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JP6431340B2 - 封止用熱硬化性樹脂シート及び中空パッケージの製造方法 - Google Patents

封止用熱硬化性樹脂シート及び中空パッケージの製造方法 Download PDF

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JP6431340B2
JP6431340B2 JP2014227124A JP2014227124A JP6431340B2 JP 6431340 B2 JP6431340 B2 JP 6431340B2 JP 2014227124 A JP2014227124 A JP 2014227124A JP 2014227124 A JP2014227124 A JP 2014227124A JP 6431340 B2 JP6431340 B2 JP 6431340B2
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英志 豊田
剛志 土生
剛志 土生
智昭 市川
智昭 市川
祐作 清水
祐作 清水
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Description

本発明は、封止用熱硬化性樹脂シート及び中空パッケージに関する。
電子デバイスパッケージの作製には、代表的に、バンプ等を介して基板などに固定された1又は複数の電子デバイスを封止樹脂にて封止し、必要に応じて封止体を電子デバイス単位のパッケージとなるようにダイシングするという手順が採用されている。このような封止樹脂として、シート状の封止樹脂が用いられることがある。
近年、半導体パッケージと並んで、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ、加速度センサ等のMEMSと称される微小電子デバイスの開発が進められている。これらの電子デバイスを封止したパッケージは、それぞれ一般的に表面弾性波の伝播や光学系の維持、電子デバイスの可動部材の可動性を確保するための中空構造を有している。この中空構造は、基板と素子との間の空隙として設けられることが多い。封止の際には、可動部材の作動信頼性や素子の接続信頼性を確保するよう中空構造を維持しつつ封止する必要がある。例えば、特許文献1には、ゲル状の硬化性樹脂シートを用いて機能素子を中空モールドする技術が記載されている。
特開2006−19714号公報
中空パッケージの製造方法に関し、例えば、被着体及び被着体に実装された電子デバイスを備えるデバイス実装体、並びにデバイス実装体上に配置された封止用熱硬化性樹脂シートを備える積層体を加圧して、被着体、被着体に実装された電子デバイス及び電子デバイスを覆う封止用熱硬化性樹脂シートを備える封止体を形成する工程、封止体を加熱することで封止用熱硬化性樹脂シートを硬化させて、硬化体を形成する工程を含む方法により、中空パッケージを製造できる。このような製造方法においては、被着体と電子デバイスとの間の空隙に樹脂シートを構成する材料が流入しないことが望まれる。
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被着体と電子デバイスとの間の空隙に、封止用熱硬化性樹脂シートを構成する材料が流入し難い封止用熱硬化性樹脂シート及び中空パッケージの製造方法を提供することである。
本発明は、中空パッケージを製造するために使用する封止用熱硬化性樹脂シートに関する。本発明の封止用熱硬化性樹脂シートの硬化物は、第1の樹脂成分を主成分として含むマトリックス部及び第2の樹脂成分を主成分として含むドメイン部を含む海島構造を備え、マトリックス部がドメイン部よりも柔らかい。
本発明の封止用熱硬化性樹脂シートは、被着体と電子デバイスとの間の空隙に封止用熱硬化性樹脂シートを構成する材料が流入し難い。この理由は不明であるものの、本発明の封止用熱硬化性樹脂シートを使用して得られた封止体を加熱することにより、ドメイン部及びドメイン部より柔らかいマトリックス部を含む海島構造の形成が進行するため、封止用熱硬化性樹脂シートを構成する材料が過度に流動しないためと推測される。
硬化物がマトリックス部中に分散されたフィラーをさらに含むことが好ましい。これにより、被着体と電子デバイスとの間の空隙に封止用熱硬化性樹脂シートを構成する材料がより流入し難くなる。
本発明の封止用熱硬化性樹脂シートは、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。被着体と電子デバイスとの間の空隙に封止用熱硬化性樹脂シートを構成する材料が流入し難いという理由から、第1の樹脂成分が熱可塑性樹脂であり、第2の樹脂成分が熱硬化性樹脂であることが好ましい。
ドメイン部の最大粒径が0.01μm〜5μmであることが好ましい。これにより、被着体と電子デバイスとの間の空隙に、封止用熱硬化性樹脂シートを構成する材料が一層流入し難くなる。空隙付近に位置する封止用熱硬化性樹脂シートを構成する材料に対してチキソトロピー性様の作用を付与することが可能となり、封止用熱硬化性樹脂シートを構成する材料の流動を規制できるためである。
熱可塑性樹脂の酸価が1mgKOH/g〜100mgKOH/gであることが好ましい。酸価が1mgKOH/g〜100mgKOH/gであると、最大粒径0.01μm〜5μmのドメイン部を容易に形成できる。
本発明はまた、被着体及び被着体に実装された電子デバイスを備えるデバイス実装体、並びにデバイス実装体上に配置された封止用熱硬化性樹脂シートを備える積層体を加圧して、被着体、被着体に実装された電子デバイス及び電子デバイスを覆う封止用熱硬化性樹脂シートを備える封止体を形成する工程を含む中空パッケージの製造方法に関する。
熱硬化性樹脂シートの概略断面図である。 硬化物の断面のTEM観察像である。下段の観察像は、上段の観察像の部分拡大像である。 硬化物の断面のAFM位相像である。海島構造を鮮明に示すために、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、熱可塑性樹脂及び硬化促進剤を含み、フィラー及び顔料を含まない熱硬化性樹脂シートを硬化して得られた硬化物を観察した。 硬化物の断面のTEM観察像である。海島構造を鮮明に示すために、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、熱可塑性樹脂及び硬化促進剤を含み、フィラー及び顔料を含まない熱硬化性樹脂シートを硬化して得られた硬化物を観察した。 積層体を下側加熱板と上側加熱板の間に配置した状態の概略を示す断面図である。 平行平板方式で積層体を熱プレスする様子の概略を示す断面図である。 熱プレスで得られた封止体からセパレーターを剥離した様子の概略を示す断面図である。 封止体を加熱することにより得られた硬化体の概略断面図である。 硬化体を個片化して得られた中空パッケージの概略断面図である。 実施例1の試験片のTEM観察像である。 比較例1の試験片のTEM観察像である。
以下に実施形態を掲げ、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
[実施形態1]
(熱硬化性樹脂シート11)
熱硬化性樹脂シート11について説明する。
図1に示すように、熱硬化性樹脂シート11の形態は、シート状である。熱硬化性樹脂シート11は、代表的に、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどのセパレーター12上に配置された状態で提供される。樹脂シート11をセパレーター12から容易に剥離できるように、セパレーター12は離型処理が施されたものが好ましい。
熱硬化性樹脂シート11は熱硬化性を備える。
熱硬化性樹脂シート11は、硬化反応により相分離が誘発される。すなわち、熱硬化性樹脂シート11は、硬化反応により海島構造の形成が誘発される。
図2に、熱硬化性樹脂シート11の硬化物を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察して得られた観察像を示す。上段の左に配置された観察像において、観察像の上部に、マトリックス部である色の濃い部分と、ドメイン部である色の薄い部分を確認できる。上段の右に配置された観察像においても、観察像の上部に、マトリックス部である色の濃い部分と、ドメイン部である色の薄い部分を確認できる。なお、円形の物体はフィラーである。
図2に示すように、熱硬化性樹脂シート11の硬化物は、マトリックス部(以下、海相ともいう)及びマトリックス部中に分散されたドメイン部(以下、島相ともいう)を含む海島構造と、マトリックス部中に分散されたフィラーとを含む。マトリックス部は、ドメイン部より柔らかい。
なお、硬化物は、例えば、熱硬化性樹脂シート11を150℃、1時間で加熱して硬化させることにより得られる。
熱硬化性樹脂シート11は、被着体と電子デバイスとの間の空隙に熱硬化性樹脂シート11を構成する材料が流入し難い。この理由は不明であるものの、熱硬化性樹脂シート11を使用して得られた封止体を加熱することにより、ドメイン部及びドメイン部より柔らかいマトリックス部を含む海島構造の形成が進行するため、熱硬化性樹脂シート11を構成する材料が過度に流動しないためと推測される。
マトリックス部及びドメイン部の柔らかさは、例えば、原子間力顕微鏡(AFM)によって知ることができる。
図3において、色の薄い部分(黒色でない部分)が、位相の遅れが小さい部分である。位相の遅れが小さい部分は吸着性が低く、硬い部分である。一方、色の濃い部分が、位相の遅れが大きい部分である。位相の遅れが大きい部分は、吸着性が高く、柔らかい部分である。
マトリックス部は、第1の樹脂成分を主成分として含む。ドメイン部は、第2の樹脂成分を主成分として含む。
被着体と電子デバイスとの間の空隙に熱硬化性樹脂シート11を構成する材料が流入し難いという理由から、マトリックス部は、熱可塑性樹脂を主成分として含むことが好ましい。つまり、第1の樹脂成分は、熱可塑性樹脂であることが好ましい。ドメイン部は、熱硬化性樹脂を主成分として含むことが好ましい。つまり、第2の樹脂成分は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
硬化物についてのAFMの観察結果と透過型電子顕微鏡(TEM)の観察結果とを照らし合わせることにより、マトリックス部が熱可塑性樹脂を主成分として含むことを明らかにできる。ドメイン部が熱硬化性樹脂を主成分として含むことを明らかにできる。
参考として、図4に、図3で使用された硬化物のTEM観察像を示す。色の濃い部分が、低輝度領域であり、熱可塑性樹脂を主成分として含む部分である。
海島構造の形成に関し、熱可塑性樹脂の官能基の種類、熱可塑性樹脂の含有量などを調整することにより、ドメイン部及びドメイン部より柔らかいマトリックス部を含む海島構造を形成可能な熱硬化性樹脂シート11を得ることができる。
熱可塑性樹脂の含有量を増量することにより、ドメイン部より柔らかいマトリックス部を容易に形成できる。例えば、フィラー以外の全成分100重量%中の熱可塑性樹脂の含有量が10重量%以上となるように、熱可塑性樹脂を配合することで、ドメイン部及びドメイン部より柔らかいマトリックス部を含む海島構造を形成可能な熱硬化性樹脂シート11を得ることができる。
海島構造を容易に形成できるという理由から、熱可塑性樹脂の官能基としては、カルボキシル基(−COOH)、エポキシ基、水酸基、アミノ基、メルカプト基などが挙げられる。
ドメイン部の最大粒径は、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.03μm以上、さらに好ましくは0.05μm以上である。0.01μm以上であると、成型時における材料の流動を規制できる。一方、ドメイン部の最大粒径は、好ましくは5μm以下、より好ましくは4μm以下、さらに好ましくは3μm以下、よりさらに好ましくは1μm以下、特に好ましくは0.8μm以下、特に好ましくは0.5μm以下である。5μm以下であると、空隙付近に位置する熱硬化性樹脂シート11を構成する材料に対してチキソトロピー性様の作用を付与することが可能となり、熱硬化性樹脂シート11を構成する材料の流動を規制できる。
ドメイン部の最大粒径は、熱可塑性樹脂の官能基の量によりコントロールできる。例えば、官能基量が多い熱可塑性樹脂を配合することにより、ドメイン部の最大粒径を小さくできる。なお、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の相溶性もドメイン部の最大粒径に影響を与える。ただし、熱可塑性樹脂の官能基の量が、ドメイン部の最大粒径により大きな影響を与える。
なお、ドメイン部の最大粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察される観察像において、ドメイン部の輪郭上の2点間の距離のうち最大の距離である。ドメイン部の最大粒径は、100個のドメイン部を観察することで得られる測定値を平均することで算出できる。複数のドメイン部が集合又は凝集して存在している場合は、輪郭が連続しているものを一つのドメイン部として取り扱う。具体的には実施例の方法で測定できる。
硬化物のTg(ガラス転移温度)は、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上である。硬化物のTgは、好ましくは200℃以下、より好ましくは170℃以下である。上記範囲内であると、温度サイクル試験、リフロー試験等、各種信頼性試験において良好な信頼性を得ることができる。
なお、Tgは実施例に記載の方法で測定できる。
硬化物のTgは、架橋密度によりコントロールできる。例えば、分子中に官能基数の多い熱硬化性樹脂を使用することによりTgを高めることができる。
硬化物のTg以下における線膨張係数(CTE1)は、好ましくは20ppm/K以下、より好ましくは17ppm/K以下である。20ppm/K以下であると、硬化体の反りを低減できる。一方、硬化物のCTE1の下限は特に限定されない。例えば、硬化物のCTE1は、5ppm/K以上、8ppm/K以上などである。
なお、線膨張係数は実施例に記載の方法で測定できる。
硬化物の線膨張係数は、無機充填材の含有量などによりコントロールできる。例えば、無機充填材の含有量を増加させることにより線膨張係数を小さくできる。
硬化物の25℃の引張貯蔵弾性率は、好ましくは1GPa以上、より好ましくは3GPa以上である。1GPa以上であると、硬化体を形成した後に硬化体を常温に戻した時に生じる反りを抑制することができる。硬化物の25℃の引張貯蔵弾性率は、好ましくは15GPa以下、より好ましくは10GPa以下である。15GPa以下であると、硬化体を常温に戻した時に生じる変形により発生する硬化樹脂の応力を小さくすることが可能で、被着体への応力集中による剥離や亀裂を抑制することができる。
なお、引張貯蔵弾性率は実施例に記載の方法で測定できる。
硬化物の引張貯蔵弾性率は、主に無機充填材の含有量によりコントロールできる。例えば、無機充填材の含有量を増やすことにより引張貯蔵弾性率を高めることができる。
熱硬化性樹脂シート11に関して、60℃〜130℃における最低溶融粘度は、好ましくは2000Pa・s以上、より好ましくは5000Pa・s以上である。2000Pa・s以上であると、熱硬化性樹脂シート11を構成する材料が中空部に流入し難い。
一方、熱硬化性樹脂シート11の60℃〜130℃における最低溶融粘度は、好ましくは20000Pa・s以下、より好ましくは15000Pa・s以下である。20000Pa・s以下であると、電子デバイスを熱硬化性樹脂シート11内に容易に埋め込むことが可能となるので、ボイドを低減できる。
なお、最低溶融粘度は実施例に記載の方法で測定できる。
熱硬化性樹脂シート11は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
熱硬化性樹脂シート11では、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が相溶していることが好ましい。相溶していると、熱硬化性樹脂の偏析や熱可塑性樹脂の偏析が生じないので、硬化体の反りを低減できる。
なお、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が相溶しているとは、透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察される観察像において、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の相分離構造が観察されないことをいう。
熱硬化性樹脂としては特に限定されないが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではない。例えば、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂、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、変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂などの各種のエポキシ樹脂を用いることができる。これらエポキシ樹脂は単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
エポキシ樹脂の反応性を確保する観点からは、エポキシ当量150〜250、軟化点もしくは融点が50〜130℃の常温で固形のものが好ましい。なかでも、信頼性の観点から、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂がより好ましい。また、熱硬化性樹脂シート11に可撓性付与できるという理由から、ビスフェノールF型エポキシ樹脂が好ましい。
フェノール樹脂は、エポキシ樹脂との間で硬化反応を生起するものであれば特に限定されるものではない。例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、クレゾールノボラック樹脂、レゾール樹脂などが用いられる。これらフェノール樹脂は単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
フェノール樹脂としては、エポキシ樹脂との反応性の観点から、水酸基当量が70〜250、軟化点が50〜110℃のものを用いることが好ましい。硬化反応性が高いという観点から、フェノールノボラック樹脂を好適に用いることができる。また、信頼性の観点から、フェノールアラルキル樹脂やビフェニルアラルキル樹脂のような低吸湿性のものも好適に用いることができる。
エポキシ樹脂とフェノール樹脂の配合割合は、硬化反応性という観点から、エポキシ樹脂中のエポキシ基1当量に対して、フェノール樹脂中の水酸基の合計が0.7〜1.5当量となるように配合することが好ましく、より好ましくは0.9〜1.2当量である。
フィラー以外の全成分100重量%中の熱硬化性樹脂の含有量は、好ましくは70重量%以上、より好ましくは75重量%以上、さらに好ましくは80重量%以上である。70重量%以上であると、硬化物のCTE1を小さくすることができる。一方、熱硬化性樹脂の含有量は、好ましくは95重量%以下、より好ましくは92重量%以下、さらに好ましくは90重量%以下、特に好ましくは88重量%以下である。
熱硬化性樹脂シート11は、硬化促進剤を含むことが好ましい。
硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の硬化を進行させるものであれば特に限定されず、例えば、2−メチルイミダゾール(商品名;2MZ)、2−ウンデシルイミダゾール(商品名;C11−Z)、2−ヘプタデシルイミダゾール(商品名;C17Z)、1,2−ジメチルイミダゾール(商品名;1.2DMZ)、2−エチル−4−メチルイミダゾール(商品名;2E4MZ)、2−フェニルイミダゾール(商品名;2PZ)、2−フェニル−4−メチルイミダゾール(商品名;2P4MZ)、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(商品名;1B2MZ)、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール(商品名;1B2PZ)、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール(商品名;2MZ−CN)、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール(商品名;C11Z−CN)、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(商品名;2PZCNS−PW)、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(商品名;2MZ−A)、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(商品名;C11Z−A)、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(商品名;2E4MZ−A)、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(商品名;2MA−OK)、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(商品名;2PHZ−PW)、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(商品名;2P4MHZ−PW)などのイミダゾール系硬化促進剤が挙げられる(いずれも四国化成工業(株)製)。
なかでも、硬化促進能力が良好であり高Tgの硬化樹脂が得られるという理由からイミダゾール系硬化促進剤が好ましく、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、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−トリアジンがより好ましく、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾールがさらに好ましい。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計100重量部に対して、好ましくは0.2重量部以上、より好ましくは0.5重量部以上、さらに好ましくは0.8重量部以上である。硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂の合計100重量部に対して、好ましくは5重量部以下、より好ましくは2重量部以下である。
熱硬化性樹脂シート11は、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂としてはエラストマーとして機能できるものが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、シリコーン系ラストマー、ポリエステル系エラストマーなどが挙げられる。なかでも、可とう性が得やすく、エポキシ樹脂との分散性が良好であるという観点から、アクリル系エラストマーが好ましい。
アクリル系エラストマーとしては、特に限定されるものではなく、炭素数30以下、特に炭素数4〜18の直鎖若しくは分岐のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステルの1種又は2種以上を成分とする重合体(アクリル共重合体)等が挙げられる。アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、へプチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、又はドデシル基等が挙げられる。
また、重合体を形成する他のモノマーとしては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチルアクリレート、カルボキシペンチルアクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸若しくはクロトン酸等の様なカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸若しくは無水イタコン酸等の様な酸無水物モノマー、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル若しくは(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)−メチルアクリレート等の様なヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート若しくは(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等の様なスルホン酸基含有モノマー、又は2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート等の様な燐酸基含有モノマーが挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂と反応して、熱硬化性樹脂シート11の粘度を高くできる観点から、カルボキシル基含有モノマー、グリシジル基(エポキシ基)含有モノマー、ヒドロキシル基含有モノマーうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。
熱可塑性樹脂は、官能基を有することが好ましい。海島構造を容易に形成できるという理由から、官能基としては、カルボキシル基、エポキシ基、水酸基、アミノ基、メルカプト基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。
熱可塑性樹脂の酸価は、好ましくは1mgKOH/g以上、より好ましくは3mgKOH/g以上、さらに好ましくは10mgKOH/g以上である。1mgKOH/g以上であると、ドメイン部を小さくすることが可能で、熱硬化性樹脂11を構成する材料の流動を規制できる。一方、熱可塑性樹脂の酸価は、好ましくは100mgKOH/g以下、より好ましくは60mgKOH/g以下、さらに好ましくは50mgKOH/g以下、特に好ましくは40mgKOH/g以下である。100mgKOH/g以下であると、酸価の影響による熱硬化性樹脂シート11の保存安定性を比較的良好に保つことができる。
なお、酸価は、JIS K 0070−1992に規定される中和滴定法で測定できる。
熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは50万以上、より好ましくは80万以上である。50万以上であると、熱可塑性樹脂の粘度が低すぎないため、配合時の取り扱いが容易となる。一方、熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは200万以下、より好ましくは150万以下である。200万以下であると、熱可塑性樹脂の粘度が高すぎないため、配合時の取り扱いが容易となる。
なお、重量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値である。
熱可塑性樹脂のTgは、好ましくは−70℃以上、より好ましくは−50℃以上である。−70℃以上であると、ポリマー設計が容易であるとともに、成型温度の弾性率が低すぎないため、成型時の埋め込み性を制御しやすい。一方、熱可塑性樹脂のTgは、好ましくは20℃以下、より好ましくは0℃以下である。20℃以下であると、成型温度での弾性率が高くなりすぎず、成型時の埋め込み性を制御しやすい。
本明細書において、熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、Fox式により求めた理論値をいう。
また、ガラス転移温度を求める他の方法として、示差走査熱量計(DSC)によって測定される最大熱吸収ピーク時の温度により、熱可塑性樹脂のガラス転移温度を求める方法もある。具体的には、測定する試料を示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント社製の「Q−2000」)を用い、予測される試料のガラス転移温度(予測温度)より約50℃高い温度で10分加熱した後、予測温度より50℃低い温度まで冷却して前処理し、その後、窒素雰囲気下、昇温速度5℃/分にて昇温して吸熱開始点温度を測定し、これをガラス転移温度とする。
フィラー以外の全成分100重量%中の熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上、さらに好ましくは11重量%以上、よりさらに好ましくは12重量%以上、特に好ましくは13重量%以上である。5重量%以上であると、海島構造を形成できることがある。また、10重量%以上であると、海島構造を容易に形成できる。一方、熱可塑性樹脂の含有量は、好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下である。30重量%以下であると、熱硬化性樹脂シート11の貯蔵弾性率が高くなりすぎず、埋め込み性と流動の規制を両立させることができる。
熱硬化性樹脂シート11は、フィラーを含むことが好ましい。フィラーを配合することにより、熱膨張係数αを小さくできる。フィラーとしては、例えば、無機充填材が好適である。
無機充填材としては、例えば、石英ガラス、タルク、シリカ(溶融シリカや結晶性シリカなど)、アルミナ(酸化アルミニウム)、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化珪素などが挙げられる。なかでも、熱膨張係数を良好に低減できるという理由から、シリカが好ましい。シリカとしては、流動性に優れるという理由から、溶融シリカが好ましく、球状溶融シリカがより好ましい。また、熱伝導率が高いという理由から、熱伝導性フィラーが好ましく、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウムがより好ましい。なお、無機充填材としては、電気絶縁性のものが好ましい。
フィラーの平均粒子径は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上である。0.5μm以上であると、熱硬化性樹脂シート11の可撓性、柔軟性を得易い。フィラーの平均粒子径は、好ましくは30μm以下、より好ましくは10μm以下である。30μm以下であると、フィラーを高充填し易い。
なお、平均粒子径は、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。
フィラーの粒度分布において、ピークA及びピークBが少なくとも存在することが好ましい。具体的には、0.01μm〜10μmの粒径範囲にピークAが存在し、1μm〜100μmの粒径範囲にピークBが存在することが好ましい。これにより、ピークBを形成するフィラーの間に、ピークAを形成するフィラーを充填することが可能となり、フィラーを高充填できる。
ピークAは0.1μm以上の粒径範囲に存在することがより好ましい。ピークAは1μm以下の粒径範囲に存在することがより好ましい。
ピークBは3μm以上の粒径範囲に存在することがより好ましい。ピークBは10μm以下の粒径範囲に存在することがより好ましい。
フィラーの粒度分布において、ピークA及びピークB以外のピークが存在してもよい。
なお、フィラーの粒度分布は、以下の方法で測定できる。
フィラーの粒度分布の測定方法
熱硬化性樹脂シート11をるつぼに入れ、強熱して熱硬化性樹脂シート11を灰化させる。得られた灰分を純水中に分散させて10分間超音波処理し、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(ベックマンコールター社製、「LS 13 320」;湿式法)を用いて粒度分布(体積基準)を求める。
無機充填材は、シランカップリング剤により処理(前処理)されていてもよい。これにより、樹脂との濡れ性を向上でき、無機充填材の分散性を高めることができる。
シランカップリング剤は、分子中に加水分解性基及び有機官能基を有する化合物である。
加水分解性基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基などの炭素数1〜6のアルコキシ基、アセトキシ基、2−メトキシエトキシ基などが挙げられる。なかでも、加水分解によって生じるアルコールなどの揮発成分を除去し易いという理由から、メトキシ基が好ましい。
有機官能基としては、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基、イソシアネート基などが挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、フェノール樹脂と反応し易いという理由から、エポキシ基が好ましい。
シランカップリング剤としては、例えば、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のビニル基含有シランカップリング剤;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、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、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メチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシ基含有シランカップリング剤;p−スチリルトリメトキシシランなどのスチリル基含有シランカップリング剤;3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのメタクリル基含有シランカップリング剤;3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリル基含有シランカップリング剤;N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基含有シランカップリング剤;3−ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのウレイド基含有シランカップリング剤;3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト基含有シランカップリング剤;ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドなどのスルフィド基含有シランカップリング剤;3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネート基含有シランカップリング剤などが挙げられる。
シランカップリング剤により無機充填材を処理する方法としては特に限定されず、溶媒中で無機充填材とシランカップリング剤を混合する湿式法、気相中で無機充填材とシランカップリング剤を処理させる乾式法などが挙げられる。
シランカップリング剤の処理量は特に限定されないが、未処理の無機充填材100重量部に対して、シランカップリング剤を0.1重量部〜1重量部処理することが好ましい。
熱硬化性樹脂シート11中のフィラーの含有量は、好ましくは60体積%以上、より好ましくは70体積%以上である。60体積%以上であると、硬化物のCTE1を小さくできる。一方、フィラーの含有量は、好ましくは90体積%以下、より好ましくは80体積%以下である。90体積%以下であると、シート成型しやすい。
フィラーの含有量は、「重量%」を単位としても説明できる。代表的にシリカの含有量について、「重量%」を単位として説明する。
シリカは通常、比重2.2g/cmであるので、シリカの含有量(重量%)の好適範囲は例えば以下のとおりである。
すなわち、熱硬化性樹脂シート11中のシリカの含有量は、好ましくは75重量%以上、より好ましくは80重量%以上である。一方、熱硬化性樹脂シート11中のシリカの含有量は、好ましくは95重量%以下、より好ましくは90重量%以下である。
アルミナは通常、比重3.9g/cmであるので、アルミナの含有量(重量%)の好適範囲は例えば以下のとおりである。
すなわち、熱硬化性樹脂シート11中のアルミナの含有量は、好ましくは85重量%以上、より好ましくは90重量%以上である。一方、熱硬化性樹脂シート11中のアルミナの含有量は、好ましくは97重量%以下、より好ましくは95重量%以下である。
熱硬化性樹脂シート11は、前記成分以外にも、封止樹脂の製造に一般に使用される配合剤、例えば、顔料などを適宜含有してよい。
顔料としては特に限定されず、カーボンブラックなどが挙げられる。
熱硬化性樹脂シート11の製造方法は特に限定されず、例えば、適当な溶剤に熱硬化性樹脂シート11を形成するための樹脂等を溶解、分散させてワニスを調整し、このワニスをセパレーター12上に所定厚みとなる様に塗布して塗布膜を形成した後、塗布膜を所定条件下で乾燥させることにより、熱硬化性樹脂シート11を得ることができる。塗布方法としては特に限定されず、例えば、ロール塗工、スクリーン塗工、グラビア塗工等が挙げられる。また、乾燥条件としては、例えば乾燥温度70〜160℃、乾燥時間1〜30分間の範囲内で行われる。また、セパレーター12とは異なるセパレーター上にワニスを塗布して塗布膜を形成し、塗布膜を乾燥させて熱硬化性樹脂シート11を形成した後、セパレーター12上に熱硬化性樹脂シート11を貼り合わせる方法も好適である。熱硬化性樹脂シート11が、特に、熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を含む場合、これらすべてを溶剤に溶解させた上で、塗布、乾燥させる。これにより、熱硬化性樹脂シート11の粘度を向上させることが可能で、樹脂成分の中空部への進入を抑制できる。溶剤としては、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン等を挙げることができる。
熱硬化性樹脂シート11は、混練押出により製造することも好ましい。これにより、シート状に容易に成形でき、ボイドが少なく、厚みが均一な熱硬化性樹脂シート11が得られる。混練押出により製造する方法としては、例えば、前記各成分(例えば、熱硬化性樹脂、硬化促進剤、熱可塑性樹脂及びフィラーなど)を混練して得られる混練物をシート状に塑性加工する方法が好ましい。これにより、フィラーを高充填でき、熱膨張係数を低く設計できる。
具体的には、熱硬化性樹脂、硬化促進剤、熱可塑性樹脂及びフィラーなどをミキシングロール、加圧式ニーダー、押出機などの公知の混練機で溶融混練することにより混練物を調製し、得られた混練物をシート状に塑性加工する。混練条件として、温度の上限は、140℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましい。温度の下限は、上述の各成分の軟化点以上であることが好ましく、例えば30℃以上、好ましくは50℃以上である。混練の時間は、好ましくは1〜30分である。また、混練は、減圧条件下(減圧雰囲気下)で行うことが好ましく、減圧条件下の圧力は、例えば、1×10−4〜0.1kg/cmである。
溶融混練後の混練物は、冷却することなく高温状態のままで塑性加工することが好ましい。塑性加工方法としては特に制限されず、平板プレス法、Tダイ押出法、スクリューダイ押出法、ロール圧延法、ロール混練法、インフレーション押出法、共押出法、カレンダー成形法などが挙げられる。塑性加工温度としては上述の各成分の軟化点以上が好ましく、エポキシ樹脂の熱硬化性および成形性を考慮すると、例えば40〜150℃、好ましくは50〜140℃、さらに好ましくは70〜120℃である。
熱硬化性樹脂シート11の厚みは特に限定されないが、好ましくは100μm以上、より好ましくは150μm以上である。また、熱硬化性樹脂シート11の厚みは、好ましくは2000μm以下、より好ましくは1000μm以下である。上記範囲内であると、電子デバイスを良好に封止できる。
熱硬化性樹脂シート11は中空パッケージを製造するために使用される。中空パッケージとしては、例えば、センサーパッケージ、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)パッケージ、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタなどが挙げられる。
中空パッケージは、例えば、基板、基板に実装された電子デバイス及び電子デバイスを覆う硬化樹脂を備える。電子デバイスと基板との間に、中空部が設けられている。基板としては、例えば、プリント配線基板、LTCC(Low Temperature Co−fired Ceramics)基板(以下、低温同時焼成セラミック基板ともいう)、セラミック基板、シリコン基板、金属基板などが挙げられる。電子デバイスとしては、センサー、MEMS、SAWチップなどが挙げられる。なかでも、圧力センサー、振動センサー、SAWチップを好適に使用でき、SAWチップを特に好適に使用できる。硬化樹脂は、熱硬化性樹脂シート11を硬化させることにより形成される。
熱硬化性樹脂シート11を用いて中空パッケージを製造する方法としては、例えば、熱硬化性樹脂シート11に電子デバイスを埋め込む方法が代表的である。
熱硬化性樹脂シート11は、電子デバイス及びそれに付随する要素を外部環境から保護するための封止樹脂として機能できる。
(中空パッケージの製造方法)
図5に示すように、積層体31は下側加熱板41と上側加熱板42の間に配置されている。積層体31は、デバイス実装体2、デバイス実装体2上に配置された熱硬化性樹脂シート11及び熱硬化性樹脂シート11上に配置されたセパレーター12を備える。
デバイス実装体2は、基板22及び基板22に実装されたSAWチップ23を備える。所定の櫛形電極が形成された圧電結晶を公知の方法でダイシングして個片化することによりSAWチップ23を得ることができる。フリップチップボンダー、ダイボンダーなどの公知の装置を用いて、基板22上にSAWチップ23を配置できる。SAWチップ23と基板22は、バンプなどの突起電極24を介して電気的に接続されている。また、SAWチップ23と基板22との間は、SAWフィルタ表面での表面弾性波の伝播を阻害しないように中空部25を維持するようになっている。SAWチップ23と基板22との間の距離(以下、中空部25の幅ともいう)は適宜設定でき、一般的には10μm〜100μm程度である。つまり、デバイス実装体2は、基板22、基板22上に配置された突起電極24及び突起電極24上に配置されたSAWチップ23を備える。
図6に示すように、下側加熱板41及び上側加熱板42を用いて平行平板方式で積層体31を熱プレスして、封止体32を形成する。
熱プレスの温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは60℃以上である。40℃以上であると、しっかり封止することができる。熱プレスの温度は、好ましくは150℃以下、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは80℃以下である。150℃以下であると、熱プレスで成型する前に、硬化反応が過度に進行しないため、しっかり封止することができる。
積層体31を熱プレスする圧力は、好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは0.5MPa以上、さらに好ましくは1MPa以上である。また、積層体1を熱プレスする圧力は、好ましくは10MPa以下、より好ましくは8MPa以下である。10MPa以下であると、SAWチップ23に大きな損傷を与えることがない。
熱プレスする時間は、好ましくは0.3分以上、より好ましくは0.5分以上である。また、熱プレスする時間は、好ましくは10分以下、より好ましくは5分以下である。
熱プレスは減圧雰囲気下で行うことが好ましい。減圧雰囲気下で熱プレスすることにより、ボイドを低減することが可能で、凹凸を良好に埋めることができる。減圧条件としては、圧力が、例えば、0.01kPa〜5kPa、好ましくは、0.1Pa〜100Paである。
積層体31を熱プレスすることで得られた封止体32は、基板22、基板22に実装されたSAWチップ23及びSAWチップ23を覆う熱硬化性樹脂シート11を備える。封止体32上に、セパレーター12が配置されている。
図7に示すように、封止体32からセパレーター12を剥離する。
封止体32を加熱することで熱硬化性樹脂シート11を硬化させて、硬化体33を形成する。
加熱温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上である。一方、加熱温度の上限は、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下である。加熱時間は、好ましくは10分以上、より好ましくは30分以上である。一方、加熱時間の上限は、好ましくは180分以下、より好ましくは120分以下である。加圧雰囲気下で封止体32を加熱することが好ましく、圧力は好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは0.5MPa以上である。一方、上限は好ましくは10MPa以下、より好ましくは5MPa以下である。封止体32を大気圧下で加熱することも好ましい。
図8に示すように、硬化体33は、基板22、基板22に実装されたSAWチップ23及びSAWチップ23を覆う硬化樹脂26を備える。
図9に示すように、硬化体33を個片化(ダイシング)して中空パッケージ34を得る。これにより、SAWチップ23単位の中空パッケージ34を得ることができる。中空パッケージ34は、基板22、基板22に実装されたSAWチップ23及びSAWチップ23を覆う硬化樹脂26を備える。
中空パッケージ34上にバンプを形成し、これを別途の基板(図示せず)に実装してもよい。中空パッケージ34の基板への実装には、フリップチップボンダーやダイボンダーなどの公知の装置を用いることができる。
(変形例1)
実施形態1では、熱硬化性樹脂シート11は単層構造であるが、変形例1では、熱硬化性樹脂シート11は、複数の熱硬化性樹脂層を積層した多層構造である。変形例1の熱硬化性樹脂シート11について、電子デバイスと接する熱硬化性樹脂層を硬化させることにより得られた硬化層が、ドメイン部及びドメイン部より柔らかいマトリックス部を含む海島構造とマトリックス部中に分散されたフィラーとを含む限り、他の熱硬化性樹脂層は特に限定されない。
(変形例2)
実施例1では、平行平板方式で積層体31を加圧するが、変形例2では、ラミネータを用いて積層体31を加圧する。
(変形例3)
実施例1では、積層体31を熱プレスするが、変形例3では、デバイス実装体2及びデバイス実装体2上に配置された熱硬化性樹脂シート11を備える積層体を熱プレスする(図示せず)。
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている材料や配合量などは、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
実施例1、実施例7〜9及び比較例1で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂:新日鐵化学社製のYSLV−80XY(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキン当量:200g/eq.、軟化点:80℃)
フェノール樹脂:群栄化学社製のLVR8210DL(ノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量:104g/eq.、軟化点:60℃)
熱可塑性樹脂1:根上工業社製のME−2000M(カルボキシル基含有のアクリル酸エステル共重合体、重量平均分子量:約60万、Tg:−35℃、酸価:20mgKOH/g)
熱可塑性樹脂2:根上工業社製のHME−2006(カルボキシル基含有のアクリル酸エステル共重合体、重量平均分子量:約84万、Tg:−47℃、酸価:32mgKOH/g)
熱可塑性樹脂3:ナガセケムテックス社製のSG−280(カルボキシル基含有のアクリル酸エステル共重合体、重量平均分子量:約90万、Tg:−29℃、酸価:30mgKOH/g)
熱可塑性樹脂4:根上工業社製のNSC−010(カルボキシル基含有のアクリル酸エステル共重合体、重量平均分子量:約93万、Tg:−13℃、酸価:5mgKOH/g)
カーボンブラック:三菱化学社製の#20
フィラー1:電気化学工業社製のFB−5SDC(球状シリカ、平均粒径5μm)
フィラー2:アドマテックス社製のSO−25R(球状シリカ、平均粒径0.5μm)
硬化促進剤:四国化成工業社製の2PHZ−PW(2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール)
[熱硬化性樹脂シートの作製]
表1に記載の配合比に従い、各成分を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶解、分散させ、濃度90重量%のワニスを得た。このワニスを、シリコーン離型処理した厚さが38μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、110℃で5分間乾燥させた。これにより、厚さ65μmのシートを得た。このシートを4層積層させて厚さ260μmの熱硬化性樹脂シートを得た。
[硬化物の作製]
加熱オーブンを用いて、150℃、1時間で熱硬化性樹脂シートを加熱して硬化させることにより硬化物を得た。
[試験片の作製]
フィラー1、フィラー2及びカーボンブラックを配合しない点以外は、熱硬化性樹脂シートと同様の方法で、試験用樹脂シートを作製した。加熱オーブンを用いて、150℃、1時間で試験用樹脂シートを加熱して硬化させることにより試験片を得た。
なお、試験片を作成した理由は、海島構造を観察するためである。硬化物を観察しても海島構造を確認できるが、試験片を観察することで海島構造を容易に確認できる。
[評価]
熱硬化性樹脂シート、硬化物、試験片について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
(熱硬化性樹脂シートの相分離)
熱硬化性樹脂シートの切断面をTEMで観察することにより、相分離の有無を確認した。
(熱硬化性樹脂シートの最低溶融粘度)
熱硬化性樹脂シートについて、動的粘弾性測定装置(TAインスツルメント社製、ARES)を用いて、ギャップ1mm、パラレルプレート直径25mm、測定周波数0.1Hz、ストレイン(歪み)0.1%、測定温度範囲60℃〜130℃、昇温速度10℃/minの測定条件で測定して得られた粘度の最低値を最低粘度とした。
(硬化物の引張貯蔵弾性率及びTg)
硬化物から、長さ40mm、幅10mm、厚さ200μmの短冊状の試験片をカッターナイフで切り出した。試験片について、固体粘弾性測定装置(RSAIII、レオメトリックサイエンティフィック(株)製)を用いて、−50℃〜300℃における貯蔵弾性率及び損失弾性率を測定した。測定条件は、周波数1Hz、昇温速度10℃/minとした。さらに、tanδ(G’’(損失弾性率)/G’(貯蔵弾性率))の値を算出することによりTgを得た。
(硬化物のCTE1)
硬化物から、長さ15mm、幅5mm、厚さ200μmの測定試料を切り出した。測定試料を熱機械分析装置(リガク社製のTMA8310)のフィルム引張測定用治具にセットした後、−50℃〜300℃の温度域で、引張荷重2g、昇温速度5℃/分の条件下におき、50℃〜70℃での膨張率からCTE1を算出した。
(試験片の相分離)
試験片の切断面をTEMで観察することにより、相分離の有無を確認した。(図10及び図11参照)。
(試験片のAFM観察)
試験片の切断面をAFMで観察することにより、海相及び島相について、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のうちどちらが主成分であるのかを確認した。
(島相の最大粒径)
硬化物の切断面をTEMで観察した。観察像から、島相の最大粒径を求めた。
(中空部への樹脂浸入量)
アルミニウム櫛形電極が形成された以下の仕様のSAWチップを下記ボンディング条件にてセラミック基板に実装して、セラミック基板及びセラミック基板に実装されたSAWチップを備えるSAWチップ実装基板を作製した。SAWチップとセラミック基板との間のギャップ幅は、20μmであった。
<SAWチップ>
チップサイズ:1.2mm角(厚さ150μm)
バンプ材質:Au(高さ20μm)
バンプ数:6バンプ
チップ数:100個(10個×10個)
<ボンディング条件>
装置:パナソニック電工(株)製
ボンディング条件:200℃、3N、1sec、超音波出力2W
SAWチップ実装基板上に熱硬化性樹脂シートを配置することにより、積層体を得た。以下に示す加熱加圧条件下で、平行平板方式で積層体を真空プレスして、封止体を得た。
<真空プレス条件>
温度:60℃
加圧力:4MPa
真空度:1.6kPa
プレス時間:1分
大気圧に開放した後、熱風乾燥機中で、150℃、1時間の条件で封止体を加熱して、硬化体を得た。得られた硬化体の基板、封止樹脂界面を劈開し、KEYENCE社製、商品名「デジタルマイクロスコープ」(200倍)により、SAWチップとセラミック基板との間の中空部への樹脂の進入量を測定した。樹脂進入量は、SAWチップの端部から中空部へ進入した樹脂の最大到達距離を測定し、これを樹脂進入量とした。樹脂進入量が20μm以下であった場合を「○」、20μmを超えていた場合を「×」として評価した。
Figure 0006431340

実施例2で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂:新日鐵化学(株)製のYSLV−80XY(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキン当量200g/eq.、軟化点80℃)
フェノール樹脂:群栄化学製のLVR8210DL(ノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量104g/eq.、軟化点60℃)
熱可塑性樹脂:カルボキシル基含有のアクリル酸エステル共重合体、重量平均分子量:約60万、ガラス転移温度(Tg):−35℃)
フィラー1:電気化学工業製のFB−9454FC(平均粒径19μm)
カーボンブラック:三菱化学社製の#20
硬化促進剤:四国化成工業社製の2PHZ−PW(2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール)
[熱硬化性樹脂シートの作製]
表2に記載の配合比に従い、各成分を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶解、分散させ、濃度90重量%のワニスを得た。このワニスを、シリコーン離型処理した厚さが38μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、110℃で5分間乾燥させた。これにより、厚さ65μmのシートを得た。このシートを4層積層させて厚さ260μmの熱硬化性樹脂シートを得た。
[硬化物の作製]
加熱オーブンを用いて、150℃、1時間で熱硬化性樹脂シートを加熱して硬化させることにより硬化物を得た。
[評価]
熱硬化性樹脂シート、硬化物について、各種評価を行った。結果を表2に示す。
Figure 0006431340

実施例3〜4で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂:新日鐵化学(株)製のYSLV−80XY(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキン当量200g/eq.、軟化点80℃)
フェノール樹脂:群栄化学製のLVR8210DL(ノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量104g/eq.、軟化点60℃)
熱可塑性樹脂:カルボキシル基含有のアクリル酸エステル共重合体、重量平均分子量:約60万、ガラス転移温度(Tg):−35℃)
フィラー1:電気化学工業社製のFB−7SDC(平均粒径6μm)
フィラー2:アドマテックス社製のSO−25R(平均粒径0.5μm)
カーボンブラック:三菱化学社製の#20
硬化促進剤:四国化成工業社製の2PHZ−PW(2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール)
[熱硬化性樹脂シートの作製]
表3に記載の配合比に従い、各成分を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶解、分散させ、濃度90重量%のワニスを得た。このワニスを、シリコーン離型処理した厚さが38μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、110℃で5分間乾燥させた。これにより、厚さ65μmのシートを得た。このシートを4層積層させて厚さ260μmの熱硬化性樹脂シートを得た。
[硬化物の作製]
加熱オーブンを用いて、150℃、1時間で熱硬化性樹脂シートを加熱して硬化させることにより硬化物を得た。
[評価]
熱硬化性樹脂シート、硬化物について、各種評価を行った。結果を表3に示す。
Figure 0006431340

実施例5〜6で使用した成分について説明する。
エポキシ樹脂:新日鐵化学(株)製のYSLV−80XY(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキン当量200g/eq.、軟化点80℃)
フェノール樹脂:群栄化学製のLVR8210DL(ノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量104g/eq.、軟化点60℃)
熱可塑性樹脂:カルボキシル基含有のアクリル酸エステル共重合体、重量平均分子量:約60万、ガラス転移温度(Tg):−35℃)
フィラー1:球状溶融シリカ(平均粒径50μm)
カーボンブラック:三菱化学社製の#20
硬化促進剤:四国化成工業社製の2PHZ−PW(2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール)
[熱硬化性樹脂シートの作製]
表4に記載の配合比に従い、各成分を溶剤としてのメチルエチルケトンに溶解、分散させ、濃度90重量%のワニスを得た。このワニスを、シリコーン離型処理した厚さが38μmのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる離型処理フィルム上に塗布した後、110℃で5分間乾燥させた。これにより、厚さ65μmのシートを得た。このシートを4層積層させて厚さ260μmの熱硬化性樹脂シートを得た。
[硬化物の作製]
加熱オーブンを用いて、150℃、1時間で熱硬化性樹脂シートを加熱して硬化させることにより硬化物を得た。
[評価]
熱硬化性樹脂シート、硬化物について、各種評価を行った。結果を表4に示す。
Figure 0006431340

2 デバイス実装体
11 熱硬化性樹脂シート
12 セパレーター
22 基板
23 SAWチップ
24 突起電極
25 中空部
26 硬化樹脂
31 積層体
32 封止体
33 硬化体
34 中空パッケージ
41 下側加熱板
42 上側加熱板

Claims (6)

  1. 中空パッケージを製造するために使用する封止用熱硬化性樹脂シートであって、
    前記封止用熱硬化性樹脂シートの硬化物が、
    第1の樹脂成分を主成分として含むマトリックス部及び第2の樹脂成分を主成分として含むドメイン部を含む海島構造を備え、
    前記マトリックス部が前記ドメイン部よりも柔らかいことを特徴とする封止用熱硬化性樹脂シート。
  2. 前記硬化物が前記マトリックス部中に分散されたフィラーをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の封止用熱硬化性樹脂シート。
  3. 熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を含み、
    前記第1の樹脂成分は、前記熱可塑性樹脂であり、
    前記第2の樹脂成分は、前記熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の封止用熱硬化性樹脂シート。
  4. 前記ドメイン部の最大粒径が0.01μm〜5μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の封止用熱硬化性樹脂シート。
  5. 熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を含み、
    前記熱可塑性樹脂の酸価が1mgKOH/g〜100mgKOH/gであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の封止用熱硬化性樹脂シート。
  6. 被着体及び前記被着体に実装された電子デバイスを備えるデバイス実装体、並びに前記デバイス実装体上に配置された封止用熱硬化性樹脂シートを備える積層体を加圧して、前記被着体、前記被着体に実装された前記電子デバイス及び前記電子デバイスを覆う前記封止用熱硬化性樹脂シートを備える封止体を形成する工程を含み、
    前記封止用熱硬化性樹脂シートの硬化物が、
    第1の樹脂成分を主成分として含むマトリックス部及び第2の樹脂成分を主成分として含むドメイン部を含む海島構造を備え、
    前記マトリックス部が前記ドメイン部よりも柔らかい中空パッケージの製造方法。
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