JP2010073781A - Method of manufacturing electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子装置の製造方法に関する。詳しくは、回路基板を用いた電子装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic device manufacturing method. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an electronic device using a circuit board.
電子装置の一つに半導体装置がある。半導体装置は、半導体素子を有する電子装置である。近年では、半導体装置の小型化、多ピン化に伴い、半導体パッケージの外周部に端子を設けるQFPなどから、下面に外部端子を設けるBGA、LGAパッケージが多用されるようになってきている。QFPは、Quad Flat Packageの略称である。BGAは、Ball Grid Arrayの略称である。LGAは、Land Grid Arrayの略称である。BGA、LGAパッケージと呼ばれる半導体装置の中には、エポキシ基材、焼成セラミックスなどの多層回路基板を用いて構成されたものがある。この種の半導体装置では、多層回路基板の一方の面に外部端子用の電極を形成し、他方の面に電子部品を実装した構造になっている。 One of electronic devices is a semiconductor device. A semiconductor device is an electronic device having a semiconductor element. In recent years, with the downsizing of semiconductor devices and the increase in the number of pins, BGA and LGA packages in which external terminals are provided on the lower surface are frequently used from QFP or the like in which terminals are provided on the outer periphery of the semiconductor package. QFP is an abbreviation for Quad Flat Package. BGA is an abbreviation for Ball Grid Array. LGA is an abbreviation for Land Grid Array. Some semiconductor devices called BGA and LGA packages are configured using a multilayer circuit board such as an epoxy base material or a fired ceramic. This type of semiconductor device has a structure in which electrodes for external terminals are formed on one surface of a multilayer circuit board and electronic components are mounted on the other surface.
多層回路基板に実装される電子部品としては、集積回路を含む半導体素子などの能動素子や、抵抗、コンデンサなどの受動素子がある。これらの電子部品は、多層回路基板に実装された後、エポキシ樹脂などを用いて樹脂封止される。封止方法としては、量産性、信頼性の面で有利であるなどの理由から、電子部品を実装済みの多層回路基板を成形金型にセットし、高温で溶融させた樹脂を成形金型内に注入する製法が多用されている。 Electronic components mounted on a multilayer circuit board include active elements such as semiconductor elements including integrated circuits, and passive elements such as resistors and capacitors. These electronic components are mounted on a multilayer circuit board and then sealed with an epoxy resin or the like. The sealing method is advantageous in terms of mass productivity and reliability. For example, a multilayer circuit board on which electronic components have been mounted is set in a molding die, and a resin melted at a high temperature is placed in the molding die. The manufacturing method of injecting into the is often used.
上述のように多層回路基板に実装された電子部品を、成形金型を用いて樹脂封止する場合は、上金型と下金型からなる成形金型を型開きした状態で、電子部品を実装済みの多層回路基板を金型内にセットした後、成形金型を型締めする。その際、多層回路基板に反り、うねり、捩れ、凹凸、厚さの不均一など(以下、「変形」と総称)が生じていると、上金型と下金型で多層回路基板を挟み込むようにクランプしたときに、当該クランプ部分で樹脂漏れが発生する恐れがある。 When the electronic component mounted on the multilayer circuit board as described above is resin-sealed using a molding die, the electronic component is opened with the molding die composed of the upper die and the lower die opened. After the mounted multilayer circuit board is set in the mold, the mold is clamped. At that time, if the multilayer circuit board is warped, swelled, twisted, uneven, uneven in thickness (hereinafter referred to as “deformation”), the multilayer circuit board is sandwiched between the upper mold and the lower mold. There is a possibility that resin leakage may occur at the clamp portion when clamped to.
クランプ部分での樹脂漏れを防止するには、成形金型のクランプ力(型締め力)を高めることが有効である。ただし、クランプ力を高めると、基板自体の変形に起因して、多層回路基板に強い曲げ応力が加わる。このため、多層回路基板に割れなどが生じやすくなる。 In order to prevent resin leakage at the clamp portion, it is effective to increase the clamping force (clamping force) of the molding die. However, when the clamping force is increased, a strong bending stress is applied to the multilayer circuit board due to the deformation of the board itself. For this reason, it becomes easy to produce a crack etc. in a multilayer circuit board.
そこで、特許文献1には、セラミック基板にそれよりも大判の樹脂シートを貼り付け、この樹脂シートを成形金型でクランプする技術(以下、「第1の従来技術」)が開示されている。また、特許文献1,2には、下金型に緩衝用のシートを敷き込んだ状態で、成形金型によりクランプする技術(以下、「第2の従来技術」)がそれぞれ開示されている。また、特許文献3には、セラミック基板の両面に金属薄膜を形成し、この金属薄膜に上金型と下金型を当接させる技術(以下、「第3の従来技術」)が開示されている。
Therefore,
しかしながら上述した従来技術には、次のような欠点がある。即ち、第1の従来技術では、半導体装置の製品エリアとは別に、樹脂シートをクランプするための領域を、セラミック基板の外側に確保する必要がある。また、樹脂シートの取り扱いを容易にするために、金属の枠を樹脂シートに貼り付けるとなると、クランプのための領域のさらに外側に、金属の枠を貼り付けるための領域を確保する必要がある。このため、成形金型のサイズに対して製品エリアが小さくなり、量産性が低下してしまう。また、成形金型内に樹脂を高圧で注入する場合に、セラミック基板と樹脂シートの接着界面に樹脂が侵入して成形不良となる恐れがある。 However, the prior art described above has the following drawbacks. That is, in the first prior art, it is necessary to secure a region for clamping the resin sheet outside the ceramic substrate, separately from the product area of the semiconductor device. Further, in order to facilitate the handling of the resin sheet, when a metal frame is attached to the resin sheet, it is necessary to secure an area for attaching the metal frame further outside the area for clamping. . For this reason, a product area will become small with respect to the size of a shaping die, and mass productivity will fall. Further, when the resin is injected into the molding die at a high pressure, the resin may enter the bonding interface between the ceramic substrate and the resin sheet, resulting in a molding failure.
第2の従来技術では、成形金型を型開きした状態で、下金型にシートを敷き込むことになる。但し、成形金型を型開きしても、空間的に大きく開放する構造にはなっていない。その理由は、成形金型の型開きによって上下の金型間の空間を大きく開放させると、生産性が低下するためである。このため、実際の樹脂封止工程では、狭い空間で下金型にシートを敷き込むことになり、敷き込み作業に困難さが伴う。また、ゴム状弾性を有するシリコーン樹脂等によって緩衝用のシートを構成すると、シートに付着する樹脂バリなどの細かい異物が、シート表面に貼り付いた状態になる。このため、異物の除去作業が面倒なものとなり、生産性が悪化する。 In the second conventional technique, a sheet is laid on the lower mold while the mold is opened. However, even if the molding die is opened, the structure is not widely opened. The reason is that if the space between the upper and lower molds is greatly opened by opening the mold, the productivity is lowered. For this reason, in an actual resin sealing process, a sheet is laid on the lower mold in a narrow space, and the laying work is difficult. Further, when the cushioning sheet is constituted by a silicone resin having rubber-like elasticity, fine foreign matters such as resin burrs adhering to the sheet are stuck on the sheet surface. For this reason, the foreign substance removal operation becomes troublesome, and the productivity deteriorates.
第3の従来技術では、セラミック基板の原料となるグリーンシートを焼成する前に、グリーンシートに金属ペーストを印刷し、その後のグリーンシートの焼成により、セラミック基板に金属薄膜を形成している。このため、焼成によって変形が生じたセラミック基板の両面に金属薄膜が形成された状態となる。したがって、金属薄膜に上金型と下金型を当接させても、成形金型でクランプしたときにセラミック基板に曲げ応力が加わる。このため、セラミック基板の割れ等を有効に防止することはできない。 In the third prior art, a metal paste is printed on a green sheet before firing the green sheet that is a raw material for the ceramic substrate, and a metal thin film is formed on the ceramic substrate by firing the green sheet thereafter. For this reason, it will be in the state by which the metal thin film was formed on both surfaces of the ceramic substrate which a deformation | transformation produced by baking. Therefore, even if the upper die and the lower die are brought into contact with the metal thin film, bending stress is applied to the ceramic substrate when clamped by the forming die. For this reason, it is impossible to effectively prevent cracking of the ceramic substrate.
本発明の目的は、回路基板に大判の樹脂シートを貼り付けたり、下金型に緩衝用シートを敷き込んだりしなくても、基板自体の変形に起因した曲げ応力を回路基板に加えることなく、成形金型で回路基板をクランプすることができる仕組みを提供することにある。 The object of the present invention is to apply a bending stress due to deformation of the substrate itself without applying a large resin sheet to the circuit substrate or laying a buffer sheet on the lower mold. Another object is to provide a mechanism capable of clamping a circuit board with a molding die.
本発明に係る電子装置の製造方法は、
電子部品が実装される部品実装領域と当該部品実装領域を取り囲む基板周縁領域とを有する回路基板を用いて、当該回路基板の第1面に、当該第1面よりも基板厚み方向に突出させた状態で、第1の基準面を有する第1の基準部を形成する工程と、
前記回路基板の第2面に、当該第2面よりも基板厚み方向に突出させた状態で、前記第1の基準部を基準に、前記第1の基準面と平行な第2の基準面を有する第2の基準部を形成する工程と、
上金型と下金型からなる成形金型に対して、前記第1の基準部及び前記第2の基準部のうち、一方の基準部の基準面を前記下金型に接触させるとともに、他方の基準部の基準面を前記上金型に接触させた状態で、前記成型金型により前記回路基板をクランプし、前記回路基板に実装されている電子部品を樹脂封止する工程と
を有する。
An electronic device manufacturing method according to the present invention includes:
Using a circuit board having a component mounting area on which an electronic component is mounted and a board peripheral area surrounding the component mounting area, the first surface of the circuit board is protruded in the board thickness direction from the first surface. Forming a first reference portion having a first reference surface in a state;
A second reference surface parallel to the first reference surface is formed on the second surface of the circuit board with the first reference portion as a reference, with the second surface protruding from the second surface in the substrate thickness direction. Forming a second reference portion having:
With respect to a molding die composed of an upper die and a lower die, a reference surface of one reference portion of the first reference portion and the second reference portion is brought into contact with the lower die, and the other And clamping the circuit board with the molding die in a state where the reference surface of the reference portion is in contact with the upper die, and resin-sealing the electronic component mounted on the circuit board.
本発明に係る電子装置の製造方法においては、回路基板の第1面に形成された第1の基準部と、回路基板の第2面に形成された第2の基準部とが、基板自体の変形に関係なく、互いに平行な基準面を有するものとなる。したがって、成形金型を用いた電子部品の樹脂封止に際して、各々の基準部の基準面をそれぞれ上金型と下金型に接触させた状態で、成形金型により回路基板をクランプした場合に、回路基板の変形に起因した曲げ応力が、回路基板に加わらなくなる。 In the method for manufacturing an electronic device according to the present invention, the first reference portion formed on the first surface of the circuit board and the second reference portion formed on the second surface of the circuit board are formed on the substrate itself. Regardless of the deformation, the reference surfaces are parallel to each other. Therefore, when resin molding of electronic components using a molding die, when the circuit board is clamped by the molding die while the reference surface of each reference portion is in contact with the upper die and the lower die, respectively. The bending stress resulting from the deformation of the circuit board is not applied to the circuit board.
本発明によれば、回路基板に大判の樹脂シートを貼り付けたり、下金型に緩衝用シートを敷き込んだりしなくても、基板自体の変形に起因した曲げ応力を回路基板に加えることなく、成形金型で回路基板をクランプすることが可能となる。 According to the present invention, even if a large resin sheet is not attached to the circuit board or a buffer sheet is not laid on the lower mold, bending stress due to deformation of the board itself is not applied to the circuit board. It becomes possible to clamp the circuit board with the molding die.
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described below, and various modifications and improvements have been made within the scope of deriving specific effects obtained by the constituent requirements of the invention and combinations thereof. Including form.
発明を実施するための最良の形態に係る説明は以下の順序で行なう。
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.変形例
The description of the best mode for carrying out the invention will be given in the following order.
1. 1.
<1.第1の実施の形態>
まず、本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造方法について説明する。ここでは、電子装置の製造方法で使用する回路基板の構成を説明した後に、当該電子装置の製造方法を大きく5つの工程に分けて説明する。
説明の順序は以下のとおりである。
回路基板の構成
基準枠形成工程
電子部品実装工程
面補正層形成工程
樹脂封止工程
後工程
<1. First Embodiment>
First, a method for manufacturing an electronic device according to the first embodiment of the invention will be described. Here, after describing the configuration of the circuit board used in the method for manufacturing an electronic device, the method for manufacturing the electronic device will be described in five steps.
The order of description is as follows.
Circuit board configuration Reference frame forming process Electronic component mounting process Surface correction layer forming process Resin sealing process Post process
[回路基板の構成]
図1は本発明の実施の形態に係る電子装置の製造方法で使用する回路基板の構成例を示すもので、(A)は平面図、(B)は側面図である。回路基板1は、電子回路の一部を構成する回路パターンや導通孔を有するものである。回路基板1としては、例えば、セラミック基板からなる多層回路基板を用いる。セラミック基板は、原料となるグリーンシートを焼成することにより一体化されるが、ここでは焼成後のセラミック基板を回路基板1として用いることとする。
[Configuration of circuit board]
1A and 1B show a configuration example of a circuit board used in a method for manufacturing an electronic device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a side view. The
回路基板1は、四つの角が面取りされた状態の長方形に形成されている。回路基板1は、平面的に見て、部品実装領域2と基板周縁領域3に区分されている。図1においては、部品実装領域2と基板周縁領域3の境界を破線で示している。部品実装領域2は、後述する実装部品を実装するために区画された、回路基板1よりも一回り小さい長方形の領域である。基板周縁領域3は、部品実装領域2を取り囲むように、回路基板1の外周部に枠形状に区画された領域である。回路基板1は、一方の面を、部品実装用の第1面5とし、その反対側(裏側)となる他方の面を、外部接続用の第2面6としている。
The
回路基板1の第1面5には、電子部品の実装位置に合わせて、例えば銅などの高い導電性を有する金属製の導体パターン7が形成されている。導体パターン7の形状や配置、大きさは、回路基板1に実装される電子部品の形状や大きさなどによって変わる。回路基板1の第1面5の部品実装領域2は、平面的に見て、4つの領域2A〜2Dに区分されている。各々の領域2A〜2Dには、同一の形状で導体パターン7が形成されている。個々の領域2A〜2Dは、それぞれ1個の電子装置(パッケージ)の製品に対応して区画されている。このため、1枚の回路基板1には4個の製品が縦横に並んだ形態で作り込まれる。但し、基板1枚あたりの製品の取り個数を4個としたのは、あくまで説明の便宜上であって、実際にはそれよりも多い個数の製品が1枚の回路基板に作り込まれる。例えば、実際の製造工程では、生産性を高めるために、1枚の回路基板に数十個から百個程度の製品が縦横に並んだ形態で作り込まれる。
On the
回路基板1の第2面6には、外部接続電極8が形成されている。外部接続電極8は、例えば銅などの高い導電性を有する金属製の電極パッドによって形成されるものである。外部接続電極8は、例えば、製造の対象となる電子装置のパッケージ形態がLGAパッケージであれば、そのまま外部接続用の電極端子として用いられる。また、製造の対象となる電子装置のパッケージ形態がBGAパッケージであれば、外部接続用の端子となる金属製のボール(例えば、はんだボール)が外部接続電極8に取り付けられる。
[基準枠形成工程]
上記構成からなる回路基板1を用意したら、図2に示すように、第1面5を上向きにして回路基板1を基板支持具11にセットする。基板支持具11は、回路基板1よりも一回り大きい長方形の支持板12と、当該支持板12と同じ外形寸法を有する支持枠13と、ゴム状弾性を有する基板受けシート14とを用いて構成されている。支持枠13は、回路基板1の外形に沿う長方形の開口部を有している。支持枠13は、支持板12の上面に、例えば接着剤を用いて貼り付けられている。但し、支持板12と支持枠13は、別体構造である必要はなく、一体構造であってもよい。基板受けシート14は、支持枠13の内側で、支持板12の上面に載置されている。基板受けシート14は、支持板12の上面に接着剤等を用いて貼り付けられていてもよい。基板受けシート14の厚み寸法は、支持枠13の厚み寸法よりも小となっている。このため、基板受けシート14の上面は、支持枠13の上面よりも凹んだ状態で配置されている。
[Standard frame formation process]
When the
回路基板1は、支持枠13の開口部に嵌り込んだ状態で、基板受けシート14の上に載せられる。このとき、回路基板1の第1面5は、支持枠13の上面と面一か、それよりも僅かに凹んだ位置に配置される。こうして基板支持具11に回路基板1をセットしたら、回路基板1の第1面5を覆う状態でスクリーンマスク15を基板支持具11に被せる。スクリーンマスク15には、メッシュ構造をなす細帯状の開口16が形成されている。開口16は、長方形の連続した枠形状に形成されている。スクリーンマスク15の開口16は、回路基板1の基板周縁領域3に対向する状態で配置される。
The
このようにスクリーンマスク15を回路基板1に被せた状態で、ペースト状の樹脂17をスキージ18の水平移動により、開口16を通して回路基板1の第1面5に塗布する。つまり、回路基板1の第1面5にペースト状の樹脂17をスクリーン印刷によって塗布する。これにより、スクリーンマスク15の開口16の形状に沿って回路基板1の第1面5に樹脂17が平面視枠形状(ロの字形)に塗布される。このとき、回路基板1の第1面5に塗布された樹脂17の上面は、レベリング効果によって仮想平面と平行な面となる。ここで記述する「レベリング効果」とは、塗布材料の塗りむらが材料自体のチクソ性により解消され、塗布面が自然に平滑かつ均一に仕上げられる現象をいう。また、「仮想平面」とは、回路基板1の基板面(5,6)に沿う理想平面をいう。このため、回路基板1に反りやうねりなどの変形が生じていると、回路基板1の基板面は、仮想平面に対して板厚方向に凹凸をもつことになる。樹脂17としては、好ましくは、チクソ比が1.5以下と低い樹脂17を使用することにより、塗布後のレベリング効果が顕著になる。樹脂17を塗布した後は、当該樹脂17を、例えば、熱処理(加熱)によって硬化させる。その場合は、ペースト状の樹脂17として、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を用いる。
With the
このようにペースト状の樹脂17を塗布して、これを硬化させることにより、図3(A),(B)に示すように、回路基板1の第1面5に硬化樹脂によって基準枠19が形成される。基準枠19は、樹脂17の塗布厚に対応して、回路基板1の第1面5よりも基板厚み方向に突出した状態で形成される。基準枠19は、「第1の基準部」として回路基板1の第1面5に形成されるものである。この場合、ペースト状の樹脂17を塗布したときに、上述したレベリング効果が発揮されると、基準枠19の上面に相当する基準面20が、回路基板1の変形(反り、うねりなど)の影響を受けずに、仮想平面と平行な平滑面に仕上げられる。したがって、上記図2に示すように、基板支持具11を用いて回路基板1を水平に支持した場合は、基準枠19の基準面20が水平面と平行な状態に形成される。基準枠19の基準面20は、「第1の基準面」に相当するものである。
By applying the paste-
基準枠19は、回路基板1の基板周縁領域3内に、部品実装領域2を取り囲む状態で、連続した枠形状に形成される。基準枠19の高さ(樹脂の塗布厚)寸法に関しては、回路基板1に許容される基板厚み方向の最大の変形量(以下、「最大許容変形量」)をΔTとすると、次のような条件で設定される。即ち、基準枠19の高さ寸法は、電子部品実装工程でのペーストはんだ印刷の容易性や高さ精度の点からして、ΔT+30μm以上、ΔT+50μm以下の条件で設定することが望ましい。一般に、電子装置の製造に使用される回路基板の最大許容変形量は50μm程度で管理される。
The
[電子部品実装工程]
基準枠19を形成済みの回路基板1を用いて、当該回路基板1の第1面5でかつ部品実装領域2内に電子部品を実装する。電子部品の実装には、表面実装に適したチップ状の電子部品(表面実装部品)を取り扱う部品実装装置を用いることができる。製造の対象となる電子装置が半導体装置であれば、回路基板1への実装対象となる電子部品の中に、少なくともIC、トランジスタ、ダイオードなどの半導体素子を含むことになる。半導体素子以外の電子部品としては、例えば、抵抗、コンデンサ、コイル等の受動部品を実装対象とすることができる。
[Electronic component mounting process]
Using the
図4は電子部品を実装済みの回路基板1の状態を示す側面図である。図4においては、回路基板1の第1面5で、部品実装領域2を4分割した各領域2A〜2D(図3参照)に、それぞれ1個の半導体素子21と、複数個の角形のチップ部品22を実装した例を示している。半導体素子21は、能動部品となる。半導体素子21は、例えば銀ペースト等の導電性ペーストを用いて、回路基板1の導体パターン7(図1参照)に電気的かつ機械的に接続されている。また、半導体素子21の電極は、ワイヤボンディングによって回路基板1の導体パターン7に電気的に接続されている。チップ部品22は、例えば、抵抗、コンデンサなどの受動部品となる。チップ部品22は、ペーストはんだを塗布した導体パターン7の上に仮付けされた後、はんだリフローによって回路基板1の導体パターン7に電気的かつ機械的に接続されている。
FIG. 4 is a side view showing a state of the
[面補正層形成工程]
電子部品を実装済みの回路基板1を用いて、図5に示すように、回路基板1の第2面6に面補正層24を形成する。面補正層24は、「第2の基準部」として回路基板1の第2面6に形成されるものである。ここでは、上記基準枠19を基準にして面補正層24を形成する。このため、面補正層24の上面に相当する補正面25は、上記仮想平面に平行な状態で形成される。面補正層24の補正面25は、「第2の基準面」に相当するものである。
[Surface correction layer forming process]
As shown in FIG. 5, the
ここで、回路基板1に面補正層24を形成するための具体的な方法について説明する。まず、図6に示すように、電子部品(21,22)が実装されている第1面5を下向きにした状態で、回路基板1を基板支持具26にセットする。基板支持具26は、開口寸法が異なる2枚の支持枠27,28を用いて構成されている。下側の支持枠27の開口寸法は、上側の支持枠28の開口寸法よりも小となっている。さらに詳述すると、支持枠27の開口寸法は、回路基板1の部品実装領域2の大きさとほぼ同じ寸法になっており、支持枠28の開口寸法は、回路基板1の外形寸法と同じか、それよりも僅かに大きい寸法になっている。2枚の支持枠27,28は、例えば接着剤を用いて貼り付けられている。但し、支持枠27,28は、別体構造である必要はなく、一体構造であってもよい。
Here, a specific method for forming the
回路基板1は、支持枠28の開口部に嵌り込んだ状態で、支持枠27の上面(段付きの部分)に載せられる。このとき、回路基板1の第1面5に形成されている基準枠19の基準面20が、支持枠27の上面に接触した状態となる。また、回路基板1の第1面5に実装されている電子部品(21,22)は、支持枠27の開口部内に配置される。こうして基板支持具26に回路基板1をセットしたら、回路基板1の第2面6を露出させた状態でスクリーンマスク29を基板支持具26の上に被せる。スクリーンマスク29には、メッシュ構造又は単なる貫通孔構造をなす長方形の開口30が形成されている。回路基板1の第2面6は、この開口30を介して外部に露出した状態となる。開口30の寸法は、回路基板1の基準枠19の大きさに対応して設定されている。具体的には、開口30の寸法が、基準枠19の内寸よりも大で、かつ回路基板1の外形寸法よりも小となっている。上記図6においては、好ましい例として、開口30の寸法が基準枠19の外形寸法と同じ大きさになっている。
The
このようにスクリーンマスク29を回路基板1に被せた状態で、ペースト状の樹脂31をスキージ32の移動により、開口30を通して回路基板1の第2面6に塗布する。つまり、回路基板1の第2面6にペースト状の樹脂31をスクリーン印刷によって面状に塗布する。これにより、スクリーンマスク29の開口30の形状及び大きさにあわせて回路基板1の第2面6に樹脂31が平面視長方形に塗布される。こうして樹脂31を塗布した後は、当該樹脂31を、熱処理(加熱)又は光照射(例えば、紫外線照射)などによって硬化させる。樹脂31を熱処理で硬化させる場合は、ペースト状の樹脂31として熱硬化型の樹脂を用い、樹脂31を光照射によって硬化させる場合は、ペースト状の樹脂31として光硬化型の樹脂を用いる。また、ペースト状の樹脂31としては、後工程で回路基板1から面補正層24を剥離することから、剥離性の良好な樹脂、例えば、シリコーン樹脂を用いることが望ましい。
With the
このようにペースト状の樹脂31を塗布して、これを硬化させることにより、上記図5に示すように、回路基板1の第2面6に硬化樹脂によって面補正層24が形成される。面補正層24は、樹脂31の塗布厚に対応して、回路基板1の第2面6よりも基板厚み方向に突出した状態で形成される。また、面補正層24は、基準枠19に対応した大きさで、基準枠19の外形寸法とほぼ同じ大きさの層状に形成される。この場合、基板支持具26は、回路基板1の第1面5に形成されている基準枠19の基準面20を、支持枠27の上面で受けて、回路基板1を水平に支持する。このため、面補正層24の補正面25は、基準枠19を基準にして、上記仮想平面と平行な状態で形成される。補正面25は、回路基板1に反りやうねりなどの変形が生じていても、それらを寸法的に吸収するかたちで、平坦に形成される。このため、回路基板1の第1面5と第2面6には、それぞれ基準枠19と面補正層24の存在により、互いに平行な面(基準面20、補正面25)が設けられた状態となる。
By applying the paste-
面補正層24の厚み寸法に関しては、前述したとおり回路基板1の最大許容変形量をΔTと定義すると、次のような条件で設定される。即ち、面補正層24の厚み寸法は、後工程で回路基板1から面補正層24を剥離する際の容易性や厚み精度の点からして、ΔT+30μm以上、ΔT+200μm以下の条件で設定することが望ましい。
The thickness dimension of the
[樹脂封止工程]
面補正層24を形成済みの回路基板1を用いて、電子部品(21,22)を樹脂封止する。樹脂封止には、図7に示すような成形金型33を使用する。成形金型33は、上金型34と下金型35とによって構成されている。上金型34には、樹脂封止のためのキャビティとなる凹部36が形成されている。下金型35には、回路基板1を収容するための凹部37が形成されている。上金型34の凹部36と下金型35の凹部37は、成形金型33を型締めしたときに、一つの閉じられた空間を形成する。
[Resin sealing process]
Using the
上記構成からなる成形金型33に基板支持具11をセットする場合は、上金型34と下金型35を型開きにより離間させた状態で、下金型35の凹部37に、第1面5を上向きにして回路基板1を収容する。このとき、回路基板1を下金型35に載せると、面補正層24の補正面25が下金型35の凹部37底面に接触した状態となる。この状態で成形金型33により回路基板1をクランプすべく、成形金型33を型締めすると、上金型34の下面が基準枠19の基準面20に突き当たる。換言すると、基準枠19は、樹脂封止工程で上金型34が接触する位置に合わせて回路基板1に形成されている。また、回路基板1やこれに実装された実装部品(21,22)は、上述のように上金型34の凹部36と下金型35の凹部37が形成する空間内に配置される。
When the
このように成形金型33で回路基板1をクランプしたら、成形金型33に設けられた樹脂導入路(不図示)を通して封止用の樹脂をキャビティ内に注入し、充填する。封止用の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いる。封止用の樹脂を注入するにあたって、成形金型33は、予め設定された圧力で型締めされた状態に維持される。また、成形金型33のキャビティに注入、充填された樹脂には、予め設定された注入圧力が加えられる。その後、成形金型33内で封止用の樹脂が硬化した段階で、成形金型33を型開きし、回路基板1を取り出す。成形金型33から取り出された回路基板1には、図8に示すように、封止用の樹脂によって封止体38が形成され、当該封止体38の中に電子部品(21,22)が埋め込まれた状態となる。
When the
[後工程]
樹脂封止後は、回路基板1の第2面6から面補正層24を剥離する。その際、シリコーン樹脂を用いて面補正層24を形成しておけば、回路基板1から面補正層24を剥離する作業が容易になる。その後、ダイシング装置等を用いて、回路基板1から4つの電子装置(本形態例では半導体装置)を個片に切り出す。その際、回路基板1の基板周縁領域3で、ダイシングの切断ラインを、基準枠19よりも内側に設定する。このため、回路基板1から切り出される個々の電子装置には、基準枠19が残らない。
[Post-process]
After the resin sealing, the
本発明の第1の実施の形態に係る電子装置の製造方法においては、次のような効果が得られる。即ち、樹脂封止工程に先立って、回路基板1の第1面5に形成された基準枠19と、回路基板1の第2面6に形成された面補正層24とが、基板自体の変形に関係なく、互いに平行な基準面(基準面20、補正面25)を有するものとなる。このため、成形金型33で回路基板1をクランプしたときに、回路基板1の変形に起因した曲げ応力が、回路基板1に加わらなくなる。したがって、硬くて脆い性質のセラミック基板を用いて回路基板1を構成しても、型締めによるクランプによって回路基板1に割れ等が生じることが皆無となる。また、回路基板1は、平行出しされた基準枠19と面補正層24を用いてクランプされるため、基板面を直接クランプする場合に比較して、高いクランプ圧力と高い樹脂注入圧力に耐えられるようになる。このため、成形金型33で回路基板1を確実に固定することができる。また、回路基板1の第1面5において、実装部品(21,22)下などの狭い隙間にも樹脂を確実に注入し充填させることができる。さらに、樹脂注入圧力を上げられることで、ボイドの発生を防止し、樹脂成形の寸法精度も向上させることができる。
In the method for manufacturing the electronic device according to the first embodiment of the present invention, the following effects are obtained. That is, prior to the resin sealing step, the
また、成形金型33をクランプしたときに、上金型34の下面が基準枠19の基準面20に隙間なく接触(密着)した状態となる。このため、回路基板1の第1面5でかつ基板周縁領域3内に、部品実装領域2を取り囲む状態で基準枠19を枠形状に形成することにより、樹脂注入時にクランプ部分からの樹脂漏れを確実に防止することができる。
Further, when the molding die 33 is clamped, the lower surface of the upper die 34 is in contact (adhered) to the
また、樹脂封止工程において、封止用の樹脂に注入圧力を加えると、回路基板1は注入圧力を受けて下向きに押圧されるが、上述のように回路基板1の面補正層24を層状に形成しておけば、面補正層24と下金型35が面的に広く接触した状態となる。このため、樹脂注入圧力を加えたときに、回路基板1の変形や位置ずれを有効に防止することができる。さらに、面補正層24の厚み寸法は、回路基板1の最大許容変形量を吸収し得る程度の薄さになっている。このため、成形金型33内で回路基板1が樹脂の注入圧力を受けても、面補正層24の弾性変形による回路基板1の変位量は極微量なものとなる。したがって、注入した樹脂を硬化させた後の内部ストレスが少なくなる。よって、熱ストレスによる剥離などを抑えた信頼性の高い成型品が得られる。
Further, in the resin sealing step, when an injection pressure is applied to the sealing resin, the
<2.第2の実施の形態>
続いて、本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造方法について説明する。本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造方法は、上記第1の実施の形態と比較して、基準枠形成工程が異なる。以下に、基準枠形成工程の具体的な内容について説明する。
<2. Second Embodiment>
Then, the manufacturing method of the electronic device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. The electronic device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in the reference frame forming process. Below, the specific content of a reference frame formation process is demonstrated.
[基準枠形成工程]
まず、図9に示すように、第1面5を上向きにして回路基板1を基板支持具41にセットする。基板支持具41は、回路基板1よりも一回り大きい長方形の支持板42と、当該支持板42と同じ外形寸法を有する支持枠43と、ゴム状弾性を有する基板受けシート44とを用いて構成されている。支持枠43は、回路基板1の外形に沿う長方形の開口部を有している。支持枠43は、支持板42の上面に、例えば接着剤を用いて貼り付けられている。但し、支持板42と支持枠43は、別体構造である必要はなく、一体構造であってもよい。基板受けシート44は、支持枠43の内側で、支持板42の上面に載置されている。基板受けシート44は、支持板12の上面に接着剤等を用いて貼り付けられていてもよい。基板受けシート44の厚み寸法は、支持枠43の厚み寸法よりも小となっている。このため、基板受けシート44の上面は、支持枠43の上面よりも凹んだ状態で配置されている。
[Standard frame formation process]
First, as shown in FIG. 9, the
回路基板1は、支持枠43の開口部に嵌り込んだ状態で、基板受けシート44の上に載せられる。このとき、回路基板1の第1面6は、支持枠43の上面と面一か、それよりも僅かに凹んだ位置に配置される。こうして基板支持具41に回路基板1をセットしたら、回路基板1の基板周縁領域3と対向する位置にディスペンサのノズル45を配置する。次に、ノズル45からペースト状の樹脂46を吐出させながら、ノズル45を基板周縁領域3に沿って移動させることにより、回路基板1の第1面5にペースト状の樹脂46を枠形状に塗布する。この場合、ペースト状の樹脂46としては、ノズル45から回路基板1へと塗布されたときに、その塗布形状(盛り上がった半円形の断面形状)を維持し得る程度のチクソ性を有する樹脂を用いる。
The
こうしてペースト状の樹脂46を塗布した後は、当該樹脂46を、例えば、熱処理(加熱)によって硬化させる。これにより、上記図3に示したように、回路基板1の第1面5に硬化樹脂によって基準枠19が形成される。この場合は、樹脂46を吐出するノズル45と被塗布体となる回路基板1との間に、垂直方向(鉛直方向)で十分な離間距離が確保される。このため、被塗布体となる回路基板1の平面性や寸法精度の影響を受けずに、回路基板1に樹脂46を塗布することができる。但し、ノズル45は一定量ずつ樹脂46を吐出するため、このノズル45を用いて塗布される樹脂46の厚み寸法も一定となる。このため、回路基板1に反りやうねりなどの変形が生じていた場合は、その影響が基準枠19の上面に現れる。したがって、断面半円形をなす基準枠19の頂部は、上記仮想平面に対して凹凸をもつことになる。
After applying the paste-
そこで、樹脂46の硬化によって得られる基準枠19の頂部を、例えば、図10に示すように、回転式の研削砥石47を用いて、平坦化する。このとき、回路基板1は、例えば上記基板支持具41を用いて、水平に支持される。また、研削砥石47は、当該研削砥石47の下面を水平に配置した状態で、予め設定された回転速度で回転させる。研削砥石47による基準枠19の研削量は、基準枠19の全周にわたって、基準枠19の上面を研削するように、少なくとも回路基板1の最大許容変形量を超える量に設定する。また、基準枠19の全周を連続的に研削するように、回路基板1及び研削砥石47のうちの少なくとも一方を、水平に移動させる。但し、回路基板1の外形寸法に対して研削砥石47の砥石面が十分に大きい場合は、両者を相対的に水平移動させなくても、基準枠19を全周にわたって研削することは可能である。以降の工程に関しては、上記第1の実施の形態と同様である。
Therefore, the top of the
本発明の第2の実施の形態に係る電子装置の製造方法においては、上記第1の実施の形態と比較して、特に、基準枠形成工程に関して、次のような効果が得られる。即ち、基準枠形成工程においては、ペースト状の樹脂46をノズル45によって回路基板1に塗布し、これを硬化させることで、基準枠19を形成した後、基準枠(樹脂46)19の頂部を平坦化している。このため、回路基板1の変形(反り、うねりなど)の影響を受けずに、基準枠19の基準面20を仮想平面と平行な状態に仕上げることができる。
In the method for manufacturing an electronic device according to the second embodiment of the present invention, the following effects can be obtained particularly with respect to the reference frame forming step as compared with the first embodiment. That is, in the reference frame forming step, the paste-
<3.変形例>
次に、本発明の変形例について、以下の順序で説明する。
第1変形例
第2変形例
第3変形例
第4変形例
<3. Modification>
Next, modified examples of the present invention will be described in the following order.
First Modification Second Modification Third Modification Fourth Modification
[第1変形例]
上記実施の形態においては、回路基板1に基準枠19を形成するにあたって、当該基準枠19を樹脂材料で形成したが、これ以外にも、例えば、はんだ材料で基準枠19を形成することも可能である。はんだ材料で基準枠19を形成する場合は、回路基板1の第1面5において、予め基準枠19を形成する位置に、はんだ材料との接合性(はんだの濡れ性)が良好な金属のパターン、好ましくは、アルミニウムのパターンを形成しておく。そして、このパターンに沿って、ペースト状のはんだ材料を回路基板1の第1面5にスクリーン印刷等によって枠形状に塗布した後、リフローによってはんだ材料を溶融し、最終的に硬化させる。基準枠19の形成に使用するはんだ材料は、チップ部品22の実装時に再溶融しないよう、チップ部品22の実装に用いられるはんだ材料よりも融点の高いものを用いるとよい。
[First modification]
In the above embodiment, when the
[第2変形例]
上記実施の形態においては、回路基板1から剥離によって面補正層24を取り除くものとしたが、これ以外にも、例えば、面補正層24を溶剤で溶かして取り除いてもよい。また、回路基板1をダイシング装置等で個片に分割した後に、面補正層24を取り除いてもよい。但し、面補正層24を残したままで回路基板1をダイシング装置等で切断すると、基板切断時に樹脂カスが発生し、この樹脂カスが電子装置に異物として付着することが懸念される。このため、回路基板1から面補正層24を取り除いてから、回路基板1を切断する方が好ましい。
[Second modification]
In the above embodiment, the
[第3変形例]
上記実施の形態においては、基準枠形成工程を行なった後に電子部品実装工程を行ない、その後で面補正層形成工程を行なうものとしたが、これに限らず、例えば、面補正層形成工程の後に電子部品実装工程を行なうことも可能である。また、第2の実施の形態においては、基準枠形成工程の前に、電子部品実装工程を行なうことも可能である。
[Third Modification]
In the above embodiment, the electronic component mounting process is performed after the reference frame forming process, and then the surface correction layer forming process is performed. However, the present invention is not limited to this, for example, after the surface correction layer forming process. It is also possible to perform an electronic component mounting process. In the second embodiment, an electronic component mounting step can be performed before the reference frame forming step.
[第4変形例]
上記実施の形態においては、回路基板1としてセラミック基板を用いているが、これに限らず、例えば、エポキシ基材などからなる有機基板を回路基板1に用いてもよい。但し、セラミック基板は、有機基板などに比較して、基板作製段階(焼成段階)で変形が生じやすく、しかも硬くて脆い性質を有するため、本発明を適用する技術的な意義がより大きなものとなる。
[Fourth modification]
In the above-described embodiment, a ceramic substrate is used as the
1…回路基板、2…部品実装領域、3…基板周縁領域、5…第1面、6…第2面、17…樹脂、19…基準枠、20…基準面、21…半導体素子、22…チップ部品、24…面補正層、25…補正面、31…樹脂、33…成形金型、34…上金型、35…下金型、45…ノズル、46…樹脂、47…研削砥石
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記回路基板の第2面に、当該第2面よりも基板厚み方向に突出させた状態で、前記第1の基準部を基準に、前記第1の基準面と平行な第2の基準面を有する第2の基準部を形成する工程と、
上金型と下金型からなる成形金型に対して、前記第1の基準部及び前記第2の基準部のうち、一方の基準部の基準面を前記下金型に接触させるとともに、他方の基準部の基準面を前記上金型に接触させた状態で、前記成型金型により前記回路基板をクランプし、前記回路基板に実装されている電子部品を樹脂封止する工程と
を有する電子装置の製造方法。 Using a circuit board having a component mounting area on which an electronic component is mounted and a board peripheral area surrounding the component mounting area, the first surface of the circuit board is protruded in the board thickness direction from the first surface. Forming a first reference portion having a first reference surface in a state;
A second reference surface parallel to the first reference surface is formed on the second surface of the circuit board with the first reference portion as a reference, with the second surface protruding from the second surface in the substrate thickness direction. Forming a second reference portion having:
With respect to a molding die composed of an upper die and a lower die, a reference surface of one reference portion of the first reference portion and the second reference portion is brought into contact with the lower die, and the other A step of clamping the circuit board with the molding die in a state where the reference surface of the reference portion is in contact with the upper die, and resin-sealing the electronic component mounted on the circuit board. Device manufacturing method.
前記回路基板の第1面でかつ前記基板周縁領域内に、前記部品実装領域を取り囲む状態で、前記第1の基準部を枠形状に形成する
請求項1記載の電子装置の製造方法。 Mounting the electronic component on the first surface of the circuit board;
2. The method of manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the first reference portion is formed in a frame shape on the first surface of the circuit board and in the board peripheral area so as to surround the component mounting area.
請求項1又は2記載の電子装置の製造方法。 The method for manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the first reference portion is formed by applying a paste-like resin to the first surface of the circuit board by screen printing and then curing the resin.
請求項1又は2記載の電子装置の製造方法。 3. The method of manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein after the paste-like resin is applied to the first surface of the circuit board with a nozzle of a dispenser, the resin is cured to form the first reference portion. 4. .
請求項4記載の電子装置の製造方法。 The method for manufacturing an electronic device according to claim 4, wherein a top portion of the first reference portion formed by curing the resin is flattened.
請求項1又は2記載の電子装置の製造方法。 The method for manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the second reference portion is formed by applying a paste-like silicone resin to the second surface of the circuit board and then curing the silicone resin.
請求項6記載の電子装置の製造方法。 The method for manufacturing an electronic device according to claim 6, wherein the second reference portion is formed in a layer shape with a size corresponding to a component mounting region of the circuit board.
請求項1又は2記載の電子装置の製造方法。 The method for manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein a fired ceramic substrate is used as the circuit substrate.
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