JP4033439B2

JP4033439B2 - 固体撮像ユニットおよびその製造方法、撮像機器

Info

Publication number: JP4033439B2
Application number: JP2001275452A
Authority: JP
Inventors: 京士宮嵜; 康仁工藤; 公英佐々木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: US6933584B2; NL1021415C2; KR20030022742A; TWI233300B; US20030057426A1; CN1314126C; KR100556198B1; JP2003086779A; CN1405893A; NL1021415A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッケージ基体に固体撮像素子を搭載した固体撮像装置およびその製造方法、この固体撮像装置にレンズ鏡筒を取付けた固体撮像ユニットおよびその製造方法、これらを用いた撮像機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤからなる固体撮像素子は、デジタルカメラおよびビデオカメラなどの各種撮像機器に使用されている。この固体撮像素子には、固体撮像素子上に画像光の焦点を合わせるための光学レンズが配設されたレンズ鏡筒が組み合わされている。
【０００３】
この組み合わせ時に大事なことは、図４に示すように、光学レンズ１００Ａの光軸Ｌと固体撮像素子１００Ｂの撮像面中心Ｃとの位置合せを行うことである。この位置合せは、画角合わせのＸ軸、Ｙ軸およびθ軸の調整によって行われる。また、光学レンズ１００Ａの光軸Ｌに対する垂直面と固体撮像素子１００Ｂの撮像面との平行度に関する位置合せを行うことが必要である。この位置合せは、ピント調整用のＺ軸調整および、片ボケを防止するための調整（以下、単に片ボケ調整という）のためのチルト調整（ａ軸、ｂ軸）によって行われる。以上の合計６軸に対してマイクロミリオーダ（μｍ単位）で精密に位置調整を行う。
【０００４】
各軸の位置調整をμｍ単位で調整する工程には、従来、高額な位置調整装置を用いて長時間を要している。例えば光学レンズ１００Ａと固体撮像素子１００Ｂとの位置調整は、図５に示すように、まず、固体撮像素子１００Ｂを搭載したパッケージ１０１を、アルミニウム材料などで構成された金属板１０２上に予め接着材などで固着することから始める。
【０００５】
次に、光学レンズ１００Ａを内蔵するレンズ鏡筒１０３を固定し、レンズ鏡筒１０３に対して、その金属板１０２上のパッケージ１０１と共に、固体撮像素子１００Ｂの各軸を微少に動かしながら、固体撮像素子１００Ｂからの出力信号が最良になるように、光学レンズ１００Ａと固体撮像素子１００Ｂとの最適位置に調整する。その最適位置の状態で、金属板１０２上のパッケージ１０１を挟み込んで、固体撮像素子１００Ｂとレンズ鏡筒１０３とをビス１０４などの締結部材にて一体的に固定する。
【０００６】
そこで、従来は、レンズ鏡筒１０３と固体撮像素子１００Ｂの位置合せの工程を簡略化するために以下のような各種位置調整方法が採られている。
【０００７】
即ち、実開平５−４６０４６号「固体撮像装置」では、基板表面が研磨され最大５μｍ程度の平面度を有する平坦な基板の一部に固体撮像素子を搭載し、この固体撮像素子を覆うパッケージを、上記平坦な基板を部分的に露出させるように固定し、その露出した部分を基準面としてレンズ鏡筒との取り付け面とした技術が採用されている。
【０００８】
また、特開２０００−１２５２１２号「撮像モジュール」では、セラミック基板の一面に同一平坦面からなる位置出し用の基準面を設け、それを半導体チップとレンズ鏡筒との基準面に共用した技術が採用されている。
【０００９】
さらに、特開平１０−３２６８８６号公報「固体撮像装置および固体撮像装置の装着方法」および特開２０００−３０７０９２号公報「固体撮像装置、これを用いたカメラおよびその製造方法」には、パッケージの側面部に外方に開口したパイロット部と、それに対向した側面部（パイロット部側とは反対側の側面部）に外方に開口されたガイド部を設け、これらのパイロット部およびガイド部を用いてピン立て治具により固体撮像素子とレンズ鏡筒並びに、配線基板の位置決めを行う技術が採用されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では以下ような問題があった。
【００１１】
即ち、実開平５−４６０４６号公報および特開２０００−１２５２１２号公報に記載の技術では、光学レンズの光軸に対して垂直な面と固体撮像素子の撮像面との平行度の位置合せ、即ち、ピント調整のＺ軸調整および、片ボケ調整のためのチルト調整（ａ軸、ｂ軸）の３軸に対して、固体撮像素子の搭載面とレンズ鏡筒の搭載面が同一面で搭載できるために、精度良く位置合わせができるものの、レンズ鏡筒の光軸と固体撮像素子の撮像面中心との位置合せ、即ち、固体撮像素子の搭載面（基準面）に対して平行な方向である画角合せのＸ軸、Ｙ軸、θ軸調整の３軸については、基準となる箇所がないために精度の確保が困難であった。
【００１２】
また、特開平１０−３２６８８６号公報および特開２０００−３０７０９２号公報に記載の技術では、レンズ鏡筒の光軸と固体撮像素子の撮像面中心との位置合せ、即ち、両角合せのＸ軸、Ｙ軸、θ軸調整の３軸に対しては、パイロット部とガイド部さらにピン立て治具を使用することで、レンズ鏡筒と固体撮像素子とを精度良く固定できるが、光学レンズの光軸に対して垂直な面と固体撮像素子の撮像面との平行度の位置合せ、即ち、パイロット部とガイド部に対して平行な方向であるピント調整のＺ軸調整および、片ボケ調整のためのチルト調整（ａ軸、ｂ軸）については、基準となる箇所がなく精度の確保が困難であった。この場合、光学レンズの光軸と固体撮像素子の撮像面中心との位置合せ、即ち、画角合せのＸ軸、Ｙ軸、θ軸調整の３軸に対する位置調整においても、位置調整治具としてのピン立て治具が新たに必要になると共に、位置調整治具を用いての位置合わせに工数がかかるという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、位置調整治具を用いることなく、光学レンズの光軸と固体撮像素子の撮像面中心との位置合せおよび、光学レンズの光軸に対する垂直な面と固体撮像素子の撮像面との平行度の位置合せを共に精度よく低工数にて行うことができる固体撮像装置およびその製造方法、固体撮像ユニットおよびその製造方法、これらを用いた撮像機器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像ユニットは、固体撮像素子搭載用の搭載面が形成されたパッケージ基体と、該パッケージ基体の前記搭載面に搭載された固体撮像素子とを有する固体撮像装置と、前記固体撮像素子に画像光の焦点を合わせるための光学レンズが配設されたレンズ鏡筒とを具備する固体撮像ユニットであって、前記固体撮像装置は、前記搭載面の両側に位置した前記パッケージ基体の両端縁部に、該搭載面と同一高さの基準面がそれぞれ形成されるとともに、前記固体撮像素子の撮像面中心に対して中心振り分け位置に、下側になるほど縮径するテーパ状に形成された位置決め用の第１基準穴がそれぞれ設けられており、前記レンズ鏡筒は、下面に前記各基準面に対する位置決め用のレンズ鏡筒側基準面が形成されると共に、該レンズ鏡筒側基準面における前記光学レンズのレンズ光軸に対して中心振り分け位置に、下側になるほど縮径するテーパ状のピン部材が、前記第１基準穴に等しい傾斜状態であって、前記各第１基準穴にそれぞれ嵌合するようにそれぞれ下方に突出して形成されており、前記各ピン部材の中心振り分け位置の各ピッチ寸法と、前記各第１基準穴の中心振り分け位置の各ピッチ寸法とが異なっており、前記各ピン部材が前記各第１基準穴にそれぞれ同一深さに嵌合されて前記レンズ光軸と前記固体撮像素子の撮像面中心とが位置合わせされるとともに、前記基準面と前記レンズ鏡筒側基準面とが平行になっていることを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】
好ましくは、前記パッケージ基体上に、前記搭載面が底部に形成された凹部が設けられ、該凹部内の該搭載面上に前記固体撮像素子が搭載され、該パッケージの該凹部内部の内部リードと該固体撮像素子の電極とが金属細線によって接続されると共に、該内部リードと、該凹部から外部に突出した外部リード部とが接続され、該凹部上面を覆うように透明キャップ部材が装着されている。
【００１７】
さらに好ましくは、前記固体撮像素子は、前記各第１基準穴の中心間を通る仮想線の中心位置に、該固体撮像素子の撮像面中心を一致させて、該固体撮像素子が該搭載面上に固定されている。
【００１８】
さらに好ましくは、前記パッケージ基体の前記両端縁部に、前記各第１基準穴とともに平面視仮想四角形を形成するように第２基準穴がそれぞれ設けられて、前記各第２基準穴の中心間を通る仮想線と、前記各第１基準穴の中心間を通る仮想線とが、それぞれ、前記平面視仮想四角形の一対の対角線のそれぞれを形成しており、前記各第２基準穴をそれぞれ貫通する各ビス部材によって前記固体撮像装置と前記レンズ鏡筒とが固定されている。
【００２０】
さらに好ましくは、前記固体撮像装置は、前記パッケージ基体から突出する複数の外部リードを有し、該外部リードのそれぞれが、前記レンズ鏡筒とともに前記固体撮像装置を挟むように配置された配線基板に接続されており、該配線基板に、前記各ビス部材がそれぞれ貫通する穴が設けられている。
【００２１】
本発明の固体撮像ユニットの製造方法は、請求項１に記載の固体撮像ユニットの製造方法であって、前記固体撮像装置の前記各第１基準穴に、前記レンズ鏡筒の前記各ピン部材をそれぞれ嵌合させることにより前記固体撮像素子と前記光学レンズとの位置合せを行うステップと、前記パッケージ基体と前記レンズ鏡筒とを固定するステップと、を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】
また、本発明の固体撮像ユニットの製造方法は、請求項４に記載の固体撮像ユニットの製造方法であって、前記固体撮像装置の前記各基準穴に、前記レンズ鏡筒の前記各ピン部材をそれぞれ嵌合させることにより前記固体撮像素子と前記光学レンズとの位置合せを行うステップと、前記パッケージ基体の前記各第２基準穴にビス部材をそれぞれ貫通させて、前記各ビス部材を前記レンズ鏡筒にネジ止めして、前記パッケージ基体と前記レンズ鏡筒とを固定するステップと、を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】
さらに、本発明の撮像機器は、前記固体撮像ユニットが用いられたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】
以下、本発明の作用について説明する。
【００２５】
従来、固体撮像素子と光学レンズとは、それぞれの製作工程で所定の精度をもって作られる。両部品の位置合わせは高精度にする必要がある。従来構造の固体撮像装置では、撮像素子チップの実装が終了した後に、光学レンズを撮像素子チップに位置合わせする。このときに、光学レンズと撮像素子チップとの絶対位置精度を出すために、画角合わせやチルト調整等、合計６軸もの調整が必要であり、そのために高額な位置調整装置や、複雑な実装工程が必要となり、工数アップとなっている。
【００２６】
従来構造の固体撮像装置のパッケージでは、基本的にパッケージを、基準となる基板などに取り付けた上で、この基準となるものに対して、レンズ鏡筒を取り付けている。このため、バラツキ要因が累積されたり、固体撮像素子と光学レンズとの間での位置合わせ（光軸中心、水平垂直面、傾きおよび回転など）が、前述したように合計６軸に対して必要であった。
【００２７】
これに対して、本発明では、固体撮像装置のパッケージ基体そのものに、固体撮像素子の搭載面への位置合わせ用の基準穴がありかつ、その基準穴を固体撮像素子とレンズ鏡筒との位置合わせにも用いている。即ち、固体撮像装置の各基準穴にそれぞれ各ピン部材をそれぞれ嵌め込むことで、固体撮像素子と光学レンズとの位置合せを行うと同時に、パッケージ基体にレンズ鏡筒を装着することが可能となる。これによって、高度な位置調整装置や複雑な実装工程を用いることなく、光学レンズの光軸と固体撮像素子の撮像面中心との位置合せおよび、光学レンズの光軸に対する垂直な面と固体撮像素子の撮像面との平行度の位置合せを共に精度よく低工数にて行うことが可能になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体撮像ユニットの実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は本発明の一実施形態を示す固体撮像ユニットの組立を説明するための各構成部材の分解斜視図である。
【００３０】
図１において、固体撮像ユニット１は、図２で後述する固体撮像素子２１が搭載された固体撮像装置２と、固体撮像素子２１上に撮像画像の焦点が合うようにレンズ３１が配設されたレンズ鏡筒３と、固体撮像素子２１からの出力信号が取り出される配線基板４とを有し、これらの位置関係が互いに最適位置になるように位置決めされて組立てられる。
【００３１】
固体撮像装置２は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、固体撮像素子２１と、固体撮像素子２１が搭載されるパッケージ基体としてのデュアルインラインパッケージ（ＤＩＰ）２２と、固体撮像素子２１を覆う透明キャップ２３と、固体撮像素子２１からの撮像信号出力用の外部リード２４とを有している。
【００３２】
固体撮像素子２１は、複数のＣＣＤ素子がマトリクス状に配設され、各ＣＣＤ素子にて画像光を画素単位でそれぞれ電気信号に変換するものである。
【００３３】
パッケージ２２は、その上面中央部に平面視略矩形状の凹部２２１が形成され、この凹部２２１内に固体撮像素子２１用の平坦な搭載面２２２が形成されている。この凹部２２１の両側にはパッケージ２２の両端縁部がそれぞれ鍔状で外方に突出した状態で配設されている。これらの両端縁部にはそれぞれ、搭載面２２２と同一高さの平坦な各基準面２２３ａ，２２３ｂがそれぞれ形成されている。各基準面２２３ａ，２２３ｂにそれぞれ固体撮像素子２１とレンズ鏡筒３との位置決め用基準穴２２ａ〜２２ｄが、平面視仮想長方形の角部に位置するように左右２個づつ合計４個形成されている。
【００３４】
位置決め用基準穴２２ａ〜２２ｄのうち、対角方向に設けられた例えば基準穴２２ａ，２２ｃが、一方側（固体撮像素子２１の搭載側、上方側）に開くテーパ状（奥側ほど縮径）に形成されている。
【００３５】
パッケージ２２の搭載面２２２上への固体撮像素子２１の搭載位置については、４個の基準穴２２ａ〜２２ｄが位置する平面視仮想長方形の角部のうち、対角方向の角部に位置する例えば基準穴２２ａ，２２ｃの円中心を互いに結んだ仮想対角線の中心位置上に、固体撮像素子２１の中心位置（撮像面中心）を一致させるように接着材等により固着する。この固体撮像素子２１の中心位置を、基準穴２２ａ，２２ｃの円中心を結んだ対角線の中心位置と一致させる方法としては、パッケージ２２の基準となる位置（基準穴の円中心）を光学装置により光学的に認識して、そこから所定の方向および位置（二つの円中心間の対角線の中心位置）に固体撮像素子２１を固着する方法であり、一般的に使用されている。なお、当然のことだが、対角方向の基準穴２２ａ，２２ｃに代えて基準穴２２ｂ，２２ｄを用いてもよい。
【００３６】
透明キャップ２３は透明な矩形板状に構成され、パッケージ２２の凹部２２１の内部を覆うように凹部２２１上に接着されている。透明キャップ２３は、パッケージ３の凹部２２１内を固体撮像素子２１の上部が中空状態で封止している。
【００３７】
外部リード２４は、平面視仮想長方形の長辺側に対応する両側面中央部から下方に垂下するように複数本立設されている。パッケージ２２の凹部２２１内部の内部リード部（図示なし）と固体撮像素子２１の電極（図示なし）とは、アルミニウム線やその他金線からなる金属細線（図示なし）によって接続されており、各内部リード部がそれぞれ複数本の外部リード２４にそれぞれ接続されている。これによって、固体撮像素子２１の各電極と各外部リード２４とがそれぞれ導通されている。なお、パッケージ２２はデュアルインラインパッケージに代表されるピン挿入型パッケージに限らず、外部リード２４が横方向に突出した面実装型パッケージまたは、外部リード２４のないタイプの面実装パッケージであってもよい。
【００３８】
次に、レンズ鏡筒３は、その長方形板状部材の上面の中心部分にレンズホルダ３２が形成されており、レンズホルダ３２内にレンズ３１が回転により嵌め込まれるようになっている。また、レンズ鏡筒３の長方形板状部材の下面に、パッケージ２２の対角方向の各基準穴２２ａ，２２ｃに対向しかつ各基準穴２２ａ，２２ｃに嵌合自在な各ピン部材としての位置決めピン３３ａ，３３ｃがそれぞれ下方に突出して形成されている。また、レンズ鏡筒３の長方形板状部材の下面には、パッケージ２２の基準穴２２ｂ，２２ｄに対向する位置にビス用（タップ用）の下穴がそれぞれ形成されている。さらに、レンズ鏡筒３の長方形板状部材の下面が、上記パッケージ２２の各基準面２２３ａ，２２３ｂに対する位置決め用のレンズ鏡筒側基準面となっている。
【００３９】
位置決めピン３３ａ，３３ｃはそれぞれ先端部ほど縮径したテーパ状に形成されている。このテーパは、各基準穴２２ａ，２２ｃのテーパと同等傾斜のテーパになっており、各基準穴２２ａ，２２ｃと位置決めピン３３ａ，３３ｃがそれぞれ嵌合することにより、固体撮像素子２１が搭載されたパッケージ２２にレンズ鏡筒３が位置決めされて取り付けられている。
【００４０】
即ち、固体撮像素子２１をパッケージ２２に搭載する時に位置決めに用いた基準穴２２ａ，２２ｃが、レンズ鏡筒３に固体撮像装置２を組付ける時の位置決め基準用として用いられる。予め、パッケージ２２の基準穴２２ａ，２２ｂに対向するように設けられたレンズ鏡筒３の位置決めピン３３ａ，３３ｃを、基準穴２２ａ，２２ｃに嵌合させるだけで、図４に示すレンズ光軸Ｌと固体撮像素子の撮像面中心Ｃの位置合せおよび、レンズ光軸Ｌに対する垂直な面に対する固体撮像素子の撮像面との平行度の位置合せ、即ち、ピント調整のＺ軸調整および、画角合せのＸ軸、Ｙ軸、θ軸調整さらに、片ボケ調整のためのチルト調整（ａ軸、ｂ軸）の合計６軸の位置調整を完了させることができる。
【００４１】
配線基板４は、長方形板状に構成されており、パッケージ２２の基準穴２２ａ〜２２ｄにそれぞれ対向するように円穴４１ａ〜４１ｄが形成されていると共に、２列に立設された各複数の外部リード２４にそれぞれ対向するように円穴群４２が形成されている。円穴４１ａ〜４１ｄのうち、円穴４１ａ，４１ｃは、上方から位置決めピン３３ａ，３３ｃがそれぞれ挿入され、円穴４１ｂ，４１ｄは、下方から各ビス４３がそれぞれ貫通され、パッケージ２２の基準穴２２ｂ，２２ｄをそれぞれ介してレンズ鏡筒３の下面の下穴にねじ止めされる。なお、配線基板４は、ガラスエポキシ基板やフレキシブル基板でもよい。また、配線基板４の位置決め穴４１ａ，４１ｃと固定穴４１ｂ，４１ｄは、精度を要求する必要はなく余裕をもった穴径としてもよい。
【００４２】
上記構成により、以下、図１に示した固体撮像装置２のレンズ鏡筒３への組み付け方法の一例について図３（Ａ）および図３（Ｂ）を用いて説明する。
【００４３】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、図４に示すように、レンズ光軸Ｌと固体撮像素子２１の撮像面中心Ｃとの位置合せと、レンズ光軸Ｌに対する垂直な面と固体撮像素子２１の撮像面との平行度の位置合せ、即ち、ピント調整のＺ軸調整および、画角合せのＸ軸、Ｙ軸、θ軸調整さらには、片ボケ調整のためのチルト調整（ａ軸、ｂ軸）の合計６軸の位置調整方法を説明するための模式図である。
【００４４】
まず、レンズ鏡筒３の位置決めピン３３ａ，３３ｃを固体撮像装置２の基準穴２２ａ，２２ｃに挿入する。レンズ鏡筒３の位置決めピン３３ａ，３３ｃは固体撮像装置２の基準穴２２ａ，２２ｃの厚み寸法よりも長くしてあり配線基板４の位置決め用の円穴４１ａ，４１ｃにもそれぞれ挿入されることにより位置決めが可能になっている。
【００４５】
次に、配線基板４の固定用の円穴４１ｂ，４１ｄ側から固定用のビス４３，４３にて、予めレンズ鏡筒３の対向する下面位置に設置されたタップ用の下穴（図示せず）に、同一トルク強度で配線基板４側からレンズ鏡筒３を締付けて固定する。
【００４６】
このとき、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の方法で固体撮像装置２とレンズ鏡筒３を高精度に位置決めすることができる。即ち、図３（Ａ）および図３（Ｂ）において、例えば、パッケージ２２に設けられている基準穴２２ａ，２２ｃの中心振り分け（中心とは固体撮像素子２１の撮像面中心Ｃ）のピッチ寸法（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）に対し、レンズ鏡筒３に設けられている位置決めピン３３ａ，３３ｃの中心振り分け（中心とはレンズ光軸Ｌ）のピッチ寸法（Ｄｈｌ＋Ｄｈ２）が狭い場合には、図３（Ａ）に示すように、基準穴２２ａ，２２ｃの内側のテーパ部で位置決めが行われる。また、パッケージ２２に設けられている基準穴２２ａ，２２ｃの中心振り分けのピッチ寸法（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）に対し，レンズ鏡筒３に設けられている位置決めピン３３ａ，３３ｃの中心振り分けのピッチ寸法（Ｄｈｌ＋Ｄｈ２）が広いときは、基準穴２２ａ，２２ｃの外側のテーパ部で位置決めが行われる。いずれの場合にも、基準穴２２ａ，２２ｃの中心（Ｄｐｃ）と位置決めピン３３ａ，３３ｃの中心（Ｄｈｃ）とは一致する。このようにして、固体撮像素子２１と光学レンズ３１との中心位置合わせおよび平行面合わせが精度よく行われる。即ち、画角合わせのＸ軸、Ｙ軸、θ軸調整さらに、片ボケ調整のためのチルト調整（ａ軸、ｂ軸）の合計５軸の位置調整が完了することになる。
【００４７】
また、基準穴２２ａ，２２ｃに対して位置決めピン３３ａ，３３ｃは互いにテーパによって案内されて同一の深さに嵌め合わせられる。即ち、基準穴２２ａ，２２ｃが形成された基準面２２３ａ，２２３ｂと位置決めピン３３ａ，３３ｃが形成された基準面３４の左側隙間ＣＬと右側隙間ＣＲの寸法は同寸法（ＣＬ１＝ＣＲ１またはＣＬ２＝ＣＲ２）となり、基準穴２２ａ，２２ｃが形成された基準面２２３ａ，２２３ｂと位置決めピン３３ａ、３３ｃが形成された基準面３４とは平行になる。即ち、ピント調整のＺ軸調整が完了する。なお、この基準穴としては、基準穴２２ａ，２２ｃに代えて基準穴２２ｂ，２２ｄを利用してもよい。この場合は、固体撮像素子２１をパッケージ２２の凹部２２１内に搭載する場合の位置決め用の基準穴として基準穴２２ｂ，２２ｄを使用することと、レンズ鏡筒３に設けられた位置決めピン３３ａ，３３ｃに代えて、パッケージ２２の基準穴２２ｂ，２２ｄに対向する位置に位置決めピン３３ｂ，３３ｄを配設することが必要となる。また、レンズ鏡筒３の下面におけるビス固定用の下穴も、基準穴２２ｂ，２２ｄにそれぞれ対向する位置に代えて、基準穴２２ａ，２２ｃにそれぞれ対向する位置に設置することが必要になる。
【００４８】
ところが、このままでは、Ｚ方向の焦点調整は高精度にできていない。この焦点調整は、上記一連の取り付けが完了した後に、レンズ鏡筒３に取り付けられている光学レンズ３１がねじ込み式になっているので、出力信号が最良となるように、光学レンズ３１を回転させることによりＺ方向の焦点調整を行うことができる。以上により、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の方法を用いるだけで固体撮像装置２とレンズ鏡筒３とが組立てと同時に高精度に位置決めすることができる。
【００４９】
なお、当然、この前提として、固体撮像素子２１のチップとパッケージ２２との位置決め精度および、テーパ状のピン部材３３ａ，３３ｃを有するレンズ鏡筒３と光学レンズ３１との位置決め精度とは、現在のアッセンブリー技術で問題のないレベルにある。
【００５０】
繰り返すことになるが、本発明を更に説明すると、本発明の課題を達成するために、パッケージ２２の上面に設けた凹部２２１内の搭載面２２２に固体撮像素子２１を接着材等により固着し、パッケージ２２の凹部２２１内部の内部リード部（図示せず）と固体撮像素子２１の電極（端子）とを、アルミニウム線または金線などからなる金属細線によって順次接続して外部リードと導通させる。さらに、パッケージ２２の上面には、透明キャップ２３が接着され、固体撮像素子２１はパッケージ２２の凹部２２１内でその上方が中空状態で封止される。このように構成された固体撮像装置２において、パッケージ２２の固体撮像素子２１を搭載面２２２と同一高さの基準面２２３ａ、２２３ｂを持つ突起領域（鍔領域）を両サイド（両端縁部）に設け、この突起領域の両サイド（基準面）に位置決め用の基準穴２２ａ〜２２ｄを、左右２箇所づつ合計４箇所設けている。また、固体撮像装置２において、固体撮像素子２１の搭載面２２２と同一の高さに設けた両サイドの突起面（基準面２２３ａ、２２３ｂ）の基準穴２２ａ〜２２ｄをテーパ状に形成してレンズ鏡筒３との位置合せ用に利用する。さらに、固体撮像装置２において、両サイドの搭載面２２２と同一高さの突起領域（基準面２２３ａ、２２３ｂ）に設けた位置決め用の基準穴２２ａ〜２２ｄのうち、対角方向の２箇所の各基準穴２２ａ，２２ｃを固体撮像素子２１の搭載の基準とする。さらに、一対のテーパ形状をしたピン部材３３ａ，３３ｃを設けたレンズ鏡筒３を、テーパ形状をした各基準穴２２ａ，２２ｃに嵌合させることにより、固体撮像装置２とレンズ鏡筒３との位置合わせを行う。さらには、レンズ鏡筒３の一対のテーパ形状をしたピン部材３３ａ，３３ｃを、固体撮像装置２のテーパ形状をした基準穴２２ａ，２２ｃに嵌合させ、配線基板４に設けた２対の挿入穴４１ａ〜４１ｄのうち、レンズ鏡筒３のタップ下穴に対向した一対の挿入穴４１ｂ，４１ｄからビス４３を挿入して、配線基板４、パッケージ２２およびレンズ鏡筒３を締結する。
【００５１】
以上のように、本発明の実施形態によれば、固体撮像素子２１を搭載する搭載面２２２と同一の高さの突起領域（基準面２２３ａ，２２３ｂ）を両サイドに設け、さらに、基準面２２３ａ，２２３ｂにレンズ鏡筒３との位置合せのためにテーパ状になった位置決めと固定とを兼用した基準穴２２ａ〜２２ｄを４箇所設けたことで、固体撮像素子２１を搭載したパッケージ２２とレンズ鏡筒３との取り付けを無調整にて高精度に行うことができる。即ち、光学レンズ３１の光軸Ｌと固体撮像素子２１の撮像面中心Ｃとの位置合せと、光学レンズ３１の光軸Ｌに対する垂直な面と固体撮像素子２１の撮像面との平行度の位置合せ、即ち、ピント調整のＺ軸調整および、画角合せのＸ軸、Ｙ軸、θ軸調整さらに、片ボケ調整のためのチルト調整（ａ軸、ｂ軸）の合計６軸に対しての位置調整が、短時間で容易にしかも高精度に行うことができる。このため、従来のように専用の位置合せ装置や治具等が不要となり、位置調整工程の作業の大幅な簡略化を図ることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、位置決めピン３３ａ，３３ｃには特に段部分を設けなかったが、位置決めピン３３ａ，３３ｃを段付きピンに構成し、その段部（鍔部）を基準面２２３ａ，２２３ｂに対するストッパとして作用させることにより、基準穴２２ａ，２２ｃに対する位置決めピンの挿入深さを左右にて同一深さに確実に嵌め合わせるように構成してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、固体撮像素子の搭載面と同一の高さの基準面と、この基準面に設けられたテーパ状の基準穴を用いて、固体撮像素子の搭載面への位置決めをした後に、レンズ鏡筒の光軸と固体撮像素子の撮像面中心との位置合せ、即ち、画角合せのＸ軸、Ｙ軸、θ軸調整および、光学レンズの光軸に対する垂直な面と固体撮像素子の撮像面との平行度の位置合せ、即ち、ピント調整のＺ軸調整および、片ボケ調整のためのチルト調整（ａ軸、ｂ軸）の合計６軸に対してμｍ単位で、従来のように専用の位置合せ装置や治具を使用しないで短時間かつ容易に、しかも高精度に位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す固体撮像ユニットの組立を説明するための各構成部材の分解斜視図である。
【図２】（Ａ）は本発明の一実施形態を示す固体撮像装置の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡＡ’線断面図である。
【図３】本発明の固体撮像装置とレンズ鏡筒との位置合せ方法を説明する模式図であり、（Ａ）はピン部材のピッチ寸法が小さい場合のピン部材と基準穴との嵌合状態を示す図、（Ｂ）はピン部材のピッチ寸法が大きい場合のピン部材と基準穴との嵌合状態を示す図である。
【図４】固体撮像素子と光学レンズとの位置合わせの原理を模式的に示す説明図である。
【図５】従来の固体撮像素子とレンズ鏡筒との位置調整および組立を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１固体撮像ユニット
２固体撮像装置
２１固体撮像素子
２２パッケージ
２２ａ〜２２ｄ基準穴
２３透明キャップ
２４外部リード
３レンズ鏡筒
３１光学レンズ
３２レンズホルダ
３３ａ，３３ｂピン部材
４配線基板
４２外部リード挿入穴
４１ａ，４１ｃ位置決め穴
４１ｂ，４１ｄ固定穴
４３固定ビス

Claims

固体撮像素子搭載用の搭載面が形成されたパッケージ基体と、該パッケージ基体の前記搭載面に搭載された固体撮像素子とを有する固体撮像装置と、
前記固体撮像素子に画像光の焦点を合わせるための光学レンズが配設されたレンズ鏡筒とを具備する固体撮像ユニットであって、
前記固体撮像装置は、前記搭載面の両側に位置した前記パッケージ基体の両端縁部に、該搭載面と同一高さの基準面がそれぞれ形成されるとともに、前記固体撮像素子の撮像面中心に対して中心振り分け位置に、下側になるほど縮径するテーパ状に形成された位置決め用の第１基準穴がそれぞれ設けられており、
前記レンズ鏡筒は、下面に前記各基準面に対する位置決め用のレンズ鏡筒側基準面が形成されると共に、該レンズ鏡筒側基準面における前記光学レンズのレンズ光軸に対して中心振り分け位置に、下側になるほど縮径するテーパ状のピン部材が、前記第１基準穴に等しい傾斜状態であって、前記各第１基準穴にそれぞれ嵌合するようにそれぞれ下方に突出して形成されており、
前記各ピン部材の中心振り分け位置の各ピッチ寸法と、前記各第１基準穴の中心振り分け位置の各ピッチ寸法とが異なっており、
前記各ピン部材が前記各第１基準穴にそれぞれ同一深さに嵌合されて前記レンズ光軸と前記固体撮像素子の撮像面中心とが位置合わせされるとともに、前記基準面と前記レンズ鏡筒側基準面とが平行になっていることを特徴とする固体撮像ユニット。
前記パッケージ基体上に、前記搭載面が底部に形成された凹部が設けられ、該凹部内の該搭載面上に前記固体撮像素子が搭載され、該パッケージの該凹部内部の内部リードと該固体撮像素子の電極とが金属細線によって接続されると共に、該内部リードと、該凹部から外部に突出した外部リード部とが接続され、該凹部上面を覆うように透明キャップ部材が装着されている、請求項１に記載の固体撮像ユニット。
前記固体撮像素子は、前記各第１基準穴の中心間を通る仮想線の中心位置に、該固体撮像素子の撮像面中心を一致させて、該固体撮像素子が該搭載面上に固定されている、請求項１または２に記載の固体撮像ユニット。
前記パッケージ基体の前記両端縁部に、前記各第１基準穴とともに平面視仮想四角形を形成するように第２基準穴がそれぞれ設けられて、前記各第２基準穴の中心間を通る仮想線と、前記各第１基準穴の中心間を通る仮想線とが、それぞれ、前記平面視仮想四角形の一対の対角線のそれぞれを形成しており、
前記各第２基準穴をそれぞれ貫通する各ビス部材によって前記固体撮像装置と前記レンズ鏡筒とが固定されている、請求項１に記載の固体撮像ユニット。
前記固体撮像装置は、前記パッケージ基体から突出する複数の外部リードを有し、該外部リードのそれぞれが、前記レンズ鏡筒とともに前記固体撮像装置を挟むように配置された配線基板に接続されており、該配線基板に、前記各ビス部材がそれぞれ貫通する穴が設けられている、請求項４に記載の固体撮像ユニット。
請求項１に記載の固体撮像ユニットの製造方法であって、
前記固体撮像装置の前記各第１基準穴に、前記レンズ鏡筒の前記各ピン部材をそれぞれ嵌合させることにより前記固体撮像素子と前記光学レンズとの位置合せを行うステップと、
前記パッケージ基体と前記レンズ鏡筒とを固定するステップと、
を包含する固体撮像ユニットの製造方法。
請求項４に記載の固体撮像ユニットの製造方法であって、
前記固体撮像装置の前記各基準穴に、前記レンズ鏡筒の前記各ピン部材をそれぞれ嵌合させることにより前記固体撮像素子と前記光学レンズとの位置合せを行うステップと、
前記パッケージ基体の前記各第２基準穴にビス部材をそれぞれ貫通させて、前記各ビス部材を前記レンズ鏡筒にネジ止めして、前記パッケージ基体と前記レンズ鏡筒とを固定するステップと、
を包含する固体撮像ユニットの製造方法。
請求項１に記載の固体撮像ユニットが用いられた撮像機器。