JP5154783B2 - 撮像モジュールの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像モジュール、特に電子内視鏡の先端部に配置されるような小型の撮像モジュール及びその製造方法に関する。
近年、細長の挿入部を体腔内に挿入して、体腔内の観察を行える内視鏡が広く用いられている。このような内視鏡としては、電子内視鏡がある。電子内視鏡は、先端硬性部に電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を設けた撮像モジュールを内蔵している。
先端硬性部は患者の苦痛を緩和するために、細径化、短小化されることが望まれている。そのために、固体撮像素子の小型化、及び固体撮像素子を実装した後の撮像モジュールの小型化が重要となる。撮像モジュールの小型化に関しては、撮像モジュールの撮像面内の面積が固体撮像素子の面積に比較して、できるだけ増加していないことが望まれる。
例えば、特許文献１に、このような電子内視鏡が提案されている。図７は、特許文献１の電子内視鏡の先端部の概略構成を示している。ここでは、固体撮像素子１０に受光面１１と同じ向きに設けられたパッド部に、可撓性基板２０のインナーリード２２がボンディングされている。インナーリード２２は、固体撮像素子１０の側面に沿って受光面１１の後方に向かうように折り曲げて配置されている。そして、パッド部にボンディングを行う部分を除いて、インナーリード２２の固体撮像素子１０に沿う面に、電気絶縁部材７０を塗布し、或いはシート状の電気絶縁部材８０をラミネートしている。
これにより、固体撮像素子１０の側面とインナーリード２２との間の電気絶縁を確保し、しかも固体撮像素子１０と可撓性基板２０のユニットの組み上がり外形寸法を小さくしている。
特開平１０−１９２２３６号公報
内視鏡の先端部に配置するような小型の撮像ユニットでは、折り曲げ部の曲率半径や樹脂ポッティング量は極力小さくすることが望ましい。しかしながら、従来技術の構成において、インナーリード２２を折り曲げる場合、機械的強度を確保する観点と、固体撮像素子との絶縁性を確保する観点から、ある程度の大きさの曲率半径で折り曲げる必要がある。また、実際には、インナーリード２２の折り曲げ部に、樹脂をポッディングして機械的強度を補強する必要がある。このように、従来技術の構成では、細径化を保ちながら、より高い機械強度を確保するのは困難である。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、電子内視鏡の先端部に収納配置できるような小型化を実現した上で、撮像素子への配線接続部の機械強度が高い撮像モジュールを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、半導体製造工程を用いて、硬質な基板上に一体的に絶縁層を形成する絶縁層形成ステップと、絶縁層上に配線を形成する配線形成ステップと、絶縁層により構成された可撓性基板上に撮像素子を含む所定の機能要素を実装する実装ステップと、可撓性基板を硬質な基板から分離する分離ステップと、可撓性基板を折り曲げる折り曲げステップと、を有することを特徴とする撮像モジュールの製造方法を提供できる。
また、本発明の好ましい態様によれば、硬質な基板は、光透過性基板であり、分離ステップにおいて、撮像素子の撮像面の領域には光透過性基板を残すことが望ましい。
本発明によれば、電子内視鏡の先端部に収納配置できるような小型化を実現した上で、撮像素子への配線接続部の機械強度が高い撮像モジュールを得ることができるという効果を奏する。
以下に、本発明にかかる撮像モジュールの製造方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、撮像モジュールについては、実施例ではなく参考例として説明する。また、撮像モジュールの製造方法の実施例２はない。
図１は、実施例１の撮像モジュール１００の概略断面構成を示している。可撓性回路基板１０１は、第１の領域１０１ａと第２の領域１０１ｂと第３の領域１０１ｃとを有している。第３の領域１０１ｃは、第１の領域１０１ａと第２の領域１０１ｂとの間に形成されている。
第１の領域１０１ａには、電子部品１０２が搭載されている。第２の領域１０１ｂには、撮像素子１０３が搭載されている。可撓性回路基板１０１は、可撓性基板に対応する。電子部品１０２は、第１の機能要素に対応する。撮像素子１０３は、第２の機能要素に対応する。
撮像素子１０３は、第２の領域１０１ｂに形成されている光透過部１０５に対応する位置にフリップチップ実装されている。このとき、撮像素子１０３の撮像素子受光部１０３ａと、光透過部１０５とが略一致するように、撮像素子１０３を実装する。
撮像素子１０３は、金属突起１０４で可撓性回路基板１０１に電気的に接続されている。その他の電子部品１０２も可撓性回路基板１０１にＳＭＴ等の方法により実装されている。そして、可撓性回路基板１０１を屈曲部１０６で撮像素子１０３の後方に略垂直に折り曲げて、電子部品１０２を撮像素子１０３の投影面積内に収めている。屈曲部１０６は、折り曲げ部分に対応する。
可撓性回路基板１０１は、第１の領域１０１ａと第２の領域１０１ｂと第３の領域１０１ｃとにわたる一体的な絶縁層で形成されている。このような可撓性回路基板１０１の構成については、撮像モジュール１００の製造方法と共に以下に説明する。
（製造方法）
次に、撮像モジュール１００の製造方法について説明する。図２は、撮像モジュール１００の製造工程を示すフローチャートである。また、図３の（ａ）〜（ｆ）は、撮像モジュール１００の製造工程を説明する図である。撮像モジュール１００は、半導体微細加工技術を用いて製造される。図２、図３を参照しながら、撮像モジュール１００の製造方法について説明する。
ステップＳ２０１において、硬質な基板３０１を準備する。ステップＳ２０２の絶縁層形成ステップにおいて、硬質な基板３０１上に一体的に絶縁層３０２を形成する。ステップＳ２０３において、図３の（ａ）に示すように、フォトリソグラフィー技術により光透過部１０５となる部分の絶縁層３０２を選択的に除去して光透過部１０５を形成する。
ステップＳ２０４において、絶縁層３０２上に配線３０３を形成し、パターニングを行う。ステップＳ２０５において、絶縁層３０２を形成し、パターニングを行う。ステップＳ２０６において、さらに配線３０３を形成するか否かについて判断される。ステップＳ２０６の判断結果が真（Ｙｅｓ）のとき、ステップＳ２０４へ戻る。ステップＳ２０６の判断結果が偽（Ｎｏ）のとき、ステップＳ２０７へ進む。
ステップＳ２０４、Ｓ２０５、Ｓ２０６は、絶縁層３０２上に配線３０３を形成する配線形成ステップに対応する。ステップＳ２０４、Ｓ２０５を、必要な回数繰り返して配線層や絶縁層３０２が複数積層される。図３の（ｂ）は、複数の絶縁層３０２、配線３０３が形成された状態を示している。なお、ここでは、さらに、ランド３０４を形成している。そして、配線３０３を含む複数の絶縁層３０２により可撓性回路基板１０１が構成されている。
ステップＳ２０７の実装ステップにおいて、図３の（ｃ）に示すように、可撓性回路基板１０１上に撮像素子１０３、電子部品１０２を含む所定の機能要素を実装する。
ステップＳ２０８の分離ステップにおいて、図３の（ｄ）に示すように、可撓性回路基板１０１を硬質な基板３０１から分離する。ステップＳ２０９において、図３の（ｅ）に示すように、光透過部１０５に対応した位置で、かつ撮像素子１０３の反対面にカバーガラス３０５を接着する。可撓性回路基板１０１に対して、撮像素子１０３とカバーガラス３０５とを接着面積を確保した状態で固定できる。このため、機械的な強度を確保できる。
ステップＳ２１０の折り曲げステップにおいて、図３の（ｆ）に示すように、第３の領域１０１ｃの撮像素子１０３の端部に対応する屈曲部１０６において、可撓性回路基板１０１を略垂直に撮像素子１０３の後方に折り曲げる。これにより、撮像素子のモジュール化を行うことができる。
本発明によれば、可撓性回路基板１０１は、第１の領域１０１ａと第２の領域１０１ｂと第３の領域１０１ｃとにわたる一体的な絶縁層３０２で形成されている。換言すると、可撓性回路基板１０１自体が配線３０３を含む絶縁層３０２で構成されている。このため、可撓性回路基板１０１は簡単に折り曲げることができ、小さい曲率半径での折り曲げが可能になる。
また、絶縁層３０２は、屈曲部１０６を含めて一体的に形成されている。このため、可撓性回路基板１０１を折り曲げたときに、必要な強度を確保することができる。さらに、強度補強のために樹脂のポッディングが不要となる。この結果、従来技術と比較して撮像素子１０３端からの突出量Ｔ１（図１）を小さくすることができる。
さらに、本実施例では、配線３０３は、絶縁層３０２で覆われている。このため、十分な電気的接続安定性を得ることができる。加えて、撮像モジュール１００の構成が簡易であるため、製造が容易であるという利点を有している。
また、本実施例では、光透過部１０５は、図３の（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、可撓性回路基板１０１を除去して形成されている。しかしながら、可撓性回路基板１０１を構成する材料が、十分な光透過性を有している場合は、可撓性回路基板１０１を除去せず、そのまま可撓性回路基板１０１が存在する状態で光透過部１０５としてよい。
次に、本発明の実施例２に係る撮像モジュール２００について説明する。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図４は、本実施例の撮像モジュール２００の断面構成を示している。図５は、撮像モジュール２００の上面構成を示している。本実施例では、可撓性回路基板１０１の折り曲げ部、即ち撮像素子１０３端の折り曲げをする位置に、段差部１０８が形成されている。段差部１０８は、可撓性回路基板１０１の折り曲げの容易性と折り曲げ位置の精度向上とを目的として形成されている。
図５に示すように、可撓性回路基板１０１は、少なくとも短辺を有する矩形形状を有している。そして、段差部１０８は、可撓性回路基板１０１の短辺と平行な方向に沿って、可撓性回路基板１０１を横断するように延在している。また、段差部１０８は、可撓性回路基板１０１の厚さが周囲に比較して薄くなっている。
可撓性回路基板１０１を製造する時に、半導体微細加工のフォトリソグラフィー、エッチングを用いて段差部１０８を形成することができる。段差部１０８により、可撓性回路基板１０１を折り曲げるとき、正確な位置決めが容易となる。
次に、本発明の実施例３に係る撮像モジュールの製造方法について説明する。上記実施例と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、本実施例では、硬質な基板が光透過性基板６０１であるが実施例１と異なり、その他の構成は実施例１と同じである。図６の（ａ）、（ｂ）は、可撓性回路基板１０１を光透過性基板６０１から分離する工程を示している。図６の（ａ）、（ｂ）で示す以外の工程、即ち図３の（ａ）から（ｃ）、（ｆ）の工程は、本実施例も同じ工程である。このため、実施例１と異なる工程を説明する。
図６の（ａ）、（ｂ）は、本実施例における分離ステップを示している。上述したように、本実施例では、硬質な基板として光透過性基板６０１を使用している。そして、可撓性回路基板１０１を光透過性基板６０１から分離する際に、可撓性回路基板１０１のうちの光透過部１０５に対応する位置にのみ光透過性基板６０１を残すようにする。即ち、分離ステップにおいて、撮像素子１０３の撮像面の領域には光透過性基板６０１を残すことが望ましい。
図６の（ａ）に示すように、可撓性回路基板１０１の光透過部１０５に対応する位置にのみ光透過性基板６０１が残るように不要部分６０１ａ（光透過性基板６０１の斜線を付した部分）を選択的に除去する。これにより、図６の（ｂ）に示すような、光透過部１０５の部分にのみ光透過性基板６０１が形成されている構成を得ることができる。
光透過性基板６０１のうちの不要部分６０１ａの除去は、可撓性回路基板１０１を形成した面と反対側の面からフォトリソグラフィー、エッチングで不要部分６０１ａを除去すること、またはダイシングにより光透過部１０５と不要部分６０１ａの境界に溝を作成して、これら２つの領域を区分し、不要部分６０１ａを可撓性回路基板６０１から剥離することにより達成できる。
この後、実施例１と同様に、可撓性回路基板１０１を屈曲部１０６において折り曲げる。本実施例では、バッチ処理で撮像素子１０３のカバーガラスを形成できる。このため、撮像モジュールの製造時間の短縮が可能となる。
本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変形実施可能である。
以上のように、本発明は、小型な撮像モジュール、特に電子内視鏡の先端部に収納配置できるような小型化された撮像モジュールに適している。
本発明の参考例１に係る撮像モジュールの断面構成を示す図である。 実施例１に係る撮像モジュールの製造方法を示すフローチャートである。 実施例１に係る撮像モジュールの製造工程を示す図である。 本発明の参考例２に係る撮像モジュールの断面構成を示す図である。 参考例２に係る撮像モジュールの上面構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る撮像モジュールの製造工程を示す図である。 従来技術の撮像モジュールの概略構成を示す図である。
符号の説明
１００ 撮像モジュール
１０１ 可撓性回路基板
１０１ａ 第１の領域
１０１ｂ 第２の領域
１０１ｃ 第３の領域
１０２ 電子部品
１０３ 撮像素子
１０３ａ 撮像素子受光部
１０４ 金属突起
１０５ 光透過部
１０６ 屈曲部
３０１ 硬質な基板
３０２ 絶縁層
３０３ 配線
３０４ ランド
３０５ カバーガラス
６０１ 光透過性基板
６０１ａ 不要部分
１０ 固体撮像素子
１１ 受光面
１３ カバーガラス
２０ 可撓性基板
２１ 補強板
２２ インナーリード
２３ リード
７０、８０ 電気絶縁部材

Claims (2)

  1. 半導体製造工程を用いて、
    硬質な基板上に一体的に絶縁層を形成する絶縁層形成ステップと、
    前記絶縁層上に配線を形成する配線形成ステップと、
    前記絶縁層により構成された可撓性基板上に撮像素子を含む所定の機能要素を実装する実装ステップと、
    前記可撓性基板を前記硬質な基板から分離する分離ステップと、
    前記可撓性基板を折り曲げる折り曲げステップと、を有することを特徴とする撮像モジュールの製造方法。
  2. 前記硬質な基板は、光透過性基板であり、
    前記分離ステップにおいて、前記撮像素子の撮像面の領域には前記光透過性基板を残すことを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュールの製造方法。
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