JP7161084B1 - 電子部品実装基板の封止方法および熱硬化性シート - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
電子部品実装基板の封止方法に用いる熱硬化性シートは、単層構造でもよく、複層構造でもよい。複層構造とは、組成の異なる層が2層以上積層された構造である。
複層構造を有する熱硬化性シートは、例えば、カレンダー製膜法、キャスティング成膜法、インフレーション押出法、Tダイ押出法、ドライラミネート法などで各層を個別で成膜しておき、その後、貼り合わせるか、共押出し法などを用いて製造し得る。基材上に熱硬化性シートを形成し、使用時に基材を剥離してもよい。基材としては、特に限定されないが、プラスチックフィルム、紙、不織布、金属などが挙げられる。プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリオレフィン系フィルム、ハロゲン化ビニル重合体系フィルム、アクリル樹脂系フィルム、ゴム系フィルム、セルロース系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリスチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、シクロオレフィンポリマー系フィルムが挙げられる。また、シリコーンなどで離型処理した基材を用いることもできる。基材の厚さは特に限定されないが、好ましくは500μm以下である。
まず、複数の電子部品が実装された基板を準備する。電子部品と基板との間には空間が設けられている。図1は、電子部品実装基板10の一例を示す概念図である。電子部品実装基板10が具備する基板11は、円形の外形を有するノッチウエハである。基板11の表面には、電子部品12として複数の矩形の半導体チップが実装されている。なお、図1は概念図であり、必ずしも実際の電子部品のサイズを反映していない。
次に、電子部品12と接するように熱硬化性シート20を基板11上に載置する。ここで、複数の電子部品12を全て囲うとともに囲まれた面積が最小になる枠線F上の任意の点を、点Pとする。点Pと基板の中心Cとの距離をLpとする。点Pと基板の中心Cとを通る直線Lcpと熱硬化性シートの外縁Sとが交わる点を、点Qとする。このとき、点Qと基板11の中心Cとの距離Lqは0.9Lp以上を満たす。
次に、電子部品実装基板10に載置した熱硬化性シート20を加熱成型し、電子部品12と基板11との間の空間に熱硬化性シート20の溶融物を充填し、溶融物を硬化させる。図3は、電子部品実装基板10の封止方法の工程図である。
以下に実施例および比較例に基づいて、本発明を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。
<熱硬化性シートの作製>
(1)表1に示す配合で熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)、硬化剤、フィラー(溶融シリカ:平均粒子径(D50)2.8μm、最大粒子径(Dmax)10μm)、カーボンブラック(平均粒子径24nm)、シランカップリング剤A(KBM503:信越シリコーン製)、イオン捕捉剤(無機イオン交換剤)、硬化促進剤等を混合し、ロール混練機により混練し、熱硬化性樹脂組成物を調製した。表中の数値は全て質量部である。
<tanδ(損失正接)の極大値の測定>
上記で得られた熱硬化性シートについてtanδを測定した。測定は直径25mmΦの試験片として、粘弾性計測定装置(TAInstruments社製、ARES-LS2)を用いて、測定温度125℃、測定時間0~100秒、周波数1Hzの条件で行った。その結果、いずれの熱硬化性シートにおいても、tanδ(損失正接)の極大値が3以上であった。
(基板が円形の場合(実施例1、3、5、7、9、比較例1))
直径300mmΦの外形が円形のガラス基板上に、5つの評価用電子部品(TEG)を実装し、評価用の電子部品実装基板のサンプルを作製した。電子部品は、基板の中心Cと、中心Cに対して角度的に等価な4箇所(0°、90°、180°および270°)の位置に、各電子部品上の点Pと基板の中心Cとの距離の最大値がLp=140mmとなるように配置した。
縦240mm×横74mmの外形が長方形のガラス基板上に、5つの評価用電子部品(TEG)を実装し、評価用の電子部品実装基板のサンプルを作製した。電子部品は、基板の中心Cと、四隅の等価な4箇所の位置に、各電子部品上の点Pと基板の中心Cとの距離の最大値がLp=110mmとなるように配置した。
成型温度:125℃
成型時間:10分間
最低真空度:200Pa
ポストモールドキュア(後硬化):175℃/1時間
〇:ボイドの大きさが500μmより大きく、1000μm以下である。
×:ボイドの大きさが1000μmより大きい。
<熱硬化性シートの作製>
表2~3に示す配合で熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)、硬化剤、フィラー、熱可塑性樹脂、カーボンブラック(平均粒子径24nm)、シランカップリング剤A(KBM503:信越シリコーン製)またはB(KBM573:信越シリコーン製)、イオン捕捉剤(無機イオン交換剤)、硬化促進剤等を混合し、ロール混練機により混練し、熱硬化性樹脂組成物を調製し、シート状に形成し、厚さ500μmの熱硬化性シート(封止材)を作製した。表中の数値は全て質量部である。
<熱硬化性シートの作製>
(A層)
実施例1と同様に調製した熱硬化性樹脂組成物を、100℃の条件下、Tダイ押出法により上記と同様の離型処理フィルム上に塗工してシート状に形成し、厚さ150μmの熱硬化性シート(封止材)を作製した。
表4に示す配合で熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)、硬化剤、熱可塑性樹脂、フィラー(溶融シリカ:平均粒子径(D50)4μm、最大粒子径(Dmax)20μm)、カーボンブラック(平均粒子径24nm)、シランカップリング剤A(KBM503:信越シリコーン製)、イオン捕捉剤(無機イオン交換剤)、硬化促進剤等を混合し、ロール混練機により混練し、熱硬化性樹脂組成物Bを調製した。表中の数値は全て質量部である。
10S:空間
11:基板
12:電子部品
121:バンプ
20:熱硬化性シート
22:硬化物
221:アンダーフィル部分
222:オーバーモールド部分
50:圧縮成形機
51:上金型
52:下金型
53:フランジ部
F:枠線
C:基板の中心
P点:枠線上の任意の点
Lp:点Pと中心Cとの距離
Lcp:点Pと中心Cとを通る直線
S:熱硬化性シートの外縁
Q:Lcpと外縁Sとの交点
Lq:点Qと中心Cとの距離
Claims (18)
- (a)複数の電子部品が実装された基板であって、前記電子部品と前記基板との間に空間が設けられている電子部品実装基板を準備する工程と、
(b)前記電子部品と接するように、前記基板よりも平面視でのサイズが小さい熱硬化性シートを前記電子部品実装基板に載置する工程と、
(c)載置された前記熱硬化性シートを加熱成型し、前記電子部品と前記基板との間の空間に熱硬化性シートの溶融物を充填して硬化させる工程と、
を含み、
前記複数の電子部品を全て囲うとともに囲まれた面積が最小になる枠線上の任意の点Pと、前記基板の中心との距離をLpとするとき、
前記点Pと前記基板の中心とを通る直線と前記熱硬化性シートの外縁とが交わる点Qと、前記基板の中心との距離Lqが0.9Lp以上、1.1Lp以下である、電子部品実装基板の封止方法。 - 前記点Qと前記基板の中心との距離が、1.05Lp以下である、請求項1に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記基板の外形と前記熱硬化性シートの外形とが相似である、請求項1または2に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記電子部品の高さが、5μm~800μmであり、
前記電子部品間の距離が、5μm~2000μmである、請求項1~3のいずれか1項に記載の電子部品実装基板の封止方法。 - 前記電子部品と前記基板との間の前記空間の高さが、5μm~100μmである、請求項1~4のいずれか1項に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記熱硬化性シートが、測定温度125℃、測定時間0~100秒におけるtanδ(損失正接)の極大値が3以上である樹脂組成物Aで構成されたA層を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 更に、樹脂組成物Bで構成されたB層を有し、
式:40000≦α×E’≦250000[Pa/K]
を満たし、
αは、前記樹脂組成物Bを175℃で1時間加熱して硬化させた硬化物の80℃における熱膨張係数[ppm/K]であり、
E’は、前記硬化物の25℃における貯蔵弾性率[GPa]である、請求項6に記載の電子部品実装基板の封止方法。 - 前記A層の厚みに対する前記B層の厚みの比:B/Aが、0.1~80である、請求項7に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記熱硬化性シートは、フィラーを含有する、請求項1~8のいずれか1項に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記フィラーの最大粒子径が35μm以下である、請求項9に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記熱硬化性シートにおける前記フィラーの含有量は30~85質量%である、請求項9または10に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記熱硬化性シートの形状が円形である、請求項1~11のいずれか1項に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 請求項6に記載の電子部品実装基板の封止方法に用いるための熱硬化性シート。
- 前記電子部品と前記基板との間の前記空間の高さが、5μm~40μmである、請求項1~12のいずれか1項に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記フィラーの平均粒径が10μm以下である、請求項9~11のいずれか1項に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記点Qと前記基板の中心との距離が、0.91Lp以上である、請求項1~12のいずれか1項に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記点Qと前記基板の中心との距離が、0.93Lp以上である、請求項16に記載の電子部品実装基板の封止方法。
- 前記工程(c)において、大気圧よりも低い圧力雰囲気下で、載置された前記熱硬化性シートを加熱して前記電子部品と前記基板との間の空間に前記熱硬化性シートの溶融物を充填しながら加圧して硬化させる、請求項1~17のいずれか1項に記載の電子部品実装基板の封止方法。
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