JP2001015976A

JP2001015976A - シールドキャップ付き配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP2001015976A
Application number: JP11184721A
Authority: JP
Inventors: Sotaro Tsukamoto; 宗太郎塚本; Yukio Yagi; 幸夫八木; Yasuhiro Iwata; 康広岩田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】素子の実装と同時にシールドキャップを接合
することが可能で、かつ、シールドキャップ内部の熱伝
導やガス抜けが良好で、素子実装部及びシールドキャッ
プ接合部にボイド等の不具合が発生しにくいシールドキ
ャップ付き配線基板を提供すること。【解決手段】素子の実装パッドとシールドキャップ２
の接合パッドを配線基板１の最表面上に設けて、同時に
ハンダ塗布を可能にする。また、シールドキャップ２の
側面に開口部を設けて、ハンダリフロー時のガス抜き孔
や対流伝熱路として利用する。素子の実装とキャップ接
合とを同時に行う場合に対流伝熱路として有効に働くた
め、素子のハンダ付け状態を良好にできる。また、ハン
ダフラックス等の残留物を洗浄するためにも有効に利用
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールドキャップ付き
配線基板及びその製造方法に関する。更に詳しくは、高
周波用途に適したシールドキャップ付き配線基板及びそ
の製造方法に関する。本発明は、無線通信、家電製品、
コンピュータ等に用いるＶＣＯ等のモジュール部品、ハ
イブリットＩＣ等のパッケージ及びそれに用いるシール
ドキャップ付き配線基板及びその製造方法に好適であ
る。

【０００２】

【従来の技術】高周波で用いられる配線基板には、電磁
波ノイズを遮蔽したり、搭載素子を保護するためのシー
ルドキャップが実装面上に装着される。シールドキャッ
プ付き配線基板に関する従来技術が、特開昭５４−１８
２７３号公報、特開昭６３−３１４８９８号公報、特開
昭６３−３１４８９９号公報、特開平２−７８２９８号
公報、特開平３−２７６１１号公報、特開平４−２１６
６５２号公報、特開平８−９７３１８号公報、特公平８
−１５２３６号公報等に開示されている。

【０００３】通常、シールドキャップは、ハンダや接着
剤等を用いて接合される。例えば、パンダペーストを用
いてリフロー炉を通してハンダ接合する方法が簡便でよ
く用いられる。一般的には以下のような工程が必要であ
る（図６を参照）。

【０００４】まず、配線基板の実装面上に形成された実
装パッド上に、スクリーン印刷法でハンダペーストを塗
布する。次いで素子を載せて、リフロー炉でハンダを溶
融させて素子をハンダ実装する。

【０００５】その後、配線基板の実装面上に形成された
シールドキャップ接合用のシールリング上に、スクリー
ン印刷法でより低融点のハンダペーストを塗布するか、
又は、配線基板側面のキャスタレーション部分にディス
ペンサ装置でハンダペーストを塗布する。次いでシール
ドキャップを載せて、リフロー炉で低融点ハンダを溶融
させてシールドキャップをハンダ接合する。

【０００６】従来のキャスタレーション部分でシールド
キャップを接合した配線基板の例を図７に示す。シール
ドキャップ７の基板側端部に設けられた凸部が、配線基
板６の側面に設けられたキャスタレーション（凹部）に
嵌合されるようにしてハンダ接合されている。

【０００７】工数低減のためには、実装部品のハンダ付
けとシールドキャップのハンダ接合とを同時に行うのが
好ましい。しかし、前記の従来方法はいずれも実装部品
のハンダ付けとシールドキャップのハンダ接合を別個に
２回に分けて行うものであった。更に、シールリングを
用いる方法においては、実装部品のハンダ付けと従来の
気密封止構造のシールドキャップを同時にハンダ接合す
ると、シールドキャップ中のガス抜けが悪くなり、ハン
ダ接合部にボイドが発生してしまう問題もあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
別々に行われていた素子の実装とシールドキャップの接
合とを同時に行うことで、信頼性と生産性を向上したシ
ールドキャップ付き配線基板及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。無線通信、家庭電化製品、コンピ
ュータ等に用いるハイブリットＩＣ等に好適である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、シー
ルドキャップの接合部と素子の実装部とが配線基板の同
一平面上に形成されるとともに、該シールドキャップの
側面に開口部を有するシールドキャップ付き配線基板を
要旨とする。かかる構成によれば、一度のスクリーン印
刷でシールドキャップの接合部と素子の実装部に同時に
ハンダペーストを塗布することができ、シールドキャッ
プ接合も素子搭載と同時に行え、ハンダリフローも一回
リフロー炉に通すだけですむ。また、シールドキャップ
側面に設けられた開口部は、ハンダリフロー時のガス抜
き孔や対流伝熱路として利用できる。特には、素子の実
装とキャップ接合とを同時に行う場合に対流伝熱路とし
て有効に働くため、素子のハンダ付け状態を良好にでき
る。また、ハンダフラックス等の残留物を洗浄するため
にも有効に利用できる。

【００１０】シールドキャップ側面の開口部の数は１以
上であれば特に制限されないが、ハンダリフロー時の対
流伝熱効率やガス抜け性を良好にするために、２以上の
開口部を設けることが好ましい。この場合、請求項２に
記載の発明のように、２以上の開口部を有する一つのシ
ールドキャップが２以上の接合部に接合された構造（図
４を参照）の配線基板となる。一つのシールドキャップ
の接合部を２以上に分散することで、シールドキャップ
の接合時に発生する応力集中を緩和する効果も得られ
る。

【００１１】シールドキャップ側面の開口部の形態は特
に制限されない。シールドキャップの側面の一辺にわた
って設けてもよいし（図１）、シールドキャップの側面
の一辺に複数箇所設けてもよい（図２）。また、シール
ドキャップの側面の一辺に限らず、隣り合う他の辺にま
で及んでもよい（図３）。もちろん、各辺毎に図１、図
２のような開口部を設けてもよい。

【００１２】本発明のシールドキャップ付き配線基板の
好ましい構成を以下に示す。前記シールドキャップの側
面に形成された開口部の長手方向の寸法をＬ、前記シー
ルドキャップ付き配線基板において使用する信号の最小
管内波長をλ、前記シールドキャップの長手方向の寸法
をＡ、前記シールドキャップの短手方向の寸法をＢ、前
記シールドキャップ付き配線基板において使用する信号
の周波数をｆ、光速をＣとした場合において、Ｌ、λ、
Ａ、Ｂ、ｆ、Ｃが以下の３つの関係式の少なくとも１種
を満たすことが好ましい。

【００１３】（１）Ｌ＜λ／２の関係式を満たすこと。
これは、シールドキャップの開口部からの電磁波放射を
防止する要件である。すなわち、かかる関係式を満たす
シールドキャップを有する配線基板であれば、素子から
発せられる電磁波がその開口部から放出されることはな
い。

【００１４】（２）ｆ＞Ｃ／（２Ａ）の関係式を満たす
こと。これは、シールドキャップの開口部が導波管とし
て動作するのを防止する要件である。すなわち、かかる
関係式を満たすシールドキャップを有する配線基板であ
れば、開口部から使用周波数の信号が漏れるのを遮断す
ることができる。

【００１５】（３）ｆ＞Ｃ×（（１／Ａ）²＋（１／
Ｂ）²）^0.5／２の関係式を満たすこと。これは、シール
ドキャップが共振するのを防止する要件である。すなわ
ち、かかる関係式を満たすシールドキャップを有する配
線基板であれば、使用周波数においてシールドキャップ
が共振することはない。

【００１６】ここにいう「素子」とは、いわゆる表面実
装型の回路素子をいう。例えば、トランジスタ、ダイオ
ード、チップ型コンデンサ、チップ型抵抗、チップ型コ
イル、フリップチップ実装型ＩＣチップ等を挙げること
ができる。ここにいう「実装部、接合部」とは、ロー材
や導電性接着剤等を用いて素子やシールドリングを配線
基板上に搭載するための実装手段、接合手段をいう。ハ
ンダを用いる場合、実装部と接合部はハンダ耐熱性に優
れた金属層で形成するのが好ましい。Ａｇ、Ａｇ／Ｐ
ｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ｃｕ或いはこれらにニッケルメッキ、
ニッケルメッキ／金メッキを施したものが好ましい。ハ
ンダペースト印刷後は、図４に示すように、実装部品、
シールドキャップの順番に搭載を行い、１回のハンダリ
フローによって同時に配線基板上に搭載される。

【００１７】本発明の開口部を有するシールドキャップ
を接合する接合部は、従来のシールリングのようにリン
グ状にすることを要しない。ハンダ接合時の応力集中を
緩和するために、図４に例示するように、２以上の接合
パッドとして形成するのが好ましい。請求項２に記載の
発明がこれに該当する。

【００１８】本発明のシールドキャップの接合面には、
例えば特開平４−２１６６５２号公報に開示されたシー
ルドキャップに設けられているような、いわゆるつばの
部分が無いことが好ましい。かかる構成のシールドキャ
ップを用いることで、表面実装密度を高めるとともに、
ハンダリフロー時にシールドキャップに食われる熱量を
最小限に抑えて、素子のハンダ実装状態とシールドキャ
ップのハンダ接合状態の両方を良好な状態にできるから
である。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載のシールドキャップ付き配線基板の製造方法であ
って、前記素子の実装と前記シールドキャップの接合と
を同時に行うことを要旨とする。「素子の実装とシール
ドキャップの接合とを同時に行う」とは、例えば、素子
のハンダ実装とシールドキャップのハンダ接合とを１回
のハンダリフロー時に同時に行うことをいう。また、導
電性接着剤や異方性導電性接着剤等を用いて熱硬化によ
り素子の実装とシールドキャップの接合を同時に行うこ
とも含まれる。

【００２０】図５にハンダリフローを用いた場合の本発
明の製造方法のフローチャートを示す。また、図６に比
較例として従来の製造方法のフローチャートを示す。本
発明の製造方法によれば、従来と比較して工程数を少な
くできるため、製品のコスト低減を図ることができる。
ここにいう「ハンダ」とは、Ｐｂ−Ｓｎ系の共晶ハンダ
等に限定されるものではなく、Ｐｂフリーハンダも含ま
れる。例えば、Ｓｎ−Ａｇ系にＢｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｉｎ
等を添加したもの、Ｓｎ−Ｂｉ系にＡｇ、Ｃｕ等を添加
したもの、Ｓｎ−Ｚｎ系にＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ等を
添加したもの、Ｓｎ−Ｉｎ系にＡｇ等を添加したものが
挙げられる。

【００２１】本発明の開口部を有するシールドキャップ
付き配線基板によれば、素子のハンダ実装とシールドキ
ャップのハンダ接合とを１回のハンダリフロー時に同時
に行っても、実装・接合時の諸問題の発生を防止でき
る。リフロー炉は、耐熱伝熱或いは一部ふく射伝熱を併
用して加熱するので、シールドキャップにはかかる対流
伝熱の実行を図るための開口部が必要だからである。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。実施例で
はセラミック配線基板を用いたが、ガラス−エポキシ複
合材料やフッソ系樹脂等を用いた有機系配線基板に対し
ても本発明は適用可能である。用いるハンダの種類は、
これら樹脂材料の耐熱性を加味して決定すればよい。ま
た、ハンダ以外に導電性接着剤等を用いても良い。

【００２３】（１）配線基板の製造アルミナホウケイ酸鉛系ガラス５０重量部に対してアル
ミナフィラー５０重量部を含むガラスセラミック複合材
料からなるセラミックグリーンシートをドクダーブレー
ド法にて作製する。シート厚みは２００μｍとした。

【００２４】外径寸法６０×６０（単位；ｍｍ）のセラ
ミックグリーンシート上にＡｇ導電ペーストをスクリー
ン印刷法にて所定の回路パターンを印刷形成する。尚、
１枚のセラミックスグリーンシート上には６行×８例の
合計４８個の配線基板に該当する回路パターンが形成さ
れている。

【００２５】各層を熱圧着して積層一体化して、６層構
造のグリーン積層体を得る。次いで、得られたグリーン
積層体に、個々の配線基板を焼成・実装後に分割するた
めの分割溝を切断刃を用いて入れる。その後、加熱炉を
用いて２５０℃にて有機成分を分解除去した後、ベルト
式炉を用いて８５０℃にて保持・焼成して所望のセラミ
ック配線基板を得る。

【００２６】得られたセラミック配線基板の外径寸法
は、幅５０×長さ５０×厚み０．８（単位；ｍｍ）であ
る。この基板上には６行×８例の合計４８個の部品が多
数個取りできるように形成されている。各部品の外径寸
法は、幅５×長さ６．７×厚み０．８（単位；ｍｍ）で
ある。各部品の最表面には、素子実装用の実装パッド
と、シールドキャップ接合用の接合パッドが形成されて
いる。

【００２７】（２）シールドキャップ用いるシールドキャップの外径寸法は、幅４．６×長さ
６．３×高さ０．３（単位；ｍｍ）とする。開口形状
は、図１、図２及び図３に示す３種類の形状とする。材
質は洋白（亜鉛−銅−ニッケル合金）である。また、比
較例として、図７に示す開口部の無いシールドキャップ
も用意する。開口部が無い以外は、上記外径寸法と同一
寸法である。

【００２８】（３）素子の実装及びシールドキャップの
接合上記セラミック配線基板をスクリーン印刷機の台座にセ
ットする。次いで、実装パッドと接合パッドに対応する
開口部を有するメタルマスクをスクリーン印刷機にセッ
トして、ハンダペーストをスクリーン印刷にて実装パッ
ド及び接合パッドの上に同時に印刷形成する。尚、比較
例については、実装パッドのみに印刷して先にリフロー
実装を行い、キャップ接合時に再度接合パッドのみに印
刷してリフロー接合する（図６を参照）。

【００２９】チップマウンターを用いて、素子及びシー
ルドキャップをそれぞれ実装用パッド及び接合用パッド
の上にセットする。セット完了した配線基板をリフロー
炉を通して実装と接合を同時に行う。リフロー条件は最
高保持温度２６０℃とする。得られたシールドキャップ
付き配線基板をＸ線透過装置を用いて素子のハンダ実装
部及びシールドキャップのハンダ接合部を観察し、ボイ
ドの有無を確認する。結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１の結果より、本発明の開口部を有する
シールドキャップを用いた実施例である試料番号１乃至
試料番号３においては、ボイドの無い良好な素子のハン
ダ実装及びシールドキャップのハンダ接合がなされてい
ることがわかる。

【００３２】一方、従来の開口部の無いシールドキャッ
プを用いた比較例である試料番号４においては、素子の
ハンダ実装部分及びシールドキャップのハンダ接合部分
にボイドが発生していることがわかる。キャップ側面が
ほぼ全域開口部である試料番号１でも実用上十分である
が、特には開口部がキャップの他の側面にまで及び試料
番号３が良好である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、従来別々に行われてい
た素子の実装とシールドキャップの接合とを同時に行う
ことが可能となり、信頼性と生産性を向上したシールド
キャップ付き配線基板及びその製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシールドキャップ付き配線基板の一実
施例を示す説明図。

【図２】本発明のシールドキャップ付き配線基板の一実
施例を示す説明図。

【図３】本発明のシールドキャップ付き配線基板の一実
施例を示す説明図。

【図４】本発明のシールドキャップ付き配線基板の素子
及びシールドキャップの搭載状態を示す説明図。

【図５】本発明のシールドキャップ付き配線基板の製造
方法のフローチャート。

【図６】従来のシールドキャップ付き配線基板の製造方
法のフローチャート。

【図７】従来のシールドキャップ付き配線基板の一実施
例を示す説明図。

【符号の説明】

１本発明の配線基板２〜４開口部を有するシールドキャップ２ａ〜４ａシールドキャップの開口部５素子６従来の配線基板７従来の開口部の無いシールドキャップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線基板の実装部に素子を搭載するとと
もに、該配線基板の接合部に該素子搭載部の少なくとも
一部を覆うように接合されたシールドキャップを有する
配線基板であって、該接合部と該実装部とが配線基板の同一平面上に形成さ
れるとともに、該シールドキャップの側面に開口部を有
することを特徴とするシールドキャップ付き配線基板。
【請求項２】一つのシールドキャップが２以上の接合
部に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の
シールドキャップ付き配線基板。
【請求項３】前記素子の実装と前記シールドキャップ
の接合とを同時に行うことを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載のシールドキャップ付き配線基板の製造方
法。