WO2018198266A1 - 内視鏡、撮像モジュール、および、撮像モジュールの製造方法 - Google Patents

内視鏡、撮像モジュール、および、撮像モジュールの製造方法 Download PDF

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紀幸 藤森
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Definitions

  • the present invention relates to an endoscope having an imaging module having a laminated optical unit, an imaging module having a laminated optical unit, and a method for manufacturing an imaging module having a laminated optical unit.
  • an ultra-thin endoscope is required in order to insert into an ultra-thin lumen, such as a blood vessel or bronchiole.
  • an ultra-thin endoscope is required in order to insert into an ultra-thin lumen, such as a blood vessel or bronchiole.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-18993 discloses an imaging module made of a wafer level laminate. This imaging module is manufactured by cutting a plurality of optical element wafers and imaging element wafers into pieces after bonding.
  • the manufactured imaging module includes a defective product. For this reason, it is preferable to cut an image pickup device wafer that has been inspected and to produce an image pickup module using only good image pickup devices.
  • the endoscope imaging module since the endoscopes are a small variety of products, it is preferable that a plurality of imaging modules having imaging devices with different specifications can be manufactured at the same time.
  • Embodiments of the present invention are intended to provide a minimally invasive and easy-to-manufacture endoscope, an ultra-small and easy-to-manufacture imaging module, and an ultra-small and easily-manufacturing method of an imaging module. .
  • An endoscope is an endoscope having an imaging module, and the imaging module includes an imaging unit having a light receiving surface and a back surface on which an external electrode facing the light receiving surface is disposed, and light is transmitted.
  • a laminated optical unit having a front surface that is incident and a rear surface facing the front surface, the rear surface being bonded to the light receiving surface, and a plurality of optical members stacked, the rear surface being the light receiving surface;
  • the first aspect ratio (L1 / W1) which is the ratio of the length L1 in the optical axis direction of the imaging unit and the width W1 in the direction perpendicular to the optical axis, is 1.5 or less
  • a second aspect ratio (L2 / W2) which is a ratio between the length L2 in the optical axis direction of the laminated optical unit and the width W2 in the direction orthogonal to the optical axis, is 2.0 or more.
  • the imaging module includes an imaging unit having a light receiving surface and a back surface on which an external electrode facing the light receiving surface is disposed, a front surface on which light is incident, and a rear surface facing the front surface, and the rear surface. And a laminated optical unit in which a plurality of optical members are laminated, and the rear surface has a larger area than the light receiving surface and the length of the imaging unit in the optical axis direction.
  • the first aspect ratio (L1 / W1) which is the ratio of the length L1 and the width W1 in the direction perpendicular to the optical axis, is 1.5 or less, and the length L2 of the laminated optical unit in the optical axis direction and the optical axis
  • the second aspect ratio (L2 / W2) which is the ratio with the width W2 in the orthogonal direction, is 2.0 or more.
  • An imaging module manufacturing method includes a first cutting step of manufacturing an imaging unit having a light receiving surface and a back surface on which an external electrode facing the light receiving surface is disposed by cutting an imaging wafer, A first bonding step of bonding the imaging unit to the laminated optical wafer on which the optical wafer is laminated, and cutting the laminated optical wafer to which the imaging unit is bonded, and a front surface and a rear surface facing the front surface.
  • the first aspect ratio (L1 / W1) between the area L larger than the light receiving surface and the length L1 of the imaging unit in the optical axis direction and the width W1 in the optical axis orthogonal direction is 1.5 or less.
  • Length L in the optical axis direction of the laminated optical unit Second aspect ratio between the width W2 of the optical axis direction perpendicular to the (L2 / W2) is 2.0 or more.
  • an endoscope that is minimally invasive and easy to manufacture, an ultra-small and easy-to-manufacture imaging module, and an ultra-small and easily manufacturing imaging module.
  • the imaging module 1 of the present embodiment includes an imaging unit 10 and a laminated optical unit 20.
  • the imaging unit 10 includes an imaging element 11 and a cover glass 19. As will be described later, the imaging unit 10 is manufactured by cutting an imaging wafer in which an imaging element wafer including a plurality of imaging elements 11 and a cover glass wafer are bonded. For this reason, the side surface 10SS of the imaging unit 10 that is the first rectangular parallelepiped is a cut surface.
  • the imaging unit 10 has a light receiving surface 10SA and a back surface 10SB opposite to the light receiving surface 10SA, and a plurality of external electrodes 10P are disposed on the back surface 10SB (image sensor back surface).
  • the image pickup device 11 has a light receiving portion 11A composed of a CCD or CMOS image pickup portion, and the light receiving portion 11A is connected to a through wiring (TSV: Through-Silicon Via).
  • the imaging element 11 may be either a front-side illumination (FSI: Front Side Illumination) image sensor or a back-side illumination (BSI: Back Side Illumination) image sensor.
  • the light receiving portion 11A is connected to a plurality of external electrodes 10P through through wirings (not shown).
  • the light receiving surface 10SA and the back surface 10SB (cross section perpendicular to the optical axis O) of the imaging unit 10 are substantially square, and the dimensions (outer dimensions) are 1 mm square or less. It is.
  • the width W1 in the direction perpendicular to the optical axis of the back surface 10SB having a cross-sectional dimension of 600 ⁇ m ⁇ 600 ⁇ m is 600 ⁇ m.
  • the cross section perpendicular to the optical axis O is rectangular, the length of the long side is the width.
  • the imaging unit 10 having a first aspect ratio of 2.0 or less, preferably 1 or less, can be stably disposed on the surface of another member with the light receiving surface 10SA as a lower surface.
  • the laminated optical unit 20 in which a plurality of optical members 21 to 25 are laminated has a front surface 20SA on which light is incident and a rear surface 20SB facing the front surface 20SA.
  • the rear surface 20SB of the laminated optical unit 20 is bonded to the light receiving surface 10SA of the imaging unit 10.
  • the optical members 21 and 23 are hybrid lens members made of a parallel plate transparent member in which the resin lenses 21L and 23L are disposed.
  • the optical member 22 is a parallel plate filter made of an infrared cut material that removes infrared rays.
  • the optical member 24 is a spacer having a through-hole at a portion serving as an optical path.
  • the optical member 24 may be formed of the same material as the resin lens 23L and may be formed simultaneously with the resin lens 23L.
  • the optical member 25 is formed of a parallel plate transparent member.
  • the laminated optical unit 20 which is a wafer level laminated body is a second rectangular parallelepiped whose side surface 20SS is a cut surface.
  • the laminated optical unit 20 has a square cross section perpendicular to the optical axis O, and has a dimension (outer dimension) of 1 mm square or less. That is, the rear surface 20SB (front surface 20SA) of the laminated optical unit 20 has a larger area than the light receiving surface 10SA (back surface 10SB) of the imaging unit 10.
  • the effective optical path (effective optics) on the front surface 20SA of the laminated optical unit 20 is larger than the effective optical path on the rear surface 20SB, and the light incident from the front surface 20SA is condensed and emitted from the rear surface 20SB.
  • the cross-sectional shape orthogonal to the optical axis O of the laminated optical unit 20 may be a rectangle.
  • the width W2 in the optical axis orthogonal direction of the laminated optical unit 20 whose cross-sectional shape in the optical axis orthogonal direction is 800 ⁇ m ⁇ 800 ⁇ m is 800 ⁇ m.
  • the width W2 of the laminated optical unit 20 is larger than the width W1 of the imaging unit 10. For this reason, the rear surface 20SB of the laminated optical unit 20 includes a region 20SBA where the imaging unit 10 is not bonded.
  • the laminated optical unit 20 has a length L2 that is longer than the width W1 in order to ensure optical characteristics. For this reason, handling is not easy.
  • the laminated optical unit 20 having the second aspect ratio of 2.0 or more, particularly 3.0 or more falls down even if it is disposed on the surface of another member with the rear surface 20SB as the lower surface.
  • the imaging module 1 is ultra-compact with a width W2 in the optical axis direction of 1 mm or less.
  • the imaging module 1 since the imaging module 1 is manufactured by a chip-on-wafer method in which an imaging unit chip is bonded to a laminated optical wafer including a plurality of laminated optical units 20, the second aspect ratio of the laminated optical unit 20
  • manufacture is easy even if it is 2.0 or more.
  • the upper limit of the second aspect ratio is not particularly limited, but is preferably 10 or less for shortening, for example.
  • the imaging module 1 since only the imaging unit 10 determined to be a non-defective product can be used, the imaging module 1 has a high manufacturing yield.
  • optical wafers 21W to 26W each having a plurality of optical members are manufactured.
  • the optical wafers 21W, 23W, and 25W are wafers made of a parallel plate transparent material.
  • the optical wafer 23W is a parallel plate filter wafer made of an infrared cut material that removes infrared rays.
  • the filter wafer may be a transparent wafer or the like on which a band pass filter that transmits only light having a predetermined wavelength and cuts light having an unnecessary wavelength is disposed on the surface.
  • the optical wafer 25W is a spacer wafer in which a portion serving as an optical path is a through hole.
  • the optical wafers 21W and 23W may be hybrid lens wafers each having a plurality of resin lenses 21L or 23L.
  • a plurality of optical wafers 21W to 26W are bonded, for example, via a transparent adhesive (not shown) or directly bonded, and a laminated optical wafer 20W having a thickness of 3000 ⁇ m is manufactured.
  • the type, thickness, number of stacked layers, and stacking order of the plurality of optical wafers can be changed as appropriate.
  • Imaging section manufacturing process For example, by using a known semiconductor manufacturing technique on a silicon wafer having a thickness of 700 to 800 ⁇ m, an imaging device wafer in which a plurality of light receiving portions 11A and the like are arranged is manufactured. Peripheral circuits that primarily process the output signal of the light receiving unit 11A or process the drive control signal may be formed on the imaging element wafer.
  • a cover glass wafer made of, for example, a flat glass with a thickness of 250 ⁇ m is bonded to produce an imaging wafer with a thickness of about 1000 ⁇ m.
  • the imaging wafer is ground / polished from the back so that the thickness is 300 ⁇ m, and then the through wiring connected to the light receiving portion 11A and the external electrode 10P on the back 10SB are formed.
  • the cover glass wafer bonds and seals the entire surface of the light receiving unit 11A and protects the light receiving unit 11A, but only the periphery of the light receiving unit 11A is bonded and sealed, and an air gap (space) is formed facing the light receiving unit 11A. It may be formed.
  • the imaging unit 10 which is a square first rectangular parallelepiped having a thickness (length L1 in the optical axis direction) of 300 ⁇ m and a width W1 of 600 ⁇ m is manufactured. . That is, the first aspect ratio (L1 / W1) between the length L1 in the optical axis direction and the width W1 in the optical axis orthogonal direction of the imaging unit 10 is 0.5.
  • the imaging unit 10 in which the operation test of the imaging device 11 is performed on the imaging device wafer or the imaging wafer and is determined to be non-defective is used in the subsequent steps.
  • step S11 imaging part preparation process
  • step S10 optical wafer lamination process
  • Step S12> Image pickup unit bonding step (first bonding step) As shown in FIG. 5, the cover glasses 19 of the plurality of imaging units 10 determined as non-defective products are bonded to the rear surface 20SB of the laminated optical wafer 20W.
  • the imaging unit 10 having the first aspect ratio of 0.5 can be stably disposed on the laminated optical wafer 20W with the light receiving surface 10SA as the lower surface. If the first aspect ratio is 1.5 or less, preferably 1.0 or less, the first aspect ratio can be easily disposed on the laminated optical wafer 20W.
  • the plurality of imaging units 10 are arranged so that there is a gap of, for example, 410 ⁇ m between them.
  • Step S13> Multilayer Optical Wafer Cutting Process (Second Cutting Process) As shown in FIG. 6, the laminated optical wafer 20 ⁇ / b> W to which the plurality of imaging units 10 are bonded is cut along a cutting line CL (cutting margin 10 ⁇ m) along the side surface of the imaging unit 10, and the imaging module 1 is manufactured.
  • the cutting step is performed using a dicing blade, but may be an etching method or a method using a laser as long as it can be singulated.
  • the imaging module 1 manufactured by the second cutting step includes an imaging unit 10 that is a first rectangular parallelepiped and a laminated optical unit 20 that is a second rectangular parallelepiped.
  • the laminated optical unit 20 having an outer dimension (width W2) of 1 mm or less and a second aspect ratio of 2.0 or more is not easy to handle and is difficult to adhere to the imaging unit 10. It is.
  • the imaging module 1 is manufactured by a chip-on-wafer method in which the imaging unit 10 that is a chip is disposed on the laminated optical wafer 20W. For this reason, the imaging module 1 is easy to manufacture even if the width is 1 mm or less and the second aspect ratio of the laminated optical unit 20 is as large as 3.75. In addition, since the imaging module 1 is manufactured using only the imaging unit 10 determined to be non-defective, the imaging module 1 has a high manufacturing yield.
  • the width W2 (800 ⁇ m) of the cross section (front surface 20SA, rear surface 20SB) in the optical axis orthogonal direction of the laminated optical unit 20 is the cross section in the optical axis orthogonal direction of the imaging unit 10 It becomes larger than the width W1 (600 ⁇ m) of the light receiving surface 210SA and the back surface 10SB.
  • the laminated optical unit 20 of the imaging module 1 was a complete cuboid.
  • the “cuboid” in the present invention includes a substantially rectangular parallelepiped whose corners are chamfered or curved.
  • the optical path of the laminated optical unit 20 has a circular cross section in the direction perpendicular to the optical axis.
  • the laminated optical unit 20 since the laminated optical unit 20 has the largest outer dimension, it is preferable that the laminated optical unit 20 is a substantially rectangular parallelepiped in which corners are chamfered or curved.
  • the laminated optical unit 20A is an octagonal prism whose corners parallel to the optical axis are chamfered outside the optical path.
  • the imaging module 1A has a smaller diameter than the imaging module 1 because the laminated optical unit 20A having the largest outer dimension is chamfered to reduce the outer dimension.
  • the chamfering process of the laminated optical unit 20A is performed after being cut into the imaging module 1A.
  • the side surface 10SS of the imaging unit 10 is arranged in parallel to the chamfered surface 20SC of the laminated optical unit 20A. That is, in the imaging unit bonding step shown in FIG. 5, the plurality of imaging units 10 are arranged so that the corners face each other, and in the laminated optical wafer cutting step shown in FIG. It is cut along a cutting line CL that is inclined at a degree. For this reason, in the imaging module 1A, the imaging unit 10 is bonded in a state of being rotated 45 degrees with respect to the laminated optical unit 20A.
  • the laminated optical unit 20A is chamfered, but the interval between the inner circumference of the laminated optical unit 20A and the outer circumference of the imaging unit 10 is substantially constant, and the chamfering operation is easy. is there.
  • corners parallel to the optical axis of the laminated optical unit 20A are chamfered, and the side surface 10SS of the imaging unit 10 is relative to the chamfered surface 20SC of the laminated optical unit 20A.
  • the imaging unit bonding step illustrated in FIG. 5 the plurality of imaging units 10 are arranged so that the sides face each other, and in the laminated optical wafer cutting step illustrated in FIG. 6, the imaging unit 10 is parallel to the side surface 10SS of the imaging unit 10. Cut along the cutting line CL. For this reason, in the imaging module 1A, the imaging unit 10 is bonded to the laminated optical unit 20A without being rotated. Compared to FIG. 7B, when the chamfering process as shown in FIG. 7C is performed, the number of imaging units 10 that can be arranged on the laminated optical wafer 20W can be increased.
  • the width W2 is the width of the laminated optical unit 20 that is a rectangular parallelepiped before chamfering.
  • the imaging module 1B of the second embodiment is similar to the imaging module 1 and has the same effects, the same reference numerals are given to components having the same functions, and description thereof is omitted.
  • the imaging module 1B includes an imaging unit 10, a laminated optical unit 20, and a laminated element 60 in which a plurality of semiconductor elements 61 to 64 are laminated.
  • the laminated element 60 has a first main surface 60SA and a second main surface 60SB facing the first main surface 60SA.
  • the laminated element 60 is a third rectangular parallelepiped whose side face 60SS is produced by cutting the laminated element wafer 60W (see FIG. 11).
  • the bonding electrode 60P disposed on the first main surface 60SA is bonded to the external electrode 10P on the back surface 10SB of the imaging unit 10.
  • the multilayer element 60 has a length L3 in the optical axis direction of 200 ⁇ m, and a width W3 in the optical axis orthogonal direction of the first main surface 60SA is 700 ⁇ m.
  • the semiconductor elements 61 to 64 perform primary processing on the imaging signal output from the imaging element 11 and process control signals for controlling the imaging element 11.
  • the semiconductor elements 61 to 64 include an AD conversion circuit, a memory, a transmission output circuit, a filter circuit, a thin film capacitor, a thin film inductor, and the like.
  • the number of elements included in the stacked element 60 is, for example, 3 or more and 10 or less.
  • the plurality of semiconductor elements 61 to 64 are electrically connected to each other through a through wiring (not shown).
  • the manufacturing method of the imaging module 1B includes a first on-chip wafer process in which a plurality of imaging units 10 are electrically bonded to the laminated element wafer 60W (see FIG. 11), bonded, and cut to create the imaging unit 2.
  • the first main surface 60SA is larger than the light receiving surface 10SA and the rear surface 10SB of the imaging unit 10, and smaller than the front surface 20SA and the rear surface 20SB of the laminated optical unit 20. That is, the width W3 of the square first main surface 60SA is larger than the width W1 of the light receiving surface 10SA and smaller than the width W2 of the front surface 20SA.
  • the width W1 of the light receiving surface 10SA of the imaging unit 10 is 600 ⁇ m
  • the width W2 of the front surface 20SA of the laminated optical unit 20 is 800 ⁇ m
  • the width W3 of the first main surface 60SA of the laminated element 60 is 700 ⁇ m.
  • the imaging module 1B includes a small laminated element 60 that primarily processes an imaging signal, the imaging module 1B is approximately the same size as the imaging module 1 and has higher performance than the imaging module 1.
  • the optical wafer laminating process is the same as step S10 in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • Element wafers 61W to 64W each having a plurality of semiconductor elements formed thereon are manufactured.
  • Each of the element wafers 61W to 64W includes a plurality of semiconductor elements 61 to 64 such as an AD conversion circuit, a memory, a transmission output circuit, a filter circuit, a thin film capacitor, and a thin film inductor.
  • element wafers 61W to 64W are laminated, their respective through wirings (not shown) are bonded and bonded via a sealing resin (not shown), and the laminated element wafer 60W (see FIG. 11) is bonded.
  • the laminated element wafer 60W has a thickness of 300 ⁇ m.
  • Step S21 Imaging section manufacturing process (first cutting process) Since the first cutting process for producing the imaging unit having the light receiving surface and the back surface on which the external electrode facing the light receiving surface is disposed by cutting the imaging wafer is the same as step S11 of the first embodiment. Description is omitted.
  • Step S22> Image pickup unit bonding step (first bonding step) As shown in FIG. 11, the plurality of imaging units 10 are bonded to the first main surface 60SA of the stacked element wafer 60W in which the plurality of element wafers 61W to 64W are stacked. In the imaging unit 10, the imaging element 11 is bonded to the laminated element wafer 60W. The plurality of imaging units 10 are arranged so as to have a gap of 210 ⁇ m between them, for example. Since the first aspect ratio is 0.5 which is 1.5 or less, the imaging unit 10 can be easily arranged on the multilayer element wafer 60W.
  • Multilayer element cutting step (second cutting step) As shown in FIG. 11, the multilayer element wafer 60 ⁇ / b> W to which the plurality of imaging units 10 are bonded is cut along a cutting line CL (cutting margin 10 ⁇ m) along the gap between the plurality of imaging units 10. Produced.
  • the imaging element 11 of the imaging unit 10 is bonded to a laminated element 60 that is a third rectangular parallelepiped in which a plurality of elements 61 to 64 are laminated.
  • the width W3 of the first main surface 60SA (second main surface 60SB) is 700 ⁇ m
  • the thickness (length L3 in the optical axis direction) is 200 ⁇ m.
  • Imaging unit bonding step (second bonding step) As shown in FIG. 12, the light receiving surface 10SA of the imaging unit 2 is bonded to a laminated optical wafer 20W in which a plurality of optical wafers 21W to 26W are laminated. As shown in FIG. 12, the optical wafer 21W or the like is not a circular wafer but a rectangular wafer. That is, the wafers in the present invention, that is, the laminated optical wafer 20W and the laminated element wafer 60W may be either a circular wafer or a rectangular wafer.
  • the width of the bonding surface of the imaging unit 2 is the width W1 (600 ⁇ m) of the imaging element 11 in the optical axis orthogonal method, and the thickness (length L4 in the optical axis direction) is the length L1 (300 ⁇ m) of the imaging unit and the stacked element. It is 500 micrometers which added 60 length L3 (200 micrometers).
  • the plurality of imaging units 2 are arranged so that there is a gap of, for example, 210 ⁇ m between them.
  • CL cutting margin 10 ⁇ m
  • the imaging unit 2 is bonded to the rear surface 20SB of the laminated optical unit 20 which is a second rectangular parallelepiped in which a plurality of optical members 21 to 25 are laminated.
  • the width W1 of the light receiving surface 10SA of the imaging unit 10 is 600 ⁇ m
  • the width W2 of the front surface 20SA of the laminated optical unit 20 is.
  • the width W3 of the first main surface 60SA of the multilayer element 60 is 700 ⁇ m. That is, the last cut member has the largest area.
  • a plurality of chips having an aspect ratio of 1.5 or less, and preferably 1.0 or less are bonded to the wafer both times.
  • the method is easy.
  • the same effect as that of the imaging module 1A can be obtained by chamfering the laminated optical unit 20 similarly to the imaging module 1A.
  • the endoscope system 8 including the endoscope 9 includes an endoscope 9, a processor 80, a light source device 81, and a monitor 82.
  • the endoscope 9 includes an insertion unit 90, an operation unit 91, and a universal cord 92.
  • the insertion unit 90 is inserted into the body cavity of the subject, and an in-vivo image of the subject is captured and an image signal is output.
  • the insertion portion 90 includes a distal end portion 90A on which the imaging module 1, 1A, or 1B (hereinafter referred to as the imaging module 1 or the like) is disposed, and a bendable bending portion that is continuously provided on the proximal end side of the distal end portion 90A. 90B and a soft portion 90C provided continuously to the proximal end side of the bending portion 90B.
  • the bending portion 90B is bent by the operation of the operation portion 91.
  • the endoscope 9 may be a rigid endoscope or a capsule endoscope.
  • An operation unit 91 provided with various buttons for operating the endoscope 9 is disposed on the proximal end side of the insertion unit 90 of the endoscope 9.
  • the light source device 81 has, for example, a white LED. Illumination light emitted from the light source device 81 is guided to the distal end portion 90A via a universal cord 92 and a light guide (not shown) that passes through the insertion portion 90, and illuminates the subject.
  • the endoscope 9 includes an insertion unit 90, an operation unit 91, and a universal cord 92.
  • the imaging signal output from the imaging module 1 and the like disposed at the distal end portion 90 ⁇ / b> A of the insertion unit 90 is inserted through the insertion unit 90.
  • the signal cable 40 to be transmitted is transmitted.
  • the endoscope 9 Since the imaging module 1 and the like are ultra-compact, the endoscope 9 has a distal end portion 90A of the insertion portion 90 with a small diameter of less than 1.5 mm, for example, and is less invasive.
  • the imaging module 1 and the like include the laminated optical unit 20 having a high aspect ratio, but are easy to manufacture. Furthermore, since the imaging module 1B is integrally formed with peripheral circuits that primarily process the output signal of the imaging unit 10 and process the drive control signal, the endoscope 9 using the imaging module 1B is manufactured. Easy and good image quality.
  • the imaging module 1 inserted into the through-hole of the frame member 55 of the endoscope 9A according to the modified example 1 is a laminated member that is another member in the region 20SBA of the rear surface 20SB of the laminated optical unit 20 where the imaging unit 10 is not bonded.
  • a light shielding resin 57 covering the side surface of the optical unit 20 is provided.
  • the frame member 55 is covered with an outer skin 56.
  • the light shielding resin 57 can be disposed without increasing the diameter of the distal end portion 90A of the endoscope 9A.
  • the imaging module 1 of the endoscope 9A has high reliability and high performance because noise and moisture intrusion due to external light from the side surface of the imaging element 11 is prevented.
  • the imaging module including the light shielding resin 57 having the same configuration as the endoscope 9A has the same effect as the endoscope 9A.
  • the imaging module 1B inserted into the through-hole of the frame member 55 of the endoscope 9B according to the modified example 2 has a region 20SBA that is a non-laminated region where the imaging unit 10 of the rear surface 20SB of the laminated optical unit 20 is not bonded.
  • the convex part 58 of the wall surface of the frame member 55 which is another member is arrange
  • the frame member 55 is a constituent member of the distal end portion 90A, and may have, for example, a through hole into which an illumination optical system is inserted in addition to the through hole into which the imaging module 1B is inserted.
  • the convex portion 58 is, for example, a plurality of screws inserted from the outer surface of the frame member 55, and is a positioning member in the optical axis direction of the imaging module 1B.
  • the imaging module 1B in which the rear surface 20SB of the laminated optical unit 20 has a larger area than that of the imaging unit 10 has a convexity that abuts the region 20SBA of the rear surface 20SB of the laminated optical unit 20 without increasing the diameter of the distal end portion 90A of the endoscope 9A.
  • the part 58 can be disposed.
  • the imaging module 1 ⁇ / b> B that can define the position of the frame member 55 in the optical axis direction by the convex portion 58 is easily manufactured. Note that the imaging module including the frame member 55 having the convex portion 58 having the same configuration as the endoscope 9B has the same effect as the endoscope 9B.
  • the endoscope according to the first modification includes the imaging modules 1A and 1B
  • the endoscope according to the second modification may include the imaging modules 1 and 1A.

Abstract

内視鏡９は撮像モジュール１を有し、　前記撮像モジュール１が、受光面１０ＳＡと裏面１０ＳＢとを有する撮像部１０と、前面２０ＳＡと後面２０ＳＢとを有し後面２０ＳＢが受光面１０ＳＡに接着されている複数の光学部材２１～２５が積層された積層光学部２０と、を具備し、後面２０ＳＢが受光面１０ＳＡよりも面積が大きく、かつ、撮像部１０の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との比である第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）が１．５以下で、積層光学部２０の光軸方向の長さＬ２と光軸直交方向の幅Ｗ２との比である第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２）が２．０以上である。

Description

内視鏡、撮像モジュール、および、撮像モジュールの製造方法
　本発明は、積層光学部を具備する撮像モジュールを有する内視鏡、積層光学部を具備する撮像モジュール、および、積層光学部を具備する撮像モジュールの製造方法に関する。
　低侵襲化のため内視鏡の細径化が図られている。一方、超細径の管腔、例えば、血管や細気管支に挿入するためには、超細径の内視鏡が必要となる。しかし、低侵襲化のための細径化技術の延長では、例えば直径１．５ｍｍ未満という超細径の内視鏡を得ることは容易ではない。
　特開２０１２－１８９９３号公報（米国特許出願公開第２０１２／０００８９３４号明細書）には、ウエハレベル積層体からなる撮像モジュールが開示されている。この撮像モジュールは、複数の光学素子ウエハと撮像素子ウエハとを接合後に、切断し個片化することで作製されている。
　上記製造方法では、撮像素子ウエハに不良品の撮像素子が含まれていると、製造された撮像モジュールには不良品が含まれてしまう。このため、検査を行った撮像素子ウエハを切断し、良品の撮像素子だけを用いて撮像モジュールを作製することが好ましい。
　また、内視鏡用の撮像モジュールでは、内視鏡が少量多品種であるため、異なる仕様の撮像素子を具備する複数の撮像モジュールを同時に製造できることが好ましい。
特開２０１２－１８９９３号公報
　本発明の実施形態は、低侵襲かつ製造の容易な内視鏡、超小型かつ製造の容易な撮像モジュール、および、超小型で製造が容易な撮像モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
　実施形態の内視鏡は、撮像モジュールを有する内視鏡であって、前記撮像モジュールが、受光面と前記受光面と対向する外部電極が配設されている裏面とを有する撮像部と光が入射する前面と前記前面と対向する後面とを有し、前記後面が前記受光面に接着されている、複数の光学部材が積層された積層光学部と、を具備し、前記後面が前記受光面よりも面積が大きく、かつ、前記撮像部の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との比である第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）が、１．５以下で、前記積層光学部の前記光軸方向の長さＬ２と前記光軸直交方向の幅Ｗ２との比である第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２）が、２．０以上である。
　実施形態の撮像モジュールは、受光面と前記受光面と対向する外部電極が配設されている裏面とを有する撮像部と光が入射する前面と前記前面と対向する後面とを有し、前記後面が前記受光面に接着されている、複数の光学部材が積層された積層光学部と、を具備し、前記後面が前記受光面よりも面積が大きく、かつ、前記撮像部の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との比である第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）が、１．５以下で、前記積層光学部の前記光軸方向の長さＬ２と前記光軸直交方向の幅Ｗ２との比である第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２）が、２．０以上である。
　実施形態の撮像モジュールの製造方法は、撮像ウエハの切断により、受光面と前記受光面と対向する外部電極が配設されている裏面とを有する撮像部を作製する第１の切断工程と、複数の光学ウエハが積層された積層光学ウエハに、前記撮像部を接着する第１の接着工程と、前記撮像部が接着された前記積層光学ウエハを切断し、前面と前記前面と対向する後面とを有し、複数の光学部材が積層された積層光学部の前記後面が、前記撮像部の前記受光面と接着されている撮像ユニットを作製する第２の切断工程と、を具備し、前記前面が前記受光面よりも面積が大きく、かつ、前記撮像部の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）が、１．５以下であり、前記積層光学部の前記光軸方向の長さＬ２と前記光軸直交方向の幅Ｗ２との第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２）が、２．０以上である。
　本発明の実施形態によれば、低侵襲かつ製造の容易な内視鏡、超小型かつ製造の容易な撮像モジュール、および、超小型で製造が容易な撮像モジュールの製造方法を提供できる。
第１実施形態の撮像モジュールの断面図である。 第１実施形態の撮像モジュールの斜視分解図である。 第１実施形態の撮像モジュールの製造方法を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の撮像モジュールの製造方法を説明するための斜視図である。 第１実施形態の撮像モジュールの製造方法を説明するための斜視図である。 第１実施形態の撮像モジュールの製造方法を説明するための斜視図である。 第１実施形態の変形例の撮像モジュールの斜視図である。 第１実施形態の変形例の撮像モジュールの背面図である。 第１実施形態の変形例の撮像モジュールの背面図である。 第２実施形態の撮像モジュールの断面図である。 第２実施形態の撮像モジュールの斜視図である。 第２実施形態の撮像モジュールの製造方法を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態の撮像モジュールの製造方法を説明するための斜視図である。 第２実施形態の撮像モジュールの製造方法を説明するための斜視図である。 第３実施形態の内視鏡を含む内視鏡システムの斜視図である。 第３実施形態の変形例１の内視鏡の先端部の断面図である。 第３実施形態の変形例２の内視鏡の先端部の断面図である。
＜第１実施形態＞
　図１および図２に示すように本実施形態の撮像モジュール１は、撮像部１０と積層光学部２０と、を具備する。
　なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、夫々の部分の厚さの比率および相対角度などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、一部の構成要素の図示および符号の付与を省略する場合がある。
　撮像部１０は、撮像素子１１とカバーガラス１９とを含む。後述するように撮像部１０は複数の撮像素子１１を含む撮像素子ウエハとカバーガラスウエハとが接着された撮像ウエハの切断により作製される。このため、第１の直方体である撮像部１０の側面１０ＳＳは切断面である。
　なお、カバーガラス１９は撮像モジュール１の必須構成要素ではない。撮像部１０は受光面１０ＳＡと受光面１０ＳＡと対向する裏面１０ＳＢとを有し、裏面１０ＳＢ（撮像素子裏面）には、複数の外部電極１０Ｐが配設されている。
　撮像素子１１は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ撮像部からなる受光部１１Ａを有し、受光部１１Ａは、貫通配線（ＴＳＶ：Through-Silicon Via）と接続されている。撮像素子１１は、表面照射（ＦＳＩ：Front Side Illumination）型イメージセンサまたは裏面照射（ＢＳＩ：Back Side Illumination）型イメージセンサのいずれでもよい。受光部１１Ａは複数の外部電極１０Ｐと貫通配線（不図示）を介して接続されている。
　内視鏡用に特化した超小型の撮像モジュール１では、撮像部１０の受光面１０ＳＡおよび裏面１０ＳＢ（光軸Ｏに直交方向の断面）は略正方形で、寸法（外寸）は１ｍｍ角以下である。断面寸法が６００μｍ×６００μｍである裏面１０ＳＢの光軸直交方向の幅Ｗ１は、６００μｍである。なお、光軸Ｏに直交方向の断面が長方形の場合には、長辺の長さを幅とする。
　一方、撮像部１０の光軸方向の長さＬ１は、例えば、３００μｍである。すなわち、長さＬ１と幅Ｗ１との比である第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１＝３００／６００）は、０．５である。第１のアスペクト比が、２．０以下、好ましくは１以下の撮像部１０は、受光面１０ＳＡを下面として、他部材の表面に安定に配置することができる。
　一方、複数の光学部材２１～２５が積層された積層光学部２０は、光が入射する前面２０ＳＡと前面２０ＳＡと対向する後面２０ＳＢとを有する。積層光学部２０の後面２０ＳＢは、撮像部１０の受光面１０ＳＡに接着されている。
　光学部材２１、２３は、樹脂レンズ２１Ｌ、２３Ｌが配設された平行平板の透明部材からなるハイブリッドレンズ部材である。光学部材２２は赤外線を除去する赤外線カット材料からなる平行平板のフィルタである。光学部材２４は光路となる部分が貫通孔となっているスペーサである。光学部材２４は、樹脂レンズ２３Lと同一の材料とし、樹脂レンズ２３Lと同時に形成してもよい。光学部材２５は平行平板の透明部材からなる。
　後述するように、ウエハレベル積層体である積層光学部２０は側面２０ＳＳが切断面の第２の直方体である。
　積層光学部２０は、光軸Ｏに直交する断面形状が正方形で、寸法（外寸）は１ｍｍ角以下である。すなわち、積層光学部２０の後面２０ＳＢ（前面２０ＳＡ）は撮像部１０の受光面１０ＳＡ（裏面１０ＳＢ）よりも面積が大きい。積層光学部２０の前面２０ＳＡにおける実効光路（有効オプティクス）は、後面２０ＳＢにおける実効光路よりも大きく、前面２０ＳＡから入射した光を集光して後面２０ＳＢから出射する。なお、積層光学部２０の光軸Ｏに直交する断面形状は長方形であってもよい。
　例えば、光軸直交方向の断面形状が８００μｍ×８００μｍである積層光学部２０の光軸直交方向の幅Ｗ２は、８００μｍである。
　積層光学部２０の幅Ｗ２は、撮像部１０の幅Ｗ１よりも大きい。このため、積層光学部２０の後面２０ＳＢには、撮像部１０が接着されていない領域２０ＳＢＡがある。
　一方、積層光学部２０の光軸方向の長さＬ２は、例えば、３０００μｍである。すなわち、長さＬ２と幅Ｗ２との比である第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２＝３０００／８００）は、３．７５である。
　すなわち、積層光学部２０は、光学特性を担保するために、幅Ｗ１に対して長さＬ２が長い。このため、取り扱いは容易ではない。例えば、第２のアスペクト比が、２．０以上、特に３．０以上の積層光学部２０は、後面２０ＳＢを下面として、他部材の表面に配置しても倒れてしまう。
　撮像モジュール１は、光軸方向の幅Ｗ２が１ｍｍ以下と超小型である。しかし、後述するように、撮像モジュール１は、複数の積層光学部２０を含む積層光学ウエハに撮像部チップを接着するチップオンウエハ法により作製されるため、積層光学部２０の第２のアスペクト比が、２．０以上であっても製造が容易である。なお、第２のアスペクト比の上限は特に限定はないが、短小化のためには、例えば１０以下であることが好ましい。
　また、良品と判定された撮像部１０だけを用いることができるため、撮像モジュール１は製造歩留まりが高い。
＜第１実施形態の撮像モジュールの製造方法＞
　図３のフローチャートに沿って、撮像モジュール１の製造方法について説明する。
＜ステップＳ１０＞光学ウエハ積層工程
　それぞれに複数の光学部材が形成された光学ウエハ２１Ｗ～２６Ｗが作製される。例えば、光学ウエハ２１Ｗ、２３Ｗ、２５Ｗは、平行平板の透明材料からなるウエハである。光学ウエハ２３Ｗは、赤外線を除去する赤外線カット材料からなる平行平板のフィルタウエハである。フィルタウエハとしては、所定波長の光だけを透過し、不要波長の光をカットするバンドパスフィルタが表面に配設されている透明ウエハ等でもよい。光学ウエハ２５Ｗは、光路となる部分が貫通孔となっているスペーサーウエハである。光学ウエハ２１Ｗ、２３Ｗは、それぞれ複数の樹脂レンズ２１Ｌまたは２３Ｌが配設されているハイブリッドレンズウエハでもよい。
　図４に示すように。複数の光学ウエハ２１Ｗ～２６Ｗが、例えば透明接着剤（不図示）を介して接着されたり、直接接合されたりして、厚さが３０００μｍの積層光学ウエハ２０Ｗが作製される。なお、複数の光学ウエハの種類、厚さ、積層枚数および積層順序は適宜、変更可能である。
＜ステップＳ１１＞撮像部作製工程（第１の切断工程）
　例えば厚さ７００～８００μｍのシリコンウエハ等に公知の半導体製造技術を用いて、複数の受光部１１Ａ等が配設された撮像素子ウエハが作製される。撮像素子ウエハには、受光部１１Ａの出力信号を１次処理したり、駆動制御信号を処理したりする周辺回路が形成されていてもよい。
　撮像素子ウエハの受光部１１Ａを保護するために、例えば厚さ２５０μｍの平板ガラスからなるカバーガラスウエハが接着され、厚さ１０００μｍ程度の撮像ウエハが作製される。撮像ウエハは厚さが３００μｍになるように裏面から研削加工／研磨加工が行われてから、受光部１１Ａと接続されている貫通配線および裏面１０ＳＢの外部電極１０Ｐが形成される。カバーガラスウエハは受光部１１Ａの全面を接合封止し、受光部１１Ａを保護しているが、受光部１１Ａの周囲だけを接合封止し、受光部１１Ａに対向してエアギャップ（空間）を形成してもよい。
　そして、撮像ウエハの切断（第１の切断工程）により、厚さ（光軸方向の長さＬ１）が３００μｍで、幅Ｗ１が６００μｍの正方形の第１の直方体である撮像部１０が作製される。すなわち、撮像部１０の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）は、０．５である。
　なお、撮像素子ウエハまたは撮像ウエハにおいて撮像素子１１の動作試験が行われ、良品と判定された撮像部１０だけが、以降の工程において使用されることが好ましい。
　なお、ステップＳ１１（撮像部作製工程）が、ステップＳ１０（光学ウエハ積層工程）の前に行われてもよい。
＜ステップＳ１２＞撮像部接着工程（第１の接着工程）
　図５に示すように、積層光学ウエハ２０Ｗの後面２０ＳＢに、良品と判定された複数の撮像部１０のカバーガラス１９が接着される。第１のアスペクト比が０．５である撮像部１０は、受光面１０ＳＡを下面として安定に積層光学ウエハ２０Ｗの上に配置することができる。なお、第１のアスペクト比が、１．５以下、好ましくは１．０以下であれば、積層光学ウエハ２０Ｗの上に配置することが容易である。複数の撮像部１０は間に、例えば、４１０μｍの隙間があるように配置される。
＜ステップＳ１３＞積層光学ウエハ切断工程（第２の切断工程）
　図６に示すように、複数の撮像部１０が接着された積層光学ウエハ２０Ｗが、撮像部１０の側面に沿った切断線ＣＬ（切り代１０μｍ）で切断され、撮像モジュール１が作製される。本実施形態の製造方法では、切断工程は、ダイシングブレードを用いて行われるが、個片化できれば、エッチング法またはレーザを用いる方法等であってもよい。
　第２の切断工程により作製された撮像モジュール１は、第１の直方体である撮像部１０と第２の直方体である積層光学部２０と、を具備する。
　すでに説明したように、外寸（幅Ｗ２）が１ｍｍ以下で、かつ、第２のアスペクト比が、２．０以上の積層光学部２０は取り扱いが容易ではなく、撮像部１０との接着も困難である。
　しかし、撮像モジュール１は、チップである撮像部１０が、積層光学ウエハ２０Ｗの上に配設される、チップオンウエハ法にて作製される。このため、撮像モジュール１は、幅が１ｍｍ以下と超小型であり、かつ、積層光学部２０の第２のアスペクト比が３．７５と大きくても、作製が容易である。また、良品と判定された撮像部１０だけを用いて作製されるため撮像モジュール１は製造歩留まりが高い。
　なお、チップオンウエハ法にて作製されるため、積層光学部２０の光軸直交方向の断面（前面２０ＳＡ、後面２０ＳＢ）の幅Ｗ２（８００μｍ）は、撮像部１０の光軸直交方向の断面（受光面２１０ＳＡ、裏面１０ＳＢ）の幅Ｗ１（６００μｍ）よりも大きくなる。
＜第１実施形態の変形例＞
　第１実施形態の変形例の撮像モジュール１Ａは、撮像モジュール１と類似し、同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
　撮像モジュール１の、積層光学部２０は完全な直方体であった。しかし、本発明における「直方体」には、角部が面取りされていたり、曲面化されていたりする略直方体も含まれる。
　積層光学部２０の光路は光軸直交方向の断面が円形である。また、積層光学部２０は外寸が最も大きいこのため、特に積層光学部２０が、角部が面取りされていたり、曲面化されていたりする略直方体であることが好ましい。
　図７Ａおよび図７Ｂに示す撮像モジュール１Ａでは積層光学部２０Ａは、光路の外側である、光軸に平行な角部が面取りされている八角柱である。
　撮像モジュール１Ａは、最も外寸の大きな積層光学部２０Ａが面取りされ外寸が小さくなっているため、撮像モジュール１よりも細径である。積層光学部２０Ａが面取り工程は、撮像モジュール１Ａに切断されてから行われる。
　さらに、撮像モジュール１Ａでは撮像部１０の側面１０ＳＳが積層光学部２０Ａの面取り面２０ＳＣに平行に配置されている。すなわち、図５に示した撮像部接着工程において、複数の撮像部１０は角部が対向するように配置され、図６に示した積層光学ウエハ切断工程において、撮像部１０の側面に対して４５度傾斜している切断線ＣＬに沿って切断される。このため、撮像モジュール１Ａでは、撮像部１０は積層光学部２０Ａに対して４５度回転した状態で接着されている。
　図７Ｂに示すように、撮像モジュール１Ａでは、積層光学部２０Ａは面取り加工されているが、積層光学部２０Ａの内周と撮像部１０の外周との間隔が略一定であり面取り作業が容易である。
　また、図７Ｃに示すように、撮像モジュール１Ａでは、積層光学部２０Ａの光軸に平行な角部が面取りされており、撮像部１０の側面１０ＳＳが積層光学部２０Ａの面取り面２０ＳＣに対して４５度で交差するように配置されていてもよい。
　すなわち、図５に示した撮像部接着工程において、複数の撮像部１０は辺部が対向するように配置され、図６に示した積層光学ウエハ切断工程において、撮像部１０の側面１０ＳＳに平行な切断線ＣＬに沿って切断される。このため、撮像モジュール１Ａでは、撮像部１０は積層光学部２０Ａに対して回転していない状態で接着されている。図７Ｂに比べ、図７Ｃのような面取り加工すると、積層光学ウエハ２０Ｗ上に配置できる撮像部１０の数を多くできる。
　なお、積層光学部２０Ａにおいて幅Ｗ２は、面取り加工される前の直方体である積層光学部２０の幅である。
＜第２実施形態＞
　第２実施形態の撮像モジュール１Ｂは、撮像モジュール１と類似し、同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
　図８および図９に示すように、撮像モジュール１Ｂは、撮像部１０と積層光学部２０と複数の半導体素子６１～６４が積層されている積層素子６０とを具備する。
　積層素子６０は、第１の主面６０ＳＡと第１の主面６０ＳＡと対向する第２の主面６０ＳＢとを有する。積層素子６０は積層素子ウエハ６０Ｗ（図１１参照）の切断処理により作製される側面６０ＳＳが切断面の第３の直方体である。
　積層素子６０は、第１の主面６０ＳＡに配設されている接合電極６０Ｐが撮像部１０の裏面１０ＳＢの外部電極１０Ｐと接合されている。積層素子６０は、光軸方向の長さＬ３が２００μｍで、第１の主面６０ＳＡの光軸直交方向の幅Ｗ３は７００μｍである。
　半導体素子６１～６４は、撮像素子１１が出力する撮像信号を１次処理したり、撮像素子１１を制御する制御信号を処理したりする。例えば、半導体素子６１～６４は、ＡＤ変換回路、メモリ、伝送出力回路、フィルタ回路、薄膜コンデンサ、および、薄膜インダクタ等を含んでいる。積層素子６０が含む素子の数は例えば、３以上１０以下である。複数の半導体素子６１～６４は、それぞれが貫通配線（不図示）を介して電気的に接続されている。
　後述するように、２回のオンチップウエハ工程（ダブルオンチップウエハ工程）により作製される。すなわち、撮像モジュール１Ｂの製造方法は、複数の撮像部１０を積層素子ウエハ６０Ｗ（図１１参照）に電気的に接合し、接着し切断し撮像ユニット２を作成する第１のオンチップウエハ工程と、撮像部１０と積層素子６０とからなるチップである撮像ユニット２を、積層光学ウエハ２０Ｗの上に接着し、切断することで撮像モジュール１Ｂを作製する第２のオンチップウエハ工程と、を含む。
　このため、第１の主面６０ＳＡは撮像部１０の受光面１０ＳＡおよび裏面１０ＳＢよりも大きく、積層光学部２０の前面２０ＳＡおよび後面２０ＳＢよりも小さい。すなわち、正方形の第１の主面６０ＳＡの幅Ｗ３は、受光面１０ＳＡの幅Ｗ１よりも大きく、前面２０ＳＡの幅Ｗ２よりも小さい。
　例えば、撮像部１０の受光面１０ＳＡの幅Ｗ１は６００μｍであり、積層光学部２０の前面２０ＳＡの幅Ｗ２は８００μｍであり、積層素子６０の第１の主面６０ＳＡの幅Ｗ３は７００μｍである。
　撮像モジュール１Ｂは、撮像信号を１次処理する小型の積層素子６０を具備するため、撮像モジュール１と略同一の大きさで、撮像モジュール１よりも高性能である。
＜第２実施形態の撮像モジュールの製造方法＞
　図１０のフローチャートに沿って、撮像モジュール１Ｂの製造方法について説明する。
＜ステップＳ２０＞光学ウエハ積層工程／素子ウエハ積層工程
　光学ウエハ積層工程は、第１実施形態のステップＳ１０と同じであるので説明は省略する。
　それぞれに複数の半導体素子が形成された素子ウエハ６１Ｗ～６４Ｗ（図１１参照）が作製される。素子ウエハ６１Ｗ～６４Ｗは、それぞれがＡＤ変換回路、メモリ、伝送出力回路、フィルタ回路、薄膜コンデンサ、および、薄膜インダクタ等の複数の半導体素子６１～６４を含んでいる。
　　素子ウエハ積層工程では、素子ウエハ６１Ｗ～６４Ｗが積層され、それぞれの貫通配線（不図示）が接合され、封止樹脂（不図示）を介して接着され、積層素子ウエハ６０Ｗ（図１１参照）が作製される。積層素子ウエハ６０Ｗは厚さが３００μｍである。
＜ステップＳ２１＞撮像部作製工程（第１の切断工程）
　撮像ウエハの切断により、受光面と受光面と対向する外部電極が配設されている裏面とを有する撮像部を作製する第１の切断工程は、第１実施形態のステップＳ１１と同じであるので説明は省略する。
＜ステップＳ２２＞撮像部接着工程（第１の接着工程）
　図１１に示すように、複数の素子ウエハ６１Ｗ～６４Ｗが積層された積層素子ウエハ６０Ｗの第１の主面６０ＳＡに、複数の撮像部１０が接着される。撮像部１０は撮像素子１１が積層素子ウエハ６０Ｗに接着される。複数の撮像部１０は間に、例えば、２１０μｍの隙間があるように配置されている。撮像部１０は、第１のアスペクト比が、１．５以下の０．５であるため、積層素子ウエハ６０Ｗに容易に配置できる。
＜ステップＳ２３＞積層素子切断工程（第２の切断工程）
　図１１に示すように、複数の撮像部１０が接着された積層素子ウエハ６０Ｗが、複数の撮像部１０は間の隙間に沿った切断線ＣＬ（切り代１０μｍ）で切断され、撮像ユニット２が作製される。
　撮像ユニット２は、複数の素子６１～６４が積層された第３の直方体である積層素子６０に撮像部１０の撮像素子１１が接着されている。積層素子６０は、第１の主面６０ＳＡ（第２の主面６０ＳＢ）の幅Ｗ３が７００μｍで、厚さ（光軸方向の長さＬ３）が２００μｍである。
＜ステップＳ２４＞撮像ユニット接着工程（第２の接着工程）
　図１２に示すように、複数の光学ウエハ２１Ｗ～２６Ｗが積層された積層光学ウエハ２０Ｗに、撮像ユニット２の受光面１０ＳＡが接着される。なお、図１２に示すように、光学ウエハ２１Ｗ等は円形ウエハではなく矩形ウエハである。すなわち、本発明におけるウエハ、すなわち積層光学ウエハ２０Ｗおよび積層素子ウエハ６０Ｗは、いずれも、円形ウエハでも矩形ウエハでもよい。
　撮像ユニット２の接着面の幅は撮像素子１１の光軸直交方法の幅Ｗ１（６００μｍ）であり、厚さ（光軸方向の長さＬ４）は撮像部の長さＬ１（３００μｍ）と積層素子６０の長さＬ３（２００μｍ）とを加算した５００μｍである。撮像ユニット２は、長さＬ４と接着面の幅Ｗ１との比である第３のアスペクト比（Ｌ４／Ｗ１）が、１．５以下の０．８３（＝５００／６００）であるので、積層光学ウエハ２０Ｗの上に配置することが容易である。複数の撮像ユニット２は間に、例えば、２１０μｍの隙間があるように配置されている。
＜ステップＳ２５＞積層光学ウエハ切断工程（第３の切断工程）
　図１２に示すように、撮像ユニット２が接着された積層光学ウエハ２０Ｗが、複数の撮像ユニット２の間の隙間に沿った切断線ＣＬ（切り代１０μｍ）で切断され、撮像モジュール１Ｂが作製される。
　図８に示したように、撮像モジュール１Ｂは、複数の光学部材２１～２５が積層された第２の直方体である積層光学部２０の後面２０ＳＢに撮像ユニット２が接着されている。
　２回のオンチップウエハ法（ダブルオンチップウエハ法）により作製される撮像モジュール１Ｂでは、例えば、撮像部１０の受光面１０ＳＡの幅Ｗ１は６００μｍであり、積層光学部２０の前面２０ＳＡの幅Ｗ２は８００μｍであり、積層素子６０の第１の主面６０ＳＡの幅Ｗ３は７００μｍである。すなわち、最後に切断される部材が最も面積が大きい。
　特に、２回のオンチップウエハ工程において、２回とも、アスペクト比が、１．５以下、好ましくは１．０以下の複数のチップがウエハに接着されるため、本実施形態の撮像モジュールの製造方法は容易である。
　なお、撮像モジュール１Ｂにおいても、撮像モジュール１Ａと同様に積層光学部２０を面取り加工したりすることで、撮像モジュール１Ａと同じ効果を有することができる。
＜第３実施形態＞
　図１３に示すように、本実施形態の内視鏡９を含む内視鏡システム８は、内視鏡９と、プロセッサ８０と、光源装置８１と、モニタ８２と、を具備する。内視鏡９は挿入部９０と操作部９１とユニバーサルコード９２とを有する。内視鏡９は、挿入部９０が被検体の体腔内に挿入されて、被検体の体内画像を撮影し画像信号を出力する。
　挿入部９０は、撮像モジュール１、１Ａ、または１Ｂ（以下、撮像モジュール１等という）が配設されている先端部９０Ａと、先端部９０Ａの基端側に連設された湾曲自在な湾曲部９０Ｂと、湾曲部９０Ｂの基端側に連設された軟性部９０Ｃとによって構成される。湾曲部９０Ｂは、操作部９１の操作によって湾曲する。なお、内視鏡９は硬性鏡であってもよいし、カプセル型内視鏡でもよい。
　内視鏡９の挿入部９０の基端側には、内視鏡９を操作する各種ボタン類が設けられた操作部９１が配設されている。
　光源装置８１は、例えば、白色ＬＥＤを有する。光源装置８１が出射する照明光は、ユニバーサルコード９２および挿入部９０を挿通するライトガイド（不図示）を介して先端部９０Ａに導光され、被写体を照明する。
　内視鏡９は、挿入部９０と操作部９１とユニバーサルコード９２とを有し、挿入部９０の先端部９０Ａに配設された撮像モジュール１等が出力する撮像信号を、挿入部９０を挿通する信号ケーブル４０を伝送する。
　撮像モジュール１等は超小型であるため、内視鏡９は、挿入部９０の先端部９０Ａが例えば、直径１．５ｍｍ未満と細径で低侵襲である。また、撮像モジュール１等は、高アスペクト比の積層光学部２０を具備するが製造が容易である。さらに、撮像モジュール１Ｂは撮像部１０の出力信号を１次処理したり、駆動制御信号を処理したりする周辺回路が一体的に形成されるため、撮像モジュール１Ｂを使用した内視鏡９は製造容易であり、画質性能も良い。
＜第３実施形態の変形例＞
　第３実施形態の内視鏡９の変形例の内視鏡は、内視鏡９と類似し同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。なお、内視鏡を例に説明するが、内視鏡以外の用途に用いられる撮像モジュールであってもよい。
＜第３実施形態の変形例１＞
　図１４に示すように。変形例１の内視鏡９Ａの枠部材５５の貫通孔に挿入されている撮像モジュール１は、積層光学部２０の後面２０ＳＢの撮像部１０が接着されていない領域２０ＳＢＡに、他部材である積層光学部２０の側面を覆っている遮光樹脂５７が配設されている。なお、枠部材５５は外皮５６に覆われている。
　積層光学部２０の後面２０ＳＢが撮像部１０より面積が大きい構成とすることで、内視鏡９Ａの先端部９０Ａの直径を増やすことなく遮光樹脂５７を配設することができる。これにより、内視鏡９Ａの撮像モジュール１は、撮像素子１１の側面からの外光によるノイズおよび水分の侵入が防止されているため、信頼性が高く高性能である。なお、内視鏡９Ａと同じ構成の遮光樹脂５７を含む撮像モジュールであれば、内視鏡９Ａと同じ効果を有する。
＜第３実施形態の変形例２＞
　図１５に示すように。変形例２の内視鏡９Ｂの枠部材５５の貫通孔に挿入されている撮像モジュール１Ｂは、積層光学部２０の後面２０ＳＢの撮像部１０が接着されていない未積層領域である領域２０ＳＢＡに、他部材である枠部材５５の壁面の凸部５８が配設されている。枠部材５５は先端部９０Ａの構成部材であり、撮像モジュール１Ｂが挿入されている貫通孔に加えて、例えば照明光学系が挿入されている貫通孔を有していてもよい。
　凸部５８は、例えば、枠部材５５に外面から挿入されている複数のネジ等であり、撮像モジュール１Ｂの光軸方向の位置決め部材である。
　積層光学部２０の後面２０ＳＢが撮像部１０より面積が大きい撮像モジュール１Ｂは、内視鏡の９Ａの先端部９０Ａの直径を増やすことなく、積層光学部２０の後面２０ＳＢの領域２０ＳＢＡと当接する凸部５８を配設できる。凸部５８により、枠部材５５における光軸方向の位置を規定することができる撮像モジュール１Ｂは、製造も容易となる。なお、内視鏡９Ｂと同じ構成の、凸部５８を有する枠部材５５を含む撮像モジュールであれば、内視鏡９Ｂと同じ効果を有する。
　なお、変形例１の内視鏡が撮像モジュール１Ａ、１Ｂを有していても、変形例２の内視鏡が撮像モジュール１、１Ａを有していてもよいことは言うまでも無い。
　本発明は、上述した実施形態および変形例等に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせおよび応用が可能である。
１、１Ａ、１Ｂ・・・撮像モジュール
２・・・撮像ユニット
８・・・内視鏡システム
９、９Ａ、９Ｂ・・・内視鏡
１０・・・撮像部
１０Ｐ・・・外部電極
１０ＳＡ・・・受光面
１０ＳＢ・・・裏面
１１・・・撮像素子
１１Ａ・・・受光部
１９・・・カバーガラス
２０・・・積層光学部
２０ＳＡ・・・前面
２０ＳＢ・・・後面
２０Ｗ・・・積層光学ウエハ
２１～２５・・・光学部材
２１Ｗ～２５Ｗ・・・光学ウエハ
４０・・・信号ケーブル
５５・・・枠部材
５６・・・外皮
５７・・・遮光樹脂
５８・・・凸部
６０・・・積層素子
６０Ｐ・・・接合電極
６０ＳＡ・・・第１の主面
６０ＳＢ・・・第２の主面
６０Ｗ・・・積層素子ウエハ
９０・・・挿入部
９０Ａ・・・先端部

Claims (14)

  1. 　撮像モジュールを有する内視鏡であって、
    　前記撮像モジュールが、
    　受光面と前記受光面と対向する外部電極が配設されている裏面とを有する撮像部と
    　光が入射する前面と前記前面と対向する後面とを有し、前記後面が前記受光面に接着されている、複数の光学部材が積層された積層光学部と、を具備し、
    　前記後面が前記受光面よりも面積が大きく、かつ、前記撮像部の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との比である第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）が、１．５以下で、前記積層光学部の前記光軸方向の長さＬ２と前記光軸直交方向の幅Ｗ２との比である第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２）が、２．０以上であることを特徴とする内視鏡。
  2. 　受光面と前記受光面と対向する外部電極が配設されている裏面とを有する撮像部と
    　光が入射する前面と前記前面と対向する後面とを有し、前記後面が前記受光面に接着されている、複数の光学部材が積層された積層光学部と、を具備し、
    　前記後面が前記受光面よりも大きく、かつ、前記撮像部の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との比である第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）が、１．５以下で、前記積層光学部の前記光軸方向の長さＬ２と前記光軸直交方向の幅Ｗ２との比である第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２）が、２．０以上であることを特徴とする撮像モジュール。
  3. 　前記積層光学部の側面が、切断面であることを特徴とする請求項２に記載の撮像モジュール。
  4. 　受光面と前記受光面と対向する外部電極が配設されている裏面とを有する撮像部と
    　光が入射する前面と前記前面と対向する後面とを有し、前記後面が前記受光面に接着されている、複数の光学部材が積層された積層光学部と、
    　接合電極が配設されている第１の主面と前記第１の主面と対向する第２の主面とを有し、前記第１の主面が前記裏面に接着され前記接合電極が前記外部電極と接合されている複数の素子が積層された積層素子と、を具備し、
    　前記後面が前記受光面よりも面積が大きく、かつ、前記撮像部の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との比である第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）、および、前記撮像部と前記積層素子とを含む撮像ユニットの光軸方向の長さＬ４と前記撮像部の光軸直交方向の幅Ｗ１との比である第３のアスペクト比（Ｌ４／Ｗ１）が、共に１．５以下で、かつ、前記積層光学部の前記光軸方向の長さＬ２と前記光軸直交方向の幅Ｗ２との比である第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２）が、２．０以上であり、
    　前記第１の主面が前記受光面よりも大きく前記後面よりも面積が小さいことを特徴とする撮像モジュール。
  5. 　前記積層光学部の側面および前記積層素子の側面が、切断面であることを特徴とする請求項４に記載の撮像モジュール。
  6. 　前記積層光学部の光軸に平行な角部が面取りされており、
    　前記撮像部の側面が前記積層光学部の面取り面に平行に配置されていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
  7. 　前記積層光学部の光軸に平行な角部が面取りされており、
    　前記撮像部の側面が前記積層光学部の面取り面に対して４５度で交差するように配置されていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
  8. 　前記積層光学部の前記後面の前記撮像部が接着されていない領域に、他部材が配設されていることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
  9. 　前記他部材が、前記積層光学部の側面を覆っている遮光樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の撮像モジュール。
  10. 　前記撮像モジュールが挿入されている貫通孔のある枠部材を更に具備し、
    　前記他部材が、前記貫通孔の壁面の凸部であることを特徴とする請求項８に記載の撮像モジュール。
  11. 　撮像ウエハの切断により、受光面と前記受光面と対向する外部電極が配設されている裏面とを有する撮像部を作製する第１の切断工程と、
    　複数の光学ウエハが積層された積層光学ウエハに、前記撮像部を接着する第１の接着工程と、
    　前記撮像部が接着された前記積層光学ウエハを切断し、前面と前記前面と対向する後面とを有し、複数の光学部材が積層された積層光学部の前記後面が、前記撮像部の前記受光面と接着されている撮像ユニットを作製する第２の切断工程と、を具備し、
    　前記前面が前記受光面よりも大きく、かつ、前記撮像部の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）が、１．５以下であり、前記積層光学部の前記光軸方向の長さＬ２と前記光軸直交方向の幅Ｗ２との第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２）が、２．０以上であることを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
  12. 　撮像ウエハの切断により、受光面と前記受光面と対向する外部電極が配設されている裏面とを有する撮像部を作製する第１の切断工程と、
    　複数の素子ウエハが積層された積層素子ウエハに、前記撮像部を接着する第１の接着工程と、
    　前記撮像部が接着された前記積層素子ウエハを切断し、第１の主面と対向する第２の主面を有する複数の素子が積層された積層素子の前記第１の主面に前記撮像部の前記裏面が接着されている撮像ユニットを作製する第２の切断工程と、
    　複数の光学ウエハが積層された積層光学ウエハに、前記撮像ユニットの前記受光面を接着する第２の接着工程と、
    　前記撮像ユニットが接着された前記積層光学ウエハを切断し、光が入射する前面と前記前面と対向する後面とを有し前記後面が前記受光面に接着されている、複数の光学部材が積層された積層光学部、の前記後面に前記撮像ユニットが接着されている撮像モジュールを作製する第３の切断工程と、を具備し、
    　前記後面が前記受光面よりも面積が大きく、かつ、前記第１の主面が前記受光面よりも面積が大きく前記後面よりも面積が小さいことを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
  13. 　前記撮像部の光軸方向の長さＬ１と光軸直交方向の幅Ｗ１との比である第１のアスペクト比（Ｌ１／Ｗ１）が、１．５以下であり、前記積層光学部の前記光軸方向の長さＬ２と前記光軸直交方向の幅Ｗ２との比である第２のアスペクト比（Ｌ２／Ｗ２）が、２．０以上であることを特徴とする請求項１２に記載の撮像モジュールの製造方法。
  14. 　前記撮像ユニットの光軸方向の長さＬ４と接着面である前記撮像部の光軸直交方向の幅Ｗ１との比である第３のアスペクト比（Ｌ４／Ｗ１）が、１．５以下であることを特徴とする請求項１３に記載の撮像モジュールの製造方法。
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