JP2006191256A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＣＤに大きな力を加えることがなく、組立性の良い放熱構造を提供する。
【解決手段】複数のＣＣＤ１とＣＣＤ１に対応する伝熱板３とＣＣＤカバー２と板ばね６とプリズムベース５とで構成する。絶縁材料で構成したＣＣＤカバー２には伝熱板挿入口を設ける。伝熱板３にはＣＣＤカバー２の挿入口よりわずかに広い幅広部を設ける。板ばね６はプリズムベース５に固定する。ＣＣＤ１にＣＣＤカバー２を取り付けた後、伝熱板３の幅広部がＣＣＤカバー２の挿入間口を通過するまで挿入する。この状態で、筐体の一部を伝熱板３に押し当てると板ばね６の反力により熱伝達が良好なものとなる。また、伝熱板３を固定しないのでＣＣＤ１に大きな力が加わることがなく位置精度を良好にできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子等を用いた固体撮像装置の放熱構造に関する。

従来、固体撮像素子（ＣＣＤ）等を用いた固体撮像装置に対する放熱構成としては、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。図６は前記文献に記載された従来の固体撮像装置を示している。図６において従来の固体撮像装置は、複数（図６では３つ）のＣＣＤ１とＣＣＤカバー１２と伝熱板１３、そしてプリズム４とプリズムベース５とで構成される。伝熱板１３は、その一端がＣＣＤ１の背面のうち、植設された２列の端子部の間でかつ端子と接触しない位置に固着される。伝熱板１３の他端は、プリズムベース５に設けられた固定部（図示せず）にビスなどで固定される。ＣＣＤ１はそれぞれプリズム４に固着されていて、プリズム４はプリズムベース５に固着されている。ＣＣＤカバー１２の材料には絶縁効果のある樹脂を用いる。またＣＣＤカバー１２には、ＣＣＤ１の端子部を貫通させる２つ以上の長穴部と、伝熱板１３がＣＣＤ１の撮像面とは反対の背面に直接当接するような開口部とが形成されている。これにより、ＣＣＤ１の端子部が伝熱板１３と接触してショートしないように、ＣＣＤカバー１２をＣＣＤ１の端子部と伝熱板１３との間に介在するように取り付けることができる。この状態で、それぞれのＣＣＤ１が撮像した画像を合成して１つの映像を作り出すため、ＣＣＤ１の位置は、高い精度で保持される必要がある。

ＣＣＤ１は使用中、かなりの熱を発生するので、この発生熱により温度上昇が生じやすい。ＣＣＤ１の温度が上昇すると、暗電流の増加などにより撮像画像の画質低下を招く。したがって、ＣＣＤ１を備えた撮像装置ではＣＣＤ１の熱を効果的に放出させて、ＣＣＤ１の温度上昇をできるだけ抑制する必要がある。そのため、従来は図６に示すように、ＣＣＤ１の背面にアングル形状の伝熱板１３を取り付けて、その伝熱板１３の端部をプリズムベース５に固定している。これによりＣＣＤ１の熱が、伝熱板１３からプリズムベース５、装置の筐体へと伝達され、筐体の表面から外部に放出されるようにしている。
特開２００１−１１９６１５号公報

しかしながら、前記従来の構成では以下のような課題があった。すなわち、伝熱板１３をプリズムベース５の固定部に固定する際に、その一端を伝熱板１３とＣＣＤ１背面とが面接触するような位置に保持しつつ他端をねじ等で固定する必要があり、組み立てに非常に時間がかかるという課題があった。また、それぞれのＣＣＤ１は精度良く固定されている必要があった。しかしながら、従来の固体撮像装置では伝熱板１３を固定する際にＣＣＤ１に余計な力が加わってＣＣＤ１の位置精度を悪化させる場合があるという課題があった。また、伝熱板１３を固定した後にも温度変化による膨張係数の違いから、伝熱板１３がＣＣＤ１に力を加え位置精度を悪化させるという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、組立性が良く、ＣＣＤ１の位置精度悪化を防止することのできる固体撮像装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子と、挿入部と接触部とが折り曲げ部で略９０°の角をなして接続されており、前記挿入部の前記折り曲げ部近傍に凸状の幅広部を設けた伝熱部材と、側面に前記挿入部を挿入するための挿入口が設けられており、前記固体撮像素子に取り付けられたときに前記固体撮像素子との間に前記挿入部を挿入可能な隙間を構成する絶縁部材と、被固定部に固定される固定部と前記接触部を押圧する押圧部とを有する弾性部材とを備え、前記幅広部の幅は、前記挿入口よりも広くかつ前記隙間の幅より狭く構成され、前記伝熱部材が前記挿入口から挿入されて前記幅広部が前記挿入口を通過した所定の位置において前記接触部と前記押圧部とが接触することにより、前記伝熱部材が前記押圧部と前記挿入口とで固定される構成とし、伝熱部材を固着することなく、固体撮像素子の熱を伝熱部材が移送する。この伝熱部材の取り付け構成によって、組立性が良く、固体撮像素子の位置精度悪化を防止する。

本発明の固体撮像装置によれば、伝熱板を固定するためにねじ等を用いないので、組立途中の伝熱板の脱落を防止することができ、組立性を良くすることができる。更に、伝熱板を固着しないので、組立時にＣＣＤに大きな力が加わることがなく、また、組立後の温度変化によってもＣＣＤに力が加わることがないので、ＣＣＤの位置精度悪化を防止できる放熱構造が得られる。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態における固体撮像装置の斜視図である。また、図２は本実施の形態における固体撮像装置のＣＣＤカバーと伝熱板の斜視図である。図１及び図２において、従来の固体撮像装置と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。

本実施の形態における固体撮像装置では、絶縁部材としてのＣＣＤカバー２のうち、固体撮像素子としてのＣＣＤ１と対向する面には、ＣＣＤ１の端子部の並びに略並行な２本の凸形状のリブ２ａを外周に沿って設ける。リブ２ａの高さは後述する伝熱板３の厚みよりも少し高くしておく。また、リブ２ａの内側同士の間隔は、伝熱板３の幅よりも少し大きくしておく。これにより、ＣＣＤカバー２をＣＣＤ１に取り付けたとき、ＣＣＤ１の背面とＣＣＤカバー２との間に伝熱板３の形状よりもわずかに大きな隙間ができ、その隙間に伝熱板３を容易に挿入することができる。また、ＣＣＤカバー２には側面から伝熱板３を挿入する長方形を開口形状とした挿入口２ｂを両側に設けていている。挿入口２ｂの長手方向の間口は２列のリブ２ａで構成されるお互いのリブ間の距離よりも幅が狭くなるように構成している。ＣＣＤカバー２の材料は樹脂などの絶縁材を用い、銅板を材料とする伝熱板３とＣＣＤ１の端子部との絶縁効果も兼ねている。

伝熱部材としての伝熱板３は、従来と同様に折り曲げ部にて９０°折り曲げられたアングル形状で熱伝導性の板状部材とし、折り曲げ部から一方がＣＣＤカバー２への挿入部３ａ、他方が後述する板ばねや筐体側との接触部３ｂとなっている。言い換えると伝熱板３は、挿入部３ａと接触部３ｂとが折り曲げ部で略９０°の角度をなして接続された部材である。放熱効果を均一にするために、３つの伝熱板３の厚みと接触部３ｂの面積は同じにするのが良い。また、伝熱板３の挿入部３ａの側面には、折り曲げ部の近傍に板幅が他の箇所より広くなるように幅方向に２個一組となる突起を形成した幅広部３ｃを設ける。この幅広部３ｃを構成する２個の突起の頂点と頂点との距離は、ＣＣＤカバー２の伝熱板挿入口２ｂの幅よりもわずかに広く、かつＣＣＤカバー２の２つの凸リブ２ａの間隔よりも狭く構成する。伝熱板３をＣＣＤカバー２の挿入口２ｂから挿入していく過程で、幅広部３ｃが挿入口２ｂまで至らない状態では、挿入口２ｂの高さと幅は伝熱板３のそれよりも広いので、抵抗なく挿入できる。さらに、幅広部３ｃが挿入口２ｂに至ると両者は接触するが、ＣＣＤカバー２を弾性変形させることで幅広部３ｃを挿入口の中へ押し入れる。幅広部３ｃを押し入れるときに加える力は、固着されたＣＣＤ１の位置精度を悪化させない小さな力となるよう挿入口２ｂと幅広部３ｃの形状及びＣＣＤカバー２の剛性を設定する。

図４は、伝熱板と板ばねの関係を示す斜視図である。弾性部材としての板ばね６は３個の伝熱板３に対応する３本の押圧部６ａと固定部（固定端）６ｂとを有していて、図３のように板ばね６の固定部６ｂを被固定部としてのプリズムベース５に固定し、３つの押圧部６ａはそれぞれ伝熱板３が所定の位置、すなわち幅広部３ｃが挿入口２ｂを超えてＣＣＤカバー２の内部に収まった位置まで挿入されたときに、伝熱板３の接触部３ｂと接触するよう構成している。なお、押圧部６ａには、接触部３ｂ側に凸状の凸部６ｃを設け、この凸部６ｃで接触部３ｂと接触するようにしてもよい。また、固定部６ｂはプリズムベース５の他に、例えば装置のフレームなど、筐体以外の構造を被固定部として固定してもよい。また、板ばね６の固定端から伝熱板３までのばね定数は、ほぼ同じになるよう固定部から押圧点までの長さをほぼ同じにするのが良い。

幅広部３ｃをＣＣＤカバー２の挿入口２ｂを通過させて所定の位置まで挿入した状態でさらに伝熱板３を押し込むためには、伝熱板３に設けた幅広部３ｃがＣＣＤカバー２の挿入口２ｂを変形させるような接触抵抗は無いが、その代わりに板ばね６の反発力に打ち勝つ力が必要となる。このように、伝熱板３が所定の位置にある状態では、伝熱板３を抜去する方向には前記の接触抵抗が、挿入する方向には板ばね６の反力が働き、伝熱板３の姿勢が保持される。

なお、所定の位置は、幅広部３ｃが挿入口２ｂを通過した直後であることが望ましい。そうすることにより、伝熱板３はＣＣＤカバー２（の挿入口２ｂ）と押圧部６とで挟持されて固定されるかたちとなる。また、所定の位置が幅広部３ｃが挿入口２ｂを通過した直後の位置である場合は、幅広部３ｃが挿入口２ｂを通過する前から接触部３ｂと板ばね６とが接触してもよい。その場合、伝熱板３が所定の位置まで挿入された状態で、伝熱板３は板ばね３によって抜去する方向に押圧されることになる。

この状態から、冷却部材としての筐体（図示せず）を伝熱板３の接触部３ｂに当接させ、さらに伝熱板３がＣＣＤカバー２の内部に挿入される方向に一定量押し込む。これにより、板ばね６の反力が働き、伝熱板３は板ばね６と筐体とに挟持される。このような構成により、ＣＣＤ１の熱は伝熱板３を伝って筐体に移送される。

以上のように構成された固体撮像装置において、組み立て工程においては、伝熱板３に設けた幅広部３ｃとＣＣＤカバー２の挿入間口との接触抵抗と板ばね６の反力とにより、伝熱板３が仮保持されるので、ねじ等の固定手段が不要で組み立て性が良い。また、伝熱板３を直接プリズムベースや筐体等に固着しないので、組立時および組立後の温度変化に対してもＣＣＤ１の位置精度悪化を防止することのできる放熱構造が得られる。

なお、伝熱板３の厚みと接触部３ｂの面積は、それぞれ同じである必要はなく、それぞれのＣＣＤ１の機能や配置によって異なる厚みや面積とすることもできる。

また、本実施の形態において、伝熱板３はすべてＣＣＤ撮像面側に折り曲げているが、図５のように伝熱板３の一部をＣＣＤ背面側に折り曲げ、接触部３ｂの面積を大きくすることもできる。

なお、本実施の形態では３つのＣＣＤを有する固体撮像装置を例に説明したが、ＣＣＤ１、ＣＣＤカバー２、伝熱板３の組は１つでも３つ以外の複数でもよい。その場合、板ばね６はその組の数だけ押圧部を備えるようにすればよい。また、板ばね６を複数用意し、それらにより複数の伝熱板３を分担して押圧するように構成してもよい。

なお、本実施の形態において、固体撮像素子としてＣＣＤを例に説明したが、高精度に位置決めされた発熱部品であれば同様に適用できる。

本発明の固体撮像装置は、発熱電子部品を精度良く固着した構造において、位置精度を悪化させることなく放熱することが望まれる固体撮像装置などの用途に有用である。

本発明の実施の形態１における固体撮像装置の斜視図 本発明の実施の形態１におけるＣＣＤカバーと伝熱板の斜視図 本発明の実施の形態１における伝熱板と板ばねの斜視図 本発明の実施の形態１における固体撮像装置の斜視図 本発明の実施の形態１における固体撮像装置の斜視図 従来の固体撮像装置の斜視図

符号の説明

１ ＣＣＤ
２ ＣＣＤカバー
３ 伝熱板
３ａ 挿入部
３ｂ 接触部
３ｃ 幅広部
４ プリズム
５ プリズムベース
６ 板ばね
６ａ 押圧部
６ｂ 固定部
６ｃ 凸部
１２ 従来のＣＣＤカバー
１３ 従来の伝熱板

Claims (3)

1. 固体撮像素子と、
   挿入部と接触部とが折り曲げ部で略９０°の角をなして接続されており、前記挿入部の前記折り曲げ部近傍に凸状の幅広部を設けた伝熱部材と、
   側面に前記挿入部を挿入するための挿入口が設けられており、前記固体撮像素子に取り付けられたときに前記固体撮像素子との間に前記挿入部を挿入可能な隙間を構成する絶縁部材と、
   被固定部に固定される固定部と前記接触部を押圧する押圧部とを有する弾性部材とを備え、
   前記幅広部の幅は、前記挿入口よりも広くかつ前記隙間の幅より狭く構成され、
   前記伝熱部材が前記挿入口から挿入されて前記幅広部が前記挿入口を通過した所定の位置において前記接触部と前記押圧部とが接触することにより、前記伝熱部材が前記押圧部と前記挿入口とで固定される固体撮像装置。
2. 前記固体撮像素子、前記絶縁部材及び前記伝熱部材を複数組備え、
   前記弾性部材は前記複数組の数だけ押圧部を備えた請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記伝熱部材からの熱を放熱する冷却部材を備え、
   前記接触部を前記冷却部材に当接させて前記弾性部材が前記伝熱部材を前記冷却部材に加圧する請求項１及び２のいずれかに記載の固体撮像装置。

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