WO2007013344A1

WO2007013344A1 - 半田付け実装構造およびその製造方法、並びにその利用

Info

Publication number: WO2007013344A1
Application number: PCT/JP2006/314379
Authority: WO
Inventors: Kazuo Kinoshita
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2007-02-01
Also published as: EP1912485A1; TWI328989B; CN101233794A; CN101233794B; TW200727758A; JP4421528B2; US20080237302A1; KR101058390B1; KR20080027961A; US7968801B2; JP2007036058A

Abstract

　本発明のカメラモジュール構造（１０）は、プリント基板（１）に形成された基板電極（２）と、そのプリント基板（１）に実装されたカメラモジュール（３）に形成された実装電極（４）とが、半田接合部（５）を介して接合され、基板電極（２）と実装電極（４）とが、セルフアライメントにより位置合わせされている。そして、半田接合部（５）が、半田接合のための半田部（１６）と、カメラモジュール（３）を支持するための支持部（１７）とから構成されている。従って、セルフアライメントにより、重量の重い部品が基板に半田接合された半田付け実装構造を実現することができる。

Description

明細書

半田付け実装構造およびその製造方法、並びにその利用

技術分野

[0001] 本発明は、比較的重い部品であっても実装可能な、半田付け実装構造およびその製造方法、並びにその利用に関するものである。

背景技術

[0002] 基板上に、集積回路 (IC)パッケージやチップ形状の電子部品（実装部品）を半田付けにより実装する方法として、基板の裏側 (電子部品を実装する面とは反対の面）から加熱して、半田を溶融させることによって行われる方法がある。この方法では、半田を溶融させるために、基板の裏側を、半田の溶融温度よりもかなり高温に加熱する必要がある。その結果、熱ストレスにより半田接合部の基板の裏側部分に気泡が生じる。さらに、この方法では、半田付けの際に、電子部品を機械で押さえつけるため、半田部のショートや位置ずれするという問題も生じる。

[0003] そこで、これらの問題を解決するため、セルファライメントにより、基板上に電子部品を実装する方法がある。セルファライメントとは、溶融半田の表面張力と応力とにより電子部品が持ち上げられ、応力の復元力により、その電子部品が基板上の実装位置に、自己整列されることである。言い換えれば、セルファライメントとは、加熱により溶融した半田が基板の電極上で濡れ拡がる際に、溶融半田の表面張力により、電子部品の電極が基板の電極に対応するように移動することである。

[0004] このように、セルファライメントは、基板と基板に実装される電子部品とを無理なく高精度に位置合わせできる特性がある。このため、セルファライメントは、高精度な位置合わせが要求される電子部品の実装方法として、注目されている。

[0005] 例えば、非特許文献 1には、光ファイバ一ケーブルの線芯と、受光素子の中心との位置合わせをセルファライメントにより行うことが開示されている。この文献では、比較的高精度の位置合わせが要求される光学部材を、セルファライメントにより位置合わせしている。

[0006] また、例えば、特許文献 1および 2には、 ICパッケージ (チップスケールパッケージ（ CSP) )とチップ形状の電子部品との実装を、セルファライメントにより行うことが開示されている。

[0007] 具体的には、特許文献 1では、電子部品として、いわゆるチップ部品（抵抗'コンデンサ等)および IC部品などを、プリント基板に実装 (面実装)する際に、その電子部品の実装位置を、セルファライメントにより行っている。特許文献 1では、セルファラィメントを円滑に行うために、電子部品の実装時に、プリント基板に超音波振動を与えている。

[0008] 一方、特許文献 2では、 ICパッケージ部品（CSP)の半田接合部 (端子ランド)の形状 (面積)および配置を調整することにより、セルファライメントの効果を高めている。

[0009] このように、セルファライメントは、溶融半田の表面張力を利用するため、比較的軽い部品の実装に適用されてきた。例えば、 ICパッケージ (IC単体のベアチップ実装， QFP等），チップ形状の電子部品等の位置合わせ力セルファライメントにより行われてきた。

特許文献 1 :日本国公開特許公報特開 2003— 188515号公報（2003年 7月 4日公開）

特許文献 2 :日本国公開特許公報特開 2003— 243757号公報（2003年 8月 29日公開）

非特許文献 1 :ジャーナル'ォブ 'アプライド 'メカニックス、 62卷、 390— 397ページ、 1995年 6月 (Journal of Applied Mechanics, Vol.62, JUNE 1995, 390—397.) 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] し力しながら、従来、セルファライメントは、重い電子部品の実装には適用されてこなかった。これは、セルファライメントは、溶融半田の表面張力を利用するため、基板に実装される電子部品が重すぎると、その重さに耐えきれず、表面張力が働力なくなる力らである。表面張力が働かなくなれば、当然、セルファライメントによる高精度な位置合わせを行うことができな、。

[0011] ここで、最近のデジタルスチルカメラおよび携帯電話などに実装されたカメラモジュールは、オートフォーカス機能およびオートズーム機能等の多機能を有することが一般的である。このような多機能型のカメラモジュールは、特に高精度の位置合わせが必要である。

[0012] し力しながら、多機能型のカメラモジュールの重量は、必然的に重くなるため、セルファライメントによる高精度な位置合わせが行われてこな力つた。

[0013] それゆえ、多機能型のカメラモジュールなど、特に高精度の位置合わせを必要とし

、重い電子部品の実装にも、セルファライメントを適用する技術が切望されている。

[0014] なお、非特許文献 1には、セルファライメントが生じるためには、実装部品と溶融半田との間に働く表面張力と、実装部品の重量とが、弾性的に釣り合うことが前提条件となると記載されている。この記載力もも、セルファライメントは、比較的軽い部品を対象とせざるを得な、のが現状である。

[0015] また、特許文献 1のように、半田付けされるプリント基板に対して超音波振動を与えると、その振動により、プリント基板に接合される電子部品が損傷する虞がある。

[0016] また、特許文献 2のように、半田接合部の形状および配置を調整したとしても、半田の表面張力によるセルファライメントを行うことには変わらない。このため、基板に接合する電子部品が重くなると、その表面張力が働力なくなり、セルファライメント効果が得られな、と、う問題がある。

[0017] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、セルファラィメントにより重量の重い部品が基板に半田接合された半田付け実装構造およびその製造方法、並びにそれらを利用した半田付け実装構造および電子機器を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0018] すなわち、上記の目的を達成するために、本発明の半田付け実装構造は、基板に形成された基板電極と、その基板に実装された実装部品に形成された実装電極とが、半田接合部を介して接合され、上記半田接合部が、半田接合のための半田部と、実装部品を支持するための支持部とを含んで構成されていることを特徴としている。

[0019] 上記の構成によれば、基板電極と実装電極とを接合する半田接合部が、半田接合のための半田部と、実装部品を支持するための支持部とを有している。このため、支持部を実装部品の支持のために用い、半田部をセルファライメントのために用いることによって、支持部により実装部品を支持しながら、半田部のセルファライメントによる位置合わせを行うことが可能となる。すなわち、基板電極と実装電極とが、セルファラィメントにより位置合わせされた半田付け実装構造を製造することが可能となる。従つて、たとえ実装部品が重くても、セルファライメントによる位置合わせが可能となる。それゆえ、基板電極と実装電極とが高精度に位置合わせされた半田付け実装構造を提供できる。

[0020] なお、従来、基板電極と実装電極とをセルファライメントにより位置合わせするには、実装部品は、軽量，小型である必要があった。これは、溶融半田の表面張力のみにより、実装部品を支持していたため、実装部品の荷重に耐えきれなくなるためである。

[0021] 本発明の半田付け実装構造では、上記支持部が、半田部を構成する半田よりも溶融温度が高、材料力もなるからなることが好ま、。

[0022] 上記の構成によれば、支持部を構成する材料が、半田部を構成する半田の溶融温度より高い材料力もなつている。これにより、半田部を形成するために、半田を溶融させても、支持部は融解せず、固体のままである。従って、たとえ、実装部品が重くても、固体の支持部により、その実装部品を確実に支持することが可能となる。それゆえ、固体の支持部により実装部品を支持しながら、溶融した半田のセルファライメントによる位置合わせが可能となる。

[0023] 本発明の半田付け実装構造では、上記支持部が、導電性物質力なることが好ましい。

[0024] 上記の構成によれば、半田部だけでなぐ支持部も導電性を有するため、基板と実装部品とを確実に接合することができる。

[0025] 本発明の半田付け実装構造では、上記支持部が球状であるとともに、上記支持部

1S 上記基板電極および実装電極のそれぞれに形成された凹部に挟持されて、ることが好ましい。

[0026] 上記の構成によれば、球状の支持部が、基板電極に形成された凹部と実装電極に形成された凹部との間に挟持されている。このため、セルファライメント位置は、基板電極および実装電極のそれぞれに設けられた凹部が対向する位置となる。これにより、セルファライメントの際に、確実に各電極の凹部に、支持部を留めることができる。従って、基板電極と実装電極との位置合わせを、より高精度に行うことができる。

[0027] 本発明の半田付け実装構造では、上記基板電極および実装電極は、上記半田接合部に覆われて、ることが好ま、。

[0028] 上記の構成によれば、半田接合部が、基板電極および実装電極を覆うように形成されているため、基板と実装部品とが確実に接合される。従って、接合信頼性の高い半田付け実装構造を提供できる。

[0029] 本発明の半田付け実装構造では、上記支持部は、上記半田接合部の中央部に設けられていることが好ましい。

[0030] 上記の構成によれば、実装部品を支持する支持部が、半田接合部の中央部に設けられているため、支持部により実装部品を安定して支持することができる。

[0031] 本発明の半田付け実装構造では、上記半田部が、鉛フリー半田力なることが好ましい。これにより、環境に配慮した半田を用いた、半田付け実装構造を提供できる。

[0032] 本発明の半田付け実装構造では、上記実装部品が、光学素子であってもよい。例えば、上記光学素子は、カメラモジュールであることが好ましい。

[0033] デジタルスチルカメラおよび携帯電話等に実装されるカメラモジュールなどの光学素子は、特に高精度に位置合わせして基板に実装する必要がある。

[0034] 上記の構成によれば、そのような光学素子を、セルファライメントにより高精度に位置合わせすることができる。

[0035] 本発明の半田付け実装構造では、上記半田接合部は、半田部の領域が、支持部の領域よりも広くなつていてもよい。これにより、表面張力が働きやすくなり、セルファライメントをスムーズに行うことができる。

[0036] 本発明の半田付け実装構造では、上記半田接合部は、支持部の領域が、半田部の領域よりも広くなつていてもよい。これにより、実装部品が重い場合であっても、確実にその実装部品を支持することができる。

[0037] 本発明の半田付け実装構造では、上記支持部の少なくとも表面が、金，銀，銅，スズ，およびこれらの合金の群力も任意に選択される材料力も構成されて、てもよ!/、。これらの材料は、半田との親和性および電気伝導性のよいため、高品質の半田付けが可能となる。 [0038] 本発明の半田付け実装構造の製造方法は、上記の目的を達成するために、基板に形成された基板電極と、その基板に実装される実装部品に形成された実装電極と力半田接合部によって接合された半田付け実装構造の製造方法であって、半田接合のための半田部と、実装部品を支持するための支持部とを有する半田接合部を形成し、上記支持部により実装部品を支持しながら、半田部を構成する半田のセルファライメントにより、基板電極と実装電極との位置合わせを行うことを特徴としている。

[0039] 上記の方法によれば、半田部と支持部とを有する半田接合部を形成するため、支持部を実装部品の支持のために用い、半田部をセルファライメントのために用いることによって、支持部により実装部品を支持しながら、半田部を構成する半田の溶融によって、セルファライメントによる位置合わせを行うことが可能となる。従って、たとえ実装部品が重くても、セルファライメントによる位置合わせが可能となる。それゆえ、基板電極と実装電極とが高精度に位置合わせされた半田付け実装構造を製造できる。

[0040] 本発明の半田付け実装構造の製造方法では、上記支持部として、球状部材を用いてもよい。

[0041] 上記の方法によれば、支持部を球状部材力構成するため、溶融した半田による基板と実装基板との相対的な水平方向の移動にあわせて、球状部材も回転する。このため、セルファライメントがスムーズに進行する。

[0042] 本発明の半田付け実装構造の製造方法では、上記基板電極および実装電極として凹部が形成された電極を用いることが好ま、。

[0043] 上記の方法によれば、上記基板電極および実装電極に凹部が形成されているため、セルファライメントを行うと、球状部材の回転は、基板電極および実装電極のそれぞれに設けられた凹部が対向する位置で止まる。つまり、各電極の凹部に、球状部材が挟持された位置がセルファライメント位置となる。これにより、セルファライメントの際に、確実に各電極の凹部に、支持部を留めることができる。従って、基板電極と実装電極との位置合わせを、より高精度に行うことができる。

[0044] 本発明の半田付け実装構造の製造方法では、上記半田として、半田ペーストを用いてもよい。これにより、半田を容易に塗布することができる。

[0045] 本発明の電子機器は、前記いずれかの半田付け実装構造を備えることを特徴としている。

[0046] 上記の構成によれば、セルファライメントにより高精度に位置合わせされた半田付け実装構造を備えた電子機器を提供できる。例えば、携帯電話 'デジタルスチルカメラ等を提供できる。

[0047] 本発明の半田付け実装方法は、上記の目的を達成するために、基板に形成された基板電極と、その基板に実装される実装部品に形成された実装電極とが、半田接合部によって接合された半田付け実装構造の製造方法であって、半田接合のための半田部と、実装部品を支持するための支持部とを有する半田接合部を形成し、上記支持部により実装部品を支持しながら、半田部を構成する半田のセルファライメントにより、基板電極と実装電極との位置合わせを行うことを特徴としている。

[0048] 上記の構成によれば、半田付け実装構造の製造方法と同様に、たとえ実装部品が重くても、セルファライメントによる位置合わせが可能となる。それゆえ、基板電極と実装電極とが高精度に位置合わせすることができる。

発明の効果

[0049] 本発明は、以上のように、半田接合部が、半田接合のための半田部と、実装部品を支持するための支持部とを有する構成である。従って、たとえ実装部品が重くても、セルファライメントによる位置合わせが可能となる。それゆえ、基板電極と実装電極とが高精度に位置合わせされた半田付け実装構造等を提供できるという効果を奏する

[0050] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わ力るであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

図面の簡単な説明

[0051] [図 1]本発明にかかる半田付け実装構造の半田接合部を示す断面図である。

[図 2]図 1の半田接合部の形成工程を示す断面図である。

[図 3]図 1の半田接合部の形成工程を示す断面図である。

[図 4]図 1の半田接合部の形成工程を示す断面図である。

[図 5]図 1の半田接合部の形成工程を示す断面図である。 [図 6]図 1の半田接合部の形成工程を示す断面図である。

[図 7]図 1の半田接合部の形成工程を示す断面図である。

[図 8]図 1の半田接合部の形成工程を示す断面図である。

[図 9]図 1の半田接合部に用いる半田の温度プロファイルを示すグラフである。

[図 10]本発明にかかる半田付け実装構造におけるプリント基板の平面図である。

[図 11]本発明にかかる半田付け実装構造における別のプリント基板の平面図である

[図 12]本発明にかかる半田付け実装構造の部分断面図である。

[図 13]本発明にかかる別の半田付け実装構造における半田接合部の断面図である

[図 14]本発明にかかるさらに別の半田付け実装構造における半田接合部の断面図である。

符号の説明

[0052] 1 プリント基板 (基板）

2 基板電極（凹部が形成された電極）

3 カメラモジュール (実装部品、光学素子）

4 実装電極（凹部が形成された電極）

5 半田接合部

10 カメラモジュール構造 (半田付け実装構造）

16 半田部

17 支持部 (球状部材）

20a, 20b 凹部

発明を実施するための最良の形態

[0053] 以下、本発明の実施形態について、図 1〜図 14に基づいて説明する。なお、本発明は、これに限定されるものではない。

[0054] 本実施形態では、半田付け実装構造として、携帯電話およびデジタルスチルカメラ等の電子機器に備えられる、カメラモジュール構造 (固体撮像装置）について説明する。図 12は、本実施形態のカメラモジュール構造 10の部分断面図である。図 1は、図 12のカメラモジュール構造 10における、半田接合部周辺の断面図である。図 11は、図 12のカメラモジュール構造 10における、プリント基板 1の平面図である。

[0055] 本実施形態のカメラモジュール構造 10は、プリント基板 (基板） 1と、プリント基板 1 に実装されたカメラモジュール (実装部品；光学素子） 3とが、半田接合部 5により、接合された構成である。言い換えれば、カメラモジュール構造 10は、プリント基板 1上に、半田接合部（半田パッド） 5を介して、カメラモジュール 3が積層された構成である。

[0056] プリント基板 1は、図 11に示すように、シート状の基板であり、一方の面に、複数の基板電極 2と、コネクタ 8とが形成されている。

[0057] 基板電極 2は、カメラモジュール 3を半田接合するためのものである。つまり、複数の基板電極 2が形成された領域に、カメラモジュール 3 (図 11には示さず)が、実装される。

[0058] コネクタ 8は、カメラモジュール構造 10を別の部品に接続するためのものである。例えば、コネクタ 8は、カメラモジュール 3で撮影した画像データを、別の部材に送信する。このように、プリント基板 1は、中継基板としても機能する。

[0059] カメラモジュール 3は、携帯電話およびデジタルスチルカメラ等に搭載されるレンズ部材である。カメラモジュール 3の底面には、プリント基板 1の基板電極 2に対応して、複数の実装電極 4が形成されている。そして、これら複数の基板電極 2および実装電極 4が、対向するように配置され、半田接合部 5によって接合されている。つまり、基板電極 2および実装電極 4は、接合端子である。

[0060] 本実施形態では、図 1に示すように、基板電極 2および実装電極 4には、それぞれ凹部 20a' 20bが形成されており、支持部 17 (後述）がこれら凹部 20aと凹部 20bとに挟持されている。

[0061] なお、基板電極 2および実装電極 4は、金属メツキ (金メッキ ·銅メツキ ·半田メツキなど）されていてもよい。

[0062] ここで、本実施形態のカメラモジュール構造 10の特徴部分について説明する。

[0063] カメラモジュール構造 10の最大の特徴は、基板電極 2と実装電極 4とがセルファラィメントにより位置合わせされており、基板電極 2と実装電極 4とを接合する半田接合部 5が、半田接合のための半田から構成された半田部 16と、カメラモジュール 3を支持するための支持部 17とを含んで構成されてヽることである。

[0064] なお、「基板電極 2と実装電極 4との位置合わせ」とは、例えば、基板電極 2と実装電極 4とが対向配置するよう位置であり、各電極を所定の位置に配列させることである。本実施形態では、この位置合わせを、半田部 16と支持部 17とによるセルファライメントにより行っている。

[0065] セルファライメントは、溶融半田の表面張力と応力とによって、実装部品を持ち上げる必要がある。このため、従来のセルファライメントは、 ICパッケージ等の比較的小さく軽い実装部品についてのみ実施されていた。これは、重い実装部品のセルファラィメントを行うと、溶融半田がその重さに耐えきれず、表面張力が働かなくなるからである。

[0066] 本発明者は、まず、溶融時の表面張力が高い半田を用いて、表面張力および応力を得ようと試みたところ、半田の濡れ性が悪くなり半田付け不良が起こるとともに、接合信頼性も損なうことが判明した。さらに、温度調整により、半田の溶融状態を制御することも試みたが、極めて高度な温度調整が要求され、現実的に大量生産には適さないことが判明した。

[0067] そこで、本発明者は、鋭意検討した結果、従来の半田接合部が、単一の半田から構成されていることに着目し、半田接合部を、半田部 16と支持部 17とから構成するに至った。

[0068] すなわち、本実施形態のカメラモジュール構造 10では、セルファライメントによりプリント基板 1とカメラモジュール 3とを (より詳細には基板電極 2と実装電極 4とを）、高精度に位置合わせするために、半田接合部 5が、表面張力によりカメラモジュール 3 を持ち上げるための半田部 16と、カメラモジュール 3を支持するための支持部 17とから構成されている。

[0069] より詳細には、本実施形態では、半田接合部 5は、支持部 17が、半田部 16を構成する半田の溶融温度より高い材料力なっている。これにより、半田部 16を形成するために、半田を溶融させても、支持部 17は融解せず、固体のままである。従って、力メラモジュール 3のように重い実装部材も、支持部 17により確実に支持することが可能となる。それゆえ、固体の支持部 17によりカメラモジュール 3を支持しながら、溶融した半田（半田部 16の半田）のセルファライメントによる位置合わせが可能となる。

[0070] なお、半田接合部 5において、半田部 16の領域および支持部 17領域の割合（半田接合部 5における、半田部 16または支持部 17の占有率）は、特に限定されるものではなぐカメラモジュール 3等の実装部品に応じて設定すればよい。例えば、実装部品が軽い場合には、半田部 16の割合を多くすることにより、表面張力が働きやすくなり、セルファライメントをスムーズに行うことができる。一方、カメラモジュール 3のように、実装部品が重い場合には、支持部 17の割合を多くすることにより、確実にその実装部品を支持できる。

[0071] なお、上記の構成では、支持部 17が、半田接合部 5の中央部に設けられているため、カメラモジュール 3を安定して支持することができるようになつている。また、半田接合部 5が、基板電極 2および実装電極 4を覆うように形成されているため、プリント基板 1とカメラモジュール 3とが確実に接合される。従って、接合信頼性の高いカメラモジュール構造 10となっている。半田接合部 5の形成方法については、後述する。

[0072] 本実施形態では、図 11のように、基板電極 2は、複数の電極が四角形状に配置された構成となっている。そして、四角形の頂点に配置された基板電極 2のみ力半田部 16および支持部 17からなる半田接合部 5により接合されており、頂点以外に配置された基板電極 2が、半田部 16のみにより、接合されている。なお、図 10のように、半田部 16および支持部 17からなる半田接合部 5は、全ての基板電極 2に形成されていてもよい。

[0073] このように、半田部 16および支持部 17からなる半田接合部 5は、基板電極 2の少なくとも一部に形成されていればよい。また、基板電極 2の配置は、実装する部品に合わせて設定すればよぐ特に限定されるものではない。

[0074] 次に、本実施形態のカメラモジュール構造 10の製造方法について説明する。図 2

〜図 8は、カメラモジュール構造 10の製造工程を示す断面図である。

[0075] 本実施形態のカメラモジュール構造 10の製造方法は、プリント基板 1に形成された基板電極 2と、カメラモジュール 3に形成された実装電極 4とを接合するための半田接合部 5を形成する工程 (半田接合部形成工程)を有して!/ヽる。

[0076] 本実施形態のカメラモジュール構造 10の製造方法は、この半田接合部形成工程において、半田接合部 5を支持部 17と半田部 16とから形成するとともに、セルファラィメントにより基板電極 2と実装電極 4との位置合わせを行うことを特徴としている。

[0077] 以下、カメラモジュール構造 10の製造方法について詳細に説明する。

[0078] まず、図 2に示すように、プリント基板 1上の基板電極 2の領域に、半田を供給するために、半田マスク 100を配置する。半田マスク 100には、基板電極 2に対応する部分によりもやや広い開口部が形成されている。このため、プリント基板 1に半田マスク 100を配置すると、プリント基板 1の基板電極 2の形成領域が露出する。次に、半田マスク 100の開口部（つまり露出した基板電極 2)に、支持部 17を形成するために、球状部材 (例えば、ビーズなど）を配する。例えば、支持部 17を形成するためのビーズを半田マスク 100の上に撒き散らせば、半田マスク 100の開口部に容易に支持部 17を構成する部材が供給される。つまり、基板電極 2に、確実に支持部 17を形成するためのビーズを供給できる。

[0079] 次に、図 3に示すように、さらに、半田マスク 100上から、半田部 16の半田を塗布（プリント）する。ここでは、半田部 16の半田として半田ペーストを用い、半田印刷により半田部 16の半田を半田マスク 100の開口部に塗布した。また、半田部 16の半田を塗布する際には、半田部 16の半田が支持部 17を構成するビーズを覆うように、半田部 16を形成するための半田を塗布した。これにより、図 3に示すように、支持部 17を構成するビーズは、半田部 16の内部に包含される。

[0080] 次に、図 4に示すように、半田部 16を形成するための半田の塗布完了後、半田マスク 100をプリント基板 1から取り除く。これにより、図 5に示すように、プリント基板 1の基板電極 2上に、半田部 16と支持部 17とからなる半田接合部 5 (半田パッド）が形成される。なお、半田マスク 100の開口部は、基板電極 2よりもやや大きいため、基板電極 2は、半田部 16および支持部 17により覆われている。

[0081] なお、ここでは、半田部 16を構成する半田の溶融温度は、支持部 17を構成するビーズの溶融温度 (融点）よりも低、ものとする。

[0082] 次に、図 6に示すように、半田接合部 5上に、カメラモジュール 3を、搭載機 (搬送装置）により搭載する。このとき、カメラモジュール 3に形成された実装電極 4が、プリント基板 1の基板電極 2と対向するように、カメラモジュール 3を配置する。 [0083] ここで、カメラモジュール 3は、高精度の位置合わせが必要である。しかしながら、搭載機によるカメラモジュール 3の配置では、基板電極 2と実装電極 4との位置合わせは、不十分である。例えば、図 6の破線で示すように、基板電極 2および実装電極 4 が配置されるべき位置 (セルファライメント位置）を、基板電極 2と実装電極 4とが対向し、各電極の両端がそれぞれ揃った位置（凹部 20aと凹部 20bとが対向した位置）とすると、図 6に示す基板電極 2と実装電極 4との位置合わせは不十分である。このため、例えば、図 6の破線矢印で示すように、カメラモジュール 3を左側に移動させて、基板電極 2と実装電極 4とを位置合わせする必要がある。

[0084] 本実施形態では、このような不十分な位置合わせを、溶融半田によるセルファライメントにより行う。

[0085] 前述のように、半田部 16を構成する半田の溶融温度は、支持部 17を構成するビーズの溶融温度よりも低い。このため、セルファライメントを行うには、まず、半田部 16を構成する半田の溶融温度以上、支持部 17を構成するビーズの溶融温度未満に加熱する。これにより、図 7に示すように、半田部 16を構成する半田は溶融するのに対し、支持部 17を構成するビーズは溶融しない。このため、半田部 16を構成する半田が溶融しても、カメラモジュール 3は、溶融していない支持部 17により支持される。従つて、カメラモジュール 3の荷重に耐えられずに、半田部 16および支持部 17が押しつぶされることはな、（図中矢印）。

[0086] なお、この加熱は、例えば、リフロー装置により行うことができる。また、カメラモジュール 3は、支持部 17のみにより支持されるのではなぐ溶融した半田部 16を構成する半田の表面張力によっても支持される。

[0087] また、この加熱により半田部 16を構成する半田は、水平方向に濡れ拡がり、図 6と図 7とを比べてもわ力るように、半田部 16の厚さ（高さ）は、薄く（低く）なる。つまり、加熱により、基板電極 2と実装電極 4との間隔が小さくなる。また、溶融した半田部 16を構成する半田と実装電極 4との間には表面張力が働き、支持部 17を構成するビーズ (固体）はカメラモジュールを支持する。

[0088] 支持部 17によりカメラモジュール 3が支持された状態で、半田部 16を構成する半田が溶融されると、図 8に示すように、半田部 16を構成する半田は、弾性応力により水平方向（図中矢印）への移動が可能となる。この移動により、基板電極 2と実装電極 4 との位置合わせ（図中の破線）が行われる。このように、半田部 16は、弾性応力による位置合わせを行うように作用し、支持部 17は、カメラモジュール 3を支持するように作用することによって、セルファライメントが行われる。

[0089] 本実施形態では、支持部 17として球状のビーズを用いるため、半田部 16を構成する半田によるプリント基板 1とカメラモジュール 3との相対的な水平方向の移動にあわせて、支持部 17を構成するビーズも回転する。このため、セルファライメントがスムーズに進行する。

[0090] さらに、基板電極 2および実装電極 4には、凹部 20aおよび 20bが形成されている。

このため、セルファライメント時に、支持部 17を構成するビーズは、凹部 20aと凹部 2 Obとが対向する位置に留まり、それ以上には進まない。従って、基板電極 2と実装電極 4との位置合わせを、より正確に行うことができる。

[0091] 最後に、溶融した半田部 16を冷却することにより、半田接合部 5の形成が完了する

[0092] このように、本実施形態によれば、支持部 17によりカメラモジュール 3を支持しながら、溶融した半田部 16の半田の表面張力によるセルファライメント効果が得られる。このため、たとえ、プリント基板 1にカメラモジュール 3のような比較的重い部材を実装する場合であっても、カメラモジュール 3の荷重のためにセルファライメント効果を達成できな、と!/、つた問題を解消できる。

[0093] これに対し、従来は、半田接合部 5が、単一（1種類)の半田力も構成されていたため、カメラモジュール 3を溶融半田の表面張力のみによって支持することになる。すなわち、半田部 16を構成する半田の表面張力のみによって、カメラモジュール 3を支持することになる。しかしながら、表面張力のみでは、カメラモジュール 3のような重い実装部品を支持することができず、セルファライメントを実現できな力つた。また、溶融半田の表面張力および応力を得るために、単一の半田として溶融時の表面張力が高い半田を用いると、高表面張力であることが原因となり、半田付け不良 (不濡れ)および信頼性が損なわれる。

[0094] なお、本実施形態において、半田部 16は、 1種類の半田カゝら構成されていてもよいし、特性の異なる複数種類の半田カゝら構成されていてもよい。例えば、それら複数種類の半田は、溶融温度および zまたは表面張力が異なるものであってもよ、。

[0095] また、本実施形態では、半田マスク 100の開口部に、支持部 17を形成するためのビーズを供給した後、半田部 16を形成するための半田を供給した力半田部 16を形成するための半田と、支持部 17を形成するためのビーズとの供給順序も特に限定されるものではなぐ同時に供給しても、半田部 16を形成するための半田を先に供給してもよい。

[0096] また、本実施形態では、支持部 17を球状のビーズから構成したが、支持部 17を構成する材料は、特に限定されるものではない。支持部 17は、例えば、ガラス、セラミツク、金属など力も構成することができる。また、支持部 17は、半田付けの品質という観点から、半田との親和性および電気伝導性のよい材料、例えば、金 (Au)、銀 (Ag)、銅 (Cu)、スズ (Sn)、およびこれらの合金の群力任意に選択される材料によって、メツキ処理されたものであることが好まし、。

[0097] また、本実施形態では、図 11に示すように、基板電極 2の一部について、支持部 1 7を形成した力支持部 17は、任意の基板電極 2に配置すればよぐ図 10に示すように、全ての基板電極 2に、支持部 17を配置してもよい。

[0098] また、本実施形態では、半田マスク 100の開口部に供給する支持部 17となるビーズは、 1つの基板電極 2に対して 1つずつ供給していた。しかしながら、基板電極 2に対して複数個のビーズを供給し、複数の支持部 17を形成してもよい。図 13は、半田接合部 5に、支持部 17の領域が 2つ形成された例を示す断面図である。図 13に示すように、半田接合部 5に、支持部 17の形成された領域が複数形成されていてもよい。

[0099] 図 13の構成では、凹部 20aおよび凹部 20bは、支持部 17の氾逸を防ぐ機能を有している。また、支持部 17は、カメラモジュール 3を支持しており、半田溶融時の半田の粘度による応力により、セルファライメントが可能となる。

[0100] なお、図 13のように、支持部 17が対称に配置されていなくても、セルファライメントは可能である。これは、カメラモジュール構造には、図 13のような構造が、複数配置されており、各部において、カメラモジュール 3を引きあうことによって、カメラモジユール 3を適切な位置に、配置することができるためである。

[0101] 本実施形態では、半田部 16を構成する半田の溶融温度および溶融時間は、プリント基板 1に搭載する部品 (カメラモジュール 3)の耐熱性を考慮して設定すればよ!、。つまり、半田部 16を構成する半田の溶融温度および溶融時間は、プリント基板 1およびカメラモジュール 3が破損しな、範囲で設定すればよぐ特に限定されるものではない。

[0102] 例えば、図 9は、実際に、プリント基板 1にカメラモジュール 3を半田付けする際の半田を溶融する温度プロファイルである。図 9に示すように、ー且、半田部 16を構成する半田溶融温度以下の予備加熱温度 (Tp)に保持し、プリント基板 1上の温度分布を均一化する（予備加熱)。その後、半田部 16の溶融温度 (T1)以上に加熱し、半田の粒化防止の為に急冷する（本加熱)。

[0103] 図 9において、カメラモジュール 3の耐熱条件で制約される実装ピーク温度を Tmax とすると、半田部 16を構成する半田の溶融温度 (T1)は Tmax以下である必要がある力支持部 17の溶融温度 (T2)は Tmax以上でもよい。また温度は、通常、室温から徐々に上昇させて、半田部 16を構成する半田の溶融温度 (T1)未満の温度でー且保持して予備加熱を行う。その後、半田部 16を構成する半田の溶融温度以上に引き上げ、急激に冷却する。

[0104] なお、例えば、半田部 16を構成する半田の溶融温度は、 140°C〜219°Cであること力子ましく、 183°C〜190°Cであることがより好ましい。支持部 17は、半田部 16よりも溶融温度が高ければ特に限定されるものではない。また、半田部 16を構成する半田と支持部 17の溶融温度差は、特に限定されるものではないが、その温度差が大きいほど、半田部 16のみを確実に溶融させることができる。

[0105] また、半田部 16を構成する半田は、支持部 17の材料と親和性の高いものであることが好ましい。例えば、支持部 17が Au、 Ag、 Sn、又はこれらのいずれ力がメツキされた材料カゝら構成されている場合、半田部 16を構成する半田は、 Sn、 Ag、 Bi、または In力も構成することが好ましい。これにより、半田部 16と支持部 17とが分離されることなぐ半田接合部 5を形成することができる。

[0106] また、本実施形態で用いる半田の種類も特に限定されるものではないが、環境に配慮して、いわゆる鉛フリー半田であることが好ましい。鉛フリー半田としては、例えば、

Sn— Ag系半田， Sn— Zn系半田， Sn— Bi系半田， Sn— In系半田， Sn-Ag-Cu 系半田等が例示されるが、特に限定されるものではない。また、各半田成分の糸且成比も特に限定されるものではない。

[0107] また、半田部 16を構成する半田は、フラックスが混入されたものであってもよい。言い換えれば、半田部 16を構成する半田は、フラックス剤等を含む半田ペースト (タリーム半田）であってもよい。これにより、半田の濡れ性および流動性が向上するため、より高、セルファライメント効果が得られる。

[0108] フラックスの種類は、実装部品および基板のそれぞれに形成された電極の成分によって設定すればよぐ特に限定されるものではない。フラックスとしては、例えば、腐食性フラックス (ZnCl -NH C1系の混合塩など），緩性フラックス (有機酸およびそ

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の誘導体など），非腐食性フラックス (松やに（ロジン) )とイソプロピルアルコールとの混合物など），水溶性フラックス（ロジン系フラックスなど），低残渣フラックス（固形成分が 5%以下で有機酸を活性剤とする、ロジン系または榭脂系のフラックス等)などを用!/、ることができる。

[0109] 本実施形態の半田接合部 5は、以下のように構成することもできる。図 13および図

14は、半田接合部 5の別の構成を示す断面図である。

[0110] 図 1の構成では、 1つの半田接合部 5に対して、支持部 17の領域が 1つであつたのに対し、図 13の構成では、 1つの半田接合部 5に対して、支持部 17の領域が複数（図 13では 2つ）である。この構成では、カメラモジュール 3を安定して支持することができる。

[0111] また、図 1の構成では、基板電極 2および実装電極 4は、プリント基板 1およびカメラモジュール 3の内側に窪んだ、凹部 20a ' 20bを有している。また、支持部 17は、球状のビーズカゝら構成されているのに対し、図 14の構成では、基板電極 2および実装電極 4は、平坦である。

[0112] 本実施形態のカメラモジュール構造 10の製造方法は、半田付け実装方法としても適用することが可能となる。これにより、基板と実装部品とを、セルファライメントにより、高精度に位置合わせをして、半田接合することができる。 [0113] 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなぐ請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

産業上の利用可能性

[0114] 本発明は、半田接合部を複数の半田カゝら構成することによって、基板に実装される電子部品を支持するとともに、セルファライメントによる位置合わせを行うことができる。それゆえ、あらゆる半田付け実装構造に適用可能であり、電子部品産業にて利用可能である。特に、例えば、デジタルスチルカメラおよび携帯電話等の撮像用のレンズと固体撮像素子とがー体となったカメラモジュールなどの、重量の重、電子部品を接合するための接合用基板 (プリント基板)等の半田付けに好適である。

Claims

請求の範囲

[I] 基板に形成された基板電極と、その基板に実装された実装部品に形成された実装電極とが、半田接合部を介して接合され、

上記半田接合部が、半田接合のための半田部と、実装部品を支持するための支持部とを有することを特徴とする半田付け実装構造。

[2] 上記支持部が、半田部を構成する半田よりも溶融温度が高い材料力もなることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[3] 上記支持部が、導電性物質力なることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[4] 上記支持部が球状であるとともに、

上記支持部が、上記基板電極および実装電極のそれぞれに形成された凹部に挟持されて!ヽることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[5] 上記基板電極および実装電極は、上記半田接合部に覆われていることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[6] 上記支持部は、上記半田接合部の中央部に設けられていることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[7] 上記半田部が、鉛フリー半田力なることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[8] 上記実装部品が、光学素子であることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[9] 上記光学素子は、カメラモジュールであることを特徴とする請求項 8に記載の半田付け実装構造。

[10] 上記半田接合部は、半田部の領域が、支持部の領域よりも広くなつていることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[I I] 上記半田接合部は、支持部の領域が、半田部の領域よりも広くなつていることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[12] 上記支持部の少なくとも表面力金，銀，銅，スズ，およびこれらの合金の群から任意に選択される材料力なることを特徴とする請求項 1に記載の半田付け実装構造。

[13] 基板に形成された基板電極と、その基板に実装される実装部品に形成された実装電極とが、半田接合部によって接合された半田付け実装構造の製造方法であって、半田接合のための半田部と、実装部品を支持するための支持部とを有する半田接合部を形成し、

上記支持部により実装部品を支持しながら、半田部を構成する半田のセルファライメントにより、基板電極と実装電極との位置合わせを行うことを特徴とする半田付け実装構造の製造方法。

[14] 上記支持部として、球状部材を用いることを特徴とする請求項 13に記載の半田付け実装構造の製造方法。

[15] 上記基板電極および実装電極として、凹部が形成された電極を用いることを特徴とする請求項 14に記載の半田付け実装構造の製造方法。

[16] 上記半田として、半田ペーストを用いることを特徴とする請求項 13に記載の半田付け実装構造の製造方法。

[17] 請求項 1〜12のいずれか 1項に記載の半田付け実装構造を備えることを特徴とする電子機器。

[18] 基板に形成された基板電極と、その基板に実装される実装部品に形成された実装電極とを、半田接合部によって接合する半田付け実装方法であって、

半田接合のための半田部と、実装部品を支持するための支持部とを有する半田接合部を形成し、

上記支持部により実装部品を支持しながら、半田部を構成する半田のセルファライメントにより、基板電極と実装電極との位置合わせを行うことを特徴とする半田付け実装方法。