JP2011211156A - 電子装置の製造方法および電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性の高い電子装置を製造することができる製造方法を提供すること。
【解決手段】電子装置の製造方法は第一電子部品1の第一端子11と、第二電子部品2の第二端子21との間にフラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層を配置して積層体を得る工程と、流体により積層体を加圧しながら、積層体を第一端子11の半田層112の融点以上に加熱して、第一端子11と、第二端子21とを半田接合させる工程と、樹脂層を硬化させる工程とを含む。第一端子11と、第二端子21とを半田接合させる前記工程では、積層体の加熱開始直後から、積層体の温度が半田層112の融点に達するまでの時間を5秒以上、15分以下とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子装置の製造方法および電子装置に関する。
電子装置は、例えば、半導体素子の端子と他の半導体素子の端子、半導体素子の端子と基板の端子、又は基板の端子と他の基板の端子とを、半田を用いて接合する工程を行うことにより製造される。
半田を用いて接合を行った後の半導体素子間、半導体素子と基板との間、あるいは基板間(以下、半導体素子間等という)には、隙間ができるので、樹脂の硬化物で隙間を埋める必要がある。従来は、半田を用いて接合した後に、半導体素子間等に、流動性の熱硬化性樹脂を流し込み、次いで、樹脂を硬化することにより、半導体素子間等の隙間を埋めていた。
ところが、近年は、半田を用いて接合する前に、半導体素子間等にフラックスを含有する樹脂層を配置し、次いで、半田の融点以上の温度で加熱して、半田接合を行い、次いで、樹脂層の硬化を行う方法が行われるようになってきた。
例えば、特開平3−184695号公報(特許文献1)には、エポキシ樹脂を主成分として含有し、有機酸又は有機酸塩及びはんだ粒子を含有する半田ペーストが開示されている。また、特開2001−311005号公報(特許文献2)には、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、およびベンゾシクロブテン系樹脂から選ばれる少なくとも一種の熱硬化性樹脂、及びフラックス成分を含む組成物を、シート状に成形したことを特徴とする熱硬化性樹脂シートが開示されている。
特開平3−184695号公報(特許請求の範囲) 特開2001−311005号公報(特許請求の範囲)
しかしながら、特許文献1〜2に示すような従来技術を使用しても端子同士を接合する際に、接合不良が発生してしまうことがあった。
従って、より信頼性の高い電子装置を製造することができる製造方法が望まれていた。
本発明によれば、表面に半田層を有する第一端子を有する第一電子部品と、この第一電子部品の前記第一端子に接合される第二端子を有する第二電子部品とを備える電子装置の製造方法であって、
前記第一電子部品の第一端子と、前記第二電子部品の第二端子との間にフラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層を配置して積層体を得る工程と、
流体により前記積層体を加圧しながら、前記積層体を前記第一端子の前記半田層の融点以上に加熱して、前記第一端子と、前記第二端子とを半田接合させる工程と、
前記樹脂層を硬化させる工程とを含み、
前記第一端子と、前記第二端子とを半田接合させる前記工程では、
前記積層体の加熱開始直後から、前記積層体の温度が前記半田層の融点に達するまでの時間を5秒以上、15分以下とする電子装置の製造方法が提供される。
この発明によれば、第一端子と、第二端子とを半田接合させる工程では、積層体の加熱開始直後から、積層体の温度が半田の融点に達するまでの時間を5秒以上、15分以下としている。
このように、急速に積層体を加熱することで、第一端子と第二端子とを確実に接合させることができる。
従って、本発明によれば、信頼性の高い電子装置を製造することができる。
なお、樹脂層を硬化させる工程は、半田接合させる工程と同時に行っても良く、また、半田接合させる工程の後段で実施してもよい。
さらに、本発明によれば、上述した製造方法により製造された電子装置も提供することができる。
本発明によれば、信頼性の高い電子装置を製造することができる電子装置の製造方法、および電子装置が提供される。
第1の実施形態にかかる電子装置の製造工程を示す図である。 図1に示す電子装置の製造工程を示す図である。 図1に示す電子装置の製造工程を示す図である。 図1に示す電子装置の製造に用いる製造装置を示す図である。 図1に示す電子装置の製造工程により製造される電子装置を示す図である。 第2の実施形態にかかる電子装置を製造する製造装置を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
はじめに、図1〜5を参照して、第1の実施形態の電子装置の製造方法の概要について説明する。
本実施形態の電子装置の製造方法は、表面に半田層112を有する第一端子11を有する第一電子部品1と、この第一電子部品1の第一端子11に接合される第二端子21を有する第二電子部品2とを備える電子装置の製造方法である。
第一電子部品1の第一端子11と、第二電子部品2の第二端子21との間にフラックス活性化合物(フラックス作用を有する化合物)と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層3を配置して積層体4を得る工程と、
流体により積層体4を加圧しながら、積層体4を第一端子11の半田層112の融点以上に加熱して、第一端子11と、第二端子21とを半田接合させる工程と、
樹脂層3を硬化させる工程とを含む。
第一端子11と、第二端子21とを半田接合させる前記工程では、積層体4の加熱開始直後から、積層体4の温度が半田層112の融点に達するまでの時間を5秒以上、15分以下とする。
次に、本実施形態の電子装置の製造方法について詳細に説明する。
はじめに、図1に示すように、第一電子部品1を用意する。
この第一電子部品1は、たとえば、基板(フレキシブル基板、リジット基板、セラミック基板等)、半導体チップ、半導体素子搭載基板等である。
この第一電子部品1は第一端子11を有し、この第一端子11は、第一端子本体111と、第一端子本体111表面に設けられた半田層112とを備える。
第一端子本体111の形状は、特に限定されず、凸状のものや、凹状のものが挙げられる。また、第一端子本体111の材質は、特に制限されず、金、銅、ニッケル、パラジウム、アルミニウムが挙げられる。
半田層112の材料は、特に制限されず、錫、銀、鉛、亜鉛、ビスマス、インジウム及び銅からなる群から選択される少なくとも2種以上を含む合金等が挙げられる。これらのうち、錫、銀、鉛、亜鉛及び銅からなる群から選択される少なくとも2種以上を含む合金が好ましい。半田層112の融点は、110〜250℃、好ましくは170〜230℃である。
半田層112は、第一端子本体111に対し半田メッキされたものであってもよく、また、第一端子本体111に対し半田ボールや半田ペーストを配置し、半田バンプ等で構成されるものであってもよい。
次に、第二電子部品2を用意する(図1参照)。
第二電子部品2は、たとえば、半導体チップや、半導体素子搭載基板である。
この第二電子部品2は、第二端子21を有する。
第二端子21の形状は、特に制限されず、第一端子11に対して半田接合が行える形状であればよく、例えば、凸状のものや、凹状のものが挙げられる。また、第二端子21の材質は、特に制限されず、金、銅、ニッケル、パラジウム、アルミニウムが挙げられる。
次に、図2に示すように、第一電子部品1の第一端子11と、第二電子部品2の第二端子21との間にフラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層3を配置し、第一端子11と第二端子21との位置あわせを行う。このとき、第一端子11と第二端子21とが接触するように第二端子21を樹脂層3にめり込ませ、積層体4を得る(図3参照)。
ここで、第一端子11と第二端子21とを接触させるために、樹脂層3を挟んで第一電子部品1および第二電子部品2を積層した後、加熱してもよい。ただし、この位置あわせ工程では、第一端子11の半田層112により、第一端子11と第二端子21とが半田接合されることはない。
樹脂層3は、特に制限されず、第一電子部品1と、第二電子部品2との隙間を埋めることができる熱硬化性樹脂を含んで構成される。
樹脂層3に含まれる熱硬化性樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等を用いることができる。これらは、単独または2種以上を混合して用いることができる。
中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。
樹脂層3の100〜200℃における最低溶融粘度は、好ましくは1〜1000Pa・s、特に好ましくは1〜500Pa・sである。樹脂層3の100〜200℃における最低溶融粘度が上記範囲にあることにより、硬化物中に空隙(ボイド)が発生し難くなる。溶融粘度は、例えば、粘弾性測定装置であるレオメーターを用いて、フィルム状態のサンプルに10℃/分の昇温速度で、周波数1Hzのずり剪断を与えて測定される。
樹脂層3は、半田接合の際に、半田層112の表面の酸化被膜を除去する作用を有する樹脂層である。樹脂層3が、フラックス作用を有することにより、半田層112の表面を覆っている酸化被膜が除去されるので、半田接合を行うことができる。樹脂層3がフラックス作用を有するためには、樹脂層3が、フラックス活性化合物を含有する必要がある。樹脂層3に含有されるフラックス活性化合物としては、半田接合に用いられるものであれば、特に制限されないが、カルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物が好ましい。
樹脂層3中のフラックス活性化合物の配合量は、1〜30重量%が好ましく、3〜20重量%が特に好ましい。樹脂層3中のフラックス活性化合物の配合量が、上記範囲であることにより、樹脂層のフラックス活性を向上させることができるとともに、樹脂層中に、熱硬化性樹脂と未反応のフラックス活性化合物が残存するのが防止される。なお、未反応のフラックス活性化合物が残存すると、マイグレーションが発生する可能性がある。
また、熱硬化性樹脂の硬化剤として作用する化合物の中には、フラックス作用も有する化合物がある(以下、このような化合物を、フラックス活性硬化剤とも記載する。)。例えば、エポキシ樹脂の硬化剤として作用するフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等は、フラックス作用も有している。このような、フラックス活性化合物としても作用し、熱硬化性樹脂の硬化剤としても作用するようなフラックス活性硬化剤を、熱硬化性樹脂の硬化剤として含有する樹脂層3は、フラックス作用を有する樹脂層となる。
なお、カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物とは、分子中にカルボキシル基が1つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。また、フェノール性水酸基を備えるフラックス活性化合物とは、分子中にフェノール性水酸基が1つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。また、カルボキシル基及びフェノール性水酸基を備えるフラックス活性化合物とは、分子中にカルボキシル基及びフェノール性水酸基がそれぞれ1つ以上存在するものをいい、液状であっても固体であってもよい。
これらのうち、カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂環式酸無水物としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族酸無水物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る脂肪族カルボン酸としては、下記一般式(1)で示される化合物や、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、オレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。
HOOC−(CH−COOH (1)
(式(1)中、nは、0以上20以下の整数を表す。)
カルボキシル基を備えるフラックス活性化合物に係る芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルイル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体、フェノールフタリン、ジフェノール酸等が挙げられる。
これらのカルボキシル基を備えるフラックス活性化合物のうち、フラックス活性化合物が有する活性度、樹脂層の硬化時におけるアウトガスの発生量、及び硬化後の樹脂層の弾性率やガラス転移温度等のバランスが良い点で、前記一般式(1)で示される化合物が好ましい。そして、前記一般式(1)で示される化合物のうち、式(1)中のnが3〜10である化合物が、硬化後の樹脂層における弾性率が増加するのを抑制することができるとともに、第一電子部品1と第二電子部品2との接着性を向上させることができる点で、特に好ましい。
前記一般式(1)で示される化合物のうち、式(1)中のnが3〜10である化合物としては、例えば、n=3のグルタル酸(HOOC−(CH−COOH)、n=4のアジピン酸(HOOC−(CH−COOH)、n=5のピメリン酸(HOOC−(CH−COOH)、n=8のセバシン酸(HOOC−(CH−COOH)及びn=10のHOOC−(CH10−COOH等が挙げられる。
フェノール性水酸基を備えるフラックス活性化合物としては、フェノール類が挙げられ、具体的には、例えば、フェノール、o−クレゾール、2,6−キシレノール、p−クレゾール、m−クレゾール、o−エチルフェノール、2,4−キシレノール、2,5キシレノール、m−エチルフェノール、2,3−キシレノール、メジトール、3,5−キシレノール、p−ターシャリブチルフェノール、カテコール、p−ターシャリアミルフェノール、レゾルシノール、p−オクチルフェノール、p−フェニルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAF、ビフェノール、ジアリルビスフェノールF、ジアリルビスフェノールA、トリスフェノール、テトラキスフェノール等のフェノール性水酸基を含有するモノマー類、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールFノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等が挙げられる。
上述したようなカルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂との反応で三次元的に取り込まれる。
そのため、硬化後のエポキシ樹脂の三次元的なネットワークの形成を向上させるという観点からは、フラックス活性化合物としては、フラックス作用を有し且つエポキシ樹脂の硬化剤として作用するフラックス活性硬化剤が好ましい。フラックス活性硬化剤としては、例えば、1分子中に、エポキシ樹脂に付加することができる2つ以上のフェノール性水酸基と、フラックス作用(還元作用)を示す芳香族に直接結合した1つ以上のカルボキシル基とを備える化合物が挙げられる。このようなフラックス活性硬化剤としては、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸(2,5−ジヒドロキシ安息香酸)、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸(3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸)等の安息香酸誘導体;1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,7−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等のナフトエ酸誘導体;フェノールフタリン;及びジフェノール酸等が挙げられ、これらは1種単独又は2種以上を組み合わせでもよい。
なかでも、第一端子11および第二端子21の接合を良好なものとするためには、フェノールフタリンを使用することが特に好ましい。フェノールフタリンを使用することで、半田層112の表面の酸化物を除去した後、エポキシ樹脂を硬化することが可能となると推測され、半田層112表面の酸化物が除去されないまま、エポキシ樹脂が硬化してしまうことを抑制でき、第一端子11および第二端子21の半田接合を良好なものとすることができる。
また、樹脂層3中、フラックス活性硬化剤の配合量は、1〜30重量%が好ましく、3〜20重量%が特に好ましい。樹脂層3中のフラックス活性硬化剤の配合量が、上記範囲であることにより、樹脂層のフラックス活性を向上させることができるとともに、樹脂層中に、熱硬化性樹脂と未反応のフラックス活性硬化剤が残存するのが防止される。なお、未反応のフラックス活性硬化剤が残存すると、マイグレーションが発生する。
また、樹脂層3は、無機充填材を含んでいてもよい。
樹脂層3中に無機充填材を含有させることで、樹脂層3の最低溶融粘度を高め、第一端子11および第二端子21間に隙間が形成されてしまうことを抑制できる。なお、樹脂層3の最低溶融粘度が非常に低い場合には、樹脂層3の流動性が非常に高くなり、第一端子11と第二端子21との間に、樹脂層3が入り込み、第一端子11と第二端子21とが離間してしまうことがある。
ここで、無機充填材としては、シリカや、アルミナ等があげられる。
さらに、樹脂層3は、硬化触媒を含んでいてもよい。
硬化触媒は、樹脂層3中の熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜選択できるが、たとえば、塗膜成形性向上の観点から、イミダゾール化合物を使用することができる。イミダゾール化合物として、2−フェニルヒドロキシイミダゾール、2−フェニル−4−メチルヒドロキシイミダゾール等が挙げられる。
また、硬化触媒の配合比は、樹脂層3の構成成分の合計を100としたときに、たとえば0.01重量%以上5重量%以下とする。硬化触媒の配合比を0.01重量%以上とすることにより、硬化触媒としての機能をさらに効果的に発揮させて、樹脂層3の硬化性を向上させることができる。また、硬化触媒の配合比を5重量%以下とすることにより、樹脂層3の保存性をさらに向上させることができる。
第一電子部品1と、第二電子部品2との間に樹脂層3を配置する方法としては、例えば、
(1)フラックス活性化合物を含有する樹脂組成物をフィルム状に成形した樹脂フィルムを用意し、この樹脂フィルムを、第一電子部品1又は第二電子部品2にラミネートする方法、
(2)フラックス活性化合物を含有する液状またはペースト状の樹脂組成物を用意し、この液状またはペースト状の樹脂組成物を、第一電子部品1又は第二電子部品2の表面に塗布する方法、
(3)フラックス活性化合物を含有する樹脂組成物が溶剤に溶解又は分散されている樹脂ワニスを用意し、この樹脂ワニスを、第一電子部品1又は第二電子部品2の表面に塗布し、次いで、樹脂ワニス中の溶剤を揮発させる方法、
が挙げられる。なお、方法(2)に係る液状の樹脂組成物は、溶剤を含有しない。
その後、図4に示す装置5を使用して、積層体4を加熱し、かつ流体で加圧して、積層体4を第一端子11の半田層112の融点以上に加熱して、第一端子11と、第二端子21とを半田接合させる。
装置5は、積層体4を加圧雰囲気下で加熱することができるもので、構造としては、たとえば、積層体4を内部に収容する容器51と、この容器51内に流体を導入するための配管52とを有する。
容器51は圧力容器であることが特徴で、容器51内に積層体4を設置したのち、配管52から加熱した流体を容器51内に入れ、積層体4を加熱加圧することができる。
また、配管52から流体を容器51内へ流入させ、加圧雰囲気下にしつつ、容器51を加熱することにより、積層体4を加熱することもできる。
容器51の材料としては、金属等があげられ、たとえば、ステンレス、チタン、銅である。
積層体4の昇温速度を上げるためには、容器51をあらかじめ所定温度に加熱することが効果的である。
また、容器51へ加熱流体を流入し、積層体4を加熱する場合には、容器51からの放熱を妨げるように断熱材で容器を包む方法や、積層体4と容器51の接触面積を減少させるために容器51内でピンにより中空位置に設置する方法が効果的である。
また、容器51自体を加熱することで、積層体4を加熱する場合には、積層体4を容器と近接する位置に設置することが効果的である。また、発熱量の大きいヒーター等を使用して容器51を加熱することで、積層体4の加熱を急速に行ってもよい。
さらに、積層体4の加熱を急速に行うためには、容器51は容積が小さいものであることが好ましく、たとえば、図4の横幅が200mm程度、高さが10mm程度、奥行きが100mm程度のものを使用する。
流体により、積層体4を加圧する際の加圧力は、0.1MPa以上、10MPa以下、好ましくは0.5以上、5MPa以下である。このようにすることで、硬化した樹脂層13中に空隙(ボイド)が発生し難くなる。すなわち、0.1MPa以上とすることで、ボイド発生自体を抑制でき、また、たとえ、ボイドが発生してもボイドをつぶすことができる。また、10MPa以下とすることで、装置の大型化、複雑化を抑制できる。なお、本発明において、流体で加圧するとは、積層体4の雰囲気の圧力を、大気圧より加圧力分だけ高くすることを指す。すなわち、加圧力10MPaとは、大気圧よりも、積層体にかかる圧力が10MPa大きいことを示す。
また、本実施形態では、容器51内に積層体4を設置し、積層体4の加熱開始直後(本実施形態では、容器51内に積層体4を設置し、容器51を密閉した直後)から、積層体4の温度が半田層112の融点に達するまでの時間を5秒以上、15分以下とする。
15分以下とすることで第一端子11および第二端子21の接合を確実なものとすることができる。また、5秒以上とすることで積層体4内の端子11、21すべてが一様に溶融するという効果がある。
なかでも、積層体4の加熱開始直後から、積層体4の温度が半田層112の融点に達するまでの時間を5秒以上7分以下とすることが好ましい。
なお、第一端子11および第二端子21の接合が良好となる理由は、明確ではないが、以下のような理由によるものと推測される。
第一端子11および第二端子21を接合する際に、積層体4が加熱され、樹脂層3が徐々に硬化する。積層体4の加熱開始直後から、積層体4の温度が半田層112の融点に達するまでの時間を15分以内とすることで、樹脂層が完全に硬化してしまう前に、フラックス活性化合物により、半田層112の表面に形成された酸化膜を除去することができ、第一端子11および第二端子21の接合が良好となると考えられる。
上述したように、容器51内に積層体4を設置した後、積層体4が加熱されるとともに、積層体4が加圧される。
積層体4を加圧する流体は、配管52から容器51内に導入され、積層体4を加圧することとなる。積層体4を加圧する流体としては、窒素ガス、アルゴンガス等の非酸化性ガス、空気等のガスが好ましい。
なかでも、非酸化性ガスを使用することが好ましい。非酸化性ガスを使用することで、第一端子11および第二端子21の接合をより良好なものとすることができる。なお、非酸化性ガスとは、不活性ガス、窒素ガスのことを意味する。
積層体4の温度が半田層112の融点に達した後、容器51内の温度および圧力を保ちながら、所定時間、積層体4を、加熱および加圧する。これにより、積層体4中の樹脂層3が硬化することとなる。このように、積層体4を加圧加熱することで、樹脂層3中にボイドが発生してしまうことを抑制することができる。
また、本実施形態では、第一端子11と第二端子21を接合する際に、流体により積層体4を加圧している。このようにすることで、樹脂層3の密度を高めて、体積を低減させることにより、第一端子11と第二端子21が圧着する方向に力を作用させることが可能となる。さらに、第一端子11と第二端子21を接合する際に、流体により積層体4を加圧することで、樹脂層3の発泡による樹脂流動が抑制でき、第一端子11と第二端子21との間のずれを低減させることができる。
その後、装置5から積層体4を取り出し、必要に応じて積層体4を再度硬化させる。
以上により、電子装置を得ることができる(図5参照)。図5では、第一端子11と第二端子21とが半田層112により接合され、第二端子21の先端が、半田層112に食い込んだ状態となっている。
(第2の実施形態)
図6を参照して、第2の実施形態の電子装置の製造方法について説明する。
本実施形態の電子装置の製造方法は、第一端子11と第二端子21とを半田接合させる工程において、放射熱により加熱する点を除いて、第1の実施形態の電子装置の製造方法と同様である。以下、詳細に説明する。
第一端子11と第二端子21とを半田接合させる工程では、容器51内に積層体4を設置したのち、放射熱源53(図6参照)から加熱し、さらに加圧した流体を容器51内へ流入させることにより、積層体4を加熱加圧することとなる。
また、配管52から流体を容器51内へ流入させ、加圧雰囲気下にしつつ、放射熱源53から加熱することにより積層体4を加熱することもできる。
放射熱源53としては、遠赤外線ヒーター、マイクロ波発生機などがあげられる。放射熱は、熱源となる物体が電磁波を出し、加熱される物体が吸収することによって熱を伝える。よって熱源と物体の間に媒介している物質の性質によらず、また気体密度の高い加圧雰囲気下や気体が存在しない真空下であったとしても確実に熱を伝えることができる。放射熱源としては装置の機構の簡易さから遠赤外線ヒーターを使用することが好ましい。遠赤外線の放射体54としては、たとえば、セラミック、カーボン、ステンレス、ニクロム、炭化けい素、タングステン、セシウム、などが挙げられる。セラミックは熱的、化学的に安定であり、安定した処理が可能となる。セラミックは放射率も高く放射体54として好ましい。放射率とは、完全放射体である黒体(光や電磁波のような外部から入射される放射熱の全ての波長を完全に吸収することができ、また外部に放出できる物体)の放射熱を1としたときの物質の放射熱の比率であり、セラミックの放射率は0.85〜0.95の値をもつ。
セラミックの中に発熱体55が埋め込まれていてもよく、発熱体55の表面に放射体54であるセラミックがコーティングされていてもよい。
また、放射熱源53の形状は曲面状でも平板状でもよく、積層体4に対して一つでも複数個を組み合わせてもよい。
積層体4の昇温速度を上げるためには、放射熱源53をあらかじめ所定温度に加熱することが効果的である。
容器51内に積層体4を設置し、放射体54と積層体4との距離を60mm以上150mm以下とすることが好ましく、さらに好ましくは60mm以上、100mm以下である。下限値以上とすることで伝熱ヒーターの形状の影響で熱分布が悪くなることを防ぎ、積層体4内の端子11、12が一様に溶解するという効果がある。上限値以下とすることで積層体4の単位面積あたりに与えられるエネルギー量を十分なものとし第一端子11および第二端子21の接合を確実なものとすることができる。
放射熱源53は積層体4の第一電子部品1面側に対峙するように設置されていてもよく、第二電子部品2面側に対峙するように設置されていてもよい。また、第一電子部品1と第二電子部品2の両側に対峙する位置に設置されていてもよい。
放射熱による加熱によって、半田接合は安定した接合を形成する。これは、以下の理由によるものと推察される。
第一端子11および第二端子21を接合する際に、積層体4が放射熱により加熱され、樹脂層3が徐々に硬化する。放射熱は積層体4との間に存在する媒体に関わらず積層体4を直接加熱することができる。積層体4の加熱に放射熱を使用することで効率よくかつ急速にかつ均一に積層体4を加熱することができ、樹脂層が完全に硬化してしまう前に、フラックス活性化合物により、半田層112の表面に形成された酸化膜を除去することができ、第一端子11および第二端子21の接合が良好となると考えられる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、装置5を使用し、積層体4を加圧加熱して、第一端子11と第二端子21とを接合したが、これに限られるものではない。
たとえば、圧力釜、金型(モールド型のように加熱した金型で型締めし、積層体4は型内にあるが金型と接しない構成とする)、金属箱やガラス箱等を使用してもよい。金属箱や、ガラス箱を使用する場合には、たとえば、積層体4を搬送しながら加熱加圧をしてもよい。
さらに、積層体4を加熱する方法として、装置内の容器自体を加熱しファンで容器内の気体を循環させて、積層体4を加熱してもよい。また、熱風を装置内に送り込み、循環させて、積層体4を加熱してもよい。
また、放射熱による加熱と容器自体を加熱しファンで容器内の気体を循環させる加熱方法を併用してもよく、放射熱による加熱と熱風を装置内に送り込み循環させる加熱方法を併用してもよい。
次に、本発明の実施例について説明する。
(実施例A1)
(フィルム状の樹脂層3の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)15重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−53467(住友ベークライト株式会社製)15重量部と、エポキシ樹脂としてEOCN‐102070(日本化薬株式会社製)50重量部と、フェノキシ樹脂としてYP−50(東都化成株式会社製)20重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)1.0重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部とをアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
上記で得られたワニス状の樹脂組成物を、ポリエステルシート(基材)にコンマコータを用いて塗布し、上記アセトンが揮発する温度100℃で3分間乾燥させて、基材上に形成された厚み25μmのフィルム状の樹脂層3を得た。
(電子装置の作製)
基材上に形成されたフィルム状の樹脂層3を、回路基板(第一電子部品1)の半田バンプ(半田層112)が形成された面に、真空ラミネータを用い、温度:100℃、0.7MPaの条件でラミネートし、次いで、基材を剥離した。
次に、回路基板の第一端子11と半導体チップ(第二電子部品2)の第二端子21が対向するように位置合わせし、フリップチップボンダーにより、80℃、0.05MPa、7秒で加熱圧縮し積層体4を作成した。
その後、装置5の容器51をあらかじめ100度に加熱しておき、その後、容器51内に積層体4を配置した。そして、容器51内に流体(空気)を送り、加圧力0.5MPaで加圧しつつ、積層体4を半田層112の融点まで加熱した。積層体4の加熱開始(積層体4を容器51に入れ、容器51の積層体4導入用の開口を閉鎖した時点)から積層体4が半田の融点(225℃)に達するまでの時間は、15分とした。
その後、容器51内に積層体4を配置した状態で、流体からの加圧力を0.5MPaとし、180℃に降温し、60分間、積層体4を加熱加圧した。
容器51としては、横幅が200mm程度、高さが10mm程度、奥行きが100mm程度のものを使用した。
(電子装置の評価)
実施例A1で得られた電子装置について、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示し、得られた結果を表1に示す。
1.導通接続の測定および接合形状の観察
得られた電子装置について、任意に選択した隣接する2箇所の半田接合部の接続抵抗を、デジタルマルチメータにより測定した。次いで、他に9点、隣接する2箇所の半田接合部を任意に選択し、同様に、接続抵抗を測定し、合計10点の導通接続の測定を行った。
次に、得られた電子部品を切断し、硬化物の断面を研磨したのち、接続抵抗を測定した半田接合部を金属顕微鏡にて観察した。ここで、良好な接合形状とは、半田接合部において、断面形状が曲線を描くようになっており、半田の濡れが確認できる状態であり、半田の濡れが不足していると、断面形状が曲線ではなく、切り欠き形状がある状態になる。
各符号は、以下の通りである。
◎:10点すべて導通がとれ、接合断面形状に切り欠き形状がない。
○:10点すべて導通がとれるが、1〜9点の範囲で接合断面形状に切り欠き形状が発生する。
△:10点すべて導通がとれるが、10点とも接合断面形状に切り欠きがある。
×:1点でも導通不良があった場合
なお、◎、○、△の場合には、実用上問題はないが、×の場合は、実用上問題となる。
2.樹脂層のマイクロボイドの有無
得られた電子装置を切断し、樹脂層の断面を研磨した。次いで、第一電子部品、第二電子部品及び隣接する2つの半田接合部で囲まれた部分を、任意に10箇所選択し、各部分のマイクロボイドの有無を金属顕微鏡にて観察した。各符号は、以下の通りである。
○:10箇所全てでマイクロボイドが観察されなかった場合
×:1箇所でもマイクロボイドが観察された場合
(実施例A2)
(電子部品の作製および評価)
イミダゾール化合物2P4MZ(四国化成株式会社製)を0.1重量部から0.05重量部に変更した以外は、実施例A1と同様に電子部品を作製し評価した。
(実施例A3)
(電子部品の作製および評価)
イミダゾール化合物2P4MZ(四国化成株式会社製)を0.1重量部から0.025重量部に変更した以外は、実施例1と同様に電子部品を作製し評価した。
(実施例A4)
(電子部品の作製および評価)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)15重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−53467(住友ベークライト株式会社製)15重量部と、エポキシ樹脂としてEOCN‐102070(日本化薬株式会社製)45重量部と、フェノキシ樹脂としてYP−50(東都化成株式会社製)15重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)1.0重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.05重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を形成し、さらに、電子部品を作製し評価した。
(実施例A5)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
積層体4の加熱開始から半田の融点(225℃)に達するまでの時間を、7分とした以外は、実施例A1と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A6)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A5と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A7)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A5と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A8)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A5と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A9)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
積層体4の加熱開始から半田の融点(225℃)に達するまでの時間は、5秒とした点以外は、実施例A1と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A10)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A9と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A11)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A9と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A12)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A9と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A13)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
容器51内に送る流体を空気ではなく、窒素とした点以外は、実施例A1と同様に電子装置を作製し、評価した。
(実施例A14)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A13と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A15)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A13と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A16)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A13と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A17)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
容器51内に送る流体を空気ではなく、窒素とした点以外は、実施例A5と同様に電子装置を作製し、評価した。
(実施例A18)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A19)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A20)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A21)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
容器51内に送る流体を空気ではなく、窒素とした点以外は、実施例A9と同様に電子装置を作製し、評価した。
(実施例A22)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A21と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A23)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A21と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A24)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A21と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A25)
積層体4の加圧圧力を0.3MPaとした点以外は、実施例A17と同様の方法で、電子装置を製造した。
(実施例A26)
積層体4の加圧圧力を0.8MPaとした点以外は、実施例A17と同様の方法で、電子装置を製造した。
(実施例A27)
積層体4の加圧圧力を0.3MPaとした点以外は、実施例A21と同様の方法で、電子装置を製造した。
(実施例A28)
積層体4の加圧圧力を0.8MPaとした点以外は、実施例A21と同様の方法で、電子装置を製造した。
(実施例A29)
(フィルム状の樹脂層の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)13重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−53467(住友ベークライト株式会社製)13重量部と、エポキシ樹脂としてEOCN‐102070(日本化薬株式会社製)45重量部と、フェノキシ樹脂としてYP−50(東都化成株式会社製)18重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)0.9重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)10重量部と、をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を作製した。
(電子装置の作成および評価)
実施例A17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A30)
(フィルム状の樹脂層の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)10重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−53467(住友ベークライト株式会社製)10.2重量部と、エポキシ樹脂としてEOCN‐102070(日本化薬株式会社製)35重量部と、フェノキシ樹脂としてYP−50(東都化成株式会社製)14重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)0.7重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)30重量部と、をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を作製した。
(電子装置の作成および評価)
実施例A17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A31)
(フィルム状の樹脂層の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)6.2重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−53467(住友ベークライト株式会社製)6.25重量部と、エポキシ樹脂としてEOCN‐102070(日本化薬株式会社製)21重量部と、フェノキシ樹脂としてYP−50(東都化成株式会社製)11重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)0.45重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)55重量部と、をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を作製した。
(電子装置の作成および評価)
実施例A17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A32)
(フィルム状の樹脂層の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)3.5重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−53467(住友ベークライト株式会社製)2.55重量部と、エポキシ樹脂としてEOCN‐102070(日本化薬株式会社製)13.6重量部と、フェノキシ樹脂としてYP−50(東都化成株式会社製)5重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)0.25重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)75重量部と、をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を作製した。
(電子装置の作成および評価)
実施例A17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A33)
(フィルム状の樹脂層の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)15重量部と、フェノールノボラック樹脂としてVR−9305(三井化学株式会社製)15重量部と、エポキシ樹脂としてEPICLON840−S(大日本インキ化学工業株式会社製)50重量部と、フェノキシ樹脂としてYX−8100(ジャパンエポキシレジン株式会社製)20重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)1.0重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部と、をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例A34)
(フィルム状の樹脂層の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)13重量部と、フェノールノボラック樹脂としてVR−9305(三井化学株式会社製)13重量部と、エポキシ樹脂としてEPICLON840−S(大日本インキ化学工業株式会社製)45重量部と、フェノキシ樹脂としてYX−8100(ジャパンエポキシレジン株式会社製)18重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)0.9重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)10重量部と、をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例A33と同様の方法で、電子装置の作製および評価を行った。
(実施例A35)
(フィルム状の樹脂層の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)10重量部と、フェノールノボラック樹脂としてVR−9305(三井化学株式会社製)10.2重量部と、エポキシ樹脂としてEPICLON840−S(大日本インキ化学工業株式会社製)35重量部と、フェノキシ樹脂としてYX−8100(ジャパンエポキシレジン株式会社製)14重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)0.7重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)30重量部と、をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を作製した。
(電子装置の作成および評価)
実施例A33と同様の方法で、電子装置の作製および評価を行った。
(実施例A36)
(フィルム状の樹脂層の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)6.2重量部と、フェノールノボラック樹脂としてVR−9305(三井化学株式会社製)6.25重量部と、エポキシ樹脂としてEPICLON840−S(大日本インキ化学工業株式会社製)21重量部と、フェノキシ樹脂としてYX−8100(ジャパンエポキシレジン株式会社製)11重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)0.45重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)55重量部と、をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を作製した。
(電子装置の作成および評価)
実施例A33と同様の方法で、電子装置の作製および評価を行った。
(実施例A37)
(フィルム状の樹脂層の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)3.5重量部と、フェノールノボラック樹脂としてVR−9305(三井化学株式会社製)2.55重量部と、エポキシ樹脂としてEPICLON840−S(大日本インキ化学工業株式会社製)13.6重量部と、フェノキシ樹脂としてYX−8100(ジャパンエポキシレジン株式会社製)5重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン株式会社製)0.25重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.1重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)75重量部と、をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例A1と同様に樹脂層3を作製した。
(電子装置の作成および評価)
実施例A33と同様の方法で、電子装置の作製および評価を行った。
(実施例A38)
(ペースト状の熱硬化性樹脂組成物の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)3.55重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−51470(住友ベークライト株式会社製)5.33重量部と、MEH−8000(東芝ケミカル株式会社製)5.33重量部と、エポキシ樹脂としてEXA−830LVP(大日本インキ化学工業株式会社製)35.45重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.35重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)50重量部と、を3本ロールにて分散混練し、真空下脱泡処理をしてペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。
(電子装置の作成および評価)
基材上に上記ペースト状の樹脂組成物を、回路基板(第一電子部品1)の半田バンプ(半田層112)が形成された面に、ディスペンサーを用いて塗布した。次に、回路基板の第一端子11と半導体チップ(第二電子部品2)の第二端子21が対向するように位置合わせし、フリップチップボンダーにより、80℃、0.05MPa、7秒で加熱圧縮し、回路基板と半導体チップの間に樹脂層3が形成された積層体4を作成した。
その後、装置5の容器51をあらかじめ100度に加熱しておき、その後、容器51内に積層体4を配置した。そして、容器51内に流体(窒素)を送り、加圧力0.5MPaで加圧しつつ、積層体4を半田層112の融点まで加熱した。積層体4の加熱開始(積層体4を容器51に入れ、容器51の積層体4導入用の開口を閉鎖した時点)から積層体4が半田の融点(225℃)に達するまでの時間は、7分とした。
その後、容器51内に積層体4を配置した状態で、流体からの加圧力を0.5MPaとし、150℃に降温し、120分間、積層体4を加熱加圧した。
容器51としては、横幅が200mm程度、高さが10mm程度、奥行きが100mm程度のものを使用した。
次いで、実施例A1と同様に、電子部品を評価した。
(実施例A39)
(ペースト状の熱硬化性樹脂組成物の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)3.55重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−51470(住友ベークライト株式会社製)5.33重量部と、MEH−8000(東芝ケミカル株式会社製)5.33重量部と、エポキシ樹脂としてEXA−830LVP(大日本インキ化学工業株式会社製)35.45重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.18重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)50重量部と、を3本ロールにて分散混練し、真空下脱泡処理をしてペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。
(電子装置の作成および評価)
実施例A38と同様に電子装置を作成し評価した。
(実施例A40)
(ペースト状の熱硬化性樹脂組成物の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)3.55重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−51470(住友ベークライト株式会社製)5.33重量部と、MEH−8000(東芝ケミカル株式会社製)5.33重量部と、エポキシ樹脂としてEXA−830LVP(大日本インキ化学工業株式会社製)35.45重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.088重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)50重量部と、を3本ロールにて分散混練し、真空下脱泡処理をしてペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。
(電子装置の作成および評価)
実施例A38と同様に電子装置を作成し評価した。
(実施例A41)
(ペースト状の熱硬化性樹脂組成物の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)4.97重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−51470(住友ベークライト株式会社製)7.46重量部と、MEH−8000(東芝ケミカル株式会社製)7.46重量部と、エポキシ樹脂としてEXA−830LVP(大日本インキ化学工業株式会社製)49.63重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.49重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)30重量部と、を3本ロールにて分散混練し、真空下脱泡処理をしてペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。
(電子装置の作成および評価)
実施例A38と同様に電子装置を作成し評価した。
(実施例A42)
(ペースト状の熱硬化性樹脂組成物の作製)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成株式会社製)2.13重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−51470(住友ベークライト株式会社製)3.20重量部と、MEH−8000(東芝ケミカル株式会社製)3.20重量部と、エポキシ樹脂としてEXA−830LVP(大日本インキ化学工業株式会社製)21.27重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成株式会社製)0.21重量部と、無機充填材として、SO1050−LC(株式会社アドマテックス社製)70重量部と、を3本ロールにて分散混練し、真空下脱泡処理をしてペースト状の熱硬化性樹脂組成物を得た。
(電子装置の作成および評価)
実施例A38と同様に電子装置を作成し評価した。
(実施例B1)
(フィルム状の樹脂層3の作製)
実施例A1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製)
第2の実施形態の製造方法により、電子装置を作製した。
具体的には、次のようである。基材上に形成されたフィルム状の樹脂層3を、回路基板(第一電子部品1)の半田バンプ(半田層112)が形成された面に、真空ラミネータを用い、温度:100℃、0.7MPaの条件でラミネートし、次いで、基材を剥離した。
次に、回路基板の第一端子11と半導体チップ(第二電子部品2)の第二端子21が対向するように位置合わせし、フリップチップボンダーにより、80℃、0.05MPa、7秒で加熱圧縮し積層体4を作成した。
その後、放射熱源53は放射体としてセラミックを用い、そのセラミック中に伝熱ヒーターを埋め込んだ遠赤外線ヒーターを使用した。放射熱源53はあらかじめ積層体4とは対峙しない位置で240℃に加熱した。そして、容器51内に流体(空気)を送り、加圧力0.5MPaで加圧しつつ、放射熱源53を積層体4の第二電子部品2と対峙する位置へ移動させ、積層体4を半田層112の融点まで加熱した。積層体4と放射熱源53との距離は150mmとした。積層体4の加熱開始(積層体4を容器51に入れ、容器51の積層体4導入用の開口を閉鎖した時点)から積層体4が半田の融点(225℃)に達するまでの時間は15分であった。
その後、容器51内に積層体4を配置した状態で、流体からの加圧力を0.5MPaとし、180℃に降温し、60分間、積層体4を加熱加圧した。
(電子装置の評価)
実施例A1と同様の方法により、電子装置の評価を行った。
(実施例B2)
(電子部品の作製および評価)
イミダゾール化合物2P4MZ(四国化成(株)社製)を0.1重量部から0.05重量部に変更した以外は、実施例B1と同様に電子部品を作製し評価した。
(実施例B3)
(電子部品の作製および評価)
イミダゾール化合物2P4MZ(四国化成(株)社製)を0.1重量部から0.025重量部に変更した以外は、実施例B1と同様に電子部品を作製し評価した。
(実施例B4)
(電子部品の作製および評価)
フラックス活性化合物としてフェノールフタリン(東京化成(株)社製)15重量部と、フェノールノボラック樹脂としてPR−53467(住友ベークライト(株)社製)15重量部と、エポキシ樹脂としてEOCN‐102070(日本化薬(株)社製)45重量部と、フェノキシ樹脂としてYP−50(東都化成(株)社製)15重量部と、シランカップリング剤としてKBM−303(信越シリコーン(株)社製)1.0重量部と、イミダゾール化合物として2P4MZ(四国化成(株)社製)0.05重量部と、無機充填材として、SO1050−LC((株)アドマテックス社製)をアセトンに溶解し、ワニス状の樹脂組成物を作製した。
次いで、実施例B1と同様に樹脂層3を形成し、さらに、電子部品を作製し評価した。
(実施例B5)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
積層体4と放射熱源53との距離を100mmとした以外は、実施例B1と同様に電子装置を作製し評価した。積層体4の加熱開始から半田の融点(225℃)に達するまでの時間は7分であった。
(実施例B6)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B5と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B7)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B5と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B8)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B5と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B9)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
積層体4と放射熱源53との距離を60mmとした以外は、実施例B1と同様に電子装置を作製し評価した。積層体4の加熱開始から半田の融点(225℃)に達するまでの時間は5秒であった。
(実施例B10)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B9と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B11)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B9と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B12)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B9と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B13)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
容器51内に送る流体を空気ではなく、窒素とした点以外は、実施例B1と同様に電子装置を作製し、評価した。
(実施例B14)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B13と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B15)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B13と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B16)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B13と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B17)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
容器51内に送る流体を空気ではなく、窒素とした点以外は、実施例B5と同様に電子装置を作製し、評価した。
(実施例B18)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B19)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B20)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B17と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B21)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
容器51内に送る流体を空気ではなく、窒素とした点以外は、実施例B9と同様に電子装置を作製し、評価した。
(実施例B22)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B21と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B23)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B21と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B24)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
実施例B21と同様に電子装置を作製し評価した。
(実施例B25)
積層体4の加圧圧力を0.3MPaとした点以外は、実施例B17と同様の方法で、電子装置を製造した。
(実施例B26)
積層体4の加圧圧力を0.8MPaとした点以外は、実施例B17と同様の方法で、電子装置を製造した。
(実施例B27)
積層体4の加圧圧力を0.3MPaとした点以外は、実施例B21と同様の方法で、電子装置を製造した。
(実施例B28)
積層体4の加圧圧力を0.8MPaとした点以外は、実施例B21と同様の方法で、電子装置を製造した。
(比較例A1)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
積層体4の加熱開始から半田の融点(225℃)に達するまでの時間は、16分とした以外は、実施例A1と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例A2)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例A1と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例A3)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例A1と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例A4)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例A1と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例A5)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
容器51内に送る流体を空気ではなく、窒素を送る以外は、比較例A1と同様に電子装置を作製し、評価した。
(比較例A6)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例A5と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例A7)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例A5と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例A8)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例A4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例A5と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例B1)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
積層体4と放射熱源53との距離を180mmとした以外は、実施例B1と同様に電子装置を作製し評価した。積層体4の加熱開始から半田の融点(225℃)に達するまでの時間は16分であった。
(比較例B2)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例B1と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例B3)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例B1と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例B4)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例B1と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例B5)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
容器51内に送る流体を空気ではなく、窒素を送る以外は、比較例B1と同様に電子装置を作製し、評価した。
(比較例B6)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例B5と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例B7)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例B5と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例B8)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例B5と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例B9)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B1と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
積層体4の加圧圧力を無加圧とした点以外は、実施例B5と同様に電子装置を作製し、評価した。
(比較例B10)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B2と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例B9と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例B11)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B3と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例B9と同様に電子装置を作製し評価した。
(比較例B12)
(フィルム状の樹脂層の作製)
実施例B4と同様の方法で、樹脂層3を作製した。
(電子装置の作製および評価)
比較例B9と同様に電子装置を作製し評価した。
Figure 2011211156
Figure 2011211156
Figure 2011211156
Figure 2011211156
Figure 2011211156
Figure 2011211156
Figure 2011211156
Figure 2011211156
Figure 2011211156
Figure 2011211156
実施例A1〜A42、B1〜B28、比較例A1〜A8、および比較例B1〜B12の結果を表1〜10に示す。
実施例A1〜A42、B1〜B28では、いずれも、導通不良がなく、また、樹脂層でマイクロボイドの発生はなかった。これに対し、比較例A1〜A8、B1〜B8では、いずれも、導通不良が発生していた。また比較例B9〜B12では、いずれも、樹脂層でマイクロボイドの発生が見られたが、導通不良は発生していなかった。
また、実施例A13〜A42、およびB13〜B28のように加圧流体として、非酸化性ガスである窒素を使用した場合には、空気を使用した場合に比べて、半田濡れが良好であり、半田の接合断面の切り欠きがある場合でも、切り欠きの個数が少なかったことがわかった。
さらに、樹脂層を上記実施例A1〜A42およびB1〜B28と異なる組成、材料とした場合であっても、積層体の加熱開始直後から、積層体の温度が半田層の融点に達するまでの時間を5秒以上、15分以下とした場合には、実施例A1〜A42およびB1〜B28と同様の効果がえられた。
1 第一電子部品
2 第二電子部品
3 樹脂層
4 積層体
5 装置
11 第一端子
21 第二端子
51 容器
52 配管
53 放射熱源
54 放射体
55 発熱体
111 第一端子本体
112 半田層

Claims (8)

  1. 表面に半田層を有する第一端子を有する第一電子部品と、この第一電子部品の前記第一端子に接合される第二端子を有する第二電子部品とを備える電子装置の製造方法であって、
    前記第一電子部品の第一端子と、前記第二電子部品の第二端子との間にフラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層を配置して積層体を得る工程と、
    流体により前記積層体を加圧しながら、前記積層体を前記第一端子の前記半田層の融点以上に加熱して、前記第一端子と、前記第二端子とを半田接合させる工程と、
    前記樹脂層を硬化させる工程とを含み、
    前記第一端子と、前記第二端子とを半田接合させる前記工程では、
    前記積層体の加熱開始直後から、前記積層体の温度が前記半田層の融点に達するまでの時間を5秒以上、15分以下とする電子装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載の電子装置の製造方法において、
    前記第一端子と、前記第二端子とを半田接合させる前記工程では、
    前記積層体を、容器内に配置し、前記容器を加熱するとともに、前記流体を前記容器内に導入して、前記積層体を加圧および加熱する電子装置の製造方法。
  3. 請求項1または2に記載の電子装置の製造方法において、
    前記第一端子と、前記第二端子とを半田接合させる前記工程では、
    流体により、0.1MPa以上、10MPa以下の圧力を前記積層体に加圧する電子装置の製造方法。
  4. 請求項1乃至3のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
    前記第一端子と、前記第二端子とを半田接合させる前記工程では
    前記流体として、非酸化性ガスを使用する電子装置の製造方法。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
    フラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂とを含む樹脂層は、無機充填材を含む電子装置の製造方法。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載の製造方法で作製された電子装置。
  7. 請求項1乃至5のいずれかに記載の電子装置の製造方法において、
    前記第一端子と、前記第二端子とを半田接合させる前記工程では、
    前記積層体を放射熱により加熱しながら行う電子装置の製造方法。
  8. 請求項7に記載の電子装置の製造方法において、
    前記放射熱は、遠赤外線による放射熱である電子装置の製造方法。
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