JP2007103749A - シールドケース付き電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドケースの基板への取付を確実にし、位置ずれや脱落を防止して信頼性の高いシールドケース付き電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】親基板の子基板１を区画するための境界線上に複数の貫通穴７を形成し、貫通穴に半田ペースト４を供給する。シールドケース１０を親基板上に配置し、脚部１１を貫通穴７に挿入するとともに、シールドケース１０の側壁外面から境界線を越えて広がるように、かつ貫通穴と異なる位置に熱硬化性の接着剤２０を塗布する。半田ペースト４の溶融・固化、及び接着剤２０の硬化後、境界線に沿って親基板と硬化した接着剤とを同時に切断し、シールドケースが固着された子基板に分割する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁シールド機能を備えたシールドケース付き電子部品の製造方法に関するものである。

従来、携帯電話、自動車電話などの無線機器やその他の各種通信機器に用いられる電圧制御発振器（ＶＣＯ）やアンテナスイッチなどにおいて、基板の上に搭載された回路部品から発生する電磁波の漏洩を防止し、あるいは外部から浸入する電磁波を遮蔽するために、導電性のシールドケースを被せた構造の電子部品が知られている。

特許文献１には、基板の側面に複数の係合凹部を形成し、シールドケースに複数の係合爪を設け、シールドケースの係合爪を基板の係合凹部に挿入し、係合爪と係合凹部とを半田付けすることで、シールドケースを基板に固定した構造の電子部品が提案されている。このような電子部品の製造に際しては、子基板を区画する親基板の境界線にそって複数の貫通穴を形成し、貫通穴の中に半田ペーストを供給しておき、シールドケースに形成された係合爪を貫通穴に挿入した状態でリフロー半田付けすることにより、シールドケースを親基板に固定し、その後で親基板を子基板に分割することにより、電子部品を製造している。

このような電子部品は、ユーザーにおいて実装基板（マザーボードなど）にリフローはんだ付けにより実装されるが、リフロー時の熱によって係合凹部に係合爪を固定していた半田が再溶融し、シールドケースに位置ずれが発生することがある。
また、ユーザーによっては電子部品を実装基板に逆さ状態、つまり実装基板の下面側にリフローはんだ付けすることがあるが、その場合には、半田が再溶融するとシールドケースが基板から脱落してしまい、使用不能になるという恐れがある。

このような問題を解決するため、特許文献２では、基板の側面に複数の係合凹部を形成し、シールドケースに複数の係合爪を設け、シールドケースの係合爪を基板の係合凹部に挿入し、熱硬化性の接着剤によって係合爪と係合凹部とを固定した電子部品が提案されている。シールドケースと基板のグランド電極とを電気的に接続するために、係合凹部の内面にグランド電極を設け、このグランド電極と係合爪とを導電性接着剤で接続する方法や、係合爪の近傍に小突起を形成し、この小突起を係合凹部の周辺に形成されたグランド電極に半田付けする方法が開示されている。

特許文献２の場合には、電子部品を実装基板にリフローはんだ付けする際、シールドケースに位置ずれが発生したり、基板から脱落するという問題を解消できる。しかしながら、導電性接着剤を用いて係合爪と係合凹部とを接続する場合には、導電性接着剤が基板の側面に回り込むため、電子部品を実装基板に半田付けする際、導電性接着剤が半田付け性を低下させる欠点がある。また、係合爪の近傍の小突起と基板上面のグランド電極とを半田付けする場合には、半田付け面積が小さいため、シールドケースとグランド電極との導通信頼性が低くなるという問題がある。
特開平１１−３１８９３号公報 特開２００１−１４８５９５号公報

本発明は上記課題を解決するものであり、シールドケースの基板への取付を確実にし、位置ずれや脱落を防止して信頼性の高いシールドケース付き電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明（請求項１）に係るシールドケース付き電子部品の製造方法は、子基板を区画するための境界線上に複数の貫通穴が形成され、上記貫通穴の内面にグランド電極が形成され、上記境界線にそって複数の子基板に分割される親基板と、４つの側壁と上壁とを有する箱型に形成され、底面寸法が上記子基板より小さく形成され、かつ上記側壁の下端部に上記境界線より上記貫通穴の内側に位置するように上記貫通穴に挿入される脚部が突設されたシールドケースとを準備する工程と、上記貫通穴に半田ペーストを供給する工程と、上記親基板の各子基板に対応する位置に各シールドケースを配置し、シールドケースの脚部を半田ペーストが供給された貫通穴に挿入する工程と、上記シールドケースの側壁外面から上記子基板を区画する親基板の境界線を越えて広がるように、かつ上記貫通穴と異なる位置に熱硬化性の接着剤を塗布する工程と、上記半田ペーストを溶融・固化させ、上記脚部とグランド電極とを電気的に接続する工程と、上記接着剤を硬化させ、上記シールドケースと親基板とを固着する工程と、上記親基板の境界線に沿って上記親基板と硬化した接着剤とを同時に切断し、シールドケースが固着された子基板に分割する工程と、を有するものである。

本発明による製造方法では、親基板の境界線上に形成された貫通穴に半田ペーストを供給しておき、この貫通穴にシールドケースの脚部を挿入した後、半田ペーストを溶融・固化させることで、貫通穴の内面に形成されたグランド電極と脚部とを電気的かつ機械的に固定する。しかる後に、境界線にそって切断することで、子基板に分割するため、半田付け作業が効率化されるとともに、量産性の高い製造方法を実現できる。
上記のようにして製造された電子部品を、実装基板（マザーボード）にリフローはんだ付けする場合、リフロー時の熱でシールドケースの脚部とグランド電極とを接続している半田が再溶融し、シールドケースが子基板から位置ずれしたり、脱落する恐れが生じるが、半田付けの他に熱硬化性の接着剤を用いてシールドケースと子基板とを固着しているので、実装基板への実装時に半田が再溶融しても、接着剤の固着力によってシールドケースを保持でき、シールドケースの位置ずれや脱落を確実に防止できる。
さらに、接着剤の塗布位置が貫通穴と異なる位置であるため、親基板を子基板に切断した際に、子基板の側面に接着剤が回り込まず、子基板の実装性を低下させない。接着剤はシールドケースの側壁外面から子基板を区画する親基板の境界線を越えて広がるように塗布され、親基板を分割する時に接着剤も同時に分割される。そのため、子基板のサイズをシールドケースのサイズに比べてあまり大きくしなくても、接着剤とシールドケースおよび接着剤と基板との接着面積を十分に確保でき、小型化と接着強度とを両立させることができる。

接着剤を塗布する方法としては、親基板にシールドケースを配置する前に、接着剤を親基板の境界線を跨ぐように塗布し、その上からシールドケースを配置してもよいし、親基板にシールドケースを配置した後に、シールドケースの側壁外面に沿って接着剤を塗布してもよい。
前者の場合には、シールドケースを配置する前の親基板上に接着剤を塗布するため、塗布作業が容易になる。また、親基板の小基板境界線を越えて塗布するために接着剤の塗布面積を大きくでき、それによって接着剤の高さも高くなり、接着剤とシールドケースとの接着面積がさらに拡大し、接着強度を高めることができる。また、接着剤の一部は親基板の上面とシールドケースの下面との間に介在するため、接着力がより高くなる。
後者の場合には、接着剤がシールドケースの外側のみに塗布されるため、接着剤がシールドケースの内部に入り込むことがなく、シールドケースの内側に配置される回路部品に接着剤が付着するのを防止できる。また、接着剤が隣合うシールドケース間の隙間に入り込むので、表面張力によって接着剤がシールドケースの側壁の高い位置まではい上がることができる。そのため、接着剤とシールドケースとの接着面積がさらに拡大し、接着強度を高めることができる。

貫通穴を子基板の対向する少なくとも２辺の略中央位置に形成し、接着剤を子基板のコーナ部に対応する位置に塗布するのがよい。
シールドケースの脚部を挿入するための貫通穴を子基板の対向する少なくとも２辺の略中央部に形成することで、シールドケースを安定して保持できるとともに、半田付けを容易に行うことができる。また、接着剤を子基板のコーナ部に塗布することで、半田付け部分とできるだけ離すことができ、接着面積を確保することができる。

半田ペーストを溶融・固化と、接着剤の硬化とを同時に実施するのがよい。
接着剤の硬化と半田ペーストの溶融・固化とを一回の加熱工程で連続的に行うことにより、作業工数を削減できる。一般に接着剤の硬化温度は、半田ペーストの溶融・固化温度（リフロー温度）に比べて低いが、リフローの前に予熱工程を実施する場合には、この予熱工程で接着剤の硬化を行うことが可能になる。

以上のように、本発明によれば、親基板の境界線上に形成された貫通穴に半田ペーストを供給しておき、この貫通穴にシールドケースの脚部を挿入し、半田ペーストを溶融・固化させることで、貫通穴の内面に形成されたグランド電極と脚部とを電気的かつ機械的に固定した後、境界線にそって切断することで、子基板に分割するため、半田付け作業が効率化され、量産性およびシールド性の良好な電子部品を実現できる。
また、本発明によって製造された電子部品を、実装基板にリフロー半田付けする場合、リフロー時の熱でシールドケースの脚部とグランド電極とを接続している半田が再溶融しても、熱硬化性の接着剤によってシールドケースと子基板とを固着しているので、シールドケースの位置ずれや脱落を確実に防止できる。
さらに、接着剤の塗布位置が貫通穴と異なるため、子基板の側面に接着剤が回り込まず、子基板の実装性を低下させない。しかも、接着剤はシールドケースの側壁外面から子基板を区画する親基板の境界線を越えて広がるように塗布されているので、子基板のサイズをシールドケースのサイズに比べてあまり大きくしなくても、接着剤とシールドケースおよび接着剤と基板との接着面積を十分に確保でき、小型化と接着強度とを両立させることができる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１〜図３は本発明にかかる電子部品の一例である高周波回路モジュールを示す。
この回路モジュールＡは、樹脂またはセラミックスなどの絶縁性基板よりなる四角形のモジュール基板１を備えている。モジュール基板１は単層構造であってもよいし、多層構造であってもよく、内部に配線や回路部品が埋設された構造であってもよい。モジュール基板１の上面には回路部品５（図３参照）が搭載されており、この回路部品５を覆うようにシールドケース１０がモジュール基板１に固定されている。

モジュール基板１の外周面を構成する４辺の略中央部には、それぞれ凹部２が形成されており、各凹部２の内面にはグランド電極３（図３参照）が形成されている。この例では、グランド電極３は凹部２の内面のみに形成されているが、グランド電極３の一端をモジュール基板１の上面に回り込むように形成してもよいし、あるいはモジュール基板１の下面側に回り込むように形成してもよい。また、図示していないが、モジュール基板１の上面には回路部品５を搭載するための配線電極が形成され、モジュール基板１の下面にもＬＧＡ型などの端子電極が形成されている。配線電極と端子電極とはモジュール基板１に形成されたビアホール導体などを介して相互に接続されている。なお、モジュール基板１の外周面に、グランド電極３を持つ凹部２だけでなく、入出力電極などを持つ凹部を適宜形成してもよい。

シールドケース１０は、図２に示すように導電性金属によって４つの側壁と上壁とを有する箱型に形成されており、下面が開口している。シールドケース１０の外形寸法（底面の縦横寸法）はモジュール基板１の縦横寸法よりやや小さく形成されている。シールドケース１０の４つの側壁の下端部には、凹部２にそれぞれ挿入される脚部１１が下方に向かって一体に突設されている。シールドケース１０の脚部１１を凹部２に挿入することで、脚部１１以外の下端開口部の底面がモジュール基板１の外周部上面に当接し、シールドケース１０は回路部品５が搭載されたモジュール基板１の上面をほぼ隙間なく閉鎖し、良好なシールド性を確保できる。また、凹部２に挿入された脚部１１は、半田４によってグランド電極３と接続固定されている。

モジュール基板１の４つのコーナ部とシールドケース１０の４つのコーナ部との間には、熱硬化性の接着剤２０が塗布され、硬化されている。そのため、モジュール基板１とシールドケース１０とは強固に固着されている。接着剤２０は硬化状態において、後述するリフロー温度によって接着力が低下しないものであり、絶縁性接着剤あるいは導電性接着剤のいずれでもよい。ここでは、接着剤２０がモジュール基板１のグランド電極以外の導電部と短絡するのを防止するため、絶縁性接着剤を使用している。接着剤２０は、シールドケース１０の側壁の所定高さまで盛り上がって付着しているため、モジュール基板１のサイズをシールドケース１０のサイズに比べてあまり大きくしなくても、接着剤２０とシールドケース１０および接着剤２０とモジュール基板１との接着面積を十分に確保でき、小型化と接着強度とを両立させることができる。

ここで、上記構成よりなる高周波回路モジュールの製造方法の一例を図４，図５を参照して説明する。
まず、図４に示すようなモジュール基板の親基板１Ｍを準備する。この親基板１Ｍは、子基板（モジュール基板）１を区画するための境界線６上に複数の貫通穴７が形成されている。各貫通穴７の内面にはグランド電極（図示せず）が形成されている。グランド電極には、半田付け性を高めるため、適宜半田メッキやスズメッキなどを施してもよい。
次に、子基板１となる部分の上に回路部品（図示せず）を搭載するとともに、各貫通穴７に半田ペースト４を充填する。
次に、接着剤２０を境界線６を跨ぐように、かつシールドケース１０を配置する領域まで広がるように塗布する。この塗布に際しては、例えばディスペンサなどを用いて塗布することができる。
次に、図５に示すように親基板１Ｍにシールドケース１０を配置する。シールドケース１０の脚部１１は半田ペースト４が充填された貫通穴７に挿入される。１つの貫通穴７には隣合うシールドケース１０の２つの脚部１１が挿入されるが、２つの脚部１１は貫通穴７の対向する内側面にそって離れて挿入される。そして、親基板１Ｍの境界線６の交点部分に塗布された接着剤２０によって、シールドケース１０のコーナ部は親基板１Ｍに接着される。この状態で、半田ペースト４を溶融・固化させるとともに、接着剤２０を硬化させる。接着剤２０の硬化温度は半田ペースト４の溶融温度より一般に低いので、接着剤２０が硬化した後で半田ペースト４が溶融するが、一連の加熱処理により同時に実施してもよい。半田ペースト４の溶融・固化によって、脚部１１とグランド電極とが電気的かつ機械的に接続固定されるとともに、接着剤２０の硬化によってシールドケース１０と親基板１Ｍとが機械的に固着される。
次に、親基板１Ｍをダイサーなどを用いて境界線６に沿って切断する。このとき、貫通穴７は２分割され、凹部２となるとともに、貫通穴７の中で固化した半田４も分割される。さらに、シールドケース１０のコーナ部に塗布され硬化している接着剤２０も同時に切断され、図１に示す回路モジュールＡが得られる。

接着剤２０の塗布方法には、図６および図７に示すように２通りの方法がある。
図６は、上述のように親基板１Ｍ上にシールドケース１０を配置する前に接着剤２０を塗布する方法である。親基板１Ｍの上に接着剤２０を点滴状に塗布すると、接着剤２０は粘性を有するので、図６の（ａ）に示すように半球状に盛り上がる。特に境界線６を越えて広い面積で塗布しているので、その分だけより高く盛り上がる。この状態で、シールドケース１０を親基板１Ｍ上に配置すると、図６の（ｂ）のようにシールドケース１０の間に位置する接着剤２０の液面が上昇する。なお、接着剤２０の一部はシールドケース１０の内側に回り込むことがある。この状態で接着剤２０を硬化させ、親基板１Ｍを境界線６に沿って分割すると、図６の（ｃ）のように接着剤２０も同時に分割される。接着剤２０はシールドケース１０の側壁の高い位置まで盛り上がって硬化するので、子基板１とシールドケース１０との寸法差Ｄが小さくても、高い接着強度を得ることができる。

図７は、親基板１Ｍ上にシールドケース１０を配置した後に接着剤２０を塗布する方法である。この場合は、シールドケース１０間の隙間に接着剤２０を点滴状に塗布すると、図７の（ａ）に示すように、接着剤２０はその表面張力によってシールドケース１０の側壁の外側面にはい上がる。この状態で接着剤２０を硬化させ、親基板１Ｍを境界線６に沿って子基板１に分割すると、図７の（ｂ）のように接着剤２０も同時に分割される。この場合も、接着剤２０はシールドケース１０の側壁の高い位置まで盛り上がって硬化するので、子基板１とシールドケース１０との寸法差Ｄが小さくても、高い接着強度を得ることができる。

上記のように製造した回路モジュールＡを実装基板（マザーボード）に実装する際、リフローはんだ付けを実施すると、凹部２内の半田４が再溶融し、シールドケース１０がモジュール基板１に対して位置ずれしたり、脱落することがある。特に、回路モジュールＡを実装基板に対して逆さ状態でリフローはんだ付けする場合、シールドケース１０がモジュール基板１から脱落してしまい、使用不能になる恐れがある。
しかしながら、本発明にかかる回路モジュールＡは、半田４だけでなく、熱硬化性の接着剤２０によってシールドケース１０とモジュール基板１とが固着されているので、リフロー時に半田４が再溶融しても、シールドケース１０がモジュール基板１に対して位置ずれしたり、脱落する問題を解消できる。

（第２実施形態）
図８，図９は本発明における電子部品の製造方法の第２実施形態を示す。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施形態では、図８に示すように親基板１Ｍの境界線６のうち、子基板１間の境界線（切断ライン）６は２本設けられ、横方向の境界線６上にのみ貫通穴７が形成されている。つまり、子基板１の対向する２辺（例えば長辺）の略中央位置にのみ貫通穴７を形成してある。したがって、貫通穴７に挿入されるシールドケース１０の脚部１１も、対向する２辺の下端にのみ形成されている。

図９は、親基板１Ｍの貫通穴７に半田ペースト４を充填し、シールドケース１０を配置するとともに、シールドケース１０のコーナ部に接着剤２０を境界線６を跨ぐように塗布した状態を示す。接着剤２０の塗布方法は、図６または図７のいずれの方法を用いてもよい。この実施形態では、接着剤２０をシールドケース１０の対角位置にある２箇所に塗布したが、第１実施形態のように４箇所でもよいし、１箇所のみでもよい。この実施形態では、接着剤２０の塗布面積を小さくかつ塗布ポイント数を少なくすることで、接着剤２０のはみ出しを少なくすることができる。シールドケース１０の脚部１１は半田ペースト４が充填された貫通穴７に挿入されるが、第１実施形態とは異なり、１つの貫通穴７に対して１つの脚部１１が挿入される。

シールドケース１０を親基板１Ｍに配置し、半田ペースト４の溶融・固化と接着剤２０の硬化とを終了した後、境界線６に沿って親基板１Ｍを切断する。切断によって、親基板１Ｍが子基板１に分割され、回路モジュールとなる。貫通穴７は２分割されて凹部２になるとともに、貫通穴７の中で固化した半田４も分割される。さらに、シールドケース１０のコーナ部に塗布され硬化している接着剤２０も同時に切断される。

上記各実施例では、シールドケースの脚部が挿入される貫通穴を子基板の各辺の略中央部に形成し、接着剤の塗布位置をシールドケースのコーナ部としたが、貫通穴を子基板のコーナ部に形成し、接着剤の塗布位置をシールドケースの各辺の略中央部としてもよい。
貫通穴を各辺に対して１か所に限らず、複数箇所としてもよい。
さらに、モジュール基板１の上面にグランド電極が形成されている場合には、導電性接着剤を用いてシールドケースとこのグランド電極とを接着することで、さらにシールド性を高めることができる。

本発明にかかるシールドケース付き電子部品の第１実施形態の斜視図である。 図１に示す電子部品に使用されるシールドケースの斜視図である。 図１のIII −III 線断面図である。 モジュール基板を作成するための親基板の第１実施形態の平面図である。 図４に示す親基板にシールドケースを配置した状態の平面図である。 シールドケースの配置と接着剤の塗布の順序の一例を示す図である。 シールドケースの配置と接着剤の塗布の順序の他の例を示す図である。 モジュール基板を作成するための親基板の第２実施形態の平面図である。 図８に示す親基板にシールドケースを配置した状態の平面図である。

符号の説明

Ａ 回路モジュール
１ モジュール基板
２ 凹部
３ グランド電極
４ 半田
５ 回路部品
６ 境界線
７ 貫通穴
１０ シールドケース
１１ 脚部
２０ 接着剤

Claims (5)

1. 子基板を区画するための境界線上に複数の貫通穴が形成され、上記貫通穴の内面にグランド電極が形成され、上記境界線にそって複数の子基板に分割される親基板と、４つの側壁と上壁とを有する箱型に形成され、底面寸法が上記子基板より小さく形成され、かつ上記側壁の下端部に上記境界線より上記貫通穴の内側に位置するように上記貫通穴に挿入される脚部が突設されたシールドケースとを準備する工程と、
   上記貫通穴に半田ペーストを供給する工程と、
   上記親基板の各子基板に対応する位置に各シールドケースを配置し、シールドケースの脚部を半田ペーストが供給された貫通穴に挿入する工程と、
   上記シールドケースの側壁外面から上記子基板を区画する親基板の境界線を越えて広がるように、かつ上記貫通穴と異なる位置に熱硬化性の接着剤を塗布する工程と、
   上記半田ペーストを溶融・固化させ、上記脚部とグランド電極とを電気的に接続する工程と、
   上記接着剤を硬化させ、上記シールドケースと親基板とを固着する工程と、
   上記親基板の境界線に沿って上記親基板と硬化した接着剤とを同時に切断し、シールドケースが固着された子基板に分割する工程と、
   を有することを特徴とするシールドケース付き電子部品の製造方法。
2. 上記接着剤を塗布する工程は、上記親基板にシールドケースを配置する前に、上記接着剤を上記親基板の境界線を跨ぐように塗布し、その上から上記シールドケースを配置するものである、請求項１に記載のシールドケース付き電子部品の製造方法。
3. 上記接着剤を塗布する工程は、上記親基板にシールドケースを配置した後に、上記シールドケースの側壁外面に沿って上記接着剤を塗布するものである、請求項１に記載のシールドケース付き電子部品の製造方法。
4. 上記貫通穴は上記子基板の対向する少なくとも２辺の略中央位置に形成され、上記接着剤は上記子基板のコーナ部に対応する位置に塗布されることを特徴とする、請求項１ないし３の何れか１項に記載のシールドケース付き電子部品の製造方法。
5. 上記半田ペーストの溶融・固化と、上記接着剤の硬化とを同時に実施することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載のシールドケース付き電子部品の製造方法。

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