本发明涉及在图像传感器的电极部连接有硬质的电路基板的摄像单元。
背景技术：
一般情况下，摄像单元在利用了ccd、cmos等固体摄像元件的图像传感器中作为连接有驱动和信号处理用的电路基板的单元而构成。在将这样的摄像单元例如搭载于将细长的插入部插入于被检体内而拍摄观察部位的内窥镜的情况下，例如，如日本特开平10-33474号公报中公开的那样，大多使用柔性基板作为电路基板并将该柔性基板与缆线连接从而与外部的设备连接。
近年来，图像传感器大多由小型轻量且能够实现高密度安装的芯片尺寸封装形成，在该芯片尺寸封装中，在封装的正面侧配置有摄像元件的摄像面，在封装的背面配置有摄像元件的电极部。
此外，为了提高电路基板的耐热性和机械的强度，大多也使用陶瓷基板等硬质的电路基板，在将陶瓷基板连接于芯片尺寸封装的电极部的情况下，能够经由封装背面的形成凸起的焊球而与基板直接连接。
在将这样的芯片尺寸封装的图像传感器内置于内窥镜的前端部的情况下，例如如图8所示，通过粘接剂等将图像传感器200的配置有摄像面200a的封装正面侧与保护用的玻璃盖201接合，而且，将该玻璃盖201与定位用的罩玻璃(未图示)接合，通过配设于内窥镜的前端部的保持框(未图示)来保持该罩玻璃。
而且，将图像传感器200的封装背面的电极部200b与陶瓷基板300的电极部300a接合，而且，使缆线310与陶瓷基板300的基端侧连接并向内窥镜的操作部侧延伸。在从图像传感器20的电极部200b到陶瓷基板300的周边部填充并固定有树脂材料。
但是，在将这样的芯片尺寸封装的图像传感器与陶瓷基板等硬质的电路基板直接接合的情况下，伴随着内窥镜的使用，图像传感器或电路基板发热，图像传感器的周围的树脂材料软化。因此，当由于插入部的弯曲操作等而产生缆线310的屈曲、扭转、摇动等时，如图8所示，外力f作用于电路基板300的基端侧。当该外力f传递到图像传感器200时，过大的负荷被施加于图像传感器200与玻璃盖201的接合层，可能产生剥离。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够降低由从缆线经由硬质的电路基板传递的外力导致的对图像传感器的负荷并防止不良情况产生的摄像单元。
技术实现要素：
用于解决课题的手段
本发明的一个方式的摄像单元具有：图像传感器，其具有摄像元件封装，该摄像元件封装在封装的正面侧配置有摄像元件的摄像面并且在所述封装的背面配置有所述摄像元件的电极部；连接用基板，其具有第1连接盘部和第2连接盘部，所述第1连接盘部与所述图像传感器的电极部连接；硬质的电路基板，其具有第1连接部和第2连接部，所述第1连接部与所述连接用基板的第2连接盘部连接；以及缆线，其与所述电路基板的第2连接部连接，所述图像传感器与所述电路基板被配置为使得所述图像传感器的电极部与所述第1连接部对置，
所述连接用基板在所述第1连接盘部与所述第2连接盘部之间具有屈曲部，该屈曲部以能够由于从所述缆线经由所述电路基板传递的外力而移位的方式屈曲。
附图说明
图1涉及本发明的实施的第1方式，是内窥镜装置的结构图
图2涉及本发明的实施的第1方式，是示出设置于内窥镜的前端部的摄像单元的说明图
图3涉及本发明的实施的第1方式，是示出图像传感器与基板的连接的说明图
图4涉及本发明的实施的第1方式，是示意性地示出施加于图像传感器的负荷的作用的说明图
图5涉及本发明的实施的第1方式，是示出连接用基板的第1变形例的说明图
图6涉及本发明的实施的第1方式，是示出连接用基板的第2变形例的说明图
图7涉及本发明的实施的第2方式，是示出摄像元件保持框的说明图
图8是示出以往的摄像单元的说明图
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第1方式)
图1示出了应用本发明的内窥镜装置的一例。在本实施方式中，内窥镜装置1构成为具有：内窥镜2，其具有摄像单元；光源装置3，其向内窥镜2供给照明光；作为信号处理装置的视频处理器4，其对搭载于内窥镜2的摄像单元进行信号处理；以及作为显示装置的彩色监视器5，其显示内窥镜图像。
内窥镜2具有：细长的插入部6，其插入于被检体内；操作部7，其设置于该插入部6的基端；通用缆线8，其从该操作部7延伸；以及内窥镜连接器9，其设置于该通用缆线8的端部。内窥镜连接器9通过与光源装置3装卸自如地连接，而将照明光从光源装置3供给到内窥镜2内的未图示的光导。此外，内窥镜连接器9连接有连接缆线10的一端，设置于该连接缆线10的另一端的电连接器10a与视频处理器4装卸自如地连接。视频处理器4经由未图示的影像缆线与彩色监视器5连接。
内窥镜2的插入部6构成为具有：硬质的前端部11，其设置于前端；弯曲自如的弯曲部12，其设置于该前端部11的后端；以及挠性管部13，其具有从弯曲部12的后端延伸至操作部7的前端的挠性。
在前端部11的前端面设置有观察窗15、多个照明窗16(在图1中仅示出1个)、处置器具通道(未图示)的前端开口17a以及未图示的清洗用喷嘴。如图2所示，在观察窗15的内侧(背面侧)配设有设置于前端部11内的摄像单元30。
此外，在照明窗16上安装有照明透镜，该照明透镜连接设置有用于传送来自光源装置3的照明光的光导(都未图示)。通过该光导传送的照明光经由照明透镜向前端面的前方侧射出，由此，对作为摄像单元30的视野范围的被检体内的观察对象部位进行照明。
在操作部7上设置有：针对延伸出插入部6的基端的部分的防折部18a；处置器具插入口18b，其配设于下部侧的侧部；操作部主体18c，其构成设置于中途部的把手部；弯曲操作部19，其由设置于上部侧的2个弯曲操作旋钮19a、19b构成；送气送水控制部21；抽吸控制部22；以及开关部23，其由多个开关构成，主要对摄像功能进行操作。
另外，操作部7的处置器具插入口18b在其内部与贯穿插入于插入部6内的处置器具通道连通，在前端部11的前端开口17a处开口。
接下来，根据图2对配置在内窥镜2的前端部11内的摄像单元30进行说明。
摄像单元30嵌插配置于形成前端部11的硬质的前端硬性部件，并通过螺钉等而从侧面方向固定于前端硬性部件。摄像单元30构成为具有：观察光学系统单元31，其构成包含观察窗15在内的对物光学系统；以及作为摄像部的摄像元件单元40，其与该观察光学系统单元31的后端侧连接设置。
在本实施方式中，观察光学系统单元31构成为具有：透镜框32，其对透镜进行保持；以及透镜组33，其由保持于该透镜框32的多个固定透镜构成。透镜框32形成为大致圆筒形状，在该圆筒形状的内部的前端侧配设有形成观察窗15的第1透镜33a。透镜组33构成为在第1透镜33a的后方沿着光轴o按顺序配置有第2透镜33b、第3透镜33c、第4透镜33d、第5透镜33e，各透镜借助粘接剂等固定于透镜框32。
另外，在第1透镜33a的后方和第2透镜33b的后方分别配设有光圈34、35。此外，第3透镜33c与第4透镜33d隔着间隔件36而配置。
以上的观察光学系统单元31与摄像元件单元40结合，经由透镜组33入射的入射光在摄像元件单元40的图像传感器42的受光面(摄像面)成像。而且，通过图像传感器42对被摄体的光学像进行光电转换，光电转换后的摄像信号经由缆线70传送到后级的信号处理电路。
摄像元件单元40具有对图像传感器42进行保持的大致圆筒形状的摄像元件保持框41，在该摄像元件保持框41的前端侧内径部插入并嵌合有观察光学系统单元31的透镜框32的基端侧，通过互相水密接合，观察光学系统单元31与摄像元件单元40结合。
图像传感器42构成为通过树脂等将由ccd、cmos等构成的固体摄像元件密封而得的摄像元件封装，在本实施方式中，以小型轻量且能够实现高密度安装的芯片尺寸封装(chipsizepackage；csp)构成。该图像传感器42在封装的正面侧配置有摄像元件的摄像面42a，保护用的玻璃盖43借助粘接剂等而与该摄像面42a侧接合并固定。而且，定位用的罩玻璃44借助粘接剂等而固定于玻璃盖43，该罩玻璃44借助粘接剂等而固定于摄像元件保持框41的基端侧内径部。
此外，在作为图像传感器42的摄像面42a的背面侧的封装的背面设置有配置了多个电极端子的电极部47。图像传感器42的电极部47与连接用基板50连接，而且，该连接用基板50与硬质的电路基板60连接。
连接用基板50是对图像传感器42与电路基板60之间的电连接进行中继的基板，针对图像传感器42的连接部与针对电路基板60的连接部通过预先形成的印刷图案(未图示)而互相电连接。在本实施方式中，该连接用基板50通过由具有挠性的树脂膜等构成的柔性基板而形成。
电路基板60是安装有图像传感器42的驱动和信号处理用的各种电路芯片的电路基板，作为陶瓷基板等硬质且强度高的刚体的基板而形成。该电路基板60的基端侧连接有从缆线70延伸的多条引线80，缆线70贯穿插入配置于内窥镜2的内部，经由电连接器10a与视频处理器4电连接。
另外，摄像元件保持框41的基端外周部连接设置有金属制的筒状的加强框45。缆线70的外皮71通过由金属线或软线丝等构成的捆束绳86而在前端侧紧缚而固定。
此外，在加强框45的外周设置有包覆至缆线70的前端侧的作为保护管的热收缩管46，在从摄像元件保持框41的基端部分借助加强框45和热收缩管46而形成的空间内填充有用于保持和保护图像传感器42的绝缘性的密封树脂等保护部件90。
接下来，对图像传感器42、连接用基板50以及电路基板60的连接部的细节进行说明。
如图3所示，具有csp的封装的图像传感器42具有在形成于摄像面42a的背面侧的电极部47上呈阵列状地配置有多个电极焊盘47a的结构。在电极部47的各电极焊盘47a上分别接合有由球状的焊料构成的焊料球47b，并形成有凸起。
另一方面，连接用基板50在1块柔性基板的两侧具有第1连接盘部51和第2连接盘部52，在第1、第2连接盘部51、52上分别形成有作为电极端子的多个连接盘51a、52a。第1连接盘部51的各连接盘51a与第2连接盘部52的各连接盘52a被预先互相对应起来，并通过未图示的印刷图案而连接。
此外，电路基板60具有连接连接用基板50的第1连接部61和连接缆线70的第2连接部62，在第1连接部61、第2连接部62上分别形成有多个电极端子61a、62a。第1连接部61的各电极端子61a主要经由未图示的印刷图案与从各电路部件向图像传感器42的驱动输出或摄像信号输入等的端子连接，第2连接部62的各电极端子62a主要经由未图示的印刷图案与各电路部件针对视频处理器4的信号输入输出等的端子连接。另外，第1连接部61作为与图像传感器42的电极部47同样的凸起电极而构成。
通过将电极部47的各焊料球47b与第1连接盘部51的各连接盘51a加热接合等而将图像传感器42与连接用基板50电连接。此外，在连接用基板50中，第2连接盘部52的多个连接盘52a与电路基板60的第1连接部61的各电极端子61a互相接合而电连接。从缆线70延伸的多条引线80通过带有焊料的粘接材料或者导电性的粘接材料而与电路基板60的第2连接部62的各电极端子62a接合并电连接。
这里，连接用基板50在第1连接盘部51与第2连接盘部52之间具有屈曲部53，该屈曲部53以能够由于从缆线70经由刚体的电路基板60传递的外力而移位的方式屈曲。通过该屈曲部53，能够防止从缆线70侧经由电路基板60对图像传感器42的摄像面42a与玻璃盖43的接合面施加过度的负荷。
在本实施方式中，电路基板60配置为，第1连接部61的电极配置面与第2连接部62的电极配置面互相垂直，并且第1连接部61的电极配置面与图像传感器42的电极部47的电极配置面对置。夹在图像传感器42的电极部47与电路基板60的第1连接部61之间的连接用基板50在第1连接盘部51与第2连接盘部52之间具有屈曲成u字的槽状的屈曲部53，通过该屈曲部53，能够降低从缆线70经由刚体的电路基板60传递到图像传感器42的负荷。
即，在由于缆线70的屈曲、扭转、摇动等而导致外力作用于电路基板60的第2连接部62的情况下，尤其是，图像传感器42或电路基板60伴随着内窥镜2的使用而发热，图像传感器42的周围的保护部件90软化。在这样的状况下，由于施加于缆线70的外力而导致作为刚体的电路基板60移位，对与电路基板60连接设置的其他的部件施加负荷。
例如，如图4所示，在外力f沿与缆线70的延伸方向垂直的方向作用的情况下，由于该外力f，作为刚体的电路基板60整体相对于图像传感器42的电极部47相对地移位。对于该电路基板60的移位，在连接用基板50中，在连接于图像传感器42的第1连接盘部51与连接于电路基板60的第2连接盘部52之间，屈曲部53移位而屈曲形状变化。
因此，即使电路基板60由于外力而移位，对于该移位，也仅是连接用基板50的屈曲部53附近移位，由此，能够吸收并降低外力，由此，能够降低从缆线70通过电路基板60传递到图像传感器42的外力所导致的负荷。其结果，不会对图像传感器42的摄像面42a与玻璃盖43的接合层施加使其产生剥离的过度的力，能够有效防止剥离等不良情况的产生。
在该情况下，在图像传感器42和屈曲部53的周围填充的密封树脂等保护部件90可以是一种部件，但也可以如图2中例示的那样，由第1保护部件90a和比该第1保护部件90a软质的第2保护部件90b构成。第2保护部件90b至少配设于由屈曲部53形成的空间内。
在第1、第2保护部件90a、90b由树脂材料形成的情况下，使作为第2保护部件90b的树脂材料成为比作为第1保护部件90a的树脂材料软质的树脂，将该软质的树脂材料配设于由屈曲部53形成的空间内，由此，能够使屈曲部53更有效地发挥功能。
此外，配设在屈曲部53内的第2保护部件90b也可以不使用树脂材料而使用海绵等软质的部件。而且，在屈曲部53的周围也可以什么都不配设，而成为空洞。
此外，在本实施方式中，将由1块柔性基板构成的连接用基板50在第1连接盘部51与第2连接盘部52之间呈u字状弯曲而形成屈曲部53，但屈曲部53也可以在第1连接盘部51与第2连接盘部52之间使连接用基板50屈曲多次而形成。
图5示出连接用基板50的第1变形例，该第1变形例的连接用基板50a是将1块柔性基板在第1连接盘部51与第2连接盘部52之间沿上下方向弯曲2次而得的。即，连接用基板50a的屈曲部53a是配置通过在第1连接盘部51与第2连接盘部52之间沿上下方向屈曲2次而形成的2个屈曲部53u、53d而形成的，通过2个屈曲部53u、53d能够更有效地降低外力。
此外，图6示出连接用基板50的第2变形例，该第2变形例的连接用基板50b是将1块柔性基板在第1连接盘部51与第2连接盘部52之间沿上下左右这样互相不同的方向弯曲2次而得的。该连接用基板50b的屈曲部53b是配置通过在第1连接盘部51与第2连接盘部52之间沿上下左右屈曲2次而形成的2个屈曲部53x、53y而形成的，能够降低来自更多方向的外力。
另外，连接用基板50(50a、50b)可以由将柔性基板和硬质基板一体化而得的刚性柔性基板形成，能够通过在具有挠性的部位屈曲而形成屈曲部53(53a、53b)。而且，作为连接用基板50，例如也能够使用具有弹性的金属基板等，也可以不是圆弧状的截面，而是以截面呈山谷状的方式呈锐角弯曲来形成屈曲部53。
这样，在本实施方式中，针对在由csp的封装构成的图像传感器42上连接有陶瓷基板等刚体的电路基板60的摄像单元，能够通过介于图像传感器42与电路基板60之间的连接用基板50的屈曲部53来降低由于缆线70的屈曲、扭转、摇动等而经由刚体的电路基板60传递到图像传感器42的负荷。其结果，能够降低施加于图像传感器42的摄像面42a与玻璃盖43的接合层的负荷，能够防止接合层的剥离。
(第2方式)
接下来，对本实施方式的第2方式进行说明。在第2方式中，对保持图像传感器42的摄像元件保持框41的形状进行些许变更，设置了向连接用基板50侧延伸的延伸部。
详细而言，如图7所示，第2方式的摄像元件保持框100具有延伸部100a，该延伸部100a在固定有罩玻璃44的基端侧延伸，内包有玻璃盖43和图像传感器42而延伸至比图像传感器42靠基端侧的位置。
具体而言，当设从罩玻璃44与玻璃盖43的接合面到延伸部100a的前端的距离(突出长度)为la时，该延伸部100a的突出长度la被设定为相对于从罩玻璃44与玻璃盖43的接合面到图像传感器42的包含电极部47在内的电极面为止的距离lb而言，满足la＞lb的关系。
延伸部100a形成为具有覆盖图像传感器42的电极部47侧的延伸长度的筒形状、或者、延伸至比图像传感器42靠基端侧的位置的局部的爪形状，在延伸部100a的内部配设有保护部件110。作为保护部件110，可以使用在第1方式中说明的第1保护部件90a，或者可以使用耐热性更高的树脂材料等的保护部件。
第2方式的摄像元件保持框100被设定为，延伸部100a的突出长度la相对于图像传感器42的电极部47满足la＞lb的关系，因此，在施加有比第1方式大的负荷的情况下，能够通过延伸部100a经由保护部件110来承受该负荷。
这样，在第2方式中，相对于第1方式而言，即使万一施加有无法通过连接用基板50的屈曲部53来完全降低的大小的负荷，也能够通过延伸部100a经由保护部件110来承受该负荷，能够降低施加于图像传感器42的摄像面42a与玻璃盖43的接合层的负荷。
本申请是以2016年6月7日在日本申请的日本特愿2016-113778号作为优先权主张的基础而申请的，上述内容被引用于本申请说明书、权利要求书以及附图中。