JP6459019B2 - 封止用積層シートおよびその製造方法ならびに封止用積層シートを用いて封止された実装構造体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
ここで、保護層は、第1熱硬化性樹脂組成物の硬化物を含む第1a領域を有し、絶縁性を有し、かつ第1電子部品および第2電子部品を覆うA層と、導電性材料を含み、かつ第1電子部品および/または第2電子部品を覆う選択的形状のシールド層と、第2熱硬化性樹脂組成物の硬化物を含み、A層およびシールド層を介して第1電子部品および第2電子部品を覆うB層とを有する。ただし、第1a領域は、少なくとも第1電子部品を覆っている。第1a領域の弾性率G´(硬化後)は、例えば、25℃において1GPa以上であり、かつ100℃において0.5MPa以上である。
(シールド層)
シールド層は、周囲から電子部品への電磁波の影響を低減するため、あるいは電子部品自身から周囲への影響を低減するために設けられる。シールド層は、導電性材料を含む。導電性材料としては、柔軟な金属箔、金属めっき層、柔軟な金属メッシュなどを用いることもできるが、導電性粉末を含むペーストを用いることが好ましい。例えば、導電性粉末と熱硬化性樹脂とを含む流動性を有する熱硬化性樹脂組成物が好ましく用いられる。熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、第1層および/または第2層にも使用可能な熱硬化性樹脂を硬化剤などと組み合わせて用いることができる。
中空封止を要する部品としては、RFIC、SAW、センサーチップ(加速度センサー等)、圧電振動子チップ、水晶振動子チップ、MEMSデバイスなどが挙げられる。このような電子部品を用いる場合、機能素子の活性面が保護層で封止されないようにしなければならない。例えば、SAWの活性面には、弾性表面波電極が形成されており、その機能を発揮させるためには、電極面を中空の空間に露出させる必要がある。
第1層は、25℃における伸び率が50〜3000%、好ましくは100〜1500%である第1領域を有することから、薄膜化されても引っ張り張力による破れを生じにくい。よって、電子部品を搭載した回路基板に積層シートを押圧したときに、第1領域は、電子部品の回路基板との対向面を除くほぼ全面を覆うように延伸する。よって、第1層は、これに隣接するシールド層により電子部品のほぼ全面を覆うための、また、一部の電子部品を中空封止するための、重要な役割を担う。このような第1層を有する積層シートを用いることにより、信頼性よく、かつ歩留まりよく、中空封止を要する電子部品を含む微小な複数の電子部品を一括封止することができる。
第1層の第1領域を構成する第1熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、ユリア樹脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。中でもエポキシ樹脂が好ましい。
第2層は、積層シートの多くの割合を占める部分であり、従来の一般的な封止材料に対応する部分である。第2層を構成する第2熱硬化性樹脂組成物は、所望の機能を有するように適宜配合される。通常、第2熱硬化性樹脂組成物には、透湿性および流動性を制御する観点から、無機フィラーが配合される。
図1は、一括封止される前の電子部品が搭載された回路基板10(すなわち実装構造体の前駆体)の一例の外観を模式的に示す上面図である。回路基板10の上面には、電子部品として、第1RFIC21、第1MLCC22、第1SAW23、第2RFIC24、第2MLCC25および第2SAW26が搭載されており、これらが集合して1つの電子部品モジュールを形成している。
(1)電子部品モジュール
RFIC(サイズ:3.5mm×2.5mm、バンプを含む高さ0.65mm)、SAW(サイズ:2.0mm×2.0mm、バンプを含む高さ0.37mm)およびMLCC(サイズ:0.4mm×0.2mm、高さ0.2mm)が搭載されたセラミックス製の回路基板(京セラ株式会社製)を準備した。各電子部品の高さは回路基板にはんだ接合された状態での高さである。RFICと回路基板との間には、高さ50μmの隙間が形成されており、SAWと回路基板との間には、高さ80μmの隙間が形成されている。最近接するチップ同士の間隔は300μmとした。
(第1層)
(第1ワニス:第1領域形成用)
エポキシ樹脂(1)100質量部、硬化剤(1)63質量部、硬化促進剤(1)1.0質量部、フィラー(1)75質量部、樹脂A20質量部、樹脂B3.5質量部、シランカップリング剤3質量部および微粉シリカ1質量部を含む第1熱硬化性樹脂組成物を、溶剤であるプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)と混合し、25℃での粘度が20000mPa・sの第1ワニスを得た。
エポキシ樹脂(1):ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量167)、商品名jER807(三菱化学(株)製)
硬化剤(1):フェノール樹脂(水酸基当量106)、商品名H−1(明和化成工業(株)製)
硬化促進剤(1):イミダゾール系化合物、商品名2E4MZ−CN(四国化成工業(株)製)
フィラー(1):球状溶融シリカ(平均粒径10μm)、商品名SE−902(トクヤマ(株)製)
樹脂A:ポリエステル樹脂(水酸基当量3300)、商品名UE−3980(ユニチカ株式会社)
樹脂B:ブロックイソシアネート(NCO当量538)、商品名TRIXENE7990((株)GSIクレオス製)
シランカップリング剤:商品名KBM−403(信越化学工業(株)製)
微粉シリカ:商品名RY−200(日本アエロジル株式会社)
エポキシ樹脂(2)100質量部、硬化剤(1)58質量部、硬化促進剤(1)1.0質量部、フィラー(1)470質量部、シランカップリング剤3質量部および微粉シリカ1質量部を含む第3熱硬化性樹脂組成物を、溶剤であるPGMEAと混合し、25℃での粘度が20000mPa・sの第2ワニスを得た。
エポキシ樹脂(2):ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量180)、商品名jER828(三菱化学(株)製)
硬化剤(1)、硬化促進剤(1)、フィラー(1)、シランカップリング剤および微粉シリカは、上記第1熱硬化性樹脂組成物用と同じ
エポキシ樹脂(3)100質量部、硬化剤(1)53質量部、硬化促進剤(2)1.0質量部、フィラー(2)650質量部、シランカップリング剤3質量部および微粉シリカ1質量部を含む第2熱硬化性樹脂組成物を、溶剤であるPGMEAと混合し、25℃での粘度が20000mPa・sの第3ワニスを得た。得られたワニスを第1層と同様の方法で厚さ700μmの基材フィルム上に成形し、第2層を得た。
エポキシ樹脂(3):クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量200)、商品名EOCN1020−55(日本化薬(株)製)
硬化促進剤(2):リン系化合物、TPP(サンアプロ(株)製)
フィラー(2):球状溶融シリカ(平均粒径10μm)、商品名S430(新日鐵住金マテリアルズ(株)製)
硬化剤(1)、シランカップリング剤および微粉シリカは、上記第1熱硬化性樹脂組成物用と同じ
エポキシ樹脂(1)100質量部、硬化剤(1)63質量部、硬化促進剤(1)1.0質量部、導電性フィラー(銀粉末)1500質量部、樹脂A20質量部、樹脂B3.5質量部およびシランカップリング剤3質量部および微粉シリカ1質量部を含む第4熱硬化性樹脂組成物(銀ペースト)を調製した。銀ペーストを溶剤であるPGMEAと混合し、25℃での粘度が20000mPa・sの第4ワニスを得た。得られたワニスを、スクリーン印刷機で基材フィルム上に塗工して薄膜化し、薄膜を110℃で10分間乾燥させ、乾燥後の厚さが50μmの導電性材料のシートを得た。このシートを第1層の一方の表面に、所定の選択的形状となるように積層した。第1層の面積に対する導電性材料の面積の割合は40%であった。
導電性フィラー:福田金属箔粉(株)の銀粉末(商品名Ag−XF301(平均粒径6μm))と、日本アトマイズ加工(株)製の銀粉末(商品名HXR−Ag(平均粒径1μm))との質量比75%:25%の混合物
エポキシ樹脂(1)、硬化剤(1)、硬化促進剤(1)、樹脂A、樹脂B、シランカップリング剤および微粉シリカは、上記第1熱硬化性樹脂組成物用と同じ
(1)第1層の第1領域の伸び率
以下の条件で測定した。
サンプル幅:10mm
装置:ARES(TA Instruments社製)
温度条件:25℃
モード:一定Hencky歪
電子部品を搭載した回路基板に、RFICとMLCCだけが導電性材料で覆われ、SAWは覆われないように位置合わせして、第1層側が電子部品と接触するように積層シートを配置した。その後、0.01MPaの減圧雰囲気下で、積層シートを回路基板に対して0.5MPaで押圧しながら100℃で1分間加熱した。その後、150℃で更に3時間加熱し、積層シートを硬化させ、電子部品を一括封止し、実装構造体A1を得た。
以下の基準で評価した。
○:RFICおよびSAWが中空封止されている
×:RFICおよびSAWは中空封止されていない
KEC法(治具:アンリツ株式会社製のMA8602B、周波数:100k〜1GHz)により、電磁波シールド性能を評価した。
○:シールド効果30dB以上
△:シールド効果10dB以上〜30dB未満
×:シールド効果10dB未満
30dB以上のシールド効果が得られる場合、基板および/またはICなどのノイズ源から誘起される輻射ノイズの抑制に有効である。
従来品である下記の比較例2と比較し、積層シートによる封止後の実装構造体の厚みが薄くなっている場合(低背化ができている場合)を○、厚くなっている場合を×と評価した。
比較例2に比べ、工程数が少なくなる場合を○、同じか多くなる場合を×と評価した。
実施例1の銀ペーストのワニスの代わりに、圧延銅箔(厚み9μm、JX日鉱日石金属(株)製)に網目状の切り込みを入れたシートを用いた。その他は、実施例1と同様に積層シートを製造し、電子部品を一括封止し、実装構造体A2を得た。
第1層に第1領域を設けず、導電性材料を第1層と第2層との間に介在させなかったこと以外、実施例1と同様に積層シートを製造し、電子部品を一括封止した。その後、電子部品を個片化し、RFICおよびMLCCがカバーできるように金属キャップ(金属層の厚み300μm)を装着して、シールド層を形成し、実装構造体B1を得た。
第1層に第2領域を設けず、導電性材料を第1層と第2層との間に介在させなかったこと以外、実施例1と同様に、積層シートAを製造した。一方、第1層に第1領域を設けず、導電性材料を第1層と第2層との間に介在させなかったこと以外、実施例1と同様に、積層シートBを製造した。積層シートAにより、電子部品モジュールのRFICとSAWが搭載されている部分を封止するとともに、積層シートBにより、MLCCが搭載されている部分を封止した。その後、積層シートから形成された保護層の全面が覆われるように、スクリーン印刷により、銀ペーストのワニスを印刷し、乾燥させ、導電性材料からなるシールド層(厚さ100μm)を形成し、実装構造体B2を得た。
Claims (13)
- 未硬化または半硬化の状態の第1熱硬化性樹脂組成物を含む第1領域を有し、絶縁性を有する第1層と、
未硬化または半硬化の状態の第2熱硬化性樹脂組成物を含む第2層と、
前記第1層と前記第2層との間に選択的形状で配置された導電性材料と、を有し、
前記第1領域の25℃における伸び率が、50〜3000%である、封止用積層シート。 - 前記導電性材料の一部が、前記第1層と重ならずに前記第1層側に露出している、請求項1に記載の封止用積層シート。
- 前記導電性材料が、複数の前記選択的形状を含む規則的なパターンで前記第1層と前記第2層との間に配置されている、請求項1または2に記載の封止用積層シート。
- 前記第1層が、前記第1領域とは異なる第2領域を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の封止用積層シート。
- (i)未硬化または半硬化の状態の第1熱硬化性樹脂組成物を含む第1領域を有し、絶縁性を有する第1層を形成する工程と、
(ii)未硬化または半硬化の状態の第2熱硬化性樹脂組成物を含む第2層を形成する工程と、
(iii)前記第1層および/または前記第2層の表面に、
導電性材料を選択的形状で配置する工程と、を有し、
前記第1領域の25℃における伸び率が、50〜3000%である、封止用積層シートの製造方法。 - 前記第1層と前記第2層とを形成した後、前記導電性材料を挟み込むように、前記第1層と前記第2層とを積層し、前記第1層、前記第2層および前記導電性材料を一体化する工程、を更に有する、請求項5に記載の封止用積層シートの製造方法。
- 前記工程(i)が、
(i-i)前記第1熱硬化性樹脂組成物および溶剤を含むワニスを調製し、
(i-ii)前記ワニスから薄膜を形成し、
(i-iii)前記薄膜から前記溶剤を除去して前記第1領域を形成する、ことを含む、請求項5または6に記載の封止用積層シートの製造方法。 - 前記導電性材料の一部が、前記第1層と重ならずに前記第1層側に露出するように、前記第1層に開口を形成する工程、を更に有する、請求項5〜7のいずれか1項に記載の封止用積層シートの製造方法。
- 前記導電性材料が、導電性粉末を含むペーストである、請求項5〜8のいずれか1項に記載の封止用積層シートの製造方法。
- (I)回路基板と、それぞれ実装面を前記回路基板の表面に対向させて前記回路基板の表面に実装された第1電子部品および第2電子部品と、を具備し、前記第1電子部品の前記実装面と前記回路基板との間に、中空の空間を有する実装構造体の前駆体を準備する工程と、
(II)請求項1に記載の封止用積層シートを準備する工程と、
(III)前記積層シートの前記第1層側が、前記第1電子部品および前記第2電子部品と対向するように、前記積層シートを前記実装構造体の前駆体に配置する工程と、
(IV)減圧雰囲気中で、前記積層シートを前記回路基板に対して押圧するとともに、前記積層シートを加熱することにより、前記第1電子部品および前記第2電子部品を封止する保護層を形成する工程と、を具備し、
前記工程(IV)において、
前記第1a領域が少なくとも前記第1電子部品を覆うように、前記第1層により、前記第1電子部品および前記第2電子部品を覆うA層を形成し、
前記導電性材料により、前記第1電子部品および/または前記第2電子部品を覆う選択的形状のシールド層を形成し、
前記第2層により、前記A層および前記シールド層を介して前記第1電子部品および前記第2電子部品を覆う前記B層を形成する、実装構造体の製造方法。 - 前記回路基板の前記表面に複数の前記第1電子部品および複数の前記第2電子部品が規則的なパターンで実装されており、
前記積層シートの前記導電性材料が、前記複数の第1電子部品および/または前記複数の第2電子部品の配置に対応して、複数の前記選択的形状を含む規則的なパターンで配置されており、
前記工程(IV)において、複数の前記第1電子部品および複数の前記第2電子部品を覆う前記A層、複数の前記第1電子部品および/または複数の前記第2電子部品を覆うシールド層、ならびに前記A層および前記シールド層を介して複数の前記第1電子部品および前記第2電子部品を覆う前記B層を一括して形成する、請求項10に記載の実装構造体の製造方法。 - 前記工程(IV)により、前記中空の空間を前記第1a領域により囲うことにより、中空のまま保持する、請求項10または11に記載の実装構造体の製造方法。
- 前記積層シートにおいて、前記導電性材料の一部が、前記第1層と重ならずに前記第1層側に露出しており、かつ前記回路基板の前記表面にグランド電極が設けられており、
前記工程(IV)において、前記導電性材料の一部を流動させて前記グランド電極に接触させることにより、前記グランド電極と接続された前記シールド層を形成する、請求項10〜12のいずれか1項に記載の実装構造体の製造方法。
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