WO2015045616A1 - 撮像ユニットおよび内視鏡装置 - Google Patents

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WO2015045616A1
WO2015045616A1 PCT/JP2014/070250 JP2014070250W WO2015045616A1 WO 2015045616 A1 WO2015045616 A1 WO 2015045616A1 JP 2014070250 W JP2014070250 W JP 2014070250W WO 2015045616 A1 WO2015045616 A1 WO 2015045616A1
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state imaging
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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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Definitions

  • the present invention relates to an imaging unit and an endoscope apparatus which are provided at the tip of an insertion portion of an endoscope which is inserted into a subject and which images the inside of the subject.
  • an endoscope apparatus is widely used for various examinations in the medical field and the industrial field.
  • the medical endoscope apparatus incises the subject by inserting a flexible insertion portion having an imaging element at the tip into the body cavity of the subject such as a patient. It is widely used because the in-vivo image in the body cavity can be acquired without it and the treatment tool can be made to project from the tip of the insertion section as needed.
  • a flexible body such as TAB (Tape Automated Bonding) or the like on which a solid-state imaging device and an electronic component such as a capacitor or an IC chip constituting the drive circuit of the solid-state imaging device are mounted
  • An imaging unit including a printed circuit board (hereinafter referred to as an FPC board) is fitted, and a signal cable is soldered to the FPC board of the imaging unit.
  • the inner lead exposed from the end face of the FPC board is connected to the electrode pad formed on the solid-state imaging device, but at the time of connection, the inner lead is bent along the light receiving surface from the side of the solid-state imaging device It is connected.
  • an FPC comprising an insulating carrier tape base and a wiring layer including inner leads formed of metal foil such as copper foil adhered on the carrier tape base
  • a technique for arranging a carrier tape base on a side of a solid-state imaging device, which is a substrate for example, see Patent Document 1.
  • a technique for arranging a carrier tape base on a side of a solid-state imaging device, which is a substrate for example, see Patent Document 1.
  • it is an FPC board in which a wiring pattern was formed in both sides of a substrate, and the inner lead which extends from the wiring pattern of the back side (back side of the mounting surface of electronic parts) of a substrate is solid
  • a technique for connecting to the electrode pad of the imaging device is also disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide an imaging unit and an endoscope apparatus capable of reducing the diameter of the distal end of the insertion portion by preventing the enlargement of the unit. I assume.
  • an imaging unit receives a light and performs photoelectric conversion to generate a solid-state imaging device and an electrode pad of the solid-state imaging device.
  • a flexible printed circuit board extending from the opposite side to the light receiving surface of the solid-state imaging device and a first surface which is a surface near the solid-state imaging device of the flexible printed circuit
  • the flexible printed circuit board includes an insulating base, a first surface-side wiring layer formed on the first surface side of the base, and And a first surface electrical insulation film for insulating the first surface wiring layer, wherein the inner lead is formed so as to extend from the first surface wiring layer.
  • the flexible printed circuit is formed on the second surface side wiring layer formed on the opposite side of the second surface which is the back surface of the first surface of the base. And a second surface-side electrical insulation film for insulating the second surface-side wiring layer.
  • the imaging unit according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the inner lead is bent along the light receiving surface side from the side surface of the rectangular solid imaging device.
  • the solid-state imaging device has a notch or an opening for exposing the electrode pad to the flexible printed circuit side, and the notch or the opening A sloped electrode connected to the electrode pad is formed through the electrode pad, and the inner lead is connected to the sloped electrode.
  • the inner lead is bent so that the flexible substrate is parallel to the optical axis direction of the solid-state imaging device.
  • the flexible printed circuit and the electronic component are accommodated in a projection area projected on a plane orthogonal to the optical axis direction of the solid-state imaging device.
  • the imaging unit according to the present invention is characterized in that in the above-mentioned invention, a recognition mark for mounting the electronic component is formed on the first surface side wiring layer.
  • an endoscope apparatus is characterized by including an insertion portion in which the imaging unit according to any one of the above is provided at the tip.
  • the imaging unit and the endoscope apparatus can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an entire configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the tip 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.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the imaging unit of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventionally used flexible printed circuit board.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the connection portion between the FPC board and the laminated board.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the connection portion between the FPC board and the laminated board.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the connection portion between the FPC board and the laminated board.
  • FIG. 10 is a view for explaining the FPC board before cutting out the use area.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the cutting of the FPC board of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the cutting of the FPC board of FIG.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the cutting of the FPC board of FIG.
  • FIG. 14 is a side view of an imaging unit according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a side view of the imaging unit according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of the connection portion between the solid-state imaging device of the imaging unit of FIG. 15 and the FPC board.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining an undesirable example of the method for manufacturing an imaging unit according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining connection of the inner lead to the sloped electrode.
  • FIG. 19 is a view showing an inspection pad and a bonding pad formed on the back side of the light receiving surface of the solid-state imaging device.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device of FIG. 19 taken along line BB.
  • FIG. 21 is a partial cross-sectional view of an imaging unit according to a modification of the second embodiment.
  • an endoscope apparatus provided with an imaging module will be described as a mode for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as "embodiment"). Further, the present invention is not limited by the embodiment. Furthermore, in the description of the drawings, the same parts are given the same reference numerals. Furthermore, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and width of each member, the ratio of each member, and the like are different from reality. In addition, among the drawings, there are included parts having different dimensions and ratios.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an entire 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 a subject by inserting the insertion unit 4 into a body cavity of the subject, and outputs an imaging signal.
  • the electric cable bundle inside the universal cord 6 is extended to the tip of the insertion portion 4 of the endoscope 2 and connected to the imaging device provided at the tip portion 31 of the insertion portion 4.
  • the connector 7 is provided at the base end of the universal cord 6, 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 31 connected to the universal cord 6.
  • the image pickup signal is analog-digital converted (A / D converted) and output as an image signal.
  • the light source device 9 is configured using, for example, a white LED.
  • the pulsed white light that the light source device 9 lights up becomes illumination light that is emitted toward the subject from the tip 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 an image signal processed by the processor 10.
  • the proximal end side of the insertion portion 4 of the endoscope 2 is connected to the operation unit 5 provided with various buttons and knobs for operating the endoscope function.
  • the operation unit 5 is provided with a treatment instrument insertion port 17 for inserting a treatment instrument such as a biological forceps, an electric knife, and a test probe into a body cavity of a subject.
  • the insertion portion 4 is connected to a distal end portion 31 provided with an imaging device, a bending portion 32 bendable in a plurality of directions continuously connected to the proximal end side of the distal end portion 31, and a proximal end side of the bending portion 32. And a flexible tube portion 33.
  • the bending portion 32 is bent by the operation of a bending operation knob provided on the operation portion 5 and can be bent, for example, in four directions, up, down, left, and right, along with pulling and relaxing of a bending wire inserted into the insertion portion 4. There is.
  • the endoscope 2 is provided with a light guide bundle (not shown) for transmitting the illumination light from the light source device 9, and an illumination lens (not shown) is disposed at the emission end of the illumination light by the light guide bundle.
  • the illumination lens is provided at the distal end portion 31 of the insertion portion 4 and the illumination light is emitted toward the subject.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the tip 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 parallel to the optical axis direction of the imaging unit.
  • the 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 is bendable in four directions, up, down, left, and right, along with the pulling and relaxing of the bending wire 82 inserted inside a bending tube 81 disposed inside a cladding tube 42 described later.
  • 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 has 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 tip portion main body 41 with an adhesive 41a.
  • the tip portion main body 41 is formed of a hard member for forming an internal space for housing the imaging device 35.
  • the proximal outer periphery of the tip body 41 is covered by a flexible cladding 42.
  • the member closer to the proximal end than the distal end main body 41 is formed of a flexible member so that the bending portion 32 can be bent.
  • the distal end portion 31 in which 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 main body 41.
  • the length Lb corresponds to the outer diameter of the distal end of the insertion portion 4.
  • the lens unit 43 has a plurality of objective lenses 43a-1 to 43a-4 and a lens holder 43b for holding the objective lenses 43a-1 to 43a-4.
  • the tip of the lens holder 43b is the tip body 41 It is fixed to the tip portion main body 41 by being fixedly fitted inside.
  • the imaging unit 40 receives a light such as a CCD or a CMOS and performs photoelectric conversion to generate an electrical signal, and an FPC board 45 extending from the solid imaging element 44 in the optical axis direction (hereinafter referred to as “FPC The substrate 45 ′ ′), a laminated substrate 46 having a plurality of conductor layers formed on the surface of the FPC substrate 45, and a glass lid 49 adhered to the solid-state imaging device 44 in a state of covering the light receiving surface of the solid-state imaging device 44.
  • Electronic components 55 to 58 constituting a drive circuit of the solid-state imaging device 44 are mounted on the laminated substrate 46 of the imaging unit 40, and vias 71 and 73 for electrically connecting a plurality of conductive layers are formed.
  • the tip end of each signal cable 48 of the electric cable bundle 47 is connected to the base end of the laminated substrate 46.
  • electronic components other than the electronic components that constitute the drive circuit of the solid-state imaging device 44 may be mounted on the laminated substrate 46.
  • each signal cable 48 extends in the proximal direction of the insertion portion 4.
  • the electric cable bundle 47 is inserted through the insertion portion 4 and extends to the connector 7 via the operation portion 5 and the universal cord 6 shown in FIG.
  • 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 disposed at the imaging positions of the objective lenses 43a-1 to 43a-4, and imaging is performed. It is 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 FPC board 45 and the laminated board 46.
  • the solid-state imaging device 44 is bonded to the FPC board 45 and the laminated board 46.
  • the solid-state imaging device 44 and the connection portion between the solid-state imaging device 44 and the FPC board 45 are covered with a reinforcing member 52 made of metal.
  • the reinforcing member 52 is disposed apart from the solid-state imaging device 44, the FPC board 45, and the laminated board 46.
  • the distal ends of the imaging unit 40 and the electric cable bundle 47 are covered at their outer circumferences by a heat-shrinkable tube 50 in order to improve resistance.
  • a heat-shrinkable tube 50 In the inside of the heat-shrinkable tube 50, the gap between the components is filled with the adhesive resin 51.
  • the solid-state imaging device holder 53 holds the solid-state imaging device 44 bonded to the glass lid 49 by the outer peripheral surface of the glass lid 49 being fitted on the proximal end side inner circumferential surface of the solid-state imaging device holder 53.
  • the base end side outer peripheral surface of the solid-state image sensor holder 53 is fitted to the front 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 heat shrinkable tube 50 on the tip side are the tip portion main body 41 with the adhesive 41a. It is fixed to the inner surface of the tip of the
  • FIG. 3 is a plan view of the imaging unit 40 in plan view in the stacking direction.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3 and is a cross-sectional view of the imaging unit 40 taken along a plane perpendicular to the plane of the FPC board 45 and parallel to the optical axis direction of the solid-state imaging device 44.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3 and is a cross-sectional view of the imaging unit 40 taken along a plane perpendicular to the plane of the FPC board 45 and parallel to the optical axis direction of the solid-state imaging device 44.
  • the FPC board 45 extends from the side opposite to the light receiving surface of the solid state imaging device 44 in the optical axis direction of the solid state imaging device 44.
  • a laminated substrate 46 in which a plurality of layers are laminated is formed on the surface of the FPC substrate 45, and is electrically and mechanically connected to the FPC substrate 45.
  • the back surface of the solid-state imaging device 44 and the side surface on the solid-state imaging device side of the laminated substrate 46 are bonded by an adhesive 54 b.
  • the FPC board 45 will be described in detail later.
  • one or more electronic components are mounted on the upper surface of the multilayer substrate 46, and one or more electronic components are embedded also inside Implemented by In the example of FIGS. 3 and 4, two electronic components 55 and 56 out of the plurality of electronic components 55 to 58 are mounted on the upper surface of the laminated substrate 46. Then, two electronic components 57 and 58 among the plurality of electronic components 55 to 58 are embedded in the inside of the multilayer substrate 46.
  • connection land 61 to which the electronic component 55 is electrically connected the two connection lands 62 to which the electronic component 56 is connected, and the conductor at the tip of the signal cable 48 are electrically and mechanically connected to the laminated substrate 46
  • a cable connection land 63 to be connected is formed.
  • 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, 65A, 65B, 66 electrically connected to the FPC board 45 are formed on the lower surface of the laminated substrate 46.
  • a plurality of conductor layers are laminated inside the laminated substrate 46.
  • the conductor layers 67, 68, 69 are shown.
  • a plurality of vias 71 to 76 are formed inside the laminated substrate 46.
  • the plurality of conductor layers including the conductor layers 67 to 69 are formed to be electrically connected to any of the plurality of vias 71 to 76.
  • the electronic components 57 and 58 embedded in the inside of the laminated substrate 46 are mounted on the second to the outermost conductor layers 67 and 68 which are the bottom of the laminated substrate 46.
  • a conductor layer formed in the outermost layer for example, a layer having the same height as the connection lands 64, 65A, 65B, 66, or a layer having the same height as the connection lands 61, 62
  • the electronic components 57 and 58 are connected by heat generated when the electronic components 55 and 56 are mounted on the surface of the laminated substrate 46, the signal cable 48 is connected, or the FPC board 45 and the laminated substrate 46 are connected.
  • the conductor layers 67 and 68 connecting the electronic components 57 and 58 in the second and subsequent layers are formed from the outermost layer, because there is a possibility of detachment.
  • the thickness of the laminated substrate 46 is increased, and therefore, for the reliability of connection and the reduction of the thickness of the laminated substrate 46, it is more preferable to form a conductor layer from the outermost layer to the second layer. preferable.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a connection portion between the solid-state imaging device 44 and the FPC board 45 of the imaging unit 40 of FIG.
  • the FPC board 45 includes an insulating base 45a, a first surface wiring layer 45b formed on the first surface side of the base 45a near the solid-state imaging device 44, and a first surface wiring layer 45b.
  • a first surface-side electrical insulation film 45c that insulates, a second surface-side wiring layer 45d formed on the second surface side that is the back surface of the first surface that is the surface near the solid-state imaging device 44 of the base 45a;
  • a second surface electrical insulation film 45e which insulates the second surface wiring layer 45d.
  • the FPC board 45 has an inner lead 45f connected to an electrode pad (not shown) formed on the solid-state imaging device 44, and the inner lead 45f is formed of the first surface side wiring layer 45b.
  • the first surface wiring layer 45b is provided with a wiring pattern on the first surface side and a connection land for connection to the laminated substrate 46, and also forms a recognition mark for alignment when the laminated substrate 46 is connected. Is preferred. Variation in relative position of the laminated substrate relative to the connection portion between the solid-state imaging device 44 and the inner lead 45f by aligning the laminated substrate using the recognition mark provided on the first surface side wiring layer 45b. Can be reduced. Further, the accuracy of recognition can be enhanced by opening the first surface side electrical insulation film 45c on the recognition mark.
  • the inner lead 45 f is bent at approximately 90 ° along the light receiving surface side from the side surface of the rectangular solid imaging device 44, and the electrode pad 44 a formed on the light receiving surface side of the solid imaging device 44, the bump 44 b, etc. It is electrically connected through.
  • the periphery of the connection between the inner lead 45f and the electrode pad 44a is covered with an insulating sealing resin 54a.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of a conventionally used FPC board.
  • the inner lead 45f is formed of the second surface side wiring layer 45d, and the base 45a exists in the direction in which the inner lead 45f is bent.
  • the thicknesses d1, d2, d3, d4 and d5 of the respective layers have variations in thickness.
  • the length of the inner lead 45 f is the distance from the inner lead 45 f to the side surface of the solid-state imaging device 44, the connection position of the FPC boards 45, 45 ′ and the solid-state imaging device 44, and the position of the electrode pad 44 a of the solid-state imaging device 44 ( However, if the variation in the distance from the inner lead 45f to the side surface of the solid-state imaging device 44 is large, the inner lead 45f becomes shorter or longer than a predetermined distance, the connection with the electrode pad 44a is determined. Reliability may be reduced. In the first embodiment, the variation in the distance from the inner lead 45f to the side surface of the solid-state imaging device 44 is caused only by the thickness d1 of the first surface side electrical insulation film 45c.
  • connection reliability Because of the total thickness d1 + d2 + d3 of the first surface side wiring layer 45b and the first surface side electrical insulation film 45c, the variation may be large, and the connection reliability may be reduced. In the first embodiment, since the variation in the distance from the inner lead 45f to the side surface of the solid-state imaging device 44 can be reduced, connection reliability can be maintained.
  • the inner lead 45f is bent at approximately 90 ° along the light receiving surface side from the side surface of the solid-state imaging element 44 and connected to the electrode pad 44a.
  • the enlargement of the imaging unit 40 can be prevented.
  • the laminated substrate 46 is connected to the connection land of the first surface side wiring layer 45 b from which the inner lead 45 f extends, the relative position between the connection portion of the inner lead 45 f with the electrode pad 44 a and the laminated substrate 46 The variation can be reduced, and as a result, the width of the imaging unit 40 can be narrowed and the rigid length can be shortened, and the imaging unit 40 can be miniaturized.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view for explaining a connection portion between the connection land 65A of the multilayer substrate 46 and the connection land 45g of the FPC board 45.
  • the connection land 65A of the laminated substrate 46 and the connection land 45g of the FPC board 45 are electrically connected by bumps 45h-1 such as Au stud bumps or solder bumps.
  • the surface excluding the connection portion of the connection land 65A of the laminated substrate 46 is covered with the insulating film 46a such as solder resist, and the surface other than the connection portion of the connection land 45g of the FPC board 45 is the first surface side electricity such as solder resist. It is covered by the insulating film 45c.
  • the sum of the thickness r1 of the first surface side electric insulating film 45c and the thickness r2 of the insulating film 46a is the thickness r3 of the connection land 45g and the height of the bump 45h-1 It is preferable to make it smaller than the sum of r4 and the thickness r5 of the connection land 65A.
  • two bumps 45h-2 having a small height may be stacked to be used for connection, and bumps 45h-2 having a small height may be used as connection lands.
  • the sum of the thickness of the first surface side electrical insulation film 45c and the thickness of the insulating film 46a is the sum of the thickness of the connection land 45g and the bumps 45h-2. It is preferable to make it smaller than the sum of the height and the thickness of the connection land 65A.
  • the FPC board 45A before being cut out (see FIG. 10) for the inspection of the electrical characteristics at the time of the connection between the FPC board 45 and the solid-state imaging device 44 and the connection between the FPC board 45 and the laminated board 46.
  • the connector terminal 37 for inspection is formed in.
  • the connector terminals 37 are provided corresponding to the number of the inner leads 45f, and the terminals of the inspection apparatus are brought into contact with the connector terminals 37 to inspect the electrical characteristics.
  • the connector terminal 37 can be formed outside the product region shown by the dotted line in FIG. 10, and can take out the output signal of the electronic component mounted on the laminated substrate 46.
  • the FPC board 45A After connecting the FPC board 45A before cutting out the use area to the multilayer substrate 46 and the solid-state imaging device 44, the FPC board 45A is cut in a connection area shown by a dotted line in FIG. Conventionally, the FPC board 45A has been cut at a predetermined cutting position on the FPC board 45A, but if the connection position between the FPC board 45A and the laminated board 46 is largely deviated, the FPC board 45A is at the predetermined cutting position. When it can not cut
  • the blade 38 has an outer shape that allows the blade 38 to be cut along the laminated substrate 46 from the side of the laminated substrate 46 along the blade 38 (see FIG. 11) or the dropping of the FPC board from the side of the FPC substrate 45A. (See FIG. 12) or form a chamfered portion 46b on the lower surface of the laminated substrate 46, place the blade 38 along the chamfered portion 46b, and place the FPC board at a position inside of the outer shape of the laminated substrate 46. 45A may be cut (see FIG. 13).
  • the imaging unit 40 in which the multilayer substrate 46 having the electronic components 57 and 58 built in is connected to the FPC substrate 45 is described.
  • one or more electronic components are mounted on the FPC substrate 45 as it is The same effect as that of the first embodiment can be obtained also in the case where the cavity-attached hard substrate 60 having the concave portion (cavity) for mounting is connected.
  • FIG. 14 is a side view of an imaging unit according to a modification of the first embodiment.
  • the imaging unit 40A according to the modification connects the rigid substrate 60 with a cavity to the FPC substrate 45. Electronic parts 57 and 58 are mounted in the recess 60 a of the cavityd hard substrate 60.
  • the recess 60a is the rear end portion of the cavityd hard substrate 60 (the signal cable 48 is Preferably, it is formed at the center rather than at the end to be connected.
  • the height h1 of the rear end portion of the cavityd hard substrate 60 be substantially equal to the sum of the height h2 of the front end portion and the thickness h3 of the FPC board 45, the thickness h3 of the FPC board 45 If h is small, the height h1 of the rear end portion of the cavityd hard substrate 60 may be formed to be equal to the height h2 of the front end portion. With such a configuration, since the imaging unit 40 can be received and fixed on a flat surface when soldering the cable 48, the soldering operation can be facilitated. Similar effects can be obtained when the lower surface side of the imaging unit 40 is flat as in the first embodiment.
  • the imaging unit according to the second embodiment differs from the first embodiment in that the solid-state imaging device has a slope electrode, and the inner lead of the FPC board is connected to the slope electrode.
  • FIG. 15 is a side view of the imaging unit according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of the connection portion between the solid-state imaging device of the imaging unit of FIG. 15 and the FPC board.
  • the solid-state imaging device 144 has a notch 145 that exposes the electrode pad 144a to the FPC board 45 side.
  • the notch portion 145 is formed to cross the surface of the solid-state imaging device 144 on the FPC substrate 45 side, and the plurality of electrode pads 144 a formed are all exposed on the FPC substrate 45 side.
  • the notch portion 145 forms an inclined surface having a predetermined angle with the light receiving portion 144 d by chemical or physical etching, mechanical cutting, or the like.
  • the solid-state imaging device 144 and the glass lid 149 are bonded by a bonding layer 54 d made of a transparent adhesive or the like.
  • a protective film 144e is formed on the surface of the back surface of the light receiving portion 144d of the main body portion 144c.
  • a sloped electrode 144f connected to the electrode pad 144a is formed on the slope of the notch portion 145, and the inner lead 45f of the FPC board 45 is electrically connected to the sloped electrode 144f via the bump 144b.
  • the connection portion between the inner lead 45f and the sloped electrode 144f is sealed by a sealing resin 54a.
  • the sealing resin 54a can be accommodated in the notch portion 145, and the enlargement of the imaging unit due to the protrusion of the sealing resin 54a can be prevented.
  • the adhesive 54c for reinforcing the interface between the FPC board 45 and the laminated board 46 is exuded to the inner lead side, whereby the root of the inner lead is reinforced, and the deformation of the inner lead can be prevented.
  • the FPC board 45 is to prevent interference between the corner C2 of the multilayer substrate 46 and the corner C1 of the solid-state imaging device 144 as shown in FIG. Need to increase the length of In such a case, the laminated substrate 46, the electronic components 55, 56, etc. project from the projection area projected on the plane orthogonal to the optical axis direction of the solid-state imaging device 144, which prevents the diameter reduction of the imaging unit 140.
  • the laminated substrate 46 and the electronic components 55 and 56 can be accommodated in a projection area projected in the optical axis direction of the solid-state imaging device 144 by bending the inner lead 45f. As shown in FIG. 17, after connecting the FPC board 45 and the solid-state imaging device 144, when the inner lead 45f is bent, the length of the hard length of the imaging unit 140 (from the glass slit 149 to the rear end of the laminated substrate 46) is obtained. It will be longer.
  • the rigid length of the imaging unit 140 can be shortened while preventing interference between the solid-state imaging device 144 and the laminated substrate 46 by connecting with the sloped electrode 144f. it can.
  • the bending angle of the inner lead 45 f is adjusted to an angle such that the FPC board 45 is parallel to the optical axis direction of the solid-state imaging element 144 after the inner lead 45 f and the sloped electrode 144 f are connected.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining connection of the inner lead 45 f to the sloped electrode 144 f.
  • the FPC board 45 When connecting the inner lead 45f to the slope electrode 144f, the FPC board 45 is fixed by a jig and pressure is applied to the connecting portion by the bonding tool 146 for connection, but the bending angle ⁇ 1 is set to the bending angle ⁇ 2 or less after connection. Then (the inner lead shown by the dotted line in FIG. 18), a larger tensile stress is applied to the lead bent portion C3 at the time of connection than when the bending angle ⁇ 1 is made larger than the bending angle ⁇ 2 after connection (the inner lead shown by the solid line in FIG. 18). Therefore, there is a risk of disconnection.
  • an inspection pad of the solid-state imaging device 144 is formed on the back surface of the solid-state imaging device 144 on the light receiving unit 144 d side.
  • FIG. 19 is a view showing an inspection pad formed on the back surface side of the light receiving surface of the solid-state imaging device 144
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 144 of FIG.
  • the inspection pad 144 g is formed on the back surface of the solid-state imaging device 144.
  • a probe mark at the time of inspection may remain on the sloped electrode. If the bumps 144b are formed on the sloped electrodes where the probe marks remain, the flatness of the surface may be deteriorated due to the influence of the probe marks, and the reliability of bonding may be reduced. Therefore, as shown in FIG. 19 and FIG. 20, it is preferable to form the inspection pad 144g separately from the sloped electrode 144f. Note that a bonding pad different from the slope electrode may be provided on the back surface of the solid-state imaging device 144.
  • connection lands for mounting the laminated substrate are formed on the first surface side wiring layer in which the inner leads are formed. Therefore, the connection between the inner lead connection portion and the laminated substrate is connected. It is possible to reduce the variation in position with the position, and to prevent the hard length from becoming long.
  • the base of the FPC board is disposed on the back side of the inner lead, the height above the inner lead of the imaging unit can be reduced by the thickness of the base, so projection projected in the optical axis direction of the solid-state imaging device Larger (tall) electronic components can be implemented in the area. That is, even if tall electronic components are mounted, it is possible to prevent an increase in the size of the imaging unit.
  • the notch portion 145 exposing the electrode pad 144a to the FPC board 45 side is formed in the solid-state imaging element 144, and the sloped electrode 144f conducting to the electrode pad 144a is formed in the notch portion 145.
  • a groove-shaped opening may be formed, and a sloped electrode 144f electrically connected to the electrode pad 144a may be formed in the opening.
  • FIG. 21 is a partial cross-sectional view of an imaging unit according to a modification of the second embodiment.
  • the solid-state imaging device 144 is provided with the groove-shaped opening 147 exposing the electrode pad 144a to the FPC board 45 side, and the slanted electrode 144f electrically connected to the electrode pad 144a in the opening 147 It is formed.
  • the opening 147 is formed to cross the surface of the solid-state imaging device 144 on the side of the FPC substrate 45 so that the plurality of electrode pads 144 a formed are all exposed to the side of the FPC substrate 45 similarly to the cutaway portion 145. Be done.
  • the adhesive 54 b for sealing the connection between the inner lead 45 f and the sloped electrode 144 f is accommodated in the opening 147 and is unlikely to leak out of the solid-state imaging device 144. Therefore, the enlargement of the imaging unit can be prevented.

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Abstract

　挿入部先端の細径化を図ることができる撮像ユニットおよび内視鏡装置を提供する。本発明における撮像ユニット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の電極パッド４４ａに接続されるインナーリード４５ｆを有し、固体撮像素子４４の受光面と反対側から延出するフレキシブルプリント基板４５と、フレキシブルプリント基板４５の固体撮像素子４４寄りの面である第１面に実装される積層基板４６と、を備え、フレキシブルプリント基板４５は、絶縁性の基材４５ａと、基材４５ａの第１面側に形成される第１面側配線層４５ｂと、第１面側配線層４５ｂを絶縁する第１面側電気絶縁膜４５ｃと、を備え、インナーリード４５ｆは第１面側配線層４５ｂから形成されることを特徴とする。

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、固体撮像素子と、該固体撮像素子の駆動回路を構成するコンデンサやＩＣチップ等の電子部品が実装されたＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）等のフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣ基板という）を含む撮像ユニットが嵌め込まれ、撮像ユニットのＦＰＣ基板には信号ケーブルが半田付けされている。ＦＰＣ基板の端面から露出するインナーリードは、固体撮像素子に形成された電極パッドに接続されるが、接続の際インナーリードは固体撮像素子の側面から受光面側に沿って折り曲げられて電極パッドに接続されている。
　インナーリードと電極パッドを接続する技術として、絶縁性のキャリアテープ基材と、該キャリアテープ基材上に接着された銅箔等の金属箔から形成されたインナーリードを含む配線層とからなるＦＰＣ基板であって、キャリアテープ基材を固体撮像素子側に配置する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１では、基材の両面に配線パターンが形成されたＦＰＣ基板であって、基材の裏面側（電子部品の実装面の裏面側）の配線パターンから延出するインナーリードを固体撮像素子の電極パッドに接続する技術も開示されている。
特開２００１－２５７９３７号公報
　しかしながら、固体撮像素子の側面から受光面側に沿ってインナーリードを略９０°に折り曲げて接続する場合、特許文献１の技術では、基材がインナーリードの内側（折り曲げ方向）に形成されるため、基材の厚み分インナーリードの折り曲げ部が外側に膨らみ、撮像ユニットが大型化してしまうという問題を有している。また、インナーリードが形成される配線層と異なる層に電子部品が実装されると、配線層間の位置ずれによりインナーリード接続部と実装部品との相対的な位置ズレが大きくなる場合があり、撮像ユニットの許容寸法に収まらないことがあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユニットの大型化を防止することにより、挿入部先端の細径化を図ることができる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電極パッドに接続されるインナーリードを有し、前記固体撮像素子の受光面と反対側から延出するフレキシブルプリント基板と、前記フレキシブルプリント基板の前記固体撮像素子寄りの面である第１面に実装される１以上の電子部品と、を備えた撮像ユニットにおいて、前記フレキシブルプリント基板は、絶縁性の基材と、前記基材の前記第１面側に形成される第１面側配線層と、前記第１面側配線層を絶縁する第１面側電気絶縁膜と、を備え、前記インナーリードは前記第１面側配線層から延出し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、上記発明において、前記フレキシブルプリント基板は、前記基材の前記第１面の裏面である第２面側の反対側に形成される第２面側配線層と、前記第２面側配線層を絶縁する第２面側電気絶縁膜と、をさらに備え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、上記発明において、前記インナーリードは、直方体状の前記固体撮像素子の側面から受光面側に沿って折り曲げら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、上記発明において、前記固体撮像素子は、前記電極パッドを前記フレキシブルプリント基板側に露出する切り欠き部または開口部を有し、前記切り欠き部または前記開口部を介して前記電極パッドに接続される斜面電極が形成され、前記インナーリードは、前記斜面電極に接続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、上記発明において、前記インナーリードは、前記フレキシブル基板が前記固体撮像素子の光軸方向と平行になるよう折り曲げら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、上記発明において、前記フレキシブルプリント基板および前記電子部品は、前記固体撮像素子の光軸方向と直交する面に投影した投影領域内に収容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、上記発明において、前記第１面側配線層に前記電子部品実装用の認識マークが形成されることを特徴とする。
　また、本発明にかかる内視鏡装置は、上記のいずれか一つに記載の撮像ユニットが先端に設けられた挿入部を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、フレキシブルプリント基板の基材を外側に配置してインナーリードを電極パッドに接続するため、撮像ユニットおよび内視鏡装置の小型化が可能となる。
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４の撮像ユニットの一部拡大図である。 図６は、従来使用されるフレキシブルプリント基板の例を示す断面図である。 図７は、ＦＰＣ基板と積層基板との接続部を説明する断面図である。 図８は、ＦＰＣ基板と積層基板との接続部を説明する断面図である。 図９は、ＦＰＣ基板と積層基板との接続部を説明する断面図である。 図１０は、使用領域切り出し前のＦＰＣ基板を説明する図である。 図１１は、図１０のＦＰＣ基板の切断を説明する図である。 図１２は、図１０のＦＰＣ基板の切断を説明する図である。 図１３は、図１０のＦＰＣ基板の切断を説明する図である。 図１４は、実施の形態１の変形例にかかる撮像ユニットの側面図である。 図１５は、実施の形態２にかかる撮像ユニットの側面図である。 図１６は、図１５の撮像ユニットの固体撮像素子とＦＰＣ基板との接続部の拡大断面図である。 図１７は、実施の形態２にかかる撮像ユニットの製造方法の好ましくない例を説明する図である。 図１８は、インナーリードの斜面電極への接続を説明する断面図である。 図１９は、固体撮像素子の受光面の裏面側に形成される検査用パッドとボンディング用パッドを示す図である。 図２０は、図１９の固体撮像素子のＢ－Ｂ線断面図である。 図２１は、実施の形態２の変形例にかかる撮像ユニットの一部断面図である。
　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、撮像モジュール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１）
　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ＦＰＣ基板４５（以下「ＦＰＣ基板４５」という）、ＦＰＣ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、ＦＰＣ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、ＦＰＣ基板４５および積層基板４６と接着される。固体撮像素子４４と、固体撮像素子４４およびＦＰＣ基板４５の接続部とは、金属製の補強部材５２に覆われる。ＦＰＣ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、ＦＰＣ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ＦＰＣ基板４５の面に対して鉛直、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。
　ＦＰＣ基板４５は、固体撮像素子４４の光軸方向に向かって、固体撮像素子４４の受光面と反対側から延出する。このＦＰＣ基板４５の表面には、複数の層が積層した積層基板４６が形成され、ＦＰＣ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の固体撮像素子側側面とは接着剤５４ｂによって接着されている。ＦＰＣ基板４５については、後に詳細に説明する。
　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５５～５８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。
　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、ＦＰＣ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。
　図４において、積層基板４６の内部に埋設される電子部品５７、５８は、積層基板４６の底面である最外層から２層目の導体層６７、６８にそれぞれ実装されている。最外層（例えば、接続ランド６４、６５Ａ、６５Ｂ、６６と同じ高さの層や、接続ランド６１、６２と同じ高さの層）に形成された導体層に電子部品を実装・埋設した場合、積層基板４６の表面に電子部品５５、５６を実装したり、信号ケーブル４８を接続する際、またはＦＰＣ基板４５と積層基板４６を接続する際に発生する熱により、電子部品５７、５８の接続が外れるおそれがあるため、電子部品５７、５８を接続する導体層６７、６８は、最外層から２層目以降に形成することが好ましい。３層目以降とすると積層基板４６の厚さが厚くなるため、接続の信頼性と積層基板４６の厚さの低減のためには、最外層から２層目に導体層を形成することがさらに好ましい。
　図５は、図４の撮像ユニット４０の固体撮像素子４４とＦＰＣ基板４５との接続部の拡大図である。ＦＰＣ基板４５は、絶縁性の基材４５ａと、基材４５ａの固体撮像素子４４寄りの面である第１面側に形成される第１面側配線層４５ｂと、第１面側配線層４５ｂを絶縁する第１面側電気絶縁膜４５ｃと、基材４５ａの固体撮像素子４４寄りの面である第１面の裏面である第２面側に形成される第２面側配線層４５ｄと、第２面側配線層４５ｄを絶縁する第２面側電気絶縁膜４５ｅと、を備える。また、ＦＰＣ基板４５は、固体撮像素子４４に形成される電極パッド（不図示）に接続されるインナーリード４５ｆを有し、インナーリード４５ｆは第１面側配線層４５ｂから形成されている。第１面側配線層４５ｂは、第１面側の配線パターンや、積層基板４６との接続用の接続ランドが形成されるほか、積層基板４６を接続する際の位置あわせ用認識マークを形成することが好ましい。第１面側配線層４５ｂに設けた認識マークを用いて積層基板接続時の位置あわせをすることにより、固体撮像素子４４とインナーリード４５ｆとの接続部に対する、積層基板の相対的な位置のばらつきを低減することができる。また、認識マーク上では第１面側電気絶縁膜４５ｃを開口させることにより、認識の精度を高めることができる。
　インナーリード４５ｆは、直方体状の固体撮像素子４４の側面から受光面側に沿って、略９０°に折り曲げられ、固体撮像素子４４の受光面側に形成される電極パッド４４ａと、バンプ４４ｂ等を介して電気的に接続される。インナーリード４５ｆと電極パッド４４ａとの接続部周辺は、絶縁性の封止樹脂５４ａによって覆われている。
　図６に従来使用されるＦＰＣ基板の断面図を示す。従来使用されるＦＰＣ基板４５’は、インナーリード４５ｆは第２面側配線層４５ｄから形成され、基材４５ａはインナーリード４５ｆが折り曲げる方向に存在する。積層構造をなすＦＰＣ基板４５およびＦＰＣ基板４５’において、各層の厚さｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、およびｄ５には厚さのばらつきがある。インナーリード４５ｆの長さは、インナーリード４５ｆから固体撮像素子４４の側面までの距離、ＦＰＣ基板４５、４５’と固体撮像素子４４との接続位置、および固体撮像素子４４の電極パッド４４ａの位置（高さ）を考慮して決定されるが、インナーリード４５ｆから固体撮像素子４４の側面までの距離のばらつきが大きいと、インナーリード４５ｆが所定より短い、または長くなるため、電極パッド４４ａとの接続の際の信頼性が低下することがある。実施の形態１では、インナーリード４５ｆから固体撮像素子４４の側面までの距離のばらつきは、第１面側電気絶縁膜４５ｃの厚さｄ１のみに起因するが、従来例では、基材４５ａ、第１面側配線層４５ｂおよび第１面側電気絶縁膜４５ｃの合計厚さｄ１+ｄ２+ｄ３に起因するため、ばらつきが大きくなり、接続の信頼性が低下するおそれがあった。実施の形態１では、インナーリード４５ｆから固体撮像素子４４の側面までの距離のばらつきを小さくできるため、接続の信頼性を保持することができる。
　また、実施の形態１では、インナーリード４５ｆを、固体撮像素子４４の側面から受光面側に沿って略９０°に折り曲げて電極パッド４４ａに接続するが、折り曲げの際に外側に膨らみ難いため、撮像ユニット４０の大型化を防止することができる。また、積層基板４６は、インナーリード４５ｆが延出する第１面側配線層４５ｂの接続ランドに接続されるため、インナーリード４５ｆの電極パッド４４ａとの接続部と積層基板４６との相対位置のばらつきを小さくでき、結果として、撮像ユニット４０の幅を狭く、硬質長を短くすることが可能となり、撮像ユニット４０を小型化することが可能となる。逆に、従来のようにインナーリード４５ｆが第２面側配線層４５ｄの延出したもので形成されると、第１面側配線層４５ｂと第２面側配線層４５ｄとの層間の位置ずれに起因して、インナーリード４５ｆと電極パッド４４ａとの接続部と積層基板４６との相対位置のばらつきが大きくなってしまう。
　なお、実施の形態１において、ＦＰＣ基板４５と積層基板４６とはバンプにより接続される。図７は、積層基板４６の接続ランド６５Ａと、ＦＰＣ基板４５の接続ランド４５ｇとの接続部を説明する拡大断面図である。積層基板４６の接続ランド６５Ａと、ＦＰＣ基板４５の接続ランド４５ｇとは、Ａｕスタッドバンプやはんだバンプ等のバンプ４５ｈ－１により電気的に接続される。積層基板４６の接続ランド６５Ａの接続部を除く表面は、ソルダレジスト等の絶縁被膜４６ａによって被覆され、ＦＰＣ基板４５の接続ランド４５ｇの接続部を除く表面は、ソルダレジスト等の第１面側電気絶縁膜４５ｃによって被覆されている。接続部の接続の信頼性を向上するために、第１面側電気絶縁膜４５ｃの厚みｒ１と絶縁被膜４６ａの厚みｒ２の合計は、接続ランド４５ｇの厚みｒ３と、バンプ４５ｈ－１の高さｒ４と、接続ランド６５Ａの厚みｒ５との合計より小さくすることが好ましい。
　また、接続に使用するバンプは、図８および図９に示すように、高さが小さいバンプ４５ｈ－２を２個重ねて使用してもよく、高さが小さいバンプ４５ｈ－２を、接続ランド４５ｇと接続ランド６５Ａとにそれぞれ配置してもよい。図８および図９に示すバンプ４５ｈ－２を使用する場合でも、第１面側電気絶縁膜４５ｃの厚みと絶縁被膜４６ａの厚みの合計は、接続ランド４５ｇの厚みと、バンプ４５ｈ－２の合計高さと、接続ランド６５Ａの厚みとの合計より小さくすることが好ましい。
　実施の形態１において、ＦＰＣ基板４５と固体撮像素子４４との接続、およびＦＰＣ基板４５と積層基板４６との接続の際の電気特性の検査のために、切り出し前のＦＰＣ基板４５Ａ（図１０参照）には、検査用のコネクタ端子３７が形成されている。コネクタ端子３７は、インナーリード４５ｆの数に対応して設けられ、コネクタ端子３７に検査装置の端子を接触させて、電気特性の検査を行なう。コネタク端子３７は、図１０の点線で示す製品領域外に形成され、積層基板４６に実装する電子部品の出力信号を取り出すようにすることもできる。撮像ユニット４０の製造工程において、ＦＰＣ基板４５のインナーリード４５ｆと固体撮像素子４４の電極パッドとの接続（ＩＮＮＥＲ　ＬＥＡＤ　ＢＯＮＤＩＮＧ：ＩＬＢ）後、コネクタ端子３７を使用して工程毎に接続の良否を検査することができるため、不良品の早期発見が可能となり、製造コストを低減することができる。
　使用領域切り出し前のＦＰＣ基板４５Ａを、積層基板４６や、固体撮像素子４４と接続後、図１０に点線で示す接続領域で切断する。ＦＰＣ基板４５Ａは、従来はＦＰＣ基板４５Ａ上に予め定められた切断位置で切断されていたが、ＦＰＣ基板４５Ａと積層基板４６との接続位置のズレが大きい場合に、予め定められた切断位置で切断できない、または予め定められた切断位置で切断すると撮像ユニット４０の外形が大型化してしまうことがあった。
　そこで、図１１～図１３に示すように、ＦＰＣ基板４５Ａを、積層基板４６の外形を基準に切断することにより切断することが好ましい。ＦＰＣ基板４５Ａを、積層基板４６側から積層基板４６に刃物３８を沿わせて切断したり（図１１参照）、ＦＰＣ基板４５Ａの側からＦＰＣ基板を投下して見える積層基板４６の外形に刃物３８を合わせて切断したり（図１２参照）、積層基板４６の下面に面取り部４６ｂを形成し、面取り部４６ｂに沿わせて刃物３８をあてて、積層基板４６の外形より内側の位置でＦＰＣ基板４５Ａを切断してもよい（図１３参照）。
　実施の形態１において、ＦＰＣ基板４５に電子部品５７、５８を内蔵した積層基板４６を接続した撮像ユニット４０について説明したが、ＦＰＣ基板４５に１以上の電子部品をそのまま実装する場合や、電子部品を実装する凹部（キャビティ）を有するキャビティ付き硬質基板６０を接続した場合も、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
　図１４は、実施の形態１の変形例にかかる撮像ユニットの側面図である。変形例にかかる撮像ユニット４０Ａは、ＦＰＣ基板４５にキャビティ付き硬質基板６０を接続する。キャビティ付き硬質基板６０の凹部６０ａには、電子部品５７、５８が実装されている。変形例にかかる撮像ユニット４０Ａにおいて、キャビティ付き硬質基板６０の上面に信号ケーブル４８を接続する際の作業性を向上するために、凹部６０ａはキャビティ付き硬質基板６０の後端部（信号ケーブル４８が接続される端部）ではなく、中央部に形成されることが好ましい。さらに、キャビティ付き硬質基板６０の後端部の高さｈ１は、前端部の高さｈ２とＦＰＣ基板４５の厚さｈ３との合計と略等しくすることが好ましいが、ＦＰＣ基板４５の厚さｈ３が小さい場合は、キャビティ付き硬質基板６０の後端部の高さｈ１を、前端部の高さｈ２と等しく形成しても良い。このような構成により、ケーブル４８の半田付け作業の際に、撮像ユニット４０を平坦な面で受けて固定することができるため、半田付け作業を容易にすることができる。実施の形態１のように撮像ユニット４０の下面側が平坦な場合も同様の効果が得られる。
（実施の形態２）
　実施の形態２にかかる撮像ユニットは、固体撮像素子が斜面電極を有し、ＦＰＣ基板のインナーリードが斜面電極に接続される点で実施の形態１と異なる。図１５は、実施の形態２にかかる撮像ユニットの側面図である。図１６は、図１５の撮像ユニットの固体撮像素子とＦＰＣ基板との接続部の拡大断面図である。
　実施の形態２にかかる撮像ユニット１４０において、固体撮像素子１４４は、電極パッド１４４ａをＦＰＣ基板４５側に露出する切り欠き部１４５を有する。切り欠き部１４５は、固体撮像素子１４４のＦＰＣ基板４５側の面を横断するように形成され、複数形成される電極パッド１４４ａが、すべてＦＰＣ基板４５側に露出している。切り欠き部１４５は、化学的または物理的エッチングや、機械的な切削等によって、受光部１４４ｄに対し所定の角度を有する斜面を形成する。
　固体撮像素子１４４とガラスリッド１４９は、透明な接着剤等からなる接合層５４ｄにより貼着されている。また、本体部１４４ｃの受光部１４４ｄの裏面の表面には、保護膜１４４ｅが形成されている。
　切り欠き部１４５の斜面には、電極パッド１４４ａに接続される斜面電極１４４ｆが形成され、ＦＰＣ基板４５のインナーリード４５ｆは、バンプ１４４ｂを介して斜面電極１４４ｆと電気的に接続される。インナーリード４５ｆと斜面電極１４４ｆの接続部は、封止樹脂５４ａにより封止される。切り欠き部１４５を形成することにより、封止樹脂５４ａを切り欠き部１４５内に収容させることが可能であり、封止樹脂５４ａのはみ出しによる撮像ユニットの大型化を防ぐことができる。また、ＦＰＣ基板４５と積層基板４６との界面を補強するための接着剤５４ｃをインナーリード側に染み出させることにより、インナーリードの根元が補強され、インナーリードの変形を防ぐことができる。
　ＦＰＣ基板４５から延出するインナーリード４５ｆをそのまま斜面電極１４４ｆと平行に接続すると、図１７に示すように積層基板４６の角Ｃ２と固体撮像素子１４４の角Ｃ１との干渉を防ぐためにＦＰＣ基板４５の長さを長くする必要がある。かかる場合、積層基板４６や電子部品５５、５６等が固体撮像素子１４４の光軸方向に直交する面に投影した投影領域からはみ出し、撮像ユニット１４０の細径化を妨げる。
　撮像ユニット１４０の細径化のためには、インナーリード４５ｆを折り曲げることにより、積層基板４６や電子部品５５、５６を固体撮像素子１４４の光軸方向に投影した投影領域に納めることもできるが、図１７に示すように、ＦＰＣ基板４５と固体撮像素子１４４とを接続した後、インナーリード４５ｆを折り曲げると、撮像ユニット１４０の硬質長（ガラスリット１４９から積層基板４６の後端部まで）の長さが長くなってしまう。
　したがって、インナーリード４５ｆを所定の角度に折り曲げた後、斜面電極１４４ｆと接続することにより、固体撮像素子１４４と積層基板４６との干渉を防止しながら、撮像ユニット１４０の硬質長を短くすることができる。インナーリード４５ｆの折り曲げ角度は、インナーリード４５ｆと斜面電極１４４ｆとの接続後、ＦＰＣ基板４５が固体撮像素子１４４の光軸方向と平行となる角度に調整する。
　なお、インナーリード４５ｆの折り曲げ角度θ１は、接続後の折り曲げ角度θ２より大きく設定することが好ましい。図１８は、インナーリード４５ｆの斜面電極１４４ｆへの接続を説明する断面図である。
　インナーリード４５ｆを斜面電極１４４ｆに接続する際、ＦＰＣ基板４５を治具により固定し、ボンディングツール１４６により接続部に圧力を加えて接続するが、折り曲げ角度θ１を接続後の折り曲げ角度θ２以下に設定すると（図１８の点線で示すインナーリード）、折り曲げ角度θ１を接続後の折り曲げ角度θ２より大きくした場合（図１８の実線で示すインナーリード）より、接続時にリード折り曲げ部Ｃ３に大きな引張り応力が加わるため、断線のおそれがあるためである。
　また、固体撮像素子１４４の受光部１４４ｄ側の裏面には、固体撮像素子１４４の検査パッドが形成されている。図１９は、固体撮像素子１４４の受光面の裏面側に形成される検査用パッドを示す図であり、図２０は、図１９の固体撮像素子１４４のＢ－Ｂ線断面図である。
　検査用パッド１４４ｇは、固体撮像素子１４４の裏面に形成されている。検査用パッド１４４ｇを形成しないで、斜面電極１４４ｆに検査プローブを接触させて検査を行うと、斜面電極上に検査時のプローブ痕が残る場合がある。プローブ痕が残った斜面電極にバンプ１４４ｂを形成すると、プローブ痕の影響で表面の平坦性が悪化し、接合の信頼性が低下するおそれがある。したがって、図１９および図２０に示すように、検査用パッド１４４ｇを斜面電極１４４ｆとは別に形成することが好ましい。なお、斜面電極とは異なるボンディング用パッドを、固体撮像素子１４４の裏面に設けても良い。
　実施の形態２では、実施の形態１と同様に、インナーリードが形成される第１面側配線層に積層基板を実装する接続ランドが形成されるため、インナーリードの接続部と積層基板の接続位置との位置のばらつきを低減でき、硬質長が長くなることを防止することができる。また、ＦＰＣ基板の基材はインナーリードの裏面側に配置されるため、撮像ユニットのインナーリードより上部の高さを基材の厚み分小さくできるため、固体撮像素子の光軸方向に投影した投影領域内でより大きい（背の高い）電子部品を実装することができる。すなわち、背の高い電子部品を実装しても撮像ユニットの大型化を防止することが可能となる。
　実施の形態２では、固体撮像素子１４４に電極パッド１４４ａをＦＰＣ基板４５側に露出する切り欠き部１４５を形成し、切り欠き部１４５に電極パッド１４４ａに導通する斜面電極１４４ｆを形成しているが、切り欠き部１４５にかえて溝状の開口部を形成し、該開口部に電極パッド１４４ａに導通する斜面電極１４４ｆを形成してもよい。図２１は、実施の形態２の変形例にかかる撮像ユニットの一部断面図である。
　実施の形態２の変形例２では、固体撮像素子１４４に電極パッド１４４ａをＦＰＣ基板４５側に露出する溝状の開口部１４７が形成され、開口部１４７に電極パッド１４４ａに導通する斜面電極１４４ｆが形成される。開口部１４７は、切り欠き部１４５と同様に、複数形成される電極パッド１４４ａが、すべてＦＰＣ基板４５側に露出するように、固体撮像素子１４４のＦＰＣ基板４５側の面を横断するように形成される。
　開口部１４７は溝状であるため、インナーリード４５ｆと斜面電極１４４ｆとの接続部を封止する接着剤５４ｂが、開口部１４７内に収容され、固体撮像素子１４４の外部に漏れ出すおそれが少ないため、撮像ユニットの大型化を防止することができる。
　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
　３７　コネクタ端子
　３８　刃物
　４０、４０Ａ、１４０　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
　４４ａ、１４４ａ　電極パッド
　４４ｂ、１４４ｂ　バンプ
　４５　ＦＰＣ基板
　４５ａ　基材
　４５ｂ　第１面側配線層
　４５ｃ　第１面側電気絶縁膜
　４５ｄ　第２面側配線層
　４５ｅ　第２面側電気絶縁膜
　４５ｆ　インナーリード
　４６　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
　５４ｄ　接合層
　５５～５８　電子部品
　６０　キャビティ付き硬質基板
　６１～６４、６５Ａ、６５Ｂ、６６　接続ランド
　６７～６９　導体層
　７１～７６　ビア
　８１　湾曲管
　８２　湾曲ワイヤ
　１４４ｃ　本体部
　１４４ｄ　受光部
　１４４ｅ　保護膜
　１４４ｆ　斜面電極
　１４５　切り欠き部

Claims (8)

  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電極パッドに接続されるインナーリードを有し、前記固体撮像素子の受光面と反対側から延出するフレキシブルプリント基板と、
    　前記フレキシブルプリント基板の前記固体撮像素子寄りの面である第１面に実装される１以上の電子部品と、
    　を備えた撮像ユニットにおいて、
    　前記フレキシブルプリント基板は、絶縁性の基材と、前記基材の前記第１面側に形成される第１面側配線層と、前記第１面側配線層を絶縁する第１面側電気絶縁膜と、を備え、
    　前記インナーリードは前記第１面側配線層から延出し形成されることを特徴とする撮像ユニット。
  2. 　前記フレキシブルプリント基板は、前記基材の前記第１面の裏面である第２面側に形成される第２面側配線層と、前記第２面側配線層を絶縁する第２面側電気絶縁膜と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  3. 　前記インナーリードは、直方体状の前記固体撮像素子の側面から受光面側に沿って折り曲げられることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
  4. 　前記固体撮像素子は、前記電極パッドを前記フレキシブルプリント基板側に露出する切り欠き部または開口部を有し、前記切り欠き部または前記開口部を介して前記電極パッドに接続される斜面電極が形成され、
    　前記インナーリードは、前記斜面電極に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像ユニット。
  5. 　前記インナーリードは、前記フレキシブルプリント基板が前記固体撮像素子の光軸方向と平行になるよう折り曲げられることを特徴とする請求項４に記載の撮像ユニット。
  6. 　前記フレキシブルプリント基板および前記電子部品は、前記固体撮像素子の光軸方向と直交する面に投影した投影領域内に収容されることを特徴とする請求項４または５に記載の撮像ユニット。
  7. 　前記第１面側配線層に前記電子部品実装用の認識マークが形成されることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
  8. 　請求項１～７のいずれか一つに記載の撮像ユニットが先端に設けられた挿入部を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
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