(57)【要約】【課題】  カメラモジュールに伝わる振動や衝撃を緩衝して、破損を防止する。【解決手段】  携帯電話機２のカメラモジュール１７の実装基板２２は、ゴムやスポンジなどで形成された緩衝部材２３を介在して、外装カバー１４にネジ４３で固着されている。また、カメラモジュール１７の固体撮像素子２０や光学ユニット２１は、撮影用開口１５内に納められて外装カバー１４には接触していない。実装基板２２とメイン基板４７との間は、フレキシブル基板３８によって接続されている。これにより、携帯電話機２を落としても、その振動や衝撃はカメラモジュール１７に直接伝わらないため、カメラモジュール１７が破損することはない。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に受光素子が形成された固体撮像素子と、この固体撮像素子が実装される実装基板と、固体撮像素子または実装基板に取り付けられて受光素子上に被写体像を結像する撮像光学系が組み込まれた光学ユニットを含むカメラモジュールと、このカメラモジュールの外側を覆い、撮像用開口から光学ユニットを外部に露呈させる外装部材とを備えた撮像装置において、
前記カメラモジュールは、緩衝部材を介して外装部材に取り付けたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記実装基板を緩衝部材を介して外装部材に取り付け、かつ固体撮像素子と光学ユニットとが、外装部材に接触しないように配置したことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光学ユニットの撮影光路を塞がないように前記カメラモジュールを緩衝部材で包み、この緩衝部材を外装部材に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記実装基板と、外装部材の内側に組み込まれる各種電気部品との間をフレキシブルな配線材料を用いて接続したことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子に被写体光を結像させて光電変換し、撮像を行なう撮像装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラを組み込んで手軽に撮影を行なえるようにした携帯電話機が普及している。携帯電話機等の小型電子機器への撮影機能の組み込みを容易にするため、固体撮像素子と、撮像光学系が組み込まれた光学ユニットと、制御回路が設けられた実装基板とを予め組み立て、ユニット化したカメラモジュールが製造されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
固体撮像素子は、シリコンからなる半導体基板上に、受光素子と電極パッドとが形成されたベアチップと、このベアチップを収納するパッケージと、受光素子への光の透過を阻害しないようにパッケージの開口を塞ぐカバーガラスとからなる。ベアチップとパッケージとの間は、ワイヤーボンディングによって配線されている。上記カメラモジュールでは、この固体撮像素子を実装基板上にハンダ付けし、光学ユニットは、パッケージ上、または実装基板上に接着剤で固着していた。
【０００４】
半導体装置を小型化するパッケージング手法の一つとして、ウエハレベルチップサイズパッケージ（以下、ＷＬＣＳＰと略称する）が知られている。ＷＬＣＳＰは、半導体ウエハプロセス中でパッケージングを完了させ、ウエハをダイシングして個片化することにより、完成された半導体装置を得るパッケージ手法である。このＷＬＣＳＰを使用して製造された固体撮像素子は、従来のセラミックパッケージを使用したものに比べて大幅に小型化することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７２８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
携帯電話機は、デジタルカメラ等に比べて乱暴に取り扱われることが多く、強い振動や衝撃を受ける頻度も高い。従来のカメラモジュールは、携帯電話機内のフレームに固着されていた。このフレームには、携帯電話機の外装板も固着されているため、例えば、携帯電話機を落下させた場合の衝撃は、外装板からカメラモジュールにフレームを介して伝わっていた。従来のカメラモジュールでは、この衝撃によって光学ユニットの接着が剥がれたり、固体撮像素子と実装基板との間のハンダが割れてしまうことがあった。
【０００７】
また、ＷＬＣＳＰによって製造された固体撮像素子は非常に小さいため、光学ユニットとの間の接着面積も非常に小さくなる。そのため、接着強度が弱くなり、携帯電話機に与えられる振動や衝撃に対して必要な耐久性が得られないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためのもので、カメラモジュールに伝わる振動や衝撃を緩衝して、破損しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の撮像装置は、カメラモジュールを緩衝部材を介して外装部材に取り付けた。また、カメラモジュールの外装部材への取り付けに実装基板を用い、かつ固体撮像素子と光学ユニットとが、外装部材に接触しないように配置した。また、光学ユニットの撮影光路を塞がないようにカメラモジュールを緩衝部材で包み、この緩衝部材を外装部材に係止した。更に、実装基板と、外装部材の内側でフレーム等に組み込まれる他の電気部品との間をフレキシブルな配線材料を用いて接続した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の撮像装置によれば、外装部材に与えられた振動や衝撃が緩衝部材によって緩衝されるため、カメラモジュールに大きな負荷がかかるのを防止することができる。また、固体撮像素子や光学ユニットは外装部材に接触していないため、外装部材に与えられた振動や衝撃によって、固体撮像素子や光学ユニットが破損することもない。
【００１１】
また、別の実施形態として、カメラモジュールを緩衝部材で包み、この緩衝部材を外装部材に取り付けた場合には、カメラモジュール全体が緩衝部材によって浮いているような状態となるため、カメラモジュール全体を振動や衝撃から保護することができる。更に、実装基板と他の電気部品との接続には、フレキシブルな配線材料を使用したため、外装部材に加えられた振動や衝撃が他の電気部品に伝達しても、この電気部品からカメラモジュールに振動や衝撃が伝達することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、折り畳み式の携帯電話機の開いた状態を示す外観斜視図である。携帯電話機２は、受話器ユニット３と送話器ユニット４とからなり、これらの間はヒンジ部５によって折り畳み自在に連結されている。携帯電話機２の受話器ユニット３には、受話音声が拡声出力される受話音声出力部６と、各種情報が表示される表示部７と、撮影を行なう撮像部８と、内蔵アンテナ９とが設けられている。送話器ユニット４には、携帯電話機２を操作する第１〜第ｎ操作ボタン１０と、送話音声を入力する送話音声入力部１１とが設けられている。
【００１３】
図２は、携帯電話機２の撮像部８の構成を示す要部断面図である。携帯電話機２の外装カバー１４には、撮像用の開口１５が形成されている。この開口１５は透明なプラスチック等で形成された保護プレート１６によって塞がれている。開口１６の下では、外装カバー１４にカメラモジュール１７が固着されている。図３に示すように、このカメラモジュール１７は、ＷＬＣＳＰタイプの固体撮像素子２０と、光学ユニット２１と、実装基板２２と、複数個の緩衝部材２３とから構成されている。
【００１４】
図４及び図５は、固体撮像素子２０の外観形状を示す斜視図、及び要部断面図である。固体撮像素子２０は、半導体基板２６と、この半導体基板２６上に接着剤によって接合された枠形状のスペーサー２７と、このスペーサー２７の上に接合されてスペーサー２７内を封止するカバーガラス２８とからなる。
【００１５】
半導体基板２６の上面には、受光素子３０と、この受光素子３０と電気的に接続された複数の接続端子３１とが設けられている。受光素子３０は、例えば、多数のＣＣＤからなり、これらの上にはカラーフイルタやマイクロレンズ等が積層されている。接続端子３１は、例えば、導電性材料を用いて半導体基板２６の上に印刷により形成されている。また、各接続端子３１と受光素子３０との間も同様に印刷によって配線が施されている。
【００１６】
スペーサー２７には、無機材料、例えばシリコンが用いられており、受光素子３０を取り囲むロの字状に形成されている。カバーガラス２８には、ＣＣＤのフォトダイオードの破壊を防止するために、透明なα線遮蔽ガラスが用いられている。受光素子３０とカバーガラス２８との間の空隙は、マイクロレンズによる集光能力を低下させないために設けられている。
【００１７】
上記固体撮像素子２０は、例えば、次のように製造される。まず、カバーガラス２８の基材となる透明なガラス基板上にシリコンを積層し、フォトリソグラフィ技術，現像，エッチング等を用いて、ガラス基板上に多数のスペーサー２７を形成する。次いで、スペーサー２７の端面に接着剤を塗布し、多数の受光素子３０や接続端子３１等が形成されたウエハと重ねて接合することにより、各受光素子３０をスペーサー２７とガラス基板とで封止する。その後、ガラス基板とウエハとをダイシングして個片化すると、多数の固体撮像素子２０が形成される。
【００１８】
光学ユニット２１は、レンズホルダ３４と、このレンズホルダ３４に組み込まれた撮像レンズ３５とからなる。レンズホルダ３４は例えばプラスチックからなり、撮像レンズ３５が組み込まれる円筒形状の鏡筒部３４ａと、この鏡筒部３４ａの下端に連なる矩形形状の凹部３４ｂとが一体に形成されている。凹部３４ｂは、固体撮像素子２０のカバーガラス２８に嵌合され、接着剤によってカバーガラス２８上に固着される。
【００１９】
実装基板２２は、ガラスエポキシ基板やセラミック基板等を用いたリジッド基板３７と、このリジッド基板３７と一体に設けられたフレキシブル基板３８とからなるリジッド・フレキシブル基板である。リジッド基板３７の上面には固体撮像素子２０が取り付けられる取付スペース３９が設けられている。リジッド基板３７にダイボンドされた固体撮像素子２０は、ワイヤーボンディングによってリジッド基板３７と電気的に接続される。リジッド基板３７の裏面には、固体撮像素子２０を駆動制御するＩＣ４０が実装されている。このＩＣ４０は、例えば、Ｈドライバ（Ｖドライバ），ＣＤＳ，ＡＧＣ，ＡＤＣ等が１チップ内に組み込まれたアナログ・フロント・エンド回路として機能する。
【００２０】
リジッド基板３７の四隅には、リジッド基板３７を外装カバー１４に取り付ける際に、緩衝部材２３とネジ４３とが挿通される取付穴４４が形成されている。外装カバー１４の内面には、リジッド３７基板の取付穴４４に対応する位置に、ネジ４３が螺合されるネジ穴４６が形成されている。緩衝部材２３は、例えばゴムやスポンジゴム等によって略筒形状に形成されており、リジッド基板３７の両面から取付穴４４に挿入される。この緩衝部材２３の内部の穴径は、ネジ４３の太さに合わされている。
【００２１】
カメラモジュール１７の実装基板２２のリジッド基板３７を緩衝部材２３及びネジ４３によって外装カバー１４に固着すると、カメラモジュール１７は緩衝部材２３によって携帯電話機２内で浮いているような状態となる。また、カメラモジュール１７の光学ユニット２１と固体撮像素子２０は、撮像用開口１５の中に納められて、外装カバー１４とは接触しない。そのため、例えば、携帯電話機２を落としても、その衝撃は外装カバー１４とネジ４３とに伝わるが、緩衝部材２３によって緩衝されるため、カメラモジュール１７に大きな負荷はかからない。また、外装部材１４が光学ユニット２１や固体撮像素子２０に接触することもないため、携帯電話機２に対する振動や衝撃によって、カメラモジュール１７が破損するのを防止することができる。
【００２２】
カメラモジュール１７の実装基板２２は、携帯電話機２内において撮像機能のみを制御するサブ基板であり、携帯電話機のメイン基板４７と接続する必要がある。この実装基板２２とメイン基板４７との間の接続には、フレキシブル基板３８が用いられている。これにより、携帯電話機２を落下させた際には、携帯電話機２のフレーム部材４９に固着されたメイン基板４７には衝撃が伝わるが、メイン基板４７に伝わった衝撃が実装基板２２に伝わることはない。
【００２３】
一般的な固体撮像素子では、ＣＣＤｏｕｔ端子から出力された出力信号をトランジスタを用いたエミッタフォロア回路に入力して増幅させている。このエミッタフォロア回路は、固体撮像素子のＣＣＤを保護するバッファとしての機能も有しており、固体撮像素子の近くに配置するほどその効果も高い。そのため、実装基板２２上にエミッタフォロア回路用のトランジスタを実装するスペースがない場合には、フレキシブル基板３８上にトランジスタ５１を実装してもよい。
【００２４】
また、上記実施形態では、ゴムやスポンジゴム等の緩衝部材２３を使用したが、二つのコイルバネでリジッド基板３７を挟み込み、ネジ４３で外装カバー１４に固着してもよい。また、上記各実施形態では、実装基板２２を外装カバー１４に固着したが、図６に示すように、カメラモジュール５５全体を緩衝部材５６で包み込み、この緩衝部材５６の一部を外装カバー１４に接着剤等で固着してもよい。緩衝部材５６には、フレキシブル基板５７を挿通するための開口５８が形成されている。この支持方式に用いる緩衝部材５６としては、ゴムやスポンジの他、内部に気体や液体を封入してクッション性を付与したものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を実施した携帯電話機の外観形状を示す斜視図である。
【図２】携帯電話機の撮像部近傍の要部断面図である。
【図３】カメラモジュールの構成を示す分解斜視図である。
【図４】固体撮像素子の外観形状を示す斜視図である。
【図５】固体撮像素子の要部断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態の携帯電話機の撮像部近傍の要部断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２    携帯電話機
８    撮像部
１４  外装カバー
１７  カメラモジュール
２０  固体撮像素子
２１  光学ユニット
２２  実装基板
２３  緩衝部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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