JP2013153012A - 電子部品モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品モジュール１０の製造に用いる絶縁性の樹脂シート３５の厚みばらつきを低減し、電子部品モジュール１０の厚み精度を向上させる。
【解決手段】 複数の電子部品１４が搭載された基板１１が準備される工程と、基板１１の電子部品１４が搭載された面側に、半硬化状態の絶縁性の樹脂シート３５であって、温度６０℃のときに１２０Ｐａ・ｓ〜１８００Ｐａ・ｓの粘度を示す樹脂シート３５が配置される工程と、樹脂シート３５が基板１１に向けて押圧されることにより、電子部品１４が樹脂シート３５の中に埋設されて被覆される工程と、樹脂シート３５が加熱硬化され、基板１１に絶縁樹脂層１５が形成される工程と、を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板上に複数の電子部品が搭載された電子部品モジュールの製造方法に関する。

基板上に複数の電子部品が搭載された電子部品モジュールは、湿気、外部接触等から電子部品を保護するために、電子部品を覆うように基板上に絶縁樹脂層が形成される。

この電子部品モジュールの製造方法が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１によれば、電子部品の搭載された基板上に半硬化状態の絶縁性の樹脂シートを配置し、その樹脂シートを基板に向けて押圧して電子部品を樹脂シート中に埋設させ、その後、樹脂シートを加熱硬化することにより絶縁樹脂層を形成している。

再公表特許ＷＯ２００５／０７１７３１号公報

近年、電子部品モジュールの低背化が進んでおり、並行して電子部品モジュールの厚み精度の向上に対する要求が高まっている。しかし、特許文献１に記載されている電子部品モジュールの製造方法では、厚み精度を向上することが困難である。電子部品モジュールのベースとなる基板の厚みは比較的安定するが、一方で基板の上に形成される絶縁樹脂層の厚み精度を安定させるのは困難である。その一つの要因として、絶縁樹脂層を形成する素材である半硬化状態の絶縁性の樹脂シートの厚みばらつきが挙げられる。

本発明が解決しようとする課題は、上述した電子部品モジュールの製造方法に関する問題を低減することである。

本発明の電子部品モジュールの製造方法は、複数の電子部品が搭載された基板が準備される基板準備工程と、基板の電子部品が搭載された面側に、半硬化状態の絶縁性の樹脂シートであって、温度６０℃のときに１２０Ｐａ・ｓ〜１８００Ｐａ・ｓの粘度を示す樹脂シートが配置されるシート配置工程と、半硬化状態の樹脂シートが基板に向けて押圧されることにより、電子部品が樹脂シートの中に埋設されて、樹脂シートで被覆される被覆工程と、半硬化状態の樹脂シートが加熱硬化され、基板に絶縁樹脂層が形成される絶縁樹脂層形成工程と、を有する。

好ましくは上記の被覆工程は、基板および樹脂シートが気体遮断性のある気密袋で包み込まれる工程と、気密袋の内部が減圧された後、気密袋が密封される工程と、密閉された気密袋の外部が大気開放されることにより気密袋の内部にある樹脂シートが基板に向けて押圧される工程と、を有する。

厚みばらつきの低減された樹脂シートを用いて電子部品モジュールの絶縁樹脂層を形成することにより、電子部品モジュールの厚み精度が向上する。

電子部品モジュール１０を正面から見た断面図である。 本発明の実施形態にかかる電子部品モジュール１０の製造方法に備える工程を順に示した図である。 図２に示した樹脂シート３５の厚みの測定方法を示した図である。 図２に示した樹脂シート３５の樹脂粘度と厚みばらつきの関係を示した図である。 本発明の実施形態の一例である樹脂シート３５の温度と粘度の関係を示した図である。 図２に示した樹脂シート３５の製造過程を順に示した図である。

（電子部品モジュールの製造方法）
図１に示すように、基板１１に複数の電子部品１４が搭載された電子部品モジュール１０は、湿気、外部接触等から電子部品１４を保護するために、基板１１および電子部品１４を覆うように絶縁樹脂層１５が形成される。絶縁樹脂層１５は、半硬化状態（Ｂステージ）の樹脂シートを加熱硬化することにより形成される。絶縁樹脂層１５の厚み精度を向上させるためには、その素材となる樹脂シートの厚みばらつきを低減する必要がある。

図２（Ａ）から図２（Ｅ）を参照し、樹脂シートの厚みばらつきの低減策と、それを踏まえた上での電子部品モジュール１０の製造方法を説明する。

まず、図２（Ａ）に示すように、複数の電子部品１４が搭載された基板１１を予め準備する。基板１１には回路パターン１２が形成されており、回路パターン１２の上には導電性接着剤１３を介して複数の電子部品１４が搭載されている。電子部品１４は、例えばコンデンサ、抵抗、ＳＡＷフィルタ、半導体素子などである。

次に、図２（Ｂ）に示すように、基板１１の電子部品１４が搭載された面側に半硬化状態の絶縁性の樹脂シート３５が配置される。その後、基板１１および樹脂シート３５が、気体遮断性を有する気密袋２１で包み込まれる。この時点で気密袋２１の端部は、閉じられずに開口している。

気密袋２１は、気体遮断性と柔軟性と、ある程度の耐熱性を有する。具体的には、内層にシーラント層を備えるラミネートパックである。

樹脂シート３５は平板形状で、半硬化状態の絶縁樹脂により構成される。樹脂シート３５の材料は、例えばエポキシ樹脂であり、機械的強度を高めるためにフィラーとしてシリカ又はアルミナが含有される。半硬化状態とは、硬化反応の中間段階の状態を指し、Ｂステージとも呼ばれる。

樹脂シート３５の厚みは１００μｍ〜３５００μｍの範囲のものを使用し、厚みばらつきが１０μｍ以下のものを用いる。この厚みばらつきの精度は、樹脂シート３５の樹脂粘度が、温度６０℃のときに１２０Ｐａ・ｓ〜１８００Ｐａ・ｓを示す物性の場合に達成される。

図４は、樹脂シート３５の樹脂粘度と厚みばらつきの関係を示した図である。粘度は、温度が６０℃のときのものであり、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＡＲ５５０を用いてツールサイズφ８ｍｍ、測定厚み５５０μｍ、周波数１Ｈｚ、歪み０．１％の条件で測定した値である。樹脂シート３５の厚みは、図３に示すように樹脂シート３５の両主面に保護フィルム３６をつけたまま、その上から反射型のレーザ変位計３９で測定した値である。樹脂シート３５の厚みばらつきは３σの数値であり、サンプル数は、ｎ＝２０である。

図４に示すように、樹脂シート３５の樹脂粘度が１２０Ｐａ・ｓ〜１８００Ｐａ・ｓのときは樹脂シート３５の厚みばらつきが１０μｍ以下であるのに対し、１００Ｐａ・ｓのときは厚みばらつきが１５μｍ以上あり、６０００Ｐａ・ｓのときの厚みばらつきは２０μｍ以上もある。

樹脂シート３５の厚みばらつきが大きくなっている要因としては、以下のことが挙げられる。樹脂シート３５の樹脂粘度が１００Ｐａ・ｓのときは、半硬化状態の樹脂シート３５が柔らかすぎて、自重により自己形状を保持しにくくなっているためである。６０００Ｐａ・ｓのときは、樹脂材料そのものが流動しにくく、後述する樹脂シート３５の製造過程において、設定された厚み精度に形成されにくいためである。

これらより、樹脂シート３５の樹脂粘度が、温度６０℃のときに１２０Ｐａ・ｓ〜１８００Ｐａ・ｓを示す物性の場合に樹脂シート３５の厚みばらつきが低減することがわかる。この条件を満たす樹脂シート３５を使用して電子部品モジュール１０を製造すれば、電子部品モジュール１０の厚み精度を向上させることができる。

上記を踏まえた上で、引き続き電子部品モジュール１０の製造方法について説明する。図２（Ｃ）に示すように、電子部品１４および基板１１を包み込んだ気密袋２１が真空機構２２の中に入れられる。真空機構２２内は矢印ＶＡＣの方向に、図示しない真空源により真空引きされ、気密袋２１内も減圧状態になる。真空機構２２内の圧力は５００Ｐａ以下である。気密袋２１内の空気が抜かれることにより、樹脂シート３５が基板１１に向かって押圧される。これにより、電子部品１４が半硬化状態の樹脂シート３５中に埋設されて、電子部品１４が樹脂シート３５にて被覆される。その後、気密袋２１の端部はシール機構２３により加熱融着され、気密袋２１が密封される。

次に、図２（Ｄ）に示すように、真空機構２２の外から矢印ＡＩＲの方向に大気が投入され、真空機構２２の内部が大気開放される。このとき樹脂シート３５には気密袋２１を介して均等に外圧がかかり、半硬化状態の樹脂シート３５が基板１１に向けて更に押圧される。同時に加熱機構２６により樹脂シート３５が加熱される。このときの加熱温度は１２０℃である。

図５は、本発明の実施形態の一例として、樹脂シート３５の温度と粘度の関係を示した図である。図５に示すように、温度が高くなると粘度は下がる傾向にあり、温度６０℃のときに粘度１８００Ｐａ・ｓであったものが、温度１２０℃のときには粘度２０Ｐａ・ｓとなる。温度を上げて樹脂の粘度を２０Ｐａ・ｓまで下げることにより、樹脂シート３５を硬化する前に流動化させ、電子部品１４と基板１１の間まで樹脂材料を充填することができる。

さらにその後、樹脂シート３５が長時間加熱され続けることにより硬化し、絶縁樹脂層１５が形成される。

図２（Ｅ）に示すものは、上記工程により作製された電子部品モジュール１０であり、電子部品１４および基板１１が、硬化した絶縁樹脂層１５にて覆われ封止されている。

上述した実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものでなく、技術的思想の同一性が認められる範囲で種々の変形、追加が可能である。例えば、図２（Ｃ）において、基板１１に配置した樹脂シート３５を別の加熱手段により温度６０℃〜８０℃で加熱し、軟化させながら電子部品１４を埋設させてもよい。また、電子部品モジュール１０は、各電子部品モジュール１０が単体で作製されるとは限られず、親基板に対して上述の各工程を施した後、親基板を分割することにより個片化して電子部品モジュール１０を作製してもよい。

（樹脂シートの製造過程）
図６（Ａ）から図６（Ｅ）参照して、電子部品モジュール１０の製造に用いる絶縁性の樹脂シート３５の製造過程について説明する。本製造過程を経ることにより、所望の粘度を持ち厚み精度の向上した樹脂シート３５が作製される。

図６（Ａ）に示すように、底を有する円筒形の金型４０を準備し、液状樹脂４１を金型４０に入れ、熱処理で半硬化状態にして樹脂体４２を作製する。

樹脂体４２の材料は、シリカ又はアルミナを含有したエポキシ樹脂である。液状樹脂４１を半硬化状態にするためには、エポキシ樹脂の場合は４０℃〜１５０℃の温度により５分〜１２０分間、オーブンで加熱処理する。

図６（Ｂ）に示すように、樹脂シート３５を成形するための下側の押圧板４３を準備し、押圧板４３の主面の外周側に側板４４を配置する。側板４４は枠体であってもよいし、複数の板材をループを描くように配置してもよい。同時に、押圧板４３の主面であって、側板４４で囲まれた領域内に保護フィルム３６を配置し、更に図６（Ａ）の工程で作製された樹脂体４２を保護フィルム３６上の中央に配置する。

図６（Ｃ）に示すように、樹脂体４２の上方に、図６（Ｂ）で配置された保護フィルム３２および押圧板４３と対向するように、別の保護フィルム３６および上側の押圧板４５を順に配置する。これにより、対向する一対の押圧板４３、４５と側方に設けられた側板４４とにより囲まれた空間４６に、樹脂体４２が配置された状態となる。

図６（Ｄ）に示すように、一対の押圧板４３、４５を互いに近づける方向に移動させることにより、押圧板４３、４５の間にある樹脂体４２が保護フィルム３６の面方向に沿って引き延ばされ、樹脂シート３５が成形される。樹脂体４２が引き延ばされる際、樹脂体４２は硬化温度より低い温度（例えば４０℃〜１２０℃）に加熱されている。また、対向する一対の押圧板４３、４５と側板４４とにより囲まれた空間４６は、図示しない真空手段により真空引きされている。真空引きによる減圧状態の圧力は、５０００Ｐａ以下である。

図６（Ｄ）で示した工程の後、押圧板４３、４５による押圧力が解除されるとともに押圧板４３、４５および側板４４で囲まれた空間４６が大気開放される。これにより、図６（Ｅ）に示すような、両面に保護フィルム３６のついた樹脂シート３５が作製される。

１０：電子部品モジュール
１１：基板
１２：回路パターン
１３：導電性接着剤
１４：電子部品
１５：絶縁樹脂層
２１：気密袋
２２：真空機構
２３：シール機構
２６：加熱機構
３５：樹脂シート
３６：保護フィルム

Claims (2)

1. 複数の電子部品が搭載された基板が準備される基板準備工程と、
   前記基板の前記電子部品が搭載された面側に、半硬化状態の絶縁性の樹脂シートであって、温度６０℃のときに１２０Ｐａ・ｓ〜１８００Ｐａ・ｓの粘度を示す前記樹脂シートが配置されるシート配置工程と、
   半硬化状態の前記樹脂シートが前記基板に向けて押圧されることにより、前記電子部品が前記樹脂シートの中に埋設されて、前記樹脂シートで被覆される被覆工程と、
   半硬化状態の前記樹脂シートが加熱硬化され、前記基板に絶縁樹脂層が形成される絶縁樹脂層形成工程と、
   を有することを特徴とする電子部品モジュールの製造方法。
2. 前記被覆工程は、前記基板および前記樹脂シートが気体遮断性のある気密袋で包み込まれる工程と、前記気密袋の内部が減圧された後、前記気密袋が密封される工程と、密閉された前記気密袋の外部が大気開放されることにより前記気密袋の内部にある前記樹脂シートが前記基板に向けて押圧される工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載された電子部品モジュールの製造方法。

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