JP2018032782A - 封止材及び電子部品装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止成形に起因するワイヤーボンディングの不具合、及び、封止成形物の反りを抑制することが可能な封止材を提供する。【解決手段】金属箔と、当該金属箔上に配置された熱硬化性樹脂組成物層と、を備え、熱硬化性樹脂組成物層が、熱硬化性樹脂と、無機充填剤と、を含有し、熱硬化性樹脂組成物層における無機充填剤の含有量が７０体積％以下である、封止材。【選択図】なし

Description

本発明は、封止材及び電子部品装置の製造方法に関する。

従来から、トランジスタ、ＩＣ等の電子部品装置の素子封止の分野では、生産性、コスト等の面から樹脂封止が主流となっている。この理由としては、樹脂が電気特性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着性等の諸特性にバランスがとれているためである。また、近年、電子部品のプリント配線板への高密度実装化が進んでいる。これに伴い、電子部品装置としては、従来のピン挿入型のパッケージに替わり、表面実装型のパッケージが主流になっている。

表面実装型のＩＣ、ＬＳＩ等は、実装密度を高くして実装高さを低くするために、薄型及び小型のパッケージになっており、素子のパッケージに対する占有体積が大きくなり、パッケージの肉厚は非常に薄くなってきている。また、素子の多機能化及び大容量化によって、チップ面積の増大及び多ピン化が進み、さらには、パッド（電極）数の増大によって、パッドピッチの縮小化及びパッド寸法の縮小化（いわゆる狭パッドピッチ化）も進んでいる。また、更なる小型軽量化に対応すべく、パッケージの形態も、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）といったものから、より多ピン化に対応しやすく、且つ、より高密度実装が可能なＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）へ移行しつつある。

パッケージの多機能化に伴い、内蔵するワイヤーが細線化され、通常のトランスファー成形においてはワイヤー流れの発生等により成形が困難となっている。これらの問題を解決するためにコンプレッション成形が開発されている。コンプレッション成形では、封止樹脂材料を直接金型に供給する。このため、トランスファー成形に比べて、溶融した封止樹脂材料でワイヤーが押されて生じるワイヤーの変形を抑制しやすい（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１３−０３６０２９号公報

しかしながら、従来技術においては、依然としてワイヤー流れ等のワイヤーの変形が生じてしまう場合がある。そして、従来技術においては、封止成形に起因するこのようなワイヤーボンディングの不具合を抑制しつつ封止成形後の封止成形物の反りを抑制することが困難である。

本発明は、封止成形に起因するワイヤーボンディングの不具合、及び、封止成形物の反りを抑制することが可能な封止材を提供することを目的とする。また、本発明は、前記封止材を用いた電子部品装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、ワイヤー流れ等のワイヤーボンディングの不具合の防止のために封止樹脂材料を低溶融粘度化することに着想した。封止樹脂材料を低溶融粘度化するには、無機充填剤の含有量の低減が効果的である。一方、無機充填剤の含有量を減らすと、封止樹脂材料の熱膨張率が増加し、封止成形後の封止成形物の反りが大きくなる。これに対し、無機充填剤の含有量を維持しつつ低溶融粘度化する手法として、異なる粒径を有する無機充填剤を用いて充填効率を高めることが知られている（例えば、特開２００５−２３９８９２号公報）。しかしながら、充填効率を高めることで得られる低溶融粘度の効果は限定的であり、さらに、実装の高密度化やワイヤーの細線化が進行しているパッケージの封止で用いる微細な充填剤では効果が得られづらい。

本発明者らは、無機充填剤の含有量が少ない熱硬化性樹脂組成物層が金属箔上に形成されている封止樹脂材料を用いることで、ワイヤー流れの防止と封止成形物の反り低減とを高次元に両立できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明に係る封止材は、金属箔と、当該金属箔上に配置された熱硬化性樹脂組成物層と、を備え、熱硬化性樹脂組成物層が、熱硬化性樹脂と、無機充填剤と、を含有し、熱硬化性樹脂組成物層における無機充填剤の含有量が７０体積％以下である。

本発明に係る封止材によれば、無機充填剤の含有量を少なくすることで封止成形時の溶融粘度を低くしやすく、また、熱硬化性樹脂組成物層により被封止体を封止した際に封止成形物の上部に金属箔が配置されることにより金属箔で反りを押さえ込むことで効果的に封止成形物（パッケージ）の反りを低減できる。したがって、本発明に係る封止材によれば、封止成形に起因するワイヤーボンディングの不具合、及び、封止成形物（パッケージ）の反りを抑制することができる。

６０〜１８０℃における熱硬化性樹脂組成物層の最低溶融粘度は、２０００Ｐａ・ｓ未満であることが好ましい。

本発明に係る封止材は、金属箔の熱膨張率が３０ｐｐｍ／℃以下であり、且つ、金属箔の引張弾性率が５０ＧＰａ以上である態様であってもよい。金属箔は、銅箔であってもよい。金属箔の厚さは、２μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。

無機充填剤の平均粒径は、２５μｍ以下であることが好ましい。

本発明に係る電子部品装置の製造方法は、本発明に係る封止材の前記熱硬化性樹脂組成物層に電子部品を埋め込む工程と、電子部品が埋め込まれた熱硬化性樹脂組成物層を硬化させる工程と、を備える。電子部品は、半導体素子であってもよい。

本発明によれば、封止成形に起因するワイヤーボンディングの不具合、及び、封止成形物の反りを抑制することができる。このような本発明によれば、ワイヤーの細線化が進むパッケージにて、ワイヤー流れを抑制することができると共に、パッケージの反りを低減できる。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

＜封止材＞
本実施形態に係る封止材は、金属箔と、当該金属箔上に配置された熱硬化性樹脂組成物層（例えば、フィルム状熱硬化性樹脂組成物）と、を備える金属箔付き封止樹脂材料である。熱硬化性樹脂組成物層は、熱硬化性樹脂と、無機充填剤と、を含有しており、熱硬化性樹脂組成物層における無機充填剤の含有量は、７０体積％以下である。本実施形態に係る封止材は、細線である金属ワイヤーで接続されている電子部品（半導体素子等）の封止などに用いることができる。

（金属箔）
本実施形態で用いられる金属箔の金属材料としては、単一金属、合金等の区別なく使用することができる。金属箔としては、チタン箔、ステンレス箔、ニッケル箔、パーマロイ箔、４２アロイ箔、コバール箔、ニクロム箔、銅箔、ベリリウム銅箔、燐青銅箔、黄銅箔、洋白箔、アルミニウム箔、亜鉛箔、鉄箔、タンタル箔、ニオブ箔、モリブデン箔、ジルコニウム箔、金箔、銀箔、白金箔、パラジウム箔等が挙げられる。熱膨張率、弾性率、及び、箔の加工性に優れる観点から、銅箔が好ましい。金属箔は、各種金属による積層構造を有していてもよい。金属箔は、耐腐食性、耐酸化性等に優れる観点から、表面改質や表面処理が施されていてもよい。

金属箔の熱膨張率（熱膨張係数、線膨張率）は、３０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。熱膨張率が３０ｐｐｍ／℃以下であると、封止成形物の反りを矯正する効果が得られやすい。金属箔の熱膨張率は、熱機械分析装置（ＴＭＡ）による引張測定により測定することができる。

金属箔の引張弾性率は、５０ＧＰａ以上であることが好ましい。引張弾性率が５０ＧＰａ以上であると、金属箔の熱膨張率に起因して生じる反りの矯正力が得られやすい。金属箔の引張弾性率は、例えば２５℃における引張弾性率である。金属箔の引張弾性率は、動的粘弾性測定（ＤＭＡ）の引張測定により測定することができる。

金属箔の厚さは、２μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、８μｍ以上１２０μｍ以下がより好ましく、１２μｍ以上７５μｍ以下が更に好ましい。金属箔の厚さが２μｍ以上であると、封止成形物の反り矯正効果が得られやすい。金属箔の厚さが２００μｍ以下であると、封止成形物の総厚が厚くなり過ぎることを抑制できる。

（熱硬化性樹脂組成物層）
本実施形態で用いられる熱硬化性樹脂としては、封止成形時には低分子量で粘度が低く、且つ、架橋反応で高分子化して硬化する樹脂であれば特に制限はないが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アリル樹脂、シロキサン樹脂、未閉環ポリイミド樹脂、未閉環ポリベンゾオキサゾール樹脂、アクリル樹脂、シアネート樹脂等が挙げられ、比較的低温で架橋反応が進行し、硬化時の収縮が少なく、耐熱性に優れる観点から、エポキシ樹脂が好適である。

エポキシ樹脂は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格を有するエポキシ樹脂をはじめとする、フェノール類（フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等）及びナフトール類（α−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等）からなる群より選ばれる少なくとも１種と、アルデヒド類（ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等）と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したノボラック型エポキシ樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、アルキル置換又は非置換のビフェノール等のジグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂；スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂；多塩基酸（フタル酸、ダイマー酸等）とエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂；ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエンとフェノ−ル類との共縮合樹脂のエポキシ化物；ナフタレン環を有するエポキシ樹脂；フェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等の、アラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物；トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂；テルペン変性エポキシ樹脂；オレフィン結合を過酸（過酢酸等）で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂；脂環族エポキシ樹脂；硫黄原子含有エポキシ樹脂；ジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂などが挙げられる。エポキシ樹脂は、１種を単独で用いてもよく、種以上を組み合わせて用いてもよい。

エポキシ樹脂は、金属箔上での熱硬化性樹脂組成物層の成形性に優れる観点から、２５℃にて液状を示す化合物を含むことが好ましい。２５℃にて液状を示すエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のグリシジル基を有するものであれば特に制限はないが、ビスフェノール骨格を含むものが好ましい。特に、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＢ、ビスフェノールＣ、ビスフェノールＥ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＧ又はビスフェノールＺ骨格を含むものがより好ましい。２５℃にて液状を示すエポキシ樹脂は、低分子量である場合が多く、耐熱性の観点では不利となる傾向があるが、上記エポキシ樹脂は、熱安定性に優れるフェノール骨格を含むことから、優れた耐熱性が期待できる。

熱硬化性樹脂組成物層は、硬化剤を含有してもよい。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、熱硬化性樹脂組成物層は、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の硬化剤とを含有することができる。エポキシ樹脂の硬化剤は、グリシジル基との反応基を１分子中に２個以上有するものであれば特に制限なく用いることができる。硬化剤としては、フェノール樹脂、酸無水物、脂肪族アミン、脂環族アミン等が挙げられる。硬化剤としては、優れた耐薬品性や耐熱性を得やすい観点から、フェノール樹脂が好適である。硬化剤は、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

フェノール樹脂としては、１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するものであれば、特に制限なく公知のフェノール樹脂を用いることができる。フェノール樹脂としては、フェノール類（フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシノール、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等）及びナフトール類（α−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等）からなる群より選ばれる少なくとも１種と、アルデヒド類（ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等）と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる樹脂、ビフェニル骨格型フェノール樹脂、パラキシリレン変性フェノール樹脂、メタキシリレン・パラキシリレン変性フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、多環芳香環変性フェノール樹脂、キシリレン変性ナフトール樹脂などが挙げられる。

エポキシ樹脂及び硬化剤の比率は、エポキシ樹脂のグリシジル基の当量と、硬化剤のグリシジル基と反応する官能基の当量との比率（エポキシ樹脂のグリシジル基の当量／硬化剤のグリシジル基と反応する官能基の当量）にて、０．７〜２．０が好ましく、０．８〜１．８がより好ましく、０．９〜１．７が更に好ましい。前記比率が０．７以上又は２．０以下であると、未反応のエポキシ樹脂又は硬化剤が残存することが抑制され、所望の硬化膜物性が得られやすい。

熱硬化性樹脂組成物層は、硬化促進剤を含有してもよい。硬化促進剤としては、特に制限なく用いることができるが、アミン系化合物又はリン系化合物が好ましい。硬化促進剤としては、誘導体が豊富であり、所望の活性温度を得やすい観点から、イミダゾール化合物が好ましい。

硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂及び硬化剤の合計量を基準として、０．０１質量％以上５質量％以下が好ましく、０．１質量％以上３質量％以下がより好ましく、０．２質量％以上１．５質量％以下が更に好ましい。硬化促進剤の含有量が０．０１質量％以上であると、充分な硬化促進効果が得られやすい。硬化促進剤の含有量が５質量％以下であると、塗工時の乾燥工程、又は、保管中に硬化が進行することが抑制されやすく、熱硬化性樹脂組成物層の割れや溶融粘度の上昇に伴う成形不良を抑制しやすい。

無機充填剤としては、従来公知の無機充填剤を使用でき、特定のものに限定されない。無機充填剤としては、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、シリカ（無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ等）、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどが挙げられる。表面改質等で、樹脂中への分散性の向上やワニス中での沈降抑制がしやすいこと、また、比較的小さい熱膨張率を有し、所望の硬化膜特性が得られやすい観点から、シリカが好適である。また、放熱特性が要求される場合には、熱伝導率が高く、球形粒子が得られやすい観点から、酸化アルミニウムが好適である。

無機充填剤は、表面改質されていてもよい。表面改質の手法としては、特に限定されないが、簡便であり、官能基の種類が豊富であり、所望の特性を付与しやすいことから、シランカップリング剤を用いた表面改質が好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、アルキルシラン、アルコキシシラン、ビニルシラン、エポキシシラン、アミノシラン、アクリルシラン、メタクリルシラン、メルカプトシラン、スルフィドシラン、イソシアネートシラン、サルファーシラン、スチリルシラン、アルキルクロロシラン等が使用可能である。

シランカップリング剤の具体的な化合物名としては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ｎ−ドデシルメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、トリフェニルシラノール、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ｎ−オクチルジメチルクロロシラン、テトラエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ジスルフィド、ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）テトラスルフィド、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ジアリルジメチルシラン、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メトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノシラン等が挙げられる。シランカップリング剤は、単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

無機充填剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物層の全量（有機溶剤を除く）を基準として７０体積％以下である。無機充填剤の含有量が７０体積％よりも多い場合、封止成形時の溶融粘度が充分に下がらず、ワイヤー流れの不具合が生じる。無機充填剤の含有量は、３０体積％以上７０体積％以下が好ましく、５０体積％以上６５体積％以下がより好ましい。無機充填剤の含有量が３０体積％以上であると、被封止体（電子部品等）との熱膨張率の差によって封止成形物に反りが生じることを抑制しやすい。

無機充填剤の平均粒径は、２５μｍ以下が好ましく、０．０１μｍ以上２５μｍ以下がより好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下が更に好ましく、０．３μｍ以上７μｍ以下が特に好ましい。平均粒径が０．０１μｍ以上であると、無機充填剤の凝集が抑制されやすくなり、無機充填剤が樹脂中に分散しやすい。平均粒径が２５μｍ以下であると、封止成形時にワイヤーが損傷することを抑制しやすい。無機充填剤の平均粒径は、例えば、溶剤に分散した状態で粒度分布計（マイクロトラック・ベル社製、ＭＴ３０００、レーザー回折・散乱法）により測定することができる。

熱硬化性樹脂組成物層は、応力緩和剤としてエラストマ成分を含有してもよい。エラストマ成分としては、スチレンブタジエン粒子、シリコーンパウダ、シリコーンオイル、シリコーンオリゴマ等が挙げられる。

熱硬化性樹脂組成物層は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の添加剤を更に含有してもよい。このような添加剤の具体例としては、顔料、染料、離型剤、酸化防止剤、表面張力調整剤等を挙げることができる。

熱硬化性樹脂組成物層の厚さは、５０μｍ以上１０００μｍ以下が好ましく、７５μｍ以上８００μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以上６００μｍ以下が更に好ましい。厚さが５０μｍ以上であると、電子部品（半導体素子等）や、電子部品とパッケージ基板とを接続するワイヤーを充分に埋め込みやすい。厚さが１０００μｍ以下であると、金属箔（銅箔等）による封止成形物の反り矯正効果が充分に得られやすい。

６０〜１８０℃における熱硬化性樹脂組成物層の最低溶融粘度は、ワイヤー流れの不具合を抑制しやすい観点から、２０００Ｐａ・ｓ未満が好ましく、５００Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、４５０Ｐａ・ｓ以下が更に好ましく、４００Ｐａ・ｓ以下が特に好ましい。最低溶融粘度は、レオメーター（例えば、ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製、商品名：ＡＲＥＳ−Ｇ２）で測定することができる。

（保護層）
本実施形態に係る封止材は、熱硬化性樹脂組成物層や金属箔に接するように保護層を備えていてもよい。

保護層としては、高分子フィルム、金属箔等を用いることができる。高分子フィルムとしては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のポリオレフィンフィルム；ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルム；ポリ塩化ビニルフィルム；ポリカーボネートフィルム；アセチルセルロースフィルム；テトラフルオロエチレンフィルムなどを例示することができる。金属箔としては、銅箔、アルミニウム箔等を例示することができる。

保護層の厚さとしては、特に限定されるものではないが、充分な保護効果を得る観点、及び、封止材をロール状に保管した際の厚さ低減の観点から、８μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。

（封止材の製造方法）
本実施形態に係る封止材は、金属箔上に熱硬化性樹脂組成物層を形成することにより得ることができる。例えば、ワニス塗工、ホットメルトによる樹脂層の形成、樹脂フィルムのラミネート等により金属箔上に熱硬化性樹脂組成物層を形成することができる。

熱硬化性樹脂組成物のワニスを作製して金属箔上に塗工して熱硬化性樹脂組成物層を形成する場合、熱硬化性樹脂組成物を溶剤（有機溶剤等）に溶解することができる。有機溶剤としては、従来公知の有機溶剤を使用できる。有機溶剤としては、無機充填剤以外の成分を溶解できるものが好ましく、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、テルペン類、ハロゲン類、エステル類、ケトン類、アルコール類、アルデヒド類等が挙げられる。有機溶剤は、無機充填剤以外の成分を溶解しワニスとする、又は、ワニスとすることを補助する。塗工の乾燥工程で有機溶剤が除去されることで、熱硬化性樹脂組成物層を金属箔上に形成できる。

＜電子部品装置及びその製造方法＞
本実施形態に係る電子部品装置は、電子部品と、当該電子部品を封止する封止部と、を備える。封止部は、本実施形態に係る封止材の熱硬化性樹脂組成物層又はその硬化物である。電子部品としては、例えば半導体素子が挙げられる。電子部品装置としては、例えば、半導体素子を備える半導体装置が挙げられる。

本実施形態に係る電子部品装置の製造方法は、本実施形態に係る封止材を用いた電子部品装置の製造方法である。本実施形態に係る電子部品装置の製造方法は、本実施形態に係る封止材の熱硬化性樹脂組成物層に電子部品を埋め込む埋め込み工程を備える。埋め込み工程では、加熱下で、封止材を電子部品に押圧する、又は、電子部品を封止材に押圧することにより、熱硬化性樹脂組成物層に電子部品を埋め込む。本実施形態に係る電子部品装置の製造方法は、埋め込み工程の後に、電子部品が埋め込まれた熱硬化性樹脂組成物層を硬化させる硬化工程を更に備えていてもよい。

本実施形態に係る電子部品装置の製造方法の一例として、半導体素子を有する半導体装置の製造方法は、例えば、パッケージ基板上に配置され、ワイヤーによりパッケージ基板と接続された半導体素子に、封止材の保護層を除去して露出した熱硬化性樹脂組成物層を対向させ、半導体素子及び／又は封止材を減圧加熱下で押圧することで、封止材の熱硬化性樹脂組成物層に半導体素子を埋め込む工程と、半導体素子が埋め込まれた熱硬化性樹脂組成物層を硬化させる工程と、を備える。

本実施形態に係る電子部品装置の製造方法では、ラミネート法により、熱硬化性樹脂組成物層が熱硬化した硬化物に電子部品が埋め込まれた封止成形物を得てもよく、コンプレッションモールドにより前記封止成形物を得てもよい。

ラミネート法には、ロール式、バルーン式等の装置を利用できる。埋め込み性に優れる観点から、真空加圧が可能なバルーン式が好ましい。ラミネート温度としては、フィルム状の基材の軟化点以下であることが必要であり、熱硬化性樹脂組成物層の最低溶融粘度付近が好ましい。ラミネート時の圧力は、埋め込む電子部品のサイズ、密集度等によって変わるが、０．２ＭＰａ〜１．５ＭＰａが好ましく、０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａがより好ましい。ラミネート時間は、２０秒〜６００秒が好ましく、３０秒〜３００秒がより好ましく、４０秒〜１２０秒が更に好ましい。ラミネート時間が６００秒より長い場合、生産性が低下する。ラミネート時間が２０秒より短い場合、埋め込みが充分に行われない場合がある。

コンプレッションモールドとしては、下側の金型に封止樹脂材料を供給する方式や、被封止体側に封止樹脂材料を供給する方式がある。本実施形態では、装置の種類や封止樹脂材料の供給方法に関わらずいずれも利用できるが、封止樹脂材料が充分に溶融してから電子部品の埋め込みを行う方式として、下側の金型に封止樹脂材料を供給する方式が好ましい。成形温度は、封止材の熱硬化性組成物層の軟化点以上であることが必要であり、熱硬化性樹脂組成物層の最低溶融粘度付近が好ましい。成形時の圧力は、２．０ＭＰａ〜７．０ＭＰａが好ましく、２．５ＭＰａ〜５ＭＰａがより好ましい。成形時間は、１２０秒〜１８００秒が好ましく、１８０秒〜１２００秒がより好ましく、３００秒〜９００秒が更に好ましい。成形時間が１８００秒より長い場合、生産性が低下する。成形時間が１２０秒より短い場合、電子部品（半導体素子等）の埋め込みや熱硬化性樹脂組成物の硬化が充分に行われない場合がある。

硬化は、大気下及び不活性ガス下で行うことができる。硬化温度は、８０℃以上２８０℃以下が好ましく、１００℃以上２４０℃以下がより好ましく、１２０℃以上２００℃以下が更に好ましい。硬化温度が８０℃よりも低い場合は、封止材の熱硬化性樹脂組成物層の硬化が充分に進まない場合がある。硬化温度が２８０℃を超える場合は、他の材料へ熱害を生じる可能性がある。硬化時間は、３０分以上６００分以下が好ましく、４５分以上３００分以下がより好ましく、６０分以上２４０分以下が更に好ましい。硬化時間が６００分より長い場合、生産性が低下する。硬化時間が３０分よりも短い場合、充分に硬化が進まない場合がある。硬化条件は、複数を組み合わせてもよい。

以下、実施例及び比較例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

封止樹脂材料の熱硬化性樹脂組成物を構成する成分として下記化合物を用意した。
［エポキシ樹脂］
Ａ１：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製、商品名：ｊＥＲ８０６、エポキシ当量：１６０）
［硬化剤］
Ｂ１：フェノールノボラック（旭有機材工業株式会社製、商品名：ＰＡＰＳ−ＰＮ２、水酸基当量：１０４）
［硬化促進剤（硬化触媒）］
Ｃ１：イミダゾール（四国化成工業株式会社製、商品名：２ＰＨＺ−ＰＷ）
［無機充填剤］
Ｄ１：シリカ（株式会社アドマテックス製、商品名：ＳＸ−Ｅ２、フェニルアミノシラン処理、平均粒径：５．８μｍ）
［有機溶剤］
Ｅ１：メチルイソブチルケトン

金属箔付き封止樹脂材料の金属箔として下記銅箔を用意した。
金属箔：銅箔（日本電解株式会社製、商品名：ＹＧＰ−３５Ｒ、銅箔厚さ：３５μｍ）

＜封止樹脂材料（封止材）の作製＞
（実施例１）
５Ｌのポリエチレン製の容器に有機溶剤Ｅ１を３００ｇ入れ、これに無機充填剤Ｄ１を２１９９ｇ加えて、ディスパーで無機充填剤Ｄ１を分散した。この分散液に、エポキシ樹脂Ａ１を４６２ｇ、及び、硬化剤Ｂ１を３００ｇ加えて撹拌した。硬化剤Ｂ１が溶解したのを確認した後、硬化促進剤Ｃ１を４ｇ加えて更に１時間撹拌した。これをナイロン製＃２００メッシュ（開口７５μｍ）でろ過し、ろ液を採取して、ワニス化した熱硬化性樹脂組成物を作製した。
塗工機を使用して、このワニス化した熱硬化性樹脂組成物を、銅箔（３５μｍ厚、熱膨張率１７ｐｐｍ／℃、引張弾性率１２０ＧＰａ）上に下記条件で塗布し、フィルム厚２５０μｍの熱硬化性樹脂組成物層を作製した。同様に、ワニス化した熱硬化性樹脂組成物を、離型処理された高分子フィルム（帝人株式会社製、商品名：ＮＲ−１、３８μｍ厚のポリエチレンテレフタレート）上に下記条件で塗布し、フィルム厚２５０μｍの熱硬化性樹脂組成物層を作製した。さらに、銅箔上に作製された熱硬化性樹脂組成物層と、高分子フィルム上に作製された熱硬化性樹脂組成物層とを向かい合わせにしてロールラミネーターで貼り合わせ、熱硬化性樹脂組成物層の厚さが５００μｍである金属箔付き封止樹脂材料を得た。
塗布ヘッド方式：コンマ
塗布及び乾燥速度：１ｍ／分
乾燥条件（温度／炉長）：１１０℃／３．３ｍ、１３０℃／３．３ｍ、１４０℃／３．３ｍ

（比較例１）
５Ｌのポリエチレン製の容器に有機溶剤Ｅ１を３００ｇ入れ、これに無機充填剤Ｄ１を２１９９ｇ加えて、ディスパーで無機充填剤Ｄ１を分散した。この分散液に、エポキシ樹脂Ａ１を４６２ｇ、及び、硬化剤Ｂ１を３００ｇ加えて撹拌した。硬化剤Ｂ１が溶解したのを確認した後、硬化促進剤Ｃ１を４ｇ加えて更に１時間撹拌した。これをナイロン製＃２００メッシュ（開口７５μｍ）でろ過し、ろ液を採取して、ワニス化した熱硬化性樹脂組成物を作製した。
塗工機を使用して、このワニス化した熱硬化性樹脂組成物を、離型処理された二つの高分子フィルム（帝人株式会社製、商品名：ＮＲ−１、３８μｍ厚のポリエチレンテレフタレート）上に下記条件で塗布し、フィルム厚２５０μｍの熱硬化性樹脂組成物層を作製した。さらに、高分子フィルム上に作製された熱硬化性樹脂組成物層同士を向かい合わせにしてロールラミネーターで貼り合わせ、熱硬化性樹脂組成物層の厚さが５００μｍである封止樹脂材料を得た。
塗布ヘッド方式：コンマ
塗布及び乾燥速度：１ｍ／分
乾燥条件（温度／炉長）：１１０℃／３．３ｍ、１３０℃／３．３ｍ、１４０℃／３．３ｍ

（比較例２）
５Ｌのポリエチレン製の容器に有機溶剤Ｅ１を３００ｇ入れ、これに無機充填剤Ｄ１を２５５９ｇ加えて、ディスパーで無機充填剤Ｄ１を分散した。この分散液に、エポキシ樹脂Ａ１を２５５ｇ、及び、硬化剤Ｂ１を１６５ｇ加えて撹拌した。硬化剤Ｂ１が溶解したのを確認した後、硬化促進剤Ｃ１を２ｇ加えて更に１時間撹拌した。これをナイロン製＃２００メッシュ（開口７５μｍ）でろ過し、ろ液を採取して、ワニス化した熱硬化性樹脂組成物を作製した。
塗工機を使用して、このワニス化した熱硬化性樹脂組成物を、離型処理された二つの高分子フィルム（帝人株式会社製、商品名：ＮＲ−１、３８μｍ厚のポリエチレンテレフタレート）上に下記条件で塗布し、フィルム厚２５０μｍの熱硬化性樹脂組成物層を作製した。さらに、高分子フィルム上に作製された熱硬化性樹脂組成物層同士を向かい合わせにしてロールラミネーターで貼り合わせ、熱硬化性樹脂組成物層の厚さが５００μｍである封止樹脂材料を得た。
塗布ヘッド方式：コンマ
塗布及び乾燥速度：１ｍ／分
乾燥条件（温度／炉長）：１１０℃／３．３ｍ、１３０℃／３．３ｍ、１４０℃／３．３ｍ

＜評価＞
実施例及び比較例の封止樹脂材料を以下の手順で評価した。なお、表１中の無機充填剤の含有量（体積基準）は、樹脂成分の比重を１．２、無機充填剤の比重を２．２として算出した。

（最低溶融粘度の測定）
金属箔又は高分子フィルム上の熱硬化性樹脂組成物層を０．６ｇ剥がし取り、圧縮成形機にて直径２ｃｍのタブレットに成形した。このタブレットを用いて、下記条件にて、熱硬化性樹脂組成物の温度を昇温しながら粘度を測定した。２５℃から２００℃まで昇温し、６０℃から１８０℃までの間で最も低い粘度を最低溶融粘度とした。
測定装置：レオメーター（ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製、商品名：ＡＲＥＳ−Ｇ２）
周波数：１Ｈｚ
温度範囲：２５℃〜２００℃
昇温速度：５℃／分

（ワイヤー流れ及び反り量の評価）
１５μｍ径の金線でワイヤーボンディングされた評価基板を用いてワイヤー流れ及び反り量の評価を行った。基板には、銅張り積層板「ＭＣＬ−Ｅ−６７９Ｆ」（日立化成株式会社製）を使用した。７０ｍｍ×２５０ｍｍに切り分けた封止樹脂材料をラミネータで成形し、その後、硬化した。ラミネート及び硬化は、下記の条件にて行った。硬化後の評価基板を用いて、下記の条件にてワイヤー流れ及び反り量を評価した。測定結果を表１に示す。

［ラミネート］
封止樹脂材料を７０ｍｍ×２５０ｍｍに切り分け、実施例で作製した金属箔付き封止樹脂材料は、熱硬化性樹脂組成物層側の高分子フィルムを剥がし、比較例で作製した封止樹脂材料は、片面の高分子フィルムを剥がし、７０ｍｍ×２５０ｍｍに切り分けた基板上に重ねて下記の条件でラミネートした。
ラミネータ装置：名機製作所製、真空加圧ラミネータ、商品名：ＭＶＬＰ−５００
ラミネート温度：９０℃
ラミネート圧力：０．５ＭＰａ
真空引き時間：３０秒
ラミネート時間：９０秒

［硬化］
実施例で作製した金属箔付き封止樹脂材料は、そのままオーブン中で下記の条件で硬化した。比較例で作製した封止樹脂材料は、高分子フィルムを剥がした後、オーブン中で下記の条件で硬化した。
オーブン：エスペック株式会社製、商品名：ＳＡＦＥＴＹ ＯＶＥＮ ＳＰＨ−２０１
（１）一段階
オーブン温度：１１０℃
時間：１２０分
（２）二段階
オーブン温度：１６０℃
時間：９０分
（３）三段階
オーブン温度：１８０℃
時間：６０分

［ワイヤー流れの評価］
Ｘ線透過検査装置を用いて評価基板におけるワイヤー流れの有無を評価した。

［反り量の評価］
硬化した基板における長尺方向（２５０ｍｍの辺方向）の反り量を定規で測定し、その値を反り量とした。

Claims (9)

1. 金属箔と、当該金属箔上に配置された熱硬化性樹脂組成物層と、を備え、
   前記熱硬化性樹脂組成物層が、熱硬化性樹脂と、無機充填剤と、を含有し、
   前記熱硬化性樹脂組成物層における前記無機充填剤の含有量が７０体積％以下である、封止材。
2. ６０〜１８０℃における前記熱硬化性樹脂組成物層の最低溶融粘度が２０００Ｐａ・ｓ未満である、請求項１に記載の封止材。
3. 前記金属箔の熱膨張率が３０ｐｐｍ／℃以下であり、
   前記金属箔の引張弾性率が５０ＧＰａ以上である、請求項１又は２に記載の封止材。
4. 前記金属箔が銅箔である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の封止材。
5. 前記金属箔の厚さが２μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の封止材。
6. 前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の封止材。
7. 前記無機充填剤の平均粒径が２５μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の封止材。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の封止材の前記熱硬化性樹脂組成物層に電子部品を埋め込む工程と、
   前記電子部品が埋め込まれた前記熱硬化性樹脂組成物層を硬化させる工程と、を備える、電子部品装置の製造方法。
9. 前記電子部品が半導体素子である、請求項８に記載の電子部品装置の製造方法。