JP2010220245A - 撮像装置、カメラモジュール、電子機器および撮像装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置24は、配線基板36と、配線基板36の一方の面に配置された枠体38と、配線基板36の一方の面で枠体38の内側に配置された撮像素子40と、枠体38上に配置された透明カバー42とを備えている。配線基板36と枠体38は、熱硬化型接着剤2により取着され、配線基板36に貫通孔3602を設けている。
【選択図】図4
Description
このような撮像装置として、配線基板と、配線基板の上に配置された枠状の枠体と、配線基板の上で枠体の内側に配置された撮像素子と、枠体上に配置された透明カバーとを備え枠体を熱硬化型接着剤を用いて配線基板に接着固定するものが提供されている(特許文献1参照)。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、信頼性の向上、小型化、薄型化、軽量化を図る上で有利な撮像装置、カメラモジュール、電子機器および撮像装置の製造方法を提供することにある。
また、本発明のカメラモジュールは、撮影光学系を保持する鏡筒と、鏡筒に取着された基板と、鏡筒内に組み込まれ撮影光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像装置と、基板に設けられ撮像装置から出力される撮像信号を入力して所定の信号処理を行なう信号処理部とを含んで構成されている。そして、撮像装置は、配線基板と、配線基板の一方の面に配置された枠体と、配線基板の一方の面で枠体の内側に配置された撮像素子と、枠体上に配置された透明カバーとを備え、配線基板と枠体は熱硬化型接着剤により取着され、配線基板に貫通孔を設けていることを特徴とする。
また、本発明の電子機器は、筐体と、筐体に組み込まれたカメラモジュールとを備えている。カメラモジュールは、撮影光学系を保持する鏡筒と、鏡筒に取着された基板と、鏡筒内に組み込まれ撮影光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像装置と、基板に設けられ撮像装置から出力される撮像信号を入力して所定の信号処理を行なう信号処理部とを含んで構成されている。そして、撮像装置は、配線基板と、配線基板の一方の面に配置された枠体と、配線基板の一方の面で枠体の内側に配置された撮像素子と、枠体上に配置された透明カバーとを備え、配線基板と枠体は熱硬化型接着剤により取着され、配線基板に貫通孔を設けていることを特徴とする。
また、本発明の撮像装置の製造方法は、貫通孔が設けられた配線基板と、配線基板の一方の面に配置された枠体と、配線基板の一方の面で枠体の内側に配置された撮像素子と、枠体上に配置された透明カバーとを備え、配線基板と枠体は熱硬化型接着剤により取着された撮像装置の製造方法であって、配線基板上に熱硬化型接着剤を介在させて枠体を載置し、この状態で加熱し熱硬化型接着剤を硬化させ、貫通孔によって枠体内側の内圧の上昇を抑えるようにしたことを特徴とする。
また、配線基板に貫通孔を設けることで、熱硬化型接着剤の加熱硬化時に収容空間における内圧の上昇を抑えることができる。
次に本発明の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1(A)、(B)はカメラモジュールが組み込まれた電子機器である携帯電話機10の一例を示す外観図である。
図1に示すように携帯電話機10は、ヒンジ部12によって揺動可能に連結された第1、第2の筐体14、16を有している。
第1の筐体14の内面には液晶表示パネル1402が設けられ、第2の筐体16の内面にはテンキーや機能キーなどの操作スイッチ1602が設けられている。
カメラモジュール20は、第1の筐体14の基端部に組み込まれ、カメラモジュール20で撮像した画像は液晶表示パネル1402に表示されるように構成されている。
図2乃至図4に示すように、カメラモジュール20は、鏡筒22、撮像装置24、基板26などを含んで構成されている。
鏡筒22は、撮影光学系23を保持するものであり、撮影光学系23の光軸に沿った両側箇所に前端と後端とを有し、撮影光学系23を構成し最も前方に位置する光学部材28(本実施の形態ではレンズカバー)が鏡筒22の前端に露出して配置されている。
鏡筒22は矩形板状を呈し、鏡筒22の中央には前後方向に貫通する、言い換えると、前記撮影光学系23の光軸に沿って延在する収容空間が設けられている。
鏡筒22は、シャッタ支持用ハウジング30と、前鏡筒32と、後鏡筒34とが前記撮影光学系23の光軸方向に沿って重ね合わされて構成されている。
シャッタ支持用ハウジング30の中央には、前記撮影光学系23の光路の開口を開閉する不図示のシャッタおよびシャッタの駆動手段が設けられ、シャッタ支持用ハウジング30は、前鏡筒32のボス3202に対してねじ3002により結合されている。
図中、符号3004は、上述のシャッタの駆動手段を制御するためのフレキシブル基板を示している。
基板26は、撮像装置23から出力される撮像信号を入力して所定の信号処理を行なう信号処理部を有している。
撮像装置24は、配線基板36と、枠体38と、撮像素子40と、透明カバー42とを含んで構成され、配線基板36の上に枠体38が配置され、配線基板36の上で枠体38の内側に撮像素子40が配置され、枠体38上に透明カバー42が配置されている。
撮像素子40は、矩形板状を呈し、その厚さ方向の一方に上面が、他方に下面が位置し、上面の中央には上面の輪郭よりも小さい寸法の矩形状の撮像面が形成され、撮像面を囲む矩形枠状の上面には撮像信号などを取り出すための配線用の複数の電極が形成されている。
配線基板36の上面には、導電材料からなる複数の電極(不図示)と、それら電極に接続された配線パターン(不図示)とが形成されている。
また、図5(D)に示すように配線基板36の下面には、前記配線パターンに接続され、基板26に半田付けで接続される複数の半田付けランド3604が形成されている。
配線基板36としては、ポリイミドをベースとしたフレキシブル配線基板や、ガラスクロスを用いた薄型有機基板を用いることができる。
図5(A)、(B)、(C)に示すように、撮像素子40の電極と配線基板36の電極とは、ワイヤー4がボンディングされることによって電気的に接続されている。
また、撮像素子40の下面に臨む配線基板36の箇所には1つまたは複数の貫通孔3602が形成されている。
なお、配線基板36の上面に設けられた複数の電極に対向する下面に銅パターンなどの硬い層を設けると、後述する前記電極に対するワイヤーボンディング性の向上を図る上で有利となる。
枠体38の厚さ方向の一方に上面が、他方に下面が位置し、撮像素子40の外側を覆うように枠体38の下面が配線基板36の上面に重ね合わされて熱硬化型接着剤2により接着されている。
なお、熱硬化型接着剤2は、貫通孔3602と収容空間Sとが連通するような形状と量で設けられている。
また、本実施の形態では、図5(D)に示すように、配線基板36の半田付けランド部3604が、撮像素子40および枠体38が取着される面とは反対側に位置する配線基板36の面に設けられ、半田付け用ランド部3604は枠体38の輪郭3610の範囲に配置されている。
枠体38は、配線基板36よりも小さい熱膨張率を有し、かつ、配線基板36よりも大きい剛性を有する材料で形成されている。
例えば、枠体38の線膨張係数は、配線基板36の線膨張係数の1/2以下である。
枠体38の剛性は、枠体38と配線基板36とが熱硬化型接着剤2で結合された状態で、配線基板36に反りやねじれが生じようとしても枠体38が抵抗し、それら反りやねじれといった変形を阻止する程度の差を配線基板36との間に有している。
枠体38の材料としては、例えば、セラミック、あるいは、金属を用いることができ、金属としては42−alloy、コバールなどを採用可能である。
配線基板36は、線膨張係数32×10−6、弾性率3.2GPaのフレキシブル配線基板とし、枠体38は、線膨張係数7.2×10−6、弾性率270GPaのセラミック材料とすることができる。
透明カバー42の材料としては、撮像素子40の撮像面に対して光を透過可能なものであればよく、透明なガラスや合成樹脂を用いることができる。
図6は撮像装置24の第1の製造工程を示す説明図である。
図6(A)に示すように、まず、配線基板36の上面で、撮像素子40と枠体38に対応する箇所に熱硬化型接着剤2を塗布する(樹脂塗布)。
次に、図6(B)に示すように、撮像素子40を配線基板36の上面に位置決めして載置する(ダイボンディング)。
次に、図6(C)に示すように、枠体38を配線基板36の上面に位置決めして載置する(枠搭載)。
次に、図6(D)に示すように、加熱室H(あるいは加熱炉やオーブンなど)(図7参照)において、配線基板36の上面に撮像素子40と枠体38が載置された状態で加熱を行い熱硬化型接着剤2を熱硬化させ、配線基板36の上面に撮像素子40と枠体38を接着固定する(樹脂硬化)。
次に、図6(E)に示すように、加熱室Hから取り出し、配線基板36の上面の電極と撮像素子40の上面の電極との間をワイヤー4を用いて電気的に接続する(ワイヤーボンディング)。
次に、図6(F)に示すように、枠体38の上面に熱硬化型接着剤2を塗布する(樹脂塗布)。
次に、図6(G)に示すように、枠体38の上面に透明カバー42を載置する(透明蓋体搭載)。
次に、図6(H)に示すように、加熱室Hにおいて、枠体38の上面に透明カバー42が載置された状態で加熱を行い熱硬化型接着剤2を熱硬化させ、枠体38と透明カバー42を接着固定する(樹脂硬化)。
次に、加熱室Hから取り出し、図6(I)に示すように撮像装置24が完成する(完成)。
図7は配線基板36に枠体38および撮像素子40が熱硬化型接着剤2によって接着固定される際の原理を説明する図であり、図6(D)の樹脂硬化の工程とその前後の状態を示している。
図7(A)に示すように、加熱硬化前の状態では配線基板36の上面に枠体38および撮像素子40が熱硬化型接着剤2を介して載置されている。
図7(B−1)に示すように、加熱の前半においては、熱硬化型接着剤2が未だ十分に加熱されていないため、未硬化である。
一方、前記加熱によって、配線基板36および枠体38の双方がそれぞれの熱膨張率に比例して膨張するが、枠体38は、配線基板36よりも小さい熱膨張率を有していることから、配線基板36の膨張は枠体38の膨張よりも大きなものとなっている。
図7(B−2)に示すように、加熱の後半においては、配線基板36および枠体38が膨張した状態のままで熱硬化型接着剤2が加熱硬化され、配線基板36の上面に枠体38および撮像素子40が固定される。
そして、図7(C)に示すように、加熱硬化後、温度が下がると、配線基板36および枠体38の双方がそれぞれの熱膨張率に比例して収縮しようとするが、枠体38は、配線基板36よりも小さい熱膨張率を有し、かつ、枠体38は配線基板36よりも大きい剛性を有していることから、配線基板36はその熱膨張率に比例して収縮できず、配線基板36の周囲が熱硬化型接着剤2を介して枠体38に引っ張られ、配線基板36には引っ張り応力が作用している状態となる。
したがって、この引っ張り応力によって配線基板36に反りやねじれが生じようとしても枠体38が抵抗し、それら反りやねじれといった変形が阻止され、配線基板36は平坦な状態に維持される。
したがって、本実施の形態によれば、撮像装置24の配線基板36として厚さが薄く剛性の低い材料を用いたとしても、配線基板36に反りやねじれが生じず、配線基板36の平坦性が得られる。
そのため、撮像素子40のあおり低減、ワイヤーボンディング性の向上の確保、配線基板36と基板26とのはんだ接合性の向上を図る上で有利となり、撮像装置24の信頼性の向上、小型化、薄型化、軽量化を図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、配線基板36に貫通孔3602を設けることで、撮像素子40を配置している収容空間Sと枠体38の外部とが連通されているので、収容空間Sと、枠体38の外部との環境に差が発生せず、高い信頼性を得る上で有利となる。なお、収容空間Sと枠体38の外部とを連通する貫通孔を枠体38に設けた場合には枠体38の剛性低下を招くが、本実施の形態では、枠体38に貫通孔を設ける必要がないので枠体38の剛性を確保する上で有利となる。
また、配線基板36に貫通孔3602を設けることで、熱硬化型接着剤2の加熱硬化時に内圧の上昇を抑えることが出来るため、透明カバー42を枠体38に接着固定する工程において、熱硬化型接着剤2を使用する上で有利となる。
また、本実施の形態では、配線基板36の半田付けランド部3604が、配線基板36の下面において枠体38の輪郭3810の範囲に配置されており、言い換えると、配線基板36の半田付けランド部3604を枠体38の下面に集中して配置されているので、半田付けランド部3604は枠体38に倣うため平面度の確保が容易となり、安定した半田付けを行うことができ半田付け性の向上を図る上で有利となる。
また、半田付けランド部3604は平坦性とともに高剛性を得ているため、接触・非接触を問わず電気チェッカーでの検査を行なう上で有利となる。
図8は撮像装置24の第2の製造工程を示す説明図である。
図8(A)に示すように、まず、配線基板36の上面で、撮像素子40に対応する箇所に熱硬化型接着剤2を塗布する(樹脂塗布)。
次に、図8(B)に示すように、撮像素子40を配線基板36の上面に位置決めして載置する(ダイボンディング)。
次に、図8(C)に示すように、加熱室H(図7参照)において、配線基板36の上面に撮像素子40が載置された状態で加熱を行い熱硬化型接着剤2を熱硬化させ、配線基板36の上面に撮像素子40を接着固定する(樹脂硬化)。
次に、図8(D)に示すように、加熱室Hから取り出し、配線基板36の上面の電極と撮像素子40の上面の電極との間をワイヤー4を用いて電気的に接続する(ワイヤーボンディング)。
次に、図8(E)に示すように、まず、配線基板36の上面で、枠体38に対応する箇所に熱硬化型接着剤2を塗布する(樹脂塗布)。
次に、図8(F)に示すように、枠体38を配線基板36の上面に位置決めして載置する(枠搭載)。
次に、図8(G)に示すように、枠体38の上面に熱硬化型接着剤2を塗布する(樹脂塗布)。
次に、図8(H)に示すように、枠体38の上面に透明カバー42を載置する(透明蓋体搭載)。
次に、図8(I)に示すように、加熱室Hにおいて、配線基板36の上面に枠体38が載置され、かつ、枠体38の上面に透明カバー42が載置された状態で加熱を行い熱硬化型接着剤2を熱硬化させ、配線基板36の上面に枠体38を接着固定するとともに、枠体38に透明カバー42を接着固定する(樹脂硬化)。
次に、加熱室Hから取り出し、図8(J)に示すように撮像装置24が完成する(完成)。
なお、第1の製造工程では、枠体38が配線基板36に接着固定された後で、枠体38の内側でワイヤーボンディングを行なうため、撮像素子40と枠体38の間のスペースを確保する必要がある。
これに対して、第2の製造工程では、ワイヤーボンディング(図8(D))の後に枠体38を配線基板36に接着固定(図8(I))しているため、撮像素子40と枠体38の間のスペースを第1の製造工程よりも縮小でき、言い換えると、ワイヤーボンディングの2ndボンディング点(撮像素子40の電極)と枠体38の内壁間の距離を低減することが可能であり、これにより枠体38の小型化、ひいては、撮像装置24の小型化を図る上で有利となる。
また、第2の製造工程では、透明カバー42を枠体38に接着固定する接着剤として、配線基板36に枠体38を接着固定する熱硬化型接着剤2と同一のものを用いたので、図8(I)において、それらの熱硬化型接着剤2を一度に硬化でき、したがって、枠体38や透明カバー42に加わる応力を緩和することが可能であり、信頼性を確保する上で有利となる。
また、本実施の形態では、配線基板36に半田付けランド部3604を設け、この半田付けランド部3604を基板24に半田付けすることで、撮像装置24の撮像素子40で生成される撮像信号などを基板26に供給する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、半田付けランド部3604を設ける代わりに、配線基板36から帯状に延出する引き出し部を設けるとともに、この引き出し部に接続コネクタを設け、この接続コネクタを介して配線基板36から基板26に撮像信号などを供給するようにしてもよい。
また、実施の形態では、電子機器が携帯電話機10である場合について説明したが、本発明は、例えば、PDA、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯情報端末、あるいは、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの種々のカメラ装置に広く適用可能である。
像装置、36……配線基板、38……枠体、40……撮像素子、42……透明カバー。
Claims (11)
- 配線基板と、
前記配線基板の一方の面に配置された枠体と、
前記配線基板の前記一方の面で前記枠体の内側に配置された撮像素子と、
前記枠体上に配置された透明カバーとを備え、
前記配線基板と前記枠体は熱硬化型接着剤により取着され、
前記配線基板に貫通孔を設けている
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記貫通孔は、前記配線基板における前記撮像素子の下面に臨む部分に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 前記配線基板と前記撮像素子、前記枠体と前記透明カバーは、それぞれ熱硬化型接着剤により取着されている
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 前記貫通孔は、前記配線基板における前記撮像素子の下面に臨む部分に形成され、
前記貫通孔と前記枠体の内側に有する空間とが連通するように前記配線基板と前記撮像素子を取着するための前記熱硬化型接着剤が設けられている
ことを特徴とする請求項3記載の撮像装置。 - 前記配線基板の他方の面に半田付けランド部が設けられ、前記半田付けランド部は前記枠体の輪郭を前記他方の面に垂直な方向に投影した範囲に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 前記撮像素子と前記配線基板は、ワイヤーによって電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 撮影光学系を保持する鏡筒と、前記鏡筒に取着された基板と、前記鏡筒内に組み込まれ前記撮影光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像装置と、前記基板に設けられ前記撮像装置から出力される撮像信号を入力して所定の信号処理を行なう信号処理部とを含んで構成されたカメラモジュールであって、
前記撮像装置は、配線基板と、前記配線基板の一方の面に配置された枠体と、前記配線基板の前記一方の面で前記枠体の内側に配置された撮像素子と、前記枠体上に配置された透明カバーとを備え、
前記配線基板と前記枠体は熱硬化型接着剤により取着され、
前記配線基板に貫通孔を設けている
ことを特徴とするカメラモジュール。 - 筐体と、前記筐体に組み込まれたカメラモジュールとを備える電子機器であって、
前記カメラモジュールは、撮影光学系を保持する鏡筒と、前記鏡筒に取着された基板と、前記鏡筒内に組み込まれ前記撮影光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像装置と、前記基板に設けられ前記撮像装置から出力される撮像信号を入力して所定の信号処理を行なう信号処理部とを含んで構成され、
前記撮像装置は、配線基板と、前記配線基板の一方の面に配置された枠体と、前記配線基板の前記一方の面で前記枠体の内側に配置された撮像素子と、前記枠体上に配置された透明カバーとを備え、
前記配線基板と前記枠体は熱硬化型接着剤により取着され、
前記配線基板に貫通孔を設けている
ことを特徴とする電子機器。 - 貫通孔が設けられた配線基板と、
前記配線基板の一方の面に配置された枠体と、
前記配線基板の前記一方の面で前記枠体の内側に配置された撮像素子と、
前記枠体上に配置された透明カバーとを備え、
前記配線基板と前記枠体は熱硬化型接着剤により取着された撮像装置の製造方法であって、
前記配線基板上に前記熱硬化型接着剤を介在させて前記枠体を載置し、この状態で加熱し前記熱硬化型接着剤を硬化させ、
前記貫通孔によって前記枠体内側の内圧の上昇を抑えるようにした
ことを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 前記熱硬化型接着剤の硬化により前記配線基板上に前記枠体を取着する際に、同時に、前記配線基板上に前記撮像素子を熱硬化型接着剤により取着し、その後、前記撮像素子と前記配線基板上の電極とをワイヤーボンディングにより接続し、その後、前記枠体上に熱硬化型接着剤を介在させて前記透明カバーを載置し、この状態で加熱し前記熱硬化型接着剤を硬化させて前記透明カバーを前記枠体に取着するようにした
ことを特徴とする請求項9記載の撮像装置の製造方法。 - 前記熱硬化型接着剤の硬化により前記配線基板上に前記枠体を取着する前に、前記配線基板上に前記撮像素子を熱硬化型接着剤により取着し、その後、前記撮像素子と前記配線基板上の電極とをワイヤーボンディングにより接続し、その後、前記枠体を取着し、その際同時に前記枠体上に熱硬化型接着剤を介在させて前記透明カバーを載置し加熱し前記熱硬化型接着剤を硬化させて前記透明カバーを前記枠体に取着するようにした
ことを特徴とする請求項9記載の撮像装置の製造方法。
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