JP2015130413A - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中空部の気密性を保持するため、チップとリードフレームの間への封止樹脂の流れ込みを制御することができる電子部品およびその製造方法を提供する。【解決手段】空間形成部７を備えたプリモールドリードフレーム５に、チップ２の表面が空間形成部に対向するように実装し、樹脂１２で封止する構造となっている。所定の圧力まで減圧した状態で封止用の樹脂シートの周囲を貼り付け、減圧を破ることで、封止樹脂の一部はプリモールド樹脂で形成した段部に溜まり、チップ表面と空間形成部との間に空間が残るように封止される。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品およびその製造方法に関し、特にメカニカルな動作が必要な電子部品や、封止樹脂の応力によって特性変動を起こす電子部品をリードフレームに実装する際、その表面上に中空構造を形成した電子部品およびその製造方法に関する。

表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子などは素子表面でメカニカルな動作が必要な電子部品である。また、一部の半導体装置では封止に使用される樹脂の応力によって特性変動が生じる場合もある。このような電子部品をパッケージングする際には、その動作部となる電子部品表面を空洞化させた中空パッケージが用いられている。例えばＳＡＷフィルタ等では金属キャップにより封止する構造のものや、素子表面に中空構造をとりながら樹脂を用いて封止する構造のものが種々提案されている。このうち、樹脂を用いて封止する構造の中空パッケージは、薄型化に適し、製造コストが低く抑えられるという利点がある。

ところで、樹脂を用いて封止する場合には、中空構造とする電子部品表面に封止樹脂が付着してしまうと、特性不具合が発生する。そこで、中空構造の内部に樹脂が入り込まないようにする方法が提案されている。その一つの方法は、樹脂止めとなるダムを形成する方法（例えば特許文献１）であり、別の方法は、樹脂フィルムを用いる方法（例えば特許文献２）である。このうち、後者は量産性に適した方法である。

以下、後者の方法について具体的に説明する。まず、所定の配線パターン（図示せず）が形成された実装基板１０１上に、チップ１０２がバンプ電極１０３を介してフリップチップ実装されている。ここで、メカニカルな動作が行われるチップ１０２の表面は、実装基板１０１側に向けて配置されている（図１０ａ）。

次にチップ１０２を樹脂フィルム層１０４で覆うため、樹脂フィルム貼り付け用下型１０５と樹脂フィルム貼り付け用上型１０６との間に、チップ１０２を実装した実装基板１０１と樹脂フィルム層１０４を配置する（図１０ｂ）。樹脂フィルム貼り付け用下型１０５および樹脂貼り付け用上型１０６には、それぞれ貫通孔１０７が形成されている。

樹脂フィルム貼り付け用下型１０５と樹脂フィルム貼り付け用上型１０６とを接合させ、伸縮性のある樹脂フィルム層１０４とチップ１０２との間に残る空気を樹脂フィルム貼り付け用下型１０５に形成された貫通孔１０７を通して排出することで、樹脂フィルム層１０４がチップ１０２表面に沿って密着する。樹脂フィルム貼り付け用上型１０６の貫通孔１０７からキャビティ１０８内に圧力を加えることで、密着性を更に増すこともできる（図１０ｃ）。

その後、チップ１０２に密着した樹脂フィルム層１０４に紫外線を照射させたり、熱を加えることで硬化させる（図１０ｄ）。

その後樹脂封止を行うため、樹脂封止用下型１０９と樹脂封止用上型１１０との間に形成されるキャビティ１１１内に、チップ１０２を実装し、その表面を樹脂フィルム層１０４で被覆した実装基板１０１を載置して、封止樹脂を注入する。このとき樹脂フィルム層１０４によってチップ１０２表面に封止樹脂が流入することはない。その後、注入した封止樹脂を硬化させることで、樹脂フィルム層１０４上に封止樹脂１１２が形成される（図１１ａ）。

樹脂封止用下型１０９および樹脂封止用上型１１０を取り外し（図１１ｂ）、封止樹脂１１２、樹脂フィルム層１０４および実装基板１０１を切断して個片化することで、中空構造を備えた電子部品を形成することができる（図１１ｃ）。

特開２００４−１３４５９２号公報 特開２００５−３０２８３５号公報

ところで、電子部品の信頼性を保つためには、樹脂フィルム層１０４と実装基板１０１とが十分に密着することが重要である。しかし、上記の方法では、例えば樹脂フィルム層１０４とバンプ電極１０３との間等に隙間が残ったり、樹脂フィルム層１０４の貼り付けが均一にならずに、シワが残り、樹脂フィルム層１０４と実装基板１０１との間に隙間が残ってしまう場合がある。このような状態でダイシングソーを用いて個片化すると、樹脂フィルム層１０４と実装基板１０１の間のわずかな隙間から水分等が侵入してしますおそれがある。

このような問題を解消し、実装基板と封止樹脂との密着性を保持するためには、封止樹脂の一部が実装基板とチップとの間に流れ込むのが好ましい。一方で、封止樹脂が必要以上に流れ込むと、電子部品の特性劣化を招いてしまう。そこで本発明は、封止樹脂の流れ込みを制御することができる電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、チップをリードフレームに実装し、樹脂封止した電子部品において、前記リードフレームは、チップ実装面に、前記チップ表面に対向する空間形成部と前記チップ表面に形成された電極と接続するチップ電極接続端子とを備え、前記実装面の裏面側の外部実装面に外部接続端子を備えており、前記空間形成部、前記チップ電極接続端子および前記外部接続端子間にプリモールド樹脂が充填され、少なくとも前記空間形成部と前記チップ電極接続端子との間に充填された前記プリモールド樹脂の表面の高さが前記空間形成部の表面の高さより低く形成されていることにより、前記空間形成部表面と前記プリモールド樹脂表面との間に段部が形成されていることと、前記チップ電極接続端子と前記チップ表面に形成された電極が接続されていることと、前記チップ実装面表面の前記リードフレーム、前記プリモールド樹脂および前記チップ上が封止樹脂により被覆され、前記チップ表面と前記リードフレームの実装面との間の前記段部に前記封止樹脂の一部が入り込んでいるとともに、前記チップ表面と前記空間形成部との間に空間が残るように封止されていることを特徴とする。

本願請求項２に係る発明は、チップをリードフレームに実装し、樹脂封止する電子部品の製造方法において、チップ実装面に、空間形成部および実装する前記チップの電極と接続されるチップ電極接続端子とを備え、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に外部接続端子を備えたリードフレームを用意する工程と、チップ実装面の前記リードフレーム表面はフィルム材を介した状態で、前記リードフレームをプリモールド用金型で挟持することにより、少なくとも前記チップ実装面の前記空間形成部と前記チップ電極接続端子との間隙に前記フィルム材を突出させた状態で、前記リードフレームの前記空間形成部、前記チップ電極接続端子および前記外部接続端子の間に、前記フィルム材の突出した形状に沿ってプリモールド樹脂を充填し、プリモールドリードフレームを形成する工程と、前記チップ表面が、前記空間形成部に対向するように前記チップ電極端子と前記チップ表面に形成された電極を接続する工程と、前記リードフレームのチップ実装面に露出する前記リードフレーム、前記プリモールド樹脂および前記チップ上を被覆し、前記チップ表面と前記リードフレームの実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記フィルム材の突出形状に沿って形成されたプリモールド樹脂の段部に前記封止樹脂が溜まり、前記チップ表面と前記空間形成部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、を含むことを特徴とする。

本願請求項３に係る発明は、請求項２記載の電子部品の製造方法において、樹脂封止する工程は、減圧状態で、前記リードフレームのチップ実装面に露出する前記リードフレーム、前記プリモールド樹脂および前記チップ上を樹脂シートで被覆し、前記減圧状態を破り常圧状態にすることにより前記樹脂シートを加圧し、前記フィルム材の突出形状に沿って形成されたプリモールド樹脂の段部に前記封止樹脂が溜まり、前記チップ表面と前記空間形成部との間に空間を残すように樹脂封止することを特徴とする。

本発明の電子部品は、チップ電極接続端子とチップ表面に形成された電極との接続部分が封止樹脂によって被覆されているため、耐湿性、耐振動性などの信頼性が向上できる。またこのような構造を採ることで、チップ表面に形成された電極をアルミニウムで構成することができ、高価な金を使用する必要がなくなり、製造コストを抑えることができるという利点がある。

本発明の製造方法による電子部品は、封止樹脂が段部まで流れ込み、気密性を保つとともに、段部が樹脂溜まりとして機能し、それ以上内部に侵入することをないため、信頼性を保ち、しかも特性劣化の発生を防止することが可能となる。

特に本発明によれば、樹脂封止工程において、リードフレームのチップ実装面を樹脂シートで被覆し、樹脂シートをリードフレームに密着させる際の減圧条件を調整することによって、減圧状態を破り常圧状態にしたときに残る空間の容積を制御することができる。その結果、段部に流れ込む樹脂の量を簡便に制御できることになる。

本発明の電子部品の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 従来のこの種の電子部品の説明図である。 従来のこの種の電子部品の説明図である。

本発明の電子装置は、空間形成部を備えたプリモールドリードフレームに、電子部品表面が空間形成部に対向するように実装し、樹脂封止する構造となっている。また封止樹脂の一部は、プリモールド樹脂の段部によって形成された空間まで流入し、段部に溜まることでそれ以上の流入が止まり、電子部品表面と空間形成部との間に空間が残る構造となっている。

本発明の電子部品の製造方法は、プリモールド樹脂を形成する際、樹脂溜まりとして機能する段部を形成することで、封止樹脂がチップ表面と空間形成部との間に深く入り込むことを防ぐ構造を形成することができる。また段部は、チップ表面の電極とチップ電極接続端子との接続部より内側に位置するため、その接続部は封止樹脂により被覆される構造を形成することができる。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

図１は本発明の電子部品の説明図である。図１において１は電子部品本体、２はチップ、３はチップ電極、４はバンプ電極、５はリードフレーム、６は空間、７は空間形成部、８はバンプ電極４を介してチップ２の表面に形成された電極と接続し、空間形成部７を取り囲むように複数個形成されているチップ電極接続端子、９はリードフレーム５の裏面側に露出し、パッケージ本体１の周囲に沿って複数個形成されている外部接続端子、１０はプリモールド樹脂、１１は空間形成部７およびチップ電極接続端子１１の表面の高さとプリモールド樹脂１０の表面の高さとの間に生じる段部、１２は封止樹脂である。

チップ２の表面には、メカニカル動作をしたり、通常の樹脂封止ではその応力によって特性変動が起きてしまう回路等が形成されている。

リードフレーム５は、チップ実装面に、チップ２の表面に形成されたチップ電極３とバンプ電極４を介して接続するチップ電極接続端子８が形成されており、チップ実装面の裏面の外部実装面には、外部接続端子９が形成されている。また、空間形成部７、チップ電極接続端子８および外部接続端子９の間にはプリモールド樹脂１０が充填されている。ここで、チップ実装面のプリモールド樹脂１０表面の高さは、空間形成部７やチップ電極接続端子８表面の高さより低くなっており、段部１１が形成されている。また図１には図示されていないが、空間形成部７を取り囲むように形成された複数のチップ電極接続端子８の内、隣接する２つの端子間に充填されたプリモールド樹脂の高さも低く形成されており、チップ電極接続端子８を取り囲むように段部１１が形成されている。本発明は、この段部１１により拡げられた空間に封止樹脂が留まり、封止樹脂１２がチップ２の下側の奥深くまで入り込むことを防止し、チップ２表面と空間形成部７との間に空間６が残るように構成している。なお、図１では、封止樹脂１２の一部が空間形成部７上に一部乗り上げた状態に図示しているが、必ずしもこのような形状とすることが必須ではない。

次に本発明の電子部品の製造方法について説明する。まず、リードフレームについて説明する。図２は本発明に使用するリードフレームの一例の一部を拡大した図で、図２（ａ）はチップ実装面の、図２（ｂ）は外部実装面の一部拡大図である。図２（ａ）に示すように、チップ実装面には、空間形成部７と、これを取り囲むようにチップ表面に形成された電極と接続するチップ電極接続端子８が形成されている。図２（ａ）では、１０個のチップ電極接続端子８が形成されている。一般的なリードフレーム同様、各端子間には連結部１３が形成されており、空間形成部７と連結部１３との間には吊りピンが形成されている。また図２（ｂ）に示すように、チップ実装面の裏面の外部実装面には、空間形成部７と、これを取り囲むように外部接続端子９が形成されている。図２（ｂ）では、１０個の外部接続端子が形成されている。

このリードフレームは、板厚が０．２ｍｍ程度で、所望のパターニングを行った後、両面からエッチングすることで、図２に示すパターンが形成される。また樹脂によるプリモールドの際の樹脂の流動性を高めるため、空間形成部７に繋がる吊りピンおよび連結部１３は、一方の面（例えばチップ実装面）側から板厚の半分程度までハーフエッチングされている。なお、図示は省略しているが、通常の樹脂封止同様、ゲート部やエアベント部にもハーフエッチングされている。

次にリードフレームのプリモールド工程について説明する。まず、リードフレーム５の外部実装面側に、プリモールドテープ１４の接着面を貼り付ける。このプリモールドテープ１４は、厚さ３０μｍ程度で耐熱性に優れた材料からなり、具体的には、ポリイミドテープ、ポリエチレンテレフタレートテープを使用することで２００℃以上の耐熱性が得られる。図３に示すように、プリモールドテープ１４は、プリモールドの際の樹脂漏れを防止し、リードフレーム５が金型１６に吸着することを可能としている。プリモールドテープ１４の接着剤は、ＵＶ光を照射することで接着力が低下するものを使用すると、後述するプリモールドテープ１４を剥離する際、好適である。

またリードフレーム５のチップ実装面側は、プリモールドフィルム１５を介して金型１６に挟持される。このプリモールドフィルム１５は、厚さ５０μｍ程度で通常のプリモールド工程に使用される樹脂フィルムであり、具体的にはフッ素系フィルムであるフレックス５０ＨＫ（旭硝子社製）を使用することができる。図３に示すように、プリモールドフィルム１５は、金型１６に挟持されることで、リードフレーム５に形成された空間形成部７とチップ電極接続端子８の間隙の空間に入り込む（突出する）ことになる。このようにプリモールドフィルム１５が変形することで、後述する段部が形成される。この段部は空間形成部７およびチップ電極接続端子８の表面より、２０μｍ程度リードフレーム側に入り込む。

このようにリードフレームをプリモールドテープ１４およびプリモールドフィルム１５を介して金型１６で挟持した状態で、プリモールド樹脂１０を注入、硬化させる。その結果、図３に示すように、プリモールドテープ１４とプリモールドフィルム１５との間の間隙にプリモールド樹脂１０が充填される。プリモールド樹脂１０は、リードフレーム５の板厚以下の狭い通路（連結部１３のハーフエッチング部分）や端子間を通り、リードフレーム基板全体に充填させるため、例えばスパイラルフロー２００ｃｍ程度の流動性の高い樹脂を使用するのが好ましい。本発明によれば、プリモールドフィルム１５の形状に沿ってプリモールド樹脂が充填されるため、段部１１が形成されることになる。

金型１６およびプリモールドフィルム１５を取り外し、露出したリードフレーム５のチップ電極接続端子８にチップ２の表面に形成されたチップ電極３を金で形成したバンプ電極４を介してフリップチップ接続する（図４）。このような接続構造とすることで、チップ２表面は、空間形成領域７に対向する構造となる。

次に、樹脂封止を行う。まず、センサチップ２を実装したリードフレーム５を減圧容器１７内の加熱プレート１８上に載置し、減圧容器１７内を１×１０⁴Ｐａ程度まで減圧する。樹脂シート１９およびダイシングテープ２０は、減圧させた状態で、ローラー２１を使い周囲を隙間無く貼り付ける（図５）。ここで使用する樹脂シート１９は、流動性の少ない樹脂を選択する。一例としてナガセケムテックス社製のＡ２０２９を使用した。またダイシングテープ２０は、後述する個片化後に電子部品を配列保持するためのテープであり、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）基材等からなる一般的なダイシングテープを使用することができる。この貼り付けの際、加熱プレート１８で８０℃程度に加熱される。

その後、減圧容器１７を大気圧に戻すと、樹脂シート１９で囲まれる内部の圧力と外部の圧力差により樹脂シート１９が隙間に入り込み樹脂封止されることになる。図６は、樹脂封止された状態を示す図である。図６に示すように、樹脂シート１９が隙間に流入して封止樹脂１２が形成される。ここで封止樹脂１２の一部は、プリモールド樹脂１０上まで流入してくる。しかし本発明では、プリモールド樹脂１０表面に形成された段部１１が樹脂溜まりとして機能し、さらに、空間６は樹脂シート１９によって密閉された空間であるため、封止樹脂１２の隙間への流入は所定の位置で止まり、空間６が残ることになる。なお、空間６が容積は、図５で説明した減圧容器内の圧力や、使用する樹脂シート１９の種類、さらに加熱プレート１８による加熱条件、接合後のバンプ６の高さ等を変えることで、再現性良く制御することができる。

個片化は、通常の方法により行う。即ち、封止樹脂１２表面に接着したダイシングテープ２０面の反対側から、ダイシングソー２２を用いて個片化する。この個片化は、水をかけながらダイシングソー２２を回転させて切断する。このときダイシングソー２２はリードフレーム５、封止樹脂１２を切断し、ダイシングテープ２０に達する。プリモールドテープ１４はリードフレーム５に密着しており、ダイシングソー２２が、リードフレーム５の連結部を切断して電極を形成する際に、電極部にバリ等が発生することが防止できる。

次にプリモールドテープ１４にＵＶ光を照射して接着強度を低下させた後、低下した接着強度より強い接着力を有する別のテープ材２３をプリモールドテープ１４上に貼り付け、別のテープ材２３とともにプリモールドテープ１４を剥離、除去する。プリモールドテープ１４の除去により、リードフレーム５の外部実装面の外部接続端子９が露出する。この状態から個片化された電子部品をそれぞれピックアップして所望の実装を行うことができる。

以下、通常の方法で電子部品の性能テストを行う。図９に示すように、コンタクトプローブ２４をチップ電極接続端子９に接触させ、冷熱プレート２５によって所望の温度に設定された条件で測定を行う。

以上説明したように本発明によれば、樹脂を用いて中空パッケージ構造を簡便に形成することが可能となる。なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々変更することが可能である。例えば、プリモールド工程において、リードフレームにプリモールドテープを接着させ、個片化後に剥離する場合について説明したが、プリモールドテープをリードフレームに接着させることは必ずしも必要なく、プリモールドの際、樹脂漏れを防止し、リードフレームが金型に吸着することを防止できれば、他のフィルム材等に変えることも可能である。また、プリモールドテープを個片化前に剥離しても良い。

１、１０２： 電子部品、２：チップ、３：チップ電極、４、１０３：バンプ電極、５：リードフレーム、６：空間、７：空間形成部、８：チップ電極接続端子、９：外部接続端子、１０：プリモールド樹脂、１１：段部、１２、１１２：封止樹脂、１３：連結部、１４：プリモールドテープ、１５：プリモールドフィルム、１６：金型、１７：減圧容器、１８：加熱プレート、１９：樹脂シート、２０：ダイシングテープ、２１：ローラー、２２：ダイシングソー、２３：別のテープ材、２４：コンタクトプローブ、２５：冷熱プレート、１０１：実装基板、１０４樹脂フィルム層、１０５：樹脂フィルム貼り付け用下型、１０６：樹脂フィルム貼り付け用上型、１０７：貫通孔、１０８：キャビティ、１０９：樹脂封止用下型、１１０：樹脂封止用上型、１１１：キャビティ

Claims (3)

1. チップをリードフレームに実装し、樹脂封止した電子部品において、
   前記リードフレームは、チップ実装面に、前記チップ表面に対向する空間形成部と前記チップ表面に形成された電極と接続するチップ電極接続端子とを備え、前記実装面の裏面側の外部実装面に外部接続端子を備えており、前記空間形成部、前記チップ電極接続端子および前記外部接続端子間にプリモールド樹脂が充填され、少なくとも前記空間形成部と前記チップ電極接続端子との間に充填された前記プリモールド樹脂の表面の高さが前記空間形成部の表面の高さより低く形成されていることにより、前記空間形成部表面と前記プリモールド樹脂表面との間に段部が形成されていることと、
   前記チップ電極接続端子と前記チップ表面に形成された電極が接続されていることと、
   前記チップ実装面表面の前記リードフレーム、前記プリモールド樹脂および前記チップ上が封止樹脂により被覆され、前記チップ表面と前記リードフレームの実装面との間の前記段部に前記封止樹脂の一部が入り込んでいるとともに、前記チップ表面と前記空間形成部との間に空間が残るように封止されていることを特徴とする電子部品。
2. チップをリードフレームに実装し、樹脂封止する電子部品の製造方法において、
   チップ実装面に、空間形成部および実装する前記チップの電極と接続されるチップ電極接続端子とを備え、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に外部接続端子を備えたリードフレームを用意する工程と、
   チップ実装面の前記リードフレーム表面はフィルム材を介した状態で、前記リードフレームをプリモールド用金型で挟持することにより、少なくとも前記チップ実装面の前記空間形成部と前記チップ電極接続端子との間隙に前記フィルム材を突出させた状態で、前記リードフレームの前記空間形成部、前記チップ電極接続端子および前記外部接続端子の間に、前記フィルム材の突出した形状に沿ってプリモールド樹脂を充填し、プリモールドリードフレームを形成する工程と、
   前記チップ表面が、前記空間形成部に対向するように前記チップ電極端子と前記チップ表面に形成された電極を接続する工程と、
   前記リードフレームのチップ実装面に露出する前記リードフレーム、前記プリモールド樹脂および前記チップ上を被覆し、前記チップ表面と前記リードフレームの実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記フィルム材の突出形状に沿って形成されたプリモールド樹脂の段部に前記封止樹脂が溜まり、前記チップ表面と前記空間形成部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
3. 請求項２記載の電子部品の製造方法において、樹脂封止する工程は、減圧状態で、前記リードフレームのチップ実装面に露出する前記リードフレーム、前記プリモールド樹脂および前記チップ上を樹脂シートで被覆し、前記減圧状態を破り常圧状態にすることにより前記樹脂シートを加圧し、前記フィルム材の突出形状に沿って形成されたプリモールド樹脂の段部に前記封止樹脂が溜まり、前記チップ表面と前記空間形成部との間に空間を残すように樹脂封止することを特徴とする電子部品の製造方法。

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