JPH04106974A

JPH04106974A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH04106974A
Application number: JP2225563A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Tsuji; 辻　潔
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1992-04-08

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】［産業上の利用分野］本発明は、固体撮像素子チップをパッケージに装着した
固体撮像装置に関する。

［従来の技術］近年、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体
腔内臓器等を観察したり、必要に応じ処置具チャンネル
内に挿通した処置具を用いて各種治療処置のできる内視
鏡が広く利用されている。

また、挿入部の先端部に固体撮像装置を設けた電子内視
鏡も使用されている。

内視鏡では患者の苦痛低減等の理由から挿入部の細径化
が望まれており、そのため、前記電子内視鏡の挿入部先
端部に設けられる固体撮像装置も小型化が望まれる。

ここで、従来の固体撮像装置の一例を第８図に示す、こ
の固体撮像装置は、イメージセンサとしてのＣＣＤチッ
プ１０１を有し、このＣＣＤチップ１０１は、シリコン
等の半導体から成り、セラミック製のパッケージ１０２
に実装される。前記チップ１０１は、このチップ１０１
に基準電位を与えるために、パッケージ１０２上のコバ
ール板電極１０Ｂの上に、銀ろう１０・４等によりダイ
ボンディングすることにより固定されている。前記コバ
ール仮型ｆｉ１０３は、パッケージ１０２内てリードフ
レーム１０５の一部に接続され、このリードフレーム１
０５を介して基準電位が与えられるようになっている。

ＣＣＤチップ１０１上には、ＣＣＤチップ１０１に必要
な駆動信号及びＣＣＤチップ１０１からの出力信号を外
部と入出力するためのポンディングパッド１０６が設け
られている。このポンディングパッド１０６は、ボンデ
ィングワイヤ１０７を介して、パッケージ１０２上のポ
ンディングパッド１０８に導通されている。

パッケージ１０２上のボンディングバンド１０８は、パ
ッケージ１０２内でリードフレーム１０５に導通され、
このリードフレーム１０５は、信号端子として外部に突
出している。前記ＣＣＤチ・ンブ１０１は、更に、湿度
、ごみ等から保護するために、主にガラス製のフェイス
ブレー１−１０９によって気密シーリングされている。

また、カラーチップＣＣＤ等の場合は、ＣＣＤチップ１
０１の撮１象表面−トにカラーフィルタアしイ１１０を
貼着する。このカラーフィルタアレイ１１０は、ガラス
上に画素密度の色フイルタ３形成したものであり、ＣＣ
Ｄチップ１０１上に光学用接着剤で直に貼着する場合と
、図示のフェイスプレート１０９と同様にパッケージ１
０２の段差を利用してパッケージ１０２に固定する場合
とがある。

［発明が解決しようとする課題］ここで、第９図を用いて、ＣＣＤチップ１０１とパッケ
ージ１０２の間のボンディングに必要な寸法について説
明する。

例えば、ＣＣＤチップ１０１側のポンディングパッド１
０６の大きさは、１００μｍＸ１００μｍ、ピッチは１
５０〜２００μｍである。ｔた、ボンディングワイヤ１
０７によって導通されるポンディングパッド１０６．１
０８間の距離１は、０．７〜１．０ｍｍで、自動ボンデ
ィングマシーンを用いてボンディングする場合には１．
０ｍｍ必要であり、０．７ｍｍは手動による場合である
。

また、ボンディングワイヤ１０７のたわみ高さｈは、０
．４〜０．６ｍｍである。

ここで、パッケージ１０２を陰む固体撮像装置の寸法に
おいて、極限まで縮小しようとした場合、ＣＣＤチップ
１０１の平面方向には前記１、高さ方向には前記りの必
要寸法が主要因となり、電気的接続をボンディングワイ
ヤ１０７にたよる限り、縮小限界寸法は前記ｐ、ｈの必
要寸法に支配されてしまう。

また、特開昭６２−６７８６３号公報には、パッケージ
の材料をモールド樹脂にするすることによってパッケー
ジ形状の小型化を図った技術が開示されているが、前述
のようにワイヤーボンディングによる必要寸法はまぬが
れない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固体
撮像素子チップをパッケージに装着した状態での小型化
を可能にした固体撮像装置を提供することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］第１図の概念図に示すように、本発明の固体撮像装置９
０は、固体撮像素子チップ９１と、前記固体撮像素子チ
ップ９１が装着されるパッケージ９２と、前記固体撮像
素子チップ９１の受光面側に設けられたチップ側パット
電極極９３と、前記パッケージ９２の受光面側に設けら
れたパッケージ側パット電極９４と、前記パッケージ側
パット電極９４に導通し、外部との電気的接続のために
前記パッケージ９２に設けられたり一部９５と、例えば
前記固体撮像素子チップ９１の受光面側を封止する透明
部材９８上に設けられ、前記チップ側パット電極９３と
前記パッケージ側パット電極９４とをバンプ材９６，９
６を介して導通するパターンリード９７とを備えたもの
である。

［作用］本発明では、チップ側パット電極９３と、外部との電気
的接続のためにパッケージ９２に設けられたリード９５
に導通するパッケージ側パット電極９４とが、バンプ材
９６．９６を介してパターンリード９７によって導通さ
れる。

［実施例コ以下、図面を参照して本発明の詳細な説明づる。

第２図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第２
図は固体撮像装置の断面図、第３図はカラーフィルタア
レイの斜視図、第４図は内視鏡挿入部の先端側の断面図
、第５図は内視鏡システムの全体を示す説明図である。

第５図に示すように、内視鏡１は、細長で可撓性を有す
る挿入部２と、この挿入部２の後端に連設された大径の
操作部３とを備えている。前記繰作部３からは、側方に
可視性のユニバーサルコード４が延設され、このユニバ
ーサルコード４の端部にコネクタ５が設けられている。

このコネクタ５は、光源装置２１に接続されるようにな
っている。前記コネクタ５からは、信号コード２２が延
出され、この信号コード２２の端部にコネクタ２３が設
けられている。このコネクタ２３は、ビデオプロセッサ
２４に接続されるようになっている。

前記ビデオプロセッサ２４には、モニタ２５．ＶＴＲデ
Ｖキ２６．ビデオプリンタ２７．ビデオディス２２８等
が接続されるようになっている。

前記挿入部２は、先端側から順に、硬性の先端部７．湾
曲可能な湾曲部８．可視性を有する可撓管９からなる。

第４図に示すように、前記先端部７は、先端構成部材１
０を有し、この先端構成部材１０に、先端カバー４１が
取り付けられている。この先端構成部材１０及び先端カ
バー４１には、照明窓、Ｒ察窓、送気送水口及び鉗子チ
ャンネル口が設けられている。

前記照明窓の内側には、図示しない配光レンズが装着さ
れ、この配光レンズの後端には、ファイババンドルより
なる図示しないライトガイドが連設されている。このラ
イトガイドは、挿入部２゜操作部３及びユニバーサルコ
ード４内を挿通されてコネクタ５に接続されている。そ
して、このライトガイドの入射端に、前記光源装置２１
内の光源ランプから出射される照明光が入射するように
なっている。

また、前記観察窓の内側には、対物光学系４３及び固体
撮像装置６０を有する撮像部３０が設けられている。前
記固体撮像装置６０に基板４９を介して接続された信号
線３２は、挿入部２．操作部３．ユニバーサルコード４
．コネクタ５及び信号コード２２内を挿通されてコネク
タ２３に接続されている。そして、前記固体撮像装置６
０は、前記コネクタ２３を介して接続されるビデオプロ
セッサ２４によって駆動されると共に、この固体撮像装
置６０の出力信号は、前記ビデオプロセッサ２４によっ
て映像信号処理されるようになっている。このビデオプ
ロセッサ２４からの映像信号が、前記モニタ２５．ＶＴ
Ｒデツキ２６．ビデオプリンタ２７．ビデオディスク２
８等に入力されるようになっている。

また、前記送気送水口には、図示しない送気送水チュー
ブが接続されている。この送気送水チューブは、挿入部
２．繰作部３及びユニバーサルコード４内を挿通されて
コネクタ５に接続されている。また、前記鉗子チャンネ
ル口には、チャンネル接続バイア５９を介して、鉗子チ
ャンネルチューブ３５が接続されている。この鉗子チャ
ンネルチューブ３５は、挿入部２内を挿通されて、操作
部３に設けられた図示しない鉗子挿入口に接続されてい
る。

前記湾曲部８は、多数の略円筒状の関節駒１１゜１２、
・・を関節軸１３で回動自在に連結して構成された湾曲
管を有し、この湾曲管の外周部は、湾曲ゴム１４によっ
て被覆されている。また、最後端の関節駒の後端部には
、可撓管９が接続されている。

前記挿入部２内には、湾曲操作用の例えば４本のアング
ルワイヤ１７が挿通され、このアングルワイヤ１７の先
端部は、最先端の関節駒１１に、ワイヤガイド１５によ
って固定されている。また、先端側より２番目の関節駒
１２以降の関節駒の内周部には、所定の間隔で、ワイヤ
受け１８が設けられ、このワイヤ受け１８内に、前記ア
ングルワイヤ１７が挿通されている。前記アングルワイ
ヤ１７は、操作部３に設けられたアングル操作ノブによ
って押し引きされ、これによって、湾曲部８が上下／左
右方向に湾曲されるようになっている。

次に、前記撮像部３０について詳しく説明する。

前記先端構成部材１０と先端カバー４１とに形成された
観察用透孔には、第１のレンズ枠４２が撮像部固定ビス
３３によって固定されている。前記第１のレンズ枠４２
には、対物光学系４３を構成する対物前玉４４が装着さ
れている。前記第１のレンズ枠４２の内側には、第２の
レンズ枠４５が固定され、この第２のレンズ枠４５に対
物光学系４３の他のレンズ系が装着されている。前記第
２のレンズ枠４５の後端部には、素子枠４７が接続され
、この素子枠４７に、固体撮像装置６０が固定されてい
る。この固体撮像装置６０の外部リード６０ａには、電
子部品５０が実装された基板４９が接続されている。前
記基板４つには、ケーブル固定部材５１を介して、信号
線３２が接続されている。この信号線３２は、同軸ケー
ブルであり、ケーブル芯線５２が前記基板４９に接続さ
れ、シールド線５４は、前記固体撮像装置６０及び基板
４９を覆うシールド部材５６に導電性接着剤により電気
的に接続されている。尚、前記ケーブル芯線５２．シー
ルド線５４は、それぞれ、絶縁チューブ５３．被覆チュ
ーブ５５で被覆されている。

また、前記シールド部材５６の外周及びケーブル３２の
接続部は、絶縁性の熱収縮チューブ５７によって被覆さ
れている。

次に、第２図を用いて、前記固体撮像装置６０の構成に
ついて説明する。

固体撮像装置６０は、前記ＣＣＤチップ６１を有し、こ
のＣＣＤチップ６１は、例えばセラミック製のパッケー
ジ６２に実装されている。前記ＣＣＤチップ６１の灰受
光面側は、このＣＣＤチップ６１に基準電位を与えるた
めに、パッケージ６２上のコバール板電極６３の上に、
銀ろう６４等によりダイボンディングすることにより固
定されている。前記コバール板電極６３は、パッケージ
６２内でリードフレーム６５の一部に接続され、このリ
ードフレーム６５を介して基準電位が与えられるように
なっている。前記ＣＣＤチップ６１の受光面側には、中
央部にイメージエリア（光電変換面）が設けられ、この
イメージエリアの周囲に、ＣＣＤチップ６１に必要な駆
動信号及びＣＣＤチップ６１からの出力信号を外部と入
出力するためのチップ側パット電極６６が設けられてい
る。

このチップ側パット電極６６上には、金または半田ボー
ル等よりなるバンプ材６７が設けられている。また、パ
ッケージ６２の受光面側には、前記チップ側パット電極
６６に対応する位置に、パッケージ側パット電極６８が
設けられている。このバックージ側パット電極６８上に
は、金または半田ボール等よりなるバンプ材６９が設け
られている。また、前記ＣＣＤチップ６１の受光面側は
、湿度、ごみ等から保護するために、主にガラス製のフ
ェイスプレート７０によって封止されている。

このフェイスプレー１−７０の灰受光面側、すなわちＣ
ＯＤチップ６１側には、前記パット電極６６゜６８に対
応する位置に、電極パターン７１が印刷または蒸着によ
り形成されている。そして、前記フェイスプレート７０
をＣＣＤチップ６１上に貼着することにより、前記電極
パターン７１によって、バンプ材６７．６９を介して、
パット電極６６．６８が導通接続されている。バンプ材
６７６つと電極パターン７１との導通は、単純加圧によ
る方法と、加圧しながら加熱し合金化させる方法とがあ
る。前記パッケージ側パット電極６８は、パッケージ６
２内でリードフレーム６５に導通され、このリードフレ
ーム６５は、信号端子として外部に突出し外部リード６
０ａを形成している。

尚、前記フェイスプレート７０は、ＣＣＤチップ６１の
イメージエリアに近接して貼着できるので、カラーフィ
ルタアレイに置き換えることが可能である。この場合の
カラーフィルタアレイの一例を第３図に示す。カラーフ
ィルタアレイ７２はガラスプレート７３を有し、このガ
ラスプレート７３には、ＣＣＤチップ６１のイメージエ
リアに対応する位置に、ドツト状カラーフィルタ７３が
形成され、このカラーフィルタ７３の周囲に、電極パタ
ーン７１が形成されている。

このように、本実施例では、ＣＣＤチップ６１のパット
電極６６とパッケージ６２のパット電極８８とを、ボン
ディングワイヤの代りに、ハンプ材６７．６９及び電極
パータン７１によって導通接続している。これにより、
ワイヤーボンディングによる寸法上の制約条件がなくな
り、実質的に、例えば、互いに接続されるパット電極６
６．６８を含む水平方向には片側０．３ｍｍずつ、すな
わち両側で０．６ｍｍ、高さ方向（ＣＣＤチップ６１の
受光面に垂直な方向）には約０．６ｍｍ以上の縮小が可
能となる。

前記高さ方向については、第８図から分かるように、従
来は、ボンディングワイヤ１０７とフェイスプレート１
０９の間隙として、ワイヤ上端部から更に０．５ｍｍ以
上の余裕を残さないとフェイスプレート１０９との接触
によってボンディングワイヤ１０７が断線する可能性が
あるので、無駄な空間寸法が必要になっていた。これに
対し本実施例によれば、前述のような接触による断線と
いう不安定要素がないため、パッケージ状態での固体撮
像装置６０を極限まで縮小化することができる。

第６図及び第７図は本発明の第２実施例に係り、第６図
は固体撮像装置の断面図、第７図はＴＡＢフィルム基板
の平面図である。

本実施例の固体撮像装置６０では、チップ側パッＩ・電
極６６とパッケージ側パット電極６８とを導電接続する
電極パターン７１を、単独て形成している。この場合、
第６図に示すように、第１実施例におけるフェイスプレ
ート７０を設けずに、ＣＣＤチップ６１の受光面側に光
学用透明樹脂８０を充填して封止しても良いし、第１実
施例と同様にフェイスプレート７０を貼着しても良い。

電極パターン７１は、例えば、第７図に示すように、テ
ープ自動ボンディング（Ｔａｐｅ　Ａｕｔ０！１１ａｔ
ｅｄＢＯｎｄｉｎＱ　：以下、ＴＡＢと記す。）フィル
ム基板８１上に形成しておき、この電極パターン７１に
よって、バンプ材６７．６９を介してパット電極６６．
６８を導通接続した後、ＴＡＢフィルム基板８１のみを
取り去る。あるいは、第７図に示すように、ＴＡＢフィ
ルム基板８１の中央部に、ＣＣＤチップ６１のイメージ
エリアに対応する開口部８２を設け、この開口部８２を
ＣＣＤチップ６１のイメージエリアに合わせて、フィル
ム基板８１ごとＣＣＤチップ６１上に残しても良い。

その他の構成２作用及び効果は第１実施例と同様である
。

尚、本発明は上記各実施例に限定されず、例えば、電極
パターン７１は、ＣＣＤチップ６１上に設けられる光学
ローパスフィルタ等の表面に設けても良い。

また、固体撮像装置としては、固体撮像素子チップの受
光面側を封止しない状態にしておき、例えば、この固体
撮像装置を電子内視鏡に装着する際に、この電子内視鏡
の対物レンズ系の最終レンズによって封止するようにし
ても良い。

また、本発明は、電子内視鏡に限らず種々の撮像装置に
適用することができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、チップ側パット電
極と、外部との電気的接続のためにパッケージに設けら
れたリードに導通するパッケージ側パット電極とを、バ
ンプ材を介してパターンリードによって導通したので、
固体撮像素子チップをパッケージに装着した状態での、
固体撮像素子の平面方向及び高さ方向の寸法の縮小が可
能となるため、固体撮像装置の小型化が可能になるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図、第２図ないし第５図は本発明
の第１実施例に係り、第２図は固体撮像装置の断面図、
第３図はカラーフィルタアレイの斜視図、第４図は内視
鏡挿入部の先端側の断面図、第５図は内視鏡システムの
全体を示す説明図、第６図及び第７図は本発明の第２実
施例に係り、第６図は固体撮像装置の断面図、第７図は
ＴＡＢフィルム基板の平面図、第８図は従来の固体撮像
装置の断面図、第９図は第８図の固体撮像装置における
ＣＣＤチップとパッケージの間のボンディングに必要な
寸法を説明するための説明図である。１・・・内視鏡　　　　　９０・・・固体撮像装置９１
・・・固体撮像素子チップ２・・パッケージ３・・・チップ側パット電極パッケージ側パット電極９５・・リード９６・・バンプ材パターンリード第６図第３図第７図９０固俸、１ｅｉｉ第２図！７ノ１ノ／第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

　固体撮像素子チップと、前記固体撮像素子チップが装
着されるパッケージと、前記固体撮像素子チップの受光
面側に設けられたチップ側パット電極と、前記パッケー
ジの受光面側に設けられたパッケージ側パット電極と、
前記パッケージ側パット電極に導通し、外部との電気的
接続のために前記パッケージに設けられたリードと、前
記チップ側パット電極と前記パッケージ側パット電極と
を、バンプ材を介して導通するパターンリードとを備え
たことを特徴とする固体撮像装置。