(57)【要約】【課題】実装基板上に固体撮像デバイスを実装してなる固体撮像モジュールにおいて、実装基板の配線と固体撮像デバイスの端子との半田の接着強度と共に放熱効果を維持しつつ、実装基板の実装面と固体撮像モジュールを水平に保ちながら容易かつ確実に実装でき、しかも画質不良を防止することができる半導体モジュールを得る。【解決手段】実装基板１０２を、その表面にパールボール（スペーサ部材）１０５が位置決めされるよう形成した窪み部１０７を有する構造とし、半導体デバイス１０４を、その底面が、該実装基板１０２の窪み部１０７内に配置されたパールボール１０５と当接するよう該実装基板１０２上に載置する。【選択図】図１
2012079984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を含む半導体デバイスをその実装基板上にスペーサ部材を介して実装する方法であって、
該実装基板として、その表面に該スペーサ部材が位置決めされるよう窪み部を形成した実装基板を用いて、該実装基板の窪み部内にスペーサ部材を配置する工程と、
該実装基板上に該半導体デバイスをその底面が該スペーサ部材と当接するよう載置する工程と、
該半導体デバイスに形成されている端子を、該実装基板の表面に形成されている配線と接合部材により接合する工程と
を含む、半導体デバイスの実装方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体デバイスの実装方法において、
前記実装基板の窪み部内にスペーサ部材を配置する工程は、
該実装基板の窪み内に熱硬化樹脂材料を配置する工程と、
該実装基板の窪み内に該スペーサ部材を該熱硬化樹脂材料上に位置するよう載置する工程とを含む、半導体デバイスの実装方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体デバイスの実装方法において、
前記熱硬化樹脂材料には、該熱硬化樹脂材料上に載置されるスペーサ部材が沈み込む程度の低粘度のものを用いる半導体デバイスの実装方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体デバイスの実装方法において、
前記実装基板の窪み部内に供給された熱硬化樹脂材料を、該実装基板上に該半導体デバイスを載置する前に硬化させる、半導体デバイスの実装方法。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体デバイスの実装方法において、
前記実装基板の窪み部内に供給された熱硬化樹脂材料を、該実装基板上に該半導体デバイスを載置した後に硬化させる、半導体デバイスの実装方法。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体デバイスの実装方法において、
前記実装基板の窪み部は、平面形状を正方形形状あるいは円形形状とし、断面形状を凹型形状、Ｖ字型形状、あるいはすり鉢形状としたものである、半導体デバイスの実装方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体デバイスの実装方法において、
前記スペーサ部材は、球体形状、立方体形状、あるいはラグビーボール形状を有する、半導体デバイスの実装方法。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体デバイスの実装方法において、
前記実装基板には、前記半導体デバイスとして、１つの半導体素子をパッケージ内に収容してなる１つの半導体デバイスが実装され、
該実装基板の半導体デバイスが実装される領域には同一深さの複数の窪み部が形成されており、
該複数の窪み部に配置されるスペーサ部材には、前記半導体デバイスの裏面が該実装基板の実装面に対して平行になるよう、同一高さのスペーサ部材を用いる、半導体デバイスの実装方法。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体デバイスの実装方法において、
前記実装基板には、被写体の撮像を行う固体撮像素子をパッケージ内に収容してなる２つの固体撮像デバイスが前記半導体デバイスとして実装され、
該実装基板の、該２つの固体撮像デバイスの各々が実装される領域には、同一深さの複数の窪み部が形成されており、
該複数の窪み部に配置されるスペーサ部材には、該２つの固体撮像デバイスの各々の固体撮像素子の受光面が、該実装基板の実装面に対して所定の角度だけ傾くよう異なる高さを有するスペーサ部材を用いる、半導体デバイスの実装方法。
【請求項１０】
半導体素子を含む半導体デバイスをその実装基板上にスペーサ部材を介して実装してなる半導体モジュールであって、
該実装基板は、その表面に該スペーサ部材が位置決めされるよう形成した窪み部を有し、
該半導体デバイスは、その底面が、該実装基板の窪み部内に配置されたスペーサ部材と当接するよう該実装基板上に載置されている、
半導体モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体モジュールにおいて、
前記半導体デバイスに形成されている端子は、前記実装基板の表面に形成されている配線と接合部により接合されている、半導体デバイス。
【請求項１２】
請求項１０に記載の半導体モジュールにおいて、
前記実装基板上の窪み内には、熱硬化樹脂材料が設けられており、
前記スペーサ部材は、該実装基板の窪み部内に設けられた該熱硬化樹脂材料中に沈み込むように配置されている半導体素子モジュール。
【請求項１３】
請求項１０に記載の半導体モジュールにおいて、
前記実装基板の窪み部は、平面形状を正方形形状あるいは円形形状とし、断面形状を凹型形状、Ｖ字型形状、あるいはすり鉢形状としたものである、半導体モジュール。
【請求項１４】
請求項１０に記載の半導体モジュールにおいて、
前記スペーサ部材は、球体形状、立方体形状、あるいはラグビーボール形状を有する、半導体モジュール。
【請求項１５】
請求項１０に記載の半導体モジュールにおいて、
前記実装基板には、前記半導体デバイスとして、１つの半導体素子をパッケージ内に収容してなる１つの半導体デバイスが実装されており、
該実装基板の半導体デバイスが実装される領域には同一深さの複数の窪み部が形成されており、
該複数の窪み部に配置されるスペーサ部材には、前記半導体デバイスの裏面が該実装基板の実装面に対して平行になるよう、同一高さのスペーサ部材が用いられている、半導体モジュール。
【請求項１６】
請求項１０に記載の半導体モジュールにおいて、
前記実装基板には、被写体の撮像を行う固体撮像素子をパッケージ内に収容してなる２つの固体撮像デバイスが前記半導体デバイスとして実装されており、
該実装基板の、該２つの固体撮像デバイスの各々が実装される領域には、同一深さの複数の窪み部が形成されており、
該複数の窪み部に配置されるスペーサ部材には、該２つの固体撮像デバイスの各々の固体撮像素子の受光面が、該実装基板の実装面に対して所定の角度だけ傾くよう異なる高さを有するスペーサ部材が用いられている、半導体デバイスの実装方法。
【請求項１７】
半導体モジュールを備えた電子情報機器であって、
該半導体モジュールは、請求項１０に記載の半導体モジュールである電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの実装方法、半導体モジュール、および電子情報機器に関し、特に、実装基板上に半導体デバイスを一定間隔だけ浮かせて実装する方法、及びこのように実装基板上に半導体デバイスを実装してなる半導体モジュール、並びに、この半導体モジュールを搭載した電子情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、実装基板上に半導体デバイスを一定間隔だけ浮かせて実装してなる半導体モジュールとして、例えば固体撮像モジュールがあり、このような固体撮像モジュールは、主に、カメラモジュールとして、カメラ付の携帯電話装置や携帯端末装置（ＰＤＡ）、さらに車載用カメラなどに用いられている。
【０００３】
このような半導体モジュールの一例として、特許文献１には固体撮像モジュールが開示されている。
【０００４】
図９は、この特許文献１に開示の従来の固体撮像モジュールを説明する概略断面図である。図１０は、上記固体撮像モジュールを構成する実装基板及び固体撮像デバイスを説明する斜視図であり、実装基板２上に固体撮像デバイス４が実装されている状態を示している。図１１は、上記固体撮像素子４を説明する図であり、該固体撮像素子４の外観を示す斜視図（図（ａ））及び該固体撮像素子４の裏面を示す平面図（図（ｂ））である。
【０００５】
この固体撮像モジュール１０は、マウント基板（実装基板）２上に上記半導体デバイスである固体撮像デバイス４を一定間隔だけ浮かせて実装し、該実装基板に被写体からの光を固体撮像デバイス４に導くための光学部品を装着してなるものである。ここで、上記実装基板２は、具体的には、セラミックやガラス入りエポキシ樹脂などのプリント基板である。
【０００６】
また、固体撮像デバイス４は、被写体を撮像する固体撮像チップ（半導体素子）３をパッケージ４ａに収容してなるものであり、該固体撮像チップ３は、被写体からの光を光電変換する複数の受光部と、各受光部からの光電変換により得られた画像信号を外部に取り出すための信号処理回路とを有している。この固体撮像デバイス４のパッケージ４ａの下面側部には、パッケージ４ａ内に収容した固体撮像チップ３のチップ電極に接続された端子４ｂが形成されており、この端子４ｂは、プリント基板２上に形成された配線２ａの端部（ランド部）と半田により電気的に接続されている。
【０００７】
また、上記プリント基板２上には、被写体からの光を上記固体撮像デバイスの固体撮像チップ４に集光する集光レンズ１１と、該集光レンズ１１を保持するレンズホルダ１２と、該固体撮像デバイス４と集光レンズ１１との間に位置するよう該レンズホルダ１２に取り付けられ、赤外線カットフィルタが表面にコーティングされたガラス板１３とを有している。
【０００８】
また、このような固体撮像モジュール１０では、集光レンズ１１の光軸と固体撮像チップ３の光軸が一致し、かつ集光レンズ１１による結像面上に固体撮像チップ３の受光面が位置するよう、これらを精度よく位置きめすることは、鮮明な画像を得るために重要である。
【０００９】
また、実装基板２に、固体撮像モジュール４を該実装基板２の実装面から一定の間隔だけ浮かして実装することは、実装基板２と固体撮像モジュール４のパッケージ４ａとの熱膨張係数の差に起因する熱応力を緩和し、また、実装基板２の配線（ランド部）と固体撮像モジュール４の端子との半田付けの強度、固体撮像モジュールの放熱性を確保する上で重要である。
【００１０】
このため、この固体撮像モジュール１０では、固体撮像モジュール４の裏面と実装基板２の実装面との間にスペーサ部材として、例えば、樹脂製のボール部材５を配置して、固体撮像モジュール４のパッケージ４ａと実装基板２との一定の間隔を確保している。
【００１１】
このような従来の半導体デバイス１０の実装方法では、実装基板と半導体デバイスとの間に、目標間隔保持用のボール部材を介在させた状態で、該実装基板の配線の端部、つまりランド部と該半導体デバイスの各端子とを接合している。
【００１２】
以下、特許文献１に開示の従来の半導体デバイスの実装方法について説明する。
【００１３】
この半導体デバイスの実装方法は、前記配線の各ランド部上にそれぞれ、各ペイスト状半田材料をそれぞれ配置する半田材料配置工程と、該各ペイスト状半田材料上の一部または全部にそれぞれ、前記ボールを載置するボール載置工程と、前記半導体デバイスを、該半導体デバイスの各端子と該配線の各ランド部とをそれぞれ位置合わせして、前記ボール上に載置する半導体デバイス載置工程と、該各ペイスト状半田材料を溶融させて、該半導体デバイスの各端子と該配線の各ランド部とをそれぞれ接合する半導体デバイス接合工程とを有している。
【００１４】
なお、上記ボールは、上記のように配線のランド部上のペイスト状半田材料上ではなくて、代わりに、該ランド部近接の配線領域以外の位置に塗布された熱硬化樹脂材料上に配置してもよい。
【００１５】
以下、さらに、具体的に従来の半導体デバイスの実装方法を説明する。
【００１６】
図１２及び図１３は、それぞれこの半導体デバイスの実装方法を説明する図であり、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）は半導体デバイスの実装方法における各工程を説明する斜視図であり、図１３（ａ）〜図１３（ｅ）は、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）に対応する断面図である。
【００１７】
まず、所定のパターンを有する配線２ａがその表面に形成された実装基板２を実装装置の基板載置台（図示せず）上に載置する（図１２（ａ）、図１３（ａ））。
【００１８】
次に、該実装基板２の配線２ａの端部（ランド部）、つまり固体撮像デバイスを実装する領域側に位置する端部上に選択的にペイスト状半田材料６ａを塗布する（図１２（ｂ）、図１３（ｂ））。
【００１９】
さらに、実装装置のボール吸着ノズルを有するロボットアームにより、塗布したペイスト状半田材料６ａのうち、外側の４箇所のペイスト状半田材料６ａ上にそれぞれボール部材５を順次載置する。このとき、ボール部材５の自重によりボール部材５がペイスト状半田材料内に沈む（図１２（ｃ）、図１３（ｃ））。ここでは、ボール部材５の直径はこのペイスト状半田材料６ａの厚さ０．２５ｍｍよりも大きく、ボール部材５の直径及びペイスト状半田材料の厚さ６ａは、ペイスト状半田材料６ａ内にボール部材５が自重で沈んでもこのボール部材５の上面部分が露出するような寸法になっている。
【００２０】
さらに、固体撮像デバイス４を実装装置により、固体撮像デバイス４の裏面側の各端子４ａを各ペイスト状半田材料６ａに位置合せして、固体撮像デバイス４を４箇所のボール部材５上にこれらにより支持されるよう載置する（図１２（ｄ）、図１３（ｄ））。
【００２１】
その後、固体撮像デバイス４が実装された実装基板２を例えばリフロー炉に入れて加熱することにより、ペイスト状半田材料６ａが溶融し、その後、実装基板２を冷却することで、固体撮像デバイス４裏面の端子４ａと、配線２ａの端部（ランド部）とが半田６により接合される（図１２（ｅ）、図１３（ｅ））。
【００２２】
なお、上記従来の実装方法では、ボール部材を、実装基板の配線のランド部に塗布したペイスト状半田材料上に載置する場合を示しているが、ボール部材は、実装基板上の配線のランド部以外の位置に配置してもよく、ボール部材を配置する領域に熱硬化性樹脂を塗布し、この塗布した熱硬化性樹脂上にボール部材を載置する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２０１０−０１６０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
以上説明したように、上記従来の半導体デバイスの実装方法では、目標間隔保持用のボール部材、つまり、実装基板上に半導体デバイスを所定の間隔だけ浮かせて配置するためのスペーサとしてのボール部材を、マウント基板上に搭載する場合には、配線のランド部上のペイスト状半田材料の上、または配線のランド部近接であって配線領域以外の位置に塗布された熱硬化樹脂材料の上に、ボール部材を載置することとなる。
【００２５】
ところが、ボール部材を載置する領域に塗布されたペイスト状半田材料または熱効果樹脂材料では、その塗布量、粘性、形状、位置などがばらつく場合があり、このような場合には、ボール部材の頂上位置の高さが変動して、半導体デバイスと実装基板との間隔がばらついたり、半導体デバイスが実装基板の表面に対して傾いたりした状態で、半導体デバイスが実装基板上に実装されてしまうこととなる。また、ペイスト状半田材料が溶融したときに、また、熱硬化樹脂材料が硬化する前に、半導体デバイスがボール部材とともに位置ずれする場合もある。
【００２６】
その結果、固体撮像デバイスを搭載したカメラモジュールなどの半導体モジュールでは、レンズの焦点距離が固体撮像デバイスにおける固体撮像素子の受光面の位置によって、例えば受光面の中央部とその周辺部とで、光軸に沿ったレンズまでの距離が異なることとなり、フォーカス不良、光軸不良、または、周辺解像度不良などの問題が生ずることになる。
【００２７】
本発明は、上記従来のような問題を解決するためになされたもので、実装基板上に半導体モジュールを所定の間隔だけ浮かせて精度よく実装することができ、実装基板とその上の半導体デバイスとの離間間隔、あるいは実装基板に対する半導体デバイスの傾きがばらつくのを回避することができる半導体デバイスの実装方法、このように実装基板上に半導体デバイスを精度よく実装してなる半導体モジュール、並びに、この半導体モジュールを搭載した電子情報機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明に係る半導体モジュールの実装方法は、半導体素子を含む半導体デバイスをその実装基板上にスペーサ部材を介して実装する方法であって、該実装基板として、その表面に該スペーサ部材が位置決めされるよう窪み部を形成した実装基板を用いて、該実装基板の窪み部内にスペーサ部材を配置する工程と、該実装基板上に該半導体デバイスをその底面が該スペーサ部材と当接するよう載置する工程と、該半導体デバイスに形成されている端子を、該実装基板の表面に形成されている配線と接合部材により接合する工程とを含み、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
本発明は、上記半導体デバイスの実装方法において、前記実装基板の窪み部内にスペーサ部材を配置する工程は、該実装基板の窪み内に熱硬化樹脂材料を配置する工程と、該実装基板の窪み内に該スペーサ部材を該熱硬化樹脂材料上に位置するよう載置する工程とを含むことが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記半導体デバイスの実装方法において、前記熱硬化樹脂材料には、該熱硬化樹脂材料上に載置されるスペーサ部材が沈み込む程度の低粘度のものを用いることが好ましい。
【００３１】
本発明は、上記半導体デバイスの実装方法において、前記実装基板の窪み部内に供給された熱硬化樹脂材料を、該実装基板上に該半導体デバイスを載置する前に硬化させることが好ましい。
【００３２】
本発明は、上記半導体デバイスの実装方法において、前記実装基板の窪み部内に供給された熱硬化樹脂材料を、該実装基板上に該半導体デバイスを載置した後に硬化させることが好ましい。
【００３３】
本発明は、上記半導体デバイスの実装方法において、前記実装基板の窪み部は、平面形状を正方形形状あるいは円形形状とし、断面形状を凹型形状、Ｖ字型形状、あるいはすり鉢形状としたものであることが好ましい。
【００３４】
本発明は、上記半導体デバイスの実装方法において、前記スペーサ部材は、球体形状、立方体形状、あるいはラグビーボール形状を有することが好ましい。
【００３５】
本発明は、上記半導体デバイスの実装方法において、前記実装基板には、前記半導体デバイスとして、１つの半導体素子をパッケージ内に収容してなる１つの半導体デバイスが実装され、該実装基板の半導体デバイスが実装される領域には同一深さの複数の窪み部が形成されており、該複数の窪み部に配置されるスペーサ部材には、前記半導体デバイスの裏面が該実装基板の実装面に対して平行になるよう、同一高さのスペーサ部材を用いることが好ましい。
【００３６】
本発明は、上記半導体デバイスの実装方法において、前記実装基板には、被写体の撮像を行う固体撮像素子をパッケージ内に収容してなる２つの固体撮像デバイスが前記半導体デバイスとして実装され、該実装基板の、該２つの固体撮像デバイスの各々が実装される領域には、同一深さの複数の窪み部が形成されており、該複数の窪み部に配置されるスペーサ部材には、該２つの固体撮像デバイスの各々の固体撮像素子の受光面が、該実装基板の実装面に対して所定の角度だけ傾くよう異なる高さを有するスペーサ部材を用いることが好ましい。
【００３７】
本発明に係る半導体モジュールは、半導体素子を含む半導体デバイスをその実装基板上にスペーサ部材を介して実装してなる半導体モジュールであって、該実装基板は、その表面に該スペーサ部材が位置決めされるよう形成した窪み部を有し、該半導体デバイスは、その底面が、該実装基板の窪み部内に配置されたスペーサ部材と当接するよう該実装基板上に載置されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３８】
本発明は、上記半導体モジュールにおいて、前記半導体デバイスに形成されている端子は、前記実装基板の表面に形成されている配線と接合部により接合されていることが好ましい。
【００３９】
本発明は、上記半導体モジュールにおいて、前記実装基板上の窪み内には、熱硬化樹脂材料が設けられており、前記スペーサ部材は、該実装基板の窪み部内に設けられた該熱硬化樹脂材料中に沈み込むように配置されていることが好ましい。
【００４０】
本発明は、上記半導体モジュールにおいて、前記実装基板の窪み部は、平面形状を正方形形状あるいは円形形状とし、断面形状を凹型形状、Ｖ字型形状、あるいはすり鉢形状としたものであることが好ましい。
【００４１】
本発明は、上記半導体モジュールにおいて、前記スペーサ部材は、球体形状、立方体形状、あるいはラグビーボール形状を有することが好ましい。
【００４２】
本発明は、上記半導体モジュールにおいて、前記実装基板には、前記半導体デバイスとして、１つの半導体素子をパッケージ内に収容してなる１つの半導体デバイスが実装されており、該実装基板の半導体デバイスが実装される領域には同一深さの複数の窪み部が形成されており、該複数の窪み部に配置されるスペーサ部材には、前記半導体デバイスの裏面が該実装基板の実装面に対して平行になるよう、同一高さのスペーサ部材が用いられていることが好ましい。
【００４３】
本発明は、上記半導体モジュールにおいて、前記実装基板には、被写体の撮像を行う固体撮像素子をパッケージ内に収容してなる２つの固体撮像デバイスが前記半導体デバイスとして実装されており、該実装基板の、該２つの固体撮像デバイスの各々が実装される領域には、同一深さの複数の窪み部が形成されており、該複数の窪み部に配置されるスペーサ部材には、該２つの固体撮像デバイスの各々の固体撮像素子の受光面が、該実装基板の実装面に対して所定の角度だけ傾くよう異なる高さを有するスペーサ部材が用いられていることが好ましい。
【００４４】
本発明に係る電子情報機器は、半導体モジュールを備えた電子情報機器であって、該半導体モジュールは、上述した本発明に係る半導体モジュールであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４５】
以下本発明の作用について説明する。
【００４６】
本発明においては、実装基板と半導体モジュールとの間に、実装基板の窪み部により固定された、スペーサ部材を介在させているので、実装基板と半導体デバイスとをスペーサ部材によって目標とする間隔で平行に位置させることができ、しかも、スペーサ部材の移動を防止でき、これによって、半導体素子モジュールとしての撮像素子モジュールでは、その受光面が実装基板の実装面と平行になることにより、受光面の中央部とその周辺部などいかなる場所でもレンズ焦点距離が一定になり、受光面内のフォーカス差による画質不良を防止することができる。
【００４７】
また、本発明では、固体撮像デバイスを用いた固体撮像モジュールであるので、例えばカメラ付き携帯電話装置の撮像部に画像入力デバイスとして用いられ、情報記録再生部に用いたピックアップ装置の受光素子として用いられる。
【００４８】
しかも、固体撮像素子を表面側に位置するようパッケージ内に収容してなる半導体デバイスを実装基板面上に所定の間隔だけ浮かせて実装する際、実装基板の窪み部に配置したボール部材をスペーサとして用いるので、基板面に対する半導体デバイスの撮像素子の傾きを、治具による補助的な制御や、実装後に修正などをほどこすことなく精度よく設定することができる。
【００４９】
この結果、半田の接着強度と共に放熱効果を維持しつつ、実装基板の実装面と固体撮像モジュールとを水平に保ちながら容易かつ確実に実装できて画質不良を防止することができる。
【発明の効果】
【００５０】
以上のように、本発明によれば、半導体デバイスを実装基板上に一定間隔だけ浮かせてマウントする場合に、実装基板の基板面と半導体デバイスとの間の間隔を保持するスペーサ部材を、実装基板に形成した窪み部に配置するため、スペーサ部材を実装基板に配置した後にスペーサ部材が動くことなく固定されることとなり、実装基板上で半導体デバイスを所望の均一な目標高さに揃えることができる。これによって、固体撮像モジュールなどの半導体モジュールを実装基板上にその実装面と水平に保ちながら容易かつ確実に実装でき、フォーカ不良、光軸ズレおよび周辺解像度不良などを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による半導体モジュールである固体撮像モジュールの要部構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す本実施形態１の半導体モジュール（固体撮像モジュール）の断面構造を示す図である。
【図３】図３は、図２に示す実施形態１の半導体デバイスの実装方法を説明する図であり、半導体デバイスの実装方法における各工程（図３（ａ）〜図３（ｄ））を説明する断面図である。
【図４】図４は、図２に示す実施形態１の半導体デバイスの実装方法を説明する図であり、半導体デバイスの実装方法における各工程（図４（ａ）〜図４（ｄ））を説明する斜視図である。
【図５】図５は、図２に示す本実施形態１の固体撮像モジュールの主要部を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、本実施形態１の固体撮像モジュールの変形例（図（ａ）、図（ｂ））を説明する図であり、主要部を拡大して示している。
【図７】図７は、本発明の実施形態２による半導体モジュールを説明する断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態３として、実施形態１あるいは２の固体撮像モジュールを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図９】図９は、特許文献１に開示の従来の固体撮像モジュール（半導体モジュール）を説明する概略断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示す従来の固体撮像モジュールを構成する実装基板及び固体撮像デバイスを説明する斜視図であり、実装基板上に固体撮像デバイスが実装されている状態を示している。
【図１１】図１１は、上記固体撮像デバイスを説明する図であり、該固体撮像デバイスの外観を示す斜視図（図（ａ））及び該固体撮像デバイスの裏面を示す平面図（図（ｂ））である。
【図１２】図１２は、図１１に示す固体撮像デバイスの実装方法を説明する図であり、この実装方法における各工程（図１２（ａ）〜図１２（ｅ））を説明する斜視図である。
【図１３】図１３は、図１１に示す固体撮像デバイスの実装方法を説明する図であり、この実装方法における各工程（図１３（ａ）〜図１３（ｅ））を説明する断面図であり、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は図１２（ａ）〜図１２（ｅ）に対応している。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１による半導体モジュールの要部構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す半導体モジュールの断面構造を示す図である。
【００５４】
本実施形態１による半導体モジュール１００は、半導体素子１０３を収容したパッケージである半導体デバイス１０４をその実装基板１０２上にスペーサ部材１０５を介して実装してなる半導体モジュールである。ここで、該実装基板１０２は、その表面に該スペーサ部材１０５が位置決めされるよう形成した窪み部１０７を有し、該半導体デバイス１０４は、その底面が、該実装基板１０２の窪み部１０７内に配置されたスペーサ部材１０５と当接するよう該実装基板１０２上に載置されている。ここで、半導体デバイス１０４は、半導体素子１０３として、入射光を光電変換して信号電荷を生成する固体撮像素子１０３をパッケージ内に収容してなるセンサデバイス（固体撮像デバイス）１０４である。
【００５５】
また、前記半導体デバイス１０４に形成されている端子１０４ｂは、前記実装基板１０２の表面に形成されている配線１０２ａのランド部（配線端部の接続部）と半田接合部１０６により接合されている。
【００５６】
ここでは、配線１０２ａは、該実装基板１０２の、半導体デバイス１０４を配置する領域の両側に、それぞれ３つ設けられており、半導体デバイスの配置領域から実装基板の端に向かって延びている。なお、配線１０２ａは、半導体デバイス１０４の配置領域の両側に３づつ設ける場合に限定されるものではなく、例えば、実装基板上には、半導体デバイス１０４の配置領域の両側に、配線１０２ａが５つづつ設けてあっても、あるいはそれ以上設けてあってもよい。なお、配線幅は０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度であり、典型的には０．５ｍｍ程度である。
【００５７】
また、前記実装基板１０２上の窪み部１０７内には、熱硬化樹脂材料１０７ａが設けられており、前記スペーサ部材１０５は、該実装基板の窪み部１０７内に設けられた該熱硬化樹脂材料１０７ａ中に沈み込むように配置されている。
【００５８】
ここで、前記実装基板の窪み部１０７は、図４（ａ）及び図５に示すように、平面形状を正方形形状とし、断面形状を凹型形状としたものである。
【００５９】
ただし、窪み部１０７は、図５に示すものに限らず、例えば、前記実装基板の窪み部１１７は、図６（ａ）に示すように、断面形状をＶ字型形状としたものでもよい。なお、この窪み部１１７内にも、熱硬化樹脂材料１０７ａを設けることは好ましい。
【００６０】
また、前記実装基板の窪み部１２７は、図６（ｂ）に示すように、断面形状をすり鉢形状としたものでもよい。なお、この窪み部１２７内にも、熱硬化樹脂材料１２７ａを設けることは好ましい。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す窪み部１１７及び１２７の平面形状は、矩形形状でも円形形状でもよい。
【００６１】
また、ここでは、前記スペーサ部材１０５は、直径が０．３ｍｍの球体形状のボール部材（パールボール）としている。このパールボール１０５は、樹脂製の球体表面に金属メッキ材料として、半田接合部１０６のペイスト状半田材料と同じすずと銀との合金メッキが施されている。また、パールボール１０５は、最も外側の４つの配線１０２ａのランド部近接部に位置し、センサデバイス１０４を４箇所で支持している。ただし、前記スペーサ部材１０５の形状は、球体形状に限るものではなく、立方体形状であっても、ラグビーボール形状であってもよく、さらに球体を任意の中心軸に沿って寸法を縮めた円盤形状でもよい。
【００６２】
また、上記複数の窪み部１０７の深さは同一であり、該複数の窪み部１０７に配置されるスペーサ部材１０５には、前記半導体デバイスの裏面が該実装基板の実装面に対して平行になるよう、同一高さのスペーサ部材が用いられている。
【００６３】
次に、半導体デバイスの実装方法について説明する。
【００６４】
図３及び図４は、本実施形態の半導体デバイスの実装方法を説明する図であり、図３（ａ）〜図３（ｄ）は半導体デバイスの実装方法における各工程を説明する斜視図であり、図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図３（ａ）〜図３（ｄ）に対応する断面図である。
【００６５】
まず、所定のパターンを有する配線２ａがその表面に形成され、かつ前記窪み部１０７が形成された実装基板１０２を実装装置の基板載置台（図示せず）上に載置する（図３（ａ）、図４（ａ））。
【００６６】
次に、ロボットアームの先端部に設けられたノズル（図示せず）により、直径が０．３ｍｍの球状のパールボール１０５を吸引して移動させた後に、排気して、前記４箇所の窪み部１０７上に順次載置する（図３（ｂ）及び図４（ｂ））。
【００６７】
このとき、窪み内１０７には、熱硬化性樹脂１０７ａが塗布されているが、この樹脂の粘土はパールボール１０５がこの樹脂により浮き上がることない程度の低いものとしている。
【００６８】
さらに、ロボットアームの先端部に設けられたノズルにより、センサデバイス１０４を、センサデバイス１０４の裏面側の各金属接合端子１０４ｂと、各配線１０２ａのランド部とをそれぞれ位置合わせして、４箇所のパールボール１０５上に搭載する（図３（ｃ）、図４（ｃ））。
【００６９】
その後、マウント基板１０２の配線２ａの内側の各端子部（ランド部）と、固体撮像素子１０３が搭載されたセンサデバイス１０４の裏面側の各金属接合端子１０４ｂとをそれぞれ、半田材料により半田付けを行い半田接合部１０６として電気的に接合する。
【００７０】
この半田付けは、ワイヤー状の半田を配線２ａのランド部とパッケージ１０４ａの端子１０４ｂとの間に供給し、レーザ光などにより半田を溶融して行う。ただし、半田付けはこれに限定されるものではなく、例えば、固体撮像デバイス１０４が実装された実装基板１０２を例えばリフロー炉に入れて加熱することにより、ランド部に形成しておいたペイスト状半田材料が溶融し、その後、実装基板１０２を冷却することで、固体撮像デバイス１０４裏面の端子１０４ａと、配線２ａの端部（ランド部）とが半田部材６により接合される（図３（ｄ）、図４（ｄ））。
【００７１】
このように本実施形態１によれば、マウント基板１０２とセンサデバイス１０４との間に、基板上の窪み部１０７により固定された、間隔保持用のパールボール５を介在させ、また、窪み部１０７に設けている熱硬化性樹脂は、窪み部１０７に配置したパールボール１０５が浮き上がらない程度の低い粘土に設定しているので、マウント基板１０２とセンサデバイス１０４とをパールボール１０５によって目標とする間隔で平行に位置させることができる。これによって、半導体素子モジュールとしての撮像素子モジュール１００の固体撮像素子１０３の受光面がマウント基板１０２の表面と平行になることにより、受光面の中央部とその周辺部などいかなる場所でもレンズ焦点距離が一定になり、受光面内のフォーカス差による画質不良を防止することができる。
【００７２】
また、このような本実施形態１の半導体モジュールは、固体撮像デバイスを用いた固体撮像モジュールであるので、例えばカメラ付き携帯電話装置の撮像部に画像入力デバイスとして用いられ、情報記録再生部に用いたピックアップ装置の受光素子として用いられる。
【００７３】
しかも、固体撮像素子を表面側に位置するようパッケージ内に収容してなる半導体デバイスを実装基板面上に所定の間隔だけ浮かせて実装する際、実装基板の窪み部に配置したボール部材をスペーサとして用いるので、基板面に対する半導体デバイスの撮像素子の傾きを、治具による補助的な制御や、実装後に修正などをほどこすことなく精度よく設定することができる。これによって、半田の接着強度と共に放熱効果を維持しつつ、実装基板の実装面と固体撮像モジュールとを水平に保ちながら容易かつ確実に実装できて画質不良を防止することができる。
【００７４】
なお、上記実施形態では、実装基板の配線とセンサデバイスの端子との接続を、半田ワイヤを用いて接合するようにしているが、接合方法はこれに限るものではない。
【００７５】
例えば、センサデバイス１０４を、センサデバイス１０４の裏面側の各金属接合端子１０４ａと、実装基板の配線のランド部に形成したペイスト状半田材料とをそれぞれ位置合せして、４箇所のパールボール１０５上に載置し、その後、周囲温度を摂氏２３０度にして、センサデバイス１０４の裏面側の各金属接合端子１０４ａと、配線１０２ａのランド部とをそれぞれ、各ペイスト状半田材料により半田接合部として接合してもよい。なお、上記ペイスト状半田材料の厚さは０．１〜０．３ｍｍ（典型的には０．２５ｍｍ）程度である。この場合も、実装基板１０２とセンサデバイス１０４との間に間隔保持用のパールボール１０５を介在させているので、これらの間の間隔は精度よく保持される。
（実施形態２）
図７は本発明の実施形態２による半導体モジュールを説明する断面図である。なお、図中、図１〜５と同一部号は実施形態１のものと同一のものを示す。
【００７６】
この実施形態２の半導体モジュール１１０は、実装基板１０２上に、２つの固体撮像モジュール１０４を、これらが隣接し、かつ両方の固体撮像モジュール１０４が、実装基板に対して互いに内側に向くように斜めに実装してなるものである。
【００７７】
つまり、それぞれの固体撮像モジュール１０４を実装基板１０２に対して浮かせるためのスペーサ部材としてのパールボールは、実装基板の中央側のもの（パールボール１０５ａ）を、実装基板の周辺側のもの（パールボール１０５ｂ）に比べて大きくした構造としている。
【００７８】
その他の構成は、実施形態１の固体撮像モジュール１００におけるものと同一である。
【００７９】
このように、実装基板１０２上に、２つの固体撮像モジュール１０４を、これらの受光面が、実装基板１０２に対して互いに内側に向くように斜めに実装することにより、３Ｄカメラなどの固体撮像モジュールとして用いることができる。
【００８０】
さらに、上記実施形態１および２では、特に説明しなかったが、上記実施形態１および２の固体撮像モジュールの少なくともいずれかを撮像部に用いた、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの、画像入力デバイスを有した電子情報機器について以下簡単に説明する。
（実施形態３）
図８は、本発明の実施形態３として、実施形態１あるいは２の固体撮像モジュールを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００８１】
図８に示す本発明の実施形態３による電子情報機器９０は、本発明の上記実施形態１および２の固体撮像モジュールの少なくともいずれかを、被写体の撮影を行う撮像部９１として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部９３と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部９４と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。
【００８２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、半導体デバイスの実装方法、半導体モジュール、および電子情報機器の分野において、実装基板上に半導体モジュールを所定の間隔だけ浮かせて精度よく実装することができ、実装基板とその上の半導体デバイスとの離間間隔、あるいは実装基板に対する半導体デバイスの傾きがばらつくのを回避することができる半導体デバイスの実装方法、このように実装基板上に半導体デバイスを精度よく実装してなる半導体モジュール、並びに、この半導体モジュールを搭載した電子情報機器を提供することができる。
【符号の説明】
【００８４】
９０  電子情報機器
９１  撮像部
９２  メモリ部
９３  表示手段
９４  通信手段
９５  画像出力手段
１００  固体撮像モジュール（半導体モジュール）
１０２  実装基板（マウント基板）
１０２ａ  配線
１０３  固体撮像素子（半導体素子）
１０４  センサデバイス（半導体デバイス）
１０４ａ  パッケージ
１０４ｂ  接続端子（端子）
１０５  パールボール（ボール）
１０６  半田接合部
１０７  窪み部
１０７ａ  熱硬化性樹脂
【図１】
2012079984.tif 000003
【図２】
2012079984.tif 000004
【図３】
2012079984.tif 000005
【図４】
2012079984.tif 000006
【図５】
2012079984.tif 000007
【図６】
2012079984.tif 000008
【図７】
2012079984.tif 000009
【図８】
2012079984.tif 000010
【図９】
2012079984.tif 000011
【図１０】
2012079984.tif 000012
【図１１】
2012079984.tif 000013
【図１２】
2012079984.tif 000014
【図１３】
2012079984.tif 000015