WO2023223381A1 - 撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法 - Google Patents

撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法 Download PDF

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和也 前江田
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances

Definitions

  • the present invention provides an imaging unit having a frame in which an imaging module and a sensor are housed, an endoscope including an imaging unit having a frame in which an imaging module and a sensor are housed, and an endoscope in which an imaging module and a sensor are housed.
  • the present invention relates to a method of manufacturing an imaging unit having a frame.
  • Endoscopes are used in the medical and industrial fields. Endoscopes with new functions and improved performance have been developed by arranging electronic components other than an image sensor at the distal end of the insertion section.
  • Japanese Patent No. 4136058 discloses an endoscope that detects the direction of gravity in an endoscopic image being observed using a gravity sensor placed at the distal end of the insertion section.
  • Japanese Patent No. 6574448 discloses an endoscope that controls focus by detecting the amount of movement relative to the subject using a motion sensor placed at the distal end of the insertion section.
  • the detection accuracy may decrease and the reliability may decrease. Additionally, generally speaking, the larger the sensor, the higher the sensitivity. However, imaging units with large sensors are large.
  • Embodiments of the present invention aim to provide a high performance and reliable imaging unit, a high performance and reliable endoscope, and a method for manufacturing a high performance and reliable imaging unit. .
  • the imaging unit of the embodiment includes an imaging module including an imaging element and a wiring board, a frame in which the imaging module is housed and fixed, and a sensor fixed to the inner surface of the frame.
  • An endoscope has an insertion section that is inserted into a subject, and an imaging unit is provided at a distal end of the insertion section, and the imaging unit includes an imaging element and a wiring board.
  • the present invention includes an imaging module including: a frame in which the imaging module is housed and fixed; and a sensor fixed to an inner surface of the frame.
  • a method for manufacturing an imaging unit includes the steps of fixing a sensor to the inner surface of a frame, accommodating an imaging module inside the frame, and fixing the imaging module to the frame.
  • a method for manufacturing an imaging unit includes a step of fixing a sensor to a substantially plate-shaped first member, a step of accommodating and fixing an imaging module inside a frame-shaped second member having a notch, and the steps of The method includes the step of closing a notch in the second member and fixing the first member to the second member in a state in which the sensor is housed inside the second member.
  • FIG. 2 is a perspective view of the imaging unit of the first embodiment. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view of the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic top view for explaining the joining accuracy of the imaging unit. It is a flowchart of the manufacturing method of the imaging unit of 1st Embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the imaging unit of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the imaging unit of the first embodiment. It is a perspective view of the frame of the imaging unit of the modification of 1st Embodiment. It is a perspective view of the frame of the imaging unit of the modification of 1st Embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view for explaining a method of manufacturing an imaging unit according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view for explaining a method of manufacturing an imaging unit according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an imaging unit according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 7 is an external view of an endoscope according to a third embodiment.
  • the imaging unit 1 of this embodiment shown in FIGS. 1, 2, and 3 includes an imaging module 30, a sensor 40, and a frame 50.
  • the imaging module 30 is housed inside the frame 50 and fixed to the frame 50.
  • the sensor 40 is fixed to the inner surface 50S1 of the frame 50.
  • the imaging module 30 includes an imager 10, a wiring board 20, and a cable 39.
  • Imager 10 includes an image sensor 11 and a cover glass 12.
  • the image sensor 11 converts a subject image incident through the cover glass 12 into an electrical signal.
  • the image sensor 11 may be either a front-illuminated type or a back-illuminated type.
  • an imaging optical system including a plurality of lenses is disposed in front of the cover glass 12 of the imager 10.
  • the wiring board 20 has a first wiring board 21 and a second wiring board 22.
  • the first wiring board 21 is, for example, a three-dimensional ceramic wiring board in which a plurality of ceramic wiring layers are laminated.
  • a ceramic wiring board is produced by laminating a plurality of unfired ceramic sheets (green sheets) each having surface wiring and through wiring, and then firing the stack.
  • the first wiring board 21 has a recessed portion on the rear surface joined to the front surface of the second wiring board 22.
  • the second wiring board 22 has a plurality of electronic components 23, such as chip capacitors, surface-mounted on the front surface.
  • the plurality of electronic components 23 are housed in a recessed portion on the rear surface of the first wiring board 21 .
  • a cable 39 is connected to the lower surface of the second wiring board 22, which is perpendicular to the front surface.
  • the second wiring board 22, which is a modified wiring board is a ceramic wiring board, a composite wiring board in which a plurality of flat wiring boards are bonded, or a molded interconnect device (MID).
  • the wiring board 20 may be composed of only one of the first wiring board 21 and the second wiring board 22. That is, the imaging module 30 does not need to have two wiring boards.
  • the sensor 40 is a motion sensor.
  • the motion sensor is a 6-axis IMU (Inertial Measurement Unit) consisting of a 3-axis acceleration sensor and a 3-axis gyro sensor. Accelerometers measure acceleration, and gyro sensors measure angular velocity.
  • Sensor 40 has a movable member such as a cantilever.
  • the frame 50 is made of, for example, a cylindrical copper plate with a thickness of 50 ⁇ m to 100 ⁇ m. The corners of the inner and outer surfaces of the tube may be chamfered.
  • the frame 50 protects the imaging module 30 and has a shielding effect of blocking electromagnetic fields from the outside.
  • the sensor 40 is fixed to the inner surface 50SI of the frame 50 using an adhesive 42.
  • a flexible wiring board 41 is bonded to an external electrode (not shown) of the sensor 40.
  • a signal cable 49 is connected to the wiring board 41.
  • the imager 10 transmits and receives electrical signals using the signal cable 39.
  • the sensor 40 uses a signal cable 49 to transmit and receive electrical signals.
  • a sealing resin 60 is disposed inside the frame 50.
  • the sealing resin 60 is epoxy resin, ABS resin, silicone resin, polyimide resin, BCB (benzocyclobutene) resin, or the like.
  • the outer dimension W40 of the sensor 40 is larger than the outer dimension W20 of the wiring board 20 in the X direction, which is one direction parallel to the light receiving surface 10SA of the imager 10.
  • the inner dimension W50 of the frame 50 is larger than the outer dimension W10 of the imager 10 and the outer dimension W40 of the sensor 40.
  • a sensor with larger outer dimensions has higher sensitivity than a sensor with smaller outer dimensions.
  • the outer dimension W40 of the sensor 40 is larger than the outer dimension W20 of the wiring board 20, it may not be possible to mount the sensor 40 on the wiring board 20.
  • the imaging unit may not be able to be accommodated in the frame 50. This is caused by a joining error during manufacturing of the imaging unit.
  • the two opposing and joined surfaces of the imaging unit are ideally parallel. However, in reality, the two surfaces are not parallel due to bonding errors. In an imaging unit having multiple joint locations, joining errors are summed.
  • the imaging unit 1 has three bonding surfaces: a bonding surface between the imager 10 and the first wiring board 21, a bonding surface between the first wiring board 21 and the second wiring board 22, and a bonding surface between the wiring board 20 and the sensor 40. It has two joint surfaces.
  • the bonding surface between the imager 10 and the first wiring board 21 has a bonding error of angle ⁇ 1.
  • the bonding surfaces of the first wiring board 21 and the second wiring board 22 have a bonding error of angle ⁇ 2.
  • the rear surface of the sensor 40 is tilted by an angle ( ⁇ 1+ ⁇ 2+ ⁇ 3) with respect to the light receiving surface 10SA of the imager 10. For this reason, when the sensor 40 is mounted on the wiring board 20, it may not be able to be accommodated in the frame 50.
  • the imaging unit 1 in which the sensor 40 is bonded to the frame 50 if the outer dimension W40 of the sensor 40 is smaller than the inner dimension W50 of the frame 50, the sensor 40 can be reliably accommodated in the frame 50. .
  • the imaging unit 1 has a large and highly sensitive sensor 40, so it has high performance. Further, in the imaging unit 1, there is no need to increase the outer size of the frame 50 in consideration of bonding errors.
  • the effect of the present invention is significant as long as it has at least two bonding surfaces. That is, even if the first wiring board 21 and the second wiring board 22 are integrated wiring boards, the imaging unit in which the sensor 40 is bonded to the frame 50 can be used according to the present invention even if the bonding errors are added up. It has the effect of
  • the sensor 40 is manufactured using MEMS technology, which simultaneously manufactures a large number of movable parts such as cantilevers, piezoelectric elements that detect changes in the movable parts, etc. on a silicon wafer.
  • the sensor 40 may be a physical quantity detection sensor such as an acceleration sensor, a gyro sensor, or a temperature sensor. Note that the effects of the present invention are particularly noticeable when the sensor 40 is a sensor that has a movable part for detecting a physical quantity that is easily influenced by stress.
  • a wiring board 41 is bonded to a lower surface 40SB on which external electrodes (not shown) of the sensor 40 are arranged.
  • the wiring board 41 is, for example, a flexible wiring board made of polyimide as a base.
  • a cable 49 is joined to the flexible wiring board 41.
  • the upper surface 40SA of the sensor 40 is fixed to the inner surface 50S1 of the frame 50 using the adhesive 42.
  • the inner dimension W50 of the frame 50 is set to be slightly larger than the outer dimension W40 of the sensor 40.
  • the inner dimension W50 is preferably less than 105%, and sometimes preferably less than 102%, of the outer dimension W40.
  • the inner dimension W50 of the frame 50 is preferably less than 5.25 mm, particularly preferably less than 5.1 mm.
  • Imaging module fixing step The imager 10 is manufactured by, for example, bonding a glass wafer to an imaging wafer having a light receiving circuit made of CCD or CMOS, and then cutting the glass wafer.
  • the imager 10 may have one or more semiconductor elements stacked on the rear surface of the image sensor 11 for processing an image signal.
  • a first wiring board 21 and a second wiring board 22 are produced.
  • Electronic components 23, such as chip capacitors, are surface mounted on the second wiring board 22.
  • the wiring board 20 is formed.
  • an imaging module 30 is obtained.
  • the imaging module 30 is fixed to the frame 50.
  • the outer dimension W10 of the imager 10 is slightly smaller than the inner dimension W50 of the frame 50. Therefore, the imager 10 is fixed by being fitted into the frame 50.
  • An adhesive may be disposed on the side surface of the imager 10 to fix the imager 10 to the frame 50.
  • the sensor 40 has an outer dimension W40 larger than an outer dimension W20 of the wiring board 20, but is housed inside the frame 50.
  • the imaging units 1A-1D of Modifications 1-4 of the first embodiment are similar to the imaging unit 1 and have the same effects as the imaging unit 1, so components with the same functions are given the same reference numerals and explanations are omitted. .
  • FIG. 7 shows a frame 50A of the imaging unit 1A of this modification.
  • the frame 50A has a cutout C50A on the side surface 50SS to which the sensor 40 is adhered. Therefore, positioning is easy when fixing the sensor 40 to the frame 50A.
  • the sensor 40 is inserted into the hollow part H50 of the frame 50A from behind, and the position where the rear end of the sensor 40 matches the front end of the notch C50A is set as the placement position of the sensor 40.
  • FIG. 8 shows a frame 50B of the imaging unit 1B of this modification.
  • the notch C50B cuts out the entire side surface 50SS of 1.
  • the length of the side surface 50SS in the optical axis O direction is shortened by the notch C50B.
  • the imaging unit 1B is easy to position when fixing the sensor 40 to the frame 50B.
  • FIG. 9 is an exploded view of the frame 50C of the imaging unit 1C of this modification.
  • the frame 50C is composed of a first member 50C1 and a second member 50C2.
  • the first member 50C1 is plate-shaped.
  • the second member 50C2 is a frame having a notch on its upper surface, and the cross section perpendicular to the optical axis O is approximately U-shaped.
  • the first member 50C1 is fixed using adhesive or solder so that the lower surface 50CSI closes the notch of the second member 50C2.
  • the senor 40 is fixed to the first member 50C1.
  • an imaging module is disposed in the second member 50C2.
  • the manufacturing method of the imaging unit 1C of Modification 3 includes the steps of fixing the sensor 40 to the lower surface 50CSI of the substantially plate-shaped first member 50C1, and installing the imaging module inside the frame-shaped second member 50C2 having a cutout C50C. a step of accommodating and fixing; and a step of fixing the first member 50C1 to the second member 50C2 in a state where the notch C50C of the second member 50C2 is closed and the sensor 40 is accommodated inside the second member 50C2. , has.
  • the imaging unit 1C is easier to manufacture than the imaging unit 1.
  • FIG. 10 is an exploded view of the frame 50D of the imaging unit 1D of this modification.
  • the frame 50D is composed of a first member 50D1 and a second member 50D2.
  • the first member 50D1 is plate-shaped.
  • the second member 50D2 is a frame-shaped member in which a portion of the upper surface 50SSD has a notch, and the cross section perpendicular to the optical axis O is approximately U-shaped.
  • the first member 50D1 is fixed to close the notch of the second member 50D2.
  • the frame 50D is produced by bonding the lower surface 50DSI of the first member 50D1, which is a flat plate, to the uncut upper surface 50SSD of the second member 50D2.
  • the imaging unit 1D has the effects of the imaging unit 1C, and furthermore, the first member 50D1 and the second member 50D2 can be easily fixed.
  • the imaging unit 1E of this embodiment is similar to the imaging unit 1 and has the same effects as the imaging unit 1, so components with the same functions are given the same reference numerals and explanations will be omitted.
  • the imaging unit 1E further includes a protection plate 44 having higher rigidity than the frame 50 between the frame 50 and the sensor 40.
  • the protection plate 44 is fixed to the inner surface 50SI of the frame by upper and lower adhesives 42.
  • Rigidity is a property that makes it difficult for shape changes to occur when stress is applied from the outside.
  • rigidity is defined as the product of the Young's modulus and the thickness of the material constituting the member. Young's modulus (elastic modulus) was measured at 25° C. according to ASTM-D638.
  • the frame 50 is made of aluminum with a Young's modulus of 70 GPa and has a thickness of 100 ⁇ m.
  • the protective plate 44 is made of alumina with a Young's modulus of 370 GPa and has a thickness of 100 ⁇ m.
  • the frame 50 is not easily deformed even if stress is applied to the frame 50. Therefore, even if stress is applied to the frame 50, the sensor 40 is not easily deformed, so that the accuracy of the sensor 40 does not deteriorate.
  • FIG. 12 shows the endoscope 9 of this embodiment.
  • the endoscope 9 includes a rigid distal end portion 9A in which the imaging unit 1 (1A-1E) is disposed, a bendable curved portion 9B connected to the proximal end of the rigid distal end portion 9A, and a flexible distal end portion 9B. It has an elongated flexible portion 9C connected to the base end. The bending portion 9B is bent by operating the operating portion 91.
  • a universal cord 9E extending from the operation unit 91 is connected to a processor (not shown) or the like.
  • the endoscope 9 Since the endoscope 9 has the imaging unit 1 (1A-1E), it has high performance and stable operation, so it is highly reliable.
  • an endoscope 9 is a medical flexible endoscope
  • an endoscope in another embodiment may be an industrial endoscope, and a hard straight tube may be used instead of the flexible part 90C. It may also be a rigid endoscope.
  • Imaging unit 10 For Imager 10SA... Light receiving surface 11... Imaging element 12... Cover glass 20. Wiring board 21... First wiring board 22 ...Second wiring board 23...Electronic component 30...Imaging module 39, 49...Signal cable 40...Sensor 41...Wiring board 42...Adhesive 44...Protection Plate 49... Signal cable 50... Frame 60... Sealing resin O... Optical axis

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Abstract

撮像ユニット１は、イメージャー１０と配線板２０とを含む撮像モジュール３０と、前記撮像モジュール３０が内部に収容され、固定されている枠５０と、前記枠５０の内面５０ＳＩに固定されたセンサ４０と、を具備する。

Description

撮像ユニット、内視鏡、および、撮像ユニットの製造方法
　本発明は、撮像モジュールとセンサとが収容された枠を有する撮像ユニット、撮像モジュールとセンサとが収容された枠を有する撮像ユニットを含む内視鏡、および、撮像モジュールとセンサとが収容された枠を有する撮像ユニットの製造方法に関する。
　内視鏡は、医療分野および工業分野において利用されている。挿入部の先端部に撮像素子以外の電子部品を配置することによって、新たな機能を付加し高性能化した内視鏡が開発されている。
　日本国特許第４１３６０５８号には、挿入部の先端部に配置した重力センサを用いて、観察している内視鏡画像における重力方向を検出する内視鏡が開示されている。
　日本国特許第６５７４４４８号には、挿入部の先端部に配置したモーションセンサを用いて、被写体との相対移動量を検出することによって、フォーカスを制御する内視鏡が開示されている。
　しかし、センサは、外部から印加される応力の影響によって変形すると、検出精度が低下して信頼性が低下することがあった。また、一般的にセンサは大きいほど、高感度である。しかし、大きなセンサを有する撮像ユニットは大きい。
特許第４１３６０５８号 特許第６５７４４４８号
　本発明の実施形態は、高性能で信頼性の高い撮像ユニット、高性能で信頼性の高い内視鏡、および、高性能で信頼性の高い撮像ユニットの製造方法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、撮像素子と配線板とを含む撮像モジュールと、前記撮像モジュールが内部に収容され、固定されている枠と、前記枠の内面に固定されたセンサと、を具備する。
　実施形態の内視鏡は、被検体に挿入される挿入部を有し、前記挿入部の先端部に撮像ユニットが設けられた内視鏡であって、前記撮像ユニットは、撮像素子と配線板とを含む撮像モジュールと、前記撮像モジュールが内部に収容され、固定されている枠と、前記枠の内面に固定されたセンサと、を具備する。
　実施形態の撮像ユニットの製造方法は、枠の内面にセンサを固定する工程と、前記枠の内部に撮像モジュールを収容し、前記撮像モジュールを前記枠に固定する工程と、を有する。
　実施形態の撮像ユニットの製造方法は、略板状の第１部材にセンサを固定する工程と、切り欠きを有する枠状の第２部材の内部に撮像モジュールを収容し、固定する工程と、前記第２部材の切り欠きを塞ぎ、前記センサが第２部材の内部に収容される状態に、前記第１部材を前記第２部材に固定する工程と、を有する。
　本発明の実施形態によれば、高性能で信頼性の高い撮像ユニット、性能で信頼性の高い内視鏡、および、高性能で信頼性の高い撮像ユニットの製造方法を提供できる。
第１実施形態の撮像ユニットの斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの分解斜視図である。 撮像ユニットの接合精度を説明するための模式上面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの製造方法のフローチャートである。 第１実施形態の撮像ユニットの製造方法を説明するための断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの製造方法を説明するための断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの製造方法を説明するための断面図である。 第１実施形態の撮像ユニットの製造方法を説明するための断面図である。 第１実施形態の変形例の撮像ユニットの枠の斜視図である。 第１実施形態の変形例の撮像ユニットの枠の斜視図である。 第１実施形態の変形例の撮像ユニットの製造方法を説明するための斜視図である。 第１実施形態の変形例の撮像ユニットの製造方法を説明するための斜視図である。 第２実施形態の変形例の撮像ユニットの断面図である。 第３実施形態の内視鏡の外観図である。
＜第１実施形態＞
　図１、図２および図３に示す本実施形態の撮像ユニット１は、撮像モジュール３０と、センサ４０と、枠５０と、を具備する。撮像モジュール３０は枠５０の内部に収容され枠５０に固定されている。センサ４０は枠５０の内面５０Ｓ１に固定されている。
　なお、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。被写体の方向を「前」といい、「前」の反対方向を「後」という。
　撮像モジュール３０は、イメージャー１０と配線板２０とケーブル３９とを有する。イメージャー１０は、撮像素子１１と、カバーガラス１２と、を含む。撮像素子１１は、カバーガラス１２を経由して入射した被写体像を電気信号に変換する。撮像素子１１は、表面照射型および裏面照射型のいずれでもよい。図示しないが、イメージャー１０のカバーガラス１２の前側には、複数のレンズを含む撮像光学系が配設されている。
　配線板２０は、第１の配線板２１と第２の配線板２２とを有する。第１の配線板２１は、例えば、複数のセラミック配線層が積層された立体セラミック配線板である。セラミック配線板は、それぞれが表面配線および貫通配線を有する未焼成の複数のセラミックシート（グリーンシート）を積層してから焼成することによって作製される。第１の配線板２１は、第２の配線板２２の前面と接合されている後面に凹部を有する。
　第２の配線板２２は、前面に複数の電子部品２３、例えば、チッコンデンサが表面実装されている。複数の電子部品２３は、第１の配線板２１の後面の凹部に収容されている。第２の配線板２２の前面と直交する下面には、ケーブル３９が接合されている。異形配線板である第２の配線板２２は、セラミック配線板、複数のフラット配線板が接合されている複合配線板、または、成形回路デバイス（ＭＩＤ：Molded Interconnect Device）である。
　配線板２０は、第１の配線板２１および第２の配線板２２のいずれか一方だけで構成されていてもよい。すなわち、撮像モジュール３０は、２つの配線板を有していなくてもよい。
　センサ４０は、モーションセンサである。モーションセンサは、３軸加速度センサおよび３軸ジャイロセンサからなる６軸ＩＭＵ（慣性計測ユニット：Inertial Measurement Unit）である。加速度センサは加速度を測定し、ジャイロセンサは角速度を測定する。センサ４０は、カンチレバーのような可動部材を有する。
　枠５０は、例えば、板厚が５０μｍ－１００μｍの筒状の銅板からなる。筒の内面および外面の角が、面取りされていてもよい。枠５０は、撮像モジュール３０を保護するとともに、外部からの電磁界を遮断するシールド効果を有する。
　センサ４０は、枠５０の内面５０ＳＩに接着剤４２を用いて固定されている。センサ４０の外部電極（不図示）には、可撓性の配線板４１が接合されている。配線板４１には信号ケーブル４９が接合されている。
　イメージャー１０は、信号ケーブル３９を用いて電気信号を送受信する。センサ４０は信号ケーブル４９用いて電気信号を送受信する。
　枠５０の内部には、封止樹脂６０が配設されている。封止樹脂６０は、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＣＢ(ベンゾシクロブテン)樹脂等である。
　図３に示すように、撮像ユニット１では、イメージャー１０の受光面１０ＳＡと平行な１方向であるＸ方向において、配線板２０の外寸Ｗ２０よりもセンサ４０の外寸Ｗ４０が大きい。なお、枠５０の内寸Ｗ５０は、イメージャー１０の外寸Ｗ１０およびセンサ４０の外寸Ｗ４０よりも大きい。
　外寸が大きいセンサは、外寸が小さいセンサよりも高感度である。しかし、センサ４０は、外寸Ｗ４０が、配線板２０の外寸Ｗ２０よりも、大きいため、配線板２０に実装できない場合がある。
　また、配線板２０にセンサ４０を実装できるとしても、大きなセンサ４０を配線板２０に実装すると、撮像ユニットを枠５０に収容できなくなることがある。これは、撮像ユニットの製造時の接合誤差が原因である。
　撮像ユニットの対向し接合されている２つの面は、理想的には平行である。しかし、実際には、接合誤差によって、２つの面は平行とはならない。複数の接合箇所を有する撮像ユニットでは、接合誤差が合算される。
　撮像ユニット１は、イメージャー１０と第１の配線板２１との接合面と、第１の配線板２１と第２の配線板２２の接合面と、配線板２０とセンサ４０の接合面の３つの接合面を有している。
　図４に示すように、イメージャー１０と第１の配線板２１との接合面は、角度θ１の接合誤差がある。第１の配線板２１と第２の配線板２２の接合面は、角度θ２の接合誤差がある。さらに、配線板２０にセンサを配置するときに、角度θ３の誤差がある。最悪の場合、イメージャー１０の受光面１０ＳＡに対して、センサ４０の後面は、角度（θ１＋θ２＋θ３）、傾いてしまう。このため、センサ４０を配線板２０に実装すると、枠５０に収容できないことがある。
　これに対して、枠５０にセンサ４０が接着されている撮像ユニット１では、センサ４０の外寸Ｗ４０が、枠５０の内寸Ｗ５０よりも小さければ、確実に、センサ４０を枠５０に収容できる。
　撮像ユニット１は、大きく、高感度のセンサ４０を具備しているため、高性能である。また、撮像ユニット１は、接合誤差を考慮して枠５０の外寸を大きくする必要が無い。
　少なくとも２つの接合面を有していれば、本発明の効果は顕著である。すなわち、第１の配線板２１と第２の配線板２２とが一体の配線板であっても、枠５０にセンサ４０が接着されている撮像ユニットは、接合誤差が合算されても、本発明の効果を有する。
＜撮像ユニットの製造方法＞
　図５のフローチャートにそって、撮像ユニット１の製造方法を簡単に説明する。
＜ステップＳ１０＞センサ固定工程
　センサ４０は、シリコンウエハに、カンチレバーのような可動部、および、可動部の変化を検出する圧電素子等、を多数同時に一括製造するＭＥＭＳ技術によって製造される。センサ４０は、加速度センサ、ジャイロセンサ、または、温度センサ等の物理量検出センサでもよい。なお、センサ４０は、特に、応力の影響を受けやすい、物理量を検出するための可動部を有するセンサの場合に本発明の効果が顕著である。
　図６Ａに示すように、センサ４０の外部電極（不図示）が配置されている下面４０ＳＢに、配線板４１が接合される。配線板４１は、例えば、ポリイミドを基体とする可撓性配線板である。
　図６Ｂに示すように、可撓性配線板４１にケーブル４９が接合される。
　そして、図６Ｃに示すように、センサ４０の上面４０ＳＡが、接着剤４２を用いて、枠５０の内面５０Ｓ１に固定される。なお、枠５０は内寸Ｗ５０が、センサ４０の外寸Ｗ４０よりも僅かに大きく設定されている。
　例えば、撮像ユニットの小型化のためには、内寸Ｗ５０は、外寸Ｗ４０の１０５％未満であることが好ましく、１０２％未満であることが時に好ましい。例えば、センサ４０の外寸が、５ｍｍの場合、枠５０の内寸Ｗ５０は、５．２５ｍｍ未満が好ましく、５．１ｍｍ未満であることが特に好ましい。
＜ステップＳ２０＞撮像モジュール固定工程
　イメージャー１０は、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳからなる受光回路を有する撮像ウエハに、ガラスウエハを接着後に、切断することによって作製される。イメージャー１０は、撮像素子１１の後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いてもよい。
　第１の配線板２１、および、第２の配線板２２が作製される。第２の配線板２２に電子部品２３、例えば、チップコンデンサが表面実装される。第１の配線板２１の凹部に電子部品２３が収容される状態に、第１の配線板２１と第２の配線板２２がとは接合されると、配線板２０となる。配線板２０とイメージャー１０とが接合され、ケーブル３９が接合されると撮像モジュール３０となる。
　撮像モジュール３０が、枠５０に固定される。イメージャー１０の外寸Ｗ１０は、枠５０の内寸Ｗ５０よりも僅かに小さい。このため、イメージャー１０は、枠５０にはめ込むことで固定される。イメージャー１０の側面に接着剤が配設され、イメージャー１０が枠５０に固定されてもよい。
＜ステップＳ３０＞樹脂封止工程
　枠５０の中空部Ｈ５０に封止樹脂６０が充填されると、図２に示した撮像ユニット１が完成する。
　本製造方法によれば、センサ４０は外寸Ｗ４０が、配線板２０の外寸Ｗ２０よりも大きいが、枠５０の内部に収容される。
＜第１実施形態の変形例＞
　第１実施形態の変形例１－４の撮像ユニット１Ａ－１Ｄは、撮像ユニット１と類似し、撮像ユニット１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１＞
　本変形例の撮像ユニット１Ａの枠５０Ａを図７に示す。枠５０Ａは、センサ４０が接着される側面５０ＳＳに、切り欠きＣ５０Ａを有する。このため、センサ４０を枠５０Ａに固定する際に位置決めが容易である。例えば、センサ４０を枠５０Ａの中空部Ｈ５０に後から挿入し、センサ４０の後端部が切り欠きＣ５０Ａの前端と一致した位置が、センサ４０の配置位置に設定されている。
＜第１実施形態の変形例２＞
　本変形例の撮像ユニット１Ｂの枠５０Ｂを図８に示す。枠５０Ｂでは、切り欠きＣ５０Ｂは、１の側面５０ＳＳの全体を切り欠いている。言い替えれば、側面５０ＳＳは光軸Ｏ方向の長さが、切り欠きＣ５０Ｂによって短くなっている。撮像ユニット１Ｂは、撮像ユニット１Ａと同じように、センサ４０を枠５０Ｂに固定する際に位置決めが容易である。
＜第１実施形態の変形例３＞
　図９は、本変形例の撮像ユニット１Ｃの枠５０Ｃの分解図である。枠５０Ｃは、第１部材５０Ｃ１と、第２部材５０Ｃ２とから構成されている。第１部材５０Ｃ１は、板状である。第２部材５０Ｃ２は、上面が切り欠きを有する枠であり、光軸Ｏに直交する断面は略Ｕ字型である。第１部材５０Ｃ１は、下面５０ＣＳＩが、第２部材５０Ｃ２の切り欠きを塞ぐ状態に接着剤または半田を用いて固定される。
　なお、第１部材５０Ｃ１にセンサ４０が固定されている。図示しないが、第２部材５０Ｃ２には、撮像モジュールが配置されている。
　変形例３の撮像ユニット１Ｃの製造方法は、略板状の第１部材５０Ｃ１の下面５０ＣＳＩにセンサ４０を固定する工程と、切り欠きＣ５０Ｃを有する枠状の第２部材５０Ｃ２の内部に撮像モジュールを収容し、固定する工程と、第２部材５０Ｃ２の切り欠きＣ５０Ｃを塞ぎ、センサ４０が第２部材５０Ｃ２の内部に収容される状態に、第１部材５０Ｃ１を前記第２部材５０Ｃ２に固定する工程と、を有する。
　平板である第１部材５０Ｃ１の所定位置にセンサ４０を配置するのは、センサ４０を枠５０の内面５０ＳＩに配置するよりも、容易である。このため、撮像ユニット１Ｃは、撮像ユニット１よりも製造が容易である。
＜第１実施形態の変形例４＞
　図１０は、本変形例の撮像ユニット１Ｄの枠５０Ｄの分解図である。枠５０Ｄは、第１部材５０Ｄ１と、第２部材５０Ｄ２とから構成されている。第１部材５０Ｄ１は、板状である。第２部材５０Ｄ２は、上面５０ＳＳＤの一部が切り欠きを有する枠状部材であり、光軸Ｏに直交する断面は略Ｕ字型である。第１部材５０Ｄ１は、第２部材５０Ｄ２の切り欠きを塞ぐ状態に固定される。
　撮像ユニット１Ｄでは、第２部材５０Ｄ２の切りかかれていない上面５０ＳＳＤに、平板である第１部材５０Ｄ１の下面５０ＤＳＩを接着することで、枠５０Ｄは作製される。撮像ユニット１Ｄは、撮像ユニット１Ｃの効果を有し、さらに、第１部材５０Ｄ１と第２部材５０Ｄ２との固定が容易である。
＜第２実施形態＞
　本実施形態の撮像ユニット１Ｅは、撮像ユニット１と類似し、撮像ユニット１と同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
　撮像ユニット１Ｅは、枠５０とセンサ４０との間に、枠５０よりも剛性が高い保護板４４をさらに具備する。保護板４４は、上下の接着剤４２によって枠の内面５０ＳＩに固定されている。
　剛性は、外部から応力が加えられた時に形状変化が起こりにくい性質である。本明細書では、部材を構成している材料のヤング率と厚さの乗算を「剛性」と定義する。ヤング率（弾性率）は、ＡＳＴＭ―Ｄ６３８に準じて２５℃にて測定した。
　例えば、枠５０がヤング率７０ＧＰａのアルミニウムからなる厚さ１００μｍである。これに対して、保護板４４はヤング率３７０ＧＰａのアルミナからなり厚さは１００μｍである。
　保護板４４を有する撮像ユニット１Ｅは、枠５０に応力が印加されても、枠５０が変形しにくい。このため、枠５０に応力が印加されてもセンサ４０が変形しにくいため、センサ４０の精度が劣化することがない。
＜第３実施形態＞
　図１２に本実施形態の内視鏡９を示す。
　内視鏡９は、撮像ユニット１（１Ａ－１Ｅ）が配設されている硬性先端部９Ａと、硬性先端部９Ａの基端に連設された湾曲自在な湾曲部９Ｂと、湾曲部９Ｂの基端に連設された細長い軟性部９Ｃとを有する。湾曲部９Ｂは、操作部９１の操作によって湾曲する。操作部９１から延設されているユニバーサルコード９Ｅは、図示しないプロセッサ等に接続される。
　内視鏡９は、撮像ユニット１（１Ａ－１Ｅ）を有するため、高性能であり、かつ、動作が安定しているため、信頼性が高い。
　なお、内視鏡９は医療用の軟性鏡であるが、別の実施形態の内視鏡は、工業用の内視鏡であってもよいし、軟性部９０Ｃに替えて硬性の直管を有する硬性鏡であってもよい。
　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、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
１、１Ａ－１Ｅ・・・撮像ユニット
１０・・・イメージャー
１０ＳＡ・・・受光面
１１・・・撮像素子
１２・・・カバーガラス
２０・・・配線板
２１・・・第１の配線板
２２・・・第２の配線板
２３・・・電子部品
３０・・・撮像モジュール
３９、４９・・・信号ケーブル
４０・・・センサ
４１・・・配線板
４２・・・接着剤
４４・・・保護板
４９・・・信号ケーブル
５０・・・枠
６０・・・封止樹脂
Ｏ・・・光軸

Claims (11)

  1. 　イメージャーと配線板とを含む撮像モジュールと、
    　前記撮像モジュールが内部に収容され、固定されている枠と、
    　前記枠の内面に固定されたセンサと、を具備することを特徴とする撮像ユニット。
  2. 　前記イメージャーの受光面と平行な１方向において、前記配線板の外寸よりも前記センサの外寸が大きいことを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  3. 　前記枠は、前記センサが固定されている側面に切り欠きを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  4. 　前記枠よりも剛性が高い保護板をさらに具備し、
    　前記保護板は、前記枠と前記センサとの間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  5. 　前記枠は、前記センサが固定されている第１部材と、前記撮像モジュールが配置されている第２部材と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  6. 　前記第２部材は、切り欠きを有する枠状部材であり、
    　前記第１部材は、前記切り欠きを塞ぐ状態に前記第２部材に固定されている板状であることを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニット。
  7. 　前記センサが、物理量検出センサ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。
  8. 　前記センサが、モーションセンサ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。
  9. 　被検体に挿入される挿入部を有し、
    　前記挿入部の先端部に撮像ユニットが設けられた内視鏡であって、
    　前記撮像ユニットは、
    　イメージャーと配線板とを含む撮像モジュールと、
    　前記撮像モジュールが内部に収容され、固定されている枠と、
    　前記枠の内面に固定されたセンサと、を具備することを特徴とする内視鏡。
  10. 　枠の内面にセンサを固定する工程と、
    　前記枠の内部に撮像モジュールを収容し、前記撮像モジュールを前記枠に固定する工程と、を有することを特徴とする撮像ユニットの製造方法。
  11. 　略板状の第１部材にセンサを固定する工程と、
    　切り欠きを有する枠状の第２部材の内部に撮像モジュールを収容し、固定する工程と、
    　前記第２部材の切り欠きを塞ぎ、前記センサが前記第２部材の内部に収容される状態に、前記第１部材を前記第２部材に固定する工程と、を有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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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008118568A (ja) * 2006-11-07 2008-05-22 Olympus Medical Systems Corp 撮像装置
US20110118549A1 (en) * 2009-11-16 2011-05-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Endoscopic camera module package and method of manufacturing the same
JP2014236475A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 富士フイルム株式会社 撮像素子および内視鏡装置
JP2015531246A (ja) * 2012-09-05 2015-11-02 オリンパス・ウィンター・アンド・イベ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング ビデオ内視鏡
JP2017153769A (ja) * 2016-03-03 2017-09-07 富士フイルム株式会社 内視鏡

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008118568A (ja) * 2006-11-07 2008-05-22 Olympus Medical Systems Corp 撮像装置
US20110118549A1 (en) * 2009-11-16 2011-05-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Endoscopic camera module package and method of manufacturing the same
JP2015531246A (ja) * 2012-09-05 2015-11-02 オリンパス・ウィンター・アンド・イベ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング ビデオ内視鏡
JP2014236475A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 富士フイルム株式会社 撮像素子および内視鏡装置
JP2017153769A (ja) * 2016-03-03 2017-09-07 富士フイルム株式会社 内視鏡

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