JP6643396B2 - 立体配線基板、撮像ユニット - Google Patents
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Description
この種の撮像ユニットでは、配線基板の複数の配線に電線先端が電気的に接続され、配線基板の配線を介して各電線が撮像素子と電気的に接続される。
配線基板は、撮像素子のその前端の撮像面とは逆の後面の電極に配線を電気的に接続して撮像素子の後側に配置される。
同軸ケーブルを使用する場合は、同軸ケーブルの中心導体の先端部が半田付けされる電極パッド(中心導体接続パッド)と、同軸ケーブルの外部導体の先端部が半田付けされる電極パッド(外部導体接続パッド)とを有する配線基板(同軸ケーブル用配線基板)を使用する。同軸ケーブル用配線基板は、中心導体接続パッドを撮像素子と電気的に接続する配線と、外部導体接続パッドを撮像素子と電気的に接続する配線とを有する。
例えば、リジッドの同軸ケーブル用配線基板を使用した撮像ユニットは、撮像素子と、撮像素子の前端面に固定されたレンズユニットと、撮像素子後側の同軸ケーブル用配線基板と、同軸ケーブルの中心導体及び外部導体のそれぞれの先端部を同軸ケーブル用配線基板の電極パッドに半田付けした半田付け部、とで構成された硬性部を有する。
半田付け部は、同軸ケーブルの中心導体及び外部導体のそれぞれの先端部を同軸ケーブル用配線基板の電極パッドに半田付けした半田を含む。
同軸ケーブル用FPCを用いて組み立てた従来構造の撮像ユニットは、撮像素子と、レンズユニットと、同軸ケーブル用配線基板と、同軸ケーブルの中心導体及び外部導体の同軸ケーブル用配線基板の後側延出部の電極パッドに対する半田付け部とで構成される硬性部を有する。
この要求に鑑みて、従来の同軸ケーブル用配線基板では、後側延出部の接続前端部からの延在長を小さくすることが検討される。しかしながら、従来の同軸ケーブル用配線基板は、同軸ケーブルの中心導体及び外部導体の半田付け部同士の短絡防止のため、中心導体接続パッド及び外部導体接続パッドの間に後側延出部延在方向(前後方向)の離隔距離を確保する必要がある。このため、従来の撮像ユニットでは、同軸ケーブル用配線基板の後側延出部の延在寸法の短縮、硬性部長の短縮が困難であった。
本発明に係る第1の態様の立体配線基板は、固体撮像素子に電気的に接続される電極パッドが前面に形成された前板部と、前記前板部の前記前面とは逆の後面の外周部の一部から前記前板部の後側へ突出する後板部と、前記前板部の前記後面に形成され同軸ケーブルの内部導体が電気的に接続される内部導体接続パッドと、前記後板部の前記前板部の前記後面に対する開き角側の面である接続側主面に形成され前記同軸ケーブルの外部導体が電気的に接続される外部導体接続パッドと、内部導体接続パッド及び前記外部導体接続パッドとそれぞれに対応する前記電極パッドとの間の導通を確保するパッド間接続配線とを有する。
前記立体配線基板は、前記前板部の前記後面と前記後板部の前記接続側主面との間に、前記接続側主面から前記前板部側に行くにしたがって前記前板部の前記後面に対する傾斜角度が小さくなるように湾曲する入隅部湾曲面が形成されていても良い。
前記立体配線基板は、前記後板部の前記接続側主面における前記後板部の前端部に沿う幅方向の1または複数個所に前記前板部の前記前面に垂直の前後方向に沿って延在形成された後板部仕切壁をさらに有し、前記接続側主面の前記幅方向における前記後板部仕切壁部を介して両側の領域のそれぞれに前記外部導体接続パッドが形成され、前記内部導体接続パッドは前記前板部の前記後面の前記幅方向における前記外部導体接続パッドに対応する複数個所に形成されていても良い。
前記立体配線基板は、前記前板部の前記後面における前記後板部の前端部に沿う幅方向の1または複数個所に前記前板部の前記前面に垂直の前後方向及び前記幅方向に垂直の上下方向に沿って延在形成された前板部仕切壁をさらに有し、前記前板部の前記後面の前記幅方向における前記前板部仕切壁部を介して両側の領域のそれぞれに前記内部導体接続パッドが形成され、前記外部導体接続パッドは前記後板部の前記接続側主面の前記幅方向における前記内部導体接続パッドに対応する複数個所に形成されていても良い。
前記後板部は前記前板部の前記後面に対して90〜135度の開き角を確保して前記前板部から後側へ前記後面に対して傾斜して突出されていても良い。
本発明に係る第2の態様の撮像ユニットは、前記立体配線基板と、前記立体配線基板の前記前板部の前記前面の電極パッドに電気的に接続された前記固体撮像素子と、前記立体配線基板の前記内部導体接続パッドに前記内部導体が電気的に接続されかつ前記立体配線基板の前記外部導体接続パッドに前記外部導体が電気的に接続された前記同軸ケーブルとを有し、前記同軸ケーブルは前記内部導体が前記内部導体とその周囲の前記外部導体との間に設けられた内部絶縁層に覆われた構成の内部被覆線を有し、前記内部導体接続パッドには前記内部被覆線の前記同軸ケーブル先端に露出された前側延出部先端から突出する前記内部導体の先端部が電気的に接続され、前記内部被覆線の前側延出部に、前記前板部側に行くにしたがって前記前板部の前記後面に対する傾斜角度が小さくなるように湾曲する湾曲部が形成されている。
前記撮像ユニットは、前記固体撮像素子における前記立体配線基板の前記前板部の前記前面の電極パッドが電気的に接続される後面とは逆の前面に固定されたレンズユニットをさらに有していても良い。
図1、図2は、本発明の実施形態に係る立体配線基板10を用いて組み立てた撮像ユニット20の一例を示す。
図1、図2は撮像ユニット20の立体配線基板10付近を示す図であり、図1は正面図、図2は平面図である。
撮像素子21は、前面21aとは逆側に前面21aに平行な後面21bが形成された素子本体21cと、素子本体21cの後面21bに形成された電極パッド21dとを有する。
図1、図2に示す素子本体21cは直方体状に形成された部材である。但し、素子本体21cの具体的形状は直方体状に限定されず、例えば円柱状等であっても良い。
撮像素子21は、レンズユニット22前側から鏡筒22a内側領域を介して撮像面に入射した光を受光して撮像する。
撮像ヘッド部20Aについて、撮像素子21の前後方向(前面21a及び後面21bの間隔方向)を前後方向として説明する。また、撮像ヘッド部20Aについて、レンズユニット22側を前側、立体配線基板10側を後側として説明する。
撮像ユニット20の同軸ケーブル30については、その長手方向において撮像ヘッド部20A側を前側、反対側を後側として扱う。
図1〜図3に示す立体配線基板10の前板部11及び後板部12はそれぞれ矩形板状である。後板部12は前板部11の外周部のうち前板部11外周の4辺の1つに沿う領域から前板部11の後側へ前板部11に垂直の向きで突出形成されている。
前板部11及び後板部12の互いの開き角側(入隅部側)の面の境界部(境界線19)は後板部12の前板部11側の端部である前端部に沿って延在している。
仕切壁部13は、前板部11の幅方向中央部の領域全体から後方へ、前板部11及び後板部12に垂直の向きで後板部12後端部まで延在する板状に形成されている。また、仕切壁部13は、前板部11及び後板部12に一体に形成されている。
基板本体10Aの形成材料は、樹脂に限定されず、例えばセラミックス等であっても良い。
撮像素子21はその後面21bに設けられた電極パッド21dを立体配線基板10の素子接続用パッド16に半田付けして立体配線基板10に取り付けられている。
但し、撮像素子21の後面21bの電極パッド21dと立体配線基板10の素子接続用パッド16との間の半田付けは、半田バンプを用いず、電極パッド21dと素子接続用パッド16との間に別途供給した半田によって行なっても良い。
図1〜図3に示すように、立体配線基板10は、前板部11の前面11aとは逆の後面11b(以下、前板部後面、とも言う)に形成された電極パッド14(以下、内部導体接続パッド、とも言う)、及び基板本体10Aの後板部12に形成された電極パッド15(以下、外部導体接続パッド、とも言う)を含む。
外部導体接続パッド15は、具体的には、基板本体10Aの後板部12の前板部後面11bに対する開き角側の面である接続側主面12aに延在形成されている。
同軸ケーブル30の内部導体31の先端部は立体配線基板10の内部導体接続パッド14に半田付けされている。同軸ケーブル30の外部導体32の先端部は立体配線基板10の外部導体接続パッド15に半田付けされている。
内部絶縁層33及び外部絶縁層34は電気絶縁性の樹脂材料によって形成されている。
外部絶縁層34は同軸ケーブル30の側周面を形成する外被の役割を果たす。
外部導体32は複数本の素線によって構成され、内部絶縁層33と外部絶縁層34との間に設けられている。
内部導体31を形成する素線、及び外部導体32を形成する素線は、銅等の良導性金属によって形成されている。
内部被覆線35の外部絶縁層34先端からの延出寸法は、外部導体32の外部絶縁層34先端からの延出寸法に比べて格段に大きく確保されている。
立体配線基板10の内部導体接続パッド14に半田付けされる内部導体31の先端部は、内部導体31の内部被覆線35先端(具体的には内部絶縁層33)から延出された部分である。
同軸ケーブル30の外部絶縁層34先端から延出された外部導体32の先端部は基板本体10Aの接続側主面12aに沿って延在配置されている。内部被覆線35先端から延出された内部導体31の先端部は基板本体10Aの前板部後面11bに沿って延在配置されている。
同軸ケーブル30の外部絶縁層34先端から延出された外部導体32の先端部は、立体配線基板10の前板部後面11bから後側に離隔した位置にて外部導体接続パッド15に半田付けされる。
同軸ケーブル30の外部絶縁層34先端から延出された内部被覆線35の前側延出部において、前板部11側に行くにしたがって後板部接続側主面12aに対する傾斜角度が大きくなるように湾曲されている部分は、外部導体32先端部の外部導体接続パッド15への半田付けによって外部導体接続パッド15に固定、一体化された部分よりも前板部11側に位置する部分である。
仕切壁部13は、内部導体接続パッド14や外部導体接続パッド15に同軸ケーブル30の内部導体31、外部導体32のそれぞれの先端部を半田付けする際に、内部導体接続パッド14や外部導体接続パッド15から拡がった半田によって、立体配線基板10幅方向に互いに隣り合う内部導体接続パッド14間や外部導体接続パッド15間が短絡することを防ぐ。
したがって、仕切壁部13を有する立体配線基板10の採用は、立体配線基板10の内部導体接続パッド14及び外部導体接続パッド15に対して同軸ケーブル30の内部導体31、外部導体32のそれぞれの先端部を半田付けする作業の作業性を向上できる。
また、同軸ケーブル30は内部導体31及び外部導体32は塑性変形可能である。
同軸ケーブル30は、内部導体31及び外部導体32の存在によって、作業者が手指で塑性変形させることができる。
立体配線基板の仕切壁部は、例えば、立体配線基板10の前板部後面11bの幅方向中央部及び接続側主面12aの幅方向中央部から突出され、前板部後面11b及び接続側主面12aに沿うL字形に延在するリブ状に形成されたものであっても良い。
図1〜図3に例示した立体配線基板10の後板部接続側主面12aは上下方向に垂直に延在している。
図1、図3に示すように、立体配線基板10の後板部12の後板部接続側主面12aとは逆側の面12b(底側主面)は後板部接続側主面12aと平行に延在している。後板部12の底側主面12bは、立体配線基板10の最下部に位置する。
図1、図3に示すように、立体配線基板10は、基板本体10Aの前板部後面11bに外部導体接続パッド15との導通を確保して形成された電極パッドである貫通配線接続パッド17も有している。
立体配線基板10の貫通配線接続パッド17は、基板本体10Aの後板部12に形成されている外部導体接続パッド15から連続して前板部後面11bに延在形成されている。貫通配線接続パッド17は、ひとつの外部導体接続パッド15についてひとつのみ形成されている。
内部導体接続パッド14及び外部導体接続パッド15は、それぞれ基板本体10Aの前板部11にその厚みを貫通して延在形成された貫通配線18を介して素子接続用パッド16と電気的に接続されている。
内部導体接続パッド14は、貫通配線18の一端とは逆の他端に直接接して貫通配線18との導通を確保して形成されている。
貫通配線接続パッド17は、貫通配線18の素子接続用パッド16とは逆側の端(他端)に直接接して貫通配線18との導通を確保して形成されている。貫通配線接続パッド17は、貫通配線18を介して素子接続用パッド16と電気的に接続されている。
一方、外部導体接続パッド15と素子接続用パッド16との間は、貫通配線接続パッド17と素子接続用パッド16との間に位置する貫通配線18と、貫通配線接続パッド17とが構成するパッド間接続配線を介して電気的に接続されている。
立体配線基板10の内部導体接続パッド14及び外部導体接続パッド15には、それぞれ、素子接続用パッド16がパッド間接続配線を介して1つのみ電気的に接続されている。
立体配線基板10はパッド間接続配線を含む。
同軸ケーブル30の外部導体32は、立体配線基板10の外部導体接続パッド15及びパッド間配線を介して撮像素子21と電気的に接続されている。
撮像ヘッド部20Aの前後方向寸法を、以下、硬性部寸法、とも言う。
内部導体接続パッド14は、立体配線基板10上下方向において前板部後面11bの後板部12とは逆側の端部(上端部)のみに形成され、外部導体接続パッド15に対してのみならず、前板部後面11bに形成された貫通配線接続パッド17からも上方に離隔した所に位置する。
内部導体半田付け部及び外部導体半田付け部は、それぞれ、半田の拡がり等によって、立体配線基板10の電極パッド14、15外周から外側へはみ出して形成されることがある。
このため、立体配線基板10は、立体配線基板10における内部導体接続パッド14と貫通配線接続パッド17との間に内部導体半田付け部のその半田の拡がり等による貫通配線接続パッド17との接触、短絡を防止可能な離隔距離を確保するために要する前板部11の上下方向寸法を小さく抑えることができる。
貫通配線接続パッド17は、立体配線基板10上下方向において前板部後面11bの後板部12側の端部(下端部)のみに形成されている。
立体配線基板10の前板部後面11bの上端部のみに形成された内部導体接続パッド14と貫通配線接続パッド17との間には、内部導体半田付け部のその半田の拡がり等による貫通配線接続パッド17との接触、短絡を防止可能な離隔距離(前板部後面11bにおける上下方向の離隔距離)が確保されている。
撮像ユニット20の撮像ヘッド部20Aは、同軸ケーブル30の内部導体31先端部及び外部導体32先端部をそれぞれ立体配線基板10の電極パッド14、15に半田付けした半田付け部(半田を含む)同士の短絡防止と、従来構造の同軸ケーブル用配線基板に比べて前後方向寸法(硬性部長)硬性部長を短縮すること、とを容易に実現できる。
図1、図2に示す撮像ユニット20の同軸ケーブル30について、外部絶縁層34が存在する部分36を、以下、ケーブル本体、とも言う。
図1、図2に示す、外部導体32先端部、及び内部被覆線35の前側延出部は、ケーブル本体37の前端から延出されている。
首振り機構は、同軸ケーブル30のケーブル本体37の撮像ヘッド部20Aからその後側に位置する部分の前端部(以下、首振り曲げ部、とも言う)を保護チューブとともに曲げて、撮像ヘッド部20Aを同軸ケーブル30のケーブル本体37の首振り曲げ部を中心に回転させることで、ケーブル本体37に対する撮像ヘッド部20Aの向きを変更する。
撮像ユニット20は、従来構造の同軸ケーブル用配線基板を用いる場合に比べて硬性部長の短縮が可能な撮像ヘッド部20Aを有することで、従来構造の同軸ケーブル用配線基板を用いた撮像ユニットに比べて首振り操作した際の撮像ヘッド部20Aの可動域を大きく確保することに有利である。
立体配線基板10の全体が撮像素子21の素子本体21cの前後方向の投影範囲内に位置する構成は、例えば、円柱状の撮像素子を用いた場合等、撮像素子の形状に依らず、本発明に係る種々の実施形態の立体配線基板において好適な構成である。
仕切壁部13が後板部12から後側に突出しない構成は、撮像ヘッド部20Aの前後方向寸法(硬性部長)を小さく抑える点で好適である。
立体配線基板10上下方向において、仕切壁部13が前板部11から上方へ突出していない構成は、撮像ユニット20を収容する保護チューブの断面サイズの大型化回避の点で好適である。
仕切壁部が後板部から後側に突出しない構成、及び仕切壁部が前板部から上方へ突出していない構成は、本発明に係る種々の実施形態の立体配線基板において好適な構成である。
図4〜図6は、立体配線基板の変形例を示す。
図4、図5に示す立体配線基板110(第1変形例の立体配線基板)は、図1〜図3に例示した立体配線基板10について、その基板本体10Aの前板部後面11bと後板部接続側主面12aとの間に、前側に行くにしたがって後板部接続側主面12aに対する傾斜角度が大きくなるように湾曲された入隅部湾曲面111を形成したものである。
図4、図5に示す立体配線基板110の基板本体に図中符号10Bを付記する。
図4、図5に示す立体配線基板110の基板本体10Bの入隅部湾曲面111以外の構成は図1〜図3に例示した立体配線基板10の基板本体10Aと同様である。
なお、図4、図5において、図1〜図3と同様の構成部分には共通の符号を付し、その説明を簡略化あるいは省略する。
入隅部湾曲面111は後板部接続側主面12a前端から前板部後面11b下端まで延在形成されている。
貫通配線接続パッド17は、前板部11の厚みを貫通して形成された貫通配線を介して前板部前面11aの素子接続用パッド16と電気的に接続されている。
同軸ケーブル30の内部被覆線35前側延出部は、同軸ケーブル30前端部の立体配線基板110の前板部11方向への前進によって、外部導体接続パッド15表面から貫通配線接続パッド17表面へ移動し、立体配線基板110の貫通配線接続パッド17表面に摺動しながら貫通配線接続パッド17表面に沿う湾曲形状に変形されてゆき、湾曲部36が形成される。
同軸ケーブル30は、内部被覆線35前側延出部のケーブル本体37からの延出長、内部導体31及び外部導体32のそれぞれの先端部の長さ、の調整によって、内部導体31先端部の側周面の内部導体接続パッド14表面に対する当接と、外部導体32先端部の側周面の外部導体接続パッド15表面に対する当接とが実現されるようにする。
内部導体31先端部の内部導体接続パッド14への半田付け、及び外部導体32先端部の外部導体接続パッド15への半田付けを行なって、撮像ヘッド部20Bの立体配線基板110への同軸ケーブル30の取り付けが完了すれば、撮像ユニットが得られる。
図6に示す立体配線基板210(第2変形例の立体配線基板)は、撮像ヘッド部、撮像ユニットの一部として用いることができる。
また、図6の立体配線基板210は、図1〜図3に示す立体配線基板10と同様に、前板部前面11aの素子接続用パッド16と撮像素子21の電極パッド21dとの半田付けによって撮像素子21に取り付けられる。図6の立体配線基板210は、図1〜図3に示す立体配線基板10と同様に、前板部11の前面11a及び後面11bが撮像素子21前後方向に垂直の向きで撮像素子21に取り付けられる。
図6の立体配線基板210の後板部接続側主面12aは、立体配線基板210が撮像素子21に取り付けられたとき、撮像素子21前後方向に傾斜した向きで延在する。
立体配線基板の内部導体接続パッド14と素子接続用パッド16との間の導通を確保するパッド間接続配線、及び外部導体接続パッド15と素子接続用パッド16との間の導通を確保するパッド間接続配線は、それぞれ、貫通配線18を含む構成に限定されず、例えば、立体配線基板の外面に形成された金属配線等であっても良い。但し、パッド間接続配線は、立体配線基板の小型化の点では、立体配線基板の外面に形成された金属配線に比べて、貫通配線18を含む構成である方が有利である。
前板部仕切壁及び仕切壁対は、立体配線基板の幅方向の複数箇所に設けられても良い。但し、前板部仕切壁及び仕切壁対は、それぞれ、立体配線基板幅方向において、内部導体接続パッド14と外部導体接続パッド15との対の間に位置するように設けられる。
前板部仕切壁は、立体配線基板幅方向に互いに隣り合う内部導体接続パッド14の間に設けられる。
後板部仕切壁は、立体配線基板幅方向に互いに隣り合う外部導体接続パッド15の間に設けられる。
後板部仕切壁は、外部導体接続パッド15に同軸ケーブル30の外部導体32を半田付けした外部導体半田付け部の半田の拡がり等による、立体配線基板幅方向に互いに隣り合う外部導体半田付け部同士の接触、短絡の防止に有効に寄与する。
Claims (7)
- 固体撮像素子に電気的に接続される電極パッドが前面に形成された前板部と、前記前板部の前記前面とは逆の後面の外周部の一部から前記前板部の後側へ突出する後板部と、前記前板部の前記後面に形成され同軸ケーブルの内部導体が電気的に接続される内部導体接続パッドと、前記後板部の前記前板部の前記後面に対する開き角側の面である接続側主面に形成され前記同軸ケーブルの外部導体が電気的に接続される外部導体接続パッドと、内部導体接続パッド及び前記外部導体接続パッドとそれぞれに対応する前記電極パッドとの間の導通を確保するパッド間接続配線とを有する立体配線基板。
- 前記前板部の前記後面と前記後板部の前記接続側主面との間に、前記接続側主面から前記前板部側に行くにしたがって前記前板部の前記後面に対する傾斜角度が小さくなるように湾曲する入隅部湾曲面が形成されている請求項1に記載の立体配線基板。
- 前記後板部の前記接続側主面における前記後板部の前端部に沿う幅方向の1または複数個所に前記前板部の前記前面に垂直の前後方向に沿って延在形成された後板部仕切壁をさらに有し、
前記接続側主面の前記幅方向における前記後板部仕切壁部を介して両側の領域のそれぞれに前記外部導体接続パッドが形成され、前記内部導体接続パッドは前記前板部の前記後面の前記幅方向における前記外部導体接続パッドに対応する複数個所に形成されている請求項1または2に記載の立体配線基板。 - 前記前板部の前記後面における前記後板部の前端部に沿う幅方向の1または複数個所に前記前板部の前記前面に垂直の前後方向及び前記幅方向に垂直の上下方向に沿って延在形成された前板部仕切壁をさらに有し、
前記前板部の前記後面の前記幅方向における前記前板部仕切壁部を介して両側の領域のそれぞれに前記内部導体接続パッドが形成され、前記外部導体接続パッドは前記後板部の前記接続側主面の前記幅方向における前記内部導体接続パッドに対応する複数個所に形成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の立体配線基板。 - 前記後板部は前記前板部の前記後面に対して90〜135度の開き角を確保して前記前板部から後側へ前記後面に対して傾斜して突出されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の立体配線基板。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の立体配線基板と、前記立体配線基板の前記前板部の前記前面の電極パッドに電気的に接続された前記固体撮像素子と、前記立体配線基板の前記内部導体接続パッドに前記内部導体が電気的に接続されかつ前記立体配線基板の前記外部導体接続パッドに前記外部導体が電気的に接続された前記同軸ケーブルとを有し、
前記同軸ケーブルは前記内部導体が前記内部導体とその周囲の前記外部導体との間に設けられた内部絶縁層に覆われた構成の内部被覆線を有し、前記内部導体接続パッドには前記内部被覆線の前記同軸ケーブル先端に露出された前側延出部先端から突出する前記内部導体の先端部が電気的に接続され、前記内部被覆線の前側延出部に、前記前板部側に行くにしたがって前記前板部の前記後面に対する傾斜角度が小さくなるように湾曲する湾曲部が形成されている撮像ユニット。 - 前記固体撮像素子における前記立体配線基板の前記前板部の前記前面の電極パッドが電気的に接続される後面とは逆の前面に固定されたレンズユニットをさらに有する請求項6に記載の撮像ユニット。
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