(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像用レンズを有するレンズホルダと、
前記撮像用レンズからの入射光を受光する撮像素子と、
前記レンズホルダが取り付けられる主面、前記撮像素子が取り付けられ外部接続端子を有する背面、側面及び反対の側面を含む複数の面を有する成型体と、
表面に配線が形成され、前記配線に前記成型体の前記外部接続端子と接続する接続部が形成されたフレキシブル基板とを備え、
前記フレキシブル基板は、前記配線が形成された面を内側にして、前記成型体の側面、前記主面、前記反対の側面及び前記背面を覆い、一方向に前記成型体を一周するように折り曲げられ、前記成型体背面に取り付けられた前記撮像素子及び外部接続端子をも覆い、前記レンズホルダが取り付けられる部分に開口を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記フレキシブル基板は、前記成型体の前記複数の面のうちの少なくとも一つの面と接着されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記フレキシブル基板は、一方の面又は両面に電磁波シールド材を装備していることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記一方の面は、前記フレキシブル基板における前記成型体の前記複数の面と接触する側の面であることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記フレキシブル基板の長手方向における一方の端部に、前記外部接続端子と接続する接合部が設けられ、前記フレキシブル基板は、その長手方向に前記成型体を一周するように折り曲げられる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、撮像素子と撮像用レンズとをモジュール化した撮像装置に関し、特に、撮像素子と撮像用レンズを有する筐体とそれに接続する基板からなる撮像装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型カメラが組み込まれた携帯電話や携帯用パーソナルコンピュータが普及しつつある。小型カメラは、一般的にＣ−ＭＯＳセンサのような半導体素子である撮像素子とレンズにより構成されている。携帯電話や携帯用パーソナルコンピュータは、より一層の小型化が進められており、これらに使用される小型カメラにもさらなる小型化が要求されている。このような要求を満足するために、レンズとＣ−ＭＯＳセンサとをモジュール化して形成された撮像装置モジュールが開発されている。
【０００３】
以下に示す特許文献１（特開２００３−１８９１９５号公報）は、レンズと撮像素子とをモジュール化した撮像装置について開示している。
【０００４】
図１は、レンズと撮像素子とをモジュール化した撮像装置の構成例の断面図である。撮像装置４０は、撮像用レンズ４４と撮像素子１０Ａとが取り付けられた筐体４１と、筐体４１と接続する基板４２とから構成される。撮像素子１０Ａは、例えばＣ−ＭＯＳセンサのような半導体素子である。
【０００５】
筐体４１は、レンズホルダ４１Ａと樹脂成型体４１Ｂとに分離して形成される。レンズ４４は、レンズホルダ４１Ａのほぼ中央に配置され、レンズ４４の上部にはレンズに像を取り込むための開口４１Ａａが形成される。レンズ４４の下部には絞り４１Ａｂが形成され、絞り４１Ａｂの下にはＩＲフィルタ４５が配置されている。
【０００６】
レンズホルダ４１Ａは、中央に開口４１Ｂａを有する樹脂成型体４１Ｂに取り付けられる。樹脂成型体４１Ｂは、その内部に撮像素子１０Ａの駆動素子などの電子部品が組み込まれ、且つ底面４１Ｂｂに突出して形成された突起部４１Ｂｃ上に外部接続端子４１Ｂｄが形成されている。
【０００７】
樹脂成型体４１Ｂの底面４１Ｂｂには、撮像素子１０Ａがフリップチップ実装される。撮像素子１０Ａの受光面１０Ａａは、樹脂成型体４１Ｂの開口４１Ｂａを介してレンズ４４に対向している。これにより、レンズ４４により受光面１０Ａａ上に結像することができる。
【０００８】
筐体４１の樹脂成型体４１Ｂの底面４１Ｂｂに形成された外部接続端子４１Ｂｄを用いて、筐体４１は基板４２と接続している。基板４２は、ベースとなるポリイミドフィルム４２Ａと、その上に形成された銅板又は銅箔よりなる配線４２Ｂとから構成され、可撓性を有するフレキシブル基板である。ポリイミドフィルム４２Ａの両面に配線４２Ｂが配置されてもよい。
【０００９】
図２は、図１の撮像装置の一部を示す断面図である。図２において、樹脂成型体４１Ｂの底面４１Ｂｂの外部接続端子４１Ｂｄは、ハンダ８２などを用いて基板４２と接合している。そして、基板４２と樹脂成型体４１Ｂとの間には、アンダーフィル材８０が注入され充填されている。アンダーフィル材８０としては、接着力の強いエポキシ系樹脂が好ましい。
【００１０】
樹脂成型体４１Ｂと基板４２との間にアンダーフィル材８０を充填することにより、樹脂成型体４１Ｂと基板４２との接合を補強することができる。基板４２としてフレキシブル基板を用いた場合、フレキシブル基板が繰り返し曲げられたりしたときに、ハンダ接合部が剥がれたり、劣化して接合不良となることを防止することができる。
【００１１】
図３は、図２に示した構成の構成手順を模式的に示した図である。まず、図３（ａ）において、撮像素子１０Ａが取り付けられた樹脂成型体４１Ｂの外部接続端子４１Ｂｄをフレキシブル基板からなる基板４２の配線パターンにハンダで接合する。そして、図３（ｂ）に示すように、エポキシ系のアンダーフィル材を樹脂成型体４１と基板４２との間の接合部に注入し、硬化させる。さらにその後、図３（ｃ）に示すように、ＩＲフィルタ４５、レンズ４４を有するレンズホルダ４１Ａが樹脂成型体４１Ｂに取り付けられる。
【００１２】
しかしながら、上記図３に示した構成手順は、次のような問題を有する。すなわち、アンダーフィル材を樹脂成型体４１Ｂと基板４２との間に注入して充填する際、恒温漕を使用して、１００℃〜２００℃程度でアンダーフィル材を硬化させる必要があり、製造工程が複雑となる。
【００１３】
また、アンダーフィル材を注入し硬化させる充填工程において、製造途中の半導体装置全体は比較的高温の雰囲気にさらされる。従って、高温によるレンズの変形やくもりなどの悪影響を避ける必要から、アンダーフィル材の充填工程が終了するまで、ＩＲフィルタ４５、レンズ４４を有するレンズホルダ４１Ａを樹脂成型体４１Ｂに取り付けることができない。従って、撮像素子１０Ａの受光面１０Ａａは、固体撮像素子１０Ａが樹脂成型体４１Ｂに実装されてからアンダーフィル材の充填工程が終了するまで、外部にさらされた状態となり、受光面１０Ａａに埃、ゴミなどの異物が付着するおそれがある。このような異物が受光面１０Ａａに付着すると、画像に悪影響を及ぼすこととなる。
【００１４】
なお、以下に示す特許文献２（特開昭５７−１６２３９８号公報）は、銅箔面付き補強板を折り曲げてできた空間内に電子部品を配置することで、電磁波シールド用の特別な金属ケースを用いることなく電磁波シールド効果を実現できる電子機器を構成する技術について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−１８９１９５号公報
【特許文献２】特開昭５７−１６２３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、アンダーフィル材の充填によらずとも、筐体と基板との接合部を保護することができる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の撮像装置の第一の構成は、撮像用レンズを有するレンズホルダと、前記撮像用レンズからの入射光を受光する撮像素子と、前記レンズホルダが取り付けられる主面、前記撮像素子が取り付けられ外部接続端子を有する背面、側面及び反対の側面を含む複数の面を有する成型体と、表面に配線が形成され、前記配線に前記成型体の前記外部接続端子と接続する接続部が形成されたフレキシブル基板とを備え、前記フレキシブル基板は、前記配線が形成された面を内側にして、前記成型体の側面、前記主面、前記反対の側面及び前記背面を覆い、一方向に前記成型体を一周するように折り曲げられ、前記成型体背面に取り付けられた前記撮像素子及び外部接続端子をも覆われていることを特徴とする撮像装置。
【００１８】
第一の構成によれば、フレキシブル基板を成型体の面に沿って折り曲げることで、フレキシブル基板に荷重がかかった場合に、フレキシブル基板の折り曲がり部 分でその荷重が受け止められるので、外部接続端子に荷重がかかりにくい構造となるので、アンダーフィル材の充填による補強が不要となる。また、フレキシブル基板が成型体の周囲を囲うので、折り曲げ数を増やすことができ、外部接続端子に荷重がよりかかりにくい構造とすることができる。また、撮像素子を覆うことで、撮像素子の受光面と反対側の裏面からの光の進入を防ぐことができる。また、前記フレキシブル基板は、前記レンズホルダが取り付けられる部分に開口を有するので、撮像用レンズへの光の入射を妨げることはない。
【００１９】
本発明の撮像装置の第二の構成は、上記第一の構成において、前記フレキシブル基板が、前記成型体の前記複数の面のうちの少なくとも一つの面と接着されていることを特徴とする。
【００２０】
第二の構成によれば、フレキシブル基板と成型体が接着されるので、フレキシブル基板を折り曲がった状態に固定することができ、また、外部接続端子に荷重が伝わらない構造とすることができる。
【００２１】
本発明の撮像装置の第三の構成は、上記第一又は第二の構成において、前記フレキシブル基板が、一方の面又は両面に電磁波シールド材を装備していることを特徴とする。
【００２２】
第三の構成によれば、フレキシブル基板による電磁波シールド効果により、成型体に内蔵される電子部品への外部からの電磁波の影響を低減することができる。
【００２３】
本発明の撮像装置の第四の構成は、上記第三の構成において、前記一方の面が、前記フレキシブル基板における前記成型体の複数の面と接触する側の面であることを特徴とする。
【００２４】
第四の構成によれば、フレキシブル基板から発生する電磁波に対しても、成型体内部へのシールド効果を得ることができる。
本発明の撮像装置の第五の構成は、第一の構成において、前記フレキシブル基板の長手方向における一方の端部に、前記外部接続端子と接続する接合部が設けられ、前記フレキシブル基板は、その長手方向に前記成型体を一周するように折り曲げられることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】レンズと撮像素子とをモジュール化した撮像装置の構成例の断面図である。
【図２】図１の撮像装置の一部を示す断面図である。
【図３】図２に示した構成の構成手順を模式的に示した図である。
【図４】本発明の実施の形態における撮像装置の第一の構成例を示す図である。
【図５】フレキシブル基板に与えられる荷重の方向による応力集中点を説明する図である。
【図６】フレキシブル基板４２の折り曲げ工程を説明する図である。
【図７】フレキシブル基板４２の折り曲げ工程を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態における撮像装置の第二の構成例を示す図である。
【図９】電磁波シールド材が装備されたフレキシブル基板４２の一部分の断面図である。
【図１０】筐体４１全体を覆うためのフレキシブル基板４２の展開図である。
【図１１】図９に例示したフレキシブル基板４２で筐体４１を覆った場合の撮像装置の外観模式図である。
【図１２】側面被覆部４１０を有するフレキシブル基板４２で筐体４１を覆った場合の撮像装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２７】
図４は、本発明の実施の形態における撮像装置の第一の構成例を示す図である。図４において、図１に示す構成部品と同等の部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。また、図１のように内部構造の断面ではなく、外観図として示される。第一の構成例では、フレキシブル基板４２は、図４に示すように、樹脂成型体４１Ｂを囲うように樹脂成型体４１Ｂの各面に沿って折り曲げられる。フレキシブル基板４２を折り曲げることにより、フレキシブル基板４２にかけられる荷重がその折れ曲がり部分で受け止められ、外部接続端子４１Ｂｄとの接合部に荷重が伝わりにくい構造となる。さらに、樹脂成型体４１Ｂとフレキシブル基板４２の一部分を接着剤などを使用して固定し、フレキシブル基板４２と外部接続端子４１Ｂｄとが剥がれる方向に応力が伝わらない構造となる。樹脂成型体４１Ｂとフレキシブル基板４２が接着される箇所は、少なくとも一カ所（一面）であり、複数箇所接着されてもよい。
【００２８】
図５は、フレキシブル基板に与えられる荷重の方向による応力集中点を説明する図である。図５（ａ）に示すように、フレキシブル基板４２に荷重が方向Ａにかかる場合、応力集中点は、外部接続端子４１Ｂｄとフレキシブル基板４２の接合部となる。一方、図５（ｂ）に示すように、フレキシブル基板に方向Ａと反対方向Ｂに荷重がかかる場合、応力集中点は、フレキシブル基板４２を樹脂成型体４１の外面に沿って折り曲げる際のフレキシブル基板４２における樹脂成型体４１Ｂと接触する部分となる。従って、外部接続端子４１Ｂｄとフレキシブル基板４２との接合部には直接荷重がかからず、方向Ｂにかかる荷重に対する強度は、方向Ａにかかる荷重に対する強度より約１０倍以上強い。
【００２９】
本発明の実施の形態例では、外部接続端子４１Ｂｄとフレキシブル基板４２との接合部に直接荷重がかからない方向、すなわち、樹脂成型体４１Ｂの複数の面に沿ってフレキシブル基板４２を折り曲げ、さらに、フレキシブル基板４２の形状を樹脂成型体４１を囲うように加工することで、外部接続端子４１Ｂｄとフレキシブル基板４２との接合部に大きな荷重がかからない構成とする。これにより、外部接続端子４１Ｂｄとフレキシブル基板４２との接合部の強度を補強する必要がなくなり、アンダーフィル材の充填工程も不要となる。また、アンダーフィル材の充填工程が不要なので、レンズホルダ４１Ａと撮像素子１０Ａをほぼ同時に樹脂成型体４１Ｂに取り付けることができるので、撮像素子１０Ａの受光面１０Ａａが外部にさらされることがなく、受光面１０Ａａに埃やゴミなどの異物が付着することはない。
【００３０】
図６及び図７は、フレキシブル基板４２の折り曲げ工程を説明する図である。フレキシブル基板４２の折り曲げ工程は、樹脂成型体４１Ｂに撮像素子１０Ａとレンズホルダ４１Ａが取り付けられた後行われる。図６（ａ）において、外部接続端子４１Ｂｄとフレキシブル基板４２との接合部に荷重がかからないように、樹脂成型体４１Ｂの底面４１Ｂｂを保護用板１００で押さえつつ、フレキシブル基板４２を樹脂成型体４１Ｂの側面４１Ｂｅに沿って折り曲げ、図６（ｂ）に示すように、ほぼ直角まで折り曲げる。続いて、図７（ａ）に示すように、直角に折れ曲がったフレキシブル基板４２を樹脂成型体４１の第一の側面４１Ｂｅ側からも保護用板１００で押さえ、さらに、樹脂成型体４１Ｂの上面４１Ｂｆを覆うように折り曲げる。フレキシブル基板４２には、レンズホルダ４１Ａの外周にフレキシブル基板４２がはまるような開口４２Ａ（後述の図１０、図１２参照）が設けられ、フレキシブル基板４２がレンズホルダ４１Ａの開口４１Ａａを塞がないようにされている。そして、図７（ｂ）に示すように、フレキシブル基板４２は、さらに、樹脂成型体４１Ｂの第二の側面４１Ｂｇに沿ってさらに折り曲げられ、最後は、フレキシブル基板４２の先端が接続する外部装置の方向に必要に応じて曲げられる。図４に示す第一の構成例及び図７（ｂ）では、フレキシブル基板４２の先端が樹脂成型体４１Ｂの第二の側面４１Ｂｇの外側に向けて延びるように折り曲げられる。
【００３１】
図８は、本発明の実施の形態における撮像装置の第二の構成例を示す図である。第二の構成例では、フレキシブル基板４２が撮像素子１０Ａの裏面をも覆うように折り曲げられ、フレキシブル基板４２は、樹脂成型体４１Ｂの周囲を覆う。樹脂成型体４１Ｂの周囲を覆うように折り曲げることで、折り曲げ回数が増え、荷重を受け止める箇所が増加するため、フレキシブル基板にかけられた荷重が外部接続端子により伝わりにくくなる。フレキシブル基板４２の先端は、樹脂成型体４１Ｂの第一の側面４１Ｂｅ側に延びる。フレキシブル基板４２により撮像素子１０Ａの裏面を覆うことで、撮像素子１０Ａの裏面の損傷を防ぐことができる。また、撮像素子１０Ａの裏面からの光の進入を防止することも可能となる。従来においては、撮像素子１０Ａの裏面からの光の進入を防止するための専用部品を用意する必要があったが、第二の構成例では、フレキシブル基板４２がそれを兼ねるので、部品点数の削減が図られる。なお、撮像素子１０Ａの裏面をフレキシブル基板４２で覆う場合であっても、さらに、撮像素子１０Ａを保護するための緩衝材のような保護部材が、撮像素子１０Ａを覆っているフレキシブル基板４２の外側に取り付けられてもよい。
【００３２】
また、フレキシブル基板４２の片面又は両面に、電磁波を遮蔽する電磁波シールド材料が装備されていてもよい。
【００３３】
図９は、電磁波シールド材が装備されたフレキシブル基板４２の一部分の断面図である。図９では、フレキシブル基板４２の両面に電磁波シール材が装備されている例を示す。ポリイミドフィルム４２１の両面には、銅線による配線パターン４２２が設けられ、その上は、カバーフィルム４２３で覆われている。そして、カバーフィルム４２３に接着剤４２４が塗布され、その上電磁波シールド材４２５が貼り付けられる。電磁波シールド材４２５として、例えば、金、銀、銅、白金やこれらの合金箔が使用される。電磁波シールド材４２５の厚みは、数μｍから数十μｍである。少なくとも片面に電磁波シールド材を装備したフレキシブル基板４２により、樹脂成型体４１Ｂ及びレンズホルダ４１Ａからなる筐体４１を覆うことで、樹脂成型体４１Ｂ内の半導体素子や撮像素子１０Ａの電磁波による影響を排除することができる。
【００３４】
また、フレキシブル基板４２を樹脂成型体４１Ｂに巻き付けた際の樹脂成型体４１Ｂと接触する面に電磁波シールド材を装備することで、フレキシブル基板４２から発生する電磁波に対してもシールドすることができる。フレキシブル基板４２の両面に電磁波シールド材を装備することで、シールド効果をより高くすることができる。もちろん、フレキシブル基板４２を樹脂成型体４１Ｂに巻き付けた際の樹脂成型体４１Ｂと接触しない面に電磁波シールド材が装備されてもよい。
【００３５】
フレキシブル基板４２により電磁波シールド機能を達成する場合は、上記図８の第二の構成により、フレキシブル基板４２を撮像素子１０Ａの裏面を覆う構成が好ましい。さらに、樹脂成型体４１Ｂの全側面及びレンズホルダ４１Ａの円筒形の外周面もフレキシブル基板４２で覆われるようにすることが好ましい。すなわち、レンズホルダ４１Ａの開口４１Ａａを除き、筐体４１全体がフレキシブル基板４２で覆われる構成にすることが好ましい。このような構成ためのフレキシブル基板４２の構成例を次ぎの図１０に示す。
【００３６】
図１０は、筐体４１全体を覆うためのフレキシブル基板４２の展開図である。図１０に示されるフレキシブル基板４２は、上記図８の第二の構成例に対応する構成である。フレキシブル基板４２は、それを上記図８のように樹脂成型体４１Ｂの各面に沿って巻き付けた場合にフレキシブル基板４２で覆われない樹脂成型体４１Ｂの二つの側面部分を被覆するための側面被覆部４１０と、レンズホルダ４１Ａの外周面を被覆するための外周面被覆部４１１とを有し、それぞれを各面に合わせて折り曲げることで、筐体４１全体をフレキシブル基板４２で覆うことができる。
【００３７】
図１１は、図１０に例示したフレキシブル基板４２で筐体４１を覆った場合の撮像装置の外観模式図である。フレキシブル基板４２が巻き付けられない樹脂成型体４１Ｂの側面も側面被覆部４１０で覆われ、レンズホルダ４１Ａの外周面も外周面被覆部４１１により覆われている。
【００３８】
図１２は、側面被覆部４１０を有するフレキシブル基板４２で筐体４１を覆った場合の撮像装置の斜視図である。本例では、レンズホルダ３１Ａの外周面を覆うための外周面被覆部４１１は設けられない。
【００３９】
上述した本実施の形態例に特徴的な構成は、撮像装置にのみ適用されるものでなく、半導体素子が取り付けられる筐体と、その筐体に設けられる外部接続端子と接合するフレキシブル基板とからなる半導体装置すべてに適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
半導体装置、特に、半導体素子からなる撮像素子を有する撮像装置において、筐体と基板の接合部にアンダーフィル材を充填して補強することなく、筐体と基板の接合部を剥がれることなく保護することができる。
【００４１】
電磁波シールド材を装備する基板で筐体を囲うことで、金属ケースをかぶせることなく、筐体内の電子部品に対する電磁波の影響を低減することができる。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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