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公開番号2021052045
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210401
出願番号2019172589
出願日20190924
発明の名称電子デバイス
出願人東レ株式会社
代理人
主分類H01L 23/29 20060101AFI20210305BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】チップ間距離が小さな電子デバイスであっても使用部材の破れや凹凸形状への追従不十分といった問題を解決し、加工工程での歩留まりを向上させ、信頼性に優れた電子デバイスを得る
【解決手段】基板、バンプ、チップ、及び封止フィルムを有する電子デバイスであって、前記基板は、前記チップの電極面側と対向するように配置され、前記バンプは、前記基板、及び、前記チップの電極面と接続するように配置され、前記封止フィルムは、前記チップの電極面とは反対側の面、前記チップの側面、及び前記基板に接して、前記チップを封止するように配置され、
前記電子デバイスは、前記チップ、前記基板、及び前記封止フィルムにより形成される中空部分を有し、前記チップの側面に接する部分の前記封止フィルムの厚みを厚みAとして、前記チップの電極面とは反対側の面に接する部分の前記封止フィルムの厚みを厚みBとした時に、厚みBを100%とすると、厚みAが40%以上95%以下であり、前記封止フィルムの厚みBが、5μm以上100μm以下であることを特徴とする、電子デバイス。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項1】
基板、バンプ、チップ、及び封止フィルムを有する電子デバイスであって、
前記基板は、前記チップの電極面側と対向するように配置され、
前記バンプは、前記基板、及び、前記チップの電極面と接続するように配置され、
前記封止フィルムは、前記チップの電極面とは反対側の面、前記チップの側面、及び前記基板に接して、前記チップを封止するように配置され、
前記電子デバイスは、前記チップ、前記基板、及び前記封止フィルムにより形成される中空部分を有し、
前記チップの側面に接する部分の前記封止フィルムの厚みを厚みAとして、前記チップの電極面とは反対側の面に接する部分の前記封止フィルムの厚みを厚みBとした時に、厚みBを100%とすると、厚みAが40%以上95%以下であり、前記封止フィルムの厚みBが、5μm以上100μm以下であることを特徴とする、電子デバイス。
続きを表示(約 460 文字)【請求項2】
前記封止フィルムが、アクリル樹脂を含むことを特徴とする、請求項1記載の電子デバイス。
【請求項3】
前記封止フィルムが、重量平均分子量が70万以上85万未満のアクリル樹脂を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の電子デバイス。
【請求項4】
前記基板のチップに対向する側の面、及び、前記チップの電極面とは反対側の面の距離が、150μm以上300μm以下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電子デバイス。
【請求項5】
前記封止フィルムの100℃におけるガス透過率は、4.0×10

cc/(m

・24h)以上7.0×10

cc/(m

・24h)以下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電子デバイス。
【請求項6】
前記電子デバイスが弾性表面波フィルタに用いられることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の電子デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、基板上にチップが実装され、チップの実装により形成された凹凸形状に封止フィルムを追従させて被覆することで中空部分を形成した電子デバイスに関するものである。
続きを表示(約 7,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来、半導体集積回路(IC)パッケージとして、デュアルインラインパッケージ(DIP)、スモールアウトラインパッケージ(SOP)およびクアッドフラットパッケージ(QFP)等のパッケージ形態が用いられてきた。一方、最近ではパッケージの小型化・高集積化が進み、ICチップパッケージサイズがチップサイズと同等であるCSP(チップサイズパッケージ)等が適用されてきている。また、ICとパッケージ端子との接合方法も小型化、薄型化の要求により従来金ワイヤーで接続されていたものが、ICのアクティブ面と接続端子を半田ボールや金バンプ等で接続するフリップチップ接続が主流となっている。
【0003】
一方、水晶振動子やSAWフィルタに代表される水晶デバイスは圧電現象を電気回路に応用することで、各種ICの同期基準信号、時計用、通信回路のノイズフィルタ等に活用されている。水晶デバイスは電気信号を物理振動、また物理振動を電気信号へ変換するため、チップのアクティブ面が空間に存在しなければならず、これらのチップは中空構造を持ったパッケージ形態である必要がある。従来はチップを外部環境から保護するため、チップをエンボス加工された積層セラミック内に配置し、チップと電極とをワイヤーボンディングで接続し、金属溶接で蓋をする金属封止が実施されていたが、携帯電話に代表される通信機器の小型化・薄型化に伴い、チップのアクティブ面とパッケージ基板とをフリップチップ接続し、チップ−バンプ−パッケージ基板により形成された空間部分を維持し、中空構造とした状態で樹脂封止する方法が提案されている。この際、樹脂封止の方法としてバンプにより接合されたチップ端部のみを光硬化性の樹脂で封止した後樹脂封止する方法や、1〜数umの一定厚さのシートで封止した後に樹脂封止する方法、2層構造のシートを基板凹凸形状に追従させて封止する方法(特許文献1〜3)などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2003―297982号公報
特開2013―197921号公報
特開2008―98419号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、水晶デバイスやSAWフィルタの小型化要求は更に進みつつあり、チップ−チップ間の距離は小さくなり、従来500μm〜1mm程度であったチップ間の距離が300μm未満となっており、特許文献1〜3などの従来提案されていた方法での基板の樹脂封止は困難になってきた。
【0006】
具体的にはチップの小型化が進む一方、チップ表面のアクティブ面の面積の小型化には限界があるため、チップ−チップ間の距離は小さくなり、シート状の材料を基板の凹凸形状に追従させる方法では凹部まで十分追従しない問題があり、これを改善するためにより高温で加熱、加圧するとチップ側面と接する側の層が薄く伸びて破れたり、2層構造のシート状材料の層界面に膨れが生じるなど問題があった。
【0007】
また基板上のチップをシート材で封止した後、多くの場合これを保護するため封止樹脂にてモールドされる。このモールド工程でも前記基板の凹凸形状に樹脂を充填させる必要があり、チップ−チップ間の距離は小さくなることで、この狭小部分に従来より高い圧力で樹脂を充填する必要があるため、封止シートが破れて上記空間部分へ樹脂が流入するなどの問題があった。
【0008】
そこで本発明の目的は、かかる加工工程において生じる問題点を解消し、チップ−チップ間の距離が短いデバイスであっても、封止シートによる封止時に発生する破れや凹凸形状への追従不十分といった問題を解決し、その後の樹脂封止工程での歩留まりを向上させ、信頼性に優れた電子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述のような課題を解決する本発明は、以下である。
(1)
基板、バンプ、チップ、及び封止フィルムを有する電子デバイスであって、
前記基板は、前記チップの電極面側と対向するように配置され、
前記バンプは、前記基板、及び、前記チップの電極面と接続するように配置され、
前記封止フィルムは、前記チップの電極面とは反対側の面、前記チップの側面、及び前記基板に接して、前記チップを封止するように配置され、
前記電子デバイスは、前記チップ、前記基板、及び前記封止フィルムにより形成される中空部分を有し、
前記チップの側面に接する部分の前記封止フィルムの厚みを厚みAとして、前記チップの電極面とは反対側の面に接する部分の前記封止フィルムの厚みを厚みBとした時に、厚みBを100%とすると、厚みAが40%以上95%以下であり、前記封止フィルムの厚みBが、5μm以上100μm以下であることを特徴とする、電子デバイスである。
(2)
前記封止フィルムが、アクリル樹脂を含むことを特徴とする、前記(1)に記載の電子デバイス。
(3)
前記封止フィルムが、重量平均分子量が70万以上85万未満のアクリル樹脂を含むことを特徴とする、前記(1)又は(2)に記載の電子デバイス。
(4)
前記基板のチップに対向する側の面、及び、前記チップの電極面とは反対側の面の距離が、150μm以上300μm以下であることを特徴とする、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の電子デバイス。
(5)
前記封止フィルムの100℃におけるガス透過率は、4.0×10

cc/(m

・24h)以上7.0×10

cc/(m

・24h)以下であることを特徴とする、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の電子デバイス。
(6)
前記電子デバイスが弾性表面波フィルタに用いられることを特徴とする、前記(1)〜(5)のいずれかに記載の電子デバイス。
【発明の効果】
【0010】
本発明は、チップ間距離が短い電子デバイスであってもシート封止時に発生する破れや凹凸形状への追従不十分といった問題を解決し、その後の樹脂封止工程での歩留まりを向上させ、信頼性に優れた電子デバイスを提供することにある。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明者らは、上記の目的を達成するために、電子部品の構造とこれに使用する封止シートの物性を鋭意検討した結果、本発明に到達したものであり、基板、バンプ、チップ、及び封止フィルムを有する電子デバイスであって、前記基板は、前記チップの電極面側と対向するように配置され、前記バンプは、前記基板、及び、前記チップの電極面と接続するように配置され、前記封止フィルムは、前記チップの電極面とは反対側の面、前記チップの側面、及び前記基板に接して、前記チップを封止するように配置され、前記電子デバイスは、前記チップ、前記基板、及び前記封止フィルムにより形成される中空部分を有し、前記チップの側面に接する部分の前記封止フィルムの厚みを厚みAとして、前記チップの電極面とは反対側の面に接する部分の前記封止フィルムの厚みを厚みBとした時に、厚みBを100%とすると、厚みAが40%以上95%以下であり、前記封止フィルムの厚みBが、5μm以上100μm以下であることを特徴とする電子デバイスとするにより、加工工程での歩留まりと信頼性を向上させることができる。
【0012】
以下、本発明の電子デバイスについて詳細に説明する。
【0013】
本発明の電子デバイスは、チップ、基板、及び封止フィルムにより形成される中空部分を有する。電子デバイスが中空部分を有することで、例えばSAWフィルタでは、その機械的な振動が封止樹脂によって阻害されること防止することができる。また、高速動作を行う半導体集積回路装置では、電子デバイスが中空部分を有することで、誘発される波形なまりや論理判定ミスを防止することができる。
【0014】
また本発明の電子デバイスは、チップの側面に接する部分の封止フィルムの厚みを厚みAとして、チップの電極面とは反対側の面に接する部分の封止フィルムの厚みを厚みBとした時に、厚みBを100%とすると、厚みAが40%以上95%以下であることを特徴とする。厚みB100%に対して、厚みAが40%以上であることにより、チップなど電子部品の実装により形成された凹凸形状を、破れ等無く被覆することが可能となる。厚みAが40%未満の場合、特に基板上に実装された部品間の距離が300μm未満に狭くなった場合に凹凸形状を破れなく被覆することが困難となることがある。また厚みB100%に対して、厚みAが95%以下であることにより、チップなど電子部品の実装により形成された凹凸形状を隙間なく被覆することが可能となる。厚みAが95%を超える場合、特に基板上に実装された部品間の距離が300μm未満に狭くなった場合に凹凸形状を隙間なく被覆することが困難となることがある。
【0015】
また本発明の電子デバイスは、封止フィルムの厚みBが、5μm以上100μm以下であることが好ましい。100μm以下であることにより、チップなど電子部品の実装により形成された凹凸形状への追従がより高まる点で好ましく、その点で厚みBは60μm以下であることが更に好ましい。また、封止フィルムの厚みが薄い場合、モールド樹脂でさらに封止する際に封止シートが伸びてしまい、チップ側面と接する側の層が薄く伸びて破れてしまい空間部分へ樹脂が流入してしまうため、厚みBは5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることが更に好ましい。
【0016】
本発明の電子デバイスでは、基板は、チップの電極面側と対向するように配置され、またバンプは、基板、及び、チップの電極面と接続するように配置され、そして封止フィルムは、チップの電極面とは反対側の面、チップの側面、及び基板に接して、チップを封止するように配置されている。電子デバイス中で基板、バンプ、チップ、封止フィルムがこのように配置されることにより、本発明の電子デバイスは、チップ、基板、及び封止フィルムにより形成される中空部分を有することができる。
【0017】
そしてこのような封止フィルムの組成は特に限定されないが、熱可塑性樹脂を含むことが好ましい様態であり、さらに熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂をそれぞれ少なくとも一種類以上含むことが、耐熱性の点でより好ましい態様である。封止フィルム中の熱可塑性樹脂は、接着性、可撓性、熱応力の緩和および低吸水性による絶縁性の向上等の機能を有し、一方、封止フィルム中の熱硬化性樹脂は、耐熱性、高温での絶縁性、耐薬品性および接着剤層の強度等のバランスを実現するために重要である。特に、熱応力緩和の点で、封止フィルムは熱可塑性樹脂としてアクリル樹脂を含むことが好ましい。さらに封止フィルムのフィルム強度、伸度の点で、封止フィルムは重量平均分子量(Mw)が70万以上85万未満のアクリル樹脂を含むことが好ましく、アクリル樹脂の重量平均分子量は75万以上80万未満がより好ましい。さらに封止フィルム中の熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂が好適である。
【0018】
本発明の電子デバイス中の基板は、チップの電極面側と対向するように配置され、またバンプは、基板、及び、チップの電極面と接続するように配置されている。そして基板のチップに対向する側の面、及び、チップの電極面とは反対側の面の距離が、150μm以上300μm以下であることが好ましい。基板のチップに対向する側の面、及び、チップの電極面とは反対側の面の距離が150μm未満となると、チップと基板との間に空隙を保つことが出来ないため、本発明の電子デバイス中に中空部分を形成することが難しくなることがある。また基板のチップに対向する側の面、及び、チップの電極面とは反対側の面の距離が300μmを超えると、封止フィルム全体の埋め込み性が低下してチップの埋め込みが困難になる場合がある。
【0019】
チップの厚さについて特に限定はないが、通常90〜240μm、好ましくは130〜200μmである。
【0020】
バンプの高さについても特に限定はないが、50〜80μmが好ましい。
【0021】
封止フィルムの100℃におけるガス透過率は、4.0×10

cc/(m

・24h)以上7.0×10

cc/(m

・24h)以下であることが好ましい。前記ガス透過率が4.0×10

cc/(m

・24h)未満である場合、封止フィルムをチップに真空ラミネートする際に中空部分の残存気体を放出することが出来ず、内圧が上昇し膨れ、破断を生じることがある。また前記ガス透過率が、7.0×10

cc/(m

・24h)を超える場合、封止フィルムで封止したチップを、封止樹脂でモールドする工程で発生する溶剤気体を透過してしまうことがあり、中空部内が汚染されることがある。なお後述するように、封止フィルムのガス透過率は、電子デバイス中に組み込んだ後の値を測定するのではなく、電子デバイスの中に組み込む前のフィルムについて測定した値を意味する。
【0022】
次に、本発明の電子デバイスの製造方法の例について説明する。
【0023】
本発明の電子デバイスは、バンプによりチップを接合した基板とこれを被覆する封止フィルムにより構成される。このデバイス被覆用の封止フィルムは、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を溶剤に溶解した樹脂組成物を、離型性を有する保護フィルム等の基材上に塗布し、乾燥して製造される。乾燥条件は、上記溶剤が乾燥後の接着シートに残留しない範囲で可能な限り加える熱量を低く抑えることが好ましい。
【0024】
保護フィルム上に封止フィルムを形成し、さらに必要に応じ離型性を有する保護フィルムをラミネートして保護フィルム/封止フィルム/保護フィルムの3層構成とすることができる。この場合、封止フィルムは使用直前まで外部環境から保護されるためより好ましい。
【0025】
本発明の電子デバイスは、基板上に実装された複数の電子部品を覆うように上述のデバイス被覆用封止フィルムを配置し、加熱成形して前記複数のチップおよび前記基板の表面に圧着させ、硬化させて製造する。
【0026】
基板上に実装された複数のチップにより形成された凹凸に上述の封止フィルムを追従させるには、低硬度のゴム材料を用いて封止フィルムに圧力を加えて前記複数のチップおよび前記基板の表面に密着させることが好ましい。
【0027】
低硬度のゴム材料は公知のものが使用できるが、加工温度での耐熱性の点からシリコーンゴムが好ましく、凹凸追従性の点からアスカー硬度50未満のものが好ましい。このとき、ゴム材料に付着した異物が前記複数のチップおよび前記基板の表面に転写することを防止するため、離型性が高く、かつ電子部品実装により形成された凹凸に追従するフィルム材料をゴム材料と前記複数のチップおよび前記基板の間に介することが好ましい。
【0028】
加工温度は上述の封止フィルムが凹凸に追従するよう100℃近辺とすることが好ましい。圧力を加える方式は特に限定されないが、内部に気泡が残留しないよう、公知の真空ラミネータを使用することが好ましい。真空ラミネータの一例として(株)名機製作所製真空加圧ラミネータMVLPなどが挙げられるがこれに限定されるものではない。加工圧力は上述の封止フィルムが前記複数のチップおよび前記基板の表面の凹凸に追従できる範囲であれば特に限定されるものではないが、圧力は低くすることがより好ましい。
【0029】
本発明の電子デバイスの製造方法は、上述の通りフリップチップ実装された半導体チップを基板上に複数有する電子部材に好ましく用いることができ、さらにはデバイス被覆用封止フィルムを密着、硬化した後の前記基板と半導体チップとの間に空間が存在するような電子デバイス、特に弾性表面波用デバイスの製造に好ましく用いることができる。つまり、本発明の製造方法は、弾性表面波フィルタに用いるための電子デバイスの製造に好適に用いられる。
【実施例】
【0030】
以下に実施例を挙げて、本発明の電子デバイス等について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。まず評価方法について述べる。
(【0031】以降は省略されています)

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