JP2013123628A - Imaging unit for endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内視鏡用撮像ユニットに関し、特に、フレキシブル基板上に実装された撮像素子を有する内視鏡用撮像ユニットに関する。 The present invention relates to an endoscope imaging unit, and more particularly to an endoscope imaging unit having an imaging element mounted on a flexible substrate.
従来より、内視鏡は、医療分野及び工業分野において広く用いられている。被写体は、内視鏡の挿入部の先端部に設けられた撮像素子により撮像され、被写体像がモニタ装置に表示される。術者等は、そのモニタに映し出された被写体の画像を見て、観察等を行うことができる。 Conventionally, endoscopes have been widely used in the medical field and the industrial field. The subject is imaged by an image sensor provided at the distal end portion of the insertion portion of the endoscope, and the subject image is displayed on the monitor device. The surgeon or the like can observe and observe the subject image displayed on the monitor.
内視鏡の場合、撮像ユニットの小型化のため、挿入部の先端部内に設けられる撮像素子は、所謂ベアチップの撮像素子であり、フレキシブル基板上に実装される。その撮像素子とフレキシブル基板との電気的な接続方法は、撮像素子のチップの側面で、側面から延出する複数の端子部とフレキシブル基板の複数のランド部とを接続する方法、さらに、近年は、撮像素子のチップの裏面の複数の貫通電極とフレキシブル基板の複数のランドとを接続する方法もある。 In the case of an endoscope, in order to reduce the size of the imaging unit, the imaging element provided in the distal end portion of the insertion portion is a so-called bare-chip imaging element and is mounted on a flexible substrate. The electrical connection method between the image pickup device and the flexible substrate is a method of connecting a plurality of terminal portions extending from the side surface and a plurality of land portions of the flexible substrate on the side surface of the chip of the image pickup device. There is also a method of connecting a plurality of through electrodes on the back surface of the chip of the image sensor and a plurality of lands of the flexible substrate.
内視鏡の挿入部の外径が小さいため、ベアチップの撮像素子が実装されたフレキシブル基板を折り曲げて、挿入部の先端部内に収納して内視鏡用撮像ユニットは構成される(例えば、特許文献1参照)。 Since the outer diameter of the insertion portion of the endoscope is small, an endoscope imaging unit is configured by bending a flexible substrate on which a bare chip imaging device is mounted and storing it in the distal end portion of the insertion portion (for example, a patent Reference 1).
しかし、そのような撮像ユニットを製造する場合、撮像素子が実装されたフレキシブル基板の折り曲げ時に、フレキシブル基板が歪み、撮像素子の端子部のフレキシブル基板からの剥がれ、あるいは撮像素子とフレキシブル基板との接続部の破損、等が生じる虞がある。このような撮像素子の端子部のフレキシブル基板からの剥がれ等の発生は、撮像素子とフレキシブル基板との接続信頼性を低下させる。 However, when manufacturing such an imaging unit, the flexible substrate is distorted when the flexible substrate on which the imaging device is mounted is bent, and the terminal portion of the imaging device is peeled off from the flexible substrate, or the connection between the imaging device and the flexible substrate is performed. There is a risk of damage to the part. Generation | occurrence | production of such a peeling from the flexible substrate of the terminal part of an image pick-up element reduces the connection reliability of an image pick-up element and a flexible substrate.
例えば、撮像素子のチップの裏面の端子部である複数の貫通電極とフレキシブル基板の複数のランドとを接続して、フレキシブル基板を撮像素子の側面近傍で折り曲げることは、撮像素子の端子部のフレキシブル基板からの剥がれ等の発生の虞がある。 For example, connecting a plurality of through electrodes which are terminal portions on the back surface of the chip of the image sensor and a plurality of lands of the flexible substrate and bending the flexible substrate near the side surface of the image sensor means that the terminal portion of the image sensor is flexible. There is a risk of peeling from the substrate.
さらに、細径な内視鏡の挿入部に搭載される撮像素子が高画素化になってきていること、及び撮像素子がデジタル処理を行うロジック回路を内蔵するようになってきていること、等々に伴い、撮像ユニットの温度上昇による画像ノイズの発生を抑制するために、内視鏡用撮像ユニットは、より良い放熱性を有するものでなければならない。 Furthermore, the image pickup device mounted on the insertion portion of the small-diameter endoscope has been increased in pixel count, the image pickup device has come to incorporate a logic circuit that performs digital processing, and so on. Accordingly, in order to suppress the occurrence of image noise due to the temperature rise of the imaging unit, the imaging unit for endoscope must have better heat dissipation.
そこで、本発明は、撮像素子の実装されたフレキシブル基板が折り曲げられて構成される撮像ユニットにおいて、撮像素子の端子部のフレキシブル基板からの剥がれ等が生じないで、かつ放熱性のよい内視鏡用の撮像ユニットを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an endoscope that has an excellent heat dissipation property in an imaging unit configured by bending a flexible substrate on which an imaging device is mounted, without causing peeling of the terminal portion of the imaging device from the flexible substrate. An object of the present invention is to provide an image pickup unit for use.
本発明の一態様によれば、少なくとも第1の電子部品である撮像素子を実装する第1の実装面を有する第1の実装部と、前記撮像素子以外の電子部品である第2の電子部品を実装する第2の実装面を有する第2の実装部と、前記第1の実装部と前記第2の実装部との間に設けられた折り曲げ部と、を有するフレキシブル基板と、前記第1の実装部の前記第1の実装面の裏側に設けられ、前記撮像素子から発せられる熱を伝導する熱伝導性を有し、前記フレキシブル基板を支持する支持部材と、を有し、前記支持部材は、前記フレキシブル基板の前記折り曲げ部における折り曲げ起点を位置付ける少なくとも1つの端部と、前記第2の実装部と当接することにより前記フレキシブル基板の折り曲げ過ぎを防止する当接部と、を有する内視鏡用撮像ユニットを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, at least a first mounting portion having a first mounting surface for mounting an image sensor that is a first electronic component, and a second electronic component that is an electronic component other than the image sensor. A flexible board having a second mounting portion having a second mounting surface for mounting the first mounting portion and a bent portion provided between the first mounting portion and the second mounting portion; A support member that is provided on the back side of the first mounting surface of the mounting portion and has heat conductivity for conducting heat emitted from the imaging device and supports the flexible substrate, and the support member Is an internal view having at least one end portion for positioning a bending start point in the bent portion of the flexible substrate, and an abutting portion that prevents the flexible substrate from being bent excessively by contacting the second mounting portion. Mirror shooting It is possible to provide a unit.
本発明によれば、撮像素子の実装されたフレキシブル基板が折り曲げられて構成される撮像ユニットにおいて、撮像素子の端子部のフレキシブル基板からの剥がれ等が生じないで、かつ放熱性のよい内視鏡用の撮像ユニットを実現することができる。 According to the present invention, in an imaging unit configured by bending a flexible substrate on which an imaging element is mounted, an endoscope having good heat dissipation without causing peeling of a terminal portion of the imaging element from the flexible substrate. Image pickup unit can be realized.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものもあり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
(フレキシブル基板の構成)
図1は、本実施の形態に係わる、撮像素子が実装されるフレキシブル基板の第1の面を示す平面図である。図2は、本実施の形態に係わる、撮像素子が実装されるフレキシブル基板の第1の面の裏面となる第2の面を示す底面図である。図3は、フレキシブル基板11の正面図である。図1及び図2に示すように、撮像ユニットを構成するフレキシブル基板11は、長さL1で幅L2の長方形の基板である。図3において、フレキシブル基板11上に実装される撮像素子1は、一点鎖線で示されている。例えば、長さL1は10mmで、長さL2は2mmである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In each drawing used for the following explanation, in order to make each constituent element large enough to be recognized on the drawing, there are some constituent elements that have different scales. It is not limited only to the quantity of the component described in the drawing, the shape of the component, the ratio of the size of the component, and the relative positional relationship of each component.
(Configuration of flexible substrate)
FIG. 1 is a plan view showing a first surface of a flexible substrate on which an image sensor is mounted according to the present embodiment. FIG. 2 is a bottom view showing a second surface that is the back surface of the first surface of the flexible substrate on which the imaging element is mounted according to the present embodiment. FIG. 3 is a front view of the
フレキシブル基板11には実装される素子や外部との電気的な導通をとるための複数のランド電極(以下、ランドという)が設けられている。
図1及び図3に示すように、フレキシブル基板11の第1の面(以下、表面という)11Aには、電子部品である撮像素子1が実装されたときに電気的な導通をとるための複数(ここでは16個)の撮像素子用ランド12が形成されている。表面11Aは、撮像素子用ランド12を含む領域であり撮像素子1を実装する撮像素子実装面17を有する。
表面11Aの両端に近い領域には、外部との電気的な導通をとるための複数の外部用ランド13が形成されている。なお、複数の外部用ランド13の一部もしくは全てが、裏面11Bに設けられてもよい。
The
As shown in FIGS. 1 and 3, a first surface (hereinafter referred to as “surface”) 11 </ b> A of the
In a region near both ends of the
表面11Aの撮像素子実装面17に実装される撮像素子1は、例えば、CMOSイメージセンサである。撮像素子1の撮像面の裏面には、貫通電極部に設けられたBGA(Ball Grid Array)あるいはLGA(Land Grid Array)からなる、端子部である複数(ここでは16個)の撮像素子ランド2が形成されている。撮像素子1の撮像素子ランド2は、フレキシブル基板11上の対応する撮像素子用ランド12と、例えば半田部材を介して電気的に接続される。撮像素子1の撮像面側には、カバーガラス3が設けられている。
フレキシブル基板11は、多層構造を有し、その多層構造内に形成された複数の配線パターン14により、撮像素子用ランド12や外部用ランド13を含むランドは、電気的に接続されている。
The
The
図2に示すように、フレキシブル基板11の第2の面(以下、裏面という)11Bは、撮像素子以外の単数または複数の周辺電子部品15が実装される周辺電子部品実装面19を有する。そして、表面11Aや裏面11Bを問わず、フレキシブル基板11の撮像素子実装面17の部分が、撮像素子実装部18を構成する。
なお、本実施の形態においては、撮像素子実装部18を、フレキシブル基板11の表面11Aのほぼ中央に設けているが、これに限らず、表面11Aの中央から偏った位置に設けても良い。
周辺電子部品15は、例えばコンデンサである。周辺電子部品実装面19は、裏面11Bの撮像素子実装部18以外の領域に配置されている。本実施形態においては、フレキシブル基板11の中央部に設けられた撮像素子実装部18から離れた、裏面11Bの2つの領域が、周辺電子部品実装面19である。そして、表面11Aや裏面11Bを問わず、フレキシブル基板11の周辺電子部品実装面19の部分が、周辺電子部品実装部20を構成する。
As shown in FIG. 2, the second surface (hereinafter referred to as the back surface) 11B of the
In the present embodiment, the image
The peripheral
裏面11Bにおける撮像素子実装部18は、後述する支持部材21(図4参照)が接着される支持部材接着領域16であり、後述するように、フレキシブル基板11は、フレキシブル基板11の長手方向に直交する、支持部材接着領域16の辺16aに沿って折り曲げられる。辺16aの外側の領域が、撮像素子1が実装される実装部と、複数の周辺電子部品15が実装される実装部との間に設けられた折り曲げ部16bを構成する。本実施形態においては、図2に示すように、支持部材接着領域16の2つの辺16aの外側の2つの領域が、折り曲げ部16bを構成する。
The imaging
以上のように、フレキシブル基板11は、少なくとも1つの電子部品である撮像素子1を実装する撮像素子実装面17を有する撮像素子実装部18と、撮像素子1以外の電子部品である周辺電子部品15を実装する周辺電子部品実装面19を有する周辺電子部品実装部20と、これら2つの実装部間に設けられた折り曲げ部16bと、を有する。
As described above, the
フレキシブル基板11の表面11A上に撮像素子1が実装され、フレキシブル基板11は、2つの折り曲げ部16bにおいて裏面11B側に折り曲げられて、内視鏡の先端部内に配置される。後述するように、フレキシブル基板11を裏面11B側に折り曲げたときに、フレキシブル基板11が歪んで、フレキシブル基板11上の各々の撮像素子用ランド12と撮像素子1の各々の撮像素子ランド2がフレキシブル基板11との接続部から剥がれたり、あるいはその接続部が破損したりすること等が生じないように、フレキシブル基板11の裏面11Bに支持部材21が接着して設けられる。
なお、フレキシブル基板11の表面11A及び裏面11Bは、撮像素子用ランド12及び外部用ランド13を含むランド以外の領域は、絶縁性のレジストで覆われている。
(支持部材の構成)
図4は、フレキシブル基板11の裏側11Bに支持部材21が設けられたときのフレキシブル基板11の正面図である。図5は、支持部材21の斜視図である。
図5に示すように、支持部材21は、フレキシブル基板11の裏面11Bに接着剤22により接着される接着部21Aと、フレキシブル基板11が折り曲げられたときに裏面11Bが当接する当接部21Bと、接着部21Aと当接部21Bとを連結する連結部21Cとを有して構成されている。当接部21Bは、フレキシブル基板11を折り曲げるときに、裏面11Bが突き当たりフレキシブル基板11の折り曲げすぎを防止する突き当て部でもある。接着剤22は、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂を含むダイボンディング用接着剤、等の例えば熱硬化性のものが用いられる。
さらに、支持部材21は、熱伝導率の高い金属、セラミックなどからなる。これは、CMOSセンサ等のようにイメージセンサ周辺部にロジック回路が設けられる撮像素子の場合、発熱量が大きいが、撮像素子1の撮像面側に設けられるカバーガラスの熱伝導性は低いため、支持部材21を熱伝導性の高い部材で構成することにより、そのような場合においても、イメージセンサの撮像部領域の熱を支持部材21が吸収して支持部材21の他の部分から放熱させ、撮像素子により得られる画像のノイズの低減を図るためである。
The
Note that the
(Configuration of support member)
FIG. 4 is a front view of the
As shown in FIG. 5, the
Further, the
以上のように、支持部材21は、撮像素子1の撮像素子実装部18の撮像素子実装面17の裏側に設けられ、撮像素子1から発せられる熱を伝導する熱伝導性を有し、フレキシブル基板11を支持する部材である。
As described above, the
接着部21Aは、フレキシブル基板11が接着して付けられる平坦なフレキシブル基板接着面23を有する。すなわち、支持部材21は、接着部21Aに、フレキシブル基板11を支持する平坦面を有する。フレキシブル基板接着面23の形状は、長方形を有し、長方形の一辺は、フレキシブル基板11の幅L2と略同じ長さであり、他辺は、撮像素子1の複数の撮像素子ランド2が設けられている領域の幅よりも大きな長さL3である。フレキシブル基板11の図2の斜線で示す支持部材接着領域16に、接着剤22が塗布されて、接着部21Aのフレキシブル基板接着面23が支持部材接着領域16に密着して接着される。長さL2とL3は、例えば2mm程度であり、撮像素子用ランド12間及び外部用ランド13間は、例えば0.4mmである。
なお、本実施の形態においては、フレキシブル基板11の支持部材接着領域16に対する支持部材21のフレキシブル基板接着面23の固定を、接着剤22により行っているが、これに限らず、支持部材接着領域16に支持部材21を固定するためのランドを設け、半田により支持部材21のフレキシブル基板接着面23を支持部材接着領域16に固定する等、フレキシブル基板11に支持部材21が固定できれば、手段は問わない。
The
In the present embodiment, the flexible
支持部材21は、長さL3方向に沿って、フレキシブル基板接着面23に直交する方向に切ったときの断面形状が、H形形状を有するように構成されている。よって、支持部材21は、長さL2方向に沿って支持部材21を見たときに、H形形状を有する。すなわち、図5に示すように、支持部材21の側面25の形状は、H形である。
The
後述するように、フレキシブル基板11は、フレキシブル基板11の長手方向に直交する方向に延びた細長い2つの折り曲げ部16bにおいて折り曲げられる。このとき、接着部21Aのフレキシブル基板接着面23における、長さL3方向に直交する辺である2つの端部23aが、フレキシブル基板11の折り曲げ部16bにおける折り曲げ起点である辺16aを位置付ける。
As will be described later, the
また、H形形状の中央の連結部21Cの両側であって、H形形状の両端の接着部21Aと当接部21Bの間には、フレキシブル基板11を折り曲げたときに、フレキシブル基板11の裏面11Bに実装された複数の周辺電子部品15が支持部材21と衝突しないように入り込む凹部24が形成されている。フレキシブル基板11を折り曲げたときに、フレキシブル基板11が当接部21Bに当接することによって、フレキシブル基板11の折り曲げ過ぎが防止され、かつ、裏面11Bに実装された複数の周辺電子部品15を、凹部24内の所定領域内に位置させるようにすることができ、撮像ユニット100(図8参照)の小型化が図れる。
Further, when the
すなわち、支持部材21は、フレキシブル基板11の折り曲げ部16bにおける折り曲げ起点を位置付ける少なくとも1つの端部23aと、複数の周辺電子部品15を実装する周辺電子部品実装部20と当接することにより、前記フレキシブル基板11の折り曲げ過ぎを防止する当接部21Bと、を有する。
That is, the
支持部材21をH形形状にしているのは、後述するように、図8に記載の撮像ユニット100の周囲にケース32が配置されるので、ケース32に接触するあるいは近接する面積が大きい方が、ケース32を介する放熱量を大きくできるからである。
The
また、支持部材21は、接触部21Aから延出する連結部21Cと当接部21Bを有しているので、支持部材21の把持性がよく、撮像ユニットの製造における作業性もよい。
(撮像ユニットの製造)
次に、撮像ユニットの製造の過程について説明する。
まず、図1及び図2に示した、複数の周辺電子部品15が実装されたフレキシブル基板11を作成する。その作成は、従来の、所定の配線パターン14が形成されたフレキシブル基板11上に、クリーム半田を印刷し、マウンタ(図示せず)により電子部品を搭載し、その後半田リフローにより、複数の周辺電子部品15をフレキシブル基板11上に実装することによって、行われる。
In addition, since the
(Manufacture of imaging unit)
Next, the process of manufacturing the imaging unit will be described.
First, the
次に、フレキシブル基板11の裏面11Bの支持部材接着領域16に、例えば熱硬化型接着剤である接着剤22を塗布し、マウンタ(図示せず)を用いて支持部材21のフレキシブル基板接着面23に、接着剤22が塗布された支持部材接着領域16に密着させて加熱し、接着剤22の熱硬化により支持部材21をフレキシブル基板21に接着して固定し、図4に示す状態とする。
Next, an adhesive 22 that is, for example, a thermosetting adhesive is applied to the support
そして、フレキシブル基板11の複数の撮像素子用ランド12にクリーム半田を塗布し、撮像素子1をフレキシブル基板11の表面11Aの実装面に搭載して、その後半田リフローにより、撮像素子1をフレキシブル基板11上に固定して実装する。図6は、撮像素子1が実装されたフレキシブル基板11の正面図である。図6に示すように、撮像素子1の各々の撮像素子ランド2は、半田部材4を介して、フレキシブル基板11の各々の撮像素子用ランド12と電気的に接続された状態となる。
Then, cream solder is applied to the plurality of image sensor lands 12 of the
次に、フレキシブル基板11を、裏面11B側に折り曲げる。このとき、フレキシブル基板11は、支持部材21のフレキシブル基板接着面23と接触する支持部材接着領域16の2つの辺16aに沿って、裏面11B側に折り曲げられる。すなわち、フレキシブル基板接着面23の2つの辺の部分である接着部21Aの2つの端部23aがフレキシブル基板11の折り曲げ起点となって、フレキシブル基板11は、折り曲げ部である細長い2つの折り曲げ部16bにおいて折り曲げられる。
Next, the
フレキシブル基板11の折り曲げは、ピンセットなどの把持部材を用いて支持部材21の側面25(図5)を把持して固定した状態で、折り曲げ治具を用いて、行われる。撮像ユニット100は、図7に示すような形状となる。図7は、フレキシブル基板11を折り曲げた状態を示す撮像ユニット100の正面図である。図7に示す状態で、凹部24内に、エポキシ樹脂などの熱硬化型の絶縁性接着剤等の充填材26(図8)を流し込み、かつ硬化させる。図8は、フレキシブル基板11を折り曲げた状態で充填材26が充填された状態を示す撮像ユニット100の正面図である。このとき、図8に示すように、フレキシブル基板11における複数の周辺電子部品15が実装された部分は、略平行になる。
The
なお、フレキシブル基板11の2つの折り曲げ部16bにおける、表面11Aのレジスト層の表面に、長さL2方向に沿った1又は2以上の溝を形成して、フレキシブル基板11を曲げ易くするようにしてもよい。
In the two
さらになお、凹部24内に充填材26を流し込む前に、当接部21Bの当接面21B1に当接するフレキシブル基板11の部分と、当接面21B1(図5及び図6参照)とを接着して、フレキシブル基板11を支持部材21に固定し、その後に、凹部24内に充填材26を流し込むようにしてもよい。
Furthermore, before the
折り曲げられたフレキシブル基板11は、支持部材21の当接部21Bに当接して、それ以上曲がらない。よって、裏面11Bに実装された周辺電子部品15は、凹部24内に入り込んだ状態で、かつ連結部21Cに衝突しない。その結果、撮像ユニットの製造時に、フレキシブル基板11に搭載された表面実装部品が損傷することがない。
The bent
さらに、フレキシブル基板11の両端部11aを、曲げの内側である裏面11B側に、すなわち撮像素子1の撮像面に直交し、撮像面の中央を通る軸側に、折り曲げて、図8のような状態にして、各々の外部用ランド13に外部との配線31が半田で接続される。複数の配線31は、糸で束ねられて固定される。なお、凹部24内に絶縁性接着剤等の充填材26の流し込みは、図8の状態、すなわち配線31をフレキシブル基板11に接続した後に行ってもよい。
さらに、図8に示す撮像ユニット100が、点線で示すケース32内に収納され、ケース32内に再度絶縁性接着剤の流し込みが行われる。ケース32は、例えば金属からなり、撮像ユニット100からの電磁ノイズ、または撮像ユニット100への電磁ノイズ、を遮断したり、撮像ユニット100が内視鏡の先端部内に配置される前に意図せぬ外力により破損することを防ぐ。
なお、本実施の形態においては、フレキシブル基板11の表面11Aに設けた外部用ランド13と配線31とを接続し、撮像ユニット100の大型化を防ぐとともに接続された配線31の特に導電部がケース32と当接することを防ぐために、端部11aを裏面11B側に折り曲げているが、これに限らず、例えばフレキシブル基板11の裏面11Bに外部用ランド13を設けることにより、端部11aを曲げることなく撮像ユニット100の大型化を防いでもよい。
Further, both
Further, the
In the present embodiment, the
以上のように、上述した実施の形態にかかる、撮像素子1の実装されたフレキシブル基板11が折り曲げられて構成される撮像ユニット100において、フレキシブル基板11の撮像素子1が実装される面である撮像素子実装面17とは反対側の面である支持部材接着領域16が、支持部材21によって支持されるので、撮像素子1の端子部のフレキシブル基板11からの剥がれ等が生じない内視鏡用の撮像ユニットを実現することができる。さらに、支持部材21が熱伝導性を有するので、支持部材21は、撮像素子1で発生してフレキシブル基板11を介して受けた熱を、接着部21A,連結部21C、及び当接部21Bから放熱させることができる。
As described above, in the
よって、上述した実施の形態の撮像ユニット100によれば、撮像素子1の撮像面に直交する光軸方向における撮像ユニットの断面サイズは、撮像素子1のサイズと同等あるいは略同等にすることができ、内視鏡の先端部の細径化に貢献すると共に、撮像素子で発生する熱の放熱を効率良く行うことができる。
Therefore, according to the
以下、変形例について説明する。
(変形例1)
上述した実施の形態によれば、図6に示すように、撮像素子1をフレキシブル基板11に実装してから、フレキシブル基板11を折り曲げているが、本変形例1では、フレキシブル基板を折り曲げてから、撮像素子1がフレキシブル基板11に実装される。
Hereinafter, modified examples will be described.
(Modification 1)
According to the above-described embodiment, as shown in FIG. 6, the
図9は、本変形例1に係る、フレキシブル基板を折り曲げてから、撮像素子1がフレキシブル基板11に実装される場合を説明するための図である。すなわち、まず、図9に示すように、支持部材21を接着剤22によりフレキシブル基板11の裏面11Bに接着し、フレキシブル基板11を折り曲げて充填材26を内部に充填して、ユニット101を作成する。
FIG. 9 is a diagram for explaining a case where the
内部に充填材26が充填されたフレキシブル基板11のユニット101において、複数の撮像素子用ランド12は、支持部材21のフレキシブル基板接着面23に接着されて平坦になった表面11Aの撮像素子実装面17上に、配置される。よって、ユニット101を固定した状態で、カバーガラス3が貼り付けられた撮像素子1をフレキシブル基板11に実装しても、撮像素子1の複数の撮像素子ランド2は、フレキシブル基板11との接続部から剥がれる等の現象が発生しない。
In the
従って、本変形例1のように、撮像素子1は、フレキシブル基板11を折り曲げた後に、フレキシブル基板11に実装するようにしてもよい。
(変形例2)
上述した実施の形態では、支持部材21は熱伝導性を有するが、本変形例2では、支持部材21に放熱用のケーブル33が接続される。図10は、放熱用のケーブル33が半田付けされた支持部材21を有する撮像ユニット100Aの正面図である。
Therefore, as in the first modification, the
(Modification 2)
In the embodiment described above, the
放熱用のケーブル33は、支持部材21の当接部21Bに半田付け等で接続される。その結果、撮像素子1で発生した熱は、支持部材21に伝わり、その後ケーブル33を通って挿入部の基端側へ伝達されて放熱される。
The
さらに、支持部材21を熱伝導性に加えて、導電性も有する材料で構成して、ケーブル33をグランド線に接続するようにしてもよい。すなわち、放熱部材であるケーブル33には、グランド線が接続される。接着剤22は、例えばダイボンディング用等の導電性接着剤が用いられる。この場合、裏面11Bと支持部材21との電気的な接続を図るためには、裏面11Bの表面のレジストの一部を除去してグランド電位となる配線部を露出させて、電気的な接続が図られる。支持部材21は、例えば、熱伝導率の高い金属、窒化アルミニウムなどのセラミックなどである。
Further, the
よって、本変形例2によっても、撮像素子1の端子部のフレキシブル基板11からの剥がれ等が生じないで、放熱性の良い内視鏡用の撮像ユニット100Aを実現することができ、さらに支持部材21は、撮像素子1の放熱に加えて、撮像素子1のグランドを取ることもできる。
(変形例3)
上述した実施の形態の支持部材21は、その断面形状がH形形状を有するものであるが、本変形例3の支持部材の当接部は、斜面部を有する。図11は、本変形例3に係る支持部材21aの斜視図である。支持部材21aにおいて、図5の支持部材21と異なるのは、当接部の構成である。
Therefore, according to the second modification, the terminal unit of the
(Modification 3)
The
図11の支持部材21aの当接部21Baは、連結部21Cとは逆方向に向かって細くなるような、2つの斜面部21Btを有する。この斜面部21Btは、撮像素子1の撮像面に直交し、撮像面の中央を通る軸側に、折り曲げられたフレキシブル基板11の両端部11aが当接する部分である。2つの斜面部21Btがあるので、各々の外部用ランド13に信号線を接続する作業がし易い。
The contact portion 21Ba of the
よって、図11に示すような支持部材21aによれば、折り曲げられたフレキシブル基板11の両端部11aが互いに接触することなく、2つの斜面部21Btがあるので、各々の外部用ランド13に信号線31を接続する作業がし易い。
(変形例4)
上述した実施の形態では、フレキシブル基板11の中央部に支持部材21が接着されるが、本変形例では、フレキシブル基板11の一端部に支持部材21が接着される。
図12は、本変形例4に係る撮像ユニット100Bの正面図である。図12に示すように、フレキシブル基板11Aの一端に接着剤22により、支持部材21bが接着されている。支持部材21bの接着部21Abと当接部21Bbの間には、フレキシブル基板11Aの裏面に実装された周辺電子部品15が入り込む凹部24が形成されている。
Therefore, according to the supporting
(Modification 4)
In the embodiment described above, the
FIG. 12 is a front view of an
よって、本変形例によっても、撮像素子1の端子部のフレキシブル基板11からの剥がれ等が生じないで、かつ放熱性の良い内視鏡用の撮像ユニットを実現することができる。
(変形例5)
上述した実施の形態では、フレキシブル基板11の中央部に支持部材21が接着されて、中央部の両側が折り曲げられており、上記の変形例4では、フレキシブル基板11の一端部に支持部材が接着されて、他端部が折り曲げられているが、フレキシブル基板が3面折り、あるいは4面折りされるものでもよい。
Therefore, according to this modification, it is possible to realize an imaging unit for an endoscope that does not peel off the terminal portion of the
(Modification 5)
In the above-described embodiment, the
例えば、フレキシブル基板11は、中央部から3方向あるいは4方向に伸びる形状を有する複数の実装部を有するものであり、支持部材は、3つあるいは4つの側面に凹部が3つあるいは4つ有するように形成される。
よって、本変形例によっても、撮像素子1の端子部のフレキシブル基板11からの剥がれ等が生じないで、かつ放熱性の良い内視鏡用の撮像ユニットを実現することができる。
For example, the
Therefore, according to this modification, it is possible to realize an imaging unit for an endoscope that does not peel off the terminal portion of the
以上のように、上述した実施の形態及び各変形例に係る内視鏡用撮像ユニットによれば、撮像素子の実装されたフレキシブル基板が折り曲げられて構成される撮像ユニットにおいて、撮像素子の端子部のフレキシブル基板からの剥がれ等が生じないで、かつ放熱性のよい内視鏡用の撮像ユニットを実現することができる。 As described above, according to the imaging unit for endoscope according to the above-described embodiment and each modification, in the imaging unit configured by bending the flexible board on which the imaging device is mounted, the terminal portion of the imaging device Thus, it is possible to realize an imaging unit for an endoscope that does not peel off from the flexible substrate and has good heat dissipation.
特に、上述した実施の形態及び各変形例によれば、チップサイズパッケージ、ウエハレベルチップサイズパッケージ等の小さなサイズの撮像素子を用いた内視鏡用撮像ユニットを、そのサイズに合わせて挿入部の細径化を図ることができる。 In particular, according to the above-described embodiments and modifications, an endoscope imaging unit using a small-size imaging device such as a chip size package or a wafer level chip size package is arranged in accordance with its size. The diameter can be reduced.
さらに、CMOSセンサ等のようにイメージセンサ周辺部にロジック回路が設けられる撮像素子の場合、発熱量が大きくなるが、そのような場合においても、放熱性を良くすることができ、撮像素子により得られる画像のノイズを低減することができる。 In addition, in the case of an image sensor in which a logic circuit is provided in the periphery of the image sensor such as a CMOS sensor, the amount of heat generation increases, but even in such a case, the heat dissipation can be improved and obtained by the image sensor. Image noise can be reduced.
なお、上述した各変形例は、適用可能な範囲で、他の1又は2以上の変形例と組合せてもよい。
本発明は、上述した実施の形態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、改変等が可能である。
Each of the above-described modifications may be combined with one or more other modifications within the applicable range.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 撮像素子、2 撮像素子ランド、3 カバーガラス、4 半田部材、11 フレキシブル基板、11A フレキシブル基板11の表面、11B フレキシブル基板11の裏面、12 撮像素子用ランド、13 外部用ランド、14 配線パターン、15 周辺電子部品、16 支持部材接着領域、16a 支持部材接着領域16の辺、16b 折り曲げ部、17 撮像素子実装面、18 撮像素子実装部、19 周辺電子部品実装面、20 周辺電子部品実装部、21、21a 支持部材、21A、21Ab 接着部、21B、21Ba、21Bb 当接部、21Bt 斜面部、21B1 当接面、21C、21Cb 連結部、22 接着剤、23 フレキシブル基板接着面、24 凹部、25 支持部材21の側面、26 充填材、31 配線、32 ケース。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1の実装部の前記第1の実装面の裏側に設けられ、前記撮像素子から発せられる熱を伝導する熱伝導性を有し、前記フレキシブル基板を支持する支持部材と、
を有し、
前記支持部材は、前記フレキシブル基板の前記折り曲げ部における折り曲げ起点を位置付ける少なくとも1つの端部と、前記第2の実装部と当接することにより前記フレキシブル基板の折り曲げ過ぎを防止する当接部と、を有することを特徴とする内視鏡用撮像ユニット。 A first mounting portion having a first mounting surface for mounting at least an image sensor as a first electronic component; and a second mounting surface for mounting a second electronic component as an electronic component other than the image sensor. A flexible board having a second mounting part, and a bent part provided between the first mounting part and the second mounting part,
A support member that is provided on the back side of the first mounting surface of the first mounting portion, has thermal conductivity that conducts heat generated from the imaging element, and supports the flexible substrate;
Have
The support member includes at least one end portion for positioning a bending start point in the bent portion of the flexible substrate, and an abutting portion that prevents the flexible substrate from being bent excessively by contacting the second mounting portion. An imaging unit for an endoscope, comprising:
前記放熱部材には、グランド線が接続されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の内視鏡用撮像ユニット。 Having a heat dissipation member connected to the support member;
The endoscope imaging unit according to any one of claims 1 to 3, wherein a ground wire is connected to the heat radiating member.
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