JP2010016013A - 半導体デバイスの実装方法、半導体素子モジュールおよび電子情報機器 - Google Patents

Abstract

【課題】半田の接着強度と共に放熱効果を維持しつつ、基板面と撮像素子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。
【解決手段】表面側中央部分に固体撮像素子３が搭載されたセンサデバイス４を、センサデバイス４の裏面側の各金属接合端子４ａと、各ペイスト状半田材料６ａとをそれぞれ位置合せをして、４箇所のパールボール５上に載置する。周囲温度を摂氏２３０度にして、センサデバイス４の裏面側の各金属接合端子４ａと、配線パターン２ａの中央部側の各端部（ランド部）とをそれぞれ、各ペイスト状半田材料６ａにより半田接合部６として接合する。このようにして、マウント基板２とセンサデバイス４との間に間隔保持用のパールボール５を介在させている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に半導体素子を有する半導体デバイスを実装する半導体デバイスの実装方法、この半導体デバイスの実装方法により実装され、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する半導体素子としての撮像素子または、出射光を発生させるための半導体素子としての発光素子および入射光を受光するための半導体素子としての受光素子がモジュール化された半導体素子モジュール、この半導体素子モジュールとしての固体撮像モジュールを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよび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、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置や、この半導体素子モジュールを情報記録再生部に用いたピックアップ装置などの電子情報機器に関する。

この種の従来の半導体素子モジュールとしての固体撮像モジュールは、主に、カメラモジュールとして、カメラ付き携帯電話装置や携帯端末装置（ＰＤＡ）、さらにはカードカメラなどに用いられ、セラミックスやガラス入りエポキシ樹脂などのマウント基板上に、被写体からの画像光をそれぞれ光電変換して被写体を撮像する複数の受光部を有する半導体素子としての固体撮像素子を有する半導体デバイスとしての固体撮像チップと、入射光を撮像素子上に結像するための集光レンズを固定したホルダー部材とが設けられている。この場合に、固体撮像チップの各端子はマウント基板の配線パターン上に配設されて半田付けされ、互いに電気的に接続されている。また、これらの集光レンズと撮像素子との間の結像距離を正確に平行に固定して入射光を撮像素子上に精度よく結像させることは、鮮明な画像を得るために重要である。

このマウント基板上に、半導体デバイスとしてのセンサデバイスをマウント基板上に実装する場合について図１２および図１３を参照しながら説明する。

図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、従来の固体撮像素子を有するセンサデバイスの実装方法について説明するための各工程を模式的に示す斜視図である。図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、図１２（ａ）〜図１２（ｄ）にそれぞれ対応した各工程の縦断面図である。

従来のセンサデバイスの実装方法は、図１２（ａ）および図１３（ａ）に示すように、まず、配線パターン１５０ａが表面側に形成されたマウント基板１５０を実装装置の所定位置にセットする。

次に、配線１５０ａの半田付け箇所に対応したランド位置に穴がパターニングされた樹脂製または金属製の薄板状のマスク（図示せず）を、マウント基板１５０上に重ねて置き、そのマスクの上からペイスト状半田材料を塗布する。その後、マスクをマウント基板１５０上から取り除くと、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示すように、配線パターン１５０ａの半田付け箇所に対応したランド位置に、ペイスト状半田材料１５１が配設される。ここでは、各ペイスト状半田材料１５１は、左右３本づつの配線１５０ａの中央側の端部上に６箇所配置される。また、マスクの板厚は、０．５ｍｍ程度である。

さらに、図１２（ｃ）および図１３（ｃ）に示すように、ロボットアームにより、表面側中央部分に固体撮像素子１５２が搭載されたセンサデバイス１５３を、センサデバイス１５３の裏面側の各端子１５３ａと各ペイスト状半田材料１５１とをそれぞれ位置合せをしてマウント基板１５０上に載置する。センサデバイス１５３がペイスト状半田材料１５１上に載置されると、ペイスト状半田材料１５１はペイスト状であるため、センサデバイス１５３の自重で、ある程度沈み込む。

その後、マウント基板１５０、各ペイスト状半田材料１５１および、固体撮像素子１５２が搭載されたセンサデバイス１５３に摂氏２３０度の温度をかけて、図１２（ｄ）および図１３（ｄ）に示すように各ペイスト状半田材料１５１を溶かして、センサデバイス１５３の裏面側の各金属端子１５３ａと、配線パターン１５０ａの中央側の各ランド部とをそれぞれ、各ペイスト状半田材料１５１による半田接合部１５１ｂにより電気的に接合する。

次に、別の従来の固体撮像モジュールの事例として、接着剤の充填材として、例えば１辺が２〜８μｍ（０.００２〜０．００８ｍｍ）の矩形画素よりも小さい微細なフィラーを用いたものが特許文献１に開示されている。

図１４は、特許文献１に開示されている従来の撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。

図１４において、特許文献１に開示されている従来の撮像装置１００は、光軸Ｌに沿って配置された非球面レンズ１０３、光学フィルタ１０４および半導体撮像素子１０５と、これらを保持する立体基板１０２と、立体基板１０２に接続されるプリント基板（ＦＰＣ）１１０とを有している。なお、立体基板１０２の開口部を取り囲む部分１０８は、ガラス強化ＰＰＡ（ポリフタルアミド樹脂）などによって構成され、光の透過を防ぐため黒色にしてある。

立体基板１０２は、半導体撮像素子１０５を固定する役割を有すると共に光学フィルタ１０４を保持する保持部材としての役割を兼ね備えている。立体基板１０２は、筒形の鏡筒部１０２ａと、鏡筒部１０２ａの一端面に連続する底部１０２ｂとからなっている。

光学フィルタ１０４は、鉛ガラスからなる基材の片面にＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カットコートが施され、他面に反射防止のＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートが施されている。

光学フィルタ１０４を立体基板１０２に接着するための接着剤１０６について説明する。立体基板１０２には、ガラス強化ＰＰＡ（ポリフタルアミド樹脂）が用いられており、その線膨張係数は約４０×１０^−６ｍｍ／℃である。一方、光学フィルタ１０４の線膨張係数は約１０×１０^−６ｍｍ／℃である。この両者を適切に固定するため、接着剤１０６の線膨張係数が立体基板１０２の線膨張係数と光学フィルタ１０４の線膨張係数との間の値となるように、接着剤１０６には図示しないフィラーが含まれている。また、このフィラーは、光学用に適するように二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなっている。さらに、接着剤１０６が硬化した後に異方性を有しないように、フィラーは球形のものを用いることが好ましい。

このフィラーの大きさは、その径が半導体撮像素子５の画素サイズより小さく、画素サイズの１／２以上である。以下、この大きさのフィラーを含む接着剤１０６を用いる理由について説明する。

フィラーの径についての説明に先立ってフィラーを含む接着剤１０６に起因する問題点について述べる。接着剤１０６が硬化する際には、接着剤１０６の中に含まれるフィラーが飛散したり、特に端面部分においてフィラーの一部がむき出しになったりすることがある。また、光学フィルタ１０４を立体基板１０２に取付けた後に、撮像素子１０５や光学系のレンズ１０３を取り付けたり、ＦＰＣ１１０を実装し、必要によってはフォーカスの調整工程が行われるが、これらの工程におけるハンドリングや衝撃などによって端面部分におけるフィラーが脱落することがある。飛散・脱落したフィラーが撮像素子１０５の表面に付着して画素からの信号出力を低下させる原因になることが、撮像装置１００の分析によって明らかになった。特に最近では、撮像装置１００が小型化してきたことに伴って、装置分解のために必要な部分の寸法を確保することが困難となり、分解できない装置が多く見られる。このような撮像装置１００では、飛散・脱落したフィラーが撮像素子１０５の表面に付着した場合、撮像装置１００を廃棄せざるを得ない事態も起きていた。

この撮像装置１００では、フィラーの径が画素サイズ以下の接着剤１０６を用いて光フィルタ１０４を接着したので、飛散・脱落したフィラーが半導体撮像素子１０５の表面に付着してもキズ補正によってフィラーのない状態と同じ画像を得ることができる。

このように、ＣＣＤの欠陥などによるキズを補正する機能（キズ補正機能）を用いて、フィラーに起因して生じ得る画像の黒点などを補正することができるので、工程・工法・設備などの変更をする必要がない。すなわち、撮像装置組み立ての作業性を低下させることなく、フィラーによる画質劣化を低減させることができる。

特許文献１の場合よりも大きさが大きい平均粒径が１０〜８０μｍ（０．０１〜０．０８ｍｍ）のフィラーを接着剤の充填材として用いたものが特許文献２に開示されている。

特許文献２に開示されている従来のダイボンディングペーストにおいて、エポキシ樹脂、このエポキシ樹脂の硬化剤、球形熱可塑性有機フィラーより平均粒径が小さい充填剤および平均粒径が１０〜８０μｍ（０．０１〜０．０８ｍｍ）で、その粒度分布が±５μｍ以下である球形熱可塑性有機フィラーを必須成分とする。また、そのダイボンディングペーストにおいて、熱可塑性有機フィラーが、成分の全合計量に対して０．１〜１０重量％の割合で含有されている。

更に別の従来の固体撮像モジュールの事例として、接着剤の充填材として、粒状に丸い微細なバンプを用いたものが特許文献３、４にそれぞれ開示されている。

図１５は、特許文献３に開示されている従来の撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。

図１５において、特許文献３に開示されている従来の撮像装置２００は、内側領域に開口部２０２が形成された枠状の平面形状を有し絶縁性材料からなる基台２０１と、基台２０１の一方の面に付設され開口部２０２側の領域から基台２０１の外周端に向かって延在する複数本の配線２０４と、基台２０１の配線が付設された面に、開口部２０２に受光領域２０５ａが面するように搭載された撮像素子２０５とを備え、各配線における基台２０１の開口部２０１側および外周端側の各端部が各々内部端子部２０４ａおよび外部端子部２０４ｂを形成し、撮像素子の電極と配線の内部端子部とが電気的に接続されている。配線は金属薄板リードにより形成され、基台２０１は金属薄板リードを埋め込んだ樹脂成型体により構成され、金属薄板リードは、端面の少なくとも一部が基台２０１中に埋設されている。なお、透光板２０６は、基台２０１の開口部２０１上を覆うように設けられている。

撮像素子２０５における受光領域２０５ａと同一の面に、受光領域２０５ａの回路と接続された電極パッド（図示せず）が配置され、電極パッド上にＡｕからなるバンプ２０８が設けられている。各配線２０４における開口部２０２に隣接した端部が内部端子部２０４ａを形成しており、内部端子部２０４ａがバンプ２０８を介して撮像素子２０５の電極パッドと電気的に接続されている。各配線２０４における、基台２０１の外周端部（凹部２０３の外側の部分）の下面に配置された部分が外部端子部２０４ｂを形成し、回路基板上の電極と接続するために用いられる。

図１６は、特許文献４に開示されている従来の撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。

図１６において、特許文献４に開示されている従来の撮像装置３００の基台３０１は、絶縁性の材料、例えばエポキシ樹脂などの可塑性樹脂からなり、平面形状が中央部に矩形の開口部３０２を有する矩形枠状である。基台３０１の断面形状は、全体として実質的に一様な厚みを有する平板状である。基台３０１の下面には、開口部３０２の周縁から基台３０１の外周端に亘って、金属箔リードからなる複数本の配線３０３が配置されている。金属箔リードとしては、通常のリードフレームに使用される材料と同様な、例えばＣｕ合金、４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ４２合金）などが用られ、厚さは概ね２〜３μｍである。

基台３０１における配線３０３が形成された面に、Ｓｉ基板に形成されたＣＣＤなどの撮像素子３０４が固定され、その電極が配線３０３と接続されている。各配線３０３における開口部３０２に隣接した端部が内部端子部３０３ａを形成しており、内部端子部３０３ａがバンプ３０７を介して撮像素子３０４の電極パッドと電気的に接続されている。各配線３０３における、基台３０１の外周端部の下面に配置された部分が外部端子部３０３ｂを形成し、回路基板上の電極と接続するために用いられる。撮像素子３０４の表面側の中央部分には受光領域３０４ａが設けられ、撮像素子３０４の表面側の周囲部と内部端子部３０３ａとの間にバンプ３０７が設けられている。撮像素子３０４と内部端子部３０３ａとがシール樹脂３０６により接着されている。なお、透光板３０５は基台３０１の開口部３０２上を覆うように設けられている。

図１７は、特許文献５に開示されている従来の半導体装置の要部構成例を示す平面図、図１８は、図１７のＡ−Ｂ線の縦断面図である。

図１７および図１８において、特許文献４に開示されている従来の半導体装置４００は、樹脂基板４０１と、半導体チップ４０４と、樹脂基板４０１と半導体チップ４０４との間に配置されかつ粒子形状の揃った平均粒径が０.０１〜０.０８ｍｍの粒子４０２と、樹脂基板４０１と半導体チップ４０４とを接着させるためのダイボンドペースト４０３とから構成されている。

樹脂基板４０１における半導体チップ４０４の搭載領域の外縁部分には溝４０５が形成されており、この溝４０５の内部が粒子４０２によって埋められている。半導体チップ４０４は平面視した場合、矩形であるため、４本の溝４０５が樹脂基板４０１に形成される。効果として粒子形状の揃った粒子４０２を入れることによりチップの均一高さ制御が可能になる。

樹脂基板４０１に掘り込まれた溝４０５の深さは粒子４０２の大きさよりも浅く、溝４０５の広さは粒子４０２の直径よりも広く設定されている。このため、溝４０５に粒子４０２を入れた場合、樹脂基板４０１の表面に対して粒子４０２の一部が突出するようになっている。樹脂基板４０１上にある粒子４０２を覆うようにダイボンドペースト４０３を塗布し、その上に半導体チップ４０４を押し付けるように配置する。

このとき、粒子４０２が溝４０５によって保持され、半導体チップ４０４と樹脂基板４０１との間には、粒子４０２の大きさと溝４０５の深さとの差分と略同じ分だけの均一高さのギャップが形成されることになる。
特開２００４−３２７９１４号公報 特開２００２−３０９０６５号公報 特開２００４−３２７９１６号公報 特開２００４−３５６２２６号公報 特開２００６−１６５３１３号公報

上記従来の構成では、被写体を撮像する固体撮像素子１５２が設けられたセンサデバイス１５３をマウント基板１５０上に実装する場合には、マウント基板１５０上に印刷した配線パターン１５０ａの半田位置にセンサデバイス１５３の各端子を位置合せして、センサデバイス１５３をマウントし、熱処理により半田をリフローさせている。ところが、センサデバイス１５３をマウント基板１５０上に密着させて実装すると、放熱効果が低減し、暗電流不良が発生するため、センサデバイス１５３はマウント基板１５０上から浮かして実装する。一方、半田の量は、配線パターン１５０ａの印刷ばらつきや、配線パターン１５０ａによって差があり、図１９に示すように熱処理時に半田接合部１５１ｂの高さに差が発生する。この半田接合部１５１ｂの高さの差は、マウント基板１５０の表面に対してセンサデバイス１５３の表面に傾き（煽り）を発生させてしまい、カメラモジュール本体のレンズ焦点距離がセンサデバイス１５３の固体撮像素子１５２におけるの受光面の位置（中央部とその周辺部）により異なることによる画質不良（部分的にピンボケ）を引き起こす。

特許文献１、２のように、接着剤の充填材としての微細なフィラーでは、フィラーが微細過ぎてセンサデバイスの高さ制御をするのに、全く適していないし、センサデバイスをマウント基板上に密着させて実装してしまい、これによって、半田の接着強度と共に放熱効果が低減し、暗電流不良も発生する虞がある。

特許文献３、４では、バンプは均一な球形ではなく、大きさもそれぞれ異なることから、センサデバイスのマウント基板に対する高さ制御材として用いることは難しい。特許文献３、４では、軟らかい材料を用いて、別工程で平行に押さえ付けて高さ制御しているものと考えられるが、それでも、バンプのサイズが異なることから、センサデバイスの表面に平行度を出すことは困難でセンサデバイスが傾く虞がある。

特許文献５では、樹脂基板４０１上に多数の粒子４０２を介在させて半導体チップ４０４が配置されており、平面視矩形の半導体チップ４０４における４辺の内側に沿った溝４０５内に多数の粒子４０２を入れて半導体チップ４０４の高さ制御をしているが、樹脂基板４０１に形成される溝４０５の加工深さにばらつきがあると、粒子４０２の直径のばらつきだけでなく、半導体チップ４０４の高さ制御に誤差が生じて半導体チップ４０４の表面が傾く虞がある。この溝４０５の加工は、深さがばらつきやすく、加工精度が高いレーザ光で溝加工すると、コストの高いレーザ加工機を別途用意する必要が生じる。また、多数の粒子４０２を溝４０５内に入れるのに、溝４０５内に一つ一つ粒子４０２を入れると工数が多くなるし、樹脂基板４０１を傾けて一括して粒子４０２を溝４０５内に入れる場合には、工数が少なくなるものの、溝４０５内に入りきれない粒子４０２は、その傾きによって落ちて樹脂基板４０１の表面から排除されるが、樹脂基板４０１の表面に粒子４０２が残った場合には、溝４０５の深さだけ高さ制御に差が生じ、樹脂基板４０１上の半導体チップ４０４の表面に傾きが生じてしまう。しかも、この場合の樹脂基板４０１と半導体チップ４０４との隙間は極めて微小であり、半導体チップ４０４を樹脂基板４０１上に密着させて実装してしまい、これによって、半田の接着強度と共に放熱効果が低減し、暗電流不良も発生する虞がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、半田の接着強度と共に放熱効果を維持しつつ、基板面と撮像素子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半導体デバイスの実装方法、この半導体デバイスを用いた半導体素子モジュール、この半導体素子モジュールを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置や、この半導体素子モジュールを情報記録再生部に用いたピックアップ装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。

本発明の半導体デバイスの実装方法は、基板上に半導体素子を有する半導体デバイスを実装する半導体デバイスの実装方法において、該基板と該半導体デバイスとの間に、目標間隔保持用のボールを介在させた状態で、該基板の配線パターンのランド部と該半導体デバイスの各端子とを接合部により接合する半導体デバイス実装工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法における半導体デバイス実装工程は、前記配線パターン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パターンの各ランド部とをそれぞれ位置合せして、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パターン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する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法における半導体デバイス実装工程は、前記基板上の半導体デバイス実装用の所定位置に、各ペイスト状熱硬化樹脂材料を一または複数箇所配置するペイスト状熱硬化樹脂材料配置工程と、該ペイスト状熱硬化樹脂材料上にそれぞれ、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の各端子と該基板の配線パターンの各ランド部とをそれぞれ位置合せし、該半導体デバイスを該ボール上に載置する半導体デバイス載置工程と、該ペイスト状熱硬化樹脂材料を熱硬化させると共に、該半導体デバイスの各端子と該配線パターンの各ランド部とを半田によりそれぞれ接合する半導体デバイス接合工程とを有する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法における半導体デバイス実装用の所定位置は、前記配線パターンの各ランド部以外の位置である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法におけるボールは、樹脂製球体、該樹脂製球体の表面に金属めっきが施された球体および金属製球体のうちの少なくともいずれかである。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法におけるボールが樹脂製球体の表面に金属めっきが施された球体または金属製球体の場合に、該金属めっきの金属材料または該金属製球体の金属材料が前記半田の材料と同じ材料である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法におけるボールは、前記配線パターンの複数のランド部のうち、最も支持面積が広く取れる４箇所以上のランド部の位置で前記半導体デバイスを支持している。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法における半田の材料はペイスト状半田材料である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法における半導体デバイス実装工程の後に、前記基板と前記半導体デバイスとの間の隙間内に充填樹脂を注入する充填樹脂注入工程をさらに有する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法におけるボールの直径は、前記半田材料または前記ペイスト状熱硬化樹脂材料の厚さよりも大きく設定されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法におけるボールの直径は０．２〜０．８ｍｍである。

さらに、好ましくは、本発明の半導体デバイスの実装方法における目標間隔は、前記基板の配線パターンのランド部と前記半導体デバイスの各端子とを接合する接合部が所定の集中熱応力条件により接合不良にならない程度の間隔である。

本発明の半導体素子モジュールは、表面側に一または複数の配線パターンが形成された基板と、半導体素子が表面側に搭載された半導体デバイスと、該基板と該半導体デバイスとの間に介在して、該半導体デバイスの表面と該基板の表面を、平行に配置すると共に目標間隔に保持するためのボールと、該配線パターンの所定のランド部と該半導体デバイスの各端子を電気的に接合する接合部とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおけるボールは、前記配線パターンの所定のランド部上に載置されているかまたは、該配線パターンのランド部以外の該基板上に載置されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおけるボールは、樹脂製球体、該樹脂製球体の表面に金属めっきが施された球体および金属製球体のうちの少なくともいずれかである。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおけるボールが樹脂製球体の表面に金属めっきが施された球体または金属製球体の場合で、前記接合部が半田接合部の場合に、該金属めっきの金属材料または該金属製球体の金属材料が該半田接合部の材料と同じ材料により構成されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおけるボールは、前記配線パターンの複数のランド部のうち、最も支持面積が広く取れる４箇所以上のランド部の位置で前記半導体デバイスを支持している。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおける接合部の半田材料はペイスト状半田材料である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおいて、前記基板と前記半導体デバイスとの間の隙間内に充填樹脂が配設されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおけるボールの直径は、前記接合部の半田材料の厚さよりも大きく設定されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおけるボールが前記配線パターンの所定のランド部上に載置される場合は、該ボールがペイスト状半田材料内に配置されており、該ボールが該配線パターンのランド部以外の該基板上に載置される場合は該ボールがペイスト状熱硬化樹脂材料内に配置されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおけるボールの直径は、前記ペイスト状熱硬化樹脂材料の厚さよりも大きく設定されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおけるボールの直径は０．２〜０．８ｍｍである。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおける目標間隔は、前記基板の配線パターンのランド部と前記半導体デバイスの各端子とを接合する接合部が所定の集中熱応力条件により接合不良にならない程度の間隔である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおける半導体素子は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおける半導体素子は、出射光を発生させるための発光素子および入射光を受光するための受光素子である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおいて、本発明の上記半導体素子モジュールの基板上の所定位置に、前記撮像素子上に入射光を結像するための集光レンズを固定したホルダー部材が設けられている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体素子モジュールにおいて、本発明の上記半導体素子モジュールの基板上に、出射光を直進させたり入射光を所定方向に曲げて導いたりする一または複数の光学機能素子を固定したホルダー部材が設けられている。

本発明の電子情報機器は、本発明の上記半導体素子モジュールを画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の電子情報機器は、本発明の上記半導体素子モジュールを情報記録再生部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

本発明においては、基板面と半導体デバイスとの間に間隔保持用のボールを介在させるので、基板面と半導体デバイスとがボールによって平行に位置している。これによって、半導体素子モジュールの半導体素子の受光面が基板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如何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が防止される。

また、基板面の配線パターンの接合部と半導体デバイスの各端子とを接合するための半田中に同一径のボールが埋め込まれているので、半導体デバイスの基板面に対する高さ制御と同時に、基板面の配線パターンの接合部（ランド部）と半導体デバイスの各端子とを半田により電気的に接合することが可能となる。

さらに、ボールの径に応じて基板面と半導体デバイスとの間に所望のクリアランスを設けることが可能となる。半導体デバイスの各端子と、基板の各配線パターンのランド部とが半田で接続される場合に、所望のクリアランスとは、半導体デバイスと基板の熱膨張の差が半田（フィレット）に影響しない隙間である。半田（フィレット）の体積によって、半導体デバイスと基板との熱応力緩和が可能な所望のクリアランスが必要になる。したがって、特許文献１〜５の粒子の大きさでは全く半導体デバイスと基板との熱集中応力の緩和ができない微細なクリアランスになってしまう。

この半導体デバイスと基板との熱集中応力の緩和のために、クリアランス内にエポキシ系の充填樹脂を介在させてもよい。この場合には、充填樹脂によって半導体デバイスと基板とが接合されるので、半導体デバイスと基板との半田接合部分の集中熱応力が大幅に緩和されて、半導体デバイスと基板の半田接合部分の破壊が防止される。

特許文献５のように溝加工する必要もなく、半導体デバイスの基板面に対する高さ制御がより容易かつ正確になるし、小さいチップを載置するノズルを共用すれば、ノズルを別途用意することなくボールを半田上または接着材上に容易かつ正確に置くことが可能となる。

以上により、本発明によれば、撮像素子を表面側に有する半導体デバイスを基板面上にマウントする前に、半田部上または、半導体デバイスを支持可能とする基板面の接着材上に、同一径のボールを載せて実装して、基板面と半導体デバイスとの間に間隔保持用のボールを介在させるため、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施すことなく、半導体デバイスの撮像素子を基板面に対して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、半田の接着強度と共に放熱効果を維持しつつ、基板面と撮像素子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。

以下に、本発明の半導体デバイスの実装方法および、この半導体デバイスの実装方法により半導体デバイスが実装された半導体素子モジュールを撮像素子モジュールに適用した場合の撮像素子モジュールの実施形態１，２および、この撮像素子モジュールの実施形態１，２に更に光学部材をモジュール化した撮像素子モジュールの実施形態３、さらに、これらの撮像素子モジュールの実施形態１〜３のいずれかを撮像部に用いた電子情報機器の実施形態４について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る撮像素子モジュールの構成例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１の撮像素子モジュールの要部縦断面図である。図３は、図１の撮像素子モジュールの要部の拡大縦断面図である。

図１〜図３において、本実施形態１の撮像素子モジュール１は、配線幅０．２〜１ｍｍ（ここでは０.５ｍｍ）の配線パターン２ａが中央部分を空けて左右に３行づつ形成されたマウント基板２と、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３が表面側中央部分に搭載された半導体デバイスとしてのセンサデバイス４と、マウント基板２とセンサデバイス４との間に介在して、センサデバイス４をマウント基板２と平行に配置するためのボールとしてのパールボール５と、このパールボール５を内部に含み、マウント基板２の配線パターン２ａとセンサデバイス４の各接続端子４ａを電気的に接合している半田接合部６とを有している。

パールボール５は、樹脂製で球状のものでもよく、樹脂製の球体表面に金属めっきが為されているものでもよく、金属製の球体であってもよいが、ここでは、樹脂製の球体表面に金属めっき材料として、半田接合部６のペイスト状半田材料と同じすず（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）との合金メッキが施されている。要するに、パールボール５が樹脂製球体の表面に金属めっきが施された球体または金属製球体の場合に、金属めっきの材料または金属製球体の金属材料が半田材料と同じ材料により構成されていれば、半田材料と金属材料が互いに親和性があり、熱応力にも強く接合強度が高く、互いに剥がれ難い。

また、パールボール５は、センサデバイス４を、最も支持面積が広く取れる配線パターン２ａの最も外側の４箇所で支持するようにしているが、最も支持面積が広く取れる３箇所または５箇所以上の複数箇所によるセンサデバイス４への支持でもよい。このパールボール５は、単に３箇所だけの支持では、センサデバイス４が倒れて傾く可能性も捨てきれず、センサデバイス４に対して、最も支持面積が広く取れる４箇所以上の複数箇所による支持が安定している。パールボール５は、半田接合部６となるペイスト状半田材料上に置かれると、ロボットアーム（搭載機）の搭載荷重およびパールボール５の自重によりパールボール５がペイスト状半田材料内を沈むので、パールボール５がペイスト状半田材料上から脱落し難い。

このパールボール５により、マウント基板２とセンサデバイス４との間に所望のクリアランスを設けている。このクリアランス内にエポキシ系の充填樹脂を介在させてもよく、この場合には、エポキシ系の充填樹脂によってセンサデバイス４とマウント基板２とが上下で接合されるので、センサデバイス４とマウント基板２の半田接合部６の集中熱応力が大幅に緩和されてセンサデバイス４とマウント基板２の半田接合部６の破壊が防止される。このクリアランスは、小さければ小さいほど、センサデバイス４とマウント基板２との間に充填樹脂が必要になるし、クリアランスが大きければ大きいほど、その充填樹脂が必要ではなくなる。流動性のよいエポキシ系の充填樹脂を細いノズル先端部から、センサデバイス４とマウント基板２との間に注入すると、毛細管現象で容易にそのクリアランス内部に流入する。

上記構成により、以下、半導体デバイスとしてのセンサデバイス４のマウント基板２への実装方法について説明する。

図５（ａ）〜図５（ｅ）は、図１のセンサデバイス４のマウント基板２への実装方法について説明するための各工程を模式的に示す斜視図である。図６（ａ）〜図６（ｅ）は、図５（ａ）〜図５（ｅ）にそれぞれ対応した各工程の縦断面図である。

図１のセンサデバイス４のマウント基板２への実装方法は、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、まず、配線幅０．２〜１ｍｍ（ここでは０.５ｍｍ）の配線パターン２ａが形成されたマウント基板２を実装装置のテーブル上の所定位置にセットする。

次に、配線パターン２ａの半田付け箇所に対応したランド位置に穴がパターニングされた樹脂製または金属製の薄板状のマスク（図示せず）を、マウント基板２上に重ねて置き、そのマスクの上から半田接合部６となるペイスト状半田材料を塗布する。その後、マスクをマウント基板２上から取り除くと、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、配線パターン２ａの半田付け箇所に対応したランド位置に、ペイスト状半田材料６ａが配置される。ここでは、各ペイスト状半田材料６ａは、左右３本づつの配線パターン２ａの中央側の端部（ランド部またはフットパターン；半田が溶融して電気的に接着するための接着部分）上に厚さ０．１〜０．３ｍｍ（ここでは、０．２５ｍｍ）高さで６箇所配置される。また、マスクの板厚は、ここでは、０．３ｍｍ程度である。

さらに、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すように、ロボットアームの先端部に設けられたノズルにより、左右の各３箇所の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、直径が０．２〜０．８ｍｍ（ここでは０．３ｍｍ）の球状のパールボール５を吸引して移動させた後に排気して順次載置する。ロボットアーム（搭載機）の搭載荷重およびパールボール５の自重によりパールボール５がペイスト状半田材料内に沈む。このペイスト状半田材料６ａの厚さ０．２５ｍｍよりも、パールボール５の直径０．３ｍｍの方が大きく構成されており、ペイスト状半田材料６ａ内にパールボール５が自重で沈んでもパールボール５の上面部分が露出する寸法関係になっている。

さらに、図５（ｄ）および図６（ｄ）に示すように、ロボットアームの先端部に設けられたノズルにより、表面側中央部分に固体撮像素子３が搭載されたセンサデバイス４を、センサデバイス４の裏面側の各金属接合端子４ａと、各ペイスト状半田材料６ａとをそれぞれ位置合せをして、４箇所のパールボール５上に載置する。センサデバイス４がペイスト状半田材料６ａ上のパールボール５上に載置されると、ペイスト状半田材料６ａはペイスト状であるため、センサデバイス４の自重で、パールボール５と共にある程度または完全にペイスト状半田材料６ａ内に沈み込む。

その後、マウント基板２、各ペイスト状半田材料６ａおよび、固体撮像素子３が搭載されたセンサデバイス４をリフロー炉に入れて、周囲温度を摂氏２３０度にする。これによって、図５（ｅ）および図６（ｅ）に示すように各ペイスト状半田材料６ａを溶かし、センサデバイス４の裏面側の各金属接合端子４ａと、配線パターン２ａの中央部側の各端部（ランド部）とをそれぞれ、各ペイスト状半田材料６ａにより半田接合部６として電気的に接合する。

以上により、本実施形態１によれば、マウント基板２とセンサデバイス４との間に間隔保持用のパールボール５を介在させるため、マウント基板２とセンサデバイス４とをパールボール５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１の固体撮像素子３の受光面がマウント基板２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如何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。

また、マウント基板２の表面の配線パターン２ａの接合部とセンサデバイス４の各端子とを接合するための半田中に同一径のパールボール５が埋め込まれているため、センサデバイス４の基板面に対する高さ制御と同時に、マウント基板２の表面の配線パターン２ａの接合部（ランド部）とセンサデバイス４の各端子とを半田により電気的に接合することができる。

さらに、パールボール５の径に応じてマウント基板２の基板面とセンサデバイス４との間に所望のクリアランス（隙間）を設けることができる。センサデバイス４の各端子と、マウント基板２の各配線パターン２ａのランド部とが半田で接続される場合に、所望のクリアランスとは、センサデバイス４とマウント基板２の熱膨張の差が半田（フィレット）に影響しない隙間である。

このセンサデバイス４とマウント基板２との熱集中応力の緩和のために、このクリアランス内にエポキシ系の充填樹脂を介在させてもよい。この場合には、充填樹脂によってセンサデバイス４とマウント基板２とが接合されるので、センサデバイス４とマウント基板２との半田接合部６の集中熱応力が大幅に緩和されて、センサデバイス４とマウント基板２の半田接合部分の破壊が防止される。このクリアランスが小さければ小さいほど、充填樹脂が必要になるし、クリアランスが大きければ大きいほど、充填樹脂が必要ではなくなる。流動性のよいエポキシ系の充填樹脂を細いノズル先端部から注入すると、毛細管現象で容易にクリアランス内部に流入する。
（実施形態２）
上記実施形態１では、マウント基板２の各配線パターン２ａ上にペイスト状半田材料６ａを載置し、そのペイスト状半田材料６ａ上にパールボール５を載置し、マウント基板２の各配線パターン２ａとセンサデバイス４の各金属接合端子４ａとを半田により接合すると同時に、パールボール５によりマウント基板２とセンサデバイス４との距離を一定の目標距離に高さ制御したが、本実施形態２では、マウント基板２の各配線パターン２ａとは別に、マウント基板２上の左右の各配線パターン２ａ間の中央部分に、後述する熱硬化型ペイスト状樹脂材料としての熱硬化型ペイスト状接着剤７を４箇所配置して、その上にパールボール５を載置し、更にその上にセンサデバイス４を置き、マウント基板２の各配線パターン２ａとセンサデバイス４の各金属接合端子４ａとの電気的な接続を、別途、ハンダ付けにより行う場合について説明する。

図７（ａ）〜図７（ｅ）は、本発明の実施形態２に係る撮像素子モジュールのセンサデバイス４のマウント基板２への実装方法について説明するための各工程を模式的に示す斜視図である。図８（ａ）〜図８（ｅ）は、図７（ａ）〜図７（ｅ）にそれぞれ対応した各工程の縦断面図である。なお、上記図５と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号番号を付けて説明する。

本実施形態２の撮像素子モジュール１Ａのセンサデバイス４のマウント基板２への実装方法は、図７（ａ）および図８（ａ）に示すように、まず、配線幅０．２〜１ｍｍ（ここでは０.５ｍｍ）の配線パターン２ａが形成されたマウント基板２を実装装置のテーブル上の所定位置にセットする。

次に、図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、ピン転写方式（または注射器等によるディスペンス方式：微量時はピン転写方式を用い、それよりも多い量の時はディスペン方式を用いる。量に応じて両者を使い分ける。）により熱硬化型ペイスト状接着剤７をピン先端部分で掬い取って、配線パターン２ａの半田付け箇所の内側中央領域に、熱硬化型ペイスト状接着剤７をそれぞれ順次塗布する。これによって、配線パターン２ａの内側中央領域に、４つの熱硬化型ペイスト状接着剤７が配置されるとともに、更にこれらの中央位置に、これらよりも高く、センサデバイス４を固定するための一つの熱硬化型ペイスト状接着剤７ａが配置される。ここでは、各熱硬化型ペイスト状接着剤７は、左右３本づつの配線パターン２ａの内側の中央部（中央領域）上に厚さ０．１〜０．３ｍｍ（ここでは、０．２５ｍｍ）高さで４箇所配置される。

さらに、図７（ｃ）および図８（ｃ）に示すように、ロボットアームの先端部に設けられたノズルにより、左右の４箇所の熱硬化型ペイスト状接着剤７上にそれぞれ、直径が０．２〜０．８ｍｍ（ここでは０．３ｍｍ）の球状のパールボール５を吸引して移動させた後に排気して順次載置する。ロボットアーム（搭載機）の搭載荷重およびパールボール５の自重によりパールボール５がペイスト状接着剤７内に沈む。この熱硬化型ペイスト状接着剤７の厚さ０．２５ｍｍよりも、パールボール５の直径０．３ｍｍの方が大きく構成されており、熱硬化型ペイスト状接着剤７内に、パールボール５が、ロボットアームの搭載荷重およびパールボール５の自重により沈んでも、パールボール５の上面部分が露出する寸法関係になっている。また、中央部分の一つの熱硬化型ペイスト状接着剤７ａの厚さは、このときのパールボール５の高さ位置（直径寸法）と略同等以上の高さになる厚さ寸法（熱硬化型ペイスト状接着剤７ａの表面がセンサデバイス４の底面に必ず接着する厚さ寸法）に設定されている。

さらに、図７（ｄ）および図８（ｄ）に示すように、ロボットアームの先端部に設けられたノズルにより、表面側中央部分に固体撮像素子３が搭載されたセンサデバイス４を、センサデバイス４の裏面側の各金属接合端子４ａと、マウント基板２の配線パターン２ａとをそれぞれ位置合せをして、それらの内側の中央部分の４箇所のパールボール５上に載置すると共に、センサデバイス固定用の熱硬化型ペイスト状接着剤７ａ上に載置する。センサデバイス４が、熱硬化型ペイスト状接着剤７上のパールボール５上に載置されると共に、熱硬化型ペイスト状接着剤７ａ上に載置されると、熱硬化型ペイスト状接着剤７はペイスト状であるため、ロボットアーム（搭載機）の搭載荷重、パールボール５およびセンサデバイス４の自重で、更にパールボール５と共に熱硬化型ペイスト状接着剤７内に完全に沈み込む。

その後、マウント基板２、各熱硬化型ペイスト状接着剤７および、固体撮像素子３が搭載されたセンサデバイス４をリフロー炉（高温炉）に入れて、周囲温度を比較的低温度の摂氏１２０度にする。これによって、図７（ｅ）および図８（ｅ）に示すように各熱硬化型ペイスト状接着剤７を硬貨させてパールボール５をマウント基板２上に固定する。

続いて、センサデバイス４の裏面側の各金属接合端子４ａと、配線パターン２ａの中央部側の各端部（ランド部）とにそれぞれ、各ペイスト状半田材料を位置させてレーザ光によりスポット的に熱を加えて溶融させて電気的に接合して半田接合部６とする。

以上により、本実施形態２によれば、周囲温度を比較的低温度の摂氏１２０度に設定して各熱硬化型ペイスト状接着剤７を硬貨させてパールボール５をマウント基板２上に固定するため、センサデバイス４の固体撮像素子３に、上記実施形態１のような摂氏２３０度の高温度をかけないので固体撮像素子３の熱による変質が抑制される。
（実施形態３）
図９は、本発明の実施形態３に係る撮像素子モジュールの要部構成例を模式的に示す縦断面図である。図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の部材番号を付して説明することにする。

図９において、本実施形態３の固体撮像モジュール１０は、カメラモジュールとして、セラミックスやガラス入りエポキシ樹脂などのマウント基板２と、このマウント基板２上に、被写体からの画像光をそれぞれ光電変換して被写体を撮像する複数の受光部を有する半導体素子としての固体撮像素子３をパッケージ内に有するセンサデバイス４と、このマウント基板２とセンサデバイス４間に介在しているパールボール５と、入射光を撮像素子上に結像するための集光レンズ１１を固定したホルダー部材１２と、ホルダー部材１２内の集光レンズ１１とセンサデバイス４間に設けられ、表面に赤外線カットフィルタがコーティングされたガラス基板１３とを有している。
（実施形態４）
図１０は、本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３の固体撮像モジュール１または１Ａまたは１０を含む固体撮像装置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１０において、本実施形態４の電子情報機器９０は、上記実施形態１〜３の固体撮像モジュール１または１Ａまたは１０からの撮像信号を各種信号処理してカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号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可能とする液晶表示装置などの表示手段９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の信号処理をした後に印刷処理可能とする画像出力手段９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示手段９３と、通信手段９４と、プリンタなどの画像出力手段９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。

この電子情報機器９０としては、前述したように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、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。

したがって、本実施形態４によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力手段９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。

なお、上記実施形態４の電子情報機器９０に限らず、図１１に示すように、本発明の電子素子モジュール２０を情報記録再生部に用いたピックアップ装置９１Ａなどの電子情報機器９０Ａであってもよい。この場合のピックアップ装置９１Ａの光学素子としては、出射光を直進させて出射させると共に、入射光を曲げて所定方向に入射させる光学機能素子（例えばホログラム光学素子）である。また、ピックアップ装置９１Ａの電子素子としては、出射光を発生させるための発光素子（例えば半導体レーザ素子またはレーザチップ）および入射光を受光するための受光素子（例えばフォトＩＣ）を有している。したがって、電子素子モジュール２０としての半導体素子モジュールは、光学機能素子（例えばホログラム光学素子）と、その下部に設けられた発光素子および受光素子とを有している。

この場合も同様に、電子情報機器９０Ａは、上記本発明の電子素子モジュール２０を情報記録再生部に用いたピックアップ装置９１Ａと、このピックアップ装置９１Ａからのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、このピックアップ装置９１Ａからのカラー画像信号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可能とする液晶表示装置などの表示手段９３と、このピックアップ装置９１Ａからのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段９４と、このピックアップ装置９１Ａからのカラー画像信号を印刷用に所定の信号処理をした後に印刷処理可能とする画像出力手段９５とを有している。なお、この電子情報機器９０Ａとして、これに限らず、ピックアップ装置９１Ａの他に、メモリ部９２と、表示手段９３と、通信手段９４と、プリンタなどの画像出力手段９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。

以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４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１〜４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１〜４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。

本発明は、基板上に半導体素子を有する半導体デバイスを実装する半導体デバイスの実装方法、この半導体デバイスの実装方法により実装され、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する半導体素子としての撮像素子または、出射光を発生させるための半導体素子としての発光素子および入射光を受光するための半導体素子としての受光素子がモジュール化された半導体素子モジュール、この半導体素子モジュールとしての固体撮像モジュールを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよび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、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置や、この半導体素子モジュールを情報記録再生部に用いたピックアップ装置などの電子情報機器の分野において、撮像素子を表面側に有する半導体デバイスを基板面上にマウントする前に、半田部上または、半導体デバイスを支持可能とする基板面の接着材上に、同一径のボールを載せて実装して、基板面と半導体デバイスとの間に間隔保持用のボールを介在させるため、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施すことなく、半導体デバイスの撮像素子を基板面に対して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、半田の接着強度と共に放熱効果を維持しつつ、基板面と撮像素子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。

本発明の実施形態１に係る撮像素子モジュールの構成例を模式的に示す斜視図である。 図１の撮像素子モジュールの要部縦断面図である。 図１の撮像素子モジュールの要部の拡大縦断面図である。 （ａ）は図１のセンサデバイスの表面側を模式的に示す斜視図、（ｂ）は図１のセンサデバイスの裏面側を模式的に示す平面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図１のセンサデバイス４のマウント基板２への実装方法について説明するための各工程を模式的に示す斜視図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図５（ａ）〜図５（ｅ）にそれぞれ対応した各工程の縦断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態２に係る撮像素子モジュールのセンサデバイス４のマウント基板２への実装方法について説明するための各工程を模式的に示す斜視図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図７（ａ）〜図７（ｅ）にそれぞれ対応した各工程の縦断面図である。 本発明の実施形態３に係る撮像素子モジュールの要部構成例を模式的に示す縦断面図である。 本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３の固体撮像モジュール１または１Ａまたは１０を含む固体撮像装置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。 本発明の実施形態４の変形例として、本発明の電子素子モジュールを含むピックアップ装置を情報記録再生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。 （ａ）〜（ｄ）は、従来の固体撮像素子の実装方法について説明するための各工程を模式的に示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１２（ａ）〜図１２（ｄ）にそれぞれ対応した各工程の縦断面図である。 特許文献１に開示されている従来の撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。 特許文献３に開示されている従来の撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。 特許文献４に開示されている従来の撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。 特許文献５に開示されている従来の半導体装置の要部構成例を示す平面図、 図１７のＡ−Ｂ線の縦断面図である。 図１２の従来の固体撮像素子の実装方法において、半田接合部の高さに差が発生する場合について説明するための要部縦断面図である。

符号の説明

１、１Ａ、１０ 固体撮像モジュール
２ マウント基板（基板）
２ａ 配線パターン
３ 固体撮像素子
４ センサデバイス
４ａ 接続端子（端子）
５ パールボール（ボール）
６ 半田接合部
６ａ ペイスト状半田材料
７ 熱硬化型ペイスト状接着剤（熱硬化型ペイスト状樹脂材料）
１１ 集光レンズ
１２ ホルダー部材
１３ ガラス基板
９０、９０Ａ 電子情報機器
９１ 固体撮像装置
９１Ａ ピックアップ装置
２０ 電子素子モジュール（半導体素子モジュール）
９２ メモリ部
９３ 表示手段
９４ 通信手段
９５ 画像出力手段

Claims (30)

1. 基板上に半導体素子を有する半導体デバイスを実装する半導体デバイスの実装方法において、
   該基板と該半導体デバイスとの間に、目標間隔保持用のボールを介在させた状態で、該基板の配線パターンのランド部と該半導体デバイスの各端子とを接合部により接合する半導体デバイス実装工程を有する半導体デバイスの実装方法。
2. 前記半導体デバイス実装工程は、
   前記配線パターン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パターンの各ランド部とをそれぞれ位置合せして、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パターン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する請求項１に記載の半導体デバイスの実装方法。
3. 前記半導体デバイス実装工程は、
   前記基板上の半導体デバイス実装用の所定位置に、各ペイスト状熱硬化樹脂材料を一または複数箇所配置するペイスト状熱硬化樹脂材料配置工程と、
   該ペイスト状熱硬化樹脂材料上にそれぞれ、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の各端子と該基板の配線パターンの各ランド部とをそれぞれ位置合せし、該半導体デバイスを該ボール上に載置する半導体デバイス載置工程と、
   該ペイスト状熱硬化樹脂材料を熱硬化させると共に、該半導体デバイスの各端子と該配線パターンの各ランド部とを半田によりそれぞれ接合する半導体デバイス接合工程とを有する請求項１に記載の半導体デバイスの実装方法。
4. 前記半導体デバイス実装用の所定位置は、前記配線パターンの各ランド部以外の位置である請求項３に記載の半導体デバイスの実装方法。
5. 前記ボールは、樹脂製球体、該樹脂製球体の表面に金属めっきが施された球体および金属製球体のうちの少なくともいずれかである請求項１〜３のいずれかに記載の半導体デバイスの実装方法。
6. 前記ボールが樹脂製球体の表面に金属めっきが施された球体または金属製球体の場合に、該金属めっきの金属材料または該金属製球体の金属材料が前記半田の材料と同じ材料である請求項２または３に記載の半導体デバイスの実装方法。
7. 前記ボールは、前記配線パターンの複数のランド部のうち、最も支持面積が広く取れる４箇所以上のランド部の位置で前記半導体デバイスを支持している請求項１〜３のいずれかに記載の半導体デバイスの実装方法。
8. 前記半田の材料はペイスト状半田材料である請求項２または３に記載の半導体デバイスの実装方法。
9. 前記半導体デバイス実装工程の後に、前記基板と前記半導体デバイスとの間の隙間内に充填樹脂を注入する充填樹脂注入工程をさらに有する請求項１〜３のいずれかに記載の半導体デバイスの実装方法。
10. 前記ボールの直径は、前記半田材料または前記ペイスト状熱硬化樹脂材料の厚さよりも大きく設定されている請求項２または３に記載の半導体デバイスの実装方法。
11. 前記ボールの直径は０．２〜０．８ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の半導体デバイスの実装方法。
12. 前記目標間隔は、前記基板の配線パターンのランド部と前記半導体デバイスの各端子とを接合する接合部が所定の集中熱応力条件により接合不良にならない程度の間隔である請求項１〜３のいずれかに記載の半導体デバイスの実装方法。
13. 表面側に一または複数の配線パターンが形成された基板と、半導体素子が表面側に搭載された半導体デバイスと、該基板と該半導体デバイスとの間に介在して、該半導体デバイスの表面と該基板の表面を、平行に配置すると共に目標間隔に保持するためのボールと、該配線パターンの所定のランド部と該半導体デバイスの各端子を電気的に接合する接合部とを有する半導体素子モジュール。
14. 前記ボールは、前記配線パターンの所定のランド部上に載置されているかまたは、該配線パターンのランド部以外の該基板上に載置されている請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
15. 前記ボールは、樹脂製球体、該樹脂製球体の表面に金属めっきが施された球体および金属製球体のうちの少なくともいずれかである請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
16. 前記ボールが樹脂製球体の表面に金属めっきが施された球体または金属製球体の場合で、前記接合部が半田接合部の場合に、該金属めっきの金属材料または該金属製球体の金属材料が該半田接合部の材料と同じ材料により構成されている請求項１５に記載の半導体素子モジュール。
17. 前記ボールは、前記配線パターンの複数のランド部のうち、最も支持面積が広く取れる４箇所以上のランド部の位置で前記半導体デバイスを支持している請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
18. 前記接合部の半田材料はペイスト状半田材料である請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
19. 前記基板と前記半導体デバイスとの間の隙間内に充填樹脂が配設されている請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
20. 前記ボールの直径は、前記接合部の半田材料の厚さよりも大きく設定されている請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
21. 前記ボールが前記配線パターンの所定のランド部上に載置される場合は、該ボールがペイスト状半田材料内に配置されており、該ボールが該配線パターンのランド部以外の該基板上に載置される場合は該ボールがペイスト状熱硬化樹脂材料内に配置されている請求項１４に記載の半導体素子モジュール。
22. 前記ボールの直径は、前記ペイスト状熱硬化樹脂材料の厚さよりも大きく設定されている請求項２１に記載の半導体素子モジュール。
23. 前記ボールの直径は０．２〜０．８ｍｍである請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
24. 前記目標間隔は、前記基板の配線パターンのランド部と前記半導体デバイスの各端子とを接合する接合部が所定の集中熱応力条件により接合不良にならない程度の間隔である請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
25. 前記半導体素子は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部を有する撮像素子である請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
26. 前記半導体素子は、出射光を発生させるための発光素子および入射光を受光するための受光素子である請求項１３に記載の半導体素子モジュール。
27. 請求項２５に記載の半導体素子モジュールの基板上の所定位置に、前記撮像素子上に入射光を結像するための集光レンズを固定したホルダー部材が設けられている半導体素子モジュール。
28. 請求項２６に記載の半導体素子モジュールの基板上に、出射光を直進させたり入射光を所定方向に曲げて導いたりする一または複数の光学機能素子を固定したホルダー部材が設けられている半導体素子モジュール。
29. 請求項２７に記載の半導体素子モジュールを画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
30. 請求項２８に記載の半導体素子モジュールを情報記録再生部に用いた電子情報機器。

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