專利名稱：固態(tài)成像裝置和固態(tài)成像裝置的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置和固態(tài)成像裝置的制造方法，更具體地，涉及一種利用固態(tài)成像元件形成的小型固態(tài)成像裝置，例如監(jiān)視照相機、醫(yī)用照相機、車載照相機或用于信息通信終端的照相機。
背景技術：
近來，在便攜式電話、車載部件等領域中對小型照相機的需求快速增加。在這種小型照相機中，所使用的是固態(tài)成像裝置，其中，通過光學系統(tǒng)例如透鏡提供的圖像被固態(tài)成像元件輸出為電信號。隨著這種固態(tài)成像裝置的小型化和高性能化的推進，照相機被進一步小型化，它們在各種領域中的使用增加，并且它們作為視頻輸入裝置的市場正在擴張。在使用半導體成像元件的傳統(tǒng)成像裝置中，諸如透鏡、半導體成像元件和安裝有驅動電路和信號處理電路等的LSI的部件分別形成到殼體或結構中，并且它們彼此組合起來。此外，近來，與小型化一起，照相機的復雜化正在增進。當照相機復雜時，安裝在照相機中的諸如LSI的部件中的產熱量增加。作為抑制這種產熱的裝置，已知這樣一種成像裝置，在該成像裝置中，成像元件產生的熱可以消散到殼體的外部(例如，參見專利文獻I)。在該成像裝置中，設置了抵靠成像元件的光透射區(qū)域的周邊部分和保護殼體的內表面的第一散熱構件，并設置了抵靠保護殼體的外表面和殼體的內表面的第二散熱構件。成像元件產生的熱通過第一散熱構件傳導到保護殼體，并通過第二散熱構件進一步傳導到殼體，從而消散到外部。作為另一裝置，已知的是這樣一種成像裝置模塊，在該成像裝置模塊中，可以通過減少成像元件和電子部件與外部連接端子之間的電干擾來獲得精確的圖像，并且可以通過外部連接端子有效地散熱，該成像裝置模塊可以安裝在具有高位置精度的車輛等上(例如，參見專利文獻2)。在該成像裝置模塊中，容易的是，信號處理電路板中產生的熱傳導到模制樹脂，然后熱通過樹脂傳導到由金屬材料制成的透鏡保持構件，然后熱可以從透鏡保持構件的露出部分散到外部?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I JP-A-2008-211378專利文獻2 JP-A-2010-05077
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的問題然而，在常規(guī)的成像裝置中，透鏡設置在散熱的方向上，因此熱沿著殼體傳導，從而使透鏡的溫度升高。因此，在使用樹脂透鏡時，存在表面涂層可能裂開、可能使圖像質量下降的可能性。而且，在常規(guī)的成像裝置中，傳感器(成像元件)或圖像處理芯片的溫度因照相機驅動期間的產熱而升高。因此，存在所拍攝的視頻中可能產生噪聲而使圖像質量下降、或者可能因長時間使用而在連結部中積累熱應變、從而連結部可能被損壞而導致分離的可能性。此外，成像裝置包括用于向成像裝置中的各個電路提供電力的供電電路。該供電電路產生許多電磁波。當電磁波到達這些電路時，存在電路發(fā)生故障的情況。為了防止這種情況的發(fā)生，在供電電路中設置用于電磁屏蔽的構件是有效的。然而，電磁屏蔽構件的設置有時妨礙了成像裝置的小型化。已經針對上面討論的情況做出本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種可以有效進行散熱和電磁屏蔽的固態(tài)成像裝置以及一種固態(tài)成像裝置的制造方法。解決問題的手段
本發(fā)明的固態(tài)成像裝置包括第一板，固態(tài)成像元件和對來自固態(tài)成像元件的輸出信號進行處理的信號處理電路部安裝在該第一板上；第二板，供電電路部安裝在該第二板上；和散熱板，位于第一板與第二板之間以覆蓋供電電路部，并具有導電性和導熱性。根據(jù)該構造，可以有效地進行散熱和電磁屏蔽。即，可以同時實現(xiàn)對第一板上的電子部件和第二板上的電子部件的散熱以及對第一板上的電子部件和第二板上的電子部件的電磁屏蔽。而且，在本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，散熱板與安裝在第一板上的信號處理電路部或安裝在第二板上的供電電路部熱接觸。根據(jù)該構造，可以有效地進行對產熱量大的信號處理電路部或供電電路部的散熱。本發(fā)明的固態(tài)成像裝置還包括容納第一板和第二板的殼體，并且散熱板與該殼體熱接觸。根據(jù)該構造，熱可以從散熱板傳導到殼體，從而得以消散。此外，在本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，殼體由容納第一板的第一殼體和容納第二板的第二殼體構造，并且散熱板夾在第一殼體與第二殼體之間。根據(jù)該構造，達到了夾在第一殼體與第二殼體之間，從而實現(xiàn)與這兩個殼體確實接觸，以提高導熱性。因此，散熱性得以提高。此外，在本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，散熱板的端部彈性地抵靠殼體。根據(jù)該構造，彈性使散熱板的一部分抵靠殼體，由此可以有效進行散熱。此外，散熱板和殼體可以在不使用緊固構件的條件下彼此固定，因此組裝可以容易進行，同時減少了部件數(shù)量。此外，在本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，保持透鏡的透鏡單元固定到第一板，并與殼體接觸，并且散熱板的導熱系數(shù)比透鏡單元的導熱系數(shù)高。根據(jù)該構造，可以防止可能因信號處理電路部中產生的熱通過第一板和透鏡單元或散熱板、殼體和透鏡單元傳導到透鏡而導致的透鏡裂開的發(fā)生。此外，在本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，散熱板由金屬板形成。根據(jù)該構造，散熱板的導熱性得以提高，從而散熱可以有效地進行。此外，在本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，散熱板由石墨片形成。根據(jù)該構造，散熱板的導熱性得以提高，從而散熱可以有效地進行。
此外，制造本發(fā)明的固態(tài)成像裝置的方法包括如下步驟將固態(tài)成像元件和對來自固態(tài)成像元件的輸出信號進行處理的信號處理電路部安裝在第一板上；將供電電路部安裝在第二板上；將具有導電性和導熱性的散熱板置于第一板與第二板之間，以覆蓋供電電路部；將第一板和第二板容納在殼體中；和超聲波焊接散熱板的端部與殼體。根據(jù)該制造方法，可以制造散熱和電磁屏蔽可有效進行的固態(tài)成像裝置。而且，在不使用緊固構件的條件下使散熱板和殼體彼此抵靠。因此，固態(tài)成像裝置可以容易地組裝。本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以有效地進行散熱和電磁屏蔽。


圖I是本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像裝置的示例的分解透視圖。圖2是本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像裝置的外部透視圖。圖3是本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像裝置的A-A’截面圖，其中部件組合在一起。圖4是示出在固態(tài)成像裝置不具有散熱板的情況下固態(tài)成像裝置中的溫度分布的仿真圖。圖5是示出在固態(tài)成像裝置具有散熱板且第二殼體由樹脂形成的情況下本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像裝置中的溫度分布的仿真圖。圖6是示出在固態(tài)成像裝置具有散熱板且第二殼體由鋁形成的情況下本發(fā)明第一實施例的固態(tài)成像裝置中的溫度分布的仿真圖。圖7是本發(fā)明第二實施例的固態(tài)成像裝置的示例的分解透視圖。圖8是本發(fā)明第二實施例的固態(tài)成像裝置的外部透視圖。圖9是本發(fā)明第二實施例的固態(tài)成像裝置的B-B ’截面圖，其中，部件組合在一起。
具體實施例方式下面，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。(第一實施例)圖I是該實施例的車載照相機的分解透視圖。而且，圖2是該實施例的固態(tài)成像裝置處于組合狀態(tài)下的外部透視圖。此外，圖3是該實施例的固態(tài)成像裝置的A-A’截面圖，其中部件組合在一起。圖I所示的車載照相機100具有第一殼體10、透鏡單元20、透鏡托架30、成像模塊40、屏蔽部50、電源模塊60和第二殼體70。車載照相機100安裝在例如車輛的后部，并附接成能夠在泊車操作中監(jiān)視車輛的后方。雖然車載照相機被作為照相機單元的示例進行說明，但是可以使用各種其它的照相機單元，例如監(jiān)視照相機、醫(yī)用照相機和用于信息通信終端的照相機。第一殼體10和第二殼體70彼此組合以容納透鏡單元20、透鏡托架30、成像模塊40、屏蔽部50和電源模塊60，從而保護安裝在成像模塊40和電源模塊60上的各種電子部件。使用樹脂或金屬例如鋁作為第一殼體10和第二殼體70的材料。當使用具有高導熱性的材料時，散熱性得以提高。可以通過將金屬填充物混合在第一殼體10和第二殼體70中來提高導熱系數(shù)。這使得向車載照相機100外部的散熱性得以增強。因此，透鏡、傳感器42(參見圖3)、包括用作圖像處理芯片的ISP的SiP 44(參見圖3)等的溫度升高得以抑制，并且可以防止出現(xiàn)透鏡裂開。此外，第一殼體10中設置第一密封填料(未示出)，第二殼體70中設置第二密封填料(未示出)。這提高了部件20至60容納在殼體中的情況下的密封性，從而可以確保防水性和防塵性。透鏡設置在透鏡單元20中。透鏡可以由各種材料構造，例如玻璃、耐熱塑料樹脂和低耐熱塑料樹脂。透鏡單元20利用緊固構件例如螺釘、通過由塑料樹脂或金屬制成的透鏡托架30固定到成像模塊40的MCM(MultiChip Module,多芯片模塊)板41的第一表面。而且，透鏡單元20由例如聚酰胺樹脂構造。
成像模塊40具有MCM板41，各種電子部件安裝在該MCM板41上。傳感器板(成像元件板)43設置在MCM板41的第一表面(在該實施例中，是透鏡單元20側的表面)上，用作固態(tài)成像元件的諸如CCD圖像傳感器的傳感器(成像元件)42安裝在該傳感器板43上。用作對來自固態(tài)成像元件的輸出信號進行處理的信號處理電路部的SiP(System inPackage,系統(tǒng)級封裝)44等設置在MCM板41的第二表面(在該實施例中，是電源模塊60側的表面)上。雖然未詳細示出，但是SiP 44具有ISP (Image Signal Processor,圖像信號處理器)，該ISP是用于處理傳感器42提供的圖像信號的圖像處理用DSP ;快閃ROM ;用于通信的電子部件，例如CAN微型計算機和CAN收發(fā)機；用于控制的電子部件；以及其它電子部件。該實施例的車載照相機100是具有人物檢測功能等的高性能照相機，SiP 44的處理量大，因此產熱量也大。電源模塊60具有電源板61。用作供電電路部的電源IC 62安裝在電源板61的第一表面(該實施例中，是成像模塊40側的表面)上。電源IC 62將電力供應到車載照相機100中的電子部件，例如成像模塊40。電源IC 62也可以安裝在與電源板61的第一表面相反的第二表面上。而且，各種電子部件(例如，電容器、以及用于向車輛提供信號的連接器)位于電源板61的第二表面(在該實施例中，是第二殼體70側的表面)上。成像模塊40和電源模塊60通過諸如連接器、柔性板等的連接部件63彼此電連接。電源IC 62執(zhí)行電力供給，因此產生大量的熱，并且起到電磁波發(fā)生源的作用。雖然未示出，但是電纜的一端通過第二殼體70連接到成像模塊40和電源模塊60，另一端連接到車載照相機100所安裝的車輛。電纜用于傳輸各種信號，例如圖像信號，并供應電力。車載照相機100所附接到的車輛側是第二殼體70側(圖3中的下側)。屏蔽部50是位于成像模塊40與電源模塊60之間以覆蓋電源模塊60的散熱板，該散熱板具有導電性和導熱性。屏蔽部50由金屬板、石墨片、具有高導熱性的樹脂等構造?？梢圆捎娩X、銅、金屬箔施加到絕緣板的構件等作為金屬板。屏蔽部50夾在成像模塊40與電源模塊60之間，并與位于成像模塊40的第二表面上的電子部件(例如SiP 44)和位于電源模塊60的第一表面上的電子部件(例如電源IC 62)中至少一方熱接觸。當車載照相機100組合起來時，屏蔽部50與第一殼體10和第二殼體70熱接觸，從而熱通過第一殼體10和第二殼體70消散到車載照相機100的外部。當屏蔽部50獨自的散熱性足夠時，屏蔽部50不需要與第一殼體10和第二殼體70熱接觸。例如，在屏蔽部50與由具有高導熱性的碳構成的石墨片層疊的情況下，可以形成厚的屏蔽部50，從而可以確保足夠的散熱性。在屏蔽部50由樹脂制成的情況下，金屬填充物混合在樹脂中，從而進一步提高散熱性。此外，包括在設置于成像模塊10的第二表面上的SiP 44中的電子部件的一部分可以安裝在電源模塊60上，但是優(yōu)選地可以安裝在成像模塊40上，其與傳感器42隔開一短距離。在信號處理部件安裝在電源模塊60上的情 況下，這些部件位于電源模塊60的第一表面上，從而使這些部件能夠與屏蔽部50熱接觸。在MCM板41與傳感器42之間存在間隙。該間隙可以填充有底部填充膠(underfill)。這使MCM板41和傳感器42彼此成為一體，因此也可以提高針對傳感器42周邊的產熱的散熱效率。在比較MCM板41與傳感器42時，MCM板41比傳感器42的熱容量大。在該實施例中，散熱是從MCM板41的背面(第二表面)進行的，因此散熱效率很好。此外，屏蔽部50的導熱系數(shù)比透鏡單元20的高。具體地，在屏蔽部50由鋁制成的情況下，導熱系數(shù)為約235 (W/mK)，并且，在屏蔽部50由銅制成的情況下，導熱系數(shù)為約400 (W/mK)。相反，在透鏡單元20由聚酰亞胺樹脂制成的情況下，導熱系數(shù)為約0. 2 (W/mK)。因此，MCM板上的電子部件產生的熱主要傳導到屏蔽部50而不是透鏡單元20。結果，可以防止可能因熱從透鏡單元傳導到透鏡而導致的透鏡裂開的出現(xiàn)。如上所述，在散熱由屏蔽部50獨自進行的構造中，或者在屏蔽部50位于兩個板(MCM板41和電源板61)之間且熱從屏蔽部50通過第一殼體10和第二殼體70消散到車載照相機100的外部的構造中，熱傳導路徑得以縮短，散熱性得以提高。特別地，熱可以從包括在產生大量熱的SiP 44中的電子部件有效地消散，從而可以防止ISP和傳感器42發(fā)生故障。而且，透鏡沒有包括在熱傳導路徑中，因此可以防止透鏡中出現(xiàn)裂紋。此外，在電源IC 62產熱的前提下，來設計電源IC 62，并且經常的是，將保證溫度預先設定得略高。當電源IC散熱時，整個車載照相機100的溫度可以下降，從而可以防止安裝在車載照相機100上的電子部件發(fā)生故障。此外，為了防止傳感器42等發(fā)生故障，優(yōu)選的是，電源模塊60被電磁屏蔽。當設置了屏蔽部50時，可以由一個部件來進行電磁屏蔽和熱屏蔽，從而可以減少部件的數(shù)量。接下來，將描述車載照相機100中的溫度分布的仿真結果。圖4是示出在假設車載照相機100不具有屏蔽部50的情況下車載照相機100中的溫度分布的仿真圖。圖5是示出在車載照相機100具有屏蔽部50且第二殼體70由樹脂(主要是PC (聚碳酸酯))形成的情況下車載照相機100中的溫度分布的仿真圖。圖6是示出在車載照相機100具有屏蔽部50且第二殼體70由鋁形成的情況下車載照相機100中的溫度分布的仿真圖。圖4-6的仿真圖分別示出車載照相機100操作期間的溫度升高。在將圖4所示的車載照相機100中的MCM板41的溫度升高設定為基準時，圖5所示的車載照相機100中的MCM板41的溫度升高被抑制了約34%。類似地，在將圖4所示的車載照相機100中的MCM板41的溫度升高設定為基準時，圖6所示的車載照相機100中的MCM板41的溫度升高被抑制了約54%?？梢岳斫馀c沒有設置屏蔽部50的情況相比，設置了屏蔽部50的情況下的散熱效率更加優(yōu)良。此外，將理解的是，在設置了屏蔽部50的情況下，第二殼體70由諸如鋁的金屬制成的情況下的散熱效率比第二殼體由樹脂制成的情況下的散熱效率更加優(yōu)良。
(第二實施例)圖7是該實施例的車載照相機的分解透視圖。圖8是該實施例的固態(tài)成像裝置的組合狀態(tài)的外部透視圖。圖9是該實施例的固態(tài)成像裝置的B-B’截面圖，其中部件組合在一起。圖7所示的車載照相機100B具有代替屏蔽部50的屏蔽部50B。在圖7中，將省略對與圖I所示的車載照相機100的構造類似的構造的描述。屏蔽部50B具有這樣的形狀端部51彎曲從而沿著第二殼體70的內壁延伸。端部51具有彈性，并與第二殼體70的內壁接觸。S卩，端部51彈性地抵靠第二殼體70。根據(jù)該構造，可以在第一殼體10和第二殼體70中不設置密封填料的條件下確保防水性和防塵性。在該實施例中，采用了兩端部51彎曲的形狀。然而，可以采用僅一個端部彎曲的形狀。
以與屏蔽部50類似的方式，屏蔽部50B與位于成像模塊40的第二表面上的電子部件(例如SiP 44)和位于電源模塊60的第一表面上的電子部件(例如電源IC 62)熱接觸。以與屏蔽部50類似的方式，屏蔽部50B由諸如金屬(例如銅合金)、石墨片、具有高導熱性的樹脂等的材料構成。當車載照相機100組合起來時，屏蔽部50B與第二殼體70熱接觸，從而熱通過第二殼體70消散到車載照相機100的外部。由樹脂制成的屏蔽部50B混合有金屬填充物，從而進一步提高散熱性。此外，屏蔽部50B定位成使得電源模塊60被彎曲形狀覆蓋。電源板61上的電子部件例如電源IC 62產生的電磁波被屏蔽部50B阻擋。根據(jù)該構造，可以防止成像模塊40中的電子部件，例如傳感器42和SiP 44，發(fā)生故障。下面，將描述在進行超聲波焊接的情況下生產固態(tài)成像裝置的方法。首先，將傳感器42、處理來自傳感器42的輸出信號的SiP 44等置于MCM板41上。然后，將電源IC 62置于電源板61上。然后,將屏蔽部50B置于MCM板41與電源板61之間，以覆蓋電源板61。然后，將MCM板41和電源板61容納在殼體(第一殼體10和第二殼體70)中。此時，通過螺釘將MCM板41緊固到透鏡托架30，并順序放置屏蔽部50B和電源板61。然后，將屏蔽部50B的端部51和殼體超聲波焊接在一起。這消除了在固態(tài)成像裝置100B的組裝中使用緊固構件的需要。因此，使組裝容易。而且，不需要用于緊固部分(隆起)的空間，因此固態(tài)成像裝置100B可以進一步小型化。當提供了該實施例中的屏蔽部50B時，可以由一個部件進行電磁屏蔽和熱屏蔽，從而部件的數(shù)量可以減少。雖然已經參照具體實施例詳細描述了本發(fā)明，但是對本領域技術人員顯然的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的條件下可以進行各種變化和改變。本申請基于2011年4月5日提交的日本專利申請No. 2011-083679，這里將其公開內容引入作為參考。工業(yè)實用性本發(fā)明在固態(tài)成像裝置、照相機單元等方面是有用的，其中熱可以從產生大量熱的產熱源有效消散。附圖標記和符號說明100, 100B車載照相機
10第一殼體20透鏡單元30透鏡托架40成像模塊41MCM 板42傳感器43傳感器板44SiP·
50,50B 屏蔽部51屏蔽部的端部60電源模塊61電源板62電源 IC63連接部件70第二殼體
權利要求
1.一種固態(tài)成像裝置，包括 第一板，固態(tài)成像元件和對來自固態(tài)成像元件的輸出信號進行處理的信號處理電路部安裝在該第一板上； 第二板，供電電路部安裝在該第二板上；和 散熱板，位于第一板與第二板之間以覆蓋供電電路部，并具有導電性和導熱性。
2.根據(jù)權利要求I的固態(tài)成像裝置，其中，散熱板與安裝在第一板上的信號處理電路部或安裝在第二板上的供電電路部熱接觸。
3.根據(jù)權利要求I或2的固態(tài)成像裝置，其中，該裝置還包括容納第一板和第二板的殼體，并且，散熱板與該殼體熱接觸。
4.根據(jù)權利要求3的固態(tài)成像裝置，其中 殼體由容納第一板的第一殼體和容納第二板的第二殼體構造，并且 散熱板夾在第一殼體與第二殼體之間。
5.根據(jù)權利要求3的固態(tài)成像裝置，其中，散熱板的端部彈性地抵靠殼體。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項的固態(tài)成像裝置，其中，保持透鏡的透鏡單元固定到第一板，并與殼體接觸，并且 散熱板的導熱系數(shù)比透鏡單元的導熱系數(shù)高。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項的固態(tài)成像裝置，其中，散熱板由金屬板形成。
8.根據(jù)權利要求1-6中任一項的固態(tài)成像裝置，其中，散熱板由石墨片形成。
9.一種制造根據(jù)權利要求5的固態(tài)成像裝置的方法，包括如下步驟 將固態(tài)成像元件和對來自固態(tài)成像元件的輸出信號進行處理的信號處理電路部安裝在第一板上； 將供電電路部安裝在第二板上； 將具有導電性和導熱性的散熱板置于第一板與第二板之間，以覆蓋供電電路部； 將第一板和第二板容納在殼體中；和 超聲波焊接散熱板的端部與殼體。
全文摘要
提供了一種固態(tài)圖像拾取裝置，該固態(tài)圖像拾取裝置可以有效地進行散熱和電磁屏蔽。該固態(tài)圖像拾取裝置具有MCM基板(41)，其上設置有傳感器(42)和對從傳感器(42)傳送來的輸出信號進行處理的SiP(44)；電源基板(61)，其上設置有電源IC(62)；和屏蔽部(50)，設置在MCM基板(41)與電源基板(61)之間使得屏蔽部覆蓋電源IC(62)，并具有導電性和導熱性。
文檔編號G03B17/02GK102959948SQ20118002892
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權日2011年4月5日
發(fā)明者竹下貴雄, 內山博夫 申請人:松下電器產業(yè)株式會社