JP5346742B2

JP5346742B2 - 撮像モジュール

Info

Publication number: JP5346742B2
Application number: JP2009192372A
Authority: JP
Inventors: 幹夫中村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: US20110043672A1; US8390737B2; JP2011041708A

Description

本発明は、撮像素子を実装した撮像モジュールに関するものである。

従来から、被検者の体内に挿入されて被検部位の観察を行う内視鏡が知られている。この内視鏡は、可撓性を有する細長の挿入具の先端部に撮像素子を実装した電子回路モジュールが内蔵されて構成されており、この挿入具を体腔内に挿入することによって、被検部位の観察等を行うことができる。挿入具の先端部は、患者の苦痛を緩和するため、細径化、短小化が望まれている。

この種の問題を解決するための技術として、撮像素子のボンディングワイヤが配設されるスペースに着目したものがある（特許文献１を参照）。特許文献１のように、撮像素子上にプリズムが載置される構成の撮像モジュールの場合、撮像素子の上面（表面）にプリズムを介して対物光学系部材を保持する保持部材が配置される。ここで、撮像素子の表面には、受光面を避けて外部接続用の外部端子が配設されるが、このような構成の場合、さらに保持部材を配置する領域を確保する必要がある。特許文献１では、外部端子の配列の途中に外部端子を配設しない領域を設け、この領域に保持部材を配置することで細径化を図っている。

特開平９−１７３２８８号公報

しかしながら、特許文献１のように、撮像素子の外部端子をワイヤボンディングによって接続する場合、基板上の撮像素子の実装領域を避けた位置に外部端子との接続用の電極を配設する必要があった。

本発明は、上記に鑑みなされたものであって、基板の面積を小さくして小型化可能な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、本発明にかかる撮像モジュールは、配線ケーブルが接続される撮像モジュールであって、受光面が形成された表面に外部端子が配設された撮像素子と、前記撮像素子を実装する基板と、前記撮像素子の裏面に配設され、前記外部端子と電気的に接続された外部接続用電極と、前記基板の主面のうち、前記外部接続用電極と対向する位置に配設された撮像素子接続用電極と、前記基板の主面のうち、前記外部端子の下方となる位置に配設された配線ケーブル接続用電極と、を備え、前記撮像素子の裏面端部が切り欠かれることによって前記外部端子の下方に空間が形成され、前記外部接続用電極と前記撮像素子接続用電極とが接続されるとともに、前記配線ケーブルの先端部において外部に露出される芯線は、少なくとも一部が前記空間に配置されて、前記配線ケーブル接続用電極に接続することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像モジュールは、上記の発明において、前記撮像素子は、前記外部端子の下方に設けられ、該撮像素子を貫通する貫通電極を備え、前記貫通電極を介して前記外部端子と前記外部接続用電極とが接続されたことを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子表面の外部端子と電気的に接続された外部接続用電極を撮像素子の裏面に配設する一方、外部接続用電極と対向する基板上の位置に撮像素子を接続するための撮像素子接続用電極を配設するようにした。これによれば、撮像素子の実装領域を避けて撮像素子接続用電極を配設する必要がないため、基板の面積を小さくでき、撮像モジュールを小型化できる。

図１は、実施の形態１における撮像モジュールの構成例を模式的に示した側面図である。図２は、実施の形態１における撮像素子の構成を説明する斜視図である。図３は、実施の形態１における撮像素子の断面図である。図４は、変形例における撮像素子の断面図である。図５は、実施の形態２における撮像モジュールの構成例を模式的に示した側面図である。図６は、実施の形態２における撮像素子の断面図である。図７は、変形例における撮像素子の断面図である。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における撮像モジュール１の構成例を模式的に示した側面図である。図１に示すように、撮像モジュール１は、主面（上面）に撮像素子接続用電極１１１と配線ケーブル接続用電極１１３とが配設された基板１１を備える。この基板１１には、撮像素子接続用電極１１１を介して撮像素子１３が実装されるとともに、配線ケーブル接続用電極１１３を介して配線ケーブル１７が接続される。

撮像素子１３は、受光面１３１が形成された面（表面）を上にして基板１１に実装され、この表面の上には、受光面１３１に入射光を導くプリズム１５が載置される。図２は、撮像素子１３の構成を説明する斜視図であり、図２において、受光面１３１が形成された撮像素子１３の表面を図示している。また、図３は、撮像素子１３の断面図である。

図２に示すように、撮像素子１３は、表面に形成された受光面１３１を備え、この受光面１３１を避けて複数の外部端子１３３が配設された構成を有する。この撮像素子１３には、図１や図３に示すように、上側の表面に配設された各外部端子１３３を基板１１の撮像素子接続用電極１１１と接続するための貫通電極（ＴＳＶ）１３５が形成されている。そして、裏面には、撮像素子接続用電極１１１と接続される外部接続用電極１３８が配設されており、間に配した導体膜１３７によって貫通電極１３５下端と接続されている。また、外部接続用電極１３８には、図３に示すように、撮像素子接続用電極１１１との接続用の半田ボール１３９が配置されている。

この撮像素子１３は、例えば次のようにして作製する。すなわち、裏面に外部接続用電極１３８をめっき形成する。また、例えばレーザ照射によって、撮像素子１３表面の外部端子１３３と対向する撮像素子１３裏面の位置に穴あけ加工を施して貫通穴を設ける。そして、図３に示すように、スパッタやめっきによって貫通穴の内面に導体膜１３６を配置して貫通電極１３５を形成するとともに、貫通電極１３５下端と外部接続用電極１３８との間に導体膜１３７を配置する。

なお、撮像素子に貫通電極を形成するための貫通穴の加工方法は特に限定されるものではなく、ドリル加工やエッチングによる加工を行う構成としてもよい。図４は、ウェットエッチングによって貫通穴を加工した場合の撮像素子１３ｂの断面図である。ウェットエッチングによって貫通穴を加工した場合も、実施の形態１と同様に、貫通穴の内面に導体膜１３６ｂを配置して貫通電極１３５ｂを形成するとともに、貫通電極１３５ｂ下端と外部接続用電極１３８との間に導体膜１３７ｂを配置する。

そして、この撮像モジュール１を作製する際には、表面を上にして撮像素子１３を基板１１上に配置し、裏面の外部接続用電極１３８（外部接続用電極１３８に配置された半田ボール１３９）をそれぞれ基板１１の撮像素子接続用電極１１１と接触させて半田接続する。ここで、外部接続用電極１３８と撮像素子接続用電極１１１は、撮像素子１３の基板１１上に配置した際に互いに対向する位置に配設される。また、先端部の芯線１７１を露出させた配線ケーブル１７をその軸方向が基板１１の主面に沿うように配置し、先端部の芯線１７１の側面を配線ケーブル接続用電極１１３に半田付けして接続する。

以上説明したように、実施の形態１の撮像モジュール１によれば、撮像素子１３表面の外部端子１３３と電気的に接続された外部接続用電極１３８を撮像素子１３の裏面に配設する一方、基板１１の主面において撮像素子１３の実装領域内の外部接続用電極１３８と対向する位置に撮像素子接続用電極１１１を配設した。そして、外部接続用電極１３８と撮像素子接続用電極１１１とを接触させて接続し、基板１１上に撮像素子１３を実装するようにした。これによれば、撮像素子の実装領域を避けた位置に撮像素子を接続するための電極を配設するための領域が必要なく、基板の面積をその分小さくできるので、撮像モジュールの小型化が実現できる。

また、従来のように、撮像素子の外部端子を基板上の電極とワイヤボンディング接続しない。このため、背景技術で説明したような対物光学系部材を保持する保持部材を撮像素子１３の表面に配置する場合であっても、外部端子を配置しない領域を設けて保持部材を配置するための領域を確保する必要がない。例えば、上記保持部材を、外部端子の上方であって外部端子と重なる位置に配置することができる。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２における撮像モジュール１ｃの構成例を模式的に示した側面図である。図５に示すように、撮像モジュール１ｃは、実施の形態１と同様に、主面（上面）に撮像素子接続用電極１１１ｃと配線ケーブル接続用電極１１３ｃとが配設された基板１１ｃを備える。この基板１１ｃには、撮像素子接続用電極１１１ｃを介して撮像素子１４が実装されるとともに、配線ケーブル接続用電極１１３ｃを介して配線ケーブル１７が接続される。

また、実施の形態１と同様に、撮像素子１４は、受光面１４１が形成された面（表面）を上にして基板１１ｃに実装され、表面の上には、受光面１４１に入射光を導くプリズム１５が載置される。

この撮像素子１４は、裏面両端が表面に配設された各外部端子１４２と対向する位置まで切り欠かれて形成された段部１４３，１４３を有し、この裏面が両側に傾斜面１４４，１４４を有する堤状に形成されている。各外部端子１４２下方には、段部１４３，１４３を貫通する貫通電極１４５が形成されている。そして、裏面に配設された外部接続用電極１４８は、傾斜面１４４，１４４に沿って間に配した導体膜１４７によって貫通電極１４５下端と接続されている。

図６は、撮像素子１４の製造工程を説明するための撮像素子１４の断面図である。なお、図６では、ウェハ状態での隣の撮像素子１４（１４−２）を破線で示している。各撮像素子１４は、次のようにして作製する。すなわち、裏面に外部接続用電極１４８をめっき形成する。また、その裏面側の各撮像素子１４の境界部分をそれぞれウェットエッチングによって加工することで、裏面両端となる位置に段部１４３，１４３および傾斜面１４４，１４４を形成する。その後、形成した段部１４３，１４３をウェットエッチングによってさらに加工し、貫通電極１４５を形成するための貫通穴を形成して表面の外部端子１４２を露出させる。そして、スパッタやめっきによって貫通穴の内面に導体膜１４６を配置して貫通電極１４５を形成するとともに、貫通電極１４５下端と外部接続用電極１４８との間に導体膜１４７を配置する。また、外部接続用電極１４８に、撮像素子接続用電極１１１ｃとの接続用の半田ボール１４９を配置する。

また、実施の形態２では、図５に示すように、基板１１ｃに配設された配線ケーブル接続用電極１１３ｃが、外部端子１４２の下方に配設される。そして、段部１４３，１４３および傾斜面１４４，１４４によって外部端子１４２の下方に形成された空間に配線ケーブル１７の先端部が配置され、芯線１７１の側面が配線ケーブル接続用電極１１３ｃと接続されている。

この撮像モジュール１ｃを作製する際には、表面を上にして撮像素子１４を基板１１ｃ上に配置し、裏面の外部接続用電極１４８をそれぞれ基板１１ｃの撮像素子接続用電極１１１ｃと接触させて半田等で接続する。また、先端部の芯線１７１を露出させた配線ケーブル１７をその軸方向が基板１１ｃの主面に沿うように配置し、先端部の芯線１７１の側面を配線ケーブル接続用電極１１３ｃに半田付けして接続する。

以上説明したように、実施の形態２の撮像モジュール１ｃによれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、実施の形態２では、基板１１ｃ上の外部端子１４２の下方となる位置に配線ケーブル接続用電極１１３ｃを配設するとともに、撮像素子１４の裏面端部を切り欠いて基板１１ｃ上の外部端子１４２の下方に空間を形成した。そして、この空間に先端部の芯線１７１を露出させた配線ケーブル１７を配置して接続するようにした。これによれば、基板の面積をさらに小さくでき、撮像モジュールの小型化をより一層図ることができる。

なお、実施の形態２では、撮像素子１４の裏面に段部１４３，１４３および傾斜面１４４，１４４を形成することとした。そして、段部１４３，１４３を貫通する貫通電極１４５を配設するとともに、傾斜面１４４，１４４に沿って導体膜１４７を配置することによって表面の外部端子１４２と裏面の外部接続用電極１４８とを接続することとしたが、これに限定されるものではない。図７は、変形例の撮像素子１４ｂの断面図である。図７に示すように、撮像素子１４ｂの裏面両端を斜めに切り欠いて傾斜面１４４ｂ，１４４ｂを形成し、この傾斜面１４４ｂ，１４４ｂに沿って表面の外部端子１４２との間にそれぞれ導体膜１４７ｂを配置することによって、これらの間を接続することとしてもよい。

以上のように、本発明の撮像モジュールは、基板の面積を小さくして小型化するのに適している。

１，１ｃ撮像モジュール
１１，１１ｃ基板
１１１，１１１ｃ撮像素子接続用電極
１１３，１１３ｃ配線ケーブル接続用電極
１３，１３ｂ，１４，１４ｂ撮像素子
１３１，１４１受光面
１３３，１４２外部端子
１３５，１３５ｂ，１４５貫通電極
１３６，１３６ｂ，１３７，１３７ｂ，１４７，１４７ｂ導体膜
１３８，１４８外部接続用電極
１４３段部
１４４，１４４ｂ傾斜面
１３９，１４９半田ボール
１５プリズム
１７配線ケーブル
１７１芯線

Claims

配線ケーブルが接続される撮像モジュールであって、
受光面が形成された表面に外部端子が配設された撮像素子と、
前記撮像素子を実装する基板と、
前記撮像素子の裏面に配設され、前記外部端子と電気的に接続された外部接続用電極と、
前記基板の主面のうち、前記外部接続用電極と対向する位置に配設された撮像素子接続用電極と、
前記基板の主面のうち、前記外部端子の下方となる位置に配設された配線ケーブル接続用電極と、
を備え、
前記撮像素子の裏面端部が切り欠かれることによって前記外部端子の下方に空間が形成され、
前記外部接続用電極と前記撮像素子接続用電極とが接続されるとともに、
前記配線ケーブルの先端部において外部に露出される芯線は、少なくとも一部が前記空間に配置されて、前記配線ケーブル接続用電極に接続することを特徴とする撮像モジュール。
前記撮像素子は、前記外部端子の下方に設けられ、該撮像素子を貫通する貫通電極を備え、
前記貫通電極を介して前記外部端子と前記外部接続用電極とが接続されたことを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。