(57)【要約】【課題】部品を樹脂シートで封止する電子モジュールを製造するにあたって、シート位置合わせ精度を向上させ、かつ安定した封止形状を有する電子モジュール、及び電子モジュールの製造方法を提供する【解決手段】回路パターンが形成されたプリント基板へ電子部品群がそれぞれ電気的に接合され、電子部品群の少なくとも一部が樹脂シートで保護される電子モジュールであって、前記プリント基板側に樹脂シート配置用アライメントマークを形成することを特徴とする電子モジュール【選択図】図１
2015061022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが形成されたプリント基板へ電子部品群がそれぞれ電気的に接合され、電子部品群の少なくとも一部が樹脂シートで保護される電子モジュールであって、前記プリント基板側に樹脂シート配置用アライメントマークを形成することを特徴とする電子モジュール。
【請求項２】
前記樹脂シート配置用アライメントマークは、プリント基板と樹脂シートを重ねたときに、樹脂シートの外側に少なくとも一箇所以上設けられることを特徴とする請求項１記載の電子モジュール。
【請求項３】
前記樹脂シート配置用アライメントマークは、樹脂シートを囲むように設けられることを特徴とする請求項１記載の電子モジュール。
【請求項４】
前記樹脂シート配置用アライメントマークは、回路パターン形成と同一手段によって形成されることを特徴とする請求項１〜３記載の電子モジュール。
【請求項５】
前記樹脂シート配置用アライメントマークの高さ寸法は、プリント基板に接合された電子部品群の中で最も高い部品以下であることを特徴とする請求項１〜４記載の電子モジュール。
【請求項６】
電子部品群はベアチップＩＣ、パッケージＩＣなどの集積回路を含むことを特徴とする請求項１〜５記載の電子モジュール。
【請求項７】
回路パターンが形成されたプリント基板へ電子部品群がそれぞれ電気的に接合され、電子部品群上面の少なくとも一部が樹脂シートで封止保護される電子モジュールの製造方法であって、樹脂シートをアライメントマークに合わせて電子部品群の上面に貼る工程と、加熱および加圧を同時に行い仮硬化させる工程と、一旦冷却の後保護フィルムを剥離する工程と、樹脂シートを溶融する工程と、樹脂シートを硬化する工程とを備え、少なくとも硬化後の樹脂体積が電子部品群間に生じる間隙の体積の総和より大きくなることを特徴とする電子モジュール製造方法。
【請求項８】
電子モジュール製造方法において、樹脂シートはプリント基板と平行に配置されることを特徴とする請求項７記載の電子モジュール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、電子モジュール保護用樹脂シートの位置合わせ精度向上に関する。より具体的には、保護用樹脂シートとモジュール基板との位置合わせ精度の向上と、安定した物理強度の電子モジュール及びその製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器等に内蔵される回路基板には様々な部品（ＩＣ，抵抗器，コンデンサ，トランジスタ等）が搭載されており、これら搭載部品に対する物理的・電気的・化学的保護を目的として主にエポキシなどの液状樹脂を塗布し、硬化して封止する方法が一般的にとられている。
【０００３】
しかし近年、搭載される部品の高密度化・モジュール化により、液状樹脂をより制限された領域内へ塗布する需要が高まっている。
【０００４】
特にＩＣカードに搭載されるモジュールの封止には狭小領域内への塗布だけでなく、耐久性の観点から硬化後の樹脂厚の面内バラつき・製品間バラつきを抑えることが求められる。また封止材として多く用いられる熱硬化型タイプの樹脂は、可使時間の関係から当日生産後のシリンジ内残分は廃棄しなければならず、高コストとなっていた。
【０００５】
従来技術の不備を解消するため、液状樹脂の代替としてシート状樹脂にて部品を覆う方法が提唱されている（特開２００７−３２９１６２、特開２００８−１７７４３２）。主に軟質の樹脂シートで部品上面を覆い、硬化することで液状樹脂よりも形状バラツキの小さい封止が可能となる。また予めカットされた樹脂シートを必要数量分使用することができるため、材料コストを抑えることも可能である。
【０００６】
しかしながらシート状樹脂は、強度向上を目的としてフィラー等の異物を含有するため、不透明で位置合わせ精度が低下しやすいという特性を有している。狙い位置に精度よく樹脂シートが配置されないと部品の凹凸によってシートが偏り、均一厚みを維持することが困難となる。また、液状樹脂ほどではないが、加熱時の軟化により樹脂シートが必要範囲以上に広がり、モジュールに後加工を施す際に障害となることがある。
【０００７】
例えば、特開２００７−３２９１６２の発明では電子部品上面を樹脂シートで覆い、加圧・加熱することで封止するとあるが、マーキング等なしに、他領域を侵すことなくピンポイントでシートを貼るのは機械・人手を用いても困難である。シートの位置ズレが発生したまま硬化させるとシートの歪みや傾きが生じ、設計通りの耐久性が得られない。極端なシート傾きが厚さ方向の寸法超過を引き起こし、後加工も不可となってしまう。また、貼った後もシート内のどの位置に電子部品があるかわからないため、封止の良否判断も困難となる。さらには、この発明では適切な製造方法について言及されておらず、特に取り扱いによってシート−部品間にボイドを発生させてしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５０３５０４１号公報
【特許文献２】特許第４５４９７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこれらの問題点に対処するためになされたものであり、部品を樹脂シートで封止する電子モジュールを製造するにあたって、シート位置合わせ精度を向上させ、かつ安定した封止形状を有する電子モジュール、及び電子モジュールの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、回路パターンが形成されたプリント基板へ電子部品群がそれぞれ電気的に接合され、電子部品群の少なくとも一部が樹脂シートで保護される電子モジュールであって、前記プリント基板側に樹脂シート配置用アライメントマークを形成することを特徴とする電子モジュールとしたものである。
【００１１】
上記課題を達成するための請求項２に記載の発明は、前記樹脂シート配置用アライメントマークは、プリント基板と樹脂シートを重ねたときに、樹脂シートの外側に少なくとも一箇所以上設けられることを特徴とする請求項１記載の電子モジュールとしたものである。
【００１２】
上記課題を達成するための請求項３に記載の発明は、前記樹脂シート配置用アライメントマークは、樹脂シートを囲むように設けられることを特徴とする請求項１記載の電子モジュールとしたものである。
【００１３】
上記課題を達成するための請求項４に記載の発明は、前記樹脂シート配置用アライメントマークは、回路パターン形成と同一手段によって形成されることを特徴とする請求項１〜３記載の電子モジュールとしたものである。
【００１４】
上記課題を達成するための請求項５に記載の発明は、前記樹脂シート配置用アライメントマークの高さ寸法は、プリント基板に接合された電子部品群の中で最も高い部品以下であることを特徴とする請求項１〜４記載の電子モジュールとしたものである。
【００１５】
上記課題を達成するための請求項６に記載の発明は、電子部品群はベアチップＩＣ、パッケージＩＣなどの集積回路を含むことを特徴とする請求項１〜５記載の電子モジュールとしたものである。
【００１６】
上記課題を達成するための請求項７に記載の発明は、回路パターンが形成されたプリント基板へ電子部品群がそれぞれ電気的に接合され、電子部品群上面の少なくとも一部が樹脂シートで封止保護される電子モジュールの製造方法であって、樹脂シートをアライメントマークに合わせて電子部品群の上面に貼る工程と、加熱および加圧を同時に行い仮硬化させる工程と、一旦冷却の後保護フィルムを剥離する工程と、樹脂シートを溶融する工程と、樹脂シートを硬化する工程とを備え、少なくとも硬化後の樹脂体積が電子部品群間に生じる間隙の体積の総和より大きくなることを特徴とする電子モジュール製造方法としたものである。
【００１７】
上記課題を達成するための請求項８に記載の発明は、電子モジュール製造方法において、樹脂シートはプリント基板と平行に配置されることを特徴とする請求項７記載の電子モジュール製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、部品を樹脂シートで封止する電子モジュール製造において、基板側に位置合わせ用のアライメントマークを設けることで封止シートの位置合わせ精度を向上させ、寸法バラつきが小さく、物理強度の高い電子モジュールの提供が可能となった。
【００１９】
さらに、樹脂シートの貼付〜仮硬化〜本硬化までの製造方法を最適化させることで上記に加えさらに寸法バラつき、物理強度バラつきの小さい電子モジュールの提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態例に係る電子モジュール接合治具の断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電子モジュールの平面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る電子モジュールの平面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電子モジュールにおいて、基板中心軸とシート中心軸を合わせ、シートを回転させて配置させた場合の平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電子モジュールにおける、シート硬化後の平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る電子モジュールにおける、シート硬化後の平面図である。
【図８】本発明の電子モジュールの製造方法における、樹脂シート配置後を示す断面図である。
【図９】本発明の電子モジュールの製造方法における、加圧加熱時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施例を図１〜図９に基づいて説明する。
【００２２】
図１、図２に示す電子モジュールは、本発明の第一実施例である。
【００２３】
図１、図２に示す電子モジュールは、プリント基板、電子部品、封止樹脂によって構成される。
【００２４】
本発明の実施例については、接触ＩＣカード用モジュールやＩＣタグに適用する場合を想定したものとして記載する。まずプリント基板としては、硬質のリジッド基板または軟質のＦＰＣ基板を用いる。前者の場合はＦＲ４などのガラス繊維材質やセラミック、後者の場合はＰＩやＰＥＴ、ＰＥＮなどの樹脂フィルムを用いてもよい。導体には主に銅が用いられ、銅箔の打ち抜きやエッチングによるパターニング、メッキ、印刷などの方法で回路パターンを形成する。銅導体の厚みは一般的に〜５０μｍ程度が多い。導体表層に金メッキを施す場合はニッケルメッキ層を１〜５μｍ程度施した後、電解金メッキまたは無電解金メッキにて０．０１〜０．５μｍ程度メッキを施す。プリント基板両面に配線を設ける場合はビアホール等を介して表裏のパターンを電気的に接続する。
【００２５】
電子部品としては一般的に搭載されるものであれば特に限定する必要はないが、ＩＣカード・ＩＣタグといった電子デバイス類であれば集積回路、特にベアチップＩＣ、パッケージＩＣなどが当てはまる。電子部品とプリント基板の接合は、ベアチップＩＣであればフリップチップ実装として超音波接合、異方性導電ペースト（フィルム）実装、非導電性ペースト、ハンダリフローなどが採用される。パッケージＩＣでは一般的にはんだ付けを用いて実装する。
【００２６】
本発明で使用される封止用樹脂シートを硬化方法で分類すると、熱硬化型や紫外線硬化型が工程内でも扱いやすく、好適である。例えば、フェノール樹脂（ＰＦ）、アミノ樹脂（ユリア樹脂（ＵＦ）、メラミン樹脂（ＭＦ））、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、シリコン（ＳＩ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）等が挙げられ、硬化後の機械特性等を考慮して５ｗｔ％以上の割合でシリカ等のフィラー剤を配合することもある。樹脂シートはＰＥＴフィルム等のベースフィルム上に一様な厚みで形成され、その厚みは０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の中から適宜選択する。厚みを増したほうが機械特性に優れるが、許容されるモジュール総厚内で決定する。ＩＣカード用途で用いる場合は規格で厚みが決められているため０．３〜０．５ｍｍ程度を選択する。樹脂シートは予め使用する形状に打ち抜き加工しておく。量産時の貼付作業性を考慮すると、樹脂シートとベースフィルムをハーフカット加工し、リール形状供給する。
【００２７】
樹脂シート用位置合わせアライメントマークは配線パターンをダミー化して作製する。アライメントマークの設置箇所は基板内の他部品が配置されていない場所であればよい。具体的には、プリント基板と樹脂シートを重ねたときに、樹脂シートの外側に少なくとも一箇所以上設ける。ここで言う外側とは、プリント基板と樹脂シートを重ねたときに、樹脂シートが設けられていないプリント基板上に、ということである。アライメントマークに樹脂シート軟化時の広がりを抑える堰の役割を兼ねる場合は図２のようにシート周囲にパターンを形成する。さらにシート配置精度を高め、かつシート軟化時の広がりを考慮すると図３、図４のような形状が好ましい。図４のように円形もしくは楕円形とすれば繊細なパターンを必要とせずに上述の機能を満たすことが可能である。また図５のようにパターンを真円にし、シートを正方形にした場合は中心軸が一致していれば角度に余裕を持たせることも可能である。シート硬化後のイメージを図６、図７に示す。本実施例では図２のように樹脂シート形状の四辺にそれぞれ０．２ｍｍ程度のマージンを持たせたアライメントマークを設けたが、適宜最適な形状にすることも可能である。
【００２８】
先述の通りアライメントマークは配線パターンをダミー化して得られるため、配線パターン形成時に同時作製される。銅箔パターンはポリイミドフィルム等のカバーレイで覆うことが望ましいが、この限りでない。配線パターンをダミー化してアライメントマークを得る方法が低コストで好適であるが、高さが不足している場合は液状樹脂等をダム状に盛って硬化して形成してもよい。ダム状の樹脂は樹脂シートを貼り付ける前に予め形成しておかなければならない。
【００２９】
樹脂シート配置用アライメントマークの高さ寸法は、プリント基板に接合された電子部品群の中で最も高い部品以下で形成され、通常０．１〜２．０ｍｍ厚程度で形成される。
【００３０】
次に本実施形態の製造方法について説明する。
【００３１】
ＩＣチップ実装済み基板への樹脂シート封止手順を以下に示す。
【００３２】
樹脂シートをベースフィルムから剥がし、基板側へ設置する。
このとき、樹脂シート側にも目印となるアライメントマークを形成しておくとよい。樹脂シート側のアライメントマークとしては、特徴的な形状箇所（例えば角部など）を採用することや、凹凸形状を設けておくこと、印刷等により目印を付けておくこと等が考えられる。
【００３３】
このようにして形成された樹脂シートのアライメントマークとプリント基板アライメントマークで位置合わせを行い、貼り付ける（図８）。このとき、樹脂シートはプリント基板と平行に配置されることで、粘度低下時に傾きが生じにくく、硬化後も一様な厚みのモジュールが得られる。硬化後の樹脂シートに傾斜が生じると、カード内に収まらないなどの不具合が生じやすくなる。
【００３４】
加熱時の粘度低下によるシート形状乱れ防止のため、大気中またはホットプレート上でシート寸法に合わせた形状の加圧ヘッドで加圧し、仮固定を行う。その際、樹脂温度を急激に上昇させると樹脂内に含まれる微小ボイドが膨張することがあるため、加圧ヘッド内に熱源を設けず、雰囲気からの輻射またはホットプレートからの熱伝導またはそれらの両方によって温度上昇させる。本実施例での樹脂シートの仮固定温度は５０〜６０℃にて実施した。
【００３５】
また加圧ヘッドの材質・体積によっては仕上がりに影響するため、比較的比熱が高く、熱伝導率が低い材料を選定する。例えば比熱１．５ＫＪ／（ｋｇ・Ｋ）以上、熱伝導率０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の合成ゴム、シリコーンゴム、樹脂であれば加工も容易かつ調達も低コストである。部品凹凸部へ均等に圧力印加させるために可とう性があると尚好ましく、その場合硬度８０以下が適当である。また圧力値は０．１〜１ｋｇｆ／ｃｍ２程度を目安に樹脂シート全体に均等に１０分程度加圧する（図９）。
【００３６】
圧力印加後は一旦１５〜３０℃程度の常温に戻し、保護フィルム等があれば剥離する。
【００３７】
本硬化については、（Ａ）溶融プロセスと（Ｂ）硬化プロセスを経て本硬化させる。（Ａ）溶融プロセスにおいては樹脂粘度Ｐａ・Ｓが低下する温度で樹脂を部品凹凸内に浸透させる。このとき一気に粘度を下げると部品と部品の間にボイドが生じる恐れがあるため、適切な時間−温度関係を考慮して溶融プロセス実施する。今回溶融温度は１００℃×５ｍｉｎを実施したが、例えば８０℃⇒９０℃⇒１００℃など段階的な温度シーケンスを組んでもよい。所望の樹脂溶融が得られたら、（Ｂ）硬化プロセスに移行する。今回は１２０℃×１ｈにて硬化させたが、基板その他の耐熱性を考慮して変更する。このとき、少なくとも硬化後の樹脂体積が電子部品群間に生じる間隙の体積の総和より大きくなるようにしなければ機械特性、耐静電気、信頼性等において所望の効果が得られない。
【００３８】
以下に、本発明の電子モジュールについて以下の項目の評価を実施した。この結果より、本発明の電子モジュールが、他と比較して優れていることが示された。
【００３９】
【表１】
2015061022.tif 000003
【００４０】
上記の結果のように、本発明によって、封止形状のバラつき及び抗折強度・バラつきの優れた電子モジュールを提供することが可能になった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の電子モジュールは、ＩＣタグ、ＩＣカードなどの情報記憶媒体を用いた、
資産管理、来場者管理、工程管理、物品使用履歴トレーサビリティ、ＮＦＣコンテンツ配信サービス、来店誘引プロモーション、スマートポスター、ディスプレイカード、ソーシャルネットワークサービス、各種決済、本人認証等により使用されるものであるが、これに限るものでなく、その他の情報記録媒体や特にセキュアな分野において使用されるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１  電子モジュール
２  基板
３  樹脂シート
４  電子部品
５  アライメントマーク
６  加圧ヘッド
【図１】
2015061022.tif 000004
【図２】
2015061022.tif 000005
【図３】
2015061022.tif 000006
【図４】
2015061022.tif 000007
【図５】
2015061022.tif 000008
【図６】
2015061022.tif 000009
【図７】
2015061022.tif 000010
【図８】
2015061022.tif 000011
【図９】
2015061022.tif 000012