撮像装置

【課題】配線板４０と信号ケーブル５０との接続の信頼性が高い撮像装置１を提供する。
【解決手段】ＣＣＤ２３を表面２１に有し、貫通配線２４を介してＣＣＤ２３と接続された外部接続端子２４Ａを裏面２２に有する撮像素子チップ２０と、第１の主面４１において外部接続端子２４Ａと接続され、第２の主面４２側に開口部のある接続孔４３の壁面に露出した電極部４４Ａを有する配線板４０と、一端が接続孔４３に挿入され第２の主面４２に対して立設した導電線５１、が多層配線層４４と接続された信号ケーブル５０と、を具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子チップを具備する撮像装置に関し、特に配線板を介して固体撮像素子チップと接続された信号ケーブルを具備する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子チップを具備する撮像装置は、例えば電子内視鏡の先端部に配設されて使用される。電子内視鏡の先端部は患者の苦痛を和らげるために、細径化および短小化が重要な課題である。
【０００３】
図１に示すように、特開２０００−１９９８６３号公報には、カバーガラス１１０と、撮像素子チップ１２０と、パターンフィルム１３０と、配線板１４０と、信号ケーブル１５０と、を有する撮像装置１０１が開示されている。そして、配線板１４０、および配線板１４０に実装された電子部品１４６、および信号ケーブル１５０の端子部は、撮像素子チップ１２０の投影面積内に納まっている。
【０００４】
配線板１４０は、垂直向きの基板１４０Ａと、基板１４０Ａに直交する水平向きの基板１４０ＢからなるＴ字形状の多層セラミック板である。そして、撮像素子１２３の外周部に設けられたボンディングパッド１２４と、撮像素子チップ１２０の背面に結合された垂直向きの基板１４０Ａに設けられたボンディングパッド（不図示）と、が配線パターンを形成したパターンフィルム１３０により接続されている。水平向きの基板１４０Ｂには電子部品１４６が実装されているとともに、端部に形成した端子部１４３に信号ケーブル１５０が接続されている。
【０００５】
しかし、撮像装置１０１では、撮像素子チップ１２０が、より小型化すると、水平向きの基板１４０Ｂの複数の端子部１４３の１次元の配置が狭ピッチ化する。すると、端子部１４３に信号ケーブル１５０を接続する作業は容易ではなくなり、安定して確実な電気的接続ができなくなるおそれがあった。すなわち、撮像装置１０１では、配線板１４０と信号ケーブル１５０との接続の信頼性が低下してしまうおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９９８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、配線板と信号ケーブルとの接続の信頼性が高い撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明の撮像装置は、表（おもて）面に撮像素子を有し、貫通配線を介して前記撮像素子と接続された外部接続端子を裏面に有する撮像素子チップと、第１の主面において前記外部接続端子と接続され、第２の主面側に電極部のある多層配線層を有する配線板と、前記第２の主面に立設した接続部材によって前記電極部と接続された信号ケーブルと、を具備する
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、配線板と信号ケーブルとの接続の信頼性が高い撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】公知の撮像装置の構造を説明するための斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の撮像装置の構造を説明するための斜視図である。
【図３】第１の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための模式図である。
【図４】第１の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための分解図である。
【図５】第２の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための分解図である。
【図６】第２の実施の形態の撮像装置の接続部材を説明するための図であり、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は長手垂直方向の断面構造を、図６（Ｅ）は長手平行方向の断面構造を、示している。
【図７】第３の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための分解図である。
【図８】第３の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための部分拡大図である。
【図９】第４の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための分解図である。
【図１０】第５の実施の形態の撮像装置の断面構造を説明するための分解図である。
【図１１】第６の実施の形態の内視鏡装置の断面構造を説明するための分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図２、図３および図４を用いて本発明の第１の実施の形態の撮像装置１について説明する。図２は本実施の形態の撮像装置１の構造を説明するための背面方向、すなわち、被写体方向と逆方向から観察したときの斜視図であり、図３は撮像装置１の断面構造を説明するための模式図であり、図４は撮像装置１の断面構造を説明するための分解図である。なお図は、いずれも説明のための模式図であり、縦横の寸法比等は実際とは異なっている。また、断面構造を説明するための図は、説明のための図であり、ある切断面における構造を示すものではない。
【００１２】
図２に示すように、撮像装置１は、カバーガラス１０と、撮像素子チップ２０と、封止樹脂３０と、配線板４０と、信号ケーブル５０と、を有する。そして、配線板４０の第２の主面４２に２次元配置された複数の接続孔４３のそれぞれに、１本の導電線５１（図４参照）が挿入されているために、信号ケーブル５０は、配線板４０の第２の主面４２に対して立設している。ここで、「立設」とは「垂直に配設（setup）」を意味するが、本発明の効果を奏する範囲であれば、導電線５１（信号ケーブル５０）は、第２の主面４２垂直方向から例えば±２０度程度傾いていてもよい。ただし、配線板４０および信号ケーブル５０は、撮像素子チップ２０の投影面積内に収まるように配設される。
【００１３】
次に、撮像装置１の、より詳細な構造について説明する。図３および図４に示すように、シリコン等の半導体からなる撮像素子チップ２０の表面２１には固体撮像素子であるＣＣＤ２３が公知の半導体技術を用いて形成されている。固体撮像素子としてはＣＯＭＳイメージセンサ等でもよい。撮像素子チップ２０の表面２１にはカバーガラス１０が接合されている。ＣＣＤ２３のためのマイクロレンズが、カバーガラス１０の内側のＣＣＤ２３上に形成されていてもよい。
【００１４】
撮像素子チップ２０には表面２１から裏面２２までを貫通する複数の貫通配線２４を有し、ＣＣＤ２３の内部配線は、貫通配線２４を介して裏面２２の複数の外部接続端子２４Ａに接続されている。外部接続端子２４Ａ上には、それぞれバンプ３１が形成されており、バンプ３１は配線板４０の多層配線層４４と接続されている。封止樹脂３０は、バンプ３１の周囲を封止し接続の信頼性を高めると同時に、撮像素子チップ２０と配線板４０とを接合している。封止樹脂３０としては、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、またはフェーノール系樹脂等を用いる。
【００１５】
配線板４０は、複数の配線層からなる多層配線層４４が、複数の絶縁層４５により絶縁された構造の、いわゆる多層配線板であり、ガラスエポキシ、セラミック、またはアルミニウム等を基材として用いる。配線板４０のサイズ、すなわち外寸は、撮像素子チップ２０と同等もしくはそれ以下であり、撮像素子チップ２０の投影面積内に納まっている。本実施の形態の撮像装置１の配線板４０は、チップコンデンサー、抵抗、トランジスター、インダクターまたはＩＣ等の電子部品４６が内蔵されている部品内蔵基板であるが、電子部品４６が表面実装されていてもよいし、電子部品４６が実装されていなくともよい。
【００１６】
そして、配線板４０には、第２の主面４２に開口部のある、接続孔４３が形成されており、接続孔４３の底面を含む壁面の少なくとも一の領域が電極部４４Ａである。言い換えれば、接続孔４３の壁面に露出した多層配線層４４の一部分が、電極部４４Ａである。接続孔４３は、複数の内部配線層からなる多層配線層４４と複数の絶縁層４５とを貫通するように形成されているが、それぞれの接続孔４３は、少なくとも一の内部配線層が底部面を含む壁面の少なくとも一の領域に露出部を有する。なお、接続孔４３の壁面全体を導電体で被覆した場合には前記導電体が電極部４４Ａとみなすことができる。
【００１７】
なお、図３等では、４個の接続孔４３がある場合を例示しているが、より多くの数の、または少ない数の接続孔４３であってもよい。それぞれの接続孔４３の電極部４４Ａは、多層配線層４４により、例えば、それぞれ異なる外部接続端子２４Ａと電気的に接続されている。接続孔４３の第２の主面４２上の形成位置は、多層配線層４４の構成および信号ケーブル５０との接続位置を考慮して設計される。また、複数の接続孔４３の深さは、全て同じである必要はなく、さらに、配線板４０を貫通している孔があってもよい。
【００１８】
そして、すでに説明したように信号ケーブル５０の導電線５１が接続孔４３に挿入されると、信号ケーブル５０は接続部材の機能を有する導電線５１によって、多層配線層４４の電極部４４Ａと電気的に接続される。導電線５１と接続孔４３の電極部４４Ａとの接続、すなわち信号ケーブル５０と多層配線層４４との接続は、はんだ接合、または熱圧着等による。なお、接続孔４３の断面形状は内部に導電線５１が挿入可能であれば如何なる形状でもよいが、導電線５１の形状に合わせて、円形または矩形であることが好ましい。接続が容易となるためである。
【００１９】
以上の説明のように、撮像装置１は、平面上、すなわち配線板４０の第２の主面４２上に、信号ケーブル５０の接続部である接続孔４３が２次元的に配置されている。このため、接続孔４３を広い間隔（ピッチ）で形成できる。さらに接続孔４３に導電線５１を挿入して接続／固定するため、接続の機械的強度も強い。
【００２０】
このため、本実施の形態の撮像装置１は、配線板４０と信号ケーブル５０との接続の信頼性が高い。
【００２１】
また、撮像装置１では、平板状の配線板４０の板厚方向がＣＣＤ２３の光軸方向となっているため、カバーガラス１０から信号ケーブル５０との接続部までの長さが短い。このため、撮像装置１は、光軸方向が狭い空間に配設可能である。
【００２２】
なお、撮像装置１の製造工程において、カバーガラス１０と、撮像素子チップ２０と、配線板４０と、信号ケーブル５０との、接合順序は、適宜、決定される。
【００２３】
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態の撮像装置１Ａについて説明する。本実施の形態の撮像装置１Ａは、第１の実施の形態の撮像装置１と類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００２４】
図５に示すように、撮像装置１Ａでは、配線板４０の接続孔４３に、接続部材である導電性の棒状部材６０が挿入され、棒状部材６０に信号ケーブル５０の導電線５１が、はんだ接合または機械的に嵌合することで、電気的に接続されている。棒状部材６０は、金、銅、真鍮、またはアルミニウム等からなる。また、棒状部材６０は、接続孔４３に挿入される部分よりも、接続孔４３に挿入されない部分の外径（サイズ）が大きくてもよく、外径は段階的に変化していても連続的に変化していてもよい。
【００２５】
また図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示すように、棒状部材６０の長手垂直方向の断面形状は、丸形（図６（Ａ）、６０Ａ）に限られるものではなく、四角形（図６（Ｂ）、６０Ｂ）、凹形（図６（Ｃ）、６０Ｃ）、または中心部に導電線５１を挿通可能なドーナツ形状（図６（Ｄ）、６０Ｄ）等であってもよいし、部分的に変化していてもよい。ただし、導電線５１との接続を考慮すると、少なくとも接続部の形状は、凹形、四角形、またはドーナツ形状が好ましい。さらに、図６（Ｅ）の長手平行方向の断面構造図に示すように、中心部に導電線５１を嵌合可能なドーナツ形状であり、かつ、抜け防止のための構造を有する棒状部材６０Ｅも好ましく用いることができる。棒状部材６０Ｅでは導電線５１を中心部に押し込むだけで、導電線５１を固定すると同時に電気的に接続することができる。
【００２６】
棒状部材６０は導電線５１よりも小さく、取り扱いが容易であるため接続作業が容易である。さらに棒状部材６０の熱容量は、導電線５１の熱容量よりも小さいために、配線板４０への熱を用いた接続作業、例えば、はんだ接合作業が容易である。このため予め撮像素子チップ２０を接続されている配線板４０であっても、ＣＣＤ２３の熱による性能劣化が起こりにくい。そして、配線板４０へ棒状部材６０を、はんだ接合した後に、棒状部材６０に導電線５１が接続される。なお、すでに説明した撮像装置１と同様に撮像装置１Ａの製造工程における構成要素の接合（接着）順序は変更可能であるため、配線板４０へ棒状部材６０を、はんだ接合した後に、撮像素子チップ２０を接合してもよい。前記接合順序の場合には、例えば加熱したホットプレート上に配線板４０を配置し、はんだ溶融温度以上に加熱した状態で、棒状部材６０を、はんだ接合することで容易に接合を行うことができる。
【００２７】
また、撮像装置１Ａでは、製造工程の途中で検査を行うことができる。すなわち、撮像素子チップ２０から配線板４０を介して接続されている棒状部材６０を用いて、撮像装置１としての電気的検査を行った後に、信号ケーブル５０を接続することができる。
【００２８】
以上の説明のように、本実施の形態の撮像装置１Ａは、撮像装置１が有する効果に加えて、製造が容易である。
【００２９】
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態の撮像装置１Ｂについて説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｂは第１の実施の形態の撮像装置１と類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００３０】
図７および図８に示すように、撮像装置１Ｂは、複数の導電線５１を一括して保持するケーブル固定基板７０と、ケーブル固定基板７０を配線板４０に固定する固定基板接合部４９と、からなるケーブル固定部７２、を有する。ケーブル固定基板７０は、導電線５１を所定の配置、すなわち、配線板４０の接続孔４３の配置に保持する。なお、図７および図８に示す撮像装置１Ｂでは配線板４０に固定基板接合部４９が接着され、導電線５１を所定の配置に保持したケーブル固定基板７０が、固定基板接合部４９と嵌合し固定する形態を示しているが、ケーブル固定部７２として配線板４０に接着してもよい。また、固定基板接合部４９を用いないで、配線板４０とケーブル固定基板７０との間を封止樹脂により封止／固定してもよい。なお、ケーブル固定部７２の大きさは、撮像素子チップ２０および配線板４０と同等または、それ以下である。
【００３１】
さらに、撮像装置１Ｂの信号ケーブル５０Ｂは、導電線５１の外周に、被覆層５２を介してシールド線５３を有するシールドケーブルであり、ケーブル固定基板７０の片面が導電層７１であり、シールド線５３が導電層７１と接続されている。導電層７１は接地（ＧＮＤ）電位となるように図示しないアース線と接続されている。すなわち、ケーブル固定部７２の少なくとも一部が、接地電位の導電体であり、シールド線５３がケーブル固定部７２の導電体と、接続されている。
【００３２】
ケーブル固定基板７０の材料には、ガラスエポキシ等の樹脂、セラミック、または金属等を用いる。ケーブル固定基板７０の材料に、アルミニウム等の導電性材料を用いた場合には、導電層７１を形成する必要はない。一方、固定基板接合部４９は、樹脂、セラミックまたは金属等を用い、導電性材料を用いた場合には固定基板接合部４９は、配線板４０の接地電位部と接続することが好ましい。配線板４０の接地電位部をアース線と接続する必要がなくなるためである。
【００３３】
撮像装置１Ｂは、ケーブル固定部７２により複数の導電線５１を、配線板４０のそれぞれの接続孔４３に一括で挿入／接続することができる。このため、製造工程の作業性がよい。
【００３４】
さらに、撮像装置１Ｂは、信号ケーブル５０Ｂのシールド線５３とケーブル固定部７２の接地電位の導電層７１とが接続されているため、ノイズに強い。
【００３５】
以上の説明のように、本実施の形態の撮像装置１Ｂは、撮像装置１Ａが有する効果に加えて、製造が容易であり、かつノイズに強い。
【００３６】
もちろん、固定基板接合部４９が有する機能と、シールド線５３を有する信号ケーブル５０Ｂが有する機能とは、異なる機能であり、いずれか一方の機能だけを有する撮像装置であっても、よい。
【００３７】
＜第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態の撮像装置１Ｃについて説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｃは第２の実施の形態の撮像装置１Ａと類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００３８】
撮像装置１Ｃでは、接続部材である導電性の棒状部材６１が、導電線５１の配置と接続孔４３の配置とを、一致するための再配線部６１Ａを有する。図９に示すように再配線部６１Ａは、例えば棒状部材６１が曲がっている部分である。
【００３９】
接続孔４３の配置は、配線板４０の多層配線層４４の構造によって設計することができるが、多層配線層４４の構造が複雑化することが、好ましくないことがある。
【００４０】
しかし、撮像装置１Ｃでは、棒状部材６１が再配線部６１Ａを有するために、多層配線層４４の構造を複雑化することなく、信号ケーブル５０の導電線５１を所望の配置、例えば、図９に示すように規則正しい所定間隔ｄの配置にすることができる。このため信号ケーブル５０の導電線５１の数が増加してもピッチ間隔を適切に確保することができるため信頼性が低下することがない。
【００４１】
なお、再配線部は、棒状部材６１とは別体の構成要素として作成し、棒状部材６１と接合してもよく、その場合には、再配線部と導電線５１とが接続されていてもよい。
【００４２】
撮像装置１Ｃは、第１の実施の形態の撮像装置１等が有する効果に加えて、製造工程の作業性がよいだけでなく、配線板４０と信号ケーブル５０との接続の信頼性がさらに高い。
【００４３】
＜第５の実施の形態＞
次に、第５の実施の形態の撮像装置１Ｄについて説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｄは第２の実施の形態の撮像装置１Ａと類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００４４】
図１０に示すように、撮像装置１Ｄの配線板４０Ｄは、第２の主面４２に多層配線層４４と接続されている電極部である電極パッド４４Ｄを有する。電極パッド４４Ｄは多層配線層４４の第２の主面４２側の最上層であってもよい。そして電極パッド４４Ｄには、棒状部材６２が立設されている。電極パッド４４Ｄと棒状部材６２とは、例えば、はんだ接合されている。棒状部材６２は、図６（Ｅ）に示した棒状部材６０Ｅと同様に中心部に導電線５１を嵌合可能なドーナツ形状であり、かつ、抜け防止のための構造を有する。
【００４５】
撮像装置１Ｄも、製造装置１等と同様に構成要素の接合順序は自在であり、配線板４０Ｄの電極パッド４４Ｄに棒状部材６２を接合後に、配線板４０Ｄとカバーガラス１０が接合された撮像素子チップ２０とを接合することが好ましい。そして、導電線５１は、棒状部材６２に挿入されることで棒状部材６２と嵌合し、固定されると同時に電気的に接続される。
【００４６】
撮像装置１Ｄは、撮像装置１Ａ等が有する効果に加えて、配線板に接続孔を作成する必要がないため、さらに製造が容易である。
【００４７】
＜第６の実施の形態＞
次に、第６の実施の形態の撮像装置１Ｅについて説明する。本実施の形態の撮像装置１Ｅは第１の実施の形態の撮像装置１と略同じであるので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。図１１に示すように撮像装置１Ｅは電子内視鏡装置８０の挿入部先端部に配設されている。図１１において模式的に示している光学系８１と、撮像装置１Ｅとは枠部８２により光軸Ｏを中心に固定されている。撮像装置１Ｅの後側はシールド枠８３により覆われており、シールド枠８３の内部は樹脂充填剤８４により充填されている。
【００４８】
すでに説明した第１の実施の形態の撮像装置１と同じように撮像装置１Ｅは、信号ケーブル５０との接続部までの全長が短い。このため、撮像装置１Ｅを具備する電子内視鏡装置８０は、可撓性のない硬性部の長さを短縮できる。
【００４９】
本発明は上述した実施の形態または変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
【符号の説明】
【００５０】
１、１Ａ〜１Ｅ…撮像装置、１０…カバーガラス、２０…撮像素子チップ、２１…表面、２２…裏面、２３…ＣＣＤ、２４…貫通配線、２４Ａ…外部接続端子、３０…封止樹脂、３１…バンプ、４０、４０Ｄ…配線板、４１…第１の主面、４２…第２の主面、４３…接続孔、４４…多層配線層、４４Ａ…電極部、４４Ｄ…電極パッド、４５…絶縁層、４６…電子部品、４９…固定基板接合部、５０…信号ケーブル、５０Ｂ…信号ケーブル、５１…導電線、５３…シールド線、６０、６０Ａ〜６０Ｅ、６１、６２…棒状部材、６１Ａ…再配線部、７０…ケーブル固定基板、７１…導電層、７２…ケーブル固定部、８０…電子内視鏡装置、８１…光学系、８２…枠部、８３…シールド枠、８４…樹脂充填剤、１０１…撮像装置、１１０…カバーガラス、１２０…撮像素子チップ、１２３…撮像素子、１２４…ボンディングパッド、１３０…パターンフィルム、１４０…配線板、１４３…端子部、１４６…電子部品、１５０…信号ケーブル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に撮像素子を有し、貫通配線を介して前記撮像素子と接続された外部接続端子を裏面に有する撮像素子チップと、
第１の主面において前記外部接続端子と接続され、第２の主面側に電極部のある多層配線層を有する配線板と、
前記第２の主面に立設した接続部材によって前記電極部と接続された信号ケーブルと、を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記電極部が、第２の主面に開口部のある接続孔の壁面に露出した、前記多層配線層の一部分であり、
前記接続部材が、一端が前記接続孔に挿入され前記多層配線層と接続され、他端が前記第２の主面から突出していることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記接続部材が、前記信号ケーブルの導電線であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記接続部材が棒状部材であり、前記接続部材に前記信号ケーブルの導電線が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
複数の前記導電線を所定の配置に保持するとともに、前記配線板に固定される、ケーブル固定部を、具備することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置
【請求項６】
前記ケーブル固定部の少なくとも一部が、接地電位の導電体であり、
前記信号ケーブルが、前記導電線の外周にシールド線を有するシールドケーブルであり、
前記シールド線が、前記ケーブル固定部の前記導電体と、接続されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置
【請求項７】
前記接続部材が、前記導電線の配置と前記接続孔の配置とを、一致するための再配線部を有することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置
【請求項８】
前記電極部が、前記第２の主面上に形成された電極パッドであり、
前記棒状部材が、前記電極パッド上に立設されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置

【図１】