JP2017073634A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサを用いた固体撮像装置であって、簡単な構造でイメージセンサを効率良く冷却することができる固体撮像装置を提供する。
【解決手段】固体撮像装置は、カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサ１と、イメージセンサ１から吸収した熱を放出する熱交換器と、熱伝導筐体２１〜２３と、熱交換器の放熱側と前記熱伝導筐体２１〜２３との間に介在する熱伝導体と、を備える。熱伝導筐体２１〜２３の上面の少なくとも一部がフィン形状である。
【選択図】図４

Description

本発明はカルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサを用いた固体撮像装置に関する。

カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサは、近赤外線をセンシングすることができ、可視光のみによる撮影画像よりも多くの情報を含む画像を撮影することができるという利点を有している。このため、カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサを用いた固体撮像装置は監視分野や医療分野への応用が期待されている。

しかしながら、カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサは温度に対する特性変化が大きい。このため、カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサを使用する際にはペルチェ素子によって冷却して温度を制御する必要がある。

ペルチェ素子による冷却の効率を上げるためにはペルチェ素子の高温側を放熱する必要がある。そして、特許文献１では、イメージセンサを冷却するペルチェ素子の高温側を放熱する手段にファンを用いることが提案されている。

特開２０１２−１４７０９１号公報（段落００４０）

しかしながら、イメージセンサを冷却するペルチェ素子の高温側を放熱する手段にファンを用いると、通気口を確保したり埃対策をしたり、ファンが放つ電磁ノイズ対策やファン用電源が必要であり、固体撮像装置の構造が複雑になるという問題がある。

本発明は、上記の状況に鑑み、カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサを用いた固体撮像装置であって、簡単な構造でイメージセンサを効率良く冷却することができる固体撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一の態様に係る固体撮像装置は、カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサと、前記イメージセンサから吸収した熱を放出する熱交換器と、熱伝導筐体と、前記熱交換器の放熱側と前記熱伝導筐体との間に介在する熱伝導体と、を備え、前記熱伝導筐体の上面の少なくとも一部がフィン形状である構成（第１の構成）とする。

また、上記第１の構成である固体撮像装置において、前記熱伝導筐体の材料はアルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記熱伝導筐体の表面にアルマイト膜が形成されている構成（第２の構成）としても良い。

また、上記第１又は第２の構成である固体撮像装置において、前記熱伝導筐体の前面と上面が一体的に形成され、前記熱交換器の放熱側と前記熱伝導筐体の前面との間に前記熱伝導体が介在する構成（第３の構成）としても良い。

また、上記第１〜第３いずれかの構成である固体撮像装置において、前記熱伝導筐体の前面と下面の境界付近に継ぎ目がある構成（第４の構成）としても良い。

また、上記第４の構成である固体撮像装置において、前記熱伝導筐体は、前記熱伝導筐体の前面上方部、両側面上方部、及び上面が一体的に形成された第１部品と、前記熱伝導筐体の前面下方部、両側面下方部、及び下面が一体的に形成された第２部品と、を備える構成（第５の構成）としても良い。

また、上記第１〜第５いずれかの構成である固体撮像装置において、前記イメージセンサを搭載するセンサ基板と、前記センサ基板を格納するケース部材と、前記熱伝導筐体の内部に配置される少なくとも一枚の熱伝導筐体内基板と、を備える構成（第６の構成）としても良い。

また、上記第６の構成である固体撮像装置において、前記ケース部材の上面及び下面の少なくとも一方に外部部品を取り付けるためのねじ穴が形成されている構成（第７の構成）としても良い。

また、上記第７の構成である固体撮像装置において、前記ケース部材の上面側及び下面側の少なくとも一方に前記外部部品とのインターフェースを搭載する基板が配置されている構成（第８の構成）としても良い。

また、上記第８の構成である固体撮像装置において、前記熱伝導筐体の前方に突出する突出部が前記熱伝導筐体の前面に形成され、前記熱交換器の放熱側と前記突出部との間に前記熱伝導体が介在する構成（第９の構成）としても良い。

また、上記第７〜第９いずれかの構成である固体撮像装置において、レンズユニットが取り付けられるリング部材を備え、前記ケース部材の前面に開口部が形成され、前記ケース部材の側面に溝が形成され、前記開口部に挿入される前記リング部材を前記ケース部材に対して前後方向に位置決めするための位置決め用ねじ穴が前記溝に形成され、前記ケース部材の上面及び下面の両方に前記外部部品を取り付けるためのねじ穴が形成されている構成（第１０の構成）としても良い。

また、上記第６〜第１０いずれかの構成である固体撮像装置において、前記センサ基板と前記熱伝導筐体内基板の少なくとも一枚とを繋ぐ配線部材と、前記配線部材は前記熱伝導筐体の前面下方に形成されている貫通穴を通る構成（第１１の構成）としても良い。

また、上記第１１の構成である固体撮像装置において、前記貫通穴は前記熱伝導筐体内基板の配置位置よりも下方に形成されている構成（第１２の構成）としても良い。

また、上記第６〜第１２いずれかの構成である固体撮像装置において、前記センサ基板と前記ケース部材との間に介在する樹脂製スペーサを備える構成（第１３の構成）としても良い。

また、上記第６〜第１３いずれかの構成である固体撮像装置において、前記熱伝導筐体内基板を複数備え、上から二番目に配置された前記熱伝導筐体内基板は、上面視において最上方に配置された前記熱伝導筐体内基板に覆われていない領域を有する構成（第１４の構成）としても良い。

また、上記第１４の構成である固体撮像装置において、留め具を有するコネクタが前記領域に配置されており、前記留め具は前記コネクタに接続される部材を留めていない場合は起立した状態になる構成（第１５の構成）としても良い。

また、上記第１４又は第１５の構成である固体撮像装置において、テスト用端子が前記領域に配置されている構成（第１６の構成）としても良い。

また上記目的を達成するために、本発明の他の態様に係る固体撮像装置は、第１の熱伝導部材と、その表面が前記第１の熱伝導部材の表面と角度をなし且つその表面に放熱構造を備えて前記第１の熱伝導電部材と一体的に形成された第２の熱伝導部材と、を備えた第１の筐体と、前記第１の熱伝導部材の表面上に前記第１の熱伝導部材と相対的に固定されて、少なくとも前記第１の熱伝導部材の表面と垂直方向に存在するイメージをイメージ情報として取得するカルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサと、前記イメージセンサと前記第１の熱伝導部材との間に配置され、前記イメージセンサの熱を前記第１の熱伝導部材に導く熱交換器と、を有する構成（第１７の構成）とする。

また、上記第１７の構成である固体撮像装置において、前記第１の熱伝導部材の裏面と前記第２の熱伝導部材の裏面とに覆われ且つ前記イメージセンサに電気的に接続されて、前記イメージセンサにて取得された前記イメージ情報を処理する制御部を有する構成（第１８の構成）としても良い。

また、上記第１８の構成である固体撮像装置において、前記制御部は、前記第１の熱伝導部材の裏面と前記第２の熱伝導部材の裏面とに覆われた第１の基板に搭載されている構成（第１９の構成）としても良い。

また、上記第１９の構成である固体撮像装置において、前記第１の基板には、前記制御部の動作クロックを供給する第１の発振回路が搭載されている構成（第２０の構成）としても良い。

また、上記第１８〜第２０いずれかの構成である固体撮像装置において、前記制御部と電気的に接続されて、少なくとも前記制御部から取得した前記イメージ情報に基づくイメージデータを外部に出力可能なインターフェース回路を有する構成（第２１の構成）としても良い。

また、上記第２１の構成である固体撮像装置において、前記インターフェース回路は、前記第１の熱伝導部材の裏面と前記第２の熱伝導部材の裏面とに覆われた第２の基板に搭載されている構成（第２２の構成）としても良い。

また、上記第２１又は第２２の構成である固体撮像装置において、前記制御部は、前記インターフェース回路よりも前記第２の熱伝導部材に近い位置に配置されている構成（第２３の構成）としても良い。

また、上記第２１〜第２３いずれかの構成である固体撮像装置において、前記第２の基板には、前記インターフェース回路の動作クロックを供給する第２の発振回路が搭載されている構成（第２４の構成）としても良い。

また、上記第１８〜第２４いずれかの構成である固体撮像装置において、前記第１の熱伝導部材は、少なくとも前記第２の熱導電部材と共有する第１の辺と、前記第１の辺と対向する第２の辺とを備え、前記イメージセンサと前記制御部とは、前記第１の辺よりも前記第２の辺に近い箇所を通って前記第１の熱伝導部材の表面上から裏面側に延在する第１の配線を介して電気的に接続されている構成（第２５の構成）としても良い。

また、上記第２５の構成である固体撮像装置において、表面に前記イメージセンサが搭載され、その裏面が前記第１の熱伝導部材の表面と対向して前記第１の熱伝導部材の表面上に配置された第３の基板を備え、前記第１の配線は、前記第１の熱伝導部材と対向する前記第１の基板の裏面に接続されている構成（第２６の構成）としても良い。

また、上記第２５又は第２６の構成である固体撮像装置において、前記第１の筐体は、前記第２の熱伝導部材と共に前記制御部と前記インターフェース回路とを挟んで配置された第１の支持体を有し、前記第１の配線の少なくとも一部は、前記第１の熱伝導部材の前記第２の辺と前記第１の支持体との間に延在している構成（第２７の構成）としても良い。

また、上記第２１〜第２４いずれかの構成である固体撮像装置において、前記第１の筐体は、前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材と共に前記制御部と前記インターフェース回路とを覆い、且つ前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材とのいずれにも接続された側壁部を有する構成（第２８の構成）としても良い。

また、上記第２８の構成である固体撮像装置において、前記第１の筐体は、第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材と前記側壁部と共に前記制御部と前記インターフェース回路とを覆い、且つ前記第２の熱伝導部材と共に前記制御部と前記インターフェース回路とを挟んで配置された第１の支持体を有する構成（第２９の構成）としても良い。

また、上記第１７〜第２９いずれかの構成である固体撮像装置において、前記イメージセンサを覆い且つ前記イメージ情報を前記イメージセンサに集光するレンズが取り付けられ、前記第１の熱伝導部材の表面側にて前記第１の筐体と接続されて配置された第２の筐体を有する構成（第３０の構成）としても良い。

また、上記第３０の構成である固体撮像装置において、前記イメージセンサは、前記レンズが取り付けられた前記第２の筐体に相対的に固定されている構成（第３１の構成）としても良い。

また、上記第１７〜第３１いずれかの構成である固体撮像装置において、前記イメージセンサと前記第１の熱伝導部材の表面とは、熱伝導体を介して接続されている構成（第３２の構成）としても良い。

また、上記第１７〜第３２いずれかの構成である固体撮像装置において、前記第１の熱伝導部材の表面上に突起部を備え、前記イメージセンサは、前記突起部上に配置されている構成（第３３の構成）としても良い。

また、上記第３３の構成である固体撮像装置において、前記イメージセンサは、熱伝導体と前記突起部とを介して前記第１の熱伝導部材の表面に接続されている構成（第３４の構成）としても良い。

また、上記第３４の構成である固体撮像装置において、表面に部品を搭載し、且つ該表面が前記第１の熱伝導部材の表面と垂直方向に延在しており、且つ前記第１の熱伝導部材の表面上において前記突起部上を避けて配置された第４の基板を有する構成（第３５の構成）としても良い。

本発明によれば、カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサを用いた固体撮像装置において、簡単な構造でイメージセンサを効率良く冷却することができる。

固体撮像装置の概略構成図 ＣＩＧＳイメージセンサの平面図 図２に示すＣＩＧＳイメージセンサの一画素の断面図 固体撮像装置を斜め前方から見た概略分解斜視図 固体撮像装置を斜め後方から見た概略分解斜視図 各種部品を収納した状態のヘッドケースを後方から見た場合の模式図 図６に示すＡＡ線で切断した固体撮像装置を図６に示す矢印の方向から見た場合の断面模式図 熱伝導筐体内基板を上から見た模式図である。

＜固体撮像装置の概略構成＞
図１は固体撮像装置の概略構成図である。図１に示す固体撮像装置は、ＣＩＧＳイメージセンサ１と、制御部２と、記憶部３と、インターフェース回路４と、発振器５及び６と、温度調整部７と、電源回路８と、レンズユニット９とを備えている。

ＣＩＧＳイメージセンサ１は、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂層を受光層として用い、入射した被写体からの光を画素ごとに光電変換し、撮影画像の電子データ（画像データ）を取得する。

ＣＩＧＳイメージセンサ１は、制御部２から制御コマンドを受信するとともに、取得した画像データを制御部２に送信する。ＣＩＧＳイメージセンサ１は、制御部２からの制御コマンドに基づいて処理（例えば、画像データの取得、送信等の処理）を行う。ＣＩＧＳイメージセンサ１は、少なくとも第１の熱伝導部材１０１（後述する図４等参照）の表面と垂直方向に存在するイメージをイメージ情報（画像データ）として取得する。ＣＩＧＳイメージセンサ１の詳細については、後述する。

制御部２は記憶部３に不揮発的に記憶されているプログラム及びデータを用いて固体撮像装置全体を制御する。制御部２はＣＩＧＳイメージセンサ１にて取得されたイメージ情報（画像データ）を処理する。制御部２は例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、ＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、などによって構成することができる。

記憶部３は、プログラム及びデータを不揮発的に記憶できるものであれば良く、例えばフラッシュメモリなどを用いることができる。

インターフェース回路４は、接続ケーブルを介して固体撮像装置とパーソナルコンピュータなどの外部機器とを接続するための回路である。インターフェース回路４は、制御部２と電気的に接続されて、少なくとも制御部２から取得したイメージ情報（画像データ）に基づくイメージデータを外部に出力可能な回路である。インターフェース回路４としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェース、ＩＥＥＥ１３９４インターフェース等、接続ケーブルの規格に対応した回路を広く採用することができる。インターフェース回路４は無線通信で外部機器と接続する回路であってもよい。この場合、インターフェース回路４は、電波を送受信する無線通信回路を備える構成となる。

インターフェース回路４は、外部機器からの制御コマンドを制御部２に送信するとともに、制御部２からの画像データを外部機器に送信することができる。

発振器５及び発振器６としては、水晶振動子を備えた水晶発振器を挙げることができるが、これに限定されるものではない。発振器５から出力される信号は制御部２の動作の基準クロックとして用いられ、発振器６から出力される信号はインターフェース回路４の動作の基準クロックとして用いられる。なお、発振器の個数は２個に限定されるものではなく、例えば１個の発振器から出力される同期信号を制御部２及びインターフェース回路４の両方に供給しても良く、制御部２を複数のブロックに分けブロック毎に発振器を設けても良い。

温度調整部７は、熱交換器７Ａ及び温度制御回路７Ｂを有しており、ＣＩＧＳイメージセンサ１の温度を一定の範囲に収まるように調整する。熱交換器７Ａは、吸熱側（低温側）がＣＩＧＳイメージセンサ１に接触するように配置されており、ＣＩＧＳイメージセンサ１から吸収した熱を放出する。

熱交換器７Ａの構成としては、例えば、電圧を印加することで温度差を発生するペルチェ素子を備える構成、熱媒体を吸熱側と放熱との間で循環されるヒートパイプを備える構成等が考えられる。

温度制御回路７Ｂは、ＣＩＧＳイメージセンサ１の温度情報に基づいて、熱交換器７Ａを制御する制御信号を熱交換器７Ａに送信している。本実施形態では、ＣＩＧＳイメージセンサ１が自身の温度を測定する温度センサを備えており、ＣＩＧＳイメージセンサ１は自身の温度情報を制御部２を通して温度制御回路７Ｂに送信している。温度制御回路７Ｂは、ＣＩＧＳイメージセンサ１の温度情報と目標温度とに基づいて、ＣＩＧＳイメージセンサ１の温度が目標温度になるように、熱交換器７Ａを制御する。目標温度は、例えば記憶部３が記憶しており、制御部２によって温度制御回路７Ｂに送信されても良く、また例えば温度制御回路７Ｂによって不揮発的に記憶されていても良い。

このように、温度調整部７を備えていることでＣＩＧＳイメージセンサ１の温度上昇を抑制しＣＩＧＳイメージセンサ１の温度を一定の範囲に収めることが可能となる。これにより、ＣＩＧＳイメージセンサ１の特性変化を抑えることができる。なお、本実施形態では、温度制御回路７Ｂを制御部２と独立して設けた構成としているが、温度制御回路７Ｂは制御部２の一部に含まれていてもよい。

電源回路８は固体撮像装置の各回路に電力を供給する。本実施形態では、電源回路８は、接続ケーブルを介して外部機器から供給される電力を元に、固体撮像装置の各回路に必要な電源電力を生成して固体撮像装置の各回路に供給しているが、これに限定されるものではない。例えば、電源回路８は、固体撮像装置に取り付けられる二次電池の出力電力を元に、固体撮像装置の各回路に必要な電源電力を生成して固体撮像装置の各回路に供給する構成であっても良い。

レンズユニット９は、１個又は複数個のレンズを有する光学系であり、入射した被写体からの光をＣＩＧＳイメージセンサ１上に結像させる。

＜ＣＩＧＳイメージセンサの構造＞
図２はＣＩＧＳイメージセンサ１の平面図であり、図３は図２に示すＣＩＧＳイメージセンサ１の一画素の断面図である。なお、図２は後述の下部電極１１を明示するための図であり、ＣＩＧＳイメージセンサ１のうち、後述のＬＳＩウェハ１０と下部電極１１だけを図示している。

図２に示すようにＣＩＧＳイメージセンサ１は、正方形状の画素Ｐｘを２次元方向に隙間なく敷き詰めて配列した構成を有している。なお、図２はＣＩＧＳイメージセンサ１を模式的に示しているものであり、縦６ピクセル×横１０ピクセルとしているがこれに限定されるものではない。

図３では一つの画素Ｐｘの断面を示している。図３に示すようにＣＩＧＳイメージセンサ１にはＬＳＩウェハ（半導体基板）１０、下部電極１１、受光層（ｐ型半導体層）１２、ｎ型半導体層１３、透明電極層１４、及び保護膜１５が設けられている。受光層（ｐ型半導体層）１２、ｎ型半導体層１３、透明電極層１４及び保護膜１５は、ＬＳＩウェハ１０の上面にこの順番で積層されている。ＬＳＩウェハ１０の最上部には多層配線部が形成されている。

下部電極１１は、タングステン、モリブデン等の金属で形成された電極膜であり、ＬＳＩウェハ１０の上面に形成されている。下部電極１１は、多層配線部の内部に形成されているスルーホールを介して多層配線部の内部に形成されている配線に接続される。

図２に示すように、下部電極１１は平面視正八角形状である。下部電極１１が形成されたＬＳＩウェハ１０の上面に受光層１２が形成されている。受光層１２は、ｐ型半導体であるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ₂からなり、ｐ型半導体層となる。なお、以下の説明において、受光層１２について、ＣＩＧＳ層１２又はｐ型半導体層１２と説明する場合もあるが同じものである。

受光層１２の上面にはｎ型半導体層１３が形成されている。ｎ型半導体層１３は、ＣｄＳバッファ層１３Ａと、アンドープＺｎＯ層１３Ｂとを含んでいる。受光層１２の上面にＣｄＳバッファ層１３Ａが形成されており、さらに、ＣｄＳバッファ層１３Ａの上面にアンドープＺｎＯ層１３Ｂが形成されている。なお、ＣｄＳ及びアンドープＺｎＯはｎ型半導体である。ｐ型半導体層１２とｎ型半導体層１３とでｐｎ接合が形成されており、受光層を構成している。

アンドープＺｎＯ層１３Ｂの上面には、Ａｌを不純物として添加（ドープ）したＺｎＯからなる透明電極（ＡｌドープＺｎＯ層）１４が形成されている。ＡｌドープＺｎＯは、低抵抗であるとともに透明な材料であり、透明電極として利用される。なお、透明電極１４としては、ＡｌドープＺｎＯ以外にも、透明で低抵抗な材料を広く採用することができる。透明電極１４の上面には、ＳｉＮ等からなる保護層１５が形成されている。保護層１５は、空気中の水分が上述の各層の内部に進入を防ぐための層である。なお、保護層１５としては、ＳｉＮ以外にも、水分の進入を防ぐとともに、ＣＩＧＳイメージセンサ１の受光部に入射する波長の光の透光性が高い材料を広く採用することができる。

ＣＩＧＳイメージセンサ１において、ＣＩＧＳ層１２とＣｄＳ層１３Ａ及びアンドープＺｎＯ層１３Ｂとがｐｎ接続となっており、フォトダイオードを構成している。そして、ＣＩＧＳ層１２側に配置される下部電極１１は、ｐ側電極でありアノード電極である。一方、ｎ型半導体層１３側に配置される透明電極１４は、ｎ側電極でありカソード電極である。

図２に示すように、ＣＩＧＳイメージセンサ１では、画素Ｐｘ毎に下部電極１１を１個ずつ備えた構成を有している。一方、透明電極１４は、すべての画素Ｐｘで共通の電極となるように形成されている。

そのため、ＣＩＧＳイメージセンサ１は、カソード電極が全ての画素Ｐｘで共通である、すなわち、カソードコモン構造である。また、下部電極１１以外の半導体層（膜）を全ての画素で一括して形成する、いわゆる、ベタ膜構造である。すなわち、ＣＩＧＳイメージセンサ１は、カソードコモン構造であるとともにベタ膜構造である。

ＣＩＧＳイメージセンサ１において、保護層１５及び透明電極１４は、可視光領域及びそれよりも長い近赤外領域の光が透過する材料で形成されている。また、アンドープＺｎＯ層１３Ｂはワイドバンドギャップ半導体材料であり、ＣｄＳ層１３Ａはバッファ層であるため薄く形成されていることから、可視光領域以上の波長の光の大部分はｎ型半導体層１３を透過する。そのため、可視光領域及びそれよりも長い波長の光（近赤外光成分）がｐ型半導体層であるＣＩＧＳ層１２に到達する。

一般的にフォトダイオードでは、空乏層で光電変換されることで、光電変換効率を高めることができる。そのため、ＣＩＧＳイメージセンサ１では、ｐｎ接合に逆バイアスとなるように下部電極１１と透明電極１４とに電圧を印加している。このように逆バイアスを印加することで、ＣＩＧＳイメージセンサ１では、受光層１２が空乏化する。

＜固体撮像装置の部品構成＞
図４は固体撮像装置を斜め前方から見た概略分解斜視図であり、図５は固体撮像装置を斜め後方から見た概略分解斜視図である。なお、図４及び図５において図１と同一の部分には同一の符号を付している。

固体撮像装置は、ＣＩＧＳイメージセンサ１と、熱交換器７Ａと、熱伝導筐体Ｃ１と、ヘッドケース２５と、を備えている。

ＣＩＧＳイメージセンサ１は請求項に記載されている「イメージセンサ」の一例である。熱交換器７Ａは請求項に記載されている「熱交換器」の一例である。熱伝導筐体Ｃ１は請求項に記載されている「熱伝導筐体」の一例であるとともに請求項に記載されている「第１の筐体」の一例でもある。ヘッドケース２５は請求項に記載されている「ケース部材」の一例であるとともに請求項に記載されている「第２の筐体」の一例でもある。

固体撮像装置に関する方向については次のように定義する。通常の使用状態（例えば取り扱い説明書等で推奨されている使用状態）で被写体を撮影している場合において、重力方向を固体撮像装置の下方向とし、重力方向と反対の方向を固体撮像装置の上方向とし、イメージセンサの受光面に垂直で被写体に近づく方向を固体撮像装置の前方向とし、イメージセンサの受光面に垂直で被写体から遠ざかる方向を固体撮像装置の後方向とし、固体撮像装置の上下方向及び前後方向に垂直な方向を固体撮像装置の横方向とする。

ＣＩＧＳイメージセンサ１はセンサ基板２０の前面側に搭載される。センサ基板２０は、熱伝導筐体Ｃ１の前方に配置されている。センサ基板２０は請求項に記載されている「センサ基板」の一例であるとともに請求項に記載されている「第３の基板」の一例でもある。

熱伝導筐体Ｃ１は第１〜第３部品２１〜２３によって構成されている。第１〜第３部品２１〜２３の材料は２５℃での熱伝導率が７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料を用いる。第１〜第３部品２１〜２３の材料は高熱伝導で軽量であるアルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましい。また、第１〜第３部品２１〜２３の表面にアルマイト膜を形成することによって、第１〜第３部品２１〜２３の表面を艶消しの黒色にして熱伝導筐体表面からの熱放射率を高めることが好ましい。なお、第１〜第３部品２１〜２３の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金以外の金属であって良く、金属以外の材料であっても良い。

第１部品２１は、熱伝導筐体Ｃ１の前面上方部、両側面（両横面）上方部、及び上面が一体的に形成された部品である。言い換えると、熱伝導筐体Ｃ１は、第１の熱伝導部材１０１と、その表面が第１の熱伝導部材１０１の表面と角度をなし且つその表面に放熱構造を備えて第１の熱伝導電部材１０１と一体的に形成された第２の熱伝導部材１０２と、を備えている。第１の熱伝導部材１０１は熱伝導筐体Ｃ１の前面上方部に対応し、第２の熱伝導部材１０２は熱伝導筐体Ｃ１の上面に対応する。第１の熱伝導部材１０１の表面及び第２の熱伝導部材１０２の表面はそれぞれ熱伝導筐体Ｃ１の外周面になっている。第１の熱伝導電部材１０１は、少なくとも第２の熱導電部材１０２と共有する第１の辺Ｅ１と、第１の辺Ｅ１と対向する第２の辺Ｅ２とを備えている。さらに、熱伝導筐体Ｃ１は、第１の熱伝導部材１０１と第２の熱伝導部材１０２とのいずれにも接続された側壁部１０３を備えている。二つの側壁部１０３は熱伝導筐体Ｃ１の両側面（両横面）上方部に対応する。第１の熱伝導電部材１０１は請求項に記載されている「第１の熱伝導電部材」の一例であり、第２の熱伝導電部材１０２は請求項に記載されている「第２の熱伝導電部材」の一例であり、側壁部１０３は請求項に記載されている「側壁部」の一例である。熱伝導筐体Ｃ１の上面は外縁部を除いてフィン形状である。なお、熱伝導筐体Ｃ１の上面の全面がフィン形状であっても良く、熱伝導筐体Ｃ１の上面の特定領域のみがフィン形状であっても良い。また、本実施形態では複数のフィンが固体撮像装置の横方向に互い並列に配列されており、各フィンの長手方向が固体撮像装置の前後方向に沿っており、各フィンは薄板形状である。各フィンの薄板形状の主面は長方形形状であって長辺が固体撮像装置の前後方向に沿っており短辺が固体撮像装置の上下方向に沿っており、各フィンの薄板形状の板厚は略一定である。しかしながら、フィン形状はこれに限定されない。例えば、各フィンの薄板形状の板厚が固体撮像装置の下から上に向かうにつれて小さくなるようにしても良い。この場合、フィンの一方の主面上端と他方の主面上端とが共通の辺を有する形状にしても良く、フィンの一方の主面上端と他方の主面上端とが所定の間隔（所定の板厚）をあけて離れていても良い。また例えば、複数のフィンが固体撮像装置の前後方向に並んでおり各フィンの長手方向が固体撮像装置の横方向に沿っていても良く、長手方向が固体撮像装置の前後方向に沿っている複数のフィンと長手方向が固体撮像装置の横方向に沿っている複数のフィンとを組合せてフィン間の溝がマトリクス状に配置されていても良い。

なお、第１部品２１における熱伝導筐体Ｃ１の前面上方部は請求項に記載されている「第１の熱伝導部材」の一例であり、第１部品２１における熱伝導筐体Ｃ１の上面は請求項に記載されている「第２の熱伝導部材」の一例である。また、熱伝導筐体Ｃ１の外側面の一部が請求項に記載されている「第１，２の熱伝導部材の表面」に対応しており、熱伝導筐体Ｃ１の内側面の一部が請求項に記載されている「第１，２の熱伝導部材の裏面」に対応している。

第２部品２２は、熱伝導筐体Ｃ１の前面下方部、両側面下方部、及び下面が一体的に形成された部品である。熱伝導筐体Ｃ１の両側面下方部が熱伝導筐体Ｃ１の下面のみならず熱伝導筐体Ｃ１の前面下方部とも繋がっているので、熱伝導筐体Ｃ１の両側面下方部が変形し難くなっている。

なお、第２部品２２における熱伝導筐体Ｃ１の下面は請求項に記載されている「第１の支持体」の一例である。

第１部品２１と第２部品２２を別々の部品とすることで、熱伝導筐体Ｃ１の前面と下面の境界付近に継ぎ目を形成している。この継ぎ目によって熱伝導筐体Ｃ１の前面から熱伝導筐体Ｃ１の下面への熱伝導を阻害している。

第３部品２３は、熱伝導筐体Ｃ１の後面となる部品である。熱伝導筐体Ｃ１の後面下方にはコネクタ用の穴２３Ａが形成されており、この穴２３Ａを介して接続ケーブルがインターフェース回路４（図１参照）に接続される。

第１〜第３部品２１〜２３はねじ止めによって互いに固定されている。

熱交換器７Ａ及びコネクタ２４はセンサ基板２０の後面側に搭載される。センサ基板２０の中央には貫通穴２０Ａ（後述する図７参照）が形成されており、吸熱側（低温側）である熱交換器７Ａの前方部は、センサ基板２０中央の貫通穴２０Ａを通ってＣＩＧＳイメージセンサ１の後面に接触している。熱交換器７Ａの前方部とＣＩＧＳイメージセンサ１の後面は熱伝導グリスを介して接触している。

また、放熱側（高温側）である熱交換器７Ａの後方部は、熱伝導筐体Ｃ１の前面中央に
形成され熱伝導筐体Ｃ１の前方に突出する突出部（突起部）２１Ａに熱伝導接着剤ＡＤ１（後述する図７参照）によって接着されている。言い換えると、イメージセンサ１の熱を第１の熱伝導部材１０１に導く熱交換器７ＡがＣＩＧＳイメージセンサ１と第１の熱伝導部材１０１との間に配置されており、ＣＩＧＳイメージセンサ１と第１の熱伝導部材１０１の表面とは、熱伝導接着剤ＡＤ１を介して接続されている。また、ＣＩＧＳイメージセンサ１は熱伝導筐体Ｃ１の突出部（突起部）２１Ａ上に配置されているともいえる。さらに、ＣＩＧＳイメージセンサ１と第１の熱伝導部材１０１の表面は、熱伝導接着剤ＡＤ１と熱伝導筐体Ｃ１の突出部（突起部）２１Ａを介して第１の熱伝導部材１０１の表面に接続されているともいえる。また、熱伝導筐体Ｃ１の突出部（突起部）２１Ａは第１の熱伝導部材１０１の突出部（突起部）２１Ａともいえる。熱伝導接着剤ＡＤ１は請求項に記載されている「熱伝導体」の一例である。本実施形態で用いた熱伝導接着剤ＡＤ１の代わりに、例えば熱伝導グリス、熱伝導シート等を用いてもよい。いずれの熱伝導体を用いるにしても、熱伝導体の材料は２５℃での熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料を用いる。

このような構造により、熱交換器７ＡはＣＩＧＳイメージセンサ１を冷却する。そして、熱交換器７Ａの放熱側（高温側）に発生する熱は、主に熱伝導接着剤ＡＤ１、熱伝導筐体Ｃ１の前面、及び熱伝導筐体Ｃ１の上面を伝導して熱伝導筐体Ｃ１の上面に形成されているフィンから空気中に放出される。これにより、ＣＩＧＳイメージセンサ１を効率良く冷却することができる。また、熱交換器７Ａの放熱側（高温側）を放熱する手段としてファンを用いていないので、簡単な構造になっている。また、ＣＩＧＳイメージセンサ１と熱伝導体を介して接続される第１の熱伝導部材１０１の表面と角度をなす第２の熱伝導部材１０２の表面に放熱構造を設けたことにより、ＣＩＧＳイメージセンサ１の放熱をＣＩＧＳイメージセンサが形成された位置とは異なる方向に向けて行うことができる。したがって、より効率的な放熱が可能となる。なお、本実施形態では、第１の熱伝導部材１０１の裏面と第２の熱伝導部材１０２の裏面とが略９０°の角度をなしているが、第１の熱伝導部材１０１の裏面と第２の熱伝導部材１０２の裏面とがなす角度は略９０°に限定されない。

また、ヘッドケース２５が、熱伝導筐体Ｃ１の前方に配置され、熱伝導筐体Ｃ１にねじ止めで固定されている。

外部部品取り付け用ねじ穴２５Ａがヘッドケース２５の上面に形成され、外部部品取り付け用ねじ穴２５Ａの近傍にコネクタ穴２５Ｂが形成されている。同様にヘッドケース２５の上面にも外部部品取り付け用ねじ穴２５Ａが形成され、その外部部品取り付け用ねじ穴２５Ａの近傍にもコネクタ穴２５Ｂが形成されている。なお、ヘッドケース２５の上面及び一方のみに外部部品取り付け用ねじ穴２５Ａ及びコネクタ穴２５Ｂを形成しても良い。コネクタ穴２５Ｂを使用しない場合は蓋部材２８によってコネクタ穴２５Ｂを塞ぐことができる。蓋部材２８はヘッドケース２５にねじ止めで固定することができる。

ヘッドケース２５の上面に形成された外部部品取り付け用ねじ穴２５Ａは、例えば固体撮像装置を吊り下げるために用いる吊り下げ部材の取り付けに利用することができる。ヘッドケース２５の下面に形成された外部部品取り付け用ねじ穴２５Ａは、例えば三脚の取り付けに利用することができる。したがって、外部部品取り付け用ねじ穴２５Ａは固体撮像装置の重心位置に近いヘッドケース２５の前方に形成することが好ましい。

ヘッドケース２５の前面内側にセンサ基板２０を固定するためのねじ穴２５Ｄが四つ形成されている。センサ基板２０を固定するためのねじ穴２５Ｄには座ぐり２５Ｅが設けられている。この座ぐり２５Ｅに円筒形状の樹脂製スペーサ２７が嵌め込まれ、ねじ２６がセンサ基板２０の隅部に設けられた貫通穴２０Ｂ及び樹脂製スペーサ２７を通ってヘッドケース２５の前面内側に形成されているねじ穴２５Ｄに螺合している。この樹脂製スペーサ２７によって、熱伝導筐体Ｃ１からヘッドケース２５に伝導した熱がセンサ基板２０を介してＣＩＧＳイメージセンサ１に伝導することを抑制することができる。樹脂製スペーサ２７は請求項に記載されている「樹脂製スペーサ」の一例である。

なお、熱伝導筐体Ｃ１とヘッドケース２５との間に継ぎ目があり、この継ぎ目によって熱伝導筐体Ｃ１かららヘッドケース２５への熱伝導を阻害しているため、樹脂製スペーサ２７による熱伝導抑制が不要であれば樹脂製スペーサ２７を用いない構成にしても良い。

ＣＩＧＳイメージセンサ１は、熱伝導筐体Ｃ１とヘッドケース２５とのねじ止め、ヘッドケース２５とセンサ基板２０とのねじ止め、及びＣＩＧＳイメージセンサ１のセンサ基板２０への搭載によって、熱伝導筐体Ｃ１の前面に対して相対的に固定される。また、ＣＩＧＳイメージセンサ１は、ヘッドケース２５とセンサ基板２０とのねじ止め、及びＣＩＧＳイメージセンサ１のセンサ基板２０への搭載によって、ヘッドケース２５に対して相対的に固定されるともいえる。そして、ＣＩＧＳイメージセンサ１は、少なくとも固体撮像装置の後方向に沿って入射するイメージをイメージ情報として取得する。

ヘッドケース２５の前面中央に形成されている貫通穴２５Ｆにリング部材２９が嵌め込まれている。リング部材２９は請求項に記載されている「リング部材」の一例である。

リング部材２９の内側にはレンズユニット９（図１参照）の端部が取り付けられる。レンズユニット９はリング部材２９に対して装脱着可能である。リング部材２９のヘッドケース２５に対する前後方向の位置は調整可能であり、ヘッドケース２５の側面前方に形成されているレンズユニット位置決め用ねじ穴２５Ｃとそれに螺合するねじによって位置決めされる。レンズユニット位置決め用ねじ穴２５Ｃは、それに螺合するねじが目立たないようにするために、ヘッドケース２５の側面前方に設けた溝の底部に形成されている。

また、ヘッドケース２５の両側面それぞれに前後方向にヘッドケース２５の後端まで延びる３本の浅底溝Ｄ３〜Ｄ５が形成されている。一方、熱伝導筐体Ｃ１の両側面それぞれに前後方向に熱伝導筐体の前端から延びる２本の浅底溝Ｄ１及びＤ２が形成されている。これらの浅底溝はヘッドケース２５が上下逆さに熱伝導筐体Ｃ１に取り付けられることを防止するための目印となっており、ヘッドケース２５が正しい方向で熱伝導筐体Ｃ１に取り付けられた場合は熱伝導筐体Ｃ１の全ての浅底溝Ｄ１及びＤ２がヘッドケース２５の浅底溝Ｄ３及びＤ４に繋がる。

上記の説明から明らかな通り、熱伝導筐体Ｃ１の両側面に形成されている浅底溝Ｄ１及びＤ２は放熱用のフィンを構成するものではない。熱伝導筐体Ｃ１の両側面にフィンを設けても一つのフィンから空気中に放出された熱がその一つ上のフィンの存在によって一つのフィンとその一つ上のフィンとの間に滞留する傾向にある。したがって、熱伝導筐体Ｃ１の両側面に放熱用のフィンを設けることは余り有用ではない。ただし、熱伝導筐体Ｃ１の両側面に放熱用のフィンを設けても構わない。

図６は各種部品を収納した状態のヘッドケース２５を後方から見た場合の模式図であり、図７は図６に示すＡＡ線で切断した固体撮像装置を図６に示す矢印の方向から見た場合の断面模式図である。ただし、図６において、ＦＰＣ３８、４０、及び４３はそれぞれ一部のみを図示している。

ヘッドケース２５は、センサ基板１、ＬＥＤインターフェース基板３０、及びスイッチインターフェース基板３２を内部に収納している。ＬＥＤインターフェース基板３０及びスイッチインターフェース基板３２はそれぞれ請求項に記載されている「外部部品とのインターフェースを搭載する基板」の一例である。

ヘッドケース２５の上面側にＬＥＤインターフェース基板３０が配置されている。ＬＥＤインターフェース基板３０はヘッドケース２５の上面にねじ止めされており、ＬＥＤインターフェース基板３０とヘッドケース２５の上面との間にはスペーサが介在する。

そして、ＬＥＤインターフェース基板３０の上面に、外部部品の一種であるＬＥＤライトユニットとのインターフェースであるコネクタ３１が搭載されている。コネクタ３１は、ヘッドケース２５の上面に形成されているコネクタ穴２５Ｂの内側に配置される。ＬＥＤライトユニットは、固体撮像装置のコネクタ３１から供給される電力によって駆動し、被写体を照明する。

ヘッドケース２５の下面側にスイッチインターフェース基板３２が配置されている。スイッチインターフェース基板３２はヘッドケース２５の下面にねじ止めされており、スイッチインターフェース基板３２とヘッドケース２５の下面との間にはスペーサが介在する。

そして、スイッチインターフェース基板３２の下面に、外部部品の一種であるスイッチユニットとのインターフェースであるコネクタ３３が搭載されている。コネクタ３３は、ヘッドケース２５の下面に形成されているコネクタ穴２５Ｂの内側に配置される。スイッチユニットは、固体撮像装置のコネクタ３３から供給される電力によって駆動し、操作者のスイッチ操作に基づいて静止画撮影のトリガーとなるトリガー信号を生成して固体撮像装置のコネクタ３３に送信する。スイッチユニットは、例えば三脚と組み合わさって一つの外部部品となっていても良い。

ヘッドケース２５の上面側にＬＥＤインターフェース基板３０が配置され、ヘッドケース２５の下面側にスイッチインターフェース基板３２が配置されているため、熱伝導筐体Ｃ１の前面の上端及び下端を前方に寄せることには制約がある。一方、ＣＩＧＳイメージセンサ１はレンズユニット９の焦点位置に配置しなければならない。また、熱交換器７Ａのサイズ調整にもコストや性能の観点から制約がある。したがって、熱交換器７ＡだけではＣＩＧＳイメージセンサ１と熱伝導筐体Ｃ１の前面との距離が埋まらない場合があり得る。このような場合には、本実施形態のように熱伝導筐体Ｃ１の前方に突出する突出部２１Ａを熱伝導筐体Ｃ１の前面中央に形成すると良い。

熱伝導筐体Ｃ１は、三枚の熱伝導筐体内基板３４〜３６を内部に収納している。熱伝導筐体内基板３４〜３６はそれぞれ請求項に記載されている「熱伝導筐体内基板」の一例である。

三枚の熱伝導筐体内基板３４〜３６は上下方向に並んで配置されている。最も下に位置する熱伝導筐体内基板３４は第２部品２２にねじ止めされる。熱伝導筐体内基板３４と真ん中に位置する熱伝導筐体内基板３５との間にスペーサが介在し、熱伝導筐体内基板３５と最も上に位置する熱伝導筐体内基板３６との間にスペーサが介在する。

熱伝導筐体内基板３４の上面から上方に向かって立設しているコネクタと熱伝導筐体内基板３５の下面から下方に向かって立設しているコネクタとの接続によって、熱伝導筐体内基板３４と熱伝導筐体内基板３５とが電気的に接続される。また、熱伝導筐体内基板３５の上面から上方に向かって立設しているコネクタと熱伝導筐体内基板３６の下面から下方に向かって立設しているコネクタとの接続によって、熱伝導筐体内基板３５の配線パターンと熱伝導筐体内基板３６の配線パターンとが電気的に接続される。

ヘッドケース２５内の基板と熱伝導筐体Ｃ１内の基板との電気的接続にはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）３８、４０、及び４３が用いられる。ＦＰＣ４０は請求項に記載されている「配線部材」の一例であるとともに請求項に記載されている「第１の配線」の一例でもある。

ＬＥＤインターフェース基板３０の下面に搭載されているコネクタ３７にＦＰＣ３８の一端が接続され、熱伝導筐体内基板３６の上面に搭載されているコネクタ３９にＦＰＣ３８の他端が接続される。これにより、ＬＥＤインターフェース基板３０の配線パターンと熱伝導筐体内基板３６の配線パターンとが電気的に接続される。

センサ基板２０の後面（裏面）に搭載されているコネクタ２４にＦＰＣ４０の一端が接続され、熱伝導筐体内基板３５の上面に搭載されているコネクタ４１にＦＰＣ４０の他端が接続される。これにより、センサ基板２０の配線パターンと熱伝導筐体内基板３５の配線パターンとが電気的に接続される。コネクタ２４をセンサ基板２０の後面（裏面）に搭載することで、コネクタ２４をセンサ基板２０の前面（表面）に搭載するよりもＦＰＣ４０の引き回しを少なくすることでき、ヘッドカバー２５の小型化を図ることができる。

スイッチインターフェース基板３２の上面に搭載されているコネクタ４２にＦＰＣ４３の一端が接続され、熱伝導筐体内基板３９の上面に搭載されているコネクタ４４（後述の図８参照）にＦＰＣ４３の他端が接続される。これにより、スイッチインターフェース基板３２の配線パターンと熱伝導筐体内基板３６の配線パターンとが電気的に接続される。

ＦＰＣ３８、４０、及び４３はそれぞれ熱伝導筐体Ｃ１の前面下方に形成されている貫通穴Ｈ１を通っている。これにより、ＦＰＣ３８、４０、及び４３が熱伝導筐体Ｃ１の前面を伝導する熱の影響を受けることを抑制することができる。また、熱伝導筐体Ｃ１の前面下方に形成されている貫通穴Ｈ２は、三枚の熱伝導筐体内基板３４〜３６のうち最も下に位置する熱伝導筐体内基板３４よりも下方に形成されている。これにより、三枚の熱伝導筐体内基板３４〜３６よりも熱伝導筐体の前面に近い場所に位置するＦＰＣ３８、４０、及び４３が熱伝導筐体Ｃ１の前面を伝導する熱の影響を受けることをより一層抑制することができる。また、ＦＰＣ４０は、ＣＩＧＳイメージセンサ１にて取得した信号を制御部２に送信する配線を有しているため、上記のように熱伝導筐体Ｃ１の前面下方に形成されている（熱伝導筐体Ｃ１の前面の下半分のどこかに形成されている）貫通穴Ｈ１を通して熱伝導筐体Ｃ１の上面から遠ざけることで、ＣＩＧＳイメージセンサ１にて取得した信号に熱ノイズが重畳することを抑えることができる。言い換えると、ＣＩＧＳイメージセンサ１と制御部２とは、第１の熱伝導部材１０１の第１の辺Ｅ１よりも第１の熱伝導部材１０１の第２の辺Ｅ２に近い箇所（貫通穴Ｈ２）を通って第１の熱伝導部材１０１の表面上から裏面側に延在するＦＰＣ４０を介して電気的に接続されている。このような構成を採用することで、ＣＩＧＳイメージセンサ１と制御部２とを電気的に接続するＦＰＣ４０を、第１の熱伝導部材１０１からより遠い位置に配置することができるので、第１の熱伝導部材１０１の放熱がＣＩＧＳイメージセンサ１と制御部２との間の通信に与える影響を低減することができる。さらに言い換えると、熱伝導筐体Ｃ１の下面は、第２の熱伝導部材１０２と共に制御部２とインターフェース回路４とを挟んでおり、ＦＰＣ４０の少なくとも一部は、第１の熱伝導部材１０１の第２の辺Ｅ２と熱伝導筐体Ｃ１の下面との間に延在している。

三枚の熱伝導筐体内基板３４〜３６のうち最も下に位置する熱伝導筐体内基板３４は、熱伝導筐体Ｃ１の上面及び他の熱伝導筐体内基板からの放熱の影響を最も受けないため、三枚の熱伝導筐体内基板３４〜３６のうちで最も温度が低くなる。そのため、熱伝導筐体内基板３４には熱耐性が低い部品を搭載することが好ましい。本実施形態では、外部機器との通信が熱の影響を受けやすく熱耐性が低いインターフェース回路４を発振器５とともに熱伝導筐体内基板３４に搭載しており、制御部２を発振器６とともに熱伝導筐体内基板３５に搭載しており、記憶部３を熱伝導筐体内基板３６に搭載しており、電源回路８は複数に分けて熱伝導筐体内基板３４〜３６それぞれに搭載している。インターフェース回路４及び熱伝導筐体内基板３４は第１の熱伝導部材１０１の裏面と第２の熱伝導部材１０２の裏面と側壁部１０３の裏面とに覆われている。また、制御部２及び熱伝導筐体内基板３５も第１の熱伝導部材１０１の裏面と第２の熱伝導部材１０２の裏面と側壁部１０３の裏面とに覆われている。第１の熱伝導部材１０１の裏面、第２の熱伝導部材１０２の裏面、及び側壁部１０３の裏面はそれぞれ熱伝導筐体Ｃ１の外周面になっている。また、制御部２はインターフェース回路４よりも第２の熱伝導部材１０２に近い位置に配置されている。上述した通りＣＩＧＳイメージセンサ１と熱伝導体を介して接続される第１の熱伝導部材１０１の表面と角度をなす第２の熱伝導部材１０２の表面に放熱構造を設けることで効率的な放熱を実現しつつも、さらに上記の通り第１の熱伝導部材１０１の裏面と第２の熱伝導部材１０２の裏面とにより制御部２を覆う構成としたので、制御部２を外部から保護する構造を実現することもできる。すなわち、第１の熱伝導部材１０１と第２の熱伝導部材１０２とでＣＩＧＳイメージセンサ１の放熱と制御部２の保護とを兼ねるようにしたので、固体撮像装置の体積の大型化を抑制することができる。

インターフェース回路４の動作クロックを供給する発振器５をインターフェース回路４の近くに配置してクロック精度を高めるために、インターフェース回路４と発振器５を同一の基板（熱伝導筐体内基板３４）に搭載している。また、制御部２の動作クロックを供給する発振器６を制御部２の近くに配置してクロック精度を高めるために、制御部２と発振器６を同一の基板（熱伝導筐体内基板３５）に搭載している。

制御部２は請求項に記載されている「制御部」の一例であり、発振器６は請求項に記載されている「第１の発振回路」の一例であり、熱伝導筐体内基板３５は請求項に記載されている「第１の基板」の一例である。また、インターフェース回路４は請求項に記載されている「インターフェース回路」の一例であり、発振器５は請求項に記載されている「第２の発振回路」の一例であり、熱伝導筐体内基板３５は請求項に記載されている「第２の基板」の一例である。

図８は熱伝導筐体内基板３５及び３６を上から見た模式図である。なお、図８では、熱伝導筐体内基板３５及び３６の外縁以外にコネクタ３９、４１、及び４４と、ＦＰＣ３８、４０、及び４３それぞれの一部と、熱伝導筐体内基板３５の上面に形成されるテスト用端子４５も図示している。

熱伝導筐体内基板３５は上面視において熱伝導筐体内基板３６に覆われていない領域を有しており、その領域にコネクタ４１及びテスト用端子４５が配置されている。コネクタ４１は請求項に記載されている「留め具を有するコネクタ」の一例であり、テスト用端子４５は請求項に記載されている「留め具を有するコネクタ」の一例である。

コネクタ４１は留め具を有するコネクタであって、コネクタ４１の留め具はＦＰＣ４０を留めていない場合は起立した状態になる。コネクタ４１の上方が熱伝導筐体内基板３６によって覆われていないので、コネクタ４１の留め具の起立は妨げられない。したがって、三枚の熱伝導筐体内基板３４〜３６を組み上げた状態で、ＦＰＣ４０をコネクタ４１に接続したりコネクタ４１から外したりすることができる。

また、テスト用端子４５の上方が熱伝導筐体内基板３６によって覆われていないので、三枚の熱伝導筐体内基板３４〜３６を組み上げた状態で、テスト用端子４５に検査装置や測定装置のプローブを容易に当てることができる。

＜その他の変形例＞
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態ではＣＩＧＳイメージセンサを用いたが、他のカルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサを用いていても良い。カルコパイライト構造の化合物半導体は、黄銅鉱（chalcopyrite）と同じ結晶構造であり、例えば組成式I−III−VI２、II−IV−V２で示される。ただし、組成式中のローマ数字は周期表の族番号を示している。例えば、ローマ数字のIはIB族元素であり、IIはIIB族元素である。組成式中、IB族元素は例えばＣｕ、Ａｇ等を含み、IIIB族元素は例えばＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ等を含み、VIB族元素は例えばＳ、Ｓｅ、Ｔｅ等を含む。また、IIB族元素は例えばＺｎ、Ｃｄ等を含み、IVB族元素は例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等を含み、VB族元素は例えばＰ、Ａｓ、Ｓｂ等を含む。

また例えば、上記実施形態で用いた第１〜第３部品２１〜２３の代わりに、熱伝導筐体の前面部、両側面部、上面、及び下面が一体的に形成された部品と、熱伝導筐体の後面となる部品との二つの部品によって熱伝導筐体を構成しても良く、熱伝導筐体の前面部、両側面部、及び上面が一体的に形成された部品と、熱伝導筐体の下面となる部品と、熱伝導筐体の後面となる部品との三つの部品によって熱伝導筐体を構成しても良い。

また例えば、上記実施形態で用いたＦＰＣの代わりに、ＦＰＣ以外の配線部材（例えばＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等）を用いても良い。

また上記実施形態では熱伝導筐体内基板が三枚であったが、熱伝導筐体内基板は一枚でも良く、二枚又は四枚以上であっても良い。また、固体撮像装置が外部部品とのインターフェースを搭載する基板を備えていない構成にすることも可能であり、この場合熱伝導筐体の前面に突起部を設けない構成にしても良い。

また上記実施形態では熱伝導筐体の外形が直方体であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、熱伝導筐体の外形は円柱やｎ（ｎは３又は５以上の整数）角柱であってもよい。

また上記実施形態では熱伝導筐体の上面にフィンを設けたが、本発明の一部の形態においてはこれに限定されない。例えば、固体撮像装置の設置環境によって熱伝導筐体の上面以外の部分が冷却されるような固体撮像装置の設置形態が想定される場合には、その熱伝導筐体の上面以外の周辺環境により冷却される部分にフィンを設けるようにしても良い。

本発明に係る固体撮像装置は例えば監視分野や医療分野に応用することができる。

１ ＣＩＧＳイメージセンサ
２ 制御部
３ 記憶部
４ インターフェース回路
５、６ 発振器
７ 温度調整部
７Ａ 熱交換器
７Ｂ 温度制御回路
８ 電源回路
９ レンズユニット
１０ ＬＳＩウェハ（半導体基板）
１１ 下部電極
１２ 受光層（ｐ型半導体層）
１３ ｎ型半導体層
１３Ａ ＣｄＳバッファ層
１３Ｂ アンドープＺｎＯ層
１４ 透明電極層
１５ 保護層
２０ センサ基板
２０Ａ、２０Ｂ、２５Ｆ、Ｈ１ 貫通穴
２１〜２３ 第１〜第３部品
２１Ａ 突出部
２３Ａ 穴
２４、３１、３３、３７、３９、４１、４２、４４ コネクタ
２５ ヘッドケース
２５Ａ 外部部品取り付け用ねじ穴
２５Ｂ コネクタ穴
２５Ｃ レンズユニット位置決め用ねじ穴
２５Ｄ ねじ穴
２５Ｅ 座ぐり
２６ ねじ
２７ 樹脂製スペーサ
２８ 蓋部材
２９ リング部材
３０ ＬＥＤインターフェース基板
３２ スイッチインターフェース基板
３４〜３６ 熱伝導筐体内基板
３８、４０、４３ ＦＰＣ
４５ テスト用端子
１０１ 第１の熱伝導部材
１０２ 第２の熱伝導部材
１０３ 側壁部
ＡＤ１ 熱伝導接着剤
Ｃ１ 熱伝導筐体
Ｅ１ 第１の辺
Ｅ２ 第２の辺

Claims (35)

1. カルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサと、
   前記イメージセンサから吸収した熱を放出する熱交換器と、
   熱伝導筐体と、
   前記熱交換器の放熱側と前記熱伝導筐体との間に介在する熱伝導体と、
   を備え、
   前記熱伝導筐体の上面の少なくとも一部がフィン形状であることを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記熱伝導筐体の材料はアルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記熱伝導筐体の表面にアルマイト膜が形成されている請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記熱伝導筐体の前面と上面が一体的に形成され、前記熱交換器の放熱側と前記熱伝導筐体の前面との間に前記熱伝導体が介在する請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記熱伝導筐体の前面と下面の境界付近に継ぎ目がある請求項１〜３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
5. 前記熱伝導筐体は、前記熱伝導筐体の前面上方部、両側面上方部、及び上面が一体的に形成された第１部品と、前記熱伝導筐体の前面下方部、両側面下方部、及び下面が一体的に形成された第２部品と、を備える請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記イメージセンサを搭載するセンサ基板と、
   前記センサ基板を格納するケース部材と、
   前記熱伝導筐体の内部に配置される少なくとも一枚の熱伝導筐体内基板と、
   を備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
7. 前記ケース部材の上面及び下面の少なくとも一方に外部部品を取り付けるためのねじ穴が形成されている請求項６に記載の固体撮像装置。
8. 前記ケース部材の上面側及び下面側の少なくとも一方に前記外部部品とのインターフェースを搭載する基板が配置されている請求項７に記載の固体撮像装置。
9. 前記熱伝導筐体の前方に突出する突出部が前記熱伝導筐体の前面に形成され、
   前記熱交換器の放熱側と前記突出部との間に前記熱伝導体が介在する請求項８に記載の固体撮像装置。
10. レンズユニットが取り付けられるリング部材を備え、
    前記ケース部材の前面に開口部が形成され、
    前記ケース部材の側面に溝が形成され、
    前記開口部に挿入される前記リング部材を前記ケース部材に対して前後方向に位置決めするための位置決め用ねじ穴が前記溝に形成され、
    前記ケース部材の上面及び下面の両方に前記外部部品を取り付けるためのねじ穴が形成されている請求項７〜９のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
11. 前記センサ基板と前記熱伝導筐体内基板の少なくとも一枚とを繋ぐ配線部材と、
    前記配線部材は前記熱伝導筐体の前面下方に形成されている貫通穴を通る請求項６〜１０のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
12. 前記貫通穴は前記熱伝導筐体内基板の配置位置よりも下方に形成されている請求項１１に記載の固体撮像装置。
13. 前記センサ基板と前記ケース部材との間に介在する樹脂製スペーサを備える請求項６〜１２のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
14. 前記熱伝導筐体内基板を複数備え、
    上から二番目に配置された前記熱伝導筐体内基板は、上面視において最上方に配置された前記熱伝導筐体内基板に覆われていない領域を有する請求項６〜１３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
15. 留め具を有するコネクタが前記領域に配置されており、
    前記留め具は前記コネクタに接続される部材を留めていない場合は起立した状態になる請求項１４に記載の固体撮像装置。
16. テスト用端子が前記領域に配置されている請求項１４または請求項１５に記載の固体撮像装置。
17. 第１の熱伝導部材と、その表面が前記第１の熱伝導部材の表面と角度をなし且つその表面に放熱構造を備えて前記第１の熱伝導電部材と一体的に形成された第２の熱伝導部材と、を備えた第１の筐体と、
    前記第１の熱伝導部材の表面上に前記第１の熱伝導部材と相対的に固定されて、少なくとも前記第１の熱伝導部材の表面と垂直方向に存在するイメージをイメージ情報として取得するカルコパイライト構造の化合物半導体層を有するイメージセンサと、
    前記イメージセンサと前記第１の熱伝導部材との間に配置され、前記イメージセンサの熱を前記第１の熱伝導部材に導く熱交換器と、
    を有することを特徴とする固体撮像装置。
18. 前記第１の熱伝導部材の裏面と前記第２の熱伝導部材の裏面とに覆われ且つ前記イメージセンサに電気的に接続されて、前記イメージセンサにて取得された前記イメージ情報を処理する制御部を有することを特徴とする請求項１７に記載の固体撮像装置。
19. 前記制御部は、前記第１の熱伝導部材の裏面と前記第２の熱伝導部材の裏面とに覆われた第１の基板に搭載されていることを特徴とする請求項１８に記載の固体撮像装置。
20. 前記第１の基板には、前記制御部の動作クロックを供給する第１の発振回路が搭載されていることを特徴とする請求項１９に記載の固体撮像装置。
21. 前記制御部と電気的に接続されて、少なくとも前記制御部から取得した前記イメージ情報に基づくイメージデータを外部に出力可能なインターフェース回路を有することを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
22. 前記インターフェース回路は、前記第１の熱伝導部材の裏面と前記第２の熱伝導部材の裏面とに覆われた第２の基板に搭載されていることを特徴とする請求項２１に記載の固体撮像装置。
23. 前記制御部は、前記インターフェース回路よりも前記第２の熱伝導部材に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の固体撮像装置。
24. 前記第２の基板には、前記インターフェース回路の動作クロックを供給する第２の発振回路が搭載されていることを特徴とする請求項２１〜請求項２３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
25. 前記第１の熱伝導部材は、少なくとも前記第２の熱導電部材と共有する第１の辺と、前記第１の辺と対向する第２の辺とを備え、
    前記イメージセンサと前記制御部とは、前記第１の辺よりも前記第２の辺に近い箇所を通って前記第１の熱伝導部材の表面上から裏面側に延在する第１の配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
26. 表面に前記イメージセンサが搭載され、その裏面が前記第１の熱伝導部材の表面と対向して前記第１の熱伝導部材の表面上に配置された第３の基板を備え、
    前記第１の配線は、前記第１の熱伝導部材と対向する前記第１の基板の裏面に接続されていることを特徴とする請求項２５に記載の固体撮像装置。
27. 前記第１の筐体は、前記第２の熱伝導部材と共に前記制御部と前記インターフェース回路とを挟んで配置された第１の支持体を有し、
    前記第１の配線の少なくとも一部は、前記第１の熱伝導部材の前記第２の辺と前記第１の支持体との間に延在していることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の固体撮像装置。
28. 前記第１の筐体は、前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材と共に前記制御部と前記インターフェース回路とを覆い、且つ前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材とのいずれにも接続された側壁部を有することを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
29. 前記第１の筐体は、第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材と前記側壁部と共に前記制御部と前記インターフェース回路とを覆い、且つ前記第２の熱伝導部材と共に前記制御部と前記インターフェース回路とを挟んで配置された第１の支持体を有することを特徴とする請求項２８に記載の固体撮像装置。
30. 前記イメージセンサを覆い且つ前記イメージ情報を前記イメージセンサに集光するレンズが取り付けられ、前記第１の熱伝導部材の表面側にて前記第１の筐体と接続されて配置された第２の筐体を有することを特徴とする請求項１７〜２９のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
31. 前記イメージセンサは、前記レンズが取り付けられた前記第２の筐体に相対的に固定されていることを特徴とする請求項３０に記載の固体撮像装置。
32. 前記イメージセンサと前記第１の熱伝導部材の表面とは、熱伝導体を介して接続されていることを特徴とする請求項１７〜３１のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
33. 前記第１の熱伝導部材の表面上に突起部を備え、
    前記イメージセンサは、前記突起部上に配置されていることを特徴とする請求項１７〜３２のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
34. 前記イメージセンサは、熱伝導体と前記突起部とを介して前記第１の熱伝導部材の表面に接続されていることを特徴とする請求項３３に記載の固体撮像装置。
35. 表面に部品を搭載し、且つ該表面が前記第１の熱伝導部材の表面と垂直方向に延在しており、且つ前記第１の熱伝導部材の表面上において前記突起部上を避けて配置された第４の基板を有することを特徴とする請求項３４に記載の固体撮像装置。

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