WO2022244133A1 - 撮像ユニット、撮像ユニットの製造方法、および、内視鏡 - Google Patents
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Abstract
撮像ユニット１は、撮像基板５０と、撮像基板５０と接合されている第１の配線板１０と、第１の配線板１０の第４の電極４９と半田４５によって接合されている立体配線板３５と、を具備し、立体配線板３５の第２の配線板２０の第５の主面５０ＳＡの第５の電極５９および第２の側面２０ＳＳ１の第６の電極６９が、前記第４の電極４９と接合されており、第５の電極５９および第６の電極６９は、第１の配線板１０に埋め込まれた第１の導体塊２１の露出面である。
Description
本発明は、複数の配線板が接合された撮像ユニット、前記撮像ユニットの製造方法、および、前記撮像ユニットを含む内視鏡に関する。
国際公開第２０１６／０９２９８６号には、撮像素子と、回路基板と、電子部品が収容された異形基板と、ケーブルと、を具備する撮像ユニットが開示されている。撮像素子と回路基板とは半田ボールを用いて接合されている。回路基板の裏面と異形基板の前面とは、半田接合されていたり、超音波接合されていたりする。
上記撮像ユニットでは、回路基板と異形基板との接合部には、熱変形による応力が発生しやすい。このため、接合部に大きな応力が発生すると破壊に至るおそれがある。しかし、上記明細書には、接合部の課題や特別な構造の言及はない。
本発明の実施形態は、信頼性の高い撮像ユニット、製造が容易な信頼性の高い撮像ユニッを含む内視鏡、および、信頼性の高い撮像ユニットを含む内視鏡を提供することを目的とする。
実施形態の撮像ユニットは、第１の主面と第２の主面とを有し、撮像素子を含み、前記撮像素子の第１の電極と接続されている第２の電極が前記第２の主面に配設されている撮像基板と、第３の主面と第４の主面と第１の側面と、を有し、前記第３の主面の第３の電極が前記第２の電極と接合されている第１の配線部と、第５の主面と第６の主面と第２の側面と、を有し、前記第５の主面の第５の電極および前記第５の電極から延設されている前記第２の側面の第６の電極が、前記第１の配線部の前記第４の主面の第４の電極と半田を用いて接合されている第２の配線部と、を具備する。
実施形態の撮像ユニットは、第１の主面と第２の主面とを有し、撮像素子を含み、前記撮像素子の第１の電極と接続されている第２の電極が前記第２の主面に配設されている撮像基板と、第３の主面と第４の主面と第１の側面と、を有し、前記第３の主面の第３の電極が前記第２の電極と接合されている第１の配線部と、第５の主面と第６の主面と第２の側面と、を有し、複数の配線層が光軸方向に積層された多層基板であり、前記複数の配線層のうちの、第３の導体塊および第４の導体塊がそれぞれに埋め込まれている２つの配線層の間隔が、チップ部品の２つのチップ電極の間隔と略同じである第２の配線部と、前記第２の側面に露出している前記２つの配線層のそれぞれの前記第４の導体塊の露出面である２つのチップランドに、前記２つのチップ電極が、接合されている前記チップ部品と、前記第２の側面と反対側の側面に露出している前記２つの配線層のそれぞれの第３の導体塊の露出面であるケーブルランドに接合されているケーブルと、を具備し、前記チップランドと前記ケーブルランドは、光軸方向における間隔が同じである。
実施形態の内視鏡は、撮像ユニットを含む内視鏡であって、前記撮像ユニットは、第１の主面と第２の主面とを有し、撮像素子を含み、前記撮像素子の第１の電極と接続されている第２の電極が前記第２の主面に配設されている撮像基板と、第３の主面と第４の主面と第１の側面と、を有し、前記第３の主面の第３の電極が前記第２の電極と接合されている第１の配線部と、第５の主面と第６の主面と第２の側面と、を有し、前記第５の主面の第５の電極および前記第５の電極から延設されている前記第２の側面の第６の電極が、前記第１の配線部の前記第４の主面の第４の電極と半田を用いて接合されている第２の配線部と、を具備する。
実施形態の撮像ユニットの製造方法は、第１の主面と第２の主面とを有し、撮像素子を含み、前記撮像素子の第１の電極と接続されている第２の電極が前記第２の主面に配設されている撮像基板を作製する工程と、第３の主面と第４の主面とを有し、前記第３の主面に第３の電極を有し、前記第４の主面に第４の電極を有する第１の配線部を作製する工程と、導体塊が充填された孔を有する第１の配線シートと、第２の配線シートと、が積層された第２の積層シートを作製する工程と、前記第２の積層シートを、前記孔をまたぐ切断線にそって切断することによって、第５の主面と第６の主面と第２の側面を有し、前記第５の主面に前記導体塊の露出面である第５の電極を有するとともに、前記第２の側面に、前記導体塊の切断面である第６の電極を有する第２の基板を作製する工程と、第７の主面と第３の側面と、を有し、前記第３の側面にケーブルランドを有する第３の基板を作製する工程と、前記第２の基板の前記第６の主面と、前記第３の基板の前記第７の主面と、を当接し、前記第２の基板と前記第３の基板とを積層することによって一体化してから、焼成することで第２の配線部と第３の配線部とを含む立体配線部を作製する工程と、前記撮像基板の前記第２の電極と、前記第１の配線部の前記第３の電極とを接合する工程と前記第１の配線部の前記第４の電極と、前記第２の配線部の前記第５の電極および前記第６の電極とを、半田を用いて接合する工程と、前記第３の配線部の前記ケーブルランドにケーブルを接合する工程と、を具備する。
本発明の実施形態によれば、信頼性の高い撮像ユニット、製造が容易な信頼性の高い撮像ユニットを含む内視鏡、および、信頼性の高い撮像ユニットを含む内視鏡を提供できる。
＜第１実施形態＞
図１、図２、図３および図４に、本実施形態の撮像ユニット１を示す。撮像ユニット１は、撮像基板５０と、第１の配線板１０と、立体配線板３５と、ケーブル６０と、を具備する。立体配線板３５は、第２の配線板２０と、第３の配線板３０と、第４の配線板４０と、を含む。撮像ユニット１の立体配線板（立体配線部）３５は、接合された３つの配線板を含むが、立体配線板は一体成型等により製造してもよい。
図１、図２、図３および図４に、本実施形態の撮像ユニット１を示す。撮像ユニット１は、撮像基板５０と、第１の配線板１０と、立体配線板３５と、ケーブル６０と、を具備する。立体配線板３５は、第２の配線板２０と、第３の配線板３０と、第４の配線板４０と、を含む。撮像ユニット１の立体配線板（立体配線部）３５は、接合された３つの配線板を含むが、立体配線板は一体成型等により製造してもよい。
なお、以下の説明において、各実施形態に基づく図面は、模式的なものである。各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる。図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、一部の構成要素の図示、符号の付与を省略する。
撮像基板５０は、受光面である第１の主面１０ＳＡと、第１の主面１０ＳＡの反対側の第２の主面２０ＳＡと、を有する。撮像基板５０は、カバーガラス５１と、撮像素子５３と、カバーガラス５１と撮像素子５３とを接着している接着層５２と、を有する。撮像光を受光する撮像素子５３の裏面である第２の主面２０ＳＡには複数の第２の電極２９が配設されている。撮像素子５３の受光面には、受光回路と複数の第１の電極１９が配設されている。第１の電極１９は貫通配線を経由して第２の電極２９と接続されている。
なお、撮像素子５３の裏面に撮像信号を処理する１以上の半導体素子が積層されており、撮像基板５０の第２の主面２０ＳＡである半導体素子の裏面に第２の電極２９が配設されていてもよい。
第１の配線板（第１の配線部）１０は、第３の主面３０ＳＡと、第３の主面３０ＳＡの反対側の第４の主面４０ＳＡと、第３の主面３０ＳＡおよび第４の主面４０ＳＡと直交する第１の側面１０ＳＳ１と、を有する。第３の主面３０ＳＡには複数の第３の電極３９が配設されている。第３の電極３９は第２の電極２９と半田１５を用いて接合されている。第４の主面４０ＳＡには複数の第４の電極４９が配設されている。また第４の主面４０ＳＡには、電子部品７０が収納されている凹部（キャビティ）が形成されている。
第１の配線板１０は、複数のセラミック配線層を含むセラミック配線板（セラミック配線部）である。電子部品７０はキャビティの底面の電極（不図示）と接合されている。電子部品７０は、例えば撮像素子５３に接続されるコンデンサ、ＩＣである。
撮像基板５０の第２の主面２０ＳＡの第２の電極２９と、第１の配線板１０の第３の主面３０ＳＡの第３の電極３９とは、半田１５によって接合されている。
なお、第２の主面２０ＳＡと第３の主面３０ＳＡとの間、および、キャビティの内部には封止樹脂が充填されていてもよい。
立体配線板３５は、それぞれが、複数のセラミック配線層を含む、第２の配線板２０と、第３の配線板３０と、第４の配線板４０と、が積層され一体化したセラミック配線板である。
第２の配線板２０（第２の配線部）は、第５の主面５０ＳＡと、第５の主面５０ＳＡの反対側の第６の主面６０ＳＡと、第５の主面５０ＳＡおよび第６の主面６０ＳＡと直交する第２の側面２０ＳＳ１と、を有する。第５の主面５０ＳＡには複数の第５の電極５９が配設されている。第２の側面２０ＳＳ１には複数の第６の電極６９が配設されている。
図４に示すように、第５の電極５９と第６の電極６９とは、第２の配線板２０に埋め込まれている第１の導体塊（Conductor block）２１の露出面である。導体塊は、一般的にビア（Via）と呼ばれる有底の穴に充填された導体で構成される。なお、図示するように、第５の電極５９と第６の電極６９は、第１の導体塊２１の露出面にさらに、例えば、ニッケル層と金層とからなる２層めっき膜からなる導電膜２１Ｐが配設されている。すなわち、本明細書において「露出面」には「導電膜が配設されている露出面」も含まれる。
第３の配線板３０（第３の配線部）は、第７の主面７０ＳＡと、第７の主面７０ＳＡの反対側の第８の主面８０ＳＡと、第７の主面７０ＳＡおよび第８の主面８０ＳＡと直交する第３の側面３０ＳＳ１と、を有する。第３の側面３０ＳＳ１には複数のケーブルランド３８が配設されている。ケーブルランド３８は、第３の配線板３０に埋め込まれている第２の導体塊３１の第３の側面３０ＳＳ１の露出面である。第２の導体塊３１は第８の主面８０ＳＡにも露出している。後述するように、ランドはケーブル６０が半田を用いて接合される電極である。ケーブルランドには、例えば、ニッケル層と金層とからなる２層めっき膜が配設されていてもよい。
第４の配線板（第４の配線部）４０は、第９の主面９０ＳＡと、第９の主面９０ＳＡの反対側の第１０の主面１００ＳＡと、第９の主面９０ＳＡおよび第１０の主面１００ＳＡと直交する第４の側面４０ＳＳ１と、を有する。なお、第４の配線板４０では、第９の主面９０ＳＡと第４の側面４０ＳＳ１とは、略同じ大きさである。すなわち、主面とは撮像基板５０の光軸Ｏに直交している面であり、側面とは、光軸Ｏに平行な面である。
第４の側面４０ＳＳ１には複数のケーブルランド４８が配設されている。ケーブルランド４８は、第４の配線板４０に埋め込まれている第３の導体塊４１の第４の側面４０ＳＳ１の露出面である。第３の導体塊４１は第１０の主面１００Ｓにも露出している。
なお、ケーブルランド３８は、第２の導体塊３１の露出面ではなく、第３の側面３０ＳＳ１に配設された導電膜であってもよい。
ただし、第２の導体塊３１の第３の側面３０ＳＳ１の露出面であるケーブルランド３８に半田を用いて接合されているケーブル６０は、半田が第２の導体塊３１の第８の主面８０ＳＡの露出面にも広がっているため、第３の配線板３０との接合強度が高い。
光軸Ｏに直交する仮想面に投影された投影像を比較すると、第１の配線板１０の第１の投影像は、撮像基板５０の投影像よりも小さく、撮像基板５０の投影像の中に收まる。第２の配線板２０の第２の投影像は、第１の投影像よりも小さく、第１の投影像の中に收まる。第３の配線板３０の第３の投影像は、第２の投影像よりも小さく、第２の投影像の中に收まる。第４の配線板４０の第４の投影像は、第３の投影像よりも小さく、第３の投影像の中に收まる。
第２の配線板２０の第６の電極６９、第３の配線板３０のケーブルランド３８、および、第４の配線板４０のケーブルランド４８は、第１の配線板１０の第１の投影像の中に、收まる。
第２の配線板２０と、第３の配線板３０と、第４の配線板４０と、は積層され、内部配線（不図示）を経由して互いに接続されている。
なお、実施形態の立体配線板の構成は、撮像ユニットの仕様に応じて適宜改変が可能である。立体配線板３５は、少なくとも、第２の配線板２０と、第３の配線板３０とを有して入ればよい。すなわち、第４の配線板４０は立体配線板の必須構成要素ではない。逆に、立体配線板が、第４の配線板４０の第１０の主面１００ＳＡに積層された第５の配線板を有していてもよい。
ケーブルランド３８、４８には、導線を含むケーブル６０が接合されている。ケーブル６０を経由して撮像基板５０は、駆動信号を受信し、撮像信号を送信する。
第１の配線板１０の第４の主面４０ＳＡの第４の電極４９は、第２の配線板２０の第４の主面４０ＳＡと直交する第２の側面２０ＳＳ１の第６の電極６９と半田４５によって接合されている。半田４５は、第４の電極４９と第６の電極６９との間で、フィレットを形成している。さらに半田４５は、第２の配線板２０の第４の主面４０ＳＡと平行な第５の主面５０ＳＡの第５の電極５９とを接合している。
撮像ユニット１は、第１の配線板１０の第４の主面４０ＳＡは、第２の配線板２０の第５の主面５０ＳＡだけでなく、第２の配線板２０の第２の側面２０ＳＳ１とも接合されている。このため、撮像ユニット１は、従来の撮像ユニットよりも、第１の配線板１０と第２の配線板２０との接合強度が大きく、信頼性が高い。また、半田４５の溶融時において、配線板の接合面にフラックスの気化や空気の巻き込みによるボイド（気泡）が発生することがある。撮像ユニット１では、溶融した半田が接合面から端部側に流動することにより、半田４５の中のボイドは接合面から大気中に解放されることによって消失する。このため、撮像ユニット１は半田４５の接合強度が低下することがない。
なお、撮像ユニット１は、光軸Ｏを中心とし１８０度回転対称である。例えば、第１の配線板１０は、第４の電極４９と１８０度回転対称位置に電極４９Ａを有する。第２の側面２０ＳＳ１、第３の側面３０ＳＳ１、第４の側面４０ＳＳ１は、それぞれ１８０度回転対称位置に、側面２０ＳＳ２、側面３０ＳＳ２、側面４０ＳＳ２を有する。半田４５と１８０度回転対称位置には、図示しない第５の主面の電極と側面２０ＳＳ２の電極とを接合している半田４５Ａが配設されている。
＜撮像ユニットの製造方法＞
図４のフローチャートにそって撮像ユニット１の製造方法を説明する。
図４のフローチャートにそって撮像ユニット１の製造方法を説明する。
＜ステップＳ１０＞撮像基板作製
半導体ウエハに公知の半導体製造方法によって、受光面にＣＭＯＳ受光素子等の受光部が形成される。そして、貫通配線（不図示）を配設することによって、受光面の第１の電極と接続された第２の電極２９を、受光面と反対側の第２の主面２０ＳＡに有する撮像素子ウエハ（不図示）が作製される。撮像素子ウエハの受光面に接着層５２によってガラスウエハが接着される。ガラスウエハが接着された撮像素子ウエハを切断することによって、第１の主面１０ＳＡと第２の主面２０ＳＡと、を有し、第２の主面２０ＳＡに第２の電極２９を有する撮像基板５０が作製される。
半導体ウエハに公知の半導体製造方法によって、受光面にＣＭＯＳ受光素子等の受光部が形成される。そして、貫通配線（不図示）を配設することによって、受光面の第１の電極と接続された第２の電極２９を、受光面と反対側の第２の主面２０ＳＡに有する撮像素子ウエハ（不図示）が作製される。撮像素子ウエハの受光面に接着層５２によってガラスウエハが接着される。ガラスウエハが接着された撮像素子ウエハを切断することによって、第１の主面１０ＳＡと第２の主面２０ＳＡと、を有し、第２の主面２０ＳＡに第２の電極２９を有する撮像基板５０が作製される。
＜ステップＳ２０＞第１の配線板作製
図６に示すように、複数の配線シートを積層し、焼成した第１基板を切断することによって第１の配線板１０が作製される。配線シートは、一般的にグリーンシートと呼ばれる未焼成の部材であり、所定の表面配線２６および貫通配線２７を有する。
図６に示すように、複数の配線シートを積層し、焼成した第１基板を切断することによって第１の配線板１０が作製される。配線シートは、一般的にグリーンシートと呼ばれる未焼成の部材であり、所定の表面配線２６および貫通配線２７を有する。
第１の配線板１０は、第３の主面３０ＳＡと第４の主面４０ＳＡとを有し、第３の主面３０ＳＡに第３の電極３９を有し、第４の主面４０ＳＡに第４の電極４９を有する。
第１の配線板１０の第４の主面４０ＳＡの凹部に電子部品７０が実装される。
＜ステップＳ３０＞積層シート作製
図６に示すように、第１の導体塊２１となる導電性ペースト等が充填された複数の孔Ｈ２０Ａを有する第１の配線シート２２Ｘと、第２の配線シート２２Ｙと、が積層されることによって、第２の積層シート２０Ｚが作製される。
図６に示すように、第１の導体塊２１となる導電性ペースト等が充填された複数の孔Ｈ２０Ａを有する第１の配線シート２２Ｘと、第２の配線シート２２Ｙと、が積層されることによって、第２の積層シート２０Ｚが作製される。
図示しないが、第２の導体塊３１が充填された孔を有する配線シートを含む複数の第３の配線シートが積層された第３の積層シートが作製される。また、第３の導体塊４１が充填された孔を有する配線シートを含む複数の第４の配線シートが積層された第４の積層シートが作製される。
＜ステップＳ４０＞積層シート切断
図７に示すように、第２の積層シート２０Ｚを、複数の孔Ｈ２０Ａをまたぐ切断線にそって切断することによって、第５の主面５０ＳＡに第１の導体塊２１の露出面である第５の電極５９を有するとともに、切断面である第２の側面２０ＳＳ１に、第１の導体塊２１の露出面である第６の電極６９を有する第２の基板２０Ｙが作製される。すなわち、１つのシートの１つのビアに充填されている導体塊は、切断によって２つのシートのそれぞれの導体塊（半割ビア導体）となる。
図７に示すように、第２の積層シート２０Ｚを、複数の孔Ｈ２０Ａをまたぐ切断線にそって切断することによって、第５の主面５０ＳＡに第１の導体塊２１の露出面である第５の電極５９を有するとともに、切断面である第２の側面２０ＳＳ１に、第１の導体塊２１の露出面である第６の電極６９を有する第２の基板２０Ｙが作製される。すなわち、１つのシートの１つのビアに充填されている導体塊は、切断によって２つのシートのそれぞれの導体塊（半割ビア導体）となる。
図示しないが、第３の積層シートを、複数の孔をまたぐ切断線にそって切断することによって、第３の側面３０ＳＳ１に、第２の導体塊３１の切断面（露出面）であるケーブルランド３８を有する第３の基板が作製される。第４の積層シートを、孔をまたぐ切断線にそって切断することによって、第４の側面４０ＳＳ１に、第３の導体塊４１の切断面（露出面）であるケーブルランド４８を有する第４の基板が作製される。
＜ステップＳ５０＞立体配線板作製
第２の基板２０Ｙと第３の基板と第４の基板とが位置決めされた状態で積層され圧着される。そして所定温度にて焼成されることによって、第２の配線板２０と第３の配線板３０と第４の配線板４０とは一体化されて立体配線板３５となる。焼成によって導電ペーストからなる導体塊は、金属導体塊となる。さらに、めっき法等を用いて、電極およびランドに導電膜が配設されてもよい。
第２の基板２０Ｙと第３の基板と第４の基板とが位置決めされた状態で積層され圧着される。そして所定温度にて焼成されることによって、第２の配線板２０と第３の配線板３０と第４の配線板４０とは一体化されて立体配線板３５となる。焼成によって導電ペーストからなる導体塊は、金属導体塊となる。さらに、めっき法等を用いて、電極およびランドに導電膜が配設されてもよい。
＜ステップＳ６０＞撮像基板と第１の配線板と立体配線板との接合
撮像基板５０の第２の電極２９と、第１の配線板１０の第３の電極３９とが半田１５を用いて接合される。さらに、第１の配線板１０の第４の電極４９と、立体配線板３５の第５の電極５９および第６の電極６９とが、半田４５を用いて接合される。
撮像基板５０の第２の電極２９と、第１の配線板１０の第３の電極３９とが半田１５を用いて接合される。さらに、第１の配線板１０の第４の電極４９と、立体配線板３５の第５の電極５９および第６の電極６９とが、半田４５を用いて接合される。
半田４５は、第４の電極４９と第６の電極６９との間で、フィレットを形成している。さらに半田４５は、第２の配線板２０の第４の主面４０ＳＡと平行な第５の主面５０ＳＡの第５の電極５９とを接合している。
なお、ステップＳ１０（撮像基板作製）と、ステップＳ２０（第１の配線板作製）と、ステップＳ３０－Ｓ５０（立体配線板作製）との実行順序は、適宜、変更可能であり、例えば、同時に実行されてもよいことは、言うまでも無い。
＜ステップＳ７０＞ケーブル接合
第３の配線板３０のケーブルランド３８および第４の配線板４０のケーブルランド４８に、それぞれケーブル６０が接合される。
第３の配線板３０のケーブルランド３８および第４の配線板４０のケーブルランド４８に、それぞれケーブル６０が接合される。
本実施形態の撮像ユニットの製造方法によれば、第１の配線板１０と第２の配線板２０との接合強度が大きく、信頼性が高い撮像ユニットを容易に製造できる。
以下において説明する実施形態および変形例は、第１実施形態の撮像ユニット１と類似し同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
＜第１実施形態の変形例＞
図８に示す本変形の撮像ユニット１Ａでは、第２の配線板２０Ａは、第１の側面１０ＳＳ１と直交している第５の側面２０ＳＳ３に、壁面が導体膜５８の溝を有する。第１の配線板１０Ａは、第４の主面４０ＳＡに第８の電極１８を有する。第２の配線板２０Ａの溝は、貫通孔（スルーホール）を有する配線シートを、貫通孔をまたぐ切断線によって切断することによって形成される。導体膜５８は、ニッケルめっき膜または金めっき膜である、
図８に示す本変形の撮像ユニット１Ａでは、第２の配線板２０Ａは、第１の側面１０ＳＳ１と直交している第５の側面２０ＳＳ３に、壁面が導体膜５８の溝を有する。第１の配線板１０Ａは、第４の主面４０ＳＡに第８の電極１８を有する。第２の配線板２０Ａの溝は、貫通孔（スルーホール）を有する配線シートを、貫通孔をまたぐ切断線によって切断することによって形成される。導体膜５８は、ニッケルめっき膜または金めっき膜である、
第２の配線板２０Ａの溝を充填している半田２５が、導体膜５８と第８の電極１８とを接合している。撮像ユニット１Ａは、光軸Ｏを中心とし１８０度回転対称である。
撮像ユニット１は、第１の配線板１０Ａと第２の配線板２０Ａとの２面間を接合していたが、撮像ユニット１Ａは、側面を含む４面間を接合している。従って、撮像ユニット１Ａは、第１の配線板１０Ａと第２の配線板２０Ａとの接合強度が撮像ユニット１よりも大きい。さらに、撮像ユニット１Ａは、導体膜５８と第８の電極１８とを用いて電気信号の伝送が可能である。
＜第２実施形態＞
図９、図１０および図１１に示す撮像ユニット１Ｂでは、立体配線板３５Ｂは、第１の配線板１０Ｂ、第２の配線板２０Ｂ、第３の配線板３０Ｂ、第４の配線板４０Ｂを有する。第２の配線板２０Ｂは、第２の側面２０ＳＳ１に第１の導体塊２１Ｂの露出面であるケーブルランド２８を有する。第３の配線板３０Ｂは、第３の側面３０ＳＳ１に第２の導体塊３１の露出面であるケーブルランド３８を有する。第４の配線板４０Ｂは、第４の側面４０ＳＳ１に第３の導体塊４１の露出面であるケーブルランド４８を有する。ケーブルランド２８、３８、４８には、ケーブル６０が接合されている。
図９、図１０および図１１に示す撮像ユニット１Ｂでは、立体配線板３５Ｂは、第１の配線板１０Ｂ、第２の配線板２０Ｂ、第３の配線板３０Ｂ、第４の配線板４０Ｂを有する。第２の配線板２０Ｂは、第２の側面２０ＳＳ１に第１の導体塊２１Ｂの露出面であるケーブルランド２８を有する。第３の配線板３０Ｂは、第３の側面３０ＳＳ１に第２の導体塊３１の露出面であるケーブルランド３８を有する。第４の配線板４０Ｂは、第４の側面４０ＳＳ１に第３の導体塊４１の露出面であるケーブルランド４８を有する。ケーブルランド２８、３８、４８には、ケーブル６０が接合されている。
第２の配線板２０Ｂの第２の側面２０ＳＳ１と平行な側面２０ＳＳ２、第３の配線板３０Ｂの第３の側面３０ＳＳ１と平行な側面３０ＳＳ２、第４の配線板４０Ｂの第４の側面４０ＳＳ１と平行な側面４０ＳＳ２は、略同一平面を構成している。すなわち、撮像ユニット１Ｂは、光軸Ｏを中心とした１８０度回転対称ではない。
第２の配線板２０Ｂは、側面２０ＳＳ２に、２つの第４の導体塊２２Ａ、２２Ｂのそれぞれの露出面である２つのチップランド２２を有する。第３の配線板３０Ｂは、側面３０ＳＳ２に、２つの第５の導体塊３２Ａ、３２Ｂのそれぞれの露出面である２つのチップランド３２を有する。第４の配線板４０Ｂは、側面４０ＳＳ２に、２つの第６の導体塊４２Ａ、４２Ｂのそれぞれの露出面である２つのチップランド４２を有する。チップランドには後述するようにチップ部品のチップ電極が半田を用いて表面実装される。
すでに説明したように、配線板は複数の配線層が光軸方向に積層された多層セラミック基板であり、例えば、２つのチップランド２２、３２、４２の間隔Ｄ１は、２つの配線層の間隔である。
チップランド２２、３２、４２のそれぞれには、例えば、チップコンデンサである、２端子のチップ部品３０の２つのチップ電極が接合されている。すなわち、チップ部品３０の２つのチップ電極の間隔Ｄ２は、２つのチップランド２２、３２、４２の間隔Ｄ１と略同じである。
なお、配線層の間隔Ｄ１が、チップ部品８０の２つのチップ電極の間隔Ｄ２と略同じとは、チップ電極がチップランド２２、３２、４２に半田接合可能であることを意味する。
また、例えば、第２の配線板２０Ｂの複数のチップランド２２が配設されている第２の側面２０ＳＳ２の反対側の第２の側面２０ＳＳ１には、複数のケーブルランド２８が配設されている。積層セラミック配線板である第２の配線板２０Ｂでは、複数のチップランド２２と複数のケーブルランド２８は、光軸方向における配置間隔（配置ピッチ）が同じである。
撮像ユニット１Ｂは、撮像素子５３の近傍にチップ部品８０が実装されている。また、撮像ユニット１Ｂは、撮像ユニット１よりも多くのケーブル６０が接合されている。
さらに、撮像ユニット１Ｂは、チップ部品を実装する面（２０ＳＳ２－４０ＳＳ２)と、ケーブル６０を接合する面（２０ＳＳ１－４０ＳＳ１）とが、光軸をはさんで反対側の面に集約されているため、ケーブル６０を配線板に半田接合する際に配線板を反転させる必要がない。また、撮像ユニット１Ｂは、複数の配線板が一体化しているため、各々の配線板同士を半田接合する必要がない。これらにより、撮像ユニット１Ｂは、製造が容易である。
＜第２実施形態の変形例１＞
図１２および図１３に示す本変形例の撮像ユニット１Ｃでは、第１の配線板１０Ｃ、第２の配線板２０Ｃ、第３の配線板３０Ｃおよび第４の配線板４０Ｃが、セラミック立体配線板３５Ｃを構成している。なお、撮像ユニット１Ｃは、光軸Ｏを中心とし１８０度回転対称である。
図１２および図１３に示す本変形例の撮像ユニット１Ｃでは、第１の配線板１０Ｃ、第２の配線板２０Ｃ、第３の配線板３０Ｃおよび第４の配線板４０Ｃが、セラミック立体配線板３５Ｃを構成している。なお、撮像ユニット１Ｃは、光軸Ｏを中心とし１８０度回転対称である。
第２の配線板２０Ｃの第２の側面２０ＳＳ１に、２つの第７の導体塊２２Ａ、２２Ｂのそれぞれの露出面であるチップランド２２を有する。撮像素子５３の極めて近傍にチップ部品８０、例えば、チップコンデンサが実装されている。撮像素子５３とチップ部品８０との物理的距離が短く、信号伝送経路が寄生容量等の影響をうけにくいため、撮像ユニット１Ｃは、撮像ユニット１Ｂよりも高性能である。
＜第２実施形態の変形例２＞
図１４－図１７に示す本変形例の撮像ユニット１Ｄでは、立体配線板３５Ｄは、第１の配線板１０Ｄと第２の配線板２０Ｄと第３の配線板３０Ｄと第４の配線板４０Ｄとを含む。
図１４－図１７に示す本変形例の撮像ユニット１Ｄでは、立体配線板３５Ｄは、第１の配線板１０Ｄと第２の配線板２０Ｄと第３の配線板３０Ｄと第４の配線板４０Ｄとを含む。
第２の配線板２０Ｄは、第２の側面２０ＳＳ１に、導体塊の露出面であるケーブルランド２８を有する。第３の配線板３０Ｄは、第３の側面３０ＳＳ１に、導体塊の露出面であるケーブルランド３８を有する。第４の配線板４０Ｄは、第４の側面４０ＳＳ１に、導体塊の露出面であるケーブルランド４８を有する。
立体配線板３５Ｄでは、第２の側面２０ＳＳ１の反対側の側面、第３の側面３０ＳＳ１の反対側の側面、および第４の側面４０ＳＳ１の反対側の側面が、側面３５ＳＳ２を構成している。側面３５ＳＳ２の外周は、額縁状の土手８１となっている。また、第１の配線板１０Ｄの側面１０ＳＳ２には凹部Ｃ３５が形成されている。
後述するように、凹部Ｃ３５は、アンダーフィル樹脂８５を充填するためのくぼみである。土手８１はアンダーフィル樹脂８５が周囲に広がることを防止している。
立体配線板３５Ｄは、側面３５ＳＳ２に、導体塊の露出面であるチップランド２２、３２、４２を有する。図１８に示すように、立体配線板３５Ｄでは、チップ部品８０は、長軸方向の両端部に配置されている２つの電極が、光軸Ｏに直交する方向（Ｘ方向）に配置される。このため、立体配線板３５Ｄは、配線板を構成している各シートの厚さと関係なく、２つの電極の間が長い大型のチップ部品８０を実装できる。
また、チップ部品８０のチップランド２２、３２、４２への接合信頼性を改善するために、チップ部品８０を実装後に、アンダーフィル樹脂が、凹部Ｃ３５を利用して土手８１の内部に注入される。アンダーフィル樹脂は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂またはポリビニル樹脂等の絶縁樹脂である。
立体配線板３５Ｄは複数の配線板を積層して一体化しているため、複数の配線板をボール半田で接合する構成よりも、安価、省スペースかつ高信頼性である。また、立体配線板３５Ｄは、ケーブル６０が接合されるケーブルランド２８、３８、４８が配設されている側面が、チップ部品８０が接合されるチップランド２２、３２、４２が配設されている側面とは反対側であるため、組立工数を削減できる。また、立体配線板３５Ｄは、アンダーフィル樹脂８５によってチップ部品８０の接合信頼性が高く、さらに、アンダーフィル８５を充填する際のはみ出しを防止するための土手８１を有する。また、立体配線板３５Ｄは、チップ部品８０の長軸配置方向を光軸Ｏに直交する方向としたため、大型のチップ部品が搭載としている。
＜第２実施形態の変形例３＞
図１８に示す本実施形態の撮像ユニット１Ｅは、撮像ユニット１Ｄと類似している。撮像ユニット１Ｅの立体配線板３５Ｅは、第１の配線板１０Ｅと第２の配線板２０Ｅと第３の配線板３０Ｅと第４の配線板４０Ｅと第５の配線板５０Ｅとを含む。
図１８に示す本実施形態の撮像ユニット１Ｅは、撮像ユニット１Ｄと類似している。撮像ユニット１Ｅの立体配線板３５Ｅは、第１の配線板１０Ｅと第２の配線板２０Ｅと第３の配線板３０Ｅと第４の配線板４０Ｅと第５の配線板５０Ｅとを含む。
立体配線板３５Ｅの後端の第５の配線板５０Ｅは、ケーブル６０の接合を容易にするための段差となっている。
さらに、立体配線板３５Ｅでは、ケーブルランドを設けるためのシートと、チップランドを設けるためのシートとを一致させているため、シート積層数が少なく、安価に製造できる。
また、立体配線板３５Ｅでは、複数段あるケーブルランドのピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、チップランドのピッチＰ４、Ｐ５、Ｐ６と、同じである。
＜第３実施形態＞
図１９、図２０に示す本実施形態の撮像ユニット１Ｆでは、立体配線板３５Ｆは第２の配線板２０Ｆと第３の配線板３０Ｆとを有する。撮像ユニット１Ｆは、光軸Ｏを中心とし１８０度回転対称である。
図１９、図２０に示す本実施形態の撮像ユニット１Ｆでは、立体配線板３５Ｆは第２の配線板２０Ｆと第３の配線板３０Ｆとを有する。撮像ユニット１Ｆは、光軸Ｏを中心とし１８０度回転対称である。
第２の配線板２０Ｆは、第５の主面５０ＳＡに第１の導体塊２１の露出面である第５の電極５９を有する。第２の側面２０ＳＳ１には、第１の導体塊２１の露出面である第６の電極６９と、２つの第７の導体塊２２Ａ、２２Ｂのそれぞれの露出面である２つのチップランド２２を有する。
第１の配線板１０Ｆの第４の電極４９は、第５の電極５９および第６の電極６９と半田４５によって接合されている。それぞれの２つのチップランド２２には、チップ部品８０が接合されている。
撮像ユニット１Ｆは、第１の配線板１０Ｆと第２の配線板２０Ｆとの接合強度が大きく、信頼性に優れている。また、撮像素子５３の近傍にチップ部品８０が実装されているため、撮像ユニット１Ｆは、高性能である。
＜内視鏡＞
図２１に示す本実施形態の内視鏡９は、挿入部９１と、操作部９２と、ユニバーサルコード９３と、コネクタ９４と、を具備する。
図２１に示す本実施形態の内視鏡９は、挿入部９１と、操作部９２と、ユニバーサルコード９３と、コネクタ９４と、を具備する。
細長管形状の挿入部９１は、生体の体腔内に挿入される。挿入部９１は、先端側から順に先端部９１Ａ、湾曲部９１Ｂ、可撓管９１Ｃが連設されており、全体として可撓性を備えている。先端部９１Ａは、内部に撮像ユニット１が配置されている硬質部材９１Ａ１を有している。湾曲部９１Ｂは、湾曲操作を行うための操作部９２の湾曲ノブの回動操作に応じて、上下左右方向へと湾曲する。
可撓管９１Ｃは、受動的に可撓自在である柔軟性を有する管状部材である。可撓管９１Ｃの内部には、処置具挿通チャンネル、信号線、ファイバー束等が挿通されている。信号線は、先端部９１Ａに内蔵される撮像ユニットから操作部９２を経てユニバーサルコード９３へと延設される。ファイバー束は、外部機器である光源装置からの光を先端部９１Ａの先端面へと導光する。
操作部９２は、挿入部９１の基端部に連設されており、複数の操作部材等を有する。ユニバーサルコード９３は、操作部９２から延出する。コネクタ９４は、ユニバーサルコード９３と、外部機器とを接続するための接続部材である。
内視鏡９は、硬質部材９１Ａ１に配設された撮像ユニット１を具備する。すでに説明したように、撮像ユニット１は、信頼性が高いため、内視鏡９は信頼性が高い。
撮像ユニット１Ａ－１Ｆを含む内視鏡９が、撮像ユニット１、１Ａ－１Ｆが有する効果を有することは言うまでも無い
内視鏡は、挿入部が軟性の軟性鏡でも、挿入部が硬性の硬性鏡でもよい。また内視鏡の用途は、医療用でも工業用でもよい。また、以上では、配線板としてセラミック配線板を例に説明したが、ガラスエポキシ配線板を用いてもよい。
本発明は、上述した実施形態等に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせおよび応用が可能である。
１Ａ-１Ｆ・・・撮像ユニット
９・・・内視鏡
１０・・・第１の配線板
１５・・・半田
２０・・・第２の配線板
２０Ｚ・・・第２の積層シート
２１・・・第１の導体塊
２１Ｐ・・・導電膜
２２、３２、４２・・・チップランド
２５・・・半田
２９・・・第２の電極
３０・・・第３の配線板
３１・・・第２の導体塊
３５・・・立体配線板
２８、３８、４８・・・ケーブルランド
３９・・・第３の電極
４０・・・第４の配線板
４１・・・第３の導体塊
５０・・・撮像素子
６０・・・ケーブル
７０・・・電子部品
８０・・・チップ部品
９・・・内視鏡
１０・・・第１の配線板
１５・・・半田
２０・・・第２の配線板
２０Ｚ・・・第２の積層シート
２１・・・第１の導体塊
２１Ｐ・・・導電膜
２２、３２、４２・・・チップランド
２５・・・半田
２９・・・第２の電極
３０・・・第３の配線板
３１・・・第２の導体塊
３５・・・立体配線板
２８、３８、４８・・・ケーブルランド
３９・・・第３の電極
４０・・・第４の配線板
４１・・・第３の導体塊
５０・・・撮像素子
６０・・・ケーブル
７０・・・電子部品
８０・・・チップ部品
Claims (10)
- 第１の主面と第２の主面とを有し、撮像素子を含み、前記撮像素子の第１の電極と接続されている第２の電極が前記第２の主面に配設されている撮像基板と、
第３の主面と第４の主面と第１の側面と、を有し、前記第３の主面の第３の電極が前記第２の電極と接合されている第１の配線部と、
第５の主面と第６の主面と第２の側面と、を有し、前記第５の主面の第５の電極および前記第５の電極から延設されている前記第２の側面の第６の電極が、前記第１の配線部の前記第４の主面の第４の電極と半田を用いて接合されている第２の配線部と、を具備することを特徴とする撮像ユニット。 - 第７の主面と第３の側面とを有し、前前記第７の主面が前記第６の主面と当接している第３の配線部と、
前記第３の側面のケーブルランドと接合されているケーブルと、を更に具備し、
前記第２の配線部と前記第３の配線部とは一体の立体セラミック配線部であることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。 - 前記第４の電極と前記第６の電極とを接合している前記半田がフィレットを形成していることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
- 前記第２の配線部に第１の導体塊が埋め込まれており、前記第１の導体塊の前記第５の主面の露出面が前記第５の電極であり、前記第１の導体塊の前記第２の側面の露出面が前記第６の電極であることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
- 前記第３の配線部に第２の導体塊が埋め込まれており、前記第２の導体塊の前記第３の側面の露出面が前記ケーブルランドであることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
- 前記第２の配線部は、前記第１の側面と直交している第５の側面に、壁面が導体膜の溝を有し、
前記第１の配線部は、前記第４の主面に第８の電極を有し、
前記第２の配線部の前記溝を充填している半田が、前記導体膜と前記第８の電極とを接合していることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。 - 前記第２の配線部は、複数の配線層が光軸方向に積層された多層基板であり、
前記複数の配線層のうちの、それぞれに第４の導体塊が埋め込まれている２つの配線層の間隔が、チップ部品の２つのチップ電極の間隔と略同じであり、
前記第２の配線部の一の側面に露出している前記２つの配線層の前記第４の導体塊の露出面であるチップランドに、前記チップ電極が、接合されており、
前記一の側面と反対側の側面に露出している前記２つの配線層の第３の導体塊の露出面であるケーブルランドに、前記ケーブルが、接合されており、
前記チップランドと前記ケーブルランドは、光軸方向における間隔が同じであることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。 - 第１の主面と第２の主面とを有し、撮像素子を含み、前記撮像素子の第１の電極と接続されている第２の電極が前記第２の主面に配設されている撮像基板と、
第３の主面と第４の主面と第１の側面と、を有し、前記第３の主面の第３の電極が前記第２の電極と接合されている第１の配線部と、
第５の主面と第６の主面と第２の側面と、を有し、複数の配線層が光軸方向に積層された多層基板であり、前記複数の配線層のうちの、第３の導体塊および第４の導体塊がそれぞれに埋め込まれている２つの配線層の間隔が、チップ部品の２つのチップ電極の間隔と略同じである第２の配線部と、
前記第２の側面に露出している前記２つの配線層のそれぞれの前記第４の導体塊の露出面である２つのチップランドに、前記２つのチップ電極が、接合されている前記チップ部品と、
前記第２の側面と反対側の側面に露出している前記２つの配線層のそれぞれの第３の導体塊の露出面であるケーブルランドに接合されているケーブルと、を具備し、
前記チップランドと前記ケーブルランドは、光軸方向における配置ピッチが同じであることを特徴とする撮像ユニット。 - 撮像ユニットを含む内視鏡であって、
前記撮像ユニットは、
第１の主面と第２の主面とを有し、撮像素子を含み、前記撮像素子の第１の電極と接続されている第２の電極が前記第２の主面に配設されている撮像基板と、
第３の主面と第４の主面と第１の側面と、を有し、前記第３の主面の第３の電極が前記第２の電極と接合されている第１の配線部と、
第５の主面と第６の主面と第２の側面と、を有し、前記第５の主面の第５の電極および前記第５の電極から延設されている前記第２の側面の第６の電極が、前記第１の配線部の前記第４の主面の第４の電極と半田を用いて接合されている第２の配線部と、を具備することを特徴とする内視鏡。 - 第１の主面と第２の主面とを有し、撮像素子を含み、前記撮像素子の第１の電極と接続されている第２の電極が前記第２の主面に配設されている撮像基板を作製する工程と、
第３の主面と第４の主面とを有し、前記第３の主面に第３の電極を有し、前記第４の主面に第４の電極を有する第１の配線部を作製する工程と、
導体塊が充填された孔を有する第１の配線シートと、第２の配線シートと、が積層された第２の積層シートを作製する工程と、
前記第２の積層シートを、前記孔をまたぐ切断線にそって切断することによって、第５の主面と第６の主面と第２の側面を有し、前記第５の主面に前記導体塊の露出面である第５の電極を有するとともに、前記第２の側面に、前記導体塊の切断面である第６の電極を有する第２の基板を作製する工程と、
第７の主面と第３の側面と、を有し、前記第３の側面にケーブルランドを有する第３の基板を作製する工程と、
前記第２の基板の前記第６の主面と、前記第３の基板の前記第７の主面と、を当接し、前記第２の基板と前記第３の基板とを積層することによって一体化してから、焼成することで第２の配線部と第３の配線部とを含む立体配線部を作製する工程と、
前記撮像基板の前記第２の電極と、前記第１の配線部の前記第３の電極とを接合する工程と、
前記第１の配線部の前記第４の電極と、前記第２の配線部の前記第５の電極および前記第６の電極とを、半田を用いて接合する工程と、
前記第３の配線部の前記ケーブルランドにケーブルを接合する工程と、を具備することを特徴とする撮像ユニットの製造方法。
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