CN108366716A - 摄像单元和内窥镜 - Google Patents

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Abstract

提供能够进一步实现小型化并且可靠性高的摄像单元和内窥镜。摄像单元(40)的特征在于，具有：摄像芯片(43)，其利用受光面接受光而进行光电转换，从而生成图像信号；至少一个半导体芯片(44)，其投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在摄像芯片(43)的光轴方向的投影面内的大小；以及加强部件(46)，其配置在半导体芯片(44)的至少一个侧面，半导体芯片(44)层叠在摄像芯片(43)的受光面的背面侧而进行安装，加强部件(4)被配置成覆盖摄像芯片(43)与半导体芯片(44)的连接界面或半导体芯片(44)之间的连接界面。

Description

摄像单元和内窥镜
技术领域
本发明涉及插入到被检体并对被检体内进行拍摄而生成该体内的图像数据的摄像单元、以及在前端部具有该摄像单元的内窥镜。
背景技术
以往，内窥镜通过将在前端设置有摄像装置的呈细长形状的挠性的插入部插入到患者等被检体内来获取被检体的体内图像。在这样的内窥镜中使用的摄像单元具有：半导体芯片，其形成有摄像元件；电容器，其与该半导体芯片的背面侧相邻而配置，构成摄像元件的驱动电路；以及电路基板，其安装有电阻和IC芯片等电子部件(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4589659号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述的专利文献1中，由于电容器、电阻以及IC芯片等电子部件安装在与摄像元件的背面连接的电路基板上，因此摄像单元的光轴方向的硬质部分的长度变长。在将这样的摄像单元使用于内窥镜的情况下，有可能成为患者的负担。为了减轻患者的负担，希望获得在抑制了径向大小的同时缩短了硬质部长度的小型的摄像单元。
近年来，进行了如下尝试：通过开发形成有平面型器件的半导体芯片，将半导体芯片层叠在摄像元件的背面上而进行安装，从而使硬质部长度缩短。但是，在层叠多个半导体芯片并进行连接的情况下，连接部对剪切方向(与层叠方向垂直的方向)的力的抵抗性降低。因此，在将摄像装置组装于内窥镜前端部的工序中向连接部施加应力的情况下，有可能使摄像装置的可靠性降低，或者因损坏而导致成品率降低。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够实现小型化并且可靠性高的摄像单元和内窥镜。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并达成目的，本发明的摄像单元的特征在于，具有：摄像芯片，其利用受光面接受光而进行光电转换，从而生成图像信号；至少一个半导体芯片，其投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在所述摄像芯片的投影面内的大小；以及加强部件，其配置于所述半导体芯片的至少一个侧面，所述半导体芯片是通过层叠在所述摄像芯片的受光面的背面侧而安装成的，所述加强部件被配置成覆盖所述摄像芯片与所述半导体芯片的连接界面、或者所述半导体芯片之间的连接界面。
另外，在上述发明中，本发明的摄像单元的特征在于，所述加强部件呈板状并且与所述光轴方向垂直的截面为L字状，所述加强部件被配置成覆盖所述半导体芯片的两个边、或者所述摄像芯片和所述半导体芯片的两个边。
另外，在上述发明中，本发明的摄像单元的特征在于，所述加强部件呈筒状，配置在所述半导体芯片的侧面外周、或者所述摄像芯片和所述半导体芯片的侧面外周。
另外，在上述发明中，本发明的摄像单元的特征在于，所述摄像芯片在所述受光面的背面侧具有第1阶差部，所述加强部件呈筒状，配置在所述第1阶差部和所述半导体芯片的侧面外周。
另外，在上述发明中，本发明的摄像单元的特征在于，所述加强部件的投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在所述摄像芯片的光轴方向的投影面内的大小。
另外，在上述发明中，本发明的摄像单元的特征在于，该摄像单元具有玻璃罩，该玻璃罩覆盖所述摄像芯片的受光部，所述玻璃罩在与所述摄像芯片相接的面上具有第2阶差部，所述加强部件呈筒状，配置在所述第2阶差部、所述摄像芯片以及所述半导体芯片的侧面外周。
另外，在上述发明中，本发明的摄像单元的特征在于，所述加强部件投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在所述玻璃罩的光轴方向的投影面内的大小。
另外，在上述发明中，本发明的摄像单元的特征在于，所述摄像芯片和所述半导体芯片通过各自形成的贯通孔来进行电连接和机械连接。
另外，本发明的内窥镜的特征在于，具有：上述的任意一项所述的摄像单元；以及插入部，其能够插入到被检体内，具有由硬质部件形成的呈筒状的前端部，所述插入部在所述前端部的内部空间中具有所述摄像单元。
发明效果
根据本发明，起到了能够获得可靠性高并且能够小型化的摄像单元和内窥镜的效果。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的实施方式1的内窥镜系统的整体结构的图。
图2是本发明的实施方式1的内窥镜的前端部的局部剖视图。
图3A是本发明的实施方式1的摄像单元的剖视图。
图3B是本发明的实施方式1的摄像单元的后视图。
图4A是本发明的实施方式1的变形例1的摄像单元的剖视图。
图4B是本发明的实施方式1的变形例1的摄像单元的后视图。
图5A是本发明的实施方式1的变形例2的摄像单元的后视图。
图5B是本发明的实施方式1的变形例3的摄像单元的后视图。
图5C是本发明的实施方式1的变形例4的摄像单元的后视图。
图5D是本发明的实施方式1的变形例5的摄像单元的后视图。
图5E是本发明的实施方式1的变形例6的摄像单元的后视图。
图6是本发明的实施方式1的变形例7的摄像单元的剖视图。
图7是本发明的实施方式1的变形例8的摄像单元的剖视图。
图8是本发明的实施方式2的摄像单元的剖视图。
图9是本发明的实施方式2的变形例1的摄像单元的剖视图。
图10是本发明的实施方式3的摄像单元的剖视图。
图11是本发明的实施方式3的变形例1的摄像单元的剖视图。
图12是本发明的实施方式3的变形例2的摄像单元的剖视图。
图13是本发明的实施方式3的变形例3的摄像单元的剖视图。
具体实施方式
以下，作为用于实施本发明的方式(以下，称作“实施方式”)，对具有摄像装置的内窥镜进行说明。另外，本发明并不限定于该实施方式。并且，在以下的说明中参照的各附图只不过以能够理解本发明的内容的程度概略地示出形状、大小以及位置关系。即，本发明并不仅限定于在各附图中例示的形状、大小以及位置关系。而且，在附图彼此之间也包含彼此的尺寸或比例不同的部分。
(实施方式1)
图1是示意性地示出本发明的实施方式1的内窥镜系统的整体结构的图。图1所示的内窥镜系统1具有内窥镜2、通用线缆3(输送线缆)、连接器部5、处理器6(控制装置)、显示装置7以及光源装置8。
内窥镜2通过将插入部30插入到被检体内来拍摄被检体的体内图像，将图像信号(图像数据)向处理器6输出。通用线缆3的内部的电缆束延伸到内窥镜2的插入部30，与设置于插入部30的前端部3A的摄像装置连接。在内窥镜2的插入部30的基端侧连接有操作部4，在该操作部4上设置有操作内窥镜功能的各种按钮类和旋钮类。操作部4具有处置器具插入口4a，该处置器具插入口4a供活体钳子、电手术刀以及检查探针等处置器具插入到被检体的体腔内。
连接器部5设置于通用线缆3的基端，与处理器6和光源装置8连接。连接器部5对与通用线缆3连接的前端部3A的摄像装置所输出的图像信号实施规定的信号处理，并且对该图像信号进行A/D转换而将数字图像信号向处理器6输出。
处理器6对从连接器部5输出的图像信号实施规定的图像处理，并且将该图像信号向显示装置7输出。另外，处理器6对内窥镜系统1整体进行控制。处理器6是使用CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等而构成的。
显示装置7显示与从处理器6输出的图像信号对应的图像。显示装置7是使用液晶或有机EL(Electro Luminescence：电致发光)等显示面板等而构成的。
光源装置8经由连接器部5和通用线缆3从内窥镜2的插入部30的前端朝向被摄体照射照明光。光源装置8是使用氙灯或LED(Light Emitting Diode：发光二极管)灯等而构成的。
插入部30具有：前端部3A，其设置有摄像装置；弯曲部3B，其连接设置在前端部3A的基端侧，在多个方向上自由弯曲；以及挠性管部3C，其连接设置在该弯曲部3B的基端侧。设置于前端部3A的摄像装置所拍摄到的图像信号例如通过具有几米长度的通用线缆3经由操作部4与连接器部5连接。弯曲部3B通过设置于操作部4的弯曲操作用旋钮4b的操作而弯曲，随着贯穿插入在插入部30内部的弯曲线的牵引松弛而例如在上下左右这4个方向上自由弯曲。
另外，在内窥镜2中设置有用于传播来自光源装置8的照明光的光导(未图示)，在该光导的照明光的射出端设置有照明透镜(未图示)。该照明透镜设置于插入部30的前端部3A。
接着，对内窥镜2的前端部3A的结构进行详细地说明。图2是内窥镜2的前端部3A的局部剖视图，是利用与设置于内窥镜2的前端部3A的摄像装置的基板面垂直并且与摄像装置的光轴方向平行的面进行了切断的情况的局部剖面。另外，在图2中，图示了内窥镜2的插入部30的前端部3A和弯曲部3B的一部分。
如图2所示，弯曲部3B随着弯曲线82的牵引松弛而在上下左右这4个方向上自由弯曲，其中，该弯曲线82贯穿插入在弯曲管81的内部，该弯曲管81设置于后述的包覆管42的内侧。在延伸设置于该弯曲部3B的前端侧的前端部3A的内部设置有摄像装置35。
摄像装置35具有透镜单元36和配置于透镜单元36的基端侧的摄像单元40。摄像装置35被粘接剂41a粘接于前端部主体41的内侧。前端部主体41由硬质部件等形成为筒状，该硬质部件用于形成收纳摄像装置35的内部空间k1。前端部主体41的基端侧外周部被柔软的包覆管42包覆。比前端部主体41靠基端侧的部件像弯曲部3B可以弯曲的那样由柔软的部件形成。配置有前端部主体41的前端部3A是插入部30的硬质部分。
透镜单元36具有多个物镜36a-1～36a-4和保持多个物镜36a-1～36a-4的透镜架36b。通过将透镜架36b的前端插嵌固定于前端部主体41的内部，透镜单元36被固定于前端部主体41。多个物镜36a-1～36a-4对被摄体像进行成像。
摄像单元40具有：摄像芯片43，其具有CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等受光部，该受光部接受光来进行光电转换，从而生成电信号(图像信号)；半导体芯片44a、44b和44c，它们层叠在摄像芯片43的受光面的背面侧而进行安装，形成有平面型器件；柔性印刷基板45(以下，称作“FPC基板45”)，其从半导体芯片44c起在光轴方向上延伸；各种信号线缆48，它们安装于FPC基板45的表面，传送电信号(图像信号)等；以及玻璃罩49，其以覆盖摄像芯片43的受光部的状态粘接于摄像芯片43。另外，在后面叙述摄像单元40的详细结构。
信号线缆48的基端在插入部30的基端方向上延伸。将信号线缆48捆束在一起的电缆束47以能够贯穿插入于插入部30的方式配置于前端部主体41，经由图1所示的操作部4和通用线缆3而延伸设置到连接器部5。
透镜单元36的物镜36a-1～36a-4所成像出的被摄体像被摄像芯片43接受而进行光电转换，从而转换成图像信号，其中，该摄像芯片43配设于物镜36a-1～36a-4的成像位置。摄像芯片43所生成的图像信号经由半导体芯片44a、44b和44c、FPC基板45、与FPC基板连接的信号线缆48以及连接器部5而输出给处理器6。
为了提高抵抗性，摄像装置35和电缆束47的前端部的外周被热收缩管50包覆。热收缩管50的内部的部件间的间隙被密封树脂51填充。
接着，对摄像单元40进行详细地说明。图3A是摄像单元40的剖视图。图3B是摄像单元40的后视图，为了理解发明而省略了FPC基板45的图示。图3所示的摄像单元40具有上述的玻璃罩49、摄像芯片43、半导体芯片44a、44b和44c、FPC基板45以及加强部件46。
摄像芯片43具有：受光部43a，其接受由透镜单元36的物镜36a-1～36a-4成像出的被摄体像而进行光电转换，从而生成图像信号；以及贯通孔54(TSV：Through-SiliconVia)，其传播受光部43a所生成的图像信号，形成于摄像芯片43的贯通孔54经由凸块53与半导体芯片44a连接。
在半导体芯片44a、44b和44c中分别形成有平面型器件44a-1、44b-1和44c-1，该半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面侧(即，与形成有受光部43a的面(受光面)对置的面)而进行安装。关于平面型器件44a-1、44b-1和44c-1，列举出如下的对图像信号进行处理的处理电路：对摄像芯片43所生成的图像信号进行放大而输出给信号线缆48的缓冲器、电容器、电感器和电阻；将摄像芯片43所生成的图像信号的噪声去除的噪声去除电路；将图像信号从模拟信号转换成数字信号的模拟数字转换电路等。通过将半导体芯片44a、44b和44c层叠于摄像芯片43而进行安装，能够缩短摄像单元40的光轴方向的硬质部的长度。
在半导体芯片44a、44b和44c中分别形成有贯通孔54。半导体芯片44a、44b和44c经由贯通孔54和凸块53与相邻的半导体芯片和摄像芯片43连接。另外，半导体芯片44a、44b和44c投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在摄像芯片43的光轴方向的投影面内的大小。
FPC基板45经由凸块53与半导体芯片44c连接，不与半导体芯片接触的部分被弯折。FPC基板45的被弯折的部分与信号线缆48的芯线48a连接。
加强部件46是筒状的框，由金属形成。如图3B所示，加强部件46被配置成覆盖半导体芯片44a、44b和44c的侧面外周。通过将加强部件46配置成覆盖半导体芯片44a与44b的连接界面和半导体芯片44b与44c的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的抵抗性。另外，通过使半导体芯片44a、44b和44c投影在与光轴方向垂直的面上的大小比摄像芯片43的大小小，从而使加强部件46和玻璃罩49投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在摄像芯片43的光轴方向的投影面内的大小。由此，能够保持摄像单元40的径向的长度(即与光轴方向垂直的方向的长度)。
向摄像芯片43与半导体芯片44a之间的连接部、半导体芯片44a与44b之间的连接部、半导体芯片44b与44c之间的连接部注入密封树脂55来提高连接强度。
另外，向加强部件46与半导体芯片44a、44b和44c之间也注入密封树脂55，将加强部件46进行固定，并且使加强部件46与半导体芯片44a、44b和44c绝缘。
如以上所说明那样，根据本发明的实施方式1，由于将半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，并且通过加强部件46来保护半导体芯片44a、44b和44c的连接界面，因此能够获得硬质部长度较短、可靠性优异的摄像单元40。
另外，在实施方式1中，使用了金属制的加强部件46，但也可以是树脂性的加强部件。从小型化和厚度的观点来看，因为难以通过成型加工来制造树脂制的加强部件，所以通过在半导体芯片44a、44b和44c的侧面外周涂布树脂，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，优选所使用的树脂是耐湿性高的树脂。
另外，在实施方式1中，摄像芯片43与半导体芯片44a之间或者半导体芯片之间经由凸块53来连接，但并不限定于此，也可以不设置凸块53而通过压力等将形成于摄像芯片43或半导体芯片表面的氧化膜直接接合。
此外，也可以在摄像芯片43与加强部件46的接触部(即，摄像芯片43的背面的外周部)预先形成由树脂构成的保护层。通过形成保护层，能够防止因加强部件46与摄像芯片43的接触而导致的摄像芯片43的损伤。
另外，仅在半导体芯片44a、44b和44c的一个面上形成有平面型器件44a-1、44b-1和44c-1，但也可以使用两面都形成有平面型器件的半导体芯片。另外，所使用的半导体芯片只要是两个以上即可，并不限定于3个。
另外，在实施方式1中，经由FPC基板45来连接信号线缆48，但也可以将信号线缆48直接端面连接于半导体芯片44c。
(实施方式1的变形例1)
图4A是实施方式1的变形例1的摄像单元的剖视图。图4B是实施方式1的变形例1的摄像单元的后视图，为了理解发明而省略了FPC基板45的图示。
摄像单元40A具有板状的加强部件46A。加强部件46A与半导体芯片44a、44b和44c的1个侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46A配置成覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，玻璃罩49、加强部件46A、半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在摄像芯片43的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40A小型化。
(实施方式1的变形例2)
图5A是实施方式1的变形例2的摄像单元的后视图，为了理解发明而省略了FPC基板45的图示。
摄像单元40B具有两张板状的加强部件46B-1和46B-2。加强部件46B-1和46B-2与半导体芯片44a、44b和44c的两个对置的侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46B-1和46B-2配置成覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面上而进行安装，玻璃罩49、加强部件46B-1、46B-2以及半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在摄像芯片43的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40B小型化。
(实施方式1的变形例3)
图5B是实施方式1的变形例3的摄像单元的后视图，为了理解发明而省略了FPC基板45的图示。
摄像单元40C具有两张板状的加强部件46C-1和46C-2。加强部件46C-1和46C-2的与光轴方向垂直的方向的长度比加强部件46B-1和46B-2长，是与半导体芯片44a、44b和44c大致相同的长度。加强部件46C-1和46C-2与半导体芯片44a、44b和44c的两个对置的侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46C-1和46C-2配置成覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，玻璃罩49、加强部件46C-1、46C-2以及半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在摄像芯片43的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40C小型化。
(实施方式1的变形例4)
图5C是实施方式1的变形例4的摄像单元的后视图，为了理解发明而省略了FPC基板45的图示。
摄像单元40D具有截面为L字状的加强部件46D。加强部件46D与半导体芯片44a、44b和44c的相邻的两个侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46D配置成覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，玻璃罩49、加强部件46D、半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在摄像芯片43的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40D小型化。
(实施方式1的变形例5)
图5D是实施方式1的变形例5的摄像单元的后视图，为了理解发明而省略了FPC基板45的图示。
摄像单元40E具有截面为L字状的加强部件46E。加强部件46E的与光轴方向垂直的方向的各边的长度比加强部件46D的各边的长度长，是与半导体芯片44a、44b和44c的各边大致相同的长度。加强部件46E与半导体芯片44a、44b和44c的相邻的两个侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46E配置成覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，玻璃罩49、加强部件46E、半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在摄像芯片43的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40E小型化。
(实施方式1的变形例6)
图5E是实施方式1的变形例6的摄像单元的后视图，为了理解发明而省略了FPC基板45的图示。
摄像单元40F具有截面为U字状的加强部件46F。加强部件46F与半导体芯片44a、44b和44c的3个侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46F配置成覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，玻璃罩49、加强部件46F、半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在摄像芯片43的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40F小型化。
(实施方式1的变形例7)
图6是实施方式1的变形例7的摄像单元的剖视图。
摄像单元40G具有构成筒状的框的加强部件46G。加强部件46G与半导体芯片44a、44b和44c的3个侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46G配置成覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，因此能够缩短摄像单元40G的光轴方向的长度。另外，加强部件46G比摄像芯片43的光轴方向的投影面大，但由于半导体芯片44a、44b和44c比摄像芯片43的光轴方向的投影面小，因此能够抑制摄像单元40G的径向的长度增大。
(实施方式1的变形例8)
图7是实施方式1的变形例8的摄像单元的剖视图。
摄像单元40H具有构成筒状的框的加强部件46H，该加强部件46H在内部具有细径部46-1和粗径部46-2。关于半导体芯片44a、44b和44c的光轴方向的大小，半导体芯片44a、44b相同，半导体芯片44c比半导体芯片44a、44b小。加强部件46H形成为在配置于半导体芯片44a、44b和44c的侧面外周时，细径部46-1的内周与半导体芯片44c相接，粗径部46-2的内周与半导体芯片44a、44b相接。加强部件46H以覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面的方式通过密封树脂55与半导体芯片44a、44b和44c连接。
通过将加强部件46H配置成覆盖半导体芯片44a与44b和半导体芯片44b与44c的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，玻璃罩49、加强部件46H、半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在摄像芯片43的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40H小型化。
(实施方式2)
图8是实施方式2的摄像单元的剖视图。实施方式2的摄像单元40J具有摄像芯片43J，该摄像芯片43J在背面侧具有第1阶差部43b。
第1阶差部43b设置在摄像芯片43J的背面的外周的整周范围内，加强部件46J被配置成加强部件46J的筒状的端部与该第1阶差部43b相接。另外，加强部件46J与第1阶差部43b、半导体芯片44a、44b和44c的侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖摄像芯片43J与半导体芯片44a、半导体芯片44a与44b、半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46J配置成覆盖摄像芯片43J与半导体芯片44a、半导体芯片44a与44b、半导体芯片44b与44c的连接界面，能够进一步提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43J的背面而进行安装，玻璃罩49、加强部件46J、半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在摄像芯片43J的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40J小型化。换言之，通过使半导体芯片44a、44b和44c投影在与光轴方向垂直的面上的大小比摄像芯片43J的大小小，并在摄像芯片43J上设置第1阶差部43b，从而使加强部件46J投影在与光轴方向垂直的面上的大小成为收敛在摄像芯片43J的光轴方向的投影面内的大小，能够实现小型化。此外，也可以在第1阶差部43b的底面预先形成由树脂构成的保护层，其中，该第1阶差部43b是摄像芯片43J与加强部件46J的接触部，设置于摄像芯片43J的背面的外周。通过形成保护层，能够防止因加强部件46J与摄像芯片43J的接触而导致的摄像芯片43J的损伤。
(实施方式2的变形例1)
图9是实施方式2的变形例1的摄像单元的剖视图。实施方式2的变形例1的摄像单元40K具有摄像芯片43K，该摄像芯片43K与实施方式2同样在背面侧具有第1阶差部43b，在摄像芯片43K的背面仅安装有半导体芯片44a。
加强部件46K与第1阶差部43b和半导体芯片44a的侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖摄像芯片43K与半导体芯片44a的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46K配置成覆盖摄像芯片43K与半导体芯片44a的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a安装于摄像芯片43K的背面，玻璃罩49、加强部件46K和半导体芯片44a被配置成收敛在摄像芯片43K的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40K小型化。
(实施方式3)
图10是实施方式3的摄像单元的剖视图。实施方式3的摄像单元40M具有玻璃罩49M，该玻璃罩49M在背面侧具有第2阶差部49b。
第2阶差部49b设置在玻璃罩49M的背面的外周的整周范围内，加强部件46M被配置成加强部件46M的筒状的端部与该第2阶差部49b相接。另外，加强部件46M与第2阶差部49b、摄像芯片43、半导体芯片44a、44b和44c的侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖玻璃罩49M与摄像芯片43、摄像芯片43与半导体芯片44a、半导体芯片44a与44b、半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46M配置成覆盖玻璃罩49M与摄像芯片43、摄像芯片43与半导体芯片44a、半导体芯片44a与44b、半导体芯片44b与44c的连接界面，能够进一步提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，摄像芯片43、加强部件46M、半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在玻璃罩49M的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40M小型化。换言之，通过使摄像芯片43、半导体芯片44a、44b和44c投影在与光轴方向垂直的面上的大小比玻璃罩49M的大小小，并在玻璃罩49M上设置第2阶差部49b，从而使加强部件46M投影在与光轴方向垂直的面上的大小成为收敛在玻璃罩49M的光轴方向的投影面内的大小，能够实现小型化。
此外，也可以在第2阶差部49b的底面预先形成由树脂构成的保护层，其中，该第2阶差部49b是玻璃罩49M与加强部件46M的接触部，设置于玻璃罩49M的背面的外周。通过形成保护层，能够防止因加强部件46M与玻璃罩49M的接触而导致的玻璃罩49M的损伤。
(实施方式3的变形例1)
图11是实施方式3的变形例1的摄像单元的剖视图。实施方式3的变形例1的摄像单元40N具有玻璃罩49N，该玻璃罩49N在背面侧具有第2阶差部49b，在摄像芯片43的背面仅安装有半导体芯片44a。
第2阶差部49b设置在玻璃罩49N的背面的外周的整周范围内，加强部件46N被配置成加强部件46N的筒状的端部与该第2阶差部49b相接。另外，加强部件46N与第2阶差部49b、摄像芯片43和半导体芯片44a的侧面相接而配置，通过密封树脂55以覆盖玻璃罩49N与摄像芯片43和摄像芯片43与半导体芯片44a的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46N配置成覆盖玻璃罩49N与摄像芯片43和摄像芯片43与半导体芯片44a的连接界面，能够进一步提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a层叠在摄像芯片43的背面而进行安装，摄像芯片43、加强部件46N、半导体芯片44a被配置成收敛在玻璃罩49N的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40N小型化。
(实施方式3的变形例2)
图12是实施方式3的变形例2的摄像单元的剖视图。
在实施方式3的变形例2的摄像单元40Q中，筒状的加强部件46Q与摄像芯片43Q、半导体芯片44a、44b和44c的侧面相接而配置，端部与玻璃罩49的背面相接。加强部件46Q通过密封树脂55以覆盖摄像芯片43Q与半导体芯片44a、半导体芯片44a与44b、半导体芯片44b与44c的连接界面的方式连接。
通过将加强部件46Q配置成覆盖摄像芯片43Q与半导体芯片44a、半导体芯片44a与44b、半导体芯片44b与44c的连接界面，能够进一步提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于半导体芯片44a、44b和44c层叠在摄像芯片43Q的背面而进行安装，摄像芯片43Q、加强部件46Q、半导体芯片44a、44b和44c被配置成收敛在玻璃罩49的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40Q小型化。
(实施方式3的变形例3)
图13是实施方式3的变形例3的摄像单元的剖视图。
实施方式3的变形例3的摄像单元40P具有摄像芯片43P，该摄像芯片43P在背面外周的整周范围内形成有凹部43-1。另外，在层叠安装于摄像芯片43P的背面侧的半导体芯片44a’、44b’和44c’上，在正面侧分别形成有能够与摄像芯片43P的凹部43-1嵌合的凸部44-2，在背面侧分别形成有能够与凹部43-1嵌合的凹部44-1(与凹部43-1相同的形状)。凹部43-1、44-1和凸部44-2能够通过蚀刻(例如，晶体各向异性湿式蚀刻、基于ICP的锥角蚀刻)而形成。摄像芯片43P与半导体芯片44a’、半导体芯片44a’与44b’以及半导体芯片44b’与44c’是通过使凹部43-1与凸部44-2以及凹部44-1与凸部44-2嵌合而连接的。另外，也可以在凹部43-1、44-1以及凸部44-2的斜面或底面形成连接电极。
筒状的加强部件46P与摄像芯片43P、半导体芯片44a’、44b’和44c’的侧面相接而配置，端部与玻璃罩49的背面相接。加强部件46P被配置成覆盖摄像芯片43P与半导体芯片44a’、半导体芯片44a’与44b’、半导体芯片44b’与44c’的连接界面，通过密封树脂55来进行连接。
通过将加强部件46P配置成覆盖摄像芯片43P与半导体芯片44a’、半导体芯片44a’与44b’、半导体芯片44b’与44c’的连接界面，能够提高针对剪切方向的应力的强度。另外，由于摄像芯片43P与半导体芯片44a’、半导体芯片44a’与44b’以及半导体芯片44b’与44c’是通过使凹部43-1与凸部44-2以及凹部44-1与凸部44-2嵌合而连接的，因此能够进一步提高连接强度。此外，由于半导体芯片44a’、44b’和44c’层叠在摄像芯片43P的背面而进行安装，摄像芯片43P、加强部件46P、半导体芯片44a’、44b’和44c’被配置成收敛在玻璃罩49的光轴方向的投影面内，因此能够使摄像单元40P小型化。
另外，在上述实施方式3的变形例3中，经由FPC基板45来连接信号线缆48，但也可以代替FPC基板45而使用具有能够与半导体芯片44c’的凸部44-2嵌合的凹部的MID(MoldedInterconnect Device：模塑互连器件)。
标号说明
1：内窥镜系统；2：内窥镜；3：通用线缆；3A：前端部；3B：弯曲部；3C：挠性管部；4：操作部；4a：处置器具插入口；4b：弯曲操作用旋钮；5：连接器部；6：处理器；7：显示装置；8：光源装置；30：插入部；35：摄像装置；36：透镜单元；36a-1、36a-2、36a-3、36a-4：物镜；36b：透镜架；40、40A、40B、40C、40D、40E、40F、40G、40H、40J、40K、40M、40N、40P、40Q：摄像单元；41：前端部主体；41a：粘接剂；42：包覆管；43、43J、43K、43P、43Q：摄像芯片；43a：受光部；43-1、44-1：凹部；43b：第1阶差部；44a、44b、44c、44a’、44b’、44c’：半导体芯片；44a-1、44b-1、44c-1：平面型器件；44-2：凸部；45：柔性印刷基板；46、46A、46B-1、46B-2、46C-1、46C-2、46D、46E、46F、46G、46H、46J、46K、46M、46N、46P、46Q：加强部件；47：电缆束；48：信号线缆；48a：芯线；49：玻璃罩；49b：第2阶差部；50：热收缩管；51、55：密封树脂；53：凸块；54：贯通孔；81：弯曲管；82：弯曲线。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种摄像单元，其特征在于，该摄像单元具有：
摄像芯片，其利用受光面接受光而进行光电转换，从而生成图像信号；
至少一个半导体芯片，其投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在所述摄像芯片的投影面内的大小；
加强部件，其配置于所述半导体芯片的至少一个侧面；
玻璃罩，其覆盖所述摄像芯片的受光部，
所述半导体芯片是通过层叠在所述摄像芯片的受光面的背面侧而安装成的，所述加强部件被配置成覆盖所述摄像芯片与所述半导体芯片的连接界面或所述半导体芯片之间的连接界面，所述加强部件与所述摄像芯片和所述半导体芯片之间的界面位于所述摄像芯片或所述玻璃罩的光轴方向的投影面内。
2.根据权利要求1所述的摄像单元，其特征在于，
所述加强部件呈板状并且与所述光轴方向垂直的截面为L字状，所述加强部件被配置成覆盖所述半导体芯片的两个边、或者所述摄像芯片和所述半导体芯片的两个边。
3.根据权利要求1所述的摄像单元，其特征在于，
所述加强部件呈筒状，配置在所述半导体芯片的侧面外周、或者所述摄像芯片和所述半导体芯片的侧面外周。
4.根据权利要求1所述的摄像单元，其特征在于，
所述摄像芯片在所述受光面的背面侧具有第1阶差部，
所述加强部件呈筒状，配置在所述第1阶差部和所述半导体芯片的侧面外周。
5.根据权利要求4所述的摄像单元，其特征在于，
所述加强部件投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在所述摄像芯片的光轴方向的投影面内的大小。
6.(修改后)根据权利要求1所述的摄像单元，其特征在于，
所述玻璃罩在与所述摄像芯片相接的面上具有第2阶差部，
所述加强部件呈筒状，配置在所述第2阶差部、所述摄像芯片以及所述半导体芯片的侧面外周。
7.根据权利要求6所述的摄像单元，其特征在于，
所述加强部件投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在所述玻璃罩的光轴方向的投影面内的大小。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的摄像单元，其特征在于，
所述摄像芯片和所述半导体芯片通过各自形成的贯通孔来进行电连接和机械连接。
9.一种内窥镜，其特征在于，该内窥镜具有：
权利要求1～8中的任意一项所述的摄像单元；以及
插入部，其能够插入到被检体内，具有由硬质部件形成的呈筒状的前端部，
所述插入部在所述前端部的内部空间中具有所述摄像单元。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
在权利要求1中，限定了“摄像单元具有覆盖摄像芯片的受光部的玻璃罩”，明确了“所述加强部件与所述摄像芯片和所述半导体芯片之间的界面位于所述摄像芯片或所述玻璃罩的光轴方向的投影面内”(图3A、图4A、图6～图13)。
在权利要求6中，随着在权利要求1中加入了玻璃罩的结构，删除了有关玻璃罩的限定。

Claims (9)

1.一种摄像单元，其特征在于，该摄像单元具有：
摄像芯片，其利用受光面接受光而进行光电转换，从而生成图像信号；
至少一个半导体芯片，其投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在所述摄像芯片的投影面内的大小；以及
加强部件，其配置于所述半导体芯片的至少一个侧面，
所述半导体芯片是通过层叠在所述摄像芯片的受光面的背面侧而安装成的，所述加强部件被配置成覆盖所述摄像芯片与所述半导体芯片的连接界面或所述半导体芯片之间的连接界面。
2.根据权利要求1所述的摄像单元，其特征在于，
所述加强部件呈板状并且与所述光轴方向垂直的截面为L字状，所述加强部件被配置成覆盖所述半导体芯片的两个边、或者所述摄像芯片和所述半导体芯片的两个边。
3.根据权利要求1所述的摄像单元，其特征在于，
所述加强部件呈筒状，配置在所述半导体芯片的侧面外周、或者所述摄像芯片和所述半导体芯片的侧面外周。
4.根据权利要求1所述的摄像单元，其特征在于，
所述摄像芯片在所述受光面的背面侧具有第1阶差部，
所述加强部件呈筒状，配置在所述第1阶差部和所述半导体芯片的侧面外周。
5.根据权利要求4所述的摄像单元，其特征在于，
所述加强部件投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在所述摄像芯片的光轴方向的投影面内的大小。
6.根据权利要求1所述的摄像单元，其特征在于，
该摄像单元具有玻璃罩，该玻璃罩覆盖所述摄像芯片的受光部，
所述玻璃罩在与所述摄像芯片相接的面上具有第2阶差部，
所述加强部件呈筒状，配置在所述第2阶差部、所述摄像芯片以及所述半导体芯片的侧面外周。
7.根据权利要求6所述的摄像单元，其特征在于，
所述加强部件投影在与光轴方向垂直的面上的大小是收敛在所述玻璃罩的光轴方向的投影面内的大小。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的摄像单元，其特征在于，
所述摄像芯片和所述半导体芯片通过各自形成的贯通孔来进行电连接和机械连接。
9.一种内窥镜，其特征在于，该内窥镜具有：
权利要求1～8中的任意一项所述的摄像单元；以及
插入部，其能够插入到被检体内，具有由硬质部件形成的呈筒状的前端部，
所述插入部在所述前端部的内部空间中具有所述摄像单元。
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