JPS6366964A - 固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は小型にパッケージした固体撮像素子に関する。

［従来の技術］ 近年、電荷結合素子（ＣＯＤ）等の固体撮像索子を撮像
手段に用いた電子内視鏡が種々提案されている。

上記固体＠像素子を体腔内に挿入される細径の先端部内
に実装する場合、できるだけ小型の固体搬像素子を用い
ることが望ましい。

上記固体撮像素子はベース部材に固体撮像索子チップを
ダイボンディングした後、固体撮像素子チップ側のボン
ディングパッドと、ベース側のボンディングパッドとを
ワイヤボンディングし、その後樹脂等で封止していた。

又、このベース部材には固体撮像素子を、他の電子部品
とかＰＣ板とか信号線と接続するための外部電極が設け
てあり、ベース側ボンディングパッドと外部ｚ　Ｋとは
導通させである。

上記ベース側ボンディングパッド及び外部電極の数は、
最も少ないものでは６個のものがあるが、これは単相駆
動方式の白黒搬像用固体撮像素子で、あり、一般の４相
駆ｖＪ方式のものでは１４個ないし２０個、若しくはそ
れ以上である。

そこで、固体撮像素子を小型化するには、画素寸法を小
型化することが望ましいことは勿論であるが、ベース側
ボンディングパッド及び外側電極をいかに小さく形成す
ることとか、いかにスペースの無駄を少なくして効率良
く利用するかが重要である。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のリードフレーム方式とかチップキャリア方式のパ
ッケージ方法を用いたものにあっては、ベース側ボンデ
ィングパッドのピッチが狭くても０．６履程度と大きく
、それだけで固体撮像素子のパッケージが大きくなって
しまうという欠陥があった。

しかも固体撮像素子をベース部材に取付けた状態では、
固体撮像素子上方から見た場合、固体撮像素子チップが
取付けられる周囲部分で、ベースの表側のボンディング
パッドとベース裏側の外部電極とを連結部材で結んでい
たので、固体撮像素子を取付けたパッケージは非常に大
きくなってしまうという欠点があった。

例えば、このようにパッケージされた固体搬像素子を内
視鏡の先端部内に組込むような場合、先端部が太くなり
挿入等の際患者に大きな苦痛を強いることになる。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、小型
にパッケージすることのできる固体撮像素子を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明ではベース部材の表側に設けたベース側ボンディ
ングパッドと、裏側に設けた外部電極との間を、連結部
材で電気的に接続した固体撮像素子において、連結部材
の少なくとも一部を固体撮像素子チップの裏に重なるよ
うに設けることによって、パッケージ全体を小型化して
いる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の固体撮像素子を示す第２図のＡ−Ａ’
線拡大断面図、第２図は電子内視鏡の先端側における固
体撮像素子周辺を示す断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ
’線断面図、第４図は第２図のｃ−ｃ’線拡大断面図、
第５図は電子内？Ｊ２　ｉｆｆを示す側面図である。

第５図に示すように、電子内視鏡１は、細長で例えば可
撓性の挿入部２の後端に大径の操作部３が連設されてい
る。前記操作部３の後端にはコネクタ受け４が設けられ
、このコネクタ受け４に装着されるコネクタ５を有する
ケーブル６を介して、前記操作部３と、光源装置及び映
像信号処理回路が内蔵された制御装置７とが接続される
ようになっている。さらに、前記制御装置７には、表示
手段としてのカラーモニタ８が接続されるようになって
いる。

前記挿入部２の先端側には、硬性の先端部９及びこの先
端部９に隣接する後方側に湾曲可能な湾曲部１１が順次
設【プられている。また、前記操作部３に設けられた湾
曲操作ノブ１２を回動操作することによって、前記湾曲
部１１を左右方向あるいは上下方向に湾曲ぐきるように
なっている。また、前記操作部３には、前記挿入部２内
に設けられた鉗子チャンネルに連通ずる挿入口１３が設
けられている。

前記先端部９は、第３図に示すように構成されている。

上記先端部９は、硬性の絶縁部材からなり透孔が形成さ
れた略円柱状の先端構成部材１５と、この先端構成部材
１５の後端側に固着した硬性の円筒枠１６とを設けて例
えば８．５１１ｍの内径の収納部を形成し、この収納部
内に第１実施例の固体搬像素子１７とか対物レンズ系１
８等を収納している。

上記先端構成部材１５の中心よりも、例えば第３図では
上部側（第２図では左側）に偏心した位置に、先端部９
の軸方向に向けて透孔を形成し、この透孔に、対物レン
ズ系１８が取付けられたレンズ枠１９が固着されている
。このレンズ枠１９の後端には固体搬像素子支持枠２１
が固着され、この支持枠２１の内側に固体撮像素子１７
が取付けられている。

又、上記対物レンズ系１８に隣接して形成した透孔にパ
イプ２２を固着し、このバイブ２２の後端側には可撓性
チューブ２３の前端を固着し、これらの中空部で鉗子チ
ャンネル２４が形成されている。

上記先端構成部材１５の外周及びこの後端側に固着され
た円筒枠１６の外周は絶縁ゴム等のカバーチューブ２５
で被覆され例えば外径が１０１ｎＩＲにされている。こ
の円筒枠１６のＭＪＭには１８０゜対向する位置に枢支
部を形成して湾曲部１１を形成する関節駒２６が湾曲自
在に取付けられている。

上記支持部材２１の内側に固定された正方形−！〈固体
撮像素子１７の尖面側には外部電極としての金属ビン３
１．３１．・・・、３１が突設され、これら金属ビン３
１，３１．・・・、３１の複数本には該金属ビン３１．
３１が貫通する透孔を設けた回路基板３２が取付けてあ
り、この回路籾板３２にはプリアンプとか固体Ｒ機素子
１７に信号の読出しを行うドライバ回路素子等が取付け
である。

上記各金属ビン３１は、束シールド線３３の各信号線３
４等と半田付は等で接続されている。尚、この東シール
ド線３３は、その前端近くの部分が束シールド線支持部
材３５の透孔内壁に半田付け３６で固着され、この東シ
ールド線支持部材３５は円筒枠２１の後端にねじ等で固
定しである。

尚、第２図に示すように円筒枠２１内において、左右に
配設した固体撮像素子１７と鉗子チャンネル２４の上部
側及び下部側にライトガイド３８゜３８を配設しである
。又、固体撮像素子１７の上部側には送気・送水チＩＦ
ンネル３９が形成しである。

ところで、第１実施例の固体撮像素子１７は、第１図に
示すような構造になっている。

基材４１、この基材４１の上面（表面）に固着された絶
縁層４２、この絶縁層４２の上面にさらに固着された絶
縁層４３の３層でベース部材４４を形成し、最上面の絶
縁ＦＡ４３の上面には金合金を印刷してヘッダ４５が設
けられ、このヘッダ４５の上面には例えば３．４ＮＲＸ
３．２ｍｍの寸法の固体撮像素子チップ４６が固着しで
ある。上記基材４１は、ガラスエポキシ樹脂又はセラミ
ックの材質で形成される。又、絶縁層４２．４３も樹脂
又はセラミックの材質で形成される。上記ヘッダ４５は
固体撮像素子チップ４６をダイボンディングするステー
ジとなっている。

上記固体撮像素子チップ４６は、第２図に示すように周
辺を除く中央部に、２．８１１１１１Ｘ２．８Ｍの正方
形状のイメージエリア４７が形成され、このイメージエ
リア４７周辺における若干広くした一辺にはチップ側ボ
ンディングパッド４８が例えば１４個設けである。尚、
上記イメージエリア４７は、水平及び垂直方向の画素数
が、３８４Ｘ３８４の画素数、つまり全体で約１５万画
素からなる。

上記固体撮像素子デツプ４６は、４相駆動力式のフィー
ルド蓄積型インターラインＣＯＤが用いてあり、このイ
メージエリア４７上面にはモ警アイク状等のカラーフィ
ルタ（図示路）が取付けである。

上記各チップ側ボンディングパッド４８は、その寸法は
例えば０．１１ＭＲ×０．１１ｍで、ビッヂは０．２ｍ
にしてあり、各チップ側ボンディングパッド４８はボン
ディングワイヤ４９によって、ベース側ボンディングパ
ッド５１に接続されている。

このボンディングワイヤ４９は、例えば２５μの金線又
はアルミ線を用いている。

上記ベース側ボンディングパッド５１は、第１図又は第
４図に示づように銅箔５２及び該銅箔５２にメッキされ
たメツ−１１ｆｆ１５３及びスルーホール５４部分のメ
ッキ層５５等の連結部材を介して外部電極としての金属
ビン３１に接続されている。

上記１４個のベース側ボンディングパッド５１において
、その内１０個は、その代表例が第１図に示しであるよ
うに固体撮像素子チップ４Ｇの裏側を通って、金属ビン
３１に接続され、残りの４個はその代表例が第４図に示
しであるようにベース部材４４の側面を通って金属ビン
３１に接続される。尚、ベース側ボンディングパッド５
１の幅は０．１５ｍｍでピッチは０．２５＃である。

連結部材を形成する銅箔５２は、接省剤５６によって、
絶縁層４２又は基材４１に片面全部が接着されたものを
、フォトレジスト法等によって、不要部分が除去され、
第１図とか第４図に示すように所定の配線パターンに形
成しである。

しかして、この配線パターン化された銅箔５２は、電気
銅メッキ後金メッキされたメッキ層５３で被覆される。

又、スルーホール５４部分のメッキ層５５は無電解銅メ
ッキによって形成され、その表面は、上記メッキ層５３
で被覆される。このスルーホール５４内のメッキ層５５
の外径は例えば０．４φである。

上記１４本の金属ビン３１のうち７木は回路基板３２と
接続され、他の７本は束シールド線３３の中の単線と直
接接続されている。この束シールド線３３の他の単線及
びシールド線は回路基板３２と接続されている。

尚、上記金属ビン３１はコバール等で形成され、例えば
０．３φの外径の金属棒でベース部材４４の裏側の部分
のメッキＦｉ４５３部分にろう付けされている。金属ビ
ン３１．・・・、３１は足の長いものと、短いものとが
形成して、例えば第３図に示すように回路基板３２を取
付は易くしたり、均一の長さの場合よりも束シールド線
３３の信号線３４との接続を容易に行うことができるよ
うにしである。

尚、スルーホール５４内のメッキ層５３は、中空の円筒
状になっているが、円柱状に充填されていても良い。又
、スルーホール５４の両端が閉塞されていても良いし、
第１図にも示されているように内部に空洞ができていて
も良い。ベース部材４４の裏側においては、スルーホー
ル５４がメッキ層５３でうまり、スルーホール５４の軸
上に金属ビン３１のろう付はパッドを形成させた方が、
金属ビン３１の位冒の自由度を増せるので都合が良い。

この第１実施例においては、第２図に示すようにベース
側ボンディングパッド５１の幅に対しベース部材４４の
側面の表面のみを通して金属ビン３１に接続する場合に
は幅の広い配設パターン部分のため、ベース部材４４の
側面の寸法を大きくしなければならないのに対し、第１
図に示すように固体撮像素子チップ４６の裏側部分の配
設パターン部分及びスルーホール部分を通して、金属ビ
ン３１に接続する手段も設けているので、ベース部材４
４の寸法を小型化できる。又、配設パターン部は、積層
化した絶縁層４２及び絶縁層４３に設けることによって
立体的に配設できるため、小型のベース部材４４で配線
できる。さらに、金属ビン３１を、固体撮像素子チップ
４６の裏側に対向して設けることによっても固体Ｗｉ像
素子を小型化できる。

上記ボンディングワイヤ４９を取付けた後の固体搬像素
子チップ４６の表面側はエポキシ樹脂等の透光性樹脂６
１で封止されている。この透光性樹脂６１の前面にはカ
バーガラス６２が取付けである。

このように構成された電子内視鏡１においては、固体撮
像素子チップ４６をパッケージした固体撮像素子１７が
小型化して形成しである。つまり、固体撮像素子チップ
４６をヘッダ４５を介してベース部材４４にダイボンデ
ィングし、ボンディングワイヤ４９によってチップ側ボ
ンディングパッド４８とベース側ボンディングパッド５
１を接続している。しかして、このベース側ボンディン
グパッド５１と、ベース部材４４の裏面側に設けた外部
電極としての金属ビン３１とを電気的に導通さゼる連続
部材を、ベース部材４４の側面に沿って導通させるもの
の他に、ベース部材４４を多層化して多層化した配線パ
ターンで立体的に４通すると共に、この配線パターンの
大部分を固体Ｒ像素子チップ４６の裏面側部分に形成す
ることによって、小型化している。

例えば、第１実施例の固体撮像素子１７はパッケージサ
イズが４．５ｓ＊Ｘ３．８ｍ＋と、非常にコンパクトに
なっている。従って、内視鏡の先端部に第１実施例を収
納して電子内視鏡１を形成した場合、先端部９の寸法を
小型化でき、挿入の際に患者に与える苦痛を大幅に軽減
できる。又、小さい挿入箇所に対しても挿入できるよう
になるため、使用範囲を拡大できる。

尚、上記第１実施例において、カバーガラス６２等の透
光性ガラスが取付けであるが、赤外カットフィルタ又は
モアレ防止フィルタであっても良い。

又、金属ビン３１は、ベース部材４４の裏面側のメッキ
層５３部分にろう付けしであるが、ベース部材４４の裏
面に金合金を印刷（メタライズ）し、その上にろう付け
しても良い。

第６図は本発明の第２実施例の固体撮像素子７１の断面
図を示す。

この第２実施例においても、基材４１、この基材４１の
上面の絶縁層４２、この絶縁層４２の上面の絶縁層４３
でベース部材４４を形成しである。

しかして、この絶１１４３の上面に形成したヘッダ４５
の上面に、固体ｉＩｓ！素子チップ４６が取付けられて
いる。この固体撮像素子チップ４６のイメージエリアが
形成された表面にはカラーフィルタアレイ７２が取付け
られ、このカラーフィルタアレイ７２の前面はカバーガ
ラス６２で保護される。

ところでこの実施例゛Ｃは、フォトレジスト法ににって
配線パターンを形成しないで、印刷成形で配線パターン
を形成している。

基材４１には裏側に向けて外部電極としての金属ビン７
３が埋設されている。又、この基材４１の表面には金合
金による導体７４ａが印刷成形され、この導体７４ａが
印刷成形後に絶縁Ｆ、！！ｉ　４２が所定形状に形成さ
れる。その後、さらに印刷成形によって金合金による導
体７４ｂが形成される。

さらにこの印刷成形後に絶縁層４３が所定パターンで積
層される。この絶縁層４３の上面にヘッダ４５が貼着さ
れると共に、上記導体７４ｂに導通し、その上面がベー
ス側ボンディングパッド７５となる導体７４ｃが印刷成
形される。この導体７４Ｃはヘッダ４５の上面と面一と
なるような厚さで形成される。しかして、ヘッダ４５及
び導体７４Ｃが形成されてない部分は、さらに絶縁層７
６が形成される。

上記ヘッダ４５の上面にダイボンディングされた固体撮
像素子チップ４６におけるチップ側ボンディングパッド
は、ボンディングワイヤ４９によって、ベース側ボンデ
ィングパッド７５と接続される。このボンディングワイ
ヤ４９を取付けた凹部の空間部分等固体撮像デフ１４６
周囲は、樹脂７７で封止されている。

尚、上記第２実施例では、外部電極を、全て金属ビン７
３としないで、例えば第１図における東シールドｌｌ１
３３の信号線３４と直接接続される部分に対しては該信
号線３４の中心導体３４ａを挿入して半田付は等で接続
できる凹部状ランド７８を形成しである。このランド７
８は他の導体７４８等と同様に金合金の導体７４ｄを印
刷成形して設けである。

この第２実施例によれば印刷成形によって、ベース側ボ
ンディングパッド７５と外部電極とを電気的に接続する
連結部材を形成できるので、製造工程を単純化でき、又
短時門に製造できる。

小型化できることについては上記第１実施例と同様であ
る。

尚、上記第２実施例において、ランド７８に導体３４ａ
又は被覆された信号ｔｉＡ３４　等を取付けて金属ビン
７３と共に外部ＴＸ極を形成する構造にしても良い。

第７図は本発明の第３実旅例の固体撮像素子８１を示す
。

この実施例は、マルチワイヤ法を用いている。

ベース部材８２を形成する基材４１の上面及び下面には
絶縁被覆ワイヤ８３．・・・、８３を埋め込んだ固体樹
脂層８４．８５が設けである。

上記各絶縁被覆ワイヤ８３は、銅１１８３Ａをポリイミ
ド等の絶縁性被１８３Ｂで絶縁被覆されており、この絶
縁被覆ワイヤ８３は、！Ｈ′Ａ４１の板面と平行方向に
配設したものとか、基材４１の厚み方向に配設したりし
、周囲を固体樹脂層８４゜８５で固体されたり、被強樹
脂８６Ｔ：固定されている。

又、上記絶縁被覆ワイヤ８３は、基材４１を貫通するス
ルーボール５４のメッキ層５５とぎ）通させることによ
って、オーバーレイ８７の上面に接石剤５６を介して取
付けたメッキ部８８とＶ通させである。隣接するメッキ
部８８．８８の間にメツキレシスト８９が形成しである
。上記メッキ部８８は、固体搬像素子チップ４６のチッ
プ側ボンディングパッドに近接する端部（第７図では右
側端部）側に延設され、その上部に導体７４を印刷成形
等で設け、この導体７４の露出するベース側ボンディン
グパッド部分にボンディングワイヤ４９の一端が取付け
られる。導体７４におけるベース側ボンディングパッド
部分以外の部分は絶縁層４３で覆われ、この絶縁層４３
の上面にヘッダ４５を介して固体撮像素子チップ４６が
ダイボンディングされでいる。

この実施例では絶縁被覆ワイヤ８３を連結部材の一部の
機能と、固体撮像素子８１の裏面側に突出する外部電極
としての機能とを兼ねるようにしてあり、実面側に突出
する端部は他の電子部品とかＰＣ板とか束シールド線に
接続される。上記絶縁被覆ワイヤ８３における銅線８３
Ａは例えば０゜１５φのものを用いることができる。

尚、基材４１の下側の固体樹脂層８５の下面（裏面）に
もメツキレシスト８９が設けである。

その他は上記第２実施例とｔよぼ同様の構成である。

第８図は本発明の第４実施例の固体搬像素子９１を示ず
。

この第４実施例では、フレキシブルプリント基板９２を
用いてベース側ボンディングバッ１５９３及び連結部材
さらに外部電極を形成している。

上記フレキシブル基板９２は、ベースフィルム９４と、
このベースフィルム９４の上面に接着剤９５で金メッキ
された銅箔パターン９６が取付けである。この銅箔パタ
ーン９６は例えば短棚状に形成して銅箔パターン９６面
側が絶縁層４３の裏面に固着され、その際絶縁層４３か
ら右側に突出する部分でベース側ボンディングパッド９
３が形成しである。

上記フレキシブルプリント基板９２は途中で屈曲され、
その屈曲された一部を補強板９７で補強すると共に、フ
レキシブルプリント基板９２の裏面側も補強板９８で補
強し、成形樹脂９９で覆って固定している。

この実施例は非常に簡単に小型の固体撮像素子９１を形
成できる。

第９図は本発明の第５実施例を示す。

この実施例では、例えば第６図に示す第２実施例に類似
した構造のベース部材１０１をしている。

このベース部材１０１では、第６図のベース部材４４に
おける基材４１の裏面側に印刷成形等による導体１０２
を設け、この導体１０２でボンディングパッド１０３と
、該ボンディングパッド１０３と尋通する配線パターン
等を形成している。

又、この基材４１の裏面には絶縁層１０４を設け、その
裏面に直接又は図示しないヘッダを設けて集積回路チッ
プ１０５が取付けである。この集積回路チップ１０５は
プレアンプとかドライブ回路等、固体搬像素子（チップ
）を動作させる際に必要となる回路を集積化したもので
ある。この集積回路デツプ１０５のボンディングパッド
はボンディングワイψ１０６によって上記ボンディング
パッド１０３部分に電気的接続がはかられている。

このボンディングパッド１０３は、上述した実施例のよ
うな連結手段を介して固体搬像素子チップ４６とボンデ
ィングワイヤ４９で接続されたベース側ボンディングパ
ッドと電気的に接続されたり、外部電極３１に接続され
たりしている。

尚、上記ボンディングワイヤ１０６が取付けられた集積
回路チップ１０５の周囲は樹脂１０７で封止されている
。

この第５実施例では固体Ｒ像素子を動作させる場合、必
要となる周辺の回路部品も集積回路化して一体的に形成
しているため、小型化できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によればベース部材の表側に設
けたベース側ボンディングパッドと裏側に設けた外部電
極との間を連結部材で電気的に接続した固体Ｒ像素子に
おいて、連結部材の少なくとも一部を固体撮像素子チッ
プの裏に重なるように設けであるので、固体撮像素子を
小型にパッケージできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の固体撮像素子を示す断面図、第２図は
第１実施例が形成された電子内視鏡の先端部を示す断面
図、第３図は第２図のＢ−Ｂ′線断面図、第４図は第２
図のｃ−ｃ’線拡大断面図、第５図は電子内視鏡全体を
示す側面図、第６図は本発明の第２実施例を示す断面図
、第７図は本発明の第３実施例を示す断面図、第８図は
本発明の第４実施例を示す断面図、第９図は本発明の第
５実施例を示す断面図である。 １・・・電子内視鏡　　　　９・・・先端部１７・・・
固体撮像素子　　３１・・・金民ビン４１・・・基材　
　　　　　４２．４３・・・絶縁層４４・・・ベース部
材 ４Ｇ・・・固体撮像素子チップ ４９・・・ボンディングワイヤ ５１・・・ベース側ボンディングパッド５２・・・ｕＡ
箔　　　　　　５３．５５・・・メッキ層５４・・・ス
ルーホール　　５６・・・接着剤第４図 第５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ベース部材の表側に固体撮像素子チップを固定して設け
   ると共に、固体撮像素子チップのボンディングパッドと
   ベース部材の表側に設けたボンディングパッドとをボン
   ディングワイヤにて接続すると共に、ベース部材の裏側
   に設けた外部電極と、ベース側ボンディングパッドとを
   連結部材にて導通させた固体撮像素子において、 固体撮像素子チップ側からベース部材の裏面側に向かう
   部分の連結部材における少なくとも一部が、固体撮像素
   子チップを投影した部分に重なるように形成したことを
   特徴とする固体撮像素子。