JP2014170893A

JP2014170893A - カメラモジュール

Info

Publication number: JP2014170893A
Application number: JP2013043082A
Authority: JP
Inventors: Masashi Miyazaki; 政志宮崎; Yuichi Sugiyama; 裕一杉山; Tatsuro Saruwatari; 達郎猿渡; Hideki Yokota; 英樹横田; Yutaka Hata; 豊秦
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2014-09-18
Also published as: KR20140109235A; US9253386B2; CN104038680B; CN104038680A; US20140253794A1

Abstract

【課題】薄型化の要求を満足し得るカメラモジュールを提供する。
【解決手段】カメラモジュールは、部品内蔵基板１０の表面（上面）に撮像素子１５の厚さよりも大きな深さを有する凹部ＣＰが設けられていて、撮像素子１５がその表面（上面）と部品内蔵基板１０の表面（上面）との間に空隙ＧＡが存するように凹部ＣＰの底面ＣＰａに装着され、且つ、撮像素子１５の接続パッド１５ｂが空隙ＧＡを経由したボンディングワイヤＢＷにより部品内蔵基板１０の表面（上面）に設けられた導体パッド１２ｄに接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品内蔵基板を用いたカメラモジュールに関する。

携帯電話やスマートフォン等のモバイル機器に用いられるカメラモジュールとして、下記特許文献１の図１６には、配線基板に代えて部品内蔵基板（電子部品が埋設された多層基板）を利用したものが開示されている。

ところで、この種のカメラモジュールは、撮像素子の受光部とレンズとの間に最小焦点距離に対応する間隔を確保しなければならない。そのため、下記特許文献１の図１６のように部品内蔵基板の表面（上面）に撮像素子を装着した構造では、カメラモジュールの高さを低くすること、即ち、薄型化を実現することは難しい。

携帯電話やスマートフォン等のモバイル機器の薄型化に伴ってこの種のカメラモジュールにも薄型化が強く要求されている現状を考慮すると、この要求を満足するカメラモジュールの開発は必至である。

特開２０１１−０３５４５８号公報

本発明の目的は、薄型化の要求を満足し得るカメラモジュールを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、電子部品が埋設された部品内蔵基板と、前記部品内蔵基板に装着された撮像素子と、前記撮像素子上に位置するように設けられたレンズを備えたカメラモジュールであって、前記部品内蔵基板の表面には、前記撮像素子の厚さよりも大きな深さを有する凹部が設けられていて、前記撮像素子は、該撮像素子の表面と前記部品内蔵基板の表面との間に空隙が存するように前記凹部の底面に装着され、且つ、該撮像素子の接続パッドを前記空隙を経由したボンディングワイヤにより前記部品内蔵基板の表面に設けられた導体パッドに接続されている。

本発明によれば、薄型化の要求を満足し得るカメラモジュールを提供することができる。

本発明の前記目的及び他の目的と、各目的に応じた特徴と効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。

図１（Ａ）は本発明を適用したカメラモジュールの縦断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の要部拡大図である。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は図１（Ａ）に示した凹部の変形例を示す部品内蔵基板の縦断面図である。

先ず、図１（Ａ）に示したカメラモジュールの構造について説明する。このカメラモジュールは、カメラ機能を発揮するための各種デバイス及び回路を備えたものであって、部品内蔵基板１０とこれに取り付けられた光学パッケージ２０とから成り、全体が略直方体形状を成している。参考までに図１（Ａ）に示したカメラモジュールの寸法例を述べれば、長さ及び幅（図１（Ａ）の左右方向寸法）が略８．５ｍｍで高さ（図１（Ａ）の上下方向寸法）が略５ｍｍである。

部品内蔵基板１０は、導電性材料から成りグランド配線を兼用したコア層１１と、コア層１１の厚さ方向一面（上面）に設けられた第１絶縁層１２と、コア層１１の厚さ方向他面（下面）に設けられた第２絶縁層１３を備えている。

コア層１１には、部品収納用の貫通孔１１ａと、後記凹部ＣＰの一部を構成する貫通孔１１ｂと、導体ビア配置用の貫通孔１１ｃが設けられている。部品収納用の貫通孔１１ａには例えばコンデンサやインダクタやレジスタやフィルタチップやＩＣチップ等の電子部品１４が適宜収納されていて、収納された電子部品１４と貫通孔１１ａとの隙間には絶縁材１１ｂが充填されている。つまり、各電子部品１４はコア層１１、即ち、部品内蔵基板１０に埋設されている。

第１絶縁層１２の内部には、２次元的にパターニングされたシグナル配線１２ａ及びグランド配線１２ｂが設けられている。また、第２絶縁層１３の内部には、２次元的にパターニングされたシグナル配線１３ａとグランド配線１３ｂが設けられていると共に、断面Ｔ字状の導体ビア１３ｃが設けられている。さらに、第１絶縁層１２及び第２絶縁層１３の内部には、第１絶縁層１２からコア層１１の貫通孔１１ｃを通じて第２絶縁層１３に至る筒状の導体ビア１２ｃが設けられている。さらに、第１絶縁層１２の表面（上面）と第２絶縁層１３の表面（下面）には、断面Ｔ字状の導体パッド１２ｄと導体パッド１３ｄがそれぞれ設けられている。

図１（Ａ）に準じて補足すれば、左から１番目と２番目の導体パッド１３ｄは導体ビア１３ｃを介して左側の電子部品１４の端子にそれぞれ接続され、右から１番目と２番目の導体パッド１３ｄは導体ビア１３ｃを介して右側の電子部品１４の端子にそれぞれ接続されている。また、左から３番目の導体パッド１３ｄは導体ビア１２ｃを介して左側の導体パッド１２ｄに接続されている。さらに、左から４番目の導体パッド１３ｄはシグナル配線１３ａに接続され、右から３番目の導体パッド１３ｄはグランド配線１３ｂに接続され、グランド配線１３ｂのビア部分（符号無し）はコア層１１ａに接続されている。さらに、右側の導体パッド１２ｄはシグナル配線１２ａに接続され、グランド配線１２ｂのビア部分（符号無し）はコア層１１ａに接続されている。

加えて、第１絶縁層１２には、コア層１１の貫通孔１１ｂの真上に当たる位置に、後記凹部ＣＰの他部を構成する貫通孔１２ｅが設けられている。この貫通孔１２ｅの横断面積はコア層１１の貫通孔１１ｂの横断面積よりも大きく、貫通孔１２ｅの中心線は貫通孔１１ｂの中心線に略一致している。つまり、部品内蔵基板１０の表面（上面）には、第１絶縁層１２の貫通孔１２ｅとコア層１１の貫通孔１１ｂによって構成された凹部ＣＰが設けられている。この凹部ＣＰの深さは後記撮像素子１５の厚さよりも大きく、凹部ＣＰの底面ＣＰａの面積よりも開口ＣＰｂ（部品内蔵基板１０の表面における開口を指す）の面積の方が大きく、凹部ＣＰの内壁（符号無し）は階段状の断面形状を成している。

前記凹部ＣＰの底面ＣＰａには、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子１５が接着剤を用いて装着されている。この撮像素子１５は表面（上面）の中央に受光部１５ａを有し、その周りに複数の接続パッド１５ｂを有している。先に述べたように凹部ＣＰの深さは撮像素子１５の厚さよりも大きいため、凹部ＣＰの底面ＣＰａに装着された撮像素子の表面（上面）と部品内蔵基板１０の表面（上面）との間には空隙ＧＡが存在する。また、撮像素子１５の接続パッド１５ｂは、撮像素子１５の表面（上面）と部品内蔵基板１０の表面（上面）との間に存する空隙ＧＡを経由したボンディングワイヤＢＷにより、部品内蔵基板１０の表面（上面）に設けられた導体パッド１２ｄに接続されている。

図１（Ａ）に準じて補足すれば、撮像素子１５の輪郭が略矩形である場合、凹部ＣＰの底面ＣＰａの輪郭（貫通孔１１ｂの横断面形）と開口ＣＰａの輪郭（貫通孔１２ｅの横断面形）は撮像素子１５の輪郭と相似の略矩形となっている。また、撮像素子１５の輪郭に比して凹部ＣＰの底面ＣＰａの輪郭（貫通孔１１ｂの横断面形）を大きくし過ぎるとカメラモジュールの長さ及び幅（図１（Ａ）の左右方向寸法）が無駄に増加してしまうため、底面ＣＰａの輪郭（貫通孔１１ｂの横断面形）は撮像素子１５の挿入を許容する最小のものとなっている。

また、図１（Ｂ）に準じて補足すれば、ボンディングワイヤＢＷは、凹部ＣＰの底面ＣＰａの外周縁ＣＰａ１から該底面ＣＰａと直角な線Ｌ１を描いたときに、該線Ｌ１と凹部ＣＰの開口ＣＰｂとの交点ＩＰよりも下側を通過するように配設されていることが望ましい。このような配設態様であれば、底面ＣＰａの面積よりも開口ＣＰｂの面積の方が大きな凹部ＣＰにおいて、前記空隙ＧＡを経由するボンディングワイヤＢＷのワイヤ長を極力短くした上で、撮像素子１５の接続パッド１５ｂと部品内蔵基板１０の導体パッド１２ｄとの接続を行える。

因みに、部品内蔵基板１０のコア層１１は銅や銅合金等の導電性材料から成り、その厚さは例えば１００〜４００μｍの範囲内にある。また、絶縁材１１ｂと第１絶縁層１２と第２絶縁層１３はエポキシ樹脂やポリイミドやビスマレイミドトリアジン樹脂やこれらに二酸化ケイ素等から成る補強フィラーを含有させたもの等の合成樹脂（熱硬化性のみならず熱可塑性のものも使用可能）から成り、第１絶縁層１２と第２絶縁層１３の厚さは例えば３０〜９０μｍの範囲内にある。さらに、シグナル配線１２ａ及び１３ａとグランド配線１２ｂ及び１３ｂと導体ビア１２ｃ及び１３ｃと導体パッド１２ｄ及び１３ｄは銅や銅合金等の導電性材料から成り、シグナル配線１２ａ及び１３ａとグランド配線１２ｂ及び１３ｂの厚さは例えば５〜２５μｍの範囲内にある。

一方、光学パッケージ２０は、レンズユニット２１と、レンズユニット２１の周囲に配されたオートフォーカス用アクチュエータ２２と、レンズユニット２１の下側に配されたフィルタユニット２３と、レンズユニット２１、アクチュエータ２２及びフィルタユニット２３を包含するケース２４を備えている。

レンズユニット２１は、複数（図中は２個）のレンズ２１ａと、レンズ２１ａの周囲を囲む筒状ホルダ２１ｂを有している。オートフォーカス用アクチュエータ２２は例えば可動コイル及び固定永久磁石を備えたものであって、可動コイルに入力される駆動信号に基づいてレンズユニット２１を上下方向に移動させて焦点合わせを行う。フィルタユニット２３は、ＩＲカットフィルタ等の光学フィルタ２３ａと、光学フィルタ２３ａの周囲を囲む環状ホルダ２１ｂを有している。ケース２４は外観が略直方体形状を成し、その内側に配されたレンズユニット２１、アクチュエータ２２及びフィルタユニット２３を覆っている。このケース２４は、レンズ２１ａ及び光学フィルタ２３ａが部品内蔵基板１０の撮像素子１５の真上に位置するように、嵌め合わせや接着等の結合手法によって部品内蔵基板１０に取り付けられており、図示省略の端子を介して部品内蔵基板１０に構築された回路に電気的に接続されている。

次に、図１（Ａ）に示したカメラモジュールによって得られる効果について説明する。このカメラモジュールは、部品内蔵基板１０の表面（上面）に撮像素子１５の厚さよりも大きな深さを有する凹部ＣＰが設けられていて、撮像素子１５がその表面（上面）と部品内蔵基板１０の表面（上面）との間に空隙ＧＡが存するように凹部ＣＰの底面ＣＰａに装着され、且つ、撮像素子１５の接続パッド１５ｂが空隙ＧＡを経由したボンディングワイヤＢＷにより部品内蔵基板１０の表面（上面）に設けられた導体パッド１２ｄに接続されている構造を有している。

つまり、撮像素子１５の受光部１５ａとレンズ２１ａとの間に最小焦点距離に対応する間隔ＣＬ（図１を参照）を確保しなければならない場合でも、撮像素子１５が凹部ＣＰの底面ＣＰａに装着されていることから、レンズ２１ａを部品内蔵基板１０の表面（上面）に近付けて配置することができ、これによりカメラモジュールの高さを低減して薄型化の要求を満足できる。しかも、ボンディングワイヤＢＷの殆どの部分を前記空隙ＧＡに収容して部品内蔵基板１０の表面（上面）から上方に張り出す部分の高さを極力低減できるので、この上方張り出し部分の高さの影響でレンズ２１ａを部品内蔵基板１０の表面（上面）に近付けて配置することができないといった不具合を解消して、カメラモジュールの高さ低減（薄型化）により一層貢献できる。

また、前記凹部ＣＰは撮像素子１５が装着された底面ＣＰａの面積よりも開口ＣＰｂの面積の方が大きくなっているため、撮像素子１５の接続パッド１５ｂと部品内蔵基板１０の導体パッド１２ｄとの接続に必要なボンディングワイヤＢＷのワイヤ長をなるべく短くできると共にワイヤ長の短縮化によりコスト低減にも貢献できる。

さらに、前記凹部ＣＰが部品内蔵基板１０のコア層１１に設けられた貫通孔１１ｂと第１絶縁層１２に設けられた貫通孔１２ｅによって構成されていることから、コア層１１の作製段階で貫通孔１１ｂを形成し第１絶縁層１２の作製段階で貫通孔１２ｅを形成することによって、底面ＣＰａの面積よりも開口ＣＰｂの面積の方が大きい凹部ＣＰを簡単に部品内蔵基板１０に造形できる。

次に、図１（Ａ）に示した凹部ＣＰの変形例について説明する。図２（Ａ）は第１変形例を示すもので、同図に示した凹部ＣＰ-1が図１（Ａ）に示した凹部ＣＰと異なるところは、コア層１１の貫通孔１１ｂの上部に第１絶縁層１２の貫通孔１２ｅの横断面形と同じ部分を形成して、貫通孔１２ｅと同じ横断面積を有する部分の深さを増加した点にある。凹部ＣＰ-1の内壁は、凹部ＣＰと同じく、階段状の断面形状を成している。この凹部ＣＰ-1を図１（Ａ）に示した凹部ＣＰに代えて用いた場合でも前記同様の効果を発揮できる。

図２（Ｂ）は第２変形例を示すもので、同図に示した凹部ＣＰ-2が図１（Ａ）に示した凹部ＣＰと異なるところは、第１絶縁層１２の貫通孔１２ｅをコア層１１に向かって横断面積が徐々に小さくなる形状とすることにより、凹部ＣＰ-2の内壁を、部品内蔵基板１０の表面（上面）と鋭角を成す斜状の部分をその開口ＣＰｂ側に有する断面形状とした点にある。この凹部ＣＰ-2を図１（Ａ）に示した凹部ＣＰに代えて用いた場合でも前記同様の効果を発揮できる。

図２（Ｃ）は第３変形例を示すもので、同図に示した凹部ＣＰ-3が図１（Ａ）に示した凹部ＣＰと異なるところは、第１絶縁層１２の貫通孔１２ｅをコア層１１に向かって横断面積が徐々に小さくなる形状とし、且つ、コア層１１の貫通孔１１ｂを第２絶縁層１３に向かって横断面積が徐々に小さくなる形状とすることにより、凹部ＣＰ-3の内壁を、部品内蔵基板１０の表面（上面）と鋭角を成す斜状の部分をその全体に有する断面形状とした点にある。この凹部ＣＰ-3を図１（Ａ）に示した凹部ＣＰに代えて用いた場合でも前記同様の効果を発揮できる。

尚、図１（Ａ）及び図２（Ａ）〜図２（Ｃ）には、部品内蔵基板１０のコア層１１が導電性材料から成るものを示したが、コア層１１が例えば合成樹脂やセラミックス等の非導電性材料から成る部品内蔵基板であっても、前記同様の効果を発揮できる。勿論、コア層１１と絶縁材１１ｂが単一の層状絶縁材から成る部品内蔵基板、詳しくは電子部品が単一の層状絶縁材の中に埋設されている部品内蔵基板であっても、前記同様の効果を発揮できる。

また、図１（Ａ）及び図２（Ａ）〜図２（Ｃ）には、凹部ＣＰ、ＣＰ-1、ＣＰ-2及びＣＰ-2がコア層１１の貫通孔１１ｂと第１絶縁層１２の貫通孔１２ｅによって構成されたものを示したが、コア層１１の貫通孔１１ｂを有底孔（非貫通孔）に変えても、前記同様の効果を発揮できる。勿論、コア層１１と絶縁材１１ｂが単一の層状絶縁材から成る前記の部品内蔵基板にあっては、単一の層状絶縁材に有底孔（非貫通孔）に設けるようにしても、前記同様の効果を発揮できる。

１０…部品内蔵基板、１１…コア層、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…貫通孔、１２…第１絶縁層、１２ａ…シグナル配線、１２ｂ…グランド配線、１２ｃ…導体ビア、１２ｄ…導体パッド、１２ｅ…貫通孔、１３…第２絶縁層、１３ａ…シグナル配線、１３ｂ…グランド配線、１３ｃ…導体ビア、１３ｄ…導体パッド、１４…電子部品、ＣＰ，ＣＰ-1，ＣＰ-2，ＣＰ-3…凹部、ＣＰａ…底面、ＣＰｂ…開口、１５…撮像素子、ＧＡ…空隙、ＢＷ…ボンディングワイヤ、２０…光学パッケージ、２１…レンズユニット、２１ａ…レンズ、２２…オートフォーカス用アクチュエータ、２３…フィルタユニット、２４…ケース。

Claims

電子部品が埋設された部品内蔵基板と、前記部品内蔵基板に装着された撮像素子と、前記撮像素子上に位置するように設けられたレンズを備えたカメラモジュールであって、
前記部品内蔵基板の表面には、前記撮像素子の厚さよりも大きな深さを有する凹部が設けられていて、
前記撮像素子は、該撮像素子の表面と前記部品内蔵基板の表面との間に空隙が存するように前記凹部の底面に装着され、且つ、該撮像素子の接続パッドを前記空隙を経由したボンディングワイヤにより前記部品内蔵基板の表面に設けられた導体パッドに接続されている、
ことを特徴とするカメラモジュール。
前記凹部は、前記撮像素子が装着された底面の面積よりも前記部品内蔵基板の表面における開口の面積の方が大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載のカメラ
前記凹部の内壁は、階段状の断面形状を成している、
ことを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュール。
前記凹部の内壁は、前記部品内蔵基板の表面と鋭角を成す斜状の部分を少なくとも開口側に有する断面形状を成している、
ことを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュール。
前記部品内蔵基板は、コア層と、前記コア層の厚さ方向一面に設けられ内部に配線を有する第１絶縁層と、前記コア層の厚さ方向他面に設けられ内部に配線を有する第２絶縁層を備えており、
前記凹部は、前記第１絶縁層に設けられた貫通孔と前記コア層に設けられた貫通孔によって構成されている、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のカメラモジュール。
前記コア層は、導電性材料から成る、
ことを特徴とする請求項５に記載のカメラモジュール。
前記コア層は、非導電性材料から成る、
ことを特徴とする請求項５に記載のカメラモジュール。