JP5813351B2 - 撮像装置及び撮像装置の製造方法 - Google Patents
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Description
そして、センサー基板8に半田付けされた固体撮像素子3は、撮像素子固定上金具6と撮像素子用熱伝導板7を裏面に挟んだ状態で、3原色の光(赤R,緑G,青B)に対して色収差や画像ずれがないように色分解プリズム2に対して所定精度の位置決めが行われた後、撮像素子固定下金具5の端子部と撮像素子固定上金具6の端子部の4箇所の間隙を、半田14によって半田付けされて固定される。
更に、センサー基板8の後面に実装された信号処理用半導体素子9の発生熱を外部に導くため、信号処理用半導体素子9の表面には、半導体素子用熱伝導板10が接着されている。
また、これらを互いにネジ締結する際に生ずる機械的ストレスを、可撓性を高めた銅箔放熱板11a、11bだけで全て吸収しなければならず、そのため、撮像素子固定下金具5の端子部と撮像素子固定上金具6の端子部の4箇所を接合する半田14に多大な機械的ストレスが加わり、長期間を経るうちに半田クリープが発生する心配がある。
また、ネジ締結部の接触熱抵抗を小さくするため、ネジ締め付けトルクを大きくすると、ネジ締結部材の位置が狂ってしまい、固体撮像素子に機械的ストレスが加わり、レジストレーションのズレが発生してしまう。なお、このネジ締結によるレジストレーションのズレ発生を防止するには、前述のネジ締結時の締め付けトルクを小さく規定しなければならず、そのことにより組立性が悪化したり、伝熱性能も低下してしまう。
本発明の第1の目的は、固体撮像素子がセンサー基板の前面に実装され、信号処理用半導体素子が後面に実装された場合でも、センサー基板を固定する半田接合部に大きな機械的ストレスを加えることなく、上記発熱体から発生した熱を効率よく放熱できる冷却機構を備える撮像装置を提供することである。
装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を色分解プリズムにより複数の色成分に分解し、各色成分をそれぞれ固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置であって、
前記各色成分ごとにそれぞれ、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を冷却する冷却機構と、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を実装したセンサー基板を備え、
前記それぞれのセンサー基板は、前記撮像装置筐体内に設けられた半田接合部において半田付けにより固定され、前記センサー基板の前面に前記固体撮像素子が実装され、前記センサー基板の後面に1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子が実装されており、
前記それぞれの冷却機構は、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有し、前記センサー基板の後方に配置されるとともに前記撮像装置筐体に固定された熱伝導板と、
前記熱伝導板の第1の開口内に配置され該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体と、
前記熱伝導板の第2の開口内に配置され該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体と、
前記第1の放熱体を後方から前記センサー基板に押圧し、前記第2の放熱体を後方から前記信号処理用半導体素子に押圧する弾性体と、
前記固体撮像素子に対向するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第1の熱伝導シートと、
前記第1の開口内及び第2の開口内に充填された熱伝導グリースとを備え、
前記固体撮像素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在する前記第1の熱伝導シート、前記第1の熱伝導シートと前記第1の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第1の放熱体、前記第1の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるとともに、
前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記信号処理用半導体素子と前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えることを特徴とする撮像装置。
装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置であって、
前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を冷却する冷却機構と、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を実装したセンサー基板を備え、
前記センサー基板は、前記撮像装置筐体内に設けられた半田接合部に半田付けにより固定され、その前面に前記固体撮像素子が実装され、その前面又は後面に1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子が実装されており、
前記冷却機構は、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有し、前記センサー基板の後方に配置されるとともに前記撮像装置筐体に固定された熱伝導板と、
前記熱伝導板の第1の開口内に配置され該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体と、
前記熱伝導板の第2の開口内に配置され該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体と、
前記第1、第2の放熱体を後方から前方へ押圧する弾性体とを備え、
前記固体撮像素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第1の熱伝導シート、前記第1の熱伝導シートと前記第1の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第1の放熱体、前記第1の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるとともに、
前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記信号処理用半導体素子と前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるか、又は、前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第2の放熱体と前記センサー基板の間に介在するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第2の熱伝導シート、前記第2の熱伝導シートと前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えることを特徴とする撮像装置。
装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置の製造方法であって、
前記固体撮像素子がその前面に実装され、1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子がその前面又は後面に実装されたセンサー基板の位置決めを行い、前記撮像装置筐体内に前記センサー基板を固定するステップと、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有する熱伝導板を、前記センサー基板の後方に配置して、前記撮像装置筐体に固定するステップと、
前記熱伝導板の第1の開口内に、該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体を配置するステップと、
前記熱伝導板の第2の開口内に、該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体を配置するステップと、
前記第1の放熱体を、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在し電気絶縁性を有する第1の熱伝導シートと熱伝導グリースを介して、弾性体により前記センサー基板に押圧するステップと、
前記第2の放熱体を、熱伝導グリースを介して弾性体により前記信号処理用半導体素子に押圧するか、又は、前記第2の放熱体と前記センサー基板の間に介在し電気絶縁性を有する第2の熱伝導シートと熱伝導グリースを介して、弾性体により前記センサー基板に押圧するステップと、を備えることを特徴とする撮像装置の製造方法。
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態について、図1〜4を参照して詳細に説明する。図1は、第1実施形態における撮像装置の一部分の分解斜視図である。図2は、第1実施形態における撮像装置のセンサー基板を色分解プリズムに固定する方法を説明する分解斜視図である。図3は、第1実施形態における撮像装置の水平中央断面図である。図4は、第1実施形態における撮像装置の垂直断面図である。
図1〜図4において、101は例えばアルミニュウム製のカメラ筐体(撮像装置筐体)のフロントフレーム(筐体前部)、102は色分解プリズムである。フロントフレーム101の外側表面には、放熱用のフィンが設けられている。色分解プリズム102は、前方にある撮像レンズ(図示せず)から入射した光を3原色の光(赤R,緑G,青B)に分解する。3原色に分解された光成分は、図1に示すように進路が3方向に分かれ、色分解プリズム102から見て、R成分は斜め上方向、G成分は水平方向、B成分は斜め下方向に進み、それぞれ、R,G,B用の固体撮像素子103に入射し電気信号に変換される。
また第1実施形態において、各光成分に対するチャンネルの構成、つまり固体撮像素子103の固定構造や、固体撮像素子103等を冷却する冷却機構等は、いずれも同様の構成であるので、ここでは3原色の光(赤R,緑G,青B)の中央のチャンネルのG成分に対する構成である固体撮像素子103の固定構造や冷却機構を説明し、他のチャンネルであるR成分やB成分に関する構成は説明を省略する。
一方、3原色の光(赤R,緑G,青B)から電気信号を取り出す固体撮像素子103は、センサー基板108(例えばガラスエポキシ製)の前面に実装されており、センサー基板108の後面には、固体撮像素子103の映像信号を処理する信号処理用半導体素子109と、信号処理用半導体素子109から信号を取り出す信号接続コネクタ110が実装されている。固体撮像素子103と信号処理用半導体素子109と信号接続コネクタ110は、センサー基板108に半田付けされている。
このように、センサー基板108の半田固定穴108aに撮像素子固定下金具105の半田付けリード105aを挿入して半田付けするので、従来の例えば図9に示す平面同士の半田付けと比べ、半田固定穴108aと半田付けリード105aの半田接合部における半田クリープを抑制することができる。
これらの水平固定冷却プレート112と垂直固定冷却プレート122a、122bは、センサー基板108に実装した固体撮像素子103及び信号処理用半導体素子109から発生した熱を、色分解プリズム102を装着したカメラ筐体のフロントフレーム101に導くためのものである。
板バネ115の材質は例えばリン青銅であり、厚さは例えば0.2mmである。板バネ115は、前面視が略長方形(縦20mm×横30mm)の枠形状であり、後述する放熱体113を前方へ押圧する押圧部115aと、放熱体114を前方へ押圧する押圧部115bとを有し、枠と押圧部115aと押圧部115bが一体的に形成されている。
このように一体形成することで、板バネ115が押圧する荷重が、センサー基板108をセンサー基板108の外部と接合する半田接合部に半田クレープを発生させない程度、あるいは、固体撮像素子103にレジストレーションのズレを発生させない程度の小さい、小型の板バネ115を製作することが容易となる。
板バネ115は、放熱体113と放熱体114を前方に付勢し、センサー基板108の後面又はセンサー基板108の後面に実装された信号処理用半導体素子109に押圧する。このときの板バネ115のバネ荷重は、センサー基板108を接合する半田接合部に半田クレープを発生させない程度、あるいは、固体撮像素子103にレジストレーションのズレを発生させない程度の小さいものに設定され、50g以下である。
第1の開口112a内には、第1の開口112aの開口寸法より小さく第1の開口112a内を前後方向を含む全方向に遊動できる第1の放熱体113が挿入され配置されていると共に、センサー基板108の映像信号を取り出す信号接続コネクタ110も挿入される。第1の放熱体113は前面視がコの字状であり、このコの字状の形状は、第1の放熱体113が信号接続コネクタ110と干渉しないように定められている。なお、信号接続コネクタ110は映像信号を高速に取り出すため、センサー基板108の中央に設けられている。
また、コの字状シート111は、後述する高熱伝導性の熱伝導グリースを、センサー基板108に接触させないようにしており、熱伝導グリースがセンサー基板108に浸透してセンサー基板108を変質させることを防止する役割を果たす。
また、コの字状シート111と第1の放熱体113との間にも、熱伝導グリースが介在するので、コの字状シート111からの熱を第1の放熱体113へ効率よく伝えることができる。
したがって、電気絶縁性と高熱伝導性とを有するコの字状シート111は、固体撮像素子103からセンサー基板108に伝わった熱を効率よく導き出し、該導き出した熱は、熱伝導グリースを介して第1の放熱体113に伝えられる。さらに、第1の放熱体113からの熱は、熱伝導グリースを介して、効率よく水平固定冷却プレート112に伝えられる。
また、上述したように、第2の放熱体114は前後方向を含む全方向に遊動できるので、信号処理用半導体素子109がセンサー基板108の後面に対して多少傾いた状態で実装されたとしても、第2の放熱体114は信号処理用半導体素子109と、熱伝導の良好な接触を保つことができる。
また、第2の開口112bと第2の放熱体114を、複数の信号処理用半導体素子109に1対1で対応するよう複数設けているので、各信号処理用半導体素子109がそれぞれ、センサー基板108の後面に対して異なる方向に傾いて実装、又は異なる角度で実装されたとしても、各第2の放熱体114はそれぞれ、対応する信号処理用半導体素子109と熱伝導の良好な接触を保つことができる。
また、信号処理用半導体素子109と第2の放熱体114との間にも、熱伝導グリースが介在するので、信号処理用半導体素子109からの熱を第2の放熱体114へ効率よく伝えることができる。
したがって、信号処理用半導体素子109から発生した熱を、熱伝導グリースを介して第2の放熱体114に伝え、第2の放熱体114から熱伝導グリースを介して水平固定冷却プレート112に伝えることができる。
また、信号処理用半導体素子109の冷却機構が、信号処理用半導体素子109と第2の放熱体114との間の熱伝導グリース、第2の放熱体114、板バネ115、第2の放熱体114と水平固定冷却プレート112との間の熱伝導グリース、水平固定冷却プレート112、垂直固定冷却プレート122a、122b、フロントフレーム101等で構成されている。
また、信号処理用半導体素子109から発生した熱は、信号処理用半導体素子109と第2の放熱体114との間の熱伝導グリース、第2の放熱体114、第2の放熱体114と水平固定冷却プレート112の間の熱伝導グリース、水平固定冷却プレート112、垂直固定冷却プレート122a、122bなどを経て、効率よくフロントフレーム101に伝わり、信号処理用半導体素子109を冷却することができる。
なお、第1実施形態では、センサー基板108を半田付けにより固定したが、接着剤により固定する場合にも、第1実施形態の冷却機構を適用することは可能である。
また、第1実施形態では、第1の開口112aと第2の開口112bを貫通穴とし、これら貫通穴の後方から板バネ115で第1の放熱体113と第2の放熱体114を押圧するようにしたが、第1の開口112aと第2の開口112bを後面が塞がった非貫通穴(凹部)とし、穴内の後面に板バネやコイルバネ等の弾性体を設けることもできる。
(1)半田接合部に対する小さな機械的ストレスによっても色ずれ等の不具合を発生し易い3板カメラにおいて、固体撮像素子103や信号処理用半導体素子109を実装したセンサー基板108を固定する半田接合部に大きな機械的ストレスを加えることなく、センサー基板108の前面側に実装された固体撮像素子103からの熱を、コの字状シート111、コの字状シート111と第1の放熱体113との間の熱伝導グリース、第1の放熱体113、第1の放熱体113と水平固定冷却プレート112との間の熱伝導グリース、水平固定冷却プレート112等により、効率よく放熱することができる。
(2)センサー基板108の前面に固体撮像素子103を実装し、後面に信号処理用半導体素子109を実装し、固体撮像素子103からの熱を熱伝導シート111を介して第1の放熱体113へ伝え、信号処理用半導体素子109からの熱を熱伝導シートを介さずに第2の放熱体114へ伝えるようにしたので、センサー基板の前面に固体撮像素子と信号処理用半導体素子を実装し、固体撮像素子と信号処理用半導体素子からの熱を熱伝導シートを介して放熱体へ伝える構成と比べ、放熱効果を高くすることができる。
(4)第2の放熱体114は前後方向を含む全方向に遊動できるので、信号処理用半導体素子109がセンサー基板108の後面に対して多少傾いた状態で実装されたとしても、第2の放熱体114は、信号処理用半導体素子109と熱伝導の良好な接触を保つことができる。
(5)第2の開口112bと第2の放熱体114を、複数の信号処理用半導体素子109に1対1で対応するよう複数設けているので、各信号処理用半導体素子109がそれぞれ、センサー基板108の後面に対して異なる方向に傾いて実装、又は異なる角度で実装されたとしても、各第2の放熱体114はそれぞれ、対応する信号処理用半導体素子109と熱伝導の良好な接触を保つことができる。
(6)1枚の水平固定冷却プレート112(熱伝導板)に、第1の開口112aと1つ又は複数の第2の開口112bを設けているので、小型の冷却機構を実現できる。
(7)コの字状シート111は、熱伝導グリースをセンサー基板108に接触させないようにするので、熱伝導グリースがセンサー基板108に浸透してセンサー基板108を変質させることを防止することができる。
さらに、コの字状シート111は、電気絶縁性を有しているため、第1の放熱体113が接する場合、センサー基板108の電気絶縁性を確保している。
(9)センサー基板108の半田固定穴108aに撮像素子固定下金具105の半田付けリード105aを挿入して半田付けするので、従来の例えば図9に示す平面同士の半田付けと比べ、半田接合部における半田クリープを抑制することができる。
(10)板バネ115は、放熱体113を前方へ押圧する押圧部115aと放熱体114を前方へ押圧する押圧部115bとを一体的に形成しているので、板バネ115が押圧する荷重が、センサー基板108を接合する半田接合部に半田クレープを発生させない程度、あるいは、固体撮像素子103にレジストレーションのズレを発生させない程度の小さい、小型の板バネ115を製作することが容易となる。
次に、第2実施形態の撮像装置の冷却機構について、図5を参照して説明する。図5は、第2実施形態における撮像装置の一部分の分解斜視図である。なお、図5のうち第1実施形態で説明したものと同じ構成は、同じ番号を付け説明を省略する。また、各3原色の光(赤R,緑G,青B)に対する構造が同じなので、ここでは真中のGチャンネルについてのみ詳細に図示し説明する。
これらの水平固定冷却プレート212と垂直固定冷却プレート122a、122bは、センサー基板208に実装した固体撮像素子103及び信号処理用半導体素子209から発生した熱を、色分解プリズム102を装着したカメラ筐体のフロントフレーム101に導くためのものである。
第3の放熱体213は、前面視がロの字状であり、その中央部には矩形状の貫通穴である開口213aが形成されている。第3の放熱体213のロの字状の形状は、第3の放熱体213が信号接続コネクタと干渉しないように定められている。なお、信号接続コネクタは映像信号を高速に取り出すため、センサー基板208の中央に設けられている。
ロの字状シート211は、前面視がロの字状をしており、その中央部には矩形状の開口211aが形成されている。ロの字状シート211のロの字状は、信号接続コネクタと干渉しないように定められている。ロの字状シート211は、第1実施形態のコの字状シート111と同様に、高熱伝導性の熱伝導グリースをセンサー基板208に接触させないようにする役割を果たす。
また、ロの字状シート211と第3の放熱体213との間にも、熱伝導グリースが介在するので、ロの字状シート211からの熱を第3の放熱体213へ効率よく伝えることができる。
したがって、電気絶縁性と高熱伝導性とを有するロの字状シート211は、固体撮像素子103及び信号処理用半導体素子209からセンサー基板208に伝わった熱を効率よく導き出し、該導き出した熱は、熱伝導グリースを介して第3の放熱体213に伝えられる。さらに、第3の放熱体213からの熱は、熱伝導グリースを介して水平固定冷却プレート212に伝えられる。
なお、センサー基板208、第3の放熱体213、ロの字状シート211、第3の開口212a内に充填される熱伝導グリースの材質は、それぞれ、第1実施形態のセンサー基板108、第1の放熱体113、コの字状シート111、第1の開口112a内に充填される熱伝導グリースの材質と同様である。
したがって、固体撮像素子103及び信号処理用半導体素子209から発生した熱は、センサー基板208、熱伝導性を有するロの字状シート211、ロの字状シート211と第3の放熱体213との間の熱伝導グリース、第3の放熱体213、第3の放熱体213と水平固定冷却プレート212との間の熱伝導グリース、水平固定冷却プレート212、垂直固定冷却プレート122a、122bなどを経て、効率よくフロントフレーム101に伝わり、固体撮像素子103及び信号処理用半導体素子209を冷却することができる。
次に、第3実施形態の撮像装置について説明する。
第3実施形態の撮像装置の冷却機構は、上述した第1実施形態の冷却機構又は第2実施形態の冷却機構と同じ冷却機構であるが、固体撮像素子103を色分解プリズム102に固定する手段が異なるものである。従って、固定手段についてのみ図6を用いて説明する。図6は、第3実施形態における撮像装置のセンサー基板を色分解プリズムに固定する方法を説明する分解斜視図である。なおここでも、第1実施形態や第2実施形態で説明したものと同じ構成は、同じ番号を付け説明を省略する。
次に、第4実施形態の撮像装置について説明する。
第4実施形態の撮像装置の冷却機構は、上述した第1実施形態の冷却機構又は第2実施形態の冷却機構と同じ冷却機構であるが、3原色の光(赤R,緑G,青B)に対して検知する素子が一個の固体撮像素子の中に組み込まれている場合である。これは、通常、単板カメラと呼ばれているものであり、この単板カメラに本発明の冷却機構を適用した場合を示す。以下、図7、図8を用いて説明する。図7は、第4実施形態における撮像装置の水平中央断面図である。図8は、第4実施形態における撮像装置の垂直断面図である。
これらの水平固定冷却プレート412と垂直固定冷却プレート422a、422bは、センサー基板408に実装した固体撮像素子403及び信号処理用半導体素子409から発生した熱を、カメラ筐体のフロントフレーム401に導くためのものである。
水平固定冷却プレート412には、後述するように、第4の開口412aと第5の開口412bとが設けられ、その中にそれぞれ、放熱体413と放熱体414が前後方向を含む全方向に遊動可能なように収容される。放熱体413と放熱体414は、板バネ415により前方に付勢され、センサー基板408の後面又はセンサー基板408の後面に実装された信号処理用半導体素子409を押圧する。このときの板バネ415のバネ荷重は、第1実施形態と同様に、センサー基板408を接合する半田接合部に半田クレープを発生させない程度、あるいは、固体撮像素子403にレジストレーションのズレを発生させない程度の小さいものに設定され、50g以下である。
第1実施形態と同様に、第4の放熱体413は前後方向を含む全方向に遊動できるので、コの字状シート411がセンサー基板408の後面に対して多少傾いた状態で取り付けられたとしても、第4の放熱体413はコの字状シート411と熱伝導の良好な接触を保つことができる。
また、コの字状シート411は、第1実施形態と同様に、熱伝導グリースをセンサー基板408に接触させないようにする役割を果たす。なお、コの字状としている理由は、第1実施形態と同様に、信号接続コネクタと干渉しないためである。
また、コの字状シート411と第4の放熱体413との間にも、熱伝導グリースが介在するので、コの字状シート411からの熱を第4の放熱体413へ効率よく伝えることができる。
したがって、電気絶縁性と高熱伝導性とを有するコの字状シート411は、固体撮像素子403からセンサー基板408に伝わった熱を効率よく導き出し、該導き出した熱は、熱伝導グリースを介して第4の放熱体413に伝えられる。さらに、第4の放熱体413からの熱は、熱伝導グリースを介して、効率よく水平固定冷却プレート412に伝えられる。
また、上述したように、第5の放熱体414は前後方向を含む全方向に遊動できるので、信号処理用半導体素子409がセンサー基板408の後面に対して多少傾いた状態で実装されたとしても、第5の放熱体414は信号処理用半導体素子409と熱伝導の良好な接触を保つことができる。
また、信号処理用半導体素子409と第5の放熱体414との間にも、熱伝導グリースが介在するので、信号処理用半導体素子409からの熱を第5の放熱体414へ効率よく伝えることができる。
したがって、信号処理用半導体素子409から発生した熱を、熱伝導グリースを介して第5の放熱体414に伝え、第5の放熱体414から熱伝導グリースを介して水平固定冷却プレート412に伝えることができる。
なお、センサー基板408、第4の放熱体413と第5の放熱体414、第4の開口412aと第5の開口412b内に充填される熱伝導グリースの材質は、それぞれ、第1実施形態のセンサー基板108、第1の放熱体113、第1の開口112a内に充填される熱伝導グリースの材質と同様である。
また、信号処理用半導体素子409の冷却機構が、信号処理用半導体素子409と第5の放熱体414の間の熱伝導グリース、第5の放熱体414、板バネ415、第5の放熱体414と水平固定冷却プレート412の間の熱伝導グリース、水平固定冷却プレート412、垂直固定冷却プレート422a、422b、フロントフレーム401等で構成されている。
また、信号処理用半導体素子409から発生した熱は、信号処理用半導体素子409と第5の放熱体414の間の熱伝導グリース、第5の放熱体414、第5の放熱体414と水平固定冷却プレート412の間の熱伝導グリース、水平固定冷却プレート412、垂直固定冷却プレート422a、422bなどを経て、効率よくフロントフレーム401に伝わるので、信号処理用半導体素子409を冷却することができる。
第4実施形態では、固体撮像素子をセンサー基板の前面に実装し、信号処理用半導体素子を後面に実装したが、第2実施形態と同様に、固体撮像素子信号処理用半導体素子をセンサー基板の前面に実装することも可能である。
第1の発明は、第1実施形態の撮像装置に係るものであり、
装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を色分解プリズムにより複数の色成分に分解し、各色成分をそれぞれ固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置であって、
前記各色成分ごとにそれぞれ、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を冷却する冷却機構と、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を実装したセンサー基板を備え、
前記それぞれのセンサー基板は、前記撮像装置筐体内に設けられた半田接合部において半田付けにより固定され、前記センサー基板の前面に前記固体撮像素子が実装され、前記センサー基板の後面に1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子が実装されており、
前記それぞれの冷却機構は、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有し、前記センサー基板の後方に配置されるとともに前記撮像装置筐体に固定された熱伝導板と、
前記熱伝導板の第1の開口内に配置され該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体と、
前記熱伝導板の第2の開口内に配置され該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体と、
前記第1の放熱体を後方から前記センサー基板に押圧し、前記第2の放熱体を後方から前記信号処理用半導体素子に押圧する弾性体と、
前記固体撮像素子に対向するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第1の熱伝導シートと、
前記第1の開口内及び第2の開口内に充填された熱伝導グリースとを備え、
前記固体撮像素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在する前記第1の熱伝導シート、前記第1の熱伝導シートと前記第1の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第1の放熱体、前記第1の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるとともに、
前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記信号処理用半導体素子と前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えることを特徴とする撮像装置。
装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を色分解プリズムにより複数の色成分に分解し、各色成分をそれぞれ固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置であって、
前記各色成分ごとにそれぞれ、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を冷却する冷却機構と、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を実装したセンサー基板を備え、
前記それぞれのセンサー基板は、前記撮像装置筐体内に設けられた半田接合部において半田付けにより固定され、前記センサー基板の前面に前記固体撮像素子と1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子が実装されており、
前記それぞれの冷却機構は、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有し、前記センサー基板の後方に配置されるとともに前記撮像装置筐体に固定された熱伝導板と、
前記熱伝導板の第1の開口内に配置され該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体と、
前記熱伝導板の第2の開口内に配置され該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体と、
前記第1、第2の放熱体を後方から前記センサー基板に押圧する弾性体と、
前記固体撮像素子に対向するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第1の熱伝導シートと、
前記信号処理用半導体素子に対向するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第2の熱伝導シートと、
前記第1の開口内及び第2の開口内に充填された熱伝導グリースとを備え、
前記固体撮像素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在する前記第1の熱伝導シート、前記第1の熱伝導シートと前記第1の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第1の放熱体、前記第1の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるとともに、
前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第2の放熱体と前記センサー基板の間に介在する前記第2の熱伝導シート、前記第2の熱伝導シートと前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えることを特徴とする撮像装置。
なお、第1の熱伝導シートと第2の熱伝導シートは一体的に形成してもよい。
装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置であって、
前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を冷却する冷却機構と、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を実装したセンサー基板を備え、
前記センサー基板は、前記撮像装置筐体内に設けられた半田接合部に半田付けにより固定され、その前面に前記固体撮像素子が実装され、その前面又は後面に1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子が実装されており、
前記冷却機構は、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有し、前記センサー基板の後方に配置されるとともに前記撮像装置筐体に固定された熱伝導板と、
前記熱伝導板の第1の開口内に配置され該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体と、
前記熱伝導板の第2の開口内に配置され該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体と、
前記第1、第2の放熱体を後方から前方へ押圧する弾性体とを備え、
前記固体撮像素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第1の熱伝導シート、前記第1の熱伝導シートと前記第1の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第1の放熱体、前記第1の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるとともに、
前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記信号処理用半導体素子と前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるか、又は、前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第2の放熱体と前記センサー基板の間に介在するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第2の熱伝導シート、前記第2の熱伝導シートと前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えることを特徴とする撮像装置。
前記センサー基板の後面に信号接続コネクタが実装されており、
前記第1の開口を前方から見た形状が矩形であり、
前記第1の放熱体を前方から見た形状がコの字形状又はロの字形状であり、該コの字形状又はロの字形状は、前記信号接続コネクタと干渉しないための形状であることを特徴とする撮像装置。
なお、第4の発明の撮像装置において、前記第2の開口を前方から見た形状と前記第2の放熱体を前方から見た形状を円形としてもよい。
前記第1の熱伝導シート又は前記第2の熱伝導シートは、前記熱伝導グリースが前記センサー基板に浸透することを防止するものであることを特徴とする撮像装置。
前記センサー基板の前記半田接合部における半田付けは、前記センサー基板に設けられた半田固定用穴に、前記半田接合部から突き出た半田付けリードを挿入して半田付けがなされたことを特徴とする撮像装置。
前記弾性体は、前記第1の放熱体を押圧する押圧部と前記第2の放熱体を押圧する押圧部が一体形成された板バネであることを特徴とする撮像装置。
前記信号処理用半導体素子が前記センサー基板に複数実装され、該複数の信号処理用半導体素子にそれぞれ対応するように、前記第2の開口と前記第2の放熱体が複数設けられたことを特徴とする撮像装置。
装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置であって、
前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を含む発熱体を冷却する冷却機構と、前記発熱体を複数実装し前記撮像装置筐体内に固定されたセンサー基板を備え、
前記冷却機構は、
前記複数の発熱体に対向する位置にそれぞれ設けられた開口を複数有し、前記センサー基板の後方に配置されるとともに前記撮像装置筐体に固定された熱伝導板と、
前記熱伝導板の各開口内にそれぞれ配置され該開口内を遊動可能な放熱体と、
前記放熱体を後方から前方へ押圧する弾性体とを備え、
前記発熱体からの発熱を、前記発熱体と前記放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記放熱体、前記放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるか、又は、前記発熱体からの発熱を、前記センサー基板、前記放熱体と前記センサー基板の間に介在するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する熱伝導シート、前記熱伝導シートと前記放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記放熱体、前記放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えることを特徴とする撮像装置。
装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置の製造方法であって、
前記固体撮像素子がその前面に実装され、1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子がその前面又は後面に実装されたセンサー基板の位置決めを行い、前記撮像装置筐体内に前記センサー基板を固定するステップと、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有する熱伝導板を、前記センサー基板の後方に配置して、前記撮像装置筐体に固定するステップと、
前記熱伝導板の第1の開口内に、該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体を配置するステップと、
前記熱伝導板の第2の開口内に、該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体を配置するステップと、
前記第1の放熱体を、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在し電気絶縁性を有する第1の熱伝導シートと熱伝導グリースを介して、弾性体により前記センサー基板に押圧するステップと、
前記第2の放熱体を、熱伝導グリースを介して弾性体により前記信号処理用半導体素子に押圧するか、又は、前記第2の放熱体と前記センサー基板の間に介在し電気絶縁性を有する第2の熱伝導シートと熱伝導グリースを介して、弾性体により前記センサー基板に押圧するステップと、を備えることを特徴とする撮像装置の製造方法。
Claims (5)
- 装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を色分解プリズムにより複数の色成分に分解し、各色成分をそれぞれ固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置であって、
前記各色成分ごとにそれぞれ、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を冷却する冷却機構と、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を実装したセンサー基板を備え、
前記それぞれのセンサー基板は、前記撮像装置筐体内に設けられた半田接合部において半田付けにより固定され、前記センサー基板の前面に前記固体撮像素子が実装され、前記センサー基板の後面に1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子が実装されており、
前記それぞれの冷却機構は、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有し、前記センサー基板の後方に配置されるとともに前記撮像装置筐体に固定された熱伝導板と、
前記熱伝導板の第1の開口内に配置され該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体と、
前記熱伝導板の第2の開口内に配置され該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体と、
前記第1の放熱体を後方から前記センサー基板に押圧し、前記第2の放熱体を後方から前記信号処理用半導体素子に押圧する弾性体と、
前記固体撮像素子に対向するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第1の熱伝導シートと、
前記第1の開口内及び第2の開口内に充填された熱伝導グリースとを備え、
前記固体撮像素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在する前記第1の熱伝導シート、前記第1の熱伝導シートと前記第1の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第1の放熱体、前記第1の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるとともに、
前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記信号処理用半導体素子と前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載された撮像装置であって、
前記センサー基板の後面に信号接続コネクタが実装されており、
前記第1の開口を前方から見た形状が矩形であり、
前記第1の放熱体を前方から見た形状がコの字形状又はロの字形状であり、該コの字形状又はロの字形状は、前記信号接続コネクタと干渉しないための形状であることを特徴とする撮像装置。 - 装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を色分解プリズムにより複数の色成分に分解し、各色成分をそれぞれ固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置であって、
前記各色成分ごとにそれぞれ、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を冷却する冷却機構と、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を実装したセンサー基板を備え、
前記それぞれのセンサー基板は、前記撮像装置筐体内に設けられた半田接合部において半田付けにより固定され、前記センサー基板の前面に前記固体撮像素子と1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子が実装されており、
前記それぞれの冷却機構は、
前記固体撮像素子及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた開口を有し、前記センサー基板の後方に配置されるとともに前記撮像装置筐体に固定された熱伝導板と、
前記熱伝導板の前記開口内に配置され該開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な放熱体と、
前記放熱体を後方から前記センサー基板に押圧する弾性体と、
前記固体撮像素子及び前記信号処理用半導体素子に対向するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する熱伝導シートと、
前記開口内に充填された熱伝導グリースとを備え、
前記固体撮像素子及び前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記センサー基板、前記放熱体と前記センサー基板の間に介在する前記熱伝導シート、前記熱伝導シートと前記放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記放熱体、前記放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えることを特徴とする撮像装置。 - 装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置であって、
前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を冷却する冷却機構と、前記固体撮像素子と前記信号処理用半導体素子を実装したセンサー基板を備え、
前記センサー基板は、前記撮像装置筐体内に設けられた半田接合部に半田付けにより固定され、前記センサー基板の前面に前記固体撮像素子が実装され、前記センサー基板の前面又は後面に1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子が実装されており、
前記冷却機構は、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有し、前記センサー基板の後方に配置されるとともに前記撮像装置筐体に固定された熱伝導板と、
前記熱伝導板の第1の開口内に配置され該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体と、
前記熱伝導板の第2の開口内に配置され該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体と、
前記第1、第2の放熱体を後方から前方へ押圧する弾性体とを備え、
前記固体撮像素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第1の熱伝導シート、前記第1の熱伝導シートと前記第1の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第1の放熱体、前記第1の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるとともに、
前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記信号処理用半導体素子と前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えるか、又は、前記信号処理用半導体素子からの発熱を、前記センサー基板、前記第2の放熱体と前記センサー基板の間に介在するように前記センサー基板の後面に設けられた電気絶縁性を有する第2の熱伝導シート、前記第2の熱伝導シートと前記第2の放熱体との間に介在する熱伝導グリース、前記第2の放熱体、前記第2の放熱体と前記熱伝導板との間に介在する熱伝導グリース、前記熱伝導板を介して、前記撮像装置筐体に伝えることを特徴とする撮像装置。 - 装置外側に筐体を有し、装置前方から入射する光を固体撮像素子により電気信号に変換し、該変換した電気信号を信号処理用半導体素子により信号処理する撮像装置の製造方法であって、
前記固体撮像素子がその前面に実装され、1つ又は複数の前記信号処理用半導体素子がその前面又は後面に実装されたセンサー基板の位置決めを行い、前記撮像装置筐体内に前記センサー基板を固定するステップと、
前記固体撮像素子に対向する位置に設けられた第1の開口及び前記信号処理用半導体素
子に対向する位置に設けられた1つ又は複数の第2の開口を有する熱伝導板を、前記センサー基板の後方に配置して、前記撮像装置筐体に固定するステップと、
前記熱伝導板の第1の開口内に、該第1の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第1の放熱体を配置するステップと、
前記熱伝導板の第2の開口内に、該第2の開口内を前後方向を含む全方向に遊動可能な第2の放熱体を配置するステップと、
前記第1の放熱体を、前記第1の放熱体と前記センサー基板の間に介在し電気絶縁性を有する第1の熱伝導シートと熱伝導グリースを介して、弾性体により前記センサー基板に押圧するステップと、
前記第2の放熱体を、熱伝導グリースを介して弾性体により前記信号処理用半導体素子に押圧するか、又は、前記第2の放熱体と前記センサー基板の間に介在し電気絶縁性を有する第2の熱伝導シートと熱伝導グリースを介して、弾性体により前記センサー基板に押圧するステップと、を備えることを特徴とする撮像装置の製造方法。
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