JP6302693B2 - 中空封止用樹脂シート及び中空パッケージの製造方法 - Google Patents

中空封止用樹脂シート及び中空パッケージの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、中空封止用樹脂シート及び中空パッケージの製造方法に関する。
電子デバイスパッケージの作製には、代表的に、バンプ等を介して基板などに固定された１又は複数の電子デバイスを封止樹脂にて封止し、必要に応じて封止体を電子デバイス単位のパッケージとなるようにダイシングするという手順が採用されている。このような封止樹脂として、シート状の封止樹脂が用いられることがある。
近年、半導体パッケージと並んで、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタや、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ、加速度センサ等のＭＥＭＳと称される微小電子デバイスの開発が進められている。これらの電子デバイスを封止したパッケージは、それぞれ一般的に表面弾性波の伝播や光学系の維持、電子デバイスの可動部材の可動性を確保するための中空構造を有している。この中空構造は、基板と素子との間の空隙として設けられることが多い。封止の際には、可動部材の作動信頼性や素子の接続信頼性を確保するよう中空構造を維持しつつ封止する必要がある。例えば、特許文献１には、ゲル状の硬化性樹脂シートを用いて機能素子を中空モールドする技術が記載されている。
特開２００６−１９７１４号公報
上記中空構造を与えるバンプはそのサイズが小さいほどコストが高くなるという事情や、上記可動部材の複雑化や複合化のための中空構造の拡大という要求に鑑み、今後はバンプ径を増加させて空隙を拡大するという方策が採られることが予想される。上記特許文献１に記載の技術では、素子と基板との間の中空構造として幅が数十μｍ程度の空隙までであれば所望の中空構造を維持しながら電子デバイスを封止することができる。しかしなら、中空構造として幅が１００μｍ近い空隙を確保しながら封止するとなると、中空構造への樹脂流入が発生する等して対応が困難となり、パッケージ作製の歩留まりが低下する場合がある。
本発明の目的は、中空構造の空隙の幅が１００μｍ程度であっても高い歩留まりで中空パッケージを作製可能な中空封止用樹脂シート及び中空パッケージの製造方法を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討した結果、下記構成を採用することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の中空封止用樹脂シートは、無機充填剤を７０体積％以上９０体積％以下の含有量で含み、
レーザー回折散乱法により測定した前記無機充填剤の粒度分布において、１μｍ以上１０μｍ以下の粒径範囲に頻度分布のピークが少なくとも１つ存在し、かつ１０μｍを超えて１００μｍ以下の粒径範囲に頻度分布のピークが少なくとも１つ存在し、
前記無機充剤のＢＥＴ比表面積が２ｍ２／ｇ以上５ｍ２／ｇ以下である。
当該中空封止用樹脂シートは、所定の粒度分布及びＢＥＴ比表面積を有する無機充填剤を高含有量で含んでいるので、無機充填剤の凝集を抑制しながらも、中空構造付近の樹脂に対して流動を規制する作用（ダイラタンシー様作用）が付与され、中空構造への樹脂進入を効率良く防止することができる。その結果、空隙の幅が１００μｍ程度であっても中空構造を維持しつつ高い歩留まりで中空パッケージを作製することができる。なお、無機充填剤の含有量、粒度分布及びＢＥＴ比表面積の測定方法は実施例の記載による。
当該中空封止用樹脂シートでは、硬化前の８０℃における動的粘度が５０００Ｐａ・ｓ以上３００００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。これにより、中空構造の確保と中空構造以外の部分（基板表面やチップ）での凹凸追従性とをより良好に両立させることができる。なお、動的粘度の測定方法は実施例の記載による。
当該中空封止用樹脂シートでは、前記無機充填剤がシリカ粒子、アルミナ粒子又はこれらの混合物であることが好ましい。これにより、硬化後の線膨張係数を低下させて信頼性の高いパッケージを得ることができる。
当該中空封止用樹脂シートでは、前記無機充填剤が球状であることが好ましい。これにより、無機充填剤をより高含有量で配合して、無機充填剤を高充填の状態とすることができ、樹脂流動規制作用をより効率的に発揮することができる。
本発明には、被着体上に配置された１又は複数の電子デバイスを覆うように当該中空封止用樹脂シートを前記電子デバイス上に前記被着体と前記電子デバイスとの間の中空部を維持しながら積層する積層工程、及び
前記中空封止用樹脂シートを硬化させて封止体を形成する封止体形成工程
を含む中空パッケージの製造方法も含まれる。
本発明の一実施形態に係る樹脂シートを模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る中空パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る中空パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る中空パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す図である。 本発明の実施例３の中空封止用樹脂シート中の無機充填剤の粒度分布測定により得られる頻度分布曲線である。
以下に実施形態を掲げ、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
《第１実施形態》
［中空封止用樹脂シート］
図１は、本発明の一実施形態に係る中空封止用樹脂シート（以下、単に「樹脂シート」ともいう。）１１を模式的に示す断面図である。樹脂シート１１は、代表的に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどの支持体１１ａ上に積層された状態で提供される。なお、支持体１１ａには樹脂シート１１の剥離を容易に行うために離型処理が施されていてもよい。
樹脂シート１１はエポキシ樹脂、及びフェノール樹脂を含むことが好ましい。これにより、良好な熱硬化性が得られる。
エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではない。例えば、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、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、変性ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂などの各種のエポキシ樹脂を用いることができる。これらエポキシ樹脂は単独で用いてもよいし２種以上併用してもよい。
エポキシ樹脂の硬化後の靭性及びエポキシ樹脂の反応性を確保する観点からは、エポキシ当量１５０〜２５０、軟化点もしくは融点が５０〜１３０℃の常温で固形のものが好ましく、なかでも、信頼性の観点から、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂がより好ましい。
フェノール樹脂は、エポキシ樹脂との間で硬化反応を生起するものであれば特に限定されるものではない。例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、クレゾールノボラック樹脂、レゾール樹脂などが用いられる。これらフェノール樹脂は単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
フェノール樹脂としては、エポキシ樹脂との反応性の観点から、水酸基当量が７０〜２５０、軟化点が５０〜１１０℃のものを用いることが好ましく、なかでも硬化反応性が高いという観点から、フェノールノボラック樹脂を好適に用いることができる。また、信頼性の観点から、フェノールアラルキル樹脂やビフェニルアラルキル樹脂のような低吸湿性のものも好適に用いることができる。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、硬化反応性という観点から、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対して、フェノール樹脂中の水酸基の合計が０．７〜１．５当量となるように配合することが好ましく、より好ましくは０．９〜１．２当量である。
樹脂シート１１中のエポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計含有量の下限は、２．０重量％以上が好ましく、３．０重量％以上がより好ましい。２．０重量％以上であると、電子デバイス、基板などに対する接着力が良好に得られる。一方、上記合計含有量の上限は、２０重量％以下が好ましく、１０重量％以下がより好ましい。２０重量％以下であると、樹脂シートの吸湿性を低減させることができる。
樹脂シート１１は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。これにより、得られる中空封止用樹脂シートの耐熱性、可撓性、強度を向上させることができる。
熱可塑性樹脂としては、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、６−ナイロンや６，６−ナイロンなどのポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴやＰＢＴなどの飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。なかでも、樹脂シートにおける低応力性、低吸水性という観点から、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体が好ましい。
樹脂シート１１中の熱可塑性樹脂の含有量は、１．０重量％以上が好ましく、１．５重量％以上がより好ましい。上記含有量が１．０重量％以上であると、樹脂シートの柔軟性、可撓性が得られる。樹脂シート１１中の熱可塑性樹脂の含有量は、３．５重量％以下が好ましく、３．０重量％以下がより好ましい。３．５重量％以下であると、電子デバイスや基板に対する樹脂シートの接着性が良好である。
樹脂シート１１は、無機質充填剤を７０体積％以上９０体積％以下の含有量で含む。上記含有量の下限は７４体積％以上が好ましく、７８体積％以上がより好ましい。また、上記含有量の上限は、８５体積％以下が好ましく、８３体積％以下がより好ましい。無機充填剤の含有量を上記範囲とすることにより、中空構造付近における樹脂へのダイラタンシー様作用を好適に付与して中空構造を維持することができるとともに、硬化後の線膨張係数を低下させてパッケージの反りを防止し、高信頼性の中空パッケージを得ることができる。無機充填剤の含有量が上記下限未満であると、充分なダイラタンシー様作用を得られなかったり、パッケージの反りが生じたりする場合があり、上記上限を超えると樹脂シートの流動性や柔軟性が低下して基板やチップへの接着性が低下する場合がある。なお、無機充填剤が複数種の粒子の混合物である場合は、その混合物の含有量が上記範囲を満たす。
無機質充填剤の含有量は、「重量％」を単位としても説明できる。代表的にシリカの含有量について、「重量％」を単位として説明する。シリカは通常、比重２．２ｇ／ｃｍ３であるので、シリカの含有量（重量％）の好適範囲は以下のとおりである。すなわち、樹脂シート１１中のシリカの含有量は、８１重量％以上が好ましく、８４重量％以上がより好ましい。樹脂シート１１中のシリカの含有量は、９４重量％以下が好ましく、９１重量％以下がより好ましい。
アルミナは通常、比重３．９ｇ／ｃｍ３であるので、アルミナの含有量（重量％）の好適範囲は以下のとおりである。すなわち、樹脂シート１１中のアルミナの含有量は、８８重量％以上が好ましく、９０重量％以上がより好ましい。樹脂シート１１中のアルミナの含有量は、９７重量％以下が好ましく、９５重量％以下がより好ましい。
樹脂シート１１では、レーザー回折散乱法により測定した前記無機充填剤の粒度分布において、１μｍ以上１０μｍ以下の粒径範囲に頻度分布のピークが少なくとも１つ存在し、かつ１０μｍを超えて１００μｍ以下の粒径範囲に頻度分布のピークが少なくとも１つ存在する。各粒径範囲における頻度分布のピークは独立して少なくとも１つ存在すればよく、２以上の複数のピークが存在していてもよいが、組成の簡素化の点から各粒径範囲において頻度分布のピークは１つ存在すればよい。無機充填剤のレーザー回折散乱法による粒度分布が上記特定の関係にあることにより、中空構造付近における無機充填剤の高充填状態が得られ、これにより樹脂へダイラタンシー様作用を付与して封止時の中空構造への樹脂進入を好適に抑制することができる。なお、無機充填剤が複数種の粒子の混合物である場合は、その混合物の粒度分布が上記関係を満たす。
無機充填剤のＢＥＴ比表面積は２ｍ２／ｇ以上５ｍ２／ｇ以下であれば特に限定されないものの、その下限は２．０ｍ２／ｇ以上が好ましく、２．５ｍ２／ｇ以上がより好ましい。また、ＢＥＴ比表面積の上限は５．０ｍ２／ｇ以下が好ましく、４．５ｍ２／ｇ以下がより好ましい。無機充填剤のＢＥＴ比表面積を上記範囲とすることにより、無機充填剤の凝集を抑制しながら高充填状態を達成することができ、より効率的にダイラタンシー様作用を付与することができる。無機充填剤のＢＥＴ比表面積が上記下限未満であると、粒子が粗大化して粒子同士の相互作用が小さくなり、充分なダイラタンシー様作用が得られない場合がある。一方、ＢＥＴ比表面積が上記上限を超えると、粒子の凝集が強くなって樹脂シートの凹凸追従性が低下する場合がある。
無機充填剤の形状は特に限定されず、球状（楕円体状を含む。）、多面体状、多角柱状、不定形状等の任意の形状であってもよいが、中空構造付近での高充填状態の達成や適度な流動性の観点から、球状が好ましい。
無機質充填剤は、特に限定されるものではなく、従来公知の各種充填剤を用いることができ、例えば、石英ガラス、タルク、シリカ（溶融シリカや結晶性シリカなど）、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素の粉末が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。なかでも、線膨張係数を良好に低減できるという理由から、シリカ、アルミナが好ましく、シリカがより好ましい。
シリカとしては、シリカ粉末が好ましく、溶融シリカ粉末がより好ましい。溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末が挙げられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末が好ましい。
無機充填剤の平均粒径は５０μｍ以下の範囲のものを用いることが好ましく、０．１〜３０μｍの範囲のものを用いることがより好ましく、０．５〜２０μｍの範囲のものを用いることが特に好ましい。なお、平均粒径は、実施例における粒度分布測定の手順に従いＤ５０として求められる。
樹脂シート１１は、硬化促進剤を含むことが好ましい。
硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の硬化を進行させるものであれば特に限定されず、例えば、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどの有機リン系化合物；２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールなどのイミダゾール系化合物；などが挙げられる。なかでも、混練時の温度上昇によっても硬化反応が急激に進まず、樹脂シート１１を良好に作製できるという理由から、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールが好ましい。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計１００重量部に対して０．１〜５重量部が好ましい。
樹脂シート１１は、難燃剤成分を含むことが好ましい。これにより、部品ショートや発熱などにより発火した際の、燃焼拡大を低減できる。難燃剤組成分としては、例えば水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化鉄、水酸化カルシウム、水酸化スズ、複合化金属水酸化物などの各種金属水酸化物；ホスファゼン系難燃剤などを用いることができる。なかでも、難燃性、未硬化での柔軟性、硬化後の強度に優れるという理由から、ホスファゼン系難燃剤が好ましく、式（１）又は式（２）で表される化合物が好ましい。
Figure 0006302693
 （式中、Ｒ１及びＲ２は、同一若しくは異なって、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、水酸基、アリル基又はこれらの基からなる群より選択される少なくとも１種の基を有する１価の有機基を表す。ｘは３〜２５の整数を表す。）
Figure 0006302693
 （式中、Ｒ３及びＲ５は、同一若しくは異なって、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、水酸基、アリル基又はこれらの基からなる群より選択される少なくとも１種の基を有する１価の有機基を表す。Ｒ４は、アルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、水酸基及びアリル基からなる群より選択される少なくとも１種の基を有する２価の有機基を表す。ｙは３〜２５の整数を表す。ｚは３〜２５の整数を表す。）
Ｒ１及びＲ２のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基などが挙げられる。なかでも、炭素数４〜１０のアルコキシ基が好ましい。
Ｒ１及びＲ２のフェノキシ基としては、例えば、式（３）で表される基が挙げられる。
Figure 0006302693
 （式中、Ｒ１１は、水素、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、グリシジル基又はこれらの基からなる群より選択される少なくとも１種の基を有する１価の有機基を表す。）
Ｒ１１のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基などが挙げられる。Ｒ１１のアルコキシ基としては、Ｒ１及びＲ２のアルコキシ基と同様の基が挙げられる。
Ｒ１及びＲ２としては、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、フェノキシ基が好ましく、式（３）で表される基がより好ましい。
ｘは３〜２５の整数を表すが、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、３〜１０が好ましく、３〜４がより好ましい。
式（２）において、Ｒ３及びＲ５のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基などが挙げられる。なかでも、炭素数４〜１０のアルコキシ基が好ましい。
Ｒ３及びＲ５のフェノキシ基としては、例えば、前記式（３）で表される基が挙げられる。
Ｒ３及びＲ５におけるアルコキシ基、フェノキシ基、アミノ基、水酸基及びアリル基からなる群より選択される少なくとも１種の基を有する１価の有機基としては特に限定されない。
Ｒ３及びＲ５としては、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、フェノキシ基が好ましく、式（３）で表される基がより好ましい。
Ｒ４の２価の有機基が有するアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基などが挙げられる。なかでも、炭素数４〜１０のアルコキシ基が好ましい。
Ｒ４の２価の有機基が有するフェノキシ基としては、例えば、前記式（３）で表される基が挙げられる。
ｙは３〜２５の整数を表すが、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、３〜１０が好ましい。
ｚは３〜２５の整数を表すが、難燃性、硬化後の強度が良好に得られるという理由から、３〜１０が好ましい。
少量でも難燃効果を発揮するという観点から、ホスファゼン系難燃剤に含まれるリン元素の含有率は、１２重量％以上であることが好ましい。
樹脂シート１１中の難燃剤成分の含有量は、全有機物中の１０重量％以上が好ましく、１５重量％以上がより好ましい。１０重量％以上であると、難燃性が良好に得られる。樹脂シート１１中の熱可塑性樹脂の含有量は、全有機物中の３０重量％以下が好ましく、２５重量％以下がより好ましい。３０重量％以下であると、硬化物の物性低下（具体的には、ガラス転移温度や高温樹脂強度などの物性の低下）が少ない傾向がある。
樹脂シート１１は、シランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤としては特に限定されず、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
樹脂シート１１中のシランカップリング剤の含有量は、０．１〜３重量％が好ましい。０．１重量％以上であると、硬化後の樹脂シートの硬度を高めることができるとともに、吸水率を低減させることができる。一方、上記含有量が３重量％以下であると、アウトガスの発生を抑制することができる。
樹脂シート１１は、顔料を含むことが好ましい。顔料としては特に限定されず、カーボンブラックなどが挙げられる。
樹脂シート１１中の顔料の含有量は、０．１〜２重量％が好ましい。０．１重量％以上であると、良好なマーキング性が得られる。２重量％以下であると、硬化後の樹脂シートの強度を確保することができる。
なお、樹脂組成物には、上記の各成分以外に必要に応じて、他の添加剤を適宜配合できる。
樹脂シート１１の硬化前の８０℃における動的粘度は５０００Ｐａ・ｓ以上３００００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、７０００Ｐａ・ｓ以上２５０００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、１００００Ｐａ・ｓ以上２００００Ｐａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。樹脂シート１１の動的粘度が上記範囲とすることにより、中空構造の確保と中空構造以外の部分での凹凸追従性との両立を効率良く図ることができる。
［中空封止用樹脂シートの製造方法］
樹脂シート１１の製造方法は特に限定されないが、混練物を調製し、得られた混練物をシート状に加工する方法が好ましい。具体的には、上述の各成分をミキシングロール、加圧式ニーダー、押出機などの公知の混練機で溶融混練することにより混練物を調製し、得られた混練物をシート状に加工する。混練条件として、温度は、上述の各成分の軟化点以上であることが好ましく、例えば３０〜１５０℃、エポキシ樹脂の熱硬化性を考慮すると、好ましくは４０〜１４０℃、さらに好ましくは６０〜１２０℃である。時間は、例えば１〜３０分間、好ましくは５〜１５分間である。
混練は、減圧条件下（減圧雰囲気下）で行うことが好ましい。減圧条件下の圧力の上限は、好ましくは０．１ｋｇ／ｃｍ２以下、より好ましくは０．０５ｋｇ／ｃｍ２以下である。減圧条件下の圧力の下限は低いほど好ましいが、生産性や物理的制限から、１×１０−４ｋｇ／ｃｍ２以上であってもよい。これにより、混練物への気体の混入を防止でき、得られる混練物における気孔の発生を抑制することができる。
溶融混練後の混練物は、冷却することなく高温状態のままで加工することが好ましい。加工方法としては特に制限されず、平板プレス法、Ｔダイ押出法、ロール圧延法、ロール混練法、インフレーション押出法、共押出法、カレンダー成形法などなどが挙げられる。加工温度としては上述の各成分の軟化点以上が好ましく、エポキシ樹脂の熱硬化性および成形性を考慮すると、例えば４０〜１５０℃、好ましくは５０〜１４０℃、さらに好ましくは７０〜１２０℃である。
樹脂シート１１の厚さは特に限定されないが、１００〜２０００μｍであることが好ましい。上記範囲内であると、良好に電子デバイスを封止することができる。また、樹脂シートを薄型にすることで、発熱量を低減でき、硬化収縮が起こりにくくなる。この結果、パッケージ反り量を低減でき、より信頼性の高い中空パッケージが得られる。
樹脂シート１１は、単層構造であってもよいし、２以上の樹脂シートを積層した多層構造であってもよいが、層間剥離のおそれがなく、シート厚の均一性が高く、低吸湿化し易いという理由から、単層構造が好ましい。
樹脂シート１１は、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタ；圧力センサ、振動センサなどのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）；ＬＳＩなどのＩＣ、トランジスタなどの半導体；コンデンサ；抵抗；ＣＭＯＳセンサなどの電子デバイスの封止に使用される。なかでも、中空封止が必要な電子デバイス（具体的には、ＳＡＷフィルタ、ＭＥＭＳ）の封止に好適に使用でき、ＳＡＷフィルタの封止に特に好適に使用できる。
［中空パッケージの製造方法］
図２Ａ〜２Ｃはそれぞれ、本発明の一実施形態に係る中空パッケージの製造方法の一工程を模式的に示す図である。中空封止方法としては特に限定されず、従来公知の方法で封止できる。例えば、被着体上の電子デバイスを覆うように未硬化の樹脂シート１１を基板上に中空構造を維持しながら積層（載置）し、次いで樹脂シート１１を硬化させて封止する方法などが挙げられる。被着体としては特に限定されず、例えば、プリント配線基板、セラミック基板、シリコン基板、金属基板等が挙げられる。本実施形態では、プリント配線基板１２上に搭載されたＳＡＷチップ１３を樹脂シート１１により中空封止して中空パッケージを作製する。
（ＳＡＷチップ搭載基板準備工程）
ＳＡＷチップ搭載基板準備工程では、複数のＳＡＷチップ１３が搭載されたプリント配線基板１２を準備する（図２Ａ参照）。ＳＡＷチップ１３は、所定の櫛形電極が形成された圧電結晶を公知の方法でダイシングして個片化することにより形成できる。ＳＡＷチップ１３のプリント配線基板１２への搭載には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。ＳＡＷチップ１３とプリント配線基板１２とはバンプなどの突起電極１３ａを介して電気的に接続されている。また、ＳＡＷチップ１３とプリント配線基板１２との間は、ＳＡＷフィルタ表面での表面弾性波の伝播を阻害しないように中空部分１４を維持するようになっている。ＳＡＷチップ１３とプリント配線基板１２との間の距離は適宜設定でき、一般的には１０〜１００μｍ程度である。
（封止工程）
封止工程では、ＳＡＷチップ１３を覆うようにプリント配線基板１２へ樹脂シート１１を積層し、ＳＡＷチップ１３を樹脂シート１１で樹脂封止する（図２Ｂ参照）。樹脂シート１１は、ＳＡＷチップ１３及びそれに付随する要素を外部環境から保護するための封止樹脂として機能する。
樹脂シート１１をプリント配線基板１２上に積層する方法は特に限定されず、熱プレスやラミネータなど公知の方法により行うことができる。熱プレス条件としては、温度が、例えば、４０〜１００℃、好ましくは５０〜９０℃であり、圧力が、例えば、０．１〜１０ＭＰａ、好ましくは０．５〜８ＭＰａであり、時間が、例えば０．３〜１０分間、好ましくは０．５〜５分間である。また、樹脂シート１１のＳＡＷチップ１３及びプリント配線基板１２への密着性および追従性の向上を考慮すると、減圧条件下（例えば０．１〜５ｋＰａ）においてプレスすることが好ましい。
（封止体形成工程）
封止体形成工程では、樹脂シート１１を熱硬化処理して封止体１５を形成する（図２Ｂ参照）。熱硬化処理の条件として、加熱温度が好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上である。一方、加熱温度の上限が、好ましくは２００℃以下、より好ましくは１８０℃以下である。加熱時間が、好ましくは１０分以上、より好ましくは３０分以上である。一方、加熱時間の上限が、好ましくは１８０分以下、より好ましくは１２０分以下である。また、必要に応じて加圧してもよく、好ましくは０．１ＭＰａ以上、より好ましくは０．５ＭＰａ以上である。一方、上限は好ましくは１０ＭＰａ以下、より好ましくは５ＭＰａ以下である。
（ダイシング工程）
続いて、封止体１５のダイシングを行ってもよい（図２Ｃ参照）。これにより、ＳＡＷチップ１３単位での中空パッケージ１８を得ることができる。
（基板実装工程）
必要に応じて、中空パッケージ１８に対して再配線及びバンプを形成し、これを別途の基板（図示せず）に実装する基板実装工程を行うことができる。中空パッケージ１８の基板への実装には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。
《第２実施形態》
第１実施形態では、各配合成分をニーダー等で混練して混練物を調製し、この混練物を押出成形してシート状に形成している。これに対し、本実施形態では、各成分を有機溶剤等に溶解又は分散したワニスを塗工してシート状に形成する。
ワニスを用いる具体的な作製手順としては、上記成分及び必要に応じて他の添加剤を常法に準じて適宜混合し、有機溶剤に均一に溶解あるいは分散させ、ワニスを調製する。ついで、上記ワニスをポリエステル等の支持体上に塗布し乾燥させることにより中空封止用樹脂シート１１を得ることができる。そして必要により、中空封止用樹脂シートの表面を保護するためにポリエステルフィルム等の剥離シートを貼り合わせてもよい。剥離シートは封止時に剥離する。
上記有機溶剤としては、特に限定されるものではなく従来公知の各種有機溶剤、例えばメチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン、ジオキサン、ジエチルケトン、トルエン、酢酸エチル等を用いることができる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併せて用いてもよい。また通常、ワニスの固形分濃度が３０〜９５重量％の範囲となるように有機溶剤を用いることが好ましい。
有機溶剤乾燥後のシートの厚みは、特に制限されるものではないが、厚みの均一性と残存溶剤量の観点から、通常、５〜１００μｍに設定することが好ましく、より好ましくは２０〜７０μｍである。
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている材料や配合量などは、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
実施例で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂：新日鐵化学（株）製のＹＳＬＶ−８０ＸＹ（ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、エポキン当量２００ｇ／ｅｑ．、軟化点８０℃）
フェノール樹脂：明和化成社製のＭＥＨ−７８５１−ＳＳ（ビフェニルアラルキル骨格を有するフェノール樹脂、水酸基当量２０３ｇ／ｅｑ．、軟化点６７℃）
熱可塑性樹脂：カネカ社製のＳＩＢＳＴＥＲ ０７２Ｔ（スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体）
無機充填剤１：電気化学工業社製のＦＢ−９４５４ＦＣ（溶融球状シリカ、平均粒子径２０μｍ）、
無機充填剤２：龍森社製のＥＭＩＸ３００（微紛シリカ、比表面積３０ｍ２／ｇ）
無機充填剤３：龍森社製のＥＭＩＸ１００（微紛シリカ、比表面積５０ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：信越化学社製のＫＢＭ−４０３（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）
カーボンブラック：三菱化学社製の＃２０
難燃剤：伏見製薬所製のＦＰ−１００（ホスファゼン系難燃剤：式（４）で表される化
合物）
Figure 0006302693
 （式中、ｍは３〜４の整数を表す。）
硬化促進剤：四国化成工業社製の２ＰＨＺ−ＰＷ（２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール）
［実施例１〜４及び比較例１〜２］
表１に記載の配合比に従い、各成分を配合し、ロール混練機により６０〜１２０℃、１０分間、減圧条件下（０．０１ｋｇ／ｃｍ２）で溶融混練し、混練物を調製した。次いで、得られた混練物を平板プレス法によりシート状に成形して、表１に示す厚さの中空封止用樹脂シートを作製した。
［実施例５］
表１に記載の配合比に従い、各成分をメチルエチルケトンとトルエンとの１：１混合溶剤に溶解ないし分散し、固形分４０重量％のワニスを作製した。次に、離型処理を施したＰＥＴフィルム上に、溶剤乾燥後の塗膜の厚さが５０μｍになるようにワニスを塗工し、その後、乾燥条件を１２０℃、３分として塗膜を乾燥させて、厚さ５０μｍの樹脂シートを得た。得られた樹脂シートを、ラミネータを用いて厚み２００μｍになるまで積層し、厚さ２００μｍの中空封止用樹脂シートを作製した。
（無機充填剤の粒度分布の測定）
実施例及び比較例のそれぞれの中空封止用樹脂シートをるつぼに入れ、大気雰囲気下、７００℃で２時間強熱して灰化させた。得られた灰分を純水中に分散させて１０分間超音波処理し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置（ベックマンコールター社製、「ＬＳ １３ ３２０」；湿式法）を用いて粒度分布（体積基準）を求めた。なお、中空封止用樹脂シートの組成として無機充填剤以外は有機成分であり、上記の強熱処理により実質的に全ての有機成分が焼失することから、得られる灰分を無機充填剤とみなして測定を行った。結果を表１に示す。
また、図３に実施例３の中空封止用樹脂シートの無機充填剤の粒度分布測定により得られる頻度分布曲線を示す。図３より、実施例３の無機充填剤では、１μｍ以上１０μｍ以下の粒径範囲、及び１０μｍを超えて１００μｍ以下の粒径範囲のそれぞれにおいて頻度分布のピークが１つ存在していたことが分かる。
（中空封止用樹脂シートの動的粘度の測定）
熱硬化前の中空封止用樹脂シートの８０℃での動的粘度を測定した。動的粘度は、ＴＡインスツルメント社製粘弾性測定装置ＡＲＥＳを用いて、パラレルプレート法により測定した値とした。より詳細には、ギャップ１００μｍ、回転プレート直径２０ｍｍ、回転速度１０ｓ−１の条件にて、５０℃から２００℃の範囲で粘度を測定し、その際に得られる８０℃での粘度を動的粘度とした。結果を表１に示す。
（無機充填剤のＢＥＴ比表面積の測定）
ＢＥＴ比表面積は、ＢＥＴ吸着法（多点法）により測定した。具体的には、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ製４連式比表面積・細孔分布測定装置「ＮＯＶＡ−４２００ｅ型」を用い、上記「無機充填剤の粒度分布の測定」の項に従って得られる灰分を１１０℃６時間以上真空脱気した後に、窒素ガス中、７７．３５Ｋの温度下で測定した。
（パッケージ中空部への樹脂進入性及び無機充填剤の凝集の評価）
アルミニウム櫛形電極が形成された以下の仕様のＳＡＷチップを下記ボンディング条件にてガラス基板に実装したＳＡＷチップ実装基板を作製した。ＳＡＷチップとガラス基板との間のギャップ幅は、実施例１〜３、５及び比較例１〜２では３０μｍ、実施例４では９０μｍであった。
＜ＳＡＷチップ＞
チップサイズ：１．２ｍｍ□（厚さ１５０μｍ）
バンプ材質（実施例１〜３、５及び比較例１〜２）：Ａｕ（高さ３０μｍ）
バンプ材質（実施例４）：半田（鉛フリータイプ）（高さ９０μｍ）
バンプ数：６バンプ
チップ数：１００個（１０個×１０個）
＜ボンディング条件＞
装置：パナソニック電工（株）製
ボンディング条件：２００℃、３Ｎ、１ｓｅｃ、超音波出力２Ｗ
得られたＳＡＷチップ実装基板上に、以下に示す加熱加圧条件下、各中空封止シートを真空プレスにより貼付けた。
＜貼り付け条件＞
温度：６０℃
加圧力：４ＭＰａ
真空度：１．６ｋＰａ
プレス時間：１分
大気圧に開放した後、熱風乾燥機中、１５０℃、１時間の条件で中空封止用樹脂シートを熱硬化させ、封止体を得た。ガラス基板側から電子顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、商品名「デジタルマイクロスコープ」、２００倍）により、ＳＡＷチップとガラス基板との間の中空部への樹脂の進入量を測定した。樹脂進入量は、中空封止シートによる封止前にガラス基板側から電子顕微鏡でＳＡＷチップの端部の位置を確認及び記憶しておき、封止後に再度ガラス基板側から電子顕微鏡で観察し、封止前後での観察像を比較して、封止前に確認しておいたＳＡＷチップの端部から中空部へ進入した樹脂の最大到達距離を測定し、これを樹脂進入量とした。樹脂進入量が２０μｍ以下であった場合を「○」、２０μｍを超えていた場合を「×」として評価した。
また、無機充填剤の凝集に関しては、中空封止シートに凝集物が目視で確認されず、５０倍の顕微鏡観察にて封止時の良好な凹凸追従性が得られた場合を「○」、中空封止用樹脂シートに凝集物が目視で確認され、５０倍の顕微鏡観察にて封止時の良好な凹凸追従性が得られなかった場合を「×」として評価した。なお、凹凸追従性の評価は、作製した封止シートをカッターにて切断し、切断面をビューラー製自動研磨装置にて研磨し、研磨後の切断面を顕微鏡にて観察して、中空封止用樹脂シートと基板ないしチップとの間での空隙の有無を良否の判断の基準とした。樹脂進入性及び凝集の各評価の結果を表１に示す。
Figure 0006302693
表１から分かるように、実施例１〜５のＳＡＷチップパッケージでは、中空封止シートの樹脂成分の中空部への進入が抑制されており、中空部が拡大しても高品質の中空パッケージを作製可能であることが分かる。比較例１では中空部への樹脂進入量が２０μｍを超えていた。一方、比較例２では、無機充填剤の凝集が生じており、封止時の凹凸追従性が劣っていることから、中空部への樹脂進入の評価を行うことができなかった。
１１ 中空封止用樹脂シート
１１ａ 支持体
１３ ＳＡＷチップ
１５ 封止体
１８ 中空パッケージ

Claims (5)

  1. 無機充填剤を７０体積％以上９０体積％以下の含有量で含み、
    レーザー回折散乱法により測定した前記無機充填剤の粒度分布において、１μｍ以上１０μｍ以下の粒径範囲に頻度分布のピークが少なくとも１つ存在し、かつ１０μｍを超えて１００μｍ以下の粒径範囲に頻度分布のピークが少なくとも１つ存在し、
    前記無機充填剤のＢＥＴ比表面積が２ｍ２／ｇ以上５ｍ２／ｇ以下である中空封止用樹脂シート。
  2. 硬化前の８０℃における動的粘度が５０００Ｐａ・ｓ以上３００００Ｐａ・ｓ以下である請求項１に記載の中空封止用樹脂シート。
  3. 前記無機充填剤がシリカ粒子、アルミナ粒子又はこれらの混合物である請求項１又は２に記載の中空封止用樹脂シート。
  4. 前記無機充填剤が球状である請求項１〜３のいずれか１項に記載の中空封止用樹脂シート。
  5. 被着体上に配置された１又は複数の電子デバイスを覆うように請求項１〜４のいずれかに記載の中空封止用樹脂シートを前記電子デバイス上に前記被着体と前記電子デバイスとの間の中空部を維持しながら積層する積層工程、及び
    前記中空封止用樹脂シートを硬化させて封止体を形成する封止体形成工程
    を含む中空パッケージの製造方法。
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