JPH04502385A - 熱特性及び信号対雑音比が改良された高速ｃｃｄ像センサの取り付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱特性及び信号対雑音比が改良された高速ＣＣＤ像センサの取り付は装置発明の 技術分野 本発明は、半導体取り付は装置、特に、熱特性及び信号対雑音比が改良されたＣ ＣＤ像センサの取り付は方法に関する。

発明の背景 ＣＣＤセンサの使用周波数が増大し、装置の信号対雑音比の条件が厳しくなるの に伴って、ＣＣＤ像基板に対して優れた電気接点を提供することが益々重要とな っている。更に、ＣＣＤセンサはその高速クロックに比較的大きい静電容量負荷 を有している。このことは、ＣＯＤは高速にて時間測定されるとき、より多くの 出力が放散させる（発熱）ため、問題を一層複雑にし、これは十分な熱の放散を 必要とする（暗流、熱に起因する雑音源は、基板の温度が１°Ｃ上昇する毎に２ 倍となる）。ＣＣＤ作像装置は、その正面に透明の窓を有しており、故に、全て のヒートシンクの取り付けはその背面に対して行わなければならない。線形ＣＣ Ｄ作像装置は、その長さが長いため、雑音の問題を一層複雑にする。長さが長い ことは、ＣＯＤ支持電子素子に対する電流の帰路の長さを増大させる。

故に、線形ＣＯＤアレーの取り付けは、雑音の発生が最小で放熱が効率的である ようにする必要がある。

ＣＣＤセンサは、素子に対して各種のクロック及びバイアス電圧を付与して作用 し、そのバイアス電圧はセンサの基準電位に対して測定される。センサの基準面 は、センサ自体の基板とするか、又は作像装置をＰ又はＮ型ウェル内に構築する 場合、ウェル電位にすることが出来る。クロックトライバはセンサが必要とする 電圧の変化を可能にするため、高い周辺電流を供給し得るように設計されている 。典型的な電圧動作波形は二乗波である。静電容量を動作させるとき、一方の電 圧値から別の電圧流に遷移するときに一次電流が流れる。この電流は、ドライバ を出て静電負荷を通り、センサの基準面に流動しなければならない。全ての解除 されない電流はドライバに戻され、これによりループを接続する。この電流経路 中の抵抗又はインダクタンスの結果、電圧の低下が生じ、クロック周辺の遷移時 、センサの基準面を「反発させ」、像出力に雑音を生じさせる。電流の復帰経路 の寄生インダクタンス及び抵抗値の低下がクロックを貫通して発生される雑音を 軽減する上で給体的に必要である。

発明の概要 故に、本発明の主たる目的は、線形作像装置の実装体の後部接点と装置の基準電 位との間に十分な電気的及び熱接続部分を備え、電流復帰経路内の寄生インダク タンス及び抵抗値を小さくする装置を提供することである。

像センサ取り付は装置の１つの好適な実施例において、正面に透明な窓を有し、 熱及び電気導電性の背面を有する像センサが提供される。該像センサの背面と熱 的に接触するための少なくとも１つの表面を備えるヒートシンクも又提供される 。

絶縁材料層によって分離された導電性材料層を有しかつヒートシンクを受け入れ るのに十分な寸法の貫通穴を有する多層回路板が該回路板の穴を通って回路板の 片面から回路板の反対面に伸長する金属めっき部分を備えている。導電性材料層 の選択された層がこの金属めつき部分と電気的に接触する。ヒートシンクは金属 めっき部分と熱及び電気的接触状態にて上記多層回路板の穴内に取り付けられる 。

熱及び電気導電性グリースがヒートシンクの少な（とも片面に配置され、像セン サはヒートシンクに取り付けられてグリース層を挟持している。

上述の説明から、本発明の主たる目的は、多層回路板からのセンサの除去を容易 にする像センサ用の取り付は装置を提供することであることが理解出来る。

本発明の別の目的は、像センサの歪みが最小の状態にて、装置の温度膨張及び収 縮を補正する像センサ取り付は装置を提供することである。

本発明の上記及びその他の目的は同様の構成要素は同様の参照符号で示し、本発 明の一部を構成する以下の詳細な説明及び添付図面を参照することにより、一層 明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は線形センサに取り付ける本発明の好適な実施例の分解斜視図、第２図は 第１図の線２−２に沿った断面図、第３図は第１図の組み立てた実施例の部分断 面側面図、第４図は第３図の線４−４に沿った断面図、第５図は本発明の第２の 実施例を示す第４図の断面図に対応する断面図、第６図は冷却ファンによって冷 却される本発明の実施例の図、第７図は好適な実施例に関係する電気的構成要素 の分配状態を示すブロック線第８図は本発明を利用しないＣＯＤ素子を通る電流 の流れを示す図解的線図、第９図は本発明を使用するセンサ素子を通るクロック トライバの電流の流れを示す図、 第１０図は本発明を利用する複数のクロックトライバ及びセンサからの電流の流 れを示す図である。

発明の好適な実施例 第１図を参照すると、線形センサアレー１０のような半導体素子がフレーム部材 ２６を備え、その中心にキャビティを有する状態で示しである。このフレーム部 材２６の背面又は底面には、該フレーム部材２６の全長に亘って伸長する電気的 及び熱的導電性バー２４が設けられている。該バー２４はセンサアレー１０の熱 膨張率に適合した熱膨張率を備えている。該センサアレー１０はバー２４の上面 にてフレーム部材２６のキャビティ内に取り付けられる。チップ１２の上の電気 パッド１８がワイヤジャンパ１６によりビン導体１４に接続される。バー２４は ねじ５０のような取り付は締結具を受け入れる貫通穴２２を有している。該貫通 穴２２の少なくとも１つは細長くして膨張又は収縮に対応し得るようにする必要 がある。ヒートシンク３０には、バ一部材２４に圧接する平坦面３３が設けられ ている。ヒートシンク３０の各端には、ねじ５０を受け入れるため穴２２と整列 させたタップ穴３４が形成されている。比較的薄いフランジ３６がヒートシンク ３０の平行な外端縁に沿って設けられ、熱及び電気的接触を増大させると共に、 フレーム部材２６の下方に着脱可能な工具を挿入可能な凹所領域を提供すること により半導体素子１０の取り外しを容易にする一方、接合（はんだ付け）面を提 供する。平坦面３３と反対側の面であるヒートシンク３０の後端又は底面からは 、略Ｖ字形の偏向部材３８と共に複数のフィン３２が伸長し、該偏向部材３８は 各フィン３２の間に介在される。該偏向部材をファン（第６図に図示）と共に使 用にてトレース導体４５に電気的に接続される。穴４２は導電性金属にてめつき しの放熱経路を提供する。好適な実施例において、使用するめつきした貫通金属 はツ州０１８８８、ウォボーンの７７デイソンコート、クロメリツクス（Ｃｈｒ ｏｍｅｒｉｃｓ）　Ｐ導電性基準面４８はめっき部分４３を形成する金属まで伸 長しかつ該金属と接触する状態が示しである。めっきした貫通穴４４はプリント 回路板の層を通って伸長し、導電性基準面４８に対応する領域には、基準面４８ とめっきした導電性貫通穴４４との間に電気的接触が実現されないような径とし た穴４７が設けられている。基準面４８はめっきした貫通穴４２の全外周に沿っ て貫通穴のめっき金属部分４３と接触する。

ペンシルバニア州、ハリスバーブのエイ・エム・ピー（ＡＭＰ）インコーホレー テッドの典型的に部品番号２−３３１２７２−２である雌型ソケットビン４９が めっきした導電性の貫通穴４４内にはんだ付けされる。これにより線形センサア レー１０の挿入及び除去が容易になる。

次に、第３図及び第４図を参照すると、線形センサアレー１０は、ヒートシンク ３０及びプリント回路板４０と接触するその最初の位置に取り付けた状態で示し である。ねじ５０は適所に配置され、ベルビル座金５２は一端にて挿入され物理 的動作を許容する。空気偏向板３８の湾曲Ｖ字形の形状が第４図に明確に示しで ある。好適な組立体において、導電性ソケットビン４９は、吸熱フランジ３６側 めっきランド部とを電気的に絶縁することが望ましい場合、めっきした貫通穴の 垂直壁を除去することが出来る。

第５図を参照すると、本発明の第２の実施例は、プリント回路板は穴４２を設け ないままとし、その代わりに線形センサアレー１０を取り付けようとする表面部 分に銅ランド部６２．６０を付着させることにより形成することが出来る。この 実施例において、熱及び電気的導電性グリースはランド部６２の表面上に配置し 、線形センサアレー１０の導電性裏板２４を該面に取り付け、アレー１０はヒー トシンクのタップ穴３４に係合する締結具５０により適所に保持され、該ヒート シンクはプリント回路板の背面に取り付けられ、ランド部６０と平らに当接す６ ２からランド部６０への熱及び電気的接続を実現することが出来る。

は、機械加工が低廉であるため、半円形の形状にしである。その他の形状とすれ 流はセンサの長さを下方に流動し、ドライバへの頂部側接点に復帰しなければな らない。後側基準面により電流は下方抵抗路を通って垂直方向に流動することが 可能となる。これは＄９図に示してあり、ここで電気的及び熱導電性バ一部材２ ４はＣＣＤ素子１２の背面に、及び像センサを支持するフレーム２６に取り付け られる。このように、ドライバ回路５４はピン１４、パッド１８へのワイヤ接合 部１６を通じてセンサに電流を提供し、該電流はセンサにより利用され、そして 、ドライバ５４の復帰電流に電気的に接続される導電性バ一部材２４を通じて多 数の平行な通路により戻される。

第１０図には、センサ１０から、該センサ１０の両側に平行に配置された多数の クロックトライバ回路５４への電流経路が示しである。この特別な形態は線形セ ンサアレー及びセンサ支持回路（ドライバ５４）の上における電圧の反発を最小 にするものである。

本発明の好適な実施例と考えられる構成について説明したが、本発明の必須の精 神から逸脱せずに多くの変形例及び応用例が可能であることが明らかであろう。

故に、請求の範囲の真の範囲に属するかかる全ての変形例を包含することを意図 するものである。

ＦＩＧ、　９ ＦＩＧ、　１０ 国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．像センサ取り付け装置にして、 前面の透明な窓と、熱及び電気的導電性の背面とを有する像センサと、前記像セ ンサの背面と熱的に接触する少なくとも１つの面を有するヒートシンクと、 絶縁材料層により分離されかつ前記ヒートシンクを受け入れ得るのに十分な寸法 の貫通穴を有する導電性材料層と、前記回路板の片面から前記回路板の穴を通っ て前記回路板の反対側に伸長する金属めっき部分とを有し、前記導電性材料層の 選択された１つ又はそれ以上の層が前記金属めっき部分と電気的に接触する多層 回路板と、 前記ヒートシンクを、前記金属めっき部分と熱及び電気的に接触する状態にて前 記多層回路板の穴内に取り付ける手段と、前記ヒートシンクの少なくとも片面に 配置された熱及び電気導電性グリース層と、 前記像センサを前記ヒートシンク上に前記グリース層を挟持させつつ取り付ける 手段とを備えることを特徴とする像センサ取り付け装置。
2. ２．請求の範囲第１項の像センサ取り付け装置にして、前記取り付け手段が、 頭部及び本体を有するボルトであって、該本体が像センサの一部を通って伸長し かつ前記ヒートシンクに係合するような前記ボルトと、前記ボルト頭部と前記像 センサの部分との間に配置され、前記像センサがヒートシンクに対して制限され た動作をするのを許容する弾性部材とを備えることを特徴とする像センサ取り付 け装置。
3. ３．請求の範囲第１項の像センサ取り付け装置にして、前記ヒートシンクが、 前記像センサを受け入れる第１の面と、複数の伸長しかつ離間したフィンを有す る第２の反対側面であって、更に、前記各フィンの間に１つずつ配置された複数 の空気偏向体を有する前記第２の反対側面とを備える略矩形の本体部材を備える ことを特徴とする像センサ取り付け装置。
4. ４．請求の範囲第３項の像センサ取り付け装置にして、前記像センサには、その 背面として電気的基準面が設けられることを特徴とする像センサ取り付け装置。
5. ５．請求の範囲第４項の像センサ取り付け装置にして、前記像センサの電気的基 準面に接続された電気復帰経路を有する少なくとも１つのドライバ回路を更に備 えることを特徴とする像センサ取り付け装置。
6. ６．請求の範囲第５項の像センサ取り付け装置にして、回路板上に夫々取り付け られた複数のドライバ回路が設けられ、前記回路板の各々が前記像センサ上の導 体に対して近接しかつ電気的に接触する状態にて前記像センサの長さに沿って取 り付けられることを特徴とする像センサ取り付け装置。
7. ７．請求の範囲第６項の像センサ取り付け装置にして、ヒートシンクの前記フィ ン及び空気偏向体に冷却空気流を指向させることにより、前記空気偏向体が冷却 空気を前記複数のドライバ回路に指向させるようにする冷却空気源を更に備える ことを特徴とする像センサ取り付け装置。
8. ８．像センサ取り付け装置にして、 前面の透明な窓と、熱及び電気的導電性の背面とを有する像センサと、少なくと も１つの平坦面を有するヒートシンクと、絶縁材料の層により分離された導電性 材料層を有する多層回路板であって、前記回路板の各外側層上の導電性ランド面 と、前記回路板を通って伸長する少なくとも１つのめっきした貫通穴とを有し、 該めっき貫通穴により、前記ランド面を前記導電性材料層の選択された１つ又は それ以上の層と電気的及び熱的に接続させて、前記めっき貫通穴のめっき部分と 電気的に接触させる多層回路板と、前記ヒートシンクの少なくとも片面及び前記 像センサの背面に配置された熱及び電気的導電性グリース層と、 前記像センサを前記回路板の一のランド面に取り付け、前記ヒートシンクを該回 路板の反対側ランド面上に取り付けて、前記グリース層をそれらの間に扶持させ る取り付け手段とを備えることを特徴とする像センサ取り付け装置。
9. ９．請求の範囲第８項の像センサ取り付け装置にして、前記取り付け手段が、 頭部及び本体を有するボルトであって、該本体が前記センサの一部を通って伸長 しかつ前記ヒートシンクに係合するボルトと、前記ボルトのヘッドと前記像セン サの部分との間に配置され、前記像センサがヒートシンクに対して制限された動 作をするのを許容する弾性部材とを備えることを特徴とする像センサ取り付け装 置。
10. １０．請求の範囲第８項の像センサ取り付け装置にして、前記ヒートシンクが、 前記ランド面に当接する第１の面と、複数の伸長しかつ離間したフィンを有する 第２の反対面であって、更に、前記各フィンの間に１つずつ配置された複数の空 気偏向体を有する前記第２の反対側面とを備える略矩形の本体部材を備えること を特徴とする像センサ取り付け装置。
11. １１．請求の範囲第１０項の像センサ取り付け装置にして、前記像センサには、 その背面として電気的基準面が設けられることを特徴とする像センサ取り付け装 置。
12. １２．請求の範囲第１１項の像センサ取り付け装置にして、前記像センサの電気 的基準面に接続された電気復帰経路を有する少なくとも１つのドライバ回路を更 に備えることを特徴とする像センサ取り付け装置。
13. １３．請求の範囲第１２項の像センサ取り付け装置にして、回路板上に夫々取り 付けられた複数のドライバ回路か設けられ、前記回路板の各々が前記像センサ上 の導体に対して近接しかつ電気的に接触する状態に前記像センサの長さに沿って 取り付けられることを特徴とする像センサ取り付け装置。
14. １４．請求の範囲第１３項の像センサ取り付け装置にして、ヒートシンクの前記 フィン及び空気偏向体に冷却空気流を指向させることにより、前記空気偏向体が 冷却空気を前記複数のドライバ回路に指向させるようにする冷却空気源を更に備 えることを特徴とする像センサ取り付け装置。
15. １５．像センサ取り付け装置にして、 複数の電気パッドを有する像検出装置と、熟及び電気的導電性バーと、 前記像検出装置を受け入れる貫通穴を有する絶縁本体部材であって、該絶縁本体 部材が前記導電性バー上に取り付けられ、前記像検出装置が前記導電性バーと物 理的に接触する状態に前記穴内に取り付けられる前記絶縁本体部材と、前記絶縁 本体部材に固定された複数の導電性ピンと、前記複数の導電性ピンを前記像検出 装置上の電気パッドに接続する複数の線接合部と、 前記絶縁本体部材に取り付けられた透明窓と、前記導電性バーと熱接触する少な くとも１つの面を有するヒートシンクと、絶縁材料層により分離されかつ前記ヒ ートシンクを受け入れ得るのに十分な寸法の貫通穴を有する導電性材料層と、前 記回路板の片面から前記回路板の穴を通って前記回路板の反対側に伸長する金属 めっき部分とを有し、前記導電性材料層の選択された１つ又はそれ以上の層が前 記金属めっき部分と電気的に接触する多層回路板と、 前記多層回路板に固定され、前記複数の導電性ピンを着脱可能に受け入れる複数 のソケットピンと、 前記ヒートシンクを前記金属めっき部分と熱及び電気的に接触する状態にて前記 多層回路板の穴内に取り付ける手段と、前記ヒートシンクの少なくとも片面に配 置された熱及び電気導電性グリース層と、 前記導電性バーを前記ヒートシンク上に、前記グリース層を挟持しつつ取り付け る手段とを備えることを特徴とする像センサ取り付け装置。