JP2018100898A - センサモジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に開示された赤外線センサを説明する図3に示すように、例えば、鉄、ニッケル、真鍮または銅製の金属キャップ90が、ガス封止状態でキャリア基板100上に実装されている。金属キャップ90は、適切に光学的に調節された赤外線を送るフィルタでカバーされている開口部210を備えている。
特に好ましい設計形状では、この封止は、内部スペースにおいて所定のガスと湿度との比率を保証するため、所定のガス雰囲気、例えば、乾燥窒素雰囲気または不活性ガス雰囲気の中で行われる。
配線などに用いられる金属膜110が形成されたキャリア基板(COB基板)100に赤外線センサチップ200を搭載し、所定のパターンにはんだペースト120を印刷する。つぎに、はんだペースト120上にキャップ90の開口部縁を載せる。この状態でキャップ90とキャリア基板100をリフロー炉300に通して炉内温度を厳密に制御し、窒素雰囲気下で加熱することにより、信頼性の高いはんだ付けを行ってキャップ90をキャリア基板100に接合する。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、実装基板に赤外線センサ素子が作りこまれた半導体基板をはんだ付けにより接合したセンサモジュールの製造方法を提供する。
赤外線センサは、格子状に配列された複数のサーモパイルなどの受光素子からなる検出部及び前記受光素子から出力された信号を処理する回路を有する信号処理部を有する半導体チップ(以下、チップという)からなる。このチップは、多層配線基板などの実装基板に搭載される。実装基板となる配線基板には回路パターンが形成されている。このような実装基板に実装された赤外線センサは、レンズを金属ケースに実装し、レンズを有する金属ケースを実装基板に接合することもできる。レンズは、外部から入射する赤外線を赤外線センサに結像させるものである。実装基板は、搭載したチップからの信号を内部に形成した回路パターンを介して外部端子から外部へ導出する。
図1は、赤外線センサを搭載した実装基板にキャップを実装基板にはんだによる接合を行う際の工程における加熱処理を実施するリフロー炉などの加熱炉に両者を収容した状態を示している。赤外線センサが形成されたチップ4が搭載された実装基板2は、加熱炉1内に収納されている。
この接合時、キャップ3側の温度を実装基板2の温度より高くして、キャップ3の開口端と実装基板2主面とをはんだにより固着する。すなわち、図1に示す加熱炉内において、その上方は、キャップ3が存在して、高温部7であり、下方は実装基板2が存在して、上方より温度の低い低温部8となっている。
実装基板よりもキャップ側を高温とすることにより、実装基板の金属層の酸化が抑えられ、また、高温から低温に流れる温度の熱流の作用により、実装基板側の金属層へのハンダが均一に広がり、気密性、強度等が向上する。
この実施例では加熱炉としてリフロー炉を用いる。リフロー炉11は、基板や部品を搬入する搬入口14とこれらを搬出する搬出口15を備えている。また、炉内を移動する搬送部18を有する。搬送部18は、炉内をエンドレスに移動し、搬入口14から基板や部品を受け入れ、所定の処理を行って、搬出口15からこれらを搬出する。搬送部18が移動するルートを挟んでそれぞれ複数の上部ヒータ12、下部ヒータ13(この実施例では上部、下部共に3個ずつ有している)が配置されている。図2には、被加熱物として、実装基板2とその上に載置されたキャップ3とが表示されているが、実装基板2とキャップ3との間の空間に実装されたチップ(図1の4)と、キャップ3の開口端との間に挟まれたはんだペースト(図1の5)と、実装基板主面に形成された金属層(図1の6)とは表示を省略している。
まず、実装基板2にはんだペーストをプリントする。つぎに、実装基板2主面に形成したはんだペースト上にキャップ3を伏せて載せ、これを炉内の搬送部18に載せて加熱ゾーン16を移動させる。この加熱処理によって、実装基板2とキャップ3をはんだ接合する。この処理により、炉内の温度を厳密に制御し、窒素雰囲気で加熱することで、信頼性の高い効率の良いはんだ付けが行われる。
実装基板よりもキャップ側を高温とすることにより、実装基板の金属層の酸化が抑えられ、また、高温から低温に流れる温度の熱流の作用により、実装基板側の金属層へのハンダが均一に広がり、気密性、強度等が向上する。
2・・・実装基板(COB基板)
3・・・金属ケース(キャップ)
4・・・赤外線センサチップ
5・・・はんだペースト
6・・・金属膜
7・・・高温部
8・・・低温部
11・・・リフロー炉
12、13・・・ヒータ
14・・・搬入口
15・・・搬出口
16・・・加熱ゾーン
17・・・冷却ゾーン
18・・・搬送部
Claims (2)
- 配線パターンが主面に形成された実装基板と、開口端が前記実装基板の前記主面に対向されて配置されたキャップ形状の金属ケースと、前記実装基板及び前記金属ケースで形成される空間内に封止される赤外線センサとを有するセンサモジュールの製造方法であって、前記赤外線センサを前記実装基板に固定する工程と、前記金属ケースの温度を前記実装基板の温度より高くして、前記金属ケースの開口端と前記実装基板の前記主面とをはんだにより固着する工程とを有することを特徴とするセンサモジュールの製造方法。
- 前記金属ケースの開口端と前記実装基板の前記主面とをはんだにより固着する工程は、リフロー炉の中で行うことを特徴とする請求項1に記載のセンサモジュールの製造方法。
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