JP2014192446A - 電子部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の電子部品が実装された基板の複数の電子部品および基板を覆うように電子部品被覆用熱硬化性接着シートを配置し、電子部品被覆用熱硬化性接着シートを複数の電子部品および基板に加熱条件下で圧着させたのち、加圧下で加熱硬化させることを特徴とする電子部材の製造方法。実装がフリップテップ実装であり、前記電子部品がベアチップであり、前記電子部品と前記基板の間に空間が存在し、前記加圧下での加熱硬化において、加熱硬化開始時に比較して、加熱終了時の圧力が大きく、加熱硬化開始時の温度T1(℃)が、前記電子部品被覆用熱硬化性接着シートのガラス転移温度(℃)より大きいことを特徴とする、電子部材の製造方法。
【選択図】図1
Description
P>Tmax/T0
P:加圧される圧力(単位atm)
Tmax:加熱硬化させる工程の最高温度(単位K)
T0:加熱硬化工程へ進行する前に電子部材がおかれていた環境温度
また、加熱硬化させる工程において加圧を開始するタイミングは特に制限されるものではないが、く、加熱を開始し温度の上昇に伴い圧力を上昇させることが好ましい。加熱を開始し温度の上昇に伴って圧力を上昇させることで凹凸への追従性が向上する。
(a)接着剤溶液1、2の作製
下記の固形分(エポキシ樹脂、硬化剤、熱可塑性樹脂、無機粒子、オルガノポリシロキサン、硬化触媒)を、それぞれ表1に示した組成となるように配合し、固型分濃度20重量%となるようにN,N−ジメチルホルムアミド:メチルイソブチルケトン=2:8の混合溶媒に40℃で撹拌、溶解して各接着剤溶液1、2を作製した。
エポキシ樹脂1:ビスフェノールA型エポキシ(jER1001、エポキシ当量474、三菱化学(株)製、常温で固型)
エポキシ樹脂2:ο−クレゾールノボラック型エポキシ(EOCN−1020、エポキシ当量200、日本化薬(株)製、常温で固型)
<硬化剤>
硬化剤1:4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(セイカキュアS、アミン当量62、和歌山精化工業(株)製)
硬化剤2:フェノールノボラック樹脂(PSM4326、水酸基当量105、群栄化学工業(株)製)
<熱可塑性樹脂>
熱可塑性樹脂1:XF−3677:トウペ(株)製、エチルアクリレートを主成分とする水酸基含有アクリルゴム、Mw=1300000、ガラス転移温度(Tg)=−30℃
熱可塑性樹脂2:SGP−3(ナガセケムテックス(株)製):ブチルアクリレートを主成分とするエポキシ基含有アクリルゴム
<無機粒子>
無機粒子1:球状シリカ(SO−C1、平均粒径0.3μm、(株)アドマテックス製)
<オルガノポリシロキサン>
オルガノポリシロキサン1:KR152:信越化学(株)製、Mw=500000〜800000、R1として水酸基、メチル基、フェニル基を含むシリコーンレジン(水酸基価10重量%)、2官能シロキサン単位/3官能シロキサン単位=1以上、フェニル基含有率=30mol%以上
<硬化触媒>
硬化触媒1:2−エチル−4−メチルイミダゾール(EMI24、ジャパンエポキシレジン(株)製)
得られた接着剤溶液1、2をそれぞれバーコータで、シリコーン離型剤付きの厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(藤森工業(株)製“フィルムバイナ”GT)に、それぞれの接着剤溶液につき20μm、50μmの乾燥厚さとなるように塗布し、50℃の温度で60秒、次いで150℃の温度で60秒の条件で乾燥した。次にその接着剤溶液塗布面に保護フィルム(シリコーン離型剤付きの厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(藤森工業(株)製“フィルムバイナ”GT))を貼り合わせて、保護フィルム/電子部品被覆用熱硬化性接着シート/保護フィルムの積層体を作製した。ここで接着剤溶液1、2について得られた電子部品被覆用熱硬化性接着シートをそれぞれ接着シート1、接着シート2とし、厚みを( )内に示した。
(a)被覆外観
各実施例、比較例で得られた電子部材について、電子部品被覆用熱硬化性接着シートによる基板及び電子部品の被覆性を目視により評価した。電子部品被覆用熱硬化性接着シートと基板、Siチップとの間に気泡等が3カ所以上見られる場合は×、気泡が1カ所または2カ所の場合は○、気泡が見られない場合は◎とした。
各実施例、比較例で得られた電子部材について、電子部品被覆用熱硬化性接着シートが、アルミナ基板上にSiチップ実装により形成された凹凸に追従しているかを顕微鏡観察により判定した。図5の様に膨れ量を定義し、膨れ量が60um以下の場合を◎、膨れ量が60umを超えて80um以下の場合を○、膨れ量が80umを超えて100um以下の場合を△、膨れ量が100umを超えたり、隣接するチップ部品の膨れとつながっている場合は×とした。
上記により得られた接着シート1(20μm)を用いて、以下の手順で電子部材を作製し、上記のとおり被覆外観および接着シート追従性を評価した。結果を表2に示す。
複数の電子部品が実装された基板として、アルミナ基板上に幅0.9mm×長さ1.1mm×高さ0.6mmの評価用Siチップを高さ0.06mmの半田バンプを介してフリップチップ実装した基板を用いた。Siチップを半田バンプを介してフリップチップ実装したことでアルミナ基板とSiチップとの間に空間が形成された。Siチップは10cm×10cmのアルミナ基板上の中心部分に5行×5列実装され、実装されたSiチップの間隔につき1.0mm、0.5mm、0.3mmの3種を準備した。
アスカー硬度20のシリコーンゴム上に上記の複数の電子部品が実装された基板をSiチップが上になる様に置いた。次に両面の保護フィルムを剥がした接着シート1(20μm)を置き、次にその接着シート1(20μm)上にさらに耐熱性離型フィルム“オピュラン”(三井化学東セロ(株)製)CR1031(厚み150μm)を置き、更にアスカー硬度20の厚さ2.5mmのシリコーンゴムを置き、これを真空引き時間30秒、温度100℃、真空加圧0.5MPa、真空加圧時間60秒の条件で株式会社名機製作所製MVLPを用いて真空ラミネートを実施して圧着した。
圧力と温度が個別にプログラム可能なオートクレーブを用いてプログラム開始時間を起点として圧力、温度を以下のように制御し、加熱硬化処理を実施した。
開始圧力:1気圧
第1ステップ:加圧空気をコンプレッサーを用いて3気圧となるまで注入(所要時間:30秒)
第2ステップ:3気圧を280分保持
第3ステップ:3気圧から1気圧へ空気を解放(所用時間:30秒)
(イ)温度
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃で圧力が3気圧に到達するまで保持
第2ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で100℃まで昇温
第3ステップ:100℃を1h保持
第4ステップ:100℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第5ステップ:150℃を2h保持
第6ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
第7ステップ:25℃で圧力が1気圧に到達するまで保持
実施例2〜4
接着シート1(20μm)を用いる代わりに、実施例2では電子部品被覆用熱硬化性接着シート1(50μm)を、実施例3では接着シート2(20μm)を、実施例4では接着シート2(50μm)を用いた以外は実施例1と同様にして、各評価を行った。結果を表2に示す。
(c)電子部品被覆用熱硬化性接着シートの加熱硬化処理を、以下のように制御した以外はそれぞれ実施例1〜4と同様にして、各評価を行った。結果を表2に示す。
開始圧力:1気圧
第1ステップ:加圧空気をコンプレッサーを用いて2気圧となるまで注入(所要時間:20秒)
第2ステップ:2気圧を280分保持
第3ステップ:2気圧から1気圧へ空気を解放(所用時間:20秒)
(イ)温度
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃で圧力が2気圧に到達するまで保持
第2ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で100℃まで昇温
第3ステップ:100℃を1h保持
第4ステップ:100℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第5ステップ:150℃を2h保持
第6ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
第7ステップ:25℃で圧力が1気圧に到達するまで保持
実施例9〜12
(c)電子部品被覆用熱硬化性接着シートの加熱硬化処理を、以下のように制御した以外はそれぞれ実施例1〜4と同様にして、各評価を行った。結果を表3に示す。
開始圧力:1気圧
第1ステップ:加圧空気をコンプレッサーを用いて4気圧となるまで注入(所要時間:40秒)
第2ステップ:4気圧を280分保持
第3ステップ:4気圧から1気圧へ空気を解放(所用時間:40秒)
(イ)温度
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃で圧力が4気圧に到達するまで保持
第2ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で100℃まで昇温
第3ステップ:100℃を1h保持
第4ステップ:100℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第5ステップ:150℃を2h保持
第6ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
第7ステップ:25℃で圧力が1気圧に到達するまで保持
実施例13〜16
(c)電子部品被覆用熱硬化性接着シートの加熱硬化処理を、以下のように制御した以外はそれぞれ実施例1〜4と同様にして、各評価を行った。結果を表3に示す。
開始圧力:1気圧
第1ステップ:1気圧を30分保持
第2ステップ:加圧空気をコンプレッサーを用いて3気圧となるまで注入(所要時間:30秒)
第2ステップ:3気圧を250分保持
第3ステップ:3気圧から1気圧へ空気を解放(所用時間:30秒)
(イ)温度
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で100℃まで昇温
第2ステップ:100℃を1h保持
第3ステップ:100℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第4ステップ:150℃を2h保持
第5ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
第6ステップ:25℃で圧力が1気圧に到達するまで保持
実施例17〜20
(c)電子部品被覆用熱硬化性接着シートの加熱硬化処理を、以下のように制御した以外はそれぞれ実施例1〜4と同様にして、各評価を行った。結果を表4に示す。
開始圧力:1気圧
第1ステップ:1気圧を15分保持
第2ステップ:加圧空気をコンプレッサーを用いて3気圧となるまで注入(所要時間:30秒)
第2ステップ:3気圧を265分保持
第3ステップ:3気圧から1気圧へ空気を解放(所用時間:30秒)
(イ)温度
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で100℃まで昇温
第2ステップ:100℃を1h保持
第3ステップ:100℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第4ステップ:150℃を2h保持
第5ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
第6ステップ:25℃で圧力が1気圧に到達するまで保持
実施例21〜24
(c)電子部品被覆用熱硬化性接着シートの加熱硬化処理を、以下のように制御した以外はそれぞれ実施例1〜4と同様にして、各評価を行った。結果を表4に示す。
開始圧力:1気圧
第1ステップ:1気圧を110分保持
第2ステップ:加圧空気をコンプレッサーを用いて3気圧となるまで注入(所要時間:30秒)
第2ステップ:3気圧を170分保持
第3ステップ:3気圧から1気圧へ空気を解放(所用時間:30秒)
(イ)温度
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で100℃まで昇温
第2ステップ:100℃を1h保持
第3ステップ:100℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第4ステップ:150℃を2h保持
第5ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
第6ステップ:25℃で圧力が1気圧に到達するまで保持
実施例25〜28
(c)電子部品被覆用熱硬化性接着シートの加熱硬化処理を、以下のように制御した以外はそれぞれ実施例1〜4と同様にして、各評価を行った。結果を表5に示す。
開始圧力:1気圧
第1ステップ:加圧空気をコンプレッサーを用いて3気圧となるまで注入(所要時間:30秒)
第2ステップ:3気圧を220分保持
第3ステップ:3気圧から1気圧へ空気を解放(所用時間:30秒)
(イ)温度
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第2ステップ:150℃を2h保持
第3ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
第4ステップ:25℃で圧力が1気圧に到達するまで保持
実施例29〜32
(c)電子部品被覆用熱硬化性接着シートの加熱硬化処理を、以下のように制御した以外はそれぞれ実施例1〜4と同様にして、各評価を行った。結果を表5に示す。
開始圧力:1気圧
第1ステップ:1気圧を30分保持
第2ステップ:加圧空気をコンプレッサーを用いて3気圧となるまで注入(所要時間:30秒)
第2ステップ:3気圧を190分保持
第3ステップ:3気圧から1気圧へ空気を解放(所用時間:30秒)
(イ)温度
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第2ステップ:150℃を2h保持
第3ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
第4ステップ:25℃で圧力が1気圧に到達するまで保持
比較例1〜4
(c)電子部品被覆用熱硬化性接着シートの加熱硬化処理を以下のように制御し、オートクレーブの代わりに大気圧下で温度制御可能な熱風乾燥オーブンを用いた以外はそれぞれ実施例1〜4と同様にして、各評価を行った。結果を表6に示す。
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で100℃まで昇温
第2ステップ:100℃を1h保持
第3ステップ:100℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第4ステップ:150℃を2h保持
第5ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
比較例5〜8
(c)電子部品被覆用熱硬化性接着シートの加熱硬化処理を以下のように制御し、オートクレーブの代わりに大気圧下で温度制御可能な熱風乾燥オーブンを用いた以外はそれぞれ実施例1〜4と同様にして、各評価を行った。結果を表6に示す。
開始温度:25℃
第1ステップ:25℃から昇温速度2.5℃/分で150℃まで昇温
第2ステップ:150℃を2h保持
第3ステップ:150℃から降温速度2.5℃/分で25℃まで降温
上記の各実施例から、本発明の電子部品被覆用熱硬化性接着シートを用いた電子部材の製造方法を用いることで、電子部品被覆用熱硬化性接着シートを硬化させた後の接着剤の被覆外観、接着シート追従性が向上することがわかる。一方、比較例は電子部品実装により形成された凹凸形状を被覆する際の被覆外観、接着シート追従性で劣っていた。
2 素子
3 シート状材料
4 バンプ
5 配線
6 基板内部配線
7 外部電極
8 切断・分割箇所
9 切断・分割に伴う不良箇所
10 膨れ量
Claims (5)
- 複数の電子部品が実装された基板の前記複数の電子部品および前記基板を覆うように電子部品被覆用熱硬化性接着シートを配置し、前記電子部品被覆用熱硬化性接着シートを前記複数の電子部品および前記基板に加熱条件下で圧着させたのち、加圧下で加熱硬化させることを特徴とする電子部材の製造方法。
- 前記実装がフリップチップ実装であり、かつ前記電子部品がベアチップであることを特徴とする請求項1記載の電子部材の製造方法。
- 前記電子部品と前記基板の間に空間が存在することを特徴とする請求項1または2記載の電子部材の製造方法。
- 前記加圧下での加熱硬化において、加熱硬化開始時における圧力に比較して加熱硬化終了時の圧力が大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の電子部材の製造方法。
- 前記加圧下で加熱硬化における加熱硬化開始時の温度T1(℃)が、前記電子部品被覆用熱硬化性接着シートのガラス転移温度(℃)より大きいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の電子部材の製造方法。
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- 2013-03-28 JP JP2013068387A patent/JP2014192446A/ja active Pending
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