(57)【要約】  【課題】  明瞭な画像を出力することが可能な撮像モジュールを提供すること。  【解決手段】  レンズ２と、レンズ２からの光が結像する撮像素子３と、撮像素子３が内底面に搭載されたパッケージ１３と、パッケージ１３が複数の半田２５を介して接続される撮像基板４と、レンズ２及び撮像基板４を保持するケース５と、を有する撮像モジュール１であって、撮像素子３の受光面がレンズ２と平行となるように、複数の半田２５の高さに差を設ける撮像モジュール１である。撮像素子３の受光面とレンズ２とが平行となるように、撮像素子３の傾きが補正されるので、画像が明瞭となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、
該レンズからの光が結像する撮像素子と、
該撮像素子が内底面に搭載されたパッケージと、
該パッケージが複数の半田を介して接続される撮像基板と、
前記レンズ及び前記撮像基板を保持するケースと、
を有する撮像モジュールであって、
前記撮像素子の受光面がレンズと平行となるように、前記複数の半田の高さに差を設けることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項２】
前記撮像素子は、接合材を介して前記パッケージの内底面に搭載されており、
前記接合材は、前記撮像素子の下面と前記パッケージの内底面とが傾くように、厚みが変化していることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項３】
レンズと、
該レンズからの光が結像する撮像素子と、
該撮像素子が内底面に搭載されたパッケージと、
該パッケージが複数のリード部材を介して接続される撮像基板と、
前記レンズ及び前記撮像基板を保持するケースと、
を有する撮像モジュールであって、
前記撮像素子の受光面がレンズと平行となるように、前記リード部材の長さに差を設けることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項４】
前記撮像素子は、接合材を介して前記パッケージの内底面に搭載されており、
前記接合材は、前記撮像素子の下面と前記パッケージの内底面とが傾くように、厚みが変化していることを特徴とする請求項３に記載の撮像モジュール。
【請求項５】
レンズと、
該レンズからの光が結像する撮像素子と、
該撮像素子が内底面に搭載されたパッケージと、
該パッケージが前記レンズ側の一方主面に接続される撮像基板と、
前記レンズ及び前記撮像基板を保持するケースと、
を有する撮像モジュールであって、
前記パッケージの外底面と前記撮像基板の一方主面とは互いに傾いており、
前記撮像素子の下面と前記パッケージの内底面とが成す角は、前記パッケージの外底面と前記撮像基板の一方主面とが成す角と、同一であることを特徴とする撮像モジュール。
【請求項６】
前記撮像素子は、接合材を介して前記パッケージの内底面に搭載されており、
前記接合材は、前記撮像素子の下面と前記パッケージの内底面とが傾くように、厚みが変化していることを特徴とする請求項５に記載の撮像モジュール。
【請求項７】
前記パッケージの外底面は、複数の半田を介して前記撮像基板の一方主面に接続されており、
前記複数の半田は、前記パッケージの外底面と前記撮像基板の一方主面とが傾くように、高さが変化していることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の撮像モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子は、接合材を介してパッケージの内底面に搭載される。このパッケージの外底面が、撮像基板のレンズ側の主面に実装される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2007-4068号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接合材の厚みが不均一になると、撮像素子の受光面が傾いてしまい、この受光面がレンズと平行にならず、画像が不明瞭となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の撮像モジュールは、レンズと、該レンズからの光が結像する撮像素子と、該撮像素子が内底面に搭載されたパッケージと、該パッケージが複数の半田を介して接続される撮像基板と、前記レンズ及び前記撮像基板を保持するケースと、を有する撮像モジュールであって、前記撮像素子の受光面がレンズと平行となるように、前記複数の半田の高さに差を設けることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の撮像モジュールは、レンズと、該レンズからの光が結像する撮像素子と、該撮像素子が内底面に搭載されたパッケージと、該パッケージが複数のリード部材を介して接続される撮像基板と、前記レンズ及び前記撮像基板を保持するケースと、を有する撮像モジュールであって、前記撮像素子の受光面がレンズと平行となるように、前記リード部材の長さに差を設けることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の撮像モジュールは、レンズと、該レンズからの光が結像する撮像素子と、該撮像素子が内底面に搭載されたパッケージと、該パッケージが前記レンズ側の一方主面に接続される撮像基板と、前記レンズ及び前記撮像基板を保持するケースと、を有する撮像モジュールであって、前記パッケージの外底面と前記撮像基板の一方主面とは互いに傾いており、前記撮像素子の下面と前記パッケージの内底面とが成す角は、前記パッケージの外底面と前記撮像基板の一方主面とが成す角と、同一であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の撮像モジュールによれば、撮像素子の受光面とレンズとが平行となるように、撮像素子の傾きが補正されるので、画像が明瞭となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の撮像モジュールを示す断面図である。
【図２】図１の撮像モジュールの撮像基板の取付構造を示す斜視図である。
【図３】（a）は、パッケージの底面、および接合材を抜き出した斜視図である。
【図４】図３に示したものとは異なる、他の実施形態の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の他の例の撮像モジュールを示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態の他の例の撮像モジュールを示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態の他の例の撮像モジュールを示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態の他の例の撮像モジュールを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の撮像モジュールの実施の形態の一例について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の撮像モジュール１は、例えば、道路上の白線の撮像あるいは車両の死角を撮像するための車載用のカメラとして構成されており、自動車の走行の制御を行う不図示のＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）により動作が制御される。撮像モジュール１から出力された電気信号は、ＥＣＵによって画像信号に変換され、例えば不図示のディスプレイに表示される。
【００１１】
撮像モジュール１は、レンズ群２と、レンズ群２からの光が結像する撮像素子３と、撮像素子３を保持する撮像基板４と、レンズ群２及び撮像基板４を保持するケース５とを備えている。
【００１２】
レンズ群２は、例えば、被写体側（紙面左側）から第１レンズ７、第２レンズ８、第３レンズ９が積層的に配置されて構成されている。各レンズ７〜９は例えばガラスやプラスチックにより構成されている。第１レンズ７は、ケース５のレンズ保持部５ａの被写体側の面に当接し、リテーナ１１により被写体側から抑止されている。リテーナ１１はレンズ保持部５ａの側面に例えば接着剤や半田により固定されている。第２レンズ８及び第３レンズ９は、レンズ保持部５ａに開口する開口部５ｂに圧入され、例えば接着剤や半田により固定されている。第２レンズ８及び第３レンズ９は、例えば開口部５ｂの壁面から突出する不図示の位置決め部に当接して光軸方向の位置が固定されている。なお、レンズ群２の適宜な位置にマスクや絞りを設けてもよいし、第１レンズ７の外周を第２レンズ８等のようにレンズ保持部５ａにより固定するようにしてもよい。
【００１３】
ケース５は、被写体側に配置される前面側ケース部材２１と、その背面側に配置される背面側ケース部材２２とを備え、前面側ケース部材２１及び背面側ケース部材２２により規定される収容空間に、後述する撮像素子３や撮像基板４を収容している。前面側ケース部材２１及び背面側ケース部材２２は、例えばポリカーボネイト（ＰＣ）やポリフタルアミド（ＰＰＡ）等の樹脂により構成されて軽量化が図られている。
【００１４】
前面側ケース部材２１は、撮像素子３や撮像基板４の被写体側を覆う前面部２１ａと、前面部２１ａに連続し、撮像素子３やメイン基板４の周囲を囲む側面部２１ｂとを備えている。前面部２１ａは、全体として概ね直方体形状に形成されており、中央側には上述のレンズ保持部５ａが設けられている。レンズ保持部５ａ、前面部２１ａ、側面部２１ｂは射出成形等により一体成形されている。
【００１５】
前面側ケース部材２１の前面部２１ａの内側には、光軸方向に突出するボス２１ｃが設けられている。ボス２１ｃには、メイン基板４を保持するための支持部材２４が固定されている。
【００１６】
背面側ケース部材２２は、前面側ケース部材２１の側面部２１ｂに連続する側面部２２ａと、撮像基板４の背面側（撮像素子３とは反対側）を覆う背面部２２ｂとを備えている。前面側ケース部材２１の側面部２１ｂと背面側ケース部材２２の側面部２２ａとは、例えば接着剤や半田により互いに固定されている。背面部２２ｂには、ケーブルを挿通するための開口部（不図示）が開口する。
【００１７】
図２は、前面側ケース部材２１と、撮像基板４との取付構造を示す概略図であり、撮像モジュール１の背面側（図１の紙面右側）から見た斜視図である。支持部材２４は、例え
ば、矩形状の撮像基板４の四隅に対応して４つ設けられている。支持部材２４は、概ね軸状に形成されており、光軸ＬＬに平行に延びている（図１も参照）。
【００１８】
一方、撮像基板４には、支持部材２４が挿通される貫通孔４ａが開口している。貫通孔４ａは、撮像基板４の縁部を切り欠いた切り欠き部でもあり、図２では、紙面上方の貫通孔４ａの切り欠かれた方向と、紙面下方の貫通孔４ａの切り欠かれた方向とが互いに直交する方向に設定された場合を例示している。
支持部材２４等の寸法は、例えば、貫通孔４ａの内径が１．５ｍｍ、支持部材２４の外径が１．０ｍｍである。
【００１９】
撮像基板４は、例えば半田により支持部材２４の側面（長手方向に対する側面、光軸ＬＬに平行な面）に対して固定されている。また、半田による固定をより堅固にするために、予めメイン基板４の貫通孔４ａの内周面に金属を主成分とした薄膜を形成してメタライズを施しておくことが好ましい。
【００２０】
この撮像基板４は、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたり、エポキシ樹脂にガラスフィラーを添加して形成されたプリント配線基板により構成されている。なお、ガラスクロスやガラスフィラーの添加量は、パッケージ１３の熱膨張率と撮像基板４の熱膨張率とが同等になるように設定されることが好ましい。撮像基板４の撮像素子３と反対側の面には、撮像素子３からの電気信号を処理するＩＣ（不図示）や、撮像基板４と不図示のＥＣＵとを接続するケーブル（不図示）を接続するためのコネクタ（不図示）等が設けられている。
【００２１】
撮像素子３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳにより構成されている。
【００２２】
パッケージ１３は、撮像素子３を収納するキャビティを有する筺体１３ａと、このキャビティを封止するガラス板１３ｂと、を含む。筺体１３ａは、例えばアルミナを主成分としたセラミック材料により構成されている。
【００２３】
図１に示すように、撮像素子３は、パッケージ１３の内底面に、接合材２７を介して搭載されている。この接合材２７は、撮像素子３の下面とパッケージ１３の内底面とが傾くように、厚みが変化している。図１に示す例では、この接合材２７は、紙面下側から紙面上側に向かって厚みが大きくなっている。接合材２７としては、エポキシ樹脂等の樹脂材料、又は半田等が用いられる。
【００２４】
このような構成のまま、パッケージ１３を通常通りに撮像基板４に実装した場合、接合材２７の厚みが均一でないことに起因して、撮像素子３の受光面がレンズ群２と平行でなくなるので、これを抑制するために、下記のような構成を採用する。
【００２５】
図１に示すように、このパッケージ１３の外底面は、複数の半田２５を介して撮像基板４の一方主面４Ａに電気的に接続される。これらの複数の半田２５は、撮像素子３の受光面がレンズ群２と平行となるように、高さに差が設けられている。
【００２６】
また、異なる表現によれば、撮像素子３の下面とパッケージ１３の内底面とが成す角は、パッケージの外底面と撮像基板４の一方主面とが成す角と、同一とする。
【００２７】
これらの構成によれば、レンズ群２に対して傾いていた撮像素子３の受光面を、レンズ群２と平行となるように補正することができるので、撮像モジュール１から出力される画像が明瞭となる。
【００２８】
ここで、「平行」とは、完全に平行となる関係以外に、0.5°以下の傾きが生じる場合
も含むものとする。この程度の傾きであれば、撮像モジュール１の出力画像の明瞭性に支障は生じない。
【００２９】
複数の半田２５に高さの差を設けるためには、例えば、半田ペーストの供給量に差を設ける方法が挙げられる。例えば、半田ペーストの供給量が少なくなれば、ボール状となっている半田の径は小さくなるので、必然的に半田２５の高さが低くなる。逆に半田ペーストの供給量が多くなれば、半田２５の高さが高くなる。
【００３０】
次に、図３、図４を用いて、パッケージ１３の外底面から見た、複数の半田２５の高さ（径）の変化を示す。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、パッケージ１３の内底面に設けられた接合材２７は、矢印Ａの方向（撮像基板４の辺と平行な方向）に向かって、厚みが大きくなっている。よって、これを補正するために、図３（ｂ）に示す例においては、矢印Ａの方向に向かって、半田２５の高さが低くなっている。これによって、前述したように撮像素子３の受光面をレンズ２と平行にすることができる。
【００３２】
また、図４（ａ）に示すように、パッケージ１３の内底面に設けられた接合材２７は、矢印Ｂの方向（撮像基板４の対角線方向）に向かって、厚みが大きくなっている。よって、これを補正するために、図４（ｂ）に示す例においては、矢印Ｂの方向に向かって、半田２５の高さが低くなっている。より詳細には、パッケージ１３の外底面を９つのエリア１３ａ〜１３ｌに分けた際に、エリア１３ｇ、エリア１３ｄ・１３ｈ、エリア１３ａ・１３ｅ・１３ｉ、エリア１３ｂ・１３ｆ、そしてエリア１３ｃの順に、エリア内の半田２５が高くなっている。この１つのエリアには、例えば、４つの半田２５が設けられている。
【００３３】
図３、図４に示したように、複数の半田２５は、パッケージ１３の外底面と撮像基板４の一方主面４Ａとが傾くように、高さが変化している。
【００３４】
以上では、半田２５の供給量によって、高さの差を設ける方法を説明したが、撮像素子３のレンズ群２に対しての傾きが予め予測できている場合には、その傾きに合わせてパッケージ１３の外底面の半田パッドの表面積の大きさを予め変えておけばよい。これによって、半田ペーストの供給量が一定であったとしても、半田２５の幅が変化することで、必然的に半田２５の高さも変化する。例えば、半田２５を高くしたい場合には、半田パッドの表面積を小さくすれば、幅方向に小さく、高さ方向に大きい半田２５を形成することができる。
【００３５】
以上のカメラモジュール１の組み立て方法について説明する。
【００３６】
まず、前面側ケース部材２１に対してレンズ群２を取り付けるとともに、リテーナ１１により固定する。これにより、レンズ群２は、前面側ケース部材２１に対して光軸方向、光軸周り及び光軸に直交する方向のいずれの方向においても移動不可能となる。
【００３７】
次に、撮像素子２を、接合材２７を介してパッケージ１３の内底面に搭載する。接合材２７は、図１に示すように、撮像素子３の下面とパッケージ１３の内底面とが互いに傾くように、不均一な厚みとしておく。接合材２７を予め塗布しておく部位としては、撮像素子２の下面、又は、パッケージ１３の内底面のいずれであってもよい。
【００３８】
次に、接合材２７の厚みの不均一性に起因する、撮像素子３の下面とパッケージ１３の内底面との傾きを計測する。
【００３９】
次に、この傾きを補正し、撮像素子３の受光面とレンズ群２とを平行にするように、量を調整しながら半田ペーストを塗布する。半田ペーストを予め塗布しておく部位としては、パッケージ１３の外底面の半田パッド（不図示）、又は、撮像基板４の一方主面４Ａ上の電極パッド（不図示）のいずれであってもよい。半田ペーストの供給は、ディスペンサー等によって行う。
【００４０】
次に、半田ペーストを熱で硬化させて半田２５とし、パッケージ１３と撮像基板４とを電気的に接続させる。熱を加えるためには、リフロー等が利用される。
【００４１】
次に、パッケージ１３が取り付けられた状態の撮像基板４を前面側ケース部材２１に対して固定する。具体的には、まず、撮像基板４の貫通孔４ａに支持部材２４を挿通してメイン基板４の位置決めを行う。この際、ケーブル（不図示）は不図示の検査装置に接続されており、撮像素子３により撮像された画像は検査装置により参照されて評価される。例えば、レンズ群２から所定距離だけ離れた試験用被写体に撮像モジュール１のピントが合っているか否か評価される。なお、撮像素子３により撮像された画像をモニタに表示し、作業者が画像を視認することにより画質を評価してもよい。そして、当該評価に基づいて撮像基板４の位置決めが行われる。位置決めに際しては、撮像基板４のレンズ群２に対する光軸方向の位置、光軸に対する傾き、光軸に直交する方向の位置が調整される。その後、撮像基板４は支持部材２４に対して半田により固定される。
【００４２】
しかる後に、前面側ケース部材２１の側面部２１ｂと背面側ケース部材２２の側面部２２ａとを、例えば接着剤や半田により互いに固定させる。
【００４３】
なお、以上の組み立てにおいては、一部又は全部を自動化してもよいし、作業者が手作業により行ってもよい。
【００４４】
なお、本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良等が可能である。
【００４５】
例えば、撮像基板４のケース５への取り付けは、図１に示す例では、支持部材２４によって行われていたが、図５に示すように、ねじを用いても良い。図５に示す例において、前面側ケース部材２１の前面部２１ａの内側には、光軸方向に突出するとともに、ねじ穴を有する円筒部材２１ｄが設けられている。この円筒部材２１ｄには、メイン基板４を保持するためのねじ２８が固定されている。ねじ２８は、撮像基板４の貫通孔４ａを貫通しており、ねじ山と円筒部材２１ｄの端部とで、撮像基板４を固定している。
【００４６】
また、図６に示すように、撮像基板４は、その周縁部が前面側ケース部材２１に直接取り付けられていてもよい。図６に示す例においては、前面側ケース部材２１の側面部２１ｂが厚くなっており、パッケージ１３側に突き出ている。そして、撮像基板４の周縁部は、前面側ケース部材２１における、この突き出た部分に取り付けられている。取り付けにおいては、樹脂材料等の接着材が用いられる。
【００４７】
また、図１に示す例では、接合材２７の厚みが不均一である場合を示したが、例えば、図７に示す例のように、接合材２７の厚みは均一で、かつ、パッケージ１３の内底面が傾斜しているような構成であっても良い。このような構成の場合も、通常通り、パッケージ１３を撮像基板４に搭載すると、撮像素子３の受光面がレンズ群２と平行でなくなるが、複数の半田２５の高さの差によって、両者を平行にすることができる。
【００４８】
また、例えば、図８に示すように、パッケージ１３からは複数のリード部材２６が延出
し、半田等により撮像基板４の一方主面に対して固定されていてもよい。これらの複数のリード部材２６は、撮像素子３の受光面がレンズ群２と平行となるように、高さに差が設けられている。このような構成であっても、レンズ群２に対して傾いていた撮像素子３の受光面を、レンズ群２と平行となるように補正することができるので、撮像モジュール１から出力される画像が明瞭となる。
【符号の説明】
【００４９】
１：撮像モジュール
２：レンズ
３：撮像素子
４：撮像基板
５：ケース
１３：パッケージ
２５：半田
２６：リード部材
２７：接合材
【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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【図７】
2013078026.tif 000009
【図８】
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