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CN1599428A - 小型成像组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小型成像组件，包括、一具有镜头固定套筒部分的机壳，一包含在所述镜头固定套筒部分内的光学系统部件，一配置在光学系统部件成像侧的具有布线图的电路基板，多个配置在电路基板上的电极，在容纳的光学系统部件相对的电路基板表面上配置的图像传感器，和一设置在电路基板外围的框架部件，所述机壳包括一具有传感器窗口的基板安装表面，所述电路基板连接到机壳的基板安装表面上，所述框架部件包括传导电极，用于导出安装在电路基板上的图像传感器信号。

Description

小型成像组件
参考的相关申请
本申请要求于2003年08月13日申请，申请号为No.2003-207529的日本申请的优先权，其全部的描述授引于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种带有例如一个CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器，CCD(电荷耦合装置)传感器等图像传感器的小型成像组件的改进，更明确地指一种便宜的小型成像组件，其通过结合一树脂结构的机壳和一现有电路基板，可以实现一种高密度的装配。
背景技术
近来，出售一种电话，例如移动电话、PHS等等，其带有能够拍照的数字照相机功能，电话使用者能够将照片作为电子邮件的附件发送。有许多具有照相机功能的移动电话，其每一个都包括一个小型成像组件，在该小型成像组件中，类似于数字照相机，安装了一个固态成像传感器，例如CMOS传感器、CCD传感器等，和一个光学部件，例如一个透镜、孔径光阑等，并将它们在机壳内结合。
在日本专利公开2001-245217中公开了一种使用上述CMOS传感器的传统小型成像组件，在下文中其基本结构将被描述。
图6和7举例说明了一个使用CMOS传感器1的传统小型成像组件的结构。在图6和7中，51是一个由树脂形成的机壳，其带有一个镜头固定套筒部分51a，配置在镜头固定套筒部分51a的下表面上的一个传感器容纳部分51b，位于镜头固定套筒部分51a和传感器容纳部分51b之间的一个传感器窗口51c。在镜头固定套筒部分51a内配置的是一个光学系统部件，其包括从光学系统部件成像侧(imaging side)依次配置的孔径光阑部件4，透镜2和3，和红外线截止滤光器5。
52是一个电路基板，在其上通过引线接合法安装作为成像传感器的CMOS传感器1，CMOS传感器1的受光部分1b配置在机壳51的传感器窗口51c的相对面。通过在传感器容纳部分51b内包含安装有CMOS传感器的电路板52来构成小型成像组件50。
然而，具有上述结构的小型成像组件50趋向于大尺寸，并且不能满足小型化的要求。
因此，为了进一步满足小型化的要求，在日本专利未审公开2001-333332中公开了一种改进的小型成像组件，在下文中其基本结构将参考图8和9进行描述。
在图8和9中，相同的数字表示图7中的类似部分，并省略了重复的描述。
如图9所示，在机壳61的传感器容纳部分61b的内表面形成布线图62。用于安装CMOS传感器1的安装接线端部分62a和延长至传感器容纳部分61b下表面的外部连接接线端部分62b被完整地形成在布线图62上。
在安装接线端部分62a上通过倒置焊接CMOS传感器1上提供的凸起1a，可在机壳61上安装CMOS传感器1。在图9中，CMOS传感器1被倒置焊接在机壳61上。
图8表示在机壳61上的安装CMOS传感器的状态，类似于图7，透镜2、3，孔径光阑部件4和红外线截止滤光器5被包含在机壳61的镜头固定套筒部分61a内。
将CMOS传感器1倒装焊接在传感器容纳部分61b内表面上形成的布线图62的安装接线端部分62a上，以便构造小型成像组件。
在该状态中，CMOS传感器1的受光部分1b配置在机壳61的传感器窗口61c的相对面，并被配置为通过透镜等光学系统部件接收信号光。由CMOS传感器1处理的信号光从外部连接接线端部分62b输出，通过布线图62输出到外部。
如图8、9所示的结构被称为一个MID，其中在不使用如图7所示的电路基板52的情况下，在树脂结构的机壳61上形成一个三维传导电路，从而通过三维传导电路同时进行CMOS传感器1的安装和外部连接接线端部分的形成。
作为一种用于在树脂结构的壳体上形成三维传导电路的方法，有一次形成方法，其通过变换方法在树脂结构的壳体表面上形成传导图，和二次形成方法，其通过电镀级(plating grade)树脂首先形成图案形成部分，通过非电镀级(non-plating grade)树脂其次形成图案非形成部分，并通过电镀级的差异部分地形成电镀图案。
由上述MID构造的小型成像组件有一个优点，就是与如图7所示使用电路基板的小型成像组件相比可实现进一步小型化，但是也有如下的一些问题。
换言之，以用于传统电路基板图案形成的图形蚀刻法来形成精细图案是困难的，该方法用于在树脂结构壳体上形成三维传导电路的方法。因此，如果使用一个具有多象素高分辨率的CMOS传感器作为图像传感器，则对狭窄焊盘(pad)之间距离就有要求，因为这需要许多的接线端，而MID工艺不能符合要求。
此外，在MID结构的小型成像组件中，因为需要很多的生产过程，因此制造的成本比较高。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术的问题而做出，其目的是提供一个小型成像组件，能实现类似于MID系统的小型化，安装具有多象素的CMOS，和降低整个生产成本。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，小型成像组件包括一个机壳，一个连接在机壳上的光学系统部件，一个具有布线图并被配置邻近在光学系统部件的成像侧光学系统部件的位置、连接在机壳上的电路基板，配置在电路基板上的电极和一个安装在电路基板上并电连接到电极上的成像传感器。
根据本发明的另外一个方面，一种小型成像组件包括一个具有镜头固定套筒部分的机壳，一个嵌入到镜头固定套筒部分内的光学系统部件，一个具有布线图并在光学面的成像侧配置有齿刃电极的电路基板，一个安装在与光学系统部件相对的电路基板表面的成像传感器，和一个在电路基板外围提供的框架部件。
在光学系统部件的成像侧提供一个机壳，其包括一个具有传感器窗口的基板安装表面。
电路基板通过粘合薄膜连接在机壳的基板安装表面上。
框架部件包括传导电极，用于导出安装在电路基板上的成像传感器的信号。
附图说明
图1.是本发明第一实施例的小型成像组件的剖视图。
图2.是如图1所示的小型成像组件装配状态的分解透视图。
图3.是本发明第二实施例的小型成像组件的剖视图。
图4.是如图3所示的小型成像组件框架部件的透视图。
图5.是如图3所示的小型成像细件安装在母板上的状态剖视图。
图6.是传统小型成像组件结构的外部透视图。
图7.是如图6所示的小型成像组件的剖视图。
图8.是第二个传统小型成像组件的剖视图。
图9.是如图8所示小型成像组件的装配状态的分解透视图。
具体实施方式
本发明的优选实施例将结合下面的附图详细的说明。
图1和2说明了根据本发明小型成像组件的第一个实施例。在图1和2中，相同的数字表示图7中的类似部分，并省略了重复的描述。
在图1和2中，10是一个小型成像组件，11是一个机壳。如图2所示，机壳11包括一个用于容纳上述光学系统部件的镜头固定套筒部分11a和一个带有在镜头固定套筒部分11a下表面侧，也就是说，在光学系统部件的成像侧提供的传感器窗口11c的底面部分11b，由树脂完整地构成镜头固定套筒部分11a和底面部分11b以形成机壳11。12是粘接薄膜，13是对应电路基板的柔性印刷电路(在下文称作FPC)。通过传统图形蚀刻技术形成具有精细图的电路基板13。
15是一个框架部件，它包括一个树脂框架16，其具有和FPC13相同的外径。在树脂框架16的上、下表面16a和16b上提供齿刃电极(landelectrode)17a和17b。框架部件15在齿刃电极17a和17b之间形成的通孔16c中设置有传导电极17c。
同时，通过传统双面电路基板的通孔电极或侧电极的形成方法，框架部件15能够很容易被制造。更确切的说，在双面附着铜的玻璃环氧树脂的双面电路基板上，通过图形蚀刻法，形成齿刃电极17a和17b之后，在齿刃电极17a和17b之间形成通孔16c，并在通孔16c内部通过电镀形成传导电极17c。其后，在玻璃环氧树脂等的电路基板内处理出内周孔16d，进一步地处理出每个通孔16c的中心(通过侧的情况)和外侧(通孔的情况)，以便形成树脂框架16的外围，从而完成框架部件15。
接下来，将描述小型成像组件10的装配方法。
在图2中，FPC13首先通过粘合薄膜12粘着在机壳11上的底面部分11b上。然后将CMOS传感器1安装在与光学系统部件相对的在机壳11上粘着的FPC13的表面。从而，将FPC13配置成邻近光学系统部件并在光学系统部件和CMOS传感器1之间。作为一个安装过程，通过颠倒图2状态的CMOS传感器1，通过倒焊将CMOS传感器1的凸起1a安装在FPC13内提供的安装电极14a上。
最后框架部件15连接在FPC13上，以便完成小型成像组件10的传感器安装部分。
框架部件15的安装方法是按如下进行的。
通过传导粘接剂或焊料再流动的方法将FPC13外围形成的连接电极14b和框架部件15的齿刃电极17a直接地、传导性地相连接，或者通过紧密接触连接电极和齿刃电极14b、17a，用称为NCP(非导电性胶)的粘接剂固定其外围，由于NCP的热收缩引起的导电连接，使连接电极14b和齿刃电极17a被电气地、机械地紧固在一起。
随后，如图1所示，通过在机壳11的镜头固定套筒部分11a内包含光学系统部件从而完成小型成像组件10，其中光学部件包括透镜2和3，孔径光阑4，红外线截止滤光器5等等。
将描述小型成像组件10的操作。
来自外部的信号光通过光学系统部件，从机壳11的传感器窗口11c进入CMOS传感器1的受光部分1b，并通过CMOS传感器1将光信号转化为电信号。电信号通过FPC13的安装和连接电极14a、14b传输到框架部件15，并从齿刃电极17b通过框架部件15的齿刃和传导电极17a、17c传到外部。
换句话说，齿刃电极17b对应外部连接电极。
具有上述结构的小型成像组件10的有益效果是，在具有MID结构的小型成像组件的相同形状上可实现它的最小化，并且其中布线图上的布线密度能够由传统的电路基板技术获得。此外，因为通过传统的电路基板技术能够制造FPC13和框架部件15，所以本发明具有降低生产小型成像组件的成本的有益效果。
图3和4举例说明了本发明第二个实施例的小型成像组件20。
在图3和4中，相同数字表示图1中类似部分，并省略了重复的描述。
如图4所示框架部件25与如图2所示的框架部件15不同，其不同在于作为屏蔽薄膜的金属薄膜27d在树脂框架26的内周孔26d的全部表面上形成，以及金属薄膜27d与齿刃电极27a’连接，该齿刃电极与CMOS传感器1的电源接线端连接。
具有上述结构的小型成像组件20具有如下有益效果。
如图3所示，通过在环绕CMOS传感器1的框架部件25的内周孔26d上形成金属薄膜27d的屏蔽效应，可保护CMOS传感器不受外部噪声电场和穿过玻璃环氧树脂框架26的噪声光等等的影响。
图5表示在母板29上安装小型成像组件20的状态。母板29被提供带有一个连接电极29a，该电极29a配置在小型成像组件20的外部连接接线端27b或者齿刃电极对应的位置上，作为屏蔽电极的金属薄膜29b配置在框架部件25的内周孔26d的覆盖区域上，金属薄膜29b与一个齿刃电极27b’连接，该齿刃电极27b’与CMOS传感器1的电源接线端连接。
因此，通过采用如图5所示的小型成像组件的装配结构，可保护CMOS传感器1的侧面和底面都不受噪声光和噪声电场影响从而执行非常稳定的操作。
虽然实施例说明的系统，其机壳11、FPC13、框架部件15等等部分中的每一个都可被单独制造，但是在不局限于实施例的情况下，小型成像组件可以通过装配后的许多组件和减少的组件来形成全部或部分部件从而被制造。
按上述描述，因为根据本发明的小型成像组件，在具有MID结构的小型成像组件的相同形状上可实现最小化，并且其布线图的布线密度能够由传统的电路基板技术获得，因此尽管使用CMOS传感器，仍然提供了一个足够小型化的小型成像组件。
此外，通过框架部件的内周孔上形成金属薄膜并与CMOS传感器的电源接线端连接，可保护CMOS传感器不受噪声光和噪声电场的影响。进一步，通过在具有屏蔽电极的母板上配置小型成像组件可增强保护效果。
虽然描述了本发明的优选实施例，但本发明并不局限于这些实施例，对实施例能够做出各种变化和改进。

Claims (11)

1、一种小型成像组件，包括：
一机壳；
一连接到所述机壳的光学系统部件；
一具有布线图的电路基板，它被配置成邻近在光学系统部件的成像侧的所述光学系统部件，并被连接在机壳上；
多个配置在电路基板上的电极；和
一安装在电路基板上的成像传感器，它连接电极以导出成像传感器的信号。
2、一种小型成像组件，包括：
一具有镜头固定套筒部分的机壳；
一包含在所述镜头固定套筒部分内的光学系统部件；
一配置在光学系统部件成像侧的具有布线图的电路基板；
多个配置在电路基板上的电极；
一成像传感器，它被配置在电路基板的表面、所容纳的光学系统部件的相对面，以连接配置在电路基板上的电极；和
一在电路基板外围提供的框架部件，
所述机壳包括一具有传感器窗口的基板安装表面，
所述电路基板连接到机壳的基板安装表面上，
所述框架部件包括传导电极，其通过配置在电路基板上的电极，导出安装在电路基板上的成像传感器信号。
3、如权利要求1所述的小型成像组件，其中多个电极包括齿刃电极和连接电极。
4、如权利要求1或2所述的小型成像组件，其中所述电路基板包括柔性印刷电路。
5、如权利要求1或2所述的小型成像组件，其中所述框架部件的传导电极包括在框架部件的外围部分形成的通孔电极或侧电极。
6、如权利要求1所述的小型成像组件，其中在框架部件的内周部分提供屏蔽薄膜以屏蔽成像传感器。
7、如权利要求6所述的小型成像组件，其中所述屏蔽薄膜是金属薄膜，并与成像传感器的电源接线端连接。
8、如权利要求1或2所述的小型成像组件，其中所述电路基板通过粘接薄膜粘接到机壳的基板安装表面。
9、如权利要求1或2所述的小型成像组件，其中所述框架部件有一个从图像传感器外部端面伸出的外部端面，和
每个传导电极的末端配置在框架部件的外部端面上。
10、如权利要求9所述的小型成像组件，其中当小型成像组件被安装在母板上时，配置在框架部件的外部端面上的传导电极连接到母板的布线图上。
11、一种光学设备，包括如权利要求1或2所述的小型成像组件。
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