(57)【要約】      （修正有）【課題】安価かつ簡便な技術でモジュール製造時のモジュール基板の反りを防止したモジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】モジュール１は、相対する第１の面と第２の面を有するモジュール基板２と、第１の面に固定された電子部品４と、マザーボード７と電気的な接続を行うための外部端子３と、外部端子３の近傍に塗布された、第１の面側の収縮率と前記第２の面側の収縮率の差により生じる反りを打ち消す凝固収縮率を有する反り防止樹脂６とを有している。このため、モジュール１をマザーボード７への取り付けに際し、モジュール基板２の反りによって発生する外部端子３及びマザーボード７がオープン（非接触）になる現象を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する第１の面と第２の面とを有するプリント配線板と、
第１の面に固定された電子部品と、
前記第２の面に塗布され、前記第１の面側の収縮率と前記第２の面側の収縮率の差により生じる反りを打ち消す凝固収縮率を有する反り防止樹脂と、
を有することを特徴とするモジュール。
【請求項２】
請求項１記載のモジュールにおいて、更に、
前記第２の面に固定された外部端子を有することを特徴とする請求項１記載のモジュール。
【請求項３】
前記反り防止樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のモジュール。
【請求項４】
前記プリント配線板は、樹脂基材により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項５】
前記外部端子は、はんだ材で形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項６】
相対する第１の面と第２の面とを有するプリント配線板における前記第１の面に電子部品を固定する第１の工程と、
前記第１の面側の収縮率と前記第２の面側の収縮率の差により生じる反りを打ち消す凝固収縮率を有する反り防止樹脂を前記第２の面に塗布する第２の工程と、
を有することを特徴とするモジュールの製造方法。
【請求項７】
相対する第１の面と第２の面とを有するプリント配線板における前記第１の面に電子部品を固定する第１の工程と、
前記第２の面に外部端子を固定する第２の工程と、
前記第１の面側の収縮率と前記第２の面側の収縮率の差により生じる反りを打ち消す凝固収縮率を有する反り防止樹脂を前記第２の面における前記外部端子の近傍に塗布する第３の工程と、
を有することを特徴とするモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体実装技術に関するもので、特に、電子部品を実装したプリント配線板であるモジュールにおいて、反りを防止する機構を備えたモジュール及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛フリーはんだの普及によりリフロー等の温度が高くなっていること、プリント配線板の大型化、薄型化が進んでいること等から、プリント配線板に生じる反りが実装上の課題となっている。例えば、モジュールをマザーボード上に配置し、熱を加え、モジュールの下面に配置されたはんだ外部端子を溶融してモジュールをマザーボードに結合する際、熱の影響によってモジュールに反りが発生し端部において外部端子が浮いてしまうことが発生する。
【０００３】
反りの対策として、ガラス・エポキシ材料やエポキシ樹脂を改良した低熱膨張率の絶縁材料の開発が進められている。
【０００４】
特許文献１には、回路基板と、前記回路基板の第１の面に第１の半導体素子を実装する位置に開口部を有する第１のプレートと、前記回路基板の第２の面に第２の半導体素子を実装する位置に開口部を有する第２のプレートとを備え、前記回路基板の前記第１の面に前記第１のプレートが、前記第２の面に前記第２のプレートがそれぞれ当接された半導体実装対象中間構造体であって、前記第１のプレートの各フレームとそれらに対向する前記第２のプレートの各フレームとは少なくとも一部が重なっていることを特徴とする半導体実装対象中間構造体の技術が記載されている。
【０００５】
更に、特許文献１には、回路基板の第１の面と第２の面にそれぞれ第１及び第２の半導体素子をフリップチップ実装する半導体装置の製造方法であって、前記回路基板の第１の面に前記第１の半導体素子を実装する位置に開口部を有する第１のプレートと、前記回路基板の第２の面に前記第２の半導体素子を実装する位置に開口部を有する第２のプレートとを、ぞれぞれ、前記回路基板の前記第１の面と前記第２の面に当接して半導体実装対象中間構造体を形成し、前記半導体実装対象中間構造体の前記第１のプレートの各フレームとそれらに対向する前記第２のプレートの各フレームとは少なくとも一部が重なっているものであり、前記回路基板の第１の面に前記第１の半導体素子をフェースダウンにて搭載して、アンダーフィル樹脂を硬化させてフリップチップ実装し、前記半導体実装対象中間構造体を反転させた後、前記回路基板の第２の面に前記第２の半導体素子をフェースダウンにて搭載して、アンダーフィル樹脂を硬化させてフリップ実装することを特徴とする半導体装置の製造方法が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２６３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術では、反り抑制のために、ガラス転移温度の高い材料やレジン材料等を用いられているが、これらの材料は、高価で且つ入手性が悪いため、製造コストを上昇させ、且つ、調達のリードタイムを長くするとういう課題があった。又、特許文献１の場合は、製造方法が複雑となるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のモジュールは、相対する第１の面と第２の面を有するプリント配線板と、第１の面に固定された電子部品と、前記第２の面に塗布され、前記第１の面側の収縮率と前記第２の面側の収縮率の差により生じる反りを打ち消す凝固収縮率を有する反り防止樹脂とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のモジュールの製造方法は、相対する第１の面と第２の面を有するプリント配線板における前記第１の面に電子部品を固定する第１の工程と、前記第１の面側の収縮率と前記第２の面側の収縮率の差により生じる反りを打ち消す凝固収縮率を有する反り防止樹脂を前記第２の面に塗布する第２の工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のモジュールの他の製造方法は、相対する第１の面と第２の面を有するプリント配線板における前記第１の面に電子部品を固定する第１の工程と、前記第２の面に外部端子を固定する第２の工程と、前記第１の面側の収縮率と前記第２の面側の収縮率の差により生じる反りを打ち消す凝固収縮率を有する反り防止樹脂を前記第２の面における前記外部端子の近傍に塗布する第３の工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のモジュール及びその製造方法によれば、モジュールの反りが発生している場所の裏側に反り防止樹脂を塗布・凝固させることによって、簡便、且つ、安価に反りを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１３】
（実施例１の構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１におけるモジュールの構造図であって、同図（ａ）は、モジュールの斜視図、及び（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面拡大図である。
【００１４】
本実施例１のモジュール１は、プリント配線板（例えば、モジュール基板）２と、マザーボード７との電気的な接続を行うための外部端子３と、ＩＣチップ等の電子部品４とモジュール基板２との線膨張係数の差を吸収するためのアンダーフィル５と、反り防止のための例えば、エポキシ樹脂１１である反り防止樹脂６とを有している。
【００１５】
モジュール基板２には、例えば、紙にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板、紙にエポキシ樹脂を含浸させた紙エポキシ基板、切り揃えたガラス繊維を重ねて、エポキシ樹脂を含浸させたガラスコンポジット基板、ガラス繊維製の布を重ねたものにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板、グリーンシート（アルミナ）にタングステン等でパターンを形成、積層し、焼成したアルミナ基板及びガラスエポキシ基板を中心として両面に紙エポキシ基板を形成したコンポジット基板等がある。
【００１６】
モジュール基板２の下部には、モジュール基板２とマザーボード７とを電気的に接続するための複数の外部端子３が配置されている。外部端子３は、はんだ材料、金属ボール、はんだコートされた樹脂ボール、又は、はんだ外部端子を配置したセラミック外部端子等の材料で構成されている。
【００１７】
モジュール基板２の上部には、電子部品４が固定されており、これらの電子部品４は、微細ピッチ（例えば、１ｍｍピッチ以下）での接続時には、樹脂材料を電子部品４の周囲に硬化させて接続強度を確保している。
【００１８】
モジュール基板２の下部に配置された複数の外部端子３の間には、反り防止樹脂６としてのエポキシ樹脂１１が塗布されている。モジュール基板２と反り防止樹脂６の引っ張りの強さの比は、１：４〜５であるので同体積で比較した場合、反り防止樹脂６の硬化による収縮量が“１”であるのに対し、モジュール基板２は、０．２の収縮量となると考えられる。モジュール基板２で発生する反り量は、モジュールサイズとモジュール基板２の特性で異なるが、本実施例１では、０．２ｍｍ程度と想定する。
【００１９】
本実施例１では、このような収縮率のあるエポキシ樹脂１１を反りの発生しやすいモジュール基板２の端部に反り防止樹脂６として塗布し、凝固させることで、その収縮率を用いてモジュール基板２の反りを抑制するものである。塗布量は、次式（１）で予測値を算出する。
Ｎ＝Ｗ×Ｌ×Ｔ  ・・・・・・（１）
Ｎ：塗布量[ｍｍ３]
Ｗ：反り量[ｍｍ]
Ｌ：エポキシ樹脂塗布面積[ｍｍ２]
Ｔ：エポキシ樹脂塗布厚[ｍｍ]
【００２０】
（実施例１の製造方法）
図２−１（ａ）〜（ｄ）及び図２−２（ｅ）〜（ｇ）は、図１のモジュールの製造方法を示す製造工程図である。
【００２１】
本実施例１のモジュール１は、例えば、以下の（１）〜（７）の工程により製造される。
【００２２】
（１）  図２−１（ａ）の電子部品の搭載工程
モジュール基板２を用意し、モジュール基板２上に、マウンタを用いて電子部品４を順次搭載する。このとき電子部品４の搭載場所には、はんだの粉末にフラックス１２を加えて適当な粘度にしたクリームはんだが印刷されている。電子部品４の搭載を完了したモジュール基板２をリフロー炉に入れ、電子部品４の搭載場所に印刷されたクリームはんだを溶融し、電子部品４とモジュール基板２をはんだ付けする。
【００２３】
（２）  図２−１（ｂ）のアンダーフィルの塗布工程
電子部品４の脇にディスペンサ１０を用いてアンダーフィル材料、例えば、エポキシ樹脂１１を滴下する。モジュール基板２は、ヒータにより加熱されており、このことによりエポキシ樹脂１１の温度が上昇して流動性が確保される。流動性を増したエポキシ樹脂１１は、毛細管現象により部品の間隙に入り込む。その後、エポキシ樹脂１１を加熱処理して硬化させアンダーフィル５を形成する。
【００２４】
エポキシ樹脂１１は、成形前の材料は液状または固状であり、室温あるいは加熱することで流動性を示し、成形のために硬化剤や触媒の添加あるいは加熱を続けることで硬化する。一度硬化したエポキシ樹脂１１は、再び加熱しても柔らかくならない。
【００２５】
（３）  図２−１（ｃ）の外部端子３の配置工程
モジュール基板２を反転させ、その上に外部端子３となる金属材料、例えば、はんだ材料を、マウンタを用いて搭載する。このとき、金属材料は、クリームはんだやフラックス１２等の粘性物によってモジュール基板２上に仮固定される。フラックス１２とは、はんだ酸化膜の還元作用を有し、表面張力を低下させ濡れ性を向上させる材料である。
【００２６】
（４）  図２−１（ｄ）の外部端子３の接続工程
加熱により、モジュール基板２上の金属材料を溶融してモジュール基板２に合金を形成し、モジュール基板２と外部端子３を接続する。
【００２７】
（５）  図２−２の（ｅ）の反り防止樹脂の塗布工程
外部端子３の脇にディスペンサ１０を用いて、アンダーフィル材料と同程度の凝固収縮率のエポキシ樹脂１１を反り防止樹脂６として塗布する。このときモジュール基板２は、ヒータにより加熱されており、その熱により反り防止樹脂６の温度が上昇して流動性が確保される。反り防止樹脂６の塗布量及び塗布する場所の決定は、次のように行う。最初に理論的な計算を行い塗布量の算出を行う。次に、現物のモジュール１を用いて、塗布量、効果温度及び加熱時間を変化させ、反り防止効果を検証し、その結果により塗布量、効果条件及び塗布すべき場所を決定する。
【００２８】
（６）  図２−２の（ｆ）の反り防止樹脂の硬化工程
反り防止樹脂６の滴下後、加熱処理を行い、反り防止樹脂６を硬化させる。このとき、反り防止樹脂６の凝固収縮効果でモジュール基板２の反りが矯正され平坦になりモジュール１が完成する。
【００２９】
（７）  図２−２の（ｇ）のモジュールのマザーボードへの取り付け工程
完成したモジュール１をマザーボード７にはんだ付けする。このとき、マザーボード７の所定の場所には、クリームはんだが印刷されている。クリームはんだの一般的な塗布の厚さは、１５０μｍである。そのため、マザーボード７へのはんだ付けの際に、モジュール１に反り対策をしてないと、モジュール１が上反りし、モジュール１の隅部の外部端子３がオープン（非接触）になる。しかしながら、実施例１では、モジュール基板２の裏側に反り防止樹脂６を塗布・凝固させているためモジュール基板２の反りを防止することができ、モジュール基板２とマザーボード７との結合を確実にすることができる。
【００３０】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、モジュール１の製造工程で、モジュール１の反りが発生している場所の裏側に反り防止樹脂６であるエポキシ樹脂１１を塗布・凝固させることによって、簡便、且つ、安価に反りを防止することができる。硬度やガラス転移温度等のモジュール基板２の材質特性の選定で反り量を小さくすることは可能であるが特殊材料のためコストの上昇を招き、又、入手性が悪いためリードタイムが長くなることになる。
【００３１】
（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）及び（ｂ）がある。
【００３２】
（ａ）  実施例１では、電子部品４、モジュール基板２及びマザーボード７との結合のための外部端子３を有するモジュール１の例で説明したが、本発明は、一般のプリント配線板に適用が可能な他、フレキシブルプリント配線板、リジッドフレキシブルプリント配線板、フレキシブル基板、メンブレンシート及びカプトン等を材料とした各種のフィルム状の配線や部品に適用が可能である。
【００３３】
（ｂ）  反り防止樹脂６は、エポキシ樹脂１１には限定されず、エポキシ樹脂１１と同等の収縮率を有する樹脂であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１におけるモジュールの構造図である。
【図２−１】図１のモジュールの製造方法を示す製造工程図である。
【図２−２】図１のモジュールの製造方法を示す製造工程図である。
【符号の説明】
【００３５】
１          モジュール
２          モジュール基板
３          外部端子
４          電子部品
５          アンダーフィル
６          反り防止樹脂
７          マザーボード
１０        ディスペンサ
１１        エポキシ樹脂
【図１】
2010109244.tif 000003
【図２−１】
2010109244.tif 000004
【図２−２】
2010109244.tif 000005