(57)【要約】【課題】本発明は電子部品と基板との間の樹脂内に気泡が発生しにくいモジュールの製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明は、この課題を解決するために、半導体素子１０５と樹脂３１７との間に空隙が形成され、樹脂３１７と半導体素子１０５とが対向する向きで基板１０１を載置し、その後で前記空隙内の空気を吸引するとともに樹脂３１７を軟化し、樹脂３１７と半導体素子１０５を接触させ、その後で樹脂３１７を圧縮して隙間１５６、１５７へ樹脂３１７を強制的に流入させ、その後で樹脂３１７を硬化するので、確りと樹脂３１７を隙間１５６、１５７へ充填できる。【選択図】図２１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上面に設けられたランドと電子部品の電極とを接続固定し、その後で前記電子部品と基板との間の隙間へ樹脂を充填する工程を有し、前記樹脂は第１の温度範囲において熱流動性を有するとともに、前記第１の温度範囲よりも高い第２の温度範囲において硬化する熱硬化性の樹脂を用いるモジュールの製造方法において、前記電子部品を樹脂内に埋設する工程は、前記電子部品と前記樹脂との間に空隙が形成され、前記樹脂と前記電子部品とが対向する向きで前記基板を載置する工程と、この後で前記空隙内の空気を吸引し、前記樹脂を軟化するとともに、前記樹脂と前記電子部品を接触させる工程と、この工程の後で前記樹脂を圧縮して前記電子部品と前記基板との間の隙間へ前記樹脂を強制的に流入させる工程と、この工程の後で前記樹脂を硬化する工程とを有したモジュールの製造方法。
【請求項２】
前記樹脂を硬化する工程の後で、基板と樹脂の双方が切断される請求項１に記載のモジュールの製造方法。
【請求項３】
複数個の電子部品を埋設するために、上面に設けられたランドと電子部品の電極とが接続固定された基板と樹脂とを一体化するモジュールの製造設備において、前記樹脂は第１の温度範囲において熱流動性を有するとともに、前記第１の温度範囲よりも高い第２の温度範囲において硬化する熱硬化性の樹脂を用い、前記モジュールの製造設備では、少なくとも前記基板を囲んで設けられるとともに外気を遮断する密閉手段と、前記基板が搭載される手段と、この基板が搭載される手段上に前記基板が搭載された状態において前記電子部品と前記樹脂との間に空隙を設ける宙吊り手段と、前記樹脂を圧縮する圧縮手段と、少なくとも前記基板搭載手段と前記圧縮手段のいずれか一方に設けられて前記樹脂を加熱する加熱手段と、少なくとも前記空隙の空気を吸引し略真空化する真空化手段とを有し、前記樹脂が加熱・圧縮されることにより前記電子部品が前記樹脂によって埋設されるモジュールの製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型化が要求される携帯用電子機器等に用いるモジュールの製造方法とその製造設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のモジュール用半導体素子を用いた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２４は、従来のモジュールの製造フローチャートであり、図２５から図２７は、従来のモジュールの製造工程におけるモジュールの断面図である。
【０００３】
図２４において、従来のモジュールの製造方法は、基板１にクリームはんだ２を印刷するクリームはんだ印刷工程３と、このクリームはんだ印刷工程３の後で電子部品４を装着する装着工程５と、この装着工程５の後に設けられたリフロー工程６と、このリフロー工程６の後で半導体素子７を装着する半導体装着工程８と、この半導体装着工程８の後で中間材９を注入する中間材注入工程１０と、この中間材注入工程１０の後に設けられた乾燥工程１１とを有していた。
【０００４】
では、これらの工程について、図２４に示した工程の順に詳細に説明する。図２５は、従来のモジュール製造方法の装着工程５におけるモジュールの断面図である。図２５に示すように、基板１の上面に形成された接続パターン２１ａ上にクリームはんだ２をスクリーン印刷で印刷していた。そして、このクリームはんだ２上に電子部品４を装着し、リフロー工程６で加熱することで、電子部品４を基板１へ接続していた。
【０００５】
図２６は、従来の半導体素子の装着工程におけるモジュールの断面図である。この半導体素子の装着工程８で基板１上に搭載される半導体素子７には、下面７ａ側に金バンプ２２が配列されたものであり、そしてこの半導体装着工程８においては、金バンプ２２が、ランド２１ｂに対応する位置となるように装着される。
【０００６】
図２７は、従来のモジュール製造方法の中間材注入工程におけるモジュールの断面図である。図２７に示すように、中間材注入工程１０では、ディスペンサ３１で半導体素子７と基板１との間に中間材３２を注入し、隙間３３を埋めていた。そして、乾燥工程１１でこれらの中間材３２を乾燥させることによって、金バンプ２２と半導体素子接続パターン２１ｂとを電気的、機械的に接続していた。
【０００７】
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や特許文献２あるいは特許文献３などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−９３９５７号公報
【特許文献２】特開２００３−２８９１２８号公報
【特許文献３】特開２００３−８６９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながらこのような従来のモジュールの製造方法において、ディスペンサ３１によって基板１と半導体素子７との間の隙間３３へ中間材３２を注入する場合、隙間３３が狭いために粘性を有する中間材３２は流れが悪くなる。従って、隙間３３において、中間材３２が充分に流れず、気泡が残留する箇所が発生するという問題を有していた。
【００１０】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、電子部品と基板との間の隙間に、気泡が発生することが少ないモジュールを実現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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために電子部品を樹脂内に埋設する工程は、前記電子部品と前記樹脂との間に空隙が形成され、前記樹脂と前記電子部品とが対向する向きで前記基板を載置する工程と、この後で前記空隙内の空気を吸引するとともに前記樹脂を軟化し、前記電子部品とを接触させる工程と、この工程の後で前記樹脂を圧縮して前記電子部品と前記基板との間の隙間へ前記樹脂を強制的に流入させる工程と、この工程の後で前記樹脂を硬化する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することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、基板の上面に設けられたランドと電子部品の電極とを接続固定し、その後で前記電子部品を樹脂内に埋設する工程を有し、前記樹脂は第１の温度範囲において熱流動性を有するとともに、前記第１の温度範囲よりも高い第２の温度範囲において硬化する熱硬化性の樹脂を用いるモジュールの製造方法において、前記電子部品を樹脂内に埋設する工程は、前記電子部品と前記樹脂との間に空隙が形成され、前記樹脂と前記電子部品とが対向する向きで前記基板を載置する工程と、この後で前記空隙内の空気を吸引するとともに前記樹脂を軟化し、前記電子部品とを接触させる工程と、この工程の後で前記樹脂を圧縮して前記電子部品と前記基板との間の隙間へ前記樹脂を強制的に流入させる工程と、この工程の後で前記樹脂を硬化する工程とを有したモジュールの製造方法であり、空気を吸引する工程において、電子部品と前記樹脂との間に空隙が形成された状態で空隙の空気を吸引できるので、確りと樹脂を隙間へ充填でき、樹脂内に気泡の発生もしにくくなり、信頼性の高いモジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本願の第１の前提例のモジュールの注入工程におけるモジュールの断面図
【図２】同、装着工程におけるモジュールの断面図
【図３】同、半導体素子装着工程におけるモジュールの断面図
【図４】同、注入工程におけるモジュールの要部拡大断面図
【図５】本願の第２の前提例のモジュールの製造フローチャート
【図６】同、モジュールの断面図
【図７】同、フラックス塗布工程におけるモジュールの断面図
【図８】同、クリームはんだ印刷工程におけるモジュールの断面図
【図９】同、装着工程におけるモジュールの断面図
【図１０】同、リフロー工程におけるモジュールの断面図
【図１１】同、プリプレグ積層工程におけるモジュールの断面図
【図１２】同、一体化工程における一体化手段の断面図
【図１３】同、真空化工程における一体化手段の断面図
【図１４】同、軟化工程における一体化手段の断面図
【図１５】同、強制流入工程における一体化手段の断面図
【図１６】同、強制流入工程におけるモジュールの要部拡大断面図
【図１７】切断工程における切断手段の断面図
【図１８】エポキシ樹脂の特性図
【図１９】本願の第３の前提例におけるモジュール用半導体素子の下面図
【図２０】実施の形態１におけるモジュールの製造フローチャート
【図２１】同、宙吊り工程における宙吊り手段の断面図
【図２２】同、減圧・積層工程における減圧・積層手段の断面図
【図２３】同、一体化工程における一体化手段の断面図
【図２４】従来のモジュールにおける製造フローチャート
【図２５】同、電子部品装着工程におけるモジュールの断面図
【図２６】半導体素子装着工程におけるモジュールの断面図
【図２７】同、中間材注入工程におけるモジュールの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（本願における第１の前提例）
以下、前提例について、図面を用いて説明する。なお、図１において、従来のものと同じものについては同じ番号とし、その説明は簡略化している。なお、本前提例におけるモジュールの製造フローチャートは、図２４に示した従来のモジュールの製造フローチャートと同じであるので、これらの各工程について、図２４に示した工程の順に詳細に説明する。図２４に示すように、クリームはんだ印刷工程３と、このクリームはんだ印刷工程３の後で電子部品４を装着する装着工程５と、この装着工程５の後で半田付けするリフロー工程６と、このリフロー工程６の後で本前提例における半導体素子５１を装着する半導体装着工程８と、この半導体素子装着工程８の後で半導体素子５１と基板１との間の隙間５３へ中間材３２を流し込む中間材注入工程１０と、この中間材注入工程１０の後で中間材３２を硬化させる硬化工程１１とから構成される。
【００１５】
図２は、本前提例におけるモジュール用半導体素子を用いたモジュールの装着工程における断面図である。図２に示すように、基板１の上面に形成された接続パターン２１ａ上にクリームはんだ２をスクリーン印刷で印刷する。そして、クリームはんだ２の上に、電子部品４を装着し、リフロー工程６で加熱し、電子部品４を基板１へ接続する。
【００１６】
図３は、本前提例の半導体素子装着工程におけるモジュールの断面図である。図３において、５１は、装着工程８で基板１上に搭載される半導体素子（モジュール用半導体素子の一例として用いた）である。
【００１７】
ここでまず本前提例で用いる半導体素子５１（モジュール用半導体素子の一例として用いた）について説明する。この半導体素子５１の下面５１ａ側には、半導体回路（図示せず）に接続された電極（図示せず）が１６箇所（４×４列）設けられている。これらの電極全てには、金バンプ（接続バンプの一例として用いた）５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄが接続されている。これらの金バンプ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、図３に示すように４列に並んで配列される。そしてこの半導体装着工程８では、これら金バンプ５２は、基板１上に設けられたランド２１ｂと対応する位置に装着される。
【００１８】
このとき、本前提例における半導体素子５１は、基板１に対して傾斜した状態とする。そのために、金バンプ５２ａ（第１のバンプ配列部の一例として用いた）から金バンプ５２ｄ（第２のバンプ配列部の一例として用いた）方向へ向かうに従って、金バンプの大きさを大きくしている。これにより、半導体素子５１は、基板１に対して傾斜して装着されることとなる。
【００１９】
ここで、最も大きな金バンプ５２ｄは、半導体素子５１の外周近傍に設けることが重要となる、つまり外周部の金バンプ５２を最も大きくすることで、半導体素子５１は、傾斜した状態で安定して基板１に装着される。
【００２０】
なお、本前提例において、基板１に対する半導体素子５１の傾斜角は、約６度となるようにしている。そのために、本前提例における半導体素子５１のサイズが、１５ｍｍ角の大きさであるので、金バンプ５２ｄの高さは、金バンプ５２ａに比べ約１００μｍ大きな高さの金バンプを用いている。
【００２１】
図４は、本前提例の中間材注入工程におけるモジュールの要部拡大図であり、図４は同、注入工程におけるモジュールの断面図である。図４において、まず中間材注入工程１０では、ディスペンサ３１などによって、半導体素子５１と基板１との間に中間材３２を注入し、半導体素子５１と基板１間の隙間５３（図３）を埋める。
【００２２】
ここで中間材３２の注入は、金バンプ５２ｄ側から行うことが重要である。これにより、金バンプ５２ｄ側から金バンプ５２ａに向かって隙間１０３は徐々に小さくなるので、隙間５３は、漸次縮小管として考えることができる。従って中間材３２は漸次縮小管を流れる粘性流体と考えれば良く、隙間５３に注入される中間材３２の圧力損失は小さくなる。従って、中間材３２は、隙間５３へ確りと注入される。
【００２３】
そして、図１に示すように、乾燥工程１１でこれらの中間材３２を硬化させることによって、中間材層５４（樹脂流動埋設部の一例として用いた）を形成し、金バンプ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄと接続パターン２１ｂとを電気的、機械的に接続する。
【００２４】
なお本前提例においては、半導体素子５１と基板１との間にのみ中間材を注入したが、これは、電子部品４と基板１との間にも中間材を注入しても良い。
【００２５】
以上の構成のように、本前提例における半導体素子５１は、金バンプ５２ａに比べ金バンプ５２ｄの大きさを大きくすることによって、半導体素子５１が基板１に対して傾斜して装着される。これにより、金バンプ列５２ａ側における隙間５３ａ（第１の隙間の一例として用いた）に比べて、金バンプ５２ｄ側の隙間５３ｂ（第２の隙間の一例として用いた）が大きくなるので、金バンプ５２ｄ側において中間材が隙間５３ａ、５３ｂ、５３ｃへ流れ易くなる。これにより、隙間５３ａ、５３ｂ、５３ｃにおいて、中間材層５４中に気泡が残留することを少なくできる。
【００２６】
さらに、半導体素子５１は基板１に対して傾斜して装着されるので、中間材の注入時に発生した隙間５３ａ、５３ｂ、５３ｃの気泡は、下面５１ａの傾斜に沿って移動し、気泡が抜け易くなるという効果もある。
【００２７】
（本願における第２の前提例）
以下、本発明の本前提例について、図面を用いて説明する。図５は、本前提例におけるモジュールの製造方法のフローチャートであり、図６は、同モジュールの断面図であり、図７から図１８は、本前提例のモジュールの製造方法における各工程の詳細図である。なお、図７から図１８において、従来や本前提例と同じものは、同じ番号を用い、それらの説明は簡略化してある。
【００２８】
まず図６を用いて本前提例におけるモジュールの構成を説明する。図６において、１０１は熱硬化性の樹脂多層基板である。そして、この層内はインナービア（図示せず）で各層間が接続されている。また、各層の上面には銅箔パターン（図示せず）が敷設され、各電子回路を形成している。
【００２９】
そして、この基板１０１の上面には、ランドパターン１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄが形成されている。そして、基板１０１の上面に載置された半導体素子１０５の電極（図示せず）は、夫々バンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（第１のバンプ配列部の一例として用いた）を介して、ランドパターン１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに接続される。なお、半導体素子１０５の外周端の近傍にはバンプ１０２ｄ（第２のバンプ配列部の一例として用いた）を有している。そして、バンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃからバンプ１０２ｄに向かって基板１０１と半導体素子１０５との間の間隔が順次大きくなるように半導体素子１０５は傾斜した状態で基板１０１へ装着されている。なお、抵抗１０６とランドパターン１０４ｄとの間も、はんだ１０７で接続されている。
【００３０】
ここで、本前提例においては、ランドパターン１０４ａと１０４ｃとは電気的に独立した端子である。そして、ランドパターン１０４ｂ（短絡阻止手段の一例として用いた）は、ランドパターン１０４ａと１０４ｃとの間に設けられたランドであり、ランドパターン１０４ａと共にグランドへ接続されたものである。
【００３１】
そして、このはんだ１０７、バンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、全て錫・銀・銅系を用いた鉛フリーはんだを用いている。これは有害な物質を含まず、環境へ悪影響を与えないためである。また、バンプ１０２ｄの融点は、バンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの融点よりも高いものを用いている。
【００３２】
１０８は、基板１０１と銅箔パターン１０９との間に挟まれた熱硬化性の樹脂であり、この樹脂１０８内に半導体素子１０５や抵抗１０６が埋設された状態となっている。
【００３３】
次に、本前提例におけるモジュールの製造方法における各工程について、図５に示す工程の順に図７から図１８を用いて説明する。図５は本前提例におけるモジュールの製造フローチャートであり、図７は、フラックス塗布工程におけるモジュールの断面図である。図５、図７において、１１１は、フラックス塗布工程である。このフラックス塗布工程１１１では、半導体素子１０５（図９に示す）を装着するためのランドパターン１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ上に、メタルスクリーン（図示せず）によってフラックス１１２を印刷する。
【００３４】
図８は、本前提例におけるクリームはんだ印刷工程におけるモジュールの断面図である。図５、図８において、１１３は、フラックス塗布工程１１１の後に設けられたクリームはんだ印刷工程である。このクリームはんだ印刷工程１１３では、抵抗１０６（図９に示す）を装着するためのランドパターン１０４ｄ上にスクリーン１３１を用いて、クリームはんだ２（接続固定材の一例として用いた）を印刷する。なお、このスクリーンはステンレス製のメタルスクリーンを用い、このスクリーン１３１には、フラックス１１２が塗布された位置に凹部１２２を形成してある。そしてこの凹部１２２は、クリームはんだ２印刷時に、フラックス１１２がスクリーン１３１に付着することを防ぐものである。
【００３５】
図９は、本前提例の装着工程におけるモジュールの断面図である。図５、図９において、１１４はクリームはんだ印刷工程の後に設けられた電子部品装着工程であり、この電子部品装着工程１１４では、半導体素子１０５や抵抗１０６などが、自動実装機によって基板１０１の所定位置に装着される。なお、この半導体素子１０５には、４×４列の計１６個のはんだバンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの高さが、全て略同じ高さとなるように、略同じ大きさのバンプを装着している。
【００３６】
図１０は、本前提例のリフロー工程におけるモジュールの断面図である。図５、図１０において、１１５は電子部品装着工程の後に設けられたリフロー工程であり、このリフロー工程１１５における温度をクリームはんだ２やバンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの融点温度よりも高くしている。これによって、クリームはんだ２やバンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを溶融させて、抵抗１０６とランドパターン１０４ｄ、半導体素子１０５のバンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとランドパターン１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃとを夫々はんだ付け固定している。
【００３７】
ここで、リフロー工程１１５の温度は、バンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの融点以上であり、かつバンプ１０２ｄの融点より低くすることが重要である。つまり、リフロー工程１１５の温度に対し、バンプ１０２ｄの融点を高くすることによって、リフロー工程１１５においてバンプ１０２ｄは溶融しない。これにより、バンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは溶け、バンプ１０２ｄのみ溶けないので、半導体素子１０５は基板１０１に対して傾斜して装着されることとなる。
【００３８】
なお、本前提例においては、このリフロー工程１１５は窒素雰囲気で行っている。これによって、基板１０１の表面の酸化を抑えることができ、基板１０１とプリプレグ１４１（図１１に示す）との密着性を良くしている。
【００３９】
また、このリフロー工程１１５の後に洗浄工程（図示せず）で洗浄し、フラックス１１２の残渣やはんだボールなどを清浄化している。さらに、Ｏ2アッシャー処理や、シランカップリング処理などを行うとさらに良い。これは、これらの表面改質処理によって、基板１０１とプリプレグとの密着性を向上させることができるためである。
【００４０】
図１１は、本前提例のプリプレグ積層工程におけるモジュールの断面図である。図５、図１１において、１１６はリフロー工程の後に設けられたプリプレグ積層工程である。このプリプレグ積層工程１１６では、基板１０１上に孔付プリプレグ１４１（樹脂の一例として用いた）を積層する工程であり、この孔付プリプレグ１４１は、孔加工工程１１７で、プリプレグ１４１に予め半導体素子１０５が挿入される孔１４６と、抵抗１０６が挿入される孔１４２とが加工されたものを用いる。なお、本前提例におけるプリプレグ１４１は、ガラス不織布に熱硬化性樹脂を含浸させ、乾燥させたものである。本前提例においては、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いているが、これは、フェノールなど他の熱硬化性樹脂を用いても良い。また、本実施の形態においては、ガラス不織布を用いたが、これはガラス織布であるとか、他のアラミド樹脂などの樹脂系繊維などによる布を用いても良い。
【００４１】
ここで、孔１４６と半導体素子１０５の外周との間には、空隙１４３を設けている。従って、半導体素子１０５が装着された基板１０１に孔付プリプレグ１４１を容易に積層することができる。また、同様に、孔１４２と抵抗１０６の外周との間にも空隙１４４が設けられているので、抵抗１０６が装着された基板１０１に、孔付プリプレグ１４１を容易に積層することができる。
【００４２】
また、半導体素子１０５や抵抗１０６はリフローはんだ付けによって装着されるので、クリームはんだ２やバンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの溶融によるセルフアライメント効果で、位置精度良く所定の位置へ装着される。つまり、半導体素子１０５や抵抗１０６の位置精度が良好であるので、空隙１４３、１４４を小さくすることができる。従って、エポキシ樹脂が隙間１５６、１５７へ流入しやすくできる。なお、本前提例において、空隙１４３における半導体素子１０５の側面方向の空隙１４３ａは、約０．４ｍｍである。空隙１４４における抵抗１０６の側面方向の空隙１４４ａは、約０．２ｍｍとしている。これにより、空隙１４３ａ、１４４ａを有しているので、たとえ半導体素子１０５や抵抗１０６の装着位置が、所定の位置よりもずれて装着されたとしても容易にプリプレグを積層することができる。
【００４３】
本前提例においては、基板１０１の上面に厚さ０．２ｍｍのプリプレグ１４１ａ〜１４１ｆの６枚からなるプリプレグ１４１がこの順に積層されている。プリプレグ１４１ａから１４１ｄまでの４枚には、半導体素子１０５が挿入される孔１４６と、抵抗１０６が挿入される孔１４２とが形成されている。また、プリプレグ１４１ｅには抵抗１０６が挿入される孔１４２だけが設けられており、半導体素子１０５が挿入される孔１４６は設けられていない。即ち、電子部品の高さに応じた孔を設ける訳である。なおこの場合、半導体素子１０５や抵抗１０６の上方にも空隙１４３ｂ、１４４ｂを設けておくと良い。これは、後述する一体化工程１１８で加えられる圧縮圧力により、半導体素子１０５や抵抗１０６が、破壊しないようにするためである。つまりこれは、エポキシ樹脂１０８が軟化する前に、半導体素子１０５や抵抗１０６へ圧縮圧力がかかることを防ぐものである。
【００４４】
そして、プリプレグ１４１ｅの上面には孔１４６、１４２ともに形成されていないプリプレグ１４１ｆが載置され、さらにこのプリプレグ１４１ｆの上面全体に銅箔１４５が設けられる。
【００４５】
１１８（図５に示す）は、プリプレグ積層工程で積層された基板１０１とプリプレグ１４１と銅箔１４５とを、はんだ１０７が溶融しない程度の温度で加熱圧着し、一体化する一体化工程である。以下にこの一体化工程１１８について、図５に示す工程の順で説明をする。
【００４６】
図１２は、本前提例の一体化工程における一体化手段の断面図であり、図１２を用いて、この一体化手段について詳細に説明する。１５１、１５２はプラテン（圧縮手段の一例として用いた）であり、このプラテン１５２側に基板１０１が搭載される。そしてこれらプラテン１５１、１５２と、伸縮壁１５３とで密封容器１５４（密閉手段の一例として用いた）が構成される。そして、この密封容器１５４には吸引機（図示せず）が接続されている。本前提例においては、プラテン１５２の外周部近傍に設けられた孔１５５から密封容器１５４内の空気を吸引する。１６０は、プラテン１５１、１５２内に埋め込まれたヒータであり、このヒータによってプリプレグ１４１を加熱する。
【００４７】
１６２は、サーボモータであり、プラテン１５２を応答性良く駆動するために用いている。そしてさらに、サーボモータ１６２とプラテン１５２との間には、減速機構１６３が挿入され、回転運動を往復運動へと変換するとともに、サーボモータ１６２の回転を減速している。なお、本前提例における減速機構１６３にはボールナット軸受けを用いているので、プラテン１５２の位置を精密に制御できる。
【００４８】
プラテン１５１、１５２には温度センサと、圧力センサと、位置センサ（図示せず）とを設け、これらセンサの出力と、メモリ（図示せず）とが、制御回路（図示せず）の入力へ接続されている。そして、この制御回路の出力はサーボモータ１６２の入力、ヒータ１６０の入力と、吸引機へ接続され、それらの動作を制御している。なお、この制御回路には、クロックタイマの出力が接続されており、一体化工程１１８における時間の管理も行っている。また、本前提例においては、エポキシ樹脂１０８は温度によって粘度が変化するため、このエポキシ樹脂１０８の粘度を温度に置き換えて管理している。さらに、メモリには、一体化工程におけるセンサ出力に対する判定条件をデータとして格納し、制御回路はこれらのデータと各センサからの出力とを比較・判定し、ヒータ１６０やサーボモータ１６２あるいは吸引機などを制御している。
【００４９】
では、次にこのようにして構成された一体化手段を用いた一体化工程について詳細に説明する。図１３は、本前提例の真空化工程における一体化手段の断面図である。図５、図１２、図１３において、１１９は、プリプレグ積層工程の後に設けられた真空化工程である。この真空化工程１１９において、プリプレグ積層工程１１６でプリプレグ１４１が基板１０１上に積層されたモジュールを、プラテン１５１、１５２と、伸縮壁１５３によって構成された密封容器１５４内に収納する。なお、本前提例において、プラテン１５１側は固定であり、プラテン１５２側が可動するものである。
【００５０】
そして、吸引機によって、孔１５５から密封容器１５４内の空気を抜き取り、密封容器１５４内を略真空状態にする。このとき、孔１４６、１４２内を略真空とすることが重要である。これは、孔１４６、１４２内を真空とすることで、後述する強制流入工程１２２で、プリプレグ１４１中のエポキシ樹脂１０８を、空隙１４３、１４４や、基板１０１と半導体素子１０５との間の狭い隙間１５６であるとか、基板１０１と抵抗１０６間の狭い隙間１５７などへ確実に充填するためである。本前提例における隙間１５６は、約４０μｍから約３５０μｍの寸法であり、隙間１５７は約１０μｍから約４０μｍであり、空隙１４３や空隙１４４に比べて非常に小さいものである。
【００５１】
なお、本前提例においては説明の便宜上、半導体素子１０５を１個、抵抗１０６を２個のみ装着したものを用いて説明している。しかし、実際にはさらに多くの電子部品が基板１０１上に装着される。また、モジュールの生産性を考慮すると、基板１０１のサイズは大きい方が望ましい。従って、実際にはもっと多くの箇所に空隙１４３、１４４や隙間１５６、１５７を有することとなる訳である。そこで真空化工程１１９においては、これら数多くの空隙１４３、１４４や隙間１５６、１５７に存在する空気を吸引することが重要と成る。
【００５２】
従って、本前提例におけるプリプレグ１４１は、常温において粘性を有していないものを複数枚用いる。そして、真空化工程１１９を、軟化工程１２０の前に設けることでプリプレグ１４１に粘性が生じ、プリプレグ１４１同士やプリプレグ１４１と基板１０１との間が粘着しないようにしている。つまり、プリプレグ１４１に粘性が生じるまでに真空化工程１１９を完了する訳である。これにより、各プリプレグ１４１同士の間や、プリプレグ１４１と基板１０１との間の隙間などから、空気を抜き、空隙１４３、１４４や隙間１５６、１５７を略真空にすることができる。
【００５３】
本前提例においては、密封容器１５４内の圧力が低下するに従って、伸縮壁１５３が縮まり、図１２に示すように、プラテン１５２が矢印Ａ方向へと持ち上げられる。そして、図１３に示すように、基板１０１と積層されたプリプレグ１４１と銅箔１４５とは完全にプラテン１５１とプラテン１５２との間に挟まれて保持される。このとき密封容器１５４内は、略真空となり、プリプレグ１４１には、約０．２ＭＰａの負圧がかかった状態となる。
【００５４】
図１４は、本前提例の軟化工程における一体化手段の断面図である。図５、図１４において、１２０は、真空化工程の後に設けられた軟化工程である。この軟化工程１２０においては、ヒータ１６０を熱することにより、プリプレグ１４１に含浸したエポキシ樹脂１０８を軟化させる。本前提例においてエポキシ樹脂１０８の温度は、約１１０℃まで上昇させ、粘度を約２１００ｐｓまで低下させる。なお、この粘度は、本前提例における真空化手段による真空化によって生じる圧力（０．２ＭＰａ）において、エポキシ樹脂１０８が流動を開始する粘度である。
【００５５】
図５において、１２１は、軟化工程の後に設けられた樹脂流動抑制工程である。ここで、ヒータ１６０は、エポキシ樹脂１０８を流動できる粘度以上にまで加熱する。これは、後述する強制流入工程１２２において、樹脂１０８の粘度は、できるだけ小さい方が隙間１５６、１５７へ流入しやすくなるためである。
【００５６】
そのため、たとえ真空化によって発生する程度の微小な圧力（０．２ＭＰａ）であっても、エポキシ樹脂１０８は基板１０１の外側や、空隙１４３、１４４や隙間１５６、１５７へと流れ出してしまうこととなる。例えば、エポキシ樹脂１０８が基板１０１よりも外へ流れ出した場合、本来後述する強制流入工程１２２で流れるエポキシ樹脂１０８の量が少なくなるので、隙間１５６、１５７などへの樹脂が流入し難くなってしまう。
【００５７】
また軟化工程１２０においてプラテン１５１、１５２は、基板１０１やプリプレグ１４１を上下方向から挟んで加熱するので、これらプラテン１５１、１５２に設けられたヒータ１６０から近い場所と、遠い場所との間に温度差が生じ易い。一般に隙間１５６、１５７は、プラテン１５１、１５２から離れた位置に形成される。つまり、この隙間１５６、１５７の温度はエポキシ樹脂１０８の温度よりも低い。従って強制流入工程１２２以前に、隙間１５６、１５７へエポキシ樹脂１０８が流入してしまうと、エポキシ樹脂１０８の温度が低下する。その結果、隙間１５６、１５７へ流入したエポキシ樹脂１０８の粘度が大きくなり、強制流入工程１２２においてそれ以上にエポキシ樹脂１０８が隙間へ流れ込まず、ボイドなどの発生要因となってしまう。
【００５８】
そこで、本前提例では、軟化工程１２０と強制流入工程１２２との間に樹脂流動抑制工程１２１を設けている。そしてこの樹脂流動抑制工程において、エポキシ樹脂１０８の流動開始から、エポキシ樹脂１０８を強制的に流入させるまでの間、プラテン１５１、１５２によるプリプレグ１４１への圧縮圧力を緩和し、エポキシ樹脂が流動しないようにするものである。これによって、エポキシ樹脂１０８が外へ流れ出したりすることが少なくなる。また、この工程中にエポキシ樹脂１０８が隙間に入り難くすることができるので、強制流入工程１２２において、エポキシ樹脂を確りと隙間へ充填することができる。
【００５９】
なお、本前提例においては、温度センサの信号に基づき、このサーボモータが、プラテン１５２をＢ方向（図１４に示す）へ広げることによって、エポキシ樹脂１０８に加わる圧縮圧力を緩和している。なお、エポキシ樹脂１０８は温度によって粘度が変化するため、このエポキシ樹脂１０８の粘度は、温度に置き換えて管理している。つまりメモリには、エポキシ樹脂１０８が流動を始める流動開始温度データを格納している。そして、制御回路は、温度センサで検出した信号と、流動開始温度データとを比較し、エポキシ樹脂１０８が流動開始温度に到達したと判定した場合に、サーボモータを駆動する。そして制御回路は、圧力センサからの圧力信号を入力し、サーボモータ１６２を制御することで、プラテン１５２の圧力が所定の圧力となるように制御している。
【００６０】
また、エポキシ樹脂１０８の流動を抑制するためには、プラテン１５１、１５２と基板１０１、プリプレグ１４１とは、接触可能な範囲において、できるだけ低い圧力で保持することが望ましい。そこで、本前提例の樹脂流動抑制工程１２１における圧力は、約０．１ＭＰａとしている。これによって、エポキシ樹脂１０８が流動することを少なくでき、後述する強制流入工程１２２において、隙間１５６、１５７へエポキシ樹脂１０８を確りと充填することができる。
【００６１】
次に図１５は、本前提例の強制流入工程における一体化手段の断面図であり、図１６は同、強制流入工程における要部拡大断面図である。図５および図１５、図１６において、１２２は、樹脂流動抑制工程の後に設けられた強制流入工程である。この強制流入工程１２２では、プリプレグ１４１は略３分の２の厚みにまで圧縮され、プリプレグ１４１のガラス不織布に含まれたエポキシ樹脂１０８が流出し、空隙１４３、１４４や隙間１５６、１５７全体に充填される。つまり、図１５における矢印Ｃ方向へプラテン１５２を高速に移動させ、プリプレグ１４１を基板側へ圧縮する。これによって、軟化したエポキシ樹脂１０８を空隙１４３、１４４ならびに隙間１５６、１５７へと流入させるものであり、このとき、プラテン１５２の圧縮速度を大きくすることによって、短時間でかつ流動樹脂の速度が失速することなく隙間１５６、１５７へ樹脂を注入させている。
【００６２】
ここで、隙間１５６、１５７は、空隙１４３、１４４に比べて非常に小さいので、エポキシ樹脂１０８がこの隙間１５６、１５７へ流れ込むときに大きな圧力損失が発生する。また、エポキシ樹脂１０８は粘性流体であるので、基板１０１や半導体素子１０５や抵抗１０６との接触面で摩擦が発生する。特に、半導体素子１０５は数多くのバンプ１０２を有しているので、エポキシ樹脂１０８が流れる通路の幅は、バンプ１０２によって縮小、拡大が繰り返される。従って特にこの隙間１５６におけるエポキシ樹脂１０８の圧力損失は大きくなる。
【００６３】
そこで、本前提例において半導体素子１０５は、基板１０１に対して傾斜して装着される。これによって、開口面積の広いバンプ１０２ｄ（隙間１５６ｃ）側からのエポキシ樹脂１０８の流入が容易となり、圧力損失を小さくすることができる。従って、エポキシ樹脂１０８の隙間１５６、１５７への充填が完了するまでに、圧力損失や摩擦力によって流れが止まらず、エポキシ樹脂１０８を隙間１５６へ充填することができるものである。
【００６４】
また、強制流入工程１２２において、エポキシ樹脂１０８に残留した気泡が隙間１５６へ流れ込むことがある。このような場合一般的にボイドは、バンプ１０２ｄ側から流入したエポキシ樹脂１０８ａと、バンプ１０２ａ側から流入したエポキシ樹脂１０８ｂとが衝突する衝突部１０８ｃで発生し易い。
【００６５】
本前提例においては、半導体素子１０５が傾斜して装着されているので、エポキシ樹脂１０８はバンプ１０２ｄ側からの方が流入し易く、衝突部１０８ｃは、バンプ１０２ａとバンプ１０２ｂとの間となる。そこで、バンプ１０２ｂ（短絡阻止手段の一例として用いた）をバンプ１０２ａと同じくグランド端子とし、ランドパターン１０４ｂとランドパターン１０４ａとを接続し、共にグランドとしている。これにより、バンプ１０２ａ、１０２ｂ、ランドパターン１０４ａ、１０４ｂとをすべてグランドとし、かつ衝突部１０８ｃの位置を、バンプ１０２ａ、１０２ｂ、ランドパターン１０４ａ、１０４ｂとに囲まれた位置に設けることで、たとえ衝突部１０８ｃにボイドなどが発生しても、回路間の短絡は発生しない。従って、このようなモジュールをリフローはんだ付けするような場合などにおいて、ボイドが原因となりバンプ１０２ａと１０２ｃとが短絡し、回路間で短絡するようなことは生じ難くなる。
【００６６】
また、半導体素子１０５は、基板１０１に対して傾斜して装着されているので、エポキシ樹脂１０８中の気泡は、傾斜に沿って隙間１５６から出て行き易くなる。これにより、さらに隙間１５６にボイドなどが残留することが少なくなる。
【００６７】
さらに、本前提例においては、この強制流入工程１２２の間においても、ヒータ１６０で加熱を継続して行っている。従って、この空隙１４３、１４３ａ、１４４、１４４ａや１５６、１５７への充填は短時間で完了することが必要となる。これは、プリプレグ１４１が熱硬化性樹脂であるために、ヒータ１６０からの加熱によって、エポキシ樹脂１０８の温度が上昇し、硬化することを防ぐためである。そこで、プラテン１５２を、約３００ｍｍ／秒以上の高速で移動し、急激に樹脂を圧縮する。これによって、エポキシ樹脂１０８へ流れを急激に発生させ、エポキシ樹脂１０８の温度が上昇しないうちに、空隙１４３、１４３ａ、１４４、１４４ａ、１５６、１５７へエポキシ樹脂１０８を一気に注入するわけである。本前提例においてプラテン１５２の駆動のために応答性の良好なサーボモータ１６２を用いているので、プラテン１５２に対して急激な加速度を与えることができる。そして、プラテン１５２の移動は、ストッパ１６１に当接することで静止する。
【００６８】
ここで、強制流入工程１２２と略同時に真空状態を解除し、略大気圧へ復帰させている。これによって、強制流入工程１２２において、エポキシ樹脂１０８は、プラテン１５１、１５２によって上下方向から圧縮されると同時に側面方向からも圧力が加わるので、エポキシ樹脂１０８は、隙間１５６、１５７へ流入しやすくなる。
【００６９】
そして、このようにしてエポキシ樹脂１０８を隙間１５６、１５７へ充填した後に、硬化工程１２３（図５に示す）によってエポキシ樹脂１０８を硬化させる。ここで、はんだバンプ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、はんだ１０７の液相線温度よりも低い温度で、エポキシ樹脂１０８が流動性を失うようにすることが重要となる。これによって、エポキシ樹脂１０８が流動性を失い、バンプ１０２を覆うこととなり、仮に硬化工程１２３でバンプ１０２が溶融しても、バンプのはんだが流れ出したりせず、隣接の回路などとの間での短絡などは発生しにくくなる。
【００７０】
また、バンプ１０２の融点は、強制流入工程における樹脂の温度よりも高くしている。これにより、エポキシ樹脂１０８が隙間１５６へ流入時にバンプ１０２が溶けることがない。従って、強制流入工程１２２において半導体素子１０５の傾斜をしっかりと維持できるので、エポキシ樹脂１０８を隙間１５６へ確実に流入することができる。
【００７１】
なお、はんだバンプ１０２、はんだ１０７には、融点が約２００℃の鉛フリーはんだを用い、バンプ１０２ｂには融点が約２１０℃の鉛フリーはんだを用いているので、エポキシ樹脂１０８が流動性を失う温度は、少なくとも約１８０℃以下とすることが望ましい。そこで、本前提例においては、約１５０℃でエポキシ樹脂１０８の流動性を失うようにしている。ここで、１５０℃におけるエポキシ樹脂１０８の粘度は、約２４０００ｐｓであるので、この粘度以上において流動性が発生しないようにするために、硬化工程の圧力は約４ＭＰａとしている。
【００７２】
このようにしてプリプレグ１４１の硬化が完了すると、冷却工程１２４（図５に示す）へ移る。この冷却工程１２４では、ゆっくりとした勾配で冷却を行う。
【００７３】
図１７は、本前提例の切断工程における切断手段の断面図である。図５、図１７において、１２５は、強制流入工程１２２によって、基板１０１の外側へ流れ出した樹脂１７２を切除する切断工程である。この切断工程１２５において、１７１はモジュールを切断するダイシング歯であり、この切断工程１２５でダイシング歯１７１を回転させて、不要な樹脂１７２を切除する。なお、本前提例においては、不要な樹脂１７２部分のみを切除するのではなく、基板１０１と樹脂１７２との双方を切断している。これは、基板１０１の端部より内側を切断することにより、モジュールの寸法を、基板１０１の伸縮などによらず、略一定寸法とするためである。
【００７４】
次に、一体化工程１１８において、エポキシ樹脂１０８が隙間１５６、１５７へ注入される動作について説明する。そこでまずエポキシ樹脂１０８の温度と、圧力ならびに粘度特性との関係について図面を用いて説明する。図１８は、エポキシ樹脂１０８の特性図であり、横軸２０１が温度であり、第１の縦軸２０２は粘度であり、第２の縦軸が圧縮圧力２０３を示している。図１８において、２０４はプリプレグ中に含まれるエポキシ樹脂１０８の粘度特性を示し、２０５はプリプレグが受けるプラテン１５１、１５２の圧力である。
【００７５】
まずこのエポキシ樹脂１０８は、常温においては非流動性であり、粘性を有していない。そして、エポキシ樹脂１０８は、温度が上昇するにつれて軟化し粘度が低下し、温度２０６において最低粘度２０７となり、この温度２０６以上で粘度が増加し、硬化が促進される。なお、本前提例におけるエポキシ樹脂１０８における温度２０６が、約１３３℃であり、そのときの最低粘度２０７は約１１５０ｐｓである。
【００７６】
なおここで注意しなければならないのは、上述の一体化工程１１８中においてエポキシ樹脂１０８には、常に圧力が加えられていることである。つまり、エポキシ樹脂１０８の流動は、このエポキシ樹脂１０８へ加えられる圧力と、エポキシ樹脂１０８の粘度（温度）によって決定づけられることである。
【００７７】
そこで次に、プラテン１５１、１５２の圧力特性を見てみると、流動抑制工程１２１では圧力２０８が加えられ、硬化工程１２３では圧力２０９が加えられる。そして、軟化工程１２０から硬化工程１２３との間の強制流入工程１２２で瞬間的に圧力を増加させる。
【００７８】
そして、エポキシ樹脂１０８は、圧力２０８において温度が温度２１１となると流動を開始する粘度２１２（以降、流動開始粘度という）となる。つまり、エポキシ樹脂１０８は、常温から温度２１１までの温度領域２１３において板体状であり、流動はしない。本前提例において圧力２０８は、０．２ＭＰａであるので、流動開始粘度は２１００ｐｓであり、そのときの、温度２１１は約１１０℃である。
【００７９】
次に、この温度２１１を超えると、エポキシ樹脂１０８の粘度は、温度２０６で最低粘度２０７まで低下する。そして強制流入工程１２２は、温度２１１と温度２０６との間の温度領域２１４（第１の温度範囲の一例として用いた）で行われる。
【００８０】
この強制流入工程１２２が完了すると、硬化工程１２３でエポキシ樹脂１０８を硬化するが、この硬化工程１２３では圧力２０９が印加される。エポキシ樹脂１０８は、温度２０６以上の温度領域２１５（第２の温度範囲の一例として用いた）になると徐々に硬化を始め、圧力２０９では温度２１６で流動性を失う粘度２１７となる。なお、圧力２０９が４ＭＰａにおいて、温度２１６は、１５０℃、粘度２１７は２４０００ｐｓである。
【００８１】
なお、本前提例における硬化工程１２３では、エポキシ樹脂１０８を約１８０℃の温度まで上昇させて、６０分間その温度で保持する。その後、プラテン１５１、１５２に挟んだままで、ヒータ１６０の温度を調節しながら、約１℃／分の割合で徐冷する徐冷工程を有している。
【００８２】
以上の方法によって、プラテン１５２で圧力を加え、強制的にエポキシ樹脂１０８を流動させる。なお、このプラテンの移動開始から終了までの間の時間は、略１秒以内という短時間で完了させる。そして、最小粘度２０７となる温度２０６を超えて、さらに加熱することによって付加重合反応が進み硬化が始まる。そして、温度２１６以上の温度まで加熱し、エポキシ樹脂１０８の流動を失わせ、硬化させる。
【００８３】
以上のような構成により、半導体素子１０５は基板１０１に対して傾斜した状態で装着されるので、エポキシ樹脂１０８を隙間へ容易に流入させることができる。また、気泡は傾斜によって半導体素子１０５の外に移動し易く、隙間１５６に気泡が残りにくくなる。これにより、予め半導体素子１０５や抵抗１０６などと基板１０１との間の隙間１５６、１５７に、中間材などを充填することなく、エポキシ樹脂１０８の中に半導体素子が埋設されたモジュールを実現できるモジュールの製造方法を提供することができる。
【００８４】
また、中間材を別途注入する工程が必要なく、また中間材も不必要となるので、低価格なモジュールを実現できる。
【００８５】
さらに、強制流入工程１２２において狭い隙間１５６、１５７へ確りとエポキシ樹脂１０８を充填できる。従って、ボイドの発生もしにくくなり、信頼性の高いモジュールを実現することができる。
【００８６】
さらにまた、本前提例では、強制流入工程１２２と略同時に、真空状態を解除している。これにより、エポキシ樹脂１０８は、プラテン１５２による上下方向からの圧縮と同時に、真空化解除による増圧で側面方向からの圧力も増加することとなり、エポキシ樹脂１０８は隙間１５６、１５７などへ流入しやすくなる。
【００８７】
そして、真空化工程１１９において、プリプレグ１４１中の空気が完全に抜けず、一部の箇所に空気泡が残留した場合、軟化工程１２０での軟化によって空気泡が膨張し、低圧状態のままの気泡（以下真空ボイドと言う）が発生する。もし、半導体素子１０５のバンプ部にこの真空ボイドが発生したりすると、リフローはんだ付け等の加熱によってバンプが溶融した場合に、溶融したバンプが真空ボイドによって吸引され、半導体素子１０５とランドパターン１０４ａとの間での接続が外れたり、隣接同士のバンプ同士がショートしたりする。また、エポキシ樹脂１０８などの吸湿によって、真空ボイドへ水滴が侵入した場合、この水滴が原因となり、リフローはんだ付けなどで水蒸気爆発が起こり、接続が外れることも生じる。
【００８８】
そこで、本前提例においては、エポキシ樹脂１０８ａとエポキシ樹脂１０８ｂとの衝突部１０８ｃを囲むバンプ１０２ａと１０２ｂとを同一信号の端子としている。これにより、仮にバンプ１０２ａと１０２ｂの間で真空ボイドが発生しても、半導体素子１０５における回路の短絡を防止できる。
【００８９】
また、一般にこの真空ボイドは、衝突部１０８ｃで発生し易い。そこで、半導体素子１０５に傾斜を設けることで、エポキシ樹脂１０８が、バンプ１０２ｄ側から流入し易くする。これによって、衝突部１０８ｃの位置を移動させることができる。つまり、半導体素子１０５の傾斜角度を変化させれば、エポキシ樹脂１０８が流れる管路の断面積を変化させることができるので、衝突部１０８ｃの位置を調節することができる。従って、バンプ１０２ｄの大きさなどを変更し、傾斜角度を適宜変化させることにより、衝突部１０８ｃの位置を１０２ａと１０２ｂの間の位置となるように調整することができる。
【００９０】
さらに、半導体素子１０５を傾斜させているので、ボイドが抜け易くもなる。
【００９１】
なお、本前提例において、バンプ１０２ｂはバンプ１０２ａと同一信号端子としたが、バンプ１０２ｂは信号が供給されない独立端子としても良い。
【００９２】
また、真空解除を強制流入工程１２２と略同時に行い、真空ボイドを縮小させることで、真空ボイドの発生をさらに防止している。なおこの真空解除は、エポキシ樹脂１０８の硬化する温度２０６以下で行うことが望ましい。これは、真空の解除によって、エポキシ樹脂１０８に大気圧を加えたとしても、エポキシ樹脂１０８の硬化後では真空ボイドの収縮が起こらなくなってしまうためである。
【００９３】
以上のような構成によって、真空ボイドの発生を防止しているので、空隙１４３、１４３ａ、１４４、１４４ａや隙間１５６、１５７内に、真空ボイドは発生し難くなり、リフロー工程などにおけるバンプ接続の外れや、ショートなどの発生の少ない、信頼性の高いモジュールを実現できる。
【００９４】
なお、このプリプレグ１４１は熱硬化性樹脂であるので、一旦熱硬化された後は、たとえ再度加熱されても可塑状態には戻らない。従って、一旦エポキシ樹脂１０８で封止された半導体素子１０５の固定は保持される。また、エポキシ樹脂１０８は略１５０℃の温度までは粘度はだんだん下がる。従って、このようにエポキシ樹脂１０８は、粘度が小さくなり、流動性が増して、狭い隙間にも十分に充填することができる。また、ガラス不織布にエポキシ樹脂が含浸されているので、軟化工程１２０や、強制流入工程１２２において、エポキシ樹脂１０８を流動させても、基板としての体裁を維持することができるので、寸法精度の良好なモジュールを実現することができる。
【００９５】
また、この強制流入工程における温度は半導体素子１０５や抵抗１０６を接続固定するはんだが溶融しない程度に低い温度（１５０℃）で一体化するので、この一体化により接続固定が破壊されることはなく、半導体素子１０５と抵抗１０６は強固な接続固定を保つことができる。
【００９６】
更に、熱硬化性のプリプレグ１４１を用いているので、熱硬化された後に加熱されても再度可塑状態には戻らず、封止された半導体素子１０５と抵抗１０６の安定した固定状態が保たれる。
【００９７】
更にまた、半導体素子１０５と抵抗１０６は基板１０１に装着されているので、この基板１０１の状態で検査をすることができ、モジュール完成後における良品率が向上する。
【００９８】
なお、本前提例においては、プリプレグ１４１を６枚用いたが、これは厚みの厚いプリプレグ１枚でも良い。その場合、積層工程１１６を短時間で行うことができるので、低価格なモジュールを得ることができる。
【００９９】
さらに、本前提例においては、強制流入工程１２２でエポキシ樹脂１０８を隙間１５６へ充填し、流動埋設部を形成したが、これは従来と同様にディスペンサなどによって隙間１５６へエポキシ樹脂１０８などによる中間材を注入しても良い。このような場合においても、半導体素子１０５が基板１０１へ傾斜して装着されるので気泡が残留し難くなる。
【０１００】
本前提例では、圧力や真空度を変化させたがこれは、一定でも良い。この場合、一体化手段として圧力や真空度を制御する必要がないので、設備が容易となる。従って設備コストが安い。なお、その場合には、エポキシ樹脂１０８が隙間１５６へ流入することによる温度上昇でエポキシ樹脂１０８が硬化しないように、エポキシ樹脂１０８は硬化温度よりも少なくとも温度上昇分だけ低い温度であるときに隙間１５６へ充填するようにすることが重要である。
【０１０１】
（本願における第３の前提例）
本前提例は、半導体素子の他の実施例であり、本前提例の半導体素子は、本前提例や第２の前提例に対して用いることができるものである。以下本前提例におけるモジュール用半導体素子について図面を用いて説明する。図１９は本前提例におけるモジュール用半導体素子の下面図である。
【０１０２】
図１９において、２５１は、半導体回路が構成された半導体素子であり、この半導体素子２５１の下面側に半導体回路と接続された電極（図示せず）が設けられている。これらの電極の夫々には、はんだバンプ２５２がはんだ付けされている。なお、本前提例における半導体素子２５１には、はんだバンプ２５２を６９個設けている。そしてその半導体素子２５１には、間隔２５３で９個のはんだバンプ２５２が並んで配列されたはんだバンプ列２５４（第１のバンプ配列部の一例として用いた）を７列配列している。そして、はんだバンプ列２５４の隣には、間隔２５５で５個のはんだバンプ２５２が並んで配列されたはんだバンプ列２５６を１列配列している。さらに、はんだバンプ列２５６の隣には、間隔２５７で５個のはんだバンプ２５２が並んで配列されたはんだバンプ列２５８（第２のバンプ配列部の一例として用いた）を２列配列している。そしてそれぞれのバンプ列２５４、２５６、２５８とは、間隔２５９で配列している。
【０１０３】
そして、半導体素子２５１には、はんだバンプ列２５４の５、６列目の中央には、電極を形成しておらず、はんだバンプ２５２も装着されていない電極不形成部２６０を設けている。
【０１０４】
以上の構成により、はんだバンプ列２５８側の間隔２５７は、はんだバンプ列２５４側の間隔２５３に比べて大きくしている。これにより、はんだバンプ列２５６、２５８において、はんだバンプ２５２間に形成される隙間２６５、２６６は、はんだバンプ列２５４に形成される隙間２６７に比べて大きくなる。従って、本前提例の半導体素子２５１を、本前提例や本前提例に示したモジュールへ用いれば、はんだバンプ列２５８側から、中間材やエポキシ樹脂を良好に流れ込ませ易くできる。したがって、数多くのはんだバンプ２５２が形成されたような半導体素子２５１においても、半導体素子２５１と基板などの間に形成される隙間へ確りと樹脂や中間材を充填できる。
【０１０５】
そして、本前提例におけるモジュール用半導体素子２５１を本前提例に示した基板（図示せず）へ用いる場合、モジュール用半導体素子と基板（図示せず）との間の隙間には、はんだバンプ列２５８側からエポキシ樹脂が多く流れ込む。つまり、本前提例における衝突部は、半導体素子２５１の中央よりも右側寄り（図１９、はんだバンプ列２５８の反対側）となる。
【０１０６】
そこで、本前提例では、はんだバンプ列２５４の２列目から４列目の３行目から５行目のはんだバンプ２５２ａを、全てグランド用のはんだバンプとし、これらのはんだバンプ２５２ａがはんだ付けされた９個のグランド電極同士を導体で接続し、グランド電極による島２６１（短絡阻止手段の一例として用いた）を形成している。
【０１０７】
さらに、バンプ列２列目の７、８行目のはんだバンプ２５２ｂがはんだ付けされた電極同士を導体で接続することにより島２６２を形成し、バンプ列４列目の７、８行目のはんだバンプ２５２ｃがはんだ付けされた電極同士を、導体で接続することにより島２６３を形成している。これらの島２６２と島２６３との間のはんだバンプ２６４（短絡阻止手段の一例として用いた）が接続された電極は、半導体素子２５１上のどの回路とも接続されない独立電極としている。そして、半導体素子２５１に島２６１や、はんだバンプ２６４を設け、この島２６１やはんだバンプ２６４の位置と、エポキシ樹脂の衝突部が形成される位置とを合わせる訳である。そのために、これら島２６１やはんだバンプ２６４を形成した側の反対側のはんだバンプ列２５８、２５６の間隔２５５、２５７を広くし、エポキシ樹脂が入り込み易くする訳である。以上のように島２６１やはんだバンプ２６４により、衝突部でたとえボイドが発生しても、半導体素子２５１に形成された半導体回路での短絡の発生を防止することができる。
【０１０８】
（実施の形態１）
本実施の形態におけるモジュールの製造方法は、各前提例で示した半導体素子を用いることができるものである。以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図２０は、本発明の実施の形態におけるモジュールの製造方法のフローチャートである。なお、図２１から図２３において、図４から図１８と同じものは同じ番号とし、その説明は簡略化してある。前提例においては、基板１０１上に６枚のプリプレグ１４１を積層したが、本実施の形態においては、基板１０１上に厚さが約１ｍｍのプリプレグ３０２を１枚積層している。
【０１０９】
では、図２０の工程の順序に従って、各工程の詳細を説明する。本実施の形態において、前提例と同様に、基板１０１上に半導体素子１０５や抵抗１０６（電子部品の一例として用いた）を装着し、リフロー工程１１５ではんだ付けする。３００は、リフロー工程１１５の後に設けられ、プリプレグ３０２（樹脂の一例として用いた）を基板１０１上に宙吊りする宙吊り工程であり、３０１は、宙吊り工程３００の後に設けられた減圧・積層工程である。以下に、この宙吊り工程３００と減圧・積層工程３０１について、図２１、図２２を用いて説明する。図２１は、本実施の形態における宙吊り工程における宙吊り手段の断面図であり、図２２は同、減圧・積層工程における減圧・積層手段の断面図である。
【０１１０】
まず、宙吊り工程３００（図２０）について説明する。図２１において、密封容器３１１は、プラテン１５２と、基板１０１の側面側を囲むガイド３１２と、このガイド３１２の上端部に設けられた傾斜部３１３とを有し、このガイド３１２の上方に開口部３１４を有する構成としている。このように構成された密封容器３１１のガイド３１２内へ基板１０１を挿入する。ここで、ガイド３１２と基板１０１との間の隙間は、片側で約０．５ｍｍとし、このガイド３１２によって基板１０１が位置決めされる。
【０１１１】
そして、この開口部３１４を覆うように、プリプレグ３０２を載置する。このとき、プリプレグ３０２の幅３１５は、ガイド３１２の幅３１６よりも大きく、傾斜部３１３の開口寸法３１３ａよりも小さな寸法としておく。このようにして、宙吊り工程３００において、プリプレグ３０２は、傾斜部３１３によって宙吊り状態で保持されることとなる。そして、このプリプレグ３０２の上に銅箔１４５が積層される。つまり、本実施の形態において傾斜部３１３は、プリプレグ３０２と半導体素子１０５や抵抗１０６とが接触しないようにそれらの間に空隙を形成させるために、プリプレグ３０２を宙吊りする宙吊り手段となる。
【０１１２】
なお、本実施の形態におけるプリプレグ３０２は、できる限り早く粘性を低下させることによって加熱を小さくし、少ないエネルギーでモジュールを製造できるようにするために、常温において粘性を有したエポキシ樹脂３１７を用いている。従って、プリプレグ３０２の端部３０２ａが、傾斜部３１３に密着する。これによって、プラテン１５２、ガイド３１２、傾斜部３１３およびプリプレグ３０２とによって密封されることとなる。つまり、本実施の形態においては、プリプレグ３０２自体が密封容器３１１の蓋を成すものである。
【０１１３】
そして、真空化手段（図示せず）は、プリプレグ３０２によって蓋された状態で、ガイド３１２に設けた孔３１８から空気を吸引する。この減圧化によって密封容器３１１内が負圧となり、プリプレグ３０２は傾斜部３１３とガイド３１２に沿って下方へ移動する。本実施の形態においては、孔３１８はガイド３１２の下端部の近傍に設けてある。なお、孔３１８は、減圧によって降下するプリプレグ面よりも下側に設けておくことが望ましい。これによって、孔３１８から空気を抜いてもプリプレグ３０２が吸引されず、確実に真空化することができる。
【０１１４】
図２２は、本実施の形態の減圧・積層工程における減圧・積層手段の断面図である。図２２に示すように、プリプレグ３０２は、半導体素子１０５上面や抵抗１０６の上面に接する状態で停止し、プリプレグ３０２が基板１０１上へ積層される。この状態において、プリプレグ３０２は、真空化による負圧がかかった状態で保持される。
【０１１５】
これによって、半導体素子１０５や抵抗１０６とプリプレグ３０２との間に空気が入った気泡が残ることがない。従って、プリプレグ３０２と半導体素子１０５の上面１０５ｃや抵抗１０６の上面１０６ａとの間での密着性を向上することができ、信頼性の高いモジュールを得ることができる。
【０１１６】
図２３は、一体化工程３０３における一体化手段の断面図である。図２０、図２３において、３０３は、減圧・積層工程の後に設けられた一体化工程である。この一体化工程３０３では、上側プラテン３２１がプリプレグ３０２を加熱・圧縮・冷却することで、隙間１５６、１５７へもエポキシ樹脂３１７を充填するとともに、基板１０１とプリプレグ３０２とを一体化している。
【０１１７】
この一体化工程３０３において、まず３０４は、減圧・積層工程３０１の後に設けられた軟化工程であり、この軟化工程３０４では、プラテン１５２と上側プラテン３２１に設けられたヒータ１６０を加熱し、プリプレグ３０２を流動可能な温度まで軟化させる。なお、本実施の形態におけるプリプレグ３０２は、常温において略流動性を有する状態となっているものを用いているので、軟化工程における熱の供給を少なくできる。従って省エネルギーである。
【０１１８】
そして、軟化工程３０４の後に設けた強制流入工程３０５において、前提例と同様に、エポキシ樹脂３１７を流入させる訳である。そこで、この流入による摩擦熱や圧力損失などによる温度上昇によって、隙間１５６、１５７へ流入するエポキシ樹脂３１７が、硬化を始める温度を超えないようにプラテン３２１を移動させる。このように、エポキシ樹脂３１７の温度が約１００℃の状態で、急激な圧力（速度）を付加し、隙間１５６、１５７へ強制的に流入させるので、隙間１５６、１５７へ別途中間材を注入する必要はない。なお、本実施の形態において、エポキシ樹脂３１７が硬化を始める温度は、約１１０℃から１５０℃であり、この１１０℃から１５０℃において約１０分保持するとエポキシ樹脂３１７は付加重合反応が始まるものを用いている。
【０１１９】
なお、本実施の形態の上側プラテン３２１には、位置センサ（図示せず）を設けてある。制御回路は、この位置センサからの信号と、メモリ（図示せず）に予め記憶した上側プラテン３２１の位置データとを比較し、上側プラテン３２１が規定の位置であると判定したときに、上側プラテン３２１へ接続されたサーボモータへ停止する旨の命令を送る。
【０１２０】
ここで、プリプレグ３０２に孔を設けないので、本実施の形態において半導体素子１０５や抵抗１０６の周囲に形成される隙間３３１は、前提例で形成される空隙１４３、１４４よりも大きくなる。そこで、本実施の形態における強制流入工程３０５の温度は１００℃とすることで、確りと隙間３３１や隙間１５６、１５７へエポキシ樹脂３１７を充填できる。
【０１２１】
３０６は強制流入工程３０５の後に設けられた硬化工程であり、この硬化工程３０６で１５０℃とすることでエポキシ樹脂３１７を完全に硬化させている。そして、硬化工程３０６で完全に硬化させた後、徐冷工程１２４で徐々に冷却し、その後に切断工程１２５で切断する。
【０１２２】
以上のように一体化工程３０３の前に減圧・積層工程３０１を有しているので、半導体素子１０５や抵抗１０６とプリプレグ３０２との間に空気が入った気泡が残ることがない。従って、プリプレグ３０２と半導体素子１０５の上面１０５ｃや抵抗１０６の上面１０６ａとの間での密着性を向上することができ、信頼性の高いモジュールを得ることができる。
【０１２３】
また、前提例のようにプリプレグ３０２には、予め半導体素子１０５や抵抗１０６に対応した孔を設けなくても良いので、前提例における孔加工工程１１７が不要となる。従って、低価格なモジュールを得ることができる。
【０１２４】
さらに、本実施の形態においては、部品の高さに応じた孔が不要となるので、プリプレグ３０２は、１枚でも良い。従って、プリプレグ３０２を１枚積層すれば良いので、低価格なモジュールを得ることができる。
【０１２５】
さらにまた、プリプレグ３０２は、傾斜部３１３の上に載せるだけで良いので、積層作業を非常に容易に行うことができる。従って低価格なモジュールを実現できる。
【０１２６】
その上さらに、孔３１８はガイド３１２に設けてあるので、基板１０１とガイド３１２との間の隙間を小さくできる。従って、ガイド３１２は、基板１０１を精度良く位置決めするとともに、プリプレグ３０２が外側へ流出することを防止する。従って、エポキシ樹脂３１７は、隙間３３１や隙間１５６、１５７へ流れるので、ボイドなどの発生がなく、確りと隙間１５６、１５７へエポキシ樹脂３１７を充填することができる。
【０１２７】
なお本実施の形態に対して、第１の前提例あるいは第３の前提例による半導体素子５１あるいは半導体素子２５１を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明にかかるモジュールの製造方法は、予め電子部品と基板との間の隙間に、中間材などを充填することなく、樹脂と基板との一体化工程で同時に隙間へ樹脂を確実に充填することができるという効果を有し、特に小型化が必要な携帯用電子機器等に対して利用すると有用である。
【符号の説明】
【０１２９】
１０１  基板
１０５  半導体素子
１０６  抵抗
１５６  隙間
１５７  隙間
３１７  エポキシ樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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