(57)【要約】【課題】半導体素子、特に光半導体素子をプリント基板に接続する手法として、加熱を必要とせず、かつ、組み立て・分解作業性が良く、さらに搭載位置精度の高い手法を提案する。【解決手段】ホルダに半導体素子、異方性導電接続部材、ＦＰＣを組み込んだ状態で、押さえ板により各部品を仮固定する第一の状態と、押さえ板により各部品を挟持、固定する第二の状態とを持った、半導体素子の接続構造である。【選択図】      図１
2004172013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、前記半導体素子信号を伝達するプリント配線基板と、前記半導体素子と前記プリント配線基板を電気的に接続する接続手段と、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納する収納部材と、前記収納部材に対して収納した前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を固定する固定部材とから構成され、
前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納した第一の状態で前記固定手段によって仮固定する仮固定手段と、
前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段が圧縮収納された第二の状態で前記固定手段によって挟持する挟持手段とを、
少なくとも前記収納部材、もしくは前記固定手段に設けたことを特徴とする半導体素子の接続構造。
【請求項２】
半導体素子と、前記半導体素子信号を伝達するプリント配線基板と、前記半導体素子と前記プリント配線基板を加圧接触させたときに指向性を持って電気的に接続する異方導電性弾性接続手段と、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納する収納部材と、前記収納部材に対して収納した前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記異方導電性弾性接続手段を固定する固定部材とから構成され、
前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納した第一の状態で前記固定手段によって仮固定する仮固定手段と、
前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記異方導電性弾性接続手段が圧縮収納された第二の状態で前記固定手段によって挟持する挟持手段とを、
少なくとも前記収納部材、もしくは前記固定手段に設けたことを特徴とする半導体素子の接続構造。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２記載の半導体素子の接続構造において、
前記収納手段と前記固定手段には、前記収納手段に対して前記固定手段を回転可能に軸支する回転支持手段と、
回転支持手段による前記収納部材に対する前記固定部材の回転を規制する規制手段を有し、
前記仮固定手段とは、前記支持手段であり、
前記固定手段とは、前記規制手段であることを特徴とする半導体素子の接続構造。
【請求項４】
請求項３記載の半導体素子の接続構造において、
前記接続手段は前記収納部材と、前記固定部材の対向する方向に弾性力を有し、
前記第二の状態に挟持されているときには、前記収納部材と、前記固定部材を互いに離反させる方向に付勢することを特徴とする半導体素子の接続構造。
【請求項５】
請求項３記載の半導体素子の接続構造において、前記収納部材と前記固定部材の間に発生する摩擦力により、前記第一の状態に仮固定することを特徴とする半導体素子の接続構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５に記載の半導体素子の接続構造において、前記半導体素子とは光を検出し、それに対応した電流、もしく電圧を発生する半導体素子であることを特徴とする半導体素子の接続構造。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５に記載の半導体素子の接続構造において、前記半導体素子とは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）であることを特徴とする半導体素子の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子、特に、光検知機能を有した半導体素子の接続構造に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の接続構造に関して、従来から提案されているものとしては、まず、一般的な半導体パッケージがある。半導体チップをリードフレーム上にマウントし、半導体チップ上のパッドから、リードフレームに対してワイヤボンディングで電気的に接続し、その外周をモールドで覆ったものが、リードフレームタイプの半導体パッケージとして供給されている。このリードフレームタイプのパッケージを、プリント基板上に搭載してプリント基板上のパターンに対して半田付けする接続方法が最も一般的な半導体素子の接続構造である。
【０００３】
また、特開平０５−１０９４４２では別の手法も提案されている。これは、半導体チップの搭載されたＦＰＣと、機器内部に配線するためのＦＰＣのそれぞれに設けられた端子を重ねあわせ、半田によって接続する方法（熱溶着）であり、ＬＣＤドライバの実装などで多く見受けられる手法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例には以下に述べる様な問題があった。
【０００５】
まず、どちらの構造でも、半田による接合なので、プリント基板に脱着する際には加熱が必要であり、加熱の為の装置と、半田付け技術が必要である。その為、組み立てコストが余計に掛かり、かつ、リサイクルの為の分解性も悪くなる。
【０００６】
また、リードフレームタイプはチップとリードフレーム先端の相対位置精度を高めることが難しい。光学センサの様に、半導体チップと搭載機器の相対位置関係に高い精度が求められる様な場合、取り付け後、調整工程を必要とすることも多い。その為、調整工程の費用が余計に掛かると共に、調整余裕の為のメカスペースが必要になり、機器の小型化を阻むことになる。
【０００７】
熱溶着の場合、隣接パターンとのショートが問題となるため、ＦＰＣの露出した端子の表面処理が問題になる。通常、半田メッキを施すが、一度熱溶着したものを剥がしてしまうと、メッキされた半田量が管理できなくなってしまう。従って、組み立て途中で一度剥がしたら、半導体チップを搭載したＦＰＣと機器内部に配線するＦＰＣの両方共に再利用することができなくなってしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明では以下の手段を提案する。
【０００９】
第一に、半導体素子と、前記半導体素子信号を伝達するプリント配線基板と、前記半導体素子と前記プリント配線基板を電気的に接続する接続手段と、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納する収納部材と、前記収納部材に対して収納した前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を固定する固定部材とから構成され、前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納した第一の状態で前記固定手段によって仮固定する仮固定手段と、前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段が圧縮収納された第二の状態で前記固定手段によって挟持する挟持手段とを、少なくとも前記収納部材、もしくは前記固定手段に設けたことを特徴とする半導体素子の接続構造の提供する。
【００１０】
第二に、半導体素子と、前記半導体素子信号を伝達するプリント配線基板と、前記半導体素子と前記プリント配線基板を加圧接触させたときに指向性を持って電気的に接続する異方導電性弾性接続手段と、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納する収納部材と、前記収納部材に対して収納した前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記異方導電性弾性接続手段を固定する固定部材とから構成され、前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納した第一の状態で前記固定手段によって仮固定する仮固定手段と、前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記異方導電性弾性接続手段が圧縮収納された第二の状態で前記固定手段によって挟持する挟持手段とを、少なくとも前記収納部材、もしくは前記固定手段に設けたことを特徴とする半導体素子の接続構造の提供する。
【００１１】
第三に、第一もしくは第三で提供した半導体素子の接続構造において、前記収納手段と前記固定手段には、前記収納手段に対して前記固定手段を回転可能に軸支する回転支持手段と、回転支持手段による前記収納部材に対する前記固定部材の回転を規制する規制手段を有し、前記仮固定手段とは、前記支持手段であり、前記固定手段とは、前記規制手段であることを特徴とする半導体素子の接続構造の提供する。
【００１２】
第四に、第三で提供した半導体素子の接続構造において、前記接続手段は前記収納部材と、前記固定部材の対向する方向に弾性力を有し、前記第二の状態に挟持されているときには、前記収納部材と、前記固定部材を互いに離反させる方向に付勢することを特徴とする半導体素子の接続構造の提供する。
【００１３】
第五に、第三で提供した半導体素子の接続構造において、前記収納部材と前記固定部材の間に発生する摩擦力により、前記第一の状態に仮固定することを特徴とする半導体素子の接続構造の提供する。
【００１４】
第六に、第一乃至第五で提供した半導体素子の接続構造において、前記半導体素子とは光を検出し、それに対応した電流、もしく電圧を発生する半導体素子であることを特徴とする半導体素子の接続構造の提供する。
【００１５】
第七に、第一乃至第五で提供した半導体素子の接続構造において、前記半導体素子とは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）であることを特徴とする半導体素子の接続造の提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１乃至図９に基づいて説明する。
【００１７】
ここで説明するセンサユニットは、カメラの自動焦点機能を実現するために被写体距離を測定する為のものである。このセンサユニットから得られるデータに基づいて、不図示のＭＰＵにてフォーカスレンズをコントロールし、写真撮影時の焦点調節を自動的に行う。
【００１８】
図１は本発明の構成を示す、後方斜視図、図２は前方斜視図、図３はセンサホルダの拡大図、図４乃至図９はセンサユニットの組み立て手順を示した後方斜視図である。
【００１９】
まず、各部品について説明する。
【００２０】
１１はセンサホルダ、１２はセンサ、１３は異方性導電ゴム、１４はセンサＦＰＣ、１５はセンサ押さえ板である。
【００２１】
センサホルダ１１のうち、１１ａはＦＰＣ引き出し部であり、センサＦＰＣ１４がセンサユニットから引き出される為の隙間である。１１ｂは調整穴であり、不図示のカメラのファインダ視野に対してセンサ１２の位置を正確に合わせるため、左右一対の穴にピンを刺してセンサユニットを微妙に動かす為の穴である。１１ｃはセンサ開口であり、後述のセンサチップ１２ａ上のラインセンサに対応してセンサホルダ１１にも開口が設けられている。１１ｄは異方性導電ゴム挿入溝であり、異方性導電ゴム１３を組み込む際に、転倒したりよじれたり、後述のセンサ端子部１２ｃからずれたりしないよう、さらには、異方性導電ゴムを圧縮したときに必要以上に異方性導電ゴムが逃げ、圧縮圧が減ってしまうことを避ける目的の溝である。１１ｅはセンサ押さえ板仮固定軸であり、センサ押さえ板１５はこの軸に勘合すると１軸回転方向のみの自由度を残して仮固定される。１１ｆはセンサ押さえ板固定突起であり、センサ押さえ板１５がセンサ押さえ板固定軸１１ｅに仮固定された状態でさらに後述のセンサ押さえ板固定穴１５ｂが嵌ると、センサ押さえ板１５が完全に固定される。
【００２２】
センサ１２はＦＰＣをベースに幾つかの部品を搭載して構成されたものである。センサ１２の１２ａはセンサチップであり、その一部はラインセンサとなっていて、不図示の投光手段から投光した光の反射光を受けたラインセンサの位置によって被写体までの距離が算出される。具体的に本実施例で用いているセンサはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）である。ＦＰＣに対しては異方性導電接着剤で加熱圧着されて電気的接続を得ながら固定されている。センサチップ１２ａの周囲に見られるフィレットは異方性導電接着剤のはみ出しである。また、センサチップ１２ａのその他の部分は回路となっており、センサからの出力を増幅処理する回路が形成されている。１２ｂは保護ガラスであり、センサ１２をゴミや湿度から保護している。ＦＰＣに対して接着剤で取り付けられている。保護ガラス１２ｂの周囲にあるフィレットは接着剤のはみ出しである。１２ｃはセンサ端子部でありセンサチップ１２ａからの入出力信号が並んでいる。センサ端子部１２ｃは、ＦＰＣのカバーレイを剥離した部分に、金メッキを施した銅箔が１ｍｍピッチで並んでいる。
【００２３】
異方性導電ゴム１３は、圧縮することで異方導電性を持つようになる弾性物質である。導電物質を含んだシリコンゴムからなる導電層と、絶縁性シリコンゴムの絶縁層が圧縮方向に垂直に積層されており、圧縮すると導電層の中の導電物質が接触して導通する。また、隣接する導電層は、絶縁層を介しているため導通しない。従って、異方性導電ゴム１３を挟んで対抗した端子は、対向したパターン通ししか導通しない。一般に利用される導電物質にはカーボンと銀がある。カーボンの場合はコストが安く抑えられるが、銀に対して３倍程度の抵抗値を有する。
【００２４】
センサＦＰＣ１４の１４ａ部はセンサＦＰＣ端子部で、センサ端子部１２ｃに対応して１ｍｍピッチで金メッキパターンが露出している。１４ｂは信号引き出し部で、センサＦＰＣ端子部１４ａから引き出された信号が狭ピッチにまとめられ、センサユニットから引き出される部分である。図では引き出された部分でセンサＦＰＣ１４が切れているが、実際には不図示のＭＰＵまで信号が届くように延びていく。
【００２５】
センサ押さえ板１５の１５ａ部はセンサホルダ１１のセンサ押さえ板仮固定突軸１１ｅに勘合する穴、センサ押さえ板仮固定穴である。１５ｂ部はセンサ押さえ板固定穴で、センサホルダ１１のセンサ押さえ固定突起１１ｆと係合することで、センサホルダ１１に対してセンサ押さえ板１５が固定され、センサユニットが完成する。
【００２６】
次に、センサユニットの組み立て方を説明する。
【００２７】
まず、図１のように、センサホルダ１１にセンサ１２を落とし込む。この時の位置決めはセンサホルダ１１の内壁とセンサ１２の外形の勘合によるので、単純に落とし込むだけでよい。また、センサホルダ１１の内壁の片側にセンサ１２を突き当てる構造とすれば、さらに端子部ピッチを詰めることが可能になり、センサユニットを小型化できる。次に、異方性導電ゴム１３を異方性導電ゴム挿入溝１１ｄに挿入する。あらかじめ、異方性導電ゴム挿入溝１１ｄの幅を異方性導電ゴム１３の幅よりも同じか僅かに小さくしておけば、異方性導電ゴムを圧入する形になり、所望の位置に固定される。さらに、センサＦＰＣ１４をセンサホルダ１１の内壁をガイドとして乗せる。この時は、異方性導電ゴム１３を圧縮していないので、センサＦＰＣ１４は浮いている。そしてセンサ押さえ板１５を図４に示す角度にあてがう。センサ押さえ板仮固定軸１１ｅは二方取りされており、センサ押さえ板仮固定穴１５ａはセンサ押さえ板仮固定軸１１ｅの二方取りと同じかやや大きな開口が設けられている。これらの位相を合わせてセンサ押さえ板１５をスライドさせると図５の状態となり、センサ押さえ板仮固定軸１１ｅとセンサ押さえ板仮固定穴１５ａが同軸上に揃う。ここから、センサ押さえ板１５を少し回転させると、センサ押さえ板１５がセンサホルダ１１から抜けなくなる。この状態でセンサＦＰＣ１４の位置を最終調整する。センサＦＰＣ１４の左右の辺をセンサホルダ１１の左右の壁に沿ってスライドさせて、センサＦＰＣ１４の上辺をセンサホルダ上部の内壁に突き当てる。これで図７の状態となる。ここからセンサ押さえ板１５を更に回転させ、図８のセンサ押さえ板固定突起１１ｆとセンサ押さえ板１５の端部が当たった状態から、センサ押さえ板１５の変形力と異方性導電ゴム１３の圧縮力に反して押し込む。すると、センサ押さえ板固定突起１１ｆにセンサ押さえ板固定穴１５ｂが嵌りセンサユニットができあがる。センサユニットを分解するには、センサ押さえ板１５をあえて下方向にめくり、センサ押さえ板固定突起１１ｆからセンサ押さえ板固定穴１５ｂを外さないかぎり、簡単に外れることはない。
【００２８】
ここで、センサ押さえ板仮固定軸１１ｅとセンサ押さえ板仮固定穴１５ａが軽圧入となる径となっていれば、図７乃至図８の状態にあるときに、センサ押さえ板１５がセンサホルダ１１に対して動き難くなり、センサＦＰＣ１４の最終位置調整を容易に行うことができるようになる。また、センサホルダ１１の横幅とセンサ押さえ板１５のコの字状の幅が軽圧入の関係にであっても、同様な効果を得ることができることは自明である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明から以下の効果を得ることが可能になる。
【００３０】
第一に、半導体素子と、前記半導体素子信号を伝達するプリント配線基板と、前記半導体素子と前記プリント配線基板を電気的に接続する接続手段と、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納する収納部材と、前記収納部材に対して収納した前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を固定する固定部材とから構成され、前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納した第一の状態で前記固定手段によって仮固定する仮固定手段と、前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段が圧縮収納された第二の状態で前記固定手段によって挟持する挟持手段とを、少なくとも前記収納部材、もしくは前記固定手段に設けたことを特徴とする半導体素子の接続構造の実現する。
【００３１】
第二に、半導体素子と、前記半導体素子信号を伝達するプリント配線基板と、前記半導体素子と前記プリント配線基板を加圧接触させたときに指向性を持って電気的に接続する異方導電性弾性接続手段と、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納する収納部材と、前記収納部材に対して収納した前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記異方導電性弾性接続手段を固定する固定部材とから構成され、前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記接続手段を収納した第一の状態で前記固定手段によって仮固定する仮固定手段と、前記収納部材の中に、前記半導体素子、前記プリント配線基板、及び前記異方導電性弾性接続手段が圧縮収納された第二の状態で前記固定手段によって挟持する挟持手段とを、少なくとも前記収納部材、もしくは前記固定手段に設けたことを特徴とする半導体素子の接続構造の実現する。
【００３２】
第三に、第一もしくは第三で実現した半導体素子の接続構造において、前記収納手段と前記固定手段には、前記収納手段に対して前記固定手段を回転可能に軸支する回転支持手段と、回転支持手段による前記収納部材に対する前記固定部材の回転を規制する規制手段を有し、前記仮固定手段とは、前記支持手段であり、前記固定手段とは、前記規制手段であることを特徴とする半導体素子の接続構造の実現する。
【００３３】
第四に、第三で実現した半導体素子の接続構造において、前記接続手段は前記収納部材と、前記固定部材の対向する方向に弾性力を有し、前記第二の状態に挟持されているときには、前記収納部材と、前記固定部材を互いに離反させる方向に付勢することを特徴とする半導体素子の接続構造の実現する。
【００３４】
第五に、第三で実現した半導体素子の接続構造において、前記収納部材と前記固定部材の間に発生する摩擦力により、前記第一の状態に仮固定することを特徴とする半導体素子の接続構造の実現する。
【００３５】
第六に、第一乃至第五で実現した半導体素子の接続構造において、前記半導体素子とは光を検出し、それに対応した電流、もしく電圧を発生する半導体素子であることを特徴とする半導体素子の接続構造の実現する。
【００３６】
第七に、第一乃至第五で実現した半導体素子の接続構造において、前記半導体素子とは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）であることを特徴とする半導体素子の接続構造の実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示す後方斜視図である。
【図２】本発明の実施例の構成を示す前方斜視図である。
【図３】本発明の実施例におけるセンサホルダの拡大図である。
【図４】本発明の実施例におけるセンサユニットの組み立て手順を示す後方斜視図である。
【図５】本発明の実施例におけるセンサユニットの組み立て手順を示す後方斜視図である。
【図６】本発明の実施例におけるセンサユニットの組み立て手順を示す後方斜視図である。
【図７】本発明の実施例におけるセンサユニットの組み立て手順を示す後方斜視図である。
【図８】本発明の実施例におけるセンサユニットの組み立て手順を示す後方斜視図である。
【図９】本発明の実施例におけるセンサユニットの組み立て手順を示す後方斜視図である。
【符号の説明】
１１…センサホルダ
１２…センサ
１３…異方性導電ゴム
１４…センサＦＰＣ
１５…センサ押さえ板
【図１】
2004172013.tif 000003
【図２】
2004172013.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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