JP2004537891A - 画像形成装置及び画像形成装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、プリント配線板(12)上に設けられている少なくとも1つの撮像センサ(10)を有する画像形成装置、殊に、3Dカメラに関する。本発明によると、撮像センサ(10)が、プリント配線板(12)上に設けられた、ベアICによって形成されている。更に、本発明は、画像形成装置の製造方法に関する。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置及び画像形成装置の製造方法に関する。
【0002】
本発明は、プリント配線板上に設けられている少なくとも1つの撮像センサを有する画像形成装置、例えば、3Dカメラに関している。更に、本発明は、画像形成装置、殊に、本発明の画像形成装置の製造方法に関しており、その際、(完成した)画像形成装置は、少なくとも1つの撮像センサと少なくとも1つの別の構成要素が設けられているプリント配線板を有している。
【0003】
冒頭に記載した画像形成装置は、特に、自動車と関連して使用することができ、例えば、シーン内の対象の位置を特定するために用いられる(世界知的所有権機関特許公開第00/65538号公報に記載されている)。従来技術では、撮像センサは、通常、カプセルに密閉されたケーシング内で提供されている。そのように、カプセルに密閉されたケーシング内に収容された撮像センサは、通常、ICを相応のケーシングに取り付けるのと同様にしてプリント配線板上に取り付けられる。もっとも、撮像センサでは、ケーシングは少なくとも部分的に、ケーシング内に収容されたセンサを駆動することができる光学特性を有している必要がある。従って、カプセルに密閉されたケーシング内で提供された撮像センサを用いるのは比較的高価である。
【0004】
従って、本発明の課題は、冒頭に記載した画像形成装置及び冒頭に記載した製造方法を改良して、製造コストを下げることができるようにすることにある。
【0005】
この課題は、独立請求項に記載の各要件によって解決される。
【0006】
本発明の有利な構成及び実施例は、従属請求項に記載されている。
【0007】
本発明の画像形成装置は、冒頭に記載した従来技術において、撮像センサが、プリント配線板上に設けられた、ベアIC(”blanke integrierte Schaltung”)によって形成されていることによって構成される。ベアICとは、本発明との関連では、ICケーシングなしにプリント配線板上に取り付けられているように設けられた半導体チップ(ダイ)のことである。そのような撮像センサを用いることによって、コストのかかる光学的なICケーシングを用いずに済み、プリント配線板と、例えば、カメラケーシングとを機械的に分離することができる。
【0008】
本発明の画像形成装置との関連で、撮像センサをCMOSセンサ(CMOS=Compleentary Metal Oxide Semiconductor)によって構成すると特に有利である。原理的には、例えば、CCDセンサ(CCD=Charge Coupled Device)のような他のセンサタイプも考慮できるが、CMOSセンサを使うと一連の利点が得られる。CMOSセンサは、一般的に、例えば、CCDセンサよりも電力消費量が少ない。CMOSセンサでは、光感応センサ表面を介して電荷が搬送される必要がないので、極めて不利と見なされるスミア効果が発生しない。CMOSセンサでは、一般的に、更にピクセルにランダムアクセスすることが可能である。それとは反対に、CCDセンサでは、通常、各個別行しか読み出すことができない。
【0009】
本発明の画像形成装置の特に有利な実施例では、更に、撮像センサは、フリップチップ技術を用いてプリント配線板上に設けられている。フリップチップ技術では、シリコンチップのパッドに、半田付け可能な金属孔(ソルダバンプ)が設けられている。そのように形成されたチップは、当該チップのアクティブ面(フェースダウン)が、相応のパッドを有する基板上に設けられており、同時に、リフロープロセスによってコンタクト接続することができる。フリップチップ技術は、例えば、ワイヤボンディング技術に較べて、殊に以下のような利点を有している。比較的多数の接続が可能であり、比較的僅かな寄生効果しか生じず、所要スペースも僅かである。コンタクト接続後、撮像センサの裏側は、有利には、プラスチック材で被覆される。
【0010】
殊に、フリップチップ技術が使われる場合、本発明の画像形成装置では、付加的に、少なくとも1つの撮像センサのアクティブ領域が、プリント配線板内に設けられた孔に対向して設けられている。その際、孔の寸法は、有利には、撮像センサのアクティブ領域の寸法に適合されている。
【0011】
本発明の画像形成装置の幾つかの実施例では、孔は、プリント配線板の、撮像センサに対向する側に、被覆要素によって少なくとも部分的に被覆されている。被覆要素は、ガラスから形成するとよい(但し、それに限定されない)。
【0012】
前述の関連では、本発明の画像形成装置では、被覆要素は、フィルタ特性を有しているようにするとよい。この場合、被覆要素は、以下詳細に説明する光学系にするとよい。
【0013】
本発明の画像形成装置の特に有利な実施例では、画像形成装置は、撮像センサと協働する光学系を有している。この光学系は、殊に、1つ又は複数のレンズ、絞りなどを有している。前述の被覆要素が使われる場合には、この光学系の構成部品にしてもよい。
【0014】
本発明の画像形成装置が光学系を有している場合、有利には、光学系は、プリアジャストユニットであり、該プリアジャストユニットは、基準面としてプリント配線板表面を使用して、撮像センサに関して配向されている。この解決手段によると、光学系の比較的簡単に実行可能な取り付け後、更に調整する必要はないという利点が得られる。
【0015】
前述の関連では、本発明の画像形成装置によると、光学系は、プリント配線板の、撮像センサに対向する側に設けられているようにすると有利に構成することができる。その際、例えば、プリント配線板の、撮像センサ側の面は、既述の基準面を形成するとよい。
【0016】
画像形成装置が光学系を有している場合、多くの場合有利には、光学系は、プリント配線板上の孔の領域内に設けられている光学ケーシングを有している。その際、光学系を形成又は共に形成するレンズは、光学ケーシング内の孔内に装着するとよい。撮像センサのアクティブ領域の汚濁を確実に回避することができるために、光学ケーシングがプリント配線板に対して充分に密閉されている場合、多くの場合、既述のような、プリント配線板内の孔の被覆のための被覆要素をなくすことができる。
【0017】
この関連で、本発明の画像形成装置の特に有利な実施例では、光学ケーシングは、取り付け手段によってプリント配線板に取り付けられている。このために、光学ケーシングは、当該光学ケーシングの、プリント配線板側の縁領域が、例えば、カラー状に拡張されており、このカラー部が孔を有しており、この孔が、プリント配線板内に設けられた孔と整列されており、従って、光学ケーシングの取り付けのために、ボルトなどを、整列孔を貫通して案内することができる。その種のボルトは、例えば、ソルダリングによって固定してもよい。
【0018】
本発明の画像形成装置の幾つかの実施例では、プリント配線板は、孔の領域内に保護層を有しているようにすると有利である。その種の保護層は、例えば、湿気に対する保護部として役立つ金属化層によって形成するとよい。
【0019】
本発明の画像形成装置の所定の使用領域では、更に、別の撮像センサを有している。この別の撮像センサのアクティブな領域の配向に応じて、このようにして例えば、3Dカメラを形成することができる。この場合、別の撮像センサは、有利には、前述の、そうでない場合に設けられた撮像センサと同じタイプのものにして、同様に取り付けるとよい。
【0020】
更に、本発明の画像形成装置では、プリント配線板は、ケーシング内に少なくとも1つの光学窓が設けられているようにしてもよい。1つ以上の撮像センサが設けられている場合、ケーシングは、各撮像センサ用に別個の光学窓を有するか、又は、相応の比較的大きな光学窓を有しているようにしてもよい。単数又は複数の光学窓は、有利には、殊に、夜間撮影可能であるようにするために、赤外ビームに対して透過性である。
【0021】
冒頭に記載したような従来技術で、つまり、画像形成装置がプリント配線板を有しており、該プリント配線板上に、少なくとも1つの撮像センサと少なくとも1つの別の構成要素が設けられている、画像形成装置の製造方法において、以下の各ステップ、即ち:
a)プリント配線板に少なくとも1つの別の構成要素を装着し、
b)少なくとも1つの別の構成要素を装着したプリント配線板をクリーンルーム内で挿入し、
c)撮像センサをクリーンスルーム内で組み込む
各ステップを有する。
【0022】
本発明の方法によると、撮像センサに、プリント配線板製造時の、汚濁及び熱負荷に関する比較的不利な条件が作用しないようにすることができる。そうすることによって、敏感な撮像センサ、殊に、固有のケーシングのない撮像センサを使うこともできるようになる。
【0023】
本発明の方法の有利な実施例では、方法ステップa)を実施する際、撮像センサの取り付けのために設けられた領域を少なくとも部分的に被覆するようにされる。この手段は、プリント配線板に、1つ又は複数の構成部品を装着する際、撮像センサを取り付けるために設けられた領域の起こり得る汚濁を回避するのに使われる。
【0024】
本発明の方法の特に有利な変形実施例では、方法ステップc)を実施する際、取り付けられる撮像センサをベアICによって形成するようにされる。ベアICとは、本発明の方法との関連では、ICケーシングなしにプリント配線板上に取り付けられているように設けられた半導体チップ(ダイ)のことである。そのような撮像センサを用いることによって、コストのかかる光学的なICケーシングを用いずに済み、プリント配線板と、例えば、カメラケーシングとを機械的に分離することができる。
【0025】
殊に、前述の説明と関連して、本発明の方法では、有利には、方法ステップc)を実施する際、フリップチップ技術を使用するようにされる。有利には、撮像センサをフリップチップ技術を用いて組み込む際、撮像センサの裏側が、コンタクト接続後、プラスチック材で被覆される。フリップチップ技術の特性、並びに、この特性によって達成可能な利点に関しては、繰り返しを避けるために、本発明の画像形成装置と関連する相応の実施例を参照されたい。
【0026】
本発明の方法の有利な実施例では、方法ステップc)を実施する際、撮像センサのアクティブ領域を、プリント配線板内に設けられた孔に対向して設けるようにされる。この場合でも、孔の寸法は、有利には、撮像センサのアクティブ領域の寸法に適合される。
【0027】
殊に、前述の関連では、本発明の方法では、以下の別のステップ、即ち:
d)プリント配線板の、撮像センサに対向する側の孔を被覆要素で被覆する
ステップを有するようにされる。
【0028】
被覆要素は、本発明の方法との関連でも、例えば、ガラスから形成するとよい(それに限定されるものではない)。
【0029】
この関連で、本発明の方法の実施例では、方法ステップd)で使用される被覆要素がフィルタ特性を有するようにされる。付加的に、又は、択一的に、同様に、被覆要素をレンズによって形成してもよい。本発明の画像形成装置の場合と同様に、被覆要素を、この場合にも、撮像センサと協働する光学系の構成要素にしてもよい。
【0030】
有利には、本発明の方法では、以下の別のステップ、即ち:
e)撮像センサと協働する光学系をクリーンルーム内で組み込むステップを有するようにされる。
【0031】
この付加的なステップは、光学系が光学ケーシングを有しているか、又は、ケーシングを共に形成して、撮像センサのアクティブ領域を、汚濁から保護するようにすると殊に有利である。その種の光学ケーシング、この光学ケーシングと共に光学系を、例えば、プリント配線板に取り付けてもよい(本発明の画像形成装置と関連して説明したように)。光学系は、本発明の方法と関連して、殊に1つ又は複数のレンズ、絞りなどを有していてもよい。前述の被覆要素が用いられている場合、この構成要素を光学系にしてもよい。同様に、光学ケーシングは、撮像センサのアクティブ領域を、殊に汚濁から充分に保護するので、被覆要素をなくした実施例にしてもよい。
【0032】
撮像センサと協働する光学系と関連して、本発明の方法では、有利には、方法ステップe)の実施時に、光学系を撮像センサに関して配向し、該配向時に、プリント配線板表面を基準面として使用するようにされるとよい。基準面は、センサ表面によっても形成される同じ面である。このようにして、大抵の場合に、後から調整する過程をなくすことができ、それによって、同様にコストを下げることができる。
【0033】
光学系が組み込まれる場合、本発明の方法では、有利には、方法ステップe)の実施時に光学系を、プリント配線板の、撮像センサに対向する側に設けるようにされる。この場合、例えば、プリント配線板の、撮像センサ側が、前述の基準面を形成するようにしてもよい。この点については、本発明の画像形成装置と関連して既述の通りである。
【0034】
所定の実施例では、本発明の方法は、以下の別のステップ、即ち:
f)装着されたプリント配線板をケーシング内に挿入するステップを有するようにされる。
【0035】
ケーシングは、有利には、少なくとも1つの光学窓を有しており、装着されたプリント配線板をケーシング内に挿入した後、この窓は、撮像センサのアクティブ領域乃至光学系に対向している。撮像センサが1つ以上設けられる場合、ケーシングは、各撮像センサ用に個別の光学窓を有しているか、又は、相応に比較的大きな窓を有している。単数又は複数の光学窓は、有利には、赤外ビームに対して透過性であり、殊に、夜間撮影が可能となる(この点については、本発明の画像形成装置と関連して説明した通り)。
【0036】
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。
その際:
図1は、本発明の画像形成装置の第1の実施例の断面略図、
図2は、本発明の方法を実施する際の、本発明の画像形成装置の第2の実施例の断面略図、
図3は、本発明の画像形成装置の第3の実施例の断面略図
を示す。
【0037】
本発明の画像形成装置の、図1に示された実施例は、例えば、円形の孔16を備えたプリント配線板12を有する。孔16に対向して、撮像センサ10(例えば、CMOSセンサにするとよい)が設けられている。撮像センサ10は、フリップチップ技術を用いてプリント配線板12上に取り付けられており、フリップチップソルダリング38によって、図1に示されていない、プリント配線板12の接続端子パッドと接続されている。撮像センサ10は、アクティブ領域14を有しており、その際、プリント配線板12内の孔16の寸法は、撮像センサ10のアクティブ領域14の寸法に適合されている。図1の図に関して、撮像センサ10の下側は、プラスチック材(glop top)で被覆されている。プリント配線板12の、撮像センサ10に対向する側に、例えば、ガラス製でフィルタ特性を持った被覆要素18が設けられている。同様に、プリント配線板12の、撮像センサ10に対向する側に、絞り20とレンズ系22とを有する光学ケーシング24が設けられている。絞り20、レンズ系22及び場合によっては被覆要素18は、共通に1つの、撮像センサ10のアクティブ領域14と協働する光学系を形成する。被覆要素18は、有利には、赤外ビームに対して透過性であり、その際、被覆要素18と撮像センサ10のアクティブ領域14との間隔によって、場合によっては被覆要素18上に付着した塵埃の粒子が、結像特性に所定の程度否定的に作用しないようにすることができる。場合によっては、殊に、光学ケーシング24が、撮像センサ10のアクティブ領域14を周囲環境に対して密閉するように構成されている場合には、被覆要素18をなくしてもよい。図1に示されている、本発明の画像形成装置の実施例では、絞り20、レンズ系22及び光学ケーシング24は、一緒にプリアジャストユニットを構成し、その際、図1に関して基板12の下側が、組込み時に基準面34として使用される。そうすることによって、組込み後別の調整過程を必要としない。
【0038】
図1に示された、本発明の画像形成装置の実施例の製造のために、本発明の方法は、例えば、以下のように実行することができる。先ず、プリント配線板12には、プリント配線板製造時に、実際には一般的に多数であるが、少なくとも1つの別の構成要素(その際、単に1つの別の構成要素58が示されている)が装着されている。プリント配線板12に別の構成要素58を装着する際、撮像センサ10の組込みのために設けられた領域(及び、有利には、光学系20,22,24の組込みのために設けられた領域)が被覆されて、この単数乃至複数の領域を汚濁から保護することができる。全ての構成要素が撮像センサ10、被覆要素18及び絞り20及びレンズ系22を具備した光学ケーシング24に至る迄、プリント配線板上に設けられた後、そのように装着されたプリント配線板12は、ハイブリッド製造され、この目的のためにクリーンルーム内に挿入される。クリーンルーム内で組込みが継続される。先ず、撮像センサ10が、フリップチップ技術を用いて、図1に示した状態にされる。続いて、撮像センサ10の裏側がプラスチック材36で被覆される。プリント配線板12の孔16は、当該のプリント配線板12の、撮像センサ10とは反対側の面が被覆要素18で被覆されている。続いて、光学ケーシング24、絞り20及びレンズ系22を有するプリアジャストされた光学ユニットが装着される。その際、図1に関して、プリント配線板12の下側の面が、基準面26として使用される。光学ケーシング24の可能な取り付け変形実施例について、以下、図2を用いて詳細に説明する。
【0039】
図2には、本発明の方法を実施した、本発明の画像形成装置の第2の実施例の部分断面略図が示されている。図2に関して、アクティブ領域14を有している撮像センサ10は、フリップチップ技術を用いて、プリント配線板12に形成された孔16の下側に設けられている。参照番号38で、フリップチップソルダリングが示されている。孔16の領域内に、保護層56が設けられており、その際、例えば、メタライジング層を湿気に対する保護部として設けることができる。図2に示した実施例では、孔16用の被覆要素は設けられておらず、光学系は単に、光学ケーシング24によって保持されたレンズ系22だけを有している。光学ケーシング24は、プリント配線板12との接続のために、図2に関して、光学ケーシング24の下側端部内に設けられたカラー部28を有している。カラー部28は、孔30を有しており、この穴30は、プリント配線板12内に設けられた孔32と整列されている。孔30,32を貫通して、ボルト34が案内されて、ソルダリングによってプリント配線板12に取り付けられている。この目的のために、例えば、図2に単に略示されたソルダリングボール40が、適切な工具対向部(Werkzeuggegenlager)42と協働し、光学ケーシングが、レンズ系22と一緒にクリーンルーム内で組み込まれる。
【0040】
図3には、本発明の画像形成装置の第3の実施例の部分断面略図が示されている。図3に示された、本発明の画像形成装置の実施例では、プリント配線板12は、孔16及び別の孔62を有している。孔16の隣りに、撮像センサ10が設けられており、別の孔62の隣りに別の撮像センサ44が設けられている。その際、撮像センサ10,44の形式及び装置構成は、図1又は2の実施例に相応している。撮像センサ10には、レンズ系22を有する光学ケーシング24が配属されている。同様に、別の撮像センサ44には、別のレンズ系46を有する別の光学ケーシング48が配属されている。撮像センサ10,44並びにレンズ系22,46を具備した光学ケーシング24,48の組込みは、クリーンルーム内で実行され、別の構成要素58は、通常のプリント配線板製造時に設けられる。プリント配線板12は、保持部60によってケーシング50内に設けられ、その際、プリント配線板12は、撮像センサ10,44、光学ケーシング24,48及びレンズ系22,46と共に、ケーシング50から機械的に充分に減結合されている。そうすることによって、プリント配線板12は、その上に設けられた各構成要素と共に、付加的なシーリング部材なしに外部の影響に対して良好に保護される。ケーシング50は、撮像センサ10に配属された光学窓52と、撮像センサ44に配属された別の光学窓54とを有しており、その際、装置は全て、光学窓52,54を通って入射されたビームが、撮像センサ10,44のアクティブ領域に達するようにされている。例えば、赤外ビームを透過する部材から光学窓52,54を形成すると、夜間撮影が可能となる。例えば、湿気又は温度変動の形式での周囲環境の影響は、適切なプリント配線板の構成によって考慮することができる。
【0041】
前述の説明、図面並びに請求項に開示した本発明の要件は、個別にも任意に組み合わせても、本発明の実施にとっては重要である。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の画像形成装置の第1の実施例の断面略図。
【0043】
【図2】本発明の方法を実施する際の、本発明の画像形成装置の第2の実施例の断面略図。
【0044】
【図3】本発明の画像形成装置の第3の実施例の断面略図。
【0001】
本発明は、画像形成装置及び画像形成装置の製造方法に関する。
【0002】
本発明は、プリント配線板上に設けられている少なくとも1つの撮像センサを有する画像形成装置、例えば、3Dカメラに関している。更に、本発明は、画像形成装置、殊に、本発明の画像形成装置の製造方法に関しており、その際、(完成した)画像形成装置は、少なくとも1つの撮像センサと少なくとも1つの別の構成要素が設けられているプリント配線板を有している。
【0003】
冒頭に記載した画像形成装置は、特に、自動車と関連して使用することができ、例えば、シーン内の対象の位置を特定するために用いられる(世界知的所有権機関特許公開第00/65538号公報に記載されている)。従来技術では、撮像センサは、通常、カプセルに密閉されたケーシング内で提供されている。そのように、カプセルに密閉されたケーシング内に収容された撮像センサは、通常、ICを相応のケーシングに取り付けるのと同様にしてプリント配線板上に取り付けられる。もっとも、撮像センサでは、ケーシングは少なくとも部分的に、ケーシング内に収容されたセンサを駆動することができる光学特性を有している必要がある。従って、カプセルに密閉されたケーシング内で提供された撮像センサを用いるのは比較的高価である。
【0004】
従って、本発明の課題は、冒頭に記載した画像形成装置及び冒頭に記載した製造方法を改良して、製造コストを下げることができるようにすることにある。
【0005】
この課題は、独立請求項に記載の各要件によって解決される。
【0006】
本発明の有利な構成及び実施例は、従属請求項に記載されている。
【0007】
本発明の画像形成装置は、冒頭に記載した従来技術において、撮像センサが、プリント配線板上に設けられた、ベアIC(”blanke integrierte Schaltung”)によって形成されていることによって構成される。ベアICとは、本発明との関連では、ICケーシングなしにプリント配線板上に取り付けられているように設けられた半導体チップ(ダイ)のことである。そのような撮像センサを用いることによって、コストのかかる光学的なICケーシングを用いずに済み、プリント配線板と、例えば、カメラケーシングとを機械的に分離することができる。
【0008】
本発明の画像形成装置との関連で、撮像センサをCMOSセンサ(CMOS=Compleentary Metal Oxide Semiconductor)によって構成すると特に有利である。原理的には、例えば、CCDセンサ(CCD=Charge Coupled Device)のような他のセンサタイプも考慮できるが、CMOSセンサを使うと一連の利点が得られる。CMOSセンサは、一般的に、例えば、CCDセンサよりも電力消費量が少ない。CMOSセンサでは、光感応センサ表面を介して電荷が搬送される必要がないので、極めて不利と見なされるスミア効果が発生しない。CMOSセンサでは、一般的に、更にピクセルにランダムアクセスすることが可能である。それとは反対に、CCDセンサでは、通常、各個別行しか読み出すことができない。
【0009】
本発明の画像形成装置の特に有利な実施例では、更に、撮像センサは、フリップチップ技術を用いてプリント配線板上に設けられている。フリップチップ技術では、シリコンチップのパッドに、半田付け可能な金属孔(ソルダバンプ)が設けられている。そのように形成されたチップは、当該チップのアクティブ面(フェースダウン)が、相応のパッドを有する基板上に設けられており、同時に、リフロープロセスによってコンタクト接続することができる。フリップチップ技術は、例えば、ワイヤボンディング技術に較べて、殊に以下のような利点を有している。比較的多数の接続が可能であり、比較的僅かな寄生効果しか生じず、所要スペースも僅かである。コンタクト接続後、撮像センサの裏側は、有利には、プラスチック材で被覆される。
【0010】
殊に、フリップチップ技術が使われる場合、本発明の画像形成装置では、付加的に、少なくとも1つの撮像センサのアクティブ領域が、プリント配線板内に設けられた孔に対向して設けられている。その際、孔の寸法は、有利には、撮像センサのアクティブ領域の寸法に適合されている。
【0011】
本発明の画像形成装置の幾つかの実施例では、孔は、プリント配線板の、撮像センサに対向する側に、被覆要素によって少なくとも部分的に被覆されている。被覆要素は、ガラスから形成するとよい(但し、それに限定されない)。
【0012】
前述の関連では、本発明の画像形成装置では、被覆要素は、フィルタ特性を有しているようにするとよい。この場合、被覆要素は、以下詳細に説明する光学系にするとよい。
【0013】
本発明の画像形成装置の特に有利な実施例では、画像形成装置は、撮像センサと協働する光学系を有している。この光学系は、殊に、1つ又は複数のレンズ、絞りなどを有している。前述の被覆要素が使われる場合には、この光学系の構成部品にしてもよい。
【0014】
本発明の画像形成装置が光学系を有している場合、有利には、光学系は、プリアジャストユニットであり、該プリアジャストユニットは、基準面としてプリント配線板表面を使用して、撮像センサに関して配向されている。この解決手段によると、光学系の比較的簡単に実行可能な取り付け後、更に調整する必要はないという利点が得られる。
【0015】
前述の関連では、本発明の画像形成装置によると、光学系は、プリント配線板の、撮像センサに対向する側に設けられているようにすると有利に構成することができる。その際、例えば、プリント配線板の、撮像センサ側の面は、既述の基準面を形成するとよい。
【0016】
画像形成装置が光学系を有している場合、多くの場合有利には、光学系は、プリント配線板上の孔の領域内に設けられている光学ケーシングを有している。その際、光学系を形成又は共に形成するレンズは、光学ケーシング内の孔内に装着するとよい。撮像センサのアクティブ領域の汚濁を確実に回避することができるために、光学ケーシングがプリント配線板に対して充分に密閉されている場合、多くの場合、既述のような、プリント配線板内の孔の被覆のための被覆要素をなくすことができる。
【0017】
この関連で、本発明の画像形成装置の特に有利な実施例では、光学ケーシングは、取り付け手段によってプリント配線板に取り付けられている。このために、光学ケーシングは、当該光学ケーシングの、プリント配線板側の縁領域が、例えば、カラー状に拡張されており、このカラー部が孔を有しており、この孔が、プリント配線板内に設けられた孔と整列されており、従って、光学ケーシングの取り付けのために、ボルトなどを、整列孔を貫通して案内することができる。その種のボルトは、例えば、ソルダリングによって固定してもよい。
【0018】
本発明の画像形成装置の幾つかの実施例では、プリント配線板は、孔の領域内に保護層を有しているようにすると有利である。その種の保護層は、例えば、湿気に対する保護部として役立つ金属化層によって形成するとよい。
【0019】
本発明の画像形成装置の所定の使用領域では、更に、別の撮像センサを有している。この別の撮像センサのアクティブな領域の配向に応じて、このようにして例えば、3Dカメラを形成することができる。この場合、別の撮像センサは、有利には、前述の、そうでない場合に設けられた撮像センサと同じタイプのものにして、同様に取り付けるとよい。
【0020】
更に、本発明の画像形成装置では、プリント配線板は、ケーシング内に少なくとも1つの光学窓が設けられているようにしてもよい。1つ以上の撮像センサが設けられている場合、ケーシングは、各撮像センサ用に別個の光学窓を有するか、又は、相応の比較的大きな光学窓を有しているようにしてもよい。単数又は複数の光学窓は、有利には、殊に、夜間撮影可能であるようにするために、赤外ビームに対して透過性である。
【0021】
冒頭に記載したような従来技術で、つまり、画像形成装置がプリント配線板を有しており、該プリント配線板上に、少なくとも1つの撮像センサと少なくとも1つの別の構成要素が設けられている、画像形成装置の製造方法において、以下の各ステップ、即ち:
a)プリント配線板に少なくとも1つの別の構成要素を装着し、
b)少なくとも1つの別の構成要素を装着したプリント配線板をクリーンルーム内で挿入し、
c)撮像センサをクリーンスルーム内で組み込む
各ステップを有する。
【0022】
本発明の方法によると、撮像センサに、プリント配線板製造時の、汚濁及び熱負荷に関する比較的不利な条件が作用しないようにすることができる。そうすることによって、敏感な撮像センサ、殊に、固有のケーシングのない撮像センサを使うこともできるようになる。
【0023】
本発明の方法の有利な実施例では、方法ステップa)を実施する際、撮像センサの取り付けのために設けられた領域を少なくとも部分的に被覆するようにされる。この手段は、プリント配線板に、1つ又は複数の構成部品を装着する際、撮像センサを取り付けるために設けられた領域の起こり得る汚濁を回避するのに使われる。
【0024】
本発明の方法の特に有利な変形実施例では、方法ステップc)を実施する際、取り付けられる撮像センサをベアICによって形成するようにされる。ベアICとは、本発明の方法との関連では、ICケーシングなしにプリント配線板上に取り付けられているように設けられた半導体チップ(ダイ)のことである。そのような撮像センサを用いることによって、コストのかかる光学的なICケーシングを用いずに済み、プリント配線板と、例えば、カメラケーシングとを機械的に分離することができる。
【0025】
殊に、前述の説明と関連して、本発明の方法では、有利には、方法ステップc)を実施する際、フリップチップ技術を使用するようにされる。有利には、撮像センサをフリップチップ技術を用いて組み込む際、撮像センサの裏側が、コンタクト接続後、プラスチック材で被覆される。フリップチップ技術の特性、並びに、この特性によって達成可能な利点に関しては、繰り返しを避けるために、本発明の画像形成装置と関連する相応の実施例を参照されたい。
【0026】
本発明の方法の有利な実施例では、方法ステップc)を実施する際、撮像センサのアクティブ領域を、プリント配線板内に設けられた孔に対向して設けるようにされる。この場合でも、孔の寸法は、有利には、撮像センサのアクティブ領域の寸法に適合される。
【0027】
殊に、前述の関連では、本発明の方法では、以下の別のステップ、即ち:
d)プリント配線板の、撮像センサに対向する側の孔を被覆要素で被覆する
ステップを有するようにされる。
【0028】
被覆要素は、本発明の方法との関連でも、例えば、ガラスから形成するとよい(それに限定されるものではない)。
【0029】
この関連で、本発明の方法の実施例では、方法ステップd)で使用される被覆要素がフィルタ特性を有するようにされる。付加的に、又は、択一的に、同様に、被覆要素をレンズによって形成してもよい。本発明の画像形成装置の場合と同様に、被覆要素を、この場合にも、撮像センサと協働する光学系の構成要素にしてもよい。
【0030】
有利には、本発明の方法では、以下の別のステップ、即ち:
e)撮像センサと協働する光学系をクリーンルーム内で組み込むステップを有するようにされる。
【0031】
この付加的なステップは、光学系が光学ケーシングを有しているか、又は、ケーシングを共に形成して、撮像センサのアクティブ領域を、汚濁から保護するようにすると殊に有利である。その種の光学ケーシング、この光学ケーシングと共に光学系を、例えば、プリント配線板に取り付けてもよい(本発明の画像形成装置と関連して説明したように)。光学系は、本発明の方法と関連して、殊に1つ又は複数のレンズ、絞りなどを有していてもよい。前述の被覆要素が用いられている場合、この構成要素を光学系にしてもよい。同様に、光学ケーシングは、撮像センサのアクティブ領域を、殊に汚濁から充分に保護するので、被覆要素をなくした実施例にしてもよい。
【0032】
撮像センサと協働する光学系と関連して、本発明の方法では、有利には、方法ステップe)の実施時に、光学系を撮像センサに関して配向し、該配向時に、プリント配線板表面を基準面として使用するようにされるとよい。基準面は、センサ表面によっても形成される同じ面である。このようにして、大抵の場合に、後から調整する過程をなくすことができ、それによって、同様にコストを下げることができる。
【0033】
光学系が組み込まれる場合、本発明の方法では、有利には、方法ステップe)の実施時に光学系を、プリント配線板の、撮像センサに対向する側に設けるようにされる。この場合、例えば、プリント配線板の、撮像センサ側が、前述の基準面を形成するようにしてもよい。この点については、本発明の画像形成装置と関連して既述の通りである。
【0034】
所定の実施例では、本発明の方法は、以下の別のステップ、即ち:
f)装着されたプリント配線板をケーシング内に挿入するステップを有するようにされる。
【0035】
ケーシングは、有利には、少なくとも1つの光学窓を有しており、装着されたプリント配線板をケーシング内に挿入した後、この窓は、撮像センサのアクティブ領域乃至光学系に対向している。撮像センサが1つ以上設けられる場合、ケーシングは、各撮像センサ用に個別の光学窓を有しているか、又は、相応に比較的大きな窓を有している。単数又は複数の光学窓は、有利には、赤外ビームに対して透過性であり、殊に、夜間撮影が可能となる(この点については、本発明の画像形成装置と関連して説明した通り)。
【0036】
以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。
その際:
図1は、本発明の画像形成装置の第1の実施例の断面略図、
図2は、本発明の方法を実施する際の、本発明の画像形成装置の第2の実施例の断面略図、
図3は、本発明の画像形成装置の第3の実施例の断面略図
を示す。
【0037】
本発明の画像形成装置の、図1に示された実施例は、例えば、円形の孔16を備えたプリント配線板12を有する。孔16に対向して、撮像センサ10(例えば、CMOSセンサにするとよい)が設けられている。撮像センサ10は、フリップチップ技術を用いてプリント配線板12上に取り付けられており、フリップチップソルダリング38によって、図1に示されていない、プリント配線板12の接続端子パッドと接続されている。撮像センサ10は、アクティブ領域14を有しており、その際、プリント配線板12内の孔16の寸法は、撮像センサ10のアクティブ領域14の寸法に適合されている。図1の図に関して、撮像センサ10の下側は、プラスチック材(glop top)で被覆されている。プリント配線板12の、撮像センサ10に対向する側に、例えば、ガラス製でフィルタ特性を持った被覆要素18が設けられている。同様に、プリント配線板12の、撮像センサ10に対向する側に、絞り20とレンズ系22とを有する光学ケーシング24が設けられている。絞り20、レンズ系22及び場合によっては被覆要素18は、共通に1つの、撮像センサ10のアクティブ領域14と協働する光学系を形成する。被覆要素18は、有利には、赤外ビームに対して透過性であり、その際、被覆要素18と撮像センサ10のアクティブ領域14との間隔によって、場合によっては被覆要素18上に付着した塵埃の粒子が、結像特性に所定の程度否定的に作用しないようにすることができる。場合によっては、殊に、光学ケーシング24が、撮像センサ10のアクティブ領域14を周囲環境に対して密閉するように構成されている場合には、被覆要素18をなくしてもよい。図1に示されている、本発明の画像形成装置の実施例では、絞り20、レンズ系22及び光学ケーシング24は、一緒にプリアジャストユニットを構成し、その際、図1に関して基板12の下側が、組込み時に基準面34として使用される。そうすることによって、組込み後別の調整過程を必要としない。
【0038】
図1に示された、本発明の画像形成装置の実施例の製造のために、本発明の方法は、例えば、以下のように実行することができる。先ず、プリント配線板12には、プリント配線板製造時に、実際には一般的に多数であるが、少なくとも1つの別の構成要素(その際、単に1つの別の構成要素58が示されている)が装着されている。プリント配線板12に別の構成要素58を装着する際、撮像センサ10の組込みのために設けられた領域(及び、有利には、光学系20,22,24の組込みのために設けられた領域)が被覆されて、この単数乃至複数の領域を汚濁から保護することができる。全ての構成要素が撮像センサ10、被覆要素18及び絞り20及びレンズ系22を具備した光学ケーシング24に至る迄、プリント配線板上に設けられた後、そのように装着されたプリント配線板12は、ハイブリッド製造され、この目的のためにクリーンルーム内に挿入される。クリーンルーム内で組込みが継続される。先ず、撮像センサ10が、フリップチップ技術を用いて、図1に示した状態にされる。続いて、撮像センサ10の裏側がプラスチック材36で被覆される。プリント配線板12の孔16は、当該のプリント配線板12の、撮像センサ10とは反対側の面が被覆要素18で被覆されている。続いて、光学ケーシング24、絞り20及びレンズ系22を有するプリアジャストされた光学ユニットが装着される。その際、図1に関して、プリント配線板12の下側の面が、基準面26として使用される。光学ケーシング24の可能な取り付け変形実施例について、以下、図2を用いて詳細に説明する。
【0039】
図2には、本発明の方法を実施した、本発明の画像形成装置の第2の実施例の部分断面略図が示されている。図2に関して、アクティブ領域14を有している撮像センサ10は、フリップチップ技術を用いて、プリント配線板12に形成された孔16の下側に設けられている。参照番号38で、フリップチップソルダリングが示されている。孔16の領域内に、保護層56が設けられており、その際、例えば、メタライジング層を湿気に対する保護部として設けることができる。図2に示した実施例では、孔16用の被覆要素は設けられておらず、光学系は単に、光学ケーシング24によって保持されたレンズ系22だけを有している。光学ケーシング24は、プリント配線板12との接続のために、図2に関して、光学ケーシング24の下側端部内に設けられたカラー部28を有している。カラー部28は、孔30を有しており、この穴30は、プリント配線板12内に設けられた孔32と整列されている。孔30,32を貫通して、ボルト34が案内されて、ソルダリングによってプリント配線板12に取り付けられている。この目的のために、例えば、図2に単に略示されたソルダリングボール40が、適切な工具対向部(Werkzeuggegenlager)42と協働し、光学ケーシングが、レンズ系22と一緒にクリーンルーム内で組み込まれる。
【0040】
図3には、本発明の画像形成装置の第3の実施例の部分断面略図が示されている。図3に示された、本発明の画像形成装置の実施例では、プリント配線板12は、孔16及び別の孔62を有している。孔16の隣りに、撮像センサ10が設けられており、別の孔62の隣りに別の撮像センサ44が設けられている。その際、撮像センサ10,44の形式及び装置構成は、図1又は2の実施例に相応している。撮像センサ10には、レンズ系22を有する光学ケーシング24が配属されている。同様に、別の撮像センサ44には、別のレンズ系46を有する別の光学ケーシング48が配属されている。撮像センサ10,44並びにレンズ系22,46を具備した光学ケーシング24,48の組込みは、クリーンルーム内で実行され、別の構成要素58は、通常のプリント配線板製造時に設けられる。プリント配線板12は、保持部60によってケーシング50内に設けられ、その際、プリント配線板12は、撮像センサ10,44、光学ケーシング24,48及びレンズ系22,46と共に、ケーシング50から機械的に充分に減結合されている。そうすることによって、プリント配線板12は、その上に設けられた各構成要素と共に、付加的なシーリング部材なしに外部の影響に対して良好に保護される。ケーシング50は、撮像センサ10に配属された光学窓52と、撮像センサ44に配属された別の光学窓54とを有しており、その際、装置は全て、光学窓52,54を通って入射されたビームが、撮像センサ10,44のアクティブ領域に達するようにされている。例えば、赤外ビームを透過する部材から光学窓52,54を形成すると、夜間撮影が可能となる。例えば、湿気又は温度変動の形式での周囲環境の影響は、適切なプリント配線板の構成によって考慮することができる。
【0041】
前述の説明、図面並びに請求項に開示した本発明の要件は、個別にも任意に組み合わせても、本発明の実施にとっては重要である。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の画像形成装置の第1の実施例の断面略図。
【0043】
【図2】本発明の方法を実施する際の、本発明の画像形成装置の第2の実施例の断面略図。
【0044】
【図3】本発明の画像形成装置の第3の実施例の断面略図。
Claims (25)
- プリント配線板(12)上に設けられている少なくとも1つの撮像センサ(10)を有する画像形成装置、殊に、3Dカメラにおいて、撮像センサ(10)が、プリント配線板(12)上に設けられた、ベアIC(”blanke integrierte Schaltung”)によって形成されていることを特徴とする画像形成装置。
- 撮像センサ(10)は、CMOSセンサによって構成されている請求項1記載の画像形成装置。
- 撮像センサ(10)は、フリップチップ技術を用いてプリント配線板(12)上に設けられている請求項1又は2記載の画像形成装置。
- 少なくとも1つの撮像センサ(10)のアクティブ領域(14)は、プリント配線板(12)内に設けられた孔(16)に対向して設けられている請求項1〜3迄の何れか1記載の画像形成装置。
- 孔(16)は、プリント配線板(12)の、撮像センサ(10)に対向する側に、被覆要素(18)によって少なくとも部分的に被覆されている請求項4記載の画像形成装置。
- 被覆要素(18)は、フィルタ特性を有している請求項4又は5記載の画像形成装置。
- 撮像センサ(10)と協働する光学系(20,22)を有する請求項1〜6迄の何れか1記載の画像形成装置。
- 光学系(20,22)は、プリアジャストユニットであり、該プリアジャストユニットは、基準面(26)としてプリント配線板表面を使用して、撮像センサ(10)に関して配向されている請求項7記載の画像形成装置。
- 光学系(20,22)は、プリント配線板(12)の、撮像センサ(10)に対向する側に設けられている請求項6〜8迄の何れか1記載の画像形成装置。
- 光学系(20,22)は、プリント配線板(12)上の孔(16)の領域内に設けられている光学ケーシング(24)を有している請求項6〜9迄の何れか1記載の画像形成装置。
- 光学ケーシング(24)は、取り付け手段(28,30,32,34)によってプリント配線板(12)に取り付けられている請求項10記載の画像形成装置。
- プリント配線板(12)は、孔(16)の領域内に保護層(56)を有している請求項4〜11迄の何れか1記載の画像形成装置。
- 別の撮像センサ(44)を有している請求項1〜12迄の何れか1記載の画像形成装置。
- プリント配線板(12)は、ケーシング(50)内に少なくとも1つの光学窓(52,54)が設けられている請求項1〜13迄の何れか1記載の画像形成装置。
- 画像形成装置がプリント配線板(12)を有しており、該プリント配線板(12)上に、少なくとも1つの撮像センサ(10)と少なくとも1つの別の構成要素(58)が設けられている、画像形成装置、殊に、請求項1〜14迄の何れか1記載の画像形成装置の製造方法において、
以下の各ステップ、即ち:
a)プリント配線板(12)に少なくとも1つの別の構成要素(58)を装着し、
b)前記少なくとも1つの別の構成要素(58)を装着した前記プリント配線板(12)をクリーンルーム内で挿入し、
c)撮像センサ(10)を前記クリーンルーム内で組み込む
各ステップを有することを特徴とする方法。 - 方法ステップa)を実施する際、撮像センサ(10)の取り付けのために設けられた領域を少なくとも部分的に被覆する請求項15記載の画像形成装置の製造方法。
- 方法ステップc)を実施する際、取り付けられる撮像センサ(10)をベアICによって形成する請求項15又は16記載の画像形成装置の製造方法。
- 方法ステップc)を実施する際、フリップチップ技術を使用する請求項17記載の画像形成装置の製造方法。
- 方法ステップc)を実施する際、撮像センサ(10)のアクティブ領域を、プリント配線板(12)内に設けられた孔(16)に対向して設ける請求項15〜18迄の何れか1記載の画像形成装置の製造方法。
- 以下の別のステップ、即ち:
d)プリント配線板(12)の、撮像センサ(10)に対向する側の孔(16)を被覆要素(18)で被覆する
ステップを有する請求項19記載の画像形成装置の製造方法。 - 方法ステップd)で使用される被覆要素(18)がフィルタ特性を有するようにする請求項20記載の画像形成装置の製造方法。
- 以下の別のステップ、即ち:
e)撮像センサ(10)と協働する光学系(20,22)をクリーンルーム内で組み込むステップを有する請求項15〜21迄の何れか1記載の画像形成装置の製造方法。 - 方法ステップe)の実施時に、光学系(20,22)を撮像センサ(10)に関して配向し、該配向時に、プリント配線板表面を基準面(26)として使用する請求項22記載の画像形成装置の製造方法。
- 方法ステップe)の実施時に光学系(20,22)を、プリント配線板(12)の、撮像センサ(10)に対向する面に設ける請求項22又は23記載の画像形成装置の製造方法。
- 以下の別のステップ、即ち:
f)装着されたプリント配線板(12)をケーシング(50)内に挿入するステップを有する請求項15〜24迄の何れか1記載の画像形成装置の製造方法。
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