JP2015128146A - 中空封止用樹脂シート、及び、中空パッケージの製造方法 - Google Patents

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英志 豊田
祐作 清水
yusaku Shimizu
祐作 清水
剛志 土生
Tsuyoshi Habu
剛志 土生
智昭 市川
Tomoaki Ichikawa
智昭 市川
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Abstract

【課題】 電子デバイスを好適に中空封止用樹脂シートに埋め込みでき、且つ、被着体と
電子デバイスとの間の空隙には、封止用樹脂シートを構成する材料が流入し難い中空封止
用樹脂シートを提供すること。
【解決手段】 無機充填剤を68体積%以上の含有量で含み、無機充填剤の粒度分布にお
いて、製造する中空パッケージの中空部の幅を超えるものが10体積%以上90体積%以
下であり、基板に複数のチップがフリップチップ接続されたテスト基板を用い、テスト基
板上に、中空封止用樹脂シートを配置した後、中空封止用樹脂シート側から70℃、圧力
1kgf/cm、真空度10Torrにて加圧した際の、中空封止用樹脂シートを構成
する材料のチップ間への進入速度Aと、中空封止用樹脂シートを構成する材料の間隙への
進入速度Bとの比A/Bが5以上である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、中空封止用樹脂シート、及び、中空パッケージの製造方法に関する。
電子デバイスパッケージの作製には、代表的に、バンプ等を介して基板などに固定され
た1又は複数の電子デバイスを封止樹脂にて封止し、必要に応じて封止体を電子デバイス
単位のパッケージとなるようにダイシングするという手順が採用されている。このような
封止樹脂として、シート状の封止樹脂が用いられることがある。
近年、半導体パッケージと並んで、SAW(Surface Acoustic Wa
ve)フィルタや、CMOS(Complementary Metal Oxide
Semiconductor)センサ、加速度センサ等のMEMSと称される微小電子デ
バイスの開発が進められている。これらの電子デバイスを封止したパッケージは、それぞ
れ一般的に表面弾性波の伝播や光学系の維持、電子デバイスの可動部材の可動性を確保す
るための中空構造を有している。この中空構造は、基板と素子との間の空隙として設けら
れることが多い。封止の際には、可動部材の作動信頼性や素子の接続信頼性を確保するよ
う中空構造を維持しつつ封止する必要がある。例えば、特許文献1には、ゲル状の硬化性
樹脂シートを用いて機能素子を中空モールドする技術が記載されている。
特開2006−19714号公報
上記パッケージの製造方法としては、被着体上に配置された1又は複数の電子デバイス
を覆うように中空封止用樹脂シートを積層し、その後、中空封止用樹脂シートを熱硬化さ
せる方法が挙げられる。このような製造方法においては、電子デバイスを好適に中空封止
用樹脂シートに埋め込みでき、且つ、上記空隙には、封止用樹脂シートを構成する材料が
流入しないことが望まれる。
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子デバイスを好適
に中空封止用樹脂シートに埋め込みでき、且つ、被着体と電子デバイスとの間の空隙には
、封止用樹脂シートを構成する材料が流入し難い中空封止用樹脂シート、及び、中空パッ
ケージの製造方法を提供することにある。
本願発明者等は、下記の構成を採用することにより、前記の課題を解決できることを見
出して本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、被着体上に配置された1又は複数の電子デバイスを覆うように中
空封止用樹脂シートを前記電子デバイス上に前記被着体と前記電子デバイスとの間の中空
部を維持しながら積層する積層工程、及び、前記中空封止用樹脂シートを硬化させて封止
体を形成する封止体形成工程を含む中空パッケージの製造方法に使用される中空封止用樹
脂シートであって、
無機充填剤を68体積%以上の含有量で含み、
レーザー回折散乱法により測定した前記無機充填剤の粒度分布において、前記中空部の
幅を超えるものが10体積%以上90体積%以下であり、
基板に複数のチップがフリップチップ接続されたテスト基板であって、前記チップ間の
距離が100μmであり、且つ、前記基板と前記チップとの間隙(中空ギャップ)が20
μmであるものを用い、
前記テスト基板上に、前記中空封止用樹脂シートを配置した後、前記中空封止用樹脂シ
ート側から70℃、圧力1kgf/cm、真空度10Torrにて加圧した際の、前記
中空封止用樹脂シートを構成する材料のチップ間への進入速度Aと、前記中空封止用樹脂
シートを構成する材料の前記間隙への進入速度Bとの比A/Bが5以上であることを特徴
とする。
前記構成によれば、粒径が前記中空部の幅を超える無機充填剤と、粒径が前記中空部の
幅以下の無機充填剤との両方が混在している。従って、大小の無機充填剤が密に充填され
ている。また、このような粒度分布を有する無機充填剤を68体積%以上と多く含有され
ている。従って、中空部付近の樹脂(無機充填剤を含む中空封止用樹脂シートを構成する
材料全体)に対して流動を規制する作用(チクソトロピー様作用)が付与され、中空部へ
の樹脂進入を効率良く防止することができる。その結果、中空構造を維持しつつ高い歩留
まりで中空パッケージを作製することができる。
また、前記比A/Bが5以上であるため、前記積層工程において、電子デバイスを好適
に中空封止用樹脂シートに埋め込みでき、且つ、被着体と電子デバイスとの間の空隙には
、封止用樹脂シートを構成する材料が流入し難くすることができる。
前記構成においては、120℃における有機樹脂成分の粘度が1Pa・s以上であるこ
とが好ましい。
120℃における有機樹脂成分の粘度が1Pa・s以上であると、有機樹脂成分(無機
充填剤を除く有機樹脂成分)の粘度が高粘度であるため、有機樹脂成分のみが前記中空部
に染み出すことを抑制することができる。
前記構成においては、中空封止用樹脂シート全体の60〜150℃における硬化前の最
低動的粘度が5万Pa・s以上100万Pa・s以下であることが好ましい。
中空封止用樹脂シート全体の60〜150℃における硬化前の最低動的粘度が5万Pa
・s以上100万Pa・s以下であると、中空封止用樹脂シートを構成する材料全体が前
記中空部により流入し難くすることができる。
また、本発明は、中空パッケージの製造方法であって、
被着体上に配置された1又は複数の電子デバイスを覆うように中空封止用樹脂シートを
前記電子デバイス上に前記被着体と前記電子デバイスとの間の中空部を維持しながら積層
する積層工程と、
前記中空封止用樹脂シートを硬化させて封止体を形成する封止体形成工程と
を含み、
前記中空封止用樹脂シートは、
無機充填剤を68体積%以上の含有量で含み、
レーザー回折散乱法により測定した前記無機充填剤の粒度分布において、前記中空部の
幅を超えるものが10体積%以上90体積%以下であり、
基板に複数のチップがフリップチップ接続されたテスト基板であって、前記チップ間の
距離が100μmであり、且つ、前記基板と前記チップとの間隙が20μmであるものを
用い、
前記テスト基板上に、前記中空封止用樹脂シートを配置した後、前記中空封止用樹脂シ
ート側から70℃、圧力1kgf/cm、真空度10Torrにて加圧した際の、前記
中空封止用樹脂シートを構成する材料のチップ間への進入速度Aと、前記中空封止用樹脂
シートを構成する材料の前記間隙への進入速度Bとの比A/Bが5以上である。
前記構成によれば、中空封止用樹脂シートは、粒径が前記中空部の幅を超える無機充填
剤と、粒径が前記中空部の幅以下の無機充填剤との両方が混在している。従って、大小の
無機充填剤が密に充填されている。また、このような粒度分布を有する無機充填剤を68
体積%以上と多く含有されている。従って、中空部付近の樹脂(無機充填剤を含む中空封
止用樹脂シートを構成する材料全体)に対して流動を規制する作用(チクソトロピー様作
用)が付与され、中空部への樹脂進入を効率良く防止することができる。その結果、中空
構造を維持しつつ高い歩留まりで中空パッケージを作製することができる。
また、前記比A/Bが5以上であるため、前記積層工程において、電子デバイスを好適
に中空封止用樹脂シートに埋め込みでき、且つ、被着体と電子デバイスとの間の空隙には
、封止用樹脂シートを構成する材料が流入し難くすることができる。
本発明の一実施形態に係る樹脂シートを模式的に示す断面図である。 テスト基板を説明するための正面模式図である。 比A/Bの求め方を説明するための図である。 比A/Bの求め方を説明するための図である。 比A/Bの求め方を説明するための図である。 無機充填剤の含有量と断面SEM画像における無機充填剤の占有面積との相関を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る中空パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る中空パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る中空パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す図である。 実施例2に係る中空封止用樹脂シートの切断面のSEM観察像である。
以下に実施形態を掲げ、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに
限定されるものではない。
[中空封止用樹脂シート]
図1は、本発明の一実施形態に係る中空封止用樹脂シート(以下、単に「樹脂シート」
ともいう。)11を模式的に示す断面図である。樹脂シート11は、代表的に、ポリエチ
レンテレフタレート(PET)フィルムなどの支持体11a上に積層された状態で提供さ
れる。なお、支持体11aには樹脂シート11の剥離を容易に行うために離型処理が施さ
れていてもよい。
図2Aは、テスト基板を説明するための正面模式図である。
図2Aに示すように、テスト基板50は、基板52に複数のチップ54がフリップチッ
プ接続された構成である。チップ54は、バンプ56により基板52にフリップチップ接
続されている。チップ54間の距離は、100μmであり、基板52とチップ54との間
隙58は、20μmである。
樹脂シート11は、テスト基板50上に、樹脂シート11を配置した後、樹脂シート1
1側から70℃、圧力1kgf/cm、真空度10Torrにて加圧した際の、樹脂シ
ート11を構成する材料(以下、「樹脂」ともいう)のチップ54間への進入速度Aと、
樹脂の間隙58への進入速度Bとの比A/Bが5以上であり、8以上が好ましく、10以
上がより好ましい。また、前記比A/Bは、大きい方が好ましいが、例えば300以下で
ある。前記比A/Bが5以上であるため、電子デバイスを好適に樹脂シート11に埋め込
みでき、且つ、被着体と電子デバイスとの間の空隙には、樹脂シート11を構成する材料
が流入し難くすることができる。
以下、比A/Bの求め方を具体的に説明する。
図2B〜図2Dは、比A/Bの求め方を説明するための図である。
まず、図2Bに示すように、テスト基板50上に、樹脂シート11を配置する。次に、
図2Cに示すように、樹脂シート11側から70℃、圧力1kgf/cm、真空度10
Torrにて加圧する。そうすると、樹脂は、圧力によりチップ54間へと進入する。こ
の際の樹脂の先端の進行方向の速度を測定する。これを進入速度Aとする。なお、進入速
度Aは、樹脂シート11を構成する材料が基板52に到達するまでの範囲内で測定する。
その後、加圧を続けると、図2Dに示すように、樹脂は、基板52に到達する。その後、
そのまま加圧を続け、樹脂の先端の進行方向の速度を測定する。具体的には、樹脂の先端
の間隙58方向への速度を測定する。これを進入速度Bとする。その後、比A/Bを算出
する。
樹脂シート11はエポキシ樹脂、及びフェノール樹脂を含むことが好ましい。これによ
り、良好な熱硬化性が得られる。
エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではない。例えば、トリフェニルメタン型
エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、変性
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF
型エポキシ樹脂、変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキ
シ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂などの各種のエポキシ樹
脂を用いることができる。これらエポキシ樹脂は単独で用いてもよいし2種以上併用して
もよい。
エポキシ樹脂の硬化後の靭性及びエポキシ樹脂の反応性を確保する観点からは、エポキ
シ当量150〜250、軟化点もしくは融点が50〜130℃の常温で固形のものが好ま
しく、なかでも、成型性および信頼性の観点から、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などがより好ましい。
フェノール樹脂は、エポキシ樹脂との間で硬化反応を生起するものであれば特に限定さ
れるものではない。例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビ
フェニルアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、クレゾールノボラッ
ク樹脂、レゾール樹脂などが用いられる。これらフェノール樹脂は単独で用いてもよいし
、2種以上併用してもよい。
フェノール樹脂としては、エポキシ樹脂との反応性の観点から、水酸基当量が70〜2
50、軟化点が50〜110℃のものを用いることが好ましく、なかでも硬化反応性が高
く安価であるという観点から、フェノールノボラック樹脂を好適に用いることができる。
また、信頼性の観点から、フェノールアラルキル樹脂やビフェニルアラルキル樹脂のよう
な低吸湿性のものも好適に用いることができる。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、硬化反応性という観点から、エポキシ樹
脂中のエポキシ基1当量に対して、フェノール樹脂中の水酸基の合計が0.7〜1.5当
量となるように配合することが好ましく、より好ましくは0.9〜1.2当量である。
樹脂シート11中のエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計含有量の下限は、2.0重
量%以上が好ましく、3.0重量%以上がより好ましい。2.0重量%以上であると、電
子デバイス、基板などに対する接着力が良好に得られる。一方、上記合計含有量の上限は
、20重量%以下が好ましく、15重量%以下がより好ましい。20重量%以下であると
、樹脂シートの吸湿性を低減させることができる。
樹脂シート11は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。これにより、得られる中空封
止用樹脂シートの耐熱性、可撓性、強度を向上させることができる。
熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸
エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹
脂、6−ナイロンや6,6−ナイロンなどのポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル
樹脂、PETやPBTなどの飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂
、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体などが挙げられる。これらの熱可
塑性樹脂は単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、可とう性が
得やすく、エポキシ樹脂との分散性が良好であるという観点から、アクリル樹脂が好まし
い。
前記アクリル樹脂としては、特に限定されるものではなく、炭素数30以下、特に炭素
数4〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエス
テルの1種又は2種以上を成分とする重合体(アクリル共重合体)等が挙げられる。前記
アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブ
チル基、t−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、へプチル
基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基
、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、
テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基等が挙げられる。
前記アクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以下が好ましく、−70〜20
℃がより好ましく、−50〜0℃がさらに好ましい。50℃以下とすることにより、樹脂
シート11の粘度と可とう性高めることができる。樹脂シート11の粘度と可とう性を高
めることにより、中空部(図4Aの中空部14参照)への樹脂進入を効率良く防止するこ
とができる。
前記アクリル樹脂のなかでも、重量平均分子量が5万以上のものが好ましく、10万〜
200万のものがより好ましく、30万〜160万のものがさらに好ましい。上記数値範
囲内であると、樹脂シート11の粘度と可とう性をより高くすることができる。なお、重
量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し
、ポリスチレン換算により算出された値である。
また、前記重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例
えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルア
クリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキ
シル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー
、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピ
ル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキ
シル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキ
シデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル若しくは(4−ヒドロキシメチ
ルシクロヘキシル)−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレ
ンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンス
ルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリ
レート若しくは(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基
含有モノマー、又は2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有
モノマーが挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂と反応して、樹脂シート11の粘度を高
くできる観点から、カルボキシル基含有モノマー、グリシジル基(エポキシ基)含有モノ
マー、ヒドロキシル基含有モノマーうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。
樹脂シート11中の熱可塑性樹脂の含有量は、0.2重量%以上が好ましく、0.5重
量%以上がより好ましい。上記含有量が0.2重量%以上であると、樹脂シートの柔軟性
、可撓性が得られる。樹脂シート11中の熱可塑性樹脂の含有量は、10重量%以下が好
ましく、5重量%以下がより好ましい。10重量%以下であると、電子デバイスや基板に
対する樹脂シートの接着性が良好である。
樹脂シート11は、無機充填剤を68体積%以上の含有量で含む。上記含有量は72体
積%以上が好ましく、75体積%以上がより好ましい。また、上記含有量は、91体積%
以下が好ましく、88体積%以下がより好ましい。また、樹脂シート11は、断面SEM
画像における無機充填剤の占有面積が50%以上であることが好ましく、60%以上90
%以下であることがより好ましく、65%以上80%以下であることがさらに好ましい。
無機充填剤の含有量を上記範囲とすることにより、中空構造付近における樹脂へのチクソ
トロピー様作用を好適に付与して中空構造を維持することができるとともに、硬化後の線
膨張係数を低下させてパッケージの反りを防止し、高信頼性の中空パッケージを得ること
ができる。なお、無機充填剤が複数種の粒子の混合物である場合は、その混合物の含有量
が上記範囲を満たす。
なお、本発明者らは、無機充填剤の含有量と断面SEM画像における無機充填剤の占有
面積が相関することを確認している。図3は、無機充填剤の含有量と断面SEM画像にお
ける無機充填剤の占有面積との相関を示すグラフである。
無機充填剤としては、シリカを用い、レーザー回折散乱法により測定した粒度分布にお
いて、20μmを超えるものが42体積%(20μm以下のものが58体積%)であるも
のを用いた。この無機充填剤の含有量を順次変更したサンプルを作製し、各サンプルにつ
いて断面SEM画像における無機充填剤の占有面積を求め、これをプロットした。図3に
示すように、この無機充填剤において、無機充填剤の含有量と断面SEM画像における無
機充填剤の占有面積は良い相関を示していることがわかる。
無機充填剤の含有量は、「重量%」を単位としても説明できる。代表的にシリカ、もし
くはアルミナの含有量について、「重量%」を単位として説明する。シリカは通常、比重
2.2g/cmであるので、シリカの含有量(重量%)の好適範囲は以下のとおりであ
る。すなわち、樹脂シート11中のシリカの含有量は、83重量%以上が好ましく、85
重量%以上がより好ましい。樹脂シート11中のシリカの含有量は、95重量%以下が好
ましく、93重量%以下がより好ましい。
アルミナは通常、比重3.9g/cmであるので、アルミナの含有量(重量%)の好
適範囲は以下のとおりである。すなわち、樹脂シート11中のアルミナの含有量は、89
重量%以上が好ましく、91重量%以上がより好ましい。樹脂シート11中のアルミナの
含有量は、97重量%以下が好ましく、96重量%以下がより好ましい。
樹脂シート11では、レーザー回折散乱法により測定した前記無機充填剤の粒度分布に
おいて、製造する中空パッケージの中空部の幅を超えるものが10体積%以上90体積%
以下の範囲であり、15体積%以上85体積%以下の範囲であることが好ましく、20体
積%以上80体積%以下の範囲であることがより好ましい。具体的には、例えば、製造す
る中空パッケージの中空部の幅を20μmと想定している場合、前記無機充填剤の粒度分
布において、20μmを超えるものが10体積%以上90体積%以下の範囲であり、15
体積%以上85体積%以下の範囲であることが好ましく、20体積%以上80体積%以下
の範囲であることがより好ましい。無機充填剤のレーザー回折散乱法による粒度分布が上
記特定の関係にあることにより、中空構造付近における無機充填剤の高充填状態が得られ
、これにより樹脂へチクソトロピー様作用を付与して封止時の中空構造への樹脂進入を好
適に抑制することができる。なお、無機充填剤が複数種の粒子の混合物である場合は、そ
の混合物の粒度分布が上記関係を満たす。
無機充填剤の形状は特に限定されず、球状(楕円体状を含む。)、多面体状、多角柱状
、扁平形状、不定形状等の任意の形状であってもよいが、中空構造付近での高充填状態の
達成や適度な流動性の観点から、球状が好ましい。
無機充填剤は、特に限定されるものではなく、従来公知の各種充填剤を用いることがで
き、例えば、石英ガラス、タルク、シリカ(溶融シリカや結晶性シリカなど)、アルミナ
、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素の粉末が挙げられる。これらは単独で用いて
もよいし、2種以上併用してもよい。なかでも、線膨張係数を良好に低減できるという理
由から、シリカ、アルミナが好ましく、シリカがより好ましい。
シリカとしては、シリカ粉末が好ましく、溶融シリカ粉末がより好ましい。溶融シリカ
粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末が挙げられるが、流動性という
観点から、球状溶融シリカ粉末が好ましい。
無機充填剤の平均粒径は50μm以下の範囲のものを用いることが好ましく、0.1〜
30μmの範囲のものを用いることがより好ましく、0.5〜25μmの範囲のものを用
いることが特に好ましい。なお、平均粒径は、実施例における粒度分布測定の手順に従い
50として求められる。
樹脂シート11は、硬化促進剤を含むことが好ましい。
硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の硬化を進行させるものであれば
特に限定されず、例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラ
フェニルボレートなどの有機リン系化合物;2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチル
イミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールなどのイ
ミダゾール系化合物;などが挙げられる。なかでも、反応性が良好で硬化物のTgが高め
易いという理由から、イミダゾール系化合物が好ましい。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計100重量部に対して
0.1〜5重量部が好ましい。
樹脂シート11は、中空成型性に悪影響を与えない程度において、必要に応じ、難燃剤
成分を含んでもよい。これにより、部品ショートや発熱などにより発火した際の、燃焼拡
大を低減できる。難燃剤組成分としては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウ
ム、水酸化鉄、水酸化カルシウム、水酸化スズ、複合化金属水酸化物などの各種金属水酸
化物;ホスファゼン系難燃剤などを用いることができる。
樹脂シート11は、シランカップリング剤を含んでいてもよい。シランカップリング剤
としては特に限定されず、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられ
る。
樹脂シート11中のシランカップリング剤の含有量は、0.1〜3重量%が好ましい。
0.1重量%以上であると、硬化後の樹脂シートの硬度を高めることができるとともに、
吸水率を低減させることができる。一方、上記含有量が3重量%以下であると、アウトガ
スの発生を抑制することができる。
樹脂シート11は、顔料を含むことが好ましい。顔料としては特に限定されず、カーボ
ンブラックなどが挙げられる。
樹脂シート11中の顔料の含有量は、0.1〜2重量%が好ましい。0.1重量%以上
であると、良好なマーキング性が得られる。2重量%以下であると、硬化後の樹脂シート
の強度を確保することができる。
なお、樹脂組成物には、上記の各成分以外に必要に応じて、他の添加剤を適宜配合でき
る。
樹脂シート11は、120℃における有機樹脂成分(無機充填剤を除く有機樹脂成分)
の粘度が1Pa・s以上であることが好ましく、3Pa・s以上100Pa・s以下であ
ることがより好ましく、5Pa・s以上50Pa・s以下であることがさらに好ましい。
120℃における有機樹脂成分の粘度が1Pa・s以上であると、有機樹脂成分の粘度が
高粘度であるため、有機樹脂成分のみが中空部に染み出すことを抑制することができる。
樹脂シート11全体の60〜150℃における硬化前の最低動的粘度は、5万Pa・s
以上100万Pa・s以下であることが好ましく、8万Pa・s以上80万Pa・s以下
であることがより好ましく、10万Pa・s以上60万Pa・s以下であることがさらに
好ましい。樹脂シート11全体の60〜150℃における硬化前の最低動的粘度が5万P
a・s以上50万Pa・s以下であると、樹脂シート11を構成する材料全体が中空部に
より流入し難くすることができる。
[中空封止用樹脂シートの製造方法]
樹脂シート11は、適当な溶剤に樹脂シート11を形成するための樹脂等を溶解、分散
させてワニスを調整し、このワニスを支持体11a上に所定厚みとなる様に塗布して塗布
膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させて形成することができる。塗布方法と
しては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げら
れる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度70〜160℃、乾燥時間1〜30分間
の範囲内で行われる。また、セパレータ上にワニスを塗布して塗布膜を形成した後、前記
乾燥条件で塗布膜を乾燥させて樹脂シート11を形成してもよい。その後、支持体11a
上に樹脂シート11をセパレータと共に貼り合わせる。樹脂シート11が、特に、熱可塑
性樹脂(アクリル樹脂)、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を含む場合、これらすべてを溶
剤に溶解させた上で、塗布、乾燥させる。これにより、樹脂シート11の粘度を向上させ
ることができ、樹脂成分の中空部への進入を抑制することができる。溶剤としては、メチ
ルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン等を挙げることができる。
樹脂シート11の厚さは特に限定されないが、例えば、100〜2000μmである。
上記範囲内であると、良好に電子デバイスを封止することができる。
樹脂シート11は、単層構造であってもよいし、2以上の樹脂シートを積層した多層構
造であってもよいが、層間剥離のおそれがなく、シート厚の均一性が高く、低吸湿化し易
いという理由から、単層構造が好ましい。
なお、樹脂シート11が多層構造である場合、電子デバイスに接する層が、(1)無機
充填剤を68体積%以上の含有量で含み、(2)前記無機充填剤の前記粒度分布において
、前記中空部の幅を超えるものが10体積%以上90体積%以下であり、(3)前記比A
/Bが5以上であればよく、他の層は、上記(1)〜(3)の条件を満たさなくてもよい
。電子デバイスに接する層が、上記(1)〜(3)の条件を満たせば、中空部への樹脂進
入を効率良く防止することができるからである。
樹脂シート11は、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ
;圧力センサ、振動センサなどのMEMS(Micro Electro Mechan
ical Systems);LSIなどのIC、トランジスタなどの半導体;コンデン
サ;抵抗;CMOSセンサなどの電子デバイスの封止に使用される。なかでも、中空封止
が必要な電子デバイス(具体的には、SAWフィルタ、MEMS)の封止に好適に使用で
き、特にSAWフィルタの封止に特に好適に使用できる。
[中空パッケージの製造方法]
図4A〜図4Cはそれぞれ、本発明の一実施形態に係る中空パッケージの製造方法の一
工程を模式的に示す図である。中空封止方法としては特に限定されず、従来公知の方法で
封止できる。例えば、被着体上の電子デバイスを覆うように未硬化の樹脂シート11を基
板上に中空構造を維持しながら積層(載置)し、次いで樹脂シート11を硬化させて封止
する方法などが挙げられる。被着体としては特に限定されず、例えば、プリント配線基板
、セラミック基板、シリコン基板、金属基板等が挙げられる。本実施形態では、プリント
配線基板12上に搭載されたSAWチップ13を樹脂シート11により中空封止して中空
パッケージを作製する。
(SAWチップ搭載基板準備工程)
SAWチップ搭載基板準備工程では、複数のSAWチップ13が搭載されたプリント配
線基板12を準備する(図4A参照)。SAWチップ13は、所定の櫛形電極が形成され
た圧電結晶を公知の方法でダイシングして個片化することにより形成できる。SAWチッ
プ13のプリント配線基板12への搭載には、フリップチップボンダーやダイボンダーな
どの公知の装置を用いることができる。SAWチップ13とプリント配線基板12とはバ
ンプなどの突起電極13aを介して電気的に接続されている。また、SAWチップ13と
プリント配線基板12との間は、SAWフィルタ表面での表面弾性波の伝播を阻害しない
ように中空部14を維持するようになっている。SAWチップ13とプリント配線基板1
2との間の距離(中空部の幅)は適宜設定でき、一般的には10〜100μm程度である
(封止工程)
封止工程では、SAWチップ13を覆うようにプリント配線基板12へ樹脂シート11
を積層し、SAWチップ13を樹脂シート11で樹脂封止する(図4B参照)。樹脂シー
ト11は、SAWチップ13及びそれに付随する要素を外部環境から保護するための封止
樹脂として機能する。
樹脂シート11をプリント配線基板12上に積層する方法は特に限定されず、熱プレス
やラミネータなど公知の方法により行うことができる。熱プレス条件としては、温度が、
例えば、40〜150℃、好ましくは50〜120℃であり、圧力が、例えば、0.1〜
10MPa、好ましくは0.5〜8MPaであり、時間が、例えば0.3〜10分間、好
ましくは0.5〜5分間である。また、樹脂シート11のSAWチップ13及びプリント
配線基板12への密着性および追従性の向上を考慮すると、減圧条件下(例えば0.01
〜5kPa)においてプレスすることが好ましい。
樹脂シート11は、(1)無機充填剤を68体積%以上の含有量で含み、(2)前記無
機充填剤の前記粒度分布において、前記中空部の幅を超えるものが10体積%以上90体
積%以下であり、(3)前記比A/Bが5以上であるため、中空部14への樹脂進入は、
抑制されている。
(封止体形成工程)
封止体形成工程では、樹脂シート11を熱硬化処理して封止体15を形成する(図4B
参照)。熱硬化処理の条件として、加熱温度が好ましくは100℃以上、より好ましくは
120℃以上である。一方、加熱温度の上限が、好ましくは200℃以下、より好ましく
は180℃以下である。加熱時間が、好ましくは10分以上、より好ましくは30分以上
である。一方、加熱時間の上限が、好ましくは180分以下、より好ましくは120分以
下である。また、必要に応じて加圧してもよく、好ましくは0.1MPa以上、より好ま
しくは0.5MPa以上である。一方、上限は好ましくは10MPa以下、より好ましく
は5MPa以下である。
(ダイシング工程)
続いて、封止体15のダイシングを行ってもよい(図4C参照)。これにより、SAW
チップ13単位での中空パッケージ18を得ることができる。
(基板実装工程)
必要に応じて、中空パッケージ18に対して再配線及びバンプを形成し、これを別途の
基板(図示せず)に実装する基板実装工程を行うことができる。中空パッケージ18の基
板への実装には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いること
ができる。
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記
載されている材料や配合量などは、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそ
れらのみに限定する趣旨のものではない。
実施例で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂:新日鐵化学(株)製のYSLV−80XY(ビスフェノールF型エポキ
シ樹脂、エポキン当量200g/eq.、軟化点80℃)
フェノール樹脂:群栄化学製のLVR8210DL(ノボラック型フェノール樹脂、水
酸基当量104g/eq.、軟化点60℃)
熱可塑性樹脂:カルボキシル基含有のアクリル酸エステル共重合体、重量平均分子量:
約60万、ガラス転移温度(Tg):−35℃)
無機充填剤:電気化学工業製のFB−9454FC(平均粒径19μm)
カーボンブラック:三菱化学社製の#20
硬化促進剤:四国化成工業社製の2PHZ−PW(2−フェニル−4,5−ジヒドロキ
シメチルイミダゾール)
[実施例、及び、比較例]
表1に記載の配合比に従い、各成分を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶解、分散さ
せ、濃度90重量%のワニスを得た。このワニスを、シリコーン離型処理した厚さが38
μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、
110℃で5分間乾燥させた。これにより、厚さ65μmのシートを得た。このシートを
4層積層させて厚さ260μmの中空封止用樹脂シートを作製した。
(無機充填剤の粒度分布の測定)
実施例及び比較例のそれぞれの中空封止用樹脂シートをるつぼに入れ、大気雰囲気下、
700℃で2時間強熱して灰化させた。得られた灰分を純水中に分散させて10分間超音
波処理し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製、「LS
13 320」;湿式法)を用いて粒度分布(体積基準)を求めた。なお、中空封止用樹
脂シートの組成として無機充填剤以外は有機成分であり、上記の強熱処理により実質的に
全ての有機成分が焼失することから、得られる灰分を無機充填剤とみなして測定を行った
。結果を表1に示す。
(中空封止用樹脂シートの最低動的粘度の測定)
中空封止用樹脂シートの60〜150℃における熱硬化前の最低動的粘度を測定した。
動的粘度は、TAインスツルメント社製粘弾性測定装置ARESを用いて、パラレルプレ
ート法により測定した値とした。より詳細には、ギャップ1μm、回転プレート直径8m
m、周波数0.1Hz、歪み0.1%、昇温速度10℃/分の条件にて、50℃から17
0℃の範囲で粘度を測定し、その際に得られる最低粘度を最低動的粘度とした。結果を表
1に示す。
(120℃における有機樹脂成分の粘度の測定)
中空封止用樹脂シートのフィラー以外の有機組成物の均一混合物を作成し、これをレオ
メーター(HAAKEレオストレス6000)を用い、せん断速度1(1/s)にて粘度を測
定した。結果を表1に示す。
(比A/Bの測定)
まず、ガラス基板(30mm角、厚さ1mm)に複数のシリコンチップ(3mm角、厚
さ200μm)がフリップチップ接続されたテスト基板を準備した。チップは、バンプ(
バンプ径100μm、高さ20μm)により基板にフリップチップ接続されている。チッ
プ間の距離は、100μmであり、基板とチップとの間隙(中空ギャップ)は、20μm
である。次に、テスト基板上に、実施例、比較例の中空封止用樹脂シートを配置した(図
2B参照)。次に、中空封止用樹脂シート側から70℃、圧力1kgf/cm、真空度
10Torrにて加圧した(図2C参照)。この際の樹脂の先端の進行方向の速度を測定
した。これを進入速度Aとした。より具体的には、加圧2秒毎にテスト基板を取り出し、
ガラス基板側から樹脂(封止用樹脂シートを構成する材料)の進入先端部を、高さ計測機
能付き光学顕微鏡で観察し、進入量(チップ上端部から樹脂進入先端までの距離)を測定
した。ガラス基板に樹脂先端が到達するまでにおける平均速度を進入速度Aとした。樹脂
がガラス基板に到達した後(図2D参照)、そのまま加圧を続け、樹脂の先端の進行方向
の速度を測定した。具体的には、樹脂の先端の間隙方向への速度を測定した。より具体的
には、進入速度Aと同様、加圧2秒毎にテスト基板を取り出して樹脂の先端の間隙方向へ
の進入量を測定した。樹脂がガラス基板に到達した後、加圧2秒毎の測定を5回繰り返し
、その平均速度を進入速度Bとした。ただし、樹脂先端がチップエッジから内部へ50μ
m浸入した場合は、その時点で測定を終了し、樹脂がガラス基板に到達した後、内部へ5
0μm浸入した時点までの平均速度を進入速度Bとした。その後、比A/Bを算出した。
結果を表1に示す。
(パッケージ中空部への樹脂進入性評価)
アルミニウム櫛形電極が形成された以下の仕様のSAWチップを下記ボンディング条件
にてセラミック基板に実装したSAWチップ実装基板を作製した。SAWチップとセラミ
ック基板との間のギャップ幅は、20μmであった。
<SAWチップ>
チップサイズ:1.2mm角(厚さ150μm)
バンプ材質:Au(高さ20μm)
バンプ数:6バンプ
チップ数:100個(10個×10個)
<ボンディング条件>
装置:パナソニック電工(株)製
ボンディング条件:200℃、3N、1sec、超音波出力2W
得られたSAWチップ実装基板上に、以下に示す加熱加圧条件下、各中空封止用樹脂シ
ートを真空プレスにより貼付けた。
<貼り付け条件>
温度:60℃
加圧力:4MPa
真空度:1.6kPa
プレス時間:1分
大気圧に開放した後、熱風乾燥機中、150℃、1時間の条件で中空封止用樹脂シート
を熱硬化させ、封止体を得た。得られた封止体の基板、封止樹脂界面を劈開し、KEYE
NCE社製、商品名「デジタルマイクロスコープ」(200倍)により、SAWチップと
セラミック基板との間の中空部への樹脂の進入量を測定した。樹脂進入量は、SAWチッ
プの端部から中空部へ進入した樹脂の最大到達距離を測定し、これを樹脂進入量とした。
樹脂進入量が20μm以下であった場合を「○」、20μmを超えていた場合を「×」と
して評価した。結果を表1に示す。
(中空封止用樹脂シートの切断面のSEM観察)
作製した実施例2に係る中空封止用樹脂シートを150℃で1時間熱硬化して室温まで
徐冷した後、得られた硬化物をカッターにて切断した。切断面をビューラー製自動研磨装
置にて研磨し、研磨後の切断面をSEM(2000倍)により観察した。図5に、実施例
2に係る中空封止用樹脂シートの切断面のSEM観察像を示す。図5におけるSEM観察
像は、サンプルのうち、縦270μm×横270μm部分を拡大したものである。SEM
観察像において色の薄い部分(黒色ではない部分)が無機充填剤である。次いで、色の薄
い部分の占有面積を画像処理ソフトWinROOF(三谷商事社製)を用い、モード法に
よる2値化処理を行って求めた。その結果、73.5%となった。
11 中空封止用樹脂シート
11a 支持体
13 SAWチップ
15 封止体
18 中空パッケージ
50 テスト基板

Claims (4)

  1. 被着体上に配置された1又は複数の電子デバイスを覆うように中空封止用樹脂シートを
    前記電子デバイス上に前記被着体と前記電子デバイスとの間の中空部を維持しながら積層
    する積層工程、及び、前記中空封止用樹脂シートを硬化させて封止体を形成する封止体形
    成工程を含む中空パッケージの製造方法に使用される中空封止用樹脂シートであって、
    無機充填剤を68体積%以上の含有量で含み、
    レーザー回折散乱法により測定した前記無機充填剤の粒度分布において、前記中空部の
    幅を超えるものが10体積%以上90体積%以下であり、
    基板に複数のチップがフリップチップ接続されたテスト基板であって、前記チップ間の
    距離が100μmであり、且つ、前記基板と前記チップとの間隙が20μmであるものを
    用い、
    前記テスト基板上に、前記中空封止用樹脂シートを配置した後、前記中空封止用樹脂シ
    ート側から70℃、圧力1kgf/cm、真空度10Torrにて加圧した際の、前記
    中空封止用樹脂シートを構成する材料のチップ間への進入速度Aと、前記中空封止用樹脂
    シートを構成する材料の前記間隙への進入速度Bとの比A/Bが5以上であることを特徴
    とする中空封止用樹脂シート。
  2. 120℃における有機樹脂成分の粘度が1Pa・s以上であることを特徴とする請求項
    1に記載の中空封止用樹脂シート。
  3. 中空封止用樹脂シート全体の60〜150℃における硬化前の最低動的粘度が5万Pa
    ・s以上100万Pa・s以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の中空封止
    用樹脂シート。
  4. 中空パッケージの製造方法であって、
    被着体上に配置された1又は複数の電子デバイスを覆うように中空封止用樹脂シートを
    前記電子デバイス上に前記被着体と前記電子デバイスとの間の中空部を維持しながら積層
    する積層工程と、
    前記中空封止用樹脂シートを硬化させて封止体を形成する封止体形成工程と
    を含み、
    前記中空封止用樹脂シートは、
    無機充填剤を68体積%以上の含有量で含み、
    レーザー回折散乱法により測定した前記無機充填剤の粒度分布において、前記中空部の
    幅を超えるものが10体積%以上90体積%以下であり、
    基板に複数のチップがフリップチップ接続されたテスト基板であって、前記チップ間の
    距離が100μmであり、且つ、前記基板と前記チップとの間隙が20μmであるものを
    用い、
    前記テスト基板上に、前記中空封止用樹脂シートを配置した後、前記中空封止用樹脂シ
    ート側から70℃、圧力1kgf/cm、真空度10Torrにて加圧した際の、前記
    中空封止用樹脂シートを構成する材料のチップ間への進入速度Aと、前記中空封止用樹脂
    シートを構成する材料の前記間隙への進入速度Bとの比A/Bが5以上である
    ことを特徴とする中空パッケージの製造方法。
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