JP4332130B2 - カメラモジュール - Google Patents

Description

本発明はカメラモジュールに関し、より詳細には自動焦点機能付きのカメラモジュールに関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳといった撮像素子を搭載したカメラモジュールには種々の形態の製品がある（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。これらのカメラモジュールでは、固定焦点方式の製品の他に、自動焦点機能を備えた製品が提供されるようになってきた。
図９は自動焦点機能およびシャッター機能を備えたカメラモジュールの構成例を示す。このカメラモジュール５は、基板１０上に搭載された撮像素子１２と、撮像素子１２の入射側に配置された自動焦点ユニット２０とを備える。自動焦点ユニット２０は撮像光学系と撮像光学系を光軸方向に微動させてフォーカス位置に位置合わせする駆動部を内蔵する。図示例のカメラモジュール５では基板１０に支持ロッド２２を立設し、取付部２４を介して自動焦点ユニット２０を撮像素子１２の光軸上に支持する構成としている。

なお、自動焦点ユニット２０で撮像光学系を光軸方向に進退動させて撮像光学系をフォーカス位置に位置調節する駆動部としては、電動モータを駆動源とするもの、圧電素子を駆動源にするもの等がある。
いずれの場合も、自動焦点機能およびシャッター機能付きのカメラモジュールでは、撮像光学系をフォーカス位置に位置合わせするための駆動部に通電する必要があり、従来は、図９に示すように、カメラモジュール５の外ケース２５にフレキシブル配線基板６を取り付け、フレキシブル配線基板６と自動焦点ユニット２０に内蔵されている駆動部とを電気的に接続し、カメラモジュール５から引き出されたフレキシブル配線基板６の他端をカメラモジュール５を実装している実装基板の通電用の接続端子に接続している。
特開２００３−６０１７７号公報 特開２００４−１４７０３２号公報 特開２００５−２６５６１号公報

従来の自動焦点機能およびシャッター機能を備えたカメラモジュールにおいては、カメラモジュールにフレキシブル配線基板６を取り付け、実装基板に設けられた自動焦点ユニット２０に通電するための接続端子とフレキシブル配線基板６とを電気的に接続する構成としているから、カメラモジュールを実装基板に実装する際には、実装基板にカメラモジュールを搭載する操作と、フレキシブル配線基板と実装基板の接続端子とを接合する操作が必要となり、カメラモジュールを実装基板に実装する操作が煩雑になるという問題があった。

フレキシブル配線基板と実装基板の接続端子とは、一般的に、はんだ付け、導電性ペーストあるいは導電性フィルムを用いて接続されているが、これらの接続方法は作業性が劣るという問題があり、また、これらの接続方法による場合は、フレキシブル配線基板と実装基板の接続端子との電気的接続の信頼性が必ずしも十分とはいえないという問題があった。

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、自動焦点機能を備えたカメラモジュールの実装作業を容易にし、実装基板との電気的接続の信頼性を向上させることができるカメラモジュールを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、基板の一方の面に、撮像素子と、撮像光学系と、該撮像光学系をフォーカス位置に位置合わせする駆動部とが搭載され、前記基板の実装面である裏面内に、前記カメラモジュールを実装する実装基板に形成された接続電極に位置合わせして、前記駆動部に電気的に接続される接続端子が形成され、該接続端子と前記駆動部とが、フレキシブル配線基板を介して電気的に接続され、前記基板の一方の面上に接着固定された外ケース内に、前記撮像素子と、前記撮像光学系と、前記駆動部と、前記フレキシブル配線基板とが収納されたカメラモジュールであって、前記フレキシブル配線基板に形成された配線パターンの一端側が前記駆動部に接続され、前記配線パターンの他端側が、前記基板に設けられた端子接続孔に挿入され、端子接続孔に充填された導電材を介して前記接続端子に電気的に接続されていることを特徴とする。

また、前記撮像光学系と駆動部とが、１ユニットとして一体的に組み込まれた自動焦点ユニットとして形成され、該自動焦点ユニットに内蔵された前記駆動部と前記接続端子とが前記フレキシブル配線基板を介して電気的に接続されていることにより、さらにカメラモジュールの小型化を図ることができるとともに、自動焦点合わせによる撮影が容易に可能となる。

また、前記基板の一方の面に、さらにシャッターと該シャッターを開閉する開閉機構が搭載され、前記基板の裏面内に、前記実装基板に形成された接続電極に位置合わせして、前記開閉機構に電気的に接続される接続端子が形成され、前記接続端子と前記開閉機構とが、フレキシブル配線基板を介して電気的に接続され、前記外ケース内に、さらに前記シャッターと前記開閉機構が収納され、前記フレキシブル配線基板に、一端側が前記開閉機構に電気的に接続され、他端側が、前記基板に設けられた端子接続孔に挿入され、端子接続孔に充填された導電材を介して前記接続端子に電気的に接続される配線パターンが形成されていることを特徴とする。

また、前記フレキシブル配線基板は、前記基板に接続される側の縁部に櫛歯状に端子部が延出して形成され、前記端子部が前記端子接続孔に挿入され、端子接続孔に導電材が充填されて前記配線パターンと前記接続端子とが電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明に係るカメラモジュールは、撮像素子や撮像光学系を搭載した基板の実装面に形成された接続端子と前記撮像光学系を駆動する駆動部とが、フレキシブル配線基板を介して電気的に接続された形態に形成されているから、前記カメラモジュールを実装基板に搭載して、実装基板に形成された前記駆動部と電気的に接続される接続電極とを電気的に接続する操作を容易に行うことができる。これによってカメラモジュールを搭載して電子部品を製造する製造作業の効率化を図ることができる。

（カメラモジュールの構成）
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
図１は、本発明に係るカメラモジュールの一実施形態の構成を示す断面図である。本実施形態のカメラモジュール３０における基板１０、撮像素子１２、自動焦点ユニット２０等の構成は、図９に示した自動焦点機能およびシャッター機能を備えた従来のカメラモジュール５と同様である。
すなわち、基板１０の一方の面上には、撮像素子１２と撮像素子１２の周囲にチップ部品１３が搭載され、撮像素子１２とチップ部品１３を囲む配置に内ケース１４が取り付けられている。内ケース１４は箱形に形成され、撮像素子１２の光軸上に開口孔１４ａが設けられ、開口孔１４ａの内面に赤外線カット用のフィルター１５が封着されている。

基板１０に内ケース１４を気密に接着することにより、基板１０上で撮像素子１２およびチップ部品１３が搭載された領域は外部から遮断された領域となる。このように撮像素子１２が搭載された領域を外部から遮断することにより、撮像素子１２が搭載されている領域内に外部から塵埃等が侵入することを防止し、組立工程あるいは組立工程後に、撮像素子１２の受光面に異物が付着して製品不良となることを防止する。

内ケース１４に封着された赤外線カット用のフィルター１５の入射側には、自動焦点ユニット２０が配置される。自動焦点ユニット２０には撮像光学系と、撮像光学系を光軸方向に微動させてフォーカス位置に位置合わせする駆動部が内蔵されている。自動焦点ユニット２０は取付部２４と、基板１０に立設された支持ロッド２２を介して、撮像素子１２の光軸と撮像光学系の光軸を一致させて基板１０に支持される。自動焦点ユニット２０に内蔵される駆動部としては、電動モータあるいは圧電素子を使用することができる。なお、本実施形態では撮像光学系と駆動部とを１ユニットとして一体的に組み込んだ構成としているが、撮像光学系と駆動部とを別体で組み合わせる構成とすることも可能である。

自動焦点ユニット２０の入射側にはシャッター２６が配置されている。シャッター２６も自動焦点ユニット２０と同様に取付部２４に支持される。取付部２４には自動焦点ユニット２０に内蔵されている駆動部に通電するための配線と、シャッター２６の開閉機構に通電するための配線が設けられ、取付部２４の外ケース２５に対向する側面にこれらの配線に接続される端子２４ａが形成されている。
外ケース２５は、内ケース１４、および内ケース１４の外側に配置された自動焦点ユニット２０およびシャッター２６等を囲む配置に基板１０に接着固定される。外ケース２５のシャッター２６に面する部位には入射孔２５ａが設けられている。

本実施形態のカメラモジュール３０において特徴とする構成は、カメラモジュール３０を構成する基板１０自体に、自動焦点ユニット２０の駆動部への通電用の接続端子と、シャッター２６の開閉機構に通電するための接続端子を設け、フレキシブル配線基板２８によりこれらの接続端子と前記駆動部および開閉機構とを電気的に接続する構成としたことにある。
本実施形態のカメラモジュール３０では、外ケース２５の内面に沿ってフレキシブル配線基板２８を配置し、フレキシブル配線基板２８により取付部２４と基板１０とを電気的に接続している。

図２に、フレキシブル配線基板２８を取付部２４と基板１０に取り付けた状態を拡大して示す。
フレキシブル配線基板２８は電気的絶縁性を有するベースフィルム２８ｂの片面に配線パターン２８ａが形成されたものである。配線パターン２８ａの一端側は取付部２４に形成された端子２４ａにはんだ付けあるいは導電性接着剤等を用いて接続され、配線パターン２８ａの他端側は、基板１０に設けられた端子接続孔１０ａ内に挿入され、基板１０の裏面に設けられた接続端子４０に電気的に接続される。端子接続孔１０ａに挿入されたフレキシブル配線基板２８の端子部２９と接続端子４０との電気的接続は、端子接続孔１０ａに充填されたはんだあるいは導電性接着剤等の導電材１１を介してなされる。

図３は、フレキシブル配線基板２８の基板１０への取付状態を、フレキシブル配線基板２８の正面側から見た状態を示す。フレキシブル配線基板２８の基板１０に接続される側の縁部には、基板１０に形成された端子接続孔１０ａの配置に合わせて、端子接続孔１０ａに挿入される細幅に形成された端子部２９が櫛歯状に延出して形成されている。
各々の端子部２９は、フレキシブル配線基板２８の本体側から細幅に延出したベースフィルム２８ｂの片面に配線パターン２８ａとなる導体層が被着して形成される。

フレキシブル配線基板２８には４つの独立したパターンに配線パターン２８ａが形成されている。各々の配線パターン２８ａの一端には取付部２４の端子２４ａに接合される配線部２８ｃが形成され、配線部２８ｃから端子部２９に向けて配線パターン２８ａが延出する。４本の配線パターン２８ａは、自動焦点ユニット２０に内蔵された駆動部に通電するための配線と、シャッター２６の開閉機構に通電するための配線として使用される。

このような端子部２９を備えたフレキシブル配線基板２８を製造するには、ポリイミドフィルム等の可撓性を有するフィルムの片面に銅箔が被着された片面銅張り樹脂フィルムを用意し、フォトリソグラフィー法により、銅箔を配線パターン２８ａとなる部位を残すようにエッチングし（図４(a)）、次いで、樹脂フィルム３２にプレス抜き加工を施して、端子部２９を含めフレキシブル配線基板２８の外形形状を成形することにより、櫛歯状に端子部２９が形成されたフレキシブル配線基板２８が得られる（図４(b)）。

図３に示すように、基板１０のフレキシブル配線基板２８の端子部２９が挿入される端子接続孔１０ａの内面にはめっきが施され、端子接続孔１０ａの内面に導体層１０ｂが形成されている。端子接続孔１０ａに挿入された端子部２９は、端子接続孔１０ａに充填された導電材１１により導体層１０ｂと電気的に接続し、導体層１０ｂと電気的に接続して形成されている基板１０の裏面（実装面）に形成された接続端子４０と電気的に接続する。導電材１１は端子部２９を端子接続孔１０ａに固定して支持する作用もなす。

図５に、カメラモジュール３０の底面図を示す。基板１０の裏面には、実装基板に接続される複数の接続端子４０Ａ、４０Ｂが形成されている。接続端子４０Ａは、フレキシブル配線基板２８を介して自動焦点ユニット２０に内蔵された駆動部およびシャッター２６の開閉機構に電気的に接続されるものであり、接続端子４０Ｂは、基板１０に搭載されている撮像素子１２等と電気的に接続されるものである。
基板１０に形成された４つの端子接続孔１０ａと接続端子４０Ａとは、各々接続パターン４１を介して電気的に接続されている。
図５では、基板１０に取り付けられる外ケース２５の平面配置をあわせて示している。外ケース２５は平面形状が円形に形成され、外ケース２５の中央部に入射孔２５ａが形成されている。

本実施形態で使用している、端子接続孔１０ａや接続端子４０、接続パターン４１等を備える基板１０は、従来の配線基板の製造方法を利用して簡単に製造することができる。たとえば、端子接続孔１０ａは、従来の配線基板の製造方法において基板の両面に形成される配線パターンを電気的に接続するスルーホールを形成する方法とまったく同様に形成することができる。すなわち、基板１０にドリル加工を施して、フレキシブル配線基板２８に形成された端子部２９が挿入できる貫通孔を形成し、めっきにより貫通孔の内壁面に導体層を形成すればよい。
また、基板の表面に被着形成されている銅箔をエッチングすることによって所定形状および所定配置に接続端子４０および接続パターン４１を形成することができる。接続端子４０および接続パターン４１を形成した後、外部に露出する部位を残して、基板１０の表面をソルダーレジスト等の保護膜で被覆することも従来の配線基板の製造方法と同様である。

（カメラモジュールの組立方法）
本実施形態のカメラモジュール３０を組み立てるには、まず、基板１０上に撮像素子１２およびチップ部品１３を搭載し、赤外線カット用のフィルター１５が封着された内ケース１４を、撮像素子１２およびチップ部品１３を密封するようにして基板１０に接着する。
次に、自動焦点ユニット２０とシャッター２６を基板１０に取り付ける。本実施形態では、自動焦点ユニット２０、シャッター２６、取付部２４および支持ロッド２２をあらかじめ組み合わせて構成したユニットを基板１０に取り付けて組み立てる。フレキシブル配線基板２８については、このユニットを組み立てる際に、取付部２４の端子２４ａに配線部２８ｃを位置合わせし、はんだ付けあるいは導電性接着剤、異方導電性フィルム等を用いて、端子２４ａと配線部２８ｃとを電気的に接続して取付部２４に接合しておく。

そして、自動焦点ユニット２０のユニットを基板１０に取り付ける際に、フレキシブル配線基板２８の端子部２９を基板１０の端子接続孔１０ａに挿入する。端子接続孔１０ａには、導電材１１として導体ペーストをあらかじめ充填しておくか、端子接続孔１０ａに端子部２９を挿入した後に、導体ペースト等の導電材１１を端子接続孔１０ａに充填する。
自動焦点ユニット２０のユニットを基板１０にセットした後、基板１０に外ケース２５を接合する。

本実施形態においては、外ケース２５を基板１０に接合する接着剤として熱硬化型の接着剤を使用し、加熱キュア工程によって外ケース２５を基板１０に接着固定する際に、端子接続孔１０ａに充填された導電材１１を熱硬化させ、基板１０にフレキシブル配線基板２８の端子部２９を接合させるようにする。このように、フレキシブル配線基板２８を基板１０に接合する操作と、外ケース２５を基板１０に接合する操作を一回の加熱キュア工程で行うようにすることで、フレキシブル配線基板２８を備えたカメラモジュール３０の組立作業を効率的に行うことが可能になる。

（カメラモジュールの実装方法）
図６は、カメラモジュール３０を実装基板５０に実装した状態を示す。実装基板５０には、カメラモジュール３０の基板１０の裏面（実装面）における接続端子４０Ａ、４０Ｂの平面配置に一致する配置に、接続電極５２Ａ、５２Ｂが設けられている。接続電極５２Ａは、カメラモジュール３０の自動焦点ユニット２０に内蔵された駆動部とシャッター２６の開閉機構に通電するための電極、接続電極５２Ｂは、基板１０に搭載された撮像素子１２等と電気的に接続するための電極である。

本実施形態のカメラモジュール３０では、モジュール内に組み込んだフレキシブル配線基板２８によって、自動焦点ユニット２０に内蔵されている撮像光学系をフォーカスさせるための駆動部と、シャッター２６を開閉するための開閉機構とが、基板１０の裏面に形成された接続端子４０Ａとが電気的に接続された状態にあるから、実装基板５０に形成された接続電極５２Ａ、５２Ｂとカメラモジュール３０に形成された接続端子４０Ａ、４０Ｂとを位置合わせして電気的に接続することによって、実装基板５０とカメラモジュール３０に内蔵されている自動焦点ユニット２０およびシャッター２６が自動的に電気的に接続された状態になる。

カメラモジュール３０は単品形態に形成されているから、実装基板５０の接続電極５２Ａ、５２Ｂにはんだペーストを印刷し、実装基板５０にカメラモジュール３０を位置合わせしてセットし、はんだリフローすることによってカメラモジュール３０が実装される。このように、本実施形態のカメラモジュール３０の実装基板５０への実装操作は従来の固定焦点式のカメラモジュールとまったく同様の操作によるものであり、カメラモジュールを実装基板に搭載した後、フレキシブル配線基板と実装基板との間ではんだ付けするといった煩雑な作業が不要になり、カメラモジュール３０を実装する際の作業性がきわめて改善される。

また、本実施形態のカメラモジュール３０によれば、モジュール内にフレキシブル配線基板２８を組み込んだことによって、自動焦点機能を備えたカメラモジュールの小型化を図ることが可能になる。カメラモジュールを小型化できることは、きわめて狭小領域にカメラモジュールを組み込むことを可能とし、電子装置の小型化に有効に寄与する。

また、上記実施形態のカメラモジュール３０は、基板１０に端子接続孔１０ａを設け、端子接続孔１０ａにフレキシブル配線基板２８の端子部２９を挿入して基板１０とフレキシブル配線基板２８とを接続する形態とすることによって、フレキシブル配線基板２８と基板１０との電気的接続の信頼性、耐久性を高めるとともに、フレキシブル配線基板２８と基板１０とを接合する操作を容易にしている。

なお、自動焦点ユニット２０と基板１０とを接続するフレキシブル配線基板２８の配置形態は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。
図７は、フレキシブル配線基板２８の基板１０に接続される他端側を基板１０の表面に沿って折曲させ、配線パターン２８ａの他端を、基板１０の表面に形成した接続パッド１０ｃに接合した例である。接続パッド１０ｃは、基板１０の裏面に形成された接続端子４０Ａと、貫通孔の内壁面に設けたに導体層１０ｂを介して電気的に接続する。

図８は、フレキシブル配線基板２８を外ケース２５の外側面に沿って配置し、外ケース２５の外側に形成した基板１０の端子接続孔１０ａにフレキシブル配線基板２８の端子部２９を挿入して、基板１０とフレキシブル配線基板２８を接続した例である。端子接続孔１０ａにはんだ等の導電材１１を充填して、端子部２９を端子接続孔１０ａ内に保持し、導電材１１を介してフレキシブル配線基板２８と基板１０の裏面に形成された接続端子４０Ａとを電気的に接続した構成は上述した実施形態と同様である。

本実施形態においては、外ケース２５にフレキシブル配線基板２８を挿通させる挿通孔を設け、挿通孔からフレキシブル配線基板２８を延出させた。外ケース２５の外側にフレキシブル配線基板２８を配置する構成とした場合は、フレキシブル配線基板２８と基板１０との接続部の状態を外部から視認して確認できるという利点がある。また、カメラモジュールの自動焦点ユニット２０の配置、形態等によってはフレキシブル配線基板２８をモジュールの外側に配置する方法による方が、モジュールの構成が容易になり、組立作業が容易になる場合がある。

上述した実施形態において、フレキシブル配線基板２８は自動焦点ユニット２０に内蔵された駆動部およびシャッター２６の開閉機構と基板１０とを電気的に接続するものとして作成したが、製品によってシャッターの開閉機構を別途設ける場合にはフレキシブル配線基板２８にシャッターの開閉機構に通電する配線パターンを設ける必要はない。また、自動焦点機構の他にさらに他の制御系等の機構を内蔵している場合には、より多数本の配線パターン２８ａを形成することも可能である。

本発明に係るカメラモジュールの一実施形態の構成を示す断面図である。 フレキシブル配線基板と基板との接続部分を拡大して示す断面図である。 フレキシブル配線基板と基板との接続部分をフレキシブル配線基板の正面方向から見た状態を示す説明図である。 フレキシブル配線基板の製造方法を示す説明図である。 カメラモジュールの基板を底面方向から見た状態を示す説明図である。 カメラモジュールを実装基板に実装した状態を示す断面図である。 カメラモジュールの他の実施形態を示す断面図である。 カメラモジュールのさらに他の実施形態を示す断面図である。 カメラモジュールの従来の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ 基板
１０ａ 端子接続孔
１０ｂ 導体層
１０ｃ 接続パッド
１１ 導電材
１２ 撮像素子
１３ チップ部品
１４ 内ケース
１５ 赤外線カット用のフィルター
２０ 自動焦点ユニット
２４ 取付部
２４ａ 端子
２５ 外ケース
２６ シャッター
２８ フレキシブル配線基板
２８ａ 配線パターン
２８ｂ ベースフィルム
２８ｃ 配線部
２９ 端子部
３０ カメラモジュール
４０、４０Ａ、４０Ｂ 接続端子
４１ 接続パターン
５０ 実装基板
５２Ａ、５２Ｂ 接続電極

Claims (4)

1. 基板の一方の面に、撮像素子と、撮像光学系と、該撮像光学系をフォーカス位置に位置合わせする駆動部とが搭載され、
   前記基板の実装面である裏面内に、前記カメラモジュールを実装する実装基板に形成された接続電極に位置合わせして、前記駆動部に電気的に接続される接続端子が形成され、
   該接続端子と前記駆動部とが、フレキシブル配線基板を介して電気的に接続され、
   前記基板の一方の面上に接着固定された外ケース内に、前記撮像素子と、前記撮像光学系と、前記駆動部と、前記フレキシブル配線基板とが収納されたカメラモジュールであって、
   前記フレキシブル配線基板に形成された配線パターンの一端側が前記駆動部に接続され、前記配線パターンの他端側が、前記基板に設けられた端子接続孔に挿入され、端子接続孔に充填された導電材を介して前記接続端子に電気的に接続されていることを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記撮像光学系と駆動部とが、１ユニットとして一体的に組み込まれた自動焦点ユニットとして形成され、該自動焦点ユニットに内蔵された前記駆動部と前記接続端子とが前記フレキシブル配線基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
3. 前記基板の一方の面に、さらにシャッターと該シャッターを開閉する開閉機構が搭載され、
   前記基板の裏面内に、前記実装基板に形成された接続電極に位置合わせして、前記開閉機構に電気的に接続される接続端子が形成され、
   前記接続端子と前記開閉機構とが、フレキシブル配線基板を介して電気的に接続され、
   前記外ケース内に、さらに前記シャッターと前記開閉機構が収納され、
   前記フレキシブル配線基板に、一端側が前記開閉機構に電気的に接続され、他端側が、前記基板に設けられた端子接続孔に挿入され、端子接続孔に充填された導電材を介して前記接続端子に電気的に接続される配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のカメラモジュール。
4. 前記フレキシブル配線基板は、前記基板に接続される側の縁部に櫛歯状に端子部が延出して形成され、
   前記端子部が前記端子接続孔に挿入され、端子接続孔に導電材が充填されて前記配線パターンと前記接続端子とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のカメラモジュール。

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