JP3932802B2 - 基板実装用カメラ、基板実装用カメラの実装方法および基板実装用カメラの組立方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯情報端末機器などの回路基板に直接実装される基板実装用カメラ、基板実装用カメラの実装方法および基板実装用カメラの組立方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話などの情報端末機器は近年高機能化が進み、テレビ電話として使用できるよう撮像機能を備えたものが用いられるようになっている。このような機器においては、撮像を行うCCDカメラを小型モジュール化して回路基板に直接実装する構成が採用される場合が多い。このカメラモジュールは一般にCCDエリアセンサと撮像用のレンズを組み合わせた構成となっており、予め組み立てられたカメラモジュールを、他の電子部品と同様に回路基板に半田接合や導電接着材などの接合手段を用いて実装される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カメラモジュールを回路基板に実装する際には、撮像用のレンズの耐熱温度が一般の電子部品の接合過程の加熱温度(例えば半田接合を用いる場合のリフロー温度、導電接着材を用いる場合の熱硬化温度)よりも低いことから、他の電子部品の実装を終えた後に、カメラモジュールを単独で回路基板に実装する方法が採用されていた。
【0004】
このカメラモジュールの実装作業は手作業で行われ、小型部品を回路電極に位置合わせした後に、カメラモジュールに熱ダメージを与えないように細心の注意を払いながら接合部を半田付けするという複雑な作業を必要としていた。このため従来のカメラモジュールの実装作業は生産性が低く、生産性向上のための方策が求められていた。
【0005】
そこで本発明は、回路基板への実装作業を効率よく行うことができる基板実装用カメラ、基板実装用カメラの実装方法および基板実装用カメラの組立方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の基板実装用カメラは、回路基板に実装され、光電変換を行う画素が配列された受光部を備えこの受光部に撮像対象の光学画像を結像させることにより画像信号を出力する基板実装用カメラであって、前記受光部が形成された受光素子を含み前記回路基板に実装される受光モジュールと、受光部上に光学画像を結像させるレンズを含むレンズモジュールと、前記レンズを受光部に対して位置合わせする位置合わせ手段と、レンズが受光部に対して位置合わせされた状態で前記レンズモジュールを前記回路基板に固定する固定手段とを備え、前記受光モジュールは受光素子をサブ基板に実装した基板モジュールであり、また前記位置合わせ手段はレンズケースとこのレンズケース内に予め装着されたカラー部材であり、カラー部材の下端部が前記サブ基板の上面に当接した状態で固定される。
【0007】
請求項2記載の基板実装用カメラは、請求項1記載の基板実装用カメラであって、前記レンズモジュールは前記基板モジュールに固定される。
【0008】
請求項3記載の基板実装用カメラは、請求項1記載の基板実装用カメラであって、前記レンズモジュールは前記回路基板に固定される。
【0010】
請求項4記載の基板実装用カメラの実装方法は、光電変換を行う画素が配列された受光部に撮像対象の光学画像を結像させることにより画像信号を出力する基板実装用カメラを回路基板に実装する基板実装用カメラの実装方法であって、前記受光部が形成された受光素子を含む受光モジュールを前記回路基板に実装する受光モジュール実装工程と、受光部上に光学画像を結像させるレンズを含むレンズモジュールをレンズが受光部に対して位置合わせ手段により位置合わせされた状態で前記回路基板に固定するレンズモジュール固定工程とを含み、前記受光モジュールは受光素子をサブ基板に実装した基板モジュールであり、また前記位置合わせ手段はレンズケースとこのレンズケース内に予め装着されたカラー部材であり、カラー部材の下端部が前記サブ基板の上面に当接した状態で固定される。
【0011】
請求項5記載の基板実装用カメラの実装方法は、請求項4記載の基板実装用カメラの実装方法であって、前記レンズモジュールを前記基板モジュールに固定する。
【0012】
請求項6記載の基板実装用カメラの実装方法は、請求項4記載の基板実装用カメラの実装方法であって、前記レンズモジュールを前記回路基板に固定する。
【0014】
請求項7記載の基板実装用カメラの組立方法は、光電変換を行う画素が配列された受光部に撮像対象の光学画像を結像させることにより画像信号を出力させる基板実装用カメラを回路基板上で組み立てる基板実装用カメラの組立方法であって、前記受光部が形成された受光素子を含む受光モジュールを前記回路基板に実装する受光モジュール実装工程と、受光部上に光学画像を結像させるレンズを含むレンズモジュールをレンズが受光部に対して位置合わせ手段により位置合わせされた状態で前記回路基板に固定するレンズモジュール固定工程とを含み、前記受光モジュールは受光素子をサブ基板に実装した基板モジュールであり、また前記位置合わせ手段はレンズケースとこのレンズケース内に予め装着されたカラー部材であり、カラー部材の下端部が前記サブ基板の上面に当接した状態で固定される。
【0015】
請求項8記載の基板実装用カメラの組立方法は、請求項7記載の基板実装用カメラの組立方法であって、前記レンズモジュールを前記回路基板に実装された基板モジュールに固定する。
【0016】
請求項9記載の基板実装用カメラの組立方法は、請求項7記載の基板実装用カメラの組立方法であって、前記レンズモジュールを前記回路基板に固定する。
【0018】
本発明によれば、受光部が形成された受光素子を含み回路基板に実装される受光モジュールと、受光部上に光学画像を結像させるレンズを含むレンズモジュールとを分離し、回路基板に受光モジュールを実装した後にレンズモジュールを個別に回路基板に固定することにより、耐熱温度の低いレンズモジュールを除外した状態で、受光モジュールを他の電子部品の実装と同一工程で回路基板に実装することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の回路基板の斜視図、図2は本発明の実施の形態1の基板実装用カメラの断面図、図3は本発明の実施の形態1の基板実装用カメラの実装方法の工程説明図である。
【0020】
図1において、回路基板1は携帯電話などの移動情報端末機器の電子回路を構成する電子部品が実装される実装基板であり、回路基板1にはカメラモジュール2が実装されている。カメラモジュール2はCCDエリアセンサとレンズを組み合わせた小型の基板実装用カメラであり、電子部品が実装された回路基板1をカバーケース3内に組み込んだ完成状態では、カバーケース3に設けられた撮像用開口4を介して撮像対象の画像取込ができるようになっている。なお図1では、カメラモジュール2以外の電子部品の図示を省略している。
【0021】
図2に示すように、カメラモジュール2は基板モジュール5(図3(a)参照)とレンズモジュール6(図3(c)参照)より構成され、基板モジュール5を回路基板1に実装することにより、カメラモジュール2全体が回路基板1に実装される。
【0022】
基板モジュール5は、撮像用の受光素子であるCCDエリアセンサ11をサブ基板10上に実装した受光モジュールであり、CCDエリアセンサ11上は樹脂12で封止されている。CCDエリアセンサ11の上面には光電変換を行う画素が多数格子状に配列された受光部が形成されており、この受光部に光学画像を結像させることにより各画素に蓄電された電荷を画像信号として出力する。サブ基板10は回路基板1に導電性の樹脂接着材18によって実装され、これによりサブ基板10が回路基板1に固定されるとともに、サブ基板10の接続用電極(図示せず)と回路基板1上面の回路電極(図示せず)とが電気的に導通する。
【0023】
レンズモジュール6はレンズケース15を備えている。レンズケース15の上部はレンズ16を保持するホルダ部15aとなっており、下部はサブ基板10に設けられた装着孔10a内に挿通してレンズモジュール6をサブ基板10に固定する装着部15bとなっている。この固定は、装着部15bに設けられたカギ型の爪部をサブ基板10の下面に係止させることにより行われる。
【0024】
レンズケース15をサブ基板10に装着する際には、レンズケース15内に予め装着されたカラー部材17の下端部がサブ基板10の上面に当接した状態で固定される。これにより、レンズ16とCCDラインセンサ11の下面までの距離hが、レンズ16による光学画像を結像させるのに適正な高さに保たれ、レンズ16はCCDエリアセンサ11の受光部に対して正しく位置合わせされる。
【0025】
すなわち、レンズケース15およびカラー部材17は、レンズ16をCCDエリアセンサ11の受光部に対して位置合わせする位置合わせ手段となっている。さらに、樹脂接着材18で回路基板1に固定されたサブ基板10およびレンズケース15のカギ型の爪部が設けられた装着部15bは、レンズ16が受光部に対して位置合わせされた状態でレンズモジュール6を回路基板1に固定する固定手段となっている。
【0026】
次に図3を参照して、カメラモジュール2を回路基板1へ実装する基板実装用カメラの実装方法について説明する。図3(a)に示すように、装着孔10aを備えたサブ基板10にはCCDエリアセンサ11が実装され、その上面を樹脂12で覆って基板モジュール5が形成されている。また回路基板1には、装着孔10aに対応した位置に開口部1aが設けられており、図示しない回路電極上には樹脂接着材18が塗布されている。
【0027】
基板モジュール5は、図示しない他の電子部品を回路基板1に実装する部品実装工程において回路基板1の所定の実装位置に搭載される。全ての電子部品の搭載が完了したならば、回路基板は加熱工程に送られる。そして図3(b)に示すように、樹脂接着材18の熱硬化温度まで加熱され所定時間加熱状態が保持される。これにより、樹脂接着材18が熱硬化し、基板モジュール5は他の電子部品とともに回路基板1に実装される。このとき、加熱温度はCCDエリアセンサ11や樹脂12の耐熱温度よりも低く設定されていることから、加熱過程において熱ダメージを与えることがない。
【0028】
他の電子部品の実装とともに基板モジュール5の回路基板1への実装が完了したならば、レンズモジュール6の搭載が行われる。図3(c)に示すように、レンズ16を保持したレンズケース15内には、予めレンズ16から下端部までの距離を所定距離hに設定されたカラー部材17が装着されている。そしてレンズケース15の装着部15bをサブ基板10の装着孔10aに位置合わせして挿入する。これにより、レンズモジュール6は回路基板1に実装された基板モジュール5に固定される(図2参照)。
【0029】
このレンズモジュール6の固定は、単にレンズケース15の装着部15bをサブ基板10の装着孔10a内に挿入し装着部15bの爪部をサブ基板10に係止することのみで行われる。従ってレンズモジュール6のレンズ16などに耐熱温度が低い材質の部品を用いる場合にあっても、これらの部品が熱ダメージを受けることがない。
【0030】
(実施の形態2)
図4は本発明の実施の形態2の基板実装用カメラの断面図、図5は本発明の実施の形態2の基板実装用カメラの実装方法の工程説明図である。
【0031】
本実施の形態2においては、実施の形態1に示す回路基板1と同様の回路基板1’に、実施の形態1に示すカメラモジュール2と同様の機能を有するカメラモジュール2’が実装される。
【0032】
図4に示すように、カメラモジュール2’は実施の形態1と同様に基板モジュール5’とレンズモジュール6’より構成され、カメラモジュール2’の実装に際しては、基板モジュール5’とレンズモジュール6’はそれぞれ個別に回路基板1’に固定される。基板モジュール5’は、実施の形態1と同様のCCDエリアセンサ11を前述のサブ基板10よりもサイズが小さいサブ基板10’上に実装した受光モジュールであり、同様にCCDエリアセンサ11上は樹脂12で封止されている。サブ基板10’は回路基板1’に導電性の樹脂接着材18によって実装され、これによりサブ基板10’が回路基板1’に固定されるとともに、サブ基板10’の接続用電極(図示せず)と回路基板1’上面の回路電極(図示せず)とが電気的に導通する。
【0033】
レンズモジュール6’はレンズケース15’を備えている。レンズケース15’の上部はレンズ16を保持するホルダ部15’aとなっており、下部は回路基板1’の上面に固定される固定部15’bとなっている。この固定は、レンズケース15’に設けられたねじ孔15’cにねじ部材19を挿通させ、ねじ部材19を回路基板1’に設けられたねじ孔1’aに螺合させてねじ締結することによって行われる。
【0034】
レンズケース15’を回路基板1’に固定する際には、レンズケース15’内に予め装着されたカラー部材17’の下端部がサブ基板10’の上面に当接した状態で固定される。これにより、レンズ16とCCDラインセンサ11の下面までの距離hが、レンズ16による光学画像を結像させるのに適正な高さに保たれ、レンズ16はCCDエリアセンサ11の受光部に対して正しく位置合わせされる。
【0035】
すなわち、レンズケース15’およびカラー部材17’は、レンズ16をCCDエリアセンサ11の受光部に対して位置合わせする位置合わせ手段となっている。さらに、ねじ部材19および回路基板1’のねじ孔1’aは、レンズ16が受光部に対して位置合わせされた状態でレンズモジュール6’を回路基板1’に固定する固定手段となっている。
【0036】
次に図5を参照して、カメラモジュール2’を回路基板1’へ実装する基板実装用カメラの実装方法について説明する。図5(a)に示すように、サブ基板10’にはCCDエリアセンサ11が実装され、その上面を樹脂12で覆って基板モジュール5’が形成されている。また回路基板1’には、固定用のねじ孔1’aが設けられている。
【0037】
基板モジュール5’は、実施の形態1と同様に、図示しない他の電子部品を回路基板1に実装する部品実装工程において回路基板1’の所定の実装位置に搭載される。そして同様に加熱工程に送られることにより、樹脂接着材18が熱硬化し、他の電子部品とともに基板モジュール5’は回路基板1’に実装される。
【0038】
次いでレンズモジュール6’の搭載が行われる。図5(b)に示すように、レンズ16を保持したレンズケース15’内には、予めレンズ16から下端部までの距離を所定距離hに設定されたカラー部材17’が装着されている。そしてレンズケース15’の固定部15’bを回路基板1’のねじ孔1’aに位置合わせし、ねじ部材19をねじ孔15’cに挿通させて回路基板1’のねじ孔1’aに締結する。これにより、レンズモジュール6’は回路基板1’に固定される(図4参照)。
【0039】
このレンズモジュール6’の固定は、単にレンズケース15’の固定部15’bをねじ部材19によって回路基板1’にねじ締結することのみで行われる。従ってレンズモジュール6’のレンズ16などに耐熱温度が低い材質の部品を用いる場合にあっても、これらの部品が熱ダメージを受けることがない。
【0040】
(実施の形態3)
図6は本発明の実施の形態3の基板実装用カメラの断面図、図7は本発明の実施の形態3の基板実装用カメラの実装方法の工程説明図である。
【0041】
本実施の形態3においても、実施の形態1に示す回路基板1と同様の回路基板1’’に、実施の形態1に示すカメラモジュール2と同様の機能を有するカメラモジュール2’’が実装される。
【0042】
図6に示すように、カメラモジュール2’’は受光モジュール5’’とレンズモジュール6’’より構成され、カメラモジュール2’’の実装に際しては、受光モジュール5’’とレンズモジュール6’’はそれぞれ個別に回路基板1’’に固定される。受光モジュール5’’は、実施の形態1と同様のCCDエリアセンサ11を回路基板1’’に直接実装して構成されており、同様にCCDエリアセンサ11上は樹脂12で封止されている。
【0043】
レンズモジュール6’’はレンズケース15’’を備えている。レンズケース15’’の上部はレンズ16を保持するホルダ部15’’aとなっており、下部は下端部が回路基板1’’の上面に固定される固定部15’’bとなっている。この固定は、レンズケース15’’に設けられたねじ孔15’’cにねじ部材19を挿通させ、ねじ部材19を回路基板1’’に設けられたねじ孔1’’aに螺合させてねじ締結することによって行われる。
【0044】
レンズケース15’’は、レンズ16から固定部15’’bの下端部までの寸法が予め実施の形態1,2に示す所定距離hに等しくなるように寸法が設定されている。従って、レンズケース15’’を回路基板1’’に固定した状態では、レンズ16とCCDラインセンサ11の下面までの所定距離hが、レンズ16による光学画像を結像させるのに適正な高さに保たれ、レンズ16はCCDエリアセンサ11の受光部に対して正しく位置合わせされる。
【0045】
すなわち、所定寸法に設定されたレンズケース15’’は、レンズ16をCCDエリアセンサ11の受光部に対して位置合わせする位置合わせ手段となっている。さらに、ねじ部材19および回路基板1’’のねじ孔1’’aは、レンズ16が受光部に対して位置合わせされた状態でレンズモジュール6’’を回路基板1’’に固定する固定手段となっている。
【0046】
次に図7を参照して、カメラモジュール2’’を回路基板1’’へ実装する基板実装用カメラの実装方法について説明する。図7(a)に示すように、図示しない他の電子部品を回路基板1’’に実装する部品実装工程において、CCDエリアセンサ11は回路基板1’’の所定の実装位置に搭載され、この後加熱工程に送られることにより、他の電子部品とともにCCDエリアセンサ11は回路基板1’’に実装される。そしてこの後CCDエリアセンサ11の上面は樹脂12によって封止される。
【0047】
次いで、レンズモジュール6’’の搭載が行われる。図7(b)に示すように、予めレンズ16から固定部15’’bの下端部までの距離を所定距離hに設定されたレンズケース15’’を受光モジュール5’’の上方に位置させる。そして固定部15’’bを回路基板1’’のねじ孔1’’aに位置合わせし、ねじ部材19をねじ孔15’’cに挿通させてねじ孔1’’aに締結する。これにより、レンズモジュール6’’は回路基板1’’に固定される(図6参照)。
【0048】
このレンズモジュール6’’の固定は、実施の形態2と同様にねじ締結のみで行われるため、レンズモジュール6’’のレンズ16などに耐熱温度が低い材質の部品を用いる場合にあっても、これらの部品が熱ダメージを受けることがない。
【0049】
上記説明したように、実施の形態1,2,3においては、回路基板に実装される基板実装用カメラを受光モジュールとレンズモジュールに分割して構成し、基板実装用カメラの組立を回路基板上で行うようにしたものである。すなわち、回路基板への部品実装過程において、受光モジュールのみを他の電子部品と同様に実装し、この後にレンズモジュールを取り付けて基板実装用カメラを組み立てるようにしたものである。
【0050】
これにより、カメラの構成部分のうち電子回路との電気的接続を必要とするCCDエリアセンサなどの受光素子を含む受光モジュールを、一般の電子部品と同一工程で回路基板に実装することができる。すなわち、この部品実装における加熱工程段階では、レンズなど耐熱温度が低い材質の部品を有するレンズモジュールは未搭載状態であることから、これらの部品の耐熱温度による制約を受けることなく同一工程で受光モジュールを含めた全ての部品の接合を行うことができる。
【0051】
従って、従来のカメラモジュールの実装方法において必要とされた、手作業による半田接合を行う必要がなく、カメラモジュールの実装作業を効率よく行うことができる。なお上記実施の形態では、サブ基板の回路基板への実装に際して、樹脂接着材を用いる例を示しているが、半田接合によって実装を行ってもよい。この場合においても、リフロー工程の後にレンズモジュールが搭載されることから、レンズのジュールへの熱ダメージを与えることなくカメラモジュールの実装を行うことができる。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、受光部が形成された受光素子を含み回路基板に実装される受光モジュールと、受光部上に光学画像を結像させるレンズを含むレンズモジュールとを分離し、回路基板に受光モジュールを実装した後にレンズモジュールを個別に回路基板に固定するようにしたので、耐熱温度の低いレンズモジュールを除外した状態で、受光モジュールを他の電子部品の実装と同一工程で回路基板に実装することができ、手作業による受光モジュールの実装作業を排除して、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の回路基板の斜視図
【図2】本発明の実施の形態1の基板実装用カメラの断面図
【図3】本発明の実施の形態1の基板実装用カメラの実装方法の工程説明図
【図4】本発明の実施の形態2の基板実装用カメラの断面図
【図5】本発明の実施の形態2の基板実装用カメラの実装方法の工程説明図
【図6】本発明の実施の形態3の基板実装用カメラの断面図
【図7】本発明の実施の形態3の基板実装用カメラの実装方法の工程説明図
【符号の説明】
1 回路基板
2 カメラモジュール
5 基板モジュール
6 レンズモジュール
10 サブ基板
11 CCDエリアセンサ
15 レンズケース
16 レンズ
17 カラー部材
18 樹脂接着材
Claims (9)
- 回路基板に実装され、光電変換を行う画素が配列された受光部を備えこの受光部に撮像対象の光学画像を結像させることにより画像信号を出力する基板実装用カメラであって、前記受光部が形成された受光素子を含み前記回路基板に実装される受光モジュールと、受光部上に光学画像を結像させるレンズを含むレンズモジュールと、前記レンズを受光部に対して位置合わせする位置合わせ手段と、レンズが受光部に対して位置合わせされた状態で前記レンズモジュールを前記回路基板に固定する固定手段とを備え、
前記受光モジュールは受光素子をサブ基板に実装した基板モジュールであり、
また前記位置合わせ手段はレンズケースとこのレンズケース内に予め装着されたカラー部材であり、カラー部材の下端部が前記サブ基板の上面に当接した状態で固定されることを特徴とする基板実装用カメラ。 - 前記レンズモジュールは前記基板モジュールに固定されることを特徴とする請求項1記載の基板実装用カメラ。
- 前記レンズモジュールは前記回路基板に固定されることを特徴とする請求項1記載の基板実装用カメラ。
- 光電変換を行う画素が配列された受光部に撮像対象の光学画像を結像させることにより画像信号を出力する基板実装用カメラを回路基板に実装する基板実装用カメラの実装方法であって、前記受光部が形成された受光素子を含む受光モジュールを前記回路基板に実装する受光モジュール実装工程と、受光部上に光学画像を結像させるレンズを含むレンズモジュールをレンズが受光部に対して位置合わせ手段により位置合わせされた状態で前記回路基板に固定するレンズモジュール固定工程とを含み、
前記受光モジュールは受光素子をサブ基板に実装した基板モジュールであり、
また前記位置合わせ手段はレンズケースとこのレンズケース内に予め装着されたカラー部材であり、カラー部材の下端部が前記サブ基板の上面に当接した状態で固定されること
を特徴とする基板実装用カメラの実装方法。 - 前記レンズモジュールを前記基板モジュールに固定することを特徴とする請求項4記載の基板実装用カメラの実装方法。
- 前記レンズモジュールを前記回路基板に固定することを特徴とする請求項4記載の基板実装用カメラの実装方法。
- 光電変換を行う画素が配列された受光部に撮像対象の光学画像を結像させることにより画像信号を出力させる基板実装用カメラを回路基板上で組み立てる基板実装用カメラの組立方法であって、前記受光部が形成された受光素子を含む受光モジュールを前記回路基板に実装する受光モジュール実装工程と、受光部上に光学画像を結像させるレンズを含むレンズモジュールをレンズが受光部に対して位置合わせ手段により位置合わせされた状態で前記回路基板に固定するレンズモジュール固定工程とを含み、
前記受光モジュールは受光素子をサブ基板に実装した基板モジュールであり、
また前記位置合わせ手段は、レンズケースとこのレンズケース内に予め装着されたカラー部材であり、カラー部材の下端部が前記サブ基板の上面に当接した状態で固定されることを特徴とする基板実装用カメラの組立方法。 - 前記レンズモジュールを前記基板モジュールに固定することを特徴とする請求項7記載の基板実装用カメラの組立方法。
- 前記レンズモジュールを前記回路基板に固定することを特徴とする請求項7記載の基板実装用カメラの組立方法。
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