TW201501216A - 電子零件裝置之製造方法 - Google Patents

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Chie Iino
Eiji Toyoda
yusaku Shimizu
Hiroyuki Senzai
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Abstract

提供一種可減抑翹曲的電子零件裝置之製造方法。 本發明關於一種電子零件裝置之製造方法，其包含下述步驟：準備配置有電子零件之基板的步驟；準備樹脂片材的步驟；準備模具的步驟，該模具具有用以於前述樹脂片材形成切口之凸部；於前述基板積層前述樹脂片材而形成積層體的步驟；及，利用前述模具對前述積層體進行壓製，以藉前述樹脂片材密封前述電子零件並同時於前述樹脂片材形成切口的步驟。

Description

電子零件裝置之製造方法 發明領域
本發明係有關於一種電子零件裝置之製造方法。
發明背景
電子零件裝置之製造中，有時係於基板搭載電子零件後，以密封樹脂將電子零件密封。在上述電子零件裝置中，通常密封樹脂之收縮率會大於基板等之收縮率，因此密封樹脂會拉緊基板。藉此，有時會產生翹曲。
另一方面，作為密封樹脂有提議一種片狀物。例如，專利文獻1揭示出將特定的環氧樹脂、硬化劑及無機充填劑捏合後，將捏合物塑性加工而形成樹脂片材，藉此可增加無機充填劑的摻混比例。又，專利文獻2揭示出一種自樹脂等捏合物製作片材之方法。然而，該等文獻中並未針對翹曲之減抑進行充分檢討。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2013-7028號公報
專利文獻2：日本專利特開2013-6406號公報
發明概要
本發明之目的在於解決前述課題，提供一種可減抑翹曲的電子零件裝置之製造方法。
本發明係有關於一種電子零件裝置之製造方法，其含下述步驟：準備配置有電子零件之基板的步驟；準備樹脂片材的步驟；準備模具的步驟，該模具具有用以於前述樹脂片材形成切口之凸部；於前述基板積層前述樹脂片材而形成積層體的步驟；及，利用前述模具對前述積層體進行壓製，以藉前述樹脂片材密封前述電子零件並同時於前述樹脂片材形成切口的步驟。
即，本發明中係使用具有用以於樹脂片材形成切口之凸部之模具，將電子零件以樹脂片材密封並同時於樹脂片材形成切口。藉此製得之密封體被切口區分成多數區塊。在該密封體中各區塊會收縮，因此可減低樹脂片材拉扯基板之力，可減抑翹曲。而，本發明即便在容易產生翹曲之大型一次密封中仍可減抑翹曲，故有效。
將前述積層體在減壓條件下一邊加熱一邊壓製為佳。
又，本發明係有關於一種以前述方法製得之電子零件裝置。
1‧‧‧基板
2‧‧‧電子零件
3‧‧‧電子零件搭載基板
4‧‧‧樹脂片材
11‧‧‧模具
12‧‧‧上板
13‧‧‧下板
14‧‧‧凸部
15‧‧‧空間
16‧‧‧切口
21‧‧‧密封體
22‧‧‧區塊
圖1(a)及圖1(b)係顯示實施形態1之製造方法中之一製造步驟的示意圖。
圖2(a)係密封體之截面示意圖；圖2(b)係密封體之立體圖。
圖3(a)係配置有電子零件之基板的俯視示意圖；圖3(b)係其前視示意圖。
圖4係樹脂片材之前視示意圖。
圖5(a)係上板及下板之截面示意圖；圖5(b)係上板之仰視示意圖。
圖6(a)~(c)係顯示上板之變形例的截面示意圖。
圖7(a)~(b)係顯示上板之變形例的仰視示意圖。
用以實施發明之形態
以下揭示實施形態以詳細說明本發明，惟本發明非僅受該等實施形態限定。
[實施形態1]
(準備步驟)
首先，準備配置有電子零件2之基板1、樹脂片材4及模具11。
圖3(a)係配置有電子零件2之基板1的俯視示意圖。(b)係其前視示意圖。在圖3(a)及(b)中，基板1搭載有多 數電子零件2。
作為電子零件2無特別限定，可舉如SAW(Surface Acoustic Wave：表面聲波)濾器；壓力感測器、振動感測器等MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微機電系統)；LSI等IC(積體電路)；電晶體等半導體；電容器；及電阻等。
作為基板1無特別限定，可舉如印刷配線基板、陶瓷基板、矽基板、金屬基板等。
配置於基板1上之電子零件2之數量無特別限定。電子零件2之數量例如在1個以上，理想在2個以上，較理想在100個以上。又，上限無特別限定，例如在10000個以下。電子零件2之佈局無特別限定。
基板1之形狀無特別限定，可使用略多角形、略圓形者等。而，略多角形、略圓形係俯視基板1時的形狀。
略多角形不僅包含多角形，亦包含多角形類似形狀。具體上，略多角形除多角形以外，亦包含：至少一部分之角帶弧度的多角形類似形狀及至少一部分之邊或其邊之一部分為曲線的多角形類似形狀等。作為略多角形，以略矩形、略正方形狀為佳。
作為上述略多角形之基板1，以至少1邊之長度在300mm以上為佳。藉此，可有效率地製造電子零件裝置。1邊之長度上限無特別限定，例如在700mm以下。
略圓形不僅包含圓形，亦包含圓形類似形狀。具體上，略圓形除正圓形以外，亦包含：楕圓形、圓周之至少一部分形成有凹凸部之圓形類似形狀、圓周之至少一部 分形成有線狀部(直線狀部)之圓形類似形狀及圓周之至少一部分形成有波線狀部之圓形類似形狀等。
作為上述略圓形之基板1，以直徑或短徑在300mm以上為佳。藉此，可有效率地製造電子零件裝置。直徑或短徑之上限無特別限定，例如在16吋以下。
從可有效率地製造電子零件裝置之觀點看來，基板1之面積(俯視基板1時之面積)例如以70000~500000mm2為佳。
圖4係樹脂片材4之前視示意圖。
樹脂片材4之厚度無特別限定，理想在100μm以上，較理想在150μm以上。又，樹脂片材4之厚度理想在2000μm以下，較理想在1000μm以下。若在上述範圍內，即可將電子零件良好地密封。
實施形態1中係顯示出樹脂片材4為單層結構之情況，亦可為積層有2以上之樹脂片材4的多層結構。又，亦可為預先任意分割者。而，樹脂片材4可於其兩面或單面具備有分隔件。
樹脂片材4可以一般的方法製造，以下述方法為佳：將環氧樹脂、苯酚樹脂、熱可塑性樹脂、填料及硬化促進劑捏合而獲得之捏合物塑性加工成片狀之方法。藉此，可將填料高度充填，進而可減抑翹曲。
具體上，係以混合輥、加壓式捏合機、擠出機等公知的捏合機將環氧樹脂、苯酚樹脂、熱可塑性樹脂、填料及硬化促進劑熔融捏合。作為捏合條件，溫度之上限在 140℃以下為佳，在130℃以下較佳。溫度之下限在上述各成分之軟化點以上為佳，例如在30℃以上，理想在50℃以上。捏合時間理想在1~30分。又，捏合宜在減壓條件下(減壓氣體環境下)進行，在減壓條件下之壓力例如為1×10-4~0.1kg/cm2。
作為環氧樹脂無特別限定。例如，可使用三苯甲烷型環氧樹脂、甲酚酚醛型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、改質雙苯酚A型環氧樹脂、雙苯酚A型環氧樹脂、雙苯酚F型環氧樹脂、改質雙苯酚F型環氧樹脂、雙環戊二烯型環氧樹脂、苯酚酚醛型環氧樹脂、苯氧基樹脂等各種環氧樹脂。該等環氧樹脂可單獨使用亦可將2種以上併用。
從確保環氧樹脂硬化後的韌性及環氧樹脂之反應性的觀點看來，以環氧基當量150~250、軟化點或熔點為50~130℃且常溫下為固體者為佳，其中，從可靠性觀點看來，以三苯甲烷型環氧樹脂、甲酚酚醛型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂較佳。
苯酚樹脂只要是可與環氧樹脂之間引發硬化反應者即無特別限定。例如，可使用苯酚酚醛樹脂、苯酚芳烷基樹脂、聯苯芳烷基樹脂、雙環戊二烯型苯酚樹脂、甲酚酚醛樹脂、可溶酚醛樹脂等。該等苯酚樹脂可單獨使用亦可將2種以上併用。
作為苯酚樹脂，從與環氧樹脂之反應性的觀點看來，宜使用羥基當量為70~250且軟化點為50~110℃者，其中，又從硬化反應性高之觀點看來，適宜使用苯酚酚醛 樹脂。又，從可靠性觀點看來，亦適宜使用如苯酚芳烷基樹脂及聯苯芳烷基樹脂等低吸濕性者。
作為熱可塑性樹脂(彈性物)，可舉如天然橡膠、丁基橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丁二烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、熱可塑性聚醯亞胺樹脂、6-尼龍或6,6-尼龍等聚醯胺樹脂、苯氧基樹脂、丙烯酸樹脂、PET或PBT等飽和聚酯樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、氟樹脂、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS樹脂)等。該等熱可塑性樹脂可單獨使用或可將2種以上併用。其中，從低應力性及低吸水性之觀點看來，以苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物為佳。
作為填料並無特別限定，以無機充填材為佳。作為無機充填材，可舉如石英玻璃、滑石、氧化矽(熔融氧化矽及結晶性氧化矽等)、氧化鋁、氮化鋁、氮化矽、氮化硼等。其中，從可良好地減低線膨脹係數之理由而言，以氧化矽、氧化鋁為佳，氧化矽較佳。作為氧化矽，從流動性佳之理由而言，以熔融氧化矽為佳，球狀熔融氧化矽較佳。
填料之平均粒徑理想在1μm以上，較理想在5μm以上。若在1μm以上，便容易獲得樹脂片材4的可撓性、柔軟性。填料之平均粒徑理想在40μm以下，較理想在30μm以下。若在40μm以下，便容易使填料高度充填率化。
而，平均粒徑例如可使用自母群任意抽出之試料，使用雷射繞射散射式粒度分布測定裝置測定而導出。
作為硬化促進劑，只要使可使環氧樹脂與苯酚樹脂之硬化進行者即無特別限定，可舉如三苯膦、四苯硼酸四苯基鏻等有機磷系化合物；2-苯基-4,5-二羥甲咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥甲咪唑等咪唑系化合物等。其中，從捏合時即便因溫度上升硬化反應亦未急遽進展而可良好地製作樹脂片材4之理由而言，以2-苯基-4,5-二羥甲咪唑為佳。
宜將環氧樹脂、苯酚樹脂、熱可塑性樹脂、填料及硬化促進劑一起與阻燃劑成分、顏料、矽烷耦合劑等捏合。
熔融捏合後的捏合物宜無需冷卻即以高溫狀態直接進行塑性加工。作為塑性加工方法無特別限制，可舉如平板壓製法、T字模擠出法、螺紋模擠出法、輥軋法、輥軋捏合法、吹脹擠出法、共擠出法、砑光成形法等。作為塑性加工溫度，在上述各成分之軟化點以上為佳，若考慮環氧樹脂之熱硬化性及成形性，例如在40~150℃，理想在50~140℃，更理想在70~120℃。
接下來說明樹脂片材4之組成。
樹脂片材4中之環氧樹脂及苯酚樹脂的合計含量在2.0重量%以上為佳，在3.0重量%以上較佳。若在2.0重量%以上，可良好地獲得相對於電子零件2、基板1等之接著力。樹脂片材4中之環氧樹脂及苯酚樹脂的合計含量在20重量%以下為佳，在10重量%以下較佳。若在20重量%以下，可壓低吸濕性。
從硬化反應性之觀點看來，環氧樹脂與苯酚樹脂 之摻混比例以相對於環氧樹脂中之環氧基1當量，苯酚樹脂中之羥基合計成為0.7~1.5當量的方式來進行摻混為佳，較理想在0.9~1.2當量。
熱可塑性樹脂之含量在有機成分(填料除外的總成分)100重量%中佔10~50重量%為佳。若在上述範圍，可良好地獲得柔軟性、可撓性、接著性等。
樹脂片材4中之填料含量理想在70體積%以上，較理想在74體積%以上。若在70體積%以上，可將線膨脹係數設計得很低。另一方面，填料含量理想在90體積%以下，較理想在85體積%以下。若在90體積%以下，可良好地獲得柔軟性、流動性、接著性。
填料含量亦可以「重量%」為單位作說明。代表上，針對氧化矽含量以「重量%」為單位作說明。
氧化矽通常為比重2.2g/cm3，因此氧化矽含量(重量%)的適當範圍如下。
即，樹脂片材4中之氧化矽含量在81重量%以上為佳，在84重量%以上較佳。樹脂片材4中之氧化矽含量在94重量%以下為佳，在91重量%以下較佳。
氧化鋁通常為比重3.9g/cm3，因此氧化鋁含量(重量%)的適當範圍如下。
即，樹脂片材4中之氧化鋁含量在88重量%以上為佳，在90重量%以上較佳。樹脂片材4中之氧化鋁含量在97重量%以下為佳，在95重量%以下較佳。
相對於環氧樹脂及苯酚樹脂之合計100重量份， 硬化促進劑含量在0.1~5重量份為佳。
阻燃劑成分含量在有機成分(填料除外的總成分)100重量%中佔10~30重量%為佳。相對於填料100重量份，矽烷耦合劑含量在0.01~3重量份為佳。
圖5(a)係上板12及下板13之前視示意圖。(b)係上板12之仰視示意圖。圖5(a)中，模具11具備上板12及下板13，且上板12與下板13略呈平行。於上板12之作用面(與被成型品相接之面)形成有朝向下板13延伸之凸部14。上板12之作用面除凸部14以外呈平坦。而，上板12之作用面依被成形品之種類，亦可在凸部14除外之部分中呈非平坦。
上板12可朝向下板13移動。模具11中，係在下板13上放置有被成型品之狀態下使上板12下降，使凸部14咬入被成型品中而形成切口。
而，可設定成可將上板12下降直至凸部14接於下板13為止，亦可設定成凸部14未接於(未及於)下板13。
凸部14之高度無特別限定，惟，相對於樹脂片材4之厚度理想在1/2倍以上，較理想在2/3倍以上。若在1/2倍以上，可提高區塊22之獨立性，可良好地減抑翹曲。凸部14之高度相對於樹脂片材4之厚度例如在1倍以下。若在1倍以下，即不會於樹脂片材4與上板12之間發生空隙而可有效地密封。而，依被成形品之種類，凸部14之高度亦可超過1倍。
凸部14之寬度無特別限定，理想在2~4mm。若在2mm以上，即可良好地減抑翹曲。又，若在4mm以下， 電子零件裝置之製造效率便不會降低。
圖5(b)中，凸部14係在仰視下形成為格狀。實施形態1中係在被凸部14包圍之空間15(圖5(a))的下方設置好電子零件2之狀態下進行壓製。空間15之大小(仰視之大小)雖無特別限定，宜大於電子零件2，例如，在電子零件2大小之105%以上。
實施形態1中係顯示出凸部14之截面形狀(將上板12沿上下方向切斷時的截面形狀)為三角形(前端尖銳的形狀)之情況，惟，凸部14之截面形狀無特別限定，例如亦可為梯形、矩形、U字狀等(圖6(a)~(c))。其中，從凸部14可順暢地進入樹脂片材4並可抑制電子零件2之位移的理由而言，以三角形為佳。
實施形態1中係顯示出在仰視形成有直線狀凸部14之情況，惟凸部14之形狀不受此限，例如可為曲線狀、波線狀等。
實施形態1中係顯示出在仰視下連續形成有凸部14之情況，惟凸部14之形狀不受此限，例如可如圖7(a)~(b)所示將凸部14斷續形成。從可有效地減低樹脂片材4拉扯基板1之力且減抑翹曲之效果大的理由而言，以連續形成凸部14為佳。
實施形態1中係顯示出各凸部14之截面形狀相同之情況，惟亦可相異。各凸部14之寬度亦可相異。又，各凸部14之仰視形狀亦可相異。
(積層步驟‧密封步驟)
圖1(a)及(b)係顯示實施形態1之製造方法中之一製造步驟的示意圖。積層步驟中，於基板1之搭載電子零件2之面積層樹脂片材4而形成積層體(圖1(a))。
接著以模具11對積層體進行壓製。具體上如圖1(a)所示係以基板1上之電子零件2與空間15隔著樹脂片材4相對向的方式將積層體置於下板13上，使上板12下降而進行壓製。藉此密封電子零件2並同時使凸部14咬入樹脂片材4中而形成切口16(圖2(a)~(b))。
而，圖1(b)中係顯示出使上板12下降直至凸部14接於下板13之情況，欲使上板12下降多少程度可因應密封體21之厚度及切口16之深度等適當設定，無需下降至凸部14接於下板13為止。由可分割成一個個區塊22並可良好地減抑翹曲之理由而言，以下降至凸部14接於下板13為止為佳。
作為壓製條件，溫度例如為40~100℃且理想為50~90℃，壓力例如為0.1~10MPa且理想為0.5~8MPa，時間例如為0.3~10分鐘且理想為0.5~5分鐘。又，若考慮提升樹脂片材4對電子零件2及基板1之密著性及追隨性，宜在減壓條件下(例如0.1~5kPa)進行壓製。
樹脂密封後可因應需求使樹脂片材4熱硬化。作為熱硬化處理之條件，加熱溫度在100~200℃為佳。加熱時間以10~300分為佳。又，亦可因應需求加壓，理想為0.1~10MPa。
圖2(a)係密封體21之截面示意圖。(b)係密封體21 之立體圖。如圖2(a)~(b)所示，密封體21被切口16區分成多數區塊22。密封體21中各區塊22會收縮，因此可減低樹脂片材4拉扯基板1之力，可減抑翹曲。
區塊數無特別限定，愈多愈可減抑翹曲。區塊數理想在2區塊以上，較理想在9區塊以上。又，區塊數之上限例如在100000區塊以下。又，區塊22之形狀可適當設計。
切口16之深度無特別限定，例如相對於密封體21之厚度理想在1/2倍以上，較理想在2/3倍以上。若在1/2倍以上，可提高區塊22之獨立性，可良好地減抑翹曲。切口16之深度相對於密封體21之厚度例如在0.95倍以下。又，切口16亦可貫通密封體21。
(切割步驟)
密封體21可直接作為半導體裝置使用，因應需求亦可於密封體21再配線或形成凸塊。又，因應需求亦可將密封體21切割，予以晶片化。而，切割時，可以密封體21之切口16等為基準進行對位。藉此，可輕易地進行對位。
而，實施形態1中係針對模具11說明於上板12形成有凸部14之情況，惟不受此限，亦可於下板13形成有凸部14。
又，實施形態1中係說明於每一個電子零件2形成有區塊22之情況，惟，亦可未於每一個電子零件2形成區塊22。
實施例
以下將以本發明的適當實施例為例示詳細說 明。惟，在無特別限定的記載之前提下，該實施例中所記載之材料及摻混量等不以僅由該等來限定本發明範圍為主旨。
[樹脂片材之製作]
說明於樹脂片材製作使用的成分。
環氧樹脂：新日鐵化學(股)製YSLV-80XY(雙苯酚F型環氧樹脂、環氧基當量200g/eq.、軟化點80℃)
苯酚樹脂：明和化成公司製MEH-7851-SS(具有聯苯芳烷基骨架之苯酚樹脂、羥基當量203g/eq.、軟化點67℃)
填料：電氣化學工業公司製FB-9454FC(熔融球狀氧化矽粉末、平均粒徑15μm、最大粒徑128μm)
矽烷耦合劑：信越化學公司製KBM-403(3-環氧丙氧基丙基三甲氧矽烷)
阻燃劑：伏見製藥所製FP-100(苯氧基環膦氮烯寡聚物)
碳黑：三菱化學公司製#20(粒徑50nm)
硬化促進劑：四國化成工業公司製2PHZ-PW(2-苯基-4,5-二羥甲咪唑)
熱可塑性樹脂：KANEKA公司製SIBSTAR 072T(聚苯乙烯-聚異丁烯-聚苯乙烯共聚物)
依照以下記載之摻混比將各成分摻混，並藉由輥軋捏合機在60~120℃、10分鐘且減壓條件下(0.01kg/cm2)熔融捏合而調製出捏合物。接著將所獲得之捏合物藉由平板壓製法形成為片狀而製出表1所示厚度的樹脂片材(150mm×150mm)。
摻混比
(1)進行摻混使相對於環氧樹脂中之環氧基1當量，苯酚樹脂中之羥基為1當量(總摻混成分100重量%中，環氧樹脂及苯酚樹脂之合計量：6.85重量%)。
(2)相對於環氧樹脂及苯酚樹脂之合計100重量份，摻混硬化促進劑1.71重量份。
(3)有機成分(填料除外的總成分)100重量%中，摻混熱可塑性樹脂30重量%。
(4)有機成分(填料除外的總成分)100重量%中，摻混阻燃劑15重量%。
(5)總摻混成分100重量%中，摻混填料88重量%(樹脂片材中79.5體積%)。
(6)相對於填料100重量份，摻混0.1重量份之矽烷耦合劑。
[比較例]
準備裝設有平板狀下板及平板狀上板的瞬時真空積層裝置(MIKADO TECHNOS公司製VS008-1515)。
於玻璃環氧基板(200mm×200mm×厚度200μm)上配置表1所示尺寸之矽晶片而製出矽晶片搭載基板。於矽晶片搭載基板之矽晶片配置面積層樹脂片材。於下板上放置積層體使積層體之基板側之面與下板相接後，於積層體上放置上板，並對積層體進行真空壓製(壓製條件：真空保持時間30秒、加壓時間60秒、壓力203.9g/cm2、壓製溫度90℃)。解除真空後，取出成形物，以150℃之烘箱硬化1小時。並 以其後在室溫下冷卻1小時者作為試樣使用。
將試樣置於水平台上，以規尺測定台與試樣之角(角度)的距離。針對4角(角隅)進行距離之測定，求出其平均值。將求出之平均值作為翹曲量並顯示於表1。
[實施例]
除使用裝設有如圖5(a)~(b)所示之上板的瞬時真空積層裝置一點以外，以與比較例同樣的方法製出試樣(以切口而被區分成一個個矽晶片的試樣)。使用所製得之試樣來評估翹曲量。
1‧‧‧基板
2‧‧‧電子零件
4‧‧‧樹脂片材
12‧‧‧上板
13‧‧‧下板
14‧‧‧凸部

Claims (3)

  1. 一種電子零件裝置之製造方法，包含下述步驟：準備配置有電子零件之基板的步驟；準備樹脂片材的步驟；準備模具的步驟，該模具具有用以於前述樹脂片材形成切口之凸部；於前述基板積層前述樹脂片材而形成積層體的步驟；及利用前述模具對前述積層體進行壓製，以藉前述樹脂片材密封前述電子零件並同時於前述樹脂片材形成切口的步驟。
  2. 如請求項1之電子零件裝置之製造方法，其中前述積層體係在減壓條件下一邊加熱一邊進行壓製。
  3. 一種電子零件裝置，係以如請求項1或2之方法製得者。
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