(57)【要約】【課題】  本発明は、実装基板に対して固体撮像装置を着脱することができる受光装置及び固体撮像装置の固定部材を提供することを目的とする。【解決手段】  導体パターンが形成される透光性基板と、前記透光性基板を介して入射光を受光する受光領域が前記透光性基板に対向して配置されるとともに、前記導体パターンに電気的に接続される固体撮像素子とを備える固体撮像装置と、前記固体撮像装置を収容するとともに、実装基板に固定される収容部と、前記収容部内に前記固体撮像装置を着脱可能に保持する保持部材と、を備えていることを特徴とする。【選択図】      図２
2011060814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体パターンが形成される透光性基板と、前記透光性基板を介して入射光を受光する受光領域が前記透光性基板に対向して配置されるとともに、前記導体パターンに電気的に接続される固体撮像素子とを備える固体撮像装置と、
前記固体撮像装置を収容するとともに、実装基板に固定される収容部と、
前記収容部内に前記固体撮像装置を着脱可能に保持する保持部材と、
を備えていることを特徴とする受光装置。
【請求項２】
請求項１記載の受光装置において、
前記収容部は、前記固体撮像装置を前記受光領域に入射する入射光の光軸に対して垂直な方向に付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする受光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の受光装置において、
前記収容部は、前記固体撮像装置を入射光側へ押圧する弾性を有し、前記導体パターンに電気的に接続される接続端子を備えていることを特徴とする受光装置。
【請求項４】
請求項３記載の受光装置において、
前記接続端子は、前記実装基板にハンダ付けされていることを特徴とする受光装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の受光装置において、
前記保持部材は、前記固体撮像装置の入射光側に前記透光性基板と当接して配置されており、
前記保持部材における入射光側の端面は、前記収容部における入射光側の端面よりも入射光側へ突出することを特徴とする受光装置。
【請求項６】
導体パターンが形成される透光性基板と、前記透光性基板を介して入射光を受光する受光領域が前記透光性基板に対向して配置されるとともに、前記導体パターンに電気的に接続される固体撮像素子とを備える固体撮像装置を実装基板に固定するための固定部材であって、
前記固体撮像装置を収容するとともに、前記実装基板に固定される収容部と、
前記収容部内に前記固体撮像装置を着脱可能に保持する保持部と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置の固定部材。
【請求項７】
請求項６記載の固体撮像装置の固定部材において、
前記収容部は、前記固体撮像装置を前記入射光の光軸に対して垂直な方向に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする固体撮像装置の固定部材。
【請求項８】
請求項６または請求項７記載の固体撮像装置の固定部材において、
前記収容部は、前記固体撮像装置を入射光側へ押圧する弾性を有し、前記透光性基板の前記導体パターンに電気的に接続される接続端子を有し、
前記保持部材は、前記固体撮像装置の入射光側に前記透光性基板と当接して配置されており、前記保持部における入射光側の端面は、前記収容部における入射光側の端面よりも入射光側へ突出することを特徴とする固体撮像装置の固定部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光装置及び固体撮像装置の固定部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子の撮像面をガラス基板等の透光性基板に対向して配置し、固体撮像素子をバンプを介してガラス基板の導体パターンに電気的に接続した、いわゆるチップオンガラス：ＣＯＧ(Chip on Glass)構造の固体撮像装置が知られている。そして、このような固体撮像装置を備える受光装置では、ガラス基板の導体パターンがスペーサ電極を介して実装基板の導体パターンに接続されている(例えば、特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２１６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記受光装置においては、ＣＯＧ構造の固体撮像装置と実装基板とをスペーサ電極を介してハンダ付けしているため、固体撮像装置に不良等が生じて交換が必要になった場合に、固体撮像装置を受光装置から取り外すことが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、固体撮像装置の着脱が容易な受光装置及び固体撮像装置の固定部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明の受光装置は、導体パターンが形成される透光性基板と、前記透光性基板を介して入射光を受光する受光領域が前記透光性基板に対向して配置されるとともに、前記導体パターンに電気的に接続される固体撮像素子とを備える固体撮像装置と、前記固体撮像装置を収容するとともに、実装基板に固定される収容部と、前記収容部内に前記固体撮像装置を着脱可能に保持する保持部材と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明の受光装置は、第１の発明の受光装置において、前記収容部は、前記固体撮像装置を前記受光領域に入射する入射光の光軸に対して垂直な方向に付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
第３の発明の受光装置は、第１または第２の発明の受光装置において、前記収容部は、前記固体撮像装置を入射光側へ押圧する弾性を有し、前記導体パターンに電気的に接続される接続端子を備えていることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明の受光装置は、第３の発明の受光装置において、前記接続端子は、前記実装基板にハンダ付けされていることを特徴とする。
【００１０】
第５の発明の受光装置は、第１ないし第４のいずれか１の発明の受光装置において、前記保持部材は、前記固体撮像装置の入射光側に前記透光性基板と当接して配置されており、前記保持部材における入射光側の端面は、前記収容部における入射光側の端面よりも入射光側へ突出することを特徴とする。
【００１１】
第６の発明の固体撮像装置の固定部材は、導体パターンが形成される透光性基板と、前記透光性基板を介して入射光を受光する受光領域が前記透光性基板に対向して配置されるとともに、前記導体パターンに電気的に接続される固体撮像素子とを備える固体撮像装置を実装基板に固定するための固定部材であって、前記固体撮像装置を収容するとともに、前記実装基板に固定される収容部と、前記収容部内に前記固体撮像装置を着脱可能に保持する保持部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
第７の発明の固体撮像装置の固定部材は、第６の発明の固体撮像装置の固定部材において、前記収容部は、前記固体撮像装置を前記入射光の光軸に対して垂直な方向に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
第８の発明の固体撮像装置の固定部材は、第６または第７の発明の固体撮像装置の固定部材において、前記収容部は、前記固体撮像装置を入射光側へ押圧する弾性を有し、前記透光性基板の前記導体パターンに電気的に接続される接続端子を有し、前記保持部材は、前記固体撮像装置の入射光側に前記透光性基板と当接して配置されており、前記保持部における入射光側の端面は、前記収容部における入射光側の端面よりも入射光側へ突出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、固体撮像素子の着脱が可能な受光装置及び固定部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の受光装置の第１の実施形態を模式的に示す上面図である。
【図２】図１の受光装置のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】図１の固体撮像装置の詳細を示す説明図である。
【図４】収容部材および保持部材の詳細を示す説明図である。
【図５】収容部材に配置されるバネ部材を示す説明図である。
【図６】図１の受光装置の製造方法を示す説明図である。
【図７】本発明の受光装置の第２の実施形態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１および図２は、本発明の受光装置の第１の実施形態を示している。
【００１７】
この受光装置は、固体撮像装置１０と、収容部１５および保持部材１７から構成される固体撮像装置１０の固定部材１２と、実装基板１９とを有している。
【００１８】
本実施形態に係る固体撮像装置１０は、以下に詳述するように、透光性基板としてのガラス基板１１と、被写体からの入射光をガラス基板１１を介して受光する固体撮像素子１３とを有するＣＯＧ構造の固体撮像装置である。ガラス基板１１は、透明ガラスからなる。なお、ガラス基板１１に変えて透明樹脂等からなる透光性基板を用いても良い。固体撮像素子１３は、チップとして構成されたＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサである。ガラス基板１１と固体撮像素子１３とは、図３(ａ)に示すように、所定間隔を置いて対向配置されている。固体撮像素子１３のガラス基板１１側には、図３(ｂ)に示すように、ガラス基板１１を通過した光を受光する受光領域である受光エリア１３ａが形成されている。受光エリア１３ａは、本実施形態では固体撮像素子１３の中央部に形成されている。受光エリア１３ａには、多数の画素、マイクロレンズ、色フィルタ等が２次元に配置されている。固体撮像素子１３は、各画素に入射した光を電気信号に変換する。
【００１９】
ガラス基板１１の固体撮像素子１３に対向する側には、固体撮像素子１３と電気的に接続するための導体パターン２１が形成されている。導体パターン２１は、固体撮像素子１３の受光エリア１３ａへの入射光を遮らないように、受光エリア１３ａに対応する領域を外れた領域に形成されている。図３(ｂ)では、導体パターン２１は、ガラス基板１１の対向する短辺にそれぞれ１０個ずつ形成されているが、実際には、信号の授受等に必要な数とされる。
【００２０】
固体撮像素子１３には、導体パターン２１に対応する位置にバンプ２３が設けられている。本実施形態では、バンプ２３の設置箇所は、受光エリア１３ａの外側、すなわち、固体撮像素子１３の周辺部とされる。固体撮像素子１３は、バンプ２３によりガラス基板１１の導体パターン２１にフリップチップ接続されている。フリップチップ接続は、例えばＮＣＰ(Non-Conductive Paste)工法により行われる。そして、バンプ２３が設置された固体撮像素子１３の周辺部とガラス基板１１との間が、エポキシ系の樹脂等の封止材２５で封止され封止部が形成されている。これにより固体撮像素子１３とガラス基板１１とのなす空間が気密構造とされる。
【００２１】
収容部１５は、図２に示すように、その内部に固体撮像装置１０を収容する。収容部１５は、図４に示すように枠部２７と、実装基板１９に固定される底面部２９とを有している。収容部１５は、金属や樹脂等の材料により形成されている。収容部１５の枠部２７は、矩形状をしており４辺の辺部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が設けられている。収容部１５は、被写体からの入射光側に、固体撮像装置１０を挿入するに足る大きさの開口１５ａを有する。図２に示すように、ガラス基板１１の両側に配置される導体パターン２１が、４辺の辺部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうち対向する２つの辺部Ｈ２，Ｈ４の近傍に位置されている。そして、導体パターン２１が近傍に位置する２つの辺部(以下導通用辺部ともいう)Ｈ２，Ｈ４には、実装基板１９に形成された導体パターン３５と電気的に接続するための接続端子３３が挿通されて取付けられている。
【００２２】
接続端子３３は、ガラス基板１１に形成される導体パターン２１を、実装基板１９に形成される導体パターン３５に電気的に導通する。接続端子３３は、例えば銅等の弾性を有する導電性の部材からなる。接続端子３３は、押圧部３３ａ、固定部３３ｂを有している。押圧部３３ａは、固体撮像装置１０が収容部１５内に収容されると、接続端子３３の弾性によりガラス基板１１の導体パターン２１により実装基板１９側へ押圧される。これにより押圧部３３ａを導体パターン２１に確実に接触することができる。また、下記するように、押圧部３３ａによって、固体撮像装置１０を被写体光が入射される入射光側へ、すなわち、ガラス基板１１を保持部材１７側に向けて付勢することができる。固定部３３ｂは、収容部１５に固定されるとともに、実装基板１９に形成される導体パターン３５に電気的に接続されている。この実施形態では、接続端子３３は、リフローハンダ付けにより導体パターン３５にハンダ付けされている。
【００２３】
収容部１５の被写体光が入射される側に位置する端面、すなわち、底面部２９に対向する面に近接して、固体撮像装置１０を着脱自在に保持する保持部材１７が配置されている。保持部材１７は、開口部１５ａの形状に合せて矩形状としている。保持部材１７は、図４(ｃ)に示すように、窓部１７ａ、案内部１７ｂを有している。窓部１７ａは、固体撮像素子１３の受光エリア１３ａが保持部材１７により覆われないように、例えば、矩形状に形成された開口である。案内部１７ｂは、保持部材１７を収容部１５に取り付ける時に保持部材１７を案内する。
【００２４】
案内部１７ｂは、図２に示すように、保持部材１７の両側を矩形状に突出して形成されている。一方、収容部１５の枠部２７の一対の導通用辺部Ｈ２，Ｈ４には、案内溝３７が形成されている。そして、図４(ｂ)，(ｃ)に示すように、案内溝３７に、保持部材１７の案内部１７ｂを挿入することにより保持部材１７が収容部１５に取り付けられる。
【００２５】
収容部１５の枠部２７には、図５に示すように、固体撮像装置１０に入射する入射光の光軸に垂直な方向に、固体撮像装置１０を付勢する弾性部材としてのバネ部材３９が配置されている。バネ部材３９は、例えば板バネからなり、収容部１５内で固体撮像装置１０を固定するとともに、入射光の光軸に直交する面で位置決めするために使用される。バネ部材３９には、コイルスプリング等の種々のバネを使用することができる。この実施形態では、バネ部材３９は辺部Ｈ３の内側に設けられている。なお、バネ部材３９は辺部Ｈ１に設けても良い。
【００２６】
収容部１５に固体撮像装置１０を収容すると、図５(ｂ)に示すように、ガラス基板１１の端面１１ａが、バネ部材３９に当接し押圧される。なお、固体撮像装置１０を収容部１５へ収容するに際して、ガラス基板１１は、ガラス基板１１の端面１１ａによりバネ部材３９が押し込まれるようにして収容部１５内に収容される。この状態においてガラス基板１１とバネ部材３９とが当接する端面１１ａの反対側の端面１１ｂが、収容部１５の辺部Ｈ１の内面に当接される。ガラス基板１１上の導体パターン２１の間隔方向の位置は、ガラス基板１１の端面１１ｂを基準として高精度に形成されている。また、実装基板１９の接続端子３３の間隔方向の位置は、辺部Ｈ１の内面Ｈ１ａを基準として高精度に形成されている。従って、バネ部材３９によりガラス基板１１を辺部Ｈ１の内面Ｈ１ａに付勢して押圧することで、導体パターン２１と接続端子３３の位置を高精度で一致させることができる。これにより、導体パターン２１に接続端子３３を確実に接触することが可能になる。
【００２７】
上述した受光装置は、例えば図６に示すようにして製造される。
【００２８】
(１)先ず、図６(ａ)に示すように、接続端子３３を有する収容部１５が実装基板１９に実装される。実装基板１９への収容部１５の実装は、収容部１５および接続端子３３をリフローハンダ付けすることにより行われる。なお、収容部１５に対する接続端子３３の位置決めは、例えば治具を用いて、収容部１５の辺部Ｈ１の内面Ｈ１ａを基準にして接続端子３３を保持することにより行われる。
【００２９】
(２)次に、図６(ｂ)に示すように、収容部１５内に固体撮像装置１０を挿入する。この実施形態では、固体撮像装置１０は、ガラス基板１１と固体撮像素子１３とが既にフリップチップ接続され封止された状態である。固体撮像装置１０を収容部１５に挿入する時には、図５で説明したように、固体撮像装置１０によりバネ部材３９を押し込むようにして行う。図６(ｃ)は、固体撮像装置１０を収容部１５内に挿入した後の状態を示している。この状態では、ガラス基板１１の導体パターン２１に接続端子３３の押圧部３３ａが当接されている。
【００３０】
(３)次に、図６(ｄ)に示すように、収容部１５の案内溝３７に、保持部材１７の案内部１７ｂを挿入する。これにより、固体撮像装置１０は、収容部１５内において入射光の光軸方向および光軸の直交方向の両方向で確実に保持される。また、収容部１５の開口１５ａを保持部材１７により覆うようにしたので、接続端子３３の押圧部３３ａによる付勢と合せて、固体撮像装置１０の光軸方向の位置決め、ならびに、ガラス基板１１に形成された導体パターン２１と接続端子３３との電気的な接続を確実なものとすることができる。
【００３１】
上述した受光装置では、収容部１５を実装基板１９に固定した後に、固体撮像装置１０を収容部１５内に着脱自在に保持したので、実装基板１９に対して固体撮像装置１０を容易に着脱することが可能になる。従って、実装基板１９に配置されるガラス基板１１および固体撮像素子１３を容易に交換することができる。例えば、使用時あるいは製造時に固体撮像素子１３に不具合が発生した場合には、固体撮像装置１０のみを交換する等の対応を速やかに行うことができる。また、固体撮像装置１０を収容部１５から簡便に着脱できる構造としたため、例えば、機能の異なる受光装置を容易に得ることができる。例えば、高画素を特徴とする固体撮像装置、高感度を特徴とする固体撮像装置、受光エリア１３ａの大きさが異なる固体撮像装置等を必要に応じて、収容部１５を介して受光装置に取り付けることができる。
【００３２】
上述した受光装置では、固体撮像装置１０を収容部１５内に着脱自在に保持したので、収容部１５内に固体撮像装置１０を収容しない状態で収容部１５を実装基板１９に実装することが可能になる。従って、実装基板１９への収容部１５および接続端子３３の装着をリフローハンダ付けにより行うことができ、ハンダ付け作業を容易なものにすることができる。また、固体撮像装置１０を収容部１５に取付ける際にハンダ付け作業が不要となり、熱による固体撮像素子１３への悪影響がない。また、収容部１５を実装基板１９に取付ける際にリフローハンダ付けが可能になるため、実装基板１９の導体パターン３５の間隔を狭くすることが可能になり装置を小型化したり、接続端子３３の数を増したりすることが容易となる。
【００３３】
上述した受光装置では、収容部１５内にバネ部材３９を配置し、バネ部材３９によりガラス基板１１を肉厚方向に垂直な方向に付勢して収容部１５の内面に押圧し、ガラス基板１１の位置決めを行うようにしたので、ガラス基板１１の導体パターン２１の位置を高精度で設定することができる。これにより導体パターン２１と接続端子３３との接触をより確実に行うことができる。また、導体パターン２１の間隔をより狭く設定することが可能になる。
【００３４】
上述した受光装置では、実装基板１９に実装される接続端子３３を弾性を有する弾性部材により形成し、接続端子３３をガラス基板１１の導体パターン２１に押圧するようにしたので、接続端子３３と導体パターン２１との電気的な接続を確実に行うことができる。
(第２の実施形態)
図７は、本発明の受光装置の第２の実施形態を示している。なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
この実施形態では、本発明の受光装置として、固体撮像装置１０を備えたカメラを例示する。実装基板１９は、螺子部材４１を介してカメラの構造部材４３に固定されている。構造部材４３には、撮影レンズ４５の光軸４７上となる位置に、被写体光が遮られないように貫通穴４３ａが形成されている。従って、撮影レンズ４５からの被写体像を固体撮像素子１３により撮像することができる。
【００３６】
この実施形態では、上述した保持部材１７に替えて、保持部材１７Ａが設けられている。保持部材１７Ａの外面のうち、固体撮像装置１０との当接面１７Ａｂに反対側の面（被写体光の入射側端面１７Ａｂ’）は、枠部２７の被写体光の入射側端面１５ｂを超えて、構造部材４３側（入射光側）へ突出する。また、保持部材１７Ａは、保持部材１７と同様に窓部１７Ａｃを有している。窓部１７Ａｃは、固体撮像素子１３の受光エリア１３ａへの被写体光の入射が遮られないように形成された開口である。保持部材１７Ａは、肉厚方向、すなわち、被写体光の光軸方向の長さＬの寸法精度が、例えば±２μｍ程度の高い精度を有するように研磨機等で加工されている。そして、保持部材１７Ａの構造部材４３側の面１７Ａｂ’が、構造部材４３の基準面４３ｂに当接されている。また、ガラス基板１１の固体撮像素子１３と反対側の面が、接続端子３３の付勢力により保持部材１７Ａのガラス基板１１側の面１７Ａｂに当接されている。従って、構造部材４３の基準面４３ｂに対して固体撮像装置１０を高い精度で位置決めすることが可能になる。これにより、固体撮像素子１３あるいは撮影レンズ４５を有する撮影光学系の位置調整を容易なものにすることができる。なお、固体撮像装置１０に関して、各部材の光軸方向における位置精度は、比較的に高く保つことができる。例えば、ガラス基板１１の肉厚方向の寸法精度は、研磨により例えば±５μｍ程度にすることが可能であり、また、バンプ２３の部分の光軸方向の寸法精度は、例えば±５μｍ程度にすることが可能である。
【００３７】
この実施形態の受光装置では、収容部１５にガラス基板１１の外周部を覆うように配置される保持部材１７Ａを、肉厚方向の精度が高く加工された間隔調整部材とし、この保持部材１７Ａによりガラス基板１１の固体撮像素子１３と反対側面の位置を光軸方向について規定するようにしたので、保持部材１７Ａのガラス基板１１の反対側の面１７Ａｂ’と固体撮像素子１３の受光エリア１３ａとの間の間隔を高い精度で設定することができる。従って、保持部材１７Ａのガラス基板１１の反対側の面１７Ａｂ’を構造部材４３の基準面４３ｂに当接することで構造部材４３の基準面４３ｂに対して固体撮像装置１０の位置を高い精度で設定することができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００３８】
(１)上述した実施形態では、収容部１５に形成される案内溝３７に保持部材１７，１７Ａの案内部１７ｂを挿入して固体撮像装置１０を収容部１５の内部に保持した例について説明したが、例えば、収容部１５の上面の４隅にピン状の保持部材を回転自在に設け、収容部１５内に固体撮像装置１０を収容した後、保持部材を回転することで固体撮像装置１０を保持するようにしても良い。
【００３９】
(２)上述した実施形態では、枠部２７の辺部Ｈ３に設けられたバネ部材３９によりガラス基板１１を導体パターン２１の間隔方向に付勢した例について説明したが、例えばガラス基板１１の４辺に導体パターンが形成されている場合には、辺部Ｈ１またはＨ３および辺部Ｈ２またはＨ４にバネ部材を設けても良い。
【００４０】
(３)上述した実施形態では、バネ部材３９によりガラス基板１１を押圧した例について説明したが、例えば螺子部材４１により押圧しても良い。
【００４１】
(４)上述した実施形態では、収容部１５を枠部２７と底面部２９とを有する容器状に構成した例について説明したが、底面部２９がなくても良い。また、枠部２７は、完全な枠状である必要はなく、固体撮像装置１０を収容できる構造であれば良い。
【００４２】
(５)上述した実施形態では、収容部１５に挿入される保持部材１７，１７Ａによりガラス基板１１の上面を直接保持した例について説明したが、ガラス基板１１の上面、すなわち、保持部材１７，１７Ａとガラス基板１１との間に滑り止め部材を介して保持するようにしても良い。これにより、固体撮像装置１０をより確実に保持することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…固体撮像装置、１１…ガラス基板、１３…固体撮像素子、１５…収容部材、１７，１７Ａ…保持部材、１９…実装基板、２１…導体パターン、３３…接続端子、３９…バネ部材。
【図１】
2011060814.tif 000003
【図２】
2011060814.tif 000004
【図３】
2011060814.tif 000005
【図４】
2011060814.tif 000006
【図５】
2011060814.tif 000007
【図６】
2011060814.tif 000008
【図７】
2011060814.tif 000009