(57)【要約】  絶縁部材の剥離を防止することにより、信頼性が高く、小型化可能な撮像装置を提供する。本発明における撮像ユニット４０は、撮像素子が形成された半導体チップ４４と、前記撮像素子上に接着層５４ｃを介して接着された保護ガラス４９と、を有し、半導体チップ４４は、入力された光を光電変換して画像信号を生成する受光部４４ａと、受光部４４ａから画像信号を受信し、かつ駆動信号を送信する周辺回路部４４ｂと、受光部４４ａおよび周辺回路部４４ｂの周囲を取り囲むガードリング４４ｄと、ガードリング４４ｄの外周に形成された複数のメタルドット４４ｅと、を備え、保護ガラス４９は、受光部４４ａ、周辺回路部４４ｂ、ガードリング４４ｄおよびメタルドット４４ｅを覆うように接着層５４ｃにより接着されることを特徴とする。
2016143195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子が形成された半導体チップと、前記撮像素子上に接着層を介して接着された保護ガラスと、を有する撮像ユニットにおいて、
前記半導体チップは、
光を光電変換して画像信号を生成する受光部と、
前記受光部から画像信号を受信するとともに、前記受光部へ駆動信号を送信する周辺回路部と、
前記受光部および前記周辺回路部の周囲を取り囲むガードリングと、
前記ガードリングの外周に形成された複数のメタルドットと、を備え、
前記保護ガラスは、前記受光部、前記周辺回路部、前記ガードリングおよび前記メタルドットを覆うように前記接着層により接着されることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記接着層は前記受光部上に中空部を有し、
前記保護ガラスは、前記周辺回路部、前記ガードリングおよび前記メタルドットを覆うように前記接着層により接着されることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記半導体チップの前記受光部が形成された面であって、前記保護ガラスにより覆われていない部分に、前記メタルドットがさらに形成され、
前記保護ガラスにより覆われていない部分に形成された前記メタルドット上には、封止樹脂が充填され、前記保護ガラスの側面と接着されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記保護ガラスの前記半導体チップとの接続面であって、前記半導体チップと接しない部分には封止樹脂が充填され、前記半導体チップの側面と接着されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記ガードリングおよび前記メタルドットは、それぞれ前記受光部が形成された半導体基板上に積層された複数の絶縁部材に形成されたダミービアおよびダミーパッドからなり、
複数の前記絶縁部材はＬｏｗ−ｋ膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮像ユニットが先端に設けられた挿入部を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部の先端に設けられて被検体内を撮像する撮像装置の小型化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野および工業分野において、各種検査のために内視鏡装置が広く用いられている。このうち、医療用の内視鏡装置は、患者等の被検体内に先端に撮像装置が設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入することによって、被検体を切開せずとも被検体内の体内画像を取得でき、さらに、必要に応じて挿入部先端から処置具を突出させて治療処置を行うことができるため、広く用いられている。【０００３】
このような内視鏡装置において使用される撮像装置は、撮像素子が形成された半導体チップと、撮像素子の駆動回路を構成するコンデンサやＩＣチップ等の電子部品が実装された回路基板とを備え、回路基板には信号ケーブルが半田付けされている。半導体チップは、受光部が形成された半導体基板上に、該受光部と外部部品との信号を送受信する周辺回路部を有するが、近年、撮像装置の高性能化のために、半導体チップの絶縁層の材料として、低誘電率のＬｏｗ−ｋ膜が使用されている。【０００４】
Ｌｏｗ−ｋ膜は耐湿性に劣るため、Ｌｏｗ−ｋ膜が半導体チップの外周部に露出していると、絶縁層に水が浸透して、動作不良が生じたり、金属配線が腐食するおそれがある。そこで、受光部が形成された半導体チップの複数の絶縁部材内の受光部等の外周に、耐湿性に優れた材料からなるガードリングを形成する撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１６５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の撮像装置では、半導体チップの受光部等を保護する保護ガラスが接着層により半導体チップに接着されているが、半導体チップの接着面の外周にはＬｏｗ−ｋ膜が露出している。このＬｏｗ−ｋ膜は、接着層や封止樹脂との密着性に劣り、機械的に脆弱であるため、接着面または絶縁層間で剥離が生じるおそれがある。また、保護ガラスと半導体チップの線膨張差があり、熱応力が加わるとさらにＬｏｗ−ｋ膜の剥離が生じるおそれが高くなる。さらに、保護ガラスの半導体チップとの接続面の反対側には、枠部材により対物光学系が配設されるため、この対物光学系に外力が加わると、保護ガラスと半導体チップとの接合端部であるＬｏｗ−ｋ膜に応力が集中し、剥離する可能性が高くなり、撮像装置の信頼性が大きく低下してしまう。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、Ｌｏｗ−ｋ膜等の絶縁部材の剥離を防止することにより、信頼性が高く、小型化可能な撮像装置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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像ユニットは、撮像素子が形成された半導体チップと、前記撮像素子上に接着層を介して接着された保護ガラスと、を有する撮像ユニットにおいて、前記半導体チップは、入力された光を光電変換して画像信号を生成する受光部と、前記受光部から画像信号を受信するとともに、前記受光部に駆動信号を送信する周辺回路部と、前記受光部および前記周辺回路部の周囲を取り囲むガードリングと、前記ガードリングの外周に形成された複数のメタルドットと、を備え、前記保護ガラスは、前記受光部、前記周辺回路部、前記ガードリングおよび前記メタルドットを覆うように前記接着層により接着されることを特徴とする。【０００９】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記接着層は前記受光部上に中空部を有し、前記保護ガラスは、前記周辺回路部、前記ガードリングおよび前記メタルドットを覆うように前記接着層により接着されることを特徴とする。【００１０】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記半導体チップの前記受光部が形成された面であって、前記保護ガラスにより覆われていない部分に、前記メタルドットがさらに形成され、前記保護ガラスにより覆われていない部分に形成された前記メタルドット上には、封止樹脂が充填され、前記保護ガラスの側面と接着されることを特徴とする。【００１１】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記保護ガラスの前記半導体チップとの接続面であって、前記半導体チップと接しない部分には封止樹脂が充填され、前記半導体チップの側面と接着されることを特徴とする。【００１２】
また、本発明にかかる撮像ユニットは、上記発明において、前記ガードリングおよび前記メタルドットは、それぞれ前記受光部が形成された半導体基板上に積層された複数の絶縁部材に形成されたダミービアおよびダミーパッドからなり、複数の前記絶縁部材はＬｏｗ−ｋ膜であることを特徴とする。【００１３】
また、本発明にかかる内視鏡装置は、上記のいずれか一つに記載の撮像ユニットが先端に設けられた挿入部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の撮像装置の小型化は、半導体チップの保護ガラスとの接続面の外周部に複数のメタルドットが設けられるため、半導体チップと保護ガラスとの接着面に応力が加えられた場合でも、積層されたＬｏｗ−ｋ膜等の絶縁部材の剥離を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示す内視鏡装置先端の部分断面図である。
【図３】図３は、図２の撮像ユニットで使用する半導体チップの平面図である。
【図４】図４は、図２の撮像ユニットの部分断面図である。
【図５】図５は、図４のメタルドットの拡大断面図である。
【図６】図６は、メタルドットの変形例を示す一部拡大図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１の変形例にかかる撮像ユニットの部分断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの部分断面図である。
【図９】図９は、図８の撮像ユニットで使用する半導体チップの平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２の変形例にかかる撮像ユニットの部分断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニットの部分断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の実施の形態４にかかる撮像ユニットの部分断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の実施の形態４にかかる撮像ユニットの正面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態５にかかる撮像ユニットで使用する半導体チップの平面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態５にかかる撮像ユニットの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の説明では、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、撮像ユニットを備えた内視鏡装置について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、内視鏡システム１は、内視鏡装置２と、ユニバーサルコード３と、コネクタ部５と、プロセッサ（制御装置）６と、表示装置７と、光源装置８とを備える。
【００１８】
内視鏡装置２は、挿入部３０を被検体内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像し画像信号を出力する。ユニバーサルコード３内部の電気ケーブル束は、内視鏡装置２の挿入部３０まで延伸され、挿入部３０の先端部３Ａに設けられる撮像ユニットに接続する。
【００１９】
内視鏡装置２の挿入部３０の基端側には、内視鏡機能を操作する各種ボタン類やノブ類が設けられた操作部４が接続される。操作部４には、被検体の体腔内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入口４ａが設けられる。
【００２０】
コネクタ部５は、ユニバーサルコード３の基端に設けられ、光源装置８およびプロセッサ６に接続され、ユニバーサルコード３と接続する先端部３Ａの撮像装置が出力する画像信号に所定の信号処理を施すとともに、画像信号をアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して出力する。
【００２１】
プロセッサ６は、コネクタ部５から出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム１全体を制御する。表示装置７は、プロセッサ６が処理を施した画像信号を表示する。
【００２２】
光源装置８が点灯するパルス状の白色光は、ユニバーサルコード３、コネクタ部５を経由して内視鏡装置２の挿入部３０の先端から被検体へ向けて照射する照明光となる。光源装置８は、例えば、白色ＬＥＤを用いて構成される。
【００２３】
挿入部３０は、撮像装置が設けられる先端部３Ａと、先端部３Ａの基端側に連設された複数方向に湾曲自在な湾曲部３Ｂと、この湾曲部３Ｂの基端側に連設された可撓管部３Ｃとによって構成される。先端部３Ａに設けられる撮像装置が撮像した画像の画像信号は、例えば、数ｍの長さを有するユニバーサルコード３により、操作部４を介して、コネクタ部５に接続される。湾曲部３Ｂは、操作部４に設けられた湾曲操作用ノブの操作によって湾曲し、挿入部３０内部に挿通された湾曲ワイヤの牽引弛緩にともない、たとえば上下左右の４方向に湾曲自在となっている。
【００２４】
内視鏡装置２には、光源装置８からの照明光を伝送するライトガイドバンドル（不図示）が配設され、ライトガイドバンドルによる照明光の出射端に照明レンズ（不図示）が配置される。この照明レンズは、挿入部３０の先端部３Ａに設けられており、照明光が被検体に向けて照射される。
【００２５】
次に、内視鏡装置２の先端部３Ａの構成について詳細に説明する。図２は、内視鏡装置２先端の部分断面図である。図２においては、内視鏡装置２の挿入部３０の先端部３Ａと、湾曲部３Ｂの一部を図示している。
【００２６】
図２に示すように、湾曲部３Ｂは、後述する被覆管４２内側に配置する湾曲管８１内部に挿通された湾曲ワイヤ８２の牽引弛緩にともない、上下左右の４方向に湾曲自在である。この湾曲部３Ｂの先端側に延設された先端部３Ａ内部に、撮像装置３５が設けられる。
【００２７】
撮像装置３５は、レンズユニット４３と、レンズユニット４３の基端側に配置する撮像ユニット４０とを有し、接着剤４１ａで先端部本体４１の内側に接着される。先端部本体４１は、撮像装置３５を収容する内部空間を形成するための硬質部材で形成される。先端部本体４１の基端外周部は、柔軟な被覆管４２によって被覆される。先端部本体４１よりも基端側の部材は、湾曲部３Ｂが湾曲可能なように、柔軟な部材で構成されている。先端部本体４１が配置される先端部３Ａが挿入部３０の硬質部分となる。
【００２８】
レンズユニット４３は、複数の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４と、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４を保持するレンズホルダ４３ｂとを有し、このレンズホルダ４３ｂの先端が、先端部本体４１内部に挿嵌固定されることによって、先端部本体４１に固定される。
【００２９】
撮像ユニット４０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどの光を受光して光電変換を行うことにより画像信号を生成する受光部を有する半導体チップ４４、Ｕ字状に折り曲げられ、Ｕ字状の底面部分となる面で半導体チップ４４の受光面の裏面側に接続されるフレキシブルプリント基板４５（以下「ＦＰＣ基板４５」という）、および半導体チップ４４の受光面を覆った状態で半導体チップ４４に接着する保護ガラス４９を備える。ＦＰＣ基板４５には、半導体チップ４４に形成される撮像素子の駆動回路を構成する電子部品５５〜５７が実装される。電子部品５５〜５７は、ＦＰＣ基板４５のＵ字状に折り曲げられた内部に実装され、Ｕ字状に折り曲げられ電子部品５５〜５７が実装されたＦＰＣ基板４５の内側は、封止樹脂５４ｂで封止されている。また、ＦＰＣ基板４５の基端側には、電気ケーブル束４７の各信号ケーブル４８の先端が接続される。なお、ＦＰＣ基板４５には、撮像素子の駆動回路を構成する電子部品以外の電子部品が実装されてもよい。
【００３０】
各信号ケーブル４８の基端は、挿入部３０の基端方向に延伸する。電気ケーブル束４７は、挿入部３０に挿通配置され、図１に示す操作部４およびユニバーサルコード３を介して、コネクタ部５まで延設されている。
【００３１】
レンズユニット４３の対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４によって結像された被写体像は、対物レンズ４３ａ−１〜４３ａ−４の結像位置に配設された半導体チップ４４の受光部によって検出されて、画像信号に変換される。画像信号は、ＦＰＣ基板４５に接続する信号ケーブル４８およびコネクタ部５を経由して、プロセッサ６に出力される。
【００３２】
半導体チップ４４は、バンプ４４ｈ（図４参照）によりＦＰＣ基板４５と接続され、半導体チップ４４とＦＰＣ基板４５との接続部周辺は封止樹脂５４ａが充填されている。半導体チップ４４と、半導体チップ４４およびＦＰＣ基板４５の接続部とは、金属製の補強部材５２に覆われる。ＦＰＣ基板４５上の電子部品５５〜５７に対する外部静電気の影響を防止するため、補強部材５２は、半導体チップ４４、およびＦＰＣ基板４５から離間して設置される。
【００３３】
撮像ユニット４０および電気ケーブル束４７の先端部は、耐性向上のために、熱収縮チューブ５０によって外周が被覆される。熱収縮チューブ５０内部は、接着樹脂５１によって部品間の隙間が埋められている。
【００３４】
撮像素子ホルダ５３は、撮像素子ホルダ５３の基端側内周面に保護ガラス４９の外周面が嵌め込まれることによって、保護ガラス４９に接着する半導体チップ４４を保持する。撮像素子ホルダ５３の基端側外周面は、補強部材５２の先端側内周面に嵌合する。撮像素子ホルダ５３の先端側内周面には、レンズホルダ４３ｂの基端側外周面が嵌合する。このように各部材同士が嵌合した状態で、レンズホルダ４３ｂの外周面、撮像素子ホルダ５３の外周面、ならびに、熱収縮チューブ５０の先端側外周面が、接着剤４１ａによって先端部本体４１の先端の内周面に固定される。
【００３５】
次に、撮像ユニット４０について説明する。図３は、撮像ユニット４０で使用する半導体チップ４４の平面図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかる撮像ユニットの部分断面図であり、撮像ユニット４０の保護ガラス４９と半導体チップ４４の接続部の断面図を示している。
【００３６】
半導体チップ４４は、レンズユニット４３から入力された光を光電変換して画像信号を生成する受光部４４ａと、受光部４４ａから画像信号を受信し、かつ受光部４４ａに駆動信号を送信する周辺回路部４４ｂと、複数の電極パッド４４ｃと、受光部４４ａ、周辺回路部４４ｂおよび電極パッド４４ｃを取り囲むガードリング４４ｄと、ガードリング４４ｄの外周に形成された複数のメタルドット４４ｅと、を備える。保護ガラス４９は、半導体チップ４４と光軸方向と直交する平面寸法が同じに形成され、受光部４４ａ、周辺回路部４４ｂ、電極パッド４４ｃ、ガードリング４４ｄ、および複数のメタルドット４４ｅを覆うように接着層５４ｃにより接着される。
【００３７】
受光部４４ａは、シリコン等からなる半導体基板４４ｋ上に形成され、半導体基板４４ｋの受光部４４ａが形成される面と対向する面には、電極パッド４４ｃと同数の裏面電極４４ｇ、およびダミー電極４４ｉが形成される。裏面電極４４ｇは、半導体基板４４ｋの電極パッド４４ｃが形成される位置と同位置に形成され、貫通電極４４ｆにより導通されている。ダミー電極４４ｉは、裏面電極４４ｇと対称になるように形成され、バンプ４４ｈを介しＦＰＣ基板４５と接続される際、半導体チップ４４とＦＰＣ基板４５との接続間隔を一定に保持する。
【００３８】
半導体基板４４ｋの受光部４４ａが形成される面には、複数の絶縁部材からなる絶縁層４４ｍが積層される。本実施の形態１の絶縁層４４ｍは、絶縁部材が４層積層されているが、絶縁部材の積層される層の数はこれに限定されるものではない。絶縁部材としては、低誘電率の材料を使用することが好ましく、たとえば、ＳＩＯ２や樹脂を基材としたＬｏｗ−ｋ膜を好適に使用することができる。Ｌｏｗ−ｋ膜は、誘電率が低いため、配線層における信号伝送の速度を高めることができる。
【００３９】
周辺回路部４４ｂおよび電極パッド４４ｃは、絶縁層４４ｍを構成する各絶縁部材内に配設されたビア、および絶縁部材上に配設された配線層を導通させることにより形成される。
【００４０】
ガードリング４４ｄは、受光部４４ａ、周辺回路部４４ｂおよび電極パッド４４ｃを取り囲み、絶縁層４４ｍの半導体基板４４ｋと接する面側から接着層５４ｃと接する面側まで、絶縁層４４ｍの厚さ方向を縦断するように設けられる。これにより、ガードリング４４ｄの内側の領域に水分が侵入するのを防止する。ガードリング４４ｄは、周辺回路部４４ｂの材料として使用する銅等の金属材料により構成される。
【００４１】
メタルドット４４ｅは、銅等の金属材料からなり、ガードリング４４ｄの外周側に複数形成される。本実施の形態１では、メタルドット４４ｅはガードリング４４ｄの外周の上下および左右方向に各４列形成されている。図５にメタルドット４４ｅの拡大断面図を示す。メタルドット４４ｅは、第１の絶縁部材内に形成されたダミービア４４１ａと、第１の絶縁部材上に形成されたダミーパッド４４２ａと、第２の絶縁部材内に形成されたダミービア４４１ｂと、第２の絶縁部材上に形成されたダミーパッド４４２ｂと、第３の絶縁部材内に形成されたダミービア４４１ｃと、第３の絶縁部材上に形成されたダミーパッド４４２ｃと、第４の絶縁部材内に形成されたダミービア４４１ｄと、第４の絶縁部材上に形成されたダミーパッド４４２ｄと、からなる。ダミーパッド４４２ａ〜４４２ｄの径は、略５μｍであり、メタルドット４４ｅは、ダミーパッドが干渉しないピッチで配置される。なおダミーパッド径はこの大きさに限定されるものではない。メタルドット４４ｅは等間隔に配置されるが、例えば、ガードリング４４ｄに近い内側を密に、外側を疎になるように配置間隔を変更してもよい。ダミービア４４１ａ〜４４１ｄおよびダミーパッド４４２ａ〜４４２ｄは、絶縁層４４ｍの半導体基板４４ｋと接する面側から接着層５４ｃと接する面側まで、絶縁層４４ｍの厚さ方向で同位置になるように、互いに接して配置される。なお、ガードリング４４ｄも、メタルドット４４ｅと同様に、絶縁層４４ｍを構成する各絶縁部材内に配設されたダミービア、および絶縁部材上に配設されたダミーパッドが互いに接するように配置させることにより形成される。
【００４２】
実施の形態１では、半導体チップ４４の絶縁部材として、密着性が劣り、機械的に脆弱なＬｏｗ−ｋ膜等を使用した場合であっても、応力が加わりやすい半導体チップ４４の保護ガラス４９との接続面の接続端部に複数のメタルドット４４ｅが配置されるため、絶縁部材の剥離を防止することができる。また、半導体チップ４４は、多数の半導体チップ４４を一時に形成した後、半導体チップ４４を個片化するよう所定の位置でダイシングされるが、メタルドット４４ｅを半導体チップ４４の外周部に形成することにより、ダイシングの際の絶縁層４４ｍの剥離を防止できる。
【００４３】
なお、メタルドット４４ｅは、ダミービア４４１ａ〜４４１ｄを、絶縁層４４ｍの厚さ方向でずらして配置してもよい。図６は、メタルドットの変形例を示す一部拡大図である。変形例にかかるメタルドット４４ｅ’は、図６に示すように、ダミービア４４１ａ〜４４１ｄが、絶縁層４４ｍの厚さ方向でジグザグとなるようにずらして配置される。ダミービア４４１ａ〜４４１ｄを絶縁層４４ｍの厚さ方向でずらして配置した場合でも、ダミービア４４１ａ〜４４１ｄおよびダミーパッド４４２ａ〜４４２ｄが、絶縁層４４ｍの半導体基板４４ｋと接する面側から接着層５４ｃと接する面側まで、互いに接するように配置することにより、半導体チップ４４と保護ガラス４９との接続端部に応力が加わった際、積層された絶縁層４４ｍの剥離を防止することができる。
【００４４】
また、半導体チップ４４を個片化する前のウエハにおいて、ダイシングされる部分にメタルドット４４ｅを形成することにより、絶縁層４４ｍの剥離や半導体基板４４ｋの欠けを効果的に防止することができる。ダイシングされる部分にメタルドット４４ｅを形成する場合、変形例にかかるメタルドット４４ｅ’のように、ダミービア４４１ａ〜４４１ｄを絶縁層４４ｍの厚さ方向でずらして配置すると、ダイシングブレードの消耗を低減できる。
【００４５】
また、保護ガラス４９の光軸方向と直交する平面寸法が半導体チップ４４より大きい場合、封止樹脂を充填して半導体チップ４４の側面方向からの絶縁部材の剥離を防止することができる。図７は、本発明の実施の形態１の変形例にかかる撮像ユニットの部分断面図である。図７では、本発明の実施の形態１の変形例にかかる撮像ユニットの保護ガラス４９と半導体チップ４４の接続部の断面図を示している。
【００４６】
本発明の実施の形態１の変形例にかかる撮像ユニット４０Ａにおいて、保護ガラス４９は、光軸方向と直交する平面寸法が半導体チップ４４より大きい。保護ガラス４９の半導体チップ４４との接続面であって、半導体チップ４４と接しない部分には、封止樹脂４６が充填され、半導体チップ４４の側面と保護ガラス４９の接続面の外周部とが封止樹脂４６により接着されている。封止樹脂４６により半導体チップ４４の側面を封止することにより、半導体チップ４４の側面方向からの絶縁部材の剥離を防止することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの部分断面図である。図８は、本発明の実施の形態２にかかる撮像ユニットの保護ガラス４９と半導体チップ４４Ｂの接続部の断面図を示している。図９は、図８の撮像ユニットで使用する半導体チップの平面図である。
【００４８】
本実施の形態２にかかる撮像ユニット４０Ｂにおいて、図９に示すように、メタルドット４４ｅは、ガードリング４４ｄの上下および左側に各４列、右側に８列形成されている。なお、ガードリング４４ｄの左側とは、図９で平面視した場合の左方（周辺回路部４４ｂに近接するガードリング４４ｄの外周側）であり、右側は、図９で平面視した場合の右方（電極パッド４４ｃに近接するガードリング４４ｄの外周側）である。
【００４９】
保護ガラス４９は、受光部４４ａ、周辺回路部４４ｂ、電極パッド４４ｃ、ガードリング４４ｄ、および上下、左右各４列のメタルドット４４ｅを覆うように接着層５４ｃにより接着される。ガードリング４４ｄの右側に８列形成されたメタルドット４４ｅのうち、内側の４列のメタルドット４４ｅは保護ガラス４９に被覆されているが、外側の４列のメタルドット４４ｅは保護ガラスに被覆されていない。
【００５０】
実施の形態２では、保護ガラス４９によりすべてのメタルドット４４ｅを被覆していないが、応力が加わりやすい半導体チップ４４Ｂの保護ガラス４９との接続面の接続端部に複数のメタルドット４４ｅが配置されるため、半導体チップ４４Ｂの絶縁部材として、密着性が劣り、機械的に脆弱なＬｏｗ−ｋ膜等を使用した場合であっても、絶縁部材の剥離を防止することができる。
【００５１】
また、保護ガラス４９に被覆されていない半導体チップ４４Ｂのメタルドット４４ｅ上に、封止樹脂を充填して絶縁部材の剥離を防止してもよい。図１０は、本発明の実施の形態２の変形例にかかる撮像ユニットの部分断面図である。図１０では、本発明の実施の形態２の変形例にかかる撮像ユニットの保護ガラス４９と半導体チップ４４Ｂの接続部の断面図を示している。
【００５２】
本発明の実施の形態２の変形例にかかる撮像ユニット４０Ｃにおいて、保護ガラス４９に被覆されていない半導体チップ４４Ｂのメタルドット４４ｅ上に、封止樹脂４６ｃが充填され、半導体チップ４４Ｂの接続面と保護ガラス４９の側面とが封止樹脂４６ｃにより接着されている。封止樹脂４６ｃにより封止する半導体チップ４４Ｂの接続面に、メタルドット４４ｅが形成されることにより、封止樹脂４６ｃとの接着力が向上でき、半導体チップ４４Ｂの絶縁部材の剥離を防止することができる。
【００５３】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニットの部分断面図である。図１１は、本発明の実施の形態３にかかる撮像ユニットの保護ガラス４９と半導体チップ４４の接続部の断面図を示している。
【００５４】
本実施の形態３にかかる撮像ユニット４０Ｄにおいて、半導体チップ４４と保護ガラス４９とを接着する接着層５４ｃは、受光部４４ａ上に中空部５４ｄを有する。接着層５４ｃは、受光部４４ａ上を除いた、周辺回路部４４ｂ、電極パッド４４ｃ、ガードリング４４ｄおよびメタルドット４４ｅ上に配置され、周辺回路部４４ｂ、電極パッド４４ｃ、ガードリング４４ｄおよびメタルドット４４ｅ上の接着層５４ｃを介して半導体チップ４４と保護ガラス４９は接着される。
【００５５】
実施の形態３では、接着層５４ｃは、受光部４４ａ上を除いた、周辺回路部４４ｂ、電極パッド４４ｃ、ガードリング４４ｄおよびメタルドット４４ｅ上に配置され、半導体チップ４４と保護ガラス４９との接着面からの水分の侵入を防止することができる。また、受光部４４ａ上に中空部５４ｄを設けることにより、受光部４４ａ上の絶縁層４４ｍへの接着層５４ｃを介した応力の伝播を抑制できるため、受光部４４ａ上の絶縁層４４ｍを構成する絶縁部材の剥離を防止できる。
【００５６】
（実施の形態４）
図１２Ａは、本発明の実施の形態４にかかる撮像ユニットの部分断面図である。図１２Ｂは、本発明の実施の形態４にかかる撮像ユニットの正面図である。図１２Ａは、本発明の実施の形態４にかかる撮像ユニットの保護ガラス４９と半導体チップ４４Ｅの接続部の断面図を示している。
【００５７】
実施の形態４にかかる撮像ユニット４０Ｅにおいて、半導体基板４４ｋには、貫通電極４４ｆ、裏面電極４４ｇおよびダミー電極４４ｉが形成されず、接続面の電極パッド４４ｃに、バンプ４４ｈを介してＦＰＣ基板から延出するインナーリード４５ａが接続される。インナーリード４５ａは、図示していないが、半導体チップ４４Ｅの側面で折り曲げられて、半導体チップ４４Ｅの裏面側に延出する。
【００５８】
保護ガラス４９の光軸方向と直交する平面寸法は、半導体チップ４４Ｅより小さく形成され、保護ガラス４９は、受光部４４ａ、周辺回路部４４ｂ、電極パッド４４ｃ、ならびに電極パッド４４ｃ側を除いた３方向のガードリング４４ｄおよびメタルドット４４ｅを覆うように接着層５４ｃにより接着されている。
【００５９】
保護ガラス４９に被覆されていない半導体チップ４４Ｅの電極パッド４４ｃ、ガードリング４４ｄおよびメタルドット４４ｅ上には、封止樹脂４６ｅが充填される。本発明の実施の形態４にかかる撮像ユニット４０Ｅにおいて、保護ガラス４９に被覆されていない半導体チップ４４Ｅの接続面上に封止樹脂４６ｅが充填され、半導体チップ４４Ｅの接続面と保護ガラス４９の側面とが封止樹脂４６ｅにより接着されている。封止樹脂４６ｅにより封止する半導体チップ４４Ｅの接続面には、メタルドット４４ｅが形成されるため、封止樹脂４６ｅとの接着力が向上でき、半導体チップ４４Ｅの絶縁部材の剥離を防止することができる。
【００６０】
（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５にかかる撮像ユニットで使用する半導体チップの平面図である。図１４は、本発明の実施の形態５にかかる撮像ユニットの部分断面図であり、保護ガラスと半導体チップの接続部の断面図を示している。
【００６１】
実施の形態５にかかる撮像ユニット４０Ｆにおいて、図１３に示すように、周辺回路部４４ｂおよび電極パッド４４ｃは、受光部４４ａを挟んで両側にそれぞれ形成される。受光部４４ａを挟んだ両側に形成された電極パッド４４ｃには、バンプ４４ｈを介してＦＰＣ基板から延出するインナーリード４５ａがそれぞれ接続される。インナーリード４５ａは、半導体チップ４４Ｆの側面で折り曲げられて、半導体チップ４４Ｆの裏面側に延出する。
【００６２】
保護ガラス４９は、図１４に示すように、半導体チップ４４Ｆと光軸方向と直交する平面寸法が同じに形成され、受光部４４ａ、周辺回路部４４ｂ、インナーリード４５ａが接続された電極パッド４４ｃ、ガードリング４４ｄ、および複数のメタルドット４４ｅを覆うように接着層５４ｃにより接着される。
【００６３】
実施の形態５でも、実施の形態１と同様に、半導体チップ４４Ｆの絶縁部材として、密着性が劣り、機械的に脆弱なＬｏｗ−ｋ膜等を使用した場合であっても、応力が加わりやすい保護ガラス４９と半導体チップ４４Ｆの接続端部に複数のメタルドット４４ｅが配置されるため、絶縁部材の剥離を防止することができる。また、半導体チップ４４Ｆは、メタルドット４４ｅを半導体チップ４４Ｆの外周部に形成しているため、半導体チップ４４Ｆを個片化する工程において、半導体基板４４ｋの欠けを防止することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  内視鏡システム
２  内視鏡装置
３  ユニバーサルコード
３Ａ  先端部
３Ｂ  湾曲部
３Ｃ  可撓管部
４  操作部
４ａ  処置具挿入口
５  コネクタ部
６  プロセッサ
７  表示装置
８  光源装置
３５  撮像装置
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ  撮像ユニット
４１  先端部本体
４１ａ  接着剤
４２  被覆管
４３  レンズユニット
４３ａ−１〜４３ａ−４  対物レンズ
４３ｂ  レンズホルダ
４４、４４Ｂ、４４Ｅ、４４Ｆ  半導体チップ
４４ａ  受光部
４４ｂ  周辺回路部
４４ｃ  電極パッド
４４ｄ  ガードリング
４４ｅ  メタルドット
４４ｆ  貫通電極
４４ｇ  裏面電極
４４ｈ  バンプ
４４ｉ  ダミー電極
４４ｋ  半導体基板
４４ｍ  絶縁層
４５  フレキシブルプリント基板
４５ａ  インナーリード
４６  封止樹脂
４７  電気ケーブル束
４８  信号ケーブル
４９  保護ガラス
５０  熱収縮チューブ
５１  接着樹脂
５２  補強部材
５３  撮像素子ホルダ
５４ａ、５４ｂ  封止樹脂
５４ｃ  接着層
５５〜５７  電子部品
８１  湾曲管
８２  湾曲ワイヤ
【図１】
2016143195.tif 000003
【図２】
2016143195.tif 000004
【図３】
2016143195.tif 000005
【図４】
2016143195.tif 000006
【図５】
2016143195.tif 000007
【図６】
2016143195.tif 000008
【図７】
2016143195.tif 000009
【図８】
2016143195.tif 000010
【図９】
2016143195.tif 000011
【図１０】
2016143195.tif 000012
【図１１】
2016143195.tif 000013
【図１２Ａ】
2016143195.tif 000014
【図１２Ｂ】
2016143195.tif 000015
【図１３】
2016143195.tif 000016
【図１４】
2016143195.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月17日(2016.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子が形成された半導体チップと、前記撮像素子上に接着層を介して接着された保護ガラスと、前記半導体チップと接続されたフレキジブルプリント基板と、を有する撮像ユニットにおいて、
前記半導体チップは、
光を光電変換して画像信号を生成する受光部と、
前記受光部から画像信号を受信するとともに、前記受光部へ駆動信号を送信する周辺回路部と、
前記フレキジブルプリント基板のインナーリードがバンプを介して接続された電極パッドと、
前記受光部および前記周辺回路部の周囲を取り囲むガードリングと、
前記ガードリングの外周に形成された複数のメタルドットと、を備え、
前記保護ガラスは、前記受光部、前記周辺回路部、前記ガードリングおよび前記メタルドットを覆うように前記接着層により接着され、
前記保護ガラスにより覆われていない前記インナーリード、前記バンプ、および前記電極パッド上には封止樹脂が充填され、前記保護ガラスの側面と接着されていることを特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
前記半導体チップの前記受光部が形成された面であって、前記保護ガラスにより覆われていない部分に、前記メタルドットおよび前記ガードリングがさらに形成され、
前記保護ガラスにより覆われていない部分に形成された前記メタルドットおよび前記ガードリング上には、前記封止樹脂が充填され、前記保護ガラスの側面と接着されることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記ガードリングおよび前記メタルドットは、それぞれ前記受光部が形成された半導体基板上に積層された複数の絶縁部材に形成されたダミービアおよびダミーパッドからなり、
複数の前記絶縁部材はＬｏｗ−ｋ膜であることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像ユニットが先端に設けられた挿入部を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月26日(2017.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子が形成された半導体チップと、前記撮像素子上に接着層を介して接着された保護ガラスと、前記半導体チップと接続されたフレキシブルプリント基板と、を有する撮像ユニットにおいて、
前記半導体チップは、
光を光電変換して画像信号を生成する受光部と、
前記受光部から画像信号を受信するとともに、前記受光部へ駆動信号を送信する周辺回路部と、
電極パッドと、
前記受光部、前記周辺回路部および前記電極パッドの周囲を取り囲むガードリングと、
前記ガードリングの外周に形成された複数のメタルドットと、を備え、
前記電極パッドには、前記フレキシブルプリント基板のインナーリードがバンプを介して接続され、
前記保護ガラスは、前記受光部と前記周辺回路部とを覆い、前記ガードリングと前記メタルドットの一部を覆うように前記接着層により前記半導体チップへ接着され、
前記保護ガラスにより覆われていない前記インナーリード、前記バンプ、および前記電極パッド上には封止樹脂が充填され、前記保護ガラスの側面と接着されていることを特徴とする撮像ユニット。 
【請求項２】
前記ガードリングおよび前記メタルドットは、それぞれ前記受光部が形成された半導体基板上に積層された複数の絶縁部材に形成されたダミービアおよびダミーパッドからなり、
複数の前記絶縁部材はＬｏｗ−ｋ膜であることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像ユニットが先端に設けられた挿入部を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項４】
前記メタルドットは、前記ガードリングの外周の全体にわたって等間隔に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【国際調査報告】
2016143195.tif 000018
2016143195.tif 000019
2016143195.tif 000020
2016143195.tif 000021