JP5706357B2

JP5706357B2 - 基板モジュールおよびその製造方法

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Publication number: JP5706357B2
Application number: JP2012038246A
Authority: JP
Inventors: 寛牧野
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP2013175861A

Description

この発明は，基板の同一面上に第１の回路部品と第２の回路部品とが実装されている基板モジュールおよびその製造方法に関する。

小型化を目的として，撮像素子とFPC（Flexible printed circuits）基板とをフリップチップ接続した撮像モジュールが実用化されている。FPC基板を利用すると折り曲げられるので実装面積を実質的に小型化できる。また，撮像素子近傍には，小型電子部品（レギュレータ，抵抗など）などの発熱部材が存在するので，撮像素子に熱が伝わりノイズが発生し，画質が低下してしまうことがある。このために，撮像素子の裏面に放熱部材を取り付け，放熱するものもある。さらに，撮像モジュールには防水対策の要求が高まっている。とくに，内視鏡に使用される場合には，防水以外に滅菌環境に耐えうる撮像モジュールが必要とされている。

滅菌環境は，洗浄液による滅菌以外にEOG滅菌も一般的に実施されている。EOG滅菌とは，ＥＯガスとCO2ガスとを一定の比率が混合した雰囲気に滅菌対象物を曝して滅菌する方法である。オートクレーブ（高温高圧蒸気により滅菌させる方法）よりも滅菌対象物の変質，変形が少ない。

図13は，撮像モジュールの底面図である。

基板１の下面には，撮像素子20が実装されている。この撮像素子20の右側には回路部品８が実装されている。回路部品８の周囲は，樹脂10によって封止されている。また，撮像素子20の周囲は，樹脂14によって封止され，防水構造となっている。

回路部品８の周囲に樹脂10を塗布して硬化させ，その後，撮像素子20の周囲に樹脂14を塗布して硬化させることにより，回路部品８の周囲および撮像素子20の周囲を封止するので，樹脂14が樹脂10に流れ，樹脂10と樹脂14とが接した後に硬化することとなる。樹脂10および樹脂14により撮像素子20の周囲および回路部品８の周囲が封止された撮像モジュールの裏面は放熱板により覆われるので，基板１，放熱板，樹脂10および樹脂14で囲まれ，撮像モジュールの外部と通気しない空洞15が形成される。

また，簡易な構造で製造コストを安くする固体撮像素子モジュール（特許文献１），画質を向上させる固体撮像モジュールの製造方法（特許文献２）などもある。

特開2001-16486号公報特開平9-186308号公報

EOG滅菌では，対象物が加減圧（減圧）環境に曝される。対象物が加減圧環境に曝されると，従来の撮像モジュールの構造では，樹脂の変形，変質により放熱部材が後方に引っ張られる（フリップチップ接続部がせん断方向に引っ張られる）。図13に示すように，樹脂10および14近傍の空洞15の圧縮や膨張によるによる体積変化，空洞15を防水樹脂で封止した場合も、樹脂の硬化収縮や部材の熱膨張差による放熱部材への応力が増加するなどの理由からフリップチップ接続部が接触不良を起こし，映像が映らなくなることがある。このように耐久性が低くなるという問題については，引用文献１，２のいずれにおいても全く考えられていない。

この発明は，撮像モジュールのような基板モジュールの耐久性を向上させることを目的とする。

この発明による基板モジュールの製造方法は，第１の回路部品と第２の回路部品とが同一面上に実装されている基板において，第１の回路部品と第２の回路部品との間に第１の回路部品の周囲領域と第２の回路部品の周囲領域とが接しないように分ける区分け部材を設け，第１の回路部品の周囲領域に第１の樹脂（たとえば，防水樹脂）を塗布し，第２の回路部品の周囲領域に第２の樹脂（たとえば，防水樹脂）を塗布し，区分け部材を取り除くことを特徴とする。撮像モジュールに放熱部材を貼り付けた後に区分け部材を取り除くようにしてもよいし，区分け部材を取り除いた後に，撮像モジュールに放熱部材を貼り付けてもよい。

この発明によると，第１の回路部品と第２の回路部品とが実装されている基板の同一面上において，第１の回路部品と第２の回路部品との間に，第１の回路部品の周囲領域と第２の回路部品の周囲領域とを分ける区分け部材が設けられる。第１の回路部品の周囲領域に第１の樹脂が塗布され，第２の回路部品の周囲領域に第２の樹脂が塗布される。次いで，必要に応じて放熱部材を貼り付け，区分け部材が取り除かれる。区分け部材は，第１の回路部品の周囲領域と第２の回路部品の周囲領域とが接しないように分けるものであるから，第１の樹脂と第２の樹脂とが接してしまうことが未然に防止される。また，第１の樹脂と第２の樹脂とで囲まれる空洞も形成されないので，撮像モジュールの外気圧変化に伴う空洞の膨張等による電気接続部の接触不良も防止され，耐久性が向上する。

第１の樹脂および第２の樹脂は，たとえば，硬化性樹脂であり，第１の回路部品の周囲領域への第１の絶縁性樹脂の塗布および第２の回路部品の周囲領域への第２の樹脂の塗布後に必要に応じて放熱部材を貼り付け，第１の樹脂および第２の樹脂を硬化させ，第１の樹脂および第２の樹脂の硬化後に区分け部材を取り除くようにしてもよい。

第２の回路部品は，複数の回路部品からなる部品群であり，それぞれ接しないように，各回路部品の周囲，とくに半田等による電気接続部に第２の樹脂を塗布することが好ましい。

第１の樹脂および第２の樹脂の硬度は，たとえば，Ａ20からＤ80までのものが好ましい。

区分け部材は，たとえば，ダム・テープである。

第１の回路部品および第２の回路部品において，基板に実装されている面と対向する面上に放熱部材を取り付けることが好ましい。

この発明は，基板モジュールも提供している。すなわち，基板モジュールは，第１の回路部品と第２の回路部品とが同一面上に実装されている基板，第１の回路部品の周囲領域に塗布されている第１の樹脂，および第１の樹脂と非接触となるように，第１の樹脂との間に空間が空けられて，第２の回路部品の周囲領域に塗布されている第２の樹脂を備えている。

この発明によると，基板の同一面上には第１の回路部品と第２の回路部品とが実装されており，かつ第１の回路部品の周囲領域には第１の樹脂が，第２の回路部品の周囲領域には第２の樹脂が封止されている。第１の樹脂と第２の樹脂とは非接触となるように，第１の樹脂と第２の樹脂との間には空間が空けられている。第１の樹脂と第２の樹脂とで囲まれた空洞は形成されていないので，上述のように耐久性が向上する。

第１の樹脂と第２の樹脂とが非接触となるように第１の樹脂と第２の樹脂との間に形成される空間は基板モジュールの外部とつながっている。

第２の回路部品は，たとえば，複数の回路部品からなる部品群であり，それぞれが接しないように，各回路部品の周囲，特に半田等による電気接続部に第２の樹脂を塗布することが好ましい。

第１の樹脂および第２の樹脂は，たとえば，硬度がＡ20からＤ80までのものが好ましい。

第１の回路部品および第２の回路部品において，基板に実装されている面と対向する面上に取り付けられている放熱部材をさらに備える。

実施例１における説明図であり，（Ａ）は，基板の底面図，（Ｂ）は，図１（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線から見た断面図である。実施例１における説明図であり，（Ａ）は，基板の底面図，（Ｂ）は，図２（Ａ）のIIＢ−IIＢ線から見た断面図である。実施例１における説明図であり，（Ａ）は，基板の底面図，（Ｂ）は，図３（Ａ）のIIIＢ−IIIＢ線から見た断面図である。実施例１における説明図であり，（Ａ）は，基板の底面図，（Ｂ）は，図４（Ａ）のIVＢ−IVＢ線から見た断面図である。実施例１における説明図であり，（Ａ）は，基板の底面図，（Ｂ）は，図５（Ａ）のＶＢ−ＶＢ線から見た断面図である。実施例１における説明図であり，（Ａ）は，基板の断面図，（Ｂ）は，図６（Ａ）のVIＢ−VIＢ線から見た断面図である。実施例１における説明図であり，放熱板が取り除かれた撮像モジュールの底面図である。実施例２における説明図であり，（Ａ）は，基板の底面図，（Ｂ）は，図８（Ａ）のVIIIＢ−VIIIＢ線から見た断面図である。実施例２における説明図であり，（Ａ）は，基板の底面図，（Ｂ）は，図９（Ａ）のIXＢ−IXＢ線から見た断面図である。実施例２における説明図であり，（Ａ）は，基板の底面図，（Ｂ）は，図１０（Ａ）のXＢ−XＢ線から見た断面図である。実施例２における説明図であり，（Ａ）は，基板の底面図，（Ｂ）は，図１１（Ａ）のXIＢ−XIＢ線から見た断面図である。実施例２における説明図であり，放熱板が取り除かれた撮像モジュールの底面図である。従来の撮像モジュールであって，放熱板が取り除かれた撮像モジュールの底面図である。

図１（Ａ）は基板１の底面図であり，図１（Ｂ）は，図１（Ａ）のＩＢ−ＩＢ線から見た断面図である。

主として，図１（Ｂ）を参照して，基板１には開口２が形成されている。この開口２に対応する基板１の下面１Ｂの位置に，受光面が上部となるように位置決めされている撮像素子20が樹脂７によって取り付けられている。基板１の下面１Ｂには配線パターン（図示略）が形成されており，その配線パターンと撮像素子20とがバンプ５を介し電気的に接続されている。

基板１に形成されている開口２には，矩形のガラス板３が嵌め込められている。このガラス板３は，樹脂４によって基板１の上面１Ａに固定されている。ガラス板３の下面と撮像素子３の上面との間にはスペーサ６が挟まれている。また，撮像素子20の下面の全体には，両面テープ21が貼られている。

主として図１（Ａ）を参照して，基板１の下面１Ｂの右側には複数の回路部品８が実装されている。これらの複数の回路部品８は互いに間隔があけられている。

次に述べるように，まず，ダム・テープ９が基板１に貼り付けられる。

図２（Ａ）は，基板１の底面図であり，図２（Ｂ）は図２（Ａ）のIIＢ−IIＢ線から見た断面図である。

主として，図２（Ａ）を参照して，撮像素子３（図２においては両面テープ21が見えているので撮像素子３は見えない）の周囲領域31と回路部品８の周囲領域32とが分けられるように，基板１の裏面１Ｂにおいて撮像素子３と回路部品８との間に基板１の対向する辺を突き抜けるようにダム・テープ９が貼られる。ダム・テープ９によって，撮像素子３の周囲領域31と回路部品８の周囲領域32とが接しないようになる。

つづいて，回路部品８の周囲領域32等に樹脂が塗布される。

図３（Ａ）は，基板１の底面図であり，図３（Ｂ）は，図３（Ａ）のIIIＢ−IIIＢ線から見た断面図である。

主として，図３（Ａ）を参照して，回路部品８の周囲領域32に硬化性の樹脂10が塗布される。複数の回路部品８のそれぞれの間にも樹脂10が塗布されることとなる。また，撮像素子３の周囲領域31のうち，ダム・テープ９に接する部分にも硬化性の樹脂11が塗布される。ダム・テープ９があるので，樹脂10と樹脂11とが接することなく，完全に区切られている。

つづいて，放熱板12が貼り付けられる。

図４（Ａ）は，基板１の底面図であり，図４（Ｂ）は，図４（Ａ）のIVＢ−IVＢ線から見た断面図である。

主として，図４（Ｂ）を参照して，基板１とほぼ同じ形状の放熱板12が用意される。用意された放熱板12が撮像素子20の裏面に貼られている両面テープ21によって撮像素子20に貼り付けられる。放熱板12と基板１との間に樹脂11，ダム・テープ９および樹脂10が挟まれるようになる。

つづいて，撮像素子20の周囲領域のうち，樹脂11が塗布されていない部分に樹脂が塗布される。

図５（Ａ）は，基板１の底面図であり，図５（Ｂ）は，図５（Ａ）のＶＢ−ＶＢ線から見た断面図である。

基板１と放熱板12とで挟まれた撮像素子20の周囲領域31に樹脂13が塗布されると，撮像素子20の周りは，樹脂13および樹脂11によって囲まれることとなる。基板１と放熱板12との間に塗布された樹脂13，11および10は硬化させられる。樹脂13，11および10が熱硬化樹脂であれば，加熱されることにより硬化されられることとなろう。

撮像素子20の周囲領域31に塗布された樹脂13および11ならびに回路部品８の周囲領域32に塗布された樹脂10が硬化させられると，ダム・テープ９が取り除かれる。

図６（Ａ）は，基板１の底面図であり，図６（Ｂ）は，図６（Ａ）のVIＢ−VIＢ線から見た断面図である。図７は，放熱板12が取り除かれた基板１の底面図である。

ダム・テープ９が取り除かれると，取り除かれた場所に，基板モジュールの外部とつながっている空間９Ａが形成される。回路部品８の周囲領域32に充填されている樹脂10と，撮像素子20の周囲領域31に充填されている樹脂13または11との間に空間９Ａが形成されることとなる。

樹脂10と，樹脂11および13と，で囲まれた空洞がある場合には，外部の気圧変化による空洞の圧縮，膨張が生じると，基板１と撮像素子20との接続部または基板１と回路部品８との接続部が外れてしまい接触不良が起きることがある。この実施例では，樹脂で囲まれた空洞が無いので，そのような接触不良も防止できる。

本実施例は実施例１とほぼ同様である為，上述した実施例と同一物については同一符号を付し，重複する箇所は詳細な説明を省略する。

図８（Ａ）は，基板１の底面図であり，図８（Ｂ）は，図８（Ａ）のVIIIＢ−VIIIＢ線から見た断面図である。

撮像素子20の周囲領域３１のうち，ダム・テープ９に接する部分および電子部品８のそれぞれの周辺のみに樹脂11および10Ａが塗布されている。図３（Ａ）における樹脂１０に比べると，電子部品８周辺に塗布した樹脂10Ａの面積が格段に少なくなっている。

図９は（Ａ）は，基板１の底面図であり，図９（Ｂ）は，図９（Ａ）のIXＢ−IXＢ線から見た断面図である。

樹脂10Ａおよび11が塗布されると，図８の基板１とほぼ同じ形状の放熱板12が下方から貼り付けられている。

図10（Ａ）は，基板１の底面図であり，図10（Ｂ）は，図10（Ａ）のXＢ−XＢ線から見た断面図である。

基板１と放熱板１２とで挟まれた撮像素子20の周囲領域31に樹脂13が塗布されている。撮像素子20の周りは，樹脂13および樹脂11によって囲まれる。

図11（Ａ）は，基板１の底面図であり，図11（Ｂ）は，図11（Ａ）のXIＢ−XIＢ線から見た断面図である。

基板１と放熱板12との間に塗布された樹脂13，11および10が硬化した後，ダム・テープ９が取り除かれている。

図12は，放熱板12が取り除かれた基板１の底面図である。図７と比較し，回路部品８周辺の樹脂塗布面積が格段に少なくなっている。

本実施例では，樹脂で囲まれた空洞が無く，かつ回路部品８周辺に塗布した樹脂を最小面積に抑制している。これにより，モジュール外部の気圧変化による空洞の圧縮，膨張による前述の接触不良を防止すると共に，熱膨張差や樹脂の変形により放熱部材を介して電気的接合部へ加わる引っ張り等の外力による同様の接触不良も防止できる。

上述の樹脂10，11および13は，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂を利用でき，たとえば，デュロメータ硬さでＡ20からＤ80程度となるものが好ましい。

上述の実施例においては，基板１に撮像素子20と複数の回路部品８が実装されているが，撮像素子２０以外の回路部品が実装されているものでもよい。また，複数の回路部品８が実装されているが，複数でなくともよい。また，放熱板１２が撮像素子２０の下面に貼り付けられる前に樹脂１０および１１が塗布され，放熱板１２が撮像素子２０の下面に貼り付けられた後に樹脂１３が塗布されているが，撮像素子２０の周囲領域３１に充填される樹脂１１および１３と回路部品８の周囲領域３２に充填される樹脂１０とが接しなければ，塗布の順序は問わない。

１基板
８回路（第２の回路部品）
９ダム・テープ（区分け部材）
10 防水樹脂（第２の樹脂）
11，13 防水樹脂（第１の樹脂）
12 放熱板（放熱部材）
20 撮像素子（第１の回路部品）

Claims

第１の回路部品と第２の回路部品とが同一面上に実装されている基板において，第１の回路部品と第２の回路部品との間に第１の回路部品の周囲領域と第２の回路部品の周囲領域とが接しないように分ける区分け部材を設け，
第１の回路部品の周囲領域に第１の樹脂を塗布し，
第２の回路部品の周囲領域に第２の樹脂を塗布し，
区分け部材を取り除く，
基板モジュールの製造方法。
第１の樹脂および第２の樹脂は，硬化性樹脂であり，
第１の回路部品の周囲領域への第１の樹脂の塗布および第２の回路部品の周囲領域への第２の樹脂の塗布後に，第１の樹脂および第２の樹脂を硬化させ，
第１の樹脂および第２の樹脂の硬化後に区分け部材を取り除く，
請求項１に記載の基板モジュールの製造方法。
第２の回路部品は，複数の回路部品からなる部品群であり，それぞれの回路部品同士が接しないように，複数の回路部品それぞれの周囲に第２の樹脂を塗布する，
請求項１または２に記載の基板モジュールの製造方法。
第１の樹脂および第２の樹脂の硬度がＡ20からＤ80までのものである，
請求項１から３のうち，いずれか一項に記載の基板モジュールの製造方法。
区分け部材はダム・テープである，請求項１から４のうち，いずれか一項に記載の基板モジュールの製造方法。
第１の回路部品および第２の回路部品において，基板に実装されている面と対向する面上に放熱部材を取り付ける，
請求項１から５のうち，いずれか一項に記載の基板モジュールの製造方法。