(57)【要約】      （修正有）【課題】母基板上に搭載後のリフロー半田工程で樹脂外装体内の気泡に起因する配線不良が起こらない高信頼性の電子回路モジュールを提供する。【解決手段】成形金型の凹所内へ未硬化の樹脂材（例えば溶融樹脂）を適宜量だけ挿入し、かつ回路基板２の主面２ａに実装されたＩＣチップ３や各種電子部品４群を下に向けて凹所内へ挿入した後、凹所内の樹脂材を硬化させて樹脂外装体５となすことによって、樹脂外装体５と回路基板２との間に所定間隔（０．１ミリメートル以上）の隙間６を有する電子回路モジュール１を製造する。樹脂外装体５の天面５ａは回路基板２の主面２ａと略平行な平坦面からなり、この樹脂外装体５はＩＣチップ３や各種電子部品４群の少なくとも上部を封着している。また、隙間６は外部空間と連通している。【選択図】図１
2007281291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面上に複数の電子部品が実装された回路基板と、前記電子部品群の少なくとも上部を封着するように成形された樹脂モールド品であって天面が前記主面と略平行な平坦面からなる樹脂外装体とを備え、前記樹脂外装体の底面と前記主面との間に外部空間に連通する隙間を設けたことを特徴とする電子回路モジュール。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記樹脂外装体の底面が０．１ミリメートル以上の間隔を存して前記主面と対向していることを特徴とする電子回路モジュール。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記電子部品群のうち前記主面からの高さ寸法が最も大きい電子部品の天部が、前記樹脂外装体の天面と略同一平面内に位置していることを特徴とする電子回路モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記電子部品群にはフリップチップ実装されたＩＣチップが含まれ、このＩＣチップと前記主面との間にはアンダーフィル剤が充填されていることを特徴とする電子回路モジュール。
【請求項５】
回路基板の主面上に複数の電子部品を半田付けして実装する部品実装工程と、内底面が略平坦な凹所を有する成形金型の該凹所内へ未硬化の樹脂材を挿入する樹脂材挿入工程と、この樹脂材挿入工程後に前記主面を下に向けた前記回路基板を前記成形金型上に載置して前記電子部品群を前記凹所内に配置させる部品挿入工程と、この部品挿入工程後に前記樹脂材を硬化させて前記凹所内の少なくとも底部近傍で前記電子部品群を封着する樹脂外装体を形成する樹脂材硬化工程とを備え、
前記樹脂材挿入工程で前記凹所内へ挿入する樹脂材の量を適宜選択することにより、前記樹脂材硬化工程後に前記樹脂外装体と前記主面とが所定の間隔を存して対向するようにしたことを特徴とする電子回路モジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項５の記載において、前記樹脂材挿入工程で前記凹所内へ熱硬化性の溶融樹脂を注入し、この溶融樹脂を前記樹脂材硬化工程で加熱硬化させて前記樹脂外装体となすことを特徴とする電子回路モジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項５の記載において、前記樹脂材挿入工程で前記凹所内へ、熱硬化性樹脂を含浸させたシート状のプリプレグを挿入し、このプリプレグを前記樹脂材硬化工程で軟化後に加熱硬化させて前記樹脂外装体となすことを特徴とする電子回路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、回路基板上に実装された電子部品群が樹脂外装体によって保護されている電子回路モジュールとその製造方法とに係り、特に、母基板（マザーボード）上に搭載されてリフロー半田される電子回路モジュールとその製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回路基板上に実装された電子部品群をエポキシ樹脂等からなる樹脂外装体で封止するという構成の電子回路モジュールが広く採用されている。この種の電子回路モジュールは、樹脂外装体によって電子部品群が機械的に保護されるため高信頼性を確保できる。また、樹脂外装体の天面を平坦面とすることで該天面が自動マウンタのノズルで確実に吸着できるようになるため、電子回路モジュールのチャッキング不良が発生しにくくなると共に、該天面に製造番号などを刻印しておくことができるため、別途ラベルを貼付する必要がなくなるという利点がある。
【０００３】
従来、この種の電子回路モジュールを製造する際には、まず回路基板上にＩＣチップやチップコンデンサ等の電子部品群を実装し、これら電子部品群を包囲するように枠状治具を回路基板上に設置する。次に、枠状治具で包囲された空間に電子部品群が没する高さ位置まで溶融樹脂を注入した後、この溶融樹脂を加熱硬化させて樹脂外装体となし、最後に枠状治具を回路基板から取り外す。こうして製造された電子回路モジュールは、回路基板上で電子部品群が樹脂外装体に完全に封止された状態になっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１６９７８５号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した電子回路モジュールは母基板（マザーボード）上に搭載されてリフロー半田で母基板側の配線パターンに接続されることが多いが、このリフロー半田時に電子回路モジュールの樹脂外装体の内部では、水分やフラックス等が気化して生じた気泡が膨脹し、溶融樹脂の注入時に巻き込まれた気泡も膨脹する。これらの気泡の多くは樹脂外装体の外部へ排出されるが、回路基板上に実装されている電子部品の半田接続部付近に生じた気泡が加熱膨脹すると、軟化している半田が気泡に押し込まれて位置ずれを起こし、端子間が短絡されてしまう等の配線不良を引き起こす危険性があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、母基板上に搭載後のリフロー半田工程で樹脂外装体内の気泡に起因する配線不良が起こらない高信頼性の電子回路モジュールを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、そのような電子回路モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の第１の目的を達成するため、本発明の電子回路モジュールでは、主面上に複数の電子部品が実装された回路基板と、前記電子部品群の少なくとも上部を封着するように成形された樹脂モールド品であって天面が前記主面と略平行な平坦面からなる樹脂外装体とを備え、前記樹脂外装体の底面と前記主面との間に外部空間に連通する隙間を設けるという構成にした。
【０００７】
このように回路基板の主面と樹脂外装体の底面との間に外部空間と連通する隙間が設けてある電子回路モジュールは、母基板上に搭載後のリフロー半田工程で樹脂外装体内に発生した気泡が、回路基板上に実装されている電子部品の半田接続部へ向かって膨脹したり移動したとしても、該気泡は前記隙間を介して外部空間へ排出されるため、該半田接続部で半田が位置ずれを起こして配線不良に至る虞がなくなる。
【０００８】
上記の構成において、樹脂外装体の底面が０．１ミリメートル以上の間隔を存して回路基板の主面と対向するように設計されていると、樹脂外装体と回路基板との間の隙間を確実に外部空間と連通させることができるため好ましい。
【０００９】
また、上記の構成において、樹脂外装体が電子部品群を完全に覆っていてもよいが、電子部品群のうち回路基板の主面からの高さ寸法が最も大きい電子部品の天部が、樹脂外装体の天面と略同一平面内に位置していると、自動マウンタによる吸着に好適な平坦面とリフロー半田時の気泡の排出に好適な隙間とを確保しつつ、電子回路モジュールの低背化が実現できる。
【００１０】
また、上記の構成において、電子部品群にフリップチップ実装されたＩＣチップが含まれ、このＩＣチップと回路基板の主面との間にアンダーフィル剤が充填されていると、アンダーフィル剤と樹脂外装体とによってＩＣチップを確実に封止することが可能となるため信頼性の向上が図れる。
【００１１】
また、上記の第２の目的を達成するため、本発明の電子回路モジュール製造方法では、回路基板の主面上に複数の電子部品を半田付けして実装する部品実装工程と、内底面が略平坦な凹所を有する成形金型の該凹所内へ未硬化の樹脂材を挿入する樹脂材挿入工程と、この樹脂材挿入工程後に前記主面を下に向けた前記回路基板を前記成形金型上に載置して前記電子部品群を前記凹所内に配置させる部品挿入工程と、この部品挿入工程後に前記樹脂材を硬化させて前記凹所内の少なくとも底部近傍で前記電子部品群を封着する樹脂外装体を形成する樹脂材硬化工程とを備え、前記樹脂材挿入工程で前記凹所内へ挿入する樹脂材の量を適宜選択することにより、前記樹脂材硬化工程後に前記樹脂外装体と前記主面とが所定の間隔を存して対向するようにした。
【００１２】
このように成形金型の凹所内へ未硬化の樹脂材を適宜量だけ挿入した後、回路基板に実装された電子部品群を下に向けて該凹所内へ挿入すれば、該樹脂材を硬化させてなる樹脂外装体と回路基板との間に所定間隔の隙間を確保することができ、この隙間は電子回路モジュールの外部空間と連通する。それゆえ、こうして製造された電子回路モジュールは、母基板上に搭載後のリフロー半田工程で樹脂外装体内に発生した気泡が、回路基板上に実装されている電子部品の半田接続部へ向かって膨脹したり移動したとしても、該気泡は前記隙間を介して外部空間へ排出されるため、該半田接続部で半田が位置ずれを起こして配線不良に至る虞がなくなる。
【００１３】
上記の製造方法において、樹脂材挿入工程で成形金型の凹所内へ挿入する樹脂材は、例えば熱硬化性の溶融樹脂であればよく、凹所内へ適量注入した溶融樹脂を樹脂材硬化工程で加熱硬化させれば樹脂外装体が形成できる。また、樹脂材挿入工程で成形金型の凹所内へ熱硬化性樹脂を含浸させたシート状のプリプレグを挿入し、このプリプレグを樹脂材硬化工程で軟化後に加熱硬化させて樹脂外装体となせば、樹脂材挿入工程時の作業効率が向上して樹脂材の挿入量の管理も容易となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電子回路モジュールは、回路基板の主面と樹脂外装体の底面との間に外部空間に連通する隙間が設けてあるため、母基板上に搭載後のリフロー半田工程で樹脂外装体内に発生した気泡が、回路基板上に実装されている電子部品の半田接続部へ向かって膨脹したり移動したとしても、該気泡は前記隙間を介して外部空間へ排出されることとなり、よって該半田接続部で半田が位置ずれを起こして配線不良に至る虞がなくなる。
【００１５】
また、本発明の電子回路モジュール製造方法は、成形金型の凹所内へ未硬化の樹脂材を適宜量だけ挿入した後、回路基板に実装された電子部品群を下に向けて該凹所内へ挿入することによって、該樹脂材を硬化させてなる樹脂外装体と回路基板とを所定の間隔を存して対向させるというものなので、樹脂外装体と回路基板との間に外部空間と連通する隙間を有する高信頼性の電子回路モジュールが容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係る電子回路モジュールの断面図、図２は該電子回路モジュールの平面図、図３は該電子回路モジュールの要部拡大断面図、図４は該電子回路モジュールの回路基板を多数個取りするための集合基板を示す底面図、図５（ａ）〜（ｃ）は該電子回路モジュールの製造工程図である。
【００１７】
図１〜図３に示す電子回路モジュール１は、回路基板２と、この回路基板２の主面２ａに実装されたＩＣチップ３や各種の電子部品４と、これらＩＣチップ３や電子部品４群を封着するように成形された樹脂外装体５とによって主に構成されている。樹脂外装体５はエポキシ等の熱硬化性樹脂を所定形状（平面形状が回路基板２と同等）に成形したモールド品であり、樹脂外装体５の天面５ａは平坦面となっている。また、回路基板２の主面２ａと樹脂外装体５の底面との間には対向間隔が０．１〜０．３ミリメートルの隙間６が設けられており、この隙間６は外部空間と連通している。
【００１８】
ＩＣチップ３は回路基板２上にフェースダウンでフリップチップ実装されている。ＩＣチップ３と回路基板２の主面２ａとの間にはアンダーフィル剤を充填してなるアンダーフィル層７が形成されており、このアンダーフィル層７がＩＣチップ３のバンプ８を封止している。つまり、ＩＣチップ３はアンダーフィル層７と樹脂外装体５とによって完全に封止された状態で回路基板２上に実装されている。また、図３に示すように、チップコンデンサやチップ抵抗器等の電子部品４は、上部のみが樹脂外装体５に封着された状態で回路基板２のランド９に半田１０によって接続されており、ランド９上の半田１０が隙間６に露出している。なお、図中の符号１１は、回路基板２の主面５ａとは逆側の面に配設された半田ボールを示している。
【００１９】
このように構成された電子回路モジュール１は、図示せぬ母基板（マザーボード）上に搭載されてリフロー半田で母基板側の配線パターンに接続される。そして、このリフロー半田時に電子回路モジュール１の樹脂外装体５の内部では気泡が生じ、一部の気泡は回路基板２上に実装されている電子部品４の半田接続部へ向かって膨脹したり移動したりする。しかし、回路基板２の主面２ａと樹脂外装体５の底面との間には外部空間に連通する隙間６が存するため、樹脂外装体５内から電子部品４の半田接続部へと向かう気泡は隙間６を介して外部空間へ排出されることとなり、ランド９上の半田１０が気泡によって位置ずれを起こす虞はない。また、ＩＣチップ３はアンダーフィル層７と樹脂外装体５とによって完全に封止されているため、樹脂外装体５内で生じる気泡の影響を受けることはない。すなわち、この電子回路モジュール１は、母基板上に搭載後のリフロー半田時に配線不良を起こす虞がなく、高信頼性が確保されている。
【００２０】
なお、この電子回路モジュール１は、樹脂外装体５の底面が０．１ミリメートル以上の間隔を存して回路基板２の主面２ａと対向するように設計されているため、樹脂外装体５と回路基板２との間の隙間６を確実に外部空間と連通させることができる。また、この電子回路モジュール１は樹脂外装体５の天面５ａが平坦面なので、自動マウンタのノズルで該天面５ａを確実に吸着することができると共に、該天面５ａに製造番号などを刻印しておくことができる。
【００２１】
次に、この電子回路モジュール１の製造方法について説明すると、回路基板２は図４に示すような大判の集合基板１２から多数個取りする。つまり、まず部品実装工程として、集合基板１２の片面（図示裏面）に多数個分のＩＣチップ３や電子部品４群を実装し、次に該片面に後述する手順で多数個分の樹脂外装体５を形成した後、縦横の分割線１３，１４に沿って集合基板１２を分割することにより、多数個の電子回路モジュール１が一括して製造できるようになっている。
【００２２】
樹脂外装体５を形成する手順を図５を参照して説明すると、まず図５（ａ）に示すように、上面部に凹所１５ａが設けられた成形金型１５を準備する。この凹所１５ａは内底面が略平坦に形成されており、必要に応じて該内底面の一部に製造番号などを刻印するための模様が形成されていてもよい。次に、樹脂材挿入工程として図５（ｂ）に示すように、成形金型１５の凹所１５ａ内へエポキシ樹脂等からなる溶融樹脂１６を適量注入する。しかる後、部品挿入工程として図５（ｃ）に示すように、多数個分のＩＣチップ３や電子部品４群が実装済みの集合基板１２を、部品実装面（回路基板２の主面２ａ）を下に向けた姿勢で成形金型１５上に搭載して、ＩＣチップ３や電子部品４群を凹所１５ａ内へ挿入すると共に、成形金型１５上に押え治具１７を衝合させて集合基板１２を位置決めする。
【００２３】
かかる部品挿入工程を行うことにより、凹所１５ａ内においてＩＣチップ３はほとんど溶融樹脂１６の液中に没した状態となり、小型の電子部品４群は倒立姿勢での下部（図１の姿勢では上部）のみが溶融樹脂１６に浸漬された状態となる。つまり、樹脂材挿入工程で凹所１５ａ内へ注入する溶融樹脂１６の量を適宜選択しておくことにより、部品挿入工程後に凹所１５ａ内の溶融樹脂１６の液面と集合基板１２の部品実装面との間に隙間６用の空隙が確保されるようにしておく。なお、押え治具１７の下面部には、集合基板１２の周縁部１２ａ（回路基板２として利用されない部分）を位置決めするための枠状の凹段部１７ａと、半田ボール１１群との干渉を回避するための逃げ部１７ｂとが設けられている。
【００２４】
この後、凹所１５ａ内の溶融樹脂１６を加熱硬化させる樹脂材硬化工程を行い、多数個分の樹脂外装体５を一括形成する。そして、成形金型１５および押え治具１７から取り外した集合基板１２を分割線１３，１４に沿って分割することにより、完成品の電子回路モジュール１が多数個取りされる。
【００２５】
このように本実施形態例に係る電子回路モジュール１の製造方法は、成形金型１５の凹所１５ａ内へ溶融樹脂１６を適量注入した後、回路基板２の集合体である集合基板１２に実装されたＩＣチップ３や電子部品４群を下に向けて凹所１５ａ内へ挿入することによって、溶融樹脂１６を硬化させてなる樹脂外装体５と回路基板２とを所定の間隔を存して対向させるというものなので、樹脂外装体５と回路基板２との間に外部空間と連通する隙間６を有する高信頼性の電子回路モジュール１が容易に製造できる。
【００２６】
図６は本発明の第２実施形態例に係る電子回路モジュールの断面図、図７は該電子回路モジュールの製造工程図であり、図１および図５と対応する部分には同一符号を付すことにより重複説明は省略する。
【００２７】
図６に示す電子回路モジュール２１は、回路基板２に実装された電子部品群のうち主面２ａからの高さ寸法が最も大きいＩＣチップ３の天面が、樹脂外装体５の天面５ａと略同一平面内に位置している点が、前述した第１実施形態例に係る電子回路モジュール１と大きく異なっている。このような構成にすると、自動マウンタによる吸着に好適な平坦面とリフロー半田時の気泡の排出に好適な隙間６とを確保しつつ、電子回路モジュール２１の低背化が実現できる。
【００２８】
かかる電子回路モジュール２１を製造する際には、図７に示すように、成形金型１５の凹所１５ａを第１実施形態例よりも所定寸法浅く形成して、部品挿入工程で凹所１５ａの内底面にＩＣチップ３が接触するようにしておけばよい。この場合、樹脂材挿入工程で凹所１５ａ内へ注入する溶融樹脂１６の量は第１実施形態例よりも少なくなる。
【００２９】
なお、第１および第２の実施形態例では、成形金型１５の凹所１５ａ内へ溶融樹脂を注入して硬化させることにより樹脂外装体５を形成しているが、ガラス繊維等に熱硬化性樹脂を含浸させたシート状のプリプレグを凹所１５ａ内へ挿入し、このプリプレグを軟化させてから加熱硬化させることによって樹脂外装体５を形成してもよい。このようにプリプレグを用いると、樹脂材挿入工程時の作業効率が向上して樹脂材の挿入量の管理も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る電子回路モジュールの断面図である。
【図２】該電子回路モジュールの平面図である。
【図３】該電子回路モジュールの要部拡大断面図である。
【図４】該電子回路モジュールの回路基板を多数個取りするための集合基板を示す底面図である。
【図５】該電子回路モジュールの製造工程図である。
【図６】本発明の第２実施形態例に係る電子回路モジュールの断面図である。
【図７】該電子回路モジュールの製造工程図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，２１  電子回路モジュール
２  回路基板
２ａ  主面
３  ＩＣチップ
４  電子部品
５  樹脂外装体
５ａ  天面
６  隙間
７  アンダーフィル層
１０  半田
１２  集合基板
１５  成形金型
１５ａ  凹所
１６  溶融樹脂
【図１】
2007281291.tif 000003
【図２】
2007281291.tif 000004
【図３】
2007281291.tif 000005
【図４】
2007281291.tif 000006
【図５】
2007281291.tif 000007
【図６】
2007281291.tif 000008
【図７】
2007281291.tif 000009