CN103205087A - 中空封装用树脂片及其制法、以及中空型电子部件装置的制法及中空型电子部件装置 - Google Patents

中空封装用树脂片及其制法、以及中空型电子部件装置的制法及中空型电子部件装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及中空封装用树脂片及其制法、以及中空型电子部件装置的制法及中空型电子部件装置。本发明提供一种生产率优异、树脂强度、耐热性也优异的中空封装用树脂片，其用于对搭载在集合基板上的电子部件进行中空封装，所述中空封装用树脂片由含有下述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成，且该中空封装用树脂片在片主体（1）的单面上具有用于容纳上述电子部件而进行中空封装的多个（图1中为9个）空腔（2）。（A）环氧树脂。（B）固化剂。（C）无机填充剂。（D）固化促进剂。

Description

中空封装用树脂片及其制法、以及中空型电子部件装置的制法及中空型电子部件装置
技术领域
本发明涉及用于对例如MEMS（微机电系统）等进行中空封装的具有多个空腔（凹部）的中空封装用树脂片及其制法、以及中空型电子部件装置的制法及由其得到的中空型电子部件装置（以下，有时也称为中空封装体或中空器件。）。 
背景技术
通常，在安装图像传感器等固体摄像元件、各种传感器这样的电子部件时，为了不损害其性质，需要在元件、传感器上部设置空间。作为现有的设置空间的方法，可以用金属进行覆盖（参照专利文献1、2）。另外，也可以实行通过曝光、显影处理形成感光性粘接剂作为间隙，设置空间的方法（参照专利文献3）。 
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4189970号公报 
专利文献2：日本特开2008-60289号公报 
专利文献3：日本特开2009-263544号公报 
发明内容
发明要解决的问题
然而，对于如上述专利文件1、2所示的利用金属的覆盖，在要粘接在基板上时需要将覆盖部件分别地盖在电子部件上而接合，另外还需要粘接剂的涂覆、焊接等特别的接合法，因此 生产率差。另一方面，关于如上述专利文献3所示地使用感光性粘接剂作为间隙的方法，从利用光固化的观点出发，由于难以添加填料，从而因线膨胀系数之差导致容易产生基于应力的剥离、裂纹，树脂强度、耐热性差。另外，由于封装体制造时还需要曝光、显影处理之类的工序，因此工序数变多。 
本发明是鉴于这样的问题而作出的，其目的在于，提供生产率优异、树脂强度、耐热性也均优异的中空封装用树脂片及其制法、以及中空型电子部件装置的制法及根据其得到的中空型电子部件装置。 
用于解决问题的方案
本发明人等为了得到生产率优异、树脂强度、耐热性也均优异的中空封装用树脂片而反复进行了深入研究。在该研究过程中，构思了如下方法并进一步进行了反复研究：在由含有树脂、固化剂、无机填充剂及固化促进剂的树脂组合物形成的片主体的单面上，使用具有用于容纳上述电子部件而进行中空封装的多个空腔（凹部）的中空封装用树脂片。其结果发现，使用环氧树脂组合物特别有效，通过使用其可以首次达成期待的目的，从而完成了本发明。 
即，本发明的第一要旨为一种中空封装用树脂片，其用于对搭载在集合基板上的电子部件进行中空封装，上述中空封装用树脂片由含有下述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成，且该中空封装用树脂片在片主体的单面上具有用于容纳上述电子部件而进行中空封装的多个空腔。 
（A）环氧树脂。 
（B）固化剂。 
（C）无机填充剂。 
（D）固化促进剂。 
另外，本发明的第二要旨为一种中空封装用树脂片的制法，其为上述中空封装用树脂片的制法，其中，准备由含有上述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成的平板状树脂片，使用具有上述空腔用凸型结构的模具，通过压制机及层压机中的一种对该平板状树脂片进行加压。 
进而，本发明的第三要旨为一种中空封装用树脂片的制法，其为上述中空封装用树脂片的制法，其中，分别准备由含有上述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成的平板状树脂片和由含有上述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成并具有多个空腔用孔部的平板状树脂片，将两树脂片贴合。 
另外，本发明的第四要旨为一种中空型电子部件装置的制法，其为如下的方法：以将上述电子部件容纳在对应的空腔内的状态将上述中空封装用树脂片粘接于表面安装有电子部件的集合基板，使其固化后，通过切割形成包含电子部件的单片；本发明的第五要旨为一种中空型电子部件装置，其是通过上述中空型电子部件装置的制法而得到的。 
发明的效果
如此，本发明的中空封装用树脂片由含有环氧树脂[(A)成分]、固化剂[(B)成分]、无机填充剂[(C)成分]和固化促进剂[(D)成分]的环氧树脂组合物形成，且该中空封装用树脂片在片主体的单面上具有用于容纳上述电子部件而进行中空封装的多个空腔。使用这样的本发明的中空封装用树脂片制造中空型电子部件装置时，由于可以成批地对搭载在集合基板上的多个电子部件进行中空封装，因此生产率（量产率）变得优异。另外，本发明的中空封装用树脂片由于含有环氧树脂[(A)成分]以及无机填充剂[(C)成分]，线膨胀系数之差变小，因此变得难以产生基于应力的剥离、裂纹，提高了树脂强度、耐热性。 
另外，上述无机填充剂[(C)成分]的含量为全部环氧树脂组合物的70～93重量%时，可以抑制固化后树脂的线膨胀系数的降低，进一步提高树脂强度、耐热性。 
附图说明
图1是表示本发明的中空封装用树脂片的立体图。 
图2是表示本发明的中空封装用树脂片的截面图。 
图3是表示本发明的中空封装用树脂片的制法（层压法）的说明图。 
图4是表示本发明的中空封装用树脂片的制法（压制法）的说明图。 
图5是表示本发明的中空封装用树脂片的制法（层叠法）的说明图。 
图6是表示本发明的中空封装用树脂片的制法（层叠法）的说明图。 
图7是表示本发明的中空型电子部件装置的制法的说明图。 
图8是表示本发明的中空型电子部件装置的制法的说明图。 
具体实施方式
图1是表示本发明的中空封装用树脂片的立体图，图2是图1的中空封装用树脂片的A-A线截面图。本发明的中空封装用树脂片的最大特征在于，其用于成批地对搭载在集合基板上的电子部件进行中空封装，例如如图1、图2所示，在由环氧树脂组合物形成的片主体1的单面上形成用于对上述电子部件（图中未示出）进行中空封装的多个（图1中为9个）空腔（凹部）2。 
本发明的中空封装用树脂片由含有下述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成。 
（A）环氧树脂。 
（B）固化剂。 
（C）无机填充剂。 
（D）固化促进剂。 
首先，对环氧树脂组合物的各成分进行说明。 
环氧树脂组合物（A）成分
作为上述环氧树脂（A成分），例如可列举出甲酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、联苯型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、三苯酚甲烷（triphenolmethane）型环氧树脂、二环戊二烯改性苯酚型环氧树脂等。这些可以单独使用或组合使用2种以上。 
固化剂（B成分）
作为上述固化剂（B成分），例如可列举出酚醛树脂、酸酐系化合物、胺系化合物等。这些可以单独使用或组合使用2种以上。在这些中，优选酚醛树脂。 
作为上述酚醛树脂，例如可列举出苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂（phenol aralkyl resin）、联苯芳烷基树脂（具有联苯芳烷基骨架的酚醛树脂）、二环戊二烯型酚醛树脂、甲酚酚醛清漆树脂、甲酚树脂等。 
使用酚醛树脂作为上述固化剂（B成分）时，以相对于上述环氧树脂（A成分）中的环氧基1当量，酚醛树脂的羟基的当量数通常为0.5～2当量、优选为0.8～1.2当量的方式添加酚醛树脂。 
无机填料（C成分）
作为上述无机填充剂（C成分），例如可列举出石英玻璃、滑石、二氧化硅（例如熔融二氧化硅、结晶性二氧化硅等）、氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳酸钙（例如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、白艳华等）、氧化钛等粉末。这些可以单独使用或组合使用 2种以上。在这些中，若考虑固化后树脂的线膨胀系数的降低，优选二氧化硅粉末、特别优选熔融二氧化硅粉末。 
作为上述熔融二氧化硅粉末，例如可列举出球形熔融二氧化硅粉末、粉碎熔融二氧化硅粉末等，若考虑混炼物的流动性，则优选使用球形熔融二氧化硅粉末。 
上述无机填充剂[(C)成分]的含量，通常是全部环氧树脂组合物的50～95重量%，若考虑固化后树脂的线性膨胀系数的降低，优选70～93重量%。 
固化促进剂（D成分）
作为上述固化促进剂（D成分），例如可列举出三苯基膦、四苯基硼四苯基鏻等有机磷系化合物、咪唑系化合物等。这些可以单独使用或组合使用2种以上。 
上述固化促进剂（D成分）的含量优选为全部环氧树脂组合物的0.05～3.5重量%、特别优选0.1～2重量%。 
对于本发明所使用的环氧树脂组合物，考虑到为了维持空腔2的中空结构而使高温固化时的粘度提高，还可以配混弹性体成分。 
上述弹性体成分优选可以使树脂增稠的弹性体，例如可列举出丙烯酸（酯）系共聚物、具有苯乙烯骨架的弹性体、橡胶质聚合物等。这些可以单独使用或组合使用2种以上。 
作为上述丙烯酸（酯）系共聚物，例如可列举出聚丙烯酸酯等；作为上述具有苯乙烯骨架的弹性体，例如可列举出聚苯乙烯-聚异丁烯系共聚物、苯乙烯丙烯酸酯系共聚物等；作为上述橡胶质聚合物，例如可列举出丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、异戊二烯橡胶、丙烯腈橡胶等。 
上述弹性体成分的含量优选为全部环氧树脂组合物的 0.1～25重量%、特别优选为0.3～15重量%。 
其中，上述环氧树脂组合物中，在上述A～D成分的基础上还可以以适当的比例添加阻燃剂、炭黑等颜料等公知的添加剂。 
上述环氧树脂组合物例如可以配混上述A～D成分，根据情况适当配混弹性体成分、进而根据需要而配混的上述各种添加剂，然后使用混炼机进行混炼，由此而制造。 
接着，对本发明的中空封装用树脂片进行说明。 
本发明的中空封装用树脂片可以使用上述环氧树脂组合物、例如通过下述制法1～3所示的方法制造。 
[制法1（层压法）（参照图3）] 
使用压制机压制上述环氧树脂组合物，制作平板状树脂片1′，将该平板状树脂片1′重叠在具有上述空腔2用凸型结构的模具3上，按照图示的箭头通过层压机4而加压（参照图3）。由此，可以制作在片主体1的单面上形成有多个空腔2的中空封装用树脂片（参照图1、2）。其中，在图3的平板状树脂片1′和具有凸型结构的模具3之间，从脱模性方面出发，也可以夹持薄膜。 
[制法2（压制法）（参照图4）] 
使用压制机压制上述环氧树脂组合物，制作平板状树脂片1′，用具有上述空腔2用凸型结构的下模5及平板状的上模6夹持该平板状树脂片1′并加压（参照图4），然后脱模。由此，可以制作在片主体1的单面上形成有多个空腔2的中空封装用树脂片（参照图1、2）。其中，在图4的平板状树脂片1′和下模5及上模6之间，从脱模性方面出发，也可以夹持薄膜。 
[制法3（层叠法）（参照图5、6）] 
首先，用压制机压制上述环氧树脂组合物，制作平板状树脂片1a。接着，用冲孔机、汤姆逊压机（Thomson Press）等对与上述平板状树脂片1a同样操作而制作的平板状树脂片进行孔 加工，制作具有多个空腔2用四方形孔部2′（层叠后形成空腔2）的平板状树脂片1b（参照图5）。对该片1b贴合上述平板状树脂片1a。由此，可以制作在由树脂片1a、1b形成的片主体1的单面上形成有多个空腔2的中空封装用树脂片（参照图6）。 
作为上述制法1（层压法）或制法2（压制法）中的加压条件，考虑到对边缘部分的树脂填充，优选在使环氧树脂组合物的树脂粘度低于200Pa·s的温度区域施加0.5kg/cm2以上的加压。 
上述树脂粘度表示用TA Instruments Japan Inc.制造的粘弹性测定装置ARES（测定条件：测定温度范围40～175℃、升温速度10℃/分钟、频率1Hz）测定的值。 
另外，上述制法3（层叠法）中，考虑到间隙（gap）部分的变形，优选在使树脂粘度为5000Pa·s以上的温度区域贴合树脂片1a、1b，或者用GAP调整将压溃量设定为50μm以下进行贴合。 
需要说明的是，上述制法1～3中，虽然仅对上述平板状树脂片（1′、1a）为通过对混炼上述各成分而得的环氧树脂组合物进行压制而制作的方法进行了说明，但本发明并不限定于该制法，例如也能够通过清漆涂覆等制作。即，配混上述A～D成分，根据情况使弹性体成分、以及根据需要而配混的上述各种添加剂适当地溶解或分散，制备清漆。接着，通过在聚酯薄膜等基材上涂布上述清漆并干燥，也可以制作上述平板状树脂片（1′、1a）。 
本发明的中空封装用树脂片的厚度通常为0.1～1.5mm、优选为0.3～1mm。中空封装用树脂片的大小及空腔2的个数、空腔2的深度等可以根据封装的电子部件而适当选择。 
需要说明的是，本发明的中空封装用树脂片中的空腔2的形状可以根据所使用（压接）的集合基板的形状等而适当变形。 例如，使用仅有MEMS、SAW（表面声波）滤波器等需要中空封装的电子部件的集合基板时，空腔2的形状全部（图1中为9个）为中空形状；使用MEMS等需要中空封装的电子部件和上述MEMS等以外的需要通常的树脂封装的电子部件混杂的混载基板时，对于与需要树脂封装的电子部件相对应的空腔2，也可以用树脂预先掩埋。 
接着，对本发明的中空型电子部件装置进行说明。 
本发明的中空型电子部件装置例如可以如下制造：以将上述电子部件7容纳在对应的空腔2中的状态将上述中空封装用树脂片粘接于表面安装有电子部件7的集合基板8（参照图7），并使其固化，然后使用切割刀9制成包含电子部件7的单片（参照图8）。其中，使用上述混载基板时，只要根据需要进行单片化即可。 
关于加热压接条件，优选使压接时树脂粘度为5000Pa·s以上的加热条件或使压溃量为50μm以下的压接条件。另外，从维持热固化时的中空结构的观点出发，优选使用树脂的最低熔融粘度为10～10000Pa·s的树脂组合物、特别优选为20～5000Pa·s的树脂组合物。 
上述最低熔融粘度是指用TA Instruments Japan Inc.制造的粘弹性测定装置ARES（测定条件：测定温度范围40～175℃、升温速度10℃/分钟、频率1Hz）追踪粘度变化时的粘度的最低值。 
需要说明的是，树脂的最低熔融粘度低于5000Pa·s时，也可以使用覆盖薄膜作为固化时的支撑层。作为支撑层的种类，例如可列举出聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、芳纶纤维、玻璃布、聚氯乙烯、金属箔等。 
另外，树脂的最低熔融粘度为5000Pa·s以上时，考虑到固化后粘接力的降低，还可以在中空封装用树脂片与集合基板之 间设置粘接层。作为上述粘接层的形成材料，优选最低熔融粘度低于5000Pa·s的热固化性树脂。其中，考虑到回流性的可靠性，还可以设置连通空腔2的孔。 
实施例 
接着，对实施例和比较例一并进行说明。但是，本发明不受这些实施例的限制。需要说明的是，例子中的“%”是指重量基准。 
首先，在制作环氧树脂组合物之前，先准备下述所示材料。 
环氧树脂（A成分）
下述化学式（1）所示的环氧树脂（环氧当量:200，软化点:80℃） 
[化学式1] 
Figure BDA00002736062700101
固化剂（B成分）
酚醛树脂[明和化成公司制造，MEH7851SS（羟基当量：203，软化点：67℃）] 
弹性体成分
聚苯乙烯-聚异丁烯系共聚物 
无机填充剂（C成分）
球状熔融二氧化硅[电气化学工业株式会社制造，FB-9454(平均粒径：20μm）] 
固化促进剂（D成分）
咪唑系化合物（四国化成公司制造，2PHZ-PW） 
实施例1
按照上述制法3（层叠法），通过贴合平板状树脂片1a、1b制作中空封装用树脂片（参照图5、图6）。即，将下述表1的实施例1所示的各成分按照同一表中所示的比例配混，使用双螺杆混炼机混合从而制作环氧树脂组合物，使用90℃的压制机压制该环氧树脂组合物，制作0.5mm厚的平板状树脂片1a。另外，对与上述平板状树脂片1a同样操作而制作的0.5mm厚的平板状树脂片施行穿孔处理，制作具有多个空腔用四方形孔部的平板状树脂片1b。然后，在50℃下贴合树脂片1a、1b，制作在片主体的单面上具有多个空腔的中空封装用树脂片。接着，使用压制机将该中空封装用树脂片压接在集合基板（载玻片）上，然后在150℃下使其热固化并切割，制作中空封装体。 
实施例2
除了将各成分的混配比例变更为下述表1的实施例2所示的比例之外，与实施例1进行同样操作，制作环氧树脂组合物。然后，除了使用该环氧树脂组合物之外，与实施例1进行同样操作，制作中空封装体。 
实施例3
将下述表1的实施例3所示的各成分按照同一表中所示的比例配混，使用双螺杆混炼机混合而制作环氧树脂组合物，使用90℃的压制机压制该环氧树脂组合物，制作0.5mm厚的平板状树脂片1a。另外，在与上述平板状树脂片1a同样操作而制作的0.5mm厚的平板状树脂片表面涂布由下述表1的实施例4的组合物形成的粘合剂，形成粘合层（厚度100μm）。然后，对该带有粘合层的树脂片施行穿孔加工，制作具有多个空腔用四方形孔部的带有粘合层的树脂片1c。接着，在50℃下将上述树脂片1a和树脂片1c的粘合层面一侧贴合，制作在片主体的单面上具有 多个空腔的中空封装用树脂片。接着，使用压制机将该中空封装用树脂片压接在集合基板（载玻片）上，然后在150℃下使其热固化并切割，从而制作中空封装体。 
实施例4
将下述表1的实施例4所示的各成分按照同一表中所示的比例配混，使用双螺杆混炼机混合从而制作环氧树脂组合物,使用90℃的压制机压制该环氧树脂组合物，制作0.5mm厚的平板状树脂片1a。然后，在该平板状树脂片1a的单面上形成聚乙烯制覆盖薄膜。另外，对与上述平板状树脂片1a同样操作而制作的0.5mm厚的平板状树脂片施行冲孔加工，从而制作具有多个空腔用四方形孔部的平板状树脂片1b。接着，在50℃下贴合上述带有覆盖薄膜的树脂片1a与树脂片1b，制作在片主体的单面上具有多个空腔的中空封装用树脂片。接着，使用压制机将该中空封装用树脂片压接在集合基板（载玻片）上，然后在150℃下使其热固化并切割，制作中空封装体。 
比较例1
使用金属覆盖部件代替实施例的中空封装用树脂片。即，配置金属覆盖部件时，在基板和覆盖部件之间涂布焊料糊剂，在260℃下加热压接而接合，由此制作中空封装体。 
比较例2
使用感光性树脂代替实施例的中空封装用树脂片。即，在玻璃上涂布感光性树脂，隔着掩膜照射UV后，使用碳酸钠水溶液进行显影并形成图案。在基板上热压接该形成有图案的玻璃，通过切割而制作中空封装。 
表1
Figure BDA00002736062700131
※：涂布、形成图案、曝光、盖压接固化、切割 
使用如此得到的实施例产品及比较例产品，按照下述方法对各特性进行评价。其结果一并示于上述表1。 
最低熔融粘度
各环氧树脂组合物的最低熔融粘度是使用TA Instruments Japan Inc.制造的粘弹性测定装置ARES（测定条件：测定温度范围40～175℃、升温速度10℃/分钟、频率1Hz）追踪粘度变化时，测定粘度的最低值。 
空腔上部的平坦性
通过目视观察中空形状及空腔上部的形状，按照下述基准对空腔上部的平坦性进行评价。 
○：虽然维持中空形状，但空腔上部在外观上产生变形。 
◎：中空形状和空腔上部在外观上都未产生变形。 
×：固化后的中空形状产生较大变形，空腔上部也在外观上产生较大变形。 
生产率
按照下述基准进行评价。 
○：可以成批地在集合基板上进行中空封装。 
×：需要逐个固定覆盖部件。 
根据上述表中的结果，实施例产品的空腔上部的平坦性、生产率良好，且封装体制造时的工序数也少。根据实施例产品可以容易地制造提高了树脂强度和耐热性的中空封装体。 
需要说明的是，虽然实施例产品全部通过制法3（层叠法）来制作中空封装用树脂片，但本发明人等通过实验确认，通过上述的制法1（层压法）或制法2（压制法）制作中空封装用树脂片时，也可以得到与实施例产品同样的优异效果。 
与此相对，比较例1的产品由于使用金属制覆盖部件，在要粘接在基板上时需要逐个在基板上接合覆盖部件，因此生产率差。 
另外，比较例2的产品由于需要涂布感光性树脂、形成图案、曝光等工序，因此工序数多、量产性差。 
产业上的可利用性
本发明的中空封装用树脂片可以适宜地使用于MEMS、SAW滤波器等需要中空封装的电子部件的中空封装。 

Claims (6)

1.一种中空封装用树脂片，其特征在于，其用于对搭载在集合基板上的电子部件进行中空封装，所述中空封装用树脂片由含有下述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成，且该中空封装用树脂片在片主体的单面上具有用于容纳所述电子部件而进行中空封装的多个空腔；
（A）环氧树脂、
（B）固化剂、
（C）无机填充剂、
（D）固化促进剂。
2.根据权利要求1所述的中空封装用树脂片，其中，（C）成分的含量为全部环氧树脂组合物的70～93重量%。
3.一种中空封装用树脂片的制法，其特征在于，其为权利要求1或2所述的中空封装用树脂片的制法，其中，准备由含有所述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成的平板状树脂片，使用具有所述空腔用凸型结构的模具，通过压制机及层压机中的一种对该平板状树脂片进行加压。
4.一种中空封装用树脂片的制法，其特征在于，其为权利要求1或2所述的中空封装用树脂片的制法，其中，分别准备由含有所述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成的平板状树脂片和由含有所述（A）～（D）成分的环氧树脂组合物形成、并具有多个空腔用孔部的平板状树脂片，将两树脂片贴合。
5.一种中空型电子部件装置的制法，其特征在于，以将所述电子部件容纳在对应的空腔内的状态将权利要求1或2所述的中空封装用树脂片粘接于表面安装有电子部件的集合基板，使其固化后，通过切割制成包含电子部件的单片。
6.一种中空型电子部件装置，其特征在于，其是通过权利要求5所述的制法得到的。
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