JP2010213060A - カメラモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーボンディングのワイヤーが湿気により劣化することを防止すると共に、バックフォーカスが一定に保持されるようにしたカメラモジュールの製造方法。
【解決手段】撮像レンズがレンズ枠に装着された光学ユニットと、レンズ枠の外周壁の外径より大なる外径の撮像素子が、撮像素子の外径より大なる外径のプリント配線板の端部にワイヤーボンディングによって実装されたプリント回路板と、を接合する製造方法であって、レンズ枠の端部をワイヤーボンディングされた位置より撮像レンズの光軸側に位置する撮像素子の面部に当接させて接着剤で仮接合し、仮カメラモジュールを製造する工程と、レンズ枠を可動型に設けたキャビティに挿入する工程と、可動型を移動して固定型に当接させると共に、可動型、固定型、レンズ枠の端部及びプリント回路板の端部により包囲された空隙に樹脂を注入して樹脂成型体を成型する工程と、を有する。
【選択図】図２

Description

従来より小型化されたカメラモジュールの製造方法に関する。

従来より、小型で薄型の撮像装置が携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。

この撮像装置には少なくとも撮像レンズと撮像素子とを有するカメラモジュールが内蔵され、携帯端末の小型化に伴いカメラモジュールも小型化が要求されている。

このようなカメラモジュールの一例を図５に示す。

カメラモジュール７は、撮像レンズ７１、赤外カットフィルタ７２、レンズ枠７３、撮像素子７４及びプリント配線板７５から構成されている。

撮像レンズ７１は、被写体光を撮像素子７４に結像させるレンズであり、接着剤Ｇによりレンズ枠７３に接合されている。

赤外カットフィルタ７２は、画像の色に悪影響を及ぼす約７８０ｎｍ以上の波長の光をカットするために撮像素子７４の前方で接着剤Ｇによりレンズ枠７３に接合されている。

撮像素子７４は、プリント配線板７５にワイヤーボンディングにより実装され、結像した被写体光を光電変換し、プリント配線板７５を介してその画像信号を外部の画像処理回路に出力する。

そして、レンズ枠７３の後部７３ａの端部７３ｂはワイヤーボンディングのワイヤー７６より外側の位置でプリント配線板７５に当接し、後部７３ａの内側で端部７３ｂが接着剤Ｇによりプリント配線板７５に接合されている。

なお、レンズ枠７３の前部７３ｃの外周壁は撮像レンズ７１の外形に倣って円形に形成され、後部７３ａの外周壁はプリント配線板７５の外形に倣って矩形若しくは正方形に形成されている。

このようなカメラモジュール７においては、小型化するためにレンズ枠７３の後部７３ａの内周壁で端部７３ｂが接着剤Ｇによりプリント配線板７５に接合されているが、内周壁にわたって接着剤Ｇを充分に付着し難いので、接合強度に安定性が欠けるという問題がある。また、レンズ枠７３とプリント配線板７５との間に微細な間隙が生ずることがあり、大気が接着剤の隙間を通って内部に侵入し、湿気によりワイヤー７６が劣化する虞がある。

このような問題に対処するため、撮像レンズを保持するレンズ枠と、撮像素子がワイヤーボンディングされたプリント配線板との間に樹脂材を成型して成る樹脂モールドを介在させ、ワイヤーを樹脂モールドの中に埋設したカメラモジュールが知られている（例えば、特許文献１，２等参照）。

特開２００６−１４８４７３号公報 特開２００４−１０３８６０号公報

特許文献１，２に記載のカメラモジュールにおいては、ワイヤーが樹脂モールドの中に埋設されているので、ワイヤーが湿気により劣化する虞はない。しかし、光軸方向における撮像レンズと撮像素子との間隔、換言すれば撮像レンズのバックフォーカスを規定するものは樹脂モールドのみである。樹脂モールドは成型条件によって厚みがばらつく虞があり、また、カメラモジュールが搭載された携帯端末の環境により温度や湿度が変化したときにも厚みが変化するので、バックフォーカスが変化して良好なピントが得難い。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ワイヤーボンディングのワイヤーを樹脂で被覆して湿気による劣化を防止すると共に、撮像レンズのバックフォーカスが樹脂の影響を受けずに一定に保持されるようにしたカメラモジュールの製造方法を提案することを発明の目的とする。

上記目的は下記に記載した発明により達成される。

１．少なくとも撮像レンズがレンズ枠に装着された光学ユニットと、
前記レンズ枠の外周壁の外径より大なる外径の撮像素子が、該撮像素子の外径より大なる外径のプリント配線板の端部にワイヤーボンディングによって実装されたプリント回路板と、
を接合するカメラモジュールの製造方法であって、
前記光学ユニットにおけるレンズ枠の端部を、前記プリント回路板におけるワイヤーボンディングされた位置より前記撮像レンズの光軸側に位置する前記撮像素子の面部に当接させて接着剤で仮接合し、仮カメラモジュールを製造する工程と、
前記仮カメラモジュールのレンズ枠を可動型に設けたキャビティに挿入する工程と、
前記可動型を移動して固定型に当接させると共に、前記可動型、前記固定型、前記レンズ枠の端部及び前記プリント回路板の端部により包囲された空隙に樹脂を注入して樹脂成型体を成型する工程と、
を有することを特徴とするカメラモジュールの製造方法。

２．前記樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする前記１に記載のカメラモジュールの製造方法。

３．前記レンズ枠を可動型に設けたキャビティに挿入する共に、該可動型と前記固定型のパーティングラインより前記レンズ枠の端部を所定量突出させる工程を有することを特徴とする前記１又は前記２に記載のカメラモジュールの製造方法。

４．前記可動型を移動して前記固定型に当接させると共に、前記固定型に設けたキャビティに前記プリント回路板を挿入する工程を有することを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造方法。

５．前記樹脂成型体が成型された後に、該樹脂成型体を加熱させ硬化させる工程を有することを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造方法。

６．前記樹脂成型体が硬化した後に前記可動型を離型させ、前記固定型に設けたゲートに位置する前記樹脂成型体の一部を切断する工程を有することを特徴とする前記５に記載のカメラモジュールの製造方法。

本発明のカメラモジュールの製造方法によれば、光学ユニットとプリント回路板とが接合される部所に樹脂成型体を成型することにより、ワイヤーボンディングのワイヤーが被覆されて湿気による劣化が防止されると共に、撮像レンズのバックフォーカスが樹脂成型体の影響を受けずに一定に保持される。

携帯電話機の外観図である。 カメラモジュールの断面図である。 カメラモジュール１を製造する方法を示す図である。 カメラモジュール１を製造する方法を示す図である。 従来のカメラモジュールの断面図である。

本発明のカメラモジュールの実施の形態を図を参照して詳細に説明する。

先ず、本カメラモジュールを搭載した携帯端末として携帯電話機の一例を図１の外観図に基づいて説明する。なお、図１（Ａ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて内側から見た図であり、図１（Ｂ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて外側から見た図である。

携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ１，Ｄ２を備えたケースとしての上筐体１０１と、操作ボタンＢを備えた下筐体１０２とがヒンジ１０３を介して連結されている。撮像装置は、上筐体１０１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されていて、上筐体１０１の外表面に撮像レンズ１１が露出している。

なお、この撮像装置の位置は上筐体１０１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また、携帯電話機Ｔは折り畳み式に限定されるものではない。

次に、図２の断面図に基づいてカメラモジュールの形態を説明する。

カメラモジュール１は、撮像レンズ１１、赤外カットフィルタ１２、レンズ枠１３、撮像素子２１、プリント配線板２２及び樹脂成型体Ｅから構成されている。

撮像レンズ１１は接着剤Ｇ１によりレンズ枠１３に接合され、被写体光を撮像素子２１に結像する。赤外カットフィルタ１２は画像の色に悪影響を及ぼす約７８０ｎｍ以上の波長の光をカットするフィルタであり、接着剤Ｇ２によりレンズ枠１３に接合されている。

なお、この撮像光学系は被写体側から撮像レンズ１１、赤外カットフィルタ１２の順で配置されているが、これらが逆に配置されていてもよい。

撮像素子２１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ若しくはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサである。撮像素子２１はワイヤーボンディングによりプリント配線板２２に実装され、プリント回路板２０を構成している。撮像素子２１は結像した被写体光を光電変換し、プリント配線板２２を介してその画像信号を外部の画像処理回路に出力する。

ここで、レンズ枠１３の外周は円形に形成され、撮像素子２１及びプリント配線板２２は矩形若しくは正方形に形成されていて、レンズ枠１３の外径より撮像素子２１の外径の方が大きく、撮像素子２１の外径よりプリント配線板２２の外径の方が大きく形成されている。また、ワイヤーボンディングに用いられるワイヤー２３は撮像素子２１の端部に位置し、その内側の撮像素子２１の面にレンズ枠１３の後端部１３ａが当接し、接着剤Ｇ３で接合されているが、後述するようにこれは仮接合である。そして、レンズ枠１３の後端部１３ａの外周壁、撮像素子２１の端部、撮像素子２１が載置されていないプリント配線板２２の端部、及びワイヤー２３には後述する如く製造する樹脂成型体Ｅが固着されている。なお、樹脂成型体Ｅはエポキシ樹脂等の熱硬化樹脂が望ましい。また、樹脂成型体Ｅの外形はプリント配線板２２の外径に倣って矩形若しくは正方形である。

以上の構成により、撮像レンズ１１を保持するレンズ枠１３の後端部１３ａが撮像素子２１に当接しているので、撮像レンズ１１と撮像素子２１との間隔、即ちバックフォーカスが一定に保たれ、ピントが常に保証される。また、樹脂成型体Ｅによって、レンズ枠１３と、撮像素子２１及びプリント配線板２２とが固着されるので、レンズ枠１３は撮像素子２１に確実に接合される。更に、ワイヤーボンディングに用いられるワイヤー２３が樹脂成型体Ｅの中に埋設されるので、湿気によって劣化する虞はない。

更に、図５に示す従来のカメラモジュール７においては、撮像素子７４の壁部とワイヤー７６との間隔は約０．２５ｍｍ、ワイヤー７６と後端部７３ｂの内周壁との間隔は約０．２５ｍｍ、後端部７３ｂの肉厚は約０．４ｍｍ必要である。従って、撮像素子７４の外径寸法をＳとすれば、カメラモジュール７の最大外径部の寸法はＳ＋１．８ｍｍになる。これに対して、カメラモジュール１においては、撮像素子２１の壁部とワイヤー２３との間隔を約０．２５ｍｍ、ワイヤー２３からプリント配線板２２の端部までの間隔を約０．３ｍｍにすることができる。従って、撮像素子７４の外径寸法をＳとすれば、カメラモジュール１の最大外径部の寸法はＳ＋１．１ｍｍとなる。依って、最大外径部においてカメラモジュール１はカメラモジュール７より約０．７ｍｍ小さくすることができる。なお、撮像素子２１，７４の外径寸法Ｓは３〜４ｍｍであるので、２０％前後の寸法でカメラモジュールを小型化することができる。

次に、金型を用いてエポキシ樹脂を充填して樹脂成型体Ｅを成型し、カメラモジュール１を製造する方法について図３及び図４に基づいて工程順に説明する。

先ず、図２において樹脂成型体Ｅが固着されていない状態の仮カメラモジュール２を予め製造する。このためには、撮像レンズ１１と赤外カットフィルタ１２とが各々接着剤Ｇ１，Ｇ２でレンズ枠１３に接合されて装着された光学ユニット１０を製造する。同時に、撮像素子２１がプリント配線板２２にワイヤーボンディングされたプリント回路板２０を製造する。この光学ユニット１０の撮像レンズ１１の光軸とプリント回路板２０の撮像素子２１の中心が合致するように不図示の治具で調整し、レンズ枠１３の後端部１３ａを撮像素子２１に当接させた状態で接着剤Ｇ３で仮接合する。なお、仮接合とは、一時的に接合されていればよくて耐久的に保証されなくてもよい状態を意味する。また、後端部１３ａが当接する撮像素子２１の面部に接着剤Ｇ３を軽く塗布すると共に、後端部１３ａの内周壁側に接着剤Ｇ３が流れ込む位置に塗布するので、各図では接着剤Ｇ３を後端部１３ａの内周壁側に描いてある。しかし、実際には後端部１３ａの外周壁側にも接着剤Ｇ３が流れ込むが、このようになっても全く問題はない。このようにして、光学ユニット１０をプリント回路板２０に接合した仮カメラモジュール２が完成する。

次に、エポキシ樹脂を充填して樹脂成型体Ｅを成型するための金型を準備する。

図３（Ａ）は金型の図であり、固定型４１より可動型４２を退避させた状態の図である。

固定型４１には、プリント配線板２２の外径より僅かに大きい内径を有するキャビティ４１ａと、エポキシ樹脂Ｅを注入するスプル４１ｂ及びゲート４１ｃとが設けられている。一方、可動型４２にはレンズ枠１３の外径と嵌合する内径を有するキャビティ４２ａと、最後に完成したカメラモジュール１を金型から抜き落とすためのエジェクタピン４２ｂとが設けられている。

次に、図３（Ｂ）に示す如く、仮カメラモジュール２のレンズ枠１３を可動型４２のキャビティ４２ａに挿入する。このとき、レンズ枠１３の全てがキャビティ４２ａに挿入されるのではなく、レンズ枠１３の後端は固定型４１に可動型４２が当接するパーティングラインＰＴより所定量突出している。従って、プリント回路板２０も可動型４２より突出している。

続いて、図３（Ｃ）の如く、可動型４２を移動させ、パーティングラインＰＴで固定型４１に密着させる。この際、プリント回路板２０はキャビティ４１ａの中に挿入される。

続いて、図４（Ａ）の如く、エポキシ樹脂をスプル４１ｂから注入する。エポキシ樹脂はゲート４１ｃを通り、可動型４２のパーティングラインＰＴの面、レンズ枠１３の外周壁、プリント回路２０板の端部及びキャビティ４１ａの側壁により包囲された空隙４３に流れ込み充填される。これにより、エポキシ樹脂がスプル４１ｂ及びゲート４１ｃにも充填されて、これらが接続された樹脂成型体Ｅが成型される。

その後、不図示のヒータで加熱し、樹脂成型体Ｅが固化したならば、図４（Ｂ）の如く、再び可動型４２を退避させる。

最後に、図４（Ｃ）の如く、ゲート４１ｃに位置する樹脂成型体Ｅの一部を不図示のカッターで切断すれば、図２に示すカメラモジュール１が完成する。そこで、エジェクタピン４２ｂで樹脂成型体Ｅの部分を突き出せば、カメラモジュール１は可動型４２より離型する。

なお、樹脂成型体Ｅを成型する樹脂としてはエポキシ樹脂に限定されるものではなく、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を用いてもよい。

１，７ カメラモジュール
２ 仮カメラモジュール
１０ 光学ユニット
１１，７１ 撮像レンズ
１２，７２ 赤外カットフィルタ
１３，７３ レンズ枠
２０ プリント回路板
２１，７４ 撮像素子
２２，７５ プリント配線板
Ｅ 樹脂成型体
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 接着剤
Ｔ 携帯電話機

Claims (6)

1. 少なくとも撮像レンズがレンズ枠に装着された光学ユニットと、
   前記レンズ枠の外周壁の外径より大なる外径の撮像素子が、該撮像素子の外径より大なる外径のプリント配線板の端部にワイヤーボンディングによって実装されたプリント回路板と、
   を接合するカメラモジュールの製造方法であって、
   前記光学ユニットにおけるレンズ枠の端部を、前記プリント回路板におけるワイヤーボンディングされた位置より前記撮像レンズの光軸側に位置する前記撮像素子の面部に当接させて接着剤で仮接合し、仮カメラモジュールを製造する工程と、
   前記仮カメラモジュールのレンズ枠を可動型に設けたキャビティに挿入する工程と、
   前記可動型を移動して固定型に当接させると共に、前記可動型、前記固定型、前記レンズ枠の端部及び前記プリント回路板の端部により包囲された空隙に樹脂を注入して樹脂成型体を成型する工程と、
   を有することを特徴とするカメラモジュールの製造方法。
2. 前記樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュールの製造方法。
3. 前記レンズ枠を可動型に設けたキャビティに挿入する共に、該可動型と前記固定型のパーティングラインより前記レンズ枠の端部を所定量突出させる工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカメラモジュールの製造方法。
4. 前記可動型を移動して前記固定型に当接させると共に、前記固定型に設けたキャビティに前記プリント回路板を挿入する工程を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造方法。
5. 前記樹脂成型体が成型された後に、該樹脂成型体を加熱させ硬化させる工程を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造方法。
6. 前記樹脂成型体が硬化した後に前記可動型を離型させ、前記固定型に設けたゲートに位置する前記樹脂成型体の一部を切断する工程を有することを特徴とする請求項５に記載のカメラモジュールの製造方法。

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