JP5912058B2 - 撮像モジュール、レンズ付き撮像モジュール、内視鏡、撮像モジュールの製造方法、フレキシブル配線基板成形装置 - Google Patents
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Description
撮像モジュールの撮像ユニットとしては、撮像素子を実装したフレキシブル配線基板(以下、FPCと言う)と、対物レンズユニットとを筒状の金属枠部材内に収納し、FPCを介して撮像素子を電気ケーブルに電気的に接続した構成が広く採用されている(例えば特許文献1、2)。FPCは、電気ケーブルの導体に端子部をはんだ付けして取り付けられて、金属枠部材の軸線に概ね沿って配置されたケーブル接続片部を有する。撮像素子は、FPCに、その折り曲げによって金属枠部材の軸線に垂直に形成されて、ケーブル接続片部の前側(電気ケーブルとは反対の側)に配置された素子実装部に実装される。
しかしながら、上述の特許文献1、2の開示技術は、FPCの折り曲げによって片持ち状に張り出す素子実装部に撮像素子を実装した構成であり、FPCの前端部(素子実装部付近)の形状が不安定であるために、素子実装部及び撮像素子を対物レンズユニットの光軸に対して適切向きで固定することが難しかった。
しかしながら、この構成では、高精度に加工したブロックを必要とし、また、ブロックに対するFPCの固定も正確に行なう必要があるため組み立てに手間が掛る。また、FPCのブロック介して両側に配置された部分に電気ケーブルの導体をはんだ付けする構成では、はんだ付け部分や導体を覆う被覆を含む寸法の縮小が容易でなく、撮像ユニットの細径化、内視鏡のチューブの細径化の点で不利であった。
近年では、例えば、特許文献4に開示されているように(例えば特許請求の範囲第1項)、外径が1.1mm程度の撮像ユニット(特許文献1のビデオカメラヘッド)も提案されている。この程度の外径の撮像ユニットは、FPCにはんだ付けする電気ケーブルの太さや、はんだ付け部分のサイズが、撮像ユニット全体の外径に与える影響も大きくなる。
第1の発明は、電気ケーブルと、その先端の軸線方向に直交する撮像部を有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と前記電気ケーブルの間を電気的に接続したフレキシブル配線基板とを備え、前記フレキシブル配線基板は、前記固体撮像素子を実装する素子実装部と、前記素子実装部の両側で屈曲されて前記素子実装部から遠ざかるほど互いに接近するように延出する2つの延出部と、前記2つの延出部のそれぞれの前記素子実装部とは反対側でそれぞれ前記電気ケーブルの先端軸線方向に沿って延在し、前記電気ケーブル接続用の端子部がそれぞれ設けられた2つの接続片部とを備える撮像モジュールを提供する。
第2の発明は、前記フレキシブル配線基板は、前記素子実装部、前記延出部、および前記接続片部を外側の面に有する片側配線タイプのフレキシブル配線基板である第1の発明の撮像モジュールを提供する。
第3の発明は、前記固体撮像素子は、前記撮像部が設けられた表側の面に形成された配線と、前記フレキシブル配線基板の素子実装部に電気的に接続された裏面側の配線とを有し、表裏両側の配線が、該固体撮像素子を貫通して形成された貫通配線を介して電気的に接続されている第1又は2の発明の撮像モジュールを提供する。
第4の発明は、各延出部は、それぞれから延びる接続片部に比べて幅狭に形成されている第1〜3のいずれか1つの発明の撮像モジュールを提供する。
第5の発明は、前記フレキシブル配線基板の素子実装部の両側の屈曲部は、素子実装部における前記固体撮像素子の投影範囲から突出している第1〜4のいずれか1つの発明の撮像モジュールを提供する。
第6の発明は、前記フレキシブル配線基板の屈曲部では、絶縁保護材を塗布せずに配線が露出されている第1〜5のいずれか1つの発明の撮像モジュールを提供する。
第7の発明は、前記フレキシブル配線基板の屈曲部に切り欠き部を形成した第1〜6のいずれか1つの発明の撮像モジュールを提供する。
第8の発明は、前記フレキシブル配線基板の2つの接続片部を一括して収容してその前記電気ケーブルとの接続部の少なくとも一部を覆う絶縁チューブをさらに備える第1〜7のいずれか1つの発明の撮像モジュールを提供する。
第9の発明は、前記フレキシブル配線基板の2つの接続片部のそれぞれに外挿されて、前記電気ケーブルとの接続部の少なくとも一部を覆う絶縁チューブをさらに備える第1〜7のいずれか1つの発明の撮像モジュールを提供する。
第10の発明は、前記絶縁チューブが、2部材を互いに接合して一体化した半割り構造である第8又は9の発明の撮像モジュールを提供する。
第11の発明は、前記素子実装部と前記2つの延出部で形成される内部空間の少なくとも一部に樹脂を充填して前記2つの延出部の少なくとも一部を固定した第1〜10のいずれか1つの発明の撮像モジュールを提供する。
第12の発明は、前記2つの接続片部どうしを互いに固定しており、前記フレキシブル配線基板は、前記2つの延出部の固定した部分と、前記2つの接続片部の固定した部分との間で、可撓性を有している第11の発明の撮像モジュールを提供する。
第13の発明は、第1〜12のいずれか1つの発明の撮像モジュールのフレキシブル配線基板および固体撮像素子を、その固体撮像素子に対して固定されたレンズユニットとともにスリーブ状の金属枠部材に収容してなる撮像先端ユニットを有するレンズ付き撮像モジュールを提供する。
第14の発明は、挿入部に第13のレンズ付き撮像モジュールを収容した内視鏡を提供する。
第15の発明は、細長形状のフレキシブル配線基板の長手方向中央部の素子実装部に固体撮像素子を実装する素子実装工程と、フレキシブル配線基板の前記素子実装部を介して両側の部分を前記素子実装部に対して屈曲して、前記素子実装部から前記固体撮像素子が実装される実装面とは反対の背面側へ延出する2つの延出部、及び各延出部から延在する2つの接続片部を形成する曲げ成形工程と、この曲げ成形工程にて形成した2つの延出部と前記素子実装部とによって取り囲まれた内側の領域に樹脂を充填し、2つの延出部どうしを接着固定する接着固定工程と、前記曲げ成形工程にて形成した2つの接続片部の外面側にそれぞれ設けられている端子部に電気ケーブルを接続するケーブル接続工程とを有する撮像モジュールの製造方法を提供する。
第16の発明は、フレキシブル配線基板が載置されるフレキシブル配線基板載置台と、
このフレキシブル配線基板載置台に対して昇降可能な昇降台上にピンが突出され、このピンの外周に、細長形状のフレキシブル配線基板の長手方向中央部の素子実装部が当接される平坦な実装部当接面が形成されたピン付き昇降台と、前記フレキシブル配線基板載置台上に、その上面に沿ったスライド移動によって互いの離隔距離を可変として設けられた一対の可動押圧部材とを有し、前記ピン付き昇降台は、その昇降によって、昇降台上面がフレキシブル配線基板載置台上面に概ね一致する初期位置と、該初期位置から下方の退避位置とに移動可能であるフレキシブル配線基板成形装置を提供する。
第17の発明は、フレキシブル配線基板が載置されるフレキシブル配線基板載置台と、このフレキシブル配線基板載置台に対して昇降可能な昇降台上にピンが突出され、このピンの外周に、細長形状のフレキシブル配線基板の長手方向中央部の素子実装部が当接される平坦な実装部当接面が形成されたピン付き昇降台と、前記フレキシブル配線基板載置台上に、その上面に沿ったスライド移動によって互いの離隔距離を可変として設けられた一対の可動押圧部材とを有し、前記ピン付き昇降台は、その昇降によって、昇降台上面がフレキシブル配線基板載置台上面に概ね一致する初期位置と、該初期位置から下方の退避位置とに移動可能であるフレキシブル配線基板成形装置を用い、初期位置に配置されたピン付き昇降台のピンの実装部当接面にフレキシブル配線基板の素子実装部を当接させるとともに、フレキシブル配線基板の素子実装部を介して両側の部分を素子実装部に対して屈曲させ素子実装部からその実装面とは反対の後側へ延出させた後片部を、開状態の一対の可動押圧部材間の隙間に配置するフレキシブル配線基板載置工程と、次いで、一対の可動押圧部材を互いに接近させ、フレキシブル配線基板の一対の後片部を互いに接近させて、2つの延出部及び各延出部から延びる2つの接続片部を形成する曲げ成形工程と、次いで、ピン付き昇降台を初期位置から退避位置へ下降させて、素子実装部とその両側の延出部とによって囲まれる空間からピンを抜き去り、前記空間に樹脂を充填して固化させる接着固定工程と、前記曲げ成形工程にて形成した2つの接続片部の外面側にそれぞれ設けられている端子部に電気ケーブルを接続するケーブル接続工程と、フレキシブル配線基板の素子実装部に固体撮像素子を実装する素子実装工程と、を有する撮像モジュールの製造方法を提供する。
また、本発明によれば、2つの延出部からそれぞれ延びる接続片部に電気ケーブルを接続する構成となっている。この構成であれば、両側の接続片部同士間の距離を、延出部同士間の距離に比べて小さくして、接続片部に電気ケーブルを接続したケーブル接続部を含む寸法を小型化することが容易であり、撮像モジュールの固体撮像素子及びフレキシブル配線基板を金属枠部材に収容する場合に、この金属枠部材の細径化を容易に実現できる。
図1は、本発明に係る1実施形態の撮像モジュール10及び該撮像モジュール10を用いて組み立てたレンズ付き撮像モジュール11の先端部(前端部)構造を示す。
この撮像モジュール10は、撮像素子22をフレキシブル配線基板30に実装してなる前端ユニット部110を有する。この撮像モジュール10は、撮像素子22を、フレキシブル配線基板30を介して、電気ケーブル1と電気的に接続した構成となっている。
また、このフレキシブル配線基板30は、片側配線タイプのフレキシブル配線基板である。配線は、折り曲げられたフレキシブル配線基板30の外面側に設けられている。
内蔵電気ケーブル2は、内部導体2aと、前記内部導体2aを被覆する一次被覆層2cと、金属細線によって網状に形成され一次被覆層2cの周囲に設けられた外部導体2bと、この外部導体2bを被覆する二次被覆層2dとを有する。
撮像素子22は、撮像部21が搭載されている表面とは反対の裏面に、該撮像素子22の電気回路と電気的に接続されたはんだバンプ、スタッドバンプ、又はめっきバンプ22a(以下、バンプ22aという)(図1参照)を有する。撮像素子22は、フリップチップ方式で、フレキシブル配線基板30の素子実装部32の実装面32aに形成された端子部36a(図14参照。以下、実装部端子部とも言う。)にバンプ22aを接合固定して配線36と電気的に接続され、フレキシブル配線基板30の素子実装部32に実装されている。
したがって、図1、図5(a)等に例示した撮像モジュール10において、撮像部21は、撮像素子22の電気回路、及びフレキシブル配線基板30の配線36を介して、内蔵電気ケーブル2の内部導体2a及び外部導体2bと電気的に接続されている。
絶縁チューブ25は、例えばシリコーン樹脂等の樹脂からなる樹脂製チューブである。シリコーン樹脂製の絶縁チューブ25は内部電気ケーブル2やフレキシブル配線基板30に対して低摩擦で円滑にスライド移動させることができる点で好適である。
また、絶縁チューブ25は、その内側に充填され、硬化された樹脂26によって、その内側のフレキシブル配線基板30及び内蔵電気ケーブル2に対して固定、一体化されている。
カバー部材23は、前端ユニット部110の撮像部21の受光面21a(図2参照)を覆う透明の板状部材である。
図1に例示したレンズ付き撮像モジュール11において、電気ケーブル1先端(外被3で覆われた部分の先端)は、金属枠部材41の外側に配置されている。電気ケーブル1の外被3先端から延出する内蔵電気ケーブル2は、金属枠部材41のレンズユニット24を収容する前端部とは反対の後端から金属枠部材41に引き込まれている。
撮像モジュール10の絶縁チューブ25は、フレキシブル配線基板30の2つの後片部34、35のそれぞれに形成された内部導体接続部37a及び外部導体接続部37bが、金属枠部材41に接触して短絡することを防ぐ。
図1に示すように、フレキシブル配線基板30の2つの後片部34、35は、素子実装部32に対して鋭角に傾斜された延出部34e、35eと、この延出部34eから後側に延出する接続片部34f、35fとを有する。延出部34e、35eは、素子実装部32の実装面32aとは反対の実装部背面32bに対して鋭角に傾斜している。フレキシブル配線基板30の2つの後片部34、35の延出部34e、35eは、素子実装部32の基板長手方向(図1において上下方向)両側から素子実装部32後側へ行くにしたがって互いに接近する。
この構成では、前端ユニット部110の組立後に、フレキシブル配線基板30の、延出部34e、35e同士を互いに接着固定した部分と、接続片部34f、35f同士を互いに接着固定した部分との間の可撓性部分を変形させて、撮像素子22上の撮像部21の光軸調整を行える、といった利点がある。
このため、撮像モジュール10では、前端ユニット部110を金属枠部材41に収容して撮像先端ユニット12(図1参照)を組み立てる際に、撮像部21及びレンズユニット24の金属枠部材41に対する位置、向きの調整を楽に精度良く行なうことができる。
したがって、この撮像モジュール10は、前端ユニット部110を金属枠部材41に内挿固定して組み立てる撮像先端ユニット12の細径化に有効に寄与する。また、この撮像モジュール10は、図17に示すように、レンズ付き撮像モジュール11を挿入部71のルーメン72に収容してなる内視鏡70の細径化にも有効に寄与する。
図17に示す内視鏡70は、レンズ付き撮像モジュール11を収容したルーメン72(第1ルーメン)の他に、照光用(ライトガイド用)の光ファイバ73を収容したルーメン74(第2ルーメン)を挿入部71に有する構成となっている。
なお、本発明者は、0.75mm角の平板状の撮像素子22、外径1.05mmのシリコーン製絶縁チューブ25、外径1.2mmの円筒状金属枠部材41を用いてレンズ付き撮像モジュール11を試作した。また、このレンズ付き撮像モジュール11を用いて試作した内視鏡の挿入部外径は5mmであった。
撮像モジュール10の組み立て(製造)は、例えば図7(a)、(b)に示すフレキシブル配線基板成形装置50(以下、基板成形装置とも言う)を用いることで効率良く行なうことができる。
また、この基板成形装置50は、基板載置台51上に、その上面51aに沿ったスライド移動によって開閉動可能に設けられた一対の可動押圧部材55a、55bを有する。
このピン付き昇降台54は、その昇降によって、昇降台52の上面52aが基板載置台上面51aに概ね一致する初期位置541(図7(b)に実線で示す位置)と、該初期位置541から下方へずれた退避位置542(図7(b)に仮想線で示す位置)とに移動可能である。退避位置542は、ピン付き昇降台54のピン53上端を基板載置台上面51aと面一あるいは基板載置台上面51aよりも下方(図7(b)下側)に位置させ、ピン53を基板載置台上面51aよりも上側へ突出させない位置である。
初期位置541はピン付き昇降台54の上昇限界位置、退避位置542はピン付き昇降台54の下降限界位置である。
開位置にある一対の可動押圧部材55a、55b間の離隔距離は、図1等に例示したフレキシブル配線基板30の素子実装部32の実装部背面32bにおける後片部34、35の間隔方向に一致する延在方向寸法と概ね同じに揃えられている。図7(a)に示すように、フレキシブル配線基板30の後片部34、35は、一対の可動押圧部材55a、55b間の隙間55cに、それぞれ、一対の可動押圧部材55a、55bの間隔方向に垂直の向きで楽に挿入できる。
なお、実装部背面32bの延在方向は、図2に示す屈曲(折り曲げ)前のフレキシブル配線基板30の長手方向(基板長手方向)に一致する。
ピン付き昇降台54のピン53は、一対の可動押圧部材55a、55b間の隙間55cから装置前後方向前側に離隔した位置にある。このピン53は、一対の可動押圧部材55a、55b間の隙間55cから、基板載置台上面51aの中央部とは反対の側に位置している。
この実装部当接面53aは、装置前後方向に垂直に形成されている。
実装部当接面53aは、図1等に例示したフレキシブル配線基板30の素子実装部32の実装部背面32bにおける後片部34、35の間隔方向(フレキシブル配線基板30の基板長手方向に一致)に一致する延在方向寸法と同じに揃えられている。
また、実装部当接面53aは、ピン53の昇降台52上に位置する部分の前側全体にわたって形成されている。
図7(a)、図18(a)に示すピン53(図中符号53Aを付記する)は、その軸線方向に垂直の断面形状が半円状になっている。このピン53Aの周面は、実装部当接面53aから装置後側全体が、ピン53Aの軸線に平行な軸線を以て湾曲する湾曲面となっている。
ピン53としてはこれに限定されず、例えば図18(b)に示すように、その軸線方向に垂直の断面形状が実装部当接面53aから装置後側へ向かって先細りの三角形状のもの(ピン53B)や、このピン53Bの装置後端部を湾曲させた断面形状で延在するピン53Cなども採用可能である。
ここで、基板成形装置50を用いた工程を含む、撮像モジュール10の製造方法の一例を説明する。
次いで、フレキシブル配線基板30を基板載置台51上、及び基板載置台51に対して初期位置に配置したピン付き昇降台54の昇降台上面52a上に載置する基板載置工程を行ない、図8に示す状態とする。この基板載置工程は、一対の可動押圧部材55a、55bを開位置に配置した状態で行なう。
また、この基板載置工程では、フレキシブル配線基板30の基板長手方向における素子実装部32を介して両側の部分(後片部形成部340、350)を素子実装部32に対して屈曲(折り曲げ)して形成した後片部34、35を、一対の可動押圧部材55a、55b間の隙間55cに挿入する。一対の後片部34、35は、それぞれ、一対の可動押圧部材55a、55bの間隔方向に垂直の向きで隙間55cに挿入する。
また、素子実装部32は、その前面である実装面32aのほぼ全体にわたって配置されて実装面32aに一体化された撮像素子22によって変形が規制されている。このことも、素子実装部32に対して後片部形成部340、350を屈曲させる作業を楽に行えるようにすることに有効に寄与する。
フレキシブル配線基板30は、素子実装部32と、その両側の後片部形成部340、350との間に易変形部30cが存在する構成となっている。
そして、フレキシブル配線基板30は、図1、図7(a)に示すように、素子実装部32に対して屈曲した後片部34、35を形成したときに、前記易変形部30cが屈曲部30dとなる。図1において、フレキシブル配線基板30の後片部34、35は、具体的には、素子実装部32の両側の屈曲部30dから素子実装部32の後側へ延出している。
図1、図7(a)に示すように、素子実装部32の両側の屈曲部30dは、素子実装部32における撮像素子22に対面する範囲から突出している。図示例の素子実装部32の両側の屈曲部30dは、撮像素子22が実装された素子実装部32の撮像素子22に対面する範囲(撮像素子の投影範囲)から両側に張り出す易変形部30cを曲げて形成される。易変形部30cが素子実装部32から張り出していて、素子実装部32の撮像素子22に対面する範囲に重ならない位置にある構成は、易変形部30cを曲げて屈曲部30dを形成する作業に撮像素子22が障害とならず、屈曲部30dの形成を円滑に行える。
被覆樹脂層30bは、フレキシブル配線基板30の後片部形成部340、350のほぼ全体にわたって、絶縁基材30aの配線36側の面(配線形成面)に積層されている。フレキシブル配線基板30の後片部形成部340、350は、そのほぼ全体が、絶縁基材30aの片面側に被覆樹脂層30bが積層された構造の被覆部とされている。一方、素子実装部32及び易変形部30cは、被覆樹脂層30bは設けられておらず、配線36が露出された配線露出部30e(図2等参照)とされている。したがって、易変形部30cは、後片部形成部340、350に比べて曲げやすくなっている。
フレキシブル配線基板30の後片部形成部340、350の補強部34g、35gから素子実装部32側の補強無し延在部34h、35hは補強部34g、35gに比べて曲げやすく、易変形部30cは、後片部形成部340、350の補強無し延在部34h、35hに比べて曲げやすくなっている。
なお、各後片部形成部340、350の補強無し延在部34h、35hの、補強部34g、35g側の端部は、補強部34g、35g側に従って幅寸法が増大するテーパ状に形成されたテーパ部とされている。
但し、端子部34c、34d、35c、35dとしては、端子部保護めっき36eを形成せずに、パッド部36dのみからなる構成のものも採用可能である。
フレキシブル配線基板30としては、例えば、銅製の配線36(銅配線)に、金めっき等の伸展性に優れる金属材料からなる保護めっき36bを形成した構成のものを用いる。この構成により、配線36は、易変形部30c、屈曲部30dに位置する部分の断線等が生じにくくなっている。したがって、フレキシブル配線基板30の易変形部30c、屈曲部30dは、補強無し延在部34h、35hに比べて折り曲げが容易でありながら、配線36の断線が生じにくい構成となっている。
ここでは、図1、図5(a)に示す形状のフレキシブル配線基板30を得るべく、一対の可動押圧部材55a、55b間にフレキシブル配線基板30の一対の後片部34、35を挟み込む。一対の可動押圧部材55a、55bは、それぞれ、後片部34、35の補強無し延在部34h、35hの補強部34g、35g側端部に位置合わせして、一対の後片部34、35を挟み込む。一対の可動押圧部材55a、55bは、補強部34g、35gを挟み込まないように位置合わせする。
これにより、フレキシブル配線基板30の後片部34、35は、互いに対向面34a、35a同士を接合した状態となる。このとき、フレキシブル配線基板30は、ピン53の実装部当接面53aの幅方向寸法と、一対の可動押圧部材55a、55b間の離隔距離との関係によって、各後片部34、35に延出部34e、35eと接続片部34f、35fとが形成される。
基板成形装置50のピン53は、フレキシブル配線基板30(曲げ成形済み基板)の延出部間隙間31に挿入状態になっている。
この構成により、フレキシブル配線基板30は、例えば、図6に示すように、第1後片部34の補強部34gを、第2後片部35の補強部35gに対して、該第2後片部35の補強部35gからその幅方向へはみ出さないように位置合わせして接合することを容易に行える。このことは、延出尾部38の幅方向寸法(図6上下)の無用な増大を確実に防ぐ点で有効であり、レンズ付き撮像モジュール11の撮像先端ユニット12の細径化にも有効に寄与する。
次いで、フレキシブル配線基板30の延出部間隙間31に樹脂39を充填し、この樹脂39を硬化させ、後片部34、35同士を接着固定する(接着固定工程)。
樹脂39としては、硬化性を有するものであり、硬化によって後片部34、35同士を接着固定可能なものが採用される。樹脂39としては、例えば、乾燥硬化型のもの、2液反応型等の複数液反応型のもの、湿気硬化型のもの、紫外線硬化型等の光硬化型のもの、加熱により硬化する加熱硬化型のもの等を挙げることができる。
また、樹脂39としては、粘度が4000〜7000cpsのものを好適に用いることができる。
好適な樹脂39の一例としては、熱硬化性エポキシ系樹脂を挙げることができる。
次いで、図5(a)に示すように、電気ケーブル1(あるいは、その外被先端から延出させておいた内蔵電気ケーブル2)に予め外挿しておいた絶縁チューブ25をフレキシブル配線基板30に対してその前側(素子実装部32側)へ向かって移動する。これにより、図5(b)、図6に示すように、絶縁チューブ25内側に、フレキシブル配線基板30(曲げ成形済み基板)の延出尾部38全体を、内蔵電気ケーブル2先端部及び導体接続部(内部導体接続部37a、外部導体接続部37b)とともに収容する。そして、図5(b)に示すように、絶縁チューブ25内側に樹脂26を注入、充填し、硬化させることで、絶縁チューブ25をフレキシブル配線基板30及び内蔵電気ケーブル2先端部に接着固定し、一体化する。
また、撮像モジュール10の製造方法(組み立て方法)にあっては、レンズユニット24を、カバー部材23を予め取り付けた撮像素子22に固定して取り付ける工程も行なう。レンズユニット24を取り付ける工程の実施タイミングは、フレキシブル配線基板30の素子実装部32に実装した撮像素子22を実装する素子実装工程の完了後であればいつでも良く、特に限定は無い。
撮像モジュール10の組み立ては、レンズユニット24を取り付ける工程、及びチューブ接着工程の完了によって終了する。
撮像モジュール10の製造方法における素子実装工程の実施タイミングは、カバー部材23及びレンズユニット24を取り付ける工程の前であれば良く、それ以外に特に限定は無い。
このため、この製造方法では、素子実装部32及びその近傍(フレキシブル配線基板30の前端部)の形状安定性の高いフレキシブル配線基板30(曲げ成形済み基板)を、容易に低コストで得ることができる。
一対のチューブ分割体25a、25bとしては、既述の絶縁チューブ25と同様にポリイミド等の樹脂製のものを用いることができる。半割り構造の絶縁チューブ25Aは、チューブ分割体25a、25b同士を、例えば接着剤による接着固定、熱溶着等によって一体化して、筒状に組み立てる。
本発明に係る実施形態の撮像モジュールとしてはこれに限定されない。
例えば、図10、図11に示すように、フレキシブル配線基板30(曲げ成形済み基板)に対するその前後方向(図10、図11において左右方向)における絶縁チューブ25の位置は変更可能である。
図10の撮像モジュール10Aの絶縁チューブ25は、その前端が、後片部34、35の内部導体接続部37aよりも前側に配置されている。
図11の撮像モジュール10Bの絶縁チューブ25は、後片部34、35の内部導体接続部37aの一部を覆い、該覆った部分よりも前側を覆わない位置に、その前端のフレキシブル配線基板30に対する前後方向の位置を調整して配置したものである。
なお、図10、図11の撮像モジュール10A、10Bは、図1の撮像モジュール10との対比で、絶縁チューブ25のフレキシブル配線基板30に対する前後方向の設置位置のみが相違する構成となっている。
各絶縁チューブ28は、その内側に充填して硬化させた樹脂26によって、フレキシブル配線基板30(曲げ成形済み基板)及びその後片部34、35の端子部に導体をはんだ付けした内蔵電気ケーブル2の先端部に接着固定して一体化されている。
このフレキシブル配線基板30Aは、素子実装部32と、その両側の延出部34e、35eとで構成される前端部が前記樹脂39によって一体化され、前端部の形状安定性が確保されている。
撮像モジュール10Dの2つの絶縁チューブ28は、金属枠部材41内側の樹脂27によって互いに接着固定され、一体化されている。
また、絶縁チューブとしては、スリーブ状の一体成形品である絶縁チューブ28にかえて、樹脂による接着固定あるいは熱溶着等によって互いに一体化することで筒状に組み立てられる半割り構造のものを採用することも可能である。
例えば、本発明に係る撮像モジュールのフレキシブル配線基板(曲げ成形済み基板)としては、素子実装部の両側から後側へ延出する延出部がそれぞれ素子実装部に対して鋭角に傾斜した構成に限定されない。フレキシブル配線基板(曲げ成形済み基板)としては、2つの延出部の一方のみが、素子実装部に対して鋭角に傾斜し、他方の延出部が、素子実装部から概ね垂直にその後方へ延出し、各延出部の後端から後方へ接続片部が延出する構成も採用可能である。また、この場合、接続片部同士を接合した延出尾部を有する構成の他、2つの接続片部を互いに離隔させて配置した構成も採用可能である。ここで、2つの接続片部を互いに離隔させて配置した構成の場合は、例えば、2つの接続片部の互いに対向する対向面の一方又は両方に配線と電気ケーブル接続用の端子部とを有し、この配線が、後片部に設けられたスルーホール配線などを介して、素子実装部の実装面側の配線と電気的に接続されている構成を採用する。
この場合、フレキシブル配線基板としては、各接続片部の、それぞれが繋がっている延出部に臨む面に、配線と電気ケーブル接続用の端子部を有する構成を採用する。また、例えば延出部と接続片部との境界部にケーブル挿通孔を形成し、このケーブル挿通孔に通した内蔵電気ケーブルの導体を接続片部の端子部にはんだ付けして電気的に接続する。
10、10A〜10D…撮像モジュール、11、11A…レンズ付き撮像モジュール、12、12A…撮像先端ユニット、21…撮像部、21a…受光面、22…固体撮像素子、23…カバー部材、24…レンズユニット、24a…鏡筒、25、25A…絶縁チューブ、25a、25b…(絶縁チューブの)部材(チューブ分割体)、26…樹脂、27…樹脂、28…絶縁チューブ、
30、30A…フレキシブル配線基板、30a…絶縁基材、30b…被覆樹脂層、30c…易変形部、30d…屈曲部、30e…配線露出部、31…空間(延出部間隙間)、32…素子実装部、32a…実装面、32b…実装部背面、33…切り欠き部、34…後片部(第1後片部)、34a…対向面、34b…外側面、34c…端子部(内部導体用端子部)、34d…端子部(外部導体用端子部)、34e…延出部、34f…接続片部、35…後片部(第2後片部)、35a…対向面、35b…外側面、35c…端子部(内部導体用端子部)、35d…端子部(外部導体用端子部)、35e…延出部、35f…接続片部、36…配線、37a…ケーブル接続部(内部導体接続部)、37b…ケーブル接続部(外部導体接続部)、38…延出尾部、39…樹脂、
50…フレキシブル配線基板成形装置、51…フレキシブル配線基板載置台、52…昇降台、53、53A、53B、53C…ピン、53a…実装部当接面、54…ピン付き昇降台、541…(ピン付き昇降台の)初期位置、542…(ピン付き昇降台の)対比位置、41…金属枠部材、70…内視鏡、71…チューブ、72…ルーメン、75…挿入部。
Claims (17)
- 電気ケーブルと、その先端の軸線方向に直交する撮像部を有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子と前記電気ケーブルの間を電気的に接続したフレキシブル配線基板とを備え、
前記フレキシブル配線基板は、前記固体撮像素子を実装する素子実装部と、前記素子実装部の両側で屈曲されて前記素子実装部から遠ざかるほど互いに接近するように延出する2つの延出部と、前記2つの延出部のそれぞれの前記素子実装部とは反対側でそれぞれ前記電気ケーブルの先端軸線方向に沿って延在し、前記電気ケーブル接続用の端子部がそれぞれ設けられた2つの接続片部とを備える撮像モジュール。 - 前記フレキシブル配線基板は、前記素子実装部、前記延出部、および前記接続片部を外側の面に有する片側配線タイプのフレキシブル配線基板である請求項1に記載の撮像モジュール。
- 前記固体撮像素子は、前記撮像部が設けられた表側の面に形成された配線と、前記フレキシブル配線基板の素子実装部に電気的に接続された裏面側の配線とを有し、表裏両側の配線が、該固体撮像素子を貫通して形成された貫通配線を介して電気的に接続されている請求項1又は2に記載の撮像モジュール。
- 各延出部は、それぞれから延びる接続片部に比べて幅狭に形成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像モジュール。
- 前記フレキシブル配線基板の素子実装部の両側の屈曲部は、素子実装部における前記固体撮像素子の投影範囲から突出している請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像モジュール。
- 前記フレキシブル配線基板の屈曲部では、絶縁保護材を塗布せずに配線が露出されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像モジュール。
- 前記フレキシブル配線基板の屈曲部に切り欠き部を形成した請求項1〜6のいずれか1項に記載の撮像モジュール。
- 前記フレキシブル配線基板の2つの接続片部を一括して収容してその前記電気ケーブルとの接続部の少なくとも一部を覆う絶縁チューブをさらに備える請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像モジュール。
- 前記フレキシブル配線基板の2つの接続片部のそれぞれに外挿されて、前記電気ケーブルとの接続部の少なくとも一部を覆う絶縁チューブをさらに備える請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像モジュール。
- 前記絶縁チューブが、2部材を互いに接合して一体化した半割り構造である請求項8又は9に記載の撮像モジュール。
- 前記素子実装部と前記2つの延出部で形成される内部空間の少なくとも一部に樹脂を充填して前記2つの延出部の少なくとも一部を固定した請求項1〜10のいずれか1項に記載の撮像モジュール。
- 前記2つの接続片部どうしを互いに固定しており、
前記フレキシブル配線基板は、前記2つの延出部の固定した部分と、前記2つの接続片部の固定した部分との間で、可撓性を有している請求項11に記載の撮像モジュール。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載の撮像モジュールのフレキシブル配線基板および固体撮像素子を、その固体撮像素子に対して固定されたレンズユニットとともにスリーブ状の金属枠部材に収容してなる撮像先端ユニットを有するレンズ付き撮像モジュール。
- 挿入部に請求項13のレンズ付き撮像モジュールを収容した内視鏡。
- 細長形状のフレキシブル配線基板の長手方向中央部の素子実装部に固体撮像素子を実装する素子実装工程と、
フレキシブル配線基板の前記素子実装部を介して両側の部分を前記素子実装部に対して屈曲して、前記素子実装部から前記固体撮像素子が実装される実装面とは反対の背面側へ延出する2つの延出部、及び各延出部から延在する2つの接続片部を形成する曲げ成形工程と、
この曲げ成形工程にて形成した2つの延出部と前記素子実装部とによって取り囲まれた内側の領域に樹脂を充填し、2つの延出部どうしを接着固定する接着固定工程と、
前記曲げ成形工程にて形成した2つの接続片部の外面側にそれぞれ設けられている端子部に電気ケーブルを接続するケーブル接続工程とを有する撮像モジュールの製造方法。 - フレキシブル配線基板が載置されるフレキシブル配線基板載置台と、
このフレキシブル配線基板載置台に対して昇降可能な昇降台上にピンが突出され、このピンの外周に、細長形状のフレキシブル配線基板の長手方向中央部の素子実装部が当接される平坦な実装部当接面が形成されたピン付き昇降台と、
前記フレキシブル配線基板載置台上に、その上面に沿ったスライド移動によって互いの離隔距離を可変として設けられた一対の可動押圧部材とを有し、
前記ピン付き昇降台は、その昇降によって、昇降台上面がフレキシブル配線基板載置台上面に概ね一致する初期位置と、該初期位置から下方の退避位置とに移動可能であるフレキシブル配線基板成形装置。 - フレキシブル配線基板が載置されるフレキシブル配線基板載置台と、このフレキシブル配線基板載置台に対して昇降可能な昇降台上にピンが突出され、このピンの外周に、細長形状のフレキシブル配線基板の長手方向中央部の素子実装部が当接される平坦な実装部当接面が形成されたピン付き昇降台と、前記フレキシブル配線基板載置台上に、その上面に沿ったスライド移動によって互いの離隔距離を可変として設けられた一対の可動押圧部材とを有し、前記ピン付き昇降台は、その昇降によって、昇降台上面がフレキシブル配線基板載置台上面に概ね一致する初期位置と、該初期位置から下方の退避位置とに移動可能であるフレキシブル配線基板成形装置を用い、
初期位置に配置されたピン付き昇降台のピンの実装部当接面にフレキシブル配線基板の素子実装部を当接させるとともに、フレキシブル配線基板の素子実装部を介して両側の部分を素子実装部に対して屈曲させ素子実装部からその実装面とは反対の後側へ延出させた後片部を、開状態の一対の可動押圧部材間の隙間に配置するフレキシブル配線基板載置工程と、
次いで、一対の可動押圧部材を互いに接近させ、フレキシブル配線基板の一対の後片部を互いに接近させて、2つの延出部及び各延出部から延びる2つの接続片部を形成する曲げ成形工程と、
次いで、ピン付き昇降台を初期位置から退避位置へ下降させて、素子実装部とその両側の延出部とによって囲まれる空間からピンを抜き去り、前記空間に樹脂を充填して固化させる接着固定工程と、
前記曲げ成形工程にて形成した2つの接続片部の外面側にそれぞれ設けられている端子部に電気ケーブルを接続するケーブル接続工程と、
フレキシブル配線基板の素子実装部に固体撮像素子を実装する素子実装工程と、
を有する撮像モジュールの製造方法。
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