JP2021090013A - 電子部品搭載基板および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]: 基板と、前記基板の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、前記電子部品上面から前記基板に亘って被覆され、前記電子部品の搭載によって形成された段差部の側面および前記基板の少なくとも一部を被覆する電磁波シールド部材と、を備え、前記電磁波シールド部材は、バインダー樹脂と導電性フィラーを含む電磁波シールド層を有し、前記電磁波シールド部材の表層の二乗平均平方根高さRqが0.05μm以上、0.3μm未満である電子部品搭載基板。
[2]: 前記電磁波シールド部材の表層の二乗平均平方根傾斜Rdqが0.05〜0.4である[1]に記載の電子部品搭載基板。
[3]: 前記電磁波シールド部材の表層の水接触角が90〜130°である[1]又は[2]に記載の電子部品搭載基板。
[4]: 前記導電性フィラーは、デンドライト状および針状の導電性フィラーの少なくとも一方および鱗片状の導電性フィラーを含有している[1]〜[3]のいずれかに記載の電子部品搭載基板。
[5]: [1]〜[4]のいずれかに記載の電子部品搭載基板が搭載された、電子機器。
<電子部品搭載基板>
図1に第1実施形態に係る電子部品搭載基板の一例を示す模式的斜視図を、図2に図1のII−II切断部断面図を示す。電子部品搭載基板51は、基板20、電子部品30および電磁波シールド部材1等を有する。
電磁波シールド部材1は、基板20上に搭載された電子部品30の天面に電磁波シールド用積層体を載置して熱圧着により電子部品30および基板20を被覆することにより得られる。電磁波シールド部材1は、電子部品30上面から基板20に亘って被覆され、電子部品30の搭載によって形成された段差部の側面および基板20の少なくとも一部を被覆する。電子部品30が搭載された面側全体を被覆していることは必須ではない。電磁波シールド部材1は、シールド効果を充分に発揮させるために、基板20の側面または上面に露出するグランドパターン22または/および電子部品30の接続用配線等のグランドパターン(不図示)に接続する構成が好ましい。
二乗平均平方根傾斜Rdqは、基準長さにおいて、局部傾斜dz/dxの二乗平均平方根であり、以下の式(2)によって表される。
Rdqの数値が大きい程、表面凹凸はより険しくなる。即ち、Rdqの数値によって、表面凹凸険しさの程度を判断することができる。
以下、第1実施形態の電子部品搭載基板の製造方法の一例について図5〜図8を用いて説明する。但し、本発明の電子部品搭載基板の製造方法は、以下の製造方法に限定されるものではない。
まず、基板20に電子部品30を搭載する。例えば、基板20上に半導体チップ(不図示)を搭載し、半導体チップが形成されている基板20上を封止樹脂によりモールド成形し、電子部品30間の上方から基板20内部まで到達するように、モールド樹脂および基板20をダイシング等によりハーフカットする。予めハーフカットされた基板20上に電子部品30をアレイ状に配置する方法でもよい。これらの工程を経て、例えば、図5に示すような電子部品30が搭載された基板20が得られる。なお、電子部品30とは、図5の例においては半導体チップをモールド成形した一体物をいい、絶縁体により保護された電子素子全般をいう。ハーフカットは、基板20内部まで到達させる態様の他、基板20の表面までカットする態様がある。また、基板20全体をこの段階でカットしてもよい。この場合には、粘着テープ付き基体上に基板20を載置して位置ずれが生じないようにしておくことが好ましい。モールド成形する場合の封止樹脂の材料は特に限定されないが、熱硬化性樹脂が通常用いられる。封止樹脂の形成方法は特に限定されず、印刷、ラミネート、トランスファー成形、コンプレッション、注型等が挙げられる。モールド成形は任意であり、電子部品30の搭載方法も任意に変更できる。
次いで、電子部品30が搭載された基板20を熱圧着により溶融させて被覆させる、電磁波シールド用積層体4を用意する(図4参照)。電磁波シールド用積層体4の導電性接着剤層6が電子部品30側になるように電子部品30の天面上に電磁波シールド用積層体4を載置する。このとき、電磁波シールド用積層体4を電子部品30の一部または全面に仮貼付してもよい。仮貼付とは、電子部品30の少なくとも一部の上面と接触するように仮接合するものであり、導電性接着剤層6がBステージで被着体に固定されている状態をいう。剥離力としては、90°ピール試験で、カプトン200に対する剥離力が1〜5N/cm程度が好ましい。仮貼りする手法として、電子部品30を搭載した基板20上に電磁波シールド用積層体4を載せ、アイロン等の熱源で軽く全面または端部を熱圧着して仮貼りする方法が例示できる。製造設備あるいは基板20のサイズ等に応じて、基板20の領域毎に複数の電磁波シールド用積層体4を用いてもよい。また、電子部品30毎に電磁波シールド用積層体4を用いてもよい。製造工程の簡略化の観点からは、基板20上に搭載された複数の電子部品30全体に1枚の電磁波シールド用積層体4を用いることが好ましい。
続いて、電子部品30が搭載された基板20上に電磁波シールド用積層体4を一対のプレス基板40間に挟持し、熱圧着する(図6参照)。電磁波シールド用積層体4は、導電性接着剤層6および離形性クッション部材3が熱により溶融され、押圧によって製造基板に設けられたハーフカット溝に沿うように延伸され、電子部品30および基板20に追従して被覆される。導電性接着剤層6が電子部品30や基板20と接合されると共に熱圧着により電磁波シールド層5として機能する。第1実施形態においては、電磁波シールド部材1は電磁波シールド層5の単層からなるので、導電性接着剤層6を熱圧着したものが電磁波シールド部材1たる電磁波シールド層5となる。熱圧着後に、熱硬化を促すこと等を目的として別途加熱処理を行うこともできる。
電磁波シールド部材1の上層に被覆されている離形性クッション部材3を剥離する。これにより、電子部品30を被覆する電磁波シールド部材1を有する電子部品搭載基板51を得る(図1、図2参照)。例えば、離形性クッション部材3の剥離は端部から人力で剥がしてもよく、離形性クッション部材3の外面を吸引して電磁波シールド部材1から引き剥がしてもよい。自動化による歩留まり向上の観点から吸引による剥離が好ましい。
ダイシングブレード等の切削工具を用いて、電子部品搭載基板51の個品の製品エリアに対応する位置でX方向およびY方向にダイシングする(図2参照)。これらの工程を経て、電子部品30が電磁波シールド部材1で被覆され、且つ基板20に形成されたグランドパターン22と電磁波シールド部材1が電気的に接続された、個片化された電子部品搭載基板51が得られる。ダイシングの方法は、個片化できればよく特に限定されないが、通常、ダイシングは基板20側若しくは電磁波シールド部材1側から行われる。
第1実施形態に係る電磁波シールド部材1によれば、電磁波シールド部材1の表層の二乗平均平方根高さRqを0.05μm以上、0.3μm未満の範囲にすることにより、個片化工程において電磁波シールド部材1側をダイシングテープで固定する場合においても、電磁波シールド部材の電子部品との浮き(部分密着性不良)、剥離を効果的に防止して、被覆性の良好な電子部品搭載基板を提供することができる。
第1実施形態の電磁波シールド用積層体は、図4において説明したように、電磁波シールド用部材2と離形性クッション部材3の2層からなる。第1実施形態においては、電磁波シールド用部材2は単層の導電性接着剤層6からなる。導電性接着剤層6は熱圧着工程を経て電子部品30や基板20と接合され、電磁波シールド層5として機能する。
導電性接着剤層6は、バインダー樹脂前駆体と導電性フィラーとを含有する樹脂組成物から形成された層である。バインダー樹脂前駆体は、少なくとも熱軟化性樹脂を含む。熱軟化性樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂および活性光線硬化性樹脂が例示できる。熱硬化性樹脂および活性光線硬化性樹脂は、通常、反応性官能基を有する。熱硬化性樹脂を用いる場合は、硬化性化合物や熱硬化助剤を併用できる。また、活性光線硬化性樹脂を用いる場合は光重合開始剤、増感剤等を併用できる。製造工程の簡便性からは、熱圧着時に硬化する熱硬化タイプが好ましい。
また、自己架橋性樹脂や互いに架橋する複数の樹脂を用いてもよい。また、これらの樹脂に加えて熱可塑性樹脂を混合させてもよい。樹脂および硬化性化合物等の配合成分は、それぞれ独立に単独または複数の併用とすることができる。
なお、導電性接着剤層6の段階で架橋が一部形成されてBステージ(半硬化した状態)となっていてもよい。例えば、熱硬化性樹脂と硬化性化合物の一部が反応して半硬化した状態が含まれていてもよい。
着色剤としては、例えば、有機顔料、カーボンブラック、群青、弁柄、亜鉛華、酸化チタン、黒鉛等が挙げられる。この中でも黒色系の着色剤を含むことでシールド層の印字視認性が向上する。
難燃剤としては、例えば、ハロゲン含有難燃剤、りん含有難燃剤、窒素含有難燃剤、無機難燃剤等が挙げられる。
無機添加剤としては、例えば、ガラス繊維、シリカ、タルク、セラミック等が挙げられる。
滑剤としては、例えば、脂肪酸エステル、炭化水素樹脂、パラフィン、高級脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪族アルコール、金属石鹸、変性シリコーン等が挙げられる。
ブロッキング防止剤としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、ポリメチルシルセスキオサン、ケイ酸アルミニウム塩等が挙げられる。
このように、塗液の粘度および25℃での乾燥時間を調整することにより、二乗平均平方根高さRqを調整することができる。
二乗平均平方根傾斜Rdqはまた、針状粒子の形状に依存する。針状粒子の粒子径D50が大きいとRdqが大きくなる。また、針状粒子の粒子径D50が小さいとRdqが小さくなる。
離形性クッション部材は、導電性接着剤層の電子部品への追従性を促すクッション材として機能し、且つ離形性があるシートである。つまり、熱圧着工程後に電磁波シールド部材1から剥離可能な層である。また、150℃における引張破断歪が50%以上で、熱圧着時に溶融する層であることが好ましい。
次に、第1実施形態とは異なる電子部品搭載基板の例について説明する。第2実施形態に係る電子部品搭載基板は、電磁波シールド部材が2層の電磁波シールド層からなっている点において、単層の電磁波シールド層からなる電磁波シールド部材を用いた第1実施形態と相違するが、その他の基本的な構成および製造方法は第1実施形態と同様である。なお、第1実施形態と重複する記載は適宜省略する。
第3実施形態に係る電子部品搭載基板は、電磁波シールド部材が電磁波シールド層とハードコート層の積層体からなっている点において、単層の電磁波シールド層からなる電磁波シールド部材を用いた第1実施形態と相違するが、その他の基本的な構成および製造方法は同様である。
無機フィラーとして、熱伝導性フィラーを用いることにより、ハードコート層を熱伝導層としても機能させることができる。用途に応じて、ハードコート層、熱伝導層(例えば放熱層)、若しくは両者の機能を有する層として利用することができる。
第4実施形態に係る電子部品搭載基板は、電磁波シールド部材が電磁波シールド層と絶縁被覆層の積層体からなる点において、単層の電磁波シールド層からなる電磁波シールド部材を用いた第1実施形態と相違するが、その他の基本的な構成および製造方法は第1実施形態と同様である。
第5実施形態に係る電子部品搭載基板は、電磁波シールド層とグランドパターンが直接接触して導通しており、電磁波シールド用積層体の内部層に位置する導電性接着剤層が、当該積層体の段階で露出している領域を有する電磁波シールド用積層体を用いる。この露出領域は、基板等に形成されたグランドパターン等の導電パターンと電磁波シールド層が接触して導通するために設けられている。第5実施形態は、これらの点において第4実施形態と相違するが、その他の基本的な構成および製造方法は同様である。
次に、本実施形態に係る電子部品搭載基板等の変形例について説明する。但し、本発明は、上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得る。また、各実施形態および変形例は、互いに好適に組み合わせられる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、実施例中の「部」とあるのは「質量部」を、「%」とあるのは「質量%」をそれぞれ表すものとする。また、本発明に記載の値は、以下の方法により求めた。
ガラスエポキシからなる基板上に、モールド封止された電子部品(1cm×1cm)を5×5個アレイ状に搭載した基板を用意した。基板の厚みは0.3mmであり、モールド封止厚、即ち基板上面からモールド封止材の頂面までの高さ(部品高さ)Hは0.7mmである。その後、部品同士の間隙である溝に添ってハーフダイシングを行い、試験基板を得た(図15参照)。ハーフカット溝深さは0.8mm(基板20のカット溝深さは0.1mm)、ハーフカット溝幅は200μmとした。
・バインダー樹脂前駆体
熱硬化性樹脂1:ポリカーボネート樹脂(トーヨーケム社製)
熱硬化性樹脂2:フェノキシ樹脂(トーヨーケム社製)
硬化性化合物1:デコナールEX830(ナガセケムテック社製)
硬化性化合物2:jERYX8000(三菱ケミカル社製)
硬化性化合物3:jER157S70(三菱ケミカル社製)
・硬化促進剤:PZ−33
・導電性フィラー1:鱗片状Ag(平均粒子径D50:9.5μm、D90=19μm、厚み0.1μm)
・導電性フィラー2:デンドライト状銀コート銅(平均粒子径D50:7.1μm、D90=15.1μm)
・添加剤1:BYK337
(導電性接着剤層の樹脂組成物の調製)
表1に示すように、バインダー樹脂前駆体として熱硬化性樹脂1(ポリカーボネート樹脂)を20部(固形分)と、熱硬化性樹脂2(フェノキシ樹脂)を80部(固形分)と、硬化性化合物1(エポキシ樹脂)を20部と、硬化性化合物2(エポキシ樹脂)を15部と、硬化性化合物3(エポキシ樹脂)を10部と、導電性フィラー1(鱗片状Ag)を365部と、導電性フィラー2(デンドライト状AgコートCu)を5部と、硬化促進剤を1部と、とを容器に仕込み、不揮発分濃度が25質量%になるようトルエン:イソプロピルアルコール(質量比2:1)の混合溶剤を加えディスパーで10分攪拌することで導電性接着剤層を形成するための樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物を乾燥厚みが50μmになるようにドクターブレードを使用して離形性基材に塗工した。そして、25℃で14分間、常温乾燥した後、100℃で2分間乾燥することで電磁波シールド用部材(導電性接着剤層)を得た。その後、離形性クッション部材(CR1020)、軟質樹脂層の両面をポリメチルペンテンで挟み込んだ層構成(厚み150μm)、三井化学東セロ社製)を用意し、電磁波シールド用部材とラミネートすることにより離形性基材上に実施例1に係る電磁波シールド用積層体を得た。
次に、この離形性基材上の電磁波シールド用積層体を10×10cmにカットし、離形性基材を剥離した後、前記試験基板(図15参照)に対して、電磁波シールド用積層体の導電性接着剤層面側が接するように載置し仮貼付した。そして、この電磁波シールド用積層体の上方から基板面に対し2MPa、180℃の条件で2時間熱圧着した。熱圧着後、離形性クッション部材を剥離することで、電磁波シールド部材が被覆された実施例1に係る電子部品搭載基板(試験片)を得た。
表1の記載の組成に変更した以外は、実施例1と同様にして、導電性接着剤層の樹脂組成物、電磁波シールド用積層体を得た。
実施例1〜10、比較例1,2の電磁波シールド用積層体を用意し、厚み300μmのFR4基板に載置し、離形性クッション部材側から面方向に8MPaの条件で170℃5分加熱圧着を行った。その後、離形性クッション部材を剥がし180℃2時間の加熱を行い、電磁波シールド部材を形成した試験片を得た。
なお、電磁波シールド部材の二乗平均平方根高さRqの測定において、電子部品搭載基板上に実際に被覆されている電磁波シールド部材を測定する場合には、電子部品基板上に被覆された電磁波シールド部材を直接測定すればよい。
Rqの測定で得られた表面形状画像を用い、解析アプリケーションの線粗さ測定にて、2点線を画像全体に均一に20本引き、λ0026s輪郭曲線フィルタを2.5μm、λc輪郭曲線フィルタを0.8mmとし、二乗平均平方根傾斜Rdqを測定した。上記測定を異なる5箇所で行い測定値の平均値を二乗平均平方根傾斜Rdqの値とした。
各実施例、比較例の電磁波シールド用積層体を用意し、厚み300μmの押込み弾性率の測定試料と同様にして作製したFR4基板の試験片に載置し、離形性クッション部材側から面方向に2MPaの条件で180℃2時間の加熱を行った。その後、離形性クッション部材を剥離して電磁波シールド部材を形成したFR4基板の試験片を得た。そして、離形性クッション部材が積層されていた側から以下の方法により水接触角を測定した。即ち、電磁波シールド層の表面に対して、協和界面科学(株)製「自動接触角計DM‐501/解析ソフトウェアFAMAS」を用いて電磁波シールド部材の水接触角を測定した。測定は液適法により行った。
得られた導電性樹脂組成物を25℃のウォーターバスに30分静置した後に「B型粘度計」(東機産業株式会社製)にて、回転数6rpmの粘度(v1)および回転数60rpmの粘度(v2)を測定した。(v1)を(v2)で除した値をチキソトロピーインデックスとした。
厚み300μmのFR4基板に、5×5cmにカットした各実施例および比較例の電磁波シールド用積層体をそれぞれ載置し、170℃で8MPaの条件で5分熱プレスを行い、180℃で2時間キュアすることで試験基板を得た。次いで、離形性クッション部材を剥離した。その後、得られた試験基板を、電磁波シールド部材をダイシングテープ(UHP−110AT(UVタイプ、基材PET、総厚み110μm(粘着層厚10μmを含む))、デンカ社製)と接着させ、基板20の外側表面からダイシングカットして電子部品搭載基板の個片化を行った。個片化後、電磁波シールド部材からダイシングテープを剥離し、電磁波シールド部材の状態を光学顕微鏡(倍率200倍)で観察し下記の基準で判断した。
+++:外観に異常なし。
++:1cm2あたり電磁波シールド部材に直径0.5mm以下の浮きが1〜2個生じている。
+:1cm2あたり電磁波シールド部材に直径0.5mm以下の浮きが3〜4個生じている。
NG:1cm2あたり電磁波シールド部材に直径0.5mm越えの浮き、剥がれ、又は直径0.5mm以下の浮きが5個以上生じている。
厚さ125μmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製「カプトン500H」)に、5×15cmにカットした各実施例および比較例の電磁波シールド用積層体をそれぞれ載置し、180℃で2MPaの条件で10分熱プレスを行い、180℃で2時間キュアすることで試験基板を得た。その後、離形性クッション部材を剥離した。疑似フラックスとして電磁波シールド部材の天面にn−オクタン酸を塗布した。その後、ジオキソランとイソプロパノールを8/2で混合した洗浄液に浸漬し超音波洗浄した。洗浄後、光学顕微鏡(倍率200倍)を用いて防汚性について評価した。評価基準は以下の通りである。
+++:3分間の洗浄で、残渣が無い。
++:5分間の洗浄で、残渣が無い。
+:5分間の洗浄で、電磁波シールド部材表面1cm2あたり1〜2か所残渣がある。
NG:5分間の洗浄で、電磁波シールド部材表面1cm2あたり2か所越えで残渣がある。
図15に示す試験基板に対し、実施例1に係る電子部品搭載基板(試験片)電磁波シールド部材が被覆された電子部品搭載基板(試験片)を用意し、電磁波シールド部材1が被覆された電子部品の二つの天面(図16中の矢印)間の初期接続抵抗値を、三菱化学アナリテック製「ロレスターGP」のBSPプローブを用いて測定した。次いで、冷熱衝撃装置(「TSE‐11‐A」、エスペック社製)に投入し、高温さらし:125℃、15分、低温さらし:−50℃、15分の曝露条件にて交互曝露を1000回実施した。その後、試料の接続抵抗値を、初期と同様に測定した。
冷熱サイクル信頼性の評価基準は以下の通りである。測定値は、3箇所測定を行い、その平均値とした。
なお、ハードコート層等の絶縁層が最表面に積層された場合においては、温度リサイクル試験後に当該絶縁層の測定箇所を除去して、電磁波シールド層5を露出させて上記と同様の試験を行う。この場合において、温度リサイクル試験前の電磁波シールド層5の接続抵抗値は、同サンプルの別の場所において、絶縁層の測定箇所を上記と同様の方法により除去して求める。
+++:(交互曝露後の接続抵抗値)/(初期接続抵抗値)が1.5未満 極めて良好である。
++:(交互曝露後の接続抵抗値)/(初期接続抵抗値)が1.5以上、3.0未満 良好。
+:(交互曝露後の接続抵抗値)/(初期接続抵抗値)が3.0以上、5.0未満 実用可。
NG:(交互曝露後の接続抵抗値)/(初期接続抵抗値)が5.0以上。
2 電磁波シールド用部材
3 離形性クッション部材
4 電磁波シールド用積層体
5 電磁波シールド層
6 導電性接着剤層
6P 乾燥途上の導電性接着剤層
7b 絶縁性樹脂層
8c 絶縁性接着剤層
9c 絶縁被覆層
10 バインダー樹脂前駆体
11 導電性フィラー
12 デンドライト状粒子
15 離形性基材
20 基板
21 電極
22 グランドパターン
23 インナービア
24 はんだボール
25 ハーフダイシング溝
30 電子部品
31 半導体チップ
32 モールド樹脂
33 ボンディングワイヤ
40 プレス基板
51、52 電子部品搭載基板
Claims (5)
- 基板と、
前記基板の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、
前記電子部品上面から前記基板に亘って被覆され、前記電子部品の搭載によって形成された段差部の側面および前記基板の少なくとも一部を被覆する電磁波シールド部材と、を備え、
前記電磁波シールド部材は、バインダー樹脂と導電性フィラーを含む電磁波シールド層を有し、
前記電磁波シールド部材の表層の二乗平均平方根高さRqが0.05μm以上、0.3μm未満である電子部品搭載基板。 - 前記電磁波シールド部材の表層の二乗平均平方根傾斜Rdqが0.05〜0.4となる請求項1に記載の電子部品搭載基板。
- 前記電磁波シールド部材の表層の水接触角が90〜130°である請求項1又は2に記載の電子部品搭載基板。
- 前記導電性フィラーは、
デンドライト状および針状の導電性フィラーの少なくとも一方と、鱗片状の導電性フィラーを含有している請求項1〜3のいずれかに記載の電子部品搭載基板。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の電子部品搭載基板が搭載された、電子機器。
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WO2023162702A1 (ja) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | タツタ電線株式会社 | 電磁波シールドフィルム |
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Publication number | Publication date |
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JP2022040177A (ja) | 2022-03-10 |
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