JP2008219262A - 撮像モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子を有する撮像モジュールであって、撮像素子とカバーガラスの間に気密性を向上させた中空な空間を備える撮像モジュールを提供すること。
【解決手段】光透過部１０２を備える可撓性回路基板１０１と、光透過部１０２に対応した位置にフリップチップ実装された撮像素子１０３と、撮像素子１０３と可撓性回路基板１０１を電気的に接続する金属突起１０４と、金属突起１０４の周りに形成された封止樹脂１０７と、光透過部１０２を覆うように気密に密着されたカバーガラス１０５と、撮像素子１０３の受光部１０３ａとカバーガラス１０５と封止樹脂１０７により形成される中空な空間部１０６と、ガス透過性が封止樹脂１０７よりも低く、中空な空間部１０６を囲うスペーサー１０８と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像モジュール、特に電子内視鏡の先端部に配置されるような小型な撮像モジュール及びその製造方法に関する。

近年、細長の挿入部を体腔内に挿入して、体腔内の観察を行う内視鏡が広く用いられている。そして、先端硬性部に電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を設けた撮像モジュールを内蔵している電子内視鏡が一般的である。

内視鏡挿入部は、体腔内の臓器を観察するために、体腔内に挿入して使用される。そして、患者間感染を避けるために、一度使用した内視鏡は、次に別の患者に使用する前に、十分滅菌洗浄する必要がある。

内視鏡の滅菌洗浄方法として、高温高圧水蒸気によるオートクレーブ滅菌がよく行われる。そのため、内視鏡に用いられる撮像モジュールでは、オートクレーブ滅菌が繰り返し行われても、撮像面に曇り、結露等が起こらないように高い気密性、信頼性が求められる。

例えば、特許文献１では、ＣＣＤを可撓性基板にフリップチップ実装した後、バンプの周辺に樹脂封止層を形成して、撮像素子とカバーガラスとの間を気密封止する構成が提案されている。

また、良好な撮像を行うために、撮像素子の表面にマイクロレンズアレイが形成されている。マイクロレンズアレイを光学的に有効に機能させるためには、上記文献に示すように、撮像素子とカバーガラスとの間の空間を中空にする必要がある。換言すると、マイクロレンズアレイの界面は、空気などと接することで屈折率差があることが望ましい。

特開２００１−１６４８６号公報

しかしながら、撮像素子とカバーガラスとの間の空間を中空とすると、気密封止性は低下する。バンプ周辺の樹脂だけでは、中空部の外側から内側にいたる経路が短くなることと、蒸気が結露できる空間ができるためである。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撮像素子を有する撮像モジュールであって、撮像素子とカバーガラスの間に気密性を向上させた中空な空間を備える撮像モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光透過部を備える可撓性回路基板と、光透過部に対応した位置にフリップチップ実装された撮像素子と、撮像素子と可撓性回路基板を電気的に接続する接続部と、接続部の周りに形成された封止樹脂と、光透過部を覆うように気密に密着された光学ガラスと、撮像素子の撮像面と光学ガラスと封止樹脂により形成される中空な空間部と、ガス透過性が封止樹脂よりも低く、中空な空間部を囲う遮断部材と、を備えることを特徴とする撮像モジュールを提供できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、遮断部材は、硬質材料からなり、遮断部材の高さは、接続部の高さと略同じであることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、遮断部材は、絶縁性を有することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、遮断部材は、その内部に貫通する貫通部を有することが望ましい。

本発明によれば、撮像素子を有する撮像モジュールであって、撮像素子とカバーガラスの間に気密性を向上させた中空な空間を備える撮像モジュールを提供できるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる撮像モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明にかかる撮像モジュール１００の上面構成を示している。図２は、撮像モジュール１００のＡ−Ａ’断面の構成を示している。図１の上面構成は、図２のＢ−Ｂ’断面の構成を示している。

カバーガラス１０５上には、光透過部１０２を有する可撓性回路基板１０１が設けられていている。光透過部１０２の部分に撮像素子１０３の受光部（撮像面）１０３ａが位置するように撮像素子１０３がフリップチップ実装されている。

カバーガラス１０５は、光透過部１０２を覆うように、可撓性回路基板１０１に気密に密着されている。撮像素子１０３は、金属突起１０４を介して可撓性回路基板１０１に電気的に接続される。金属突起１０４は、接続部に対応する。

スペーサー１０８は、金属突起１０４の内側で光透過部１０２を囲うように配置されている。スペーサー１０８は、硬質材料、例えばガラス、またはセラミックからなる。スペーサー１０８は、遮断部材に対応する。

スペーサー１０８は、以下の機能を有する。
（１）気密性を上げる機能、
（２）カバーガラス１０５と撮像素子１０３の受光部１０３ａの間の平行度や距離（間隔）を、フリップチップ実装時の加重ではなく、スペーサー１０８自身の構造により決める機能、
（３）後述する封止樹脂が光透過部１０２に流れ込むのを防ぐ機能

そして、金属突起１０４の周りには、封止樹脂１０７が形成されている。また、撮像素子１０３の受光部１０３ａとカバーガラス１０５と封止樹脂１０７により、中空な空間部１０６が形成されている。中空な空間部１０６を設けることにより、受光部１０３ａに形成されているマイクロレンズアレイ（不図示）の光学的な作用を効果的に得ることができる。

スペーサー１０８は、ガス透過性が封止樹脂１０７よりも低い部材で構成されている。これにより、撮像素子１０３とカバーガラス１０５の間の気密性を向上させることができる。このため、例えば、撮像モジュール１００を内視鏡の先端部に搭載したとき、内視鏡に対して高温高圧水蒸気によるオートクレーブ滅菌を繰り返し行っても、受光部（撮像面）１０３ａに曇り、結露等が起こらないような高い気密性を得ることができる。

（製造工程）
次に、撮像モジュール１００を製造する手順について説明する。図３は、撮像モジュール１００の製造手順を示すフローチャートである。図４は、撮像モジュール１００の製造工程を示している。以下、図３、図４を参照して、製造手順を説明する。

図３のステップＳ３０１において、ガラス基板１１０を準備する。ステップＳ３０２において、図４の（ａ）に示すように、半導体微細加工技術を用いてガラス基板１１０上に光透過部１０２を有する可撓性回路基板１０１を作成する。可撓性回路基板１０１は、複数の絶縁層１１１、配線１１３から形成されている。なお、ここでは、さらに、ランド１１４を形成している。

ステップＳ３０３において、図４の（ｂ）に示すように、可撓性回路基板１０１上に、撮像素子１０３以外の周辺回路を構成する電子部品１１７を実装する。

ステップＳ３０４において、図４の（ｃ）に示すように、可撓性回路基板１０１上に、撮像素子１０３と電気的接続を行うための金属突起（バンプ）１０４を形成する。ステップＳ３０５において、図４の（ｃ）に示すように、可撓性回路基板１０１上に、光透過部１０２を囲うようにスペーサー１０８を形成する。

このとき、スペーサー１０８の高さは、金属突起１０４の高さと略同じである。これにより、電気的な接続を維持しつつ、気密性を高めることができる。好ましくは、スペーサー１０８の高さは、金属突起１０４の高さよりも若干低いほうが望ましい。また、スペーサー１０８は、絶縁性を有している。これにより、不要な導通を防止できる。

ステップＳ３０６において、図４の（ｄ）に示すように、撮像素子１０３を光透過部１０２に対応する位置にフリップチップ実装する。この時、金属突起（バンプ）１０４を高さ方向に一部潰して、スペーサー１０８を撮像素子１０３と可撓性回路基板１０１とで押さえ込む。これにより、スペーサー１０８を仮止めする。

ステップＳ３０５のスペーサー１０８の配置と、ステップＳ３０６の撮像素子１０３の実装とを対として繰り返す。これにより、ウエハー全面にスペーサー１０８と撮像素子１０３を実装する。

ステップＳ３０７において、図４の（ｅ）に示すように、ウエハー全面に撮像素子１０３を実装した後、封止樹脂１０７を撮像素子１０３の周辺に塗布する。これにより、撮像素子１０３とガラス基板１１０との間の中空部１０６を気密封止する。

ステップＳ３０８において、ウエハーをダイシングして個片化する。ステップＳ３０９において、図４の（ｆ）に示すように、撮像素子１０３の受光部１０３ａに対応する部分にのみガラス基板１１０を残すように、ガラス基板１１０の不要部分１１２を除去する。残ったガラス基板１１０は、カバーガラス１０５に対応する。そして、ステップＳ３１０において、図４の（ｇ）に示すように、モジュール化を行うことで、撮像モジュールを得ることができる。

上述の工程では、ガラス基板１１０を使用して、撮像素子１０３、電子部品１１７を実装後、ダイシングしてから、不要なガラスを除去するプロセスになっている。しかしながら、これに限られず、Ｓｉなどの光不透過性硬質基板上に、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０８を行い、一度可撓性回路基板１０１を光不透硬質基板から剥離した後、カバーガラス１０５を撮像素子１０３の受光部１０３ａを覆うように可撓性回路基板１０１に接着してもよい。

次に、本発明の実施例２に係る撮像モジュール２００について説明する。図５は、撮像モジュール２００の上面構成を示している。実施例１と同一部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施例では、スペーサー１０８が金属突起１０４の外側に位置するように形成されている。また、変形例として、図６に示す撮像モジュール３００のように、スペーサー１０８の内部に、スペーサー１０８の上下面に貫通する貫通部１０８ａを形成しても良い。そして、貫通部１０８ａの中に金属突起１０４が位置するように構成されている。

本実施例及びその変形例においては、金属突起１０４とスペーサー１０８によりそれぞれの位置関係が規定される。このため、製造プロセス中において、スペーサー１０８を配置した後、撮像素子１０３をフリップチップ実装するまでに位置ずれが起き難くなる。この結果、スペーサー１０８の位置決め精度が向上する。

以上説明したように、本発明によれば、封止樹脂中を通って中空部の外部から内部に至る経路が減少する。このため、中空部の気密性を向上させることができる。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。

以上のように、本発明にかかる撮像モジュールは、内視鏡に有用である。

本発明の実施例１に係る撮像モジュールの上面構成を示す図である。 実施例１に係る撮像モジュールの断面構成を示す図である。 実施例１の撮像モジュールの製造手順を示すフローチャートである。 実施例１の撮像モジュールの製造工程を示す図である。 本発明の実施例２に係る撮像モジュールの上面構成を示す図である。 実施例２の変形例に係る撮像モジュールの上面構成を示す図である。

符号の説明

１００ 撮像モジュール
１０１ 可撓性回路基板
１０２ 光透過部
１０３ 撮像素子
１０３ａ 撮像面
１０４ 金属突起
１０５ カバーガラス
１０６ 中空部
１０７ 封止樹脂
１０８ スペーサー
１０８ａ 貫通部
１１０ ガラス基板
１１１ 絶縁層
１１２ 不要部分
１１３ 配線
１１４ ランド
１１７ 電子部品
２００、３００ 撮像モジュール

Claims (4)

1. 光透過部を備える可撓性回路基板と、
   前記光透過部に対応した位置にフリップチップ実装された撮像素子と、
   前記撮像素子と前記可撓性回路基板を電気的に接続する接続部と、
   前記接続部の周りに形成された封止樹脂と、
   前記光透過部を覆うように気密に密着された光学ガラスと、
   前記撮像素子の撮像面と前記光学ガラスと前記封止樹脂により形成される中空な空間部と、
   ガス透過性が前記封止樹脂よりも低く、前記中空な空間部を囲う遮断部材と、を備える
   ことを特徴とする撮像モジュール。
2. 前記遮断部材は、硬質材料からなり、
   前記遮断部材の高さは、前記接続部の高さと略同じであることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 前記遮断部材は、絶縁性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像モジュール。
4. 前記遮断部材は、その内部に貫通する貫通部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像モジュール。
   

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