JP2008244418A - 電子部品装置の樹脂封止方法及び電子部品装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂封止に起因する反りやひずみを低減することができ、信頼性に優れた電子部品装置の樹脂封止方法及び電子部品装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】配線回路基板１０にフェイスダウン接続された半導体素子５０を有する電子部品装置１を用意する工程と、配線回路基板１０及び半導体素子５０の間に熱硬化性樹脂を含む液状封止材１００を介在させる工程と、液状封止材１００をマイクロ波の照射により硬化させるマイクロ波照射工程を備える電子部品装置１の樹脂封止方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品装置の樹脂封止方法及び電子部品装置の製造方法に関するものである。

半導体素子を配線回路基板上にフェイスダウン方式で接続実装することによって製造されるフリップチップ実装パッケージは、半導体素子と配線回路とがはんだなどの金属製バンプにより接続されることによって小型化および薄型化が図られている。しかし、配線回路基板とはんだとは熱膨張係数が異なるため、熱履歴によっては接合部位にクラックが生じて電子部品装置の信頼性が著しく低下する場合がある。

そこで、熱応力の分散を目的として、半導体素子と配線回路基板とのすき間を、熱硬化性樹脂を主成分とする液状封止材で封止する方法が広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、液状封止材を十分に硬化させるには、通常１５０℃以上で１時間以上の加熱が必要である。このような長時間加熱による熱履歴は、電子部品装置を構成する材料内部に応力を蓄積させ、かかる材料の反り、ひずみにつながるものであり、電子部品装置の信頼性の点から好ましくない。

特開平２−２８５６５０号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、樹脂封止に起因する反りやひずみを従来よりも低減することができ、信頼性に優れた電子部品装置の製造を可能とする電子部品装置の樹脂封止方法及び電子部品装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、配線回路基板と、該配線回路基板と電気的に接続された半導体素子とを備える電子部品装置の樹脂封止方法であって、配線回路基板及び半導体素子の間に熱硬化性樹脂を含む液状封止材を介在させ、該液状封止材をマイクロ波の照射により硬化させるマイクロ波照射工程を備えることを特徴とする電子部品装置の樹脂封止方法を提供する。

本発明の電子部品装置の樹脂封止方法によれば、上記工程を備えることにより、従来の長時間加熱による樹脂封止方法に比べてより低温で且つ短時間で液状封止材を硬化させることができることから、樹脂封止に起因する反りやひずみを従来よりも低減することができる。これにより、電子部品装置の信頼性を従来よりも向上させることが可能となる。また、電子部品装置の生産性も向上させることが可能となる。

本発明の方法によって上記の効果が奏される理由としては、本発明者らは以下のように考えている。物質にマイクロ波を照射すると、発生する振動電界に物質内の双極子の配向が追従しようとするが、振動電界の時間変化についていけなくなると、電磁エネルギーが熱として物質内に吸収されるため、物質内部から加熱昇温が起こる。このような内部からの加熱昇温は、従来の外部からの加熱反応とは大きく異なる点であり、短時間での硬化反応を実現する要因になっていると考えられる。また、照射されたマイクロ波は物質中の極性部位に作用する一方、無極性部位には作用しないことから、マイクロ波照射によれば液状封止材以外の部位の温度上昇を抑制できるものと考えられ、このことがより低温での硬化反応を実現する要因になっていると考えられる。

本発明の電子部品装置の樹脂封止方法においては、上記マイクロ波照射工程を、（ａ）マイクロ波の周波数を変化させながら行うことが好ましい。

また、本発明の電子部品装置の樹脂封止方法においては、上記マイクロ波照射工程を、（ｂ）周波数が２４ＧＨｚ以上のマイクロ波の照射により行うことが好ましい。

また、本発明の電子部品装置の樹脂封止方法においては、上記マイクロ波照射工程を、（ｃ）連続する照射時間が１秒以下である断続的なマイクロ波の照射により行うことが好ましい。

例えば、電子レンジ等のマイクロ波照射装置に金属を含む材料を入れてマイクロ波を照射すると、金属部位でアーク放電が生じるという問題がある。配線回路基板を備える電子部品装置の場合においても、このようなマイクロ波照射中のアーク放電は、材料へのダメージや作業性低下の点で懸念される。

金属存在下でマイクロ波照射を行う例としては、例えば、特開２００２−７９０７８号公報に開示されたマイクロ波化学反応装置がある。この文献には、金属製熱電対をマイクロ波の電界に対しほぼ直交するように挿入することにより、金属性熱電対の異常加熱や放電を回避できると記載されている。しかしながら、半導体素子及び配線回路基板を備える電子部品装置においては、配線回路などの金属が様々な方向を向いているため、上記の技術は上記の問題を解決する有効な手段とはいえない。

これに対して、本発明の電子部品装置の樹脂封止方法によれば、マイクロ波照射工程を上記（ａ）〜（ｃ）のいずれかの条件で行うことにより、マイクロ波照射によるアーク放電を有効に防止することができ、電子部品装置の損傷を防止しつつ樹脂封止をより短時間で完成させることが可能となる。

本発明の電子部品装置の樹脂封止方法においては、上記（ａ）〜（ｃ）のうちの２以上を組み合わせることができる。

また、本発明の電子部品装置の樹脂封止方法においては、上記配線回路基板及び上記半導体素子がバンプ電極を介して電気的に接続されていることが好ましい。本発明の電子部品装置の樹脂封止方法は、かかる電子部品装置の樹脂封止に有効である。

更に、本発明の電子部品装置の樹脂封止方法においては、上記配線回路基板が、有機フィルム上に配線回路が形成されたものであることが好ましい。この場合、電子部品装置の生産性をＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌなどの連続方式によって更に向上させることができる。

また、本発明の電子部品装置の樹脂封止方法においては、耐熱性及び流動性の観点から、上記液状封止材が液状エポキシ樹脂及び液状硬化剤を含有するものであることが好ましい。

更に、本発明の電子部品装置の樹脂封止方法においては、熱履歴による反りやひずみを更に低減する観点から、上記液状封止材の硬化時間が１０分以内であることが好ましい。

また、本発明は、配線回路基板、該配線回路基板と電気的に接続された半導体素子、並びに、配線回路基板及び半導体素子の間を封止する封止樹脂を備える電子部品装置の製造方法であって、本発明の樹脂封止方法により封止樹脂を形成する工程を備えることを特徴とする電子部品装置の製造方法を提供する。

本発明の電子部品装置の製造方法によれば、本発明の樹脂封止方法により封止樹脂を形成する工程を備えることにより、信頼性に優れた電子部品装置を製造することができる。また、本発明の電子部品装置の製造方法によれば、電子部品装置の樹脂封止に要する時間を短縮することができ、電子部品装置の生産性を向上させることができる。

本発明によれば、樹脂封止に起因する反りやひずみを従来よりも低減することができ、信頼性に優れた電子部品装置の製造を可能とする電子部品装置の樹脂封止方法及び電子部品装置の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る電子部品装置の好適な一実施形態を示す模式断面図である。図１に示す電子部品装置１は、基板１０と基板１０上に設けられた配線回路２０とを有する配線回路基板３０、電極パッド４０を有する半導体素子５０、配線回路基板３０と半導体素子５０とを電気的に接続するために配線回路２０及び電極パッド４０の間に介在して設けられたバンプ電極６０、並びに、配線回路基板３０及び半導体素子５０の間を封止する封止樹脂１００を備えて構成されている。また、図１に示される半導体素子５０は、半導体素子５０上に設けられたアルミ配線７０と、このアルミ配線を保護するパッシベーション膜８０とを備えている。

封止樹脂１００は、熱応力を分散させる目的で設けられている。そして、封止樹脂１００は、配線回路基板３０及び半導体素子５０の間に熱硬化性樹脂を含む液状封止材を介在させ、該液状封止材をマイクロ波の照射により硬化させるマイクロ波照射工程を備える本発明に係る樹脂封止方法により形成されたものである。なお、本実施形態においては、熱履歴による信頼性低下が起こらない範囲で、オーブンなどを利用して外部から加熱して液状封止材の硬化反応を進行させてもよい。このような加熱は、マイクロ波照射工程前、工程後、工程前後、又は、マイクロ波照射工程中に行うことができる。マイクロ波照射工程については後述する。

先ず、電子部品装置１を構成要素のうち封止樹脂１００以外のものについて説明する。

配線回路基板３０の基板１０としては、特に限定されないが、例えば、ガラス不織布などの基材にビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸・硬化させて基板にしたもの、有機フィルム、セラミック基板などが挙げられる。また、配線回路２０としては、例えば、上記の基板上にサブトラクティブ法、セミアディティブ法、フルアディティブ法などの公知の方法によって形成されたものが挙げられる。

本実施形態においては、電子部品装置の生産性をＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌなどの連続方式によって更に向上させる観点から、配線回路基板３０が有機フィルム上に配線回路を形成してなるものであることが好ましい。

半導体素子５０の材質としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの元素半導体、ガリウム−ヒ素、インジウム−リンなどの化合物半導体が挙げられる。

半導体素子５０が有する電極パッド４０の材質としては、例えば、銅、銀、金などの金属、及び、これらの合金などが挙げられる。

バンプ電極６０の材質としては、特に限定されないが、例えば、すず、銅、銀、金などの金属およびこれらの合金、はんだなどが挙げられる。

パッシベーション膜８０の材質としては、ポリイミドなどの高分子材料が挙げられる。

次に、封止樹脂１００を形成する本発明に係る樹脂封止方法の実施形態について説明する。

本発明に係る樹脂封止方法で用いられる液状封止材、すなわち封止樹脂を形成するための液状封止材としては、熱硬化性樹脂を含むものであれば特に限定されない。

熱硬化性樹脂としては、例えば、液状エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。本実施形態においては、耐熱性及び流動性の観点から、液状エポキシ樹脂を含有させることが好ましい。

液状エポキシ樹脂としては、１分子中に１個以上のエポキシ基を有するもので、常温で液状であれば特に制限はなく、封止用エポキシ樹脂組成物として一般に使用されている液状エポキシ樹脂を用いることができる。

本実施形態において好ましく使用できる液状エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ、水添ビスフェノールＡ等のジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を代表とするフェノール類とアルデヒド類とのノボラック樹脂をエポキシ化したもの、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ｐ―アミノフェノール、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のアミン化合物とエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸により酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記の液状エポキシ樹脂のうち、流動性の観点から、液状ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、耐熱性、接着性及び流動性の観点から、液状グリシジルアミン型エポキシ樹脂が好ましい。これらの２種のエポキシ樹脂は、いずれか１種を単独で用いてもよく、或いは、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、その性能を発揮させる観点から、液状エポキシ樹脂全量に対して、合計で２０質量％以上が好ましく、３０質量％以上がより好ましく、５０質量％以上がさらにより好ましい。

また、液状封止材は、本発明の効果が得られる範囲内であれば固形エポキシ樹脂を含有することもできるが、成形時の流動性の観点から、固形エポキシ樹脂の含有量はエポキシ樹脂全量に対して２０質量％以下とすることが好ましい。

また、液状封止材がエポキシ樹脂を含有する場合、半導体素子上に形成されるアルミ配線の高温高湿下での腐食を抑制する観点から、エポキシ樹脂中の不純物濃度、特に加水分解性塩素量が小さいことが好ましい。耐湿性の優れた封止樹脂を形成するためには、エポキシ樹脂中の加水分解性塩素量が５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。ここで、加水分解性塩素量とは、測定試料としてのエポキシ樹脂１ｇをジオキサン３０ｍｌに溶解し、１Ｎ−ＫＯＨメタノール溶液５ｍｌを添加して３０分間リフラックス後、電位差滴定により求められる値を意味する。

本実施形態で用いられる液状封止材は、液状硬化剤を更に含有することが好ましい。また、液状封止材が液状エポキシ樹脂を含む場合は特に液状硬化剤を併用することが好ましい。

液状硬化剤としては、例えば、液状芳香族アミン、液状酸無水物、液状フェノール樹脂などが挙げられる。より具体的には、液状芳香族アミンとしては、例えば、ジエチルトルエンジアミン、１−メチル−３，５−ジエチル−２，４−ジアミノベンゼン、１−メチル−３，５−ジエチル−２，６−ジアミノベンゼン、１，３，５−トリエチル−２，６−ジアミノベンゼン、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，５，３’，５’−テトラメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。また、これらの液状芳香族アミン化合物は、例えば、市販品として、エピキュア−Ｗ、エピキュア−Ｚ（油化シェルエポキシ株式会社製商品名）、カヤハードＡ−Ａ、カヤハードＡ−Ｂ、カヤハードＡ−Ｓ（日本化薬株式会社製商品名）、トートアミンＨＭ−２０５（東都化成株式会社製商品名）、アデカハードナーＥＨ−１０１（旭電化工業株式会社製商品名）、エポミックＱ−６４０、エポミックＱ−６４３（三井化学株式会社製商品名）、ＤＥＴＤＡ８０（Ｌｏｎｚａ社製商品名）等が入手可能で、これらは単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

また、液状芳香族アミンとしては、保存安定性の観点から、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン及びジエチルトルエンジアミンが好ましい。液状封止材に含有させる液状硬化剤は、これらのうちのいずれか又はこれらの混合物を主成分とすることが好ましい。ジエチルトルエンジアミンとしては、３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミン及び３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミンが挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を混合して用いてもよい。本実施形態においては、３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミンを６０質量％以上含む液状硬化剤が好ましい。

液状酸無水物としては、例えば、３−または４−メチル−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、３−または４−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチル−３，６エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、無水マレイン酸とジエン化合物とからディールス・アルダー反応で得られ、複数のアルキル基を有するトリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸等の各種環状酸無水物が挙げられる。これらの中でも酸無水物の当量が２００以上のものが好ましい。この当量が２００未満である場合、液状封止材の硬化物中にエステル結合が多くなるため、封止樹脂が高温高湿下で加水分解の影響を受けやすくなり、耐湿性、特には耐マイグレーション性が低下しやすくなる。

液状フェノール樹脂としては、例えば、アリルフェノール類をモノマーとした各種液状フェノール樹脂などが挙げられる。

ところで、マイクロ波の照射によって物質の発熱にかかる電力（発熱量）Ｐは、以下の式で表される。
Ｐ＝（５／９）・ｆ・Ｅ^２・εｒ・ｔａｎδ×１０^−１０［Ｗ／ｍ^３］
（ｆ：マイクロ波の周波数［Ｈｚ］、Ｅ：電界強度［Ｖ／ｍ］、εｒ：物質の比誘電率、ｔａｎδ：物質の誘電正接）

上記式から、物質のεｒ・ｔａｎδの値が大きいほどＰが大きくなり、硬化反応が速く進行すると考えられる。したがって、硬化時間の短縮を図るには、マイクロ波感応性を高めるべくεｒ・ｔａｎδの値が大きい液状封止材を用いることが好ましい。液状封止材のεｒ・ｔａｎδの値を大きくする方法としては、例えば、上述した液状エポキシ樹脂及び液状硬化剤として高誘電率（εｒ）・高誘電正接（ｔａｎδ）の化合物を用いることが好ましい。

高εｒ・高ｔａｎδの化合物とするためには、例えば、有機合成反応によって極性の高い官能基を導入する手法などが挙げられる。極性の高い官能基としては、シアノ基、アミド基、ウレタン結合、チオール基、カーボナート基などが挙げられるが、これらに限られるものではない。

また、本実施形態において液状封止材が液状エポキシ樹脂などのエポキシ化合物を含有する場合、液状封止材は、エポキシ基の反応促進剤を更に含むことが好ましい。反応促進剤としては、例えば、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルメタン、グアニル尿素などのアミン類や２−エチル−４−メチルイミダゾールなどのアルキル基置換イミダゾール、ベンゾイミダゾールなどのイミダゾール類、シクロアミジン化合物、３級アミン類、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン類、４級りん化合物のテトラフェニルボロン塩及びこれらの誘導体、などが挙げられる。これらの反応促進剤の配合量は、エポキシ化合物におけるエポキシ当量に応じて適宜設定することができる。

また、本実施形態に係る液状封止材には、耐水性の向上や、熱膨張率係数を被着体に近づける目的で、無機充填材を含有させることができる。無機充填材としては、溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ、炭酸カルシウム、クレー、酸化アルミナ等のアルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化ホウ素、珪酸カルシウム、チタン酸カリウム、窒化アルミ、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、又はこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられる。これらの無機充填剤は、１種を単独で又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。上記の無機充填剤のなかでも、溶融シリカが好ましく、電子部品装置の微細間隙への流動性・浸透性の観点から、球形シリカがより好ましい。

無機充填剤の平均粒径は、特に球形シリカの場合、０．３μｍ以上１０μｍ以下の範囲が好ましく、０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲がより好ましい。平均粒径が０．５μｍ未満では、液状樹脂への分散性が低下する傾向や、液状封止材にチキソトロピック性が付与されて流動特性が低下する傾向がある。また、平均粒径が１０μｍを超えると、フィラ沈降を起こしやすくなる傾向や、液状封止材の微細間隙への浸透性・流動性が低下してボイド・未充填を招きやすくなる傾向がある。

無機充填剤の配合量は、液状封止材全量を基準として２０質量％以上９０質量％以下が好ましく、２５質量％以上８０質量％以下がより好ましく、３０質量％以上６０質量％以下がさらにより好ましい。配合量が２０質量％未満では、熱膨張係数の低減効果が得られにくくなる傾向があり、９０質量％を超えると、液状封止材の粘度が上昇し、流動性・浸透性およびディスペンス性の低下を招く傾向がある。

また、液状封止材には必要に応じて他の添加剤を適宜配合することができる。添加剤としては、例えば、カップリング剤、難燃剤、イオントラップ剤、希釈剤、着色剤、レベリング剤、消泡剤、溶剤等が挙げられる。カップリング剤としては特に制限はなく、従来公知のものを用いることができるが、例えば、エポキシ基含有シラン、アミノ基含有シラン、メルカプト基含有シラン、ウレイド基含有シラン等のシラン系カップリング剤、有機チタネート等のチタン系カップリング剤、アルミニウムアルコレート等のアルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

次に、本実施形態に係るマイクロ波照射工程について説明する。

上述した液状封止材を配線回路基板３０及び半導体素子５０の間に介在させる方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、配線回路基板３０及び半導体素子５０を電気的に接続した後に液状封止材をディスペンサなどにより注入するなどの方法が挙げられる。

マイクロ波の照射は、例えば、公知のマイクロ波照射装置に、液状封止材を配線回路基板３０及び半導体素子５０の間に介在させたものを配置して用いて行うことができる。本実施形態では、以下に述べる（ａ）〜（ｃ）の条件のうちの少なくとも１つを満たす条件でマイクロ波を液状封止材に照射し、液状封止材を硬化させることが好ましい。

すなわち、上記マイクロ波照射工程を、（ａ）マイクロ波の周波数を変化させながら行うことが好ましい。また、上記マイクロ波照射工程を、（ｂ）周波数が２４ＧＨｚ以上のマイクロ波の照射により行うことが好ましい。また、上記マイクロ波照射工程を、（ｃ）連続する照射時間が１秒以下である断続的なマイクロ波の照射により行うことが好ましい。

（ａ）の条件によれば、周波数を変化させながらマイクロ波を照射することにより、定在波の発生を防ぐことができる。これによって、対象物の均一な加熱及び金属部位での放電防止が可能となる。照射されるマイクロ波の周波数は、段階的に変化させることが好ましい。このとき、マイクロ波の中心周波数は、０．５〜３０ＧＨｚの範囲内にあることが好ましい。また、マイクロ波の周波数の変動範囲は、中心周波数の±０．１〜±２．０ＧＨｚが好ましい。更に、定在波の発生及び放電の発生を抑制する観点から、マイクロ波が単一の周波数で照射される時間は、１ミリ秒以下が好ましく、０．１ミリ秒以下がより好ましい。

また、（ａ）の条件でマイクロ波の照射を行う場合、短時間硬化と電子部品装置へのダメージ抑制効果とを両立する点から、マイクロ波の照射によって発生する電界強度を０．３〜４５ｋＶ／ｍの範囲内とすることが好ましく、０．６〜２０ｋＶ／ｍの範囲内とすることがより好ましい。

また、（ｂ）の条件によれば、上記周波数以上のマイクロ波、すなわち特定の波長以下のマイクロ波を照射することによって、金属部位での放電を有効に防止することが可能となる。

また、（ｂ）の条件でマイクロ波の照射を行う場合、短時間硬化と電子部品装置へのダメージ抑制効果とを両立する点から、マイクロ波の照射によって発生する電界強度を０．３〜６ｋＶ／ｍの範囲内とすることが好ましく、０．６〜３ｋＶ／ｍの範囲内とすることがより好ましい。

また、（ｃ）の条件によれば、マイクロ波を連続して照射する時間が短いほど金属部位で電位差が発生しにくくなると考えられ、連続する照射時間を１秒以下とすることによりアーク放電の発生をより有効に抑制することができる。本実施形態においては、連続する照射時間を０．５秒以下とすることがより好ましく、０．２５秒以下がさらにより好ましい。また、マイクロ波の照射が停止している時間は、０．５〜５秒の範囲内が好ましい。停止時間が０．５秒未満であると、アーク放電や、半導体素子の急激な加熱昇温が発生しやすくなり、５秒を超えると、加熱昇温が緩やかになりすぎて、液状封止材の硬化が遅くなる傾向がある。

また、（ｃ）の条件でマイクロ波の照射を行う場合、短時間硬化と電子部品装置へのダメージ抑制効果とを両立する点から、マイクロ波の照射によって発生する電界強度を０．３〜４５ｋＶ／ｍの範囲内とすることが好ましく、０．６〜２０ｋＶ／ｍの範囲内とすることがより好ましい。

また、本実施形態においては、治具を用いて金属部位を等電位にし、アースを接続する方法を併用してもよい。

金属部位を等電位にするための治具とは、例えば、銅線などのリード線と金属などの電気伝導体で形成された留め金とから構成されており、留め金がリード線の片端に接続されているものが挙げられる。このとき、マイクロ波が照射される金属部位と留め金、及び、留め金とリード線とが確実に接触・接続されている必要がある。

また、リード線を接地するための接地場所としては、マイクロ波照射装置全体が接地されていれば、マイクロ波にさらされない範囲でかつ装置内で材料との距離が近い装置内の金属部位が挙げられる。また、マイクロ波照射装置とは別に、コンセントの接地極などに治具のリード線を接続することで接地を行ってもよい。

上記のマイクロ波照射工程を備える本発明に係る樹脂封止方法によれば、樹脂封止に起因する反りやひずみを従来よりも低減することができ、さらにはアーク放電の発生を十分に抑制しつつ液状封止材を短時間で硬化させることができ、信頼性に優れた電子部品装置の製造が可能となる。なお、ここでいう硬化とは、通常、液状封止材の硬化反応率が９５％以上の状態にすることをいう。硬化反応率は、例えば、示差走査熱量計（ＤＳＣ）などで求めることができる。また、短時間とは、通常、１時間以内を意味し、本実施形態においては３０分以内が好ましく、１０分以内がより好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
先ず、フリップチップ実装パッケージとして以下の構成を有するＦＣＢＧＡ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）を用意した。
半導体素子：チップサイズ２０ｍｍ×２０ｍｍ×厚み０．５５ｍｍ（アルミのデイジーチェーン接続によりアルミ回路が形成され、それを保護するためのパッシベーション膜としてポリイミド膜「ＨＤ４０００」（日立化成デュポンマイクロシステムズ製商品名）が被覆されたもの）
バンプ：はんだボール（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Φ８０μｍ、７，７４４ｐｉｎ）
バンプピッチ：１９０μｍ
基板：ＦＲ−５（ソルダーレジストＳＲ７０００（日立化成工業製商品名）、６０×６０×０．８ｔｍｍ）（配線回路形成済みのもの）
半導体素子／基板間のギャップ：５０μｍ

次に、上記ＦＣＢＧＡの半導体素子と基板との間に、アミン硬化型エポキシ液状封止材「ＣＥＬ−Ｃ−３７２０」（日立化成工業株式会社製商品名）を注入し、これを試験片とした。

上記で作成した試験片をマイクロ波照射装置内に配置し、中心周波数を６．４ＧＨｚとし、５．８〜７．０ＧＨｚの間で１秒間に４０９６回の割合で周波数を段階的に変化させながらマイクロ波を照射した。このとき、出力２０Ｗで、連続８分間のマイクロ波照射を行った時点で、試験片の液状封止材の硬化反応率は９５％に到達した。また、この間、試験片上でアーク放電は起こらなかった。

なお、照射後の液状封止材の硬化反応率は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いてマイクロ波照射前及び照射後の液状封止材の発熱量を測定し、照射前の液状封止材の発熱量を基準として算出した。

（実施例２）
実施例１と同様にして得られた試験片をマイクロ波照射装置内に配置し、中心周波数を６．４ＧＨｚとし、５．８〜７．０ＧＨｚの間で１秒間に４０９６回の割合で周波数を段階的に変化させながらマイクロ波を照射した。このとき、マイクロ波の出力を４０Ｗとし、１秒間照射及び１秒間無照射のサイクルを繰り返す断続的な照射を、無照射の時間も含めて５分間照射した時点で、試験片の液状封止材の硬化反応率は９５％に到達した。また、この間、試験片上でアーク放電は起こらなかった。

（実施例３）
実施例１と同様にして得られた試験片をマイクロ波照射装置内に配置し、２４ＧＨｚの単一周波数のマイクロ波を照射した。このとき、出力２４０Ｗで、連続１分間のマイクロ波照射を行った時点で、試験片の液状封止材の硬化反応率は９５％に到達した。また、この間、試験片上でアーク放電は起こらなかった。

（実施例４）
実施例１と同様にして得られた試験片をマイクロ波照射装置内に配置し、２．４５ＧＨｚの単一周波数のマイクロ波により、０．５秒間照射及び１．５秒間無照射のサイクルを繰り返す断続的なマイクロ波照射を行った。このとき、出力４０Ｗで断続的なマイクロ波を、無照射の時間も含めて１０分間照射した時点で、試験片の液状封止材の硬化反応率は９５％に到達した。また、この間、試験片上でアーク放電は起こらなかった。

（比較例１）
実施例１と同様にして得られた試験片について、マイクロ波照射をせずに、１６５℃に保ったオーブン中で硬化させたが、試験片の液状封止材の硬化反応率が９５％に到達するには２時間を要した。

（反りの評価）
液状封止材の硬化が完了した（硬化反応率９５％以上となった）実施例１〜４及び比較例１の試験片の反り量を測定した。その結果、試験片の反り量はそれぞれ、実施例１が１６．４μｍ、実施例２が１８．５μｍ、実施例３が１９．０μｍ、実施例４が１５．１μｍ、比較例１が３０μｍであった。このように、マイクロ波照射により液状封止材を硬化させた実施例１〜４の試験片は、オーブン中で液状封止材を硬化させた比較例１の試験片と比べて、反り量が３５〜５０％低減されていることが分かった。

（参考例１）
実施例１と同様にして得られた試験片をマイクロ波照射装置内に配置し、２．４５ＧＨｚの単一周波数のマイクロ波を照射した。このとき、出力４０Ｗで、連続２０秒間のマイクロ波照射を行った時点で、アーク放電が発生し、試験片が焼損した。また、このときの液状封止材の硬化反応率は、チップと基板の間では９０％に到達したが、チップの外周部（以下、「フィレット」という）では２０％であり、硬化が十分に進行していなかった。

（参考例２）
実施例１と同様にして得られた試験片をマイクロ波照射装置内に配置し、６．４ＧＨｚの単一周波数のマイクロ波を照射した。このとき、出力４０Ｗで、連続３０秒間のマイクロ波照射を行った時点で、アーク放電が発生し、試験片が焼損した。また、このときの液状封止材の硬化反応率は、チップと基板の間では９０％に到達したが、フィレット部分では２８％であり、硬化が十分に進行していなかった。

（参考例３）
実施例１と同様にして得られた試験片をマイクロ波照射装置内に配置し、２．４５ＧＨｚの単一周波数のマイクロ波を出力２４０Ｗで照射した。このとき、照射開始直後にアーク放電が発生し、試験片が焼損した。また、このときの液状封止材の硬化反応率は０％であり、硬化が進んでいなかった。

以上のことから、実施例１〜４の条件でマイクロ波照射させた場合には、マイクロ波照射によるアーク放電の発生を十分防止することができ、液状封止材を短時間で硬化させることができることが確認された。

本発明に係る電子部品装置の一実施形態を示す模式断面図である。

符号の説明

１…電子部品装置、１０…基板、２０…配線回路、３０…配線回路基板、４０…電極パッド、５０…半導体素子、６０…バンプ電極、７０…アルミ配線、８０…パッシベーション膜、１００…封止樹脂。

Claims (9)

1. 配線回路基板と、該配線回路基板と電気的に接続された半導体素子と、を備える電子部品装置の樹脂封止方法であって、
   前記配線回路基板及び前記半導体素子の間に熱硬化性樹脂を含む液状封止材を介在させ、該液状封止材をマイクロ波の照射により硬化させるマイクロ波照射工程を備えることを特徴とする電子部品装置の樹脂封止方法。
2. 前記マイクロ波照射工程を、マイクロ波の周波数を変化させながら行うことを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置の樹脂封止方法。
3. 前記マイクロ波照射工程を、周波数が２４ＧＨｚ以上のマイクロ波の照射により行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品装置の樹脂封止方法。
4. 前記マイクロ波照射工程を、連続する照射時間が１秒以下である断続的なマイクロ波の照射により行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子部品装置の樹脂封止方法。
5. 前記配線回路基板及び前記半導体素子がバンプ電極を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子部品装置の樹脂封止方法。
6. 前記配線回路基板が、有機フィルム上に配線回路が形成されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子部品装置の樹脂封止方法。
7. 前記液状封止材が、液状エポキシ樹脂及び液状硬化剤を含有するものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子部品装置の樹脂封止方法。
8. 前記液状封止材の硬化時間が１０分以内であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子部品装置の樹脂封止方法。
9. 配線回路基板、該配線回路基板と電気的に接続された半導体素子、並びに、前記配線回路基板及び前記半導体素子の間を封止する封止樹脂を備える電子部品装置の製造方法であって、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の樹脂封止方法により前記封止樹脂を形成する工程を備えることを特徴とする電子部品装置の製造方法。

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