JP2021064708A - Sensor module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサモジュールに関する。 The present invention relates to a sensor module.
近年、撮像装置など、センサ素子を有する装置の小型化が進んでいる。このような装置では、基板に実装されるセンサ素子が高温となることでセンサ素子の信頼性が損なわれる虞がある。特許文献1には、発熱素子の上側に放熱板を配置することで発熱素子の熱を放熱板に移動させる構成が記載されている。
In recent years, devices having sensor elements, such as image pickup devices, have been miniaturized. In such a device, the reliability of the sensor element may be impaired due to the high temperature of the sensor element mounted on the substrate.
しかしながら、発熱する素子がCMOSセンサなどのセンサ素子である場合に、センサ素子の上側には、センサの検知対象(例えばレンズなど)が配置されるため放熱部材を配置することができず、放熱構造が課題となっていた。 However, when the element that generates heat is a sensor element such as a CMOS sensor, a heat dissipation member cannot be arranged because the detection target of the sensor (for example, a lens) is arranged on the upper side of the sensor element, and the heat dissipation structure Was an issue.
上述の課題に鑑み、本発明は、センサ素子から効率的に放熱できるセンサモジュールの提供を目的の一つとする。 In view of the above problems, one object of the present invention is to provide a sensor module capable of efficiently dissipating heat from a sensor element.
本発明の一つの態様のセンサモジュールは、互いに反対側を向く第1面および第2面を有する基板と、前記第1面側から前記基板を支持する支持部材と、前記第1面に実装されるセンサ素子と、前記基板を冷却する放熱板と、を備える。前記放熱板は、前記第2面に対向して配置され、前記第2面の少なくとも一部を覆う主板部と、前記主板部の端部から前記基板側に折れ曲がり、前記基板の端面および前記支持部材の表面の少なくとも一部を覆う側板部と、を有する。 The sensor module of one aspect of the present invention is mounted on the first surface, a substrate having a first surface and a second surface facing each other, a support member for supporting the substrate from the first surface side, and the first surface. A sensor element and a heat radiating plate for cooling the substrate are provided. The heat radiating plate is arranged so as to face the second surface, and has a main plate portion that covers at least a part of the second surface and bends from an end portion of the main plate portion toward the substrate side to support the end surface of the substrate and the support. It has a side plate portion that covers at least a part of the surface of the member.
本発明によれば、センサ素子から効率的に放熱できるセンサモジュールを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a sensor module capable of efficiently dissipating heat from a sensor element.
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図にはX−Y−Z座標系を示した。以下の説明において、必要に応じて各座標系に基づき各方向の説明を行う。
なお、X−Y−Z座標系は、実際の機器等に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The XYZ coordinate system is shown in each figure. In the following description, each direction will be described based on each coordinate system as necessary.
The XYZ coordinate system does not indicate the positional relationship or direction when incorporated into an actual device or the like.
図1は、センサモジュール1の斜視図である。図2は、光軸Lに沿うセンサモジュール1の断面図である。図3は、支持ボルト50の中心軸に沿うセンサモジュール1の部分断面図である。
FIG. 1 is a perspective view of the
センサモジュール1は、基板30と、基板30に実装されるセンサ素子20と、放熱板40と、光軸Lを持つレンズ部10と、基板30、放熱板40およびレンズ部10を支持する支持部材12と、を備える。
The
なお、以下の説明では、レンズ部10の光軸Lは、各図におけるY軸と平行であるとする。また、以下、+Y方向を後方、−Y方向を前方、+Z方向を上側、−Z方向を下側としセンサモジュール1の各部の説明を行う。
In the following description, it is assumed that the optical axis L of the
レンズ部10は、円柱状である。図示を省略するが、レンズ部10は、光軸Lを一致させた複数枚のレンズと、当該レンズを保持する鏡筒と、を有する。
The
支持部材12は、略矩形状のブロックである本体部13と、本体部13に設けられた嵌合孔12aおよびネジ穴12fと、ネジ穴12fに挿入される支持ボルト50と、を有する。本体部13は、前方を向く前面13aと、後方を向く後面13bと、を有する。本体部13は、後面13bにおいて基板30と前後に対向する。
The
図3に示すように、ネジ穴12fは、本体部13の後面13bに開口し、前後方向に沿って延びる。後述するように、ネジ穴12fに挿入される支持ボルト50は、接着剤Bを介して基板30を支持する。
As shown in FIG. 3, the
図2に示すように、嵌合孔12aは、光軸Lに沿って延びる。嵌合孔12aには、レンズ部10が前方から嵌め込まれる。レンズ部10は、ネジ止めなどの手段によって、支持部材12に固定される。また、嵌合孔12aは、レンズ部10の後端より後方の領域においてセンサ素子20の一部を収容する。
As shown in FIG. 2, the
センサ素子20は、例えば、CMOSイメージセンサである。センサ素子20は、レンズ部10を通して結像された被写体像を撮像する。なお、センサ素子20としては、CCDイメージセンサ等の他の種類の固体撮像素子であってもよい。さらに、センサ素子20の検出対象は、光に限られない。例えば、センサ素子20は、磁場を検出するものであってもよい。
The
基板30は、レンズ部10の後方に位置する。基板30は、光軸Lと直交する平面に沿って延びる。基板30は、前方を向く第1面30aと、後方を向く第2面30bと、第1面30aと第2面とを繋ぐ端面30cと、を有する。第1面30aおよび第2面30bは、互いに反対側を向く。第1面30aには、センサ素子20が実装される。基板30は、第1面30a側から支持部材12に支持される。基板30は、第2面30bにおいて、放熱板40と対向する。
The
基板30には、板厚方向に貫通する複数(本実施形態では2つ)の貫通孔31が設けられる。貫通孔31には、支持ボルト50が挿通される。
The
図3に示すように、貫通孔31の内部には、支持ボルト50の軸部52が非接触で配置される。貫通孔31の内径は、支持ボルト50の頭部51の外径よりも大きい。頭部51は、基板30の第2面30bより後方に位置する。これにより、基板30がセンサモジュールから離脱することを抑制できる。
As shown in FIG. 3, the
貫通孔31の内周面31aには、熱伝導性の薄膜2が設けられる。薄膜2は、例えば、基板30の表面に設けられる配線パターン3と同工程で形成される銅箔である。内周面31aに設けられた薄膜2は、基板30の一面に設けられた配線パターン3の一部と繋がっていてもよい。また、基板30が積層基板である場合において、薄膜2は、各層の配線パターンの一部と繋がっていてもよい。なお、内周面31aの薄膜2と繋がる配線パターンは、回路中のグランドに相当する部分であることが好ましい。
A heat conductive
貫通孔31の内周面31aと支持ボルト50との間には、伝熱材Gが介在する。内周面31aと支持ボルト50との間に配置される伝熱材Gとしては、例えば放熱グリスが採用できる。また、伝熱材Gは、圧力に対して形状が容易に変化する柔軟性を有する半固形体(又はゲル状)であってもよい。さらに、伝熱材Gは、未硬化状態において流動性を有しており、塗布後に硬化する硬化性物質であってもよい。
A heat transfer material G is interposed between the inner
支持ボルト50の頭部51は、前方を向く座面51aを有する。座面51aは、基板30の第2面30bと前後方向において対向する。座面51aと第2面30bとの間には、所定の隙間が確保される。これにより、座面51aは、第2面30bと非接触状態となる。この隙間には、接着剤Bが満たされる。すなわち、頭部51の座面51aと基板30との間には、接着剤Bが設けられる。これにより、基板30は、接着剤Bを介して支持ボルト50に支持される。接着剤Bとしては、紫外線硬化型の接着剤を用いることができる。
The
支持部材12に基板30を組み付ける工程では、まず、所定の装置を用いて、レンズ部10が組み付けられた支持部材12の後方に基板30を非接触の状態で保持する。次いで、支持ボルト50の軸部52を基板30の貫通孔31を通し、さらに支持部材12のネジ穴12fにねじ込む。次いで、基板30の貫通孔31の内周面31aと軸部52との間に伝熱材Gを充填する。次いで、支持ボルト50の頭部51の座面51aと、基板30の第2面30bとの間に、接着剤Bを配置する。次いで、所定の光軸調整装置(不図示)を用いて、レンズ部10の光軸Lに対するセンサ素子20の位置及び姿勢の調整を行う。次に、紫外線を照射するなどして接着剤Bを硬化させる。以上の手順により、支持部材12に基板30を組み付け工程が完了する。
In the step of assembling the
放熱板40は、金属製の板材である。放熱板40の材料としては、熱伝導率の高いアルミニウム合金などが好適に採用される。放熱板40は、例えば、プレス加工により成形される。放熱板40は、基板30の後方から基板30を冷却する。放熱板40は、主板部41と一対の側板部42と、を有する。
The
主板部41は、前後方向において、基板30の第2面30bと対向する。また、主板部41は、第2面30bに沿って延びる。主板部41は、基板30の板厚方向から見て、センサ素子20に重なって配置される。板厚方向から見て、主板部41の面積は、センサ素子20の面積より大きい。板厚方向から見て、センサ素子20の全域は、主板部41の内側に包含される。
The
一対の側板部42のうち一方は主板部41の上端部に繋がり、他方は主板部41の下端部に繋がる。側板部42は、主板部41の端部(上端部又は下端部)から基板30側に折れ曲がって成形される。側板部42は、基板30の端面30cの一部を覆う。また、側板部42は、支持部材12の表面の少なくとも一部を覆う。
One of the pair of
主板部41と基板30の第2面30bとの間には、所定の隙間が確保される。これにより、主板部41は、第2面30bと非接触状態となる。この隙間には、伝熱材Gが満たされる。すなわち、放熱板40と基板30との間には、伝熱材Gが介在する。また、側板部42と基板30の端面30cおよび支持部材12の表面の一部との間にも隙間があり、この隙間にも伝熱材Gが満たされる。放熱板40と基板30との間に配置される伝熱材Gとしては、絶縁性を有するものを用いることが好ましく、例えば絶縁性の放熱シートが例示される。
A predetermined gap is secured between the
なお、本実施形態では、放熱板40と基板30との間に伝熱材Gが介在する場合について説明する。しかしながら、放熱板40と基板30との間には、必ずしも伝熱材Gが介在しなくてもよい。さらに、放熱板40は、表面に絶縁被膜が設けられていれば、基板30に直接的に接触してもよい。
In this embodiment, the case where the heat transfer material G is interposed between the
一対の側板部42の先端部42aは、支持部材12の内側に向かって湾曲する。先端部42aは、支持部材12の表面に例えば接着固定される。これにより、放熱板40は、支持部材12に支持される。また、放熱板40と支持部材12との間には、伝熱材Gが介在する。
The
センサ素子20は、発熱により高温となることを避けるために冷却する必要がある。しかしながら、センサ素子20の前方にはレンズ部10が配置されるため、センサ素子20の表面を直接的に冷却することができない。本実施形態によれば、放熱板40は、主板部41において基板30の第2面30bの少なくとも一部を覆う。これにより、センサ素子20の熱を、基板30の介し放熱板40に移動させることができる。すなわち、センサ素子20を後方側から冷却することができ、センサ素子20の動作の信頼性を高めることができる。
The
本実施形態によれば、主板部41は、基板30の板厚方向から見て、センサ素子20に重なって配置される。このため、センサ素子20の熱を、センサ素子20から主板部41にスムーズに移動させることができ、センサ素子20の冷却効率を高めることができる。さらに、板厚方向から見て、主板部41の面積がセンサ素子20の面積より大きいため、主板部41においてセンサ素子20の熱を十分に吸熱することができる。加えて、本実施形態によれば、放熱板40と基板30との間に伝熱材Gが介在することで、熱の移動をよりスムーズにすることができる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、放熱板40の側板部42が、基板30の端面30cの一部を覆う。これにより、放熱板40は、基板30の端面30cからも、基板30の熱を受け取ることができ、基板30を介したセンサ素子20の冷却効率を高めることができる。
According to this embodiment, the
本実施形態によれば、放熱板40の側板部42が、支持部材12の表面の少なくとも一部を覆う。このため、放熱板40の熱を支持部材12に移動させることができる。すなわち、本実施形態によれば、センサ素子20の熱を、基板30および放熱板40を介し、支持部材12に放熱できる。さらに本実施形態によれば、放熱板40と支持部材12との間に伝熱材Gが介在することで、熱の移動をスムーズにすることができる。
According to the present embodiment, the
なお、本実施形態において、支持部材12は、金属材料から構成される。この場合、支持部材12の熱容量を大きくして、放熱板40からの吸熱効果を高めることができ、結果的にセンサ素子20の冷却効率を高めることができる。
また、支持部材12は、樹脂材料から構成されていてもよい。樹脂材料は、表面形状を複雑にした場合であっても、安価に製造できる。したがって、この場合、支持部材12の表面積を大きく確保して、支持部材12からの放熱効果を高めることができる。
In this embodiment, the
Further, the
本実施形態によれば、基板30は、接着剤Bによって支持部材12に固定される。このため、支持部材12に支持されたレンズ部10の光軸Lに対するセンサ素子20の位置調整を行った後に、接着剤Bを硬化させセンサ素子20をレンズ部10に固定できる。これにより、光軸位置調整を行った後にネジの締結を行う必要がなく、固定に伴う作業で光軸位置がずれることを抑制できる。
According to this embodiment, the
本実施形態によれば、支持部材12と基板30とは、接着剤Bを介して固定され、互いに非接触の状態にある。これにより、レンズ部10の光軸Lに対するセンサ素子20の位置調整を行う際に、支持部材12に対し基板30を任意に移動させることができる。これにより、センサ素子20を光軸L方向、光軸Lに垂直な方向に移動させたり、光軸Lに対して傾けたりすることで位置合わせを容易に行うことができ、最適な位置および姿勢にセンサ素子20を配置できる。なお、本明細書において、非接触の状態とは支持部材12と基板30とが、直接接触していないことを意味する。但し、2つの部材の間に接着剤が介在する状態も、非接触の状態に含まれる。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、支持部材12の支持ボルト50と、基板30の貫通孔31の内周面31aとの間には、伝熱材Gが介在する。これにより、伝熱材Gを介し、基板30から支持部材12の支持ボルト50および本体部13に熱を伝えることができ、結果的にセンサ素子20の冷却効率を高めることができる。特に、本実施形態では、基板30と支持ボルト50とが直接接触しないため、基板30から支持ボルト50への直接的な熱の移動が生じにくい。本実施形態によれば、このような構成においても、基板30から支持ボルト50へ熱を移動させることができる。
According to the present embodiment, the heat transfer material G is interposed between the
本実施形態によれば、貫通孔31の内周面31aには、熱伝導性の薄膜2が設けられる。これにより、基板30から貫通孔31内に充填された伝熱材Gへの熱の伝達効率が高まり、基板30から支持部材12にスムーズに熱を移動させることができる。
According to this embodiment, the heat conductive
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the configurations and combinations thereof in each embodiment are examples, and the configurations are added, omitted, replaced, etc. within the scope of the gist of the present invention. And other changes are possible. Further, the present invention is not limited to the embodiments.
1…センサモジュール、2…薄膜、12…支持部材、12f…ネジ穴、20…センサ素子、30…基板、30a…第1面、30b…第2面、30c…端面、31…貫通孔、31a…内周面、40…放熱板、41…主板部、42…側板部、50…支持ボルト、51…頭部、51a…座面、B…接着剤、G…伝熱材 1 ... sensor module, 2 ... thin film, 12 ... support member, 12f ... screw hole, 20 ... sensor element, 30 ... substrate, 30a ... first surface, 30b ... second surface, 30c ... end face, 31 ... through hole, 31a ... Inner peripheral surface, 40 ... Heat sink, 41 ... Main plate, 42 ... Side plate, 50 ... Support bolt, 51 ... Head, 51a ... Seat surface, B ... Adhesive, G ... Heat transfer material
Claims (10)
前記第1面側から前記基板を支持する支持部材と、
前記第1面に実装されるセンサ素子と、
前記基板を冷却する放熱板と、を備え、
前記放熱板は、
前記第2面に対向して配置され、前記第2面の少なくとも一部を覆う主板部と、
前記主板部の端部から前記基板側に折れ曲がり、前記基板の端面および前記支持部材の表面の少なくとも一部を覆う側板部と、を有する、
センサモジュール。 A substrate having a first surface and a second surface facing opposite sides,
A support member that supports the substrate from the first surface side, and
The sensor element mounted on the first surface and
A heat sink for cooling the substrate is provided.
The heat radiating plate
A main plate portion that is arranged to face the second surface and covers at least a part of the second surface.
It has a side plate portion that is bent from an end portion of the main plate portion toward the substrate side and covers at least a part of the end surface of the substrate and the surface of the support member.
Sensor module.
請求項1に記載のセンサモジュール。 The main plate portion is arranged so as to overlap the sensor element when viewed from the plate thickness direction of the substrate.
The sensor module according to claim 1.
請求項2に記載のセンサモジュール。 The area of the main plate portion is larger than the area of the sensor element when viewed from the plate thickness direction of the substrate.
The sensor module according to claim 2.
請求項1〜3の何れか一項に記載のセンサモジュール。 A heat transfer material is interposed between the heat sink and the substrate.
The sensor module according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4の何れか一項に記載のセンサモジュール。 A heat transfer material is interposed between the heat sink and the support member.
The sensor module according to any one of claims 1 to 4.
前記支持部材は、前記貫通孔に挿通される支持ボルトと、当該支持ボルトが挿入されるネジ穴と、を有し、
前記貫通孔の内周面と、前記支持ボルトとの間には、伝熱材が介在する、
請求項1〜5の何れか一項に記載のセンサモジュール。 The substrate is provided with a plurality of through holes.
The support member has a support bolt inserted into the through hole and a screw hole into which the support bolt is inserted.
A heat transfer material is interposed between the inner peripheral surface of the through hole and the support bolt.
The sensor module according to any one of claims 1 to 5.
前記基板は、前記接着剤を介して前記支持ボルトに支持される、
請求項6に記載のセンサモジュール。 An adhesive is provided between the seating surface of the head of the support bolt and the substrate.
The substrate is supported by the support bolts via the adhesive.
The sensor module according to claim 6.
請求項6又は7に記載のセンサモジュール。 A thermally conductive thin film is provided on the inner peripheral surface of the through hole.
The sensor module according to claim 6 or 7.
請求項1〜8の何れか一項に記載のセンサモジュール。 The support member is made of a metal material.
The sensor module according to any one of claims 1 to 8.
請求項1〜8の何れか一項に記載のセンサモジュール。 The support member is made of a resin material.
The sensor module according to any one of claims 1 to 8.
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