CN106068550B - 脱模膜、以及密封体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在将具备基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于需要大变形的模具内、用固化性树脂密封来形成厚度3mm以上的树脂密封部的密封体的制造方法中具有优良的密封体从模具的脱模性、和优良的对需要大变形的模具的顺应性的脱模膜。所述脱模膜具有在所述树脂密封部形成时与固化性树脂接触的第1层、和第2层,所述第1层的厚度为5~30μm且由选自氟树脂和熔点在200℃以上的聚烯烃中的至少一种构成,所述第2层的厚度为38~100μm,在180℃时的拉伸储能模量(MPa)和厚度(μm)之积在18000(MPa·μm)以下、且在180℃时的拉伸断裂应力(MPa)与厚度(μm)之积在2000(MPa·μm)以上。
Description
技术领域
本发明涉及将具备基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于需要大变形的模具内、用固化性树脂密封来形成厚度3mm以上的树脂密封部的密封体的制造方法中所用的脱模膜以及使用了所述脱模膜的密封体的制造方法。
背景技术
作为一种半导体模块,功率半导体模块和汽车的ECU(发动机控制单元)要求安装后的基板具有耐热性和可靠性,因此在其制造工序中实施用树脂(密封树脂)将基板自身密封的工序。密封一般通过将液态乃至凝胶态的有机硅封装在基板上并使之固化的方式实施。但是,通过封装进行的密封由于注入有机硅而需要壳体,因此具有固化需要时间、存在封装面必需平坦等结构上的制约等问题,近年来,采用了使用环氧树脂等热固化性树脂通过传递成形进行密封的方法。
利用传递成形的半导体模块的制造一般通过将安装有半导体元件和无源部件的基板和其他散热板等部件配置在模具内、注入热固化性树脂并使之固化的方式来实施。由于之后需要从模具脱模,因此为了确保脱模性,在热固化性树脂中掺入脱模剂(例如专利文献1)。
但是,掺入脱模剂会损害密封树脂与基板的密合性,存在降低半导体模块的可靠性的问题。
作为不使用脱模剂而从模具脱模的方法,为了防止固化性树脂与模具的固接,有时在模具的与固化性树脂接触的面配置由氟树脂等树脂构成的脱模膜。脱模膜一般通过抽真空而沿着模具表面延伸,形成与模具密合的状态。该方法适用于密封一个半导体元件的半导体封装体等厚度在1mm以下左右的薄型封装体的制造。
但是,如果在比半导体封装体厚、形状也更复杂的半导体模块的制造中使用以往用于这种用途的脱模膜,则脱模膜产生大的形变,存在脱模膜在充分顺应模具之前产生破裂的问题。例如在具有角的型腔的情况下,脱模膜在具有角的部分被很大程度地拉伸,容易产生穿孔。模具越大型化、越复杂化,则脱模膜越容易产生破裂。脱模膜如果破裂,则热固化性树脂从该破裂部分漏出并附着在模具上。由于附着于模具的固化性树脂在之后密封其他结构体时会引起外观不良,因此必须清洁模具,导致半导体模块的生产性的降低。
另外,专利文献2中,为使作为半导体模块的部件的散热板露出,在引脚框的散热面和模具之间配置柔软性脱模片,以所述散热面陷入所述柔软性脱模片的状态进行传递成形。柔软性脱模片的作用仅在于使散热板露出,并不使半导体模块从模具脱模。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2010-245188号公报
专利文献2:日本专利特开2012-28595号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的目的在于提供在将具备基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于需要大变形的模具内、用固化性树脂密封来形成厚度3mm以上的树脂密封部的密封体的制造方法中具有优良的密封体从模具的脱模性、和优良的对需要大变形的模具的顺应性的脱模膜以及使用了该脱模膜的密封体的制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明提供使用了具有以下[1]~[10]的构成的脱模膜的密封体的制造方法。
[1]脱模膜,它是在将具备基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于具有至少一方的深度在3mm以上的上模具和下模具的模具内、用固化性树脂密封来形成厚度3mm以上的树脂密封部的密封体的制造方法中,配置于所述上模具和下模具中深度在3mm以上的那一方的与所述固化性树脂接触的面的脱模膜,其中,
具有在所述树脂密封部形成时与固化性树脂接触的第1层、和第2层,
所述第1层的厚度为5~30μm且由选自氟树脂和熔点在200℃以上的聚烯烃中的至少一种构成,
所述第2层的厚度为38~100μm,在180℃时的拉伸储能模量(MPa)与厚度(μm)之积在18000(MPa·μm)以下,且在180℃时的拉伸断裂应力(MPa)与厚度(μm)之积在2000(MPa·μm)以上。
[2][1]中记载的脱模膜,其中,所述第2层由选自非拉伸聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及易成形聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种构成。
[3][1]中记载的脱模膜,其中,所述第1层由具有基于四氟烯烃的单元和基于乙烯的单元的共聚物构成。
[4][1]~[3]中任一项记载的脱模膜,其中,所述第2层由第2层用树脂构成,所述第2层用树脂的玻璃化温度为40~105℃。
[5][1]~[4]中任一项记载的脱模膜,其中,所述第2层由选自非拉伸聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及易成形聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种构成。
[6][1]~[5]中任一项记载的脱模膜,其中,所述第2层的模具面侧的表面的算术平均粗糙度(Ra)为1.5~2.1μm。
[7][1]~[6]中任一项记载的脱模膜,其中,第2层的(180℃时的拉伸储能模量(MPa)×厚度(μm))/(180℃时的拉伸断裂应力(MPa)×厚度(μm))低于3.8。
[8]密封体的制造方法,它是使用具有至少一方的深度在3mm以上的上模具和下模具的模具来制造具有基板、半导体元件、连接端子、由固化性树脂形成的厚度在3mm以上的树脂密封部的密封体的方法,其中,具有
将[1]~[4]中任一项记载的脱模膜配置于所述上模具和下模具中深度在3mm以上的那一方的与所述固化性树脂接触的面的工序,和
将具有基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于所述模具内,使固化性树脂充满所述模具内的空间并固化而形成厚度在3mm以上的树脂密封部的工序,和
使所述树脂密封部与所述结构体同时从所述模具脱模的工序。
[9][8]中记载的密封体的制造方法,其中,具有下述工序(α1)~(α5):
(α1)在具备具有深度在3mm以上的凹部的下模具和不具有深度在3mm以上的凹部的上模具的模具的所述下模具中,配置脱模膜以使脱模膜覆盖下模具的凹部的工序;
(α2)将脱模膜真空吸附于下模具的型腔面侧的工序;
(α3)在下模具的凹部内填充固化性树脂的工序;
(α4)通过将具备基板、层叠结构、硅贯通通孔的结构体配置于上模具和下模具之间,使上模具和下模具合模,在形成于所述上模具和下模具之间的型腔中充满固化性树脂并使之固化而形成树脂密封部19来获得密封体的工序;
(α5)从模具内取出密封体的工序。
[10][8]中记载的密封体的制造方法,其中,具有下述工序(β1)~(β5):
(β1)在具备具有深度在3mm以上的凹部的上模具和不具有深度在3mm以上的凹部的下模具的模具的上模具中,配置脱模膜以使脱模膜覆盖上模具的凹部的开口的工序;
(β2)将脱模膜真空吸附于上模具的型腔面侧的工序;
(β3)将具备基板、层叠结构、硅贯通通孔的结构体配置于下模具的规定位置,使上模具和下模具合模的工序;
(β4)通过在形成于上模具和下模具之间的型腔内填充固化性树脂并使之固化而形成树脂密封部来获得密封体的工序;
(β5)从模具内取出密封体的工序。
发明效果
本发明的脱模膜具有优良的密封体从模具的脱模性和优良的对需要大变形的模具的顺应性。另外,由于本发明的脱模膜具有优良的密封体从模具的脱模性,因此利用本发明的密封体的制造方法,能够使脱模膜以优良的顺应性顺应需要大变形的模具。另外,能够以优良的脱模性使密封体从所述模具脱模。
附图说明
图1是表示本发明的脱模膜的第1实施方式的简要剖视图。
图2是通过本发明的密封体的制造方法制造的密封体的一个示例的简要剖视图。
图3是表示本发明的密封体的制造方法的第1实施方式的工序(α3)的示意剖视图。
图4是表示本发明的密封体的制造方法的第1实施方式的工序(α4)的示意剖视图。
图5是表示本发明的密封体的制造方法的第1实施方式的工序(α4)的示意剖视图。
图6是表示本发明的密封体的制造方法的第2实施方式中采用的模具的一个示例的剖视图。
图7是表示本发明的密封体的制造方法的第2实施方式的工序(β1)的示意剖视图。
图8是表示本发明的密封体的制造方法的第2实施方式的工序(β2)的示意剖视图。
图9是表示本发明的密封体的制造方法的第2实施方式的工序(β3)的示意剖视图。
图10是表示本发明的密封体的制造方法的第2实施方式的工序(β4)的示意剖视图。
图11是表示本发明的密封体的制造方法的第2实施方式的工序(β5)的示意剖视图。
图12是通过本发明的密封体的制造方法而得的密封体的其他示例的简要剖视图。
图13是实施例中180℃顺应性试验的试验方法的说明图。
具体实施方式
本说明书中,以下术语分别表示下述含义。
树脂的“单元”表示构成该树脂的构成单元(单体单元)。“氟树脂”表示结构中含有氟原子的树脂。
上模具或下模具的深度是指将上模具和下模具合模后形成型腔时、上模具或下模具的凹部的深度。凹部的深度是指相对于上模具和下模具的分界面的垂直方向上的最大深度。
上模具和下模具中既可以是任一方具有深度在3mm以上的凹部,也可以是两者均具有深度在3mm以上的凹部。任一方具有深度在3mm以上的凹部的情况下,另一方既可以具有深度在3mm以上的凹部,也可以具有深度超过0mm且少于3mm的凹部,还可以不具有凹部。
树脂密封部的厚度是指树脂密封部的相对于基板面的垂直方向上的最大厚度。
脱模膜的厚度、构成多层结构的脱模膜的层(第2层、第1层等)的厚度、180℃时的拉伸储能模量、180℃时的拉伸断裂应力分别通过实施例中记载的方法进行测定。
算术平均粗糙度(Ra)是根据JIS B0601:2013(ISO4287:1997,Amd.1:2009)测定的算术平均粗糙度。粗糙度曲线用的基准长度lr(截断值λc)设定为0.8mm。
[脱模膜]
本发明的脱模膜是在将具备基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于具有至少一方的深度在3mm以上的上模具和下模具的模具内、用固化性树脂密封来形成厚度3mm以上的树脂密封部的密封体的制造方法中,配置于所述上模具和下模具中深度在3mm以上的模具(以下也称作深度3mm以上的模具)的与所述固化性树脂接触的面的脱模膜,
具有在所述树脂密封部形成时与固化性树脂接触的第1层、和第2层,
所述第1层的厚度为5~30μm且由选自氟树脂和熔点在200℃以上的聚烯烃中的至少一种构成,
所述第2层的厚度为38~100μm,在180℃时的拉伸储能模量(MPa)与厚度(μm)之积在18,000(MPa·μm)以下,且在180℃时的拉伸断裂应力(MPa)与厚度(μm)之积在2,000(MPa·μm)以上。
本发明的脱模膜以第1层侧的表面朝向型腔的方式配置于深度在3mm以上的模具的与所述固化性树脂接触的面。脱模膜由于具有第1层,因此在固化性树脂固化后的密封体从模具的脱模性优良。
另外,通过使第1层的厚度在一定值以下且使脱模膜具有第2层,即使大幅拉伸也难以破裂,对深度3mm以上的模具的顺应性优良。
(第1实施方式的脱模膜)
图1是表示本发明的脱模膜的第1实施方式的简要剖视图。第1实施方式的脱模膜以第1层2、第2层3的顺序层叠而成。脱模膜1的第1层2与固化性树脂接触,第2层3与模具接触。
<第1层>
第1层2的厚度为5~30μm,优选12~30μm。如果第1层2的厚度在所述范围的下限值以上,则密封体从模具的脱模性优良。如果在上限值以下,则脱模膜1能够以不破裂的方式顺应深度在3mm以上的模具。
第1层2由选自氟树脂和熔点在200℃以上的聚烯烃中的至少一种(以下也称作第1层用树脂)构成。第1层用树脂可以单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
通过使与固化性树脂直接接触的第1层2由所述第1层用树脂构成,密封体从模具的脱模性优良。另外,通过由所述第1层用树脂构成,第1层2具有能够耐受成形时的模具的温度(通常是150~180℃)的耐热性,很少有来自热分解的树脂低分子物被转印至密封体表面,因此优选。
作为氟树脂,从脱模性及耐热性方面考虑,优选氟化烯烃类聚合物。氟化烯烃类聚合物是具有基于氟化烯烃的单元的聚合物。作为氟化烯烃,可例举四氟乙烯、氟乙烯、偏氟乙烯、三氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯等。氟化烯烃可单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
作为氟化烯烃类聚合物,可例举乙烯/四氟乙烯共聚物(以下也称作ETFE)、聚四氟乙烯、全氟(烷基乙烯基醚)/四氟乙烯共聚物等。氟化烯烃类共聚物可单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
氟化烯烃类聚合物中,从高温时的伸长率大的角度考虑,特别优选ETFE。
ETFE是具有基于四氟乙烯(以下也称作TFE)的单元和基于乙烯(以下也称作E)的单元的共聚物。
作为ETFE,优选具有基于TFE的单元、基于E的单元、基于TFE和E之外的第3单体的单元。根据基于第3单体的单元的种类和含量容易调整ETFE的结晶度,即第1层2的拉伸储能模量。另外,通过具有基于第3单体(特别是具有氟原子的单体)的单元,高温(特别是180℃左右)时的拉伸强度和伸长率得到提高。
作为第3单体,可例举含有氟原子的单体和不含氟原子的单体。
作为含有氟原子的单体,可例举下述单体(a1)~(a5):
单体(a1):碳数在3以下的氟化烯烃类;
单体(a2):以X(CF2)nCY=CH2(但是,X和Y分别独立地是氢原子或氟原子,n是2~8的整数。)表示的全氟烷基乙烯;
单体(a3):氟化乙烯基醚类;
单体(a4):含有官能基的氟化乙烯基醚类;
单体(a5):具有脂肪族环结构的含氟单体。
作为单体(a1),可例举氟化乙烯类(三氟乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、三氟氯乙烯等)、氟化丙烯类(六氟丙烯(以下也称作HFP。)、2-氢五氟丙烯等)等。
作为单体(a2),优选n为2~6的单体,特别优选n为2~4的单体。另外,特别优选X为氟原子、Y为氢原子的单体,即(全氟烷基)乙烯。
作为单体(a2)的具体例可例举下述化合物。
CF3CF2CH=CH2、
CF3CF2CF2CF2CH=CH2((全氟丁基)乙烯。以下也称作PFBE。)、
CF3CF2CF2CF2CF=CH2、
CF2HCF2CF2CF=CH2、
CF2HCF2CF2CF2CF=CH2等。
作为单体(a3)的具体例可例举下述化合物。另外,下述化合物中作为二烯的单体是能够环化聚合的单体。
CF2=CFOCF3、
CF2=CFOCF2CF3、
CF2=CF(CF2)2CF3(全氟(丙基乙烯基醚)。以下也称作PPVE。)、
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)2CF3、
CF2=CFO(CF2)3O(CF2)2CF3、
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)2(CF2)2CF3、
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)2CF3、
CF2=CFOCF2CF=CF2、
CF2=CFO(CF2)2CF=CF2等。
作为单体(a4)的具体例可例举下述化合物。
CF2=CFO(CF2)3CO2CH3、
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)3CO2CH3、
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)2SO2F等。
作为单体(a5)的具体例,可例举全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)、2,2,4-三氟-5-三氟甲氧基-1,3-间二氧杂环戊烯、全氟(2-亚甲基-4-甲基-1,3-二氧戊环)等。
作为不含氟原子的单体,可例举下述单体(b1)~(b4)。
单体(b1):烯烃类。
单体(b2):乙烯基酯类。
单体(b3):乙烯基醚类。
单体(b4):不饱和酸酐。
作为单体(b1)的具体例,可例举丙烯、异丁烯等。
作为单体(b2)的具体例,可例举乙酸乙烯酯等。
作为单体(b3)的具体例,可例举乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、羟基丁基乙烯基醚等。
作为单体(b4)的具体例,可例举马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、纳迪克酸酐(5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐)等。
第3单体可以单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
作为第3单体,从容易调整结晶度、即容易调整拉伸储能模量的观点、从通过具有基于第3单体(特别是含氟原子的单体)的单元而在高温时(特别是180℃左右)的拉伸强度和伸长率优良的观点出发,优选单体(a2)、HFP、PPVE、乙酸乙烯酯,更优选HFP、PPVE、CF3CF2CH=CH2、PFBE,特别优选PFBE。
即,作为ETFE,特别优选具有基于TFE的单元、基于E的单元、基于PFBE的单元的共聚物。
ETFE中的基于TFE的单元与基于E的单元的摩尔比(TFE/E)优选80/20~40/60,更优选70/30~45/55,特别优选65/35~50/50。TFE/E如果在上述范围内,则ETFE的耐热性以及机械物性优良。
ETFE中的基于第3单体的单元相对于构成ETFE的所有单元的合计(100摩尔%)的比例优选0.01~20摩尔%,更优选0.10~15摩尔%,特别优选0.20~10摩尔%。基于第3单体的单元的比例如果在所述范围内,则ETFE的耐热性和机械物性优良。
基于第3单体的单元含有基于PFBE的单元的情况下,基于PFBE的单元相对于构成ETFE的所有单元的合计(100摩尔%)的比例优选0.5~4.0摩尔%,更优选0.7~3.6摩尔%,特别优选1.0~3.6摩尔%。基于PFBE的单元的比例如果在所述范围内,则第1层2的耐热性优良。另外,高温(特别是180℃左右)时的拉伸强度和伸长率得到提高。
ETFE的熔体流动速率(MFR)优选2~40g/10分钟,更优选5~30g/10分钟,特别优选10~20g/10分钟。MFR如果在所述范围内,则ETFE的成形性提高,第1层2的机械特性优良。
ETFE的MFR是按照ASTM D3159在负荷49N、297℃的条件下测定的值。
熔点在200℃以上的聚烯烃的熔点优选在200℃以上300℃以下。
作为熔点在200℃以上的聚烯烃,从脱模性及模具顺应性优良的角度考虑,优选聚甲基戊烯。聚烯烃可单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
作为第1层用树脂,在所述树脂中优选氟化烯烃类聚合物,特别优选ETFE。ETFE可单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
第1层2可以仅由第1层用树脂构成,也可掺入无机类添加剂、有机类添加剂等添加物。作为无机类添加剂,可例举炭黑、二氧化硅、玻璃纤维、碳纤维、氧化钛等无机填料等。作为有机类添加剂,可例举硅油、金属皂等。
<第2层>
第2层3的厚度为38~100μm,优选50~100μm。如果第2层3的厚度在所述范围的下限值以上,则使脱模膜1顺应深度在3mm以上的模具时,即便模具的形状复杂,脱模膜1也不容易破裂。如果在所述范围的上限值以下,则脱模膜1容易变形,即便模具的形状复杂,脱模膜1也与模具牢固地密合,能够稳定地形成高品质的树脂密封部。
第2层3在180℃时的拉伸储能模量(MPa)与厚度(μm)之积在18000(MPa·μm)以下,优选在14000(MPa·μm)以下。如果第2层3的厚度在所述范围内且该厚度(μm)与180℃时的拉伸储能模量(MPa)之积在所述上限值以下,则即便是深度在3mm以上的深模具,模具顺应性也优良。所述积的下限值优选为3000,特别优选为4000。所述积如果在所述下限值以上,则在辊对辊(日文:ロール·トゥ·ロール)过程中操作性优良。
第2层3在180℃时的拉伸储能模量可根据构成第2层的树脂(以下也称作第2层用树脂)的结晶度进行调整。具体而言,树脂的结晶度越低,则由该树脂构成的层的拉伸储能模量越低。树脂的结晶度可根据公知的方法调整。例如,在乙烯/四氟乙烯共聚物的情况下,可根据基于四氟乙烯和乙烯之外的其他单体的单元的种类和作用进行调整。第2层3在180℃时的拉伸储能模量优选50~400MPa,特别优选50~300MPa。
第2层3的(180℃时的拉伸储能模量(MPa)×厚度(μm))/(180℃时的拉伸断裂应力(MPa)×厚度(μm))优选低于3.8,特别优选低于3.5。如果在3.8以上,则在抽真空时对模具的顺应性容易变得不充分,在深模具的情况下容易破裂。下限无特别设定。
第2层3在180℃时的拉伸断裂应力(MPa)与厚度(μm)之积在2000(MPa·μm)以上,优选在3000(MPa·μm)以上。180℃时的拉伸断裂应力(MPa)与厚度(μm)之积如果在所述下限值以上,则脱模膜上难以形成穿孔。所述积的上限值优选为7000,特别优选为6000。所述积如果在所述上限值以下,则模具顺应性优良。
第2层3在180℃时的拉伸断裂应力可根据第2层用树脂的分子量、即MFR进行调整。第2层3在180℃时的拉伸断裂应力优选20~100MPa,特别优选30~90MPa。
作为第2层用树脂,所述拉伸储能模量与厚度之积、以及拉伸断裂应力在所述范围内即可,可从公知的热塑性树脂、橡胶等树脂中进行适当选择。
第2层3优选具有如下程度的脱模性:在制造密封体时,脱模膜1能够从模具平顺地剥离。另外,优选具有能够耐受成形时模具的温度(通常是150~180℃)的耐热性。
第2层用树脂的玻璃化温度(Tg)优选为40~105℃,特别优选40~80℃。如果在所述范围的下限值以上,则脱模膜具有适度的柔软度,在辊对辊时容易操作。如果在所述范围的上限值以下,则将脱模膜真空吸附于模具时膜的弹性模量充分下降,顺应性优良。
从这些观点出发,作为第2层用树脂,优选为选自非拉伸聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯(以下也称作PBT)以及易成形聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下也称作PET)中的至少一种。
作为聚酰胺,从耐热性、强度、阻气性的方面考虑,优选尼龙6和尼龙MXD6。
PBT也可进一步与聚亚烷基二醇共聚。这种情况下,聚亚烷基二醇单元在所有单元中优选在10%以下。通过以所述范围含有聚亚烷基二醇,能够适度降低弹性模量。作为聚亚烷基二醇的具体示例,可例举聚乙二醇、聚丙二醇、聚三亚甲基醚二醇、聚四亚甲基醚二醇、聚六亚甲基醚二醇等。
PBT的质均分子量(Mw)优选为50000~100000,特别优选为60000~90000。如果在所述范围的下限值以上,则拉伸断裂应力变高,难以破裂。如果在所述范围的上限值以下,则熔融粘度低,容易制作厚度在100μm以下的薄膜。另外,在室温下将1g的PBT溶解于苯酚与四氯乙烷的质量比为1比1的100ml溶液中,使用奥斯特瓦尔德粘度计在30℃下测定固有粘度(η),通过下式(1)算出了Mw。
Mw=4.3×104×[η]0.76 (1)
易成形PET是指将乙二醇和对苯二甲酸(或对苯二甲酸二甲酯)与其他单体共聚而改良了成形性的聚合物。具体而言,是用以下方法测定的玻璃化温度Tg在105℃以下的PET。
Tg是按照ISO6721-4:1994(JIS K7244-4:1999)测定的储能模量E’和损耗弹性模量E”之比tanδ(E”/E’)取最大值时的温度。在频率为10Hz、静力为0.98N、动态位移为0.035%时以2℃/分钟的速率将温度从20℃升温至180℃来测定Tg。这些第2层用树脂可以单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
第2层3可以仅由第2层用树脂构成,也可掺入无机类添加剂、有机类添加剂等添加物。作为无机类添加剂和有机类添加剂可分别例举与前述相同的添加剂。
脱模膜1中,第1层2和第2层3既可直接层叠,也可通过未在图中示出的粘接层进行层叠。
<脱模膜的表面形状>
脱模膜1的在树脂密封部的成形时与固化性树脂接触的面、即第1层2侧的表面2a可以是平滑的,也可成形为凹凸的。另外,脱模膜1的在树脂密封部的成形时与模具的上模具接触的面、即第2层3侧的表面3a可以是平滑的,也可成形为凹凸的。表面2a如果成形为凹凸的,则与平滑的情况相比,密封体从模具的脱模性得到提高。表面3a如果形成有凹凸,则与平滑的情况相比,脱模膜1从模具的脱模性得到提高。
平滑情况下的表面的算术平均粗糙度(Ra)优选0.01~0.2μm,特别优选0.05~0.1μm。形成有凹凸时的表面的Ra优选1.5~2.1μm,特别优选1.6~1.9μm。
形成有凹凸时的表面形状可以是多个凸部和/或凹部随机分布的形状,也可以是多个凸部和/或凹部规则排列的形状。另外,多个凸部和/或凹部的形状和大小既可相同也可不同。
作为凸部,可例举在脱模膜的表面延伸的长条状的凸条、散布的突起等。作为凹部,可例举在脱模膜的表面延伸的长条状的沟、散布的孔等。
作为凸条或沟的形状,可例举直线、曲线、弯折形状等。在脱模膜表面,多条凸条或沟也可平行存在来形成条纹状。作为凸条或沟的与长边方向正交的方向的截面形状,可例举三角形(V字形)等多边形、半圆形等。
作为突起或孔的形状,可例举三角锥形、四角锥形、六角锥形等多角锥形,圆锥形、半球形、多面体形、其他各种不定形等。
脱模膜1中,表面2a和表面3a可以两者都平滑,也可以表面2a和表面3a两者都形成有凹凸,还可以表面2a和表面3a中一方平滑、另一方形成有凹凸。表面2a和表面3a两者都形成有凹凸时,各表面的Ra和表面形状可相同也可不同。
<脱模膜的厚度>
脱模膜1的厚度优选为43~130μm,特别优选50~130μm。厚度如果在所述范围的下限值以上,则脱模膜的操作容易,脱模膜1在顺应模具时不容易产生破裂和褶皱。厚度如果在所述范围的上限值以下,则脱模膜1容易变形,即便模具的形状复杂,脱模膜1也与模具牢固地密合,能够将模具的形状精确地转印于制品。
<脱模膜1的制造方法>
脱模膜1的制造方法无特别限定,可利用公知的多层膜的制造方法。作为具体例,可例举以下的(1)、(2)等,考虑各层的材质、厚度等可进行适当选择。
(1)将由第1层用树脂形成的树脂膜和由第2层用树脂形成的树脂膜层叠的方法。
(2)将第1层用树脂和第2层用树脂共挤出成形的方法。
作为脱模膜1的制造方法,从经济性优良的方面考虑,优选(1)的方法。
(1)的方法中,作为将各树脂膜层叠的方法,可采用公知的各种层叠方法,例如挤出层叠法、干燥层叠法和热层叠法等。
干燥层叠法中使用粘接剂将各树脂膜层叠。作为粘接剂,可使用作为干燥层叠用的粘接剂的公知的粘接剂。例如可使用聚乙酸乙烯酯类粘接剂;由丙烯酸酯(丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯等)的均聚物或共聚物,或丙烯酸酯与其他单体(甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、苯乙烯等)的共聚物等形成的聚丙烯酸酯类粘接剂;氰基丙烯酸酯类粘接剂;由乙烯与其他单体(乙酸乙烯酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸等)的共聚物等形成的乙烯共聚物类粘接剂;纤维素类粘接剂;聚酯类粘接剂;聚酰胺类粘接剂;聚酰亚胺类粘接剂;由尿素树脂或三聚氰胺树脂等形成的氨基树脂类粘接剂;酚醛树脂类粘接剂;环氧类粘接剂;多元醇(聚醚多元醇、聚酯多元醇等)与异氰酸酯和/或异氰脲酸酯交联的聚氨酯类粘接剂;反应型(甲基)丙烯酸类粘接剂;由氯丁橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶等构成的橡胶类粘接剂;有机硅类粘接剂;由碱金属硅酸盐、低熔点玻璃等形成的无机类粘接剂;其他粘接剂等。
(1)的方法中的层叠树脂膜可使用市售的树脂膜,也可使用由公知的制造方法制造的树脂膜。也可对树脂膜实施电晕处理、等离子体处理、底涂料涂布处理等表面处理。
作为树脂膜的制造方法,没有特别限定,可使用公知的方法。
作为两面平滑的热塑性树脂膜的制造方法,例如可例举使用具备具有规定的缝隙宽度的T模具的挤出机进行熔融成形的方法等。
作为单面或双面上形成有凹凸的热塑性树脂膜的制造方法,例如可例举在热加工时在热塑性树脂膜的表面转印母模(日文:元型)的凹凸的方法,从生产性的角度考虑,优选下述方法(i)、(ii)等。方法(i)、(ii)中,通过使用辊状的母模能够进行连续加工,形成了凹凸的热塑性树脂膜的生产性显著提高。
(i)使热塑性树脂膜从母模辊和压印辊之间通过、将形成于母模辊的表面的凹凸连续转印于热塑性树脂膜的表面的方法。
(ii)使从挤出机的模具挤出的热塑性树脂从母模辊和压印辊之间通过、将该热塑性树脂成形为膜状的同时、把形成于母模辊的表面的凹凸连续转印于该膜状的热塑性树脂的表面的方法。
方法(i)、(ii)中,作为压印辊如果使用表面形成有凹凸的辊,则能得到双面形成有凹凸的热塑性树脂膜。
以上,针对本发明的脱模膜示出第1实施方式并进行了说明,但是本发明不限于上述实施方式。上述实施方式中的各种构成及其组合等是一种示例,只要在不脱离本发明的思想的范围内,可进行构成的增加、省略、替换以及其他变更。
例如,第1实施方式的脱模膜1的第1层2和第2层3之间,根据需要也可进一步设置粘接层以外的其它层。作为其他层,例如可例举阻气层、防带电层等。作为阻气层,例如可例举金属层、金属蒸镀层、金属氧化物蒸镀层等。作为防带电层,可例举由导电性高分子形成的层、和由具有导电性高分子、导电性金属氧化物、金属离子盐等的热固化性树脂形成的层等。
第1实施方式的脱模膜1的第2层3的与第1层2侧相反的一侧还可具有在树脂密封部形成时与模具接触的第3层。这种情况下,第2层3和第3层之间根据需要还可具有粘接层和其它层。
本发明的脱模膜从本发明的效果方面考虑,优选在树脂密封部形成时与固化性树脂接触的第1层、和第2层直接层叠或通过粘接层进行层叠。
<作用效果>
将具备基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于具有至少一方的深度在3mm以上的上模具和下模具的模具内、用固化性树脂密封来形成厚度3mm以上的树脂密封部的密封体的制造方法中,用于形成树脂密封部而使用的模具比密封一个半导体元件的半导体封装体等的制造时使用的模具要深。另外,在基板上安装有高度各自不同的多个部件时等,与固化性树脂接触的面有时具有复杂的形状。因此,用于使密封体良好地脱模的对策是很重要的,一直以来采用在固化性树脂中添加脱模剂、使用特殊结构的模具等对策。
另外,在将散热板等部件露出的同时进行密封的情况下,如果以模具与所要露出的部件直接接触的状态进行密封则容易产生所谓的树脂飞边。因此,一直以来采用追加将树脂飞边除去的工序的对策。
本发明的脱模膜具有优良的密封体从模具的脱模性和对需要大变形的模具的优良的顺应性。
本发明的脱模膜具有优良的密封体从模具的脱模性,因此通过将本发明的脱模膜配置于所述模具的与固化性树脂接触的面,即使不在固化性树脂中添加脱模剂或不使用特殊结构的模具,也能实现密封体从模具的良好的脱模。
另外,本发明的脱模膜具有对需要大变形的模具的优良的顺应性,能够在不破裂的情况下顺应如所述的深模具、或根据不同情况的形状复杂的模具。因此,在进行结构体的密封时,不易产生脱模膜破裂、固化性树脂从该部分泄露的问题。
另外,本发明的脱模膜对结构体表面的所要露出的部件的密合优良。因此,能够有效地预防密封时产生的树脂飞边。
[密封体的制造方法]
本发明的密封体的制造方法是使用具有至少一方的深度在3mm以上的上模具和下模具的模具来制造具有基板、半导体元件、连接端子、由固化性树脂形成的厚度在3mm以上的树脂密封部的密封体的方法,其中,具有
将所述的本发明的脱模膜配置于所述上模具和下模具中深度在3mm以上的模具的与所述固化性树脂接触的面的工序,和
将具有基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于所述模具内,使固化性树脂充满所述模具内的空间并固化而形成厚度在3mm以上的树脂密封部的工序,和
使所述树脂密封部与所述结构体同时从所述模具脱模的工序。
本发明的密封体的制造方法除了在密封体的制造时将脱模膜配置于模具的与所述固化性树脂接触的面之外,可采用公知的制造方法。
例如作为树脂密封部的形成方法,可例举压缩成形法或传递成形法,作为此时使用的装置,可使用公知的压缩成形装置或传递成形装置。制造条件也采用与公知的半导体封装体的制造方法的条件相同的条件即可。
作为通过本发明的密封体的制造方法制造的密封体,只要是具备基板、半导体元件、连接端子、厚度在3mm以上的树脂密封部的密封体即可,无特别限制。
作为密封体,例如可例举功率半导体模块、混合式存储立方体(hybridmemorycube)等。树脂密封部的厚度优选为3~10mm,特别优选3~7mm。
(第1实施方式)
作为密封体的制造方法的一种实施方式,针对使用图1所示的脱模膜1通过压缩成形法制造图3所示的密封体110的情况进行说明。本实施方式的密封体的制造方法具有下述工序(α1)~(α5)。
(α1)在具备具有深度在3mm以上的凹部的下模具和不具有深度在3mm以上的凹部的上模具的模具的所述下模具中,配置脱模膜1以使脱模膜1覆盖下模具的凹部的工序。
(α2)将脱模膜1真空吸附于下模具的型腔面侧的工序。
(α3)在下模具的凹部内填充固化性树脂的工序。
(α4)通过将具备基板16、层叠结构17、硅贯通通孔18的结构体(以下也称作结构体130)配置于上模具和下模具之间,使上模具和下模具合模,在形成于所述上模具和下模具之间的型腔中充满固化性树脂并使之固化而形成树脂密封部19来获得密封体110的工序。
(α5)从模具取出密封体110的工序。
密封体:
图2是通过第1实施方式的密封体的制造方法制造的密封体110的简要剖视图。
密封体110是混合式存储立方体,具备基板16、由多个半导体芯片17a层叠形成的层叠结构17、多个硅贯通通孔(连接端子)18和树脂密封部19。
硅贯通通孔18贯通层叠结构17,将多个半导体芯片17a连接。树脂密封部19在基板16上形成,将半导体芯片17a和硅贯通通孔18密封。树脂密封部19的厚度D1在3mm以上。
模具:
作为第1实施方式的模具,可使用作为压缩成形法所用的模具的公知的模具。例如,可例举如图3所示的具有固定上模(上模具)20、型腔底面构件22、配置于型腔底面构件22的周缘的框状的可动构件24的模具。
固定上模20上形成有通过抽取基板10和固定上模20之间的空气来使基板10吸附于固定上模20的真空排气口(图示略)。另外,型腔底面构件22上形成有通过抽取脱模膜1和型腔底面构件22之间的空气来使脱模膜1吸附于型腔底面构件22的真空排气口(图示略)。
该模具中,型腔底面构件22与可动构件24构成下模具。通过使可动构件24在上下方向移动,能够改变下模具的深度。通过型腔底面构件22的上表面以及可动构件24的内侧侧面,形成形状与由工序(α4)形成的树脂密封部19的形状对应的凹部26。
以下,将型腔底面构件22的上表面以及可动构件24的内侧侧面统称为型腔面。
工序(α1):
在可动构件24上配置脱模膜30以覆盖型腔底面构件22的上表面。此时脱模膜1以第1层2侧的表面2a朝向上侧(与型腔底面构件22的方向相反的方向)的方式配置。
脱模膜1典型的是由放卷辊(图示略)送出、由收卷辊(图示略)卷取。脱模膜1通过放卷辊和收卷辊被拉伸,以被拉伸的状态配置于可动构件24。
工序(α2):
另外,通过型腔底面构件22的真空排气口(图示略)抽真空,使型腔底面构件22的上表面与脱模膜1之间的空间的压力降低,将脱模膜1拉伸而使之变形,真空吸附于型腔底面构件22的上表面。进一步,将配置于型腔底面构件22的周缘的框状的可动构件24闭合,在所有方向上拉伸脱模膜1,使之呈紧绷状态。
另外,基于高温环境下的脱模膜1的强度、厚度、由型腔底面构件22的上表面和可动构件24的内侧侧面形成的凹部的形状,脱模膜1不一定与型腔面密合。工序(α2)的真空吸附阶段中,如图3所示,也可在脱模膜1和型腔面之间残留少量的空隙。
工序(α3):
如图3所示,通过涂布器(图示略)将固化性树脂40适量填充于凹部26内的脱模膜30上。
此外,另行通过固定上模20的真空排气口(图示略)抽真空,使结构体130的基板10真空吸附于固定上模20的下表面。
作为固化性树脂40,使用半导体模块等的制造中所用的各种固化性树脂即可。优选环氧树脂、有机硅树脂等热固化性树脂,特别优选环氧树脂。
作为环氧树脂,例如可例举住友电木株式会社(住友ベークライト社)制的スミコンEME G770H型F ver.GR、长濑凯姆泰克斯株式会社(ナガセケムテックス社)制的T693/R4719-SP10等。
作为有机硅树脂的市售品,可例举信越化学工业株式会社(信越化学工業社)制的LPS-3412AJ、LPS-3412B等。
固化性树脂40也可含有炭黑、熔融二氧化硅、结晶二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝等。
另外,此处示出了填充固体的固化性树脂40的示例,但是本发明不限于此,也可填充液态的固化性树脂。
工序(α4):
如图4所示,以凹部26内的脱模膜1上填充了固化性树脂40的状态使型腔底面构件22和可动构件24上升,将固定上模20合模。
然后,如图5所示,在仅使型腔底面构件22上升的同时对模具加热以使固化性树脂40固化,形成密封结构体130的树脂密封部19。藉此形成密封体110。
工序(α4)中,利用使型腔底面构件22上升时的压力进一步将填充于型腔内的固化性树脂40向型腔面挤压。藉此脱模膜1被拉伸而变形,与型腔面密合。由此形成形状与凹部26的形状对应的树脂密封部19。树脂密封部19的厚度与使型腔底面构件22上升后的从型腔底面构件22的上表面到可动构件24的上端为止的高度(下模具的深度)相同。
模具的加热温度、即固化性树脂40的加热温度优选为100~185℃,特别优选150~180℃。如果加热温度在上述范围的下限值以上,则半导体封装体1的生产性优良。如果加热温度在上述范围的上限值以下,则固化性树脂40的劣化得到抑制。
从抑制由固化性树脂40的热膨胀率引起的树脂密封部19的形状变化的方面考虑,在特别要求密封体110的保护的情况下,优选以上述范围内的尽量低的温度进行加热。
工序(α5):
将固定上模20、型腔底面构件22、可动构件24开模,取出密封体110。
使密封体110脱模的同时,将脱模膜1的使用完成的部分送入收卷辊(图示略),将脱模膜1的未使用部分从放卷辊(图示略)送出。
从放卷辊向收卷辊运送时的脱模膜1的厚度优选在43μm以上。厚度低于43μm则脱模膜1在运送时容易产生褶皱。脱模膜1如果产生褶皱,则存在褶皱被转印至树脂密封部19而产生制品不良的可能性。如果厚度在43μm以上,则能够通过在脱模膜1上充分施加张力来抑制褶皱的产生。
(第2实施方式)
作为密封体的制造方法的另一实施方式,针对使用图1所示的脱模膜1通过传递成形法制造图2所示的密封体110的情况进行说明。
本实施方式的半导体封装体的制造方法具有下述工序(β1)~(β5)。
(β1)在具备具有深度在3mm以上的凹部的上模具和不具有深度在3mm以上的凹部的下模具的模具的上模具中,配置脱模膜1以使脱模膜1覆盖上模具的凹部的开口的工序。
(β2)使脱模膜1真空吸附于上模具的型腔面侧的工序。
(β3)将具备基板16、层叠结构17、硅贯通通孔18的结构体130配置于下模具的规定位置,使上模具和下模具合模的工序。
(β4)通过在形成于上模具和下模具之间的型腔内填充固化性树脂并使之固化而形成树脂密封部19来获得密封体110的工序。
(β5)从模具内取出密封体110的工序。
模具:
作为第2实施方式的模具,可使用作为传递成形法所用的模具的公知的模具。例如,可例举如图6所示的具有上模具50和下模具52的模具。上模具50中形成有由工序(β4)形成的形状与树脂密封部19的形状对应的凹部54、和将固化性树脂40引导至凹部54的凹状的树脂导入部60。下模具52中形成有设置结构体130的基板16的基板设置部58、和配置固化性树脂40的树脂配置部62。另外,在树脂配置部62内设置有将固化性树脂40向上模具50的树脂导入部60挤出的柱塞64。
工序(β1):
如图7所示,配置脱模膜1以覆盖上模具50的凹部54。脱模膜1优选以覆盖凹部54和树脂导入部60的整体的方式进行配置。脱模膜1典型的是通过放卷辊(图示略)和收卷辊(图示略)被拉伸,以被拉伸的状态配置来覆盖上模具50的凹部54。
工序(β2):
如图8所示,通过在上模具50的凹部54的外部形成的沟(图示略)抽真空,对脱模膜1和型腔面56之间的空间、以及脱模膜1和树脂导入部60的内壁之间的空间进行减压,将脱模膜1拉伸而使之变形,从而真空吸附于上模具50的型腔面56。
另外,根据高温环境下的脱模膜1的强度、厚度或凹部54的形状,脱模膜1不一定密合于型腔面56。如图8所示,在工序(β2)的真空吸附阶段中,也可在脱模膜1和型腔面56之间残留少量的空隙。
工序(β3):
如图9所示,将结构体130的基板16设置于基板设置部58并将上模具50和下模具52合模,将结构体130配置于凹部54内的规定的位置。另外,在树脂配置部62的柱塞64上预先配置固化性树脂40。
作为固化性树脂40,可例举与方法(α)中例举的固化性树脂40相同的树脂。
工序(β4):
如图10所示,上推下模具52的柱塞64,通过树脂导入部60向凹部54内填充固化性树脂40。接着,对模具加热,使固化性树脂40固化,将结构体130密封而形成树脂密封部19。藉此形成密封体110。树脂密封部19的厚度与上模具50的凹部54的深度相同。
工序(β4)中,通过向凹部54内填充固化性树脂40,利用树脂压力进一步将脱模膜1推向型腔面56,通过拉伸变形而密合于型腔面56。由此形成形状与凹部54的形状对应的树脂密封部19。
使固化性树脂40固化时模具的加热温度、即固化性树脂40的加热温度优选是与方法(α)中的温度范围相同的范围。
填充固化性树脂40时的树脂压力优选2~30MPa,特别优选3~10MPa。树脂压力如果在上述范围的下限值以上,则不容易产生固化性树脂40的填充不足等缺点。如果树脂压力在所述范围的上限值以下,则容易获得品质优良的密封体110。固化性树脂40的树脂压力可通过柱塞64进行调整。
工序(β5):
如图11所示,将密封体110从模具中取出。此时,在树脂导入部60内由固化性树脂40固化形成的固化物42以附着于密封体110的树脂密封部19的状态与密封体110从模具中被共同取出。由此,将附着于取出的密封体110的固化物42切除,得到密封体110。
以上,针对本发明的半导体元件安装用封装体的制造方法的第1~第2实施方式进行了说明,但是本发明不限于上述实施方式。上述实施方式中的各种构成及其组合等是一种示例,只要在不脱离本发明的思想的范围内,可进行构成的增加、省略、替换以及其他变更。
例如,将密封体110从脱模膜1剥离的时机不限于从模具取出密封体110时,也可以同时从模具取出脱模膜1和密封体110,之后再从密封体110剥离脱模膜1。
工序(α4)或工序(β3)中,也可在基板上配置形成有多个由层叠结构17和硅贯通通孔18构成的结构物的结构体来代替结构体130,在工序(α5)或工序(β5)之后,将取出后的密封体的基板以及树脂密封部切断(单片化)以使所述多个结构体分离,从而得到密封体110。
单片化可通过公知的方法实施,例如可例举切割法(日文:ダイシング法)。切割法是使切割刀片旋转的同时将对象物切断的方法。作为切割刀片,典型的是使用将金刚石粉烧结在圆盘的外周而得的旋转刀片(金刚石切割器)。利用切割法的单片化例如可通过以下方法实施:通过夹具将切断对象物(密封体)固定在处理台上,以切断对象物的切断区域与所述夹具之间具有切割刀片的插入空间的状态使切割刀片行进。
实施单片化的情况下,也可包含如下工序:在如前所述将切断对象物切断的工序(切断工序)之后,从配置于远离覆盖所述切割刀片的壳体的位置的喷嘴向切断对象物供给液体的同时使所述处理台移动而除去异物的工序。
工序(α5)或工序(β5)之后,也可实施在树脂密封部的表面涂布油墨、形成油墨层的工序以表示任意信息。
作为通过油墨层表示的信息,无特别限制,可例举序列号、制造商相关信息和构件的类别等。油墨的涂布方法无特别限制,例如可使用喷墨法、丝网印刷、从橡胶版转印等各种印刷方法。作为油墨无特别限制,可从公知的油墨中适当选择。
作为油墨层的形成方法,从固化速度快且封装体上的渗漏少、或未施以热风而封装体的位置偏移少等观点考虑,优选使用光固化性油墨、通过喷墨法使该油墨附着于树脂密封部的表面、利用光照使该油墨固化的方法。
作为光固化性油墨,典型的是使用含有聚合性化合物(单体、低聚物等)的油墨。根据需要在油墨中添加颜料和染料等着色材料、液体介质(溶剂或分散介质)、阻聚剂、光聚合引发剂、其他各种添加剂等。作为其他添加剂,例如可例举增滑剂、聚合促进剂、浸透促进剂、润湿剂(保湿剂)、定影剂、防霉剂、防腐剂、抗氧化剂、辐射吸收剂、螯合剂、pH调整剂、增粘剂等。
作为使光固化性油墨固化的光,可例举紫外线、可见光、红外线、电子射线、放射线等。作为紫外线的光源,可例举灭菌灯、紫外线用荧光灯、碳弧灯、氙灯、复印用高压水银灯、中压或高压水银灯、超高压水银灯、无电极灯、金属卤化物灯、紫外线发光二极管、紫外线激光二极管、自然光等。
光照可在常压下进行,也可在减压下进行。此外,可在空气中进行,也可在氮气气氛、二氧化碳气氛等惰性气体气氛中进行。
通过本发明的密封体的制造方法制造的密封体不限于密封体110。
图12是通过本发明的密封体的制造方法制造的密封体的其他示例的简要剖视图。该密封体120是功率半导体模块,具有基板10、半导体芯片(半导体元件)11、多个连接端子12、多条线材13、散热板14、树脂密封部15。
多个连接端子12的一端分别配置于基板10上的半导体芯片11附近,从该位置向基板10的边缘方向延伸,在基板10的边缘部以和基板10侧相反的方向曲折,进一步向远离基板10的方向曲折,向树脂密封部15的外侧突出。多条线材13分别与多个连接端子12的一端和半导体芯片11连接。散热板14配置于基板10的下侧,散热板14的上表面与基板10连接。树脂密封部15将连接端子12的一部分以及散热板14的底面以外的部分密封,散热板14的底面露出。
除了使用具备基板10、半导体芯片11、连接端子12、线材13和散热板14的结构体替代结构体130并使用具有与树脂密封部15对应的型腔的模具之外,可通过与第1实施方式和第2实施方式相同的方式制造密封体120。
例如,作为上模具,使用具有形状与树脂密封部12的连接端子12突出的位置更上侧的位置对应的凹部的模具,作为下模具,使用具有形状与树脂密封部12的连接端子12突出的位置更下侧的位置对应的凹部的模具。如果将这些上模具和下模具合模,则形成与树脂密封部15对应的型腔。
上模具的凹部的深度D2与下模具的凹部的深度D3合计为树脂密封部15的厚度D1。该示例中,D2少于3mm,D3在3mm以上。
密封体120的制造过程中,在下模具的型腔面配置本发明的脱模膜,在其上以散热板14侧朝向下模具侧的方式配置所述结构体,以连接端子12的不密封的部分夹持于上模具和下模具之间的状态进行合模,实施与所述相同的传递成形。藉此能够形成密封体120。此时,也可在上模具的型腔面配置既存的脱模膜。
树脂密封部的形状不限于图2和图12所示的形状。例如树脂密封部的上表面和侧面也可以是不平坦且具有阶梯差的。
形成树脂密封部时,半导体芯片和其他构件也可与脱模膜直接接触。此时,与脱模膜直接接触的部分从树脂密封部露出。
实施例
以下示出实施例对本发明进行详细说明。但是,本发明不限于以下的记载。后述的例1~15中,例1~10是实施例,例11~15是比较例。各例中使用的材料和测定·评价方法在以下示出。
[使用材料]
<热塑性树脂膜>
ETFE膜:将由后述的制造例1获得的ETFE(1)通过设置有缝隙开度调整后的T模具的挤出机在320℃下熔融挤出,调整母模辊、制膜速度、挤压压力,得到了厚度为12μm、25μm、100μm、200μm的ETFE膜。
聚甲基戊烯膜:将聚甲基戊烯「TPX MX004」(三井化学株式会社(三井化学社)制)通过设置有缝隙开度调整后的T模具的挤出机在280℃下熔融挤出,调整母模辊、制膜速度、挤压压力,得到了厚度为25μm的聚甲基戊烯膜。
PBT膜(1):将“ノバデュラン5020”(三菱工程塑料株式会社(三菱エンジニアリングプラスチック社)制、Mw:70000、来自丁烷二醇的单元/来自对苯二甲酸的单元=53/47(摩尔比))通过设置有缝隙开度调整后的T模具的挤出机在280℃下熔融挤出,调整母模辊、制膜速度、挤压压力,得到了厚度为38、50、100、150μm的PBT膜。另外,Tg为63℃。
PBT膜(2):将“ノバデュラン5505S”(三菱工程塑料株式会社(三菱エンジニアリングプラスチック社)制,Mw:60000,来自丁烷二醇的单元/来自对苯二甲酸的单元=53/47(摩尔比),来自聚乙二醇的单元在整体单元中以5摩尔%共聚)通过设置有缝隙开度调整后的T模具的挤出机在280℃下熔融挤出,调整母模辊、制膜速度、挤压压力,得到了厚度为50μm的PBT膜。另外,Tg为62℃。
PBT膜(3):将“ノバデュラン5026”(三菱工程塑料株式会社制,Mw:110000,来自丁烷二醇的单元/来自对苯二甲酸的单元=53/47(摩尔比))通过设置有缝隙开度调整后的T模具的挤出机在280℃下熔融挤出,调整母模辊、制膜速度、挤压压力,得到了厚度为100μm的PBT膜。另外,Tg为63℃。
PBT膜(4):将“ノバデュラン5510S”(三菱工程塑料株式会社制,Mw:60000,来自丁烷二醇的单元/来自对苯二甲酸的单元=53/47(摩尔比),来自聚乙二醇的单元在整体单元中以11摩尔%共聚)通过设置有缝隙开度调整后的T模具的挤出机在280℃下熔融挤出,调整母模辊、制膜速度、挤压压力,得到了厚度为50μm的PBT膜。另外,Tg为60℃。
非延伸尼龙膜:ダイアミロンC-Z 50μm(三菱树脂株式会社(三菱樹脂社)制)、Tg:47℃。
易成形PET膜:テフレックスFT 50μm(帝人杜邦膜株式会社(帝人デュポンフィルム社)制)、Tg:101℃。
PET膜:テイジンテトロンG2 50μm(帝人杜邦膜株式会社制)、Tg:118℃。
另外,实施例中使用的膜的Tg是按照ISO6721-4:1994(JIS K7244-4:1999)测定的储能模量E’和损耗弹性模量E”之比tanδ(E”/E’)取最大值时的温度。在频率为10Hz、静力为0.98N、动态位移为0.035%时以2℃/分钟的速率将温度从20℃升温至180℃来测定Tg。
各膜中,将Ra小的面作为干燥层叠中的贴合面。另外,各膜在干燥层叠中的贴合面的基于ISO8296:1987(JIS K6768:1999)的湿润张力在40mN/m以下时,实施电晕处理以使湿润张力在40mN/m以上。
<制造例1:ETFE(1)的制造>
对内容积为1.3L的具有搅拌机的聚合槽进行排气,在其中加入881.9g的1-氢十三氟己烷、335.5g的1,3-二氯-1,1,2,2,3-五氟丙烷(商品名「AK225cb」旭硝子株式会社(旭硝子社)制,以下称作AK225cb。)、7.0g的CH2=CHCF2CF2CF2CF3(PFBE),压入165.2g的TFE、9.8g的乙烯(以下称作E。),将聚合槽内升温至66℃,加入7.7ml的过氧化新戊酸叔丁酯(以下称作PBPV。)的1质量%的AK225cb溶液作为聚合引发剂溶液,开始聚合。
以聚合中压力达到一定值的条件,连续添加TFE/E=54/46摩尔比的单体混合气体。另外,与单体混合气体的添加相应,连续添加了相当于TFE与E的合计摩尔数的1.4摩尔%的量的PFBE。聚合开始2.9小时后,在添加了100g的单体混合气体的时间点,将聚合槽内温度降至室温的同时将聚合槽的压力排气至常压。
之后,用玻璃过滤器对获得的浆料抽滤,回收固体成分并通过在150℃下干燥15小时而得到了105g的ETFE(1)。
ETFE(1)是四氟乙烯/乙烯/PFBE=52.5/46.3/1.2(摩尔比)的共聚物,MFR为12g/10分钟。
<粘接层>
作为在将各膜贴合的干燥层叠工序中使用的粘接剂,使用了以下的氨基甲酸酯类粘接剂A。
[氨基甲酸酯类粘接剂A]
主剂:クリスボンNT-258(DIC株式会社(DIC社)制)
固化剂:コロネート2096(日本聚氨酯工业株式会社(日本ポリウレタン工業社)制)。
主剂和固化剂以固体成分的质量比(主剂:固化剂)为10:1的方式混合,使用乙酸乙酯作为稀释剂。
[测定·评价方法]
<厚度>
例1~8以及例12~13中用于第1层或第2层的膜(或例9~11中作为脱模膜使用的膜)的厚度按以下顺序测定。
在接触式厚度仪DG-525H(株式会社小野测器(小野測器社)制)上使用测定头AA-026(Φ10mm SR7),以宽度方向上距离相等的方式测定10处膜的厚度,将其平均值作为厚度。
<180℃拉伸断裂应力>
例1~8以及例12~13中用于第2层的膜(或例11中作为脱模膜使用的膜)的拉伸断裂应力(单位:MPa)按照ASTM D638进行了测定。具体而言,用V型试验片对膜进行冲压,制作了试验膜,以温度180℃、拉伸速度50mm/分钟的条件对该试验膜进行拉伸试验,测定了拉伸断裂应力。
<180℃拉伸储能模量>
例1~8以及例12~13中用于第2层的膜(或例11中作为脱模膜使用的膜)的拉伸储能模量(单位:MPa)按照以下顺序进行了测定。
使用动态粘弹性装置ソリッドL-1(东洋精机株式会社(東洋精機)制),按照ISO6721-4:1994(JIS K7244-4:1999)测定了储能模量E’。使样品测定尺寸为宽8mm×长20mm、频率为10Hz、静力为0.98N、动态位移为0.035%,以2℃/分钟的速度将温度从20℃升至180℃,将180℃的值时测定的E’作为180℃拉伸储能模量。
<180℃顺应试验>
参照图13对本试验方法进行说明。
本试验中使用的装置如图13所示,具备中央具有Φ10mm的圆柱状的孔的圆圈型的框材(不锈钢制,厚度9mm)70、下模具72、上模具74和块(コマ)76。
下模具72中形成有能够容纳框材70的凹部。凹部的底面配置有不锈钢制的筛网78。下模具72中连接有配管L1,配管L1连接有真空泵(图示略),能够使凹部内的空气的压力降低。
上模具74的中央有孔,上侧(与下模具72侧相反一侧)的开口被玻璃制的天窗80封堵。上模具72中连接有配管L2,通过配管L2能够向上模具74的孔中供给压缩空气。
试验时,首先将框材70载置于筛网78上,在框材70的孔中置入块76,使用螺钉(图示略)以上模具72和下模具74夹持垫圈82以及作为评价对象的脱模膜30的状态将它们合模。藉此,脱模膜30被固定。另外,脱模膜30与下模具72的型腔面之间、以及脱模膜30与上模具74的孔的内周面和天窗76之间分别形成气密的空间。
此时,下模具72的凹部的侧面与框材70的外周面之间、以及脱模膜30与框材70的顶面(日文:天面)之间仅存在细微的间隙。另外,通过筛网78使下模具72的凹部的底面与框材70形成不密合的状态。
由此,将脱模膜30固定后,通过配管L1对下模具72的凹部内减压,根据需要从配管L2将压缩空气供给于上模具74的孔中,藉此能够拉伸脱模膜30,使其被吸至框材70侧,与框材70的孔的内周面以及块76的上表面密合。
另外,通过改变置入框材70的孔中的块76的厚度,能够改变顺应深度、即框材70的上表面与块78的上表面之间的距离。
试验中,首先使用使顺应深度为3mm或7mm的块76,以所述顺序将脱模膜30固定。此时,在脱模膜30是由第2层与第1层层叠而成的层叠膜的情况下,将第2层侧的表面朝向框材70侧配置。接着,使用配置于下模具72下侧的热板(图示略)将装置整体加热至180℃后,运转真空泵以将块76和脱模膜30之间的空气抽出。进一步从配管L2将压缩空气(0.5MPa)供给于空间S内,使脱模膜30与框材70和块76顺应。将该状态维持3分钟,以真空泵的真空度确认了穿孔的有无。具体而言,在真空度为-90kPa以上的情况下,确认具有穿孔。按照以下基准评价了结果。
○(良好):未产生穿孔。
×(不良):产生了穿孔。
另外,通过天窗80观察膜,以目视确认框材70的孔中的角部(块76的上表面与框材70的孔的内周面的交叉部分)是否与脱模膜30接触,通过以下标准评价了与模具的顺应性。
○(良好):有接触。
×(不良):未接触。
<环氧树脂剥离性>
在15cm×15cm的正方形的金属板(厚度3mm)上载置了尺寸为15cm×15cm正方形的聚酰亚胺膜(商品名:ユーピレックス125S、宇部兴产株式会社(宇部興産社)制、厚度125μm)。进一步在该聚酰亚胺上载置15cm×15cm的正方形且中央具有10cm×8cm的长方形的孔的聚酰亚胺膜(厚度3mm)作为间隔物。在该孔的中心附近载置了2g半导体密封用环氧颗粒树脂(商品名:スミコンEME G770H型F ver.GR,住友电木株式会社制)。进一步在其上以第1面朝向下侧(环氧树脂侧)的方式载置15cm×15cm的正方形的脱模膜,最后在其上载置15cm×15cm的正方形的金属板(厚度3mm),作为层叠样品。
将该层叠样品置入以180℃加热后的压机(50t压机、按压面积45cm×50cm),以100kg/cm2的压力按压5分钟,使环氧树脂固化。将层叠样品取出,除去金属板和聚酰亚胺膜,恢复至常温。以目视确认此时的脱模膜的举动,并确认用手剥离脱模膜时的举动,按照以下标准评价了环氧树脂的剥离性。
○(良好):冷却时自发剥离。能够容易地用手剥离。
×(不良):冷却时不自发剥离。不能容易地用手剥离。
[例1]
在100μm的PBT膜(1)的单面上用凹版涂布法涂布0.5g/m2的氨基甲酸酯类粘接剂A,通过干燥层叠与25μm的ETFE膜的电晕处理面贴合,得到了脱模膜。干燥层叠的条件为:基材宽度1000mm,输送速度20m/分钟,干燥温度80~100℃,层叠辊温度25℃,辊压力3.5MPa。
[例2~10、例14~15]
按照表1和表2的记载选择第1层和第2层,与例1同样地得到了脱模膜。
[例11~13]
直接将与表1和表2记载的第1层或第2层对应的膜作为脱模膜。
例1~15的脱模膜的膜构成、第2层的拉伸断裂应力(MPa)、第2层的180℃时的拉伸储能模量(MPa)、第2层的180℃时的拉伸断裂应力(MPa)与厚度(μm)之积(180℃拉伸断裂应力×厚度)、第2层的180℃时的拉伸储能模量(MPa)与厚度(μm)之积(180℃拉伸储能模量×厚度)、评价结果(环氧树脂剥离性、180℃顺应试验)示于表1和表2。
膜构成中示出了分别与第1层和第2层对应的膜的种类、厚度(μm)以及两面的Ra。另外,表1和表2中的第1层和第2层的膜的各Ra值分为上下2段表示,其中较小一方为干燥层叠面,较大一方为非干燥层叠面。
[表1]
【表2】
如上述结果所示,例1~10的脱模膜的环氧树脂剥离性的评价结果为○,可确认密封体从模具的脱模性优良。
另外,例1~7的脱模膜的180℃顺应试验的评价结果为○,可确认在成形时的温度条件下具有能够无破裂地顺应深3mm和7mm的模具的顺应性。例8和例10的脱模膜在深7mm的模具中产生穿孔,在深3mm的模具中具有能够无破裂地顺应的顺应性。认为这是因为例8的脱模膜的(第2层的180℃时的拉伸储能模量×厚度)/(第2层的180℃时的拉伸断裂强度×厚度)的值在3.8以上,难以顺应深度7mm的模具,然后由于压缩空气而急速地与模具顺应,产生了穿孔。另外,认为形成例10的脱模膜的第2层的PBT中,聚亚烷基二醇单元在整体单元中超过10摩尔%,拉伸断裂应力过低而在深模具中产生了穿孔。
例9的脱模膜在深7mm的模具中无法顺应模具,但在深3mm的模具中具有能够无破裂地顺应的顺应性。认为这是因为形成例9的脱模膜的第2层的PBT中,Mw超过100000,拉伸断裂应力过高而在深模具中的顺应性不充分。
另一方面,发现ETFE的单层膜的厚度为100μm的例11的脱模膜在180℃顺应试验时在深3mm的模具中发生破裂。
ETFE的单层膜的厚度为200μm的例12的脱模膜中虽然未发现穿孔,但是顺应性不良。
PBT的单层膜的例13的脱模膜的脱模性不充分。
第2层的厚度超过100μm的例14的脱模膜在180℃顺应试验时未顺应深3mm以上的模具。
第2层的180℃拉伸储能模量×厚度超过18000的例15的脱模膜在180℃顺应试验时未顺应深3mm以上的模具。
产业上利用的可能性
本发明的脱模膜、以及使用该脱模膜的密封体的制造方法可在形状复杂的半导体模块等的制造中广泛使用。
另外,这里引用2014年3月7日提出申请的日本专利申请2014-045467号的说明书、权利要求书、附图和摘要的全部内容作为本发明的说明书的揭示。
符号说明
1脱模膜、2第1层、3第2层、10基板、11半导体芯片(半导体元件)、12连接端子、13线材、14散热板、15树脂密封部、16基板、17层叠结构、17a半导体芯片(半导体元件)、18硅贯通通孔(连接端子)、19树脂密封部、20固定上模(上模具)、22型腔底面构件、24可动构件、26凹部、30脱模膜、40固化性树脂、50上模具、52下模具、54凹部、56型腔面、58基板设置部、60树脂导入部、62树脂配置部、64柱塞、70框材、72下模具、74上模具、76块、78筛网、L1配管、L2配管、80天窗、82垫圈、110密封体、120密封体、130结构体
Claims (10)
1.脱模膜,它是在将具备基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于具有至少一方的深度在3mm以上的上模具和下模具的模具内、用固化性树脂密封来形成厚度3mm以上的树脂密封部的密封体的制造方法中,配置于所述上模具和下模具中深度在3mm以上的那一方的与所述固化性树脂接触的面的脱模膜,其特征在于,
具有在所述树脂密封部形成时与固化性树脂接触的第1层、和第2层,
所述第1层的厚度为5~30μm且由选自氟树脂和熔点在200℃以上的聚烯烃中的至少一种构成,
所述第2层的厚度为38~100μm,在180℃时的拉伸储能模量(MPa)与厚度(μm)之积在18000(MPa·μm)以下、且在180℃时的拉伸断裂应力(MPa)与厚度(μm)之积在2000(MPa·μm)以上。
2.如权利要求1所述的脱模膜,其特征在于,所述第1层由氟化烯烃类聚合物或聚甲基戊烯构成。
3.如权利要求1所述的脱模膜,其特征在于,所述第1层由具有基于四氟烯烃的单元和基于乙烯的单元的共聚物构成。
4.如权利要求1~3中任一项所述的脱模膜,其特征在于,所述第2层由第2层用树脂构成,所述第2层用树脂的玻璃化温度为40~105℃。
5.如权利要求1~3中任一项所述的脱模膜,其特征在于,所述第2层由选自非拉伸聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及易成形聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种构成。
6.如权利要求1~3中任一项所述的脱模膜,其特征在于,所述第2层的模具面侧的表面的算术平均粗糙度(Ra)为1.5~2.1μm。
7.如权利要求1~3中任一项所述的脱模膜,其特征在于,所述第2层的(180℃时的拉伸储能模量MPa×厚度μm)/(180℃时的拉伸断裂应力MPa×厚度μm)低于3.8。
8.密封体的制造方法,它是使用具有至少一方的深度在3mm以上的上模具和下模具的模具来制造具有基板、半导体元件、连接端子、由固化性树脂形成的厚度在3mm以上的树脂密封部的密封体的方法,其特征在于,具有
将权利要求1~4中任一项所述的脱模膜配置于所述上模具和下模具中深度在3mm以上的那一方的与所述固化性树脂接触的面的工序,和
将具有基板、半导体元件、连接端子的结构体配置于所述模具内,使固化性树脂充满所述模具内的空间并固化而形成厚度在3mm以上的树脂密封部的工序,和
使所述树脂密封部与所述结构体同时从所述模具脱模的工序。
9.如权利要求8所述的密封体的制造方法,其特征在于,具有下述工序(α1)~(α5):
(α1)在具备具有深度在3mm以上的凹部的下模具和不具有深度在3mm以上的凹部的上模具的模具的所述下模具中,配置脱模膜以使脱模膜覆盖下模具的凹部的工序;
(α2)将脱模膜真空吸附于下模具的型腔面侧的工序;
(α3)在下模具的凹部内填充固化性树脂的工序;
(α4)通过将具有基板、层叠结构、硅贯通通孔的结构体配置在上模具和下模具之间,使上模具和下模具合模,在形成于所述上模具和下模具之间的型腔中充满固化性树脂并使之固化而形成树脂密封部来获得密封体的工序;
(α5)从模具内取出密封体的工序。
10.如权利要求8所述的密封体的制造方法,其特征在于,具有下述工序(β1)~(β5):
(β1)在具备具有深度在3mm以上的凹部的上模具和不具有深度在3mm以上的凹部的下模具的模具的上模具中,配置脱模膜以使脱模膜覆盖上模具的凹部的开口的工序;
(β2)将脱模膜真空吸附于上模具的型腔面侧的工序;
(β3)将具备基板、层叠结构、硅贯通通孔的结构体配置于下模具的规定位置,使上模具和下模具合模的工序;
(β4)通过在形成于上模具和下模具之间的型腔内填充固化性树脂并使之固化而形成树脂密封部来获得密封体的工序;
(β5)从模具内取出密封体的工序。
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