JP2007305719A

JP2007305719A - モジュールの製造方法

Info

Publication number: JP2007305719A
Application number: JP2006131337A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kimura; 潤一木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-05-10
Also published as: JP4735407B2

Abstract

【課題】電子部品が熱ストレスにより、特性劣化したり、破壊したりすることを防止する。
【解決手段】実装工程５２の後に上面２ａ側にシールドカバー３２を圧入・保持させるカバー装着工程５４と、このカバー装着工程５４の後に下面２ｂ側にクリームはんだ１２を印刷する印刷工程５５と、この印刷工程５５の後に裏側電子部品１８を装着する実装工程５６と、この実装工程５６の後に裏側電子部品１８とシールドカバー３２とを同時にリフロー半田付けするリフロー工程５７とを有したものである。これにより、リフロー回数を減らすことができるので、表側電子部品１４に加わる熱ストレスを少なくできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の両面に電子部品が装着されたモジュールの製造方法に関するものである。

以下、従来のモジュールの製造方法について図面を用いて説明する。図７は従来のモジュールの製造方法におけるフローチャート図であり、図８は親基板の上面図である。図７、図８において、親基板１は、同じ導体パターンが形成された複数個の子基板２が連結部３で連結されて構成されている。そして連結部３には長円形状のスルーホール４ａと円孔形状のスルーホール４ｂとが形成されている。

そして印刷工程１１ではこのような親基板１の上面側に形成された部品ランドへクリームはんだ１２を印刷する。実装工程１３では、印刷されたクリームはんだ１２上に表側電子部品１４を実装し、リフロー工程１５にてクリームはんだ１２を加熱、溶融し表側電子部品１４を半田付けする。

このようにして片面側の実装が完成すると、印刷工程１６にて親基板１の下面側へクリーム半田１２を印刷する。そして実装工程１７において、クリームはんだ１２上に裏側電子部品１８が実装され、リフロー工程１９によって裏側電子部品１８が各子基板２へはんだ付けされる。

次にクリームはんだ転写工程２０では、スルーホール４ａの裏面側ランドへクリームはんだ１２を転写する。その後にカバー挿入工程２１においては、クリームはんだ１２が充填されたスルーホール４ａへ上面側よりシールドカバー２２の接続脚を挿入され、リフロー工程２３ではシールドカバー２２が上面側に搭載された状態で半田付けされる。

このリフロー工程２３の後の分割工程２４では、ダイシングによって分割部５が切断され、各子基板２の単位に分割される。そして分割された状態で、検査工程２５で特性検査が行われてモジュールが完成する。

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。
特開平１１−３１８９３号公報

このような従来のモジュールの製造方法では、子基板２の表側電子部品１４にはリフローによって、３回の熱が加えられる。そしてさらにこのようにして製造された従来のモジュールをマザー基板へ半田付けする場合に、さらにもう一度熱が加わることとなる。これにより表側電子部品１４には少なくとも４度の熱ストレスが加えられることとなり、表側電子部品１４の特性劣化や破壊などが生じ易くなるという課題を有していた。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、表側電子部品１４への熱ストレスを少なくすることができるモジュールの製造方法を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために同一のパターンが形成された複数個の子基板と、これらの子基板同士の連結部に形成されたスルーホール孔とを有し、前記連結部で複数個の子基板が連結された親基板の一方の面に第１の電子部品を装着する第１の実装工程と、この実装工程の後に前記電子部品が実装された面側からカバーの接続脚を前記スルーホール孔へ圧入して装着するカバー装着工程と、このカバー装着工程の後に前記親基板の他方の面に設けられた前記スルーホールのランド部と第２の電子部品の装着ランドとにクリームはんだを印刷する印刷工程と、この印刷工程の後に前記装着ランドへ第２の電子部品を装着する第２の実装工程と、この第２の実装工程の後に第２の電子部品と前記カバーとを同時にリフロー半田付けするリフロー工程と、このリフロー工程の後に前記連結部を切断する分割工程とを有したものである。これにより、所期の目的を達成できる。

以上のように本発明によれば、同一のパターンが形成された複数個の子基板と、これらの子基板同士の連結部に形成されたスルーホール孔とを有し、前記連結部で複数個の子基板が連結された親基板の一方の面に第１の電子部品を装着する第１の実装工程と、この実装工程の後に前記電子部品が実装された面側からカバーの接続脚を前記スルーホール孔へ圧入して装着するカバー装着工程と、このカバー装着工程の後に前記親基板の他方の面に設けられた前記スルーホールのランド部と第２の電子部品の装着ランドとにクリームはんだを印刷する印刷工程と、この印刷工程の後に前記装着ランドへ第２の電子部品を装着する第２の実装工程と、この第２の実装工程の後に第２の電子部品と前記カバーとを同時にリフロー半田付けするリフロー工程と、このリフロー工程の後に前記連結部を切断する分割工程とを有したものである。

これにより、一方面側に装着された電子部品に加えられる熱ストレスの回数を少なくできるので、一方面側に装着された電子部品の電気特性劣化や破壊などが発生し難くなる。

（実施の形態１）
以下、本実施の形態におけるモジュール３１について図面を用いて説明する。図２は本実施の形態におけるモジュール３１の側面図であり、図３は、同モジュールの断面図であり、図４は、同モジュールの下面図である。これらの図２から図４において従来と同じものは、同じ番号を用いてその説明は簡略化している。

モジュール３１は、子基板２の上面２ａに半導体素子１４ａやチップ部品１４ｂなどを含む複数の表側電子部品１４が搭載され、子基板２に対してクリームはんだ１２によって接続固定されている。なお本実施の形態におけるモジュール３１では、子基板２上で発振回路などを含む高周波回路が構成されている。そして子基板２には、これらの表側電子部品１４を覆う金属製のシールドカバー３２が装着され、子基板２の上面２ａに構成された高周波回路のシールドが行われる。

子基板２の４方向の側面には切断部３３が形成され、この切断部３３のそれぞれには、切欠き部３４が形成される。なおこれらの切欠き部３４の底部３４ａ（図５に示す）は、子基板２の切断部３３と略平行で直線形状をしている。またさらに切欠き部３４には、底部３４ａから切断部３３に向かって開口幅が大きくなる方向の傾斜面３４ｂ（図５に示す）を有している。そして、底部３４ａおよび傾斜面３４ｂには、子基板２の上面２ａと下面２ｂとのスルーホールランド同士を接続するスルーホール導体が形成されている。なお、本実施の形態における切欠き部３４は底部３４ａに直線部分を有した半長孔形状としたが、これは半円形状としても良い。

一方子基板２の下面２ｂ側にも半導体素子１８ａやチップ部品１８ｂなどを含む裏側電子部品１８がクリームはんだ１２によって接続されている。そしてさらに子基板２の下面２ｂには、これらの裏側電子部品１８を囲うように枠体３６が装着されている。なおこの枠体３６の中央には四角形の孔３６ａが設けられており、この枠体３６の外形には、子基板２の切欠き部３４に対応する位置に切欠き部３６ｂが設けられている。なおこの切欠き部３６ｂの側面にも、切欠き部３４と同様にスルーホール導体が形成されている。また枠体３６の外周は子基板２の外形に対して約０．３ｍｍ小さな寸法としている。

ここでシールドカバー３２は、洋白のようなばね弾性を有した材料によって形成されて、その弾性力により子基板２へ圧入・保持されている。ここでシールドカバー３２には表側電子部品１４の上方を覆う天面３２ａと、この天面３２ａの４方に折り曲げて形成されたカバー側面３２ｂとから構成される。そしてこれらのカバー側面３２ｂのそれぞれには、カバー側面３２ｂの先端より延在して形成された接続脚３７が設けられる。なお、これら接続脚３７は切欠き部３４や切欠き部３６ｂに対応する位置に設けられている。そして接続脚３７がこれら切欠き部３４へ挿入された状態で、この接続脚３７と切欠き部３４および切欠き部３６ｂのスルーホール導体とがクリームはんだ１２ではんだ付けされることにより、シールドカバー３２が子基板２へ接続固定される。

次の本実施の形態における接続脚３７について図面を用いて詳細に説明する。図５は、本実施の形態におけるモジュール３１の要部拡大図であり、図６は切欠き部３４の要部拡大断面図である。図５、図６において、接続脚３７の根元側には細幅部３７ａを設けている。ここで細幅部３７ａの幅３８は、先端部３７ｂの幅３９よりも小さくしている。なお、接続脚３７において、細幅部３７ａとカバー側面３２ｂの端部とが連結された部分には、逃がし窓４０が形成される。

そして、接続脚３７は切欠き部３４へ挿入された状態で、子基板２へ圧入される。このとき接続脚３７は、細幅部３７ａが子基板２の上面２ａに対応する位置となるまで挿入される。ここでカバー側面３２ｂ間の曲げ寸法４１は、底部３４ａ間の間隔４２と略同じであり、接続脚３７の先端部３７ｂの幅３９は、切欠き部３４の直線部分である底部３４ａの底部幅４３よりも大きくしている。さらに、接続脚３７の細幅部３７ａの幅３８は、底部幅４３よりも小さくしている。そしてこのような接続脚３７を切欠き部３４へ挿入することで、接続脚３７において細幅部３７ａは切欠き部３４へは当接せずに、先端部３７ｂの近傍で傾斜面３４ｂに当接することとなる。なおこのとき接続脚３７と子基板２上面２ａとの交点位置における切欠き部３４の幅４４は、細幅部３７ａの幅３８よりも大きくすることが重要である。

以上のような構成により、接続脚３７の先端部３７ｂが切欠き部３４に当接することとなるので、カバー側面３２ｂの広がりが小さくなり、シールドカバー３２のバネ弾性力は小さくなる。従って、接続脚３７が狭まる方向の力を小さくできるので、シールドカバー３２の浮きを小さくできる。

さらに、本実施の形態では先端部３７ｂは子基板２の下面２ｂより突出する寸法としている。これにより先端部３７ｂが切欠き部３４を乗り越えた状態で、接続脚３７の傾斜部４５に当接するので、子基板２の厚さが薄いような場合においても、しっかりとシールドカバー３２の浮きを防止することができる。従って、このシールドカバー３２を子基板２の半田付けする場合において、例え下面２ｂ側を下にした状態で製造したとしても、シールドカバー３２の浮きや、脱落が発生しにくくなる。

なお、本実施の形態では先端部３７ｂを子基板２の下面２ｂより突出させたが、これは先端部３７ｂを子基板２の傾斜面３４ｂへ当接する寸法としても良い。また、下面２ｂにクリームはんだ１２を印刷する場合に、接続脚３７が下面２ｂより突出すると邪魔になる場合がある。したがって、そのような場合には接続脚３７を挿入状態において、子基板２の裏面より突出しないような寸法としても良い。そして特にこのような場合に対し、細幅部３７ａを設けることでさらにシールドカバー３２の浮きを発生し難くできる。

以上のように、シールドカバー３２の浮きが小さくできるので、カバー側面３２ｂ端と子基板２上面２ａとの間に隙間が発生し難くなる。そしてさらに、シールドカバー３２のカバー側面３２ｂの開く角度が小さくなり、隣り合うカバー側面３２ｂ同士の隙間４６が小さくなる。従ってこのような基板上に高周波回路などを形成しても、高周波回路の信号が漏洩し難くなる。

また、接続脚３７の先端部３７ｂの近傍で切欠き部３４と当接することで、接続脚３７の広がりが少なくなるので、シールドカバー３２の天面３２ａのソリ変形も小さくなる。これにより、天面３２ａと表側電子部品１４との間でのショートなどを発生し難くできる。従って、シールドカバー３２と表側電子部品１４との間の距離を小さくできるので、高さの低い（小型）のモジュール３１を実現できる。

さらに細幅部３７ａの幅３８は、接続脚３７の先端部３７ｂの幅３９よりも細いので、細幅部３７ａに応力が集中し、図６に示すように、細幅部３７ａが集中的に変形し易くなる。これによりカバー側面３２ｂの広がりが少なくなり、隣接するカバー側面３２ｂ間に発生する隙間４６をさらに小さくできる。

なお、シールドカバー３２は、プレス加工などで作成される。このとき接続脚３７のばり方向は、曲げ外側となるようにすると良い。これは、ばりが切欠き部３４をこすることを防ぎ、接続脚３７を切欠き部３４へ挿入しやすくするとともに、ばりが切欠き部３４に形成される導体膜などを傷つけ難くするためである。

次に本実施の形態におけるモジュール３１の製造方法について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態におけるモジュール３１の製造フローチャートである。図１において、印刷工程５１では、親基板１の上面２ａ側にメタルマスクを用いてクリームはんだ１２を印刷する工程である。この実装工程５２では、印刷工程５１で印刷されたクリームはんだ１２の塗布位置に表側電子部品１４を装着する。そして、リフロー工程５３において、クリームはんだ１２を加熱することで溶かし、表側電子部品１４を各子基板２へ半田付け接続する。

このようにして上面２ａ側への部品搭載が完了した後に、カバー装着工程５４では、各子基板２に対してシールドカバー３２を上面２ａ側より装着する。このとき、接続脚３７はスルーホール４ａへ圧入・保持される。そしてこのカバー装着工程５４の後の印刷工程５５では、シールドカバー３２が下側となる向きに反転し、下面２ｂ側のスルーホール４ａのランドや裏側電子部品１８、枠体３６の装着ランドに対してクリームはんだ１２が印刷される。このように印刷工程５５ではシールドカバー３２が下向きとなるが、接続脚３７がスルーホール４ａに圧入・保持されているので、シールドカバー３２の浮きを防止することができるわけである。

なお本実施の形態においては、接続脚３７の先端部３７ｂは子基板２の下面２ｂより突出しているので、この印刷工程５５で用いるメタルマスクには、接続脚３７に対応する位置に孔を設けている。このようにすることにより、印刷工程５５において接続脚３７がメタルマスクの孔に入り込むことで、子基板２の下面２ｂ側にクリームはんだ１２を印刷することが可能となる。

ここで、接続脚３７の下面２ｂから突出する寸法は、この印刷工程５５で用いるメタルマスクの厚み以下としておくことが重要である。このようにすることにより、印刷工程５５においてスキージが接続脚３７に当たらなくなり、スキージの局所的磨耗が防止できる。さらに、メタルマスクが接続脚３７を押し付けることがないので、シールドカバー３２はさらに子基板２から浮きにくくなる。

実装工程５６では、印刷工程５５の後で子基板２の下面２ｂ側へ裏側電子部品１８や枠体３６を装着する。そしてこのとき、実装時の押圧力によって基板には反りが発生するが、シールドカバー３２は子基板２に圧入・保持されているのでシールドカバー３２の浮きや子基板２からの脱落が発生しにくくなる。ここで枠体３６がずれて実装された場合に、枠体３６と接続脚３７とが当たらないようにすることと、枠体３６が切断部３３から突出しないようにすることが必要である。そこで、枠体３６の外周と切断部３３との間および、切欠き部３４と切欠き部３６ｂとの間のそれぞれに間隔４７を設ける。そしてこの間隔４７は枠体３６の実装ずれ寸法よりも大きくするものである。なお本実施の形態ではこの間隔を０．３ｍｍとしている。

そして、リフロー工程５７で加熱することによりクリームはんだ１２を溶かし、裏側電子部品１８や枠体３６を子基板２へ接続すると同時に、シールドカバー３２を子基板２へ接続固定する。またこのリフロー工程５７の熱によって、親基板１にはそりが発生する。しかしながらシールドカバー３２は子基板２へ圧入・保持されているので、シールドカバー３２の浮きや子基板２からの脱落が発生しにくくなる。

分割工程５８では、このようにして完成したモジュール３１をダイシングによって連結部３で切断して子基板２の単位へ分割する。これによってスルーホール４ａが分割されて切欠き部３４が形成される。またスルーホール４ｂが分割されて側面電極が形成されることとなる。そして検査工程５９では子基板２の単位にて特性検査が行われる。

以上のように本実施の形態におけるモジュール３１の製造方法では、子基板２へシールドカバー３２を圧入しているので、シールドカバー３２が下方となるように保持した状態で、下面２ｂ側へクリームはんだ１２を印刷することや、裏側電子部品１８や枠体３６を実装できる。これにより、リフロー工程５７において裏側電子部品１８や枠体３６そしてシールドカバー３２を同時に半田付けすることができるので、表側電子部品１４が熱ストレスを受ける回数を減らすことができ、表側電子部品１４の特性劣化や破壊などが発生し難くできる。

本発明にかかるモジュールの製造方法は、リフロー回数を少なくできるという効果を有し、リフロー半田付けされるモジュール等に用いると有用である。

本発明の一実施の形態におけるモジュールの製造フローチャート同、モジュールの側面図同、モジュールの断面図同、モジュールの下面図同、モジュールの要部拡大図同、モジュールの要部断面図従来のモジュールの製造フローチャート同、親基板の上面図

符号の説明

１親基板
２子基板
４ａスルーホール孔
１４表側電子部品
１８裏側電子部品
３２シールドカバー
５２実装工程
５４カバー装着工程
５５印刷工程
５６実装工程
５７リフロー工程
５８分割工程

Claims

同一のパターンが形成された複数個の子基板と、これらの子基板同士の連結部に形成されたスルーホール孔とを有し、前記連結部で複数個の子基板が連結された親基板の一方の面に第１の電子部品を装着する第１の実装工程と、この実装工程の後に前記電子部品が実装された面側からカバーの接続脚を前記スルーホール孔へ圧入して装着するカバー装着工程と、このカバー装着工程の後に前記親基板の他方の面に設けられた前記スルーホールのランド部と第２の電子部品の装着ランドとにクリームはんだを印刷する印刷工程と、この印刷工程の後に前記装着ランドへ第２の電子部品を装着する第２の実装工程と、この第２の実装工程の後に第２の電子部品と前記カバーとを同時にリフロー半田付けするリフロー工程と、このリフロー工程の後に前記連結部を切断する分割工程とを有したモジュールの製造方法。
第２の実装工程では、第２の電子部品装着面を囲うように枠体が装着される請求項１に記載のモジュールの製造方法。
枠体の外周には、スルーホール孔に対応する位置に切り欠きを形成した請求項１に記載のモジュールの製造方法。
切り欠きは、スルーホール径に対して枠体実装時の装着ずれ寸法以上に大きくした請求項１に記載のモジュールの製造方法。
印刷工程では、スクリーンを用いてクリームはんだを印刷する工程とし、前記スクリーンには接続脚に対応した位置に孔を設け、前記接続脚は親基板の他方の面より突出させて装着され、前記接続脚の前記他方の面から突出する寸法は前記スクリーンの厚さ以下とした請求項１に記載のモジュールの製造方法。
カバーには、電子部品を覆う天面と、この天面の周縁より４方向に折り曲げられて形成されたカバー側面とを有し、接続脚は前記カバー側面のうちで少なくとも対向する２つの面から延在して形成され、前記接続脚の根元に設けられた細幅部の幅は前記接続脚の先端部の幅よりも小さくした請求項１に記載のモジュールの製造方法。
スルーホール孔には子基板の切断側面から基板中央方向に向かって幅が狭まる方向の傾斜面を有し、接続脚の先端近傍が前記傾斜面に当接される請求項６に記載のモジュールの製造方法。
接続脚と基板上面との交点における切欠き部の幅は細幅部の幅よりも大きくした請求項６に記載のモジュールの製造方法。
カバーのバリ方向は曲げ外側とした請求項６に記載のモジュールの製造方法。