KR100873248B1 - 고체 촬상 장치 및 전자 기기 - Google Patents

고체 촬상 장치 및 전자 기기 Download PDF

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KR100873248B1
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모토하루 사쿠라이
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세이코 프레시죤 가부시키가이샤
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Abstract

렌즈(5, 6, 7)를 보유함과 아울러, 이 렌즈를 보유한 측과는 반대측에 주위벽 형상의 다리부(3BT)를 구비하는 렌즈보유 부재(3, 4)와, 촬상 소자(9)가 탑재되는 기판(2)을 포함하는 고체 촬상 장치(1)로서, 상기 기판(2)이 상기 촬상 소자(9)를 탑재하는 소자 탑재부(2a)와, 이 소자 탑재부로부터 연신하여 외부 회로와 접속되는 접속부(2b)를 포함하고, 상기 소자 탑재부(2a)가 상기 다리부(3BT)에 의해 둘러싸이는 공간 내에 수납됨과 아울러, 이 소자 탑재부의 외주가 상기 다리부의 내주면에 감합하고 있고, 상기 다리부에는 상기 접속부를 인출하기 위한 절결(3DE)이 형성되어 있다.
렌즈, 다리부, 렌즈보유 부재, 촬상, 기판, 탑재부, 외부 회로, 접속부, 내주면, 절결

Description

고체 촬상 장치 및 전자 기기{SOLID-STATE IMAGE PICKUP DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 고체 촬상 장치 및 전자 기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 소형화를 촉진한 고체 촬상 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
고체 촬상 장치는 휴대전화 등의 전자 기기에 조립되어 넣어져 사용되고, 일반적으로 렌즈, 이 렌즈를 보유하는 광학 유닛(unit), 렌즈에 의해 촬영 화상이 결상되는 촬상 소자 등이 기판 상에 배치된 구조를 구비하고 있다. 당연한 일로서 고체 촬상 장치에 대해서는 광학 유닛에 포함되는 렌즈와 촬상 소자와의 위치를 정확하게 위치 결정하는 것이 필요하다.
예를 들면, 특허 문헌 1의 고체 촬상 장치는, 기판에 2개의 구멍 부분을 형성함과 아울러 광학 유닛에는 상기 구멍 부분에 대응하는 돌기부를 설치하고, 구멍 부분과 돌기부를 감합함으로써 광학 유닛 내의 렌즈와 기판에 탑재되어 있는 촬상 소자와의 렌즈의 광축에 직교하는 방향의 위치 맞춤을 하는 구조를 개시하고 있다.
<특허 문헌 1> 일본국 특허공개 2002-374437호 공보
<발명이 해결하고자 하는 과제>
특허 문헌 1에서 제안하고 있는 위치 결정 구조는 촬상 소자를 탑재한 기판에 구멍 부분을 형성하는 것이다. 이 구멍 부분은 촬상 소자를 탑재하는 부분(영역)보다 외측에 형성하는 것이 필요하다. 따라서, 필연적으로 기판은 촬상 소자보다 큰 외형이 된다. 그리고, 광학 유닛은 구멍 부분에 대응하는 위치에 돌기부를 설치하게 되므로 기판에 대응하여 광학 유닛도 대형화하여 버린다. 따라서, 특허 문헌 1에서 제안하고 있는 위치 결정 구조에서는 고체 촬상 장치의 소형화를 도모하는 것이 곤란하다.
근년, 고체 촬상 장치를 내장하는 전자 기기는 급속히 소형화 되고, 이에 수반하여 내장 부품으로 되는 고체 촬상 장치에 대해서도 소형화를 도모하는 것이 요구되고 있지만, 특허 문헌 1에서 개시하는 위치 결정 구조에서는 이 요청에 대응할 수 없다.
그래서, 본 발명의 목적은 렌즈와 촬상 소자를 정확하게 위치 결정하면서 소형화도 도모한 고체 촬상 장치 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 목적은, 렌즈를 보유함과 아울러, 이 렌즈를 보유한 측과는 반대측에 주위벽 형상의 다리부를 구비하는 렌즈보유 부재와, 촬상 소자가 탑재되는 소자 탑재부를 구비하는 기판을 포함하는 고체 촬상 장치로서, 상기 소자 탑재부가 상기 다리부에 의해 둘러싸이는 공간 내에 수납됨과 아울러, 이 다리부의 내주면에 감합되어 있는 고체 촬상 장치에 의해 달성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판의 소자 탑재부가 렌즈보유 부재의 다리부 내에 수납되어 감합된 상태로 되므로, 렌즈와 촬상 소자를 렌즈의 광축 방향으로 정확하게 위치 결정할 수 있다. 또, 위치 맞춤용의 구성을 필요로 하지 않기 때문에 기판이 작아져 장치의 소형화도 촉진할 수 있다.
또, 상기 촬상 소자는 상기 렌즈와 반대측의 상기 소자 탑재부 상에 탑재되고, 상기 다리부의 단부가 상기 촬상 소자보다 상기 렌즈와 반대측으로 돌출하고 있는 구조로 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 촬상 소자와 상기 기판이 제1 접착제로 접착되고, 상기 다리부의 내주면과 상기 제1 접착제가 점성이 낮은 접착제로 접착되어 있는 구조로 하여도 좋다.
또한, 상기 렌즈보유 부재는 상기 렌즈를 보유하는 렌즈 홀더와, 이 렌즈 홀더를 지지하는 홀더(holder)를 포함하고, 이 홀더에 상기 다리부가 형성되어 있는 구조라도 좋다. 또, 상기 기판은 상기 소자 탑재부로부터 연신하여 외부 회로와 접속되는 접속부를 더 포함하고, 상기 다리부에는 상기 접속부를 상기 공간 내로부터 인출하기 위한 절결이 형성되어 있는 구조라도 좋다. 상기 고체 촬상 장치를 구비한 전자 기기는 소형으로 선명한 화상을 촬영할 수 있는 장치로 된다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면, 렌즈와 촬상 소자가 정확하게 위치 결정될 수 있고, 또한, 소형화를 촉진한 고체 촬상 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 고체 촬상 장치의 외관을 나타낸 도이고, (A)A는 고체 촬상 장치의 평면도, (B)는 고체 촬상 장치의 측면도, (C)는 고체 촬상 장치의 저면도이다.
도 2는 도 1(A)A에 있어서의 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 3은 도 1(A)A에 있어서의 B-B를 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 도 2의 원(CR) 내를 확대하여 나타낸 도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 고체 촬상 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 고체 촬상 장치(1)의 외관을 나타낸 도이고, 도 1(A)A는 고체 촬상 장치(1)의 평면도, (B)는 측면도, (C)는 저면도이다. 도 2는 도 1(A)A에 있어서의 A-A를 따라 취해진 단면도, 또 도 3은 도 1(A)A에 있어서의 B-B를 따라 취해진 단면도이다.
도 1에서 고체 촬상 장치(1)는, 렌즈(5) 등을 보유하는 렌즈 홀더(4), 이 렌즈 홀더(4)를 지지하는 홀더(3) 등을 포함하여 구성되는 광학 유닛과, 외부 장치(회로)와 전기적으로 접속하기 위한 플렉서블(flexible) 인쇄 기판(2)(이하, 단지 FPC(2)로 칭한다)을 구비하고 있다. 렌즈 홀더(4)는, 도 2에 나타내듯이 내부에 3매의 렌즈(5, 6, 7)를 보유하고 있다. 이 렌즈 홀더(4)는 홀더(3)에 의해 지지되어 있다. 홀더(3)는 각통형상(rectangular cylindrical shape)의 베이스부(base portion)(3a)와, 이 베이스부(3a) 상에 일체적으로 형성된 원통형의 머리부(head portion)(3b)에 의해 형성되어 있다. 도시는 생략하고 있지만 렌즈 홀더(4)의 외주면과 원통형 머리부(3b)의 내주면에 나사부가 형성되어 있고 서로 나사 결합하고 있다(도 2의 CN 참조).
홀더(3)는 렌즈(5, 6, 7)보다 하측(피사체와 반대측)에 적외선 광을 컷 하는 IR(infrared) 필터 등의 광학 필터(8)를 보유하고 있다. 또한, 홀더(3)는 광학 필터(8)의 하측에 촬상 소자(image pickup device)(9)를 탑재한 FPC(2)를 보유하고 있다.
여기서, FPC(2)와 홀더(3)의 관계에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 고체 촬상 장치(1)에서 채용하고 있는 FPC(2)는 도 1(C)에 나타내듯이 외부 장치(예를 들면, 카메라)의 회로측과 접속하기 위해서 홀더(3)의 외측으로 연신시킨 접속부(2b)와, 촬상 소자(9)를 탑재하는 소자 탑재부(2a)를 포함하고 있다. FPC(2)의 소자 탑재부(2a)는 촬상 소자(9)와 대략 동일한 크기까지 크기(면적)가 축소되어 있다. 홀더(3)의 베이스부(3a)의 하단측(렌즈(5~7)와 반대측)은 주위벽 형상의 다리부(3BT)로 되어 있다. FPC(2)의 소자 탑재부(2a)의 표면에는 촬상 소자(9)와의 접속 부분에 대향하는 위치에 홀더(3)의 렌즈(5~7)의 광축에 직교하는 면(3c)이 맞닿아 있다. 이에 의해 촬상 소자(9)와 렌즈(5~7)를 렌즈(5~7)의 광축 방향으로 위치 결정할 수 있다. FPC(2)의 소자 탑재부(2a)는 홀더(3)의 하부에서 만나고, 다리부(3BT)로 둘러싸이는 공간 내에 수납된 상태로 되어 있다. 그리고, 접속부(2b)는 홀더(3)로부터 외부로 인출된 형태로 되어 있다. 다리부(3BT)에는 접속부(2b)를 인출하기 위한 절결(notch)(3DE)이 형성되어 있다. 접속부(2b)의 단부에는 외부 장치와의 접속용의 연결기(21)가 고정되어 있다. 이와 같이 소자 탑재부(2a)와 접속부(2b)를 동일한 기판(2)에 형성하였으므로 구성의 간략화를 실현할 수 있다. 또, 홀더(3)에 절결(3DE)을 형성하였으므로 접속부(2b)를 홀더(3)의 외부로 용이하게 인출할 수 있다.
상기 소자 탑재부(2a)는 홀더(3)의 다리부(3BT) 내의 크기에 대응한 형상으로 성형되어 있고, 외주가 다리부(3BT)의 내주면에 맞닿아 있다. 따라서, 다리부(3BT)의 내측에 소자 탑재부(2a)가 정확히 감합한 상태로 되어 위치 결정되어 있다. 이상의 구성에서는 홀더(3)는 렌즈 홀더(4)를 통해 렌즈(5~7)를 일정 위치에 보유하고, 또 소자 탑재부(2a)는 소정 위치에 촬상 소자(9)를 보유한다. 그리고, 홀더(3)의 다리부(3BT) 내에 소자 탑재부(2a)가 감합되어 위치 맞춤되어 있다. 따라서, 고체 촬상 장치(1)에서는 렌즈(5~7)와 촬상 소자(9)를 광축에 직교하는 방향으로 정확하게 위치 결정할 수 있다.
또, 고체 촬상 장치(1)에서는 도 2 및 도 3에 나타내듯이, 소자 탑재부(2a)의 하면측에는 미도시의 회로 패턴이 형성되어 있고, 이 패턴과 촬상 소자(9)가 예를 들면 플립칩(flip-chip) 접속되어 있다. 이와 같이 기판의 하측에 촬상 소자(9)를 배치하면 높이 방향에서의 소형화를 도모할 수가 있다. 촬상 소자(9)가 탑재되는 소자 탑재부(2a)의 중앙부에는, 촬상 소자(9)의 촬상 영역(9a)에 대응하여 촬영용의 개구(2c)가 형성되어 있다. 소자 탑재부(2a)의 표면(렌즈(5~7)측의 면)에는 전자 부품 등을 탑재할 수 있다.
또, 홀더(3)의 다리부(3BT)의 하단은 촬상 소자(9)의 하면보다 렌즈(5~7)와 반대측으로 돌출하도록 형성되어 있다. 이와 같이 홀더(3)의 다리부(3BT)를 길게 설치해 두면, 촬상 소자(9)를 다리부(3BT)로 둘러싸는 공간 내에 완전하게 수납한 구조를 실현할 수 있다. 이러한 구조로 하면 촬상 소자(9)가 다른 부품과 접촉하여 파손하는 등의 사태를 방지하여 촬상 소자(9)를 보호할 수 있다.
FPC(2)의 소자 탑재부(2a) 및 촬상 소자(9)는 접착제를 이용하여 홀더(3)의 다리부(3BT) 내에 고정할 수가 있다. 도 4는 도 2의 원(CR) 내를 확대하여 나타낸 도이다. 여기에서는 2종류의 접착제를 이용하여 FPC(2) 및 촬상 소자(9)를 홀더(3)의 다리부(3BT) 내면에 고정한 상태를 나타내고 있다. FPC(2) 상에 실장된 촬상 소자(9)의 접속부 주변으로부터 측면에 걸쳐 제1 접착제로 되는 언더필(under fill)(10a)을 도포하여 FPC(2)와 촬상 소자(9)를 접속한다. 이 제1 접착제에는 모세관 현상 등에 의해 촬상 소자(9)의 촬상 영역(9a)으로 흘러들지 않을 정도의 점성을 구비한 것을 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 다리부(3BT)의 내주면으로부터 제1 접착제(10a) 및 촬상 소자(9)의 측면에 걸쳐 촬상 소자(9)의 벗겨져 떨어짐을 확실히 방지하기 위한 제2 접착제(10b)가 도포되어 있다. 도 1(C)에서는 다리부(3BT)의 내면에 도포된 제2 접착제(10b)를 도시하고 있다. 제2 접착제(10b)로서 점성이 높은 것을 사용하면 부풀어 오른 상태에서 고체화 하였을 때에 홀더(3)의 다리부(3BT)의 하단보다 하측(렌즈(5~7)와 반대측)으로 돌출하여 버린다. 이와 같이 제2 접착제(10b)가 돌출하면, 이 제2 접착제(10b)에 다른 부품이 맞닿고, 제2 접착제(10b)를 통해 촬상 소자(9)에 외력이 가해지게 된다. 따라서, 촬상 소자(9)를 홀더(3) 내에 수납하는 구조로 하는 효과가 엷어져 버린다. 그래서, 이 제2 접착제(10b)는 점성이 비교적 낮은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 점성이 낮은 접착제를 이용함으로써 렌즈(5~7) 측으로 흘러들어가기 쉬워지므로, 제1 접착제와 홀더(3)의 사이에 간극이 존재하고 있을 경우에는 이 간극을 충전할 수도 있다. 또, 제2 접착제(10b)로서 탄성력을 가지는 재질, 예를 들면 고무계의 것을 채용하는 것이 보다 바람직하다. 고무계의 접착제를 이용하면 탄성력에 의해 다리부(3BT)로부터 촬상 소자(9)에 걸리는 부하를 경감할 수도 있다.
또, 홀더(3)의 면(3c)과 FPC(2)의 소자 탑재부(2a)의 표면과의 맞닿음 면에는 제3 접착제(10c)가 도포되어 서로 접착되어 있다. 또, 제3 접착제(10c)는 촬상에 필요한 입사광의 유효 영역으로 흘러들어가지 않도록 점성이 비교적 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고체 촬상 장치(1)는 이하의 공정에 의해 제조한다. 즉, 플립칩 실장 등의 기술을 이용하여 FPC(2) 상에 촬상 소자(9)를 접속한 후에, 제1 접착제(10a)를 도포하여 촬상 소자(9)를 고정하고, 또한 필요한 전자 부품 등을 탑재한다. 홀더(3)의 면(3c)에 제3 접착제(10c)를 도포하고, 면(3c)과 소자 탑재부(2a)의 표면을 접착한다. 미리 렌즈(5~7)를 접착한 렌즈 홀더(4)를 홀더(3)에 나사 결합한다. 이후 나사 결합 부분을 회동(回動)하여 초점(focus) 조정을 하고, 나사 결합 부분에 고정용의 접착제(미도시)를 도포하여 홀더(3)와 렌즈 홀더(4)를 고정한다. 마지막으로 홀더(3)의 다리부(3BT)의 내주면으로부터 촬상 소자(9)의 측면에 걸쳐 제2 접착제(10b)를 도포하여 고체 촬상 장치(1)를 완성한다.
이상에서 설명한 고체 촬상 장치(1)는 홀더(3)의 다리부(3BT) 내에 FPC(2)의 소자 탑재부(2a)가 감합하므로, 종래와 같이 기판이나 홀더에 구멍 부분이나 돌기부를 설치하지 않고 간단한 구조로 FPC(2)와 홀더(3)를 위치 맞춤할 수 있다. 따라서, FPC(2)에 탑재되는 촬상 소자(9)와 렌즈(5~7)를 정확하게 위치 결정할 수 있으므로 선명한 화상을 촬상할 수 있다. 그리고, FPC(2)는 소자 탑재부(2a)를 촬상 소 자(9)와 거의 동일한 크기까지 축소되어 있으므로 장치의 소형화를 촉진할 수 있다. 또한, 촬상 소자(9)는 홀더(3)의 다리부(3BT)에 둘러싸이는 공간에 수납한 구조로 되므로 다른 부품과의 접촉으로 파손되는 것으로부터 보호할 수 있다. 또한, 2 종류의 접착제를 이용함으로써 FPC(2) 및 촬상 소자(9)를 홀더(3) 내에 접착함으로써 벗겨져 떨어짐 등이 발생하지 않는 신뢰성이 높은 구조를 실현할 수 있다. 상기와 같은 고체 촬상 장치(1)를 내장하는 카메라, 휴대전화 등의 전자 기기는 소형으로 선명한 화상을 촬영할 수 있게 된다.
이상에서는 기판의 일례로서 가요성(flexibility)이 있는 FPC를 이용하는 경우를 예시하고 있지만 에폭시 수지 등으로 형성되는 경질의 인쇄 기판(PCB：Printed　Circuit　Board)을 이용하여도 좋다. 또, 고체 촬상 장치(1)는 홀더(3)와 렌즈 홀더(4)의 2개의 부재에 의해 렌즈보유 부재가 형성되어 홀더(3)의 다리부 내에 기판을 수납하는 구조로 되어 있다. 그러나, 렌즈보유 부재를 하나의 부재로 형성하여도 좋다.
또, 도 1 및 2에 있어서 다리부(3BT)의 절결(3DE) 및 절결(3DE)에 대향하는 위치에 설치된 절결에 제2 접착제(10b)가 홀더(3)의 외부로 흐르는 것을 방지하는 흐름멈춤 부재를 형성하여도 좋다. 흐름멈춤 부재는 예를 들면 이 부분에 대응하는 FPC(2) 또는 제1 접착제(10a) 상에 점성이 높은 수지를 도포함으로써 형성할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 일실시 형태에 대해서 상술하였지만 본 발명은 관계되는 특정의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (9)

  1. 렌즈를 보유함과 아울러, 이 렌즈를 보유한 측과는 반대측에 주위벽 형상의 다리부를 구비하는 렌즈보유 부재와, 촬상 소자가 탑재되는 소자 탑재부를 구비하는 기판을 포함하는 고체 촬상 장치로서,
    상기 소자 탑재부가 상기 다리부에 의해 둘러싸이는 공간 내에 수납됨과 아울러, 이 다리부의 내주면에 감합되어 있고,
    상기 촬상 소자는 상기 렌즈와 반대측의 상기 소자 탑재부 상에 탑재되어 있는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다리부의 단부가 상기 촬상 소자보다 상기 렌즈와 반대측으로 돌출하고 있는 고체 촬상 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 촬상 소자와 상기 기판이 제1 접착제로 접착되고, 상기 다리부의 내주면과 상기 제1 접착제가 점성이 낮은 제2 접착제로 접착되어 있는 고체 촬상 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 렌즈보유 부재는 상기 렌즈를 보유하는 렌즈 홀더와, 이 렌즈 홀더를 지지하는 홀더를 포함하고, 이 홀더에 상기 다리부가 형성되어 있는 고체 촬상 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판은 상기 소자 탑재부로부터 연신하여 외부 회로와 접속되는 접속부를 더 포함하고, 상기 다리부에는 상기 접속부를 상기 공간 내로부터 인출하기 위한 절결이 형성되어 있는 고체 촬상 장치.
  6. 렌즈를 보유함과 아울러, 이 렌즈를 보유한 측과는 반대측에 주위벽 형상의 다리부를 구비하는 렌즈보유 부재와, 촬상 소자가 탑재되는 소자 탑재부를 구비하는 기판을 포함하는 고체 촬상 장치를 구비한 전자 기기로서,
    상기 소자 탑재부가 상기 다리부에 의해 둘러싸이는 공간 내에 수납됨과 아울러, 이 다리부의 내주면에 감합되어 있고,
    상기 촬상 소자는 상기 렌즈와 반대측의 상기 소자 탑재부 상에 탑재되어 있는 고체 촬상 장치를 구비한 전자 기기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 렌즈보유 부재는 상기 렌즈를 보유하는 렌즈 홀더와, 이 렌즈 홀더를 지지하는 홀더를 포함하고, 이 홀더에 상기 다리부가 형성되어 있는 고체 촬상 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 기판은 상기 소자 탑재부로부터 연신하여 외부 회로와 접속되는 접속부를 더 포함하고, 상기 다리부에는 상기 접속부를 상기 공간 내로부터 인출하기 위한 절결이 형성되어 있는 고체 촬상 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 기판은 상기 소자 탑재부로부터 연신하여 외부 회로와 접속되는 접속부를 더 포함하고, 상기 다리부에는 상기 접속부를 상기 공간 내로부터 인출하기 위한 절결이 형성되어 있는 고체 촬상 장치.
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