WO2022013929A1 - 電子モジュール、撮像ユニット、内視鏡及び電子モジュールの製造方法 - Google Patents

電子モジュール、撮像ユニット、内視鏡及び電子モジュールの製造方法 Download PDF

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WO2022013929A1
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mount
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大地 児玉
寛幸 本原
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オリンパス株式会社
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    • H05K3/185Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating characterised by the patterning method by making a catalytic pattern by photo-imaging

Definitions

  • the present invention relates to an electronic module, an image pickup unit, an endoscope, and a method for manufacturing an electronic module suitable for a three-dimensional circuit board.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-86068 provides a wiring pattern formed on a substrate portion and its outer surface as a technique used for an image pickup apparatus, and has a recess formed on a mounting surface, and the substrate is a light emitting element.
  • a technology for miniaturization that also serves as a reflector function is disclosed.
  • a closed space is formed by mounting a flat circuit board in contact with the bottom of a concave portion of a three-dimensional circuit board (molded component) to secure a mounting space for the component. is doing.
  • the molded parts that also function as the substrate are formed by the so-called MID (Molded Interconnect Devices) technology.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-54896 discloses a technique for preventing a short circuit between LED chips while narrowing the distance between adjacent LED chips in order to reduce the size of electronic components (light emitting devices). ing.
  • grooves are formed between the mounts of the substrate on which each LED is mounted, and by using a material having solder wettability on the inner side surface of the grooves, contact between the solders for mounting each chip is prevented.
  • the chip spacing is narrowed to reduce the size of the light emitting device.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-54896 even if Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-54896 is adopted, the distance between the mount portions can only be narrowed, and the area of the mount portion itself can be reduced in order to reduce the size of the electronic components. Can't. That is, the technique of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-54896 does not correspond to the narrowing of the pitch and the fine pitch of the integrated circuit. If an attempt is made to reduce the area of the mount portion, there is a problem that the distance between a plurality of electrodes of the mounting components (electronic components) mounted on the mount portion becomes narrow and a short circuit may occur. rice field.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic module, an imaging unit, an endoscope, and an electronic module that can be miniaturized while preventing short circuits between electrodes.
  • a mount base having a first electrode mounting surface on which an electronic component is mounted and a land formed on the mount base and corresponding to a plurality of electrodes of the electronic component are the first.
  • the image pickup unit of one aspect of the present invention is formed on the image pickup element, the mount base having the first electrode mounting surface on which the image pickup element is mounted, and the mount base, and corresponds to a plurality of electrodes of the image pickup element, respectively.
  • a land is provided between a plurality of electrode mount portions formed on the first electrode mounting surface and the plurality of electrode mount portions, and has a predetermined step with respect to the first electrode mounting surface of the mount base. It is equipped with a part.
  • the endoscope according to one aspect of the present invention is formed on an insertion portion, a mount base provided on the insertion portion and having a first electrode mounting surface on which an image pickup element is mounted, and the mount base, and the image pickup element is formed. Lands corresponding to the plurality of electrodes are provided between the plurality of electrode mount portions formed on the first electrode mounting surface and the plurality of electrode mount portions, and are provided with respect to the first electrode mounting surface of the mounting base.
  • An electronic module including a step portion having a predetermined step, and an image pickup module composed of the image pickup element and an optical system are provided.
  • a mount base is formed by injection molding, a pattern for opening holes for vias and a wiring pattern is formed on the first surface of the mount base, and the first surface of the mount base is formed.
  • a land pattern for mounting an electronic component is formed at a position corresponding to the via opening on the second surface opposite to one surface, and vias, lands and wiring patterns are formed by plating.
  • FIG. 10 It is sectional drawing which shows an example of the electronic module formed by adopting the flow of FIG. It is a top view which shows the electronic module of FIG. 20 as seen from the top surface. It is sectional drawing which shows the modification of the electronic module. It is a figure which shows the 5th Embodiment. It is a circuit diagram which shows the structure of the circuit which drives the image pickup unit 90. It is a perspective view of the mounting module 100 constituting the tip portion 72A. It is a perspective view which shows a part of the cross-sectional shape by breaking the tip portion 72A. It is a figure explaining an example of the image pickup unit 90 configured by the electronic module of each embodiment. It is a figure explaining an example of the image pickup unit 90 configured by the electronic module of each embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a configuration of an electronic module according to a first embodiment of the present invention.
  • 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.
  • the electrode mount portions are mutually prevented from short-circuiting. It is possible to make the space between the devices relatively narrow and to reduce the size of the device.
  • the electronic module of FIG. 1 may be configured by, for example, MID technology.
  • MID in particular, the fine composite processing technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-159942 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-134777 can be used.
  • this fine composite processing technology 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. , So-called 3D mounting device can be realized.
  • the mount portion 10 has a three-dimensional structure having a predetermined shape.
  • the electronic component 20 has a plurality of electrodes 21 on the bottom surface, and the electronic component 20 is mounted on the mount portion 10 by these electrodes 21. Note that FIG. 1 shows a state before mounting the electronic component 20 on the mount portion 10.
  • the mount portion 10 is a substantially rectangular parallelepiped and includes a mount base 11 made of a resin or the like which is a non-conductive member.
  • the mount base 11 may be a molded product that is molded by MID technology and has a wiring function and a mounting function, may be a component formed by a 3D printer or the like, or may be a printed circuit board. ..
  • a plurality of electrode mount portions 12 corresponding to the plurality of electrodes 21 of the electronic component 20 to be mounted are formed on the mount base 11.
  • a land forming region is provided for each electrode mounting portion 12 on the upper surface of the mount base 11, and a land 13 by plating, for example, is formed in this land forming region.
  • a solder 17 is provided on the land 13 of each electrode mount portion 12. At the time of mounting, each electrode 21 of the electronic component 20 is soldered by the solder 17 of each land 13, and each electrode 21 and the corresponding land 13 are electrically connected.
  • the land 13 may be formed by applying a molding surface activation treatment technique to the land forming region on the upper surface of the mount base 11.
  • the molding surface activation treatment technique When the molding surface activation treatment technique is applied, the resin surface on the upper surface of the mount base 11 has a concave-convex surface shape (roughening) in which metal nuclei are formed (activated) by a physicochemical reaction and plating easily adheres.
  • the land 13 is formed by applying a molding surface activation treatment technique to the land forming region and then performing a plating treatment.
  • the land 13 is formed on the entire surface of the mount base 11, but the land 13 is formed only on the land forming region on the surface of the mount base 11, and is not necessarily formed on the entire surface of the mount base 11. Is not always.
  • the direction orthogonal to the upper surface of the mount base 11 is the height direction of the mount portion 10, and the mount portion 10 has the land 13 side of the mount base 11 on the front side and the bottom side of the mount base 11 on the opposite side of the land 13. Is the back side.
  • the height direction there may be a slight height difference between the height of the land 13 and the height of the upper surface of the mount base 11 other than the land forming region, but this height difference is negligibly small and is described below. Then, it is assumed that the height of the upper surface of the mount base 11 excluding the land forming region and the height of the land 13 are the same.
  • the upper surface of the mounting base 11 ( ⁇ the upper surface of the land 13) forms the first electrode mounting surface 14 on which the electronic component 20 is mounted.
  • a via hole 15a penetrating from the upper surface to the bottom surface of the mount base 11 is formed in the land forming region of each electrode mount portion 12.
  • a film of hole plating 15b is formed in the via hole 15a, and the via 15 is formed.
  • the upper end of the via 15 provided on the electrode mount portion 12 is electrically connected to the corresponding land 13, and the lower end is connected to a wiring (not shown). In this way, at the time of mounting, each electrode 21 of the electronic component 20 is connected to the wiring on the bottom surface of the mount base 11 via the corresponding solder 17, land 13, and via 15, respectively.
  • the mount base 11 is formed with a step portion 16 having a predetermined height from the front side between the electrode mount portions 12.
  • the step portion 16 may be formed by providing a groove on the front side of the mount base 11.
  • the step portion 16 may be formed by providing each electrode mount portion 12 so as to project to the front side at a predetermined height.
  • the step portion 16 may be formed by providing a through hole in the mount base 11 between the electrode mount portions 12.
  • the solder 17 provided on the land 13 overflows between the electrode 21 and the land 13 when the electrode 21 of the electronic component 20 is soldered. It is considered that the overflowing solder 17 flows from the land 13 along the surface of the mount base 11 of the step portion 16 according to its wettability. That is, the step portion 16 has a function of guiding the solder overflowing between the electrode 21 and the land 13 by changing the direction from the horizontal direction to the height direction to the land 13 at the time of soldering.
  • the surface of the mount base 11 in the stepped portion 16 may be surface-treated so as to improve the solder wettability.
  • electrode mount portions 12 are shown in FIG. 1, the number of electrode mount portions 12 may be three or more.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a stepped portion.
  • the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the mount base 11 is provided with four electrode mount portions 12.
  • a land 13 is formed at the upper end of the electrode mount portion 12, and each of the four electrodes of an electronic component (not shown) is soldered to the four lands 13 so that the electronic component can be mounted.
  • a stepped portion 18 due to a groove is formed between the electrode mount portions 12. That is, the step portion 18 is formed in a cross shape when viewed from the upper surface of the mount base 11.
  • FIG. 3 is a plan view showing another example of the step portion.
  • the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the mount base 11 is provided with four electrode mount portions 12.
  • a land 13 is formed at the upper end of the electrode mount portion 12, and each of the four electrodes of an electronic component (not shown) is soldered to the four lands 13 so that the electronic component can be mounted.
  • a stepped portion 19 is formed between the electrode mount portions 12 by a through hole penetrating the mount base 11 in the height direction. The step portion 19 is formed in a cross shape when viewed from the upper surface of the mount base 11.
  • Each of the above-mentioned step portions has a function of embodying the effect of the present embodiment of reducing the size of the apparatus by relatively narrowing the distance between the electrode mount portions 12 while preventing the solder from being short-circuited.
  • All of the stepped portions 16, 18 and 19 described above have the same function, and although only the stepped portion 16 will be described in the following description, the same effect can be obtained by adopting another stepped portion.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a comparative example
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation in the present embodiment. 4 and 5 show a state in which the electronic component 20 is mounted.
  • FIG. 4 shows a mount base 25 configured by omitting the step portion 16 from the mount base 11 of FIG. 1 for comparison.
  • Lands 13 corresponding to the plurality of electrodes 21 of the electronic components 20 are provided on the upper surface of the mount base 25, and solder 17a is provided on the lands 13.
  • the electrode 21 of the electronic component 20 is pressed against the solder 17a and soldered.
  • the solder 17a melts, and the solder overflowing between the electrode 21 and the land 13 flows along the upper surface of the mount base 25.
  • the solder 17a flows on the upper surface of the mount base 25 until the solder 17a overflowing between the electrode 21 and the lands 13 comes into contact with each other. Will be done. As a result, a short circuit occurs between the adjacent electrodes 21.
  • FIG. 5 shows a state in which the electronic component 20 is mounted in the present embodiment.
  • the solder 17b melts and protrudes from the land 13, forming a solder protruding portion 17c.
  • a step portion 16 is formed between the adjacent lands 13, and the solder (solder protruding portion 17c) overflowing between the electrode 21 and the land 13 flows along the surface of the mount base 11 of the step portion 16. do. That is, the stepped portion 16 causes the solder protruding portion 17c to flow in a direction perpendicular to the land 13 (height direction) from a direction parallel to the upper surface of the land 13. Finally, in the step portion 16, the solder protruding portion 17c is formed.
  • the stepped portion is formed between the plurality of electrode mount portions to which each electrode of the electronic component is soldered, the solder flows during melting and short-circuits with the adjacent electrode. The risk of soldering can be reduced. As a result, the distance between the electrode mount portions can be shortened while preventing a short circuit, and the device can be miniaturized.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modified example.
  • the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Note that FIG. 6 shows a state in which the electronic component 20 is mounted.
  • the modified example of FIG. 6 is different from FIG. 1 in that the land 13 is provided with a soldering piece gathering portion 13a extending to the surface of the mount base 11 of the step portion 16 or the side surface of the mount base 11.
  • the solder piece gathering portion 13a can improve the wettability as compared with the surface of the mount base 11.
  • the solder 17b melts and protrudes from the land 13, and the solder protruding portion 17c is formed.
  • Lands 13 are extended on the side surface of the stepped portion 16 or the mount base 11 between adjacent lands 13, and a soldering piece gathering portion 13a is formed, and the solder overflows from between the electrode 21 and the lands 13.
  • the portion 17c flows along the solder piece gathering portion 13a.
  • the solder biasing portion 13a improves the wettability, and the solder protruding portion 17c is more reliably guided to the step portion 16 or the side surface of the mount base 11.
  • soldering pieces 13a corresponding to the adjacent lands 13 one of the soldering pieces 13a is formed on the wall surface of the stepped portion 16, and the other soldering piece 13a is formed on the side surface of the mount base 11. .. Therefore, both of the solder protruding portions 17c due to the solder flowing from the adjacent lands 13 are not formed in the stepped portion 16, and it is possible to further prevent a short circuit. From the viewpoint of improving the wettability, a certain effect can be obtained even if the solder piece gathering portion 13a connected to the adjacent land 13 is formed on the same step portion 16 wall surface.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • This embodiment suppresses an increase in the area of the mount portion when mounting not only the electronic component 20 but also other components.
  • the mount portion 30 has a three-dimensional structure having a predetermined shape.
  • the electronic component 20 and the chip component 40 are mounted on the mount portion 30. Note that FIG. 7 shows the state of the electronic component 20 before mounting.
  • the mount portion 30 has a mount base 31 provided with a first electrode mounting surface 14 and a second electrode mounting surface 34.
  • the mount base 31 is made of a resin or the like which is a non-conductive member.
  • the electronic component 20 is mounted on the first electrode mounting surface 14, and the chip component 40 is mounted on the second electrode mounting surface 34.
  • the configuration of the portion of the mount portion 30 on which the electronic component 20 is mounted is the same as that in FIG. 6, and the description thereof will be omitted.
  • a bypass capacitor or the like may be used as the chip component 40.
  • the bypass capacitor has a function of absorbing noise between power supplies, and the noise absorption effect is higher when the bypass capacitor is arranged in the vicinity of the electronic component 20.
  • FIG. 7 an example of arranging the electronic component 20 on a mounting table 31 relatively close to the electronic component 20 is shown.
  • the mount portion 30 is formed with four electrode mount portions 12, but the number of electrode mount portions 12 corresponds to the number of electrodes of the electronic component to be mounted. It can be set as appropriate.
  • the electronic component 20 occupies a wider area in the arrow direction than the portion of the mount portion 30 on which the electronic component 20 is mounted.
  • the area on the mount portion 30 where the electronic component 20 is arranged is defined as the area R1.
  • the chip component 40 is mounted using the remaining area of the mount portion 30 on which the electronic component 20 is not mounted.
  • a land forming region for mounting the chip component 40 is provided on the upper surface of the mount base 31, and a land 33 by plating, for example, is formed in this land forming region.
  • a solder 37 is provided on the land 33.
  • the chip component 40 is soldered by the solder 37 of each land 33, and the chip component 40 and the land 33 are electrically connected.
  • the upper surface of the mount base 31 is referred to as a second electrode mounting surface 34.
  • the plane region required for mounting the chip component 40 is defined as the region R2.
  • the direction orthogonal to the upper surface of the mount base 31 is the height direction of the mount portion 30, and the mount portion 30 has the land 13, 33 side of the mount base 31 on the front side and the mount base on the opposite side of the land 13, 33.
  • the bottom side of 31 is the back side.
  • a via hole penetrating from the upper surface to the bottom surface of the mount base 31 is formed in the land forming region of the land 33, and a hole plating film is formed in the via hole to form the via 35.
  • the upper end of the via 35 is electrically connected to the corresponding land 33 and the lower end is connected to the wiring pattern 36 and other wiring patterns (not shown).
  • the electrodes of the chip component 40 are connected to the wiring pattern on the bottom surface of the mount base 11 via the solder 37, the land 33, and the via 35.
  • the heights of the first electrode mounting surface 14 on which the electronic component 20 is mounted and the second electrode mounting surface 34 on which the chip component 40 are mounted are different from each other, and the difference in height between them. Is set to be equal to or higher than the height of the chip component 40-the height of the solder 17b after melting (see FIG. 6). That is, in this case, the position in the height direction of the upper surface of the chip component 40 after mounting is lower than the position in the height direction of the bottom surface of the electronic component 20 after mounting. Therefore, it is possible to superimpose the chip component 40 and the electronic component 20 in the direction of the arrow in FIG. 7 parallel to the upper surface of the mount base 31.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cross section similar to that of FIG. 7 in the comparative example
  • FIG. 9 is a plan view showing the layout of FIG. 10 and 11 are explanatory views for explaining the operation in the present embodiment.
  • FIG. 8 shows a mounting base 39 in which the heights of the first electrode mounting surface 14 and the second electrode mounting surface 34 of FIG. 7 are the same, that is, the upper surface is flat.
  • the dimensions of the regions R1 and R2 are the same as those of the regions R1 and R2 in FIG. 7, respectively, in the direction of the arrow parallel to the land 13.
  • the electronic component 20 and the chip component 40 are soldered to the lands 13 and 33 on the same plane. Therefore, as shown in FIG. 9, in the arrow direction, the lands 13 and 33 are arranged at positions where both can be arranged so that the arrangement area R1 of the electronic component 20 and the arrangement area R2 of the chip component 40 do not overlap. Will be done. That is, in the direction of the arrow, it is necessary to set the regions R1 and R2 so that they do not overlap.
  • FIG. 10 shows the planar shape of the electronic component 20 and the chip component 40, and the planar shape of the mount base 31 of FIG.
  • an example is shown in which an image pickup device is used as the electronic component 20 and a chip capacitor is used as the chip component 40.
  • FIG. 11 shows the planar shape after mounting.
  • the electronic component 20 When the electronic component 20 is soldered to the land 13 and mounted, the electronic component 20 is arranged in the region R1 of the broken line frame in FIG.
  • the chip component 40 is soldered and mounted on the land 33.
  • the region R1 on which the electronic component 20 is mounted and the region R2 on which the chip component 40 is mounted protrude from each other in the direction of the arrow. Due to the height difference between the first electrode mounting surface 14 and the second electrode mounting surface 34, there is no problem even if the region R1 in which the electronic component 20 is arranged and the region R2 in which the chip component 40 is arranged overlap in a plane. ..
  • the chip component 40 and the electronic component 20 are arranged in an overlapping region.
  • the dimensions of the electronic module can be made smaller than those in FIGS. 8 and 9.
  • the electron is planarized.
  • the component and the chip component can be arranged in the overlapping area, and the device can be miniaturized.
  • FIGS. 12 and 13 are explanatory views showing a third embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 and 13 the same components as those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 12 shows the plan shape of the wiring layout of the electronic module of FIG. 7 as viewed from the top surface side of the mount base
  • FIG. 13 shows the plan shape of the wiring layout of the electronic module of FIG. 7 as viewed from the bottom surface side of the mount stand. Shows.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a wiring layout of the electronic module of FIG. 8 as a comparative example.
  • a wiring pattern is formed on the back surface of the mount base by using the via formed on the mount base.
  • the wiring patterns P11, P12, W11, and W12 are formed on the upper surface of the mount base 39 (the formation surface of the lands 13 and 33) in the electronic module of FIG. 8 for comparison with FIGS. 12 and 13. Is shown.
  • the wiring patterns P11 and P12 are wiring patterns for power supply lines, and the wiring patterns P11 and P12 are connected to a pair of lands 13 connected to a pair of electrodes 21 for power supply of the electronic component 20, respectively. Further, these wiring patterns P11 and P12 are also connected to a pair of lands 33 for mounting the chip component 40, respectively.
  • the wiring patterns W11 and W12 are wiring patterns for signals, and the wiring patterns W11 and W12 are connected to a pair of lands 13 for signals of the electronic component 20, respectively.
  • the wiring pattern W12 a pattern is formed linearly from the land 13.
  • the pair of lands 13 to which the wiring patterns W11 and W12 are connected are arranged side by side in the extending direction of the wiring patterns W11 and W12, the wiring pattern W11 is arranged in order to bypass the lands 13. After being routed from the land 13 toward the edge of the mount base 39 shown by the arrow in FIG. 14, it is bent at a right angle and wired in parallel with the wiring pattern W12.
  • the land 33 is routed from the land 33 toward the edge of the mount base 39 shown by the arrow in FIG. 14, and then bent at a right angle. It is wired in parallel with the wiring pattern P12.
  • the wiring pattern P12 is routed from the land 33 toward the center of the mount base 39 shown by the arrow in FIG. 14 and then bent at a right angle to be wired in parallel with the wiring pattern P11 in order to bypass the land 33. ..
  • the size of the mount base 39 needs to be sufficiently larger than the size of the electronic component 20.
  • the wiring pattern for driving the electronic component 20 and the chip component 40 is formed on the back side (bottom surface) of the mount base 31.
  • a wiring pattern 36 connecting the via 15 and the via 35 is formed on the bottom surface of the mount base 31.
  • the wiring patterns P1, P2, W1 and W2 are formed on the bottom surface of the mount base 31.
  • the wiring patterns P1 and P2 are wiring patterns for the power supply line, and the wiring patterns P1 and P2 are connected to a pair of vias 15 for the power supply of the electronic component 20, respectively. Further, these wiring patterns P1 and P2 are also connected to a pair of vias 35 for mounting the chip component 40, respectively.
  • the wiring patterns W1 and W2 are wiring patterns for signals, and the wiring patterns W1 and W2 are connected to a pair of vias 15 for signals of the electronic component 20, respectively.
  • the lands 13 and 33 have the solder ball diameter (not shown) at the time of mounting, the size of the chip part 40, etc. in consideration of the position accuracy of mounting the parts, the position accuracy at the time of applying solder, the strength at the time of mounting the parts, and the like. Therefore, it is necessary to form it in a sufficiently large area. Therefore, the area occupied by the lands 13 and 33 on the upper surface of the mount base 31 is relatively large. In addition, since the size of the wiring pattern is limited to be thin due to restrictions such as laser processing and plating process, the size of the device becomes large when trying to form the wiring pattern on the upper surface of the mount base 31. ..
  • the vias 15 and 35 although the cross-sectional area on the bottom surface side of the mount base 31 is larger than the cross-sectional area on the top surface side, the vias 15 and 35 occupy the bottom surface of the mount base 31 as compared with the areas of the lands 13 and 33.
  • the size of the area is small enough.
  • the wiring pattern is formed on the back surface side of the mount base 31 on which the lands 13 and 33 are not formed. This is expected to increase the degree of freedom in the layout of the wiring patterns P1, P2, W1 and W2 on the bottom surface side of the mount base 31.
  • the wiring pattern P2 can be formed linearly from the via 15 to the edge portion depending on the relationship between the position of the via 15 and the position of the via 35. Further, since the pair of vias 15 to which the wiring patterns P1 and P2 are connected are arranged side by side in the extending direction of the wiring patterns P1 and P2, the wiring pattern P1 is also used in the examples of FIGS. 12 and 13. After being routed in the edge direction of the mount base 31 shown by the arrows in FIGS. 12 and 13, it is bent at a right angle and wired in parallel with the wiring pattern P2. Even in this case, the distance detouring in the edge direction of the mount base 31 is smaller than that in the example of FIG. 14 because the plane size of the via 15 is small. As a result, in the examples of FIGS. 12 and 13, the size of the mount base 31 does not need to be larger than the size of the electronic component 20 in the direction of the arrow.
  • the wiring pattern W1 since the pair of vias 15 to which the wiring patterns W1 and W2 are connected are also arranged side by side in the extending direction of the wiring patterns W1 and W2, the wiring pattern W1 also needs to bypass the vias 15.
  • the wiring pattern W1 since the size of the via 15 on the bottom surface of the mount base 31 is sufficiently small, the wiring pattern W1 is routed toward the via 15 side of the arrows in FIGS. 12 and 13, and then bent at a right angle.
  • the vias 15 are wired in parallel with the wiring pattern W2. That is, in this case, it is not necessary to expand the size of the mount base 31 in the arrow direction for the wiring pattern W1.
  • the wiring pattern is formed on the bottom surface side of the mount base in which the area occupied by the via is relatively small. That is, the front side of the mount base is mainly used for component mounting, and the back side of the mount base is used for wiring. As a result, it is not necessary to consider the land when forming the wiring pattern, and the degree of freedom in the layout of the wiring pattern can be improved. In addition, space-efficient mounting is possible on the front side of the mount base. As a result, the device can be miniaturized.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 shows the manufacturing method of the electronic module in each of the above embodiments in the order of processes.
  • 16 to 18 are explanatory views for explaining each process of FIG. 15 by applying it to the electronic module of FIG. 7.
  • this embodiment shows an example of manufacturing an electronic module by MID technology.
  • step S1 When manufacturing an electronic module by MID technology, in step S1, a predetermined resin material is set in a mold and injection molding is performed. It is also possible to set multiple molds on the runner and take a large number of them. Next, in step S2, a pattern for vias and wiring is created from the back surface.
  • Step S1 creates a molded product 31S that is the basis of the mount base 31.
  • FIG. 16 shows the pattern formation for the molded product 31S.
  • the laser device 50 irradiates the laser beam 51 indicated by the arrow from the back surface side of the molded product 31S corresponding to the back surface of the mount base 31 to form the openings 15S and 35S corresponding to the vias 15 and 35. Note that FIG. 16 shows a state in which the final opening 15S is being formed. Further, by scanning the laser beam 51 along the surface of the molded product 31S by the laser device 50, the pattern 36S which is the source of the wiring pattern 36 is also formed.
  • the cross-sectional size of the openings 15S and 35S by irradiating the laser beam for forming the via is such that an opening is formed on the front surface side of the molded product 31S and an opening is not formed on the back surface side at the time of soldering described later. It is set to an appropriate size.
  • the diameters of the vias 15 and 35 on the lands 13 and 35 sides are set to ⁇ 1
  • the diameters of the vias 15 and 35 on the back surface side are set to ⁇ 2
  • the first electrode mounting surface 14 and the second electrode mounting surface 34 are set from the bottom surface of the mount base 31.
  • step S3 the molded product 31S is turned over, and in step S4, the laser beam 51 is irradiated to the surface side of the molded product 31S by the laser device 50 to form the original pattern of the lands 13 and 15.
  • FIG. 17 shows that the pattern 13S corresponding to the land 13 is in the process of being formed.
  • plating is performed.
  • the patterns 36S, 13S and the like are activated and roughened by irradiation with the laser beam 51, and only the pattern forming portions such as the patterns 36S and 13S are metallized.
  • the plating also penetrates into the openings 15S and 35S to form a film.
  • a mount base 31 having vias 15, 35, lands 13, 33, and a wiring pattern 36 is formed.
  • step S6 the solder paste for mounting the electronic component 20 and the chip component 40 on the lands 13 and 33 is supplied (step S6).
  • step S7 the electronic component 20 and the chip component 40 are mounted on the lands 13 and 33, respectively.
  • a predetermined space surrounding the mounted electronic module is filled with a predetermined resin and sealed (step S8).
  • a separation step (individualization) is executed (step S9) to complete the electronic module.
  • the separation step does not have to be at the end of the process, and may be, for example, immediately after the molding step.
  • the electronic module can be manufactured by the MID technology.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a modified example of the manufacturing method.
  • the same procedure as in FIG. 15 is designated by the same reference numeral and description thereof will be omitted.
  • step S11 when forming the opening that is the source of the vias 15 and 35, the center of the opening is eccentric from the center of the lands 13 and 33 (the center of the pattern (recess) for forming the lands 13 and 33). Form an opening.
  • the eccentric direction may be set in consideration of the extending direction of the wiring pattern.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of an electronic module formed by adopting the flow of FIG. 21 is a plan view showing the electronic module of FIG. 20 as viewed from the bottom surface side.
  • FIGS. 20 and 21 the same components as those in FIGS. 7, 12, and 13 are designated by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
  • the electronic module shown in FIG. 20 differs from the electronic module of FIG. 7 in that vias 62a to 62d are used instead of the four vias 15. As shown by the arrows in FIG. 20, the vias 62a and 62b are formed at positions eccentric from the center of the land 13 in a direction away from each other. Therefore, the vias 62a and 62b on the bottom surface of the mount base 31 are located near both edges of the mount base 31.
  • the vias 62c and 62d are formed at positions eccentric from the center of the land 13 in the direction opposite to the arrow in FIG. 20, that is, in a direction close to each other. Therefore, the vias 62c and 62d on the bottom surface of the mount base 31 are located on the center side of the mount base 31. Further, the via connected to the land 33 in FIG. 7 may also be formed at a position eccentric from the center of the land 33.
  • FIG. 21 shows the state of the back surface of the mount base 31 in this case.
  • wiring patterns P21, P22, W21, and W22 are formed on the bottom surface of the mount base 31.
  • the wiring patterns P21 and P22 are wiring patterns for the power supply line, and the wiring patterns P21 and P22 are connected to a pair of vias 62a and 62c for the power supply of the electronic component 20, respectively. Further, these wiring patterns P21 and P22 are also connected to a pair of vias 63a and 63b for mounting the chip component 40, respectively. Further, the wiring patterns W21 and W22 are wiring patterns for signals, and the wiring patterns W21 and W22 are connected to a pair of vias 62b and 62d for signals of the electronic component 20, respectively.
  • the vias 62a and 62b are arranged eccentrically near both edges of the mount base 31, and the vias 62c and 62d are arranged eccentrically on the center side of the mount base 31. That is, in the extending direction of the wiring patterns P21, P22, W21, W22, the arrangement positions of the vias 62a and 62c do not overlap or overlap little, and the arrangement positions of the vias 62b and 62d also do not overlap or overlap little. As a result, not only the wiring pattern W22 is formed linearly, but also the wiring pattern W21 does not need to bypass the via 62d and can be formed linearly. In this way, the degree of freedom in the layout of the wiring patterns P21, P22, W21, W22 can be further improved.
  • the wiring pattern P21 is routed in the direction of the edge of the mount base 31 in order to bypass the vias 63a and 63b, and then bent at a right angle to be wired in parallel with the wiring pattern P22.
  • the amount of detouring is relatively small.
  • wiring can be performed linearly without detouring.
  • the via is formed by being eccentric from the center of the land, and when the wiring pattern is formed on the back surface of the mount base, the degree of freedom in the layout of the wiring pattern can be further improved. It has the advantage of.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing a modified example of the electronic module.
  • the same components as those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 22 adopts an image pickup device as an electronic component 20 and is applied to an image pickup module configured by attaching an optical system 23 to the image pickup device.
  • the optical system 23 has a relatively large vertical size as compared with the horizontal size of the electronic component 20. Therefore, it is conceivable that the optical axis of the optical system 23 may be tilted and it may be difficult to accurately direct the optical axis in a specified direction simply by soldering the electrode 21 to the land 13 with the solder 17b. Therefore, in this modification, a support member 68 for supporting the electronic component 20 to which the optical system 23 is attached is provided.
  • the mount base 67 is different from the mount base 31 in that the support member 68 is provided.
  • the support member 68 is formed, for example, in a columnar shape at the end of the mount base 67, and is provided to support the electronic component 20 on which the optical system 23 is mounted. That is, the support member 68 has a height from the bottom surface of the mount base 67 to the upper surface of the solder 17b, and the upper surface of the support member 68 is configured to abut on the bottom surface of the electronic component 20 after mounting.
  • the support member 68 is provided at both ends of the mount base 67, but may be provided only at one end of the mount base 67, and the mount base 67 capable of supporting the mounted electronic component 20 may be provided. It may be provided in one or more places.
  • the support member 68 makes it possible to stably support the electronic component 20 and prevent the imaging direction from tilting from the direction perpendicular to the land 13.
  • FIG. 23 is a diagram showing a fifth embodiment.
  • each of the above electronic modules is applied to an endoscope system.
  • the endoscope system 70 includes an endoscope 71, a video processor 81, a light source device 82, and a monitor 83.
  • the endoscope 71 includes an insertion portion 72 that can be inserted into the body cavity of the subject.
  • the tip portion 72A of the insertion portion 72 is provided with an imaging unit 90 (not shown in FIG. 23) for capturing an in-vivo image of the subject.
  • the image pickup unit 90 takes an image of the inside of the subject and outputs an image pickup signal.
  • the operation unit 73 On the base end side of the insertion portion 72 of the endoscope 71, an operation portion 73 provided with various buttons for operating the endoscope 71 is arranged.
  • the operation unit 73 has a treatment tool insertion port 73A of a channel for inserting a treatment tool such as a biological forceps, an electric knife, and an inspection probe in the body cavity of the subject.
  • a channel opening is provided at the tip of the insertion portion 72.
  • the insertion portion 72 is connected to the tip portion 72A in which the image pickup unit 90 is arranged, the bendable bending portion 72B connected to the base end side of the tip end portion 72A, and the base end side of the curved portion 72B. It is composed of a flexible tube portion 72C.
  • the curved portion 72B is curved by the operation of the operating portion 73.
  • a signal cable 76 connected to the image pickup unit 90 provided at the tip portion 72A is inserted into the universal cord 75 arranged on the base end portion side of the operation portion 73.
  • the universal cord 75 is connected to the video processor 81 and the light source device 82 via the connector 75A.
  • the video processor 81 controls the entire endoscope system 70, performs signal processing on the image pickup signal output by the image pickup unit 90, and outputs an image signal.
  • the monitor 83 receives an image signal from the video processor 81 and displays an endoscopic image.
  • the light source device 82 has, for example, a white LED and emits white light.
  • the white light emitted by the light source device 82 is guided to the illumination optical system (not shown) of the tip portion 72A via a light guide (not shown) through which the universal cord 75 is inserted, and irradiates the subject.
  • the electronic module in the above embodiment can be adopted as the image pickup unit 90.
  • FIG. 24 is a circuit diagram showing the configuration of the circuit that drives the image pickup unit 90.
  • the image pickup unit 90 has an image pickup element 93 and a bypass capacitor 96, which are electronic components (ICs) to be controlled in FIG. 24, and the image pickup element 93 and the bypass capacitor 96 are the electronic components 20 in each of the above embodiments. It corresponds to the chip component 40.
  • the power supply 91 and the control circuit 92 in FIG. 24 are configured in the video processor 81.
  • the video processor 81 and the image pickup unit 90 provided at the tip portion 72A are connected by two signal lines and two power supply lines inserted through the insertion portion 72.
  • the power supply voltage generated by the power supply 91 is supplied to the two terminals of the image sensor 93 by two power supply lines.
  • a bypass capacitor 96 (corresponding to the chip component 40) for removing noise is connected between these two terminals.
  • the control circuit 92 and the image sensor 93 are connected by two signal lines.
  • the control circuit 92 operates by receiving a power supply voltage from the power supply 91, transfers a signal to and from the image pickup element 93 (corresponding to the electronic component 20) via two signal lines, and receives the image pickup element 93. To drive.
  • FIGS. 25 to 28 are diagrams illustrating an example of an image pickup unit 90 configured by the electronic modules of each of the above embodiments.
  • An example of adopting an imaging unit compatible with a direct-view endoscope as the imaging unit 90 is shown.
  • FIGS. 25 to 28 the same components as those in FIGS. 7 and 22 to 24 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the image pickup unit 90 is composed of the electronic module and the image pickup module 95 of each of the above embodiments. For example, by manufacturing the image pickup unit 90 using MID technology, it is possible to easily form a wiring pattern on a mount base having a complicated three-dimensional shape.
  • the tip portion 72A is composed of two modules, a mounting module 100 and a wiring module 120. 25 to 28 show the tip portion 72A, FIG. 25 is a perspective view of the mounting module 100 constituting the tip portion 72A, and FIG. 26 shows a part of the cross-sectional shape by breaking the tip portion 72A. It is a perspective view, and FIGS. 27 and 28 are sectional views of a tip portion 72A.
  • the mounting module 100 corresponds to the electronic module in each of the above embodiments.
  • the mounting module 100 is attached to the tip end side of the wiring module 120, and the base end side of the wiring module 120 is connected to the curved portion 72B and is provided at the tip end of the insertion portion 72.
  • the mounting module 100 includes a portion in which a channel opening 102 for allowing the tip of the treatment tool inserted from the treatment tool insertion port 73A to enter and exit is formed outside the portion for accommodating the image pickup module 95, and an illumination optical system 103. Has a portion to be formed.
  • the treatment tool inserted into the treatment tool insertion channel can be led out from the channel opening 102 to the outside. It is also possible to project a small endoscope from the channel opening 102 via the treatment tool insertion channel.
  • a light guide (not shown) inserted through the universal cord 75 and the insertion portion 72 from the light source device 82 is guided to the illumination optical system 103, and the illumination light is emitted from the illumination optical system 103 to the subject.
  • the mounting module 100 has a mounting base 101.
  • the mount base 101 is a housing provided with a cavity portion 105, and constitutes a tip rigid portion of the endoscope.
  • the cavity portion 105 is a substantially rectangular parallelepiped recess in which a pair of facing wall surfaces are curved surfaces, and has a size that can substantially accommodate the image pickup module 95.
  • the image pickup module 95 is mounted in the cavity portion 105.
  • the mount base 101 has the same configuration as the mount base 31 in FIG. 7. That is, the mount base 101 has a plurality of electrode mount portions 104 (four in FIGS. 25 and 26), and a step portion 106 is provided between the electrode mount portions 104. In the example of FIGS. 25 to 28, four electrode mount portions 104 having a substantially truncated cone shape are projected from the second electrode mounting surface 34 formed by the bottom surface of the cavity portion 105, so that a step is provided between the electrode mount portions 104. It constitutes a part 106.
  • a land 107 is formed on the upper surface of the electrode mount portion 104, and a via 108 penetrating the mount base 101 from the land 107 to the bottom surface of the mount base 101 is formed.
  • the upper surface of the mount base 101 ( ⁇ the upper surface of the land 107) in the electrode mounting portion 104 is the first electrode mounting surface.
  • the image pickup module 95 is mounted by pasting solder (not shown) on the land 107 and soldering the four electrodes of the image pickup element.
  • a pair of land forming regions are formed on the second electrode mounting surface 34, and vias 109 penetrating from the second electrode mounting surface 34 of the mount base 101 to the bottom surface are formed in the land forming regions. .. Further, a land (not shown) is formed in this land forming region, and a bypass capacitor 96, which is a chip component, is soldered to this land.
  • the mount base 101 projects from the second electrode mounting surface 34 at four locations around the four electrode mount portions 104, and a support member 110 for supporting the image pickup module 95 is formed.
  • FIG. 27 and 28 show a state in which the image pickup module 95 is mounted on the cavity portion 105 of the mount base 101.
  • FIG. 28 is an enlarged view of a part of FIG. 27.
  • the image pickup module 95 has an integrated structure in which an optical system 94 is mounted on an image pickup element 93, which is an electronic component.
  • an image pickup element 93 On the bottom surface of the image pickup device 93, four electrodes 93a to which two signal lines and two power supply lines are connected are provided. Solder is applied on the land 107, and the electrode 93a is soldered in a state of being pressed against the solder. At the time of this soldering, the bottom surface of the image pickup element 93 abuts and is supported by the upper surface of the support member 110, and the image pickup module 95 is stably mounted.
  • a recess is formed in the center on the bottom surface of the mount base 101, and the wiring module 120 is formed in a shape that fits into this recess.
  • the wiring module 120 is formed with a wiring pattern 121 to which the four wirings shown in FIG. 24 inserted through the insertion portion 72 from the video processor 81 are connected.
  • a wiring pattern (not shown) is formed on the bottom surface of the mount base 101.
  • the wiring pattern on the bottom surface of the mount base 101 is connected to the four wiring 121 penetrating the inside of the wiring module 120 by fitting the wiring module 120 so that the upper surface thereof abuts on the upper surface of the recess of the mount base 101. ing.
  • the vias 108 and 109 are connected to the wiring pattern on the bottom surface of the mount base 101, and the four wires inserted from the video processor 81 into the insertion portion 72 are the wiring 121 in the wiring module 120 and the bottom surface of the mount base 101. It is connected to the four electrodes 93a of the image pickup element 93 and the bypass capacitor 96 via the wiring pattern, vias 108 and 109.
  • the wiring pattern may be formed on the upper surface of the wiring module 120.
  • the electronic module of each of the above embodiments is adopted to form the image pickup unit, and the distance between the electrode mount portions can be shortened while preventing a short circuit, and the image pickup can be performed.
  • the size of the module can be reduced, and the diameter of the tip can be reduced.
  • the electronic module of each of the above embodiments is applied to an endoscope
  • it can be applied not only to an endoscope but also to various electronic devices.
  • a small image pickup unit is configured by the electronic modules of each of the above embodiments
  • the space occupied by the image pickup unit can be reduced and the weight can be reduced. Therefore, when this image pickup unit is mounted on a moving object such as a wearable device or a car or a drone, the load during movement can be reduced.
  • a moving object such as a wearable device or a car or a drone
  • the load during movement can be reduced.
  • 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 control circuit that controls the image pickup unit placed in a small space. It is possible to incorporate a high-performance image pickup device even in the case of a system or layout in which the cables are arranged apart from each other.
  • imaging units are installed, so miniaturization including wiring as in the present application is important, and the design at the time of installation is important. It will be easier.
  • mobile terminals that are required to be smaller and lighter due to their portability, Internet terminals such as AI (artificial intelligence) speakers that want to be placed in a smaller space, IoT (Internet of Things) home appliances, and the safety of the target while watching daily life. It can also be applied to a watching camera that guarantees.
  • AI artificial intelligence
  • IoT Internet of Things home appliances
  • IoT Internet of Things home appliances
  • the safety of the target while watching daily life It can also be applied to a watching camera that guarantees.
  • the movement function is important, it is possible to configure an imaging unit that can be easily incorporated into mobile objects such as robots (including vacuum cleaners) and drones, which are smaller and lighter, and where the center of gravity and balance of the equipment are also important.
  • each mount stand created by the MID technique by injection molding may be created by another method.
  • the mount base may be created by processing with a 3D printer or cutting.
  • the material of the mount base is not limited to resin, and ceramic or glass epoxy may be adopted.

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Abstract

電子モジュールは、電子部品が実装される第1電極実装面を有するマウント台と、前記マウント台に形成され、前記電子部品の複数の電極にそれぞれ対応するランドが前記第1電極実装面に形成された複数の電極マウント部と、前記複数の電極マウント部相互間に設けられ、前記マウント台の前記第1電極実装面に対して所定の段差を有する段差部と、を具備する。

Description

電子モジュール、撮像ユニット、内視鏡及び電子モジュールの製造方法
 本発明は、立体回路基板に好適な電子モジュール、撮像ユニット、内視鏡及び電子モジュールの製造方法に関する。
 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(成形部品)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2016-86068号公報には、撮像装置に利用する技術として、基体部とその外面に形成された配線パターンを備え、かつ、実装面に凹所形成し、基板が発光素子のリフレクタ機能を兼用して小型化する技術が開示されている。この日本国特開2016-86068号公報においては、立体回路基板(成形部品)の凹部の底部に平面回路基板を当接させて実装することで閉空間を形成して、部品の実装スペースを確保している。ここで基板の機能を兼ねる成形部品は、いわゆるMID(Molded Interconnect Devices)技術によって形成されている。
 また、日本国特開2009-54896号公報には、電子部品(発光装置)の小型化のために、隣り合うLEDチップ間の間隔を狭くしながらLEDチップ間の短絡を防止する技術が開示されている。この公報では、各LEDを実装する基板のマウント部相互間に溝部を形成し、溝部内側面に半田濡れ性を有する材料を用いることにより、各チップを実装するための半田同士の接触を防止しながら、チップ間隔を狭くして発光装置の小型化を図っている。
 しかしながら、日本国特開2009-54896号公報を採用したとしても、マウント部相互間の間隔を狭くすることができるのみであり、電子部品の小型化のためにマウント部の面積そのものを縮小することはできない。即ち、日本国特開2009-54896号公報の技術は、集積回路の狭ピッチ化やファインピッチ化に対応するものではない。仮に、マウント部の面積を縮小しようとした場合には、マウント部に実装する実装部品(電子部品)の複数の電極相互間の間隔が狭くなり、短絡の虞が生じることがあるという問題があった。
 本発明は、電極間の短絡を防止しながら、小型化することができる電子モジュール、撮像ユニット、内視鏡及び電子モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明の一態様の電子モジュールは、電子部品が実装される第1電極実装面を有するマウント台と、前記マウント台に形成され、前記電子部品の複数の電極にそれぞれ対応するランドが前記第1電極実装面に形成された複数の電極マウント部と、前記複数の電極マウント部相互間に設けられ、前記マウント台の前記第1電極実装面に対して所定の段差を有する段差部と、を具備する。
 本発明の一態様の撮像ユニットは、撮像素子と、前記撮像素子が実装される第1電極実装面を有するマウント台と、前記マウント台に形成され、前記撮像素子の複数の電極にそれぞれ対応するランドが前記第1電極実装面に形成された複数の電極マウント部と、前記複数の電極マウント部相互間に設けられ、前記マウント台の前記第1電極実装面に対して所定の段差を有する段差部と、を具備する。
 本発明の一態様の内視鏡は、挿入部と、上記挿入部に設けられ、撮像素子が実装される第1電極実装面を有するマウント台と、前記マウント台に形成され、前記撮像素子の複数の電極にそれぞれ対応するランドが前記第1電極実装面に形成された複数の電極マウント部と、前記複数の電極マウント部相互間に設けられ、前記マウント台の前記第1電極実装面に対して所定の段差を有する段差部と、を具備する電子モジュールと、前記撮像素子と光学系とにより構成される撮像モジュールと、を具備する。
 本発明の一態様の電子モジュールの製造方法は、射出成型によってマウント台を形成し、前記マウント台の第1面にビア用の開孔及び配線用のパターンを形成し、前記マウント台の前記第1面の反対側の第2面の前記ビア用の開孔に対応する位置に電子部品を実装するためのランド用のパターンを形成し、めっき処理により、ビア、ランド及び配線パターンを形成する。
本発明の第1の実施形態に係る電子モジュールの構成を説明するための断面図である。 段差部の一例を示す斜視図である。 段差部の他の例を示す平面図である。 比較例を示す説明図である。 本実施の形態における作用を説明するための説明図である。 変形例を示す断面図である。 本発明の第2の実施の形態を示す断面図である。 比較例において図7と同様の断面を示す断面図である。 図8のレイアウトを示す平面図である。 本実施の形態における作用を説明するための説明図である。 本実施の形態における作用を説明するための説明図である。 本発明の第3の実施の形態を示す説明図である。 本発明の第3の実施の形態を示す説明図である。 比較例として図8の電子モジュールの配線レイアウトを示す説明図である。 本発明の第4の実施の形態を示すフローチャートである。 図15の各工程を図7の電子モジュールに適用して説明するための説明図である。 図15の各工程を図7の電子モジュールに適用して説明するための説明図である。 図15の各工程を図7の電子モジュールに適用して説明するための説明図である。 製造方法の変形例を示すフローチャートである。 図19のフローを採用して形成した電子モジュールの一例を示す断面図である。 図20の電子モジュールを上面から見て示す平面図である。 電子モジュールの変形例を示す断面図である。 第5の実施の形態を示す図である。 撮像ユニット90を駆動する回路の構成を示す回路図である。 先端部72Aを構成する実装モジュール100の斜視図である。 先端部72Aを破断して一部の断面形状を示す斜視図である。 各実施の形態の電子モジュールにより構成した撮像ユニット90の一例を説明する図である。 各実施の形態の電子モジュールにより構成した撮像ユニット90の一例を説明する図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
 図1は本発明の第1の実施形態に係る電子モジュールの構成を説明するための断面図である。
 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。
 本実施の形態においては、マウント部に実装する電子部品の複数の電極がそれぞれ半田により取り付けられる複数の電極マウント部相互間に段差部を設けることにより、半田の短絡を防止しつつ電極マウント部相互の間隔を比較的狭くすることを可能にして、装置を小型化するものである。
 なお、図1の電子モジュールは、例えば、MID技術により構成してもよい。MIDとしては、特に日本国特開2008-159942号公報、日本国特開2011-134777号公報に開示されている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ー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、いわゆる3D実装デバイスを実現することができる。
 図1において、マウント部10は、所定形状の3次元構造を有する。電子部品20は、底面に複数の電極21を有しており、これらの電極21により電子部品20をマウント部10に実装するようになっている。なお、図1ではマウント部10に電子部品20を実装する前の状態を示している。
 図1の例では、マウント部10は略直方体で、非導電部材である樹脂等により構成されたマウント台11を備える。マウント台11は、MID技術により成形されて、配線機能及び実装機能を有する成形品であってもよく、3Dプリンタ等により形成した部品であってもよく、また、プリント基板を採用してもよい。
 マウント台11には、実装する電子部品20の複数の電極21にそれぞれ対応した複数の電極マウント部12が形成される。マウント台11の上面には、電極マウント部12毎にランド形成領域が設けられ、このランド形成領域に例えばめっきによるランド13が形成される。各電極マウント部12のランド13には、半田17が設けられる。実装時には、各ランド13の半田17により、電子部品20の各電極21が半田付けされて、各電極21とそれぞれ対応するランド13とが電気的に接続される。
 例えば、ランド13は、マウント台11上面のランド形成領域に成形表面活性化処理技術を適用して形成してもよい。成形表面活性化処理技術を適用すると、マウント台11上面の樹脂表面は、物理化学的反応により金属核が形成(活性化)されると共にめっきが密着し易い凹凸表面形状(粗化)となる。ランド形成領域に成形表面活性化処理技術を適用した後、めっき処理を施すことで、ランド13が形成される。なお、図1では、マウント台11の全面にランド13が形成されているが、ランド13は、マウント台11の表面のランド形成領域にのみ形成され、必ずしもマウント台11の全面に形成されるとは限らない。
 なお、便宜上、マウント台11の上面に直交する方向をマウント部10の高さ方向とし、マウント部10は、マウント台11のランド13側を表側、ランド13の反対側のマウント台11の底面側を裏側とする。
 高さ方向には、ランド13の高さとマウント台11の上面のうちランド形成領域以外の高さとは若干の高低差があることがあるが、この高低差は無視できる程度に小さく、以下の説明では、ランド形成領域を除くマウント台11の上面の高さとランド13の高さとは同一であるものとする。マウント台11の上面(≒ランド13の上面)は、電子部品20が実装される第1電極実装面14を形成する。
 各電極マウント部12のランド形成領域には、マウント台11の上面から底面まで貫通するビアホール15aが形成される。ビアホール15a内にはホールめっき15bの被膜が形成されて、ビア15が形成される。電極マウント部12に設けられたビア15の上端は対応するランド13と電気的に接続され、下端は図示しない配線に接続される。こうして、実装時には、電子部品20の各電極21は、それぞれ対応する半田17、ランド13及びビア15を経由して、マウント台11底面の配線に接続される。
 本実施の形態においては、マウント台11は、電極マウント部12相互間に、表側から所定の高さの段差部16が形成されている。例えば、段差部16は、マウント台11の表側に溝を設けることによって形成してもよい。また、例えば、段差部16は、各電極マウント部12を表側に所定の高さで突出させるように設けることで形成してもよい。また、例えば、段差部16は、各電極マウント部12相互間のマウント台11に、貫通孔を設けることで形成してもよい。
 ランド13上に設ける半田17は、電子部品20の電極21の半田付けの際、電極21とランド13との間から溢れる。この溢れた半田17は、その濡れ性に応じて、ランド13から段差部16のマウント台11表面に沿って流動するものと考えられる。即ち、段差部16は、半田付けに際して、電極21とランド13との間から溢れた半田を、ランド13に水平な方向から高さ方向に向きを変えて導く機能を有する。
 なお、段差部16におけるマウント台11の表面は、半田濡れ性を向上させるように、表面加工が施されていてもよい。
 また、図1では2つの電極マウント部12のみ示しているが、電極マウント部12の数は3つ以上であってもよい。
 図2は段差部の一例を示す斜視図である。図2において図1と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
 図2の例では、マウント台11には、4つの電極マウント部12が設けられている。電極マウント部12には上端にランド13が形成されており、4箇所のランド13に図示しない電子部品の4つの電極のそれぞれが半田付けされて、電子部品が実装されるようになっている。電極マウント部12相互間には、溝による段差部18が形成される。即ち、段差部18は、マウント台11の上面から見ると、十字形状に形成される。
 図3は段差部の他の例を示す平面図である。図3において図1と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
 図3の例では、マウント台11には、4つの電極マウント部12が設けられている。電極マウント部12には上端にランド13が形成されており、4箇所のランド13に図示しない電子部品の4つの電極のそれぞれが半田付けされて、電子部品が実装されるようになっている。電極マウント部12相互間には、マウント台11を高さ方向に貫通する貫通孔による段差部19が形成されている。段差部19は、マウント台11の上面から見ると十字形状に形成される。
 上記各段差部は、半田の短絡を防止しつつ電極マウント部12相互間の間隔を比較的狭くして装置を小型化するという本実施の形態の効果を具現化する機能を有する。上述した段差部16、18、19のいずれも同様の機能を有しており、以下の説明では段差部16のみについて説明するが他の段差部を採用して同様の効果が得られる。
 次に、このように構成された実施の形態の作用について図4及び図5を参照して説明する。図4は比較例を示す説明図であり、図5は本実施の形態における作用を説明するための説明図である。図4及び図5は電子部品20を実装した状態を示している。
 図4は比較のために、図1のマウント台11から段差部16を省略して構成したマウント台25を示している。マウント台25の上面には、電子部品20の複数の電極21にそれぞれ対応するランド13が設けられており、ランド13上に半田17aが設けられている。
 半田付けに際して、電子部品20の電極21を半田17aに圧接して半田付けする。半田17aは溶融し、電極21とランド13との間から溢れた半田は、マウント台25の上面に沿って流動する。隣接するランド13同士の間隔が比較的狭い場合には、図4に示すように、電極21とランド13との間から溢れた半田17a同士が接触するまで半田17aはマウント台25の上面を流動することになる。この結果、隣接する電極21間で短絡が生じる。
 一方、図5は本実施の形態において電子部品20を実装した状態を示している。半田付けに際して、電子部品20の電極21を半田17bに圧接して半田付けすると、半田17bは溶融しランド13からはみ出して、半田はみ出し部17cが形成される。隣接するランド13相互間には、段差部16が形成されており、電極21とランド13との間から溢れた半田(半田はみ出し部17c)は、段差部16のマウント台11表面に沿って流動する。即ち、段差部16により、半田はみ出し部17cが、ランド13の上面に平行な方向からランド13に垂直な方向(高さ方向)に向きを変えて流動することになる。最終的には、段差部16において、半田はみ出し部17cが形成される。
 この結果、隣接するランド13同士の間隔が比較的狭い場合であっても、図5に示すように、電極21とランド13との間から溢れた半田はみ出し部17cは、段差部16に流れて、隣接するランド13からはみ出した半田はみ出し部17c同士が接触することはない。この結果、隣接する電極21間で短絡が生じることを防止することができる。
 なお、図3の例では貫通孔による段差部19が形成されていることから、マウント台11の裏面側から、流動した半田による短絡の有無を目視でチェックできるという利点もある。
 このように本実施の形態においては、電子部品の各電極が半田付けされる複数の電極マウント部相互間に段差部を形成していることから、はんだが溶融時に流動して隣接した電極と短絡するリスクを低減させることができる。これにより、短絡を防止しながら、電極マウント部相互間の間隔を短くすることができ、装置を小型化することができる。
(変形例)
 図6は変形例を示す断面図である。図6において図1と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。なお、図6は電子部品20が実装された状態を示している。
 図6の変形例は、ランド13を段差部16のマウント台11表面又はマウント台11の側面まで延設した半田片寄せ部13aを設けた点が図1と異なる。半田片寄せ部13aは、マウント台11の表面よりも濡れ性を向上させることが可能である。
 この変形例においても、半田付けに際して、電子部品20の電極21を半田17bに圧接して半田付けすると、半田17bは溶融しランド13からはみ出して、半田はみ出し部17cが形成される。隣接するランド13相互間の段差部16又はマウント台11の側面には、ランド13が延設されて半田片寄せ部13aが形成されており、電極21とランド13との間から溢れた半田はみ出し部17cは、半田片寄せ部13aに沿って流動する。半田片寄せ部13aにより濡れ性は向上し、半田はみ出し部17cはより確実に段差部16又はマウント台11の側面に導かれる。
 隣接するランド13に対応する一対の半田片寄せ部13aにおいては、一方の半田片寄せ部13aが段差部16壁面に形成され、他方の半田片寄せ部13aはマウント台11の側面に形成される。従って、隣接するランド13からそれぞれ流動した半田による半田はみ出し部17cが、両方とも段差部16内に形成されることはなく、短絡をより一層防止することが可能である。なお、濡れ性の向上の観点からは、隣接するランド13に接続される半田片寄せ部13aを同一の段差部16壁面に形成しても一定の効果は得られる。
 他の作用効果は図1の実施の形態と同様である。
(第2の実施の形態)
 図7は本発明の第2の実施の形態を示す断面図である。図7において図6と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は電子部品20だけでなく他の部品も実装する場合において、マウント部の面積の増大を抑制するものである。
 図7において、マウント部30は、所定形状の3次元構造を有する。マウント部30には、電子部品20及びチップ部品40が実装されるようになっている。なお、図7では電子部品20については実装前の状態を示している。
 図7の例では、マウント部30は、第1電極実装面14及び第2電極実装面34を備えたマウント台31を有する。マウント台31は、非導電部材である樹脂等により構成される。第1電極実装面14には電子部品20が実装され、第2電極実装面34にはチップ部品40が実装される。マウント部30のうち電子部品20を実装する部分の構成は図6と同様であり、説明を省略する。
 チップ部品40としてはバイパスコンデンサ等を採用してもよい。バイパスコンデンサは、電源間ノイズを吸収する機能を有しており、電子部品20近傍に配置した方がノイズの吸収効果が高い。図7の例では電子部品20の比較的近傍のマウント台31上に配置する例を示している。
 なお、以下の説明では、マウント部30には、4つの電極マウント部12が形成されているものとして説明するが、電極マウント部12の数は、実装する電子部品の電極の数に対応させて適宜設定可能である。
 図7の第1電極実装面14に平行な平面については、電子部品20は、電子部品20を実装するマウント部30の部分よりも矢印方向に広い領域を占有する。マウント部30上の電子部品20が配置される領域を領域R1とする。
 一方、チップ部品40は、電子部品20が実装されていないマウント部30の残りの領域を利用して実装される。マウント台31の上面には、チップ部品40を実装するためのランド形成領域が設けられ、このランド形成領域に例えばめっきによるランド33が形成される。ランド33には、半田37が設けられる。実装時には、各ランド33の半田37により、チップ部品40が半田付けされて、チップ部品40とランド33とが電気的に接続される。なお、マウント台31の上面を第2電極実装面34というものとする。なお、チップ部品40の実装に必要な平面領域を領域R2とする。
 なお、便宜上、マウント台31の上面に直交する方向をマウント部30の高さ方向とし、マウント部30は、マウント台31のランド13,33側を表側、ランド13,33の反対側のマウント台31の底面側を裏側とする。
 ランド33のランド形成領域には、マウント台31の上面から底面まで貫通するビアホールが形成され、このビアホール内にはホールめっきの被膜が形成されて、ビア35が形成される。ビア35の上端は対応するランド33に電気的に接続され、下端は配線パターン36及び他の配線パターン(図示せず)に接続される。こうして、実装時には、チップ部品40の電極は、半田37、ランド33及びビア35を経由して、マウント台11底面の配線パターンに接続される。
 本実施の形態においては、電子部品20が実装される第1電極実装面14とチップ部品40が実装される第2電極実装面34とは、相互に高さが異なり、両者の高さの差は、チップ部品40の高さ-溶融後の半田17bの高さ(図6参照)以上に設定される。即ち、この場合には、実装後におけるチップ部品40の上面の高さ方向の位置は、実装後における電子部品20の底面の高さ方向の位置よりも低い。従って、マウント台31の上面に平行な図7中の矢印方向には、チップ部品40と電子部品20とを重ねて配置することが可能である。
 次に、このように構成された実施の形態の作用について図8から図11を参照して説明する。図8は比較例において図7と同様の断面を示す断面図であり、図9は図8のレイアウトを示す平面図である。図10及び図11は本実施の形態における作用を説明するための説明図である。
 図8は比較のために、図7の第1電極実装面14と第2電極実装面34との高さが同一、即ち、上面が平坦なマウント台39を示している。図8において、ランド13に平行な矢印方向について、領域R1,R2の寸法は、それぞれ図7の領域R1,R2と同様である。
 図8の例では、電子部品20とチップ部品40とは同一平面上のランド13,33に半田付けされる。従って、図9に示すように、矢印方向については、電子部品20の配置領域R1とチップ部品40の配置領域R2とが重ならないように、両者を配置可能な位置に、ランド13,33が配置される。即ち、矢印方向については、領域R1,R2は重ならないように、設定する必要がある。
 図10は電子部品20及びチップ部品40の平面形状と、図7のマウント台31の平面形状を示している。例えば、電子部品20として撮像素子を採用し、チップ部品40としてチップコンデンサを採用した例を示している。図11は実装後の平面形状を示している。
 電子部品20をランド13に半田付けして実装した場合、電子部品20は図10の破線枠の領域R1に配置される。チップ部品40は、ランド33に半田付けされて実装される。電子部品20が実装される領域R1とチップ部品40が実装される領域R2とは、矢印方向については、互いの領域にはみ出している。第1電極実装面14と第2電極実装面34との高低差により、電子部品20が配置される領域R1とチップ部品40が配置される領域R2とは平面的には重なっていても問題無い。
 図11に示すように、平面的には、チップ部品40と電子部品20とが重なった領域に配置される。この結果、矢印方向については、電子モジュールの寸法を図8及び図9の例よりも小さくすることが可能である。
 このように本実施の形態においては、電子部品が実装される第1電極実装面とチップ部品が実装される第2電極実装面とに高低差を設けていることから、平面的には、電子部品とチップ部品とを重なる領域に配置することができ、装置を小型化することが可能である。
(第3の実施の形態)
 図12及び図13は本発明の第3の実施の形態を示す説明図である。図12及び図13において図7と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。図12は図7の電子モジュールにおける配線レイアウトをマウント台の上面側から見た平面形状を示しており、図13は図7の電子モジュールにおける配線レイアウトをマウント台の底面側から見た平面形状を示している。また、図14は比較例として図8の電子モジュールの配線レイアウトを示す説明図である。図12から図14は、配線を外部に引き出す際に、電子モジュールの一端側(紙面右側)に揃えて外部に引き出す場合の例を示している。なお、配線パターンの延伸方向がいずれの方向であっても、本実施の形態を適用可能である。
 本実施の形態は、マウント台に形成されたビアを利用して、マウント台裏面に配線パターンを形成するものである。これにより、マウント台の表面側は主に部品の実装機能を考慮した構成とし、マウント台の底面側は主に配線機能を考慮した構成とすることができる。
 図14は図12及び図13との比較のために、図8の電子モジュールにおいて、マウント台39の上面(ランド13,33の形成面)に配線パターンP11,P12,W11,W12を形成した例を示している。配線パターンP11,P12は電源ライン用の配線パターンであり、配線パターンP11,P12は、それぞれ電子部品20の電源用の一対の電極21にそれぞれ接続される一対のランド13に接続される。また、これらの配線パターンP11,P12は、それぞれチップ部品40の実装用の一対のランド33にも接続される。
 また、配線パターンW11,W12は信号用の配線パターンであり、配線パターンW11,W12は、それぞれ電子部品20の信号用の一対のランド13に接続される。
 配線パターンW12については、ランド13から直線的にパターンが形成される。しかし、配線パターンW11,W12が接続される一対のランド13同士は、配線パターンW11,W12の延伸方向に並んで配置されていることから、配線パターンW11については、ランド13を迂回するために、ランド13から図14の矢印に示すマウント台39の縁辺方向に引き回した後、直角に屈曲させて配線パターンW12と平行に配線される。
 配線パターンP11,P12についても同様であり、配線パターンP11については、ランド33を迂回するために、ランド33から図14の矢印に示すマウント台39の縁辺方向に引き回した後、直角に屈曲させて配線パターンP12と平行に配線される。なお、配線パターンP12については、ランド33を迂回するために、ランド33から図14の矢印に示すマウント台39の中央方向に引き回した後、直角に屈曲させて配線パターンP11と平行に配線される。
 従って、図14の比較例においては、配線パターンP11,W11の配線のために、矢印にて示すマウント台39の縁辺方向にスペースを確保する必要がある。例えば、図14の例では、矢印方向には、マウント台39のサイズを電子部品20のサイズよりも十分に大きくする必要がある。
 このように、比較例では、マウント台39の表面において実装及び配線を行っており、配線パターンはランドを迂回して形成する必要があり、電子モジュールの面積が大きくなってしまう。
 これに対し、本実施の形態においては、電子部品20及びチップ部品40を駆動するための配線パターンは、マウント台31の裏側(底面)において形成される。例えば、図7では、マウント台31の底面において、ビア15とビア35とを接続する配線パターン36が形成されている。
 図12及び図13の例では、マウント台31の底面に、配線パターンP1,P2,W1,W2が形成される。配線パターンP1,P2は電源ライン用の配線パターンであり、配線パターンP1,P2は、それぞれ電子部品20の電源用の一対のビア15に接続される。また、これらの配線パターンP1,P2は、それぞれチップ部品40の実装用の一対のビア35にも接続される。
 また、配線パターンW1,W2は信号用の配線パターンであり、配線パターンW1,W2は、それぞれ電子部品20の信号用の一対のビア15に接続される。
 ランド13,33は、部品載せの位置精度、半田を塗布する際の位置精度及び部品搭載時の強度等を考慮し、実装時の半田ボール径(図示せず)やチップ部品40のサイズ等に応じて、十分に広い面積に形成する必要がある。このため、マウント台31の上面においてランド13,ランド33が占有する面積は比較的大きい。また、配線パターンのサイズもレーザー加工やメッキ工程等の制約から、細くすることには限界があることから、マウント台31の上面に配線パターンを形成しようとすると、装置のサイズが大きくなってしまう。
 一方、ビア15,35は、マウント台31の底面側の断面積が上面側の断面積よりも大きいものの、ランド13,33の面積に比べると、ビア15,35がマウント台31底面において占有する領域のサイズは十分に小さい。この理由から、本実施の形態においては、ランド13,33が形成されないマウント台31の裏面側において配線パターンを形成する。これにより、マウント台31の底面側における配線パターンP1,P2,W1,W2のレイアウトの自由度が増大することが期待される。
 図12及び図13の例では、配線パターンP2については、ビア15の位置とビア35の位置との関係によっては、ビア15から縁辺部まで直線的に形成することが可能である。また、配線パターンP1,P2が接続される一対のビア15同士は、配線パターンP1,P2の延伸方向に並んで配置されていることから、図12及び図13の例においても、配線パターンP1は図12及び図13の矢印に示すマウント台31の縁辺方向に引き回した後、直角に屈曲させて配線パターンP2と平行に配線される。この場合でも、マウント台31の縁辺方向に迂回する距離は、ビア15の平面サイズが小さい分図14の例よりも小さくなる。この結果、図12及び図13の例では、矢印方向には、マウント台31のサイズを電子部品20のサイズよりも広げる必要はない。
 また、配線パターンW1,W2が接続される一対のビア15同士も、配線パターンW1,W2の延伸方向に並んで配置されていることから、配線パターンW1もビア15を迂回する必要がある。しかしこの場合でも、ビア15のマウント台31底面におけるサイズが十分に小さいことから、配線パターンW1は、図12及び図13の矢印のビア15側に向かって引き回した後、直角に屈曲させて、ビア15の間を配線パターンW2と平行に配線される。即ち、この場合には、マウント台31の矢印方向のサイズを配線パターンW1のための拡大する必要はない。
 このように、本実施の形態においては、ビアの占有面積が比較的小さいマウント台の底面側に配線パターンを形成している。即ち、マウント台の表面側は主に部品実装のために用い、マウント台の裏面側を配線のために用いる。これにより、配線パターンの形成に際してランドを考慮する必要がなく、配線パターンのレイアウトの自由度を向上させることができる。また、マウント台の表側においてもスペース効率の良い実装が可能となる。この結果、装置を小型化することが可能である。
 なお、本実施の形態は、図7の例に適用した例を説明したが、図1の第1の実施の形態にも適用することができることは明らかである。
(第4の実施の形態)
 図15は本発明の第4の実施の形態を示すフローチャートである。図15は上記各実施の形態における電子モジュールの製造方法を工程順に示している。図16から図18は図15の各工程を図7の電子モジュールに適用して説明するための説明図である。なお、本実施の形態はMID技術により電子モジュールを製造する例を示している。
 MID技術により電子モジュールを製造する場合、ステップS1において、所定の樹脂材料を金型にセットし、射出成型を行う。ランナーに複数の金型をセットして多数個取りすることも可能である。次に、ステップS2において、裏面からビア及び配線用のパターンを作成する。
 ステップS1によりマウント台31の元となる成形品31Sが作成される。図16は成形品31Sに対するパターン形成を示している。レーザー装置50により、マウント台31の裏面に相当する成形品31Sの裏面側から矢印にて示すレーザー光51を照射して、ビア15,35に相当する開孔15S,35Sを形成する。なお、図16では、最後の開孔15Sの形成途中の様子を示している。また、レーザー装置50によりレーザー光51を成形品31Sの表面に沿って走査することで、配線パターン36の元となるパターン36Sも形成する。
 なお、ビアの形成のためのレーザー光の照射による開孔15S,35Sの断面サイズは、成形品31Sの表面側において開口が形成され且つ裏面側において後述の半田付け時に開口が形成されないように、適宜のサイズに設定される。
 また、ビア15,35のランド13,35側の径をφ1とし、ビア15,35の裏面側の径をφ2とし、マウント台31の底面から第1電極実装面14,第2電極実装面34までの距離(マウント台31の厚さ)をTとし、めっきの厚さをPtとすると、下記(1)式を満足するように製造することが好ましい。
φ1=T/10 +Pt ,φ2=T/5 +Pt  ・・・(1)
 上記(1)式を満足するようにレーザー加工を施すことで、ビア15,35のマウント台31上面側を、めっき処理時に塞ぐことが可能であり、半田流れの防止及びビア内への封止材の充填を省略することが可能となる。
 次に、ステップS3において成形品31Sを裏返し、ステップS4において、レーザー装置50によりレーザー光51を成形品31Sの表面側に照射して、ランド13,15の元となるパターンを形成する。なお、図17ではランド13に対応するパターン13Sが形成途中であることを示している。
 次のステップS5では、めっき処理を施す。パターン36S,13S等は、レーザー光51の照射により、活性化されると共に粗化されており、パターン36S,13S等のパターン形成部分のみがメタライズされる。また、めっきは、開孔15S,35Sにも浸入して被膜を形成する。この結果、図18に示すように、ビア15,35、ランド13,33、配線パターン36を有するマウント台31が形成される。
 次に、ランド13,33上に電子部品20,チップ部品40を実装するためのはんだペーストを供給する(ステップS6)。次のステップS7において、ランド13,33上に、それぞれ電子部品20、チップ部品40を実装する。
 次に、実装後の電子モジュールを囲む所定の空間に所定の樹脂を充填して封止する(ステップS8)。最後に、多数個取りで製造されている場合には、切り離し工程(個片化)を実行し(ステップS9)、電子モジュールを完成させる。なお、切り離し工程はプロセスの最後でなくてもよく、例えば、成型工程の直後でも良い。
 このように本実施の形態においては、MID技術により電子モジュールの製造が可能である。
(変形例)
 図19は製造方法の変形例を示すフローチャートである。図19において図15と同一の手順には同一符号を付して説明を省略する。
 図19のフローは、ステップS2に代えてステップS11を採用した点が図15のフローと異なる。ステップS11において、ビア15,35の元となる開孔の形成時に、開孔中心をランド13,33の中心(ランド13,33を形成するためのパターン(凹部)中心)から偏心させように、開孔を形成する。この場合において、偏心方向は、配線パターンの延伸方向を考慮して設定してもよい。
 図20は図19のフローを採用して形成した電子モジュールの一例を示す断面図である。また、図21は図20の電子モジュールを底面側から見て示す平面図である。図20及び図21において図7及び図12、図13と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
 図20に示す電子モジュールは、4つのビア15に代えてビア62a~62dを採用した点が図7の電子モジュール異なる。ビア62a,62bは、図20の矢印に示すように、互いに離間する方向にランド13の中心から偏心した位置に形成される。従って、マウント台31底面におけるビア62a,62bは、マウント台31の両縁辺近傍側に位置することになる。
 また、図20では図示していないが、ビア62c,62dは、図20の矢印とは逆の向き、即ち互いに近接する方向にランド13の中心から偏心した位置に形成される。従って、マウント台31底面におけるビア62c,62dは、マウント台31の中央側に位置することになる。また、図7のランド33に接続されるビアについてもランド33の中心から偏心した位置に形成してもよい。
 図21はこの場合におけるマウント台31裏面の状態を示している。図21の例では、マウント台31の底面に、配線パターンP21,P22,W21,W22が形成される。配線パターンP21,P22は電源ライン用の配線パターンであり、配線パターンP21,P22は、それぞれ電子部品20の電源用の一対のビア62a,62cに接続される。また、これらの配線パターンP21,P22は、それぞれチップ部品40の実装用の一対のビア63a,63bにも接続される。また、配線パターンW21,W22は信号用の配線パターンであり、配線パターンW21,W22は、それぞれ電子部品20の信号用の一対のビア62b,62dに接続される。
 上述したように、ビア62a,62bは、マウント台31の両縁辺近傍に偏心して配置され、ビア62c,62dは、マウント台31の中央側に偏心して配置される。即ち、配線パターンP21,P22,W21,W22の延伸方向には、ビア62a,62cの配置位置は重ならないか又は重なりが小さく、ビア62b,62dの配置位置も重ならないか又は重なりが小さい。この結果、配線パターンW22が直線的に形成されるだけでなく、配線パターンW21についても、ビア62dを迂回する必要はなく、直線的に形成可能である。このように、配線パターンP21,P22,W21,W22のレイアウトの自由度を一層向上させることができる。
 なお、図21の例では、配線パターンP21については、ビア63a,63bを迂回するために、マウント台31の縁辺部方向に引き回した後、直角に屈曲させて配線パターンP22と平行に配線させているが、迂回する量は比較的小さくて済む。更に、マウント台31の寸法やランド63a,63bのサイズによっては、迂回させずに直線的に配線できる可能性もある。
 このようにこの変形例では、ビアをランド中心から偏心させて形成しており、マウント台の裏面にて配線パターンを形成する場合には、配線パターンのレイアウトの自由度を一層向上させることができるという利点を有する。
(変形例)
 図22は電子モジュールの変形例を示す断面図である。図22において図7と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
 図22の例は電子部品20として撮像素子を採用し、撮像素子に光学系23が取り付けられて構成された撮像モジュールに適用したものである。光学系23は、電子部品20の水平サイズに比べて、垂直方向のサイズが比較的大きい。従って、ランド13に半田17bにより電極21を半田付けしただけでは光学系23の光軸が傾き、光軸を規定の方向に正確に向けることが困難な場合が考えられる。そこで、本変形例においては、光学系23が取り付けられる電子部品20を支持する支持部材68を備える。
 マウント台67は、支持部材68を備えた点がマウント台31と異なる。支持部材68は、マウント台67の端部において例えば柱状に形成され、光学系23を搭載した電子部品20を支持するために設けられる。即ち、支持部材68は、マウント台67の底面から半田17bの上面までの高さを備えて、支持部材68の上面が実装後の電子部品20の底面に当接するように構成される。
 図22の例では、支持部材68は、マウント台67の両端に設けられるが、マウント台67の一方の端部のみに設けてもよく、実装された電子部品20を支持可能なマウント台67の1箇所以上に設ければよい。
 支持部材68によって、電子部品20を安定的に支持することが可能となり、撮像方向がランド13に垂直な方向から傾いてしまうことを防止することができる。
(第5の実施の形態)
 図23は第5の実施の形態を示す図である。本実施の形態は上記各電子モジュールを内視鏡システムに適用したものである。
 図23に示すように、内視鏡システム70は、内視鏡71と、ビデオプロセッサ81と、光源装置82と、モニタ83と、を具備する。内視鏡71は、被検体の体腔内に挿入可能な挿入部72を具備する。挿入部72の先端部72Aには、被検体の体内画像を撮像するための撮像ユニット90(図23では図示省略)を具備する。撮像ユニット90は、被検体内を撮像し、撮像信号を出力する。
 内視鏡71の挿入部72の基端側には、内視鏡71を操作する各種ボタン類が設けられた操作部73が配設されている。操作部73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73Aを有する。なお、挿入部72の先端には、チャンネル開口部が設けられる。
 挿入部72は、撮像ユニット90が配設されている先端部72Aと、先端部72Aの基端側に連設された湾曲自在な湾曲部72Bと、この湾曲部72Bの基端側に連設された可撓管部72Cとによって構成される。湾曲部72Bは、操作部73の操作によって湾曲する。
 操作部73の基端部側に配設されたユニバーサルコード75には、先端部72Aに設けた撮像ユニット90に接続された信号ケーブル76が挿通されている。ユニバーサルコード75は、コネクタ75Aを介してビデオプロセッサ81および光源装置82に接続される。ビデオプロセッサ81は内視鏡システム70の全体を制御するとともに、撮像ユニット90が出力する撮像信号に対する信号処理を行い、画像信号を出力する。モニタ83は、ビデオプロセッサ81から画像信号が与えられて、内視鏡画像を表示する。
 光源装置82は、例えば、白色LEDを有して、白色光を出射する。光源装置82が出射した白色光は、ユニバーサルコード75を挿通するライトガイド(不図示)を経由して先端部72Aの照明光学系(不図示)に導光されて、被写体に照射される。
 本実施の形態においては、撮像ユニット90としては、上記実施の形態における電子モジュールを採用することができる。
 図24は撮像ユニット90を駆動する回路の構成を示す回路図である。撮像ユニット90は、図24の制御対象電子部品(IC)である撮像素子93とバイパスコンデンサ96を有しており、撮像素子93及びバイパスコンデンサ96は、それぞれ上記各実施の形態における電子部品20、チップ部品40に相当する。図24の電源91及び制御回路92は、ビデオプロセッサ81内に構成されるものである。ビデオプロセッサ81と先端部72Aに設けられた撮像ユニット90との間は、挿入部72に挿通された2本の信号線及び2本の電源線により接続される。
 電源91が発生した電源電圧は、2本の電源線により撮像素子93の2つの端子に供給される。これらの2つの端子相互間にノイズを除去するためのバイパスコンデンサ96(チップ部品40に相当)が接続される。
 制御回路92と撮像素子93との間は、2本の信号線により接続される。制御回路92は、電源91から電源電圧の供給を受けて動作し、2本の信号線を経由して撮像素子93(電子部品20に相当)との間で信号の授受を行い、撮像素子93を駆動する。
 図25から図28は上記各実施の形態の電子モジュールにより構成した撮像ユニット90の一例を説明する図である。撮像ユニット90として直視型内視鏡に対応した撮像ユニットを採用した例を示す。図25から図28において図7、図22から図24と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。なお、撮像ユニット90は、上記各実施の形態の電子モジュールと撮像モジュール95により構成される。例えば、MID技術を利用して撮像ユニット90を製造することにより、複雑な立体形状を有するマウント台に配線パターンを簡単に形成することが可能である。
 先端部72Aは、実装モジュール100と配線モジュール120の2つのモジュールにより構成される。図25から図28はこの先端部72Aを示しており、図25は先端部72Aを構成する実装モジュール100の斜視図であり、図26は先端部72Aを破断して一部の断面形状を示す斜視図であり、図27及び図28は先端部72Aの断面図である。
 実装モジュール100が上記各実施の形態における電子モジュールに相当する。実装モジュール100は、配線モジュール120の先端側に取り付けられ、配線モジュール120の基端側が湾曲部72Bに連設されて、挿入部72の先端に設けられる。実装モジュール100は、撮像モジュール95を収納する部分の外に、処置具挿入口73Aから挿入された処置具の先端を出入させるためのチャンネル開口部102が形成される部分と、照明光学系103が形成される部分とを有する。
 処置具挿通チャンネルに挿通された処置具はチャンネル開口部102から外部に導出可能である。なお、処置具挿通チャンネルを経由してチャンネル開口部102から小型の内視鏡を突出させることもできる。光源装置82からユニバーサルコード75及び挿入部72内を挿通された図示しないライトガイドは照明光学系103に導かれ、照明光学系103から照明光が被写体に出射されるようになっている。
 実装モジュール100は、マウント台101を有する。マウント台101は、キャビティ(くぼみ)部105を備えた筐体であり、内視鏡の先端硬性部を構成する。キャビティ部105は、対向する一対の壁面が曲面となった略直方体の窪みであり、撮像モジュール95を略収納可能なサイズを有する。このキャビティ部105に撮像モジュール95が実装される。
 マウント台101は、図7のマウント台31と同様の構成を有する。即ち、マウント台101は、複数(図25,図26で4つ)の電極マウント部104を有し、各電極マウント部104相互間には、段差部106が設けられる。図25~図28の例は、キャビティ部105の底面により構成される第2電極実装面34から略円錐台形状の4つの電極マウント部104を突出させることで、電極マウント部104相互間に段差部106を構成する。
 電極マウント部104の上面にはランド107が形成され、ランド107からマウント台101の底面までマウント台101を貫通するビア108が形成される。なお、電極マウント部104におけるマウント台101の上面(≒ランド107の上面)が第1電極実装面である。ランド107上に図示しない半田をペーストし、撮像素子の4つの電極を半田付けすることで、撮像モジュール95が実装される。
 また、第2電極実装面34上には図示しない一対のランド形成領域が形成され、このランド形成領域には、マウント台101の第2電極実装面34から底面まで貫通するビア109が形成される。また、このランド形成領域に図示しないランドが形成され、このランドにチップ部品であるバイパスコンデンサ96が半田付けされる。
 マウント台101は、4つの電極マウント部104の周辺の4箇所において、第2電極実装面34から突出し、撮像モジュール95を支持するための支持部材110が形成される。
 図27及び図28は、マウント台101のキャビティ部105に撮像モジュール95を実装した状態を示している。なお、図28は図27の一部を拡大して示すものである。撮像モジュール95は、電子部品である撮像素子93上に光学系94が搭載されて一体化された構成である。撮像素子93の底面には、2つの信号線及び2つの電源線が接続される4つの電極93aが設けられる。ランド107上に半田を塗布し、電極93aを半田に圧接した状態で半田付けする。この半田付けに際して、撮像素子93の底面が支持部材110の上面に当接して支持され、撮像モジュール95は安定的に実装される。
 マウント台101の底面には中央に凹部が形成されており、配線モジュール120は、この凹部に嵌合する形状に形成される。配線モジュール120には、ビデオプロセッサ81から挿入部72内を挿通された図24に示す4本の配線が接続される配線パターン121が形成されている。
 マウント台101の底面には、図示しない配線パターンが形成されている。マウント台101底面の配線パターンは、配線モジュール120をその上面がマウント台101の凹部上面に当接するように嵌入することで、配線モジュール120内を貫通する4つの配線121に接続されるようになっている。ビア108,109はマウント台101の底面の配線パターンに接続されており、ビデオプロセッサ81から挿入部72内を挿通された4本の配線は、配線モジュール120内の配線121、マウント台101底面の配線パターン、ビア108,109を経由して、撮像素子93の4つの電極93a及びバイパスコンデンサ96に接続される。
 なお、マウント台101の底面に配線パターンを形成する代わりに、配線モジュール120上面に配線パターンを形成するようになっていてもよい。
 このように本実施の形態においては、上記各実施の形態の電子モジュールを採用して撮像ユニットを構成しており、短絡を防ぎながら、電極マウント部相互間の距離を短くすることができ、撮像モジュールのサイズを縮小することが可能であり、先端部の細径化を図ることができる。
 また、本実施の形態は、上記各実施の形態の電子モジュールを内視鏡に適用した例を説明したが、内視鏡に限らず各種電子機器に適用することが可能である。例えば、上記各実施の形態の電子モジュールにより小型の撮像ユニットを構成した場合には、この撮像ユニットが占めるスペースを小さくすると共に軽量化できる。従って、この撮像ユニットを例えばウェアラブルデバイスや車やドローンなどの移動物に搭載した場合には、移動時の負荷の軽減が可能となる。また、内視鏡先端部に適用した場合には、挿入しやすい内視鏡を提供できる。
 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、本願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ことが可能となる。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、本願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(人工知能)スピーカーをはじめとするネット端末、IoT(Internet of Things)家電や、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を構成できる。
 また、上述した各マウント台は、射出成型によるMID技術で作成された例を説明したが、他の手法により作成されていてもよい。例えば、3Dプリンタによる加工または切削加工によってマウント台を作成してもよい。また、マウント台の材質は、樹脂に限定されるものではなく、セラミックまたはガラスエポキシを採用してもよい。

Claims (19)

  1.  電子部品が実装される第1電極実装面を有するマウント台と、
     前記マウント台に形成され、前記電子部品の複数の電極にそれぞれ対応するランドが前記第1電極実装面に形成された複数の電極マウント部と、
     前記複数の電極マウント部相互間に設けられ、前記マウント台の前記第1電極実装面に対して所定の段差を有する段差部と、
    を具備することを特徴とする電子モジュール。
  2.  前記マウント台は、前記第1電極実装面と異なる第2電極実装面を更に具備し、
     前記第2電極実装面は、前記第2電極実装面に垂直な方向には、前記電子部品と前記第2電極実装面に形成されるランドに実装される部品とが重ならないように、前記第2電極実装面に垂直な方向の位置が設定される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
  3.  前記マウント台は、前記電子部品の底面に当接して前記電子部品を支持する支持部材を更に具備する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
  4.  前記段差部は、前記マウント台の前記第1電極実装面に設けられた溝により構成される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
  5.  前記段差部は、前記マウント台の前記第1電極実装面から前記マウント台の底面まで貫通する貫通孔により構成される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
  6.  前記段差部は、前記電極マウント部を前記マウント台の前記第1電極実装面まで突出した突起形状に形成することで構成される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
  7.  前記第2電極実装面に垂直な方向には、前記第1電極実装面の位置と前記第2電極実装面の位置との差は、前記第2電極実装面に実装する部品の厚みと前記電子部品の半田付けに用いる半田の厚みとの差以上である、
    ことを特徴とする請求項2に記載の電子モジュール。
  8.  前記支持部材は、前記第2電極実装面上に設けられる、
    ことを特徴とする請求項3に記載の電子モジュール。
  9.  前記マウント台は、前記第1電極実装面が形成される前記マウント台の上面の前記ランドのそれぞれから前記マウント台の底面まで貫通する複数のビア、
    を更に具備することを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
  10.  前記マウント台は、上面に前記第1電極実装面が形成される前記マウント台底面において前記ビアに接続される複数の配線パターン
    を更に具備することを特徴とする請求項9に記載の電子モジュール。
  11.  前記ビアは、前記マウント台底面における面積が前記マウント台上面の前記ランドの面積よりも小さい
    ことを特徴とする請求項10に記載の電子モジュール。
  12.  前記マウント台は、前記第1及び第2電極実装面が形成される前記マウント台の上面の前記ランドのそれぞれから前記マウント台の底面まで貫通する複数のビア、
    を更に具備することを特徴とする請求項2に記載の電子モジュール。
  13.  前記マウント台は、上面に前記第1電極実装面が形成される前記マウント台底面において前記ビアに接続される複数の配線パターン
    を更に具備することを特徴とする請求項12に記載の電子モジュール。
  14.  前記ビアは、前記マウント台底面における面積が前記マウント台上面の前記ランドの面積よりも小さい
    ことを特徴とする請求項13に記載の電子モジュール。
  15.  前記ランドは、前記ランド端部が前記段差部又は前記マウント台側面まで延設された半田片寄せ部、
    を具備することを特徴とする請求項1に記載の電子モジュール。
  16.  隣接するランド同士の前記半田片寄せ部は、異なる段差部に形成される
    ことを特徴とする請求項15に記載の電子モジュール。
  17.  撮像素子と、
     前記撮像素子が実装される第1電極実装面を有するマウント台と、
     前記マウント台に形成され、前記撮像素子の複数の電極にそれぞれ対応するランドが前記第1電極実装面に形成された複数の電極マウント部と、
     前記複数の電極マウント部相互間に設けられ、前記マウント台の前記第1電極実装面に対して所定の段差を有する段差部と、
    を具備することを特徴とする撮像ユニット。
  18.  挿入部と、
     上記挿入部に設けられ、撮像素子が実装される第1電極実装面を有するマウント台と、前記マウント台に形成され、前記撮像素子の複数の電極にそれぞれ対応するランドが前記第1電極実装面に形成された複数の電極マウント部と、前記複数の電極マウント部相互間に設けられ、前記マウント台の前記第1電極実装面に対して所定の段差を有する段差部と、を具備する電子モジュールと、
     前記撮像素子と光学系とにより構成される撮像モジュールと、
    を具備することを特徴とする内視鏡。
  19.  射出成型によってマウント台を形成し、
     前記マウント台の第1面にビア用の開孔及び配線用のパターンを形成し、
     前記マウント台の前記第1面の反対側の第2面の前記ビア用の開孔に対応する位置に電子部品を実装するためのランド用のパターンを形成し、
     めっき処理により、ビア、ランド及び配線パターンを形成する、
    ことを特徴とする電子モジュールの製造方法。
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