JP2023030548A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置の放熱構造に関する。 The present invention relates to a heat dissipation structure for an imaging device.
デジタルカメラ等の撮像装置には、撮像レンズを介して取り込んだ被写体像をデジタル画像に変換するための撮像素子が設けられている。撮像素子を駆動すると、熱が発生する。その発熱量によって画像に対するノイズが発生し、画質の低下を来たすおそれがある。そのため、撮像素子で発生する熱に関して良好な放熱性を確保する必要がある。特に、連写の頻度が高い撮像装置や動画撮影が可能とされた撮像装置においては、撮像素子に短時間に発生する熱量が大きくなるため、高い放熱性が必要とされる。 2. Description of the Related Art An imaging device such as a digital camera is provided with an imaging element for converting a subject image captured through an imaging lens into a digital image. Driving the imaging element generates heat. The amount of heat generated may cause noise in the image, resulting in deterioration of the image quality. Therefore, it is necessary to ensure good heat dissipation for the heat generated by the imaging device. In particular, in an imaging device that frequently takes continuous shots or that is capable of capturing moving images, a large amount of heat is generated in an imaging device in a short period of time, so high heat dissipation is required.
また近年、画質の向上を図るために撮像素子を光軸方向に直交する方向へ移動させて、被写体のぶれを光学的に補正する撮像装置が普及している。像ぶれ補正を行う撮像装置においても、像ぶれ補正機構の駆動時に、撮像素子で発生する熱が画質に影響を及ぼすため、十分な放熱性が必要とされる。 Further, in recent years, in order to improve image quality, an imaging apparatus has become popular that optically corrects blurring of a subject by moving an imaging element in a direction orthogonal to the optical axis direction. In imaging apparatuses that perform image blur correction, heat generated in the image sensor affects image quality when the image blur correction mechanism is driven, so sufficient heat dissipation is required.
特許文献1には、放熱性を考慮した撮像装置として、撮像素子を有する素子ユニットの背面に熱伝導部材を配置したものが開示されている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100000 discloses an image pickup apparatus that takes heat dissipation into consideration, in which a thermally conductive member is arranged on the back surface of an element unit having an image pickup element.
特許文献1に開示された従来技術では、基板に配置された撮像素子などの電子部品の凹凸形状に応じて形成された凹凸形状を有する熱伝導部材が設けられている。近年、撮像素子の消費電力の増加や画素数の増加から、撮像素子から引き出される信号線の本数や電源配線が増えており、フレキシブル配線基板やケーブルを用いることで撮像素子は制御基板へと接続されている。
In the prior art disclosed in
しかしながら、特許文献1では配線の引き出しについては考慮されていない。
However,
そこで、本発明は、撮像素子からの配線を維持しながら効率的に撮像素子で発生する熱を逃がすことが可能な撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an imaging apparatus capable of efficiently releasing heat generated in an imaging element while maintaining wiring from the imaging element.
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像素子が実装された撮像基板と、前記撮像素子を駆動するための配線が設けられた撮像フレキと、前記撮像素子の放熱のための放熱板と、熱伝導部材と、を有し、前記撮像基板と前記撮像フレキは、接続部を介して接続され、前記接続部は、前記撮像基板と前記放熱板の間に配置され、前記熱伝導部材は、前記撮像基板と前記撮像フレキの間、および前記撮像フレキと前記放熱板の間に配置されることを特徴とする。 An imaging device as one aspect of the present invention includes an imaging substrate on which an imaging device is mounted, an imaging flexible board provided with wiring for driving the imaging device, a heat sink for heat dissipation of the imaging device, and a thermally conductive member, wherein the imaging substrate and the imaging flexible board are connected via a connecting portion, the connecting portion is disposed between the imaging substrate and the heat sink, and the thermally conductive member is connected to the imaging substrate. It is characterized by being arranged between a substrate and the imaging flexible board and between the imaging flexible board and the heat sink.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。 Other objects and features of the invention are described in the following embodiments.
本発明によれば、撮像素子からの配線を維持しながら効率的に撮像素子で発生する熱を逃がすことが可能な撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus capable of efficiently releasing heat generated in an imaging element while maintaining wiring from the imaging element.
以下、各実施例に係る撮像装置ついて、添付の図面に基づいて説明する。 An imaging apparatus according to each embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、実施例1に係る撮像装置であるデジタルカメラ100を背面側から見た分解斜視図である。図1に示すようにデジタルカメラ100の外装カバーは、リアカバー101、フロントベース102、トップカバー103、ボトムカバー104、サイドカバー105から構成されている。デジタルカメラ100の内部には、像ブレ補正機構を有した撮像素子部106、メイン基板107、シャッター108、ファインダー109、シャーシ110が配置される。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a
撮像素子部106は、固定部と撮像素子115を含む可動部とで構成される。フロントベース102は、例えばマグネシウムダイキャストや樹脂で形成されている。メイン基板107は、多層基板で構成され、両面に電子部品が実装されている。メイン基板107は、フロントベース102と金属製のシャーシ110にビス固定される。メイン基板107には、撮像信号などを制御する制御IC107a、外部記録媒体を収納する記録媒体用コネクタ107b、外部機器との接続ケーブルを接続するための外部通信端子107cが実装されている。外部通信端子107cは子カバー105aで覆われる。
The
撮像素子部106は、デジタルカメラ100の中でも特に消費電力が大きく発熱量も多く、温度上昇が激しい部材である。デジタルカメラ100の撮影時間は各部材の動作保証温度によって制限される。撮影時間を極力長く維持するためには、発熱源である撮像素子部106の熱を逃がし動作保証温度を超えないように対策する必要がある。撮像素子部106は、フロントベース102にビス固定されているため、撮像素子部106の熱はフロントベース102へと逃がされる構成となっている。
The
図2および図3を用いて、撮像素子部106の詳細について説明する。図2(a)は、撮像素子部106を正面側から見た分解斜視図である。図2(b)は、撮像素子部106を背面側から見た分解斜視図である。図3(a)は、撮像素子部106の背面図である。ただし固定部113を除いている。図3(b)は、図3(a)における撮像素子部106のA-A断面図である。図3(c)は、図3(a)における撮像素子部106のB-B断面図である。図3(d)は、図3(a)における撮像素子部106のC-C断面図である。
The details of the
可動部114は、撮像素子115を稼働させるためのコイルやホール素子が配置されたコイル部116を有しており、センサーホルダ117に保持されている。固定部113には3つの磁石118が保持されている。可動部114は、磁石118により吸着保持される。可動部114と固定部113の間には、センサーホルダ117に設けられたボール保持部117aに不図示のボールが入れられている。コイル部116の通電量を変化させることで、可動部114を移動させることができる。デジタルカメラ100本体のブレを打ち消す方向に可動部114を動かすことにより、手振れ補正をかけることができる。
The
撮像回路が実装された撮像基板115aにセンサーチップ115bが接着され、センサーチップ115bは撮像基板115a上にワイヤボンディングで電気的に接続されている。撮像基板115aにはセンサー枠115cが形成され、センサーチップ115bはガラス115dで封止されている。撮像素子115とセンサーホルダ117は接着剤119で接着固定されている。接着剤119は、撮像基板115aとセンサーホルダ117を跨ぐように塗布され、紫外線を照射することにより硬化される。撮像基板115a上には、撮像回路のコンデンサや抵抗、レギュレータなどの素子126が実装されている。素子126は、センサーチップ115bが貼り付けられた撮像基板115aの面の反対側の面(裏面)に実装されている。
A
撮像素子部106とメイン基板107の電気的な接続は、フレキシブル配線基板を用いて行われる。撮像信号フレキ111により、撮像素子115から出力された撮像信号や撮像素子115の駆動に必要な制御信号が、メイン基板107上の制御IC107aへ送られる。撮像電源フレキ112は、撮像素子115を駆動するための電源を供給する。
The electrical connection between the
撮像基板115aと撮像フレキ111,112(以下、単にフレキ)のそれぞれとの接続には、接続部としての基板間コネクタが使用されている。フレキ側に基板間コネクタのリセプタクル111aと112aが実装されており、撮像基板115a側に基板間コネクタのプラグ115e、115fが実装されている。基板間コネクタのリセプタクル111a、112aとプラグ115e、115fが嵌合して電気的な接続が行われる。フレキにおいて、基板間コネクタのリセプタクル111a、112aが実装された面の反対側の面(裏面)には、補強板111b、112bがリセプタクル111a、112aと重なるように貼られている。補強板111b、112bは、アルミやステンレス等の金属、ガラスエポキシ樹脂等からなる。これは、基板間コネクタを接続または切断する際に基板間コネクタが実装されている箇所の半田へのストレス軽減や、基板間コネクタの実装時にフレキを平坦に保つなどの効果がある。メイン基板107とフレキの接続も同様に、フレキは、メイン基板107上に実装された撮像信号フレキ111用のコネクタ107dと撮像電源フレキ112用のコネクタ107eに接続される。フレキはそれぞれ両面テープ111cと112cで固定部113の貼り付け部113aにそれぞれ貼り付けられている。
A board-to-board connector is used as a connecting portion to connect the
フレキには、貼り付け部113aから撮像基板115a上の基板間コネクタの間でフレキをUターンさせたUターン部111d、112dが設けられている。このUターン部111d、112dで撮像素子115が動いた際のずれを吸収し、フレキが可動部114の動きを妨げるのを防ぐことができる。また、フレキ内の配線の断線を抑制することができる。撮像信号フレキ111および撮像電源フレキ112は、片面フレキからなっている。片面フレキは、両面フレキに比べて銅箔とカバーレイを減らすことができ、フレキのコシを減らすことができる。これにより、可動部114を動かしたときの負荷を低減できるほか、フレキが繰り返し屈曲された場合の耐久性を上げることができる。
The flexible board is provided with
図3(c)に、撮像信号フレキ111の基板間コネクタ部のB-B断面図を示す。図3(d)に、撮像電源フレキ112の基板間コネクタ部のC-C断面図を示す。
FIG. 3(c) shows a BB cross-sectional view of the board-to-board connector portion of the imaging signal
撮像基板115a上には、基板側熱伝導部材120a、121aが配置されている。基板側熱伝導部材120a、121aは、それぞれ基板間コネクタのプラグ115e、115fを避けた形状となっている。基板側熱伝導部材120a、121aは、硬度の低いシリコンゴムやパテ状の部材からなっている。基板側熱伝導部材120a、121aは、撮像基板115a、撮像基板115a上に実装された素子126、補強板などよりも硬度が低い。基板側熱伝導部材120a、121aを押圧することによって、基板側熱伝導部材120a、121aは撮像基板115a上の素子126の形状に追従する。これにより、基板側熱伝導部材120a、121aは撮像基板115aの表面と素子126に密着した状態となる。基板側熱伝導部材120a、121aの厚みは、フレキに実装された基板間コネクタのリセプタクル111a、112aの高さと略一致するように調整されている。撮像信号フレキ111と撮像電源フレキ112は、基板間コネクタを接続した際にフレキ同士が干渉しないよう、基板間コネクタ嵌合時に異なる高さに設けられている。そのため、基板側熱伝導部材120a、121aも異なる厚みになっている。この状態で基板間コネクタを接続するとフレキと基板側熱伝導部材120a、121aを密着させることができる。フレキの上には、さらに放熱板側熱伝導部材120b、121bが配置されている。放熱板側熱伝導部材120b、121bは放熱板122と密着している。放熱板側熱伝導部材120b、121bも、フレキと放熱板122の隙間に合わせた厚みとなっている。
Substrate-side
基板側熱伝導部材120a、121a、放熱板側熱伝導部材120b、121bが過剰になったとしても、熱伝導部材を逃がすための空間123が熱伝導部材120a、121a、120b、121bの周囲に設けられている。これにより、熱伝導部材120a、121a、120b、121bが過剰に供給されても、熱伝導部材120a、121a、120b、121bを外側に逃がすことができるため、撮像素子115への負荷を減らすことができる。
放熱板122は、3つのビス124でセンサーホルダ117に固定されている。放熱板122には、グラファイトシート125が貼り付けられている。グラファイトシート125もフレキと同様に、接着面125aで固定部113の貼り付け部113aに貼り付けられている。また、グラファイトシート125にもUターン部が設けられ、可動部114の動きを妨げないようにしている。
The
次に、撮像素子115の放熱について説明する。撮像素子115は、主にセンサーチップ115bが発熱する。まずは、基板接着部である接着剤119からの放熱経路を説明する。撮像素子115とセンサーホルダ117は接着剤119で接着されている。このため、撮像素子115の熱はセンサーホルダ117に伝わる。センサーホルダ117には放熱板122がビス固定されており、センサーホルダ117まで伝わった熱が放熱板122へと伝わる。そして放熱板122に伝わった熱は、グラファイトシート125を伝わって固定部113側へと伝わる。そして固定部113がビス固定されているフロントベース102へと伝熱され、デジタルカメラ100の外装カバーから熱が放出される。
Next, the heat dissipation of the
次に、熱伝導部材120a、121a、120b、121bからの放熱経路について説明する。撮像素子115の熱は、撮像基板115aに貼り付けられている基板側熱伝導部材120a、121aに伝わる。基板側熱伝導部材120a、121aは、撮像信号フレキ111と撮像電源フレキ112とそれぞれ密着している。同じくフレキと密着している放熱板側熱伝導部材120b、121bにフレキを介して熱が伝わることになる。そして、熱は放熱板122へと伝わる。それ以降は、前述した基板接着部からの放熱経路と同様である。このとき、フレキの補強板111b、112bは、熱伝導率の高いアルミなどが形成されることが望ましい。熱伝導部材120a、121a、120b、121bはセンサーチップ115bの投影領域の一部を少なくとも含むように配置されている。これにより、より熱を逃がしやすくしているほか、画像に影響の出る恐れのあるセンサーチップ115b内の温度差を少なくすることができる。好ましくは、熱伝導部材120a、121a、120b、121bはセンサーチップ115bの投影上に配置するのがよい。
Next, heat radiation paths from the
通常、撮像基板115aと放熱板122の間にフレキが引き回されている場合には、フレキ全体を避けて熱伝導部材120a、121a、120b、121bを配置する必要があった。このように基板側熱伝導部材120a、121aと放熱板側熱伝導部材120b、121bの2つの熱伝導部材でフレキを挟むように配置することによって、広範囲に熱伝導部材120a、121a、120b、121bを配置することができる。これにより、効果的に撮像素子115の放熱を行うことができる。フレキの配置されていない箇所については、1つの熱伝導部材を配置して熱を伝えてもよい。
Normally, when a flexible cable is routed between the
放熱板側熱伝導部材120b、121bを介して放熱板122が基板間コネクタに対して補強板111b、112bを付勢しているため、基板間コネクタが落下などの衝撃で外れるのを防ぐことができる。このとき、基板側熱伝導部材120a、121aの硬度と放熱板側熱伝導部材120b、121bの硬度を異ならせてもよい。基板側熱伝導部材120a、121aの硬度を放熱板側熱伝導部材120b、121bの硬度よりも低くすることによって、基板側熱伝導部材120a、121aからの反発力が減り、基板間コネクタをより外れにくくすることができる。
Since the
フレキの補強板111b、112bが貼り付けられた箇所からUターン部111d、112dへとつながる引き出し部111e、112eは、基板側熱伝導部材120a、121aと放熱板側熱伝導部材120b、121bの2つの熱伝導部材で挟まれている。引き出し部111e、112eは、可動部114を繰り返し動かした際に応力が集中しやすい箇所である。引き出し部111e、112eを柔らかい2つの熱伝導部材で挟むことにより、応力の集中を防ぎ、フレキの断線を抑えることができる。
The lead-out
本実施例では、2つの熱伝導部材によりフレキを挟んでいるが、1つの熱伝導部材でフレキの両面を巻くように挟むように構成してもよい。 In this embodiment, the flexible printed circuit board is sandwiched between two thermally conductive members.
図4は、可動部114からの放熱方法の変形例を示す図である。放熱板122には、放熱フィン122aが設けられている。撮像素子115の熱は、熱伝導部材120a、121a、120b、121bを経由して放熱板122に伝えられる。ファンなどによりフィン122aに送風することで、より効果的に熱を逃がすことが可能である。
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the method of dissipating heat from the
次に、図5および図6を参照して、実施例2について説明する。本実施例では、実施例1で説明した撮像素子部106に対してフレキの接続方法と熱伝導部材を変更している。その他の基本構成は実施例1と同じである。構成が同じ部分については同じ符号を用いて、その詳細な説明は省略する。図5(a)および図5(b)は、実施例2における撮像素子部106の分解斜視図である。図6(a)は、実施例2における撮像素子部106の背面図である。図6(b)は、図6(a)における撮像素子部106のD-D断面図である。
Next, Example 2 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. In the present embodiment, the connection method of the flexible printed circuit board and the heat-conducting member are changed from those of the
撮像信号フレキ200は、導体露出部200aを有している。撮像基板201a上に導体露出部201bが設けられている。撮像基板201aとフレキの接続は、導体露出部200aと導体露出部201bを重ねた状態でACF(異方性導電フィルム)や半田を間に配置し、熱圧着することにより行われる。撮像基板201a上の導体露出部201bを除いた箇所に基板側熱伝導部材202が配置されている。放熱板側熱伝導部材203は、放熱板122と撮像信号フレキ200の間に配置されている。また、接続部熱伝導部材204が、撮像基板201aとフレキとの接続部上に配置されている。撮像素子115からの熱は、熱伝導部材202,203,204を介して放熱板122へと伝わる。フレキが這いまわされている箇所では、熱伝導部材202,203,204とフレキを介して熱が伝えられる。このような構成にすることによって、撮像基板201a上にフレキが這いまわされていたとしても、効率的に熱を放熱板122まで伝えることができる。また熱圧着による接続方法では、引っ張りによる接続部の剥がれが懸念される。しかし、フレキを基板側熱伝導部材202と放熱板側熱伝導部材203で挟んで固定しているため、可動部114が動いたとしても接続部へストレスが加わるのを抑制することができる。また接続部熱伝導部材204により、接続部も付勢されているため、接続部をより外れにくくすることができる。
The imaging signal
本実施例では、フレキシブル配線基板を例に挙げているが、細線同軸ケーブルを用いてメイン基板107と撮像基板201aを接続し、撮像基板201aから引き出された細線同軸ケーブルの両側を熱伝導部材202,203で挟むように構成してもよい。
In this embodiment, a flexible wiring board is used as an example, but a thin coaxial cable is used to connect the
次に、図7を参照して実施例3ついて説明する。本実施例では、実施例1で説明した撮像素子部106に対して保持方法を変更している。図7は、撮像素子部106の断面図を示している。センサーホルダ300は、撮像素子115の前面に配置されている。センサーホルダ300と撮像素子115は、接着剤301により接着固定されている。保持部材302は、センサーホルダ300を前面から受ける構成となっている。また、保持部材302は、放熱板122に固定されている。このような構成にすることによって、熱伝導部材120a,120bによって撮像素子115や接着剤301にかかる反発力を抑制することができる。
Next, Example 3 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the holding method is different from that of the
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and examples, and various combinations, modifications, and changes are possible within the scope of the gist.
撮像装置 100
撮像素子 115
撮像基板 115a
撮像フレキ 111,112
放熱板 122
熱伝導部材 120a,120b,121a,121b
接続部 111a,112a,115e,115f
Imaging flexible 111, 112
Thermally
Claims (11)
前記撮像素子を駆動するための配線が設けられた撮像フレキと、
前記撮像素子の放熱のための放熱板と、
熱伝導部材と、を有し、
前記撮像基板と前記撮像フレキは、接続部を介して接続され、
前記接続部は、前記撮像基板と前記放熱板の間に配置され、
前記熱伝導部材は、前記撮像基板と前記撮像フレキの間、および前記撮像フレキと前記放熱板の間に配置されることを特徴とする撮像装置。 an imaging board on which an imaging device is mounted;
an image pickup flexible provided with wiring for driving the image pickup element;
a radiator plate for dissipating heat from the imaging element;
a thermally conductive member;
The imaging board and the imaging flexible board are connected via a connecting portion,
The connecting portion is arranged between the imaging substrate and the heat sink,
The image pickup apparatus, wherein the thermally conductive member is arranged between the image pickup substrate and the image pickup flexible plate and between the image pickup flexible plate and the heat sink.
前記撮像フレキには、前記基板間コネクタが実装され、
前記撮像フレキにおいて、前記基板間コネクタが実装された面の反対側の面には、補強板が前記基板間コネクタと重なるように貼り付けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 the connecting portion connecting the imaging board and the imaging flexible board is a board-to-board connector;
The board-to-board connector is mounted on the imaging flexible board,
3. The imaging flexible board according to claim 1, wherein a reinforcing plate is attached to the surface opposite to the surface on which the board-to-board connector is mounted so as to overlap the board-to-board connector. imaging device.
前記基板側熱伝導部材の硬度は、前記放熱板側熱伝導部材の硬度より低いことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の撮像装置。 The thermally conductive member includes a substrate-side thermally conductive member arranged between the imaging substrate and the imaging flexible board, and a radiator plate-side thermally conductive member arranged between the imaging flexible board and the radiator plate,
The imaging device according to any one of claims 1 to 7, wherein hardness of the board-side heat-conducting member is lower than hardness of the heat-dissipating plate-side heat-conducting member.
前記引き出し部は、前記熱伝導部材により挟まれていることを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載の撮像装置。 The imaging flexible board includes a drawer section that is drawn out from a location where the reinforcing plate is attached,
6. The image pickup apparatus according to claim 3, wherein the lead-out portion is sandwiched between the heat-conducting members.
11. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the heat dissipation plate is provided with heat dissipation fins.
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