JP6422296B2 - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品およびその製造方法に関し、特にメカニカルな動作が必要な電子部品や、封止樹脂の応力によって特性変動を起こす電子部品をリードフレームに実装する際、その表面上に中空構造を形成した電子部品およびその製造方法に関する。

表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子などは素子表面でメカニカルな動作が必要な電子部品である。また、一部の半導体装置では封止に使用される樹脂の応力によって特性変動が生じる場合もある。このような電子部品をパッケージングする際には、その動作部となる電子部品表面を空洞化させた中空パッケージが用いられている。例えばＳＡＷフィルタ等では金属キャップにより封止する構造のものや、素子表面に中空構造をとりながら樹脂を用いて封止する構造のものが種々提案されている。このうち、樹脂を用いて封止する構造の中空パッケージは、薄型化に適し、製造コストが低く抑えられるという利点がある。

ところで、樹脂を用いて封止する場合には、中空構造とする電子部品表面に封止樹脂が付着してしまうと、特性不具合が発生する。そこで、中空構造の内部に樹脂が入り込まないようにする方法が提案されている。その一つの方法は、樹脂止めとなるダムを形成する方法（例えば特許文献１）であり、別の方法は、樹脂フィルムを用いる方法（例えば特許文献２）である。このうち、後者は量産性に適した方法である。

以下、後者の方法について具体的に説明する。まず、所定の配線パターン（図示せず）が形成された実装基板１０１上に、チップ１０２がバンプ電極１０３を介してフリップチップ実装されている。ここで、メカニカルな動作が行われるチップ１０２の表面は、実装基板１０１側に向けて配置されている（図８ａ）。

次にチップ１０２を樹脂フィルム層１０４で覆うため、樹脂フィルム貼り付け用下型１０５と樹脂フィルム貼り付け用上型１０６との間に、チップ１０２を実装した実装基板１０１と樹脂フィルム層１０４を配置する（図８ｂ）。樹脂フィルム貼り付け用下型１０５および樹脂貼り付け用上型１０６には、それぞれ貫通孔１０７が形成されている。

樹脂フィルム貼り付け用下型１０５と樹脂フィルム貼り付け用上型１０６とを接合させ、伸縮性のある樹脂フィルム層１０４とチップ１０２との間に残る空気を樹脂フィルム貼り付け用下型１０５に形成された貫通孔１０７を通して排出することで、樹脂フィルム層１０４がチップ１０２表面に沿って密着する。樹脂フィルム貼り付け用上型１０６の貫通孔１０７からキャビティ１０８内に圧力を加えることで、密着性を更に増すこともできる（図８ｃ）。

その後、チップ１０２に密着した樹脂フィルム層１０４に紫外線を照射させたり、熱を加えることで硬化させる（図８ｄ）。

その後樹脂封止を行うため、樹脂封止用下型１０９と樹脂封止用上型１１０との間に形成されるキャビティ１１１内に、チップ１０２を実装し、その表面を樹脂フィルム層１０４で被覆した実装基板１０１を載置して、封止樹脂を注入する。このとき樹脂フィルム層１０４によってチップ１０２表面に封止樹脂が流入することはない。その後、注入した封止樹脂を硬化させることで、樹脂フィルム層１０４上に封止樹脂１１２が形成される（図９ａ）。

樹脂封止用下型１０９および樹脂封止用上型１１０を取り外し（図９ｂ）、封止樹脂１１２、樹脂フィルム層１０４および実装基板１０１を切断して個片化することで、中空構造を備えた電子部品を形成することができる（図９ｃ）。

特開２００４−１３４５９２号公報 特開２００５−３０２８３５号公報

ところで、電子部品の信頼性を保つためには、樹脂フィルム層１０４と実装基板１０１とが十分に密着することが重要である。しかし、上記の方法では、例えば樹脂フィルム層１０４とバンプ電極１０３との間等に隙間が残ったり、樹脂フィルム層１０４の貼り付けが均一にならずに、シワが残り、樹脂フィルム層１０４と実装基板１０１との間に隙間が残ってしまう場合がある。このような状態でダイシングソーを用いて個片化すると、樹脂フィルム層１０４と実装基板１０１の間のわずかな隙間から水分等が侵入してしまうおそれがある。

このような問題を解消し、実装基板と封止樹脂との密着性を保持するためには、封止樹脂の一部が実装基板とチップとの間に流れ込むのが好ましい。一方で、封止樹脂が必要以上に流れ込むと、電子部品の特性劣化を招いてしまう。そこで本発明は、封止樹脂の流れ込みを制御することができる電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、チップを基材表面に電極パターンが形成された実装基板に実装し、樹脂封止する電子部品の製造方法において、チップ実装面に、前記チップ表面に形成された電極と接続されるチップ電極接続部と、該チップ電極接続部に囲まれた部分に、前記チップ電極接続部と離間し、前記チップ電極接続部と同じ高さの樹脂堰き止め部とを備え、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に外部接続部を備えた実装基板を用意する工程と、前記チップ表面が、前記樹脂堰き止め部に対向するように前記チップ電極接続部と前記チップ表面に形成された電極を接続する工程と、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記チップ上を被覆し、前記チップ表面と前記実装基板のチップ実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記基材表面の高さと前記樹脂堰き止め部の表面の高さとの間に形成される段部により拡げられた空間に前記封止樹脂が溜まり、前記チップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、を含むことを特徴とする。

本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の電子部品の製造方法において、樹脂封止する工程は、減圧状態で、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記チップ上を樹脂シートで被覆し、前記減圧状態を破り常圧状態にすることにより前記樹脂シートを加圧し、前記段部により拡げられた空間に前記封止樹脂が溜まり、前記チップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止することを特徴とする。

本発明の電子部品は、チップ電極接続部とチップ表面に形成された電極との接続部分が封止樹脂によって被覆されているため、耐湿性、耐振動性などの信頼性が向上できる。またこのような構造を採ることで、チップ表面に形成された電極をアルミニウムで構成することができ、高価な金を使用する必要がなくなり、製造コストを抑えることができるという利点がある。

本発明の製造方法による電子部品は、封止樹脂が段部まで流れ込み、気密性を保つとともに、段部が樹脂溜まりとして機能し、それ以上内部に侵入することをないため、信頼性を保ち、しかも特性劣化の発生を防止することが可能となる。

特に本発明によれば、樹脂封止工程において、リードフレームのチップ実装面を樹脂シートで被覆し、樹脂シートをリードフレームに密着させる際の減圧条件を調整することによって、減圧状態を破り常圧状態にしたときに残る空間の容積を制御することができる。その結果、段部に流れ込む樹脂の量を簡便に制御できることになる。

本発明の電子部品の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の電子部品の製造方法の説明図である。 従来のこの種の電子部品の製造方法の説明図である。 従来のこの種の電子部品の製造方法の説明図である。

本発明の電子装置は、樹脂堰き止め部を備えた実装基板に、チップ表面が樹脂堰き止め部に対向するようにチップを実装し、樹脂封止する構造となっている。また封止樹脂の一部は、樹脂堰き止め部により形成される段部まで流入し、この段部に溜まることでそれ以上の流入が止まり、チップ表面と実装基板表面（樹脂堰き止め部表面）との間に空間が残る構造となっている。

本発明の電子部品の製造方法は、樹脂溜まりとして機能する段部を形成することで、封止樹脂がチップ表面と樹脂堰き止め部との間に深く入り込むことを防ぐ構造を形成することができる。また段部は、チップ表面の電極とチップ電極接続部との接続部より内側に位置するため、その接続部は封止樹脂により被覆される構造を形成することができる。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

図１は本発明の電子部品の説明図である。図１において１は電子部品本体、２はチップ、３はチップ電極、４はバンプ電極、５は実装基板構成する基材、６は空間、７は樹脂堰き止め部、８はバンプ電極４を介してチップ２の表面に形成された電極と接続し、樹脂堰き止め部７を取り囲むように複数個形成されているチップ電極接続部、９は基材７の裏面側に露出し、電子部品本体１の周囲に沿って複数個形成されている外部接続部、１０は樹脂堰き止め部７とチップ電極接続部８との間に基材５が露出することにより、基材５の表面の高さと樹脂堰き止め部７表面の高さとの間に生じる段部、１１は封止樹脂、１２は補助電極部である。以下の説明では表面にチップ電極接続部８、樹脂堰き止め部７、外部接続部９、補助電極部１２等が形成された基材５を実装基板５ａとして説明する。なお、実装基板は、基材として有機材料、無機材料のいずれでも良い。

チップ２の表面には、メカニカル動作をしたり、通常の樹脂封止ではその応力によって特性変動が起きてしまう回路等が形成されている。

実装基板５ａは、チップ実装面に、チップ２の表面に形成されたチップ電極３とバンプ電極４を介して接続するチップ電極接続部８が形成されており、チップ実装面の裏面の外部実装面には、外部接続部９が形成されている。また、樹脂堰き止め部７とチップ電極接続部８との間には、基材５が露出し、基材５の高さが樹脂堰き止め部７の高さより低くなることで段部１０が形成されている。本発明は、この段部１０により拡げられた空間に封止樹脂が留まり、封止樹脂１１がチップ２の下側の奥深くまで入り込むことを防止し、チップ２表面と樹脂堰き止め部７との間に空間６が残るように構成している。なお、図１では、封止樹脂１１の一部が樹脂堰き止め部７上に一部乗り上げた状態に図示しているが、必ずしもこのような形状とすることが必須ではない。

次に本発明の電子部品の製造方法について説明する。まず、実装基板について説明する。図２は本発明に使用する実装基板の一例の一部を拡大した図で、チップ実装面の一部拡大図である。図２に示すように、チップ実装面には、樹脂堰き止め部７と、これを取り囲むようにチップ表面に形成された電極と接続するチップ電極接続部８が形成されている。図２では、１０個のチップ電極接続端子８が形成されている。なお、チップ実装面の裏面の外部実装面には、チップ実装面同様、樹脂堰き止め部７に相当する補助電極１２と外部接続部９が形成されている。補助電極１２は、電子部品の実装に用いられるものではないが、機械的高度の弱い有機材料を基材５として使用する際には、樹脂封止時に基材５が変形することを防ぐため形成するのが望ましい。従って基材５として厚く機械的強度の強い有機材料（例えば、厚さ０．２ｍｍ程度以上）やセラミック等の無機材料を使用する際には、必ずしも必要ではない。

この実装基板は、板厚が０．１５ｍｍ程度で、電極パターンとなる金属膜を基材表面に積層した実装基板を用意し、金属膜をパターニングすることで所望の電極パターン等を形成することができる。

まず、実装基板５ａのチップ実装面側のチップ電極接続部８と、チップ２表面に形成されたチップ電極３をバンプ電極４を介してフリップチップ接続する。このような接続構造とすることで、チップ２表面は、樹脂堰き止め部７に対向する構造となる（図３）。

次に、樹脂封止を行う。まず、チップ２を実装した実装基板５ａを減圧容器１３内の加熱プレート１４上に載置し、減圧容器１３内を１×１０⁴Ｐａ程度まで減圧する。樹脂シート１５およびダイシングテープ１６は、減圧させた状態で、ローラー１７を使い周囲を隙間無く貼り付ける（図４）。ここで使用する樹脂シート１５は、流動性の少ない樹脂を選択する。一例としてナガセケムテックス社製のＡ２０２９を使用した。またダイシングテープ１６は、後述する個片化後に電子部品を配列保持するためのテープであり、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリオレフィン（ＰＯ）基材等からなる一般的なダイシングテープを使用することができる。この貼り付けの際、加熱プレート１４で８０℃程度に加熱される。

その後、減圧容器１３を大気圧に戻すと、樹脂シート１５で囲まれる内部の圧力と外部の圧力差により樹脂シート１５が隙間に入り込み樹脂封止されることになる。図５は、樹脂封止された状態を示す図である。図５に示すように、樹脂シート１５が隙間に流入して封止樹脂１１が形成される。ここで封止樹脂１１の一部は、段部１０上まで流入していく。しかし本発明では、樹脂堰き止め部７が形成されているため、段部１０が樹脂溜まりとして機能し、さらに空間６は樹脂シート１５によって密閉された空間であるため、封止樹脂１１の隙間への流入は所定の位置で止まり、空間６が残ることになる。なお、空間６の容積は、図４で説明した減圧容器内の圧力や、使用する樹脂シート１５の種類、さらに加熱プレート１４による加熱条件、接合後のバンプ６の高さ等を変えることで、再現性良く制御することができる。

個片化は、通常の方法により行う。即ち、封止樹脂１１表面に接着したダイシングテープ１６面の反対側から、ダイシングソー１８を用いて個片化する。この個片化は、水をかけながらダイシングソー１８を回転させて切断する。このときダイシングソー１８は実装基板５ａ、封止樹脂１１を切断し、ダイシングテープ１６に達する。必要により、表面を保護シートで被覆した状態で個片化を行っても良い。この場合、ダイシングソー１８が実装基板５ａの連結部を切断して電極を形成する際に、外部接続部にバリ等が発生することが防止できる。

以下、通常の方法で電子部品の性能テストを行うことができる。図７に示すように、コンタクトプローブ１９を外部接続部９に接触させ、冷熱プレート２０によって所望の温度に設定された条件で測定を行う。

以上説明したように本発明によれば、樹脂を用いて中空パッケージ構造を簡便に形成することが可能となる。なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々変更することが可能である。例えば、樹脂堰き止め部７の形状は、図２に示すような正方形に限らず、中央部分に基材５が露出する形状としてもよい。

１： 電子部品本体、２：チップ、３：チップ電極、４：バンプ電極、５：基材、５ａ：実装基板、６：空間、７：樹脂堰き止め部、８：チップ電極接続部、９：外部接続部、１０：段部、１１：封止樹脂、１３：減圧容器、１４：加熱プレート、１５：樹脂シート、１６：ダイシングテープ、１７：ローラー、１８：ダイシングソー、２０：冷熱プレート、１０１：実装基板、、１０２：チップ、１０３：バンプ電極、１０４樹脂フィルム層、１０５：樹脂フィルム貼り付け用下型、１０６：樹脂フィルム貼り付け用上型、１０７：貫通孔、１０８：キャビティ、１０９：樹脂封止用下型、１１０：樹脂封止用上型、１１１：キャビティ、１１２：封止樹脂

Claims (2)

1. チップを基材表面に電極パターンが形成された実装基板に実装し、樹脂封止する電子部品の製造方法において、
   チップ実装面に、前記チップ表面に形成された電極と接続されるチップ電極接続部と、該チップ電極接続部に囲まれた部分に前記チップ電極接続部と離間し、前記チップ電極接続部と同じ高さの樹脂堰き止め部とを備え、前記チップ実装面の裏面側の外部実装面に外部接続部を備えた実装基板を用意する工程と、
   前記チップ表面が、前記樹脂堰き止め部に対向するように前記チップ電極接続部と前記チップ表面に形成された電極を接続する工程と、
   前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記チップ上を被覆し、前記チップ表面と前記実装基板のチップ実装面との間に封止樹脂を注入するとともに、前記基材表面の高さと前記樹脂堰き止め部の表面の高さとの間に形成される段部により拡げられた空間に前記封止樹脂が溜まり、前記チップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止を行う工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
2. 請求項１記載の電子部品の製造方法において、樹脂封止する工程は、減圧状態で、前記実装基板のチップ実装面に露出する前記実装基板および前記チップ上を樹脂シートで被覆し、前記減圧状態を破り常圧状態にすることにより前記樹脂シートを加圧し、前記段部により拡げられた空間に前記封止樹脂が溜まり、前記チップ表面と前記樹脂堰き止め部との間に空間を残すように樹脂封止することを特徴とする電子部品の製造方法。

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