JP3748799B2 - Electronic component package and mounting method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体を内蔵する電子部品パッケージ及びその実装方法に関し、特には耐熱性の低い部品を含んでいる電子部品パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、各種電子機器の小型化に合わせて、そこに搭載される電子部品も小型化、チップ化が進んでいる。そして、従来これらの電子部品の回路基板への実装においては、リフロー炉を活用して半田付けする表面実装方法が一般的である。このような電子部品の中に、例えば、レンズ付きCCD、レンズ付きCMOSセンサなどのように、半導体とレンズとを一体化した電子部品が、産業用、医療用、民生用に広く活用されるようになっている。しかも、これらのレンズには低価格化のために、単玉でも性能の良い非球面プラスチックレンズが採用されている。このような従来の電子部品パッケージの例を図面を用いて説明する。図4は従来の電子部品パッケージの斜視図であり、図5は図4の縦断面図である。図6は他の従来の電子部品パッケージの一部分解斜視図であり、図7は図6の電子部品パッケージの一部分解縦断面図である。
【0003】
まず、図4、図5の電子部品パッケージの構成について説明する。図4において、51は半導体として電子部品であるCMOSセンサを収納する電子部品パッケージであり、52の配線基板と53の樹脂成形品であるケースとを接合して構成されている。配線基板52は樹脂、セラミック等から成り、基板52上下面には図示しない配線パターン形成されている。54は基板52表面の配線パターンの一部が、裏面の配線パターンと接続するように基板52側面に形成された半スルーホール部を介して背面側の配線パターンに延設されている接続端子である。接続端子54を介して、電子部品パッケージ51が電子機器のマザーボードである回路基板の電極パターンに接合される。
【0004】
55はCMOSセンサを構成する主要部品のICであり、基板52上面の中央部の配線パターンにダイボンディングにより接合されている。56はワイヤであり、IC55の各電極とこれに対応する各配線パターンとをワイヤボンディングにより接続している。57は低コスト化のために、一般的に用いられている両面非球面のプラスチックレンズであり、ケース53中央に形成されているレンズ用穴53bの段部において、鏡胴53aに固定されている58の絞りにより狭持されている。ケース53の下面にはIC55を収納する凹部53cが形成されている。
【0005】
次に、図6、図7の電子部品パッケージの構成について説明する。図6、図7において、61は半導体としての電子部品であるCMOSセンサを収納する電子部品パッケージであり、62の基板ブロックと63のケースブロックとを嵌着して成る。64は樹脂、セラミック等から成る基板ブロック62の配線基板であり、基板ブロック62内部に形成された凹部64bに65のICを収納する。66は基板64上面に突出して形成されている枠部64aに接合して凹部64bをカバーするガラス板である。ケースブロック63は67のケースにレンズ57を組み立てたものである。その他の構成は前述した電子部品パッケージ51と同様であり、同一構成要素には同符号を付して、詳細な説明は省略する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来のワンチップ化された電子部品を電子機器の回路基板に半田実装するのに際しては、一般的にリフロー炉を用いて半田付けする方法が生産性がよい。しかしながら、プラスチックレンズのように、リフロー炉に耐えるだけの耐熱性がない部品を含んだ電子部品の場合には、手作業による半田付けや光ビームを用いて、端子部のみを加熱することが必要になっている。また、予めケースブロック63と基板ブロック62とを別体のまま製造しておき、まず、先に耐熱性に心配のない基板ブロック62のみをリフロー炉を用いて半田付けし、その後にケースブロック63を基板ブロック62に接合する方法では、基板ブロック62の方に枠部64aを設けたり、ガラス板66等余計な構成要素が増えてしまう。従って、電子部品自体のコストアップを招いたり、実装工程における工数や設備が一般の電子部品に対して余計に掛かってしまう。
【0007】
上記発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、リフロー炉に耐えない耐熱性の低い部品を含んだ電子部品を収納して、リフロー炉による半田付けが可能な電子部品パッケージを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明の手段は、外部接続端子と配線パターンとを有する配線基板と、前記配線基板に固定したケースとから成り、半導体を主要部品として内蔵する電子部品パッケージにおいて、前記ケース内部に通気穴のみで外部と連通するように密閉された空洞を設け、該空洞内に吸水ポリマーを内蔵させたことを特徴とする。
【0009】
また、前記ケース上面にレンズ用穴と前記通気穴とが開口しており、前記レンズ用穴にプラスチックレンズが固定されていることを特徴とする。
【0010】
また、前記空洞は前記レンズの周囲を取り囲むように形成されていることを特徴とする。
【0011】
また、前記通気穴を塞ぐように、ケースの上面に粘着テープを貼着したことを特徴とする。
【0012】
また、前述した目的を達成するための本発明の他の手段は、請求項4に記載の電子部品パッケージを実装する方法において、予め前記吸水ポリマーに吸水後、前記通気穴を粘着テープで塞いでから半田リフローすることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態である電子部品パッケージの斜視図、図2はこの電子部品パッケージの縦断面図、図3はこの電子部品パケージを実装する方法を示す斜視図である。
【0014】
まず、本発明の実施の形態である電子部品パッケージの構成について説明する。図1、図2において、1は電子部品パッケージである。2は樹脂、セラミック等から成る基板であり、基板2には上下面に配線パターンが形成されている。3は、配線パターンの一部が基板2上面から側面の半スルーホール部を経由して裏面側に延設されて形成されている接続端子である。4は電子部品パッケージ1に内蔵する主要電子部品である半導体のICであり、固体撮像素子のCCD又はCMOSセンサが一般的である。5はIC4の電極と基板2の配線パターンとをワイヤボンディング接合しているワイヤである。
【0015】
6は基板2上に接合された樹脂成形品から成るケースであり、中央に貫通穴であるレンズ用穴6aを有する。ケース6には、レンズ用穴6aの周囲を囲むように空洞6bが形成されている。8は樹脂成形品から成る蓋であり、ケース6に接合されて空洞6bを密閉空間にしている。蓋8にはレンズ用穴8a及び空洞6bと外気とを連通する通気穴8bが形成されている。7は両面が非球面のプラスチックレンズであり、レンズ用穴6a内の段部に10の絞りと共に、蓋8により狭持されている。9は空洞6b内に収納された吸水ポリマーである。
【0016】
次に、電子部品パッケージ1を電子機器の回路基板へ実装する方法について説明する。図3において、11は粘着テープである。まず、通気穴8bから吸水ポリマー9に十分給水しておき、通気穴8b及びレンズ用穴6aを塞ぐように粘着テープ11をケース6上面に貼付しておく。こうしておいて、電子部品パッケージ1を、チップマウンタ等で一般の電子部品と同様に回路基板上へ搭載し、リフロー炉によって半田付けを行う。この場合、リフロー時の熱により水分が沸騰気化して空洞6b内の圧力が高まり、粘着テープ11を一部剥がして外に出る。半田リフロー後に、粘着テープ11を剥がすことで実装が完成する。
【0017】
次に、本実施の形態である半導体パッケージの効果について説明する。上述の実装方法によれば、空洞6bが粘着テープ11により密閉されているので、半田付け前の待機中に、蒸発を防いで十分な水分を保持させておくことができる。そして、リフロー炉内においては、水分が存在している間は空洞6b近傍のケース6の温度上昇が水の沸点である100℃付近に押さえられるので、近くにあるレンズ7の温度上昇も抑えられるため、レンズ7はリフロー炉による半田付けに耐えることができる。また、レンズ用穴6aが粘着テープ11でカバーされているので、作業中のガスやほこりによってレンズが汚染されるのを防ぐことができる。
【0018】
なお、以上の実施の形態では、レンズ7の絞り10を独立部品としているが、これを蓋8と一体成形して部品点数を減らすこともできる。また、粘着テープ11をレンズ用穴6aにもカバーしているが、レンズの汚染が他の方法で防止できる場合には、粘着テープ11は通気穴8bを塞ぐのみでもよい。また、吸水ポリマー9は、水以外の液体であっても大量に保持できるため、例えば、フッ素系不活性液体等の液体を用いた場合には、広範囲に沸点を選択できる。従って、電子部品に与える影響が水では懸念されるような部品に適用すれば有効である。また、耐熱性の低い部品は上述したプラスチックレンズに限らないことは勿論である。以上のように、耐熱性の低い部材を含む電子部品に本発明の電子部品パッケージを適用すれば、これを一般の電子部品と同様に半田実装可能な電子部品とすることができ、生産性の向上が図れる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板に実装された半導体と、前記基板を固定したケースとから成る電子部品パッケージにおいて、前記ケース内に通気穴のみで外部と連通する密閉された空洞を設け、該空洞内に吸水ポリマーを内蔵させた構造としたので、回路基板への半田付けに際して、予め吸水ポリマーに給水し、粘着テープで密閉しておくことによって、耐熱性の弱い部品を含んだ電子部品のリフロー炉による生産性の良い半田実装が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である電子部品パッケージの斜視図である。
【図2】図1の電子部品パッケージの縦断面図である。
【図3】図1の電子部品を半田実装する方法を示す斜視図である。
【図4】従来の電子部品パッケージの斜視図である。
【図5】従来の電子部品パッケージの縦断面図である。
【図6】他の従来の電子部品パッケージの一部分解斜視図である。
【図7】従来の電子部品パッケージの一部分解縦断面図である。
【符号の説明】
1 電子部品パッケージ
2 配線基板
3 接続端子
4 IC
6 ケース
6a レンズ用穴
6b 空洞
6c 通気穴
7 レンズ
8 吸水ポリマー
9 粘着テープ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component package incorporating a semiconductor and a mounting method thereof, and more particularly to an electronic component package including a component having low heat resistance.
[0002]
[Prior art]
In recent years, along with the miniaturization of various electronic devices, electronic components mounted thereon have also been miniaturized and chip-ized. Conventionally, in mounting these electronic components on a circuit board, a surface mounting method in which a reflow furnace is used for soldering is common. Among such electronic components, for example, electronic components in which a semiconductor and a lens are integrated, such as a CCD with a lens and a CMOS sensor with a lens, are widely used for industrial, medical, and consumer use. It has become. In addition, these lenses employ aspherical plastic lenses with good performance even with a single lens in order to reduce the price. An example of such a conventional electronic component package will be described with reference to the drawings. 4 is a perspective view of a conventional electronic component package, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of FIG. 6 is a partially exploded perspective view of another conventional electronic component package, and FIG. 7 is a partially exploded longitudinal sectional view of the electronic component package of FIG.
[0003]
First, the configuration of the electronic component package of FIGS. 4 and 5 will be described. In FIG. 4, reference numeral 51 denotes an electronic component package that houses a CMOS sensor, which is an electronic component, as a semiconductor, and is configured by joining a wiring substrate 52 and a case 53, which is a resin molded product. The wiring substrate 52 is made of resin, ceramic, or the like, and a wiring pattern (not shown) is formed on the upper and lower surfaces of the substrate 52. 54 is a connection terminal that is extended to the wiring pattern on the back side through a half-through-hole portion formed on the side surface of the substrate 52 so that a part of the wiring pattern on the surface of the substrate 52 is connected to the wiring pattern on the back surface. is there. The electronic component package 51 is bonded to the electrode pattern of the circuit board that is the motherboard of the electronic device via the connection terminal 54.
[0004]
Reference numeral 55 denotes an IC as a main component constituting the CMOS sensor, which is bonded to the wiring pattern at the center of the upper surface of the substrate 52 by die bonding. Reference numeral 56 denotes a wire, which connects each electrode of the IC 55 and a corresponding wiring pattern by wire bonding. Reference numeral 57 denotes a double-sided aspheric plastic lens that is generally used for cost reduction, and is fixed to the lens barrel 53a at the step portion of the lens hole 53b formed in the center of the case 53. Narrowed by 58 apertures. A concave portion 53 c for accommodating the IC 55 is formed on the lower surface of the case 53.
[0005]
Next, the configuration of the electronic component package of FIGS. 6 and 7 will be described. 6 and 7, reference numeral 61 denotes an electronic component package for accommodating a CMOS sensor, which is an electronic component as a semiconductor, and is formed by fitting 62 substrate blocks and 63 case blocks. Reference numeral 64 denotes a wiring board of the substrate block 62 made of resin, ceramic or the like, and 65 ICs are housed in the recesses 64b formed inside the substrate block 62. Reference numeral 66 denotes a glass plate that is joined to a frame portion 64a formed to protrude from the upper surface of the substrate 64 and covers the concave portion 64b. The case block 63 is obtained by assembling the lens 57 in 67 cases. Other configurations are the same as those of the electronic component package 51 described above, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When soldering a conventional one-chip electronic component onto a circuit board of an electronic device, a method of soldering using a reflow furnace generally has good productivity. However, in the case of electronic parts including parts that are not heat-resistant enough to withstand a reflow furnace, such as plastic lenses, it is necessary to heat only the terminal part using manual soldering or a light beam. It has become. In addition, the case block 63 and the substrate block 62 are manufactured separately in advance. First, only the substrate block 62 that is not concerned with heat resistance is first soldered using a reflow furnace, and then the case block 63 is processed. In the method of joining the substrate block 62 to the substrate block 62, the frame portion 64a is provided on the substrate block 62, and extra components such as the glass plate 66 are increased. Therefore, the cost of the electronic component itself is increased, and the man-hours and equipment in the mounting process are excessive for general electronic components.
[0007]
The above invention has been made to solve such a conventional problem, and its purpose is to store electronic parts including parts having low heat resistance that cannot withstand a reflow furnace, and to perform soldering by a reflow furnace. It is to provide an electronic component package that can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Means of the present invention for achieving the above-mentioned object comprises an electronic component package comprising a wiring board having an external connection terminal and a wiring pattern, and a case fixed to the wiring board, and incorporating a semiconductor as a main component. A sealed cavity is provided in the case so as to communicate with the outside only through a vent hole, and a water-absorbing polymer is built in the cavity.
[0009]
Further, a lens hole and the vent hole are opened in the upper surface of the case, and a plastic lens is fixed in the lens hole.
[0010]
The cavity is formed so as to surround the periphery of the lens.
[0011]
In addition, an adhesive tape is attached to the upper surface of the case so as to close the vent hole.
[0012]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for mounting an electronic component package according to claim 4, wherein the water absorbing polymer is previously absorbed and then the vent hole is closed with an adhesive tape. And solder reflow.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an electronic component package according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the electronic component package, and FIG. 3 is a perspective view showing a method of mounting the electronic component package.
[0014]
First, the configuration of the electronic component package according to the embodiment of the present invention will be described. 1 and 2, reference numeral 1 denotes an electronic component package. Reference numeral 2 denotes a substrate made of resin, ceramic or the like, and a wiring pattern is formed on the upper and lower surfaces of the substrate 2. Reference numeral 3 denotes a connection terminal formed by extending a part of the wiring pattern from the upper surface of the substrate 2 to the back surface side via a half through-hole portion on the side surface. Reference numeral 4 denotes a semiconductor IC which is a main electronic component built in the electronic component package 1, and a CCD or CMOS sensor as a solid-state imaging device is generally used. Reference numeral 5 denotes a wire for bonding the electrode of the IC 4 and the wiring pattern of the substrate 2 by wire bonding.
[0015]
Reference numeral 6 denotes a case made of a resin molded product joined on the substrate 2, and has a lens hole 6a which is a through hole in the center. A cavity 6b is formed in the case 6 so as to surround the periphery of the lens hole 6a. Reference numeral 8 denotes a lid made of a resin molded product, which is joined to the case 6 to make the cavity 6b a sealed space. The lid 8 is formed with a lens hole 8a and a vent hole 8b for communicating the cavity 6b with the outside air. Reference numeral 7 denotes a plastic lens having both aspheric surfaces, and is sandwiched by a lid 8 together with an aperture 10 in a step portion in the lens hole 6a. Reference numeral 9 denotes a water-absorbing polymer accommodated in the cavity 6b.
[0016]
Next, a method for mounting the electronic component package 1 on the circuit board of the electronic device will be described. In FIG. 3, 11 is an adhesive tape. First, water is sufficiently supplied to the water-absorbing polymer 9 from the vent hole 8b, and the adhesive tape 11 is stuck on the upper surface of the case 6 so as to close the vent hole 8b and the lens hole 6a. In this way, the electronic component package 1 is mounted on a circuit board in the same manner as a general electronic component by a chip mounter or the like, and soldered by a reflow furnace. In this case, the water is boiled and vaporized by the heat during reflow, the pressure in the cavity 6b is increased, and the adhesive tape 11 is partially peeled and goes out. After the solder reflow, the adhesive tape 11 is removed to complete the mounting.
[0017]
Next, effects of the semiconductor package according to the present embodiment will be described. According to the mounting method described above, since the cavity 6b is sealed with the adhesive tape 11, evaporation can be prevented and sufficient moisture can be held during standby before soldering. In the reflow furnace, while the moisture is present, the temperature rise of the case 6 near the cavity 6b is suppressed to around 100 ° C., which is the boiling point of water, so that the temperature rise of the nearby lens 7 can also be suppressed. Therefore, the lens 7 can withstand soldering by a reflow furnace. Moreover, since the lens hole 6a is covered with the adhesive tape 11, it is possible to prevent the lens from being contaminated by gas or dust during operation.
[0018]
In the above embodiment, the diaphragm 10 of the lens 7 is an independent component. However, it can be integrally formed with the lid 8 to reduce the number of components. Moreover, although the adhesive tape 11 is covered also in the lens hole 6a, when the contamination of the lens can be prevented by another method, the adhesive tape 11 may only block the ventilation hole 8b. Further, since the water-absorbing polymer 9 can be retained in a large amount even if it is a liquid other than water, for example, when a liquid such as a fluorine-based inert liquid is used, the boiling point can be selected in a wide range. Therefore, it is effective if it is applied to a component in which the influence on the electronic component is concerned with water. Of course, the parts having low heat resistance are not limited to the plastic lens described above. As described above, if the electronic component package of the present invention is applied to an electronic component including a member having low heat resistance, it can be made into an electronic component that can be soldered in the same manner as a general electronic component. Improvement can be achieved.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an electronic component package including a semiconductor mounted on a substrate and a case to which the substrate is fixed, a sealed cavity that communicates with the outside only through a vent hole in the case. Since the water-absorbing polymer is built in the cavity, when soldering to the circuit board, the water-absorbing polymer is supplied in advance and sealed with an adhesive tape to include parts with low heat resistance. However, it has become possible to mount solder with good productivity by using a reflow furnace for electronic components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an electronic component package according to an embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view of the electronic component package of FIG. 1. FIG.
3 is a perspective view showing a method for solder mounting the electronic component of FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a perspective view of a conventional electronic component package.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional electronic component package.
FIG. 6 is a partially exploded perspective view of another conventional electronic component package.
FIG. 7 is a partially exploded longitudinal sectional view of a conventional electronic component package.
[Explanation of symbols]
1 Electronic Component Package 2 Wiring Board 3 Connection Terminal 4 IC
6 Case 6a Lens hole 6b Cavity 6c Vent hole 7 Lens 8 Water-absorbing polymer 9 Adhesive tape

Claims (5)

外部接続端子と配線パターンとを有する配線基板と、前記配線基板に固定したケースとから成り、半導体を主要部品として内蔵する電子部品パッケージにおいて、前記ケース内部に通気穴のみで外部と連通するように密閉された空洞を設け、該空洞内に吸水ポリマーを内蔵させたことを特徴とする電子部品パッケージ。  An electronic component package comprising a wiring board having an external connection terminal and a wiring pattern, and a case fixed to the wiring board. An electronic component package comprising a sealed cavity and a water-absorbing polymer incorporated in the cavity. 前記ケース上面にレンズ用穴と前記通気用穴とが開口しており、前記レンズ用穴にプラスチックレンズが固定されていることを特徴とする請求項1記載の電子部品パッケージ。  2. The electronic component package according to claim 1, wherein a lens hole and a ventilation hole are opened in the upper surface of the case, and a plastic lens is fixed in the lens hole. 前記空洞は前記レンズの周囲を取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項2記載の電子部品パッケージ。 3. The electronic component package according to claim 2, wherein the cavity is formed so as to surround the periphery of the lens. 前記通気穴を塞ぐように、ケースの上面に粘着テープを貼着したことを特徴とする請求項2又は請求項3記載の電子部品パッケージ。The electronic component package according to claim 2 , wherein an adhesive tape is attached to an upper surface of the case so as to close the vent hole. 請求項4に記載の電子部品パッケージを実装する方法において、予め前記吸水ポリマーに吸水後、前記通気穴を粘着テープで塞いでから半田リフローすることを特徴とする電子部品パッケージの実装方法。5. The method of mounting an electronic component package according to claim 4 , wherein after the water absorbing polymer absorbs water in advance, the vent hole is closed with an adhesive tape and then solder reflow is performed.
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