(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板の同一平面上にチップ部品と半田バンプ電極を有するベアチップとが混在した小型モジュールの製造方法であって、プリント基板のベアチップ用のランドに第１のメタルマスクを用いてフラックスを印刷する第１の工程と、この第１の工程の後に、前記プリント基板のチップ部品用のランドに第２のメタルマスクを用いてクリーム半田を印刷する第２の工程と、この第２の工程の後に、前記プリント基板の前記チップ部品用のランドにチップ部品を実装するとともに、前記プリント基板の前記ベアチップ用のランドにベアチップを実装する第３の工程と、この第３の工程の後に、前記チップ部分と前記ベアチップが実装された前記プリント基板をリフロー炉で加熱する第４の工程とを有し、前記第２のメタルスクリーンの前記プリント基板面側には、前記ベアチップ用ランドに対応する部分に凹部が形成された小型モジュールの製造方法。
【請求項２】
ベアチップ用のランドとチップ部品用のランドとの間隔が１ｍｍ以下のプリント基板にベアチップとチップ部品を装着する請求項１に記載の小型モジュールの製造方法。
【請求項３】
第１のメタルマスクは、ベアチップ用のランドに対応した部分を網目状にした請求項１に記載の小型モジュールの製造方法。
【請求項４】
プリント基板の同一平面上にチップ部品と半田付けが可能な金属バンプ電極を有するベアチップとが混在した小型モジュールの製造方法であって、プリント基板のベアチップ用のランドとチップ部品用のランドにメタルマスクを用いてクリーム半田を印刷する第１の工程と、この第１の工程の後に、前記プリント基板の前記チップ部品用のランドにチップ部品を実装するとともに、前記プリント基板の前記ベアチップ用のランドにベアチップを実装する第２の工程と、この第２の工程の後に、前記チップ部品と前記ベアチップが実装された前記プリント基板をリフロー炉で加熱する第３の工程とを有し、前記メタルスクリーンのスキージが可動する面側には、前記ベアチップ用ランドに対応する部分に凹部が形成されるとともにこの凹部の底面の前記ベアチップ用ランドに対応する部分に孔を設けた小型モジュールの製造方法。
【請求項５】
ベアチップ用のランドとチップ部品用のランドとの間隔が１ｍｍ以下のプリント基板にベアチップとチップ部品を装着する請求項４に記載の小型モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等に使用される小型モジュールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型モジュールの製造方法は、図１２に示すように一次実装工程と、この一次実装工程の後に図１３に示す二次実装工程とで製造されていた。即ち、一次実装工程は図１２に示すように、先ずチップ部品用ランド１とベアチップ用ランド２が同一平面上に設けられたプリント基板３上に、前記ランド２に対応する位置に孔４が設けられたメタルマスク５を載置し、スキージ６でフラックス７を前記孔４に充填した後、このフラックス７をランド２に転写（以後、印刷という）するフラックス印刷工程１０１と、この工程１０１の後に、前記ランド２上にベアチップ８の半田バンプ９が接触するように載置するベアチップ実装工程１０２と、この工程１０２の後に、リフロー炉により加熱して、半田バンプ９を溶解させてベアチップ８の電極とランド２とを電気的・機械的に接着させる加熱工程１０３とで製造されていた。
【０００３】
次に、二次実装工程は図１３に示すように、先にリフロー工程１０３でプリント基板３上にベアチップ８がリフロー半田固着され、このプリント基板３上にチップ部品１４用のランド１に対応する位置に孔１０が設けられたメタルマスク１１を載置し、スキージ１２でクリーム半田１３を前記孔１０に充填し、この充填されたクリーム半田１３ａをランド１に印刷するチップ部品印刷工程１０４と、この工程１０４の後に、チップ部品１４の電極１４ａをクリーム半田１３ａ上に載置するチップ部品実装工程１０５と、この工程１０５の後に、リフロー半田１３ａを加熱して電極１４ａとランド１とを半田付けする加熱工程１０６とで製造されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の製造方法では、一次実装工程の加熱工程１０３でリフロー半田付けをして、その後再び二次実装工程の加熱工程１０６でもリフロー半田付けをしなければ成らず加熱工程が二度も必要であった。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するもので、加熱工程を一度にして生産の合理化を図った小型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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の小型モジュールの製造方法は、プリント基板の同一平面上にチップ部品と半田バンプ電極を有するベアチップとが混在した小型モジュールの製造方法であって、プリント基板のベアチップ用のランドに第１のメタルマスクを用いてフラックスを印刷する第１の工程と、この第１の工程の後に、前記プリント基板のチップ部品用のランドに第２のメタルマスクを用いてクリーム半田を印刷する第２の工程と、この第２の工程の後に、前記プリント基板の前記チップ部品用のランドにチップ部品を実装するとともに、前記プリント基板の前記ベアチップ用のランドにベアチップを実装する第３の工程と、この第３の工程の後に、前記チップ部品と前記ベアチップが実装された前記プリント基板をリフロー炉で加熱する第４の工程とを有し、前記第２のメタルスクリーンの前記プリント基板面側には、前記ベアチップ用ランドに対応する部分に凹部が形成されたものである。
【０００７】
これにより、一度のリフロー加熱工程を用いるのみで、小型モジュールを製造することができ、生産の合理化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、プリント基板の同一平面上にチップ部品と半田バンプ電極を有するベアチップとが混在した小型モジュールの製造方法であって、プリント基板のベアチップ用のランドに第１のメタルマスクを用いてフラックスを印刷する第１の工程と、この第１の工程の後に、前記プリント基板のチップ部品用のランドに第２のメタルマスクを用いてクリーム半田を印刷する第２の工程と、この第２の工程の後に、前記プリント基板の前記チップ部品用のランドにチップ部品を実装するとともに、前記プリント基板の前記ベアチップ用のランドにベアチップを実装する第３の工程と、この第３の工程の後に、前記チップ部品と前記ベアチップが実装された前記プリント基板をリフロー炉で加熱する第４の工程とを有し、前記第２のメタルスクリーンの前記プリント基板面側には、前記ベアチップ用ランドに対応する部分に凹部が形成された小型モジュールの製造方法であり、第３の工程でチップ部品とベアチップとを同一工程で装着できるので、第４の工程でチップ部品とベアチップとを同時に半田付けすることができ、生産の合理化を図ることができる。
【０００９】
また、第２の工程におけるクリーム半田印刷時にはベアチップは実装されていないので、チップ部品とベアチップとの距離を短くすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、ベアチップ用のランドとチップ部品用のランドとの間隔が１ｍｍ以下のプリント基板にベアチップとチップ部品を装着する請求項１に記載の小型モジュールの製造方法であり、実装密度を高めているので、小型のモジュールを製造することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明の第１のメタルマスクは、ベアチップ用のランドに対応した部分を網目状にした請求項１に記載の小型モジュールの製造方法であり、網を用いているので、メタルマスクの製造において、ベアチップ用のランド位置に正確に合わせる必要がない。また低粘度のフラックス印刷が可能である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、プリント基板の同一平面上にチップ部品と半田付けが可能な金属バンプ電極を有するベアチップとが混在した小型モジュールの製造方法であって、プリント基板のベアチップ用のランドとチップ部品用のランドにメタルマスクを用いてクリーム半田を印刷する第１の工程と、この第１の工程の後に、前記プリント基板の前記チップ部品用のランドにチップ部品を実装するとともに、前記プリント基板の前記ベアチップ用のランドにベアチップを実装する第２の工程と、この第２の工程の後に、前記チップ部品と前記ベアチップが実装された前記プリント基板をリフロー炉で加熱する第３の工程とを有し、前記メタルスクリーンのスキージが可動する面側には、前記ベアチップ用ランドに対応する部分に凹部が形成されるとともにこの凹部の底面の前記ベアチップ用ランドに対応する部分に孔を設けた小型モジュールの製造方法であり、第２の工程でチップ部品とベアチップとを同一工程で装着できるので、第３の工程でチップ部品とベアチップとを同時に半田付けすることができる。従って、加熱工程が一つとなり、生産の合理化を図ることができる。
【００１３】
また、第１の工程におけるクリーム半田印刷時には、ベアチップは実装されていないので、チップ部品とベアチップとの距離を短くすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、ベアチップ用のランドとチップ部品用のランドとの間隔が１ｍｍ以下のプリント基板にベアチップとチップ部品を装着する請求項４に記載の小型モジュールの製造方法であり、実装密度が高くなるので、小型のモジュールを製造することができる。
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における小型モジュールの製造方法を説明する。図１において、プリント基板２１の同一平面上にチップ部品２２と半田バンプ電極を有するベアチップ２３とが混在した小型モジュールの製造方法であって、プリント基板２１のベアチップ２３用のランド２４にメタルマスク２５を載置して、スキージ２６を用いてフラックス２７を印刷するフラックス印刷工程１１１と、この工程１１１の後に、プリント基板２１のチップ部品２２用のランド２８にメタルマスク２９を載置して、スキージ３０を用いてクリーム半田３１を印刷するクリーム半田印刷工程１１２と、この工程１１２の後に、プリント基板２１のチップ部品２２用のランド２８に印刷されたクリーム半田３１ａにチップ部品２２を実装するチップ部品実装工程１１３と、この工程１１３の後に、プリント基板２１のベアチップ２３用のランド２４にベアチップ２３を実装するベアチップ実装工程１１４と、この工程１１４の後に、チップ部品２２とベアチップ２３が実装されたプリント基板２１をリフロー炉で加熱する加熱工程１１５とを有したものである。
【００１６】
ここで、メタルマスク２９は、ベアチップ２３用のランド２４に対応する部分に凹部３２が形成されたものを用いている。
【００１７】
ここで、チップ部品２２の実装工程１１３とベアチップ２３の実装工程１１４はどちらを先に行っても良く、同一の工程で行っても良い。何れにしても、従来のように、別々に加熱する必要がなく、チップ部品２２とベアチップ２３が装着されるので、チップ部品２２とベアチップ２３とを同時に加熱する加熱工程１１５を実施して、半田付けすることができる。よって生産の合理化を図ることができる。
【００１８】
また、従来においては図１３に示すように、メタルマスク１１は、ベアチップ８が実装された状態でクリーム半田１３を印刷するため、このベアチップ８に対応する位置に凸部１５を設けていた。この凸部１５が設けられたため、クリーム半田１３を孔１０に確実に充填するには、チップ部品２２用のランド１とベアチップ８用のランド２との間には、どうしても１ｍｍ以上の間隔１６が必要であった。
【００１９】
しかし本発明では、クリーム半田印刷工程１１２ではベアチップ２３が実装されていないので、チップ部品２２とベアチップ２３との距離を０．５ｍｍから０．７ｍｍ程度に短くすることができ、実装密度を高めることができる。
【００２０】
図２は、プリント基板２１の１個の平面図である。図２において、２２はチップ部品であり、２３はベアチップである。本実施の形態においては、チップ部品２２とベアチップ２３との距離４２を先に述べたように短くすることができ、全体として小型化を図ることができ、大きな特徴となっている。３３はプリント基板２１の側面に形成されたグランド電極であり、３４は他の側面に形成された信号電極である。このプリント基板２１が縦方向と横方向に５個ずつ連結されて親基板を形成している。この親基板のイメージは図３に示すメタルマスクに似ている。
【００２１】
図３は親基板の上に載置される親メタルマスク３５の平面図である。この親メタルマスク３５にはメタルマスク２９が縦方向と横方向にそれぞれ５個ずつ連結されている。なお、連結される個数は５個に限る必要はない。この親メタルマスク３５の大きさは縦９０ｍｍ、横９５ｍｍであり、材質はステンレスである。また、その厚さは１２０ミクロンである。
【００２２】
図４は、親メタルマスク３５の中の一つのメタルマスク２９の部分を拡大した平面図である。図４において、３６はチップ部品２２用のランド２８にクリーム半田３１を充填する孔であり、ランド２８に対応した位置に設けられている。３７は、ベアチップ２３用のランド２４に対応して設けられた凹部である。なお、この凹部３７は本実施の形態では略ベアチップ２３の形状と同じにしている。
【００２３】
図５はその断面図である。図５において、メタルマスク２９の材質はステンレスであり、その厚さ３８は０．１２ｍｍである。また、凹部３７の深さ３９は０．０７ｍｍであり、天面の厚さ４０は０．０５ｍｍにしている。また、クリーム半田３１を充填する孔３６の直径４１は０．５ｍｍの丸孔としている。この凹部３７により、ベアチップ２３用のランド２４に印刷されたフラックス２７ａがメタルマスク２９に付着することはない。従って、フラックス２７ａの量が不安定になることはない。また、このように凹部３７を設けることにより、ベアチップ２３用のランド２４にチップ部品２２用のランド２８を従来に比べて、極限まで近づけることができる。従って、部品実装密度を上げることができ、モジュールの小型化を図ることができる。本実施の形態では、ランド２４に最も近いランド２８までの距離４２を０．５〜０．７ｍｍまで近づけている。
【００２４】
図６は、ベアチップ２３の要部の近傍の断面図である。ベアチップ２３の電極４４には半田バンプ４３が設けられている。一方、プリント基板２１上にはランド２４が設けられ、このランド２４にはフラックス２７ａが印刷されている。そして、このフラックス２７ａ上に半田バンプ４３を載せて加熱することにより、ベアチップ２３の電極４４とランド２４とは電気的に接続される。
【００２５】
図７は、ランド２４にフラックス２７ａを印刷するメタルマスク２５とプリント基板２１との断面図である。このメタルマスク２５は、フラックス印刷工程１１１で用いるものであり、ステンレスで形成されている。また、その厚さ４５は０．０５ｍｍである。４６はランド２４に対応して設けられた孔であり、その直径は、０．１２ｍｍである。そして、この孔４６にはランド２４に印刷されるフラックス２７が充填される。このときのフラックス２７は高粘度フラックスを用いるのが良い。
【００２６】
図８は、ランド２４にフラックス２７ａを印刷するメッシュスクリーン４７とプリント基板２１との断面図である。このメッシュスクリーン４７は、フラックス印刷工程１１１で用いるものであり、本実施の形態ではステンレスメッシュで形成されている。また、その厚さ４５ａは０．０５ｍｍである。４８はランド２４に対応して設けられた網目であり、略ベアチップ２３全体を囲う四角形をしている。そして、この網目４８にはランド２４に印刷されるフラックス２７が充填される。このときのフラックス２７は低粘度フラックスを用いるのが良い。
【００２７】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における小型モジュールの製造方法を説明する。図９において、プリント基板５１の同一平面上にチップ部品５２と半田付けが可能な金属バンプ電極を有するベアチップ５３とが混在した小型モジュールの製造方法であって、プリント基板５１のベアチップ５２用のランド５４とベアチップ５３用のランド５５上にメタルマスク５６を載置して、スキージ５７を用いてクリーム半田５８を印刷するクリーム半田印刷工程１２１と、この工程１２１の後に、プリント基板５１のチップ部品５２用のランド５４に印刷されたクリーム半田５８ａにチップ部品５２を実装するチップ部品実装工程１２２と、この工程１２２の後に、プリント基板５１のベアチップ５３用のランド５５に印刷されたクリーム半田５８ｂ上にベアチップ５３を実装するベアチップ実装工程１２３と、この工程１２３の後に、チップ部品５２とベアチップ５３が実装されたプリント基板５１をリフロー炉で加熱するリフロー工程１２４とを有したものである。
【００２８】
ここで、メタルマスク５６は、ベアチップ５３用のランド５５に対応する部分であって、スキージ５７が可動する面に凹部５９が形成されたものを用いている。
【００２９】
また、チップ部品５２の実装工程１２２とベアチップ５３の実装工程１２３はどちらを先に行っても良く、同一の工程で行っても良い。何れにしても、従来のように、別々にリフローする必要がなく、チップ部品５２とベアチップ５３とを同一或いは別々の工程で装着して、チップ部品５２とベアチップ５３とを同時に加熱して、半田付けすることができる。
【００３０】
また、実施の形態１と同様、従来においては図１３に示すように、メタルマスク１１は、ベアチップ８が実装された状態でクリーム半田１３を印刷するため、このベアチップ８に対応する位置に凸部１５を設けていた。この凸部１５が設けられたため、クリーム半田１３を孔１０に確実に充填するには、チップ部品２２用のランド１とベアチップ８用のランド２との間には、どうしても１ｍｍ以上の間隔１６が必要であった。
【００３１】
しかし本発明では、チップ部品５２とベアチップ５３へのクリーム半田印刷工程１２１を同一工程でクリーム半田印刷ができるので、チップ部品５２とベアチップ５３との距離を０．５ｍｍから０．７ｍｍ程度に短くすることができ、小型化されたモジュールが実現できる。
【００３２】
なお、実施の形態２においても、実施の形態１と同様であって、モジュール１個について説明するが、実際には、このモジュールが縦方向と横方向にそれぞれ５個連結したものである。なお、これは別に５個に限るものではない。また、メタルマスク５７についても同様に連結したものである。
【００３３】
図１０はメタルマスク５６の断面図である。図１０において、メタルマスク５６の材質はステンレスであり、その厚さ６０は０．１０ｍｍである。また、凹部５９の深さ６１は０．０５ｍｍであり、底面の厚さ６２は０．０５ｍｍにしている。また、６３はプリント基板５１のチップ部品５２用のランド５４に対応して形成された孔であり、その直径６４は０．５ｍｍの丸孔としている。また、６５は凹部５９の底面に形成された孔であり、ベアチップ５３用のランド５５に対応している。この孔６５の直径６６は０．１２ｍｍとしている。そして、これらの孔６３，６５にはクリーム半田５８が充填されて、夫々ランド５４と５５に印刷される。
【００３４】
このように凹部５９を形成することにより、ベアチップが実装される部分に対応するメタルマスクの厚みをうすくすることができ、直径６６の０．１２ｍｍという微小孔６５においてもクリーム半田が抜けるので、チップ部品５２用のランド５４とベアチップ５３用のランド５５に夫々適量のクリーム半田５８ａ，５８ｂを印刷することができる。
【００３５】
また、このようにベアチップ５３を実装しない状態でクリーム半田５８の印刷ができるので、ベアチップ５３用のランド５５にチップ部品５２用のランド５４を従来に比べて、極限まで近づけることができ、部品実装密度を上げることができる。従って、モジュールの小型化を図ることができる。本実施の形態では、ランド５４に最も近いランド５５までの距離６７を０．５〜０．７ｍｍまで近づけている。
【００３６】
図１１は、ベアチップ５３の要部近傍の断面図である。ベアチップ５３の電極７１には半田付けが可能な金属として金バンプ７２が設けられている。一方、プリント基板５１上にはランド５５が設けられ、このランド５５にはクリーム半田５８ｂが印刷されている。そして、このクリーム半田５８ｂ上に金バンプ７２を載せて加熱することにより、ベアチップ５３の電極７１とランド５５とは電気的に接続される。なお、実施の形態２においてはクリーム半田５８の代りに導電性接着材を用いることもできる。
【００３７】
この後、実施の形態１、実施の形態２共にリフロー半田の品質、部品の装着等の検査を行う。次に、洗浄を行いフラックスを取除いてアンダーフィルの接着力を強化する。次に、ベアチップに封止材を塗布して、ベアチップとプリント基板との機械的強度の強化を図る。次に乾燥した後、Ｘ線検査をし、良品のみ保管する。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第３の工程でチップ部品とベアチップとを同一工程で装着できるので、第４の工程でチップ部品とベアチップとを同時に半田付けすることができ、生産の合理化ができる。
【００３９】
また、第２の工程におけるクリーム半田の印刷時には、ベアチップは実装されていないので、チップ部品とベアチップとの距離を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１１１）〜（１１５）はそれぞれ本発明の実施の形態１における小型モジュールの製造方法の工程図
【図２】同、小型モジュールの平面図
【図３】同、メタルマスクの平面図
【図４】同、小型モジュール１個分のメタルマスクの平面図
【図５】同、断面図
【図６】同、ベアチップ要部近傍の断面図
【図７】同、メタルマスクとプリント基板の断面図
【図８】同、他の例によるメタルマスクとプリント基板の断面図
【図９】（１２１）〜（１２４）はそれぞれ本発明の実施の形態２における小型モジュールの製造方法の工程図
【図１０】同、小型モジュール１個分のメタルマスクとプリント基板の断面図
【図１１】同、ベアチップ要部近傍の断面図
【図１２】（１０１）〜（１０３）はそれぞれ従来の小型モジュールの一次実装の工程図
【図１３】（１０４）〜（１０６）はそれぞれ従来の小型モジュールの二次実装の工程図
【符号の説明】
１１１  フラックス印刷工程
１１２  クリーム半田印刷工程
１１３  チップ部品実装工程
１１４  ベアチップ実装工程
１１５  加熱工程
【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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