JP5324935B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像装置に関し、特に、金属板上に設けられる撮像素子を備える固体撮像装置に関する。

従来、金属板上に設けられる撮像素子を備える固体撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、凸部を有する金属板（フレーム）と、配線基板と、枠部と、撮像素子とが積層されるように配置された固体撮像装置が開示されている。配線基板と枠部とには、それぞれ、貫通するように開口部が設けられており、平面的に見て、配線基板の開口部および枠部の開口部がオーバーラップするように配線基板上に枠部が取り付けられている。また、平面的に見て、配線基板の開口部および枠部の開口部とオーバーラップするように枠部上に撮像素子が取り付けられている。そして、撮像素子と金属板の凸部とを、配線基板の開口部および枠部の開口部を介して当接させるとともに、配線基板と金属板の凸部の周りに設けられる凹部とを接着層により固定することによって撮像素子の位置決めが行われている。

特開２００６−３４５１９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された固体撮像装置では、撮像素子が枠部に取り付けられるとともに、枠部は配線基板に取り付けられ、さらに、配線基板が金属板に取り付けられているため、取り付け箇所が多い分、レンズ部に対して撮像素子の位置決めが困難になるという問題点がある。

この発明の目的は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、撮像素子の位置決めを容易に行うことが可能な固体撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における固体撮像装置は、少なくとも一方の表面が平坦面からなる金属板と、金属板の平坦面からなる表面に接着層を介して直接的に取り付けられる撮像素子とを備え、金属板には、金属板の平坦面からなる表面に平行な方向の位置決めを行うための穴状または切欠き状の位置決め部が設けられている。

この発明の一の局面による固体撮像装置では、上記の構成により撮像素子の位置決めを容易に行うことができる。

本発明の一実施形態による固体撮像装置の斜視図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の取付基台に取り付けられた撮像素子部の斜視図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の撮像素子部の分解斜視図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の金属板の平面図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の取付基台の平面図である。 図１の２００−２００線に沿った断面図である。 図１の３００−３００線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の取付基台が取り付けられた状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の撮像素子部の組立の手順を説明するための図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の撮像素子部の組立の手順を説明するための図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の撮像素子部の組立の手順を説明するための図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の金属板の変形例を示す平面図である。 本発明の一実施形態による固体撮像装置の撮像素子部の変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態による固体撮像装置１００の構造について説明する。

本発明の一実施形態による固体撮像装置１００は、図１に示すように、後述する撮像素子１２が収納される撮像素子部１と、レンズ２３が収納されるレンズ部２とを含んでいる。

図２および図３に示すように、撮像素子部１は、金属板１１と、撮像素子１２と、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１３と、ベースマウント１４と、赤外線遮断膜（ＩＲＣＦ：Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ Ｃｕｔ Ｆｉｌｔｅｒ）１５とから構成されている。なお、ＦＰＣ１３は、本発明の「配線基板」の一例であるとともに、ベースマウント１４は、本発明の「枠部」の一例である。また、赤外線遮断膜１５は、本発明の「フィルタ」の一例である。なお、図２に示すように、撮像素子部１は、レンズ部２側に設けられる取付基台２１に取り付けられるように構成されている。そして、取付基台２１の開口部２１５から赤外線遮断膜１５が露出するように構成されている。

ここで、本実施形態では、金属板１１は、平面的に見て、矩形形状の平板からなり、平坦面からなる表面１１１を有している。また、金属板１１は、約１ｍｍの厚みを有する銅（Ｃｕ）などの金属からなる。また、金属板１１は、撮像素子１２から発せられる熱を放熱する機能を有する。また、図４に示すように、金属板１１には、金属板１１をネジ１６によって取付基台２１に取り付けるための３つのネジ挿入穴１１ａ、１１ｂおよび１１ｃが設けられている。ネジ挿入穴１１ａ、１１ｂおよび１１ｃは、取付基台２１に設けられる取付部２１ａ、２１ｂおよび２１ｃ（図５参照）に対応する金属板１１の領域にそれぞれ設けられている。

また、本実施形態では、取付基台２１に設けられる位置決めピン２１ｄおよび位置決めピン２１ｅ（図５参照）に対応する金属板１１の領域には、位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅが設けられている。なお、位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅは、それぞれ、本発明の「第１位置決め部」および「第２位置決め部」の一例である。位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅは、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に平行な方向（Ｘ方向およびＹ方向）の位置決めを行うために設けられている。位置決め用丸穴１１ｄは、丸穴状に形成されているとともに、位置決め用長穴１１ｅは、長穴状に形成されている。なお、本実施形態では、位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅは、長穴状の位置決め用長穴１１ｅの長辺に平行な方向の長穴の中心線Ａ上に位置決め用丸穴１１ｄの丸穴の中心が位置するように配置されている。なお、位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅは、矩形形状の金属板１１の対角線に沿うように設けられている。

また、本実施形態では、図６に示すように、撮像素子１２は、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に接着層１７を介して直接的に取り付けられるように構成されている。なお、撮像素子１２は、約０．２ｍｍ以上約０．３ｍｍ以下の厚みを有する矩形形状のＣＭＯＳセンサからなる。また、接着層１７は、約２０μｍの厚みを有するとともに、熱伝導がよい材料からなるのが好ましい。

また、ＦＰＣ１３は、約０．１ｍｍ以上約０．２ｍｍ以下の厚みを有するとともに、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に熱圧着などにより取り付けられるように構成されている。なお、ＦＰＣ１３には、撮像素子１２に対応する領域に開口部１３ａが設けられている。また、図３に示すように、ＦＰＣ１３には、金属板１１のネジ挿入穴１１ａ、ネジ挿入穴１１ｂ、位置決め用丸穴１１ｄが露出するように、切欠き１３ｂおよび１３ｃが設けられている。また、ＦＰＣ１３には、金属板１１のネジ挿入穴１１ｃおよび位置決め用長穴１１ｅに対応する領域に、ぞれぞれ、開口部１３ｄおよび１３ｅが設けられている。また、ＦＰＣ１３は、図示しない画像処理回路に接続されるように構成されている。

また、図３に示すように、ベースマウント１４は、平面的に見て、矩形形状に形成されるとともに、撮像素子１２に対応する領域に開口部１４ａ（図６参照）が設けられている。そして、ベースマウント１４は、図６に示すように、撮像素子１２の周囲を取り囲むように、ＦＰＣ１３の開口部１３ａの周辺のＦＰＣ１３上に取り付けられるように構成されている。また、赤外線遮断膜１５は、平面的に見て矩形形状に形成されるとともに、撮像素子１２と赤外線遮断膜１５とがオーバーラップするように配置されている。

レンズ部２は、取付基台２１、筐体２２（図１参照）およびレンズ２３（図６参照）から構成されている。筐体２２は、箱状に形成されているとともに、レンズ２３が収納されるように構成されている。また、筐体２２は、取付基台２１が取り付けられるように構成されている。

また、図６に示すように、取付基台２１の表面２１２ａには平面的見て矩形形状の凸部２１３が設けられるとともに、凸部２１３に対応する裏面２１２ｂの領域には、平面的に見て矩形形状の凹部２１４が設けられている。なお、取付基台２１は、樹脂などからなる。そして、金属板１１がＦＰＣ１３を挟んで、取付基台２１にネジ１６によって取り付けられた状態で、撮像素子１２、ベースマウント１４、および赤外線遮断膜１５が凹部２１４の中に収納されるように、取付基台２１の凹部２１４が形成されている。また、取付基台２１の凸部２１３の撮像素子１２に対向する領域には、開口部２１５が設けられている。

図５に示すように、取付基台２１には、金属板１１が取付基台２１に取り付けられた際に、金属板１１に当接する取付部２１ａ〜２１ｃが設けられている。取付部２１ａ〜２１ｃは、平面的に見て、円形形状に形成されるとともに、取付部２１ａ〜２１ｃの中央部には、それぞれ、金属板１１を取付基台２１にネジ１６によって取り付けるためのネジ穴２１１ａ〜２１１ｃが設けられている。また、図７に示すように、取付部２１ａは、取付基台２１から金属板１１側に突出するとともに、取付部２１ａの金属板１１側の表面が平坦に形成される円柱形状に形成されている。また、取付部２１ｂおよび２１ｃも、取付部２１ａの形状と同様の形状に形成されている。なお、本実施形態では、金属板１１を取付基台２１の取付部２１ａ〜２１ｃに当接させた状態で、金属板１１のネジ挿入穴１１ａ〜１１ｃを介してネジ１６をネジ穴２１１ａ〜２１１ｃにねじ込むことにより、金属板１１と取付基台２１とを固定することによって、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に対して垂直な方向（Ｚ方向）の位置決めを行うように構成されている。

また、取付基台２１には、取付基台２１をネジ２４（図８参照）によって筐体２２に取り付けるためのネジ挿入穴２１ｆ、２１ｇおよび２１ｈが設けられている。なお、取付基台２１のネジ挿入穴２１ｆ〜２１ｈが設けられる周辺の部分２１１ｆ、２１１ｇおよび２１１ｈは、図８に示すように、取付基台２１のネジ挿入穴２１ｆ〜２１ｈが設けられる部分以外の部分と比べて、窪んだ形状に形成されている。これにより、金属板１１が取付基台２１に取り付けられる際に、ネジ２４が取付基台２１の表面から突出するのが抑制されるので、金属板１１が取付基台２１から浮いてしまうのが抑制される。

また、図１および図８に示すように、取付基台２１には、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に平行な方向（ＸＹ方向）の位置決めを行うための位置決めピン２１ｄおよび位置決めピン２１ｅが設けられており、位置決めピン２１ｄおよび位置決めピン２１ｅは、取付基台２１から金属板１１側に突出するように円柱形状に形成されている。なお、位置決めピン２１ｄおよび位置決めピン２１ｅは、それぞれ、本発明の「第１位置決めピン」および「第２位置決めピン」の一例である。

次に、図１および図８〜図１１を参照して、本発明の一実施形態による固体撮像装置１００の組立ての手順について説明する。

まず、図８に示すように、取付基台２１のネジ挿入穴２１ｆ〜２１ｈ（図５参照）を介して、ネジ２４をレンズ部２の筐体２２の図示しないネジ穴にネジ止めすることによって、筐体２２に取付基台２１が取り付けられる。

次に、図９に示すように、金属板１１の平坦面からなる表面１１１上に、接着層１７（図６参照）により、撮像素子１２が直接的に取り付けられる。なお、撮像素子１２は、撮像素子１２の表面の法線方向Ｂと、金属板１１の平坦面からなる表面１１１の法線方向Ｃとが一致するように取り付けられる。また、撮像素子１２は、位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅをＸ−Ｙ方向の基準として金属板１１の表面１１１上に取り付けられる。

次に、図１０に示すように、金属板１１の平坦面からなる表面１１１上に、熱圧着などによって、ＦＰＣ１３が取り付けられる。この際、ＦＰＣ１３の開口部１３ａから撮像素子１２が露出するように取り付けられる。また、ＦＰＣ１３上の図示しない配線と、撮像素子１２とが、ボンディングワイヤ１８によって接続される。

次に、図１１に示すように、ＦＰＣ１３の表面上に、ＦＰＣ１３の開口部１３ａ、撮像素子１２、および、ボンディングワイヤ１８を覆うように、ベースマウント１４が取り付けられる。そして、ベースマウント１４の表面上に、平面的に見て撮像素子１２とオーバーラップするように、赤外線遮断膜１５が取り付けられる。

次に、図１に示すように、取付基台２１の位置決めピン２１ｄおよび位置決めピン２１ｅを、それぞれ、金属板１１に設けられる位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅに貫通させるように、金属板１１が取付基台２１に取り付けられる。これにより、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に平行な方向（Ｘ方向およびＹ方向）の金属板１１の位置決めが行われる。なお、位置決め用長穴１１ｅが長穴形状に形成されることにより、位置決め用長穴１１ｅの中心線Ａ方向に位置決め用丸穴１１ｄまたは位置決め用長穴１１ｅの位置がずれても、金属板１１が容易に取り付けられる。

また、取付基台２１の取付部２１ａ〜２１ｃ（図７参照）の表面が平坦面からなることによって、金属板１１と取付基台２１とが当接した状態で、金属板１１のＺ方向の位置決めが行われる。そして、金属板１１に設けられるネジ挿入穴１１ａ〜１１ｃを介して、ネジ１６を取付基台２１の取付部２１ａ〜２１ｃのネジ穴２１１ａ〜２１１ｃ（図８参照）にネジ止めすることにより、取付基台２１に金属板１１が固定される。

本実施形態では、上記のように、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に接着層１７を介して直接的に撮像素子１２を取り付けることによって、撮像素子１２が枠部やプリント基板など複数の部材を介して金属板に取り付けられる場合と異なり、撮像素子１２が１つの部材（接着層１７）を介して金属板１１に取り付けられるので、撮像素子１２の位置決めを容易に行うことができる。つまり、撮像素子１２が枠部やプリント基板など複数の部材を介して金属板に取り付けられる場合では、複数の部材が積層される分、撮像素子１２の表面の法線方向（Ｚ方向）の位置ずれ（あおり）が発生する可能性が大きくなる一方、撮像素子１２が１つの部材（接着層１７）を介して金属板１１に取り付けられることにより、撮像素子１２の表面の法線方向の位置ずれ（あおり）を小さくすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、金属板１１の表面１１１が平坦面であることによって、たとえば金属板１１の表面に凸部が設けられ、この凸部上に撮像素子１２を取り付ける場合と異なり、撮像素子１２が撮像素子１２の表面に対する法線方向（Ｚ方向）にぐらつくのが抑制される。また、金属板１１の表面１１１が平坦面であることによって、金属板１１の表面に凸部が設けられる場合と異なり、金属板１１の表面１１１が平坦な分、固体撮像装置１００の厚みを小さくすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、金属板１１に、金属板１１の平坦面からなる表面に平行な方向の位置決めを行うための位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅを設けることによって、２つの位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅにより金属板１１が取付基台２１に位置決めされので、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に平行な方向の位置決めを容易に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、取付基台２１の位置決めピン２１ｄに対応する領域に設けられる位置決め用丸穴１１ｄと、取付基台２１の位置決めピン２１ｅに対応する領域に設けられる位置決め用長穴１１ｅとを設けることによって、位置決めピン２１ｄおよび位置決めピン２１ｅを、それぞれ、位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅに貫通させることによって、容易に、金属板１１を取付基台２１に取り付けることができる。また、位置決め用長穴１１ｅを長穴状に形成するとともに、位置決め用長穴１１ｅの長辺に平行な方向の中心線Ａ上に位置決め用丸穴１１ｄの中心が位置するように、位置決め用丸穴１１ｄと位置決め用長穴１１ｅとを配置することによって、位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅが中心線Ａ上にずれて配置された場合でも、位置決め用長穴１１ｅが長穴状に形成されているので、容易に、金属板１１を取付基台２１に取り付けることができる。

また、本実施形態では、上記のように、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に垂直な方向（Ｚ方向）の位置決めを、金属板１１の平坦面からなる表面１１１と取付基台２１の取付部２１ａ〜２１ｃとを当接させた状態で固定することにより行うことによって、ばね部材や接着層によってＺ方向の位置決めを行う場合と異なり、金属板１１と取付基台２１とを当接するだけで位置決めが行われるので、金属板１１のＺ方向の位置決めを容易に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、金属板１１の平坦面からなる表面１１１に取り付けられ、撮像素子１２に対応する領域に開口部１３ａを有するＦＰＣ１３を備えることによって、ＦＰＣ１３の代わりにプリント基板を用いる場合と異なり、ＦＰＣ１３の厚みがプリント基板の厚みより小さいので、固体撮像装置１００の厚みを小さくすることができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、金属板１１の表面１１１が平坦面であるとともに、表面１１１と対向する表面１１２も平坦面である例を示したが、本発明はこれに限らず、表面１１２に放熱用のフィンを設けてもよい。これにより、撮像素子１２から発せられる熱をより効率よく放熱することができる。

また、上記実施形態では、金属板１１に位置決め用長穴１１ｅが設けられる例を示したが、本発明はこれに限らず、図１２に示すように、金属板１１に長穴状の切欠きからなる位置決め部１１ｆを設けてもよい。なお、位置決め部１１ｆは、本発明の「第２位置決め部」の一例である。この場合、切欠きからなる位置決め部１１ｆの長辺に平行な方向の中心線Ａ上に丸穴からなる位置決め用丸穴１１ｄの中心が位置するように、位置決め部１１ｆと位置決め用丸穴１１ｄとが配置される。

また、上記実施形態では、金属板１１の表面１１１上に、ＦＰＣ１３が取り付けられる例を示したが、本発明はこれに限らず、図１３に示すように、金属板１１の表面１１１上にプリント基板１９を取り付けてもよい。なお、プリント基板１９は、本発明の「配線基板」の一例である。

また、上記実施形態では、撮像素子１２と対向するようにベースマウント１４上に赤外線遮断膜１５が設けられる例を示したが、本発明はこれに限らず、ベースマウント１４上に赤外線以外の光を遮るフィルタを設けてもよい。

また、上記実施形態では、銅（Ｃｕ）からなる金属板１１を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、アルミ（Ａｌ）やステンレスからなる金属板を用いてもよい。

また、上記実施形態では、平面的に見て、矩形形状の金属板１１を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、少なくとも一方の表面が平坦面であれば矩形形状以外の金属板を用いてもよい。

また、上記実施形態では、金属板１１に２つの位置決め用丸穴１１ｄおよび位置決め用長穴１１ｅが設けられる例を示したが、本発明はこれに限らず、金属板１１に３つ以上の位置決め部を設けてもよい。

また、上記実施形態では、撮像素子１２としてＣＭＯＳセンサを用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、撮像素子としてＣＭＯＳセンサ以外のセンサを用いてもよい。

１１ 金属板
１１ｄ 位置決め用丸穴（第１位置決め部）
１１ｅ 位置決め用長穴（第２位置決め部）
１１ｆ 位置決め部（第２位置決め部）
１２ 撮像素子
１３ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）（配線基板）
１３ａ 開口部
１４ ベースマウント（枠部）
１４ａ 開口部
１５ 赤外線遮断膜（フィルタ）
１７ 接着層
１９ プリント基板（配線基板）
２１ 取付基台
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 取付部
２１ｄ 位置決めピン（第１位置決めピン）
２１ｅ 位置決めピン（第２位置決めピン）

Claims (4)

1. 少なくとも一方の表面が平坦面からなる金属板と、
   前記金属板の平坦面からなる表面に接着層を介して直接的に取り付けられる撮像素子とを備え、
   前記金属板には、前記金属板の平坦面からなる表面に平行な異なる二方向の位置決めを行うための穴状または切欠き状の位置決め部が設けられている、固体撮像装置。
2. 前記位置決め部は、取付基台の第１位置決めピンに対応する領域に設けられる丸穴からなる第１位置決め部と、前記取付基台の第２位置決めピンに対応する領域に設けられる長穴状の穴または切欠きからなる第２位置決め部とを含み、
   前記長穴状の穴または切欠きからなる前記第２位置決め部の長辺に平行な方向の前記長穴状の穴または切欠きの中心線上に前記丸穴からなる前記第１位置決め部の中心が位置するように、前記第１位置決め部と前記第２位置決め部とが配置されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記金属板は、前記取付基台の取付部に取り付けられ、
   前記金属板の平坦面からなる表面に垂直な方向の位置決めは、前記金属板の平坦面からなる表面と前記取付基台の取付部とを当接させた状態で固定することによって行われるように構成されている、請求項１または２に記載の固体撮像装置。
4. 前記金属板の平坦面からなる表面に取り付けられ、前記撮像素子に対応する領域に開口部を有する配線基板と、
   前記撮像素子を取り囲むように設けられ、前記撮像素子に対応する領域に開口部を有する枠部と、
   前記撮像素子と対向するように前記枠部上に設けられ、所定の範囲の波長の光を遮るフィルタとをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。

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