(57)【要約】  【課題】  内視鏡装置に使用される小型で高信頼性の撮像モジュールを得ること。  【解決手段】  内壁面に透光性部材４および撮像装置11が接合される金属製筒状体１からなり、透光性部材４が接合される部位と撮像装置11が接合される部位との間に透光性部材４が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部２を有する撮像モジュールパッケージ６。透光性部材４が接合される部位と撮像装置11が接合される部位との間に易変形部２を有することから、撮像モジュールパッケージ６に撮像装置11を接合した際に、撮像モジュールパッケージ６に歪が生じても、易変形部２が変形することでその歪を吸収して、透光性部材４と撮像モジュールパッケージ６との接合部および透光性部材４に大きな応力が加わることがないので、透光性部材４が破損して気密性が損なわれることのない、高信頼性の撮像モジュールを得ることのできる撮像モジュールパッケージ６となる。【選択図】  図４
2008104851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁面に透光性部材および撮像装置が接合される金属製筒状体からなり、前記透光性部材が接合される部位と前記撮像装置が接合される部位との間に前記透光性部材が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部を有することを特徴とする撮像モジュールパッケージ。
【請求項２】
前記易変形部は、前記透光性部材が接合される部位よりも厚みが薄い部位であることを特徴とする請求項１記載の撮像モジュールパッケージ。
【請求項３】
前記易変形部は、前記金属製筒状体の外側表面に環状に設けられていることを特徴とする請求項２記載の撮像モジュールパッケージ。
【請求項４】
前記易変形部は、前記透光性部材が接合される部位よりも柔らかい部分であることを特徴とする請求項１記載の撮像モジュールパッケージ。
【請求項５】
前記易変形部以外の少なくとも前記透光性部材が接合される部位に硬化処理が施されていることを特徴とする請求項４記載の撮像モジュールパッケージ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の撮像モジュールパッケージと、
該撮像モジュールパッケージの前記内壁面に接合して固定された前記透光性部材と、
該透光性部材が接合された部位との間に前記易変形部が位置するように前記撮像モジュールパッケージの前記内壁面に接合された前記撮像装置と
を備えたことを特徴とする撮像モジュール。
【請求項７】
透光性部材を準備する工程と、
パッケージに撮像素子が搭載された撮像装置を準備する工程と、
金属製筒状体からなり、前記透光性部材が接合される部位と前記撮像装置が接合される部位との間に前記透光性部材が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部を有する撮像モジュールパッケージを準備する工程と、
前記撮像モジュールパッケージの内壁面の前記透光性部材が接合される部位に前記透光性部材を接合する工程と、
前記透光性部材が接合された前記撮像モジュールパッケージの内壁面の前記撮像装置が接合される部位に前記撮像装置を接合する工程と
を有することを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置などに用いられる撮像モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、胃や腸などの臓器の内部の観察を行ない、必要に応じて装備している処置具を用いて各種治療を行なう内視鏡装置が利用されている。近年、この内視鏡装置の消毒滅菌処理としては、煩雑な作業を伴わず、滅菌後直ちに使用が可能で、コストが安価なオートクレーブ滅菌（高圧蒸気滅菌）が主流になりつつある。このオートクレーブ滅菌は、一般滅菌ともいわれ、滅菌工程の前に真空にし、高温水蒸気で細部まで短時間で滅菌し、滅菌工程終了後に乾燥のために真空にするものであり、米国規格ＡＮＳＩ（American National Standards Institute；米国規格協会）/ＡＡＭＩ（Association for the Advancement of Medical Instrumentation；米国医科器械学会）ＳＴ37−1992には滅菌行程において約２気圧で132℃に４分間さらすように規定されている。
【０００３】
このような高圧下で蒸気にさらされるオートクレーブ滅菌に対応した、高い気密性を有する内視鏡装置用の撮像モジュールとして、金属枠体内にカバーガラスおよびセラミックス製のパッケージに撮像素子が搭載された撮像装置を気密接合材で接合するか、溶接によって接合することで気密接合したものがある（特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開2000−139821号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の撮像モジュールでは、その作製時や使用時において良好な気密信頼性が得られない場合があるという問題点があった。特にカバーガラスの気密性を保つことが非常に難しいものであった。
【０００５】
例えば、カバーガラスや撮像装置を収納する撮像モジュールパッケージとして筒状の金属枠体を用い、予めカバーガラスを撮像モジュールパッケージ内にろう接等により接合した後にセラミックス製のパッケージに撮像素子が搭載された撮像装置を溶接により接合した場合は、撮像モジュールパッケージの内寸より小さい外寸の撮像装置を気密に接合することから、撮像モジュールパッケージに歪が生じ、カバーガラスと撮像モジュールパッケージとの接合部にも応力が加わることになる。また、接合した後に冷却すると撮像装置と撮像モジュールパッケージとの熱膨張係数の差による熱応力が発生することで撮像モジュールパッケージに歪が生じ、カバーガラスと撮像モジュールパッケージとの接合部にさらに応力が加わることになる。このようなことから、カバーガラスと撮像モジュールパッケージとの接合部の近傍において、カバーガラスに大きな応力が加わることとなり、カバーガラスにクラックが発生して気密性が損なわれてしまうという問題があった。
【０００６】
また、撮像モジュールを作製した初期の時点ではカバーガラスにクラックが発生しなかった場合でも、オートクレーブ滅菌により繰り返し加熱されると、作製時に応力が残っている部分にさらに撮像モジュールパッケージとカバーガラスおよび撮像装置との間の熱膨張差による熱応力が繰り返し加わることとなり、カバーガラスにクラックが発生して気密性が損なわれてしまうという問題もあった。
【０００７】
そのため、作製時や使用時においてカバーガラスの気密性を保つことができ、良好な気密信頼性の撮像モジュールが得られる撮像モジュールパッケージおよびそれを用いた撮像モジュールが望まれていた。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、内視鏡装置に使用される小型で高信頼性の撮像モジュールを得ること、およびその撮像モジュールに好適な撮像モジュールパッケージを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の撮像モジュールパッケージは、内壁面に透光性部材および撮像装置が接合される金属製筒状体からなり、前記透光性部材が接合される部位と前記撮像装置が接合される部位との間に前記透光性部材が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部を有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の撮像モジュールパッケージは、上記構成において、前記易変形部は、前記透光性部材が接合される部位よりも厚みが薄い部位であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の撮像モジュールパッケージは、上記構成において、前記易変形部は、前記金属製筒状体の外側表面に環状に設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の撮像モジュールパッケージは、上記構成において、前記易変形部は、前記透光性部材が接合される部位よりも柔らかい部分であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の撮像モジュールパッケージは、上記構成において、前記易変形部以外の少なくとも前記透光性部材が接合される部位に硬化処理が施されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の撮像モジュールは、上記いずれかの本発明の撮像モジュールパッケージと、該撮像モジュールパッケージの前記内壁面に接合して固定された前記透光性部材と、該透光性部材が接合された部位との間に前記易変形部が位置するように前記撮像モジュールパッケージの前記内壁面に接合された前記撮像装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の撮像モジュールの製造方法は、透光性部材を準備する工程と、パッケージに撮像素子が搭載された撮像装置を準備する工程と、金属製筒状体からなり、前記透光性部材が接合される部位と前記撮像装置が接合される部位との間に前記透光性部材が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部を有する撮像モジュールパッケージを準備する工程と、前記撮像モジュールパッケージの内壁面の前記透光性部材が接合される部位に前記透光性部材を接合する工程と、前記透光性部材が接合された前記撮像モジュールパッケージの内壁面の前記撮像装置が接合される部位に前記撮像装置を接合する工程とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の撮像モジュールパッケージによれば、透光性部材が接合される部位と撮像装置が接合される部位との間に透光性部材が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部を有することから、撮像モジュールパッケージに撮像装置を接合した際に撮像モジュールパッケージに歪が生じても、易変形部が変形することでその歪を吸収して、透光性部材と撮像モジュールパッケージとの接合部および透光性部材に大きな応力が加わることがないので、透光性部材が破損して気密性が損なわれることのない、高信頼性の撮像モジュールを得ることのできる撮像モジュールパッケージとなる。
【００１７】
また、本発明の撮像モジュールパッケージによれば、易変形部が、透光性部材が接合される部位よりも厚みが薄い部位である場合には、金属製筒状体に対して切削加工やプレス加工等の機械加工を施すことにより易変形部を容易に形成できることから、少ない部品点数で高精度の加工により形成できるので、内視鏡装置の用途に適した小型で高寸法精度の撮像モジュールを得ることのできる撮像モジュールパッケージとなる。
【００１８】
また、本発明の撮像モジュールパッケージによれば、透光性部材が接合される部位よりも厚みの薄い易変形部が、金属製筒状体の外側表面に環状に設けられている場合には、金属製筒状体の外側の表面積が大きくなり外部に放熱しやすくなることから、小型の内視鏡装置用の撮像モジュールパッケージであっても、撮像装置を撮像モジュールパッケージに接合する際に発生する熱が透光性部材と撮像モジュールパッケージとの接合部に伝わりにくくなるので、撮像モジュールパッケージと透光性部材との間に発生する熱応力を低減してこの熱応力に起因する透光性部材の破損を抑えることができ、気密性に優れた撮像モジュールとすることができるものとなる。
【００１９】
また、本発明の撮像モジュールパッケージによれば、易変形部が、透光性部材が接合される部位よりも柔らかい部分である場合には、易変形部が金属製筒状体のその他の部分との間に段差なしに形成されるので、この撮像モジュールパッケージの外表面が内視鏡装置の外表面となるようにして用いられた場合には、内視鏡検査の対象物（例えば胃や腸等の臓器）に引っ掛かって対象物を傷付けてしまうことがなくなる。また、撮像モジュールパッケージの外側にライトガイドファイバやカバーを取り付けて内視鏡装置とする場合には、外表面に段差がある場合のように段差に沿ってファイバやカバーが変形することがないので取り付けが容易であり、ファイバやカバーを傷つけてしまうこともないので、より高品質な内視鏡装置とすることができる。
【００２０】
また、本発明の撮像モジュールパッケージによれば、透光性部材が接合される部位よりも柔らかい易変形部が、易変形部以外の少なくとも前記透光性部材が接合される部位に硬化処理が施されているものである場合には、サンドブラスト等の機械加工を施すことにより多数個の撮像モジュールパッケージに硬化処理を施すことで容易に易変形部を形成することができ、少ない部品点数で高精度の加工により易変形部を形成できるので、内視鏡装置の用途に適した小型で高寸法精度の撮像モジュールを得ることのできる撮像モジュールパッケージとなる。
【００２１】
本発明の撮像モジュールによれば、上記いずれかの本発明の撮像モジュールパッケージと、撮像モジュールパッケージの内壁面に接合して固定された透光性部材と、この透光性部材が接合された部位との間に易変形部が位置するように撮像モジュールパッケージの内壁面に接合された撮像装置とを備えていることから、オートクレーブ滅菌等の繰り返し加熱によって、撮像モジュールパッケージと撮像装置との間の熱膨張差に起因する熱応力により撮像モジュールパッケージに歪が発生しても、易変形部が変形することでその歪を吸収して、透光性部材と撮像モジュールパッケージとの接合部および透光性部材に繰り返し応力が加わることがないので、透光性部材が破損して気密性が損なわれることのない、高信頼性の撮像モジュールとなる。
【００２２】
本発明の撮像モジュールの製造方法によれば、透光性部材が接合される部位と撮像装置が接合される部位との間に透光性部材が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部を有する撮像モジュールパッケージ（例えば透光性部材が接合される部位と撮像装置が接合される部位との間に、部分的に薄く形成された部分を有するもの）を準備することから、撮像装置を撮像モジュールパッケージに接合して固定するときに透光性部材に加わる応力が、易変形部（薄く形成された部分）が変形することで緩和されて、撮像モジュールにおいて強度の弱い透光性部材に加わる応力負荷を軽減させて、信頼性の高い撮像モジュールを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の撮像モジュールパッケージを添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の撮像モジュールパッケージの実施の形態の一例を示す透視斜視図であり、図２は、図１に示す撮像モジュールパッケージのＡ−Ａ断面を示す断面図である。図１，２において、符号１は筒状体、符号２は筒状体１の易変形部（薄く形成された部分）、符号３は透光性部材４を筒状体１に接合するためのリング、符号４は透光性部材、符号５は透光性部材４をリング３に接合する接合材、符号６は撮像モジュールパッケージを示している。これらの図では、撮像モジュールパッケージ６にリング３を介して透光性部材４を接合した状態を示している。
【００２５】
図３は、本発明の撮像モジュールの実施の形態の一例を示す透視斜視図であり、図４は、図３に示す撮像モジュールのＡ−Ａ断面を示す断面図である。符号11は撮像装置を示している。本発明の撮像モジュールにおいては、撮像モジュールパッケージ６の筒状体１の下端部に、撮像装置11が接合されている。
【００２６】
図５は、本発明の撮像モジュールに組み込まれる撮像装置11の一例を示す断面図である。図４および図５において、符号７はセラミックス等の絶縁体に、撮像素子の端子と接続される内部接続端子，外部接続端子，およびそれらを接続する内部配線やスルーホール導体といった配線層が形成されたパッケージ、符号８はパッケージ７の金属部、符号９はパッケージ７の上面の凹部に搭載された撮像素子、符号10はパッケージ７の内部接続端子と撮像素子９の端子を電気的に接続するボンディングワイヤ、符号12は金属部８をパッケージ７に接合するための接合材を示している。
【００２７】
本発明の撮像モジュールパッケージ６は、内壁面に透光性部材４および撮像装置11が接合される金属製筒状体１からなり、前記透光性部材４が接合される部位と撮像装置11が接合される部位との間に透光性部材４が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部２を有している。
【００２８】
本発明の撮像モジュールパッケージ６によれば、透光性部材４が接合される部位と撮像装置11が接合される部位との間に透光性部材４が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部２を有することから、撮像モジュールパッケージ６に撮像装置11を接合した際に撮像モジュールパッケージ６に歪が生じても、易変形部２が変形することでその歪を吸収して、透光性部材４と撮像モジュールパッケージ６との接合部および透光性部材４に大きな応力が加わることがないので、透光性部材４が破損して気密性が損なわれることのない、高信頼性の撮像モジュールを得ることのできる撮像モジュールパッケージ６となる。
【００２９】
また、図１に示すように、本発明の撮像モジュールパッケージ６は、上記構成において、易変形部２は、透光性部材４が接合される部位よりも厚みが薄い部位であることが好ましいものである。これにより、撮像装置11と筒状体１とを接合した際に発生する応力を、薄く形成した易変形部２にて緩和させて、撮像モジュールにおいて強度の弱い透光性部材４に加わる応力負荷を軽減させて、気密信頼性を向上させることができる。また、本発明の撮像モジュールパッケージ６によれば、易変形部２が、透光性部材４が接合される部位よりも厚みが薄い部位である場合には、金属製筒状体１に対して切削加工やプレス加工等の機械加工を施すことにより易変形部２を容易に形成できることから、少ない部品点数で高精度の加工により形成できるので、内視鏡装置の用途に適した小型で高寸法精度の撮像モジュールパッケージ６となる。
【００３０】
また、本発明の撮像モジュールパッケージ６において、易変形部２は、金属製筒状体１の外側表面に環状に設けられていることが好ましいものである。本発明の撮像モジュールパッケージ６は、このような構成により、金属製筒状体１の外側の表面積が大きくなり外部に放熱しやすくなるので、小型の内視鏡装置用の撮像モジュールパッケージ６であっても、撮像装置11を撮像モジュールパッケージ６に接合する際に発生する熱が、透光性部材４と撮像モジュールパッケージ６との接合部に伝わりにくくなるので、撮像モジュールパッケージ６と透光性部材４との間に発生する熱応力をより低減して、この熱応力に起因する透光性部材４の破損を抑えることができ、気密性に優れた撮像モジュールとすることができるものとなる。
【００３１】
また、本発明の撮像モジュールパッケージ６は、上記構成において、易変形部２は、透光性部材４が接合される部位よりも柔らかい部分であることが好ましい。このような場合には、易変形部２が筒状体１のその他の部分との間に段差なしに形成されるので、この撮像モジュールパッケージ６の外表面が内視鏡装置の外表面となるようにして用いた場合には、内視鏡検査の対象物（例えば胃や腸等の臓器）に引っ掛かって対象物を傷付けてしまうことがなく、また撮像モジュールパッケージ６の外側にライトガイドファイバやカバーを取り付けて内視鏡装置とする場合は、外表面に段差があるときのように段差に沿ってファイバやカバーが変形することがないので取り付けが容易であり、ファイバやカバーを傷付けてしまうこともないので、より高品質な内視鏡装置とすることができる。
【００３２】
また、本発明の撮像モジュールパッケージ６は、上記構成において、金属製筒状体１の易変形部２以外の少なくとも透光性部材４が接合される部位に硬化処理が施されていることが好ましい。このような場合には、サンドブラスト等の機械加工を施すことにより多数個の撮像モジュールパッケージ６に硬化処理を施すことで容易に易変形部２を形成でき、少ない部品点数で高精度の加工により形成できるので、内視鏡装置の用途に適した小型で高寸法精度の撮像モジュールパッケージ６となる。
【００３３】
本発明の撮像モジュールは、上記いずれかの本発明の撮像モジュールパッケージ６と、撮像モジュールパッケージ６の内壁面に接合して固定された透光性部材４と、この透光性部材４が接合された部位との間に易変形部２が位置するように撮像モジュールパッケージ２の内壁面に接合された撮像装置11とを備えたことを特徴とするものである。これにより、オートクレーブ滅菌等の繰り返し加熱によって、撮像モジュールパッケージ６と撮像装置11との間の熱膨張差に起因する熱応力により撮像モジュールパッケージ６に歪が発生しても、易変形部２が変形することでその歪を吸収して、透光性部材４と撮像モジュールパッケージ６との接合部および透光性部材４に繰り返し応力が加わることがないので、透光性部材４が破損して気密性が損なわれることのない、高信頼性の撮像モジュールとなる。
【００３４】
本発明の撮像モジュールの製造方法は、透光性部材４を準備する工程と、パッケージ７に撮像素子９が搭載された撮像装置11を準備する工程と、金属製筒状体１からなり、透光性部材４が接合される部位と撮像装置11が接合される部位との間に透光性部材４が接合される部位よりも応力によって変形し易い易変形部２を有する撮像モジュールパッケージ６を準備する工程と、撮像モジュールパッケージ６の内壁面の透光性部材４が接合される部位に透光性部材４を接合する工程と、透光性部材４が接合された撮像モジュールパッケージ６の内壁面の撮像装置11が接合される部位に撮像装置11を接合する工程とを有することを特徴とするものである。上記のような本発明の撮像モジュールパッケージ６（例えば、金属製筒状体１の透光性部材４が接合される部位と撮像装置11が接合される部位との間に、部分的に薄く形成された部分からなる易変形部２を有するもの）を準備することから、撮像装置11を撮像モジュールパッケージ６に接合して固定するときに透光性部材４に加わる応力が、易変形部２（薄く形成された部分）が変形することで緩和されるので、撮像モジュールにおいて強度の弱い透光性部材４に加わる応力負荷を軽減させて、信頼性の高い撮像モジュールを実現することができる。
【００３５】
次に、図６を参照して本発明の撮像モジュールの製造方法について説明する。図６は、本発明の撮像モジュールの製造方法の工程の一例を示す斜視図である。
【００３６】
本発明の撮像モジュールの製造方法は、おおよそ次のような流れになっている。
【００３７】
（１）透光性部材４が固定されるリング３を準備する。
【００３８】
（２）パッケージ７に撮像素子９が搭載された撮像装置11を準備する。
【００３９】
（３）リング３が接合される部位と撮像装置11が接合される部位との間に、部分的に薄く形成された部位（易変形部２）を有する金属製筒状体１からなる撮像モジュールパッケージ６を準備する（図６（ａ））。
【００４０】
（４）筒状体１の内部にリング３を配置して、筒状体１にリング３を接合する（図６（ｂ））。
【００４１】
（５）筒状体１に接合されたリング３に透光性部材４を接合して固定する（図６（ｃ））。
【００４２】
（６）透光性部材４が接合された筒状体１の内部に撮像装置11を配置して、筒状体１に撮像装置11を接合する（図６（ｄ））。
【００４３】
ここで、図７および図８を用いて本発明の撮像モジュールパッケージ６の製造方法についてさらに具体的に説明する。図７および図８は、本発明の撮像モジュールパッケージ６の製造方法の工程の一例を示す断面図である。撮像モジュールパッケージ６を形成するには、例えば以下のようにすればよい。
【００４４】
１）金属製の薄板材をプレスで深絞り加工する。必要に応じて何段かに分けて深絞りすることで薄板をほぼ均一厚みに深絞り加工することができる（図７（ａ））。
【００４５】
２）深絞りした製品の下部を切断して筒状体１とする（図７（ｂ））。
【００４６】
３）後ほどリング３と撮像装置11を筒状体１に接合する各接合部分の間を切削などによって部分的に筒状体に薄く形成された部位を形成することで撮像モジュールパッケージ６となる（図７（ｃ））。
【００４７】
４）筒状体１と同様の金属製の板材を打ち抜きや切削等の機械加工により形成してリング３を作製し、筒状体１の内部にリング３をレーザ溶接等の溶接法で接合する（図７（ｄ））。リング３およびリング３が接合された筒状体１の少なくとも内面にＮｉめっき、Ａｕめっきをかけ、透光性部材４および撮像装置11を溶接により接合しやすくしておく。
【００４８】
筒状体１の作製は、引き抜き加工等で作成された細長いパイプを適当な長さに切断したり、ブロック体を研削加工したりすることにより作製してもよい。このときの金属製の薄板材またはパイプは、撮像モジュールパッケージ６に接合される撮像装置11のパッケージ７を構成するセラミックスと熱膨張係数が近い、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の低熱膨張合金を用いるのが好ましい。このような低熱膨張合金で、撮像装置11の大きさに合わせた筒状体１を作製するには、量産性やコストの点からは深絞りによる加工が好ましい。
【００４９】
また、筒状体１の横断面の形状は特に限定されるものではないが、四角形状とするのが好ましい。撮像素子９は生産性の点から、通常四角形の板状であり、撮像素子９が搭載されるパッケージ７も、スペース効率や生産性を考慮して、撮像素子９の形状に合せて平面視で四角形状とされる。このパッケージ７を用いた撮像装置11が内部に接続されるので、筒状体１も同程度の寸法の四角形状とし、溶接による接合がより容易に、また接合時の歪が少なくなるようにするのが好ましい。
【００５０】
上記の方法では、透光性部材４を接合するためのリング３を筒状体１の内部に接合しているが、図７（ｂ’）〜図７（ｄ’）に示すように、厚みの厚い筒状体１を準備して（図７（ｂ’））、筒状体１の内部を研削加工することによりリング３を接合したのと同じ形状としてもよい。
【００５１】
図７に示す例では、易変形部２は、透光性部材４が接合される部位と撮像装置11が接合される部位との間に、溝状の厚みの薄い部分を形成しているが、その幅について制限はなく、透光性部材４が接合される部位より撮像装置11が接合される部位側の全てを薄くしてもよい。
【００５２】
また、図７に示す例では筒状体１の外側がへこんだ形状にして厚みの薄い部分を形成しているが、内側でも両方でも構わない。上述したような外側の段差により不具合が発生するような場合は内側に形成すればよい。また、上述したように、金属製筒状体１の外側表面に環状に設けられる場合は、撮像装置11を撮像モジュールパッケージ６に接合する際に発生する熱に起因する熱応力により透光性部材４が破損することを抑えることができる。
【００５３】
溝状に形成する場合の溝の数についても特に制限はない。筒状体１の外側表面に環状に設ける場合は、溝の数を多くするとより表面積が増えてより放熱性が向上するので、撮像装置11を撮像モジュールパッケージ６に接合する際に発生する熱に起因する熱応力により透光性部材４が破損することを抑えることができるので好ましい。
【００５４】
厚みの薄い易変形部２は、その部分が変形することにより撮像モジュールパッケージ６に発生した歪を吸収して透光性部材４と撮像モジュールパッケージ６との接合部および透光性部材４に繰り返し応力が加わることがなければ、その形状に制限はない。また、易変形部２を筒状体１の外表面に環状に設ける場合も、必ずしも環状となっていなくても放熱性の点では構わない。しかしながら、筒状体１の全周にわたって環状に形成されていると、筒状体１の全周にわたって撮像モジュールパッケージ６に発生した歪を吸収できるので、より効果的に透光性部材４と撮像モジュールパッケージ６との接合部および透光性部材４に加わる応力を低減することができるので好ましい。
【００５５】
環状に厚みの薄い部分を設ける場合、完全な環状でなくても、筒状体１の歪が全周にわたって良好に吸収されるように、透光性部材４が接合される部位と撮像装置11が接合される部位との間に例えば平面視でｃ字型の溝を複数並べて設けて、平面視で厚みの厚い部分が重ならないように（平面視で全周にわたって薄い部分が形成されるように）したり、らせん状に溝を形成したりするのが好ましい。
【００５６】
透光性部材４が接合される部位より厚みが薄い部位の厚みは、筒状体１の材質や透光性部材４が接合される部位の厚みまたはこの部位の幅により異なるが、透光性部材４が接合される部位の80％以下であるのが好ましい。透光性部材４が接合される部位の80％より厚いと、厚みの差が小さいため、易変形部２が応力により変形し易いものとはならなくなってしまう。あまり薄くしすぎると、撮像モジュールの作製時や内視鏡装置の使用時等に筒状体１が大きく変形してしまうので、例えば筒状体１がＦｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなり、透光性部材４が接合される部位の厚みが0.1ｍｍの場合は、50％の0.05ｍｍであればよい。
【００５７】
厚みの薄い易変形部２の形成方法としては、切削加工やエッチング加工のように筒状体１の一部を除去する方法のほかに、プレス加工によりへこませて薄くする方法もある。この場合は、プレス加工に伴う加工硬化により逆に変形しにくくなる場合があるので、プレス加工後にアニール等の熱処理を施すとよい。
【００５８】
撮像モジュールパッケージ６の易変形部２が、透光性部材４が接合される部位よりやわらかい部分である場合の筒状体は、例えば、断面形状が同じＦｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる筒状体１を２つと銅からなる筒状体１を１つ準備し、２つのＦｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる筒状体１の間に銅や銀あるいはそれらの合金からなる筒状体１を縦に挟んで互いに接合することで作製される。接合は、金錫や銀ろう等の接合材を用いたろう付け等のろう接やレーザ溶接等による融接といった溶接により行なえばよい。
【００５９】
また、図８に示す例は、撮像モジュールパッケージ６が、易変形部２以外の少なくとも透光性部材４が接合される部位に硬化処理が施されている場合の製造工程の一例を示すものである。まず、金属製の筒状体１を準備する（図８（ａ））。次に、筒状体１の内部にリング３をレーザ溶接等の溶接法で接合する（図８（ｂ））。そして、易変形部２以外の少なくとも透光性部材４が接合される部位を、例えばサンドブラスト等により加工硬化させて硬化処理を施す（図８（ｃ））。硬化処理が施されていない部位が、処理された部位（透光性部材４が接合される部位）に対してやわらかい部分となるので易変形部２となる（図８（ｄ））。
【００６０】
また、硬化処理を施す他の方法としては、例えば、透光性部材４が接合される部位の厚みが他の部位に比べて1.5倍程度厚い筒状体１を切削等により作製し、この厚みの厚い、透光性部材４が接合される部位をプレス加工により塑性変形させて他の部位と同程度の厚みにする方法がある。
【００６１】
透光性部材４は、ガラスやサファイア等の透光性を有し気密封止可能な材料で、平板状のものが用いられる。強度の点ではサファイアが好ましいが、コストの点ではガラスを用いるのが好ましい。この場合、撮像装置11のパッケージ７を構成するセラミックスの熱膨張係数に撮像モジュールパッケージ６の筒状体１や透光性部材４の熱膨張係数を合わせることにより、熱応力による透光性部材４の破損の可能性をより低減させるために、低熱膨張係数（４×10−６／℃〜８×10−６／℃程度）を有するガラスを用いるのが好ましい。
【００６２】
撮像モジュールパッケージ６への透光性部材４の気密接合は、透光性部材４の外周部表面に接合用の金属薄膜を形成しておき、半田付けやろう付け等のろう接あるいはレーザ溶接や電子ビーム溶接等の融接といった溶接により行なう。金属薄膜の形成は、蒸着やめっきにより形成することができる。透光性部材４を撮像モジュールパッケージ６に直接融接すると、撮像モジュールパッケージ６の歪により透光性部材４に応力が加わりやすく、透光性部材４が破損してしまう場合があるので、金属材料からなる接合材５を介して接合するのが好ましい。これにより、透光性部材４に応力を大きく加えずに気密に接合することができるので、信頼性の高い撮像モジュールとすることができる。
【００６３】
また、撮像モジュールパッケージ６の筒状体１の内壁面への透光性部材４の接合は、透光性部材４の主面の外周部や側面に形成した金属膜と筒状体１の内壁面とを直接接合してもよいが、図７に示すように筒状体１の内壁面に、リング３を接合したりリング３が接合された形状に切削加工したりして突出部を設け、その突出部上に載置して接合するのがより好ましい。このようにすることで、透光性部材４の位置決めが容易になり、撮像素子９の撮像面に対して平行に接合しやすくなるので、受光特性のばらつきの少ない撮像モジュールとすることができる。この場合の透光性部材４が接合される部位は、筒状体１における突出部が形成された部分である。
【００６４】
透光性部材４をリング３を介して撮像モジュールパッケージ６に接合する場合は、撮像モジュールパッケージ６（の筒状体１）と同じ金属材料からなるリング３を用いると、この接合時やその後の透光性部材４や撮像装置11の接合時の加熱によるリング３と撮像モジュールパッケージ６との間の熱応力によりリング３が歪んでしまったり透光性部材４が破損してしまったりすることがないので好ましい。また、リング３は、レーザ溶接や電子ビーム溶接によって筒状体１に接合すると、リング３と筒状体１の接触部を溶融させて接合するので、ろう接の場合のようなろう材の拡がりがなく接合面積が小さくなり、小型で気密性の高い撮像モジュールとすることができる。
【００６５】
リング３を介した透光性部材４の撮像モジュールパッケージ６への接合は、例えば、次のようにして行なわれる。まず、Ｄ-263（Schott社の高純度ホウケイ酸ガラス）等の低熱膨張ガラスにリング３と接合する部分に蒸着等でＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの３層の薄膜パターンをリング状に形成し、所定の寸法に切断することで、透光性部材４とする。Ｔｉ層はガラスと金属層との密着力を向上させるための密着層であり、Ｐｔ層はＡｕがＴｉ層に拡散して密着強度が低下することを防止するための拡散防止層であり、Ａｕ層はＡｕ−Ｓｎろうとの濡れの良い主接合層である。なお、Ｔｉ層を形成する前に、Ｔｉ層とガラスとの密着をより安定させるためにＳｉＯ２を蒸着してもよい。次に、Ａｕ−Ｓｎ合金の薄板をプレス等でリング状に打ち抜いた接合材５をリング３に載せ、透光性部材４の薄膜面が接合材５に接するように置き、必要に応じて加重を加えながら、還元雰囲気もしくは中性雰囲気中で350℃程度まで加熱することで透光性部材４をリング３に接合させる。
【００６６】
撮像装置11は、パッケージ７にＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子９を搭載したものである。
【００６７】
パッケージ７は、例えば、その上面の中央部に撮像素子９を収容するための凹部が設けられており、撮像素子９はこの凹部の底面にガラスや樹脂，ろう材等の接着剤を介して接着固定される。また、パッケージ７の凹部の内面から側面や底面にかけて、複数の配線層(図示せず)が被着形成されており、この配線層のパッケージ７の凹部の内面に位置する一端（内部電極端子）には撮像素子９の各電極がボンディングワイヤ10を介して電気的に接続され、また、配線層のパッケージ７の側面や底面に導出された部位（外部電極端子）には外部電気回路基板（図示せず）が電気的に接続される。
【００６８】
また、パッケージ７には、パッケージ７の基体と同じか外側に最外部が突出しており、筒状体１の内寸と同じか多少小さくなるように形成した金属部８を有している。この金属部８と撮像モジュールパッケージ６（の筒状体１）とを溶接により気密に接合する。
【００６９】
本発明の撮像モジュールの製造方法において、撮像装置11を、レーザ溶接や電子ビーム溶接によって、筒状体１に接合することが好ましい。これにより、局所的な熱負荷で接合することから、撮像素子９に加わる熱負荷を低くできるので撮像素子９のフィルターのように有機物で形成された部分も変質させることがない撮像モジュールとすることができる。
【００７０】
パッケージ７は、例えば以下のようにして作製することができる。
【００７１】
パッケージ７の基体は、酸化アルミニウムやムライト，窒化アルミニウム，炭化珪素，ガラスセラミックス等を主成分とする焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合は、先ず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２），カルシア（ＣａＯ），マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダー，溶媒を添加混合して泥漿状と成し、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用してシート状に成形してセラミックグリーンシートを得る。その後、セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともにタングステン（Ｗ）粉末に適当な有機バインダーおよび溶媒を添加混合して作製したペーストをスクリーン印刷法等により印刷して配線層や接合部用導体となる導体パターンを形成する。そして、導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを複数枚積層し、約1600℃の温度で焼成して、金属部８を接合する接合部用導体上にめっき法によりＮｉ層を形成する。
【００７２】
また、金属部８は、例えばＦｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のように低熱膨張の金属をプレス等で打ち抜き、リング状とし、全面に、ニッケルめっきをかける。そして、例えば同様にプレスで打ち抜いてリング状にしたＡｇ−Ｃｕろう等の接合材12を用いて、還元雰囲気中で約850℃に加熱することにより、パッケージ７の基体に形成した接合部に金属部８を接合させることができる。
【００７３】
そして、基体の表面に露出した配線導体や金属部８の表面にニッケル（Ｎｉ）めっき、金（Ａｕ）めっきをかけることで、パッケージ７となる。
【実施例】
【００７４】
以下のようにして気密性評価用の撮像モジュールを作製し、気密性の評価を行なった。
【００７５】
（実施例１）
まず、3.8ｍｍ角で長さが４ｍｍのＦｅ−29Ｎｉ−17Ｃｏ合金からなるブロック体を、研削加工により内寸が3.0ｍｍ角（肉厚0.4ｍｍ）の四角い筒状とし、この一方端から2.5ｍｍの位置の外周面を環状に研削することで、幅0.5ｍｍ、深さ0.05ｍｍの溝状の易変形部２を形成して筒状体１とした。また、筒状体１の内部には、一方端から2.0ｍｍまでおよび他方端から1.85ｍｍまでを研削して内寸を3.6ｍｍ角（肉厚0.1ｍｍ）に広げることにより、透光性部材４を接合するための、幅0.15ｍｍで環状に内壁面から0.3ｍｍ突出した突出部を形成した。これにより、厚みが0.1ｍｍの筒状体１の外表面に、透光性部材４の接合部の厚み（0.1ｍｍ）より厚みが0.05ｍｍ薄い、厚み0.05ｍｍの易変形部２が環状に設けられた撮像モジュールパッケージ６とした。撮像モジュールパッケージ６の内表面には、電解めっき法により厚み２μｍのＮｉ膜および厚み１μｍのＡｕ膜を順次形成した。
【００７６】
90ｍｍ角で厚みが0.15ｍｍのＤ-263ガラス（Schott社の高純度ホウケイ酸ガラス）の一方の面に、外寸が3.3ｍｍ、内寸が2.9ｍｍ（0.2ｍｍ幅）で、下から順にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕの３層からなる薄膜パターンを蒸着により形成した。Ｔｉ層の厚さは0.1μｍ、Ｐｔ層の厚さは0.2μｍ、Ａｕ層の厚みは５μｍとした。薄膜パターンは縦横に0.35ｍｍ間隔で並べて形成し、薄膜パターン形成後にダイシングすることで、3.5ｍｍ角のガラス板上に薄膜パターンが形成された透光性部材４とした。
【００７７】
Ａｕ−20Ｓｎ合金からなる厚みが0.03ｍｍのシートを金型で打ち抜くことで、外寸が3.5ｍｍ、内寸が3.0ｍｍ、厚みが0.03ｍｍのＡｕ−Ｓｎ合金の接合材５を準備した。
【００７８】
撮像モジュールパッケージ６の突出部の一方端側に接合材５を載せ、その上に薄膜パターンが接するようにして透光性部材４を載せた状態で、最高温度350℃の還元雰囲気中で接合材５を溶融させて透光性部材４を撮像モジュールパッケージ６に接合した。
【００７９】
気密性評価用の撮像モジュールであるので、撮像装置11には、撮像素子９を搭載していないパッケージ７を代わりに用いた。パッケージ７は、図５に示すような形状で、基体が酸化アルミニウム質焼結体からなり、Ｆｅ−29Ｎｉ−17Ｃｏ合金からなる金属部８の外形寸法が3.58ｍｍ角であるものを準備した。
【００８０】
撮像モジュールパッケージ６の他方端側からパッケージ７を挿入して、金属部８を撮像モジュールパッケージ６の他方端と位置合わせし、レーザ溶接によりパッケージ７の金属部８を撮像モジュールパッケージ６の内部に気密に接合することで気密性確認用の撮像モジュールとした。
【００８１】
（実施例２）
厚みが0.12ｍｍのＦｅ−29Ｎｉ−17Ｃｏ合金の板を、深絞り加工により肉厚0.1ｍｍで外寸が3.8ｍｍ角で長さが４ｍｍの筒状に加工した後に、一方端から2.5ｍｍの位置の外周面を環状に研削することで幅0.05ｍｍ、深さ0.5ｍｍの溝状の易変形部２を形成して筒状体１を作製した。厚さ0.15ｍｍのＦｅ−29Ｎｉ−17Ｃｏ合金からなる板材を金型により打抜くことで、外寸3.58ｍｍ角、内寸3.0ｍｍ角で厚みが0.15ｍｍのリング３を作製し、筒状体１に挿入して、筒状体１の一方端から2.0ｍｍの位置でレーザ溶接により接合して突出部を形成し、撮像モジュールパッケージ６を作製した。
【００８２】
これ以外は実施例１と同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。
【００８３】
（実施例３）
実施例１の撮像モジュールパッケージ６の易変形部２を含む一方端から2.2ｍｍから0.8ｍｍ幅で研削し切断してリング３を含む2.2ｍｍの筒と、1.0ｍｍの筒の２つの部分になし、この２つの部分の間に、外寸が3.8ｍｍ角、内寸が3.6ｍｍ角で長さ（厚み）が0.8ｍｍの銅からなる筒状部材を接合し易変形部２を形成して作製した。この筒状部材は、厚さ0.8ｍｍの板材を切削加工することで作製し、レーザ溶接により接合した。Ｆｅ−29Ｎｉ−17Ｃｏ合金からなる透光性部材４の接合部のビッカース硬さが170であるのに対し、銅からなる易変形部２はビッカース硬さが80と柔らかい部材から形成された撮像モジュールパッケージとなった。なお、ビッカース硬さは、ビッカース硬度計（明石製作所製  硬度計MVK-E）を用いて試験温度22℃、湿度70％、圧子押込荷重：1.961Ｎ（＝200ｇｆ）、圧子押込時間：15ｓｅｃで測定した。
【００８４】
これ以外は実施例１と同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。
【００８５】
（実施例４）
実施例１の撮像モジュールパッケージ６に対して、易変形部２を、幅0.1ｍｍ、深さ0.05ｍｍの溝（薄肉部）を0.1ｍｍ間隔で３本形成した以外は、実施例１と同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。
【００８６】
（実施例５）
実施例１の撮像モジュールパッケージ６に対して、易変形部２の厚みを0.065ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。
【００８７】
（実施例６）
Ｆｅ−29Ｎｉ−17Ｃｏ合金を研削加工により外寸が3.9ｍｍ角、内寸が3.0ｍｍ角で長さが4.0ｍｍの四角い筒状にとした。この一方端から2.2ｍｍまでの部分は、外面を0.05ｍｍ研削することで外寸を3.8ｍｍ角とし、他方端から1.8ｍｍまでの部分は、外寸3.0ｍｍ角の鋳鉄製の棒材を挿入した状態でプレス加工し、外寸が3.8ｍｍ角になるまで塑性変形させて表面硬度を高めた。その後、プレス加工で伸びた部分を切断して長さ４ｍｍにした。その後、実施例１と同様の研削加工により易変形部２を形成して筒状体１とし、また同様の研削加工により同様の突出部を形成して撮像モジュールパッケージ６とし、同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。なお、プレス加工による硬化処理を施した、透光性部材４の接合部を含む一方端から2.2ｍｍまでの部分のビッカース硬さは260であり、硬化処理を施していない、易変形部２である他方端から1.8ｍｍまでの部分のビッカース硬さは170であった。
【００８８】
（実施例７）
実施例１の撮像モジュールパッケージ６に対して、撮像モジュールパッケージ６を、Ｆｅ−29Ｎｉ−17Ｃｏ合金に替えてＦｅ−42Ｎｉ合金で作製した以外は、実施例１と同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。
【００８９】
（実施例８）
実施例１の撮像モジュールパッケージ６に対して、撮像モジュールパッケージ６を、Ｆｅ−29Ｎｉ−17Ｃｏ合金に替えてＦｅ−45Ｎｉ合金で作製した以外は、実施例１と同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。
【００９０】
（実施例９）
実施例１の撮像モジュールパッケージ６に対して、撮像モジュールパッケージ６を、Ｆｅ−29Ｎｉ−17Ｃｏ合金に替えてＦｅ−50Ｎｉ合金で作製した以外は、実施例１と同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。
【００９１】
（比較例１）
実施例１の撮像モジュールパッケージ６に対して易変形部２を形成しないこと以外は、実施例１と同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。
【００９２】
（比較例２）
実施例２の撮像モジュールパッケージ６に対して易変形部２を形成しないこと以外は、実施例１と同様にして気密性確認用の撮像モジュールを作製した。
【００９３】
以上のようにして各々10個の撮像モジュールを作製し、リークテストを行うことで、気密性が確保されているかどうかを確認した。リークテストは、MIL‐STD‐883に従ってグロスリークテストおよびヘリウムリークテストを行なった。
【００９４】
グロスリークテストは、撮像モジュールを５×10５Ｐａの圧力のヘリウムガス中に１時間放置した後、グロスリークテスター（日本伝熱計器製Ｍ−401）を使用し、125℃±５℃のフッ素系不活性液体（住友３Ｍ製、フロリナートＦＣ−40）中に浸漬して、目視判定により１分以内に連続気泡の発生しないものを合格とし、浸漬して１分以内に連続気泡の発生したものを不合格とした。
【００９５】
また、ヘリウムリークテストは、撮像モジュールを５×10５Ｐａの圧力のヘリウムガス中に１時間放置した後に、常圧の大気中に30分放置し、へリウムリーク試験機（ＵＬＶＡＣ製、HELIUM LEAK DETECTOR HELIOT MODEL−305）によってリークするヘリウム量を測定した。そして、ヘリウムのリーク量が１×10−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下を合格とし、１×10−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃを超えたものを不合格とした。グロスリークテスト、ヘリウムリークテストともに合格したものを気密性良品とした。
【００９６】
初期の気密性が良品であった撮像モジュールは、さらに温度サイクルテストの後にもリークテストを行なった。
【００９７】
温度サイクルテストは、MIL‐STD‐883に準じて行なった。気相中で−55℃の低温槽で30分放置後125℃の高温槽に移動させ30分放置することを１サイクルとし、これを500サイクル繰り返すことにより行なった。
【００９８】
以上の評価結果を表１に示す。表中の分数表示の数字は、初期および温度サイクルテスト後のリークテストを行なったサンプルの総数に対する不良品の数を示し、判定欄は、初期および温度サイクルテスト後のいずれにおいても不良品が発生しなかった合格判定を○で示し、いずれかにおいて不良品が発生した不合格判定を×で示している。
【表１】
2008104851.tif 000003
【００９９】
この結果から、比較例の撮像モジュールはいずれも不合格であったのに対して、実施例１〜実施例９の撮像モジュールは全て合格であった。このことから、易変形部２を有する撮像モジュールパッケージ６を用いた撮像モジュールは、気密信頼性が高いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の撮像モジュールパッケージの実施の形態の一例を示す透視斜視図である。
【図２】本発明の撮像モジュールパッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の撮像モジュールの実施の形態の一例を示す透視斜視図である。
【図４】本発明の撮像モジュールの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の撮像モジュールの撮像装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の撮像モジュールの製造方法の工程の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の撮像モジュールパッケージ６の製造方法の工程の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の撮像モジュールパッケージ６の製造方法の工程の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１：筒状体（金属製筒状体）
２：易変形部
３：リング
４：透光性部材
５：接合材
６：撮像モジュールパッケージ
７：パッケージ
８：金属部
９：撮像素子
１０：ボンディングワイヤ
１１：撮像装置
１２：接合材
【図１】
2008104851.tif 000004
【図２】
2008104851.tif 000005
【図３】
2008104851.tif 000006
【図４】
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【図５】
2008104851.tif 000008
【図６】
2008104851.tif 000009
【図７】
2008104851.tif 000010
【図８】
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