JP2017139413A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲面に使用できると共に脱着しても接続不良が生じにくいフレキシブル性及び伸縮性を有し、ウェアラブル機器に求められる様々な種類、形態のセンサー部品を効率的に実装可能な半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】可撓性基板１と、少なくとも１つのセンサー部品を含み可撓性基板１上に実装された回路部品２と、回路部品２を封止する可撓性樹脂層３とを有する回路基板を備える半導体装置１００を製造する方法であって、封止材を可撓性基板１に積層すること、封止材を可撓性基板１に印刷すること、又は封止材に可撓性基板１を浸漬することにより回路部品２を封止材で封止する工程と、封止材を加熱又は露光によって硬化させることにより、可撓性樹脂層３を形成させる工程と、を備える、方法。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

近年、ウェアラブル機器の要望が高まっている。電子機器の小型化への要望に加え、身体に装着しやすいように、身体のような曲面に使用できると共に脱着しても接続不良が生じにくいフレキシブル性、伸縮性等が求められている。

下記特許文献１には、ＩＣ等の部品を実装したプリント配線基板と、長繊維強化樹脂とを用いて電子部品構成物内蔵インモールド品を得る方法が開示されており、複数の部品内蔵モジュールを樹脂に内蔵することで小型化を可能にしている。また、曲面に使用するウェアラブル機器として、硬質部と可撓部とを混成させた機器も開発されている。さらに、下記特許文献２には、フレキシブル基板に凹部を形成し、凹部の内部に実装した電子部品を封止し、フレキシブルな部品内蔵モジュールを得る方法が記載されている。

特開平５−２２９２９３号公報 特開２０１２−１３４２７２号公報

しかしながら、長繊維強化樹脂を用いて電子部品構成物内蔵インモールド品を得る場合、電子機器を小型化することは可能であるが、曲げることは困難であるため、ウェアラブル機器に求められるような曲面に使用することは困難である。また、硬質部と可撓部とを混成させた場合、硬質部の占める割合が大きい傾向があることから、使用できる曲面に制限があると共に、脱着を繰り返すと接続不良を起こす懸念がある。さらに、フレキシブル基板に凹部を形成し電子部品を内蔵させる方法では、凹部を形成する必要があるため製造工程数が増える課題がある。

本発明の目的は、曲面に使用できると共に脱着しても接続不良が生じにくいフレキシブル性及び伸縮性を有し、ウェアラブル機器に求められる様々な種類、形態のセンサー部品を効率的に実装可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一側面は、可撓性基板と、少なくとも１つのセンサー部品を含み前記可撓性基板上に実装された回路部品と、前記回路部品を封止する可撓性樹脂層とを有する回路基板を備える半導体装置を製造する方法を提供する。当該方法は、封止材を前記可撓性基板に積層することにより前記回路部品を前記封止材で封止する工程と、前記封止材を加熱又は露光によって硬化させることにより、前記可撓性樹脂層を形成させる工程と、を備える。

本発明の別の側面に係る方法は、封止材を前記可撓性基板に印刷することにより前記回路部品を前記封止材で封止する工程と、前記封止材を加熱又は露光によって硬化させることにより、前記可撓性樹脂層を形成させる工程と、を備える。

本発明の別の側面に係る方法は、封止材に前記可撓性基板を浸漬することにより前記回路部品を前記封止材で封止する工程と、前記封止材を加熱又は露光によって硬化させることにより、前記可撓性樹脂層を形成させる工程と、を備える。

本発明に係る方法によれば、可撓性基板及び可撓性樹脂層を用いていることにより、曲面に使用できる（例えば、身体等の曲面に装着できる）と共に脱着しても接続不良が生じにくいフレキシブル性及び伸縮性を有する半導体装置を得ることができる。本発明に係る方法によれば、このような半導体装置を効率よく得ることが可能であり、例えば、少ない製造工程数で半導体装置を得ることができる。本発明に係る方法によれば、様々な種類、形態のセンサー部品にも対応でき、センサー部を換装することで、製造工程を大きく変えることなく、異なるセンシング機能を有する半導体装置を得ることができる。本発明に係る方法によれば、複数のセンサー部品を用いる場合、複数の回路部品を可撓性樹脂層で封止することによって電子部品を小型化することもできる。

本発明に係る方法は、前記回路基板を切断する工程を更に備えていてもよい。この工程を行うことによって、一度に複数の半導体装置を大面積で製造することが可能であり、製造工程を更に減らすことができる。

前記可撓性樹脂層は、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂（アクリル樹脂及びメタクリル樹脂を包含する。以下も同様）、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系エラストマ及びポリエチレングリコール樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。前記可撓性樹脂層は、伸縮性を有することが好ましい。

前記回路部品は、２種類以上のセンサー部品を含んでいてもよい。これにより、回路基板の中において様々なセンシング機能を持たせることができ、電子部品の小型化が容易である。

本発明によれば、曲面に使用できると共に脱着しても接続不良が生じにくいフレキシブル性及び伸縮性を有する半導体装置を効率よく得ることが可能な方法を提供することができる。

半導体装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。 半導体装置の製造方法の一実施形態における一工程を模式的に示す断面図である。 半導体装置の製造方法の一実施形態における一工程を模式的に示す断面図である。

以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

＜半導体装置＞
図１は、本実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置１００は、可撓性を有する可撓性基板１と、回路部品２と、可撓性を有する可撓性樹脂層（可撓性部材）３とを有する回路基板を備える。可撓性基板１は、例えば、フレキシブル基板である。回路部品２は、可撓性基板１上に実装された少なくとも１つのセンサー部品を含む。可撓性樹脂層３は、例えば樹脂硬化物層であり、封止材を硬化させることにより得られる。可撓性樹脂層３は、可撓性基板１及び回路部品２を封止するための層であり、回路基板の表面を保護している。

可撓性基板１の構成材料は、目的に応じて用いられる。可撓性基板１の構成材料は、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系エラストマ及びポリエチレングリコール樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。この中でも、可撓性基板１の伸縮性の観点から、シロキサン構造、脂肪族エーテル構造又はジエン構造を有するポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アルキル鎖（例えば、炭素数１〜２０のアルキル鎖）を有するビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系エラストマ及びロタキサン構造を有するポリエチレングリコール樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種がより好ましい。さらに、伸縮性により優れる観点から、シロキサン構造、脂肪族エーテル構造又はジエン構造を有するポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、及び、アルキル鎖を有するビスマレイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種が特に好ましい。可撓性基板１の構成材料は、１種を単独で、又は、２種以上を組み合わせて用いることができる。

回路部品２は、少なくとも１つのセンサー部品を含む。１種類のセンサー部品が実装されていてもよく、２種類以上のセンサー部品が実装されていてもよい。センサー部品は、例えば、温度センサー、及び加速度センサーから選ばれる１種以上であってもよい。回路部品２は、メモリーチップ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、及びＲＦタグ（ＲＦＩＤ）等の他の部品を更に含んでいてもよい。回路部品２は、個々にモールドされていてもよく、ベアチップ実装のようにモールドされていない状態で実装されていてもよい。

可撓性樹脂層３の構成材料、及び、可撓性樹脂層３を形成する封止材の構成材料は、目的に応じて用いられる。可撓性樹脂層３の構成材料、及び、可撓性樹脂層３を形成する封止材料の構成材料は、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系エラストマ及びポリエチレングリコール樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。可撓性樹脂層３の構成材料、及び、可撓性樹脂層３を形成する封止材の構成材料は、１種を単独で、又は、２種以上を組み合わせて用いることができる。また、可撓性樹脂層３となる封止材の形状としては、フィルム状、液状等が挙げられる。封止材は、埋め込み時の取り扱い性及び埋め込み後の平坦性に優れる観点から、フィルム状が好ましい。

硬化後の可撓性樹脂層３は、可撓性に更に優れる観点から、弾性率が低く、高伸び特性、高伸縮性を示し、耐屈曲性を有するものが好ましい。これにより、可撓性が更に良好となるため、曲面に使用できると共に脱着しても接続不良が生じにくいフレキシブル性を容易に得ることができる。

硬化後の可撓性樹脂層３は、身体に装着した際の身体の動きに追従する観点から、伸縮性を有するものが特に好ましい。ここで、「伸縮性」とは、可撓性樹脂層を、その長手方向に沿って自然長の５０％の伸びとなるように引っ張り荷重を加えて伸ばした後、荷重を解放し、伸ばした長さに対して９０％以上縮む性質を意味する。伸縮性を有する可撓性樹脂層３の構成材料、及び、可撓性樹脂層３を形成する封止材の構成材料は、シロキサン構造、脂肪族エーテル構造又はジエン構造を有するポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アルキル鎖（例えば、炭素数１〜２０のアルキル鎖）を有するビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系エラストマ、及びロタキサン構造を有するポリエチレングリコール樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種がより好ましい。さらに、伸縮性により優れる観点から、シロキサン構造、脂肪族エーテル構造又はジエン構造を有するポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アルキル鎖を有するビスマレイミド樹脂、及びスチレン系エラストマからなる群より選ばれる少なくとも一種が特に好ましい。

硬化後の可撓性樹脂層３は、身体に装着し易い観点から、耐水性及び耐汗性を有することが好ましい。このような可撓性樹脂層３の構成材料、及び、可撓性樹脂層３を形成する封止材の構成材料は、シロキサン構造を有するポリイミド樹脂、含フッ素ポリイミド樹脂又はスチレン系エラストマがより好ましい。ここで、ポリイミド樹脂は、シロキサン構造及びフッ素原子を有するものがさらに好ましい。

＜半導体装置を製造する方法＞
本実施形態に係る半導体装置を製造する方法は、例えば、実装工程と、封止工程と、硬化工程と、切断工程とをこの順に備える。

（工程１：実装工程）
まず、図２に示すように、可撓性基板１の上に回路部品２を実装する。実装される回路部品２は、１種類でも２種類以上でもよい。回路部品２は、１個でも複数個でもよい。

（工程２：封止工程）
次に、可撓性基板１及び回路部品２を封止材で封止する。可撓性基板１及び回路部品２は、例えば、封止材を可撓性基板１に積層すること、封止材を可撓性基板１に印刷すること、又は、封止材に可撓性基板１を浸漬し、浸漬により可撓性基板１に付着した封止材を乾燥することにより封止することができる。封止は、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネート、印刷法又はディッピング法等によって行うことができる。この中でも、Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌのプロセスで使用できるものが製造工程を短縮できる点から好ましい。

加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネート等での封止工程では、減圧下で積層することが好ましい。封止時においては、封止樹脂を５０〜１７０℃に加熱することが好ましく、圧着圧力は、０．１〜１５０ＭＰａ程度（１〜１５００ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）が好ましい。これらの条件には特に制限はない。

（工程３：硬化工程）
封止工程において可撓性基板１及び回路部品２を封止材で封止した後、封止材を硬化させることにより可撓性樹脂層３を形成し、可撓性樹脂層３を有する回路基板を得る。これにより、図１に示される半導体装置１００が得られる。硬化は、加熱による熱硬化、又は、露光による光硬化であることができる。封止材としては、回路部品２の耐熱性の観点から、低温で硬化する熱硬化性材料が好ましい。また、封止材としては、室温で硬化できる観点から、光硬化性材料が好ましい。

（工程４：切断工程）
半導体装置を製造する方法は、必要に応じて、例えば、図３に示すように、回路基板を切断し分離することにより、回路部品を有する複数の半導体装置を得る工程を備えることができる。これにより、複数の半導体装置を一度に大面積で製造することが可能となり、製造工程を減らすことが容易となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

１…可撓性基板、２…回路部品、３…可撓性樹脂層（可撓性部材）、１００…半導体装置。

Claims (7)

1. 可撓性基板と、少なくとも１つのセンサー部品を含み前記可撓性基板上に実装された回路部品と、前記回路部品を封止する可撓性樹脂層とを有する回路基板を備える半導体装置を製造する方法であって、
   封止材を前記可撓性基板に積層することにより前記回路部品を前記封止材で封止する工程と、
   前記封止材を加熱又は露光によって硬化させることにより、前記可撓性樹脂層を形成させる工程と、を備える、方法。
2. 可撓性基板と、少なくとも１つのセンサー部品を含み前記可撓性基板上に実装された回路部品と、前記回路部品を封止する可撓性樹脂層とを有する回路基板を備える半導体装置を製造する方法であって、
   封止材を前記可撓性基板に印刷することにより前記回路部品を前記封止材で封止する工程と、
   前記封止材を加熱又は露光によって硬化させることにより、前記可撓性樹脂層を形成させる工程と、を備える、方法。
3. 可撓性基板と、少なくとも１つのセンサー部品を含み前記可撓性基板上に実装された回路部品と、前記回路部品を封止する可撓性樹脂層とを有する回路基板を備える半導体装置を製造する方法であって、
   封止材に前記可撓性基板を浸漬することにより前記回路部品を前記封止材で封止する工程と、
   前記封止材を加熱又は露光によって硬化させることにより、前記可撓性樹脂層を形成させる工程と、を備える、方法。
4. 前記回路基板を切断する工程を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記可撓性樹脂層が、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系エラストマ及びポリエチレングリコール樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記可撓性樹脂層が伸縮性を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記回路部品が２種類以上のセンサー部品を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

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