KR100556198B1 - 고체 촬상장치, 그 제조방법, 고체 촬상유니트, 그 제조방법, 및 촬상기기 - Google Patents

고체 촬상장치, 그 제조방법, 고체 촬상유니트, 그 제조방법, 및 촬상기기 Download PDF

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Abstract

고체촬상장치는 패키지 기판; 및 패키지 기판상에 탑재된 고체촬상소자를 포함한다. 이 패키지 기판은 상기 고체 촬상소자가 탑재되어지는 장착면을 보유한다. 이 패키지 기판은, 장착면으로부터 양방향으로 돌출한, 장착면과 동일한 높이의 2개의 기준면을 갖는다. 기준면내에는, 그 중심들이 고체 촬상소자의 촬상면의 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 있도록 한 쌍 이상의 위치결정 기준구멍이 형성되어져 있다.

Description

고체 촬상장치, 그 제조방법, 고체 촬상유니트, 그 제조방법, 및 촬상기기{SOLID STATE IMAGING DEVICE, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, SOLID STATE IMAGING UNIT AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND IMAGING APPARATUS}
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상유니트의 조립체를 나타내는 분해도;
도 2의 (A)는, 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상장치의 평면도;
도 2의 (B)는, 도 2의 (A)에 있어서의 선분(A-A')을 따라 절단한 단면도;
도 3의 (A)는, 두 개의 핀부재 사이의 거리가 두 개의 위치결정 구멍 사이의 거리보다 짧은 경우, 본 발명에 따른 고체 촬상장치와 렌즈 미러 실린더 유니트의 위치결정 방식을 나타내는 설명도;
도 3의 (B)는, 두 개의 핀부재 사이의 거리가 두 개의 위치결정 구멍 사이의 거리보다 긴 경우, 본 발명에 따른 고체 촬상장치와 렌즈 미러 실린더 유니트의 위치결정 방식을 나타내는 설명도;
도 4는, 고체 촬상소자 및 광학렌즈를 위치결정하는 원리를 개략적으로 나타내는 도면;
도 5는, 종래의 위치조정 및, 고체 촬상소자와 렌즈 미러 실린더 유니트의 조립을 나타내는 분해도;
본 발명은 패키지 기판상에 장착된 고체 촬상소자를 포함하는 고체 촬상장치, 그 제조방법, 고체 촬상장치에 부착된 렌즈 미러 실린더 유니트를 포함하는 고체 촬상유니트, 그 제조방법, 및 이를 이용한 촬상기기에 관한 것이다.
종래로부터, CCD를 포함하는 고체 촬상소자가 디지탈 카메라 및 비디오 카메라 등의 각종 촬상기기에 사용된다. 이들 촬상기기에 사용될 때, 고체 촬상소자는 집광용 광학렌즈를 포함하고 고체 촬상소자상에서 이미지를 나타내주는 렌즈 미러 실린더 유니트와 결합된다.
도 4는 고체 촬상소자(100B)와 렌즈 미러 실린더 유니트의 결합방식을 나타낸다. 렌즈 미러 실린더 유니트의 광학렌즈(100A)의 광학축(L) 및 고체 촬상소자(100B)의 촬상면 중심(C)은 위치가 상호적으로 정렬되어야만 한다. 위치정렬은 X, Y, 및 θ축들을 기준으로 하여 화각(angle of view)을 조정함으로써 수행된다. 게다가, 광학렌즈(100A)의 광학축(L)에 수직인 평면은 고체 촬상 부품(100B)의 촬상면과 평행해야만 한다. 이는 Z축을 기준으로 한 초점조정과, a 및 b축을 기준으로 한 기울기 조정을 통해 수행된다. 기울기 조정은 부분적으로 초점이 흐려지는 것을 방지하기 위해 수행된다(부분적인 초점흐림을 방지하기 위한 조정을 "부분적인 난초점조정"으로 간략하게 표시한다.). 상술한 6개의 축을 기준으로 한 위치조정은 마이크로미터(㎛) 단위의 높은 정밀도로 수행된다.
종래로부터, 이들 축을 기준으로 한 위치정렬 및 조정은 고가의 위치조정장치를 사용하여 오랜 기간동안 수행되었다. 예컨대, 광학렌즈(100A)와 고체 촬상소자(100B)의 위치조정을 아래와 같이 수행하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 그 상부에 고체 촬상소자(100B)가 장착된 패키지(101)는 접착제 등에 의해 알루미늄으로 형성된 금속판(102)에 부착된다.
그 다음, 광학렌즈(100A)를 내장한 렌즈 미러 실린더 유니트(103)가 정해진 위치에 배치된다. 렌즈 미러 실린더 유니트(103)에 대하여, 고체 촬상소자(100B)가 금속판(102)상에 설치된 패키지(101)와 함께 축을 따라 매우 미세한 거리와 각도로 이동한다. 이런 이동에 의해 광학렌즈(100A)와 고체 촬상소자(100B)는 광학적인 위치관계를 갖도록 위치되고, 따라서 고체 촬상소자(100B)로부터 출력신호가 최적이 된다. 이 위치에서, 렌즈 미러 실린더 유니트(103) 및 금속판(102)은 패키지(101)상에 고체 촬상소자(100B)를 유지한다. 따라서, 고체 촬상소자(100B)와 렌즈 미러 실린더 유니트(103)는 스크류(104) 등의 조임부재에 의해 상호 통합적으로 고정된다.
상술한 렌즈 미러 실린더 유니트(103)와 고체 촬상소자(100B)의 위치정렬 단계를 간단하게 하기 위해, 종래로부터 이하의 것들이 제안되어 왔다.
일본 실용신안 공보 평5-46046호인 "고체 촬상기기"에는 다음의 기술을 제안하고 있다. 최대 5㎛ 정도의 거칠기(표면조도)를 갖도록 연마된 표면을 갖는 평판의 일부에 고체 촬상소자가 장착된다. 이 고체 촬상소자를 덮기 위한 패키지는 평판을 일부 노출시켜 고정된다. 평판의 노출부는 렌즈 미러 실린더 유니트가 부착되어지는 기준면으로서 작용한다.
일본 특허 공보 평2000-125212호인 "촬상 모듈"에 의하면, 세라믹판의 평탄부는 반도체 칩의 기준면과 렌즈 미러 실린더 유니트의 기준면으로서 모두 사용된다.
일본 특허 공보 평10-326885호인 "고체 촬상장치 및 고체 촬상장치의 실장방법" 및 일본 특허 공보 평2000-307092호인 "고체 촬상장치 이를 사용한 카메라, 및 이를 제조하는 방법"에서는 이하의 기술을 제안하고 있다. 외부를 향해 개방된 파일롯부는 패키지의 측면에 형성되고, 외부를 향해 개방된 안내부는 파일롯부가 형성된 측면과 대향하고 있는 측면에 형성된다. 파일롯부와 안내부를 사용하여, 고체 촬상소자, 렌즈 미러 실린더 유니트 및 배선판이 돌출한 핀을 갖는 지그에 의해 상호간 배치된다.
상술한 종래의 기술은 다음과 같은 문제점을 갖는다.
일본 실용신안 공보 평5-46046호 및 일본 특허 공보 평2000-125212호에 의하면, 광학렌즈의 광학축에 대하여 수직인 평면과 고체 촬상소자의 촬상면은, 다음과 같은 이유로 인하여 고정밀도로 상호 평행하도록 조절되어야 한다. 고체 촬상소자가 장착되는 평면과 렌즈 미러 실린더 유니트가 장착되는 평면이 동일평면이기 때문에, Z축(초점조정을 위해 제공됨) 및 a와 b축(부분적인 난초점에 대한 기울기조정을 위해 제공됨)을 기준으로 하는 조정은 높은 정밀도로 수행된다. 그러나, 렌즈 미러 실린더 유니트의 광학축 및 고체 촬상소자의 촬상면을 고정밀도로 정렬할 수 없다. 그 이유는 기준위치나, 고체 촬상소자가 장착되는 평면에 평행한 X, Y, θ축에 대한 평면이 없기 때문이다.
일본 특허 공보 평10-326886호 및 일본 특허 공보 평2000-307092호에 의하면, 렌즈 미러 실린더 유니트의 광학축과 고체 촬상소자의 촬상면 중심의 위치정렬, 즉 X, Y, θ축을 기준으로 한 조정이, 파일롯부, 안내부 및 돌출한 핀을 갖는 지그를 사용함으로써 고정밀도로 수행된다. 그러나, 광학렌즈의 광학축에 수직한 평면과 고체 촬상소자의 촬상면을 높은 정밀도로 상호 평행하게 조정할 수 없다. 그 이유는 초점조정을 위해 설치된 Z축(파일롯부 및 안내부와 평행함)과, 부분적인 난초점에 대하여 기울기조정을 위해 설치된 a와 b축에 대한 기준면이나 평면이 없기 때문이다. X, Y, θ축을 기준으로 한 위치조정을 행하더라도, 이 기술은 돌출한 핀을 갖는 위치조정 지그를 필요로 하고, 또한 위치조정 지그를 사용한 조정단계를 추가로 필요로 하기 때문에 불편한 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제1 특성에 의하면, 고체 촬상장치는 패키지 기판; 및 이 패키지 기판에 장착된 고체 촬상소자를 포함한다. 패키지 기판은 고체 촬상소자가 장착되어지는 장착면을 갖는다. 패키지 기판은, 장착면과 동일 높이를 갖는 2개의 기준면을 보유하고, 이 기준면은 장착면으로부터 반대의 2방향으로 돌출하고 있다. 각 기준면내에은 한 쌍 이상의 기준구멍이, 그 중심들이 고체 촬상소자의 촬상면의 중심으로부터 동일거리로 이격되도록 형성되어 있다.
본 발명의 실시예에서, 기준면에 형성된 한쌍 이상의 위치결정 기준구멍은 고체 촬상소자의 촬상면측을 향하여 넓어지도록 테이퍼된다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 패키지 기판은 장착면이 그 저부에 형성된 오목부를 갖는다. 고체 촬상소자는 장착면에 탑재된다. 오목부에 수용된 내부리드는 얇은 금속선을 통하여 고체 촬상소자의 전극에 접속되고, 또한 외부리드에 접속된다. 투명덮개 부재가 오목부를 덮도록 장착된다.
본 발명의 특징에 의하면, 상술한 고체 촬상장치를 제조하는 방법이 제공된다. 패키지 기판상에 고체 촬상소자를 장착하기 위해, 촬상면의 중심이 한 쌍 이상의 기준구멍들의 중심들을 연결하는 가상선의 중심에 정합되어, 고체 촬상소자가 장착면에 고정된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 고체 촬상유니트는 상술한 고체 촬상장치 및 렌즈 미러 실린더 유니트를 포함한다. 렌즈 미러 실린더 유니트는, 한 쌍 이상의 위치결정 기준구멍과 각각 결합가능한 핀부재, 상기 고체 촬상장치의 기준면에 대응하는 위치결정 기준면, 및 그 광학축이 핀부재의 중심들을 연결하는 가상선의 중심을 통과하도록 형성된 광학렌즈를 포함한다. 이 핀부재는, 고체 촬상소자와 광학렌즈를 상호 위치시켜 렌즈 미러 실린더 유니트를 패키지 기판에 부착시키도록, 위치결정 기준구멍에 결합된다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 핀부재는 그 선단을 향하여 직경이 감소하도록 테이퍼된다. 이 테이퍼형 핀부재 및 테이퍼형 위치결정 기준구멍이 상호 결합하여, 렌즈 미러 실린더 유니트의 위치결정 기준면이 고체 촬상장치의 기준면과 평행하게 된다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 고체 촬상장치의 기준면은, 가상의 직사각형을 형성하는 2개의 위치결정 기준구멍을 각각 구비하고, 패키지 기판은, 가상의 사각형의 2개의 가상 대각선중 어느 하나의 대각선상에 형성된 2개의 위치결정 기준구멍을 통해, 렌즈 미러 실린더 유니트와 배선판 사이에 유지 및 부착된다.
본 발명의 다른 특성에 의하면, 상술한 고체 촬상유니트의 제조방법이 제공된다. 핀부재는, 고체 촬상소자와 광학렌즈를 위치시키고 또한 렌즈 미러 실린더 유니트를 패키지 기판에 부착시키도록, 위치결정 기준구멍에 각각 결합된다.
본 발명의 한 실시예에 의하면, 배선판은 4개의 위치결정 기준구멍에 대응하는 위치에 4개의 삽입구멍을 갖는다. 렌즈 미러 실린더 유니트는 한 쌍의 테이퍼형 핀부재에 더하여 스크류를 고정하기 위한 2개의 고정용 탭핑구멍을 포함하고, 고정용 탭핑구멍과 테이퍼형 핀부재는 4개의 위치결정 기준구멍에 위치적으로 대응한다. 한 쌍의 테이퍼형 핀부재가 2개의 위치결정 기준구멍과, 배선판의 2개의 삽입구멍에 순차적으로 결합된다. 스크류들이 잔존하는 2개의 삽입구멍, 잔존하는 2개의 위치결정 기준구멍, 및 고정용 탭핑구멍에 순차적으로 결합됨에 따라, 배선판, 고체 촬상장치 및 렌즈 미러 실린더 유니트가 체결된다.
본 발명의 다른 특성에 의하면, 상술한 고체 촬상장치 또는 상술한 고체 촬상유니트를 사용하는 것을 특징으로 하는 촬상기기가 제공된다.
본 발명의 기능에 대하여 이하에 설명하도록 한다.
종래로부터, 고체 촬상소자 및 광학렌즈는 소정 정밀도에 의해 분리된 단계로 제조된다. 이 2개의 소자는 상호에 대하여 고정밀도로 위치될 필요가 있다. 종래구조의 고체 촬상장치의 경우, 촬상소자 칩이 탑재된 후, 광학렌즈가 촬상소자 칩에 위치된다. 이 단계에서는, 광학렌즈와 촬상소자 칩의 위치결정을 고정밀도로 수행하기 위해서, 화각을 조정하기 위한 축, 및 기울기를 조정하기 위한 축을 포함하여 총 6개의 축을 필요로 한다.
종래구조의 고체 촬상소자의 패키지의 경우, 패키지는 기준으로서 작용하는 기판상에 장착되고 난 후, 렌즈 미러 실린더 유니트가 이 기준으로 작용하는 기판에 장착된다. 따라서, 분산팩터가 축적된다. 게다가, 상술한 바와 같이, 고체 촬상소자와 광학렌즈를 위치시키기 위해 총 6개의 축이 필요하게 된다(광학축 중심, 수평 및 수직면, 기울기, 회전 등에 관함).
본 발명에 의하면, 고체 촬상소자의 패키지 기판 자체에, 고체 촬상소자를 장착면에 위치시키기 위한 기준구멍이 형성되어 있다. 이 기준구멍들은 고체 촬상소자와 렌즈 미러 실린더 유니트를, 이하와 같이 위치결정하기 위해 사용될 수도 있다. 핀부재를 고체 촬상장치의 기준구멍에 삽입함으로써, 고체 촬상소자 및 광학렌즈가 서로에 대해 위치결정될 수 있고, 또한 렌즈 미러 실린더 유니트가 패키지 기판에 부착될 수 있다. 따라서, (i) 렌즈의 광학축과 고체 촬상소자의 촬상면 중심의 위치조정, 및 (ii) 고체 촬상소자의 촬상면에 평행한 렌즈의 광학축에 대해 수직인 평면의 조정이 모두 고정밀도로, 또한 축소된 단계로 수행될 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 설명하는 발명은, 광학렌즈의 광학축과 고체 촬상소자의 촬상면 중심의 위치조정을 구현하고, 또한 고체 촬상소자의 촬상면에 평행한 렌즈의 광학축에 대해 수직인 평면의 조정 모두를 위치조정 지그를 사용하지 않고 고정밀도로, 그리고 축소된 단계로 수행할 수 있는 장점을 갖는 고체 촬상장치 및 그 제조방법; 고체 촬상장치를 포함하는 고체 촬상유니트 및 그 제조방법; 및 이를 사용하는 촬상기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 이러한 장점들은 이하 첨부된 도면을 참조한 설명을 통하여 당업자들에게 보다 명확하게 이해될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 고체 촬상유니트에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 실시예에 대해 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상유니트(1)의 조립체를 나타내는 분해도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상유니트(1)는 그 내부에 고체 촬상소자(21)(도 2를 참조)가 장착된 고체 촬상장치(2), 집광용 렌즈(31)를 구비하고 있고, 취해진 영상을 고체 촬상소자(21)상에 나타내는 렌즈 미러 실린더 유니트(3), 및 고체 촬상소자(21)로부터 외부장치에 출력신호를 전송하는 배선판(4)을 포함한다. 이러한 소자들은 서로 최적의 위치관계를 가지고 배열 및 조립된다.
도 2의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 고체 촬상장치(2)는 고체 촬상소자(21), 고체 촬상소자(21)가 장착되는 패키지 기판으로 작동하는 듀얼인 라인 패키지(dual in line package)(DIP; 이하 "패키지"라 한다)(22), 고체 촬상소자(21)를 덮기 위한 투명덮개(23), 및 고체 촬상소자(21)로부터 영상에 대한 출력신호를 외부장치에 전송하는 복수개의 외부리드(24)를 포함한다.
고체 촬상소자(21)는 메트릭스 배열된 복수개의 CCD를 포함한다. 각 CCD는 영상을 나타내는 빛을 픽셀 대 픽셀(pixel-by-pixel)에 기초로 하여 전기신호로 변환한다.
패키지(22)는 그 상면의 중앙부에 오목부(221)가 형성되어 있다. 이 오목부(221)는 위에서 보았을 때 사각형인 것이 일반적이다. 오목부(221)의 저부는 고체 촬상부품(21)이 장착되는 평탄한 장착면(222)을 포함한다. 오목부(221)의 양측으로부터, 브림(brim)형 에지가 외측으로 돌출한다. 브림형 에지상에, 기준면(223a,223b)(돌출영역)이 각각 형성된다. 기준면(223a,223b)은 평탄면으로서, 장착면(222)와 동일한 높이로 형성된다. 위치결정 기준구멍(22a,22b)은 기준면(223a)으로부터 브림형 에지를 관통하도록 형성되고, 위치결정 기준구멍(22c,22d)은 기준면(223b)으로부터 브림형 에지를 관통하도록 형성된다. 고체 촬상장치(2)는 상부에서 보았을 때 직사각형인 것이 일반적이고, 가상의 직사각형을 형성하도록 4개의 위치결정 기준구멍(22a∼22d)이 배치된다. 위치결정 기준구멍(22a~22d)은 고체 촬상소자(21)와 렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 위치를 결정하는데 사용된다.
4개의 위치결정 기준구멍(22a~22d) 중, 예컨대 위치결정 기준구멍(22a,22c)과 같이, 가상의 대각선상에 형성된 2개의 구멍은, 그 상단부(고체 촬상소자(21)의 한쪽) 근방의 단면적이 그 하단부 근방의 단면적보다 넓게 형성되도록 테이퍼된다.
고체 촬상소자(21)는 아래와 같이 패키지(22)상의 장착면(222)상에 배치된다. 가상의 대각선(예컨대, 위치결정 구멍(22a,22c))상에 형성된 두 개의 원형 위치결정 기준구멍의 중심을 연결하는 가상직선이 그려진다. 고체 촬상소자(21)의 중심(촬상면 중심)이 가상 직선의 중심에 정렬된다. 이 경우, 고체 촬상소자(21)는 접착제등으로 장착면(222)상에 고정된다. 고체 촬상소자(21)의 중심은 아래와 같이 가상 직선의 중심에 정렬된다. 기준으로서 작동하는 패키지(22)내 위치들(원형 위치결정 기준구멍의 중심들)이 광학장치에 의해 광학적으로 식별되고, 고체 촬상소자(21)가 기준위치(즉, 두 위치결정 기준구멍의 중심을 연결하는 가상의 대각선의 중심)로부터 소정 방향의 소정 위치에 고정된다. 이와 같은 기술이 일반적으로 사용된다. 위치결정 기준구멍(22b, 22d)을 위치결정 기준구멍(22a,22c)을 대신해서 사용할 수 있다.
투명덮개(23)는 직사각판으로서, 오목부(221)의 내부를 덮도록 접착된다. 따라서, 오목부(221)의 내부는 고체 촬상소자(21) 위쪽의 비어있는 공간과 함께 밀봉된다.
복수개의 외부리드(24)는 고체 촬상장치(2)의 직사각판의 양측으로부터 하방으로 걸려진다. 브림형 에지가 사각형의 짧은 변으로부터 돌출됨에 따라, 외부리드(24)는 사각형의 각 긴 변의 중심부로부터 걸려진다. 패키지(22)상의 오목부(221)에 형성된 내부리드(도시하지 않음)는 알루미늄등으로 형성된 금속선(도시하지 않음)을 통해 고체 촬상소자(21)내 전극(도시하지 않음)에 접속된다. 내부리드는 외부리드(24)에 각각 접속된다. 따라서, 고체 촬상소자(21)의 전극은 외부리드(24)와 각각 도통된다. 패킷(22)은, 예컨대 듀얼 인라인 패키지 등과 같은 핀삽입식 패키지로 한정되지 않고, 외부리드(24)가 후방으로 연장하는 평판 장착식 패키지나, 외부리드가 없는 다른 평판 장착식 패키지일 수도 있다.
다시 도 1에 있어서, 렌즈 미러 실린더 유니트(3)는 직사각판과, 직사각판의 상면 중앙영역에 형성된 렌즈홀더(32)를 포함한다. 렌즈홀더(32)는 그 내부에 렌즈(31)를 수용한다. 렌즈(31)는 회전되는 상태로 내장된다. 렌즈 미러 실린더 유니트(3)도 직사각판의 저면으로부터 하방으로 돌출하고 있는 위치결정핀(33a,33c: 핀부재)을 포함한다. 각각의 위치결정핀(33a,33c)은 가상 대각선상에 각각 형성된 위치결정 기준구멍에 위치적으로 대응하고, 이 위치결정 기준구멍(22a,22c)과 결합할 수 있다. 렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 직사각판의 저면에는 스크루용 탭핑구멍(tapping hole)(도시되지 않음)이 패키지의 위치결정 기준구멍(22b,22d)과 대응하는 위치에 형성되어 있다. 렌즈미러 실린더 유니트(3)의 직사각판의 저면은 기준면(223a,223b)과 대면하는 위치결정 기준면으로서 작동한다.
위치결정 핀(33a,33c)은 그 칩을 향해 직경이 감소되도록 테이퍼된다. 위치결정핀(33a,33c)은 위치결정 기준구멍(22a,22c)과 동일한 각도로 테이퍼되어, 위치결정 기준구멍(22a,22c)은 위치결정 핀(33a,33c)과 각각 결합한다. 이러한 방법으로, 렌즈미러 실린더 유니트(3)가 고체 촬상소자(21)가 그 내부에 장착되어 있는 패키지(22)에 배치 및 부착된다.
상술한 바와 같이, 패키지(22)에 대하여 고체 촬상소자(21)를 위치시키기 위해 사용되는 위치결정 기준구멍(22a,22c)은, 또한 고체 촬상장치(2)를 렌즈 미러 실린더 유니트(3)에 위치시키는데 사용될 수 있다. 위치결정 기준구멍(22a,22c)에 위치적으로 대응하도록 설치된 위치결정 핀(33a,33c)을 밀어넣음으로써 위치결정 기준구멍(22a,22c)과 결합된다. 이러한 단순한 작동은 도 4에 나타낸 조정, 즉 (i)렌즈의 광학축(L)과 고체 촬상소자의 촬상면 중심(C)의 위치 조정(도 4), 및 (ii) 고체 촬상소자의 촬상면에 평행한 렌즈의 광학축에 대해 수직인 평면의 조정 모두를 구현할 수 있다. 즉, 이러한 단순한 작동으로, Z축을 기준으로 한 초점조정, X,Y 및 θ축을 기준으로 한 각도조정, 및 a, b축을 기준으로 한 부분적인 난초점 조정에 대한 기울기조정을 포함하는, 6개의 축을 기준으로 한 위치조정을 구현할 수 있다.
배선판(4)은 직사각형 판이다. 이 배선판(4)은 패키지(22)의 위치결정 기준구멍(22a,22d)과 대응하는 위치에 4개의 원형 구멍(41a~41d)을 각각 보유한다. 배선판(4)은 또한 패키지(22)에 매달려 있는 외부리드(24)와 대응하는 위치에 원형 복수개의 원형 구멍(42)을 보유하고 있다. 위치결정 구멍으로서 작용하는 각 원형 구멍(41a,41c)은 위쪽으로부터 삽입된 위치결정 핀(33a,33c)을 수용한다. 장착 구멍으로서 작용하는 각 원형 구멍(41b,41d)은 위쪽으로부터 삽입된 고정 스크류(43)을 수용한다. 고정 스크류(43)는 원형 구멍(41b,41d) 및 위치결정 기준구멍(22b,22d)를 통해 삽입되어, 렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 직사각판의 저면에 형성된 태핑구멍에 끼워진다. 위치결정 구멍(41a,41c) 및 부착구멍(41b,41d)은 정밀한 크기를 가질 필요가 없고, 약간의 오차를 갖을 수도 있다.
도 3의 (A) 및 (B)를 참조하여, 고체 촬상장치(2)를 렌즈 미러 실린더 유니트(3)에 부착하는 바람직한 방법에 대하여 설명한다.
도 3의 (A) 및 도 3의 (B)는 도 4에서 나타낸 조정; 예컨대, (i) 렌즈의 광학축(L)과 고체 촬상소자의 촬상면 중심(C)의 위치정렬, 및 (ii) 고체 촬상소자의 촬상면에 평행한 렌즈의 광학축에 대해 수직인 평면의 조정이 어떻게 구현되는지를 개략적으로 나타내는 도면이다. 즉, 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)는, Z축을 기준으로 한 초점조정, X,Y 및 θ축을 기준으로 한 각도조정, 및 a, b축을 기준으로 한 부분적인 난초점조정에 대한 기울기조정을 포함하는, 6개의 축을 기준으로 한 위치조정이 어떻게 구현되는지를 개략적으로 설명한다.
먼저, 렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 위치결정핀(33a,33c)이 고체 촬상장치(2)의 위치결정 기준구멍(22a,22c)속으로 삽입된다. 위치결정 핀(33a,33c)은 위치결정 기준구멍(22a,22c)이 형성되어 있는 기준면(223a,223b)의 두께보다 길고, 따라서 위치결정 기준구멍(22a,22c)을 통해 배선판(4)의 위치결정구멍(41a,41c)에 삽입된다. 따라서, 렌즈 미러 실린더 유니트(3), 고체 촬상장치(2), 및 배선판(4)은 상호에 대해 위치결정이 가능하다.
다음으로, 고정스크류(43)가 배선판(4)의 하방으로부터 부착구멍(42b,42d)에 삽입된다. 이 고정스크류(43)는 부착구멍(42b,42d), 위치결정 기준구멍(22b,22d), 및 직사각판에 형성된 탭핑구멍을 통하여 렌즈 미러 실린터 유니트(3)의 직사각판에 도달한다. 이 고정스크류들(43)은 동일 토크로 렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 직사각판에 체결된다. 따라서, 렌즈 미러 실린더 유니트(3), 고체 촬상장치(2) 및 배선판(4)이 상호에 대해 고정된다.
도 3의 (A) 및 도 3의 (B)를 참조하여, 고체 촬상장치(2)와 렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 고정밀 위치결정을 설명하도록 한다.
도 3의 (A)와 도 3의 (B)는, 위치결정 기준구멍(22a,22c)의 중심을 연결하는 가상의 대각선을 따라 절단한, 고체 촬상장치(2)와 렌즈 미러 실린더 유니트(3) 조립체의 단면도를 각각 나타낸다. 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 있어서, Dpc는 가상의 대각선의 중심을 나타내고, 고체 촬상소자(21)의 촬상면 중심(C)과 정합한다. Dp1은 중심(Dcp)과 위치결정 기준구멍(22a)의 중심 사이의 거리이고, Dp2는 중심(Dcp)과 위치결정 기준구멍(22c)의 중심 사이의 거리를 나타낸다. Dhc는 렌즈 미러 실린더 유니트의 직사각판의 중심으로, 중심(Dpc)과 정합한다. Dh1은 중심(Dhc)과 위치결정핀(33a) 사이의 거리이고, Dh2은 중심(Dhc)과 위치결정 핀(33c) 사이의 거리이다.
도 3의 (A)에 있어서, (Dh1 + Dh2)가 (Dp1 + Dp2)보다 짧다. 이 경우, 고체 촬상장치(2)와 렌즈 미러 실린더 유니트(3)는, 각 위치결정 기준구멍(22a,22c)의 테이퍼벽의 내부를 따라 상호 위치된다.
도 3의 (B)에 있어서, (Dh1 + Dh2)가 (Dp1 + Dp2)보다 길다. 이 경우, 고체 촬상장치(2)와 렌즈 미러 실린더 유니트(3)는, 각 위치결정 기준구멍(22a,22c)의 테이퍼벽의 외부를 따라 상호 위치된다.
이들 모두의 경우에 있어서, 중심(Dpc)과 중심(Dhc)은 상호 정합된다. 이 예에 있어서, 위치결정 기준구멍(22a,22c)의 중심을 연결하는 대각선이 위치결정에 사용되지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 방법으로, 고체 촬상소자(21)와 광학렌즈(31)는 고정밀도로 그 중심에서 위치정렬되고, 또한 상호 평행하게 조정될 수 있다. 즉, X,Y 및 θ축을 기준으로 하여 본 각도조정, 및 a, b축을 기준으로 한 부분적인 난초점 조정에 대한 기울기조정을 포함하는, 5개의 축을 기준으로 한 위치조정이 고정밀도로 구현된다.
위치결정 핀(33a,33c)은 위치결정 기준구멍(22a,22c)의 테이퍼 벽을 따라 각각 안내되어, 위치결정 핀(33a,33c)이 위치결정 기준구멍(22a,22c)에 삽입되어 상호 동일한 높이로 된다. 이를 보다 상세하게 설명하도록 한다. 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 있어서, 참조번호 34는 위치결정 핀(33a,33c)이 형성되어 있는 기준면(34)(렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 직사각판의 저면)을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 위치결정 기준구멍(22a)은 기준면(223a)으로부터 연장되고, 위치결정 기준구멍(22c)은 기준면(223b)으로부터 연장된다. 기준면(223a)과 기준면(223b) 사이의 간격(CL)은 기준면(223b)과 기준면(34) 사이의 간격(CR)과 동일하다. 도 3의 (A)에 있어서 CL1=CR1이다. 도 3의 (B)에 있어서 CL2=CR2이다. 그 결과, 기준면(223a,223b)은 기준면(34)에 평행하다. 즉, Z축을 기준으로 한 초점조정이 수행된다.
위치결정 기준구멍(22a,22c)을 대신하여, 위치결정 기준구멍(22b,22d)이 사용될 수도 있다. 이 경우, 위치결정 기준구멍(22b,22d)은, 고체 촬상소자(21)를 오목부(221)에 배치시키기 위해 사용될 수도 있다. 렌즈 미러 실린더 유니트(3)는 위치결정 기준구멍(22b,22d)와 대응하는 위치에, 위치결정 핀(33a,33c)을 대신하여 위치결정 핀(33b,33d)을 갖는다. 렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 직사각판의 저면에 있는 탭핑 구멍(미도시)은, 위치결정 기준구멍(22b,22d) 대신에, 위치결정 구멍(22a,22c)와 대응하는 위치에 형성된다.
그러나, 이 상태에서, Z축을 기준으로 한 초점조정은 정밀도가 높지 않다. 상술한 조립단계가 완료된 후, 최적의 출력신호를 획득하도록 광학렌즈(31)가 렌즈홀더(32)내에서 회전된다. 따라서, Z축을 기준으로 한 초점조절의 정밀도가 높게 된다.
상술한 바와 같이, 고체 촬상장치(2) 및 렌즈 미러 실린더 유니트(3)는, 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 나타낸 이론에 의해, 상호 조립되는 동안 고정밀도로 위치시킬 수 있다.
최신기술의 사용에 의해, 고체 촬상소자(21)의 칩과 패키지(22)가 상호간 충분하게 높은 정밀도로 위치되고, 테이퍼된 핀부재(33a,33c)를 갖는 렌즈 미러 실린더 유니트(3)와 광학렌즈(31)도 상호간 충분하게 높은 정밀도로 위치된다.
요약하면, 본 발명은 상술한 문제를 다음과 같이 해결할 수 있다.
고체 촬상소자(21)는 접착제등을 사용하여 패키지(22)의 상면상에 형성된 오목부(221)내 장착면(222)상에 고정된다. 패키지(22)의 오목부(221)내 내부리드(도시하지 않음) 및 고체 촬상소자(21)의 전극(단자)은 알루미늄 등으로 제조된 금속선에 의해 각각 접속되고, 내부리드는 외부리드(24)와 도통된다. 투명덮개(23)는 패키지에 부착되어, 오목부(221)는 고체 촬상소자(21)를 수용한 상태로 밀봉된다. 고체 촬상소자(21) 위쪽의 오목부(221)내 공간은 비어있다.
브림형 에지는 패키지(22)의 양측으로부터 돌출된다. 브림형 에지는 기준면(223a,223b)(돌출영역)을 각각 갖고, 장착면(222)과 동일한 높이로 되어 있다. 4개의 위치결정 기준구멍(22a~22d)은 브림형 에지상에 형성된다. 예컨대, 위치결정 기준구멍(22a,22b)은 기준면(223a)으로부터 하방으로 연장되고, 위치결정 기준구멍(22c,22d)은 기준면(223b)으로부터 하방으로 연장된다. 위치결정 기준구멍(22a~22d)은 고체 촬상장치(2)와 렌즈 미러 실린더 유니트(3)를 위치시키기 위해 사용되도록 테이퍼형으로 되어 있다.
4개의 위치결정 기준구멍(22a~22d)중, 가상의 대각선(예컨대 22a, 22c)상에 형성된 2개의 위치결정 기준구멍은 고체 촬상소자(21)를 장착하기 위한 기준으로서 사용된다.
렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 한 쌍의 테이퍼 핀(33a,33c)이 위치결정 기준구멍(22a,22c)에 삽입되어 결합된다. 따라서, 고체 촬상소자(2) 및 렌즈 미러 실린더 유니트(3)가 상호간 위치맞춤 된다. 그 다음, 고정 스크류(43)가 렌즈 미러 실린더 유니트(3)의 탭핑구멍에 대응하는 부착용 구멍(41b,41d)에 삽입되어 결합된다. 이후, 고정 스크류(43)가 위치결정 기준구멍(22b,22d)에 삽입된 후 탭핑구멍에 삽입된다. 따라서, 배선판(4), 패키지(22) 및 렌즈 미러 실린더 유니트(3)가 서로 체결된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고체 촬상소자가 탑재된 패키지에는, 고체 촬상소자가 탑재되는 장착면(222)와 동일한 높이로 돌출영역(기준면(223a,223b))이 형성된다. 돌출영역은 장착면으로부터 양방향으로 뻗어있다. 게다가 위치결정 기준구멍(22a~22d)은 기준면(223a,223b)으로부터 하방으로 연장하도록 각각 형성된다. 이러한 구조에 의해, 고체 촬상소자(21)가 탑재된 패키지(22)와 렌즈 미러 실린더 유니트(3)가, 특별한 조정단계를 거치지 않고 정밀도 높게 상호 위치맞춤 된다. 이러한 위치맞춤은, (i) 렌즈의 광학축(L)과 고체 촬상소자의 촬상면 중심(C)의 위치 조정, 및 (ii) 고체 촬상소자의 촬상면에 평행한 렌즈의 광학축에 대해 수직인 평면의 조정 모두에 해당한다. 즉, Z축을 기준으로 한 초점조정, X,Y 및 θ축을 기준으로 한 조정, 및 a, b축을 기준으로 한 부분적인 난초점 조정에 대한 기울기 조정을 포함하는, 6개의 축을 기준으로 한 위치조정이, 단시간내에 쉽고 고정밀도로 수행된다. 따라서, 종래에 사용된 지그등의 특별한 위치 조정장치를 사용할 필요가 없다. 위치조정 작동이 상당히 간단해진다.
상술한 예에 있어서, 위치결정 핀(33a,33c)은 단차가 없다. 또한, 위치결정 핀(33a,33c)은 단차구조일 수도 있다. 이 경우, 단차부(브림형부)는 기준면(223a,223b)에 대한 스토퍼로서 작동한다. 즉, 이는 위치결정 핀들(33a,33c)이 위치결정 기준구멍(22a,22c)에 동일한 깊이로 삽입되는 것을 보장해 준다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고체 촬상소자가 장착면에 위치된 후, 렌즈 미러 실린더 유니트의 광학축과 고체 촬상소자의 촬상면이, 고체 촬상소자의 장착면과 동일한 높이에 있는 기준면과, 또한 기준면에 형성된 테이퍼형의 위치결정 기준구멍을 사용하여 상호간 위치조정된다. 즉, (i) 렌즈의 광학축과 고체 촬상소자의 촬상면 중심의 위치조정(즉, X,Y 및 θ축을 기준으로 한 조정), 및 (ii) 고체 촬상소자의 촬상면에 평행한 렌즈의 광학축에 대해 수직인 평면의 조정(즉, Z축을 기준으로 한 초점조정, 및 X,Y 및 θ축을 기준으로 한 기울기 조정)이 수행된다. 6개의 축을 기준으로 한 이러한 조정은, 종래 요구되던 지그등의 특별한 위치조정장치를 사용하지 않고, 마이크로미터(㎛) 단위로 단시간내에 용이하고 정밀도 높게 수행된다.
각종의 변형이 당업자들에 의해 본 발명의 요지내에서 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 상세한 설명에 한정되지 않고. 넓게 해석되어 지는 하기 청구항에 의해 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 패키지 기판(22); 및
    상기 패키지 기판(22)상에 탑재된 고체 촬상소자를 포함하는 고체 촬상장치(21)에 있어서,
    상기 패키지 기판(22)은 상기 고체 촬상소자가 탑재되어지는 장착면(222)을 보유하고,
    상기 패키지 기판(22)은, 장착면(222)으로부터 양방향으로 돌출한, 장착면(222)과 동일한 높이의 2개의 기준면(223a,223b)을 가지며,
    상기 기준면(223a,223b)내에는 한 쌍 이상의 위치결정 기준구멍(22a~22d)이 설치되어 있으며, 상기 한 쌍의 기준 구멍의 각 중심이 고체 촬상소자의 촬상면의 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 있고,
    상기 각 기준면에 각각 적어도 한개씩 설치된 한쌍의 기준구멍은 각각 상기 장착면측에 고체 촬상소자의 촬상면측을 향해 확장되도록 테이퍼형으로 형성되어 있고,
    상기 기준구멍에 위치결정용 테이퍼형 부재가 결합되어지는 것에 의해 상기 기준면이 위치 결정되어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 패키지 기판 위에, 상기 장착면이 그 저부에 형성된 오목부를 갖고,
    상기 오목부내의 장착면 위에 상기 고체 촬상소자가 탑재되어,
    상기 패키지의 오목부 내부의 내부리드와 상기 고체 촬상소자의 전극과의 얇은 금속선에 의해 접속됨과 동시에, 상기 내부에 리드와 외부 리드부에 접속되며, 상기 오목부를 덮도록 투명덮개 부재가 장착된 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 따른 고체 촬상장치의 제조방법에 있어서, 상기 패키지 기판의 장착면 상에 고체 촬상소자를 장착할 때, 상기 고체 촬상장치의 촬상면의 중심을 상기 각 기판구멍의 중심간을 연결하는 가상선의 중심에 일치시키도록 위치 결정하여, 상기 고체 촬상소자를 상기 장착면에 고정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상장치의 제조방법.
  6. 패키지 기판(22); 및
    상기 패키지 기판(22)상에 탑재된 고체 촬상소자를 포함하는 고체 촬상장치(21)에 있어서,
    상기 패키지 기판(22)은 상기 고체 촬상소자가 탑재되어지는 장착면(222)을 보유하고,
    상기 패키지 기판(22)은, 장착면(222)으로부터 양방향으로 돌출한, 장착면(222)과 동일한 높이의 2개의 기준면(223a,223b)을 가지며,
    상기 기준면(223a,223b) 내에는 한 쌍 이상의 위치결정 기준구멍(22a~22d)이 설치되어 있으며, 상기 한 쌍의 기준 구멍의 각 중심이 고체 촬상소자의 촬상면의 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 있고,
    상기 각 기준면에 각각 적어도 한 개씩 설치된 한 쌍의 기준구멍은 각각 상기 장착면측에 고체 촬상소자의 촬상면측을 향해 확장되도록 테이퍼형으로 형성되어 있는 고체촬상장치와,
    상기 중심 분배 위치의 적어도 한 쌍의 각 기준구멍에 결합가능한 각 테이퍼형의 핀부재가 형성됨과 동시에
    상기 각 기준면에 대하여 위치 결정용 렌즈 미러 실린더 유니트의 기준면이 형성되고, 상기 각 핀 부재 간의 중심위치에 렌즈 광축이 위치하도록 광학렌즈가 배설된 렌즈 미러 실린더 유니트를 가지고, 상기 각 기준구멍과 각 핀 부재가 각각 결합하는 것에 의해, 상기 고체 촬상 소자와 상기 광학 렌즈가 위치 결정되는, 상기 패키지 기판에 상기 렌즈 미러 실린더 유니트가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 유니트.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 핀부재는 그 선단을 향하여 직경이 감소하도록 테이퍼져 있고,
    렌즈 미러 실린더 유니트의 위치결정 기준면이 고체 촬상장치의 기준면과 평행하도록 상기 테이퍼형 핀부재 및 테이퍼형 위치결정 기준구멍이 상호 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상유니트.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 고체 촬상장치의 기준면은 가상의 직사각형을 형성하는 2개의 위치결정 기준구멍을 각각 구비하고,
    상기 패키지 기판은, 가상의 사각형의 2개의 가상 대각선중 어느 하나의 대각선상에 형성된 2개의 위치결정 기준구멍을 통해, 렌즈 미러 실린더 유니트와 배선판 사이에 유지 및 부착되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상유니트.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 고체 촬상장치의 기준면은 가상의 직사각형을 형성하는 2개의 위치결정 기준구멍을 각각 구비하고,
    상기 패키지 기판은, 가상의 사각형의 2개의 가상 대각선중 어느 하나의 대각선상에 형성된 2개의 위치결정 기준구멍을 통해, 렌즈 미러 실린더 유니트와 배선판 사이에 유지 및 부착되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상유니트.
  10. 패키지 기판(22); 및
    상기 패키지 기판(22)상에 탑재된 고체 촬상소자를 포함하는 고체 촬상장치(21)에 있어서,
    상기 패키지 기판(22)은 상기 고체 촬상소자가 탑재되어지는 장착면(222)을 보유하고,
    상기 패키지 기판(22)은, 장착면(222)으로부터 양방향으로 돌출한, 장착면(222)과 동일한 높이의 2개의 기준면(223a,223b)을 가지며,
    상기 기준면(223a,223b) 내에는 한 쌍 이상의 위치결정 기준구멍(22a~22d)이 설치되어 있으며, 상기 한 쌍의 기준 구멍의 각 중심이 고체 촬상소자의 촬상면의 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 있고,
    상기 각 기준면에 각각 적어도 한개씩 설치된 한 쌍의 기준구멍은 각각 상기 장착면측에 고체 촬상소자의 촬상면측을 향해 확장되도록 테이퍼형으로 형성되어 있는 고체촬상장치와,
    상기 중심 분배 위치의 적어도 한 쌍의 각 기준구멍에 결합가능한 각 테이퍼형의 핀부재가 형성됨과 동시에
    상기 각 기준면에 대하여 위치 결정용 렌즈 미러 실린더 유니트의 기준면이 형성되고, 상기 각 핀 부재간의 중심위치에 렌즈 광축이 위치하도록 광학렌즈가 배설된 렌즈 미러 실린더 유니트를 가지는 고체촬상 유니트의 제조방법에 있어서,
    상기 핀부재를 상기 위치결정 기준구멍에 각각 결합시켜, 고체 촬상소자와 광학렌즈를 서로에 대하여 위치맞춤 시킴과 동시에 렌즈 미러 실린더 유니트를 패키지 기판에 부착시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상유니트의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 배선판은 4개의 위치결정 기준구멍에 대응하는 위치에 4개의 삽입구멍을 가지며,
    상기 렌즈 미러 실린더 유니트는, 한 쌍의 테이퍼형 핀부재에 부가하여 스크류를 고정하기 위한 2개의 고정용 탭핑구멍을 포함하고, 고정용 탭핑구멍과 테이퍼형 핀부재는 4개의 위치결정 기준구멍에 위치적으로 대응하고,
    한 쌍의 테이퍼형 핀부재를 2개의 위치결정 기준구멍과, 배선판의 2개의 삽입구멍에 순차적으로 결합시키고,
    스크류들을 잔존하는 2개의 삽입구멍, 잔존하는 2개의 위치결정 기준구멍, 및 고정용 탭핑구멍에 순차적으로 끼워 결합시킴으로써, 배선판, 고체 촬상장치 및 렌즈 미러 실린더 유니트를 결합 고정하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상유니트의 제조방법.
  12. 제 1항 또는 제4항에 따른 고체 촬상장치 또는 제 6항 내지 제 9항에 따른 고체 촬상유니트를 사용하는 것을 특징으로 하는 촬상기기.
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