JP2011239034A - Solid-state imaging device and camera unit - Google Patents

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Takao Takeshita
貴雄 竹下
Kenichi Hirata
賢一 平田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging device capable of suppressing transfer of heat generated when light-emitting parts including light-emitting elements are driven from the light emitting parts to other areas.SOLUTION: The solid-state imaging device comprises a printed wiring board 12 and a solid-state imaging element 101 provided on the printed wiring board 12. The printed wiring board 12 comprises: the light-emitting parts 102 including the light-emitting elements 111 provided around the solid-state imaging element 101; and hole parts 103 formed between the solid-state imaging element 101 and the light-emitting parts 102.

Description

本発明は、固体撮像装置及びカメラユニットに関する。特に、監視カメラ、医療用カメラ、車載用カメラ、情報通信端末用カメラなどの固体撮像素子を用いて形成される小型の固体撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a camera unit. In particular, the present invention relates to a small solid-state imaging device formed by using a solid-state imaging device such as a monitoring camera, a medical camera, a vehicle-mounted camera, and an information communication terminal camera.

近年、携帯電話、車載部品等で小型カメラの需要が急速に進展している。この種の小型カメラには、固体撮像素子によりレンズなどの光学系を介して入力される画像を電気信号として出力する固体撮像装置が使用されている。そして、この固体撮像装置の小型化、高性能化に伴い、カメラがより小型化し各方面での使用が増え、映像入力装置としての市場を広げている。従来の半導体撮像素子を用いた撮像装置は、レンズ、半導体撮像素子、その駆動回路および信号処理回路などを搭載したLSI等の部品を夫々筐体あるいは構造体に形成してこれらを組み合わせている。
また、カメラの小型化の要求とあわせて、被写体の視認性の向上の要求も高まってきている。
In recent years, the demand for small cameras for mobile phones, in-vehicle components, etc. has been rapidly increasing. In this type of small camera, a solid-state imaging device that outputs an image input as an electrical signal by an optical system such as a lens by a solid-state imaging device is used. With the miniaturization and high performance of the solid-state imaging device, the camera is further miniaturized and used in various fields, and the market as a video input device is expanded. In a conventional image pickup apparatus using a semiconductor image pickup device, components such as an LSI on which a lens, a semiconductor image pickup device, a driving circuit thereof, a signal processing circuit, and the like are mounted are respectively formed in a housing or a structure and combined.
Along with the demand for camera miniaturization, there is an increasing demand for improving the visibility of the subject.

このような従来の撮像装置として、対象物を照明し、対象物の反射光から、対象物を撮像する撮像装置に関し、装置の小型化とコストダウンを図った装置が知られている。(例えば、特許文献1参照)。この撮像装置では、撮像素子を搭載した回路基板の撮像素子の周囲に複数の発光素子が配置され、被写体を照明する。   As such a conventional image pickup apparatus, an apparatus that illuminates an object and picks up an image of the object from reflected light of the object is known in which the apparatus is downsized and the cost is reduced. (For example, refer to Patent Document 1). In this image pickup apparatus, a plurality of light emitting elements are arranged around an image pickup element of a circuit board on which the image pickup element is mounted to illuminate a subject.

特開2007−249615号公報JP 2007-249615 A

しかしながら、特許文献1に示される撮像装置では、回路基板自体の熱伝導率や、電気信号用の電気配線パターンの熱伝導率が高いことにより、回路基板の内部を熱が過剰に伝導される。そのため、撮像装置における発光素子の駆動発熱が回路基板を通じて固体撮像素子に伝わる。そのため、固体撮像素子の電気接続部や透光性部材の接着部にも不要な温度上昇が発生し、固体撮像素子の電気的な不具合や透光性部材の剥離が起こり、撮像装置としての不良が発生することがあった。   However, in the imaging device disclosed in Patent Document 1, heat is excessively conducted in the circuit board due to the high thermal conductivity of the circuit board itself and the high electrical conductivity of the electric wiring pattern for electric signals. Therefore, the drive heat generation of the light emitting element in the imaging apparatus is transmitted to the solid-state imaging element through the circuit board. Therefore, an unnecessary temperature rise also occurs in the electrical connection part of the solid-state image sensor and the adhesive part of the translucent member, and an electrical failure of the solid-state image sensor or peeling of the translucent member occurs, resulting in a defect as an imaging device. May occur.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、発光素子を含む発光部の駆動時に発生する熱が、発光部から他の領域へ熱伝導することを抑制することが可能な固体撮像装置及びカメラユニットを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a solid-state imaging device capable of suppressing heat generated during driving of a light-emitting unit including a light-emitting element from conducting heat from the light-emitting unit to another region, and An object is to provide a camera unit.

本発明の固体撮像装置は、回路基板と、前記回路基板に配設された固体撮像素子と、前記回路基板に、前記固体撮像素子の周囲に配設された発光素子を含む発光部と、前記固体撮像素子と前記発光部との間に形成された熱抵抗部と、を備える。   A solid-state imaging device according to the present invention includes a circuit board, a solid-state imaging element disposed on the circuit board, a light-emitting unit including a light-emitting element disposed on the circuit board around the solid-state imaging element, And a thermal resistance part formed between the solid-state imaging device and the light emitting part.

この構成によれば、発光部駆動時に、不要な熱が他の領域へ伝導することを抑制できるので、固体撮像装置の誤動作を防止することができ、信頼性を向上させることができる。また、熱による回路基板での反りの発生も防止することができる。   According to this configuration, since unnecessary heat can be prevented from being conducted to other regions when the light emitting unit is driven, malfunction of the solid-state imaging device can be prevented, and reliability can be improved. In addition, warpage of the circuit board due to heat can be prevented.

また、本発明の固体撮像装置は、前記熱抵抗部が、前記固体撮像素子と前記発光部との間に形成された貫通穴である。   In the solid-state imaging device of the present invention, the thermal resistance portion is a through hole formed between the solid-state imaging device and the light emitting portion.

この構成によれば、回路基板上に空気断熱部が構成されるので、回路基板上の熱伝導を大きく抑制することができる。したがって、固体撮像装置の誤動作を防止することができ、信頼性の向上させることができる。   According to this configuration, since the air heat insulating portion is configured on the circuit board, heat conduction on the circuit board can be greatly suppressed. Therefore, malfunction of the solid-state imaging device can be prevented, and reliability can be improved.

また、本発明の固体撮像装置は、前記熱抵抗部が、前記固体撮像素子と前記発光部との間で、前記回路基板の導電配線パターンに形成された括れ部である。   In the solid-state imaging device of the present invention, the thermal resistance portion is a constricted portion formed in a conductive wiring pattern of the circuit board between the solid-state imaging element and the light emitting portion.

この構成によれば、固体撮像素子と発光部との間で熱伝導率の高い導電配線パターンの断面積が小さい部分を設けることで、熱伝導率を低下させることができる。したがって、固体撮像装置の誤動作を防止することができ、信頼性の向上させることができる。   According to this configuration, the thermal conductivity can be lowered by providing a portion having a small cross-sectional area of the conductive wiring pattern having a high thermal conductivity between the solid-state imaging device and the light emitting unit. Therefore, malfunction of the solid-state imaging device can be prevented, and reliability can be improved.

また、本発明の固体撮像装置は、前記熱抵抗部が、前記固体撮像素子と前記発光部との間で、前記回路基板のグランド部の少なくとも一部が切除されている。   In the solid-state imaging device of the present invention, at least a part of the ground portion of the circuit board is cut off between the solid-state imaging device and the light-emitting portion.

この構成によれば、熱伝導率の高い銅板や銅箔のパターンの一部が切除されることで、熱伝導率が低下する。したがって、固体撮像装置の誤動作を防止することができ、信頼性の向上させることができる。   According to this configuration, a part of the pattern of the copper plate or copper foil having a high thermal conductivity is cut out, so that the thermal conductivity is lowered. Therefore, malfunction of the solid-state imaging device can be prevented, and reliability can be improved.

また、本発明の固体撮像装置は、前記発光部が、前記発光素子と抵抗素子とを含む。   In the solid-state imaging device of the present invention, the light emitting unit includes the light emitting element and a resistance element.

この構成によれば、発熱量の多い発光素子及び抵抗素子の間に熱抵抗部が形成されるので、熱伝導率が低下する。したがって、固体撮像装置の誤動作を防止することができ、信頼性の向上させることができる。   According to this configuration, since the thermal resistance portion is formed between the light emitting element and the resistance element that generate a large amount of heat, the thermal conductivity decreases. Therefore, malfunction of the solid-state imaging device can be prevented, and reliability can be improved.

また、本発明の固体撮像装置は、前記発光素子が、前記固体撮像素子と前記抵抗素子との間に配設されている。   In the solid-state imaging device of the present invention, the light emitting element is disposed between the solid-state imaging element and the resistance element.

この構成によれば、特に発熱量の多い抵抗素子と発光素子との距離が長くなり、抵抗素子から固体撮像素子への熱伝導量が減少する。したがって、固体撮像装置の誤動作を防止することができ、信頼性の向上させることができる。   According to this configuration, the distance between the resistor element that generates a large amount of heat and the light emitting element is particularly long, and the amount of heat conduction from the resistor element to the solid-state imaging element is reduced. Therefore, malfunction of the solid-state imaging device can be prevented, and reliability can be improved.

また、本発明の固体撮像装置は、前記発光部が、前記発光素子と前記抵抗素子との間に配設された第2の熱抵抗部を備える。   In the solid-state imaging device of the present invention, the light emitting unit includes a second thermal resistance unit disposed between the light emitting element and the resistance element.

この構成によれば、回路基板上にさらに空気断熱部が構成されるので、回路基板上の熱伝導を大きく抑制することができる。したがって、固体撮像装置の誤動作を防止することができ、信頼性の向上させることができる。   According to this configuration, since the air heat insulating portion is further formed on the circuit board, heat conduction on the circuit board can be greatly suppressed. Therefore, malfunction of the solid-state imaging device can be prevented, and reliability can be improved.

また、本発明のカメラユニットは、回路基板と、前記回路基板に配設された固体撮像素子と、前記回路基板に、前記固体撮像素子の周囲に配設された発光素子を含む発光部と、前記固体撮像素子と前記発光部との間に形成された熱抵抗部と、前記発光部が配設された前記回路基板の面とは反対側に、前記発光部に対応して配置される放熱シートと、前記回路基板が固定される放熱板と、を備える。   The camera unit of the present invention includes a circuit board, a solid-state imaging device disposed on the circuit board, a light-emitting unit including a light-emitting element disposed on the circuit board around the solid-state imaging device, A heat resistance portion formed between the solid-state imaging device and the light emitting portion, and heat dissipation disposed on the side opposite to the surface of the circuit board on which the light emitting portion is disposed, corresponding to the light emitting portion. A sheet and a heat sink to which the circuit board is fixed.

この構成によれば、発光素子を含む発光部の駆動時において発生する熱を、熱抵抗部、放熱シート、放熱板により放熱するので、発光部から他の領域へ熱伝導することを大きく抑制することが可能である。   According to this configuration, heat generated when the light emitting unit including the light emitting element is driven is radiated by the heat resistance unit, the heat radiating sheet, and the heat radiating plate, so that heat conduction from the light emitting unit to other regions is greatly suppressed. It is possible.

本発明によれば、発光素子を含む発光部の駆動時において発生する熱が、発光部から他の領域へ熱伝導することを抑制することが可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that the heat | fever generate | occur | produced at the time of the drive of the light emission part containing a light emitting element is thermally conducted from a light emission part to another area | region.

本発明の第1の実施形態の車載カメラの一例の分解斜視図1 is an exploded perspective view of an example of a vehicle-mounted camera according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態の車載カメラの一例の背面図The rear view of an example of the vehicle-mounted camera of the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施形態のプリント配線基板に各電子部品が配設された状態の一例を示す斜視図The perspective view which shows an example of the state by which each electronic component was arrange | positioned at the printed wiring board of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のプリント配線基板に各電子部品が配設された状態の一例を示す斜視図The perspective view which shows an example of the state by which each electronic component was arrange | positioned at the printed wiring board of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のプリント配線基板に各電子部品が配設された状態の一例を示す斜視図The perspective view which shows an example of the state by which each electronic component was arrange | positioned at the printed wiring board of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のプリント配線基板の表面温度測定シミュレーション結果の一例を示す図(貫通穴を有しない場合)The figure which shows an example of the surface temperature measurement simulation result of the printed wiring board of the 1st Embodiment of this invention (when it does not have a through-hole) 本発明の第1の実施形態のプリント配線基板の表面温度測定シミュレーション結果の一例を示す図(貫通穴を1つ有する場合)The figure which shows an example of the surface temperature measurement simulation result of the printed wiring board of the 1st Embodiment of this invention (when it has one through-hole) 本発明の第1の実施形態のプリント配線基板の表面温度測定シミュレーション結果の一例を示す図(貫通穴を2つ有する場合)The figure which shows an example of the surface temperature measurement simulation result of the printed wiring board of the 1st Embodiment of this invention (when it has two through-holes) 本発明の第1の実施形態のプリント配線基板の表面温度測定シミュレーション結果の一例を示す図(貫通穴を4つ有する場合)The figure which shows an example of the surface temperature measurement simulation result of the printed wiring board of the 1st Embodiment of this invention (when it has four through-holes) 本発明の第1の実施形態の撮像モジュールが組み合わされた状態の一例を示す斜視図The perspective view which shows an example in the state where the imaging module of the 1st Embodiment of this invention was combined. 図10に示した撮像モジュールのA−A’断面図A-A 'sectional view of the imaging module shown in FIG. 本発明の第2の実施形態のプリント配線基板に各電子部品が配設された状態の一例を示す斜視図The perspective view which shows an example of the state by which each electronic component was arrange | positioned by the printed wiring board of the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本実施形態における車載カメラの分解斜視図である。図1に示した車載カメラ100は、固体撮像素子と、発光素子を含む発光部と、を有するカメラユニットの一例である。車載カメラは、例えば、車内のステアリングコラムの上などに搭載され、ドライバモニタの役割を果たし、車両の運転者を撮像することで運転者による脇見、居眠り運転の検知を行うように取り付けられている。なお、ここではカメラユニットとして車載カメラを例示しているが、他には監視カメラ、医療カメラ、情報通信端末用カメラなど、様々なカメラユニットが考えられる。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of the in-vehicle camera in the present embodiment. The in-vehicle camera 100 illustrated in FIG. 1 is an example of a camera unit that includes a solid-state imaging element and a light emitting unit including a light emitting element. The in-vehicle camera is mounted, for example, on a steering column in the vehicle, and serves as a driver monitor, and is mounted so that the driver can look aside and detect a snooze driving by imaging the driver of the vehicle. . In addition, although the vehicle-mounted camera is illustrated here as a camera unit, various camera units, such as a surveillance camera, a medical camera, and a camera for information communication terminals, can be considered.

車載カメラ100は、固体撮像装置としての撮像モジュール10と、撮像モジュール10を収容する第1ケース部20及び第2ケース部30と、第2ケース部30を固定するベース部40とを有している。   The in-vehicle camera 100 includes an imaging module 10 as a solid-state imaging device, a first case unit 20 and a second case unit 30 that accommodate the imaging module 10, and a base unit 40 that fixes the second case unit 30. Yes.

撮像モジュール10は、レンズユニット11、固体撮像素子101などの各種電子部材が搭載される回路基板としてのプリント配線基板12、プリント配線基板12の中央周辺に配置されレンズユニット11を支持するレンズブラケット13、を有している。固体撮像素子101は、プリント配線基板12に半田付け等により配設される。金属性のレンズブラケット13には、レンズユニット11がフォーカスロックナット14を介して固定される。レンズブラケット13は、プリント配線基板12にネジ15で固定される。また、固体撮像素子101を覆うように防塵ゴム16が備えられ、防塵ゴム16は、プリント配線基板12とレンズブラケット13との間に収容される。また、コネクタ17は、プリント配線基板12に配置され、後述するケーブル50が接続され、固体撮像素子101からの信号を伝送する。   The imaging module 10 includes a lens unit 11, a printed wiring board 12 as a circuit board on which various electronic members such as a solid-state imaging device 101 are mounted, and a lens bracket 13 that is disposed around the center of the printed wiring board 12 and supports the lens unit 11. ,have. The solid-state imaging device 101 is disposed on the printed wiring board 12 by soldering or the like. The lens unit 11 is fixed to the metallic lens bracket 13 via a focus lock nut 14. The lens bracket 13 is fixed to the printed wiring board 12 with screws 15. A dustproof rubber 16 is provided so as to cover the solid-state imaging device 101, and the dustproof rubber 16 is accommodated between the printed wiring board 12 and the lens bracket 13. The connector 17 is disposed on the printed wiring board 12 and is connected to a cable 50 described later, and transmits a signal from the solid-state imaging device 101.

第1ケース部20は、撮像モジュール10を収容するように形成され、レンズユニット11、プリント配線基板12、及びプリント配線基板12に搭載された各種電子部品を保護する。第1ケース部20は、撮像モジュール10が取り付けられたときの密閉性を向上させるシーリングパッキン21、撮像モジュール10を収容する本体としての第1ケース22、第1ケース22においてシーリングパッキン21とは反対側に取り付けられるパネル23を有する。第1ケース部20へ撮像モジュール10が取り付けられるときには、パネル23、第1ケース22、シーリングパッキン21、プリント配線基板12の順に、ネジ24によって固定される。   The first case unit 20 is formed to accommodate the imaging module 10 and protects the lens unit 11, the printed wiring board 12, and various electronic components mounted on the printed wiring board 12. The first case portion 20 is a sealing packing 21 that improves the sealing performance when the imaging module 10 is attached, the first case 22 as a main body that houses the imaging module 10, and the first case 22 is opposite to the sealing packing 21. It has a panel 23 attached to the side. When the imaging module 10 is attached to the first case portion 20, the panel 23, the first case 22, the sealing packing 21, and the printed wiring board 12 are fixed by screws 24 in this order.

第2ケース部30は、第1ケース部20と係合して撮像モジュール10のレンズユニット11、及びプリント配線基板12を包み込んで保護するためのものである。第2ケース部30は、撮像モジュール10を収容する本体としての第2ケース31、プリント配線基板12にあるコネクタ17を保護するコネクタカバー33、プリント配線基板12からの熱を放熱する放熱シートとしてのクールシート34を有する。プリント配線基板12は、ネジ35によって第2ケース31に固定される。また、コネクタカバー33は、ネジ36によって第2ケース31に固定される。したがって、撮像モジュール10は、第1ケース20と第2ケース部30とによって包み込まれた状態となる。また、図1に示した車載カメラ100が組み合わされると、クールシート34は、発光部102が配設されたプリント配線基板12の面とは反対側に、発光部102に対応して配置されることになる。このような配置位置により、発光部102が発生する熱が伝導される前に効率良く放熱することが可能となる。なお、第2ケース31の凸凹形状は、放熱フィンとしての機能を有する。   The second case portion 30 is engaged with the first case portion 20 to wrap and protect the lens unit 11 and the printed wiring board 12 of the imaging module 10. The second case unit 30 includes a second case 31 as a main body that houses the imaging module 10, a connector cover 33 that protects the connector 17 on the printed wiring board 12, and a heat dissipation sheet that radiates heat from the printed wiring board 12. A cool sheet 34 is provided. The printed wiring board 12 is fixed to the second case 31 with screws 35. The connector cover 33 is fixed to the second case 31 with screws 36. Therefore, the imaging module 10 is in a state of being wrapped by the first case 20 and the second case part 30. When the in-vehicle camera 100 shown in FIG. 1 is combined, the cool sheet 34 is disposed on the side opposite to the surface of the printed wiring board 12 on which the light emitting unit 102 is disposed, corresponding to the light emitting unit 102. It will be. With such an arrangement position, it is possible to efficiently dissipate heat before the heat generated by the light emitting unit 102 is conducted. The uneven shape of the second case 31 has a function as a heat radiating fin.

ベース部40は、例えば、車内のステアリングコラムの上などに取り付けるような平板状の構造を備え、第2ケース部30を固定するようになっている。ベース部40では、カメラブラケット41が、ネジ42を用いて第2ケース31に固定される。これにより、カメラブラケット41とプリント配線基板12とが所定の位置関係となるように固定される。また、カメラブラケット41は、第1ケース部20のプリント配線基板12にあるコネクタ17に接続されるケーブル50を案内する案内部43(ここでは凹部)を有している。ケーブル50は、映像信号などの各種信号の伝送や電源供給を行うためのものである。また、カメラブラケット41は、アルミニウム、SUS等の熱伝導率の高い部材で構成される。さらに、カメラブラケット41は、プリント配線基板12の長手方向の長さよりも長く延びていることが望ましい。このようなカメラブラケット41により、発光部102で発生した熱を受け取り、放熱することで、車載カメラ100の各電子部品に熱が伝導されることを抑制することができる。   The base part 40 is provided with a flat plate-like structure that is attached to, for example, a steering column in a vehicle, and fixes the second case part 30. In the base portion 40, the camera bracket 41 is fixed to the second case 31 using screws 42. Thereby, the camera bracket 41 and the printed wiring board 12 are fixed so as to have a predetermined positional relationship. Further, the camera bracket 41 has a guide portion 43 (here, a recess) for guiding the cable 50 connected to the connector 17 on the printed wiring board 12 of the first case portion 20. The cable 50 is for transmitting various signals such as video signals and supplying power. The camera bracket 41 is made of a member having high thermal conductivity such as aluminum or SUS. Furthermore, the camera bracket 41 desirably extends longer than the length of the printed wiring board 12 in the longitudinal direction. By receiving and radiating the heat generated in the light emitting unit 102 with such a camera bracket 41, it is possible to suppress the conduction of heat to each electronic component of the in-vehicle camera 100.

図2は、本発明の実施形態における車載カメラの背面図である。
図2に示すように、第2ケース部30がベース部40に取り付けられている。プリント配線基板12にあるコネクタ17は、ケーブル50に接続されており、ケーブル50の一部とともにコネクタカバー33で覆われて保護されている。また、ケーブル50は、コネクタ17側とは反対側に、さらにコネクタ51を有している。このコネクタ51は、車載カメラ100が搭載される車両と接続される。
FIG. 2 is a rear view of the in-vehicle camera in the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the second case part 30 is attached to the base part 40. The connector 17 on the printed wiring board 12 is connected to the cable 50 and is covered and protected by the connector cover 33 together with a part of the cable 50. The cable 50 further includes a connector 51 on the side opposite to the connector 17 side. The connector 51 is connected to a vehicle on which the in-vehicle camera 100 is mounted.

次に、撮像モジュール10について詳細に説明する。
図3は、プリント配線基板12に各電子部品が配設された状態の一例を示す斜視図である。
Next, the imaging module 10 will be described in detail.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a state in which each electronic component is disposed on the printed wiring board 12.

図3に示したプリント配線基板12には、CCDイメージセンサなどの固体撮像素子101と、被写体を照明する発光部102と、発光部102からの熱を放熱する熱抵抗部としての穴部103と、が配設される。   The printed wiring board 12 shown in FIG. 3 includes a solid-state imaging device 101 such as a CCD image sensor, a light emitting unit 102 that illuminates a subject, and a hole 103 as a thermal resistance unit that radiates heat from the light emitting unit 102. Are disposed.

プリント配線基板12は、複数の基板が積層された積層配線基板である。本実施形態のプリント配線基板12では、6〜8層程度の基板が積層されており、表層には各種配線パターンが形成され、中層にはグランド部が形成される。グランド部としては、例えば銅箔を用いてグランドパターンが形成されたり、ベタグランドとしての銅板が挿入されたりする。   The printed wiring board 12 is a laminated wiring board in which a plurality of boards are laminated. In the printed wiring board 12 of this embodiment, about 6 to 8 layers of substrates are laminated, various wiring patterns are formed on the surface layer, and a ground portion is formed on the middle layer. As the ground portion, for example, a ground pattern is formed using copper foil, or a copper plate as a solid ground is inserted.

発光部102は、固体撮像素子101の周囲に配設され、発光素子111と抵抗素子112とを有する。発光素子111は、例えばLEDであり、例えば樹脂封止されたものが配置される。抵抗素子112は、発光素子111へ流れる電流を制御するために配設される。発光部102は、消費電力が大きいために発熱量が大きく、車載カメラ100全体の発熱量の半分程度を占める。したがって、車載カメラ100の消費電力は従来の発光部を有しない車載カメラよりも大きくなる。また、発光部102で発生した熱は、プリント配線基板12上を伝導される。なお、図2では、発光部102が固体撮像素子101の両側端部に各1つずつ設けられているが、配置位置及び数はこれに限られない。   The light emitting unit 102 is disposed around the solid-state imaging element 101 and includes a light emitting element 111 and a resistance element 112. The light emitting element 111 is, for example, an LED, and, for example, a resin-sealed one is disposed. The resistance element 112 is disposed to control the current flowing to the light emitting element 111. Since the light emitting unit 102 consumes a large amount of power, it generates a large amount of heat and occupies about half the amount of heat generated by the in-vehicle camera 100 as a whole. Therefore, the power consumption of the in-vehicle camera 100 is larger than that of the in-vehicle camera that does not have a conventional light emitting unit. Further, the heat generated in the light emitting unit 102 is conducted on the printed wiring board 12. In FIG. 2, one light emitting unit 102 is provided at each of both end portions of the solid-state imaging device 101, but the arrangement position and number are not limited thereto.

穴部103は、プリント配線基板12を貫通する貫通穴を有しており、固体撮像素子101と発光部102との間に設けられる。貫通穴は、積層された全基板を貫通する穴である。この貫通穴がプリント配線基板12の空気断熱部として役割を果たすので、発光部102が駆動するときに放出される熱が、固体撮像素子101へと伝導されて固体撮像素子101の性能を劣化させることを防止することができる。また、プリント配線基板12が長手の基板である場合には、熱が伝導されることによるプリント配線基板12の反りを防止することができる。なお、図3では、貫通穴が固体撮像素子101の両側に各4つずつ設けられているが、数はこれに限られず、例えば各1つであっても、各2つであってもよい。また、4つの貫通穴が直線状に並んで配置されなくてもよい。   The hole 103 has a through hole that penetrates the printed wiring board 12, and is provided between the solid-state imaging device 101 and the light emitting unit 102. The through hole is a hole that penetrates all the stacked substrates. Since this through-hole plays a role as an air insulation part of the printed wiring board 12, heat released when the light emitting part 102 is driven is conducted to the solid-state image sensor 101 and deteriorates the performance of the solid-state image sensor 101. This can be prevented. Moreover, when the printed wiring board 12 is a long board | substrate, the curvature of the printed wiring board 12 by heat conduction can be prevented. In FIG. 3, four through holes are provided on each side of the solid-state imaging device 101, but the number is not limited to this, and for example, there may be one each or two each. . Further, the four through holes may not be arranged in a straight line.

図3では、複数の貫通穴の配列方向(Y方向)と、発光素子111及び抵抗素子112の配列方向(Y方向)と、が同一方向であるが、図4のような配置関係でもよい。図4では、プリント配線基板12の端部側から、抵抗素子112、発光素子111、穴部103、固体撮像素子101の順に配置されている。つまり、複数の貫通穴の配列方向(Y方向)と、発光素子111及び抵抗素子112の配列方向(X方向)とが垂直方向となっている。   In FIG. 3, the arrangement direction of the plurality of through holes (Y direction) and the arrangement direction of the light emitting elements 111 and the resistance elements 112 (Y direction) are the same direction, but the arrangement relationship as shown in FIG. 4 may be used. In FIG. 4, the resistance element 112, the light emitting element 111, the hole 103, and the solid-state imaging element 101 are arranged in this order from the end side of the printed wiring board 12. That is, the arrangement direction (Y direction) of the plurality of through holes and the arrangement direction (X direction) of the light emitting element 111 and the resistance element 112 are perpendicular to each other.

図3のように配列した場合には、プリント配線基板12を小型化することができるので、車載カメラ100の小型化が可能である。一方、図4のように配列した場合には、特に発光部102駆動時の発熱量が大きい抵抗素子112と固体撮像素子101との距離が大きくなるので、抵抗素子112から固体撮像素子101への熱伝導がより一層抑制され、固体撮像素子101の誤動作を防止することができる。   In the case of the arrangement as shown in FIG. 3, the printed wiring board 12 can be reduced in size, so that the in-vehicle camera 100 can be reduced in size. On the other hand, when arranged as shown in FIG. 4, the distance between the resistance element 112 and the solid-state imaging element 101 that generate a large amount of heat when the light emitting unit 102 is driven becomes large. Thermal conduction is further suppressed, and malfunction of the solid-state imaging device 101 can be prevented.

さらに、図5に示すように、プリント配線基板12上の発光部102において、発光素子111と抵抗素子112との間に、第2の熱抵抗部としての穴部104を設けてもよい。これにより、プリント配線基板112上の熱伝導がさらに抑制される。   Further, as shown in FIG. 5, in the light emitting section 102 on the printed wiring board 12, a hole 104 as a second thermal resistance section may be provided between the light emitting element 111 and the resistance element 112. Thereby, the heat conduction on the printed wiring board 112 is further suppressed.

次に、図6〜9を参照しながら、プリント配線基板12の表示温度についてのシミュレーション結果について説明する。   Next, simulation results for the display temperature of the printed wiring board 12 will be described with reference to FIGS.

図6〜図9は、各電子部品が配設されたプリント配線基板12の表面温度測定時のシミュレーション結果の一例である。このシミュレーションでは、車載カメラ100の動作時の発熱レベルを数値化している。図6〜図9ではいずれも、プリント配線基板12の中央に固体撮像素子が配設され、端部に向けて穴部、発光部の順に配設されている。図6は穴部103を有しない場合である。図7は貫通穴1つからなる穴部103を有する場合である。図8は貫通穴2つからなる穴部103を有する場合である。図9は貫通穴4つからなる穴部103を有する場合である。なお、α>βであり、例えばα=70℃であり、例えばβ=40℃である。   6 to 9 are examples of simulation results when measuring the surface temperature of the printed wiring board 12 on which the electronic components are arranged. In this simulation, the heat generation level during operation of the in-vehicle camera 100 is quantified. 6 to 9, the solid-state imaging device is disposed at the center of the printed wiring board 12, and the hole portion and the light emitting portion are disposed in this order toward the end portion. FIG. 6 shows a case where the hole 103 is not provided. FIG. 7 shows a case in which the hole 103 having one through hole is provided. FIG. 8 shows a case where a hole 103 having two through holes is provided. FIG. 9 shows a case where a hole 103 having four through holes is provided. Note that α> β, for example, α = 70 ° C., for example, β = 40 ° C.

図6〜図9のシミュレーション結果を参照すると、プリント配線基板12における貫通穴の面積が大きいほど、プリント配線基板12上の熱伝導が妨げられ、温度が低下していることが理解できる。車載カメラ100駆動時の発熱レベルは、従来の穴部を有しない車載カメラの駆動時の発熱レベルと比較すると、約10%低減される。このように、穴部103を設けて熱伝導を抑制することで、透光性部材としての光学フィルタ123(図10参照)や固体撮像素子101への熱負荷を低減することができる。   With reference to the simulation results of FIGS. 6 to 9, it can be understood that as the area of the through hole in the printed wiring board 12 is larger, the heat conduction on the printed wiring board 12 is hindered and the temperature is lowered. The heat generation level when driving the vehicle-mounted camera 100 is reduced by about 10% compared to the heat generation level when driving the vehicle-mounted camera having no conventional hole. Thus, by providing the hole 103 and suppressing heat conduction, the thermal load on the optical filter 123 (see FIG. 10) as the translucent member and the solid-state imaging device 101 can be reduced.

次に、図10、図11を参照しながら、撮像モジュール10が組み合わされた状態の構成について説明する。図10は、撮像モジュール10が組み合わされた状態の斜視図の一例である。図11は、図10に示した撮像モジュール10のA−A’断面図である。   Next, a configuration in a state where the imaging module 10 is combined will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is an example of a perspective view in a state where the imaging module 10 is combined. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the imaging module 10 illustrated in FIG. 10.

図10、図11に示すように、立体配線基板(MID:Molded Interconnect Devices)121は、例えば樹脂製であり、矩形台状の脚部121aを有する。立体配線基板121の中央部には、脚部121aを貫通する貫通開口部121cが形成されている。また、立体配線基板121において、プリント配線基板12に接続される側と反対側には、図10、図11では不図示であるが、レンズユニット11が配置される。   As shown in FIGS. 10 and 11, a three-dimensional wiring board (MID: Molded Interconnect Devices) 121 is made of, for example, resin, and has rectangular trapezoidal leg portions 121 a. A through opening 121c that penetrates the leg 121a is formed at the center of the three-dimensional wiring board 121. Further, in the three-dimensional wiring board 121, the lens unit 11 is disposed on the opposite side to the side connected to the printed wiring board 12, although not shown in FIGS.

また、立体配線基板121は、脚部121aの裏面側に配線パターン130が形成されている。配線パターン130は、固体撮像素子101をベア実装するための無電解メッキなどにより形成されている。配線パターン130と端子部101aは電気的に接続されている。貫通開口部121cのレンズユニット11側の平面には光学フィルタ123が配置され、貫通開口部121cのレンズユニット11側と反対側の平面には固体撮像素子101が配置されている。貫通開口部121cは、固体撮像素子101の撮像エリアに対応して、例えば長方形に形成される。   In the three-dimensional wiring board 121, a wiring pattern 130 is formed on the back side of the leg 121a. The wiring pattern 130 is formed by electroless plating or the like for bare mounting of the solid-state imaging element 101. The wiring pattern 130 and the terminal portion 101a are electrically connected. The optical filter 123 is disposed on the plane of the through opening 121c on the lens unit 11 side, and the solid-state imaging device 101 is disposed on the plane of the through opening 121c opposite to the lens unit 11 side. The through opening 121c is formed in a rectangular shape, for example, corresponding to the imaging area of the solid-state imaging device 101.

固体撮像素子101には、光電変換素子101bが配置されている。固体撮像素子101により得られた映像信号および外部からの制御信号の伝送、電源供給は、配線パターン130及びプリント配線基板12の接続用ランド(図示せず)を経由して行われる。   In the solid-state image sensor 101, a photoelectric conversion element 101b is arranged. Transmission of the video signal obtained by the solid-state imaging device 101 and the control signal from the outside, and power supply are performed via the wiring pattern 130 and the connection land (not shown) of the printed wiring board 12.

透光性部材としての光学フィルタ123は、ガラス基材にIR(InfraRed)カットコートが施されている。IRカットコートには、例えば二酸化ケイ素(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、フッ化マグネシウム(MgF2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)等の透明誘電体膜が蒸着により成膜され、所要の分光特性を与えている。また、ガラス基材には、IR以外に、例えばARコートが施されていても良く、また、コートなしの仕様であってもよい。 As for the optical filter 123 as a translucent member, IR (InfraRed) cut coat is given to the glass base material. For the IR cut coat, for example, a transparent dielectric film such as silicon dioxide (SiO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) is formed by vapor deposition. Spectral characteristics are given. In addition to IR, for example, AR coating may be applied to the glass substrate, or specification without coating may be used.

また、立体配線基板121では、光軸129を中心にして、貫通開口部121cを介してレンズユニット11と対向する段差部121dに光学フィルタ123が配置され、この光学フィルタ123と対向するように固体撮像素子101が配置されている。   In the three-dimensional wiring board 121, an optical filter 123 is disposed at a stepped portion 121 d that faces the lens unit 11 through the through-opening portion 121 c around the optical axis 129, and is solid so as to face the optical filter 123. An image sensor 101 is arranged.

固体撮像素子101は、表面に形成された端子部101aを介して脚部121aに形成された配線パターン130で構成された端子に接続され、立体配線基板121に固定されている。また、立体配線基板121の配線パターン130で構成された端子は、ソルダーペースト131等を用いて、携帯電話、パソコン、車両に搭載されたECU等の各種機器のメイン基板に電気的に接続される。また、固体撮像素子101と立体配線基板121の隙間には封止樹脂が注入され、硬化される。   The solid-state imaging device 101 is connected to a terminal constituted by a wiring pattern 130 formed on the leg portion 121 a via a terminal portion 101 a formed on the surface, and is fixed to the three-dimensional wiring board 121. In addition, the terminals constituted by the wiring pattern 130 of the three-dimensional wiring board 121 are electrically connected to main boards of various devices such as a mobile phone, a personal computer, and an ECU mounted on the vehicle by using a solder paste 131 or the like. . Further, sealing resin is injected into the gap between the solid-state imaging device 101 and the three-dimensional wiring board 121 and cured.

また、図11に示すように、本実施形態の撮像モジュール10では、光軸に沿って被写体側よりレンズユニット11、光学フィルタ123、立体配線基板121、固体撮像素子101の順に配置されている。   As shown in FIG. 11, in the imaging module 10 of the present embodiment, the lens unit 11, the optical filter 123, the three-dimensional wiring board 121, and the solid-state imaging device 101 are arranged in this order from the subject side along the optical axis.

なお、撮像モジュール10では、立体配線基板121の代わりに平面配線基板を用いてもよい。平面配線基板は、当該カメラユニットが例えば携帯電話に搭載される場合に用いられる。   In the imaging module 10, a planar wiring board may be used instead of the three-dimensional wiring board 121. The planar wiring board is used when the camera unit is mounted on, for example, a mobile phone.

このような本実施形態のカメラユニットによれば、固体撮像素子101と発光部102との間に穴部103が配設されることで、発光部102の駆動時に発生した熱が他の領域へ伝導されることを抑制することができ、固体撮像素子101の誤動作等を防止することができる。   According to such a camera unit of the present embodiment, the hole 103 is disposed between the solid-state imaging device 101 and the light emitting unit 102, so that heat generated when the light emitting unit 102 is driven is transferred to another region. Conduction can be suppressed, and malfunction of the solid-state imaging device 101 can be prevented.

なお、本実施形態では、穴部を形成したが、これに代えて、配線パターンの一部を熱抵抗の高い材料で構成してもよいし、局所的に膜厚の薄い領域を形成したりすることで熱抵抗部を形成してもよい。   In this embodiment, the hole is formed, but instead of this, a part of the wiring pattern may be made of a material having high thermal resistance, or a locally thin region may be formed. By doing so, you may form a thermal resistance part.

(第2の実施形態)
本実施形態では、熱抵抗部として、固体撮像素子101と発光部102との間で、プリント配線基板12の配線パターンに括れ部が形成されている。他部については、第1の実施形態と同様に形成しているため、ここでは説明を省略する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, a constricted portion is formed in the wiring pattern of the printed wiring board 12 between the solid-state imaging device 101 and the light emitting portion 102 as the thermal resistance portion. Since other parts are formed in the same manner as in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

括れ部105では、図12に示すように、他の領域と比較するとプリント配線基板12上の配線パターン106の断面積が小さくなっている。ただし、第1の実施形態の車載カメラ100のように、プリント配線基板12を貫通する穴部103は有していない。図12では、プリント配線基板12上の配線パターン106を部分的に拡大した例を示している。括れ部105を形成する際には、表層の配線パターン106の断面積のみを小さくし、中間層のグランド部を特に変更しなくてもよいし、中間層のグランド部の一部も表層の配線パターン106に合わせて断面積を小さくしてもよい。   In the constricted portion 105, as shown in FIG. 12, the cross-sectional area of the wiring pattern 106 on the printed wiring board 12 is smaller than that in other regions. However, unlike the vehicle-mounted camera 100 according to the first embodiment, the hole 103 that penetrates the printed wiring board 12 is not provided. FIG. 12 shows an example in which the wiring pattern 106 on the printed wiring board 12 is partially enlarged. When forming the constricted portion 105, only the cross-sectional area of the wiring pattern 106 on the surface layer is reduced, and the ground portion of the intermediate layer does not need to be particularly changed. The cross-sectional area may be reduced according to the pattern 106.

表層の配線パターン106の断面積を小さくすることで、発光部102から固体撮像素子101への熱伝導を低下させることができる。さらに、中間層のグランド部の断面積も合わせて小さくすると、この熱伝導を一層低下させることができる。したがって、発光部102駆動時における固体撮像素子101の誤動作等を防止することができる。   By reducing the cross-sectional area of the wiring pattern 106 on the surface layer, the heat conduction from the light emitting unit 102 to the solid-state imaging device 101 can be reduced. Furthermore, if the cross-sectional area of the ground portion of the intermediate layer is also reduced, this heat conduction can be further reduced. Therefore, malfunction of the solid-state imaging device 101 when the light emitting unit 102 is driven can be prevented.

(第3の実施形態)
本実施形態では、熱抵抗部として、固体撮像素子101と発光部102との間で、プリント配線基板12の中間層のグランド部の少なくとも一部が切除されている。他部については、第1の実施形態と同様に形成しているため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
In the present embodiment, at least a part of the ground portion of the intermediate layer of the printed wiring board 12 is cut off between the solid-state imaging device 101 and the light emitting portion 102 as the thermal resistance portion. Since other parts are formed in the same manner as in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

グランド部の少なくとも一部が切除された状態でプリント配線基板12を成形した場合、その切除箇所に他部材(例えば表層の一部)が入り込み、非導体層を形成する。この非導体層が存在することにより、熱伝導率を低下させることができる。グランド部が切除される層は、1つであっても複数であってもよい。ただし、第1の実施形態の車載カメラのように、プリント配線基板12を貫通する穴部103は有していない。   When the printed wiring board 12 is formed in a state in which at least a part of the ground part is cut off, another member (for example, part of the surface layer) enters the cut part to form a non-conductive layer. The presence of this nonconductive layer can reduce the thermal conductivity. The number of layers from which the ground portion is cut may be one or plural. However, unlike the vehicle-mounted camera of the first embodiment, the hole 103 that penetrates the printed wiring board 12 is not provided.

グランド部は、銅板等を用いて形成されるために熱伝導率が高くなってしまうが、グランド部の一部切除により、発光部102から固体撮像素子101へ熱が伝導することを抑制することができる。したがって、発光部102駆動時における固体撮像素子101の誤動作等を防止することができる。   Since the ground part is formed using a copper plate or the like, the thermal conductivity is increased. However, by partially cutting the ground part, heat conduction from the light emitting part 102 to the solid-state imaging device 101 is suppressed. Can do. Therefore, malfunction of the solid-state imaging device 101 when the light emitting unit 102 is driven can be prevented.

本発明は、発光素子を含む発光部の駆動時に発生する熱が、発光部から他の領域へ熱伝導することを抑制することが可能な固体撮像装置、カメラユニット等に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a solid-state imaging device, a camera unit, and the like that can suppress heat generated when a light emitting unit including a light emitting element is driven from the light emitting unit to other regions.

100 車載カメラ
10 撮像モジュール
11 レンズユニット
12 プリント配線基板
13 レンズブラケット
14 フォーカスロックナット
15 ネジ
16 防塵ゴム
17 コネクタ
20 第1ケース部
21 シーリングパッキン
22 第1ケース
23 パネル
30 第2ケース部
31 第2ケース
33 コネクタカバー
34 クールシート
35、36 ネジ
40 ベース部
41 カメラブラケット
42 ネジ
43 案内部
50 ケーブル
51 コネクタ
101 固体撮像素子
102 発光部
103、104 穴部
105 括れ部
106 配線パターン
111 発光素子
112 抵抗素子
121 立体配線基板
121a 脚部
121c 貫通開口部
121d 段差部
123 光学フィルタ
129 光軸
130 配線パターン
131 ソルダーペースト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Car-mounted camera 10 Imaging module 11 Lens unit 12 Printed wiring board 13 Lens bracket 14 Focus lock nut 15 Screw 16 Dust-proof rubber 17 Connector 20 1st case part 21 Sealing packing 22 1st case 23 Panel 30 2nd case part 31 2nd case 33 Connector cover 34 Cool sheet 35, 36 Screw 40 Base part 41 Camera bracket 42 Screw 43 Guide part 50 Cable 51 Connector 101 Solid-state imaging device 102 Light emitting part 103, 104 Hole part 105 Constriction part 106 Wiring pattern 111 Light emitting element 112 Resistance element 121 Three-dimensional wiring board 121a Leg part 121c Through-opening part 121d Step part 123 Optical filter 129 Optical axis 130 Wiring pattern 131 Solder paste

Claims (8)

回路基板と、
前記回路基板に配設された固体撮像素子と、
前記回路基板に、前記固体撮像素子の周囲に配設された発光素子を含む発光部と、
前記固体撮像素子と前記発光部との間に形成された熱抵抗部と、
を備える固体撮像装置。
A circuit board;
A solid-state imaging device disposed on the circuit board;
A light-emitting unit including a light-emitting element disposed around the solid-state image sensor on the circuit board;
A thermal resistance section formed between the solid-state imaging device and the light emitting section;
A solid-state imaging device.
請求項1に記載の固体撮像装置であって、
前記熱抵抗部は、前記固体撮像素子と前記発光部との間に形成された貫通穴である固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The solid-state imaging device, wherein the thermal resistance unit is a through hole formed between the solid-state imaging element and the light emitting unit.
請求項1に記載の固体撮像装置であって、
前記熱抵抗部は、前記固体撮像素子と前記発光部との間で、前記回路基板の導電配線パターンに形成された括れ部である固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The thermal resistance unit is a solid-state imaging device which is a constricted part formed in a conductive wiring pattern of the circuit board between the solid-state imaging element and the light emitting unit.
請求項1に記載の固体撮像装置であって、
前記熱抵抗部は、前記固体撮像素子と前記発光部との間で、前記回路基板のグランド部の少なくとも一部が切除された固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The thermal resistance unit is a solid-state imaging device in which at least a part of a ground part of the circuit board is cut off between the solid-state imaging element and the light emitting unit.
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の固体撮像装置であって、
前記発光部は、前記発光素子と抵抗素子とを含む固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4,
The light emitting unit is a solid-state imaging device including the light emitting element and a resistance element.
請求項5に記載の固体撮像装置であって、
前記発光素子は、前記固体撮像素子と前記抵抗素子との間に配設された固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 5,
The light-emitting element is a solid-state imaging device disposed between the solid-state imaging element and the resistance element.
請求項5に記載の固体撮像装置であって、更に、
前記発光部は、前記発光素子と前記抵抗素子との間に配設された第2の熱抵抗部を備える固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 5, further comprising:
The solid-state imaging device, wherein the light emitting unit includes a second thermal resistance unit disposed between the light emitting element and the resistance element.
回路基板と、
前記回路基板に配設された固体撮像素子と、
前記回路基板に、前記固体撮像素子の周囲に配設された発光素子を含む発光部と、
前記固体撮像素子と前記発光部との間に形成された熱抵抗部と、
前記発光部が配設された前記回路基板の面とは反対側に、前記発光部に対応して配置される放熱シートと、
前記回路基板が固定される放熱板と、
を備えるカメラユニット。
A circuit board;
A solid-state imaging device disposed on the circuit board;
A light-emitting unit including a light-emitting element disposed around the solid-state image sensor on the circuit board;
A thermal resistance section formed between the solid-state imaging device and the light emitting section;
On the opposite side to the surface of the circuit board on which the light emitting part is disposed, a heat dissipation sheet disposed corresponding to the light emitting part,
A heat sink to which the circuit board is fixed;
A camera unit comprising:
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JP2017200087A (en) * 2016-04-28 2017-11-02 ミツミ電機株式会社 Camera module
JP2017198754A (en) * 2016-04-25 2017-11-02 日本電産コパル株式会社 Imaging apparatus
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