JP5262753B2 - 撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子が実装されるプリント配線板が反っていても、撮像レンズの合焦状態に影響を与えることがない撮像装置の製造方法に関する。

従来より、小型で薄型の撮像装置が携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。

これらの撮像装置には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の撮像素子が使用されている。

このような撮像装置の一例を図７乃至図９に示す。

先ず、図７において、本撮像装置は、撮像レンズ７１、赤外カットフィルタ７２、レンズ枠７３、化粧パネル７４、撮像素子７５及びプリント配線板７６から構成されている。

撮像レンズ７１は、被写体光を撮像素子７５に結像させるレンズであり、接着剤Ｇによりレンズ枠７３に接合されている。

赤外カットフィルタ７２は、約７８０ｎｍ以上の波長の光をカットし、フレアやゴーストを発生する不要光が通過しないように撮像レンズの周辺部を被覆する化粧パネル７４に接着剤Ｇにより接合され、更に化粧パネル７４は接着剤Ｇによりレンズ枠７３に接合されている。

撮像素子７５は、プリント配線板７６にワイヤーボンディング等により実装され、結像した被写体光を光電変換し、プリント配線板７６を介してその画像信号を外部の画像処理回路に出力する。

そして、プリント配線板７６はレンズ枠７３に接着剤Ｇにより接合されている。

ここで、プリント配線板７６は大形状の集合基板を裁断して形成されるのが一般的であるが、プリント配線板７６には製造時からある程度の反りが生じている。また、撮像素子７５等の実装時の加熱によって反りは更に増大される。

図７に示すプリント配線板７６は撮像レンズ７１の側に凸状に反った例を示している。このようにプリント配線板７６が反ると、撮像素子７５は撮像レンズ７１に近づく方向に位置ずれする。これによって、撮像レンズ７１の最後面と撮像素子７５の撮像面７５ａとの距離であるバックフォーカスＢｆが設計基準値より短縮され、合焦位置が遠距離側にずれるという問題が生ずる。

一方、図８に示す撮像装置の如く、プリント配線板８６が撮像レンズ８１の側に凹状に反ることもある。この場合は、撮像素子８５は撮像レンズ８１より遠ざかる方向に位置ずれする。これによって、バックフォーカスＢｆが設計基準値より伸長され、合焦位置が近距離側にずれるという問題が生ずる。

また、図７，８はプリント配線板７６，８６が左右対称に反った例であるが、実際には左右非対称に反るのが一般的である。このような撮像装置の例を図９に示す。図９においては、プリント配線板９６の左右非対称な凸状の反りによって、撮像素子９５のバックフォーカスＢｆが設計基準値より短縮されるだけでなく、撮像素子９５が傾いて撮像面９５ａも傾くという問題も生ずる。この結果、合焦位置が遠距離側にずれるだけでなく、撮像画面の左右の周辺部における合焦状態が異なることになる。即ち、周辺画面の一方が前ピンになって他方が後ピンになる片ボケが生ずる。無論、プリント配線板が撮像レンズの側に凹状に反った場合も、撮像素子が傾いて同様な問題が生ずる。

このようなプリント配線板の反りの問題に対処するため、撮像レンズに撮像素子側に延在する脚部を設けると共に、撮像レンズを圧縮バネで撮像素子側に付勢し、該脚部を撮像素子に直接当接させた撮像装置が特許公報に開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１，２の撮像装置によれば、プリント配線板が反っても、圧縮バネによって撮像レンズの脚部が常に撮像素子に当接しているので、撮像レンズと撮像素子の距離を一定に保つことができ、バックフォーカスが変動することがない。

特開２００３−２８３８９０号公報 特開２００４−１８６７２９号公報

撮像装置は携帯電話機等の携帯端末やデジタルカメラに用いられるが、近年はこれらの小型化に伴って撮像装置も小型化が要求されている。しかし、特許文献１，２の如く圧縮バネを設けると撮像装置の小型化の阻害になり、部品費や組立費の増加によって原価高にもなる。また、圧縮バネの一端を撮像レンズに圧接させると、他端を当接させる部材が必要になる。この際に特許文献１，２の如く、不要光を遮光するための遮光板に圧縮バネの他端を当接させて、遮光板の作用を兼用することは可能であるが、遮光板や圧縮バネの配置が制約され、この点においても小型化の阻害になる。更に、撮像レンズに脚部を設けると、撮像レンズが複雑な形状になって光学性能を保証することが困難になり、撮像素子の側にフィルタや絞りを配置することも困難になる。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、撮像素子が実装されたプリント配線板が反っていても、反りの影響を簡単な構成で圧縮バネ等を用いずに排除できる撮像装置の製造方法を提案することを発明の目的とする。

１．撮像レンズを保持し、該撮像レンズの光軸と平行な方向に延在する第１の脚部、及び該光軸に対して該第１の脚部より離れた位置にあって該光軸と平行な方向に該第１の脚部より長く延在する第２の脚部を有する複数のレンズ枠と、
複数の撮像素子が実装され、各々の該撮像素子の外側の位置に長孔が穿設された集合基板と、
を備えた撮像装置の製造方法であって、
前記レンズ枠の第１の脚部の先端部を前記撮像素子の前記撮像レンズ側の面に当接させると共に、第２の脚部を前記集合基板の長孔に挿入し、第２の脚部を前記集合基板に接着剤で接合する工程と、
前記第２の脚部の周囲で前記集合基板を裁断し個別のプリント配線板とする工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。

２．前記長孔の前記撮像素子側の側端部に予め接着剤を塗布する工程を有することを特徴とする前記１に記載の撮像装置の製造方法。

３．前記集合基板は、前記撮像素子が実装される島状の中央部と、該中央部を保持する橋架部とを有し、前記第２の脚部を前記集合基板に接合した後に前記橋架部を裁断する工程を有することを特徴とする前記１又は前記２に記載の撮像装置の製造方法。

４．前記第２の脚部は前記橋架部より退避する切り欠き部を有することを特徴とする前記３に記載の撮像装置の製造方法。

５．前記切り欠き部と前記橋架部との間を接着剤で埋設する工程を有することを特徴とする前記４に記載の撮像装置の製造方法。

本発明の撮像装置の製造方法によれば、撮像素子が実装されたプリント配線板が反っていても、反りの影響を簡単な構成で排除することができる。

携帯電話機の外観図である。 完成した撮像装置の断面図である。 レンズユニットを集合基板に接合する前の斜視図である。 集合基板に接着剤を塗布した図である。 レンズユニットを集合基板に接合した断面図である。 切り欠き部と橋架部との間隙を接着剤で埋めた断面図である。 プリント配線板が撮像レンズの側に凸状に反った従来の撮像装置の断面図である。 プリント配線板が撮像レンズの側に凹状に反った従来の撮像装置の断面図である。 プリント配線板が撮像レンズの側に凸状で左右非対称に反った従来の撮像装置の断面図である。

本発明の撮像装置の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。

先ず、本撮像装置を搭載した携帯端末として携帯電話機の一例を図１の外観図に基づいて説明する。なお、図１（Ａ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて内側から見た図であり、図１（Ｂ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて外側から見た図である。

図１において、携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ１，Ｄ２を備えたケースとしての上筐体１０１と、操作ボタンＢを備えた下筐体１０２とがヒンジ１０３を介して連結されている。撮像装置は、上筐体１０１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されていて、上筐体１０１の外表面に撮像光学系Ｌが露出している。

なお、この撮像装置の位置は上筐体１０１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また、携帯電話機Ｔは折り畳み式に限定されるものではない。

次に、撮像装置とその製造方法を図２乃至図６に基づいて説明する。図２は完成した撮像装置の断面図、図３はレンズユニットを集合基板に接合する前の斜視図、図４は集合基板に接着剤を塗布した図、図５はレンズユニットを集合基板に接合した断面図、図６は切り欠き部と橋架部との間隙を接着剤で埋めた断面図である。

先ず、図２に基づいて撮像装置の形態を説明する。

レンズユニット１は撮像光学系とこれを保持する枠部材とから構成され、撮像光学系は撮像レンズ１１と赤外カットフィルタ１２とから構成され、枠部材はレンズ枠１３と化粧パネル１４とから構成されている。撮像レンズ１１は接着剤Ｇによりレンズ枠１３に接合され、被写体光を撮像素子１５に結像する。赤外カットフィルタ１２は約７８０ｎｍ以上の波長の光をカットするフィルタである。赤外カットフィルタ１２はフレアやゴーストを発生させる不要光が通過しないように撮像レンズ１１の周辺部を被覆する化粧パネル１４に接着剤Ｇにより接合され、更に化粧パネル１４は接着剤Ｇによりレンズ枠１３に接合されている。

レンズ枠１３は、撮像レンズ１１の光軸Ｏと平行な方向に延在する第１の脚部１３ａと、光軸Ｏに対して第１の脚部１３ａより離れた位置にあって光軸Ｏと平行な方向に第１の脚部１３ａより長く延在する第２の脚部１３ｂを有する。

一方、撮像素子１５はプリント配線板１６に実装され、結像した被写体光を光電変換して、プリント配線板１６を介してその画像信号を外部の画像処理回路に出力する。

そして、第１の脚部１３ａの先端部が撮像素子１５の撮像レンズ１１側の面に当接し、第２の脚部１３ｂが接着剤Ｇによりプリント配線板１６の側端部に接合されている。なお、第２の脚部１３ｂはプリント配線板１６の側端部に対して所定の間隙を有して接合されている。

また、この撮像光学系は被写体側から赤外カットフィルタ１２、撮像レンズ１１の順で配置されているが、これらが逆に配置されていてもよい。

次に、撮像装置の製造方法について説明する。

先ず、前述の如く撮像レンズ１１と赤外カットフィルタ１２とをレンズ枠１３が保持するレンズユニット１を製造する。

また、図３に示す如く大形状の集合基板６を形成する。集合基板６には不図示であるが複数の導電性パターンが形成されていて、複数の撮像素子１５がワイヤーボンディング等により実装される。集合基板６における実装される撮像素子１５の周囲の位置には、コの字状の二つの長孔６ａが予め穿設されていて、島状に残った中央部６ｂが二つの橋架部６ｃによって保持されている。

一方、レンズ枠１３の第１の脚部１３ａと第２の脚部１３ｂは共にロの字状に形成されており、集合基板６の長孔６ａの幅は第２の脚部１３ｂの厚みより広く形成されている。また、橋架部６ｃから退避するために第２の脚部１３ｂにおける対向する２辺に切り欠き部１３ｃが設けられており、二つの長孔６ａの間の橋架部６ｃの長さは切り欠き部１３ｃの長さより狭く形成されている。これにより、第２の脚部１３ｂが長孔６ａに挿入可能に構成されている。

以上の如く形成され複数の撮像素子１５が実装された集合基板５において、図４に示す如く、長孔６ａの中央部６ｂ側の側端部６ｄに予め接着剤Ｇを塗布して付着させておく。

次に、複数のレンズユニット１で複数の撮像素子１５を各々被覆し、図５に示す如く、第１の脚部１３ａの先端部を撮像素子６の撮像レンズ１１側の面に当接させる共に、第２の脚部１３ｂを二つの長孔６ａに挿入する。そして、第２の脚部１３ｂを接着剤Ｇにより集合基板６と接合する。

この際に、第２の脚部１３ｂは長孔６ａに挿入し易い様に長孔６ａの幅の略中央部に位置し、側端部６ｄに対して所定の間隙を有している。

なお、接着剤Ｇを長孔６ａの側端部６ｄに予め塗布することをせずに、第２の脚部１３ｂを二つの長孔６ａに挿入した後に、接着剤Ｇで第２の脚部１３ｂと集合基板６を接合してもよい。

接着剤Ｇが固化したならば、カッターにより集合基板６における長孔６ａの外側の側端部６ｅに沿って橋架部６ｃを裁断し、図２に示す如く個々の撮像素子１５に対応する個別のプリント配線板１６を形成することにより、複数の撮像装置が完成する。

これらの撮像装置においては、撮像レンズ１１と一体化したレンズ枠１３の第１の脚部１３ａを何れも撮像素子１５に当接させるので、撮像素子１５が実装されるプリント配線板１６がどのように反って変形していても、撮像レンズ１１の最後面と撮像素子１５の撮像面１５ａとの距離であるバックフォーカスＢｆが変動することなく、何れの撮像装置においても適正な合焦状態となる。同時に、第２の脚部１３ｂをプリント配線板１６の側端部に接合するので、プリント配線板１６の反りの状態に影響されずにレンズ枠１３をプリント配線板１６に接合することができる。

なお、レンズ枠１３に設けた切り欠き部１３ｃは橋架部６ｃの上面より余裕を持って退避しているので、切り欠き部１３ｃと橋架部６ｃとの間隙より塵埃が侵入して撮像素子１５の撮像面１５ａに付着する虞がある。このためには、図６に示す如く、裁断前にこの間隙を接着剤Ｇで埋設すればよい。

また、以上の集合基板６においては、長孔６ａが二つであるので橋架部６ｃも二つであるが、長孔６ａを三つにして橋架部６ｃも三つにしたり、長孔６ａを四つにして橋架部６ｃも四つにしたりしてもよく、長孔６ａと橋架部６ｃの数は任意に設定可能である。

その他に、集合基板を用いずに、個々のプリント配線板に前述の如くレンズ枠を接合してもよい。この場合は、橋架部６ｃが不要になるので、裁断工程は不要になり、第２の脚部に切り欠き部を設ける必要もない。

１ レンズユニット
６ 集合基板
６ａ 長孔
６ｃ 橋架部
１１，７１，８１ 撮像レンズ
１２，７２ 赤外カットフィルタ
１３，７３ レンズ枠
１３ａ 第１の脚部
１３ｂ 第２の脚部
１３ｃ 切り欠き部
１４，７４ 化粧パネル
１５，７５，８５，９５ 撮像素子
１５ａ，７５ａ，９５ａ 撮像面
１６，７６，８６，９６ プリント配線板
Ｏ 光軸
Ｇ 接着剤
Ｂｆ バックフォーカス
Ｔ 携帯電話機

Claims (5)

1. 撮像レンズを保持し、該撮像レンズの光軸と平行な方向に延在する第１の脚部、及び該光軸に対して該第１の脚部より離れた位置にあって該光軸と平行な方向に該第１の脚部より長く延在する第２の脚部を有する複数のレンズ枠と、
   複数の撮像素子が実装され、各々の該撮像素子の外側の位置に長孔が穿設された集合基板と、
   を備えた撮像装置の製造方法であって、
   前記レンズ枠の第１の脚部の先端部を前記撮像素子の前記撮像レンズ側の面に当接させると共に、第２の脚部を前記集合基板の長孔に挿入し、第２の脚部を前記集合基板に接着剤で接合する工程と、
   前記第２の脚部の周囲で前記集合基板を裁断し個別のプリント配線板とする工程と、
   を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
2. 前記長孔の前記撮像素子側の側端部に予め接着剤を塗布する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の製造方法。
3. 前記集合基板は、前記撮像素子が実装される島状の中央部と、該中央部を保持する橋架部とを有し、前記第２の脚部を前記集合基板に接合した後に前記橋架部を裁断する工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置の製造方法。
4. 前記第２の脚部は前記橋架部より退避する切り欠き部を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置の製造方法。
5. 前記切り欠き部と前記橋架部との間を接着剤で埋設する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置の製造方法。

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