TW201843777A - 中空密封結構體 - Google Patents

Abstract

本發明是一種中空密封結構體（1），其具有：基板（10）；電子零件（20），其配置在已設置於基板（10）上的突起部也就是金凸塊（25）上，並與基板（10）分離；及，密封部（30），其由絕緣材料構成，並在電子零件（20）與基板（10）之間形成有中空區域（H）的狀態下密封電子零件；其中，在俯視時，在前述電子零件的整個外周，密封部從外周伸入電子零件（20）與基板（10）之間。

Description

中空密封結構體

本發明關於一種中空密封結構體。

近年，具有中空結構之中空密封結構體，作為確保如SAW（Surface Acoustic Wave，表面聲波）濾波器這般的小型的電子零件的可動部的可動性，並藉由密封材料將電子零件密封在基板上的結構，正積極探討（例如，專利文獻1）。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2016-175976號公報

[發明所欲解決之問題] 然而，具有中空結構之電子零件裝置，與不具有中空結構之密封結構相比，基板與密封材料之間的黏著強度會變低，有可能會降低作為中空密封結構體的耐久性。

本發明是鑑於上述情況而開發出來，其目的在於提供一種耐久性提升的中空密封結構體。 [解決問題之技術手段]

為了達成上述目的，本發明的一形態的中空密封結構體，其具有：基板；電子零件，其配置在已設置於前述基板上的突起部上，並與前述基板分離；及，密封部，其由絕緣材料構成，並在前述電子零件與前述基板之間形成有中空區域的狀態下密封前述電子零件；其中，在俯視時，在前述電子零件的整個外周，前述密封部從前述外周伸入前述電子零件與前述基板之間。

若根據上述的中空密封結構體，在電子零件的整個外周，密封部伸入電子零件與基板之間。因此，藉由伸入電子零件與基板之間的密封部，電子零件與基板的黏著性會提升，作為中空密封結構體的耐久性會提升。

此處，伸入前述電子零件與前述基板之間的前述密封部，能夠設為與前述突起部分離的態樣。

如上述，密封部藉由設置成與突起部分離，在製造時等的情況下，能夠防止密封部發生擴散而無法適當地確保中空區域的情況。

又，相對於俯視時的前述電子零件的面積，俯視時的伸入前述電子零件與前述基板之間的前述密封部的面積的比例，能夠設為1%～30%之態樣。

藉由設為上述的構成，能夠合適地發揮提升密封部所產生的電子零件與基板的黏著性之效果，並且能夠適當地確保中空區域，因而能夠防止電子零件的可靠性降低。 [發明之功效]

根據本發明，可提供一種耐久性提升的中空密封結構體。

以下，參照附加圖式來詳細地說明實施本發明的形態。另外，在圖式的說明中，對相同的要素附上相同的符號，並省略重複的說明。

第1圖是顯示本發明的一種實施形態的中空密封結構體1的概略剖面圖。又，第2圖是中空密封結構體1的平面圖，其概略地顯示密封材料的分布。 如第1圖所示，中空密封結構體1具有：基板10；電子零件20，其構裝於基板10上；及，密封部30，其密封電子零件20。中空密封結構體1是將電子零件20密封於內部而成的結構體，例如可應用於通訊機器等。

基板10是對板狀的絕緣體形成有導體配線而成的配線基板。例如，能夠使用矽（Si）基板、玻璃基板、或藍寶石基板等。基板10可以具有配線層，例如可以是多層配線基板。

電子零件20是被倒裝晶片構裝(flip-chip assembly)在基板10上，並與已形成在基板10上的配線作電性連接。中空密封結構體1所使用的電子零件20的種類沒有特別限定，例如可舉出：SAW（Surface Acoustic Wave，表面聲波）濾波器、感測器等的MEMS（Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統）、半導體元件、電容器等。但是，當電子零件20是具有可動部之元件時，使用中空密封結構體1是適當的。作為像這樣的電子零件20，例如可舉出：SAW濾波器、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統）等。在本實施形態，針對當電子零件20是SAW濾波器時來說明。當電子零件20是SAW濾波器時，電子零件20具有壓電基板21與一對梳形電極也就是IDT（Inter Digital Transducer，叉指式轉換器）22，其配置於壓電基板21的表面。

電子零件20是藉著設置於基板10上的導體的突起部也就是金凸塊(Au bump)25，以安裝了IDT22之壓電基板21的表面成為下方的方式（與基板10表面相對向的方式），對基板10進行倒裝晶片構裝。藉此，電子零件20在基板10上，是保持著從基板10分離的狀態。另外，也能夠使用焊料凸塊等來取代金凸塊25。雖然是為了電性連接電子零件20與基板10之間而使用了導體材料的凸塊，但針對不需要電性連接的部分，也可以使用例如由絕緣材料等所形成的突起部。在本實施形態的中空密封結構體1中，電子零件20是藉由4個金凸塊25（參照第2圖）來從基板10分離並受到支撐。

密封部30是以完全覆蓋基板10的上表面並且密封電子零件20的方式而設置。密封部30是在電子零件20的上表面（相對於與基板10相對向的下表面為相反側的面：與配置有IDT22之面為相反的面）及電子零件20的側面接觸電子零件20，並且以電子零件20的下面側成為中空的方式而設置。此結果，藉由密封部30，在電子零件20與基板10之間形成了中空區域H。電子零件20中，一對IDT22及其之間的壓電基板21表面因為是露出的，可發揮作為SAW濾波器的機能。因此，中空區域H是以使電子零件20的一對IDT22及其之間的壓電基板21表面露出的方式來設置。

密封部30，只要是由絕緣材料構成即可，該材料並沒有特別限定。但是，密封部30，被要求以確保電子零件20與基板10之間的中空區域H的狀態來維持形狀。

上述的中空密封結構體1的大小，是根據電子零件20的大小等來適當選擇。例如，當使用一種在俯視時的邊長為0.5mm～3mm左右的四角形的電子零件來作為電子零件20時，基板10是使用比電子零件20更大的基板。又，密封部30的厚度（從基板10表面到密封部30的最上面為止的高度）是設成比在基板10上進行了倒裝晶片構裝的電子零件20更厚，例如設在20μm～250μm左右。

針對適合作為密封部30來使用的樹脂組成物進行說明，但並不限定於以下的材料。密封部30所使用的樹脂組成物，能夠含有例如（A）熱硬化性樹脂與（B）無機填充劑。

作為上述的（A）成分，能夠使用環氧樹脂或苯酚樹脂。作為上述的（A）成分所使用的環氧樹脂，只要是在1分子中具有2個以上的縮水甘油基之環氧樹脂就能夠無特別限制地使用。可以單獨使用1種，也可以併用2種以上來使用。例如可舉出：雙酚A型環氧樹脂、雙酚AP型環氧樹脂、雙酚AF型環氧樹脂、雙酚B型環氧樹脂、雙酚BP型環氧樹脂、雙酚C型環氧樹脂、雙酚E型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚G型環氧樹脂、雙酚M型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚P型環氧樹脂、雙酚PH型環氧樹脂、雙酚TMC型環氧樹脂、雙酚Z型環氧樹脂、己二醇雙酚S二縮水甘油醚等的雙酚S型環氧樹脂、酚醛清漆苯酚型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、雙環戊二烯型環氧樹脂、雙二甲苯酚二縮水甘油醚等的雙二甲苯酚型環氧樹脂、氫化雙酚A縮水甘油醚等的氫化雙酚A型環氧樹脂、及該等的二鹼酸改質二縮水甘油醚型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂等。

又，作為上述的（A）成分所使用的苯酚樹脂，只要是在1分子中具有2個以上的酚性羥基之苯酚樹脂就能夠無特別限制地使用公知的苯酚樹脂。例如可舉出：苯酚、甲酚、二甲苯酚、間苯二酚、鄰苯二酚、雙酚A、雙酚F等的苯酚類或α-萘酚、β-萘酚、二羥基萘等的萘酚類與甲醛、乙醛、丙醛、苯甲醛、柳醛等的醛類在酸性觸媒下縮合或者共縮合而獲得的樹脂、聯苯骨架型苯酚樹脂、對二甲苯改質苯酚樹脂、間二甲苯-對二甲苯改質苯酚樹脂、三聚氰胺改質苯酚樹脂、萜烯改質苯酚樹脂、雙環戊二烯改質苯酚樹脂、環戊二烯改質苯酚樹脂、多環芳香環改質苯酚樹脂、苯二甲基改質萘酚樹脂等。

另外，在（A）成分也就是熱硬化性樹脂中，也可以包含硬化促進劑。硬化促進劑的種類雖然沒有特別限制，但可以選擇胺系或者磷系。尤其，咪唑類因為衍生物豐富，易於獲得期望的活性溫度故能夠選來作為（A）成分的熱硬化性樹脂中的硬化促進劑。

（A）成分中的環氧樹脂與苯酚樹脂的混合比率、以及硬化促進劑相對於環氧樹脂及/或苯酚樹脂的混合比率，能夠適當地設定在密封部30可妥善地進行形狀維持的範圍內。

作為密封部30所使用的樹脂組成物的（B）成分，能夠使用以往公知的無機填充劑，並沒有限定為特定的無機填充劑。例如可舉出：硫酸鋇、鈦酸鋇、非晶形二氧化矽、結晶性二氧化矽、熔融二氧化矽、球狀二氧化矽、滑石、黏土、碳酸鎂、碳酸鈣、氧化鋁、氫氧化鋁、氮化矽、氮化鋁等。從藉由表面改質等而易於提升在樹脂中的分散性或抑制在清漆中的沉澱、又因為具有較小的熱膨脹率而易於獲得期望的硬化膜特性而言，能夠選擇二氧化矽類。這些無機填充劑，可以視需要預先進行分散處理。作為分散處理的手法，例如，藉由高速剪切力來進行分散的奈米化機(nanomizer)、或使用被稱為珠子的球體媒介來粉碎無機填充劑之珠磨機等。

又，上述的無機填充劑，也可以進行表面改質。表面改質的手法沒有特別限定，但當使用矽烷偶合劑時，表面改質簡便，官能基的種類豐富，容易賦予期望的特性。作為矽烷偶合劑，例如可使用：烷基矽烷、烷氧矽烷、乙烯基矽烷、環氧矽烷、胺基矽烷、丙烯酸矽烷、甲基丙烯酸矽烷、巰基矽烷、硫化物矽烷、異氰酸酯矽烷、含硫矽烷、苯乙烯基矽烷、烷氯矽烷等。

（B）成分的無機填充劑的添加量，能夠適當地設定在密封部30可妥善地進行形狀維持的範圍內。

並且，密封部30所使用的樹脂組成物中，亦可包含彈性體。樹脂組成物所包含的彈性體，只要羧基當量在340g/eq.以上且4300g/eq.以下，使用上就能夠沒有特別限制。

彈性體成分的平均分子量，從抑制樹脂朝中空部流入的觀點而言，能夠設在30萬以上，還能夠設在40萬以上。進一步，能夠將彈性體成分的平均分子量設在50萬以上。又，當平均分子量太大時，流動性會被抑制到超過期望的程度，有可能產生晶片的填埋不佳。因此，彈性體成分的平均分子量能夠設在1000萬以下。又，彈性體成分的平均分子量能夠設在500萬以下，進一步還能夠設在300萬以下。

又，對於上述的密封部30所使用的樹脂組成物，在不損及作為密封部30的機能的範圍內，亦可以進一步包含其他的添加劑。作為這樣的添加劑的具體例，能夠舉出：有機溶劑、顏料、染料、脫模劑、抗氧化劑、表面張力調整劑、離子捕捉劑等。

此處，一邊參照第1圖及第2圖，一邊針對本實施形態的中空密封結構體1中的密封部30來進一步說明。

密封部30，除了在電子零件20的下表面（與基板10相對向的面）與基板10之間形成中空區域H，還伸入電子零件20的下表面與基板10之間的一部分區域。其結果，如第1圖所示，在電子零件20的壓電基板21的下表面（IDT22的構裝面）的外緣，壓電基板21與密封部30接觸。

第2圖是中空密封結構體1的平面圖，是顯示在基板10上且比電子零件20更下方的密封部30的分布的圖。在第2圖，是以實線來表示基板10的外形及金凸塊25，並且以虛線來表示電子零件20的外形。如第2圖所示，在基板10與電子零件20之間的高度的位置，於電子零件20的整個外周，密封部30伸入電子零件20的下側。又，伸入至電子零件20的下側之密封部30，如第1圖所示，亦與電子零件20的下表面（壓電基板21的下表面）及基板10的上表面接觸。因此，在電子零件20的外周的密封部30所伸入的區域，電子零件20下表面與基板10的上表面藉由密封部30而連接著。因此，電子零件20與基板10的黏著性會提升。

又，電子零件20的下側中的密封部30的端部30a，並沒有接觸到設置於基板10上的突起部也就是金凸塊25。亦即，密封部30是與金凸塊25分離。密封部30與金凸塊25也可以接觸。但是，當硬化前具有流動性之狀態的密封部30與金凸塊25接觸時，硬化前的密封部30有可能會沿著金凸塊25或電子零件20表面等而到達電子零件20的IDT22等的用以發揮作為SAW濾波器的機能的必要構成部。因此，能夠設為以從金凸塊25分離的方式來形成密封部30的態樣。

相對於俯視時的電子零件20的面積，伸入電子零件20的下側之密封部30的面積的比例（亦即，設置在比第2圖中的虛線表示的電子零件20更內側之密封部30的面積的比例），能夠設在1%～30%。藉由設在上述範圍內，密封部30所產生的黏著性提升效果會提高。又，相對於俯視時的電子零件20的面積，若密封部30的佔有比例為5%以上，則伸入電子零件20的下側之密封部30所產生的黏著性提升效果會提高。又，相對於俯視時的電子零件20的面積，若密封部30的佔有比例為29%以下，則能夠防止伸入電子零件20的下側之密封部30與電子零件20的IDT22等的用以發揮作為SAW濾波器的機能的必要構成部接觸，而能夠防止電子零件20的性能降低等。

其次，一邊參照第3圖，一邊說明中空密封結構體1的製造方法。首先，如第3圖（A）所示，在基板10上，設置金凸塊25將電子零件20進行倒裝晶片構裝。另外，在此階段，複數個電子零件20被安裝在基板10上。另一方面，準備用以形成密封部30的密封材料片40。密封材料片40，是在薄膜狀的支持體35上，以層狀形成將成為密封部30的密封材料層30A。作為支持體35，能夠使用高分子薄膜或金屬箔等。另外，密封材料層30A所包含的材料，與密封部30相同。密封材料片40能夠藉由下述方式來製造：藉由有機溶劑來溶解密封材料層30A所包含的各材料並使這些材料分散，藉此作成清漆，然後使用模具塗佈機等將清漆塗佈在支持體35上之後進行乾燥。能夠使用以往公知的有機溶劑來作為有機溶劑。另外，當製造密封材料片40時，可以在密封材料層30A上形成以保護為目的之層。藉由形成以保護為目的之層，可獲得操作性的提升及防止異物混入等的功效。以保護為目的之層，例如能夠使用高分子薄膜或金屬箔等。但是，以保護為目的之層，當使用密封材料片40時會被剝離。

其次，如第3圖（B）所示，安裝有電子零件20之基板10的表面、與密封材料片40的密封材料層30A，是在以相對向的狀態，使基板10與密封材料片40靠近，並以覆蓋基板10上的電子零件20的方式，將電子零件20埋入密封材料層30A內。為了將電子零件20埋入密封材料層30A內，藉由加熱來軟化或熔融密封材料層30A之後，以使基板10與密封材料片40的支持體35靠近的方式進行加壓。此結果，電子零件20被埋入密封材料層30A內。藉由調整此時的加壓條件等，如第3圖（B）所示，能夠在電子零件20的下側（電子零件20與基板10之間）形成中空區域H，並且能夠使一部分的密封材料層30A伸入電子零件20的下側。如第3圖（B）所示，確認電子零件20被埋入密封材料層30A內的期望位置，且密封材料層30A成為伸入電子零件20的下側的狀態之後，將支持體35剝離，並以規定的溫度進行加熱。藉由加熱，內部埋有電子零件20之密封材料層30A硬化。此結果，電子零件20被固定在密封材料層30A內的期望位置。

之後，如第3圖（C）所示，將基板10加以分割，獲得中空密封結構體1，該中空密封結構體1在其密封部30的內部密封了電子零件20。

如此一來，若根據本實施形態的中空密封結構體1，在電子零件20的整個外周，密封部30伸入電子零件20的下表面與基板10的上表面之間。因此，藉由伸入電子零件20的下側之密封部30，會變成電子零件20下表面與基板10的上表面連接在一起的狀態，於是電子零件20與基板10的黏著性會提升，作為中空密封結構體的耐久性會提升。

又，在本實施形態的中空密封結構體1中，密封部30是設置成與突起部也就是金凸塊25分離。因此，在製造時等的情況下，能夠防止密封部30發生擴散而無法適當地確保中空區域H的情形。

又，相對於俯視時的電子零件20的面積，俯視時的伸入電子零件20的下側的密封部30的面積的比例為1%～30%，藉此合適地發揮提升密封部30所產生的電子零件20與基板10的黏著性的效果，並且能夠適當地確保中空區域，因而能夠防止電子零件的可靠性降低。

以上，已針對本發明的實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述的實施形態，能夠進行各種變更。

例如，在上述實施形態，作為中空密封結構體1是針對1個電子零件20具有藉由設於基板10上的4個金凸塊25來構裝的結構的情況進行了說明。然而，凸塊的形狀或數量、電子零件20的配置等能夠適當變更。又，關於密封部30的形狀等也能夠適當變更。 [實施例]

以下，根據實施例及比較例來更具體地說明本發明，但是本發明並未被限定於以下的實施例。

＜對應於密封部之樹脂組成物的作成＞ 作成上述實施形態的中空密封結構體中的密封部所使用的樹脂組成物。使用了以下的材料來作為樹脂組成物的成分。 A：雙酚F型環氧樹脂（DIC股份有限公司製造，商品名「806」，環氧基當量：160g/eq，於25℃呈液狀的環氧樹脂） B：酚醛清漆型苯酚樹脂（明和化成股份有限公司製造，商品名「DL-92」，酚性羥基當量：107g/eq） C：咪唑（四國化成工業股份有限公司製造，商品名為2P4MZ） D：丙烯酸酯聚合物（Nagase ChemteX股份有限公司製造，商品名「SG-280 EK23」，分子量90萬） E：二氧化矽（Admatechs股份有限公司製造，商品名「5μm SX-E2」，苯胺基矽烷處理，平均粒徑：5.8μm）

＜樹脂組成物的作成＞ 在0.5公升(L)的塑膠容器內加入100g的MEK（甲基乙基酮），並加入72.4g的A(材料)、48.4g的B(材料)、12.1g的D(材料)、866.7g的E(材料)，使用攪拌翼等來分散無機充填材E1。之後，添加0.4g的C(材料)作為硬化觸媒並進一步攪拌30分鐘。使用尼龍製＃150網目（開口106μm）來過濾此溶液，採集濾液並製作成清漆狀的樹脂組成物。使用塗佈機將此清漆狀樹脂組成物利用以下的條件，在成為支持體的聚對苯二甲酸乙二酯（PET）的薄膜上，以樹脂組成物的厚度成為110μm的方式作成(塗佈)薄膜狀的樹脂組成物。 ・塗佈頭方式：缺角輪式 ・塗佈和乾燥速度：1m/分鐘 ・乾燥條件（溫度/爐長）：80℃/1.5m、100℃/1.5m ・薄膜狀的支持體：38μm厚的聚對苯二甲酸乙二酯 ・以保護為目的之層：50μm厚的聚對苯二甲酸乙二酯

在表1顯示各材料相對於總質量的比例（質量%）。

[表1]

＜實施例1～5及比較例1、2的試片的作成＞ 利用以下的方法，來作成密合性評估所使用的試片。

首先，在設置有1mm見方的尺寸的開口之300微米的SUS板的一方的面，從開口的端部起算距離2cm之2處（夾著開口的位置）貼上雙面膠帶，並於其上以塞住開口的方式貼上玻璃板。以覆蓋SUS板的開口部（SUS板上）的方式載置1cm見方的樹脂組成物，該SUS板是將已貼上玻璃板的面朝下。在已載置於SUS板上的樹脂組成物之上載置有規定重量的重物(weight)的狀態下，在烘箱內利用下述條件加熱規定時間，作成實施例1～5及比較例1、2的試片。 ・烘箱：ESPEC股份有限公司製造的SAFETY OVEN SPH-201(商品名) ・溫度：140℃

＜評估＞ （1）樹脂組成物與矽晶片的密合性評估 分別針對實施例1～5及比較例1、2的試片，從安裝有玻璃板這一側觀察基板，確認樹脂流入玻璃板與基板的間隙內的流入量。流入量是在將樹脂組成物的一邊設為a時，求得相對於a的比例。

之後，利用以下條件來測定基板與玻璃板的密合性。 ・黏著力測定裝置：ARC & TEC股份有限公司製造的DAGE-4000HS(商品名)

藉由密合性的測定，依照以下判斷基準來評估所獲得的黏附力。 A：10MPa以上 B：未達10MPa （2）樹脂組成物的溫度循環試驗（Temperature Cycling Test；TCT）評估

作成與評估方法（1）相同的試片，並利用以下的方法來實施溫度循環試驗。 ・裝置：ESPEC股份有限公司製造的TSA-41L-A(商品名) ・溫度：-40℃30分鐘、80℃30分鐘（1循環） ・次數：1000循環 在1000循環後，將基板與玻璃板分離者評估為B，未分離者評估為A。

＜評估結果＞ 在表2，分別針對實施例1～5及比較例1、2顯示加熱時使用的重物的重量、樹脂的流入量（距離）、黏著性及溫度循環試驗（TCT）的評估結果。

[表2]

1‧‧‧中空密封結構體

10‧‧‧基板

20‧‧‧電子零件

21‧‧‧壓電基板

22‧‧‧梳形電極(IDT，叉指式轉換器)

25‧‧‧金凸塊

30‧‧‧密封部

30a‧‧‧端部

30A‧‧‧密封材料層

35‧‧‧支持體

40‧‧‧密封材料片

H‧‧‧中空區域

第1圖是本發明的實施形態的中空密封結構體的概略剖面圖。 第2圖是中空密封結構體的平面圖，其概略地顯示密封材料的分布。 第3圖是說明中空密封結構體的製造方法的圖。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (3)

1. 一種中空密封結構體，其具有： 基板；電子零件，其配置在已設置於前述基板上的突起部上，並與前述基板分離；及，密封部，其由絕緣材料構成，並在前述電子零件與前述基板之間形成有中空區域的狀態下密封前述電子零件；其中，在俯視時，在前述電子零件的整個外周，前述密封部從前述外周伸入前述電子零件與前述基板之間。
2. 如請求項1所述之中空密封結構體，其中，伸入前述電子零件與前述基板之間的前述密封部，與前述突起部分離。
3. 如請求項1或2所述之中空密封結構體，其中，相對於俯視時的前述電子零件的面積，俯視時的伸入前述電子零件與前述基板之間的前述密封部的面積的比例為1%～30%。