JP2009147576A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】カメラモジュールの製造コストアップを抑えながら、小型化を図ることができるカメラモジュールを提供する。
【解決手段】基板１２上に、受光レンズ１６を支持するケースが１４取り付けられ、該ケース１４内に前記受光レンズ１６の光軸に位置合わせして撮像素子１８が搭載されたカメラモジュール３０であって、前記撮像素子１６の平面配置領域内の前記基板１２上に、複数の部品３１、３２が実装され、該基板１２に実装された部品３１、３２上に、前記撮像素子１８が接着されて搭載されている。
【選択図】図１

Description

本発明はカメラモジュールに関し、より詳細にはカメラモジュールに設けられるケース内に、撮像素子の他に、抵抗、コンデンサあるいは半導体パッケージ等の部品を搭載した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、受光レンズを支持するケースを基板に取り付け、ケース内に撮像素子を搭載するとともに、プロセッサや抵抗、コンデンサといった部品を基板に実装して形成された製品がある。基板に実装される部品の点数は10〜20個といったように多いから、ケース内に部品を配置することも行われるが、ケースの外部に部品を実装するスペースを確保して部品を実装している。

しかしながら、ケースの外部に部品の配置スペースを設けることはカメラモジュールの小型化、省スペース化を阻害するから、部品を配置するスペースを効率的に確保する必要がある。
図５に示すカメラモジュール１０は、部品１１を基板１２に内蔵する構成を採用することによってカメラモジュールの小型化を図ったものである。このカメラモジュール１０は、基板１２の一方の面上に取り付けられたケース１４と、ケース１４の上部の筒部１４ａに取り付けられた受光レンズ１６と、ケース１４の内部に配置された撮像素子１８とを備える。撮像素子１８は受光レンズ１６の光軸に中心位置を合わせて配置されている。筒部１４ａの基部には赤外線フィルタ２０が取り付けられている。
特開２００７−１６５４６０号公報

図５に示すように、抵抗あるいはコンデンサといった部品１１を内蔵した基板１２を用いてカメラモジュールを形成する方法は、カメラモジュールの小型化には有効であるが、抵抗等の部品１１を内蔵した基板１２は、抵抗等の部品を表面実装する基板と比較してコストアップになるという問題がある。
また、基板にはプロセッサのような半導体パッケージを搭載することがあるが、基板に半導体パッケージを内蔵する場合は、半導体パッケージの形態やサイズが限定されるという問題がある。
また、基板に部品を内蔵する場合に、最も厚い部品が収容できるように基板の厚さを設定すると基板の厚さが厚くなり、カメラモジュールの厚さ方向の小型化が阻害されるという問題がある。

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、カメラモジュールの製造コストアップを抑えながらカメラモジュールの小型化を好適に図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。

上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。
すなわち、基板上に、受光レンズを支持するケースが取り付けられ、該ケース内に前記受光レンズの光軸に位置合わせして撮像素子が搭載されたカメラモジュールであって、前記撮像素子の平面配置領域内の前記基板上に、複数の部品が実装され、該基板に実装された部品上に、前記撮像素子が接着されて搭載されていることを特徴とする。

また、前記撮像素子は、前記撮像素子の平面配置領域内に実装された部品のうち、部品の高さ寸法を共通にし、高さ寸法が最も高い複数個の部品により高さ位置が規制されて搭載されていることを特徴とする。高さ寸法がより低い部品については、撮像素子の平面配置領域内に撮像素子と干渉することなく適宜配置される。
また、前記撮像素子は、前記高さ位置を規制する少なくとも３個の部品により３点支持されていることにより、受光面が基板の平面に平行となるように支持される。

また、前記ケース内で、前記撮像素子が搭載されている搭載領域の外側に、前記撮像素子の平面配置領域内に搭載されている部品よりも高さ寸法の高い部品が実装されていることにより、撮像素子の搭載位置を過度に高くすることなく、かつ部品の設置スペースを十分に確保してカメラモジュールの小型化を図ることができる。
また、前記部品としては、抵抗あるいはコンデンサ等の受動部品、あるいは半導体パッケージを搭載することができる。

本発明に係るカメラモジュールによれば、基板上に搭載される撮像素子の平面領域を部品を実装する領域に利用することによって、ケース内に部品を搭載することを可能とし、これによってカメラモジュールの小型化を有効に図ることができる。また、基板に実装した部品上に撮像素子を搭載する方法によることで、製造コストを増大させることなく製造することを可能にする。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係るカメラモジュールについての第１の実施の形態の構成を示す正面断面図である。カメラモジュール３０は、基板１２の一方の面に接着して取り付けられたケース１４を備える。ケース１４の上部には円筒体状に形成された筒部１４ａが形成され、筒部１４ａに、支持筒１５を介して受光レンズ１６が取り付けられている。支持筒１５は筒部１４ａの内周面に螺合し、筒部１４ａ上における支持筒１５の軸線方向の位置を調節することにより受光レンズ１６が位置合わせされる。筒部１４ａの基部には赤外線フィルタ２０が接合されている。

ケース１４の内部には、筒部１４ａの軸中心に位置合わせして撮像素子１８が搭載されている。
本実施形態のカメラモジュール３０に特徴的な構成は、ケース１４の内部に抵抗あるいはコンデンサといった部品３１、３２を実装し、これらの部品３１、３２の平面配置位置に重複するように、部品３１、３２の上に重ねて撮像素子１８を搭載した点にある。部品３１、３２には高さにばらつきがあるから、本実施形態では、これらの高さばらつきを吸収できるように、１００μｍ、程度の厚さのダイアタッチフィルム４０を用いて撮像素子１８を接合している。もちろんダイアタッチフィルム４０のかわりに電気的絶縁性を有する接着剤を用いて撮像素子１８を接合して支持することもできる。

図２は、基板１２上での撮像素子１８と部品３１、３２との平面配置位置関係を示す。本実施形態のカメラモジュール３０は、基板１２とケース１４の平面形状を正方形とし、基板１２の外周縁にケース１４の開口側の端縁の辺位置を位置合わせして接合することによってカメラモジュール３０を組み立てている。基板１２にケース１４を接着することによってケース１４の内部は外部から遮断された状態になる。
撮像素子１８とワイヤボンディングによって接続されるパッド１３は、撮像素子１８を挟む配置で、基板１２の２辺に沿った方向に配列されている。

前述したように、基板１２に実装される部品３１、３２は撮像素子１８の平面配置領域に重複して配置される。図２では、撮像素子１８の平面配置領域を破線の斜線領域として示している。部品３１、３２はこの撮像素子１８の平面領域内に配置される。
基板１２には、高さ寸法が異なる部品が混在して実装される。図１、２において、部品３１は部品３２にくらべて高さ寸法が高い部品である。したがって、部品３１、３２の上に重ねて撮像素子１８を搭載すると、撮像素子１８は高さが高い部品３１によって支持され、撮像素子１８の高さ位置は部品３１によって規制されることになる。

本実施形態では、高さの高い部品３１の実装位置を、撮像素子１８の平面配置領域のコーナー部（４個所）に設定し、撮像素子１８が４個の部品３１によって支持されるようにした。これによって、撮像素子１８を安定して支持することができる。高さの低い部品３２については、撮像素子１８の平面配置領域のスペース内に適宜配置すればよい。
撮像素子１８は、受光面が基板１２の平面に平行になるように搭載する必要がある。高さ寸法がもっとも高い部品が複数個揃っている場合は、たとえばこれらの部品により撮像素子１８を３点支持するように配置することで、容易に基板１２の平面に平行に撮像素子１８を搭載することができる。

本実施形態において、部品３１、３２と撮像素子１８とを接合する接合材としてダイアタッチフィルム４０を使用しているのは、撮像素子１８の下面側に配置される部品３１、３２の高さ寸法のばらつきを吸収して、部品３１、３２のすべてと撮像素子１８とが接着できるようにするためである。部品３１、３２のすべてと撮像素子１８とを接合することによって、撮像素子１８を確実に支持することができる。

なお、基板１２上に抵抗やコンデンサ等の部品を実装する際に、これらの部品をすべて撮像素子１８の平面配置領域内に配置しなければならないわけではない。図２に示すように、ケース１４内で撮像素子１８が配置される外側には部品を搭載できる領域があるから、この撮像素子１８の外側領域に部品を実装することはもちろん可能である。図２で、部品３３は撮像素子１８の平面配置領域の外側領域に実装した部品である。この撮像素子１８の外側領域に実装する部品については、部品の高さは問題にならないから比較的高さの高い部品を実装することができる。比較的高さの高い部品については撮像素子１８の平面配置領域の外側に置くことによって、撮像素子１８の高さを低く抑え、かつ部品の搭載領域を有効に確保することができる。

上記実施形態では、撮像素子１８の平面配置領域内に２種類の部品３１、３２を搭載した例を示したが、実際の製品では、撮像素子１８の平面配置領域内に多種類の高さ寸法が異なる部品を混在させて実装する場合がある。このような場合に、最も高さ寸法の高い部品が３個以上揃えられないような場合には、撮像素子１８の受光面が基板１２の平面に平行になるように部品の配置位置を工夫する。ダイアタッチフィルム４０あるいは電気的絶縁性を有する接着材をある程度厚く塗布し、撮像素子１８の受光面が基板１２の平面と平行になるようにした状態で、ダイアタッチフィルム４０あるいは接着材を硬化させるようにすればよい。

表面実装用のチップ抵抗、チップコンデンサといった受動部品にはいろいろな種類の製品があるが、現実に用いられている部品の高さ寸法についてみると、実際には、0.2mm、0.3mm、0.5mmの３種類程度である。したがって、これらの部品の基板１２上における配置を工夫することによって、部品上に撮像素子１８を搭載した場合に、撮像素子１８の平面が基板１２の平面に平行になるようにすることはそれほど困難ではない。

図３、４は、撮像素子１８の平面搭載領域に重複して部品を配置する他の実施の形態を示す。本実施の形態では、撮像素子１８の平面配置領域にチップサイズパッケージ等の半導体パッケージ３４を搭載した例である。すなわち、図４に示すように、撮像素子１８の平面配置領域の中央位置に半導体パッケージ３４を配置し、この半導体パッケージ３４に積み重ねて撮像素子１８を搭載する。
撮像素子１８の平面配置領域内に、半導体パッケージ３４に加えて抵抗等の部品３５を配置することももちろん可能である。また、撮像素子１８の平面配置領域の外部に部品３６を配置することもできる。

撮像素子１８は半導体パッケージ３４および部品３５とダイアタッチフィルム４０を介して接合されて支持される。半導体パッケージ３４は基板１２に実装した状態で、上面（基板に接合される側とは反対側の面）が基板１２の平面に平行になるから、半導体パッケージ３４に積み重ねて撮像素子１８を接合することにより、撮像素子１８の受光面も基板１２の平面に平行になる。
図３に示した例は、半導体パッケージ３４の高さ寸法が部品３５の高さ寸法よりも高い例であるが、半導体パッケージ３４にくらべて高さの高い部品を撮像素子１８の下側に配置することもできる。

基板１２に抵抗あるいはコンデンサといった受動部品を実装し、これらの部品に重ねて撮像素子１８を搭載した場合、また、基板１２に半導体パッケージ３４を実装し、半導体パッケージ３４に重ねて撮像素子１８を搭載した場合は、基板１２に撮像素子１８を直接接合した場合と比較して、撮像素子１８の受光面の基板１２の表面からの高さが高くなる。したがって、受光レンズ１６の基板１２からの高さを調節して焦点調節を行う必要がある。支持筒１５は筒部１４ａに対して軸線方向に移動可能であるから、焦点調節は容易である。
また、チップ抵抗あるいはチップコンデンサは厚さが0.2〜0.5ｍｍといったきわめて微小な部品であるから、撮像素子１８と基板１２との間にこれらの部品を介装したとしても、撮像素子１８の高さ方向の位置ずれ量はわずかであり、支持筒１５の移動によって十分に位置ずれを補正することができる。

なお、基板１２の表面には、部品を搭載するための部品電極が露出し、部品はこれらの部品電極に、はんだ付け等によって接合されて実装される。
また、基板１２の表面には、部品電極に接続する配線パターン、パッド１３に接続する配線パターンが設けられる。また、半導体パッケージ３４を実装する場合には、基板１２の表面に半導体パッケージ３４の接続端子が接合される接続パッドが設けられ、所要の配線パターンが設けられる。
基板１２の表面に設けらたパッド１３、接続パッド等に接続する配線パターンは、基板１２に設けられたスルーホールを介して基板１２の他方の面（ケース１４が搭載された面とは反対側の面）に設けられた接続電極に電気的に接続される。

図１、３に示すカメラモジュール３０を組み立てる際には、基板１２に部品３１〜３６を実装した後、ダイアタッチフィルム４０を介して撮像素子１８を部品上に接合し、撮像素子１８とパッド１３との間をワイヤボンディングした後、撮像素子１８を覆うようにケース１４を基板１２に接合する。次いで、必要に応じて支持筒１５を回動して焦点合わせ操作を行えばよい。

本実施形態のカメラモジュール３０は、基板１２に搭載される受光レンズ１６を支持するケース１４の内部に、抵抗、コンデンサといった受動部品や、半導体パッケージを実装する際に、撮像素子１８の平面配置領域内に部品を配置し、これらの部品の上に撮像素子１８を重ねるようにして撮像素子１８を搭載する構成としたことによって、基板１２上に多数個の部品を搭載する場合に、部品を搭載するスペースを効率的に確保することができ、これによってカメラモジュール３０の小型化を効果的に図ることが可能となる。

また、上述した実施形態のように、基板１２上に部品を実装し、実装した部品の上に撮像素子１８を搭載する方法は、基板１２の内部に部品を内蔵させるといった方法と比べてはるかに製造コストを安く抑えることができる。また、ケース１４内における部品の配置位置を工夫することによって撮像素子１８の受光面を基板１２の平面に平行に支持することができ、カメラモジュールの信頼性を損なうことがなく、かつカメラモジュールの小型化を効果的に図ることが可能となる。

本発明に係るカメラモジュールの実施の形態の構成を示す断面図である。 カメラモジュールの基板上における部品と撮像素子との位置関係を示す平面図である。 本発明に係るカメラモジュールの他の実施の形態の構成を示す断面図である。 カメラモジュールの基板上における部品と撮像素子との位置関係を示す平面図である。 従来のカメラモジュールの構成例を示す断面図である。

符号の説明

１０、３０ カメラモジュール
１２ 基板
１３ パッド
１４ ケース
１４ａ 筒部
１５ 支持筒
１６ 受光レンズ
１８ 撮像素子
２０ 赤外線フィルタ
３１、３２、３３、３５、３６ 部品
４０ ダイアタッチフィルム

Claims (6)

1. 基板上に、受光レンズを支持するケースが取り付けられ、該ケース内に前記受光レンズの光軸に位置合わせして撮像素子が搭載されたカメラモジュールであって、
   前記撮像素子の平面配置領域内の前記基板上に、複数の部品が実装され、
   該基板に実装された部品上に、前記撮像素子が接着されて搭載されていることを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記撮像素子は、前記撮像素子の平面配置領域内に実装された部品のうち、部品の高さ寸法を共通にし、高さ寸法が最も高い複数個の部品により高さ位置が規制されて搭載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. 前記撮像素子は、高さ位置を規制する少なくとも３個の部品により３点支持されていることを特徴とする請求項２記載のカメラモジュール。
4. 前記ケース内で、前記撮像素子が搭載されている搭載領域の外側に、前記撮像素子の平面配置領域内に搭載されている部品よりも高さ寸法の高い部品が実装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。
5. 前記部品として、抵抗あるいはコンデンサ等の受動部品が搭載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. 前記部品として、半導体パッケージが搭載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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