WO2014208206A1 - 撮像ユニットおよび内視鏡装置 - Google Patents

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WO2014208206A1
WO2014208206A1 PCT/JP2014/062572 JP2014062572W WO2014208206A1 WO 2014208206 A1 WO2014208206 A1 WO 2014208206A1 JP 2014062572 W JP2014062572 W JP 2014062572W WO 2014208206 A1 WO2014208206 A1 WO 2014208206A1
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multilayer substrate
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考俊 五十嵐
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オリンパス株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2476—Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports
    • G02B23/2484—Arrangements in relation to a camera or imaging device
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/115—Via connections; Lands around holes or via connections
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to an imaging unit and an endoscope apparatus that are provided at the distal end of an insertion portion of an endoscope that is inserted into a subject and images the inside of the subject.
  • a medical endoscope apparatus incises a subject by inserting an elongated flexible insertion portion having an imaging element at the tip into the body cavity of the subject such as a patient. Without being able to acquire an in-vivo image inside the body cavity, and further, it is possible to perform a therapeutic treatment by projecting the treatment tool from the distal end of the insertion portion as necessary.
  • An imaging unit including an imaging device and a lens unit that forms a subject image on the light receiving surface of the imaging device are fitted at the distal end of the insertion portion of such an endoscope apparatus (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a conventional imaging unit, and is a view when the imaging unit is viewed from a direction orthogonal to the optical axis direction and orthogonal to the stacking direction of the multilayer substrate.
  • the conventional imaging unit 140 has a configuration in which a substrate 145 extends in the optical axis direction from an imaging element 144 whose light receiving surface is covered with a glass lid 149.
  • the substrate 145 is electrically connected to the image sensor 144 by an inner lead (not shown), and the connecting portion is sealed with an adhesive 154a.
  • a laminated substrate 146 is formed on the substrate 145, and the distal end of the signal cable 148 is connected to the proximal end portion of the laminated substrate 146.
  • the signal cable 148 is pushed toward the distal end or rocked up and down in accordance with a bending operation for moving the insertion portion forward and backward and adjusting the camera angle. Power to add a twist is added. As a result, a stress directed upward or below the substrate surface is generated on the laminated substrate 146 and substrate 145 to which the signal cable 148 is connected, and as shown in FIGS. 12-1 and 12-2, the substrate 145 and The central portion Sp of the multilayer substrate 146 may be bent. Moreover, in the imaging unit of the endoscope, the center part of the substrate may be warped by heat or a load when the imaging unit is manufactured. In an endoscope apparatus, downsizing of an imaging unit has been promoted to reduce the diameter of an insertion portion. However, when the imaging unit becomes smaller, the influence of this bending stress cannot be ignored. There was a risk that the performance would deteriorate.
  • the present invention has been made in view of the above, and provides an imaging unit and an endoscope apparatus that achieves downsizing of the distal end of the insertion portion and reduces the influence of stress peculiar to the endoscope apparatus. With the goal.
  • an imaging unit includes a solid-state imaging device that receives light and performs photoelectric conversion to generate an electrical signal, and an optical axis of the solid-state imaging device.
  • a substrate extending in a direction from the solid-state imaging device, and a laminated substrate formed on a surface of the substrate, wherein a plurality of electronic components are mounted and a plurality of conductor layers and a plurality of vias are formed inside
  • the imaging unit including the multilayer substrate at least one of the plurality of electronic components is embedded in the multilayer substrate, and the via is stacked in the optical axis direction of the multilayer substrate. It is formed outside the electronic component embedded in the substrate.
  • two or more of the plurality of electronic components are embedded in the multilayer substrate, and the two or more electronic components are not interposed between the vias. It is embedded in the laminated substrate in an adjacent state.
  • the imaging unit according to the present invention is characterized in that an electronic component embedded in the multilayer substrate among the electronic components is embedded in a central portion of the multilayer substrate.
  • an electronic component embedded in the multilayer substrate has a rectangular shape in plan view in the stacking direction, and a long side of the rectangle is the multilayer substrate. It is arranged in a direction orthogonal to the optical axis direction.
  • an interval between adjacent electronic components among the two or more electronic components embedded in the multilayer substrate is such that a gap between the via formed in the multilayer substrate and the multilayer substrate is the same. It is smaller than the minimum value of the space
  • the imaging unit according to the present invention is characterized in that the back surface of the solid-state imaging device and the side surface of the multilayer substrate are bonded.
  • An endoscope apparatus is an endoscope apparatus including an insertion unit with an imaging unit provided at a distal end.
  • the imaging unit receives light and performs photoelectric conversion to perform electrical conversion.
  • a solid-state imaging device for generating a signal a substrate extending from the solid-state imaging device in an optical axis direction of the solid-state imaging device, and a multilayer substrate formed on a surface of the substrate, on which a plurality of electronic components are mounted
  • At least one of the electronic components is embedded in the multilayer substrate to reduce the size of the insertion portion tip, and the via that is susceptible to stress peculiar to the endoscope apparatus is laminated.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the distal end of the endoscope shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the imaging unit shown in FIG. 2 viewed in plan in the stacking direction. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the force applied to the imaging unit shown in FIG. 3, and is a cross-sectional view of the imaging unit.
  • FIG. 6 is a plan view of another example of the imaging unit shown in FIG. 2 viewed in plan in the stacking direction.
  • FIG. 7 is a plan view for explaining an electronic component arranging method employed in the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the distal end of the endoscope shown in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing how the imaging unit shown in FIG. 7 is deformed when subjected to stress.
  • FIG. 9 is a plan view for explaining a method of arranging electronic components that is not employed in the present embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing how the imaging unit shown in FIG. 9 is deformed when subjected to stress.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a conventional imaging unit.
  • FIG. 12A is a diagram for explaining the force applied to the imaging unit.
  • FIG. 12-2 is a diagram for explaining the force applied to the imaging unit.
  • an endoscope apparatus including an imaging unit will be described as a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”). Moreover, this invention is not limited by this embodiment. Furthermore, the same code
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • the endoscope apparatus 1 includes an endoscope 2, a universal cord 6, a connector 7, a light source device 9, a processor (control device) 10, and a display device 13.
  • the endoscope 2 captures an in-vivo image of the subject and outputs an imaging signal by inserting the insertion portion 4 into the body cavity of the subject.
  • the electric cable bundle inside the universal cord 6 extends to the distal end of the insertion portion 4 of the endoscope 2 and is connected to an imaging device provided at the distal end portion 31 of the insertion portion 4.
  • the connector 7 is provided at the base end of the universal cord 6, is connected to the light source device 9 and the processor 10, and performs predetermined signal processing on the imaging signal output from the imaging device of the distal end portion 31 connected to the universal cord 6.
  • the image pickup signal is converted from analog to digital (A / D conversion) and output as an image signal.
  • the light source device 9 is configured using, for example, a white LED.
  • the pulsed white light that is turned on by the light source device 9 becomes illumination light that is irradiated toward the subject from the distal end of the insertion portion 4 of the endoscope 2 via the connector 7 and the universal cord 6.
  • the processor 10 performs predetermined image processing on the image signal output from the connector 7 and controls the entire endoscope apparatus 1.
  • the display device 13 displays the image signal processed by the processor 10.
  • the operation part 5 provided with various buttons and knobs for operating the endoscope function is connected to the proximal end side of the insertion part 4 of the endoscope 2.
  • the operation unit 5 is provided with a treatment instrument insertion port 17 for inserting treatment instruments such as a biological forceps, an electric knife and an inspection probe into the body cavity of the subject.
  • the insertion section 4 is connected to the distal end portion 31 where the imaging device is provided, the bending portion 32 that is connected to the proximal end side of the distal end portion 31 and bendable in a plurality of directions, and the proximal end side of the bending portion 32. And the flexible tube portion 33.
  • the bending portion 32 is bent by the operation of a bending operation knob provided in the operation portion 5, and can be bent in, for example, four directions of up, down, left and right as the bending wire inserted through the insertion portion 4 is pulled and loosened. Yes.
  • the endoscope 2 is provided with a light guide bundle (not shown) that transmits illumination light from the light source device 9, and an illumination lens (not shown) is arranged at the exit end of the illumination light from the light guide bundle.
  • This illumination lens is provided at the distal end portion 31 of the insertion portion 4, and the illumination light is irradiated toward the subject.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the distal end of the endoscope 2.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane that is orthogonal to the substrate surface of the imaging unit provided at the distal end portion 31 of the endoscope 2 and is parallel to the optical axis direction of the imaging unit.
  • a distal end portion 31 of the insertion portion 4 of the endoscope 2 and a part of the bending portion 32 are illustrated.
  • the bending portion 32 can be bent in four directions, up, down, left, and right, as the bending wire 82 inserted inside the bending tube 81 disposed inside the cladding tube 42 described later is pulled and loosened.
  • An imaging device 35 is provided inside the distal end portion 31 extended to the distal end side of the curved portion 32.
  • the imaging device 35 includes a lens unit 43 and an imaging unit 40 disposed on the proximal end side of the lens unit 43, and is adhered to the inside of the distal end portion main body 41 with an adhesive 41a.
  • the distal end main body 41 is formed of a hard member for forming an internal space that accommodates the imaging device 35.
  • the proximal end outer peripheral portion of the distal end portion main body 41 is covered with a flexible cladding tube 42.
  • the member on the base end side with respect to the distal end portion main body 41 is formed of a flexible member so that the bending portion 32 can be bent.
  • the distal end portion 31 where the distal end portion main body 41 is disposed is a hard portion of the insertion portion 4.
  • the length La of the hard portion is from the distal end of the insertion portion 4 to the proximal end of the distal end portion main body 41.
  • the length Lb corresponds to the outer diameter of the distal end of the insertion portion 4.
  • the lens unit 43 includes a plurality of objective lenses 43a-1 to 43a-4 and a lens holder 43b that holds the objective lenses 43a-1 to 43a-4.
  • the tip of the lens holder 43b is the tip portion main body 41. It is fixed to the tip end body 41 by being inserted and fixed inside.
  • the imaging unit 40 receives light from a CCD or CMOS, etc., and performs photoelectric conversion to generate an electrical signal, a substrate 45 extending from the solid-state imaging device 44 in the optical axis direction, and a surface of the substrate 45.
  • a laminated substrate 46 having a plurality of conductor layers formed and a glass lid 49 that adheres to the solid-state image sensor 44 in a state of covering the light receiving surface of the solid-state image sensor 44 are provided.
  • On the multilayer substrate 46 of the image pickup unit 40 electronic components 55 to 58 constituting a drive circuit for the solid-state image pickup device 44 are mounted, and vias 71 and 73 for electrically conducting a plurality of conductor layers are formed. Further, the distal ends of the signal cables 48 of the electric cable bundle 47 are connected to the base end of the multilayer substrate 46. Note that electronic components other than the electronic components that constitute the drive circuit of the solid-state imaging device 44 may be mounted on the multilayer substrate 46.
  • each signal cable 48 extends in the base end direction of the insertion portion 4.
  • the electric cable bundle 47 is inserted into the insertion portion 4 and extends to the connector 7 via the operation portion 5 and the universal cord 6 shown in FIG.
  • the subject images formed by the objective lenses 43a-1 to 43a-4 of the lens unit 43 are detected by the solid-state imaging device 44 provided at the imaging positions of the objective lenses 43a-1 to 43a-4, and imaged. Converted to a signal.
  • the imaging signal is output to the processor 10 via the signal cable 48 and the connector 7 connected to the substrate 45 and the laminated substrate 46.
  • the solid-state image sensor 44 is bonded to the substrate 45 and the laminated substrate 46.
  • the solid-state imaging device 44 and the connection portion between the solid-state imaging device 44 and the substrate 45 are covered with a metal reinforcing member 52.
  • the reinforcing member 52 is installed apart from the solid-state imaging device 44, the substrate 45 and the laminated substrate 46.
  • the outer ends of the image pickup unit 40 and the tip end portion of the electric cable bundle 47 are covered with a heat shrinkable tube 50 in order to improve resistance. Inside the heat shrinkable tube 50, a gap between components is filled with an adhesive resin 51.
  • the solid-state image sensor holder 53 holds the solid-state image sensor 44 that adheres to the glass lid 49 by fitting the outer peripheral surface of the glass lid 49 to the inner peripheral surface of the base end side of the solid-state image sensor holder 53.
  • the proximal end side outer peripheral surface of the solid-state image sensor holder 53 is fitted to the distal end side inner peripheral surface of the reinforcing member 52.
  • the base end side outer peripheral surface of the lens holder 43 b is fitted to the front end side inner peripheral surface of the solid-state image sensor holder 53.
  • the outer peripheral surface of the lens holder 43b, the outer peripheral surface of the solid-state imaging device holder 53, and the outer peripheral surface of the distal end side of the heat shrinkable tube 50 are bonded to the distal end portion main body 41 by the adhesive 41a. It is fixed to the inner peripheral surface of the tip.
  • FIG. 3 is a plan view of the imaging unit 40 viewed in plan in the stacking direction.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3, and is a cross-sectional view when the imaging unit 40 is cut along a plane perpendicular to the surface of the substrate 45 and parallel to the optical axis direction of the solid-state imaging device 44.
  • is there. 3 and 4 also show a plane Ls that bisects the length of the laminated substrate 46 in the optical axis direction through the center of the laminated substrate 46 for the sake of explanation.
  • an inner lead (not shown) of the substrate 45 is electrically connected to a lower electrode (not shown) of the solid-state imaging device 44, and is sealed by a sealing resin 54a. By being covered, the solid-state imaging device 44 and the substrate 45 are connected.
  • the substrate 45 is a flexible printed circuit board, and extends from the solid-state image sensor 44 in the optical axis direction of the solid-state image sensor 44.
  • a laminated substrate 46 in which a plurality of layers are laminated is formed on the surface of the substrate 45 and is electrically and mechanically connected to the substrate 45.
  • the back surface of the solid-state imaging device 44 and the side surface of the multilayer substrate 46 on the solid-state imaging device 44 side are bonded by an adhesive 54b.
  • one or more electronic components are mounted on the upper surface of the multilayer substrate 46, and one or more electronic components are embedded in the multilayer substrate 46. Is done. 3 and 4, two electronic components 55 and 56 among the plurality of electronic components 55 to 58 are mounted on the upper surface of the multilayer substrate 46. Two electronic components 57 and 58 among the plurality of electronic components 55 to 58 are embedded in the multilayer substrate 46.
  • the imaging unit 40 the entire imaging unit 40 including the substrate 45, the laminated substrate 46, the electronic components 55 to 58, and the signal cable 48 is disposed so as to be within a projection region obtained by projecting the solid-state imaging device 44 in the optical axis direction. Has been.
  • connection lands 61 to which the electronic component 55 is electrically connected two connection lands 62 to which the electronic component 56 is connected, and a conductor at the tip of the signal cable 48 are electrically and mechanically connected.
  • a cable connection land 63 to be connected is formed. In the example of FIG. 3, six cable connection lands 63 are provided, and six signal cables 48 can be connected via solder or the like.
  • a plurality of connection lands 64, 65 A, 65 B, and 66 that are electrically connected to the substrate 45 are formed on the lower surface of the multilayer substrate 46.
  • a plurality of conductor layers are laminated inside the laminated substrate 46.
  • conductor layers 67, 68, and 69 are shown.
  • a plurality of vias 71 to 76 are formed in the multilayer substrate 46.
  • the plurality of conductor layers including the conductor layers 67 to 69 are formed so as to be electrically connected to any of the plurality of vias 71 to 76.
  • connection land 61 on the upper surface of the multilayer substrate 46 to which the electronic component 55 is electrically connected has two connection lands 64 (on the lower surface side of the multilayer substrate 46 via vias 71 and 72 and a conductor layer 67 ( In FIG. 4, only one is shown).
  • the connection land 62 on the upper surface of the multilayer substrate 46 to which the electronic component 56 is electrically connected is connected to two connection lands 65A (only one is shown in FIG. 4) on the lower surface side of the multilayer substrate 46 via vias (not shown). ) And electrical connection.
  • the electronic component 57 embedded in the multilayer substrate 46 is electrically connected to the conductor layer 67 and is electrically connected to the electronic component 55 and the connection land 64 via the via 71.
  • the electronic component 58 is electrically connected to the conductor layer 68 and electrically connected to two connection lands 65B (only one is shown in FIG. 4) on the lower surface side of the multilayer substrate 46 through vias not shown. Connecting.
  • the second cable connection land from the bottom in the short direction of the substrate 45 passes through the via 76, the conductor layer 69 and the via 73.
  • the connection land 66 on the lower surface side of 46 is electrically connected.
  • the electronic components 57 and 58 are embedded in the multilayer substrate 46 while avoiding the plane Ls passing through the center of the multilayer substrate 46 in the optical axis direction. All of the vias 71 to 76 are formed outside the multilayer substrate 46 with respect to the optical axis direction of the multilayer substrate 46 rather than the electronic components 57 and 58 embedded in the multilayer substrate 46.
  • the electronic component 57 and the electronic component 58 embedded in the multilayer substrate 46 are embedded in the multilayer substrate 46 so as to be adjacent to each other without any via therebetween.
  • the two or more electronic components are embedded in the multilayer substrate in a state of being adjacent to each other without a via interposed therebetween.
  • the electronic components 57 and 58 are embedded in a portion near the center of the laminated substrate 46 in the optical axis direction, and the vias 71 to 76 are formed at the end portion of the laminated substrate 46 outside the electronic components 57 and 58 in the optical axis direction.
  • the longitudinal direction of the substrate 45 and the laminated substrate 46 corresponds to the optical axis direction
  • the short direction of the substrate 45 and the laminated substrate 46 corresponds to the optical axis direction and the laminated substrate. It corresponds to the direction orthogonal to both of the directions.
  • the endoscope apparatus 1 a force that pushes the signal cable 48 toward the distal end in accordance with a forward / backward operation of the insertion portion when using the endoscope or a bending operation for adjusting the camera angle. , The power to rock up and down and to add a twist. As a result, when stress is generated in the laminated substrate 46 and the substrate 45 to which the signal cable 48 is connected, the central portion Sc of the substrate 45 and the laminated substrate 46 may be bent as shown in FIG.
  • the electronic components 57 and 58 are embedded in a portion near the center of the multilayer substrate 46 in the optical axis direction, and the vias 71 to 76 are in the optical axis direction of the multilayer substrate 46 outside the electronic components 57 and 58.
  • the component arrangement is set so as to be formed at the end portion of each.
  • none of the vias 71 to 76 and the electronic components 57 and 58 are arranged in the center of the multilayer substrate 46. Therefore, as shown in FIG. 5, the electronic components 57 and 58 and the vias 71, 73, and 76 are not affected by the stress because they are not in the central portion Sc of the laminated substrate 46 that is bent by the stress.
  • vias 71 to 76 are arranged near the end in the optical axis direction of the laminated substrate 46 which is hard to be stressed and deformed compared to the central portion, and the influence of the stress on the vias 71 to 76 is possible. Suppressed as much as possible. Therefore, in the imaging unit 40, the unstable conduction of the vias 71 to 76 can be reduced, and high reliability can be achieved.
  • the back surface of the solid-state imaging device 44 and the side surface of the multilayer substrate 46 on which the electronic component is mounted are bonded and fixed by the adhesive 54b, the strength of this portion is increased, and the camera Even if a twisting force is applied by a bending operation or the like for angle adjustment, the substrate 45 and the laminated substrate 46 are less likely to be deformed such as warping or bending.
  • the imaging unit 40 electronic components 57 and 58 are embedded in the multilayer substrate 46 inside the vias 71 to 76. Therefore, in the imaging unit 40, the electronic components 55 and 56 mounted on the upper surface of the multilayer substrate 46 and the electronic components 55 and 56 and the connection lands 61 and 62 of the electronic components 55 and 56 are overlapped with each other in a top view. 57, 58 can be installed. For this reason, in the imaging unit 40, the board area when viewed from above can be reduced compared to the component arrangement configuration in which all four electronic components in addition to the cable connection land are arranged on the upper surface of the multilayer substrate. Miniaturization of the imaging unit can be realized.
  • three vias 73 to 75 are arranged on the same straight line at the end of the substrate 45 and parallel to the short direction of the laminated substrate 46.
  • the present invention is not limited to this.
  • the three vias 271 to 273 on the solid-state imaging device 44 side are arranged along the direction orthogonal to the optical axis as in the imaging unit 40A shown in FIG.
  • a staggered arrangement may also be used.
  • the three vias 274 to 276 on the base end side are also arranged in a staggered manner along the direction orthogonal to the optical axis.
  • the vias When the vias are arranged in this way, the width in the short direction of the substrate and the laminated substrate can be narrowed while ensuring the space between the vias with the minimum extension amount in the optical axis direction of the substrate.
  • the staggered arrangement close to a straight line is made by reducing the interval between adjacent vias.
  • illustration of electronic components and connection lands mounted on the upper surface of the multilayer substrate 46 is omitted for the sake of explanation.
  • the electronic components 57 and 58 are placed in the central portion of the multilayer substrate 46 without vias 271 to 276 therebetween. Embed along the optical axis direction. Since the electronic components can be mounted with high density by the surface mounting technology, among the two or more electronic components embedded in the laminated substrate 46 of the plurality of electronic components 55 to 58, between two or more adjacent electronic components.
  • the interval may be an interval De smaller than the minimum value Db of the interval between the via formed in the laminated substrate 46 and the electronic component embedded in the laminated substrate 46. Further, as described above, since the electronic component is formed of a hard material, the electronic component is relatively difficult to be deformed against bending stress peculiar to the endoscope.
  • the two electronic components 57 and 58 can be embedded in the central portion in the multilayer substrate 46 in a state where they are close to each other. Accordingly, there is a component arrangement in which the two electronic components 57 and 58 are embedded in the vicinity of the center in the multilayer substrate in close proximity without vias, and the vias 271 to 276 are formed at the end of the multilayer substrate 46 in the optical axis direction. Since the length of the laminated substrate 46 in the optical axis direction can be minimized while securing the interval between the members, the most suitable component arrangement is achieved in the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method for arranging electronic components employed in the embodiment, and is a plan view of the imaging unit in plan view in the stacking direction.
  • FIG. 7 illustration of members other than the laminated substrate and the electronic component is omitted for the sake of explanation.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing how the imaging unit shown in FIG. 7 is deformed when stressed. The imaging unit when deformed is orthogonal to both the optical axis direction and the stacking direction. It is a figure when it sees from a direction.
  • FIG. 9 is a plan view for explaining a method of arranging electronic components that is not employed in the present embodiment, and is a plan view viewed in plan in the stacking direction.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing how the image pickup unit shown in FIG. 9 is deformed when subjected to stress, and the image pickup unit when deformed is orthogonal to both the optical axis direction and the stacking direction. It is a figure when it sees from a direction.
  • the long side of the rectangle is the laminated substrate 46.
  • the electronic components 357 and 358 are arranged so as to be perpendicular to the optical axis direction.
  • the laminated substrate 46 is deformed according to the stress as shown in FIG.
  • the floating width Cr (see FIG. 8) of the electronic components 357 and 358 from the conductor layers 367 and 368 is extremely small, and the performance of the imaging unit is hardly deteriorated.
  • the electronic component 368p is peeled off from the upper surface of the conductor layer 368R, and the lower surface of the electronic component 358p floats from the upper surface of the conductor layer 368R by a width Cp larger than the width Cr. End up. As a result, the electrical connection between the electronic component 358p and the conductor layer 368R becomes unstable, and the performance of the imaging unit may be deteriorated.
  • the planar shape of the electronic component embedded in the multilayer substrate in plan view is a rectangle
  • the long side of the rectangle is orthogonal to the optical axis direction of the multilayer substrate.

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Abstract

　撮像ユニット４０は、光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する固体撮像素子４４と、固体撮像素子４４の光軸方向に固体撮像素子４４から延出する基板４５と、基板４５の表面に形成された積層基板であって、複数の電子部品５５～５８が実装されるとともに複数の導体層６７～６９および複数のビア７１～７６が内部に形成された積層基板４６と、を備え、複数の電子部品５５～５８のうちの少なくとも一つは、積層基板４６内部に埋設され、ビア７１～７６は、積層基板４６の光軸方向に対して、積層基板４６の内部に埋設された電子部品よりも外側に形成される。

Description

撮像ユニットおよび内視鏡装置
　本発明は、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部の先端に設けられて被検体内を撮像する撮像ユニットおよび内視鏡装置に関する。
　従来から、医療分野および工業分野において、各種検査のために内視鏡装置が広く用いられている。このうち、医療用の内視鏡装置は、患者等の被検体の体腔内に、先端に撮像素子が設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入することによって、被検体を切開せずとも体腔内の体内画像を取得でき、さらに、必要に応じて挿入部先端から処置具を突出させて治療処置を行うことができるため、広く用いられている。
　このような内視鏡装置の挿入部先端には、撮像素子を含む撮像ユニットや、被写体像を撮像素子の受光面に結像するレンズユニットが嵌め込まれている（たとえば、特許文献１参照）。
　図１１は、従来の撮像ユニットを説明する模式図であり、撮像ユニットを光軸方向と直交するとともに積層基板の積層方向と直交する方向から撮像ユニットを見た場合の図である。図１１に示すように、従来の撮像ユニット１４０は、受光面がガラスリッド１４９で覆われた撮像素子１４４から、基板１４５が光軸方向に延出する構成を有する。基板１４５は、図示しないインナーリードにて撮像素子１４４と電気的に接続され、その接続部は接着剤１５４ａによって封止されている。基板１４５上には、積層基板１４６が形成され、積層基板１４６の基端部に、信号ケーブル１４８の先端が接続される。
特開２００５－３０４８７６号公報
　内視鏡装置では、内視鏡使用時における挿入部の前後進の操作やカメラアングル調整のための湾曲動作にともなって、信号ケーブル１４８に、先端方向に向かって押す力や、上下に揺り動かしたりひねりを加えたりする力が加えられる。この結果、信号ケーブル１４８が接続する積層基板１４６および基板１４５に、基板面上方を向く応力や基板面下方を向く応力が生じ、図１２－１および図１２－２に示すように、基板１４５および積層基板１４６の中央部分Ｓｐが曲がってしまう場合がある。また、内視鏡の撮像ユニットでは、撮像ユニットの製造時に、熱や荷重によって基板中央部が反ってしまう場合がある。内視鏡装置においては、挿入部の細径化のために撮像ユニットの小型化が進められているが、撮像ユニットが小さくなると、この曲げの応力の影響が無視できなくなってしまい、撮像ユニットの性能が劣化してしまうおそれがあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、挿入部先端の小型化を実現するとともに、内視鏡装置に特有の応力の影響を低減した撮像ユニットおよび内視鏡装置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に、本発明にかかる撮像ユニットは、光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の光軸方向に前記固体撮像素子から延出する基板と、前記基板の表面に形成された積層基板であって、複数の電子部品が実装されるとともに複数の導体層および複数のビアが内部に形成された積層基板と、を備えた撮像ユニットにおいて、前記複数の電子部品のうちの少なくとも一つは、前記積層基板の内部に埋設され、前記ビアは、前記積層基板の光軸方向に対して、前記積層基板の内部に埋設された電子部品よりも外側に形成されることを特徴とする。
　また、本発明にかかる撮像ユニットは、前記積層基板は、前記複数の電子部品のうちの二以上の電子部品が埋設されており、前記二以上の電子部品は、前記ビアを間に介さずに隣接した状態で、前記積層基板の内部に埋設されることを特徴とする。
　また、本発明にかかる撮像ユニットは、前記電子部品のうち前記積層基板の内部に埋設される電子部品は、前記積層基板の中央部分に埋設されることを特徴とする。
　また、本発明にかかる撮像ユニットは、前記電子部品のうち前記積層基板の内部に埋設される電子部品は、積層方向で平面視した形状が長方形であり、該長方形の長辺が前記積層基板の光軸方向と直交する向きに配置されることを特徴とする。
　また、本発明にかかる撮像ユニットは、前記積層基板の内部に埋設される前記二以上の電子部品のうち隣接する電子部品の間隔は、前記積層基板の内部に形成されるビアと前記積層基板の内部に埋設される電子部品との間の間隔の最小値よりも小さいことを特徴とする。
　また、本発明にかかる撮像ユニットは、前記固体撮像素子の裏面と前記積層基板の側面とは、接着されていることを特徴とする。
　また、本発明にかかる内視鏡装置は、撮像ユニットが先端に設けられた挿入部を備えた内視鏡装置であって、前記撮像ユニットは、光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の光軸方向に前記固体撮像素子から延出する基板と、前記基板の表面に形成された積層基板であって、複数の電子部品が実装されるとともに複数の導体層および複数のビアが内部に形成された積層基板と、を備え、前記複数の電子部品のうちの少なくとも一つは、前記積層基板の内部に埋設され、前記ビアは、前記積層基板の光軸方向に対して、前記積層基板の内部に埋設された電子部品よりも外側に形成されることを特徴とする。
　本発明によれば、電子部品のうちの少なくとも一つを積層基板内部に埋設することによって挿入部先端の小型化を図るとともに、内視鏡装置に特有の応力の影響を受けやすいビアを、積層基板の光軸方向に対し、電子部品よりも外側の曲げや反りの影響を受けにくい位置に形成する部品配置を採用することによって、内視鏡装置に特有の応力の影響を低減することができる。
図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。 図２は、図１に示す内視鏡先端の部分断面図である。 図３は、図２に示す撮像ユニットを積層方向で平面視した平面図である。 図４は、図３のＡ－Ａ線断面図である。 図５は、図３に示す撮像ユニットに加えられる力を説明するための図であり、撮像ユニットの断面図である。 図６は、図２に示す撮像ユニットの他の例を積層方向で平面視した平面図である。 図７は、実施の形態において採用する電子部品の配置方法を説明するための平面図である。 図８は、図７に示す撮像ユニットが応力を受けた場合にどのように変形するかを示す模式図である。 図９は、本実施の形態では採用しない電子部品の配置方法を説明するための平面図である。 図１０は、図９に示す撮像ユニットが応力を受けた場合にどのように変形するかを示す模式図である。 図１１は、従来の撮像ユニットを説明する模式図である。 図１２－１は、撮像ユニットに加えられる力を説明するための図である。 図１２－２は、撮像ユニットに加えられる力を説明するための図である。
　以下の説明では、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、撮像ユニットを備えた内視鏡装置について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、内視鏡装置１は、内視鏡２と、ユニバーサルコード６と、コネクタ７と、光源装置９と、プロセッサ（制御装置）１０と、表示装置１３とを備える。
　内視鏡２は、挿入部４を被検体の体腔内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像し撮像信号を出力する。ユニバーサルコード６内部の電気ケーブル束は、内視鏡２の挿入部４の先端まで延伸され、挿入部４の先端部３１に設けられる撮像装置に接続する。
　コネクタ７は、ユニバーサルコード６の基端に設けられて、光源装置９およびプロセッサ１０に接続され、ユニバーサルコード６と接続する先端部３１の撮像装置が出力する撮像信号に所定の信号処理を施すとともに、撮像信号をアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して画像信号として出力する。
　光源装置９は、例えば、白色ＬＥＤを用いて構成される。光源装置９が点灯するパルス状の白色光は、コネクタ７、ユニバーサルコード６を経由して内視鏡２の挿入部４の先端から被写体へ向けて照射する照明光となる。
　プロセッサ１０は、コネクタ７から出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡装置１全体を制御する。表示装置１３は、プロセッサ１０が処理を施した画像信号を表示する。
　内視鏡２の挿入部４の基端側には、内視鏡機能を操作する各種ボタン類やノブ類が設けられた操作部５が接続される。操作部５には、被検体の体腔内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入口１７が設けられる。
　挿入部４は、撮像装置が設けられる先端部３１と、先端部３１の基端側に連設された複数方向に湾曲自在な湾曲部３２と、この湾曲部３２の基端側に連設された可撓管部３３とによって構成される。湾曲部３２は、操作部５に設けられた湾曲操作用ノブの操作によって湾曲し、挿入部４内部に挿通された湾曲ワイヤの牽引弛緩にともない、たとえば上下左右の４方向に湾曲自在となっている。
　内視鏡２には、光源装置９からの照明光を伝送するライトガイドバンドル（不図示）が配設され、ライトガイドバンドルによる照明光の出射端に照明レンズ（不図示）が配置される。この照明レンズは、挿入部４の先端部３１に設けられており、照明光が被検体に向けて照射される。
　次に、内視鏡２の先端部３１の構成について詳細に説明する。図２は、内視鏡２先端の部分断面図である。図２は、内視鏡２の先端部３１に設けられた撮像ユニットの基板面に対して直交する面であって撮像ユニットの光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。図２においては、内視鏡２の挿入部４の先端部３１と、湾曲部３２の一部を図示する。
　図２に示すように、湾曲部３２は、後述する被覆管４２内側に配置する湾曲管８１内部に挿通された湾曲ワイヤ８２の牽引弛緩にともない、上下左右の４方向に湾曲自在である。この湾曲部３２の先端側に延設された先端部３１内部に、撮像装置３５が設けられる。
　撮像装置３５は、レンズユニット４３と、レンズユニット４３の基端側に配置する撮像ユニット４０とを有し、接着剤４１ａで先端部本体４１の内側に接着される。先端部本体４１は、撮像装置３５を収容する内部空間を形成するための硬質部材で形成される。先端部本体４１の基端外周部は、柔軟な被覆管４２によって被覆される。先端部本体４１よりも基端側の部材は、湾曲部３２が湾曲可能なように、柔軟な部材で構成されている。先端部本体４１が配置される先端部３１が挿入部４の硬質部分となる。この硬質部分の長さＬａは、挿入部４先端から先端部本体４１の基端までとなる。なお、長さＬｂは、挿入部４先端の外径に対応する。
　レンズユニット４３は、複数の対物レンズ４３ａ－１～４３ａ－４と、対物レンズ４３ａ－１～４３ａ－４を保持するレンズホルダ４３ｂとを有し、このレンズホルダ４３ｂの先端が、先端部本体４１内部に挿嵌固定されることによって、先端部本体４１に固定される。
　撮像ユニット４０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどの光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する固体撮像素子４４、固体撮像素子４４から光軸方向に延出する基板４５、基板４５表面に形成された複数の導体層を有する積層基板４６、および固体撮像素子４４の受光面を覆った状態で固体撮像素子４４に接着するガラスリッド４９を備える。撮像ユニット４０の積層基板４６には、固体撮像素子４４の駆動回路を構成する電子部品５５～５８が実装され、複数の導体層間を電気的に導通させるビア７１，７３が形成されている。また、積層基板４６の基端には、電気ケーブル束４７の各信号ケーブル４８の先端が接続する。なお、積層基板４６には、固体撮像素子４４の駆動回路を構成する電子部品以外の電子部品が実装されてもよい。
　各信号ケーブル４８の基端は、挿入部４の基端方向に延伸する。電気ケーブル束４７は、挿入部４に挿通配置され、図１に示す操作部５およびユニバーサルコード６を介して、コネクタ７まで延設されている。
　レンズユニット４３の対物レンズ４３ａ－１～４３ａ－４によって結像された被写体像は、対物レンズ４３ａ－１～４３ａ－４の結像位置に配設された固体撮像素子４４によって検出されて、撮像信号に変換される。撮像信号は、基板４５および積層基板４６に接続する信号ケーブル４８およびコネクタ７を経由して、プロセッサ１０に出力される。
　固体撮像素子４４は、基板４５および積層基板４６と接着する。固体撮像素子４４と、固体撮像素子４４および基板４５の接続部とは、金属製の補強部材５２に覆われる。基板４５上の電子部品５５～５８に対する外部静電気の影響を防止するため、補強部材５２は、固体撮像素子４４、基板４５および積層基板４６から離間して設置される。
　撮像ユニット４０および電気ケーブル束４７の先端部は、耐性向上のために、熱収縮チューブ５０によって外周が被覆される。熱収縮チューブ５０内部は、接着樹脂５１によって部品間の隙間が埋められている。
　固体撮像素子ホルダ５３は、固体撮像素子ホルダ５３の基端側内周面にガラスリッド４９の外周面が嵌め込まれることによって、ガラスリッド４９に接着する固体撮像素子４４を保持する。固体撮像素子ホルダ５３の基端側外周面は、補強部材５２の先端側内周面に嵌合する。固体撮像素子ホルダ５３の先端側内周面には、レンズホルダ４３ｂの基端側外周面が嵌合する。このように各部材同士が嵌合した状態で、レンズホルダ４３ｂの外周面、固体撮像素子ホルダ５３の外周面、ならびに、熱収縮チューブ５０の先端側外周面が、接着剤４１ａによって先端部本体４１の先端の内周面に固定される。
　次に、撮像ユニット４０について説明する。図３は、撮像ユニット４０を積層方向で平面視した平面図である。図４は、図３のＡ－Ａ線断面図であり、撮像ユニット４０を基板４５面に対して鉛直、かつ、固体撮像素子４４の光軸方向と平行な面で切断した場合の断面図である。図３および図４では、説明のために、積層基板４６の中央を通って積層基板４６の光軸方向の長さを２等分する平面Ｌｓも示す。
　図３および図４に示すように、撮像ユニット４０においては、固体撮像素子４４の下部電極（不図示）に、基板４５のインナーリード（不図示）が電気的に接続され、封止樹脂５４ａによって覆われることによって、固体撮像素子４４と基板４５とが接続される。
　基板４５は、フレキシブルプリント基板であり、固体撮像素子４４の光軸方向に向かって、固体撮像素子４４から延出する。この基板４５表面には、複数の層が積層した積層基板４６が形成され、基板４５と電気的および機械的に接続する。固体撮像素子４４の裏面と積層基板４６の固体撮像素子４４側の側面とは接着剤５４ｂによって接着している。
　積層基板４６には、固体撮像素子４４の駆動回路を構成する複数の電子部品のうち、上部表面に一以上の電子部品が実装され、内部にも一以上の電子部品が埋設されることによって実装される。図３および図４の例では、複数の電子部品５５～５８のうち二つの電子部品５５，５６が積層基板４６の上部表面に実装される。そして、複数の電子部品５５～５８のうち二つの電子部品５７，５８が積層基板４６の内部に埋設される。撮像ユニット４０においては、基板４５、積層基板４６、電子部品５５～５８、信号ケーブル４８を含めた撮像ユニット４０全体が、固体撮像素子４４を光軸方向に投影した投影領域内に収まるように配置されている。
　積層基板４６には、電子部品５５が電気的に接続される二つの接続ランド６１と、電子部品５６が接続される二つの接続ランド６２と、信号ケーブル４８先端の導体が電気的かつ機械的に接続されるケーブル接続ランド６３が形成される。図３の例では、６箇所のケーブル接続ランド６３が設けられており、６本の信号ケーブル４８がはんだ等を介して接続可能となっている。積層基板４６の下部表面には、基板４５と電気的に接続される複数の接続ランド６４，６５Ａ，６５Ｂ，６６が形成される。
　積層基板４６の内部には、複数の導体層が積層されている。図４に示す断面では、導体層６７，６８，６９が示されている。また、積層基板４６の内部には、複数のビア７１～７６が形成される。導体層６７～６９を含む複数の導体層は、複数のビア７１～７６のいずれかと電気的に接続するように形成される。
　たとえば、電子部品５５が電気的に接続される積層基板４６の上部表面の接続ランド６１は、ビア７１，７２および導体層６７を介して、積層基板４６の下部表面側の二つの接続ランド６４（図４では一つのみ図示）と電気的に接続する。電子部品５６が電気的に接続される積層基板４６の上部表面の接続ランド６２は、図示しないビアを介して、積層基板４６の下部表面側の二つの接続ランド６５Ａ（図４では一つのみ図示）と電気的に接続する。積層基板４６に埋設された電子部品５７は、導体層６７に電気的に接続し、ビア７１を介して、電子部品５５および接続ランド６４に電気的に接続する。また、電子部品５８は、導体層６８に電気的に接続し、図示しないビアを介して、積層基板４６の下部表面側の二つの接続ランド６５Ｂ（図４では一つのみ図示）と電気的に接続する。また、積層基板４６の上部表面のケーブル接続ランド６３のうち基板４５の短手方向に対して下から二つ目のケーブル接続ランドは、ビア７６、導体層６９およびビア７３を介して、積層基板４６の下部表面側の接続ランド６６と電気的に接続する。
　そして、図３および図４に示すように、電子部品５７，５８は、積層基板４６の光軸方向の中央を通る平面Ｌｓを避けて、積層基板４６内部に埋設される。そして、ビア７１～７６のいずれも、積層基板４６の光軸方向に対して、積層基板４６内部に埋設された電子部品５７，５８よりも、積層基板４６の外側に形成される。積層基板４６内部に埋設される電子部品５７および電子部品５８は、間にいずれのビアも介さずに互いに隣接した状態で積層基板４６内部に埋設される。本実施の形態では、二以上の電子部品が積層基板４６の内部に埋設される場合、この二以上の電子部品は、ビアを間に介さずに隣接した状態で、積層基板の内部に埋設される。電子部品５７，５８は、積層基板４６の光軸方向の中央寄りの部分に埋設され、ビア７１～７６は、電子部品５７，５８の外側の積層基板４６の光軸方向の端の部分に形成される。なお、図３および図４に示す撮像ユニット４０においては、基板４５および積層基板４６の長手方向は、光軸方向に対応し、基板４５および積層基板４６の短手方向は、光軸方向および積層方向との双方に直交する方向に対応する。
　ここで、内視鏡装置１においては、内視鏡使用時における挿入部の前後進の操作やカメラアングル調整のための湾曲動作にともなって、信号ケーブル４８に、先端方向に向かって押す力や、上下に揺り動かしたりひねりを加えたりする力が加えられる。これによって信号ケーブル４８が接続する積層基板４６および基板４５に応力が生じた場合には、図５に示すように、基板４５および積層基板４６の中央部分Ｓｃが曲がってしまう場合がある。
　一般に、電子部品は、セラミックなどの硬い材料で形成されるため、内視鏡特有の曲げの応力に対しても電子部品自体は比較的変形しにくい。これに対して、ビアは、電子部品よりも曲げの応力の影響を受けやすい。過度な応力がビアにかかると、積層基板の変形にともなってビアが接続するランドまたは導体層も変形してしまい、ビアから剥がれてしまうためである。このようなランドまたは導体層のビアからの剥がれが生じると、ビアの導通が不安定となってしまい、画像へのノイズ発生等、撮像ユニットの性能が劣化する原因となる。
　撮像ユニット４０においては、電子部品５７，５８は、積層基板４６の光軸方向の中央寄りの部分に埋設され、ビア７１～７６は、電子部品５７，５８の外側の積層基板４６の光軸方向の端の部分に形成されるように部品配置を設定している。そして、撮像ユニット４０においては、積層基板４６の中央には、ビア７１～７６および電子部品５７，５８のいずれも配置していない。したがって、図５のように、電子部品５７，５８およびビア７１，７３，７６は、応力によって曲がりが生じる積層基板４６の中央部分Ｓｃにないため、この応力によって影響を受けることはない。さらに、撮像ユニット４０では、中央部分に比べて応力が加わりにくく変形しにくい積層基板４６の光軸方向の端近くにビア７１～７６を配置して、ビア７１～７６への応力の影響を可能な限り抑制している。したがって、撮像ユニット４０においては、ビア７１～７６の導通の不安定化を低減でき、高い信頼性を図ることができる。
　また、固体撮像素子４４の裏面と、電子部品が実装される積層基板４６の固体撮像素子４４側の側面とは、接着剤５４ｂによって接着固定されているため、この部分の強度が高められ、カメラアングル調整のための湾曲動作等によってひねりの力が加えられても、基板４５および積層基板４６に反りや曲がり等の変形が生じにくくなる。
　そして、撮像ユニット４０においては、ビア７１～７６よりも内側の積層基板４６内部に電子部品５７，５８を埋設している。したがって、撮像ユニット４０では、積層基板４６の上層表面に実装される二つの電子部品５５，５６およびこれらの電子部品５５，５６の接続ランド６１，６２と上面視にて重畳する位置に、電子部品５７，５８を設置できる。このため、撮像ユニット４０では、ケーブル接続ランドに加えて四つの電子部品の全てを積層基板の上部表面に配置する部品配置構成よりも、上面視した場合の基板面積を縮小することができるため、撮像ユニットの小型化を実現することができる。
　なお、本実施の形態では、図３の平面図に示すように、基板４５の端であって、積層基板４６の短手方向と平行な同一直線上に三つのビア７３～７５を配置した例について説明したが、これに限らない。たとえば基板の端に三つ以上のビアを配置する場合には、図６に示す撮像ユニット４０Ａのように、固体撮像素子４４側の三つのビア２７１～２７３を光軸と直交する方向に沿って千鳥配置してもよい。同様に、基端側の三つのビア２７４～２７６も光軸と直交する方向に沿って千鳥配置にする。このようにビアを配置した場合には、基板の光軸方向の最小限の延長量で、ビアとビアとの間隔を確保しながら、基板および積層基板の短手方向の幅を狭められる。なお、図６の例では、積層基板４６の光軸方向の延長量を少なくするために、隣り合うビアの間隔を小さくすることによって直線に近い千鳥配置としている。また、図６では、説明のために、積層基板４６の上部表面に実装される電子部品および接続ランドの図示を省略している。
　また、二つ以上の電子部品を積層基板に埋設する場合には、図６に示すように、電子部品５７，５８を、間にビア２７１～２７６を介さない状態で積層基板４６の中央部分に光軸方向に沿って埋設する。電子部品は、表面実装技術によって高密度に実装可能であるため、複数の電子部品５５～５８のうちの積層基板４６に埋設される二以上の電子部品のうち隣接する二以上の電子部品間の間隔は、積層基板４６内部に形成されるビアと積層基板４６の内部に埋設される電子部品との間の間隔の最小値Ｄｂよりも小さい間隔Ｄｅでよい。また、電子部品は、上述したように、硬い材料で形成されるため、内視鏡特有の曲げの応力に対しても比較的変形しにくい。このため、電子部品に対する応力の影響は小さいため、二つの電子部品５７，５８を近接させた状態で積層基板４６内の中央部分に埋設できる。したがって、二つの電子部品５７，５８を、ビアを介さずに近接した状態で積層基板内の中央付近に埋設し、ビア２７１～２７６を積層基板４６の光軸方向の端に形成する部品配置が、各部材間隔を確保しながら、積層基板４６の光軸方向の長さを最も短くできるので、本実施の形態では、最も好適な部品配置となる。
　また、積層基板４６内に埋設される電子部品の向きについて説明する。図７は、実施の形態において採用する電子部品の配置方法を説明するための図であり、撮像ユニットを積層方向で平面視した平面図である。図７においては、説明のため、積層基板と電子部品以外の部材の図示を省略している。図８は、図７に示す撮像ユニットが応力を受けた場合にどのように変形するかを示す模式図であり、変形したときの撮像ユニットを、光軸方向および積層方向との双方に直交する方向から見たときの図である。図９は、本実施の形態では採用しない電子部品の配置方法を説明するための平面図であり、積層方向で平面視した平面図である。図１０は、図９に示す撮像ユニットが応力を受けた場合にどのように変形するかを示す模式図であり、変形したときの撮像ユニットを、光軸方向および積層方向との双方に直交する方向から見たときの図である。
　図７に示すように、実施の形態においては、積層基板４６内に埋設される電子部品３５７，３５８がともに積層方向で平面視して長方形状である場合、この長方形の長辺が積層基板４６の光軸方向と直交する向きとなるように、電子部品３５７，３５８を配置する。基板上方向の応力が生じると、図８に示すように、積層基板４６は、この応力に応じて変形する。これに対し、電子部品３５７、３５８は変形しにくいが、積層基板４６に対する電子部品３５７，３５８の光軸方向の長さは小さいため、電子部品３５７，３５８が積層基板４６の変形に追従できない場合であっても、導体層３６７，３６８からの電子部品３５７，３５８の浮き上がりの幅Ｃｒ（図８参照）は極めて小さく、撮像ユニットの性能が劣化することはほとんどない。
　これに対し、図９に示すように、長方形の長辺が積層基板４６Ｃの光軸方向と平行となるように電子部品３５７ｐ，３５８ｐを配置した場合、積層基板４６Ｃに対する電子部品３５７ｐ，３５８ｐの光軸方向の長さが長くなってしまう。電子部品３５７ｐ、３５８ｐは変形しにくいため、積層基板４６Ｃが変形すると、電子部品３５８ｐは、積層基板４６Ｃの変形に追従できず、積層基板４６Ｃの変形に追従して変形する導体層３６８Ｒ，３６８Ｌ（図１０参照）から剥がれてしまう場合がある。具体的には、図１０のように、導体層３６８Ｒの上面から電子部品３６８ｐが剥がれて、電子部品３５８ｐの下面は、導体層３６８Ｒの上面から、幅Ｃｒと比較して大きな幅Ｃｐ分も浮いてしまう。この結果、電子部品３５８ｐと導体層３６８Ｒとの導通が不安定となってしまい、撮像ユニットの性能が劣化するおそれがある。
　したがって、本実施の形態では、積層基板の内部に埋設される電子部品の積層方向で平面視した平面形状が長方形である場合には、該長方形の長辺が積層基板の光軸方向と直交する向きとなるように電子部品を配置することによって、電子部品に対する応力の影響を低減し、撮像ユニットの性能の安定化を図っている。
　１　内視鏡装置
　２　内視鏡
　４　挿入部
　５　操作部
　６　ユニバーサルコード
　７　コネクタ
　９　光源装置
　１０　プロセッサ
　１３　表示装置
　１７　処置具挿入口
　３１　先端部
　３２　湾曲部
　３３　可撓管部
　３５　撮像装置
　４０，４０Ａ　撮像ユニット
　４１　先端部本体
　４１ａ　接着剤
　４２　被覆管
　４３　レンズユニット
　４３ａ－１～４３ａ－４　対物レンズ
　４３ｂ　レンズホルダ
　４４　固体撮像素子
　４５，１４５　基板
　４６，４６Ｃ，１４６　積層基板
　４７　電気ケーブル束
　４８　信号ケーブル
　４９　ガラスリッド
　５０　熱収縮チューブ
　５１　接着樹脂
　５２　補強部材
　５３　固体撮像素子ホルダ
　５４ａ　封止樹脂
　５４ｂ　接着剤
　５５～５８，３５７，３５７ｐ，３５８，３５８ｐ　電子部品
　６１～６４，６５Ａ，６５Ｂ，６６　接続ランド
　６３　ケーブル接続ランド
　６７～６９，３６７，３６８，３６８Ｒ，３６８Ｌ　導体層
　７１～７６　ビア
　８１　湾曲管
　８２　湾曲ワイヤ

Claims (7)

  1. 　光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する固体撮像素子と、
    　前記固体撮像素子の光軸方向に前記固体撮像素子から延出する基板と、
    　前記基板の表面に形成された積層基板であって、複数の電子部品が実装されるとともに複数の導体層および複数のビアが内部に形成された積層基板と、
    　を備えた撮像ユニットにおいて、
    　前記複数の電子部品のうちの少なくとも一つは、前記積層基板の内部に埋設され、
    　前記ビアは、前記積層基板の光軸方向に対して、前記積層基板の内部に埋設された電子部品よりも外側に形成されることを特徴とする撮像ユニット。
  2. 　前記積層基板は、前記複数の電子部品のうちの二以上の電子部品が埋設されており、
    　前記二以上の電子部品は、前記ビアを間に介さずに隣接した状態で、前記積層基板の内部に埋設されることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  3. 　前記電子部品のうち前記積層基板の内部に埋設される電子部品は、前記積層基板の中央部分に埋設されることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  4. 　前記電子部品のうち前記積層基板の内部に埋設される電子部品は、積層方向で平面視した形状が長方形であり、該長方形の長辺が前記積層基板の光軸方向と直交する向きに配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  5. 　前記積層基板の内部に埋設される前記二以上の電子部品のうち隣接する電子部品の間隔は、前記積層基板の内部に形成されるビアと前記積層基板の内部に埋設される電子部品との間の間隔の最小値よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
  6. 　前記固体撮像素子の裏面と前記積層基板の側面とは、接着されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  7. 　撮像ユニットが先端に設けられた挿入部を備えた内視鏡装置であって、
    　前記撮像ユニットは、
    　光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する固体撮像素子と、
    　前記固体撮像素子の光軸方向に前記固体撮像素子から延出する基板と、
    　前記基板の表面に形成された積層基板であって、複数の電子部品が実装されるとともに複数の導体層および複数のビアが内部に形成された積層基板と、
    　を備え、
    　前記複数の電子部品のうちの少なくとも一つは、前記積層基板の内部に埋設され、
    　前記ビアは、前記積層基板の光軸方向に対して、前記積層基板の内部に埋設された電子部品よりも外側に形成されることを特徴とする内視鏡装置。
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