JP2011205221A - カメラモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】製造コストおよび信頼性を低下させることなく、電磁シールド効果を向上させることが可能なカメラモジュールを提供すること。
【解決手段】センサ基板11(支持基板16)の表面上のうち、縁部よりも内側に設けられた第2の接着剤19により固定され、内部にレンズ12を有する筒状部13B、および開口部13A−1が設けられた天板13Aからなるレンズホルダ13と、レンズホルダ13に固定され、径小部14B−1、段差部14B−2、径大部14B−3によって構成された筒状部14B、およびレンズホルダ13の天板13Aの一部が内部に配置される開口部を有する天板14Aからなるシールド14と、を具備し、シールド14の段差部14B−2は、センサ基板11(支持基板16)の表面のうち、縁部と第2の接着剤19との間に接触される。
【選択図】図2

Description

本発明は、携帯電話、携帯ゲーム機、PDA、パソコンなどに搭載される小型のカメラモジュールに関する。
従来のカメラモジュールは、裏面に実装基板と導通させるための半田ボールを有するセンサ基板と、このセンサ基板上に配置され、内部にレンズを有するレンズホルダと、これらのセンサ基板およびレンズホルダを覆う有底筒状の遮光シールドと、により構成される。遮光シールドは磁気シールドを兼ねており、この底部が、センサ基板の裏面側に位置するように、レンズホルダに接着されて配置されている(特許文献1参照)。
この従来のカメラモジュールにおいて、レンズホルダ上方は遮光シールドで覆われていないため、上方からの電磁シールド効果が弱いという問題があった。
この問題に対し、レンズホルダ表面のうち、遮光シールドから露出される部分に金属を蒸着させたシールドコーティングを施すことにより、上方からの遮光シールド効果を向上させることも考えられる。しかし、一般に蒸着によるシールドコーティングはコストが高く、さらに、蒸着された金属を接地させるように接着させなければならず、さらに高コストとなる。
上方からの電磁シールド効果を向上させる他の方法として、遮光シールドを、底部がレンズホルダの上面側に位置するように配置させる方法も考えられる。しかし、このように遮光シールドを配置すると、レンズのフォーカス調整においてレンズホルダの上下方向の位置がばらつくため、これに伴ってレンズホルダに接着された遮光シールドの上下方向の位置もばらつく。すなわち、遮光シールドの下端部と、センサ基板に設けられた半田ボールの下端部と、によって形成される面の平坦性は、レンズホルダのフォーカス位置に依存して劣化する。従って、ある場合にはカメラモジュールを実装基板上に実装する際に遮光シールドが実装基板に接触し、センサ基板の裏面に形成された半田ボールが実装基板上の配線に接触しない問題がある。また、別の場合には、半田ボールが実装基板上の配線に接触しても、遮光シールドが実装基板に接触せず、磁気シールドとして機能しなくなる問題がある。すなわち、モジュールの信頼性が劣化する問題がある。
特開2009−253363号公報
本発明の課題は、製造コストおよび信頼性を低下させることなく、電磁シールド効果を向上させることが可能なカメラモジュールを提供することにある。
本発明によるカメラモジュールは、センサ部を有するとともに、裏面に前記センサ部と電気的に接続された外部電極を有するセンサ基板と、このセンサ基板の表面上のうち、縁部よりも内側に設けられた接着剤により固定され、内部にレンズを有する筒状部、およびこの筒状部の上端に設けられた開口部を有する天板からなるレンズホルダと、このレンズホルダに固定され、径小部、この径小部の下端に設けられた段差部、この段差部の下面に設けられた径大部によって構成された筒状部、およびこの筒状部の上端に設けられた開口部を有する天板からなるシールドと、を具備し、前記シールドは、前記段差部が、前記センサ基板の表面のうち、前記縁部と前記接着剤との間に接触するとともに、前記シールドの天板が、この天板の前記開口部内に、前記レンズホルダの天板の一部が位置するように配置されることを特徴とするものである。
本発明のカメラモジュールによれば、製造コストおよび信頼性を低下させることなく、電磁シールド効果を向上させることが可能なカメラモジュールを提供することができる。
第1の実施形態に係るカメラモジュールを示す斜視図である。 図1の一点鎖線A−A´に沿ったカメラモジュールの断面図である。 図2に示すレンズホルダの上面図である。 図2の一点鎖線B−B´に沿って示すカメラモジュールの断面図である。 実装基板の要部を示す上面図である。 第2の実施形態に係るカメラモジュールの図4に相当する断面図である。 第3の実施形態に係るカメラモジュールを示す図2に相当する断面図である。
以下に、本実施形態のカメラモジュールについて詳細に説明する。なお、以下に説明するカメラモジュールは、CSCM(Chip Scale Camera Module)である。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態のカメラモジュールを示す斜視図である。また、図2は、図1の一点鎖線A−A´に沿ったカメラモジュールの断面図である。図1に示すように、本実施形態のカメラモジュールは、図2に示すセンサ基板11および、内部にレンズ12を有するレンズホルダ13が、天板を有する筒状のシールド14によって覆われたものである。
図2に示すように、センサ基板11は、略正方形状のシリコン基板15および、シリコン基板15上に固定された略正方形状の支持基板16を含む構成である。このうち、シリコン基板15の上面には、絶縁膜(図示せず)が形成されており、この絶縁膜を介したシリコン基板15の中央部には、後述するレンズ12により集光された光を受光するセンサ部(図示せず)が設けられている。このセンサ部は、複数の撮像素子が格子状に配列されて設けられたものである。なお、各撮像素子(図示せず)は、例えばフォトダイオード、カラーフィルタ、およびマイクロレンズ等が積層された構成である。
また、シリコン基板15には、この基板15を貫通する複数の貫通孔(図示せず)が設けられている。これらの貫通孔内には、それぞれ貫通電極が設けられており、上述のフォトダイオードと貫通電極とは、シリコン基板15上に設けられた配線パターン(図示せず)により電気的に接続されている。
さらに、シリコン基板15の裏面には、貫通電極に電気的に接続された配線パターン(図示せず)が設けられている。この配線パターンは、一部を除いて、例えばソルダーレジスト膜からなる配線保護膜(図示せず)に覆われている。
シリコン基板15裏面の配線パターンは、配線保護膜から格子状に露出されている。この露出された部分には、カメラモジュールを実装基板(図示せず)上に実装するための複数の外部電極17が設けられている。これらの外部電極17は、例えば半田ボールからなる。
このようなシリコン基板15上には、例えばガラス基板からなる支持基板16が設けられている。この支持基板16は、シリコン基板15を下面から研磨等により薄く形成し、さらに上述の貫通電極を形成する際に、シリコン基板15を支持するために設けられている。
このような支持基板16は、シリコン基板15上に、センサ部を囲うように例えば環状に形成された第1の接着剤18により固定されている。
このようなセンサ基板11を構成する支持基板16の表面には、後述するレンズホルダ13をセンサ基板11上に配置、固定するための第2の接着剤19が塗布、若しくは形成されている。この第2の接着剤19は、支持基板16の縁部よりも内側に環状に塗布、若しくは形成されている。
第2の接着剤19によってセンサ基板11上に配置、固定されるレンズホルダ13は、筒状部13Bおよびこの筒状部13Bの上端に設けられた天板13Aにより構成されたものであり、例えば樹脂によって形成されている。このレンズホルダ13は、天板13Aの周辺部分から筒状部13Bの上方の一部にかけて、レンズホルダ13の外周に沿って面取りされた構造である。このレンズホルダ13の下端部(筒状部13Bのうち、天板13Aとは対向する開放端部)とセンサ基板11とが、第2の接着剤19によって固定されている。
レンズホルダ13内には、レンズ12が設けられている。レンズ12は、例えば樹脂からなり、レンズホルダ13の天板13Aに接するとともにレンズホルダ13の筒状部13Bの一部を埋めるように設けられている。このレンズ12の表面のうち、レンズホルダ13の天板13Aに設けられた開口部13A−1の下方に位置する箇所は凸状に形成されており、この凸部13A−2により、開口部13A−1から入射された光は、シリコン基板15上のセンサ部に集光される。
なお、このレンズホルダ13内には、例えば赤外線カットフィルタが配置されていてもよい。
このようなレンズホルダ13は、レンズ12の焦点がセンサ基板11のセンサ部に合致する(レンズ12のフォーカスを合わせる)ようにセンサ基板11上に固定されている。なお、レンズ12のフォーカス位置は、第2の接着剤19の厚みによって調節される。
ここで、レンズホルダ13の形状について、図2、図3および図4を参照してさらに詳しく説明する。図3は、レンズホルダ13を示す上面図である。また、図4は、図2の一点鎖B−B´に沿ったカメラモジュールの断面図である。
図2に示されるレンズホルダ13の天板13Aは、図3に示すように略四角形であるが、この四角形の各角は、面状に除去された面取り部13Cが形成されている。この面取り部13Cは、後述するレンズホルダ13の筒状部13Bを含むレンズホルダ13の全体に延長形成されている。
また、天板13Aの周辺部には、開口部13A−1を中心に有する略円形の中央部13A−2に比べて天板13Aの厚みが薄くなるように、切り欠き部13A−3が設けられている。この切り欠き部13A−3は、レンズホルダ13のフォーカス位置の調節の際に、レンズホルダ13が後述するシールド14に接触することを抑制するために設けられている。
すなわち、レンズホルダ13は、フォーカス位置を調節するに際し、上下方向に位置がばらつく。従って、フォーカス位置によっては、レンズホルダ13がシールド14に接触する場合がある。しかし、上述のようにレンズホルダ13に切り欠き部13A−3を設けることによって、レンズホルダ13とシールド14との間には上下方向に一定の隙間が形成されるため、レンズホルダ13の上下方向のばらつきがあっても、シールド14に接触することが抑制される。
さらに天板13Aの中央部13A−2は、図2に示すように、周辺部から開口部13A−1にかけて僅かに凹状に形成されている。すなわち、天板13Aの中央部13A−2は、周辺部が厚く、開口部13A−1近傍が薄くなるように形成されている。このような形状は、開口部13A−1の上下方向の長さを所望の距離に保ちつつ、天板13Aの機械的強度を向上させるための形状である。
図2に示されるレンズホルダ13の筒状部13Bは、略四角柱状の樹脂の中心軸に沿って、略円柱状の開口を有する形状である。従って、レンズホルダ13の筒状部13Bの断面形状は、図4に示すように、外周面がレンズホルダ13の天板13Aの形状に対応した略四角形であり、内周面が略円形の枠状である。このうち、外周面の各角(レンズホルダ13の筒状部13Bの稜線に相当する箇所)には、上述したように、天板13Aから延長形成された面取り部13Cが形成されている。
また、レンズホルダの筒状部13Bの外周面の一部には、図4に示すように、レンズホルダ13の上下方向に沿った凹部13Dが設けられている。この凹部13Dは、レンズホルダ13を形成する際に形成されるばりが、レンズホルダ13の外周面からはみ出すことを抑制するために形成された箇所である。すなわち、レンズホルダ13は、所望の形状の金型の注入口から樹脂を注入することにより形成されるものであるが、このようにして形成されたレンズホルダ13の外周面には、金型の注入口に残留した樹脂からなるばりが形成される。本実施形態のレンズホルダ13においては、このばりが形成される箇所を予め凹状に形状にしておくことにより、形成されたばりが、レンズホルダ13の外周面からはみ出すことを抑制している。
このようなレンズホルダ13、および上述のセンサ基板11は、図1、図2に示すように、天板を有する筒状のシールド14に覆われている。このシールド14は、例えば真鋳またステンレス製のものであり、遮光機能を有すると同時に、後述するように接地されるため、磁気シールドとしても機能するものである。
このシールド14の天板14Aは略四角形状であり、中央には開口部が形成されている。また、この天板14Aが上端に設けられたシールド14の筒状部14Bは、略四角柱状の金属の中心軸に沿って、略四角柱状の開口を有する形状である。さらに、シールド14の筒状部14Bのうち、4本の稜線に相当する箇所は、角Rで弧状に湾曲した湾曲部14Cを有する構造である。
このシールド14の筒状部14Bは、図2に示すように、径小部14B−1、この径小部14B−1の下端に設けられた段差部14B−2、およびこの段差部14B−2の下面に設けられた径大部14B−3からなり、径小部14B−1の上端に設けられた天板14Aを含めたこれらが一体的に形成されたものである。なお、上述のシールド14の径大部14B−3とは、シールド14の外径が大きい箇所を意味し、シールド14の径小部14B−1とは、シールド14の外径が小さい箇所を意味する。さらに、ここでいう外径とは、シールド14の水平断面形状である四角形の一辺の長さを意味する。
また、シールド14のうち、径大部14B−3の高さは、センサ基板11の表面から、外部電極17の下端部までの距離とほぼ等しくなるように形成されている。
このようなシールド14は、天板14Aの開口部の内部に、レンズホルダ13の天板13Aの中央部13A−2が位置するように配置されている。さらに、シールド14は、径小部14B−1がレンズホルダ13に嵌合し、径大部14B−3がセンサ基板11に嵌合するとともに、段差部14B−2が、センサ基板11の表面(支持基板16の表面)のうち、縁部と第2の接着剤19との間に接触するように配置されている。
次に、シールド14およびセンサ基板11の大きさの関係について、図4を参照してさらに詳細に説明する。図4に示すように、センサ基板11は、一辺の長さL1が、例えば3.6mmの四角形状である。これに対して、シールド14の筒状部14Bは、例えば肉厚が0.1mm程度の枠状であり、外周面および内周面がともに略四角形となる形状である。そして、径小部14B−1の内周面は、一辺の長さがセンサ基板11の一辺の長さL1よりわずかに小さい略四角形となるように形成されている。これにより、シールド14の段差部14B−2は、センサ基板11の縁部と第2の接着剤19との間に接触される。
また、径大部14B−1の内周面は、センサ基板11と、例えば0.1mm程度の一定の間隔L2を有する略四角形となるように形成されており、径大部14B−1の外周面は、一辺の長さL3が、例えば4.0mmの略四角形となるように形成されている。
そして、このようなシールド14は、フォーカスが合わされてセンサ基板11上に固定されたレンズホルダ13の外周面の一部に、この外周に沿って塗布、若しくは形成された第3の接着剤20により、レンズホルダ13に固定されている。
このような本実施形態のカメラモジュールは、図5に示す実装基板21上に実装される。図5は、実装基板21の要部を示す上面図である。図5に示すように、実装基板21上には、シールド14を接地させるためのコ字状のシールド用接地用配線22が形成されている。さらに、この接地用配線22の内側には、カメラモジュール用配線23が、互いに離間して格子状に複数形成されている。なお、カメラモジュール用配線23とは、カメラモジュールに電源を供給する、若しくは信号の入出力を行うためのモジュール用信号用配線および、カメラモジュールを接地させるためのモジュール用接地用配線である。
このような実装基板21表面の各配線22、23上には、予め半田ベースト(図示せず)を塗布しておく。そして、カメラモジュールをこの実装基板に実装する際には、まず、各外部電極17がカメラモジュール用配線23に接触し、シールド14の下端部(筒状部14Bのうち、天板14Aとは対向する開放端部)がシールド用接地用配線22に接触するようにカメラモジュールを配置する。この後、リフロー処理を行うことにより、カメラモジュールは、実装基板21上に実装される。
以上に説明したカメラモジュールによれば、天板13Aの中央部13A−2を除くレンズホルダ13全体がシールド14に覆われている。従って、電磁シールド効果を向上させることができる。なお、レンズホルダ13には、シールドコーティングを施す必要がないため、製造コストが増すことはない。
また、本実施形態のカメラモジュールにおいては、レンズホルダ13のフォーカス位置に依存することなく、シールド14の段差部14B−2を、センサ基板11の表面(支持基板16の表面)のうち、縁部と第2の接着剤19との間に接触させることにより、シールド14の上下方向の位置決めが行われる。従って、センサ基板11の外部電極17の下端部と、シールド14の下端部とによって形成される面の平坦性は、レンズホルダ13のフォーカス位置に伴って劣化することはない。これにより、モジュールの信頼性が低下することはない。
(第2の実施形態)
図6は、第2の実施形態に係るカメラモジュールの図4に相当する断面図である。この第2の実施形態に係るカメラモジュールは、第1の実施形態に係るカメラモジュールと比較して、シールド31の段差部31B−2がセンサ基板32の四隅のみに接触される点が異なる。以下に、第2の実施形態に係るカメラモジュールのシールドについて説明する。なお、図6においては、図4と同様の箇所については、図4と同様の符号を付している。
図6に示すように、レンズホルダ33の筒状部33Bには、面取り部33Cが設けられている点は、第1の実施形態のカメラモジュールのレンズホルダ13の筒状部13Bと同じ構造である。しかし、面取り部33Cの面積は、第1の実施形態のカメラモジュールのレンズホルダ13の筒状部13Bの面取り部13Cよりも拡大されている点が異なる。これにより、レンズホルダ33の断面形状は、外周面が略八角形であり、内周面が略円形の枠状となっている。
また、第1の実施形態のカメラモジュールのセンサ基板11と比較して、センサ基板32が小型化されている点が異なる。
さらに、このようにセンサ基板32が小型化されることに伴って、シールド31の径小部31B−1の湾曲部31Cの角Rを大きしている点が異なる。このように湾曲部31Cの角Rを大きくしているため、上述のようにセンサ基板32が小型化されても、シールド31の段差部31B−2を、センサ基板32の四隅のみで接触させることができる。なお、径小部31B−1の湾曲部31Cの角Rは、シールド31の段差部31B−2が、センサ基板32の四隅のみで接触する程度であればよい。
このシールド31とセンサ基板32との大きさの関係は、以下の通りである。すなわち、センサ基板32は、一辺の長さL4が、例えば3.2mmの四角形状である。また、シールド31の筒状部31Bは、例えば肉厚が0.1mm程度の枠状であり、外周面および内周面がともに略四角形となる形状である。しかし、径小部31B−1の内周面は、一辺の長さがセンサ基板32の一辺の長さL4よりわずかに大きい略四角形となるように形成されている。そして、湾曲部31Cの内周面、および外周面の角Rは、シールド31の段差部31B−2が、センサ基板32の四隅のみで接触される程度に、第1の実施形態に係るシールド14よりも大きく形成されている。
また、径大部31B−3の内周面は、第1の実施形態に係るカメラモジュールと同様に、センサ基板32と、例えば0.1mm程度の一定の間隔L2を有する略四角形となるように形成されている。従って、径大部31B−3の外周面は、第1の実施形態に係るカメラモジュールのシールド14の径大部14B−3よりも小さく、一辺の長さL5が、例えば3.6mmの略四角形となるように形成されている。
このようなカメラモジュールであっても、第1の実施形態のカメラモジュールと同様の理由により、製造コストおよび信頼性を低下させることなく、電磁シールド効果を向上させることができる。
また、第2の実施形態に係るカメラモジュールにおいては、センサ基板32が小型化されているため、シールド31の筒状部31Bの径大部31B−3も第1の実施形態に係るカメラモジュールのシールド14の径大部14B−3よりも小型化される。従って、このカメラモジュールによれば、カメラモジュールをより小型化することができる。
(第3の実施形態)
図7は、第3の実施形態に係るカメラモジュールの図2に相当する断面図である。この第3の実施形態に係るカメラモジュールは、第1の実施形態に係るカメラモジュールと比較して、レンズホルダ41の形状が異なる。以下に、第3の実施形態に係るカメラモジュールについて説明する。なお、図7においては、図2と同一の箇所には同一の符号を付している。
図7に示すように、レンズホルダ41は、この筒状部41Bの外側面の一部に、フランジ部42が形成されている点が異なる。すなわち、レンズホルダ42の筒状部41Bのうち、一部の外径が拡大されている点が異なる。なお、フランジ部42の外径は、シールド14の径小部14B−1の内径にほぼ一致している。
このようなカメラモジュールであっても、第1の実施形態のカメラモジュールと同様の理由により、製造コストおよび信頼性を低下させることなく、電磁シールド効果を向上させることができる。
さらに、レンズホルダ41の筒状部41Bの外側面の一部にフランジ部42を設けることにより、シールド14の水平方向における位置精度を向上させることができる。これにより、シールド14の段差部14B−2がセンサ基板11と接触せずに、シールド14がセンサ基板11から外れ、センサ基板11に対してシールド14が斜めに配置されることが抑制される。シールド14がセンサ基板11に対して斜めに配置された場合、シールド14の下端部とセンサ基板11の複数の外部電極17の下端部とによって形成される面の平坦性が劣化するために、カメラモジュールの信頼性が低下するが、第3の実施形態に係るカメラモジュールによれば、この信頼性の低下を抑制することができる。
なお、この第3の実施形態に係るレンズホルダ41は、第2の実施形態に係るカメラモジュールに対して適用してもよい。
以上に、本発明の実施形態に係るカメラモジュールについて説明した。しかし、本発明は上述の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。
例えば、センサ基板は、シリコン基板等の基板上の一部にセンサが載置されたものであってもよい。また、センサ基板は、センサのみからなるものであってもよい。このようなセンサ基板を有するカメラモジュールであっても、上述の各実施形態と同様に、シールド14、31を、その段差部14B−2、31B−2がセンサ基板に接触するように配置すればよい。
11、32・・・センサ基板
12・・・レンズ
13、33、41・・・レンズホルダ
13A・・・天板
13A−1・・・開口部
13A−2・・・凸部
13A−3・・・切り欠き部
13B、33B、41B・・・筒状部
13C、33C・・・面取り部
13D、33D・・・凹部
14、31・・・シールド
14A・・・天板
14B、31B・・・筒状部
14B−1、31B−1・・・径小部
14B−2、31B−2・・・段差部
14B−3、31B−3・・・径大部
14C、31C・・・湾曲部
15・・・シリコン基板
16・・・支持基板
17・・・外部電極
18・・・第1の接着剤
19・・・第2の接着剤
20・・・第3の接着剤
21・・・実装基板
22・・・シールド用接地用配線
23・・・カメラモジュール用配線
42・・・フランジ部

Claims (4)

  1. センサ部を有するとともに、裏面に前記センサ部と電気的に接続された外部電極を有するセンサ基板と、
    このセンサ基板の表面上のうち、縁部よりも内側に設けられた接着剤により固定され、内部にレンズを有する筒状部、およびこの筒状部の上端に設けられた開口部を有する天板からなるレンズホルダと、
    このレンズホルダに固定され、径小部、この径小部の下端に設けられた段差部、この段差部の下面に設けられた径大部によって構成された筒状部、およびこの筒状部の上端に設けられた開口部を有する天板からなるシールドと、
    を具備し、
    前記シールドは、前記段差部が、前記センサ基板の表面のうち、前記縁部と前記接着剤との間に接触するとともに、前記シールドの天板が、この天板の前記開口部内に、前記レンズホルダの天板の一部が位置するように配置されることを特徴とするカメラモジュール。
  2. 前記シールドの筒状部は、その水平断面形状が、四隅にそれぞれ湾曲部を有する略四角形の枠状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。
  3. 前記シールドの段差部は、前記センサ基板の四隅のみに接触することを特徴とする請求項2に記載のカメラモジュール。
  4. 前記レンズホルダの外側面には、フランジ部が形成されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラモジュール。
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