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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung in einem
kompakten Abbildungsmodul, das mit einem Abbildungssensor, wie beispielsweise
einem Komplementärmetalloxidhalbleiter-
bzw. CMOS-Sensor einem Sensor auf Basis einer ladungsgekoppelten
Einrichtung bzw. CCD-Sensor oder Ähnlichem vorgesehen ist, und
genauer gesagt auf ein kostengünstiges
kompaktes Abbildungsmodul, so dass eine Anordnung mit hoher Dichte durch
Kombinieren eines aus Harz geformten Gehäuses und eines bestehenden
Schaltungssubstrats möglich
ist.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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In
letzter Zeit wurde ein Telefon wie beispielsweise ein Mobiltelefon,
PHS oder Ähnliches, das
eine Digitalkamera enthält,
die in der Lage ist zu fotografieren verkauft, und wobei die Benutzer
des Telefons die Fotografie als eine angehängte Datei eines Emails versenden
können.
Eine große
Anzahl von Mobiltelefonen mit der Kamerafunktion weist jeweils ein
kompaktes Abbildungsmodul auf, in dem ein Festkörper-Abbildungssensor, wie
beispielsweise ein CMOS-Sensor, ein CCD-Sensor oder Ähnliches und ein optisches
Glied, wie beispielsweise eine Linse, eine Blende oder Ähnliches
installiert und in einem Gehäuse ähnlich einer
Digitalkamera zusammengefügt
sind.
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Ein
herkömmliches
kompaktes Abbildungsmodul, das den oben erwähnten CMOS-Sensor verwendet,
ist in der japanischen Patentoffenlegung 2001-245217 offenbart,
wobei im Folgenden eine Grundstruktur davon beschrieben wird.
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6 und 7 stellen eine Struktur bzw. einen Aufbau
des herkömmlichen
kompakten Abbildungsmoduls 50 dar, das den CMOS-Sensor 1 verwendet. In 6 und 7 ist 51 ein Gehäuse welches
durch einen Harz geformt wird und das vorgesehen mit einem Linsenhaltezylinderteil 51a,
einem Sensoraufnahmeteil 51b, der auf einer unteren Oberfläche des
Linsenhaltezylinderteils 51a angeordnet ist, und einem
Sensorfenster 51c zwischen dem Linsenhaltezylinderteil 51a und
dem Sensoraufnahmeteil 51b. Innerhalb des Linsenhaltezylinderteils 51a angeordnet,
befindet sich ein optisches Systemglied, das ein Öffnungsblendenteil 4,
Linsen 2 und 3, und ein Infrarotabschneidefilter 5,
der wiederum an einer Abbildungsseite des optischen Systemglieds
angeordnet ist.
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52 ist
ein Schaltungssubstrat, auf dem der CMOS-Sensor 1 als der
Abbildungssensor durch Drahtbonden angebracht ist, wobei ein Lichtaufnahmeteil 1b des
CMOS-Sensors 1 angeordnet ist, um dem Sensorfenster 51c des
Gehäuses 51 gegenüber zu liegen.
Das kompakte Abbildungsmodul 50 enthält das Schaltungssubstrat 52,
das den CMOS-Sensor 1 in dem Sensoraufnahmeteil 51b anbringt.
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Jedoch
neigt das kompakte Abbildungsmodul 50 mit der oben beschriebenen
Struktur dazu, groß zu
sein und ist nicht imstande, die Miniaturisierungsanforderung zu
befriedigen.
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Um
die weitere Miniaturisierungsanforderung zu befriedigen, ist daher
ein kompaktes Abbildungsmodul entwickelt worden, wie es in der japanschen
Patentoffenlegung 2001-333332 offenbart ist, dessen Grundaufbau
im folgenden mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben werden wird.
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In 8 und 9 sind die gleichen Bezugszeichen mit ähnlichen
Teilen wie in 7 verbunden, und
die überschneidende
Beschreibung wird weggelassen.
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Wie
in 9 gezeigt, ist eine
Verdrahtungsmuster 62 auf einer Innenoberfläche eines
Sensoraufnahmeteils 61b eines Gehäuses 61 gebildet.
Anbringungsanschlussteile 62a zum Anbringen des CMOS-Sensors 1 und
Außenverbindungsanschlussteile 62b,
die zu einer unteren Oberfläche
des Sensoraufnahmeteils 61b herausgeführt sind, sind integral auf
dem Verdrahtungsmuster 62 gebildet.
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Der
CMOS-Sensor 1 ist auf dem Gehäuse 61 befestigt durch
Höcker 1a zur
nach unten weisenden Befestigung, die auf dem CMOS-Sensor 1 auf
den Anbringungsanschlussteilen 62a vorgesehen sind. In 9 ist der CMOS-Sensor 1 umdreht
und auf dem Gehäuse 61 gebondet.
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8 zeigt einen Anbringungszustand
des CMOS-Sensors 1 auf dem Gehäuse 61, wobei die Linsen 2, 3,
das Öffnungsblendenglied 4 und
der Infrarotabschneidefilter 5 in einem Linsenhaltezylinderteil 61a des
Gehäuses 61, ähnlich wie
in 7, enthalten sind.
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Der
CMOS-Sensor 1 ist auf den Anbringungsanschlussteilen 62a des
Verdrahtungsmusters 62, das auf der Innenoberfläche des
Sensoraufnahmeteils 61b gebildet ist, nach unten weisend
gebondet (face-down-bonded), so dass ein kompaktes Abbildungsmodul 60 gebildet
wird.
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In
dem Zustand ist der Lichtaufnahmeteil 1b des CMOS-Sensors 1 angeordnet,
um dem Sensorfenster 61c des Gehäuses 61 gegenüber zu liegen, und
konfiguriert, um ein Lichtsignal, das durch das optische Systemglied
der Linse usw. hindurchgeht, aufzunehmen. Das Lichtsignal, das durch
den CMOS-Sensor 1 verarbeitet wird, wird von den Außenverbindungsanschlussteilen 62b durch
das Verdrahtungsmuster 62 nach außen ausgegeben.
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Auf
den in 8 und 9 gezeigten Aufbau wird Bezug
genommen als ein MID, in dem eine dreidimensionale, leitende Schaltung
auf einem Harzformkörper
gebildet wird, der das Gehäuse 61 bildet, ohne
das in 7 gezeigte Schaltungssubstrat 52 zu verwenden,
wobei die Anbringung des CMOS-Sensors 1 und die Bildung der
Außenverbindungsanschlussteile
gleichzeitig durch die dreidimensionale, leitende Schaltung vorgenommen
werden.
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Es
gibt als ein Verfahren zum Bilden der dreidimensionalen, leitenden
Schaltung auf dem Harzformkörper
ein einstufiges Verfahren zum Bilden eines leitenden Musters auf
einer Oberfläche
des Harzformkörpers
mittels einer Übertragung,
und ein zweistufiges Verfahren zum Bilden eines ersten Teils zum Bilden
eines Musters durch einen Harz mit Platierqualität, Bilden in zweiter Teils,
ohne ein Muster zu bilden, durch einen Harz ohne Platierqualität, und teilweise
Bilden eines platierten Musters durch Verwenden einer Differenz
der Platierqualitäten.
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Das
durch das oben erwähnte
MID strukturierte kompakte Abbildungsmodul besitzt den Vorzug, dass
eine weitere Miniaturisierung im Vergleich zu dem kompakten Abbildungsmodul
erreicht werden kann, dass das in 7 gezeigte
Schaltungssubstrat verwendet, wobei gleichzeitig die folgenden Probleme
bestehen.
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Das
heißt,
es ist für
das Verfahren zum Bilden der dreidimensionalen, leitenden Schaltung
auf dem Harzformkörper
schwierig, ein feines Muster wie bei einer Musterätztechnik
zu bilden, die zur Musterbildung eines herkömmlichen Schaltungssubstrats verwendet
wird. Wenn ein CMOS-Sensor mit vielen Pixeln und hoher Auflösung als
ein Abbildungssensor verwendet wird, ist infolgedessen ein Abstand
zwischen schmalen Kissen gefordert, und da eine große Anzahl
von Anschlüssen
erforderlich ist, kann die MID-Technik die Anforderungen nicht erfüllen.
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Des
Weiteren sind bei dem kompakten Abbildungsmodul der MID-Struktur
die Herstellungskosten höher,
da viele Herstellungsprozesse erforderlich sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben erwähnten Probleme
des Standes der Technik gemacht, wobei es ein Ziel derselben ist,
ein kompaktes Abbildungsmodul zu liefern, das im Stande ist, eine
Miniaturisierung ähnlich
dem MID-System, eine Installation eines CMOS mit einer großen Anzahl
von Pixeln und eine Kostensenkung für das vollständige Produkt
zu ermöglichen.
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Um
das oben erwähnte
Ziel zu erreichen, weist ein kompaktes Abbildungsmodul in einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: ein Gehäuse, ein
an dem Gehäuse
angebrachtes optisches Systemglied, ein Schaltungssubstrat mit einem
Verdrahtungsmuster, das benachbart zu dem optischen Systemglied
in einer Bildseite des optischen Systemglieds angeordnet und an
dem Gehäuse
angebracht ist, Elektroden, die auf dem Schaltungssubstrat angeordnet
sind und einen Abbildungssensor, der auf dem Schaltungssubstrat
angebracht und elektrisch mit den Elektroden verbunden ist.
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Ein
kompaktes Abbildungsmodul in einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung weist Folgendes auf: ein Gehäuse mit einem Linsenhaltezylinderteil,
ein optisches Systemglied, das in dem Linsenhaltezylinderteil untergebracht
ist, ein Schaltungssubstrat mit einem Verdrahtungsmuster und angeordnete
Feld- bzw. Flächenelektroden,
die in einer Bildseite des optischen Systemglieds angeordnet sind,
und einen Abbildungssensor, der auf einer Oberfläche des Schaltungssubstrats
angebracht ist, die dem optischen Systemglied gegenüberliegt,
und ein Rahmenglied, das an einer Umfang des Schaltungssubstrats
vorgesehen ist.
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Das
Gehäuse
ist in der Abbildungsseite des optischen Systemglieds vorgesehen
und umfasst eine Substratanbringungsoberfläche mit einem Sensorfenster.
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Das
Schaltungssubstrat ist an der Substratanbringungsoberfläche des
Gehäuses
durch ein Haftflächenelement
angebracht.
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Das
Rahmenglied umfasst leitende Elektroden, um ein Signal des Abbildungssensors,
der auf dem Schaltungssubstrat angebracht ist, herauszuleiten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Schnittansicht
eines kompakten Abbildungsmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine perspektivische
Explosionsansicht, die einen Zusammenbauzustand des in der 1 gezeigten kompakten Abbildungsmoduls
zeigt.
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3 ist eine Schnittansicht
eines kompakten Abbildungsmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine perspektivische
Ansicht eines Rahmenglieds in dem in 3 gezeigten
kompakten Abbildungsmodul.
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5 ist eine Schnittansicht,
die einen Zustand zeigt, in dem das in 3 gezeigte kompakten Abbildungsmodul
auf einer Hauptplatine bzw. einem Motherboard angebracht ist.
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6 ist eine perspektivische
Außenansicht, die
einen Aufbau eines herkömmlichen
kompakten Abbildungsmoduls zeigt.
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7 ist eine Schnittansicht
des in 6 gezeigten kompakten
Abbildungsmoduls.
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8 ist eine Schnittansicht
eines kompakten Abbildungsmoduls gemäß einem zweiten herkömmlichen
Beispiel.
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9 ist eine perspektivische
Explosionsansicht, die einen Zusammenbauzustand des in 8 gezeigten kompakten Abbildungsmoduls
zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNSBEISPIELE
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden unten detailliert mit Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
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1 und 2 stellen ein erstes Ausführungsbeispiel
eines kompakten Abbildungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung
dar. In 1 und 2 sind die gleichen Bezugszeichen
die mit ähnlichen
Teilen wie in 7 verbunden,
und die sich überschneidende
Beschreibung wird weggelassen.
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In 1 und 2 ist 10 ein kompaktes Abbildungsmodul
und 11 ein Gehäuse.
Wie in 2 gezeigt, umfasst
das Gehäuse 11 einen
Linsenhaltezylinderteil 11a zum Enthalten des zuvor erwähnten optischen
Systemglieds und einen unteren Oberflächenteil 11b mit einem
Sensorfenster 11c, das auf einer Seite einer unteren Oberflächen des
Linsenhaltezylinderteils 11a vorgesehen ist, mit anderen
Worten auf einer Bildseite des optischen Systemglieds, und wobei
der Linsenhaltezylinderteil 11a und der untere Oberflächenteil 11b integral
durch ein Harz gebildet sind, um das Gehäuse 11 zu bilden. 12 ist
ein Klebestreifen bzw. Haftflächenelement, 13 eine
flexible gedruckte Schaltung (im Folgenden bezeichnet als FPC =
Flexible Printed Circuit), die dem Schaltungssubstrat entspricht.
Das Schaltungssubstrat 13 ist mit einem feinen Muster 14 durch
eine herkömmliche
Musterätztechnik
gebildet.
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15 ist
ein Rahmenglied, das einen Harzrahmen 16 mit dem gleichen
Außendurchmesser
wie der der FPC 13 umfasst. Flächenelektroden 17a und 17b sind
auf den oberen und unteren Oberflächen 16a und 16b des
Harzrahmens 16 vorgesehen. Das Rahmenglied 15 besitzt
leitende Elektroden 17c, die in Durchgangslöchern 16c,
die zwischen den Flächenelektroden 17a und 17b gebildet
sind, vorgesehen sind.
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Das
Rahmenglied 15 kann einfach durch ein Verfahren zur Herstellung
der Durchgangslochelektroden oder Seitenelektroden bei einem herkömmlichen
doppelseitigen Schaltungssubstrat hergestellt werden. D.h. nachdem
die Flächenelektroden 17a und 17b auf
einem doppelseitigen Schaltungssubstrat eines Epoxit-Glasharzes durch
ein Musterätzen gebildet
sind, in dem Kupfer an den beiden Oberflächen angebracht ist, werden
die Durchgangslöcher 16c zwischen
den Flächenelektroden 17a und 17b gebildet,
und die leitenden Elektroden 17c werden durch Platieren
innerhalb der Durchgangslöcher 16c gebildet.
Danach wird ein Innenumfangsloch 16d in dem Schaltungssubstrat
des Epoxit-Glasharzes verarbeitet, und ferner wird eine Mitte (im
Fall des seitlich gebildeten Lochs) oder eine Außenseite (im Fall eines durchgehend
gebildeten Lochs) jedes Durchgangslochs 16c verarbeitet,
um einen Außenumfang des
Harzrahmens 16 zu bilden, wodurch das Rahmenglied 15 vervollständigt wird.
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Als
nächstes
wird ein Zusammenbauverfahren des kompakten Abbildungsmoduls 10 beschrieben
werden.
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In 2 wird zunächst die
FPC 13 an den unteren Oberflächenteil 11b des Gehäuses 11 durch das
Haftflächenelement 12 angehaftet.
Der CMOS-Sensor 1 wird dann auf einer Oberfläche der FPC 13 befestigt,
die an dem Gehäuse 11,
gegenüber
dem optischen Systemglied angehaftet ist. Infolgedessen ist die
FPC 13 benachbart zu dem optischen Systemglied angeordnet
und zwischen dem optischen Systemglied und dem CMOS-Sensor 1 angeordnet.
Als ein Anbringungsverfahren werden die Kontakthöcker 1a des CMOS-Sensors 1,
wobei der in einem in 2 gezeigten
Zustand befindliche CMOS-Sensor 1 umgekehrt wird, auf Befestigungselektroden 14a befestigt,
die innerhalb des FPC 13 vorgesehen sind, und zwar durch
nach unten weisendes Bonden.
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Zuletzt
wird das Rahmenglied 15 an der FPC 13 angebracht,
so dass ein Sensoranbringungsteil des kompakten Abbildungsmoduls 10 vervollständigt wird.
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Ein
Anbringungsverfahren des Rahmenglieds 15 wird wie folgt
ausgeführt.
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Verbindungselektroden 14b,
die am Umfang der FPC 13 und der Flächenelektroden 17a des
Rahmenglieds 15 gebildet sind, werden direkt und leitend mittels
eines leitenden Haftmittels oder Lötrückfließens (reflow) verbunden, oder
die Verbindungselektroden 14b und die Flächenelektroden 17a werden elektrisch
und mechanisch befestigt durch enges Kontaktieren der Verbindungs-
und Flächenelektroden 14b und 17a,
Fixieren eines Umfangs davon mit einem Haftmittel, das als eine
nicht-leitende Paste (NCP = Non Conductive Paste) bezeichnet wird,
als eine Folge der leitenden Verbindung aufgrund der thermischen
Kontraktion des NCP.
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Nachfolgend
wird das kompakte Abbildungsmodul 10 durch Enthalten des
optischen Systemsglieds der Linsen 2 und 3, der
Blende 4, des Infrarotabschneidefilters 5 usw.
in dem Linsenhaltezylinderteil 11a des Gehäuses 11 vervollständigt, wie
in 1 gezeigt.
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Ein
Betrieb des kompakten Abbildungsmoduls 10 wird nun beschrieben
werden.
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Ein
Lichtsignal, das von außen
und durch das optische Systemglied hindurchgegangen ist, tritt in
den Lichtaufnahmeteil 1b des CMOS-Sensors 1 durch
das Sensorfenster 11c des Gehäuses 11 ein und wird
durch den CMOS-Sensor 1 in eine elektrisches Signal umgewandelt.
Das elektrische Signal wird durch die Anbringungs- und Verbindungselektroden 14a und 14b der
FPC 13 an das Rahmenglied 15 übertragenen und von den Flächenelektroden 17b durch
die Flächen-
und leitenden Elektroden 17a und 17c des Rahmenglieds 15 nach
außen
geleitet.
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Das
heißt,
die Flächenelektroden 17b entsprechen äußeren Verbindungselektroden.
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Es
bestehen die vorteilhaften Effekte, dass das kompakte Abbildungsmodul 10 mit
der oben erwähnten
Struktur in der gleichen Form miniaturisiert werden kann wie das
kompakte Abbildungsmodul mit der MID-Struktur, und eine Verdrahtungsdichte
auf dem Verdrahtungsmuster desselben kann durch eine herkömmliche
Schaltungssubstrattechnologie erreicht werden. Da die FPC 13 und
das Rahmenglied 15 durch eine herkömmliche Schaltungssubstrattechnotogie
hergestellt werden können,
besteht darüber
hinaus ein vorteilhafter Effekt darin, dass eine Kostenreduzierung
bei der Herstellung eines kompakten Abbildungsmoduls erreicht werden
kann.
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3 und 4 stellen ein kompaktes Abbildungsmodul 20 in
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar.
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In 3 und 4 sind die gleichen Bezugszeichen mit ähnlichen
Teilen wie in 1 verbunden und
die sich überschneidende
Beschreibung wird weggelassen.
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Ein
in 4 gezeigtes Rahmenglied 25 unterscheidet
sich von dem in 2 gezeigten
Rahmenglied 15 dadurch, dass ein metallischer Film 27d als
ein Abschirmfilm auf der gesamten Oberfläche eines inneren Umfangslochs 26d eines Harzrahmens 26 gebildet
ist, und der metallische Film 27d mit einer Flächenelektrode 27a' verbunden ist,
die mit einem Leistungsanschluss des CMOS-Sensors 1 verbunden
ist.
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Das
kompakte Abbildungsmodul 20 der oben erwähnten Struktur
besitzt die folgenden vorteilhaften Effekte.
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Wie
in 3 gezeigt, kann der
CMOS-Sensor 1 vor einem äußeren elektrischen Störfeld durch einen
Abschirmeffekt des metallischen Films 27d, der auf dem
Innenumfangsloch 26d des Rahmenglieds 25, das
den CMOS-Sensor 1 umgibt, geformt ist, und auch vor Störlicht,
das durch den Harzrahmen 26 aus Epoxid-Glas oder Ähnlichem
hindurchgeht, geschützt
werden.
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5 zeigt einen Befestigungszustand
des kompakten Abbildungsmoduls 20 auf einem Motherboard 29.
Das Motherboard 29 ist vorgesehen mit Verbindungselektroden 29a,
die an einer Stelle, die einem Außenverbindungsanschluss 27b oder
einer Flächenelektrode
des kompakten Abbildungsmoduls 20 entspricht, vorgesehen
sind und mit einem metallischen Film 29b als einer Abschirmelektrode,
die in einem Gebiet, das das Innenumfangsloch 26d des Rahmenglieds 25 abdeckt,
vorgesehen ist, wobei der metallische Film 29b mit einer
Flächenelektrode 27b' verbunden ist,
die mit dem Leistungsanschluss des CMOS-Sensors 1 verbunden
ist.
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Durch
Verwenden der in 5 gezeigten
Anbringungsstruktur bei dem kompakten Abbildungsmodul 20,
sind die seitlichen und unteren Oberflächen des CMOS-Sensors 1 alle
vor dem Störlicht
und dem elektronischen Störfeld
geschützt,
um einen stabilen Betrieb auszuführen.
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Obwohl
die Ausführungsbeispiele
ein System zeigen, bei dem jedes der Teile des Gehäuses 11,
der FPC 13, des Rahmenglieds 15 usw. separat strukturiert
sind, kann das kompakte Abbildungsmodul hergestellt werden durch
Formen der Teile oder eines Teils der Teile durch eine Vielzahl
von Anordnungen und durch Schneiden der Anordnungen nach dem Zusammenbau,
ohne auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt
zu sein.
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Da
das kompakte Abbildungsmodul gemäß der vorliegenden
Erfindung in der gleichen Form wie das kompakte Abbildungsmodul
der MID-Struktur miniaturisiert werden kann, und da die Verdrahtungsdichte
auf dem Verdrahtungsmuster desselben durch herkömmliche Schaltungssubstrattechnik
erreicht werden kann, kann, wie oben beschrieben, eine ausreichend
miniaturisiertes, kompaktes Abbildungsmodul vorgesehen werden, selbst
wenn ein CMOS-Sensor verwendet wird.
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Des
Weiteren kann der CMOS-Sensor vor dem Störlicht und dem elektrischen
Störfeld
durch Bilden des Abschirmfilms auf dem Innenumfangsloch des Rahmenglieds
und durch Verbinden von diesem mit dem Leistungsanschluss des CMOS-Sensors, geschützt werden,
und ferner kann der Schutzeffekt durch Anbringen des kompakten Abbildungsmoduls auf
dem Motherboard, das die Abschirmelektrode besitzt, sogar verstärkt werden.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Verschiede Veränderungen
und Modifikationen können
an den Ausführungsbeispielen
vorgenommen werden.