JP2006310949A - カメラモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】 自動焦点機能を備えたカメラモジュールの実装作業を容易にし、実装基板との電気的接続の信頼性を向上させるカメラモジュールを提供する。
【解決手段】 基板10に、撮像素子12と、撮像光学系と、該撮像光学系をフォーカス位置に位置合わせする駆動部20とが搭載されたカメラモジュール30において、前記基板10の実装面に、前記駆動部20に電気的に接続される接続端子40が形成され、該基板に形成された接続端子40と前記駆動部とが、フレキシブル配線基板28を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明はカメラモジュールに関し、より詳細には自動焦点機能付きのカメラモジュールに関する。
CCDやCMOSといった撮像素子を搭載したカメラモジュールには種々の形態の製品がある(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。これらのカメラモジュールでは、固定焦点方式の製品の他に、自動焦点機能を備えた製品が提供されるようになってきた。
図9は自動焦点機能およびシャッター機能を備えたカメラモジュールの構成例を示す。このカメラモジュール5は、基板10上に搭載された撮像素子12と、撮像素子12の入射側に配置された自動焦点ユニット20とを備える。自動焦点ユニット20は撮像光学系と撮像光学系を光軸方向に微動させてフォーカス位置に位置合わせする駆動部を内蔵する。図示例のカメラモジュール5では基板10に支持ロッド22を立設し、取付部24を介して自動焦点ユニット20を撮像素子12の光軸上に支持する構成としている。
なお、自動焦点ユニット20で撮像光学系を光軸方向に進退動させて撮像光学系をフォーカス位置に位置調節する駆動部としては、電動モータを駆動源とするもの、圧電素子を駆動源にするもの等がある。
いずれの場合も、自動焦点機能およびシャッター機能付きのカメラモジュールでは、撮像光学系をフォーカス位置に位置合わせするための駆動部に通電する必要があり、従来は、図9に示すように、カメラモジュール5の外ケース25にフレキシブル配線基板6を取り付け、フレキシブル配線基板6と自動焦点ユニット20に内蔵されている駆動部とを電気的に接続し、カメラモジュール5から引き出されたフレキシブル配線基板6の他端をカメラモジュール5を実装している実装基板の通電用の接続端子に接続している。
特開2003−60177号公報 特開2004−147032号公報 特開2005−26561号公報
従来の自動焦点機能およびシャッター機能を備えたカメラモジュールにおいては、カメラモジュールにフレキシブル配線基板6を取り付け、実装基板に設けられた自動焦点ユニット20に通電するための接続端子とフレキシブル配線基板6とを電気的に接続する構成としているから、カメラモジュールを実装基板に実装する際には、実装基板にカメラモジュールを搭載する操作と、フレキシブル配線基板と実装基板の接続端子とを接合する操作が必要となり、カメラモジュールを実装基板に実装する操作が煩雑になるという問題があった。
フレキシブル配線基板と実装基板の接続端子とは、一般的に、はんだ付け、導電性ペーストあるいは導電性フィルムを用いて接続されているが、これらの接続方法は作業性が劣るという問題があり、また、これらの接続方法による場合は、フレキシブル配線基板と実装基板の接続端子との電気的接続の信頼性が必ずしも十分とはいえないという問題があった。
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、自動焦点機能を備えたカメラモジュールの実装作業を容易にし、実装基板との電気的接続の信頼性を向上させることができるカメラモジュールを提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、基板に、撮像素子と、撮像光学系と、該撮像光学系をフォーカス位置に位置合わせする駆動部とが搭載されたカメラモジュールにおいて、前記基板の実装面に、前記駆動部に電気的に接続される接続端子が形成され、該基板に形成された接続端子と前記駆動部とが、フレキシブル配線基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
また、前記撮像素子と前記撮像光学系と前記駆動部とが、前記基板に取り付けられたケース内に収納され、前記フレキシブル配線基板が、前記ケース内に配されていることにより、カメラモジュールを小型化することができ、カメラモジュールの実装操作を容易にすることができる。
また、前記撮像光学系と駆動部とが自動焦点ユニットとして形成され、該自動焦点ユニットに内蔵された前記駆動部と前記接続端子とがフレキシブル配線基板を介して電気的に接続されていることにより、さらにカメラモジュールの小型化を図ることができるとともに、自動焦点合わせによる撮影が容易に可能となる。
また、前記駆動部に加えてシャッターを開閉する開閉機構が搭載されるとともに、前記基板の実装面に、前記開閉機構に電気的に接続される接続端子が形成され、該接続端子と前記開閉機構とが、前記フレキシブル配線基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする。これによって、駆動部およびシャッターがフレキシブル配線基板を介して基板の接続端子に電気的に接続される。
また、前記基板の実装面に設けられた接続端子が、カメラモジュールが実装される実装基板に形成された前記接続端子に接続される接続電極と同一の平面配置に配置されていることにより、カメラモジュールを実装基板に位置合わせしてセットするだけで、駆動部等と実装基板との電気的接続をとることが可能となる。
また、前記フレキシブル配線基板は、前記基板に形成された端子接続孔に接続される縁部から前記端子接続孔に挿入される端子部が櫛歯状に延出して形成され、前記端子部が前記端子接続孔に挿入され、端子接続孔に充填された導電材を介してフレキシブル配線基板に形成された配線パターンと前記接続端子とが電気的に接続されていることを特徴とする。櫛歯状に延出した端子部を端子接続孔に挿入し、導電材を端子接続孔に充填することによってフレキシブル配線基板に形成された配線パターンと前記基板に形成された接続端子とを確実に電気的に接続することが可能となる。
本発明に係るカメラモジュールは、撮像素子や撮像光学系を搭載した基板の実装面に形成された接続端子と前記撮像光学系を駆動する駆動部とが、フレキシブル配線基板を介して電気的に接続された形態に形成されているから、前記カメラモジュールを実装基板に搭載して、実装基板に形成された前記駆動部と電気的に接続される接続電極とを電気的に接続する操作を容易に行うことができる。これによってカメラモジュールを搭載して電子部品を製造する製造作業の効率化を図ることができる。
(カメラモジュールの構成)
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
図1は、本発明に係るカメラモジュールの一実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態のカメラモジュール30における基板10、撮像素子12、自動焦点ユニット20等の構成は、図9に示した自動焦点機能およびシャッター機能を備えた従来のカメラモジュール5と同様である。
すなわち、基板10の一方の面上には、撮像素子12と撮像素子12の周囲にチップ部品13が搭載され、撮像素子12とチップ部品13を囲む配置に内ケース14が取り付けられている。内ケース14は箱形に形成され、撮像素子12の光軸上に開口孔14aが設けられ、開口孔14aの内面に赤外線カット用のフィルター15が封着されている。
基板10に内ケース14を気密に接着することにより、基板10上で撮像素子12およびチップ部品13が搭載された領域は外部から遮断された領域となる。このように撮像素子12が搭載された領域を外部から遮断することにより、撮像素子12が搭載されている領域内に外部から塵埃等が侵入することを防止し、組立工程あるいは組立工程後に、撮像素子12の受光面に異物が付着して製品不良となることを防止する。
内ケース14に封着された赤外線カット用のフィルター15の入射側には、自動焦点ユニット20が配置される。自動焦点ユニット20には撮像光学系と、撮像光学系を光軸方向に微動させてフォーカス位置に位置合わせする駆動部が内蔵されている。自動焦点ユニット20は取付部24と、基板10に立設された支持ロッド22を介して、撮像素子12の光軸と撮像光学系の光軸を一致させて基板10に支持される。自動焦点ユニット20に内蔵される駆動部としては、電動モータあるいは圧電素子を使用することができる。なお、本実施形態では撮像光学系と駆動部とを1ユニットとして一体的に組み込んだ構成としているが、撮像光学系と駆動部とを別体で組み合わせる構成とすることも可能である。
自動焦点ユニット20の入射側にはシャッター26が配置されている。シャッター26も自動焦点ユニット20と同様に取付部24に支持される。取付部24には自動焦点ユニット20に内蔵されている駆動部に通電するための配線と、シャッター26の開閉機構に通電するための配線が設けられ、取付部24の外ケース25に対向する側面にこれらの配線に接続される端子24aが形成されている。
外ケース25は、内ケース14、および内ケース14の外側に配置された自動焦点ユニット20およびシャッター26等を囲む配置に基板10に接着固定される。外ケース25のシャッター26に面する部位には入射孔25aが設けられている。
本実施形態のカメラモジュール30において特徴とする構成は、カメラモジュール30を構成する基板10自体に、カメラモジュール30を実装する実装基板に形成された自動焦点ユニット20の駆動部への通電用の接続端子と、シャッター26の開閉機構に通電するための接続端子を設け、フレキシブル配線基板28によりこれらの接続端子と前記駆動部および開閉機構とを電気的に接続する構成としたことにある。
本実施形態のカメラモジュール30では、外ケース25の内面に沿ってフレキシブル配線基板28を配置し、フレキシブル配線基板28により取付部24と基板10とを電気的に接続している。
図2に、フレキシブル配線基板28を取付部24と基板10に取り付けた状態を拡大して示す。
フレキシブル配線基板28は電気的絶縁性を有するベースフィルム28bの片面に配線パターン28aが形成されたものである。配線パターン28aの一端側は取付部24に形成された端子24aにはんだ付けあるいは導電性接着剤等を用いて接続され、配線パターン28aの他端側は、基板10に設けられた端子接続孔10a内に挿入され、基板10の裏面に設けられた接続端子40に電気的に接続される。端子接続孔10aに挿入されたフレキシブル配線基板28の端子部29と接続端子40との電気的接続は、端子接続孔10aに充填されたはんだあるいは導電性接着剤等の導電材11を介してなされる。
図3は、フレキシブル配線基板28の基板10への取付状態を、フレキシブル配線基板28の正面側から見た状態を示す。フレキシブル配線基板28の基板10に接続される側の縁部には、基板10に形成された端子接続孔10aの配置に合わせて、端子接続孔10aに挿入される細幅に形成された端子部29が櫛歯状に延出して形成されている。
各々の端子部29は、フレキシブル配線基板28の本体側から細幅に延出したベースフィルム28bの片面に配線パターン28aとなる導体層が被着して形成される。
フレキシブル配線基板28には4つの独立したパターンに配線パターン28aが形成されている。各々の配線パターン28aの一端には取付部24の端子24aに接合される配線部28cが形成され、配線部28cから端子部29に向けて配線パターン28aが延出する。4本の配線パターン28aは、自動焦点ユニット20に内蔵された駆動部に通電するための配線と、シャッター26の開閉機構に通電するための配線として使用される。
このような端子部29を備えたフレキシブル配線基板28を製造するには、ポリイミドフィルム等の可撓性を有するフィルムの片面に銅箔が被着された片面銅張り樹脂フィルムを用意し、フォトリソグラフィー法により、銅箔を配線パターン28aとなる部位を残すようにエッチングし(図4(a))、次いで、樹脂フィルム32にプレス抜き加工を施して、端子部29を含めフレキシブル配線基板28の外形形状を成形することにより、櫛歯状に端子部29が形成されたフレキシブル配線基板28が得られる(図4(b))。
図3に示すように、基板10のフレキシブル配線基板28の端子部29が挿入される端子接続孔10aの内面にはめっきが施され、端子接続孔10aの内面に導体層10bが形成されている。端子接続孔10aに挿入された端子部29は、端子接続孔10aに充填された導電材11により導体層10bと電気的に接続し、導体層10bと電気的に接続して形成されている基板10の裏面(実装面)に形成された接続端子40と電気的に接続する。導電材11は端子部29を端子接続孔10aに固定して支持する作用もなす。
図5に、カメラモジュール30の底面図を示す。基板10の裏面には、実装基板に接続される複数の接続端子40A、40Bが形成されている。接続端子40Aは、フレキシブル配線基板28を介して自動焦点ユニット20に内蔵された駆動部およびシャッター26の開閉機構に電気的に接続されるものであり、接続端子40Bは、基板10に搭載されている撮像素子12等と電気的に接続されるものである。
基板10に形成された4つの端子接続孔10aと接続端子40Aとは、各々接続パターン41を介して電気的に接続されている。
図5では、基板10に取り付けられる外ケース25の平面配置をあわせて示している。外ケース25は平面形状が円形に形成され、外ケース25の中央部に入射孔25aが形成されている。
本実施形態で使用している、端子接続孔10aや接続端子40、接続パターン41等を備える基板10は、従来の配線基板の製造方法を利用して簡単に製造することができる。たとえば、端子接続孔10aは、従来の配線基板の製造方法において基板の両面に形成される配線パターンを電気的に接続するスルーホールを形成する方法とまったく同様に形成することができる。すなわち、基板10にドリル加工を施して、フレキシブル配線基板28に形成された端子部29が挿入できる貫通孔を形成し、めっきにより貫通孔の内壁面に導体層を形成すればよい。
また、基板の表面に被着形成されている銅箔をエッチングすることによって所定形状および所定配置に接続端子40および接続パターン41を形成することができる。接続端子40および接続パターン41を形成した後、外部に露出する部位を残して、基板10の表面をソルダーレジスト等の保護膜で被覆することも従来の配線基板の製造方法と同様である。
(カメラモジュールの組立方法)
本実施形態のカメラモジュール30を組み立てるには、まず、基板10上に撮像素子12およびチップ部品13を搭載し、赤外線カット用のフィルター15が封着された内ケース14を、撮像素子12およびチップ部品13を密封するようにして基板10に接着する。
次に、自動焦点ユニット20とシャッター26を基板10に取り付ける。本実施形態では、自動焦点ユニット20、シャッター26、取付部24および支持ロッド22をあらかじめ組み合わせて構成したユニットを基板10に取り付けて組み立てる。フレキシブル配線基板28については、このユニットを組み立てる際に、取付部24の端子24aに配線部28cを位置合わせし、はんだ付けあるいは導電性接着剤、異方導電性フィルム等を用いて、端子24aと配線部28cとを電気的に接続して取付部24に接合しておく。
そして、自動焦点ユニット20のユニットを基板10に取り付ける際に、フレキシブル配線基板28の端子部29を基板10の端子接続孔10aに挿入する。端子接続孔10aには、導電材11として導体ペーストをあらかじめ充填しておくか、端子接続孔10aに端子部29を挿入した後に、導体ペースト等の導電材11を端子接続孔10aに充填する。
自動焦点ユニット20のユニットを基板10にセットした後、基板10に外ケース25を接合する。
本実施形態においては、外ケース25を基板10に接合する接着剤として熱硬化型の接着剤を使用し、加熱キュア工程によって外ケース25を基板10に接着固定する際に、端子接続孔10aに充填された導電材11を熱硬化させ、基板10にフレキシブル配線基板28の端子部29を接合させるようにする。このように、フレキシブル配線基板28を基板10に接合する操作と、外ケース25を基板10に接合する操作を一回の加熱キュア工程で行うようにすることで、フレキシブル配線基板28を備えたカメラモジュール30の組立作業を効率的に行うことが可能になる。
(カメラモジュールの実装方法)
図6は、カメラモジュール30を実装基板50に実装した状態を示す。実装基板50には、カメラモジュール30の基板10の裏面(実装面)における接続端子40A、40Bの平面配置に一致する配置に、接続電極52A、52Bが設けられている。接続電極52Aは、カメラモジュール30の自動焦点ユニット20に内蔵された駆動部とシャッター26の開閉機構に通電するための電極、接続電極52Bは、基板10に搭載された撮像素子12等と電気的に接続するための電極である。
本実施形態のカメラモジュール30では、モジュール内に組み込んだフレキシブル配線基板28によって、自動焦点ユニット20に内蔵されている撮像光学系をフォーカスさせるための駆動部と、シャッター26を開閉するための開閉機構とが、基板10の裏面に形成された接続端子40Aとが電気的に接続された状態にあるから、実装基板50に形成された接続電極52A、52Bとカメラモジュール30に形成された接続端子40A、40Bとを位置合わせして電気的に接続することによって、実装基板50とカメラモジュール30に内蔵されている自動焦点ユニット20およびシャッター26が自動的に電気的に接続された状態になる。
カメラモジュール30は単品形態に形成されているから、実装基板50の接続電極52A、52Bにはんだペーストを印刷し、実装基板50にカメラモジュール30を位置合わせしてセットし、はんだリフローすることによってカメラモジュール30が実装される。このように、本実施形態のカメラモジュール30の実装基板50への実装操作は従来の固定焦点式のカメラモジュールとまったく同様の操作によるものであり、カメラモジュールを実装基板に搭載した後、フレキシブル配線基板と実装基板との間ではんだ付けするといった煩雑な作業が不要になり、カメラモジュール30を実装する際の作業性がきわめて改善される。
また、本実施形態のカメラモジュール30によれば、モジュール内にフレキシブル配線基板28を組み込んだことによって、自動焦点機能を備えたカメラモジュールの小型化を図ることが可能になる。カメラモジュールを小型化できることは、きわめて狭小領域にカメラモジュールを組み込むことを可能とし、電子装置の小型化に有効に寄与する。
また、上記実施形態のカメラモジュール30は、基板10に端子接続孔10aを設け、端子接続孔10aにフレキシブル配線基板28の端子部29を挿入して基板10とフレキシブル配線基板28とを接続する形態とすることによって、フレキシブル配線基板28と基板10との電気的接続の信頼性、耐久性を高めるとともに、フレキシブル配線基板28と基板10とを接合する操作を容易にしている。
なお、自動焦点ユニット20と基板10とを接続するフレキシブル配線基板28の配置形態は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。
図7は、フレキシブル配線基板28の基板10に接続される他端側を基板10の表面に沿って折曲させ、配線パターン28aの他端を、基板10の表面に形成した接続パッド10cに接合した例である。接続パッド10cは、基板10の裏面に形成された接続端子40Aと、貫通孔の内壁面に設けたに導体層10bを介して電気的に接続する。
図8は、フレキシブル配線基板28を外ケース25の外側面に沿って配置し、外ケース25の外側に形成した基板10の端子接続孔10aにフレキシブル配線基板28の端子部29を挿入して、基板10とフレキシブル配線基板28を接続した例である。端子接続孔10aにはんだ等の導電材11を充填して、端子部29を端子接続孔10a内に保持し、導電材11を介してフレキシブル配線基板28と基板10の裏面に形成された接続端子40Aとを電気的に接続した構成は上述した実施形態と同様である。
本実施形態においては、外ケース25にフレキシブル配線基板28を挿通させる挿通孔を設け、挿通孔からフレキシブル配線基板28を延出させた。外ケース25の外側にフレキシブル配線基板28を配置する構成とした場合は、フレキシブル配線基板28と基板10との接続部の状態を外部から視認して確認できるという利点がある。また、カメラモジュールの自動焦点ユニット20の配置、形態等によってはフレキシブル配線基板28をモジュールの外側に配置する方法による方が、モジュールの構成が容易になり、組立作業が容易になる場合がある。
上述した実施形態において、フレキシブル配線基板28は自動焦点ユニット20に内蔵された駆動部およびシャッター26の開閉機構と基板10とを電気的に接続するものとして作成したが、製品によってシャッターの開閉機構を別途設ける場合にはフレキシブル配線基板28にシャッターの開閉機構に通電する配線パターンを設ける必要はない。また、自動焦点機構の他にさらに他の制御系等の機構を内蔵している場合には、より多数本の配線パターン28aを形成することも可能である。
本発明に係るカメラモジュールの一実施形態の構成を示す断面図である。 フレキシブル配線基板と基板との接続部分を拡大して示す断面図である。 フレキシブル配線基板と基板との接続部分をフレキシブル配線基板の正面方向から見た状態を示す説明図である。 フレキシブル配線基板の製造方法を示す説明図である。 カメラモジュールの基板を底面方向から見た状態を示す説明図である。 カメラモジュールを実装基板に実装した状態を示す断面図である。 カメラモジュールの他の実施形態を示す断面図である。 カメラモジュールのさらに他の実施形態を示す断面図である。 カメラモジュールの従来の構成を示す断面図である。
符号の説明
10 基板
10a 端子接続孔
10b 導体層
10c 接続パッド
11 導電材
12 撮像素子
13 チップ部品
14 内ケース
15 赤外線カット用のフィルター
20 自動焦点ユニット
24 取付部
24a 端子
25 外ケース
26 シャッター
28 フレキシブル配線基板
28a 配線パターン
28b ベースフィルム
28c 配線部
29 端子部
30 カメラモジュール
40、40A、40B 接続端子
41 接続パターン
50 実装基板
52A、52B 接続電極

Claims (6)

  1. 基板に、撮像素子と、撮像光学系と、該撮像光学系をフォーカス位置に位置合わせする駆動部とが搭載されたカメラモジュールにおいて、
    前記基板の実装面に、前記駆動部に電気的に接続される接続端子が形成され、
    該基板に形成された接続端子と前記駆動部とが、フレキシブル配線基板を介して電気的に接続されていることを特徴とするカメラモジュール。
  2. 前記撮像素子と前記撮像光学系と前記駆動部とが、前記基板に取り付けられたケース内に収納され、
    前記フレキシブル配線基板が、前記ケース内に配されていることを特徴とする請求項1記載のカメラモジュール。
  3. 前記撮像光学系と駆動部とが自動焦点ユニットとして形成され、
    該自動焦点ユニットに内蔵された前記駆動部と前記接続端子とがフレキシブル配線基板を介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または2記載のカメラモジュール。
  4. 前記駆動部に加えてシャッターを開閉する開閉機構が搭載されるとともに、前記基板の実装面に、前記開閉機構に電気的に接続される接続端子が形成され、
    該接続端子と前記開閉機構とが、前記フレキシブル配線基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載のカメラモジュール。
  5. 前記基板の実装面に設けられた接続端子が、カメラモジュールが実装される実装基板に形成された前記接続端子に接続される接続電極と同一の平面配置に配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のカメラモジュール。
  6. 前記フレキシブル配線基板は、前記基板に形成された端子接続孔に接続される縁部から前記端子接続孔に挿入される端子部が櫛歯状に延出して形成され、
    前記端子部が前記端子接続孔に挿入され、端子接続孔に充填された導電材を介してフレキシブル配線基板に形成された配線パターンと前記接続端子とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載のカメラモジュール。
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