(57)【要約】  ヘッド部を小型化できる配線ケーブルの接続構造及び配線ケーブルの接続方法を提供すること。表面に形成された複数の撮像素子と、裏面に形成された複数の接続パッドとを有する半導体チップと、複数の配線が一体に成形され、複数の配線が端面から露出している配線ケーブルと、を備え、半導体チップの複数の接続パッドと、端面から露出している複数の配線とが接続されている。
2014155405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に形成された複数の撮像素子と、裏面に形成された複数の接続パッドとを有する半導体チップと、
複数の配線が一体に成形され、前記複数の配線が端面から露出している配線ケーブルと、
を備え、
前記半導体チップの前記複数の接続パッドと前記端面から露出している前記複数の配線とが接続されている配線ケーブルの接続構造。
【請求項２】
前記複数の配線は、前記配線ケーブル内での位置が固定された状態で一体化されている請求項１に記載の配線ケーブルの接続構造。
【請求項３】
前記複数の接続パッドと前記複数の配線とが半田により接続されている請求項１に記載の配線ケーブルの接続構造。
【請求項４】
前記配線ケーブルに第１のアライメントマークが設けられ、前記半導体チップに前記第１のアライメントマークに対応する第２のアライメントマークが設けられている請求項１に記載の配線ケーブルの接続構造。
【請求項５】
前記半導体チップの前記表面にカバーガラスを備える請求項１に記載の配線ケーブルの接続構造。
【請求項６】
表面に形成された複数の撮像素子を有する半導体チップの裏面に形成された複数の接続パッドに、複数の配線が一体に成形された配線ケーブルの端面から露出する前記複数の配線を押し当てて接続する配線ケーブルの接続方法。
【請求項７】
前記接続パット上に設けられている半田を熱処理することにより、前記複数の接続パッドと前記複数の配線とを接続する請求項６に記載の配線ケーブルの接続方法。
【請求項８】
前記配線ケーブルに設けられている第１のアライメントマークを、前記半導体チップに設けられている第２のアライメントマークに合わせて、前記複数の配線を前記接続パッドに押し当てる請求項６に記載の配線ケーブルの接続方法。
【請求項９】
前記半導体チップの前記表面にカバーガラスを接続する請求項６に記載の配線ケーブルの接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、配線ケーブルの接続構造及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置には、撮像素子（例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ）を有するヘッド部と、このヘッド部から送信される画像信号を処理する本体部とが分離したヘッド分離型の撮像装置がある。ヘッド分離型の撮像装置では、ヘッド部と本体部とがカメラケーブルで接続されている。従来は、基板、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）等を介して、イメージセンサとケーブルとが接続されていた。しかし、近年では、ヘッド分離型の撮像装置のヘッド部のさらなる小型化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１６０１８０号公報
【特許文献２】特開２０００−３４１５６６号公報
【特許文献３】特開平５−２３７０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたものであり、ヘッド部を小型化できるケーブルの接続構造及びケーブルの接続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】
【０００５】
実施形態に係るケーブルの接続構造は、表面に形成された複数の撮像素子と、裏面に形成された複数の接続パッドとを有する半導体チップと、複数の配線が一体に成形され、複数の配線が端面から露出している配線ケーブルと、を備え、半導体チップの複数の接続パッドと、端面から露出している複数の配線とが接続されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、ヘッド部を小型化できるケーブルの接続構造及びケーブルの接続方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る撮像装置の構成図。
【図２】実施形態に係るイメージセンサの構成図。
【図３】実施形態に係るヘッド部及びカメラケーブルの構成図。
【図４】アライメントマークの一例を示す図。
【図５】実施形態に係るイメージセンサへのケーブルの接続方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（実施形態）
図１は、実施形態に係る撮像装置１００（以下、撮像装置１００と記載する）の構成図である。図２は、ヘッド部２００及びケーブル４００の構成図である。撮像装置１００は、例えば、内視鏡装置であり、ヘッド部２００と、ＣＣＵ（Camera Control Unit）３００（以下、本体部３００と記載する）と、ヘッド部２００と本体部３００とを接続するカメラケーブル４００（配線ケーブル）とを備える。
【０００９】
ヘッド部２００は、イメージセンサ２１０（半導体チップ）と、カバーガラス２２０と、レンズ体２３０とを備える。なお、ヘッド部２００の詳細な構成については、図２，図３を参照して説明する。
【００１０】
本体部３００は、ＩＦ回路３０１と、メモリ３０２と、プロセッサ３０３と、ドライバ３０４と、コントローラ３０５と、電源回路３０６とを備える。
【００１１】
ＩＦ回路３０１は、ヘッド部２００との間で制御信号やデータの送受信を行うためのインタフェースである。
【００１２】
メモリ３０２は、不揮発性メモリであり、例えば、シリアルＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）である。メモリ３０２には、ヘッド部２００の設定データ（動作モード）や補正データが記憶されている。
【００１３】
プロセッサ３０３は、画像処理用のプロセッサである。プロセッサ３０３は、ヘッド部２００から送信される画像信号に種々の補正（例えば、ノイズ補正、ホワイトバランス、γ補正等）を行う。プロセッサ３０３は、補正後の画像信号を外部の表示装置５００（例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶モニタ）へ出力する。
【００１４】
ドライバ３０４は、イメージセンサ２１０の駆動回路である。ドライバ３０４は、コントローラ３０５からの制御に基づいてイメージセンサ２１０の駆動方式やフレームレートを変更する。また、ドライバ３０４は、イメージセンサ２１０へパルス信号（例えば、垂直同期や水平同期（転送パルス信号、リセットゲートパルス信号）のためのパルス信号）を出力する。
【００１５】
コントローラ３０５は、メモリ３０２から補正データや設定データを読み出す。コントローラ３０５は、読み出した補正データや設定データに基づいて、プロセッサ３０３及びドライバ３０４を制御する。
【００１６】
電源回路３０６は、外部電源に接続される。電源回路３０６は、外部電源からの電力を所定の電圧に変換して本体部３００の構成回路（ＩＦ回路３０１、メモリ３０２、プロセッサ３０３、ドライバ３０４、コントローラ３０５）へ供給する。また、電源回路３０６からの電力は、カメラケーブル４００を介してヘッド部２００にも供給される。
【００１７】
（イメージセンサ２１０の構成図）
図２は、イメージセンサ２１０の構成図である。図２（ａ）は、イメージセンサ２１０の側面図である。図２（ｂ）は、イメージセンサ２１０の裏面側の平面図である。以下、図２を参照して、イメージセンサ２１０の構成について説明する。
【００１８】
イメージセンサ２１０は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの固体撮像素子である。
【００１９】
図２に示すように、イメージセンサ２１０は、矩形状である。イメージセンサ２１０の表面Ｓ１には、図示しない撮像素子及び撮像素子の駆動回路等が形成されている。また、イメージセンサ２１０の裏面Ｓ２には、矩形状の複数の接続パッドＰが形成されている。各接続パッドＰ上には、半田ボールＢが設けられている。各接続パッドＰは、図示しない貫通ビアにより表面Ｓ１に形成されている撮像素子や駆動回路等と電気的に接続されている。また、イメージセンサ２１０には、カメラケーブル４００と接続する際に使用する位置合わせ用のアライメントマークＡＭ−１が設けられている。なお、図２に示す例では、イメージセンサ２１０の裏面Ｓ２に形成されている複数の接続パッドＰのうち、図面左上の接続パッドＰの角の一つを切り欠いてアライメントマークＡＭ−１としている。
【００２０】
（ヘッド部２００及びケーブル４００の構成）
図３は、ヘッド部２００及びケーブル４００の構成図である。なお、図３では、ヘッド部２００は、分解構成図となっている。以下、図３を参照して、ヘッド部２００及びケーブル４００の構成について説明する。
【００２１】
図１を参照して述べたように、ヘッド部２００は、イメージセンサ２１０と、カバーガラス２２０と、レンズ体２３０とを備える。カバーガラス２２０は、イメージセンサ２１０の表面を保護するガラス基板である。レンズ体２３０は、カバーガラス２２０前面（イメージセンサ２１０とは反対側）に設けられ、イメージセンサ２１０上にイメージを結像する。
【００２２】
カメラケーブル４００は、例えば、モールド成形により、複数の配線４１０を樹脂Ｒ等で一体化した配線ケーブルである。カメラケーブル４００の配線４１０は、各々、イメージセンサ２１０の裏面Ｓ２に形成されている接続パッドＰの位置に対応するように樹脂Ｒ内に埋め込まれている。また、カメラケーブル４００のイメージセンサ２１０側の端面Ｅは、レーザ等による切断面であり、配線４１０が露出している。
【００２３】
カメラケーブル４００の端面Ｅ（切断面）は、イメージセンサ２１０の形状に合わせて矩形上となっており、縦、横の大きさもイメージセンサ２１０と略同じ、もしくは、小さくなっている。また、端面Ｅにおいて、樹脂Ｒの端面と複数の配線４１０の端面とは、略同一平面となっている。
【００２４】
カメラケーブル４００の複数の配線４１０は、例えば、データ（画像）の差動信号伝送用、電力供給用、ＧＮＤ用等として使用される。
【００２５】
また、カメラケーブル４００には、イメージセンサ２１０と接続する際に使用する位置合わせ用のアライメントマークＡＭ−２が設けられている。図３では、カメラケーブル４００の一部を着色する（他の色にする）ことでアライメントマークＡＭ−２設けている。イメージセンサ２１０に設けられているアライメントマークＡＭ−１と、カメラケーブル４００に設けられているアライメントマークＡＭ−２とを合わせて接続することで、カメラケーブル４００の配線４１０が、それぞれ正しい接続パッドＰと接続される。
【００２６】
なお、カメラケーブル４００のアライメントマークＡＭ−２は、カメラケーブル４００の長手方向に沿って設けることが好ましい。カメラケーブル４００の長手方向に沿って設けることで、どの位置でカメラケーブル４００を切断しても、アライメントマークＡＭ−２がカメラケーブル４００の切断面近くに存在する。なお、アライメントマークＡＭ−２は、例えば、カメラケーブル４００に溝Ｖを設けたり（図４（ａ）参照）や一辺だけに切欠きＣを設けたり（図４（ｂ）参照）してもよい。
【００２７】
（イメージセンサ２１０へのカメラケーブル４００の接続）
図５は、イメージセンサ２１０へカメラケーブル４００を接続する手順を示す図である。以下、図５を参照して、イメージセンサ２１０へカメラケーブル４００を接続する際の手順（方法）について説明する。
【００２８】
初めに、イメージセンサ２１０と、カメラケーブル４００とを用意する（図５（ａ）参照）。なお、イメージセンサ２１０の表面には、すでに撮像素子保護用のカバーガラス２２０が接着されているものとする。
【００２９】
次に、イメージセンサ２１０のアライメントマークＡＭ−１とカメラケーブル４００のアライメントマークＡＭ−２の位置を合わせ、イメージセンサ２１０の裏面に形成された接続パッドＰ上に設けられている半田ボールＢにカメラケーブル４００の配線４１０が当接するようにカメラケーブル４００の端面Ｅを押し当てる。ここで、半田ボールＢは、半球形状になっている。このため、配線４１０の端面がカメラケーブル４００の端面Ｅよりも多少凹んでいても、配線４１０の端面と半田ボールＢとを確実に当接させることができる。
【００３０】
次いで、半田ボールＢのリフロー（熱処理）を行い、イメージセンサ２１０の裏面に形成された接続パッドＰと、カメラケーブル４００の配線４１０とを電気的に接合する（図５（ｂ）参照）。次に、レンズ体２３０を用意する（図５（ｃ）参照）。次いで、位置決め治具等を用いてレンズ体２３０を位置合わせし、光学用接着剤を用いてカバーガラス２２０上にレンズ体２３０を接合する（図５（ｄ）参照）。
【００３１】
以上のように、本実施形態では、複数の配線４１０が露出するカメラケーブル４００の端面を、イメージセンサ２１０の裏面Ｓ２に形成された接続パッドＰに押し当てて接続しているので、イメージセンサ２１０とカメラケーブル４００とを容易に接続することができる。
【００３２】
また、イメージセンサ２１０の裏面に接続パッドＰを形成し、イメージセンサ２１０の裏面側からカメラケーブル４００を、基板等を介さずに直接接続している。また、カメラケーブル４００の断面の形状及び大きさをイメージセンサ２１０と略同じとしている。このため、カメラヘッド２００を小型化することができる。さらに、イメージセンサ２１０を覆う筐体を設けていないので、カメラヘッド２００をさらに小型化することが可能である。
【００３３】
また、イメージセンサ２１０の接続パッドＰ上に半球形状の半田ボールＢを設けている。このため、配線４１０の端面がカメラケーブル４００の端面よりも多少凹んでいても、配線４１０の端面と半田ボールＢとを確実に当接させることができる。この結果、イメージセンサ２１０とカメラケーブル４００との接続信頼性が向上する。
【００３４】
また、半田ボールＢをリフローするだけでカメラケーブル４００の複数の配線４１０を一度にイメージセンサ２１０に接続することができる。このため、イメージセンサ２１０とカメラケーブル４００とを容易に接続することができる。また、接続に必要な工数が少なく容易であるため、配線４１０を一本ずつイメージセンサ２１０の接続パッドＰへ接続する場合に比べて接続信頼性がさらに向上する。
【００３５】
さらに、イメージセンサ２１０とカメラケーブル４００に、各々アライメントマークＡＭ−１，ＡＭ−２を設けているので、アライメントマークＡＭ−１とアライメントマークＡＭ−２との位置を合わせることにより、接続パッドＰと配線４１０とを間違った組み合わせで接続することを防止することができる。
【００３６】
上記説明では、イメージセンサ２１０の接続パッドＰの数が４つの場合を例に説明したが、イメージセンサ２１０の接続パッドＰの数は、４つに限られない。また、カメラケーブル４００の配線４１０の本数についても４本に限られず、イメージセンサ２１０の接続パッドＰの数に合わせて変更することが可能である。さらに、イメージセンサ２１０の形状は、矩形上に限られず、円形状や断円形状であってもよい。また、カメラケーブル４００の断面形状も、矩形状に限られず、イメージセンサ２１０の形状に合わせて、円形状や断円形状とすることもできる。
【００３７】
（その他の実施形態）
以上のように、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を変更しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００３８】
１００  撮像装置、２００  ヘッド部、２１０  イメージセンサ、２２０  カバーガラス、２３０  レンズ体、３００  本体部、３０１  ＩＦ回路、３０２  メモリ、３０３  プロセッサ、３０４  ドライバ、３０５  コントローラ、３０６  電源回路、４００  カメラケーブル。
【図１】
2014155405.tif 000003
【図２】
2014155405.tif 000004
【図３】
2014155405.tif 000005
【図４】
2014155405.tif 000006
【図５】
2014155405.tif 000007
【国際調査報告】
2014155405.tif 000008
2014155405.tif 000009
2014155405.tif 000010
2014155405.tif 000011