JP2011097407A - 固体撮像素子の固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】粘度の高い接着剤を固体撮像素子の外周面と固定板の内周面との隙間に充填しやすく、かつ、接着剤の硬化後の固体撮像素子と固定板とを位置合わせ精度の悪化を低減できる固体撮像素子の固定構造を提供する。
【解決手段】固体撮像素子の固定構造は、被写体像が結像される撮像面１ａを有する固体撮像素子１と、固体撮像素子１が枠内に配置された枠状の固定板３とを備える。固定板３は、撮像面１ａが向く方向と同じ方向を向く第１面３ｂと、逆方向を向く第２面３ｃと、第１面３ｂと第２面３ｃとに連接して固体撮像素子１の外周面１ｂに所定の間隙を有して対向配置された内周面３ａと、第１面３ｂ及び内周面３ａに連接して外周面１ｂとの距離が第２面３ｃ側よりも第１面３ｂ側が長い形状を有する接着剤溜め部５と、を備える。固体撮像素子１は接着剤溜め部５及び接着剤溜め部５近傍の所定の間隙に介在する接着剤４で固定板３に固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子の固定構造に関する。

ビデオカメラ等の撮像装置は、一般的に、被写体像を結像させるためのレンズ系ユニットと、レンズ系ユニットを介して結像した被写体像を電気信号に変換するＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子と、固体撮像素子で変換された電気信号を記録するフラッシュメモリやハードディスクドライブ等のメモリユニットと、を有して構成されている。
上述の構成を有する撮像装置が例えば特許文献１に開示されている。

特開２００６−２１７４７３号公報

固体撮像素子は回路基板に実装されている。また、固体撮像素子は、枠状の固定板に、固体撮像素子の外周面と固定板の内周面とが互い対向した状態で位置合わせされた後に、固体撮像素子の外周面と固定板の内周面との間隙に熱膨張係数の小さい接着剤を塗布して硬化させることにより、固体撮像素子は固定板に接着剤を介して固定される。熱膨張係数の小さい接着剤は、一般的に樹脂とフィラーとの混合物であるため、粘度の高いものとなっている。
レンズ系ユニットは単体または複数のレンズ、及びレンズを保持するレンズ鏡筒部を有する。
固体撮像素子が位置合わせされて接着剤で固定された固定板は、レンズ系ユニットのレンズ鏡筒部に固定されている。

ところで、固体撮像素子の外周面と固定板の内周面との距離を予め長く設定しておくと、上述の粘度の高い接着剤を固体撮像素子の外周面と枠部の内周面との間隙に充填しやすくなる一方、接着剤が硬化するときに生じる応力が固体撮像素子の外周面と固定板の内周面との距離に対応して大きくなるため、接着剤の硬化後に固体撮像素子と固定板との位置合わせ精度が悪化してしまう場合がある。
また、固体撮像素子の外周面と固定板の内周面との距離を予め短く設定しておくと、接着剤の硬化後の固体撮像素子と固定板との位置合わせ精度の悪化を低減できる一方、粘度の高い接着剤が固体撮像素子の外周面と固定板の内周面との間隙に充填しにくくなるため、固体撮像素子と固定板との接着強度が悪化するといった問題が生じる。
また、固体撮像素子と固定板とを位置合わせした後は、通常、固体撮像素子の外周面と固定板の内周面との距離は均一ではなく、この距離が短い領域と長い領域とが混在した状態になっており、上述した２つの問題を同時に解決することは難しい。

そこで、本発明は、粘度の高い接着剤を用いた場合においても、固体撮像素子の外周面と固定板の内周面との間隙に接着剤を容易に充填でき、かつ、接着剤の硬化後の固体撮像素子と固定板との位置合わせ精度の悪化を低減できる固体撮像素子の固定構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は次の固体撮像素子の固定構造を提供する。
１）被写体像が結像される撮像面（１ａ）を有する固体撮像素子（１）と、前記固体撮像素子が枠内に配置された枠状の固定板（３）と、を備え、前記固定板は、前記撮像面が向く方向と同じ方向を向く第１の面（３ｂ）と、前記撮像面が向く方向とは逆方向を向く第２の面（３ｃ）と、前記第１の面と前記第２の面とに連接し、前記固体撮像素子の外周面（１ｂ）に所定の間隙を有して対向配置された内周面（３ａ）と、前記第１の面及び前記内周面に連接し、前記外周面との距離が前記第２の面側よりも前記第１の面側が長い形状を有する接着剤溜め部（５）と、を備え、前記固体撮像素子は、前記接着剤溜め部及び前記接着剤溜め部近傍の前記所定の間隙に介在する接着剤（４）で前記固定板に固定されていることを特徴とする固体撮像素子の固定構造。
２）前記接着剤溜め部は、前記第１の面から前記前記第２の面に向かって前記外周面に接近する方向に延在する傾斜面部（５ｂ）を有することを特徴とする１）記載の固体撮像素子の固定構造。
３）前記接着剤溜め部は、前記第１の面が延在する方向と同じ方向に延在する段部（２５ｂ）を有することを特徴とする１）記載の固体撮像素子の固定構造。

本発明によれば、粘度の高い接着剤を用いた場合においても、固体撮像素子の外周面と固定板の内周面との間隙に接着剤を容易に充填でき、かつ、接着剤の硬化後の固体撮像素子と固定板との位置合わせ精度の悪化を低減できるという効果を奏する。

本発明に係る固体撮像素子の固定構造の実施例を説明するための模式図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）〜（ｄ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。また、図１（ｂ）は接着剤の量が適正な状態、図１（ｃ）は接着剤の量が多めの状態、図１（ｄ）は接着剤の量が少なめの状態をそれぞれ模式的に示したものである。図１（ｅ）は図１（ａ）〜（ｄ）の接着剤溜め部の斜視図である。 固体撮像素子が固定された固定板がレンズ系ユニットに固定された状態を示す模式的断面図である。 実施例の固体撮像素子の固定構造の変形例、特に接着剤溜め部の変形例を説明するための模式図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は平面図、図３（ｄ）〜（ｇ）は断面図である。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例及び変形例により図１〜図３を用いて説明する。

＜実施例＞
図１に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子１がプリント配線板やフレキシブル配線板等の回路基板２に固定されている。
固体撮像素子１において、被写体像が後述するレンズ系ユニット１０を介して結像する撮像面１ａは、図１（ａ）では紙面手前側の面であり、図１（ｂ）〜（ｄ）では上側の面である。
また、固体撮像素子１は、枠状の金属板である固定板３の枠内開口部７に配置され、固体撮像素子１の外周面１ｂと固定板３の内周面３ａとが互いに対向した状態で位置合わせされた後に、熱膨張係数の小さい接着剤４によって固定板３に固定されている。
実施例では、固体撮像素子１の外形寸法を１２ｍｍ×１２ｍｍとした。

接着剤４は、光硬化性樹脂とフィラーとの混合物である。
実施例では、接着剤４として、光硬化性エポキシ樹脂とフィラーとの混合物を用いた。光硬化性エポキシ樹脂は光硬化性アクリル樹脂に比べて硬化収縮率が小さいため、接着剤が硬化するときに生じる硬化収縮による固体撮像素子１と固定板３との位置ずれを低減することができる。また、光硬化性エポキシ樹脂は熱硬化性エポキシ樹脂に比べて硬化速度が速いので生産性に優れる。

固定板３は、複数の接着剤溜め部５、及び複数の貫通孔部６を備えている。
実施例では、金属平板にプレス加工を行って、金属平板に枠内開口部７、複数の接着剤溜め部５、及び複数の貫通孔部６を一度に形成して、上述の固定板３とした。また、実施例では、固定板３における枠内開口部７の寸法を１２．４ｍｍ×１２．４ｍｍとした。即ち、固体撮像素子１の外周面１ｂと固定板３の内周面３ａと平均距離は０．４ｍｍである。なお、実施例では固定板３の枠内開口部７の各角部に、固体撮像素子１の各角部との接触を避けるための逃げ部８を設けている。

接着剤溜め部５は、固体撮像素子１の撮像面１ａ側から見たときに略半円形状を有する。また、接着剤溜め部５は、撮像面１ａ側である固定板３の表面３ｂから撮像面１ａとは逆側の固定板３の裏面３ｃに向かって延在する内壁部５ａと、内壁部５ａから裏面３ｃに向かって固体撮像素子１の外周面１ｂに接近する方向に延在する傾斜面部５ｂとを有する。
実施例では、接着剤溜め部５を、固定板３の互い対向する２つの内周辺部にそれぞれ４箇所設けた。

ここで、回路基板２に固定された固体撮像素子１を固定板３に固定する固定方法について同じく図１を用いて説明する。

まず、固体撮像素子１と固定板３との位置合わせを行う。
次に、固定板３の各接着剤溜め部５に、表面５ａ側から接着剤４を適量、塗布することにより、接着剤４は接着剤溜め部５の傾斜面部５ｄに導かれて、固体撮像素子１の外周面１ｂと固定板３の内周面３ａとの間隙に充填される｛図１（ａ）及び（ｂ）参照｝。
その後、接着剤４を硬化することにより、固体撮像素子１は固定板３に接着剤４を介して固定される。

接着剤溜め部５は、固定板３の表面３ｂ側で大きく開口しているので、固定板３の表面３ｂ側から接着剤溜め部５に接着剤４を容易に塗布することができる。そのため、接着剤４を接着剤溜め部５に塗布する際に、接着剤４が固体撮像素子１の撮像面１ａや固定板３の表面３ｂに付着してしまうことを防止できる。
また、接着剤溜め部５は固体撮像素子１の外周面１ｂに向かって延在する傾斜面部５ｂを有するので、接着剤溜め部５に塗布された接着剤４は傾斜面部５ｂに沿って固定板３の裏面３ｃ側に向かって導かれるため、固体撮像素子１の外周面１ｂと固定板３の内周面３ａとの間隙に接着剤４を精度良く充填することができる。
また、接着剤溜め部５と固体撮像素子１の外周面１ｂとの距離が固定板３の表面３ｂ側よりも裏面３ｃ側の方が短いので、固定板３の裏面３ｃ側に向かって導かれた接着剤４は、固定板３の裏面３ｃ側で働く接着剤４自身の表面張力によりその進行を停止する。そのため、接着剤４が固定板３の裏面３ｃに回り込んだり、回路基板２側に流れ込んでしまうことを防止できる。
また、図１（ａ）からも明らかなように、接着剤４の大部分は固体撮像素子１の外周面１ｂと固定板３の内周面３ａとの間隙に充填されている。接着剤溜め部５によって上記間隙への接着剤４の塗布が容易になるため、粘度が高い接着剤を用いた場合においても上記間隙を狭くすることができる。接着剤４が硬化するときに生じる応力は固体撮像素子１の外周面１ｂと固定板３の内周面３ａとの距離が短いほど小さくなるため、接着剤の硬化収縮よる固体撮像素子１と固定板３との位置合わせ精度の悪化を従来よりも低減することができる。

図１（ｃ）は図１（ｂ）に対して接着剤４の塗布量が多い状態を示す模式図である。接着剤溜め部５と固体撮像素子１の外周面１ｂとの距離が、固定板３の表面３ｂ側よりも裏面３ｃ側の方が短いので、図１（ｃ）に示すように、仮に接着剤４の塗布量が適量よりも多くなってしまった場合においても、固定板３の裏面３ｃ側で生じる接着剤４自体の表面張力により、接着剤４が固定板３の裏面３ｃに回り込んだり、回路基板２側に流れ込んでしまうことを防止できる。
また、接着剤溜め部５は、固定板３の裏面３ｃ側よりも表面３ｂ側の方が接着剤４を溜めるための体積が大きいので、仮に接着剤４の塗布量が適量よりも多くなってしまった場合においても、適量よりも多い分の接着剤４を体積の大きい表面３ｂ側の領域で溜めることができる。そのため、適量よりも多い分の接着剤４が固体撮像素子１の撮像面１ａや固定板３の表面３ｂに流れ込んでしまうことを防止できる。

図１（ｄ）は図１（ｂ）に対して接着剤４の塗布量が少ない場合を示すものである。図１（ｄ）に示すように、仮に接着剤４の塗布量が適量よりも少なくなってしまった場合においても、接着剤４はその自重と自身の表面張力とのバランスがとれた位置に留まるため、固体撮像素子１と固定板３との接着強度を確保することができる。

次に、固体撮像素子１が固定された固定板３をレンズ系ユニット１０に固定する固定方法について図２を用いて説明する。
図２に示すように、固定板３が固定されるレンズ系ユニット１０は、単体または複数のレンズ１１、及びレンズ１１を保持するレンズ鏡筒部１２を有して構成されている。なお、図２では上記レンズ１１を単体のレンズとして示している。
レンズ鏡筒部１２は、固定板３の表面３ｂに当接する当接面部１２ａを有し、当接面部１２ａには固定板３の複数の貫通孔部６に対応する位置に、それぞれ雌ねじ部１３が形成されている。
そして、固定板３の裏面３ｃ側から、雄ねじ１４を複数の貫通孔部６にそれぞれ挿通し、さらにこれら雄ねじ１４を対応する雌ねじ部１３にそれぞれ螺合することにより、固定板３はレンズ系ユニット１０に位置決めされて固定される。
これにより、固体撮像素子１の撮像面１ａはレンズ１１の光軸上に位置決めされる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

＜変形例＞
ここで、上述した実施例の固体撮像素子の固定構造の変形例、特に接着剤溜め部の変形例を第１〜第７変形例として図３を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｇ）は第１〜第７変形例にそれぞれ対応するものである。

実施例では固体撮像素子１の撮像面１ａ側から見たときの接着剤溜め部５の形状を略半円形状としたのに対し、第１変形例では、図３（ａ）に示すように固定板３の内周面３ａ側に開口部を有する略円形状としている。

第２変形例では、図３（ｂ）に示すように固定板３の内周面３ａ側に開口部を有する略台形形状としている。

第３変形例では、図３（ｃ）に示すように固定板３の内周面３ａ側に開口部を有する略矩形形状としている。

また、実施例では、接着剤溜め部５を、撮像面１ａ側の固定板３の表面３ｂから固定板３の裏面３ｃに向かって延在する内壁部５ａと、内壁部５ａに隣接して内壁部５ａから裏面３ｃに向かって固体撮像素子１の外周面１ｂに接近する方向に延在する傾斜面部５ｂとを有する構成としたが、図３（ｄ）に示すように、第４変形例の接着剤溜め部２５では、固定板３の表面３ｂ側から固定板３の裏面３ｃ側に向かって延在する内壁部２５ａと、内壁部２５ａから固定板３の表面３ｂが延在する方向と同じ方向に延在する段部２５ｂと、段部２５ｂから裏面３ｃに向かって固体撮像素子１の外周面１ｂに接近する方向に延在する傾斜面部２５ｃとを有する構成としている。

また、図３（ｅ）に示すように、第５変形例の接着剤溜め部３５では、固定板３の表面３ｂ側から固定板３の裏面３ｃ側に向かって固体撮像素子１の外周面１ｂに接近する方向に延在する傾斜面部３５ａを有する構成としている。

また、図３（ｆ）に示すように、第６変形例の接着剤溜め部４５では、固定板３の表面３ｂ側から固定板３の裏面３ｃ側に向かって延在する内壁部４５ａと、内壁部４５ａから固定板３の表面３ｂが延在する方向と同じ方向に延在する段部４５ｂと、段部２５ｂから内壁部４５ａが延在する方向と同じ方向に延在する内壁部４５ｃとを有する構成としている。

また、実施例では、固定板３の裏面３ｃを平坦な面としたが、図３（ｇ）に示すように、第７変形例では、固定板３の裏面３ｃにおける固体撮像素子１側の縁部に、裏面３ｃから紙面下側に突出する突出部５０を設けた構成としている。
また、第７変形例における突出部５０を実施例及び変形例１〜６にそれぞれ設けた構成としてもよい。

１＿固体撮像素子、 １ａ＿撮像面、 １ｂ＿外周面、 ２＿回路基板、 ３＿固定板、 ３ａ＿内周面、 ３ｂ＿表面、 ３ｃ＿裏面、 ４＿接着剤、 ５＿接着剤溜め部、 ５ａ＿内壁部、 ５ｂ＿傾斜面部、 ６＿貫通孔部、 ７＿枠内開口部、 ８＿逃げ部

Claims (3)

1. 被写体像が結像される撮像面を有する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子が枠内に配置された枠状の固定板と、
   を備え、
   前記固定板は、
   前記撮像面が向く方向と同じ方向を向く第１の面と、
   前記撮像面が向く方向とは逆方向を向く第２の面と、
   前記第１の面と前記第２の面とに連接し、前記固体撮像素子の外周面に所定の間隙を有して対向配置された内周面と、
   前記第１の面及び前記内周面に連接し、前記外周面との距離が前記第２の面側よりも前記第１の面側が長い形状を有する接着剤溜め部と、
   を備え、
   前記固体撮像素子は、前記接着剤溜め部及び前記接着剤溜め部近傍の前記所定の間隙に介在する接着剤で前記固定板に固定されていることを特徴とする固体撮像素子の固定構造。
2. 前記接着剤溜め部は、前記第１の面から前記前記第２の面に向かって前記外周面に接近する方向に延在する傾斜面部を有することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の固定構造。
3. 前記接着剤溜め部は、前記第１の面が延在する方向と同じ方向に延在する段部を有することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の固定構造。
   

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