(57)【要約】【課題】撮像素子チップ２０と信号ケーブル５３との接続信頼性が高い内視鏡９を提供する。【解決手段】内視鏡９は、撮像部２１をおもて面２０ＳＡに有し、撮像部２１と接続された、主面に平行な接合面のある接合パッド２４を裏面２０ＳＢの外周部に有する撮像素子チップ２０と、芯線５１が絶縁樹脂５２で被覆されており、絶縁樹脂５２が剥離された先端部の芯線５１が接合面に対し平行に配置された状態で接合パッド２４に半田接合されており、撮像素子チップ２０の中心側に折れ曲がった屈曲部よりも後端側が接合面に対し垂直に延設している複数の信号ケーブル５３からなるケーブル集合体５０と、複数の信号ケーブル５３を結束している結束部６０とを、有する撮像装置１を具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部をおもて面に有し、前記撮像部と接続された、主面に平行な接合面のある接合パッドを裏面の外周部に有する撮像素子チップと、
芯線が絶縁樹脂で被覆されており、前記絶縁樹脂が剥離された先端部の前記芯線が前記接合面に対し平行に配置された状態で前記接合パッドに、半田接合されており、前記撮像素子チップの中心側に折れ曲がった屈曲部よりも後端側が前記接合面に対し垂直に延設している複数の信号ケーブル、を有するケーブル集合体と、
前記複数の信号ケーブルを結束している結束部と、を具備する撮像装置を挿入部先端部に具備することを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
撮像部をおもて面に有し、前記撮像部と接続された、主面に平行な接合面のある接合パッドを裏面の外周部に有する撮像素子チップと、
芯線が絶縁樹脂で被覆されており、前記絶縁樹脂が剥離された先端部の芯線が前記接合面に対し平行に配置された状態で前記接合パッドに、半田接合され、屈曲部よりも後端側は前記接合面に対し垂直に延設している信号ケーブルと、を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記屈曲部により前記信号ケーブルの後端側が、前記撮像素子チップの中心側に折れ曲がっていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
複数の前記信号ケーブルを結束している結束部を具備することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記信号ケーブルの前記先端部の前記絶縁樹脂が、前記芯線が前記接合面と接合している内側部と前記内側部と前記芯線をはさんで対向している外側部とにおいて剥離され、前記芯線と前記接合面とを接合している、半田が前記外側部を介して接合部に供給されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像部をおもて面に有し、前記撮像部と接続された、主面に平行な接合面のある接合パッドを裏面の外周部に有する撮像素子チップが作製される工程と、
絶縁樹脂で覆われた芯線からなる信号ケーブルの、先端部の前記絶縁樹脂が剥離される工程と、
前記芯線の先端部が、前記接合面に対し平行に配置され、前記接合パッドに、半田接合される接合工程と、を具備することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記接合工程の後に、前記信号ケーブルの後端側が、前記接合面に対し垂直に折り曲げられる工程を、具備することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記接合工程の前に、同時に折り曲げる複数の前記信号ケーブルが、接合する複数の接合パッドの位置に合わせて配列した状態で結束される工程を、具備することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記接合工程の前に、前記信号ケーブルの先端側が後端側に対して垂直に折り曲げられる加工工程を、具備することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記接合工程の前に、折り曲げた複数の前記信号ケーブルが、接合する複数の接合パッドの位置に合わせて配列した状態で結束される工程を、具備することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子チップに信号ケーブルが接合されている撮像装置を挿入部先端部に具備する内視鏡、前記撮像装置、及び前記撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子チップを具備する撮像装置は、例えば電子内視鏡の挿入部先端部に配設されて使用される。撮像装置は、撮像素子チップの撮像部と信号等を送受信するための信号ケーブルを具備する。挿入部先端部は、被検者の苦痛を和らげるために、細径化及び硬質部の短小化が重要な課題である。
【０００３】
図１に示すように、特開２０１２−５５５７０号公報には、撮像素子チップ１２０と信号ケーブル１５３との間に配線板１３０を配設した撮像装置１０１が開示されている。撮像装置１０１では、配線板１３０の主面に対して信号ケーブル１５３の芯線１５１が垂直に配置された状態で接合されている。このため、芯線１５１の接合面積が狭い。
【０００４】
接合部の面積が狭い撮像装置１０１は、接続信頼性が十分ではないおそれがあった。
【０００５】
これに対して、図２に示すように、特開２００５−２７８７６０号公報には、撮像素子チップ２２０と信号ケーブル２５３との間に配線板２３０を配設した撮像装置２０１が開示されている。撮像装置２０１では、配線板２３０の接合端子２３１の接合面に対して信号ケーブル２５３の芯線２５１を平行に配置し接合している。このため、撮像装置２０１は、芯線２５１と接合端子２３１の接合面積が広く、撮像装置１０１よりも接続信頼性が高い。
【０００６】
しかし、撮像装置２０１は、配線板２３０が接合端子２３１を形成する接合面を有するため、硬質部の長手方向の寸法が長くなっており、短小化は容易ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−５５５７０号公報
【特許文献２】特開２００５−２７８７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、撮像素子チップと信号ケーブルとの接続信頼性が高い小型の撮像装置を具備する内視鏡、前記撮像装置、及び前記撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態の内視鏡は、撮像部をおもて面に有し、前記撮像部と接続された、主面に平行な接合面のある接合パッドを裏面の外周部に有する撮像素子チップと、芯線が絶縁樹脂で被覆されており、前記絶縁樹脂が剥離された先端部の前記芯線が前記接合面に対し平行に配置された状態で前記接合パッドに、半田接合されており、前記撮像素子チップの中心側に折れ曲がった屈曲部よりも後端側が前記接合面に対し垂直に延設している複数の信号ケーブル、を有するケーブル集合体と、前記複数の信号ケーブルを結束している結束部と、を具備する撮像装置を挿入部先端部に具備する。
【００１０】
別の実施形態の撮像装置は、撮像部をおもて面に有し、前記撮像部と接続された、主面に平行な接合面のある接合パッドを裏面の外周部に有する撮像素子チップと、芯線が絶縁樹脂で被覆されており、前記絶縁樹脂が剥離された先端部の芯線が前記接合面に対し平行に配置された状態で前記接合パッドに、半田接合され、屈曲部よりも後端側は前記接合面に対し垂直に延設している信号ケーブルと、を具備する。
【００１１】
更に、別の実施形態の撮像装置の製造方法は、撮像部をおもて面に有し、前記撮像部と接続された、主面に平行な接合面のある接合パッドを裏面の外周部に有する撮像素子チップが作製される工程と、絶縁樹脂で覆われた芯線からなる信号ケーブルの、先端部の前記絶縁樹脂が剥離される工程と、前記芯線の先端部が、前記接合面に対し平行に配置され、前記接合パッドに、半田接合される接合工程と、を具備する
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮像素子チップと信号ケーブルとの接続信頼性が高い小型の撮像装置を具備する内視鏡、前記撮像装置、及び前記撮像装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の撮像装置の断面図である。
【図２】従来の撮像装置の背面斜視図である。
【図３】第１実施形態の撮像装置の斜視図である。
【図４Ａ】第１実施形態の撮像装置の上面図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の撮像装置の側面図である。
【図５】第１実施形態の撮像装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図６Ａ】第１実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための分解図である。
【図６Ｂ】第１実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための分解図である。
【図６Ｃ】第１実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための分解図である。
【図７】第２実施形態の撮像装置の斜視図である。
【図８】第２実施形態の撮像装置の製造方法を説明するための分解図である。
【図９】第２実施形態の撮像装置の接合方法を説明するための信号ケーブルと接合パッドとの接合部の断面図である。
【図１０】第３実施形態の内視鏡の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
最初に第１実施形態の撮像装置１の構造を説明する。
【００１５】
図３、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、撮像装置１は、撮像素子チップ２０と、ケーブル集合体５０と、結束部６０と、を具備する。すなわち、撮像装置１では、従来の撮像装置１０１、２０１と異なり、ケーブル集合体５０が撮像素子チップ２０と配線板等を介さずに、直接、接合されている。なお、図は説明のための模式図であり、縦横の寸法比等は実際とは異なっている。また、一部の構成要素の図示を省略したり破線で表示したり、断面図においては、一部の構成要素を側面から観察した状態で表示したりする。
【００１６】
撮像素子チップ２０は、おもて面２０ＳＡの略中央部に撮像部２１が形成されている。おもて面２０ＳＡの外周部には図示しない配線を介して撮像部２１と接続された複数の接続端子２２を有する。撮像素子チップ２０の側面２０ＳＳには側面配線２３があり、裏面２０ＳＢの外周部には、それぞれが側面配線２３を介して撮像部２１（接続端子２２）と接続された、主面に平行な接合面のある複数の接合パッド２４を有する。
【００１７】
ケーブル集合体５０は、銅等の導体からなる芯線５１が絶縁樹脂５２で被覆された複数の信号ケーブル５３を有する。信号ケーブル５３の先端部は絶縁樹脂５２が剥離されており、露出した芯線５１が接合面に対し平行に配置された状態で接合パッド２４に、半田４０により接合されている。そして、信号ケーブル５３は、屈曲部で撮像素子チップ２０の中心側に折れ曲がっており、屈曲部よりも後端側は接合面に対し垂直に延設している。延設されたケーブル集合体５０の他端は、図示しない信号処理装置等と接続される。
【００１８】
撮像素子チップ２０の第２の主面２０ＳＢの接合部は、封止樹脂４１（破線で表示）により封止されている。
【００１９】
結束部６０は、複数の信号ケーブル５３を結束している。後述するように、複数の信号ケーブル５３は、結束部６０により結束された状態で、撮像素子チップ２０に半田接合される。なお、結束部６０は、接合工程の後に取り除いてもよい。
【００２０】
撮像装置１は、撮像素子チップ２０の接合パッド２４の接合面に対してケーブル集合体５０の芯線５１が平行に配置された状態で接合されている。このため、撮像装置１は、芯線５１が接合面に対して垂直に配置された状態で接合されている場合と比較して、接合面積が広いため、撮像素子チップ２０とケーブル集合体５０との接続信頼性が高い。
【００２１】
更に、撮像装置１は、配線板等を介さずに、撮像素子チップ２０にケーブル集合体５０が半田接合されている。このため、撮像装置１は、長手方向の寸法が短く、短小である。
【００２２】
更に、撮像装置１は、信号ケーブル５３の後端側が撮像素子チップ２０の中心側に略直角に折れ曲がっており、平面視寸法が撮像素子チップ２０の平面視寸法である。このため、撮像装置１は細径である。
【００２３】
なお、撮像装置１は、矩形の第２の主面２０ＳＢの外周部の４つの辺に沿って、それぞれ５本の信号ケーブル５３が接合されている。しかし、少なくとも１辺に沿って、例えば、２辺だけに沿って信号ケーブル５３が接合されており、他の辺に沿っては、接合パッド２４も形成されていなくてもよい。
【００２４】
次に、図５のフローチャートに沿って撮像装置１の製造方法について説明する。
【００２５】
＜ステップＳ１１＞  撮像素子チップ作製
撮像部２１をおもて面２０ＳＡに有し、撮像部２１と接続された、主面に平行な接合面のある複数の接合パッド２４を裏面２０ＳＢの外周部に有する撮像素子チップ２０が作製される。
【００２６】
すなわち、最初に、公知の半導体技術を用いて、例えばシリコン等の半導体からなる撮像素子チップ２０のおもて面２０ＳＡの略中央にＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサ等からなる撮像部２１が形成される。マイクロレンズ群が、撮像部２１の上に形成されていてもよい。
【００２７】
そして、撮像部２１と接続されたおもて面２０ＳＡの接続端子２２、裏面２０ＳＢの接合パッド２４、及び、接続端子２２と接合パッド２４とを接続する側面２０ＳＳの側面配線２３が、それぞれ銅等の導電性材料により形成される。
【００２８】
接続端子２２と接合パッド２４とを貫通配線で接続してもよい。
【００２９】
＜ステップＳ１２＞  信号ケーブルの準備
絶縁樹脂５２で覆われた導体からなる芯線５１を有する信号ケーブル５３の、先端部の絶縁樹脂５２が剥離される。剥離する長さは、接合パッド２４の長さと同程度である。
【００３０】
なお、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、芯線５１をはさんで対向する領域の絶縁樹脂５２だけを剥離してもよい。この場合には、一方の剥離領域５２Ａが接合材料である半田を注入する注入口となり、対向領域５２Ｂが接合パッド２４と接合される。すなわち、信号ケーブル５３の先端部の絶縁樹脂５２が、芯線５１が接合面と接合している内側部（対向領域５２Ｂ）と内側部と芯線５１をはさんで対向している外側部（剥離領域５２Ａ）とにおいて剥離され、芯線５１と接合面とを接合している半田４０が外側部を介して接合部に供給される。
【００３１】
すると、接合時に半田４０の広がりが抑制され、接合部の面積が対向領域５２Ｂに限定される。このため、複数の信号ケーブル５３を、より狹ピッチで接合できる。言い換えれば、複数の接合パッド２４の配列ピッチを小さくできる。
【００３２】
＜ステップＳ１３＞  信号ケーブルの折り曲げ
信号ケーブル５３の先端側が、後端側に対して略直角に折り曲げ加工される。信号ケーブル５３は、折り曲げられた屈曲部の形状を維持する材料／構造である。折り曲げても、その形状を維持しない信号ケーブルの場合には、例えば形状を維持するように屈曲部が、樹脂等でモールドされる。なお、「垂直（直角）」とは、「９０度」を意味するものではなく、折り曲げ角度は、例えば、９０±１０度であれば、よい。また、複数の信号ケーブル５３の折り曲げ角度が、同一ではなくともよい。
【００３３】
＜ステップＳ１４＞  信号ケーブルの結束
複数の折り曲げた信号ケーブル５３が、接合する複数の接合パッド２４の位置に合わせて配列した状態で、結束部６０により結束される。信号ケーブル５３を所定の配列に配置するためには治具を用いることが好ましい。
【００３４】
なお、図３では直方体の結束部６０を例示したが、結束部の形状は例えば円柱状又は円錐状等であってもよい。なお、結束部の形成、すなわち信号ケーブル５３の結束工程は、必須ではないが、後述するように作業性改善のため行うことが好ましい。
【００３５】
また、ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４の順序は問わない。例えば、結束工程の後に、絶縁樹脂５２の剥離工程、折り曲げ加工工程を行ってもよい。また、図示した例では、少なくとも、直線的に配列している５本の信号ケーブル５３を１つの単位として結束してもよい。すなわち、結束部６０が複数の結束された部位から構成されていても良い。
【００３６】
＜ステップＳ１５＞  接合
図７に示すように、信号ケーブル５３の芯線５１の先端部が、接合パッド２４の接合面に対し平行に配置される。そして、信号ケーブル５３が接合パッド２４に半田接合される。半田４０は、接合パッド２４又は芯線５１の少なくともいずれかに予め、例えば、半田めっきにより配設されていることが好ましい。本実施形態の製造方法では、予め結束されている複数の信号ケーブル５３を一括して接合できるので、作業性が良くなり、それによって生産性を向上させることができる。
【００３７】
そして、接合部が封止樹脂４１により封止されることによって、撮像装置１が完成する。封止樹脂４１は、例えば、エポキシ樹脂にシリカ充填材等を加えた熱硬化性樹脂で、接合部への水分等の浸入を防止するとともに、機械的強度を改善する。
【００３８】
なお、信号ケーブル５３の接合後に、結束部６０が取り除く場合には、接合部を封止樹脂４１によって封止することにより、撮像装置１が完成する。結束部６０を具備しない撮像装置は、撮像装置１よりも、より小型である。
【００３９】
なお、必要に応じて信号ケーブル５３の延設部を、電子部品が実装された配線板と接続してもよい。撮像素子チップ２０からの信号を、撮像素子チップ２０の近傍に配置された電子部品により１次処理してから信号処理装置に伝送することにより、耐ノイズ特性等が改善する。
【００４０】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の撮像装置１Ａの製造方法及び撮像装置１Ａについて説明する。撮像装置１Ａ等は、撮像装置１と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００４１】
図８に示すように、撮像装置１Ａでは、信号ケーブル５３の後端側が撮像素子チップ２０の外周側に略直角に折れ曲がっている。このため、撮像装置１Ａの製造方法は、撮像装置１の製造方法の効果を有し、更に信号ケーブル５３の芯線５１を接合パッド２４に半田接合した後に折り曲げ工程を行うことが容易である。なお、図９では、結束部６０Ａにより結束した５本の信号ケーブル５３を接合してから一括して折り曲げる例を示している。
【００４２】
撮像装置１Ａは、信号ケーブル５３の延設部で囲まれた空間が、撮像装置１よりも広い。このため、撮像装置１Ａは、撮像装置１の効果を有し、更に前記空間に付加機能部、例えば電子部品を搭載した配線板等、を配設することが容易である。
【００４３】
＜第３実施形態＞
次に、第３の実施の形態の内視鏡９について説明する。
【００４４】
図１０に示すように、内視鏡９は、撮像装置１、１Ａが挿入部先端部２に配設された挿入部３と、挿入部３の基端側に配設された操作部４と、操作部４から延出するユニバーサルコード５と、を具備する。ユニバーサルコード５は、信号処理装置等と接続される。
【００４５】
内視鏡９は、撮像素子チップ２０とケーブル集合体５０との接続信頼性が高い撮像装置１、１Ａ等を有するため、信頼性が高い。また内視鏡９は、挿入部先端部２の硬質部を短小化することができるので、被検者の苦痛を軽減することが可能である。
【００４６】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
【符号の説明】
【００４７】
１、１Ａ…撮像装置
２…挿入部先端部
３…挿入部
４…操作部
５…ユニバーサルコード
９…内視鏡
２０…撮像素子チップ
２１…撮像部
２２…接続端子
２３…側面配線
２４…接合パッド
４０…半田
４１…封止樹脂
５０…ケーブル集合体
５１…芯線
５２…絶縁樹脂
５２Ａ…剥離領域
５２Ｂ…対向領域
５３…信号ケーブル
６０、６０Ａ…結束部
【図１】
2014158563.tif 000003
【図２】
2014158563.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2014158563.tif 000006
【図４Ｂ】
2014158563.tif 000007
【図５】
2014158563.tif 000008
【図６Ａ】
2014158563.tif 000009
【図６Ｂ】
2014158563.tif 000010
【図６Ｃ】
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【図７】
2014158563.tif 000012
【図８】
2014158563.tif 000013
【図９】
2014158563.tif 000014
【図１０】
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