WO2021260863A1 - 電子モジュール、電子モジュールの製造方法および内視鏡 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an electronic module having a simple structure, small size and high integration, and high reliability, a method for manufacturing the electronic module, and an endoscope.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-17367 proposes a stack-type electronic component in which a plurality of electronic components are stacked and external electrodes are provided at both ends.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides an electronic module in which electronic components are appropriately fixed and miniaturization, a method for manufacturing the electronic module, and an endoscope. ..
  • the electronic module of one aspect of the present invention includes an integrated circuit having a first mounting surface having a first mounting area, a second mounting surface having a second mounting area smaller than the first mounting area, and a second mounting surface.
  • An electronic module including a third mounting surface and a three-dimensional wiring board in which the second mounting surface and the third mounting surface are arranged within the horizontal projection area corresponding to the integrated circuit when viewed from a vertical direction.
  • the second mounting surface and the third mounting surface are both opposed to the first mounting surface in the integrated circuit, and are arranged at positions where the distances to the first mounting surface are different from each other.
  • the electrode surface of the electronic component and the electrode surface of the second mounting surface, which are provided and mounted in the space formed between the first mounting surface and the third mounting surface, are the integrated circuit.
  • the electrodes are arranged so as to be substantially parallel to the surface on which the electrodes are arranged, and the electrodes of the electronic component and the electrodes on the second mounting surface are electrically connected to the electrodes of the integrated circuit on the parallel arrangement surfaces. There is.
  • the distance to the first mounting surface is different from that of the first member having the first mounting surface on which a plurality of soldering lands are arranged, and each of the plurality of electronic modules is manufactured.
  • a three-dimensional wiring board connecting a second mounting surface and a third mounting surface on which soldering lands are arranged so as to face each other is electrically connected to the first member.
  • a step a step of fixing electronic components mounted in the space with resin, a soldering land of the first mounting surface, and a mounting surface of any one of the second mounting surface and the third mounting surface. It has a step of electrically connecting the soldering land and the electrode of the electronic component.
  • the electronic module of another aspect of the present invention includes an image pickup element connected to an objective optical system, a relay circuit board connected to the image pickup element and formed with an external connection terminal, and a transmission cable connected to the relay board.
  • a cable connection board on which a connection terminal is formed and a transmission cable connected to the cable connection board are provided, and the relay circuit board and the cable connection board are connected via electronic components, and the electronic components are large.
  • the cable connection board includes a plurality of electronic components having different distances from each other, and the cable connection board has a plurality of planes having different distances from the surfaces of the relay circuit boards facing each other.
  • Electronic components are mounted on the electronic component mounting electrodes of the relay circuit board, and the surface of the electrode for connecting the board and the surface of the electrode on the relay board side of the electronic component are located on substantially the same surface, and the board is connected.
  • the electrodes and the relay board side electrodes of the electronic components are connected to the board connection electrodes of the relay circuit board.
  • the endoscope according to one aspect of the present invention is an endoscope having the electronic module, and has the tip of the endoscope in which the electronic module is arranged.
  • FIG. 1 is a side view showing an electronic module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view showing an electronic module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a side view showing an electronic module according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view showing an electronic module according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the arrangement relationship between the three-dimensional wiring board and the electronic component in the electronic module according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a side view showing how the electronic module according to the third embodiment is reinforced and a cable is further connected.
  • FIG. 7 shows an example of facilitating the injection of the resin to be filled in order to reduce the stress applied to a part of the electrical connection portion between the relay board and the three-dimensional wiring board in the electronic module according to the third embodiment. It is explanatory drawing.
  • FIG. 8A shows, in the electronic module according to the third embodiment, mounting components on the mounting surface of the three-dimensional wiring board, applying reinforcing resin to the mounted components, and then reinforcing the mounted components, and then mounting the components on the relay board. It is a figure which showed the state of making a connection.
  • FIG. 8A shows, in the electronic module according to the third embodiment, mounting components on the mounting surface of the three-dimensional wiring board, applying reinforcing resin to the mounted components, and then reinforcing the mounted components, and then mounting the components on the relay board. It is a figure which showed the state of making a connection.
  • FIG. 8B shows, in the electronic module according to the third embodiment, mounting components on the mounting surface of the three-dimensional wiring board, applying reinforcing resin to the mounted components, and then reinforcing the mounted components, and then mounting the components on the relay board. It is a figure which showed the state of making a connection.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the manufacturing process of the electronic module according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an endoscope system to which the electronic modules of the first to third embodiments are applied.
  • the scale may be different for each component in order to make each component recognizable on the drawings. It is not limited to the number of components described, the shape of the components, the ratio of the sizes of the components, and the relative positional relationship of each component.
  • FIG. 1 is a side view showing an electronic module according to the first embodiment of the present invention.
  • the electronic module 30 includes a three-dimensional wiring board 51.
  • the three-dimensional wiring board 51 on which various electronic components are mounted may be formed by so-called MID (Molded Interconnect Devices) technology.
  • the MID is a three-dimensional molded circuit component in which an electric circuit is integrally formed on the surface of a three-dimensional molded product such as an injection-molded product. By using this MID technology, it is inclined unlike a conventional two-dimensional circuit. A circuit can be added to a surface, a vertical surface, a curved surface, an inner surface of a through hole provided in a molded body, and the like.
  • the three-dimensional wiring board 51 may be created as a three-dimensional board having the same configuration by a 3D printer or the like.
  • a known fine composite processing technique can be used.
  • fine patterning and bare chip mounting are possible by using molding surface activation processing technology, laser patterning method, etc. for MID technology for forming an electric circuit on the surface of an injection molded product.
  • a 3D mounting device can be realized.
  • the three-dimensional wiring board 51 is formed by the above-mentioned MID technology, and has the above-mentioned first mounting surface (first surface, first mounting surface) 52A without component mounting. It has a second mounting surface 51B that is electrically connected to the mounting surface, and a third mounting surface 51A for component mounting that has a step in the height direction from the second mounting surface.
  • the first electrode 71 is formed on the third mounting surface 51A by a laser process method or the like.
  • the second electrode 72 is formed on the second mounting surface 51B by a laser process method or the like.
  • the space of the difference in height between the third mounting surface 51A and the second mounting surface 51B is when the integrated circuit 52 having a relatively large mounting area is mounted on the second mounting surface (with the first mounting surface 52A).
  • the first chip component 61 is, for example, a capacitor, a resistor, a jumper component, or the like.
  • the electrode of the first chip component 61 may be electrically connected to the electrode 73 of the integrated circuit 52 to secure a specific electronic circuit function. For example, by installing the first chip component 61 as a capacitor between the integrated circuit 31 and the power supply terminal of the three-dimensional wiring board, the performance of noise removal can be ensured.
  • the first chip component 61 is connected to an electrode provided on the third mounting surface 51A of the three-dimensional wiring board 51 with a solder 81.
  • the electrode 73 of the integrated circuit 52 and the electrode provided on the third mounting surface 51A of the three-dimensional wiring board 51 may be electrically connected via the first chip component electrode 82 or the solder 81.
  • the terminal (corresponding to the upper end position of the solder 81 in FIG. 1) arranged on the opposite side of the third mounting surface 51A for mounting the first chip component 61 and the integrated circuit 52 are electrically connected. Moreover, the electrode 82 of the second mounting surface 51B and the integrated circuit 52 are electrically connected.
  • the area of the integrated circuit 52 or more (the mounting area including the terminal portion of the integrated circuit 52 required for mounting the integrated circuit 52), which is a component that occupies the widest area, is covered with a three-dimensional wiring board.
  • the shape of the three-dimensional wiring board 51 mounting portion is devised.
  • a third mounting surface 51A having the following area is provided to accommodate chip parts.
  • the second mounting surface and the third mounting surface both face the mounting surface of the integrated circuit 52, and the second mounting surface and the third mounting surface are the integrated circuit.
  • the distance to the mounting surface of 52 is different.
  • the electronic component (chip component 61) is mounted in the space between the mounting surface of the integrated circuit 52 and the third mounting surface (the upper part of the third mounting surface 51A in FIG. 1).
  • the electrodes of the electronic components mounted on the third mounting surface 51A and the electrodes 82 of the second mounting surface 51B are arranged substantially in parallel with the surfaces of the integrated circuit 52 where the electrodes 73 and 74 are arranged, the electrons are arranged.
  • the electrodes of the component and the electrodes 73 and 74 of the second mounting surface are parallel alignment surfaces, respectively. This facilitates electrical connection with the integrated circuit 52, and other components are housed within the area of the integrated circuit 52 in the mounting surface direction to make it compact.
  • the image pickup optical system formed by laminating on the image pickup element at the wafer stage of the image pickup element 31 is diced and separated. It is possible to provide a small electronic module 30 with a simple configuration without any parts or members that extend beyond the area of the image pickup surface of the image pickup element 31 in the spreading direction (image pickup plane, lateral direction and depth direction of the paper surface).
  • the image pickup element 31 is an element in which many light receiving elements are arranged on the image pickup surface to convert an image of an object from the image pickup optical system 32 into an electric signal.
  • the area of the light receiving part where the sensor is two-dimensionally spread tends to be larger due to the higher pixel count and higher sensitivity, so the area required for mounting (mounting area) is also larger than other parts.
  • the relay board 52 (as described above, in the description of the second embodiment, reference numeral 52 indicates a relay board) constitutes a part of the image pickup module 30. , It is interposed between the three-dimensional wiring board 51 and the image pickup element 31. By having this relay board 52, it is possible to connect the signal line for the image pickup device 31 to the electrode of the three-dimensional wiring board 51 or the first chip component 61, which is located at a position different from the arrangement position of the electrodes of the image pickup element 31. The degree of freedom in wiring and component layout can be obtained.
  • the relay board 52 has a plane facing the third mounting surface 51A and the second mounting surface 51B in the three-dimensional wiring board 51, and is a first electronic component connected to the first electrode 71 on the same plane.
  • a third electrode 73 connected to the electrode of a first chip component 61 and a fourth electrode 74 connected to the second electrode 72 are arranged.
  • the height of the first chip component 61 which is the first electronic component described above, that is, the height dimension in the direction perpendicular to the plane direction of the image pickup plane of the image pickup element 31 is the same as that of the electronic module described with reference to FIG. It is designed to be substantially equal to the step (that is, the difference in the distance between the surfaces from the imaging plane) between the third mounting surface 51A and the second mounting surface 51B.
  • the first electrode 71 and the second electrode 72 are formed on the three-dimensional wiring board (MID board) 51 as shown below.
  • a component to be a three-dimensional wiring board is molded by injection molding or the like, and the surface of the molded component is irradiated with laser to expose or activate the catalyst in the molded body in an arbitrary region (pattern), and electroless electroplating is performed. Since a first metal film can be formed (for example, Cu) on the laser irradiation portion by plating, a second metal film is further formed (for example, Au) on the first metal film by electroplating to conduct conductivity. Improve performance such as sex.
  • the first chip component 61 is soldered to the first electrode 71 by a predetermined reflow soldering process.
  • the relay board 52 has a third electrode 73 for connecting to the electrode of the first electronic component (first chip component 61) connected to the first electrode 71 on the same plane facing the MID board 51, and the above. It is a hard substrate having a fourth electrode 74 for connecting to the second electrode 72, and the hard substrate is, for example, a MID, a ceramic substrate, or a resin multilayer substrate.
  • the integrated circuit 52 in the first embodiment described above is assumed to be, for example, an image pickup device.
  • the electrode 71 of the electronic component of the third mounting surface 51A (and the solder 81 for mounting the first chip component 61 on the electrode 71) which is substantially parallel to the surface where the electrodes 73 and 74 of the image pickup element are arranged.
  • the electrodes 72 (and the solder 82 piled on the electrodes 72) of the second mounting surface 51B electrically connect the electrodes 73 and 74 provided on the back surface of the image pickup surface of the image pickup element to perform imaging.
  • a space for the first chip component 61 is created under the element, and the second and third mounting surfaces are accommodated within the horizontal projection area corresponding to the vertical direction of the occupied surface for mounting the integrated circuit.
  • both the relay board 52 and the three-dimensional wiring board 51 have the image pickup element 31. It is formed so as to have a horizontal projection area substantially equal to the mounting area of the image pickup element when viewed from a direction perpendicular to the above-mentioned image pickup plane. In this way, it becomes a high-performance compact image pickup module in which various parts are integrated.
  • a parallel flat plate relay board for electrically connecting the electrodes provided on the back surface of the image pickup surface of the image pickup element is provided by the electrode 72 (and the soldering portion 82) of the above, and the direction of the mounting surface of the relay board.
  • the occupied area of the image is aligned with the occupied area of the image pickup element in the mounting surface direction.
  • the occupied area (length of each corresponding side) of the relay board is smaller than the occupied area (length of each side) in the mounting surface direction of the image pickup element.
  • FIG. 3 is a side view showing an electronic module according to a modified example of the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, for example, as a modification of the second embodiment, the following configuration example can be considered.
  • a configuration example having three surfaces can be considered. These three surfaces pass through a second mounting surface 51B as in the second embodiment, a first chip component 61 having a first height, and an electrode of the image sensor 31 (here, via a relay board 52).
  • the third mounting surface 51A that can be connected to the image sensor, it is connected to the electrode of the image sensor via an electronic component 62 having a second height different from that of the first chip component 61 having a first height.
  • It may be a three-dimensional wiring board 51 having a fourth mounting surface 51C that can be formed.
  • a stepped portion 151 may be provided so as to be able to draw out the signal lines of the image pickup element and other electronic circuits on the side opposite to the direction in which the image pickup element 31 takes an image through the optical system 32.
  • the design does not exceed the mounting surface of the image sensor 31, and by extending the wiring, when it is used for applications such as the image pickup unit at the tip of an endoscope, it can be housed in an elongated tube and its diameter can be reduced. It will be possible to do.
  • the electronic module 30 is devised for mounting so as not to exceed the maximum mounting area or the area of the electronic component that occupies the maximum area at the time of mounting.
  • the image sensor is a component that requires the maximum mounting area from the conditions such as the number of pixels or the pixel size
  • the third embodiment characterized by the device for miniaturizing the image sensor 3 is shown in FIG. Will be described using.
  • FIG. 4 is a side view showing an electronic module according to a third embodiment of the present invention.
  • the laminated optical system 32 for forming an object image on the image pickup surface of the image pickup element 31 is provided on the image pickup element 31, but this optical system also follows the above idea. However, it is assumed that the width and depth do not exceed the area occupied by the image pickup element with respect to the mounting surface (the imaging direction, the direction orthogonal to the optical axis of the imaging optical system, and the direction horizontal to the mounting surface).
  • the peripheral parts of the image pickup element are also contained in the occupied area of the image pickup element 31 in the direction orthogonal to the image pickup optical system as described in the first embodiment. It is arranged in the space formed by the three-dimensional wiring board 51 and the relay board 52.
  • the relay board 52 has a multi-layer structure in which the arrangement of electrodes for controlling the image pickup device or for outputting the image pickup signal is replaced with the electrodes on the three-dimensional wiring board 51 and the electrodes for parts. It is a board.
  • the electrode 73 of the relay board 52 corresponds to the electrodes 71 and 71A of the three-dimensional wiring board 51
  • the electrode 74 of the relay board 52 corresponds to the electrode 72 of the three-dimensional wiring board 51. It is possible to make a simple solder connection.
  • the three-dimensional wiring board 51 of the third embodiment is transmitted to the cable wiring pattern (described later) on the back surface of the component mounting side whose layout is changed by the relay board 52, and is appropriate by devising the three-dimensional shape.
  • the wiring pattern is guided to the electronic components arranged in various positions.
  • the positions of the electronic parts (chip parts) 61 and 62 are displaced during the solder connection work so as not to go out of the occupied area of the image sensor.
  • the chip component 62 is located near the center of the module, and if the amount of the solder 82 is appropriate, the chip component 62 is attracted and fixed to the substantially center of the solder land pair (electrode) 72 by the surface tension of the solder.
  • the solder land pair 72 has substantially the same pattern area and shape in order to obtain a balanced surface tension.
  • the soldering pattern is also applied to the side wall of the convex portion so that the pulling force acts in the direction of the convex portion provided in the central portion of the mounting surface of the three-dimensional wiring board 51. It is characterized in that it is provided by stretching. With such a device, when the solder is melted, a force is generated in the direction in which the electronic component 61 approaches toward the convex portion in the central portion, and the force does not protrude from the horizontal projected area at the lower part of the image sensor. ing.
  • solder of the soldering pattern portion provided in this way is at a position where it can be connected to the electrode of the relay board 52, and can communicate with the image pickup device 31 and others.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the relationship between the three-dimensional wiring board 51 having such a devised wiring pattern and the electronic component 61 mounted on the mounting surface thereof.
  • each electrode of the electronic component (chip component) 61 is mounted by the electrodes (soldering pattern) 71 and 71A provided on the three-dimensional wiring board 51 to form an electrical connection.
  • the pattern of the electrode 71A is provided on the wall portion substantially perpendicular to the mounting surface. It should be noted that this wall is formed so as to face outward from the center so as to exert a surface tension so that parts do not come out of the range of the three-dimensional wiring board when the solder melts during soldering.
  • the convex portion at the center of the three-dimensional wiring board (MID board) is provided with a wall that exerts the above-mentioned effect on each component, and the shape is determined.
  • the recess is used as a space for storing parts.
  • the image pickup module 30 has an image pickup optical system 32, and the image pickup element 31 and its peripheral parts are compactly modularized. Therefore, when a control signal is input to the image pickup element, an image pickup is performed. It is a unit that can output the resulting image pickup signal. This facilitates handling in post-manufacturing inspections and the like, and can provide a compact imaging module with a simple structure.
  • FIG. 6 is a side view showing how the electronic module according to the third embodiment is reinforced and a cable is further connected.
  • the electronic module according to the third embodiment has a structure in which the image pickup optical system 32 is laminated on the image pickup surface side (the back surface is the mounting surface) of the image pickup element 31, the relay board 52 and the periphery in the mounting surface direction.
  • the electronic components 61 and 62 constituting the circuit are connected to the three-dimensional wiring board 51 and the like, and the cable 91 is connected so as to be within the occupied area of the mounting surface and the like of the image pickup element.
  • the conductive wire 91a of the cable 91 is connected to the soldering land pattern 76 provided on the opposite surface of the component mounting surface of the three-dimensional wiring board 51 by the solder 83.
  • the surface opposite to the component mounting surface of the three-dimensional wiring board 51 is formed by being recessed in consideration of the outer shape of the cable so that the cable does not protrude beyond the occupied area of the image sensor.
  • FIG. 6 illustrates a state in which the resin 86 is injected by a dispenser 85 such as a syringe.
  • the mechanical load applied to the solder joint or the electrode can be reduced, and the module can be safely protected even when a force is applied to the module.
  • the periphery of the parts 61 and 62 can be reinforced, so that the stress on these parts can be reduced. The same processing may be performed between the image sensor 31 and the relay board 52.
  • FIG. 7 shows an example of facilitating the injection of the resin to be filled in order to reduce the stress applied to a part of the electrical connection portion between the relay board and the three-dimensional wiring board in the electronic module according to the third embodiment. It is explanatory drawing.
  • the second mounting surface 51B has a configuration in which the third mounting surface for component mounting is divided into a plurality of regions
  • the second mounting surface can be injected from one place. Since the flow of the resin is blocked by the wall of 51B, it is necessary to fill the resin in each region of the third mounting surface. In this case, it was necessary to operate the dispenser while changing the orientation of the module or to prepare a plurality of dispensers.
  • a groove 51M (51M1, 51M2) is formed as a flow path of the resin, and the resin is filled with the resin from the third mounting surface 51A1.
  • the two mounting surfaces 51A2 and 51A3 were spread so that the resin could be filled at once.
  • the component 61 is placed in the space formed on the third mounting surface 51A located in the direction away from the image sensor from the second mounting surface 51B, and the component 61 is filled with the resin. Further, by providing the flow path groove portion 51M, the adhesive area of the resin becomes larger as compared with the case where the groove portion 51M is not provided, so that the adhesive strength is also improved.
  • the second mounting surface 51B serves as a wall and the third mounting surface 51A is divided into a plurality of mounting areas and separated, the plurality of third mounting surfaces separated here are separated.
  • the surface closer to the third mounting surface than the second mounting surface is the same as the third mounting surfaces 51A2 and 51A3).
  • a groove portion having a bottom portion (51S1, 51S2) having a surface) is provided.
  • the second mounting surface is also designated. Although it is divided into three regions shown by 51B1, 51B2, and 51B3, there are two flow path directions on the dispenser side (opposite direction of the arrow) of the second mounting surface 51B that divides the resin flow into two. An example is shown in which a triangular shape like the bow of a ship that divides the flow of resin is provided in the space.
  • the resin injection process was simplified. Further, by injecting an amount of resin from the third mounting surface 51A1 to which the resin is applied so as to appropriately fill the third mounting surfaces 51A2 and 51A3 at the end of the flow path, the resin can be modularized without protruding from the mounting surface. I can. Further, even if the resin protrudes, the side surface of the three-dimensional wiring board 51 is aligned with the mounting surface of the image pickup device 31 and the optical system 32, so that it can be easily wiped off.
  • this imaging module has an elongated structure that holds down the width direction (left and right and depth direction of the drawing) that occupies the imaging element, including the cable, so it is easy to fit in a thin tubular object, and it can be used for endoscopes and the like. Easy to apply.
  • FIGS. 8A and 8B show a state in which parts are mounted on the mounting surface of the three-dimensional wiring board 51, reinforcement measures are applied to the mounted parts by applying a reinforcing resin, and then the connection to the relay board 52 is performed. It is a figure.
  • the resin can be reinforced more reliably and uniformly, and even if the solder connection portion of the mounted component is remelted by reheating in the relay board 52 soldering process, the mounted component is held by the reinforcing resin. , It is possible to prevent the mounted parts from shifting.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the manufacturing process in the third embodiment.
  • the three-dimensional wiring board 51 has an important role in connecting the image sensor and the cable line, it is referred to as a “cable connection board”.
  • step S1 soldering is performed on the soldering land 71A in order to mount chip components (electronic components 61, 62) and the like on component electrodes on the component mounting surface of the cable connection board (three-dimensional wiring board 51).
  • chip components electronic components 61, 62
  • step S1 since it has already been explained that the parts that are taller than the mounting surface are mounted in the recesses, the patterns of the mounting surfaces having different heights and the electrodes on the side surface of the convex wall surface perpendicular to the mounting surface. Solder is also supplied to.
  • Step S2 is a step of mounting electronic components such as electronic components 61 and 62 on the portion on which the solder is placed by the process of step S1.
  • Step S3 shows a process of mounting an electronic component by superheat melting.
  • a component having a uniform height and a soldering land can be formed along the plane of the relay board 52 which is further connected to face each other.
  • Step S4 is a step of applying the resin 87 between the mounted components or between the convex wall surfaces of the three-dimensional wiring board. As shown in FIG. 8A, the resin 87 is easily applied onto the cable connection substrate 51 due to gravity and adhesiveness.
  • Step S5 is a step of curing the above-mentioned resin, whereby the electronic component does not move even if the solder is heated and melted.
  • Step S6 is a step of supplying the solders 81 and 82 to the electrodes of the relay board 52 which faces the mounting surface of the cable connection board 51 (three-dimensional wiring board 51) and is connected by solder.
  • Step S7 is a step of mounting the cable connection board on which the electronic components are mounted on the solder supplied to the board connection electrodes of the relay board.
  • Step S8 is a step of heating to melt the solder and connecting the cable connection board and the relay circuit board via electronic components.
  • the component that has already been mounted and fixed to the resin does not shift its position due to heat and is out of the range of the occupied area with respect to the mounting surface of the image pickup element. It is possible to prevent the problem that the required area in the vertical direction or the occupied volume when this unit is installed changes.
  • resin 88 may be further injected during soldering to reinforce the solder.
  • Step S9 is a step of injecting a reinforcing resin between the image pickup device and the relay board using the dispenser 85.
  • the connection portion between the image pickup device and the relay circuit board is reinforced by heat curing or photocuring.
  • the horizontal projection area in the same direction of all other parts should be suppressed inside the horizontal projection area in the direction perpendicular to the mounting surface of the component that occupies the largest area in the mounting surface direction in the module. Can be done. That is, each side is the same as or smaller than the corresponding side of the maximum component.
  • the endoscope system 9 includes an endoscope 2, a processor 5A, a light source device 5B, and a monitor 5C.
  • the endoscope 2 captures an in-vivo image of the subject and outputs an imaging signal. That is, the endoscope 2 is provided with an electronic module 30 at the tip portion 3A of the insertion portion 3.
  • An operation unit 4 provided with various buttons for operating the endoscope 2 is arranged on the base end side of the insertion unit 3 of the endoscope 2.
  • the operation unit 4 is provided with a treatment tool insertion port 4A for a channel into which a treatment tool such as a biological forceps, an electric knife, and an inspection probe is inserted in the body cavity of the subject. Further, a channel opening is arranged at the tip.
  • the insertion portion 3 is connected to the tip portion 3A in which the electronic module 30 is arranged, the bendable bending portion 3B connected to the base end side of the tip end portion 3A, and the base end side of the bending portion 3B. It is composed of the flexible tube portion 3C.
  • the curved portion 3B is curved by the operation of the operating portion 4.
  • a signal cable 75 connected to the image pickup device 1 of the tip portion 3A is inserted through the universal cord 4B arranged on the base end portion side of the operation portion 4.
  • the universal cord 4B is connected to the processor 5A and the light source device 5B via the connector 4C.
  • the processor 5A controls the entire endoscope system 9, processes the image pickup signal output by the image pickup apparatus 1, and outputs it as an image signal.
  • the monitor 5C displays an image signal output by the processor 5A.
  • the light source device 5B has, for example, a white LED.
  • the white light emitted by the light source device 5B is guided to the illumination optical system (not shown) of the tip portion 3A via a light guide (not shown) through which the universal cord 4B is inserted to illuminate the subject.
  • the endoscope 2 Since the endoscope 2 has the electronic module 30 arranged at the tip of the insertion portion, it can be miniaturized.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes, modifications, and the like can be made without changing the gist of the present invention.
  • the part described as an endoscope can be replaced with other consumer cameras, industrial cameras, in-vehicle cameras, surveillance cameras, and the like.
  • the miniaturization feature of the present invention it is possible to save space in the direction orthogonal to the withdrawal direction of this wiring, including the cable wiring that controls the image pickup unit and receives the signal, so that a small space can be saved. It is possible to incorporate a high-performance image pickup device even in the case of a system or layout in which the control circuit for controlling the image pickup unit is arranged at a distance from the image pickup unit arranged in.
  • the image pickup unit is compact and lightweight, and can be easily incorporated into mobile objects such as robots (including vacuum cleaners) and drones where the center of gravity and balance of the equipment are important.
  • the three-dimensional wiring board having the cavity portion of the electronic module and the image pickup unit does not have to be limited to the one created by the MID technology by injection molding, and is created by, for example, processing or cutting with a 3D printer. May be good.
  • the material is not limited to resin, and ceramic or glass epoxy may be used.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes, modifications, and the like can be made without changing the gist of the present invention.

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Abstract

撮像素子３１の撮像平面との面間距離が相対的に異なる第１の面５１Ａおよび第２の面５１Ｂを有し、第１の面５１Ａに配置された第１電極７１と、第２の面５１Ｂに配置された第２電極７２と、を有するＭＩＤ基板５１と、第１の面および第２の面に対向する平面を有し、当該同一平面上に、第１電極７１に接続された第１電子部品６１の電極と接続する第３電極７３と、第２電極７２と接続する第４電極７４と、が配置され、上記撮像素子３１における電極と上記ＭＩＤ基板５１における第１電極７１または第２電極７２との電気的接続を中継する中継基板５２と、を具備する。

Description

電子モジュール、電子モジュールの製造方法および内視鏡
　本発明は、単純な構成で小型高集積でありながら信頼性の高い電子モジュール、電子モジュールの製造方法および内視鏡に関する。
　近年、携帯端末の普及に伴って電子部品の小型化の流れが加速しており、これらを実装する基板に所定の機能を持たせて小型化を追求する技術の提案が活発になっている。例えば、日本国特開２００３－１７３６７号公報では、複数個の電子部品を重ねて、両端部に外部電極を有するスタック型電子部品が提案されている。
　しかしながら、上述した日本国特開２００３－１７３６７号公報に記載の技術は、両端部に外部電極と配設する必要があり、部品点数が増え構成が複雑化するという問題があった。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電子部品を適切に固定し、かつ、小型化を実現した電子モジュール、電子モジュールの製造方法および内視鏡を提供するものである。
　本発明の一態様の電子モジュールは、第１の実装面積を有する第１の実装面を備える集積回路と、上記第１の実装面積より小さい第２の実装面積を有する第２の実装面と、上記第１の実装面積と上記第２の実装面積との差以下の面積である第３の実装面積を有する第３の実装面と、を備え、かつ上記集積回路を上記第１の実装面に対して垂直な方向からみたときに当該集積回路に対応する水平投影面積内に上記第２の実装面および上記第３の実装面が配置される立体配線基板と、を具備する電子モジュールであって、上記第２の実装面と上記第３の実装面とは、いずれも上記集積回路における上記第１の実装面と対向し、かつ、互いに上記第１の実装面までの距離が異なる位置に配設され、上記第１の実装面と上記第３の実装面との間に形成された空間に実装された電子部品の電極表面と上記第２の実装面の電極表面とが、上記集積回路の電極が並ぶ面と略並行となるように配置され、上記電子部品の電極と上記第２の実装面の電極とは、それぞれ上記並行な並び面において上記集積回路の電極に電気的に接続されている。
　本発明の一態様の電子モジュールの製造方法は、複数のはんだ付けランドを配置した第１の実装面を有する第１の部材に対し、上記第１の実装面までの距離が異なり、それぞれ複数のはんだ付けランドを配置した第２の実装面および第３の実装面を対向させて接続する立体配線基板を、上記第１の部材に対して電気的に接続する、電子モジュールの製造方法において、上記第１の実装面と上記第２の実装面との間の距離と上記第１の実装面と上記第３の実装面との間の距離との差に係るスペースに電子部品を実装する部品実装ステップと、上記スペースに実装された電子部品を樹脂固定するステップと、上記第１の実装面のはんだ付けランドと上記第２の実装面と上記第３の実装面とのいずれかの実装面のはんだ付けランドと上記電子部品の電極とを電気的に接続するステップと、を有する。
　本発明の他の態様の電子モジュールは、対物光学系に連接される撮像素子と、上記撮像素子に接続され、外部接続端子が形成された中継回路基板と、上記中継基板に接続され、伝送ケーブル接続端子が形成されたケーブル接続基板と、上記ケーブル接続基板に接続された伝送ケーブルと、を備え、上記中継回路基板と上記ケーブル接続基板とは、電子部品を経て接続され、上記電子部品は大きさの異なる複数の電子部品を含み、前記ケーブル接続基板には対向する中継回路基板の面に対する距離が異なる複数の平面を有し、当該平面上には電子部品搭載電極および基板接続用電極を有しており、中継回路基板の電子部品搭載電極上には電子部品が搭載されており、基板接続用電極表面と電子部品の中継基板側電極表面は略同一表面上に位置しており、基板接続用電極と電子部品の中継基板側電極は中継回路基板の基板接続用電極と接続されてなる。
　本発明の一態様の内視鏡は、上記電子モジュールを有する内視鏡であって、上記電子モジュールを配設する内視鏡先端部を有する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子モジュールを示した側面図である。 図２は、本発明の第２の実施形態に係る電子モジュールを示した側面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る電子モジュールを示した側面図である。 図４は、本発明の第３の実施形態に係る電子モジュールを示した側面図である。 図５は、第３の実施形態に係る電子モジュールにおける立体配線基板と電子部品との配置関係を示した斜視図である。 図６は、第３の実施形態に係る電子モジュールを補強し、さらにケーブルを接続する様子を示した側面図である。 図７は、第３の実施形態に係る電子モジュールにおける中継基板と立体配線基板の電気的な接続部の一部にかかる応力を軽減するために充填する樹脂の注入を容易にする例を示した説明図である。 図８Ａは、第３の実施形態に係る電子モジュールにおいて、立体配線基板の実装面に部品実装を行い、補強樹脂を塗布して実装した部品の補強策を施した後、中継基板に対しての接続を行う様子を示した図である。 図８Ｂは、第３の実施形態に係る電子モジュールにおいて、立体配線基板の実装面に部品実装を行い、補強樹脂を塗布して実装した部品の補強策を施した後、中継基板に対しての接続を行う様子を示した図である。 図９は、第３の実施形態に係る電子モジュールの製造工程を説明するためのフローチャートである。 図１０は、第１～第３の実施形態の電子モジュールが適用される内視鏡システムを示した図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
　なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするために、構成要素毎に縮尺を異ならせることがあり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、および各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
　＜第１の実施形態＞
　図１を参照して、本第１の実施形態に係る電子モジュールについて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子モジュールを示した側面図である。
　本第１の実施形態に係る電子モジュール３０は、立体配線基板５１を備える。ここで、各種の電子部品が実装されている立体配線基板５１は、いわゆるＭＩＤ（Molded Interconnect Devices）技術によって形成されてもよい。なお、ＭＩＤとは、射出成形品等の立体成形品の表面に電気回路を一体形成した３次元成形回路部品のことで、このＭＩＤ技術を用いることで、従来の２次元回路とは異なり、傾斜面、垂直面、曲面、成形体に設けた貫通孔の内面等にも回路を付加することができるようになる。また、立体配線基板５１は、３Ｄプリンタ等により同様の構成の立体基板として作成されてもよい。
　このＭＩＤとしては、公知の微細複合加工技術を用いることができる。この微細複合加工技術によれば、射出成形品の表面に電気回路を形成するＭＩＤ技術に、成形表面活性化処理技術とレーザパターニング工法等を用いることで、微細パターニング、かつ、ベアチップ実装が可能な３Ｄ実装デバイスを実現することができる。
　図１に示すように、立体配線基板５１は、上述したＭＩＤ技術によって形成されており、対向する実装面（第１の面、第１の実装面）５２Ａに対し、部品実装なく上記第１の実装面と電気的に接続する第２の実装面５１Ｂと、この第２の実装面と高さ方向に段差を有する部品実装用の第３の実装面５１Ａとを有する。
　上記第３の実装面５１Ａには、レーザープロセス法等により第１電極７１が成形されている。上記第２の実装面５１Ｂには、上記同様に、レーザープロセス法等により第２電極７２が成形されている。
　これら第３の実装面５１Ａと第２の実装面５１Ｂの高さの差の空間は、第２の実装面に比較的実装面積の大きな集積回路５２を実装したとき（第１の実装面５２Ａと電気的に接続したとき）に、図に示すように、電子部品（第１チップ部品）６１を搭載するのに適した空間とすることができる。この第１チップ部品６１は、例えばコンデンサ、抵抗またはジャンパ部品等である。
　この第１チップ部品６１の電極を集積回路５２の電極７３と電気的に接続して、特定の電子回路機能を確保してもよい。例えば、第１チップ部品６１をコンデンサとして集積回路３１と立体配線基板の電源端子間に設置することで、ノイズ除去の性能を確保することができる。
　また、第１チップ部品６１は、立体配線基板５１の第３の実装面５１Ａに設けられた電極とはんだ８１で接続する。集積回路５２の電極７３と立体配線基板５１の第３の実装面５１Ａに設けられた電極とを第１チップ部品電極８２またははんだ８１を経て電気的に接続してもよい。
　すなわち、このとき、第１チップ部品６１実装用の第３の実装面５１Ａと逆側に配置される端子（図１におけるはんだ８１の上端位置に相当）と集積回路５２とが電気的に接続されており、かつ、第２の実装面５１Ｂの電極８２と集積回路５２が電気的に接続されている。
　このような構成にすることによって、最も広い面積を占有する部品である集積回路５２以上の面積（集積回路５２の実装に要する当該集積回路５２の端子部も含めた実装面積）に、立体配線基板５１の実装部面積を広げることなく、集積回路５２を当該集積回路５２に係る実装面に垂直な方向からみたときに、当該集積回路５２に対応する水平投影面積内に配置される小型の電子モジュールを提供することが可能となる。
　このように、第１チップ部品６１と立体配線基板５１とが、第１の実装面積を必要とする集積回路５２と電気的に接続されながら、立体配線基板５１実装部に係る形状の工夫によって、上記集積回路５２が実装される際に占有する第１の実装面積より小さい面積である第２の実装面積の第２の実装面５１Ｂと、上記第１の実装面積と第２の実装面積の差以下の面積である第３の実装面５１Ａとを設けて、チップ部品を納める工夫を行っている。
　すなわち、上記第２の実装面と上記第３の実装面は、いずれも上記集積回路５２の実装面と対向し、かつ、上記第２の実装面と第３の実装面とは、上記集積回路５２の実装面までの距離が異なる。また、上記集積回路５２の実装面と第３の実装面との間の空間（図１における第３の実装面５１Ａの上部）に電子部品（チップ部品６１）を実装する。
　上記第３の実装面５１Ａに実装した電子部品の電極と、上記第２の実装面５１Ｂの電極８２の並びが上記集積回路５２の電極７３、７４の並ぶ面と略並行となるので、上記電子部品の電極および上記第２の実装面の電極７３、７４がそれぞれ上記並行な並び面となる。これにより、上記集積回路５２と電気的に接続が容易となり、また、集積回路５２の実装面方向の面積以内の範囲に他の部品を納めて小型なものとなっている。
　＜第２の実施形態＞
　次に、図２を用いて、上述した集積回路５２を中継基板とし、その上に撮像素子３１、および、例えば積層型の撮像光学系３２を含む撮像チップを実装した実施形態を説明する。なお、上述したように本第２の実施形態は、第１の実施形態においては符号５２で示した集積回路を中継基板とした例であるので、本第２の実施形態の説明においては、符号５２は、中継基板５２を示すものとする。
　図２に示したように、この第２の実施形態では、例えば、撮像素子３１のウエハー段階で撮像素子上に積層して形成した撮像光学系をダイシングして切り離したものを想定しており、撮像素子３１の撮像面の広がり方向（撮像平面、紙面の横方向と奥行き方向）の面積をはみ出した部品および部材がなく、単純な構成で小型の電子モジュール３０を提供することができる。
　撮像素子３１は、多くの受光素子を撮像面に配置して、撮像光学系３２からの対象物の像を電気信号に変える素子である。この種の素子は、高画素化および高感度化によって、センサを二次元的に敷き詰めた受光部の面積が大きくなる傾向にあるため、実装に要する面積（実装面積）も他の部品より大きくなり、モジュールの中で支配的なスペースをとりがちである。したがって、この部品の実装面積より外側に出さない設計にすることが、撮像モジュールの小型化（特に実装面積方向の）の一つの目安となる。
　本第２の実施形態においては、中継基板５２（上述したように本第２の実施形態の説明においては、符号５２は中継基板を示すものとする）は、撮像モジュール３０の一部を構成し、立体配線基板５１と撮像素子３１との間に介挿されるようになっている。この中継基板５２を有することで、撮像素子３１の電極の並び位置とは異なる位置にある、立体配線基板５１または第１チップ部品６１の電極に撮像素子３１用の信号線を繋ぐことができ、配線および部品レイアウトの自由度が得られるようになる。
　中継基板５２は、立体配線基板５１における第３の実装面５１Ａおよび第２の実装面５１Ｂに対向する平面を有し、この同一平面上に、第１電極７１に接続された第１電子部品である第１チップ部品６１の電極と接続する第３電極７３と、第２電極７２と接続する第４電極７４と、が配設されている。
　なお、上述した第１電子部品である第１チップ部品６１の高さ、すなわち、撮像素子３１の撮像平面の面方向に垂直な方向の高さ寸法は、図１で説明した電子モジュールと同様に上記第３の実装面５１Ａと上記第２の実装面５１Ｂとにおける段差（すなわち、上記撮像平面との面間距離の差）と略等しくなるように設計されている。
　なお、立体配線基板５１をＭＩＤ工程で作ったＭＩＤ基板とするとき、第１電極７１と第２電極７２は、以下に示すように立体配線基板（ＭＩＤ基板）５１上に形成される。まず、立体配線基板のなる部品を射出成型等で成型し、この成型部品の表面に対してレーザ照射を行うことにより任意の領域（パターン）において成型体中の触媒を露出あるいは活性化し、無電解めっきにより前記レーザ照射部に第１の金属膜を形成（たとえばCu）することができるので、さらに電解めっきにより第１の金属膜上に第２の金属膜を形成（たとえばAu）して、導電性等の性能を向上させる。
　また、第１チップ部品６１は、第１電極７１に所定のリフローソルダリング工程によりはんだ接続されるようになっている。
　中継基板５２は、ＭＩＤ基板５１と対向する同一平面上に、上記第１電極７１に接続された第１電子部品（第１チップ部品６１）の電極と接続するための第３電極７３と、上記第２電極７２と接続するための第４電極７４とを有する硬質基板であるが、この硬質基板は、例えばＭＩＤ、セラミック基板または樹脂多層基板である。
　ところで、上述した第１の実施形態における集積回路５２を、例えば撮像素子であるとする。このとき、撮像素子の電極７３、７４の並ぶ面と略並行となる上記第３の実装面５１Ａの電子部品の電極７１（と当該電極７１に第１のチップ部品６１を実装するためのはんだ８１）と上記第２の実装面５１Ｂの電極７２（と当該電極７２に盛られたはんだ８２）によって、当該撮像素子の撮像面の裏面に設けられた電極７３、７４が電気的に接続され、撮像素子の下に第１のチップ部品６１用スペースができて、上記集積回路実装用占有面の垂直方向に対応する水平投影面積内に上記第２、第３の実装面が収まる。
　同様に、本第２の実施形態のように、中継基板５２を経て撮像モジュール３０が立体配線基板５１と接続される例においても、中継基板５２および立体配線基板５１はいずれも、撮像素子３１を上述した撮像平面に垂直な方向から見たときに当該撮像素子の実装面積と略同一な水平投影面積を有するように形成される。このように、様々な部品を集積した高性能の小型撮像モジュールとなる。
　すなわち、上記第３の実装面５１Ａ(図１参照)上に実装された電子部品（チップ部品）６１の電極７１（とはんだ付け部８１）と上記第２の実装面５１Ｂ(図１参照)上の電極７２（とはんだ付け部８２）によって、上記撮像素子の撮像面の裏面に設けられた電極を電気的に接続するための並行平板の中継基板を具備するが、この中継基板の実装面方向の占有面積が撮像素子の実装面方向の占有面積とそろえてある。あるいは、撮像素子の実装面方向の占有面積（各辺の長さ）より中継基板の占有面積（対応する各辺の長さ）が小さい。
　＜第２の実施形態の変形例＞
　以下、第２の実施形態の変形例について説明する。　
　上述した第１の実施形態および第２の実施形態では、立体配線基板５１が集積回路５２または中継基板５２を実装する面に対して同じ方向の面を実装面に段差を設ける構成例を説明したが、この段差のある第３の実装面５１Ａは、複数の段差を持つ複数の面であってもよい。
　図３は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る電子モジュールを示した側面図である。図３に示すように、例えば第２の実施形態の変形例として、以下に示す構成例が考えられる。
　すなわち、撮像素子３１の撮像面（光学系３２が載置された面）の裏面であって、電極（図３でははんだ付け５３で図示）が並んだ面に対して、直接、はんだ付けができる３つの面を有する構成例が考えられる。この３つの面は、第２の実施形態の如き第２の実装面５１Ｂと、第１の高さの第１のチップ部品６１を経て、撮像素子３１の電極（ここでは中継基板５２を介している）と接続できる第３の実装面５１Ａとに加え、第１の高さの第１のチップ部品６１とは異なる第２の高さである電子部品６２を介して、撮像素子の電極と接続できる第４の実装面５１Ｃを有する立体配線基板５１としてもよい。
　また、これらの第２～第４の実装面（５１Ｂ，５１Ａ，５１Ｃ）とは反対側の裏面に、ケーブル線などをはんだ付けしても、前述の撮像素子の実装面積を超えることのないような工夫となる段差部１５１を設けて、撮像素子３１が光学系３２を介して撮像する方向と反対側に撮像素子やその他の電子回路の信号線を引き出せるようにしてもよい。
　このように、撮像素子３１の実装面を超えない設計で、配線を伸ばすことによって、内視鏡の先端の撮像部のような用途で利用する場合に、細長い管内に収めて、その径を細くすることが可能になる。
　＜第３の実施形態＞
　これまで説明してきたように、上述した実施形態に係る電子モジュール３０は、最大実装面積の、または実装時に最大面積を占める電子部品の面積を超えないような実装上の工夫を行っている。特に画素数または画素サイズ等の条件から撮像素子がその最大実装面積を要する部品になることを想定し、撮像モジュール３を小型化する際の工夫に特徴と有する第３の実施形態について、図４を用いて説明する。
　図４は、本発明の第３の実施形態に係る電子モジュールを示した側面図である。この第３の実施形態においては、撮像素子３１の上に当該撮像素子の撮像面に対象物像を結像するための積層光学系３２を設けているが、この光学系も上記の考え方を踏襲し、撮像素子の占有する実装面に対する面積を超えないような幅奥行き（撮像方向、撮像光学系光軸と直交する方向、実装面と水平な方向）に収めたものとしている。
　また、撮像素子の周辺部品（抵抗、コンデンサなどのチップ部品等）も、第１の実施形態において説明したように、撮像素子３１の撮像光学系に直交する方向の占有面積の中に納まるように立体配線基板５１と中継基板５２とが形成する空間に配置している。第３の実施形態において中継基板５２は、撮像素子の制御用、あるいは撮像信号出力用の信号用の電極の並びを、立体配線基板５１上の電極や部品用電極に適切になるように入れ替える多層基板である。
　第３の実施形態において、中継基板５２の電極７３は、立体配線基板５１の電極７１、７１Ａに対応し、中継基板５２の電極７４は、立体配線基板５１の電極７２に対応して位置が決まっており、簡単なはんだ接続が出来るようになっている。第３の実施形態の立体配線基板５１は、このような中継基板５２によってレイアウトを変えられた部品実装サイドの裏面のケーブル配線用パターン（後述）に伝え、また、その立体形状の工夫によって、適切な位置に配置された電子部品に配線パターンを導いている。
　第３の実施形態においては、電子部品（チップ部品）６１、６２の位置がはんだ接続作業時にずれることで撮像素子の占有面積の外に出ないような工夫を行っている。チップ部品６２は、モジュールの中央付近にあって、はんだ８２が適量であれば、はんだランド対（電極）７２の略中央にはんだの表面張力によって引き寄せられ固定される。はんだランド対７２は、バランスのとれた表面張力を得るために、略同一のパターン面積、形状としてある。
　一方、電子部品６１に関しては、電子部品６２とは異なる点を考慮する必要がある。つまり、はんだ付け時にはんだが溶けた状態でずれて、先に説明した撮像素子を撮像面から見た面積の範囲からはみ出してしまうことに対する対策が必要である。
　この点を考慮して第３の実施形態では、立体配線基板５１の実装面中央部に設けられた凸部の方向に引っ張る力が働くように、当該凸部の側面の壁にもはんだ付けパターンを延伸して設けたことを特徴とする。このような工夫で、はんだが溶けている状態では、中央部の凸部に向かって電子部品６１が近づく方向への力が発生し、撮像素子の下部の水平投影面積からはみ出さないようになっている。
　また、このように設けたはんだ付けパターンの部分のはんだは、中継基板５２の電極とも接続できるような位置となっており、撮像素子３１その他と通信ができるようになっている。
　図５にこのような工夫をした配線パターンを有する立体配線基板５１と、その実装面に実装される電子部品６１の関係を斜視図で示した。
　図５に示すように、電子部品（チップ部品）６１の各電極は立体配線基板５１に設けられた電極（はんだ付けパターン）７１と７１Ａとで実装されて電気的接続がなされる。電極７１Ａのパターンは実装面に対し略垂直の壁部に設けられる。なお、この壁は、はんだ付けの際にはんだが溶けたとき、立体配線基板の範囲外に部品が出ないような表面張力を働かせるように中央から外側を向いて形成される。
　また、立体配線基板（ＭＩＤ基板）中央部の凸部は、各部品に対して上述した如き効果を奏するような壁が設けられ形状が決められている。また、凹部は、部品を納めるスペースとして使われている。
　このように、第３の実施形態において撮像モジュール３０は、撮像光学系３２を有し、撮像素子３１とその周辺部品群をコンパクトにモジュール化しているので、撮像素子に制御信号を入力すると、撮像結果の撮像信号が出力できるユニットとなる。これによって、製造後の検査などでの取り扱いが容易になって、シンプルな構造で小型の撮像モジュールが提供できる。
　図６は、第３の実施形態に係る電子モジュールを補強し、さらにケーブルを接続する様子を示した側面図である。前述のように、第３の実施形態に係る電子モジュールは撮像素子３１の撮像面側（裏面は実装面）に撮像光学系３２を積層した構造であるので、実装面方向に中継基板５２、周辺回路を構成する電子部品類６１、６２と立体配線基板５１等が接続されており、撮像素子の実装面等の占有面積の範囲内に収まるようにケーブル９１が接続される。
　ケーブル９１の導電線９１ａは、立体配線基板５１の部品実装面の反対の面に設けられたはんだ付けランドパターン７６にはんだ８３により接続される。なお、立体配線基板５１の部品実装面の反対の面は、ケーブルが撮像素子占有面積以上にはみ出さないように、ケーブルの外形を考慮して、くぼませて形成してある。
　また、第３の実施形態においては、例えば、図４、図５に示した構成のようにはんだ付けしただけでは、モジュールに所定の応力が印加された際にはんだ接合部または電極に機械的負荷がかかってしまう虞がある。本実施形態においては係る事情に鑑み、中継基板５２と立体配線基板５１との隙間を樹脂８６で充填して保護するようにしている。図６は、注射器などディスペンサ８５によって樹脂８６を注入する様子を図示したものである。
　これによって、はんだ接合部または電極にかかる機械的負荷を小さくすることができ、モジュールに力が印可された場合においても当該モジュールを安全に保護することができる。また、この樹脂８６の充填により、部品６１，６２の周囲を補強することができるので、これら部品へのストレスを軽減することが可能となる。なお、撮像素子３１と中継基板５２と間に対しても同様の処理を行ってもよい。
　図７は、第３の実施形態に係る電子モジュールにおける中継基板と立体配線基板の電気的な接続部の一部にかかる応力を軽減するために充填する樹脂の注入を容易にする例を示した説明図である。
　図５に示すように第２の実装面５１Ｂが、部品実装用の第３の実装面を複数の領域に分けているような構成の場合、一か所からの注入では、第２の実装面５１Ｂの壁によって、樹脂の流れがせき止められてしまうため、第３の実装面の領域ごとに樹脂充填をする必要があった。この場合、モジュールの向きを変えながらディスペンサを操作するか、複数のディスペンサを用意する必要があった。こうした製造工程上の手間を省くために、図７に示す例では、樹脂の流路として溝部５１Ｍ（５１Ｍ１、５１Ｍ２）を形成し、第３の実装面５１Ａ１からの樹脂充填により、樹脂を他の二つの実装面５１Ａ２と５１Ａ３にまで行き渡らせ、樹脂を一度に充填できるようにした。
　このような工夫によって、第２の実装面５１Ｂより撮像素子から離れた方向にある第３の実装面５１Ａに出来るスペースに部品６１を配置し樹脂を充填する。また、この流路溝部５１Ｍを設けることにより、当該溝部５１Ｍを設けない場合に比べて樹脂の接着面積が大きくなるので、接着強度も向上する。
　このように、第２の実装面５１Ｂが壁となって、上記第３の実装面５１Ａを複数の実装領域に分割して隔ててしまう場合、ここで隔てられた複数の第３の実装面を互いにつなぐために、本第３の実施形態においては、上記第２の実装面より上記第３の実装面に近い面（例えば、図７に示すように、第３の実装面５１Ａ２，５１Ａ３と同じ面）を有する底部（５１Ｓ１，５１Ｓ２）を形成した溝部を設けている。
　また、この図７においては、溝部５１Ｍを二か所（溝部５１Ｍ１，５１Ｍ２）設けることによって、二つのスペース（第３の実装面５１Ａ２と５２Ａ３）に樹脂を導くため、第２の実装面も符号５１Ｂ１、５１Ｂ２、５１Ｂ３にて示す三つの領域に分かれているが、樹脂の流れを二つに分ける第２の実装面５１Ｂのディスペンサ側（矢印の方向の反対方向）には、二つの流路方向に樹脂の流れを分ける船の舳先のような三角形状を設けている例を図示した。
　これらの工夫によって、樹脂注入の工程を簡単化した。また、樹脂がディスペンサが当てつけられる第３の実装面５１Ａ１から、流路の先の第３の実装面５１Ａ２、５１Ａ３を適度に満たすような量の樹脂注入によって、実装面から樹脂はみ出しなくモジュール化が出来る。また、樹脂はみ出しがあっても、立体配線基板５１の側面が撮像素子３１の実装面や光学系３２と揃った面になっているので、簡単にふき取ることが出来る。
　このように、この撮像モジュールは、ケーブルも含めて撮像素子占有の幅方向（図面の左右と奥行き方向）を押さえた細長い構造になるため、細い管状のものに収めやすくなり、内視鏡等に応用しやすい。
　図８Ａ、図８Ｂは、立体配線基板５１の実装面に部品実装を行い、補強樹脂を塗布して実装した部品の補強策を施した後、中継基板５２に対しての接続を行う様子を示した図である。この例では、より確実に均一に樹脂補強を可能にし、かつ、中継基板５２はんだ付け工程における再加熱により実装部品のはんだ接続部が再溶融したとしても、補強樹脂により実装部品が保持されるため、実装部品のずれを防止することができる。
　図９は、第３の実施形態における製造工程を説明するためのフローチャートである。なお、ここでは、この立体配線基板５１が撮像素子とケーブル線の接続に重要な役割を有していることから、これを「ケーブル接続基板」として表している。
　図９に示すように、ステップＳ１においてケーブル接続基板（立体配線基板５１）の部品実装面の部品用電極にチップ部品（電子部品６１，６２）などを実装するために、はんだ付けランド７１Ａにはんだを供給しているステップである。このステップＳ１においては、実装面に対して背の高い部品は凹部に実装されることはすでに説明したとおりなので、高さの異なる実装面のパターンや実装面に垂直な凸部壁面の側面の電極にもはんだが供給される。
　ステップＳ２は、ステップＳ１の工程によってはんだが乗った部分に電子部品６１，６２等の電子部品を実装する工程である。
　ステップＳ３は、過熱溶融により電子部品を実装する工程を示している。このステップにおいて、対向してさらに接続される中継基板５２の平面に即し、高さの揃った部品とはんだ付けランドができる。
　ステップＳ４は、実装部品同士、あるいは立体配線基板の凸部壁面の間に樹脂８７を塗布するステップである。図８Ａに示すように、樹脂８７は重力と粘着性によりケーブル接続基板５１の上に塗布しやすい。
　ステップＳ５は、上述した樹脂を硬化させるステップであり、これによって、はんだを加熱溶融しても電子部品は動かなくなる。
　ステップＳ６は、ケーブル接続基板５１（立体配線基板５１）の実装面に対向してはんだで接続される中継基板５２の電極にはんだ８１，８２を供給するステップである。
　ステップＳ７は、中継基板の基板接続電極に供給されたはんだ上に電子部品搭載済みのケーブル接続基板を搭載するステップである。
　ステップＳ８は、加熱してはんだを溶融し、電子部品を経てケーブル接続基板と中継回路基板を接続するステップである。このとき、すでに実装され、樹脂固定された部品が熱によって位置をずらすことはなく、撮像素子の実装面に対する占有面積の範囲から外れてしまう部品によって、例えば、組み込み時の、撮像光軸方向に垂直な方向に必要な面積、または、このユニットが組み込まれるときの占有体積が変わってしまうような問題を防ぐことができる。ここで、図８Ｂに示すように、さらに樹脂８８をはんだ付けの間に注入して補強してもよい。
　ステップＳ９は、ディスペンサ８５を用いて撮像素子と中継基板間に補強樹脂を注入するステップである。これにより、加熱硬化または光硬化により、撮像素子と中継回路基板との接続部を補強する。
　以上示したように、モジュール内で占有する実装面方向の面積が最大の部品の、実装面に垂直方向の水平投影面積の内側に、すべての他の部品の同じ方向の水平投影面積を抑えることができる。すなわち、各辺を最大部品の対応する各辺と同じか小さくした。
　次に、第１～第３の実施形態の電子モジュールが適用される内視鏡システムについて、図１０を参照して説明する。
　図１０に示すように、内視鏡システム９は、内視鏡２と、プロセッサ５Ａと、光源装置５Ｂと、モニタ５Ｃと、を具備する。内視鏡２は、挿入部３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。すなわち、内視鏡２は挿入部３の先端部３Ａに電子モジュール３０を具備する。
　内視鏡２の挿入部３の基端側には、内視鏡２を操作する各種ボタン類が設けられた操作部４が配設されている。操作部４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チャンネルの処置具挿入口４Ａが配設されている。また、先端にはチャンネル開口部が配設されている。
　挿入部３は、電子モジュール３０が配設されている先端部３Ａと、先端部３Ａの基端側に連設された湾曲自在な湾曲部３Ｂと、この湾曲部３Ｂの基端側に連設された可撓管部３Ｃとによって構成される。湾曲部３Ｂは、操作部４の操作によって湾曲する。
　操作部４の基端部側に配設されたユニバーサルコード４Ｂには、先端部３Ａの撮像装置１と接続された信号ケーブル７５が挿通している。
　ユニバーサルコード４Ｂは、コネクタ４Ｃを介してプロセッサ５Ａおよび光源装置５Ｂに接続される。プロセッサ５Ａは内視鏡システム９の全体を制御するとともに、撮像装置１が出力する撮像信号に信号処理を行い画像信号として出力する。モニタ５Ｃは、プロセッサ５Ａが出力する画像信号を表示する。
　光源装置５Ｂは、例えば、白色ＬＥＤを有する。光源装置５Ｂが出射する白色光は、ユニバーサルコード４Ｂを挿通するライトガイド（不図示）を介して先端部３Ａの照明光学系（不図示）に導光され、被写体を照明する。
　内視鏡２は、挿入部の先端部に電子モジュール３０を配設するため、細形化が可能となる。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。例えば、内視鏡として説明した部分は、その他コンシューマ用カメラ、産業用カメラ、車載カメラ、監視カメラなどに置き換えた応用が可能である。つまり、本発明の小型化の特徴を活かせば、撮像ユニットを制御し、その信号を受け取るケーブル配線を含め、この配線の引き出し方向に直交する方向に対して、省スペース化が出来るので、小さなスペースに配置した撮像ユニットに対し、それを制御する制御回路が離れて配置されるようなシステムやレイアウトの場合でも、高性能の撮像装置を組み込む事が可能となる。したがって、車外、車内の死角なく、様々な場所を撮像するニーズがある自動車では、多くの撮像ユニットを搭載するため、本発明のような配線まで含めての小型化は重要で、組み込み時の設計が容易になる。また、携帯性ゆえに小型軽量化が求められる携帯端末、あるいは置き場所を小さくしたいＡＩスピーカーをはじめとするネット端末、ＩｏＴ家電、日常を見守って対象の安全を保障する見守り用カメラにも応用することが出来る。さらに、移動機能が重要なため小型化、軽量化、さらに機器の重心やバランスも重要なロボット（掃除機なども含む）、ドローンなど移動体への組み込みも容易な撮像ユニットとなっている。
　また、上記記載で電子モジュール、撮像ユニットのキャビティ部を有する立体配線基板は、射出成型によるＭＩＤ技術で作成されたものに限定する必要はなく、例えば、３Ｄプリンタによる加工または切削加工によって作成してもよい。材質も樹脂には限定されず、セラミックまたはガラスエポキシを用いても良い。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

Claims (10)

  1. 　第１の実装面積を有する第１の実装面を備える集積回路と、
    　上記第１の実装面積より小さい第２の実装面積を有する第２の実装面と、上記第１の実装面積と上記第２の実装面積との差以下の面積である第３の実装面積を有する第３の実装面と、を備え、かつ上記集積回路を上記第１の実装面に対して垂直な方向からみたときに当該集積回路に対応する水平投影面積内に上記第２の実装面および上記第３の実装面が配置される立体配線基板と、
    　を具備する電子モジュールであって、
    　上記第２の実装面と上記第３の実装面とは、いずれも上記集積回路における上記第１の実装面と対向し、かつ、互いに上記第１の実装面までの距離が異なる位置に配設され、
    　上記第１の実装面と上記第３の実装面との間に形成された空間に実装された電子部品の電極表面と上記第２の実装面の電極表面とが、上記集積回路の電極が並ぶ面と略並行となるように配置され、
    　上記電子部品の電極と上記第２の実装面の電極とは、それぞれ上記並行な並び面において上記集積回路の電極に電気的に接続されている
    　ことを特徴とする電子モジュール。
  2. 　上記第３の実装面は、上記集積回路における上記第１の実装面までの距離が互いに異なる第４の実装面と第５の実装面とを有し、
    　上記第４の実装面に実装される電子部品の電極と、上記第５の実装面に実装される電子部品の電極との並びが上記集積回路の電極の並ぶ面と略並行となる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  3. 　上記第２の実装面と上記第３の実装面とを連接する壁部側面に上記電子部品用のはんだ付けランドが設けられている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  4. 　上記第２の実装面が、上記第３の実装面を複数の実装領域に隔てて配置され、
    　上記隔てられた複数の第３の実装面を互いにつなぐために、上記第２の実装面より上記第３の実装面に近い距離を底部とした溝部を設けた
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  5. 　上記集積回路は撮像素子であり、
    　上記撮像素子の電極の並ぶ面と略並行となる上記第３の実装面に実装された電子部品の電極と上記第２の実装面の電極とによって、当該撮像素子における撮像面の裏面に設けられた電極が電気的に接続され、
    　上記集積回路実装用占有面積の垂直方向における投影面積内に上記第２の実装面および上記第３の実装面が収まる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電子モジュール。
  6. 　上記第３の実装面に実装された電子部品の電極と上記第２の実装面の電極とによって、上記撮像素子における撮像面の裏面に設けられた電極を電気的に接続するための中継基板を具備する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の電子モジュール。
  7. 　上記立体配線基板の、上記撮像素子方向の実装面の裏面に凹部を有し、当該凹部内かつ上記集積回路実装用占有面積の垂直方向における投影面積内に金属導線を接続した
    　ことを特徴とする請求項５に記載の電子モジュール。
  8. 　複数のはんだ付けランドを配置した第１の実装面を有する第１の部材に対し、上記第１の実装面までの距離が異なり、それぞれ複数のはんだ付けランドを配置した第２の実装面および第３の実装面を対向させて接続する立体配線基板を、上記第１の部材に対して電気的に接続する、電子モジュールの製造方法において、
    　上記第１の実装面と上記第２の実装面との間の距離と上記第１の実装面と上記第３の実装面との間の距離との差に係るスペースに電子部品を実装する部品実装ステップと、
    　上記スペースに実装された電子部品を樹脂固定するステップと、
    　上記第１の実装面のはんだ付けランドと上記第２の実装面と上記第３の実装面とのいずれかの実装面のはんだ付けランドと上記電子部品の電極とを電気的に接続するステップと、
    　を有することを特徴とする電子モジュールの製造方法。
  9. 　対物光学系に連接される撮像素子と、
    　上記撮像素子に接続され、外部接続端子が形成された中継回路基板と、
    　上記中継基板に接続され、伝送ケーブル接続端子が形成されたケーブル接続基板と、
    　上記ケーブル接続基板に接続された伝送ケーブルと、
    　を備え、
    　上記中継回路基板と上記ケーブル接続基板とは、電子部品を経て接続され、
    　上記電子部品は大きさの異なる複数の電子部品を含み、
    　前記ケーブル接続基板には対向する中継回路基板の面に対する距離が異なる複数の平面を有し、
    　当該平面上には電子部品搭載電極および基板接続用電極を有しており、
    　中継回路基板の電子部品搭載電極上には電子部品が搭載されており、
    　基板接続用電極表面と電子部品の中継基板側電極表面は略同一表面上に位置しており
    基板接続用電極と電子部品の中継基板側電極は中継回路基板の基板接続用電極と接続されてなる
    　ことを特徴とする電子モジュール。
  10. 　請求項１に記載の電子モジュールを有する内視鏡であって、
    　上記電子モジュールを配設する内視鏡先端部を有する
    　ことを特徴とする内視鏡。
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