JP2607542B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、より小型化を可能とした固体撮像装置に関
する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点］ 近年、電荷結合素子（CCD）等の固体撮像素子を撮像
手段に用いた電子内視鏡が種々提案されている。

上記固体撮像素子を用いた電子内視鏡挿入部は、でき
るだけ細径化したものが望ましいが、そのためには内視
鏡挿入部の先端内部へ埋め込まれる固体撮像装置を小型
化する必要がある。

従来の固体撮像装置としては、特開昭61−163315号公
報で開示されているように、固体撮像チップをベース部
材の表面に平行に設けると共に、対物レンズの光軸に対
して直角に配設し、増幅回路や各種の駆動クロックを作
り出すためのドライブ回路等の電子部品をベース部材と
は異なる他の基板に実装した後、基板をベース部材の裏
面に接続し、前記電子部品の周囲を電気シールド部材等
で包囲してパッケージするものがある。

上記固体撮像装置は、固体撮像チップを配したベース
部材と電子部品を実装した基板とを電気的に接続する必
要があり、接続部にスペースを必要とするので、パッケ
ージの外径が太径となる。また、この固体撮像装置のパ
ッケージを内視鏡先端部内に設けた場合、内視鏡先端部
の外径が太径となり、内視鏡先端部の硬質部長さが長く
なるという欠点がある。更に、接続箇所が固体撮像チッ
プとベース部材，ベース部材と基板というように増える
ので製造工程中での不良品の発生数が多くなり、信頼性
そのものが低下する。

また、特開昭60−104915号公報で開示されているよう
に、固体撮像チップをベース部材の表側に平行に設ける
と共に、対物レンズの光軸に対して平行に配設し、プリ
ズム等の光学部品を用いて光軸を屈曲させ、固体撮像チ
ップに導くようにしたものがある。

上記固体撮像装置はプリズムの大きさに加え、固体撮
像チップの表面に設けるカバーガラスの厚さ、固体撮像
チップそのものの厚さ、さらにベース部材の厚さが内視
鏡にとって直径方向となるため内視鏡先端部が太くなっ
てしまうという欠点があった。

［発明の目的］ 本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、固体
撮像チップとベース部材との接続が簡単確実であって占
有スペースが小さく、又、電子部品を小さなスペースを
有効に使って配設でき、信頼性の向上と小型を可能とし
た固体撮像装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明による固体撮像装置の第１の発明は、少なくと
も一つの電子部品を一面に実装した導体パターンを設け
た回路基板と、前記回路基板とは別体でそれ自体が予め
パッケージされていない、前記回路基板の前記一面また
は前記一面に平行な前記一面側の面に撮像面が略直角に
なるように設けられた固体撮像チップと、前記固体撮像
チップの前記撮像面に設けられたボンディングパッドと
前記回路基板の端面とを接続するボンディングワイヤと
からなり、前記電子部品を前記固体撮像チップの光軸方
向後方に重なって位置するように配設したことを特徴と
し、 また、第２の発明は、少なくとも一つの電子部品を一
面に実装した導体パターンを設けた回路基板と、前記回
路基板とは別体でそれ自体が予めパッケージされていな
い、前記回路基板の前記一面または前記一面に平行な前
記一面側の面に撮像面が略直角になるように設けられた
固体撮像チップと、前記固体撮像チップの前記撮像面に
設けられたボンディングパッドと前記回路基板の前記一
面または前記一面に平行な前記一面側の面とを接続する
ボンディングワイヤとからなり、前記電子部品を前記固
体撮像チップの光軸方向後方に重なって位置するように
配設したことを特徴とし、 そして、第３の発明は、少なくとも一つの電子部品を
一面に実装した導体パターンを設けた回路基板と、前記
回路基板とは別体でそれ自体が予めパッケージされてい
ない、前記回路基板の前記一面に撮像面が略直角になる
ように設けられた固体撮像チップと、前記固体撮像チッ
プの前記撮像面に設けられたボンディングパッドと前記
回路基板とを接続するフランジ部を有するリード部材と
からなり、前記電子部品を前記固体撮像チップの光軸方
向後方に重なって位置するように配設したことを特徴と
し、 さらに、第４の発明は、少なくとも一つの電子部品を
一面に実装した導体パターンを設けた回路基板と、前記
回路基板とは別体でそれ自体が予めパッケージされてい
ない、撮像面が前記回路基板の前記一面に略直角な端面
に略平行になるようにバンプボンディングされた固体撮
像チップとからなり、前記電子部品を前記固体撮像チッ
プの光軸方向後方に重なって位置するように配設したこ
とを特徴とする。

すなわち、本発明では固体撮像チップ、ベース部材、
電子部品等を立体的に配設して、スペースを有効利用す
るようにしている。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は固体撮像装置を内装した工業用内視鏡先端部を示
す第２図のＢ−Ｂ′線拡大断面図、第２図は第１図のＡ
−Ａ′線拡大正面図、第３図は内視鏡先端部の概略斜視
図、第４図は主要部の構成を示す説明図である。

本実施例は、本発明を工業用内視鏡に適用したもので
ある。

内視鏡先端部１には、充填材によって先端本体1aが形
成されており、この先端本体1aは第３図に示すようにフ
ランジ状に形成された先端側の両脇に一対の三日月状の
ライトガイド６を挿通するライトガイド用挿通孔４を長
手方向に有し、且つ後方側にこのライトガイド用挿通孔
４に連通する一対のライトガイド用切欠き部4aを長手方
向に形成していると共に、フランジ状先端側の後方に形
成されている段部に、絶縁性の材料からなり挿入部後方
から延設されている被覆シース２を嵌入し接続してい
る。

第２図において上記ライトガイド６に挾持される如く
して先端本体1aの内部には、固体撮像装置３が隅部を先
端本体1aの外周部とほぼ接するように埋め込まれてい
る。

上記固体撮像装置３の前方には、第１図に示すように
複数のレンズ７が対物レンズ枠10およびスペーサ５によ
って位置決めされて構成されている対物レンズ系９が、
その光軸中心を内視鏡長手方向にして埋め込まれてい
る。

上記対物レンズ系９の後方には、カラーフィルターア
レイを兼ねたカバーガラス８が平行に隣接し設けられて
いる。上記カバーガラス８の後方には、例えば両面に金
メッキを施した黄銅板により形成されたダイボンディン
グパッド部材13にダイボンディングされたそれ自体が予
めパッケージされていない固体撮像チップ（以下、これ
を固体撮像チップと略記する）12が、内視鏡長手方向と
略直角であり、且つ対物レンズ系９を投影した部分が重
なるようにして、前記対物レンズ系９に隣接し配設され
ている。

なお、ダイボンディングパッド部材13を形成する材料
はプラスチックまたはセラミックに導電性塗料を塗装す
るか、焼付けたものでもよく、あるいは、金属メッキを
施してもよい。

第１図および第２図において、ダイボンディングパッ
ド部材13は、それ自体が予めパッケージされていない固
体撮像チップ12よりもわずかに大きいので、固体撮像チ
ップ12の位置が若干ずれてもダイボンディングパッド部
材13からはみ出してしまうことがなく、固体撮像チップ
12の裏面全面にわたって基準電位が与えられる。なお、
第２図において、ダイボンディングパッド部材13の左右
端および上端は、カバーガラス８の左右端および上端に
一致している。つまり、ダイボンディングパッド部材13
の左右方向寸法は、カバーガラス８の左右方向寸法に等
しい。

上記固体撮像チップ12は、第２図に示すように周辺を
除く中央部に、例えば2.5mm×2.5mmの正方形状のイメー
ジエリア11が形成され、このイメージエリア11周辺にお
ける若干広くした一辺にはチップ側ボンディングパッド
15が例えば８個設けてある。尚、イメージエリア11は約
３万画素から成り、うち2.5φの部分を使用する。

第１図において、上記ダイボンディングパッド部材13
の下後方には、先端本体1aの外周、すなわち被覆シース
２の内周に当接するように、例えば厚さ約0.3mmのベー
ス部材14が内視鏡長手方向に設けられている。固体撮像
チップ12は、このベース部材14の一面に設けられてい
る。このように配設することにより先端本体1aの直径を
最小にして、小さなスペースを最大限有効に利用するこ
とができる。

上記ベース部材14の両面には導体パターンが設けら
れ、片面には、例えば積層セラミックコンデンサ16、チ
ップ抵抗17、ケーブル18が実装され、反対の面にはICチ
ップ19がボンディングワイヤ21で接続されている。

上記積層セラミックコンデンサ16は、ベース部材14前
方に位置しており、（積層セラミックコンデンサ16の一
方の電極が接地される回路構成ではこの）一方の電極
（回路上のGND）は、前記ダイボンディングパッド部材1
3と電気的、機械的に接続されている。

尚、ダイボンディングパッド部材13と積層セラミック
コンデンサ16との間で接続するのではなく、ダイボンデ
ィングパッド部材13の端面を用いてベース部材14に対し
て略直角に接続してもよい。

第２図において、上記ベース部材14の前方端面には、
ベース側ボンディングパッド22が例えば８個設けてあ
り、固体撮像チップ12に設けられたチップ側ボンディン
グパッド15とボンディングワイヤ21で接続されている。
それ自体が予めパッケージされていない固体撮像チップ
をベース部材に設けた後に、少なくともボンディング部
など最小限の部分を封止することにより、湿度などに対
する耐久性を確保することができる。封止は、充填材や
樹脂によってもよく、ハウジングによってもよい。

ベース部材14上に実装された回路は、例えば固体撮像
チップ12からの映像出力信号を電流増幅するなどのよう
になっている。

なお、ベース部材14の端面にボンディングパッド22を
形成する際、端面の平滑性を増すために、端面を研磨し
た後にメタライズするとよい。更に、ボンディングパッ
ドパターンを微細に構成するためには、いわゆるサイド
ブレージングよりも端面にパターン印刷を行うのが良
く、もしくは、端面全面をメタライズした後、レーザト
リミングによってパターン形成してもよい。

第４図において、ベース部材14上に設けられた固体撮
像チップ12には、外部電極として電源電圧用のV DD,第
１および第２の信号出力用のV OUT1,V OUT2,接地用のSU
B,第１および第２のシリアルシフトクロック印加用のφ
S1,φS2,パラレルシフトクロック印加用のφP,第１のシ
フトレジスタからの第２のシフトレジスタへの転送パル
ス印加用のφT,アンチブルーミングクロック印加用のφ
ABとを有し、ベース部材14上に設けられた配線を介して
ケーブル18と電気的に接続されている。前記ケーブル18
のφS1,φS2,φP,φAB,φT,V OUT1,V OUT2は、高周波な
ので外に対してノイズ源となるため、信号ラインとして
シールド線を用いており、V DD,SUBは外に対してノイズ
源とならないため単線を用いて伝送している。

前記V OUT1,V OUT2は、ベース部材14上に設けられ、I
Cチップ19に形成された電流増幅アンプに入力される。
すなわち、V OUT1,V OUT2は、一対のトランジスタQ,Qの
ベースに印加され、電気増幅されてエミッタから出力さ
れる。各エミッタから出力される信号は、整合用の印刷
抵抗r1,r1を通り、手元側の図示しない信号処理回路に
入力される。更に、ICチップ19に設けられた等価抵抗r2
はSUBと接続され、ダミーが信号ラインとしてのシール
ド線に出力される。

また、積層セラミックコンデンサ16は、V DDとSUBお
よびダイボンディングパッド部材13とに接続され、ダイ
ボンディングパッド部材13は、固体撮像チップ12の背面
とSUBとに接続されている。

更に、φS1,φS2は、ダイピング用のチップ抵抗17を
介してシリアルシフトクロックを印加されるようになっ
ている。

ところで、ケーブル18を介して駆動クロックが印加さ
れた固体撮像チップ12は、撮像面に結像した観察像を光
電変換により画像信号として出力する。この画像信号は
増幅回路を形成するICチップ19によって増幅され、図示
しない信号処理回路に送出されるようになっている。こ
の信号処理回路では、画像信号から生成された複合ビデ
オ信号を図示しないモニタに出力し、観察像をモニタの
画面上に表示するようになっている。

本実施例では、電子部品が実装されたベース部材14の
ベース側ボンディングパッド22とチップ側ボンディング
パッド15をボンディングワイヤ21で接続し、さらにベー
ス部材14をそれ自体が予めパッケージされていない固体
撮像チップ12に対して略直角に配設したことにより、立
体的な高密度実装を可能にし、固体撮像装置３を小型と
することができる。したがって、内視鏡に使用した場
合、挿入部先端を細径化及び短縮できる。

第５図および第６図は本発明の第２実施例に係り、第
５図は固体撮像装置を内装した気管支用内視鏡先端部を
示す第６図のＤ−Ｄ′、線拡大断面図、第６図は第５図
のＣ−Ｃ′線拡大正面図を示す。

本実施例は、本発明を気管支用内視鏡に適用したもの
である。

第６図において、内視鏡先端部１には、充填材によっ
て先端本体1aが形成されている。この先端本体1aは第６
図に示すように前方をフランジ状に形成されており一対
のライトガイド６および鉗子チャンネル26が長手方向に
平行して挿通し、さらに固体撮像装置３が長手方向に埋
め込まれている。

上記先端本体1aの後部には、互いに回動可能に連結さ
れ上下左右に湾曲を可能としている湾曲用駒27の先端部
位が固着され、更に、この外周は被覆シース２で被覆さ
れ、例えば外径が5.6φにされている。

上記被覆シース２と先端本体1aの接触面には、メッキ
または導電性塗料を塗布することにより導電層を形成
し、湾曲用駒27を通じて図示しないビデオプロセッサ
（カメラコントロールユニット）に到達し、シールド効
果を発揮するようになっている。

上記先端本体1aの内部前方には、第５図に示すように
複数のレンズ７が対物レンズ枠10およびスペーサ５によ
って位置決めされて構成されている対物レンズ系９が、
その光軸中心を内視鏡長手方向にして埋め込まれてい
る。

上記対物レンズ系９の後方には、カバーガラス８が平
行状態に隣接し設けられている。さらに、カバーガラス
８の後方には、例えば1.65mm×1.4mmの寸法のそれ自体
が予めパッケージされていない固体撮像チップ12が内視
野鏡長手方向と略直角であり、且つ対物レンズ系９を投
影した部分が重なるようにして、前記対物レンズ系９に
隣接して配設されている。

上記固体撮像チップ12は第６図のように周辺を除く中
央部に1mm×1mmの正方形状で約１万画素のイメージエリ
ア11が形成され、このイメージエリア11周辺における若
干広くした一辺にはチップ側ボンディングパッド15が例
えば５個設けてある。

上記固体撮像チップ12の下端面には、内視鏡長手方向
に対して平行に設けられた、例えば２層の多層基板で厚
さは合計0.5mmのベース部材14がその前部上面を当接す
るようになっている。すなわち、固体撮像チップ12は、
ベース部材14の一面に設けられている。更に、固体撮像
チップ12の中心はベース部材14に対して第６図の左右方
向に偏心して設けられている。

上記ベース部材14の片面には、例えば積層セラミック
コンデンサ16及びケーブル18、反対面にはケーブル18及
びICチップ19が実装されている。なお,ICチップ19の中
心はベース部材14に対して、第６図の左右方向に偏心し
て設けられている。

上記固体撮像チップ12は積層セラミックコンデンサ16
の（積層セラミックコンデンサ16の一方の電極が接地さ
れる回路構成ではこの）一方の電極（回路上のGND）
と、直接ダイボンディングされている。

第６図において、上記ベース部材14の前方端面には、
ベース側ボンディングパッド22が、例えば５個設けてあ
り、固体撮像チップ12に設けられたチップ側ボンディン
グパッド15とボンディングワイヤ21で接続されている。
このベース側ボンディングパッド22の間隔がチップ側ボ
ンディングパッド15の間隔より大きい理由は、ベース部
材14の端面にベース側ボンディングパッド22を設けるこ
とが、固体撮像チップ12にチップ側ボンディングパッド
15を設けるより難しいためである。それ自体が予めパッ
ケージされていない固体撮像チップをベース部材に設け
た後に、少なくともボンディング部など最小限の部分を
封止することにより、湿度などに対する耐久性を確保す
ることができる。封止は、充填材や樹脂によってもよ
く、ハウジングによってもよい。

尚、この積層セラミックコンデンサ16およびICチップ
19により増幅回路を形成している。

第６図において、例えばベース部材14の直径方向の幅
は固体撮像チップ12の幅より大きく、上記のように固体
撮像チップ12およびICチップ19は、ベース部材14に対し
て偏心して設けられており、更に、固体撮像チップ12に
隣接し、固体撮像チップ12に対するベース部材14の偏位
方向で、且つ、ベース部材14に隣接するように鉗子チャ
ンネル26が設けられている。

尚、固体撮像チップ12、カバーガラス８、ICチップ19
の各々の厚さは0.5mmであり、被覆シース２の内径は4.6
φである。

本実施例では、それ自体が予めパッケージされていな
い固体撮像チップ12として第１実施例と比べ小型のもの
を使い、さらに積層セラミックコンデンサ16と直接ダイ
ボンディングすることにより固体撮像装置３を小型化
し、ベース部材14に対して固体撮像チップ12とICチップ
19とを偏心させて設けることにより内視鏡先端部１内部
に鉗子チャンネル26、ライトガイド６の挿通できるスペ
ースを確保している。

その他の構成，作用および効果は第１実施例と同様で
ある。

第７図は本発明の第３実施例に係る固体撮像装置を内
蔵した内視鏡先端部の断面図である。

本実施例は、本発明を側視型内視鏡に適用したもので
ある。

内視鏡先端部１には、強度および耐湿性に優れたエポ
キシ，ポリフェニレンスルフィド（PPS）またはポリイ
ミド系樹脂等の材料で円柱状に形成された先端本体1aを
備えている。この前記先端本体1a内には、結像光学系36
とそれ自体が予めパッケージされていない固体撮像チッ
プ12とベース部材14と電子部品とから構成される固体撮
像装置３が封止されている。

前記先端本体1aの先端部外周面には、結像光学系36を
構成する対物レンズ37が、光軸を内視鏡先端部１の長手
方向に対して直角にして設けられている。この対物レン
ズ37の背面には、直角プリズム38が前記対物レンズ37の
光軸を内視鏡先端部１の長手方向に対して平行で後方に
折り曲げるように設けられている。

前記直角プリズム38の後端面には、ベース部材14が内
視鏡先端部１の長手方向に対して平行で、且つ前端面が
当接するように設けられ、更に、結像レンズ系39をスペ
ーサ５で位置決めした結像レンズ枠40の前端面が当接し
て設けられている。

前記結像レンズ系39の結像位置であってベース部材14
の中央部近傍には、固体撮像チップ12の撮像面が位置し
ており、この撮像面側とベース部材14とは固体撮像チッ
プ12と結像レンズ系39との間で、ボンディングワイヤ21
により電気的に接続されている。すなわち、固体撮像チ
ップ12は、ベース部材14の一面に設けられている。更
に、固体撮像チップ12と結像レンズ系39との間には、透
光性樹脂41が封止されている。

前記固体撮像チップ12の撮像面の背面には、例えば画
面に金メッキを施した黄銅板により形成されたダイボン
ディングパッド部材13が、ベース部材14から固体撮像チ
ップ12を支えるようにして台形状のベース部材14の中央
部付近に位置して設けられている。それ自体が予めパッ
ケージされていない固体撮像チップをベース部材に設け
た後に、少なくともボンディング部など最小限の部分を
封止することにより、湿度などに対する耐久性を確保す
ることができる。封止は、充填材や樹脂によってもよ
く、ハウジングによってもよい。

前記ベース部材14の固体撮像チップ12が設けられた面
に背向する他方の面には、積層セラミックコンデンサ16
とICチップ19とが設けられており、後端部には、信号を
伝送するケーブル18がハンダ付けされている。また、固
体撮像チップ12の設けられた面の後部にはチップ抵抗17
が設けられている。

前記先端本体1aの後部には、可撓性でチューブ状に被
覆シース２が外嵌されて固定されている。

本実施例によれば、電子部品が設けられたベース部材
14の背面に結像レンズ系40を配設することにより固体撮
像装置３を短くすることができ、更に、先端部本体1aを
樹脂のみで形成しているため外径を細径化できる。

なお、本実施例では、固体撮像装置３に直角プリズム
38を設けて側視できるようにしているが、直角以外のプ
リズムを用いて斜視できるようにしてもよい。

その他の構成，作用および効果は第１実施例と同様で
ある。

第８図は本発明の第４実施例に係る撮像装置を内蔵し
たTVカメラの断面図である。

固体撮像装置３は、硬性で円筒状に形成されたハウジ
ング43を備えている。このハウジング43内の前端部に
は、例えば自己収束型レンズで形成された対物レンズ44
が内嵌固定されており、対物レンズ44の後端面には、矩
形状で例えば背面照射型のそれ自体が予めパッケージさ
れていない固体撮像チップ46が撮像面を当接して設けら
れている。この固体撮像チップ46の後方には、基板47を
例えば４層に積層された多層基板48が固体撮像チップ46
の光軸方向からの投影面積内に納まるように設けられて
いる。この多層基板48の例えば下から３層目の基板47
は、後方に延出されている。

前記各基板47上には、導体パターン49が設けられてお
り、各基板47の前端面に設けられたフラットランド51と
前記延出した基板47の両面に設けられた導体パターン49
と電気的に接続されている。このフラットランド51は固
体撮像チップ46の撮像面の背面に設けられたバンプ52と
フェイスボンディングされるようになっている。それ自
体が予めパッケージされていない固体撮像チップをベー
ス部材に設けた後に、少なくともボンディング部など最
小限の部分を封止することにより、湿度などに対する耐
久性を確保することができる。封止は、充填材や樹脂に
よってもよく、ハウジングによってもよい。

前記延出した基板47の一方の面には、電子部品として
のICチップ19が、他の面には積層セラミックコンデンサ
16がそれぞれ導体パターン49上にフェイスボンディング
されている。また、これら電子部品の設けられた基板47
の後部には、信号線としての束シールド線53の内部線54
がハンダ付けされている。

前記ハウジング43の後部は絞られるようにして細径に
なっており、前記内部線54を束ねる束体56を内挿して固
着するようになっている。また、束シールド線53の総合
シールド線57は、ハウジング43にハンダ付けされて、ハ
ウジング43をシールドするようになっており、この接続
部は、補強樹脂58によって補強されている。この補強樹
脂58はシール性を有し、ハウジング43内を気密に保つよ
うになっている。なお、ハウジング43内には、不活性ガ
スが充填されている。

前記束シールド線53は、図示しない信号処理回路を有
する制御装置に接続され、更に、制御装置は、図示しな
いモニタに接続されるようになっている。

本実施例では、電子部品を実装した多層基板48をそれ
自体で予めパッケージされていない固体撮像チップ46に
対して略直角で、且つ固体撮像チップ46の投影面積内に
納めるようにして設け、更に、多層基板48と固体撮像チ
ップ46とをフェイスボンディングして接続スペースを小
さくしたことにより、立体的な高密度の実装を可能にし
て固体撮像装置３を小型化できる。したがって、内視鏡
に使用した場合、内視鏡挿入部先端を細径化および短縮
できる。

その他の構成，作用および効果は第１実施例と同様で
ある。

第９図は本発明の第５実施例に係る撮像装置を内蔵し
たTVカメラの断面図である。

TVカメラ61は、硬性で円柱状に形成された対物レンズ
枠62と硬性の材料で形成され固体撮像装置３を内蔵した
TVカメラ本体63とによって構成されている。

前記対物レンズ枠62には、プラスチックレンズ等で構
成された対物レンズ系64がスペーサ５と段部66とによっ
て明るさ絞り板67を挟み込むようにして位置決めされて
いる。対物レンズ枠62の後部は細径になっており、この
細径の部位に雄ねじ部68が螺設されている。

前記TVカメラ本体63内部には、前部に前記雄ねじ部68
が螺合できる雌ねじ部69が設けられており、その後方に
は前記対物レンズ系64の光軸と中心線が一致するように
モアレ除去フィルタ71が設けられている。このモアレ除
去フィルタ71の後端面には、反撮像面側にダイボンディ
ングパッド部材13が固着されたそれ自体が予めパッケー
ジされていない固体撮像チップ12の撮像面が当接して設
けられている。

前記ダイボンディングパッド部材13の後端面には、TV
カメラ本体63の長手方向中心に対して平行に設けられて
いる複数のセラミック基板72が積層された多層セラミッ
ク基板73の前端面が当接して設けられている。この多層
セラミック基板73は、例えば６層のセラミック基板72で
構成されており、下から３層目ないし６層目は後方に延
出するようになっている。前記多層セラミック基板73の
１層目は前方に延出し、その下面には前部にフランジ部
74が設けられた複数のリード75が多層セラミック基板73
の内部配線に接続されるように設けられている。

前記フランジ部74は、固体撮像チップ12の図示しない
ボンディングパッド部とフェイスボンディグにより電気
的に接続されている。それ自体が予めパッケージされて
いない固体撮像チップをベース部材に設けた後に、少な
くともボンディング部など最小限の部分を封止すること
により、湿度などに対する耐久性を確保することができ
る。封止は、充填材や樹脂によってもよく、ハウジング
によってもよい。

前記多層セラミック基板73の３層目のセラミック基板
72の下面には、チップ抵抗17が設けられており、内部配
線にボンディングワイヤ21によって接続されている。更
に、６層目のセラミック基板72の上面には、ICチップ19
がワイヤボンディングされ、積層セラミックコンデンサ
16とコネクタ受け76が、それぞれフェイスボンディング
されている。

前記コネクタ受け76は、前記TVカメラ本体63の後端面
を貫通して露呈しており、モニタ79から延設された信号
ケーブル81の端部に設けられたコネクタ82が着脱自在に
接続できるようになっている。

前記TVカメラ本体63内には、弾力性にとむシリコン系
またはウレタン系接着剤等の封止材78で封止されてい
る。

ところで、多層セラミック基板73上に設けられた電子
部品は、固体撮像チップ12を駆動して固体撮像チップ12
の撮像面に結像した観察像を光電変換し、画像信号を生
成するようになっている。そして、コネクタ82と信号ケ
ーブル81とを介してモニタ79に送出された画像信号は、
信号処理され、例えばNTSCコンポジット信号のような標
準ビデオ信号に変換されてモニタ79の画面上に観察像を
表示できるようになっている。

本実施例のように、それ自体が予めパッケージされて
いない固体撮像チップ12の背面に内部配線を有する多層
セラミック基板73を配置することによりTVカメラ本体63
の外形を最小のものとすることができる。

第10図は本発明の第６実施例に係る固体撮像装置の説
明図である。

この実施例のベース部材14は、例えば１層0.2mmの厚
さのセラミック基板23を７層積層した多層セラミック基
板24である。

上記多層セラミック基板24のうち、例えば下から４層
目,5層目を後方へ延ばし、この延したセラミック基板23
の片面に積層セラミックコンデンサ16,チップ抵抗17を
実装し、反対の面にICチップ19をワイヤボンディングす
る。また、多層セラミック基板24の下から１層目、２層
目の前端面を前方へ延ばし、この延ばした２層目のセラ
ミック基板23の上面および３層目から７層目の前方端面
に接するように、例えば、両面に金メッキを施した黄銅
板により形成されたダイボンディングパッド部材13が固
着され、更に、ダイボンディングパッド部材13の前端面
にそれ自体が予めパッケージされていない固体撮像チッ
プ12の反撮像面が接合されている。つまり、ダイボンデ
ィングパッド部材13は、多層セラミック基板24の第２層
に接している。

上記多層セラミック基板24と固体撮像チップ12とが接
する面、および多層セラミック基板24とダイボンディン
グパッド部材13とが接する面には、導電パターンが設け
られており、ダイボンディングパッド部材13と導通され
ている。つまり、ダイボンディングパッド部材13はベー
ス部材14にとって、層間パターン（スルーホール）の役
目もしている。

なお、多層セラミック基板24の側面および角部には、
欠けが生じやすく凹凸となるので、固体撮像チップ12を
直接ダイボンディングしようとすると、固体撮像チップ
12の裏側全面が均一に接しない可能性がある。そこでダ
イボンディングパッド部材13を設けて密着性をよくして
いる。

なお、ダイボンディングパッド部材13と固体撮像チッ
プ12とカバーガラス８との一部は、第10図から明らかな
ように多層セラミック基板24からはみ出している。

上記固体撮像チップ12は、周辺を除く中央部に正方形
状のイメージエリアが形成され、このイメージエリア11
周辺における若干広くした一辺には、図示しないチップ
側ボンディングパッドが設けてある。一方、多層セラミ
ック基板24の１層目前方端面には、図示しないベース側
ボンディングパッドが設けられ、前記図示しないチップ
側ボンディングパッドとボンディングワイヤ21で接続さ
れている。また、多層セラミック基板24はダイボンディ
ングパッド部材13の裏側全面になく、７層目上面にケー
ブル18用フラットランドが設けてある。

なお、多層セラミック基板24の紙面手前側および向う
側の側面も欠けが生じやすいので、ダイボンディングパ
ッド部材13を設けずに固体撮像チップ12を直接多層セラ
ミック基板24にダイボンディングすると、固体撮像チッ
プ12が、多層セラミック基板24の欠けた部分だけ多層セ
ラミック基板24からはみ出してしまい問題である。それ
を防止するためには、多層セラミック基板24の紙面に垂
直な方向の寸法を固体撮像チップ12の寸法よりも片側に
つき欠けが予想される寸法分だけ大きくしておく必要が
あり、固体撮像装置３および、これを内蔵した内視鏡先
端部１は大きく太くなってしまう。

これに対して、本実施例のダイボンディングパッド部
材13は、金属製であり、欠けを生じさせないで製作する
ことが可能であるため、そのような問題を生じさせな
い。そこで、ダイボンディングパッド部材13の紙面に垂
直な方向の寸法は、第10図における上下方向と同様に、
固体撮像チップ12の寸法と概略等しくすればよいので、
固体撮像装置３を小形化できる。なお、ダイボンディン
グパッド部材13の紙面に垂直な方向を第10図における上
方向と同様に多層セラミック基板24からはみ出すように
してもよい。それ自体が予めパッケージされていない固
体撮像チップをベース部材に設けた後に、少なくともボ
ンディング部など最小限の部分を封止することにより、
湿度などに対する耐久性を確保することができる。封止
は、充填材や樹脂によってもよく、ハウジングによって
もよい。

本実施例では、多層化したセラミック基板23に電子部
品を実装したことにより、第１実施例および第２実施例
と比べさらに立体的な高密度実装を行うことができ、固
体撮像装置３をより小型とすることができる。

第11図は本発明の第７実施例に係る撮像装置を内蔵し
た直視型内視鏡の先端部の断面図である。

内視鏡先端部１に備えられた先端本体1aの先端面に
は、スペーサ５の両端に嵌入されたレンズで構成された
対物レンズ系９が設けられている。この対物レンズ系９
の後端面には、それ自体が予めパッケージされていない
固体撮像チップ12が、その撮像面を当接して設けられて
いる。この固体撮像チップ12の後端面には、一方の縁部
が略直角に曲げられフランジ部86を形成されたダイボン
ディングパッド部材87がダイボンディングされている。
このフランジ部86を形成するフランジ面の内、直角を挟
む一方の面には、ベース部材14の一方の面がフランジ部
86より後方に延出するように固着されている。また、フ
ランジ部86の他方の面には、ICチップ88がダイボンディ
ングされ、このICチップ88がボンディングワイヤ89によ
って固体撮像チップ12と接続され、ボンディングワイヤ
91によってベース部材14と接続されている。

前記ベース部材14の後部でフランジ部86と固着された
面には、ICチップ92がダイボンディングされており、ボ
ンディングワイヤ93によってベース部材14と接続されて
いる。更に、フランジ部86と固着されない面には、積層
セラミックコンデンサ16とチップ抵抗17とが実装されて
いる。

前記ICチップ92の後部には、バンプ52が設けられ、こ
のバンプ52に信号線としてのフレキシブル基板18の先端
部にテープオートマチックボンディングされた複数のリ
ード100がフェイスボンディングされている。

前記固体撮像チップ12がダイボンディングされたダイ
ボンディングパッド部材87の背面には、例えばペルチェ
素子等のような冷却素子94が設けてあり、固体撮像チッ
プ12とICチップ88とを冷却するようになっている。この
ように冷却することにより固体撮像チップ12の暗電流が
低下し、S/N比が向上し、ICチップ88の発熱による故障
を防ぐことができるようになっている。

上記のように対物レンズと固体撮像チップ12とダイボ
ンディングパッド部材87と電子部品等とで構成された固
体撮像装置３は、強度および耐湿性に優れたエポキシ，
ポリフェニレンスルフィド（PPS）またはポリイミド系
樹脂等により鉗子チャンネル96を形成する鉗子チャンネ
ル用管97と共に周囲を封止され、先端本体1aを形成する
ようになっている。この先端本体1aは、円柱状であり、
先端縁部にはＲ部98が設けられており、後部はやや太径
に形成されている。この太径に形成された部位には、段
部によって細径部が設けられており、この細径部に可撓
性でチューブ状の被覆シース２が外嵌されている。

前記鉗子チャンネル用管97の後部には、可撓性の鉗子
チャンネル用チューブ99が外嵌されて前端部が先端本体
1a内に封止されている。なお、前記Ｒ部98は、先端本体
1aの先端面において前記鉗子チャンネル96に若干掛かる
ようになっている。

ところで、固体撮像チップ12の入出力信号は、ダイボ
ンディングワイヤ89にてICチップ88に接続される。この
入出力信号の内、一部はICチップ88にて信号処理され、
一部はICチップ88を通過してボンディングワイヤ91にて
ベース部材14と接続されるようになっている。それ自体
が予めパッケージされていない固体撮像チップをベース
部材に設けた後に、少なくともボンディング部など最小
限の部分を封止することにより、湿度などに対する耐久
性を確保することができる。封止は、充填材や樹脂によ
ってもよく、ハウジングによってもよい。

本実施例によれば、それ自体が予めパッケージされて
いない固体撮像チップ12の撮像面からの投影面積内にベ
ース部材14と冷却素子94と積層セラミックコンデンサ16
とチップ抵抗17等を配設し、先端本体1a内のスペースを
立体的に、且つ有効に利用して内視鏡先端部１の外径を
細径化できる。

その他の構成，作用および効果は第１実施例と同様で
ある。

第12図は本発明の第８実施例に係る撮像装置を内蔵し
たTVカメラの断面図である。

本実施例は本発明の撮像装置をTVカメラに適用したも
のである。

硬性の材料で形成されたTVカメラ本体101の前端面に
は、観察用透孔102が設けられており、この観察用透孔1
02には、対物レンズ系103をスペーサ５で位置決めした
対物レンズ枠104が嵌入固定されている。この対物レン
ズ系103は、前端面側から赤外線カットフィルタ106と明
るさ絞り板107と結像レンズ108とモアレ除去フィルタ10
9とカラーフィルタアレイ111とによって構成されてい
る。

前記カラーフィルタアレイ111の後端面には、それ自
体が予めパッケージされていない固体撮像チップ12の撮
像面が当接して設けられている。この固体撮像チップ12
はTVカメラ本体101の長手方向の中心線に対して平行に
設けられた第１のベース部材112を形成する基板112aの
中央部近傍上面に直角に設けられており、ボンディング
ワイヤ21によって固体撮像チップ12と基板112aとは電気
的に接続されている。更に、基板112aの下面には、TVカ
メラ本体101内に設けられた図示しないバッテリからの
電源をON/OFFできるスイッチ114が操作部分をTVカメラ
本体101を貫通して露呈するように設けられている。

前記基板112aの上面で、固体撮像チップ12よりも後方
には、基板112bがこの基板112bの前端面を固体撮像チッ
プ12の背面と当接するように重設されている。この基板
112bの上面には、前部よりボンディングワイヤ21で基板
112bと接続されたICチップ19と第２のベース部材113と
が設けられており、更に、基板112bの下面には、前部よ
り印刷抵抗116と電子部品117とが設けられている。それ
自体が予めパッケージされていない固体撮像チップをベ
ース部材に設けた後に、少なくともボンディング部など
最小限の部分を封止することにより、湿度などに対する
耐久性を確保することができる。封止は、充填材や樹脂
によってもよく、ハウジングによってもよい。

前記第２のベース部材113は、例えば４層に積層され
た多層基板であり、後端面が前記基板112bの端面と一致
し、下から４層目の基板は前方に延出するようになって
いる。なお、第２のベース部材113を形成する１層目の
基板と第１のベース部材112を形成する基板112bとは、
後端面において、ボンディングワイヤ21によって電気的
に接続されている。

前記第２のベース部材113を形成する４層目の基板の
上面には、前部より電子部品117,117と発信素子118とが
設けられており、更に下面には、４層目の基板とワイヤ
ボンディングされたICチップ19が設けられている。

前記発信素子118は、後方に発信アンテナ119が設けら
れており、TVカメラ本体101の後端面から延出するよう
になっている。

なお、対物レンズ枠104とスイッチ114と発信アンテナ
119とはTVカメラ本体101と気密的に接着されており、TV
カメラ本体101の内部には不活性ガスが充填されてい
る。

ところで、固体撮像チップ12の撮像面に結像した観察
像は光電変換されて、画像信号として出力され信号処理
されて、例えばNTSC方式の同期信号を含む、いわゆる複
合ビデオ信号が生成されるようになっている。そして、
この複合ビデオ信号が、例えばRF変調器等で構成された
発信素子118でUHF帯等の高周波に変換されて発信アンテ
ナ119から、電波として発信されるようになっている。
この電波は、例えば通常の図示しないテレビ受信器のア
ンテナで受信され、このテレビ受信器によって復調され
て、このテレビ受信器の観察像が表示されるようになっ
ている。

本実施例によれば、TVカメラ本体101の外形を最小の
ものとすることができ、更に、ワイヤレスとしたことに
よりTVカメラ本体101の取扱性を向上させることができ
る。

第13図は本発明の第９実施例に係る撮像装置の説明図
である。

撮像装置３は、略円柱状に形成されたハウジング121
内に収納されている。このハウジング121は、例えばプ
ラスチック等の透光性樹脂で形成されており、前端面は
曲率半径によって滑かな凸状の球面を有している。更
に、ハウジング121の後端面には、凹部122が設けられて
おり、この凹部122内の後端面123には、例えば背面照射
型のそれ自体が予めパッケージされていない固体撮像チ
ップ46が撮像面を前方に向け、撮像面の中心をハウジン
グ121の回転中心線と一致し、更に、固体撮像チップ46
の反撮像面を凹部122内に露呈するように埋設されてい
る。

前記固体撮像チップ46の撮像面には、円筒状の遮光筒
124の後端面が当接して設けられており、遮光筒124内部
は中空部126が形成されるようになっている。この中空
部126の前端面、すなわちハウジング121は、曲率半径に
よって後方に凸状の滑かな球面に形成されており、前記
ハウジング121の前端面に形成された凸状の球面と共に
両面非球面レンズを形成するようになっている。

前記固体撮像チップ46の後方には、ハウジング121の
回転中心線と平行にベース部材14が設けられており、こ
のベース部材14の前端面と固体撮像チップ46の反撮像面
とがバンプ52によってフェイスボンディングされてい
る。ベース部材14の上面前部には、電子部品127の端面
がベース部材14の前端面と一致するように設けられてお
り、ベース部材14と同様に固体撮像チップ46の反撮像面
にバンプ52を介してフェイスボンディングされている。
更に、ベース部材14の上面には、太陽電池等の超電力発
生手段と半導体レーザ等のレーザ発生手段を有する送受
信器128が２系統の伝送経路を有する信号線としての光
ファイバケーブル129を接続されて設けられている。ま
た、ベース部材14の下面には、ICチップ19,19がそれぞ
れフェイスボンディングされている。それ自体が予めパ
ッケージされていない固体撮像チップをベース部材に設
けた後に、少なくともボンディング部など最小限の部分
を封止することにより、湿度などに対する耐久性を確保
することができる。封止は、充填材や樹脂によってもよ
く、ハウジングによってもよい。

なお、前記光ファイバケーブル129の先端部は、光／
電気変換回路と電力供給用レーザ発生手段とを有する図
示しない制御装置に接続されている。

前記ベース部材14とICチップ19,19と電子部品127と送
受信器128とは、固体撮像チップ46の光軸方向からの投
影面積内に納まるようになっており、更に、前記ベース
部材14とICチップ19,19と電子部品127と送受信器128と
光ファイバケーブル129の前端部とは前記凹部122内に収
納されるようになっている。そして、この凹部122内の
空間には、例えば光硬化性樹脂等のような紫外線によっ
て硬化する封止材131が充填され、収納された電子部品
を封止するようになっている。

ところで、図示しない制御装置内に設けられた電力供
給用レーザ発生手段から出射されたレーザ光は、光ファ
イバケーブル129の一方の経路を伝送されて送受信器128
に入力される。入力されたレーザ光は太陽電池によって
受光され、電力に変換されて固体撮像装置３を構成する
各電子部品に電力を供給できるようになっている。

上記のように電力を供給されたドライバ回路を構成す
る電子部品127は、駆動クロックを固体撮像チップ12に
送出する。固体撮像チップ12の撮像面に結像した観察像
は光電変換されて、画像信号として出力されるようにな
っている。この画像信号は信号処理され、複合ビデオ信
号が生成されるようになっている。そして、この複合ビ
デオ信号で送受信器128に設けられた半導体レーザの発
光強度を直接変調して光ファイバケーブル129の他方の
経路に映像情報信号が送出される。この送出された映像
情報信号は、図示しない光／電気変換回路によって複合
ビデオ信号に変換されて図示しないモニタに観察像を表
示するようになっている。なお、変調方式はFM変調,PFM
変調,PWM変調等によって半導体レーザのパルスをコード
化してもよい。

本実施例によれば、ハウジング121にレンズを兼ねさ
せることにより部品数を減少させることができ、固体撮
像装置３の外径を細径化することができる。更に、光硬
化性樹脂によって電子部品を封止するようにしたため製
造工程が簡素化できる。

以上述べた各実施例は、本発明による固体撮像装置を
内視鏡およびTVカメラに使用したものであるが、本発明
は内視鏡およびTVカメラだけに制約されてものでなく、
電子スチールカメラ等の撮像手段として使用でき、小形
化に効果を有する。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によればそれ自体が予めパ
ッケージされていない固体撮像チップとベース部材との
接続が簡単確実で、占有スペースが小さく、電子部品を
立体的で高密度に実装することによって固体撮像装置の
外形を小形化することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は固体撮像装置を内装した工業用内視鏡先端部を示す
第２図のＢ−Ｂ′線拡大断面図、第２図は第１図のＡ−
Ａ′線拡大正面図、第３図は内視鏡先端部の概略斜視
図、第４図は主要部の構成を示す説明図、第５図および
第６図は本発明の第２実施例に係り、第５図は固体撮像
装置を内装した気管支用内視鏡先端部を示す第６図のＤ
−Ｄ′線拡大断面図、第６図は第５図のＣ−Ｃ′線拡大
正面図、第７図は本発明の第３実施例に係る固体撮像装
置を内蔵した内視鏡先端部の断面図、第８図は本発明の
第４実施例に係る撮像装置を内蔵したTVカメラの断面
図、第９図は本発明の第５実施例に係る撮像装置を内蔵
したTVカメラの断面図、第10図は本発明の第６実施例に
係る固体撮像装置の説明図、第11図は本発明の第７実施
例に係る撮像装置を内蔵した直視型内視鏡の先端部の断
面図、第12図は本発明の第８実施例に係る撮像装置を内
蔵したTVカメラの断面図、第13図は本発明の第９実施例
に係る撮像装置の説明図である。 １……内視鏡先端部、1a……先端本体 ２……被覆シース、３……固体撮像装置 ５……スペーサ、７……レンズ ８……カバーガラス、９……対物レンズ系 10……対物レンズ枠 12……それ自体が予めパッケージされていない固体撮像
チップ 13……ダイボンディングパッド部材 14……ベース部材 16……積層セラミックコンデンサ 17……チップ抵抗、18……ケーブル 19……ICチップ 21……ボンディングワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高村 幸治 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 中沢 雅明 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 内久保 明伸 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 有亮 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 宮崎 敦之 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 石川 明文 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 中村 剛明 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−74879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−74880（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一つの電子部品を一面に実装し
   た導体パターンを設けた回路基板と、 前記回路基板とは別体でそれ自体が予めパッケージされ
   ていない、前記回路基板の前記一面または前記一面に平
   行な前記一面側の面に撮像面が略直角になるように設け
   られた固体撮像チップと、 前記固体撮像チップの前記撮像面に設けられたボンディ
   ングパッドと前記回路基板の端面とを接続するボンディ
   ングワイヤとからなり、 前記電子部品を前記固体撮像チップの光軸方向後方に重
   なって位置するように配設したことを特徴とする固体撮
   像装置。
2. 【請求項２】少なくとも一つの電子部品を一面に実装し
   た導体パターンを設けた回路基板と、 前記回路基板とは別体でそれ自体が予めパッケージされ
   ていない、前記回路基板の前記一面または前記一面に平
   行な前記一面側の面に撮像面が略直角になるように設け
   られた固体撮像チップと、 前記固体撮像チップの前記撮像面に設けられたボンディ
   ングパッドと前記回路基板の前記一面または前記一面に
   平行な前記一面側の面とを接続するボンディングワイヤ
   とからなり、 前記電子部品を前記固体撮像チップの光軸方向後方に重
   なって位置するように配設したことを特徴とする固体撮
   像装置。
3. 【請求項３】少なくとも一つの電子部品を一面に実装し
   た導体パターンを設けた回路基板と、 前記回路基板とは別体でそれ自体が予めパッケージされ
   ていない、前記回路基板の前記一面に撮像面が略直角に
   なるように設けられた固体撮像チップと、 前記固体撮像チップの前記撮像面に設けられたボンディ
   ングパッドと前記回路基板とを接続するフランジ部を有
   するリード部材とからなり、 前記電子部品を前記固体撮像チップの光軸方向後方に重
   なって位置するように配設したことを特徴とする固体撮
   像装置。
4. 【請求項４】前記リード部材が前記回路基板に設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   固体撮像装置。
5. 【請求項５】少なくとも一つの電子部品を一面に実装し
   た導体パターンを設けた回路基板と、 前記回路基板とは別体でそれ自体が予めパッケージされ
   ていない、撮像面が前記回路基板の前記一面に略直角な
   端面に略平行になるようにバンプボンディングされた固
   体撮像チップとからなり、 前記電子部品を前記固体撮像チップの光軸方向後方に重
   なって位置するように配設したことを特徴とする固体撮
   像装置。