定されており、
   前記撮像素子が固定されている前記他面側には、前記撮像素子と導通している第１の接続用ランド部が形成され、
   前記第２の基板は前記撮像素子の下部に配設されており、該第２の基板の下面側には第２の接続用ランド部が形成され、
   前記第１の接続用ランド部と前記第２の接続用ランド部とが接続されていることを特徴とする撮像モジュール。
2. 前記第１の基板の両端部が前記撮像素子を間にして両側へ延在され、
   前記第１の基板の両端部を湾曲させることにより、前記第２の基板を両側から抱込む構造として、前記第１の接続用ランド部と前記第２の接続用ランド部とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 前記撮像素子と前記第２の基板との間に外部引出し用の接続ケーブルが介在していることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
4. 前記回路部品が第２の基板の端部に配置され、
   前記第１の基板に固定された前記撮像素子が、前記第２の基板上の前記回路部品が配置されていない領域に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
5. 前記第１の基板がフレキシブルプリント基板であり、前記第２の基板が多層プリント基板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像モジュール。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像モジュールを内蔵している携帯用電子機器。
   

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