JP2008091587A - Optical apparatus module - Google Patents
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Abstract
Description
CCD等の光学素子を搭載した基板をフレキシブル基板にて外部に連絡する光学機器モジュールに関する。 The present invention relates to an optical device module that communicates a substrate mounted with an optical element such as a CCD to the outside through a flexible substrate.
CCDやCMOSなどの撮像系の光学素子を搭載した光学機器モジュールは、光学素子およびレンズを収納した筐体が基板に設けられている。光学素子であるCCDやCMOSは光および電気信号の相互変換を可能にする光学的部分が形成されている。筐体は、光学素子の光学的部分に対応する位置にレンズを保持する。また、筐体は光学素子を囲むようにとりつけられ、これによって、光学素子の光学的部分に入射する不要な光をカットすることができる。 In an optical device module equipped with an optical element of an imaging system such as a CCD or CMOS, a housing that houses the optical element and a lens is provided on a substrate. An optical part that enables mutual conversion of light and electrical signals is formed in CCDs and CMOSs that are optical elements. The housing holds the lens at a position corresponding to the optical part of the optical element. Further, the casing is attached so as to surround the optical element, whereby unnecessary light incident on the optical portion of the optical element can be cut.
前記の光学素子は、基板に搭載され、基板に設けられた配線パターンによって外部に電気信号として伝達する構成となっている。光学機器モジュールをたとえば、携帯電話のカメラ機能として採用する場合には、小型化を図る観点から、光学素子が搭載された基板から外部へ電気信号を伝達するのにフレキシブル基板を用いている。そして、光学素子を搭載されるのはリジッドな(rigid=硬質)基板、たとえばガラスエボキシ基板が用いられている。そして、リジッド基板とフレキシブル基板の接続方法としては、図4の従来例1の図面に示すように、両面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板の両面をリジッド基板で挟み込み、リジッド基板の配線パターンとフレキシブル基板の配線パターンとをスルーホールにて接続する方法(特許文献1)や、図5の従来例2に示すように、リジッド基板の端部にフレキシブル基板の導体パターンを圧着する方法などによって、配線パターン同士を接続している。 The optical element is mounted on a substrate and is transmitted to the outside as an electrical signal by a wiring pattern provided on the substrate. When the optical device module is employed as, for example, a camera function of a mobile phone, a flexible substrate is used to transmit an electrical signal from the substrate on which the optical element is mounted to the outside from the viewpoint of miniaturization. The optical element is mounted using a rigid (rigid = hard) substrate, for example, a glass epoxy substrate. And, as shown in the drawing of Conventional Example 1 in FIG. 4, the rigid board and the flexible board are connected by sandwiching both sides of the flexible board having the wiring pattern formed on both sides with the rigid board. By a method of connecting a wiring pattern of a flexible substrate with a through hole (Patent Document 1) or a method of crimping a conductor pattern of a flexible substrate to an end of a rigid substrate as shown in Conventional Example 2 in FIG. The wiring patterns are connected to each other.
携帯電話用カメラのための光学機器モジュールでは、より小型化が求められている。この小型化の観点では、光学素子を搭載する基板としてリジッド基板を用いると厚さの観点で不利なものとなっている。なぜならば、リジッド基板は厚さ500μm以上の厚さがあるからである。 Optical device modules for mobile phone cameras are required to be smaller. From the viewpoint of miniaturization, using a rigid substrate as the substrate on which the optical element is mounted is disadvantageous in terms of thickness. This is because the rigid substrate has a thickness of 500 μm or more.
しかしながら、光学機器モジュールでは、レンズ機構と光学素子の距離が変動すると焦点が合わなくなってしまうため、レンズ機構と光学素子の距離は一定である必要がある。 However, in the optical device module, when the distance between the lens mechanism and the optical element is changed, the focus is lost. Therefore, the distance between the lens mechanism and the optical element needs to be constant.
そのため、光学素子をフレキシブル基板に直接搭載すると、フレキシブル基板は50μm程度と厚さが薄いため、フレキシブル基板がたわんでしまう場合があり、焦点距離が変動してしまうおそれがある。 For this reason, when the optical element is directly mounted on the flexible substrate, the flexible substrate is thin with a thickness of about 50 μm, so the flexible substrate may bend and the focal length may be changed.
そこで、フレキシブル基板を多層にして、強度を補強することも考えられるが、レジスト層、カバーレイによって表面が被覆されているフレキシブル基板は、それら同士を接着することで工程が煩雑なものとなる。 Therefore, it is conceivable to reinforce the strength by making the flexible substrate multi-layered, but the steps of the flexible substrate whose surfaces are covered with a resist layer and a coverlay are complicated by bonding them together.
そこで、本発明は、光学機器モジュールにおいて、より簡易な構造で小型化を図ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the size of an optical device module with a simpler structure.
前記の目的を達成するために、本発明に係る光学機器モジュールは、光学素子と結合するための端子を有してこの端子と結合する両面に配線パターンを備えるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の光学素子搭載面に形成する第1レジスト層と、前記フレキシブル基板の光学素子反搭載面に施されるカバーレイ層と、前記カバーレイ層の外側に補強のために貼付される接着シートと、前記接着シートの外側に遮光用に施される第2レジスト層とからなる。 In order to achieve the above object, an optical device module according to the present invention includes a flexible substrate having a terminal for coupling to an optical element and having a wiring pattern on both surfaces coupled to the terminal, and the optical of the flexible substrate. A first resist layer formed on the element mounting surface; a coverlay layer applied to the optical element opposite mounting surface of the flexible substrate; an adhesive sheet affixed to the outside of the coverlay layer; and the adhesive A second resist layer is provided on the outside of the sheet for light shielding.
また、配線パターン、フレキシブル基板、第1レジスト層、カバーレイ層、接着シート及び第2レジスト層を積層する光学素子搭載領域と、前記配線パターン、前記フレキシブル基板及び前記カバーレイ層のみを延長させて電気信号を外部に伝達させるケーブル領域とを備えてもよい。 Also, the optical element mounting area where the wiring pattern, flexible substrate, first resist layer, cover lay layer, adhesive sheet and second resist layer are laminated, and only the wiring pattern, flexible substrate and cover lay layer are extended. A cable region for transmitting an electrical signal to the outside.
本発明に係る光学機器モジュールは、光学素子と結合するための端子を有してこの端子と結合する両面に配線パターンを備えるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の光学素子搭載面に形成する第1レジスト層と、前記フレキシブル基板の光学素子反搭載面に施されるカバーレイ層と、前記カバーレイ層の外側に補強のために貼付される接着シートと、前記接着シートの外側に遮光用に施される第2レジスト層とから構成されることで、簡易な構造で小型の光学機器モジュールを製造することができ、かつフレキシブル基板のたわみによる焦点距離の変動も未然に防ぐことができる。 An optical device module according to the present invention includes a flexible substrate having a terminal for coupling to an optical element and having a wiring pattern on both surfaces coupled to the terminal, and a first resist formed on the optical element mounting surface of the flexible substrate. A layer, a coverlay layer applied to the optical element non-mounting surface of the flexible substrate, an adhesive sheet attached to the outside of the coverlay layer for reinforcement, and an outer side of the adhesive sheet for light shielding By forming the second resist layer, it is possible to manufacture a small optical device module with a simple structure, and it is possible to prevent the focal length from fluctuating due to the deflection of the flexible substrate.
また、配線パターン、フレキシブル基板、第1レジスト層、カバーレイ層、接着シート及び第2レジスト層を積層する光学素子搭載領域と、前記配線パターン、前記フレキシブル基板及び前記カバーレイ層のみを延長させて電気信号を外部に伝達させるケーブル領域とを備えることで、可撓性のあるケーブルを備えかつ簡易で小型の光学機器モジュールを提供することができる。 Also, the optical element mounting area where the wiring pattern, flexible substrate, first resist layer, cover lay layer, adhesive sheet and second resist layer are laminated, and only the wiring pattern, flexible substrate and cover lay layer are extended. By providing the cable region for transmitting an electric signal to the outside, it is possible to provide a simple and small-sized optical instrument module that includes a flexible cable.
さらに、光学素子がCCD撮像素子またはCMOS撮像素子とすることで、携帯電話用カメラの撮像素子として活用が可能である。 Furthermore, when the optical element is a CCD image sensor or a CMOS image sensor, it can be used as an image sensor for a mobile phone camera.
次に、光学素子に設ける電極と配線パターンに結合する端子とを介して光学素子と配線パターンが結合されることで任意の光学素子を結合できる。 Next, any optical element can be coupled by coupling the optical element and the wiring pattern via an electrode provided on the optical element and a terminal coupled to the wiring pattern.
続いて、電極と端子の間に異方性導電材料が介在させることで、対向する電極部分の永久接着と、電極間の導電と、電極パターン間の絶縁が同時に形成する効果を有する。 Subsequently, an anisotropic conductive material is interposed between the electrode and the terminal, so that permanent adhesion between the opposing electrode portions, conduction between the electrodes, and insulation between the electrode patterns are simultaneously formed.
この異方性導電材料が光学素子近傍を被覆しないことで、光学素子の受光不良を未然にふせぐことができる。 Since this anisotropic conductive material does not cover the vicinity of the optical element, it is possible to prevent light reception failure of the optical element.
一方、電極と端子の間に金属が介在することで、材料コストの削減や伝導性の向上が望める。 On the other hand, by interposing a metal between the electrode and the terminal, it is possible to reduce the material cost and improve the conductivity.
他方、電極と端子との間の電気的接合部がアンダーフィル材によって封止されることで、光学素子と光学機器モジュールとの接続信頼性を向上させることができる。 On the other hand, since the electrical joint between the electrode and the terminal is sealed with the underfill material, the connection reliability between the optical element and the optical device module can be improved.
加えて、光学素子搭載領域に光学素子を内包する筐体が搭載されてもよい。光学素子の固定が容易になるとともに部品の保護が図れる。また、この筐体は光が不透過または透過しにくい素材から構成されてもよい。不要な光の入射を防ぐことが可能となる。さらに、この筐体は光学素子に加えてレンズが搭載されてもよい。レンズと光学素子の位置関係を容易に固定できる。 In addition, a housing that contains the optical element may be mounted in the optical element mounting region. The optical element can be easily fixed and the components can be protected. In addition, the housing may be made of a material that does not transmit or transmit light. It becomes possible to prevent incidence of unnecessary light. Further, this housing may be mounted with a lens in addition to the optical element. The positional relationship between the lens and the optical element can be easily fixed.
以下図1乃至3を用いて本発明に係る光学機器モジュールのついて詳細に説明する。図1は、本発明に係る光学機器モジュールの(a)端子部の縦断面図、(b)積層部の縦断面図、(c)筐体を含むモジュール全体の縦断面図である。図2は、本発明に係る光学機器モジュールの光学素子の縦断面図である。図3は、本発明に係る光学機器モジュールの正面図である。 Hereinafter, the optical device module according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1A is a longitudinal sectional view of a terminal portion of an optical device module according to the present invention, FIG. 1B is a longitudinal sectional view of a laminated portion, and FIG. 1C is a longitudinal sectional view of the entire module including a housing. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an optical element of the optical device module according to the present invention. FIG. 3 is a front view of the optical device module according to the present invention.
光学素子10の形状は、直方体状に形成されている。図2に示すように、光学素子は、光学的部分12を有する。光学的部分12は、光が入射又は出射する部分である。また、光学的部分12は、光エネルギーと他のエネルギー(例えば電気)を変換する。すなわち、光学的部分12は、複数のエネルギー変換素子(受光素子・発光素子)14を有する。本実施の形態では、光学的部分12は受光部である。この場合、光学素子は、受光チップ(例えば撮像チップ)である。複数のエネルギー変換素子(受光素子又はイメージセンサ素子)14は、二次元的に並べられて、画像センシングを行えるようになっている。すなわち、本実施の形態では、光モジュールは、イメージセンサ(例えばCCD、CMOSセンサ)である。エネルギー変換素子14は、パッシベーション膜16で覆われている。パッシペーション膜16は、光透過性を有する。光学素子を、半導体基板として例えば半導体ウエハから製造する場合、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜などでパッシペーション膜16が形成されてもよい。
The shape of the
光学的部分12は、カラーフイルタ18を有していてもよい。カラーフイルタ18は、パッシペーション膜16上に形成されている。また、カラーフイルタ18上に平坦化層20が設けられ、その上にマイクロレンズアレイ22が設けられていてもよい。
The
光学素子には、複数の電極24が形成されている。電極24は、光学的部分12に電気的に接続されている。電極24は、パッド上に形成されたバンプを有するが、パッドのみであってもよい。電極24は、光学的部分12の外側に形成されている。光学素子の複数辺(例えば対向する2辺又は4辺)又は1辺に沿って電極24を配置してもよい。
A plurality of
図3に示す配線基板30は、ベース基板32上に形成された配線パターン34を有する。ベース基板は、屈曲可能な材料(例えばポリイミド基板)である。
A
配線パターン34は、基板の一方の面に形成されてもよいし、両方の面に形成されてもよい。両方の面に形成された配線パターンはスルーホールによって接続される。配線パターンは、メッキ技術、露光技術などの周知技術を適用して形成することができる。配線パターンは、複数の配線から構成されている。配線パターンは、電気的な接続部となる複数の端子を含む。端子38は(配線の端部であってもよく、ランドであってもよい。端子38のうち、少なくとも2つが互いに電気的に接続されてもよい。配線基板30の光学素子搭載面40はレジスト層56によって被覆される。このレジスト層56は、光学素子の電極と接合される部分を除いて被覆されている。特に光学素子の周辺はレジスト層が形成されていることが重要で、入射した光の乱反射を防ぐ、ことのできるレジストが用いられる。
The
図3に示すように、配線基板30は、第1及び第2の部分40,42を有する。例えば、配線基板30は、平面的に展開した状態で長方形の平面形状をなし、第1及び第2の部分40,42は配線基板30の長さ方向に配列されてもよい。
As shown in FIG. 3, the
第1の部分40は、光学素子の搭載領域を有する。第2の部分は、光学素子からの電気信号を外部に伝達させるためのケーブルとして機能する。
The
第1の部分40に搭載されている光学素子10は、電極24を介して配線パターン34に電気的に接続されている。電極24と第1の端子36との電気的な接続として、異方性導電膜(ACF)や異方性導電ペースト(ACP)等の異方性導電材料を使用して、導電粒子を電極24と第1の端子36の間に介在させてもよい。その場合、異方性導電材料によって、光学的部分を覆わないようにする。あるいは、両者間の電気的接続を、Au−Au、Au−Sn、ハンダなどによる金属接合によって達成してもよい。電気的な接続部は、アンダーフィル材によって封止することが好ましい。この場合もアンダーフィル材によって、光学的部分12を覆わないようにする。
The
図1に示すように、フレキシブル基板の光学素子の搭載面とは反対の面はカバーレイ58によって被覆されている、さらにカバーレイ58には接着シート60が貼り付けられている。接着シート60は、フレキシブル基板32の光学素子が搭載された面と反対の面の光学素子と対向する位置に貼り付けられる。接着シート60が設けられることで、フレキシブル基板32が補強されて光学素子が搭載されても全体として本発明に係る光学機器モジュールが光学素子のよってたわむことを防止することができる。
As shown in FIG. 1, the surface of the flexible substrate opposite to the optical element mounting surface is covered with a cover lay 58, and an
そして、接着シート60にもレジスト層62が形成される。このレジスト層62は、光学素子の裏面側からフレキシブル基板62を透過して、基板表面の光学素子に光信号が伝達することを防止する遮光用のためのものである。
A resist
一般に、接着シート60は、通常フレキシブル基板同士を接着するために用いられるものであり、接着シート60に直接レジスト層が形成されることは無いが、この発明では、接着シート60に直接レジスト層62を形成している。
In general, the
図1に示すように、光学機器モジュールは、筐体64を有する。図1に示す例では、筐体64は、配線基板の第1の部分側に設けられている。筐体64は、光を透過しない又は透過しにくい材料で形成されることが好ましい。筐体64は、レンズを保持している。筐体64及びレンズが撮像のために使用される場合、それらを撮像光学系と呼ぶことができる。レンズ66は、光学素子10の光学的部分12に対応する位置に配置される。
As shown in FIG. 1, the optical instrument module has a
筐体は、光学素子の光学的部分を囲む形状をなす。図1に示す例では、筐体64は、光学素子を囲む平面形状をなしている。
The housing has a shape surrounding the optical part of the optical element. In the example shown in FIG. 1, the
10 光学素子
12 光学的部分
14 エネルギー変換素子(受光素子・発光素子)
16 パッシベーション膜
18 カラーフイルタ
20 平坦化層
22 マイクロレンズアレイ
24 電極
30 配線基板
32 ペース基板
34 配線パターン
38 端子
40 光学素子搭載面
56 レジスト層
58 カバーレイ
60 接着シート
62 直接レジスト層
64 筐体
66 レンズ
DESCRIPTION OF
16
Claims (2)
前記フレキシブル基板の光学素子搭載面に形成する第1レジスト層と、
前記フレキシブル基板の光学素子反搭載面に施されるカバーレイ層と、
前記カバーレイ層の外側に補強のために貼付される接着シートと、
前記接着シートの外側に遮光用に施される第2レジスト層とからなる光学機器モジュール。 A flexible substrate having a terminal for coupling to the optical element and having a wiring pattern on both sides coupled to the terminal;
A first resist layer formed on the optical element mounting surface of the flexible substrate;
A coverlay layer applied to the optical element opposite mounting surface of the flexible substrate;
An adhesive sheet affixed to the outside of the coverlay layer for reinforcement;
An optical device module comprising a second resist layer applied to the outside of the adhesive sheet for light shielding.
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