JP2021118336A - 電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 配線基材に取り付けられた電子素子の上方に樹脂シートを設置する第1工程と、
前記樹脂シートを加熱変形温度以上に加熱する第2工程と、
樹脂の加熱変形温度以上の温度を保ちながら第2工程よりも雰囲気の圧力を上げる第3工程とをこの順に備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
[2] 前記第2工程で、前記樹脂シートで電子素子の上方を覆った状態で樹脂シートを配線基材と融着させる前記[1]に記載の製造方法。
[3] 第2工程で大気圧から圧力を下げ、第3工程で大気圧に向けて圧力を上げる前記[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4] 第2工程と第3工程での圧力差が0.01MPa以上である前記[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5] 前記第3工程の後、樹脂シートが電子素子の上面でレンズ状に盛り上がるまで加熱を継続する前記[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6] 前記樹脂シートが結晶性フッ素樹脂を含み、かつ実質的に揮発成分を含まない前記[1]〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7] 前記結晶性フッ素樹脂の加熱変形温度が278℃以下である前記[6]に記載の製造方法。
[8] 前記結晶性フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体である前記[6]又は[7]に記載の製造方法。
[9] 前記樹脂シートの厚さが、0.01〜2.0mmである前記[1]〜[8]のいずれかに記載の製造方法。
[10] 配線基材と、この配線基板の片面に取り付けられた発光素子と、前記配線基板と発光素子とを被覆して発光素子を封止する樹脂層とを有する電子部品であって、
前記配線基材の底面と直交する断面であって、前記部品の重心と発光素子とを通り、かつ発光素子以外の半導体を通らない断面において、配線基材の底面と直交する方向から観察される配線基材と発光素子の封止前露出面と、前記直交方向と平行な配線基材の面であって発光素子側に向いている面と、前記直交方向と平行な発光素子の面との合計に相当する断面での長さを100%としたとき、配線基材及び発光素子と樹脂層との接触部の断面での長さが60%以上100%以下であることを特徴とする電子部品。
[11] 前記発光素子が配線基材の底面と直交する側面を有しており、この側面の半分の高さの位置での樹脂層の厚みが、発光素子上面での樹脂層の厚みに対して、30〜300%である前記[10]に記載の電子部品。
[12] 前記樹脂層が結晶性フッ素樹脂を含み、かつ実質的に揮発成分及びフィラーを含まず、厚みが0.01mm以上である前記[10]又は[11]に記載の電子部品。
[13] 前記樹脂層が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体から構成される前記[10]〜[12]のいずれかに記載の電子部品。
本発明の電子部品は、配線基材の片面に取り付けられた電子素子(好ましくは発光素子)が、該電子素子を被覆する樹脂層で封止されたものである。
前記電子素子(好ましくは発光素子)としては、一般的に半導体でありトランジスタ、ダイオードなどが挙げられ、半導体ダイオードが好ましい。半導体ダイオードとしては、発光ダイオードが好ましく、特に紫外線発光ダイオード(以下、紫外線発光素子という場合もある)が好ましい。
配線基材は、表面に電極配線が形成された基材であり、パッケージと称されることがある。この配線基材に電子素子部品が取り付けられる。表面実装型、複数の電子素子が表面実装されたチップオンボード型のいずれでもよい。また分割することで複数の表面実装型電子部品を製造するための連結型配線基材あってもよい。さらに表面実装型、連結型、チップオンボード型などに使用される配線基材の形状は、キャビティ型であってもよく、平板型であってもよい。また表面実装型、連結型、及びチップオンボード型において、前記電子素子は、配線基材上にバンプを介して直接設置されていてもよいし、電子素子をサブマウント上にバンプを介して取り付けて電子素子部品とし、該電子素子部品を配線基材に設置してもよい。
なお前記バンプには、Au、Au−Sn(20質量%)合金等の金属が使用可能である。またサブマウントには、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)等のセラミックスが使用できる。
樹脂層を構成する樹脂としては、封止樹脂として使用される公知の樹脂を含むことが好ましい。当該樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。前記樹脂は、結晶性樹脂であってもよく、非晶性樹脂であってもよい。紫外線発光ダイオードをエポキシ樹脂やシリコーン樹脂で封止すると、紫外線によって樹脂の劣化が大きくなる場合があるのに対して、フッ素樹脂で封止すると樹脂の劣化を抑制できるため、前記樹脂層はフッ素樹脂を含むことが好ましい。前記樹脂は、1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なお、本明細書で「フッ素樹脂」とは、フッ素を含むオレフィンの重合体又はその変性物を意味し、前記変性物には、例えば、主鎖末端に−OHや−COOHなどの極性基が結合するものが含まれる。
本発明の電子部品は、封止樹脂層と電子素子との密着性が優れている。以下、電子素子として発光素子を用いた場合を例にとって説明するが、発光素子以外の電子素子を用いた発明に本発明を適用してもよい。
前記電子部品は、図8、図9、図10などに示す方法によって製造できる。具体的には、配線基材71、72、73に取り付けられた電子素子(好ましくは発光素子)1の上方に樹脂シート83を設置する第1工程(図8、図9、図10中、22、32、42の状態にする工程)と、
前記樹脂シート83を加熱変形温度以上に加熱する第2工程(図8、図9、図10中、23、33、43の状態にする工程)と、
樹脂の加熱変形温度以上の温度を保ちながら第2工程よりも雰囲気の圧力を上げる第3工程(図8、図9、図10中、24、34、44の状態にする工程)とをこの順に行うことによって製造できる。樹脂シート83の加熱変形温度以上で雰囲気の圧力を上げることによって、樹脂シート83を配線基材71、72、73及び電子素子1に向けて押しつけることができ、封止樹脂層81と電子素子との密着性を高くすることができる。
前記第1工程において、樹脂シート83は、上述した樹脂層と同じ組成を有する樹脂組成物を予めシート状に成形することによって製造される。樹脂シート83の成形方法は公知の種々の成形方法を採用することができ、プレス成形法、押出成形法、射出成形法、ブロー成形法、コーティング法などの、溶融樹脂又は溶解樹脂を用いる成形方法が採用できる。
樹脂シート83は、図9及び図10の状態32又は状態42の様に電子素子1に接するようにしながら電子素子1の上方に設置してもよいし、図8の状態22の様に電子素子1とは接しない状態で電子素子1の上方に設置してもよい。
樹脂シート83の他の特性(組成、物性など)は前記樹脂層と同じである。
(2.1)加熱・融着
第2工程での加熱温度は、樹脂シート83の加熱変形温度以上であればよい。樹脂シート83を加熱変形温度以上に加熱することにより、樹脂シート83が柔軟になり、自重により撓んだり、電子素子1や配線基材71、72、73に接触したりする。そして雰囲気の圧力を上げることで柔軟になった樹脂シート83を配線基材71、72、73及び電子素子1に向けて押しつけることができ、封止樹脂層81と電子素子1との密着性を高くすることができる。
第2工程と第3工程での圧力差は、例えば、0.01MPa以上、好ましくは0.05MPa以上、より好ましくは0.08MPa以上である。圧力差の上限は特に限定されないが、例えば、0.5MPa以下、好ましくは0.3MPa以下、より好ましくは0.2MPa以下である。
前記第1〜第3工程によって得られる電子部品24、34、44は、その後、樹脂の加熱変形温度未満に冷却してもよく、樹脂の加熱変形温度以上の温度(T3)での加熱を継続する第4工程を行ってから樹脂の加熱変形温度未満に冷却してもよい。第4工程を行うと、電子素子1上面の樹脂層を張力によってレンズ状(半凸レンズ状、ドーム状などともいう)に盛り上げることができ、レンズ82が形成された電子部品21、31、44を得ることができる(図8、図9、図10参照)。
[電子部品素子断面画像]
実施例及び比較例で得られた電子部品の断面をX線CTによって撮影した。撮影条件は以下の通りである。
1)装置
三次元計測X線CT装置:TDM1000−IS/SP(ヤマト科学社製)
三次元ボリュームレンダリングソフト:VG−Studio MAX(Volume Graphics社製)
2)測定条件
管電圧 :77kV
管電流 :20μA
画素数 :512×512pixel
視野サイズ:5.0mmφ×5.0mmh
厚さ5mm、15cm角のSUS板の上に、離型フィルムとしての厚さ0.1mm、15cm角のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルム(株式会社フロンケミカル社製、型番0532−003)を積層し、このPTFEフィルムの上に、中心に5cm角の貫通孔を備える厚さ0.2mm、15cm角のSUS板を積層した。次いでフッ素樹脂(商品名「THV500GZ」、3M社製、融点範囲165℃)を、上記5cm角の貫通孔の中に0.99g入れた。更に厚さ0.1mm、15cm角のPTFEフィルム(離型フィルム)と、厚さ5mm、15cm角のSUS板とを順に積層して金型を組立てた。次いで、プレス機の温度を220℃に設定し、加圧せずにプレス機の上下板を金型の上下の上記SUS板に接触させた状態で5分保持してフッ素樹脂(THV)を溶融させた。その後、50MPaの圧力で2分間加圧した。加圧後に金型を取り出して、別途、水を通した2枚のSUS板で金型を挟んで十分に冷却して、金型を分解してフッ素樹脂(THV)シートAを得た。
フッ素樹脂シートAを3.5mm角にカットし、深紫外線LEDランプ(ナイトライド・セミコンダクター社製の型番NS275L−3DFGのランプから、その上面を覆う封止ガラスをアセトンで外したもの、フッ素樹脂シートAの設置面のサイズは3.5mm×3.5mm)の上面に置いた。深紫外LEDランプを真空乾燥機の中に入れ、大気圧から0.1MPa以上減圧した状態で、220℃まで加熱した。220℃に達してから30分後に、真空引きを止め、真空乾燥器の中を2分かけて大気圧に戻した。大気圧に戻してから、5分間、220℃を保持した後、自然降温した。真空乾燥器の温度が50℃に下がった時点で、扉を開け、サンプルを取り出した。
得られたサンプルのX線CT画像を撮影した。結果を図11に示す。なおこの断面は深紫外線LEDランプの配線基板の底面71aと直交しており、ランプの重心とLED素子1とを通っており、かつLED素子1以外の半導体は通っていない。実施例1のサンプルの密着率は95.6%であった。
フッ素樹脂シートAを3.5mm角にカットし、深紫外線LEDランプ(ナイトライド・セミコンダクター社製の型番NS275L−3DFGのランプから、その上面を覆う封止ガラスをアセトンで外したもの、フッ素樹脂シートAの設置面のサイズは3.5mm×3.5mm)の上面に置いた。深紫外LEDランプを真空乾燥機の中に入れ、大気圧から0.1MPa以上減圧した状態で、220℃まで加熱した。220℃を35分間保持した後、加熱を止め、自然降温した。真空乾燥器の温度が50℃に下がった時点で、真空乾燥器の中を2分かけて大気圧に戻してから扉を開け、サンプルを取り出した。
得られたサンプルのX線CT画像を撮影した。結果を図12に示す。なおこの断面は深紫外線LEDランプの配線基板の底面71aと直交しており、ランプの重心とLED素子1とを通っており、かつLED素子1以外の半導体は通っていない。比較例1のサンプルの密着率は29.6%であった。
2 バンプ
10 p電極
11 n電極
12 p層
13 活性層
14 n層
15 素子基板
21、24、31、34、41、44 電子部品
71、72、73 配線基材
81 樹脂層
82 レンズ
83 樹脂シート
Claims (13)
- 配線基材に取り付けられた電子素子の上方に樹脂シートを設置する第1工程と、
前記樹脂シートを加熱変形温度以上に加熱する第2工程と、
樹脂の加熱変形温度以上の温度を保ちながら第2工程よりも雰囲気の圧力を上げる第3工程とをこの順に備えることを特徴とする電子部品の製造方法。 - 前記第2工程で、前記樹脂シートで電子素子の上方を覆った状態で樹脂シートを配線基材と融着させる請求項1に記載の製造方法。
- 第2工程で大気圧から圧力を下げ、第3工程で大気圧に向けて圧力を上げる請求項1又は2に記載の製造方法。
- 第2工程と第3工程での圧力差が0.01MPa以上である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記第3工程の後、樹脂シートが電子素子の上面でレンズ状に盛り上がるまで加熱を継続する請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 前記樹脂シートが結晶性フッ素樹脂を含み、かつ実質的に揮発成分を含まない請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記結晶性フッ素樹脂の加熱変形温度が278℃以下である請求項6に記載の製造方法。
- 前記結晶性フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体である請求項6又は7に記載の製造方法。
- 前記樹脂シートの厚さが、0.01〜2.0mmである請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
- 配線基材と、この配線基板の片面に取り付けられた発光素子と、前記配線基板と発光素子とを被覆して発光素子を封止する樹脂層とを有する電子部品であって、
前記配線基材の底面と直交する断面であって、前記部品の重心と発光素子とを通り、かつ発光素子以外の半導体を通らない断面において、配線基材の底面と直交する方向から観察される配線基材と発光素子の封止前露出面と、前記直交方向と平行な配線基材の面であって発光素子側に向いている面と、前記直交方向と平行な発光素子の面との合計に相当する断面での長さを100%としたとき、配線基材及び発光素子と樹脂層との接触部の断面での長さが60%以上100%以下であることを特徴とする電子部品。 - 前記発光素子が配線基材の底面と直交する側面を有しており、この側面の半分の高さの位置での樹脂層の厚みが、発光素子上面での樹脂層の厚みに対して、30〜300%である請求項10に記載の電子部品。
- 前記樹脂層が結晶性フッ素樹脂を含み、かつ実質的に揮発成分及びフィラーを含まず、厚みが0.01mm以上である請求項10又は11に記載の電子部品。
- 前記樹脂層が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体から構成される請求項10〜12のいずれかに記載の電子部品。
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