(57)【要約】【課題】発熱素子の放熱を効果的に行うと共に、発熱素子の位置や姿勢のずれを抑制する。【解決手段】駆動に伴って熱を発する発熱素子13を有する発熱素子体と、該発熱素子体の一方の面に金属製の第１板状部材31と第２板状部材51を積層するよう接合してなる発熱素子体の放熱構造であって、第１板状部材は、貫通開設された切欠き部33を有し、該切欠き部を塞ぐように発熱素子体に接合され、第２板状部材は、前記第1板状部材の切欠き部に嵌まる凸部53を有し、該凸部が前記切欠き部を通って発熱素子体と接合するよう構成され、前記第１板状部材を構成する材料の縦弾性係数は、前記第２板状部材を構成する材料の縦弾性係数よりも大きくされる。【選択図】図５
2012156581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動に伴って熱を発する発熱素子を有する発熱素子体と、該発熱素子体の一方の面に金属製の第１板状部材と第２板状部材を積層するよう接合してなる発熱素子体の放熱構造であって、
第１板状部材は、貫通開設された切欠き部を有し、該切欠き部を塞ぐように発熱素子体に接合され、
第２板状部材は、前記第1板状部材の切欠き部に嵌まる凸部を有し、該凸部が前記切欠き部を通って発熱素子体と接合するよう構成され、
前記第１板状部材を構成する材料の縦弾性係数は、前記第２板状部材を構成する材料の縦弾性係数よりも大きいことを特徴とする発熱素子体の放熱構造。
【請求項２】
前記発熱素子体は、発熱素子を基板に装着して構成され、該基板に前記第１板状部材と第２板状部材が接合される請求項１に記載の発熱素子体の放熱構造。
【請求項３】
前記発熱素子は撮像素子であり、前記第１板状部材を介して撮像装置の手振れ補正ユニットに取り付け可能である請求項１又は請求項２に記載の発熱素子体の放熱構造。
【請求項４】
前記第２板状部材を構成する材料の比重は、前記第１板状部材を構成する材料の比重よりも小さい、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発熱素子体の放熱構造。
【請求項５】
前記第２板状部材を構成する材料の熱伝導率は、前記第１板状部材を構成する材料の熱伝導率よりも低い、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の発熱素子体の放熱構造。
【請求項６】
前記第１板状部材は、前記手振れ補正ユニットにネジ止めするための１又は複数のネジ挿入孔が形成されており、
前記第２板状部材には、前記ネジ挿入孔の１又は複数と対向する位置に開設され、前記ネジ挿入孔よりも外径が大きく、取付用のネジ頭部を通すことのできる通し孔が形成されている請求項３に記載の発熱素子体の放熱構造。
【請求項７】
前記第１板状部材は銅、銅合金又はステンレス鋼から形成され、前記第２板状部材はアルミニウム又はアルミニウム合金から形成される、請求項１乃至６の何れかに記載の発熱素子体の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳ撮像素子やＣＣＤ撮像素子のような駆動に伴って熱を発する発熱素子で発生した熱を放熱するための放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
手振れによる撮影画像の劣化を補正する機能を有する撮像装置では、ＣＭＯＳ撮像素子やＣＣＤ撮像素子などの撮像素子は、手振れ補正ユニットに取り付けられて、撮影レンズの光軸に直交する面内で揺動可能にされる。撮像装置の取付構造が重くなると、手振れも補正機能に悪影響を与えることから、撮像装置の取付構造はできるだけ軽いことが好ましい。
【０００３】
一方、上記のような撮像素子、特にＣＭＯＳ撮像素子では、温度上昇に伴って画像信号のノイズが大きくなるので、駆動に伴って生じた熱を撮像素子から効率良く逃がすための工夫が必要とされる。
【０００４】
これらの点を踏まえて、例えば、特許文献１に記載の撮像装置では、軽量で熱伝導性に優れたアルミニウム製の放熱板に撮像素子を接合し、手振れ補正機構の可動板にその放熱板をネジ止めしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４７６８５号公報（段落[００２３]、図１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
撮像素子の受光部又は受光面は、撮像装置の撮影レンズの光軸に対して垂直に配置される必要がある。しかしながら、アルミニウムの剛性は低く(つまり、横弾性係数が小さく)、また、ヤング率(縦弾性係数)が小さいから、特許文献１に記載のようにアルミニウム製の放熱板を用いて撮像素子を取り付けると、放熱板が変形して、光軸に対して撮像素子の向き又は姿勢がずれる虞れが高くなる。
【０００７】
本発明の発熱素子体の放熱構造は、この問題を解決するものであって、発熱素子体の放熱構造において、発熱素子体の放熱を効果的に行うと共に、取り付けられた発熱素子体の位置や姿勢のずれを抑制し、さらには、放熱構造の重量増加も抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発熱素子体の放熱構造は、
駆動に伴って熱を発する発熱素子を有する発熱素子体と、該発熱素子体の一方の面に金属製の第１板状部材と第２板状部材を積層するよう接合してなる発熱素子体の放熱構造であって、
第１板状部材は、貫通開設された切欠き部を有し、該切欠き部を塞ぐように発熱素子体に接合され、
第２板状部材は、前記第1板状部材の切欠き部に嵌まる凸部を有し、該凸部が前記切欠き部を通って発熱素子体と接合するよう構成され、
前記第１板状部材を構成する材料の縦弾性係数は、前記第２板状部材を構成する材料の縦弾性係数よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の発熱素子体の放熱構造では、前記第２板状部材を構成する材料の比重は、前記第１板状部材を構成する材料の比重よりも小さいことが望ましい。
【００１０】
さらに、本発明の発熱素子体の放熱構造では、前記第２板状部材を構成する材料の熱伝導率は、前記第１板状部材を構成する材料の熱伝導率よりも低いことが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、弾性係数が大きい第１板状部材に発熱素子体を接合しており、撮像装置などの電気機器の内部に第１板状部材を用いて発熱素子体を取り付けることで、発熱素子体の位置や向きのずれを抑制することができる。
【００１２】
また、電気機器への取付けに関与しない第２板状部材の材料を第１板状部材の材料よりも軽くすることで、発熱素子体の放熱構造の重量増加を抑制することができる。
さらに、第１板状部材の熱伝導率が高い場合には、第２板状部材に熱伝導率の低い材料を使用しても、放熱構造全体の放熱性を従来に比べて高めることができ、発熱素子体の放熱を効果的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例である発熱素子体の放熱構造の正面図である。
【図２】本発明の実施例である発熱素子体の放熱構造の背面図である。
【図３】本発明の実施例である発熱素子体の放熱構造の側面図である。
【図４】本発明の実施例である発熱素子体の放熱構造の上面図である。
【図５】本発明の実施例である発熱素子体の放熱構造の分解斜視図である
【図６】本発明の実施例である発熱素子体の放熱構造が取り付けられる模様を示す手振れ補正ユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について、図を用いて説明する。図１乃至図５には、本発明の一実施例である発熱素子体の放熱構造(11)が示されている。発熱素子体は、駆動に伴って熱を発する発熱素子である略矩形の撮像素子(13)と、該撮像素子体(13)に装着された基板(15)から構成することができ、放熱構造(11)は、前記発熱素子体に接合される金属製の第１板状部材(31)及び第２板状部材(51)とを具えている。
【００１５】
駆動に伴って熱を発する撮像素子(13)は、ＣＭＯＳ撮像素子やＣＣＤ撮像素子を例示でき、図１に示すように、略中央に形成された矩形の窪み部(17)に受光部(19)が配置されている。図３及び図４に示すように、窪み部(17)には、受光部(19)を覆うように保護ガラス板(21)が取り付けられている。略矩形の基板(15)は電子回路基板であり、基板材料として、例えば、ガラスエポキシ基板やセラミック基板などのリジッド基板が使用される。基板(15)は、撮像素子(13)よりも大きく、本実施例では、基板(15)の短手方向の長さは、撮像素子(13)の長手方向の長さとほぼ同じとしている。撮像素子(13)は、基板(15)の長手方向に沿った一方の縁から基板(15)の端部が延出するように基板(15)の表側面に配置される。延出した基板(15)の端部には、帯状のフレキシブル基板(71)の一端が接続される(図５及び図６参照)。フレキシブル基板(71)の他端は、撮像素子(13)からの出力信号を処理する信号処理回路が設けられた回路基板に接続されている(図示省略)。
【００１６】
図３及び図４に示すように、基板(15)の裏面は、略矩形の第１板状部材(31)の一方の面(以下、「第１面」と称する)側にて、第１板状部材(31)に当接する。図１及び図３等に示すように、第１板状部材(31)の短手方向の長さは、撮像素子(13)の短手方向の長さよりも長く、基板(15)の長手方向の長さとほぼ同じとしている。第１板状部材(31)の長手方向の長さは、撮像素子(13)の長手方向又は基板(15)の短手方向の長さよりも長く、それらの２倍程度としている。
なお、本実施例では、基板(15)と第１板状部材(31)は接着剤を用いて接合しているが、その詳細については後述する。
【００１７】
図５に示すように、第１板状部材(31)の略中央には、該第１板状部材(31)を貫通する略矩形の切欠き部(33)が開設されている。本実施例では、切欠き部(33)はほぼ正方形の窓状の開口である。切欠き部(33)の各辺の長さは、基板(15)の短手方向の長さよりも若干短くなるようにしている。
なお、切欠き部(33)は、例示した窓状の開口に限らず、第１板状部材(31)の周縁の一方向又は直交する二方向に開口した切欠きも含む。
【００１８】
図１に示すように、基板(15)は、切欠き部(33)を塞ぐように配置されて、撮像素子(13)は、基板(15)を介して切欠き部(33)上に配置される。フレキシブル基板(71)が接続される基板(15)の端部は、第１板状部材(31)の長手方向の一方の縁から延出する。本実施例では、第１板状部材(31)の短手方向に沿った切欠き部(33)の両縁には、第１板状部材(31)の第１面側に僅かに突出し、第１板状部材(31)の他方の面(以下、「第２面」と称する)側で窪んだ張出部(39a)(39b)が帯状に形成されている。本実施例では、基板(15)の裏面は、第１板状部材(31)の第１面側にて、張出部(39a)(39b)に当接する。
【００１９】
図１及び図５に示すように、第１板状部材(31)の対角線上に位置する２つの隅には、位置決め孔(35a)(35b)が夫々形成されており、これら位置決め孔(35a)(35b)の近くには、ネジ挿入孔(37a)(37b)が形成されている。さらに、残りの隅の一方にも、ネジ挿入孔(37c)が形成されている。
【００２０】
略矩形の第２板状部材(51)は、第１板状部材(31)よりも一回り大きく、その略中央には、第２板状部材(51)の一方の面(以下、「第１面」と称する)側に突出する凸部(53)が形成されている。凸部(53)は、第２板状部材(51)の第１面に平行な略矩形の頂部(55)を有しており、頂部(55)は、第１板状部材(31)の厚さ程度、第２板状部材(51)の第１面から離間しており、頂部(55)は、第１板状部材(31)の切欠き部(33)の大きさよりも若干小さく形成されている。さらに、第２板状部材(51)には、凸部(53)の両側に、第２板状部材(51)の短手方向に沿ってスリット(57a)(57b)が開設されている。
【００２１】
図２及び図５に示すように、第２板状部材(51)の短手方向に沿った一方の縁の付近には、２つの通し孔(59a)(59c)が開設されている。一方の通し孔(59c)は円形であり、他方の通し孔(59a)は、第２板状部材(51)の隅に向かって狭くなるように涙滴状に形成されている。また、第２板状部材(51)の短手方向に沿った他方の縁の付近には、鍵穴状の通し孔(59b)が形成されている。何れの通し孔(59a)(59b)(59c)も、後述する取付用のネジ(81a)(81b)(81c)の頭部が接触せずに、余裕を持って嵌まる大きさを有することが望ましい。
【００２２】
本実施例の発熱素子体の放熱構造(11)は、例えば、以下のように作製される。まず、第１板状部材(31)の張出部(39a)(39b)に接着剤を塗布し、第１板状部材(31)を撮像素子(13)が装着された基板(15)の裏面に位置決めしつつ接着する。このとき、撮像素子(13)と基板(15)には、平面度が重要視されるから、十分な平面度が担保された状態で接着を行なう。
【００２３】
次に、図５に示す略矩形の熱伝導性両面テープ(61)を用いて、第１板状部材(31)の切欠き部(33)から露出した基板(15)の裏面と、第２板状部材(51)の凸部(53)の頂部(55)とを接合する。この際、図２に示すように、第２板状部材(51)の通し孔(59a)から位置決め孔(35a)が露出し、第２板状部材(51)の通し孔(59b)から位置決め孔(35b)が露出するように、第２板状部材(51)が第１板状部材(31)に対して位置決めされる。第２板状部材(51)の通し孔(59a)(59b)(59c)は、第１板状部材(31)のネジ挿入孔(37a)(37b)(37c)よりも大きく、このように位置決めすることで、第２板状部材(51)の通し孔(59a)(59b)(59c)から、第１板状部材(31)のネジ挿入孔(37a)(37b)(37c)が露出する。
【００２４】
図２に示すように、第２板状部材(51)のスリット(57a)(57b)からは、第１板状部材(31)の短手方向に沿った切欠き部(33)の両縁と張出部(39a)(39b)の窪みが露出する。最後に、基板(15)の裏面と張出部(39a)(39b)の窪みに、第１板状部材(31)の短手方向に沿って接着剤が肉盛り塗布される。図２にて波線で示すように肉盛りされた接着剤(63a)(63b)が硬化することで、基板(15)、第１板状部材(31)及び第２板状部材(51)を確実に接合することができる。
【００２５】
上記により作製された発熱素子体の放熱構造(11)は、図６に示すように、撮像装置の手振れ補正ユニット(73)に取り付けて使用することができる。
手振れ補正ユニット(73)の前面側にはレンズユニット(75)が配設されており、レンズユニット(75)から送られる光は、手振れ補正ユニット(73)に送られる。手振れ補正ユニット(73)には、レンズユニット(75)の光軸に直交する面内で、互いに直交する２軸方向に移動自在に可動部材(77)が設けられており、角速度センサー等によって検出された手振れを打ち消すように可動部材(77)を移動させることによって手振れが補正される。
【００２６】
可動部材(77)には、第１板状部材(31)のネジ挿入孔(37a)(37b)(37c)に対応した３つのネジ穴(79a)(79b)(79c)が形成されている。手振れ補正ユニット(73)の背面側から第１板状部材(31)を可動部材(77)にネジ止めすることで、放熱構造(11)が可動部材(77)に固定される。固定に使用される各ネジ(81a)(81b)(81c)は、第２板状部材(51)の通し孔(59a)(59b)(59c)を通って第１板状部材(31)のネジ挿入孔(37a)(37b)(37c)に挿入され、そのネジ(81a)(81b)(81c)の頭部は、第２板状部材(51)と接することなく、第１板状部材(31)の第２面に直接当接するから、第２板状部材(51)は、撮像素子(13)の取付けには関与しない。従って、第２板状部材(51)には、第１板状部材(51)のように固定のための剛性は要求されない。
【００２７】
本実施例の発熱素子体の放熱構造(11)では、第１板状部材(31)を介して手振れ補正ユニット(73)に取り付けられることから、第１板状部材(31)には剛性の高い材料であって、第１板状部材(31)の材料の縦弾性係数が、第２板状部材(51)の材料よりも大きい材料を選定する。
さらに、放熱構造(11)の軽量化を図るために、第２板状部材(51)を構成する材料は、比重が第１板状部材(31)を構成する材料のよりも小さい材料を選定する。
【００２８】
第１板状部材(31)及び第２板状部材(51)は、何れも撮像素子(13)からの放熱を効率よく行なう材料を選定することが望ましい。
【００２９】
上記各要件を満たす金属材料として、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミニウムの中から材料選定を行なう場合、銅、ステンレス鋼(ＳＵＳ３０４)及びアルミニウムの縦弾性係数(ヤング率)はそれぞれ、約１３０ＧＰａ、約１９７Ｇｐａ及び約７１Ｇｐａであって、例示したこれら３つの金属の中では、アルミニウム以外を第１板状部材(31)の材料として選定することができる。なお、銅、ステンレス鋼(ＳＵＳ３０４)及びアルミニウムの横弾性係数(剪断弾性係数)はそれぞれ、約４８ＧＰａ、約７４Ｇｐａ及び約２６Ｇｐａであって、横弾性係数が高い点でも、銅又はステンレス鋼が第１板状部材(31)の材料とするのが好ましい。
【００３０】
また、銅、ステンレス鋼(ＳＵＳ３０４)及びアルミニウムの比重はそれぞれ、約８.９ｋｇｆ/ｍ３、約７.９ｋｇｆ/ｍ３及び２.７ｋｇｆ/ｍ３である。また、銅、ステンレス鋼(ＳＵＳ３０４)及びアルミニウムの熱伝導率はそれぞれ、約３８６Ｗ/ｍＫ、約１７Ｗ/ｍＫ及び約２０４Ｗ/ｍＫである。従って、放熱構造(11)の放熱効果と軽量化の点から選定を行なうと、例示したこれら３つの金属の中では、第２板状部材(51)の材料としてアルミニウムが適している。
【００３１】
なお、上記は最適な金属材料の例示であって、本発明を上記金属材料に限定するものではなく、本発明の効果が得られる限りにおいて、上記金属材料の合金(例えば銅合金、アルミニウム合金)を用いたり、上記以外の金属材料又はその組み合わせにより第１板状部材(31)と第２板状部材(51)を作製することができることは勿論である。例えば、第１板状部材(31)にチタンを使用することもできる。
【００３２】
第１板状部材(31)及び第２板状部材(51)は、上記した金属材料のプレートをプレス加工して作製することができる。
【００３３】
上記実施例では、縦弾性係数が高い材料で作られた第１板状部材(31)に、基板(15)が直接接触しているので、撮像素子(13)の位置や向きのずれが抑制されている。銅製の第１板状部材(31)を用いると、放熱効果の点で好ましい。また、ステンレス鋼製の第１板状部材(31)を用いると、撮像素子(13)の位置ずれ等を抑制する効果の点で好ましい。何れの場合にも、アルミニウム製の第２板状部材(51)を用いることで、放熱構造(11)の重量を過度に増加させることなく、撮像素子(13)の放熱が効果的に行なうことができる。
【００３４】
上記実施例では発熱素子体を、駆動に伴って熱を発する発熱素子(撮像素子(13))と基板(15)により構成し、基板(15)に第１板状部材(31)や第２板状部材(51)を取り付けた構造としているが、発熱素子体を発熱素子のみから構成したり、基板(15)以外の部分に第１板状部材(31)や第２板状部材(51)を取り付けた構造とすることもできる。
また、発熱素子は撮像素子を例示したが、本発明は、ＣＭＯＳ撮像素子やＣＣＤ撮像素子以外の駆動時に発熱するような発熱素子、例えばマイクロプロセッサやパワートランジスタなどの放熱構造にも適用可能である。
【００３５】
上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
(11)  放熱構造
(13)  撮像素子
(15)  基板
(31)  第１板状部材
(33)  切欠き部
(37a-c)  ネジ挿入孔
(51)  第２板状部材
(53)  凸部
(59a-c)  通し孔
(73)  手振れ補正ユニット
【図１】
2012156581.tif 000003
【図２】
2012156581.tif 000004
【図３】
2012156581.tif 000005
【図４】
2012156581.tif 000006
【図５】
2012156581.tif 000007
【図６】
2012156581.tif 000008