CN101026690B - 摄像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种摄像装置,充分确保FPC与摄像元件的粘接部位的粘接强度,该摄像装置具有:摄像元件,其具有像素区域和设在该区域的邻接部位上的电极;电基板,其具有配置有摄像元件以覆盖开口、并且配置在开口的缘部附近与电极连接的连接图形,将固定该电基板和摄像元件的第一粘接剂从摄像元件的外缘至少到连接图形与电极的电连接部分涂布在摄像元件与电基板之间、且沿着摄像元件的周缘在第一带区内呈环状涂布;保护罩,其使用第二粘接剂固定在电基板的摄像元件固定面的相反面上以覆盖开口,保护摄像元件的摄像区域,将第二粘接剂呈环状涂布在开口周围第二带区内,并将第二粘接剂涂布成当从与开口平面正交的方向观察时使第一带区重叠在第二带区内。
Description
技术领域
本发明涉及摄像装置,详细地说,涉及具有将由裸芯片构成的摄像元件和保护玻璃粘接固定在电基板上而形成的摄像单元的摄像装置。
背景技术
以往,采用以下结构的数字照相机等的电子设备一般得到实用化而广泛普及,即:使根据入射到摄影光学***上的来自被摄体的光束所形成的被摄体像成像在配置于规定位置的由裸芯片构成的摄像元件(例如电荷耦合元件(CCD;Charge Coupled Device)等)的受光面上,可将该被摄体像作为规定形式的图像数据等来记录。
作为装入数字照相机等的摄像装置内的摄像单元的形式,有例如日本特开2002-218293号公报等所公开的裸芯片安装结构的摄像单元(参照该公报图2)。
即,挠性印刷基板(FPC)使用粘接剂粘接在保护玻璃上。由裸芯片构成的摄像元件经由电极焊盘和凸起与在该挠性印刷基板上粘接有保护玻璃的粘接面的相反侧的面连接。在该情况下,摄像元件的受光面配置成与保护玻璃对置。
然后,将粘接剂涂布在该电极焊盘和凸起上以将其覆盖。由此,挠性印刷基板和摄像元件粘接结合,并形成摄像元件的受光面(像素区域)的密封结构。
如上所述,现有的一般摄像装置中的摄像单元采用裸芯片安装结构,该结构使用粘接剂将由硬质的板状构件构成的裸芯片(摄像元件)粘接在作为柔软的板状构件的挠性印刷基板上。
并且,在通常的由裸芯片构成的摄像元件中,一般设计成相对于芯片形状使像素区域尽量大。因此,具有以下倾向,即:设置在与裸芯片(摄像元件)的形成有像素区域的面的同一面且与该像素区域邻接的部位的电极与该像素区域的周缘部之间为短的间隔。
然而,在现有的摄像装置中的采用上述形式的裸芯片安装结构的摄像单元中,有时不能确保粘接部的充分粘接强度。
例如在对挠性印刷基板施加了外力的情况下,当该外力传递到该挠性印刷基板和摄像元件的粘接部位附近的粘接剂时,考虑到粘接剂会被剥离,或者会产生裂纹。
并且,在别的例子中,例如如图12所示,在具有采用裸芯片安装结构的摄像单元的摄像装置中,其中,该裸芯片安装结构使用粘接剂131来使由裸芯片构成的摄像元件121与挠性印刷基板117连接,在像素区域121a的周缘部与电极130的内侧端部的间隔被设定得较短的情况下,不能充分确保该摄像元件121与挠性印刷基板117之间的粘接剂131的粘接范围C中的电极130的内侧部分,即电极130与像素区域121a之间的部分的粘接范围B’。因此,在该情况下,存在不能确保充分的粘接可靠性的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种在拥有具有把裸芯片(摄像元件)安装在电基板上的裸芯片安装结构的摄像单元的摄像装置中,充分确保电基板与裸芯片(摄像元件)的粘接部位的粘接强度而具有可靠性的摄像装置。
本发明的摄像装置是在电基板上安装有摄像元件的摄像装置,其特征在于,该摄像装置具有:摄像元件,其由裸芯片构成,该裸芯片具有像素区域和设置在与该像素区域同一面且与该像素区域邻接部位上的电极;电基板,其具有开口和配置在该开口的缘部附近用于与上述电极连接的连接图形,为了使该电基板和上述摄像元件固定,将第一粘接剂从上述摄像元件的外缘至少到上述连接图形与上述电极的电连接部分涂布在上述摄像元件与该电基板之间、且沿着上述摄像元件的周缘呈环状涂布在第一带区内;以及保护罩,其由透明构件构成,为了保护上述摄像元件的摄像区域,在上述电基板的固定有上述摄像元件的面的相反侧的面上,使用第二粘接剂呈环状固定在上述开口的周围的第二带区内以覆盖上述开口;将上述第二粘接剂涂布成当从与上述开口平面正交的方向观察时使上述第一带区重叠在上述第二带区内。
并且,本发明的摄像装置在电基板上安装有摄像元件,其特征在于,该摄像装置具有:摄像元件,其由裸芯片构成,该裸芯片具有像素区域和设置在与该像素区域同一面且与该像素区域邻接部位上的电极;以及电基板,其具有开口和配置有上述摄像元件以覆盖该开口、并且配置在该开口的缘部附近用于与上述电极连接的连接图形,在从上述电极向上述像素区域隔开0.3mm以上的位置上形成有上述开口的开口内缘,上述电基板由挠性印刷基板构成。
本发明的这些目的和利益将从以下的详细说明中更加明白。
根据本发明,可提供一种在拥有具有把裸芯片(摄像元件)安装在电基板上的裸芯片安装结构的摄像单元的摄像装置中,充分确保电基板与裸芯片(摄像元件)的粘接部位的粘接强度而具有可靠性的摄像装置。
附图说明
图1是将本发明的第1实施方式的摄像装置的一部分取出而示出的透视图;
图2是沿着图1的[II]-[II]线的剖面图;
图3是示出本实施方式的摄像单元的结构的正视图;
图4是从前侧示出本实施方式的摄像单元的结构的分解透视图;
图5是从前侧观察本实施方式的摄像单元的组装状态的透视图;
图6是从背面侧示出本实施方式的摄像单元的结构的分解透视图;
图7是从背面侧示出本实施方式的摄像单元的组装状态的分解透视图;
图8是示出在本实施方式的摄像单元中,把摄像元件和保护玻璃粘接固定在挠性印刷基板上的状态的剖面图;
图9是将图8的一部分放大而示出的要部放大剖面图;
图10是示出在本发明的第2实施方式的摄像装置中,把摄像元件粘接固定在挠性印刷基板上的状态的要部放大剖面图;
图11是从图10的箭头X方向观察时的要部放大平面图;
图12是示出现有的摄像装置中的裸芯片安装结构的概略的剖面图。
具体实施方式
以下,使用图示的实施方式对本发明进行说明。
图1和图2是将作为应用本发明的第1实施方式的摄像单元的摄像装置的单镜头反光式数字照相机(以下简称为数字照相机)的反射镜箱部分取出而示出的图。其中,图1是除去了机身固定件(body mount)和其他对说明不需要的机构部的该反射镜箱部分的透视图。图2是沿着图1的[II]-[II]线的剖面图。并且,图3是示出本实施方式的摄像单元的结构的正视图。
图4和图6是示出本实施方式的摄像单元的结构的分解透视图。其中,图4是从前侧观察的图。图6是从背面侧观察的图。图5和图7是本实施方式的摄像单元的组装状态的透视图。其中,图5是从前侧观察的图。图7是从背面侧观察的图。图8是示出在本实施方式的摄像单元中,把摄像元件和保护玻璃粘接固定在挠性印刷基板上的状态的剖面图。图9是将图8的一部分放大而示出的要部放大剖面图。
如图1所示,在反射镜箱10的主体部11的前表面具有放置机身固定件13(图1未作图示。参照图2)的固定件放置面13a。该机身固定件13是为了使具有摄影光学***的摄影镜头镜筒(未作图示)在主体部11上自由拆装而设置的。因此,当把该机身固定件13安装在镜头镜筒(未作图示)上时,镜头镜筒的摄影光学***的光轴O(参照图2)被设定成通过机身固定件13的大致中心部,而且机身固定件13的固定件面被设定为与摄影光学***的光轴O正交的面。
在主体部11的后方,相对于该主体部11固定设置有包含后述的摄像元件21等在内的由固定构件15、保护构件16、挠性印刷基板17(FPC)等构成的本实施方式的摄像装置中的摄像单元。
本实施方式的摄像装置的摄像单元,如图2~图5所示,主要由固定构件15、保护构件16、挠性印刷基板17、散热构件20、摄像元件21、保护玻璃24等构成。
固定构件15是成为该摄像单元相对于反射镜箱10的定位基准的构件。另外,固定构件15使用板状的硬质构件,例如作为金属构件的铝材料、不锈钢材料等、以及陶瓷、模制部件等来形成。
保护构件16被固定在挠性印刷基板17上。而且,保护构件16是为了执行保护摄像元件21和保护玻璃24与挠性印刷基板17的粘接部免受由于挠性印刷基板17弯曲而产生的应力的功能、以及在组装该摄像单元时进行挠性印刷基板17相对于固定构件15的定位而使用的。
摄像元件21是进行生成与透过摄影光学***(未作图示)而成像的光学被摄体像对应的图像信号的光电转换处理的光电转换元件。该摄像元件21使用例如电荷耦合元件(CCD:Charge Coupled Device)等的裸芯片来形成。在摄像元件21的一个面(受光面)上形成有像素区域21a(参照图8)。在与形成该像素区域21a的面相同的面且与像素区域21a邻接的部位,即作为摄像元件21的周围的外周缘部附近设置有多个电极30。该电极30与挠性印刷基板17的连接图形(未作图示)通过凸起连接,从而进行挠性印刷基板17与摄像元件21之间的信号交换。
挠性印刷基板17是为了把由摄像元件21进行光电转换处理而生成的图像信号提供给图像处理电路等的电路(未作图示)而设置的电基板。在挠性印刷基板17的大致中央部分形成有大致矩形状的开口17a(参照图4)。该开口17a是为了使进行摄像的光束通过而设置的。因此,该开口17a被设定成比摄像元件21的像素区域21a大、比摄像元件21的外形小、而且设定在有电极30的位置的内侧。在该开口17a的缘部附近形成有与摄像元件21的电极30连接的连接图形(未作图示)。
散热构件20是为了排出蓄积在摄像元件21内的热而设置的。该散热构件20使用例如陶瓷等的板状构件来形成。
保护玻璃24被设置成外形比摄像元件21大、而且设置在与摄像元件21的受光面(摄像区域)对置的部位,从而是为了保护摄像元件21的摄像区域而设置的保护罩。该保护玻璃24使用例如平板形状的玻璃等的透明构件等来形成。
保护玻璃24使用第二粘接剂25固定在挠性印刷基板17的固定有摄像元件21的面的相反侧的面上,以覆盖开口17a。
另外,如图2所示,在保护玻璃24的前表面侧依次配设有:从透过摄影光学***(未作图示)而入射的来自被摄体的光束(以下称为被摄体光束)中消除高频分量的光学低通滤镜(Low Pass Filter;以下简称为光学LPF)26,以及控制向摄像元件21的受光面入射的被摄体光束的照射时间等的快门27。
本实施方式的摄像装置中的摄像单元的各构成构件的构件配置如下所述。
在挠性印刷基板17的一个面,即背面侧配置有摄像元件21,以覆盖开口17a。在该情况下,挠性印刷基板17和摄像元件21使用第一粘接剂31来至少机械固定。
即,挠性印刷基板17的背面侧且开口17a的周缘部、以及与摄像元件21的一个面即受光面(像素区域21a)同一面侧的外周缘部除了电极30(参照图8)的凸起部分以外使用第一粘接剂31来粘接。
更详细地说,第一粘接剂31从摄像元件21的外缘至少到挠性印刷基板17的连接图形与摄像元件21的电极30的电连接部分,在摄像元件21与挠性印刷基板17之间、且沿着摄像元件21的周缘呈环状涂布在第一带区内。即,第一粘接剂31涂布在挠性印刷基板17的开口17a的周围。
然后,第一粘接剂31沿着摄像元件21的周缘呈带状涂布,以覆盖电极30的周围,详细地说,从摄像元件21的外缘21b包覆挠性印刷基板17的连接图形与电极30的电连接部分。由此,摄像元件21配置成在固定于挠性印刷基板17的背面侧的规定部位的状态下,使摄像元件21的像素区域21a从开口17a暴露。
在挠性印刷基板17的另一面即表面侧且开口17a的周缘部、以及保护玻璃24的背面侧的外周缘部使用第二粘接剂25来粘接。
更详细地说,第二粘接剂25呈环状涂布在挠性印刷基板17的开口17a的周围的第二带区内。另外,在该部分使用的第二粘接剂25使用例如紫外线固化型的粘接剂等。
通过使该保护玻璃24和挠性印刷基板17粘接,使摄像元件21的受光面附近的空间相对于外部密封,形成从外部保护该受光面的密封结构。
另一方面,在摄像元件21的背面侧即摄像元件21的受光面相反侧的面上,使用粘接剂(参照图2)粘接有散热构件20。
而且,在该散热构件20的背面侧,经由穿设于固定构件15内的孔15a,使用粘接剂32粘接固定有固定构件15。并且,孔15b在使散热构件20粘接在固定构件15上时使用。另外,关于使散热部件20粘接在固定构件15上的方法的详情由于与本发明没有关联,因而省略其说明。
然后,该固定构件15使用拧紧小螺钉等的方法固定在主体部11的规定部位上。因此,摄像元件21被固定设置在反射镜箱10的主体部11的规定部位上。
以下,对挠性印刷基板17与保护玻璃24和摄像元件21的粘接部位进行详述。
如上所述,摄像元件21的受光面侧的外周缘部和挠性印刷基板17的背面侧且开口17a的周缘部通过蔓延到电极30的周围的第一粘接剂31粘接固定。该第一粘接剂31使用特别是绝缘性的粘接剂。然后,第一粘接剂31分布成覆盖电极30的周围,从而确保电极30附近的绝缘性。
这里,假定摄像元件21与挠性印刷基板17的第一粘接剂31的粘接范围(涂布范围)中的从电极30的中心位置到添附在摄像元件21的外周外面的粘接剂31的最外缘的图8和图9的符号A所示的部位的范围由符号B表示。该符号B所示的范围是上述第一带区。
另一方面,挠性印刷基板17的表面侧且开口17a的周缘部、以及保护玻璃24的背表面侧的外周缘部使用第二粘接剂25来粘接。该第二粘接剂25使用例如紫外线固化型的粘接剂等。
这里,假定挠性印刷基板17和保护玻璃24的第二粘接剂25的粘接范围(第二粘接剂25的涂布范围),即从粘接剂31的最外缘的外面到电极30的中心的开口17a侧的范围如图9所示由符号C表示。该符号C表示的范围是上述第二带区。
这样,假定在分别使用第一粘接剂31和第二粘接剂25将摄像元件21和保护玻璃24粘接固定在挠性印刷基板17上的情况下,对例如挠性印刷基板17施加了使其弯曲的朝例如图9的箭头F1方向的外力时,由此产生的应力变为在该图符号A表示的粘接部位使挠性印刷基板17剥离的应力。
并且,假定在相同状态下,施加了对例如摄像元件21的背表面的按压力,即朝图9的箭头F2方向的外力时,由此产生的应力变为从背表面推压摄像元件21的应力,并且变为在该图符号A表示的粘接部位使挠性印刷基板17剥离的应力。
因此,在本实施方式的摄像装置中,如图9所示,第二粘接剂25的粘接范围C包含第一粘接剂31的粘接范围中的规定涂布范围,即从电极30的中心位置到图8和图9的符号A表示的部位的范围B。
即,当从与挠性印刷基板17的开口17a的平面正交的方向观察时(参照图8和图9),第一粘接剂31的第一带区B被涂布有第二粘接剂25,以便重叠在第二粘接剂25的第二带区C内。
如以上说明那样,根据上述第1实施方式,由于第二粘接剂25的粘接范围C(第二带区)包含第一粘接剂31的粘接范围中的规定涂布范围B(第一带区),因而可采用相对于对例如摄像元件21的背表面的按压力(朝图9的箭头F2方向的外力)、以及在该图符号A表示的粘接部位使挠性印刷基板17剥离的应力也具有充分强度的结构。
以下对本发明的第2实施方式的摄像装置进行说明。
图10是示出在本发明的第2实施方式的摄像装置中,把摄像元件粘接固定在挠性印刷基板上的状态的剖面图。图11是将图10的一部分放大而示出,是从图10所示的箭头X方向观察时的要部放大平面图。
在上述第1实施方式中,当对作为组装体的摄像装置施加了外力时,考虑挠性印刷基板17与保护玻璃24和摄像元件21之间的粘接剥离性的耐性,通过规定粘接在挠性印刷基板17上的保护玻璃24和摄像元件21的粘接部位的粘接范围,实现具有充分强度且具有高可靠性的摄像装置。
相比之下,在本实施方式中,考虑挠性印刷基板17与保护玻璃24和摄像元件21之间的粘接强度,通过规定粘接在挠性印刷基板17上的摄像元件21的粘接部位的粘接范围,充分确保两者间的粘接剂31的粘接范围,实现具有所需和充分的粘接强度并具有高可靠性的摄像装置。
本实施方式的摄像装置采用与上述第1实施方式的摄像装置大致相同的结构。因此,省略关于与上述第1实施方式相同的结构的说明,以下仅对不同部分进行详述。
如在上述第1实施方式中所说明的那样,第一粘接剂31沿着摄像元件21的周缘呈带状涂布,以便从摄像元件21的外缘21b包覆挠性印刷基板17的连接图形与电极30的电连接部分。由此,摄像元件21配置成在固定于挠性印刷基板17的背表面侧的规定部位的状态下,使摄像元件21的像素区域21a从开口17a暴露。
本实施方式的摄像装置中的摄像单元的挠性印刷基板17与摄像元件21的粘接部位按如下所示构成。
即,如上所述,摄像元件21的受光面侧的外周缘部与挠性印刷基板17的背表面侧且开口17a的周缘部通过蔓延到电极30的周围的第一粘接剂31粘接固定。
该第一粘接剂31使用特别是绝缘性的粘接剂。然后,第一粘接剂31沿着摄像元件21的周缘呈带状分布,以便从摄像元件21的外缘21b包覆挠性印刷基板17的连接图形与电极30的电连接部分的周围,从而确保电极30附近的绝缘性。
这里,假定摄像元件21与挠性印刷基板17的第一粘接剂31的粘接范围(涂布范围)中的从电极30的端部朝向内侧即像素区域21a的周缘部的方向的粘接范围由符号X表示(参照图10和图11)。
并且,假定从电极30的端部朝内侧到挠性印刷基板17的开口17a的内缘端部17b的间隔由符号Y表示(参照图10和图11)。
在本实施方式的摄像装置中,如图8和图9所示,挠性印刷基板17的开口17a的内缘端部17b被设定为从电极30的内侧端部朝像素区域21a的周缘部隔开0.3mm以上的位置(Y≥0.3mm)。
然后,第一粘接剂31的粘接范围中的从电极30的端部朝像素区域21a的周缘部的方向的粘接范围X被设定成收纳在从电极30到挠性印刷基板17的开口17a的内缘端部17b之间,即上述间隔尺寸Y的范围内。即,粘接范围A被设定成小于距电极30的内侧端部0.3mm(Y≥0.3mm>X)。
并且,在考虑到挠性印刷基板17的开口17a的尺寸公差的情况下,有必要考虑开口17a减小该尺寸差别的情况。例如,在把开口17a的尺寸公差设定为±0.05mm的情况下,更优选的是,上述间隔尺寸被设定为:
Y≥0.3mm+0.05mm×2
≥0.4mm
换句话说,从像素区域21a的外周到电极30的端部的距离可以大于等于0.4mm。
另外,当考虑入射到像素区域21a的光线D(参照图9)的入射角度时,有必要把上述间隔尺寸Y设定成使像素区域21a的周缘部与开口17a的内缘端部17b不重叠、且开口17a的尺寸比像素区域21a的外周尺寸大。
如以上说明那样,根据上述第2实施方式,由于设定成把挠性印刷基板17的开口17a的内缘端部17b形成在从电极30的端部朝像素区域21a隔开0.3mm以上的位置或者隔开0.4mm以上的位置,因而可充分确保挠性印刷基板17与摄像元件21之间的第一粘接剂31的粘接范围,从而可实现确保充分的粘接强度且具有可靠性的摄像装置。
另外,在上述各实施方式中,作为保护玻璃24的应用例,采用了平板形状的玻璃等的透明构件等,然而不限于此。作为保护玻璃24的例子,另外还可以是例如低通滤镜,也能同样应用于红外线截止滤镜等。
并且,在上述各实施方式中,作为电基板的例子,使用挠性印刷基板17作了说明,然而不限于此。作为电基板的应用例,应用例如硬质的薄型基板等也一样。
而且,在上述各实施方式中,使用具有绝缘性的第一粘接剂31来将摄像元件21与作为电基板的挠性印刷基板17粘接起来,然而不限于此。例如,摄像元件21和挠性印刷基板17当然也可以使用包含通过按压而具有导电性的导电粒子的粘接剂。
显而易见,在本发明中,在不背离发明的精神和范围的情况下,可根据本发明构成在大范围内不同的实施方式。本发明由所附权利要求限定,除此以外不受其特定实施方式制约。
Claims (3)
1.一种摄像装置,其在电基板上安装有摄像元件,其特征在于,该摄像装置具有:
上述摄像元件,其由裸芯片构成,该裸芯片具有像素区域和设置在与该像素区域同一面且与该像素区域邻接部位上的电极;
上述电基板,其具有开口和配置在该开口的缘部附近用于与上述电极连接的连接图形,为了使该电基板和上述摄像元件固定,将第一粘接剂从上述摄像元件的外缘至少到上述连接图形与上述电极的电连接部分涂布在上述摄像元件与该电基板之间、且沿着上述摄像元件的周缘呈环状涂布在第一带区内;以及
保护罩,其由透明构件构成,为了保护上述摄像元件的摄像区域,在上述电基板的固定有上述摄像元件的面的相反侧的面上,使用第二粘接剂呈环状固定在上述开口的周围的第二带区内以覆盖上述开口,并且,将上述第二粘接剂涂布在上述开口周围,以便当从与上述开口平面正交的方向观察时使上述第一带区重叠在上述第二带区内。
2.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,上述电基板由挠性印刷基板构成。
3.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,上述电极在上述像素区域的周围配设有多个;
上述第一粘接剂被涂布在上述开口周围。
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