(57)【要約】  撮像モジュール１は、複数の半導体素子１０、２０が封止層３０を介して積層されており、後面に接続される信号ケーブル４１を介して信号を伝送し、第１の半導体素子１０が、第１の主面１０ＳＡの中央領域Ｓ１に半導体回路部１１を有し中間領域Ｓ２に貫通配線１２を有し、第２の主面１０ＳＢの中央領域Ｓ１に貫通配線１２と接続されている第１の電極１３を有し、第２の半導体素子２０が第３の主面２０ＳＡの中央領域Ｓ１に第２の電極２３を有し、後面２０ＳＢに信号ケーブル４１が接続される外部接続端子２９を有し、そして、封止層３０が、中央領域Ｓ１に配設されている第１の封止層３１と、中間領域Ｓ２を囲む外周領域Ｓ３に配設され第１の封止層３１よりもヤング率の小さい第２の封止層３２と、を含む。
2018092347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を含む複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の間に、それぞれ配設されている封止層と、を具備し、
後面に接続される信号ケーブルを介して信号を伝送する撮像モジュールであって、
前記複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子が、第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、前記第１の主面の中央領域に半導体回路部を有し、前記中央領域を囲んでいる中間領域に前記半導体回路部と接続されている第１の貫通配線があり、前記第２の主面に前記第１の貫通配線と接続されている第１の電極が配設されており、
前記複数の半導体素子のうちの第２の半導体素子が、第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面とを有し、前記第１の電極と接合部を介して接合されている第２の電極が前記第３の主面に配設されており、前記中間領域に前記第２の電極と接続されている第２の貫通配線があり、
前記複数の半導体素子のうち最も後ろ側の半導体素子の前記後面に、前記信号ケーブルが接続され、前記第２の貫通配線と接続されている外部接続端子が配設されており、
前記封止層が、前記中央領域に配設されている第１の封止層と、前記中間領域を囲む外周領域に配設され、前記第１の封止層よりもヤング率の小さい第２の封止層と、を含むことを特徴とする撮像モジュール。
【請求項２】
前記中間領域に前記第１の封止層が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項３】
前記中間領域に前記第２の封止層が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
【請求項４】
前記第１の主面に接着層を介して接着されているカバーガラスを更に具備することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項５】
前記第２の封止層の硬化収縮率が、３％以下であることを特徴とする請求項４に記載の撮像モジュール。
【請求項６】
前記中央領域にのみ、前記第１の電極と前記第２の電極との前記接合部が配設されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項７】
前記第１の半導体素子が、前記半導体回路部が受光部の前記撮像素子であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項８】
前記複数の半導体素子が、前記第１の半導体素子または前記第２の半導体素子と同様の構成で、前記封止層と同じ構成の封止層を介して積層されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
【請求項９】
撮像素子を含む複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の間に、それぞれ配設されている封止層と、を具備し、
後面に接続される信号ケーブルを介して信号を伝送する撮像モジュールであって、
前記複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子が、第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、前記第１の主面に半導体回路部を有し、前記第２の主面に貫通配線と接続されている第１の電極が配設されており、
前記複数の半導体素子のうちの第２の半導体素子が、第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面とを有し、前記第１の電極と接合部を介して接合されている第２の電極が前記第３の主面に配設されており、
前記複数の半導体素子のうち最も後ろ側の半導体素子の前記後面に前記信号ケーブルが接続され、前記第２の電極と接続されている外部接続端子が配設されており、
前記複数の半導体素子は、それぞれ複数の接合部を介して接合されており、前記複数の接合部が同心円状に配置されており、内周側に配置されている前記接合部の大きさが、外周側に配置されている前記接合部の大きさよりも、小さいことを特徴とする撮像モジュール。
【請求項１０】
前記封止層が、前記半導体回路部が形成されている中央領域に配設されている第１の封止層と、前記貫通配線が配設されている中間領域を囲む外周領域に配設されている前記第１の封止層よりもヤング率の小さい第２の封止層と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の撮像モジュール。
【請求項１１】
前記半導体回路部が形成されている前記中央領域にのみ、前記第１の電極と前記第２の電極との前記接合部が配設されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の撮像モジュール。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の撮像モジュールを具備する内視鏡であって、
前記外部接続端子に接続される前記信号ケーブルと、
前記撮像モジュールが先端部に収容された挿入部と、
前記挿入部の基端側に配設された操作部と、
前記操作部から延出するユニバーサルコードと、を具備し、
前記ユニバーサルコードは、前記信号ケーブルと電気的に接続されていることを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を含む複数の半導体素子が接合された撮像モジュール、および、撮像素子を含む複数の半導体素子が接合された撮像モジュールを有する内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、挿入部の硬性先端部に撮像モジュールが収容された挿入部を、例えば、患者の体内に挿入することによって体内の画像を取得する。日本国特開２００５−３３４５０９号公報には、駆動回路を構成するコンデンサ、抵抗およびＩＣ等の電子部品チップが実装された配線板が、撮像素子の裏面に接合されている撮像モジュールが開示されている。【０００３】
電子部品チップが実装された配線板を有する撮像モジュールは、光軸方向の長さが長くなる。このため、内視鏡の硬性先端部の短小化は容易ではない。【０００４】
近年、コンデンサ等の電子部品チップと同じ機能を有するプレーナ型デバイス（薄膜部品）が形成された半導体素子が開発されている。プレーナ型デバイスが形成された半導体素子を、撮像素子の裏面にフリップチップ法により接合することにより、撮像モジュールの細径化および短小化を図ることができる。【０００５】
撮像モジュールの後面に接合されている信号ケーブルには、筐体への組み込み作業や内視鏡の湾曲操作により、引っ張り応力が印加される。撮像素子と半導体素子との接合部の接合強度が十分でない場合には、信号ケーブルを介して接合部に応力が印加されると接続不良が発生し、信頼性が低下するおそれがある。【０００６】
一方、日本国特開２０１６−２０１４２５号公報に開示されているように、撮像素子は薄いため、応力により容易に湾曲変形する。【０００７】
例えば、受光部を保護するために接着層を介してカバーガラスが接着されると、撮像素子は湾曲変形することがある。変形した撮像素子が、さらに別の素子と接合されると変形が矯正されるため、接着層の外周領域が剥離し、信頼性が低下するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３３４５０９号公報
【特許文献２】特開２０１６−２０１４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、信頼性の高い撮像モジュール、および信頼性の高い内視鏡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】
【００１０】
本発明の実施形態の撮像モジュールは、撮像素子を含む複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子の間に、それぞれ配設されている封止層と、を具備し、後面に接続される信号ケーブルを介して信号を伝送する撮像モジュールであって、前記複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子が、第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、前記第１の主面の中央領域に半導体回路部を有し、前記中央領域を囲んでいる中間領域に前記半導体回路部と接続されている第１の貫通配線があり、前記第２の主面に前記第１の貫通配線と接続されている第１の電極が配設されており、前記複数の半導体素子のうちの第２の半導体素子が、第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面とを有し、前記第１の電極と接合部を介して接合されている第２の電極が前記第３の主面に配設されており、前記中間領域に前記第２の電極と接続されている第２の貫通配線があり、前記複数の半導体素子のうち最も後ろ側の半導体素子の前記後面に、前記信号ケーブルが接続され、前記第２の貫通配線と接続されている外部接続端子が配設されており、前記封止層が、前記中央領域に配設されている第１の封止層と、前記中間領域を囲む外周領域に配設され、前記第１の封止層よりもヤング率の小さい第２の封止層と、を含む。【００１１】
別の実施形態の内視鏡は撮像モジュールと信号ケーブルと、前記撮像モジュールが先端部に収容された挿入部と、前記挿入部の基端側に配設された操作部と、前記操作部から延出するユニバーサルコードと、を具備し、前記ユニバーサルコードは、前記信号ケーブルと電気的に接続されており、前記撮像モジュールは、撮像素子を含む複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子の間に、それぞれ配設されている封止層と、を具備し、後面に接続される信号ケーブルを介して信号を伝送し、前記複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子が、第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、前記第１の主面の中央領域に半導体回路部を有し、前記中央領域を囲んでいる中間領域に前記半導体回路部と接続されている第１の貫通配線があり、前記第２の主面に前記第１の貫通配線と接続されている第１の電極が配設されており、前記複数の半導体素子のうちの第２の半導体素子が、第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面とを有し、前記第１の電極と接合部を介して接合されている第２の電極が前記第３の主面に配設されており、前記中間領域に前記第２の電極と接続されている第２の貫通配線があり、前記複数の半導体素子のうち最も後ろ側の半導体素子の前記後面に、前記信号ケーブルが接続され、前記第２の貫通配線と接続されている外部接続端子が配設されており、前記封止層が、前記中央領域に配設されている第１の封止層と、前記中間領域を囲む外周領域に配設され、前記第１の封止層よりもヤング率の小さい第２の封止層と、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信頼性の高い撮像モジュール、および信頼性の高い内視鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の撮像モジュールの斜視図である。
【図２】第１実施形態の撮像モジュールの図１のＩＩ-ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】第１実施形態の撮像モジュールの撮像素子の背面図である。
【図４】第１実施形態の変形例１の撮像モジュールの撮像素子の背面図である。
【図５】第１実施形態の変形例２の撮像モジュールの撮像素子の背面図である。
【図６】第１実施形態の変形例３の撮像モジュールの撮像素子の背面図である。
【図７】第１実施形態の変形例４の撮像モジュールの撮像素子の背面図である。
【図８】第２実施形態の撮像モジュールの断面図である。
【図９】第２実施形態の撮像モジュールの図８のＩＸ-ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】第２実施形態の変形例の撮像モジュールの断面図である。
【図１１】第３実施形態の撮像モジュールの断面図である。
【図１２】第３実施形態の変形例の撮像モジュールの断面図である。
【図１３】第４実施形態の撮像モジュールの斜視図である。
【図１４】第４実施形態の撮像モジュールの図１３のＸＩＶ-ＸＩＶ線に沿った断面図である。
【図１５】第４実施形態の撮像モジュールの撮像素子の図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿ったである。
【図１６】第４実施形態の変形例の撮像モジュールの撮像素子の背面図である。
【図１７】第５実施形態の撮像モジュールの断面図である。
【図１８】第５実施形態の変形例の撮像モジュールの断面図である。
【図１９】第６実施形態の撮像モジュールの断面図である。
【図２０】第６実施形態の撮像モジュールの製造方法を説明するための分解図である。
【図２１】第７実施形態の内視鏡の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
本実施形態の撮像モジュール１（以下、「撮像モジュール１」という。）は、内視鏡９の先端部９Ａに収容される（図２１参照）。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施形態の撮像モジュール１は、第１の半導体素子である撮像素子１０と第２の半導体素子２０とが、その間に配設されている封止層３０を介して積層されている。言い替えれば、撮像モジュール１は、撮像素子１０を含む複数の半導体素子１０、２０が積層されている。
【００１６】
なお、以下の説明において、各実施形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、夫々の部分の厚さの比率および相対角度などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、光軸Ｏ（Ｚ軸）の撮像素子１０の方向を「前」、第２の半導体素子２０の方向を「後」という。
【００１７】
また、一部の構成要素（例えば、配線板４０、信号ケーブル４１）の図示を省略することがある。すなわち、図１等では図示しないが、図１１に示すように、撮像モジュール１の第２の半導体素子２０の後面２０ＳＢの外部接続端子２９には、配線板４０が接続され、さらに配線板４０には信号ケーブル４１が接続される。
【００１８】
すなわち、撮像モジュール１は、撮像素子１０を含む複数の半導体素子１０、２０が封止層３０を介して積層されており、後面２０ＳＢに接続される信号ケーブル４１を介して信号を伝送する。そして、複数の半導体素子１０、２０のうち最も後ろ側の半導体素子２０の後面２０ＳＢに配設された、信号ケーブル４１が接続される外部接続端子２９を有する。
【００１９】
平面視矩形、すなわち光軸Ｏに直交する方向の断面形状が矩形の撮像素子１０は、第１の主面１０ＳＡと第１の主面１０ＳＡと対向する第２の主面１０ＳＢとを有する略直方体平板である。
【００２０】
第１の主面１０ＳＡの中央領域Ｓ１の一部に形成されている第１の半導体回路部である受光部１１は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ受光回路等であり、光を受光して光電変換を行うことによって電気信号を生成する。受光部１１は、中央領域Ｓ１を囲む中間領域Ｓ２に配設されている複数の貫通配線（第１の貫通配線）１２を介して第２の主面１０ＳＢの中央領域Ｓ１に配設されている複数の第１の電極１３と接続されている。
【００２１】
言い替えれば、中間領域Ｓ２は複数の貫通配線１２が配設されている領域であり、中央領域Ｓ１は、中間領域Ｓ２の内側の領域であり、外周領域Ｓ３は、中間領域Ｓ２を囲んでいる領域である。なお、中央領域Ｓ１は、受光部１１と対向している領域の内部に含まれることが好ましい（図１参照）。
【００２２】
図３に示す様に、撮像素子１０の第２の主面１０ＳＢには、中間領域Ｓ２の貫通配線１２と、中央領域Ｓ１の第１の電極１３と、を接続する配線１４が配設されている。
【００２３】
一方、平面視矩形の第２の半導体素子２０は、第３の主面２０ＳＡと第３の主面２０ＳＡと対向する後面である第４の主面２０ＳＢとを有する。そして、第２の半導体素子２０は、第３の主面２０ＳＡに撮像素子１０の複数の第１の電極１３のそれぞれと、それぞれが接合されている複数の第２の電極２３を有する。すなわち、第２の電極２３は、第２の半導体素子２０の第３の主面２０ＳＡの中央領域Ｓ１に配設されている。
【００２４】
第１の電極１３と第２の電極２３とは、接合部である高さ1μｍ〜５０μｍｎのバンプ１５を介して接合されている１なお、第１の電極１３と第２の電極２３とは、バンプを介さずに直接、接合されていてもよい。
【００２５】
第２の半導体素子２０は、撮像素子１０が出力する電気信号を処理し、撮像信号として出力する。第２の半導体素子２０の第３の主面２０ＳＡ、または第４の主面２０ＳＢには、コンデンサ、抵抗もしくはバッファ等の電子部品機能回路、または、ノイズ除去回路もしくはアナログデジタル変換回路等の信号処理回路を構成している第２の半導体回路部であるプレーナ型デバイス２１が形成されている。なお、図２には第４の主面２０ＳＢにプレーナ型デバイス２１が形成されている例を示している。
【００２６】
撮像モジュール１は、複数の撮像素子１０を含む撮像ウエハと、複数の第２の半導体素子２０を含む第２の半導体ウエハとを接合した接合ウエハの切断により作製されるウエハレベルモジュールである。このため、光軸直交方向の投影面に投影された撮像素子１０の投影像と、第２の半導体素子２０の投影像とは、完全に重なっている。このため撮像モジュール１は、細径である。また、撮像素子１０にプレーナ型デバイス２１が形成されている第２の半導体素子２０が接合されている撮像モジュール１は、短小である。
【００２７】
ウエハレベルモジュールは、複数の撮像モジュール１を効率良く作製できる。撮像モジュール１は、各ウエハを複数の素子を含む長方形または正方形のブロックに切断し、複数のブロックを接合した後に個片化するブロックレベルモジュールでもよい。ブロックレベルモジュールはウエハレベルモジュールよりも、ウエハにおける素子配置の自由度が高い。
【００２８】
なお、中間領域Ｓ２には第２の半導体素子２０の第２の電極２３と接続されている貫通配線（第２の貫通配線）２２がる。第２の半導体素子２０の第２の電極２３は、貫通配線（第２の貫通配線）２２を介して第４の主面２０ＳＢのプレーナ型デバイス２１と接続されている。すなわち、図示しないが、第２の半導体素子２０の第３の主面２０ＳＡには、中央領域Ｓ１の第２の電極２３と、中間領域Ｓ２の貫通配線２２とを接続する配線が配設されている。
【００２９】
撮像素子１０と第２の半導体素子２０との間には封止層３０が配設されている。封止層３０は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂またはポリビニル樹脂等の絶縁樹脂からなる。
【００３０】
撮像素子１０および第２の半導体素子２０の厚さはそれぞれ、５μｍ〜１００μｍ程度であり、後述するように異なっていてもよい。また、プレーナ型デバイス２１は、半導体素子２０の片面だけに形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。
【００３１】
撮像モジュール１は、撮像素子１０の第１の電極１３と第２の半導体素子２０の第２の電極２３との接合部が金属からなる。金属は、弾性変形範囲が小さいため、大きな応力が印加されると、接合部にひびが生じたり、接合面が剥離したりするおそれがある。
【００３２】
撮像モジュール１は、接合部の全てが、中央領域Ｓ１に配設されており、撮像素子１０と第２の半導体素子２０との間には、封止層３０が配設されている。樹脂からなる封止層３０は、弾性変形範囲が大きく、弾性変形することにより応力を吸収する。
【００３３】
すなわち、撮像モジュール１では、中央領域Ｓ１は、いわゆる硬い構造であるのに対して、中間領域Ｓ２を囲んでいる外周領域Ｓ３は、中央領域Ｓ１よりも、いわゆる軟らかい構造となっている。
【００３４】
すでに説明したように、撮像モジュール１に印加される応力は、撮像モジュール１の後端面である第２の半導体素子２０に接合されている信号ケーブル（不図示）を介して印加される。
【００３５】
ここで、内視鏡の湾曲操作によって、信号ケーブルを介して撮像モジュール１に力が加わる。具体的には、Ｚ方向に半導体素子が積層された撮像モジュール１には、光軸Ｏを押し曲げるような方向の力が加わる。このため最も応力がかかる箇所は撮像モジュール１の外側、つまり外周領域Ｓ３である。
【００３６】
撮像モジュール１は、全ての接合部が、外周領域Ｓ３から離れた中央領域Ｓ１にのみ配設されているため信頼性が高い。さらに、撮像モジュール１は、外周領域Ｓ３に配設されている封止層３０が弾性変形することにより応力を吸収するため、接合部（バンプ１５）および貫通配線１２、２２に印加される応力が低減される。
【００３７】
本実施形態の内視鏡用撮像モジュールは、撮像素子を含む複数の半導体素子が封止層を介して積層されており、後面に接続される信号ケーブルを介して信号を伝送し、前記複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子が、第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、前記第１の主面の中央領域に半導体回路部を有し、前記中央領域を囲んでいる中間領域に前記半導体回路部と接続されている貫通配線を有し、前記第２の主面の前記中央領域に前記貫通配線と接続されている第１の電極を有し、前記複数の半導体素子のうちの第２の半導体素子が、第３の主面と前記第３の主面と対向する第４の主面を有し、前記第３の主面の前記中央領域に第２の電極を有し、前記複数の半導体素子のうち最も後ろ側の半導体素子の後面に配設された、前記信号ケーブルが接続される外部接続端子を有し、前記中央領域にのみ、前記第１の電極と前記第２の電極との接合部が配設されている。
【００３８】
＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態の変形例の撮像モジュールは、撮像モジュール１と類似し同じ効果を有しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００３９】
＜第１実施形態の変形例１＞
撮像モジュール１では、中央領域Ｓ１に配設されている複数の第１の電極１３および複数の第２の電極２３は、円状に配置されていた。言い替えれば、第１の電極と１３と第２の電極２３との接合部であるバンプ１５は、１つの円の円周上に配置されていた。
【００４０】
これに対して、図４に示す様に、撮像モジュール１Ａでは、第１の電極と１３と第２の電極２３との接合部であるバンプ１５は、格子状に配置されている。すなわち、バンプ１５は円状には配置されていない。バンプは、中央領域Ｓ１にのみ配置されていれば、バンプの配置は円状に限定されない。
【００４１】
ただし、信号ケーブル４１を介して撮像モジュール１に印加される応力が、光軸Ｏに直交する面内において等方的である場合は、バンプ１５が円状に配置されている撮像モジュール１の方が、撮像モジュール１Ａよりも信頼性が高い。
【００４２】
＜第１実施形態の変形例２＞
図５に示す様に、撮像モジュール１Ｂでは、第１の電極と１３と第２の電極２３とは、ともに同心円状に配置されている。すなわち、第１の電極と１３と第２の電極２３との接合部である複数のバンプ１５は、中心点が同じ２つの円の円周上に配置されている。
【００４３】
例えば、第１の電極１３は、内周円の円周上に配置されている第１の電極１３Ａと、外周円の円周上に配置されている第１の電極１３Ｂと、からなる。
【００４４】
撮像モジュール１Ｂは、多くの接続部を配置することが容易である。なお、接合部は、３つ以上の円の円周上に配置されていてもよいし、円の中心にも配置されていてもよい。
【００４５】
なお、撮像モジュール１Ｂの撮像素子１０Ａは裏面照射型であり、受光部と第２の主面１０ＳＢとを接続している貫通配線１２Ａが円状に配置されている。裏面照射型の撮像素子１０Ａでは、複数の貫通配線１２Ａの一部は、受光部と対向する領域に形成されていてもよい。
【００４６】
すでに説明したように、信号ケーブル４１を介して撮像モジュール１Ｂに印加される応力が、光軸Ｏに直交する面内において等方的である場合は、貫通配線１２Ａが円状に配置されている撮像モジュール１Ｂは、撮像モジュール１よりも信頼性が高い。
【００４７】
＜第１実施形態の変形例３＞
図６に示す様に、撮像モジュール１Ｃは、撮像モジュール１Ｂと同じように、第１の電極と１３と第２の電極２３、すなわち接合部であるバンプ１５は、同心円状に配置されている。
【００４８】
そして、接合部のうち内周側に配置されている接合部の光軸直交方向（すなわちＸＹ平面方向）の面積（大きさ）が、外周側に配置されている接合部の面積（大きさ）よりも、小さい。そして、単位面積当たりの接合部の数は、内周側が外周側よりも多い。
【００４９】
例えば、第１の電極１３は、内周円の円周上に配置されている第１の電極１３Ｃと、外周円の円周上に配置されている第１の電極１３Ｄと、からなる。そして、第１の電極１３Ｃの大きさが、第１の電極１３Ｄの大きさよりも小さい。
【００５０】
撮像モジュール１Ｃは、外周に配置された接合面積の大きな接合部により保護されているため、内周の接合部は信頼性が高い。さらに、中心に近い領域（内周側）に、より多くの接合部を配置することが容易であるため、撮像モジュール１Ｂよりも信頼性が高い。
【００５１】
＜第１実施形態の変形例４＞
図７に示す様に、撮像モジュール１Ｄは、接合部よりも外周側の中央領域Ｓ１に、撮像素子１０（第１の半導体素子）と第２の半導体素子２０とを電気的に接続していないダミー接合部がある。
【００５２】
例えば、撮像素子１０の第２の主面１０ＳＢには、貫通配線１２と接続されていない第１のダミー電極１３Ｅが配設されている。図示しないが、第１のダミー電極１３Ｅは、接合部であるバンプ１５を介して第２の半導体素子２０の第２のダミー電極と接合されている。
【００５３】
例えば、第１のダミー電極１３Ｅは第１の電極１３を囲むように配置されている。すなわち、第１の電極１３は、複数の第１のダミー電極１３Ｅの中心を結ぶことで構成される多角形の内部にだけ配置されている。
【００５４】
撮像モジュール１Ｄは、接合部がダミー接合部により保護されているため、より信頼性が高い。
【００５５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の変形例の撮像モジュール１Ｅは、撮像モジュール１等と類似し同じ効果を有しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００５６】
図８および図９に示す本実施形態の撮像モジュール１Ｅは、封止層３０Ｅが、中央領域Ｓ１および中間領域Ｓ２に配設されている第１の封止層３１と、外周領域Ｓ３に配設されている第１の封止層３１よりもヤング率の小さい第２の封止層３２と、を含む。
【００５７】
例えば、第１の半導体素子（撮像素子）１０と第２の半導体素子２０とを接合する前に、パターニングされた第１の封止層３１が接合面に配設され、接合後の接合面の隙間に第２の素子２０が注入されることで、封止層３０Ｅは配設される。
【００５８】
接合部および貫通配線が配設されている中央領域Ｓ１および中間領域Ｓ２は、ヤング率の高い第１の封止層３１により保護されている。そして、外周領域Ｓ３には、弾性変形し応力を吸収する第２の封止層３２が配設されている。
【００５９】
特に、第１の封止層３１はヤング率が１ＧＰａ以上で、第２の封止層３２はヤング率が、１ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００６０】
例えば、第１の封止層３１は、ヤング率が８ＧＰａのエポキシ樹脂からなり、第２の封止層３２は、ヤング率が５０ＭＰａのシリコーン樹脂からなる。また同じ樹脂からなる第１の封止層３１と第２の封止層３２との重合度が異なっていてもよい。なお、封止層３０Ｅは第１の封止層３１と第２の封止層３２とから構成されているが、さらに第３の封止層を含んでいてもよい。例えば、第１の封止層３１と第２の封止層３２との間に配設される第３の封止層は、ヤング率が第１の封止層３１より小さく第２の封止層３２よりも大きい。
【００６１】
撮像モジュール１Ｅは、単一の封止層３０を有する撮像モジュール１よりも、信頼性が高い。
【００６２】
＜第２実施形態の変形例＞
撮像モジュール１Ｅでは、貫通配線１２が配設されている中間領域Ｓ２も第１の封止層３１により保護されていた。
【００６３】
これに対して、図１０に示す本変形例の撮像モジュール１Ｆでは、封止層３０Ｆの中間領域Ｓ２には、第２の封止層３２が配設されている。広い面積の第２の封止層３２は応力吸収効果が強いため、中央領域Ｓ１に配設されている接合部をより確実に保護できる。
【００６４】
さらに、第１の封止層３１は、円形であるため、液体樹脂の滴下により特にパターニングを行うこと無く配設できる。
【００６５】
また、撮像モジュール１Ｅ、１Ｆにおいても、撮像モジュール１Ａ〜１Ｄの構成の接合部を有することで、撮像モジュール１Ａ〜１Ｄの効果を有することは言うまでも無い。
【００６６】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の変形例の撮像モジュール１Ｇは、撮像モジュール１等と類似し同じ効果を有しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００６７】
図１１に示す様に、撮像モジュール１Ｇは、撮像素子１０（第１の半導体素子）と複数の半導体素子（第２〜第４の半導体素子）２０Ａ〜２０Ｃが、複数の半導体素子１０、２０Ａ〜２０Ｃの間に、それぞれ配設されている封止層３０Ｅを介して積層されている。撮像モジュール１Ｇの最も後ろ側の第４の半導体素子２０Ｃの後面２０ＣＳＢには、外部接続端子２９を介して信号接続パッド４９が接続されたフレキシブル基板を用いた配線板４０を介して信号ケーブル４１が接続されている。
【００６８】
そして、複数の半導体素子１０、２０Ａ〜２０Ｃは、すでに説明した撮像素子１０（第１の半導体素子）または第２の半導体素子２０と略同じ構成で、封止層３０と略同じ構成の封止層３０Ｅを介して積層されている。
【００６９】
例えば、第３の半導体素子２０Ｂは、第５の主面２０ＢＳＡと第５の主面２０ＢＳＡと対向する第６の主面２０ＢＳＢとを有する。第３の半導体素子２０Ｂは、第６の主面２０ＢＳＢの中央領域Ｓ１に半導体回路部２１Ｂを有し、中央領域Ｓ１を囲んでいる中間領域Ｓ２に半導体回路部２１Ｂと接続されている貫通配線２２Ｂを有する。第３の半導体素子２０Ｂは、第５の主面２０ＢＳＡの中央領域Ｓ１に第１の電極１３Ｂを有し、第６の主面の中央領域Ｓ１に貫通配線２２Ｂを介して第１の電極１３Ｂと接続されている第２の電極２３Ｂを有する。第３の半導体素子２０Ｂは、第２の半導体素子２０Ａとの接合部および第４の半導体素子２０Ｃとの接合部が中央領域Ｓ１にのみ、配設されている。
【００７０】
なお、複数の第１の電極、複数の第２の電極および貫通配線の一部が、半導体回路部の内周部や半導体回路部２１と対向する領域に形成されていてもよい。逆に、半導体回路部が、中間領域や外周領域に形成されていてもよい。
【００７１】
すなわち、実施形態の撮像モジュールは、撮像素子１０を含んでいれば、３つ以上の半導体素子を含んでいてもよい。特に積層される半導体素子の数が、４以上であると本発明の効果が顕著である。
【００７２】
なお、３つ以上の半導体素子が積層されている撮像モジュールにおいては、少なくともいずれかの素子間が撮像モジュール１等と同じ構成であれば、よい。ただし、４以上の半導体素子が積層されている撮像モジュールでは、最前方の素子間および最後方の素子間は、最も強い応力が印加されるため、撮像モジュール１等の構成であることが好ましい。
【００７３】
＜第３実施形態の変形例＞
第３実施形態の変形例の撮像モジュール１Ｈは、撮像モジュール１Ｇと類似し同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００７４】
撮像モジュール１Ｇは、配線板４０が可撓性を有するフレキシブル基板を基体として用いているため、ケーブル４１を容易に接続できる。これに対して、図１２に示す撮像モジュール１Ｈの配線板４５は、硬質基板を基体とする。配線板４５の信号接続パッド４９は、半導体素子２０Ｃの外部接続端子２９と接合されている。また、２本の信号ケーブル４１は配線板４５の側面にそれぞれ接続されている。
【００７５】
すなわち、配線板は、可撓性でも非可撓性でもよい。また、複数の信号ケーブル４１が、配線板の複数の面にそれぞれ接続されていてもよい。さらに、撮像モジュールは、配線板を用いないで、外部接続端子２９に直接、信号ケーブル４１が接続されていてもよい。
【００７６】
＜第４実施形態＞
第４実施形態の撮像モジュール１Ｉは、撮像モジュール１Ｅ等と類似しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００７７】
図１３、図１４、および図１５に示すように、撮像モジュール１Ｉでは、第１の電極１３および第２の電極２３が、中間領域Ｓ２に配設されている。すなわち、接合部１５は、貫通配線１２、２２が配設されている中間領域Ｓ２に配設されている。
【００７８】
一方、封止層３０Ｅは、撮像モジュール１Ｅと同じように、中央領域Ｓ１および中間領域Ｓ２に配設されている第１の封止層３１と、外周領域Ｓ３に配設されている第１の封止層３１よりもヤング率の小さい第２の封止層３２と、を含む。
【００７９】
弾性変形し応力を吸収する第２の封止層３２が、外周領域Ｓ３に配設されている撮像モジュール１Ｉは、撮像モジュール１Ｅと同じように、接合部１５および貫通配線１２、２２に印加される応力が低減されるため、信頼性が高い。
【００８０】
＜第４実施形態の変形例＞
第４実施形態の変形例の撮像モジュール１Ｊは、撮像モジュール１Ｉと類似しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００８１】
図１６に示すように、撮像モジュール１Ｊでは、封止層３０Ｆは、中央領域Ｓ１に配設されている第１の封止層３１と、中間領域Ｓ２および外周領域Ｓ３に配設されている第１の封止層３１よりもヤング率の小さい第２の封止層３２と、を含む。
【００８２】
弾性変形し応力を吸収する第２の封止層３２が、外周領域Ｓ３に配設されている撮像モジュール１Ｊは、撮像モジュール１Ｉと同じように、接合部１５および貫通配線１２、２２に印加される応力が低減されるため、信頼性が高い。
【００８３】
すなわち、撮像モジュールの中間領域Ｓ２には、第１の封止層３１が配設されていても、第２の封止層３２が配設されていてもよい。
【００８４】
＜第５実施形態＞
第５実施形態の撮像モジュール１Ｋは、撮像モジュール１Ｃ等と類似し同じ効果を有しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００８５】
図１７に示すように、撮像モジュール１Ｋでは、複数の接合部１５が同心円状に配置されており、内周側に配置されている接合部１５Ｃの大きさが、外周側に配置されている接合部１５Ｄの大きさよりも、小さい。
【００８６】
なお、撮像モジュール１Ｋでは、最外周の接合部１５Ｄは貫通配線（不図示）と直接接合されている。言い替えれば、接合部１５Ｄの上下（紙面垂直方向）に貫通配線がある。一方、接合部１５Ｃの上下には貫通配線はない。
【００８７】
接合部１５のうち、接合部１５Ｄは中間領域Ｓ２に配設されている。すなわち、撮像モジュール１Ｋの接合部１５は、中央領域Ｓ１にのみに配設されていない。
【００８８】
撮像モジュール１Ｋは、外周側に配置されている大きい接合部１５Ｄにより撮像モジュールと第２の撮像素子とが固定されている。このため、内周側に配置されている小さな接合部１５Ｃも信頼性が高く、さらに、中心に近い領域（内周側）に、より多くの接合部１５を配置することが容易である。
【００８９】
なお、環状に配置されている複数の接合部１５Ｄをつないだ線分で囲まれる領域の内部に、複数の接合部１５Ｃが環状に配置されていてもよい。すなわち、本発明における同心円状とは、厳密な同心円ではなく、中心が同じ複数の環状も含まれる。
【００９０】
＜第５実施形態の変形例＞
第５実施形態の変形例の撮像モジュール１Ｌは、撮像モジュール１Ｋと類似しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００９１】
撮像モジュール１Ｋでは、封止層３０は全体が同じ樹脂により構成されていた。これに対して、図１８に示す撮像モジュール１Ｌは、封止層３０Ｅが、中央領域Ｓ１および中間領域Ｓ２に配設されている第１の封止層３１と、外周領域Ｓ３に配設されている第１の封止層３１よりもヤング率の小さい第２の封止層３２と、を含む。
【００９２】
撮像モジュール１Ｋは、撮像モジュール１Ｉと同じように、接合部１５Ｃに印加される応力が低減されるため、信頼性が高い。なお、すでに説明したように、中間領域Ｓ２には第１の封止層３１が配設されていてもよい。
【００９３】
＜第６実施形態＞
第６実施形態の撮像モジュール１Ｍは、撮像モジュール１Ｉ等と類似し同じ効果を有しているので同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００９４】
図１９に示すように、撮像モジュール１Ｍは、第１の主面１０ＳＡに接着層１８を介して接着されているカバーガラス１９を更に具備する。
【００９５】
既に説明したように、撮像素子１０にカバーガラス１９が接着層１８を介して接着されると、図２０に示すように撮像素子１０が湾曲変形することがある。湾曲変形した撮像素子１０の第２の主面１０ＳＢを、平板状の第２の半導体素子２０の第３の主面２０ＳＡに封止層を介して接合すると、変形が矯正される。すると、接着層１８の外周領域Ｓ３が剥離し、信頼性が低下するおそれがあった。なお、図２０では変形をデフォルメしているが、実際の変形量は、例えば、外寸３ｍｍ×３ｍｍの撮像モジュールにおいて外周領域Ｓ３の端部において、わずか１μｍである。
【００９６】
撮像モジュール１Ｍでは、封止層３０Ｅが、中央領域Ｓ１および中間領域Ｓ２に配設されている第１の封止層３１と、外周領域Ｓ３に配設されている第１の封止層３１よりもヤング率の小さい第２の封止層３２と、を含む。
【００９７】
撮像モジュール１Ｍでは、外周領域Ｓ３に配設されている第２の封止層３２が容易に変形するため、撮像素子１０およびカバーガラス１９は、湾曲変形した状態のままで撮像素子１０に接着される。このため、撮像モジュール１Ｌは、外周領域Ｓ３が剥離するおそれがなく、信頼性が高い。
【００９８】
なお、封止層３０の樹脂が硬化性樹脂の場合には、硬化時の収縮応力により、外周領域Ｓ３が剥離するおそれがある。このため、第２の封止層３２の硬化収縮率は小さいことが好ましく、特に３％以下であることが好ましい。硬化収縮率が３％以下の場合には、外周領域Ｓ３に作用する収縮応力が小さく、外周領域Ｓ３が剥離するおそれがなく、信頼性が高い。
【００９９】
なお、撮像モジュール１Ｉ〜１Ｍにおいても、後面の外部接続端子の構成等は、図１１、図１２に示した撮像モジュール１Ｇ、１Ｈと同じであり、また、３つ以上の半導体素子を含んでいてもよい。
【０１００】
＜第７実施形態＞
第７実施形態の内視鏡は、既に説明した撮像モジュール１、１Ａ〜１Ｍを具備する。
【０１０１】
図２１に示すように、例えば、内視鏡９は、撮像モジュール１が先端部９Ａに収容された挿入部９Ｂと、挿入部９Ｂの基端側に配設された操作部９Ｃと、操作部９Ｃから延出するユニバーサルコード９Ｄと、を具備する。ユニバーサルコード９Ｄは、撮像モジュール１の信号ケーブル４１と接続されている。
【０１０２】
内視鏡９は、撮像モジュール１、１Ａ〜１Ｍを挿入部９Ｂの先端部９Ａに有するため、信頼性が高い。なお、内視鏡９は軟性鏡であるが、硬性鏡でもよい。また、医療用内視鏡でも工業用内視鏡でもよい。
【０１０３】
また、撮像モジュール１等について説明したが、本発明の撮像モジュールは内視鏡用途に限定されるものではない。具体的には、撮像モジュールに接続した信号ケーブルが動くことによって、撮像モジュールに応力が印加されるような撮像装置であれば、本発明の撮像モジュールと同じ構成とすることで、同じ効果を得ることができる。例えば、可動する超小型のロボットアームの先端部に搭載された撮像モジュール、および、レンズユニットではなく撮像モジュールを光軸方向に動かしてフォーカス調整等をする撮像撮像モジュールなど、内視鏡以外の装置にも適用することができる。
【０１０４】
本発明は、上述した実施形態および変形例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、組み合わせ等が可能である。
【０１０５】
本願は、２０１６年１１月２１日に出願された国際特許ＰＣＴ／ＪＰ２０１６／０８４４９７を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。
【符号の説明】
【０１０６】
１、１Ａ〜１Ｍ・・・撮像モジュール
９・・・内視鏡
１０・・・撮像素子（第１の半導体素子）
１１・・・受光部（半導体回路部）
１２・・・貫通配線
１３・・・第１の電極
１４・・・配線
１５・・・バンプ
２０・・・第２の半導体素子
２１・・・プレーナ型デバイス
２２・・・貫通配線
２３・・・第２の電極
３０、３０Ｅ・・・封止層
３１・・・第１封止層
３２・・・第２封止層
４０・・・配線板
４１・・・信号ケーブル
Ｓ１・・・中央領域
Ｓ２・・・中間領域
Ｓ３・・・外周領域
【図１】
2018092347.tif 000003
【図２】
2018092347.tif 000004
【図３】
2018092347.tif 000005
【図４】
2018092347.tif 000006
【図５】
2018092347.tif 000007
【図６】
2018092347.tif 000008
【図７】
2018092347.tif 000009
【図８】
2018092347.tif 000010
【図９】
2018092347.tif 000011
【図１０】
2018092347.tif 000012
【図１１】
2018092347.tif 000013
【図１２】
2018092347.tif 000014
【図１３】
2018092347.tif 000015
【図１４】
2018092347.tif 000016
【図１５】
2018092347.tif 000017
【図１６】
2018092347.tif 000018
【図１７】
2018092347.tif 000019
【図１８】
2018092347.tif 000020
【図１９】
2018092347.tif 000021
【図２０】
2018092347.tif 000022
【図２１】
2018092347.tif 000023
【国際調査報告】
2018092347.tif 000024
2018092347.tif 000025
2018092347.tif 000026
2018092347.tif 000027