JP6795673B2 - 電子デバイス封止用シート、及び、電子デバイスパッケージの製造方法 - Google Patents
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Description
表面粗さRaが0.3μm以上である第1の面と、
表面粗さRaが0.1μm以下である第2の面とを有することを特徴とする。
なお、レーザーマーキングは、熱硬化後に行われる場合がある。しかしながら、熱硬化前の表面粗さRaが0.3μm以上であれば、熱硬化後においても一定以上の表面粗さを有することになる。従って、熱硬化前の表面粗さRaが0.3μm以上であれば、レーザーマーキングされた部分の視認性に優れることになる。
また、表面粗さRaが0.1μm以下である第2の面を有するため、第2の面を被着体に貼り付ければ、貼付面にボイドが発生することを抑制することができる。
電子デバイスがバンプを介して被着体上に固定された積層体を準備する工程と、
前記電子デバイス封止用シートを準備する工程と、
前記電子デバイス封止用シートの前記第2の面と前記電子デバイスとが接触するように、前記電子デバイス封止用シートを、前記積層体の前記電子デバイス上に配置する工程と、
熱プレスにより、前記電子デバイスを前記電子デバイス封止用シートに埋め込む工程と、
前記埋め込む工程の後、前記電子デバイス封止用シートを熱硬化させて封止体を得る工程とを含むことを特徴とする。
また、表面粗さRaが0.1μm以下である第2の面が電子デバイスや被着体に貼り付くため、貼付面にボイドが発生することを抑制することができる。
なお、レーザーマーキングは、熱硬化後に行われる場合がある。しかしながら、熱硬化前の表面粗さRaが0.3μm以上であれば、熱硬化後においても一定以上の表面粗さを有することになる。従って、熱硬化前の表面粗さRaが0.3μm以上であれば、レーザーマーキングされた部分の視認性に優れることになる。
また、第1の面11aは、外観性の観点から、表面粗さRaが3.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは2.0μm以下である。
また、第2の面11bの表面粗さRaは、小さいほど好ましいが、例えば、0.01μm以上である。
同様に、第2の面11bの表面粗さRaは、例えば、第2の面11bにセパレータ11dを積層する場合には、セパレータ11dの表面粗さによりコントロールすることができる。また、封止用シート11に無機充填剤を含有させる場合には、無機充填剤の含有量や粒径(平均粒径)によりコントロールすることができる。
また、前記無機充填剤としては、平均粒子径の異なる2種以上の無機充填剤を用いてもよい。平均粒径の異なる2種以上の無機充填剤を用いる場合、前記の「無機充填剤の平均粒径は50μm以下」とは、無機充填剤全体の平均粒径が50μm以下のことをいう。
平均粒径50μm以下の範囲のものを用いると、第1の面11aの表面粗さRaを0.3μm以上とし、且つ、第2の面11bの表面粗さRaを0.1μm以下とし易くなる。
前記2つのピークは、特に限定されないが、粒径の大きい側のピークが、3〜30μmの範囲内にあり、粒径の小さい側のピークが0.1〜1μmの範囲内にあることが好ましい。前記2つのピークが前記数値範囲内にあると、無機充填剤の含有量をさらに多くすることが可能となる。
上記粒度分布は、具体的には、以下の方法により得られる。
(a)封止用シート11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る。
(b)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)を求める。
なお、封止用シート11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う。なお、平均粒径の算出も粒度分布と同時に行うことができる。
シランカップリング剤により無機充填剤の表面処理をすれば、封止用シート11の粘度が大きくなりすぎるのを抑制することができるが、シランカップリング剤の量が多いとアウトガス発生量も増加する。そのため、無機充填剤を予め表面処理したとしても、封止用シート11の作成時に発生するアウトガスにより、封止用シート11の性能が低下することとなる。一方、シランカップリング剤の量が少ないと粘度が大きくなりすぎる場合がある。そこで、無機充填剤100重量部に対して0.5〜2重量部のシランカップリング剤により無機充填剤を予め表面処理すれば、好適に粘度を低下させることができるとともに、アウトガスによる性能低下を抑制することができる。
また、前記無機充填剤として、平均粒径の異なる2種類の無機充填剤を混合したものを用いる場合、平均粒径の小さい方の無機充填剤と大きい方の無機充填剤との両方を予めシランカップリング剤で表面処理しておくことがより好ましい。この場合、粘度の上昇をさらに抑制することが可能となる。
封止用シート11は、適当な溶剤に封止用シート11を形成するための樹脂等を溶解、分散させてワニスを調整し、このワニスをセパレータ11c又はセパレータ11d上に所定厚みとなる様に塗布して塗布膜を形成した後、該塗布膜を所定条件下で乾燥させて形成することができる。塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度70〜160℃、乾燥時間1〜30分間の範囲内で行われる。その後、もう一方のセパレータを貼り付ける。
また、他の方法として、支持体上に前記ワニスを塗布して塗布膜を形成した後、前記乾燥条件で塗布膜を乾燥させて封止用シート11を形成してもよい。その後、セパレータ11c又はセパレータ11d上に封止用シート11を支持体と共に貼り合わせる。その後、支持体を剥離し、もう一方のセパレータを貼り付ける。封止用シート11が、特に、熱可塑性樹脂(アクリル樹脂)、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を含む場合、これらすべてを溶剤に溶解させた上で、塗布、乾燥させる。溶剤としては、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン等を挙げることができる。
また、封止用シート11は、混練押出により製造してもよい。混練押出により製造する方法としては、例えば、封止用シート11を形成するため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、得られた混練物を可塑加工してシート状に形成する方法などが挙げられる。
具体的には、溶融混練後の混練物を冷却することなく高温状態のままで、押出成形することで、封止用シートを形成することができる。このような押出方法としては、特に制限されず、Tダイ押出法、ロール圧延法、ロール混練法、共押出法、カレンダー成形法などが挙げられる。押出温度としては、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。以上により、封止用シート11を形成することができる。
本実施形態に係る電子デバイスパッケージの製造方法は、
電子デバイスがバンプを介して被着体上に固定された積層体を準備する工程と、
電子デバイス封止用シートを準備する工程と、
電子デバイス封止用シートの第2の面と前記電子デバイスとが接触するように、前記電子デバイス封止用シートを、前記積層体の前記電子デバイス上に配置する工程と、
熱プレスにより、前記電子デバイスを前記電子デバイス封止用シートに埋め込む工程と、
前記埋め込む工程の後、前記電子デバイス封止用シートを熱硬化させて封止体を得る工程と
を少なくとも含む。
前記電子デバイスとしては、センサー、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタなどの中空構造を有する電子デバイス(中空型電子デバイス);半導体チップ、IC(集積回路)、トランジスタなどの半導体素子;コンデンサ;抵抗などが挙げられる。
具体的に、以下で説明する実施形態では、プリント配線基板12上に搭載されたSAWチップ13を封止用シート11により中空封止して中空パッケージを作製する場合について説明する。なお、SAWチップ13とは、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタを有するチップである。すなわち、本実施形態では、本発明の電子デバイスが、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタを有するチップである場合について説明する。
本実施形態に係る電子デバイスパッケージの製造方法では、まず、複数のSAWチップ13(SAWフィルタ13)がプリント配線基板12上に搭載された積層体15を準備する(図2参照)。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(中空部の幅)は適宜設定でき、一般的には10〜100μm程度である。
また、本実施形態に係る電子デバイスパッケージの製造方法では、封止用シート11(図1参照)を準備する。
次に、図3に示すように、下側加熱板22上に、積層体15を、SAWチップ13が固定された面を上にして配置するとともに、SAWチップ13面上に封止用シート11を配置する。この際、封止用シート11の第2の面11bにセパレータ11dが積層されている場合には、セパレータ11dを剥離した後、封止用シート11の第2の面11bがSAWチップ13に接触するように配置する。この工程においては、下側加熱板22上にまず積層体15を配置し、その後、積層体15上に封止用シート11を配置してもよく、積層体15上に封止用シート11を先に積層し、その後、積層体15と封止用シート11とが積層された積層物を下側加熱板22上に配置してもよい。
次に、図4に示すように、下側加熱板22と上側加熱板24とにより熱プレスして、SAWチップ13を封止用シート11に埋め込む。下側加熱板22、及び、上側加熱板24は、平板プレスが備えるものであってよい。封止用シート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こととなる。
前記減圧条件としては、圧力が、例えば、0.1〜5kPa、好ましくは、0.1〜100Paであり、減圧保持時間(減圧開始からプレス開始までの時間)が、例えば、5〜600秒であり、好ましくは、10〜300秒である。
次に、封止用シート11の第1の面11aにセパレータ11cが積層されている場合には、セパレータ11cを剥離する(図5参照)。
次に、封止用シート11を熱硬化させて封止体25を得る。封止用シート11の第1の面11aは、熱硬化前の表面粗さRaが0.3μm以上であるので、熱硬化後においても一定以上の表面粗さを有している。具体的には、例えば、熱硬化後の表面粗さRaは、0.3μm以上である。
特に、本実施形態では、セパレータ11cを剥離した後に、熱硬化を行っている。熱硬化時、有機成分は、僅かに収縮し、封止用シート11の厚さ(有機成分に依存する厚さ)は、僅かに薄くなる。従って、有機成分中に分散されている無機充填剤の表面形状が僅かに第1の面11aに現れる。その結果、熱硬化後の第1の面11aの表面粗さRaは、無機充填剤の存在にも影響を受けることとなる。そのため、より好適に第1の面11aの表面を荒らすことができ、レーザーマーキング工程によりレーザーマーキングされる部分の視認性をより高めることができる。
次に、図6に示すように、レーザーマーキング用のレーザー30を用いて、封止用シート11にレーザーマーキングを行なう。第1の面11aは、一定以上の表面粗さRaを有しているので、レーザーマーキングされた部分の視認性に優れる。なお、レーザーマーキングを行う前に、シリコン−ニッケルをターゲットとしたスパッタリングにより、第1の面11aに薄膜を形成してもよい。前記薄膜を形成しておくと、よりレーザーマーキング部分の視認性が向上する。
レーザーマーキング工程の後、封止体25のダイシングを行ってもよい(図6参照)。これにより、SAWチップ13単位での電子デバイスパッケージ18(中空型電子デバイスパッケージ)を得ることができる。
必要に応じて、電子デバイスパッケージ18に対してバンプを形成し、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。電子デバイスパッケージ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。
この場合、熱硬化時に第1の面にセパレータが積層された状態である。そのため、セパレータと封止用シートの有機成分との間で界面張力が働いており、セパレータ近辺の有機成分が収縮すると、その分、他の部分から有機成分がセパレータ側に引き寄せられる。その結果、上述した実施形態の場合(セパレータ11cを剥離した後、熱硬化を行う場合)ほどは、有機成分中に分散されている無機充填剤の表面形状が第1の面11aに現れない。つまり、この場合、よりセパレータの形状に依存した表面粗さとすることができる点で優れる。
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:群栄化学製のLVR8210DL(ノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量104g/eq.、軟化点60℃)
熱可塑性樹脂:根上工業社製のHME−2006M(カルボキシル基含有のアクリル酸エステル共重合体、重量平均分子量:約60万、ガラス転移温度(Tg):−35℃)
無機充填剤A:電気化学工業社製のFB−5SDC(平均粒径5μm、表面処理ナシ)
無機充填剤B:アドマテックス社製のSO−25R(平均粒径0.5μm)を3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製の製品名:KBM−503)で表面処理したもの。無機充填剤Bの100重量部に対して1重量部のシランカップリング剤で表面処理。
無機充填剤C:電気化学工業社製のFB−9454F(平均粒径20μm、表面処理ナシ)
カーボンブラック:三菱化学社製の#20
硬化促進剤:四国化成工業社製の2P4MHZ−PW(2−フェニル−4−ヒドロキシメチル−5−メチルイミダゾール)
TPX A:三井化学東セロ(株)製:X−88BMT4 両面エンボスタイプ(凹凸小面)
TPX B:三井化学東セロ(株)製:X−88BMT4 両面エンボスタイプ(凹凸大面)
PET A:(株)フジコー社製:50−X42
PET B:帝人社製:U70
PET C:三菱樹脂(株)社製:MRA38
表1に記載の封止用シートの配合比に従い、各成分を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶解、分散させ、濃度85重量%のワニスを得た。このワニスを、第1の面側のセパレータ上に塗布した後、110℃で5分間乾燥させた。これをシートXとした。
また、前記ワニスを、第2の面側のセパレータとするセパレータ上に塗布した後、110℃で5分間乾燥させた。これをシートYとした。シートYは、同じものを3つ作製した。第1の面側のセパレータとするセパレータ、及び、第2の面側のセパレータとするセパレータは、表1に示した通りである。これにより、厚さ55μmのシート(シートX、シートY)を得た。この4つのシートを積層させて、厚さ220μmのシートを作製した。具体的な4層の積層方法としては、以下の通りである。
(1)第1の面側のセパレータに積層されたシートXと、第2の面側のセパレータに積層されたシートYとを貼り合わせて、積層体Z1とする。
(2)2つの、第2の面側のセパレータに積層されたシートYを貼り合わせて、積層体Z2とする。
(3)積層体Z1から、第2の面側のセパレータを剥離するとともに、積層体Z2から、一方の第2の面側のセパレータを剥離する。
(4)上記(3)の操作で露出したシート面同士を貼り合わせて、両面にセパレータを有する4層構造の封止用シートを得た。
実施例、比較例にて使用したセパレータの表面粗さ(Ra)を、JIS B 0601に基づき、Lasertec社製の共焦点顕微鏡(OPTELICS H300)を用いて測定した。測定条件は、50倍とし、測定値は、測定データにMedian filterをかけて求めた。測定は、各封止用シートについて、測定箇所を変更しながら5回行い、その平均値を表面粗さ(Ra)とした。これを各セパレータ表面粗さRaとした。結果を下記表1に示す。
実施例、及び、比較例に係る封止用シートの熱硬化前の第1の面、及び、第2の面の表面粗さ(Ra)を、JIS B 0601に基づき、Lasertec社製の共焦点顕微鏡(OPTELICS H300)を用いて測定した。測定条件は、セパレータの表面粗さの測定時と同様とした。具体的には、上記にて作製した両面セパレータ付き封止用シートから、第1の面側のセパレータを剥離した後、第1の面の表面粗さ(Ra)を測定した。また、上記にて作製した両面セパレータ付き封止用シートから、第2の面側のセパレータを剥離した後、第2の面の表面粗さ(Ra)を測定した。結果を表1に示す。
実施例、及び、比較例に係る封止用シートの熱硬化後の表面粗さ(Ra)を、JIS B 0601に基づき、Lasertec社製の共焦点顕微鏡(OPTELICS H300)を用いて測定した。測定条件は、セパレータの表面粗さの測定時と同様とした。
具体的には、以下の2通りの場合について測定した。
測定方法A:両面セパレータ付き封止用シートの状態で封止用シートを熱硬化させた後、第1の面側のセパレータを剥離し、封止用シートの第1の面の表面粗さRaを測定した。
測定方法B:両面セパレータ付き封止用シートから、第1の面側のセパレータを剥離した後、封止用シートを熱硬化させた。その後、封止用シートの第1の面の表面粗さRaを測定した。
なお、熱硬化条件は、測定方法A、測定方法Bのいずれの場合にも、150℃、1時間とした。結果を表1に示す。
実施例、及び、比較例に係る封止用シートの熱硬化後のレーザーマーキング性について、以下のようにして評価した。
・評価方法A
実施例、比較例にて作成した両面セパレータ付き封止用シートの状態で封止用シートを熱硬化させた後、第1の面側のセパレータを剥離した。次に、第1の面に、レーザー印字装置(商品名「MD−S9900」、KEYENCE社製)を用いて、下記の照射条件にて、レーザー印字した。
<レーザー印字の照射条件>
レーザー波長:532nm
レーザーパワー:1.2W
周波数:32kHz
レーザー印字された第1の面に、KEYENCE社の装置名:CA−DDW8を用いて、第1の面に対し全方位方向から斜光照明を照射し、CCDカメラ(装置名:CV−0350)(KEYENCE社製)で反射光を取り込んだ。取り込んだ反射光の明度をKEYENCE社の装置名:CV−5000を用いて測定した。明度測定は、レーザー印字部と非印字部との両方に対して行なった。なお、明度とは、白色を100%と黒色を0%とした値であり、本明細書においては、上述したKEYENCE社の装置名、CV−5000を用いて測定した値とする。レーザー印字部の明度と非印字部の明度の差をコントラスト[%]とし、40%以上の場合を○、40%未満の場合を×としてレーザーマーキング性を評価した。結果を表1に示す。
・評価方法B
実施例、比較例にて作成した両面セパレータ付き封止用シートから、第1の面側のセパレータを剥離した後、封止用シートを熱硬化させた。次に、第1の面に、レーザー印字した。レーザー印字の照射条件は、評価方法Aと同様とした。また、評価方法Aと同様にしてレーザーマーキング性を評価した。結果を下記表1に示す。
なお、熱硬化条件は、評価方法A、評価方法Bのいずれの場合にも、150℃、1時間とした。結果を表1に示す。
13 SAWフィルタ(電子デバイス)
14 中空部
15 積層体
18 電子デバイスパッケージ
25 封止体
Claims (1)
- 表面粗さRaが0.3μm以上である第1の面、および表面粗さRaが0.1μm以下である第2の面を有する電子デバイス封止用シートと、
前記電子デバイス封止用シートの前記第1の面に積層されたセパレータとを備え、
前記セパレータが前記第1の面に積層された状態で、150℃、1時間で熱硬化をおこなってから測定される前記第1の面の表面粗さRaが0.3μm以上であり、
前記セパレータをはく離した後に、150℃、1時間で熱硬化をおこなってから測定される前記第1の面の表面粗さRaが0.3μm以上であることを特徴とする、
セパレータ付き電子デバイス封止用シート。
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