(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子チップが搭載されるパッケージ上面の三箇所の面で構成された面を基準面とし、前記基準面と前記固体撮像素子チップの結像面が平行となるように前記固体撮像素子チップを前記パッケージに貼り付け、
その後、前記パッケージの基準面を構成する同じ三箇所の面を、光学ユニットの基準面に突設された三本の突部に当接させ、該パッケージを光学ユニットに固定する固体撮像素子の取付方法であって、
前記パッケージの光学ユニットへの固定は、前記パッケージを弾性部材で光学ユニットに押圧することによって行うとともに、パッケージに対する弾性部材の押圧箇所は、前記三本の突部を頂点とする三角形の辺で囲まれた範囲内に設定されていることを特徴とする固体撮像素子の取付方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像素子の取付方法に係り、特に光学ユニットに対して高精度な取り付けが可能な固体撮像素子の取付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子を光学ユニットに取り付ける固体撮像素子の取付方法に関し、本願出願人は、特開平１１−２５２４１６号公報にその一例を開示している。
【０００３】
斯かる取付方法は、固体撮像素子チップが搭載されたパッケージの上面に、固体撮像素子チップの結像面と平行な基準面を形成し、この基準面を光学ユニットの基準面に当接させた状態で、パッケージを板ばねで光学ユニットに押圧固定するものである。この取付方法によれば、パッケージと光学ユニットの基準面同士を当接させてパッケージを光学ユニットに取り付けるので、光学ユニットの光軸と固体撮像素子チップの結像面との垂直度を高精度に保持することができるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−２５２４１６号公報に開示された従来の取付方法では、パッケージ又は光学ユニットの基準面の面精度が悪いと、光学ユニットの基準面に対するパッケージの基準面の位置精度を保証することができないので、パッケージの取付精度を高精度に保持できないという欠点があった。
【０００５】
特に、面精度を出し難いセラミック等のような焼結材料でパッケージが造られている場合には、上記欠点が顕著に現れて、光学ユニットの光軸に対する固体撮像素子の結像面のアオリ誤差が大きくなるという問題があった。したがって、前記従来の取付方法は、高画素の固体撮像素子チップが搭載されたセラミック製のパッケージには適用できないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、前記従来の取付方法を改良することにより、固体撮像素子を光学ユニットに高精度に取り付けることができる固体撮像素子の取付方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、固体撮像素子チップが搭載されるパッケージ上面の三箇所の面で構成された面を基準面とし、前記基準面と前記固体撮像素子チップの結像面が平行となるように前記固体撮像素子チップを前記パッケージに貼り付け、その後、前記パッケージの基準面を構成する同じ三箇所の面を、光学ユニットの基準面に突設された三本の突部に当接させ、該パッケージを光学ユニットに固定する固体撮像素子の取付方法であって、前記パッケージの光学ユニットへの固定は、前記パッケージを弾性部材で光学ユニットに押圧することによって行うとともに、パッケージに対する弾性部材の押圧箇所は、前記三本の突部を頂点とする三角形の辺で囲まれた範囲内に設定されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、パッケージの基準面を、光学ユニットの基準面に突設された三本の突部に当接させたので、基準面の面精度が悪い場合でも、光学ユニットの基準面に対するパッケージの基準面の位置精度を保証することができる。よって、本発明は、基準面の面精度が悪い場合でも、固体撮像素子を光学ユニットに高精度に取り付けることができる。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、弾性部材でパッケージを光学ユニットに押圧することによって、パッケージを光学ユニットに固定する。この時、パッケージに対する弾性部材の押圧箇所を、前記三本の突部を頂点とする三角形の辺で囲まれた範囲内に設定したので、パッケージを光学ユニットに対して傾くことなく安定して固定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る固体撮像素子の取付方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１３】
まず、本発明方法に適用される固体撮像素子の構造について説明する。
【００１４】
図１は固体撮像素子チップ１２が搭載されたパッケージ１０（以下、ＣＣＤパッケージという）の平面図であり、図２は図１の２−２線に沿う断面図である。
【００１５】
これらの図面に示すように、ＣＣＤパッケージ１０は、主として固体撮像素子チップ１２、セラミック板１４Ａ〜１４Ｄ、及びカバーガラス１６から構成されている。
【００１６】
固体撮像素子チップ１２は、セラミック板１４Ｂ上に搭載されている。また、各セラミック板１４Ａ〜１４Ｄはそれぞれ貼り合わされており、カバーガラス１６は、セラミック板１４Ｄ上に貼り合わされている。
【００１７】
セラミック板１４Ａ、１４Ｂの横幅（図１、図２上で左右方向の寸法）は、セラミック板１４Ｃ、１４Ｄの横幅よりも大きく形成され、これにより、セラミック板１４Ａ、１４Ｂの一部が横方向に張り出している。そして、この張出部の上面を、光学ユニットの光軸と固体撮像素子チップ１２の結像面１２Ａとの垂直度を決めるための基準面２０、２２としている。また、左右の張出部には、それぞれ位置決め用のＵ字状の切欠き部２４、２６が形成されている。なお、基準面２０、２２は、固体撮像素子チップ１２が搭載されるセラミック板１４Ｂの上面と同一面である。
【００１８】
図３は、ＣＣＤパッケージ１０を図１の矢印Ａの方向から見た側面図であり、図４はＣＣＤパッケージ１０の背面図である。これらの図面に示すように、ＣＣＤパッケージ１０には、そのパッケージ側面から底面にわたって複数の接続端子１８、１９が露出するように設けられている。これにより、ＣＣＤパッケージ１０を基板に表面実装できるようになっている。なお、固体撮像素子チップ１２の端子と複数の接続端子１８、１９とは、アルミ線や金線等によってワイヤボンディングされている。
【００１９】
次に、ＣＣＤパッケージ１０を光学ユニットに取り付ける取付方法について説明する。
【００２０】
まず、図５及び図６に示すようにＣＣＤパッケージ１０をフレキシブル基板３０に表面実装する。この場合、まず、図５に示すようにＣＣＤパッケージ１０とフレキシブル基板３０との位置合わせを行う。
【００２１】
即ち、フレキシブル基板３０には、ＣＣＤパッケージ１０に形成された切欠き部２４、２６に対応して、予め位置決め用の孔３５、３６が形成されており、このフレキシブル基板３０の位置決め用の孔３５、３６が位置合わせ用治具３７の２本のボス３８、３９に挿入されるようにフレキシブル基板３０を治具３７に落とし込む。続いて、ＣＣＤパッケージ１０の切欠き部２４、２６が同じボス３８、３９に挿入されるようにＣＣＤパッケージ１０を治具３７に落とし込む。これにより、ＣＣＤパッケージ１０とフレキシブル基板３０との位置合わせ（即ち、ＣＣＤパッケージ１０の接続端子１８、１９（図４参照）と、フレキシブル基板３０の接続端子３２、３４との位置合わせ）が行われる。
【００２２】
そして、このように位置合わせが行われたＣＣＤパッケージ１０の接続端子１８、１９と、フレキシブル基板３０の接続端子３２、３４とをそれぞれ半田ゴテ加熱法、パルスヒータ加熱法、赤外線加熱リフロー法等の半田リフロー法によって半田付けする。図６は前記のようにしてＣＣＤパッケージ１０をフレキシブル基板３０に表面実装し、治具３７を外した状態を示す。
【００２３】
次に、図７に示すように光学ユニット４０の後方から光学ローパスフィルタ５、ゴム製のシール部材６、及びフレキシブル基板３０に表面実装されたＣＣＤパッケージ１０（図６参照）を順次挿入する。
【００２４】
ここで、ＣＣＤパッケージ１０のセラミック板１４Ｃ、１４Ｄのうちの少なくとも一方の側面は、光学ユニット４０（鏡胴モールド）の内側の側面に当接させられる。即ち、図１に示すように光学ユニット４０側には３つの位置決め部材４２、４４、４６が設けられており、また、位置決め部材４２及び位置決め部材４４、４６に対向して、それぞれ弾性をもった押圧片（図示せず）が光学ユニットに一体成形されている。したがって、これらの押圧片の付勢力に抗してＣＣＤパッケージ１０を光学ユニット４０内に押し込むことにより、ＣＣＤパッケージ１０の側面２１は、光学ユニット４０側の位置決め部材４２に当接させられ、ＣＣＤパッケージ１０の側面２３は、光学ユニット４０側の位置決め部材４４、４６に当接させられる。
【００２５】
これにより、固体撮像素子チップ１２の結像面１２Ａの平面内の位置決め（即ち、固体撮像素子チップ１２の有効撮像面の中心と、光学ユニット４０の光軸との位置決め）が行われるとともに、有効撮像面の回転方向の位置決めが行われる。
【００２６】
ところで、本実施の形態では、図１、図２、図７の如く、ＣＣＤパッケージ１０の基準面２０、２２を、光学ユニット４０の基準面６０に突設された三本の突部６２、６２、６２（図２、図７上では二本の突部６２のみ図示）に当接させることにより、光学ユニット４０の基準面６０に対する固体撮像素子チップ１２の取付面を規定している。これらの突部６２、６２、６２のうち二本の突部６２、６２は、図１に示すＣＣＤパッケージ１０の基準面２０の長手方向両側の破線で囲まれた二箇所の面６４、６４に当接され、残りの一本の突部６２は、基準面２２の長手方向中央部の破線で囲まれた面６４に当接される。したがって、三箇所の面６４、６４、６４の各中心を頂点とする三角形６６の辺で囲まれたＣＣＤパッケージ１０側の面（基準面２０、２０と同一面）６８が固体撮像素子チップ１２の取付面と規定され、この面６８と固体撮像素子チップ１２の結像面１２Ａが平行となるように、固体撮像素子チップ１２がセラミック板１４Ｂに貼り付けられている。
【００２７】
このように三点支持でＣＣＤパッケージ１０を光学ユニット４０に固定すると、ＣＣＤパッケージ１０の取付精度は基準面２０、２２及び基準面６０の面精度に依存されなくなる。よって、本実施の形態は、ＣＣＤパッケージ１０の基準面２０、２２及び基準面６０の面精度が悪い場合でも、基準面６０に対する面（固体撮像素子チップ１２の取付面）６８の位置精度を保証することができるので、固体撮像素子チップ１２を光学ユニット４０に高精度に取り付けることができる。
【００２８】
次に、図７に示すようにフレキシブル基板３０の背面に板ばね（弾性部材）５０を当て、この板ばね５０をビス５２、５２によって光学ユニット４０に固定する。この板ばね５０の付勢力により、ＣＣＤパッケージ１０は光学ユニット４０に押し付けられ、ＣＣＤパッケージ１０の基準面２０、２２が光学ユニット４０側の三本の突部６２、６２、６２に押圧当接されて固定される。高精度の取り付けを行なうためには、押し圧が強すぎるとＣＣＤパッケージ１０や光学ユニット４０が歪んでしまうので、この板バネ（弾性体）の押し圧は、２ニュートン〜５ニュートン程度の押し圧が好ましい。この時、本実施の形態では、ＣＣＤパッケージ１０に接触する板ばね５０の突部５０Ａ、５０Ｂの位置を、図１の面６８内に設定したので、ＣＣＤパッケージ１０を光学ユニット４０に対して傾くことなく安定して固定することができる。
【００２９】
これにより、光学ユニット４０の光軸と固体撮像素子チップ１２の結像面１２Ａとの垂直度を高精度に保持することができるとともに、結像面１２Ａの光軸方向の位置も高精度に位置決めすることができる。
【００３０】
したがって、面精度を出し難いセラミック製のＣＣＤパッケージ１０であっても、光学ユニット４０の光軸に対する結像面１２Ａのアオリ誤差を抑えることができる。よって、本実施の形態の取付方法は、高画素の固体撮像素子チップが搭載されたセラミック製のＣＣＤパッケージ１０に適用することができる。
【００３１】
図８は、固体撮像素子チップ１２をセラミック板１４Ｂに貼り付けるための貼付用治具７０が示されている。この治具７０には、光学ユニット４０（図７参照）に形成された３本の突部６２、６２、６２に相当する位置決め用の３本の突部６２Ａ、６２Ａ、６２Ａが形成されている。また、治具７０には、スプリング７２とチップ搭載装置７４とが設けられ、スプリング７２によってパッケージが３本の突部６２Ａ、６２Ａ、６２Ａに押圧当接され、チップ搭載装置によって、固体撮像素子チップ１２がパッケージに搭載される。
【００３２】
この治具７０によれば、突部６２Ａ、６２Ａ、６２Ａにパッケージ側の面６４、６４、６４（図９参照）をスプリング７２で押圧当接させて、固体撮像素子チップ１２の取り付け用の面６８を規定し、この面６８と結像面１２Ａとが平行になるように、固体撮像素子チップ１２をチップ搭載装置７４で下降させてセラミック板１４Ｂに貼り付ける。これにより、パッケージの上面に、固体撮像素子チップ１２の結像面１２Ａと平行な基準面２０、２２が形成されることになり、この基準面２０、２０に形成された面６４、６４、６４を光学ユニット４０側の突部６２、６２、６２に当接する。これによって、光学ユニット４０の光軸と固体撮像素子チップ１２の結像面１２Ａとの垂直度を高精度に保持できる。
【００３３】
本実施の形態では、ＣＣＤパッケージ１０の基準面２０、２２を、光学ユニット４０の突部６２、６２、６２に当接させるように構成したが、図１０の如く、ＣＣＤパッケージ１０の基準面２０、２２側に三本の突部７６、７６、７６（一本は不図示）を形成し、これらの突部７６、７６、７６を光学ユニット４０の基準面６０に押圧固定してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る固体撮像素子の取付方法によれば、パッケージの基準面を、光学ユニットの基準面に突設された三本の突部に当接させることにより、光学ユニットの基準面に対するパッケージの基準面の位置精度を保証したので、パッケージの基準面の面精度が悪い場合でも、固体撮像素子を光学ユニットに高精度に取り付けることができる。また、パッケージの基準面に形成された三本の突部を、光学ユニットの基準面に当接させても、光学ユニットの基準面に対するパッケージの基準面の位置精度を同様に保証できるので、固体撮像素子を光学ユニットに高精度に取り付けることができる。
【００３５】
更に、本発明によれば、弾性部材でパッケージを光学ユニットに押圧することによって、パッケージを光学ユニットに固定するとともに、パッケージに対する弾性部材の押圧箇所を、前記三本の突部を頂点とする三角形の辺で囲まれた範囲内に設定したので、パッケージを光学ユニットに安定して固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に適用される固体撮像素子の平面図
【図２】図１の２−２線に沿う断面図
【図３】図１に示したＣＣＤパッケージを矢印Ａの方向から見た側面図
【図４】ＣＣＤパッケージの背面図
【図５】ＣＣＤパッケージとＣＣＤパッケージが表面実装されるフレキシブル基板との位置合わせ方法を説明するために用いた斜視図
【図６】ＣＣＤパッケージが表面実装されたフレキシブル基板を示す斜視図
【図７】本発明を説明するために用いたＣＣＤパッケージが取り付けられた光学ユニットの断面図
【図８】固体撮像素子チップの貼付用治具の断面図
【図９】固体撮像素子チップをパッケージに貼り付ける状態を示す模式図
【図１０】ＣＣＤパッケージ側に三本の突部を形成した例を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
１０…ＣＣＤパッケージ、１２…固体撮像素子チップ、１４Ａ〜１４Ｄ…セラミック板、１６…カバーガラス、２０、２２…ＣＣＤパッケージの基準面、３０…フレキシブル基板、４０…光学ユニット、５０…板ばね、６０…光学ユニットの基準面、６２、７６…突部、６４…突部が当接する面
【図１】
0004616438.tif 000002
【図２】
0004616438.tif 000003
【図３】
0004616438.tif 000004
【図４】
0004616438.tif 000005
【図５】
0004616438.tif 000006
【図６】
0004616438.tif 000007
【図７】
0004616438.tif 000008
【図８】
0004616438.tif 000009
【図９】
0004616438.tif 000010
【図１０】
0004616438.tif 000011