(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にＣＣＤ等光学素子ベアチップおよびレンズアセンブリを実装するにあたって、次の構成によることを特徴とする光学素子とレンズアセンブリとの位置合わせ方法。
ａ）前記光学素子ベアチップ実装部近傍に少なくとも２個所の基準穴を穿設したフレキシブルプリント配線板と、該基準穴に相当する位置に該基準穴の２〜５倍の直径の穴を穿設した補強板とを接着したものを基板とすること。
ｂ）別途作製した位置決め治具であって、前記基準穴と嵌合し、該光学素子ベアチップの形状をくり抜いた窓枠状の該位置決め治具により、前記光学素子ベアチップをａ）記載の基板上に位置決め接着し、その後に該位置決め治具を取り外すこと。
ｃ）前記レンズアセンブリのレンズホルダー底部のａ）記載の基準穴に相当する位置に、先端部直径が該基準穴直径の０．５倍以下の直径で、付け根部直径が該基準穴直径の１．５〜２倍の直径のほぼ円錐台状突起を配設すること。
ｄ）該円錐台状突起を前記フレキシブルプリント配線板基準穴に挿入後、該基準穴周辺フレキシブルプリント配線板を撓ませながら前記レンズホルダー底部を前記基板表面に押し付けて接着すること。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子とレンズアセンブリとの位置合わせ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
撮像素子が固体化されて久しいが、近年、ＣＣＤ等光学素子は、その高性能化と多用途化が相俟って需要が急速に高まっている。その用途は例えば、高画素数により画質の面で塩銀フィルムカメラに近づいたディジタルカメラ用、携帯電話の爆発的普及による多機能携帯端末搭載用、都市型犯罪防止あるいは無人化のための監視カメラ用、などである。これら用途は、何れも量産されうる製品用であり、組み立てにあたっては生産性を良くする必要がある。
【０００３】
従来、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳイメージセンサなどの光学素子とレンズアセンブリとの組み立ては、セラミックパッケージなどに実装された光学素子ベアチップを基板上に実装し、該光学素子のパッケージ上にレンズアセンブリを位置合わせして接着する構造が採られていた。
図５にその実装構造を模式図で示す。図５において、１はＣＣＤ等の光学素子ベアチップ、５は複数の周辺部品、８は光学素子ベアチップ１を実装するセラミックパッケージ、９は９１のレンズ、９２のレンズホルダーを含むレンズアセンブリ、１０はリジッドプリント配線板を示す。
【０００４】
従来の組み立て例を図５に基づき説明する。先ず、リジッドプリント配線板１０上に周辺部品５とともに光学素子ベアチップ１搭載のセラミックパッケージ８を実装する。セラミックパッケージ８の実装にあたっては、予めリジッドプリント配線板１０上に設けたプリントパターンによる位置基準マークに対して高精度に位置合わせすることが必要である。この位置合わせには、一般に、画像認識による方法が用いられている。さらに、実装されたセラミックパッケージ８上に、レンズアセンブリ９を載置し、接着する。接着にあたってはセラミックパッケージ８または前記リジッドプリント配線板１０上に設けたプリントパターンによる位置基準マークに対し、高精度に位置合わせする。この位置合わせも、画像認識による方法が一般的である。上記２回の位置合わせを行なうことにより、レンズ９１の光軸と光学素子ベアチップ１の光軸を合わせることができる。
【０００５】
また、近年、小型化を目的として前記のようにセラミックパッケージに実装せず光学素子をベアチップのままの周辺部品と共に基板上に実装し、該基板上にレンズアセンブリを接着する実装構造も提案されている。図６および図７にその実装構造を模式図で示す。図６において、１はＣＣＤ等の光学素子ベアチップ、５は複数の周辺部品、９は９１のレンズ、９２のレンズホルダーを含むレンズアセンブリ、１１はリジッドプリント配線板、１２はフレキシブルプリント配線板を示す。また、図７において、１、５、９、９１、９２は図６と同一のもの、１３はフレキシブルプリント配線板、１４は補強板を示す。
【０００６】
図６の従来例は、リジッドプリント配線板１１上に周辺部品５を実装後、光学素子ベアチップ１をリジッドプリント配線板１１上に載置接着し、光学素子ベアチップ１とリジッドプリント配線板１１のパッド間をワイヤボンディングにより配線するものである。なお、装置内での接続を容易にするために、リジッドプリント配線板１１と、図では省略した他の回路とをフレキシブルプリント配線板１２により接続している。
【０００７】
図７の従来例は、配線基板としてリジッドプリント配線板やセラミック基板に代えてフレキシブルプリント配線板１３を使用する構造である。この例では、光学素子ベアチップ１をワイヤボンディングによりフレキシブルプリント配線板１３へ接続するためと、光学素子ベアチップ１とレンズアセンブリ９の光軸位置関係を維持するために、フレキシブルプリント配線板１３の裏面に補強板１４を接着している。
【０００８】
図６および図７の何れも、光学素子ベアチップ１の接着位置を高精度に決めることと、レンズアセンブリ９の接着位置を高精度に決めることで、光学素子ベアチップ１とレンズアセンブリ９の光軸を合わせる方法を採っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法は何れも光学素子とレンズアセンブリとの光軸を合わせるためには高精度の位置決め実装が可能な装置を必要とするという問題があった。すなわち、光学素子の位置決めと該光学素子に対するレンズアセンブリの位置決めを高精度で行なう必要がある。また、前記高精度の位置決め実装が可能な実装装置を使用しても高精度の位置決めを行なうには実装速度が遅くなってしまうという問題もあった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高精度な位置決め実装が可能な実装装置を必要とせず、簡単な実装で速やかに光軸を合わせることができる、光学素子とレンズアセンブリとの位置合わせ方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板上にＣＣＤ等光学素子ベアチップおよびレンズアセンブリを実装するにあたって、次の構成によることを特徴とする光学素子とレンズアセンブリとの位置合わせ方法である。
ａ）前記光学素子ベアチップ実装部近傍に少なくとも２個所の基準穴を穿設したフレキシブルプリント配線板と、該基準穴に相当する位置に該基準穴の２〜５倍の直径の穴を穿設した補強板とを接着したものを基板とすること。
ｂ）別途作製した位置決め治具であって、前記基準穴と嵌合し、該光学素子ベアチップの形状をくり抜いた窓枠状の該位置決め治具により、前記光学素子ベアチップをａ）記載の基板上に位置決め接着し、その後に該位置決め治具を取り外すこと。
ｃ）前記レンズアセンブリのレンズホルダー底部のａ）記載の基準穴に相当する位置に、先端部直径が該基準穴直径の０．５倍以下の直径で、付け根部直径が該基準穴直径の１．５〜２倍の直径のほぼ円錐台状突起を配設すること。
ｄ）該円錐台状突起を前記フレキシブルプリント配線板基準穴に挿入後、該基準穴周辺フレキシブルプリント配線板を撓ませながら前記レンズホルダー底部を前記基板表面に押し付けて接着すること。
【００１１】
請求項１の光学素子とレンズアセンブリとの位置合わせ方法によれば、フレキシブルプリント配線板にレンズアセンブリを載置し、基準穴と円錐台状突起を合せ、レンズホルダー底部を補強板に対し垂直に押し付けるだけでフレキシブルプリント配線板の基準穴周辺部が補強板方向に撓みながら基板とレンズアセンブリとの相互位置が定まるので、高精度位置決め可能な実装装置を使用することなく、しかも短時間に光学素子ベアチップおよびレンズアセンブリの高精度光軸合わせを行なうことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実装構造を説明する模式図であり、図２はその部分拡大図である。図１および図２において、１は光学素子ベアチップ、２は２１のレンズ、２２のレンズホルダーを含むレンズアセンブリ、２２ａ、２２ｂはレンズホルダー２２底部二箇所に設置した円錐台状突起、３はフレキシブルプリント配線板、３ａ、３ｂはフレキシブルプリント配線板３に穿設した二箇所の基準穴、４は補強板、４ａ、４ｂは前記二箇所の基準穴に相当する位置に基準穴の２〜５倍の直径で補強板４に穿設したの穴、５は複数の周辺部品である。
【００１３】
まず、フレキシブルプリント配線板３に、補強板４を接着する。接着にあたっては、基準穴３ａと穴４ａ、基準穴３ｂと穴４ｂそれぞれの穴中心位置を精度よく合わせるために段付きピンで固定する方法が簡便である。
【００１４】
前記で完成した基板に周辺部品５を実装する。その後、前記実装済みの基板に光学素子ベアチップ１を位置決め載置し、接着する。フレキシブルプリント配線板３と光学素子ベアチップ１の位置決めにあたっては、図３に示す別途作製した位置決め治具６を使用してフレキシブルプリント配線板３に穿設した二箇所の穴３ａ、３ｂと位置決め治具６に穿設した穴７，７をピンで固定して位置決めを行なう。位置決め治具６の形状は、光学素子ベアチップ１の寸法をくり抜いた窓枠状板に穴３ａ、３ｂと同じ位置、同じ径の穴を穿設したものでよい。光学素子ベアチップ１接着、硬化完了後には位置決め治具６を取り外す。
ここで、穴３ａ、３ｂの二箇所の位置関係は、光学素子ベアチップ１の位置を中心にして非対称にすることが重要である。これは、後工程においてレンズアセンブリ２を搭載する際にいつも同一方向にしか載置できないようにするためである。
ただし、光学素子ベアチップ１の配線を行なうのに使用するワイヤボンダに位置出し搭載機能があれば上記の位置合わせ治具６は不要である。
【００１５】
光学素子ベアチップ１の接着、硬化完了後、ワイヤボンダにより光学素子ベアチップ１からフレキシブルプリント配線板３上のパッドへの配線を行なう。
配線完了後、フレキシブルプリント配線板３上にレンズアセンブリ２を搭載する。レンズアセンブリ２のレンズホルダー２２底部二箇所に設置した円錐台状突起２２ａ，２２ｂは、前記フレキシブルプリント配線板３に穿設した二箇所の穴３ａ、３ｂに位置を合わせてある。
【００１６】
また、円錐台状突起２２ａ、２２ｂの先端部直径はフレキシブルプリント配線板３に穿設した二箇所の穴３ａ、３ｂの直径の０．５倍以下、円錐台状突起２２ａ，２２ｂの付け根部直径はフレキシブルプリント配線板３に穿設した二箇所の穴３ａの直径の２〜５倍に設定しておく。上述のようにフレキシブルプリント配線板３に穿設した二箇所の穴３ａ、３ｂの直径とレンズアセンブリ２のレンズホルダー２２底部二箇所に設置した円錐台状突起２２ａ，２２ｂの先端部直径および付け根部直径を設定することで、円錐台状突起２２ａ，２２ｂを穴３ａ、３ｂに挿入してフレキシブルプリント配線板３上にレンズアセンブリ２を載置したとき、円錐台状突起２２ａ，２２ｂは穴３ａ、３ｂの途中で引っかかる。
【００１７】
ここで、補強板４に穿設した穴４ａ、４ｂの直径は、円錐台状突起２２ａ，２２ｂの付け根部直径より大きく設定されているので、穴３ａ、３ｂに引っかかった円錐台状突起２２ａ，２２ｂを下方に押すことでフレキシブルプリント配線板３の穴３ａ、３ｂ周辺が僅かに伸ばされ、たわみ、補強板４の穴４ａ、４ｂ内に落ち込み、穴３ａ、３ｂの各中心と円錐台状突起２２ａ，２２ｂの各中心が一致した状態を維持しながらフレキシブルプリント配線板３の上面とレンズアセンブリ２の底面とが接触するまでになる。この状態でフレキシブルプリント配線板３の上面とレンズアセンブリ２の底面とを接着剤で固定するだけで、レンズアセンブリ２の光軸と光学素子ベアチップ１の光軸を合わせることができる。
【００１８】
実際の穴径と円錐台状突起寸法について以下に示す検証を実施した。具体的な寸法は図４に示す寸法図のように、フレキシブルプリント配線板３の穴３ａ、３ｂの直径を０．３ｍｍ、補強板４の穴４ａ、４ｂの直径を１．０ｍｍ、円錐台状突起２２ａ、２２ｂの先端部直径を０．１ｍｍ、円錐台状突起２２ａ、２２ｂの付け根部直径を０．５ｍｍ、円錐台状突起２２ａ、２２ｂの高さを０．４ｍｍ、フレキシブルプリント配線板３の基材厚を０．０５ｍｍとしたものであるが、所期の目的である簡単に精度の高い光軸合わせを達成できることが確認できた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、光学素子ベアチップおよびレンズアセンブリを実装するにあたって高価な画像認識等による高精度位置合わせ機能を持つ実装設備を使用することなく、基準孔と円錐台状突起とを合せ、フレキシブルプリント配線板のしなりを利用することで光学素子ベアチップとレンズアセンブリとの精度の高い位置合わせできるので、光学素子ベアチップとレンズの光軸を安いコストで迅速かつ高精度に整列することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実装構造を説明する模式図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】光学素子ベアチップ位置決め治具の例である。
【図４】実施例の寸法図である。
【図５】従来の実装構造の一例（セラミックパッケージなどに実装された光学素子を基板上に実装し、該パッケージ上にレンズアセンブリを接着する構造）を示す模式図である。
【図６】従来の実装構造の一例（ベアチップのままの光学素子を基板上に実装し、該基板上にレンズアセンブリを接着する実装構造）を示す模式図である。
【図７】従来の実装構造の一例（ベアチップのままの光学素子をフレキシブルプリント配線板上に実装し、該基板上にレンズアセンブリを接着する実装構造）を示す模式図である。
【符号の説明】
１  光学素子ベアチップ
２  レンズアセンブリ
２１  レンズ
２２  レンズホルダー
２２ａ、２２ｂ  レンズホルダー２２底部二箇所に設置した円錐台状突起
３  フレキシブルプリント配線板
３ａ、３ｂ  フレキシブルプリント配線板３に穿設した二箇所の基準穴
４  補強板
４ａ、４ｂ  補強板４に穿設した穴
５  周辺部品
６  位置決め治具
７、７  位置決め治具６に穿設した穴
８  光学素子ベアチップを実装するセラミックパッケージ
９  レンズアセンブリ
９１  レンズ
９２  レンズホルダー
１０  リジッドプリント配線板
１１  リジッドプリント配線板
１２  フレキシブルプリント配線板
１３  フレキシブルプリント配線板
１４  補強板
【図１】
0003682416.tif 000002
【図２】
0003682416.tif 000003
【図３】
0003682416.tif 000004
【図４】
0003682416.tif 000005
【図５】
0003682416.tif 000006
【図６】
0003682416.tif 000007
【図７】
0003682416.tif 000008