JP2004006596A - 樹脂封止用ダム枠材及び電子部品モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のベアチップ等の電子部品チップを基板上に実装し、各電子部品チップの周囲、もしくは電子部品チップ全部を囲むダム枠を設けて液状の封止剤樹脂組成物をキャスティングし、封止剤樹脂組成物の硬化後に裁断して個々の電子部品チップを含むモジュールを得る方法において、封止剤樹脂の硬化収縮等による基板の反りを発生しないダム枠材、並びに該ダム枠材を使用した電子部品モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に電子部品チップを実装し、電子部品チップを取り囲むダム枠材を固定して凹部を形成し、封止剤樹脂組成物を凹部内にキャスティングして硬化させた後に裁断して電子部品チップを含む電子部品モジュールを製造するための樹脂封止用ダム枠材であり、ショアA硬度が35〜95、かつ厚みが0.2〜3mmである可とう性材料からなる樹脂封止用ダム枠材とする。
【選択図】 図1
【解決手段】基板上に電子部品チップを実装し、電子部品チップを取り囲むダム枠材を固定して凹部を形成し、封止剤樹脂組成物を凹部内にキャスティングして硬化させた後に裁断して電子部品チップを含む電子部品モジュールを製造するための樹脂封止用ダム枠材であり、ショアA硬度が35〜95、かつ厚みが0.2〜3mmである可とう性材料からなる樹脂封止用ダム枠材とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICベアチップ等の環境封止する必要が有る電子部品チップを基板上に実装して封止剤樹脂組成物にて封止して電子部品モジュールとする電子部品モジュールの製造方法並びに該製造方法において封止剤樹脂組成物にて封止する際に使用する樹脂封止用ダム枠材(以下、単に「ダム枠材」ともいう。)に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子部品モジュールの代表例である集積回路(IC)は、周知のように環境封止する必要が有るICベアチップを基板に載置し、該チップと外部端子とワイヤボンディングを行って実装した後、反応硬化性を有する液状の封止剤樹脂組成物をキャスティングして硬化させることにより封止するIC実装法により製造されている。かかる実装用の回路が形成された基板としては、例えばガラスエポキシ基板やポリイミドフィルム基板があり、ガラスエポキシ基板を使用する場合にはCOB(Chip on Board)法と、またポリイミドフィルム基板を使用する場合にはCOF(Chip on Film)法と、それぞれ称されている。これらの実装方法においては、封止するための反応硬化性を有する液状の封止剤樹脂組成物が硬化するまでの間、該樹脂組成物が不要に流動しないように、ダム枠材を使用することが必要である。
【0003】
近年、ICのより一層の小型化の要請などに対応するために、複数のベアチップ等の電子部品チップを基板上に並べて実装し、各電子部品チップの周囲にダム枠を形成し、樹脂封止してモジュール化する方法や、複数の電子部品チップを基板上に実装し、電子部品チップ全部を囲むダム枠を設けて一括して樹脂封止し、いずれも、封止剤樹脂組成物の硬化後に裁断して個々の電子部品チップを含むモジュールを得る方法が検討されている。
【0004】
かかるダム枠材を開示したものとして、特開平9−283659号公報記載の技術が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平9−283659号公報記載の技術は、ダム枠材としてセラミックグリーンシートを使用し、これを焼成してダム枠材とするものである。従って、セラミック性の基板を使用する場合には使用可能であるが、ガラスエポキシ基板やポリイミドフィルム基板の場合には使用することができない。
【0006】
また、封止用樹脂として広く使用されるシリコーン樹脂やエポキシ樹脂は硬化収縮を起こすため、薄いガラスエポキシ基板やポリイミドフィルム基板を使用した場合に、反りを生じ、裁断時に寸法精度や歩留りの低下、切断刃の損傷等の問題を生じる傾向にある。
【0007】
本発明の目的は、複数のICベアチップ等の電子部品チップを基板上に実装し、各電子部品チップの周囲、もしくは電子部品チップ全部を囲むダム枠を設けて液状の封止剤樹脂組成物をキャスティングし、封止剤樹脂組成物の硬化後に裁断して個々の電子部品チップを含むモジュールを得る方法において、封止剤樹脂の硬化収縮等による基板の反りを発生しないダム枠材、並びに該ダム枠材を使用した電子部品モジュールの製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく、ダム枠材について鋭意研究したところ、特定範囲の硬度の可とう性材料を選択することにより、封止樹脂の硬化収縮による基板の反りを発生することのないダム枠材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
即ち本発明は、基板上に電子部品チップを実装し、前記電子部品チップを取り囲むダム枠材を固定して凹部を形成し、封止剤樹脂組成物を前記凹部内にキャスティングして硬化させた後に裁断して前記電子部品チップを含む電子部品モジュールを製造するための樹脂封止用ダム枠材であって、
ショアA硬度が35〜95、かつ厚みが0.2〜3mmである可とう性材料からなることを特徴とする。
【0010】
樹脂封止用ダム枠材のショアA硬度が35未満の場合には、柔らかすぎて位置合わせ精度が安定せず、また粘着性が発生する場合もあって取り扱いが不便であり、95を超えると基板に反りを生じる場合がある。また樹脂封止用ダム枠材の厚みが0.2mm未満では電子部品チップの一部が封止されず、3mmを超えるとチップが厚くなりすぎて小型化の要請に対応できない。
【0011】
上記の樹脂封止用ダム枠材は、可とう性材料としてエラストマーシートを使用し、該エラストマーシートを裁断加工したものであることが好ましい。
【0012】
また上記の樹脂封止用ダム枠材は、可とう性材料として加硫ゴムシートを使用し、該加硫ゴムシートを打ち抜き加工したものであることも好ましい態様である。
【0013】
係る構成により、ショアA硬度が35〜95かつ厚みが0.2〜3mmであり、可とう性を有しつつ形状安定性の高い樹脂封止用ダム枠材を得ることができる。
【0014】
上記の可とう性材料は、繊維補強されたものであることが好ましい。
【0015】
エラストマーシートの裁断加工、とりわけ繊維補強エラストマーシートの裁断加工や繊維補強加硫ゴムシートの打ち抜き加工により得られるダム枠材は、寸法精度がよく、電子部品チップの周囲に余分なスペースを設けることなく樹脂封止できるので、封止用樹脂のロスを小さくすることができる。
【0016】
本発明の樹脂封止用ダム枠材は、100℃で1時間加熱した後の寸法変化率が2%以下であることが好ましい。
【0017】
封止剤樹脂組成物は室温でも反応、硬化するが、加熱することによって、より短時間で硬化するため、電子部品モジュールの生産効率の観点より、ダム枠材も耐熱性に優れたものであることが好ましい。特に、封止剤樹脂組成物の原料成分を混合後に、加熱温度である100℃にて1時間加熱した後の寸法変化率が2%以下であることにより、高温で加熱、硬化させても基板に反りが発生せず、好ましい。
【0018】
上記の樹脂封止用ダム枠材は、片面に粘着剤層を有するものであることが好ましい。
【0019】
ダム枠材の基板への固定は、溶剤型接着剤、エマルジョンタイプの接着剤、反応硬化型の接着剤を使用してもよく、粘着剤を使用してもよいが、接着剤を使用した場合には、接着剤の種類や接着剤層の厚みによっては、ダム枠材を基板に接着固定した段階で反りを生じる場合がある。粘着剤を使用すると、反りが発生しないので、より好ましい。
【0020】
本発明は、基板上に電子部品チップを実装し、前記電子部品チップを取り囲むダム枠材を固定して凹部を形成し、封止用樹脂組成物を前記凹部内にキャスティングして硬化させた後に裁断して前記電子部品チップを含む電子部品モジュールを製造する電子部品モジュールの製造方法であって、
前記ダム枠材は、ショアA硬度が35〜95、かつ厚みが0.2〜3mmである可とう性材料からなる樹脂封止用ダム枠材であることを特徴とする。
【0021】
かかる樹脂封止用ダム枠材の使用により、封止樹脂の硬化収縮による基板の反りの発生を抑制し、裁断時に寸法精度や歩留りの低下等の問題を生じることなく電子部品モジュールを製造することができる。
【0022】
裁断は、ダム枠材を残したまま行ってもよく、ダム枠材を剥離除去した後に行ってもよい。
【0023】
上述の電子部品モジュールの製造方法においては、樹脂封止用ダム枠材は、エラストマーシートを裁断加工したものであることが好ましい。また樹脂封止用ダム枠材は、加硫ゴムシートを打ち抜き加工したものであることも好ましい態様である。さらに樹脂封止用ダム枠材は、100℃で1時間加熱した後の寸法変化率が2%以下であることが好ましい。
【0024】
上述の電子部品モジュールの製造方法においては、樹脂封止用ダム枠材は、片面に粘着剤層を有するものであることが好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂封止用ダム枠材を構成する可とう性材料としては、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム材料のいずれも使用可能である。
【0026】
熱可塑性エラストマーとしては、公知の熱可塑性エラストマーは限定なく使用可能であり、具体的にはポリエステルエラストマー(例えば商品名ペルプレン(東洋紡績社製))、ポリオレフィンエラストマー(例えば商品名サントプレン(エーイーエスジャパン社製))、ポリアミドエラストマー、アイオノマー、ポリウレタンエラストマー等が例示される。
【0027】
また架橋ゴム材料を構成するゴム材料としては、天然ゴムの他、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IIR)、ニトリルゴム(NBR)、水素添加ニトリルゴム(水添NBR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムが例示される。これらのゴム材料は必要に応じて2種以上を併用してもよい。
【0028】
封止用樹脂を室温〜60℃程度の比較的低温で加熱、硬化させる場合には上記の可とう性材料は広範囲のものが使用可能である。封止用樹脂を高温で加熱、硬化させる場合には、耐熱性に優れた材料を選択する。とりわけ耐熱性に優れた材料としては、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴムが例示される。
【0029】
加熱による寸法変化率の小さな可とう性材料としては、架橋したゴム材料が好適なものとして例示される。
【0030】
使用する可とう性材料としては、封止用樹脂と剥離が容易である材料の使用が好ましく、かかる材料の使用により、封止用樹脂の硬化収縮による基板の反りがより発生しにくくなる。かかる特性を有する材料としては、熱可塑性ポリオレフィンエラストマーが好適な材料として例示される。
【0031】
上記の熱可塑性エラストマーやゴム材料には、必要に応じて添加剤を添加する。係る添加剤としては、フィラー(充填剤)、可塑剤、酸化防止剤、加工性改良剤等が例示される。ゴム材料の場合には、さらに加硫剤、加硫促進剤を使用する。
【0032】
フィラーとしては、無機、有機の粒子状ないし粉末状の材料を使用することが可能であり、カーボンブラック、木粉、パルプ、マイカ、グラファイト、ケイソウ土、白土、フュームシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、炭酸カルシウム、クレー、タルク、酸化チタン、炭酸マグネシウム、石英、アルミニウム、亜鉛末等が例示できる。これらのフィラーは、単独で又は混合して使用することができる。
【0033】
繊維補強エラストマーシートないし繊維補強加硫ゴムシートにおいては、公知の補強繊維材料を使用する。具体的には、ガラス繊維のチョップストランドやミルドファイバー、ウィスカー、カーボンファイバーの短繊維やミルドファイバー、有機短繊維等の短繊維、ガラス繊維、カーボンファイバー、有機繊維の長繊維、具体的には織布や不織布が例示される。
【0034】
上記の可とう性材料のなかでも、100℃、1時間の加熱による寸法変化率が2%以下の材料としては、繊維補強エラストマー材料が好ましく、とりわけ繊維補強加硫ゴムシートの使用が好ましい。繊維補強することにより、加熱による寸法変化率を、より低下させる効果が得られる。
【0035】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、6個の電子部品チップを収容可能な空隙3を有するダム枠材1の例を示したものである。このダム枠材1を基板に粘着剤により基板に固定すると、枠体2により形成された空隙3は、基板に実装した電子部品チップを収容する凹部を形成し、液状の封止用樹脂組成物をキャスティングし、硬化して電子部品チップを封止するまで不要な流動を防止する。
【0036】
空隙3の数は、特に限定されるものではなく、その形状も限定されない。空隙3は以下の図3に例示するように1個であって、複数の電子部品チップを収容可能であってもよく、図1に例示したように電子部品チップを個々に収容可能に構成されていてもよい。封止する電子部品チップの数を多くすると、基板面積が大きくなり、これを1個の空隙に収容すると基板の反りが発生しやすくなるので、封止する電子部品チップの数が多い場合には、1個の空隙に収容する電子部品チップの数が少なく、好ましくは1個になるように、ダム枠材の空隙数を多くすることが好ましい。
【0037】
図2には、図1のX−X断面図を示した。ダム枠材1は、可とう性材料の枠体2とその片面に粘着剤層7が形成されており、粘着剤層7は剥離シート9にて保護されている。使用時には、剥離シート9を剥離して基板の所定位置に貼着、固定する。
【0038】
図5には、このダム枠材を使用して電子部品チップを封止した状態を示した。回路基板30には回路36が形成されており、その上にICチップ等の電子部品チップを載置してワイヤボンディング32を行って実装する。ダム枠材1は、電子部品チップ34を囲む所定位置に粘着剤層7を基板30に貼着させることにより固定する。形成された電子部品チップを収容した凹部に封止用樹脂組成物をキャスティングして硬化させ、例えばC位置にて裁断すると、電子部品モジュールが得られる。
【0039】
図3には、複数の電子部品チップを収容する1個の空隙12を有するダム枠材10の例を示した。このダム枠材10は、横枠体11の太さが縦枠体13よりも太く、4隅が円弧状に形成されている。また、対角位置の角部に位置合わせのための孔14が2個設けられている。例えば基板に突起を設け、ダム枠の孔14と嵌合させることにより、ダム枠を簡便かつ精度よく基板上に固定することができ、好適である。ダム枠の孔14と嵌合して位置合わせを行う突起は、基板ではなく、基板を正確に載置する基台に設けてもよい。
【0040】
図4は、ダム枠の周囲に高剛性支持部材を配設した例である。図4(a)は上面からの斜視図であり、図4(b)は図4(a)のY−Y断面図である。ダム枠材20の外周部の粘着剤層の反対面には、高剛性支持部材24が設けられている。係る高剛性支持部材24の設置により、可とう性材料がその可とう性を損なうことなく形状が安定し、基板上に容易に設置することが可能となる。この例に示した高剛性支持部材24は、断面長方形であり、粘着剤26により、基板固定用の粘着剤層27、剥離シート層29を有する可とう性材料のダム枠材20に固定されている。高剛性支持部材24は、この図のように連続したものでなくてもよい。
【0041】
高剛性支持部材24構成材料は、ダム枠材20の形状が安定するものであれば特に限定なく使用可能であり、ポリスチレン、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリカーボネート樹脂、PET,PBT等のポリエステル樹脂、ナイロン樹脂、エンジニアリングプラスチック等の高剛性熱可塑性樹脂並びにこれらの繊維強化樹脂、エポキシ樹脂やガラスエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂並びにその繊維強化樹脂、アルミニウム、鉄等の金属材料等が例示される。
【0042】
ダム枠材を基板に固定する接着剤並びに高剛性支持部材をダム枠材に固定する接着剤としては、公知の接着剤材料は特に限定なく使用可能であり、溶剤型接着剤、エマルジョン型接着剤、反応硬化型接着剤、ホットメルト接着剤、粘着剤等から選択して使用される。溶剤型接着剤としては、樹脂の有機溶剤の溶液タイプ、例えばセメダインスーパーX(セメダイン社製)等が例示され、エマルジョン型接着剤としてはポリ酢酸ビニルエマルジョンが例示される。また反応硬化型接着剤としては、エポキシ樹脂接着剤等が例示される。これらの接着剤は、ダム枠材を基板に固定した時に反りを発生しない材料を選択するか、或いは硬化収縮するものであっても、反りを発生しない厚みにて使用する。
【0043】
接着剤に代えて粘着剤を使用することは、ダム枠材を基板に固定した時に反りを発生しないため、好適である。粘着剤層を構成する粘着剤は、公知の粘着剤を限定なく使用することができる。具体的には、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤が例示される。粘着剤層は、粘着剤をダム枠材の所定面に直接塗布して形成してもよく、市販の両面粘着テープを貼合することによって形成してもよい。加熱使用するダム枠材においては、粘着剤も耐熱性の有る粘着剤、即ち加熱しても凝集力が大きく低下することのない粘着剤を使用することが好ましい。
【0044】
本発明の樹脂封止用ダム枠材は、可とう性の材料を公知の方法により加工して製造することができる。具体的には、射出成形法、押出成形法、カレンダー成形法、圧縮成形法、コーティング法等が例示される。射出成形法、圧縮成形法の場合には、例えば図1に示したダム枠材形状のキャビティーを有する金型を使用し、未加硫ゴム組成物や樹脂を注入して成形することができる。また押出成形法やカレンダー成形法の場合には、熱可塑性樹脂や未加硫ゴムをシート状に成形し、未加硫ゴムにおいてはさらに加熱、電子線照射等により加硫して可とう性のシート原反を作製し、これを所定形状に裁断することにより製造する。とりわけ繊維補強ゴムシートの作製は、必要に応じて樹脂加工して接着性を改良した織布にカレンダー加工により未加硫ゴムを圧着積層し、加熱加硫して繊維補強ゴムシートとする方法が簡便であり、好ましい。可とう性材料を構成する原料が液状の場合(例えばシリコンゴムの場合)には、例えば織布にナイフコーター等を使用してコーティングして反応硬化させることにより製造する。
【0045】
シートからの裁断方法は特に限定されるものではなく、ウォータージェット裁断、レーザー光裁断、刃物による裁断などが例示される。
【0046】
繊維補強したエラストマー、とりわけ繊維補強ゴムシートの加工においては、トムソン刃を使用した打ち抜き加工によりダム枠材とすることが好適である。
【0047】
粘着剤層を有するダム枠材の製造においては、繊維補強したエラストマーや繊維補強ゴムシートを作製し、次いで市販の両面粘着テープを貼合し、その後に所定形状に打ち抜き加工することが好ましい。
【0048】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。
(実施例1)
ナイロン繊維の織布にポリクロロプレンゴムをカレンダー加工により積層した厚さ1mmのシートを、トムソン刃を使用して図3に示した形状に打ち抜いてダム枠材を作製した。サイズは、枠体が縦40mm,横50mmであり、空隙サイズは縦30mm,横45mmである。
このシートを反り評価の目的で、回路を形成していないガラスエポキシ基板(厚さ1mm)上にセメダインスーパーXを用いて接着した。
次いで空隙部により形成された凹部に2液硬化型シリコーンRTV封止剤KE66(信越シリコーン社製)の反応性組成物をキャスティングして室温で48時間放置して硬化させた。
【0049】
(実施例2)
ガラス繊維織布にニトリルゴム(NBR)をカレンダー加工により積層した厚さ1mmのシートに市販の幅100mmの両面粘着テープ(積水化学工業製)を貼り付け、トムソン刃を使用して図1に示した形状に打ち抜いてダム枠材を作製した。サイズは、空隙サイズが10mm×10mmであり、縦方向の長さが30mm,横方向の長さが40mmである。
このダム枠材の剥離シートを除去して、回路を形成していないガラスエポキシ基板(厚さ1mm)上に貼着した。
次いで空隙部により形成された凹部に2液硬化型のエポキシ樹脂の反応性組成物をキャスティングして室温で24時間放置して硬化させた。
【0050】
(実施例3)
サントプレン101−55(エーイーエスジャパン)を押出成形して厚さ0.7mmのシートを作成し、このシートの片面に市販の両面粘着テープ(住友スリーエム社製)を貼着した。この粘着層を有するシートをコンパウンド金型を使用して図1に示した形状に打ち抜いてダム枠材を作成した。このダム枠材の粘着層の剥離シートを除去した後に回路を形成していないガラスエポキシ基板(厚さ1mm)に貼着した。
次いで空隙部により形成された凹部に2液硬化型のエポキシ樹脂の反応性組成物をキャスティングして120℃で10時間加熱して硬化させた。
【0051】
(比較例1)
厚さ1mmの反応性の固形エポキシ樹脂シート メルトキュアエポキシMC−1000(東洋ゴム工業製)を、トムソン刃を使用して図3に示した形状に打ち抜いてダム枠材を作製した。このダム枠材をガラスエポキシ基板(厚さ1mm)上に載置し、100℃にて2時間、次いで150℃にて2時間加熱して接着することにより基板上にダム枠を形成した。
実施例1と同様に、凹部に2液硬化型シリコーン樹脂の反応性組成物をキャスティングして室温で48時間放置して硬化させた。
【0052】
(比較例2)
厚さ1mmのガラスエポキシ基板の片面に市販の両面粘着テープを貼り付け、実施例2と同じサイズの図1の形状に打ち抜いてダム枠材を作製した。
このダム枠材の剥離シートを除去して、回路を形成していないガラスエポキシ基板(厚さ1mm)上に貼着した。
次いで空隙部により形成された凹部に2液硬化型のエポキシ樹脂の反応性組成物をキャスティングして室温で24時間放置して硬化させた。
【0053】
<評価>
(反り量)
実施例1、2、比較例1、2の基板について、図6に示した方法にて反りを評価した。反りは、平板上で1端を押さえ、この端部から40mmの位置における平板からの浮き上がり量(mm)にて表示した。
【0054】
(硬度)
使用したダム枠材を構成する可とう性材料(接着剤層を除く)の硬度は、材料を数枚重ねて所定の厚さとしてJIS K 6253に準拠し、デュロメータータイプA(高分子計器社製)にて測定した。
【0055】
(寸法変化率)
寸法変化率は、打ち抜き前のシート材料から長さ150mm、幅20mmの短冊状のサンプルを切り出し、長さ方向に100mmの標線を付け、この標線間距離を正確に測定する(L0)。次いでこのサンプルを100℃のオーブン中に吊るして1時間加熱し、取り出して室温まで冷却後に標線間距離を測定する(L)。寸法変化率は次式により求めた。
寸法変化率(%)=100(L0−L)/L0
以上の評価結果を表1に示した。
【0056】
【表1】
以上の結果から、本発明の樹脂封止用ダム枠材を使用すると基板の反りは発生しないことが分かる。硬化後の硬度の高いエポキシ樹脂を使用した場合(比較例1)、並びに粘着剤を使用しても枠体構成材料が高硬度である場合(比較例2)においては、基板に反りが発生した。
【図面の簡単な説明】
【図1】樹脂封止用ダム枠材の形状の例を示した斜視図
【図2】図1に示した樹脂封止用ダム枠材のX−X断面を示した断面図
【図3】別の樹脂封止用ダム枠材の形状の例を示した斜視図
【図4】高剛性支持部材を配設した樹脂封止用ダム枠材の形状の例を示した斜視図
【図5】樹脂封止用ダム枠材を使用して電子部品チップを封止する状況を示した断面図
【図6】基板の反りを測定する方法を示した図
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICベアチップ等の環境封止する必要が有る電子部品チップを基板上に実装して封止剤樹脂組成物にて封止して電子部品モジュールとする電子部品モジュールの製造方法並びに該製造方法において封止剤樹脂組成物にて封止する際に使用する樹脂封止用ダム枠材(以下、単に「ダム枠材」ともいう。)に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子部品モジュールの代表例である集積回路(IC)は、周知のように環境封止する必要が有るICベアチップを基板に載置し、該チップと外部端子とワイヤボンディングを行って実装した後、反応硬化性を有する液状の封止剤樹脂組成物をキャスティングして硬化させることにより封止するIC実装法により製造されている。かかる実装用の回路が形成された基板としては、例えばガラスエポキシ基板やポリイミドフィルム基板があり、ガラスエポキシ基板を使用する場合にはCOB(Chip on Board)法と、またポリイミドフィルム基板を使用する場合にはCOF(Chip on Film)法と、それぞれ称されている。これらの実装方法においては、封止するための反応硬化性を有する液状の封止剤樹脂組成物が硬化するまでの間、該樹脂組成物が不要に流動しないように、ダム枠材を使用することが必要である。
【0003】
近年、ICのより一層の小型化の要請などに対応するために、複数のベアチップ等の電子部品チップを基板上に並べて実装し、各電子部品チップの周囲にダム枠を形成し、樹脂封止してモジュール化する方法や、複数の電子部品チップを基板上に実装し、電子部品チップ全部を囲むダム枠を設けて一括して樹脂封止し、いずれも、封止剤樹脂組成物の硬化後に裁断して個々の電子部品チップを含むモジュールを得る方法が検討されている。
【0004】
かかるダム枠材を開示したものとして、特開平9−283659号公報記載の技術が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平9−283659号公報記載の技術は、ダム枠材としてセラミックグリーンシートを使用し、これを焼成してダム枠材とするものである。従って、セラミック性の基板を使用する場合には使用可能であるが、ガラスエポキシ基板やポリイミドフィルム基板の場合には使用することができない。
【0006】
また、封止用樹脂として広く使用されるシリコーン樹脂やエポキシ樹脂は硬化収縮を起こすため、薄いガラスエポキシ基板やポリイミドフィルム基板を使用した場合に、反りを生じ、裁断時に寸法精度や歩留りの低下、切断刃の損傷等の問題を生じる傾向にある。
【0007】
本発明の目的は、複数のICベアチップ等の電子部品チップを基板上に実装し、各電子部品チップの周囲、もしくは電子部品チップ全部を囲むダム枠を設けて液状の封止剤樹脂組成物をキャスティングし、封止剤樹脂組成物の硬化後に裁断して個々の電子部品チップを含むモジュールを得る方法において、封止剤樹脂の硬化収縮等による基板の反りを発生しないダム枠材、並びに該ダム枠材を使用した電子部品モジュールの製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく、ダム枠材について鋭意研究したところ、特定範囲の硬度の可とう性材料を選択することにより、封止樹脂の硬化収縮による基板の反りを発生することのないダム枠材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
即ち本発明は、基板上に電子部品チップを実装し、前記電子部品チップを取り囲むダム枠材を固定して凹部を形成し、封止剤樹脂組成物を前記凹部内にキャスティングして硬化させた後に裁断して前記電子部品チップを含む電子部品モジュールを製造するための樹脂封止用ダム枠材であって、
ショアA硬度が35〜95、かつ厚みが0.2〜3mmである可とう性材料からなることを特徴とする。
【0010】
樹脂封止用ダム枠材のショアA硬度が35未満の場合には、柔らかすぎて位置合わせ精度が安定せず、また粘着性が発生する場合もあって取り扱いが不便であり、95を超えると基板に反りを生じる場合がある。また樹脂封止用ダム枠材の厚みが0.2mm未満では電子部品チップの一部が封止されず、3mmを超えるとチップが厚くなりすぎて小型化の要請に対応できない。
【0011】
上記の樹脂封止用ダム枠材は、可とう性材料としてエラストマーシートを使用し、該エラストマーシートを裁断加工したものであることが好ましい。
【0012】
また上記の樹脂封止用ダム枠材は、可とう性材料として加硫ゴムシートを使用し、該加硫ゴムシートを打ち抜き加工したものであることも好ましい態様である。
【0013】
係る構成により、ショアA硬度が35〜95かつ厚みが0.2〜3mmであり、可とう性を有しつつ形状安定性の高い樹脂封止用ダム枠材を得ることができる。
【0014】
上記の可とう性材料は、繊維補強されたものであることが好ましい。
【0015】
エラストマーシートの裁断加工、とりわけ繊維補強エラストマーシートの裁断加工や繊維補強加硫ゴムシートの打ち抜き加工により得られるダム枠材は、寸法精度がよく、電子部品チップの周囲に余分なスペースを設けることなく樹脂封止できるので、封止用樹脂のロスを小さくすることができる。
【0016】
本発明の樹脂封止用ダム枠材は、100℃で1時間加熱した後の寸法変化率が2%以下であることが好ましい。
【0017】
封止剤樹脂組成物は室温でも反応、硬化するが、加熱することによって、より短時間で硬化するため、電子部品モジュールの生産効率の観点より、ダム枠材も耐熱性に優れたものであることが好ましい。特に、封止剤樹脂組成物の原料成分を混合後に、加熱温度である100℃にて1時間加熱した後の寸法変化率が2%以下であることにより、高温で加熱、硬化させても基板に反りが発生せず、好ましい。
【0018】
上記の樹脂封止用ダム枠材は、片面に粘着剤層を有するものであることが好ましい。
【0019】
ダム枠材の基板への固定は、溶剤型接着剤、エマルジョンタイプの接着剤、反応硬化型の接着剤を使用してもよく、粘着剤を使用してもよいが、接着剤を使用した場合には、接着剤の種類や接着剤層の厚みによっては、ダム枠材を基板に接着固定した段階で反りを生じる場合がある。粘着剤を使用すると、反りが発生しないので、より好ましい。
【0020】
本発明は、基板上に電子部品チップを実装し、前記電子部品チップを取り囲むダム枠材を固定して凹部を形成し、封止用樹脂組成物を前記凹部内にキャスティングして硬化させた後に裁断して前記電子部品チップを含む電子部品モジュールを製造する電子部品モジュールの製造方法であって、
前記ダム枠材は、ショアA硬度が35〜95、かつ厚みが0.2〜3mmである可とう性材料からなる樹脂封止用ダム枠材であることを特徴とする。
【0021】
かかる樹脂封止用ダム枠材の使用により、封止樹脂の硬化収縮による基板の反りの発生を抑制し、裁断時に寸法精度や歩留りの低下等の問題を生じることなく電子部品モジュールを製造することができる。
【0022】
裁断は、ダム枠材を残したまま行ってもよく、ダム枠材を剥離除去した後に行ってもよい。
【0023】
上述の電子部品モジュールの製造方法においては、樹脂封止用ダム枠材は、エラストマーシートを裁断加工したものであることが好ましい。また樹脂封止用ダム枠材は、加硫ゴムシートを打ち抜き加工したものであることも好ましい態様である。さらに樹脂封止用ダム枠材は、100℃で1時間加熱した後の寸法変化率が2%以下であることが好ましい。
【0024】
上述の電子部品モジュールの製造方法においては、樹脂封止用ダム枠材は、片面に粘着剤層を有するものであることが好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂封止用ダム枠材を構成する可とう性材料としては、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム材料のいずれも使用可能である。
【0026】
熱可塑性エラストマーとしては、公知の熱可塑性エラストマーは限定なく使用可能であり、具体的にはポリエステルエラストマー(例えば商品名ペルプレン(東洋紡績社製))、ポリオレフィンエラストマー(例えば商品名サントプレン(エーイーエスジャパン社製))、ポリアミドエラストマー、アイオノマー、ポリウレタンエラストマー等が例示される。
【0027】
また架橋ゴム材料を構成するゴム材料としては、天然ゴムの他、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IIR)、ニトリルゴム(NBR)、水素添加ニトリルゴム(水添NBR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムが例示される。これらのゴム材料は必要に応じて2種以上を併用してもよい。
【0028】
封止用樹脂を室温〜60℃程度の比較的低温で加熱、硬化させる場合には上記の可とう性材料は広範囲のものが使用可能である。封止用樹脂を高温で加熱、硬化させる場合には、耐熱性に優れた材料を選択する。とりわけ耐熱性に優れた材料としては、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴムが例示される。
【0029】
加熱による寸法変化率の小さな可とう性材料としては、架橋したゴム材料が好適なものとして例示される。
【0030】
使用する可とう性材料としては、封止用樹脂と剥離が容易である材料の使用が好ましく、かかる材料の使用により、封止用樹脂の硬化収縮による基板の反りがより発生しにくくなる。かかる特性を有する材料としては、熱可塑性ポリオレフィンエラストマーが好適な材料として例示される。
【0031】
上記の熱可塑性エラストマーやゴム材料には、必要に応じて添加剤を添加する。係る添加剤としては、フィラー(充填剤)、可塑剤、酸化防止剤、加工性改良剤等が例示される。ゴム材料の場合には、さらに加硫剤、加硫促進剤を使用する。
【0032】
フィラーとしては、無機、有機の粒子状ないし粉末状の材料を使用することが可能であり、カーボンブラック、木粉、パルプ、マイカ、グラファイト、ケイソウ土、白土、フュームシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、炭酸カルシウム、クレー、タルク、酸化チタン、炭酸マグネシウム、石英、アルミニウム、亜鉛末等が例示できる。これらのフィラーは、単独で又は混合して使用することができる。
【0033】
繊維補強エラストマーシートないし繊維補強加硫ゴムシートにおいては、公知の補強繊維材料を使用する。具体的には、ガラス繊維のチョップストランドやミルドファイバー、ウィスカー、カーボンファイバーの短繊維やミルドファイバー、有機短繊維等の短繊維、ガラス繊維、カーボンファイバー、有機繊維の長繊維、具体的には織布や不織布が例示される。
【0034】
上記の可とう性材料のなかでも、100℃、1時間の加熱による寸法変化率が2%以下の材料としては、繊維補強エラストマー材料が好ましく、とりわけ繊維補強加硫ゴムシートの使用が好ましい。繊維補強することにより、加熱による寸法変化率を、より低下させる効果が得られる。
【0035】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、6個の電子部品チップを収容可能な空隙3を有するダム枠材1の例を示したものである。このダム枠材1を基板に粘着剤により基板に固定すると、枠体2により形成された空隙3は、基板に実装した電子部品チップを収容する凹部を形成し、液状の封止用樹脂組成物をキャスティングし、硬化して電子部品チップを封止するまで不要な流動を防止する。
【0036】
空隙3の数は、特に限定されるものではなく、その形状も限定されない。空隙3は以下の図3に例示するように1個であって、複数の電子部品チップを収容可能であってもよく、図1に例示したように電子部品チップを個々に収容可能に構成されていてもよい。封止する電子部品チップの数を多くすると、基板面積が大きくなり、これを1個の空隙に収容すると基板の反りが発生しやすくなるので、封止する電子部品チップの数が多い場合には、1個の空隙に収容する電子部品チップの数が少なく、好ましくは1個になるように、ダム枠材の空隙数を多くすることが好ましい。
【0037】
図2には、図1のX−X断面図を示した。ダム枠材1は、可とう性材料の枠体2とその片面に粘着剤層7が形成されており、粘着剤層7は剥離シート9にて保護されている。使用時には、剥離シート9を剥離して基板の所定位置に貼着、固定する。
【0038】
図5には、このダム枠材を使用して電子部品チップを封止した状態を示した。回路基板30には回路36が形成されており、その上にICチップ等の電子部品チップを載置してワイヤボンディング32を行って実装する。ダム枠材1は、電子部品チップ34を囲む所定位置に粘着剤層7を基板30に貼着させることにより固定する。形成された電子部品チップを収容した凹部に封止用樹脂組成物をキャスティングして硬化させ、例えばC位置にて裁断すると、電子部品モジュールが得られる。
【0039】
図3には、複数の電子部品チップを収容する1個の空隙12を有するダム枠材10の例を示した。このダム枠材10は、横枠体11の太さが縦枠体13よりも太く、4隅が円弧状に形成されている。また、対角位置の角部に位置合わせのための孔14が2個設けられている。例えば基板に突起を設け、ダム枠の孔14と嵌合させることにより、ダム枠を簡便かつ精度よく基板上に固定することができ、好適である。ダム枠の孔14と嵌合して位置合わせを行う突起は、基板ではなく、基板を正確に載置する基台に設けてもよい。
【0040】
図4は、ダム枠の周囲に高剛性支持部材を配設した例である。図4(a)は上面からの斜視図であり、図4(b)は図4(a)のY−Y断面図である。ダム枠材20の外周部の粘着剤層の反対面には、高剛性支持部材24が設けられている。係る高剛性支持部材24の設置により、可とう性材料がその可とう性を損なうことなく形状が安定し、基板上に容易に設置することが可能となる。この例に示した高剛性支持部材24は、断面長方形であり、粘着剤26により、基板固定用の粘着剤層27、剥離シート層29を有する可とう性材料のダム枠材20に固定されている。高剛性支持部材24は、この図のように連続したものでなくてもよい。
【0041】
高剛性支持部材24構成材料は、ダム枠材20の形状が安定するものであれば特に限定なく使用可能であり、ポリスチレン、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリカーボネート樹脂、PET,PBT等のポリエステル樹脂、ナイロン樹脂、エンジニアリングプラスチック等の高剛性熱可塑性樹脂並びにこれらの繊維強化樹脂、エポキシ樹脂やガラスエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂並びにその繊維強化樹脂、アルミニウム、鉄等の金属材料等が例示される。
【0042】
ダム枠材を基板に固定する接着剤並びに高剛性支持部材をダム枠材に固定する接着剤としては、公知の接着剤材料は特に限定なく使用可能であり、溶剤型接着剤、エマルジョン型接着剤、反応硬化型接着剤、ホットメルト接着剤、粘着剤等から選択して使用される。溶剤型接着剤としては、樹脂の有機溶剤の溶液タイプ、例えばセメダインスーパーX(セメダイン社製)等が例示され、エマルジョン型接着剤としてはポリ酢酸ビニルエマルジョンが例示される。また反応硬化型接着剤としては、エポキシ樹脂接着剤等が例示される。これらの接着剤は、ダム枠材を基板に固定した時に反りを発生しない材料を選択するか、或いは硬化収縮するものであっても、反りを発生しない厚みにて使用する。
【0043】
接着剤に代えて粘着剤を使用することは、ダム枠材を基板に固定した時に反りを発生しないため、好適である。粘着剤層を構成する粘着剤は、公知の粘着剤を限定なく使用することができる。具体的には、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤が例示される。粘着剤層は、粘着剤をダム枠材の所定面に直接塗布して形成してもよく、市販の両面粘着テープを貼合することによって形成してもよい。加熱使用するダム枠材においては、粘着剤も耐熱性の有る粘着剤、即ち加熱しても凝集力が大きく低下することのない粘着剤を使用することが好ましい。
【0044】
本発明の樹脂封止用ダム枠材は、可とう性の材料を公知の方法により加工して製造することができる。具体的には、射出成形法、押出成形法、カレンダー成形法、圧縮成形法、コーティング法等が例示される。射出成形法、圧縮成形法の場合には、例えば図1に示したダム枠材形状のキャビティーを有する金型を使用し、未加硫ゴム組成物や樹脂を注入して成形することができる。また押出成形法やカレンダー成形法の場合には、熱可塑性樹脂や未加硫ゴムをシート状に成形し、未加硫ゴムにおいてはさらに加熱、電子線照射等により加硫して可とう性のシート原反を作製し、これを所定形状に裁断することにより製造する。とりわけ繊維補強ゴムシートの作製は、必要に応じて樹脂加工して接着性を改良した織布にカレンダー加工により未加硫ゴムを圧着積層し、加熱加硫して繊維補強ゴムシートとする方法が簡便であり、好ましい。可とう性材料を構成する原料が液状の場合(例えばシリコンゴムの場合)には、例えば織布にナイフコーター等を使用してコーティングして反応硬化させることにより製造する。
【0045】
シートからの裁断方法は特に限定されるものではなく、ウォータージェット裁断、レーザー光裁断、刃物による裁断などが例示される。
【0046】
繊維補強したエラストマー、とりわけ繊維補強ゴムシートの加工においては、トムソン刃を使用した打ち抜き加工によりダム枠材とすることが好適である。
【0047】
粘着剤層を有するダム枠材の製造においては、繊維補強したエラストマーや繊維補強ゴムシートを作製し、次いで市販の両面粘着テープを貼合し、その後に所定形状に打ち抜き加工することが好ましい。
【0048】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。
(実施例1)
ナイロン繊維の織布にポリクロロプレンゴムをカレンダー加工により積層した厚さ1mmのシートを、トムソン刃を使用して図3に示した形状に打ち抜いてダム枠材を作製した。サイズは、枠体が縦40mm,横50mmであり、空隙サイズは縦30mm,横45mmである。
このシートを反り評価の目的で、回路を形成していないガラスエポキシ基板(厚さ1mm)上にセメダインスーパーXを用いて接着した。
次いで空隙部により形成された凹部に2液硬化型シリコーンRTV封止剤KE66(信越シリコーン社製)の反応性組成物をキャスティングして室温で48時間放置して硬化させた。
【0049】
(実施例2)
ガラス繊維織布にニトリルゴム(NBR)をカレンダー加工により積層した厚さ1mmのシートに市販の幅100mmの両面粘着テープ(積水化学工業製)を貼り付け、トムソン刃を使用して図1に示した形状に打ち抜いてダム枠材を作製した。サイズは、空隙サイズが10mm×10mmであり、縦方向の長さが30mm,横方向の長さが40mmである。
このダム枠材の剥離シートを除去して、回路を形成していないガラスエポキシ基板(厚さ1mm)上に貼着した。
次いで空隙部により形成された凹部に2液硬化型のエポキシ樹脂の反応性組成物をキャスティングして室温で24時間放置して硬化させた。
【0050】
(実施例3)
サントプレン101−55(エーイーエスジャパン)を押出成形して厚さ0.7mmのシートを作成し、このシートの片面に市販の両面粘着テープ(住友スリーエム社製)を貼着した。この粘着層を有するシートをコンパウンド金型を使用して図1に示した形状に打ち抜いてダム枠材を作成した。このダム枠材の粘着層の剥離シートを除去した後に回路を形成していないガラスエポキシ基板(厚さ1mm)に貼着した。
次いで空隙部により形成された凹部に2液硬化型のエポキシ樹脂の反応性組成物をキャスティングして120℃で10時間加熱して硬化させた。
【0051】
(比較例1)
厚さ1mmの反応性の固形エポキシ樹脂シート メルトキュアエポキシMC−1000(東洋ゴム工業製)を、トムソン刃を使用して図3に示した形状に打ち抜いてダム枠材を作製した。このダム枠材をガラスエポキシ基板(厚さ1mm)上に載置し、100℃にて2時間、次いで150℃にて2時間加熱して接着することにより基板上にダム枠を形成した。
実施例1と同様に、凹部に2液硬化型シリコーン樹脂の反応性組成物をキャスティングして室温で48時間放置して硬化させた。
【0052】
(比較例2)
厚さ1mmのガラスエポキシ基板の片面に市販の両面粘着テープを貼り付け、実施例2と同じサイズの図1の形状に打ち抜いてダム枠材を作製した。
このダム枠材の剥離シートを除去して、回路を形成していないガラスエポキシ基板(厚さ1mm)上に貼着した。
次いで空隙部により形成された凹部に2液硬化型のエポキシ樹脂の反応性組成物をキャスティングして室温で24時間放置して硬化させた。
【0053】
<評価>
(反り量)
実施例1、2、比較例1、2の基板について、図6に示した方法にて反りを評価した。反りは、平板上で1端を押さえ、この端部から40mmの位置における平板からの浮き上がり量(mm)にて表示した。
【0054】
(硬度)
使用したダム枠材を構成する可とう性材料(接着剤層を除く)の硬度は、材料を数枚重ねて所定の厚さとしてJIS K 6253に準拠し、デュロメータータイプA(高分子計器社製)にて測定した。
【0055】
(寸法変化率)
寸法変化率は、打ち抜き前のシート材料から長さ150mm、幅20mmの短冊状のサンプルを切り出し、長さ方向に100mmの標線を付け、この標線間距離を正確に測定する(L0)。次いでこのサンプルを100℃のオーブン中に吊るして1時間加熱し、取り出して室温まで冷却後に標線間距離を測定する(L)。寸法変化率は次式により求めた。
寸法変化率(%)=100(L0−L)/L0
以上の評価結果を表1に示した。
【0056】
【表1】
以上の結果から、本発明の樹脂封止用ダム枠材を使用すると基板の反りは発生しないことが分かる。硬化後の硬度の高いエポキシ樹脂を使用した場合(比較例1)、並びに粘着剤を使用しても枠体構成材料が高硬度である場合(比較例2)においては、基板に反りが発生した。
【図面の簡単な説明】
【図1】樹脂封止用ダム枠材の形状の例を示した斜視図
【図2】図1に示した樹脂封止用ダム枠材のX−X断面を示した断面図
【図3】別の樹脂封止用ダム枠材の形状の例を示した斜視図
【図4】高剛性支持部材を配設した樹脂封止用ダム枠材の形状の例を示した斜視図
【図5】樹脂封止用ダム枠材を使用して電子部品チップを封止する状況を示した断面図
【図6】基板の反りを測定する方法を示した図
Claims (7)
- 基板上に電子部品チップを実装し、前記電子部品チップを取り囲むダム枠材を固定して凹部を形成し、封止剤樹脂組成物を前記凹部内にキャスティングして硬化させた後に裁断して前記電子部品チップを含む電子部品モジュールを製造するための樹脂封止用ダム枠材であって、
ショアA硬度が35〜95、かつ厚みが0.2〜3mmである可とう性材料からなる樹脂封止用ダム枠材。 - 前記可とう性材料がエラストマーシートであり、該エラストマーシートを裁断加工したものである請求項1に記載の樹脂封止用ダム枠材。
- 前記可とう性材料が加硫ゴムシートであり、該加硫ゴムシートを打ち抜き加工したものである請求項1又は2に記載の樹脂封止用ダム枠材。
- 前記可とう性材料が繊維補強されたものである請求項2又は3に記載の樹脂封止用ダム枠材。
- 100℃で1時間加熱した後の寸法変化率が2%以下である請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂封止用ダム枠材。
- 片面に粘着剤層を有する請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂封止用ダム枠材。
- 基板上に電子部品チップを実装し、前記電子部品チップを取り囲むダム枠材を固定して凹部を形成し、封止剤樹脂組成物を前記凹部内にキャスティングして硬化させた後に裁断して前記電子部品チップを含む電子部品モジュールを製造する電子部品モジュールの製造方法であって、
前記ダム枠材は、ショアA硬度が35〜95、かつ厚みが0.2〜3mmである可とう性材料からなる樹脂封止用ダム枠材であることを特徴とする電子部品モジュールの製造方法。
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