(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、前記第１の基板よりも幅が小さく、かつ固体撮像素子チップを収容するための開口を有する第２の基板とを貼り合わせることにより、前記第１の基板の一部が前記第２の基板から横方向に張り出した張出部を形成し、前記張出部を有する第１の基板の上面に固体撮像素子チップを搭載することによりパッケージを形成し、前記固体撮像素子チップが搭載された前記第１の基板の上面と同一面である前記張出部の上面をパッケージの基準面とし、
前記パッケージの隣接する２つの側面である第１の側面及び第２の側面のうちの前記第１の側面が光学ユニット側の第１の位置決め部材に当接され、かつ前記第２の側面が前記光学ユニット側の第２の位置決め部材及び第３の位置決め部材に当接されるように前記パッケージを前記光学ユニットに挿入して、前記固体撮像素子チップの結像面の平面内の位置決め及び回転の位置決めを行い、
前記パッケージの基準面を前記光学ユニットの基準面に当接させ、該パッケージを弾性部材で押圧して前記光学ユニットに固定することを特徴とする固体撮像素子の取付方法。
【請求項２】
前記パッケージに表面実装可能な接続端子を設け、
前記パッケージをフレキシブル基板上に表面実装し、
前記フレキシブル基板上に表面実装されたパッケージの基準面を光学ユニットの基準面に当接させ、該パッケージを光学ユニットに固定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の取付方法。
【請求項３】
前記弾性部材は前記光学ユニットに配設された板バネであり、該板バネと前記光学ユニットとの間で前記パッケージを弾性をもって挟持することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の取付方法。
【請求項４】
前記パッケージの張出部に２つの位置決め用の孔又は切欠きを形成し、前記２つの位置決め用の穴又は切欠きを光学ユニット側に設けた位置決めピンに係合させ、前記固体撮像素子チップの結像面の平面内の位置決め及び回転の位置決めを行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子の取付方法。
【請求項５】
前記パッケージの張出部に２つの位置決め用の孔又は切欠きを形成するとともに、前記フレキシブル基板に前記２つの位置決め用の孔又は切欠きに対応した２つの位置決め用の孔を形成し、
前記パッケージをフレキシブル基板上に表面実装する際に、位置合わせ用治具の２本のボスに、前記フレキシブル基板の２つの位置決め用の孔と、前記パッケージの２つの位置決め用の孔又は切欠きとをそれぞれ挿入してフレキシブル基板とパッケージとの位置合わせを行うことを特徴とする請求項２に記載の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、特に薄型化及び高精度な取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】
従来、固体撮像素子を光学ユニットに取り付ける場合には、図１１に示すように固体撮像素子チップ１が搭載されたパッケージ２をアルミプレート３を介して図示しないＣＣＤ基板に実装し、続いて光学ユニット４の後方から光学ローパスフィルタ５、ゴム部材６、及びパッケージ２を順次挿入し、アルミプレート３をビス７や接着剤によって光学ユニット４に固定するようにしている。尚、アルミプレート３を設けずに所定の強度をもったＣＣＤ基板にパッケージ２を直接実装し、ＣＣＤ基板を光学ユニット４に固定する場合もある。
【０００３】
しかしながら、上記のようにしてパッケージ２を光学ユニット４に取り付けると、光学ユニット４の基準面４Ａに対する固体撮像素子チップ１の受光面の位置精度は、アルミプレート３の取付面７Ａの平面精度や、固体撮像素子チップ１の受光面とアルミプレート３の取付面７Ａとの高さのバラツキ及びあおりに依存し、高精度の位置決めが難しいという問題があった。
【０００４】
これに対し、パッケージの側壁から垂直方向位置決め耳を水平に突出させた固体撮像素子が提案されている（特開平５−１０２４４８号公報）。そして、この垂直方向位置決め耳を、光学機器の固体撮像素子取付部に接触させることにより、固体撮像素子の受光面の垂直度を高精度に保持することができるようになっている。
【０００５】
尚、上記構成の固体撮像素子を光学機器の固体撮像素子取付部に取り付ける方法として、特開平５−１０２４４８号公報には、接着剤やビスを使用する方法や、固体撮像素子をプリント配線板に予め取り付け、このプリント配線板をビスによって固体撮像素子取付部に固定する方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の固体撮像素子の取付方法では、図１１に示したようにアルミプレート３や基板（図示せず）の厚み、あるいはリード８の突出量だけ光軸方向の厚みが大きくなるという問題がある。また、特開平５−１０２４４８号公報に記載のように固体撮像素子を光学機器の固体撮像素子取付部に取り付ける際に、接着剤を使用する場合には、作業性が悪く、ビスを使用する場合には、ビス孔を垂直方向位置決め耳に設けなければならず、垂直方向位置決め耳が大きくなるという問題がある。更に、このようにして予め固体撮像素子を光学機器の固体撮像素子取付部に取り付けると、その後、固体撮像素子のリードと基板側の端子とを半田付け等を行うのは極めて作業性が悪いという問題がある。尚、予め固体撮像素子を基板に実装したのち、その基板を固体撮像素子取付部に取り付けると、図１１で説明したように位置精度が悪化するという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、固体撮像素子の取付けに必要な厚みを薄くすることができ、これによりカメラの薄型化を図ることができ、また光学ユニットに対して固体撮像素子を高精度に取り付けることができ、また作業性もよい固体撮像素子の取付方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の基板と、前記第１の基板よりも幅が小さく、かつ固体撮像素子チップを収容するための開口を有する第２の基板とを貼り合わせることにより、前記第１の基板の一部が前記第２の基板から横方向に張り出した張出部を形成し、前記張出部を有する第１の基板の上面に固体撮像素子チップを搭載することによりパッケージを形成し、前記固体撮像素子チップが搭載された前記第１の基板の上面と同一面である前記張出部の上面をパッケージの基準面とし、前記パッケージの隣接する２つの側面である第１の側面及び第２の側面のうちの前記第１の側面が光学ユニット側の第１の位置決め部材に当接され、かつ前記第２の側面が前記光学ユニット側の第２の位置決め部材及び第３の位置決め部材に当接されるように前記パッケージを前記光学ユニットに挿入して、前記固体撮像素子チップの結像面の平面内の位置決め及び回転の位置決めを行い、前記パッケージの基準面を前記光学ユニットの基準面に当接させ、該パッケージを弾性部材で押圧して前記光学ユニットに固定することを特徴としている。
【０００９】
本願請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパッケージに表面実装可能な接続端子を設け、前記パッケージをフレキシブル基板上に表面実装し、前記フレキシブル基板上に表面実装されたパッケージの基準面を光学ユニットの基準面に当接させ、該パッケージを光学ユニットに固定するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
即ち、パッケージの基準面を光学ユニットの基準面に当接させることにより、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。また、パッケージの取付けに際し、弾性部材でパッケージを光学ユニットに押圧するようにしたため、パッケージの基準面の張出量が小さくても確実に固定が可能であり、特に請求項２に示したようにパッケージをフレキシブル基板上に表面実装し、請求項４に示すように弾性部材として板バネを使用することにより、パッケージの背面側の取付けに必要な厚みを薄くすることができる。
【００１１】
また、パッケージをフレキシブル基板上に表面実装したため、パッケージの位置決めに際してフレキシブル基板の剛性が妨げにならず、更にフレキシブル基板は薄いためパッケージの背面側の厚みも最小限にすることができる。本願請求項４に係る発明は、前記パッケージの張出部に２つの位置決め用の孔又は切欠きを形成し、前記パッケージの基準面を光学ユニットの基準面に当接させるとともに、前記２つの位置決め用の穴又は切欠きを光学ユニット側に設けた位置決めピンに係合させるようにしている。
【００１２】
更に、本願請求項５に係る発明は、前記パッケージの張出部に２つの位置決め用の孔又は切欠きを形成するとともに、前記フレキシブル基板に前記２つの位置決め用の孔又は切欠きに対応した２つの位置決め用の孔を形成し、前記パッケージをフレキシブル基板上に表面実装する際に、位置合わせ用治具の２本のボスに、前記フレキシブル基板の２つの位置決め用の孔と、前記パッケージの２つの位置決め用の孔又は切欠きとをそれぞれ挿入してフレキシブル基板とパッケージとの位置合わせを行うことを特徴としている。
【００１３】
【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。
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。
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。
【００１４】
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と、セラミック板１４Ａ〜１４Ｄと、カバーガラス１６とから構成されている。
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。
【００１５】
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なっており、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。尚、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。
【００１６】
図３は上記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を基板上に表面実装できるようになっている。尚、固体撮像素子チップ１２上の端子と上記複数の接続端子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。
【００１７】
次に、上記構成の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。
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。
【００１８】
即ち、フレキシブル基板３０には、前述したＣＣＤパッケージ１０に形成した切欠き部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。
【００１９】
上記のようにして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は上記のようにして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を外したた状態を示す。
【００２０】
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。
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。従って、こ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、光学ユニット側の位置決め部材４４、４６に当接させられる。
【００２１】
これにより、固体撮像素子チップ１２の結像面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、有効撮像面の回転の位置決めが行われる。
尚、上記位置決めに際し、ＣＣＤパッケージ１０の左右の張出部に形成した切欠き部２４、２６を利用し、切欠き部２４、２６を光学ユニット側に設けた位置決めピンに係合させて位置決めを行うようにしてもよい。また、切欠き部２４、２６に限らず、左右の張出部に丸孔と、回転方向を規制する長孔（長溝）とを設け、これらを位置決めに利用してもよい。
【００２２】
次に、図７に示すようにフレキシブル基板３０の背面に板バネ５０を当て、この板バネ５０をビス５２、５２によって光学ユニット４０に固定する。この板バネ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側の基準面４１と接触して固定される。
【００２３】
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の結像面との垂直度を高精度に保持することができるとともに、固体撮像素子チップ１２の結像面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。
尚、上記板バネ５０は、２つの凸部５０Ａ、５０Ｂでフレキシブル基板３０の背面を押圧するようにしているが、１つの凸部で押圧するようにしてもよい。また、板バネ５０で押圧されるフレキシブル基板３０の押圧箇所は、配線パターンが形成されていない箇所が好ましい。更に、フレキシブル基板に孔を形成し、その孔を介して直接ＣＣＤパッケージ１０の背面を押圧するようにしてもよい。
【００２５】
更に、ＣＣＤパッケージを押圧する弾性部材は、光学ユニット４０に固定された板バネ５０に限らず、種々のものが適用でき、例えば、図８に示すようにリアキャビ５４とＣＣＤパッケージ１０との間に配設されたコイルバネ５５等のバネ部材でもよい。また、図９に示すようにリアキャビ５６に一体形成された弾性をもった切り起こし片５６Ａや、図１０に示すように光学ユニット側の鏡胴モールドに一体成形したスナップフィット部５７等の弾性部材でもよい。
【００２６】
【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、固体撮像素子チップの結像面と平行なパッケージの上面を基準面とし、この基準面を光学ユニットの基準面に当接させ、パッケージを弾性部材で押圧して光学ユニットに固定するようにしたため、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ともに、結像面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。また、パッケージの取付けに際し、弾性部材でパッケージを光学ユニットに押圧するようにしたため、パッケージの基準面の張出量が小さくても確実に固定が可能であり、特にパッケージをフレキシブル基板上に表面実装し、パッケージの背面を板バネで押圧することにより、パッケージの背面側の取付けに必要な厚みを薄くすることができ、これによりカメラの薄型化を図ることができる。尚、パッケージをフレキシブル基板上に表面実装したため、パッケージの位置決めに際してフレキシブル基板の剛性が妨げにならず、更にフレキシブル基板は薄いためパッケージの背面側の厚みも最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明方法に適用される固体撮像素子（ＣＣＤパッケージ）の平面図である。
【図２】図２は図１の２−２線に沿う断面図である。
【図３】図３は図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である。
【図４】図４はＣＣＤパッケージの背面図である。
【図５】図５はＣＣＤパッケージと該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である。
【図６】図６は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である。
【図７】図７は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である。
【図８】図８はＣＣＤパッケージを光学ユニット側に押圧する他の実施の形態を示す断面図である。
【図９】図９はＣＣＤパッケージを光学ユニット側に押圧する他の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】図１０はＣＣＤパッケージを光学ユニット側に押圧する他の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】図１１は従来技術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である。
【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
１８、１９、３２、３４…接続端子
２０、２２、４１…基準面
２４、２６…切欠き部
３０…フレキシブル基板
３５、３６…位置決め用の孔
３７…治具
４０…光学ユニット
４２、４４、４６…位置決め部材
５０…板バネ
５２…ビス
５４、５６…リアキャビ
５５…コイルバネ
５６Ａ…切り起こし片
５７…スナップフィット部
【図１】
0004562820.tif 000002
【図２】
0004562820.tif 000003
【図３】
0004562820.tif 000004
【図４】
0004562820.tif 000005
【図５】
0004562820.tif 000006
【図６】
0004562820.tif 000007
【図７】
0004562820.tif 000008
【図８】
0004562820.tif 000009
【図９】
0004562820.tif 000010
【図１０】
0004562820.tif 000011
【図１１】
0004562820.tif 000012