JP2017108183A - 中空構造電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 バンプにより基板と接続するチップを有する電子部品であって、放熱量の多いチップにも適用可能で、チップ下への樹脂侵入がなく、しかもチップ上の樹脂の平坦性をも両立できる高熱伝導性樹脂シートで封止してなる中空構造電子部品を提供する。【解決手段】 バンプにより基板と接続するチップを有する電子部品であって、室温において４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂シートでチップを、該チップと基板との間を中空に保って、封止してなる中空構造電子部品。【選択図】図１

Description

本発明は、バンプにより基板と接続するチップを熱伝導性樹脂シートで、該チップと配線基板との間を中空に保って封止してなる中空構造電子部品に関し、詳細には、放熱量の多い電子部品用チップにも適用可能な高熱伝導性樹脂シートで封止してなる中空構造電子部品に関する。

近年、機能素子等のチップがバンプを介して配線基板上に、該チップと配線基板との間を中空に保って封止された電子部品が、携帯電話をはじめとする各種電子機器に多数使用されている。このようなものとして典型的には、例えば、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス、水晶振動子、圧電振動子等がある。このような電子部品は、チップの活性面が樹脂で封止されないようにしなければならず、例えば、ＳＡＷデバイスにおいては、ＳＡＷチップ上にＳＡＷ電極が形成されており、配線基板上に樹脂封止する際に封止樹脂や基板面とＳＡＷ電極とが接触しては性能を発揮できないので、電極面上を中空に保ったまま樹脂封止しなければならない。一方、このような電子部品は小型化が進み、その製造も、基板上に多数の小さなチップ、例えば、ＳＡＷチップ、をフリップチップ接合して配列した所謂ＭＡＰ（モールドアレイパッケージ）において、基板上の多数のチップを一度に一括樹脂封止する方式が主流となっている。

近年、ＳＡＷの延長技術として、送受信機能を有したデュプレクサが増えている。デュプレクサは、ＳＡＷデバイスと比較して動作電流値が高いためチップの発熱が問題となる。一般的に、電子部品においてチップの放熱はバンプを通じて行われるが、ＳＡＷデバイスやデュプレクサのような、バンプ数が少ないチップの場合、バンプを経由した充分な放熱が困難である。そこで、バンプ以外の放熱経路で高効率に放熱することができる中空構造電子部品が望まれる。

従来、中空構造電子部品の樹脂封止技術としては、例えば、ゲル状硬化性樹脂シートで封止する技術（例えば、特許文献１、２参照。）が知られている。しかしながら、硬化性樹脂として使用されているエポキシ樹脂等は熱抵抗が大きく放熱性が不十分であり、放熱経路として利用できるものではなかった。

特開２００６−１９７１４号公報 特開２００３−１７９７９号公報

本発明は、バンプにより基板と接続するチップを有する電子部品であって、放熱量の多いチップにも適用可能で、チップ下への樹脂侵入がなく、しかもチップ上の樹脂の平坦性をも両立できる高熱伝導性樹脂シートで封止してなる中空構造電子部品を提供することを目的とする。

本発明は、バンプにより基板と接続するチップを有する電子部品であって、室温において４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂シートでチップを、該チップと基板との間を中空に保って、封止してなる中空構造電子部品である。

上述の構成により、本発明の中空構造電子部品は、バンプ以外の放熱経路として、チップから高熱伝導性樹脂シートを通じて基板に放熱し、配線を通じて基板からマザーボードに放熱されるか、チップから高熱伝導性樹脂シートを経由して電子部品の上表面に放熱される放熱経路を実現でき、放熱量の多い素子においても適用可能である。また、本発明の中空構造電子部品においては、封止樹脂シートはチップ下への樹脂侵入がなく良好な中空封止ができ、しかもチップ上の樹脂の平坦性をも両立できるので、多層高密度実装にも対応することができる。
従って、本発明の中空構造電子部品は、デュプレクサ等の製造に好適に適用することができる。

本発明の中空構造電子部品の封止構造の例を示す模式断面図。 本発明の中空構造電子部品の封止構造の他の例を示す模式断面図。

本発明において、上記熱伝導性樹脂シートとしては、室温において４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するものであれば、基板、チップ等に対して接着性を有する樹脂からなる樹脂シートを使用することができる。なお、シートに異方性の熱伝導率がある場合（例えば、シート広がり方向と厚み方向で熱伝導率が異なる場合など）は、そのなかでもっとも大きい熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば良い。熱伝導率は、４Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると、チップからの発熱を熱伝導性樹脂シートを通じて十分放熱することができず、チップの動作性能が低下するので不都合である。好ましくは５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導率の測定方法としては、簡易的に実際の熱伝導率との差異を低減することができるので、キセノンフラッシュ法が望ましい。測定温度は、もしも温度依存性がある場合は、室温、例えば２５℃での値を用いる。上記熱伝導性は、具体的には、熱伝導性フィラーを含有することで達成することができる。

上記熱伝導性樹脂シートとしては、例えば、硬化性樹脂シート、例えば熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を配合してなるゲル状硬化性樹脂シートが好ましい。上記熱伝導性樹脂シートとしては、また、熱硬化性樹脂と光ラジカル重合性化合物及び光ラジカル発生剤との混合物を用いてなるゲル状硬化性樹脂シートも好ましい。この場合、熱伝導性樹脂シートの熱硬化を行う前に、光照射し、光ラジカル重合性化合物の光ラジカル重合を行う。またゲル状硬化性樹脂シートとしては、予め光ラジカル重合させた光ラジカル重合物と熱硬化性樹脂との混合物も好ましく用いることができる。ゲル状硬化性樹脂シートは、軟化点(粘度が下がって外圧力により変形する温度)〜硬化温度の範囲においてゲル状のものであり、具体的には、本明細書では、硬化温度、例えば４０℃以上における動的粘弾性測定において、ｔａｎδが１以下であるものである。ｔａｎδが１以下であると、硬化加熱時に粘弾性固体の状態を示すため、チップ下への樹脂侵入を抑制でき、精度よく中空封止をすることができる。一方、ｔａｎδが１より大きい場合は、加熱時に流動するため粘弾性固体の状態を保つことができない。ｔａｎδが１以下であるようにするためには、通常、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を、後述するような手法で配合すればよい。

上記硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビニルエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、キシレン樹脂、ケイ素樹脂等があげられ、２種類以上を併用してもよい。これらの中で、エポキシ樹脂が、低粘度でフィラーを高充填でき、基板・チップとの接着性を確保し、信頼性・放熱性を高めることができ、また各種熱可塑性樹脂粉末との組合せによりレオロジー特性を調整する上で、望ましい。上記硬化性樹脂は、一般に、それぞれにおける公知の硬化剤及び（又は）硬化促進剤、その他添加剤を使用する。

以下、エポキシ樹脂を例として説明するが、他の硬化性樹脂の場合も、当業者は適宜公知のものを選択することができる。上記エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、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、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式脂肪族エポキシ樹脂、有機カルボン酸類のグリシジルエーテル、ビフェニル型エポキシ樹脂、アミノエポキシ樹脂、上記エポキシ樹脂のプレポリマーや、ポリエーテル変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂としては、これらのうちの２種類以上を組合せて使用してもよい。これらのうち、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が、経済性・接着性の観点から望ましい。またエポキシ樹脂の数平均分子量は１００〜２００，０００のものを用いることができる。

エポキシ樹脂硬化剤としては、従来から使用されているものが使用可能であり、その具体例としては、例えば、フェノール系硬化剤、ジシアンジアミド系硬化剤、尿素系硬化剤、有機酸ヒドラジド系硬化剤、ポリアミン塩系硬化剤、アミンアダクト系硬化剤等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちではフェノール系硬化剤が、硬化時の低アウトガス性、耐湿性、耐ヒートサイクル性等の点から好ましい。また、ジシアンジアミド系硬化剤、尿素系硬化剤、有機酸ヒドラジド系硬化剤、ポリアミン塩系硬化剤、アミンアダクト系硬化剤が、潜在性硬化剤であり、保存安定性の点から好ましい。

上記潜在性硬化剤としては、活性温度が６０℃以上、さらには８０℃以上であるのが好ましい。活性温度の上限としては、２５０℃以下、さらには１８０℃以下であるのが、活性温度以上で速硬化性で、生産性を向上させることができる等の点から好ましい。

上記エポキシ樹脂硬化剤を使用する場合の使用量は、硬化剤の種類によって異なるため一概に規定することはできないが、通常、エポキシ基１当量あたり、硬化剤の官能基の当量数が０．５〜１．５当量、さらには０．７〜１．２当量、とくに０．８〜１．１当量であるのが好ましい。

上記硬化促進剤としては、エポキシ樹脂組成物において従来から使用されているものが使用可能であるが、保存安定性の点から、活性温度が６０℃以上、さらには８０℃以上の潜在性硬化促進剤が好ましい。活性温度の上限としては、２５０℃以下、さらには１８０℃以下であるのが、活性温度以上での硬化促進性が高く、生産性を向上させることができる等の点から好ましい。

上記潜在性硬化促進剤の具体例としては、例えば、変性イミダゾール系硬化促進剤、変性脂肪族ポリアミン系促進剤、変性ポリアミン系促進剤等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは変性イミダゾール系硬化促進剤が、活性温度が高く、反応性がよく、純度の高いものが得られやすい等の点から好ましい。

上記潜在性硬化促進剤を使用する場合の使用量は、潜在性硬化促進剤の種類によって異なるため一概に規定することはできないが、通常、エポキシ樹脂１００重量部あたり、１〜８０重量部、さらには５〜５０重量部であるのが好ましい。

上記熱可塑性樹脂としては、加熱により溶融若しくは軟化するもの、又は溶剤を用いる場合は当該溶剤に溶解するものが利用でき、形状としては、粉末状、ペレット、板状、塊状などが使用できるが、好ましくは粉末の熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、合成ゴム(ポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、エチレン−プロピレン共重合体)、ポリ酢酸ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリアクリル酸アミド、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンオキシド、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート系樹脂、ポリアクリロニトリル、熱可塑性ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上組み合わせて使用してもよい。これらのうちではポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリル酸エステルが、シート化性の点から好ましい。

上記熱可塑性樹脂の軟化温度、分子量等については、一概に規定することはできないが、一般的に、シート化温度と使用するエポキシ樹脂等の硬化性樹脂の反応性の点から、軟化温度は、５０〜１５０℃であるのが好ましく、また、数平均分子量は、３００万以下、さらには１００万以下であるのが好ましい。

上記熱可塑性樹脂粉末の平均粒径としては、一次粒径で０．０１〜２００μｍ、さらには０．０１〜１００μｍであるのが、シートの厚さ制御の点から好ましい。上記平均粒径は、レーザー回折・散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置により測定される数基準の平均粒径である。

上記熱伝導性フィラーとしては、結晶性シリカ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ダイアモンド、カーボン、カーボンナノチューブ、金属系フィラー（銅、銀等）等があげられ、その形状としては、通常、粒子状（球状、アスペクト比１以上２未満の楕円体形状、幾何学的形状、不規則形状等）、アスペクト比２以上で、例えば５０以下、好ましくは３０〜５０の繊維形状、板形状等である。上記フィラーは２種類以上使用してもよい。これらのうち、耐湿性・高熱伝導性の観点から、アルミナ、窒化ホウ素が望ましく、高熱伝導性の観点から窒化アルミニウムが望ましい。窒化アルミニウムは耐湿性が充分でないため、表面処理を施したものを用いることが望ましく、例えば、酸化アルミニウム層及び絶縁性を有する有機化合物層などを設けたものなどが利用できる。

また、シートの異方性熱伝導性を発現させるためには、異方性の熱伝導率を有するフィラーが利用でき、具体的には、原子の配列等により異方性の熱伝導性を有するフィラーや、高アスペクト比を有するフィラー（具体的にはアスペクト比が３以上、より好ましくは５、更に好ましくは８以上を有するフィラー）を挙げることができる。高アスペクト比を有するフィラーの場合、その形状としては、繊維状、板状が好ましい。尚、本明細書では、針、筒等の形状は繊維状に含まれるものとし、燐片等の形状は板状に含まれるものとする。更に好ましくは、繊維状のカーボンナノチューブ又は板状の窒化ホウ素等が望ましく、例えば、窒化ホウ素であれば板状（この場合は燐片状）のものを全フィラー中３０％以上を使用すれば、異なる熱伝導方向において異なる熱伝導率を持たせることが可能で、例えば、１．５倍以上の熱伝導率異方性を発現することが可能である。フィラーは樹脂との界面密着性を維持し、信頼性・熱伝導性を向上させるためにカップリング剤等により表面処理を行うこともできる。

上記熱伝導性フィラーの配合量としては、例えばアルミナの場合には、一般に、樹脂組成物中において７０〜９５重量％、窒化ホウ素の場合には、一般に、樹脂組成物中において４５〜７５重量％、また窒化アルミニウムの場合は、一般に、樹脂組成物中において７０〜９０重量％である。熱伝導性フィラーの配合量が上記範囲未満であると、熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上を確保することが難しく、一方、上記範囲を超えると、保護膜の平滑性や基板との接着性が損なわれるおそれがある。また高熱伝導性と基板との接着性を考慮すると、より好ましくは、アルミナは、７５〜９３重量％が好ましく、８０〜９０重量％がより好ましい。また、窒化ほう素は、５５〜７０重量％がより好ましく、窒化アルミニウムは７５〜９３重量％がより好ましい。

上記ゲル状硬化性樹脂シートは、例えば液状又は固状の硬化性組成物（すなわち、硬化性樹脂と硬化剤や硬化促進剤等からなる組成物。以下同様。）とゲル化剤として作用する熱可塑性樹脂との混合物をシート化することにより製造することができる。ゲル化剤とは、樹脂シートの主成分である硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）は反応を伴わないＡ−ｓｔａｇｅ状でありながら、樹脂組成物全体としてゲル状にすることができるものである。なお、固状の硬化性組成物に対するゲル化剤というのは、加熱し、軟化する条件にした場合にもゲル状にすることができるようにするためのものである。

上記ゲル状硬化性樹脂シートを製造する際の液状又は固状の硬化性組成物と熱可塑性樹脂との使用割合は、使用する硬化性組成物の種類と熱可塑性樹脂の種類とによりかわるため一義的に規定することはできないが、一般にエポキシ樹脂１００重量部に対して、熱可塑性樹脂５〜１００重量部、さらには１０〜７０重量部であるのが好ましい。熱可塑性樹脂の量が少なすぎる場合には、シート作成時にシート強度が低下しやすくなり、多すぎる場合には、流動性が低くなり、ヒートプレス時に高圧力が必要となり、チップ破損がおこりやすくなる。

上記のごとき液状又は固状の硬化性組成物及び熱可塑性樹脂を配合・保持し、硬化性組成物を熱可塑性樹脂に吸収させるか、又は硬化性組成物と熱可塑性樹脂とを相溶させることにより、ゲル状硬化性組成物を得ることができる。

硬化性組成物の熱可塑性樹脂への吸収又は硬化性組成物と熱可塑性樹脂との相溶を促進させるために、加熱するのが好ましい。このとき、硬化性組成物を、例えばロールコーターにより塗工し、そののちゲル化させるために加熱するのが好ましい。この場合の加熱温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上、好ましくは軟化温度以上で、熱可塑性樹脂の溶融開始温度未満、使用する硬化剤及び（又は）潜在性硬化促進剤の活性温度未満の温度であるのが好ましい。通常は、熱可塑性樹脂の軟化温度よりも５〜５０℃、さらには１０〜３０℃高い温度が好ましく、使用する硬化剤及び（又は）潜在性硬化促進剤の活性温度以下の温度であるのが好ましい。加熱時間は、硬化性組成物が熱可塑性樹脂に吸収又は硬化性組成物と熱可塑性樹脂とが相溶し、ゲル化した硬化性組成物が得られるのに充分な時間であればよい。上記加熱温度は、通常、６０〜１５０℃、さらには８０〜１２０℃であり、加熱時間は、０．５〜３０分、さらには１〜１０分であるのが、硬化性組成物が実質的に硬化しない（そののち行なわれるヒートプレスによりゲル状硬化性樹脂シートから形成された封止層でＳＡＷチップを保護することができる）点から好ましい。

これらの方法で樹脂シートを形成すると、無溶剤系のため、例えば、５０μｍ程度の厚さから１０００μｍという厚い樹脂シートまで製造することができる。溶剤系のものを使用すると、１００μｍ程度の厚さのものまでしか製造することができない。

上記説明においては、ゲル状硬化性樹脂シートとして、液状又は固状の硬化性組成物とゲル化剤として作用する熱可塑性樹脂との混合物をシート化したものを使用したが、液状又は固状の硬化性組成物とゲル化剤として作用する光ラジカル重合物を配合してなるか、液状又は固状の硬化性組成物と光ラジカル重合性化合物及び光ラジカル発生剤との混合物を用いてシート化したものを使用してもよい。この場合には、まず、液状又は固状の硬化性組成物と光ラジカル重合性化合物及び光ラジカル発生剤との混合物を調製し、それに光を照射し、光ラジカル重合性化合物を重合させたものが、ゲル状硬化性シートとして使用される。

上記光ラジカル重合性化合物としては、例えば、分子内に１個以上の（メタ）アクリロイル基含有化合物、例えば、（メタ）アクリル酸とアルキルアルコール、アルキレンジオール、多価アルコール等とのエステル等、特開平１１−１２５４３号公報の[０００９]〜[００１２]に記載の化合物が挙げられる。

また、上記光ラジカル発生剤としては、例えば、紫外線、電子線等の活性光線の照射を受けてラジカルを発生する化合物であり、従来から使用されている各種のもの、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンゾイン、アセトフェノン等を使用することができる。

上記光ラジカル発生剤の使用量としては、上記光ラジカル重合性化合物１００重量部あたり０．０１〜１０重量部、さらには０．０５〜５重量部であるのが好ましい。

上記液状又は固状の硬化性組成物と光ラジカル重合物又は光ラジカル重合性化合物及び光ラジカル発生剤との使用割合としては、硬化性組成物１００重量部あたり、光ラジカル重合物、又は、光ラジカル重合性化合物及び光ラジカル発生剤の合計、５〜１００重量部、さらには１０〜３０重量部であるのが好ましい。

上記光ラジカル重合物又は光ラジカル重合性化合物及び光ラジカル発生剤を使用して形成された本発明に使用するゲル状硬化性樹脂シートの厚さは、上記熱可塑性樹脂を使用して形成されたゲル状硬化性樹脂シートの厚さと同じでよい。

また本発明においては、上記光ラジカル重合性化合物と光ラジカル発生剤を予め重合させて光重合物を作成し、これを液状又は個状の硬化性組成物と混合した混合物を、ゲル状硬化性シートとして用いることもできる。この場合、混合物調製後の光照射は不要である。

樹脂シートは、ロールコーター・印刷機等を用いてコーティングを行い、溶剤系材料においては溶剤を加熱により乾燥させることにより、無溶剤系においては加熱し熱可塑性樹脂をエポキシ樹脂により膨潤させることにより作製することができる。

なお、本発明では、磁場、電場、応力等の外力を利用して熱伝導性フィラーの配向性を高めることができる。具体的には、繊維形状、板形状等といった高アスペクト比の熱伝導性フィラーを含む組成物をシート化する際に、塗工、押出時のせん断力を利用したり、圧延、延伸といった工程を経ることで、フィラーに配向性を与えることができ、シートの熱伝導率の異方性を高めることができる。塗工の場合をより具体的に説明すると、異方性熱伝導性フィラーの流動性と溶剤濃度によりコーティング時のレオロジー特性を調整し、塗工ヘッドからのせん断力を利用して、繊維形状、板形状等の高アスペクト比の熱伝導性フィラーの配向性を高めることができ、熱伝導率の異方性を高めることができる。

このようにして得られるゲル状硬化性樹脂シートは、通常、厚さが５０〜１０００μｍであって、厚さが２５０μｍ程度あるＳＡＷチップ等の保護層をヒートシール法で形成するのに適するものであり、また、低ガラス転移温度、低線膨張率であるため、硬化物を低応力化（低ソリ化）することができるものであり、さらに、原料を高純度化したものである場合には、さらに不純物イオンが少なく、チップ表面の汚染を防ぐことができるものであり、さらに、ゲル状硬化性樹脂シートの弾性率（２５℃）が１０^３〜１０^９Ｐａ、さらには１０^４〜１０^８Ｐａで、硬化時の溶融粘度が１０〜１０^５Ｐａ・ｓ、さらには１０^３〜１０^４Ｐａ・ｓであるため、ヒートプレスすることにより、封止層形成前のデバイスにＳＡＷ電極面と配線パターンが形成された面とがバンプの高さのぶん隔てられた部分が中空封止部を形成するように封止層を形成することができる。

ゲル状硬化性樹脂シートが異方性の熱伝導性を有する場合は、放熱したい方向に熱伝導率が高まるようにシートを配置することが望ましい。例えば、基板に効率的に放熱したい場合は、シート広がり方向の熱伝導率が高い樹脂シートを用いて封止層を形成すれば良く、また上面に効率的に放熱したい場合は、シート厚み方向の熱伝導率が高い樹脂シートを用いて封止層を形成すれば良い。

上記ゲル状硬化性樹脂シートの厚さは、配線パターンが形成された基板上にバンプで接続されたチップを覆い、ヒートプレスすることにより封止層を形成することができ、好ましくは該封止層の表面が実質的に平坦になるようにできる点から、封止層の厚みが、チップの厚さ＋バンプの高さ以上、チップの厚さ＋バンプの高さの２倍以下の厚さ、さらにはチップの厚さ＋バンプの高さの１．５倍以下となるようゲル状硬化性樹脂シート厚みを調整することが好ましい。具体的には、例えば、チップの厚さが２００〜４００μｍ、バンプの高さが２０〜８０μｍである場合は、封止層の厚みが２２０〜９６０μｍ、さらには２２０〜７２０μｍであるのが好ましい。このとき、軟化した樹脂シートをチップ裾部にまで確実に行き渡らせて中空封止部を形成させるために、封止部を充填すべき体積を算出し、この体積をもとにゲル状硬化性樹脂シート厚みを設定することが望ましい。

封止する方法としては、真空プレス、真空ラミネート等一般的なものを使用でき、また、それに準じた方法であればよい。

上記ゲル状硬化性樹脂シートを使用して、本発明の中空構造電子部品が製造される。このとき、封止層形成前のデバイスにゲル状硬化性樹脂シートを、真空下で仮貼り付けを行なうことが、気泡の除去に有効である。ヒートプレスを真空下で行なうことによっても、気泡の除去を行なうことができる。

ヒートプレスは、一般には、圧力１００Ｐａ〜１０ＭＰａ、さらには０．０１〜２ＭＰａ、温度２５０℃以下、さらには６０〜１８０℃、とくには１５０℃で、５秒〜３時間、さらには１〜１５分、とくには５分行なわれる。

本発明で「中空に保って封止」とは、樹脂シートを用いて、チップの内部電極面と配線パターンが形成された面とがバンプの高さの分、隔てられた部分が、中空構造を保つように封止することをいい、熱伝導性が高い樹脂シートを用いてチップと基板を繋ぐことで、チップの発熱を基板へ放熱する経路を確保することができる。

本発明の実施形態を具体的に例示して説明すると、基板にチップをフリップチップ接合したＭＡＰ状基板において、図１の（１）に示すように、チップ上面及び側面と基板とを連続的に熱伝導性樹脂シートで覆うことで、中空構造を保つように封止することができる。尚、チップ上面及び側面の全部が熱伝導性樹脂シートで覆われている必要はなく、その一部が露出していても良い。例えば、図２の（２）に示すように、複数のチップを中空封止する場合は、チップの側面の一部が熱伝導性樹脂シートで覆われていない構造をとることもできる（チップの配置によっては、上面のみが熱伝導性樹脂シートで覆われ、側面全部が露出する構造を有することもある。）。また、図２の（３）に示すように、熱伝導性樹脂シートがチップ側面と基板を覆って中空構造を形成して封止し、チップ上面が露出している構造をとることもできる。これは例えば、図１の（１）の態様で中空封止を行った後、表面を研磨し、チップの上面を露出させることで作成できる。また例えば、ヒートプレスにより、チップの厚さ＋バンプの高さの封止膜を形成し、チップ上面と封止膜上面が平坦に連続するような構造とすることでも達成できる。また図２の（３）の態様において、露出したチップ上面、熱伝導性樹脂シート表面及びこれらの接合界面を覆うように、後述の熱伝導層を形成することができる。

本発明の中空構造電子部品においては、一枚の上記熱伝導性樹脂シートで封止してもよく、積層された複数枚の上記熱伝導性樹脂シートを用いて封止してもよい。複数枚の樹脂シートは、予め積層したものを用いて封止してもよく、又は一枚づつ順次封止して積層してもよい。また積層構造は、図２の（４）の態様のように連続的に積層構造が形成されていてもよいし、図２の（５）の態様のように断続的に積層構造が形成されていても良い。

積層された複数枚の樹脂シートは、熱伝導率が互いに異なる少なくとも２枚の上記樹脂シートを含むものであることが好ましい。例えば、熱伝導率が互いに異なる２枚のシート、又は２種類の熱伝導率を持つ３枚若しくはそれ以上のシート、３種類の熱伝導率を持つ３枚のシート、又は３種類の熱伝導率を持つ４枚若しくはそれ以上のシート、であってよい。熱伝導率を高くするために熱伝導性フィラーの配合量を多くするとチップ上の平坦性が確保しづらくなるので、熱伝導性フィラーの配合量の少ないシートを封止膜の表面に用いることで、チップ上の平坦性を確保し、しかもチップに接するシートの高熱伝導率を確保することができる。この場合は例えば、積層された複数枚の上記樹脂シートのうち、チップに接する樹脂シートの熱伝導率が積層された他の上記樹脂シートの熱伝導率より高いもの、例えば、少なくとも５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するものであるようにすることができる。

また、積層された複数枚の上記樹脂シートは、少なくとも１枚が厚み方向の熱伝導率よりもシートの広がり方向の熱伝導率（すなわち、厚み方向に対する直交方向の熱伝導率。なお、広がり方向においても伝導率の異方性がある場合（例えば、シート長手方向と幅方向で熱伝導率が異なる場合）は、もっとも大きい熱伝導率。）のほうが１．５倍以上、好ましくは１．５〜５倍、より好ましくは２〜４倍、高い熱伝導率（本明細書では「異方性の熱伝導率」という）を有するものであるようにすることができる。この場合において、厚み方向の熱伝導率は、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものであるようにすることができる。そして、少なくともチップに接する樹脂シートは、上記異方性の熱伝導率を有するものとすることにより、チップの放熱を、樹脂シートの厚み方向よりも樹脂シートの広がり方向に効率的に熱伝導をして、樹脂シートから基板への放熱を効率的に行うようにすることができる。

また、本発明の中空構造電子部品の好ましい態様としては、樹脂シートは、チップの側面と基板とを被覆するようにして中空封止部を形成するとともに、チップ上面の少なくとも一部が前記樹脂シートから露出するように、設けられてなり、さらに、露出したチップ上面及び樹脂シートとチップとの接合界面を被覆するように、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する熱伝導層が形成されてなるものである。上記熱伝導層の熱伝導性は等方性又は異方性のどちらであってもよい。この際、熱伝導層は、上記熱伝導性樹脂シートからなるものであってもよく、又は、金属薄膜からなるものやグラファイトシートなどであってもよい。

本発明の中空構造電子部品の好ましい態様を製造する方法としては、バンプにより基板と接続するチップを、室温において４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂シートで、該チップと基板との間を中空に保って被覆して中空封止した後、該チップ上の被覆樹脂を研磨し、平坦化した表面に、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する熱伝導層を形成することを特徴とする中空構造電子部品の製造方法を挙げることができる。この場合において、該チップ上の被覆樹脂の研磨を、チップ上面の少なくとも一部を露出させるまで行った表面に、熱伝導層を形成することにより、熱伝導層を通じてチップからの上面への放熱が効率化される。

本発明において、上記チップとしては、バンプを有して電子部品を構成するものであれば特に限定されず、電子チップ、ＳＡＷチップ、デュプレクサ素子、水晶発振子、ＭＥＭＳ等を挙げることができる。

本発明の中空構造電子部品としては、具体的には、上記チップ等を搭載し、または構成要素とするデバイス、モジュール等を挙げることができる。

以下に実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１、実施例２、比較例１
以下の配合（重量部）により各成分を２軸混合機により混合して、それぞれ硬化性樹脂シート用組成物１〜３を得た。サーモビューアの温度測定精度向上のためカーボンブラックにより黒色化を行った。尚、硬化性樹脂シート用組成物について動的粘弾性測定を行ったところ、ｔａｎδ（４０℃）は、実施例１は０．８０、実施例２は０．７９、比較例１は０．６４であった。

実施例１
硬化性樹脂シート用組成物１
配合
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８０）１００重量部
フェノールノボラック（水酸基当量１４１）５５重量部
ポリメチルメタクリレート（粉末：平均粒径１μｍ）２０重量部
アルミナ(球状：平均粒径１２μｍ)１５００重量部
硬化促進剤（イミダゾール）１重量部
カーボンブラック１重量部

実施例２
硬化性樹脂シート用組成物２
配合
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８０）１００重量部
フェノールノボラック（水酸基当量１４１）５５重量部
ポリメチルメタクリレート（粉末：平均粒径１μｍ）２０重量部
窒化ホウ素（菱形板状：アスペクト比１１）２６０重量部
硬化促進剤（イミダゾール）１重量部
カーボンブラック１重量部

比較例１
硬化性樹脂シート用組成物３
配合
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８０）１００重量部
フェノールノボラック(水酸基当量１４１)５５重量部
ポリメチルメタクリレート(粉末：平均粒径１μｍ)２０重量部
溶融シリカ（球状：平均粒径８μｍ）１５００重量部
硬化促進剤（イミダゾール）１重量部
カーボンブラック１重量部

テストチップ（発熱測定用ＴＥＧチップ）をセラミック基板にフリップチップ接合し（バンプ＋チップの厚みは４５０μｍ）、これに、各硬化性樹脂シート用組成物をロールコータにより厚さ５００μｍに塗布しシート化した樹脂シートを、０．１ＭＰａ、１２０℃、５分の条件でヒートプレスし、５５０μｍの厚み（基板から封止膜上面までの厚み）の封止層を有する中空構造電子部品を得た。得られた電子部品について、その表面温度を測定した。測定方法は以下のとおり。
発熱測定用ＴＥＧチップにチップ発熱が基準電子部品表面において約８０℃になるように通電を行い、これを基準として、実施例の電子部品温度を表面からサーモビューアを用いて測定した。基準に対する温度差を結果を表１に示した。

また、各硬化性樹脂シート用組成物をロールコータにより厚さ５００μｍにシート化した樹脂シートの熱伝導率を室温（２５℃）で測定した。測定方法は以下のとおり。結果を表１に示した。
測定方法
シートを積層して１５０℃で１０分プレスした後、１５０℃で３時間後硬化し、研磨することで１０ｍｍ角１ｍｍ厚の試験片を作成した。測定装置はＮＥＴＺＳＣＨ製 ＬＦＡ４４７ Ｎａｎｏ Ｆｌａｓｈ（登録商標）を用いた。（ランプ電圧２７０Ｖ、パルス幅０．１８ｍｓ）

これらの結果から、実施例においては、比較例の電子部品よりも表面温度が低く、チップに接する形で配置された熱伝導シートを通して、チップの動作により発生した熱を電子部品表面や基板からより多く放熱できることが実証された。この結果、本発明の電子部品は放熱効率が高いことが示された。

ａ：熱伝導性樹脂シート
ｂ：チップ
ｃ：中空部分
ｄ：バンプ
ｅ：基板
ｆ：熱伝導層

Claims (17)

1. バンプにより基板と接続するチップを有する電子部品であって、室温において４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂シートでチップを、該チップと基板との間を中空に保って、封止してなる中空構造電子部品。
2. 樹脂シートは、硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を配合してなるか、硬化性樹脂に光ラジカル重合物を配合してなるか、又は、硬化性樹脂に光ラジカル重合性化合物及び光ラジカル発生剤を配合してなる、ゲル状硬化性樹脂シートである請求項１記載の中空構造電子部品。
3. ゲル状硬化性樹脂シートは、ゲル状エポキシ樹脂シートである請求項２記載の中空構造電子部品。
4. 樹脂シートは、熱伝導性フィラーを含有する請求項１〜３のいずれか記載の中空構造電子部品。
5. 熱伝導性フィラーは、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種である請求項４記載の中空構造電子部品。
6. 熱伝導性フィラーは、異方性の熱伝導率を有する熱伝導性フィラーであり、樹脂シートは、シートの厚み方向とシートの広がり方向で異なる熱伝導率を有する請求項４又は５のいずれか記載の中空構造電子部品。
7. 異方性の熱伝導率を有する熱伝導性フィラーは、アスペクト比３以上の繊維状又は板状の熱伝導性フィラーである請求項６記載の中空構造電子部品。
8. 積層された複数枚の前記樹脂シートで封止してなる請求項１〜７のいずれか記載の中空構造電子部品。
9. 熱伝導率が互いに異なる少なくとも２枚の前記樹脂シートを含む請求項８記載の中空構造電子部品。
10. 積層された複数枚の前記樹脂シートのうち、チップに接する樹脂シートの熱伝導率が他の前記樹脂シートの熱伝導率より高い請求項９記載の中空構造電子部品。
11. 前記チップに接する樹脂シートは、少なくとも５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する請求項１０記載の中空構造電子部品。
12. 積層された複数枚の前記樹脂シートは、少なくとも１枚が厚み方向の熱伝導率よりもシートの広がり方向の熱伝導率のほうが１．５倍以上高い、異方性の熱伝導率を有する請求項８〜１１のいずれか記載の中空構造電子部品。
13. 少なくともチップに接する樹脂シートは、異方性の熱伝導率を有する請求項１２記載の中空構造電子部品。
14. 樹脂シートは、チップの側面と基板とを被覆するようにして中空封止部を形成するとともに、チップ上面の少なくとも一部が前記樹脂シートから露出するように、設けられてなり、さらに
    露出したチップ上面及び樹脂シートとチップとの接合界面を被覆するように、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する熱伝導層が形成されてなる請求項１〜１３記載の中空構造電子部品。
15. 熱伝導層は、熱伝導性樹脂シートからなる請求項１４記載の中空構造電子部品。
16. 熱伝導層は、金属薄膜からなる請求項１４記載の中空構造電子部品。
17. 熱伝導層は、グラファイトシートからなる請求項１４記載の中空構造電子部品。

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