專利名稱：圖像拾取元件組件和圖像拾取元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像拾取元件組件和一種圖像拾取元件，其具有能夠產(chǎn)生與入射光的亮度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的像素，以便攝影或者拍攝待攝影物體的圖像。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于高速攝影的圖像拾取元件組件，其特別適用于攝影或拍攝如爆炸、破壞、燃燒之類的現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
通常，使用CCD型或CMOS型的圖像拾取元件來(lái)拾取待攝影物體的圖像。近年，用于拍攝或攝影如爆炸、破壞、燃燒之類現(xiàn)象的高速攝像裝置被開(kāi)發(fā)出來(lái)。此外，為了實(shí)現(xiàn)超高速的攝像操作，例如1000000張/秒，通常的CCD型或CMOS型的圖像拾取元件不能滿足要求，而且已研發(fā)出如日本專利文獻(xiàn)No.9-55889所述的具有特殊結(jié)構(gòu)的圖像拾取元件。
這種圖像拾取元件通常被安裝在封裝上以形成一圖像拾取元件組件，從而防止該圖像拾取元件被外力破壞或受灰塵和水的污損。圖3是該圖像拾取元件組件的截面圖，其中圖像拾取元件被安裝在封裝上。圖像拾取元件14被粘到由絕緣體，例如氮化鋁(AlN)形成的元件存儲(chǔ)部分16的底面上。此外，利用絲焊方法將形成在圖像拾取元件中的電極15和形成在元件存儲(chǔ)部分的底面上的電極17電連接在一起，并利用在元件存儲(chǔ)部分的后表面上突起的輸入輸出管腳18將圖像拾取元件連接到控制電路板21上，從而執(zhí)行用于從圖像拾取元件取出信號(hào)并控制該圖像拾取元件的輸入信號(hào)。此外，透光的窗材料19被粘接到元件存儲(chǔ)部分16上，以防止外部灰塵進(jìn)入。
當(dāng)使用如上述的安裝著圖像拾取元件的高速攝像裝置執(zhí)行攝像或拍攝時(shí)，以相應(yīng)于攝像速度的驅(qū)動(dòng)頻率在圖像拾取元件上施加電壓。從而，該圖像拾取元件產(chǎn)生熱量。特別地，在圖像拾取元件具有如專利文獻(xiàn)1所述的結(jié)構(gòu)時(shí)，由于發(fā)熱率與施加的電壓以及施加電壓的頻率成比例地增加，當(dāng)以大約1000000張/秒的速度高速拍攝時(shí)，發(fā)熱率極大地增加。因而，由于溫度過(guò)分升高，圖像拾取元件受損。
為了克服上述問(wèn)題，通常需要冷卻圖像拾取元件。通過(guò)在安裝著元件的元件存儲(chǔ)部分的后表面上設(shè)置冷卻裝置20來(lái)冷卻該圖像拾取元件。冷卻裝置采用包括空氣冷卻型系統(tǒng)、水冷型系統(tǒng)以及電子型系統(tǒng)，其中，在空氣冷卻型系統(tǒng)中，在元件存儲(chǔ)部分的后表面上設(shè)置散熱片，以便通過(guò)風(fēng)扇等向散熱片提供空氣，在水冷型系統(tǒng)中，在元件存儲(chǔ)部分的后表面上與冷卻部分分離設(shè)置熱交換器，以便在冷卻部分和熱交換器之間循環(huán)水，在電子型系統(tǒng)中，通過(guò)珀耳帖效應(yīng)吸收熱量。
在通常的封裝中，安裝著圖像拾取元件的元件存儲(chǔ)部分需要由例如氮化鋁等的絕緣體形成，從而確保形成在元件存儲(chǔ)部分內(nèi)部的電極17電絕緣。絕緣體的熱導(dǎo)率低于例如金屬等導(dǎo)電材料。因此，圖像拾取元件中產(chǎn)生的熱量不能有效的傳遞到元件存儲(chǔ)部分的后表面。此外，由于用于向圖像拾取元件施加驅(qū)動(dòng)電壓并從圖像拾取元件取出信號(hào)的輸入輸出管腳18在元件存儲(chǔ)部分的后表面上突起，因此當(dāng)安裝冷卻裝置20使其不干擾輸入輸出管腳18時(shí)，聯(lián)接區(qū)域受到限制。因而，限制了冷卻能力，并由此限制了圖像拾取元件的操作速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將在下文中描述一種圖像拾取元件組件和一種圖像拾取元件，其能夠?qū)崿F(xiàn)高速攝像操作，例如1000000張/秒或者通過(guò)增加圖像拾取元件的冷卻能力獲得更高的速度。
一方面，本發(fā)明描述的圖像拾取元件組件包括用于存儲(chǔ)圖像拾取元件的元件存儲(chǔ)部分；安裝在圖像存儲(chǔ)部分一個(gè)表面上形成的開(kāi)口處從而面對(duì)圖像拾取元件前表面的窗材料；由熱導(dǎo)率大于元件存儲(chǔ)部分熱導(dǎo)率的材料制成的元件安裝部分，用于安裝所述圖像拾取元件，所述元件安裝部分安裝在元件存儲(chǔ)部分的后表面并與所述窗材料相對(duì)，從而穿過(guò)元件存儲(chǔ)部分的后表面；和輸入輸出管腳，該管腳安裝在不同于元件安裝部分所穿過(guò)的元件存儲(chǔ)部分的表面的其它表面，用于將圖像拾取元件電連接到外部電路上。
元件安裝部分有效地傳遞圖像拾取元件中產(chǎn)生的熱量，并且輸入輸出管腳被安裝在不同于相對(duì)光接收表面的后表面的位置。因此，當(dāng)冷卻裝置被安裝到元件安裝部分上時(shí)，輸入輸出管腳不干擾冷卻裝置。
不同的實(shí)現(xiàn)方式可能包含一個(gè)或多個(gè)下述優(yōu)點(diǎn)。例如，元件安裝部分由熱導(dǎo)率大于元件存儲(chǔ)部分熱導(dǎo)率的部件構(gòu)成。此外，消除了元件安裝部分的吸熱部分與輸入輸出管腳之間的干擾，從而圖像拾取元件的熱導(dǎo)率和吸熱裝置能夠得以改善，并增加了吸熱部分的面積。因而，可增加冷卻能力，并使得能夠在比常規(guī)技術(shù)更高的速度條件下驅(qū)動(dòng)圖像拾取元件。
其他的特征和優(yōu)點(diǎn)可從下文詳細(xì)的描述、附圖和權(quán)利要求中顯見(jiàn)。


圖1是顯示本發(fā)明圖像拾取元件組件的示意圖(第一實(shí)施例)。
圖2是顯示本發(fā)明圖像拾取元件組件的示意圖(第二實(shí)施例)。
圖3是顯示常規(guī)圖像拾取元件組件的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施例(第一實(shí)施例)的截面圖。通過(guò)淀積、濺射、CVD薄膜成型技術(shù)或例如蝕刻等薄膜處理技術(shù)制造圖像拾取元件1。圖像拾取元件1包括由各自具有用于產(chǎn)生與入射光亮度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的光接收元件的多個(gè)像素構(gòu)成的光接收表面，以及安裝在像素內(nèi)部或其附近且在攝像或拍攝過(guò)程中存儲(chǔ)由各光接收元件分別產(chǎn)生的信號(hào)的信號(hào)存儲(chǔ)部分。此外，在攝像操作完成后，存儲(chǔ)在信號(hào)存儲(chǔ)部分中的信號(hào)被輸出。
元件安裝部分7由銅鎢合金制成，并且元件存儲(chǔ)部分3由氮化鋁(AlN)制成。這些元件氣密地結(jié)合在一起而形成一體。圖像拾取元件1被粘附到元件安裝部分7上。銅鎢合金的熱導(dǎo)率是200w/m.k，大于氮化鋁的熱導(dǎo)率(150w/m.k)。因此能夠有效地排出元件安裝部分7中產(chǎn)生的熱量。
用于施加驅(qū)動(dòng)電壓以操作圖像拾取元件并取出存儲(chǔ)在圖像拾取元件中的信號(hào)的電極2通過(guò)絲焊連接到形成在元件存儲(chǔ)部分內(nèi)部的電極4上。電極4被連接到控制電路板13上，以便通過(guò)設(shè)置在光接收表面?zhèn)鹊妮斎胼敵龉苣_5控制圖像拾取元件1。
冷卻裝置8與元件安裝部分7的后表面接觸。該冷卻裝置8包括用于吸收?qǐng)D像拾取元件1中產(chǎn)生的熱量的吸熱部分9，用于將吸熱部分9所吸收的熱量輻射到大氣中的散熱部分10，用于連接吸熱部分9和散熱部分10的接管11，以及用于在接管中循環(huán)冷卻水的泵12?？墒褂门c本實(shí)施例中冷卻裝置8的不同冷卻裝置，例如，現(xiàn)有技術(shù)中采用的其他系統(tǒng)，例如將一散熱片安裝在元件存儲(chǔ)部分的后表面上以通過(guò)風(fēng)扇等向散熱片提供空氣的空氣冷卻型系統(tǒng)，或通過(guò)珀耳帖效應(yīng)來(lái)吸收熱量的電子型系統(tǒng)。
由透明玻璃制成的窗材料6被粘附在與圖像拾取元件1的光接收表面相對(duì)的部分上。通過(guò)將窗材料粘附在與光接收表面相對(duì)的部分上，防止由于污垢或灰塵粘附到圖像拾取元件的光接收表面上而使圖像拾取元件性能下降。此外，在本實(shí)施例中，元件存儲(chǔ)部分3在干燥的氮?dú)獾沫h(huán)境中被氣密地粘附到窗材料6上。因而，氮被密封在元件存儲(chǔ)部分中，從而防止由于進(jìn)水而導(dǎo)致元件性能下降。
本發(fā)明另一實(shí)施例(第二實(shí)施例)如圖2所示。在圖2中，與圖1中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示，并且省略相關(guān)的細(xì)節(jié)描述。在第二實(shí)施例中，輸入輸出管腳5a設(shè)置在元件存儲(chǔ)部分3的側(cè)面上。由于輸入輸出管腳5a安裝在元件存儲(chǔ)部分3的側(cè)面上，從而控制電路板13不必聯(lián)接到窗材料6的前表面上。因此，例如透鏡等的光學(xué)系統(tǒng)能夠更近地聯(lián)接到圖像拾取元件組件上。
在上述實(shí)施例中，提到了具有信號(hào)存儲(chǔ)部分的圖像拾取元件。然而，應(yīng)理解，如果除了上述圖像拾取元件以外的其它圖像拾取元件被安裝在元件安裝部分上，該圖像拾取元件應(yīng)被包含在本發(fā)明的權(quán)利要求之中。
對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作出各種修改和變型。因而，本發(fā)明覆蓋所有與由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定的范圍一致的對(duì)本發(fā)明的修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種圖像拾取元件組件，包括圖像拾取元件，其包括產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的多個(gè)像素；元件存儲(chǔ)部分，其用于存儲(chǔ)所述圖像拾取元件；窗材料，其設(shè)置在形成于所述元件存儲(chǔ)部分的一個(gè)表面上的開(kāi)口中，以面對(duì)所述圖像拾取元件的正面；元件安裝部分，其由熱導(dǎo)率高于所述元件存儲(chǔ)部分的熱導(dǎo)率的材料制成，用于安裝所述圖像拾取元件，所述元件安裝部分設(shè)置在所述元件存儲(chǔ)部分的后表面且與所述窗材料相對(duì)，從而穿過(guò)所述元件存儲(chǔ)部分的后表面；和輸入輸出管腳，其安裝在不同于所述元件存儲(chǔ)部分的后表面的另一表面，用于將所述圖像拾取元件電連接到外部電路。
2.一種圖像拾取元件，包括多個(gè)像素，每個(gè)像素包括產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的信號(hào)發(fā)生部分；和多個(gè)信號(hào)存儲(chǔ)部分，其設(shè)置在所述信號(hào)發(fā)生部分附近，用于以預(yù)定計(jì)時(shí)存儲(chǔ)由所述信號(hào)發(fā)生部分產(chǎn)生的信號(hào)，其中，讀取信號(hào)時(shí)，所述信號(hào)發(fā)生部分中存儲(chǔ)的信號(hào)被時(shí)序地輸出。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像拾取元件組件，其中，所述圖像拾取元件的每個(gè)像素包括產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的信號(hào)發(fā)生部分，其中，所述圖像拾取元件還包括多個(gè)信號(hào)存儲(chǔ)部分，其設(shè)置在所述信號(hào)發(fā)生部分附近，用于以預(yù)定計(jì)時(shí)存儲(chǔ)由所述信號(hào)發(fā)生部分產(chǎn)生的信號(hào)，并且其中，讀取信號(hào)時(shí)，所述信號(hào)發(fā)生部分中存儲(chǔ)的信號(hào)被時(shí)序地輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像拾取元件組件，其中，所述元件安裝部分由銅鎢合金制成，而所述元件存儲(chǔ)部分由氮化鋁制成。
全文摘要
圖像拾取元件(1)安裝在由熱導(dǎo)率比元件存儲(chǔ)部分(3)的熱導(dǎo)率高的部件構(gòu)成的元件安裝部分(7)上。用于將所述圖像拾取元件電連接到控制所述圖像拾取元件的控制電路板(13)的輸入輸出管腳(5)設(shè)置在不與所述元件安裝部分(7)和吸熱機(jī)構(gòu)(8)的接觸部分干涉的方向上。由此，所述圖像拾取元件和所述吸熱機(jī)構(gòu)的熱導(dǎo)率得以提高，并可增加所述吸熱部分的面積。從而，元件的冷卻能力得到提高，以便在比常規(guī)速度更高的速度下驅(qū)動(dòng)所述圖像拾取元件。
文檔編號(hào)H01L27/14GK1870283SQ200610084810
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者丸野浩昌 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所