JPH06260622A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】固体撮像装置の小型化を図る。 【構成】固体撮像素子チップ２３のボンディングパット
２８にワイヤボンディングされる２次側のボンディング
パット２９を、素子チップ２３の背面投影空間内に設け
た。前記空間位置としては回路基板２４の側面、或は、
回路基板とは別体のベース側面である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子チップ上
にワイヤボンディングを行うものであって、小型化でき
るよう改良した固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来の固体撮像装置は、例えば
セラミック等のベースに固体撮像素子チップをダイボン
ディングし、固体撮像素子チップ上のワイヤボンディン
グ用ボンディングパットと、この素子チップ前面に対し
略同一面ないし隣接面に位置させたベース上のボンディ
ングパットとにワイヤボンディングしている。この構成
を図１０に示すと、固体撮像素子チップ１はこの素子チ
ップよりも面積を大きく形成し、且つ背面に外部リード
２を延設したベース３にダイボンディングされ、素子チ
ップ１に設けたボンディングパット４と素子チップ１の
隣接位置にあるベース３の前面上に設けたボンディング
パット５とをボンディングワイヤ６で接続している。
尚、固体撮像素子チップ１の前面にはカバーガラス７が
配設されていると共に、このカバーガラス７及び素子チ
ップ１の側部から前記ボンディングパット４、５、ボン
ディングワイヤ６を含んだベース３前面に樹脂が充填さ
れて封止されている。また、前記ベース３の外部リード
２には回路基板７ａ，７ｂが接続され、基板７ａには電
子部品８ａ，８ｂが搭載されていると共に、これら基板
７ａ，７ｂには信号ケーブル９が接続され、且つ両基板
７ａ，７ｂの信号ケーブル接続側端部は支持部材１０で
支持されている。

【０００３】しかしながら、固体撮像素子チップのボン
ディングパットにボンディングワイヤを介して接続され
るベースのボンディングパットは、図１０からも理解さ
れるように固体撮像素子チップ前面に対し、同一面ない
し隣接面に設けられているため、ベースは固体撮像素子
チップ搭載スペース以外に、その前面側の面積を前記ボ
ンディングパットを配設するスペース分、余分に確保す
る必要がある。したがって、前記従来の固体撮像装置
は、ベースがその前面にボンディングパットを配設する
のに要するスペース分大型になっている。このような固
体撮像装置は、例えばビデオ内視鏡に用いられると、挿
入部先端部内に配設されることから、前記ベースの大型
化分、先端部の径も太径にせざるを得ない。しかし、内
視鏡は、患者の体腔内に挿入されるものであることか
ら、患者の苦痛軽減、挿入しやすさから挿入部は小径で
あることが望ましく、或は処置能力向上のために多チャ
ンネル化やチャンネル径のアップを図る上からも、先端
部内に配設される固体撮像装置は小型であることが望ま
れている。

【０００４】また、固体撮像装置の周辺には、固体撮像
素子の出力信号を増幅したり、素子駆動信号を調整する
ための電気回路部品が設けられており、前記図示の従来
例では固体撮像素子チップのベースとは別に回路基板を
設けている。そのため、従来の固体撮像装置は用いられ
る基板の数が多く、その分撮像ユニットも大径になって
しまっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像装置
は、固体撮像素子チップ用ベースの前面側面積として、
素子チップ搭載スペース以外にボンディングパット配設
スペースを必要とし、このベースのスペース分大型にな
っている。

【０００６】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、固体撮像素子チップのボンディングパットに接
続される２次側のボンディングパットを、固体撮像素子
チップ前面に対し同一面ないし隣接面に設けないで、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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明による固体撮像装置は、固体撮像素子チップのボ
ンディングパットに接続される２次側のボンディングパ
ットを、固体撮像素子チップの背面側に設けている。

【０００８】

【作用】この構成で、２次側のボンディングパットが固
体撮像素子チップの前面に対し同一面ないし隣接面に位
置せず、略固体撮像素子チップの背面側に設けられる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、図
１は固体撮像ユニットを示す断面図、図２（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）はこの固体撮像装置のワイヤボンディングを示す
説明図、図３はこの固体撮像ユニットを挿入部先端部に
組み込んだビデオ内視鏡装置を示す概略説明図である。

【００１０】図３に示すように、固体撮像装置が組込ま
れる一例としてのビデオ内視鏡１１は、手元側の把持部
を兼ねた操作部１２の前方に細長で体腔内等の被検体内
に挿入される挿入部１３を延設しており、この挿入部１
３はフレキシブルな可撓管１４を主体とし、この可撓管
１４の先端に上下／左右に湾曲可能な湾曲部１５を連接
していると共に、この湾曲部１５の前方に先端部１６を
設けている。この先端部は撮像光学系１７を有し、この
光学系１７の焦点面に固体撮像素子チップの撮像面を位
置させて固体撮像ユニット１８が配設され、図示しない
照明光学系によって照明された体腔内の被検体像を撮像
して撮像信号を得、信号ケーブル１９を経て手元側の操
作部１２側に伝送するようになっている。そして、操作
部１２には、その側部より信号ケーブル、ライトガイド
ファイババンドル等を内設したユニバーサルコード２０
を延設し、このユニバーサルコード２０はコネクタを介
して例えば光源装置を内蔵したビデオプロセッサ２１に
接続され、モニタ２２に内視鏡画像を表示するようにな
っている。

【００１１】前記固体撮像ユニット１８は、固体撮像素
子チップ２３を直接回路基板２４にダイボンディングし
ている。この回路基板２４の前部は素子チップベース部
２４ｂを兼ねていると共に、固体撮像素子チップ２３の
撮像面に対し垂直方向に基板本体２４ａを延設してい
る。そして、この基板本体２４ａには、樹脂封止された
電子部品２５と、封止されていない電子部品２６等が搭
載され、さらに信号ケーブル１９を接続している。前記
固体撮像素子チップ２３は前面の撮像面等をカバーガラ
スマクで覆っている。このカバーガラス２７で覆われて
いない素子チップ２３の前面縁辺部にはボンディングパ
ット２８が設けられている。一方、前記回路基板２４の
ベース部２４ｂの図１における横断面は、素子チップ２
３の同図における横断面と同じか小さく形成されており
（図示例では小さい）、このベース部２４ｂの側部であ
って前記固体撮像素子チップ２３のボンディングパット
側に２次のボンディングパット２９が設けられている。
したがって、回路基板２４に設けられる２次側のボンデ
ィングパット２９は、固体撮像素子チップ２３の背面投
影空間内に設けられ、この２次側のボンディングパット
２９の配設スペースにより固体撮像ユニット１８の図１
における横断面方向面積が大きくなることは全くない。
そして、前記固体撮像素子チップ２３のボンディングパ
ット２８と回路基板２４の２次側ボンディングパット２
９とはボンディングワイヤ３０でワイヤボンディングさ
れている。また、前記ボンディングパット２８、２９及
びボンディングワイヤ３０を含んだカバーガラス２７、
素子チップ２３、回路基板ベース部２４ｂの側部に封止
樹脂３１を充填し、封止している。

【００１２】前記構成の固体撮像ユニット１８では、前
記したように２次側のボンディングパット２９は固体撮
像素子チップ２３の背面投影空間内に設けられるので、
このボンディングパット２９により横幅方向の面積が増
加することがなく、その分ユニット１８を小型にでき、
例えばビデオ内視鏡の細径化に寄与できる。また、前記
撮像ユニット１８では、従来用いていた固体撮像素子チ
ップ用のベースが不要で、このベースとして回路基板を
兼用したことにより、小型化及び部品点数の低減が図れ
る。さらに、この撮像ユニット１８では、電気的な接続
箇所の削減により耐久性を向上できる。

【００１３】次に、前記固体撮像素子チップ２３のボン
ディングパット２８と回路基板２４のボンディングパッ
ト２９との３次元的ワイヤボンディング方法を説明す
る。◎図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、一対のホルダ
（ボンディングマシンのステージ）３２，３２の内側に
チャック軸３２ａ，３２ａを突設し、この軸３２ａ，３
２ａで回路基板２４のベース部２４ｂ側面をホールドす
る。尚、前記ベース部２４ｂの側面には、軸３２ａ，３
２ａの先端先鋭部を係入する凹部３３が形成されてい
る。そして、まず、図２（Ａ）に示すようにボンディン
グツール３４からボンディングワイヤ３０を少く突出さ
せ、トーチ３５の炎によりワイヤボール３０ａを形成
し、このワイヤボール３０ａを固体撮像素子チップ２３
のボンディングパット２８に押し当て、熱圧着して接続
する。次に、（Ａ）、（Ｂ）に示す如く回転軸３２ｃを
中心にホルダ３２，３２を９０度回転させ、（Ｃ）の状
態に設定する。そして、この状態でボンディングツール
３４から繰り出されたボンディングワイヤ３０を切断す
ると共に前記と同様にして回路基板２４のボンディング
パット２９に接続する。このワイヤボンディング方法で
あると、２次側のボンディングパット２９は素子チップ
２３側の面ではなく、背面投影空間に位置するが、９０
度回転することにより平面上に位置することになり、接
続作業が容易である。

【００１４】図４は本発明固体撮像ユニットの第２実施
例に係り、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。こ
の実施例は、前記第１実施例の構成に加えて固体撮像素
子チップ２３の側面とボンディングワイヤ３０との間
に、絶縁性仕切板３６を介装し、ボンディングワイヤ３
０と素子チップ２３との間、並びにボンディングワイヤ
３０同士の短絡を防止したものである。尚、図中符号３
６ａはガイド溝を示す。図５は本発明固体撮像ユニット
の第３実施例に係り、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図
である。第１実施例では、固体撮像素子チップを回路基
板のベース部にダイボンディングしているが、この実施
例は、回路基板２４とは別体の絶縁材からなるベース３
７に固体撮像素子チップ２３をダイボンディングしてい
る。前記ベース３７には半田により回路基板２４が強固
に接続されている。この構成は、特に小画素数の小型の
撮像ユニット１８に有効で、回路基板２４のみでは固体
撮像素子チップ２３をダイボンディングするのに充分な
強度が確保できないとき有効である。また、この実施例
では、ボンディングワイヤ３８として絶縁被覆付きのワ
イヤを用い、ワイヤ３８間及びワイヤ３８と固体撮像素
子ユニット２３との間の短絡を防止している。このよう
に、回路基板２４と別体のベース３７を設けることによ
り、小型の撮像ユニットであっても、第１実施と同じに
３次元的にワイヤボンディングすることができる。

【００１５】図６は本発明固体撮像ユニットの第４実施
例に係り、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）の縦断面
図、（Ｃ）は平面図である。撮像ユニット１８が小型に
なると、固体撮像素子ユニット２３側のボンディングパ
ット２８も回路基板２４側のボンディングパット２９も
ともに一列のみでは入りきれなくなる。そこで、この実
施例は、第１実施例の撮像ユニットにおいて前記ボンデ
ィングパット２８，２９を多列（図示例では２列）に
し、狭ピッチにしたものである。

【００１６】図７は本発明撮像ユニットの第５実施例に
係る撮像素子チップの平面図である。この実施例は、前
述の各実施例に用いた固体撮像素子チップを改良したも
のである。一般に固体撮像素子チップ２３にカバーガラ
ス２７を被せるときは、光線のけられや、カバーガラス
２７のエッジによる乱反射等によるフレアを防止するべ
く、必ずイメージエリア（受光面）３９に対するカバー
ガラス２７のオーバーラップ２７ａが必要である。これ
は、イメージエリアの全ての縁辺に必要なスペースであ
る。一方、イメージエリア３９の前記オーバラップ２７
ａと素子チップ２３の縁辺の必要幅とを加えたスペース
２３ｌも、ボンディングパット２８側縁部を除いた素子
チップ２３の３辺に必要である。またクリアランス２３
ｃはカバーガラス端面とボンディングパット２８との間
に必要な間隔である。ところで、この実施例の固体撮像
素子チップ２３は、オプティカルブラック４０をボンデ
ィングパット側の前記カバーガラスオーバラップ２７ａ
に設けたことが特徴である。これは、撮像に寄与しない
オプティカルブラック４０が、カバーガラスオーバラッ
プ２７ａ内にあり、しかも前記ボンディングパット２８
側の必要クリアランス２３ｃに影響しないため、オプテ
ィカルブラック４０の有無にかかわらず、カバーガラス
のオーバラップ２７ａとクリアランス２３ｃとを加えた
間隔は同じである。一方、イメージエリア３９の他の辺
は前記スペース２３ｌが必要である。ここで、前記オプ
ティカルブラック４０を前記位置に設けない場合でも、
この位置はカバーガラスオーバラップ２７ａと上記クリ
アランス２３ｃとを加えた間隔を必要とし、他方オプテ
ィカルブラック４０を素子チップ２３の他の縁辺に必要
とすることになり、そうすると、その分素子チップ２３
の幅が大きくなる。したがって、この実施例によれば、
前記幅分固体撮像素子チップを小型化できる。

【００１７】図８は本発明撮像ユニットの第６実施例に
係り、（Ａ）は固体撮像素子チップとカバーガラスとを
示す側面説明図、（Ｂ）及び（Ｃ）はカバーガラスを示
す説明図である。固体撮像素子チップを小型するべく画
素面積を縮小し、それによるゲイン不足を補うために１
画素宛１個のマイクロレンズを設けることが考えられ
る。しかし、このマイクロレンズはゼラチン等の有機物
により形成され、したがって吸湿性を有し、耐久性がよ
くない。特に、例えば内視鏡の様に常に多湿雰囲気中で
使用される場合など、悪影響を受けやすい。そうかとい
って、無機質材で前記マイクロレンズを作成するのは困
難である。そこで、この実施例の固体撮像ユニットで
は、固体撮像素子チップ２３に被覆するカバーガラスと
して、屈折率分散型マイクロレンズを有するガラス２７
ｚを用い、素子チップ２３の各画素２３ｓに対向する部
位毎に屈折率分散型マイクロレンズ部２７ｍを形成し、
このマイクロレンズ部２７ｍで画素２３ｓへの集光性を
高めるようになっている。前記カバーガラス２７ｚは、
図８（Ｂ）（Ｃ）に示す如く、ガラス面の各画素対応部
位毎にイオンビームを照射して屈折率分散型マイクロレ
ンズ部２７ｍを形成し、その後イオンビーム照射方向か
ら各画素に対応した無機フィルタアレイ２７ｆを形成
し、このフィルタアレイ２７ｆ側を素子チップ２３の画
素側に対面させてカバーガラス２７を接合する。この構
成では、無機質のカバーガラス自身でマイクロレンズの
機能を持たせることができ、耐湿性を有しながら撮像素
子チップが小型化し、画素が縮小しても充分なゲインを
得ることができる。また、マイクロレンズはカバーガラ
ス自体に形成されているため、小型化に寄与できる。

【００１８】ところで、図９（Ａ）（Ｂ）はモニタに表
示される内視鏡画像を示す。（Ａ）に示す画像は、胃内
観察など正面視を多用する患者を見るときの画面形状
で、表示画面７１は面取り（図示例では８角形）画面と
なっている。この画面で、画角を１２０度としたとき、
胃角正面視像７２は１２０度となるため、中心倍率７３
が高くなり、中心画像がよく見え、正面観察に適する。
一方、（Ｂ）は気管支、腸管の管腔臓器を観察するとき
の画面形状で、表示画面７４は円形である。前記と同じ
に画角を１２０度にすると、表示画面７４全周において
画角１２０度が確保される。管腔観察は、表示画面７４
の中心よりも画像周辺７５をよく見るため、（Ｂ）に示
す画面形状が適する。（Ａ）の表示画面７１における対
辺７５は１２０度の画角はなく、壁面をより滑らかに見
ることになるが、（Ｂ）の表示画面７４では全周に１２
０度の画角が確保され、一様に且つ管壁をより正面視に
近く観察できる。したがって、内視鏡の操作部、或はそ
の周辺機器に、観察対象に応じて、モニタへの表示画面
の形状が面取り型か、円形かを選択切換える手段を設け
ておくと、観察に便利である。

【００１９】尚、ビデオ内視鏡を、外科手段に使用する
場合、手術用器具などは、内視鏡とは別体で内視鏡先端
部近傍の任意の位置で使用される。このとき内視鏡と手
術用器具との位置関係は一定であるにもかかわらず、内
視鏡の操作上、内視鏡を回転させると、内視鏡像上に表
示される器具の位置関係がずれてしまう。これである
と、術者は手術中混乱をきたすことがあるため、内視鏡
画像を画像処理して回転補正するイメージローテータが
用いられている。そこで、操作性向上のためこのイメー
ジローテータのスイッチを、例えば図３に示す内視鏡の
操作部に設ける。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
次側のボンディングパット位置を変更するのみで、固体
撮像装置を小型化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、
図１は固体撮像ユニットを示す断面図、

【図２】固体撮像装置のワイヤボンディングを示す説明
図、

【図３】固体撮像ユニットを挿入部先端部に組み込んだ
ビデオ内視鏡装置を示す概略説明図、

【図４】本発明固体撮像ユニットの第２実施例に係り、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、

【図５】本発明固体撮像ユニットの第３実施例に係り、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、

【図６】本発明固体撮像ユニットの第４実施例に係り、
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）の縦断面図、（Ｃ）は
平面図、

【図７】本発明撮像ユニットの第５実施例に係る撮像素
子チップの平面図、

【図８】本発明撮像ユニットの第６実施例に係り、
（Ａ）は固体撮像素子チップとカバーガラスとを示す側
面説明図、（Ｂ）及び（Ｃ）はカバーガラスを示す説明
図、

【図９】モニタに表示される内視鏡画像を示す説明図、

【図１０】従来の固体撮像ユニットを示す断面図、

【符号の説明】

１８…固体撮像ユニット ２３…固体撮像素子チップ ２４…回路基板 ２７…カバーガラス ２８…ボンディングパット ２９…２次側のボンディングパット ３０…ボンディングワイヤ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子チップのボンディングパッ
   トに接続される２次側のボンディングパットを、固体撮
   像素子チップの背面側に設けたことを特徴とする固体撮
   像装置。