JP4824461B2 - 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するものであり、より詳しくは、レンズ、台座マウントや固体撮像素子等を備えたカメラモジュールに関する。

携帯電話等の様々な機器に、レンズや固体撮像素子を備えたカメラモジュールが搭載されるようになった。カメラモジュールにおいて、固体撮像素子は台座マウントに直接又は間接的に固定されるが、レンズとの相対的な位置によって撮影品質が大きく変化するため、正確な位置決めが必須となる。

カメラモジュールの構成例が例えば特許文献１に開示されている。この文献に開示されたカメラモジュールでは、固体撮像素子が搭載された半導体基板においてスペーサ及びカバーガラスにより当該固体撮像素子が封止され、そのカバーガラス上にレンズホルダが搭載されている。レンズホルダには、凹部が形成されており、この凹部にカバーガラスが嵌合し、接着剤により両者が固着されている。
特開２００５−３４７３９７号公報

特許文献１に示される構成においては、レンズホルダの凹部の、カバーガラスと接する面は平面であるため、平坦度を高めなければ、カバーガラスとレンズホルダは正確に位置決めされず、結果として固体撮像素子とレンズの位置決めも正確でなくなり、撮影品質が大きく変化することになる。しかしながら、通常は合成樹脂より構成されるレンズホルダの平坦度を高めることは容易でないため、固体撮像素子とレンズを正確に位置決めすることができず、撮影品質を低下せしめることがあった。

また、特許文献１には開示されていないが、レンズと固体撮像素子の間には光学フィルタが設けられる場合がある。通常、この光学フィルタは、接着剤によりレンズホルダ等に固着されるが、接着剤がカバーガラス等の受光部分に付着することで撮影品質が低下するという問題もある。

さらに、固体撮像素子を構成するシリコンチップと、レンズホルダをそれぞれ基板に対して接着剤により接着固定する構成も提案されているが、この場合には接着剤ムラやシリコンチップの削りムラによって、レンズと固体撮像素子を精度良く位置決めすることは困難であった。

本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、固体撮像素子とレンズの位置決め精度が高く、撮影品質の高いカメラモジュールを提供することを目的とする。

本発明にかかるカメラモジュールは、レンズを直接又は間接に保持する台座マウントと、前記台座マウントに固着され、透明性を有するカバー部材と、前記カバー部材において前記台座マウントと固着された面とは反対側の面に搭載され、前記レンズを介して入射された光が集光する撮像領域を有する固体撮像素子とを備えたカメラモジュールであって、前記台座マウントと前記カバー部材とは、前記台座マウントに形成された複数のリブによって接触し、位置決めされている。

ここで、前記固体撮像素子と前記カバー部材とは、複数の半田バンプによって固着されていることが望ましい。また、好適な実施の形態において、前記リブは、前記台座マウントの３箇所以上に設けられている。

また、前記台座マウントの、前記カバー部材を搭載する面に接着剤が入り込む凹部若しくは溝部を形成するとさらによい。前記台座マウントは、前記カバー部材を搭載する面と、この面よりも内側に設けられ光学フィルタを搭載する面とが形成されることによって光学フィルタも搭載可能となる。このとき、前記カバー部材の搭載面と前記光学フィルタの搭載面は相互に段差を有して形成され、当該カバー部材の搭載面側に当該光学フィルタの搭載面と同一面の切り欠き部を形成するとよい。

さらに、前記台座マウントは、外周リブにおいて基板に対して接着剤により固着され、前記外周リブには、当該外周リブの長手方向に対して直角な方向に複数の溝部が形成されることが望ましい。また、好適な実施の形態において、前記カバー部材はカバーガラスである。さらに、前記台座マウントと基板の間に所定ギャップが生ずるように前記カバー部材が当該基板に対して固着されていることが望ましい。

本発明によれば、固体撮像素子とレンズの位置決め精度が高く、撮影品質の高いカメラモジュールを提供することができる。

発明の実施の形態１．
図１は本発明にかかるカメラモジュールの斜視図であり、図２は当該カメラモジュールの分解斜視図である。また、図３は当該カメラモジュールの断面図である。これらの図に示されるように、本発明にかかるカメラモジュールは、レンズユニット１、台座マウント２、ＦＰＣ基板３、コネクタ４、固体撮像素子５、コンデンサ６、レンズ７、光学フィルタ８、カバーガラス９、補強板１０、半田ボール１１を備えている。

レンズユニット１は、円筒形状を有し、その内周面に１つ以上のレンズ７が精度良く固定されている。レンズユニット１には、レンズ７の他にも光学絞りやＯリングを備える場合もある。レンズユニット１の外周面には、台座マウント２に螺合するよう、ネジ切り構造を有している。レンズユニット１は、例えば、黒色のポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート等の遮光性のある合成樹脂により構成されている。

台座マウント２は、円筒形状を有し、その上方部の内周部にレンズユニット１を螺合させて搭載している。台座マウント２の下方部は、上方部に比べて外周面が広くなっており、段差部が形成されている。この例では、台座マウント２の下方部は、四角柱である。

段差部が外周面に形成された部分の内周面には、円筒の中心方向に向かって延出した延出部が設けられている。延出部は、台座マウントの側面、即ちレンズ７の光軸に対して垂直かつ一様に延出しており、レンズ７の光軸方向から観察したときに正方形の開口が設けられている。延出部の下側において、光学フィルタ８、カバーガラス９及び固体撮像素子５を収容する。

また、台座マウント２は、例えば、黒色のポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート等の遮光性のある合成樹脂により構成されている。

ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）基板３は、屈曲性のある回路基板であり、一般的にポリエステル（ＰＥＴ）フィルム上に、印刷、またはエッチング等により回路が形成され、柔軟性、屈曲性、省スペース性を有する。

コネクタ４は、ＦＰＣ基板３によって固体撮像素子５の端子と接続され、外部の機器との電気的な接続を行なう機能を有する。この例では、ＦＰＣ基板３の一端部に固体撮像素子５が設けられ、他端部にコネクタ４が設けられている。

固体撮像素子５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化物半導体）等の撮像センサ（イメージセンサ）である。この例にかかる固体撮像素子５は、ＣＳＰ（Chip Scale Package）構造を有している。レンズ７を介して撮像領域に入射した光に応じて撮像信号を生成し、出力する。この固体撮像素子５は、その電極がカバーガラス９の出射面側に形成された電極と半田バンプ等を介して電気的に接続されてカバーガラス９に固定されている。即ち、固体撮像素子５とカバーガラス９の間は、複数の半田バンプの大きさによって位置決めされている。ここで、半田バンプは、その大きさを制御することは容易であるから、当該固体撮像素子５とカバーガラス９とを正確に位置決めすることができる。そして、複数の半田バンプによって位置決めすることが可能であるため、固体撮像素子５とカバーガラス９との間の距離を平均化することができる。コンデンサ６は、ＦＰＣ基板３に設けられている。

レンズ７は、外光を固体撮像素子５の撮像領域に集光させる光学素子であり、一又は複数のレンズにより構成される。レンズ７は、例えば、ポリカーボネートやオレフィン系の材料、シリコン系樹脂等の合成樹脂やガラスによって構成される。

光学フィルタ８は、外光の特定の周波数成分を除去するフィルム状の部材である。この例にかかる光学フィルタ８は、赤外線カットフィルタである。光学フィルタ８は、乱反射の影響を抑制するために、固体撮像素子５の近傍に配置することが望ましい。このため、本例にかかる光学フィルタはカバーガラス９に近接した状態で、台座マウント２に対して接着剤により固着される。

カバーガラス９は、ガラスにより構成され、透明性を有する板状のカバー部材である。カバーガラス９の入射面（上面）には、光学フィルタ８が配置され、出射面（下面）には、固体撮像素子５が搭載される。カバーガラス９の主面は、固体撮像素子５よりもより大きく、その中央部に当該固体撮像素子５が固着されている。具体的には、カバーガラス９の下面には、配線パターンが形成されており、その配線パターンの一部により構成される端子に固体撮像素子５の端子が半田バンプ等を介して電気的に接続される。また、配線パターンには、当該固体撮像素子５との接続用の端子と共に、ＦＰＣ基板３と接続するための端子も設けられている。この例では、ＦＰＣ基板３の端子と、カバーガラス９の端子とは半田ボール１１によって接続されている。カバーガラス９は、レンズ７の光軸方向からみたときに四角形となる外形を有する。

補強板１０は、柔軟性を有するＦＰＣ基板３の強度を高めるための板状部材であり、台座マウントの底面形状の外形とほぼ等しい大きさを有し、ＦＰＣ基板３上の台座マウントと対応する位置に接着剤により接着される。半田ボール１１は、上述したように、ＦＰＣ基板３の端子と、カバーガラス９の端子を電気的に接続するために用いられる。

図４に図３のＰ部の拡大断面図を示す。図に示されるように台座マウント２は、ＦＰＣ基板３と接着剤１３によって接着されている。接着剤１３は、例えば紫外線硬化性や熱硬化性の接着剤である。また、台座マウント２には、後に詳述する突き当てリブ（以下、単に「リブ」とする）２１が形成されており、このリブ２１とカバーガラス９とが接触してカバーガラス９と台座マウント２とが正確に位置決めされる。

図５は、台座マウント２を下方からみた図である。図５のＸ−Ｘ'面の断面図が図３の断面図に相当する。図５に示されるように、台座マウント２の底面には、光学フィルタ８の搭載面２２と、カバーガラス９の搭載面２３がある。光学フィルタ８の搭載面２２は、カバーガラス９の搭載面２３の内側に設けられ、段差が設けられて当該カバーガラスの搭載面２３よりも入射側に窪んで形成されており、光学フィルタの位置を規制する機能を有する。なお、台座マウント２は、接着剤によって発生するガスを抜くための孔部が形成されている。

カバーガラス９の搭載面２３には、複数のリブ２１が設けられている。リブ２１は底面２３の四辺のそれぞれに設けられ、合計４つのリブ２１が台座マウント２に一体形成されている。リブ２１の数は４つである必要はないが、カバーガラス９がレンズ光軸に対して垂直な状態で安定するように、３つ以上形成されることが望ましい。光学フィルタ８の厚み分と、光学フィルタ８を当該光学フィルタ８の搭載面に固着させるための接着剤の厚み分を考慮して、当該光学フィルタ８の搭載面からリブ２１の上面までの相対的な距離が決定され、そして、これに基づきリブ２１の高さが決定される。リブ２１の高さは、例えば、カバーガラス９の搭載面２３から０．０３５ｍｍである。

このように、本発明では、カバーガラス９を、カバーガラス９の搭載面２３の全体と面接触して位置決めするのではなく、当該搭載面２３に設けられたリブ２１と接触して位置決めしている。ここで、台座マウント２においてカバーガラス９の搭載面２３の全体に亘って平坦度を高めるよりも、リブ２１の高さが一定になるように精度良く加工する方がはるかに容易であるから、カバーガラス９とリブ２１とを接触させて位置決めすることでカバーガラス９と台座マウント２を正確に位置決めでき、ひいてはレンズ７と固体撮像素子５を正確に位置決めできる。これにより、カメラモジュールとしての撮像品質を高めることが可能となる。

カバーガラス９の搭載面２３には、半円状の切り欠き部２４が形成されている。この切り欠き部２４の底面は、光学フィルタ８の搭載面２２と同一面である。図６に示されるように、カバーガラス９の搭載面２３の内側に位置する光学フィルタ８の搭載面２２には、光学フィルタ８が接着剤により固着されるが、切り欠き部２４において接着剤を塗布することができる。具体的には、光学フィルタ８を当該搭載面２２に搭載した状態で、切り欠き部２４に液状の接着剤を流し込む。液晶の接着剤は、毛細管現象により光学フィルタ８と当該搭載面２２の間の全周に回り込む。光学フィルタ８と当該搭載面２２の間に塗布された接着剤は横方向に広がるが、余分な接着剤は切り欠き部２４に流れ込む。従って、このように接着剤の逃げ場として機能する切り欠き部２４を設けることによって、当該接着剤が入射光の通過領域にはみ出し、光学性能を低下させるのを防止できる。

次に、本発明にかかるカメラモジュールの製造方法を説明する。まず、固体撮像素子５の搭載されたカバーガラス９を、半田ボール１１によって、裏面に補強板１０が接着されたＦＰＣ基板３に接続する。また、台座マウント２にレンズ７を装着し、光学フィルタ８を接着剤により接着する。次に、台座マウント２の足に接着剤１３を塗布しておき、上述のＦＰＣ基板３と上述の台座マウント２とを接着する。このとき、リブ２１とカバーガラス９とが当接するようにする。このようにすることによって、カバーガラス９がリブ２１によって位置決めされる。また、台座マウント２の足とＦＰＣ基板３との間にはギャップが設けられる寸法関係になっており、このギャップ部分が接着剤１３により接続される。従って、台座マウント２の足とＦＰＣ基板３との接着により、リブ２１と固体撮像素子５の搭載されたカバーガラス９とを当接することによる位置決めが影響されることはない。なお、接着剤１３による台座マウント２の足とＦＰＣ基板３との接着のみでは接着強度が足りない場合、リブ２１を含めて台座マウント２の搭載面２３とカバーガラス９との間を接着剤で接着しても良い。

発明の実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかるカメラモジュールでは、カバーガラス９と台座マウント２とは接着剤によって固定されるが、台座マウント２のリブ２１の頂点においてカバーガラス９が接触した状態において両者が固着されるので、両者は接着剤の影響を受けることなく正確に位置決めされる。台座マウント２には、図７に示されるように、カバーガラス９の搭載面２３に４つの凹部２５を形成している。凹部２５の数は、４つに限定されるものではなく、少なくとも１つあればよい。凹部２５内に粘性のある接着剤を塗布した後に、台座マウント２におけるカバーガラス９の搭載面２３に、カバーガラス９を載置し、紫外線や熱を加えることにより接着剤を硬化させて両者を固定する。

このように本発明の実施の形態２では、凹部２５はカバーガラス９と台座マウント２の搭載面２３間の接着剤の逃げ場として機能することができるため、当該接着剤が入射光の通過領域にはみ出し、光学性能を低下させるのを防止できる。

発明の実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかるカメラモジュールの台座マウント２では、図８に示されるように、カバーガラス９の搭載面２３に４つの溝部２６を形成している。溝部２６は、リブ２１以外の部分に設けられている。

このように本発明の実施の形態３では、発明の実施形態３における半円形上の切欠き部２４の代わりに、溝部２６を設けたものであり、光学フィルタと台座マウント２の搭載面２３間の接着剤の逃げ場として機能することができるため、当該接着剤が入射光の通過領域にはみ出し、光学性能を低下させるのを防止できる。

発明の実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかるカメラモジュールの台座マウント２では、図９及び図１０に示されるように、ＦＰＣ基板３に固着される外周リブ２７にその長手方向に対して直角な方向の溝部２８を複数形成している。溝部２８は、外周リブ２７の全幅に亘って設けられている。外周リブ２７の各辺において、複数の溝部２８が形成されている。

このように本発明の実施の形態４では、溝部２８を設けることによって、台座マウント２とＦＰＣ基板３の間の接着面積を増加させることができるので、接着強度を高めることができる。特に、溝部２８は、外周リブ２７の長手方向に対して直角な方向に設けられているため、外周リブ２７の長手方向に対して平行な方向に設ける場合と比べて、当該外周リブ２７の幅が狭くなった場合であっても形成が容易である。特に、カメラモジュールの小型化に伴って外周リブ２７の幅がさらに狭くなってきており、本実施の形態４のように溝部を設ける効果が高いといえる。

なお、図９及び図１０に示す例では、溝部２８の側面は傾斜面であったが、図１１に示されるように、取り付けられるＦＰＣ基板３に対して垂直（即ち、レンズ７の光軸に対して垂直）な面としてもよい。この場合には、外周リブ２７は凹凸形状となる。

さらに、溝部２８は円弧状に連続面から形成されていてもよく、その接着面を増加させるものであればよい。

本発明に係るカメラモジュールの斜視図である。 本発明に係るカメラモジュールの分解斜視図である。 本発明に係るカメラモジュールの断面図である。 本発明に係るカメラモジュールの一部拡大断面図である。 本発明に係るカメラモジュールの台座マウントの斜視図である。 本発明に係るカメラモジュールの台座マウントに光学フィルタを搭載した状態を示す斜視図である。 本発明に係るカメラモジュールの台座マウントの斜視図である。 本発明に係るカメラモジュールの台座マウントの斜視図である。 本発明に係るカメラモジュールの台座マウント及び基板を示す斜視図である。 本発明に係るカメラモジュールの台座マウントの斜視図である。 本発明に係るカメラモジュールの台座マウントの斜視図である。

符号の説明

１ レンズユニット
２ 台座マウント
３ フレキシブルプリント基板
４ コネクタ
５ 固体撮像素子
６ コンデンサ
７ レンズ
８ 光学フィルタ
９ カバーガラス
１０ 補強板
１１ 半田ボール

Claims (7)

1. レンズを直接又は間接に保持する台座マウントと、
   前記台座マウントに固着され、透明性を有するカバー部材と、
   前記カバー部材に近接した状態で前記台座マウントに固着され、外光の特定の周波数成分を除去する光学フィルタと、
   前記カバー部材において前記台座マウントと固着された面とは反対側の面に搭載され、前記レンズを介して入射された光が集光する撮像領域を有する固体撮像素子と、を備えたカメラモジュールであって、
   前記台座マウントは、前記カバー部材を搭載するカバー部材搭載面と、前記カバー部材搭載面の内側において段差を介して光入射側に窪んで形成されており前記光学フィルタを搭載する光学フィルタ搭載面と、を有し、
   前記カバー部材搭載面と光学フィルタ搭載面とは前記固体撮像素子に対向しており、かつ、前記カバー部材搭載面と前記光学フィルタ搭載面とは相互に段差を有するように形成され、
   前記カバー部材搭載面の側に前記光学フィルタ搭載面と同一面の切り欠き部が形成されており、
   さらに、前記カバー部材搭載面には複数の位置決めリブが設けられ、前記カバー部材は、前記カバー部材搭載面に形成された前記複数の位置決めリブに接触し、位置決めされている
   ことを特徴とするカメラモジュール。
2. 請求項１に記載のカメラモジュールにおいて、
   前記固体撮像素子と前記カバー部材とは、複数の半田バンプによって固着されている
   ことを特徴とするカメラモジュール。
3. 請求項1または請求項2に記載のカメラモジュールにおいて、
   前記リブは、前記台座マウントの３箇所以上に設けられている
   ことを特徴とするカメラモジュール。
4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載のカメラモジュールにおいて、
   前記カバー部材搭載面に、接着剤が入り込む凹部もしくは溝部を形成した
   ことを特徴とするカメラモジュール。
5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載のカメラモジュールにおいて、
   前記台座マウントは、外周リブにおいて基板に対して接着剤により固着され、
   前記外周リブには、当該外周リブの長手方向に対して直角な方向に複数の溝部が形成されている
   ことを特徴とするカメラモジュール。
6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載のカメラモジュールにおいて、
   前記カバー部材はカバーガラスである
   ことを特徴とするカメラモジュール。
7. 請求項1から請求項6のいずれかに記載のカメラモジュールにおいて、
   前記台座マウントと基板との間に所定ギャップが生ずるように前記カバー部材が当該基板に対して固着されている
   ことを特徴とするカメラモジュール。

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