WO2017072862A1 - 撮像ユニットおよび内視鏡 - Google Patents

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Definitions

  • the reinforcing member has a cylindrical shape and is disposed on the outer periphery of the side surface of the semiconductor chip or the outer periphery of the side surface of the imaging chip and the semiconductor chip.
  • the bending portion 3B is bendable in four directions, up, down, left, and right, along with the pulling and relaxing of a bending wire 82 inserted inside a bending tube 81 provided inside a cladding tube 42 described later.
  • An imaging device 35 is provided inside the distal end portion 3A extended to the distal end side of the curved portion 3B.
  • the imaging unit 40 includes an imaging chip 43 having a light receiving unit that generates an electrical signal (image signal) by receiving light such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) and performing photoelectric conversion.
  • planar devices 44a-1, 44b-1 and 44c-1 are formed only on one side, those formed on both sides can be used.
  • the number of semiconductor chips to be used may be two or more, and is not limited to three.
  • the reinforcing member 46A By arranging the reinforcing member 46A so as to cover the connection interface between the semiconductor chips 44a and 44b and the semiconductor chips 44b and 44c, the strength against the stress in the shear direction can be improved.
  • the semiconductor chips 44a, 44b and 44c are stacked on the back of the imaging chip 43 and mounted, and the cover glass 49, the reinforcing member 46A, and the semiconductor chips 44a, 44b and 44c are projected planes in the optical axis direction of the imaging chip 43 Therefore, the imaging unit 40A can be miniaturized.
  • FIG. 5D is a rear view of the imaging unit according to the fifth modification of the first embodiment, and the FPC board 45 is omitted for the purpose of understanding the present invention.
  • FIG. 5E is a rear view of the imaging unit according to the sixth modification of the first embodiment, and the FPC board 45 is omitted for the purpose of understanding the present invention.

Abstract

さらなる小型化を実現でき、信頼性の高い撮像ユニットおよび内視鏡を提供する。撮像ユニット４０は、光を受光面で受光して光電変換を行うことによって画像信号を生成する撮像チップ４３と、光軸方向と直交する面に投影される大きさが撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まる大きさをなす少なくとも１つの半導体チップ４４と、半導体チップ４４の少なくとも１つの側面に配置される補強部材４６と、を備え、半導体チップ４４は撮像チップ４３における受光面の背面側に積層されて実装され、補強部材４は、撮像チップ４３と半導体チップ４４との接続界面、または半導体チップ４４間の接続界面を覆うように配置されていることを特徴とする。

Description

撮像ユニットおよび内視鏡
　本発明は、被検体に挿入され、被検体内を撮像して該体内の画像データを生成する撮像ユニット、および該撮像ユニットを先端部に備えた内視鏡に関する。
　従来、内視鏡は、先端に撮像装置が設けられた細長形状をなす可撓性の挿入部を患者等の被検体内に挿入することによって、被検体の体内画像を取得する。このような内視鏡において使用される撮像ユニットは、撮像素子が形成された半導体チップと、この半導体チップの背面側に隣接して配置され、撮像素子の駆動回路を構成するコンデンサ、抵抗およびＩＣチップ等の電子部品が実装された回路基板と、を備える（例えば、特許文献１を参照）。
特許第４５８９６５９号公報
　上述した特許文献１では、コンデンサ、抵抗およびＩＣチップ等の電子部品が撮像素子の背面に接続した回路基板に実装されているため、撮像ユニットの光軸方向の硬質部分の長さが長くなってしまう。このような撮像ユニットを内視鏡に使用した場合、患者の負担となるおそれがある。患者の負担を軽減するために、径方向の大きさを抑制しながら、硬質部長を短縮した小型の撮像ユニットが求められていた。
　近年、プレーナ型デバイスが形成された半導体チップの開発により、撮像素子の背面に半導体チップを積層して実装することにより、硬質部長を短縮化する試みがなされている。しかしながら、複数の半導体チップを積層して接続した場合、接続部は剪断方向（積層方向と直交する方向）の力に対する耐性が低くなる。このため、撮像装置を内視鏡先端部に組み付ける工程において接続部に応力が加わった場合、撮像装置の信頼性が低下したり、破損により歩留まりが低下するおそれがある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化を実現することができるとともに、信頼性が高い撮像ユニットおよび内視鏡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、本発明に係る撮像ユニットは、光を受光面で受光して光電変換を行うことによって画像信号を生成する撮像チップと、光軸方向と直交する面に投影される大きさが前記撮像チップの投影面に収まる大きさをなす少なくとも１つの半導体チップと、前記半導体チップの少なくとも１つの側面に配置される補強部材と、を備え、前記半導体チップは前記撮像チップにおける受光面の背面側に積層されて実装されてなり、前記補強部材は、前記撮像チップと前記半導体チップとの接続界面、または前記半導体チップ間の接続界面を覆うように配置されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記補強部材は前記光軸方向と直交する断面がＬ字の板状をなし、前記半導体チップの２辺、または前記撮像チップおよび前記半導体チップの２辺を覆うように配置されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記補強部材は筒状をなし、前記半導体チップの側面外周、または前記撮像チップおよび前記半導体チップの側面外周に配置されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記撮像チップは、前記受光面の背面側に第１の段差部を有し、前記補強部材は筒状をなし、前記第１の段差部および前記半導体チップの側面外周に配置されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記補強部材の光軸方向と直交する面に投影される大きさは、前記撮像チップの光軸方向の投影面に収まる大きさであることを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記撮像チップの受光部を覆うカバーガラスを備え、前記カバーガラスは、前記撮像チップと接する面に第２の段差部を有し、前記補強部材は筒状をなし、前記第２の段差部、前記撮像チップ、および前記半導体チップの側面外周に配置されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記補強部材の光軸方向と直交する面に投影される大きさは、前記カバーガラスの光軸方向の投影面に収まる大きさであることを特徴とする。
　また、本発明に係る撮像ユニットは、上記発明において、前記撮像チップおよび前記半導体チップは、各々に形成された貫通ビアによって電気的および機械的に接続されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る内視鏡は、上記のいずれか一つに記載の撮像ユニットと、硬質部材によって形成された筒状をなす先端部を有し、被検体内に挿入可能な挿入部と、を備え、前記挿入部は、前記先端部の内部空間に前記撮像ユニットを有することを特徴とする。
　本発明によれば、信頼性が高く、小型化可能な撮像ユニットおよび内視鏡を得ることができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係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、本発明の実施の形態１に係る内視鏡の先端部の部分断面図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態１に係る撮像ユニットの断面図である。 図３Ｂは、本発明の実施の形態１に係る撮像ユニットの背面図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態１の変形例１に係る撮像ユニットの断面図である。 図４Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例１に係る撮像ユニットの背面図である。 図５Ａは、本発明の実施の形態１の変形例２に係る撮像ユニットの背面図である。 図５Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例３に係る撮像ユニットの背面図である。 図５Ｃは、本発明の実施の形態１の変形例４に係る撮像ユニットの背面図である。 図５Ｄは、本発明の実施の形態１の変形例５に係る撮像ユニットの背面図である。 図５Ｅは、本発明の実施の形態１の変形例６に係る撮像ユニットの背面図である。 図６は、本発明の実施の形態１の変形例７に係る撮像ユニットの断面図である。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例８に係る撮像ユニットの断面図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る撮像ユニットの断面図である。 図９は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る撮像ユニットの断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態３に係る撮像ユニットの断面図である。 図１１は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る撮像ユニットの断面図である。 図１２は、本発明の実施の形態３の変形例２に係る撮像ユニットの断面図である。 図１３は、本発明の実施の形態３の変形例３に係る撮像ユニットの断面図である。
　以下、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、撮像装置を備えた内視鏡について説明する。また、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。さらに、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は、各図で例示された形状、大きさおよび位置関係のみに限定されるものではない。さらにまた、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１に係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に示す内視鏡システム１は、内視鏡２と、ユニバーサルコード３（伝送ケーブル）と、コネクタ部５と、プロセッサ６（制御装置）と、表示装置７と、光源装置８と、を備える。
　内視鏡２は、挿入部３０を被検体内に挿入することによって、被検体の体内画像を撮像して画像信号（画像データ）をプロセッサ６へ出力する。ユニバーサルコード３の内部の電気ケーブルの束は、内視鏡２の挿入部３０まで延伸され、挿入部３０の先端部３Ａに設けられた撮像装置に接続する。内視鏡２の挿入部３０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４が接続される。操作部４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４ａを有する。
　コネクタ部５は、ユニバーサルコード３の基端に設けられ、プロセッサ６および光源装置８に接続される。コネクタ部５は、ユニバーサルコード３と接続する先端部３Ａの撮像装置が出力する画像信号に所定の信号処理を施すとともに、この画像信号にＡ／Ｄ変換を行ってデジタルの画像信号をプロセッサ６へ出力する。
　プロセッサ６は、コネクタ部５から出力された画像信号に所定の画像処理を施すとともに、この画像信号を表示装置７へ出力する。また、プロセッサ６は、内視鏡システム１全体を制御する。プロセッサ６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等を用いて構成される。
　表示装置７は、プロセッサ６から出力された画像信号に対応する画像を表示する。表示装置７は、液晶または有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の表示パネル等を用いて構成される。
　光源装置８は、コネクタ部５およびユニバーサルコード３を経由して内視鏡２の挿入部３０の先端から被写体に向けて照明光を照射する。光源装置８は、キセノンランプやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）ランプ等を用いて構成される。
　挿入部３０は、撮像装置が設けられた先端部３Ａと、先端部３Ａの基端側に連設された複数方向に湾曲自在な湾曲部３Ｂと、この湾曲部３Ｂの基端側に連設された可撓管部３Ｃと、を有する。先端部３Ａに設けられた撮像装置が撮像した画像信号は、例えば数ｍの長さを有するユニバーサルコード３により、操作部４を介してコネクタ部５に接続される。湾曲部３Ｂは、操作部４に設けられた湾曲操作用ノブ４ｂの操作によって湾曲し、挿入部３０内部に挿通された湾曲ワイヤの牽引弛緩にともない、例えば上下左右の４方向に湾曲自在である。
　また、内視鏡２は、光源装置８からの照明光を伝搬するためのライトガイド（不図示）が設けられ、このライトガイドによる照明光の出射端に照明レンズ（不図示）が設けられている。この照明レンズは、挿入部３０の先端部３Ａに設けられている。
　次に、内視鏡２の先端部３Ａの構成について詳細に説明する。図２は、内視鏡２の先端部３Ａの部分断面図であり、内視鏡２の先端部３Ａに設けられた撮像装置の基板面に対して直交する面であって、撮像装置の光軸方向と平行な面で切断した場合の部分断面である。また、図２においては、内視鏡２の挿入部３０の先端部３Ａと湾曲部３Ｂの一部を図示する。
　図２に示すように、湾曲部３Ｂは、後述する被覆管４２の内側に設けられた湾曲管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３Ｂの先端側に延設された先端部３Ａの内部に、撮像装置３５が設けられている。
　撮像装置３５は、レンズユニット３６と、レンズユニット３６の基端側に配置された撮像ユニット４０と、を有する。撮像装置３５は、接着剤４１ａによって先端部本体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ｋ１を形成するための硬質部材等によって筒状に形成される。先端部本体４１の基端側外周部は、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３Ｂが湾曲可能なように柔軟な部材によって形成される。先端部本体４１が配置される先端部３Ａが挿入部３０の硬質部分となる。
　レンズユニット３６は、複数の対物レンズ３６ａ－１～３６ａ－４と、複数の対物レンズ３６ａ－１～３６ａ－４を保持するレンズホルダ３６ｂと、を有する。レンズユニット３６は、レンズホルダ３６ｂの先端が先端部本体４１の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。複数の対物レンズ３６ａ－１～３６ａ－４は、被写体像を結像する。
　撮像ユニット４０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の光を受光して光電変換を行うことによって電気信号（画像信号）を生成する受光部を有する撮像チップ４３と、撮像チップ４３の受光面の背面側に積層されて実装される、プレーナ型デバイスが形成された半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃと、半導体チップ４４ｃから光軸方向に延出するフレキシブルプリント基板４５（以下、「ＦＰＣ基板４５」という）と、ＦＰＣ基板４５の表面に実装され、電気信号（画像信号）等を伝送する各種信号ケーブル４８と、撮像チップ４３の受光部を覆った状態で撮像チップ４３に接着するカバーガラス４９と、を備える。なお、撮像ユニット４０の詳細な構成は、後述する。
　信号ケーブル４８は、基端が挿入部３０の基端方向に延伸する。信号ケーブル４８を束ねた電気ケーブル束４７は、挿入部３０に挿通可能に先端部本体４１に配置され、図１に示す操作部４およびユニバーサルコード３を介してコネクタ部５まで延設されている。
　レンズユニット３６の対物レンズ３６ａ－１～３６ａ－４によって結像された被写体像は、対物レンズ３６ａ－１～３６ａ－４の結像位置に配設された撮像チップ４３によって受光されて光電変換されることによって、画像信号に変換される。撮像チップ４３によって生成された画像信号は、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃ、ＦＰＣ基板４５、ならびにＦＰＣ基板に接続する信号ケーブル４８およびコネクタ部５を経由して、プロセッサ６に出力される。
　撮像装置３５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の内部は、封止樹脂５１によって部品間の隙間が充填されている。
　次に、撮像ユニット４０について詳細に説明する。図３Ａは、撮像ユニット４０の断面図である。図３Ｂは、撮像ユニット４０の背面図であり、発明の理解のためにＦＰＣ基板４５の図示を省略している。図３に示す撮像ユニット４０は、上述したカバーガラス４９と、撮像チップ４３と、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃと、ＦＰＣ基板４５と、補強部材４６と、を備える。
　撮像チップ４３は、レンズユニット３６の対物レンズ３６ａ－１～３６ａ－４によって結像された被写体像を受光して光電変換を行うことによって画像信号を生成する受光部４３ａと、受光部４３ａが生成した画像信号を伝搬する貫通ビア５４（ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ－Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｖｉａ）と、を有し、撮像チップ４３に形成された貫通ビア５４は、バンプ５３を介して半導体チップ４４ａと接続されている。
　半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、それぞれプレーナ型デバイス４４ａ－１、４４ｂ－１および４４ｃ－１が形成され、撮像チップ４３の背面側、すなわち、受光部４３ａが形成された面（受光面）に対向する面に積層されて実装されている。プレーナ型デバイス４４ａ－１、４４ｂ－１および４４ｃ－１は、撮像チップ４３が生成した画像信号を増幅して信号ケーブル４８へ出力するバッファ、コンデンサ、インダクタおよび抵抗、撮像チップ４３が生成した画像信号のノイズを除去するノイズ除去回路や画像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路などの画像信号を処理する処理回路があげられる。半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃを撮像チップ４３に積層して実装することにより、撮像ユニット４０の光軸方向の硬質部の長さを短くすることができる。
　半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃには、それぞれ貫通ビア５４が形成されている。半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、貫通ビア５４およびバンプ５３を介して隣接する半導体チップおよび撮像チップ４３と接続されている。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの光軸方向と直交する面に投影される大きさは、撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まる大きさである。
　ＦＰＣ基板４５は、半導体チップ４４ｃにバンプ５３を介して接続され、半導体チップと接しない部分が折り曲げられている。ＦＰＣ基板４５の折り曲げられた部分には、信号ケーブル４８の芯線４８ａが接続されている。
　補強部材４６は、筒状の枠であって、金属で形成されている。補強部材４６は、図３Ｂに示すように、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの側面外周を覆うように配置されている。補強部材４６を、半導体チップ４４ａと４４ｂとの接続界面、および半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する耐性を向上できる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの光軸方向と直交する面に投影される大きさを撮像チップ４３の大きさより小さくすることにより、補強部材４６およびカバーガラス４９の光軸方向と直交する面に投影される大きさを、撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まる大きさとしている。これにより、撮像ユニット４０の径方向の長さ、すなわち光軸方向と直交する方向の長さを保持することができる。
　撮像チップ４３と半導体チップ４４ａとの接続部、半導体チップ４４ａと４４ｂとの接続部、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続部には、封止樹脂５５が注入されて、接続強度を向上している。
　また、補強部材４６と半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃとの間にも封止樹脂５５が注入され、補強部材４６を固定するとともに、補強部材４６と半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃとを絶縁している。
　以上の説明のように、本発明の実施の形態１によれば、撮像チップ４３の背面に半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃを積層して実装しながら、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの接続界面を補強部材４６で保護するため、硬質部長が短く、信頼性に優れた撮像ユニット４０を得ることができる。
　なお、実施の形態１では、金属製の補強部材４６を使用するが、樹脂性のものでもよい。小型化および厚さの観点で、成形加工による樹脂製の補強部材を製造するのは難しいことから、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの側面外周に樹脂を塗布することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、用いる樹脂は、耐湿性が高いものが好ましい。
　また、実施の形態１では、撮像チップ４３と半導体チップ４４ａ間、あるいは、半導体チップ間を、バンプ５３を介して接続しているが、これに限定するものではなく、撮像チップ４３あるいは半導体チップ表面に形成された酸化膜を圧力等により、バンプ５３を設けずに直接接合するものであってもよい。
　さらに、撮像チップ４３の補強部材４６との接触部である、撮像チップ４３の背面の外周部に予め樹脂からなる保護層を形成してもよい。保護層の形成により、補強部材４６と撮像チップ４３との接触による撮像チップ４３のカケを防止することができる。
　さらにまた、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、プレーナ型デバイス４４ａ－１、４４ｂ－１および４４ｃ－１が片面のみに形成されているが、両面に形成されたものを使用することができる。また、使用する半導体チップは、２つ以上であればよく、３つに限定するものではない。
　また、実施の形態１では、ＦＰＣ基板４５を介して信号ケーブル４８を接続するが、半導体チップ４４ｃに信号ケーブル４８を直接端面接続してもよい。
（実施の形態１の変形例１）
　図４Ａは、実施の形態１の変形例１にかかる撮像ユニットの断面図である。図４Ｂは、実施の形態１の変形例１にかかる撮像ユニットの背面図であり、発明の理解のためにＦＰＣ基板４５の図示を省略している。
　撮像ユニット４０Ａは、板状の補強部材４６Ａを備える。補強部材４６Ａは、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの１つの側面に接して配置され、封止樹脂５５により半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ａを半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装され、カバーガラス４９、補強部材４６Ａ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ａを小型化できる。
（実施の形態１の変形例２）
　図５Ａは、実施の形態１の変形例２にかかる撮像ユニットの背面図であり、発明の理解のためにＦＰＣ基板４５の図示を省略している。
　撮像ユニット４０Ｂは、２枚の板状の補強部材４６Ｂ－１および４６Ｂ－２を備える。補強部材４６Ｂ－１および４６Ｂ－２は、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの２つの対向する側面に接して配置され、封止樹脂５５により半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｂ－１および４６Ｂ－２を半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装され、カバーガラス４９、補強部材４６Ｂ－１、４６Ｂ－２、および半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｂを小型化できる。
（実施の形態１の変形例３）
　図５Ｂは、実施の形態１の変形例３にかかる撮像ユニットの背面図であり、発明の理解のためにＦＰＣ基板４５の図示を省略している。
　撮像ユニット４０Ｃは、２枚の板状の補強部材４６Ｃ－１および４６Ｃ－２を備える。補強部材４６Ｃ－１および４６Ｃ－２の光軸方向と直交する方向の長さは、補強部材４６Ｂ－１および４６Ｂ－２より長く、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃと略同一の長さである。補強部材４６Ｃ－１および４６Ｃ－２は、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの２つの対向する側面に接して配置され、封止樹脂５５により半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｃ－１および４６Ｃ－２を半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装され、カバーガラス４９、補強部材４６Ｃ－１、４６Ｃ－２、および半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｃを小型化できる。
（実施の形態１の変形例４）
　図５Ｃは、実施の形態１の変形例４にかかる撮像ユニットの背面図であり、発明の理解のためにＦＰＣ基板４５の図示を省略している。
　撮像ユニット４０Ｄは、断面がＬ字状の補強部材４６Ｄを備える。補強部材４６Ｄは、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの隣り合う２つの側面に接して配置され、封止樹脂５５により半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｄを半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装され、カバーガラス４９、補強部材４６Ｄ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｄを小型化できる。
（実施の形態１の変形例５）
　図５Ｄは、実施の形態１の変形例５にかかる撮像ユニットの背面図であり、発明の理解のためにＦＰＣ基板４５の図示を省略している。
　撮像ユニット４０Ｅは、断面がＬ字状の補強部材４６Ｅを備える。補強部材４６Ｅの光軸方向と直交する方向の各辺の長さは、補強部材４６Ｄの各辺の長さより長く、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの各辺と略同一の長さである。補強部材４６Ｅは、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの隣り合う２つの側面に接して配置され、封止樹脂５５により半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｅを半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装され、カバーガラス４９、補強部材４６Ｅ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｅを小型化できる。
（実施の形態１の変形例６）
　図５Ｅは、実施の形態１の変形例６にかかる撮像ユニットの背面図であり、発明の理解のためにＦＰＣ基板４５の図示を省略している。
　撮像ユニット４０Ｆは、断面がＵ字状の補強部材４６Ｆを備える。補強部材４６Ｆは、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの３つの側面に接して配置され、封止樹脂５５により半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｆを半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装され、カバーガラス４９、補強部材４６Ｆ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｆを小型化できる。
（実施の形態１の変形例７）
　図６は、実施の形態１の変形例７にかかる撮像ユニットの断面図である。
　撮像ユニット４０Ｇは、筒状の枠をなす補強部材４６Ｇを備える。補強部材４６Ｇは、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの３つの側面に接して配置され、封止樹脂５５により半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｇを半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装されるため、撮像ユニット４０Ｇの光軸方向の長さを短縮できる。なお、補強部材４６Ｇは撮像チップ４３の光軸方向の投影面より大きいが、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の光軸方向の投影面より小さいため、撮像ユニット４０Ｇの径方向の長さの増大を抑制できる。
（実施の形態１の変形例８）
　図７は、実施の形態１の変形例８にかかる撮像ユニットの断面図である。
　撮像ユニット４０Ｈは、筒状の枠をなし、内部に細径部４６－１と太径部４６－２とを有する補強部材４６Ｈを備える。半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの光軸方向の大きさは、半導体チップ４４ａ、４４ｂが同一で、半導体チップ４４ｃが半導体チップ４４ａ、４４ｂより小さい。補強部材４６Ｈは、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの側面外周に配置した際、細径部４６－１の内周が半導体チップ４４ｃと接し、太径部４６－２の内周が半導体チップ４４ａ、４４ｂと接するように形成されている。補強部材４６Ｈは、半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように封止樹脂５５により半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃと接続されている。
　補強部材４６Ｈを半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装され、カバーガラス４９、補強部材４６Ｈ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｈを小型化できる。
（実施の形態２）
　図８は、実施の形態２にかかる撮像ユニットの断面図である。実施の形態２にかかる撮像ユニット４０Ｊは、背面側に第１の段差部４３ｂを有する撮像チップ４３Ｊを備える。
　第１の段差部４３ｂは、撮像チップ４３Ｊの背面の外周の全周にわたって設けられ、補強部材４６Ｊは、この第１の段差部４３ｂに補強部材４６Ｊの筒状の端部が接するように配置される。また、補強部材４６Ｊは、第１の段差部４３ｂ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの側面に接して配置され、封止樹脂５５により、撮像チップ４３Ｊと半導体チップ４４ａ、半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｊを、撮像チップ４３Ｊと半導体チップ４４ａ、半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度をさらに向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３Ｊの背面に積層されて実装され、カバーガラス４９、補強部材４６Ｊ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３Ｊの光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｊを小型化できる。言い換えると、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの光軸方向と直交する面に投影される大きさを撮像チップ４３Ｊの大きさより小さくし、撮像チップ４３Ｊに第１の段差部４３ｂを設けることにより、補強部材４６Ｊの光軸方向と直交する面に投影される大きさを、撮像チップ４３Ｊの光軸方向の投影面に収まる大きさとし、小型化を可能としている。さらに、撮像チップ４３Ｊの補強部材４６Ｊとの接触部である、撮像チップ４３Ｊの背面の外周に設けられる第１の段差部４３ｂ底面に予め樹脂からなる保護層を形成してもよい。保護層の形成により、補強部材４６Ｊと撮像チップ４３Ｊとの接触による撮像チップ４３Ｊのカケを防止することができる。
（実施の形態２の変形例１）
　図９は、実施の形態２の変形例１にかかる撮像ユニットの断面図である。実施の形態２の変形例１にかかる撮像ユニット４０Ｋは、実施の形態２と同様に、背面側に第１の段差部４３ｂを有する撮像チップ４３Ｋを備え、撮像チップ４３Ｋの背面に半導体チップ４４ａのみが実装されている。
　補強部材４６Ｋは、第１の段差部４３ｂおよび半導体チップ４４ａの側面に接して配置され、封止樹脂５５により、撮像チップ４３Ｋと半導体チップ４４ａとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｋを、撮像チップ４３Ｋと半導体チップ４４ａとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、半導体チップ４４ａは、撮像チップ４３Ｋの背面に実装され、カバーガラス４９、補強部材４６Ｋおよび半導体チップ４４ａは、撮像チップ４３Ｋの光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｋを小型化できる。
（実施の形態３）
　図１０は、実施の形態３にかかる撮像ユニットの断面図である。実施の形態３にかかる撮像ユニット４０Ｍは、背面側に第２の段差部４９ｂを有するカバーガラス４９Ｍを備える。
　第２の段差部４９ｂは、カバーガラス４９Ｍの背面の外周の全周にわたって設けられ、補強部材４６Ｍは、この第２の段差部４９ｂに補強部材４６Ｍの筒状の端部が接するように配置される。また、補強部材４６Ｍは、第２の段差部４９ｂ、撮像チップ４３、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの側面に接して配置され、封止樹脂５５により、カバーガラス４９Ｍと撮像チップ４３、撮像チップ４３と半導体チップ４４ａ、半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｍを、カバーガラス４９Ｍと撮像チップ４３、撮像チップ４３と半導体チップ４４ａ、半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度をさらに向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装され、撮像チップ４３、補強部材４６Ｍ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、カバーガラス４９Ｍの光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｍを小型化できる。言い換えると、撮像チップ４３、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの光軸方向と直交する面に投影される大きさをカバーガラス４９Ｍの大きさより小さくし、カバーガラス４９Ｍに第２の段差部４９ｂを設けることにより、補強部材４６Ｍの光軸方向と直交する面に投影される大きさを、カバーガラス４９Ｍの光軸方向の投影面に収まる大きさとし、小型化を可能としている。
　さらに、カバーガラス４９Ｍの補強部材４６Ｍとの接触部である、カバーガラス４９Ｍの背面の外周に設けられる第２の段差部４９ｂ底面に予め樹脂からなる保護層を形成してもよい。保護層の形成により、補強部材４６Ｍとカバーガラス４９Ｍとの接触によるカバーガラス４９Ｍのカケを防止することができる。
（実施の形態３の変形例１）
　図１１は、実施の形態３の変形例１にかかる撮像ユニットの断面図である。実施の形態３の変形例１にかかる撮像ユニット４０Ｎは、背面側に第２の段差部４９ｂを有するカバーガラス４９Ｎを備え、撮像チップ４３の背面に半導体チップ４４ａのみが実装されている。
　第２の段差部４９ｂは、カバーガラス４９Ｎの背面の外周の全周にわたって設けられ、補強部材４６Ｎは、この第２の段差部４９ｂに補強部材４６Ｎの筒状の端部が接するように配置される。また、補強部材４６Ｎは、第２の段差部４９ｂ、撮像チップ４３、および半導体チップ４４ａの側面に接して配置され、封止樹脂５５により、カバーガラス４９Ｎと撮像チップ４３、撮像チップ４３と半導体チップ４４ａとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｎを、カバーガラス４９Ｎと撮像チップ４３、撮像チップ４３と半導体チップ４４ａとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度をさらに向上することができる。また、半導体チップ４４ａは、撮像チップ４３の背面に積層されて実装され、撮像チップ４３、補強部材４６Ｎ、半導体チップ４４ａは、カバーガラス４９Ｎの光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｎを小型化できる。
（実施の形態３の変形例２）
　図１２は、実施の形態３の変形例２にかかる撮像ユニットの断面図である。
　実施の形態３の変形例２にかかる撮像ユニット４０Ｑにおいて、筒状の補強部材４６Ｑは、撮像チップ４３Ｑ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃの側面に接して配置され、端部はカバーガラス４９の背面に接している。補強部材４６Ｑは、封止樹脂５５により、撮像チップ４３Ｑと半導体チップ４４ａ、半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように接続されている。
　補強部材４６Ｑを、撮像チップ４３Ｑと半導体チップ４４ａ、半導体チップ４４ａと４４ｂ、半導体チップ４４ｂと４４ｃとの接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度をさらに向上することができる。また、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、撮像チップ４３Ｑの背面に積層されて実装され、撮像チップ４３Ｑ、補強部材４６Ｑ、半導体チップ４４ａ、４４ｂおよび４４ｃは、カバーガラス４９の光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｑを小型化できる。
（実施の形態３の変形例３）
　図１３は、実施の形態３の変形例３にかかる撮像ユニットの断面図である。
　実施の形態３の変形例３にかかる撮像ユニット４０Ｐは、背面外周の全周わたって凹部４３－１が形成された撮像チップ４３Ｐを備える。また、撮像チップ４３Ｐの背面側に積層実装される半導体チップ４４ａ’、４４ｂ’、および４４ｃ’には、表面側に撮像チップ４３Ｐの凹部４３－１と嵌め合い可能な凸部４４－２、背面側には凹部４３－１と嵌め合い可能な凹部４４－１（凹部４３－１と同一形状）がそれぞれ形成されている。凹部４３－１、４４－１、および凸部４４－２は、エッチング、例えば、結晶異方性ウェットエッチングや、ＩＣＰによるテーパエッチングにより形成することができる。撮像チップ４３Ｐと半導体チップ４４ａ’、半導体チップ４４ａ’と４４ｂ’、および半導体チップ４４ｂ’と４４ｃ’は、凹部４３－１と凸部４４－２、および凹部４４－１と凸部４４－２とを嵌め合せて接続されている。なお、凹部４３－１、４４－１、および凸部４４－２の斜面や底面に、接続電極を形成することもできる。
　筒状の補強部材４６Ｐは、撮像チップ４３Ｐ、半導体チップ４４ａ’、４４ｂ’および４４ｃ’の側面に接して配置され、端部はカバーガラス４９の背面に接している。補強部材４６Ｐは、撮像チップ４３Ｐと半導体チップ４４ａ’、半導体チップ４４ａ’と４４ｂ’、半導体チップ４４ｂ’と４４ｃ’との接続界面を覆うように配置され、封止樹脂５５により接続されている。
　補強部材４６Ｐを、撮像チップ４３Ｐと半導体チップ４４ａ’、半導体チップ４４ａ’と４４ｂ’、半導体チップ４４ｂ’と４４ｃ’との接続界面を覆うように配置することにより、剪断方向の応力に対する強度を向上することができる。また、撮像チップ４３Ｐと半導体チップ４４ａ’、半導体チップ４４ａ’と４４ｂ’、および半導体チップ４４ｂ’と４４ｃ’は、凹部４３－１と凸部４４－２、および凹部４４－１と凸部４４－２とを嵌め合せて接続するため、接続強度をさらに向上できる。さらに、半導体チップ４４ａ’、４４ｂ’および４４ｃ’は、撮像チップ４３Ｐの背面に積層されて実装され、撮像チップ４３Ｐ、補強部材４６Ｐ、半導体チップ４４ａ’、４４ｂ’および４４ｃ’は、カバーガラス４９の光軸方向の投影面に収まるように配置されるため、撮像ユニット４０Ｐを小型化できる。
　なお、上記の実施の形態３の変形例３では、ＦＰＣ基板４５を介して信号ケーブル４８を接続するが、ＦＰＣ基板４５に代えて、半導体チップ４４ｃ’の凸部４４－２に嵌め合せ可能な凹部を有するＭＩＤ（Ｍｏｌｄｅｄ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｄｅｖｉｃｅ）を使用してもよい。
　１　内視鏡システム
　２　内視鏡
　３　ユニバーサルコード
　３Ａ　先端部
　３Ｂ　湾曲部
　３Ｃ　可撓管部
　４　操作部
　４ａ　処置具挿入口
　４ｂ　湾曲操作用ノブ
　５　コネクタ部
　６　プロセッサ
　７　表示装置
　８　光源装置
　３０　挿入部
　３５　撮像装置
　３６　レンズユニット
　３６ａ－１、３６ａ－２、３６ａ－３、３６ａ－４　対物レンズ
　３６ｂ　レンズホルダ
　４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇ、４０Ｈ、４０Ｊ、４０Ｋ、４０Ｍ、４０Ｎ、４０Ｐ、４０Ｑ　撮像ユニット
　４１　先端部本体
　４１ａ　接着剤
　４２　被覆管
　４３、４３Ｊ、４３Ｋ、４３Ｐ、４３Ｑ　撮像チップ
　４３ａ　受光部
　４３－１、４４－１　凹部
　４３ｂ　第１の段差部
　４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ａ’、４４ｂ’、４４ｃ’　半導体チップ
　４４ａ－１、４４ｂ－１、４４ｃ－１　プレーナ型デバイス
　４４－２　凸部
　４５　フレキシブルプリント基板
　４６、４６Ａ、４６Ｂ－１、４６Ｂ－２、４６Ｃ－１、４６Ｃ－２、４６Ｄ、４６Ｅ、４６Ｆ、４６Ｇ、４６Ｈ、４６Ｊ、４６Ｋ、４６Ｍ、４６Ｎ、４６Ｐ、４６Ｑ　補強部材
　４７　電気ケーブル束
　４８　信号ケーブル
　４８ａ　芯線
　４９　カバーガラス
　４９ｂ　第２の段差部
　５０　熱収縮チューブ
　５１、５５　封止樹脂
　５３　バンプ
　５４　貫通ビア
　８１　湾曲管
　８２　湾曲ワイヤ

Claims (9)

  1. 　光を受光面で受光して光電変換を行うことによって画像信号を生成する撮像チップと、
    　光軸方向と直交する面に投影される大きさが前記撮像チップの投影面に収まる大きさをなす少なくとも１つの半導体チップと、
    　前記半導体チップの少なくとも１つの側面に配置される補強部材と、
    　を備え、前記半導体チップは前記撮像チップにおける受光面の背面側に積層されて実装されてなり、前記補強部材は、前記撮像チップと前記半導体チップとの接続界面、または前記半導体チップ間の接続界面を覆うように配置されていることを特徴とする撮像ユニット。
  2. 　前記補強部材は前記光軸方向と直交する断面がＬ字の板状をなし、前記半導体チップの２辺、または前記撮像チップおよび前記半導体チップの２辺を覆うように配置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。
  3. 　前記補強部材は筒状をなし、前記半導体チップの側面外周、または前記撮像チップおよび前記半導体チップの側面外周に配置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。
  4. 　前記撮像チップは、前記受光面の背面側に第１の段差部を有し、
    　前記補強部材は筒状をなし、前記第１の段差部および前記半導体チップの側面外周に配置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。
  5. 　前記補強部材の光軸方向と直交する面に投影される大きさは、前記撮像チップの光軸方向の投影面に収まる大きさであることを特徴とする請求項４に記載の撮像ユニット。
  6. 　前記撮像チップの受光部を覆うカバーガラスを備え、
    　前記カバーガラスは、前記撮像チップと接する面に第２の段差部を有し、
    　前記補強部材は筒状をなし、前記第２の段差部、前記撮像チップ、および前記半導体チップの側面外周に配置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. 　前記補強部材の光軸方向と直交する面に投影される大きさは、前記カバーガラスの光軸方向の投影面に収まる大きさであることを特徴とする請求項６に記載の撮像ユニット。
  8. 　前記撮像チップおよび前記半導体チップは、各々に形成された貫通ビアによって電気的および機械的に接続されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の撮像ユニット。
  9. 　請求項１～８のいずれか一つに記載の撮像ユニットと、
    　硬質部材によって形成された筒状をなす先端部を有し、被検体内に挿入可能な挿入部と、
    　を備え、
    　前記挿入部は、前記先端部の内部空間に前記撮像ユニットを有することを特徴とする内視鏡。
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