JP4883064B2 - 樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層配線板の絶縁層や電子回路の封入に用いられる樹脂成形体の製造方法に関するものであり、詳しくは、ボイドの発生を抑制した厚物シート状の樹脂成形体の製造方法に関するものである。

従来、電子部品を内蔵した基板を作製する際に、部品を埋め込むシート材料として樹脂シートが知られている。この樹脂シートは薄膜状に形成されており、厚みのある電子部品を埋め込むためには、この樹脂シートを複数枚積層させて部品を埋め込み内蔵している。

樹脂シートは、硬化剤や固形樹脂などの成分を含む溶液と無機充填材とが混合された樹脂ワニスをシート化することにより得られている（例えば、特許文献１及び２を参照）。一般的に、樹脂ワニスをシート化するには、キャリア基材上に薄膜状にワニスを塗布し、これを乾燥させることにより行う。樹脂ワニスの塗布においては、塗布可能なワニスの粘度領域があるので、樹脂成分に合わせた溶剤量を設定して粘度を調整している。そして、シート化された樹脂ワニスは熱乾燥されてワニス中の溶剤が揮発し、無機充填材が高濃度充填した樹脂シートが得られる。

このような塗工工程により得られた樹脂シートは薄膜状に形成され厚みが薄く２００μｍ以下であり、通常１００μｍ程度である。厚みを２００μｍ超にしようとすると、熱乾燥の時間が長くなり生産性が悪くなる。仮に厚みのある塗工を行ったとしても厚み方向に均一に溶剤を揮発することができず、キャリア基材に近いほど溶剤が残存する可能性があり、また、厚く塗工されてできたシートの厚みは不均一となり安定しないものになる。そこで、電子部品の内蔵に際しては、上述のように厚みの薄い樹脂シートを複数枚積層させて埋め込むことにより行っている（例えば、特許文献３の段落００５５及び００５８を参照）。

図２は、従来の樹脂シート４ａを用いて電子部品１２の内蔵を行う様子についての概略断面図を示している。図２（ａ）はキャリア基材２上に樹脂シート４ａが形成された状態、（ｂ）は成形前の状態、（ｃ）は成形後の状態を示している。基板１１上に実装された電子部品１２の厚みは５００μｍ程度である。樹脂シート４ａの厚みは１００μｍ程度である。この樹脂シート４ａを複数枚重ねて積層させ、真空成形することにより樹脂層１０を形成し、電子部品１２を内蔵した電子成形品５を得ることができる。
特開２００１−３４８４１８号公報 特開２００１−１２３１３２号公報 特開２００２−２２０４３５号公報

しかし、樹脂シート４ａを複数枚積層して埋め込む方法では、シートの積層に手間がかかり、生産性がよくない。また、積層する際にシート界面で気泡をかみ込んでボイドＢが発生し、成形後もボイドＢが残存するという問題があった。

本発明は、基板１１上に実装された電子部品１２を埋め込む際に、樹脂層１０を簡単に形成することができると共に、ボイドＢの発生を防止することができる樹脂成形体４の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る樹脂成形体４の製造方法は、溶剤を含有する樹脂ワニスをキャリア基材２に塗工して樹脂薄膜体１を形成し、この樹脂薄膜体１をキャリア基材２から剥離した後、粉砕して樹脂粉砕体３を形成し、この樹脂粉砕体３を圧縮成形してＢ−ステージ状態の成形体にすることを特徴とするものである。

請求項２に係る樹脂成形体４の製造方法は、上記構成に加え、上記成形体がシートであることを特徴とするものである。

請求項３に係る樹脂成形体４の製造方法は、上記構成に加え、樹脂ワニスが２以上の溶剤を含有することを特徴とするものである。

請求項４に係る樹脂成形体４の製造方法は、上記構成に加え、無機充填材が上記成形体に５０〜９５重量％含まれることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る樹脂成形体の製造方法によれば、電子部品を覆うのに十分な厚みのある樹脂成形体を得ることができるので、樹脂シートを多数積層させることなく簡単に基板上に樹脂層を形成でき、電子部品の埋め込みを容易に行うことができる。また、樹脂シートを多数積層することなく樹脂層を形成できるので、成形の際に樹脂シートの積層界面において発生するようなボイドを防止することができる。さらに、樹脂薄膜体を一度粉末化して成形することにより残存する溶剤量が均一な樹脂成形体を得ることができるので、溶剤量が均一な樹脂層を形成し、反りの発生を防止した電子成形品を得ることができる。

請求項２に係る樹脂成形体の製造方法によれば、成形体がシート（厚物シート）であることにより、基板上に積層させて電子成形品を形成することができ、電子部品の埋め込みを容易に行うことができる。

請求項３に係る樹脂成形体の製造方法によれば、２つ以上の溶剤、例えば沸点の異なる２種類の溶媒を用いれば、この低沸点溶媒と高沸点溶媒との混合により、乾燥して樹脂薄膜体を作製する際に低沸点溶媒の大部分が揮発されても、高沸点溶媒が多少残留することができるので、フィラーを高充填しても樹脂薄膜体に粘性及び可撓性を付与することができる。また、樹脂薄膜体を粉体化して、樹脂成形体を成形する場合にも粉体の中に含まれる多少の残溶媒が含むことで粘性を持つことができるので、電子成形品の成形を容易にすることができる。

請求項４に係る樹脂成形体の製造方法によれば、樹脂ワニスに無機充填材が含有され、無機充填材が樹脂成形体に５０〜９５重量％含まれることにより、寸法安定性のよい樹脂層を形成することができる。

本発明の樹脂成形体４の製造方法に用いる樹脂ワニスは、熱硬化性樹脂及び溶剤を含有するものである。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂としては、フェノールビフェニルアラルキルエポキシ樹脂、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂など公知慣用のものを単体もしくは、併用して使用することができるが、これらに限定されるものではない。

また、エポキシ樹脂組成物には硬化剤を配合するのが好ましく、硬化剤としては、ジシアンジアミド、フェノール、酸無水物などが用いることができるが、これに限定されるものではない。

また、エポキシ樹脂組成物中に無機充填材の分散性を向上させるために、エポキシシラン系、メルカプトシラン系、アミンシラン系、スチリルシラン系、メタクリロキシシラン系、アクリロキシシラン系、チタネート系等のカップリング剤や、アルキルエーテル系、ソルビタンエステル系、アルキルポリエーテルアミン系、高分子系等の分散剤を適宜添加することが好ましい。

溶剤としては、熱硬化性樹脂を溶解するものであれば、適宜のものを使用することができる。そのようなものとして、例えば、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）、トルエン、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）などが挙げられる。樹脂ワニス中に含まれる溶剤の含有量は、好ましくは２〜２５重量％である。溶剤の量がこの範囲未満であると、塗工に適した樹脂ワニスの粘性を確保することができなくなるおそれがある。一方、溶剤の量がこの範囲を超えると乾燥に要する時間が長くなり生産性を悪くするおそれがある。

無機充填材を５０〜９５重量％含む樹脂薄膜体１を作製する際に、溶剤を含まずに樹脂と無機充填材を含む分散液では、粘度が高くなり、塗布、薄膜塗布してシート化するのが困難である。しかし、無機充填材を高充填した樹脂混合物において、溶剤を含んだ樹脂ワニスとなることにより、溶剤量を適宜設定して自由に粘度調整が可能であり、樹脂ワニスを塗布してシート化するのを容易にすることができる。

溶剤には２以上のものを混合して用いるのが好ましい。２つ以上の溶剤、例えば沸点の異なる２種類の溶媒を用いれば、この低沸点溶媒と高沸点溶媒との混合により、乾燥して樹脂薄膜体１を作製する際に低沸点溶媒の大部分が揮発されても、高沸点溶媒が多少残留することができるので、フィラーを高充填しても樹脂薄膜体１に粘性及び可撓性を付与することができる。また、樹脂薄膜体１を粉体化して、樹脂成形体４を成形する場合にも粉体の中に含まれる多少の残溶媒が含むことで粘性を持つことができるので、電子成形品５の成形を容易にすることができる。

樹脂ワニスには、好ましくは、無機充填材が含有される。無機充填材としては、例えば、シリカ、酸化ケイ素粉、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、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、雲母粉、テフロン（登録商標）粉等などが挙げられる。無機充填材は、樹脂成形体４中に５０〜９５重量％含まれるものとなるように樹脂ワニス中に配合される。樹脂成形体４中の無機充填材の量が５０重量％未満であると、樹脂層１０が線膨張して反りが発生するおそれがある。また、部品を埋め込むような、部品内蔵基板のように樹脂層１０内に部品を内蔵して硬化した基板１１を作製する場合、樹脂層１０内の無機充填材の量が少なくなると熱線膨張が大きくなり、樹脂層１０中に内蔵した部品との間で応力緩和ができなくなるおそれがある。一方、樹脂成形体４中の無機材料の量が９５重量％を超えると、樹脂の量が相対的に少なくなり、樹脂層１０を形成できなくなるおそれや、部品を埋め込むための流動性が保持できないおそれがある。

樹脂ワニスには、上記以外にも、架橋剤、硬化剤、硬化促進材、染色剤、添加剤等を適宜に配合することができる。

本発明の樹脂成形体４の製造方法について図面を用いて説明する。図１は、本発明の樹脂成形体４の実施形態の一例である樹脂シート４ａの製造、及び、その樹脂シート４ａを用いた電子成形品５の製造についての一例を示す概略断面図である。

まず、樹脂ワニスをコンマコーター等のコーター装置でキャリア基材２上に塗工する。キャリア基材２としては、ＰＥＴや銅箔などを用いることができる。塗工したものを５０〜１６０℃の温度領域に維持することにより、樹脂ワニス中の溶剤を揮発させる。この際、樹脂ワニス中の揮発成分は０．０１〜１．５％程度になる。このようにして、キャリア基材２上に厚み１０〜２００μｍの樹脂薄膜体１が形成される（図１ａ）。なお、この樹脂薄膜体２は従来技術における樹脂シート４ａに相当するものであるが、本発明では従来技術において樹脂シート４ａとして用いられたシートをさらに加工して、樹脂シート４ａ（樹脂成形体４）を得るものである。

次に、得られた樹脂薄膜体１をキャリア基材２から剥離して（図１ｂ）、粉体機及び粉砕機で粉末にして固片化し、樹脂粉砕体３を得る（図１ｃ）。また、簡易的に手切りして樹脂粉砕体３を得ることも可能である。粉体機及び粉砕機としては、例えば、通常の市販の粉体機や粉砕機でよく、例えば、マグナムブレンダー（大阪ケミカル株式会社製）など、適宜に固片に切断するものを用いることができる。このとき、樹脂粉砕体３の一片の大きさは適宜設定し得るものであるが、粒度としての範囲が１００μｍ〜５０ｍｍであるのが好ましい。

そして、樹脂粉砕体３を金型に入れ１〜５ＭＰａの圧力で圧縮成形することによりＢ−ステージ状態の樹脂シート４ａを得ることができる（図１ｄ）。この圧縮成形の際には、４０〜１４０℃に加熱して成形するのが好ましい。加熱により樹脂シート４ａ中の溶剤量を少なくすることができ、樹脂シート４ａ中に残存する溶剤量を均一にすることができる。

このようにして得られた樹脂シート４ａを用いて電子部品１２の埋め込みを行うには、樹脂シート４ａを基板１１上に重ねて真空下にて圧縮し、溶剤成分をさらに揮発させる。これにより、基板１１上に樹脂層１０を形成して電子部品１２が内蔵された電子成形品５を得ることができる（図１ｅ）。

このように、本発明の樹脂成形体４は好ましくはシート状の成形体（厚物シート）である樹脂シート４ａである。樹脂成形体４が樹脂シート４ａであることにより基板１１上に積層させて電子成形品５を形成することができ、電子部品１２の埋め込みを容易に行うことができる。しかしながら、樹脂成形体４の形状はこれに限られず、ブロック状のもの等種々の形状にも適用することが可能である。そして、適宜の形状に成形された樹脂成形体４を用いて電子部品１２の埋め込みを行うことができる。

樹脂成形体４及び樹脂シート４ａの厚みは、１００μｍ以上であるのが好ましく、２００μｍ以上であるのがより好ましく、６００μｍ以上であるのがさらに好ましい。特に樹脂成形体４及び樹脂シート４ａの厚みが６００μｍ以上になると、厚みが５００μｍ程度である電子部品１２を一つの樹脂成形体４又は一枚の樹脂シート４ａを用いて確実に埋め込むことができる。樹脂成形体４及び樹脂シート４ａの厚みが１００μｍ未満になると従来の樹脂シート４ａの厚みと同程度の厚みとなり積層の手間を簡単にすることができなくなるおそれがある。また、樹脂成形体４及び樹脂シート４ａの厚みの上限は１０００μｍである。樹脂成形体４及び樹脂シート４ａの厚みがこの範囲を超えると実用的でなくなるおそれがある。

樹脂成形体４及び樹脂シート４ａに残存する溶剤を含む揮発分の量は、０．０３〜１．５重量％であるのが好ましい。溶剤の量がこの範囲より少ないとＢ−ステージ状態が維持されずに、成形できなくなるおそれがある。一方、溶剤の量がこの範囲より多いと成形の際に溶剤の揮発に時間がかかるおそれがある。

以上のように、本発明によれば、電子部品１２を覆うのに十分な厚みのある樹脂成形体４及び樹脂シート４ａを得ることができるので、樹脂シート４ａを多数積層させることなく簡単に基板１１上に樹脂層１０を形成でき、電子部品１２の埋め込みを容易に行うことができる。また、樹脂シート４ａを多数積層することなく樹脂層１０を形成できるので、成形の際に樹脂シート４ａの積層界面において発生するようなボイドＢを防止することができる。さらに、樹脂薄膜体１を一度粉末化して成形することにより残存する溶剤量が均一な樹脂成形体４及び樹脂シート４ａを得ることができるので、溶剤量が均一な樹脂層１０を形成し、反りの発生を防止した電子成形品５を得ることができる。

［実施例１］
図１の製造方法により樹脂シート４ａを製造し、電子部品の埋め込みを行った。キャリア基材２として、シリコン樹脂で離型コーティングした７５μｍ厚のＰＥＴシートを用いた。樹脂ワニスの材料は次のものを使用した。
樹脂組成物： １５ｗｔ％
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂：エピクロン８５０Ｓ（大日本インキ化学工業株式会社製）
・フェノールビフェニルアラルキル樹脂：ＮＣ３０００（日本化薬株式会社製）
・カップリング剤：２Ｅ４ＭＺ（四国化成株式会社製）
・ジシアンジアミド（日本カーバイド株式会社製）
無機充填材：球状シリカ： ７５ｗｔ％
溶剤：ＭＥＫとＤＭＦの混合溶媒（混合比３：２）： １０ｗｔ％

まず、樹脂組成物、無機充填材及び溶剤を上記の重量比で混合して樹脂ワニスを調製した。この樹脂ワニスをコンマコーターによりＰＥＴシート上に塗工して熱乾燥することにより、樹脂薄膜体１を得た。この樹脂薄膜体１の厚みは１００μｍであった。次に、樹脂薄膜体１をＰＥＴシートから剥離し、マグナムブレンダー（大阪ケミカル株式会社製、ＭＢ−９１１）により粉砕して樹脂粉砕体３を得た。そして、樹脂粉砕体３を１００℃でシート状に圧縮成形することにより樹脂シート４ａを得た。この樹脂シート４ａに含まれる溶剤を含む揮発分量は０．１重量％であり、樹脂シート４ａの厚みは５００μｍであった。

この樹脂シート４ａを電子部品１２（厚み５００μｍ）が実装された基板１１上に重ね、真空成形することにより電子部品１２を内蔵した電子成形品５を得た。

［比較例１］
実施例１により調製された樹脂薄膜体１を樹脂シート４ａとして用い、図２の方法により、電子部品１２の埋め込みを行った。その際、５枚の樹脂シート４ａを基板１１上に重ね、真空成形することにより電子部品１２を内蔵した電子成形品５を得た。

［評価］
実施例１及び比較例１で得た成形品についてボイドＢの発生を外観観察した。比較例１により得た電子成形品５にはボイドＢが確認されたのに対して、実施例１により得た電子成形品５にはボイドＢが見られなかった。また、実施例１で得た電子成形品５には反りが見られなかった。

本発明の樹脂成形体の製造方法の一例、及び、樹脂成形体による成形の一例を示す概略断面図である。 従来の樹脂シートによる成形の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 樹脂薄膜体
２ キャリア基材
３ 樹脂粉砕体
４ 樹脂成形体
４ａ 樹脂シート
１０ 樹脂層
１１ 基板
１２ 電子部品
５ 電子成形品
Ｂ ボイド

Claims (4)

1. 溶剤を含有する樹脂ワニスをキャリア基材に塗工して樹脂薄膜体を形成し、この樹脂薄膜体をキャリア基材から剥離した後、粉砕して樹脂粉砕体を形成し、この樹脂粉砕体を圧縮成形してＢ−ステージ状態の成形体にすることを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
2. 上記成形体がシートであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形体の製造方法。
3. 樹脂ワニスが２以上の溶剤を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成形体の製造方法。
4. 無機充填材が上記成形体に５０〜９５重量％含まれることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の樹脂成形体の製造方法。
   
   

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