CN1130071C - 摄象组件 - Google Patents
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Abstract
本发明的摄象组件在陶瓷基板(2)的一个表面上形成由同一平坦面构成的位置确定基准面(P)，该位置确定基准面(P)含有：半导体芯片位置确定基准面部分；粘接并装配框构件(10)的框构件装配面部分；以及在装配镜框构件(21)时进行接合并对之进行定位的镜框位置确定基准面部分；并使得在上述陶瓷基板(2)的一个表面上形成的同一平坦面的位置确定基准面(P)，共用为接合上述半导体芯片(1)并定位的基准面和接合上述镜框构件并定位的基准面。
Description
技术领域
本发明涉及摄象组件，特别是涉及把透镜和摄象用半导体芯片放到一个封装内形成一个整体的摄象组件。
背景技术
近些年来，面向笔记本电脑、手持电话等多种多样的多媒体领域和面向监视摄象机、磁带录象机等的信息终端等的设备，小型的图象传感器的需要日益高涨起来。作为适合于这种图象输入设备的小型的图象传感器单元，有把固体摄像器件、透镜构件、滤光片和光圈构件等的零件放到一个封装内形成一个整体的部件。
现有的传感器单元的构造是：在把固体摄像器件装配到基板上之后，用螺栓固定或粘接等固定到该基板上，另一方面，把保持透镜构件的支持框架装配到上述封装内。由于是这样一种构造，故不能充分地确保透镜对于固体摄像器件的位置关系的精度。
这样一来，由于在现有的传感器单元中，透镜对固体摄像器件的定位精度不好，故要把进行对焦的可动式的焦点调整机构装入到封装内，并在把各个零件装配到封装内之后，用焦点调整机构进行透镜构件对固体摄像器件的对焦。
但是，在装配好各个零件之后，必须单独进行对焦作业。此外，还必须在该调焦后进行固定镜框构件的作业。还有，由于要设置可动式的调焦机构，故其构造将变得复杂，而且，还具有使传感器单元大型化的倾向。
此外，在对焦的作业过程中，灰尘易于从调焦机构的可动部分的缝隙进入部件之内，需要采取对策，例如在超净房间内进行调焦的作业等，使得生产性降低。再有，还存在着下述难题：可动式的调焦机构若在产品完成后受到震动或冲击，则焦点位置易于错乱，使产品的可靠性变坏。
于是，在日本特开平9-232548号公报中提出了一种固体摄像器件，其构造为可以简单地确保对固体摄像器件的透镜的光轴方向位置精度。由于该固体摄像器件在一个支持构件上台阶式地形成多个定位部分，并分成固体摄像器件、透镜部分、滤光片和光圈构件等的零件单独装配到各个定位部分上，定位固定各个构件，故各个台阶之间的尺寸误差将直接且大大地影响各个构件的定位精度。
而且，在支持构件上台阶式地形成多个定位部分，其尺寸精度管理很难，易于产生误差。此外，在一个支持构件上台阶式地形成多个定位部分，要求高度的生产技术。特别是在用陶瓷制作支持构件的情况下，制造将非常困难，同时，产品的价格将会变得很昂贵。
于是，大多以合成树脂等为素材用注射模塑成形的办法来制造支持构件。
但是，即便是用注射模塑成形来制作支持构件，有台阶的各个定位部分之间也易于产生台阶高度间的尺寸误差，难于管理其尺寸，因而不能充分地确保对固体摄像器件的透镜的光轴方向位置精度。另外，构造复杂，生产性不好，制造价格抬高，产品价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是：提供一种可以改善对固体摄像器件的透镜的光轴方向装配精度，省略调焦机构，同时，可以简化构造、削减零件个数、改善装配性、使产品小型化和改善产品的可靠性，且价格便宜的摄象组件。
为达到上述目的，第1方案的发明为一种摄象组件，它包括
摄象用透镜构件；保持上述透镜构件的镜框构件；在同一半导体芯片上形成了下述部分的半导体电路部分，这些部分是：由配置成二维的光电变换器件群构成的光电变换部分；依次驱动上述光电变换器件群，得到信号电荷的驱动电路部分；把上述信号电荷转换成数字信号的A/D转换部分；使上述数字信号变成图象信号的信号处理部分；以上述数字信号的输出电平为基础电控制曝光的曝光控制装置；
将上述半导体芯片保持在其一个表面上的基板，该基板的周边部分具有电连接到上述半导体芯片上的电极群；
连接到上述基板上、并覆盖上述半导体芯片的中空构造的罩用框构件，
以及装配到上述罩用框构件上的红外光遮光用光学构件，
其特征是：
在上述基板的一个表面上，一直到外周端部为止，形成由同一平坦面构成的位置确定基准面，该位置确定基准面含有下述部分：半导体芯片位置确定基准面部分，用于平面性地接合上述半导体芯片并定位该半导体芯片；框构件装配面部分，位于上述半导体芯片的周围，用于接合上述罩用框构件并装配该罩用框构件；镜框构件位置确定基准面部分，位于上述罩用框构件的外侧，用于在装配上述镜框构件时，对上述位置确定基准面的外周部分剩下的剩余部分进行接合并对该镜框构件进行定位；并在上述基板的一个表面上形成的同一平坦面的位置确定基准面上，共用接合上述半导体芯片并进行定位的基准面和接合上述镜框构件并进行定位的基准面。
第2方案的摄象组件，其特征是：上述镜框构件嵌入到上述框构件的外周上，在上述框构件和上述镜框构件的互相嵌入部分中，在上述框构件和上述镜框构件的一方，形成接合到另一方上的突出部分，并借助于上述突出部分进行上述镜框构件的位置确定的同时在上述框构件和上述镜框构件的互相嵌入部分之间形成间隙。
第3方案的摄象组件，其特征是：上述红外光遮光用光学构件是多层膜型红外去除滤光片。
第4方案的发明为一种摄象组件，包括：摄象用透镜构件；保持上述透镜构件的镜框构件；
在同一半导体芯片上形成了下述部分的半导体电路部分，这些部分是：由排列成二维的光电变换器件群构成的光电变换部分；依次驱动上述光电变换器件群，以得到信号电荷的驱动电路部分；把上述信号电荷转换成数字信号的A/D转换部分；
将上述半导体芯片保持在其一个表面上的基板，该基板的周边部分具有电连接到上述半导体芯片上的电极群，
其特征是：
在上述基板的一个表面上，形成由同一平坦面构成的位置确定基准面，该位置确定基准面含有下述部分：半导体芯片位置确定基准面部分，用于平面性地接合上述半导体芯片并定位该半导体芯片；镜框位置确定基准面部分，位于上述半导体芯片的周围，用于在装配上述镜框构件时，对上述位置确定基准面的外周部分剩下的剩余部分进行接合并对该镜框构件进行定位，
在上述基板的一个表面上形成的同一平坦面的位置确定基准面上，共用接合上述半导体芯片并进行定位的基准面和接合上述镜框构件并进行定位的基准面。
第5方案的摄象组件，把将来自A/D转换部分的数字信号变成图象信号的信号处理部分和以上述数字信号的输出电平为基础电控制曝光时间的曝光控制装置装配到第4方案的摄象组件中的半导体电路部分中。
第6方案的摄象组件，其特征是：以气密状态把光学构件装配到上述镜框构件中去，使上述镜框构件成为气密构造，而且，对上述镜框构件和上述基准面进行密封，并用上述镜框构件密封上述半导体芯片。
第7方案的组件，其特征是：以气密状态把红外遮光构件或透镜或光学窗口构件等的光学构件装配到上述镜框构件上，制成镜框单元，
对上述镜框单元和上述基准面之间的接合面进行气密密封，并用上述镜框单元密封上述半导体芯片。
第8方案的摄象组件，其特征是：在上述镜框构件的外侧配置防尘用透明构件，做成气密构造，而且，对与上述基准面之间的接合面进行气密密封，并用上述镜框构件密封上述半导体芯片。
第9方案的摄象组件，其特征是：使装配到上述镜框构件上的光学构件退避到比与上述半导体芯片相向的上述镜框构件的内壁面距上述半导体芯片还远的位置上，并配置到上述镜框构件的壁部的光轴方向的厚度内。
第10方案的摄象组件，其特征是：基板是整块型陶瓷基板。
第11方案的摄象组件，其特征是：位置确定基准面形成在所述基板的整个表面上、一直到基板的外周端为止，以及把电极群配置在所述基板的外端部。
第12方案的摄象组件，其特征是：在与上述位置确定基准面相对的镜框构件的一端，避开上述基板的电极群，设置接触到上述位置确定基准面上的抵接用突起，在与上述电极群相对的位置上设置避开上述电极群跨接的空隙部分。
第13方案的摄象组件，其特征是：在上述镜框构件的顶端部分有固定的光圈孔。
第14方案的摄象组件，其特征是：在上述镜框构件的顶端部分，在上述光圈孔的部分的周围具有筒状的壁。
第15方案的摄象组件，其特征是：在上述电极群上，至少是在与别的构件接合的部分处涂敷有保护用膜。
第16方案的摄象组件，其特征是：在上述位置确定基准面上，避开上述镜框构件进行接合的区域设置上述电极群。
第17方案的摄象组件，其特征是：在与上述空隙部分对应的上述电极群的区域上不施行涂敷。
采用本发明的上述方案，由于用形成在基板的一个表面上的同一平坦面的位置确定基准面决定半导体芯片和镜框构件的装配位置，故构造虽然简单却可以提高两者的位置精度。由于采用在同一基板上装配半导体芯片和镜框构件的办法可以唯一地决定装配位置，完成位置的确定，故不再需要装配后的对焦调整，可以简单且容易地进行装配。此外，由于半导体芯片和镜框构件这两者的位置精度提高，故不再需要以前必须的对焦所需要的可动调整机构，可以减少零件个数、可以使产品小型化和低价位化等。另外，在可以防止起因于可动调整机构的误差的发生和可靠性的降低的同时，还可以改善抗振性。另外，还可以得到简单且密封性高的构成的摄象组件，即便是在严酷的使用环境下也可以使用。
采用第2方案的发明，则将提高上述镜框构件对上述框构件的定位精度，使两者的固定变得确实。此外，极力不使锡焊的热影响镜框构件。再者，例如还可以利用上述间隙使上述镜框构件粘接到上述框构件上。
采用第3方案的发明，则可以提高光学性功能的可靠性。
采用第4方案的发明，则在上述半导体芯片上形成的半导体电路含有把由光电变化部分得到的信号电荷转换成数字信号的A/D转换部分，完成电摄象处理。特别是若采用第1、3方案的发明，则由于在上述半导体芯片上形成的半导体电路含有使由光电变换部分得到的信号电荷转换成数字信号的A/D转换部分和以上述数字信号的输出电平为基础电控制曝光时间的曝光控制装置，故即便是不装配上用于进行光量控制的机械式光圈机构也可以完成摄象功能，可以使摄象组件的镜体部分简化和小型化。
此外，采用第4～9方案的发明，在不设置框架部分的情况下，可以用更少的零件个数、更简单的构成来确保上述半导体芯片的气密密封和可靠性。此外，借助于零件个数的减少可以谋求轻量小型化和降低造价。此外，由于作为气密密封构件利用镜框构件，故不需要密封专用的构件，在有限的空间内，可以收容更大的半导体芯片，求得小型化。另外，由于把设置在光学系统的顶端一侧的红外线遮光滤光片等作为密封构件共用，故可以使之还具有防水功能。
此外，第9方案的摄象组件，由于把装配在上述镜框构件上的上述光学构件配置在上述镜框构件的壁部的厚度内，故可以使之紧凑化。
采用第10方案的发明，则可以得到高精度的位置确定基准面，而且，可以廉价地制作摄象组件。
采用第11方案的发明，则可以在单一的基板上合理地配置电极群。
采用第12方案的发明，则可以在保护该电极群的同时确保镜框构件的定位作用，而不使镜框构件直接抵接到设置在上述基板上的电极群上。此外，极力使锡焊的热不影响镜框构件。
采用第13方案的发明，由于上述镜框构件对上述半导体芯片的定位精度高，故光圈采用固定光圈孔即足够了，因而可以使光圈的构成小型化。特别是采用在顶端具有光圈部分的办法，可以使镜框的构成简化，例如还可以谋求用模塑模具等实现的简化，另外，还可以得到透镜顶端部分的保护功能。
采用第14方案的发明，则可以防止上述光圈孔的损伤。
采用第15方案的发明，可以避免因电极群接合到别的构件上所引起的电短路等的麻烦。
采用第16方案的发明，可以避免因电极群接合到别的构件上所引起的麻烦，同时还可以确保镜框构件的位置确定精度。
采用第17方案的发明，则由于也可以不在电极群的区域上施行涂敷，故可以简化构造和改善生产性。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的摄象组件的纵剖面图。
图2是从上述摄象组件的正面一侧斜向位置看的斜视图。
图3A是上述摄象组件的陶瓷基板的顶视图。
图3B是沿着在图3A中示出的IIIB-IIIB线的陶瓷基板的视图。
图3C是上述陶瓷基板的底视图。
图4A是把上述摄象组件的框构件和陶瓷基板组合在一起的部件的顶视图。
图4B是沿着在图4A中示出的IVB-IVB线的使上述摄象组件的框构件和陶瓷基板组合在一起的部件的纵剖面图。
图5A是上述摄象组件的镜框构件的纵剖面图。
图5B是上述摄象组件的镜框构件的底视图。
图6是上述摄象组件的MOS型半导体芯片的电路部分的配置构造的说明图。
图7是本发明的一个实施例的第1变形例的摄象组件的纵剖面图。
图8是本发明的一个实施例的第2变形例的摄象组件的纵剖面图。
图9是本发明的一个实施例的第3变形例的摄象组件的纵剖面图。
图10是本发明的一个实施例的第4变形例的摄象组件的纵剖面图。
具体实施方式
参照图1到图6对本发明的一个实施例进行说明。图1是本实施例的摄象组件的纵剖面图，图2是从该摄象组件的正面看的斜视图。
在图1和图2中，标号1是单片的半导体芯片，该半导体芯片1粘接并装载到基板，例如硬的整块型的陶瓷基板2的上表面上。陶瓷基板2是对一体的整块原材料进行烧结，作为如图3A、图3B和图3C所示的，矩形形状且厚度均一的板状物而制得的。该整块型的陶瓷基板2的上表面被均匀地形成为同一个平坦面。该同一个平坦面成为别的装配零件的位置确定基准面P(参照图1)。
该陶瓷基板2按下述制造。就是说，把陶瓷原料推压到平坦度高的模(具)面内，整形为一体的整块材料，然后对之进行烧结，制成陶瓷基板2。此外，由一体的整块材料进行整形，再对之进行烧结制成的陶瓷基板2的一个表面，可以原封不动地用作位置确定基准面P。
上述位置确定基准面P的中央区域，成为接合配置上述半导体芯片1的半导体芯片位置确定基准面部分，上述半导体芯片1可以用粘接到该半导体芯片位置确定基准面部分等办法进行装配。此外，在上述位置确定基准面P中，上述半导体芯片1的周边区域空闲着，由在该半导体芯片1的周边空闲着的区域形成的该残余部分，将变成后边要讲的用来把框构件和镜框构件接合起来进行装配的定位区域。
此外，在陶瓷基板2的4边的外周端部，分别装配有电连接到上述半导体芯片1上的信号出入用的电极群3。电极群3剩下陶瓷基板2的4个犄角部分，被分配到该陶瓷基板2的各边的外周端部。电极群3的各个引线端子4，如图3C所示，一直迂回配置到陶瓷基板2的下表面周边部分为止。
在把该摄象组件装载到设备等上的时候，用锡焊等把设备的引线连接到该电极群3的引线端子4上。
另外，电极群3也可以根据半导体芯片1的装配形态等，是别的形态或与别的形态混合存在。
如图1所示，在上述陶瓷基板2的上表面上，设置有覆盖上述半导体芯片1的陶瓷制的中空的框构件(中框)10。框构件10兼做用来保护上述半导体芯片1不受灰尘或湿气等影响的保护罩。
该罩用框构件10，如图4A和图4B所示，具有在中央有透孔11的平板状的顶板部分12和矩形筒状的周壁部分13，整体上看来形成为矩形的箱状。透孔11用透明的构件气密性地密封。例如用多层膜型的红外线遮光构件15覆盖透孔11的办法堵塞透孔11。用做成为这样的构造的罩用框构件10，气密覆盖上述陶瓷基板2上边的半导体芯片1来密封该半导体芯片1。
罩用框构件10的周壁部分13的下端缘，通过抵接到利用由上述陶瓷基板2的上表面形成的位置确定基准面P中的一部分的框构件装配面部分上而被定位，并通过气密性地粘接到该面部上的办法而被固定。由于象这样地使周壁部分13的端缘抵接到上述陶瓷基板2的上表面上进行定位，故上述陶瓷基板2的对装配基准面P的光轴方向(z方向)的装配精度高。
另外，为了避开电极群3，也可以在罩用框构件10的周壁部分13的下端缘切掉与该电极群3的区域对应的端缘部分，形成跨越该电极群3的区域部分的凹部(参照图4B中的虚线表示的部分)。
上述框构件10可以用烧结整块型的陶瓷素材的办法制作。这时，框构件10的周壁部分13中的各个外表面可以分别形成为平坦的外表面16。把后边要讲的镜框构件21嵌入到该框构件10的外表面上。上述框构件10虽然用陶瓷体形成，但是，也可以是塑料的成形品。
另一方面，上述镜框构件21由例如金属制的构件构成，其周壁部分22与上述框构件10的周壁部分13的尺寸相对应，形成为具有4个平坦的内表面23的矩形的筒状。镜框构件21也可以用树脂制的构件形成。
在上述镜框构件21的周壁部分22的嵌合到上述框构件10的外周上的各个内侧面部分中，在避开了后边要讲的膨大部分17的中间(中央)部分，切削形成有深度很浅的凹部18(参照图5A和图5B)。该凹部18在上述框构件10的外侧面上，与避开了上述膨大部分17的外表面16的部分相对，在其间的部分上，形成间隙24。
如图1和图2所示，镜框构件21和陶瓷基板2形成为其4边的端缘相一致的大小。
在上述框构件10的外周的4个犄角上分别形成有膨大部分17。该膨大部分17，如图4A所示，对于相邻的2个外表面16不论哪一个都外突出很小的高度，各个膨大部分17都以h的高度均等地形成。这样，在把镜框构件21嵌入到框构件10的外周上时，仅仅该膨大部分17分别仅仅接合固定到镜框构件21的内表面23的4个犄角部分上，进行镜框构件21对框构件10的xy方向的位置对准。因此，镜框构件21的xy方向的位置对准精度仅仅由膨大部分17的精度决定。因此，只要仅仅高精度地制作膨大部分17即可，对于其它的部分不必以这么高的程度的高精度进行制作。
在把镜框构件21嵌合到上述框构件10的外周上时，在该框构件10的平坦的外表面16和镜框构件21的平坦的内表面23之间，形成了与上述膨大部分17的高度对应的间隙24。粘接剂流入该间隙24内，把镜框构件21粘接到框构件10上对两者固定性地进行装配。
另外，作为流入粘接剂的方法，虽然一般通过如后所述那样的镜框构件21的突起26之间的凹部27流入，但是，也可以在镜框构件21的周壁部分22等处形成注入孔(图中未画出)，从该注入孔向上述间隙24内流入粘接剂。
也可以在框构件10的各个外表面16上分别形成突起(未画出)来代替上述膨大部分17。该突起理想的是与上述膨大部分17对应起来，在各个外表面16的两端的犄角部分整体性地形成。此外，膨大部分17或突起也可以在镜框构件21这一方形成而不是在框构件10一侧，在这种情况下，也可以得到同样的定位功能和间隙形成功能。上述膨大部分17或突起起着框构件10和镜框构件21的定位装置和间隙形成作用。
在上述镜框构件21的光轴方向上的定位，可以用使该镜框构件21的周壁部分22的端缘抵接到在上述陶瓷基板2的上表面上形成的位置确定基准面P上的办法进行。如图1所示，镜框构件21的周壁部分22的端缘抵接到上述陶瓷基板2的上表面上的区域，在位置确定基准面P中，是在框构件10的外侧周围剩下的部分，而且是在配置了别的构件后，在其周边伸出的剩余的部分。
在这里，该陶瓷基板2的位置确定基准面P的周边部分，已成为镜框构件21的装配基准面部分。镜框构件21的装配基准面是与上述半导体芯片1等，其它的装配零件的装配基准面同一个平坦面构成的位置确定基准面P的一部分，两个构件借助于共通的位置确定基准面P进行光轴方向的位置确定。
在这里，由于特别是避免使周壁部分22的端缘碰到在陶瓷基板2的各个边上配设的电极群3上，故在上述镜框构件21的周壁部分22的端缘中的4个犄角上一体形成固定用突起26，并使得仅仅该4个突起26抵接到上述陶瓷基板2的位置确定基准面P上。因此，在上述陶瓷基板2的上表面上，上述镜框构件21的4个突起26所抵接的抵接部分28，如图3A所示，限于上述位置确定基准面P的4个犄角的空间。
借助于在各边的两端形成的突起26，周壁部分22的各个端缘的中间部分形成跨越上述陶瓷基板2的各边的电极群3的凹部27。该凹部27由于远离各边的电极群3，故可以避免镜框构件21直接碰到电极群3上的干扰现象。
此外，由于做成为使得仅仅周壁部分22的端缘的设于犄角上的抵接用突起26抵接到上述陶瓷基板2的上表面上，故采用高精度地制作该突起26这一部分的办法，就可以提高镜框构件21对上述位置确定基准面P的装配精度。此外，在把镜框构件21粘接固定到框构件10上时，还可以通过突起26之间的凹部27向上述间隙24流入粘接剂。
在上述陶瓷基板2的上表面上的配置电极群3的区域内，涂敷氧化铝等的电绝缘性的保护涂层29。该保护涂层29理想的是避开上述镜框构件21的4个突起26所碰到的抵接部分28的部分而设置。此外，保护涂层29虽然至少在与框构件10对应的区域部分设置就足够了，但是也可以设置为包含与镜框构件21对应的区域部分为止。
在上述镜框构件21中，设有保持光学系统的光学构件，例如透镜构件31的支持部分32。由该支持部分32保持透镜构件31，使其位于距上述突起26的顶端为规定的距离内。位于比上述透镜构件31靠前方，在镜框构件21的最前端壁中央，穿有固定性的光圈孔33。在镜框构件21的最前端面上，在上述光圈孔33的周围，同心性地设置有凸缘状地突出出来、形成了圆筒状的壁的防护罩34。防护罩34防止某些东西错误地碰到光圈孔33上使之变形。
另一方面，在上述陶瓷基板2的上表面(位置确定基准面P)上装配的传感器可以用单一的半导体芯片1，例如用CMOS型半导体芯片构成。在CMOS型半导体芯片上构成有多个电子电路。图6示出了其配置构造的一个例子。在形成于半导体芯片1上边的中央部分上的受光部位上，配置由二维排列的光电变换器件群构成的光电变换部分。自接合到上述陶瓷基板2的位置确定基准面P上的下表面的光电变换部分的受光面的高度已被正确地规定。在光电变换部分的周围，作为周边电路，一体性地包括驱动电路部分、使模拟信号转换成数字信号的A/D转换部分、信号处理部分和曝光控制部分。用没有画出来的外部电路向该半导体芯片1供给电源和时钟。时钟有使用摄象专用的时钟的情况和挪用系统时钟的情况。此外，从半导体芯片1输出数字或模拟的图象信号。
上述驱动电路在水平方向和垂直方向上依次驱动光电变换部分的光电变换器件群，作为时间序列信号向A/D转换部分供给所读出的信号电荷。A/D转换部分把信号电荷转换成8位或10位的数字信号，并把数字信号输出至信号处理部分。此外，信号处理部分把数字信号变换成一般性的图象信号，向外部输出。
作为一般性的图象信号，例如如果是数字信号，就用4∶2∶2的形式输出Y、CB、CR的分量信号。此外，如果是模拟信号，则进行变往NTSC方式或PAL方式的数字编码，经由设于信号处理部分内的D/A转换电路，作为模拟图象信号向外部输出。
另一方面，由A/D转换部分把数字信号供给作为曝光控制装置的曝光控制部分。在曝光控制部分中，用图中未画出来的数字式积分电路和运算装置计算最佳的电快门速度，并采用变更该电快门速度的设定值的办法来控制摄象时的曝光量。由于电快门速度可以设定为数万分之一(秒)为止，故不再需要变更用来进行光量控制的光圈值的机构，即便是不装配用来进行光量控制的光圈机构，也可以完成摄象功能。此外，也可以把D/A转换输出直接向外部输出。
如上所述，在本实施例中，由于半导体芯片1的受光面的光轴方向的装配基准面和保持透镜构件31的镜框构件1的光轴方向的装配基准面，是由在同一陶瓷基板2的一个表面上形成的同一平坦面构成的位置确定基准面P，利用该同一位置确定基准面P对两者进行定位，故构成是简单的，同时还可以提高半导体芯片1的受光面和镜框构件21的透镜构件31的位置精度。
由于可以象这样地以良好的精度装配半导体芯片1的受光面和透镜构件31这两者间的距离，故不再需要以前所必须的调焦机构，可以减少零件个数、可以实现轻重量小型化和低价格化。
另外，采用在同一个陶瓷基板2上装配半导体芯片1和镜框构件21的办法就可以唯一地完成位置的确定，因此，组装后的调焦也不再需要，可以简单而容易地进行组装。
此外，还可以防止起因于以前所必须的对焦的可动调整机构的误差的发生和可靠性的降低，同时，还可以改善部件的抗振性。此外，还可以得到简单且密封性高的构成的摄象组件，即便是在严酷的使用环境下也可以安心地使用。
此外，虽然上述陶瓷基板2也可以是层压式的基板，但在这里是一体的整块型的基板，该基板在对陶瓷原料进行烧结之前，先推压到平坦度高的模(具)面内一体性地对整块材料进行整形，然后对之进行烧结而制成。为此，烧结后的精度高。因此，在烧结后不用进行研磨加工就可以把其一个表面原封不动地作为位置确定基准面P利用。为此，构成可以简化，价格成为低价。通常，即便是与对在半导体封装中经常使用的陶瓷片进行叠层形成的层压式的基板比较烧结后的精度也好，可以改善其精度。
一般说，塑料即便是形状复杂的构件，也可以制作整体上高精度的构件，但陶瓷构件的形状越复杂，就越需要高度的制造技术，且价格将变得昂贵。在这里，由于只要仅仅对陶瓷基板2的一个表面高精度地进行制作即可，故具有可以廉价地制造的优点。这一点对于框构件也是相同的，在框构件中，只要仅仅对膨大部分17这一部分以良好的精度形成即可。
由于上述陶瓷基板2自一体的整块材料进行整形，然后对之进行烧结而制成，故烧结后的精度高，不需研磨加工就可以把在一个表面上形成的平坦面原封不动地用作高精度的位置确定基准面P。
在上述陶瓷基板2的配置电极群3的区域中，由于至少在与框构件10和镜框构件21对应的区域部分上设置有保护涂层29，故可以防止因框构件10和镜框构件21的接合或粘接剂的涂敷等所引起的电极群3电短路的现象。
借助于在上述镜框构件21的周壁部分22的端缘上形成的突起26，在其端缘的中间部分形成凹部27。借助于该凹部27，跨过上述陶瓷基板2的电极群3，就可以远离电极群3，使得上述镜框构件21不与之直接相接。这样，由于得以避免电极群3和镜框构件21的直接接合，故在焊接电极群3之际，就不会通过基板上的电路布线的导电体图形直接把热传向镜框构件21。因此，防止镜框构件21因热而产生的变形，确保镜框构件21的装配精度。
在上述陶瓷基板2的上表面上，由于在配置电极群3的区域上涂敷了氧化铝等的电绝缘性的保护涂层29，故在接合固定框构件10和镜框构件21时，可以在保护电极群3的同时，防止其电极间的电短路。如果在镜框构件21上形成跨越该电极群3的凹部27，则即便是不设置保护涂层29也可以，此外，设置保护涂层29可以提高该电极群3的保护功能。
另外，本发明并不限于上边说过的实施例，在本发明的要旨的范围之内可以有种种的变形。在上述实施例中的半导体芯片1虽然是单一的CMOS型半导体芯片，但是，也可以用CCD摄象器件，也可以是除了其受光部分之外，一体性地形成模拟输出电路、存储器电路、时钟电路、动态范围扩大部分等的周边电路的光传感器。此外，虽然上述镜框构件21的突起26和它所抵接的位置确定基准面P的抵接部分28是4组，并配置于陶瓷基板2的4个犄角上，但也可以是别的部位，也可以配置在3个地方。虽然是对准陶瓷基板2的中心来配置半导体芯片1和镜框构件21，但是也可以配置为偏向陶瓷基板2的一方。此外，还可以把该摄象组件配合到端子插座上而把电极群3连接到别的设备上。在上述实施例中虽然使镜框构件21和框构件10粘接到陶瓷基板2上，但是也可以用配合机构等其他的手段进行固定。只要能够确保镜框构件21对陶瓷基板2的位置确定基准面P的定位基准面部分，制作成把陶瓷基板2配置并包围在镜框构件21的另外的外壁部分内的封装构造的部件也没问题。
其次，分别参照图7到图10的各个附图，对上述实施例的摄象组件的变形例进行说明。
图7所示的第1变形例，省略了上述摄象组件的构成中的罩用框构件10，另一方面，在镜框构件21的最前端设有由保护玻璃或红外线遮光滤光片(红外遮光构件)等的光学构件构成的透明的防尘用保护构件41，用该防尘用保护构件41构成为封住上述光圈孔33的气密密封构造。保护构件41被配置在于镜框构件21的最前端面上突出出来形成圆筒状的保护罩34内，并用粘接剂气密性地粘接固定。用该保护构件41气密性地密封位于透镜构件31前边的光圈孔33。此外，上述镜框构件21的周壁部分22的端缘对于上述陶瓷基板2的上表面被密封。在上述镜框构件21的周壁部分22的端缘和上述陶瓷基板2的上表面之间，用粘接剂等的密封材料密封起来。
在该第1变形例中，以气密状态把光学构件装配到上述镜框构件21上，使上述镜框构件21成为气密构造，而且，对上述镜框构件21和上述基准面之间的接合(面)部分进行密封，使得用上述镜框构件21密封上述半导体芯片1。就是说，上述镜框构件21构成气密性的保护罩构件，并用之覆盖上述半导体芯片1，密封该半导体芯片1。因此，可以用更少的零件个数且用简单的构成来确保上述半导体芯片1的气密密封及其可靠性。此外借助于零件个数的削减可以进一步地实现轻量化和低价格化。
如果假定在作为传感器的同一半导体芯片上边形成曝光控制电路和测光电路或系统接口等，则由于半导体芯片将大型化，故必须与之相应地加大封装。但是，在本第1变形例中，由于作为气密密封构件使用镜框构件21，不另外使用密封专用的构件，结果可以在有限的空间内收容更大的半导体芯片，因而可以实现产品的小型化。此外，由于把设置在光学系统的顶端一侧的红外线遮光滤光片等当作密封构件进行共用，故还可以同时具有防水功能。此外，设置在光学系统的顶端一侧的红外线遮光滤光片还起着保护玻璃的作用，使得不会发生灰尘和脏物进入光学系统，使透镜等受到损伤之类的事情。
在图8所示的第2变形例中，虽然与上述第1变形例相同，省略了上述实施例中的摄象组件中的罩用框构件10，但是在位于镜框构件21的内侧的内壁面上设置有保护玻璃或红外线遮光滤光片等的透明的保护构件42，成为气密性的密封构造。上述镜框构件21的周缘部分，与上述第1变形例一样，装配在对陶瓷基板2的上表面进行气密性的密封的状态。
在图9所示的第3变形例中，采用了上述第1变形例中的气密密封构造和上述第2变形例中的气密密封构造这两者的构造。若采用这种构造，则不仅可以保护上述透镜构件31和光圈孔33，还可以保护光学性的构件42。
在图10所示的第4变形例中，把在上述第3变形例中的内侧的保护构件42配置并设置得使它不从上述镜框构件21的内侧端面突出出来以便埋入该镜框构件21的壁部之内。就是说，使作为要装配到上述镜框构件21内的光学构件的内侧的保护构件42，后退到比与上述半导体芯片1相向的上述镜框构件21的内壁面距上述半导体芯片1还远的位置处，并配置在上述镜框构件21的壁部的光轴方向的厚度内。
在第4变形例的部件中，由于作为光学构件的保护构件42配置在上述镜框构件21的壁部的厚度内，故上述半导体芯片1和保护构件42之间的空间可以取得足够大。
另外，也可以是除了在上述实施例中说明的那样的利用框构件10的气密密封构造之外，再追加上利用上述镜框构件21的气密密封构造。
Claims (24)
1.一种摄象组件，包括：
摄象用透镜构件(31)；
保持上述透镜构件的镜框构件(21)；
在同一半导体芯片(1)上形成了下述部分的半导体电路部分：由配置成二维的光电变换器件群构成的光电变换部分；依次驱动上述光电变换器件群，得到信号电荷的驱动电路部分；把上述信号电荷转换成数字信号的A/D转换部分；使上述数字信号变成图象信号的信号处理部分；以上述数字信号的输出电平为基础、对曝光时间进行电学控制的曝光控制装置；
基板(2)，上述半导体芯片(1)保持在其一个表面上，所述基板(2)的周边部分具有电连接到上述半导体芯片(1)上的电极群(3)；
连接到上述基板(2)上、并覆盖上述半导体芯片(1)的中空构造的罩用框构件(10)，以及
装配到上述罩用框构件(10)上的红外光遮光用光学构件(15)，
其特征是：
在上述基板(2)的一个表面上，一直到外周端部为止，形成由同一平坦面构成的位置确定基准面(p)，该位置确定基准面(p)含有下述部分：半导体芯片位置确定基准面部分，用于平面性地对上述半导体芯片(1)进行接合并定位该半导体芯片(1)；框构件装配面部分，位于上述半导体芯片(1)的周围，用于接合上述罩用框构件(10)并装配该罩用框构件(10)；镜框位置确定基准面部分，位于上述罩用框构件(10)的外侧，用于在装配上述镜框构件(21)时，对上述位置确定基准面(p)的外周部分剩下的剩余部分进行接合并对该镜框构件(21)进行定位，
在上述基板(2)的一个表面上形成的同一平坦面的位置确定基准面上，共用接合上述半导体芯片(1)并对其定位的基准面和接合上述镜框构件(21)并对其定位的基准面。
2.如权利要求1所述的摄象组件，其特征是：上述镜框构件(21)嵌入到上述罩用框构件(10)的外周上，在上述罩用框构件(10)和上述镜框构件(21)的互相嵌入部分中，在上述罩用框构件(10)和上述镜框构件(21)的一方，形成接合到另一方上的突出部分，并借助于上述突出部分，进行上述镜框构件(21)的位置确定的同时在上述罩用框构件(10)和上述镜框构件(21)的互相嵌入部分之间形成间隙。
3.权利要求2所述的摄象组件，其特征是：在与上述空隙部分对应的上述电极群(3)对应的区域上不施行涂敷。
4.如权利要求1所述的摄象组件，其特征是：上述红外光遮光用光学构件是多层膜型红外去除滤光片。
5.如权利要求1所述的摄象组件，其特征是：上述基板(2)是整块型陶瓷基板。
6.如权利要求1所述的摄象组件，其特征是：上述位置确定基准面(p)形成在所述基板(2)的整个表面上、一直到所述基板(2)的外周端为止，以及把电极群(3)配置在所述基板(2)的外端部。
7.如权利要求1所述的摄象组件，其特征是：在与上述位置确定基准面(p)相对的镜框构件(21)的一端，避开上述基板(2)的电极群(3)，设置接触到上述位置确定基准面(p)上的抵接用突起，在与上述电极群(3)相对的位置上设置避开上述电极群(3)跨接的空隙部分。
8.如权利要求1～3中任一项所述的摄象组件，其特征是：在上述镜框构件(21)的顶端部分有固定的光圈孔(33)。
9.如权利要求8所述的摄象组件，其特征是：在上述镜框构件(21)的顶端部分，在上述光圈孔(33)的部分的周围具有筒状的壁(34)。
10.如权利要求1～3中任一项所述的摄象组件，其特征是：在上述电极群(3)上，至少是在与别的构件接合的部分处涂敷有保护用膜(29)。
11.如权利要求1～3中任一项所述的摄象组件，其特征是：在上述基板(2)的位置确定基准面(p)上，避开上述镜框构件(21)进行接合的区域设置上述电极群(3)。
12.一种摄象组件，包括：
摄象用透镜构件(31)；
保持上述透镜构件的镜框构件(21)；
在同一半导体芯片(1)上形成了下述部分的半导体电路部分：由配置成二维的光电变换器件群构成的光电变换部分；依次驱动上述光电变换器件群，得到信号电荷的驱动电路部分；把上述信号电荷转换成数字信号的A/D转换部分；
基板(2)，上述半导体芯片(1)保持在其一个表面上，所述基板(2)的周边部分具有电连接到上述半导体芯片(1)上的电极群(3)；
其特征是：
将上述基板(2)的一个表面上、形成由同一平坦面构成的位置确定基准面(p)，该位置确定基准面(p)含有下述部分：半导体芯片位置确定基准面部分，用于平面性地接合上述半导体芯片(1)并定位该半导体芯片(1)；镜框位置确定基准面部分，位于上述半导体芯片(1)的周围，用于在装配上述镜框构件(21)时，对上述位置确定基准面(p)的外周部分剩下的剩余部分进行接合并对该镜框构件(21)进行定位，
在上述基板(2)的一个表面上形成的同一平坦面的位置确定基准面(p)上，共用接合上述半导体芯片(1)并对其定位的基准面和接合上述镜框构件并对其定位的基准面。
13.如权利要求12所述的摄象组件，其特征在于还包括：
使上述数字信号变成图象信号的信号处理部分；以及以上述数字信号的输出电平为基础对曝光时间进行电学控制的曝光控制装置。
14.如权利要求12所述的摄象组件，其特征是：以气密状态把光学构件装配到上述镜框构件(21)上，把上述镜框构件(21)做成为气密构造，而且，对上述镜框构件(21)和上述位置确定基准面(p)进行密封，并用上述镜框构件(21)密封上述半导体芯片(1)。
15.如权利要求12所述的摄象组件，其特征是：以气密状态把红外遮光构件(15)或透镜或光学窗口构件等的光学构件装配到上述镜框构件(21)上制成镜框单元，以及
对上述镜框单元和上述位置确定基准面(p)之间的接合面进行密封，并用上述镜框单元密封上述半导体芯片(1)。
16.如权利要求12所述的摄象组件，其特征是：在上述镜框构件(21)的外侧配置防尘用透明构件，做成气密构造，而且，对与上述位置确定基准面(p)之间的接合面进行密封，并用上述镜框构件(21)密封上述半导体芯片(1)。
17.如权利要求12所述的摄象组件，其特征是：使装配到上述镜框构件(21)上的光学构件退避到比与上述半导体芯片(1)相向的上述镜框构件(21)的内壁面距上述半导体芯片(1)还远的位置上，并配置到上述镜框构件(21)的壁部的光轴方向的厚度内。
18.如权利要求12或13所述的摄象组件，其特征是：上述基板(2)是整块型陶瓷基板。
19.如权利要求12～17中的任何一项所述的摄象组件，其特征是：上述位置确定基准面(p)形成在所述基板(2)的整个表面上、一直到所述基板(2)的外周端为止，以及把电极群(3)配置在所述基板(2)的外端部。
20.权利要求12或13所述的摄象组件，其特征是：在与上述位置确定基准面(p)相对的镜框构件(21)的一端，避开上述基板(2)的电极群(3)，设置接触到上述位置确定基准面(p)上的抵接用突起，在与上述电极群(3)相对的位置上设置避开上述电极群(3)跨接的空隙部分。
21.权利要求12～17中的任何一项所述的摄象组件，其特征是：在上述镜框构件(21)的顶端部分有固定的光圈孔(33)。
22.权利要求21所述的摄象组件，其特征是：在上述镜框构件(21)的顶端部分，在上述光圈孔(33)的部分的周围具有筒状的壁(34)。
23.权利要求12～17中的任何一项所述的摄象组件，其特征是：在上述电极群(3)上，至少是在与别的构件接合的部分处涂敷有保护用膜(29)。
24.权利要求12～17中的任何一项所述的摄象组件，其特征是：在上述基板(2)的位置确定基准面(p)上，避开上述镜框构件(21)进行接合的区域设置上述电极群(3)。
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