钎焊安装结构及其制造方法以及该钎焊安装结构的应用的制作方法

专利名称：钎焊安装结构及其制造方法以及该钎焊安装结构的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可对重量较大的部件实施安装的钎焊安装结构(solder mounting structure)及其制造方法以及该钎焊安装结构的应用。
技术背景过去，作为在基板上钎焊安装集成电路(IC)封装或片状电子部件 (安装部件)的方法，可以举出通过从基板背侧(基板的与电子部件安 装面相反一侧的面)进行加热以熔融焊料从而实施安装的方法。但是， 这种方法的问题在于要使焊料熔融，需要对基板背侧进行加热使其温 度远高于焊料的熔融温度，其结果，钎焊接合部在基板背侧的部分因热应力而产生气泡；另外，在进行钎焊作业时需要用机械装置按压电子部 件，所以，还会发生焊料部短路和位置偏差。作为上述问题的解决方法，可以考虑利用自对准来进行电子部件的 基板安装。所谓"自对准"是指，电子部件在熔融焊料的表面张力和应力 的作用下浮起，并借助于应力的回复力来自主定位于基板上的安装位 置。换言之，"自对准"是指，当加热熔融的焊料在基板的电极上浸润扩 展时，电子部件的电极在熔融焊料的表面张力作用下移动到与基板的电 极对应的位置。如上所述，自对准具有能够使基板和要安装至基板的电子部件实现 高精度位置对准的特性。因此，自对准作为一种需要进行高精度位置对 准的电子部件的安装方法而备受关注。例如，在非专利文献l中揭示了一种利用自对准使光纤的线芯和受 光元件的中心进行位置对准的技术方案。在非专利文献l中，需要较高 精度位置对准的光学构件利用自对准进行位置对准。另外，在专利文献1和专利文献2中揭示了一种利用自对准来安装 IC封装(芯片级封装CSP)和片状电子部件的技术方案。具体而言，在专利文献1中，在将所谓片式部件(电阻、电容器等)、 IC部件等的电子部件安装(表面安装)在印刷基板上时，利用自对准来 调整这些电子部件的安装位置。在专利文献1中，为了顺利实施自对准，在安装电子部件时对印刷基板实施超声波振动。另一方面，在专利文献2中，通过调整IC封装部件(CSP)的钎焊 接合部(端子焊盘)的形状(面积)和配置来增强自对准的效果。如上所述，由于自对准利用了熔融焊料的表面张力，因此，其被用 于较轻部件的安装。例如，IC封装(IC单体的棵芯片封装、QFP等)、 片状电子部件等的位置对准采用了自对准。专利文献1:日本国专利申请公开特开2003-188515号公报，公开 日2003年7月4日。专利文献2:日本国专利申请公开特开2003-243757号公报，公开 日2003年8月29日。非专利文献k 《应用力学学报》，第62巻，第390-397页，1995 年6月(Journal of Applied Mechanics, Vol.62, JUNE 1995, 390-397)。发明内容但是，过去，在重量较大的电子部件的安装中没有利用自对准。其 原因在于，自对准利用了熔融焊料的表面张力，所以，如果在基板上安 装的电子部件的重量较大，由于难以承受电子部件的重量，表面张力就 不再发挥作用。当然，如果表面张力不再发挥作用，就不能实现基于自 对准的高精度位置对准。其中，最近，在数字静态照相机和便携式电话等装置中安装的相机 模组(camera module ) —般都具有自动对焦功能和自动变焦功能等多种 功能。这种多功能型相机模组特别需要高精度位置对准。然而，多功能型相机模组的重量必然增大，因此，难以实现基于自 对准的高精度位置对准。像上述多功能型相机模组那样重量较大且尤其需要高精度位置对 准的电子部件的安装迫切需要 一 种自对准应用技术。另外，根据非专利文献l的记载，自对准发生的前提条件是，作用于安装部件与熔融焊料之间的表面张力和安装部件重量的两者要实现 弹性平;f軒。非专利文献i的这种记载也说明了自对准的适用对象只能是较轻量部件的现状。另外，如专利文献1所述，对钎焊接合的印刷基板实施超声波振动，这种超声波振动可能损伤与印刷基板接合的电子部件。此外，如专利文献2所述，通过调整钎焊接合部的形状和配置来增加自对准的效果。但其问题在于即使如此，由于自对准基于焊料的表 面张力来实现这一点并没有发生任何变化，因此，当与基板接合的电子 部件的重量较大时，焊料的表面张力就不再发挥作用，从而就不能实现 自对准效果。本发明是鉴于上述问题进行开发的，其目的在于提供一种利用自对 准在基板上钎焊接合重量较大的部件的钎焊安装结构及其制造方法、以及该钎焊安装结构的应用方法。即，为了实现上述目的，本发明的钎焊安装结构的特征在于基板 电极和安装电极借助于钎焊接合部接合在一起，其中，上述基板电极形 成在基板上，上述安装电极形成在安装部件上，上述安装部件被安装在 上述基板上；上述钎焊接合部由多种焊料构成。根据上述结构，用于接合基板电极和安装电极的钎焊接合部由多种 焊料构成。所以，在多种焊料中， 一部分焊料用于支持安装部件，其他 焊料用于进行自对准，由此，可支持安装部件并利用自对准进行位置对 准。即，可制造一种基板电极和安装电极利用自对准实现了位置对准的 钎焊安装结构。所以，即使安装部件的重量较大，也能够利用自对准进 行位置对准。从而可提供一种实现了基板电极和安装电极高精度位置对 准的钎焊安装结构。另外，在现有技术中，在基板电极和安装电极利用自对准进行位置 对准时，要求安装部件的体积较小、重量较轻。原因在于，安装部件仅 被熔融焊料的表面张力支持，因此，难以承受安装部件的重量。本发明的钎焊安装结构优选的是，上迷钎焊接合部包括熔融温度相 对较低或熔融时表面张力(以下，"熔融时表面张力"简称为"表面张力，，) 相对较小的第一焊料和熔融温度相对较高或熔融时表面张力相对较大 的第二焊料。根据上述结构，钎焊接合部包括熔融温度较低或表面张力较小的第 一焊料和熔融温度较高或表面张力较大的第二焊料。因此，在第一焊料的熔融温度低于第二焊料的熔融温度的情况下， 在形成钎焊接合部时，如果使得加热温度高于或等于第 一焊料的熔融温 度而低于第二焊料的熔融温度，那么，第一焊料熔融而第二焊料未熔融。 因此，可借助于未熔融的笫二焊料对安装部件提供支持，而且，利用熔融的第一焊料的自对准进行位置对准。另外，在第一焊料的表面张力低于第二焊料的表面张力的情况下， 在形成钎焊接合部时，如果第一焊料和第二焊料熔融，则表面张力较小 的第一焊料扩展而表面张力较大的第二焊料并不像第一焊料那样进行 扩展。因此，可借助于表面张力较大的第二焊料对安装部件提供支持， 而且，利用表面张力较小的第一焊料的自对准进行位置对准。另外，在上述结构中，第一焊料的熔融温度低于第二焊料的熔融温 度且/或第 一焊料的表面张力低于第二焊料的表面张力即可。本发明的钎焊安装结构优选的是，上述基板电极和上述安装电极被 上述钎焊接合部覆盖。根据上述结构，由于形成有覆盖基板电极和安装电极的钎焊接合 部，因此，能够可靠地接合基板和安装部件。从而可提供一种接合可靠 性较高的钎焊安装结构。本发明的钎焊安装结构优选的是，第二焊料形成为球状并被夹持在 分别形成于基板电极和安装电极的凹部之间。根据上述结构，球状的第二焊料被夹持在形成于基板电极的凹部和 形成于安装电极的凹部之间。所以，自对准位置成为分别形成于基板电 极和安装电极的凹部所对置的位置。由此，在进行自对准时，能够将第 二焊料可靠地保持在各电极的凹部。因此，基板电极和安装电极可实现 高精度的位置对准。本发明的钎焊安装结构优选的是，上述第二焊料与基板电极进行面 接触并且与安装电极进行面接触。根据上述结构，由于第二焊料与第 一 电极进行面接触并且与第二电 极进行面接触，所以，能够可靠地支持安装部件。在本发明的钎焊安装结构中，上述多种焊料优选无铅焊料。由此， 可提供一种使用了环保焊料的钎焊安装结构。在本发明的钎焊安装结构中，上述安装部件可以是光学元件。上述 光学元件例如优选相机模组。在数字静态照相机和便携式电话等装置中所安装的相机模组等的 光学元件尤其需要在进行高精度位置对准后安装到基板上。根据上述结构，可利用自对准对上述光学元件进行高精度位置对准。在本发明的钎焊安装结构中，第 一焊料在上述钎焊接合部中所占的 比例可以大于第二焊料在上述钎焊接合部中所占的比例。由此，可使得 表面张力易于发挥作用，从而能够顺利进行自对准。在本发明的钎焊安装结构中，第二焊料在上述钎焊接合部中所占的 比例可以大于第一焊料在上述钎焊接合部中所占的比例。由此，即使是 重量较大的安装部件，也能够对其提供可靠的支持。为了实现上述目的，本发明提供一种钎焊安装结构的制造方法，在 该钎焊安装结构中，基板电极和安装电极借助于钎焊接合部接合在一 起，上述基板电极形成在基板上，上述安装电极形成在安装部件上，上 述安装部件被安装在上述基板上，该钎焊安装结构制造方法的特征在于用多种焊料形成钎焊接合部；利用多种焊料的自对准实施基板电极 和安装电极的位置对准。根据上述制造方法，由于用多种焊料形成钎焊接合部，所以，由一 部分焊料对安装部件提供支持，其他焊料用于进行自对准，由此，可支 持安装部件并利用自对准进行位置对准。所以，即使安装部件的重量较 大，也能够利用自对准进行位置对准。从而可制造一种实现了基板电极 和安装电极高精度位置对准的钎焊安装结构。在本发明的钎焊安装结构的制造方法中，上述多种焊料可以采用熔 融温度相对较低的第 一焊料和熔融温度比第 一焊料高的第二焊料，并使 得加热温度高于或等于第一焊料的熔融温度而低于第二焊料的熔融温 度。根据上述制造方法，采用不同熔融温度的焊料，并加热使加热温度高于或等于第一焊料的熔融温度而低于第二焊料的熔融温度。由此，第 一焊料熔融而第二焊料未熔融。因此，可借助于第二焊料对安装在基板上的安装部件提供支持，而且，利用熔融的第一焊料的自对准来实现基板电极和安装电极的高精度位置对准。在本发明的钎焊安装结构的制造方法中，上述多种焊料可以采用表 面张力相对较小的第 一焊料和表面张力比第 一焊料大的第二焊料，并使 得加热温度高于或等于第一焊料及第二焊料的熔融温度。根据上述制造方法，采用表面张力不同的焊料，并加热使加热温度 高于或等于第一焊料及第二焊料的熔融温度。由此，当第一焊料6和第 二焊料7熔融时，表面张力相对较小的第一焊料要比第二焊料容易浸润扩展。所以，可借助于表面张力相对较大的第二焊料对安装部件提供支 持，而且，利用表面张力较小的第一焊料的自对准来实现位置对准。在本发明的钎焊安装结构的制造方法中，上述第二焊料可以采用焊球。根据上述制造方法，由于第二焊料是焊球，所以，在基板和安装基 板借助于熔融第 一 焊料沿水平方向进行相对移动时，第二焊料也随之滚 动。因此，自对准得以顺利进行。在本发明的钎焊安装结构的制造方法中，上述第一焊料可采用焊 膏。从而能够容易地涂敷第一焊料。本发明的电子设备的特征在于，具备上述任意一种钎焊安装结构。根据上述结构，能够提供一种具备利用自对准进行高精度位置对准 的钎焊安装结构的电子设备，例如，便携式电话、数字静态照相机等。另外，为了实现上述目的，本发明提供一种钎焊安装方法，借助于 钎焊接合部将基板电极和安装电极接合在一起，其中，上述基板电极形 成在基板上，上述安装电极形成在安装部件上，上述安装部件被安装在上述基板上，该钎焊安装方法的特征在于用多种焊料形成钎焊接合部； 利用多种焊料的自对准实施基板电极和安装电极的位置对准。根据上述制造方法，与上述钎焊安装结构的制造方法同样地，即使 安装部件的重量较大，也能够利用自对准进行位置对准。所以，基板电 极和安装电极可实现高精度的位置对准。如上所述，本发明的钎焊安装结构为钎焊接合部由多种焊料构成。 因此，即使安装部件的重量较大，也能够利用自对准进行位置对准。所 以，能够提供 一 种实现了基板电极和安装电极高精度位置对准的钎焊安 装结构等。本发明的其他目的、特征和优点在以下的描述中会变得十分明了。 此外，以下参照附图来明确本发明的优点。


图1是表示本发明的钎焊安装结构的钎焊接合部的剖面图。 图2是表示图1的钎焊接合部的形成工序的剖面图。 图3是表示图1的钎焊接合部的形成工序的剖面图。 图4是表示图1的钎焊接合部的形成工序的剖面图。图5是表示图1的钎焊接合部的形成工序的剖面图。图6是表示图1的钎焊接合部的形成工序的剖面图。图7是表示图1的钎焊接合部的形成工序的剖面图。图8是表示图1的钎焊接合部的形成工序的剖面图。图9是表示图1的钎焊接合部使用的焊料的温度曲线的图表。图10是表示本发明的钎焊安装结构的印刷基板的平面图。图11是表示本发明的钎焊安装结构的另外 一种印刷基板的平面图。图12是表示本发明的钎焊安装结构的部分剖面图。图13是表示本发明的另外一种钎焊安装结构的钎焊接合部的剖面图14是表示本发明的另外一种钎焊安装结构的钎焊接合部的剖面附图标记说明1 印刷基板(基板)2 基板电极3 相机模组(安装部件)4 安装电极5 钎焊接合部6 第一焊料7 第二焊料(焊球)10 相机模组结构(钎焊安装结构)20a、 20b 凹部具体实施方式
下面，参照图1~图14说明本发明的实施方式。另外，本发明并不 限于此。在本实施方式中，作为钎焊安装结构，对诸如便携式电话、数字静 态照相机等电子设备所具备的相机模组结构进行说明。图12是本实施 方式的相机模组结构10的部分剖面图。图1是图12的相机模组结构10 的钎焊接合部周围的剖面图。图11是图12的相机模组结构10的印刷 基板1的平面图。本实施方式的相机沖莫组结构10的结构为印刷基板(基板)1和相机模组(安装部件、光学元件)3借助于钎焊接合部5接合在一起，其 中，相机模组3被安装在印刷基板1上。换言之，相机模组结构10的 结构为在印刷基板1上层叠相机模組3,且在印刷基板1和相机模组 3之间间隔有钎焊接合部(焊料焊盘)5。如图11所示，印刷基板1是片状的基板，在印刷基板1的一个面 上形成有连接器8和多个基板电极2。基板电极2是用于钎焊接合相机模组3的电极。即，在形成有多个 基板电极2的区域安装相机模组3 (在图11中未图示)。连接器8用于连接相机模组结构10和其他部件。例如，连接器8 将相机模组结构10所获取的图像数据发送给其他部件。如上所述，印 刷基板1还具有中继基板的功能。相机模组3是在诸如便携式电话、数字静态照相机等电子设备中搭 载的透镜构件。在相机模组3的底面形成有多个安装电极4,安装电极 4对应印刷基板1的基板电极2。并且，上述多个基板电极2和上述多 个安装电极4彼此对置并借助于钎焊接合部5接合在一起。即，基板电 极2和安装电极4是接合端子。另外，可对基板电极2和安装电极4实施金属镀敷(金镀、铜镀、 焊料镀敷等)。在此，对本实施方式的相机才莫组结构IO的特征部分进行说明。相机模组结构10的最大特征在于利用自对准实现基板电极2与 安装电极4的位置对准，用于接合基板电极2和安装电极4的钎焊接合 部5由多种焊料构成。另外，"基板电极2与安装电极4的位置对准"是指，例如，基板电 极2和安装电极4彼此对置，并分别被排列配置在预定的位置。在本实 施方式中，上述位置对准是利用基于不同特性的第一焊料6和第二焊料 7的自对准来实现的。自对准需要借助于熔融焊料的表面张力和应力使安装部件浮起。因 此，在现有技术中，自对准仅应用于诸如IC封装等的体积较小、重量 较轻的安装部件。其原因在于，当现有技术的自对准应用于重量较大的 安装部件时，熔融焊料将难以承受安装部件的重量，表面张力将不再发 挥作用。本发明人首先试图用熔融时表面张力较大的焊料来获取表面张力和应力，结果表明，焊料的浸润性变差，导致钎焊不良，并且，钎焊接 合的可靠性也较差。另外，本发明人还尝试了通过进行温度调整来控制 焊料的熔融状态，但是发现需要进行极为高度的温度调整，不适于实际量产。对此，本发明人经过积极深入的研究，着眼于改变钎焊接合部的结 构，在现有技术中，钎焊接合部由单一的焊料构成，而本发明人用多种 焊料构成钎焊接合部。即，在本实施方式的相机;漠组结构10中，为了利用自对准实现印 刷基板1与相机模组3之间(具体而言，基板电极2与安装电极4之间) 高精度的位置对准而用多种焊料构成钎焊接合部5。也就是说，钎焊接 合部5由多种不同特性的焊料构成。具体而言，本实施方式的钎焊接合部5由熔融温度相对较低的第一 焊料6和熔融温度比第一焊料6高的第二焊料7构成。因此，在形成钎 焊接合部5时，进行加热使加热温度高于或等于第一焊料6的熔融温度 而低于第二焊料7的熔融温度，由此，第一焊料6熔融而第二焊料7未 熔融。所以，可借助于第二焊料7对相机模组3提供支持，而且，可利 用第一焊料6的表面张力进行自对准。因此，即使是相机模组3那样重 量较大的安装部件，也能够在印刷基板1上进行高精度位置对准。另外，在钎焊接合部5中，第一焊料6的区域和第二焊料7的区域 的比例(第一焊料6在钎焊接合部5中所占的比例或者第二焊料7在钎 焊接合部5中所占的比例)并无特别限定，可根据相机模组3等的安装 部件进行设定。例如，如果安装部件较轻，可通过将第一焊料6的比例 设定得大于第二焊料7的比例，使得表面张力易于发挥作用，从而能够 顺利进行自对准。如果安装部件是相机模组3那样重量较大的安装部件， 可通过将第二焊料7的比例设定得大于第一焊料6的比例，对该安装部 件提供可靠的支持。另外，在上述结构中，第二焊料7被设置在钎焊接合部5的中央部， 因此，能够稳定地支持相机模组3。并且，由于钎焊接合部5覆盖基板 电极2和安装电极4，所以，印刷基板1和相机模组3能够可靠地接合 在一起，从而形成接合可靠性较高的相机模组结构10。关于钎焊接合部 5的形成方法，详见后述。在多个基板电极2中，只有在四角形的顶点配置的基板电极2被多种焊 料(第一焊料6和第二焊料7)接合，在四角形的顶点之外的位置配置 的基板电极2仅被第一焊料6接合。另外，也可以如图IO所示那样， 在所有基板电极2上形成由多种焊料构成的钎焊接合部5 。如上所述，在至少一部分基板电极2上形成包括多种焊料的钎焊接 合部5即可。另外，关于基板电极2的配置，根据安装部件进行设定即 可，对其并无特别限制。接着，说明本实施方式的相机冲莫组结构IO的制造方法。图2至图8 是表示相机模组结构10的制造工序的剖面图。本实施方式的相机模组结构10的制造方法包括形成钎焊接合部5 的工序(钎焊接合部形成工序)，其中，钎焊接合部5用于接合基板电 极2和安装电极4，基板电极2形成在印刷基板1上，安装电极4形成 在相机模组3上。本实施方式的相机模组结构10的制造方法的特征在于，在上述钎 焊接合部形成工序中，由多种焊料形成钎焊接合部5,且利用自对准实 现基板电极2与安装电极4的位置对准。以下，详细说明相机模组结构IO的制造方法。首先，如图2所示，为了对印刷基板1上基板电极2的区域供给焊 料，配置焊料掩模(solder mask) 100。焊料掩模100形成有开口部，开 口部要稍宽于基板电极2所对应的部分。因此，当在印刷基板l上配置 焊料掩沖莫100时，印刷基板1上的基板电极2的形成区域露出。接着， 在焊料掩模100的开口部(即，露出的基板电极2)配置作为第二焊料 7的焊球。例如，如果在焊料掩模100上散布第二焊料7，可简单地对 焊料掩模100的开口部供给第二焊料。即，能够可靠地对基板电极2供 给第二焊料7。接着，如图3所示，从焊料掩模100上涂敷第一焊料6 (印刷)。 这里，第一焊料6采用焊膏，借助于焊料印刷将第一焊料6涂敷在焊料 掩模100的开口部。另外，在涂敷第一焊料6时，涂敷第一焊料6使得 第一焊料6覆盖第二焊料7。由此，如图3所示，第二焊料7被包含在 第一焊料6的内部。接着，如图4所示，在涂敷第一焊料6之后，从印刷基板l上除去 焊料掩模100。由此，如图5所示，在印刷基板1的基板电极2上形成由第一焊料6和第二焊料7构成的钎焊接合部5 (焊料焊盘)。另外， 由于焊料掩模100的开口部稍大于基板电极2，因此，基板电极2被第 一焊料6和第二焊料7所覆盖。另外，在本实施方式中，第一焊料6的熔融温度低于笫二焊料7的熔融温度。接着，如图6所示，借助于搭载器(输送装置)将相机模组3搭载 至钎焊接合部5上。此时，对相机模组3进行配置，使得相机模组3的 安装电极4与印刷基板1的基板电极2彼此对置。这里，相机模组3需要高精度的位置对准。但是，借助于搭载器配 置相机模组3并不能充分实现基板电极2与安装电极4的位置对准。例 如，如图6的虚线所示，如果基板电极2与安装电极4需被配置的位置 (自对准位置)为基板电极2与安装电极4彼此对置且电极的两端分别 对准的位置，则图6所示的基板电极2与安装电极4就未充分实现位置 对准。因此，例如，如图6的虚线箭头所示，需要向左侧移动相枳4莫组 3从而使得基板电极2与安装电极4实现位置对准。在本实施方式中，利用基于熔融焊料的自对准来改善上述未充分实 现的位置对准。如上所述，第一焊料6的熔融温度低于第二焊料7的熔融温度。所 以，在实施自对准时，首先进行加热使得加热温度高于或等于第一焊料 6的熔融温度且低于第二焊料7的熔融温度。由此，如图7所示，第一 焊料6熔融而第二焊料7并不熔融。所以，即使第一焊料6熔融，相机 模组3也得到未熔融的第二焊料7的支持。因此，第一焊料6和第二焊 料7不会因难以承受相机模组3的负载而发生塌陷(图中箭头所示)。另外，例如，可利用回流装置来实施上述加热。相机模组3不仅仅 被第二焊料7支持，还被第一焊料6的表面张力支持。此外，第一焊料6在被加热后沿水平方向浸润扩展，经比较图6和 图7可知，第一焊料6的厚度(高度)变薄(低)。即，在加热后，基 板电极2与安装电极4的间隔变小。表面张力作用于熔融的第一焊料6 与安装电极4之间，未熔融的第二焊料7支持相机模组。当在由第二焊料7支持相机模组3的状态下熔融第一焊料6时，如 图8所示，第一焊料6在弹性应力的作用下能够朝水平方向(图中箭头 所示方向)移动。借助于这种移动，基板电极2与安装电极4进行位置对准(图中虚线所示)。如上所述，借助于第一焊料6和第二焊料7进 行自对准，其中，第一焊料6的作用在于借助于弹性应力实现位置对准， 第二焊料7的作用在于对相机模组3提供支持。在本实施方式中，第二焊料7采用焊球，所以，在印刷基板l和相 机模組3借助于第 一焊料6沿水平方向进行相对移动时，第二焊料7也 随之滚动。因此，自对准得以顺利进行。最后，进一 步加热并使得加热温度高于或等于第二焊料7的熔融温 度，由此，如图l所示，第二焊料7也熔融。之后，对已熔融的第二焊 料7进行冷却，从而形成钎焊接合部5。由此，第二焊料7与基板电极 2进行面接触并且与安装电极4进行面接触，所以，能够可靠地支持相 机模组3。另外，使第二焊料7熔融的温度高于或等于熔融温度即可，但优选 能够使其熔敷于基板电极2和安装电极4的温度。如上所述，根据本实施方式，由第二焊料7对相机模组3提供支持， 并且，可借助于熔融的第一焊料6的表面张力取得自对准效果。因此， 即使在印刷基板1上安装诸如相机模组3那样重量较大的构件，也不会 因相机模组3的负载而导致不能取得自对准的效果。而在现有技术中，钎焊接合部5仅由单一 (一种)焊料构成，因此， 相机模组3仅被熔融焊料的表面张力支持。即，相机模组3仅得到第一 焊料6的表面张力的支持。但是，如果相机模组3仅被熔融焊料的表面 张力支持，那么，由于不能支持诸如相机模组3那样重量较大的安装部 件，所以不能实现自对准。另外，如果为了获得熔融焊料的表面张力和 应力而采用熔融时表面张力较大的单一焊料，则较大的表面张力将成为 钎焊不良(浸润性差)和可靠性降低的原因。另外，在本实施方式中，第一焊料6和第二焊料7可分别由一种焊 料构成，也可由多种不同特性的焊料构成。例如，上述多种焊料可以具 有不同的熔融温度和/或表面张力。即，主要用于进行自对准的焊料是 第一焊料6，主要用于对相机模组3提供支持的焊料是第二焊料7,各 焊料具有各自的功能，如果这样的话，则焊料种类(数量)并不进行限 定。另外，在本实施方式中，在对焊料掩模100的开口部供给第二焊料 7后供给第一焊料6。但是，第一焊料6和第二焊料7的供给顺序并没有特别限制，可以同时供给，也可以先供给第一焊料6。另外，在本实施方式中，使第二焊料7熔融(参照图1)。但不一 定需要熔融第二焊料7，也可以保持焊球的形状(球状)不变。即，可 以熔融第二焊料7，也可以不熔融第二焊料7。另外，在本实施方式中，如图11所示，第二焊料7形成在一部分 基板电极2上。但是，第二焊料7可配置在任意的基板电极2上。还可 以如图IO所示那样，在所有基板电极2上配置第二焊料7。另外，在本实施方式中，第二焊料7被供给到焊料掩模100的开口 部，使得对一个基板电极2供给一个第二焊料7。但是，也可以对一个 基板电极2供给多个第二焊料7。图13是表示在钎焊接合部5形成有两 个第二焊料7的区域的示例的剖面图。可以如图13所示，在钎焊接合 部5形成多个第二焊料7的区域。在本实施方式中，第一焊料6和第二焊料7采用了不同熔融温度的 焊料。根据印刷基板1所搭载的部件(相机模组3)的耐热性能设定笫 一焊料6和第二焊料7的熔融温度和熔融时间即可。换言之，第一焊料 6和第二焊料7的熔融温度和熔融时间并无特别限定，在不会导致印刷 基板1和相机模组3受损的范围内进行设定即可。例如，图9是表示钎焊接合部5使用的焊料的温度曲线的图表。图 9是在印刷基板1钎焊焊接相机模组3时实际熔融焊料的温度曲线图。 如图9所示，暂时保持预热温度使得印刷基板1上的温度分布均匀(预 热)，其中，该预热温度低于或等于焊料熔融温度。然后，进行加热使 得高于或等于焊料熔融温度，之后进行急速冷却以防止焊料粒化(正式 加热)。在图9中，假设安装峰值温度为Tmax,则第一焊料6的熔融温度 (Tl)要低于或等于Tmax,第二焊料7的熔融温度(T2 )可以高于或 等于Tmax，其中，安装峰值温度Tmax受相机模组3的耐热条件所制 约。另外，温度通常由室温开始緩緩升高，然后，暂时保持低于第一焊 料6的熔融温度(Tl )的温度，进行预热。之后，使温度上升到高于或 等于第一焊料6及第二焊料7的熔融温度的温度后进行急速冷却。上述过程因焊料组分、助焊剂、钎焊质量要求等因素而发生变化。 图9表示的是概略的温度曲线图。另外，例如，第一焊料6的熔融温度优选140°C~219°C,更优选183°C~190°C。关于第二焊料7的熔融温度，对此并无特别的限定，只 要高于第一焊料6的熔融温度即可。另外，关于第一焊料6和第二焊料 7的熔融温度差，对此并无特别的限定。两者熔融温度差越大，就更能 够确保仅熔融第一焊料6。另外，第一焊料6和第二焊料7不限于熔融温度不同的焊料，只要 是特性不同的焊料即可。例如，第一焊料6和第二焊料7可以是熔融时 的表面张力不同的焊料。具体而言，第一焊料6的熔融时的表面张力可 以小于第二焊料7的熔融时的表面张力。由此，当第一焊料6和第二焊 料7熔融时，表面张力相对较小的第 一焊料要比笫二焊料容易浸润扩展。 所以，根据这种结构，也可借助于表面张力相对较大的第二焊料7对相 机模组3提供支持，而且，利用表面张力较小的第一焊料6的自对准来 实现位置对准。对第一焊料6和第二焊料7的表面张力并不作特别的限定。例如， 第一焊料6的表面张力(熔融时的表面张力)优选3.17xlO-4N/mm~ 4.50xlO-4N/mm,进一步优选3.25xlO-4N / mm ~ 3.86xl(r4N / mm。关 于第二焊料7的表面张力，只要大于第一焊料6的表面张力即可，并不 对其进行特别限定。另外，表面张力表示通过圆环拉起法所测定的焊料熔融温度附近 (例如，183°C )的值。另外，焊料的表面张力也影响钎焊的可靠性(钎焊质量)。即，表 面张力较大的焊料的浸润性较差，因此其钎焊质量较差。即使钎焊的可 靠性因表面张力相对较大的第二焊料7而降低，也可借助于第一焊料6 对钎焊质量较差的部位进行弥补。在本实施方式中使用的焊料的种类并无特别的限定，出于环保的考 虑，优选无铅焊料。作为无铅焊料，例如，可以举出Sn-Ag系焊料、Sn-Zn 系焊料、Sn-Bi系焊料、Sn-In系焊料和Sn-Ag-Cu系焊料等，但不限于 此。具体而言，作为第一焊料6,可以举出Sn-9Zn、 Sn-8Zn-3Bi、 Sn-9Zn-Al 和Sn-8Zn-3In,作为第二焊料7,可以举出Sn-3.5Ag、 Sn-3Ag-0.5Cu、 Sn-3.4Ag-4.8Bi。另外，焊料的组分比例也没有特别的限定。第一焊料6和第二焊料7也可以是含有助焊剂的焊料。换言之，第 一焊料6和第二焊料7也可以是含有助焊剂等的焊膏(焊糊)。这样， 可提高焊料的浸润性和流动性，从而可取得更好的自对准效果。关于助焊剂的种类，对此并无特别的限定，根据分别形成于安装部 件和基板上的电极的成分进行设定即可。作为助焊剂，例如，可以采用腐蚀性助焊剂(ZnCl2-NH4Cl类的复合盐等)、慢性助焊剂(有机酸及 其衍生物等)、非腐蚀性助焊剂(松香和异丙醇的混合物等)、水溶性 助焊剂(松香类助焊剂等)、低残留助焊剂(凝固成分在5%以下、以 有机酸为活性剂的松香类或树脂类助焊剂等)等。本实施方式的钎焊接合部5还可以构成为下述。图13和图14是表 示钎焊接合部5的其他结构的剖面图。在图1所示的结构中， 一个钎焊接合部5具有一个第二焊料7的 区域，而在图13所示的结构中， 一个钎焊接合部5具有多个(在图 13中为两个)第二焊料7的区域。根据该结构，能够稳定地支持相机 模组3。另外，在图l所示的结构中，形成有平坦的基板电极2和安装电极 4。而在图14所示的结构中，形成有凹部20a和凹部20b,凹部20a和 凹部20b分别向印刷基板l和相机模组3的内侧凹陷。另外，第二焊料 7由焊球构成，换言之，笫二焊料7是不熔融的球状焊球。因此，在进 行自对准时，球状的第二焊料7停留在凹部20a和凹部20b对置的位置 而不再移动。所以，基板电极2和安装电极4可实现更高精度的位置对 准。本实施方式的相机模组结构IO的制造方法可以用作钎焊安装方法。 这样，基板和安装部件可利用自对准进行高精度的位置对准从而实现钎 焊接合。本发明并不限于上述实施方式，可在权利要求所述的范围内进行各 种变更。即，通过组合在权利要求范围内适当变更的技术手段所得到的 实施方式也包含在本发明的技术范围之内。工业可利用性本发明由多个焊料构成钎焊接合部，因此，能够对在基板上安装的 电子部件提供支持，还能够利用自对准实现位置对准。所以，本发明可 应用于所有钎焊安装结构，可以在电子部件工业中得到应用。本发明尤 其适于钎焊用于接合重量较大的电子部件的接合用基板(印刷基板)等， 该电子部件例如是在数字静态照相机和便携式电话等装置中使用的、摄 像透镜和固态摄像元件形成为 一体的相机模组等。
权利要求
1.一种钎焊安装结构，其特征在于基板电极和安装电极借助于钎焊接合部接合在一起，其中，上述基板电极形成在基板上，上述安装电极形成在安装部件上，上述安装部件被安装在上述基板上；上述钎焊接合部由多种焊料构成。
2. 根据权利要求1所述的钎焊安装结构，其特征在于 上述4f焊接合部包括熔融温度相对4^f氐或熔融时表面张力相对较小的第一焊料和熔融温度相对较高或熔融时表面张力相对较大的第二 焊料。
3. 根据权利要求1所述的钎焊安装结构，其特征在于 上述基板电极和上述安装电极被上述钎焊接合部覆盖。
4. 根据权利要求1所述的钎焊安装结构，其特征在于 第二焊料形成为球状并被夹持在分别形成于基板电极和安装电极的凹部之间。
5. 根据权利要求1所述的钎焊安装结构，其特征在于 上述第二焊料与基板电极进行面接触并且与安装电极进行面接触。
6. 根据权利要求1所述的钎焊安装结构，其特征在于 上述多种焊料是无铅焊料。
7. 根据权利要求1所述的钎焊安装结构，其特征在于 上述安装部件是光学元件。
8. 根据权利要求7所述的钎焊安装结构，其特征在于 上述光学元件是相机模組。
9. 根据权利要求1所述的钎焊安装结构，其特征在于第 一焊料在上述钎焊接合部中所占的比例大于第二焊料在上述钎 焊接合部中所占的比例。
10. 根据权利要求1所述的钎焊安装结构，其特征在于第二焊料在上述钎焊接合部中所占的比例大于第 一焊料在上述钎 焊接合部中所占的比例。
11. 一种钎焊安装结构的制造方法，在该钎焊安装结构中，基板电 极和安装电极借助于钎焊接合部接合在一起，上述基板电极形成在基板 上，上述安装电极形成在安装部件上，上述安装部件被安装在上述基板上，该钎焊安装结构的制造方法的特征在于用多种焊料形成钎焊接合部；利用多种焊料的自对准实施基板电极和安装电极的位置对准。
12. 根据权利要求11所述的钎焊安装结构的制造方法，其特征在于上述多种焊料采用熔融温度相对较低的第 一焊料和熔融温度比第 一焊料高的第二焊料，并使得加热温度高于或等于第 一焊料的熔融温度 而低于第二焊料的熔融温度。
13. 根据权利要求11所述的钎焊安装结构的制造方法，其特征在于上述多种焊料采用表面张力相对较小的第一焊料和表面张力比第 一焊料大的第二焊料，并使得加热温度高于或等于第 一焊料及第二焊料 的炫融温度。
14. 根据权利要求12所述的钎焊安装结构的制造方法，其特征在于上述第二焊料采用焊球。
15. 根据权利要求12所述的钎焊安装结构的制造方法，其特征在于上述第一焊料采用焊膏。
16. —种电子设备，其特征在于具备权利要求1至10中的任意一项所述的钎焊安装结构。
17. —种钎焊安装方法，借助于钎焊接合部将基板电极和安装电极 接合在一起，其中，上述基板电极形成在基板上，上述安装电极形成在 安装部件上，上述安装部件被安装在上述基板上，该钎焊安装方法的特 征在于用多种焊料形成钎焊接合部；利用多种焊料的自对准实施基板电极和安装电极的位置对准。
全文摘要
在本发明的相机模组结构(10)中，基板电极(2)和安装电极(4)借助于钎焊接合部(5)接合在一起，其中，上述基板电极(2)形成在印刷基板(1)上，上述安装电极(4)形成在相机模组(3)上，上述相机模组(3)被安装在上述基板(1)上；基板电极(2)和安装电极(4)利用自对准实现位置对准。并且，钎焊接合部(5)由不同特性的第一焊料(6)和第二焊料(7)构成。由此，可实现一种利用自对准在基板上钎焊接合重量较大的部件的钎焊安装结构。
文档编号H05K1/18GK101233793SQ20068002741
公开日2008年7月30日 申请日期2006年7月21日 优先权日2005年7月28日
发明者木下一生 申请人:夏普株式会社