JP4867471B2

JP4867471B2 - カメラモジュール

Info

Publication number: JP4867471B2
Application number: JP2006143256A
Authority: JP
Inventors: 賢司笹岡
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-05-23
Also published as: JP2007318249A

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、
所定の開口部が形成された絶縁基材と、
前記絶縁基材の前記開口部内に収納された固体撮像素子と、
前記絶縁基材の、少なくとも主面上において設けられ、前記固体撮像素子と電気的機械的に接続された配線パターンと、
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オーバーコート樹脂層などの代わりに所定の絶縁基材を準備し、この絶縁基材に対して開口部を形成し、この開口部内に固体撮像素子を収納する構成とすることにより、前記オーバーコート樹脂層に相当する前記絶縁基材の厚さに加えて前記固体撮像素子の厚さ（高さ）を考慮する必要がない。したがって、前記固体撮像素子を含むカメラモジュール全体を薄型化することができる。

また、その他に必要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は、適宜前記絶縁基材内に埋設するようにすることができる。したがって、カメラモジュールの大きさは主として上記固体撮像素子の大きさで決定されることになり、前記電気／電子部品の設置に伴うモジュール面積の増大を抑制することができる。したがって、得られるカメラモジュールを十分に小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。

また、本発明の一態様においては、前記固体撮像素子の高さを前記開口部の深さ以下に設定し、前記固体撮像素子の端部が前記開口部より露出しないように構成する。これによって、本発明のカメラモジュールにおいて、固体撮像素子とレンズとの距離などをより近接して配置することができるとともに、前記固体撮像素子を収納する絶縁基材の厚さを有効利用することができるようになるので、前記カメラモジュールをより薄型化することができる。

さらに、本発明の一態様においては、前記固体撮像素子を駆動するための半導体素子を前記絶縁基材の裏面側に配置する。この場合、前記固体撮像素子を駆動するための外部回路などを必要とすることなく、さらにはその外部回路と接続するための追加の配線パターンなどを設ける必要がない。したがって、カメラモジュールを実用に供する場合において、前記カメラモジュールの構成を複雑化する必要がない。また、前記カメラモジュールの面積が、前記固体撮像素子と前記半導体素子との合計面積を考慮したものとはならず、上述したように、前記固体撮像素子の大きさのみで決定されるようになるので、前記カメラモジュールの大きさを小型化しておくことができる。

なお、上記態様においては、複数の配線パターンを設け、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及び前記裏面上に設けられ、残りの配線パターンが前記絶縁基材中に埋設されて、前記複数の配線パターンの少なくとも一部同士が電気的機械的に接続されてなり、前記固体撮像素子と前記半導体素子とを電気的に接続するようにすることができる。これによって、上記固体撮像素子と半導体素子とを電気的に接続するための配線パターン形成によるカメラモジュールの大きさ増大を抑制することができる。また、当然に前記カメラモジュールの薄型化及び軽量化を維持することができる。

さらに、本発明の一態様においては、前記絶縁基材の前記開口部を、前記絶縁基材を貫通するようにして形成し、前記固体撮像素子は前記半導体素子によって保持されるように構成することができる。これによって、前記固体撮像素子を保持するための余分な部材を設ける必要がなく、前記カメラモジュールの小型化、薄型化及び軽量化を担保するとともに、前記カメラモジュールの構成を簡易化することができる。

なお、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、略中心部において開口部１１Ａが形成された絶縁基材１１と、この絶縁基材１１の開口部１１Ａ内に収納された固体撮像素子１２と、この固体撮像素子１２と対向するようにして、絶縁基材１１の端部に設けられた固定部材１５で固定配置されたレンズ１３とを含む。また、絶縁基材１１の裏面側には固体撮像素子１２を駆動するための半導体素子としての駆動用ＩＣ１４が設けられている（フリップチップ実装されている）。

開口部１１Ａは絶縁基材１１を貫通するようにして形成されており、固体撮像素子１２は両端面が絶縁基材１１の表面から突出することなく略同一レベルとなり、絶縁基材１１の裏面側に設けられた駆動用ＩＣ１４で保持されている。

また、絶縁基材１１の主面上には第1の配線パターン２１が形成され、固体撮像素子１３とワイヤ１６でボンディングされ、電気的に接続されている。また、絶縁基材１１の裏面上には第２の配線パターン２２が形成され、駆動用ＩＣ１４とボンディングにより電気的機械的に接続されている。

さらに、絶縁基材１１の、開口部１１Ａを除く両端部内には、第３の配線パターン２３及び第4の配線パターン２４が、第１の配線パターン２１及び第２の配線パターン２２と略平行となるように形成されるとともに、第１の配線パターン２１から第４の配線パターン２４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２６によって電気的機械的に接続されている。これによって、固体撮像素子１２と駆動用ＩＣ１４とが各配線パターン及びワイヤを介して電気的に接続されることになり、固体撮像素子１２は駆動用ＩＣ１４からの制御信号に基づいて駆動されるようになる。

図１において、絶縁基材１１の、第３の配線パターン２３及び第４の配線パターン２４は、破線で描画されたライン上に配置されているが、この破線で示されたラインは、絶縁基材１１を形成する際の工程において絶縁層を複数積層するとともに、その積層過程において上記配線パターンを形成したことに依存するものである。したがって、各絶縁層が一体化して識別することができない場合もあれば、ある程度識別できる場合もある。

また、固体撮像素子１２は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳから構成することができる。

図１に示すカメラモジュール１０においては、特開２００４−１２０６１５号などに開示されているようなオーバーコート樹脂層などの代わりに絶縁基材１１を準備し、この絶縁基材１１に対して開口部１１Ａを形成し、この開口部１１Ａ内に固体撮像素子１２をその端部が露出しないようにして収納するようにしている。したがって、前記オーバーコート樹脂層に相当する絶縁基材１１の厚さに加えて固体撮像素子１２の厚さ（高さ）を考慮する必要がない。また、固体撮像素子１２とレンズ１３との距離などをより近接して配置することができるとともに、固体撮像素子１２を収納する絶縁基材１１の厚さを有効利用することができるようになるので、カメラモジュール１０を十分に薄型化することができる。

また、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１１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、カメラモジュール１０は十分に軽量化することができる。

さらに、図１には特に示していないが、その他に必要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は、適宜絶縁基材１１内に埋設するようにすることができる。したがって、カメラモジュール１０の大きさは主として固体撮像素子１２の大きさで決定されることになり、前記電気／電子部品の設置に伴うモジュール面積の増大を抑制することができる。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、図１に示すカメラモジュール１０においては、固体撮像素子１２を駆動するための半導体素子としての駆動用ＩＣ１４を絶縁基材１１の裏面側に配置している。したがって、固体撮像素子１２を駆動するための外部回路などを必要とすることなく、さらにはその外部回路と接続するための追加の配線パターンなどを設ける必要がない。したがって、カメラモジュール１０を実用に供する場合において、カメラモジュール１０の構成を複雑化する必要がない。また、カメラモジュール１０の面積が、固体撮像素子１２と駆動用ＩＣ１４との合計面積を考慮したものとはならず、上述したように、固体撮像素子１２の大きさのみで決定されるようになるので、カメラモジュール１２の大きさを十分に小型化しておくことができる。

さらに、図１に示すカメラモジュール１０においては、第１の配線パターン２１及び第２の配線パターン２２を表面配線パターンとして絶縁基材１１の主面上及び裏面上に設け、第３の配線パターン２３及び第４の配線パターン２４を絶縁基材１１中に埋設し、これらの配線パターンを層間接続体２６で接続するようにし、固体撮像素子１２と駆動用ＩＣ１４とを電気的に接続するようにしている。したがって、固体撮像素子１２及び駆動用ＩＣ１４を電気的に接続するための、余分な配線パターン形成を絶縁基材１１の表面上に別途設ける必要がなく、カメラモジュールの大きさ増大を抑制することができる。また、カメラモジュール１０の薄型化及び軽量化を維持することができる。

また、絶縁基材１１の開口部１１Ａを、絶縁基材１１を貫通するようにして形成し、固体撮像素子１２は駆動用ＩＣ１４によって保持するように構成している。したがって、固体撮像素子１２を保持するための余分な部材を設ける必要がなく、カメラモジュール１０の小型化、薄型化及び軽量化を担保するとともに、カメラモジュール１０の構成を簡易化することができる。

図２は、図１に示すカメラモジュールの変形例である。なお、図１に示す構成要素と同様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。

図２に示すカメラモジュール１０においては、絶縁基材１１内における右方端部において、第３の配線パターン２３及び第４の配線パターン２４を形成することなく、スルーホール３１を形成するともに、その内部に内壁導電体３２を形成し、第１の配線パターン２１及び第２の配線パターン２２を直接電気的機械的に接続し、これによって固体撮像素子１２及び駆動用ＩＣ１４を電気的に接続するようにしている。このように層間接続体２６に代えて内壁導電体３２を用いることによっても、各配線パターンを電気的機械的に接続し、固体撮像素子１２及び駆動用ＩＣ１４を電気的に接続して、駆動用ＩＣ１４からの制御信号に基づいて固体撮像素子１２を駆動するようにすることができる。

なお、特に図示はしないが、上述した層間接続体２６及び内壁導電体３２に代えて、あるいはこれらに加えて、絶縁基材１１の厚さ方向に一致する軸を有し、前記軸方向の径が一定である層間接続体を用いることによっても、各配線パターンを電気的機械的に接続し、固体撮像素子１２及び駆動用ＩＣ１４を電気的に接続して、駆動用ＩＣ１４からの制御信号に基づいて固体撮像素子１２を駆動するようにすることができる。

層間接続体２６及び内壁導電体３２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。

また、図１及び図２に示す例では、絶縁基材１１内に第３の配線パターン２３及び第４の配線パターン２４を設けるようにすることができるが、このような絶縁基材１１内に埋設したような配線パターンを設けることなく、例えば図２における絶縁基材の右方に示すように、第１の配線パターン２１及び第２の配線パターン２２を直接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、絶縁基材１１内に配線パターンを埋設する場合、その数は第３の配線パターン２３や第４の配線パターン２４に代表されるような２つの配線パターンに限らず、必要に応じて任意の数とすることができる。

次に、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３〜図６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、金属（例えば銅）箔２３１上にバンプ形成するとともに、このバンプが貫通するとともに、それによって埋設するようにして絶縁層１１３を配置し、さらに金属（例えば銅）箔２１１を配置して、両面金属（銅）張り板を形成する。次いで、金属箔２３１をエッチングして第３の配線パターン２３を形成する。同様にして絶縁層１１１に関する両面金属（銅）張り板を形成し、第３の配線パターン２３上にバンプ形成するとともに、このバンプに対して絶縁層１１２を配置貫通する。その後、絶縁層１１１に関する両面板及び絶縁層１１３に関する両面板を位置合わせ配置し、加熱加圧プレスを実施することにより、４層配線板を作製する。その後、外側の金属箔２２１及び２１１をエッチングし、図３に示すような絶縁基材１１を作製する。

次いで、図４に示すように、絶縁基材１１の略中央部に例えばエッチング、プレス加工あるいはドリル／ルータなどによる機械加工を施すことによって、絶縁基材１１を貫通するような開口部１１Ａを形成する。

次いで、図５に示すように、絶縁基材１１の裏面において第２の配線パターン２２と電気的に接続するようにして、駆動用ＩＣ１４を設ける（フリップチップ実装する）。

次いで、図６に示すように、開口部１１Ａ内に固体撮像素子１２を収納し、駆動用ＩＣ１４で支持固定する。次いで、図６に示す絶縁基材１１上の第１の配線パターン２１と固体撮像素子１２とをワイヤ１６でボンディングして電気的に接続するとともに、絶縁基材１１上に固定部材１５を取り付け、この部材によってレンズ１３を固体撮像素子１２と対向するようにして固定配置する。

以上のような工程を経ることにより、図１に示すようなカメラモジュール１０を得ることができる。

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を製造する際の絶縁層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、絶縁基材１１の両端部内には必要に応じて、チップコンデンサ、チップ抵抗及びインダクタなどの電気／電子部品を内蔵させることができる。

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。図１に示すカメラモジュールの変形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。

符号の説明

１０カメラモジュール
１１絶縁基材
１１Ａ開口部
１２固体撮像素子
１３レンズ
１４駆動用ＩＣ
１５固定部材
１６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
２６層間接続体
１１１，１１２，１１３絶縁層
２１１，２２１，２３１，２４１金属箔

Claims

所定の開口部が形成された絶縁基材と、
前記絶縁基材の前記開口部内に収納された固体撮像素子と、
前記絶縁基材の裏面側に設けられた半導体素子と、
一対の配線パターンが前記絶縁基材の主面及び前記裏面上に設けられ、残りの配線パターンが前記絶縁基材中に埋設されてなる複数の配線パターンであって、それらの少なくとも一部同士が層間接続体によって電気的機械的に接続されるとともに、前記層間接続体とともに前記固体撮像素子と前記半導体素子とを電気的に接続してなり、前記半導体素子によって前記固体撮像素子を駆動するように配設された前記複数の配線パターンと、
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、
平面視したときに、前記層間接続体が前記半導体素子と重なる位置に存在することを特徴とする、カメラモジュール。
前記絶縁基材が電気部品又は電子部品を内蔵してい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。
前記固体撮像素子の高さが前記開口部の深さ以下に設定され、前記固体撮像素子の端部が前記開口部より露出しないように構成したことを特徴とする、請求項１又は２に記載のカメラモジュール。
前記開口部は前記絶縁基材を貫通するようにして形成され、前記固体撮像素子は前記半導体素子によって保持されるように構成したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載のカメラモジュール。
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されてなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のカメラモジュール。
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されてなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のカメラモジュール。
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されてなることを特徴とする、請求項１〜６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１〜７のいずれか一に記載のカメラモジュール。