JP2006211432A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 封止用接着剤の侵入による不具合の発生を防止するとともに、衝撃が加わってもセンサ収容空間の気密性が損なわれることがないカメラモジュールを提供することを課題とする。
【解決手段】 レンズユニット２とその下方に設けられた撮像素子部３とから成るカメラモジュール１であって、撮像素子部３はその内部にＣＭＯＳセンサ５を密閉可能に収容するセンサ収容空間３３を備えている。このセンサ収容空間３３は、ベース３１と、ＩＲカットフィルタ４と、撮像素子を搭載した基板６により規定されており、該基板６に封止用の半田３２２により封止可能な脱気口３２が形成されている。この脱気口３２には、金メッキスルーホールなどの脱気口部材３２１が設けられており、半田との接合を確実にしている。
【選択図】 図１

Description

本発明はカメラモジュールに関し、特に携帯電話機等の電子機器に搭載される比較的小型のカメラモジュールに関する。

携帯電話機等の電子機器に搭載される比較的小型のカメラモジュールには、その撮像素子としてＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサが使用されている。これら撮像素子の表面に微細な塵埃や水滴等が付着すると、撮像素子の解像力が大幅に損なわれる。そこで、製造時において撮像素子の表面に塵埃等が付着しないようなカメラモジュールの構造やその製造方法が考案されてきた。

図３は、このような従来のカメラモジュール１１の断面図を示している。このカメラモジュール１１は、レンズユニット１２と、レンズユニット１２の下側に設けられた撮像素子部１３とから成る。

レンズユニット１２は、レンズ１２３とレンズ１２４を内部に収容したバレル１２１と、このバレル１２１を支持するレンズホルダ１２２とを備えている。レンズホルダ１２２を回動すると、バレル１２１が光軸方向に移動してフォーカス調整が行えるように構成されている。

撮像素子部１３は、上面に開口１３１ａが形成されたベース１３１と、ベース１３１の上面に開口１３１ａを覆うように設けられたＩＲカットフィルタ１４と、ベース１３１の下側に設けられた基板１６と、基板１６の上面に実装されたＣＭＯＳセンサ（撮像素子）１５とから構成されている。

ベース１３１の内部には、ベース１３１とＩＲカットフィルタ１４と基板１６とで規定されたＣＭＯＳセンサ１５を収容するセンサ収容空間１３３が設けられている。また、ベース１３１の上部には、このセンサ収容空間１３３と連通する脱気口１３２が貫通して設けられている。図４は、このベース１３１の上部を示す斜視図であり、外部に開口した脱気口１３２が示されている。

このカメラモジュールの撮像素子部１３の製造は、ＣＭＯＳセンサ１５を実装した基板１６にＩＲカットフィルタ１４を接着したベース１３１に熱硬化性接着剤を介して接着する。この熱硬化性接着剤としては、たとえばエポキシ樹脂などが用いられる。この際、センサ収容空間１３３内の空気は熱硬化性接着剤を硬化させる際の熱により膨張するが、この膨張した空気は脱気口１３２から排気することができる。この脱気口１３２は、接着剤の硬化が完了した後、シリンジにより封止材である封止用接着剤を注入して封鎖される。この封止用接着剤としては、センサ収容空間に光が入らないように、遮光性のものが用いられる。

このように脱気口１３２は、センサ収容空間１３３内の膨張空気による圧力を低減するために設けられている。脱気口１３２を設けないと膨張空気により、ベース１３１が浮き光軸ズレが発生する。またベース１３１と基板１６の接着面境界にピンホールができＣＭＯＳセンサ１５を気密できず、塵埃と水滴等で解像力が大幅に低下する。このような脱気口を設けたものとしては下記特許文献に示されているようなカメラモジュールが存在する。

特開２００１−１８８１５５号公報

上記のカメラモジュール１１は、ベース１３１が６×６ｍｍ程度の小さいものなので、脱気口１３２も非常に小さな穴である（例えば、直径０．４ｍｍ程度）。そのため、脱気口１３２に封止用接着剤を封止に適切な量だけ注入することが難しく、シリンジの操作を誤るなどして封止用接着剤を多量に注入すると、脱気口１３２から侵入した封止用接着剤がセンサ収容空間１３３内へ侵入してしまう場合があった。この場合、脱気口１３２がベース１３１の上面側に設けられているため、封止用接着剤の注入作業においては封止用接着剤の流入方向に対してＣＭＳセンサ１５の表面が対向した状態になっている。このため、封止用接着剤がセンサ収容空間１３３内に侵入した場合には、ＣＭＯＳセンサ１５の表面に付着して、不具合が生じるという問題があった。

また、封止用接着剤の量は極めて少量であるため、カメラモジュールに衝撃が加わると封止用接着剤が脱落し、センサ収容空間１３３の気密性を維持できないという問題点もあった。

本発明はこれらの問題に鑑みなされたもので、封止用接着剤の侵入による不具合の発生を防止するとともに、衝撃が加わってもセンサ収容空間の気密性が損なわれることがないカメラモジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るカメラモジュールは、レンズユニットと該レンズユニットの下方に設けられた撮像素子部とから成るカメラモジュールであって、前記撮像素子部は、その内部に撮像素子を密閉可能に収容する収容空間を備え、該収容空間を規定する前記撮像素子部の下部に封止材により封止可能な脱気口を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、収容空間を規定する撮像素子部の下部に封止材により封止可能な脱気口を設けたことにより、封止材の流入方向に対して撮像素子の表面が対向しておらず、封止材が誤って収容空間内に流入しても、該封止材が撮像素子に到達しにくい。

また、本発明に係るカメラモジュールでは、前記撮像素子部が、前記レンズユニットが搭載されるベースと、該ベースの下側に設けられた前記撮像素子を搭載した基板と、前記ベースの開口部に設けられたＩＲカットフィルタとから構成され、前記収容空間が前記ベースと前記基板と前記ＩＲカットフィルタとにより規定され、前記撮像素子部の下部に前記基板が設けられ、前記脱気口は、前記基板に前記撮像素子を回避して形成されることが好ましい。このように基板に脱気口を形成することにより、上述した効果を簡単に実現できる。

また、本発明に係るカメラモジュールでは、好ましくは、前記封止材として半田が用いられる。このように脱気口を封止する封止材を半田とすることにより、カメラモジュールに衝撃が加わっても脱落しにくくなり、封止材の脱落により収容空間の気密性が損なわれることを防止できる。また、封止用接着剤では接着剤の硬化時間が必要となるため工程時間が長くなるが、半田の場合にはこのような工程時間のロスを回避することができる。さらに、遮光性の封止用接着剤を使用する場合に比べ、封止用半田を用いることにより材料コストを下げることができる。

さらに、本発明に係るカメラモジュールでは、前記脱気口は、前記半田との接合を確保するための脱気口部材を備えることが好ましい。これにより、半田による封止をより確実に行うことができる。この脱気口部材は、金属メッキスルーホールや基板裏面に形成した金属ランドから形成することができる。

上述した本発明の目的、構成および効果は、図面に基づいて行う以下の好適実施形態の説明からより明らかとなるであろう。

本発明に係るカメラモジュールは、脱気口がベース上面側ではなく基板側に設けられているため、封止作業時において半田の流入方向に対しＣＭＯＳセンサなどの撮像素子の表面が対向していない。このため、万一、封止用半田の一部がセンサ収容空間内に侵入した場合にでも撮像素子の表面に到達することが防止される。

また、封止材として半田を使用しているため、カメラモジュールに衝撃が加えられた場合でも、封止用接着剤（樹脂）のように脱落することがなく、センサ収容空間の気密性を高く維持することができる。

さらに、封止用接着剤では接着剤の硬化時間が必要となるため工程時間が長くなるが、封止用半田の場合にはこのような工程時間のロスを回避することができる。

さらに、封止用接着剤の場合には遮光性を有するものを使用しなければならないが、このような接着剤に比べ、半田の材料費は非常に安価であり、製造コストの低減を図ることができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明に係る実施形態のカメラモジュールについて詳細に説明する。

図１は、本実施形態のカメラモジュール１の断面図である。このカメラモジュール１は、レンズユニット２と、レンズユニット２の下方に設けられた撮像素子部３とから構成されている。

レンズユニット２は、レンズ２３とレンズ２４を内部に収容したバレル２１と、このバレル２１を回動可能に支持するレンズホルダ２２を備えている。レンズホルダ２２を回動すると、バレル２１が光軸方向に移動してフォーカス調整が行えるように構成されている。なお、このレンズ２３とレンズ２４はカメラモジュールの光学系の一例にすぎず、他の光学系を備えたものであってもよい。

撮像素子部３は、上面に開口３１ａが形成されたベース３１と、ベース３１の上面に開口３１ａを覆うように設けられたＩＲカットフィルタ４と、ベース３１の下側に設けられた基板６と、基板６の上面に実装されたＣＭＯＳセンサ５とから構成されている。

ベース３１の内部には、ベース３１とＩＲカットフィルタ４と基板６とで規定されたＣＭＯＳセンサ５を収容するセンサ収容空間３３が形成される。

基板６には、センサ収容空間３３と連通する脱気口３２が基板６を貫通して設けられている。この脱気口３２は、基板６のＣＭＯＳセンサ５を回避した位置（４つの角部のうちの１つの角部近傍）に設けられている。図２は、この基板６の裏面を示す斜視図であり、開口した脱気口３２が示されている。

この脱気口３２は、脱気口部材３２１と封止材である半田３２２を有している。脱気口部材３２１は、半田３２２との接合を確実にするためのもので、金などの金属メッキスルーホールや金属メッキビアホールまたは基板６の裏面に形成したランドなどから構成することができる。なお、この脱気口部材３２１の穴の直径は、０．４ｍｍ程度の大きさである。

次に、カメラモジュール１の製造方法について説明する。撮像素子部３の製造は、ＣＭＯＳセンサ５を実装した基板６にＩＲカットフィルタ４をエポキシ樹脂などの熱硬化性接着剤により接着したベース３１を同様にエポキシ樹脂などの熱硬化性接着剤により接着する。この際、センサ収容空間３３内の空気は熱硬化性接着剤を硬化させる際の熱により膨張するが、この膨張空気は脱気口３２から排気することができる。

センサ収容空間３３内の空気が冷却した後、脱気口部材３２１の穴を封止用の半田３２２により半田付けする。この際、使用する半田の量と半田付け温度を管理することにより、脱気口部材３２１の穴内への半田３２２の侵入範囲を規制することができる。また、半田３２２の量が予め定めた量よりも多い場合であっても、脱気口部材３２１がスルーホールとして形成されている場合には、半田は脱気口部材３２１のセンサ収容空間３３側の部分においてその表面張力によって留まり、冷却し凝固するため、ＣＭＯＳセンサ５に到達することができない。このため、封止用の半田がＣＭＯＳセンサ５の表面に付着することが防止される。

さらに、この半田付け作業は基板６の裏面に対して行われるため、撮像素子部３全体を裏返した状態で行われる。この状態ではＣＭＯＳセンサ５の表面は下方を向いた状態になっている。このため、半田の流入方向に対してCMOSセンサ５の表面が対向しておらず、万一、半田の一部がセンサ収容空間３３内に侵入した場合にでもＣＭＯＳセンサ５の表面に到達することが防止される。

レンズユニット２の製造は、バレル２１内へレンズ２３とレンズ２４を組み付け、このバレル２１をレンズホルダ２２に装着する。

最後に撮像素子部３のベース３１の上面にレンズユニット２を接着してカメラモジュール１が完成する。

次に、カメラモジュール１の基板６の下面に接続用の異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を備えたプリント基板（図示せず）を加熱及び圧着によるＡＣＦ接合する場合について説明する。最初に、ＣＭＯＳセンサ５を実装した基板６にＩＲカットフィルタ４を熱硬化性接着剤により接着したベース３１を熱硬化性接着剤により接着する。そして、センサ収容空間３３内の空気が冷却した後、脱気口部材３２１の穴を封止用の半田３２２により半田付けする。この撮像素子部３の基板６の下面にＡＣＦを備えたプリント基板を配置し加熱及び圧着によるＡＣＦ接合を行う。この熱によってもセンサ収容空間３３内の空気が熱膨張するが、熱硬化性接着剤の硬化の際にセンサ収容空間３３内の空気を脱気してあるので、ベース３１とＩＲカットフィルタやベース３１と基板６との接着部分の強度は、そのような熱膨張に耐えられるものとなっている。最後に、撮像素子部３のベース３１の上面にレンズユニット２を接着してカメラモジュール１が完成する。なお、レンズユニット２を撮像素子部３に接着した後、プリント基板を基板６にＡＦＣ接合しても良い。

本発明の他の実施形態として、従来のカメラモジュールと同様に封止用接着剤を用いて基板６の脱気口３２を封止することも可能である。この実施形態でも、封止用接着剤の流入方向に対してCMOSセンサの表面が対向しておらず、当該接着剤がＣＭＯＳセンサ５の表面に到達しにくいという効果がある。なお、この実施形態においては、脱気口部材３２１は不要になる。

本発明に係る実施形態のカメラモジュール１の断面図である。 図１に示すカメラモジュール１のベース３１と基板６の裏面を示す斜視図である。 従来のカメラモジュール１１の断面図である。 図３に示すカメラモジュール１１のベース１３１の上部を示す斜視図である。

符号の説明

１、１１ カメラモジュール
２、１２ レンズユニット
３、１３ 撮像素子部
４、１４ ＩＲカットフィルタ
５、１５ ＣＭＯＳセンサ
６、１６ 基板
２１、１２１ バレル
２２、１２２ レンズホルダ
２３、１２３ レンズ
２４、１２４ レンズ
３１、１３１ ベース
３１ａ、１３１ａ 開口
３２、１３２ 脱気口
３２１ 脱気口部材
３２２ 半田
３３、１３３ センサ収容空間

Claims (4)

1. レンズユニットと該レンズユニットの下方に設けられた撮像素子部とから成るカメラモジュールであって、前記撮像素子部は、その内部に撮像素子を密閉可能に収容する収容空間を有し、該収容空間を規定する前記撮像素子部の下部に封止材により封止可能な脱気口を設けたことを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記撮像素子部は、前記レンズユニットを支持するベースと、該ベースの下側に設けられた前記撮像素子を搭載した基板と、前記ベースの開口部に設けられたＩＲカットフィルタとを有し、前記収容空間は、前記ベースと前記基板と前記ＩＲカットフィルタとにより規定されており、前記撮像素子部の下部に前記基板が設けられ、前記脱気口は、前記基板に前記撮像素子を回避して形成されている請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記封止材は半田である請求項１または２に記載のカメラモジュール。
4. 前記脱気口は、前記半田との接合を確保するための脱気口部材を備える請求項２または３に記載のカメラモジュール。
   

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