(57)【要約】【課題】  半田マスクのパターンを変えることで電子搭載品の実装時における半田付けの際のボイド発生を抑制する。【解決手段】  半田マスク３０を、中央部にグランド端子の実装用半田の供給に用いるマスクパターン３１と、その周辺に信号端子の実装用半田の供給に用いるマスクパターン３２とから構成する。マスクパターン３１を構成する開口部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの間に形成される非開口部３３を、中央側の幅ａより周辺側の幅ｂの方が広くなるように裾広がりとなるように形成する。かかる構成の半田マスク３０を用いて実装すると、リフロー半田時の大きなボイドの発生と、ボイドそのもの発生数をも抑制することができる。【選択図】  図３
2007088123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを有する電子搭載品を半田マスクの使用により実装する半導体装置の製造方法であって、
前記半田マスクは、前記電子搭載品の裏面の半田付け部の中央部より半田濡れが広がるパターンに形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体チップを有する電子搭載品を半田マスクの使用により実装する半導体装置の製造方法であって、
前記半田マスクは、前記電子搭載品の実装側半田付け面を複数の領域に分割するように開口部が形成され、前記開口部の間隔は周辺に向けて裾広がりに形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
半導体チップを有する電子搭載品を半田マスクの使用により実装する半導体装置の製造方法であって、
前記半田マスクは、前記電子搭載品の実装側グランド端子用マスクパターンと、前記実装側グランド端子用マスクパターンの周辺に設けられた複数の周辺端子用マスクパターンとからなり、
前記実装側グランド端子用マスクパターンは、実装側グランド端子の半田付け面を複数の領域に分割して開口部が形成され、前記開口部との間に形成された非開口部は中央部から周辺に向けて広く形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体チップを有する電子搭載品を半田マスクの使用により実装する半導体装置の製造方法であって、
前記半田マスクは、前記電子搭載品の実装側グランド端子の半田付け面の対角線部分で分割された開口部が形成され、前記対角線部分に形成された非開口部が中央部から周辺に向けて広く形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体チップを有する電子搭載品を半田マスクの使用により実装する半導体装置の製造方法であって、
前記半田マスクは、前記電子搭載品の実装側グランド端子の半田付け面を対角線部分を挟んで４分割するように開口部が形成され、前記対角線部分に形成された非開口部は中央部から周辺に向けて広く形成され、
前記電子搭載品はＲＦモジュールに形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特に半導体装置を構成する半導体チップを含む電子搭載品の実装に際して、ボイドの発生を抑制しながら半田付けするのに適用して有効な技術である。
【背景技術】
【０００２】
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
半導体チップを含む電子搭載品を実装してなる半導体装置の中には、その実装に際して、裏面端子側を半田付けにより行う場合がある。かかる実装では、半田マスクを使用して、半田付けが必要でない箇所を隠すようにして半田付けを行っている。
【０００４】
例えば、ＲＦ（Radio Frequency）モジュール等の電子搭載品を実装した半導体装置では、裏面端子には温度特性の向上等を目的として、信号端子部以外は全面グランド端子に構成したものが多い。かかる電子搭載品の実装に際しては、半田付けによる実装が確実に行えるように、実装用の半田マスクを用いて行っている。
【０００５】
特許文献１には、ＲＦモジュールの形成に際して、ＲＦモジュールの端子パターンに合うステンシルを用いてソルダプリンティングを行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１４４８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、上記半導体装置における電子搭載品の半田付けによる実装に際して、以下の課題があることを見出した。
【０００７】
これまでは、ＲＦモジュール等の電子搭載品の実装に際しては、顧客先で、半田付けによる実装が良好に行えるように、半田マスクの推奨パターンを作成して製品仕様書等でその使用を奨めていた。
【０００８】
かかる半田マスクの推奨パターンは、裏面端子に対する半田付けをする部分の半田量を決め、それに合わせてメタルマスクの厚さを決定する等して、半田マスクのパターンを決定していた。
【０００９】
しかし、かかる半田マスクを用いて半田印刷を行うと、半田溶融時に半田印刷ムラのための空気が残ったり、あるいは半田中の有機溶剤等が揮発した際の実装半田内での揮発成分が残留してしまう等が起き、それが原因でボイドとなり半田濡れ性が不安定となる問題があった。かかる半田濡れ性の不安定さが、半田付けが良好に行われない原因となっていた。
【００１０】
本発明者は、半田マスクのパターンを工夫することで、かかる問題点の解決が図れないかと考えた。
【００１１】
本発明の目的は、半田マスクのパターンを変えることで電子搭載品の実装時における半田付けの際のボイド発生を抑制しようとすることにある。
【００１２】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１４】
すなわち、電子搭載品の実装に使用される半田マスクの非開口部の形状を、中央部側から周辺部側に向けて裾広がりに構成した。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１６】
半導体チップ等の電子搭載品の実装に使用される半田マスクの開口部間に設けられる非開口部を、中央部側から周辺部側に向けて裾広がりに構成することで、半田濡れが中央部から濡れ広がるようになり、大きなボイドの発生が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１８】
本発明では、ＲＦモジュール等の半導体チップを有する電子搭載品を実装した半導体装置において、実装時に使用する比較的大きなグランド端子等を半田付けする場合に使用する半田マスクの形状を、これまでとは異なる形状に変えた。かかる構成を採用することで、これまでとは異なり、半田付けに際してのボイドの発生を抑制することができた。ボイドの抑制効果は、その数、及びその大きさをも抑えることができ、半導体装置の接続信頼性を向上させることができた。
【００１９】
本発明は、半導体装置の製造方法として把握されるが、しかし、半導体装置、半導体マスク、実装方法等としても把握することができるものである。
【００２０】
尚、ここで電子搭載品とは、半導体チップ単独、あるいは半導体チップ、抵抗、コンデンサ等からなるモジュールに構成したものを言うものとする。モジュールには、例えば、ＲＦモジュール、パワーモジュール等がある。
【００２１】
本実施の形態においては、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場
合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その
特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、本実施の
形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理
的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは
言うまでもない。同様に、本実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及
するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を
除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明で使用する電子搭載品をＲＦモジュールに構成した場合の断面図である。図２は、ＲＦモジュールの裏面の実装側の端子状況を模式的に示した平面図である。図３（ａ）は本発明に係わる半田マスクのマスクパターンの一例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）はかかる半田マスクを用いて半田ペーストを塗布した場合を模式的に示す平面図である。図４（ａ）は本発明に係わる半田マスクを用いて実装を行った場合の効果を模式的に示す平面説明図であり、（ｂ）はこれまでの半田マスクを用いて実装を行った場合の効果を模式的に示す平面説明図である。
【００２３】
本実施の形態で説明する実装に際して半田マスクを使用する電子搭載品１０としては、例えばＲＦモジュール１０ａ等を挙げることができる。かかるＲＦモジュール１０ａは、次のようにして製造することができる。例えば、図１に示すように、複数枚の絶縁体板（本実施の形態では、５枚のセラミック板１１ａ〜１１ｅを例示して説明する。）を用意し、かかるセラミック基板１１ａ〜１１ｅに複数個のビア１２を形成する。このビア１２の内部に導電性材料、例えば銅（Ｃｕ）または銀を充填する。
【００２４】
次に、各々のセラミック板１１ａ〜１１ｅの表面に導電性材料、例えば銅または銀からなる表面導体パターン１３を印刷する。その後、これら５枚のセラミック板１１ａ〜１１ｅを順次積層し、例えば８００〜９００℃程度の温度で焼成することにより、図１に示すように、積層基板１１を形成する。
【００２５】
このようにして形成された積層基板１１を洗浄した後、積層基板１１の裏面に導電性材料、例えば銅または銀からなる導体ペーストを印刷し、続いて、例えば１５０℃以下の温度で導体ペーストを焼き固めることにより、積層基板１１の裏面に裏面導体パターン１４を形成する。
【００２６】
さらに、図１に示すように、積層基板１１の部品搭載面に、能動素子が形成された半導体チップ１５および受動素子が形成されたチップ部品１６等の表面実装部品を搭載し、これら表面実装部品を絶縁性の樹脂１７によって覆うことにより、ＲＦモジュール１０ａが完成する。
【００２７】
半導体チップ１５は、例えば電界効果トランジスタであり、半導体チップ１５の主面に形成された複数の外部用端子と、これに対応する積層基板１１の部品搭載面に形成された表面導体パターン１３とは接合材により接続される。ここでは、接合材に金（Ａｕ）の細線からなるワイヤボンディング１８を用いている。
【００２８】
チップ部品１６は、例えばコンデンサ、インダクタまたはレジスタ等の受動素子であり、例えばチップ部品１６の両端に形成された接続端子が半田を介して積層基板１１の部品搭載面に形成された表面導体パターン１３と半田接続されている。
【００２９】
かかる構成のＲＦモジュール１０ａでは、その裏面側が半田付けにより実装側に接続される。例えば、ＲＦモジュール１０ａの裏面１０ｂ側は、図２に模式的に示すように、中央に比較的大きな端子としてグランド端子２１が形成され、その周辺に信号端子２２が周辺端子群として構成されている。
【００３０】
かかるグランド端子２１、信号端子２２の半田付けによる実装に際しては、半田マスク３０を用いて行う。すなわち、半田マスク３０を用いて実層側の基板等に、印刷法により半田ペースト等を塗布し、その後に対応するＲＦモジュール１０ａの電子搭載品１０を搭載し、リフロー炉等でリフローすることで実装を行い、半導体装置が形成される。
【００３１】
半田マスク３０は、図３（ａ）に示すように、中央に形成されたグランド端子２１用の大きなマスクパターン３１と、その周囲に形成された信号端子２２用の小さなマスクパターン３２とから構成されている。
【００３２】
かかる構成の半田マスク３０を用いて半田ペースト等を塗布すると、例えば、図３（ｂ）に示すように、ＲＦモジュール１０ａの裏面実装側のグランド端子２１、信号用端子２２のそれぞれに対応した位置に半田ペーストが塗布されることとなる。
【００３３】
半田マスク３０は、図３（ａ）に示すように、グランド端子２１部分のマスクパターン３１が、対角線部分で開口部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの三角形状に４分割されている。対角線部分は、非開口部３３に構成され、開口部３１ａ、３１ｂの間、開口部３１ｂ、３１ｃの間、開口部３１ｃ、３１ｄの間、開口部３１ｄ、３１ａの間にそれぞれ設けられている。
【００３４】
かかる非開口部３３の構成は、中央から周辺に向かって裾広がりとなるように構成されている。すなわち、中点近くの非開口部３３の幅ａに比べて、四隅の側に位置する周辺部の非開口部３３の幅ｂの方が広く形成されているのである。すなわち、ａ＜ｂなる関係に構成されている。かかる構成の非開口部３３を設けることで、開口部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄにより形成された半田ペーストがリフローで溶融して半田付けが行われる際に、半田中のボイドを小さく、少なくすることができるのである。
【００３５】
かかる半田中のボイドの発生状況は、エックス線写真で電子搭載品１０の半田付け後の状況を観察することで確認することができる。かかるエックス線写真のボイドの発生状況を、図４（ａ）の図面で示した。ボイドの発生は完全になくすことは出来なかったが、図４（ｂ）に示すこれまでの場合と比べて、大きなボイドの発生は見られなかった。また、ボイドの発生状況は、図４（ｂ）に示す場合に比べて、抑制されていた。
【００３６】
因みに、図４（ｂ）に示す場合は、図５に示すこれまでの半田マスク４０を用いて、半田ペーストを塗布し、ＲＦモジュール１０ａを搭載し、その後リフロー炉で半田ペーストを溶融する図４（ａ）に示すと同様の手順で実装した場合である。
【００３７】
図５に示すように、これまでの構成の半田マスク４０の場合には、中央のグランド端子２１部分のマスクパターン４１は、開口部４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄと４分割されているものの、非開口部４２の形状が、本発明の半田マスク３０とは異なっている。すなわち、非開口部４２は、中央から周辺に向けて、同一幅の直線状に形成されている。しかし、本発明の場合は、図３（ａ）に示す半田マスク３０を見れば分るように、非開口部３３は、中央から周辺に向けて裾広がりに構成されている。
【００３８】
かかる非開口部３３の構成は、中央から周辺に向けて裾広がりに構成され、かかる構成の逆構成は有効でないことが確認されている。すなわち、中央に向けて周辺から広がる形状では、その有効性が確認できなかった。また、半田マスク４０のように、同一幅に構成しても、その有効性は確認できなかった。
【００３９】
尚、図５に示す場合には、簡単のため、中央のグランド端子の実装面に対応したマスクパターン４１のみを示し、周辺端子のマスクパターンを割愛している。
【００４０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、前記実施の形態で述べた形状とは異なる形状を有している。すなわち、対角線部分で４分割するのではなく、図６に示すように、相対する二辺に平行な直線部分で４分割されて四辺形状の開口部３４が形成されている。かかる開口部３４の間に形成された非開口部３５は、図６に示すように、中央側の幅ａよりも周辺側の幅ｂの方が広く形成されて、中央側から周辺部側に向けて裾広がりに形成されている。
【００４１】
図６に示す場合にも、グランド端子２１等の実装面に対応するマスクパターンを示し、信号端子２２等の周辺端子のマスクパターンは省略している。
【００４２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４３】
例えば、前記実施の形態では、半田マスクを４分割した場合を例に挙げて説明したが、２分割、５分割以上の分割でも構わない。要は、分割部分を仕切る非分割部分が、中央側から周辺に向けて裾広がりに構成されていればよい。
【００４４】
また、前記実施の形態では、半田マスクは等分に均等分割した場合を示したが、必ずしも均等分割でなくても構わない。非均等分割で、分割された各々の開口部の大きさが異なっていても一向に構わない。
【００４５】
前記実施の形態では、半田マスクの非分割部分の形状は同一形状であったが、中央部分から周辺に向けて裾広がりであれば、その形状、あるいは大きさは、異なっていても一向に構わない。
【００４６】
本発明に係わる半田マスクは、その適用例を前記実施の形態ではＲＦモジュールを例に挙げて説明したが、ＲＦモジュール以外の他の構成の電子搭載品であっても一向に構わない。要は、半田付けにより接続する際に、半田マスクを用いて行う接続方法を採用する電子搭載品であれば使用することができる。特に、グランド端子部分等のように、比較的に大きな端子を半田付けで、半田マスクを使用して半田ペーストを塗布し、その後リフローにより溶融して半田接続させる構成であれば使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ＲＦモジュール等の半田付けによる実装に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明で適用する電子搭載品の一実施の形態であるＲＦモジュールに構成した一実施例を模式的に示す断面図である。
【図２】ＲＦモジュールの裏面の実装側の端子状況を模式的に示した平面図である。
【図３】（ａ）は本発明に係わる半田マスクのマスクパターンの一例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）はかかる半田マスクを用いて半田ペーストを塗布した場合を模式的に示す平面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係わる半田マスクを用いて実装を行った場合の効果を模式的に示す平面説明図であり、（ｂ）は（ａ）の半田マスクを用いて実装を行った場合の効果を模式的に示す平面説明図である。
【図５】これまでの半田マスクのパターンを示す平面図である。
【図６】本発明に係る半田マスクの変形例を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０      電子搭載品
１０ａ    ＲＦモジュール
１０ｂ    裏面
１１      積層基板
１１ａ    セラミック基板
１１ｂ    セラミック基板
１１ｃ    セラミック基板
１１ｄ    セラミック基板
１１ｅ    セラミック基板
１２      ビア
１３      表面導体パターン
１４      裏面導体パターン
１５      半導体チップ
１６      チップ部品
１７      樹脂
１８      ワイヤボンディング
２１      グランド端子
２２      信号端子
３０      半田マスク
３１      マスクパターン
３１ａ    開口部
３１ｂ    開口部
３１ｃ    開口部
３１ｄ    開口部
３２      マスクパターン
３３      非開口部
４０      半田マスク
４１      マスクパターン
４１ａ    開口部
４１ｂ    開口部
４１ｃ    開口部
４１ｄ    開口部
４２      非開口部
ａ        幅
ｂ        幅
【図２】
2007088123.tif 000003
【図３】
2007088123.tif 000004
【図４】
2007088123.tif 000005
【図５】
2007088123.tif 000006
【図６】
2007088123.tif 000007
【図１】
2007088123.tif 000008