JP2013201567A - 撮像装置および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化と放熱の効率化とを両立し、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる撮像装置および電子装置を提供すること。
【解決手段】受光した光を光電変換処理し、光電変換処理して得られた電気信号を映像信号として出力する撮像素子（イメージチップ２０）を含む撮像装置１であって、撮像装置内において相対的に発熱量の低い第一部分の熱を伝達する第一の伝達部材と、第一部分よりも発熱量の大きい第二部分の熱を伝達する第二の伝達部材と、第一および第二の伝達部材とそれぞれ異なる部位で接続する単一の放熱部材４０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、撮像用の複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像装置や電子回路を含む電子装置に関する。

近年、ビデオカメラ等の撮像装置における動画像の撮影において、高精細化、高フレームレート化が進んでいる。また、撮像装置内の撮像素子が、より高速に読み出すための並列的なＡ／Ｄ変換器やデジタル信号処理部も備えるようになり、高集積化が進むことによって撮像素子の発熱量が増えている。この発熱による熱雑音によってノイズが増大して取得する画像の画質が低下するため、このノイズを抑制するという観点からより高い放熱性能が求められている。

従来の撮像装置は、例えば、レンズが保持された鏡枠と、撮像用の複数の画素を有し、この画素がレンズを介して受光して光電変換処理した電気信号を映像信号として出力する撮像素子と、撮像素子から出力された映像信号に対して信号処理を施す信号処理部、および撮像素子の駆動制御を行う制御機構などを有する機能実行部と、撮像素子および機能実行部が実装され、これらの間を電気的に接続する配線基板と、からなる。

また、従来の撮像素子において、例えばＣＭＯＳイメージセンサーは、複数の画素がマトリックス状に配列されてなる受光部、およびこの受光部の各画素の一方の方向を走査する垂直走査回路を有する光電変換部と、光電変換部から出力された信号をアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して、所定の信号処理を行うデジタル信号処理部と、からなる。なお、以下の説明では、撮像装置における撮像素子側の構成を「撮像モジュール」として説明する。

図１２は、従来の撮像装置の撮像モジュール１００の構成の一例を示す模式図である。従来の撮像モジュール１００は、例えば図１２に示すように、レンズ１０１ａが保持された鏡枠１０１と、撮像用の複数の画素を有し、この画素がそれぞれ光電変換処理した後の信号を映像信号として出力するイメージチップ２００（撮像素子）と、イメージチップ２００を実装し、これらの間を電気的に接続する配線基板３００と、配線基板３００のイメージチップ２００が実装される面の反対側の面に設けられる固定部材４００ａと、鏡枠１０１のレンズ１０１ａ側の端部に設けられる固定部材４００ｂと、を備える。また、配線基板３００は、半田または接着剤（樹脂）からなる固定材料Ｂ１００によってイメージチップ２００を固着するとともに、イメージチップ２００を実装する面において鏡枠１０１を保持している。従来では、固定部材４００ａ，４００ｂが鏡枠１０１および配線基板３００を挟持された構成をなしている。

ここで、撮像素子の高集積化については、高速にデジタル信号で読み出すための複数のＡ／Ｄ変換部を並列に設ける技術が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２では、高速処理可能なＡ／Ｄ変換部によって変換を行い、変換後のデジタル信号を一時的に記憶し、読み出す旨が開示されている。また、従来では、例えば熱抵抗の小さな部材で装置外部に熱伝達し、伝達した先で空間放熱の熱抵抗を下げるために放熱フィン等を設けることで放熱を行っている。

熱抵抗の小さな部材で装置外部に熱伝達する技術においては、例えば撮像素子の発熱をパッケージ外部に効率よく伝達する放熱技術の一つとして、撮像素子の半導体チップ背面から直接金属体で熱伝導する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３では、並列動作を行なうＡ／Ｄ変換回路や、その後段のデジタル信号処理回路が同一チップに搭載される構成において、撮像素子の発熱をパッケージ外部に伝達している。

また、撮像素子を駆動する駆動系や、読み出した後の信号処理系の高い発熱部との断熱に関する技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４では、信号処理系で発生した熱が受光部側に伝わらないように空間を空けたり、断熱処理したりすることで、光電変換部で発生する暗電流を低減している。特許文献４に示す技術のように、信号処理系とイメージセンサーとが分離されている場合は、距離を隔てて配置するか、断熱性部材で熱的な絶縁を行なうことで、イメージセンサーへの熱の伝導を回避していた。

特許第４１０７２６９号公報 特許第４４５３７６１号公報 特許第４７０５１２５号公報 特許第４７４０１８２号公報

ところで、撮像素子に内蔵されている回路については近年の高集積化に伴い、特に動画用途での連続的なフレーム読出しにおいては発熱量が大きくなり、冷却、放熱の効率化が求められている。加えて、近年では、例えば携帯型機器への導入のために撮像装置の小型化が求められており、撮像モジュールにおいても、小型化と放熱の効率化とを両立する技術が求められている。

ここで、特許文献１，２が開示する技術のほか、近年のイメージセンサーでは、Ａ／Ｄ変換以外に、タイミングジェネレータ等の駆動回路や、ホワイトバランス調整回路、画素欠陥補正回路、読出し画素数変換回路等をデジタル信号処理回路として備えるものもあり、データのレベル変化によるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）部のスイッチング時の貫通電流が極めて大きくなってきている。

また、特許文献３では、撮像素子からの放熱経路が一つであり、撮像素子を一つの冷却対象としてしまうと、同一チップ内、例えばデジタル信号処理部では、多ビットの画像データを高速な画素クロックレートで連続的に処理するので発熱面積も大きくなり、単位時間当たりの発熱量が極めて大きくなる。デジタル信号処理部で発生した熱が光電変換部の画素に設けられたフォトダイオードやアナログアンプなどの回路の直近で伝達され、大きな熱雑音を発生させるという悪影響を及ぼす。また、デジタル信号処理部では、上述した画素クロックレートでのカウント処理や演算処理が実行される。このため、デジタル信号処理部は発熱量が大きく、光電変換部のフォトダイオードやアナログ基準電圧発生部分などと熱的にショートすると暗電流が増大し、ノイズによる画質劣化が発生してしまう。

また、近年の高集積化では、タイミングジェネレータ等の駆動回路や特許文献１の技術等で開示されている並列型のＡ／Ｄ変換器が同一チップ上に配置されているため、特許文献４が開示する技術のように、距離を開けたり、空間を空けたりする自在性がない。このため、特許文献４が開示する技術では、熱的な絶縁を行なうことが困難な場合が生じる。

図１３は、従来の撮像装置の要部の構成の一例を示す模式図である。図１２に示した従来の撮像モジュール１００において放熱機構を設けた場合、図１３に示す撮像モジュール１００ａのように、光電変換部およびデジタル信号処理部に応じて固定材料Ｂ１００ａ，Ｂ１００ｂを設けて、各固定材料Ｂ１００ａ，Ｂ１００ｂから熱伝導部材３５０ａ，３５０ｂを介して放熱部材４００ｃ，４００ｄを接続するものが挙げられるが、装置構成が複雑になるうえ、撮像モジュールの小型化を維持することができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化と放熱の効率化とを両立し、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる撮像装置および電子装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像装置は、受光した光を光電変換処理し、該光電変換処理して得られた電気信号を映像信号として出力する撮像素子を含む撮像装置であって、当該撮像装置内において相対的に発熱量の低い第一部分の熱を伝達する第一の伝達部材と、前記第一部分よりも発熱量の大きい第二部分の熱を伝達する第二の伝達部材と、前記第一および第二の伝達部材とそれぞれ異なる部位で接続する単一の放熱部材と、を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記撮像素子は、受光した光を光電変換する光電変換部を少なくとも有し、前記光電変換部よりも発熱量の多い電子回路、駆動部材および電源回路を備え、前記第一の伝達部材は、前記光電変換部を含む領域に設けられ、前記第二の伝達部材は、前記電子回路、前記駆動部材および前記電源回路のうちの何れかを含む領域に設けられることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記撮像素子は、前記光電変換部を含む一次放熱領域、および前記光電変換部からのアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路を含む二次放熱領域を有し、前記第一部分は、前記一次放熱領域を含み、前記第二部分は、前記二次放熱領域を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記第一および第二の伝達部材が前記放熱部材に接続する各部位の間に伝熱抵抗を増大させる構造を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記伝熱抵抗を増大させる構造は、放熱部材の断面積を減じた狭隘構造であることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記放熱部材は、前記放熱部材の前記第一の伝達部材側で接続する部位と、前記第二の伝達部材側で接続する部位において、表面積または体積の何れか一方が異なることにより放熱部材の放熱特性が相違し、更に第二の伝達部材が接続する部位の放熱特性が、第一の伝達部材が接続する部位の放熱特性よりも高いことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記放熱部材は、前記放熱部材の第一の伝達部材側で接続する部位と、第二の伝達部材側で接続する部位において、材質が異なることにより放熱部材の放熱特性が相違し、更に第二の伝達部材が接続する部位の放熱特性が、第一の伝達部材が接続する部位の放熱特性よりも高いことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記放熱部材は、電磁波シールド機能を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる電子装置は、電子回路を含む電子装置であって、当該電子装置内において相対的に発熱量の低い第一部分の熱を伝達する第一の伝達部材と、前記第一部分よりも発熱量の大きい第二部分の熱を伝達する第二の伝達部材と、前記第一および第二の伝達部材とそれぞれ異なる部位で接続する単一の放熱部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、装置内において相対的に発熱量の低い第一部分の熱を伝達する第一の伝達部材と、第一部分よりも発熱量の大きい第二部分の熱を伝達する第二の伝達部材と、第一の伝達部材と第二の伝達部材がそれぞれ異なる部位で接続する単一の放熱部材とを備えることにより、小型化と放熱の効率化とを両立し、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる撮像装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図３は、本発明の実施の形態の変形例１にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態の変形例２にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図５は、本発明の実施の形態の変形例３にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図６は、本発明の実施の形態の変形例４にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図７は、本発明の実施の形態の変形例５にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図８は、本発明の実施の形態の変形例６にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図９は、本発明の実施の形態の変形例７にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図１０は、本発明の実施の形態の変形例８にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図１１は、本発明の実施の形態の変形例９にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図１２は、従来の撮像装置の要部の構成を示す模式図である。 図１３は、従来の撮像装置の要部の構成を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、撮像用の複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像装置について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

図１は、本実施の形態にかかる撮像装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、本実施の形態にかかる撮像装置１の要部の構成を示す模式図である。図１に示すように、撮像装置１は、レンズ１０ａが保持された鏡枠１０と、撮像用の複数の画素を有し、この画素がそれぞれ光電変換処理した後の信号を映像信号として出力するイメージチップ２０（撮像素子）と、イメージチップ２０から出力された映像信号に対して信号処理を施すイメージシグナルプロセッサ（Image Signal Processor：ＩＳＰ）２１１、およびイメージチップ２０の駆動制御を行う制御機構２１２などを有する機能実行部２１と、イメージチップ２０および機能実行部２１が実装され、これらの間を電気的に接続する配線基板３０と、配線基板３０のイメージチップ２０および機能実行部２１が実装される面の反対側の面に設けられ、配線基板３０で発生した熱を放熱する放熱部材４０と、を備える。

ここで、撮像装置１は、鏡枠１０と配線基板３０とによって形成される内部空間にイメージチップ２０が入れ込まれて接合された構造をなす。なお、イメージチップ２０は、主面がレンズ１０ａの中心軸と略垂直になるように設けられている。また、イメージチップ２０は、機能実行部２１と比して、発熱量が小さい。

イメージチップ２０は、略板状をなし、光学系からの光を光電変換して信号を映像信号として出力する。具体的には、イメージチップ２０は、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の画素が２次元マトリックス状に配設された受光部および垂直走査回路を有する光電変換部と、光電変換部から出力された信号をアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換回路）して、所定の信号処理を行うデジタル信号処理部と、からなる。

配線基板３０は、略板状をなし、少なくともイメージチップ２０を実装し、鏡枠１０を保持する第１基板３０ａ（第一の伝達部材）と、略板状をなし、少なくとも機能実行部２１を実装する第２基板３０ｂ（第二の伝達部材）と、を有する。また、第１基板３０ａおよび第２基板３０ｂの各表面には、イメージチップ２０、機能実行部２１との間で信号の入出力をそれぞれ行なうためのフットパターン（図示せず）が設けられている。また、配線基板３０には、撮像装置１の外部との通信を行うインターフェイスであるＩ／Ｆコネクタが設けられるものであってもよい。なお、イメージチップ２０および機能実行部２１と、配線基板３０とは、半田または接着材（樹脂）からなる固定材料Ｂによって固着される。また、第１基板３０ａおよび第２基板３０ｂの間には、空気層からなる空間領域３１１が形成されている。

放熱部材４０は、配線基板３０のイメージチップ２０および機能実行部２１が実装される側と異なる側の面（裏面）に設けられている。放熱部材４０は、イメージチップ２０や機能実行部２１で発生した熱を、配線基板３０を介して外部側へ放熱することが可能である。放熱部材４０は、金属材料からなる単一の板状部材である。なお、金属材料は、配線基板３０を構成する材料と比して、熱伝導率の大きいものであれば適用可能である。

また、放熱部材４０には、配線基板３０の空間領域３１１に応じて設けられ、板厚方向に貫通するスリット４１１が形成されている。これにより、放熱部材４０は、断面積を減じた狭隘構造をなす。放熱部材４０は、金属材料からなるため、シールドシャーシに接続することによって、電磁波を遮断する電磁波シールド機能を持たせることができる。

なお、第１基板３０ａおよび第２基板３０ｂと、放熱部材４０とは、熱伝導ペーストによってそれぞれが固着されるものであってもよい。これにより、第１基板３０ａおよび第２基板３０ｂと放熱部材４０との接触側の各表面においてミクロンレベルの凹凸があり荒れている場合であっても、互いの表面の密着性を上げることができる。熱伝導ペーストは、配線基板３０を構成する材料と比して熱伝導率の大きい金属または樹脂、若しくは、熱伝導率の大きい金属粉を含む樹脂等であれば適用可能である。

上述した放熱部材４０が、第１基板３０ａおよび第２基板３０ｂに固着されることによって、イメージチップ２０および機能実行部２１で発生した熱を外部に放出する。このとき、イメージチップ２０および機能実行部２１でそれぞれ発生した熱は、空間領域３１１およびスリット４１１によってイメージチップ２０と機能実行部２１との間の熱伝達が遮断された状態となっている。このとき、撮像装置１は、第１基板３０ａおよび第２基板３０ｂが放熱部材４０にそれぞれ接続する各部位の間（空間領域３１１）に伝熱抵抗を増大させる構造を有する。このため、放熱部材４０において、イメージチップ２０および機能実行部２１で発生した熱を分離してそれぞれ外部に放熱することができる。したがって、イメージチップ２０および機能実行部２１でそれぞれ発生した熱は、熱的にショートせず、互いに独立して放熱されるため、発熱量の大きい部分の熱によって発熱量の小さい部分の温度が上昇するということはない。

以上説明した本実施の形態によれば、装置内において相対的に発熱量の低いイメージチップ２０の熱を伝達する第１基板３０ａと、イメージチップ２０よりも発熱量の大きい機能実行部２１の熱を伝達する第２基板３０ｂと、第１基板３０ａおよび第２基板３０ｂがそれぞれ異なる部位で接続する放熱部材４０とを備えることにより、小型化と放熱の効率化とを両立し、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、異なる基板である第１基板３０ａおよび第２基板３０ｂに対して単一の放熱部材４０によって放熱することができるため、装置の大型化を抑制することができるとともに、単一の部材を用いて製造することによるコスト削減、装置構成の簡素化を実現することができる。

なお、上述した実施の形態では、第２基板３０ｂの放熱部材４０との接触面と反対側の面に機能実行部２１が設けられるものとして説明したが、放熱部材４０の接触面側に設けられるものであってもよい。これにより、放熱部材４０が有する電磁波シールド機能を機能実行部２１に対しても付与することが可能となる。

また、上述した実施の形態では、空間領域３１１が空気層であるものとして説明したが、熱抵抗を増大させる樹脂などが充填されていてもよい。

図３は、本実施の形態の変形例１にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。上述した実施の形態のほか、鏡枠が、レンズをレンズの光軸方向に移動させることが可能なアクチュエータを有するものであってもよい。図３に示すように、鏡枠１１が、上述したイメージチップ２０のほか、レンズ１０ａを保持し、レンズ１０ａの光軸方向に移動可能なレンズバレル１２と、レンズバレル１２を駆動するアクチュエータ１３と、を内部に保持するものであってもよい。

図３に示すように、変形例１では、上述した鏡枠１１、イメージチップ２０と、イメージチップ２０が実装される第１基板３０ｃ（第一の伝達部材）と、第１基板３０ｃのイメージチップ２０が実装される面の反対側の面に設けられ、第１基板３０ｃで発生した熱を放熱する放熱部材４０ａと、を備える。なお、変形例１は、上述した実施の形態のような機能実行部２１、第２基板３０ｂを備え、第２基板３０ｂ側にも放熱部材４０ａが延びた構成をなす。

このとき、第１基板３０ｃは、イメージチップ２０を実装するチップ実装基板３０１と、アクチュエータ１３を実装する駆動機構実装基板３０２と、からなる。また、第１基板３０ｃは、チップ実装基板３０１および駆動機構実装基板３０２において、鏡枠１１を保持する。ここで、チップ実装基板３０１および駆動機構実装基板３０２の間には、空気層からなる空間領域３１２が設けられている。

また、放熱部材４０ａは、金属材料からなる単一の板状部材であって、イメージチップ２０や機能実行部２１で発生した熱を、第１基板３０ｂ，第２基板３０ｃを介して外部側へ放熱することが可能である。放熱部材４０ａには、配線基板３０ｃの空間領域３１２に応じて設けられ、板厚方向に貫通するスリット４１２が形成されている。なお、チップ実装基板３０１および駆動機構実装基板３０２と、放熱部材４０ａとの間においても、上述した熱伝導性ペーストによって両者が固着されていることが好ましい。また、放熱部材４０ａには、上述したスリット４１１が設けられていてもよい。

以上説明した本変形例１によれば、装置内において相対的に発熱量の低いイメージチップ２０およびアクチュエータ１３の熱を伝達する第１基板３０ｃと、イメージチップ２０よりも発熱量の大きい機能実行部２１の熱を伝達する第２基板３０ｂと、第１基板３０ｃおよび第２基板３０ｂがそれぞれ異なる部位で接続する放熱部材４０ａとを備え、放熱部材４０ａが、第１基板３０ｃに対し、アクチュエータ１３およびイメージチップ２０でそれぞれ発生した熱を個別に放熱するようにしたので、小型化と放熱の効率化とを両立し、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。

ここで、近年では、撮像装置１の小型化に対する市場要求と半導体の微細化の進化によってイメージチップ２０上の回路間隔も狭められ、上述した光電変換部と、光電変換部からのアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路を含むデジタル信号処理部との境界領域の距離もとても小さくなってきている。このため、撮像装置１の組立て加工処理の精度もこれに合わせて高めていくことが一段と困難となる一方で、放熱部材によって放熱経路を確実に分離し熱的なショートを回避することも必要となってくる。熱的にショートしてしまうと、光電変換部と比して相対的に発熱量（単位時間当たりの発熱量）の多いデジタル信号処理部から、光電変換部に熱が伝達される。このため、イメージチップ２０の光電変換部のデジタル信号処理部側の温度が上がり、配列された画素中のデジタル信号処理部側の画素において熱雑音によって画質が低下し、その結果、高画質で利用できる画面領域（画素領域）が小さくなってしまう。上述した問題に対して、デジタル信号処理部の熱が光電変換部に伝達しないような構成が望まれている。

図４は、本実施の形態の変形例２にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図であって、図４（ａ）は側面からみた部分断面図であり、図４（ｂ）は放熱部材を模式的に示す平面図である。以下、イメージチップ２０において、上述した光電変換部を含む放熱領域を一次放熱領域Ｒｈ１とし、上述したデジタル信号処理部を含む放熱領域を二次放熱領域Ｒｈ２として説明する。

図４に示すように、変形例２では、上述した鏡枠１０、イメージチップ２０と、イメージチップ２０を実装する第１基板３０ｄ（第一の伝達部材）と、第１基板３０ｄのイメージチップ２０が実装される面の反対側の面に設けられ、第１基板３０ｄで発生した熱を放熱する放熱部材４０ｂと、を備える。なお、変形例２においても、上述した実施の形態のような機能実行部２１、第２基板３０ｂを備え、第２基板３０ｂ側にも放熱部材４０ｂが延びた構成をなす。なお、イメージチップ２０と第１基板３０ｄとは、一次放熱領域Ｒｈ１および二次放熱領域Ｒｈ２に応じて設けられ、半田または接着材（樹脂）からなる固定材料Ｂ１，Ｂ２によってそれぞれ固着される。

このとき、第１基板３０ｄは、イメージチップ２０の一次放熱領域Ｒｈ１側に位置してイメージチップ２０の一部を実装する一次基板３０３と、イメージチップ２０の二次放熱領域Ｒｈ２側に位置してイメージチップ２０の一部を実装する二次基板３０４と、からなる。また、配線基板３０ｄは、一次基板３０３および二次基板３０４において、鏡枠１０を保持する。ここで、一次基板３０３および二次基板３０４の間には、空気層からなる空間領域３１３が設けられている。

また、放熱部材４０ｂは、金属材料からなる単一の板状部材であって、イメージチップ２０や機能実行部２１で発生した熱を、第１基板３０ｄ，第２基板３０ｂを介して外部側へ放熱することが可能である。放熱部材４０ｂには、配線基板３０ｄの空間領域３１３に応じて設けられ、板厚方向に貫通するスリット４１３が形成されている。ここで、スリット４１３は、第１基板３０ｄおよび第２基板３０ｂによって形成される空間領域３１３よりも大きな開口となるように形成される。また、放熱部材４０ｂには、上述したスリット４１１が設けられていてもよい。

以上説明した本変形例２によれば、装置内において相対的に発熱量の低いイメージチップ２０の熱を伝達する第１基板３０ｄと、イメージチップ２０よりも発熱量の大きい機能実行部２１の熱を伝達する第２基板３０ｂと、第１基板３０ｄおよび第２基板３０ｂがそれぞれ異なる部位で接続する放熱部材４０ｂとを備えることによって、小型化と放熱の効率化とを両立し、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。

また、上述した変形例２によれば、第１基板３０ｄおよび放熱部材４０ｂによって、高集積化されて多機能になり発熱量が増大したイメージチップ２０に対して光電変換部やアナログ信号処理部での温度を、発熱量がより大きな部分から分離して熱の回り込みを抑えて暗電流を低減することにより、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。

図５は、本実施の形態の変形例３にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。上述した変形例２では、放熱部材４０ｂにおいて、空間領域３１３に応じてスリット４１３が設けられるものとして説明したが、これに限るものではなく、このスリットに代えて、一方の端面側から端面と直交する方向に切り欠かれた切り欠き形状をなす切欠部４１４を有する放熱部材４０ｃであってもよい。

図６は、本実施の形態の変形例４にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。上述した変形例２では、放熱部材４０ｂにおいて、空間領域３１３に応じて板厚方向に貫通するスリット４１３が設けられるものとして説明したが、これに限るものではなく、このスリットに代えて、一方の面側から略柱状に刳り貫かれてこの柱状の長手方向からみた断面が凹形状をなし、他の部分と比して板厚が薄くなっている薄肉部４１５を有する放熱部材４０ｄであってもよい。

図７は、本実施の形態の変形例５にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。上述した変形例２では、放熱部材において、空間領域３１３に応じてスリット４１３が設けられるものとして説明したが、これに限るものではなく、一次放熱領域Ｒｈ１と比して発熱量の大きい二次放熱領域Ｒｈ２に応じて、二次放熱領域Ｒｈ２側の板厚が、一次放熱領域Ｒｈ１の板厚と比して厚くなっている放熱部材４０ｅであってもよい。変形例５にかかる放熱部材４０ｅは、一次放熱領域Ｒｈ１側に位置する第１放熱部４１６と、二次放熱領域Ｒｈ２側に位置する第２放熱部４１７と、を有し、第１放熱部４１６の板厚が、第２熱伝導部４１７の板厚と比して薄い。なお、放熱部材４０ｅは、第２基板３０ｂにおいても、第１熱伝導部４１６の板厚で延びる。放熱部材４０ｅは、第１基板３０ｄの一次放熱領域Ｒｈ１と、第１基板３０ｄの二次放熱領域Ｒｈ２および第２基板３０ｂとで体積が異なる。これにより、放熱部材４０ｅの放熱特性が相違し、さらに二次放熱領域Ｒｈ２側で接続する部位の放熱特性が、一次放熱領域Ｒｈ１側で接続する部位の放熱特性よりも高くなる。

なお、変形例５では、第１基板３０ｄの一次放熱領域Ｒｈ１と、第１基板３０ｄの二次放熱領域Ｒｈ２および第２基板３０ｂとで体積が異なるものとして説明したが、放熱部材４０ｅの外部に露出する側の表面形状を凹凸形状にするなどして表面積を異なるものとしてもよいし、体積の差異は、図２に示す撮像装置１において、スリット４１１に代えて形成されるものであってもよい。

図８は、本実施の形態の変形例６にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。上述した変形例２では、放熱部材において、空間領域３１３に応じてスリット４１３が設けられるものとして説明したが、これに限るものではなく、一次基板３０３および二次基板３０４に応じてそれぞれ設けられ、第１基板３０ｄから放熱部材４０に熱を伝達する熱伝達部材５０ａ，５０ｂによって放熱部材４０と第１基板３０ｄとを固着するものであってもよい。

図９は、本実施の形態の変形例７にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。上述した変形例２では、放熱部材において、空間領域３１３に応じてスリット４１３が設けられるものとして説明したが、これに限るものではなく、および二次放熱領域Ｒｈ２に応じて設けられ、材質の異なる第１放熱部材４１８と第２放熱部材４１９とが積層された放熱部材４０ｆであってもよい。

ここで、組み立てられた際に、二次放熱領域Ｒｈ２に位置する第２放熱部材４１９に用いられる材料は、一次放熱領域Ｒｈ１に位置する第１放熱部材４１８に用いられる材料と比して熱伝導率の高く、放熱特性の高い材料であることが好ましい。

図１０は、本実施の形態の変形例８にかかる撮像装置の要部の構成を示す模式図である。第１基板がイメージチップ２０のレンズ１０ａ側に配設される場合であって、第１基板において、レンズ１０ａからの入射光に応じた開口３０５が形成されているものとして説明する。なお、変形例８は、上述した実施の形態のような機能実行部２１、第２基板３０ｂを備え、第２基板３０ｂ側にもスリット４１１が形成された放熱部材４０ａが延びた構成をなす。

ここで、図１０に示す第１基板３０ｅのイメージチップ２０と対向する面には、配線パターン３１ａが設けられている。イメージチップ２０と配線基板３０ｅとは、この配線パターン３１ａおよび、半田または接着材（樹脂）、または所定の配線パターンを含む樹脂からなる固定材料Ｂ３，Ｂ４によって電気的に接続された形態をなしている。

また、第１基板３０ｅの配線パターン３１ａが設けられる面と反対側の面には、配線パターン３１ａと異なる配線パターン３１ｂが設けられている。配線パターン３１ａおよび配線パターン３１ｂとは、第１基板３０ｅに設けられ、第１基板３０ｅの板厚方向に貫通するスルーホールＴＨを介して電気的に接続される。配線パターン３１ａおよび配線パターン３１ｂを設けることによって、例えば、機能実行部２１や、外部との通信を行うインターフェイスであるＩ／Ｆコネクタと第１基板３０ｅのいずれか一方の面で接続することができるため、設計の自由度を高めることができる。

このとき、イメージチップ２０は、第１基板３０ｅとの接続側と反対側の面において、放熱部材４０ｂが、一次放熱領域Ｒｈ１および二次放熱領域Ｒｈ２に応じてそれぞれ設けられ熱伝達部材５０ｃ，５０ｄを介して接続されている。

以上説明した本変形例８によれば、イメージチップ２０と、イメージチップ２０と接続する第１基板３０ｅと、イメージチップ２０よりも発熱量の大きい機能実行部２１の熱を伝達する第２基板３０ｂと、第１基板３０ｅおよび第２基板３０ｂがそれぞれ異なる部位で接続する放熱部材４０ｂとを備えることによって、小型化と放熱の効率化とを両立し、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。

また、上述した変形例８によれば、第１基板３０ｅおよび放熱部材４０ｂによって、高集積化されて多機能になり発熱量が増大したイメージチップ２０に対して光電変換部やアナログ信号処理部での温度を、発熱量がより大きな部分から分離して熱の回り込みを抑えて暗電流を低減することにより、ノイズの少ない高画質な画像を得ることができる。

図１１は、本実施の形態の変形例９にかかる撮像装置１ａの要部の構成を示す模式図である。上述した実施の形態では、放熱部材４０の配線基板３０との接触側と反対側の面が外部空間に露出するものとして説明したが、この面をＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル６０の主面（画像表示面と反対側の面）と接触させ、ＬＣＤパネル６０から放熱させるようにしてもよい。また、放熱部材として、ＬＣＤパネル６０の画像表示面と反対側の面に設けられるシールドを用いるものであってもよい。これにより、本変形例９にかかる撮像装置１ａは、上述した実施の形態にかかる効果に加え、イメージチップ２０および機能実行部２１に対する電磁波シールド機能を持たせることができる。

なお、上述した実施の形態では、撮像装置を対象として説明したが、これらの構成は撮像装置に限らず、電子回路を含む情報処理装置などの電子装置に対しても適用可能である。また、上述した実施の形態に限らず、電子回路などを備え、発熱部分を有するものであって、発生した熱を放熱するものであれば、適用可能である。

１，１ａ 撮像装置
１０，１１，１０１ 鏡枠
１０ａ，１０１ａ レンズ
１２ レンズバレル
１３ アクチュエータ
２０，２００ イメージチップ
２１ 機能実行部
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３００ 配線基板
３０ａ，３０ｃ，３０ｄ 第１基板
３０ｂ 第２基板
３１ａ，３１ｂ 配線パターン
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４００ｃ，４００ｄ 放熱部材
５０ａ，５０ｂ 熱伝達部材
６０ ＬＣＤパネル
１００，１００ａ 撮像モジュール
３０１ チップ実装基板
３０２ 駆動機構実装基板
３０３ 一次基板
３０４ 二次基板
４００ａ，４００ｂ 固定部
４１１，４１２，４１３ スリット
４１４ 切欠部
４１５ 薄肉部
４１６ 第１熱伝導部
４１７ 第２熱伝導部
４１８ 第１放熱部材
４１９ 第２放熱部材
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ１００ａ，Ｂ１００ｂ 固定材料

Claims (9)

1. 受光した光を光電変換処理し、該光電変換処理して得られた電気信号を映像信号として出力する撮像素子を含む撮像装置であって、
   当該撮像装置内において相対的に発熱量の低い第一部分の熱を伝達する第一の伝達部材と、
   前記第一部分よりも発熱量の大きい第二部分の熱を伝達する第二の伝達部材と、
   前記第一および第二の伝達部材とそれぞれ異なる部位で接続する単一の放熱部材と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子は、受光した光を光電変換する光電変換部を少なくとも有し、
   前記光電変換部よりも発熱量の多い電子回路、駆動部材および電源回路を備え、
   前記第一の伝達部材は、前記光電変換部を含む領域に設けられ、
   前記第二の伝達部材は、前記電子回路、前記駆動部材および前記電源回路のうちの何れかを含む領域に設けられることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子は、前記光電変換部を含む一次放熱領域、および前記光電変換部からのアナログ信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路を含む二次放熱領域を有し、
   前記第一部分は、前記一次放熱領域を含み、
   前記第二部分は、前記二次放熱領域を含むことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第一および第二の伝達部材が前記放熱部材に接続する各部位の間に伝熱抵抗を増大させる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記伝熱抵抗を増大させる構造は、放熱部材の断面積を減じた狭隘構造であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記放熱部材は、前記放熱部材の前記第一の伝達部材側で接続する部位と、前記第二の伝達部材側で接続する部位において、表面積または体積の何れか一方が異なることにより放熱部材の放熱特性が相違し、更に第二の伝達部材が接続する部位の放熱特性が、第一の伝達部材が接続する部位の放熱特性よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記放熱部材は、前記放熱部材の第一の伝達部材側で接続する部位と、第二の伝達部材側で接続する部位において、材質が異なることにより放熱部材の放熱特性が相違し、更に第二の伝達部材が接続する部位の放熱特性が、第一の伝達部材が接続する部位の放熱特性よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
8. 前記放熱部材は、電磁波シールド機能を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の撮像装置。
9. 電子回路を含む電子装置であって、
   当該電子装置内において相対的に発熱量の低い第一部分の熱を伝達する第一の伝達部材と、
   前記第一部分よりも発熱量の大きい第二部分の熱を伝達する第二の伝達部材と、
   前記第一および第二の伝達部材とそれぞれ異なる部位で接続する単一の放熱部材と、
   を有することを特徴とする電子装置。

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