KR20180010196A - 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트 및 전자 부품 내장 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

선팽창 계수의 제어가 용이하고, 또한 제작시의 보이드의 발생을 억제 가능한 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트를 제공한다. 본 발명은, 두께가 150 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하인 단층 구조를 갖고, 150 ℃ 에서 1 시간 열처리한 후의 선팽창 계수가 10 ppm/K 이상 28 ppm/K 이하인 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트에 관한 것이다. 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트는, 평균 입경이 0.5 ㎛ ∼ 5 ㎛ 인 무기 충전제를 포함하고, 상기 무기 충전제의 함유량이 70 ∼ 87 중량％ 인 것이 바람직하다.

Description

전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트 및 전자 부품 내장 기판의 제조 방법{SEALING RESIN SHEET FOR SUBSTRATE HAVING ELECTRONIC COMPONENT BUILT THEREIN AND METHOD FOR MANUFACTURING SUBSTRATE HAVING ELECTRONIC COMPONENT BUILT THEREIN}

본 발명은 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트 및 전자 부품 내장 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

오늘날 휴대 전화 등의 모바일 기기의 보급에 수반하여, 전자 기기에 사용되는 회로 기판의 소형화·고기능화의 요망 정도가 강해지고 있다. 이러한 요망에 대응하기 위해, 다층 프린트 배선판 등에 있어서의 전자 부품의 실장 밀도의 향상이 도모되고 있으며, 전자 부품 자체의 소형화나 배선 등의 미세화가 진행되고 있다.

다층 프린트 배선판의 절연층 등에는 미세한 전자 부품이나 배선을 충전 가능한 매립성이 요구되는 바, 당해 성능을 고려한 수지 조성물로서 시아네이트에스테르 수지, 에폭시 수지, 열가소성 수지, 탤크 및 실리카를 함유하는 프린트 배선판용 수지 조성물이 제안되어 있다 (특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2010-202865호

한편, 전자 부품의 실장 밀도의 향상책으로서, 전자 부품 자체의 소형화나 배선 등의 미세화와 함께 전자 부품의 배치에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 지금까지 기판의 표면에 실장되어 온 전자 부품을 기판의 내부 (두께 방향의 범위 내) 에 봉지 수지에 의해 매립하여 내장시키는 전자 부품 내장 기판 기술이 전개되고 있다. 전자 부품을 기판에 내장함으로써, 고밀도화·저배화 (低背化) 하는 것이 가능해질 뿐만 아니라, 예를 들어 구리 기판 내에 전자 부품을 내장하면, 노이즈 저감이나 방열 성능의 향상도 기대된다.

전자 부품 내장 기판 기술의 용도로서, 스마트폰이나 PC, 테블릿 단말에 머무르지 않고, 민생 기기 (에어콘 등) 나 차재용 하이파워 디바이스용도 검토되고 있다. 그 때문에, 내장하는 전자 부품에 따라 기판의 두께는 다양하여, 수십 미크론에서 수백 미크론으로 광범위하게 미친다.

전자 부품을 매립하기 위한 봉지 수지 시트도 기판의 두께에 대응 가능하도록 형성할 필요가 있으며, 특히 두꺼운 봉지 수지 시트가 요구되고 있다. 봉지 수지 시트의 대표적인 제작 방법인 도공법에서는, 용매를 포함하는 원료 혼합물을 시트상으로 도공하고, 건조시에 용매를 제거하여 반경화 상태로 할 필요가 있다. 두꺼운 시트의 경우, 표면 부근이 먼저 건조되어 내부의 용매가 충분히 방산되지 않고 잔존한 그대로의 상태가 되는 경우가 있다. 용매가 잔존한 봉지 수지 시트를 전자 부품 내장 기판의 제조 프로세스에서 사용하면, 봉지 수지 시트에 있어서 발포되어 (보이드가 발생하여) 품질 저하를 일으킬 우려가 있다.

그래서, 도공법으로 형성한 얇은 봉지 수지 시트를 적층하거나, 다단으로 형성한 도공막을 건조 고화시키거나 하여, 목적으로 하는 두께를 갖는 봉지 수지 시트를 제작하는 것도 하나의 방책이 될 수 있다. 그러나, 봉지 수지 시트의 적층 내지 다단 도공시, 층간에서의 보이드의 말려 들어감을 충분히 억제하기는 곤란하여, 역시 품질 저하를 초래할 우려가 있다.

무기 충전제의 함유량이 많은 경우, 층간의 밀착성이 저하되기 때문에, 상기 서술한 바와 같은 보이드 발생의 경향은 보다 현저해진다. 무기 충전제의 함유량을 저감시키면 보이드의 억제에 기여할 수는 있지만, 봉지 수지 시트의 경화 후의 선팽창 계수의 제어가 곤란해져 구리 기판 등의 기판의 선팽창 계수와의 부정합이 생겨, 얻어지는 전자 부품 내장 기판에 휘어짐이 생길 우려가 있다.

본 발명은, 선팽창 계수의 제어가 용이하고, 또한 제작시의 보이드의 발생을 억제 가능한 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트 및 이것을 사용하는 전자 부품 내장 기판의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 하기 구성을 채용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은 두께가 150 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하인 단층 구조를 갖고,

150 ℃ 에서 1 시간 열처리한 후의 선팽창 계수가 10 ppm/K 이상 28 ppm/K 이하인 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트에 관한 것이다.

당해 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트 (이하, 간단히 「봉지 수지 시트」라고도 한다) 는 150 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 두께를 갖고 있으므로, 1 장의 봉지 수지 시트로 다양한 두께의 기판에 대응할 수 있고, 특히 도공법에 의해 얻어지는 수지 시트에서는 대응이 곤란한 두꺼운 기판에 바람직하게 대응할 수 있다. 또, 150 ℃ 에서 1 시간 열처리한 후의 선팽창 계수 (이하, 간단히 「선팽창 계수」라고도 한다) 가 10 ppm/K 이상 28 ppm/K 이하이므로, 기판 (특히 구리 기판) 의 선팽창 계수와의 정합을 도모할 수 있어, 전자 부품 내장 기판의 휘어짐을 억제할 수 있다.

당해 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트는, 평균 입경이 0.5 ㎛ ∼ 5 ㎛ 인 무기 충전제를 포함하고,

상기 무기 충전제의 함유량이 70 ∼ 87 중량％ 인 것이 바람직하다.

당해 봉지 수지 시트를 사용하여 얻어지는 전자 부품 내장 기판에는, 매립된 전자 부품과 외부의 도통을 도모하기 위해 봉지 수지 시트 부분에서 비아가 형성되는 경우가 있다. 비아의 내벽에는 도금 용이성을 고려하여 평활성이 요구되는 바, 당해 봉지 수지 시트에 포함되는 무기 충전제의 평균 입경을 0.5 ㎛ ∼ 5 ㎛ 로 미소한 사이즈로 함으로써, 봉지 수지 시트 부분에 비아를 형성한 경우라도 비아 내벽의 평활성을 달성할 수 있다.

또한, 당해 봉지 수지 시트에 있어서의 무기 충전제의 함유량을 70 ∼ 87 중량％ 로 함으로써, 열경화 후의 선팽창 계수를 보다 용이하게 제어할 수 있다.

당해 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트에서는, 50 ℃ ∼ 200 ℃ 의 온도 범위에서의 최저 용융 점도가 1 Pa·s 이상 200 Pa·s 이하인 것이 바람직하다. 이로써 기판 봉지시의 봉지 수지 시트의 유동성이 양호해져, 기판의 개구부 및 전자 부품의 매립성을 향상시킬 수 있다.

당해 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트는, 혼련 압출에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 무기 충전제의 함유량을 높인 채, 보이드가 없는 두꺼운 봉지 수지 시트를 양호한 효율로 제작할 수 있다.

본 발명은 또, 개구부를 갖는 기판의 그 개구부 내에 1 개 이상의 전자 부품을 배치하는 공정,

상기 개구부를 덮도록 당해 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트를 기판 상에 배치하는 공정,

상기 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트의 상면측으로부터 가열 프레스하여 상기 기판의 개구부를 충전하는 공정, 및

상기 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트를 열경화시키는 공정

을 포함하는 전자 부품 내장 기판의 제조 방법에 관한 것이기도 하다.

당해 제조 방법에 의해, 보이드 및 휘어짐이 모두 억제된 고신뢰성의 전자 부품 내장 기판을 양호한 효율로 제조할 수 있다.

도 1A 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 부품 내장 기판의 제조 방법의 한 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 1B 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 부품 내장 기판의 제조 방법의 한 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 1C 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 부품 내장 기판의 제조 방법의 한 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 1D 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 부품 내장 기판의 제조 방법의 한 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 1E 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 부품 내장 기판의 제조 방법의 한 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 1F 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 부품 내장 기판의 제조 방법의 한 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 도면의 일부 또는 전부에 있어서, 설명에 불필요한 부분은 생략하고, 또 설명을 용이하게 하기 위해서 확대 또는 축소하거나 하여 도시한 부분이 있다.

《전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트》

본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트 (3) (도 1D 참조) 는, 일정한 두께를 갖는 시트상물이며, 그 평면에서 본 형상은, 원형, 사각형, 정방형 등 기판 형상에 맞추어 적절히 선택할 수 있다. 봉지 수지 시트 (3) 는, 대표적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 등의 지지체 (도시 생략) 상에 적층된 상태로 제공된다. 또한, 지지체에는 봉지 수지 시트 (3) 의 박리를 용이하게 실시하기 위해서 이형 처리가 실시되어 있어도 된다.

봉지 수지 시트 (3) 는 단층 구조를 갖고, 그 두께는 150 ㎛ 이상이 바람직하고, 200 ㎛ 이상이 보다 바람직하고, 250 ㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 또, 봉지 수지 시트 (3) 의 두께는 1000 ㎛ 이하가 바람직하고, 800 ㎛ 이하가 보다 바람직하고, 600 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 두께가 상기 범위 내이면, 다양한 두께의 기판의 봉지에 대응할 수 있다.

봉지 수지 시트 (3) 를 150 ℃ 에서 1 시간 열처리한 후의 선팽창 계수는 10 ppm/K 이상 28 ppm/K 이하인 것이 바람직하고, 12 ppm/K 이상 25 ppm/K 이하인 것이 보다 바람직하고, 14 ppm/K 이상 23 ppm/K 이하인 것이 더욱 바람직하다. 선팽창 계수를 상기 범위로 함으로써, 구리 기판으로 대표되는 기판과의 선팽창 계수를 정합시킬 수 있어, 얻어지는 전자 부품 내장 기판의 휘어짐을 억제할 수 있다.

봉지 수지 시트 (3) 의 50 ℃ ∼ 200 ℃ 의 온도 범위에 있어서의 최저 용융 점도는 특별히 한정되지는 않지만, 1 Pa·s 이상 200 Pa·s 이하가 바람직하고, 2 Pa·s 이상 190 Pa·s 이하가 보다 바람직하고, 3 Pa·s 이상 180 Pa·s 이하가 더욱 바람직하다. 봉지 수지 시트 (3) 의 최저 용융 점도를 상기 범위로 함으로써, 기판의 개구부에 대한 충전성 (매립성) 을 향상시켜 보이드의 발생을 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 전자 부품 내장 기판을 얻을 수 있다. 최저 용융 점도가 지나치게 높으면, 기판의 개구부의 매립성이 저하되고, 한편 최저 용융 점도가 지나치게 낮으면, 시트 형상의 유지가 곤란해지거나, 수지의 유출이 생기거나 할 우려가 있다.

봉지 수지 시트 (3) 는 에폭시 수지, 및 페놀 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 양호한 열경화성이 얻어진다.

에폭시 수지로는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 변성 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 변성 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 페녹시 수지 등의 각종 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 이들 에폭시 수지는 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상 병용해도 된다.

에폭시 수지의 경화 후의 인성 및 에폭시 수지의 반응성을 확보하는 관점에서는, 에폭시 당량 150 ∼ 250, 연화점 혹은 융점이 50 ∼ 130 ℃ 인 상온에서 고형인 것이 바람직하고, 신뢰성의 관점에서, 트리페닐메탄형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지가 보다 바람직하다. 그 중에서도 비페닐형 에폭시 수지가 바람직하고, 특히 하기 화학식 (1) 로 나타내는 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

[화학식 1]

(식 중, R1 ∼ R4 는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이다. 단, R1 ∼ R4 모두가 수소인 경우를 제외한다)

유기 성분 중에는 결정성이 낮아, 한번 열융해된 후에 냉각시켜도 융해 전의 결정 상태로 돌아오지 않고, 결정성이 보다 낮은 상태가 되는 화합물이 있다. 결정성이 낮은 유기 성분에서는, 선팽창 계수가 높아져 전자 부품 내장 기판의 휘어짐이 발생하는 경우가 있다. 유기 성분으로서의 상기 화학식 (1) 로 나타내는 에폭시 수지는 열융해 후라도 결정성이 유지되므로, 선팽창 계수의 증가를 억제할 수 있어, 휘어짐을 방지할 수 있다.

봉지 수지 시트는, 상기 화학식 (1) 로 나타내는 에폭시 수지를 상기 봉지 수지 시트의 전체 고형분 중량에 대하여 3 ∼ 10 중량％ 포함하는 것이 바람직하고, 4 ∼ 9 중량％ 포함하는 것이 보다 바람직하다. 결정성 에폭시 수지의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 휘어짐의 방지성과 수지 유동성을 보다 높은 레벨로 발휘할 수 있다.

당해 봉지 수지 시트에서는, 상기 화학식 (1) 중, R1 ∼ R4 가 모두 메틸기인 것이 바람직하다. 이로써 결정성 에폭시 수지의 골격의 강직성이 높아져 결정성도 높아지고, 선팽창 계수의 증가를 보다 효율적으로 방지할 수 있다.

페놀 수지는, 에폭시 수지와의 사이에서 경화 반응을 발생하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 페놀노볼락 수지, 페놀아르알킬 수지, 비페닐아르알킬 수지, 디시클로펜타디엔형 페놀 수지, 크레졸노볼락 수지, 레졸 수지 등이 사용된다. 이들 페놀 수지는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상 병용해도 된다.

페놀 수지로는, 에폭시 수지와의 반응성의 관점에서, 수산기 당량이 70 ∼ 250, 연화점이 50 ∼ 110 ℃ 인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 경화 반응성이 높다는 관점에서, 페놀노볼락 수지를 바람직하게 사용할 수 있다. 또, 신뢰성의 관점에서, 페놀아르알킬 수지나 비페닐아르알킬 수지와 같은 저흡습성인 것도 바람직하게 사용할 수 있다.

에폭시 수지와 페놀 수지의 배합 비율은, 경화 반응성이라는 관점에서, 에폭시 수지 중의 에폭시기 1 당량에 대하여, 페놀 수지 중의 수산기의 합계가 0.7 ∼ 1.5 당량이 되도록 배합하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.9 ∼ 1.2 당량이다.

봉지 수지 시트 중의 에폭시 수지 및 페놀 수지의 합계 함유량의 하한은, 9 중량％ 이상이 바람직하고, 10 중량％ 이상이 보다 바람직하다. 9 중량％ 이상이면, 전자 디바이스, 기판 등에 대한 접착력이 양호하게 얻어진다. 한편, 상기 합계 함유량의 상한은 28 중량％ 이하가 바람직하고, 27 중량％ 이하가 보다 바람직하다. 28 중량％ 이하이면, 봉지 수지 시트의 흡습성을 저감시킬 수 있다.

봉지 수지 시트 (3) 는, 내열성이나 가요성, 강도 등의 관점에서, 열가소성 수지를 포함하고 있어도 된다. 열가소성 수지는 내용제성을 갖는 것이 바람직하다.

열가소성 수지로는, 천연 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산에스테르 공중합체, 폴리부타디엔 수지, 폴리카보네이트 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 6-나일론이나 6,6-나일론 등의 폴리아미드 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지, PET 나 PBT 등의 포화 폴리에스테르 수지, 폴리아미드이미드 수지, 불소 수지, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 실리콘 고무, 실리콘 레진 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지는 단독으로, 또는 2 종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 봉지 수지 시트에 있어서의 저응력성, 저흡수성 및 내용제성이라는 관점에서, 실리콘 고무, 실리콘 레진이나 스티렌-이소부틸렌-스티렌 블록 공중합체가 바람직하다.

봉지 수지 시트가 열가소성 수지를 포함하는 경우의 열가소성 수지의 함유량은, 1 중량％ 이상이 바람직하고, 3 중량％ 이상이 보다 바람직하다. 1 중량％ 이상이면, 봉지 수지 시트에 유연성, 가요성을 바람직하게 부여할 수 있다. 봉지 수지 시트 (3) 중의 열가소성 수지의 함유량은, 14 중량％ 이하가 바람직하다. 14 중량％ 이하이면, 전자 디바이스나 기판에 대한 봉지 수지 시트의 접착성을 향상시킬 수 있다.

봉지 수지 시트는 무기 충전제를 포함하는 것이 바람직하다. 무기 충전제의 형상은 특별히 한정되지 않고, 구상 (타원체상을 포함한다), 다면체상, 다각 기둥상, 부정형상 등의 임의의 형상이어도 되지만, 중공 구조 부근에서의 고충전 상태의 달성이나 적당한 유동성의 관점에서, 구상이 바람직하다.

무기질 충전제는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래 공지된 각종 충전제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 석영 유리, 탤크, 실리카 (용융 실리카나 결정성 실리카 등), 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소의 분말을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상 병용해도 된다. 그 중에서도 선팽창 계수를 양호하게 저감시킬 수 있다는 이유에서, 실리카, 알루미나가 바람직하고, 실리카가 보다 바람직하다.

실리카로는, 실리카 분말이 바람직하고, 용융 실리카 분말이 보다 바람직하다. 용융 실리카 분말로는, 구상 용융 실리카 분말, 파쇄 용융 실리카 분말을 들 수 있지만, 유동성이라는 관점에서, 구상 용융 실리카 분말이 바람직하다.

무기 충전제의 평균 입경은 0.5 ∼ 5 ㎛ 의 범위인 것이 바람직하다. 무기 충전제의 평균 입경을 상기 범위로 함으로써, 기판에 형성되는 비아의 내벽의 평활성을 높일 수 있다.

봉지 수지 시트는, 상기 무기 충전제를 상기 봉지 수지 시트의 전체 고형분 중량에 대하여 70 ∼ 87 중량％ 포함하는 것이 바람직하고, 72 ∼ 86 중량％ 포함하는 것이 보다 바람직하다. 무기 충전제의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 선팽창 계수 및 최저 용융 점도의 제어를 용이하게 실시할 수 있다.

봉지 수지 시트 (3) 는, 경화 촉진제를 포함하는 것이 바람직하다.

경화 촉진제로는, 에폭시 수지와 페놀 수지의 경화를 진행시키는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 트리페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트 등의 유기 인계 화합물 ; 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸 등의 이미다졸계 화합물 ; 등을 들 수 있다. 그 중에서도 혼련시의 온도 상승에 의해서도 경화 반응이 급격하게 진행되지 않아, 봉지 수지 시트 (3) 를 양호하게 제작할 수 있다는 이유에서, 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸이 바람직하다.

경화 촉진제의 함유량은, 에폭시 수지 및 페놀 수지의 합계 100 중량부에 대하여 0.1 ∼ 5 중량부가 바람직하다.

봉지 수지 시트 (3) 는, 난연제 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 부품 쇼트나 발열 등에 의해 발화되었을 때의, 연소 확대를 저감시킬 수 있다. 난연제 성분으로는, 예를 들어 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화철, 수산화칼슘, 수산화주석, 복합화 금속 수산화물 등의 각종 금속 수산화물 ; 포스파젠계 난연제 등을 사용할 수 있다.

봉지 수지 시트 (3) 는, 실란 커플링제를 포함하는 것이 바람직하다. 실란 커플링제로는 특별히 한정되지 않고, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.

봉지 수지 시트 (3) 중의 실란 커플링제의 함유량은, 0.1 ∼ 3 중량％ 가 바람직하다. 상기 함유량이 0.1 중량％ 이상이면, 경화 후의 봉지 수지 시트의 강도를 높일 수 있음과 함께, 흡수율을 저감시킬 수 있다. 한편, 상기 함유량이 3 중량％ 이하이면, 아웃 가스의 발생을 억제할 수 있다.

봉지 수지 시트 (3) 는, 안료를 포함하는 것이 바람직하다. 안료로는 특별히 한정되지 않고, 카본 블랙 등을 들 수 있다.

봉지 수지 시트 (3) 중의 안료의 함유량은, 0.1 ∼ 2 중량％ 가 바람직하다. 0.1 중량％ 이상이면, 양호한 마킹성이 얻어진다. 한편, 2 중량％ 이하이면, 경화 후의 봉지 수지 시트의 강도를 확보할 수 있다.

또한, 수지 조성물에는, 상기 각 성분 이외에 필요에 따라, 다른 첨가제를 적절히 배합할 수 있다.

《전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트의 제조 방법》

전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트 (3) 의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 혼련물을 조제하고, 얻어진 혼련물을 시트상으로 가공하는 방법이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 서술한 각 성분을 믹싱 롤, 가압식 니더, 압출기 등의 공지된 혼련기로 용융 혼련함으로써 혼련물을 조제하고, 얻어진 혼련물을 시트상으로 가공한다. 혼련 조건으로서, 온도는 상기 서술한 각 성분의 연화점 이상인 것이 바람직하고, 예를 들어 30 ∼ 150 ℃, 에폭시 수지의 열경화성을 고려하면, 바람직하게는 40 ∼ 140 ℃, 더욱 바람직하게는 60 ∼ 120 ℃ 이다. 시간은, 예를 들어 1 ∼ 30 분간, 바람직하게는 5 ∼ 15 분간이다.

혼련은, 감압 조건하 (감압 분위기하) 에서 실시하는 것이 바람직하다. 감압 조건하의 압력의 상한은, 바람직하게는 0.1 ㎏/㎠ 이하, 보다 바람직하게는 0.05 ㎏/㎠ 이하이다. 감압 조건하의 압력의 하한은 낮을수록 바람직하지만, 생산성이나 물리적 한계에서, 1×10^-4 ㎏/㎠ 이상이어도 된다. 이로써, 혼련물로의 기체의 혼입을 방지할 수 있어, 얻어지는 혼련물에 있어서의 기공의 발생을 억제할 수 있다.

용융 혼련 후의 혼련물은, 냉각시키지 않고 고온 상태인 채로 가공하는 것이 바람직하다. 가공 방법으로는 특별히 제한되지 않고, 평판 프레스법, T 다이 압출법, 롤 압연법, 롤 혼련법, 인플레이션 압출법, 공압출법, 캘린더 성형법 등 등을 들 수 있다. 가공 온도로는 상기 서술한 각 성분의 연화점 이상이 바람직하고, 에폭시 수지의 열경화성 및 성형성을 고려하면, 예를 들어 40 ∼ 150 ℃, 바람직하게는 50 ∼ 140 ℃, 더욱 바람직하게는 70 ∼ 120 ℃ 이다.

《전자 부품 내장 기판의 제조 방법》

도 1A ∼ 도 1F 는 각각, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전자 부품 내장 기판의 제조 방법의 한 공정을 모식적으로 나타내는 도면이다. 전자 부품 내장 기판의 제조 순서로는 특별히 한정되지는 않지만, 기판 (1) 에 형성된 개구부 (O) 내에 1 개 이상의 전자 부품 (2) 을 배치하고, 개구부 (O) 를 덮도록 봉지 수지 시트 (3) 를 기판 (1) 상에 배치하고, 봉지 수지 시트 (3) 의 상면측으로부터 가열 프레스하여 봉지 수지 시트를 유동시켜 기판 (1) 의 개구부 (O) 를 충전하고, 봉지 수지 시트 (3) 를 열경화시킨다는 순서를 바람직하게 채용할 수 있다. 필요에 따라, 전자 부품 (2) 과 외부의 도통을 도모하기 위한 비아 (4) 를 형성해도 된다.

(기판 준비 공정)

기판 (1) (도 1A 참조) 으로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 구리 기판 등의 금속 기판, (다층) 프린트 배선 기판, 세라믹 기판, 실리콘 기판 등을 들 수 있다.

(개구부 형성 공정)

다음으로, 기판 (1) 에 개구부 (O) 를 형성한다 (도 1B 참조). 개구부 (O) 의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 에칭이나 레이저 가공, 펀칭 가공 등을 들 수 있다. 1 개의 기판에 대하여 형성하는 개구부의 수도 특별히 한정되지 않고, 목적으로 하는 전자 부품 내장 기판의 설계에 따라 적절히 변경하면 된다.

(전자 부품 배치 공정)

도 1C 에 나타내는 바와 같이, 기판 (1) 에 형성한 개구부 (O) 의 내부에 1 개 이상의 전자 부품 (2) 을 배치한다. 전자 부품으로서도 전혀 한정되지 않고, 반도체 칩이나 콘덴서, 센서 디바이스, 발광 소자, 진동 소자 등 임의의 전자 부품을 사용할 수 있다. 도 1C 에 있어서는, 1 개의 개구부 (O) 에 대하여 1 개의 전자 부품 (2) 을 배치하고 있기는 하지만, 1 개의 개구부에 대하여 배치하는 전자 부품의 수는 1 개로 한정되지 않고, 목적으로 하는 전자 부품 내장 기판의 설계에 따라 적절히 변경하면 된다.

(충전 공정)

충전 공정에서는, 도 1D 및 도 1E 에 나타내는 바와 같이, 개구부 (O) 를 덮도록 기판 (1) 상에 봉지 수지 시트 (3) 를 적층하고, 이어서 봉지 수지 시트 (3) 의 상면측으로부터 가열 프레스하여 봉지 수지 시트 (3) 를 유동시켜 기판 (1) 의 개구부 (O) 를 충전하고, 충전 후, 봉지 수지 시트 (3) 를 열경화시킨다.

봉지 수지 시트 (3) 를 가열 프레스하여 개구부 (O) 를 충전할 때의 가열 프레스 조건으로는, 온도가 예를 들어 80 ∼ 180 ℃, 바람직하게는 90 ∼ 170 ℃ 이며, 압력이 예를 들어 0.1 ∼ 10 ㎫, 바람직하게는 0.3 ∼ 8 ㎫ 이며, 시간이 예를 들어 5 ∼ 60 분간, 바람직하게는 10 ∼ 30 분간이다. 또, 개구부 (O) 의 내벽 및 전자 부품 (2) 에 대한 봉지 수지 시트 (3) 의 밀착성 및 추종성의 향상을 고려하면, 감압 조건하 (예를 들어 90 ∼ 100 kPa) 에 있어서 프레스하는 것이 바람직하다.

개구부의 매립이 완료된 후, 봉지 수지 시트 (3) 를 열경화 처리한다. 열경화 처리의 조건으로서, 가열 온도가 바람직하게는 120 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 130 ℃ 이상이다. 한편, 가열 온도의 상한이, 바람직하게는 200 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 190 ℃ 이하이다. 가열 시간이, 바람직하게는 30 분 이상, 보다 바람직하게는 60 분 이상이다. 한편, 가열 시간의 상한이, 바람직하게는 300 분 이하, 보다 바람직하게는 180 분 이하이다. 또, 필요에 따라 가압해도 되고, 바람직하게는 0.1 ㎫ 이상, 보다 바람직하게는 0.3 ㎫ 이상이다. 한편, 상한은 바람직하게는 10 ㎫ 이하, 보다 바람직하게는 8 ㎫ 이하이다. 이로써, 기판 (1) 의 내부에 전자 부품 (2) 이 매립된 전자 부품 내장 기판 (10) 이 얻어진다.

(비아 형성 공정)

전자 부품 (2) 과 외부의 도통을 위해서, 경화 후의 봉지 수지 시트 (3) 에 레이저 조사 등으로 비아홀을 개구하고, 그 비아홀을 구리 등의 메탈 재료로 매립함으로써 비아 (4) 를 형성할 수 있다. 개구 방법이나 메탈 재료로는, 목적으로 하는 전자 부품 내장 기판의 설계에 따라 종래 공지된 방법을 적절히 채용할 수 있다.

실시예

이하에, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 재료나 배합량 등은 특별히 한정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것들에만 한정하는 취지의 것은 아니다.

실시예에서 사용한 성분에 대하여 설명한다.

에폭시 수지 1 : 미츠비시 화학사 제조의 YX4000H (비페닐형 에폭시 수지, 에폭시 당량 190 g/eq.)

에폭시 수지 2 : 신닛테츠 화학 (주) 제조의 YSLV-80XY (비스페놀 F 형 에폭시 수지, 에포킨 당량 200 g/eq.)

에폭시 수지 3 : 미츠비시 화학사 제조의 에피코트 828 (에폭시 당량 190 g/eq.)

페놀 수지 : 메이와 화성사 제조의 MEH-7500-3S (수산기 당량 103 g/eq.)

열가소성 수지 : 토레·다우코닝사 제조의 EP-2601 (실리콘 엘라스토머 파우더)

무기 충전제 1 : (주) 아도마텍스 제조의 SO-25R (용융 구상 실리카, 평균 입자경 0.5 ㎛)

무기 충전제 2 : 덴키 화학 공업사 제조의 FB-5SDC (용융 구상 실리카, 평균 입자경 5 ㎛)

무기 충전제 3 : 덴키 화학 공업사 제조의 FB-9454FC (용융 구상 실리카, 평균 입자경 17 ㎛)

카본 블랙 : 미츠비시 화학사 제조의 ＃20

경화 촉진제 : 시코쿠 화성 공업사 제조의 2PHZ-PW (2-페닐-4,5-디하이드록시메틸이미다졸)

실란 커플링제 : 신에츠 화학사 제조의 KBM-403 (3-글리시독시프로필트리메톡시실란)

［실시예 1 ∼ 7 및 비교예 2 ∼ 4］

표 1 에 기재된 배합비에 따라 각 성분을 배합하고, 롤 혼련기에 의해 60 ∼ 120 ℃, 10 분간, 감압 조건하 (0.01 ㎏/㎠) 에서 용융 혼련하여, 혼련물을 조제하였다. 이어서, 얻어진 혼련물을 평판 프레스법에 의해 시트상으로 성형하여, 두께 500 ㎛ 의 봉지 수지 시트를 제작하였다.

［비교예 1］

표 1 의 배합비로 각 성분을 고형분 농도가 93 ％ 가 되도록 메틸에틸케톤에 첨가하고, 쿠라시키 방적 (주) 사 제조 「MAZERUSTAR」로 25 분간 교반하여, 바니시를 제조하였다. 얻어진 바니시를 이형 처리된 두께 50 ㎛ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 도공하고, 130 ℃ 에서 2 분간 건조시켜 두께 50 ㎛ 의 수지 시트를 제작하였다. 그 후, 라미네이터로 두께 50 ㎛ 의 수지 시트를 적층하여, 두께 500 ㎛ 의 봉지 수지 시트를 얻었다.

＜평가＞

제작한 봉지 수지 시트에 대하여, 이하의 항목을 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

(무기 충전제의 함유량)

시료 10 mg 을 백금제 용기에 넣고, 장치명 「TG/DTA220」(SII·나노테크놀로지사 제조) 으로 1000 ℃ 까지 10 ℃/분으로 승온시키고, 유기물을 강열 승화시켜, 남은 무기 충전제의 중량에 의해 함유량을 산출하였다.

(선팽창 계수)

150 ℃ 에서 1 시간 열처리한 후의 봉지 수지 시트를 직경 7 ㎜ 의 원형 사이즈로 타발 (打拔) 하여 측정 샘플로 하였다. TMA Q400 (TA 인스트루먼트사 제조) 을 이용하여 직경 5 ㎜ 의 원형 프로브와 스테이지의 사이에 측정 샘플을 두고, 변조 모드로, 하중 0.012 N, -20 ℃ ∼ 300 ℃ 의 온도 범위, 0.5 ℃/min 의 승온 속도로 측정하고, 25 ℃ ∼ 80 ℃ 의 선팽창 계수 (CTE1), 200 ℃ ∼ 260 ℃ 의 선팽창 계수 (CTE2) 를 측정하여, 선팽창 계수 (CTE1) 를 경화 후의 봉지 수지 시트의 선팽창 계수로 하였다.

(무기 충전제의 평균 입경)

주사형 전자 현미경 (SEM) 을 사용하여 가속 전압 5 ㎸ 하, 500 배, 10000 배 및 50000 배로 봉지 수지 시트의 단면을 관찰하고, 화상 소프트 「Image J」를 사용하여 500 배 시야로 1 ㎛ 이상의 무기 충전제를 대상으로 하는 제 1 평균 입경, 10000 배 시야로 0.1 ㎛ 이상 1 ㎛ 미만의 무기 충전제를 대상으로 하는 제 2 평균 입경 및 50000 배 시야로 0.01 ㎛ 미만의 무기 충전제를 대상으로 하는 제 3 평균 입경을 산출하여, 제 1 평균 입경, 제 2 평균 입경 및 제 3 평균 입경을 기초로 「평균 입경」을 산출하였다. 또한, 에어리어 사이즈를 모니터 내 전체 시야로 설정하였다.

(최저 용융 점도)

각 봉지 수지 시트로부터 직경 25 ㎜ 의 원형으로 타발한 것을 2 장 적층하여, 직경 25 ㎜, 두께 1 ㎜ 의 원기둥형의 측정 샘플을 제작하였다. 이 측정 샘플에 대하여, 최저 용융 점도를 Rheometric Scientific 사 제조의 점탄성 측정 장치 「ARES」(측정 조건 : 측정 온도 범위 50 ∼ 150 ℃, 승온 속도 10 ℃/min, 주파수 1 Hz, 변형량 10 ％) 로 점도 변화를 추적했을 때, 점도의 최저치를 측정하였다.

(보이드의 유무)

150 ℃ 에서 1 시간 열처리한 후의 봉지 수지 시트의 임의의 다섯 군데의 단면 분석에 의해 보이드가 존재하지 않거나, 존재해도 직경이 50 ㎛ 이하인 경우를 「○」, 보이드의 직경이 50 ㎛ 를 초과한 경우를 「×」로 하여 평가하였다.

(비아 내벽면의 평활성)

150 ℃ 에서 1 시간 열처리한 후의 봉지 수지 시트에 대하여, 스미토모 중기계 공업사 제조 「LAVIA 1000W」(레이저종 CO₂ ; 발신기 출력 60 W ; 레이저 조사부 출력 1.5 W ; 주파수 500 Hz ; 스폿 직경 0.1 ㎜) 를 사용하여 레이저를 조사하여, 직경 50 ㎛ 의 개구 (비아를 상정) 를 형성하였다. 비아의 평면에서 보았을 때의 중심을 통과하고, 또한 높이 방향을 따른 단면을 현미경으로 관찰하여, 높이 방향을 따른 기준선에 대하여 요철의 가장 높은 부분과 가장 낮은 부분의 고저차가 5 ㎛ 이하인 경우를 「○」, 5 ㎛ 를 초과하여 10 ㎛ 이하인 경우를 「△」, 10 ㎛ 를 초과한 경우를 「×」로 하여 평가하였다.

(수지 프레스 변형성)

10 ㎝ × 10 ㎝ 로 잘라낸 봉지 수지 시트를 미카도 주식 판매 (주) 제조의 평판 프레스로 온도 90 ℃, 압력 350 kN 으로 1 분간 프레스하여, 프레스 후의 두께가 150 ㎛ 이하가 되었을 경우를 「○」, 150 ㎛ 를 초과한 경우를 「×」로 하여 평가하였다.

(기판의 휘어짐)

가로세로 10 ㎝ 의 두께 30 ㎛ 의 구리판에 미카도 주식 판매 (주) 제조의 평판 프레스에 의해 성형하여 봉지 수지 시트를 첩합 (貼合) 하여 (첩합 후의 두께 100 ㎛), 구리판과 봉지 수지 시트의 적층체로 하였다. 이 적층체를 가열 오븐에 의해 150 ℃ 에서 1 시간 가열한 후의 휘어짐량을 측정하였다. 적층체가 구리판측을 내측으로 하여 휘어져 있는 경우에는, 구리판측을 위를 향하고, 봉지 수지 시트측을 아래를 향하여 적층체를 평판 상에 정치 (靜置) 하고, 봉지 수지 시트측을 내측으로 하여 휘어져 있을 때는, 구리판측을 아래를 향하고, 봉지 수지 시트를 위를 향하여 적층체를 평판 상에 정치하였다. 이 때의 평행판의 표면으로부터 가장 높은 위치까지의 높이를 휘어짐량으로 하여, 휘어짐량이 5 ㎜ 이하일 때를 「○」, 5 ㎜ 를 초과한 경우를 「×」로 하여 평가하였다.

표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 7 의 봉지 수지 시트에서는, 보이드의 억제 및 휘어짐의 억제가 모두 양호하였다. 한편, 도공법에 의한 비교예 1 에서는 보이드가 발생하고, 비교예 2 ∼ 4 에서는 휘어짐의 평가가 열등한 결과가 되었다.

1 : 기판
2 : 전자 부품
3 : 봉지 수지 시트
4 : 비아
10 : 전자 부품 내장 기판

Claims (5)

1. 두께가 150 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하인 단층 구조를 갖고,
   150 ℃ 에서 1 시간 열처리한 후의 선팽창 계수가 10 ppm/K 이상 28 ppm/K 이하인, 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트.
2. 제 1 항에 있어서,
   평균 입경이 0.5 ㎛ ∼ 5 ㎛ 인 무기 충전제를 포함하고,
   상기 무기 충전제의 함유량이 70 ∼ 87 중량％ 인, 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   50 ℃ ∼ 200 ℃ 의 온도 범위에서의 최저 용융 점도가 1 Pa·s 이상 200 Pa·s 이하인, 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   혼련 압출에 의해 형성되는, 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트.
5. 개구부를 갖는 기판의 그 개구부 내에 1 개 이상의 전자 부품을 배치하는 공정,
   상기 개구부를 덮도록 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트를 기판 상에 배치하는 공정,
   상기 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트의 상면측으로부터 가열 프레스하여 상기 기판의 개구부를 충전하는 공정, 및
   상기 전자 부품 내장 기판용 봉지 수지 시트를 열경화시키는 공정
   을 포함하는, 전자 부품 내장 기판의 제조 방법.

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