JPWO2021029259A1 - モールドアンダーフィル封止用の多層シート、モールドアンダーフィル封止方法、電子部品実装基板及び電子部品実装基板の製造方法 - Google Patents

モールドアンダーフィル封止用の多層シート、モールドアンダーフィル封止方法、電子部品実装基板及び電子部品実装基板の製造方法 Download PDF

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    • H01L2224/13144Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/13138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/29562On the entire exposed surface of the core
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    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/2954Coating
    • H01L2224/2957Single coating layer
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    • H01L2224/29599Material
    • H01L2224/29698Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29798Fillers
    • H01L2224/29899Coating material
    • H01L2224/2999Coating material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
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    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8138Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/81399Material
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    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832Applying energy for connecting
    • H01L2224/83201Compression bonding
    • H01L2224/83203Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • H01L2224/83204Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding with a graded temperature profile
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    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295Organic, e.g. plastic containing a filler
    • HELECTRICITY
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    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
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    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/17Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of a plurality of bump connectors
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0655Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next to each other
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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Abstract

【課題】本発明の課題は、電極間への浸入性が良好であるモールドアンダーフィル封止多層シートを提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、モールドアンダーフィル封止用の多層シートであって、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からなる(A)層を最外層として備えることを特徴とする、多層シートを提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、モールドアンダーフィル封止用の多層シート及びモールドアンダーフィル封止方法に関する。
電子機器の小型・薄型化が進むにつれ、回路基板に鎮座していた集積回路にも、省スペース化が要求されるようになり、また多くの信号をすばやく伝達するために高密度化する必要が生じてきた。多くの信号をすばやく伝達するための高密度化によって、半導体チップなどの電子部品(以下、「電子部品」という。)とパッケージ基板などとの接続は、近年多ピン化や高速化が容易なフリップチップ接続方式が多く採用されている。電子部品は、外部のほこりや湿気などを遮断するために封止樹脂などを用いて封止を行っており、フリップチップ接続方式で接続された電子部品の封止は、電子部品とパッケージ基板の隙間を流動性のある液状またはスラリー状の封止材でアンダーフィルを施した後、別の液状またはスラリー状の封止材または封止フィルムでオーバーモールドする方法が一般的である。
これらのアンダーフィルを施した後に、オーバーモールドを行う方法は、工程数が多く工数がかかるため、アンダーフィルとオーバーモールドを同時に行うことができるモールドアンダーフィル材料が提案されている(特許文献1)。
特開2015−71670号公報
しかしながら、近年IOTや自動運転などに利用される集積回路は、電子部品をより高密度化させるために多くの電極によって、基板などとの接続を行っている。そのため、一つのチップなどにおいても電極間同士の距離がより狭くなっており、従来からのモールドアンダーフィル封止材料では、電極間への浸入が不十分であった。
そこで、本発明の課題は、電極間への浸入性が良好であるモールドアンダーフィル封止用多層シートを提供することである。
発明者は、上記課題に対して鋭意検討した結果、特定のtanδ(損失正接)を有する樹脂組成物からなる(A)層を最外層として備える多層シートが、上記課題を解決できることを見出し本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の多層シートである。
上記課題を解決するための本発明の多層シートは、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からなる(A)層を最外層として備えることを特徴とするものである。
tanδ(損失正接)は、樹脂組成物における弾性の性質と粘性の性質との割合を示すものである。電極間同士の距離がより狭い半導体チップなどの電子部品に対してアンダーフィルを行う場合、粘度が小さいだけでは最深部への浸入性が不十分である。最深部への浸入性をより満足させるには、浸入している材料を後ろから押し出す力である弾性力も必要となる。本発明の上記tanδ(損失正接)の極大値を特定した樹脂組成物からなる(A)層を含有する多層シートは、電極間の距離がより狭い電子部品に対してモールドアンダーフィルを行う際に、優れた浸入性を発揮することができる。
さらに、シート形状であることから、モールドアンダーフィル封止において液状などの樹脂を注入する工程が不要となる。そのため、トランスファ成型方式のモールドアンダーフィル封止に比べて、ボイドの少ない電子部品実装基板とすることができる。
また、本発明の多層シートの一実施態様としては、(A)層は、フィラーを含有し、前記フィラーの最大粒子径が20μm以下であることを特徴とするものである。
この特徴によれば、電極間の距離がより狭い電子部品に対してより優れた浸入性を発揮することができる。
また、本発明の多層シートの一実施態様としては、(A)層には、体積粒度分布の累計体積50%におけるメジアン径(D50)(以下、「メジアン径」という。)が10μm以下の硬化促進剤を含有することを特徴とするものである。
この特徴によれば、電極間の距離がより狭い電子部品に対してより優れた浸入性を発揮することができる。
また、本発明の多層シートの一実施態様としては、(A)層の厚さは10〜500μmであることを特徴とするものである。
この特徴によれば、電子部品の反りを抑制することができる。さらに、電子部品下に樹脂が浸入しやすくなり、より優れた浸入性を発揮することができる。
また、本発明の多層シートの一実施態様としては、下記式(1)を満たす樹脂組成物からなる(B)層を備えることを特徴とするものである。
下記式(1)において、「α」は、175℃で1時間熱硬化処理した後の熱硬化物の80℃以下における熱膨張係数α[ppm/K]を示す。「E’」は、当該熱硬化物の25℃における貯蔵弾性率E’[GPa]を示す。
40000≦α×E’≦250000 [Pa/K] (1)
電子部品は、樹脂硬化時の熱により形状変化を起こすことがあるが、式(1)を満たす樹脂組成物からなる(B)層を備える多層シートは、前記電子部品の形状変化に追従することができ、優れた浸入性を発揮しつつ、反りを抑制することができる。
具体的には、熱膨張係数は、温度の上昇にあわせてシートの長さが変化する割合を示しており、貯蔵弾性率は、シートの剛性を表している。例えば、式(1)の数値範囲において、熱膨張係数αが大きい場合は、貯蔵弾性率E’が小さくなり、シートの剛性を小さくできる。そうすると、電子部品の形状変化に対して、シートが追従することができ、電子部品の熱による応力を緩和することができる。そうすることで電子部品の反りを抑制することができる。
また、本発明の多層シートの一実施態様としては、多層シートはフィラーを70質量%以上含有する(B)層を備え、(A)層の厚みに対する(B)層の厚みの比(B/A)が1.0〜80であることを特徴とするものである。
この特徴によれば、電極間の距離がより狭い電子部品に対してより優れた封止性を発揮することができるとともに、封止した電子部品に対して低反り性をより発揮することができる。
上記課題を解決するための本発明のモールドアンダーフィル封止方法は、電子部品実装基板のモールドアンダーフィル封止方法であって、電極の高さ(h)が5〜250μmであり、電極間の幅(w)が5〜500μmである電極を備えた電子部品がフリップチップ実装された基板を準備する工程、(A)層を最外層として備える多層シートを準備する工程、(A)層が電子部品及び基板と接するように前記多層シートを載置する工程、前記載置した多層シートを加熱圧縮する工程を備えることを特徴とするものである。
なお、上記A層は測定温度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からなる層である。
本発明のモールドアンダーフィル封止方法は、上記(A)層を備える多層フィルムを用いているため、電子部品実装基板の電極間へより効率よく浸入させることができ、より優れた封止方法を提供することができる。
また、本発明のモールドアンダーフィル封止方法の一実施態様としては、(A)層はフィラーを含有し、前記フィラーの最大粒子径が、前記電極の高さ(h)及び電極間幅(w)以下であることを特徴とするものである。
この特徴によれば、(A)層におけるフィラーの最大粒子径が電極の高さ(h)及び電極間幅(w)以下であることから、(A)層を含有する多層フィルムを電子部品実装基板の電極間へより効率よく浸入させることができ、かつ、電子部品実装基板の反りを抑制することができる。
上記課題を解決するための本発明の電子部品実装基板は、前記モールドアンダーフィル封止は、(A)層を最外層として備える多層シートによって封止されていることを特徴とするものである。
なお、上記A層は測定温度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からなる層である。
この特徴によれば、上記(A)層を備える多層シートによって、電子部品が実装された電子部品実装基板の電極間へより効率よく浸入させることができているため、耐熱性や耐湿性に優れた電子部品実装基板を提供することができる。
上記課題を解決するための本発明の電子部品実装基板の製造方法は、電子部品がフリップチップ実装された基板を準備する工程、(A)層を最外層として備える多層シートを準備する工程、(A)層が電子部品及び基板と接するように前記多層シートを載置する工程、前記載置した多層シートを加熱圧縮する工程を備えることを特徴とするものである。
なお、上記A層は測定温度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からなる層である。
この特徴によれば、上記(A)層を備える多層シートによって、電子部品実装基板の電極間へより効率よく浸入させることができるため、耐熱性や耐湿性に優れた電子部品実装基板の製造方法を提供することができる。
本発明によれば、電極間への浸入性が良好であるモールドアンダーフィル封止用多層シートを提供することができる。
本発明の多層シートの概略説明図である。 電子部品実装基板の概略説明図である。 本発明の多層シートを電子部品実装基板上に載置した状態の概略説明図である。 本発明の多層シートでモールドアンダーフィル封止された電子部品実装基板の概略説明図である。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
[モールドアンダーフィル封止用の多層シート]
本発明のモールドアンダーフィル封止用の多層シートは、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からなる(A)層を最外層として備えることを特徴とするものである。
モールドアンダーフィル封止とは、フリップチップ接続などで接続された電子部品と基板とを封止する方法の一つであり、電極部分の封止を行うアンダーフィル封止と、電子部品を含めた全体の封止を行うオーバーモールド封止を一括で行う封止方法のことを示す。
<(A)層>
本発明の多層シートは、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からなる(A)層を最外層に備えている。
本発明のtanδ(損失正接)の極大値を特定した樹脂組成物からなる(A)層を最外層に備える多層フィルムは、電極間の距離がより狭い電子部品に対してモールドアンダーフィルを行う際に、優れた浸入性を発揮することができる。
ここで、最外層とは、多層シートにおいて、最も外の層のことをいい、例えば空気等の大気と接触する層をいう。この場合、離型フィルムやシートは、最外層とはいわない。そして、本発明の(A)層は、モールドアンダーフィル封止において、電子部品及び基板と直接接するように載置する層である。
また、(A)層を最外層に備えていることから、(A)層が電子部品及び基板と接するように載置して封止を行うことで、優れた封止性を発揮することができる。
tanδ(損失正接)の極大値としては、好ましくは5以上である、より好ましくは7以上である。tanδ(損失正接)の極大値に特に上限はないが、好ましくは60以下である、より好ましくは50以下である。
(A)層を構成する樹脂組成物のtanδの極大値は、フィラーの含有量や熱硬化性樹脂や硬化剤の種類により制御することができる。例えば、フィラーの含有量を増やせば、極大値が小さくなり、フィラーの含有量を減らすことで、極大値を大きくすることができる。また、加熱時に低粘度となる結晶性エポキシ樹脂や液状エポキシ樹脂等を熱硬化性樹脂として用いること、低分子量のフェノール、結晶性酸無水物、液状フェノール等の低粘度の硬化剤を用いることによりtanδの極大値を3以上とすることができる。
本発明において(A)層を構成する樹脂組成物のtanδの極大値は、直径25mmΦの試験片について、粘弾性計測定装置(例えば、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の条件で測定された値である。
さらに(A)層は、好ましくはフィラーを含有する。(A)層に用いられるフィラーは、特に限定されるものではなく、溶融シリカや結晶性シリカなどのシリカ、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ベンガラ、炭化珪素、窒化ホウ素(BN)、ガラスビーズなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
電極間への浸入性を向上させるという点から、シリカ粉末を用いることが好ましく、シリカ粉末の中でも溶融シリカ粉末を用いることがより好ましい。溶融シリカ粉末としては、球状溶融シリカ粉末、破砕溶融シリカ粉末が挙げられるが、流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが特に好ましく、真球度の高いものがより好ましい。
また、フィラーを含有することで、電子部品の反りを抑制することができる。
さらに、上記フィラーは、あらかじめ表面にシランカップリング剤を反応させたものを用いることもできる。表面にシランカップリング剤を反応させたフィラーを用いることで、樹脂組成物中での分散性を向上させることができる。シランカップリング剤を使用する場合の配合量は、フィラー100質量部に対して、0.05〜5質量部が好ましく、0.1〜3質量部がより好ましい。
(A)層において、前記フィラーの含有量としては好ましくは30質量%以上である。下限値としては、より好ましくは73質量%以上、更に好ましくは76質量%以上である。上限値としては、より好ましくは93質量%以下であり、更に好ましくは85質量%以下である。フィラーの含有量を上記範囲とすることで、tanδ(損失正接)の極大値が3以上とすることができる。なお、フィラーの含有量が30%以上の場合、樹脂組成物の加工性が向上する傾向がある。
前記フィラーのメジアン径は、例えば、好ましくは0.1〜30μmである。下限値としては、より好ましくは、0.1μm以上であり、更に好ましくは0.5μm以上である。上限値としては、より好ましくは20μm以下であり、更に好ましくは10μm以下である。
また、(A)層において、前記フィラーの最大粒子径は、例えば、電極高さ、又は、電極の幅より小さく、好ましくは20μm以下である。上限値としては、より好ましくは15μm以下であり、更に好ましくは10μm以下である。
(A)層においてフィラーの最大粒子径を20μm以下とすることで、電極間への浸入性をより向上させることができる。
なお、上記メジアン径や最大粒子径は、例えば、母集団から任意に抽出される試料を用い、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することにより導き出すことができる値である。
さらに、(A)層を構成する素材は、特に限定されないが、好ましくは樹脂であり、より好ましくは熱硬化性樹脂である。
熱硬化性樹脂としては、例えば、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、シリコーン樹脂、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、ポリイミド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。(A)層を構成する樹脂組成物のtanδの極大値を3以上に制御するために、なかでもエポキシ樹脂が好ましく、加熱時に低粘度になるエポキシ樹脂、例えばナフタレン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂や、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂等の液状エポキシ樹脂、がより好ましい。
エポキシ樹脂は、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型又はテトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等の脂環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、有機カルボン酸類のグリシジルエーテルなどが挙げられる。これらは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。エポキシ樹脂は、プレポリマーであってもよく、ポリエーテル変性型エポキシ樹脂、シリコーン変性型エポキシ樹脂のようなエポキシ樹脂と他のポリマーとの共重合体であってもよい。なかでも、好ましくは、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ポリエーテル変性型エポキシ樹脂等が挙げられる。
エポキシ樹脂は、樹脂組成物の粘度調節のために、エポキシ基を分子中に1つ有する1官能エポキシ樹脂を、エポキシ樹脂全体に対して0.1〜30質量%程度含むことができる。このような1官能エポキシ樹脂としては、フェニルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、エチルジエチレングリコールグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエングリシジルエーテル、2−ヒドロキシエチルグリシジルエーテルなどを用いることができる。これらは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。
(A)層において、上記熱硬化性樹脂の含有量は特に限定されないが、好ましくは5〜50質量%である。
さらに、(A)層において、エポキシ樹脂の含有量は特に限定されないが、5質量%以上50質量%以下である。下限値としては、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。上限値として、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。
さらに(A)層は熱硬化性樹脂の硬化剤を含んでもよく、硬化剤の種類は、特に限定されないが、例えば、固形フェノール、固形フェノールノボラックや液状フェノールノボラック等のフェノール系硬化剤、ジシアンジアミド系硬化剤(ジシアンジアミドなど)、尿素系硬化剤、有機酸ヒドラジド系硬化剤、ポリアミン塩系硬化剤、アミンアダクト系硬化剤、固形酸無水物や液状酸無水物等の酸無水物系硬化剤、イミダゾール系硬化剤などが挙げられ、(A)層のtanδの極大値を3以上に制御するためには、液状フェノールノボラックや液状酸無水物等の低粘度の硬化剤を用いることが好ましい。これらは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。硬化剤の種類は、熱硬化性樹脂に応じて適宜選択することができる。
硬化剤の量は、硬化剤の種類によって異なる。エポキシ樹脂を用いる場合、例えば、エポキシ基1当量あたり、硬化剤の官能基の当量数が0.001〜2当量、更には0.005〜1.5当量となる量の硬化剤を用いることが好ましい。
さらに(A)層は、硬化促進剤を含有することが好ましい。硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール化合物などのアミン化合物、リン化合物、及び有機金属化合物などの塩基性の化合物、マイクロカプセル型硬化促進剤が挙げられる。
上記イミダゾール化合物としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、1−イソブチル2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾールなどの2−置換イミダゾール化合物、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイトなどのトリメリット酸塩、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンなどのトリアジン付加物、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール及び2−フェニル−4−メチル−5−ジヒドロキシメチルイミダゾールなどが挙げられる。
上記リン化合物としては、トリブチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン系化合物、トリフェニルホスフィンなどのトリアリールホスフィン系化合物が挙げられる。
上記アミン化合物としては、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジエチレンテトラミン、トリエチレンテトラミン及び4,4−ジメチルアミノピリジンなども挙げられる。アミン化合物はアミンアダクトであってよい。
上記有機金属化合物としては、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)及びトリスアセチルアセトナートコバルト(III)などが挙げられる。
上記マイクロカプセル型硬化促進剤としては、例えば、アミン系化合物粉末をエポキシ樹脂中に分散した微粒子組成物などを使用することができる。上記アミン系化合物としては、以下に例示するものの中から、所望の増粘倍率に基づいて選択すればよい。上記アミン系化合物としては、脂肪族第一アミン、脂環式第一アミン、芳香族第一アミン、脂肪族第二アミン、脂環式第二アミン、芳香族第二アミン、イミダゾール化合物、イミダゾリン化合物、又はこれら化合物とカルボン酸、スルホン酸、イソシアネート、エポキシなどとの反応生成物などが挙げられる。これらは1種又は2種以上を併用することができ、例えば、脂肪族第一アミン、脂環式第一アミン、芳香族第一アミン、脂肪族第二アミン、脂環式第二アミン、芳香族第二アミン、イミダゾール化合物、又は、イミダゾリン化合物と、それらのカルボン酸、スルホン酸、イソシアネート、又は、エポキシとの反応生成物との併用を好ましく使用することができる。また、上記アミン系化合物粉末は、融点又は軟化点が60℃以上であることが、25℃での増粘を抑える観点から好ましい。
さらに、(A)層に含有される硬化促進剤は、好ましくはメジアン径が10μm以下のものである。メジアン径が10μm以下の硬化促進剤を含有することで、電極間の距離がより狭い電子部品に対してより優れた浸入性を発揮することができる。すなわち、粒子径の大きな粒子を含まないため、狭い電極間への浸入不良を抑制することができる。また、メジアン径が小さいため、系中で大きい粒子と小さい粒子とに分球されないため、浸入後の部分的な硬化不良を抑制することができる。
上記硬化促進剤のメジアン径の上限値としては、より好ましくは5μm以下であり、更に好ましくは3μm以下である。下限値としては、好ましくは0.1μm以上である。
(A)層において、硬化促進剤の含有量は、熱硬化性樹脂100質量部に対して、例えば0.1質量部以上40質量部以下である。下限値としては、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。上限値として、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。硬化促進剤を上記含有量とすることで、硬化不良の発生を抑制させつつ、反りを抑制することができる。
さらに(A)層においてエポキシ樹脂を用いる場合、硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば0.1質量部以上40質量部以下である。下限値としては、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。上限値として、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。硬化促進剤を上記含有量とすることで、硬化不良の発生を抑制させつつ、反りを抑制することができる。
本発明の(A)層には、本発明の目的を阻害しないかぎり、その他の添加剤を使用することができる。このような添加剤としては、熱可塑性樹脂、シランカップリング剤、カーボンブラック、イオン捕捉剤などが挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、非反応性シリコーンオイルや反応性シリコーンオイルなどのシリコーンオイル、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリウレタン、ブロックイソシアネート、ポリエーテル、ポリエステル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ブチラール樹脂、ポリアミド、塩化ビニル、セルロース、熱可塑性エポキシ樹脂、熱可塑性フェノール樹脂などが挙げられる。
非反応性シリコーンオイルとしては、ポリシロキサン、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイルなどが挙げられる。反応性シリコーンオイルとしては、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどが挙げられる。上記シランカップリング剤は、あらかじめ表面にシランカップリング剤を反応させたシリカを用いる場合でも、適宜配合することができる。
上記シランカップリング剤の含有量は、(A)層中、好ましくは0.1〜10質量%であり、より好ましくは2〜6質量%である。
上記カーボンブラックの含有量は、(A)層中、好ましくは0.1〜5質量%であり、より好ましくは0.5〜3質量%である。
上記イオン捕捉剤としては、封止組成物中の不純物イオンを捕捉する能力を有する剤であって、封止した電子部品の信頼性を向上させることができるものであればよい。イオン捕捉剤としては、例えば、無機イオン交換剤などが挙げられる。
イオン捕捉剤を含有する場合の含有量は、特に制限されないが、好ましくは(A)層中0.05質量%以上であり、より好ましくは3質量%以下である。
また、本発明の多層シートにおいて(A)層の厚さは、好ましくは10〜500μmである。下限値としては、より好ましくは20μm以上であり、更に好ましくは40μm以上である。上限値としては、より好ましくは400μm以下であり、更に好ましくは300μm以下である。
(A)層の厚さを上記範囲とすることで、電子部品の反りを抑制することができる。さらに、電子部品下に樹脂が浸入しやすくなり、より優れた浸入性を発揮することができる。
<(B)層>
本発明の多層シートは、(A)層に加えて好ましくは(B)層を備えることができる。本発明の多層シートは、(B)層を備えることにより、多層シートにおける反りの発生を抑制することができる。本発明の多層シートにおいて、(B)層は好ましくは、(A)層とは反対面の最外層もしくは中間層である。また、この場合においても、離型フィルムやシートは、最外層とはいわない。
また、本発明の多層シートは、(B)層が最外層であっても、モールドアンダーフィル封止において、電子部品及び基板と直接接するように載置することはない。
(B)層は、好ましくはフィラーを含有する層である。フィラーの種類としては特に限定されないが、上記(A)層の項で説明したものと同様のものを使用することができる。
(B)層において、前記フィラーの含有量としては好ましくは70質量%以上である。下限値としては、より好ましくは75質量%以上、更に好ましくは80質量%以上である。上限値としては、好ましくは93質量%以下であり、より好ましくは90質量%以下である。フィラーの含有量を上記範囲とすることで、封止した電子部品の反りを抑制することができる。
前記フィラーのメジアン径は、好ましくは0.1〜30μmである。下限値としては、より好ましくは、1μm以上であり、更に好ましくは3μm以上である。上限値としては、より好ましくは20μm以下であり、更に好ましくは15μm以下である。
前記フィラーの熱膨張係数は、特に限定されないが、好ましくは1ppm/K以上であり、より好ましくは2ppm/K以上である。上限値としては、好ましくは15ppm/K以下、より好ましくは10ppm/K以下である。
フィラーとして熱膨張係数が上記範囲のものを用いることで、(B)層の80℃以下における熱膨張係数を制御することができる。
さらに、(B)層を構成する素材は、特に限定されないが、好ましくは樹脂であり、より好ましくは熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂としては、上記(A)層の項で説明したものと同様のものを使用することができ、好ましくはエポキシ樹脂である。
エポキシ樹脂は、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノール変性型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型又はテトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式脂肪族エポキシ樹脂、フェノールフタレイン型エポキシ樹脂、有機カルボン酸類のグリシジルエーテルなどが挙げられる。これらは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。エポキシ樹脂は、プレポリマーであってもよく、ポリエーテル変性型エポキシ樹脂、シリコーン変性型エポキシ樹脂のようなエポキシ樹脂と他のポリマーとの共重合体であってもよい。なかでも、剛直な骨格を有するエポキシ樹脂であるビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールフタレイン型エポキシ樹脂、ビスフェノール変性型エポキシ樹脂を用いることで、(B)層の80℃以下における熱膨張係数を小さくすることができる。さらに、柔軟な骨格を有するポリエーテル変性型エポキシ樹脂等を用いることで、(B)層の25℃における貯蔵弾性率E’を小さくすることができる。
エポキシ樹脂は、樹脂組成物の粘度調節のために、エポキシ基を分子中に1つ有する1官能エポキシ樹脂を、エポキシ樹脂全体に対して0.1〜30質量%程度含むことができる。このような1官能エポキシ樹脂としては、フェニルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、エチルジエチレングリコールグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエングリシジルエーテル、2−ヒドロキシエチルグリシジルエーテルなどを用いることができる。これらは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。
(B)層において、上記熱硬化性樹脂の含有量は特に限定されないが、好ましくは2〜30質量%である。
さらに、(B)層において、エポキシ樹脂の含有量は特に限定されないが、2質量%以上30質量%以下である。下限値としては、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上である。上限値として、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。
さらに(B)層は熱硬化性樹脂の硬化剤、硬化促進剤を含んでもよく、硬化剤、硬化促進剤の種類は、(A)層の項で説明したものと同様のものを使用することができる。
硬化剤の量は、硬化剤の種類によって異なる。エポキシ樹脂を用いる場合、例えば、エポキシ基1当量あたり、硬化剤の官能基の当量数が0.001〜2当量、更には0.005〜1.5当量となる量の硬化剤を用いることが好ましい。なかでも、固形フェノールノボラック樹脂、好ましくはビフェニル型フェノールノボラック樹脂等のフェノール系硬化剤を用いることで、(B)層の貯蔵弾性率を小さくすることができる。
(B)層において、硬化促進剤の含有量は、熱硬化性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上40質量部以下である。下限値としては、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。上限値として、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。硬化促進剤を上記含有量とすることで、硬化不良の発生を抑制させつつ、反りを抑制することができる。
さらに(B)層においてエポキシ樹脂を用いる場合、硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上40質量部以下である。下限値としては、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。上限値として、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。硬化促進剤を上記含有量とすることで、硬化不良の発生を抑制させつつ、反りを抑制することができる。
(B)層には、本発明の目的を阻害しないかぎり、その他の添加剤を使用することができる。このような添加剤としては、上記(A)層の項で説明したものと同様のものを使用することができ、熱可塑性樹脂、シランカップリング剤、カーボンブラック、イオン捕捉剤などが挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、非反応性シリコーンオイルや反応性シリコーンオイルなどのシリコーンオイル、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリウレタン、ブロックイソシアネート、ポリエーテル、ポリエステル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ブチラール樹脂、ポリアミド、塩化ビニル、セルロース、熱可塑性エポキシ樹脂、熱可塑性フェノール樹脂などが挙げられる。なかでも、ポリエステル、アクリル樹脂、シリコーンオイル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリアミド等の樹脂を用いることで、(B)層の貯蔵弾性率を小さくすることができる。
シランカップリング剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどが挙げられる。上記シランカップリング剤は、あらかじめ表面にシランカップリング剤を反応させたシリカを用いる場合でも、適宜配合することができる。
上記シランカップリング剤の含有量は、(B)層中、好ましくは0.1〜10質量%であり、より好ましくは2〜6質量%である。
上記カーボンブラックの含有量は、(B)層中、好ましくは0.1〜5質量%であり、より好ましくは0.5〜3質量%である。
上記イオン捕捉剤としては、封止組成物中の不純物イオンを捕捉する能力を有する剤であって、封止した電子部品の信頼性を向上させることができるものであればよい。イオン捕捉剤としては、例えば、無機イオン交換剤などが挙げられる。
イオン捕捉剤を含有する場合の含有量は、特に制限されないが、好ましくは(B)層中0.05質量%以上であり、より好ましくは3質量%以下である。
また、本発明の多層シートにおいて(B)層の厚さは、好ましくは50〜800μmである。下限値としては、より好ましくは100μm以上であり、更に好ましくは200μm以上である。上限値としては、より好ましく700はμm以下であり、更に好ましくは600μm以下である。
(B)層の厚さを上記範囲とすることで、電子部品の反りを抑制することができる。
また、本発明の多層シートの(B)層は、80℃以下における熱膨張係数α[ppm/K]及び前記熱硬化物の25℃における貯蔵弾性率E’[GPa]が下記式(1)を満たす樹脂組成物からなる(B)層を備えることが好ましい。
40000≦α×E’≦250000 [Pa/K] (1)
(B)層のα×E’の下限値としては、より好ましくは40000以上であり、更に好ましくは50000以上である。上限値としては、より好ましくは220000以下であり、更に好ましくは180000以下である。
本発明の多層シートは、上記式(1)を満たす樹脂組成物からなる(B)層を備えることで硬化時の熱による応力を緩和できるため、電子部品の反りを抑制することができる。
(B)層を構成する樹脂組成物の80℃以下における熱膨張係数αの下限値としては、好ましくは3ppm/K以上であり、より好ましくは5ppm/K以上である。上限値としては、好ましくは15ppm/K以下、より好ましくは10ppm/K以下である。
熱膨張係数αを上記範囲とすることで、電子部品の形状変化に対して、シートが追従することができる。
(B)層を構成する樹脂組成物の熱膨張係数は、添加するフィラーの熱膨張係数やフィラーの添加量、熱硬化性樹脂の化学構造、及びガラス転移温度によって制御することができる。例えば、熱膨張係数の小さいフィラーを高充填することや、剛直な骨格を有するエポキシ樹脂等を用いることで熱膨張係数を小さくすることができる。さらに、(B)層のガラス転移温度を大きくすることで、ガラス転移温度以下の熱膨張係数を小さくすることできる。
熱膨張率αの測定方法は、(B)層のみからなる樹脂シートを150℃で1時間熱硬化処理した後、熱硬化物から、長さ20mm×幅5mm×厚さ5μmの測定試料を用意する。測定試料を熱機械分析装置(TMA7100)の圧縮測定用治具にセットした後、−50〜300℃の温度域で、荷重5g、昇温速度2.5℃/minの条件下におき、50℃〜70℃での膨張率から熱膨張係数αを算出する。
(B)層を構成する樹脂組成物の25℃における貯蔵弾性率E’の下限値としては、好ましくは3GPa以上、より好ましくは10GPa以上である。上限値としては、好ましくは50GPa以下、より好ましくは30GPa以下である。
貯蔵弾性率E’を上記範囲とすることで、シートの剛性により、電子部品の形状変化を抑制することができ、結果として電子部品の反りを抑制することができる。
(B)層を構成する樹脂組成物の貯蔵弾性率は、フィラーの添加量、熱硬化性樹脂や硬化剤の骨格、熱可塑性樹脂の種類によって制御することができる。例えば、フィラーの添加量を多くする、ポリエーテル構造等の柔軟性を備える骨格を有するエポキシ樹脂やビフェニル型フェノールノボラック樹脂等を用いること、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂を混合することで、貯蔵弾性率を小さくすることができる。
貯蔵弾性率E’の測定方法は、以下の手順で行われる。
(1)(B)層のみからなる樹脂シートを150℃で1時間熱硬化処理した後、熱硬化物から、長さ50mm×幅10mm×厚さ2mmの測定試料を用意する。
(2)前記測定試料を曲げ測定用治具にセットし、粘弾性測定装置(DMA6100、日立ハイテクサイエンス(株)製)を用いて、−50〜300℃の温度域での曲げ貯蔵弾性率を、周波数1Hz、昇温速度2.5℃/minの条件下で測定する。
(3)上記測定結果から25℃での貯蔵弾性率(E’)を読み取る。
さらに、本発明の多層シートの(B)層を構成する樹脂組成物は、175℃で1時間熱硬化処理した後の熱硬化物のガラス転移温度が80℃以上であることが好ましい。175℃で1時間熱硬化処理した後の熱硬化物のガラス転移温度が80℃以上であることから、多層シートで封止された封止物は優れた熱安定性を有することができる。
(B)層の熱硬化物のガラス転移温度を80℃以上とするためには、熱硬化物の剛直性を向上させればよく、例えば、エポキシ樹脂中のエポキシ基の含有量を増量すること、硬化剤中の反応基数を増やすこと等が好ましい。
また、本発明の多層シート全体の厚さは、特に限定されないが、好ましくは100μm以上である。下限値としては、より好ましくは150μm以上であり、更に好ましくは200μm以上である。上限値としては、より好ましくは1000μm以下であり、更に好ましくは800μm以下である。
(B)層の厚さを上記範囲とすることで、電子部品の反りを抑制することができる。
また、本発明の多層シートは(A)層の厚みに対する(B)層の厚みの比(B/A)が、好ましくは1.0〜80であり、より好ましくは2.0〜10である。
(A)層の厚みと(B)層の厚みの比を上記範囲とすることで、電極間の距離がより狭い電子部品に対してより優れた封止性を発揮することができるとともに、封止した電子部品に対して低反り性をより発揮することができる。
本発明の多層シートは、上記(A)層、(B)層に加えて、その他の層を備えていてもよい。その他の層としては、好ましくは、上記(A)層、(B)層の項で説明した熱硬化性樹脂を含み、フィラーなどを含有してもよい。
また、その他の層は1層であるか、それ以上の層数であってもよい。
本発明の多層シートがその他の層を含む場合、例えばその他の層を(C)層とすると、(A)層/(C)層/(B)層という構成や、(A)層/(B)層/(C)層という構成とすることができる。
また、本発明の多層シートは、好ましくは(A)層を構成する樹脂組成物の測定温度125℃、測定時間0〜100秒におけるtanδ(損失正接)の極大値が、(A)層以外の層を構成する樹脂組成物の測定温度125℃、測定時間0〜100秒におけるtanδ(損失正接)の極大値以下である。
例えば、(A)層と(B)層からなる二層シートである場合、(A)層/(C)層/(B)層という三相シートである場合、(A)層を構成する樹脂組成物のtanδの極大値を、(B)層を構成する樹脂組成物のtanδの極大値以下とすることで、(A)層と(B)層が溶融して混合されることを防ぐことができ、アンダーフィルとオーバーモールド封止を効率よく行うことができる。
また、例えば(A)層/(B)層/(C)層という構成とする場合は、(A)層を構成する樹脂組成物の測定温度125℃、測定時間0〜100秒におけるtanδ(損失正接)の極大値が、(C)層の測定温度125℃、測定時間0〜100秒におけるtanδ(損失正接)の極大値以下とすることが好ましい。
(A)層を構成する樹脂組成物の測定温度125℃、測定時間0〜100秒におけるtanδ(損失正接)の極大値が、(A)層以外の層の測定温度125℃、測定時間0〜100秒におけるtanδ(損失正接)の極大値以下とすることで、(A)層と前記(A)層以外の層が溶融して混合されることを防ぐことができ、アンダーフィルとオーバーモールド封止を効率よく行うことができる。
図1に本発明の多層シートの概略説明図を示す。図1に示す多層シートは、(A)層11及び(B)層12からなる二層の多層シートである。
図1に示す多層シートは、(A)層11及び(B)層12をそれぞれ最外層に備えるシートであるが、上記したように(A)層及び(B)層に加えてその他の層を備える多層シートとすることもできる。
[多層シートの製造方法]
本発明の多層シートの製造方法は、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多層シートを製造してもよい。
また、基材上に多層シートを形成し、使用時には基材を剥離して用いることもできる。
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。
[電子部品実装基板のモールドアンダーフィル封止方法]
次に、電子部品実装基板のモールドアンダーフィル封止方法について説明する。
本発明の電子部品実装基板のモールドアンダーフィル封止方法は、電極の高さ(h)が5〜250μmであり、電極間の幅(w)が5〜500μmである電極を備えた電子部品がフリップチップ実装された基板を準備する工程、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(A)層を最外層として備える多層シートを準備する工程、(A)層が電子部品及び基板と接するように前記多層シートを載置する工程、前記載置した多層シートを加熱圧縮する工程を備えることを特徴とするものである。
電子部品としては、トランジスタやコンデンサ、抵抗などを一つのチップに集積した集積回路(IC)や、ICの集積度をさらに高め、1つのチップに1000個以上の素子を収めた大規模集積回路(LSI)などの半導体チップなどが挙げられる。
また、電極の形状は特に限定されず、ボール、ピラー、ポスト、カラムなどが挙げられる。電極の材質としては特に限定されず、例えば、Sn−Pb系、Pb−Sn−Sb系、Sn−Sb系、Sn−Pb−Bi系、鉛フリーのSn−Ag系、Sn−Ag−Cu系、Bi−Sn系、Sn−Cu系、Sn−Ag−Bi−In系、Sn−Zn−Bi系などのはんだ類、金系金属材、銅系金属材、銅系合金などが挙げられる。さらに電極の高さ(h)は5〜250μmであり、電極間の幅(w)は5〜500μmである。
基板としては、例えば、回路が印刷されたプリント配線基板などが挙げられる。
次に、モールドアンダーフィル封止方法について、図2〜4を用いて説明する。
図2は、電子部品21と基板22が電極23によって接続された電子部品実装基板(実装基板)20の概略説明図である。電子部品21と基板22は電極23によって導通されている。このとき、電極間の高さ(h)は5〜250μmであり、幅(w)は5〜500μmである。また、電極の直径としては、好ましくは10μm〜1000μmである。
図3は、層(A)が電子部品21及び基板22と接するように、多層シート10を電子部品実装基板(実装基板)20上に載置した状態の概略説明図である。
このとき、多層フィルムに含まれるフィラーの最大粒子径は、好ましくは電極間の高さ(h)及び幅(w)以下である。
次に、多層シート10を加熱圧縮することで、電子部品実装基板をモールドアンダーフィル封止することができる。
この時の加熱温度は、特に限定されないが、好ましくは70〜150℃である。下限値としては、より好ましくは80℃以上であり、更に好ましくは90℃以上である。上限値としては、より好ましくは140℃以下であり、更に好ましくは130℃以下である。
圧縮する圧力は特に限定されないが、好ましくは0.5〜10MPaである。下限値としては、より好ましくは1MPa以上であり、更に好ましくは1.5MPa以上である。上限値としては、より好ましくは8MPa以下であり、更に好ましくは6MPa以下である。
また、加熱圧縮の方法は特に限定されないが、プレス板などによって多層フィルムを加熱しつつ押圧する方法が挙げられる。さらに加熱圧縮時には、減圧条件で加熱圧縮することもできる。
また、多層フィルムの素材として熱硬化性樹脂を含有する場合は、後硬化工程を設けることが好ましい。後硬化工程としては、加熱して硬化させる工程である。
加熱温度は、好ましくは90〜200℃である。下限値としては、より好ましくは120℃以上であり、更に好ましくは140℃以上である。さらに、加熱時間は、好ましくは30〜240分であり、より好ましくは60〜180分である。
図4は、多層シート10でモールドアンダーフィル封止された電子部品実装基板の概略説明図である。多層シート10は、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(A)層を含有していることから、電子部品実装基板の電極間へより効率よく浸入させることができているため、耐熱性や耐湿性に優れた電子部品実装基板である。
以下に実施例を示して、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<多層シートの作製>
(1)(A)層の作製
表1-1〜表1-4に示す配合でエポキシ樹脂、硬化剤、フィラー(溶融シリカ FB501MDX1:DENKA株式会社製)、カーボンブラック(粒子径24nm)、シランカップリング剤(KBM503:信越シリコーン製)、イオン捕捉剤(無機イオン交換剤)、硬化促進剤を混合し、ロール混練機により120℃で30分間加熱し、その後溶融混練し、混練物を調製した。表中の数値は全て質量部である。次いで、得られた混練物を、100℃の条件下、Tダイ押出法により離型処理フィルム上に塗工してシート状に形成し、厚さ20〜300μm、縦500mm、横500mmの(A)層を作製した。上記離型処理フィルムとしては、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。
(2)(B)層の作製
ビフェニル型エポキシ樹脂100質量部、固形フェノールノボラック樹脂50質量部、フィラー(溶融シリカ FB501MDX:DENKA株式会社製)1360質量部、カーボンブラック(粒子径24nm)2質量部、シランカップリング剤(KBM503:信越シリコーン製)2質量部、イオン捕捉剤(無機イオン交換剤)5質量部、硬化促進剤(トリアリールホスフィン系化合物)10質量部を配合し、ロール混練機により120℃で30分間加熱し、その後溶融混練し、混練物を調製した。次いで、得られた混練物を、100℃の条件下、Tダイ押出法により離型処理フィルム上に塗工してシート状に形成し、厚さ50〜800μm、縦500mm、横500mmの(B)層を作製した。上記離型処理フィルムとしては、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。
(3)モールドアンダーフィル封止用多層シートの作製
上記で作製した(A)層と(B)層とを、お互いが接するように積層し、ラミネーターにより温度60℃で貼り合せ、モールドアンダーフィル封止シートを作製した。
<tanδ(損失正接)の極大値の測定>
上記で得られた(A)層を構成する樹脂組成物について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。測定結果を表1-1〜表1-4に示す。
<モールドアンダーフィル試験1>
(電極間浸入性試験)
ガラス上に搭載されたバンプ高さ30μm、寸法が縦25mm横25mmのテスト用チップに、上記で作製したモールドアンダーフィル封止シートの(A)層が接するように載地して、成型圧力3MPa、125℃、10分で前硬化した後、150℃、60分で後硬化させた。浸入性の評価は、ガラスの裏面から直接観察し、下記の基準で行った。
[浸入性評価基準]
◎:未浸入部の大きさが500μm以下である。
〇:未浸入部の大きさが500μmより大きく、1000μm以下である。
×:未浸入部の大きさが1000μmより大きい。
Figure 2021029259
Figure 2021029259
Figure 2021029259
Figure 2021029259
表1-1〜表1-4の結果より、実施例と比較例を比べると、(A)層を構成する樹脂組成物の測定温度125℃、測定時間0〜100秒におけるtanδの極大値が3以上であると、電極間浸入性に優れた、封止シートとすることができることがわかった。
さらに、実施例1と実施例9を比較すると、メジアン径が10μm以下の硬化促進剤を用いたシートは、電極間浸入性がより優れることがわかった。
<モールドアンダーフィル試験2>
表2に示す配合で、各成分を混合して、ロール混練機により120℃で30分間加熱し、その後溶融混練し、混練物を調製した。次いで、得られた混練物を、100℃の条件下、Tダイ押出法により離型処理フィルム上に塗工してシート状に形成し、厚さ200〜800μm、縦500mm、横500mmの(B)層を作製した。上記離型処理フィルムとしては、シリコーン離型処理した厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。
表1-1の実施例1で用いた配合の(A)層と(B)層とを、お互いが接するように積層し、ラミネーターにより温度60℃で貼り合せ、モールドアンダーフィル封止シートを作製した。
次に、得られたモールドアンダーフィル封止シートを用いて、上記と同様に電極間浸入性試験を行った。評価基準は上記と同様である。
さらに、下記の方法を用いて反り量の評価を行った。
(反り量評価)
直径12インチ×厚み775μmのシリコンウエハ上に、上記モールドアンダーフィル封止シートを載地し、成型圧力3MPa、125℃、10分で前硬化した後、150℃、60分で後硬化させた。
[反り量評価基準]
上記、後硬化後、室温まで冷却し、反り量を以下の基準で評価した。測定方法はレーザー変位計を用いて、シリコンウエハの基板側中心部と、ウエハ端部2点との高低差の平均を測定し、その値を反り量として、以下の基準で評価を行った。
〇:反りが12mm以下である。
×:反りが12mmより大きい。
Figure 2021029259
表2の結果より、80℃以下における熱膨張係数α[ppm/K]及び前記熱硬化物の25℃における貯蔵弾性率E’[GPa]が式(1)を満たす樹脂組成物からなる(B)層を備えるシートは、優れた低反り効果を発揮することがわかった。
さらに、実施例29と実施例30とを比較すると、(A)層の厚みが500μm以下であると、優れた低反り効果を発揮することがわかった。一方、(A)層の厚みが500μmを超えると、低反り効果が発揮できないことがわかった。
本発明のモールドアンダーフィル封止用の多層シートは、フリップチップ下の狭ギャップ充填と全体封止を一括で行うことができる。それにより、IOTや自動運転などに利用される集積回路や大規模集積回路の封止に利用することができる。
10…多層シート、11…(A)層、12…(B)層、20…実装基板、21…電子部品、22…基板、23…電極、100…多層シートで封止された電子部品実装基板
上記課題を解決するための本発明のモールドアンダーフィル封止方法は、電子部品実装基板のモールドアンダーフィル封止方法であって、電極の高さ(h)が5〜250μmであり、電極間の幅(w)が5〜500μmである電極を備えた電子部品がフリップチップ実装された基板を準備する工程、(A)層を最外層として備える多層シートを準備する工程、(A)層が電子部品及び基板と接するように前記多層シートを載置する工程、前記載置した多層シートを加熱圧縮する工程を備えることを特徴とするものである。
なお、上記A層は測定温度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からなる層である。
本発明のモールドアンダーフィル封止方法は、上記(A)層を備える多層シートを用いているため、電子部品実装基板の電極間へより効率よく浸入させることができ、より優れた封止方法を提供することができる。
また、本発明のモールドアンダーフィル封止方法の一実施態様としては、(A)層はフィラーを含有し、前記フィラーの最大粒子径が、前記電極の高さ(h)及び電極間幅(w)以下であることを特徴とするものである。
この特徴によれば、(A)層におけるフィラーの最大粒子径が電極の高さ(h)及び電極間幅(w)以下であることから、(A)層を含有する多層シートを電子部品実装基板の電極間へより効率よく浸入させることができ、かつ、電子部品実装基板の反りを抑制することができる。
<(A)層>
本発明の多層シートは、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からなる(A)層を最外層に備えている。
本発明のtanδ(損失正接)の極大値を特定した樹脂組成物からなる(A)層を最外層に備える多層シートは、電極間の距離がより狭い電子部品に対してモールドアンダーフィルを行う際に、優れた浸入性を発揮することができる。
ここで、最外層とは、多層シートにおいて、最も外の層のことをいい、例えば空気等の大気と接触する層をいう。この場合、離型フィルムやシートは、最外層とはいわない。そして、本発明の(A)層は、モールドアンダーフィル封止において、電子部品及び基板と直接接するように載置する層である。
また、(A)層を最外層に備えていることから、(A)層が電子部品及び基板と接するように載置して封止を行うことで、優れた封止性を発揮することができる。
tanδ(損失正接)の極大値としては、好ましくは5以上である、より好ましくは7以上である。tanδ(損失正接)の極大値に特に上限はないが、好ましくは60以下である、より好ましくは50以下である。
熱膨張係数αの測定方法は、(B)層のみからなる樹脂シートを150℃で1時間熱硬化処理した後、熱硬化物から、長さ20mm×幅5mm×厚さ5μmの測定試料を用意する。測定試料を熱機械分析装置(TMA7100)の圧縮測定用治具にセットした後、−50〜300℃の温度域で、荷重5g、昇温速度2.5℃/minの条件下におき、50℃〜70℃での膨張率から熱膨張係数αを算出する。
図3は、(A)層が電子部品21及び基板22と接するように、多層シート10を電子部品実装基板(実装基板)20上に載置した状態の概略説明図である。
このとき、多層シートに含まれるフィラーの最大粒子径は、好ましくは電極間の高さ(h)及び幅(w)以下である。
次に、多層シート10を加熱圧縮することで、電子部品実装基板をモールドアンダーフィル封止することができる。
この時の加熱温度は、特に限定されないが、好ましくは70〜150℃である。下限値としては、より好ましくは80℃以上であり、更に好ましくは90℃以上である。上限値としては、より好ましくは140℃以下であり、更に好ましくは130℃以下である。
圧縮する圧力は特に限定されないが、好ましくは0.5〜10MPaである。下限値としては、より好ましくは1MPa以上であり、更に好ましくは1.5MPa以上である。上限値としては、より好ましくは8MPa以下であり、更に好ましくは6MPa以下である。
また、加熱圧縮の方法は特に限定されないが、プレス板などによって多層シートを加熱しつつ押圧する方法が挙げられる。さらに加熱圧縮時には、減圧条件で加熱圧縮することもできる。
また、多層シートの素材として熱硬化性樹脂を含有する場合は、後硬化工程を設けることが好ましい。後硬化工程としては、加熱して硬化させる工程である。
加熱温度は、好ましくは90〜200℃である。下限値としては、より好ましくは120℃以上であり、更に好ましくは140℃以上である。さらに、加熱時間は、好ましくは30〜240分であり、より好ましくは60〜180分である。
<モールドアンダーフィル試験1>
(電極間浸入性試験)
ガラス上に搭載されたバンプ高さ30μm、寸法が縦25mm横25mmのテスト用チップに、上記で作製したモールドアンダーフィル封止シートの(A)層が接するように載して、成型圧力3MPa、125℃、10分で前硬化した後、150℃、60分で後硬化させた。浸入性の評価は、ガラスの裏面から直接観察し、下記の基準で行った。
[浸入性評価基準]
◎:未浸入部の大きさが500μm以下である。
〇:未浸入部の大きさが500μmより大きく、1000μm以下である。
×:未浸入部の大きさが1000μmより大きい。
(反り量評価)
直径12インチ×厚み775μmのシリコンウエハ上に、上記モールドアンダーフィル封止シートを載し、成型圧力3MPa、125℃、10分で前硬化した後、150℃、60分で後硬化させた。
[反り量評価基準]
上記、後硬化後、室温まで冷却し、反り量を以下の基準で評価した。測定方法はレーザー変位計を用いて、シリコンウエハの基板側中心部と、ウエハ端部2点との高低差の平均を測定し、その値を反り量として、以下の基準で評価を行った。
〇:反りが12mm以下である。
×:反りが12mmより大きい。

Claims (10)

  1. モールドアンダーフィル封止用の多層シートであって、最外層として、以下の(A)層を備えることを特徴とする、多層シート。
    (A)層: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からなる層。
  2. 前記(A)層は、フィラーを含有し、前記フィラーの最大粒子径が20μm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の多層シート。
  3. 前記(A)層には、体積粒度分布の累計体積50%におけるメジアン径(D50)が10μm以下の硬化促進剤を含有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の多層シート。
  4. 前記(A)層の厚さは10〜500μmであることを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の多層シート。
  5. さらに、以下の(B)層を備えることを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の多層シート。
    (B)層:下記式(1)を満たす樹脂組成物からなる層。
    下記式(1)において、「α」は、175℃で1時間熱硬化処理した後の熱硬化物の80℃以下における熱膨張係数α[ppm/K]を示す。「E’」は、当該熱硬化物の25℃における貯蔵弾性率E’[GPa]を示す。
    40000≦α×E’≦250000 [Pa/K] (1)
  6. 前記(A)層の厚みに対する前記(B)層の厚みの比(B/A)が1.0〜80であることを特徴とする、請求項5に記載の多層シート。
  7. 電子部品実装基板のモールドアンダーフィル封止方法であって、
    電極の高さ(h)が5〜250μmであり、電極間の幅(w)が5〜500μmである電極を備えた電子部品がフリップチップ実装された基板を準備する工程、
    最外層として、以下の(A)層を備える多層シートを準備する工程、
    (A)層が電子部品及び基板と接するように前記多層シートを載置する工程、並びに、
    前記載置した多層シートを加熱圧縮する工程
    を備えることを特徴とする、モールドアンダーフィル封止方法。
    (A)層: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からなる層。
  8. 前記(A)層はフィラーを含有し、前記フィラーの最大粒子径が、前記電極の高さ(h)及び電極間幅(w)より小さいことを特徴とする、請求項7に記載のモールドアンダーフィル封止方法。
  9. モールドアンダーフィル封止された電子部品実装基板であって、前記モールドアンダーフィル封止は、最外層として、以下の(A)層を備える多層シートによって封止されていることを特徴とする、電子部品実装基板。
    (A)層: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からなる層。
  10. モールドアンダーフィル封止された電子部品実装基板の製造方法であって、
    電子部品がフリップチップ実装された基板を準備する工程、
    最外層として、以下の(A)層を備える多層シートを準備する工程、
    (A)層が電子部品及び基板と接するように前記多層シートを載置する工程、
    前記載置した多層シートを加熱圧縮する工程
    を備えることを特徴とする、電子部品実装基板の製造方法。
    (A)層: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からなる層。
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