JPH02174160A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH02174160A
JPH02174160A JP63326133A JP32613388A JPH02174160A JP H02174160 A JPH02174160 A JP H02174160A JP 63326133 A JP63326133 A JP 63326133A JP 32613388 A JP32613388 A JP 32613388A JP H02174160 A JPH02174160 A JP H02174160A
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JP
Japan
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solid
state image
imaging device
state imaging
electrode
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JP63326133A
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English (en)
Inventor
Hiroo Takemura
裕夫 竹村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、固体撮像素子の改良に係り、特にその小型
化を図るようにしたものに関する。
(従来の技術) 周知のように、例えばテレビジョンカメラや電子スチル
カメラ等にあっては、被写体の光学像に対応した電気的
画像信号を得るために、固体撮像装置(CCDデバイス
)が用いられている。この固体撮像装置は、従来より、
第12図(a)。
(b)に示すように構成されている。
すなわち、図中11は固体撮像素子(CCDチップ)で
、略四角形状に形成された結像面12の周囲に、複数(
図示の場合は20個)の電極(ポンディングパッド) 
13.13・・・・・・が配列されてなるものである。
この固体撮像素子11は、セラミック等の合成樹脂材料
で形成されたパッケージI4内に収容されている。
ここで、上記パッケージ14内には、固体撮像素子11
の各電極13.13・・・・・・にそれぞれ対応させて
、1M数の電極15.15・・・・・・が配置されてい
る。そして、電極13.13・・・・・・と電極15.
15・・・・・・とは、それぞれボンディングワイヤ1
8.18・・・・・・によって電気的に接続されている
また、上記各電極15.15・・・・・・は、パッケー
ジ14に支持された複数のピン17.17・・・・・・
に接続されている。さらに、上記パッケージ14には、
ガラス等で形成された透明板18が、固体撮像素子11
の結像面12に対向するように支持されている。
そして、被写体の光学像は、透明板18を介して固体撮
像素子11の結像面12に結像され、電気信号に変換さ
れた後ビン17.17・・・・・・を介して図示しない
外部回路に出力される。また、上記外部回路からは、ピ
ン17.17・・・・・・を介して、固体撮像素子11
に駆動信号や制御信号等が供給されるものである。
しかしながら、上記のような構成となされた従来の固体
撮像装置では、構造的に無駄が多く、固体撮像素子11
の大きさに比べて固体撮像装置全体の大きさが非常に大
きくなってしまうという問題が生じている。例えば固体
撮像素子11の平面積が、10mmX 10mm−10
0mm2 である場合、実際のパッケージ14の平面積は、15m
mX 20mm−300mm2 となり、固体撮像素子ILの平面積の3倍にも大きくな
るものである。
また、固体撮像素子11の結像面12側に設けられた電
極13.13・・・・・・と、パッケージ14に設けら
れた電極15.15・・・・・・とを、ボンディングワ
イヤ1B。
16・・・・・・で接続するようにしているため、透明
板18を、ボンディングワイヤte、 te・・・・・
・に接触されないように、固体撮像素子11の結像面I
2がらM間させて設置する必要があるので、固体撮像装
置全体の厚みも7〜8III11程度に厚くなってしま
うものである。
すなわち、固体撮像素子ll自体は小型でも、パッケー
ジ14に収容することによって、固体撮像装置全体の大
きさが非常に大きくなってしまい、小型化することが極
めて困難になっている。
ところで、近時では、固体撮像装置を直接飲み込んで体
内を撮像する、いわゆるCCD内視鏡が実用化されてき
ている。この場合、口径が小さくなるように工夫がなさ
れているが、それでも基本的には上述した構造を用いる
ため、現状では口径を91111程度に押えるのが限度
であり、それ以上の小型化を図ることが困難になってい
る。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように、従来の固体撮像装置では、固体撮像素子
の大きさに比べて固体撮像装置全体の大きさが非常に大
きくなってしまうという聞届を有している。このため、
例えばCCD内視鏡等のように、小型化が要求される分
野への固体撮像装置の進出が大きく阻害されているのが
現状である。
そこで、この発明は上記事taを考慮してなされたもの
で、゛簡易な構成で小型化を容易に実現することができ
、例えばCCD内視鏡等のように小型化が要求される分
野への適用を促進し得る極めて良好な固体撮像装置を提
供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明に係る固体撮像装置は、結像面の周囲に電極か
配列された固体撮像素子と、この固体撮像素子の結像面
に対向して設置され、電極に接続される導電パターンが
印刷形成された透明板と、この透明板の導電パターンに
一端が接続される導電線とを備えたものである。
(作 用) 上記のような構成によれば、透明板に固体撮像素子の電
極に接続される導電パターンを印刷形成するようにした
ので、固体撮像素子と透明板との間隔を非常に狭くする
ことができるとともに、導電パターンに導電線の一端部
を接続しこの導電線の他端部を外部に導出するようにし
たので、従来のようにボンディングワイヤを用いる必要
がなくその分のスペースを省略することができ、結局、
簡易な構成で小型化を容易に実現することができ、例え
ばCCD内視鏡等のように小型化が要求される分野への
適用を促進することができる。
(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。第1図(a)、(b)において、19は固
体撮像索子で、略四角形状に形成された結像面20を挟
む第1及び第2の領域19a。
19bに、それぞれ複数(図示の場合は10個づつ)の
γに極21.21・・・・・・、22.22・・・・・
・が配列されてなるものである。
そして、これら複数の電極21.21・・・・・・ 2
2゜22・・・・・・は、該電極21.21・・・・・
・、22.22・・・・・・に対応させて、円盤状の透
明板23に印刷形成された段数の導電パターン24.2
4・・・・・・、25.25・・・・・・の一端部に、
それぞれ半田26.26・・・・・・によって接続され
ている。
また、透明板22に印刷形成された複数の導電パターン
24.24・・・・・・、25.25・・・・・・の他
端部には、フレキシブル印刷配線板27.28の各一端
部がそれぞれ圧着されている。さらに、上記固体撮像索
子19及び導電パターン24.24・・・・・・、25
.25・・・・・・とフレキシブル印刷配線板27.2
8との接続部分は、気密性を有する合成樹脂材料29で
一体的にモールドされ密閉されている。
そして、被写体の光学像は、透明板23を介して固体撮
像素子19の結像面20に結像され、電気信号に変換さ
れた後フレキシブル印刷配線板27.28を介して図示
しない外部回路に出力される。また、上記外部回路から
は、フレキシブル印刷配線板27゜28を介して、固体
撮像素子19に駆動信号や制御信号等が供給されるもの
である。
ここにおいて、上記実施例で示した固体撮像装置の組み
立てについて説明する。まず、第2図(a)に示すよう
に、固体撮像素子19の第1及び第2の領域の電極21
.21・・・・・・、22.22・・・・・・上に球形
の半田ボール28a 、 26a・・・・・・を載置す
る。そして、第2図(b)に示すように、電極21.2
1・・・・・・22、22・・・・・・に対応した導電
パターン24.24・・・・・・25、25・・・・・
・が印刷形成された透明板23を、電極21゜21・・
・・・、22.22・・・・・・の一端部と導電パター
ン24゜24・・・・・・、25.25・・・・・・と
が対応するように位置合わせをして、固体撮像素子19
に重ね合わせる。
その後、固体撮像素子19と透明板23とを重ね合わせ
たものを、120℃〜 150°Cに加熱し、半田ボー
ル26a 、 2fia・・・・・・を溶かして、電極
21゜21・・・・・・、22.22・・・・・・と導
電パターン24.24・・・・・・25、25・・・・
・・とを半田26.28・・・・・・付けする。
次に、透明板23に形成された導電パターン24゜24
・・・・・・、25.25・・・・・・の他端部に、フ
レキシブル印刷配線板27.28の一端部を重ね合わせ
圧着させた後、合成樹脂材料29で一体的にモールドす
ることにより、固体撮像装置が完成されるものである。
したがって、上記実施例のような構成によれば、透明板
23に固体撮像素子19の電極21.21・・・・・・
22、22・・・・・・と接続される導電パターン24
.24・・・・・・25、25・・・・・・を印刷形成
し、電極21.21・・・・・・、22゜22・・・・
・・と導電パターン24.24・・・・・・、25.2
5・・・・・・とを半田26.26・・・・・・によっ
て直接接続するようにしたので、固体撮像素子19と透
明板23との間隔を非常に狭くすることができる。
また、透明板23の導電パターン24.24・・・・・
・、25゜25・・・・・・とフレキシブル印刷配線2
7.28の一端部とを接続し、該フレキシブル印刷配線
板27.28の他端部を外部に導出するようにしたので
、従来のようにボンディングワイヤを用いる必要がなく
その分のスペースを省略することができ、結局、簡易な
構成で小型化を容易に実現することができる。
このため、例えばCCD内視鏡等のように小型化が要求
される分野に適用することができる。
例えば固体撮像素子19の画素ピッチが、3.6μm×
6μm で画素数が、 500個×400個 である場合、固体撮像素子19の結像面20の広さは、
1.8+omX2.4關 となり、このときの固体撮像素子19全体の広さは、2
.2關X2.6mm となって、この大きさに対応する透明板23は、直径が
3.6mm程度であり、従来に比して非常に小型化でき
ることがわかる。
特に、血管の内部を観測する血管内視鏡では、画素数が
1万画素程度でよいため、固体撮像素子19の結像面2
0の面積は、 0 、 36 m+e X 0 、 6 mmでよく、
固体撮像素子19全体の面積は、0.76X0.8+o
m2 となる。そして、この固体撮像索子19の対角線長は1
.1mであるから、透明板23の直径は1.2m+iと
することができる。
さらに、固体撮像素子19及び導電パターン24゜24
・・・・・・、25.25・・・・・・とフレキシブル
印刷配線板27゜28との接続部分は、気密性を有する
合成樹脂材料29で一体的にモールドされ密閉されてい
るので、直接外気にさらされることがないため劣化する
こともなく、十分な信頼性を確保することができる。
ここで、第3図は、上記固体撮像素子I9の内部構造を
示している。すなわち、固体撮像素子19は、垂直及び
水平方向に配列されて結像面20の各画素を構成する複
数のフォトダイオード30.30・・・・・・と、この
複数のフォトダイオード30.30・・・・・・のうち
垂直方向に配列されたフォトダイオード30.30・・
・・・・から出力される電荷を蓄積する複数の垂直CC
D31、31・・・・・・と、この複数の垂直CCD3
1,31・・・・・・に蓄積された電荷の蓄積及び排出
を行なう水平CCD32と、第1及び第2段出力トラン
ジスタ対33、34とから構成されている。
そして、固体撮像素子19には、上記電極21゜21・
・・・・・、22.22・・・・・・に対応する20個
の電極ビンが設けられている。第4図は、これら20個
の電極ビンにそれぞれ付された各記号と、その名称との
関係を示している。
ここで、この固体撮像素子19は、上記複数の電極ピン
のうち、φv1.  φV2.  φV3.  φV4
゜φHIA、  φH2,φHIB及びRSの8つの電
極ピンに、第5図に示すような駆動パルスが供給される
ことにより動作される。この場合、φVl。
φV2.  φV3.  φV4の4つの電極ビンには
垂直力向の駆動パルスが供給され、φHIA、  φH
2゜φHIBの3つの電極ビンには水平方向の駆動パル
スが供給され、RSの電極ピンにはリセットパルスが供
給される。
そして、第5図は、上記垂直、水平方向の駆動パルス及
びリセットパルスと、O8の電極ビンから出力される信
号との関係を、ブランキングパルスCBLとの関係で示
したものである。
ココテ、上記φV1. φV2. φV3.<6V4゜
φHIA、  φH2,φHIB及びRSの8つの電極
ピンl:: 供給される駆動パルスは、その波高値が5
V程度もある高電圧信号である。一方、上記8つの電極
ビン以外の電極ビンは、主として、固体撮像素子19か
ら外部に出力される信号が供給されるもので、該出力信
号の波高値は数mV程度の低電圧信号である。
このため、高電圧信号である駆動パルスの供給される電
極ビンと、低電圧信号である出力信号の供給される電極
ピンとが、例えば隣接して配列されると信号のクロスト
ークが大きくなり、低レベルの出力信号が高レベルの駆
動パルスからの不要放射により妨害されるという不都合
が生じることになる。
そこで、この実施例では1、第6図に示すように、固体
撮像素子19の結像面20を挾んで対向する第1及び第
2の領域19a 、 19bのうち、第1の領域19a
に、低レベルの出力信号が供給されるODI。
OD2.O5,SSI、RD、OG、SS2゜TP、I
G及びIsの電極21.21・・・・・・を配置し、第
2の領域19bに図中斜線で示すように、高レベルの駆
動パルスが供給されるR5.  φV4゜φV3 、 
 φV、2 、  <6Vl 、 φHIB、  φH
2及びφHIAの電極22.22・・・・・・を配置す
るようにしている。
なお、上記第2の領域19bには、高レベルの駆動パル
スが供給されるものではないOFDやSS3の電極22
.22も配置されているが、これらは高レベルの駆動パ
ルスが供給される電極22゜22・・・・・・に隣接さ
せても何ら影響を受けるものではないので、第2の領域
19bに配置しているものである。
このため、低レベルの信号が供給される電極と高レベル
の信号が供給される電極とを、結像面20の幅だけ効果
的に離間させることができ、信号のクロストークを少な
くし高レベルの駆動パルスからの不要放射が低レベルの
信号へ悪影響を与えることを防止することができるもの
である。したがって、隣接する各電極の間隔を狭く構成
することができるようになり、固体撮像装置の小型化の
促進に寄与することができる。
この点に対し、従来の固体撮像索子11では、第7図に
斜線で示すように、結像面12を挾んで対向する第1及
び第2の領域11a 、 llbに、高レベルの駆動パ
ルスが供給されるRS、  φV4.  φV3゜φV
2 、<6Vl 、  φHIB、<6H2及ヒφHI
Aノ電極13.13・・・・・・が、他の電極13.1
3・・・・・・と−緒に混ざり合って配置されている。
このため、上述したように、信号のクロストークが大き
くなり、低レベルの出力信号が高レベルの駆動パルスか
らの不要放射により妨害されるという不都合が生じてい
る。また、従来では、この問題を解決するために、隣接
する電極13.13・・・・・・の間隔を広くしたり、
隣接する電極13.13・・・・・・間にシールド部材
を介在させたりしているので、固体撮像索子11自体の
大型化をも招いているものである。
ところが、第6図に示したように、低レベルの信号が供
給される電極21.21・・・・・・を第1の領域19
aに配置し、高レベルの信号が供給される電極22、2
2・・・・・・を第2の領域19bに配置することによ
り、低レベルの信号が供給される電極と高レベルの信号
が供給される電極とを結像面20の幅だけ効果的に離間
させることができ、信号のクロストークを少なくし高レ
ベルの駆動パルスからの不要放射が低レベルの信号へ悪
影響を与えることを防止することができるようになり、
ひいては、隣接する各電極の間隔を狭く構成することが
できるようになって、固体撮像装置の小型化の促進に寄
与することができるものである。
次に、第8図(a)、(b)は、この発明の他の実施例
を示している。すなわち、第1図(a)。
(b)と同一部分には同一符号を付して説明すると、固
体撮像素子19と透明板23との間で1、かつ、結像面
20と電極21.21・・・・・・、22.22・・・
・・・との各間には、可撓性を有する障壁35.38が
それぞれ形成されている。この障壁35.36は、例え
ばシリコーン樹脂等を、固体撮像素子19に塗布するこ
とによって形成される。この場合、固体撮像素子19と
透明板23との間隔は、シリコーン樹脂の塗布の高さつ
まり10〜30μm程度に設定される。
このように障壁35.36を形成することにより、透明
板23と固体撮像素子19とを重ね合わせて、電極21
. 21・・・・・・ 22.22・・・・・・と導電
パターン24゜24・・・・・・、25.25・・・・
・・とを半田26.28・・・・・・付けする際に、半
田ボール2θa、2Ba・・・・・・が溶けることによ
り発生する半田くずが飛散し、固体撮像索子19の結像
面20側に侵入することを防止することができる。
ところで、障壁35.36としては、シリコーン樹脂に
限らず他の可撓性を存する樹脂を用いることができる。
すなわち、可撓性を有する樹脂を塗布するには、約30
μmの線幅が必要となり、微小加工がし難い場合がある
そこで、線幅を細く抑えるために、例えば5102膜を
固体撮像素子19上に半導体製造工程で形成し、段差を
設けるようにしてもよい。さらに、S10□膜と有機物
質とを併用して、より細い線幅で障壁35.36を形成
することも可能である。
次に、第9図(a)、(b)は、この発明のさらに他の
実施例を示している。すなわち、これは透明板23を固
体撮像索子19の形状に合わせて略四角形状に形成し、
導電パターン24.24・・・・・・、25゜25・・
・・・・を透明板23の縁部を覆うように延在させ、こ
の延在部分24a 、 24a・・・・・・、25a 
、 25a・・・・・・にフレキシブル印刷配線板27
.28を圧着させるようにしたものである。
このような構成によれば、導電パターン24゜24・・
・・・・、25.25・・・・・・を透明板23の縁部
にまで延在させ、合成樹脂材料29で覆わずに露出させ
てフレキシブル印刷配線板27.28を圧着させるよう
にしたので、フレキシブル印刷配線板27.28を必要
に応じて所望の方向に取り付けることができ、ひいては
小型化の促進に寄与するものである。
第1O図及び第11図は、それぞれ第9図に示す実施例
の変形例を示している。まず、第1O図に示すものは、
導電パターン24.24・・・・・・ 25.25・・
・・・・のうち透明板23の縁部に延在された部分24
a。
24a・・・・・・、25a 、 25a・・・・・・
に、フレキシブル印刷配線板27.28を第9図と逆向
きに圧着するようにしたものである。
また、第11図に示すものは、導電パターン24゜24
・・・・・・ 25.25・・・・・・を透明板23の
縁部を介して反対面にまで延在させ、この延在部分24
b。
24b・・・・・・、25b 、 25b・・・・・・
に、フレキシブル印刷配線板27.28を圧着するよう
にしたものである。
このようにすれば、導電パターン24.24・・・・・
・、25゜25・・・・・・とフレキシブル印刷配線板
27.28との接触面積を、小型化を損ねることなく広
くとることができ、接続を確実に行なうことができる。
なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
く、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
例えば固体撮像素子19はCCDに限らず他のMO3型
CIDやC3D等でも同様に、この発明を適用できるこ
とはもちろんである。また、透明板23はガラスに限ら
ず固体撮像素子19の結像面20に光学像が結像可能な
物質であればよく、必ずしも光学的にフラットな特性を
持つ必要もない。むしろ、固体撮像素子19の分光特性
を補正する光学フィルタ特性をもたせたガラスフィルタ
を用いても、同様な効果を得ることができるものである
特に、CCDは、赤外光に対しても感度をもっているた
め、赤外カット特性をもたせることが必要な場合には、
透明板23自体を赤外カットフィルタで構成す・ると、
全体の厚みを薄くすることができる。
また、通常、CODの画素が離散的に配置されているこ
とから、偽信号の発生を抑えるために水晶板が別個に設
けられることが多いが、透明板23を水晶板で形成する
ことも可能である。このようにすると、光学ローパスフ
ィルタを別個に設ける必要がなくなり、カメラに装着し
た場合カメラ本体の薄形化に寄与することになる。
さらに、導電パターン24.24・・・・・・、25.
25・・・・・・に接続される接続線としてフレキシブ
ル印刷配線板27.28を用いたが、これに限らず種々
のリード線等を使用することは当然可能である。
[発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、簡易な構成で小
型化を容易に実現することができ、例えばCCD内視鏡
等のように小型化が要求される分野への適用を促進し得
る極めて良好な固体撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る固体撮像装置の一実施例を示す
図、第2図は同実施例の要部の詳細を示す図、第3図は
固体撮像素子の構造を示すブロック回路構成図、第4図
は同固体撮像素子の電極ビンとその名称との関係を示す
図、第5図は同固体撮像素子の動作を示すタイミング図
、第6図は同固体撮像素子の電極配置を示す図、第7図
は従来の電極配置を示す図、第8図はこの発明の他の実
施例を示す図、第9図はこの発明のさらに他の実施例を
示す図、第10図及び第11図はそれぞれ第9図に示す
実施例の変形例を示す側断面図、第12図は従来の固体
撮像装置を示す図である。 11・・・固体撮像素子、12・・・結像面、13・・
・電極、14・・・パッケージ、15・・・電極、16
・・・ボンディングワイヤ、17・・・ピン、18・・
・透明板、19・・・固体撮像素子、20・・・結像面
、21.22・・・電極、23・・・透明板、24゜2
5・・・導電パターン、2B・・・半田、27.28・
・・フレキシブル印刷配線板、29・・・合成樹脂材料
、30・・・フォトダイオード、3■・・・垂直CCD
、32・・・水平CCD。 33・・・第1段出力トランジスタ対、34・・・第2
段出力トランジスタ対、35.36・・・障壁。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (a) 第 図 第 図 (a) (b) 第 図 第 図 (a) (b) 第 図 (a) (b) 第 図 第 1゜ 図 第 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結像面の周囲に電極が配列された固体撮像素子と
    、この固体撮像素子の結像面に対向して設置され、前記
    電極に接続される導電パターンが印刷形成された透明板
    と、この透明板の導電パターンに一端が接続される導電
    線とを具備してなることを特徴とする固体撮像装置。
  2. (2)前記固体撮像素子は、略四角形状の結像面を有す
    るとともに、該結像面を挾んで対向する第1及び第2の
    領域にそれぞれ前記電極が配列されるもので、低レベル
    の信号が供給される前記電極を前記第1の領域に配置し
    、高レベルの信号が供給される前記電極を前記第2の領
    域に配置するように構成してなることを特徴とする請求
    項1記載の固体撮像装置。
  3. (3)前記固体撮像素子と前記透明板との間で、かつ、
    前記結像面と前記電極との間に、障壁を形成するように
    構成してなることを特徴とする請求項1記載の固体撮像
    装置。
  4. (4)前記導電パターンは、前記透明板の縁部を覆うよ
    うに延在され、該延在部分に前記導電線を接続するよう
    に構成してなることを特徴とする請求項1記載の固体撮
    像装置。
JP63326133A 1988-12-26 1988-12-26 固体撮像装置 Pending JPH02174160A (ja)

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JP63326133A JPH02174160A (ja) 1988-12-26 1988-12-26 固体撮像装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020105119A1 (ja) * 2018-11-20 2020-05-28 オリンパス株式会社 内視鏡用撮像装置、および内視鏡

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