JP4924778B2 - プリント配線板の接続構造、及びカメラモジュール - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線板の接続構造、及びこれを有するカメラモジュールに関する。

近年、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の、小型で薄型の携帯端末が普及している。このような携帯端末には、小型のカメラモジュールが搭載されたものがある。それにより、音声や電子メール（文字列）による通信だけでなく、画像の撮影や送信も可能になった。

従来のカメラモジュールの一例について、図８Ａ〜図８Ｃを参照して説明する。図８Ａは、カメラモジュール６０の構成部品を示す。図８Ｂは、カメラモジュール６０の構成を示す。

図８Ａに示すように、カメラモジュール６０は、カメラヘッド６３と、フレキシブルなプリント配線板６４と、異方性導電フィルム（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、ＡＣＦとも言う）６５とを有する。カメラヘッド６３は、リジッドなプリント配線板６２に鏡胴６１を接合して形成される。鏡胴６１には、撮像レンズなどが収納される。プリント配線板６２には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサが装着される。プリント配線板６４は、カメラヘッド６３を携帯端末に電気的に接続する。異方性導電フィルム６５は、プリント配線板６２の接続端子６２ａと、プリント配線板６４の接続端子６４ａとを接続する。プリント配線板６２とプリント配線板６４は、異方性導電フィルム６５を挟んで熱圧着することで接合される。それによりカメラモジュール６０が完成する。

この明細書において、リジッドなプリント配線板をリジッド基板、フレキシブルなプリント配線板をフレキシブル基板と呼ぶことがある。また、これらをまとめたものをプリント配線板と呼ぶことがある。なお、プリント配線板は、狭義には電子部品を持たない配線板を指すのが一般的であるが、この明細書では、電子部品を搭載したプリント回路板も含めてプリント配線板と呼ぶ。

さて、図において、撮像レンズの開口は下側にある。撮像レンズから入射した光は、リジッド基板６２の裏面に設けられたイメージセンサに導かれて結像する。イメージセンサは、結像された光を検出して光電変換して画像データを生成する。この画像データは、リジッド基板６２の接続端子６２ａ、異方性導電フィルム６５、及びフレキシブル基板６４の接続端子６４ａを介して、自由端側の接続端子６４ｂから携帯端末の回路に送られる。フレキシブル基板６４の自由端の表側には、補強板６４ｃが設けられている。

異方性導電フィルム６５は、耐熱性樹脂により形成された厚み２０〜３０μｍの電気的接合用フィルムである。耐熱性樹脂の内部には、複数の導電性粒子が面方向に分散されている。この導電性粒子は、樹脂をニッケル等で被覆した３〜５μｍの球体として形成されている。２枚のプリント配線板６２、６４の間に配置された異方性導電フィルムが熱圧着されると、これらプリント配線板６２、６４の接続端子６２ａ、６４ａが各々導電性粒子に当接して、厚み方向の導電性を実現する。一方、導電性粒子は、耐熱性樹脂の内部に概ね１０％以下の比率で分散しており、面方向には圧力がかからないため、導電性粒子同士の接触はなく絶縁性が保たれるようになっている。したがって、各々複数の接続端子６２ａ、６４ａが異方性導電フィルム６５を介して接合された状態において、対向する接続端子６２ａ、６４ａは導通しており、隣り合う接続端子６２ａ、６４ａは導通していない。

異方性導電フィルム６５を用いて基板を熱圧着する方法としては、特許文献１、２が知られている。

特許文献１に開示された熱圧着実装法は、電極パターンが配設されＩＣチップが実装された複数枚のフィルム状基板を、異方性導電フィルムを介して１枚の透過性基板に熱圧着するものである。この方法では、フィルム状基板が熱膨張によって伸長して位置ずれが生ずることを防止するために、複数の加熱手段を設けて個別に加熱制御している。

また、特許文献２には、複数枚の半導体チップ搭載フィルムを、異方性導電フィルムを介して１枚の角形基板に熱圧着する方法が開示されている。この方法では、角形基板の傾斜を検知し、その傾斜角度に合わせて１枚ずつ半導体チップ搭載フィルムを仮圧着し、その後同時に本圧着している。

なお、異方性導電材料としては、フィルムタイプ以外にもペーストタイプ等が知られている。本明細書では、これらを含む任意のタイプを総称して異方性導電材料と言う。

特開平８−２０４３２９号公報 特開平５−１４４８８９号公報

図８Ｃは、カメラモジュール６０の側面図である。前述のように、リジッド基板６２とフレキシブル基板６４は、異方性導電フィルム６５を介して接合されている。また、フレキシブル基板６４の自由端側には、携帯端末の回路に接続される接続端子６４ｂが設けられている。接続端子６４ｂを携帯端末の回路に接続するときや、カメラモジュール６０を携帯端末に組み込むとき、あるいはカメラモジュール６０を運搬するときなどに、図における上方向に自由端が反り返ることがある。フレキシブル基板６４は、このようなめくり方向の外力に弱いため、自由端の反り返りによってはく離するおそれがある。

この問題を防止する手段として、リジッド基板６２の側壁とフレキシブル基板６４の下部とを、図８Ｃ中の矢印で示す位置にて接着剤で接合することも考えられる。しかし、この方法には接着剤で接着する工程や接着剤を固化させる工程が必要であり、コストが高くなる。よって、この方法は実用上好ましくない。例えば、熱硬化性樹脂で接着する場合には、６０分程度の加熱時間が必要である。また、紫外線硬化樹脂で接着する場合には、紫外線を照射する設備や、作業者を有害な紫外線から防護するための装備が必要である。

本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、フレキシブル基板の反り返りによるはく離を簡単な構成で抑制することが可能な技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、リジッド基板に設けられた接続端子と、フレキシブル基板に設けられた接続端子とが、異方性導電材料を介して接合されたプリント配線板の接続構造において、前記リジッド基板及び／又は前記フレキシブル基板の前記接続端子側の面における、少なくとも前記接続端子が配置されていない部分に、多孔質体のレジスト領域が設けられ、前記異方性導電材料は前記レジスト領域に対して一部が重なり合うように設けられ、前記リジッド基板及び前記フレキシブル基板は、前記レジスト領域及び前記異方性導電材料を介して接合されていることを特徴としている。
上記第１の態様において、前記レジスト領域は、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との接続領域における、前記フレキシブル基板を外部回路に接続するための前記フレキシブル基板の延出部分の近傍位置に設けられていてもよい。
また、上記第１の態様において、前記多孔質体はソルダーレジスト材料であってよい。
上記目的を達成するために、本発明の第２の態様は、リジッド基板に設けられた第１の接続端子と、フレキシブル基板に設けられた第２の接続端子とが異方性導電材料を介して接合されたプリント配線板の接続構造において、前記フレキシブル基板は、前記リジッド基板との接続部分と、外部回路に接続するために前記接続部分から自由端側に延びる延出部分とを有し、前記延出部分のうち少なくとも前記接続部分の近傍には、前記接続部分よりも幅が狭い幅狭部が設けられていることを特徴としている。
上記第２の態様において、前記フレキシブル基板は、前記第２の接続端子から前記延出部分に延びる複数の信号線を有し、かつ、前記複数の信号線のうち前記幅狭部の縁部に最も近い信号線は、他の信号線よりも太く形成されていてもよい。
また、上記第２の態様において、前記幅狭部は、前記延出部分の略全体にわたって設けられていてもよい。
また、上記第２の態様において、前記幅狭部は、前記接続部分の近傍に設けられた切り欠きにより形成されていてもよい。
また、上記第２の態様において、前記接続部分に対する前記幅狭部の窪みの深さは、前記第２の接続端子の幅と略同一に形成されていてもよい。
本発明に係るカメラモジュールは、上記第１の態様若しくは第２の態様又はその変形に係るプリント配線板の接続構造を有することを特徴としている。

本発明の第１の態様に係るプリント配線板の接続構造によれば、リジッド基板及び／又はフレキシブル基板の接続端子側の面における、少なくとも接続端子が配置されていない部分に、多孔質体のレジスト領域が設けられ、異方性導電材料はレジスト領域に対して一部が重なり合うように設けられ、かつ、リジッド基板及びフレキシブル基板は、レジスト領域及び異方性導電材料を介して接合されている。したがって、両基板の接合力の向上を図ることができ、フレキシブル基板の反り返りによるはく離を簡単な構成で抑制することが可能となる。

本発明の第２の態様に係るプリント配線板の接続構造によれば、フレキシブル基板は、リジッド基板との接続部分と、外部回路に接続するために接続部分から自由端側に延びる延出部分とを有し、かつ、延出部分のうち少なくとも接続部分の近傍に、接続部分よりも幅が狭い幅狭部が設けられている。したがって、めくり方向の外力が加わってもその外力が分散され、めくれに対する強度が向上する。よって、フレキシブル基板の反り返りによるはく離を簡単な構成で抑制することが可能となる。

本発明に係るカメラモジュールには、本発明の第１又は第２の態様に係るプリント配線板の接続構造が適用されているので、フレキシブル基板の反り返りによるはく離を簡単な構成で抑制することが可能である。

第１の実施形態に係るカメラモジュールを示す断面図である。 第１の実施形態に係るカメラモジュールを示す上面図である。 第１の実施形態の接合前の状態を示す展開図である。 第１の実施形態に係るカメラモジュールの製造工程を示す模式図である。 第１の実施形態に係るカメラモジュールの製造工程を示す模式図である。 第１の実施形態に係るカメラモジュールの製造工程を示す模式図である。 第２の実施形態に係るカメラモジュールを示す断面図である。 第２の実施形態に係るカメラモジュールを示す上面図である。 第２の実施形態の作用を示す模式図である。 第２の実施形態の作用を示す模式図である。 第２の実施形態の作用を示す模式図である。 第２の実施形態の変形例を示す断面図。 第２の実施形態の変形例の作用を示す模式図。 従来のカメラモジュールの作成方法を示す模式図である。 従来のカメラモジュールの作成方法を示す模式図である。 従来のカメラモジュールの作成方法を示す模式図である。

〈第１の実施形態〉
第１の実施形態に係るカメラモジュールの構成を図１Ａ及び図１Ｂに示す。図１Ａに示すように、カメラモジュール１は、カメラヘッド２と、リジッド基板３と、フレキシブル基板４と、異方性導電フィルム５と、レジスト膜６ａ、６ｂとを有する。異方性導電フィルム５は、リジッド基板３とフレキシブル基板４とを接合する。レジスト膜６ａ、６ｂをまとめてレジスト膜６と呼ぶことがある。

カメラヘッド２の鏡胴２１内には、撮像レンズ２２が固定配置されている。鏡胴２１の下端には絞り板２３が接合されている。絞り板２３の開口には赤外カットフィルタ２４が設けられている。カメラヘッド２の上面にはリジッド基板３が接合されている。リジッド基板３の裏面にはイメージセンサ３１が装着されている。つまり、イメージセンサ３１は鏡胴２１内の上端部に設けられている。イメージセンサ３１は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳである。

図１Ｂ及び図２に示すように、リジッド基板３には接続端子３ａが設けられ、フレキシブル基板４には接続端子４ａが設けられている。接続端子３ａと接続端子４ａは、異方性導電フィルム５を介して接合される。図１Ｂに示すように、異方性導電フィルム５の接合面の面積は、接続端子３ａ、４ａの面積よりも広い。レジスト膜６は、接続端子３ａ、４ａが配置されていない部分において異方性導電フィルム５と重なり合うように設けられている。なお、図１Ｂには、フレキシブル基板４側のレジスト膜６ｂのみが図示されている。また、図１Ｂにおいてハッチングで示す部分は、レジスト膜６ｂと異方性導電フィルム５とが重なり合っている部分である。

レジスト膜６の設置位置について、図２を参照しつつさらに詳しく説明する。リジッド基板３において接続端子３ａが配置されていない部分には、そのほぼ全面に亘ってレジスト膜６ａが設けられている。また、レジスト膜６ｂは、フレキシブル基板４においてリジッド基板３と重なり合っている接続部分であって、接続端子４ａが配置されていない部分に設けられている。さらに、レジスト膜６ｂは、少なくとも、この接続部分における延出部分側の近傍位置に設けられる。これは、この位置にめくり方向の外力がかかるからである。

レジスト膜の具体例としては、ソルダーレジストやスクリーン印刷レジストがある。レジスト膜は、少なくとも表面が多孔質であること、そして基板に対して充分な接着力を有することが望ましい。レジスト膜の表面は、微細な凹凸又は微細な孔を有する多孔質である。したがって、レジスト膜と異方性導電フィルムとを重ねて熱圧着すると、異方性導電フィルムの材料がレジスト膜の凹部に入り込んで接合力を増大させる。いわば、レジスト膜がアンカー（錨）効果を発揮するのである。

通常、レジスト膜は、プリント回路板の回路やプリント配線板の配線を保護する目的で設けられる。一方、この実施形態のカメラモジュール１では、モジュール自体が携帯端末などの機密性の高い筐体に収納されるため、レジスト膜は必ずしも必要ではない。この実施形態では、基板と異方性導電フィルムとの接合力を増大させるためにレジスト膜を用いている点が特徴的である。

なお、基板メーカーに基板の作成を依頼する場合、基板メーカーが通常有する設備を用いてレジスト膜を形成することが可能である。カメラモジュールを製作するメーカーによってこれを製造することも可能である。

レジスト膜６は、リジッド基板３と異方性導電フィルム５との間、及び、フレキシブル基板４と異方性導電フィルム５との間の双方に設けられることが望ましい。しかし、フレキシブル基板４と異方性導電フィルム５との間にのみレジスト膜を設けた構成としても、その効果は発揮される。

上述の実施形態では、基板と異方性導電フィルムとの間に介在させる材料としてレジスト膜が適用されているが、この材料はレジスト膜に限定されるものではない。この材料は、表面に微小な凹凸又は微小な孔を有し、基板に対して充分な接着力を有するものであれば、その選択は任意である。このような性質の材料を本明細書では多孔質体と呼ぶ。この多孔質体は、表面から裏面まで貫通する孔を有する完全な多孔質である必要はなく、異方性導電材料が入り込んでアンカー効果を発揮できる程度の凹部又は孔を有するものであればよい。

異方性導電材料としては、たとえばフィルムタイプやペーストタイプなど、任意のものを適用することができる。

次に、カメラモジュール１を組み立てる工程を図３Ａ〜図３Ｃを参照して説明する。なお、リジッド基板３とフレキシブル基板４には、図２に示すレジスト膜６が既に形成されているものとする。

まず、リジッド基板３に異方性導電フィルム５を設ける。異方性導電フィルム５は、通常、ベースフィルム上に、はく離層を介して異方性導電材料の層が形成された構成を有し、リールに巻かれた状態で提供される。

図３Ａに示すように、リールＬ１、Ｌ２に巻かれた異方性導電フィルム５をリジッド基板３に押し当てて、ベースフィルムとはく離層を異方性導電材料から引きはがす。異方性導電材料から引きはがされたベースフィルムとはく離層は、リールＬ３、Ｌ４に巻き取られる。これにより、リジッド基板３の所定の位置に異方性導電材料が貼着される。

なお、この実施形態では接続端子が両側に配置されるため、リールを２組設けて同時に作業する工程を示したが、片方ずつ異方性導電材料を貼着してもよい。さらには、基板の幅と実質的に同等の幅を有する異方性導電材料を、基板全面に貼着するようにしてもよい。

次に、図３Ｂに示すように、異方性導電材料５が貼着されたリジッド基板３とフレキシブル基板４とを熱圧着機ＨＰにかけることにより両者を接合する。このような接合方法によれば、図３Ｃに示すように、レジスト膜６ａ、６ｂの凹部に異方性導電材料５が入り込むため、いわばアンカーのように接合強度を増大させることができる。

この実施形態のカメラモジュールのフレキシブル基板に対してめくり方向の外力を加えて接合状態を調べたところ、従来のものに比べて接合強度が高かった。

〈第２の実施形態〉
第２の実施形態に係るカメラモジュールの構成を図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは断面図であり、図４Ｂは上面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成部分については同じ符号が付してあるカメラモジュール１０は、カメラヘッド２と、リジッド基板３と、フレキシブル基板４と、異方性導電フィルム５とを有する。異方性導電フィルム５は、リジッド基板３とフレキシブル基板４とを接合する。

カメラヘッド２の鏡胴２１内には、撮像レンズ２２が固定配置されている。鏡胴２１の下端には絞り板２３が接合されている。絞り板２３の開口には赤外カットフィルタ２４が設けられている。カメラヘッド２の上面にはリジッド基板３が接合されている。リジッド基板３の裏面にはイメージセンサ３１が装着されている。つまり、イメージセンサ３１は鏡胴２１内の上端部に設けられている。イメージセンサ３１は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳである。

リジッド基板３には、異方性導電フィルム５を介してフレキシブル基板４が接合されている。図４Ｂに示すように、リジッド基板３の接続端子３ａとフレキシブル基板４の接続端子４ａとは、異方性導電フィルム５を介して重なり合っている。図４Ｂでは、これらは破線で示されている。

フレキシブル基板４とリジッド基板３とが重なり合っている部分を接続部分と呼び、この接続部分よりも自由端側を延出部分と呼ぶ。延出部分における接続部分の近傍の両側には、切り込み４１が設けられている。これら切り込み４１の間が幅狭部４２である。また、延出部分の先端には補強板４ｃが設けられている。

切り込み４１のエッジの形状は、たとえば図４Ｂに示す円弧状のような滑らかな曲面であることが望ましく、鋭角状の切り込みは不適である。切り込み４１の深さＡは、フレキシブル基板４の接続方向における接続端子３ａ、４ａの幅Ｂと実質的に同一にされている。

フレキシブル基板４上には多数の信号線がプリントされている。これら信号線のうち切り込み４１に最も近い信号線４ｂは、他の信号線よりも太くなっている。信号線４ｂはたとえばアース線である。なお、実際には信号線と接続端子は比較的細い信号線で結線されるが、図は模式的に示したものであるため、細部は省略されている。

この実施形態の作用について図５Ａ〜図５Ｃを参照しつつ説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、従来タイプのフレキシブル基板４’を表す。このフレキシブル基板４’には幅狭部が設けられていない。図５Ａは、フレキシブル基板４’に対してめくり方向に一様に外力を加えた場合を示している。このような外力がフレキシブル基板４’に適用されると、図５Ａに矢印で示す力が働いて、フレキシブル基板４’がリジッド基板３からはがれてしまう。図５Ｂは、めくり方向に加えてひねり方向の外力を加えた場合を示している。この場合においてもフレキシブル基板４’にはめくり方向に応力がかかるが、特にひねりが加えられた側により大きなストレスが生じるため、この側からフレキシブル基板４’ははがれてしまう。

一方、図５Ｃは、この実施形態のフレキシブル基板４であり、幅狭部４２が設けられている。図５Ｂと同様のめくり方向かつひねり方向の外力をフレキシブル基板４に加えると、切り込み４１の部分にストレスが集中し、接続部分に加わるめくり方向のストレスが減少する。したがって、この実施形態によれば、めくり方向の外力への耐性が向上し、フレキシブル基板４がはがれる恐れを少なくなる。

図６は、この実施形態の変形例を示す上面図である。この変形例では、接続部分の近傍位置から補強板４ｃに至るまでの延出部分の全体にわたって幅狭部４２が形成されている。この幅狭部４２を形成する窪み４３の深さＡは、上記の実施形態と同様に、フレキシブル基板４の接続方向における接続端子３ａ、４ａの幅Ｂと実質的に同一である。なお、補強板４ｃの幅は、外部回路との接続形態に応じて任意に設定され、幅狭部４２と同じ幅でもよいし、これより広く又は狭くてもよい。

図７は、この変形例のフレキシブル基板４に対してめくり方向に外力が加わった状態を示す。この場合においても、幅狭部４２により接続部分に加わるストレスが分散されるため、フレキシブル基板４がはがれにくくなる。

この実施形態及び変形例に係るカメラモジュールのフレキシブル基板に対してめくり方向に外力を加えて、フレキシブル基板４とリジッド基板との接合状態を調べたところ、従来製品に比べて接合強度が高かった。

１、１０ カメラモジュール
２ カメラヘッド
３ リジッド基板
３ａ 接続端子
４ フレキシブル基板
４ａ 接続端子
４ｂ 信号線
４ｃ 補強板
５ 異方性導電フィルム（異方性導電材料）
６、６ａ、６ｂ レジスト膜
４１ 切り込み
４２ 幅狭部
４３ 窪み

Claims (4)

1. リジッド基板に設けられた接続端子と、フレキシブル基板に設けられた接続端子とが、異方性導電材料を介して接合されたプリント配線板の接続構造において、
   前記リジッド基板及び／又は前記フレキシブル基板の前記接続端子側の面における、少なくとも前記接続端子が配置されていない部分に、多孔質体のレジスト領域が設けられ、
   前記異方性導電材料は前記レジスト領域に対して一部が重なり合うように設けられ、
   前記リジッド基板及び前記フレキシブル基板は、前記レジスト領域及び前記異方性導電材料を介して接合されている、
   ことを特徴とするプリント配線板の接続構造。
2. 前記レジスト領域は、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との接続領域における、前記フレキシブル基板を外部回路に接続するための前記フレキシブル基板の延出部分の近傍位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の接続構造。
3. 前記多孔質体はソルダーレジスト材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板の接続構造。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線板の接続構造を有することを特徴とするカメラモジュール。

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