JP2005191051A - 電子部品の製造方法および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 低コスト化と歩留まり向上が可能で、封止樹脂の表面をフラットにでき、薄型化が容易な電子部品の製造方法を提供すること。
【解決手段】 基板11の表面にチップ12を複数個搭載し、このチップ12の搭載領域の周りに、PPSからなる型枠13を射出成形で形成する。型枠13を射出成形で形成するので、比較的安価な材料を用いることができ、この材料の使用量を少なくでき、しかも、工程数を削減できるので、電子部品を安価に製造できる。また、型枠13の基板11への密着性を高めることができるので、この型枠13の内側に注入する封止樹脂の液体材料の漏れを防止できて、電子部品の製造歩留まりを向上できる。また、型枠13の高さを安定して高精度に均一にできるので、封止樹脂の形状を高精度に安定して所定形状にできて、電子部品の品質を向上できる。
【選択図】図1A

Description

本発明は、例えば表面実装型の電子部品の製造方法に関する。
従来、この種の電子部品の製造方法としては、図6A乃至6Eに示すようなものがある(特許文献1:特開平11−274373号公報参照)。この電子部品の製造方法は、まず、シリコンゴム等のシート材と、このシート材にラミネートされた両面粘着シートとで構成されたラミネートシート材を、金型等により枠形状に打ち抜いて、樹脂成形用型枠71を形成する。この樹脂成形用型枠71を、図6Aで示すように、多数のチップ72がマウントされた基板73上に、治具等を用いて手作業で貼り付ける。これにより、図6Bに示すように、上記多数のチップ72の周囲を上記樹脂成形用型枠71で囲む。続いて、図6Cに示すように、上記基板73上の樹脂成形用型枠71の内側に、液状の樹脂を供給して充填し、この後、オーブンでキュアして上記樹脂を硬化させて、封止樹脂74を形成する。この後、図6Dに示すように、上記樹脂成形用型枠71を基板73の表面から剥がす。そして、上記基板73及び封止樹脂74を、ダイシングマシンで所定のカットラインに沿って切断し、分割して、電子部品75,75,・・・が完成する。
しかしながら、上記従来の電子部品の製造方法は、以下のような問題点がある。すなわち、
(1) 樹脂成形用型枠71を構成するシート材のシリコンゴムは比較的高価であり、また、その大部分は打ち抜かれて廃棄されるため、材料使用効率が悪くてコスト高である。
(2) 樹脂成形用型枠71の基板73への貼り付けは、治具等を用いた手作業で行うため、工数が比較的多く、低コスト化が困難である。
(3) 樹脂成形用型枠71の貼り付け時の作業ミスによるボンディングワイヤの倒れや断線、あるいは、上記樹脂成形用型枠71の基板73への密着不足による封止樹脂の液状材料の漏れ等といった不具合が起こる場合があり、製造上の歩留まりを向上し難い。
(4) 樹脂成形用型枠71のシリコンゴム及び両面粘着シートの厚みは不均一であり、また、基板73への手作業による貼り付けでは、上記両面粘着シートによるシリコンゴムの基板73への接着状態が不均一になる。したがって、樹脂成形用型枠71の高さが不均一になり、封止樹脂74の表面をフラットにし難い。
(5) シリコンゴムは薄膜化が困難であるので、樹脂成形用型枠71の高さを減少し難く、封止樹脂74の厚みを減少し難くて、電子部品の薄型化が難しい。
特開平11−274373号公報
そこで、本発明の課題は、低コスト化と歩留まり向上が可能で、封止樹脂の表面をフラットにでき、薄型化が容易な電子部品の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の電子部品の製造方法は、
基板上に素子を配置する工程と、
上記基板上に、上記素子を配置する領域を囲む型枠を、液状樹脂を金型に充填して加圧して成形する型枠成形工程と、
上記型枠で囲まれた領域に、上記素子を封止する封止樹脂を充填する封止樹脂充填工程と、
上記基板、封止樹脂および型枠を切断して、上記基板の部分と、上記素子と、上記封止樹脂の部分とを有する電子部品を形成する切断工程と
を備えることを特徴としている。
上記構成によれば、上記基板上に、上記素子を配置する領域を囲む型枠を、液状樹脂を金型に充填して加圧して成形する。したがって、比較的安価な熱可塑性樹脂等を用いることにより、上記型枠を安価に形成できる。また、上記型枠は、例えば射出成形等で成形できるので、従来のようにシート状の材料を打ち抜いて型枠を形成するよりも、材料の無駄な使用を削減できる。したがって、上記型枠を従来よりも安価に形成できる。
また、上記型枠を射出成形等により基板上に直接成形するので、従来におけるように、別個に形成した型枠を手作業で基板に貼り付けるよりも、手間を削減できて、電子部品の製造コストを低減できる。
また、上記型枠を射出成形等で成形するので、従来におけるように型枠を手作業で基板に貼り付けるよりも、素子の損傷等の不都合を少なくできる。また、上記型枠を基板に密着させることができるので、この型枠の内側に充填する液体の封止樹脂が漏れる等の不都合を防止できる。その結果、電子部品の製造の歩留まりを従来よりも向上できる。
また、上記型枠を成形するための金型を比較的高精度に作成することにより、上記型枠の基板表面からの高さを、上記型枠の全ての部分において均一にできる。したがって、この型枠の内側に充填して形成する封止樹脂を、容易に均一な高さにできる。
なお、上記液状樹脂を金型に充填して加圧して成形する方法は、射出成形、圧縮成形、トランスファ成形、押出、注型または熱成形等、どのような方法を用いてもよい。
また、上記基板上に素子を配置する工程と、上記基板上に型枠を形成する工程とは、どちらを先に行ってもよい。
一実施形態の電子部品の製造方法は、
上記型枠を成形する成形装置は、深さが異なる複数の金型が使用可能になっており、高さが異なる複数の上記型枠を成形可能になっている。
上記実施形態によれば、上記型枠を成形する成形装置は、深さが異なる複数の金型が使用可能になっており、上記金型を交換することにより、高さが異なる複数の上記型枠が形成可能である。したがって、厚みが異なる複数の封止樹脂を容易かつ高精度に形成することができ、複数の種類の電子部品を高い歩留まりで容易に製造できる。特に、上記金型の深さを比較的小さくすることにより、上記封止樹脂を従来よりも容易かつ高精度に薄くできるので、電子部品の薄型化や小型化を、従来よりも容易かつ高歩留まりで行うことができる。
一実施形態の電子部品の製造方法は、
上記型枠は、上記封止樹脂の性質に応じた形状を有する。
上記実施形態によれば、上記型枠は、上記封止樹脂の性質に応じた形状を有する。この型枠の形状は、上記金型を変更することによって容易に変更できる。例えば、上記封止樹脂の性質としての粘性が比較的大きい場合は、上記型枠の形状を、上記封止樹脂が充填される領域を比較的小さい複数の部分に仕切る形状等にすることにより、上記封止樹脂の型枠への充填時間の短縮や、上記封止樹脂の充填に伴う気泡混入の低減や、過剰な残留応力の発生防止等を行うことができる。したがって、上記封止樹脂の品質を向上でき、上記電子部品の歩留まりを向上できる。なお、上記封止樹脂の性質は、粘性の他に、収縮率、硬化速度および熱膨張係数等、どのようなものでもよい。
一実施形態の電子部品の製造方法は、
上記型枠の幅は、上記電子部品の寸法よりも小さい。
上記実施形態によれば、上記型枠の幅を、上記電子部品の寸法よりも小さく形成するので、上記基板について、上記電子部品の一部となる面積の割合が大きくなる。つまり、上記基板による電子部品のいわゆる取れ数を増大できる。また、上記切断工程で切り離される型枠の量を少なくできるので、型枠を形成する材料の無駄な使用を削減できる。
なお、上記型枠の幅とは、上記基板の平面と平行な面において、上記型枠の辺の短手方向の寸法をいう。
一実施形態の電子部品の製造方法は、
上記型枠は、上記基板と略同一の熱膨張係数を有する。
上記実施形態によれば、上記型枠は、上記基板と略同一の熱膨張係数を有するので、上記型枠に起因する基板の応力を低減できる。したがって、上記基板の反りや、上記基板の応力による封止樹脂の反りや割れなどの不都合を、効果的に防止することができる。
一実施形態の電子部品の製造方法は、
上記型枠を配置する側の上記基板の面と反対側の上記基板の面に、上記型枠を形成する材料と同じ材料を用いた反り防止構造を形成する防止構造形成工程を備える。
上記実施形態によれば、上記型枠を配置する側の上記基板の面と反対側の上記基板の面に、上記型枠を形成する材料と同じ材料を用いて反り防止構造を形成することにより、上記基板の反りを効果的に防止できて、所定の性能の電子部品を安定して製造できる。
一実施形態の電子部品の製造方法は、
上記型枠成形工程と、上記防止構造形成工程とを、同時に行う。
上記実施形態によれば、上記型枠成形工程と、上記防止構造形成工程とを同時に行うので、上記基板に生じる応力を効果的に低減できる。したがって、電子部品を高い歩留まりで製造できる。
一実施形態の電子部品の製造方法は、
上記型枠を形成する工程の前に、上記基板の上記型枠を形成すべき位置に孔を形成する工程を備え、
上記型枠成形工程で成形される上記型枠は、一部が上記孔の中に入っている。
上記実施形態によれば、上記基板の上記型枠を形成すべき位置に孔を形成し、この孔に、上記型枠成形工程で成形される上記型枠の一部が入っている。したがって、上記型枠を、上記基板に確実に固定して密着させることができる。その結果、上記型枠の基板からの剥がれを防止することができる。また、封止樹脂を形成するために上記型枠の内側に注入する液状材料が、上記型枠の外側に漏れる不都合を、効果的に防止することができる。
本発明の電子機器は、上記電子部品の製造方法を用いて製造された電子部品を備える。
上記構成によれば、上記電子機器は、上記電子部品を備え、この電子部品は、比較的低コストで製造されると共に良好な性能を有する。したがって、比較的安価で良好な性能の電子機器が得られる。
なお、上記電子機器は、携帯電子機器、PDA(Personal Digital Assistant)、液晶表示装置あるいは音響機器等、上記電子部品を用いるものであれば、どのような機器でもよい。
以上のように、本発明の電子部品の製造方法は、基板上に素子を配置する工程と、上記基板上に、上記素子を配置する領域を囲む型枠を、液状樹脂を金型に充填して加圧して成形する型枠成形工程と、上記型枠で囲まれた領域に、上記素子を封止する封止樹脂を充填する封止樹脂充填工程と、上記基板、封止樹脂および型枠を切断して、上記基板の部分と、上記素子と、上記封止樹脂の部分とを有する電子部品を形成する切断工程とを備えるので、上記型枠を、従来よりも少ない材料と少ない手間によって、しかも、上記素子等に悪影響を殆ど与えることなく高精度に形成できる。したがって、電子部品のコストダウン、歩留まりの向上および品質の向上を行うことができる。
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1A乃至1Cは、本発明の第1実施形態の電子部品の製造方法を示す図である。図1Aは、基板11上に、素子としてのチップ12を複数個搭載した後、上記チップ12が搭載された位置の周りを囲むように、樹脂からなる型枠13を形成した様子を示している。上記型枠13は、金型を用いた射出成形によって形成している。上記型枠13は、射出成形により形成できる樹脂として、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、ポリカーボネート樹脂および液晶ポリマー樹脂等を用いることができる。
この後、上記型枠13の内側に液状の樹脂を供給して充填し、オーブンでキュアして上記材料を硬化させて、図1Bに示すように、封止樹脂14を形成する。
そして、ダイシングマシンを用いて、図1Cに示すように、所定のカットラインL,L・・・に沿って、上記基板11、型枠13および封止樹脂14を切断する。これにより、上記基板11の部分と、この基板の部分の上に搭載された素子と、上記基板11の部分の表面に上記素子を覆うように形成された封止樹脂14の部分とを有する複数の電子部品15,15,・・・が完成する。なお、上記電子部品15,15・・・が得られる領域の周辺に位置していた型枠13が切断されてなる部分16は、不要な部分である。
上記実施形態の電子部品の製造方法によれば、上記基板11表面の型枠13を、金型を用いた射出成形により形成するので、従来の手作業によって型枠を貼り付けるよりも少ない工程で型枠を形成できる。したがって、製造の手間を削減できて、製造コストを削減できる。また、上記型枠13は、射出成形により形成するので、この射出成形を行う際に用いる樹脂の量は必要最小限でよい。したがって、従来におけるように、シリコンゴム等を用いた比較的高価なラミネートシートを打ち抜いて型枠を形成するよりも、材料の無駄な使用を大幅に削減でき、しかも、比較的安価な樹脂を用いることができるので、大幅にコストダウンを実現できる。
さらに、射出成形によって基板11上に型枠13を形成するので、手作業によって型枠を基板表面に貼り付ける従来よりも、作業ミスにより素子等を損傷するような不都合を防止でき、また、作業者の違いによる品質のバラツキを無くすることができる。その結果、電子部品の製造上の歩留まりを効果的に向上することができる。
また、金型を用いた射出成形により、上記型枠13の基板11表面からの高さを従来よりも高精度に安定して形成できるので、この型枠13の内側に充填されて形成される封止樹脂14の表面を、高精度に平坦にできる。ここで、上記型枠の高さ13は、上記封止樹脂14の厚みと略等しく、上記型枠13の高さと基板11の厚みとの合計が、電子部品全体の厚みである。したがって、上記射出成形の金型の寸法(深さ)を変更することによって、任意の高さの型枠を形成することができるので、所望の厚さの電子部品を容易に製造することができる。したがって、従来におけるように、薄膜化を行い難いシリコンゴム等を用いたラミネートシートを用いるよりも、大幅に低い型枠を形成できるので、封止樹脂の厚みを大幅に薄くすることができて、電子部品の薄型化を容易かつ効果的に行うことができる。
なお、図1Aでは、チップ12を基板11上に搭載した後に、型枠13を射出成形したが、先ず型枠13を基板11上に射出成形した後に、チップ12を基板11上に搭載してもよい。
また、上記複数の上記電子部品15が形成される共に、上記型枠13が切断されてなる部分16は、不要な部分であり、電子部品13に関して材料を決定する必要は無い。したがって、上記型枠13の材料を、比較的大きい自由度の下で選択することができる。
(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態の電子部品の製造方法が備える複数の工程のうちの1つを示す図である。この実施形態の電子部品の製造方法では、型枠23の形状を、この型枠23の内側に充填する封止樹脂の性質としての粘性に応じて、平面において矩形の枠の内側に複数の桟を掛け渡した形状にしている。この型枠23により、チップ12を配置する領域を複数の領域に分割している。なお、第1実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。また、上記型枠23を形成する工程と封止樹脂を形成する工程以外は、第1実施形態の電子部品の製造方法の工程と同一であるので、第1実施形態と異なる工程のみについて説明する。
図2に示すように、基板11上に複数のチップ12を搭載した後、この基板11上の複数のチップ12を搭載した領域の回りを囲むと共に、上記チップ12を搭載する領域を分割するように、矩形の枠と複数の桟を有する型枠23を、射出成形によって形成する。この型枠23は、上記射出成形を行う際に用いる金型の形状を変更することにより、第1実施形態と同様に容易に形成できる。
上記矩形の枠と複数の桟を有する形状の型枠23は3つの領域を有し、この3つの領域に、液状の封止樹脂を充填する。
ここで、上記液状の封止樹脂は、この封止樹脂の種類によって、約4000〜8000mPa・s程度の範囲の粘度を有する。上記封止樹脂の粘度が比較的高い場合、充填すべき上記型枠内の領域が比較的広いと、この領域内への充填に時間がかかって作業効率が悪くなる。また、比較的長い時間の充填の間に、上記封止樹脂に空気が混入して気泡が生じる場合がある。また、上記封止樹脂の硬化に伴う収縮によって、この封止樹脂に割れや反りが生じる場合がある。このような封止樹脂の割れや反りは、この後の工程に支障を来たすのみでなく、製造上の歩留まり低下の原因となる。このような不都合は、近年の電子部品の小型化により封止樹脂の厚みが薄くなるに応じて生じ易くなっている。
そこで、上記液状の封止樹脂の粘性に応じて上記型枠23を所定形状にすることによって、上記封止樹脂を充填すべき領域を、比較的小さい複数の領域に分割している。これにより、上記各領域に迅速に封止樹脂を充填することができ、また、上記封止樹脂が硬化する際の収縮や反りの量を減少することができる。つまり、上記封止樹脂を形成する作業性の向上と、上記封止樹脂の品質の向上を行うことができるのである。
なお、上記封止樹脂として、例えばエポキシ樹脂を用いた場合、上記エポキシ樹脂には、1つの液状材料を型枠内に注入する1液性のものや、2つの液状材料を型枠内に注入する2液性のもの等のように、多くの種類のものがある。また、上記2液性のエポキシ樹脂では、各材料は、主材や硬化剤の配合割合によって多くの種類のものがある。そこで、上記型枠内に注入する複数の材料の粘性や、これらの材料の混合の行い易さなどに応じて、上記型枠23の形状を所定の形状にするのが好ましい。
なお、上記型枠23によって区切られる領域の数は、3つに限られず、上記封止樹脂の粘性などに応じて、いくつの領域に区切ってもよい。また、上記領域を区切るのみに限られず、上記型枠で形成する領域の形状を、上記液状材料が流れ易い形状にしてもよい。
(第3実施形態)
図3は、本発明の第3実施形態の電子部品の製造方法が備える複数の工程のうちの1つを示す図である。本実施形態の電子部品の製造方法は、射出成形によって形成する型枠33の形状のみが、第1実施形態の電子部品の製造方法と異なる。
上記型枠33は、基板11の平面において、第1実施形態における型枠13よりも小さい幅を有する。この型枠33の外縁を、第1実施形態の型枠13の外縁と同じ位置に形成することにより、上記型枠33の内側の領域の面積を、第1実施形態におけるよりも大きくすることができる。したがって、上記基板11上にチップ12を搭載できる面積が増えるので、同一の面積の基板11を用いた場合の電子部品の取れ数を増大できて、電子部品のコストダウンを行うことができる。また、上記型枠33は、金型を用いた射出成形で形成するので、例えば幅を1ミリ以下にすることができる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態の電子部品の製造方法では、第1乃至第3実施形態において、型枠13,23,33を形成する材料を、基板11の性質と関連して選択する。すなわち、第4実施形態では、上記型枠13,23,33を、基板11の熱膨張係数と同一の熱膨張係数を有する材料で形成する。これにより、上記基板11と型枠13,23,33に温度変化等が生じた場合でも、上記基板11の反りや湾曲を効果的に防止することができる。したがって、上記型枠13,23,33を形成する工程の後の工程において、例えば封止樹脂を安定して所定形状に形成できて、電子部品の製造歩留まりを効果的に向上することができる。
なお、上記型枠13,23,33を形成する材料は、基板11と熱膨張係数が同一である材料に限られず、例えば弾性係数が同一の材料や、硬化速度が同一の材料を用いるなど、必要に応じて基板11のあらゆる性質に関連して選択することができる。
(第5実施形態)
図4は、本発明の第5実施形態の電子部品の製造方法が備える複数の工程のうちの1つを示す図である。本実施形態の電子部品の製造方法は、基板11に、チップを搭載すると共に型枠53を形成する表側と反対側である裏側に、上記型枠53の材料と同じ材料を用いた反り防止構造54を形成する点が、第1乃至4の実施形態と異なる。
図4に示すように、上記反り防止構造54は、上記型枠53と同一の材料を用いると共に、上記型枠53と同一の形状に形成している。上記反り防止構造54は、上記型枠53と同様に射出成形によって形成する。本実施形態の電子部品の製造方法によれば、上記反り防止構造54を形成するので、製造過程において例えば温度変化等が生じた場合においても、上記基板11に反りや湾曲が生じ難くできる。また、上記型枠53の配置に伴って基板11に生じる応力を、上記反り防止構造54によって相殺することができる。その結果、電子部品の製造歩留まりを向上することができる。
なお、上記反り防止構造54は、上記型枠53と同時に形成してもよく、異なる時に形成してもよい。また、射出成形以外の方法によって形成してもよい。
(第6実施形態)
図5は、本発明の第6実施形態の電子部品の製造方法が備える複数の工程のうちの1つを示す図である。本実施形態の電子部品の製造方法は、基板11の型枠を形成すべき位置62に、複数の孔63を形成する点が、第1乃至5の実施形態と異なる。
本実施形態の電子部品の製造方法は、上記基板11の表面に型枠を形成する前に、上記型枠を形成すべき位置62に、複数の孔63,63,・・・を形成する。この孔63の数、寸法および深さは、上記型枠と基板11との間に与えるべき強度に基づいて決定する。上記複数の孔63が形成された位置62に、上記型枠を射出成形によって形成するので、この型枠の一部が上記孔63の中に入るように形成されて、この型枠と基板11との間の接続強度が増大する。また、上記型枠と基板11との間の密着性が向上する。したがって、上記型枠の内側に充填する液状の封止樹脂の漏れや、この封止樹脂の硬化等に起因する型枠の変形や剥がれを、効果的に防止することができる。
なお、上記基板11の型枠を形成すべき位置62に、孔63に代えて溝を形成してもよい。
本発明の第1実施形態の電子部品の製造方法の1工程を示す図である。 図1Aに続く工程を示す図である。 図1Bに続く工程を示す図である。 第2実施形態の電子部品の製造方法の1工程を示す図である。 第3実施形態の電子部品の製造方法の1工程を示す図である。 第5実施形態の電子部品の製造方法の1工程を示す図である。 第6実施形態の電子部品の製造方法の1工程を示す図である。 従来の電子部品の製造方法の1工程を示す図である。 図6Aに続く工程を示す図である。 図6Bに続く工程を示す図である。 図6Cに続く工程を示す図である。 図6Dに続く工程を示す図である。
符号の説明
11 基板
12 チップ
13 型枠

Claims (9)

  1. 基板上に素子を配置する工程と、
    上記基板上に、上記素子を配置する領域を囲む型枠を、液状樹脂を金型に充填して加圧して成形する型枠成形工程と、
    上記型枠で囲まれた領域に、上記素子を封止する封止樹脂を充填する封止樹脂充填工程と、
    上記基板、封止樹脂および型枠を切断して、上記基板の部分と、上記素子と、上記封止樹脂の部分とを有する電子部品を形成する切断工程と
    を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
  2. 請求項1に記載の電子部品の製造方法において、
    上記型枠を成形する成形装置は、深さが異なる複数の金型が使用可能になっており、高さが異なる複数の上記型枠を成形可能になっていることを特徴とする電子部品の製造方法。
  3. 請求項1に記載の電子部品の製造方法において、
    上記型枠は、上記封止樹脂の性質に応じた形状を有することを特徴とする電子部品の製造方法。
  4. 請求項1に記載の電子部品の製造方法において、
    上記型枠の幅は、上記電子部品の寸法よりも小さいことを特徴とする電子部品の製造方法。
  5. 請求項1に記載の電子部品の製造方法において、
    上記型枠は、上記基板と略同一の熱膨張係数を有することを特徴とする電子部品の製造方法。
  6. 請求項1に記載の電子部品の製造方法において、
    上記型枠を配置する側の上記基板の面と反対側の上記基板の面に、上記型枠を成形する材料と同じ材料を用いた反り防止構造を形成する防止構造形成工程を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
  7. 請求項6に記載の電子部品の製造方法において、
    上記型枠成形工程と、上記防止構造形成工程とを、同時に行うことを特徴とする電子部品の製造方法。
  8. 請求項1に記載の電子部品の製造方法において、
    上記型枠成形工程の前に、上記基板の上記型枠を形成すべき位置に孔を形成する工程を備え、
    上記型枠成形工程で成形される上記型枠は、一部が上記孔の中に入っていることを特徴とする電子部品の製造方法。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1つに記載の電子部品の製造方法を用いて製造された電子部品を備える電子機器。
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