JP2011071267A - 電子デバイスパッケージ及びその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱処理に起因する反りを効果的に抑制する電子デバイスパッケージを提供すること。
【解決手段】電子デバイスパッケージは、基板と、第１面が基板と対向するように基板に実装された電子デバイスと、第１面の裏側の電子デバイスの第２面に形成された接着層と、接着層を介して電子デバイスに貼り付けられた金属層と、を備える。接着層の２５０℃におけるヤング率は、約１ＭＰａ以上である。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に電子デバイスが実装されている電子デバイスパッケージ及びその製造方法に関する。また、本発明は、本発明の電子デバイスパッケージを実装した電気機器に関する。

近年、携帯電話やノートＰＣなどの電子機器は、更なる薄型化・小型化が求められている。そこで、電子機器に搭載する半導体パッケージ等の電子デバイスパッケージを薄型化にするために、半導体パッケージを構成する電子デバイスや回路基板（インターポーザ基板）が薄化されている。また、電子デバイスパッケージを小型化するために、電子デバイスやインターポーザ基板の電極数を増加させ、さらにピッチも狭くされている。このような電子デバイスをインターポーザ基板へ実装した電子デバイスパッケージには、フリップチップ（ＦＣ；Flip Chip）実装パッケージやウェハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬＣＳＰ；Wafer Level Chip Size Package）がある。

図５に、背景技術に係る電子デバイスパッケージの概略断面図を示す。電子デバイスパッケージ１００において、電子デバイス１０６は、電子デバイス１０６の回路形成面に形成された導電パッド１０５と、インターポーザ基板１０１上に形成された導電パッド１０２とが、導電部材１０３を介して電気的に接続するように、インターポーザ基板１０２へフリップチップ実装されている。電子デバイス１０６とインターポーザ基板１０１の間には、電気的信頼性を向上させるために樹脂１０４が充填されている。

電子デバイスパッケージ１００は、例えば、以下の方法で製造することができる。まず、電子デバイス１０６の回路形成面に形成された導電パッド１０５又はインターポーザ基板１０１上に形成された導電パッド１０２に導電部材１０３を形成する。次に、導電パッド１０２，１０５同士が対向するように、インターポーザ基板１０１に電子デバイス１０６を搭載する。搭載後、リフロー工程にて導電パッド１０２，１０５同士を導電部材５によって電気的に接続する。あるいは、インターポーザ基板１０１に電子デバイス１０６を加圧搭載し、導電部材５を導電パッド１０２及び導電パッド１０５に接触させた状態で、熱負荷をかけ、樹脂６を硬化させて導電パッド１０２，１０５同士を導電部材５によって電気的に接続する。

導電部材５の材料としては、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｂ等の金属を用いたバンプやはんだが使用されたり、又は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、フルオレン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂と金属粒子とが混合された導電性樹脂や導電性ペーストが使用されたりする。

図５に示すような電子デバイスパッケージ１００においては、電子デバイス１０６の線膨張率とインターポーザ基板１０１の線膨張率とが大きく異なる場合がある。例えば、電子デバイス１の材料としてＳｉ（線膨張率約３ｐｐｍ／℃）を用い、一方、インターポーザ基板の材料としてエポキシ系、フェノール系などの樹脂（線膨張率１０ｐｐｍ／℃〜４０ｐｐｍ／℃）を用いた場合である。この場合、電子デバイスパッケージの製造方法において、中間製品が加熱及び冷却された際に、電子デバイス１０６とインターポーザ基板１０１との間には膨張量及び収縮量に差が生じることになる。この差によって、電子デバイスパッケージ１００には反りが発生することになる。例えば、中間製品を加熱後に冷却した場合、図６に示すようにインターポーザ基板１０１の方が、電子デバイス１０６よりも収縮率が高いため、電子デバイス１０６側が凸状となるような反りが発生する。

この反りにより、導電部材５にはクラックが発生しやすくなる。その結果、電子デバイス１とインターポーザ基板２との間の電気的接続は不良となる。特に、導電部材として、はんだ、導電性樹脂又は導電性ペーストを用いた場合には、電気的導通不良が引き起こる可能性が高くなる。

一方、反りを抑制するためにインターポーザ基板１０１の厚みを増すことは、電子デバイスパッケージの薄型化に逆行することになり、選択することはできない。

また、電子デバイスの導電パッドすなわち電極が配置されている面に対面させる基板を、再配線層によって実現しているＷＬＣＳＰにおいても、再配線層にポリイミドなどを用いる場合には、ポリイミドを硬化させるため、加熱する必要がある。このため、加熱・冷却により電子デバイスと再配線層の膨張・収縮量に差が生じるため、フリップチップ実装パッケージと同様に反りが発生し、電気的導通不良が起こる問題がある。

電子デバイスと基板との線膨張率の差によって生ずる反りを矯正する技術は、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特許文献１に記載の半導体装置は、基板と、基板に実装された半導体チップと、基板と半導体チップとを接合させる樹脂部材と、樹脂部材が接合された半導体チップ面とは反対側の面に貼り付けられた矯正部材とを備える。矯正部材は、半導体チップとは異なる線膨張率を有する樹脂部材の膨張或いは収縮により半導体チップに生じる反りを矯正する。

特許文献２に記載の半導体装置は、一方の面に第１電極を有する半導体素子と、実装面に第２電極を有する回路基板と、少なくとも半導体素子が反ることを抑制する反り抑制層と、半導体素子と反り抑制層との間に発生する応力を緩和する応力緩和層と、を備える。半導体素子は、回路基板の第２電極と第１電極とが電気的に接続されると共に、一方の面と回路基板の実装面とが対向するように回路基板に実装されている。応力緩和層は、半導体素子の一方の面とは反対側の他方の面に形成されている。反り抑制層は、応力緩和層を介して半導体素子に積層されている。応力緩和層は、半導体素子と反り抑制層の所定の間隔を確保するスペーサを有する。応力緩和層のヤング率は、反り抑制層のヤング率よりも低い。応力緩和層及び反り抑制層の線膨張係数は、半導体素子の線膨張係数よりも大きい。

特許文献３に記載の半導体素子収納用パッケージは、中央部に開口部を有するセラミック絶縁基板と、該絶縁基板の表面あるいは内部に形成されたメタライズ配線層と、絶縁基板の開口部を塞ぐように絶縁基板に熱硬化性樹脂を含有する接着剤によって接合された外形形状が四角形状の放熱板を具備する。放熱板の絶縁基板と取着面側に半導体素子が取着されており、放熱板を絶縁基板に取着している接着剤が、放熱板の少なくとも４隅を含む外辺から１ｍｍ以上外側領域まではみ出して形成されている。

特開２００４−９６０１５号公報 国際公開ＷＯ２００８／１２０７０５号 特開２００２−７６１８４号公報

以下の分析は、本発明の観点から与えられる。

特許文献１〜３に記載のように、反りを抑制するための金属層が電子デバイスに貼り付けられている電子デバイスパッケージにおいて、加熱処理に起因する反りを効果的に抑制するためには、その加熱温度において金属層の引っ張り応力を電子デバイスに伝達させる必要がある。

本発明の目的は、加熱処理に起因する反りを効果的に抑制する電子デバイスパッケージを提供することである。

本発明の第１視点によれば、基板と、第１面が基板と対向するように基板に実装された電子デバイスと、第１面の裏側の電子デバイスの第２面に形成された接着層と、接着層を介して電子デバイスに貼り付けられた金属層と、を備える電子デバイスパッケージが提供される。接着層の２５０℃におけるヤング率は、１ＭＰａ以上である。

本発明の第２視点によれば、本発明の電子デバイスパッケージが実装されている電子機器が提供される。

本発明の第３視点によれば、電子デバイスの第１面が基板と対向するように、基板に電子デバイスを実装する工程と、第１面の裏側の電子デバイスの第２面に、接着層を介して金属層を貼り付ける工程と、を含み電子デバイスパッケージの製造方法が提供される。接着層の２５０℃におけるヤング率は、１ＭＰａ以上である。

本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。

基板に実装した電子デバイスに対して、接着層を介して金属層を貼り付けるとき、金属層は、接着層と共に接着層のガラス転移温度以上に加熱される。この加熱処理により、金属層は膨張（伸張）した状態で電子デバイスに貼り付けられる。そして、加熱処理後、常温まで冷却されると、金属層は元の大きさ収縮しようとする。この際、金属層の収縮力が接着層を介して電子デバイス及び基板に伝達される。この収縮力は、電子デバイス側を凹状にするように作用する。これにより、電子デバイス側が凸状になるように反っていた電子デバイス及び基板の反りを低減させることができる。特に、本発明においては、接着層の２５０℃におけるヤング率が１ＭＰａ以上であるので、金属層の収縮力をより効率的に電子デバイスに伝達させることができる。

また、本発明の電子デバイスパッケージを回路基板に実装するときに加熱処理を施す場合においても、加熱処理により、基板と共に金属層も膨張（伸張）するので、電子デバイスパッケージに大きな反りが発生することを抑制することができる。これにより、電子デバイスパッケージをより平坦にした状態で回路基板に実装することができる。また、常温まで冷却されたとしても、基板と共に金属層も収縮するので、反りが発生することを抑制することができる。

よって、本発明によれば、電子デバイスパッケージについて、電気的導通不良や実装不良を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る電子デバイスパッケージの概略平面図。 図１のII−II線における電子デバイスパッケージの概略断面図。 本発明の第２実施形態に係る電子デバイスパッケージの製造方法の概略工程図。 本発明の第３実施形態に係る電子デバイスパッケージの製造方法の概略工程図。 背景技術に係る電子デバイスパッケージの概略断面図。 背景技術に係る電子デバイスパッケージの概略断面図。

上記各視点の好ましい形態について以下に記載する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、接着層は、第２面の全面に形成されている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、金属層は、第２面の全面を覆うように形成されている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、接着層は、充填剤を含有していない。

上記第１視点の好ましい形態によれば、接着層は、ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含有する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、接着層の厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下である。

上記第１視点の好ましい形態によれば、接着層のガラス転移温度は、１００℃以上４００℃以下である。

上記第１視点の好ましい形態によれば、金属層の２５℃におけるヤング率は１００ＧＰａ以上である。金属層の２５℃〜４００℃における線膨張率は１０ｐｐｍ／℃以上である。

上記第１視点の好ましい形態によれば、金属層の２５０℃におけるヤング率は、金属層の２５℃におけるヤング率に対して２５％以上１００％以下である。

上記第１視点の好ましい形態によれば、金属層の厚さは、２０μｍ以上５０μｍ以下である。

上記第３視点の好ましい形態によれば、電子デバイスに金属層を貼り付ける際の加熱処理の最高温度が１００℃〜４００℃である。

上記第３視点の好ましい形態によれば、電子デバイスパッケージの製造方法は、最高温度で加熱処理する前に、最高温度未満の温度で金属層及び接着層を所定時間加熱処理する工程をさらに含む。

本発明の第１実施形態に係る電子デバイスパッケージについて説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る電子デバイスパッケージの概略平面図を示す。図２に、図１のII−II線における電子デバイスパッケージの概略断面図を示す。

電子デバイスパッケージ１０は、基板１１と、基板１１上に実装された電子デバイス１６と、を備える。電子デバイス１６と対向する基板１１面には、第１導電パッド１２が形成されている。基板１１と対向する電子デバイス１６の第１面１６ａには、第２導電パッド１５が形成されている。第１導電パッド１２と第２導電パッド１５とは、導電部材１３によって電気的に接続されている。基板１１と電子デバイス１６との間には、アンダーフィル樹脂１４が充填されていてもよい。電子デバイス１６としては、例えば、半導体ベアチップ、ウェハレベルパッケージ等を使用することができる。基板１１としては、例えば、プリント配線基板等のインターポーザ基板等を使用することができる。

電子デバイスパッケージ１０は、電子デバイス１６の第１面１６ａの裏面である第２面１６ｂ上に金属層１８と、金属層１８を電子デバイスに接合するための接着層１７とをさらに備える。

接着層１７は、加熱処理時において、金属層１８を伸縮させることができると共に、金属層１８の伸縮力を電子デバイス１６に伝達することができるような弾性を有すると好ましい。例えば、接着層１７の２５０℃におけるヤング率は、約１ＭＰａ以上であると好ましい。また、接着層１７は、金属層１８を電子デバイス１６に貼り付けるために加熱処理した後、室温まで冷却しても電子デバイス１６や金属層１８から剥がれないようなヤング率を有すると好ましい。例えば、接着層１７の２５０℃におけるヤング率は、１ＧＰａ以下であると好ましい。後述の製造方法において説明するように、金属層１８を電子デバイス１６に貼り付ける際の加熱処理温度は約１００℃〜４００℃が好ましいので、２５０℃におけるヤング率を基準として考慮することとする。接着層１７ヤング率は、ＪＩＳＫ７１６１に準拠して測定する。

接着層１７のガラス転移温度は、加熱処理時において金属層１８の伸縮力を電子デバイス１６に伝達できるような温度であると好ましい。例えば、接着層１７のガラス転移温度は、約１００℃以上４００℃以下であると好ましい。接着層１７のガラス転移温度が１００℃未満であると、金属層１８の伸縮力を接着層１７が吸収してしまい、電子デバイス１６に伝達することができなくなるので好ましくない。また、接着層１７のガラス転移温度が４００℃より高いと、金属層を電子デバイス１８に貼り付ける際に、４００℃より高い温度で加熱処理しなければならなくなり、電子デバイスの劣化を招き、好ましくない。

接着層１７は、例えば、ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含有すると好ましい。接着層１７がポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含有する場合、上述のヤング率範囲とするために、ポリイミド樹脂の含有率を２５％〜７５％、エポキシ樹脂の含有率を２５％〜７５％であり、ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂の合計含有率を１００％以下にすると好ましい。例えば、接着層１７は、ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含有する熱可塑性又は熱硬化性フィルムとすることができる。また、接着層１７は、ヤング率、ガラス転移温度、接着温度、接着強度等を調整するために、ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂以外の樹脂を含有してもよい。

接着層１７は、電子デバイス１６の第２面１６ｂの一部に形成されていてもよいが、電子デバイス１６の第２面１６ｂの全面に形成されていると好ましい。より好ましくは、接着層１７の面積は、電子デバイス１６の第２面１６ｂの面積より大きくする。

接着層１７の厚さは、約１０μｍ〜５０μｍが好ましい。接着層１７の厚さがこの範囲を外れると、電子デバイスパッケージ１０全体の反りが大きくなりやすくなったり、金属層１８が剥がれやすくなったりしてしまう。また、接着層１７を厚くすると、電子デバイスパッケージ１０全体が厚くなってしまうので好ましくない。

接着層１７の厚さは、金属層１８の伸縮力を電子デバイス１６に対して均等に伝達できるように、均一であると好ましい。例えば、接着層１７は、平板状であると好ましい。接着層１７の形状は、特に限定されないが、金属層１８の伸縮力を電子デバイス１６の第２面１６ｂに対してより効率的に伝達できるように、電子デバイス１６の第２面１６ｂと同一形状（例えば四角形）であると好ましい。これにより、金属層１８の伸縮力を電子デバイス１６に対して同心円的に伝達できるようになる。

接着層１７は、粒状物（フィラー）や繊維状物（クロス）等の充填材を含有しないほうが好ましい。充填剤を用いないことにより、接着層１７をより安価にすることができ、これにより電子デバイスパッケージ１０の製造コストを低減させることができる。

金属層１８は、通常金属層１８よりも面積の大きい基板１１の反りを低減するために、小さな伸縮量で大きな力を発生させ、かつ単位温度当たりの伸縮量が大きい、すなわち弾性率と線膨張率が大きい材料が好ましい。例えば、金属層１８の２５℃におけるヤング率は、約１００ＧＰａ以上であると好ましい。また、金属層１８の２５０℃におけるヤング率は、２５℃におけるヤング率に対して約２５％以上１００％以下であると好ましい。金属層１８のヤング率は、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して測定する。金属層１８の線膨張率は、２５℃〜４００℃の温度範囲において約１０ｐｐｍ／℃以上であると好ましい。金属層１８の線膨張率は、ＪＩＳＺ２２８５に準拠して測定する。なお、金属層１８の好ましいヤング率及び線膨張率は、金属層１８の面積、電子デバイス１６及び基板１１の反りの程度等によって適宜好適になるように選択すると好ましい。

金属層１８の材料としては、例えば、Ｎｉ、Ｆｅ及びＣｒのうち少なくとも１つの元素を含有するステンレス材料（一般にＳＵＳと称される材料）が好ましいが、Ｆｅ系、Ａｌ系、Ｍｇ系、Ｔｉ系、Ｃｕ系、Ｎｉ系等金属であってもよい。例えば、ステンレス鋼の２５℃におけるヤング率は約２００ＧＰａであり、２５０℃におけるヤング率は約１００ＧＰａ〜２００ＧＰａである。この場合、ステンレス鋼の２５０℃におけるヤング率は、２５℃におけるヤング率に対して約５０％〜１００％である。

金属層１８は、電子デバイス１６の第２面１６ｂの一部を覆うように形成されていてもよいが、電子デバイス１６の第２面１６ｂの全面を覆うように形成されていると好ましい。より好ましくは、金属層１８の面積は、電子デバイス１６の第２面１６ｂの面積より大きくする。

金属層１８の厚さは、約２０μｍ〜５０μｍが好ましい。金属層１８の厚さがこの範囲を外れると、電子デバイスパッケージ１０全体の反りが大きくなりやすくなってしまう。また、接着層１７を厚くすると、電子デバイスパッケージ１０全体が厚くなってしまうので好ましくない。

金属層１８の形状は、電子デバイス１６の第２面１６ｂに対して伸縮力を均等にすると共に、積層容易性を考慮すると平板状であると好ましい。また、金属層１８の形状は、金属層１８の伸縮力を電子デバイス１６の第２面１６ｂに対してより効率的に伝達できるように、電子デバイス１６の第２面１６ｂと同一形状（例えば四角形）であると好ましい。これにより、金属層１８の伸縮力を電子デバイス１６に対して同心円的に伝達できるようになる。

本発明の電子デバイスパッケージ１０によれば、電子デバイス１６を基板１１に実装する際に生じた電子デバイス１６及び基板１１の反りを、接着層１７及び金属層１８により低減させることができる。特に、本発明においては、接着層１７の２５０℃におけるヤング率が約１ＭＰａ以上であるので、金属層１８の伸縮力をより効率的に電子デバイス１６に伝達させることができる。

本発明の電子機器（モジュール含む）は、本発明の電子デバイスパッケージを備える。本発明の電子機器によれば、本発明の電子デバイスパッケージ１０を回路基板に実装する際の加熱処理においても、基板１１と共に金属層１８も膨張することになるので、電子デバイスパッケージ１０の反りを低減させた状態で回路基板に実装することができる。これにより、電気的導通不良や実装不良を抑制することができる。特に、本発明においては、接着層１７の２５０℃におけるヤング率が約１ＭＰａ以上であるので、金属層１８の伸縮力をより効率的に電子デバイス１６に伝達させることができる。

次に、本発明の電子デバイスの製造方法について説明する。まず、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスの製造方法について説明する。図３に、第２実施形態に係る製造方法の概略工程図を示す。

まず、基板１１上の電子デバイス１６が実装される箇所に、アンダーフィル樹脂１４を塗布する。次に、基板１１上の第１導電パッド１２と電子デバイス１６の第２導電パッド１５とが導電部材１３を介して接続されるように、電子デバイス１６を基板１１上へ実装する（図３（ａ））。なお、アンダーフィル樹脂１４は、電子デバイス１６を基板１１上へ実装後に、電子デバイス１６と基板１１間に注入する方法でもよい。電子デバイスの実装方法としては、例えば、予め基板１１の第１導電パッド１２又は電子デバイス１６の第２導電パッド１５に導電部材１３を供給し、電子デバイス１６の第２面１６ｂをヒータツール２１などで加圧・加熱して、導電部材１３を溶融する方法、予め基板１１の第１導電パッド１２又は電子デバイス１６の第２導電パッド１５に導電部材１３を供給し、アンダーフィル樹脂１４の硬化収縮力によって電子デバイス１６の第２導電パッド１５と基板１１の第１導電パッド１２とを接続する方法（一般に圧接工法と呼ばれる）、予め基板１１の第１導電パッド１２又は電子デバイス１６の第２導電パッド１５に導電部材１３を供給し、リフロー工法によって導電部材１３を溶融する方法等を使用することができる。

次に、電子デバイス１６の第２面１６ｂに接着層１７及び金属層１８を積層し、接着する。まず、所定の形状・大きさに作製した接着層１７を電子デバイス１６の第２面に仮固定又は搭載する（図３（ｂ））。次に、所定の形状・大きさに作製した金属層１８をヒータツール２１で吸着する（図３（ｃ））。次に、ヒータツール２１で吸着した金属層１８を接着層１７に搭載し、接着層１７及び金属層１８に応じて設定したプロファイル条件（温度、時間、圧力等）でヒータツール２１で加熱・加圧することにより、金属層１８を電子デバイス１６に接合する（図３（ｄ））。その後、ヒータツール２１を金属層１８から離して、本発明の電子デバイスパッケージ１０を製造する（図３（ｅ））。

また、金属層１８を接合する工程においては、設定した最高温度で加熱する前に、最高温度未満の温度で接着層１７及び金属層１８を所定時間加熱及び加圧してもよい（以下「プリヒート工程」という）。一般に接着層１７は、接着層１７のガラス転移温度近傍で、急激に軟らかくなる特性がある。そこで、プリヒート工程において、接着層１７のガラス転移温度近傍で加熱することにより、プリヒート工程がない場合よりも、接着層１７を金属層１８及び電子デバイス１６の第２面１６ｂに対してよりなじませることができる。これにより、接着層１７の厚みを均一にすることができ、その結果、金属層１８から電子デバイス１６及び基板１１へ伝達される応力のばらつきをより小さくすることができる。また、これにより、電子デバイスパッケージ１０毎の反りの大きさのばらつきも小さくすることができる。さらに、プリヒート工程を設けることにより、接着層１７中、接着層１７と電子デバイス１６の第２面１６ｂとの界面、及び接着層１７と金属層１８の界面に存在する気体が外部へ抜けやすくなるという効果も得られる。これにより、接着層１７と金属層１８及び電子デバイス１６との接着強度の低下や、金属層１８から発生した応力の伝達の妨げの要因となりえるボイドの発生を抑制することができ、反り抑制効果をより高めることができる。

ヒータツール２１の形状及び大きさは、特に限定されないが、金属層１８を吸着しやすいように、また金属層１８及び接着層１７を均一に加熱及び加圧できるように、平坦であり、かつ金属層１８の平面面積よりも大きいと好ましい。

次に、本発明の第３実施形態に係る電子デバイスの製造方法について説明する。図４に、第３実施形態に係る製造方法の概略工程図を示す。第２実施形態に係る製造方法においては、接着層１７と金属層１８とを別々に電子デバイスに貼り付けたが、本実施形態に係る製造方法においては、接着層１７と金属層１８とを一体にして電子デバイスに貼り付けている。

まず、第２実施形態に係る製造方法と同様にして、電子デバイス１６を基板１１に実装する（図４（ａ））。

金属層１８と接着層１７とを積層した積層体１９を作製する（図４（ｂ）。この場合、所定の形状・大きさに作製した金属層１８に、所定の形状・大きさに作製した接着層１７を貼り付けてもよいし、又は、金属層１８に接着層１７を貼り付けた後に、金属層１８及び接着層１７の積層体１９を所定の形状・大きさに形成してもよい。

次に、金属層１８及び接着層１７の積層体１９をヒータツール２１にて吸着する（図４（ｃ））。次に、ヒータツール２１で吸着した積層体１９を電子デバイス１６の第２面に搭載し、接着層１７及び金属層１８に応じて設定したプロファイル条件（温度、時間、圧力等）でヒータツール２１で加熱・加圧することにより、積層体１９を電子デバイス１６に接合する（図４（ｄ））。その後、ヒータツール２１を金属層１８から離して、本発明の電子デバイスパッケージ１０を製造する（図４（ｅ））。

上述のような製造工程においては、金属層１８は、ヒータツールによって加熱されているときは膨張し、ヒータツール２１が金属層１８から外されると、金属層１８は収縮し、元の大きさに復元しようとすると共に、接着層１７は硬化する。これにより、図３（ａ）及び図４（ａ）において、電子デバイス１６を基板１１に実装した状態において実装時の熱により基板１１及び電子デバイス１６に反りが生じていたとしても、金属層１８の収縮力が接着層１７を介して電子デバイス１６に伝達され、基板１１及び電子デバイス１６の反りを低減させることができる。

このため、金属層１８による反りの抑制力は、金属層１８の収縮量に依存する。この金属層１８の収縮量は、金属層１８の貼り付け工程において金属層１８に付与される最高温度と冷却後の温度の差ΔＴによって決まる。すなわち、第２実施形態に係る製造方法においては接着層１７上に金属層を貼り付ける際の最高温度、第３実施形態に係る製造方法においては金属層１８と接着層１７の積層体１９を電子デバイス１６に貼り付ける際の最高温度によって、金属層１８の収縮量が決まる。したがって、金属層１８を加熱する際の最高温度は、電子デバイス１６及び基板１１の反りの程度、接着層１７のヤング率、金属層１８の大きさ等の条件を考慮して決定すると好ましい。

［実施例１−３］
２５０℃における接着層のヤング率が異なる電子デバイスパッケージを作製し、その反り抑制効果について試験を実施した。なお、接着層以外は同一形態とした。結果を表１に示す。表１に示す反り低減量は、金属層及び接着層を使用しなかった電子デバイスパッケージの反り量との比較である。接着層の２５０℃におけるヤング率が１ＭＰａ以上である場合、反り抑制効果が得られたが、接着層の２５０℃におけるヤング率が１ＭＰａ未満である場合、反り抑制効果は見られなかった。接着層の２５０℃におけるヤング率が１ＭＰａ未満であると、接着層が柔らかすぎて金属層の伸縮力を電子デバイスの伝達することができないため、反り抑制効果が得られなかったと考えられる。これより、接着層の２５０℃におけるヤング率は、１ＭＰａ以上が好ましいことが分かった。

なお、電子デバイスパッケージの反りの大きさは、モアレ測定法を用いた光干渉縞測定法（非接触反り測定法）により、電子デバイスパッケージの対角線における反りについて測定した。以下の実施例においても同様である。

［実施例４］
接着層の厚さを変えた電子デバイスパッケージを作製し、その反り抑制効果について試験を実施した。なお、接着層以外は同一形態とした。厚み０．１ｍｍの電子デバイスについて試験をした結果、金属層貼り付け前は反り量が２００μｍ〜２５０μｍであったところ、接着層の厚さが１０μｍ〜５０μｍの場合には、電子デバイスパッケージの反りは１００μｍ以下となった。一方、接着層の厚さが１０μｍ未満の場合、及び５０μｍを超える場合には、電子デバイスパッケージの反りの大きさが１００μｍを超えたり、金属層が電子デバイスから一部はがれたりした。一般的に、小型化・薄型化の電子デバイスパッケージにおいては、反りの大きさが１００μｍを超えると、電気的導通が不良になりやすくなってしまう。したがって、接着層の厚さは、１０μｍ〜５０μｍが好ましいことが分かった。

［実施例５］
ガラス転移温度の異なる接着層を用いて電子デバイスパッケージを作製し、その反り抑制効果について試験を実施した。なお、接着層以外は同一形態とした。その結果、ガラス転移温度１００℃以上の接着層を用いると、ガラス転移温度が１００℃未満の接着層を用いた場合より電子デバイスパッケージの反りを効果的に抑制できることがわかった。これより、反り抑制の観点から、接着層のガラス転移温度は、１００℃以上が好ましいことが分かった。

［実施例６］
金属層を貼り付ける際の加熱温度（最高温度）が反り抑制効果に与える影響について試験を実施した。なお、加熱温度以外は同一形態とした。基板に実装した厚み０．１ｍｍの電子デバイスに、最高温度１００℃〜４００℃を付加した金属層を貼り付けたところ、金属層貼り付け前は反り量は２００μｍ〜２５０μｍであったのに対し、金属層貼り付け後は電子デバイスパッケージの反り量を１００μｍ以下とすることができた。実施例１において述べたように、反り量が１００μｍ以下であると小型・薄型の電子デバイスパッケージにおいても電気的導通の不良を抑制することができる。一方、最高温度１００℃未満を付加した金属層においては電子デバイスパッケージの反り量は１００μｍよりも大きくなった。また、最高温度４００℃よりも高い温度を付加した場合には電子デバイス自体に不具合が発生した。これより、金属層を電子デバイスに設ける際の加熱温度は、１００℃〜４００℃が適していることが分かった。

［実施例７］
２５℃のヤング率に対する２５０℃におけるヤング率の比が異なる金属層を用いて電子デバイスパッケージを作製し、その反り抑制効果について試験を実施した。使用した金属層は、ステンレス鋼及び銅である。なお、金属層以外は同一形態とした。ステンレス鋼を用いた場合、金属層及び接着層を用いない電子デバイスパッケージに比べて、反りを１００μｍ低減させることができた。一方、銅を用いた場合、反りを５０μｍ低減させることができた。銅の２５℃におけるヤング率は約１２０ＧＰａであり、２５０℃におけるヤング率は約３０ＧＰａ〜５０ＧＰａである。ステンレス鋼も銅も２５℃におけるヤング率が１００ＧＰａ以上であり、線膨張率が１０ｐｐｍ／℃以上であるが、２５℃のヤング率に対する２５０℃におけるヤング率の比は、ステンレス鋼が約０．５〜１、銅が約０．２５〜０．４２である。これより、ステンレス鋼のほうが２５℃から２５０℃へのヤング率の低下が小さいので、ステンレス鋼を使用した電子デバイスパッケージのほうが、銅を使用した電子デバイスパッケージよりも反りの大きさを低減させることができた。これにより、金属層の２５℃におけるヤング率に対する２５０℃におけるヤング率がより高いほうが反り低減効果が高いことが分かった。

［実施例８］
金属層の厚さを変えた電子デバイスパッケージを作製し、その反り抑制効果について試験を実施した。なお、金属層以外は同一形態とした。厚み０．１ｍｍの電子デバイスについて試験をした結果、金属層貼り付け前は反り量が２００μｍ〜２５０μｍであったところ、金属層の厚さが２０μｍ〜５０μｍの場合には、電子デバイスパッケージの反りは１００μｍ以下となった。一方、金属層の厚さが２０μｍ未満の場合、及び５０μｍを超える場合には、電子デバイスパッケージの反りの大きさが１００μｍを超えることとなった。実施例１において述べたように、反り量が１００μｍ以下であると小型・薄型の電子デバイスパッケージにおいても電気的導通の不良を抑制することができる。これより、金属層の厚さは、１０μｍ〜５０μｍが好ましいことが分かった。

本発明の電子デバイスパッケージ及びその製造方法並びに電子機器は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。

本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。

本発明の電子デバイスパッケージは、例えば、電子デバイスが半導体チップである半導体パッケージに適用することができる。また、電子デバイスは、能動素子に限定されず、受動素子であってもよい。

１０ 電子デバイスパッケージ
１１ 基板
１２ 第１導電パッド
１３ 導電部材
１４ アンダーフィル樹脂
１５ 第２導電パッド
１６ 電子デバイス
１６ａ 第１面
１６ｂ 第２面
１７ 接着層
１８ 金属層
１９ 積層体
２１ ヒータツール

Claims (14)

1. 基板と、
   第１面が前記基板と対向するように前記基板に実装された電子デバイスと、
   前記第１面の裏側の前記電子デバイスの第２面に形成された接着層と、
   前記接着層を介して前記電子デバイスに貼り付けられた金属層と、を備え、
   前記接着層の２５０℃におけるヤング率は、１ＭＰａ以上であることを特徴とする電子デバイスパッケージ。
2. 前記接着層は、前記第２面の全面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスパッケージ。
3. 前記金属層は、前記第２面の全面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子デバイスパッケージ。
4. 前記接着層は、充填剤を含有していない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デバイスパッケージ。
5. 前記接着層は、ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含有す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デバイスパッケージ。
6. 前記接着層の厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下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デバイスパッケージ。
7. 前記接着層のガラス転移温度は、１００℃以上４００℃以下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デバイスパッケージ。
8. 前記金属層の２５℃におけるヤング率は１００ＧＰａ以上であり、
   前記金属層の２５℃〜４００℃における線膨張率は１０ｐｐｍ／℃以上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デバイスパッケージ。
9. 前記金属層の２５０℃におけるヤング率は、前記金属層の２５℃におけるヤング率に対して２５％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子デバイスパッケージ。
10. 前記金属層の厚さは、２０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子デバイスパッケージ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電子デバイスパッケージが実装されていることを特徴とする電子機器。
12. 電子デバイスの第１面が基板と対向するように、基板に電子デバイスを実装する工程と、
    前記第１面の裏側の前記電子デバイスの第２面に、接着層を介して金属層を貼り付ける工程と、を含み、
    前記接着層の２５０℃におけるヤング率は、１ＭＰａ以上であることを特徴とする電子デバイスパッケージの製造方法。
13. 前記電子デバイスに前記金属層を貼り付ける際の加熱処理の最高温度が１００℃〜４００℃であることを特徴とする請求項１２に記載の電子デバイスパッケージの製造方法。
14. 前記最高温度で加熱処理する前に、前記最高温度未満の温度で前記金属層及び前記接着層を所定時間加熱処理する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の電子デバイスパッケージの製造方法。

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