JP2007194271A - 撮像素子の実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張係数の異なる撮像素子とカバーガラスが使用されても画像に悪影響が及ぶことのない撮像素子の実装構造を提供することである。
【解決手段】この撮像素子の実装構造に於いては、フレキシブル基板１７の裏面側から開口１７ａを塞ぐように撮像素子接着材１９にて撮像素子２１が接着され、上記フレキシブル基板１７の表面側から上記開口１７ａを塞ぐようにカバーガラス接着剤２４にてカバーガラス２５が接着される。そして、上記カバーガラス接着剤２４の硬度は、上記撮像素子接着材１９の硬度よりも低い。
【選択図】 図４

Description

本発明は、撮像素子の実装構造に関し、より詳細には、フレキシブル基板等に固定される撮像素子の実装構造の改良に関するものである。

一般に、一眼レフレックスタイプのデジタルカメラ（以下、単に一眼レフカメラと略記する）では、被写体像を結像するためにＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子が用いられている。この撮像素子は、フレキシブル基板等に装着されているもので、その撮像面の前面には、塵埃等の侵入防止用にカバーガラス等が装着されている。つまり、これら撮像素子とカバーガラスは、それぞれ接着剤等によってフレキシブル基板に装着されている。

例えば、下記特許文献１及び２には、フリップチップ実装された撮像素子を使った光学系が記載されている。また、熱膨張係数の異なる物質を高温下にて貼り合わせて、温度降下時の収縮量の差を利用して撮像素子を湾曲させる技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。
特許公報第３２０７３１９号公報 特開平８−８４２７８号公報 特開２００４−３４９５４５号公報

しかしながら、上述した特許文献１乃至３に記載の技術では、撮像素子のフリップチップ実装に於いて、撮像素子とカバーガラスの材質の膨張係数が異なっているため、高温下で貼り合わせた後の温度降下時に、撮像素子とカバーガラスの収縮量の差が生じてしまう。

図５は、こうした従来の撮像素子の実装構造の構成例を示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。

略方形状の開口２を有するフレキシブル基板１の裏面側（図５（ｂ）で下側）には、撮像素子３が撮像素子接着剤４によって環状に貼着されている。一方、上記フレキシブル基板１の表面側（図５（ｂ）で上側）には、カバーガラス６がカバーガラス接着剤５によって環状に貼着されている。尚、撮像素子接着材４、カバーガラス接着剤５は、フレキシブル基板１の開口部２の周囲に塗布されるものとする。

ところが、一般に撮像素子３が搭載されているチップに比べてカバーガラス６は温度収縮率が高いので、温度変化によって収縮（または伸長）する量が多い。したがって、図５（ａ）、（ｂ）に矢印で示されるように応力が働く。すると、カバーガラス６に比べて温度収縮率の低い撮像素子３が、例えば図５（ｂ）に破線で示される状態から実線で示される状態のように撓んでしまうので、その結像面が変形してしまうおそれがある。この撮像素子３の結像面の変形は、撮像素子接着材４、カバーガラス接着剤５の硬度によっても発生するので、大きな問題となっている。

つまり、撮像素子３とカバーガラス６の温度収縮率の差、或いは撮像素子接着材４、カバーガラス接着剤５の硬度により、撮像素子が変形してしまうので、画像に悪影響が及ぶおそれがあるものであった。

したがって本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、膨張係数の異なる撮像素子とカバーガラスが使用されても画像に悪影響が及ぶことのない撮像素子の実装構造を提供することを目的とする。

すなわち請求項１に記載の発明は、開口を有するフレキシブル基板と、上記フレキシブル基板の一方の面から上記開口を塞ぐように第１の接着剤にて接着された撮像素子と、上記フレキシブル基板の他方の面から上記開口を塞ぐように第２の接着剤にて接着されたカバーガラスと、を具備する撮像素子の実装構造に於いて、上記第２の接着剤の硬度は、上記第１の接着剤の硬度よりも低いことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記第２の接着剤は、上記カバーガラスの周縁部に環状に塗布されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、開口を有するフレキシブル基板と、上記フレキシブル基板の一方の面上で、上記開口周縁部に塗布された第１の接着剤と、撮像面を上記開口側に向けて、上記第１の接着剤により上記開口を覆うように固着された撮像素子と、上記フレキシブル基板の他方の面上で、上記開口周縁部に塗布された上記第１の接着剤よりも硬度の低い第２の接着剤と、上記フレキシブル基板の他方の面上に、上記第２の接着剤により上記開口を覆うように固着されたカバーガラスと、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、膨張係数の異なる撮像素子とカバーガラスが使用されても画像に悪影響が及ぶことのない撮像素子の実装構造を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る撮像素子の実装構造が適用されたデジタル一眼レフカメラのミラーボックス部分の構成を示すもので、図１は斜視図、図２は図１のミラーボックス部分の断面図である。また、図３はアルミ板１５、保護部材１６、フレキシブル基板１７、撮像素子２１等の配置関係を示す上面図である。

光軸上で、ミラーボックス１０の本体部１１の前面部であるマウント部１３は、図示されないレンズ鏡筒が装着されて固定される部分である。そして、本体部１１の後方は、後述する撮像素子を含む撮像部の各種部品が取り付けられるようになっている。

すなわち、保護部材１６は、フレキシブル基板１７の屈曲による撮像素子２１、カバーガラス２４の接着面の保護や、カメラ本体に組み付ける際の位置決めに使用されるものである。アルミ板１５は、フレキシブル基板１７を介して保護部材１６をビス（図示せず）止めするためのものである。尚、このアルミ板１５は、ミラーボックス１０全体の位置決めの基準となるものである。

撮像素子２１はＣＣＤ等から成るもので、図示されない撮影光学系を透過して自己の光電変換面上に照射された光に対応した画像信号を得る。そして、この撮像素子２１は、本体部１１の後方側からフレキシブル基板１７の裏面側に、後述する接着剤によって接着されている。その際、撮像素子２１のアルミ電極上に設けられた図示されないピン状の突起（バンプ）が、接着剤の収縮によってフレキシブル基板１７のコネクタ部に圧接され、それによって両者の導通が確保される。撮像素子２１の結像面側には、該撮像素子２１で光電変換されて取得された画像信号を、図示されない画像処理回路等の電気回路に供給するためのフレキシブル基板１７が接続されている。

上記撮像素子２１の結像面と反対側には、該撮像素子２１で蓄積された熱を放出するための、例えばセラミック製の放熱板２０が取り付けられている。そして、この放熱板２０が、上述したアルミ板１５に取り付けられることによって、撮像素子２１がミラーボックス１０の本体部１１に固定される。

また、上記撮像素子２１の結像面の側には、該撮像素子２１の結像面を保護するカバーガラス２４と、図示されない撮影光学系を透過して照射される被写体光束から高周波成分を取り除くべく形成されたローパスフィルタ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ；以下「光学ＬＰＦ」と略記する）２６と、撮像素子２１の結像面への被写体光束の照射時間等を制御するシャッタ２７とが、順次配設されている。

図４は、図２に示される撮像素子２１とカバーガラス２４のフレキシブル基板１７への接着部分を拡大して示した断面図である。

フレキシブル基板１７は、略方形状の開口１７ａを有しているもので、この開口１７ａの周囲であって、裏面側（図４で下側）に撮像素子接着材１９が、表面側（図４で上側）にカバーガラス接着剤２５が、それぞれ環状に塗布されている。そして、カバーガラス接着剤２５の硬度は、撮像素子接着剤１９の硬度よりも低い値となっている。

ここで、接着剤の硬度について説明する。

撮像素子２１をフレキシブル基板１７に接着する場合、貼付位置精度を高めるために、硬度の高い接着剤を用いて強固に接着した方が良い。一方、カバーガラス２４を接着する場合には、硬度の低い接着剤（弾力性を有する接着剤）を用いる方が良い。以下、その理由について説明する。

上述したように、一般に、カバーガラスは温度収縮率が高いので、温度変化に応じて収縮（または伸長）する量が多い。この伸縮（または伸長）が発生した場合、それによって撮像素子を変形させるおそれがある。

そこで、カバーガラスの収縮によって発生するせん断力に対し、せん断歪みが生じやすい接着剤、すなわち弾力のある接着剤を用いれば、撮像素子の変形を防止することができるわけである。尚、カバーガラスの場合、貼り付け精度を高くする必要はないので、硬度の低い接着剤でも大きな問題は生じないことは言うまでもない。

但し、撮像素子が変形するか否かは、カバーガラスの収縮率、撮像素子のチップの硬さ等、種々の要因に影響されるため、カバーガラス用接着剤の種類を一概に規定することは困難である。

そこで、一般的に使用されるカバーガラス、フレキシブル基板、撮像素子及び撮像素子用接着剤を用いた実験によれば、日本工業規格（ＪＩＳ）で規定された硬度Ａ８０〜Ａ４０程度の接着剤を用いれば、撮像素子が変形することはない、ということがわかっている。

一方、撮像素子チップを接着する場合は、カバーガラス用接着剤よりも硬度が高い接着剤、例えばＪＩＳで規定された硬度Ｄ８０以上のものを用いれば、撮像素子チップを強固に固定することができる。

以上のことを整理すると、カバーガラス用接着剤には、ＪＩＳで規定される硬度Ａタイプの接着剤を用いるのが望ましく、撮像素子チップ用接着剤には同じくＪＩＳで規定されるコードＤタイプの接着剤を用いるのが望ましいといえる。

また、撮像素子チップとカバーガラスとの空隙に湿気が入ると、カバーガラス表面及び撮像素子の結像面が曇ったり、水滴が付着したりするおそれがある。したがって、各接着剤は、防湿効果の高いものを使用し、それによって密封するようにした方が良い。

このように、フレキシブル基板１７とカバーガラス２４との接着に、撮像素子接着材１９に対して硬度の低いカバーガラス接着剤２５を用いているので、カバーガラス２４が応力により変形しても、カバーガラス接着剤２５で上記応力を吸収するため、撮像素子２１が変形することを抑えることができる。

また、フレキシブル基板１７とカバーガラス２４との接着に、常温で硬化するカバーガラス接着剤２５を使用することにより、硬化時に熱を加える必要がなくなるので、撮像素子２１の変形を抑えることができる。

尚、上述した実施形態では、一眼レフカメラの例を示したが、これに限られるものではなく、撮像素子を搭載したデジタルカメラであれば適用可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。

更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係る撮像素子の実装構造が適用されたデジタル一眼レフカメラのミラーボックス部分の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る撮像素子の実装構造が適用されたデジタル一眼レフカメラのミラーボックス部分の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る撮像素子の実装構造が適用されたデジタル一眼レフカメラのミラーボックス部分の構成を示すもので、アルミ板１５、保護部材１６、フレキシブル基板１７、撮像素子２１等の配置関係を示す上面図である。 図２に示される撮像素子２１とカバーガラス２４のフレキシブル基板１７への接着部分を拡大して示した断面図である。 従来の撮像素子の実装構造の構成例を示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。

符号の説明

１０…ミラーボックス、１１…本体部、１３…マウント部、１５…アルミ板、１６…保護部材、１７…フレキシブル基板、１７ａ…開口、１９…撮像素子接着材、２０…放熱板、２１…撮像素子、２４…カバーガラス、２５…カバーガラス接着剤、２６…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２７…シャッタ。

Claims (3)

1. 開口を有するフレキシブル基板と、
   上記フレキシブル基板の一方の面から上記開口を塞ぐように第１の接着剤にて接着された撮像素子と、
   上記フレキシブル基板の他方の面から上記開口を塞ぐように第２の接着剤にて接着されたカバーガラスと、
   を具備する撮像素子の実装構造に於いて、
   上記第２の接着剤の硬度は、上記第１の接着剤の硬度よりも低いことを特徴とする撮像素子の実装構造。
2. 上記第２の接着剤は、上記カバーガラスの周縁部に環状に塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子の実装構造。
3. 開口を有するフレキシブル基板と、
   上記フレキシブル基板の一方の面上で、上記開口周縁部に塗布された第１の接着剤と、
   撮像面を上記開口側に向けて、上記第１の接着剤により上記開口を覆うように固着された撮像素子と、
   上記フレキシブル基板の他方の面上で、上記開口周縁部に塗布された上記第１の接着剤よりも硬度の低い第２の接着剤と、
   上記フレキシブル基板の他方の面上に、上記第２の接着剤により上記開口を覆うように固着されたカバーガラスと、
   を具備することを特徴とする撮像素子の実装構造。

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