CN103024252A - 具有成像传感器封装的摄像设备 - Google Patents

Abstract

具有成像传感器封装的摄像设备。在该摄像设备中，预先回流安装到电路板的成像传感器封装能够被固定到摄像设备的固定构件。作为摄像设备的数字式摄像机的传感器保持件具有保持件主体，该保持件主体被定位成包围安装到作为电路板的传感器板的成像传感器封装。传感器保持件的凸缘部形成为从保持件主体的后端面朝向具有平板形状的热辐射板突出。热辐射板在凸缘部被保持在镜筒和热辐射板之间的状态下被固定到镜筒。

Description

具有成像传感器封装的摄像设备

技术领域

本发明涉及设置有成像传感器封装（imaging sensorpackage）的摄像设备（image pickup apparatus）。

背景技术

已经提出了如下的摄像设备（例如，摄像机（videocamera））：该摄像设备具有安装成像传感器封装的镜筒（lensbarrel），该成像传感器封装预先安装到诸如平板状的传感器保持件等固定构件（见日本特开平5-292380号公报）。

通常，成像传感器封装通过粘合剂粘结到传感器保持件。然而，问题在于，当通过粘合剂粘结到传感器保持件的传感器封装通过下面的方法安装到电路板时，传感器封装会从传感器保持件剥落：在该方法中，利用焊膏（solder paste）将粘结到传感器保持件的传感器封装载置在电路板上，然后使传感器封装与电路板一起通过回流炉。

因此，已知将成像传感器封装构造为如下的所谓的SOP（小轮廓封装）结构：在该结构中，端子暴露于封装的侧面，从而能够用烙铁将这些端子焊接到电路板。然而，SOP结构的成像传感器封装的缺点在于成像传感器封装的安装面积随着端子数量的增多而增大。

近年来，大多数的成像传感器封装被构造成如下的所谓的BGA（球栅阵列）结构或所谓的LGA（栅格阵列）结构：在所述结构中，端子以矩阵形式配置在传感器封装的后表面。BGA或LGA结构的成像传感器封装通常被回流（reflow）安装到电路板。然而，当这样的传感器封装通过粘合剂而被粘结到传感器保持件并且被回流安装到电路板时，发生上述问题，即传感器封装从传感器保持件剥落。

为了将传感器保持件安装到镜筒，一般使用螺钉，并且在传感器保持件中形成用于与螺钉螺纹接合的螺钉孔。在具有平板形状的传感器保持件的情况中，从传感器保持件沿光轴方向朝向被摄体突出的用于形成螺钉孔的突部有时必须设置于传感器保持件，以确保所需的螺钉孔深度。在那种情况下，镜筒中的致动器和轴必须布置在传感器保持件的突部的外侧，从而所获得的镜筒的尺寸变大。

发明内容

本发明提供如下一种摄像设备：预先回流安装到电路板的成像传感器封装能够被固定到摄像设备的固定构件。

根据本发明的一个方面，提供了一种摄像设备，其包括：成像传感器封装；电路板，所述电路板被构造成安装所述成像传感器封装；热辐射板，所述热辐射板布置在所述电路板的与安装所述成像传感器封装的一侧相反的一侧；保持件构件，所述保持件构件具有保持件主体，所述保持件主体被构造成相对于所述成像传感器封装以包围安装到所述电路板的所述成像传感器封装的方式定位，并且所述保持件构件具有与所述保持件主体一体地形成的凸缘部；以及固定构件，所述固定构件被构造成固定所述保持件构件和所述热辐射板，其中，所述保持件构件的所述凸缘部从所述保持件构件的所述保持件主体的后端面朝向所述热辐射板突出，并且所述热辐射板具有平板形状，并且在所述凸缘部被保持在所述固定构件和所述热辐射板之间的状态下所述热辐射板被固定到所述固定构件。

利用本发明，预先回流安装到电路板的成像传感器封装能够被固定到摄像设备的固定构件。

从以下参考附图对示例性实施方式的描述，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1A是作为根据本发明的一个实施方式的摄像设备的示例的数字式摄像机的外观立体图；

图1B是示出数字式摄像机的内部构造的立体图；

图1C是示出组成数字式摄像机的成像光学系统的相机单元的构造的示意图；

图2A是示出安装到数字式摄像机的镜筒的成像传感器封装及其周边结构的分解立体图；

图2B是示出成像传感器封装及其周边结构的另一分解立体图；

图3A是示出粘结有成像传感器封装的传感器保持件及其周边结构的分解立体图；

图3B是示出传感器保持件及其周边结构的截面图；

图4是示出传感器保持件被粘结到传感器板的状态的立体图；

图5是传感器保持件的背面立体图；和

图6是示出用于将传感器保持件和成像传感器封装定位和粘结在一起的方法的示意图。

具体实施方式

现在，在下文中将参考示出了本发明的优选实施方式的附图详细地描述本发明。

图1A至图1C均示出了作为根据本发明的一个实施方式的摄像设备的示例的数字式摄像机。

在图1A中，附图标记1表示数字式摄像机，该数字式摄像机具有相机主体（camera body）2，相机主体2在其前表面形成有相机主体开口2a。相机1包括分别设置在相机主体2的前表面、左侧面和后表面的用于输入声音的麦克风3、用于显示被摄体图像的显示单元4、以及电池9。显示单元4经由铰链（hinge）5安装到相机主体2，从而能相对于相机主体2打开/闭合以及旋转。

如图1B所示，相机单元（camera unit）6内置于相机主体2。安装信号处理单元（未示出）等的主基板7被布置在相机单元6的下侧，并且安装诸如非易失性存储器等记录单元的记录单元板8被布置在主基板7的下侧。应该注意，摄像机1所进行的信号处理与本发明的要旨并不直接相关，因此这里略去对其的描述。

如图1C所示，相机单元6包括镜筒10、成像传感器封装15和用作电路板的传感器板16，其中成像传感器封装15安装于传感器板16。镜筒10是例如内聚焦式变焦镜筒，并且包括成像光学系统，该成像光学系统主要由第一至第四组透镜11-14和光圈18组成。第一组透镜11和第三组透镜13被固定地布置在镜筒10中，第二组透镜12被例如马达（未示出）沿成像光学系统的光轴的方向变焦驱动，并且第四组透镜14被例如马达（未示出）沿光轴方向聚焦驱动。

成像传感器封装15内置有诸如CMO S或CCD等图像感测器件（在图3A和图3B中由附图标记36表示）。稍后描述成像传感器封装15的构造的细节。

经由相机主体开口2a入射的被摄体像形成于成像传感器封装15的图像感测器件36并且被图像感测器件36光电转换成为模拟图像信息。模拟图像信息被安装于传感器板16的信号处理单元（未示出）转换成为数字图像信息，并且数字图像信息经由连接装置17被传输至安装于主基板7的信号处理单元（未示出）。由信号处理单元接收和处理的图像信息被记录到安装于记录单元板8的非易失性存储器中，并且通过显示单元4显示。

图2A和图2B均示出了安装到镜筒10的成像传感器封装15及其周边结构的分解立体图。

如图2A和图2B所示，红外光吸收滤光器23、方形按压橡胶环22、传感器保持件20、成像传感器封装15、传感器板16、热辐射橡胶板24和热辐射板25以该顺序如下所述地借助于紧固螺钉26安装到镜筒10。

预先回流安装到传感器板16的成像传感器封装15如稍后所述地被定位至并通过粘合剂被粘结至传感器保持件20，由此成像传感器封装15、传感器板16和传感器保持件20被组装成一个单元。

接着，红外光吸收滤光器23被布置于形成在镜筒10的后表面的凹部中。然后，方形按压橡胶环22被布置成与红外光吸收滤光器23的后表面接触，并且传感器保持件20、成像传感器封装15和传感器板16的组装单元被布置成与橡胶环22的后表面接触。接着，热辐射橡胶板24被布置成与安装于传感器板16的信号处理IC 27接触。热辐射橡胶板24由诸如硅橡胶等具有较大的导热率的可压缩材料制成。

接着，形成在传感器保持件20的凸缘部（在图3A中均由附图标记31表示）中的定位孔31a被装配到形成在镜筒10的后表面的定位凸起28，由此传感器保持件20相对于镜筒10被定位。在该状态下，紧固螺钉26插入贯通沿光轴方向形成于热辐射板25的螺钉插孔25a并且插入贯通沿光轴方向形成于传感器保持件20的凸缘部31中的螺钉插孔31b，并且紧固螺钉26与沿光轴方向形成于镜筒10的后表面突部29且与螺钉插孔25a和31b对准的螺孔29a接合，由此，红外光吸收滤光器23、橡胶环22、（由传感器保持件20、成像传感器封装15和传感器板16组成的）组装单元、热辐射橡胶板24以及热辐射板25被固定到镜筒10。

由此，热辐射板25被布置在传感器板16的与安装成像传感器封装15的表面所在侧相反侧的表面。镜筒10用作相机1（摄像设备）的固定传感器保持件20（保持件构件）和热辐射板25的固定构件。

信号处理IC 27和热辐射板25经由热辐射橡胶板24彼此热连接。可替代地，通过将橡胶板24布置在能够形成在传感器板16的中央部分处的通孔（未示出）中，成像传感器封装15和热辐射板25能够经由热辐射橡胶板24彼此热连接。

成像传感器封装15必须以成像传感器封装15的有效像素范围落在镜筒10的有效成像圆内的方式安装到镜筒10。为此，在本实施方式中，传感器保持件20和成像传感器封装15如稍后描述地被定位和粘结在一起，由此能够经由传感器保持件20适当地确定镜筒10和成像传感器封装15之间的位置关系。

图3A和图3B分别示出了传感器保持件20及其周边结构的分解立体图和截面图。应该注意，在图3B中，相机主体2的前表面和后表面分别位于左侧和右侧。

成像传感器封装15包括由例如塑料或陶瓷制造并且具有形成为一体的方形周壁和底壁的盒状框架35，并且还包括布置在框架35的底壁的内表面的图像感测器件36和覆盖框架35的前方开口面的矩形形状的保护玻璃板37。保护玻璃板37在其外缘处被支撑于框架35的方形周壁的前表面35a的台阶部。

传感器保持件20包括围绕成像传感器封装15的、形成为方形框架形状的传感器保持件主体21，并且还包括与传感器保持件主体21一体地形成的凸缘部（在本实施方式中，从传感器保持件主体21的上下表面向外伸出两个凸缘部31）。传感器保持件主体21具有围绕成像传感器封装15的周壁、和与周壁一体地形成的前壁。前壁形成有开口21a，保护玻璃板37以宽松的方式装配在该开口21a中，并且前壁具有被布置成与盒状框架35的前表面35a接触的后表面21b。前表面35a与图像感测器件36的前表面几乎平行地延伸。

在传感器保持件主体21和传感器板16之间，设置有与成像传感器封装15由于焊接而从传感器板16的升离（liftoff）相对应的预定间隙，使得传感器保持件主体21和传感器板16彼此并不直接接触，由此传感器保持件主体21的前壁的后表面21b与盒状框架35的前表面35a能够可靠地彼此接触。

传感器保持件20的凸缘部31从传感器保持件主体21的后端面B朝向热辐射板25突出。换句话说，凸缘部31从传感器保持件主体21的后端面B向后方突出。凸缘部31形成有定位孔31a和螺钉插孔31b。如前所述，定位孔31a被装配于形成在镜筒10的后表面的定位凸起28，由此使传感器保持件20相对于镜筒10定位。结果，传感器保持件20的螺钉插孔31b与形成于镜筒10的后表面突部29的螺孔29a对准。

凸缘部31被布置成使得其前表面31c与镜筒10的后表面突部29接触。凸缘部31延伸贯通形成在传感器板16的与凸缘部31相面对的部分处的缺口（notched）部19（图3A和图4），并且凸缘部31的后表面31d与热辐射板25接触。

如上所述，从传感器保持件主体21的后端面B朝向热辐射板25突出的凸缘部31的前表面31c与镜筒10的后表面突部29接触。如图3B所示，传感器保持件20的凸缘部31与镜筒10的后表面突部29之间的抵接位置与图像感测器件36的光轴方向位置几乎对准，并且位于成像传感器封装15的中心的光轴方向位置的后方。因此，沿光轴方向看时，镜筒10的后表面突部29中的用于形成螺孔29a的区域能够被设置在从凸缘部31的前表面31c（其是凸缘部31和镜筒突部29之间的抵接面）至传感器保持件20的前端面A的范围内，由此使得不需要在传感器保持件20的前端面A的在光轴方向上的前方的位置处形成镜筒10的螺孔29a。因此，镜筒10中的马达、轴等能够被布置成在传感器保持件20的前端面A的在光轴方向上的前方的位置处接近光轴，由此能够减小镜筒10的在垂直于光轴的方向上的尺寸。

传感器保持件20的凸缘部31的与热辐射板25接触的后表面31d和传感器保持件主体21的与成像传感器封装15的框架35接触的前壁后表面21b之间的距离由传感器封装15相对于传感器板16的安装高度、传感器板16的厚度、信号处理IC 27相对于传感器板16的安装高度以及热辐射橡胶板24的压缩厚度的和来表示。传感器封装15相对于传感器板16的安装高度由框架35的厚度和传感器封装15由于焊接而相对于传感器板16的升离的和来表示。类似的，信号处理IC 27相对于传感器板16的安装高度由信号处理IC 27的厚度和信号处理IC 27由于焊接相对于传感器板16的升离的和来表示。

由此，传感器保持件20的凸缘部31的后表面31d与传感器板16的安装信号处理IC 27的表面在光轴方向上向后方隔开与信号处理IC 27相对于传感器板16的安装高度和热辐射橡胶板24的压缩厚度的和相对应的距离。由于传感器保持件20的凸缘部31被如上所述地构造和布置，所以凸缘部31能够在其后表面31d处抵靠热辐射板25，而无需在热辐射板25中形成凸部并且无需弯折热辐射板25。

换句话说，热辐射板25能够形成为平板形状。因此，不必弯折或拉伸（draw）热辐射板25，并且可以以低成本制造热辐射板25。此外，由信号处理IC 27和成像传感器封装15产生的热能够经由热辐射橡胶板24传送至热辐射板25，并且热能够从热辐射板25消散。

图4示出了传感器保持件20粘结至传感器板16的状态的立体图，图5示出了传感器保持件20的背面立体图。如图4所示，粘合剂41被涂布于传感器保持件主体21的侧面以及被涂布于传感器板16的安装成像传感器封装15的表面，由此传感器保持件20被粘结且固定到传感器板16。

由于如前所述地在传感器保持件主体21和传感器板16之间设置有间隙，所以存在对于粘合剂41经由该间隙流入到传感器保持件主体21的内侧的担心。在本实施方式中，如图3B和图5所示，槽51因此形成在传感器保持件主体21的前壁后表面21b的位于成像传感器封装15的框架35的周壁外侧的位置处。结果，即使粘合剂41流入到传感器保持件主体21的内侧，粘合剂41也被引导到槽51中从而防止传感器封装15被粘结到保护玻璃板37。

图6示意性地示出了用于将传感器保持件20和成像传感器封装15定位并且粘结在一起的方法。

如图6所示，标志61被设置在成像传感器封装15的框架35的底壁的位于传感器封装15的图像感测器件36的从前方看的左上位置和右下位置处。以标志61经由传感器保持件主体21的开口21a可见的方式形成该开口21a。

工人在从开口21a那侧观看标志61和传感器保持件20的定位孔31a的状态下，将成像传感器封装15的位置与传感器保持件20的位置对准。

为此，已经焊接有成像传感器封装15的传感器板16首先被固定到夹具（未示出）。接着，以传感器保持件主体21的前壁后表面21b与传感器封装15的框架35的前表面35a接触的方式将传感器保持件20载置于传感器封装15。然后，操作左右方向调整单元63和上下方向调整单元64，使得传感器保持件20以如下方式相对于传感器板16移动：从传感器保持件主体21的开口21a那侧看时，标志61与传感器保持件20的凸缘部31的定位孔31a之间的距离62落在预定范围内。应该注意，调整单元63、64是例如在操作时能够使传感器保持件20以微米为单位进行移动的普通测微计头。

在传感器保持件20被如上所述地相对于焊接至传感器板16的成像传感器封装15定位之后，粘合剂41被涂布于传感器保持件主体21的侧面以及被涂布于传感器板16，然后固化。此时，通过使用例如瞬时粘合剂或可通过紫外光照射而固化的粘合剂，传感器保持件20和传感器板16能够在保持传感器保持件20和成像传感器封装15之间的位置关系的情况下容易地粘结在一起。

虽然在上述实施方式中已经描述了本发明适用于数字式摄像机的情况，但本发明也可适用于数字式静态相机、监控相机、行车记录仪（drive recorder）、携带式信息终端等。

虽然已经参考示例性实施方式描述了本发明，但是应理解，本发明不局限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求书的范围符合最宽泛的阐释，以涵盖全部这样的变型、等同结构和功能。

本申请要求2011年9月22日提交的日本专利申请No.2011-207292的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。

Claims (7)

1.一种摄像设备，其包括：

成像传感器封装；

电路板，所述电路板被构造成安装所述成像传感器封装；

热辐射板，所述热辐射板布置在所述电路板的与安装所述成像传感器封装的一侧相反的一侧；

保持件构件，所述保持件构件具有保持件主体，所述保持件主体被构造成相对于所述成像传感器封装以包围安装到所述电路板的所述成像传感器封装的方式定位，并且所述保持件构件具有与所述保持件主体一体地形成的凸缘部；以及

固定构件，所述固定构件被构造成固定所述保持件构件和所述热辐射板，

其中，所述保持件构件的所述凸缘部从所述保持件构件的所述保持件主体的后端面朝向所述热辐射板突出，并且

所述热辐射板具有平板形状，并且在所述凸缘部被保持在所述固定构件和所述热辐射板之间的状态下所述热辐射板被固定到所述固定构件。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，在所述保持件构件和所述电路板之间设置间隙，使得所述保持件构件在相对于所述成像传感器封装定位时不与所述电路板接触，并且

所述保持件构件被相对于所述成像传感器封装定位，然后被粘结并固定到所述电路板。

3.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，所述保持件构件通过涂布于所述保持件主体的侧面以及涂布于所述电路板的粘合剂被粘结和固定到所述电路板，并且

所述保持件构件形成有槽，流入到所述保持件主体的内侧的粘合剂被引导到所述槽内。

4.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，在所述电路板的与所述凸缘部相面对的部分处形成缺口部。

5.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，信号处理IC被安装在所述电路板的与安装所述成像传感器封装的一侧相反的一侧，并且

所述信号处理IC和所述热辐射板相互热连接。

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，螺钉插孔沿光轴方向形成于所述热辐射板以及形成于所述保持件构件的所述凸缘部，

用于与插入贯通所述螺钉插孔的螺钉螺纹接合的螺孔沿所述光轴方向形成于所述固定构件并且与所述螺钉插孔对准，并且

用于形成所述螺孔的区域被设置在从所述凸缘部和所述固定构件之间的抵接面到所述保持件构件的前端面的范围内。

7.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述成像传感器封装具有图像感测器件，并且

所述固定构件是设置有成像光学系统的镜筒，所述成像光学系统被构造成在所述图像感测器件上形成被摄体像。

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