JP2016136566A - 中空型電子デバイス封止用シート - Google Patents

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Abstract

【課題】 中空型電子デバイスを好適に熱硬化性封止用シートに埋め込みでき、且つ、熱硬化性封止用シートの天面の凹凸が抑制された中空型電子デバイスパッケージを得ることを可能とする中空型電子デバイス封止用シートを提供すること。
【解決手段】 セパレータと熱硬化性封止用シートとを有し、セパレータの厚み（ｍｍ）と２５℃における引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積が、２００Ｎ／ｍｍ以上であり、熱硬化性封止用シートの５０℃〜１００℃の範囲内における最低溶融粘度が１００ｋＰａ・ｓ以上である中空型電子デバイス封止用シート。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中空型電子デバイス封止用シートに関する。
従来、電子デバイスと基板との間が中空構造となっている中空型電子デバイスを樹脂封止して中空型電子デバイスパッケージを作製する際に、封止樹脂としてシート状のものが用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。
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上にシート状の封止樹脂を配置し、次に、電子デバイスとシート状の封止樹脂とを近づける方向に加圧して電子デバイスをシート状の封止樹脂に埋め込み、その後、シート状の封止樹脂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使用されるシート状の封止樹脂は、セパレータ上に積層された状態で使用されることがある。具体的には、セパレータとシート状の封止樹脂とが積層された状態で、シート状の封止樹脂に電子デバイスを埋め込み、その後、適当なタイミングでセパレータを剥離する。これにより、電子デバイス埋め込み面とは反対側の面（天面）が汚染されること等を抑制することができる。
しかしながら、従来、シート状の封止樹脂の天面における、下部に電子デバイスが配置されている箇所と配置されていない箇所との間において、凹凸が発生する場合があった。
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熱硬化性封止用シートに埋め込みでき、且つ、熱硬化性封止用シートの天面の凹凸が抑制された中空型電子デバイスを得ることを可能とする中空型電子デバイス封止用シート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、本発明に係る中空型電子デバイス封止用シートは、
セパレータと熱硬化性封止用シートとを有し、
前記セパレータの厚み（ｍｍ）と２５℃における引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積が、２００Ｎ／ｍｍ以上であり、
前記熱硬化性封止用シートの５０℃〜１００℃の範囲内における最低溶融粘度が１００ｋＰａ・ｓ以上であることを特徴とする。
前記構成によれば、セパレータの厚み（ｍｍ）と２５℃における引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積が、２００Ｎ／ｍｍ以上であり、セパレータの強度が高いため、電子デバイスの埋め込み時に、熱硬化性封止用シートの天面に凹凸が生じることを抑制することができる。
また、セパレータの強度が高いことに加えて、熱硬化性封止用シートの５０℃〜１００℃の範囲内における最低溶融粘度を１００ｋＰａ・ｓ以上とし、電子デバイスの埋め込み時に、熱硬化性封止用シートが柔らかくなりすぎない構成とした。その結果、電子デバイスの埋め込み時に、熱硬化性封止用シートの天面に凹凸が生じることを抑制することができる。
また、熱硬化性封止用シートの５０℃〜１００℃の範囲内における最低溶融粘度が１００ｋＰａ・ｓ以上であるため、電子デバイスの中空部への樹脂の進入が抑制される。
前記構成において、前記セパレータの厚みが５０μｍ以上であることが好ましい。
前記セパレータの厚みが５０μｍ以上であると、セパレータの厚み（ｍｍ）と引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積を、２００Ｎ／ｍｍ以上とし易い。
本実施形態に係る中空型電子デバイス封止用シートの断面模式図である。 本実施形態に係る中空型電子デバイスパッケージの製造方法を説明するための断面模式図である。 本実施形態に係る中空型電子デバイスパッケージの製造方法を説明するための断面模式図である。 本実施形態に係る中空型電子デバイスパッケージの製造方法を説明するための断面模式図である。 本実施形態に係る中空型電子デバイスパッケージの製造方法を説明するための断面模式図である。 本実施形態に係る中空型電子デバイスパッケージの製造方法を説明するための断面模式図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、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。
（中空型電子デバイス封止用シート）
図１は、本実施形態に係る中空型電子デバイス封止用シートの断面模式図である。図１に示すように、中空型電子デバイス封止用シート１０は、セパレータ１１ａと、セパレータ１１ａ上に積層された熱硬化性封止用シート１１（以下、「封止用シート１１」ともいう）とを備える。セパレータ１１ａは、本発明のセパレータに相当する。
なお、本実施形態では、中空型電子デバイス封止用シートが、熱硬化性封止用シートの一方の面にのみセパレータが積層された場合について説明するが、本発明はこの例に限定されず、熱硬化性封止用シートの両面にセパレータが積層されていてもよい。この場合、使用する直前に一方のセパレータを剥離して、使用することができる。
また、本実施形態では、セパレータ上にセパレータに接して熱硬化性封止用シートが積層されている場合について説明するが、本発明はこの例に限定されず、セパレータと熱硬化性封止用シートとの間に、他の層を有していてもよい。
（セパレータ）
セパレータ１１ａは、厚み（ｍｍ）と２５℃における引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積が、２００Ｎ／ｍｍ以上であり、２５０Ｎ／ｍｍ以上であることが好ましく、３００Ｎ／ｍｍ以上であることがより好ましい。セパレータ１１ａの厚み（ｍｍ）と引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積が、２００Ｎ／ｍｍ以上であり、セパレータの強度が高いため、電子デバイスの埋め込み時に、封止用シート１１の天面に凹凸が生じることを抑制することができる。
なお、本発明において、セパレータの強度の指標として、厚みと引張弾性率との積を採用したのは、厚みが薄くても引張弾性率が高ければ天面に凹凸が生じることを抑制することができ、引張弾性率が低くても厚みが厚ければ天面に凹凸が生じることを抑制することができることに本発明者が想到したことによる。そして、本発明者は、鋭意研究の結果、前記積を２００Ｎ／ｍｍ以上とすると、電子デバイスの埋め込み時に、熱硬化性封止用シートの天面に凹凸が生じることを抑制することができることを突き止めた。
セパレータ１１ａの厚みは、５０μｍ以上であることが好ましく、７５μｍ以上であることがより好ましく、１００μｍ以上であることがさらに好ましい。セパレータ１１ａの厚みが５０μｍ以上であると、セパレータ１１ａの厚み（ｍｍ）と引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積を、２００Ｎ／ｍｍ以上とし易い。また、セパレータ１１ａの厚みの上限は、特に制限されないが、剥離し易さの観点から、２００μｍ以下とすることができる。
セパレータ１１ａの引張弾性率は、１０００Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましく、３０００Ｎ／ｍｍ２以上であることがより好ましく、４０００Ｎ／ｍｍ２以上であることがさらに好ましい。セパレータ１１ａの引張弾性率が１０００Ｎ／ｍｍ２以上であると、セパレータ１１ａの厚み（ｍｍ）と引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積を、２００Ｎ／ｍｍ以上とし易い。セパレータ１１ａの引張弾性率の測定方法は、実施例記載の方法による。
セパレータ１１ａを構成する具体的な材料としては、例えば、紙などの紙系基材；布、不織布、フェルト、ネットなどの繊維系基材；金属箔、金属板などの金属系基材；プラスチックシートなどのプラスチック系基材；ゴムシートなどのゴム系基材；発泡シートなどの発泡体や、これらの積層体［特に、プラスチック系基材と他の基材との積層体や、プラスチックシート同士の積層体など］等の適宜な薄葉体を用いることができる。本発明では、プラスチック系基材を好適に用いることができる。前記プラスチック系基材の素材としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−プロピレン共重合体等のオレフィン系樹脂；エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、アイオノマー樹脂、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル（ランダム、交互）共重合体等のエチレンをモノマー成分とする共重合体；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル；アクリル系樹脂；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）；ポリウレタン；ポリカーボネート；ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）；ポリアミド（ナイロン）、全芳香族ポリアミド（アラミド）等のアミド系樹脂；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）；ポリイミド；ポリエーテルイミド；ポリ塩化ビニリデン；ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）；セルロース系樹脂；シリコーン樹脂；フッ素樹脂などが挙げられる。なかでも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドのいずれかであることが好ましい。ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドは、引張弾性率を高くし易い材料であるからである。セパレータ１１ａは単層であってもよく２種以上の複層でもよい。なお、セパレータ１１ａの製造方法としては、従来公知の方法により形成することができる。
セパレータ１１ａは、表面に離型処理がされてもよく、離型処理されてなくてもよい。
前記離型処理に用いられる離型剤としては、フッ素系離型剤、長鎖アルキルアクリレート系離型剤、シリコーン系離型剤等を挙げることができる。なかでも、シリコーン系離型剤が好ましい。
（熱硬化性封止用シート）
封止用シート１１は、５０℃〜１００℃の範囲内における最低溶融粘度が１００ｋＰａ・ｓ以上であり、１５０ｋＰａ・ｓ以上であることが好ましく、２００ｋＰａ・ｓ以上であることがより好ましい。また、前記最低溶融粘度の上限値は、特に限定されないが、中空封止性の観点から、例えば、６００ｋＰａ・ｓ以下とすることができる。本実施形態においては、セパレータ１１ａの強度が高いことに加えて、熱硬化性封止用シートの５０℃〜１００℃の範囲内における最低溶融粘度を１００ｋＰａ・ｓ以上とし、電子デバイスの埋め込み時に、封止用シート１１が柔らかくなりすぎない構成とした。その結果、電子デバイスの埋め込み時に、封止用シート１１の天面に凹凸が生じることを抑制することができる。
また、封止用シート１１の５０℃〜１００℃の範囲内における最低溶融粘度が１００ｋＰａ・ｓ以上であるため、電子デバイスの中空部への樹脂の進入が抑制される。
封止用シート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７０〜２５０、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。
封止用シート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、５．０重量％以上が好ましく、７．０重量％以上がより好ましい。５．０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、２５重量％以下が好ましく、２０重量％以下がより好ましい。２５重量％以下であると、封止用シートの吸湿性を低減させることができる。
封止用シート１１は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。これにより、得られる封止用シートの耐熱性、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、シートに可とう性を持たせることができる。
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、封止用シート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、封止用シート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。
封止用シート１１中の熱可塑性樹脂の含有量は、０．５重量％以上が好ましく、１．０重量％以上がより好ましい。上記含有量が０．５重量％以上であると、封止用シートの柔軟性、可撓性が得られる。封止用シート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封止用シートの接着性が良好である。
封止用シート１１は、無機充填剤を含有することが好ましい。
前記無機充填剤は、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。
封止用シート１１は、無機充填剤を６９〜８６体積％の範囲内で含有することが好ましい。上記含有量は、７５体積％以上がより好ましく、７８体積％以上がさらに好ましい。無機充填剤を６９〜８６体積％の範囲内で含有すると、熱膨張係数をＳＡＷチップ１３に近づけることができる。その結果、パッケージの反りを抑制することができる。さらに、無機充填剤を６９〜８６体積％の範囲内で含有すると、吸水率を低くすることができる。
前記無機充填剤がシリカである場合、前記無機充填剤の含有量は、「重量％」を単位としても説明できる。封止用シート１１中のシリカの含有量は、８０〜９２重量％であることが好ましく、８５〜９２重量％であることがより好ましい。
無機充填剤の平均粒径は２０μｍ以下の範囲のものを用いることが好ましく、０．１〜１５μｍの範囲のものを用いることがより好ましく、０．５〜１０μｍの範囲のものを用いることが特に好ましい。
また、前記無機充填剤としては、平均粒子径の異なる２種以上の無機充填剤を用いてもよい。平均粒径の異なる２種以上の無機充填剤を用いる場合、前記の「無機充填剤の平均粒径は２０μｍ以下」とは、無機充填剤全体の平均粒径が２０μｍ以下のことをいう。
前記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。
封止用シート１１に含有される前記無機充填剤は、レーザー回折散乱法により測定した粒度分布において、２つのピークを有していることが好ましい。このような無機充填剤は、例えば、平均粒径の異なる２種類の無機充填剤を混合することにより得ることができる。粒度分布において２つのピークを有する無機充填剤を用いると、無機充填剤を高密度で充填することができる。その結果、無機充填剤の含有量をより多くすることが可能となる。
前記２つのピークは、特に限定されないが、粒径の大きい側のピークが、３〜３０μｍの範囲内にあり、粒径の小さい側のピークが０．１〜１μｍの範囲内にあることが好ましい。前記２つのピークが前記数値範囲内にあると、無機充填剤の含有量をさらに多くすることが可能となる。
上記粒度分布は、具体的には、以下の方法により得られる。
（ａ）封止用シート１１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る。
（ｂ）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）を求める。
なお、封止用シート１１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う。なお、平均粒径の算出も粒度分布と同時に行うことができる。
封止用シート１１は、無機充填剤がシランカップリング剤で予め表面処理されていることが好ましい。
前記シランカップリング剤としては、メタクリロキシ基、又は、アクリロキシ基を有しており、無機充填剤の表面処理をすることが可能なものであれば特に限定されない。前記シランカップリング剤の具体例としては、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、メタクリロキシオクチルトリエトキシシランを挙げることができる。なかでも、反応性とコストの観点から、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
無機充填剤の表面をシランカップリング剤で処理する場合、アウトガス（例えば、メタノール）が発生する。そこで、封止用シート１１を作成する前段階で、予め無機充填剤をシランカップリング剤で表面処理しておけば、この段階である程度のアウトガスを排除することができる。その結果、封止用シート１１の作成時にシート内に閉じ込められるアウトガスの量を抑制することができ、ボイドの発生が低減できる。
封止用シート１１が、シランカップリング剤としてのメタクリロキシ基、又は、アクリロキシ基を有する化合物で予め予め表面処理された無機充填剤を含有する場合、前記無機充填剤は、無機充填剤１００重量部に対して０．５〜２重量部のシランカップリング剤により予め表面処理されていることが好ましい。
シランカップリング剤により無機充填剤の表面処理をすれば、封止用シート１１の粘度を低下させることができるが、シランカップリング剤の量が多いとアウトガス発生量も増加する。そのため、無機充填剤を予め表面処理したとしても、封止用シート１１の作成時に発生するアウトガスにより、封止用シート１１の性能が低下することとなる。一方、シランカップリング剤の量が少ないと粘度を好適に低下させることができない。そこで、無機充填剤１００重量部に対して０．５〜２重量部のシランカップリング剤により無機充填剤を予め表面処理すれば、好適に粘度を低下させることができるとともに、アウトガスによる性能低下を抑制することができる。
封止用シート１１が、シランカップリング剤としてのメタクリロキシ基、又は、アクリロキシ基を有する化合物で予め予め表面処理された無機充填剤を含有する場合であり、且つ、前記無機充填剤として、平均粒径の異なる２種類の無機充填剤を混合したものを用いる場合、少なくとも、平均粒径の小さい方の無機充填剤を予めシランカップリング剤で表面処理しておくことが好ましい。平均粒径の小さい方の無機充填剤の方が、比表面積は大きいため、粘度の上昇をより抑制することが可能となる。
また、前記無機充填剤として、平均粒径の異なる２種類の無機充填剤を混合したものを用いる場合、平均粒径の小さい方の無機充填剤と大きい方の無機充填剤との両方を予めシランカップリング剤で表面処理しておくことがより好ましい。この場合、粘度の上昇をさらに抑制することが可能となる。
封止用シート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。
封止用シート１１は、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。
封止用シート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。
封止用シート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、硬化後の封止用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。
封止用シート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。
封止用シート１１は、単層構造であってもよいし、２以上の封止用シートを積層した多層構造であってもよい。
［中空型電子デバイス封止用シートの製造方法］
中空型電子デバイス封止用シート１０は、適当な溶剤に封止用シート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、このワニスをセパレータ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、他の方法として、支持体上に前記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封止用シート１１を形成してもよい。その後、セパレータ１１ａ上に封止用シート１１を支持体と共に貼り合わせる。封止用シート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。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。
［中空型電子デバイスパッケージの製造方法］
本実施形態に係る中空パッケージの製造方法は、
１又は複数の電子デバイスが被着体上に固定された積層体を準備する工程と、
中空型電子デバイス封止用シートを準備する工程と、
前記中空型電子デバイス封止用シートを、前記積層体の前記電子デバイス上に配置する工程と、
前記電子デバイスを前記中空型電子デバイス封止用シートの熱硬化性封止用シートに埋め込み、前記電子デバイスが前記熱硬化性封止用シートに埋め込まれた封止体を形成する工程と
を少なくとも含む。
前記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を封止用シート１１により中空封止して中空パッケージを作製する。なお、ＳＡＷチップ１３とは、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタを有するチップである。すなわち、本実施形態では、本発明の電子デバイスが、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタを有するチップである場合について説明する。
（積層体を準備する工程）
本実施形態に係る中空パッケージの製造方法では、まず、複数のＳＡＷチップ１３（ＳＡＷフィルタ１３）がプリント配線基板１２上に搭載された積層体１５を準備する（図２参照）。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１２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。
（中空型電子デバイス封止用シートを準備する工程）
また、本実施形態に係る中空パッケージの製造方法では、中空型電子デバイス封止用シート１０（図１参照）を準備する。
（中空型電子デバイス封止用シートを配置する工程）
次に、図３に示すように、下側加熱板２２上に、積層体１５を、ＳＡＷチップ１３が固定された面を上にして配置するとともに、ＳＡＷチップ１３面上に中空型電子デバイス封止用シート１０を配置する。この工程においては、下側加熱板２２上にまず積層体１５を配置し、その後、積層体１５上に中空型電子デバイス封止用シート１０を配置してもよく、積層体１５上に中空型電子デバイス封止用シート１０を先に積層し、その後、積層体１５と中空型電子デバイス封止用シート１０とが積層された積層物を下側加熱板２２上に配置してもよい。
（中空型電子デバイス封止用シートを配置する工程）
次に、図４に示すように、下側加熱板２２と上側加熱板２４とにより熱プレスして、ＳＡＷチップ１３を封止用シート１１に埋め込み、ＳＡＷチップ１３が封止用シート１１に埋め込まれた封止体２５を形成する。封止用シート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こととなる。これにより、ＳＡＷチップ１３が封止用シート１１に埋め込まれた封止体２５が得られる。
具体的に、ＳＡＷチップ１３を封止用シート１１に埋め込む際の熱プレス条件としては、温度が、好ましくは４０〜１５０℃、より好ましくは６０〜１２０℃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。熱プレス方法としては、平行平板プレスやロールプレスが挙げられる。なかでも、平行平板プレスが好ましい。
これにより、ＳＡＷチップ１３が封止用シート１１に埋め込まれた電子デバイスを得ることができる。また、封止用シート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、減圧条件下においてプレスすることが好ましい。
前記減圧条件としては、圧力が、例えば、０．１〜５ｋＰａ、好ましくは、０．１〜１００Ｐａであり、減圧保持時間（減圧開始からプレス開始までの時間）が、例えば、５〜６００秒であり、好ましくは、１０〜３００秒である。
（セパレータ剥離工程）
次に、セパレータ１１ａを剥離する（図５参照）。
（熱硬化工程）
次に、封止用シート１１を熱硬化させる。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２５のダイシングを行ってもよい（図６参照）。これにより、ＳＡＷチップ１３単位での中空パッケージ１８（中空型電子デバイスパッケージ）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。
上述した実施形態では、本発明の中空型電子デバイスが、可動部を有する半導体チップであるＳＡＷチップ１３である場合について説明した。しかしながら、本発明の中空型電子デバイスは、被着体と電子デバイスとの間に中空部を有するものであれば、この例に限定されない。例えば、可動部として圧力センサ、振動センサなどのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を有する半導体チップであってもよい。
また、上述の本実施形態では、中空型電子デバイス封止用シートを用いて、電子デバイスを平行平板プレスで埋め込む場合について説明したが、本発明は、この例に限定されず、真空状態の真空チェンバー内において、離型フィルムで、電子デバイスと中空型電子デバイス封止用シートとの積層物を密閉した後、チャンバー内に大気圧以上のガスを導入して、電子デバイスを中空型電子デバイス封止用シートの熱硬化性封止用シートに埋め込むこととしてもよい。具体的には、特開２０１３−５２４２４号公報に記載されている方法により、電子デバイスを中空型電子デバイス封止用シートの熱硬化性封止用シートに埋め込むことしてもよい。この場合であっても、本発明の中空型電子デバイス封止用シートは、セパレータの厚み（ｍｍ）と２５℃における引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積が、２００Ｎ／ｍｍ以上であるため、電子デバイスの埋め込み時に、熱硬化性封止用シートの天面に凹凸が生じることを抑制することができる。また、熱硬化性封止用シートの５０℃〜１００℃の範囲内における最低溶融粘度を１００ｋＰａ・ｓ以上であるため、電子デバイスの埋め込み時に、熱硬化性封止用シートの天面に凹凸が生じることを抑制することができ、かつ、電子デバイスの中空部への樹脂の進入を抑制できる。
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。
実施例で使用した封止用シートの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：根上工業社製のＨＭＥ−２００６Ｍ（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Ａ：電気化学工業社製のＦＢ−５ＳＤＣ（平均粒径５μｍ、表面処理ナシ）
無機充填剤Ｂ：アドマテックス社製のＳＯ−２５Ｒ（平均粒径０．５μｍ）を３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製の製品名：ＫＢＭ−５０３）で表面処理したもの。無機充填剤Ｂの１００重量部に対して１重量部のシランカップリング剤で表面処理。
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、比較例に係る電子デバイス封止用シートの作成］
表１に記載の封止用シートの配合比に従い、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８５重量％のワニスを得た。このワニスを、表１に記載の種類、及び、厚みのセパレータ上に塗布した後、１１０℃で５分間乾燥させた。これにより、厚さ５５μｍのシートを得た。このシートを４層積層させて厚さ２２０μｍの中空封止用封止用シートを作製した。なお、セパレータは、すべて表面にシリコーン離型処理が施されている。また、表１中、ＰＥＮは、ポリエチレンナフタレート、ＰＥＴは、ポリエチレンテレフタレートを意味する。
（封止用シートの最低粘度の測定）
実施例及び比較例で作製した封止用シートの最低粘度を、レオメーター（ＨＡＡＫＥ社製、ＭＡＲＳ III）を用いて、パラレルプレート法により測定した。より詳細には、ギャップ１ｍｍ、パラレルプレート直径８ｍｍ、回転速度５ｓ−１、歪み０．０５％、昇温速度１０℃／分の条件にて、５０℃から１３０℃の範囲で粘度を測定し、その際の５０℃から１００℃における粘度の最低値を最低粘度とした。結果を表１に示す。
（セパレータの２５℃での引張弾性率）
実施例、及び、比較例のセパレータについて、粘弾性測定装置（レオメトリックス社製：形式：ＲＳＡ-III）を用いて２５℃における貯蔵弾性率を測定した。より詳細には、セパレータを切断してサンプルサイズを長さ３０ｍｍ×幅１０ｍｍとし、測定試料をフィルム引っ張り測定用治具にセットし−３０〜１００℃の温度域で周波数１．０Ｈｚ、歪み０．０２５％、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件下で測定し、２５℃での測定値を読み取ることにより得た。結果を表１に示す。
また、セパレータの厚みと引張弾性率との積（Ｎ／ｍｍ）も合わせて表１に示す。
（天面凹凸評価）
まず、下記チップを４つ準備した。
チップサイズ（平面視）：３ｍｍ角
チップ高さ：２００μｍ
チップ中空Ｇａｐ（中空部の高さ）：１５μｍ
次に、準備したチップを互いのチップ間距離が３００μｍとなるように４隅（左上、左下、右上、右下）に配置した。なお、チップ間距離とは、チップ間の一番近い距離をいい、例えば、左上のチップと右上のチップのチップ間距離は、左上のチップの右端の辺と、右上のチップの左端の辺との間の距離をいう。
次に、チップ面上に、実施例、及び、比較例の電子デバイス封止用シートを配置した。この際、チップ面と封止用シートとが接触して対向するように配置した。
次に、７５℃、６０秒、圧力３００ｋＰａの条件で真空プレスして、チップを封止用シートに埋め込んだ。この際の真空度は、１．６ｋＰａとした。
次に、１５０℃で１時間加熱した。
その後、セパレータを剥離し、下部にチップが存在する部分の厚さと、４つのチップが埋め込まれた封止用シートの中心部分（下部にチップが存在しない部分）の厚さとの差を凹み量として求めた。測定には、接触式表面粗さ計（Ｖｅｅｃｏ社製、ＤＥＫＴＡＫ８）を用いた。凹み量が３０μｍ以下の場合を○、３０μｍより大きい場合を×として評価した。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、１５μｍ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１５μｍ）
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、各封止用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時間の条件で封止用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、ＫＥＹＥＮＣＥ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。なお、進入がなく、中空部がＳＡＷチップよりも外側に広がっている場合は、樹脂進入量をマイナスで表した。樹脂進入量が−５０μｍ〜５０μｍであった場合を「○」、−５０μｍ未満もしくは５０μｍより大であった場合を「×」として評価した。結果を表1に示す。
Figure 2016136566
１０ 中空型電子デバイス封止用シート
１１ 熱硬化性封止用シート（封止用シート）
１１ａ セパレータ
１３ ＳＡＷフィルタ
１５ 積層体
１８ 中空型電子デバイスパッケージ
２５ 封止体

Claims (2)

  1. セパレータと熱硬化性封止用シートとを有し、
    前記セパレータの厚み（ｍｍ）と２５℃における引張弾性率（Ｎ／ｍｍ２）との積が、２００Ｎ／ｍｍ以上であり、
    前記熱硬化性封止用シートの５０℃〜１００℃の範囲内における最低溶融粘度が１００ｋＰａ・ｓ以上であることを特徴とする中空型電子デバイス封止用シート。
  2. 前記セパレータの厚みが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の中空型電子デバイス封止用シート。
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