JP2712571B2 - 電子内視鏡の固体撮像素子アセンブリ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、医療用，工業用等として用いられる電子内
視鏡の固体撮像素子アセンブリに関するものである。

［従来の技術］ 電子内視鏡における撮像手段としては、CCD等の固体
撮像素子が用いられる。この固体撮像素子は、体内に挿
入される挿入部の先端に設けられている。而して、固体
撮像素子は基板上に装着して、保護ガラスを装着した光
入射用の透明窓を備えたパッケージに内装することによ
り、固体撮像素子アセンブリを構成するが、この固体撮
像素子アセンブリは対物レンズの鏡胴に固着して設けら
れている。ここで固体撮像素子が装着される基板はフラ
ットなものを用い、この基板上に所定の配線パターンが
形成されて、この配線部と固体撮像素子の表面の電極部
との間をワイヤボンディング手段によって配線するよう
にしている。

［発明が解決しようとする課題］ ここで、気管支の内部に挿入される気管支鏡等にあっ
ては、その挿入部を可及的に小径化すると共に、硬質部
の長さ寸法を短縮する必要がある。このためには、該挿
入部の内蔵物である固体撮像素子アセンブリを小型化し
なければならない。近年においては、固体撮像素子とし
て、集積度が大幅に向上したものが開発され、１〜2mm
角程度の極めて小さなチップ上に、例えば数万画素を形
成したものが用いられるようになってきている。従っ
て、このようなサイズの小さい素子を用いれば、固体撮
像素子アセンブリを小型化することができることにな
る。

ところが、前述したように、サイズの小さい固体撮像
素子を用いたとしても、必ずしも固体撮像素子アセンブ
リ全体の形状をそれに見合っただけ小型化することはで
きない。即ち、固体撮像素子アセンブリは、固体撮像素
子を基板上に装着し、さらに該固体撮像素子の受光面を
覆うように保護ガラスを設けてなる３層構造となってお
り、しかも固体撮像素子の電極は表面側に形成されてい
る関係から、この電極と基板側の電極との間はワイヤボ
ンディング手段により接続するようにしている。ここ
で、ワイヤボンディング手段によれば、配線はアーチ状
に突出する状態にして取り付けられることになるため
に、固体撮像素子の受光面と保護ガラスとの間にある程
度のクリアランスを設ける必要がある。この結果、固体
撮像素子アセンブリ全体の厚み寸法が大きくなり、この
ために挿入部の先端における硬質部分の長さの短縮を図
ることができないという欠点がある。また、ワイヤボン
ディング手段により固体撮像素子と基板との間を接続す
るようにした場合には、基板にこのワイヤボンディング
を行うためのスペースを確保しなければならず、このた
めに基板の面積を必要以上大きくしなければならず、挿
入部の細径化を図る上で大きな制約となるという欠点も
ある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは、小型でコンパクトな形状にした
電子内視鏡用固体撮像素子アセンブリを提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 前述の目的を達成するために、本発明は、光透過部と
回路基板部とを備えた平板状板体で形成され、該回路基
板部には複数の電極を形成すると共に、これら各電極か
らの配線パターンを一側の端部に向けて引き回すように
した基板と、受光面を有し、該受光面と同一の面におい
て、この受光面を避けた位置に複数の電極が形成された
固体撮像素子とからなり、該固体撮像素子の受光面を前
記基板の光透過部に対面させると共に、各電極を前記基
板における回路基板部に設けた各電極にバンプを用いて
接続させる構成としたことを特徴とするものである。

［作用］ このように構成することによって、基板を固体撮像素
子を搭載するというその本来の機能としてだけでなく、
固体撮像素子における受光面の保護部材としての機能を
も兼ねることになり、しかも固体撮像素子の表面に形成
した電極をワイヤボンディング手段によることなく基板
の電極に直接接続させることができる。従って、固体撮
像素子アゼンブリ全体の厚み寸法を大幅に短縮すること
ができるようになり、この固体撮像素子アセンブリを挿
入部に内装させたときに、その硬質部分を短くすること
ができる。しかも、基板には、固体撮像素子の受光面が
対面する光透過部に加えて、回路基板部が形成されてお
り、この回路基板部には、各電極からの配線パターンを
一側の端部に向けて集中的に引き回すようにしているか
ら、この回路基板部へのケーブルの接続が容易になり、
かつ回路基板部からケーブルへの配線をコンパクトに収
納させることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

まず、第１図に電子内視鏡の挿入部における先端部分
の概略構成を示す。同図において、10は挿入部の先端部
本体で、該先端部本体10には貫通孔11が設けられてお
り、該貫通孔11には対物レンズＬを支持する鏡胴内筒12
及び鏡胴外筒13が装着せしめられている。そして、この
鏡胴13の端部には撮像手段としての固体撮像素子アセン
ブリ14が固着して設けられている。

固体撮像素子アセンブリ14は、第２図及び第３図に示
したように構成される。即ち、15は平板ガラスからなる
透明な基板を示し、この基板15の一側面には、第４図に
斜線で示したように遮光された領域を形成するマスク層
16が形成されており、その中央部は光が入射可能な光透
過領域を構成する方形の窓17となっている。このよう
に、光透過領域としての窓17を遮光領域で区画形成する
ことによって、後述の固体撮像素子22の受光面22aに対
して余分な光が入射されることがないようになってい
る。また、基板15の他側面には、第５図に示したよう
に、複数の配線パターン18が形成されており、この配線
パターン18は、マスク層16によって遮光されている領域
に形成されている。従って、マスク層16は回路基板部を
構成しており、この配線パターン18は全て、第５図の下
端部に向けて集中するように引き回されている。そし
て、この配線パターン18には配線を外部に導き出すため
のフレキシブル基板19と接続されており、このフレキシ
ブル基板19の他端にケーブル20が接続されている。ま
た、配線パターン18には電極部21が形成されている。

次に、透明基板15には固体撮像素子22が取り付けられ
ている。この固体撮像素子22は、第６図から明らかなよ
うに、その中央部の受光面22aが形成されており、該受
光面22aの周囲には複数の電極23が形成されている。そ
して、該固体撮像素子22の受光面22aを透明基板15に形
成した透明な窓17に対面させて、電極23を基板15のマス
ク層16側に設けた配線パターン18における電極部21に直
接接合させるようにしている。

ここで、両電極23,21間を結着させるために、固体撮
像素子22の電極23または配線パターン18の電極部21のい
ずれか一方に金，インジウム合金，はんだ等からなるバ
ンプを形成し（本実施例においては、透明基板15側の電
極部21にバンプを形成する構造となっている）、固体撮
像素子22の電極23を透明基板15の配線パターン18におけ
る電極部21と位置合せを行った状態で、バンプ部を加熱
状態下で加圧することにより溶融させて、電極23と電極
部21とを結着させるようにした、所謂バンプ接着される
ようになっている。なお、固体撮像素子22にはオーバフ
ロードレイン電極が設けられているが、この電極は基板
15にワイヤボンディング手段により接続されるようにな
っている。また、この基板15における固体撮像素子22の
装着側にはバッファアンプ26が取り付けられている。

このようにして基板15に固体撮像素子22を装着した状
態で、該固体撮像素子22の装着部からフレキシブル基板
19の接続部及びバッファアンプ26の装着部はエポキシ樹
脂等による封止樹脂25により封止されて、固体撮像素子
22や電極21,23の接続部等を保護する構成となってい
る。

なお、基板15は略半円状に形成されており、その両端
部分には下方への延在部15a,15aを設ける構造となって
いる。これにより、処置具挿通チャンネルＴやライトガ
イドＬ等、挿入部内に挿通される他の内蔵物と干渉する
ことなく、下方に向けて集中的に引き回した配線パター
ン18を形成した基板15の面積を可及的に広くなるように
構成している。

本実施例は前述のように構成されるもので、この固体
撮像素子アセンブリ14を形成するには、透明基板15の配
線パターン18を形成した側に固体撮像素子22を、その受
光面22aが窓17に対面し、かつ各電極23がマスク層16の
部位に形成した配線パターン18の電極部21と対面する状
態にして位置合せを行い、バンプパターン電極部分を加
熱・加圧して、バンプ電極部を構成するパターン電極部
21を溶融させることにより該電極23と電極部21とを接着
させる。

ここで、固体撮像素子22には通常その表面側に電極23
が形成されているので、基板15にはその裏面側に配線パ
ターン18を設けることによって、ワイヤボンディング手
段によらず、電極23,21間を直接接続されることができ
るようになる。

これと共に、基板15における配線パターン18を、この
基板15の下端側でフレキシブル基板19を接続し、さらに
基板15の配線パターン18にはバッファアンプ26を装着し
て、固体撮像素子22と共にこれらの部分を封止樹脂25に
より封止する。然る後において、この透明基板15の固体
撮像素子22を装着した側とは反対側の面を対物レンズＬ
の鏡胴外筒13の端部に固着すると共に、フレキシブル基
板19にケーブル20を接続することによって、固体撮像素
子アセンブリ14を内視鏡の挿入部の先端部分に装着する
ことができる。

而して、このように固体撮像素子22と基板15との間
は、配線を介することなく、直接バンプ接合させるよう
にしているので、固体撮像素子アセンブリ14の肉厚は、
ほぼ基板15と固体撮像素子22との厚み分に相当するだけ
のものとなる。従って、基板，固体撮像素子及び保護ガ
ラスの３層構造で、しかもワイヤボンディングにより配
線部分が突出する分だけ固体撮像素子と保護ガラスとの
間にクリアランスを設ける従来技術のものと比較して、
その厚み寸法を大幅に短縮することができるようにな
る。しかも、固体撮像素子22と基板15との接続をバンプ
接合により行うようにしているので、基板15はその表面
に配線パターン18を形成するに必要最小限の面積を持た
せれば良く、ワイヤボンディングを可能ならしめるため
の余分なスペース等を設ける必要がなくなるので、該基
板15の面積を小さくすることができ、かつ配線パターン
18の引き回しに余裕が生じるようになり、挿入部の細径
化を図る上で有利である。

ここで、内視鏡における挿入部の先端部本体10には、
周知の如く、アングル部及び軟性部が順次連設される
が、この先端部本体10における硬質部分、即ち挿入経路
に沿うように曲げることができないリジッド部Ｒは、先
端部本体10から、固体撮像素子アセンブリ14を保護する
ために、該固体撮像素子アセンブリ14を囲繞するように
設けた硬質の筒部10aの端部までの間である。従って、
この固体撮像素子アセンブリ14を薄肉化することによ
り、筒部10aの軸線方向の長さを短くすることができる
ようになり、リジッド部Ｒの寸法の短縮化を図ることが
できる。特に、内視鏡にあっては、このリジッド部Ｒの
寸法の短縮は、たとえ1mm以下というように極めて僅か
なものであったとしても、それを患者の体内に挿入した
ときの疾患観察が容易となり、電子内視鏡としての操作
性の観点から極めて重要な効果がある。

なお、前述の実施例においては、基板15に形成した配
線パターン18をフレキシブル基板19を介してケーブル20
に接続するように構成したが、このような構成を採用す
ることにより、ケーブル20と固体撮像素子22及びバッフ
ァアンプ26との接続が極めて容易になるが、ケーブル20
を直接基板15に設けた配線パターン18に接続するように
構成してもよい。また、マスク層16を基板15における固
体撮像素子22の装着側とは反対側の面に形成する構成と
したが、該マスク層16は固体撮像素子22の装着側に形成
することもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、平板状に形成した基
板に光透過部と回路基板部とを形成して、回路基板部に
は複数の電極を形成すると共に、これら各電極からの配
線パターンを一側の端部に向けて引き回し、またこの基
板に搭載される固体撮像素子は、その受光面を基板の光
透過部に対面させると共に、この受光面と同一の面にお
いて、この受光面を避けた位置に設けた複数の電極をバ
ンプを用いて回路基板部に設けた各電極に接続させる構
成としたので、固体撮像素子アセンブリを透明基板の厚
みと固体撮像素子の厚みとの合計寸法とほぼ同じ程度に
極めて薄型化することができ、内視鏡の先端部分におけ
る硬質部の軸線方向の寸法の短縮化を図ることができる
ようになり、さらに基板と固体撮像素子との間をバンプ
接合させるようにしているので、ワイヤボンディング手
段のようにワイヤリング距離を確保する必要がなくな
り、基板の面積を配線パターンを描くに必要最小限の大
きさとすることができ、この結果挿入部の細径化が図ら
れることになり、しかも基板における回路基板部に形成
した各配線パターンは、この基板の一側の端部に集中す
るように引き回しているので、この基板への配線の接続
が極めて容易になり、かつこの基板に接続された配線が
嵩張らないように引き出すことができる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は内視鏡
の挿入部の先端部分の断面図、第２図は固体撮像素子ア
センブリの分解斜視図、第３図はその側面図、第４図は
透明基板の一側面を示す図、第５図は透明基板の他側面
を示す外観図、第６図は固体撮像素子の表面図である。 10:先端部本体、12:鏡胴内筒、13:鏡胴外筒、14:固体撮
像素子アセンブリ、15:基板、16:マスク層、17:窓、18:
配線パターン、19:フレキシブル基板、20:ケーブル、2
1:電極部、22:固体撮像素子、22a:受光面、23:電極。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光透過部と回路基板部とを備えた平板状板
   体で形成され、該回路基板部には複数の電極を形成する
   と共に、これら各電極からの配線パターンを一側の端部
   に向けて引き回すようにした基板と、受光面を有し、該
   受光面と同一の面において、この受光面を避けた位置に
   複数の電極が形成された固体撮像素子とからなり、該固
   体撮像素子の受光面を前記基板の光透過部に対面させる
   と共に、各電極を前記基板における回路基板部に設けた
   各電極にバンプを用いて接続させる構成としたことを特
   徴とする電子内視鏡の固体撮像素子アセンブリ。
2. 【請求項２】前記基板には、その回路基板部の配線パタ
   ーンに電子部品を搭載する構成としたことを特徴とする
   請求項１記載の電子内視鏡の固体撮像素子アセンブリ。