(57)【要約】【課題】信号ケーブルの本数が増えても内視鏡の先端の挿入部の可撓性を維持する。【解決手段】被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡であって、前記被検部位を撮像する撮像素子を実装する実装基板と、前記実装基板の前記挿入側とは反対側の端部に設けられ前記撮像素子と電気的に接続するための複数の信号ケーブル接続領域（ランド）であって、はんだにより複数の信号ケーブルと接続可能な複数の信号ケーブル接続領域と、を有し、前記信号ケーブル接続領域は、前記実装基板に積層される少なくとも２以上の接続用基板に形成されていることを特徴とする内視鏡。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡であって、
前記被検部位を撮像する撮像素子を実装する実装基板と、
前記実装基板の前記挿入部側とは反対側の端部に設けられ前記撮像素子と電気的に接続するための複数の信号ケーブル接続領域（ランド）であって、はんだにより複数の信号ケーブルと接続可能な複数の信号ケーブル接続領域と、を有し、
前記信号ケーブル接続領域は、前記実装基板に積層される少なくとも２以上の接続用基板に形成されていることを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
前記信号ケーブル接続領域は、
前記接続用基板毎に、平面視の異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記信号ケーブル接続領域は、
前記接続用基板毎に前記信号ケーブルが延在する方向と交差する方向に離れた両端の位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記信号ケーブル接続領域は、
前記接続用基板において、前記実装基板の積層方向の上方向に下層から上層に向けて順番に前記両端間の距離が短くなることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡。
【請求項５】
さらに、
前記信号ケーブル接続領域は、
前記接続用基板において、前記実装基板の積層方向の下方向に上層から下層に向けて順番に前記両端間の距離が短くなることを特徴とする請求項３又は４に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記実装基板に、前記信号ケーブル接続領域から前記撮像素子の端子に接続される配線が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記実装基板に対して積層方向に開口するコンタクトホールが形成され、前記コンタクトホールを介して前記信号ケーブルと前記配線とがビア又は配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に内視鏡は、手許操作部と、この手許操作部から延びて被険部位に挿入される挿入部を備え、挿入部は、手許操作部側から順に、可撓性のある可撓管、遠隔操作により屈曲する湾曲管、及び先端硬性部を備えている。
【０００３】
内視鏡には、先端に対物光学系やＣＣＤ等の撮像素子を有する撮像ユニットと、被検部位を照明するための照明用レンズを有する照明ユニットとが配設された細長の挿入部が設けられている。
【０００４】
内視鏡に組み込む撮像素子を光学系に対して横置きにリジッド基板（以下、「セラミックス基板」、「実装基板」又は単に「基板」と称する。）に実装する場合、基板の素子実装面後端部分にはんだ付け用のランドを形成してケーブル接合を行う。ケーブル接合用のランドは、基板表面に、隣接ランドとはんだとがショートしないように配置される（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２０５８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、撮像素子のＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）による小型化及びＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）化等が進み、内視鏡の小径化も進んでいる。基板上に横置きに撮像素子を配置する場合は、撮像素子のカバーガラス上にプリズムを配して光学画像を素子上に結像する。この時、基板を含めた厚み方向は小さくする方が他の機能を配置する面で有利である。
【０００７】
従って、平面基板の裏面側に信号ケーブルをはんだ付けすることは信号ケーブル分の厚みが増えるので不利である。
【０００８】
また、撮像素子の小型化により基板の光軸に直交する寸法も小さくなっている。この場合、表面側だけにランドを配置すると、隣接するはんだによるショート防止の観点から十分なスペースを開けて配置する必要があるため１列で配置できるランド数が限られるという問題がある。
【０００９】
また、信号ケーブルの本数に対して１列ではランド数が足りない場合は、複数列にする必要がある。しかしながら、このようにすると光軸方向の基板の長さが長くなり、すなわち、先端硬性部の長さが長くなり、内視鏡の先端の挿入部における可撓性が弱まるという問題がある。
【００１０】
本発明は、信号ケーブルの本数が増えても内視鏡の先端の挿入部の可撓性を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一観点によれば、被検部位に挿入される挿入部を有する内視鏡であって、前記被検部位を撮像する撮像素子を実装する実装基板と、前記実装基板の前記挿入側とは反対側の端部に設けられ前記撮像素子と電気的に接続するための複数の信号ケーブル接続領域（ランド）であって、はんだにより複数の信号ケーブルと接続可能な複数の信号ケーブル接続領域と、を有し、前記信号ケーブル接続領域は、前記実装基板に積層される少なくとも２以上の接続用基板に形成されていることを特徴とする内視鏡が提供される。
【００１２】
前記信号ケーブル接続領域は、前記接続用基板毎に、平面視の異なる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
前記信号ケーブル接続領域は、前記接続用基板毎に前記信号ケーブルが延在する方向と交差する方向に離れた両端の位置に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
前記信号ケーブル接続領域は、前記接続用基板において、前記実装基板の積層方向の上方向に下層から上層に向けて順番に前記両端間の距離が短くなることを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記信号ケーブル接続領域は、前記接続用基板において、前記実装基板の積層方向の下方向に上層から下層に向けて順番に前記両端間の距離が短くなることを特徴とする。
【００１６】
前記実装基板に、前記信号ケーブル接続領域から前記撮像素子の端子に接続される配線が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
前記実装基板に対して積層方向に開口するコンタクトホールが形成され、前記コンタクトホールを介して前記信号ケーブルと前記配線とがビア又は任意の配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ケーブルの本数が増えても内視鏡の先端の挿入部の可撓性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による内視鏡の概略構成例を示す図である。
【図２】本実施の形態による内視鏡の挿入部に設けられる撮像素子用の基板の実装状態を上面から見た平面図である。
【図３Ａ】基板に実装された固体撮像素子と信号ケーブルとを接続するために設けられた接続部の各積層基板の一構成例を示す平面図であり、積層基板のうちのそれぞれの１つの基板を上面から見た平面図である。
【図３Ｂ】基板に実装された固体撮像素子と信号ケーブルとを接続するために設けられた接続部の各積層基板の一構成例を示す平面図であり、積層基板のうちのそれぞれの１つの基板を上面から見た平面図である。
【図３Ｃ】基板に実装された固体撮像素子と信号ケーブルとを接続するために設けられた接続部の各積層基板の一構成例を示す平面図であり、積層基板のうちのそれぞれの１つの基板を上面から見た平面図である。
【図４】撮像素子用の基板における撮像素子と電子部品、信号ケーブル等の実装状態を側面から見た側面図である。
【図５】図５は、図４の実装状態を積層部において側面方向に沿って切断した側断面図であり、図４のＩＶａ−ＩＶｂ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による図４の実装状態を積層部において側面方向に沿って切断した側断面図であり、図４のＩＶａ−ＩＶｂ線に沿う断面図であり、図５に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の一実施の形態による内視鏡について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による内視鏡の概略構成例を示す図である。
図１に示すように、内視鏡１０は、操作者が把持する把持操作部１１と、この把持操作部１１から延出する挿入部１２とを有している。挿入部１２は、先端側から順に、先端硬性部１３と、湾曲管１４と、可撓管１５とを接続してなる。先端硬性部１３は、実質的に弾性変形不能な硬質樹脂材料（例えば、ＡＢＳ、変性ＰＰＯ、ＰＳＵなど）によって構成されている。
【００２２】
湾曲管１４は、内周側から順に、複数の湾曲駒をリベットで回転自在に連結した湾曲管と、この湾曲管の外周を被覆する網状管と、この網状管の外周をさらに被覆する湾曲管外皮とによって構成され、把持操作部１１に設けた湾曲操作レバー１６の回転操作に応じて湾曲可能となっている。可撓管１５は、内周側から順に、螺旋管と、この螺旋管の外周を被覆する網状管と、この網状管の外周をさらに被覆する可撓管外皮とによって構成されている。挿入部１２を構成する先端硬性部１３、湾曲管１４及び可撓管１５は略同一の外径を有している。
【００２３】
把持操作部１１からはユニバーサルチューブ（ユニバーサルコード）１７が延出されており、このユニバーサルチューブ１７の先端にはコネクタ部１８が設けられている。図示していないが、内視鏡１０には一対のライトガイドファイバが内蔵されており、この一対のライトガイドファイバは、挿入部１２（先端硬性部１３、湾曲管１４、可撓管１５）、把持操作部１１、ユニバーサルチューブ１７、コネクタ部１８から突出するライトガイドスリーブ１８ｂ内まで延びている。コネクタ部１８のコネクタ端子１８ａがビデオプロセッサのコネクタ端子（図示せず）に接続されると、この一対のライトガイドファイバは、ビデオプロセッサに内蔵された内視鏡光源と光学的に接続される。
【００２４】
そして、この内視鏡光源から発せられた照明光は、一対のライトガイドファイバ内を導かれ、挿入部１２の先端硬性部１３の前端面に設けられた照明レンズ（図２以降で後述する）によって所定の配光で外方に出射される。また、先端硬性部１３には対物レンズと撮像素子（図２以降で後述する）が設けられており、この対物レンズを介して撮像素子で得られた被写体の画像信号がユニバーサルチューブ１７に含まれる信号ケーブルを通じてビデオプロセッサに伝送される。
【００２５】
図２は、本実施の形態による内視鏡の挿入部１２に設けられる撮像素子用の基板の実装状態を上面から見た平面図である。図３Ａ（ａ）から図３Ｃ（ｈ）までは、基板に実装された固体撮像素子と信号ケーブルとを接続するために設けられた接続部の各積層基板の一構成例を示す平面図であり、積層基板のうちのそれぞれの１つの基板を上面から見た平面図である。図４は、撮像素子用の基板における撮像素子と電子部品、信号ケーブル等の実装状態を側面から見た側面図である。図５は、図４の実装状態を積層部において側面方向に沿って切断した側断面図であり、図４のＩＶａ−ＩＶｂ線に沿う断面図である。
【００２６】
図２に示すように、撮像素子用の実装基板３７には、撮像素子部５１が形成されている。撮像素子部５１には、プリズム５５と、撮像素子受光部５３とが形成されている。さらに、実装基板３７には、電子部品３９と、撮像素子部５１と反対側の端部に設けられた信号ケーブルをはんだ付けする複数のランド４１が設けられている。
【００２７】
複数のランド４１を形成するために、本実施の形態では、基板の積層構造３７（接続用基板の積層構造：図４等）を用いている。基板の積層構造３７は、例えば基板幅方向に１列で形成することができ、従来よりも高密度で信号ケーブルを接続するためのケーブルランドを配置することができる。そして、例えば、基板の上下面にケーブルを配置しても全体の厚みが増加しないようにする。
【００２８】
基板の積層構造３７は、セラミック基板を積層することにより形成することができる。基板の積層構造３７は、レイヤー毎に任意の形状で作成し、重ねあわせて焼成することで製造することができる。従って、キャビティーを作成したり、周辺形状も自由に作成することができる。
【００２９】
図３Ａ（ａ）は、最上層の第１の基板３７−１の平面図である。第１の基板３７−１は、実装基板と同程度の幅Ｗ１を有する本体部３７ａ−１と、その先端方向（信号ケーブル接続方向）に形成された幅Ｗ２（Ｗ１＞Ｗ２）の幅狭部４１ａ−１とを有する。幅狭部４１ａ−１には、それよりも内側の幅Ｗ３（Ｗ２≧Ｗ３）の領域にランド４１ｂ−１が形成されている。ランド４１ｂ−１には、信号ケーブル６３がはんだ付けされている。
【００３０】
図３Ａ（ｂ）は、最上層の下の層の第２の基板３７−２の平面図である。第２の基板３７−２は、実装基板と同程度の幅Ｗ１を有する本体部３７ａ−２と、その先端方向（信号ケーブル接続方向）に形成された幅Ｗ４（Ｗ１＞Ｗ４）の幅狭部４１ａ−２とを有する。幅狭部４１ｂ−２には、それよりも内側の幅Ｗ５（Ｗ４＞Ｗ５）の領域の両側に２つのランド４１ｂ−２、４１ｂ−２が形成されている。ランド４１ｂ−２、４１ｂ−２には、それぞれ１本ずつの信号ケーブル６３がはんだ付けされている。
【００３１】
ここで、図３Ａ（ａ）と図３Ａ（ｂ）のランドにおいて、隣接するランドには、はんだ付け作業におけるマージンが確保できるようにする。
【００３２】
図３Ａ（ｃ）は、第３の基板３７−３の平面図である。第３の基板３７−３は、実装基板と同程度の幅Ｗ１を有する本体部３７ａ−３と、その先端方向（信号ケーブル接続方向）に形成された幅Ｗ６（Ｗ１＞Ｗ６）の幅狭部４１ａ−３とを有する。幅狭部４１ａ−３には、その両側に２つのランド４１ｂ−３，４１ｂ−３が形成されている。ランド４１ｂ−３、４１ｂ−３間には、幅Ｗ７（Ｗ６＞Ｗ７）の領域が設けられる。ランド４１ｂ−３，４１ｂ−３は、それぞれ１本ずつの信号ケーブル６３がはんだ付けされている。
【００３３】
図３Ｂ（ｄ）及び図３Ｂ（ｅ）は、第４の基板３７−４の表面と裏面とを示す平面図である。第４の基板３７−４は、実装基板と同程度の幅Ｗ１を有する１枚の基板で形成されている。信号ケーブル接続方向の両端に、ランド４１ｂ−４，４１ｂ−４が表側に、ランド４１ｂ−５，４１ｂ−５が裏側に形成されている。
【００３４】
配線ＬＮ１、ＬＮ２及びコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ４、ＣＨ２１〜２６、ＣＨ３１〜３６については、後述する。
【００３５】
図３Ｂ（ｆ）は、第５の基板３７−５の平面図である。図３Ａ（ｃ）と同様の平面構造を有している。第５の基板３７−５は、実装基板と同程度の幅Ｗ１を有する本体部３７ａ−５と、その先端方向（信号ケーブル接続方向）に形成された幅Ｗ１０（Ｗ１＞Ｗ１０）の領域であって、信号ケーブル６３をはんだ付けにより接続するランド４１ｂ−６が両側に形成されている。尚、ＣＨ１２等については後述する。
【００３６】
図３Ｃ（ｇ）は、第６の基板３７−６の平面図である。第６の基板３７−６は、本体部３７ａ−６が長目であり、幅狭部４１ａ−７（Ｗ１＞Ｗ１１）の両側には、信号ケーブル６３をはんだ付けするためのランド４１ｂ−７が形成されている。同様に、第６の基板３７−６の裏面にも、図３Ｃ（ｇ）と同様の配線が形成されている。尚、ＣＨや配線ＬＮ３に後述する。
【００３７】
図３Ｃ（ｈ）は、第７の基板３７−７の平面図である。第７の基板３７−７は、本体部３７ａ−７が長目であり、幅狭部４１ａ−８（Ｗ１＞Ｗ１２）の両側には、第６の基板３７−６を重ねた時に信号ケーブル６３をはんだ付けするためのランドが露出するようになっている。
【００３８】
上記のＣＨは、上下に積層された基板と実装基板に形成された配線等を精度良く積層方向に接続するために設けられている。その他、周知の接続方法を用いても良い。
【００３９】
図４に示すように、上記において説明した積層構造３７により平面視の異なる領域にランド４１を露出させることができる。従って、異なるランド４１のそれぞれに異なる信号ケーブル６３を接続し、上下方向に隣接する積層構造３７の各基板において、ランド４１は、平面視、隙間がないように形成することができる。
【００４０】
尚、符号２０は信号ケーブル６３を束ねて被覆するカバーであり、符号５１は、積層構造５１ａから５１ｃにより構成される撮像素子、符号５３はプリズムであり、符号６１は、実装基板と信号ケーブル６３とを接続する接続構造全体を指す。
【００４１】
従って、積層構造３７が形成されている狭い領域において多数の信号ケーブル６３を接続することができる。その際の信号ケーブル６３をランド４１にはんだ付けする際のマージンを、縦方向において確保することができるため、従来のように同一平面上にランドを形成して多数の信号ケーブルをはんだ付けする場合よりも、はんだのマージンを確保しつつ、狭い平面視の領域に多数の信号ケーブルを接続することができる。
【００４２】
図５に示すように、積層構造３７の各基板にはんだ付けされた信号ケーブル６３は、その下において開口する貫通孔（コンタクトホール）ＣＨとコンタクトホールＣＨ内に埋め込まれた金属ビアとにより第４の基板３７−４の表面と裏面とに形成されている配線ＬＮと信号ケーブル６３とを電気的に接続することができる。尚、コンタクトホールＣＨは、上側と下側とで長手方向に異なる位置に形成されている。これにより、１枚の基板上に異なる多数の配線を形成することができる。
【００４３】
尚、ＣＨ（ＶＩＡ）は、必ずしもランド部の直下に設ける必要はない。各レイヤーにおいて、適切な位置にパターニングにより配線を行い、ＣＨを開口すれば良い。このようにすることで、配線密度が高くならずに配線を引き回すことができる。図５及び後述する図６では、ＣＨを破線で示しており、ＣＨを必ずしもランド領域に形成しなくても良いことを示している。
【００４４】
尚、符号５１ｂは、撮像素子５１ａを保護するカバーガラスであり、符号５３はプリズムである。
【００４５】
尚、コンタクトホールＣＨを用いた多相配線技術は、半導体製造技術等でも用いられているように、微細なパターンを形成することができる。従って、１平面上に多数の配線を寸法精度良く形成することができる。
【００４６】
本実施の形態によれば、図５に示すように撮像素子を実装する面を積層レイヤー下部に段差をつけて形成する。
【００４７】
従って、多数本の信号ケーブル６３を狭い領域内において立体的に接続することができるため、接続構造の長さを短めにすることができる。これにより、信号ケーブル６３の本数が増えても内視鏡の先端の挿入部の可撓性を維持することができるという利点がある。
【００４８】
部品実装エリアの後端部に信号ケーブル６３用のはんだ付けランド４１を作成する際には、その部分の最下段レイヤーの幅を必要なケーブルランド幅以下で、かつ、セラミック加工が出来る幅にすると良い。信号ケーブル６３の本数が足りる場合はこの限りではないが、最下層を一番狭い幅に設定する。その最下層から上部レイヤーの幅を順に信号ケーブル用ランド４１領域を両端に確保できる幅に広くしていくと良い。そして、信号ケーブル用ランド４１領域が全幅レイヤーに到達すると、今度は１段上のレイヤーを全幅レイヤーの両端にハンダ付けランドを作成できる幅に小さくする。このような工程を繰り返すことで、上方レイヤーの幅を狭くして３次元的にハンダ付けランドを形成することができる。
【００４９】
本実施の形態の接続構造では、隣接するハンダ付けランドが異なるレイヤーに作成されるので、平面的に見たショート防止のスペースを確保する必要がない。従って、基板上下でハンダ付けランドを高密度に作成できる。また、下側のハンダ付けランドは基板底面からケーブル厚み分以上に逃げて形成されるため、厚み方向が大きくなることもない。
【００５０】
尚、部品実装面は最上層に形成しても良いが、部品高さが問題になるときはキャビティーを設けて最上層から数層下のレイヤーに作成しても良い。
【００５１】
尚、本実施の形態では、固体撮像素子の信号線を例にして説明したが、信号線は、ＬＥなどの照明装置の信号線等にも適用できる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態による内視鏡の信号ケーブル接続構造の一例を示す図であり、図５に対応する図である。図５と図６との相違点は、本実施の形態では、各基板に信号ケーブルの少なくとも一部を収容する収容部Ｓ１からＳ６までを備えている点である。このように、収容部Ｓ１からＳ６までを設けることで、ランドに信号ケーブルをよりコンパクトに接続することができる。
【００５３】
尚、ＣＨ（ＶＩＡ）は、必ずしもランド部に設ける必要はない。各レイヤーにおいて、適切な位置にパターニングにより配線を行い、ＣＨを開口すれば良い。このようにすることで、配線密度が高くならずに配線を引き回すことができる。
【００５４】
上記の実施の形態において、図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００５５】
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、内視鏡に利用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  内視鏡
１１  把持操作部
１２  挿入部
１３  先端硬性部
１４  湾曲管
１５  可撓管
１７  ユニバーサルチューブ
１８  コネクタ部
３７  実装基板
４１  ランド
６３  信号ケーブル
ＣＨ  コンタクトホール
ＬＮ  配線
Ｓ  収容部
【図１】
2019141485.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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