JP2010246025A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動焦点調節機能を持つ固体撮像装置において、レンズアクチュエーターとメイン基板を立体的に接続しながら、小型で高品質な電気接続を得る。
【解決手段】多層配線基板などのプリント配線基板に開口部を持ち表面に配線パターンが形成されたプリント配線板と固体撮像素子と透光性部材と光学レンズとレンズ筐体とからなる固体撮像装置において、固体撮像素子１０を設置する際およびレンズ筐体１５を設置する際の基準として表裏から共通で使用するための基準貫通穴４もしくは切込み部３が形成されており、この基準貫通穴４もしくは基準切込み部３を基準として固体撮像素子が開口部を塞ぐようにプリント配線板上に設置されたものである。固体撮像素子が設置された側の面の、位置決め穴もしくは切込み部の境界部とプリント配線板の配線パターンの端部が一致していることで位置決めと電気的接続を同時に達成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に係り、特に、監視カメラ、医療用カメラ、車載用カメラ、情報通信端末用カメラなどの固体撮像素子を用いて形成される小型の固体撮像装置に関するものである。

近年、携帯電話、車載部品等で小型カメラの需要が急速に進展している。この種の小型カメラには固体撮像素子によりレンズなどの光学系を介して入力される画像を電気信号として出力する固体撮像装置が使用されている。そしてこの撮像装置の小型化、高性能化に伴い、カメラがより小型化し各方面での使用が増え、映像入力装置としての市場を広げている。従来の半導体撮像素子を用いた撮像装置は、レンズ、半導体撮像素子、その駆動回路および信号処理回路などを搭載したＬＳＩ等の部品を夫々筐体あるいは構造体に形成してこれらを組み合わせている。このような組み合わせによる実装構造は、平板上のプリント基板上に各素子を搭載することによって形成されていた。しかし、携帯電話等のさらなる薄型化への要求から個別のデバイスに対する薄型化への要求が年々高くなってきており、その要求に答えるために、フレキシブル配線板を用いたり、透光性部材に直接ＩＣをフリップチップ実装したりして、より薄い撮像装置とする試みが行われている。そして、薄くとも基板の剛性を確保し、さらに光軸調整精度を高めることのできる基板として、特許文献１に示すような、フレキシブル配線板１０１と補強板１０２の２層構造で、なおかつ、補強板１０２に形成した位置決め穴を共通的に用いて、センサー実装および光軸調整を行なう構造が開示されている(図７)。

特開２００８−２６３５５０号公報

しかしながら、特許文献１に示される撮像装置においては、フレキシブル配線板を多層にすると微細配線が困難であり、また、レンズに自動焦点調節機構がある場合に、その電気配線は、別途取り出して半田配線を行なわなければならないなど、製造上困難であるという課題があった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、固体撮像装置の高精度化、特に光軸調整機能および自動焦点機能の高精度化、及び製造工程の簡略化を目的とする。特に多層配線構造を持つ固体撮像装置の高精度化を目的とする。

そこで本発明では、多層配線基板などのプリント配線基板に開口部を開け、このプリント配線基板に直接固体撮像素子の設置やレンズ筐体の設置を行い、精度のよい光軸調整および自動焦点機能を得ることのできる電気配線を実現するものである。 本発明の固体撮像装置は、開口部を持ち表面に配線パターンが形成されたプリント配線板と固体撮像素子と透光性部材と光学レンズとレンズ筐体とからなる固体撮像装置であり、前記プリント配線板には固体撮像素子を設置する際およびレンズ筐体を設置する際の基準として表裏から共通で使用するための位置決め用穴もしくは切込み部が形成され、前記位置決め用の穴もしくは切込み部を基準として前記固体撮像素子が前記開口部を塞ぐように前記プリント配線板上に設置され、前記固体撮像素子に対向して前記透光性部材が配置され、前記位置決め用穴もしくは切込み部を基準として前記固体撮像素子に対向して前記光学レンズとレンズ筺体が前記プリント配線板上に設置されており、固体撮像素子が設置された側の面の、前記位置決め穴もしくは切込み部の境界部と前記プリント配線板の配線パターンの端部が一致していることを特徴とする。
この構成により、薄型で高剛性を持ち、プリント配線板を用いて、高精度の光軸合わせを行うことができる。特にプリント配線板の位置決め穴もしくは切込み部の境界部に配線パターンの端部が一致していることで、より位置合わせがし易くかつ、強度の低下し易い位置決め穴もしくは切込み部の境界部が配線パターンの存在によってより強固になっている。
なおこのプリント配線板が多層配線基板であるのが望ましい。この構成により、プリント配線板が剛性を有し、強固で位置ずれが低減され、プリント配線板に補強板を貼着した場合に比べて厚さを増大させることなく、容易に配線制限のない小型の固体撮像装置を提供することができる。

また、本発明は、上記固体撮像装置において、前記位置決め用穴もしくは切込み部の内部壁に電気伝導性の膜が形成され、境界部における前記配線パターンと電気的に接続している。
この構成により、レンズの自動焦点等の電気的制御による機構に対する電気的な配線を行うことができるという効果を有している。

また、本発明は、上記固体撮像装置において、前記レンズ筐体に突起部があり、前記位置決め用穴もしくは切込み部に挿入して位置決めを行い、前記突起部表面にはレンズの自動焦点調節用電気端子と電気的導通がある配線パターンが形成されている。
この構成により、光軸合わせのためにレンズ筐体の突起部を位置決め穴に挿入することにより、容易にレンズの自動焦点等の電気的制御による機構に対する電気的な配線を行うことができるという効果を有している。

また、本発明は、上記固体撮像装置において、前記プリント配線板は多層配線を具備した多層配線基板であり、各層の配線は前記位置決め用穴もしくは切込み部に対応する位置に当該層の配線パターンの端部を具備しており、前記突起部を前記位置決め用穴もしくは切込み部に挿通することで各層の配線の電気的接続を行なうようにしたことを特徴とする。
この構成により、基準切込み部と基準貫通穴の近傍に配線パターンを具備し、突起を基準切込み部と基準貫通穴に挿通することで位置決めと同時に各層の配線の電気的接続を達成することができる。

また、本発明の固体撮像装置に用いる透光性部材を光学フィルタとしても良い。その結果、固体撮像素子への入射光の赤外線領域をカットして良好な撮像特性を得ることができる。

また、本発明の固体撮像素子に用いるフレキシブル配線板上にチップ部品が搭載されていても良い。その結果、電気配線設計の自由度が高まり固体撮像素子近傍にチップ部品をおくことができ、電気特性の最適化を図ることができる。

また、本発明の固体撮像装置に用いる固体撮像素子の裏面から樹脂モールドしても良い。その結果、固体撮像素子やチップ部品の実装強度を補強することができる。
また、本発明の固体撮像装置に用いる固体撮像素子の裏面をケースで保護しても良い。その結果、固体撮像素子やチップ部品を外部との接触を絶ち、部品の脱落等を避けることが出来る。

また、本発明の固体撮像装置に用いる固体撮像素子の裏面に光不透過性膜が形成されていても良い。その結果、薄い固体撮像素子の場合に裏面からの光の透過によるノイズの発生を避けることができる。

また本発明の固体撮像装置の製造方法は、開口部を持ち、表面に配線パターンが形成されるとともに、固体撮像素子設置面側の面の、配線パターンの端部に一致するように設けられた位置決め用穴もしくは切込み部を有するプリント配線板を用意する工程と、前記位置決め用の穴もしくは切込み部を基準として前記開口部を塞ぐように前記固体撮像素子を前記プリント配線板上に設置する工程と、前記位置決め用の穴もしくは切込み部を基準として前記固体撮像素子に対向して前記プリント基板上に透光性部材を配置する工程と、前記固体撮像素子に対向して光学レンズおよびレンズ筐体を前記プリント配線板上に設置する工程と含む。
この構成により、薄型で高剛性を持ち、プリント配線板を用いて、高精度の光軸合わせを行うことができる。

また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、前記位置決め用穴もしくは切込み部の内壁に電気伝導性の膜を形成し、前記膜が境界部における前記配線パターンと電気的に接続する工程と、表面に電気伝導性の膜が形成され、レンズの自動焦点調節用電気端子を構成する突起部を有するレンズ筐体を用意する工程と、前記位置決め用穴もしくは切込み部に前記突起部を挿入して位置決めを行う工程とを含む。
この構成により、基準切込み部と基準貫通穴の近傍に配線パターンを具備し、突起を基準切込み部と基準貫通穴に挿通することで位置決めと同時に各層の配線の電気的接続を達成することができる。

本発明によれば固体撮像装置の薄型化が可能で、簡易に高剛性と光軸精度向上と自動焦点機構の簡易な電気接続性を持つ固体撮像装置を製造することができる。

本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図 本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図 本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図 本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図 本実施の形態１の固体撮像装置の製造工程を示す要部斜視図 本実施の形態１の固体撮像装置の製造工程を示す要部斜視図 従来の固体撮像装置の分解斜視図

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図である。
この固体撮像装置は、開口部２を持ち、表面に配線パターンとしての金属配線パターン５，６が形成されたプリント配線板１と固体撮像素子１０と透光性部材１３と光学レンズ１４とレンズ筐体１５とから構成されている。このプリント配線板１には固体撮像素子１０を設置する際およびレンズ筐体１５を設置する際の基準として表裏から共通で使用するための位置決め用穴としての基準貫通穴４もしくは、切込み部としての基準切込み部３が形成され、前記基準貫通穴４もしくは基準切込み部３を基準として前記固体撮像素子１０が前記開口部２を塞ぐように前記プリント配線板１上に設置されている。そして、前記固体撮像素子１０に対向して前記透光性部材１３が配置され、前記基準貫通穴４もしくは基準切込み部３を基準として前記固体撮像素子１０に対向して前記光学レンズ１４とレンズ筺体１５が前記プリント配線板１上に設置されており、固体撮像素子１０が設置された側の面の、前記基準貫通穴４もしくは基準切込み部３の境界部と前記プリント配線板１の配線パターン５の端部が一致するように実装されている。

すなわち、図１に示すように、プリント配線板１に開口部２があり、さらに、基準切込み部３および基準貫通穴４が形成されている。この基準切込み部３と基準貫通穴４の端部と、プリント配線板１の表面に形成された金属配線パターン５及び６の端部の位置が一致した状態となっている。この場合、基準切込み部３および基準貫通穴４は、この金属配線パターン５、６に合わせて加工されたものである。そのため、加工端部と金属配線パターン５，６端部が一致したものとなっている。さらに、基準切込み部内壁７と基準貫通穴内壁８は、電気導通処理が施されており、金属配線パターン５、６と電気的につながっている。

また、同時に形成されている金属配線パターン９は固体撮像素子１０の実装接続用である。これらの金属配線パターン５、６、９は、リソグラフィー技術により同時形成したものなので、パターン自体の精度は非常に高いものとなっている。そのため、固体撮像素子１０の位置に対して基準切込み部３および基準貫通穴４の位置精度も非常に高いものとなっている。そして、回路部品としてのチップ部品１１が固体撮像素子１０近辺に実装され、電気信号取り出し用のコネクタ１２が実装されている。

図２は、本実施の形態１の固体撮像装置の分解斜視図である。
図２に示すプリント配線板１は、図１の図を裏面から見た図となっている。基準切込み部３と基準貫通穴４があり、開口部の裏面側には固体撮像素子１０が実装されている。その固体撮像素子１０に対向する位置に透光性部材１３を設置する。透光性部材１３には、赤外線カットフィルタ機能を持つガラスを使用した。そして、光学レンズ１４と一体化した自動焦点調節機能付きレンズ筐体１５には、基準突起部１６が形成されている。さらに、基準突起部１６には、自動焦点調節機能のためのＡＦ端子１７が形成されている。図に示している基準突起部１６は基準貫通穴４に勘合するものであり、基準切込み部３に勘合する基準となる突起は図示していないが同様に形成されている。

この場合のプリント配線板１には厚さ４００μｍの４層樹脂基板を用いた。そして、基準切込み部３と基準貫通穴４があり、その位置は実装された固体撮像素子１０と高い精度をもつように形成されている。そしてこの４層樹脂基板を構成する４層の金属配線パターン５（図６参照）はこの基準切込み部３と基準貫通穴４の近傍に到達し、内壁全体を覆っており、ＡＦ端子１７を基準切込み部３と基準貫通穴４に挿通することで各層の配線の電気的接続を達成している。

このような構成を持つことにより、基準切込み部３および基準貫通穴４に自動焦点調節機能付きレンズ筐体１５の基準突起部１６を勘合することにより、光学レンズ１４の光軸と撮像素子の光軸を容易に一致させ、高精度の光軸合わせを行うことができる。また、基準突起部１６を基準貫通穴４に勘合した時に、ＡＦ端子１７が基準貫通穴内壁８と接触することになり、プリント配線板１とＡＦ端子１７を電気的に接続することが可能となる。つまり、ＡＦ端子を別途半田付けすることなく、簡便に電気接続することが出来る。

図３は本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図であり、図１と同じ側から見た図である。
プリント配線板１に基準切込み部３と基準貫通穴４を形成している。さらに固体撮像素子１０（図示せず）、回路部品としてのチップ部品１１（図示せず）を覆うようにモールド樹脂１８を形成している。そして、基準切込み部３を避けるようにモールド樹脂１８を形成している。また、コネクタ１２から配線ケーブル１９を引き出している。
そしてＡＦ端子１７によってレンズ筐体とプリント配線板１との位置決めがなされると同時にプリント配線板１の配線パターンに接続され、取り出し端子としての役割も果たすことになる。

この構成により、薄型で高剛性を持ち、プリント配線板１を用いて、高精度の光軸合わせを行うことができる。特にプリント配線板１の基準貫通穴４もしくは基準切込み部３の境界部に配線パターンの端部が一致していることで、より位置合わせがし易くかつ、強度の低下し易い位置決め穴もしくは切込み部の境界部が配線パターンの存在によってより強固になっている。

さらにまた、固体撮像素子やチップ部品の部品脱落を防ぎ、強固に接着することができる。また固体撮像素子の裏面にもモールド樹脂１８を形成することにより、固体撮像素子の裏面からの透過光によるノイズを抑制することができる。基準切込み部３を確保するようにモールドすることにより、基準切込み部３への遮蔽物の進入を無くすことができる。またコネクタ１２を避けてモールドすることにより自動焦点調節機能付きレンズ筐体１５を搭載した後に配線ケーブル１９を取り付けることができる。事前に配線ケーブル１９を取り付けた場合には基準貫通穴４を避けながらコネクタ１２と配線ケーブル１９の上までモールドして、配線ケーブルの接続補強を行っても良い。

図４は、本実施の形態１の固体撮像装置の斜視図であり、図２と同じ側から見た図である。
モールド樹脂１８が形成されたプリント配線板１の上から自動焦点調節機能付きレンズ筐体１５が搭載されている。固体撮像素子１０の設置と同じ基準を用いているので、高精度な光軸合わせを行うことができる。
また、自動焦点調節機能付きレンズ筐体１５を勘合するだけで、簡便にＡＦ端子の電気接続を行うことができる。

なおこのプリント配線板としては多層配線基板を用いるのが望ましい。
図５はこのプリント配線板の要部拡大斜視図である、図６はめっき前の多層配線板を示す図である。図６に示すように、４層配線基板は３層の樹脂１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの間および表面および裏面に形成された配線を加えて４層の導体層からなる下地配線導体５ａとメッキ層５ｂとで構成される。そしてこの下地配線導体５ａは、図６に示すように基準切り込み部３の近傍に到達するように形成される。例えば基準切込み部３に沿うように下地配線導体５ａを形成しておき、メッキ槽に浸漬すると、図５に示すように基準切り込み部３の内壁を覆うようにメッキ層５ｂが形成される。すなわち下地配線導体５ａをメッキ層５ｂで被覆し（表面９及び裏面のパターニングを行い）、金属配線パターン５を構成している。これは図６から明らかなように基準切り込み部３の近傍に到達するように形成された下地配線導体５ａからの這い上がりにより、基準切り込み部３の内壁にもメッキ層５ｂが形成されるためである。これは基準貫通穴４の場合にも同様である。
この構成により、きわめて容易に効率よく内壁にメッキ層を形成することができ、確実な電気的接続が可能となる。

また、多層配線基板を用いることにより、プリント配線板が剛性を有し、強固となることで、位置ずれが低減され、プリント配線板に補強板を貼着した場合に比べて厚さを増大させることなく、容易に配線制限のない小型の固体撮像装置を提供することができる。
特に固体撮像素子の薄型化に伴い、変形に起因する位置ずれにより光軸調整の高精度化が困難となっているのに対し、より確実で高精度の光軸調整が可能となる。

なお、図１のプリント配線板を配線構造によってはそのまま単層配線に置き換えることも可能である。

また、固体撮像装置の薄型化に伴い、固体撮像素子の裏面に光不透過性膜を形成することで、光の透過を防止し、信頼性の高い固体撮像素子を提供することができる。

本発明の固体撮像装置は、固体撮像装置の薄型化が可能で、簡易に光軸調整を行うことができ、またＡＦ端子の電気接続も簡易に行うことができるので、低コストで精度向上と信頼性の高い固体撮像装置を得るうえで有用である。

１ プリント配線板
２ 開口部
３ 基準切込み部
４ 基準貫通穴
５ａ 下地配線導体
５ｂ メッキ層
５、６、９ 金属配線パターン
７ 基準切込み部内壁
８ 基準貫通穴内壁
１０ 固体撮像素子
１１ チップ部品
１２ コネクタ
１３ 透光性部材
１４ 光学レンズ
１５ 自動焦点調節機能付きレンズ筐体
１６ 基準突起部
１７ ＡＦ端子
１８ モールド樹脂
１９ 配線ケーブル

Claims (11)

1. 開口部を持ち、表面に配線パターンが形成されるとともに位置決め用穴もしくは切込み部が形成されたプリント配線板と、
   前記開口部をふさぐように前記プリント基板上に設置された固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子に対向して配置された透光性部材と、
   前記固体撮像素子に対向して前記プリント配線板上に設置された光学レンズおよびレンズ筐体と
   前記固体撮像素子が設置された側の面の、前記位置決め穴もしくは切込み部の境界部と前記プリント配線板の配線パターンの端部が一致している固体撮像装置。
2. 請求項１に記載の固体撮像装置であって、
   前記位置決め用穴もしくは切込み部の内壁に電気伝導性の膜が形成され、前記膜が境界部における前記配線パターンと電気的に接続された固体撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の固体撮像装置であって、
   前記レンズ筐体は突起部を具備し、前記位置決め用穴もしくは切込み部に挿入して位置決めを行い、前記突起部表面には電気伝導性の膜が形成され、レンズの自動焦点調節用電気端子を構成する固体撮像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   前記プリント配線板は多層配線を具備した多層配線基板であり、
   各層の配線は前記位置決め用穴もしくは切込み部に対応する位置に当該層の配線パターンの端部を具備しており、
   前記突起部を前記位置決め用穴もしくは切込み部に挿通することで各層の配線の電気的接続を行なうようにした固体撮像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   透光性部材は、光学フィルタである固体撮像装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   プリント配線板上にチップ部品が搭載された固体撮像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   固体撮像素子の裏面から樹脂モールドがなされた固体撮像装置。
8. 請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   固体撮像素子の裏面がケースで保護された固体撮像装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像装置であって、
   固体撮像素子の裏面に光不透過性膜が形成された固体撮像装置。
10. 請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像装置を製造する方法であって、
    開口部を持ち、表面に配線パターンが形成されるとともに、固体撮像素子設置面側の面の、配線パターンの端部に一致するように設けられた位置決め用穴もしくは切込み部を有するプリント配線板を用意する工程と、
    前記位置決め用の穴もしくは切込み部を基準として前記開口部を塞ぐように前記固体撮像素子を前記プリント配線板上に設置する工程と、
    前記位置決め用の穴もしくは切込み部を基準として前記固体撮像素子に対向して前記プリント基板上に透光性部材を配置する工程と、
    前記固体撮像素子に対向して光学レンズおよびレンズ筐体を前記プリント配線板上に設置する工程と含む固体撮像装置の製造方法。
11. 請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法であって、
    前記位置決め用穴もしくは切込み部の内壁に電気伝導性の膜を形成し、前記膜が境界部における前記配線パターンと電気的に接続する工程と、
    表面に電気伝導性の膜が形成され、レンズの自動焦点調節用電気端子を構成する突起部を有するレンズ筐体を用意する工程と、
    前記位置決め用穴もしくは切込み部に前記突起部を挿入して位置決めを行う工程とを含む固体撮像装置の製造方法。

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