JP2005094106A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の光軸に直交する面内において、当該光軸に対する撮像素子の受光面の三次元方向の位置決めを容易且つ的確に行なえる手段を備えた撮像装置を提供。
【解決手段】この撮像装置は、像を形成するための光学系１０（レンズ１２等を含む）と、この光学系１０を保持するための保持機構２０と、この保持機構２０の前記光学系１０の光軸ＡＸと直交する面に沿って設けられた複数の位置決め部１１０，１２０，１３０を有する基板保持部１００と、この基板保持部１００の複数の位置決め部１１０，１２０，１３０に対し、異なる面をそれぞれ当接させる事によって位置決めされる透光性基板３０と、この透光性基板３０の表面に形成された撮像素子実装用の電極４２に対して予め実装され、前記光学系１０で形成された像を電気信号に変換する撮像素子チップ５０と、を備えたことを主たる特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明はＣＣＤ撮像素子やＭＯＳ型センサー等の撮像素子を含む撮像装置に係り、特にデジタルカメラやデジタルカメラを含む複合製品（例えばカメラ付き携帯電話機、カメラ付き携帯情報端末、車載用カメラ、監視カメラ等）にとって好適な撮像装置に関する。

撮像装置の薄形化を図る手段として、配線パターンが形成された赤外線カット機能を有する透光性基板の一方の面に撮像素子チップをフリップチップ実装する手段は知られている（特許文献１参照）。なおこの文献には、上記手段が技術開発された背景や、この手段のメリット等についても記載されている。
特開２００１−２０３９１３号公報（段落［０００４］〜［０００７］）

特許文献１，２に記載されている技術的手段を実施するに当っては、レンズユニット側の光軸と撮像素子側の受像面中心部との位置決めが問題となる。

レンズユニット側の光軸と撮像素子側の受像面中心部との位置決めは、撮像素子のパッケージに位置決め用の穴を設け、レンズユニット側に位置決め用の凸部材を設け、この凸部材を前記位置決め用の穴に挿入することにより位置出しを行なうのが一般的である。しかしこの方法は、配線パターンが形成された透光性基板の一方の面に撮像素子チップをフリップチップ実装するタイプの撮像装置には適用することが困難である。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、光学系の光軸に直交する面内において、当該光軸に対する撮像素子チップの三次元方向の位置決めを容易且つ的確に行なえる手段を備えた撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、下記のような特徴ある構成を有している。なお下記以外の本発明の特徴ある構成については実施形態の中で明らかにする。

本発明の撮像装置は、像を形成するための光学系と、この光学系を保持するための保持機構と、この保持機構の前記光学系の光軸と直交する面に沿って設けられた位置決め部を有する基板保持部と、この基板保持部の位置決め部に対し、一部を当接させることによって位置決めされる透光性基板と、この透光性基板の前記光学系に対向する面とは反対側の表面に形成された撮像素子実装用の電極に対して実装され、前記光学系で形成された像を電気信号に変換する撮像素子チップとを備え、前記基板保持部の位置決め部は、前記保持機構と一体又は別体に設けられ、前記透光性基板を前記光学系の光軸と直交する面に前記光学系とは所定の位置関係となるように位置決めして保持するものであることを特徴としている。

本発明によれば、所定位置に撮像素子チップを予め高精度に実装した透光性基板を、保持機構に設けた基板保持部の位置決め部に対して当て付けることにより位置決めするようにした。このため光学系の光軸に直交する面内において、当該光軸に対する撮像素子チップが所定の位置関係となるような位置決めを容易且つ的確に行なえる手段を備えた撮像装置を提供できる。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る撮像装置の撮像モジュールＩＭの構成を示す図で、保持機構２０の左半面を切断して示す側面図である。図２は図１を矢印Ａの方向からみた底面図である。図３は基板保持部１００により透光性基板３０が位置決めされる状態を示す斜視図である。

図1〜図３に示す保持機構２０は、一般に鏡枠と呼ばれる部分であり、合成樹脂などで筒状に一体成形されている。その軸心中空部には、開口部１１を通して入射する被写体からの光に基づいて像を形成するためのレンズ１２を含む光学系１０が収容保持されている。保持機構２０の後端開口部の周辺には、基板保持部１００が一体的に設けられている。この基板保持部１００は、前記保持機構２０の光学系１０の光軸ＡＸと直交する面に沿って設けられた複数の位置決め部１１０，１２０，１３０を有する。これらの位置決め部１１０，１２０，１３０によって、透光性基板３０は位置決めされる。

透光性基板３０は、たとえば赤外線カット機能を有するガラス基板であり、前記光学系に対向する面とは反対側の表面には配線パターン４１が形成されている。また透光性基板３０の表面には、上記配線パターン４１と接続された撮像素子実装用の電極４２が形成されている。この撮像素子実装用の電極４２に対し、撮像素子チップ５０がバンプ６０を介して予め高精度に位置決めされて実装されている。さらに透光性基板３０の一端部表面には、外部回路と接続するための端子群８０が形成されている。また前記透光性基板３０上の前記撮像素子チップ５０の実装位置近傍には、例えば撮像素子チップ５０の駆動ＩＣや画像信号処理ＩＣ等の周辺電気回路部品９０が実装されている。

透光性基板３０は、前記基板保持部１００の複数の位置決め部１１０，１２０，１３０に対し、その異なる面３１，３２１，３２２、３３をそれぞれ当接させることによって位置決めされる。

軸方向位置決め部１１０は、前記光軸ＡＸと直交するように形成された平坦面からなり、ここに基準面である裏面３１を当接させた前記透光性基板３０の前記光軸ＡＸ方向の位置決めを行なう。

平面内位置決め部１２０は、前記位置決め部１１０の平面上の一部、すなわち保持機構２０の後端開口部の一角部に突設されたL形突起部からなり、そのコーナー凹面１２１,１２２に対し先端角部３２のコーナー凸面３２１，３２２を当接させた前記透光性基板３０の前記光軸ＡＸと直交する平面内の位置決めを行なう。

回転止め位置決め部１３０は、前記平面内位置決め部１２０とは対角線上にある一角部に突設された直方体状の突起部からなり、ここに一側端面３３を当接させた前記透光性基板３０の前記光軸ＡＸと直交する平面内での回転を阻止する。

前記軸方向位置決め部１１０には、傾き補正用の位置決め部（不図示）が付設されている。この傾き補正用の位置決め部１４０は、例えば軸方向位置決め部１１０の平坦面上に高さ調整可能な微小突起などを形成しておき、必要に応じてその高さを調整することにより、位置決め部１１０の平坦面すなわちこれに接合される透光性基板３０の側面が、光軸ＡＸと直交する平面に一致するように補正するものである。

封止部材７０は、接着剤を兼ねた例えば樹脂等からなる封止用の部材であり、前記基板保持部１００の前記位置決め部１１０〜１３０による前記透光性基板３０の位置決めがなされた状態において、上記透光性基板３０の周辺部に対して施される。

本実施形態の撮像装置においては、所定位置に撮像素子チップ５０を予め高精度に実装され且つ高精度な外形寸法を持つ透光性基板３０の異なる面を、保持機構２０に設けた基板保持部１００の位置決め部１１０〜１３０に対して当て付けることにより位置決めするようにした。このため光学系１０の光軸ＡＸに直交する面内において、当該光軸ＡＸに対する撮像素子チップ５０の三次元方向の位置決めを容易且つ的確に行なうことが出来る。

（実施形態における特徴点)
［１］実施形態に示された撮像装置は、
像を形成するための光学系１０（レンズ１２等を含む）と、
この光学系１０を保持するための保持機構２０と、
この保持機構２０の前記光学系１０の光軸ＡＸと直交する面に沿って設けられた位置決め部（１１０，１２０，１３０）を有する基板保持部１００と、
この基板保持部１００の位置決め部に対し、一部を当接させることによって位置決めされる透光性基板３０と、
この透光性基板３０の前記光学系１０に対向する面とは反対側の表面に形成された撮像素子実装用の電極４２に対して実装され、前記光学系１０で形成された像を電気信号に変換する撮像素子チップ５０と、
を備え、前記基板保持部１００の位置決め部（１１０，１２０，１３０）は、前記保持機構２０と一体又は別体に設けられ、前記透光性基板３０を前記光学系１０の光軸ＡＸと直交する面に前記光学系１０とは所定の位置関係となるように位置決めして保持するものであることを特徴とする。

上記撮像装置においては、所定位置に撮像素子チップ５０を予め高精度に実装され、且つ高精度な外形寸法を持つ透光性基板３０の一部を、保持機構２０に設けた基板保持部１００の位置決め部（１１０，１２０，１３０）に当て付けて位置決めするようにした。このため透光性基板３０の基準面である裏面３１を位置決め部１１０の平坦面に対し当接させ、その状態で上記透光性基板３０の先端角部のうちの一方の角部（図２の左下角部）３２のコーナー凸面３２１，３２２を、位置決め部１２０のコーナー凹面１２１,１２２に対し当接させるだけで、光学系１０の光軸ＡＸと撮像素子チップ５０の受光面５０ａの中心部とを簡単且つ正確に位置決めすることができる。つまり機構的に位置決めできるので、位置決めにかかる工数を大幅に削減でき、しかも高精度な位置決めを行なえる。

［２］実施形態に示された撮像装置は、前記［１］に記載の撮像装置であって、
前記基板保持部１００は、前記透光性基板３０の前記光軸AX方向の位置を決める軸方向位置決め部１１０と、前記透光性基板３０の前記光軸ＡＸと直交する平面内の位置を決める平面内位置決め部１２０と、を有することを特徴とする。

上記撮像装置においては、軸方向位置決め部１１０と、平面内位置決め部１２０（１２１，１２２）とで、透光性基板３０の三次元方向の位置決めを的確に行なえる。

［３］実施形態に示された撮像装置は、前記［２］に記載の撮像装置であって、
前記基板保持部１００は、前記透光性基板３０が前記光軸ＡＸと直交する平面内で回転するのを止める回転止め位置決め部１３０を、更に備えたことを特徴とする。

上記撮像装置においては、前記平面内位置決め部１２０と上記回転止め位置決め部１３０との協働により、透光性基板３０の光軸回りの回転を含む光軸ＡＸと直交する平面内での回転を的確に阻止できる。

［４］実施形態に示された撮像装置は、前記［２］に記載の撮像装置であって、
前記基板保持部１００は、前記光学系１０の光軸ＡＸと直交する平面に対する前記軸方向位置決め部１１０の傾きを補正する傾き補正用の位置決め部（不図示）を、更に備えたことを特徴とする。

上記撮像装置においては、傾き補正用の位置決め部を調整することによって、透光性基板３０の光軸に対する傾きが、ゼロに近づくように位置決めすることが可能となる。

［５］実施形態に示された撮像装置は、前記［１］に記載の撮像装置であって、
前記基板保持部１００の前記位置決め部１１０〜１３０による前記透光性基板３０の位置決めがなされた状態において、上記透光性基板３０の周辺部に施される封止部材７０を更に備えたことを特徴とする。

上記撮像装置においては、封止部材７０によりレンズ１２と透光性基板３０とで挟まれた空間すなわち光学系収容空間が外部から遮断され密封される。このため上記空間内にゴミ等が侵入するのを防ぐことができる。しかも、上記封止部材７０は、位置決め部１１０〜１３０による透光性基板３０の位置決めがなされたのち、透光性基板３０の周辺部に施されるものであるため、上記位置決め部１１０〜１３０による位置決め精度を何ら損なうことなく封止可能である。

［６］実施形態に示された撮像装置は、前記［１］に記載の撮像装置であって、
前記透光性基板３０は、外部回路と接続するための端子群８０を備えていることを特徴とする。

上記撮像装置においては、当該撮像装置の外部にある関連回路と、ＦＰＣ等を介して効率的に電気信号の接続が可能になる。

［７］実施形態に示された撮像装置は、前記［１］に記載の撮像装置であって、
前記透光性基板３０上の前記撮像素子チップ５０の実装位置近傍に、周辺電気回路部品９０を実装するようにしたことを特徴とする。

上記撮像装置においては、撮像素子チップ５０の周辺回路部品、例えば撮像素子チップ５０の駆動ＩＣや画像信号処理ＩＣ等が、当該撮像素子チップ５０のすぐ近くに設けられる。このため良好な電気的な特性を確保できる。すなわち、撮像素子チップ５０の近傍に設置されているため雑音をひろわない。またユニット化が容易となり、電気回路部品としてまとまりの良いものとなる。

本装置を用いることによって、薄形化および製造コストの低減を強く要求されるデジタルカメラやデジタルカメラを含む複合製品（例えばカメラ付き携帯電話機、カメラ付き携帯情報端末、車載用カメラ、監視カメラ等）を安定に供給可能となる。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置の撮像モジュールの構成を一部切断して示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係る撮像装置の撮像モジュールの構成を示す底面図である。 本発明の第１実施形態に係る撮像装置の撮像モジュールの要部構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０…光学系、１２…レンズ、２０…保持機構、３０…透光性基板、４１…配線パターン、４２…電極、７０…封止部材、８０…端子群、９０…周辺電気回路部品、１００…基板保持部、１１０…軸方向位置決め部、１２０…平面内位置決め部、１３０…回転止め位置決め部。

Claims (7)

1. 像を形成するための光学系と、
   この光学系を保持するための保持機構と、
   この保持機構の前記光学系の光軸と直交する面に沿って設けられた位置決め部を有する基板保持部と、
   この基板保持部の位置決め部に対し、一部を当接させることによって位置決めされる透光性基板と、
   この透光性基板の前記光学系に対向する面とは反対側の表面に形成された撮像素子実装用の電極に対して実装され、前記光学系で形成された像を電気信号に変換する撮像素子チップと、
   を備え、前記基板保持部の位置決め部は、前記保持機構と一体又は別体に設けられ、前記透光性基板を前記光学系の光軸と直交する面に前記光学系とは所定の位置関係となるように位置決めして保持するものであることを特徴とする撮像装置。
2. 前記基板保持部は、前記透光性基板の前記光軸方向の位置を決める軸方向位置決め部と、前記透光性基板の前記光軸と直交する平面内の位置を決める平面内位置決め部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記基板保持部は、前記透光性基板が前記光軸と直交する平面内で回転するのを止める回転止め位置決め部を、更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記基板保持部は、前記光学系の光軸と直交する平面に対する前記軸方向位置決め部の傾きを補正する傾き補正用の位置決め部を、更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記基板保持部の前記位置決め部による前記透光性基板の位置決めがなされた状態において、上記透光性基板の周辺部に施される封止部材を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記透光性基板は、外部回路と接続するための端子群を備えていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記透光性基板上の前記撮像素子チップの実装位置近傍に、周辺電気回路部品を実装するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

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