特開 2024-139204 実装基板及び内視鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139204

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】実装基板及び内視鏡

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/04 20060101AFI20241002BHJP

【ＦＩ】

A61B1/04 530

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050039

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】小師 敦

【テーマコード（参考）】

4C161

【Ｆターム（参考）】

4C161CC06

4C161DD03

4C161FF45

4C161LL02

4C161PP08

4C161UU03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】小型化に伴う強度低下の問題を解決できる実装基板及び内視鏡を提供する。
【解決手段】電子部品の実装面６０を有する実装部６２と、前記電子部品に電力を供給するための端子が設けられた端子部６３とを備える実装基板６であって、端子部６３は、実装部６２の実装面６０と反対側の反対面に設けられており、実装部６２の角に対応する位置に形成された切り欠き部６４と、切り欠き部６４に設けられた第１端子６５とを有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子部品の実装面を有する実装部と、前記電子部品に電力を供給するための端子が設けられた端子部とを備える実装基板であって、
前記端子部は、
前記実装部の前記実装面と反対側の反対面に設けられており、
前記実装部の角に対応する位置に形成された切り欠き部と、前記切り欠き部に設けられた第１端子とを有する実装基板。

【請求項2】

前記端子部は、柱形状であって、前記反対面から突出しており、
前記端子部の軸心に対する放射方向において、前記端子部の寸法は前記反対面の寸法以下である請求項１に記載の実装基板。

【請求項3】

前記端子部の突出端面には第２端子が設けられている請求項２に記載の実装基板。

【請求項4】

前記実装部の前記反対面は矩形であり、
前記切り欠き部は、前記反対面の少なくとも２つの角に対応する位置に形成されている請求項１から３の何れか一項に記載の実装基板。

【請求項5】

前記切り欠き部は、前記端子部の軸心方向に沿って延びており、凹曲面を有する請求項２に記載の実装基板。

【請求項6】

前記実装部は矩形板形状であり、
前記実装部及び前記端子部の並設方向において、前記実装部の寸法は前記端子部の寸法以下である請求項１に記載の実装基板。

【請求項7】

前記実装部は、
前記実装部及び前記端子部の並設方向での寸法が前記端子部の寸法以上である六面体形状であり、
前記実装面と隣り合う一側面から、該一側面と隣り合う２つの側面に亘って形成された凹部を有し、
前記凹部には、第３端子が設けられている請求項１に記載の実装基板。

【請求項8】

前記電子部品は、体腔内部の撮像に用いられる撮像素子である請求項１に記載の実装基板。

【請求項9】

請求項１に記載の実装基板と、
前記実装基板に実装された電子部品とを備える内視鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、実装基板及び内視鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

内視鏡は、被検者の体腔内に挿入することで所望の箇所の観察、処置を可能とする医療用機器であり、体腔内に挿入される挿入管の先端部に組み込まれた撮像モジュールを備えている。撮像モジュールは、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）等の撮像素子と、該撮像素子を複数の受動部品と共に実装する実装基板とを備えている。

【0003】

内視鏡においては、被検者の負担を軽減するため、挿入管の細径化が進められており、挿入管の先端部に組み込まれる撮像モジュールの小型化が求められている。特許文献１、２には、小型化を図った撮像モジュールが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－０３９４２７号公報

【特許文献2】特開２０１７－１５３７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

撮像モジュールは撮像素子を有しており、実装基板に該撮像素子と電気的に接続された端子を設ける必要がある。端子を設ける際には、実装基板の対向する２つの面を切り欠いて端子を埋設することによって、斯かる端子に電力供給用の電線が接続された場合、接続部が撮像素子よりも外側にはみ出ることを防いでいる。

【0006】

しかしながら、近年、被検者の負担を軽減すべく、小型の撮像素子及び実装基板を用いた内視鏡の先端部の細径化が進められている。しかし、このような小型の実装基板においては、対向する２つの面を切り欠いてランド部を設ける場合、端子同士間の距離が短くなるので、斯かる２つの面の対向方向に加わる外力に対する強度が大きく減少する問題が生じていた。

【0007】

しかし、特許文献１及び特許文献２では上述のような問題について考慮しておらず、解決できない。

【0008】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型化に伴う強度低下の問題を解決できる実装基板及び内視鏡を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る実装基板は、電子部品の実装面を有する実装部と、前記電子部品に電力を供給するための端子が設けられた端子部とを備える実装基板であって、前記端子部は、前記実装部の前記実装面と反対側の反対面に設けられており、前記実装部の角に対応する位置に形成された切り欠き部と、前記切り欠き部に設けられた第１端子とを有する。

【0010】

本発明にあっては、前記端子部は前記実装部の実装面と反対側の反対面に設けられており、前記実装部の角に対応する位置に切り欠き部が形成され、前記切り欠き部に第１端子が設けられている。斯かる第１端子には、前記実装面に実装される電子部品に電力を供給する電力線が接続される。

【0011】

本発明に係る内視鏡は、上述した実装基板と、前記実装基板に実装された電子部品とを備える。

【0012】

本発明にあっては、前記電子部品は、例えば撮像素子又はＬＥＤであり、前記実装基板に撮像素子を実装して体腔の内部を撮像し、又は、前記実装基板にＬＥＤを実装して体腔の内部を照らす。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、内視鏡（実装基板）の小型化に伴う強度の低下問題を解決できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】内視鏡装置の構成を示すブロック図である。

【図2】実施形態１に係る撮像モジュールの側面図である。

【図3】実施形態１に係る撮像モジュールの実装基板の斜視図である。

【図4】図３Ｂの矢印方向による実装基板の矢視図である。

【図5】実施形態２に係る撮像モジュールの実装基板の斜視図である。

【図6】図５Ｂの矢印方向による実装基板の矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明の実施形態に係る内視鏡について、図面に基づいて詳述する。

【0016】

（実施形態１）
図１は、内視鏡装置の構成を示すブロック図である。内視鏡装置は、内視鏡１とプロセッサ装置２とを備える。内視鏡１は、被検者の体腔内に挿入される挿入管部１０と、挿入管部１０の先端部を操作するための操作部１１と、コネクタ部１３とを備えており、操作部１１はユニバーサルチューブ１２を介してコネクタ部１３に接続されている。内視鏡１はコネクタ部１３を介してプロセッサ装置２に接続される。

【0017】

挿入管部１０の先端部には、配光レンズ１４及び対物レンズ１５が設けられ、外部に露出している。配光レンズ１４の裏側には、ライトガイド１６の一端部が臨ませてあり、対物レンズ１５の裏側には、撮像モジュール３が撮像面を対物レンズ１５に向けて組み込まれている。

【0018】

ライトガイド１６は、複数本の光ファイバを束ねて構成され、挿入管部１０、操作部１１及びユニバーサルチューブ１２の内部を通してコネクタ部１３に接続されている。

【0019】

挿入管部１０、操作部１１及びユニバーサルチューブ１２の内部にはケーブル１７が挿入されている。ケーブル１７は、制御線、信号線等の複数の芯線を備えるシールドケーブルである。撮像モジュール３は、ケーブル１７によりコネクタ部１３内に設けられた駆動部１８に接続されている。

【0020】

操作部１１には、各種の操作を行うための操作ボタンが設けられている。例えば、操作部１１はコントロールボタン１９を有している。コントロールボタン１９は、コネクタ部１３により接続されたプロセッサ装置２を遠隔操作するためのボタンである。また、操作部１１には操作ノブ（図示せず）が設けられており、ユーザは該ノブを操作することにより、挿入管部１０の先端部の向きを調整できる。

【0021】

プロセッサ装置２は、制御部２０、タイミングコントローラ２１及び信号処理回路２２を備えている。制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従うＣＰＵの動作により内視鏡装置を統合制御する。制御部２０は、内視鏡１のコネクタ部１３に設けられた駆動部１８、及び操作部１１に設けられたコントロールボタン１９に接続されている。

【0022】

駆動部１８は、撮像モジュール３の固有情報（画素数、感度、フィールドレート等）を制御部２０に出力する。制御部２０は、コントロールボタン１９の操作に応じて動作し、駆動部１８から与えられる撮像モジュール３の固有情報に基づいて制御指令を出力する。

【0023】

タイミングコントローラ２１は、制御部２０から与えられる制御指令に従ってクロックパルスを生成して、信号処理回路２２及びコネクタ部１３に設けられた駆動部１８に出力する。駆動部１８は、タイミングコントローラ２１から出力されるクロックパルスに同期したタイミングで撮像モジュール３を駆動する。

【0024】

撮像モジュール３が出力する画像信号は、駆動部１８において前処理され、プロセッサ装置２の信号処理回路２２に１フィールド周期で入力される。撮像モジュール３からの画像信号に対し、信号処理回路２２は、タイミングコントローラ２１からのクロックパルスに従って、ガンマ補正、補間処理等の画像処理、並びに各種文字及び画像の重畳処理等を実行し、所定の規格に準拠した画像信号に変換して外部のモニタ２３に出力する。

【0025】

モニタ２３は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等を備えており、プロセッサ装置２から出力される画像信号に基づいて撮像モジュール３による撮像画像を表示する。

【0026】

プロセッサ装置２は、光源２４及び操作パネル２５を更に備える。光源２４は、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプであり、ランプ電源２６からの給電により点灯する。

【0027】

内視鏡１のライトガイド１６の他端部は、コネクタ部１３を介してプロセッサ装置２の内部に差し込まれ、他端が集光レンズ２７に臨ませてある。光源２４の発光は、図１中に２点鎖線により示す如く、集光レンズ２７により集光されてライトガイド１６の他端に入射される。ライトガイド１６への入射光は、挿入管部１０の先端部まで導かれ、配光レンズ１４により拡散されて出光し、体腔の内部を照射する。

【0028】

操作パネル２５は、操作ボタン、タッチパネル式ＧＵＩ（Graphical User Interface）等を備えている。操作パネル２５は、制御部２０に接続されており、ユーザが操作パネル２５を操作することにより、明るさ、コントラスト等の撮像条件を含む種々の設定が可能である。

【0029】

撮像モジュール３は体腔の内部を撮像する。撮像モジュール３が出力する撮像画像（画像信号）は、上述の如く、信号処理回路２２による画像処理を経て、モニタ２３に表示される。撮像モジュール３による撮像は、操作部１１のコントロールボタン１９の操作に応じて実行される。

【0030】

図２は、実施形態１に係る撮像モジュール３の側面図である。図２では、便宜上、撮像モジュール３にケーブル１７が接続された場合を図示している。撮像モジュール３は、撮像素子４と、実装基板６とを備える。

【0031】

撮像素子４は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）等であり、矩形の撮像面４１に結ばれる光学像を電気信号に変換して出力する。撮像素子４において撮像面４１と反対面には、入出力用の４つの電極４０が設けられており、撮像素子４は、これらの電極４０を介して実装基板６の実装面６０に実装されている。

【0032】

図３は、実施形態１に係る撮像モジュール３の実装基板６の斜視図である。図３Ａ及び図３Ｂは、夫々異なる方向から見た場合の実装基板６を示している。

【0033】

実装基板６は、実装部６２と、端子部６３とを備える。例えば、実装部６２及び端子部６３は、セラミックス又は樹脂等の絶縁性材料からなり、３Ｄプリンティング等によって一体形成されている。

【0034】

実装部６２は、矩形板形状であって、撮像素子４と対向配置されており、撮像素子４側には、上述の如く、実装面６０を有している。実装部６２の厚み方向、即ち実装部６２及び端子部６３の並設方向（以下、単に並設方向ともいう）において、実装部６２の寸法は端子部６３の寸法以下である。

【0035】

実装面６０は撮像素子４に対応する大きさを有しており、上述の如く、実装面６０には、撮像素子４が実装されている。実装面６０では、撮像素子４の電極４０に対応する位置に、通電パターン６１が設けられている。通電パターン６１は例えば、はんだ付けによって、撮像素子４の電極４０と接続されている。実装面６０と反対側にある反対面６２３には、端子部６３が設けられている。

【0036】

端子部６３は、撮像素子４に電力を供給するための端子が設けられている。端子部６３は、柱形状であり、反対面６２３から実装部６２の厚み方向に突出している。端子部６３には、実装部６２の各エッジ、換言すれば反対面６２３の各角に対応する位置に夫々切り欠き部６４が形成されている。各切り欠き部６４は同じ構成であり、一つの切り欠き部６４についてのみ説明する。

【0037】

図４は、図３Ｂの矢印方向による実装基板６の矢視図である。
切り欠き部６４は、他部分に比べて端子部６３の軸心方向に凹んでおり、凹曲面を有している。切り欠き部６４は、実装部６２及び端子部６３の並設方向、即ち端子部６３の軸心方向に沿って延びている。

【0038】

切り欠き部６４の前記凹曲面には第１端子６５が形成されている。第１端子６５は、切り欠き部６４の前記凹曲面と略同じ曲率の半円筒形状の導電性金属からなる。第１端子６５は端子部６３及び実装部６２の内部を通って実装面６０の通電パターン６１と電気的に接続されている。第１端子６５は、所謂キャスタレーション加工によって切り欠き部６４の前記凹曲面に埋設されており、内側曲面が露出している。図２に示すように、ケーブル１７の芯線が、例えばはんだ付けによって第１端子６５に接続されている。

【0039】

端子部６３では、上述の如く、実装部６２の各エッジに対応する位置に夫々切り欠き部６４が形成されており、かつ切り欠き部６４を除く部分は、実装部６２の側面と面一を成している（図３及び図４参照）。従って、端子部６３は、軸心方向と交差する方向の断面視で、略十字形状をなす。

【0040】

よって、端子部６３は、軸心方向、即ち前記並設方向での実装部６２の実装面６０と反対側に、略十字形状の端面６７（突出端面）を有している。端面６７には第２端子６６が２箇所に形成されている。

【0041】

各第２端子６６は、矩形の導電性金属からなり、端面６７に埋設されている。例えば、第２端子６６には受動部品が接続される。
受動部品は、撮像素子４の出力信号を処理し、撮像素子４の各画素の輝度を示す画像信号に変換して出力する処理回路を構成する電子部品であり、例えば、コンデンサ等である。

【0042】

一般には、内視鏡への取り付けの利便性のため、実装部及び端子部は並設方向視で同じ形状を成しており、端子部にランド部を設けるときは、対向する２つの面を切り欠いて電極を埋設している。これによって、斯かるランド部に電力供給用のケーブルの芯線がはんだ付けによって接続された場合、接続部が端子部及び実装部の側面からはみ出ることを防ぐことができ、撮像モジュールを内視鏡に取り付ける際の作業性を高めている。

【0043】

しかしながら、近年、被検者の負担を軽減すべく、内視鏡の挿入管の細径化が進められており、一辺が１ｍｍである四角柱形状の端子部を有する撮像モジュールも開発されている。しかし、このような小型の端子部においては、対向する２つの面を切り欠いてランド部を設ける場合、ランド部同士間の距離が短くなるので、斯かる２つの面の対向方向に加わる外力に対して、端子部の強度が大きく減少する問題が生じていた。

【0044】

これに対して、実施形態１の内視鏡１の端子部６３は、実装部６２の各エッジ、即ち反対面６２３の各角に対応する位置に夫々切り欠き部６４が形成されている。
詳しくは、実装部６２に倣う四角柱形状である端子部６３のエッジに対してキャスタレーション加工を施すことによって、切り欠き部６４が形成されている。よって、切り欠き部６４が四角柱のエッジに該当する位置に設けられており、切り欠き部６４（第１端子６５）同士間の距離（厚み）を十分に確保できる。従って、上述した強度が低下する問題を解決できる。

【0045】

更に、図４が示すように、実装部６２及び端子部６３は前記並設方向視で同じく矩形であって、切り欠き部６４を除く部分は、実装部６２の側面と面一を成しており、切り欠き部６４が前記凹曲面を有して端子部６３の軸心方向に凹んでいる。即ち、端子部６３の軸心に対する放射方向において、端子部６３の寸法は反対面６２３の寸法以下である。

【0046】

そして、以上のような構成を有するので、実施形態１の内視鏡１の端子部６３では、第１端子６５にケーブル１７の芯線がはんだ付けされた場合でも、斯かる接続部（図４の一点鎖線部参照）が前記並設方向視で実装部６２の側面からはみ出ることはない。

【0047】

以上のように、実施形態１の内視鏡１の実装基板６では端子部６３の強度を強化でき、かつ内視鏡１の挿入管部１０の細径化を図ることができる。

【0048】

（実施形態２）
実施形態２の内視鏡１は、実施形態１と同様、撮像モジュール３を備えており、撮像モジュール３は、撮像素子４と、実装基板６とを備えている。撮像素子４の構成は実施形態１と同じであり、詳しい説明を省略する。

【0049】

図５は、実施形態２に係る撮像モジュール３の実装基板６の斜視図である。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、夫々異なる方向から見た場合の実装基板６を示している。

【0050】

実装基板６は、実装部６２と、端子部６３とを備えており、実装部６２及び端子部６３は一体形成されている。

【0051】

実装部６２は、略六面体形状であり、実装部６２及び端子部６３の並設方向に延びている。実装部６２は、撮像素子４側に実装面６０を有している。実装部６２の長さ方向、即ち実装部６２及び端子部６３の並設方向において、実装部６２の寸法は端子部６３の寸法以上である。

【0052】

実装面６０は撮像素子４に対応する大きさを有しており、実装面６０では、撮像素子４の電極４０に対応する位置に、撮像素子４の電極４０と接続される通電パターン６１が設けられている。実装面６０と反対面６２３には、端子部６３が設けられている。

【0053】

実施形態２に係る実装基板６においては、実装部６２に凹部６２１が形成されている。凹部６２１は、実装面６０と隣り合う４つの側面のうち一側面６２４から、一側面６２４と隣り合う２つの側面に亘って形成されている。即ち、凹部６２１は一側面６２４を切り欠いて形成されており、扁平な底を有している。凹部６２１は、反対面６２３寄りに形成されている。凹部６２１の底には第３端子６２２が設けられている。

【0054】

第３端子６２２は、矩形の導電性金属からなり、例えば、キャスタレーション加工によって凹部６２１の底に埋設されている。第３端子６２２は一主面が外部に露出している。第３端子６２２には上述した受動部品が実装される。

【0055】

端子部６３は、撮像素子４に電力を供給するための端子が設けられている。端子部６３は、柱形状であり、反対面６２３から実装部６２の厚み方向に突出している。端子部６３には、実装部６２の各エッジ（反対面６２３の各角）に対応する位置に夫々切り欠き部６４が形成されている。また、各切り欠き部６４には実施形態１と同様、第１端子６５が設けられている。各切り欠き部６４の構成及び第１端子６５の構成は実施形態１と同じ構成であり、詳しい説明を省略する。

【0056】

また、端子部６３は、軸心方向、即ち前記並設方向での実装部６２の実装面６０と反対側に、略十字形状の端面６７を有している。端面６７には第２端子６６Ａが１箇所に形成されている。第２端子６６Ａは、円形の導電性金属からなり、端面６７に埋設されている。例えば、第２端子６６Ａにはグランド線が接続される。

【0057】

図６は、図５Ｂの矢印方向による実装基板６の矢視図である。
図５及び図６が示すように、実装部６２及び端子部６３は前記並設方向視で同じく矩形であって、切り欠き部６４を除く部分は、実装部６２の側面と面一を成している。また、切り欠き部６４が前記凹曲面を有しており、端子部６３の軸心方向に凹んでいる。

【0058】

以上のような構成を有するので、実施形態２の内視鏡１の端子部６３では、第１端子６５にケーブル１７の芯線がはんだ付けされた場合でも、斯かる接続部が前記並設方向視で実装部６２の側面からはみ出ることはない。

【0059】

また、実施形態２の内視鏡１の実装基板６でも、実施形態１と同様、端子部６３の強度を強化でき、かつ内視鏡１の挿入管部１０の細径化を図ることができる。

【0060】

更に、実施形態２の内視鏡１の実装基板６では、上述の如く、実装部６２が凹部６２１を有し、凹部６２１に受動部品が実装される。よって撮像モジュール３をコンパクト化できる。

【0061】

実施形態２の内視鏡１における他の構成は、実施形態１の内視鏡１と同じであるので、実施形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0062】

以上では、反対面６２３の各角に対応する４つの箇所に夫々切り欠き部６４が形成されている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、２箇所又は３箇所にのみ切り欠き部６４が形成されても良い。

【0063】

また、以上では、切り欠き部６４が凹曲面を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、切り欠き部６４が平坦面を有するように構成しても良い。

【0064】

更に、以上では、実装部６２が矩形板形状であり、これに対応して端子部６３が四角柱形状である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。実装部６２が多角形の板形状であって、端子部６３が斯かる多角形の柱形状であっても良良い。

【0065】

そして、以上では、実装基板６に撮像素子４が実装された場合を例に挙げて説明したがこれに限定されるものではない。他の電子部品、例えばＬＥＤが実装される場合にも適用可能であることは言うまでもない。

【0066】

実施形態１～２で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組み合わせ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0067】

１ 内視鏡
４ 撮像素子
６ 実装基板
１０ 挿入管部
６０ 実装面
６２ 実装部
６３ 端子部
６４ 切り欠き部
６５ 第１端子
６６，６６Ａ 第２端子
６７ 端面
６２１ 凹部
６２２ 第３端子
６２３ 反対面
６２４ 一側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】