JP2015106787A - 撮像ユニット、撮像装置、撮像ユニットの製造方法および撮像ユニットの製造に用いる治具 - Google Patents
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Abstract
【課題】撮像ユニットを薄型化し、放熱性を向上させる。
【解決手段】画像信号を生成する撮像チップと、撮像チップが実装される実装基板と、撮像チップと同一の実装面で実装基板と接続された配線基板とを備える撮像ユニットを提供する。これにより、撮像ユニットを薄型化し、放熱性を向上させる。撮像チップの撮像面を覆う光学素子と、撮像チップを囲むように実装面に設けられ、光学素子を支持する枠部材とを更に備え、実装基板及び配線基板は、電極端子により接続され、電極端子は、実装面において枠部材よりも外側に設けられていてもよい。
【選択図】図3
【解決手段】画像信号を生成する撮像チップと、撮像チップが実装される実装基板と、撮像チップと同一の実装面で実装基板と接続された配線基板とを備える撮像ユニットを提供する。これにより、撮像ユニットを薄型化し、放熱性を向上させる。撮像チップの撮像面を覆う光学素子と、撮像チップを囲むように実装面に設けられ、光学素子を支持する枠部材とを更に備え、実装基板及び配線基板は、電極端子により接続され、電極端子は、実装面において枠部材よりも外側に設けられていてもよい。
【選択図】図3
Description
本発明は、撮像ユニット、撮像ユニットを備える撮像装置、撮像ユニットの製造方法および撮像ユニットの製造に用いる治具に関する。
従来、セラミック基板等に撮像チップが直接実装されたCOB(Chip On Board)構造の撮像ユニットが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 特開平5−110960号公報
特許文献1 特開平5−110960号公報
撮像ユニットの薄型化、放熱性の向上が望まれている。
本発明の第1の態様においては、画像信号を生成する撮像チップと、撮像チップが実装される実装基板と、撮像チップと同一の実装面で実装基板と接続された配線基板とを備える撮像ユニットを提供する。
本発明の第2の態様においては、第1の態様の撮像ユニットを備える撮像装置を提供する。
本発明の第3の態様においては、撮像ユニットを製造する製造方法であって、被写体を撮像して画像信号を生成する撮像チップと撮像チップが実装されるとともに撮像チップで生成された画像信号を出力するための電極端子が設けられた実装面を有する実装基板と撮像チップの撮像面を覆う光学素子と撮像チップを囲むように実装面に設けられ、光学素子を支持する枠部材とを有する中間ユニットを作成する段階と、実装基板と配線基板とを貼りあわせて実装面において枠部材よりも外側に設けられた電極端子と配線基板とを接続する段階とを有する製造方法を提供する。
本発明の第4の態様においては、第3の態様の製造方法において、実装基板と配線基板とを貼りあわせるのに用いる治具であって、実装基板の実装面とは反対の面を支持する第1部材と、配線基板の表面を支持する第2部材とを備え、第2部材には、光学素子、枠部材および配線基板に実装されたその他の実装部品のうち、配線基板の表面よりも突出する部分が格納される空間が形成される治具を提供する。
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置の一例であるカメラ400の断面図である。カメラ400は、レンズユニット500およびカメラボディ600を備える。カメラボディ600には、レンズユニット500が装着される。レンズユニット500は、その鏡筒内に、光軸410に沿って配列された光学系を備え、入射する被写体光束をカメラボディ600の撮像ユニット300に実装された撮像チップ104へ導く。
カメラボディ600は、レンズマウント550に結合されるボディマウント660の後方にメインミラー672およびサブミラー674を備える。メインミラー672は、レンズユニット500から入射した被写体光束に対して表面が斜めになる斜設位置と、被写体光束から退避する退避位置との間で、所定の軸を中心として回動可能に設けられる。サブミラー674は、メインミラー672に対して、所定の軸を中心として回動可能に設けられる。
メインミラー672が斜設位置にある場合、レンズユニット500を通じて入射した被写体光束の多くはメインミラー672に反射されてピント板652に導かれる。ピント板652は、撮像ユニット300における撮像チップの撮像面と共役な位置に配されて、レンズユニット500の光学系が形成した被写体像を可視化する。ピント板652に形成された被写体像は、ペンタプリズム654およびファインダ光学系656を通じてファインダ650から観察される。
斜設位置にあるメインミラー672に入射した被写体光束の一部は、メインミラー672のハーフミラー領域を透過しサブミラー674に入射する。サブミラー674は、ハーフミラー領域から入射した光束の一部を、合焦光学系680に向かって反射する。合焦光学系680は、入射光束の一部を焦点検出センサ682に導く。焦点検出センサ682は、検出結果をボディ側CPU等を含む電子回路624へ出力する。
メインミラー672およびサブミラー674の後方には、撮像ユニット300、ボディ基板620および背面表示部634が順次配される。撮像ユニット300は、支持部材622によりカメラボディ600または他の部材に固定される。液晶表示板等により形成される背面表示部634は、カメラボディ600の背面に現れる。ボディ基板620には、ボディ側CPUおよび画像処理回路等を含む電子回路624が実装される。
図2は、撮像ユニット300の分解斜視図である。撮像ユニット300は、背面表示部634側から順に、支持基板101、撮像チップ104、配線基板102、枠部材105および光学素子106が配設されて構成される。
支持基板101は、セラミック基板、プリント基板等の実装基板である。支持基板101の強度は、撮像チップ104の強度よりも高いことが好ましい。本例の支持基板101は、四角板状を有する。支持基板101の表面(実装面)には、入射光を電気信号に変換する撮像チップ104が設けられる。
本例の撮像チップ104は、フォトダイオード等の光電変換素子が形成される半導体チップである。撮像チップ104の支持基板101に向かい合う裏面とは逆側の表面(撮像面)には、光電変換素子が配置された受光領域が形成される。本例において撮像チップ104は、支持基板101の表面における中心付近に設けられる。また、撮像ユニット300における各部材の「表面」とは、被写体光束が入射する側の面を指し、「裏面」は「表面」と逆側の面を指す。
支持基板101の表面には、複数の電極端子1011が更に設けられる。電極端子1011は、撮像チップ104が生成した画像信号を配線基板102に出力する。画像信号を配線基板102に出力するとは、電極端子1011から配線基板102に画像信号を直接出力する場合、および、電極端子1011が出力した画像信号が、他の部材を介して配線基板102に出力される場合を含む。本例では、電極端子1011は、配線基板102の裏面に設けられた電極端子と向かい合う位置に設けられる。本例において電極端子1011は、支持基板101の表面における4辺に沿って配列される。
電極端子1011は、配線基板102と、撮像チップ104とを電気的に接続する。例えば支持基板101の表面には、撮像チップ104の端子とボンディングワイヤにより接続される中継端子が更に設けられてよい。中継端子が電極端子1011に接続されることで、撮像チップ104と配線基板102とが電気的に接続される。また、撮像チップ104は、撮像チップ104の裏面に設けられたバンプ等により、配線基板102にフリップチップ接続されてもよい。配線基板102の表面または内部等に形成されたパターン配線により、撮像チップ104の裏面のバンプ等が、電極端子1011に接続される。
本例の配線基板102は、セラミック基板、プリント基板等の基板である。配線基板102には、少なくとも、撮像チップ104に電気的に接続される配線が設けられる。配線基板102は、電子回路624および撮像チップ104との間で信号を受け渡す。配線基板102は、ワイヤ等により電子回路624と電気的に接続されてよい。
また、配線基板102には、撮像チップ104からの信号を処理する回路、または、撮像チップ104に入力する信号を処理する回路が更に設けられてもよい。処理回路は、配線基板102の表面および裏面の両方に設けられてよい。配線基板102に設けられる処理回路は、支持基板101の裏面から、光学素子106の表面までの範囲から突出しないように、配線基板102の表面および裏面に設けられてよい。
配線基板102は、撮像チップ104と同一の実装面で支持基板101と接続される。実装面で接続されるとは、支持基板101の実装面に直接接続される場合、および、他の部材を挟んで支持基板101の実装面に間接的に接続される場合を含む。本例の配線基板102は、裏面に設けられた電極端子が、支持基板101の表面における電極端子1011に接続されるように、支持基板101に貼りあわされる。配線基板102および支持基板101の少なくとも一方には、リフロー用の半田パターンが形成されてよい。また、支持基板101および配線基板102は、接着剤等により固定されてよい。
配線基板102には、開口部1020が形成される。開口部1020は、配線基板102の表面から裏面まで貫通して設けられる。開口部1020は、支持基板101の表面と平行な面内において、開口内部に撮像チップ104を収納できる大きさを有する。撮像チップ104は、支持基板101において開口部1020と重なる位置に配置される。支持基板101と配線基板102とが貼りあわされることで、撮像チップ104が開口部1020内部に配置される。
また、開口部1020の周縁部は、撮像チップ104と、電極端子1011との間に位置する。つまり、開口部1020は、電極端子1011を露出させない。配線基板102の裏面における、開口部1020の外側には、電極端子1011と半田付けされる電極端子が形成される。
枠部材105は、撮像チップ104を内部に収納する筒形状を有する。本例の枠部材105は、内部が空洞の四角柱形状を有する。枠部材105は、樹脂等で形成される。枠部材105の内壁には、光の反射を低減する加工が施されてよい。枠部材105は、開口部1020を通過して配置される。撮像チップ104の外周と、開口部1020の内周との間において、枠部材105の底面(裏面)が支持基板101に接着される。
光学素子106は、撮像チップ104の表面を覆うように設けられる。本例では、枠部材105が光学素子106を支持する。光学素子106は、枠部材105の開口部1050を全て覆って設けられる。本例では、支持基板101、枠部材105および光学素子106により、撮像チップ104が密閉される。光学素子106は、例えばカバーガラスである。光学素子106は、被写体光束を集光、拡散、屈折等される機能を有してよく、また、所定の波長の光を減衰させる機能を有してもよい。
本例の撮像ユニット300は、撮像チップ104と、配線基板102とが、ともに支持基板101の表面に配置される。このため、配線基板102が支持基板101の裏面に設けられる場合に比べ、撮像ユニット300の厚みを低減することができる。
図3は、図2に示した撮像ユニット300の断面図である。図2に示したように、支持基板101の表面には、撮像チップ104および電極端子1011が設けられる。枠部材105は、撮像チップ104と電極端子1011との間において支持基板101に接着される。枠部材105は、撮像チップ104を囲んで支持基板101の表面に設けられ、光学素子106を支持する。支持基板101の開口は、光学素子106によって覆われている。
電極端子1011は、支持基板101の表面において、枠部材105よりも外側に設けられる。枠部材105よりも外側とは、枠部材105により仕切られる2つの領域のうち、撮像チップ104が存在しない方の領域を指す。また、配線基板102の裏面には、電極端子1011と接続される電極端子1021が設けられる。
また、支持基板101の裏面には、図1に示した支持部材622が接触する。支持部材622は、撮像チップ104等が生成した熱を逃がす放熱部材としても機能する。支持部材622は、アルミ等の金属により形成されてよい。支持部材622の熱伝導率は、支持基板101の熱伝導率より高くてよい。
支持部材622は、支持基板101の裏面全体において、支持基板101と接触することが好ましい。また、支持基板101の裏面には、支持部材622との接触面積を増大させるための凹凸が設けられてよい。当該凹凸は、支持基板101の裏面全体に設けることができる。
図4は、比較例としての撮像ユニット30の断面図である。撮像ユニット30は、電極端子1011が支持基板101の裏面に設けられる。このため、配線基板102は、支持基板101の裏面において、支持基板101と接続される。また、支持基板101の裏面には、放熱部材31が部分的に接触する。
図3に示した撮像ユニット300の厚みは、支持基板101、枠部材105および光学素子106の厚みの和になる。これに対し、図4に示した撮像ユニット30の厚みは、支持基板101、枠部材105、光学素子106および配線基板102の厚みの和になる。このため、撮像ユニット300は、全体の厚みを低減することができる。また、撮像ユニット300は、支持基板101の裏面全体を放熱に利用することができ、効率的に放熱することができる。
図5は、他の例における撮像ユニット300の断面図である。本例では、枠部材105は、支持基板101と配線基板102との間において、撮像チップ104を囲んで設けられる。枠部材105の底面には、配線基板102の電極端子1011と接続する底面端子1051が設けられる。本例の電極端子1011は、枠部材105を介して、画像信号を配線基板102に出力する。枠部材105の上面(表面)には、配線基板102の電極端子1021と接続する上面端子1052が設けられる。枠部材105は、配線基板102を支持する。
上面端子1052は、底面端子1051と電気的に接続される。配線基板102の電極端子1021は、上面端子1052および底面端子1051を介して、支持基板101の電極端子1011と電気的に接続される。
配線基板102は、枠部材105の上面に固定される。本例において配線基板102の開口部1020と、枠部材105の開口部1050とは同一の形状を有する。配線基板102は、開口部1020の位置が、開口部1050と一致するように設けられてよい。撮像チップ104は、開口部1050および開口部1020と重なる位置に配置される。
光学素子106は、配線基板102の開口部1020を覆うように、配線基板102上に設けられる。本例の枠部材105の厚みは、支持基板101と光学素子106との間に設けるべき空間の厚みよりも薄い。すわなち、本例においては、枠部材105を薄くすることができ、図4の撮像ユニット30に比べて、ユニット全体を薄くすることができる。
図6は、撮像チップ104と配線基板102とを電気的に接続する配線の例を示す断面図である。本例の撮像チップ104は、高周波端子および低周波端子を有する。高周波端子は、比較的に高周波の高周波信号を入出力する。低周波端子は、高周波信号よりも周波数の低い低周波信号を入出力する。高周波信号の一例として、撮像チップ104の動作を制御する制御信号、および、撮像チップ104から読み出す画像信号等があげられる。低周波信号の一例として、基準電位および電源電力等を撮像チップ104に印加する信号があげられる。また、高周波信号は交流信号であり、低周波信号は直流信号であってもよい。
支持基板101は、高周波配線110および低周波配線111を有する。高周波配線110は、配線基板102の電極端子1021と、撮像チップ104の高周波端子とを電気的に接続する。高周波配線110は、支持基板101の表面に設けられる。高周波配線110は、枠部材105の下面を横切って設けられる。高周波配線110は、支持基板101の表面に形成された溝状のパターン内に形成されてもよい。
低周波配線111は、支持基板101の内部に設けられる。例えば支持基板101は配線層を複数有する多層基板であり、低周波配線111の一部は、支持基板101の内部における中間層に形成される。また、低周波配線111は、撮像チップ104および配線基板102に接続されるビア配線部を有する。このような構成により、配線のレイアウトの自由度を高くすることができる。また、高周波配線110が支持基板101の表面に設けられるので、高周波配線110の配線長を短くして、高周波信号のロスを低減することができる。
また、支持基板101は、べた配線層112を有してよい。べた配線層112は、厚み方向における支持基板101の中央よりも裏面側の層に設けられてよい。べた配線層112は、支持基板101の内部に形成される配線層において、最も裏面に近い配線層であってよい。
べた配線層112は、支持基板101の内部における所定の層のほぼ全体にわたって形成される。べた配線層112の面積は、他のいずれの配線層における配線面積よりも大きい。べた配線層112は、配線基板102および撮像チップ104に、ビア等により接続されてよい。べた配線層112には、接地電位等の基準電位が印加されてよい。このような構成により、支持基板101の裏面からの放熱を容易にすることができる。
また、支持基板101の裏面には、支持基板101よりも熱伝導率が高い金属等により形成された放熱層113が設けられてよい。放熱層113は、支持基板101の裏面全体に設けられてよい。このような構成により、支持基板101の裏面からの放熱を更に容易にすることができる。
図7は、図2および図3に示した撮像ユニット300を製造する製造方法の一例を示す断面図である。まず、表面に電極端子1011が設けられた支持基板101と、支持基板101の表面に設けられた撮像チップ104と、支持基板101の表面と対向して設けられた光学素子106と、撮像チップを囲んで支持基板101の表面に設けられた枠部材105とを有する中間ユニット120を作成する。また、電極端子1011と対向する位置に電極端子1021が設けられた配線基板102を準備する。
そして、中間ユニット120と、配線基板102とを貼りあわせる。具体的には、支持基板101の表面において枠部材105よりも外側に設けられた電極端子1011と、配線基板102の電極端子1021とを接続するように、支持基板101と配線基板102とを貼りあわせる。一例として、電極端子1021および電極端子1011にリフロー用半田バンプを設け、半田バンプの周囲に熱硬化性接着剤を設け、支持基板101と配線基板102とを熱圧着してよい。
図8は、支持基板101と配線基板102とを貼りあわせるのに用いる治具の一例を示す断面図である。当該治具は、第1部材131および第2部材132を有する。第1部材131は、支持基板101の裏面(実装面とは逆側の面)を支持する。本例の第1部材131は、支持基板101の裏面全体と接触する接触面を有する。
第2部材132は、配線基板102の表面(支持基板101と接続される面とは逆側の面)を支持する。第2部材132は、配線基板102の表面において、少なくとも支持基板101と重なる領域と接触する接触面を有する。また、第2部材132には、光学素子106、枠部材105、および、配線基板102に実装されたその他の実装部品のうち、配線基板102の表面よりも突出する部分が格納される空間133が形成される。空間133は、第2部材132の裏面から表面まで貫通する貫通孔であってもよい。第1部材131および第2部材132により、支持基板101および配線基板102を押圧した状態で加熱することで、支持基板101および配線基板102を貼りあわせる。これにより、撮像ユニット300を容易に製造することができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
30・・・撮像ユニット、31・・・放熱部材、101・・・支持基板、102・・・配線基板、104・・・撮像チップ、105・・・枠部材、106・・・光学素子、110・・・高周波配線、111・・・低周波配線、112・・・べた配線層、113・・・放熱層、120・・・中間ユニット、131・・・第1部材、132・・・第2部材、133・・・空間、300・・撮像ユニット、400・・・カメラ、410・・・光軸、500・・・レンズユニット、550・・・レンズマウント、600・・・カメラボディ、620・・・ボディ基板、622・・・支持部材、624・・・電子回路、634・・・背面表示部、650・・・ファインダ、652・・・ピント板、654・・・ペンタプリズム、656・・・ファインダ光学系、672・・・メインミラー、674・・・サブミラー、680・・・合焦光学系、682・・・焦点検出センサ、660・・・ボディマウント、1011・・・電極端子、1020・・・開口部、1021・・・電極端子、1050・・・開口部、1051・・・底面端子、1052・・・上面端子
Claims (11)
- 画像信号を生成する撮像チップと、
前記撮像チップが実装される実装基板と、
前記撮像チップと同一の実装面で前記実装基板と接続された配線基板と、
を備える撮像ユニット。 - 前記実装基板は、前記配線基板に前記画像信号を出力する電極端子を有する
請求項1に記載の撮像ユニット。 - 請求項2に記載の撮像ユニットにおいて、
前記撮像チップの撮像面を覆う光学素子と、
前記撮像チップを囲むように前記実装面に設けられ、前記光学素子を支持する枠部材と
を更に備え、
前記実装基板及び前記配線基板は、前記電極端子により接続され、
前記電極端子は、前記実装面において前記枠部材よりも外側に設けられている撮像ユニット。 - 請求項1または2に記載の撮像ユニットにおいて、
前記撮像チップの撮像面を覆う光学素子を更に備え、
前記光学素子は、前記配線基板により支持される撮像ユニット。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の撮像ユニットにおいて、
前記配線基板は、前記撮像チップを収容する開口部が設けられている撮像ユニット。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の撮像ユニットにおいて、
前記実装面とは反対側の面に設けられた放熱部材を更に備える撮像ユニット。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の撮像ユニットにおいて、
前記撮像チップは、高周波信号が入力されるべき高周波端子と前記高周波信号よりも周波数の低い低周波信号が入力されるべき低周波端子とを更に有し、
前記実装基板の実装面に設けられ、前記配線基板と前記高周波端子とを接続する配線と、
前記実装基板の内部に設けられ、前記配線基板と前記低周波端子とを接続する配線と、
を備える撮像ユニット。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の撮像ユニットにおいて、
前記実装基板は、配線層を複数有する多層基板である撮像ユニット。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の撮像ユニットを備える撮像装置。
- 撮像ユニットを製造する製造方法であって、
被写体を撮像して画像信号を生成する撮像チップと前記撮像チップが実装されるとともに前記撮像チップで生成された画像信号を出力するための電極端子が設けられた実装面を有する実装基板と前記撮像チップの撮像面を覆う光学素子と前記撮像チップを囲むように前記実装面に設けられ、前記光学素子を支持する枠部材とを有する中間ユニットを作成する段階と、
前記実装基板と配線基板とを貼りあわせて前記実装面において前記枠部材よりも外側に設けられた前記電極端子と前記配線基板とを接続する段階と
を有する製造方法。 - 請求項10に記載の製造方法において、前記実装基板と前記配線基板とを貼りあわせるのに用いる治具であって、
前記実装基板の前記実装面とは反対の面を支持する第1部材と、
前記配線基板の表面を支持する第2部材と
を備え、
前記第2部材には、前記光学素子、前記枠部材および前記配線基板に実装されたその他の実装部品のうち、前記配線基板の表面よりも突出する部分が格納される空間が形成される治具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013247271A JP2015106787A (ja) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | 撮像ユニット、撮像装置、撮像ユニットの製造方法および撮像ユニットの製造に用いる治具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013247271A JP2015106787A (ja) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | 撮像ユニット、撮像装置、撮像ユニットの製造方法および撮像ユニットの製造に用いる治具 |
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ID=53436694
Family Applications (1)
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JP2013247271A Pending JP2015106787A (ja) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | 撮像ユニット、撮像装置、撮像ユニットの製造方法および撮像ユニットの製造に用いる治具 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2015106787A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017183386A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 株式会社ニコン | 基板 |
EP3907979A1 (en) | 2020-01-10 | 2021-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Image capturing device, image capturing device unit, and image capturing apparatus |
US11749701B2 (en) | 2020-01-10 | 2023-09-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Reducing noise in an image capturing device, image capturing device unit, and image capturing apparatus |
JP7497232B2 (ja) | 2019-08-06 | 2024-06-10 | キヤノン株式会社 | プリント回路板、プリント配線板、及び電子機器 |
-
2013
- 2013-11-29 JP JP2013247271A patent/JP2015106787A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017183386A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 株式会社ニコン | 基板 |
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