JP2006108416A - 電子装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 高周波電力増幅装置の低コスト化を図る。
【解決手段】 電力増幅機能部を有する電子装置の製造方法であって、
（ａ）巻き付け治具に線材を巻き付け、螺旋形状部を形成する工程と、
（ｂ）前記線材の一部を切断し前記螺旋形状部を前記線材から分離する工程と、
（ｃ）前記螺旋形状部から前記巻き付け治具を抜き取り、空芯コイルを形成する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記空芯コイルを配線基板上に実装する工程と、
を含み、
前記工程（ｃ）と（ｄ）の間に、複数の前記空芯コイルが絡み合う状態で備蓄することがない。
【選択図】 図１９

Description

本発明は、電子装置の製造技術に係わり、例えば、電子装置として、複数の増幅器（半導体増幅素子）を多段に接続した多段構成の高周波電力増幅装置（高周波電力増幅モジュール）の製造技術に適用して有効な技術に関するものである。
自動車電話機，携帯電話機等の無線通信装置に用いられる高周波電力増幅装置は、半導体増幅素子（トランジスタ）で構成される複数の増幅器を、２段または３段等多段に従続接続した多段構成となっている。多段構成の最終段の増幅器（最終増幅段）は出力段となり、その前の各段の増幅器（増幅段）は駆動段となる。また、回路インピーダンス調整のために、各所にインダクタが組み込まれている。
インダクタとしては、面実装型のチップインダクタが使用されている。チップインダクタには、様々な構造のものがあるが、高周波電力増幅装置に使用されるチップインダクタは、セラミックスからなるベース部材に線材を巻いた構造のもの、セラミックスをベースにＡｇ，Ｎｉ等の導体を積み重ねてスパイラル構造を形成するもの、若しくはセラミックコアの表面にメッキ等を施して金属層を形成し、この金属層をレーザ光で螺旋状にカットした構造のものが主流になっている。
しかしながら、チップインダクタは構造的に複雑であることから、他の面実装型受動部品と比較して価格が高く、高周波電力増幅装置の低価格化の妨げとなっている。そこで、チップインダクタよりも構造が単純で低価格の空芯コイルをインダクタとして使用することにより、高周波電力増幅装置の低価格化を図ることができる。
本発明は、インダクタとして空芯コイルを用いた高周波電力増幅装置に関するものであり、本発明に関連する公知文献としては、例えば、特開２００２−１７０７１０号公報、Ｗ２００２／０５２５８９号公報（国際公開番号）、特開平６−３０２４５２号公報がある。
特開２００２−１７０７１０号公報には、線材を螺旋状に敷き詰めて巻いた面実装型空芯コイル及びその製造技術が開示されている。
Ｗ２００２／０５２５８９号公報（国際公開番号）には、インダクタとして、線材を螺旋状に敷き詰めて巻いた面実装型空芯コイルを用いた高周波電力増幅装置が開示されている。また、同公報には、高周波電力増幅装置の製造において、バルク収納ケースの中に備蓄された複数の空芯コイルを整列してバルク供給部に供給するバルクフィーダを使用し、このバルクフィーダのバルク供給部に供給された空芯コイルをコレットで真空吸着保持して基板に搬送し、その後、基板に予め設けられた半田層を溶融することによって、空芯コイルを基板に実装する技術も開示されている。
特開平６−３０２４５２号公報には、素線供給部から送り出される素線を巻線スピンドル部で巻き取って空芯コイルを製作する工程、前記素線供給部から巻線スピンドル部へ送る途中で素線の一部分の被覆を剥離する工程、前記巻線スピンドル部での巻き取り後に素線を当該巻線スピンドル部の近くで切断する工程、及び前記巻線スピンドル部にある空芯コイルのリード部を成形する工程を有する巻線工程と、この巻線工程によって製作された空芯コイルを実装すべき回路基板を所定の位置まで搬送して位置決めする基板搬送工程と、コイルチャックによって前記巻線スピンドル部にある空芯コイルを把持して同空芯コイルを、前記基板搬送工程によって搬送された回路基板上の所定位置へ搬送して実装するコイル実装工程とを備えた空芯コイルの自動巻線実装技術が開示されている。
この自動巻線実装技術は、チューナ等の電子回路のインダクタを構成する空芯コイルに関するものであり、外形サイズが大きく、リード部を持ったピン挿入型の空芯コイルに関するものである。また、ピン挿入型空芯コイルであるため、リード部を本体部のほぼ中心部から出るように成形する工程を備えており、実装工程においては空芯コイルのリード部を基板のスルーホールに挿入して実装するものである。
特開２００２−１７０７１０号公報 Ｗ００２／０５２５８９号公報（国際公開番号） 特開平６−３０２４５２号公報
日経エレクトロニクス，２００４，３−２９（Ｎｏ．３７０）号の第１０５頁と第１０９頁との間に掲載された「ルネサスの携帯電話向けＲＦ技術と戦略」の中の図５−２（パッケージロードマップ）に記載されているように、携帯電話の小型化、多機能化、高性能化に伴って高周波電力増幅装置の小型化が要求されている。高周波電力増幅装置の小型化を図るためには、空芯コイルを小型化する必要がある。しかしながら、前述のＷ２００２／０５２５８９号公報に開示された、バルクフィーダを用いて空芯コイルを実装する技術の場合、空芯コイルのサイズ変更に応じてバルクフィーダを改良する必要があるため、製造コストが増加してしまう。また、開発期間も長くなってしまう。
また、図２２（従来のバルクフィーダを用いて基板に空芯コイルを実装する状態を示す模式図）及び図２３（図２２の一部を拡大した模式図）に示すように、バルクフィーダ先端部の吸着位置において、コレット３２に吸着される空芯コイル９と、搬送路１７に整列している次の空芯コイル９とが絡み合って吸着できないことによって、空芯コイル９をピックアップして基板に搭載することができなくなる不良が発生し易く、高周波電力増幅装置の生産性が低下してしまう。
表１は、本発明者によって得られた結果であり、１００５Ｃチップコンデンサをバルクフィーダによって供給した時の吸着総数に対するミス発生率と、同サイズの面実装型空芯コイルをバルクフィーダによって供給した時の吸着総数に対するミス発生率とを比較したものである。
Figure 2006108416
 表１から明らかなように、空芯コイル用バルクフィーダでは、フィーダ内にてコイル同士の絡み付き等により、１００５Ｃチップコンデンサ用バルクフィーダと比較して約３倍程度の吸着ミスが発生した。
そこで、本発明者は、バルクフィーダの廃止を検討し、本発明をなした。
本発明の目的は、面実装型空芯コイルを有する電子装置の低コスト化を図ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、面実装型空芯コイルを有する電子装置の生産性向上を図ることが可能な記述を提供することにある。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
前記目的は、空芯コイルを形成した後、バルクフィーダを介さずに、配線基板に空芯コイルを搭載することによって達成される。具体的には以下のようにする。
電力増幅機能部を有する電子装置の製造方法であって、
（ａ）巻き付け治具に線材を巻き付け、螺旋形状部を形成する工程と、
（ｂ）前記線材の一部を切断し前記螺旋形状部を前記線材から分離する工程と、
（ｃ）前記螺旋形状部から前記巻き付け治具を抜き取り、空芯コイルを形成する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記空芯コイルを配線基板上に実装する工程と、
を含み、
複数の前記空芯コイルが絡み合う状態で備蓄することがないように（バルクフィーダを介さずに）、前記工程（ｃ）で形成された前記空芯コイルを前記工程（ｃ）から前記工程（ｄ）にハンドリングによって直接搬送する。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、電子装置の低コスト化を図ることができる。
本発明によれば、電子装置の生産性向上を図ることができる。
本願発明の実施の形態を詳細に説明する前に、本実施の形態における用語の意味を説明すると次の通りである。
ＧＳＭ（Ｇlobal Ｓystem for Ｍobile Ｃommunication）方式は、デジタル携帯電話に使用されている無線通信方式の１つまたは規格をいう。ＧＳＭ方式には、使用する電波の周波数帯が３つあり、９００ＭＨｚ帯をＧＳＭ９００または単にＧＳＭ、１８００ＭＨｚ帯をＧＳＭ１８００またはＤＣＳ（Ｄigital Ｃellular Ｓystem）１８００若しくはＰＣＮ、１９００ＭＨｚ帯をＧＳＭ１９００またはＤＣＳ１９００若しくはＰＣＳ（Ｐersonal Ｃommunication Ｓervices）という。なお、ＧＳＭ１９００は主に北米で使用されている。北米ではその他に８５０ＭＨｚ帯のＧＳＭ８５０を使用する場合もある。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
本実施例では、電子装置として、高周波電力増幅装置に本発明を適用した例について説明する。本実施形態の高周波電力増幅装置は、デュアルバンド用であり、例えば、上述した９００ＭＨｚ帯のＧＳＭと１８００ＭＨｚ帯のＤＣＳが組み込まれた携帯電話機（無線通信装置）に組み込み、２つの周波数帯に対応可能なデュアルバンド用の高周波電力増幅装置である。
なお、ＧＳＭとＤＣＳ以外に１９００ＭＨｚ帯のＰＣＳを組み込み３つの周波数帯に対応可能な場合、さらには８５０ＭＨｚ帯のＧＳＭ８５０も組み込み４つの周波数帯に対応可能な場合もある。
図１乃至図２１は、本発明の一実施形態である高周波電力増幅装置及びその製造技術に係わる図である。
本実施形態の高周波電力増幅装置（高周波パワーアンプモジュール）１は、図２に示すように外観的には偏平な矩形体構造になっている。高周波電力増幅装置１は、セラミック配線板からなるモジュール基板５と、このモジュール基板５の一面側（主面側）に重ねて取り付けられたキャップ６とによって偏平矩形体構造のパッケージ７が構成された構造になっている。キャップ６は、電磁シールド効果の役割を果たす金属製であり、プレスによる成形品となっている。
図５は、本実施形態の高周波電力増幅装置の回路構成を示すブロック図である。この高周波電力増幅装置１は外部電極端子として、ＧＳＭ用入力端子（ＰｉｎＧＳＭ−ｐ１）、コントロール端子（Ｖａｐｃ−ｐ２）、電源電圧Ｖｄｄの一方の電源電圧端子（Ｖｄｄ１−ｐ３）、ＧＳＭ用出力端子（ＰｏｕｔＧＳＭ−ｐ４）、ＤＣＳ用出力端子（ＰｏｕｔＤＣＳ−ｐ５）、電源電圧Ｖｄｄの他方の電源電圧端子（Ｖｄｄ２−ｐ６）、通信バンド切替用端子（Ｖｃｔｌ−ｐ７）、ＤＣＳ用入力端子（ＰｉｎＤＣＳ−ｐ８）、図示しないグランド電圧端子（ＧＮＤ）を有している。端子配列は、図１のように、モジュール基板５の手前左から右に向かって端子ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４と並び、後方右から左に向かって端子ｐ５〜ｐ８となっている。
ＤＣＳ及びＧＳＭ共にその増幅系は３段増幅構成になっている。ＤＣＳ増幅系は１ｓｔ，２ｎｄ，３ｒｄで示す増幅段（ａｍｐ１，ａｍｐ２，ａｍｐ３）で構成され、ＧＳＭ増幅系は１ｓｔ，２ｎｄ，３ｒｄで示す増幅段（ａｍｐ４，ａｍｐ５，ａｍｐ６）で構成されている。各増幅段は図示しないがシリコン基板を基にして形成される電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって形成されている。なお、各増幅段は、ＧａＡｓ等の化合物半導体基板に形成されたヘテロ型バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）で構成される場合もある。
このような構成において、ＰｉｎＤＣＳ−ｐ８はａｍｐ１に接続され、ＰｏｕｔＤＣＳ−ｐ５はａｍｐ３に接続されている。ＰｉｎＧＳＭ−ｐ１はａｍｐ４に接続され、ＰｏｕｔＧＳＭ−ｐ４はａｍｐ６に接続されている。
Ｖａｐｃ−ｐ２はバイアス回路２に接続されるとともに、このＶａｐｃ−ｐ２に入力された信号によってａｍｐ１〜ａｍｐ６は制御される。
Ｖｄｄ１−ｐ３は、マイクロストリップラインＭＳ１を介してａｍｐ１に接続され、マイクロストリップラインＭＳ４を介してａｍｐ５に接続され、インダクタＬ２を介してａｍｐ６に接続されている。また、高周波特性の安定化のために外付けでＶｄｄ１−ｐ３には一端がＧＮＤに接地される容量Ｃ１が接続されている。
Ｖｄｄ２−ｐ６は、マイクロストリップラインＭＳ３を介してａｍｐ４に接続され、マイクロストリップラインＭＳ２を介してａｍｐ２に接続され、インダクタＬ１を介してａｍｐ３に接続されている。また、高周波特性の安定化のために外付けでＶｄｄ２−ｐ６には一端がＧＮＤに接地される容量Ｃ２が接続されている。
このように、電源電圧は二つの端子（Ｖｄｄ１−ｐ３，Ｖｄｄ２−ｐ６）が用意され、一方の電源電圧端子は一方の増幅系の初段増幅段と他方の増幅系の２段及び３段増幅段に電源電圧を供給し、他方の電源電圧端子は他方の増幅系の初段増幅段と一方の増幅系の２段及び３段増幅段に電源電圧を供給する、所謂たすき掛け構成になっていることから、初段増幅段への後段増幅段（特に最終増幅段）からの漏れ信号の電源ラインを通しての帰還を抑止できるため発振マージンの改善ができる。
また、前記Ｌ１〜Ｌ３は、インダクタンスが８ｎＨのもので直流抵抗が２０ｍΩとなり、従来のチップインダクタのインダクタンスが８ｎＨのもので直流抵抗は１００ｍΩとなるものに比較して大幅に直流抵抗が小さい空芯コイルで形成されている。
Ｖｃｔｌ−ｐ７は、バンド選択回路３に接続されている。このバンド選択回路３は、ソース接地される３個のｎチャネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０と、一つの抵抗Ｒ１とで構成されている。Ｑ８とＱ９のゲート端子はＶｃｔｌ−ｐ７に接続されている。Ｑ１０のゲート端子はＱ９のドレイン端子に接続され、ドレイン端子は抵抗Ｒ２を介してａｍｐ５の出力側に接続されている。Ｑ９のドレイン端子は抵抗Ｒ１を介してＶｄｄ２−ｐ６に接続されている。Ｑ８のドレイン端子はインダクタＬ３を介してａｍｐ３の入力側に接続されている。Ｖｃｔｌ−ｐ７に供給される信号によってバンドの切り替えが行われ、ＤＣＳ通信のための増幅またはＧＳＭ通信のための増幅が行われる。
図１は、例えば、ガラスセラミックスを積層させた低温焼成のセラミック配線板からなるモジュール基板５の表面に搭載された各電子部品を示す平面図であり、図３は、モジュール基板５の一部の構成を示す断面図である。
図１及び図３に示すように、モジュール基板５の表面には４個の半導体チップ８ａ〜８ｄと、３個の空芯コイル９ａ〜９ｃと、符号は付けないが多数のチップ抵抗とチップコンデンサが搭載されている。
モジュール基板５の表裏面は勿論のこと内部にも導体が選択的に形成されている。そして、これら導体によって配線４が形成されている。この配線４の一部は、前記半導体チップ８ａ〜８ｄを固定するための搭載パッド４ａとなり、チップ抵抗やチップコンデンサ等のチップ型電子部品や空芯コイル９ａ〜９ｃの電極を固定する電極固定用パッド４ｂとなり、あるいは半導体チップ８ａ〜８ｄの図示しない電極に一端が接続されるワイヤ２０の他端を接続するワイヤボンディングパッド４ｃ等を構成する。モジュール基板５の裏面には表面実装型の電極が前記配線４によって形成され、前記ｐ１〜ｐ８の外部電極端子が形成されている。これら外部電極端子はＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）構造になっている。
半導体チップ８ａ〜８ｄはモジュール基板５の主面に設けた窪み５ａに配置され、窪み５ａの底部に設けられた搭載パッド４ａに半田２４を介して固定されている。また、動作時に発熱量が大きい半導体チップにおいては、その下のモジュール基板５にはビィアホール５ｂが形成されるとともに、このビィアホール５ｂには導体が充填され、モジュール基板５の裏面に熱を伝達するようになっている。なお、モジュール基板５には窪み５ａがない場合もある。
半導体チップ８ａ〜８ｄにおいて、半導体チップ８ａには、ＤＣＳ用の１ｓｔと２ｎｄの半導体増幅素子が組み込まれ、半導体チップ８ｂにはＤＣＳ用の３ｒｄの半導体増幅素子が組み込まれている。また、半導体チップ８ｃには、ＧＳＭ用の１ｓｔと２ｎｄの半導体増幅素子が組み込まれ、半導体チップ８ｄにはＧＳＭ用の３ｒｄの半導体増幅素子が組み込まれている。なお、１つのチップに全ての半導体増幅素子を組み込む場合もある。
一方、図５に示す高周波電力増幅装置１におけるインダクタＬ１〜Ｌ３は、図１に示すようにコイル（空芯コイル９ａ〜９ｃ）で形成してある。
図４（ｂ）には、モジュール基板５に搭載された空芯コイル９ａ（９）を示してある。空芯コイル９は、表面が絶縁膜で被覆されたインダクタ部２２と、両端の絶縁膜で被われない電極２３とからなる。この空芯コイル９はインダクタ部２２が６巻であり、電極２３が２巻である。空芯コイル９は、その電極２３がソルダー（半田）２４によってモジュール基板５の電極固定用パッド４ｂに固定されることによって実装されている。なお、図４（ａ）の空芯コイル９はインダクタ部２２が８巻であり、電極２３が１巻である実装例である。
空芯コイル９は、一例を挙げるならば、表面を絶縁膜（例えば、ポリエチレン膜）で被った直径０．１ｍｍの銅線を螺旋状に巻いた構造となり、外径は０．５６ｍｍ、長さは０．９ｍｍである。螺旋に巻く前に銅線の両端部分の絶縁膜を一定の長さ除去しておき、その除去部分による捲線部分が外部電極２３となる。絶縁膜で被われた部分の捲線部分がインダクタ部２２となる。この空芯コイル９はその重量も０．００７２５ｍｇと極めて軽い。このコイルは、銅線を巻いて製造することから、従来のチップインダクタ（例えば、電流容量が２．１Ａ程度でインダクタンスが８ｎＨのもので直流抵抗が１００ｍΩとなるチップインダクタ）に比較して、そのコストは１／７程度と低くなる。また、電流容量が小さいチップインダクタでは、そのコストは１／２程度になる。
ここで、空芯コイル９は、線材を螺旋状に巻いて螺旋形状部を形成し、その後、線材の一部を切断して線材から螺旋形状部を分離することによって形成される。したがって、空芯コイル９の電極部における線材の終端部（先端部）は、空芯コイル９のインダクタ部における外形よりも外側に若干突出しており、空芯コイル９の電極部における外形寸法は空芯コイル９のインダクタ部における外形寸法よりも若干大きくなる。本実施例では、空芯コイル９のインダクタ部における外形寸法は例えば０．４２ｍｍ程度であり、空芯コイル９の電極部における外形寸法は例えば０．４５ｍｍ程度である。
図６はデュアルバンド無線通信機の一部を示すブロック図であり、高周波信号処理ＩＣ（ＲＦｌｉｎｅａｒ）５０からアンテナ（Ａｎｔｅｎｎａ）５１までの部分を示す。なお、図６では、高周波電力増幅装置の増幅系はＧＳＭ用の増幅系と、ＤＣＳ用の増幅系の二つを別けて示してあり、その増幅器をＰＡ（パワーアンプ）５８ａ，５８ｂとして示してある。
アンテナ５１はアンテナ送受信切替器５２のアンテナ端子Ａｎｔｅｎａに接続されている。アンテナ送受信切替器５２は、ＰＡ５８ａ，５８ｂの出力を入力する端子Ｐｏｕｔ１，Ｐｏｕｔ２と、受信端子ＲＸ１，ＲＸ２と、制御端子ｃｏｎｔｒｏｌ１，ｃｏｎｔｒｏｌ２とを有している。
高周波信号処理ＩＣ５０からのＧＳＭ用の信号はＰＡ５８ａに送られ、Ｐｏｕｔ１に出力される。ＰＡ５８ａの出力はカプラー５４ａによって検出され、この検出信号は自動出力制御回路（ＡＰＣ回路）５３にフィードバックされる。ＡＰＣ回路５３は上記検出信号を基に動作してＰＡ５８ａを制御する。
また、同様に高周波信号処理ＩＣ５０からのＤＣＳ用の信号はＰＡ５８ｂに送られ、Ｐｏｕｔ２に出力される。ＰＡ５８ｂの出力はカプラー５４ｂによって検出され、この検出信号はＡＰＣ回路５３にフィードバックされる。ＡＰＣ回路５３は上記検出信号を基に動作してＰＡ５８ｂを制御する。
アンテナ送受信切替器５２はデュプレクサー５５を有している。このデュプレクサー５５は端子を有し、１端子は上記アンテナ端子Ａｎｔｅｎａに接続され、他の２端子の内一方はＧＳＭ用の送信受信切替スイッチ５６ａに接続され、他方はＤＣＳ用の送信受信切替スイッチ５６ｂに接続されている。
送信受信切替スイッチ５６ａのａ接点はフィルター５７ａを介してＰｏｕｔ１に接続されている。送信受信切替スイッチ５６ａのｂ接点は容量Ｃ１を介して受信端子ＲＸ１に接続されている。送信受信切替スイッチ５６ａは制御端子ｃｏｎｔｒｏｌ１に入力される制御信号によってａ接点またはｂ接点との電気的接続の切り替えが行われる。
また、送信受信切替スイッチ５６ｂのａ接点はフィルター５７ｂを介してＰｏｕｔ２に接続されている。送信受信切替スイッチ５６ｂのｂ接点は容量Ｃ２を介して受信端子ＲＸ２に接続されている。送信受信切替スイッチ５６ｂは制御端子ｃｏｎｔｒｏｌ２に入力される制御信号によってａ接点またはｂ接点との電気的接続の切り替えが行われる。
受信端子ＲＸ１と高周波信号処理ＩＣ５０との間には、フィルター６０ａと低雑音アンプ（ＬＮＡ）６１ａが順次接続されている。また、受信端子ＲＸ２と高周波信号処理ＩＣ５０との間には、フィルター６０ｂと低雑音アンプ（ＬＮＡ）６１ｂが順次接続されている。
この無線通信機によってＧＳＭ通信及びＤＣＳ通信が可能になる。
次に、高周波電力増幅装置１の製造に使用される製造ラインについて、図７乃至図８を用いて説明する。
高周波電力増幅装置１の製造に使用される製造ライン７０は、図７に示すように、モジュール基板５の搬送方向Ｒ１に沿って、基板ローダ部７１、半田印刷機７２、半田塗布機７３、半田検査機７４、受動部品搭載機７５、巻線搭載機７６、能動部品搭載機７７、リフロー部７８等を順次配置した構成になっている。
基板ローダ部７１は次段の半田印刷機７２にモジュール基板５を供給する。半田印刷機７２は、モジュール基板５において、チップ抵抗、チップコンデンサ等のチップ型能動電子部品や、空芯コイル（９ａ〜９ｃ）の電極を固定する電極固定用パッド４ｂにペースト状の半田を印刷法によって印刷形成する。半田塗布機７３は、モジュール基板５において、能動電子部品である半導体チップ（８ａ〜８ｄ）を固定する搭載パッド４ａにペースト状の半田をディスペンス法によって塗布形成する。半田検査機７４は、半田の印刷状態及び塗布状態を検査する。受動部品搭載機７５は、モジュール基板５の電極固定用パッド４ｂに、チップ抵抗、チップコンデンサ等のチップ型受動電子部品を搭載する。巻線搭載機７６は、空芯コイルを製造し、製造した空芯コイルをモジュール基板５の電極固定用パッドに搭載する。能動部品搭載機７７は、モジュール基板５の搭載パッド４ａに、能動電子部品である半導体チップ（８ａ〜８ｄ）を搭載する。リフロー部７８は、半田を溶融して、各々のパッドに各々の電子部品を接続（固着）する。
なお、本実施形態では、これに限定されないが、空芯コイルの搭載効率を高めるため、例えば２台の巻線搭載機７６を並列に配置している。
巻線搭載機７６は、空芯コイルを製造する製造部（巻線部）と、製造された空芯コイルを基板に搭載する搭載部とを備え、図８及び図９に示すように、製造部は、ボビン８１、サーボテンション８３、被覆剥離部８４、フライヤ部８５、インデックス部８６、巻き付け治具（巻芯）８７、線材クランプ８８、端子切断部８９、捨線排出部９０、コイル排出部９１等を備え、搭載部は、基板認識カメラ９２、ＸＹロボット９３、コイル搭載部９４、搬送・位置決め部９５等を備えている。本実施形態では、これに限定されないが、図９に示すように、例えば４箇所の線材クランプ８８及び巻き付け治具８７を備え、これらは回転動作するインデックス部８６に固定されている。
このように構成された製造ライン７０を用いて高周波電力増幅装置１は製造される。高周波電力増幅装置１は、主に、モジュール基板５の電極固定用パッド４ｂにペースト状の半田を半田印刷機７２によって印刷形成し、その後、モジュール基板５の搭載パッド４ａにペースト状の半田を半田塗布機７３によって塗布形成し、その後、半田の印刷状態及び塗布状態を半田検査機７４で検査し、その後、モジュール基板５の電極固定用パッド４ｂに、チップ抵抗、チップコンデンサ等のチップ型受動電子部品を受動部品搭載機７５で搭載し、その後、モジュール基板５の電極固定用パッド４ｂに空芯コイルを巻線搭載機７６で搭載し、その後、モジュール基板５の搭載パッド４ａに、能動電子部品である半導体チップ（８ａ〜８ｄ）を能動部品搭載機７７で搭載し、その後、半田をリフロー部７８で溶融して、各々のパッドに各々の電子部品を接続（固着）することによって製造される。リフロー処理が施されたモジュール基板５は、ワイヤボンディング工程に搬送され、その後、封止工程に搬送される。
次に、高周波電力増幅装置１の製造における空芯コイル９の製造及び実装について説明する。本実施形態では、空芯コイルの製造及び空芯コイルの基板への搭載が、バルクフィーダを介さずに一貫して行われる。
図１０乃至図１９は、高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図、
図２０は、高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの実装を説明するための図である。
なお、図１３乃至図１５において、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示す矢印Ｓの方向からみた側面図である。
まず、図１０に示すように、連続した線材４０を準備する。線材４０は、詳細に図示していないが、芯線（４１）を絶縁膜（被覆材）４２で被覆した構造となっている。
次に、絶縁膜４２を選択的に除去し、図１１に示すように、コイル本体（螺旋形状部）の形成に必要な線材４０の長さ寸法Ａ内において、芯線４１が絶縁膜４２によって被覆された絶縁被覆部分４０Ａと、絶縁被覆部分４０Ａの両側に夫々位置し、かつ芯線４１が絶縁膜４２によって被覆されない非絶縁被覆部分４０Ｂとを形成する。本実施形態において、図４（ｂ）に示す空芯コイル９は、線材４０の巻き数が１０ターンであり、線材４０の絶縁被覆部分４０Ａ（インダクタ部２２）における巻き数が６ターンであり、線材４０の一方及び他方の非絶縁被覆部分４０Ｂ（電極２３）における各々の巻き数が２ターンであるので、線材４０の長さ寸法Ａは１０ターン分の長さを有し、線材４０の絶縁被覆部分４０Ａの長さ寸法Ｂは６ターン分の長さを有し、線材４０の一方及び他方の非絶縁被覆部分４０Ｂの各々の長さ寸法は２ターン分の長さを有する。なお、絶縁膜４２の除去は、芯線４１が露出するように行う。また、絶縁膜４１の除去は、巻線搭載機７６の被覆剥離部８４において、図１２に示すように、例えば３つのカッタ８４ａを回転させながら線材４０の長手方向に３つのカッタ８４ａを移動させることによって行われる。図１２において、（ａ）はカッタ８４ａの静止状態を示し、（ｂ）はカッタ８４ａの回転状態を示し、（ｃ）はカッタ８４ａを有するカッタユニット８４ｂの移動状態を示す。
次に、図１３乃至図１５に示すように、前述の工程で加工した線材４０を巻き付け治具８７に順次巻き付けてコイル本体（螺旋形状部）４３を形成する。線材４０は、隣り合う線材４０との間に隙間が生じないように敷き詰めて巻く（密着巻き）。また、線材４０は、線材４０の一方の非絶縁被覆部分４０Ｂから巻き始め、他方の非絶縁被覆部分４０Ｂで巻き終わるように、換言すれば、コイル本体４３の初段及び最終段に線材４０の非被絶縁覆部分４０Ｂが位置するようにして巻く。巻き付け治具８７への線材４０の巻き付けは、巻線搭載機７６において、図１６に示すように、フライヤ部８５に固定され、線材４０が送り出されるノズル８５ａを回転及び回転軸方向に移動させることによって行われる。
次に、図１７に示すように、線材４０の一部を切断し、線材４０からコイル本体４３を分離する。線材４０の切断（コイル本体４３の分離）は、巻線搭載機７６の端子切断部８９において、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、巻き付け治具８７にコイル本体４３が装着されている状態で、コイル本体４３の上方から上刃８９ａを降下させ、コイル本体４３の下方から下刃８９ｂを上昇させて行う。切断後、図１８（ｃ）に示すように、上刃８９ａは上昇し、下刃８９ｂは降下する。
次に、図１９（ａ）に示すように、空芯コイル９の上方から搭載ノズル９７を降下させ、空芯コイル９の下方からバックアップステージ９８を上昇させて、バックアップステージ９８及び搭載ノズル９７で空芯コイル９を押さえ付け、その後、図１９（ｂ）に示すように、空芯コイル９から巻き付け治具８７を抜き取る。この巻き付け治具８７を抜き取る時に、空芯コイル９の位置決めも行われる。搭載ノズル９７は、吸引作用によって吸着面に空芯コイル９を吸引固定することができ、搭載ノズル９７の吸着面は、円筒形状の空芯コイル９の外周に対応するように円弧状断面をした形状になっている。巻き付け治具８７は、図１９（ａ）に示すスリーブ８７ａに対して突出動作及び引っ込み動作が可能な状態で保持されており、線材４０を巻き付ける時はスリーブ８７ａから突出し、空芯コイル９を抜きとる時はスリーブ８７ａの中に引っ込む。この工程により、インダクタ部２２と、このインダクタ部２２の両脇に設けられた電極２３とを有する螺旋形状の空芯コイル９が形成される。
次に、巻き付け治具８７を抜き取り、空芯コイル９の位置決めを行った後、図１９（ｃ）に示すように、空芯コイル９を搭載ノズル９７の吸着面に真空吸着保持して、図２０（ａ）に示すように、モジュール基板５の真空コイル取り付け位置まで搬送する。
次に、図２０（ｂ）に示すように、モジュール基板５の一対の電極固定用パッド４ｂ上に空芯コイル９の一対の電極２３がそれぞれ重なるように、位置決めして空芯コイル９をモジュール基板５上に載置（搭載）する。
次に、リフローによって電極固定用パッド４ｂ上にあらかじめ設けたソルダー（半田）２４を一時的に溶かして電極２３をソルダー２４上に固定し、図２０（ｃ）に示すように実装を完了する。ソルダー２４は、例えたスクリーン印刷法によってあらかじめ設けられている。空芯コイル９をモジュール基板５に搭載する前、モジュール基板５には、チップ抵抗やチップコンデンサ等のチップ型電子部品があらかじめ搭載されており、半導体チップ（８ａ〜８ｄ）は空芯コイル９の搭載後に搭載される。これらのチップ型電子部品及び半導体チップは空芯コイル９と共に実装される。
本実施形態の高周波電力増幅装置の製造では、バルクフィーダを介さずに、空芯コイル９の製造から空芯コイル９の基板への搭載を一括して行っている。このようにして、高周波電力増幅装置の製造を行うことにより、バルクフィーダを廃止することができるため、バルクフィーダ先端部の吸着位置において、搭載ノズル（コレット）３２に吸着される空芯コイル９と、搬送路１７に整列している次の空芯コイル９とが絡み合って吸着できないことによって、空芯コイルをピックアップして基板に搭載することができなくなる不良を排除できるので、高周波電力増幅装置の生産性向上を図ることができる。
また、空芯コイルのサイズ変更に応じてバルクフィーダを改良する必要がないため、高周波電力増幅装置の低コスト化を図ることができる。また、開発期間も短くすることができる。
高周波電力増幅装置の製造における空芯コイルの製造において、巻き付け治具８７から空芯コイル９を抜き取った後であって、空芯コイル９を実装する前に、プレスによって空芯コイル９の断面形状を、図２１に示すように楕円形状にしてもよい。この楕円形状の空芯コイルの場合、モジュール基板に空芯コイルを搭載する時の安定度が増す。
なお、前述の実施形態では、セラミックスからなる多層配線構造のモジュール基板を有する高周波電力増幅装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、例えばガラス繊維にポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を含浸させた樹脂基板を多段に積層した多層配線構造のモジュール基板を有する高周波電力増幅装置にも適用することができる。
また、前述の実施形態では、モジュール基板に実装された電子部品をキャップによって封止した高周波電力増幅装置について説明したが、本発明は、モジュール基板に実装された電子部品を樹脂によって封止する樹脂封止型の高周波電力増幅装置にも適用することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
本発明の一実施形態である高周波電力増幅装置におけるモジュール基板に搭載された電子部品のレイアウトを示す図である。 前記高周波電力増幅装置の外観を示す斜視図である。 前記モジュール基板の構成を示す断面図である。 前記モジュール基板に搭載された空芯コイルを示す模式図である。 前記高周波電力増幅装置の回路構成を示すブロック図である。 前記高周波電力増幅装置が組み込まれた携帯電話の一部の構成を示すブロック図である。 前記高周波電力増幅装置の製造に使用される製造ラインの構成を示すブロック図である。 前記製造ラインに組み込まれた巻線搭載機の構成を示す図である。 前記巻線搭載機のインデックス部のユニット配置を示す図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの実装を説明するための図である。 前記高周波電力増幅装置の製造において、空芯コイルの製造を説明するための図である。 従来のバルクフィーダを用いて空芯コイルを実装する状態を示す模式図である。 図２２の一部を拡大した模式図である。
符号の説明
１…高周波電力増幅装置、２…バイアス回路、３…バンド選択回路、４…配線、４ａ…搭載パッド、４ｂ…電極固定用パッド、４ｃ…ワイヤボンディングパッド、５…モジュール基板、５ａ…窪み、５ｂ…ビィアホール、６…キャップ、７…パッケージ、８ａ〜８ｄ…半導体チップ、９（９ａ〜９ｃ）…空芯コイル、２２…インダクタ部、２３…電極、２４…ソルダー（半田）、４０…線材、４１…芯線、４２…絶縁膜（被覆材）、４３…コイル本体、５０…高周波信号処理ＩＣ、５１…アンテナ、５２…アンテナ送受信切替器、５３…自動出力制御回路（ＡＰＣ回路）、５４ａ，５４ｂ…カプラー、５５…デュプレクサー、５６ａ…ＧＳＭ用送信受信切替スイッチ、５６ｂ…ＤＣＳ用送信受信切替スイッチ、５７ａ，５７ｂ，６０ａ，６０ｂ…フィルター、６１ａ，６１ｂ…低雑音アンプ（ＬＮＡ）、ｐ１（ＰｉｎＧＳＭ）…ＧＳＭ用入力端子、ｐ２（Ｖａｐｃ）…コントロール端子、ｐ３（Ｖｄｄ１）…電源電圧端子、ｐ４（ＰｏｕｔＧＳＭ）…ＧＳＭ用出力端子、ｐ５（ＰｏｕｔＤＣＳ）…ＤＣＳ用出力端子、ｐ６（Ｖｄｄ２）…電源電圧端子、ｐ７（Ｖｃｔｌ）…通信バンド切替用端子、ｐ８（ＰｉｎＤＣＳ）…ＤＣＳ用入力端子、Ｑ８〜Ｑ１０…電界効果トランジスタ、Ｌ１〜Ｌ３…インダクタ、ＭＳ１〜ＭＳ４…マイクロストリップライン、ａｍｐ１〜ａｍｐ６…増幅段、７０…製造ライン、７１…基板ローダ部、７２…半田印刷機、７３…半田塗布機、７４…半田検査機、７５…受動部品搭載機、７６…巻線搭載機、７７…能動部品搭載機、７８…リフロー部、８１…ボビン、８３…サーボテンション、８４…被覆剥離部、８５…フライヤ部、８６…インデックス部、８７…巻き付け治具、８８…線材クランプ、８９…端子切断部、９０…捨線排出部、９１…コイル排出部、９２…基板認識カメラ、９３…ＸＹロボット、９４…コイル搭載部、９５…搬送・位置決め部、９７…搭載ノズル、９８…バックアップステージ。

Claims (16)

  1. 電力増幅機能部を有する電子装置の製造方法であって、
    （ａ）巻き付け治具に線材を巻き付け、螺旋形状部を形成する工程と、
    （ｂ）前記線材の一部を切断し前記螺旋形状部を前記線材から分離する工程と、
    （ｃ）前記螺旋形状部から前記巻き付け治具を抜き取り、空芯コイルを形成する工程と、
    （ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記空芯コイルを配線基板上に実装する工程、
    を含み、
    前記工程（ｃ）と（ｄ）の間に、複数の前記空芯コイルが絡み合う状態で備蓄することがないことを特徴とする電子装置の製造方法。
  2. 請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
    前記電力増幅機能部は、直列に接続された複数の電力増幅素子からなり、
    前記空芯コイルは、前記複数の電力増幅素子中の最終段電力増幅素子と電源配線間に電気的に接続されていることを特徴とする電子装置の製造方法。
  3. 請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
    前記電子装置は、無線通信機器に搭載されることを特徴とする電子装置の製造方法。
  4. 請求項３に記載の電子装置の製造方法において、
    前記無線通信機器は携帯電話であり、８００MHz帯、８５０MHz帯、１８００MHz帯、１９００MHz帯のいずれかの周波数帯で使用可能であることを特徴とする電子装置の製造方法。
  5. 請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
    前記空芯コイルは、外形幅が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする電子装置の製造方法。
  6. 請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
    前記空芯コイルは、螺旋状に敷き詰めて巻かれていることを特徴とする電子装置の製造方法。
  7. 請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
    前記線材は、導体からなる芯線を絶縁膜で被覆した構造になっており、
    前記工程（ａ）の前に、前記絶縁膜の一部を除去し、前記芯線を露出する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
  8. 請求項１に記載の電子装置の製造方法において、
    前記工程（ｃ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記空芯コイルの幅方向に沿う形状をプレスによって楕円形状にする工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
  9. 電力増幅機能部を有する電子装置の製造方法であって、
    （ａ）巻き付け治具に線材を巻き付けて螺旋形状部を形成する工程と、
    （ｂ）前記線材の一部を切断して、前記螺旋形状部を前記線材から分離する工程と、
    （ｃ）前記螺旋形状部から前記巻き付け治具を抜き取り、空芯コイルを形成する工程と、
    （ｄ）配線基板の電極に半田層を印刷法によって形成する工程と、
    （ｅ）前記工程（ｃ）の後、前記配線基板の電極上に前記半田層を介在して前記空芯コイルを搭載する工程と、
    （ｆ）前記半田層を溶融して前記配線基板の電極に前記空芯コイルを接続する工程と、
    を含み、
    前記工程（ｃ）と（ｅ）の間に、複数の前記空芯コイルが絡み合う状態で備蓄することがないことを特徴とする電子装置の製造方法。
  10. 請求項９に記載の電子装置の製造方法において、
    前記配線基板は多層基板であることを特徴とする電子装置の製造方法。
  11. 請求項９に記載の電子装置の製造方法において、
    前記電力増幅機能部は、直列に接続された複数の電力増幅素子からなり、
    前記空芯コイルは、前記複数の電力増幅素子中の最終段電力増幅素子と電源配線間に電気的に接続されていることを特徴とする電子装置の製造方法。
  12. 電力増幅機能部を有する電子装置の製造方法であって、
    （ａ）巻き付け治具に線材を巻き付け、螺旋形状部を形成する工程と、
    （ｂ）前記線材の一部を切断して、前記螺旋形状部を前記線材から分離する工程と、
    （ｃ）前記螺旋形状部から前記巻き付け治具を抜き取り、空芯コイルを形成する工程と、
    （ｄ）配線基板の第１の電極及び第２の電極に半田層を印刷法によって形成する工程と、
    （ｅ）前記配線基板の第１の電極上に前記半田層を介在して面実装型電子部品を搭載する工程と、
    （ｆ）前記工程（ｃ）の後、前記配線基板の第２の電極上に前記半田層を介在して前記空芯コイルを搭載する工程と、
    （ｇ）前記半田層を溶融して前記配線基板の第１の電極に前記面実装型電子部品を接続すると共に、前記モジュール基板の第２の電極に前記空芯コイルを接続する工程と、
    を含み、
    前記工程（ｃ）と（ｆ）の間に、複数の前記空芯コイルが絡み合う状態で備蓄することがないことを特徴とする電子装置の製造方法。
  13. 電力増幅機能部を有する電子装置の製造方法であって、
    （ａ）巻き付け治具に線材を巻き付け、螺旋形状部を形成する工程と、
    （ｂ）前記線材の一部を切断し前記螺旋形状部を前記線材から分離する工程と、
    （ｃ）前記螺旋形状部から前記巻き付け治具を抜き取り、空芯コイルを形成する工程と、
    （ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記空芯コイルを配線基板上に実装する工程と、
    を含み、
    前記工程（ａ）〜（ｄ）は同一の装置内で行うことを特徴とする電子装置の製造方法。
  14. 請求項１３に記載の電子装置の製造方法において、
    前記配線基板は、多層基板であることを特徴とする電子装置の製造方法。
  15. 請求項１３に記載の電子装置の製造方法において、
    前記電力増幅機能部は、直列に接続された複数のトランジスタから構成され、
    前記複数のトランジスタを含む半導体チップが前記配線基板上に実装され、
    さらに容量素子が前記配線基板上に実装されていることを特徴とする電子装置の製造方法。
  16. 請求項１３に記載の電子装置の製造方法において、
    前記電子装置は、無線通信機器に搭載され、
    前記無線通信機器は８００MHz帯以上の周波数帯で使用可能であることを特徴とする電子装置の製造方法。
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