JP4770576B2

JP4770576B2 - カメラモジュール

Info

Publication number: JP4770576B2
Application number: JP2006132602A
Authority: JP
Inventors: 賢司笹岡
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: JP2007306307A

Description

本発明は、カメラモジュールに関し、特に小型化、薄型化及び軽量化したカメラモジュールに関する。

近年、カメラモジュールは、携帯電話、携帯用のコンピュータなどに積極的に採用されるようになり、それに伴って、カメラモジュールの小型化、薄型化及び軽量化が求められるようになってきた。例えば、特開２００４−１２０６１５号公報には、カメラモジュールの小型化の手段として固体撮像素子とＤＳＰ（Digital Signal processing）等の他の半導体部品が実装される構造として、ＤＳＰ上に固体撮像素子をチップスタックし、前記固体撮像素子や前記ＤＳＰ以外の、抵抗やコンデンサ、インダクタ等の電子部品であるチップ部品などを、前記固体撮像素子などと同じ平面上に実装したカメラモジュールの構造が開示されている。

しかしながら、上述したようチップ部品を前記固体撮像素子などと同じ平面上に２次元的に並べて配列した場合においては、カメラモジュールの大きさが前記チップ部品の配列面積に依存してしまい、前記配列面積の制限によって前記カメラモジュールの大きさを十分に低減することができないでいた。

特に近年においては、撮像素子の高画素化、及びカメラモジュールの小型化が同時に要求されており、上述した従来の方法では、かかる要求を満足することができないでいた。
特開２００４−１２０６１５号

本発明は、小型化、薄型化及び軽量化を実現することのできる、新規なカメラモジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
絶縁基材中に埋設された電気／電子部品と、
前記絶縁基材の、少なくとも両主面上に設けられ、前記電気／電子部品と電気的機械的に接続された配線パターンと、
前記少なくとも両主面上において設けられた配線パターン同士を、直接的又は間接的に、電気的機械的に接続する層間接続体と、
前記絶縁基材の一方の主面上に設けられた固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に関し、前記絶縁基材と反対側において前記固体撮像素子と対向するようにして配置されたレンズとを具え、
前記固体撮像素子は前記絶縁基材の一方の主面と前記レンズとの間に位置し、
前記層間接続体は、前記電気／電子部品が埋設された領域の、前記絶縁基材の平面方向に沿った位置において、前記固体撮像素子の少なくとも一部と重複するように配置され、かつ前記絶縁基材に内包されていることを特徴とする、カメラモジュールに関する。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を実施した。その結果、例えば、特開２００４−１２０６１５号などに開示されているような、抵抗やコンデンサ、インダクタ等の電気／電子部品であるチップ部品などを、前記固体撮像素子などと同じ平面上に実装する代わりに、所定の絶縁基材を準備し、この絶縁基材の主面上に前記固体撮像素子を配置するとともに、前記絶縁基材中に前記チップ部品などの電気／電子部品を埋設するようにすることによって、前記電気／電子部品などが前記固体撮像素子などと同じ平面上に位置することがなくなる。

したがって、このようにして得たカメラモジュールの大きさは、特にその面積において前記固体撮像素子の大きさによって主として決定されるようになる。したがって、前記カメラモジュールを十分に小型化することができる。

また、前記電気／電子部品は前記絶縁基材中に埋設されるようになるので、上述のようにして得たカメラモジュールを十分に薄型化することができる。

さらに、特開２００４−１２０６１５号などに開示されているように、特にカメラモジュール全体を保持するような筐体を準備する必要がなく、絶縁基材（絶縁層）に加えてオーバーコート層やアンダーコート層などを必要とすることがない。したがって、上記本発明のカメラモジュールは十分に軽量化することができる。

なお、上述した電気／電子部品は、少なくとも主面上において設けられた配線パターンと電気的機械的に接続されて所定の外部回路と連結され、前記カメラモジュールが前記固体撮像素子を中心とした実際のカメラとして機能するように構成されている。

また、本発明の一態様においては、前記配線パターンは複数の配線パターンからなり、前記複数の配線パターンの内、一対の配線パターンが前記絶縁基材の前記主面上に設けられ、残りの配線パターンが前記絶縁基材中に埋設され、前記複数の配線パターンの少なくとも一部同士及び前記複数配線パターンの少なくとも一部と前記電気／電子部品とが電気的機械的に接続されてなるように構成することができる。本態様によれば、前記電気／電子部品の、前記絶縁基材中への埋設状態を自在に制御することができるとともに、前記電気／電子部品の大きさや種類及び数などに適宜対処することができるようになる。

上記態様において、前記複数の配線パターンは、前記絶縁基材の厚さ方向に一致する軸を有し、前記軸方向の径が一定である第1の層間接続体によって前記少なくとも一部同士が電気的機械的に接続するように構成することができる。

また、上記態様において、前記複数の配線パターンは、前記絶縁基材の厚さ方向に一致する軸を有し、前記軸方向の径が前記絶縁基材の厚さ方向で変化するような第２の層間接続体によって前記少なくとも一部同士が電気的機械的に接続するようにすることができる。

さらに、前記複数の配線パターンは、前記絶縁基材の厚さ方向に形成されたスルーホール内に形成された内壁導電体によって前記少なくとも一部同士が電気的機械的に接続するようにすることができる。

上述したような第1の層間接続体、第２の層間接続体及び内壁導電体によれば、上述した複数の配線パターンの電気的機械的接続を簡易に行うことができる。

また、前記第1の層間接続体、前記第２の層間接続体及び前記内壁導電体は、それぞれ単独で用いることもできるし、２以上を組み合わせて用いることもできる。

以上、本発明によれば、小型化、薄型化及び軽量化を実現することのできる、新規なカメラモジュールを提供することができる。

以下、本発明の具体的特徴について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。

図1は、本発明のカメラモジュールの一例を示す断面構成図である。図1に示すカメラモジュール１０は、絶縁基材１１と、この絶縁基材１１の主面上に形成された固体撮像素子１３と、この固体撮像素子１３と対向するようにして固定部材１８で固定されたレンズ１４とを含む。

また、絶縁基材１１は、第1の絶縁層１１１、第２の絶縁層１１２及び第３の絶縁層１１３から構成され、電気／電子部品１２は中央に位置する第２の絶縁層１１２中に埋設されている。

さらに、第１の絶縁層１１１の表面には第１の配線パターン２１が、少なくとも一部が露出するようにして形成され、第３の絶縁層１１３の主面上には第２の配線パターン２２が、少なくとも一部が露出するようにして形成されている。また、第２の絶縁層１１３の表面には第３の配線パターン２３及び第４の配線パターン２４がそれぞれ形成され、その内部においては、第５の配線パターン２５及び第６の配線パターン２６が上述した各配線パターンと略平行となるようにして形成されている。

なお、固体撮像素子１３と第１の配線パターン２１とはワイヤ１９でボンディングされ、電気的機械的に接続されている。

第１の配線パターン２１、第３の配線パターン２３及び第５の配線パターン２５は、それぞれが絶縁基材１１の厚さ方向に一致する軸を有し、前記軸方向の径が絶縁基材１１の厚さ方向で変化する層間接続体１５によって、その一部同士が互いに電気的機械的に接続されている。また、第２の配線パターン２２、第４の配線パターン２４及び第６の配線パターン２６も、同じく層間接続体１５によって、その一部同士が互いに電気的機械的に接続されている。

また、絶縁基材１１における第２の絶縁層１１２内に形成された第５の配線パターン２５及び第６の配線パターン２６は、その一部同士がスルーホール１６内に形成された内壁導電体１７によって電気的機械的に接続されている。

なお、図１において、第５の配線パターン２５及び第６の配線パターン２６は、第２の絶縁層１１２内に破線で描画された矩形状の構成要素の上下面において配置されているが、この破線で示された矩形状部は、以下に詳述する製造方法に起因して記載したものであって、第２の絶縁層１１２のその他の部分と一体化し、識別することはできない場合もあれば、以下に示す製造方法におけるように、第２の絶縁層１１２に対してプリプレグを付加して行う場合は、硬化過程の相違からある程度識別できる場合もある。

また、電気／電子部品１２は、第４の配線パターン２４の一部と半田３０によって電気的機械的に接続固定されている。

電気／電子部品１２は、チップコンデンサ、チップ抵抗及びインダクタの少なくとも一種を含むことができる。また、固体撮像素子１３は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳから構成することができる。

図１に示す構成のカメラモジュールによれば、抵抗やコンデンサ、インダクタ等のチップ部品である電気／電子部品１２を、固体撮像素子１３などと同じ平面上に実装する代わりに、絶縁基材１１を準備し、この絶縁基材１１の主面上に固体撮像素子１３を配置するとともに、絶縁基材１１中に電気／電子部品１２を埋設するようにしている。したがって、電気／電子部品１２が固体撮像素子１３と同じ平面上に位置しなくなるので、カメラモジュール１０の２次元的な大きさ（面積）は、固体撮像素子１３の大きさによって主として決定されるようになる。したがって、カメラモジュール１０は十分に小型化することができる。

また、電気／電子部品１２は絶縁基材１１中に埋設されるようになるので、上述のようにして得たカメラモジュール１０は十分に薄型化することができる。

さらに、特開２００４−１２０６１５号などに開示されているように、特にカメラモジュール全体を保持するような筐体を準備する必要がなく、絶縁基材（絶縁層）に加えてオーバーコート層やアンダーコート層などを必要とすることがない。したがって、上記本発明のカメラモジュール１０を十分に軽量化することができる。

図１に示すカメラモジュール１０においては、各配線パターンを上述した層間接続体１５及び内壁導電体１７で電気的機械的に接続するようにしている。したがって、各配線パターン間の電気的機械的接続を簡易に行うことができる。

層間接続体１５及び内壁導電体１７は、良好な導体である金、銀、銅などの単体、あるいは所定の樹脂中に前記金属微紛を分散させたものから構成することができる。また、前記金属などの他に炭素材を用いることができ、前記同様に、所定の樹脂中に炭素微紛を分散させたものから構成することができる。

なお、図１に示す例では、絶縁基材１１を第１の絶縁層１１１〜第３の絶縁層１１３からなる３層構造としているが、図２に示すように、第１の絶縁層１１１及び第３の絶縁層１１３を有せず、第２の絶縁層１１２のみから構成するようにすることもできる。

さらに、図３に示すように、絶縁基材１１の第２の絶縁層１１２内に、第５の配線パターン２５及び第６の配線パターン２６に加えて、第７の配線パターン２７及び第８の配線パターン２８を上記各配線パターンと略平行となるようにして形成することもできる。この例では、第６の配線パターン２６、第７の配線パターン２７及び第８の配線パターン２８をスルーホール内に形成された内壁導電体で電気的機械的に接続する代わりに、層間接続体１５で接続している。

なお、図２及び図３に示す例においては、図１に示す構成要素と類似の構成要素については、同じ参照符号を用いて表している。

このように、本発明では、電気／電子部品１２の、絶縁基材１１中への埋設状態を自在に制御することができるとともに、電気／電子部品１２の大きさや種類及び数などに適宜対処して、絶縁基材１１中に形成する配線パターンの数及びこれらの電気的機械的接続を自在に制御することができる。

また、上記具体例においては、絶縁基材１１の厚さ方向に一致する軸を有し、前記軸方向の径が絶縁基材１１の厚さ方向で変化する層間接続体１５を用いたが、このような層間接続体の代わりに、絶縁基材１１の厚さ方向に一致する軸を有し、前記軸方向の径が絶縁基材１１の厚さ方向で一定の層間接続体を用いることができる。

なお、図１に示すように、これらの層間接続体及び内壁導電体は適宜組み合わせて用いることができる。

本発明のカメラモジュールの製造方法について説明する。代表的な製造方法として、図１に示すカメラモジュールの製造方法について説明する。図４〜図１２は、図１に示すカメラモジュールの製造方法を示す工程図である。

最初に、図４に示すように、金属（例えば銅）箔５１上に例えばスクリーン印刷により、層間接続体１５を構成する上述した導電性材料からなる円錐状のバンプ５２を形成する。次いで、図５に示すように、バンプ５２が貫通するようにして絶縁層５３を形成する。次いで、図６に示すように、絶縁層５３上に金属（例えば銅）箔５６を配置し、その後、加熱加圧プレスを実施して絶縁層５３を硬化し、両面金属（銅）箔張り板を形成する。

次いで、金属箔５１に対してフォトリソグラフィによるパターニングを施し、図７に示すように第３の配線パターン２３を形成する。次いで、図８に示すように、第３の配線パターン２３上に円錐状のバンプ５５を形成するとともに、バンプ５５が貫通するとともにそれを埋設するようにして絶縁層５４を形成する。

なお、図８に示すアセンブリは、以下に示すような工程を経て、絶縁基材１１の一部（第１の配線パターン２１及び第３の配線パターン２３が形成された近傍部分）を構成するようになる。

また、上記工程におけるプリプレグ５３及び５４は後の加圧下による加熱操作において硬化して絶縁層となり、バンプ５２及び５５は層間接続体１５となる。

さらに、図４〜図７と同様な工程を経ることにより、図９に示すような、プリプレグ６１の主面上に第２の配線パターン２２となる金属箔６２及び第４の配線パターン２４が形成されるとともに、プリプレグ６１を貫通するように設けられたバンプ６３が形成された、絶縁基材１１の一部（第２の配線パターン２２及び第４の配線パターン２４が形成された近傍部分）を構成するアセンブリを得る。

次いで、図９で得たアセンブリに対して、図１０に示すように、第４の配線パターン２４上にスクリーン印刷によりクリーム状の半田３０を印刷付着し、図１１に示すように、例えばマウンタを用いて電気／電子部品１２（例えば厚さ０．１ｍｍの０６０３サイズまたは０４０２サイズのチップ抵抗）をその両端子が半田３０に接するように載置し、その後半田３０をリフローさせて電気／電子部品１２を配線パターン２４上に電気的機械的に接続する。

次いで、図１２に示すように、図８の工程で得たアセンブリ及び図１１の工程で得たアセンブリを、第５の配線パターン２５及び第６の配線パターン２６が形成されるとともに、スルーホール１６内に内壁導電体１７が形成された絶縁層７１及びこれと密着するようにして設けられるとともに、バンプ７２が貫通するようにして設けられたプリプレグ７３を介して、上下方向に加圧下加熱する。

この際、上述したプリプレグ５３、５４及び６１は硬化して絶縁層となるとともに、バンプ５２、５５及び７２は層間接続体１５として形成される。また、プリプレグ７３は流動化し、電気／電子部品１２の周囲の空間を埋設して密着する状態で硬化し、絶縁層となる。

次いで、金属箔５６及び５７をフォトリソグラフィでパターニングし、第１の配線パターン２１及び第２の配線パターン２２を形成する。結果として、上述した工程を経ることにより、図１に示すカメラモジュール１０の絶縁基材１１が形成されることになる。

次いで、上述のようにして形成した絶縁基材１１の略中心部に固体撮像素子１３を配置するとともに、絶縁基材１１の端部に固定部材１８を配置し、固体撮像素子１３と対向するようにしてレンズ１４を配置する。さらに、固体撮像素子１３と第１の配線パターン２１とをワイヤ１９でボンディングすることによって、図１に示すようなカメラモジュールを完成させる。

なお、上述した製造方法はあくまで図１に示すカメラモジュールの一例を示したものであり、その他の方法を用いても同様に製造することができる。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。

例えば、上述した絶縁基材１１を製造する際のプリプレグ中に適宜ガラスクロスやアラミドクロス、ガラス不織布、アラミド不織布などの補強材を含有させるようにすることもできる。

また、図１〜図３に示すようなカメラモジュールを所定のレンズホルダーに取り付けるようにすることもできる。

本発明のカメラモジュールは、小型化、薄型化及び軽量化を実現したものであるので、携帯電話や携帯用のコンピュータなどの種々の分野で使用することができる。

本発明のカメラモジュールの一例を示す断面構成図である。本発明のカメラモジュールの他の例を示す断面構成図である。本発明のカメラモジュールのその他の例を示す断面構成図である。図１に示すカメラモジュールの製造方法における一工程を示す図である。同じく、図１に示すカメラモジュールの製造方法における一工程を示す図である。同じく、図１に示すカメラモジュールの製造方法における一工程を示す図である。同じく、図１に示すカメラモジュールの製造方法における一工程を示す図である。同じく、図１に示すカメラモジュールの製造方法における一工程を示す図である。同じく、図１に示すカメラモジュールの製造方法における一工程を示す図である。同じく、図１に示すカメラモジュールの製造方法における一工程を示す図である。同じく、図１に示すカメラモジュールの製造方法における一工程を示す図である。同じく、図１に示すカメラモジュールの製造方法における一工程を示す図である。

符号の説明

１０カメラモジュール
１１絶縁基材
１１１第１の絶縁層
１１２第２の絶縁層
１１３第３の絶縁層
１２電気／電子部品
１３固体撮像素子
１４レンズ
１５層間接続体
１６スルーホール
１７内壁導電体
１８固定部材
１９ワイヤ
２１第１の配線パターン
２２第２の配線パターン
２３第３の配線パターン
２４第４の配線パターン
２５第５の配線パターン
２６第６の配線パターン
２７第７の配線パターン
２８第８の配線パターン
３０半田
５１，５６金属箔
５２，５５，６３，７２バンプ
５３，５４，６１，７３プリプレグ
７１絶縁層

Claims

絶縁基材中に埋設された電気／電子部品と、
前記絶縁基材の、少なくとも両主面上に設けられ、前記電気／電子部品と電気的機械的に接続された配線パターンと、
前記少なくとも両主面上において設けられた配線パターン同士を、直接的又は間接的に、電気的機械的に接続する層間接続体と、
前記絶縁基材の一方の主面上に設けられた固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に関し、前記絶縁基材と反対側において前記固体撮像素子と対向するようにして配置されたレンズとを具え、
前記固体撮像素子は前記絶縁基材の一方の主面と前記レンズとの間に位置し、
前記層間接続体は、前記電気／電子部品が埋設された領域の、前記絶縁基材の平面方向に沿った位置において、前記固体撮像素子の少なくとも一部と重複するように配置され、かつ前記絶縁基材に内包されていることを特徴とする、カメラモジュール。
前記配線パターンは前記絶縁基材の両主面上に設けられた配線パターンと、前記絶縁基材中に埋設された配線パターンとからなり、前記配線パターンの少なくとも一部同士及び前記配線パターンの少なくとも一部と前記電気／電子部品とが電気的機械的に接続されてな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。
前記配線パターンは、前記層間接続体によって前記少なくとも一部同士が電気的機械的に接続されており、前記層間接続体は前記絶縁基材の厚さ方向に一致する軸を有し、前記軸方向の径が一定であることを特徴とする、請求項１または２に記載のカメラモジュール。
前記配線パターンは、前記層間接続体によって前記少なくとも一部同士が電気的機械的に接続されており、前記層間接続体は前記絶縁基材の厚さ方向に一致する軸を有し、前記軸方向の径が前記絶縁基材の厚さ方向で変化することを特徴とする、請求項１または２に記載のカメラモジュール。
前記配線パターンは、前記層間接続体によって前記少なくとも一部同士が電気的機械的に接続されており、前記層間接続体は前記絶縁基材の厚さ方向に形成されたスルーホール内に形成された内壁導電体であることを特徴とする、請求項１または２に記載のカメラモジュール。
前記電気／電子部品は、チップコンデンサ、チップ抵抗及びインダクタの少なくとも一種を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一に記載のカメラモジュール。
前記固体撮像素子は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一に記載のカメラモジュール。