JP6468389B1 - 積層体、部品搭載基板、および部品搭載基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】埋め込み性およびエッジ耐性が高く基板割れのない良好な被覆樹脂層を形成し、被覆樹脂層形成後にクッション材の剥離が良好な積層体及び前記被覆樹脂層を有する部品搭載基板並びに部品搭載基板の製造方法を提供する。
【解決手段】基板20と、基板の少なくとも一方の面に搭載された電子部品30と、電子部品の搭載により形成された段差部および基板の露出面を被覆する被覆樹脂層1と、を備える電子部品搭載基板101であって、被覆樹脂層を形成するための積層体は、補強層、クッション層および樹脂層の順で積層され、クッション層の溶融温度は、60℃〜120℃であり、補強層は、150℃における貯蔵弾性率が2.0E+08Pa以上である。
【選択図】図2

Description

本発明は、部品搭載基板の被覆樹脂層の形成に好適な積層体、この積層体によって形成される被覆樹脂層を有する部品搭載基板、および部品搭載基板の製造方法に関する。
ICチップ等の電子部品を搭載した電子基板は、性能向上や高い信頼性の要求に伴い、電子部品の表面に様々な機能を有する被覆樹脂層が形成されている。これら被覆樹脂層の形成は、工程簡略化のためシート状の材料を用いて熱プレスすることで電子部品の凹凸に追従して被覆樹脂層を形成している。
特許文献1および2では短絡防止や高温多湿化での信頼性を向上するため、熱プレスによって絶縁性被覆樹脂層を形成できるシートが提案されている。
一方、特許文献3〜5には、外部からの磁場や電波による誤動作を防止するため、また、電子基板内部から発生する電気信号の不要輻射を低減するために、導電性シートを熱プレスすることによって電子部品の表面に電磁波シールド層を形成するための積層体が開示されている。
特開2010−6954号 特開2003−145687号 国際公開第2014/083875号公報 国際公開第2014/027673号 国際公開第2015/186624号
特許文献1〜5は、積層体を熱プレスすることによって電子部品の表面に被覆樹脂層を形成するものであるが、電子部品の凹凸の高低差が高い場合には、埋め込み性が不足し、図14のA−1やA−2に示すように、電子部品の天面と側面の間のエッジ部において、熱プレス時に過剰に力がかかり、被覆樹脂層が破れることがある(以下エッジ耐性)。
また、特許文献4には熱プレス時に樹脂層(電磁波遮断層)を溝に押し込むためのクッション性基材層が記載されているものの、このクッション性基材では、押し込み時図15に示すように基板20が変形したり割れが生じ損傷する問題があった(以下、基板割れ)。
また、溝に押し込んだクッション基材を剥がす際に、投錨効果によって基材から剥がしにくく、形成した被覆樹脂層が傷ついたり、クッション材が破断してしまうことも問題となっている。
本発明は、上記背景に鑑みて成されたものであり、埋め込み性およびエッジ耐性が高く基板割れのない良好な被覆樹脂層を形成し、被覆樹脂層形成後にクッション材の剥離が良好な積層体、並びに前記被覆樹脂層を有する部品搭載基板、並びに部品搭載基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、以下の態様において、本発明の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、基板と、前記基板の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、前記電子部品の搭載により形成された段差部および基板の露出面を被覆する被覆樹脂層と、を備える電子部品搭載基板を構成する前記被覆樹脂層を形成するための積層体であって、補強層、クッション層および樹脂層の順で積層され、前記クッション層の溶融温度は、60℃〜120℃であり、前記補強層は、150℃における貯蔵弾性率が2.0E+08Pa以上であることを特徴とする積層体により解決される。
本発明によれば、埋め込み性およびエッジ耐性が高く、基板割れのない被覆樹脂層を形成する積層体を提供できる。
これにより被覆樹脂層を電磁波シールド層や電磁波吸収層とする場合、電子部品や基板に内蔵された信号配線等から発生する不要輻射を漏れなく遮蔽し、また、外部からの磁場や電波による誤動作を防止できる。
一方、被覆樹脂層を絶縁保護層とする場合、電子部品および基板を隙間なく被覆するため、湿熱環境においても短絡を防止し絶縁信頼性を向上することができる。これにより誤作動がなく信頼性の高い電子部品搭載基板および該部品搭載基板の製造方法を提供できるという優れた効果を奏する。
さらに本発明はクッション材の剥離性にも優れていることから、電子部品搭載基板の製造工程の歩留まりを高めることができる。
本実施形態に係る電子部品搭載基板の一例を示す模式的斜視図。 図1のII−II切断部断面図。 本実施形態に係る電子部品搭載基板の別の一例を示す模式的断面図。 本実施形態に係る積層体の一例を示す模式的断面図。 本実施形態に係る積層体の一例を示す模式的断面図。 本実施形態に係る積層体の一例を示す模式的断面図。 本実施形態に係る電子部品搭載基板の製造工程断面図。 本実施形態に係る電子部品搭載基板の製造工程断面図。 本実施形態に係る電子部品搭載基板の製造工程断面図。 本実施形態に係る電子部品搭載基板の製造工程断面図。 本実施形態に係る電子部品搭載基板の製造工程断面図。 本実施例に係る電子部品搭載基板の別の一例を示す模式的断面図。 本実施形態に係る電子部品搭載基板の製造工程断面図。 従来の積層体により被覆樹脂層を形成した電子部品搭載基板の一例を示す模式的斜視図。 基板割れの一例。 被覆樹脂層が埋め込み性不良の場合の部品搭載基板の断面図。 本実施例に係る部品搭載基板の評価方法を示す模式的断面図。
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本明細書において特定する数値は、実施形態または実施例に開示した方法により求められる値である。また、本明細書で特定する数値「A〜B」は、数値Aと数値Aより大きい値および数値Bと数値Bより小さい値を満たす範囲をいう。また、本明細書における「シート」とは、JISにおいて定義される「シート」のみならず、「フィルム」も含むものとする。説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。また、同一の要素部材は、異なる実施形態においても同一符号で示す。本明細書中に出てくる各種成分は特に注釈しない限り、それぞれ独立に一種単独でも二種以上を併用してもよい。
また、本発明における「Mw」はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定によって求めたポリスチレン換算の重量平均分子量であり、導電性フィラー、電磁波吸収フィラー、および無機フィラーの平均粒子径D50は、レーザー回折・散乱法により測定することにより求めることができる。
[電子部品搭載基板]
本発明の電子部品搭載基板は、基板と、前記基板の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、前記電子部品の搭載により形成された段差部および基板の露出面を被覆する被覆樹脂層と、を備える。被覆樹脂層は、基板上の凹凸部を被覆するためのものであって、電子部品の側面および天面と、基板の露出した面との少なくとも一部を被覆する。全被覆樹脂層は全面を被覆することがより好ましい。
本発明の電子部品搭載基板は、電子部品の搭載により形成された段差部の溝が碁盤目状であり、溝の幅(a)を1としたときに、溝の深さ(b)が1〜6倍であり、溝の幅(a)は、50〜500μmである場合にも、基板上の凹凸部を均一に被覆樹脂層により被覆することが可能であり、溝への埋め込み性が良好である、という優れた効果を有している。
図1に本実施形態に係る部品搭載基板の模式的斜視図を、図2に図1のII−II切断部断面図を示す。部品搭載基板101は、基板20、電子部品30および被覆樹脂層1等を有する。
部品搭載基板101には、耐擦傷性、水蒸気バリア性、酸素バリア性を示すフィルム等の他の層や、磁界カットを強化するフィルム等がさらに積層されていてもよい。
<基板と電子部品>
基板20は、電子部品30を搭載可能であり、且つ後述する熱プレス工程に耐え得る基板であればよく、任意に選択できる。例えば銅箔等からなる導電パターンが表面又は内部に形成されたワークボード、実装モジュール基板、プリント配線板またはビルドアップ法等により形成されたビルドアップ基板が挙げられる。また、リジッド基板のみならず、フィルムやシート状のフレキシブル基板を用いてもよい。前記導電パターンは、例えば、電子部品30と電気的に接続するための電極・配線パターン(不図示)、被覆樹脂層1が導体であり、電磁波シールド層として機能する場合に、電気的に接続するためのグランドパターン22である。基板20内部には、電極・配線パターン、ビア(不図示)等を任意に設けることができる。
電子部品30は、図1の例においては基板20上に5×4個アレイ状に配置されている。そして、基板20および電子部品30の露出面を被覆するように被覆樹脂層1が設けられている。即ち、被覆樹脂層1は、電子部品30により形成される段差部である凹凸に追従するように被覆されている。
電子部品30の個数、配置、形状および種類は任意である。アレイ状に電子部品30を配置する態様に代えて、電子部品30を任意の位置に配置してもよい。部品搭載基板101を単位モジュールに個片化する場合、図2に示すように、基板上面から基板の厚み方向に単位モジュールを区画するようにハーフダイシング溝25を設けてもよい。なお、本実施形態に係る部品搭載基板は、単位モジュールに個片化する前の基板、および単位モジュールに個片化した後の基板の両方を含む。即ち、図1、2のような複数の単位モジュール(電子部品30)が搭載された部品搭載基板101の他、図3のような単位モジュールに個片化した後の部品搭載基板102も含む。無論、個片化工程を経ずに、基板20上に1つの電子部品30を搭載し、被覆樹脂層で被覆した部品搭載基板も含まれる。即ち、本実施形態に係る部品搭載基板は、基板上に少なくとも1つの電子部品が搭載されており、電子部品の搭載により形成された段差部の少なくとも一部に被覆樹脂層が被覆された構造を包括する。
電子部品30は、半導体集積回路等の電子素子が封止樹脂により一体的に被覆された部品全般を含む。例えば、集積回路(不図示)が形成された半導体チップ31(図3参照)が封止樹脂32によりモールド成型されている態様がある。基板20と半導体チップ31は、これらの当接領域を介して、又はボンディングワイヤ33、はんだボール(不図示)等を介して基板20に形成された配線又は電極21と電気的に接続される。電子部品は、半導体チップの他、インダクタ、サーミスタ、キャパシタおよび抵抗等が例示できる。
電子部品の段差部におけるエッジはRが50μm以下であることが好ましい。特別に処理を行わない限りハーフダイシングによって形成された溝のエッジ部は鋭角となりRが50μm以下となる。被覆樹脂層の割れを低減する為にエッジ部のRをより鈍角にする手段はあるものの、工数が増えコストが高くなってしまう。これに対し、本発明の積層体を用いる場合、エッジが鋭角であっても被覆樹脂層が割れることなく均一に被覆層を形成できることができる、という優れた効果を有する。
本実施形態に係る電子部品30および基板20は、公知の態様に対して広く適用できる。図3の例においては、半導体チップ31は、インナービア23を介して基板20の裏面のはんだボール24に接続されている。また、基板20内には、被覆樹脂層1が電磁波シールド層である場合に、この電磁波シールド層と電気的に接続するためのグランドパターン22が形成されている。また、個片化後の部品搭載基板に、複数の電子部品30が搭載されていてもよい。また、電子部品30内には、単数又は複数の電子素子等を搭載できる。
<被覆樹脂層>
被覆樹脂層は、補強層、クッション層、および樹脂層の順で積層されてなる積層体を、樹脂層側が電子部品上に対向するように配置し、熱プレスすることで、樹脂層が電子部品の側面および天面を少なくとも一部被覆し、被覆樹脂層を形成する。
また、被覆樹脂層は、導電性フィラー等を含有させることで、電磁波シールド層、電磁波吸収層、または絶縁樹脂層として用いることもできる。
図2を用いて一例を説明すると、被覆樹脂層1は、電子部品30が搭載された基板20上に、後述する積層体を載置して熱プレスすることにより得られる。被覆樹脂層1は、積層体の樹脂層が変形後、硬化したものであって、樹脂層はバインダー樹脂を含有する。樹脂層は、さらに導電性フィラーを含有させ導電性を付与することで電磁波シールド層として機能する。電磁波シールド層において導電性フィラーは連続的に接触されており、等方導電性を示す。なお、後述する積層体の段階では、等方導電性であっても、異方導電性であってもよい。
また、樹脂層は、電波吸収フィラーを含有させることで電磁波吸収層として機能する。被覆樹脂層を電磁波シールド層や電磁波吸収層とすることにより、電子部品30および/または基板20に内蔵された信号配線等から発生する不要輻射を遮蔽し、また、外部からの磁場や電波による誤動作を防止できる。
一方、樹脂層に高い絶縁性を担保することで絶縁保護層の形態とすることができる。被覆樹脂層を絶縁保護層とすることにより、電磁部品の短絡を防止し絶縁信頼性を向上することができる。
(電磁波シールド層)
次に、被覆樹脂層1を電磁波シールド層として用いる場合について詳細に説明する。
電磁波シールド層は、バインダー樹脂に加えて導電性フィラーを含む導電性樹脂層から形成することができる。
電磁波シールド層の被覆領域は、電子部品30の搭載により形成された段差部(凹凸部)の全域を被覆していることが好ましい。電磁波シールド層はシールド効果を充分に発揮させるために、基板20の側面または上面に露出するグランドパターン22または/および電子部品の接続用配線等のグランドパターン(不図示)に接続する構成が好ましい。
電磁波シールド層は、単層または複層のいずれであってもよい。複層の場合、導電性樹脂層を2層積層する態様が好ましい。好ましい複層の例として、導電性フィラーの含有量の異なる導電性樹脂層を2層積層した積層体、繊維状(ワイヤー状)導電層と、導電性樹脂層の積層体が例示できる。また、互いに形状が異なる導電フィラーを含む導電性樹脂層の積層体(例えば樹枝状の導電性フィラーを含有する導電性樹脂層と、フレーク状の導電性フィラーを含有する導電性樹脂層との積層体)が例示できる。複層とする場合、グランド接続性を高める観点から、部品搭載基板に接する側に導電性が高い導電性樹脂層を配置することが好ましい。また電磁波反射層と後述する電磁波吸収層の積層体とする態様も好ましい。
一方で電磁波シールド層に異方導電性の層を含むと、基板20のグランドパターン22への接続信頼性が悪化する傾向があるため含まないことが好ましい。これは、凹部の底部に位置するグランドと、異方導電性層の導電フィラーの接地確率が低下するためである。
電磁波シールド層の厚みは、用途により適宜設計し得る。薄型化が求められている用途には、電子部品の上面および側面を被覆する電磁波シールド層の厚みは、2〜75μmの範囲が好ましく、3〜65μmがより好ましく、5〜55μmが特に好ましい。高周波ノイズを精度高くシールドする用途には、厚みを、例えば15〜200μm程度にすることができる。
電磁波シールド層の割れが生じやすい場所は、電子部品30のエッジ部を被覆する箇所である。電子部品のエッジ部において電磁波シールド層の割れが生じると、電磁波遮蔽効果の低下を招来するので、凹凸部の被覆性は特に重要となる。
(電磁波吸収層)
以下、被覆樹脂層1を電磁波吸収層として用いる場合について詳細に説明する。
電波吸収層は、バインダー樹脂に加えて電波吸収フィラーを含む電波吸収性樹脂層から形成することができる。
電磁波吸収層の被覆領域は、電磁波シールド層と同様に電子部品30の搭載により形成された段差部(凹凸部)の全域を被覆していることが好ましい。
(絶縁保護層)
以下、被覆樹脂層1を絶縁保護層として用いる場合について詳細に説明する。
絶縁保護層は、バインダー樹脂を含む絶縁性樹脂層から形成することができる。好ましくは無機フィラーを含有することが好ましい。
絶縁保護層の被覆領域は、電磁波シールド層と同様に電子部品30の搭載により形成された段差部(凹凸部)の全域を被覆していることが好ましい。
[積層体]
本発明の積層体は、補強層、クッション層および樹脂層を、この順で積層されてなる。なかでも前記補強層と前記クッション層は、アンカー層を介して積層されてなることが好ましい。
積層体は、上記に加え、さらに他の機能層を有しても良い。
これらの層の積層方法は特に限定されないが、各層をラミネートする方法、クッション層上に樹脂組成物を塗工、印刷する方法等が挙げられる。
本実施形態に係る積層体10は、図4に示すように、樹脂層2と、樹脂層2の一主面上に形成されたクッション層7と、クッション層7上に形成された補強層3を備える。樹脂層2の他主面上には、離型性基材(不図示)を積層してもよい。
<補強層>
補強層3は、積層体のハンドリング性を付与すると共に、熱プレス時はプレスの力をクッション層7に伝えて樹脂層2を被着体の段差部の溝に埋め込む。加えて、熱プレス後、変形して段差部(凹凸)の溝に食い込んだクッション層7を剥離する際の支持体となり剥離性を大幅に向上させる。本発明における補強層は150℃における貯蔵弾性率が2.0E+08Pa以上であり、4.0E+08Pa以上がより好ましく、6.0E+08Pa以上がさらに好ましい。上記範囲とすることで埋め込み性と剥離性を向上できる。
また、120℃における貯蔵弾性率は5.0E+08Pa以上が好ましく、7.0E+08Pa以上がより好ましく、9.0E+08Pa以上がさらに好ましい。180℃における貯蔵弾性率は1.0E+08Pa以上が好ましく、2.0E+08Pa以上がより好ましく、4.0E+08Pa以上がさらに好ましい。上記範囲とすることで様々な熱プレス条件においても補強層が熱によって変形することなく良好な埋め込み性を維持できる。
本願の貯蔵弾性率とは、動的弾性率測定装置DVA−200(アイティー計測制御社製)を用いて、測定試料に対して変形様式「引張り」、周波数10Hz、昇温速度10℃/分、測定温度範囲−50〜300℃の条件で測定した150℃における貯蔵弾性率の値である。
補強層3の貯蔵弾性率を上記範囲とすることで、熱プレス時の熱(例えば120〜180℃)と圧力下においても補強層3の変形を抑制し、溶融したクッション層7に圧力を直接伝え、樹脂層2の埋め込み性を良好にする。
補強層3の溶融温度は、180℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、220℃以上がより好ましい。
補強層は、上記の貯蔵弾性率を満たすものであれば、樹脂フィルム、金属板等から適宜選択でき、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、硬質ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン、ポリイミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリブテン、軟質ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル等のプラスチックシート等、グラシン紙、上質紙、クラフト紙、コート紙等の紙類、各種の不織布、合成紙、金属箔や、これらを組み合わせた複合フィルムなどが挙げられるが、この中でも、ハンドリング性やコストの観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドの何れかであることが好ましい。さらにポリエチレンテレフタレートおよびポリイミドがより好ましい。
補強層の厚みは、20μm以上が好ましく、25μm以上がより好ましく、38μm以上がさらに好ましい。補強層の厚みを20μm以上にすることで、補強層の強度が向上するため埋め込み性、離形性およびハンドリング性が向上する。また、補強層の厚みは、特に制限はないが、250μm以下である場合、積層体の離形性およびハンドリング性が向上するため好ましい。
<クッション層>
クッション層は、熱プレス時に溶融する層であり、樹脂層2の電子部品30の搭載により形成された段差部への樹脂層2の追従性を促すクッション材として機能する。加えて、離型性があり樹脂層と接合することなく、熱プレス工程後に樹脂層から剥離可能な層である。
なお、クッション層が、離型層を有する場合には、クッション性を有する部材と、離型層とをあわせた構成を指す。
クッション層の溶融温度は、60℃〜120℃である。クッション層の溶融温度が60〜120℃であることで、熱プレス時にクッション層が適度な粘度領域で樹脂層を押し込むことができ、基板割れの発生を抑制し、エッジ耐性を良好なものとすることができる。
クッション層の溶融温度は、65℃〜110℃が好ましく、70℃〜100℃がより好ましい。
本願の溶融温度とは、補強層またはクッション層のサンプルを5mg採取し、TAインスツル社製の示差走査熱量計DSC2500に載置し、窒素フロー(50ml/min.)雰囲気下、10℃/minの割合で昇温させ、その時のDSC吸収熱量曲線における吸熱ピークの中で、最大高さのピーク温度をいう。なお、複数の吸熱ピークが検出される場合は最も低温側のピークを溶融温度とする。
クッション層は、少なくとも熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物により形成することができる。また、熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂に加えて、可塑剤や熱硬化剤、無機フィラー等を含んでいてもよい。
熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、酸をグラフトさせた酸変性ポリオレフィン系樹脂、ポリオレフィンと不飽和エステルとの共重合樹脂、ビニル系樹脂、スチレン・アクリル系樹脂、ジエン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド系樹脂、またはフッ素樹脂などが挙げられる。
これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂、酸をグラフトさせた酸変性ポリオレフィン系樹脂、ポリオレフィンと不飽和エステルとの共重合樹脂、ビニル系樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂は、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
ポリオレフィン系樹脂は、エチレン、プロピレン、α−オレフィン化合物などのホモポリマーまたはコポリマーが好ましい。具体的には、例えば、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレンホモポリマー、ポリプロピレンコポリマー等が挙げられる。
これらの中でもポリエチレン樹脂およびポリプロピレン樹脂が好ましく、より好ましくは、ポリエチレン樹脂である。
酸変性ポリオレフィン系樹脂は、マレイン酸やアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等がグラフトされたポリオレフィン樹脂が好ましい。
これらの中でも、マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂が好ましい。
ポリオレフィンと不飽和エステルとの共重合樹脂における不飽和エステルとしてはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソオクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチルおよびメタクリル酸グリシジルなどが挙げられる。
これらの中でもポリオレフィンとしてエチレン、不飽和エステルとしてメタクリル酸グリシジルからなる、エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合樹脂が好ましい。
ビニル系樹脂は、酢酸ビニルなどのビニルエステルの重合により得られるポリマーおよびビニルエステルとエチレンなどのオレフィン化合物とのコポリマーが好ましい。具体的には、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−プロピオン酸ビニル共重合体、部分ケン化ポリビニルアルコール等が挙げられる。
これらの中でもエチレン−酢酸ビニル共重合体が好ましい。
スチレン・アクリル系樹脂は、スチレンや(メタ)アクリロニトリル、アクリルアミド類、マレイミド類などからなるホモポリマーまたはコポリマーが好ましい。具体的には、例えば、シンジオタクチックポリスチレン、ポリアクリロニトリル、アクリルコポリマー等が挙げられる。
ジエン系樹脂は、ブタジエンやイソプレン等の共役ジエン化合物のホモポリマーまたはコポリマーおよびそれらの水素添加物が好ましい。具体的には、例えば、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンブロックコポリマー、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−ブチレン・ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロックコポリマーとスチレン−エチレン・ブチレンブロックコポリマーとの混合物等が挙げられる。
セルロース系樹脂は、セルロースアセテートブチレート樹脂が好ましい。ポリカーボネート樹脂は、ビスフェノールAポリカーボネートが好ましい。
ポリイミド系樹脂は、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミック酸型ポリイミド樹脂が好ましい。
クッション層は図5に示すように、熱プレス後クッション層と被覆樹脂層との剥離を容易にするため、クッション層7は、クッション性の部材6に加え、離形層4を含む形態とすることができる。離形層4としては、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、環状オレフィンポリマー、シリコーン、フッ素樹脂からなる層を形成することが好ましい。この中でもポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シリコーン、フッ素樹脂がさらに好ましい。
上記形態の他、アルキッド、シリコーンの等の離型剤をコーティングする形態も好ましい。
離形層の厚みは0.001〜70μmが好ましく、0.01〜50μmがより好ましい。
市販のクッション層としては、三井東セロ社製「CR1012」、「CR1012MT4」、「CR1031」、「CR1033」、「CR1040」、「CR2031MT4」等を用いることができる。これら市販のクッション層はクッション層の両面を離形層としてポリメチルペンテンで挟み込んだ層構成となっており本願ではこれらの一体構成をクッション層と呼ぶ。この一方に補強層を積層することで埋め込み性および基板割れを良化することができる。
クッション層の厚みは、50〜300μmが好ましく、75〜250μmがより好ましく、100〜200μmがさらに好ましい。50μm以上とすることで埋め込み性を向上できる。300μm以下とすることで積層体のハンドリング性を良好なものとすることができる。なお上記厚みは、離形層を有する場合、離形層を含んだ値である。
<樹脂層>
樹脂層は、被覆樹脂層を形成するための層であり、少なくともバインダー樹脂を含有する。樹脂層は、さらに導電性フィラーを含有させた導電性樹脂層とすることで、熱プレス後に電磁波シールド層として機能する。
また、樹脂層は、電波吸収フィラーを含有させた電波吸収樹脂層とすることで、熱プレス後に、電磁波吸収層として機能する。
一方、樹脂層に高い絶縁性を担保した絶縁樹脂層とすることで熱プレス後に、絶縁保護層として機能する。絶縁樹脂層は、絶縁性の無機フィラーを含有することが好ましい。
このような樹脂層は、例えば少なくともバインダー樹脂を含有する樹脂組成物を剥離シート上に塗工した後、半硬化、硬化または固化させることにより得ることができる。
また、導電性樹脂層を形成するためには、少なくともバインダー樹脂と導電性フィラーを含有する導電性樹脂組成物、電波吸収樹脂層を形成するためには、少なくともバインダー樹脂と電波吸収フィラーを含有する電波吸収性樹脂組成物を用いることができる。
各樹脂組成物を塗工する方法としては、例えば、グラビアコート方式、キスコート方式、ダイコート方式、リップコート方式、コンマコート方式、ブレード方式、ロールコート方式、ナイフコート方式、スプレーコート方式、バーコート方式、スピコート方式、ディップコート方式等を使用することができる。
樹脂層の150℃における貯蔵弾性率は5.0E+05Pa以上、1.0E+10Pa未満であることが好ましく、1.0E+06Pa以上、1.0E+09Pa未満がより好ましく、1.0E+07Pa以上5.0E+08Pa未満がさらに好ましい。貯蔵弾性率を5.0E+05Pa以上とすることでエッジ耐性が向上する。貯蔵弾性率を1.0E+10Pa未満とすることで埋め込み性を向上することができる。
樹脂層のガラス転移温度(Tg)は、−20〜70℃が好ましく、−10〜60℃がより好ましく、−5〜40℃がさらに好ましい。
樹脂層のTgは、動的弾性率測定装置により測定することができる。
樹脂層の厚みは、電子部品の天面および側面および基板の露出面に被覆することが可能な厚みとする。用いるバインダー樹脂の流動性や、電子部品間の距離Wのサイズにより変動し得るが、通常、1〜200μm程度が好ましく、5〜100μm程度がより好ましく、10〜70μm程度がさらに好ましい。これにより、封止樹脂への被覆性を良好にしつつ、電磁波シールド性や電磁波吸収性、絶縁保護性を効果的に発揮することができる。
樹脂層並びに上述した補強層、クッション層の厚みの測定方法は、接触式の膜厚計および、断面観察による計測などで測定することができる。
また、樹脂層を構成する樹脂組成物は、バインダー樹脂に加え、導電性フィラー、電波吸収フィラー、無機フィラー等以外に、着色剤、難燃剤、無機添加剤、滑剤、ブロッキング防止剤等を含んでいてもよい。
着色剤としては、例えば、有機顔料、カーボンブラック、群青、弁柄、亜鉛華、酸化チタン、黒鉛等が挙げられる。この中でも黒色系の着色剤を含むことでシールド層の印字視認性が向上する。
難燃剤としては、例えば、ハロゲン含有難燃剤、りん含有難燃剤、窒素含有難燃剤、無機難燃剤等が挙げられる。
無機添加剤としては、例えば、ガラス繊維、シリカ、タルク、セラミック等が挙げられる。
滑剤としては、例えば、脂肪酸エステル、炭化水素樹脂、パラフィン、高級脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪族アルコール、金属石鹸、変性シリコーン等が挙げられる。
ブロッキング防止剤としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、ポリメチルシルセスキオサン、ケイ酸アルミニウム塩等が挙げられる。
≪バインダー樹脂≫
まず樹脂層を形成するバインダー樹脂について説明する。
バインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂は、硬化性化合物反応タイプが使用できる。更に、熱硬化性樹脂が自己架橋してもよい。熱硬化性樹脂を用いる場合、硬化性化合物と反応可能な反応性官能基を有することが好ましい。
熱硬化性樹脂の好適な例は、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンウレア樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルアミド樹脂、ポリエーテルエステル樹脂、およびポリイミド樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂は、自己架橋可能な官能基を有していてもよい。例えば、リフロー時における過酷な条件で使用する場合の熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、エポキシエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタンウレア系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびポリアミドのうちの少なくとも1つを含んでいることが好ましい。また、加熱工程に耐え得る範囲であれば、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を併用できる。
熱硬化性樹脂の反応性官能基としては、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基等がある。熱硬化性樹脂の酸価は、3〜30であることが好ましい。酸価を前記範囲とすることにより、エッジ部破れ耐性が向上するという効果が得られる。酸価のより好ましい範囲は、4〜20であり、更に好ましい範囲は5〜10である。
熱硬化性樹脂の重量平均分子量Mwは、20,000〜150,000であることが好ましい。20,000以上とすることにより、耐スクラッチ性を効果的に高めることができる。また、150,000以下とすることにより段差追従性が向上するという効果が得られる。
硬化性化合物は、熱硬化性樹脂の反応性官能基と架橋可能な官能基を有している。硬化性化合物は、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、ポリカルボジイミド化合物、アジリジン化合物、酸無水物基含有化合物、ジシアンジアミド化合物、芳香族ジアミン化合物等のアミン化合物、フェノールノボラック樹脂等のフェノール化合物、有機金属化合物等が好ましい。硬化性化合物は、樹脂であってもよい。この場合、熱硬化性樹脂と硬化性化合物の区別は、含有量の多い方を熱硬化性樹脂とし、含有量の少ない方を硬化性化合物として区別する。
硬化性化合物の構造、分子量は用途に応じて適宜設計できる。
硬化性化合物は、熱硬化性樹脂100質量部に対して1〜70質量部含むことが好ましく、3〜65質量部がより好ましく、3〜60質量部が更に好ましい。
前記エポキシ化合物は、エポキシ基を有していれば特に制限はないが、多官能のエポキシ化合物であることが好ましい。熱プレス等において、エポキシ化合物のエポキシ基が、熱硬化性樹脂のカルボキシル基や水酸基と熱架橋することにより、架橋構造を得ることができる。エポキシ化合物として、常温・常圧で液状を示すエポキシ化合物も好適である。
バインダー樹脂として、上記以外に粘着付与樹脂や熱可塑性樹脂を用いてもよい。熱可塑性樹脂の好適な例は、ポリオレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、スチレン・アクリル系樹脂、ジエン系樹脂、テルペン系樹脂、石油系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。粘着付与樹脂としては、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、脂環式系石油樹脂、および芳香族系石油樹脂等が例示できる。また、導電性ポリマーを用いることができる。導電性ポリマーとしては、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンが例示できる。
(導電性樹脂層)
前述したように、導電性樹脂層は、バインダー樹脂に加えて導電性フィラーを含む。導電性樹脂層は、バインダー樹脂と導電性フィラーとを混合した導電性樹脂組成物をシート化することで得ることができる。
≪導電性フィラー≫
導電性フィラーは、金属フィラー、導電性セラミックスフィラーおよびそれらの混合物が例示できる。金属フィラーは、金、銀、銅、ニッケル等の金属粉、ハンダ等の合金粉、銀コート銅粉、金コート銅粉、銀コートニッケル粉、金コートニッケル粉のコアシェル型フィラーが例示できる。優れた導電特性を得る観点から、銀を含有する導電性フィラーが好ましい。コストの観点からは、銀コート銅粉が特に好ましい。銀コート銅における銀の含有量は、導電性フィラー100質量%中、6〜20質量%が好ましく、より好ましくは8〜17質量%であり、更に好ましくは10〜15質量%である。コアシェル型フィラーの場合、コア部に対するコート層の被覆率は、表面全体100質量%中、平均で60質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましい。コア部は非金属でもよいが、導電性の観点からは導電性物質が好ましく、金属フィラーがより好ましい。
導電性フィラーの形状は、フレーク状(鱗片状)が好ましい。またフレーク状と他の形状の導電性フィラーを併用してもよい。併用する導電性フィラーの形状は、特に限定されないが、樹枝(デンドライト)状、繊維状、針状または球状の導電性フィラーが好ましい。併用する導電性フィラーは、単独または混合して用いられる。併用する場合、フレーク状導電性フィラーおよび樹枝状フィラーの組み合わせ、フレーク状導電性フィラー、樹枝状導電性フィラーおよび球状導電性フィラーの組み合わせ、フレーク状導電性フィラーおよび球状導電性フィラーの組み合わせが例示できる。これらのうち、被覆樹脂層のエッジ耐性を高める観点から、フレーク状導電性フィラー単独またはフレーク状導電性フィラーと樹枝状導電性フィラーとの組み合わせがより好ましい。
フレーク状導電性フィラーの平均粒子径D50は2〜100μmが好ましく、2〜80μmがより好ましい。更に好ましくは3〜50μmであり、特に好ましくは5〜20μmである。樹枝状導電性フィラーの平均粒子径D50の好ましい範囲も同様に、2〜100μmが好ましく、2〜80μmがより好ましい。更に好ましくは3〜50μmであり、特に好ましくは5〜20μmである。
導電性樹脂層における導電性フィラーの含有量は、優れた電磁波シールド特性を得る観点から、導電性樹脂層全体に対して40〜95質量%含むことが好ましい。下限値はより好ましくは45質量%であり、さらに好ましくは50質量%であり、特に好ましくは55質量%である。
導電性樹脂層の厚みは、用途により適宜設計し得る。薄型化が求められている用途には、電子部品の上面および側面を被覆する電磁波シールド層の厚みは、2〜75μmの範囲が好ましく、3〜65μmがより好ましく、5〜55μmが特に好ましい。高周波ノイズを精度高くシールドする用途には、厚みを、例えば15〜200μm程度にすることができる。
(電波吸収樹脂層)
電波吸収樹脂層は、バインダー樹脂に加えて電波吸収フィラーを含む。電波吸収層は、バインダー樹脂と電波吸収フィラーとを混合した電磁波吸収性樹脂組成物をシート化することで得ることができる。
≪電波吸収フィラー≫
電波吸収フィラーとして、例えば、鉄、Fe−Ni合金、Fe−Co合金、Fe−Cr合金、Fe−Si合金、Fe−Al合金、Fe−Cr−Si合金、Fe−Cr−Al合金、Fe−Si−Al合金等の鉄合金、Mg−Znフェライト、Mn−Znフェライト、Mn−Mgフェライト、Cu−Znフェライト、Mg−Mn−Srフェライト、Ni−Znフェライト等のフェライト系物質並びに、カーボンフィラーなどが挙げられる。カーボンフィラーは、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノナノチューブからなるフィラー、グラフェンフィラー、グラファイトフィラーおよびカーボンナノウォールが例示できる。
電波吸収樹脂層における電波吸収フィラーの含有量は、優れた電磁波吸収特性を得る観点から、電磁波吸収樹脂層全体に対して5〜75質量%含むことが好ましい。下限値はより好ましくは10質量%であり、さらに好ましくは15質量%であり、特に好ましくは20質量%である。
(絶縁樹脂層)
絶縁樹脂層は、少なくともバインダー樹脂からなり、絶縁性を有する層である。絶縁樹脂層は、バインダー樹脂を含む絶縁性樹脂組成物をシート化することで得ることができる。絶縁性樹脂組成物は、さらに絶縁性の無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーを含むことで、エッジ耐性が良好となる。
≪無機フィラー≫
無機フィラーとしては、例えば、シリカ、アルミナ、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、タルク、カオリナイト、マイカ、塩基炭酸マグネシウム、セリサイト、モンモロリナイト、カオリナイト、ベントナイト等の無機化合物が挙げられる。
これらの中でも、エッジ耐性をより向上する観点から、シリカ、タルク、マイカ、カオリナイト、またはモンモリロナイトが好ましく、タルクがより好ましい。
無機フィラーの形状は、フレーク状(鱗片状)であることが好ましい。無機フィラーの形状をフレーク状とすることで、冷熱時の絶縁保護層の反りを抑制することができる。ここでフレーク状とは、薄片状、板状も含む。無機フィラーは粒子全体としてフレーク状であればよく、楕円状、円状または微粒子の周囲に切れ込み等が存在しても良い。
無機フィラーの平均粒子径D50は、0.6〜25μmであることが好ましく、0.8〜25μmであることがより好ましい。より好ましくは0.8〜20μmである。平均粒子径を上記範囲にすることでエッジ耐性が向上する。
平均粒子径D50は、レーザー回折・散乱法粒度分布測定装置LS 13320(ベックマン・コールター社製)を使用し、トルネードドライパウダーサンプルモジュールにて、無機フィラーを測定して得た値であり、粒子径累積分布における累積値が50%の粒子径である。なお、測定の際、無機フィラーの屈折率の設定は1.6とした。
無機フィラーの含有量は、絶縁保護層の固形分(100重量%)中、5〜40重量%であることが好ましく、10〜30重量%がより好ましい。より具体的には、バインダー樹脂100重量部に対して5〜67重量部であることが好ましく、11〜43重量部がより好ましい。無機フィラーの含有量を上記範囲にすることで、エッジ耐性が向上する。
<アンカー層>
補強層とクッション層は、アンカー層を介して積層されてなることが好ましい。
また、アンカー層のガラス転移温度(Tg)は−60〜40℃であることが好ましく、−50〜30℃がより好ましく、−40〜20℃がさらに好ましい。アンカー層のガラス転移温度を上記範囲とすることで、埋め込み性が向上する。
クッション層7は図6に示すように、補強層3とクッション層7との界面にアンカー層5を有することができる。アンカー層5は、クッション層7と補強層3を接合する役割を担う。熱プレス時にアンカー層5に固定されることでクッション層7はより確実に凹凸に埋め込まれる。さらに熱プレス後にクッション層7を剥離する際、補強層3との界面剥離を抑制し歩留まりを高めることができる。
アンカー層5は、熱プレスの温度によって接着性の低下や発泡が起こらないものであれば粘着剤(感圧式接着剤)およびそれ以外の接着剤を用いることができる。
粘着剤は、アクリル系粘着剤またはウレタン系粘着剤が好ましい。
粘着剤以外の接着剤として、熱硬化性接着剤、加圧硬化性接着剤、水硬化性接着剤を用いることができる。熱硬化性接着剤は樹脂層2で説明した熱硬化性樹脂並びに硬化剤を用いることができる。
アンカー層5に粘着剤を用いる場合、図13に示すように、熱プレス時にクッション層7の端部を被覆するようにアンカー層5の端部が流動し、クッション層7の横方向への流動を抑制する。その結果、クッション層7の段差部(凹凸)の溝への押し込みを促し、樹脂層2が凹部にも均一に埋め込まれた被覆樹脂層1を形成することができる。
アンカー層5の厚みは1〜70μmが好ましく3〜50μmがより好ましい。厚みを上記範囲にすることでクッション層7の横方向への流動を抑制し、且つプレスの圧力を効率的にクッション層7に伝えるため埋め込み性が向上する。
[部品搭載基板の製造方法]
本実施形態に係る部品搭載基板は、
基板に電子部品を搭載する工程(a)と、
補強層、クッション層および樹脂層の順で積層されてなる積層体を、電子部品が搭載された基板上に前記樹脂層を対向配置するように載置する工程(b)と、
電子部品の搭載により形成された段差部および基板の露出面に樹脂層が追従するように、熱プレスによって接合して被覆樹脂層を得る工程(c)と、
クッション層と補強層を取り除く工程(d)とにより製造できる。
この時、用いる積層体は、クッション層の溶融温度が、加熱プレス時の温度以下であることが好ましく、補強層の溶融温度が、加熱プレス時の温度より高いことが好ましい。
以下、本実施形態に係る部品搭載基板の製造方法の一例について図7〜図11を用いて説明する。但し、これに限定されるものではない。
部品搭載基板の製造方法としては、基板20に電子部品30を搭載する工程(a)と、電子部品30が搭載された基板20上に積層体10を設置する載置工程(b)と、電子部品30の搭載により形成された段差部の少なくとも一部を含む基板20の露出面に樹脂層2が追従するように、熱プレスによって接合して被覆樹脂層1を得る工程(c)と、その後、クッション層7と補強層3を取り除く工程(d)を備える。
<工程(a)>
工程(a)は、基板に電子部品を搭載する工程である。
まず、基板20に電子部品30を搭載する。図7は、工程(a)により得られる、本実施形態に係る部品搭載基板の製造工程段階の基板の一例である。同図に示すように、基板20上に半導体チップ(不図示)を搭載し、半導体チップが形成されている基板20上を封止樹脂によりモールド成形し、電子部品間の上方から基板20内部まで到達するように、モールド樹脂および基板20をダイシング等によりハーフカットする。予めハーフカットされた基板上に電子部品30をアレイ状に配置する方法でもよい。なお、電子部品30とは、図8の例においては半導体チップをモールド成形した一体物をいい、絶縁体により保護された電子素子全般をいう。ハーフカットは、基板内部まで到達させる態様の他、基板面までカットする態様がある。また、基板全体をこの段階でカットしてもよい。この場合には、粘着テープ付き基体上に基板を載置して位置ずれが生じないようにしておくことが好ましい。この場合、粘着テープ付き基体について熱プレスによる割れや変形の問題が発生する。
前記電子部品間の溝は埋め込み性のムラを解消する観点から、碁盤目状であることが好ましい。また、前記溝の幅(a)に対し溝の深さ(b)は1〜6倍の関係とし、溝の幅(a)を50〜500μmとすることが基板割れを解消する点から好ましい。
モールド成形する場合の封止樹脂の材料は特に限定されないが、熱硬化性樹脂が通常用いられる。封止樹脂の形成方法は特に限定されず、印刷、ラミネート、トランスファー成形、コンプレッション、注型等が挙げられる。モールド成形は任意であり、電子部品の搭載方法も任意に変更できる。
<工程(b)>
工程(b)は、工程(a)の後、補強層、クッション層および樹脂層の順で積層されてなる積層体を、電子部品が搭載された基板上に前記樹脂層を対向配置するように載置する工程である。
図8に示すように、工程(a)の後、積層体10を電子部品30が搭載された基板20上に設置する。積層体10は基板20および電子部品30との接合領域に樹脂層2が対向配置するように載置する。載置後、仮貼付してもよい。
仮貼付とは、電子部品30の少なくとも一部の上面と接触するように仮接合するものであり、樹脂層2がBステージで被着体に固定されている状態をいう。剥離力としては、90°ピール試験で、カプトン200に対する剥離力が1〜5N/cm程度が好ましい。ダイシングした基板に仮貼りする手法として、積層体10を基板上に載せ、アイロン等の熱源で軽く全面または端部を熱プレスして仮貼りする。全面に熱プレスする場合、リジット基板用の熱ロールラミネーターのような装置が利用できる。製造設備あるいは基板20のサイズ等に応じて、基板20の領域毎に複数の積層体10を用いたり、電子部品30毎に積層体10を用いてもよいが、製造工程の簡略化の観点からは、基板20上に搭載された複数の電子部品30全体に1枚の積層体10を用いることが好ましい。
<工程(c)>
工程(c)は、工程(b)後、電子部品の搭載により形成された段差部および基板の露出面に樹脂層が追従するように、熱プレスによって接合して被覆樹脂層を得る工程である。
図9に示すように、工程(b)により得られた製造基板を、一対のプレス基板40間に挟持し、熱プレスする。樹脂層2は、クッション層7の溶融による押圧により、製造基板に設けられたハーフカット溝25に沿うように延伸され、電子部品30および基板20に追従して被覆され、被覆樹脂層1が形成される。プレス基板40をリリースすることにより図10に示すような製造基板が得られる。
熱プレス工程の温度はクッション層7の溶融温度以上かつ、補強層3の溶融温度未満の温度であることが好ましい。この温度とすることで、クッション層7を溶融させつつ、補強層3の強度が維持できる。熱プレス工程の加熱温度は、100℃以上であることが好ましく、より好ましくは110℃以上、さらに好ましくは120℃以上である。また、上限値としては、電子部品30の耐熱性に依存するが、220℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、180℃以下であることがさらに好ましい。
熱プレス時の温度とクッション層7の溶融温度との差は、140〜200℃が好ましく、150〜195℃がより好ましく、160〜190℃がさらに好ましい。上記範囲とすることで、埋め込み性とエッジ部被覆性が良好であり、基板割れも抑制することができる。
なお、このとき用いる積層体は、クッション層の溶融温度が、加熱プレス工程の温度より低いことが好ましく、補強層の溶融温度が、加熱プレス時の温度以上であることが好ましい。より好ましくは、加熱プレス工程の温度に対し、クッション層の溶融温度が10℃未満であり、さらに好ましくは20℃未満である。
また、より好ましくは、加熱プレス工程の温度に対し、溶融層の溶融温度が100℃超えであり、さらに好ましくは120℃超える場合である。
すなわち、熱プレス工程の温度を、クッション層7の溶融温度以上かつ、補強層3の溶融温度未満の温度で用いる場合、クッション層の溶融温度は、熱プレス工程の温度よりも、10℃以下であることが好ましく、20℃以下であることがより好ましい。補強層の溶融温度は、熱プレス工程の温度よりも、100℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましい。
すなわち、例えば熱プレス工程温度が100℃であれば、クッション層の溶融温度は90℃以下であり、補強層の溶融粘度が200℃以上であることにより、より埋め込み性に優れ、基板割れを抑制することができる。
熱プレス工程の圧力は、電子部品30の耐久性、製造設備あるいはニーズに応じて、樹脂層2の被覆性が確保できる範囲において任意に設定できる。圧力範囲としては限定されないが、0.5〜15.0MPa程度が好ましく、1〜13.0MPaの範囲がより好ましく、2〜10.0MPaの範囲がさらに好ましい。なお、必要に応じて被覆樹脂層上に保護層等を設けてもよい。加熱プレス前後の膜厚の差は、1%以上、5%未満の範囲が好ましく、2%以上、4%未満の範囲がより好ましい。5%の未満とすることで被覆樹脂層の反り量を低減できる。1%以上とすることで段差追従性が良好となる。
熱プレス時間は、電子部品の耐熱性、樹脂層に用いるバインダー樹脂、および生産工程等に応じて設定できる。熱プレス時間は1分〜2時間程度の範囲が好適である。なお熱プレス時間は、1分〜1時間程度がより好ましい。バインダー樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合は、この熱プレスにより熱硬化性樹脂が硬化する。但し、熱硬化性樹脂は、流動が可能であれば熱プレス前に部分的に硬化あるいは実質的に硬化が完了していてもよい。
熱プレス装置は、押圧式熱プレス装置、トランスファーモールド装置、コンプレッションモールド装置、真空圧空成形装置等を使用できる。
なお、図9にプレスの方向を示す矢印は一例であって、上下に限るものではない。
<工程(d)>
工程(d)は、工程(c)後、クッション層と補強層を取り除く工程である。
次いで、被覆樹脂層1より上層に被覆されているクッション層7および補強層3を剥離する。これにより、電子部品30を被覆する被覆樹脂層1を有する部品搭載基板101を得る(図1、2、11参照)。
工程(d)の後、ダイシングブレード等を用いて、基板20における部品搭載基板101の個品の製品エリアに対応する位置でXY方向にダイシングする。これにより、電子部品30が被覆樹脂層1で被覆された部品搭載基板が得られる。被覆樹脂層1が電磁波シールド層の場合、基板20に形成されたグランドパターン22と電磁波シールド層が電気的に接続された部品搭載基板が得られる。
なお、ダイシングによる個片化は工程(c)で得られる製造基板の基板面からダイシングする方法も被覆樹脂層のバリを抑制し、クッション層7の剥離性を向上する観点から好ましい。
本実施形態に係る製造方法によれば、積層体を用いて工程(a)〜工程(d)を経て被覆樹脂層1を形成することにより、電子部品30のエッジ部で割れが無く、溝に均一に埋め込まれた被覆樹脂層1を有する基板割れのない部品搭載基板101を製造できる。また、この製造方法では積層体に補強層を有するため、積層体にある程度のコシがありハンドリング性が良く、加えて剥離処理も容易であり生産性に優れている。また、凹凸のある複数の電子部品を一括して被覆できるので、生産性に優れる。さらに、部品の配置位置や形状等によらずに被覆樹脂層を形成できるので、汎用性が高い。製造基板のサイズに応じて、最適なサイズに裁断することも容易である。また、本実施形態に係る積層体を用いることにより、形状追従性の優れた被覆樹脂層1を有する部品搭載基板101を提供できる。
また、電磁波遮蔽シートを基板の面方向に押圧して圧着させているので、電子部品の天面の被覆樹脂層の平滑性に優れる。このため、製品名あるいはロット番号をインクジェット方式やレーザーマーキング方式で印字した際、文字の視認性が向上した高品質な部品搭載基板を提供できる。また、熱プレス時の条件を制御することにより厚みを制御しやすく、薄型化も容易であるというメリットを有する。
[電子機器]
本実施形態に係る電子部品搭載基板は、例えば、基板20の裏面に形成されたはんだボール等を介して実装基板に実装することができ、電子機器に搭載できる。例えば、本実施形態に係る電子部品搭載基板は、パソコン、ダブレット端末、スマートフォン、ドローン等をはじめとする種々の電子機器に用いることができる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、実施例中の「部」とあるのは「質量部」を、「%」とあるのは「質量%」をそれぞれ表すものとする。また、本発明に記載の値は、以下の方法により求めた。
(1)試験基板の作製
ガラスエポキシからなる基板上に、モールド封止された電子部品をアレイ状に搭載した基板を用意した。基板の厚みは0.3mmであり、モールド封止厚、即ち基板上面からモールド封止材の頂面までの高さ(部品高さ)Hは0.7mmである。その後、部品同士の間隙である溝に添ってハーフダイシングを行い、試験基板を得た(図12参照)。ハーフカット溝深さは0.8mm(基板20のカット溝深さは0.1mm)、ハーフカット溝幅は200μmを作製した。
試験基板の模式的断面図を図12に示す。
以下、実施例で使用した材料を示す。
導電性フィラー1:「銀からなる鱗片状粒子平均粒子径D50=6.0μm、厚み0.8μm」(福田金属箔粉工業社製)
電波吸収フィラー1:Fe−Si−Cr系鱗片状磁性粒子(平均粒子径D50:9.8μm、厚み0.5μm)
電波吸収フィラー2:Fe−Co系鱗片状磁性粒子(平均粒子径D50:13μm、厚み0.6μm)
電波吸収フィラー3:CNT粒子(平均粒子径D50:15μm、厚み0.9μm)
無機フィラー1:タルク微粒子(平均粒子径D50:9.8μm、厚み0.5μm)
無機フィラー2:シリカ微粒子(平均粒子径D50:13μm、厚み0.6μm)
バインダー樹脂1:エーテル系ウレタンウレア樹脂 酸価10[mgKOH/g](トーヨーケム社製)
バインダー樹脂2:付加型ポリエステル系樹脂 酸価7[mgKOH/g](トーヨーケム社製)
硬化性化合物1:エポキシ樹脂、「デナコールEX830」(2官能エポキシ樹脂 エポキシ当量=268g/eq)ナガセケムテックス社製
硬化性化合物2:エポキシ樹脂、「jER157S70」(ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂 エポキシ当量=208g/eq)三菱化学社製
硬化性化合物3:エポキシ樹脂、「YX8000」(水添ビスフェノールエポキシ樹脂 エポキシ当量=210g/eq)三菱化学社製
離型性基材:表面にシリコーン離型剤をコーティングした厚みが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム
補強層の材料および各種物性値を表1に示す。
クッション層の材料および各種物性を表2に示す。
<厚み測定>
被覆樹脂層の厚みは、研磨法によって部品搭載基板の断面出しを行い、レーザー顕微鏡で電子部品の上面領域における最も厚みのある箇所の膜厚を測定した。異なる部品搭載基板の断面出しのサンプル5つについて同様に測定し、その平均値を厚みとした。
積層体を構成する各層の厚みは、接触式膜厚計を用いて異なる5ヶ所について膜厚を測定し、その平均値を厚みとした。
<導電性フィラー、電波吸収フィラーの厚み>
被覆樹脂層の厚みを測定した切断面画像を、電子顕微鏡で千倍〜5万倍程度に拡大した画像を元に異なる粒子を約10〜20個を測定し、その平均値を使用した。
<平均粒子径D50
平均粒子径D50は、レーザー回折・散乱法粒度分布測定装置LS13320(ベックマン・コールター社製)を使用し、トルネードドライパウダーサンプルモジュールにて、導電性フィラー、電波吸収フィラー、または無機フィラーを測定して得た平均粒子径D50の数値であり、粒子径累積分布における累積値が50%の粒子径である。分布は体積分布、屈折率の設定は1.6とした。当該粒子径であればよく、一次粒子でも二次粒子でもよい。
<貯蔵弾性率とガラス転移温度(Tg)>
動的弾性率測定装置DVA−200(アイティー計測制御社製)を用いて、積層体を構成する各層に対して変形様式「引張り」、周波数10Hz、昇温速度10℃/分、測定温度範囲−80℃〜300℃の条件での測定を行い、ガラス転移温度(Tg)と120℃、150℃、180℃における貯蔵弾性率を求めた。
<溶融温度>
本発明で溶融温度は以下の方法より求めた。補強層またはクッション層のサンプルを5mgを採り、セイコーインスツル社製の示差走査熱量計DSC220に載置し、窒素フロー(50ml/min.)雰囲気下で室温〜300℃まで昇温し、300℃から0℃まで冷却して前歴を取った後、再度10℃/minの割合で昇温させ、その時のDSC吸収熱量曲線における吸熱ピークの中で、最大高さのピーク温度を溶融温度とした。複数の吸熱ピークが検出される場合は最も低温側のピークを溶融温度とした。
<酸価の測定>
共栓付き三角フラスコ中に熱硬化性樹脂を約1g精密に量り採り、トルエン/エタノール(容量比:トルエン/エタノール=2/1)混合液50mLを加えて溶解する。これに、フェノールフタレイン試液を指示薬として加え、30秒間保持する。その後、溶液が淡紅色を呈するまで0.1mol/Lアルコール性水酸化カリウム溶液で滴定する。酸価は次式により求めた。酸価は樹脂の乾燥状態の数値とした。
酸価(mgKOH/g)=(a×F×56.1×0.1)/S
S:試料の採取量×(試料の固形分/100)(g)
a:0.1mol/Lアルコール性水酸化カリウム溶液の滴定量(mL)
F:0.1mol/Lアルコール性水酸化カリウム溶液の力価
<重量平均分子量(Mw)の測定>
Mwの測定は東ソ−社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)「HPC−8020」を用いた。GPCは溶媒(THF;テトラヒドロフラン)に溶解した物質をその分子サイズの差によって分離定量する液体クロマトグラフィ−である。測定は、カラムに「LF−604」(昭和電工社製:迅速分析用GPCカラム:6mmID×150mmサイズ)を直列に2本接続して用い、流量0.6mL/min、カラム温度40℃の条件で行い、重量平均分子量(Mw)の決定はポリスチレン換算で行った。
[実施例1]
バインダー樹脂1(固形分)60部と、バインダー樹脂2(固形分)40部と、硬化性化合物1を15部と、硬化性化合物2を15部と、導電性フィラー1を320部と、を容器に仕込み、不揮発分濃度が45質量%になるようトルエン:イソプロピルアルコール(質量比2:1)の混合溶剤を加えディスパーで10分攪拌することで導電性樹脂組成物を得た。
この導電性樹脂組成物を乾燥厚みが50μmになるようにドクターブレードを使用して離型性基材に塗工した。そして、100℃で2分間乾燥することで離型性基材と導電性樹脂層とが積層されたシートAを得た。
別途、補強層としてポリエチレンテレフタレートE−1と、クッション層としてメタロセンプラストマーC−2と、離形層としてポリメチルペンテン(三井化学社製「MX004」)とを、マルチマニホールドダイを用いて共押出により、積層シート化したシートBを得た。この時、クッション性の部材の膜厚は125μm、離形層の膜厚は25μmであり、クッション層の膜厚は150μmであった。
次いでシートAの樹脂層の面とシートBの離形層面をロールラミネーターで張り合わせることで、積層体を得た。
得られた積層体を10cm×10cmにカットし、離形性基材を剥離して、導電性樹脂層を試験基板に載置した。その後、積層体の補強層の上方から基板面に対し5MPa、160℃の条件で20分熱プレスした。熱プレス後、冷却し、補強層とクッション層を同時に剥離することで、被覆樹脂層が形成された電子部品搭載基板を得た。
[実施例2〜6、8〜9、および比較例1〜2]
各層の厚みと諸物性、各成分とその配合量(質量部)、試験基板の電子部品の溝幅、溝深さ、を表3〜5に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、部品搭載基板を作製した。表3〜5に示すバインダー樹脂および硬化性化合物の配合量は固形分質量である。
[実施例7、10〜34、および比較例3]
バインダー樹脂1(固形分)60部と、バインダー樹脂2(固形分)40部と、硬化性化合物1を15部と、硬化性化合物2を15部と、導電性フィラー1を320部と、を容器に仕込み、不揮発分濃度が45質量%になるようトルエン:イソプロピルアルコール(質量比2:1)の混合溶剤を加えディスパーで10分攪拌することで導電性樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物を乾燥厚みが50μmになるようにドクターブレードを使用して離型性基材に塗工した。そして、100℃で2分間乾燥することで離型性基材と導電性樹脂層とが積層されたシートAを得た。
別途、50μmPETフィルム(「テトロンG2」テイジン社製)にアンカー層として9μmのアクリル系粘着剤層(Tgが−40℃、トーヨーケム社製)を形成し、クッション層として熱溶融樹脂層の両面をポリメチルペンテンで積層された三井東セロ社製「オピュランCR1012MT4(層厚150μm)」の片面側とを粘着剤層面で張り合わせることでシートCを得た。
次いでシートAの樹脂層の面とシートCのクッション層面をロールラミネーターで張り合わせることで、積層体を得た。
[比較例4]
バインダー樹脂1(固形分)60部と、バインダー樹脂2(固形分)40部と、硬化性化合物1を15部と、硬化性化合物2を15部と、導電性フィラー1を320部と、を容器に仕込み、不揮発分濃度が45質量%になるようトルエン:イソプロピルアルコール(質量比2:1)の混合溶剤を加えディスパーで10分攪拌することで導電性樹脂組成物を得た。
この導電性樹脂組成物を乾燥厚みが50μmになるようにドクターブレードを使用して離型性基材に塗工した。そして、100℃で2分間乾燥することで離型性基材と導電性樹脂層とが積層されたシートAを得た。
別途、50μmPETフィルム(「テトロンG2」テイジン社製)に9μmのアクリル系粘着剤層(Tgが−40℃、トーヨーケム社製)を形成し、クッション層として熱溶融樹脂層の両面をポリメチルペンテンで積層された三井東セロ社製「オピュランCR1012MT4(層厚150μm)」の片面側とを粘着剤層面で張り合わせることでシートCを得た。
次いでシートAの樹脂層の面とクッション層として熱溶融樹脂層の両面をポリメチルペンテンで積層された三井東セロ社製「オピュランCR1040(層厚150μm)」の片面側とをロールラミネーターで張り合わせることで、比較例4の積層体を得た。
[比較例5]
バインダー樹脂1(固形分)60部と、バインダー樹脂2(固形分)40部と、硬化性化合物1を15部と、硬化性化合物2を15部と、導電性フィラー1を320部と、を容器に仕込み、不揮発分濃度が45質量%になるようトルエン:イソプロピルアルコール(質量比2:1)の混合溶剤を加えディスパーで10分攪拌することで導電性樹脂組成物を得た。
この導電性樹脂組成物をシリコン系離型剤を塗布した50μmPETフィルム(「テトロンG2」テイジン社製)の離形処理面に乾燥厚みが50μmとなるようにドクターブレードを使用して離型性基材に塗工した。そして、100℃で2分間乾燥することで、比較例5の積層体を得た。
上記実施例および比較例について、以下の測定方法および評価基準にて評価した。
<埋め込み性評価>
実施例1〜34、比較例1〜5で得た部品搭載基板を、研磨法によって図1、2に示す断面を形成し、ハーフダイシング溝25の被覆樹脂層の断面を10か所電子顕微鏡で観察することにより、段差追従性を評価した。
評価基準は以下の通りである。

◎:すべての溝が埋め込まれている。非常に良好な結果である。
〇:9か所の溝が埋め込まれている。良好な結果である。
△:8か所の溝が埋め込まれている。実用上問題ない。
×:すべての溝が埋め込まれていない。実用不可。
<エッジ被覆性>
図17に示す部品搭載基板のエッジ部の破れを顕微鏡によって観察し評価した。観察は異なる4カ所のエッジ部を評価した。
評価基準は以下の通りである。

◎:破れ無し。非常に良好な結果である。
〇:一部被覆樹脂層が透けている。良好な結果である。
△:一部破れ、電子部品が露出しているが、実用上問題ない。
×:上記△の評価未満、若しくはエッジ全体で破れ発生し電子部品が全域露出。実用不可。
<基板割れ評価>
図17に示す部品搭載基板の溝部の裏側にあたる部分の割れをレーザー顕微鏡によって観察し評価した。観察は異なる溝20カ所を評価した。
評価基準は以下の通りである。

◎:割れ無し。非常に良好な結果である。
〇:割れの発生個所が5未満。良好な結果である。
△:割れの発生個所が5以上、10未満。実用上問題ない。
×:割れの発生個所が10以上。実用不可。
<クッション層の剥離性の評価>
実施例1〜34、比較例1〜5で得た部品搭載基板からクッション層および補強層を手で剥がして、クッション層の剥離性を評価した。
評価基準は以下の通りである。

◎:剥離時に補強層とクッション層の伸長および、補強層との界面剥離も無く剥離が可能。非常に良好な結果である。
〇:剥離時に補強層とクッション層が伸長するが、補強層との界面剥離はなく剥離が可能。良好な結果である。
△:剥離時に補強層とクッション層が伸長し、且つ補強層との界面剥離が生じるものの剥離は可能。実用上問題ない。
×:クッション層が千切れて剥がれない。実用不可。
実施例および比較例に係る部品搭載基板の評価結果を表3〜5に示す。
1 被覆樹脂層
2 樹脂層
3 補強層
4 離形層
5 アンカー層
6 クッション性の部材
7 クッション層
10 積層体
20 基板
21 配線または電極
22 グランドパターン
23 インナービア
24 はんだボール
25 ハーフダイシング溝
30 電子部品
31 半導体チップ
32 モールド樹脂
33 ボンディングワイヤ
40 プレス基板
101〜102 部品搭載基板

Claims (10)

  1. 基板と、
    前記基板の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、
    前記電子部品の搭載により形成された段差部および基板の露出面を被覆する被覆樹脂層と、
    を備える電子部品搭載基板を構成する前記被覆樹脂層を形成するための積層体であって、
    補強層、クッション層および樹脂層の順で積層され、
    前記クッション層の溶融温度は、60℃〜120℃であり、
    前記補強層は、150℃における貯蔵弾性率が2.0E+08Pa以上であることを特徴とする積層体。
  2. 前記樹脂層は、150℃における貯蔵弾性率が5.0E+05Pa以上1.0E+10Pa未満であることを特徴とする請求項1記載の積層体。
  3. 前記樹脂層は、導電性フィラー、および電波吸収フィラーの少なくともいずれかを含有することを特徴とする請求項1または2記載の積層体。
  4. 前記補強層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、およびポリフェニレンサルファイドからなる群より選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の積層体。
  5. 前記補強層と前記クッション層は、アンカー層を介して積層されてなることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の積層体。
  6. 前記アンカー層のガラス転移温度(Tg)は、−60〜40℃であること特徴とする請求項5記載の積層体。
  7. 前記アンカー層は、アクリル系粘着剤およびウレタン系粘着剤の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項5または6記載の積層体。
  8. 基板と、
    前記基板の少なくとも一方の面に搭載された電子部品と、
    前記電子部品の搭載により形成された段差部および基板の露出面を被覆する被覆樹脂層とを備え、
    前記電子部品の搭載により形成された段差部の溝が碁盤目状であり、
    前記溝の幅(a)を1としたときに、溝の深さ(b)が1〜6倍であり、
    溝の幅(a)は、50〜500μmである電子部品搭載基板を構成する前記被覆樹脂層を形成するための積層体であって、
    補強層、クッション層および樹脂層の順で積層され、
    前記クッション層の溶融温度は、60℃〜120℃であり、
    前記補強層は、150℃における貯蔵弾性率が2.0E+08Pa以上であることを特徴とする積層体。
  9. 請求項1〜8いずれか1項記載の積層体により形成されてなる被覆樹脂層を備える電子部品搭載基板。
  10. 基板に電子部品を搭載する工程(a)と、
    補強層、クッション層および樹脂層の順で積層されてなる積層体を、電子部品が搭載された基板上に前記樹脂層を対向配置するように載置する工程(b)と、
    電子部品の搭載により形成された段差部および基板の露出面に樹脂層が追従するように、熱プレスによって接合して被覆樹脂層を得る工程(c)と、
    クッション層と補強層を取り除く工程(d)とを備え、
    前記積層体のクッション層の溶融温度は、60℃〜120℃であり、
    前記積層体の補強層は、150℃における貯蔵弾性率が2.0E+08Pa以上であることを特徴とする部品搭載基板の製造方法。
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