專利名稱：固體器件和固體成像單元及它們的生產(chǎn)方法以及成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括有安裝在封裝襯底上的固體成像元件的固體成像器件及其生產(chǎn)方法，一種包括有連接在固體成像器件上的透鏡柱體單元的固體成像單元及其生產(chǎn)方法，以及采用它們的成像裝置。
圖4顯示了將固體成像元件100B和透鏡柱體單元相結(jié)合的一種方式。此透鏡柱體單元的光學(xué)透鏡100A的光軸L和固體成像元件100B的成像面中心C需要在位置上相互對準(zhǔn)。位置對準(zhǔn)通過基于X，Y，θ軸的視角調(diào)整來進行。另外，與光學(xué)透鏡100A的光軸L正交的平面需要與固體成像元件100B的成像面平行。這是通過基于Z軸的聚焦調(diào)整和基于a軸與b軸的傾斜調(diào)整來進行的。傾斜調(diào)整是用于防止局部散焦(在下文中用于防止局部散焦的調(diào)整將簡稱為“局部散焦調(diào)整”)?；谏鲜隽S的位置調(diào)整應(yīng)精確到微米(μm)級來進行。
傳統(tǒng)上來說，基于這些軸的位置對準(zhǔn)和調(diào)整是采用昂貴的位置調(diào)整裝置在較長的時間內(nèi)進行的。例如，光學(xué)透鏡100A和固體成像元件100B的位置對準(zhǔn)如下所述地進行。
如圖5所示，其上安裝有固體成像元件100B的封裝101通過粘合劑等固定在例如由鋁制成的金屬板102上。
然后，將內(nèi)置有光學(xué)透鏡100A的透鏡柱體單元103置于某一固定位置處。固體成像元件100B與位于金屬板102上的封裝101沿著和圍繞著這些軸相對于透鏡柱體單元103運動，其運動單位為極微小的距離和極微小的角度。通過這種運動，光學(xué)透鏡100A和固體成像元件100B定位成具有最佳的位置關(guān)系，通過這種關(guān)系，來自固體成像元件100B的輸出信號為最佳。在此位置中，透鏡柱體單元103和金屬板102將固體成像元件100B固定在封裝101上。因此，固體成像元件100B和透鏡柱體單元103可通過緊固件如螺釘104等相互間固定成一體。
為了簡化透鏡柱體單元103和固體成像元件100B的位置對準(zhǔn)的上述步驟，傳統(tǒng)上進行下面的操作。
題為“固體成像器件”的日本公開實用新型公報No.5-46046提出了下述技術(shù)。固體成像元件安裝在一個平板的一部分上，此平板具有拋光的表面，其光潔度(表面粗糙度)最大為約5μm。用于覆蓋此固體成像元件的封裝固定成使平板局部地暴露出來。平板的暴露部分用作基準(zhǔn)面，即，將與透鏡柱體單元相連的平面。
根據(jù)題為“成像模塊”的日本公開特許公報No.2000-125212，采用陶瓷板的平整部分作為半導(dǎo)體芯片的基準(zhǔn)面和透鏡柱體單元的基準(zhǔn)面。
題為“固體成像器件和用于安裝固體成像器件的方法”的日本公開特許公報No.10-326886和題為“固體成像器件、采用此器件的照相機和此器件的生產(chǎn)方法”的日本公開特許公報No.2000-307092提出了下述技術(shù)。在封裝的側(cè)面上設(shè)有朝外打開的引導(dǎo)部分，在與設(shè)有引導(dǎo)部分的側(cè)面相對的另一側(cè)面上設(shè)有朝外打開的導(dǎo)向部分。采用引導(dǎo)部分和導(dǎo)向部分，透鏡柱體單元和布線板可通過具有從其中突出的引腳的夾具來相互間定位。
上述傳統(tǒng)技術(shù)具有下述問題。
根據(jù)日本公開實用新型公報No.5-46046和日本公開特許公報No.2000-125212，與光學(xué)透鏡的光軸正交的平面和固體成像元件的成像面可以高精度地調(diào)整成相互平行，其原因如下所述。由于安裝有固體成像元件的平面和安裝有透鏡柱體單元的平面是共面的，因此可以高精度地進行基于Z軸(圖5)的調(diào)整(其為聚焦調(diào)整而提供)以及基于a軸和b軸的調(diào)整(其為用于局部散焦調(diào)整的傾斜調(diào)整而設(shè))。然而，透鏡柱體單元的光軸和固體成像元件的成像面中心無法高精度地對準(zhǔn)。其原因是，與安裝有固體成像元件的平面平行的X，Y和θ軸沒有基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)面。
根據(jù)日本公開特許公報No.10-326886和日本公開特許公報No.2000-307092中介紹的技術(shù)，通過引導(dǎo)部分、導(dǎo)向部分以及具有從其中突出的引腳的夾具，可以高精度地進行透鏡柱體單元的光軸和固體成像元件的成像面中心的位置調(diào)整，即基于X，Y和θ軸的調(diào)整。然而，與光學(xué)透鏡的光軸正交的平面和固體成像元件的成像面無法高精度地調(diào)整成相互平行。其原因是，用于聚焦調(diào)整的Z軸(平行于引導(dǎo)部分和導(dǎo)向部分)以及用于為局部散焦調(diào)整的傾斜調(diào)整的a軸和b軸均沒有基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)面。即使對于基于X，Y和θ軸的位置調(diào)整，這項技術(shù)也存在不便之處，即需要具有從其中突出的引腳的位置調(diào)整夾具，還需要采用此位置調(diào)整夾具進行對準(zhǔn)的附加步驟。
在本發(fā)明的一個實施例中，形成于基準(zhǔn)面中的所述至少一對定位基準(zhǔn)孔為錐形，使得其朝向固體成像元件的成像面?zhèn)葦U大。
在本發(fā)明的一個實施例中，封裝襯底具有下凹部分，其底部具有安裝面。固體成像元件安裝在此安裝面上。容納于下凹部分內(nèi)的內(nèi)引線通過薄金屬線與固體成像元件的電極相連，并且還與外引線相連。還安裝有透明的封蓋件以覆蓋此下凹部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于生產(chǎn)上述固體成像器件的方法。為了將固體成像元件安裝在封裝襯底的安裝面上，應(yīng)使成像面的中心與連接所述至少一對基準(zhǔn)孔中心的假想線的中心相符，從而將固體成像元件固定在安裝面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，固體成像單元包括上述固體成像器件和透鏡柱體單元。此透鏡柱體單元包括分別與所述至少一對定位基準(zhǔn)孔相接合的引腳件，與固體成像器件的基準(zhǔn)面相對應(yīng)的定位基準(zhǔn)面，以及設(shè)置成其光軸穿過連接引腳件中心的假想線的中心的光學(xué)透鏡。此引腳件與定位基準(zhǔn)孔相接合，從而可將固體成像元件和光學(xué)透鏡相互定位，因而將透鏡柱體單元與封裝襯底相連。
在本發(fā)明的一個實施例中，引腳件為錐形，使得其直徑在朝向其尖端方向上減小。此錐形引腳件和錐形的定位基準(zhǔn)孔相互接合，使得透鏡柱體單元的定位基準(zhǔn)面平行于固體成像器件的基準(zhǔn)面。
在本發(fā)明的一個實施例中，固體成像器件的基準(zhǔn)面均具有兩個定位基準(zhǔn)孔，因而形成了一個假想矩形。封裝襯底通過位于假想矩形的兩條假想對角線之一上的兩個定位基準(zhǔn)孔而被夾持并連接在透鏡柱體單元和布線板之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于生產(chǎn)上述固體成像單元的方法。引腳件分別與定位基準(zhǔn)孔相接合，使得可定位固體成像元件和光學(xué)透鏡，并將透鏡柱體單元與封裝襯底相連。
在本發(fā)明的一個實施例中，布線板具有四個插入孔，其位置對應(yīng)于四個定位基準(zhǔn)孔。透鏡柱體單元除一對錐形引腳件外還具有兩個用于固定螺釘?shù)墓潭菘?，固定螺孔和錐形引腳件在位置上對應(yīng)于四個定位基準(zhǔn)孔。然后一對錐形引腳件與兩個定位基準(zhǔn)孔和布線板的兩個插入孔相接合。之后，將螺釘與余下的兩個插入孔、余下的兩個定位基準(zhǔn)孔以及固定螺孔相接合，從而將布線板、固體成像器件和透鏡柱體單元緊固。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了采用上述固體成像器件或上述固體成像單元的成像裝置。
本發(fā)明的功能如下所述。
傳統(tǒng)上來說，固體成像元件和光學(xué)透鏡是以規(guī)定的精度在獨立的步驟中生產(chǎn)。此兩個部件相互間需要高精度地定位。在具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的固體成像器件的情況下，在成像元件芯片安裝之后，光學(xué)透鏡對準(zhǔn)成像元件芯片。在此步驟中，總共需要包括用于視角調(diào)整的軸和用于傾斜調(diào)整的軸在內(nèi)的六個軸，以便提供定位光學(xué)透鏡和成像元件芯片的絕對精度。
在具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的固體成像元件的封裝的情況下，將封裝安裝在作為基準(zhǔn)的襯底上，然后將透鏡柱體單元安裝在基準(zhǔn)上。因此，離散因素被累積。另外，如上所述，總共需要六個軸來定位固體成像元件和光學(xué)透鏡(關(guān)于光軸中心、水平和垂直面、傾斜、旋轉(zhuǎn)等)。
根據(jù)本發(fā)明，固體成像器件的封裝襯底本身具有用于將固體成像元件定位到安裝面上的基準(zhǔn)孔?；鶞?zhǔn)孔還用于定位固體成像元件和透鏡柱體單元，如下所述。通過將引腳件插入到固體成像器件的基準(zhǔn)孔中，可以將固體成像元件和光學(xué)透鏡相互定位，而且透鏡柱體單元可連接到封裝襯底上。因此，可以高精度地并以較少步驟地進行(i)光學(xué)透鏡的光軸和固體成像元件的成像面中心的位置對準(zhǔn)，以及(ii)將與光學(xué)透鏡的光軸正交的平面調(diào)整成與固體成像元件的成像面平行。
因此，這里所介紹的本發(fā)明可以為固體成像器件提供一些優(yōu)點，即能實現(xiàn)光學(xué)透鏡的光軸和固體成像元件的成像面中心的位置對準(zhǔn)，并實現(xiàn)使正交于光學(xué)透鏡的光軸的平面與固體成像元件的成像面平行，這兩者均可高精度地并以較少步驟地進行，無須使用位置調(diào)整夾具，本發(fā)明還提供了用于生產(chǎn)此固體成像器件的方法，包括此固體成像器件的固體成像單元及其生產(chǎn)方法，以及采用此固體成像器件的成像裝置。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在閱讀和理解了參考附圖進行的下述詳細(xì)介紹后，可以清楚本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點。


圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明一個示例的固體成像單元1的裝配的分解透視圖。
如圖1所示，固體成像單元1包括固體成像器件2，其包括安裝在其中的固體成像元件21(其將在下文中結(jié)合圖2介紹)；位于固體成像元件21上的透鏡柱體單元3，其包括可聚焦代表拍攝圖像的光的透鏡31；以及布線板4，其用于將來自固體成像元件21的輸出信號傳送給外部裝置。這些元件設(shè)置和裝配成相互間具有最佳的位置關(guān)系。
如圖2A和2B所示，固體成像器件2包括固體成像元件21，作為上面安裝有固體成像元件21的封裝襯底的雙列直插封裝(DIP，下面稱為“封裝”)22，用于覆蓋固體成像元件21的透明封蓋23，以及多個外引線24，其可以將來自固體成像元件21的用于成像的輸出信號傳送給外部裝置。
固體成像元件21包括排列成矩陣的多個CCD。各CCD將代表圖像的光轉(zhuǎn)換成基于像素-像素的電信號。
封裝22具有位于其頂面中央部分處的下凹部分221。當(dāng)從上方看去時下凹部分221通常為方形。下凹部分221的底部包括平的安裝面222，其上安裝了固體成像元件21。從下凹部分221的兩個相對邊上向外延伸出了凸緣狀的邊緣。在此凸緣狀的邊緣上分別設(shè)置了基準(zhǔn)面223a和223b(突出區(qū)域)。基準(zhǔn)面223a和223b為平整的并與安裝面222等高。定位基準(zhǔn)孔22a和22b形成為從基準(zhǔn)面223a穿過凸緣狀的邊緣，定位基準(zhǔn)孔22c和22d形成為從基準(zhǔn)面223b穿過凸緣狀的邊緣。當(dāng)從上方看去時固體成像器件2通常為矩形，四個定位基準(zhǔn)孔22a到22d設(shè)置成可形成一個假想矩形，基準(zhǔn)孔22a到22d位于此假想矩形的四個角上。定位基準(zhǔn)孔22a到22d用于定位固體成像元件21和透鏡柱體單元3。
在這四個定位基準(zhǔn)孔22a到22d中，位于一條假想對角線上的兩個孔，即定位基準(zhǔn)孔22a和22c為錐形，使得孔的靠近頂端(設(shè)有固體成像元件21的一側(cè))的剖面區(qū)域大于其靠近底端的剖面區(qū)域。
固體成像元件21如下述地定位在封裝22的安裝面222上。畫出連接位于假想對角線上的兩個圓形定位基準(zhǔn)孔(如定位基準(zhǔn)孔22a和22c)的中心的假想直線，將固體成像元件21的中心(成像面中心)對準(zhǔn)此假想直線的中心。在這種情況下，利用粘合劑等將固體成像元件21固定在安裝面222上。固體成像元件21的中心如下述地與假想直線的中心對準(zhǔn)。用光學(xué)裝置來光學(xué)地檢測封裝22上作為基準(zhǔn)的位置(圓形定位基準(zhǔn)孔的中心)，并將固體成像元件21以與基準(zhǔn)位置(即連接兩個定位基準(zhǔn)孔的中心的假想對角線的中心)成預(yù)定方向地固定在預(yù)定位置上。這項技術(shù)被普遍地采用。也可采用定位基準(zhǔn)孔22b和22d來代替定位基準(zhǔn)孔22a和22c。
透明封蓋23為矩形板，其粘結(jié)成可覆蓋下凹部分221的內(nèi)部。因此，下凹部分221的內(nèi)部被密封，且固體成像元件21上方的空間為空的。
從固體成像器件2的矩形的兩相對邊上向下懸掛了多個外引線24。鑒于凸緣狀邊緣從矩形的短邊上突出，因此外引線24應(yīng)從矩形的各個長邊的中央部分處懸掛出。設(shè)于封裝22的下凹部分221內(nèi)的內(nèi)引線(未示出)通過由鋁或其它金屬制成的薄金屬線(未示出)而與固體成像元件21內(nèi)的電極(未示出)相連。內(nèi)引線分別與外引線24相連。因此，固體成像元件21的電極分別與外引線24導(dǎo)電相連。封裝22并不限于針插式封裝如雙列直插封裝，而可以是外引線24側(cè)向延伸的平面安裝型封裝，或者沒有外引線的其它平面安裝型封裝。
回到圖1，透鏡柱體單元3包括矩形板和設(shè)于矩形板的上表面的中央?yún)^(qū)域上的透鏡固定件32。透鏡固定件32容納了嵌入在其中的透鏡31。透鏡31在旋轉(zhuǎn)的同時嵌入。透鏡柱體單元3還包括從矩形板的下表面上向下突出的定位引腳33a和33c(引腳件)。定位引腳33a和33c在位置上與分別位于假想對角線上的定位基準(zhǔn)孔22a和22c相對應(yīng)，并與定位基準(zhǔn)孔22a和22c相接合。透鏡柱體單元3的矩形板還具有位于下表面上的用于螺釘?shù)穆菘?未示出)，其在位置上與封裝22的定位基準(zhǔn)孔22b和22d相對應(yīng)。透鏡柱體單元3的矩形板的下表面用作定位基準(zhǔn)面，其朝向基準(zhǔn)面223a和223b。
定位引腳33a和33c為錐形，使得其直徑在朝向尖端方向上減小。定位引腳33a和33c的錐度與定位基準(zhǔn)孔22a和22c的錐度相同，使得定位基準(zhǔn)孔22a和22c可分別地與定位引腳33a和33c相接合。在此方式中，透鏡柱體單元3定位在安裝有固體成像元件21的封裝22上且與之相連。
可以理解，用于將固體成像元件21相對于封裝22定位的定位基準(zhǔn)孔22a和22c還可用于將固定成像器件2相對于透鏡柱體單元3定位。在位置上設(shè)置成與定位基準(zhǔn)孔22a和22c相對應(yīng)的定位引腳33a和33c可容易地與定位基準(zhǔn)孔22a和22c相接合。這種簡單的操作可實現(xiàn)如圖4所示的調(diào)整，即(i)透鏡的光軸L(圖4)和固體成像元件的成像面中心C的位置對準(zhǔn)，以及(ii)將與透鏡的光軸L正交的平面調(diào)整成與固體成像元件的成像面平行。也就是說，這種簡單的操作可實現(xiàn)基于六個軸的位置調(diào)整，包括基于Z軸的聚焦調(diào)整，基于X，Y和θ軸的視角調(diào)整，以及基于a軸和b軸的用于局部散焦調(diào)整的傾斜調(diào)整。
布線板4為矩形板。布線板4具有四個圓孔41a到41d，其在位置上分別與封裝22的定位基準(zhǔn)孔22a到22d相對應(yīng)。布線板4還具有多個圓孔42，其在位置上與從封裝22上懸掛下來的外引線24相對應(yīng)。用作定位孔的圓孔41a和41c分別容納了從上方插入的定位引腳33a和33c。用作連接孔的圓孔41b和41d分別容納了從下方插入的固定螺釘43。固定螺釘43穿過圓孔41b和41d及定位基準(zhǔn)孔22b和22d插入，并擰入到形成于透鏡柱體單元3的矩形板的下表面中的螺孔中。布線板4可為玻璃環(huán)氧樹脂板或是柔性板。定位孔41a和41c及連接孔41b和41d無須在尺寸上十分精密，可以具有一定的公差。
下面將參考圖3A和3B來介紹將固定成像器件2與透鏡柱體單元3相連的代表性方式。
圖3A和3B示意性地顯示了如何實現(xiàn)圖4所示的調(diào)整，即(i)透鏡的光軸L和固體成像元件的成像面中心C的位置對準(zhǔn)，以及(ii)將與透鏡的光軸正交的平面調(diào)整成與固體成像元件的成像面平行。即，圖3A和3B示意性地顯示了如何實現(xiàn)基于六個軸的位置調(diào)整，包括基于Z軸的聚焦調(diào)整，基于X，Y和θ軸的視角調(diào)整，以及基于a軸和b軸的用于局部散焦調(diào)整的傾斜調(diào)整。
首先，透鏡柱體單元3的定位引腳33a和33c插入到固定成像器件2的定位基準(zhǔn)孔22a和22c中。定位引腳33a和33c的長度比形成有定位基準(zhǔn)孔22a和22c的定位基準(zhǔn)面223a和223b的厚度更大，因此，定位引腳33a和33c可以穿過定位基準(zhǔn)孔22a和22c而插入到布線板4的定位孔41a和41c中。因此，透鏡柱體單元3、固定成像器件2和布線板4可相互定位。
接著，將固定螺釘43從布線板4的下方插入到連接孔42b和42d中。固定螺釘43經(jīng)連接孔42b和42d、定位基準(zhǔn)孔22b和22d以及形成于矩形板內(nèi)的螺孔到達(dá)透鏡柱體單元3的矩形板中?？捎孟嗤牧貙⒐潭葆?3緊固到透鏡柱體單元3的矩形板中。因此，透鏡柱體單元3、固定成像器件2和布線板4可相互間緊固。
下面將參考圖3A和3B來介紹高精度地定位固定成像器件2和透鏡柱體單元3。
圖3A和3B分別為沿連接定位基準(zhǔn)孔22a和22c的中心的假想對角線的固定成像器件2和透鏡柱體單元3的裝配的剖視圖。在圖3A和3B中，Dpc表示假想對角線的中心，其與固體成像元件21的成像面中心C相符。Dp1為中心Dpc和定位基準(zhǔn)孔22a的中心之間的長度，而Dp2為中心Dpc和定位基準(zhǔn)孔22c的中心之間的長度。Dhc為與中心Dpc相符的透鏡柱體單元3的矩形板的中心。Dh1是中心Dhc和定位引腳33a的中心之間的長度，而Dh2是中心Dhc和定位引腳33c的中心之間的長度。
在圖3A中，(Dh1+dH2)小于(Dp1+Dp2)。在這種情況下，固定成像器件2和透鏡柱體單元3沿各定位基準(zhǔn)孔22a和22c的錐度壁的內(nèi)部相互間定位。
在圖3B中，(Dh1+dH2)大于(Dp1+Dp2)。在這種情況下，固定成像器件2和透鏡柱體單元3沿各定位基準(zhǔn)孔22a和22c的錐度壁的外部相互間定位。
在任一種情況下，中心Dpc和中心Dhc相符。在此示例中，連接定位基準(zhǔn)孔22a和22c的中心的對角線用于進行定位，但本發(fā)明并不限于此。
在這種方式中，固體成像元件21和光學(xué)透鏡31可高精度地關(guān)于其中心位置對準(zhǔn)，并調(diào)整成相互平行。即，可以高精度地實現(xiàn)基于五個軸的位置調(diào)整，包括基于X，Y和θ軸的視角調(diào)整，以及基于a軸和b軸的用于局部散焦調(diào)整的傾斜調(diào)整。
定位引腳33a和33c分別沿定位基準(zhǔn)孔22a和22c的錐度壁被引導(dǎo)，因此定位引腳33a和33c插入到定位基準(zhǔn)孔22a和22c中直至相互間相等的高度。這將在下文中詳細(xì)介紹。在圖3A和3B中，標(biāo)號34表示形成有定位引腳33a和33c的基準(zhǔn)面34(透鏡柱體單元3的矩形板的下表面)。如上所述，定位基準(zhǔn)孔22a從基準(zhǔn)面223a中延伸出，定位基準(zhǔn)孔22c從基準(zhǔn)面223b中延伸出?；鶞?zhǔn)面223a和基準(zhǔn)面34之間的間距CL等于基準(zhǔn)面223b和基準(zhǔn)面34之間的間距CR。在圖3A中，CL1＝CR1。在圖3B中，CL2＝CR2。結(jié)果，基準(zhǔn)面223a和基準(zhǔn)面223b平行于基準(zhǔn)面34。因此，可以進行基于Z軸的聚焦調(diào)整。
可以采用定位基準(zhǔn)孔22b和22d來代替定位基準(zhǔn)孔22a和22c。在這種情況下，定位基準(zhǔn)孔22b和22d還用于固體成像元件21在封裝22的下凹部分221中的定位。透鏡柱體單元3具有位置上與定位基準(zhǔn)孔22b和22d相對應(yīng)的定位引腳33b和33d，而不是定位引腳33a和33c。還設(shè)置了位置上與定位基準(zhǔn)孔22a和22c而不是與定位基準(zhǔn)孔22b和22d相對應(yīng)的螺孔(未示出)，其位于透鏡柱體單元3的矩形板的下表面中。
然而在這種狀態(tài)下，基于Z軸的聚焦調(diào)整不具有高精度。在完成了上述裝配步驟后，光學(xué)透鏡31在透鏡固定件32中旋轉(zhuǎn)，以便得到最佳的輸出信號。因此，可得到具有高精度的基于Z軸的聚焦調(diào)整。
如上所述，通過圖3A和3B所示的原理，可以在將固定成像器件2和透鏡柱體單元3裝配到一起時高精度地將它們相互間定位。
依照當(dāng)前技術(shù)水平，固體成像元件21的芯片和封裝22可以足夠高精度地相互定位，具有錐形引腳件33a和33c的透鏡柱體單元3與光學(xué)透鏡31也可以足夠高精度地相互定位。
總之，本發(fā)明如下所述地解決了上述問題。
固體成像元件21通過粘合劑等固定在封裝22的上表面中的下凹部分221中的安裝面222上。封裝22的下凹部分221中的內(nèi)引線(未示出)和固體成像元件21的電極(端子)分別通過由鋁或其它金屬形成的薄金屬線而相連，并且內(nèi)引線與外引線24導(dǎo)電相連。在封裝22上粘結(jié)了透明封蓋23，這樣下凹部分221就被密封但同時又能容納固體成像元件21。下凹部分221中固體成像元件21上方的空間為空的。
從封裝22的兩個相對側(cè)上突出了凸緣狀邊緣。凸緣狀邊緣分別具有基準(zhǔn)面223a和223b(突出區(qū)域)，它們與安裝在有固體成像元件21的安裝面222具有相同的高度。在凸緣狀邊緣上形成有四個定位基準(zhǔn)孔22a到22d。例如，定位基準(zhǔn)孔22a和22b從基準(zhǔn)面223a中向下延伸，而定位基準(zhǔn)孔22c和22d從基準(zhǔn)面223b中向下延伸。定位基準(zhǔn)孔22a到22d為錐形，因此可用于定位固定成像器件2和透鏡柱體單元3。
在這四個定位基準(zhǔn)孔22a到22d中，位于假想對角線上的兩個定位基準(zhǔn)孔(如22a和22c)用作安裝固體成像元件21的基準(zhǔn)。
將透鏡柱體單元3的一對錐形引腳33a和33c與定位基準(zhǔn)孔22a和22c相接合。因此，固定成像器件2和透鏡柱體單元3可相互間定位。然后，將固定螺釘43與對應(yīng)于透鏡柱體單元3的螺孔的連接孔41b和41d相接合。然后將固定螺釘43穿過定位基準(zhǔn)孔22b和22d以及螺孔而插入。因此，布線板4、封裝22和透鏡柱體單元3可緊固在一起。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，安裝有固體成像元件的封裝設(shè)有突出區(qū)域(基準(zhǔn)面223a和223b)，其具有與安裝有固體成像元件的安裝面222相同的高度。此突出區(qū)域從安裝面上沿兩個相反的方向延伸。另外，定位基準(zhǔn)孔22a到22d形成為分別從基準(zhǔn)面223a和223b上向下延伸。由于這種結(jié)構(gòu)，無須任何特別的調(diào)整步驟就可高精度地相互定位安裝有固體成像元件21的封裝22和透鏡柱體單元3。此定位對應(yīng)于(i)透鏡的光軸L和固體成像元件的成像面中心C的位置對準(zhǔn)，以及(ii)將與透鏡的光軸正交的平面調(diào)整成與固體成像元件的成像面平行。換句話說，可以快速、容易且高精度地實現(xiàn)基于六個軸的位置調(diào)整，包括基于Z軸的聚焦調(diào)整，基于X，Y和θ軸的調(diào)整，以及基于a軸和b軸的用于局部散焦調(diào)整的傾斜調(diào)整。因此，不需要傳統(tǒng)上使用的特殊位置調(diào)整裝置、夾具等。位置調(diào)整操作得到顯著地簡化。
在上述示例中，定位引腳33a和33c不是階梯形的。然而，定位引腳33a和33c也可具有階梯結(jié)構(gòu)。在這種情況下，階梯部分(凸緣狀部分)用作基準(zhǔn)面223a和223b的止動件。因此，這就保證了定位引腳33a和33c可調(diào)整成插入到定位基準(zhǔn)孔22a和22c內(nèi)的相同深度。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在固體成像元件相對于安裝面定位后，采用高度與固體成像元件的安裝面相同的基準(zhǔn)面以及位于基準(zhǔn)面中的錐形定位基準(zhǔn)孔，可以實現(xiàn)透鏡柱體單元的光軸和固體成像元件的成像面中心的相互間定位。換句話說，可以進行(i)透鏡的光軸和固體成像元件的成像面中心的位置對準(zhǔn)(即基于X，Y和θ軸的調(diào)整)，以及(ii)將與透鏡的光軸正交的平面調(diào)整成與固體成像元件的成像面平行(即基于Z軸的聚焦調(diào)整和基于a軸和b軸的用于局部散焦調(diào)整的傾斜調(diào)整)。這種基于六個軸的調(diào)整可以微米(μm)級的精度快速、容易且高精度地進行，不需要傳統(tǒng)上需使用的特殊位置調(diào)整裝置、夾具等。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神實質(zhì)的前提下，各種其它的改進是顯而易見且容易實現(xiàn)的。因此，所附權(quán)利要求的范圍不應(yīng)受到這里提出的介紹的限制，權(quán)利要求應(yīng)被寬廣地理解。
權(quán)利要求
1.一種固體成像器件，包括封裝襯底；和安裝在所述封裝襯底上的固體成像元件，其中所述封裝襯底具有其上安裝了所述固體成像元件的安裝面，所述封裝襯底具有兩個與所述安裝面高度相同的基準(zhǔn)面，所述基準(zhǔn)面從所述安裝面上沿兩個相反的方向突出，和所述基準(zhǔn)面分別具有至少一對形成于其中的定位基準(zhǔn)孔，使得所述這對孔的中心與所述固體成像元件的成像面中心之間偏離相同的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像器件，其特征在于，形成于所述基準(zhǔn)面中的所述至少一對定位基準(zhǔn)孔為錐形，使得其朝向所述固體成像元件的成像面?zhèn)葦U大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體成像器件，其特征在于所述封裝襯底具有下凹部分，其底部具有所述安裝面，所述固體成像元件安裝在所述安裝面上，容納于所述下凹部分內(nèi)的內(nèi)引線通過薄金屬線與所述固體成像元件的電極相連，并且還與外引線相連，和安裝有透明的封蓋件以覆蓋所述下凹部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像器件，其特征在于所述封裝襯底具有下凹部分，其底部具有所述安裝面，所述固體成像元件安裝在所述安裝面上，容納于所述下凹部分內(nèi)的內(nèi)引線通過薄金屬線與所述固體成像元件的電極相連，并且還與外引線相連，和安裝有透明的封蓋件以覆蓋所述下凹部分。
5.一種用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像器件的方法，其中，為了將所述固體成像元件安裝在所述封裝襯底的所述安裝面上，應(yīng)使所述成像面中心與連接所述至少一對基準(zhǔn)孔中心的假想線的中心相符，從而將所述固體成像元件固定在所述安裝面上。
6.一種固體成像單元，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像器件，和透鏡柱體單元，其中所述透鏡柱體單元包括分別與所述至少一對定位基準(zhǔn)孔相接合的引腳件，與所述固體成像器件的基準(zhǔn)面相對應(yīng)的定位基準(zhǔn)面，以及設(shè)置成其光軸穿過連接所述引腳件中心的假想線的中心的光學(xué)透鏡，和所述引腳件與所述定位基準(zhǔn)孔相接合，從而可將所述固體成像元件和所述光學(xué)透鏡相互定位，從而將所述透鏡柱體單元與所述封裝襯底相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體成像單元，其特征在于所述引腳件為錐形，使得其直徑在朝向其尖端方向上減小，和所述錐形引腳件和所述錐形的定位基準(zhǔn)孔相接合，使得所述透鏡柱體單元的定位基準(zhǔn)面平行于所述固體成像器件的基準(zhǔn)面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體成像單元，其特征在于所述固體成像器件的基準(zhǔn)面均具有兩個定位基準(zhǔn)孔，因而形成了一個假想矩形，和所述封裝襯底通過位于所述假想矩形的兩條假想對角線之一上的兩個定位基準(zhǔn)孔而被夾持并連接在所述透鏡柱體單元和所述布線板之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體成像單元，其特征在于所述固體成像器件的基準(zhǔn)面均具有兩個定位基準(zhǔn)孔，因而形成了一個假想矩形，和所述封裝襯底通過位于所述假想矩形的兩條假想對角線之一上的兩個定位基準(zhǔn)孔而被夾持并連接在所述透鏡柱體單元和所述布線板之間。
10.一種用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體成像單元的方法，其中，所述引腳件分別與所述定位基準(zhǔn)孔相接合，使得可定位所述固體成像元件和所述光學(xué)透鏡，并將所述透鏡柱體單元與所述封裝襯底相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述布線板具有四個插入孔，其位置相應(yīng)于所述四個定位基準(zhǔn)孔，所述透鏡柱體單元除所述一對錐形引腳件外還具有兩個用于固定螺釘?shù)墓潭菘?，所述固定螺孔和所述錐形引腳件在位置上對應(yīng)于所述四個定位基準(zhǔn)孔，然后將所述一對錐形引腳件與所述兩個定位基準(zhǔn)孔和所述布線板的兩個插入孔相接合，和之后，將所述螺釘與余下的兩個插入孔、余下的兩個定位基準(zhǔn)孔以及所述固定螺孔相接合，從而將所述布線板、所述固體成像器件和所述透鏡柱體單元緊固。
12.一種采用了根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體成像器件或根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體成像單元的成像裝置。
全文摘要
一種固體成像器件，包括封裝襯底和安裝在此封裝襯底上的固體成像元件。封裝襯底具有其上安裝了固體成像元件的安裝面。封裝襯底具有兩個與安裝面高度相同的基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面從安裝面上沿兩個相反的方向延伸出?；鶞?zhǔn)面分別具有至少一對形成于其中的定位基準(zhǔn)孔，使得這對孔的中心與固體成像元件的成像面的中心之間偏離相同的距離。
文檔編號H04N5/372GK1405893SQ0213167
公開日2003年3月26日 申請日期2002年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月11日
發(fā)明者宮崎京士, 工藤康仁, 佐佐木公英 申請人:夏普公司