CN105101864A - 内窥镜装置 - Google Patents

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Abstract

内窥镜装置的特征在于，包括：固体摄像元件，其在表面具有受光面；基板，其配置于所述固体摄像元件的背面侧，在该基板的作为所述固体摄像元件侧的顶端侧暴露有布线图案的一部分；第1散热构件，其配置在所述固体摄像元件与所述布线图案的暴露部分之间；以及线缆，其与所述布线图案电连接。

Description

内窥镜装置
技术领域
本发明涉及一种在向被检体内***的***部的顶端设有用于对被检体内进行摄像的摄像单元的内窥镜装置。
背景技术
以往，在医疗领域和工业领域中，为了进行各种检查而广泛使用了内窥镜装置。其中，医疗用的内窥镜装置通过向患者等被检体的体腔内***在顶端设有固体摄像元件、形成为细长形状的挠性的***部而能够不切开被检体就获得体腔内的体内图像，而且，根据需要能够使处理器具自***部顶端突出并进行治疗处理，因此被广泛使用。
在这样的内窥镜装置中，为了确保固体摄像元件的电特性，要求对由固体摄像元件的驱动而产生的热量进行散热。例如，在专利文献1中，提出了一种以接触固体摄像元件的方式配置导热性较高的散热构件的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002－291693号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的技术中，由于在固体摄像元件附近配置了与电信号没有关系的散热用构件，因此难以实现搭载有固体摄像元件的内窥镜的***部顶端的小型化。
本发明是鉴于上述而做成的，其目的在于提供一种在高效地对固体摄像元件所产生的热量进行散热的同时实现内窥镜的小型化的内窥镜装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题并达到目的，本发明的内窥镜装置的特征在于，该内窥镜装置包括：固体摄像元件，其在表面具有受光面；基板，其配置于所述固体摄像元件的背面侧，在该基板的作为所述固体摄像元件侧的顶端侧暴露有布线图案的一部分；第1散热构件，其配置在所述固体摄像元件与所述布线图案的暴露部分之间；以及线缆，其与所述布线图案电连接。
另外，在上述发明的基础上，本发明的内窥镜装置的特征在于，所述基板包括在与所述受光面平行的方向上层叠了多个导体层的层叠基板和电连接所述固体摄像元件与所述层叠基板的软质基板，在所述层叠基板的与所述固体摄像元件的背面相对的端面上暴露有所述布线图案的一部分。
另外，在上述发明的基础上，本发明的内窥镜装置的特征在于，在所述基板的基端侧还具有覆盖所述线缆的、绝缘性的第2散热构件。
另外，在上述发明的基础上，本发明的内窥镜装置的特征在于，与在所述顶端侧暴露的布线图案电连接的布线图案的一部分暴露于所述基板的基端侧。
另外，在上述发明的基础上，本发明的内窥镜装置的特征在于，所述第1散热构件是用于固定所述固体摄像元件和所述层叠基板的粘接剂。
另外，在上述发明的基础上，本发明的内窥镜装置的特征在于，所述第1散热构件是绝缘性构件。
另外，在上述发明的基础上，本发明的内窥镜装置的特征在于，所述第1散热构件是导电性的构件，所述布线图案为接地用或电源用。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种在高效地对固体摄像元件所产生的热量进行散热的同时实现内窥镜的小型化的内窥镜装置。
附图说明
图1是示意性表示本发明的实施方式1的内窥镜***的整体结构的图。
图2是图1所示的内窥镜顶端的局部剖视图。
图3是本发明的实施方式1的摄像单元的局部剖视图。
图4A是表示本发明的实施方式1的层叠基板的端面的平面图。
图4B是表示形成在本发明的实施方式1的层叠基板上的布线图案的示意图。
图5是图3的B向视图。
图6是本发明的实施方式2的摄像单元的局部剖视图。
图7是本发明的实施方式3的摄像单元的局部剖视图。
图8是本发明的实施方式4的摄像单元的局部剖视图。
图9是本发明的实施方式5的摄像单元的局部剖视图。
图10是表示本发明的实施方式6的层叠基板的剖视图。
具体实施方式
在以下说明中，作为用于实施本发明的方式(以下，称作“实施方式”)，说明具有摄像单元的内窥镜装置。另外，并不是利用该实施方式限定本发明。而且，在附图的记载中，对相同部分标注了相同的附图标记。进而，附图是示意性的，需要注意各个构件的厚度与宽度之间的关系、各个构件的比例等与实际不同。另外，在附图彼此之间，也包括彼此的尺寸、比例不同的部分。
(实施方式1)
图1是示意性表示本发明的实施方式1的内窥镜***的整体结构的图。如图1所示，内窥镜装置1包括内窥镜2、通用线缆5、连接器6、光源装置7、处理器(控制装置)8以及显示装置10。
内窥镜2通过将***部3***被检体的体腔内来拍摄被检体的体内图像并输出摄像信号。通用线缆5内部的线缆延伸至内窥镜2的***部3的顶端，并与设于***部3的顶端部3b的摄像单元相连接。
连接器6设于通用线缆5的基端，并连接于光源装置7和处理器8，对与通用线缆5相连接的顶端部3b的摄像单元所输出的摄像信号(输出信号)实施预定的信号处理，并且对摄像信号进行模数转换(A/D转换)而作为图像信号进行输出。
光源装置7例如使用白色LED而构成。光源装置7点亮的脉冲状的白色光成为经由连接器6、通用线缆5从内窥镜2的***部3的顶端向被摄体照射的照明光。
处理器8对从连接器6输出的图像信号实施预定的图像处理，并且控制内窥镜装置1整体。显示装置10显示处理器8实施处理后的图像信号。
在内窥镜2的***部3的基端侧连接有设有用于操作内窥镜功能的各种按钮类、旋钮类的操作部4。在操作部4上设有用于向被检体的体腔内***活体钳子、电手术刀以及检查探头等处理器具的处理器具***口4a。
***部3包括设有摄像单元的顶端部3b、与顶端部3b的基端侧连接设置的向上下方向弯曲自如的弯曲部3a以及与该弯曲部3a的基端侧连接设置的挠性管部3c。弯曲部3a利用设于操作部4的弯曲操作用旋钮的操作向上下方向弯曲，伴随着贯穿于***部3内部的弯曲线的牵引松弛例如向上下两个方向弯曲自如。另外，此处的上下方向与显示于显示装置10的图像的上下方向一致。另外，本说明书中的上下方向是与***部3延伸的方向(长度方向)正交的方向，是相互相反的方向。
在内窥镜2上配置有用于传输来自光源装置7的照明光的光导件32(图2)，在光导件32的照明光的出射端配置有透镜单元11(图2)。该透镜单元11设于***部3的顶端部3b，朝向被检体照射照明光。
接着，详细说明内窥镜2的顶端部3b的结构。图2是内窥镜2顶端的局部剖视图。图3是本发明的实施方式1的摄像单元的局部剖视图。
图2和图3是在与设于内窥镜2的顶端部3b的摄像单元的基板面正交的面、即与摄像单元的光轴方向平行的面进行剖切时的剖视图。在图2中，图示了内窥镜2的***部3的顶端部3b和弯曲部3a的一部分。另外，在图2中，上方向(上)与弯曲部3a的弯曲上方向和显示于显示装置10的图像的上方向相对应，下方向(下)与弯曲部3a的弯曲下方向和显示于显示装置10的图像的下方向相对应。
如图2所示，弯曲部3a伴随着贯穿到配置于被覆管30a内侧的弯曲管内部的上方弯曲线35和下方弯曲线36的牵引松弛而向上下方向弯曲自如。在延伸设置于该弯曲部3a的顶端侧的顶端部3b内部设有摄像单元。被覆管30a由柔软的构件构成，以使得弯曲部3a能够弯曲。
摄像单元具有透镜单元11和配置于透镜单元11的基端侧的固体摄像元件13，并且摄像单元利用粘接剂粘接于顶端部主体30b的内侧。顶端部主体30b由用于形成收纳摄像单元的内部空间的硬质构件形成。配置有顶端部主体30b的顶端部3b成为***部3的硬质部分。该硬质部分的长度(硬质长度)从***部3顶端直到顶端部主体30b的基端。
透镜单元11具有多个物镜和用于保持物镜的透镜保持件，通过将该透镜保持件的顶端嵌入固定于顶端部主体30b内部，从而透镜单元11固定于顶端部主体30b。
摄像单元包括：CCD或CMOS等用于生成与入射光相应的电信号的固体摄像元件13、从固体摄像元件13沿光轴方向延伸出的挠性基板16、具有形成于挠性基板16表面的多个导体层的层叠基板(硬质基板)14以及在覆盖了固体摄像元件13表面的受光面的状态下粘接于固体摄像元件13的玻璃盖12。
由透镜单元11成像的被摄体9的图像被配置于透镜单元11的成像位置的固体摄像元件13检测出来，并转换为摄像信号。摄像信号(输出信号)经由挠性基板16、层叠基板14、电子部件(第2芯片)15以及复合线缆33(包括线缆33a、线缆33b)向处理器8输出。
在固体摄像元件13的下部电极电连接有挠性基板16的内部引线17，通过被密封树脂(粘接剂)41覆盖，从而固体摄像元件13与挠性基板16相连接。
挠性基板16是挠性印刷基板，朝向固体摄像元件13的光轴方向从固体摄像元件13延伸出来。在该挠性基板16表面上形成有层叠了多个层的层叠基板14，并与挠性基板16电连接及机械连接。另外，在本实施方式1中，层叠基板14的层叠方向是与内窥镜2的***部3的长度方向正交的方向(与固体摄像元件13的受光面平行的方向)，但是也可以是内窥镜2的***部3的长度方向(与固体摄像元件13的受光面垂直的方向)。
在摄像单元的层叠基板14上安装有构成固体摄像元件13的传输用缓冲器(第2芯片)等的电子部件15，并形成有使多个导体层之间电导通的通路孔。另外，在层叠基板14的基端连接有线缆33a和线缆33b的顶端。另外，在层叠基板14上，也可以安装有除构成固体摄像元件13的驱动电路的电子部件以外的电子部件。
在层叠基板14上表面上形成有供线缆33a顶端的导体电连接且机械连接的线缆连接盘18。另外，在层叠基板14下表面上形成有供线缆33b顶端的导体电连接且机械连接的线缆连接盘19。线缆33a、33b的线缆护套配置在比层叠基板14的基端靠后方侧的位置，线缆护套与层叠基板14不重叠。另外，线缆33a、33b是包括固体摄像元件13的驱动信号用的信号线、电源用的信号线、输出信号用的信号线中的至少一者的线缆。另外，也可以包括散热用的虚设线缆。复合线缆33及构成复合线缆33的线缆33a、33b的屏蔽线37捆成一束，并连接于形成在层叠基板14的下表面上的接地用连接盘。
在层叠基板14上，构成固体摄像元件13的驱动电路的多个电子部件中的一个以上的电子部件安装于层叠基板14的上表面部，构成固体摄像元件13的驱动电路的多个电子部件中的一个以上的电子部件也埋设于层叠基板14的内部而进行安装。以将包括层叠基板14、电子部件15、挠性基板16、复合线缆33在内的摄像单元整体收纳于将固体摄像元件13向光轴方向上投影而得到的投影区域内的方式配置该摄像单元。
如图3所示，在固体摄像元件13的背面与层叠基板14的固体摄像元件13侧侧面之间配置有具有例如0.2mW/m/K以上等预定值以上的导热率的、导热性较高的构件(第1散热构件)40a。在层叠基板14的固体摄像元件13侧侧面上，参照图4A如后所述暴露有布线图案14e。布线图案14e电连接于线缆33a或/和线缆33b。
通过驱动固体摄像元件13而产生的热量从固体摄像元件13的背面经由导热性较高的构件40a向层叠基板14的布线图案14e传递。导热性较高的构件40a例如是导热性较高的粘接剂、陶瓷构件，优选为绝缘性。层叠基板14的布线图案14e借助连接盘等连接于复合线缆33，固体摄像元件13的热量经由导热性较高的构件40a和布线图案14e向复合线缆33传递而散热。
另外，在与导热性较高的构件40a相接触的部分，也可以在挠性基板16上的抗蚀层16r上设置开口部16a，使挠性基板16的布线图案16e暴露，从导热性较高的构件40a向该暴露的布线图案16e传递热量。固体摄像元件13的从导热性较高的构件40a传递到暴露的布线图案16e的热量通过该布线图案16e、并经由线缆连接盘18、19等向复合线缆33传递而散热。
而且，也可以利用具有绝缘性且具有例如0.2mW/m/K以上等预定值以上的导热率的、导热性较高的粘接剂(第2散热构件)40b将层叠基板14的基端部包括与线缆33a、线缆33b之间的连接部在内进行覆盖。通过如此设置，从而从固体摄像元件13经由导热性较高的构件40a传递到层叠基板14的热量向复合线缆33所含有的所有的线缆33a、33b传递。另外，由利用粘接剂40b连接复合线缆33所含有的线缆33a、33b，因此例如在经由布线图案14e仅向线缆33a传递热量的情况下，也能够经由粘接剂40b也向线缆33b传递热量。另外，在层叠基板14的基端部，也可以与顶端部相同地使层叠基板14的布线图案14e暴露。
图4A是表示本发明的实施方式1的层叠基板的端面的俯视图。图4A所示的层叠基板14的端面是层叠基板14的顶端侧(固体摄像元件13侧)的端面，是图3所示的内窥镜顶端的A－A线截面。
层叠基板14是通过利用粘接剂140粘贴在表面(上表面或下表面)形成有布线图案14e的导体层14a～导体层14d而形成的。如图4A所示，布线图案14e的侧面暴露于层叠基板14的顶端侧(固体摄像元件13侧)的端面。这样，通过使布线图案14e的侧面暴露，能够使该侧面直接接触导热性较高的构件40a，能够将从固体摄像元件13传递到导热性较高的构件40a的热量高效地传递到布线图案14e。
另外，暴露于层叠基板14的顶端侧(固体摄像元件13侧)的端面的布线图案14e也可以是任意信号用的图案，但是优选为图案面积较大的接地(接地)用的满图案。另外，在布线图案14e为接地用或电源用的布线图案的情况下，导热性较高的构件40a也可以是导电性构件。
图4B是表示形成在本发明的实施方式1的层叠基板上的布线图案的示意图。在图4B中，示出了构成层叠基板14的导体层14a的上表面。在导体层14a的上表面上形成有布线图案14e，导体层14a的端部附近的布线图案14e的端部14ex的宽度形成得比导体层14a的中心部的布线图案14e的宽度大。由此，暴露于层叠基板14的端面的布线图案14e的宽度变大，能够增加布线图案14e的暴露面积，能够提高散热效率。另外，布线图案14e的宽度也能够设为均匀。
在图4A和图4B中，说明了层叠基板14的顶端侧(固体摄像元件13侧)的端面，但是层叠基板14的基端侧(复合线缆33侧)的端面也能够设为相同的结构。即，在层叠基板14的基端侧的端面上，也能够使布线图案14e的端面暴露。另外，与此同时，能够增大端部14ex的宽度而增加端面的暴露面积。
图5是图3的B向视图。在图5中，示出了挠性基板16的下表面(未连接于层叠基板14的面)。在图中，虚线所示的构件表示设于挠性基板16的上表面(连接于层叠基板14的面)的构件。
在挠性基板16的下表面的基端侧，为了与复合线缆33之间连接而设有线缆连接盘19。在挠性基板16的上表面上，为了与层叠基板14之间连接而设有基板连接盘28，基板连接盘28和线缆连接盘19利用布线图案16e电连接。
以往，在基板连接盘28上利用粘接剂等粘接了挠性基板16和层叠基板14，但是由于基板连接盘28和线缆连接盘19利用布线图案16e电连接，因此将复合线缆33连接于线缆连接盘19时的软钎料热量从线缆连接盘19经由布线图案16e向基板连接盘28传递，有时使粘接剂熔融且挠性基板16自层叠基板14分离并翘曲。
在本实施方式中，在挠性基板16的上表面上设置不与线缆连接盘19相连接的连接强化用连接盘38，在连接强化用连接盘38上也利用粘接剂等粘接了挠性基板16和层叠基板14。由于连接强化用连接盘38不与线缆连接盘19相连接，因此将复合线缆33连接于线缆连接盘19时的软钎料热量不会传递，因此能够防止粘接剂的再熔融。因此，能够防止挠性基板16自层叠基板14分离并翘曲。
以上，根据本发明的实施方式1，能够将在固体摄像元件13驱动时产生的热量经由接触设于固体摄像元件13的背面的导热性较高的构件40a向暴露于层叠基板14的顶端侧(固体摄像元件13侧)的端面的布线图案14e传递。由此，固体摄像元件13的热量经由布线图案14e向复合线缆33传递，并高效地散热。
(实施方式2)
图6是本发明的实施方式2的摄像单元的局部剖视图。在实施方式2中，在实施方式1的基础上，还在固体摄像元件13的背面设置了散热用的电极13a。散热用的电极13a例如包括BGA等。另外，散热用的电极13a也可以由金属层等形成。通过在固体摄像元件13的背面设置散热用的电极13a，能够将固体摄像元件13的热量进一步高效地传递到导热性较高的构件40a。
(实施方式3)
图7是本发明的实施方式3的摄像单元的局部剖视图。在实施方式3中，在实施方式1的基础上，还通过在层叠基板14的布线图案14e稀疏的部分沿层叠方向(纵向)形成孔14h1，并向该孔14h1内***由金属形成的散热构件14r，从而使从固体摄像元件13传递到层叠基板14的热量散热。而且，除了孔14h1以外，或者取代孔14h1，也可以不在层叠方向上而是在与层叠方向正交的方向(横向)上形成孔14h2。另外，也可以在散热构件14r上连接散热线等其他金属构件来提高散热效率。
(实施方式4)
图8是本发明的实施方式4的摄像单元的局部剖视图。在实施方式4中，在实施方式1的基础上，还通过将复合线缆33的屏蔽线37连接于层叠基板14，并利用绝缘性且较高导热性的粘接剂40b覆盖该连接部分，从而将从固体摄像元件13传递到层叠基板14的热量传递到复合线缆33的屏蔽线37，提高了散热效率。
(实施方式5)
图9是本发明的实施方式5的摄像单元的局部剖视图。在实施方式5中，在实施方式1的基础上，还在层叠基板14上设置了缺口部14s。优选的是，如图9所示，缺口部14s设在层叠基板14的基端部侧的被粘接剂40b覆盖的区域，但是也可以设置于除此以外的场所。在缺口部14s内部，布线图案14e的端面和上表面暴露。通过设置缺口部14s，能够增加布线图案14e的暴露面积，能够提高散热效率。
(实施方式6)
图10是表示本发明的实施方式6的层叠基板的剖视图。在实施方式6中，在与层叠方向正交的方向上交替错开层叠层叠基板14的各个导体层14a～导体层14d，在层叠基板14的端面上，使布线图案14e的上表面暴露。另外，在将层叠基板14的顶端和基端设为前后方向的情况下，使各个导体层14a～导体层14d错开的方向也可以在前后方向和左右方向中的任一方向上进行错开。另外，也可以仅利用层叠基板14的顶端部或基端部的任一者在前后方向上错开各个导体层14a～导体层14d。通过交替错开各个导体层14a～导体层14d，能够使布线图案14e的上表面暴露，能够增加布线图案14e的暴露面积，能够提高散热效率。
附图标记说明
1内窥镜装置；2内窥镜；3a弯曲部；3b顶端部；3c挠性管部；4操作部；4a处理器具***口；5通用线缆；6连接器；7光源装置；8处理器；9被摄体；10显示装置；11透镜单元；12玻璃盖；13固体摄像元件；14层叠基板；14a、14b、14c、14d导体层；14e、16e布线图案；14h1、14h2孔；14r散热构件；14s缺口部；15电子部件；16挠性基板；16a开口部；16r抗蚀层；17内部引线；18、19线缆连接盘；28基板连接盘；30a被覆管；30b顶端部主体；32光导件；33复合线缆；33a、33b线缆；35上方弯曲线；36下方弯曲线；37屏蔽线；38连接强化用连接盘；40a热导电性较高的构件(第1散热构件)；40b粘接剂(第2散热构件)；41密封树脂。

Claims (7)

1.一种内窥镜装置，其特征在于，该内窥镜装置包括：
固体摄像元件，其在表面具有受光面；
基板，其配置于所述固体摄像元件的背面侧，在该基板的作为所述固体摄像元件侧的顶端侧暴露有布线图案的一部分；
第1散热构件，其配置在所述固体摄像元件与所述布线图案的暴露部分之间；以及
线缆，其与所述布线图案电连接。
2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述基板包括在与所述受光面平行的方向上层叠了多个导体层的层叠基板和电连接所述固体摄像元件与所述层叠基板的软质基板，
在所述层叠基板的与所述固体摄像元件的背面相对的端面上暴露有所述布线图案的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的内窥镜装置，其特征在于，
在所述基板的基端侧还具有覆盖所述线缆的、绝缘性的第2散热构件。
4.根据权利要求3所述的内窥镜装置，其特征在于，
与在所述顶端侧暴露的布线图案电连接的布线图案的一部分暴露于所述基板的基端侧。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述第1散热构件是用于固定所述固体摄像元件和所述层叠基板的粘接剂。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述第1散热构件是绝缘性构件。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述第1散热构件是导电性的构件，
所述布线图案为接地用或电源用。
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