JP4998689B2

JP4998689B2 - 光学機器モジュール

Info

Publication number: JP4998689B2
Application number: JP2006270176A
Authority: JP
Inventors: 幸氏家
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2006-09-30
Filing date: 2006-09-30
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2026-09-30
Also published as: JP2008091587A

Description

ＣＣＤ等の光学素子を搭載した基板をフレキシブル基板にて外部に連絡する光学機器モジュールに関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像系の光学素子を搭載した光学機器モジュールは、光学素子およびレンズを収納した筐体が基板に設けられている。光学素子であるＣＣＤやＣＭＯＳは光および電気信号の相互変換を可能にする光学的部分が形成されている。筐体は、光学素子の光学的部分に対応する位置にレンズを保持する。また、筐体は光学素子を囲むようにとりつけられ、これによって、光学素子の光学的部分に入射する不要な光をカットすることができる。

前記の光学素子は、基板に搭載され、基板に設けられた配線パターンによって外部に電気信号として伝達する構成となっている。光学機器モジュールをたとえば、携帯電話のカメラ機能として採用する場合には、小型化を図る観点から、光学素子が搭載された基板から外部へ電気信号を伝達するのにフレキシブル基板を用いている。そして、光学素子を搭載されるのはリジッドな（ｒｉｇｉｄ＝硬質）基板、たとえばガラスエボキシ基板が用いられている。そして、リジッド基板とフレキシブル基板の接続方法としては、図４の従来例１の図面に示すように、両面に配線パターンが形成されたフレキシブル基板の両面をリジッド基板で挟み込み、リジッド基板の配線パターンとフレキシブル基板の配線パターンとをスルーホールにて接続する方法（特許文献１）や、図５の従来例２に示すように、リジッド基板の端部にフレキシブル基板の導体パターンを圧着する方法などによって、配線パターン同士を接続している。

特開２００５−８５９７６号公報

携帯電話用カメラのための光学機器モジュールでは、より小型化が求められている。この小型化の観点では、光学素子を搭載する基板としてリジッド基板を用いると厚さの観点で不利なものとなっている。なぜならば、リジッド基板は厚さ５００μｍ以上の厚さがあるからである。

しかしながら、光学機器モジュールでは、レンズ機構と光学素子の距離が変動すると焦点が合わなくなってしまうため、レンズ機構と光学素子の距離は一定である必要がある。

そのため、光学素子をフレキシブル基板に直接搭載すると、フレキシブル基板は５０μｍ程度と厚さが薄いため、フレキシブル基板がたわんでしまう場合があり、焦点距離が変動してしまうおそれがある。

そこで、フレキシブル基板を多層にして、強度を補強することも考えられるが、レジスト層、カバーレイによって表面が被覆されているフレキシブル基板は、それら同士を接着することで工程が煩雑なものとなる。

そこで、本発明は、光学機器モジュールにおいて、より簡易な構造で小型化を図ることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る光学機器モジュールは、光学素子と結合するための端子を有してこの端子と結合する両面に配線パターンを備えるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の光学素子搭載面に形成する第１レジスト層と、前記フレキシブル基板の光学素子反搭載面に施されるカバーレイ層と、前記カバーレイ層の外側に補強のために貼付される接着シートと、前記接着シートの外側に遮光用に施される第２レジスト層とからなり、前記第２レジスト層が、前記フレキシブル基板同士を接着するために用いられる前記接着シートに直接形成される。

また、配線パターン、フレキシブル基板、第１レジスト層、カバーレイ層、接着シート及び第２レジスト層を積層する光学素子搭載領域と、前記配線パターン、前記フレキシブル基板及び前記カバーレイ層のみを延長させて電気信号を外部に伝達させるケーブル領域とを備えてもよい。

本発明に係る光学機器モジュールは、光学素子と結合するための端子を有してこの端子と結合する両面に配線パターンを備えるフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の光学素子搭載面に形成する第１レジスト層と、前記フレキシブル基板の光学素子反搭載面に施されるカバーレイ層と、前記カバーレイ層の外側に補強のために貼付される接着シートと、前記接着シートの外側に遮光用に施される第２レジスト層とから構成されることで、簡易な構造で小型の光学機器モジュールを製造することができ、かつフレキシブル基板のたわみによる焦点距離の変動も未然に防ぐことができる。

また、配線パターン、フレキシブル基板、第１レジスト層、カバーレイ層、接着シート及び第２レジスト層を積層する光学素子搭載領域と、前記配線パターン、前記フレキシブル基板及び前記カバーレイ層のみを延長させて電気信号を外部に伝達させるケーブル領域とを備えることで、可撓性のあるケーブルを備えかつ簡易で小型の光学機器モジュールを提供することができる。

さらに、光学素子がＣＣＤ撮像素子またはＣＭＯＳ撮像素子とすることで、携帯電話用カメラの撮像素子として活用が可能である。

次に、光学素子に設ける電極と配線パターンに結合する端子とを介して光学素子と配線パターンが結合されることで任意の光学素子を結合できる。

続いて、電極と端子の間に異方性導電材料が介在させることで、対向する電極部分の永久接着と、電極間の導電と、電極パターン間の絶縁が同時に形成する効果を有する。

この異方性導電材料が光学素子近傍を被覆しないことで、光学素子の受光不良を未然にふせぐことができる。

一方、電極と端子の間に金属が介在することで、材料コストの削減や伝導性の向上が望める。

他方、電極と端子との間の電気的接合部がアンダーフィル材によって封止されることで、光学素子と光学機器モジュールとの接続信頼性を向上させることができる。

加えて、光学素子搭載領域に光学素子を内包する筐体が搭載されてもよい。光学素子の固定が容易になるとともに部品の保護が図れる。また、この筐体は光が不透過または透過しにくい素材から構成されてもよい。不要な光の入射を防ぐことが可能となる。さらに、この筐体は光学素子に加えてレンズが搭載されてもよい。レンズと光学素子の位置関係を容易に固定できる。

以下図１乃至３を用いて本発明に係る光学機器モジュールのついて詳細に説明する。図１は、本発明に係る光学機器モジュールの（ａ）端子部の縦断面図、（ｂ）積層部の縦断面図、（ｃ）筐体を含むモジュール全体の縦断面図である。図２は、本発明に係る光学機器モジュールの光学素子の縦断面図である。図３は、本発明に係る光学機器モジュールの正面図である。

光学素子１０の形状は、直方体状に形成されている。図２に示すように、光学素子は、光学的部分１２を有する。光学的部分１２は、光が入射又は出射する部分である。また、光学的部分１２は、光エネルギーと他のエネルギー（例えば電気）を変換する。すなわち、光学的部分１２は、複数のエネルギー変換素子（受光素子・発光素子）１４を有する。本実施の形態では、光学的部分１２は受光部である。この場合、光学素子は、受光チップ（例えば撮像チップ）である。複数のエネルギー変換素子（受光素子又はイメージセンサ素子）１４は、二次元的に並べられて、画像センシングを行えるようになっている。すなわち、本実施の形態では、光モジュールは、イメージセンサ（例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ）である。エネルギー変換素子１４は、パッシベーション膜１６で覆われている。パッシペーション膜１６は、光透過性を有する。光学素子を、半導体基板として例えば半導体ウエハから製造する場合、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜などでパッシペーション膜１６が形成されてもよい。

光学的部分１２は、カラーフイルタ１８を有していてもよい。カラーフイルタ１８は、パッシペーション膜１６上に形成されている。また、カラーフイルタ１８上に平坦化層２０が設けられ、その上にマイクロレンズアレイ２２が設けられていてもよい。

光学素子には、複数の電極２４が形成されている。電極２４は、光学的部分１２に電気的に接続されている。電極２４は、パッド上に形成されたバンプを有するが、パッドのみであってもよい。電極２４は、光学的部分１２の外側に形成されている。光学素子の複数辺（例えば対向する２辺又は４辺）又は１辺に沿って電極２４を配置してもよい。

図３に示す配線基板３０は、ベース基板３２上に形成された配線パターン３４を有する。ベース基板は、屈曲可能な材料（例えばポリイミド基板）である。

配線パターン３４は、基板の一方の面に形成されてもよいし、両方の面に形成されてもよい。両方の面に形成された配線パターンはスルーホールによって接続される。配線パターンは、メッキ技術、露光技術などの周知技術を適用して形成することができる。配線パターンは、複数の配線から構成されている。配線パターンは、電気的な接続部となる複数の端子を含む。端子３８は（配線の端部であってもよく、ランドであってもよい。端子３８のうち、少なくとも２つが互いに電気的に接続されてもよい。配線基板３０の光学素子搭載面４０はレジスト層５６によって被覆される。このレジスト層５６は、光学素子の電極と接合される部分を除いて被覆されている。特に光学素子の周辺はレジスト層が形成されていることが重要で、入射した光の乱反射を防ぐ、ことのできるレジストが用いられる。

図３に示すように、配線基板３０は、第１及び第２の部分４０，４２を有する。例えば、配線基板３０は、平面的に展開した状態で長方形の平面形状をなし、第１及び第２の部分４０，４２は配線基板３０の長さ方向に配列されてもよい。

第１の部分４０は、光学素子の搭載領域を有する。第２の部分４２は、光学素子１０からの電気信号を外部に伝達させるためのケーブルとして機能する。

第１の部分４０に搭載されている光学素子１０は、電極２４を介して配線パターン３４に電気的に接続されている。電極２４と第１の端子３８との電気的な接続として、異方性導電膜（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等の異方性導電材料を使用して、導電粒子を電極２４と第１の端子３８の間に介在させてもよい。その場合、異方性導電材料によって、光学的部分を覆わないようにする。あるいは、両者間の電気的接続を、Ａｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ、ハンダなどによる金属接合によって達成してもよい。電気的な接続部は、アンダーフィル材によって封止することが好ましい。この場合もアンダーフィル材によって、光学的部分１２を覆わないようにする。

図１に示すように、フレキシブル基板３２の光学素子１０の搭載面とは反対の面はカバーレイ５８によって被覆されている、さらにカバーレイ５８には接着シート６０が貼り付けられている。接着シート６０は、フレキシブル基板３２の光学素子が搭載された面と反対の面の光学素子と対向する位置に貼り付けられる。接着シート６０が設けられることで、フレキシブル基板３２が補強されて光学素子が搭載されても全体として本発明に係る光学機器モジュールが光学素子のよってたわむことを防止することができる。

そして、接着シート６０にもレジスト層６２が形成される。このレジスト層６２は、光学素子の裏面側からフレキシブル基板３２を透過して、基板表面の光学素子に光信号が伝達することを防止する遮光用のためのものである。

一般に、接着シート６０は、通常フレキシブル基板同士を接着するために用いられるものであり、接着シート６０に直接レジスト層が形成されることは無いが、この発明では、接着シート６０に直接レジスト層６２を形成している。

図１に示すように、光学機器モジュールは、筐体６４を有する。図１に示す例では、筐体６４は、配線基板の第１の部分側に設けられている。筐体６４は、光を透過しない又は透過しにくい材料で形成されることが好ましい。筐体６４は、レンズを保持している。筐体６４及びレンズが撮像のために使用される場合、それらを撮像光学系と呼ぶことができる。レンズ６６は、光学素子１０の光学的部分１２に対応する位置に配置される。

筐体は、光学素子の光学的部分を囲む形状をなす。図１に示す例では、筐体６４は、光学素子を囲む平面形状をなしている。

本発明に係る光学機器モジュールの（ａ）端子部の縦断面図、（ｂ）積層部の縦断面図、（ｃ）筐体を含むモジュール全体の縦断面図である。本発明に係る光学機器モジュールの光学素子の縦断面図である。本発明に係る光学機器モジュールの正面図である。光学機器モジュールの従来例１の縦断面図である。光学機器モジュールの従来例２の縦断面図である。

符号の説明

１０光学素子
１２光学的部分
１４エネルギー変換素子（受光素子・発光素子）
１６パッシベーション膜
１８カラーフイルタ
２０平坦化層
２２マイクロレンズアレイ
２４電極
３０配線基板
３２ペース基板
３４配線パターン
３８端子
４０光学素子搭載面
５６レジスト層
５８カバーレイ
６０接着シート
６２直接レジスト層
６４筐体
６６レンズ

Claims

光学素子と結合するための端子を有してこの端子と結合する両面に配線パターンを備えるフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板の光学素子搭載面に形成する第１レジスト層と、
前記フレキシブル基板の光学素子反搭載面に施されるカバーレイ層と、
前記カバーレイ層の外側に補強のために貼付される接着シートと、
前記接着シートの外側に遮光用に施される第２レジスト層とからなり、
前記第２レジスト層が、前記フレキシブル基板同士を接着するために用いられる前記接着シートに直接形成される光学機器モジュール。
配線パターン、フレキシブル基板、第１レジスト層、カバーレイ層、接着シート及び第２レジスト層を積層する光学素子搭載領域と、前記配線パターン、前記フレキシブル基板及び前記カバーレイ層のみを延長させて電気信号を外部に伝達させるケーブル領域とを備える請求項１記載の光学機器モジュール。