JP4828592B2

JP4828592B2 - 多層配線基板、及び、撮像装置

Info

Publication number: JP4828592B2
Application number: JP2008289635A
Authority: JP
Inventors: 守宮下; 宏樹太田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: JP2009044770A

Description

本発明は、多層配線基板、及び撮像装置に係り、特に複数の部品が重ねて実装される多層配線基板、及び前記多層配線基板を備えた撮像装置に関する。

従来より、基板にＩＣなどの部品を実装する場合、限られた基板面に複数の部品を実装するために、部品を２段、３段に重ねて実装することが行われている。（特許文献１、２参照）。しかしながら、特許文献１、２にも示されているように、部品を２段、３段に重ねて実装する際には、上に重ねた部品の端子を基板までワイヤーなどで配線する必要がある。したがって、ワイヤへのノイズの影響が問題となる。
特開２０００−１５０６９９号公報特開平６−３４２８７５号公報

本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、複数の部品を重ねて基板に実装する際におけるノイズの影響を抑制可能な多層配線基板、この多層配線基板への部品実装方法、及びこの多層配線基板を備えた撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、多層配線基板は、光を透過可能な光透過窓の形成された第１の積層部と、前記第１の積層部に重ねて配置されると共に前記光透過窓からの光を透過可能とする位置に前記光透過窓よりも大きい開口部が形成され、前記第１の積層部の光が入射する側と逆側の裏面との間で段差を構成する第２の積層部と、を含んで構成することができる。

この構成では、光透過窓と開口部とにより第１の積層部と第２の積層部との間に段差が構成され、互いに向き合う側の少なくとも一方の面が露出される。したがって、露出した面に部品を配置できると共に、段差を利用して外側の段を構成する面にこの部品と重なるように他の部品を実装することができる。これにより、複数の部品をワイヤなどによる配線なしで基板面に接続することができ、複数の部品を重ねて多層配線基板に実装する際におけるノイズの影響を抑制することができる。また、第１の積層部には、光透過窓が構成されているので、第１の積層部にイメージセンサなどの受光が必要な部品を実装しても光透過窓から当該部品の受光面へ光を入射させることができる。また、第１の積層部、第１の積層部に部品を実装した後の、部品を含めた多層配線基板の厚みを薄くすることができる。また、複数の部品を重ねて多層配線基板に実装することにより、複数の部品を平置きした場合と比較して、多層配線基板の面積を小さくすることができる。

なお、第１の積層部及び第２の積層部は、各々、複数の基板を積層して構成されたものでも、単層で構成されたものでもよい。

請求項１に記載の撮像装置は、光を透過可能な光透過窓の形成された第１の積層部と、前記第１の積層部に重ねて配置されると共に前記光透過窓からの光を透過可能とする位置に前記光透過窓よりも大きい開口部が形成され、前記第１の積層部の光が入射する側と逆側の裏面との間で段差を構成する第２の積層部と、を含む多層配線基板と、前記第１の積層部に前記光透過窓及び開口部からの光を受光可能に実装されたイメージセンサと、前記光透過窓を通して前記イメージセンサの受光面へ被写体からの光を結合可能な位置に配置されたレンズユニットと、を備えている。

本発明の撮像装置には、多層配線基板が用いられている。この多層配線基板の第１の積層部または第２の積層部には光透過窓及び開口部からの光を受光可能にイメージセンサが実装されている。そして、レンズユニットは、光透過窓を通してイメージセンサの受光面へ被写体からの光を結合可能な位置、すなわち、多層配線基板の光透過窓を挟んでイメージセンサと反対側に配置されている。

この構成によれば、第１の積層部と第２の積層部との間の段差を利用してイメージセンサに他の部品を重ねてワイヤなどによる配線なしで実装することができる。したがって、複数の部品を重ねて多層配線基板に実装する際におけるノイズの影響を抑制することができる。また、第１の積層部及び第２の積層部には光透過窓及び開口部が構成されているので、光透過窓及び開口部からイメージセンサの受光面へ光を入射させることができる。

さらに、部品、イメージセンサ、及びレンズユニットを実装した後の部品を含めた多層配線基板の厚みを薄くすることができる。また、複数の部品を重ねて多層配線基板に実装することにより、複数の部品を平置きした場合と比較して、多層配線基板の面積を小さくすることができる。

以上説明したように、本発明の多層配線基板、及び、撮像装置によれば、複数の部品を重ねて多層配線基板に実装する際に、ワイヤなどによる配線が不要なので、ワイヤなどへのノイズの影響を回避することができる。また、第１の積層部には、光透過窓が構成されているので、第１の積層部にイメージセンサなどの受光が必要な部品を実装しても光透過窓から当該部品の受光面へ光を入射させることができる。また、複数の部品を重ねて多層配線基板に実装する際におけるノイズの影響を抑制することができ、さらに、複数の部品を重ねて多層配線基板に実装することにより、複数の部品を平置きした場合と比較して、多層配線基板の面積を小さくすることができる。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の多層配線基板、部品実装方法、及び、撮像装置の第１実施形態について説明する。本実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例に説明する。

本発明に係るデジタルカメラ１０は、図１に示すように、筐体１２を備え、前面にレンズ１３を含んで構成されるレンズユニット１４、上面にシャッタボタン１６を備える。図２に、デジタルカメラ１０の制御系の概略ブロック図を示す。デジタルカメラ１０は、操作部２０、ＣＣＤイメージセンサ５２、ＬＣＤ２４、ＣＰＵ２６、ドライバ回路２８、メディアＩ／Ｆ３０（外部メディア３１にアクセス可能とされている）、内蔵メモリ３２、通信Ｉ／Ｆ３４を備える。ドライバ回路２８は、レンズユニット１４と接続されており、レンズユニット１４を駆動させる駆動信号を送信可能とされている。操作部２０、ＣＣＤイメージセンサ５２、ＬＣＤ２４、ＣＰＵ２６、ドライバ回路２８、メディアＩ／Ｆ３０、内蔵メモリ３２、通信Ｉ／Ｆ３４、及びシャッタボタン１６は、バス３６を介して各々接続されている。

デジタルカメラ１０の内部には、多層配線基板４０が備えられている。多層配線基板４０は、図３に示すように、片側の面に、板厚方向の最も外側の面を構成する四角枠状の最外側面部４２、最外側面部４２の枠の内側に構成され、最外側面部４２よりも多層配線基板４０の板厚方向の内側に位置する四角枠状の第１面部４４、第１面部４４の枠の内側に構成され、第１面部４４よりも多層配線基板４０の板厚方向の内側に位置する四角枠状の第２面部４６を備える。したがって、多層配線基板４０の片側面には、最外側面部４２、第１面部４４及び第２面部４６が各々段差を有し、階段状の層構造とされている。この段差は、後述するＣＣＤイメージセンサ５２の厚みよりも高い段差とされている。第２面部４６には、第２面部４６の中央部が貫通された光透過窓４８が構成されている。また、多層配線基板４０の最外側面部４２、第１面部４４、第２面部４６の背面側には、裏面部５０が構成されている。

図４、図５、及び図６に示すように、多層配線基板４０には、ＣＣＤイメージセンサ５２、第１回路５４、ドライバ回路２８、レンズユニット１４、フレキシブル基板５６、複数の抵抗やコンデンサなどを含む表面部品５８、及び複数の抵抗やコンデンサなどを含む裏面部品６０が実装されている。

ＣＣＤイメージセンサ５２は、第２面部４６に配置され、その端子５２Ａは第２面部４６で電気的に接続されている。ＣＣＤイメージセンサ５２は、光透過窓４８をカバー可能なサイズとされ、その受光面５３が第２面部４６と向き合う方向で光透過窓４８を塞ぐように配置され、光透過窓４８からの光を受光可能とされている。

第１回路５４は、第１面部４４の１つの角に配置され、その端子５４Ａは第１面部４４で電気的に接続されている。端子５４Ａは、第１回路５４の一端領域に配置され、他端領域は、ＣＣＤイメージセンサ５２とは非接触でＣＣＤイメージセンサ５２と重なり合う位置に配置されている。

ドライバ回路２８は、第１面部４４の第１回路５４が配置された角の対角線上にある角に配置され、その端子２８Ａは第１面部４４で電気的に接続されている。端子２８Ａは、ドライバ回路２８の一端領域に配置され、他端領域は、ＣＣＤイメージセンサ５２とは非接触でＣＣＤイメージセンサ５２と重なり合う位置に配置されている。

フレキシブル基板５６は、最外側面部４２に、第１面部４４及び第２面部４６を覆うように配置され、その一端部端子（図示省略）は最外側面部４２で電気的に接続されている。フレキシブル基板５６の最外側面部４２と逆側の面は、アルミ層５７でシールドされている。フレキシブル基板５６の他端部端子（図示省略）は、他の基板（図示省略）やＬＣＤと接続されている。

レンズユニット１４は、裏面部５０の光透過窓４８を挟んでＣＣＤイメージセンサ５２と向き合う位置に配置されており、その端子（図示省略）は裏面部５０で電気的に接続されている。レンズユニット１４から出力される光は、光透過窓４８を透過してＣＣＤイメージセンサ５２の受光面５３に結像可能とされている。光透過窓４８のレンズユニット１４側には、光透過窓４８を覆うように、光を透過可能なカバーガラス４９が配置されている。

表面部品５８は、第１面部４４の、第１回路５４及びドライバ回路２８が配置されていない位置に配置され、その端子（図示省略）は第１面部４４に電気的に接続されている。また、裏面部品６０は、裏面部５０に配置され、その端子（図示省略）は裏面部５０に電気的に接続されている。

上記構成の多層配線基板４０への各部品の実装は、図７示す手順で行うことにより、容易に複数の部品を重ねて実装することができる。

まず、図７（Ａ）に示すように、多層配線基板４０の第２面部４６へ、光透過窓４８を塞ぐようにＣＣＤイメージセンサ５２を実装する。このとき、ＣＣＤイメージセンサ５２の受光面を光透過窓４８側へ向ける。次に、図７（Ｂ）に示すように、裏面部５０へ裏面部品６０を実装すると共に、カバーガラス４９を光透過窓４８を塞ぐように配置し、ＣＣＤイメージセンサ５２の受光面を封止する。次に、図７（Ｃ）に示すように、第１面部４４へ第１回路５４及びドライバ回路２８を実装する。次に、最外側面部４２へフレキシブル基板を配置し、その外側をアルミ層５７でシールドする。そして、図７（Ｄ）に示すように、裏面部５０へレンズユニット１４を実装する。

上記構成によれば、第１面部４４と第２面部４６との間に段差が付けられているので、第１回路５４及びドライバ回路２８の一部分を第１面部４４上に配置しながら他部分をＣＣＤイメージセンサ５２に非接触で重ねて配置することができ、第１回路５４及びドライバ回路２８の端子をワイヤなしで第１面部４４と電気的に接続させることができる。したがって、第１回路５４及びドライバ回路２８の端子を第２面部４６まで配線する必要がなく、配線に用いられるワイヤなどへのノイズの影響も回避できる。

また、上記構成によれば、複数の部品が重ねて多層配線基板４０に実装されるので、複数の部品を平置きした場合と比較して、多層配線基板４０の面積を小さくすることができる。

また、上記構成によれば、多層配線基板４０の厚み方向の内側にＣＣＤイメージセンサ５２、第１回路５４、及びドライバ回路２８を配置したので、これらを多層配線基板４０の最外側面部４２に配置した場合と比較して、第１回路５４やドライバ回路などの実装部品を含めた多層配線基板４０の厚みを薄くすることができる。

また、上記構成によれば、多層配線基板４０に光透過窓４８を構成し、ＣＣＤイメージセンサ５２を多層配線基板４０の光透過窓４８を挟んで光の入射される方向と逆側に配置したので、ＣＣＤイメージセンサ５２は多層配線基板４０の第２面部４６部分の厚み分だけレンズ１３から離れた位置に配置されることになる。ここで、デジタルカメラ１０において、レンズ１３とＣＣＤイメージセンサ５２の受光面５３との間の距離は、受光面５３のサイズに依存して決定されている。そこで、前述のように、ＣＣＤイメージセンサ５２を配置すると、多層配線基板４０の第１面部４４部分の厚み分がこの距離に吸収される。したがって、レンズユニット１４を含めた部品実装後の多層配線基板４０の厚みを、ＣＣＤイメージセンサ５２を多層配線基板４０の裏面部５０側に配置した場合と比較して、薄くすることができる。このような配置とすることで、レンズユニット１４の樹脂部を特殊形状としてレンズ１３とＣＣＤイメージセンサ５２との距離を短くする必要がなく、汎用のレンズユニットを容易に利用することができる。

また、本実施形態では、最外側面部４２を設け、第１回路５４及びドライバ回路２８の厚みも吸収しているので、最外側面部４２に容易にアルミ層５７でシールドすることができる。

なお、本実施形態では、デジタルカメラ１０を例にして説明したが、本発明に係る撮像装置としてはデジタルカメラに限定されるものではなく、デジタルビデオカメラや、カメラ付き携帯電話なども含まれる。カメラ付き携帯電話としては、例えば図８に示すように、ディスプレイ８１、スピーカ８２、マイク８３、各種操作ボタン８４、カメラ８５等を備えた一般的なものに、本発明の多層配線基板４０を適用することができる。

また、本実施形態では、イメージセンサとしてＣＣＤイメージセンサ５２を用いた例について説明したが、イメージセンサとしてはＣＣＤイメージセンサに限定されるものではない。ＣＭＯＳイメージセンサなど、他のデバイスであってもよい。

また、本実施形態では、多層配線基板４０に、最外側面部４２、第１面部４４、及び第２面部４６の３つの面部を構成した例について説明したが、面部は２つでも、４つ以上でもよい。

なお、本発明の多層配線基板は、セラミック基板であることが好ましい。ガラスエポキシ基板の場合には、板状の基板の面を削って凹部を形成する必要があり、このようにして形成された凹部の断面からは、削りゴミが発生しやすい。セラミック基板であれば、成形の自由度が高いため型抜きにより凹部を形成することができ、削りゴミの発生を防止できるからである。

［第２実施形態］
次に、本発明の多層配線基板、部品実装方法、及び、撮像装置の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

本実施形態の多層配線基板は、第１実施形態の多層配線基板と同様に、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付携帯電話などの、撮像装置に使用することができる。

図９に示すように、多層配線基板６１は、９つの層（図９の上側から順に、第１層６２Ａ〜第９層６２Ｉ）が積層されて構成されている。

第１層６２Ａ及び第２層６２Ｂは同一形状とされ（以下これらをまとめて「第１段６２α」という）、これらの中央部に光を透過可能な光透過窓４８が構成されている。第１層６２Ａの第２層６２Ｂの重ねられていない側には、裏面部５０が構成されている。

第３層６２Ｃ、第４層６２Ｄ、及び第５層６２Ｅは同一形状とされ（以下これらをまとめて「第２段６２β」という）、これらの中央部には第１開口６４が構成されている。第１開口６４は光透過窓４８よりも大きい開口とされ、その外縁は光透過窓４８の外縁よりも外側に配置され、第１段６２αと第２段６２βとの間で光透過窓４８から外側に向かって段差（第１段６２αと第２段６２βとの間の段差の高さを「段差Ｄ１」という）が形成されている。第１段６２αの第２段６２β側の第１露出面６８には、ＣＣＤイメージセンサ５２を実装可能とされている。段差Ｄ１は、ＣＣＤイメージセンサ５２の厚みよりも大きくなっている。

第６層６２Ｆ、第７層６２Ｇ、第８層６２Ｈ、及び第９層６２Ｉは同一形状とされ（以下これらをまとめて「第３段６２γ」という）、これらの中央部には第２開口６６が構成されている。第２開口６４は第１開口６４よりも大きい開口とされ、その外縁は第１開口６４の外縁よりも外側に配置され、第２段６２βと第３段６２γとの間にも光透過窓４８から外側に向かって段差（第２段６２βと第３段６２γとの間の段差の高さを「段差Ｄ２」という）が形成されている。第２段６２βの第３段６２γ側の第２露出面７０には、第１回路５４及びドライバ回路２８を実装可能とされている。段差Ｄ２は、第１回路５４及びドライバ回路２８の厚みよりも大きくなっている。また、第３段６２γの第２段６２βと反対側には第３露出面７２が構成されている。

上記のように構成される多層配線基板６１の、第１露出面６８、第２露出面７０、及び第３露出面７２は、第１実施形態の第２面部４６、第１面部４４、及び最外側面部４２に、各々対応している。第１露出面６８にはＣＣＤイメージセンサ５２が、第２露出面７０には第１回路５４、ドライバ回路２８、及び表面部品５８が、第３露出面７２には、フレキシブル基板５６が、そして、裏面部５０にはレンズユニット１４及び裏面部品６０が、第１実施形態と同様にして実装されている。

上記構成の多層配線基板６１への各部品の実装は、図１０に示す手順で行うことにより、容易に複数の部品を重ねて実装することができる。

まず、図１０（Ａ）に示すように、多層配線基板４０の第１露出面６８へ、光透過窓４８を塞ぐようにＣＣＤイメージセンサ５２を実装する。このとき、ＣＣＤイメージセンサ５２の受光面５３を光透過窓４８側へ向ける。次に、図１０（Ｂ）に示すように、裏面部５０へ裏面部品６０を実装すると共に、カバーガラス４９を光透過窓４８を塞ぐように配置し、ＣＣＤイメージセンサ５２の受光面を封止する。次に、図１０（Ｃ）に示すように、第２露出面７０へ第１回路５４及びドライバ回路２８を実装する。このとき、ＣＣＤイメージセンサ５２と第１回路５４及びドライバ回路２８とが重なり合う部分にアンダーフィル（接着材）５５を塗布する。これにより、各部品の固定を強固にすることができる。次に、第３露出面７２へフレキシブル基板を配置し、その外側をアルミ層５７でシールドする。そして、図１０（Ｄ）に示すように、裏面部５０へレンズユニット１４を実装する。

本実施形態の多層配線基板６１によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、積層する層の枚数を変更することにより、容易に段差Ｄ１、Ｄ２の高さを変更することができるので、実装する部品に応じた多層配線基板６１の製造を容易に行うことができる。

第１実施形態のデジタルカメラの斜視図である。第１実施形態のデジタルカメラの制御系の概略ブロック図である。第１実施形態の多層配線基板の斜視図である。第１実施形態の部品が実装された多層配線基板の断面図である。第１実施形態の多層配線基板を最外側面部側からみた図である。第１実施形態の多層配線基板を裏面部側からみた図である。第１実施形態の多層配線基板への部品実装のプロセスを説明する図面である。第１実施形態の多層配線基板が適用されるカメラ付携帯電話の例である。第２実施形態の部品が実装された多層配線基板の断面図である。第２実施形態の多層配線基板への部品実装のプロセスを説明する図面である。本発明の多層配線基板の一例を示す（Ａ）は側断面図であり、（Ｂ）は上面図である。

符号の説明

１０デジタルカメラ（撮像装置）
１４レンズユニット
２８ドライバ回路
４０多層配線基板
４２最外側面部
４４第２面部
４６第１面部
４８光透過窓
５２ＣＣＤイメージセンサ（第２部品、イメージセンサ）
５３受光面
５４第１回路（第１部品）
６１多層配線基板
６２α 第１段（第１の積層部）
６２β 第２段（第２の積層部）
６４開口（開口部）
６８第１露出面（第２面部）
７０第２露出面（第１面部）
８０カメラ付携帯電話（撮像装置）

Claims

光を透過可能な光透過窓の形成された第１の積層部と、前記第１の積層部に重ねて配置されると共に前記光透過窓からの光を透過可能とする位置に前記光透過窓よりも大きい開口部が形成され、前記第１の積層部の光が入射する側と逆側の裏面との間で段差を構成する第２の積層部と、を含む多層配線基板と、
前記第１の積層部に前記光透過窓及び開口部からの光を受光可能に実装されたイメージセンサと、
前記光透過窓を通して前記イメージセンサの受光面へ被写体からの光を結合可能な位置に配置されたレンズユニットと、
を備えた撮像装置。