(57)【要約】【課題】  寸法精度良く撮像素子を装着できる立体回路板等を提供する。【解決手段】  開口部４を有する基板部２と、光学部材Ｌを装着するために基板部２の一方の面２ａに設けられた光学部材装着部３と、を備え、基板部２の他方の面２ｂに開口部４を跨いで撮像素子Ｅが装着される立体回路板１であって、基板部２を補強するための補強部材６を基板部２の一部に設けて構成する。また、この立体回路板１と、立体回路板１の基板部２に圧接接合により装着された撮像装置Ｅと、立体回路板１の光学部材装着部３に装着された光学部材Ｌと、を備えて撮像装置１０を構成する。【選択図】  図２
2005051015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する基板部と、光学部材を装着するために基板部の一方の面に設けられた光学部材装着部と、を備え、基板部の他方の面に開口部を跨いで撮像素子が装着される立体回路板であって、
基板部を補強するための補強部材を基板部の一部に設けたことを特徴とする立体回路板。
【請求項２】
請求項１に記載の立体回路板において、
補強部材を金属、セラミック及びガラスの何れかで形成したことを特徴とする立体回路板。
【請求項３】
請求項２に記載の立体回路板において、
補強部材をその少なくとも一部を基板部の表面に露出させて形成したことを特徴とする立体回路板。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の立体回路板において、
基板部及び光学部材装着部は射出成形により一体で成形され、補強部材は射出成形の際に基板部中にインサートされることを特徴とする立体回路板。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の立体回路板において、
補強部材を回路の電極パットを含む少なくとも一部として形成したことを特徴とする立体回路板。
【請求項６】
請求項５に記載の立体回路板において、
補強部材を電極パットのみを基板部の表面に露出させて形成したことを特徴とする立体回路板。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の立体回路板において、
補強部材を厚さの異なる複数の領域で構成し、各領域における補強部材の厚さを当該各領域が補強すべき基板部の領域の表面に設けられた電極パットの個数に基づいて決定したことを特徴とする立体回路板。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の立体回路板と、
立体回路板の基板部に圧接接合により装着された撮像装置と、
立体回路板の光学部材装着部に装着された光学部材と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置の構成部材である撮像素子及びレンズ等の光学部材等を装着するための立体回路板、及び、当該立体回路板に撮像素子及び光学部材等を装着して形成した撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像素子を用いた小型の撮像装置が実用化されている。この撮像装置は、回路板に、撮像素子及び当該撮像素子に情報光を供給するためのレンズ等の光学部材等を装着して形成され、例えば、監視カメラ、医療用カメラ、車載用カメラ、携帯電話用カメラとして用いられている。
【０００３】
そして、撮像素子及び光学部材等を装着するための回路板として、立体に形成された立体回路板が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような立体回路板を用いることにより、回路を立体に配置することができ、撮像装置を小型化することができる。
【特許文献１】特開２００１−２４５１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
立体回路板への撮像素子の装着には圧接接合が用いられることがある。ここで、圧接接合は、撮像素子等の半導体素子の表面に形成された端子と回路板表面に形成されたパットとを相対させるように半導体素子を位置決めした後に、当該半導体素子を回路板に向けて押圧しつつ樹脂等を用いて回路板に固定して、半導体素子と回路板との電気接続を行う接合方法である。このように、圧接接合の際には撮像素子を立体回路板に向けて相当力で押圧する必要があるので、立体回路板の当該押圧される部分が変形することがある（図１２（Ａ））。
【０００５】
特に、立体回路板の撮像素子を装着する部分は、情報光の光路を遮らないようにするために削り込まれたり、１ｍｍ以下の薄肉に形成されたりするので、当該部分は強度が低く変形し易いものとなっていた。
【０００６】
そして、この変形した状態でアンダーフィル（エポキシ樹脂などの接着剤）等を用いて撮像素子を接着すると（図１２（Ｂ））、撮像素子と光学部材との位置関係がずれた状態で接合されてしまい、撮像装置の光学性能が劣悪となっていた。また、立体回路板には弾性応力が残留するため、僅かな外力付加により簡単に撮像素子が外れてしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するために為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の解決手段は、開口部を有する基板部と、光学部材を装着するために基板部の一方の面に設けられた光学部材装着部と、を備え、基板部の他方の面に開口部を跨いで撮像素子が装着される立体回路板を、基板部を補強するための補強部材を基板部の一部に設けて構成することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の解決手段は、第１の解決手段により構成した立体回路板と、立体回路板の基板に圧接接合により装着された撮像装置と、立体回路板のレンズ装着体に装着されたレンズと、を備えて撮像装置を構成することにある。
【発明の効果】
【００１０】
上記第１の解決手段によれば、立体回路板に開口部を跨いで撮像素子を装着する際に、補強部材で基板部の変形を防止することができ、ひいては寸法精度良く撮像素子を装着できる実装信頼性の高い立体回路板を提供することができる。
【００１１】
上記第２の解決手段によれば、補強部材で基板部の変形が防止されるので、寸法精度良く撮像素子が装着され、ひいては撮像素子と光学部材とが良好な位置関係で装着された信頼性の高い撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（１）第１実施形態：
（１−１）立体回路板の構造：
先ず、第１実施形態に係る立体回路板の構造について図１及び２を参照して説明する。図１は第１実施形態に係る立体回路板の斜視図であり、図２は同立体回路板の断面図である。
【００１３】
図１及び２に示すように、立体回路板１は、撮像素子Ｅを装着するための基板部２と、光学部材Ｌを装着するための光学部材装着部３と、を備えて構成される。これらの基板部２及び光学部材装着部３は、後述するように、樹脂材料の射出成形により一体に成形される。なお、基板部２及び光学部材装着部３の構成材料及び成形方法は、特にこれに限定されるものではないが、射出成形は複雑な形状を高精度で成形することができ、量産性も優れる点で有利であり、また、樹脂材料は成形性、絶縁性が良好である点で有利である。
【００１４】
なお、以下の説明において、基板部２の光学部材装着部３が設けられる側の面を第１面２ａと称し、第１面２ａの反対側の面を第２面２ｂと称する。
【００１５】
基板部２は、第１面２ａ側から第２面２ｂ側に貫通する開口部４を有している。開口部４は、光学部材Ｌで光路調整した情報光を撮像素子Ｅに供給するために、第１面２ａ側から第２面２ｂ側に向けて情報光を通過させる開口である。そして、開口部４は、撮像素子Ｅに集光される情報光の光路を遮らないように、第２面２ｂ側から第１面２ａ側に向けて開口部４を拡幅する方向に側面４ａを傾斜させて形成される。
【００１６】
また、基板部２の第２面２ｂ側には回路５が形成され、当該回路５の開口部４近傍に位置する末端部には複数の電極パット５ａが形成される。この電極パット５ａは撮像素子Ｅの電極を接続するための接続部である。そして、電極パット５ａには、後述のように撮像素子Ｅの電極が圧接接合により接合される。
【００１７】
更に、基板部２は、その厚さ方向の一部に補強部材６を備える。補強部材６は、基板部２の電極パット５ａの位置から基板部２の厚さ方向に平行移動した位置を含む位置に配置される。この補強部材６は、金属、セラミック又はガラスの何れかで形成される。したがって、補強部材６は、基板部２を構成する材料（樹脂）に比べて高い弾性率（ヤング率）を有する材料で構成され、後述のように、立体回路板１に撮像素子Ｅを装着する際の基板部２の変形を防止でき、ひいては撮像素子Ｅを定位置に精度良く装着することができる。
【００１８】
また、補強部材６は、基板部２を構成する材料（樹脂）に比べて熱伝導率を有する材料で構成され、後述のように、圧接接合時において立体回路板１内の温度を均一化し、接合不良の発生を防止し、また、補強部材６を解して接合箇所に強制的に熱を付加することで接着材を迅速に硬化させることができる。
【００１９】
なお、補強部材６の構成材料は、金属としてはりん青銅等、セラミックとしてはアルミナ等、ガラスとしては石英ガラス等があげられる。また、基板部２の構成材料である樹脂のヤング率は５ＧＰａ程度であるので、補強部材６の構成材料として３０ＧＰａ以上の材料を用いることが望ましい。
【００２０】
なお、補強部材６の構成材料は、上記材料に特に限定されるものではなく、基板部２の構成材料より高い弾性率（ヤング率）を有する材料を適宜選択することで、基板部２の変形を防止することができ、更に、基板部の構成材料より高い熱伝導率を有する材料を適宜選択することで接合不良を防止し、また、接着材の硬化を促進させることができる。
【００２１】
光学部材装着部３は、円筒形に形成され、この円筒形の内部にレンズ、アパーチャ等の光学部材Ｌを装着する。
【００２２】
（１−２）立体回路板の製造方法：
次に、立体回路板１の製造方法について図３を参照して説明する。図３は、立体回路板１の製造手順を示す図である。
【００２３】
図３に示すように、先ず、補強部材６を所定の形状に成形する（図３（Ａ））。補強部材６を金属で構成する場合は鋳造、切削等で、セラミックで構成する場合は粉末成形等で、ガラスで構成する場合は溶融プレス加工等で、成形すれば良い。
【００２４】
次いで、第１金型Ｍ１上に補強部材６を載置し、第２金型Ｍ２に設けた押えピンＰで補強部材６を固定しつつキャビティＣを形成する（図３（Ｂ））。このように、押えピンＰで補強部材６を固定するので、続く工程で樹脂材料を射出充填する際に補強部材６が移動することなく、補強部材６を設計位置に配置した状態で成形できる。
【００２５】
次いで、第１金型Ｍ１と第２金型Ｍ２の間にできるキャビティＣに成形材料を射出充填し、その後硬化させる（図３（Ｃ））。このように補強部材６をインサートして立体回路板１を成形するので、基板部２と補強部材６との接合状態を確実なものとすることができる。また、補強部材６を接合する工程を別に設ける必要がなく、効率良くしかも低コストで立体回路板１を製造することができる。
【００２６】
次いで、金型から成形品を離型し、離型後の基板部２の第２面２ｂにメッキ、印刷等により回路５及び電極パット５ａを形成して立体回路板１を完成させる（図３（Ｄ））。
【００２７】
（１−３）撮像装置の構造：
次に、以上の立体回路板を用いた撮像装置について図４を参照して説明する。図４は、撮像装置の構造を示す断面図である。
【００２８】
図４に示すように、撮像装置１０は、立体回路板１と、立体回路板１の基板部２の第２面２ｂ側に装着された撮像素子Ｅと、立体回路板１の光学部材装着部３に装着された光学部材Ｌと、を備えて構成される。
【００２９】
立体回路板１の構成は前述の通りであるので、ここでの説明は省略する。
【００３０】
撮像素子Ｅは、映像からの光情報（光信号）を画素の配列により電気信号に変換するデバイスであり、公知の撮像素子を用いることができる。具体的には例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等を用いることができる。この撮像素子Ｅは、光情報を受光するための受光部と、光情報から変換した電気信号を外部回路へ送出するための外部回路との接続部である端子とを備えている。そして、撮像素子Ｅは、受光部が開口部４上に位置するように端子が電極パット５ａに接続されて、立体回路板１に装着される。
【００３１】
光学部材Ｌは、情報光を撮像素子Ｅに供給するための部材であり、例えば、情報光を集光させるためのレンズや、不要な光を遮断するためのアパーチャ等である。図４では、第１レンズＬ１、アパーチャＬ２及び第２レンズＬ３で光学部材Ｌを構成している。そして、これら光学部材Ｌは、円筒形に形成された光学部材装着部３の筒内に順に挿入されて、立体回路板１に装着される。
【００３２】
このように形成された撮像装置１０は、例えば、フレキシブルプリント基板Ｘの表面に形成された回路Ｙと半田Ｚを介して接続される。
【００３３】
（１−４）撮像装置の製造方法：
次に、撮像装置の製造方法について図５を参照して説明する。図５は、撮像装置の製造手順を示す図である。
【００３４】
図５に示すように、先ず、立体回路板１の光学部材装着部３を作業用の定盤（図示せず）に押し当てて固定し、基板部２の第２面２ｂ側に撮像素子Ｅを、その端子が電極パット５ａに接触するようにして配置する（図５（Ａ））。
【００３５】
次いで、撮像素子Ｅを基板部２に向けて押圧する（図５（Ｂ））。このときの押圧力は、撮像素子のＥの電極と立体回路板の電極パット５ａとを確実且つ十分に接触させるように決定され、通常は、撮像素子Ｅの端子の個数（即ち、立体化路板１の電極パット５ａの個数）に基づいて決定される。具体的には、１電極パット当たり３０〜３００ｇの押圧力が付加され、例えば、４０個の電極パット５ａを有する立体回路板１には１２００〜１２０００ｇの押圧力が付加される。
【００３６】
このとき、立体回路板１は、以上のような多大の押圧力が付加されて基板部２の電極パット５ａ近傍が変形しようとするが、補強部材６により当該変形が防止される。
【００３７】
次いで、上記押圧された状態で、立体回路板１の基板部２と撮像素子Ｅの間に熱硬化型接着剤Ｔを充填し、その後、熱を付加して接着剤Ｔを硬化させる（図５（Ｃ））。ここで、前述のように補強部材６は基板部２に比べて熱伝導が良好であるので、補強部材６の外部に露出する部位６ａを加熱することで、接着剤充填箇所近傍を効率良く加熱することができ、接着剤Ｔを効率良く硬化することができる。
【００３８】
次いで、立体回路板１の光学部材装着部３に、第２レンズＬ３、アパーチャＬ２及び第１レンズＬ１を順に挿入して装着し、撮像装置１０を完成させる（図５（Ｄ））。
【００３９】
このように製造された撮像装置１０は、補強部材６で基板部２の変形が防止されるので、寸法精度良く撮像素子Ｅが装着され、ひいては撮像素子Ｅと光学部材Ｌとが良好な位置関係で装着され、信頼性の高い撮像装置とすることができる。
【００４０】
（２）第２実施形態：
（２−１）立体回路板の構造：
第２実施形態に係る立体回路板の構造について図６及び７を参照して説明する。図６は第２実施形態に係る立体回路板の平面図であり、図７は同立体回路板の断面図である。
【００４１】
図６及び７に示すように、第２実施形態に係る立体回路板１’は、第１実施形態に係る補強部材６を、更に電極パット及び回路として機能させるようにしたものである。第２実施形態に係る立体回路板１’は、この点を除いて基本的に第１実施形態に係る立体回路板１と同じであり、当該同一の構成部分には同一の符号を用い、ここでの説明は省略する。
【００４２】
基板部２は、複数の補強部材６’を備えて構成される。各補強部材６’は、それぞれ開口部４の周辺において基板部２の第２面２ｂに露出し、当該露出する部分が電極パットとしての役割を果す。また、各補強部材６’は回路線として機能し、全体として回路としての役割を果す。
【００４３】
なお、補強部材６’のみで電極パット及び回路を構成しても良いが、これに加えて、第１実施形態と同様、基板部２の第２面２ｂ上に回路５及び電極パット５ａを形成しても良い。
【００４４】
（２−２）立体回路板の製造方法：
次に、立体回路板１’の製造方法について説明する。
【００４５】
立体回路板１’の製造方法は、基本的に第１実施形態に係る立体回路板１の製造方法と同様であり、複数の補強部材６’をインサートして成形する点でのみ異なる。即ち、各補強部材６’を固定するだけの押えピンを有する金型を用い、これらの押えピンで各補強部材６’を固定した状態でキャビティを形成し、当該キャビティ中に樹脂材料を射出充填して立体回路板１’を成形する。
【００４６】
（２−３）撮像装置：
立体回路板１’を用いた撮像装置１０’は、立体回路板１‘の構成が上記の点で異なる以外は、基本的に第１実施形態に係る撮像装置１０の構成及び製造方法と同様である。
【００４７】
そして、補強部材６’に加えて基板部２の表面に回路を形成して立体回路板１’を構成した場合は、回路を多層化することができ、これにより撮像装置１０’の小型化を達成することができる。
【００４８】
（３）第３実施形態
（３−１）立体回路板：
第３実施形態に係る立体回路板の構造について図８を参照して説明する。図８は第３実施形態に係る立体回路板の平面図である。
【００４９】
第３実施形態に係る立体回路板１”は、厚さの異なる複数の領域を有する補強部材６”を用いる点で第１実施形態と異なり、他の構成及び製造方法については基本的に第１実施形態と同様であるので、同一の構成部分は同一の符号を用い、説明を省略する。
【００５０】
図８に示すように、補強部材６”は、立体回路板１”の各辺に対応する４つの領域Ｓ１〜Ｓ４に分割され、それぞれの領域Ｓ１〜Ｓ４での補強部材６”の厚さは、各領域Ｓ１〜Ｓ４が補強すべき基板部２の領域Ｒ１〜Ｒ４に形成された電極パット５ａの個数に応じて決定される。
【００５１】
次に、補強部材６”の各領域Ｓ１〜Ｓ４の厚さの決定方法の一例について、具体的に説明する。図８に示すように、補強部材６”の領域Ｓ１が補強すべき基板部２の領域Ｒ１には電極パット５ａが５個形成され、同様に領域Ｓ２が補強すべき領域Ｒ２、領域Ｓ３が補強すべき領域Ｒ３、領域Ｓ４が補強すべき領域Ｒ４にはそれぞれ電極パット５ａが７個、６個、７個形成される。そして、立体回路板１”に撮像素子Ｅを圧接接合により装着する際には、電極パット５ａの個数に応じた押圧力が付加され、また、各領域Ｒ１〜Ｒ４にはそれぞれの領域Ｒ１〜Ｒ４に形成された電極パット５ａの個数に比例した押圧力が付加される。したがって、各領域Ｒ１〜Ｒ４の電極パット５ａの個数に比例して付加される押圧力に対抗するように補強部材６”の各領域Ｓ１〜Ｓ４の厚さを決定すれば良く、各領域Ｓ１〜Ｓ４の厚さの比を、Ｓ１：Ｓ２：Ｓ３：Ｓ４＝５：７：６：７として決定すれば良い。
【００５２】
ここで、補強部材６”の各領域が補強すべき基板部２の領域とは、補強部材６”の各領域により変形を抑制することができる基板部２の領域をいう。具体的には、例えば、補強部材６”の各領域を基板部２の厚さ方向に平行移動した領域を、当該補強部材６”の領域が補強すべき基板部２の領域とすることができる。
【００５３】
なお、図８に示す立体回路板１”では、補強部材６”を立体回路板１”の各辺に対応する４つの領域Ｓ１〜Ｓ４に分割したが、分割の方法はこれに限られない。例えば、立体回路板１”の各辺にはとらわれずに複数の領域に分割しても良い。
【００５４】
また、図８に示す立体回路板１”では、一体に形成された補強部材６”を複数（４つ）の領域に分割したが、補強部材６”を領域毎に別体で形成しても良い。
【００５５】
（３−３）撮像装置：
立体回路板１”を用いた撮像装置１０”は、立体回路板１”の構成が上記の点で異なる以外は、基本的に第１実施形態に係る撮像装置１０の構成及び製造方法と同様である。
【００５６】
そして、第３実施形態に係る撮像装置１０”は、厚さの異なる複数の領域Ｓ１〜Ｓ４で構成され、各領域Ｓ１〜Ｓ４における厚さは当該各領域Ｓ１〜Ｓ４が補強すべき基板部２の領域Ｒ１〜Ｒ４の表面に設けられる電極パット５ａの個数に基づいて決定される補強部材６”を用いて構成されるので、補強すべき領域毎に必要な厚さだけ補強部材６”を配置することができ、適正量の補強部材６”で基板部２の変形を防止した高精度且つ小型軽量の撮像装置とすることができる。
【００５７】
（４）他の実施形態：
以上の実施形態では、基板部２の光学部材装着部３を接続する位置の外部にまで補強部材６を延在させたが、これに限られず、例えば、図９に示すように基板部２の光学部材装着部３を接続する位置の内部にのみ補強部材６を配置しても良い。
【００５８】
また、以上の実施形態では、補強部材６をインサートして成形したが、これに限られず、図１０に示すように、接着等により補強部材６を基板部２に接合しても良い。
【００５９】
また、以上の実施形態では、補強部材６の一方の面を基板部２の外部に露出させて配置したが、図１１に示すように、補強部材６の電極パットとなる部分のみを基板部２の表面に露出させ、その他の部分を基板部２の内部に位置させて補強部材６を形成しても良い。これによれば、補強部材６の電極パットとなる部分以外は基板部２内に封止されるので、耐湿性の面で有利となる。
【００６０】
更に、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、様々に変形又は変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１実施形態に係る立体回路板の斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る立体回路板の断面図である。
【図３】第１実施形態に係る立体回路板の製造手順を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る撮像装置の構造を示す断面図である。
【図５】第１実施形態に係る撮像装置の製造手順を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る立体回路板の平面図である。
【図７】第２実施形態に係る立体回路板の断面図である。
【図８】第３実施形態に係る立体回路板の平面図である。
【図９】他の実施形態に係る立体回路板の平面図である。
【図１０】別の他の実施形態に係る立体回路板の平面図である。
【図１１】別の他の実施形態に係る立体回路板の平面図である。
【図１２】従来の立体回路板を説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１’，１”  立体回路板
２  基板部
３  光学部材装着部
４  開口部
５  回路
５ａ  電極パット
６，６’，６”  補強部材
１０  撮像装置
Ｅ  撮像素子
Ｌ  光学部材
【図１】
2005051015.tif 000003
【図２】
2005051015.tif 000004
【図３】
2005051015.tif 000005
【図４】
2005051015.tif 000006
【図５】
2005051015.tif 000007
【図６】
2005051015.tif 000008
【図７】
2005051015.tif 000009
【図８】
2005051015.tif 000010
【図９】
2005051015.tif 000011
【図１０】
2005051015.tif 000012
【図１１】
2005051015.tif 000013
【図１２】
2005051015.tif 000014