WO2012173014A1 - 撮像装置及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

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imaging device
substrate
flexible substrate
imaging
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友貴治 牧野
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オリンパス株式会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/041Capsule endoscopes for imaging
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/54Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/555Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to an imaging device in which an imaging element made of a bare chip is mounted on a flexible substrate, and an electronic apparatus using the imaging device.
  • an imaging apparatus suitably used for a relatively small electronic device such as an electronic endoscope, a capsule endoscope, or a digital camera
  • an image sensor made of a bare chip is mounted on a flexible substrate. It has been known.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-173028 discloses that a solid-state imaging device (imaging device) made of a bare chip is formed on one surface of a substrate having an opening facing the light receiving area. A recessed portion that can be electrically connected to the formed wiring pattern with an adhesive via a protruding electrode, a translucent member is bonded to the other surface of the substrate so as to seal the opening, and a solid-state imaging device can be accommodated
  • a technique is disclosed in which a solid-state imaging device is configured by adhering a hermetic sealing member from the back side of a solid-state imaging device to a substrate so as to surround the sealing member and hermetically sealing the sealing member.
  • the imaging device of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-173028 is compared with a wire bonding type imaging device that connects a bare chip terminal to a ceramic substrate or the like via a gold wire or the like.
  • Low profile is possible.
  • various electronic components attached to the solid-state image sensor are mounted on a flexible substrate, there is no need to add a dedicated substrate for mounting various electronic components, etc., and the imaging device is further reduced in height. And downsizing can be realized.
  • a flexible substrate (flexible substrate) is adopted as a mounting substrate for a solid-state imaging device, so that a layout for incorporating an imaging device into various electronic devices can be improved. It becomes possible to secure a degree of freedom and the like.
  • a flexible substrate is used as a mounting substrate for a solid-state imaging device, as in the technique disclosed in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-173028, the substrate is bonded to a sealing member or the like. Deflection may occur. Such substrate bending may cause variations in the direction of the light-receiving surface of the solid-state imaging device with respect to the sealing member or the like, and it may be difficult to accurately set the imaging direction on the mounted electronic device. is there.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an imaging apparatus capable of suppressing variations in imaging direction and realizing a reduction in height and an electronic apparatus using the imaging apparatus.
  • An imaging device includes a flexible substrate having an opening and a wiring pattern, and a light receiving area is located in the opening with respect to the flexible substrate, and the wiring pattern is electrically
  • An image sensor comprising a bare chip mounted so as to be connected to a rigid substrate having a recess and a wiring pattern in which the image sensor can be accommodated, and at least part of the recess of the rigid substrate
  • a reference plane for defining the optical axis direction is set, and at least a part of the back surface of the light receiving area of the image sensor is fixed to the reference plane, and the wiring pattern of the flexible substrate and the rigid substrate The wiring pattern is electrically connected.
  • an electronic device is equipped with the imaging device.
  • tip part which concerns on the 1st Embodiment of this invention and mounts an imaging device.
  • perspective view of imaging device Same as above, sectional view taken along line III-III in FIG.
  • Sectional drawing of the principal part of an imaging device according to the third embodiment of the present invention Sectional drawing of the principal part of an imaging device in connection with the fourth embodiment of the present invention
  • Schematic configuration diagram of a capsule endoscope equipped with an imaging device The perspective view which shows the principal part of the digital camera carrying an imaging device Sectional drawing which shows a principal part typically along the XX line of FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an endoscope tip portion on which an imaging apparatus is mounted
  • FIG. 2 is a perspective view of the imaging apparatus
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of the imaging device.
  • each component is shown in a different scale to make each component recognizable on the drawing, and the present invention is configured as described in these drawings. It is not limited only to the quantity of elements, the shape of the constituent elements, the ratio of the constituent element sizes, and the relative positional relationship of the constituent elements.
  • an endoscope 1 shown as an example of an electronic apparatus has an imaging unit 5 in a distal end hard portion 3 provided at the distal end of a long insertion portion 2.
  • the imaging unit 5 includes a lens frame 6 that holds a plurality of lenses 7, and an image sensor frame 8 that is connected to the base side of the lens frame 6.
  • a pair of cover glasses 9 and an imaging device 10 are held, and the light receiving area 11 a set in the imaging device 11 of the imaging device 10 is light of each lens 7 in the lens frame 6.
  • a cable 12 for transmitting a signal is electrically connected to the imaging device 10.
  • the imaging apparatus 10 includes, for example, an imaging element 11, a flexible board (flexible board) 20 on which the imaging element 11 is mounted, and a rigid that is electrically connected to the flexible board 20. And a substrate 30.
  • the image sensor 11 is composed of a semiconductor bare chip substrate such as a CCD (Charge-Coupled Device) CMOS (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Image-Sensor). Has been.
  • CMOS Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Image-Sensor
  • a plurality of conductive bumps 13 made of, for example, gold bumps are formed in the edge region surrounding the light receiving area 11a on the surface side of the imaging element 11.
  • the flexible substrate 20 has an opening 21 penetrating in the thickness direction corresponding to the light receiving area 11a of the image sensor 11.
  • a predetermined wiring pattern 22 is formed on the flexible substrate 20. Furthermore, a plurality of terminal portions 23 corresponding to the respective conductive bumps 13 of the image pickup device 11 are formed on the wiring pattern 22 exposed on the other surface (back surface) side of the flexible substrate 20, and the rigid substrate 30 and An electrode 24 for electrical connection is projected.
  • the image sensor 11 is mounted on the flexible substrate 20 configured as described above in a predetermined position. Specifically, the imaging device 11 is flexible in a state where the light receiving area 11a is opposed to the opening 21 and the conductive bumps 13 are mechanically positioned so as to be electrically connected to the terminal portions 23. It is connected to the back side of the substrate 20.
  • various electronic components 26 made of chip components such as resistors or LEDs are mounted at appropriate positions on the flexible substrate 20, and these are electrically connected to the wiring pattern 22.
  • a bottomed recess 31 for accommodating the image sensor 11 is opened on one surface (front surface) side of the rigid substrate 30.
  • the recess 31 is configured by a flat surface whose bottom surface 31a can abut on the back surface of the image sensor 11, and the depth thereof (that is, the depth from the surface of the rigid substrate 30 to the bottom surface 31a).
  • d1 is set to be equal to or less than the thickness t1 of the image sensor 11.
  • a predetermined wiring pattern 32 is formed on the rigid substrate 30, and a terminal portion 33 corresponding to the electrode 24 of the flexible substrate 20 is formed on the wiring pattern 32 on the surface side of the rigid substrate 30.
  • the rigid substrate 30 configured as described above is bonded to the back side of the flexible substrate 20 after being positioned in a predetermined manner.
  • the rigid substrate 30 accommodates the imaging element 11 in the recess 31 and is in a state in which each terminal portion 33 is mechanically positioned so as to be electrically connected to each electrode 24. It is connected to the back side.
  • the back surface side of the imaging element 11 is fitted and fixed in the recess 31 and is held in a state where the back surface is pressed against the bottom surface 31a.
  • the optical axis direction of the image sensor 11 mounted on the flexible substrate 20 is uniquely defined along the bottom surface. That is, the bottom surface 31 a of the recess 31 functions as a reference surface for defining the optical axis direction of the image sensor 11 by fixing the back surface side of the image sensor 11 in a substantially close contact state.
  • various electronic components 34 made of chip components such as resistors or LEDs are mounted at appropriate positions on the rigid substrate 30, and these are electrically connected to the wiring pattern 32.
  • a non-conductive adhesive 25 is used for mechanical connection between the flexible substrate 20 and the image pickup device 11, and the non-conductive adhesive 25 is provided so as to surround the light receiving area 11a.
  • An annular region at the surface side edge of the image sensor 11 is joined to the flexible substrate 20 in a watertight manner.
  • a non-conductive adhesive 35 is used for mechanical connection between the flexible substrate 20 and the rigid substrate 30, and the non-conductive adhesive 35 is provided so as to surround the recess 31.
  • the annular region on the surface side edge of the rigid substrate 30 is joined to the flexible substrate 20 in a watertight manner.
  • the back surface side of the image pick-up element 11 is watertightly sealed in the recessed part 31 by joining through these nonelectroconductive adhesives 25 and 35.
  • the image sensor 11 is inserted.
  • the image sensor 11 is mechanically positioned with respect to the back surface side of the flexible substrate 20 and then mounted via the nonconductive adhesive 25. .
  • the rigid board 30 is loaded, and various electronic components 34 are mounted on the rigid board 30.
  • step S4 the rigid substrate 30 is mechanically positioned with respect to the back surface side of the flexible substrate 20, and then joined via the non-conductive adhesive 35. At that time, the back surface side of the imaging device 11 mounted on the flexible substrate 20 is fitted and fixed in the recess 31 of the rigid substrate 30, and the back surface of the imaging device 11 is brought into contact with the bottom surface 31 a of the recess 31.
  • the optical axis direction of the image sensor 11 on 10 is uniquely defined.
  • the light receiving area 11 a is located in the opening 21 and the conductive bump 13 is in the terminal portion 23 (wiring pattern 22).
  • the imaging element 11 made of a bare chip so as to be electrically connected, it is possible to suitably realize a reduction in the height of the imaging device 10.
  • the rigid substrate 30 having the recess 31 capable of accommodating the image sensor 11 to the flexible substrate 20, setting the bottom surface 31a of the recess 31 as a reference surface, and fixing the back surface of the image sensor 11 to the bottom surface 31a.
  • the recess 31 is formed in the rigid substrate 30, and the imaging device 11 is accommodated in the recess 31, so that the back side of the imaging device 11 is sealed while maintaining the low profile of the imaging device 10. It can be made to function as an enclosing member.
  • a wiring pattern 32 is provided on the rigid board 30, and the wiring pattern 32 of the rigid board 30 and the wiring pattern 22 of the flexible board 20 are electrically connected to each other, so that the rigid board 30 is attached to the image sensor 11.
  • the depth d1 of the recess 31 of the rigid substrate 30 is set to be equal to or less than the thickness t1 of the image sensor 11, the back surface of the image sensor 11 is separated from the bottom surface 31a of the recess 31 due to elasticity of the flexible substrate 20 or the like. This can be prevented accurately.
  • the imaging direction can be set with high accuracy, and downsizing of the electronic apparatus can be suitably realized.
  • FIG. 5 relates to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of the imaging apparatus.
  • the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the flexible substrate 20 has electronic components 26 mounted not only on the front side but also on the back side.
  • the rigid substrate 30 of the present embodiment is configured by a substrate having a multilayer structure (for example, a three-layer structure), and an electronic component 34 is appropriately mounted on each layer 30a, 30b, 30c of the rigid substrate 30.
  • the electrical connection between the flexible substrate 20 and the rigid substrate 30 is performed by wire bonding using a gold wire 27, for example.
  • FIG. 6 relates to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the imaging apparatus.
  • the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the back surface of the imaging element 11 is fixed to the bottom surface 31 a of the recess 31 with a spacer 37 interposed therebetween.
  • the spacer 37 of the present embodiment is constituted by, for example, a metal member having high thermal conductivity.
  • the depth d2 of the recess 31 formed in the rigid substrate 30 is preferably set to be equal to or less than the sum t2 of the thickness of the imaging element 11 and the thickness of the spacer 37.
  • FIG. 7 relates to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of the imaging apparatus.
  • the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • a stepped portion 31 b is formed in the concave portion 31 of the rigid substrate 30 at a position shallower than the bottom surface 31 a, and the stepped portion 31 b serves as the light of the imaging element 11. It is set as a reference plane that defines the axial direction.
  • a stepped portion 11b corresponding to the stepped portion 31b formed in the concave portion 31 is formed on the back surface side of the imaging element 11, and the stepped portion 11b is set as a fixing surface.
  • the optical axis O direction of the image sensor 11 is defined by the fixing between the image sensor 11 and the stepped portions 11b and 31b set in the recess 31.
  • the stepped portion 11b set in the imaging element 11 is brought into contact with the stepped portion 31b of the recessed portion 31 to achieve higher accuracy. It becomes possible to base the direction of the optical axis O of the image sensor 11.
  • the electronic device to which the imaging device 10 is applied is not limited to the endoscope 1, Of course, it can be mounted on other electronic devices.
  • the imaging device 10 can be mounted on the capsule endoscope 50.
  • the capsule endoscope 50 illustrated in FIG. 8 is a pair of the imaging device 10, an optical member (lens unit) 51, a signal processing circuit unit 52 that processes an imaging signal from the imaging device 10, and a power supply unit.
  • a battery 53 and an RF unit 54 that wirelessly transmits an image signal signal-processed by the signal processing circuit unit 52 to an external device are housed in an outer case 55 that is a hermetically sealed container to constitute a main part.
  • the exterior case 55 includes, for example, a substantially cylindrical outer frame member 56 and a pair of cover members 57 that are substantially hemispherical dome members, and each cover member 57 has openings at both ends of the outer frame member 56. By fitting and adhering so as to close, the inside of the exterior case 55 is sealed in a watertight manner.
  • the cover member 57 of the outer case 55 is formed of an optical dome having optical transparency, and the light receiving area 11 a of each imaging device 10 faces the cover member 57 via the optical member 51.
  • the imaging device 10 can be mounted on a digital camera.
  • the main part of the digital camera illustrated in FIGS. 9 and 10 relates to a digital single-lens reflex camera, and a body mount 73 is placed on the front surface of the main body 72 of the mirror box 71 of the main part of the digital camera.
  • a mount placement surface 73a is set.
  • the body mount 73 is provided to make a photographic lens barrel (not shown) having a photographic optical system detachable from the main body 72. Therefore, when the photographic lens barrel is attached to the body mount 73, the optical axis O of the photographic optical system passes through the substantially central portion of the body mount 73, and the mount surface of the body mount 73 is the photographic optical system.
  • a plate-like fixing member 74 disposed in parallel with the body mount 73 is disposed behind the main body portion 72, and the back side of the imaging device 10 is fixed to the main body portion 72 via the fixing member 74. .
  • solder bump solder ball
  • NCF insulating film
  • ACP anisotropic conductive resin
  • ACF anisotropic conductive film
  • a photosensitive adhesive or a photosensitive adhesive film
  • the electronic components mounted on the flexible substrate or the rigid substrate are not limited to those in the above-described embodiments.
  • various electronic components such as signal processing driver ICs, diodes, coils, and reed switches. Can be implemented.
  • a gold wire is used as a wire for wire bonding.
  • the present invention is not limited to this.
  • a conductive material such as aluminum or copper. Wire material or plate material may be used.
  • the spacer is made of a metal member.
  • the present invention is not limited to this, and various materials such as a resin plate may be used. Is possible.

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Abstract

 開口部21及び配線パターン22を有するフレキシブル基板20に対して、ベアチップからなる撮像素子11を、受光エリア11aが開口部21に位置し且つ配線パターン22に電気的に接続するよう実装し、さらに、撮像素子11を収納可能な凹部31を有するリジッド基板30をフレキシブル基板20に接続するとともに、凹部31の底面31aを撮像素子11の光軸方向を規定するための基準面として設定して当該底面31aに撮像素子11の裏面を固着し、加えて、リジッド基板30に配線パターン32を設け、当該リジッド基板30の配線パターン32とフレキシブル基板20の配線パターン22とを電気的に接続する。

Description

撮像装置及びこれを用いた電子機器
 本発明は、ベアチップからなる撮像素子が可撓性基板に実装された撮像装置及びこれを用いた電子機器に関する。
 従来、電子内視鏡、カプセル型内視鏡、或いは、デジタルカメラ等の比較的小型な電子機器に好適に用いられる撮像装置としては、ベアチップからなる撮像素子を、可撓性基板に実装したものが知られている。
 この種の撮像装置として、例えば、日本国特開2004-173028号公報には、ベアチップからなる固体撮像素子(撮像素子)を、その受光エリアに対向した開口部を有する基板の一方の面に形成された配線パターンに突起電極を介して接着剤で電気的に接続し、基板の他方の面には開口部を封止するように透光性部材を接着し、固体撮像素子を収納可能な凹部を有する封止部材を固体撮像素子の裏面側から、それを取り囲むようにして基板に接着し気密封止して固体撮像装置を構成する技術が開示されている。
 このように構成することにより、日本国特開2004-173028号公報の撮像装置は、金ワイヤ等を介してベアチップの端子をセラミック基板等に金属間接続するワイヤボンディング方式の撮像装置等に比べ、低背化が可能である。しかも、固体撮像素子に付属する各種電子部品等を可撓性基板上に実装すれば、各種電子部品等を実装するための専用基板を別途追加する必要がなく、撮像装置の更なる低背化や小型化を実現することが可能となる。さらに、上述の日本国特開2004-173028号公報の技術では、固体撮像素子の実装基板として可撓性基板(フレキシブル基板)を採用することにより、各種電子機器に撮像装置を組み込む際のレイアウトの自由度等を確保することが可能となる。
 しかしながら、上述の日本国特開2004-173028号公報に開示された技術のように、固体撮像素子の実装基板として可撓性基板を用いた場合、当該基板には封止部材等との接合において撓みが生じる場合がある。そして、このような基板の撓みは、封止部材等に対する固体撮像素子の受光面の方向にばらつきを生じさせ、搭載した電子機器上での撮像方向を精度よく設定することが困難となる虞がある。
 また、この種の撮像装置を搭載する電子機器は更なる小型化が要求される傾向にあり、これに伴い、撮像装置においても、各種電子部品等を効率よく高密度に実装して、更なる低背化等を実現することが要求される。
 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、撮像方向のばらつきを抑制するとともに低背化を実現することができる撮像装置及びこれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
 本発明の一態様による撮像装置は、開口部及び配線パターンを有する可撓性基板と、前記可撓性基板に対して、受光エリアが前記開口部に位置し、且つ、前記配線パターンに電気的に接続するよう実装されたベアチップからなる撮像素子と、前記撮像素子を収納可能な凹部及び配線パターンを有するリジッド基板と、を有し、前記リジッド基板の前記凹部の少なくとも一部に前記撮像素子の光軸方向を規定するための基準面を設定して、前記撮像素子における受光エリアの裏面の少なくとも一部を前記基準面に固着するとともに、前記可撓性基板の前記配線パターンと前記リジッド基板の前記配線パターンとを電気的に接続したものである。
 また、本発明の一態様による電子機器は、前記撮像装置を搭載したものである。
本発明の第1の実施形態に係わり、撮像装置を搭載した内視鏡先端部の要部断面図 同上、撮像装置の斜視図 同上、図2のIII-III線に沿う断面図 同上、撮像装置の製造工程を示す説明図 本発明の第2の実施形態に係わり、撮像装置の要部断面図 本発明の第3の実施形態に係わり、撮像装置の要部断面図 本発明の第4の実施形態に関わり、撮像装置の要部断面図 撮像装置を搭載したカプセル型内視鏡の概略構成図 撮像装置を搭載したデジタルカメラの要部を示す斜視図 図9のX-X線に沿って要部を模式的に示す断面図
 以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図1乃至図4は本発明の第1の実施形態に係わり、図1は撮像装置を搭載した内視鏡先端部の要部断面図、図2は撮像装置の斜視図、図3は図2のIII-III線に沿う断面図、図4は撮像装置の製造工程を示す説明図である。なお、各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
 図1において、電子機器の一例として示す内視鏡1は、長尺な挿入部2の先端に設けられた先端硬質部3内に、撮像ユニット5を有する。撮像ユニット5は、複数のレンズ7を保持したレンズ枠6と、このレンズ枠6の基部側に連設されたイメージセンサ枠8とを有する。イメージセンサ枠8内には、例えば、一対のカバーガラス9及び撮像装置10が保持され、この撮像装置10の撮像素子11に設定された受光エリア11aが、レンズ枠6内の各レンズ7の光軸O上に配設されている。また、撮像装置10には、信号を伝送するためのケーブル12が電気的に接続されている。
 図2,3に示すように、撮像装置10は、例えば、撮像素子11と、この撮像素子11を実装するフレキシブル基板(可撓性基板)20と、このフレキシブル基板20に電気的に接続するリジッド基板30と、を備えて構成されている。
 撮像素子11は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)等の半導体ベアチップ基板で構成され、この撮像素子11の一方の面(表面)側には受光エリア11aが形成されている。また、撮像素子11の表面側において、受光エリア11aを囲繞する縁辺領域には、例えば、金バンプからなる複数の導電性バンプ13が形成されている。
 フレキシブル基板20には、撮像素子11の受光エリア11aに対応して厚さ方向に貫通する開口部21が開口されている。また、フレキシブル基板20には所定の配線パターン22が形成されている。さらに、フレキシブル基板20の他方の面(裏面)側に露出する配線パターン22上には、撮像素子11の各導電性バンプ13に対応する複数の端子部23が形成されるとともに、リジッド基板30と電気的に接続するための電極24が突設されている。
 そして、このように構成されたフレキシブル基板20に対し、撮像素子11は、所定に位置決めされた状態で実装されている。具体的には、撮像素子11は、受光エリア11aが開口部21に相対し、且つ、各導電性バンプ13が各端子部23と電気的に接続するよう機械的に位置決めされた状態で、フレキシブル基板20の裏面側に接続されている。
 また、フレキシブル基板20上の適所には、抵抗或いはLED等のチップ部品からなる各種電子部品26が実装され、これらは配線パターン22と電気的に接続されている。
 リジッド基板30の一方の面(表面)側には、撮像素子11を収容するための有底の凹部31が開口されている。本実施形態において、この凹部31は、その底面31aが撮像素子11の裏面と当接可能な平面で構成され、さらに、その深さ(すなわち、リジッド基板30の表面から底面31aまでの深さ)d1が撮像素子11の厚さt1以下となるよう設定されている。
 また、リジッド基板30には所定の配線パターン32が形成され、リジッド基板30の表面側において、この配線パターン32上には、フレキシブル基板20の電極24に対応する端子部33が形成されている。
 そして、このように構成されたリジッド基板30は、フレキシブル基板20の裏面側に対し、所定に位置決めされたで接合される。具体的には、リジッド基板30は、撮像素子11を凹部31内に収容し、且つ、各端子部33が各電極24と電気的に接続するよう機械的に位置決めされた状態で、フレキシブル基板20の裏面側に接続されている。
 このリジッド基板30の接合に際し、例えば、撮像素子11の裏面側は凹部31内に嵌め込み固着され、裏面が底面31aに対して押し当てられた状態で保持される。これにより、フレキシブル基板20に実装された撮像素子11の光軸方向は、底面に倣って一義的に規定される。すなわち、凹部31の底面31aは、撮像素子11の裏面側が略密着状態で固着されることにより、撮像素子11の光軸方向を規定するための基準面として機能する。
 また、リジッド基板30上の適所には、抵抗或いはLED等のチップ部品からなる各種電子部品34が実装され、これらは配線パターン32と電気的に接続されている。
 ここで、フレキシブル基板20と撮像素子11との機械的な接続には非導電性接着剤25が用いられ、この非導電性接着剤25が受光エリア11aを囲繞するよう周設されることにより、撮像素子11の表面側縁辺部の環状領域がフレキシブル基板20に対して水密に接合されている。同様に、フレキシブル基板20とリジッド基板30と機械的な接続には、非導電性接着剤35が用いられ、この非導電性接着剤35が凹部31の周囲を囲繞するよう周設されることにより、リジッド基板30の表面側縁辺部の環状領域がフレキシブル基板20に対して水密に接合されている。そして、これら非導電性接着剤25,35を介した接合により、撮像素子11の裏面側は凹部31内に水密に封止されている。
 次に、このように構成された撮像装置10の製造方法の一例について、図4に示す手順に従って説明する。
 この撮像装置10の製造方法では、先ず、ステップS1の工程において、フレキシブル基板20上に各種電子部品26が実装される。
 続くステップS2の工程において、撮像素子11が投入され、この撮像素子11は、フレキシブル基板20の裏面側に対し、機械的な位置決めがなされた後、非導電性接着剤25を介して実装される。
 続くステップS3の工程において、リジッド基板30が投入され、当該リジッド基板30上に各種電子部品34が実装される。
 そして、ステップS4の工程において、リジッド基板30は、フレキシブル基板20の裏面側に対し、機械的な位置決めがなされた後、非導電性接着剤35を介して接合される。その際、リジッド基板30の凹部31内にはフレキシブル基板20に実装された撮像素子11の裏面側が嵌め込み固着され、撮像素子11の裏面が凹部31の底面31aに当接されることにより、撮像装置10上における撮像素子11の光軸方向が一義的に規定される。
 このような実施形態によれば、開口部21及び配線パターン22を有するフレキシブル基板20に対して、受光エリア11aが開口部21に位置し且つ導電性バンプ13が端子部23(配線パターン22)に電気的に接続するよう、ベアチップからなる撮像素子11を実装することにより、撮像装置10の低背化を好適に実現することができる。さらに、撮像素子11を収納可能な凹部31を有するリジッド基板30をフレキシブル基板20に接続するとともに、凹部31の底面31aを基準面として設定し当該底面31aに撮像素子11の裏面を固着することで撮像素子11の光軸方向を規定することにより、撮像素子11の実装基板としてフレキシブル基板20を用いた場合にも撮像装置10による撮像方向のばらつきを的確に抑制することができる。この場合、特に、リジッド基板30に凹部31を形成し、当該凹部31内に撮像素子11を収納することにより、撮像装置10の低背化を維持しつつ、撮像素子11の裏面側を封入するための封入部材としても機能させることができる。加えて、リジッド基板30に配線パターン32を設け、当該リジッド基板30の配線パターン32とフレキシブル基板20の配線パターン22とを電気的に接続することにより、リジッド基板30に対し、撮像素子11に付属する各種電子部品34を実装するための機能とを兼用させることができ、より好適な撮像装置10の低背化を実現することができる。
 この場合において、リジッド基板30の凹部31の深さd1を撮像素子11の厚さt1以下に設定することにより、フレキシブル基板20の弾性等によって撮像素子11の裏面が凹部31の底面31aから離間することを的確に防止することができる。
 そして、このような撮像装置10を内視鏡1等の電子機器に搭載することにより、撮像方向を精度よく設定することができるとともに、電子機器の小型化等を好適に実現することができる。
 次に、図5は本発明の第2の実施形態に関わり、図5は撮像装置の要部断面図である。なお、本実施形態において、上述の第1の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
 図5に示すように、本実施形態の撮像装置10において、フレキシブル基板20には、表面側のみならず裏面側においても電子部品26が実装されている。この場合、フレキシブル基板20の裏面側に実装された電子部品26に対し、リジッド基板30上の対応する位置に凹部36を形成することが好ましく、この凹部36の深さは電子部品26の高さよりも深く設定することが好ましい。また、本実施形態のリジッド基板30は、多層構造(例えば、3層構造)の基板で構成され、このリジッド基板30の各層30a,30b,30cには電子部品34が適宜実装されている。
 なお、本実施形態において、フレキシブル基板20とリジッド基板30との電気的な接続は、例えば、金線27を用いたワイヤボンディングによって行われている。
 このような実施形態によれば、上述の第1の実施形態で得られる効果に加え、電子部品の高密度実装をより効率的に行うことができ、更なる低背化を実現できる。
 次に、図6は本発明の第3の実施形態に係わり、図6は撮像装置の要部断面図である。なお、本実施形態において、上述の第1の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
 図6に示すように、本実施形態の撮像装置10において、撮像素子11の裏面は、凹部31の底面31aに対し、スペーサ37を介装して固着されている。
 ここで、本実施形態のスペーサ37は、例えば、熱伝導性の高い金属部材等によって構成されていることが好ましい。また、リジッド基板30に形成される凹部31の深さd2は、撮像素子11の厚さとスペーサ37の厚さ厚さの和t2以下に設定されていることが望ましい。
 このような実施形態によれば、上述の第1の実施形態で得られる効果に加え、撮像素子11で発生する熱を、スペーサ37を介して速やかに発散することが可能となる。
 次に、図7は本発明の第4の実施形態に関わり、図7は撮像装置の要部断面図である。なお、本実施形態において、上述の第1の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
 図7に示すように、本実施形態の撮像装置10において、リジッド基板30の凹部31には、底面31aよりも浅い位置に段差部31bが形成され、この段差部31bが、撮像素子11の光軸方向を規定する基準面として設定されている。
 一方、撮像素子11の裏面側には、凹部31に形成された段差部31bに対応する段差部11bが形成され、この段差部11bが固着面として設定されている。
 そして、撮像素子11の光軸O方向は、これら撮像素子11及び凹部31に設定された段差部11b,31b間の固着によって規定されている。
 このような実施形態によれば、上述の第1の実施形態で得られる効果に加え、撮像素子11に設定した段差部11bを凹部31の段差部31bに当接させることにより、より高精度に撮像素子11の光軸O方向を基底することが可能となる。
 ところで、上述の各実施形態においては、撮像装置10を内視鏡1に搭載した一例について説明したが、撮像装置10が適用される電子機器は、内視鏡1に限定されるものではなく、他の電子機器に対しても搭載が可能であることは勿論である。
 例えば、図8に示すように、撮像装置10をカプセル型内視鏡50に搭載することも可能である。図8に例示するカプセル型内視鏡50は、一対の撮像装置10と、光学部材(レンズユニット)51と、撮像装置10からの撮像信号を処理する信号処理回路ユニット52と、電源ユニットであるバッテリ53と、信号処理回路ユニット52で信号処理された画像信号を外部機器に無線伝送するRFユニット54と、が密閉容器である外装ケース55内に収納されて要部が構成されている。外装ケース55は、例えば、略円筒形状をなす外枠部材56と、略半球状のドーム部材である一対のカバー部材57と、を備え、各カバー部材57が外枠部材56の両端開口部を塞ぐように嵌合接着されることにより、外装ケース55の内部は水密に密閉されている。なお、外装ケース55のカバー部材57は光透過性を有するオプティカルドームで構成され、各撮像装置10の受光エリア11aは光学部材51を介してカバー部材57に臨まされている。
 また、例えば、図9,10に示すように、撮像装置10をデジタルカメラに搭載することも可能である。図9,10に例示するデジタルカメラの要部は、デジタル一眼レフレックスカメラに関するものであり、このデジタルカメラの要部のミラーボックス71の本体部72の前面にはボディマウント73が載置されるマウント載置面73aが設定されている。このボディマウント73は、撮影光学系を有する撮影レンズ鏡筒(図示せず)を本体部72に対して着脱自在とするために設けられているものである。従って、ボディマウント73に撮影レンズ鏡筒を装着したとき、その撮影光学系の光軸Oはボディマウント73の略中心部を通過するように、且つ、ボディマウント73のマウント面は、撮影光学系の光軸Oに対して略直交する面となるように設定されている。本体部72の後方には、ボディマウント73と平行に配置された板状の固定部材74が配設され、この固定部材74を介して撮像装置10の裏面側が本体部72に固設されている。
 なお、上述の各実施形態においては、導電性バンプとして金バンプを用いた一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、はんだバンプ(はんだボール)等を用いてもよい。
 また、上述の各実施形態においては、撮像素子とフレキシブル基板との接着、或いは、フレキシブル基板とリジッド基板との接着に非導電性接着剤を用いた一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、NCF(絶縁性フィルム)、ACP(異方性導電樹脂)、ACF(異方性導電フィルム)、感光性接着剤、或いは、感光性接着フィルム等を用いてもよい。
 フレキシブル基板やリジッド基板に実装される電子部品についても、上述の各実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、信号処理のドライバ用IC、ダイオード、コイル、リードスイッチ等の種々の電子部品を実装することが可能である。
 また、上述の第2の実施形態においては、ワイヤボンディングのワイヤとして金線を用いた一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、アルミニウムや銅等の導電性物質の線材或いは板材等を用いてもよい。
 また、上述の第3の実施形態においては、スペーサを金属部材で構成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、樹脂製の板等種々の材質を用いることが可能である。
 さらに、本発明は上述の各実施形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が可能であることは勿論である。

 本出願は、2011年6月13日に日本国に出願された特願2011-131472号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、本願明細書、請求の範囲、および図面に引用されたものである。

Claims (6)

  1.  開口部及び配線パターンを有する可撓性基板と、
     前記可撓性基板に対して、受光エリアが前記開口部に位置し、且つ、前記配線パターンに電気的に接続するよう実装されたベアチップからなる撮像素子と、
     前記撮像素子を収納可能な凹部及び配線パターンを有するリジット基板と、を有し、
     前記リジット基板の前記凹部の少なくとも一部に前記撮像素子の光軸方向を規定するための基準面を設定して、前記撮像素子における受光エリアの裏面の少なくとも一部を前記基準面に固着するとともに、
     前記可撓性基板の前記配線パターンと前記リジット基板の前記配線パターンとを電気的に接続したことを特徴とする撮像装置。
  2.  前記リジット基板の前記凹部の深さを、前記撮像素子の厚さ以下に設定したことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  3.  前記撮像素子は、スペーサ部材を介して前記凹部の前記基準面に固着されるものであって、
     前記リジット基板の前記凹部の開口端部から前記基準面までの深さを、前記撮像素子の厚さと前記スペーサ部材の厚さの和以下に設定したことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  4.  前記スペーサ部材は放熱部材であることを特徴とする請求項3記載の撮像装置。
  5.  前記基準面は、前記凹部に形成された段差部に設定され、
     前記撮像素子の裏面側に形成された段差部に設定された固着面が前記基準面に固着されていることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  6.  請求項1に記載の撮像装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
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