專利名稱：光電轉(zhuǎn)換元件單元和攝像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種在如數(shù)字式照相機(jī)和攝影機(jī)等攝像設(shè)備中 使用的光電轉(zhuǎn)換元件單元以及該攝像設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)在攝像設(shè)備中使用光電轉(zhuǎn)換元件封裝(package)時(shí)，必 需使光電轉(zhuǎn)換元件的光接收面與攝像光學(xué)系統(tǒng)的成像面以高精 度對(duì)準(zhǔn)。因此，如日本特開(kāi)平11-261904號(hào)公報(bào)所述，光電轉(zhuǎn)換 元件封裝被固定到外形大于該封裝的支撐板。從而，當(dāng)支撐板 被安裝到預(yù)定安裝部位時(shí)，進(jìn)行支撐板的對(duì)準(zhǔn)以使光電轉(zhuǎn)換元 件的光接收面與攝像光學(xué)系統(tǒng)的成像面相匹配。
日本特開(kāi)平11-261904號(hào)公報(bào)論述了由于攝像設(shè)備的小型 化、特別是薄型化而減小光電轉(zhuǎn)換元件封裝、支撐板和安裝光 電轉(zhuǎn)換元件封裝的印刷布線板的總厚度的方法。更具體地，在 無(wú)引線(leadless )型光電轉(zhuǎn)換元件封裝和支撐板之間配置印刷 布線板。
攝像設(shè)備需要上述光電轉(zhuǎn)換元件封裝和驅(qū)動(dòng)該光電轉(zhuǎn)換元
糊r k信號(hào)的信
號(hào)處理電路。期望驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理電路被配置成盡可能地 靠近光電轉(zhuǎn)換元件以縮短光電轉(zhuǎn)換元件與驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理 電路之間的布線長(zhǎng)度。這是因?yàn)楫?dāng)布線長(zhǎng)度變得較長(zhǎng)時(shí)，噪聲 很可能被添加到從光電轉(zhuǎn)換元件輸出的微,J 、的模擬信號(hào)。此外， 隨著光電轉(zhuǎn)換元件的高像素化和高功能化，光電轉(zhuǎn)換元件的驅(qū) 動(dòng)時(shí)鐘(driving clock)的速度也增大。在該情況下，由于布線 長(zhǎng)度和用于連接電路的連接器的影響，驅(qū)動(dòng)光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)的波形可能變形，并且不能準(zhǔn)確地驅(qū)動(dòng)光電轉(zhuǎn)換元件。此外，
來(lái)自高速時(shí)鐘線路(clock line)的不必要的輻射可能增加。
傳統(tǒng)地，驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理電路被連接到從光電轉(zhuǎn)換元 件引出的柔性印刷布線板的頂部。換句話說(shuō)，從光電轉(zhuǎn)換元件 到驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理電路的布線長(zhǎng)度是長(zhǎng)的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種光電轉(zhuǎn)換元件單元，其 用在攝像設(shè)備中，該光電轉(zhuǎn)換元件單元包括光電轉(zhuǎn)換元件封 裝，其包含光電轉(zhuǎn)換元件；布線基板，光電轉(zhuǎn)換元件封裝被安 裝在該布線基板的第一面上，與光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)的電子元件 被安裝在該第一面的背面上；以及支撐板，其被安裝到攝像設(shè) 備中的安裝部位，用于固定光電轉(zhuǎn)換元件封裝。在支撐板中形 成小于光電轉(zhuǎn)換元件封裝的外形的開(kāi)口 ，在該開(kāi)口內(nèi)配置安裝 于布線基板上的電子元件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種攝像 設(shè)備包括攝像光學(xué)系統(tǒng)和光電轉(zhuǎn)換元件單元兩者，并且光電轉(zhuǎn) 換元件單元的光電轉(zhuǎn)換元件與攝像光學(xué)系統(tǒng)的成像面對(duì)準(zhǔn)。
通過(guò)下面參照附圖對(duì)典型實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其 它特征和方面將變得明顯。


包含在說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書的 一部分的附圖與說(shuō)明書一 起示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例、特征和方面，用于解釋本發(fā)明 的原理。
圖l是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的攝像設(shè)備(數(shù)字式照相 機(jī))的外觀圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的安裝在攝像設(shè)備中的攝像單元的立體圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的安裝到攝像單元的 被拆開(kāi)的光電轉(zhuǎn)換元件單元的立體圖。
的背面的立體圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的安裝到印刷布線板 的光電轉(zhuǎn)換元件封裝和電子元件的立體圖。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換元件單元 的立體圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換元件單元的側(cè) 視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換元件單元的背面圖。 圖9A-9C分別是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換元件
封裝的俯視圖、側(cè)視圖和背面圖。
圖IO是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的位置調(diào)整板的立體圖。 圖ll是示出根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的安裝到攝像單元的
光電轉(zhuǎn)換元件單元的立體圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照各個(gè)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的多個(gè)典型實(shí)施例、 特征和方面。
圖l示出了使用根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換元件 單元的攝像設(shè)備(數(shù)字式照相機(jī))的外觀。圖2和圖3是安裝了 光電轉(zhuǎn)換元件單元的攝像單元的立體圖。
根據(jù)圖l,攝像單元2被配置在數(shù)字式照相機(jī)1內(nèi)。本發(fā)明的 光電轉(zhuǎn)換元件單元被安裝到下面論述的攝像單元2。
如圖2所示，攝像單元2包括攝像鏡筒3、取景器單元4以及自動(dòng)聚焦(AF)輔助光單元5。如圖1所示，攝像單元2的前表 面從數(shù)字式照相機(jī)1的前面在外的開(kāi)口暴露于外部。
根據(jù)圖3，光電轉(zhuǎn)換元件單元包括光電轉(zhuǎn)換元件封裝101、
103。光電轉(zhuǎn)換元件單元被安裝到數(shù)字式照相機(jī)1中的攝像單元2 (攝像鏡筒3)的背面(攝像側(cè)的面)104。圖3示出了處于拆開(kāi) 狀態(tài)的光電轉(zhuǎn)換元件單元，這使得更容易看到多個(gè)特征。
光電轉(zhuǎn)換元件封裝101是包含如電荷耦合器件(CCD)傳感 器、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器等光電轉(zhuǎn)換元件 的封裝。如圖4和圖9A-9C所示，在光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的背 面上安裝電極106。電極106由以柵格形狀配置的焊球(solder ball)形成。如圖9A所示，光電轉(zhuǎn)換元件封裝101具有光電轉(zhuǎn)換 元件105。才艮據(jù)本典型實(shí)施例，使用球^柵陣列(BGA)型的光 電轉(zhuǎn)換元件封裝101作為例子。
如圖5所示，在印刷布線板102的背面的與前面?zhèn)鹊墓怆娹D(zhuǎn) 換元件封裝101的安裝區(qū)域重疊的區(qū)域中安裝與光電轉(zhuǎn)換元件 105相關(guān)的電子元件107。與光電轉(zhuǎn)換元件105相關(guān)的電子元件 107包括驅(qū)動(dòng)光電轉(zhuǎn)換元件105并且處理來(lái)自光電轉(zhuǎn)換元件105 的輸出信號(hào)的集成電路(IC)及其周邊電路部。
在作為印刷布線板102的第 一 面的前表面上，在與光電轉(zhuǎn)換 元件封裝101的電極106對(duì)應(yīng)的位置處形成焊盤(land,未示出)。 該焊盤與電極106對(duì)準(zhǔn)，并且進(jìn)4于電極(焊球)106的回流焊 (reflowing)。結(jié)果，電極106被接合到焊盤，光電轉(zhuǎn)換元件封 裝101被安裝到印刷布線板102的前表面(第一面)。
由于BGA型光電轉(zhuǎn)換元件封裝101和電子元件分別被安裝 在印刷布線板102的前表面和背面，因此，具有高的布線密度。 此外，印刷布線板102的使印刷布線板102與其它電路基板(未示出)連接的布線引出部具有高柔性(彎曲性)，使得光電轉(zhuǎn)換
元件i 0 5能夠容易地與攝像鏡筒3的成像透鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面 對(duì)準(zhǔn)。
因此，在該典型實(shí)施例中，多層剛?cè)嵝杂∷⒉季€板被用于 印刷布線板102。印刷布線板102的安裝光電轉(zhuǎn)換元件封裝101 和電子元件107的部分具有高布線密度。印刷布線板102的該部 分被構(gòu)造為剛性部。另一方面，可彎曲的布線引出部被構(gòu)造為 柔性部。
光電轉(zhuǎn)換元件封裝101在印刷布線板102中的安裝區(qū)域的最 大外形部分形成為小于光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的外形。因此，當(dāng)
元件封裝101的背面的一部分(下面被稱為背面暴露部)暴露于 印刷布線^反102的外部。
如圖6所示，安裝在印刷布線板102上的光電轉(zhuǎn)換元件封裝 101被固定到圖10所示的金屬制位置調(diào)整板103。
位置調(diào)整板103形成為矩形框狀形狀，并且在中央形成有矩 形開(kāi)口109。通過(guò)半沖壓(half-blanking)處理在開(kāi)口109的周 圍形成突起108a、 108b和108c。這些突起在與光電轉(zhuǎn)換元件封 裝101的光接收面垂直的方向(攝像鏡筒3的光軸方向)上對(duì)位 置調(diào)整板103進(jìn)行定位。在下面的說(shuō)明中，與光接收面垂直的方 向(攝像鏡筒3的光軸方向)被稱為光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的光 軸方向。突起108a-108c形成在與光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的背面 的露出區(qū)域?qū)?yīng)的位置處。
開(kāi)口 109的尺寸小于光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的外形尺寸并大 于電子元件107在印刷布線板102的背面上的安裝區(qū)域的外形尺 寸。從而，能夠在不干涉位置調(diào)整板103的情況下在開(kāi)口 109中 設(shè)置電子元件107，突起108a-108c能夠扭j妾在光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的背面的露出區(qū)域上。此外，能夠確保光電轉(zhuǎn)換元件封裝 101的背面的露出區(qū)域與位置調(diào)整板103之間的接合余量 (bonding margin ),并且粘合劑(bond )能夠容易地流入到該 接合余量中。
雖然在本典型實(shí)施例中使用了金屬制位置調(diào)整板103，但 是，作為可選方案，也可以使用樹(shù)脂制位置調(diào)整板103。
如下進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換元件封裝101到位置調(diào)整板103的固定 (接合)。首先，利用這里未示出的夾具在與光電轉(zhuǎn)換元件封裝 101的光軸方向正交的方向上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換元件封裝101到位置 調(diào)整才反103的定位。
接著，使突起108a-108c突出抵接到光電轉(zhuǎn)換元件封裝101 的背面的露出區(qū)域以在光軸方向上定位光電轉(zhuǎn)換元件封裝101 。
從光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的外周流入到光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的 露出區(qū)域和位置調(diào)整板103之間。其后，粘合劑被固化，光電轉(zhuǎn) 換元件封裝101在光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的背面的印刷布線板 10 2的外側(cè)區(qū)域被固定到位置調(diào)整板10 3上。
圖7示出了當(dāng)沿厚度方向觀察時(shí)光電轉(zhuǎn)換元件封裝IOI、印 刷布線板102和位置調(diào)整板103的位置關(guān)系。圖8示出了從背面觀 察時(shí)的位置關(guān)系。
在圖7中，位置調(diào)整板103中的突起108a-108c的高度被設(shè)定
從光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的背面到印刷布線板102的背面的高
的狀態(tài)下，由位置調(diào)整板103在光軸方向上直接定位光電轉(zhuǎn)換元 件封裝101。
在圖8中，位置調(diào)整板103的開(kāi)口 109形成在光電轉(zhuǎn)換元件封
9裝101的背面的區(qū)域中。
突起108a-108c形成在與光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的背面的露 出區(qū)域接觸的位置處。因此，能夠在光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的背 面中的接觸突起108a-108c的位置之間設(shè)置較寬的間隔。因此， 即使在制造過(guò)程中突起108a-108c的高度發(fā)生變化，也能夠使光 電轉(zhuǎn)換元件105相對(duì)于位置調(diào)整板103的平行度的偏差最小化。
此外，突起108a-108c的高度值可以被設(shè)定成非常接近從光 電轉(zhuǎn)換元件封裝IOI的背面到印刷布線板102的背面的距離。因 此，能夠縮短從光電轉(zhuǎn)換元件封裝101到位置調(diào)整板103的總厚 度。
另外，設(shè)置在形成于位置調(diào)整板103中的開(kāi)口 109內(nèi)的電子 元件107的高度等于或者小于位置調(diào)整板103的厚度是有益的。 由此，防止電子元件107向位置調(diào)整板103的背面?zhèn)韧怀觯⑶?還能夠防止由于在開(kāi)口 109內(nèi)設(shè)置電子元件107導(dǎo)致的光電轉(zhuǎn) 換元件封裝101的整體厚度的增大。換句話說(shuō)，能夠防止在安
整個(gè)攝像單元的厚度的增大。
如圖ll所示，當(dāng)通過(guò)將光電轉(zhuǎn)換元件封裝IOI (以及柔性布 線板102)固定到位置調(diào)整板103而完成光電轉(zhuǎn)換元件單元時(shí)， 利用螺釘110a、 110b和110c將光電轉(zhuǎn)換元件單元安裝到攝像單 元2的背面104。
如圖3所示，定位突起llla和lllb設(shè)置在攝像單元2的背面 104上。此外，定位孔112a和112b形成在位置調(diào)整寺反103上。定 位突起llla和lllb凈皮插入到定位孔112a和112b中，使得在與光 軸方向正交的方向上確定光電轉(zhuǎn)換元件單元相對(duì)于攝像單元2 的背面104的位置。
在^1H象單元2的背面10 4上的三個(gè)部位形成凹部，在該凹部?jī)?nèi)分別配置彈簧113a、 113b以及另一彈簧(這里未示出)。彈簧 113a 、 113b沿光軸方向?qū)ξ恢谜{(diào)整板103施加朝向螺釘 110a-110c的頭部的力。因此，通過(guò)微調(diào)螺釘110a-110c的擰緊量， 能夠在光軸方向上微調(diào)光電轉(zhuǎn)換元件單元相對(duì)于攝像單元2的 背面104的位置。此外，能夠微調(diào)光電轉(zhuǎn)換元件單元相對(duì)于與光 軸方向正交的方向的傾斜。從而，光電轉(zhuǎn)換元件105的光接收面 能夠以高精度與成像透鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面對(duì)準(zhǔn)。
根據(jù)本典型實(shí)施例，在能夠由位置調(diào)整板10 3以高精度定位 光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的同時(shí)，能夠緊密地配置光電轉(zhuǎn)換元件封
電子元件107。結(jié)果，能夠縮短光電轉(zhuǎn)換元件105和電子元件107 之間的布線長(zhǎng)度，并且能夠獲得成像時(shí)的良好的電氣特性。
根據(jù)本典型實(shí)施例，電子元件107被安裝在與光電轉(zhuǎn)換元件 封裝101相同的印刷布線板102上。換句話說(shuō)，電子元件107設(shè)置 在光電轉(zhuǎn)換元件單元中。在電子元件107被安裝到代替印刷布線 板102的另 一基板上(電子元件設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換元件單元的外 部)的情況下，為了使從光電轉(zhuǎn)換元件封裝101到電子元件107 的布線長(zhǎng)度最小化，基板布局受到限制。然而，根據(jù)本典型實(shí) 施例，由于不存在該限制，因此，能夠更自由地設(shè)計(jì)照相機(jī)。 從而，能夠適當(dāng)?shù)夭贾没搴透鞑考允拐麄€(gè)照相機(jī)小型化和 薄型化。
雖然使用BGA型光電轉(zhuǎn)換元件封裝作為根據(jù)上述典型實(shí) 施例的光電轉(zhuǎn)換元件封裝101,但是也可以使用接點(diǎn)柵格陣列 (LGA)型的光電轉(zhuǎn)換元件封裝。此外，可以使用電極布置在 側(cè)面的光電轉(zhuǎn)換元件封裝(例如，電極設(shè)置在兩個(gè)相對(duì)邊類型 的封裝)代替電極布置在背面的光電轉(zhuǎn)換元件封裝類型。
此外，根據(jù)上述典型實(shí)施例，在位置調(diào)整板103的中央形成大致矩形的開(kāi)口109。然而，開(kāi)口 109的形狀并不限于矩形，而 是可以使用如圓形或六邊形等其它形狀。也可對(duì)該基本形狀進(jìn) ;f亍部分切除以避免與電子元件107干涉。此外，可以形成外緣的 一部分被切除的開(kāi)口 (例如，U形開(kāi)口 )來(lái)代替根據(jù)本典型實(shí) 施例的具有封閉的外緣的開(kāi)口 。
根據(jù)上述典型實(shí)施例，通過(guò)半沖壓處理在金屬制位置調(diào)整 板103上形成突起108a-108c。然而，也可以由旋壓(spinning ) 或彎曲加工形成突起。在這種情況下，能夠通過(guò)確保使突起與 光電轉(zhuǎn)換元件封裝101的背面接觸的接觸面積較大，而由位置調(diào) 整板103更有效地散出光電轉(zhuǎn)換元件封裝的熱。
雖然已參照典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本 發(fā)明不限于所公開(kāi)的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍將符 合最寬的解釋，以包括所有的變型、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1. 一種光電轉(zhuǎn)換元件單元，其用在攝像設(shè)備中，該光電轉(zhuǎn)換元件單元包括光電轉(zhuǎn)換元件封裝，其包含光電轉(zhuǎn)換元件；布線基板，所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝被安裝在所述布線基板的第一面上，與所述光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)的電子元件被安裝在所述第一面的背面上；以及支撐板，其被安裝到所述攝像設(shè)備中的安裝部位，用于固定所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝；其中，在所述支撐板中形成小于所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝的外形的開(kāi)口，在所述開(kāi)口內(nèi)配置安裝于所述布線基板上的所述電子元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換元件單元，其特征在于， 所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝在所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝的背面的所述 布線基板的外側(cè)的延伸區(qū)域被固定到所述支撐板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換元件單元，其特征在于， 在所述支撐板上形成突起，所述突起在所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝 的背面的所述布線基板的外側(cè)的延伸區(qū)域與所述光電轉(zhuǎn)換元件 封裝接觸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電轉(zhuǎn)換元件單元，其特征在于，背面到所述布線基板的所述第 一 面的所述背面的高度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電轉(zhuǎn)換元件單元，其特征在于， 安裝在所述布線基板上的所述電子元件的高度被設(shè)定成等于或者小于所述支撐板的厚度。
6. —種攝像設(shè)備，其包括 光電轉(zhuǎn)換元件封裝，其包含光電轉(zhuǎn)換元件；的第一面上，與所述光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)的電子元件被安裝在所 述第一面的背面上，以及支撐板，其被安裝到所述攝像設(shè)備中的安裝部位，用于固定所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝；其中，在所述支撐板中形成小于所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝的 外形的開(kāi)口 ，在所述開(kāi)口內(nèi)配置安裝于所述布線基壽反上的所述 電子元4牛。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝在所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝的背面的 所述布線基板的外側(cè)的延伸區(qū)域被固定到所述支撐板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像設(shè)備，其特征在于， 在所述支撐板上形成突起，所述突起在所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝的背面的所述布線基板的外側(cè)的延伸區(qū)域與所述光電轉(zhuǎn)換 元件封裝接觸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像設(shè)備，其特征在于， 所述突起的高度被設(shè)定成大于從所述光電轉(zhuǎn)換元件封裝的所述背面到所述布線基板的所述第 一 面的所述背面的高度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像設(shè)備，其特征在于，安裝在所述布線基板上的所述電子元件的高度被設(shè)定成等 于或者小于所述支撐板的厚度。
全文摘要
一種光電轉(zhuǎn)換元件單元及攝像設(shè)備。該光電轉(zhuǎn)換元件單元用在攝像設(shè)備中并且包括光電轉(zhuǎn)換元件封裝，其包含光電轉(zhuǎn)換元件；布線基板，光電轉(zhuǎn)換元件封裝被安裝到該布線基板的第一面，與光電轉(zhuǎn)換元件相關(guān)的電子元件被安裝到該第一面的背面；以及支撐板，其被安裝到攝像設(shè)備中的安裝部位，用于固定光電轉(zhuǎn)換元件封裝，其中，在支撐板中形成小于光電轉(zhuǎn)換元件封裝的外形的開(kāi)口，在該開(kāi)口內(nèi)配置安裝于布線板上的電子元件。
文檔編號(hào)H04N5/30GK101459782SQ20081018283
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者石川幸司 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社