JP2004235834A

JP2004235834A - 撮像装置及び携帯端末

Info

Publication number: JP2004235834A
Application number: JP2003020335A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nibu; 和男丹生; Kazuhiko Suzuki; 和彦鈴木; Tadashi Saito; 正斉藤; Takao Nishikawa; 卓男西川
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】可撓性のフレキシブルプリント基板にフリップチップ実装法を用いて接続した撮像素子の接続端子の剥離を防止し、小型軽量、低コストでありながら信頼性の高い撮像装置を得る。
【解決手段】光学部材を内包した外枠部材を有し、この外枠部材の一部がフレキシブルプリント基板を介し撮像素子面の一部に重なり、撮像領域より外側の位置で外枠部材とフレキシブルプリント基板が固着されている撮像装置とする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機やモバイルコンピュータ等の携帯端末に搭載可能な撮像装置及びその撮像装置を搭載した携帯端末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型で薄型の撮像装置が開発され携帯電話機やパーソナルコンピュータ等の小型、薄型の電子機器に搭載されるようになった。これらを搭載する携帯電話機やコンピュータの更なる薄型化に伴い、撮像装置も薄型化が図られ、各種の提案が行われている。
【０００３】
例えば、基板に開口部を形成し、この基板の一方の面にその開口部を塞ぐように、所謂フリップチップ実装法により取り付けられた撮像素子に対し、光学部材を有する外枠部材を基板の他方の面からその開口部をとおして当接するようにすることにより撮像装置の総厚を薄くできるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、２枚以上のレンズからなるレンズ部を有し、このレンズ部の最も像側レンズは支持部と一体で形成され、この支持部を撮像素子に当接することで光軸方向の位置決めを行うものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２９２３５４号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−１３９６６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１は、その基板厚が撮像装置の総厚に関与しなくなるため、撮像装置の薄型化には効果がある。また上述のような撮像装置は、これを内蔵する電子機器本体内で他のプリント基板と接続して使用される。この機器本体との接続用に、撮像素子を実装したプリント基板にフレキシブルプリント基板を接続した２つの基板で構成されたユニットとして形成され、機器本体内の基板へ接続されるようになっている。
【０００８】
これに対し、撮像装置の基板を例えば一枚のポリイミド製等のフレキシブルプリント基板で構成すれば、部品の削減によるコスト減に加え、小型軽量化及び中継部の電気的接続の信頼性が向上する利点がある。しかし、この方法には以下のような問題がある。
【０００９】
上述のフリップチップ実装法は、撮像素子の電極パッドに形成された突起電極（バンプ）を、プリント基板の電極と接続する方法であり、突起電極の溶融により電気的に接続したり、突起電極を異方性導電膜等を介して熱圧着して接続する方法である。このフリップチップ実装法では、撮像素子が小型（例えば５ｍｍ角程度）で接続端子数が極めて多い（例えば４０端子程度）場合、接続する突起電極が極めて微小となり接続強度を高くすることができない。
【００１０】
このため撮像装置への衝撃や携帯端末への組み立て作業中にフレキシブルプリント基板が何らかの理由で、ねじれ等の剥離力を受けたとき簡単に電極部が剥離して接続が分断されてしまうという欠点がある。この欠点は撮像素子とフレキシブルプリント基板を接着剤で固着するという解消策が考えられるが、強固に接着しようとした場合、撮像素子自体が非常に小さなものであるため接着剤の塗布量の管理が困難で、場合によっては接着剤が撮像面上へ染み出す問題が発生し好ましくない。
【００１１】
上記の特許文献２は、撮像素子とレンズの光軸方向の間隔を正確にばらつき無く組み立てるに有効な方法であるが、基板をフレキシブルプリント基板で構成した場合、ねじれ等の剥離力を受けたときには同様の欠点がある。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑み、小型軽量、低コストでありながら、可撓性のフレキシブルプリント基板にフリップチップ実装法を用いて接続した撮像素子の接続端子の剥離を防止し、信頼性の高い撮像装置を得ることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、
１）開口部を有するフレキシブルプリント基板と、該基板の一方の面に、該開口部の少なくとも一部を塞ぐとともに、撮像領域が露出するように取り付けられた撮像素子と、該基板の他方の面から該開口部をとおして、該撮像素子の撮像領域に入射光を集光する光学部材と、該光学部材の外側に設けられた外枠部材とを有し、該外枠部材の一部は該撮像素子面の一部と該フレキシブルプリント基板を介して重なり、該外枠部材は該フレキシブルプリント基板に固着されていることを特徴とする撮像装置、とすることで達成される。
【００１４】
この発明によれば、撮像装置が衝撃やねじれ等の剥離力を受けた時、この剥離力を外枠部材とフレキシブルプリント基板の固着部で受け、剥離力が接続部へ掛からないようにすることで、接続端子の分断を防止でき、小型軽量、低コストでありながら信頼性の高い撮像装置を得ることができる。
【００１５】
２）前記外枠部材は、前記撮像素子の撮像領域以外で前記フレキシブルプリント基板と固着されている１）の撮像装置、とすることにより、接続端子への剥離力に対して強固になり、より信頼性を高めることができる。
【００１６】
３）開口部を有するフレキシブルプリント基板と、該基板の一方の面に、該開口部の少なくとも一部を塞ぐとともに、撮像領域が露出するように取り付けられた撮像素子と、該基板の他方の面から該開口部をとおして、該撮像素子の撮像領域に入射光を集光する光学部材と、該光学部材の外側に設けられた外枠部材とを有し、該外枠部材は補強部材を有し、該補強部材の一部は該撮像素子面の一部と該フレキシブルプリント基板を介して重なり、該補強部材は該フレキシブルプリント基板に固着されていることを特徴とする撮像装置、とすることでも達成することができる。
【００１７】
この発明によれば、撮像装置が衝撃やねじれ等の剥離力を受けた時、この剥離力を、補強部材とフレキシブルプリント基板の固着部で受け、剥離力が接続部へ掛からないようにすることで、接続端子の分断を防止でき、小型軽量、低コストでありながら信頼性の高い撮像装置を得ることができる。
【００１８】
４）前記補強部材は、前記撮像素子の撮像領域以外で前記フレキシブルプリント基板と固着されている３）の撮像装置、とすることにより、接続端子への剥離力に対して強固になり、より信頼性を高めることができる。
【００１９】
５）前記光学部材は、前記撮像素子の前記撮像領域外で当接するよう取り付けられている１）〜４）のいずれかの撮像装置、とすることで、上記の効果に加えて、光学部材の焦点調整不要による工数減により更なるコスト低減が可能となる。
【００２０】
６）前記フレキシブルプリント基板は、その片面にパターン面を有し、該パターン面は前記撮像素子側の面に形成されている１）〜５）のいずれかの撮像装置、とすることで、上記１）〜５）のいずれか一つと同様の効果が得られることは無論のこと、特にフレキシブルプリント基板を安価に構成でき、低コストとすることができる。
【００２１】
７）１）〜６）のいずれかの撮像装置を有することを特徴とする携帯端末、とすることで、本発明の撮像装置を内蔵した携帯端末を、軽量、低コストで信頼性の高いものとすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】
まず第一の発明について、図１〜４を参照し実施の形態を説明する。
図１は、本実施の形態における撮像装置１００の外観斜視図である。図１（ａ）は撮像装置を表面である光入射側から見た斜視図であり、図１（ｂ）は裏面である撮像素子側から見た斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、撮像装置１００の表面外観はフレキシブルプリント基板ＦＰＣと、このフレキシブルプリント基板ＦＰＣに光入射のための開口部を有する遮光板５と光学部材を内包する外枠部材４が取り付けられている。撮像装置１００の裏面にはフレキシブルプリント基板ＦＰＣの他方の面に撮像素子２が電気的接続されると共に取り付けられている。
【００２５】
図２は、撮像装置１００のフレキシブルプリント基板ＦＰＣの一部省略正面図である。図２は、撮像素子２が取り付けられる面側から見た図である。フレキシブルプリント基板ＦＰＣは、撮像素子２が取り付けられる面側にパターン面を有している。この片面のみにパターンのあるフレキシブルプリント基板ＦＰＣは、両面にパターンの形成されたフレキシブルプリント基板より、低コストであり、また平面性に富み、微少な突起電極との接続には好適である。
【００２６】
図２に示すように、このフレキシブルプリント基板ＦＰＣには開口部１０が形成されている。また開口部１０の４隅には切り欠き部１１が形成され発熱による変形や撓みから電気的接続の信頼性を確保するようになっている。この４隅の切り欠き部１１以外の内縁部に、撮像素子２の入出力端子に対応した位置に電気的接続のためのボンディングパッドＢＰが配置されている。このボンディングパッドＢＰは、例えば銅、ニッケル、金、パラジウムやこれらの合金単体、或いはそれら金属を積層したものにより構成される。
【００２７】
この開口部１０は、図示のように撮像素子の光電変換部２ａより大きく形成される。なお同図において、矩形部２ｂは撮像素子２が取り付けられた時の撮像素子の外形位置を示している。また撮像素子外形２ｂの内側で、４箇所の切り欠き部１１の内側の１ｄは、後述の光学素子の当接位置を示している。
【００２８】
図３は、図１のＦ−Ｆ線で切断した時の同撮像装置１００の一部省略断面図である。同図に示すように、撮像装置１００は上述のフレキシブルプリント基板ＦＰＣ、撮像素子２、外枠部材４、遮光板５に加え、光学部材１、絞り板３、弾性部材７、赤外カットフィルタ６で構成されている。
【００２９】
図３において、撮像素子２は例えばＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅｄＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ等からなり、フレキシブルプリント基板ＦＰＣの開口部１０から撮像素子２の光電変換部２ａが露出するように取り付けられる。またボンディングパッドＢＰ（図２参照）と、撮像素子２の電極パッドに形成された突起電極（バンプ）１３が電気的接続される。この接合方法としては、例えば超音波溶着の他、ＡＣＦ（異方性導電性フィルム）、ＡＣＰ（異方性導電性ペースト）を用いた圧着等で接合される。その後、撮像素子２の外周を少量の接着剤でフレキシブルプリント基板ＦＰＣに接着してもよい。
【００３０】
この後、フレキシブルプリント基板ＦＰＣの他方の面には外枠部材４が取り付けられ、その外周部は例えば紫外線硬化型の接着剤Ｂにより固着される。この、外枠部材４のフレキシブルプリント基板ＦＰＣと当接する部位の正面形状は、少なくとも開口部１０及び切り欠き部１１（図２参照）で囲まれた領域が開口部となっており、Ｆ−Ｆ断面の図３に示すように、外枠部材の一部４ｃがフレキシブルプリント基板ＦＰＣを介し撮像素子２と重畳し、撮像素子２の外形２ｂ（図２参照）より外側の離れた位置で外枠部材４とフレキシブルプリント基板ＦＰＣが固着される。
【００３１】
これにより撮像装置１００のフレキシブルプリント基板ＦＰＣが衝撃やねじれ等の剥離力を受けた時、この剥離力を外枠部材４とフレキシブルプリント基板ＦＰＣの固着部（接着部）で受け、剥離力が突起電極１３へ掛からないようにすることで、接続端子の断線を防止できるようになる。同時に固着部領域の内側では、フレキシブルプリント基板ＦＰＣの平面度が安定することにより撮像素子も安定的に接続が保たれるようになる。
【００３２】
更に図３において、外枠部材４の固着後、光学部材１が組み込まれる。この光学部材１には、開口部３ａを有する絞り板３が取り付けられている。また、光学素子１はフランジ部１ｅを有し、このフランジ部１ｅを押圧するように弾性部材７が組み込まれ、赤外カットフィルタ６の組み付けられた遮光板５が外枠部材４に接着される。弾性部材７により押圧された光学素子１は、後述の図４に示す形状で撮像素子２に当接するようになっている。このためＦ−Ｆ断面である図３においては宙に浮いたように図示されている。
【００３３】
図４は、撮像装置１００に内包された光学部材１の斜視図である。光学部材１は透明なプラスチック材料を素材とし、光学有効面１ａ、絞り板３の受け面１ｂ、管状のフランジ部１ｅ、管状の脚部１ｆと、この管状の脚部１ｆから４箇所の当接用の突起１ｄが形成されている。
【００３４】
この４箇所の突起１ｄが、図２に示す切り欠き部１１内の１ｄの位置で撮像素子２の面に当接し、光電変換部２ａと光学有効面１ａとの間隔をばらつき無く設定することができる。
【００３５】
これにより、光学部材の焦点調整も不要とすることができる。
図５は、第一の発明の他の実施の形態を示した図である。なお以下の図は、説明の重複を避けるため同機能のものには同符号を付与し、説明を省略してある。同図は図３と同じく、図１（ａ）のＦ−Ｆ断面であり、外枠部材４のフレキシブルプリント基板ＦＰＣとの接着部の形状が図３と異なる例である。図示のように外枠部材の一部４ｃがフレキシブルプリント基板ＦＰＣを介し撮像素子２と重畳しつつ接着剤溜まり４ｄを櫛歯状に形成したものである。
【００３６】
接着剤Ｂはこの接着剤溜まりに流入し他への流れ出しを防止することができ接着剤の量管理を容易化できる。
【００３７】
図６は、第一の発明のその他の実施の形態を示した図である。同図も図３と同じくＦ−Ｆ断面であり、外枠部材４のフレキシブルプリント基板ＦＰＣとの接着部の形状のその他の例である。図示のように外枠部材の一部４ｃがフレキシブルプリント基板ＦＰＣを介し撮像素子２と重畳し、接着剤溜まり４ｅを櫛歯状に形成しかつ４ｃをブリッジ状に形成したものである。
【００３８】
このようにすることで、例えば接着剤Ｂが紫外線硬化型等の光硬化型である場合、この４ｅ部に流れ込んだ接着剤は絞り板３の開口部３ａからの入射光を利用して硬化を促進することができ、量産時の工程時間を短縮することができる。
【００３９】
次に、第二の発明について、図７を参照し実施の形態を説明する。
図７は、第二の発明の実施の形態を示した図である。同図において、図３で説明したのと同様に撮像素子２は、フレキシブルプリント基板ＦＰＣの開口部１０から撮像素子２の光電変換部２ａが露出するように取り付けられている。更に、フレキシブルプリント基板ＦＰＣの他方の面には補強部材１５が取り付けられ、この補強部材１５の外周部は例えば紫外線硬化型の接着剤Ｂにより固着される。この、補強部材１５のフレキシブルプリント基板ＦＰＣと当接する部位の正面形状は、少なくとも開口部１０及び切り欠き部１１（図２参照）で囲まれた領域が開口部となっており、図示のように、補強部材の一部１５ｃがフレキシブルプリント基板ＦＰＣを介し撮像素子２と重畳し、撮像素子２の外形２ｂ（図２参照）より外側に離れた位置で補強部材１５とフレキシブルプリント基板ＦＰＣが固着される。
【００４０】
これにより撮像装置１００のフレキシブルプリント基板ＦＰＣが衝撃やねじれ等の剥離力を受けた時、この剥離力を補強部材１５とフレキシブルプリント基板ＦＰＣの固着部（接着部）で受け、剥離力が突起電極１３へ掛からないようにすることで、接続端子の断線を防止できるようになる。
【００４１】
更に図７において、外枠部材４が補強部材１５に当接するよう取り付けられ、同様に接着剤Ｂにより固着される。以降は前述と同様に、光学部材１が組み込まれる。この光学部材１には、開口部３ａを有する絞り板３が取り付けられている。また、光学部材１はフランジ部１ｅを有し、このフランジ部１ｅを押圧するように弾性部材７が組み込まれ、赤外カットフィルタ６の組み付けられた遮光板５が外枠部材４に接着される。弾性部材７により押圧された光学部材１は、前述の図４に示す形状で撮像素子２に当接するようになっており、これにより、光学部材の焦点調整も不要とすることができる。
【００４２】
なお補強部材１５は、前述の図５、図６と同様に櫛歯状の接着溜まりやブリッジ状に形成してもよいのは勿論であり、上述と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
なお、第一の発明及び第二の発明の実施の形態における、赤外カットフィルタ６を光学部材１の前面に配置したが、これに限るものでなく、光学部材１と撮像素子２の間に配置してもよいし、光学部材１に赤外カットコーティングを施し赤外カットフィルタ６を省略してもよい。また光学部材１は、１枚構成で説明したがこれに限らず複数枚で構成したものであっても本発明を逸脱するものではない。
【００４４】
次に、上記撮像装置１００を一例として本発明の撮像装置を搭載した携帯端末について説明する。
【００４５】
図８は、本発明の撮像装置を搭載した携帯端末の一例を示した図である。同図に示すように、携帯端末は、例えば折りたたみ式携帯電話機Ｔ（以下携帯電話機Ｔと称す）であり、表示画面Ｄを備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＰを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置１００は、上筐体７１内の表示画面Ｄの下方に内蔵されており、撮像装置１００の光学部材１が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。
【００４６】
このように携帯電話機Ｔに、上述の撮像装置１００を内蔵することにより、軽量、低コストで衝撃等に対しても信頼性の高い携帯電話機Ｔを得ることができる。なお、携帯電話機Ｔのその他の構成要素は公知であるため、説明を省略する。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、小型軽量、低コストでありながら、可撓性のフレキシブルプリント基板にフリップチップ実装法を用いて接続した撮像素子の接続端子の剥離を防止し、信頼性の高い撮像装置を得ることができる。
【００４８】
更に、この撮像装置を内蔵することで小型軽量、低コストでありながら信頼性の高い携帯端末を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における撮像装置の外観斜視図である。
【図２】撮像装置のフレキシブルプリント基板の一部省略正面図である。
【図３】図１のＦ−Ｆ線で切断した時の同撮像装置の一部省略断面図である。
【図４】撮像装置に内包された光学部材の斜視図である。
【図５】第一の発明の他の実施の形態を示した図である。
【図６】第一の発明のその他の実施の形態を示した図である。
【図７】第二の発明の実施の形態を示した図である。
【図８】本発明の撮像装置を搭載した携帯端末の一例を示した図である。
【符号の説明】
１光学部材
２撮像素子
２ａ光電変換部（撮像領域）
３絞り板
４外枠部材
５遮光部材
６赤外カットフィルタ
１０開口部
１１切り欠き部
１００撮像装置
ＢＰボンディングパッド（電気的接続部）
ＦＰＣフレキシブルプリント基板
Ｔ折りたたみ式携帯電話機（携帯端末）

Claims

開口部を有するフレキシブルプリント基板と、
該基板の一方の面に、該開口部の少なくとも一部を塞ぐとともに、撮像領域が露出するように取り付けられた撮像素子と、
該基板の他方の面から該開口部をとおして、該撮像素子の撮像領域に入射光を集光する光学部材と、
該光学部材の外側に設けられた外枠部材とを有し、
該外枠部材の一部は該撮像素子面の一部と該フレキシブルプリント基板を介して重なり、該外枠部材は該フレキシブルプリント基板に固着されていることを特徴とする撮像装置。
前記外枠部材は、前記撮像素子の撮像領域以外で前記フレキシブルプリント基板と固着されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
開口部を有するフレキシブルプリント基板と、
該基板の一方の面に、該開口部の少なくとも一部を塞ぐとともに、撮像領域が露出するように取り付けられた撮像素子と、
該基板の他方の面から該開口部をとおして、該撮像素子の撮像領域に入射光を集光する光学部材と、
該光学部材の外側に設けられた外枠部材とを有し、
該外枠部材は補強部材を有し、該補強部材の一部は該撮像素子面の一部と該フレキシブルプリント基板を介して重なり、該補強部材は該フレキシブルプリント基板に固着されていることを特徴とする撮像装置。
前記補強部材は、前記撮像素子の撮像領域以外で前記フレキシブルプリント基板と固着されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
前記光学部材は、前記撮像素子の前記撮像領域外で当接するよう取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記フレキシブルプリント基板は、その片面にパターン面を有し、該パターン面は前記撮像素子側の面に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置を有することを特徴とする携帯端末。