JP2014187639A - カメラ装置および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子と光学レンズとの間の光軸ズレの発生を防止しつつ、カメラ装置の組み立て性を良好にする。
【解決手段】カメラ装置は、光学部材を通過した光束を受光して光電変換信号を出力する撮像素子を封止樹脂によりパッケージングしてなる半導体装置と、半導体装置のリード端子がはんだ付けされ、光電変換信号が入力される画像処理回路が実装された回路基板と、 所定の平面度を有する表面には半導体装置を位置決めする第１嵌合部が設けられ、裏面には回路基板が取り付けられた位置決め部材とを有し、半導体装置の封止樹脂の裏面は所定の平面度を有し、第１嵌合部と嵌合する第２嵌合部を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、カメラ装置および半導体装置に関する。

従来から、撮像素子を搭載したパッケージに設けた貫通孔に、レンズ鏡筒に設けた突起を挿入して、撮像素子の撮像中心とレンズの光軸との位置合わせ、撮像素子の撮像面の平行度の位置合わせを可能にしたカメラが知られている（たとえば特許文献１）。

特開２００３−８６７７９号公報

しかしながら、組み立て時の位置調整の自由度が高いため調整工程での作業時間が増加するとともに、熱的な環境変化に起因する各部品の熱膨張差に伴う光軸ずれや、振動による相対位置のずれが発生して、カメラの撮影精度が低下するという問題がある。

請求項１に記載のカメラ装置は、光学部材を通過した光束を受光して光電変換信号を出力する撮像素子を封止樹脂によりパッケージングしてなる半導体装置と、半導体装置のリード端子がはんだ付けされ、光電変換信号が入力される画像処理回路が実装された回路基板と、所定の平面度を有する表面には半導体装置を位置決めする第１嵌合部が設けられ、裏面には回路基板が取り付けられた位置決め部材とを有し、半導体装置の封止樹脂の裏面は所定の平面度を有し、第１嵌合部と嵌合する第２嵌合部を備えることを特徴とする。
請求項１１に記載の半導体装置は、光学部材を通過した光束を受光して光電変換信号を出力する撮像素子を封止樹脂によりパッケージングしてなる半導体装置であって、半導体装置の封止樹脂の裏面は、搭載時の位置決めのために、所定の平面度を有し、嵌合部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、所定の平面度を有する表面に位置決め用の第１嵌合部を設けた位置決め部材と、所定の平面度を有する封止樹脂の裏面に第２嵌合部を設けた半導体装置とを第１嵌合部と第２嵌合部とを介して嵌合させるので、良好な組み立て性を有するとともに、光軸ズレの発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態によるカメラ装置の構造を示す図であり、図１（ａ）は外観斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 図２（ａ）はレンズ保持枠を説明する平面図であり、図２（ｂ）は位置決め部材を説明する平面図である。 撮像素子パッケージを説明する図であり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は撮像素子パッケージの裏面を説明する外観斜視図である。 第１の実施の形態によるカメラ装置の組み立て説明する分解斜視図である。 第２の実施の形態のカメラ装置の組み立てを説明する図であり、図５（ａ）は分解斜視図、図５（ｂ）は撮像素子パッケージの裏面を説明する外観斜視図、図５（ｃ）は断面図である。 第３の実施の形態のカメラ装置の組み立てを説明する図であり、図６（ａ）は分解斜視図、図６（ｂ）は撮像素子パッケージの裏面を説明する外観斜視図、図６（ｃ）は断面図である。 第４の実施の形態のカメラ装置の組み立てを説明する図であり、図７（ａ）は分解斜視図、図７（ｂ）は撮像素子パッケージの裏面を説明する外観斜視図、図７（ｃ）は断面図である。 第４の実施の形態の位置決め部材の嵌合部の形成方法を説明する図 第５の実施の形態のカメラ装置の構造を示す断面図 第６の実施の形態のカメラ装置の構造を示す図であり、図１０（ａ）は断面図、図１０（ｂ）は分解斜視図である。

−第１の実施の形態−
図面を参照して、本発明の第１の実施の形態によるカメラ装置について説明する。本明細書では、乗用車等の車両に備えられ、車載安全装置の一つとして用いられる外界認識センサである車載ステレオカメラに搭載されるカメラ装置を一例として説明を行う。車載ステレオカメラでは、左右に基線長（たとえば２００ｍｍ〜４００ｍｍ程度）の間隔で離れて設けられた２つのカメラ装置により取得されたそれぞれの画像を用いて、三角測量の原理を利用して対象物までの距離を測定する。図１（ａ）は第１の実施の形態によるカメラ装置１の外観正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるカメラ装置１のＡ−Ａ断面図である。なお、説明の都合上、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。

カメラ装置１は、光学レンズ２と、レンズ保持部材３と、位置決め部材６と、撮像素子パッケージ１１と、回路基板１３とを備えている。光学レンズ２は、ｚ軸＋方向に存在する被写体からの光束を通過させ、撮像素子パッケージ１１に搭載された撮像素子の受光面上に被写体像が焦点を結ぶように、レンズ保持部材３により保持される。撮像素子は、事項した被写体光束を光電変換した信号を回路基板１３へ出力する。

図１および図２（ａ）のレンズ保持部材３をｚ軸＋側から見た平面図を用いて、レンズ保持部材３について説明する。レンズ保持部材３は、位置決め部材６にねじ５により固定される。レンズ保持部材３は、一対の取付部３ａと、一対の立ち上げ部３ｂと、平面部３ｃと、レンズ固定部３ｄとからなるように金属板を機械加工された部材である。取付部３ａは位置決め部材６と接触する面であり、ねじ５を挿通するための貫通孔３ｆが設けられている。立ち上げ部３ｂは、後述する撮像素子パッケージ１１に対して、光学レンズ２の焦点距離に相当する距離だけｚ軸方向に空間が形成されるように設けられている。平面部３ｃは、一対の立ち上げ部３ｂの上端（ｚ軸＋側）を渡す平板であり、中央付近にレンズ固定部３ｄが設けられている。レンズ固定部３ｄは、光学レンズ２を保持するために設けられた開口部である。

レンズ固定部３ｄと貫通孔３ｆとは、レンズ保持部材３を位置決め部材６に取り付け後、光学レンズ２の光軸と撮像素子パッケージ１１の中心軸とが実質的に一致するように、ｘｙ平面において互いに所定の精度を有して設けられている。すなわち、貫通孔３ｆの中心とレンズ固定部３ｄの中心、すなわち光学レンズ２の光軸とのｘ軸方向の距離Ｘ１とｙ軸方向の距離Ｙ１とは、所定の精度を有するように設けられている。

図１および図２（ｂ）の位置決め部材６をｚ軸＋側から見た平面図を用いて、位置決め部材６について説明する。位置決め部材６は、アルミ板等に機械加工を施して作成され、ｚ軸＋側の面に設けられた取付ねじ孔６ａと、ｚ軸−側の面に設けられた取付ねじ孔６ｂと、貫通孔６ｃと、撮像素子パッケージ１１と嵌合するための嵌合部６ｄとが設けられている。取付ねじ孔６ａは、レンズ保持部材３を取り付けるために設けられ、レンズ保持部材３の取付部３ａに設けられた貫通孔３ｆを介してねじ５が挿通される。取付ねじ孔６ｂは、回路基板１３を取り付けるために設けられ、回路基板１３に設けられた貫通孔１３ａ（図４参照）を介してねじ１６が挿通される。貫通孔６ｃは、嵌合部６ｄに撮像素子パッケージ１１を嵌合した際に、撮像素子パッケージ１１に設けられているリード端子１１ａを回路基板１３の挿入孔１３ｂ（図４参照）に導くために設けられている。

嵌合部６ｄは、平面部６ｅと突起部６ｆとによって構成される。平面部６ｅは、撮像素子パッケージ１１と嵌合させた際に、撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側の面と接触する面であり、高い平面度が得られるように形成されている。突起部６ｆは、ｚ軸＋方向に突設して設けられた凸部材であり、ｘ軸方向に沿って直線状に延在する第１突起部６ｆ１とｙ軸方向に沿って直線状に延在する第２突起部６ｆ２とにより構成される。第１突起部６ｆ１と第２突起部６ｆ２とは、ｘｙ平面上で互いに交差するように切削加工等により形成される。図２では、第１突起部６ｆ１と第２突起部６ｆ２とがｘｙ平面上にて十字状となる場合を例示している。また、本実施の形態では、第１突起部６ｆ１のｙｚ平面での断面と、第２突起部６ｆ２のｘｚ平面での断面は、矩形形状となるように形成される。

嵌合部６ｄと取付ねじ孔６ａとは、ｘｙ平面において互いに所定の精度を有して設けられている。すなわち、レンズ保持部材３および撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６に取り付けた際に、光学レンズ２の光軸と撮像素子パッケージ１１の中心軸とが実質的に一致するように、嵌合部６ｄに対して取付ねじ孔６ａが所定の精度を有するように設けられる。

図２（ｂ）に示すように、撮像素子パッケージ１１に収容される撮像素子の中心軸を通りｘ軸およびｙ軸に沿った基準線をそれぞれＬ１、Ｌ２とする。換言すると、第１突起部６ｆ１は基準線Ｌ１に沿って延在し、第２突起部６ｆ２は基準線Ｌ２に沿って延在する。また、取付ねじ孔６ａの中心を通りｘ軸およびｙ軸に沿った基準線をそれぞれＬ３、Ｌ４とする。本実施の形態では、基準線Ｌ１およびＬ３は所定の平行度を有し、基準線Ｌ２およびＬ４も同様に所定の平行度を有している。

取付ねじ孔６ａの中心と基準線Ｌ１とＬ２との交点、すなわち撮像素子パッケージ１１に収容される撮像素子の中心軸とのｘ軸方向の距離Ｘ２とｙ軸方向の距離Ｙ２とは、所定の精度を有するように設けられている。この場合、上述した距離Ｘ１と距離Ｘ２との差分、および上述した距離Ｙ１と距離Ｙ２との差分が所定の許容誤差範囲内に収まるように取付ねじ孔６ａが設けられる。この結果、位置決め部材６に取り付けた撮像素子パッケージ１１の中心軸とレンズ保持部材３に保持される光学レンズ２の光軸とを実質的に一致させる。

図１および図３を用いて撮像素子パッケージ１１について説明する。図３（ａ）は撮像素子パッケージ１１のｙｚ平面による断面を示し、図３（ｂ）は撮像素子パッケージ１１をｚ軸−側から見た場合の外観斜視図である。撮像素子パッケージ１１には、光学レンズ２を通過した被写体光束をガラス面１１ａを介して受光して、光電変換信号を出力するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子１１ｂが封止樹脂によりパッケージングして成る半導体装置である。光電変換信号は撮像素子１１ｂから内部配線１１ｃ、リード端子１１ｄを介して回路基板１３に設けられる処理ＩＣ（不図示）等に出力される。撮像素子パッケージ１１は、ｚ軸＋方向から位置決め部材６に搭載され、位置決め部材６のｚ軸−側の面から突出したリード端子１１ｄと、位置決め部材６にｚ軸−方向から固定されたガラスエポキシ等からなる回路基板１３とがはんだ１４により接続される。回路基板１３と位置決め部材６とは、ねじ１６により固定される。

撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側には、平面部１１ｅと平面部１１ｅに形成した凹部である溝部１１ｆとが形成されている。平面部１１ｅは、撮像素子パッケージ１１に搭載される撮像素子１１ｂの撮像面との間でｘｙ平面における平行度が確保されるように、高い平面度を有している。撮像素子パッケージ１１が位置決め部材６の嵌合部６ｄに嵌合される際には、平面部１１ｅと嵌合部６ｄの平面部６ｅとが互いに接触する接触面となる。

図３（ｂ）に示すように、溝部１１ｆは、嵌合部６ｄに設けられた突起部６ｆに対応する形状を有している。すなわち、溝部１１ｆは、ｘ軸方向に沿って直線状に延在する矩形形状の断面を有する第１溝部１１ｆ１と、ｙ軸方向に沿って直線状に延在する矩形形状の断面を有する第２溝部１１ｆ２とが互いに交差するように加工されている。撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６に取り付ける際には、第１溝部１１ｆ１と第１突起部６ｆ１とが嵌合し、第２溝部１１ｆ２と第２突起部６ｆ２とが嵌合する。このため、突起部６ｆと溝部１１ｆとは、ｘｙ平面上にて３つ以上の異なる面にて互いに当接するので、位置決め部材６に対して図４に示すθｚ方向へ回転することを規制できる。

図４に示す、位置決め部材６と、撮像素子パッケージ１１と、回路基板１３との組み立てを説明するための分解斜視図を用いて、位置決め部材６と撮像素子パッケージ１１との組み立てについて説明する。撮像素子パッケージ１１のリード端子１１ｄを位置決め部材６の貫通孔６ｃに挿入し、撮像素子パッケージ１１の溝部１１ｆと位置決め部材６の突起部６ｆとを互いに嵌合させた状態で、撮像素子パッケージ１１をｚ軸＋側からバネ等を用いてｚ軸−方向へ加圧して位置決め部材６に押し当てる（マウント工程）。この状態で、貫通孔６ｃを通過し位置決め部材６のｚ軸−側の面から突出したリード端子１１ｄを挿入穴１３ｂに挿入させて、回路基板１３をｚ軸−側からねじ１６によりねじ締めして位置決め部材６に固定する（ねじ締め工程）。回路基板１３が位置決め部材６にねじ締めされた後、挿入穴１３ｂに挿入されたリード端子１１ｄをはんだ１４によって回路基板１３に接続する（はんだ付け工程）。

上記のようにマウント工程、ねじ締め工程およびはんだ付け工程により撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６に取り付ける際に、突起部６ｆと溝部１１ｆとが互いに嵌合し合うことにより、撮像素子パッケージ１１が位置決め部材６に対して図４に示すθｚ方向へ回転することを規制できる。また、互いに高い平面度を有するように形成された、撮像素子パッケージ１１の平面部１１ｅと位置決め部材６の嵌合部６ｄを構成する平面部６ｅとが互いに押し当てられるので、図２に示すθｘ方向、θｙ方向の回転（あおり）を規制できる。

撮像素子パッケージ１１および回路基板１３が位置決め部材６に取り付けられた後、レンズ保持部材３をねじ５によって位置決め部材６に固定する。この際、撮像素子パッケージ１１と位置決め部材６との搭載位置の回転、あおりが規制され、さらに、レンズ固定部３ｄに対して貫通孔３ｆおよび嵌合部６ｄに対して取付ねじ孔６ａが所定の精度を有するように設けられる。この結果、光学レンズ２の光軸と撮像素子パッケージ１１の中心軸とが実質的に一致した状態を実現できるので、光学レンズ２の光軸を調整する工程が不要か、または必要最小限で済ませることができる。

上述した第１の実施の形態によるカメラ装置１によれば、次の作用効果が得られる。
（１）位置決め部材６の嵌合部６ｄには、所定の平面度を有する平面部６ｅと突起部６ｆとが設けられ、撮像素子パッケージ１１の封止樹脂の裏面（ｚ軸−側）には、所定の平面度を有する平面部１１ｅと溝部１１ｆとを設けるようにし、嵌合部６ｄの突起部６ｆおよび撮像素子パッケージ１１の溝部１１ｆを嵌合させるようにした。このため、マウント工程、ねじ締め工程およびはんだ付け工程により撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６に取り付ける際に、θｘ方向、θｙ方向への回転（あおり）およびθｚ方向への回転を規制できるので、調整作業が不要もしくは必要最小限となるので、組み立て性が良好で調整工程を簡素化させ、生産性の向上に寄与する。

特に、撮像素子１１ｂを封止樹脂によりパッケージングしてなる半導体装置である撮像素子パッケージ１１の裏面を、搭載時の位置決めのために、所定の平面度を有し、平面部１１ｅと溝部ｆを備えるようにした。したがって、簡便な構成によりカメラ装置１への搭載の際に調整作業の工程を低減可能な半導体装置を製造できるので、生産性の向上に寄与する。

（２）嵌合部６ｄの突起部６ｆおよび撮像素子パッケージ１１の溝部１１ｆとは、光学レンズ２の光軸と直交するｘｙ平面上において、少なくとも３つの面で互いに当接する形状を有するようにした。このため、撮像素子パッケージ１１のθｚ方向への回転を規制できるので、組み立て時および搭載後の震動や温度変化等の環境下であっても光軸ズレの発生を抑制することができる。

（３）嵌合部６ｄの突起部６ｆおよび撮像素子パッケージ１１の溝部１１ｆとは、互いに嵌合する凹凸形状を有するようにした。したがって、撮像素子パッケージ１１と位置決め部材６とを確実に嵌合させることができるので、搭載後の震動や温度変化等の環境下であっても撮像素子パッケージ１１のθｚ方向への回転を規制して、光軸ズレの発生を抑制できる。

（４）突起部６ｆは、ｘ軸方向に沿って延在する直線状の第１突起部６ｆ１とｙ軸方向に沿って延在する直線状の第２突起部６ｆ２とが互いに交差するように形成した。このため、撮像素子パッケージ１１のθｚ方向への回転を規制できるので、組み立て時および搭載後の震動や温度変化等の環境下であっても光軸ズレの発生を抑制することができる。

（５）突起部６ｆと溝部１１ｆとは、光学レンズ２の光軸方向であるｚ軸方向において矩形形状の断面を有するようにした。この結果、簡単な形状とすることにより凸部６ｆと溝部１１ｆの加工を容易にして、生産性を向上させることができる。

なお、突起部６ｆを位置決め部材６に設け、溝部１１ｆを撮像素子パッケージ１１に設けるものに代えて、突起部６ｆを撮像素子パッケージ１１に設け、溝部１１ｆを位置決め部材６に設けても良い。この場合であっても、上述した作用効果と同様の作用効果が得られる。

−第２の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるカメラ装置の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、位置決め部材に設けられた突起部の断面形状および撮像素子パッケージに設けられた溝部の断面形状が第１の実施の形態とは異なる。

図５（ａ）は、第２の実施の形態によるカメラ装置１の位置決め部材６と、撮像素子パッケージ１１との組み立てを説明するための分解斜視図である。位置決め部材６の嵌合部６ｄは、平面部６ｅと突起部１６ｆとにより構成される。平面部６ｅは、第１の実施の形態の場合と同様に、撮像素子パッケージ１１と嵌合させた際に、撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側の面と接触する面であり、高い平面度が得られるように形成されている。突起部１６ｆは、ｚ軸＋方向に突設して設けられた部材であり、ｘ軸方向に沿って直線状に延在する第１突起部１６ｆ１とｙ軸方向に沿って直線状に延在する第２突起部１６ｆ２とにより構成される。第１突起部１６ｆ１と第２突起部１６ｆ２とは、ｘｙ平面上で互いに交差するように切削加工等により形成される。図５（ａ）では、第１突起部１６ｆ１と第２突起部１６ｆ２とがｘｙ平面上にて十字状となる場合を例示している。本実施の形態では、第１突起部１６ｆ１のｙｚ平面での断面と、第１２突起部６ｆ２のｘｚ平面での断面は、楔形状となるように形成される。

図５（ｂ）は、第２の実施の形態による撮像素子パッケージ１１をｚ軸−側から見た場合の外観斜視図である。撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側には、平面部１１ｅと凹部である溝部２１ｆとが形成されている。平面部１１ｂは、撮像素子パッケージ１１に搭載される撮像素子の撮像面との間でｘｙ平面における平行度が確保されるように、高い平面度を有している。撮像素子パッケージ１１が位置決め部材６の嵌合部６ｄに嵌合される際には、平面部１１ｅと嵌合部６ｄの平面部６ｅとが互いに接触する接触面となる。

溝部２１ｆは、嵌合部６ｄに設けられた突起部１６ｆに対応する形状を有している。すなわち、溝部２１ｆは、ｘ軸方向に沿って直線状に延在する楔形状の断面を有する第１溝部２１ｆ１と、ｙ軸方向に沿って直線状に延在する楔形状の断面を有する第２溝部２１ｆ２とが互いに交差するように加工されている。撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６に取り付ける際には、第１溝部２１ｆ１と第１突起部１６ｆ１とが嵌合し、第２溝部２１ｆ２と第２突起部１６ｆ２とが嵌合する。

図５（ｃ）は、上記の構造を有する位置決め部材６に撮像素子パッケージ１１を搭載した際のｘｚ平面における断面図である。図示の通り、楔形状の突起部１６ｆと楔形状の溝部２１ｆとが互いに嵌合する。

上述した第２の実施の形態によるカメラ装置１によれば、第１の実施の形態により得られる（１）〜（４）の作用効果に加えて次の作用効果が得られる。
突起部１６ｆは、楔形状の断面構造を有する第１突起部１６ｆ１と、楔形状の断面構造を有する第２突起部１６ｆ２とが互いに交差するように形成され、溝部２１ｆは、楔形状の断面構造を有する第１溝部２１ｆ１と、楔形状の断面構造を有する第２溝部２１ｆ２とが互いに交差するように形成されるようにした。したがって、マウント工程の際に撮像素子パッケージ１１の搭載位置にずれが生じた場合、すなわち突起部１６ｆのｚ軸方向の頂部と溝部２１ｆのｚ軸方向の頂部とがｘｙ平面に沿ってずれが生じた場合であっても、突起部１６ｆと溝部２１ｆとが有するテーパ形状の効果によって、撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６に対してｘｙ平面上でスライドさせて、所望の位置に移動させることができる。この結果、撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６上に精度よく搭載でき、θｚ方向の回転を規制できるので、少ない調整工数にてカメラ装置１を製造できる。

なお、突起部１６ｆを位置決め部材６に設け、溝部２１ｆを撮像素子パッケージ１１に設けるものに代えて、突起部１６ｆを撮像素子パッケージ１１に設け、溝部２１ｆを位置決め部材６に設けても良い。この場合であっても、上述した作用効果と同様の作用効果が得られる。

−第３の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるカメラ装置の第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、位置決め部材に設けられた突起部の形状および撮像素子パッケージに設けられた溝部の形状が第１の実施の形態とは異なる。

図６（ａ）は、第３の実施の形態によるカメラ装置１の位置決め部材６と、撮像素子パッケージ１１との組み立てを説明するための分解斜視図である。位置決め部材６の嵌合部６ｄは、平面部６ｅと突起部２６ｆとにより構成される。平面部６ｅは、第１の実施の形態の場合と同様に、撮像素子パッケージ１１と嵌合させた際に、撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側の面と接触する面であり、高い平面度が得られるように形成されている。突起部２６ｆは、ｚ軸＋方向に突設して設けられた円柱状部材である。図６（ａ）では、３個の突起部２６ｆが設けられた例を示しているが、突起部２６ｆの個数は図示の例に限定されるものではなく、撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６に搭載する際の搭載精度や突起部２６ｆの加工工数等に応じて最適な個数が決定されればよい。また、複数の突起部２６ｆのｘｙ平面における互いの位置関係についても、同様に搭載位置精度や突起部２６ｆの加工工数等に応じて決定されればよい。

図６（ｂ）は、第３の実施の形態による撮像素子パッケージ１１をｚ軸−側から見た場合の外観斜視図である。撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側には、平面部１１ｅと凹部である溝部３１ｆとが形成されている。平面部１１ｅは、撮像素子パッケージ１１に搭載される撮像素子１１ｂの撮像面との間でｘｙ平面における平行度が確保されるように、高い平面度を有している。撮像素子パッケージ１１が位置決め部材６の嵌合部６ｄに嵌合される際には、平面部１１ｅと嵌合部６ｄの平面部６ｅとが互いに接触する接触面となる。

溝部３１ｆは、嵌合部６ｄに設けられた突起部２６ｆに対応する位置に設けられる。すなわち、溝部３１ｆは、撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側の平面部１１ｅに、ｚ軸−方向に中心軸を有する円筒状の孔である。上述したように、位置決め部材６は、金属板を加工して形成するので、切削加工により突起部を形成するよりも、精密プレス加工を用いた方が生産性を高めることができる。この場合、プレス型の寿命等を考慮して、突起部は本実施の形態のように、円柱状のような単純な形状であることが好ましい。

図６（ｃ）は、上記の構造を有する位置決め部材６に撮像素子パッケージ１１を搭載した際のｘｚ平面における断面図である。図示の通り、複数の円柱状の突起部２６ｆと複数の円筒状の溝部３１ｆとがそれぞれ互いに嵌合する。この結果、複数の円柱状の部材にて位置決めすることにより、θｚ方向の回転を規制できる。

上述した第３の実施の形態によるカメラ装置１によれば、第１の実施の形態により得られる（１）〜（３）の作用効果に加えて次の作用効果が得られる。
突起部２６ｆは、平面部６ｅ上の異なる位置に設けられた複数の円柱部材により構成され、溝部３１ｆは、複数の円柱部材に対応する位置に設けられた複数の円筒状の開口により構成されるようにした。突起部２６ｆを円柱のように単純な形状とすることにより、突起部２６ｆを加工する際に要する作業工程とコストとを削減することができる。

なお、突起部２６ｆを位置決め部材６に設け、溝部３１ｆを撮像素子パッケージ１１に設けるものに代えて、突起部２６ｆを撮像素子パッケージ１１に設け、溝部３１ｆを位置決め部材６に設けても良い。この場合であっても、上述した作用効果と同様の作用効果が得られる。

−第４の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるカメラ装置の第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、はんだボール等の球状のビーズ材を用いて撮像素子パッケージと位置決め部材とを嵌合させる点が第１の実施の形態とは異なる。

図７（ａ）は、第４の実施の形態によるカメラ装置１の位置決め部材６と、撮像素子パッケージ１１との組み立てを説明するための分解斜視図である。位置決め部材６の嵌合部６ｄは、平面部６ｅと孔３６ｆとビーズ材３７とにより構成される。平面部６ｅは、第１の実施の形態の場合と同様に、撮像素子パッケージ１１と嵌合させた際に、撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側の面と接触する面であり、高い平面度が得られるように形成されている。

孔３６ｆは平面部６ｅ上に複数個設けられ、それぞれの孔３６ｆには、はんだボールなどの球状に形成されたビーズ材３７が収容される。それぞれの孔３６ｆは、後述するように、ｚ軸方向に沿って中心軸を有する孔径の異なる２つの円筒状の孔がｚ軸方向に並ぶように２段の孔加工を施すようにして形成される。図７（ａ）では、２個の孔３６ｆが設けられた例を示しているが、孔３６ｆの個数は図示の例に限定されるものではなく、撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６に搭載する際の搭載精度や孔３６ｆの加工工数等に応じて最適な個数が決定されればよい。また、複数の孔３６ｆのｘｙ平面における互いの位置関係についても、同様に搭載位置精度や孔３６ｆの加工工数等に応じて決定されればよい。

図８を用いて、位置決め部材６の嵌合部６ｄの形成方法を説明する。図８は、嵌合部６ｄを構成する孔３６ｆの近傍のｘｚ平面による断面図である。図８（ａ）に示すように、孔３６ｆは、孔径の異なる円筒状の第１孔３６ｆ１と円筒状の第２孔３６ｆ２とによって形成される。図示の通り、第１孔３６ｆ１の孔径は第２孔３６ｆ２の孔径よりも大きくなるように形成され、第１孔３６ｆは第２孔３６ｆ２よりもｚ軸＋側に形成される。第１孔３６ｆ１の中心軸と第２孔３６ｆ２の中心軸とはｚ軸に沿って互いに一致するように形成されている。後述するように孔３６ｆにビーズ材３７を収容した場合にビーズ材３７の一部が平面部６ｅから突出するように、第１孔３６ｆ１のｚ軸方向の長さおよび第２孔３６ｆ２の孔径が決定される。すなわち、第１孔３６ｆ１のｚ軸方向の長さおよび第２孔３６ｆ２の孔径は、ビーズ材３７の内径よりも短くなるように形成される。上記のように形成された孔３６ｆには、後述するはんだペースト等のロウ材の濡れ性を向上させるため、Ｎｉ等のメッキが施される。

図８（ｂ）に示すように、孔３６ｆの内部には、はんだペースト等のロウ材３８が塗布される。そして、ビーズ材３７をロウ材３８の上部にマウントし、ロウ材３８をリフローする。リフローによって、図８（ｃ）に示すように、ロウ材３８が溶融してビーズ材３７が固着される。上述したように、第１孔３６ｆ１のｚ軸方向の長さおよび第２孔３６ｆ２の孔径は、ビーズ材３７の内径よりも短くなるように形成されているので、ビーズ材３７の一部がｚ軸＋方向に向けて突出して固着される。ビーズ材３７のうちｚ軸＋方向に突出した部分が、後述する撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側に形成された孔と嵌合する。

図７（ｂ）は、第４の実施の形態による撮像素子パッケージ１１をｚ軸−側から見た場合の外観斜視図である。撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側には、平面部１１ｅと孔４１ｆとが形成されている。平面部１１ｅは、撮像素子パッケージ１１に搭載される撮像素子の撮像面との間でｘｙ平面における平行度が確保されるように、高い平面度を有している。撮像素子パッケージ１１が位置決め部材６の嵌合部６ｄに嵌合される際には、平面部１１ｅと嵌合部６ｄの平面部６ｅとが互いに接触する接触面となる。撮像素子パッケージ１１の孔４１ｆは、嵌合部６ｄに設けられた孔３６ｆに対応する位置に設けられる。すなわち、孔４１ｆは、撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側の平面部１１ｅに、ｚ軸方向に中心軸を有する円柱状の孔である。

図７（ｃ）の断面図に示すように、撮像素子パッケージ１１が位置決め部材６に搭載されると、位置決め部材６に設けられた孔３６ｆと撮像素子パッケージ１１に設けられた孔４１ｆとが、ビーズ材３７を介して嵌合される。この結果、撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６上に精度よく搭載でき、θｚ方向の回転を規制できるので、少ない調整工数にてカメラ装置１を製造できる。また、孔３６ｆに塗布したロウ材３８をリフローする際には、プリント配線基板に電子部品を搭載してリフローにより電子回路基板を生成する際の工程を利用することができるので、特殊な装置を導入することなく精度の高い嵌合部６ｄを形成することができる。

上述した第４の実施の形態によるカメラ装置１によれば、第１の実施の形態により得られる（１）の作用効果に加えて次の作用効果が得られる。
位置決め部材６の嵌合部６ｄに複数の孔３６ｆと、ビーズ材３７とを設け、撮像素子パッケージ１１のｚ軸−側の平面部１１ｅには、孔３６ｆと対応する位置に複数の孔４１ｆを設けた。そして、位置決め部材６の孔３６ｆと撮像素子パッケージ１１の孔４１ｆとは、ビーズ材３７を介して嵌合されるようにした。したがって、撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６上に精度よく搭載でき、θｚ方向の回転を規制できるので、少ない調整工数にてカメラ装置１を製造できる。

−第５の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるカメラ装置の第５の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、位置決め部材と撮像素子パッケージとを接着剤を用いて固定する点で第１の実施の形態とは異なる。

図９は、第５の実施の形態のカメラ装置１のｘｚ平面による断面図である。位置決め部材６、撮像素子パッケージ１１および回路基板１３の形状は、第１の実施の形態にて説明した形状と同一である。本実施の形態では、位置決め部材６の嵌合部６ｄを構成する突起部６ｆに、たとえばエポキシ系の接着剤３９をディスペンサ等により塗布する。そして、マウント工程にて、撮像素子パッケージ１１をｚ軸＋側からバネ等を用いてｚ軸−方向へ加圧して位置決め部材６に押し当てた状態で、接着剤３９を加熱硬化させる。その結果、撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６に確実に位置決めさせた状態で固定するこので、瞬間的な衝撃力が加わった際に想定される撮像素子パッケージ１１の微小な滑りによる位置ずれを防止できる。

上述した第５の実施の形態によるカメラ装置１によれば、第１の実施の形態により得られる（１）〜（５）の作用効果に加えて次の作用効果が得られる。
少なくとも突起部６ｆおよび溝部１１ｆの近傍には接着剤３９が塗布されるようにした。したがって、接着剤３９により確実に撮像素子パッケージ１１を位置決め部材６上に固定できるので、瞬間的な衝撃力が加わった場合であっても撮像素子パッケージ１１の位置ずれの発生を防止できるので、カメラ装置１の組み立て時および苛酷な環境下での使用時であっても光軸ズレの発生を防止できる。
なお、上記の説明では、第１の実施の形態によるカメラ装置１と同様の形状に形成された位置決め部材６と撮像素子パッケージ１１とを接着剤３９により固定する例を示したが、第２〜第４の実施の形態によるカメラ装置１に適用してもよい。

−第６の実施の形態−
図面を参照して、本発明によるカメラ装置の第６の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、撮像素子パッケージをｚ軸＋側から加圧固定する固定板をさらに備える点で第１の実施の形態とは異なる。

図１０（ａ）は本実施の形態のカメラ装置１のｘｚ平面による断面図であり、図１０（ｂ）は分解斜視図である。図に示すように、カメラ装置１は、位置決め部材６にねじ７３によってｚ軸＋側から固定された固定板７をさらに備えている。固定板７は、たとえばりん青銅等などの弾性板である。固定板７は、一対の取付部７ａと、一対の立ち上げ部７ｂと、平面部７ｃとによって構成される。取付部７ａは位置決め部材６と接触する面であり、ねじ７３を挿通するための貫通孔７２が設けられている。立ち上げ部７ｂは、取付部７ａと平面部７ｃとが撮像素子パッケージ１１のｚ軸方向の長さに応じた段差を有するように設けられた面部である。平面部７ｃは、一対の立ち上げ部７ｂの上端（ｚ軸＋側）を渡す平面状をなし、中央付近に光学レンズ２の径に応じた開口７１が設けられている。

上述したマウント工程、ねじ締め工程、はんだ付け工程によって位置決め部材６に撮像素子パッケージ１１が搭載された後、固定板７をｚ軸＋側、すなわち撮像素子パッケージ１１の受光面側から、貫通孔７２を挿通させたねじ７２によって位置決め部材６に設けられた取付ねじ穴６ｇに固定する。このとき、ねじ７２により固定板７を加圧固定することにより、固定板７の弾性力により撮像素子パッケージ１１がｚ軸−方向に付勢される。この結果、カメラ装置１の組み立て後であっても、撮像素子パッケージ１１は、位置決め部材６に対するθｘ、θｙおよびθｚ方向への回転が常時規制される。さらに、固定板７の平面部７ｃには開口７１が設けられるので、光学レンズ２からの被写体光束は撮像素子パッケージ１１に搭載された撮像素子によって受光でき、カメラ装置１としての機能を損なうことがない。

上述した第６の実施の形態によるカメラ装置１によれば、第１の実施の形態により得られる（１）〜（５）の作用効果に加えて次の作用効果が得られる。
撮像素子パッケージ１１を撮像素子１１ｂの受光面側から位置決め部材６に対して付勢する固定板７をさらに備えるようにした。このため、撮像素子パッケージ１１は、常時、固定板７からの付勢力により位置決め部材６に密着するため、車両の振動や温度変化等の環境下に晒されても、光軸ズレの発生を防止できる。

さらに、固定板７を位置決め部材６にねじ７２にて取り付けることができる。このため、従来の車載用のカメラ装置のように、板バネを用いて撮像素子パッケージを固定するために、圧縮した板バネの隙間に撮像素子パッケージを挿入する難作業を伴うことがないので、生産性の向上に寄与する。
なお、上記の説明では、第１の実施の形態によるカメラ装置１にさらに固定板７を設けた例を示したが、第２〜第４の実施の形態によるカメラ装置１に適用してもよい。

上述した第１〜第６の実施の形態によるカメラ装置１は、車両に搭載される車載用カメラとして説明した。しかし、建設機械や鉄道車両等の移動体や、産業用ロボットに搭載されるカメラ装置も本発明の一態様に含まれる。

上述した第１、第２、第５および第６の実施の形態では、突起部と溝部とがｘｙ平面上十字状となるように形成された場合を説明したが、突起部と溝部とのｘｙ平面上における形状は互いに交差する方向に延在する形状であるものに限定されない。突起部と溝部とが、ｘｙ平面上において、少なくとも３つの異なる面で当接するＴ字形状や多角形状等に形成されているものについても本発明の一態様に含まれる。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１…カメラ装置、２光学レンズ、３…レンズ保持部材、
６…位置決め部材、６ｄ…嵌合部、６ｅ…平面部、
６ｆ、１６ｆ、２６ｆ…突起部、
６ｆ１、１６ｆ１、２６ｆ１…第１突起部、
６ｆ２、１６ｆ２、２６ｆ２…第２突起部、
７…固定板、１１…撮像素子パッケージ、１１ｂ…撮像素子、
１１ｅ…平面部、１１ｆ、２１ｆ、３１ｆ…溝部、
１１ｆ１、２１ｆ１…第１溝部、１１ｆ２、２１ｆ２…第２溝部、
３６ｆ、４１ｆ…孔、
３７…ビーズ材、３９…接着剤

Claims (11)

1. 光学部材を通過した光束を受光して光電変換信号を出力する撮像素子を封止樹脂によりパッケージングしてなる半導体装置と、
   前記半導体装置のリード端子がはんだ付けされ、前記光電変換信号が入力される画像処理回路が実装された回路基板と、
   所定の平面度を有する表面には前記半導体装置を位置決めする第１嵌合部が設けられ、裏面には前記回路基板が取り付けられた位置決め部材とを有し、
   前記半導体装置の封止樹脂の裏面は前記所定の平面度を有し、前記第１嵌合部と嵌合する第２嵌合部を備えることを特徴とするカメラ装置。
2. 請求項１に記載のカメラ装置において、
   前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とは、前記光学部材の光軸と直交する平面上において、少なくとも３つの面で互いに当接する形状を有することを特徴とするカメラ装置。
3. 請求項１または２に記載のカメラ装置において、
   前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とは、互いに嵌合する凹凸形状を有することを特徴とするカメラ装置。
4. 請求項３に記載のカメラ装置において、
   前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とは、互いに交差する方向に延在する凹凸形状をそれぞれ有することを特徴とするカメラ装置。
5. 請求項４に記載のカメラ装置において、
   前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とは、前記光学部材の光軸方向において矩形形状の断面を有することを特徴とするカメラ装置。
6. 請求項４に記載のカメラ装置において、
   前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とは、前記光学部材の光軸方向において楔形状の断面を有することを特徴とするカメラ装置。
7. 請求項３に記載のカメラ装置において、
   前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とは、前記光学部材の光軸方向に沿って延在する円筒状の凹凸形状を有することを特徴とするカメラ装置。
8. 請求項１に記載のカメラ装置において、
   前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とは、複数の孔と、前記複数の孔のそれぞれに挿入される球状部材とにより構成されることを特徴とするカメラ装置。
9. 請求項３に記載のカメラ装置において、
   少なくとも前記第１嵌合部および第２嵌合部の近傍には接着剤が塗布されることを特徴とするカメラ装置。
10. 請求項１に記載のカメラ装置において、
    前記半導体装置は、前記撮像素子が前記光学部材を通過した光束を受光するための受光面側から前記位置決め部材に対して付勢する固定板をさらに備えることを特徴とするカメラ装置。
11. 光学部材を通過した光束を受光して光電変換信号を出力する撮像素子を封止樹脂によりパッケージングしてなる半導体装置であって、
    前記半導体装置の封止樹脂の裏面は、搭載時の位置決めのために、所定の平面度を有し、嵌合部を備えることを特徴とする半導体装置。
    

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