JP2004193187A - モジュール部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】モジュール部品の製造方法により低背化と充分なシールド効果を有するモジュール部品を提供することを目的としている。
【解決手段】表層面の最外周にグランドパターン５を形成した回路基板１に電子部品からなる実装部品３を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品３を搭載した回路基板１を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品３を搭載した回路基板１上にエポキシ樹脂を充填して封止体４を形成する封止工程と、前記封止体４の全表面および回路基板１の表面にメッキ層を形成するメッキ工程からなるモジュール部品の製造方法により薄型で確実にシールドされたモジュール部品を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】表層面の最外周にグランドパターン５を形成した回路基板１に電子部品からなる実装部品３を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品３を搭載した回路基板１を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品３を搭載した回路基板１上にエポキシ樹脂を充填して封止体４を形成する封止工程と、前記封止体４の全表面および回路基板１の表面にメッキ層を形成するメッキ工程からなるモジュール部品の製造方法により薄型で確実にシールドされたモジュール部品を提供する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器、通信機器等に用いられるモジュール部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモジュール部品は図１３に示すように、少なくとも片面に１つ以上の実装部品２３を搭載した回路基板２１とこの回路基板２１の側面に設けられた凹状のグランド電極２４と、前記実装部品２３を覆うように設けられた金属ケース２２で構成され、前記金属ケース２２の一端が前記凹状のグランド電極２４に挿入され半田で接続した構成でモジュール部品の電磁シールドを行っていた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３３０７６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のモジュール部品は金属ケース２２を回路基板２１の側面と半田で接続するため金属ケース２２が自立できる程度の回路基板２１の厚みが必要である。また、回路基板２１に搭載されている実装部品２３に金属ケース２２が当たることで電気回路がショートし回路動作の不具合が発生する。
【０００６】
これを防ぐために金属ケース２２の高さは実装部品２３の高さより高くする必要があり、回路基板２１と金属ケース２２の接続には金属ケース２２が回路基板２１の表面に形成した回路パターンおよび実装部品２３と接しないように回路基板２１と金属ケース２２とは隙間を設け金属ケース２２に形成した端子と数箇所で回路基板２１の側面端子部分と接続しているため、薄型化が困難で不十分なシールド効果しか得られなかった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、モジュール部品の低背化と充分なシールド効果を実現するモジュール部品の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の上から前記グランドパターンを含む回路基板の一部を切削する切削工程と、前記封止体の全表面および切削によって露出した回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程と、前記メッキ層の形成によって実装部品がシールドされた集合基板を各単一基板ごとに切削分割する分割工程からなるモジュール部品を提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の全表面および回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程からなるモジュール部品の製造方法であり、回路基板と金属膜間の隙間を無くし確実なシールドができる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の上から前記グランドパターンを含む回路基板の一部を切削する切削工程と、前記封止体の全表面および切削によって露出した回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程と、前記メッキ層の形成によって実装部品がシールドされた集合基板を各単一基板ごとに切削分割する分割工程からなるモジュール部品の製造方法であり、回路基板と金属膜間の隙間を無くし確実なシールドを施したモジュール部品を一度に複数個作製することができる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、封止工程の前に回路基板の表面に水酸基を付着させるためのプラズマ工程を付加した請求項１または請求項２に記載のモジュール部品の製造方法であり、回路基板と封止樹脂の密着強度を強くすることができる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、封止工程として異なる温度で２段階に樹脂を硬化する請求項１または請求項２に記載のモジュール部品の製造方法であり、反りの少ないモジュール部品を提供できる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、メッキ工程が無電解メッキ処理工程後電解メッキ工程の２段階のメッキ工程からなる請求項１または請求項２に記載のモジュール部品の製造方法であり、封止体と回路基板との境界部分のシールド特性を高めることができる。
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるモジュール部品は図１の斜視図で示すように多層基板で形成した回路基板１の上に金属膜２を形成している。図２は図１で示したモジュール部品の断面図を示している。断面図に示すように回路基板１の内層、外層にはグランドパターン５や配線パターン４０が少なくとも２層以上の配線層にわたって形成されている。そして、この回路基板の表層の最外周部にはグランドパターン５が形成され、更に表層の配線パターン４０と実装部品３が電気的に接続し、この実装部品３を覆うように封止体４を形成している。この封止体４と前記グランドパターン５を金属膜２で覆うことで実装部品３および回路基板１の配線パターン４０で構成した電気回路をシールドしている。
【００１６】
図３、図４でこのモジュール部品の製造工程を説明する。
【００１７】
図３（ａ）には回路基板１上に実装部品３を実装するために設けられた電極１０が形成されている。図３（ｂ）で前記電極１０とほぼ同形状の貫通パターンを設けたメタル版１２を作成し、このメタル版１２の貫通孔１３と回路基板１上の電極１０とを一致するように位置あわせを行う。メタル版としては１５０ミクロン以下の厚みのステンレスからなるメタル版を用いる。
【００１８】
そして位置あわせを行ったメタル版１２の上に、Ｓｎを９０％以上含有し金属粉末とフラックス成分を混練した鉛フリー半田２０を供給し、スキージ１７にてメタル版１２上の貫通孔１３から鉛フリー半田２０を押し出し回路基板１上の電極１０上に鉛フリー半田２０を供給する。供給後、ほぼ垂直にメタル版１２を回路基板１から引き上げて回路基板１上の電極１０へ鉛フリー半田２０の供給が完了する。
【００１９】
次に図３（ｃ）で示すように抵抗、コンデンサ、コイル、半導体、水晶などの実装部品３を鉛フリー半田２０を供給した電極１０上に搭載する。実装部品３を搭載後の回路基板１をリフロー炉に入れて加熱し、鉛フリー半田２０を溶融させることにより回路基板１に実装部品３を接続させる。
【００２０】
リフロー後、図３（ｄ）に示すように回路基板１の表面に残ったフラックスを洗浄する。フラックスは、超音波洗浄機２６中にアルコール系又は界面活性剤を含んだ洗浄液２５中に浸漬して、超音波洗浄を行う。洗浄装置としては、超音波洗浄機２６に限らず、洗浄機中で洗浄液２５の水流を作り、繰り返し回路基板１の実装面に洗い流す方法でも良い。続いて、純水にて十分な洗浄を行い乾燥する。この乾燥で回路基板１に吸収された水分を取り除き、次の封止工程で回路基板１の内部から放出される水蒸気により封止体４と回路基板１の表面の密着強度を劣化させないために少なくとも１２５℃、２時間以上の条件で乾燥させる。
【００２１】
次に図３（ｅ）に示すプラズマ発生装置２７で活性化させた酸素を回路基板１の実装表面に照射し、その表面上に残渣として付着している有機物を分解することで回路基板１の表面上に水酸基（−ＯＨ）を付着させ次工程のモールド工程で形成する封止体４と回路基板１との密着強度を更に高めることができる。
【００２２】
次に図４（ｆ）に封止工程を示す。固定台１８に回路基板１を置き固定枠１５で固定する。そして枠体１９を固定枠１５に乗せ回路基板１上の実装部品３を覆うようにエポキシ系樹脂からなる封止体４をスキージ１７で埋め込む。この固定枠１５により回路基板１の外周に形成したグランドパターン５は封止体４に覆われておらず回路基板１の外形より小さくなるように形成している。封止体４はエポキシ樹脂と平均粒径が１００μｍ以下のフィラーと硬化剤からなっている。フィラーとしてはシリカ、水酸化アルミ等の無機物が用いられる。硬化剤としては酸無水物、アミン系等の硬化剤を実装部品３の機械的特性に応じて選択して用いる。
【００２３】
枠体１９の厚みは実装部品３の全体を覆うため複数の実装部品３の中で高さが一番高い部品の高さ＋０．２ｍｍ以上に設定している。これは枠体１９の中に封止体４を供給した場合、枠体１９に接触する周辺部より中央部の方が低くなりメニスカスの状態になるからである。
【００２４】
そこで、回路基板１の中央部でも実装部品３を確実に封止するために、回路基板１からの高さが一番高い実装部品３の高さ＋０．２ｍｍ以上の枠体１９の設計が必要となる。
【００２５】
また、通常エポキシ樹脂からなる封止体４で実装部品３を封止する場合、エポキシ樹脂を供給後平面方向にエポキシ樹脂がダレるため実装部品３全体を封止する場合にはエポキシ樹脂は５００から１０００Ｐａ・ｓの粘度のエポキシ樹脂を使用する必要性がある。
【００２６】
そしてエポキシ樹脂からなる封止体４を部品周辺へ気泡無く充填させるためにエポキシ樹脂を供給後、真空チャンバーにて脱泡を行う。脱泡は１Ｔｏｒｒ以下の真空度にすることでエポキシ樹脂の粘性によりエポキシ樹脂内部に封じ込められていた気泡を脱泡することができる。
【００２７】
更に、気泡を無くすためには、エポキシ樹脂供給後に真空度を上げ脱泡するだけでなくエポキシ樹脂の供給前に真空チャンバー中で、１Ｔｏｒｒ以下の真空度にした状態でエポキシ樹脂の供給を行う。
【００２８】
その後、真空度を１００Ｔｏｒｒ以上に上げ、初期の真空度との差圧でペースト中の気泡を無くすことができる。このように真空度を上げたり下げたりを繰り返すことで、更に気泡を少なくすることができる。
【００２９】
エポキシ樹脂の供給を終了した後、１００℃の炉に１時間、更に１５０℃の炉に３時間放置してエポキシ樹脂からなる封止体４の硬化を行う。このように２段階硬化を行うことで封止体４の硬化を徐々に進め封止体４と回路基板１の熱膨張係数差、封止体４の硬化収縮による内部応力を緩和させている。その結果、回路基板１の反りを低減し熱サイクルなどの信頼性を向上することができる。
【００３０】
更に前述した１５０℃の炉に３時間放置して封止体４を硬化した後、０．５℃／分以下で冷却する。このように温度を少しずつ下げることにより回路基板１の反りを更に少なくすることができる。
【００３１】
次に、図４（ｇ）に示すようにＵＶ硬化型粘着剤を塗布したフィルム８を封止体４を形成した回路基板１の反対面に貼り付ける。ＵＶ硬化型粘着剤は紫外光を照射することで粘着性を消失することができ回路基板１とフィルム８を自在に剥離することができる。他に熱硬化型粘着剤を用いても良い。フィルム８としてはＰＥＴ、ＰＰＳ等を使用できる。
【００３２】
そして図４（ｈ）はメッキ工程である。回路基板１上の封止体４および露出させた回路基板１の表層の最外周の４辺に形成したグランドパターン５を含めた部分に金属膜２を形成する。
【００３３】
これにより金属膜２をグランドパターン５と接地することで金属膜２によるモジュール部品のシールド効果が得られる。
【００３４】
本実施の形態において金属膜２はメッキ法により形成する。
【００３５】
封止体４の表面にＰｄによる核付けを行い無電解法により銅メッキを０．５μｍ形成する。更に、電解法により銅メッキを行い封止体４の表面に緻密な１０μｍの銅メッキの金属膜２を形成する。
【００３６】
封止体４の反対面には、ＵＶ粘着剤が付いたフィルム８が貼られている。フィルム８がレジスト膜となって回路基板１の封止体４の反対面には、金属膜２が付着しない。
【００３７】
無電解メッキと電解メッキの特徴は、無電解メッキでは、絶縁物上へのメッキ形成ができ、メッキ液が濡れている部分に対しては均一に膜形成できる点にある。但し、膜形成速度が遅い点と３μｍ以上の厚み形成が困難であり、また、膜厚を厚くすると内部応力が高くなりモールド樹脂層とメッキ層の界面が剥離しやすくなるという欠点がある。そこで、メッキ成長速度が速く厚膜形成ができる電解メッキを組み合わせることにより、低コストで高品質を確保している。
【００３８】
このメッキ工法を用いて、この回路基板１の表層の最外周の４辺に形成したグランドパターン５と実装部品３を封止体４で形成し金属膜２と接続することにより図５のシールド効果を示す検討グラフによると、封止体４を形成し金属膜２を形成しない状態を基準に金属ケースを取り付けた場合と回路基板１の４つのコーナ部にグランドパターン５を設けた場合と回路基板１の最外周４辺にグランドパターン５を設けた場合を比較すると回路基板１の４辺にグランドパターン５を設けることで金属ケースを取り付けた以上のシールド効果が発揮できる。このことからグランドパターン５と数箇所で金属膜２とを接続するよりも４辺で接続することにより、確実なシールド効果を得ることができる。
【００３９】
また、金属膜２の膜厚は略１ミクロン以上であれば充分なシールド効果が得られている。この金属膜２の形成は、封止体４の表面に無電解メッキで銅の金属膜２を形成後、更にその表面を電解メッキで銅の金属膜２を形成し金属膜２を更に緻密なものにすることでグランドパターン５との接続抵抗を低くし封止体４に形成した金属膜２のグランド電位を安定化することでシールド効果を高めている。
【００４０】
金属材質としては、Ｃｕ，Ａｇ等の導電率の高い材質で金属膜２の導体抵抗を下げることで、良好なシールド効果が得られる。逆に、Ｎｉ等の導電率が低い材料においては、効率的なシールド効果は得られない。
【００４１】
なお封止体４の表面に金属膜を作成する方法として、メッキ法だけでなく蒸着法、スパッタリング法などの工法を用いてもよい。
【００４２】
更に金属膜表面に防錆層を形成することでモジュール部品の耐環境性を高めている。防錆層としては耐熱温度が１８０℃以上ある樹脂コーティング材をコーティングして形成する。また、Ｓｎ，Ｎｉ等の金属層をメッキ法やスパッタリング法などで形成してもよい。
【００４３】
次に、封止体４の反対面に貼り付けたフィルム８に紫外光を照射することでフィルム８に塗布したＵＶ硬化型粘着剤を硬化させ回路基板１よりフィルム８を剥離させてモジュール部品を完成させる。
【００４４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるモジュール部品の製造方法は実施の形態１で説明したモジュール部品を複数個を一括製作する場合について説明する。
【００４５】
図６で示すように少なくとも２個以上の単一モジュール用基板を複数個連結して１つにした集合回路基板６の表面には実装部品３を実装するために設けられた電極１０が形成されて個々のモジュール用基板の外周にはグランドパターン５が形成されている。
【００４６】
図７は鉛フリー半田２０を電極１０の表面に供給した状態である。図８は実装部品３を搭載し実装した状態を示している。図６から図８に示す実装工程は実施の形態１で説明した実装工程と同じである。図９は集合回路基板６に実装した実装部品３を覆うように封止体４を形成している。図１０は切削工程を行った状態を示している。
【００４７】
集合回路基板６の個々の回路基板１の表層の最外周の４辺に形成したグランドパターン５上にはコーティングされたエポキシ樹脂からなる封止体４が形成されている。この封止体４を除去するためにこのグランドパターン５の周辺部分をダイシングソー１１を用いて格子状に切削し、個々の回路基板１上のグランドパターン５を露出させる。グランドパターン５の露出に関しては、パターン全面を露出するだけでなく、パターンの一部を削り、側面端部だけを露出させても良い。この時、ダイシングソーだけでなくリューター、フライス盤、レーザー加工機などを用いても良い。今回はグランドパターン５が格子状であるためダイシングソーやフライス盤でも加工できるが、異型形状の回路基板１やグランドパターン５が直線でない場合はリューターやレーザー加工機が良い。
【００４８】
次に図１１に示すように格子状のグランドパターン５の周辺部分の一部を露出させた集合回路基板６上の封止体４および露出させた集合回路基板６の表層の最外周の４辺に格子状に形成したグランドパターン５を含めた部分に金属膜２を形成する。これにより金属膜２をグランドパターン５と接地することで金属膜２によるモジュール部品のシールド効果が得られる。
【００４９】
次に図１２に示すように封止体４の表面に金属膜２を形成した集合回路基板６をダイシングソー１１を用いて個片のモジュール部品に分割する。この時、封止体４を切削したダイシングソーのブレード幅Ａ以下のブレード幅Ｂを用いることで、図２あるいは図５で示すように金属膜２で覆われた封止体４の投影面積より回路基板１の投影面積の方が大きい構成とし封止体４と回路基板１とに段差を設ける。
【００５０】
この段差を設けることで無電解メッキおよび電解メッキで形成した金属膜２の密着性を確保し封止体４およびグランドパターン５と金属膜２の剥離を防止することができる。これにより回路基板１に形成したグランドパターン５と封止体４に設けた金属膜２とを確実に接続し回路基板１の上に形成された実装部品３からなる回路を確実にシールドすることができる。
【００５１】
尚、本発明において実装部分にＰｂフリー半田を用いたが、Ａｇを主成分とするフィラーを混練した導電性ペーストを用いても良い。導電性ペーストを用いることでフラックスを使用せずに実装を行うことができ、洗浄を簡素化することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の全表面および回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程からなるモジュール部品の製造方法により回路基板と金属膜間の隙間を無くし確実なシールドができるモジュール部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のモジュール部品の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１のモジュール部品の断面図
【図３】（ａ）本発明のモジュール部品の回路基板断面図
（ｂ）本発明の回路基板へ半田供給の断面図
（ｃ）本発明の回路基板への実装部品の搭載断面図
（ｄ）本発明の実装部品搭載の回路基板の洗浄工程図
（ｅ）本発明の回路基板のプラズマ洗浄工程図
【図４】（ｆ）本発明のモジュール部品の封止工程図
（ｇ）本発明の封止体搭載断面図
（ｈ）本発明のモジュール部品のメッキ処理後断面図
【図５】本発明の実施の形態１のモジュール部品のシールド効果比較図
【図６】本発明の実施の形態２の複合回路基板の斜視図
【図７】本発明の実施の形態２の半田供給した複合回路基板の斜視図
【図８】本発明の実施の形態２の実装部品の搭載斜視図
【図９】本発明の実施の形態２の封止体形成した斜視図
【図１０】本発明の実施の形態２の封止体をダイシングした断面図および天面図
【図１１】本発明の実施の形態２の封止体にメッキ処理をした断面図および天面図
【図１２】本発明の実施の形態２のフィルム側からダイシングした断面図および天面図
【図１３】従来のモジュール部品の分解斜視図
【符号の説明】
１ 回路基板
２ 金属膜
３ 実装部品
４ 封止体
５ グランドパターン
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器、通信機器等に用いられるモジュール部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモジュール部品は図１３に示すように、少なくとも片面に１つ以上の実装部品２３を搭載した回路基板２１とこの回路基板２１の側面に設けられた凹状のグランド電極２４と、前記実装部品２３を覆うように設けられた金属ケース２２で構成され、前記金属ケース２２の一端が前記凹状のグランド電極２４に挿入され半田で接続した構成でモジュール部品の電磁シールドを行っていた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３３０７６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のモジュール部品は金属ケース２２を回路基板２１の側面と半田で接続するため金属ケース２２が自立できる程度の回路基板２１の厚みが必要である。また、回路基板２１に搭載されている実装部品２３に金属ケース２２が当たることで電気回路がショートし回路動作の不具合が発生する。
【０００６】
これを防ぐために金属ケース２２の高さは実装部品２３の高さより高くする必要があり、回路基板２１と金属ケース２２の接続には金属ケース２２が回路基板２１の表面に形成した回路パターンおよび実装部品２３と接しないように回路基板２１と金属ケース２２とは隙間を設け金属ケース２２に形成した端子と数箇所で回路基板２１の側面端子部分と接続しているため、薄型化が困難で不十分なシールド効果しか得られなかった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、モジュール部品の低背化と充分なシールド効果を実現するモジュール部品の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の上から前記グランドパターンを含む回路基板の一部を切削する切削工程と、前記封止体の全表面および切削によって露出した回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程と、前記メッキ層の形成によって実装部品がシールドされた集合基板を各単一基板ごとに切削分割する分割工程からなるモジュール部品を提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の全表面および回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程からなるモジュール部品の製造方法であり、回路基板と金属膜間の隙間を無くし確実なシールドができる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の上から前記グランドパターンを含む回路基板の一部を切削する切削工程と、前記封止体の全表面および切削によって露出した回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程と、前記メッキ層の形成によって実装部品がシールドされた集合基板を各単一基板ごとに切削分割する分割工程からなるモジュール部品の製造方法であり、回路基板と金属膜間の隙間を無くし確実なシールドを施したモジュール部品を一度に複数個作製することができる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、封止工程の前に回路基板の表面に水酸基を付着させるためのプラズマ工程を付加した請求項１または請求項２に記載のモジュール部品の製造方法であり、回路基板と封止樹脂の密着強度を強くすることができる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、封止工程として異なる温度で２段階に樹脂を硬化する請求項１または請求項２に記載のモジュール部品の製造方法であり、反りの少ないモジュール部品を提供できる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、メッキ工程が無電解メッキ処理工程後電解メッキ工程の２段階のメッキ工程からなる請求項１または請求項２に記載のモジュール部品の製造方法であり、封止体と回路基板との境界部分のシールド特性を高めることができる。
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるモジュール部品は図１の斜視図で示すように多層基板で形成した回路基板１の上に金属膜２を形成している。図２は図１で示したモジュール部品の断面図を示している。断面図に示すように回路基板１の内層、外層にはグランドパターン５や配線パターン４０が少なくとも２層以上の配線層にわたって形成されている。そして、この回路基板の表層の最外周部にはグランドパターン５が形成され、更に表層の配線パターン４０と実装部品３が電気的に接続し、この実装部品３を覆うように封止体４を形成している。この封止体４と前記グランドパターン５を金属膜２で覆うことで実装部品３および回路基板１の配線パターン４０で構成した電気回路をシールドしている。
【００１６】
図３、図４でこのモジュール部品の製造工程を説明する。
【００１７】
図３（ａ）には回路基板１上に実装部品３を実装するために設けられた電極１０が形成されている。図３（ｂ）で前記電極１０とほぼ同形状の貫通パターンを設けたメタル版１２を作成し、このメタル版１２の貫通孔１３と回路基板１上の電極１０とを一致するように位置あわせを行う。メタル版としては１５０ミクロン以下の厚みのステンレスからなるメタル版を用いる。
【００１８】
そして位置あわせを行ったメタル版１２の上に、Ｓｎを９０％以上含有し金属粉末とフラックス成分を混練した鉛フリー半田２０を供給し、スキージ１７にてメタル版１２上の貫通孔１３から鉛フリー半田２０を押し出し回路基板１上の電極１０上に鉛フリー半田２０を供給する。供給後、ほぼ垂直にメタル版１２を回路基板１から引き上げて回路基板１上の電極１０へ鉛フリー半田２０の供給が完了する。
【００１９】
次に図３（ｃ）で示すように抵抗、コンデンサ、コイル、半導体、水晶などの実装部品３を鉛フリー半田２０を供給した電極１０上に搭載する。実装部品３を搭載後の回路基板１をリフロー炉に入れて加熱し、鉛フリー半田２０を溶融させることにより回路基板１に実装部品３を接続させる。
【００２０】
リフロー後、図３（ｄ）に示すように回路基板１の表面に残ったフラックスを洗浄する。フラックスは、超音波洗浄機２６中にアルコール系又は界面活性剤を含んだ洗浄液２５中に浸漬して、超音波洗浄を行う。洗浄装置としては、超音波洗浄機２６に限らず、洗浄機中で洗浄液２５の水流を作り、繰り返し回路基板１の実装面に洗い流す方法でも良い。続いて、純水にて十分な洗浄を行い乾燥する。この乾燥で回路基板１に吸収された水分を取り除き、次の封止工程で回路基板１の内部から放出される水蒸気により封止体４と回路基板１の表面の密着強度を劣化させないために少なくとも１２５℃、２時間以上の条件で乾燥させる。
【００２１】
次に図３（ｅ）に示すプラズマ発生装置２７で活性化させた酸素を回路基板１の実装表面に照射し、その表面上に残渣として付着している有機物を分解することで回路基板１の表面上に水酸基（−ＯＨ）を付着させ次工程のモールド工程で形成する封止体４と回路基板１との密着強度を更に高めることができる。
【００２２】
次に図４（ｆ）に封止工程を示す。固定台１８に回路基板１を置き固定枠１５で固定する。そして枠体１９を固定枠１５に乗せ回路基板１上の実装部品３を覆うようにエポキシ系樹脂からなる封止体４をスキージ１７で埋め込む。この固定枠１５により回路基板１の外周に形成したグランドパターン５は封止体４に覆われておらず回路基板１の外形より小さくなるように形成している。封止体４はエポキシ樹脂と平均粒径が１００μｍ以下のフィラーと硬化剤からなっている。フィラーとしてはシリカ、水酸化アルミ等の無機物が用いられる。硬化剤としては酸無水物、アミン系等の硬化剤を実装部品３の機械的特性に応じて選択して用いる。
【００２３】
枠体１９の厚みは実装部品３の全体を覆うため複数の実装部品３の中で高さが一番高い部品の高さ＋０．２ｍｍ以上に設定している。これは枠体１９の中に封止体４を供給した場合、枠体１９に接触する周辺部より中央部の方が低くなりメニスカスの状態になるからである。
【００２４】
そこで、回路基板１の中央部でも実装部品３を確実に封止するために、回路基板１からの高さが一番高い実装部品３の高さ＋０．２ｍｍ以上の枠体１９の設計が必要となる。
【００２５】
また、通常エポキシ樹脂からなる封止体４で実装部品３を封止する場合、エポキシ樹脂を供給後平面方向にエポキシ樹脂がダレるため実装部品３全体を封止する場合にはエポキシ樹脂は５００から１０００Ｐａ・ｓの粘度のエポキシ樹脂を使用する必要性がある。
【００２６】
そしてエポキシ樹脂からなる封止体４を部品周辺へ気泡無く充填させるためにエポキシ樹脂を供給後、真空チャンバーにて脱泡を行う。脱泡は１Ｔｏｒｒ以下の真空度にすることでエポキシ樹脂の粘性によりエポキシ樹脂内部に封じ込められていた気泡を脱泡することができる。
【００２７】
更に、気泡を無くすためには、エポキシ樹脂供給後に真空度を上げ脱泡するだけでなくエポキシ樹脂の供給前に真空チャンバー中で、１Ｔｏｒｒ以下の真空度にした状態でエポキシ樹脂の供給を行う。
【００２８】
その後、真空度を１００Ｔｏｒｒ以上に上げ、初期の真空度との差圧でペースト中の気泡を無くすことができる。このように真空度を上げたり下げたりを繰り返すことで、更に気泡を少なくすることができる。
【００２９】
エポキシ樹脂の供給を終了した後、１００℃の炉に１時間、更に１５０℃の炉に３時間放置してエポキシ樹脂からなる封止体４の硬化を行う。このように２段階硬化を行うことで封止体４の硬化を徐々に進め封止体４と回路基板１の熱膨張係数差、封止体４の硬化収縮による内部応力を緩和させている。その結果、回路基板１の反りを低減し熱サイクルなどの信頼性を向上することができる。
【００３０】
更に前述した１５０℃の炉に３時間放置して封止体４を硬化した後、０．５℃／分以下で冷却する。このように温度を少しずつ下げることにより回路基板１の反りを更に少なくすることができる。
【００３１】
次に、図４（ｇ）に示すようにＵＶ硬化型粘着剤を塗布したフィルム８を封止体４を形成した回路基板１の反対面に貼り付ける。ＵＶ硬化型粘着剤は紫外光を照射することで粘着性を消失することができ回路基板１とフィルム８を自在に剥離することができる。他に熱硬化型粘着剤を用いても良い。フィルム８としてはＰＥＴ、ＰＰＳ等を使用できる。
【００３２】
そして図４（ｈ）はメッキ工程である。回路基板１上の封止体４および露出させた回路基板１の表層の最外周の４辺に形成したグランドパターン５を含めた部分に金属膜２を形成する。
【００３３】
これにより金属膜２をグランドパターン５と接地することで金属膜２によるモジュール部品のシールド効果が得られる。
【００３４】
本実施の形態において金属膜２はメッキ法により形成する。
【００３５】
封止体４の表面にＰｄによる核付けを行い無電解法により銅メッキを０．５μｍ形成する。更に、電解法により銅メッキを行い封止体４の表面に緻密な１０μｍの銅メッキの金属膜２を形成する。
【００３６】
封止体４の反対面には、ＵＶ粘着剤が付いたフィルム８が貼られている。フィルム８がレジスト膜となって回路基板１の封止体４の反対面には、金属膜２が付着しない。
【００３７】
無電解メッキと電解メッキの特徴は、無電解メッキでは、絶縁物上へのメッキ形成ができ、メッキ液が濡れている部分に対しては均一に膜形成できる点にある。但し、膜形成速度が遅い点と３μｍ以上の厚み形成が困難であり、また、膜厚を厚くすると内部応力が高くなりモールド樹脂層とメッキ層の界面が剥離しやすくなるという欠点がある。そこで、メッキ成長速度が速く厚膜形成ができる電解メッキを組み合わせることにより、低コストで高品質を確保している。
【００３８】
このメッキ工法を用いて、この回路基板１の表層の最外周の４辺に形成したグランドパターン５と実装部品３を封止体４で形成し金属膜２と接続することにより図５のシールド効果を示す検討グラフによると、封止体４を形成し金属膜２を形成しない状態を基準に金属ケースを取り付けた場合と回路基板１の４つのコーナ部にグランドパターン５を設けた場合と回路基板１の最外周４辺にグランドパターン５を設けた場合を比較すると回路基板１の４辺にグランドパターン５を設けることで金属ケースを取り付けた以上のシールド効果が発揮できる。このことからグランドパターン５と数箇所で金属膜２とを接続するよりも４辺で接続することにより、確実なシールド効果を得ることができる。
【００３９】
また、金属膜２の膜厚は略１ミクロン以上であれば充分なシールド効果が得られている。この金属膜２の形成は、封止体４の表面に無電解メッキで銅の金属膜２を形成後、更にその表面を電解メッキで銅の金属膜２を形成し金属膜２を更に緻密なものにすることでグランドパターン５との接続抵抗を低くし封止体４に形成した金属膜２のグランド電位を安定化することでシールド効果を高めている。
【００４０】
金属材質としては、Ｃｕ，Ａｇ等の導電率の高い材質で金属膜２の導体抵抗を下げることで、良好なシールド効果が得られる。逆に、Ｎｉ等の導電率が低い材料においては、効率的なシールド効果は得られない。
【００４１】
なお封止体４の表面に金属膜を作成する方法として、メッキ法だけでなく蒸着法、スパッタリング法などの工法を用いてもよい。
【００４２】
更に金属膜表面に防錆層を形成することでモジュール部品の耐環境性を高めている。防錆層としては耐熱温度が１８０℃以上ある樹脂コーティング材をコーティングして形成する。また、Ｓｎ，Ｎｉ等の金属層をメッキ法やスパッタリング法などで形成してもよい。
【００４３】
次に、封止体４の反対面に貼り付けたフィルム８に紫外光を照射することでフィルム８に塗布したＵＶ硬化型粘着剤を硬化させ回路基板１よりフィルム８を剥離させてモジュール部品を完成させる。
【００４４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるモジュール部品の製造方法は実施の形態１で説明したモジュール部品を複数個を一括製作する場合について説明する。
【００４５】
図６で示すように少なくとも２個以上の単一モジュール用基板を複数個連結して１つにした集合回路基板６の表面には実装部品３を実装するために設けられた電極１０が形成されて個々のモジュール用基板の外周にはグランドパターン５が形成されている。
【００４６】
図７は鉛フリー半田２０を電極１０の表面に供給した状態である。図８は実装部品３を搭載し実装した状態を示している。図６から図８に示す実装工程は実施の形態１で説明した実装工程と同じである。図９は集合回路基板６に実装した実装部品３を覆うように封止体４を形成している。図１０は切削工程を行った状態を示している。
【００４７】
集合回路基板６の個々の回路基板１の表層の最外周の４辺に形成したグランドパターン５上にはコーティングされたエポキシ樹脂からなる封止体４が形成されている。この封止体４を除去するためにこのグランドパターン５の周辺部分をダイシングソー１１を用いて格子状に切削し、個々の回路基板１上のグランドパターン５を露出させる。グランドパターン５の露出に関しては、パターン全面を露出するだけでなく、パターンの一部を削り、側面端部だけを露出させても良い。この時、ダイシングソーだけでなくリューター、フライス盤、レーザー加工機などを用いても良い。今回はグランドパターン５が格子状であるためダイシングソーやフライス盤でも加工できるが、異型形状の回路基板１やグランドパターン５が直線でない場合はリューターやレーザー加工機が良い。
【００４８】
次に図１１に示すように格子状のグランドパターン５の周辺部分の一部を露出させた集合回路基板６上の封止体４および露出させた集合回路基板６の表層の最外周の４辺に格子状に形成したグランドパターン５を含めた部分に金属膜２を形成する。これにより金属膜２をグランドパターン５と接地することで金属膜２によるモジュール部品のシールド効果が得られる。
【００４９】
次に図１２に示すように封止体４の表面に金属膜２を形成した集合回路基板６をダイシングソー１１を用いて個片のモジュール部品に分割する。この時、封止体４を切削したダイシングソーのブレード幅Ａ以下のブレード幅Ｂを用いることで、図２あるいは図５で示すように金属膜２で覆われた封止体４の投影面積より回路基板１の投影面積の方が大きい構成とし封止体４と回路基板１とに段差を設ける。
【００５０】
この段差を設けることで無電解メッキおよび電解メッキで形成した金属膜２の密着性を確保し封止体４およびグランドパターン５と金属膜２の剥離を防止することができる。これにより回路基板１に形成したグランドパターン５と封止体４に設けた金属膜２とを確実に接続し回路基板１の上に形成された実装部品３からなる回路を確実にシールドすることができる。
【００５１】
尚、本発明において実装部分にＰｂフリー半田を用いたが、Ａｇを主成分とするフィラーを混練した導電性ペーストを用いても良い。導電性ペーストを用いることでフラックスを使用せずに実装を行うことができ、洗浄を簡素化することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の全表面および回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程からなるモジュール部品の製造方法により回路基板と金属膜間の隙間を無くし確実なシールドができるモジュール部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のモジュール部品の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１のモジュール部品の断面図
【図３】（ａ）本発明のモジュール部品の回路基板断面図
（ｂ）本発明の回路基板へ半田供給の断面図
（ｃ）本発明の回路基板への実装部品の搭載断面図
（ｄ）本発明の実装部品搭載の回路基板の洗浄工程図
（ｅ）本発明の回路基板のプラズマ洗浄工程図
【図４】（ｆ）本発明のモジュール部品の封止工程図
（ｇ）本発明の封止体搭載断面図
（ｈ）本発明のモジュール部品のメッキ処理後断面図
【図５】本発明の実施の形態１のモジュール部品のシールド効果比較図
【図６】本発明の実施の形態２の複合回路基板の斜視図
【図７】本発明の実施の形態２の半田供給した複合回路基板の斜視図
【図８】本発明の実施の形態２の実装部品の搭載斜視図
【図９】本発明の実施の形態２の封止体形成した斜視図
【図１０】本発明の実施の形態２の封止体をダイシングした断面図および天面図
【図１１】本発明の実施の形態２の封止体にメッキ処理をした断面図および天面図
【図１２】本発明の実施の形態２のフィルム側からダイシングした断面図および天面図
【図１３】従来のモジュール部品の分解斜視図
【符号の説明】
１ 回路基板
２ 金属膜
３ 実装部品
４ 封止体
５ グランドパターン
Claims (5)
- 表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の全表面および回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程からなるモジュール部品の製造方法。
- 表層面の最外周にグランドパターンを形成した回路基板に電子部品からなる実装部品を搭載し半田で実装する実装工程と、前記実装部品を搭載した回路基板を洗浄する洗浄工程と、前記実装部品を搭載した回路基板上にエポキシ樹脂を充填して封止体を形成する封止工程と、前記封止体の上から前記グランドパターンを含む回路基板の一部を切削する切削工程と、前記封止体の全表面および切削によって露出した回路基板の表面にメッキ層を形成するメッキ工程と、前記メッキ層の形成によって実装部品がシールドされた集合基板を各単一基板ごとに切削分割する分割工程からなるモジュール部品の製造方法。
- 封止工程の前に回路基板の表面に水酸基を付着させるためのプラズマ工程を付加した請求項１または請求項２に記載のモジュール部品の製造方法。
- 封止工程として異なる温度で２段階に樹脂を硬化する請求項１または請求項２に記載のモジュール部品の製造方法。
- メッキ工程が無電解メッキ処理工程後電解メッキ工程の２段階のメッキ工程からなる請求項１または請求項２に記載のモジュール部品の製造方法。
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