JP2009240518A - 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
固体撮像装置の回路基板と信号伝送ケーブルの接続強度を向上させ、小型で組立作業性の良い固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】
固体撮像素子３３を備え可撓性を有する回路基板３５に設けられた接続端子３６へ信号伝送ケーブル３７を固定し、回路基板３５とともに信号伝送ケーブル３７を折りたたみ、回路基板３５と信号伝送ケーブル３７とを樹脂素材３４で封止する。
【選択図】図１

Description

本発明は内視鏡装置に用いられる固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法に関する。

人体の臓器内部の撮像や化学プラント等の装置内部の撮像などを行う電子内視鏡装置は、レンズ等を備えた光学部と固体撮像素子を備えた回路基板とにより構成される固体撮像装置が撮像箇所に挿入されるケーブルの先端部に設けられている。固体撮像装置には固体撮像素子により検出された信号を外部の装置へ伝送する複数の信号伝送ケーブルが回路基板の接続端子に固定されている。信号伝送ケーブルは被覆されて１本のケーブルとして表示手段等の外部の装置に接続される。

このような内視鏡装置の先端部は、手元操作部の操作により湾曲する構造となっており、湾曲した際に固体撮像装置に形成された信号伝送ケーブルと接続端子との固定部分に応力が働き、信号伝送ケーブルが固定部分で断線するという問題が発生する。このような問題に対応するため、複数の信号伝送ケーブルの集合部を覆う外皮の先端部と基端側を一体的に固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、この他にも実装部品裏面でケーブル先端部を半田固定することにより、外力や振動の影響を受けにくい構造とする方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−１９０３５号公報 特開２００５−７４０３５号公報

近年、特に医療用分野における内視鏡装置では患者への挿入性、術者の操作性向上を目指しより小型化が求められ、使用される固体撮像装置もより小型化が求められている。しかし、特許文献１に記載されるような発明では、固定部分の構造が大きくなり固体撮像装置が大型化してしまう問題が生じる。また、固体撮像装置が小型化することにより、信号伝送ケーブルを固定する接続端子も小さくなり、信号伝送ケーブルを半田付けする際の信号伝送ケーブル被覆のストリップ量が小さくなる。そのため、特許文献２に記載されるような発明では、半田作業が困難となり、半田不良による断線の問題が生じる。

本発明はこのような問題に対して成されたものであり、固体撮像装置の回路基板と信号伝送ケーブルの接続強度を向上させ、小型で組立作業性の良い固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、レンズを備えた光学部と、固体撮像素子を備え、可撓性を有し、複数回折りたたまれることにより構成される回路基板と、前記回路基板に沿って配置されるとともに前記回路基板に設けられた接続端子に固定され、前記回路基板とともに折りたたまれる信号伝送ケーブルと、前記回路基板と前記信号伝送ケーブルとを封止する樹脂素材と、を備えたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、本発明に係わる固体撮像措置は、レンズ等により構成される光学部と、固体撮像素子、実装部品、接続端子等を備え可撓性を有することにより複数回折りたたまれて構成される回路基板と、回路基板の接続端子に固定されて外部装置へ信号を送る信号伝送ケーブと、回路基板と信号伝送ケーブルとを一体に封止する樹脂素材を備えている。

これにより、回路基板は可撓性を有することにより小さく折りたたまれているので、固体撮像装置が小型化される。また、信号伝送ケーブルが回路基板とともに折りたたまれて樹脂素材で封止されているので、信号伝送ケーブルと接続端子との接続部分に直接外力が加わることが無くなり、信号伝送ケーブルの断線の問題が無くなる。また、信号伝送ケーブルを回路基板へ接続する際には回路基板を広げた状態で行い、接続後に回路基板を折り畳み樹脂素材で封止するので、組立作業性も向上する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載される発明において、前記回路基板は、前記信号伝送ケーブルに対して直交するように折りたたまれることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、信号伝送ケーブルは回路基板とともに途中で折り返されるので、信号伝送ケーブルに生じる外力が回路基板の折りたたまれた部分で分散して信号伝送ケーブルと接続端子との接続部分に直接外力が加わることが無くなり、信号伝送ケーブルの断線の問題が無くなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載される発明において、前記回路基板は、前記信号伝送ケーブルに対して平行に折りたたまれることを特徴としている。

請求項３の発明によれば、回路基板は信号伝送ケーブルを挟み込むように折りたたまれ、信号伝送ケーブルとともに樹脂素材で封止される。これにより、信号伝送ケーブルと接続端子との接続部分に直接外力が加わることが無くなり、信号伝送ケーブルの断線の問題が無くなる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載される発明において、前記回路基板は、前記信号伝送ケーブルに対して直交かつ平行に折りたたまれることを特徴としている。

請求項４の発明によれば、信号伝送ケーブルは回路基板とともに途中で折り返される。更に、回路基板は信号伝送ケーブルを挟み込むようにも折りたたまれている。これにより、信号伝送ケーブルと接続端子との接続部分に伝わる外力が更に小さくなり断線の問題が無くなると共に、回路基板がより小さく折りたたまれ固体撮像装置が小型化する。

請求項５に記載の発明は、請求項１、２、または４のいずれか１項の発明において、前記信号伝送ケーブルは、前記回路基板の折りたたまれた部分の山側に沿うように前記接続端子に固定されることを特徴としている。

請求項５の発明によれば、信号伝送ケーブルは折りたたまれた回路基板の山側を沿うように配置され接続端子に固定される。これにより、信号伝送ケーブルは回路基板の山にかかり、回路基板の山部分で信号伝送ケーブルに生じる外力が分散されて信号伝送ケーブルと接続端子との接続部分に直接外力が加わることが無くなり、信号伝送ケーブルの断線の問題が無くなる。

請求項６に記載の発明は、請求項１、２、３、または４のいずれか１項の発明において、前記信号伝送ケーブルは、前記回路基板の折りたたまれた部分の谷側に沿うように前記接続端子に固定されることを特徴としている。

請求項６の発明によれば、信号伝送ケーブルは折りたたまれた回路基板の谷側を沿うように配置され接続端子に固定される。これにより、信号伝送ケーブルは回路基板に挟まれるように固定され、回路基板が小型化するとともに信号伝送ケーブルが強固に固定される。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項の発明において、前記回路基板は、部品が実装される面と前記接続端子が設けられる面とが同一面であることを特徴としている。

請求項７の発明によれば、接続端子に固定される信号伝送ケーブルと折りたたまれた回路基板の実装部品とは一体的に樹脂素材により固定されるため、信号伝送ケーブルと部品が実装される面に形成された接続端子との接続部分に直接外力が加わることが無くなり、信号伝送ケーブルの断線の問題が無くなる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項の発明において、前記回路基板は、部品が実装される面の反対側の面に前記接続端子が設けられていることを特徴としている。

請求項８の発明によれば、信号伝送ケーブルが固定される接続端子と回路基板の実装部品とは異なる面に形成される。これにより、信号ケーブルと実装部品とが接触せず基板をより小型化することが可能となり、固体撮像装置を小型化することが出来る。

請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項の発明において、前記回路基板と前記信号伝送ケーブルとを封止する前記樹脂素材は、複数の前記信号伝送ケーブルを集合させるように被覆した被覆部まで封止することを特徴としている。

請求項８の発明によれば、信号伝送ケーブルを集合させて被覆する被覆部まで樹脂素材で封止される。これにより、より強固に信号伝送ケーブルと回路基板とが固定され、信号伝送ケーブルと接続端子との接続部分に直接外力が加わることが無くなり、信号伝送ケーブルの断線の問題が無くなる。

以上説明したように、本発明の固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法によれば、折りたたまれて小型化した回路基板とともに信号伝送ケーブルが樹脂素材で封止されるので、固体撮像装置の回路基板と信号伝送ケーブルの接続強度を向上させ、小型で組立作業性を良くすることが可能となる。

以下添付図面に従って本発明に係る固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。

まず、本発明に係わる固体撮像装置が備えられた内視鏡装置の構成を説明する。図１は内視鏡装置の構成を示す平面図、図２は内視鏡装置の先端部を示した斜視図である。

図１に示す内視鏡装置１０は、手元操作部１１と、この手元操作部１１に接続された挿入部１２を備え、挿入部１２は、挿入部側軟性部１３、湾曲部１４、及び先端硬質部１５から構成される。湾曲部１４は、手元操作部１１に設けられた一対の湾曲操作用ノブ１６、１６を回動させることによって遠隔的に湾曲操作され、先端硬質部１５が所望の方向に向けられる。

手元操作部１１には、鉗子等の処置具が挿入される鉗子挿入部１７が設けられるとともに、シャッターボタン１８、吸引ボタン１９、送気・送水ボタン２０が並設されている。

また、手元操作部１１には、ユニバーサルケーブル２１を介してＬＧ（ライトガイド）コネクタ２２が連結されている。ＬＧコネクタ２２には、図示しない光源装置に接続されるライトガイド棒２３が設けられ、さらにＬＧコネクタ２２には電気ケーブル２４を介して電気コネクタ２５が接続されている。

先端硬質部１５には、図２に示すようにレンズや固体撮像素子により構成される固体撮像装置が備えられた撮像部２６、不図示の光源装置からＬＧコネクタ２２を介して送られる光を照射する照明ライト２７、２７、送気・送水ボタン２０で操作される送気・送水バルブ（不図示）に送気・送水チューブ（不図示）を介して接続される送気・送水管２８、鉗子挿入部１７から挿入した処置具が出る鉗子孔２９等が備えられている。

次に本発明に係わる固体撮像装置の構成及び製造方法を説明する。図３は内視鏡装置の先端部の断面図、図４は信号伝送ケーブルに対して直交して折りたたまれる回路基板を示した斜視図、図５は信号伝送ケーブルに対して平行に折りたたまれる回路基板を示した斜視図、図６は信号伝送ケーブルが回路基板の折りたたまれた部分の山側に沿って配置された状態を示した側面図、図７は信号伝送ケーブルが回路基板の折りたたまれた部分の山側に沿って配置された状態を示した側面図である。

撮像部２６に備えられた固体撮像装置３０は、図３に示すように対物レンズ等を備えた光学部３１、プリズム３２、固体撮像素子３３、折りたたまれ樹脂素材３４で封止された回路基板３５、回路基板３５上の接続端子３６に固定された複数の信号伝送ケーブル３７等により構成されている。

固体撮像素子３３は回路基板３５の一端に設けられ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等から成る不図示の受光部を備えている。光学部３１より取り込まれた観察像はプリズム３２を通り固体撮像素子３３の受光部に結像される。観察像は固体撮像素子３３により電気信号に変換され、回路基板３５上に実装された信号処理等を行う実装部品３８により処理されて接続端子３６に固定された信号伝送ケーブル３７を通り電気コネクタ２５から不図示の表示装置等に送られる。

回路基板３５は、ポリイミドフィルム、ＰＥＴフィルム等の可撓性を有する素材により形成され、図４に示すように信号伝送ケーブル３７に対して直行または図５に示すように信号伝送ケーブル３７に対して平行に複数回折りたたまれて信号伝送ケーブル３７、実装部品３８、接続端子３６と共にエポキシ、シリコン等の樹脂素材３４により封止固定されている。

このとき、信号伝送ケーブル３７は、図６に示すように折りたたまれた回路基板３５の折りたたまれた部分の山側、または図７に示すように折りたたまれた回路基板３５の折りたたまれた部分の谷側に沿うように回路基板３５上に配置されて接続端子３６へ半田付け等の方法により固定されている。接続端子３６と実装部品３８とは回路基板３５の異なる面または同一の面に形成されている。

これにより、信号伝送ケーブル３７と接続端子３６との接続部分に直接外力が加わることが無く信号伝送ケーブル３７の断線の問題が無くなるとともに、折りたたまれることで小型の固体撮像装置となる。

また、接続端子３６と信号伝送ケーブル３７との固定は回路基板３５を広げた状態で行なわれ、固定後に回路基板が折りたたまれるので、信号伝送ケーブル３７の被覆のストリップ量を長くとること、束になった信号伝送ケーブル３７を分割して接続する際に不要な信号伝送ケーブル３７を避けておくこと、接続端子３６へ信号伝送ケーブル３７を固定する際の固定面積を十分にとること等が可能となり、組立作業性の良い固体撮像装置となる。

更に、接続端子３６と実装部品３８とが同一面に形成されている場合は、実装部品３８取り付け工程と信号伝送ケーブル３７の接続工程とが、回路基板を裏返すことなくできるため工程数を削減することが可能となる。接続端子３６と実装部品３８とが異なる面に形成されている場合は、接続端子３６と信号伝送ケーブル３７とを固定する半田フラックス等による実装部品３８の汚損を防ぐことが可能となり、組立作業性の良い固体撮像装置となる。

なお、回路基板３５の折りたたみ方は本実施の形態では信号伝送ケーブル３７に対して直交または平行に折りたたまれているが、本発明はそれに限らず、平行に折りたたまれた物を更に直交方向に折りたたむ、直行して折りたたまれたものを更に平行方向に折りたたむようにしてもよい。

また、本実施の形態では回路基板３５と信号伝送ケーブル３７とを封止する樹脂素材３４は、回路基板３５を覆うように封止しているが本発明はこれに限らず、図８に示すように複数の信号伝送ケーブル３７を集合させるように被覆した被覆部３９まで封止するようにしてもよい。これにより、更に信号伝送ケーブル３７と接続端子３６との接続部分に直接外力が加わることが無くなるとともに、信号伝送ケーブル３７を覆う外周シールドの接続ランドをグランド層として回路基板３５の外側全面に設けることにより回路基板３５そのものを電磁シールドすることも可能となる。

更に、本発明では図９に示すように折りたたまれて樹脂素材３４により封止された回路基板３５に対して補強部材４０を貼り付けてもよい。これにより樹脂素材３４により封止された回路基板３５に曲げ方向の力が生じても補強部材４０により回路基板３５が曲がらず、信号伝送ケーブル３７と接続端子３６との接続部分に直接外力が加わることが無くなる。

以上説明したように、本発明の固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法によれば、折りたたまれて小型化した回路基板とともに信号伝送ケーブルが折りたたまれて樹脂素材で一体に封止されるので、回路基板上の接続端子と信号伝送ケーブルとの接続部分に外力が加わらなくなり、信号伝送ケーブルの断線の問題が無くなる。更に、回路基板を広げた状態で信号伝送ケーブルが固定されて折りたたまれて封止されるので、小型で組立作業性を良くすることが可能となる。

本発明に係わる固体撮像装置が使用された内視鏡装置の構成を示す平面図。 内視鏡装置の先端部を示した斜視図。 内視鏡装置の先端部の断面図。 信号伝送ケーブルに対して直交して折りたたまれる回路基板を示した斜視図。 信号伝送ケーブルに対して平行に折りたたまれる回路基板を示した斜視図。 信号伝送ケーブルが回路基板の折りたたまれた部分の山側に沿って配置された状態を示した側面図。 信号伝送ケーブルが回路基板の折りたたまれた部分の山側に沿って配置された状態を示した側面図。 信号伝送ケーブル集合させるように被覆した被覆部まで樹脂素材で封止された固体撮像装置を示した断面図。 補強部材を備えた固体撮像装置を示した断面図。

符号の説明

１０…内視鏡装置，１１…手元操作部，１２…プ挿入部，１３…挿入部側軟性部，１４…湾曲部，１５…先端硬質部，１６…湾曲操作用ノブ，１７…鉗子挿入部，１８…シャッターボタン，１９…吸引ボタン，２０…送気・送水ボタン，２１…ユニバーサルケーブル，２２…ＬＧコネクタ，２３…ライトガイド棒，２４…電気ケーブル，２５…電気コネクタ，２６…撮像部，２７…照明ライト，２８…送気・送水管，２９…鉗子孔，３０…固体撮像装置，３１…光学部，３２…プリズム，３３…固体撮像素子，３４…樹脂素材，３５…回路基板，３６…接続端子，３７…信号伝送ケーブル，３８…実装部品，３９…被覆部，４０…補強部材

Claims (10)

1. レンズを備えた光学部と、
   固体撮像素子を備え、可撓性を有し、複数回折りたたまれることにより構成される回路基板と、
   前記回路基板に沿って配置されるとともに前記回路基板に設けられた接続端子に固定され、前記回路基板とともに折りたたまれる信号伝送ケーブルと、
   前記回路基板と前記信号伝送ケーブルとを封止する樹脂素材と、を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記回路基板は、前記信号伝送ケーブルに対して直交するように折りたたまれることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記回路基板は、前記信号伝送ケーブルに対して平行に折りたたまれることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
4. 前記回路基板は、前記信号伝送ケーブルに対して直交かつ平行に折りたたまれることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
5. 前記信号伝送ケーブルは、前記回路基板の折りたたまれた部分の山側に沿うように前記接続端子に固定されることを特徴とする請求項１、２、または４のいずれか１項に記載される固体撮像装置。
6. 前記信号伝送ケーブルは、前記回路基板の折りたたまれた部分の谷側に沿うように前記接続端子に固定されることを特徴とする請求項１、２、３、または４のいずれか１項に記載される固体撮像装置。
7. 前記回路基板は、部品が実装される面と前記接続端子が設けられる面とが同一面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項に記載の固体撮像装置。
8. 前記回路基板は、部品が実装される面の反対側の面に前記接続端子が設けられてい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項に記載の固体撮像装置。
9. 前記回路基板と前記信号伝送ケーブルとを封止する前記樹脂素材は、複数の前記信号伝送ケーブルを集合させるように被覆した被覆部まで封止することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
10. 固体撮像素子を備え可撓性を有する回路基板に設けられた接続端子へ信号伝送ケーブルを固定し、前記回路基板とともに前記信号伝送ケーブルを折りたたみ、前記回路基板と前記信号伝送ケーブルとを樹脂素材で封止することにより製造することをと特徴とする固体撮像装置の製造方法。

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