專利名稱：電子器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子器件，以及涉及一種制造該器件的方法。
背景技術(shù)：
對于半導(dǎo)體器件的更高性能、更高質(zhì)量、更小尺寸以及更低成本 的無止境的需求使得不但改善半導(dǎo)體器件自身是非常關(guān)鍵的，而且覆 蓋器件的外殼也尤為重要。具體地，在超過20GHz的微波波段，很難既 實現(xiàn)外殼的足夠的電氣性能和氣密性，又實現(xiàn)其更小的尺寸和低裝配 成本，由此，期待實現(xiàn)由廉價樹脂材料制成的、但在微波波段提供足 夠的使用質(zhì)量及性能的外殼成為顯著地擴大應(yīng)用領(lǐng)域的真正突破。
通常，更高頻率的電磁波在物質(zhì)中傳播時遭受更大的能量衰減。 因此，在諸如BS/CS廣播設(shè)備、微波通信設(shè)備或雷達設(shè)備等高頻設(shè)備中， 通常的處理方法是使用將半導(dǎo)體器件的電極以及從電極引出的引線接 合部分氣密地密封在真空中的外殼。為以精細的尺寸產(chǎn)生這樣的真空 部分，器件被倒裝在安裝基板上，其中器件的電極部分與安裝基板相 對。此外，已經(jīng)提出整體地包括外殼和芯片的器件，以使用廉價的材 料確保氣密性。合成樹脂膜被覆蓋在已經(jīng)被倒裝的整個半導(dǎo)體器件上， 并且在高溫和高壓下固化。
圖6是在JP-A No.2005-505939中公開的電子器件的橫斷面視圖。為 了制造該電子器件，首先在倒裝安裝在基板101上的電子元件102的背 面上層壓樹脂膜103。然后從電子元件102周圍的封閉條形區(qū)去除樹脂
膜103。在該工藝中，選擇條形區(qū)和電子元件102之間的間距，以便確 保在其間保留層壓樹脂的邊緣部分，從而使得樹脂膜103在該位置上被 連接到基板IOI。在隨后的步驟中，配置流態(tài)化的合成樹脂，以便形成 樹脂層104。
與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)除了JP-A No.2005-505939之外還包括 JP-A No.2003-234633。 JP-A No.2005-505939 [專利文獻2] JP-A No.2003-234633
然而，在諸如BS/CS廣播設(shè)備、微波通信設(shè)備或雷達設(shè)備等高頻設(shè) 備中，大多數(shù)芯片(電子元件)具有諸如0.3mm口的精細尺寸。因此， 需要高度精確的微加工以從電子元件102周圍的封閉條形區(qū)中去除樹 脂膜103，同時確保層壓樹脂的邊緣部分保留在電子元件102的周圍， 如同圖6中所示的電子器件的情況。
此外，在諸如BS廣播設(shè)備等面向消費者的產(chǎn)品的情況下，年產(chǎn)量 高達幾億件，因此，從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟優(yōu)勢的角度來看，必須大量地 共同執(zhí)行器件的裝配。部分地去除曾經(jīng)層壓到基板上的樹脂膜需要額 外的工藝以及專門的加工儀器，這引起與產(chǎn)量成比例的大量投資。然 而，在圖6示出的電子器件中，去除條形圖案中的膜是必不可少的，因 為否則就不能實現(xiàn)另外涂覆的合成樹脂材料和支撐基板之間的緊密接 觸，這導(dǎo)致不能提供防止潮濕和污物的完全的密封效果。
發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種電子器件，其包括基板；安裝在 基板上的電子元件；以及設(shè)置在整個基板上以便覆蓋電子元件的樹脂 膜；其中樹脂膜在50攝氏度下具有等于或大于100kPa. s并且等于或小 于1000kPa. s的剪切粘度，以及在50攝氏度下具有等于或大于100/mi并
且等于或小于1500/mi的流動長度。
在另一實施例中，提供了一種制造電子器件的方法，其包括在 基板上安裝電子元件；在整個基板上設(shè)置樹脂膜以便覆蓋電子元件； 其中設(shè)置樹脂膜的步驟包括使用在50攝氏度下具有等于或大于100kPa .s并且等于或小于1000kPa . s的剪切粘度、以及在50攝氏度下具有等 于或大于100/mi并且等于或小于1500/mi的流動長度的樹脂膜。
在由此構(gòu)造的電子器件中，在整個基板上設(shè)置覆蓋電子元件的樹 脂膜。這樣的結(jié)構(gòu)消除了為部分的去除樹脂膜而執(zhí)行微加工的需要。 此外，樹脂膜在50攝氏度下具有等于或大于100kPa . s并且等于或小于 lOOOkPa. s的剪切粘度，以及在50攝氏度下具有等于或大于100/mi并且 等于或小于1500/xm的流動長度。使用這種樹脂支持實現(xiàn)優(yōu)異的中空結(jié) 構(gòu)以及在基板和電子元件之間空間的精密的氣密性。
因此，本發(fā)明提供一種電子器件，其在不引起生產(chǎn)效率降低的同 時支持獲得優(yōu)異的中空結(jié)構(gòu)以及基板與電子元件之間的空間的精密的 氣密性，以及本發(fā)明提供一種制造這樣的電子器件的方法。
結(jié)合附圖以及下述對某些優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的上述及其 它目標、優(yōu)勢及特性將更為明顯，其中-
圖l是根據(jù)本發(fā)明實施例的電子器件的橫斷面視圖； 圖2A至2C是順序地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的制造電子器件的方
法的橫斷面視圖3A和3B是順序地示出根據(jù)實施例的制造電子器件的方法的橫
斷面視圖4是示出其上安裝多個電子元件的共用基板的平面圖5是示出樹脂膜的剪切粘度和流動長度的期望范圍的曲線圖6是常規(guī)電子器件的橫斷面視圖； 圖7是另一個常規(guī)電子器件的橫斷面視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將在此參考示例性的實施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員 將認識到采用本發(fā)明的教示可以實現(xiàn)很多替代的實施例并且本發(fā)明不 限于用于說明目的所示出的實施例。
在下文，將參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的電子器件及其制造方法 的示例性實施例。在所有的附圖中，相同的組成部分采用相同的標記， 并且將不重復(fù)其描述。
圖i是根據(jù)本發(fā)明實施例的電子器件的橫斷面視圖。電子器件io
包括安裝基板ll、安裝在安裝基板11上的電子元件13，以及設(shè)置在整 個安裝基板11上的樹脂膜15，以覆蓋電子元件13。樹脂膜15在溫度為 攝氏50度時具有等于或大于100 kPa . s并且等于或小于1000 kPa . s的 剪切粘度，并且在溫度為攝氏50度時具有等于或大于100/mi并且等于或 小于1500/mi的流動長度，以及更優(yōu)選的，在溫度為攝氏50度時，具有 等于或大于150 kPa . s并且等于或小于600 kPa . s的剪切粘度，并且在 溫度為攝氏50度時，具有等于或大于100/mi并且等于或小于1200/mi的 流動長度。在樹脂膜15上，設(shè)置外部涂層樹脂17 (樹脂層)。樹脂膜 15包括突出部分(在對應(yīng)于電子元件13的位置上)，同時外部涂層樹 脂17具有平坦的上表面。
更為詳細的，在電子器件10中，安裝基板ll具有暴露在它的其中 一個表面lla上的連接電極；電子元件13具有在它的其中一個表面13a 上的導(dǎo)體圖案，并且其朝向使得具有導(dǎo)體圖案的表面13a與安裝基板11 的表面lla相對，并且使得導(dǎo)體圖案被電氣地連接并機械地耦合至安裝 基板11的連接電極12;以及樹脂膜15粘附在安裝基板11上，以便覆蓋 電子元件13和安裝基板11，并且實現(xiàn)與如下區(qū)域的緊密接觸，所述區(qū) 域是與安裝基板ll相對的電子元件13的表面13b的區(qū)域，以及電子元件
13周圍的安裝基板ll的表面lla的區(qū)域。另外在樹脂膜15上，設(shè)置具有 平坦的上表面的外部涂層樹脂17，以便覆蓋樹脂膜15。
安裝基板11可由諸如氧化鋁陶瓷或LTCC的介電材料、諸如 Teflon⑧或玻璃環(huán)氧樹脂材料或者高彈性材料制成。安裝基板ll具有例 如200/xm的厚度。電子元件13可以是GaAsFET、振蕩器或者高頻電路， 但是不限于那些電子元件。如已經(jīng)陳述過的，通過面向下的接合方法 將電子元件13安裝在安裝基板11上，以使得具有導(dǎo)體圖案的表面13a與 安裝基板ll相對。電子元件13的其中一個表面13a與安裝基板ll的其中 一個表面lla限定了空間16。
與安裝基板ll相對的電子元件13的表面13b被樹脂膜15沒有間隙 地覆蓋。安裝基板ll的表面lla在電子元件13周圍的區(qū)域也被樹脂膜15 沒有間隙地覆蓋。樹脂膜15封裝整個電子元件13，包括與電子元件13 的導(dǎo)體圖案的電連接點和安裝基板ll的連接電極。
樹脂膜15可由諸如環(huán)氧樹脂(環(huán)氧/苯酚/硅石/丙烯酸酯)的熱固 性樹脂構(gòu)成。例如，樹脂膜15具有150/mi的厚度，并且在50。C時流 動長度不大于1，200/mi。外部涂層樹脂17可由諸如環(huán)氧樹脂的熱固性 樹脂構(gòu)成。外部涂層樹脂17具有例如400/xm的厚度。
參考圖2A至3B，將描述制造電子器件10的方法，作為根據(jù)本發(fā) 明制造電子器件的方法的實施例。簡而言之，制造方法包括將電子元 件13安裝到安裝基板11上的步驟，以及在整個基板11上設(shè)置樹脂膜 15以便覆蓋電子元件13的步驟。
更為詳細的，制造方法包括首先緊靠著共用基板llc放置電子元 件13的步驟，所述共用基板llc包括被分為每個安裝基板11中的多 個部分，以便使電子元件13的其中一個表面13a與安裝基板11的表 面lla相對，然后將電子元件13的導(dǎo)體圖案電氣地和機械地連接至安
裝基板11的連接電極(圖2A);以及放置樹脂膜15以便覆蓋電子元
件13和安裝基板11，并實現(xiàn)與安裝基板11相對的電子元件13的表面 13b以及與在電子元件13周圍的安裝基板11的表面lla的區(qū)域的緊密 接觸，以及將樹脂膜15接合至安裝基板11 (圖2B和2C)的步驟。
圖4是共用基板llc的平面圖。在共用基板llc上安裝多個電子 元件13,并且設(shè)置樹脂膜15以共同地覆蓋多個電子元件13。在放置 每個電子元件13的區(qū)域周圍，共用基板llc包括多個孔31?？蓪⒖?31設(shè)置在橫跨電子元件13的兩個相對的位置上，或者設(shè)置在電子元件 13的四個側(cè)面外側(cè)的四個位置上。可利用諸如金的金屬導(dǎo)體填充孔31。 利用安置在具有平坦上表面的支撐元件上的共用基板llc來執(zhí)行前述 的工藝。
通過根據(jù)本實施例的制造方法，可將樹脂膜15加熱到例如大約 50°C以便軟化樹脂膜15，并且可改變樹脂膜15的形狀以便覆蓋電子 元件13和安裝基板11，實現(xiàn)樹脂膜15與安裝基板11相對的電子元件 13的表面13b的均勻地緊密接觸，以及實現(xiàn)樹脂膜15與安裝基板11 的表面lla在電子元件13周圍的區(qū)域的均勻地緊密接觸。在這個工藝 中，可在不超過50Pa的負壓下設(shè)置樹脂膜15與安裝基板11之間的空 間，以便降低該空間中的氣體壓力，并且可使用由橡膠等制成的彈性 擠壓工具在0.5Mpa壓力下從上面的方向向著包括電子元件13的安裝 基板11擠壓整個樹脂膜15，以便使樹脂膜15與安裝基板11和電子元 件13緊密接觸。保持當前的壓力和溫度直到樹脂膜15恢復(fù)到足夠的 粘度，然后返回到正常的溫度和壓力。
然后可將樹脂膜15加熱到例如約170。C用于固化，以便將樹脂膜 15接合到安裝基板11上并且固定樹脂膜15的形狀。當樹脂膜15被固 化時，產(chǎn)生收縮力。樹脂膜15的收縮力作用在向著安裝基板11擠壓 電子元件13的方向上。這個工藝進一步確保電子元件13的導(dǎo)體圖案 和安裝基板11的連接電極的機械粘附。此外，樹脂膜15的收縮導(dǎo)致
樹脂膜15與電子元件13以及安裝基板11更為緊密的接觸。
在樹脂膜15在室溫下足夠有彈性的情況下，可在室溫下改變樹脂 膜15的形狀以固定其形狀，然后可加熱樹脂膜15用于固化。
可替代的，在不超過玻璃轉(zhuǎn)變溫度的溫度下，可軟化并定形樹脂 膜15，以及在不超過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下，在相當長一段時間內(nèi) 逐漸地固化樹脂膜15。
在樹脂膜15由可采用紫外線軟化的樹脂制成的情況下，可采用紫 外線照射樹脂膜代替加熱用于軟化。而且，可對樹脂膜15既進行加熱 也采用紫外線照射用于軟化。
同樣地，在樹脂膜15由可采用紫外線固化的樹脂制成的情況下， 可采用紫外線照射樹脂膜15代替加熱樹脂膜用于固化。而且，可對樹 脂膜15既進行加熱也采用紫外線照射用于固化。
如果必要，在固化工藝后可將樹脂膜15重新加熱到150°C，以及 可在樹脂膜15上設(shè)置環(huán)氧樹脂并且采用平坦化工具從上面的方向向著 樹脂膜15擠壓該環(huán)氧樹脂，然后熱固化以形成外部涂層樹脂17，以便 增強整體的機械強度并且平坦化電子元件13的突出，從而有助于通過 自動安裝設(shè)備執(zhí)行的安裝工藝(圖3A)。最后，采用切割鋸或激光切 割機來切割共用基板llc，以便將多個電子元件13彼此分開。通過前 述工藝，可得到如圖l示出的電子器件10。
本實施例提供了下述的有利效果。由于在樹脂膜15與安裝基板 11之間的增強的緊密接觸，不再需要去除在條紋圖案中曾經(jīng)粘附的樹 脂膜的微加工，而這是圖6示出的電子器件的缺點?，F(xiàn)有的層壓技術(shù) 沒有注重膜與基板之間的粘附強度，而是固化位于膜上的合成樹脂流 體，從而穩(wěn)固地固定膜和基板，其中該膜包括其上在條紋中去除膜的部分的暴露的基板表面。然而，在本實施例中，只在必要時設(shè)置覆蓋
樹脂膜15的上表面的外部涂層樹脂17，以調(diào)整電子元件10的形狀并 且增加其機械強度，以及樹脂膜15本身已經(jīng)以足夠的強度緊密接合到 安裝基板11上。為了確保足夠的強度，已經(jīng)指定了樹脂膜15的材料 的性質(zhì)及厚度，以及在向著安裝基板11擠壓樹脂膜15時所采用的壓 力和溫度。
在此，將描述關(guān)于樹脂膜15的特性與電子元件10的中空度和氣 密性的關(guān)系。關(guān)于樹脂膜的性質(zhì)，通過對諸如玻璃轉(zhuǎn)變點、觸變指數(shù) 及粘度等各種物理常數(shù)與封裝形成性能的關(guān)系的調(diào)査，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在 從膜經(jīng)由流態(tài)化的狀態(tài)到熱固化樹脂的狀態(tài)轉(zhuǎn)變中，控制"剪切粘度" 及"流動長度"是有效的。"剪切粘度"表示在兩個平板間保持膜并 且在其中一個平板上施加動量時產(chǎn)生的樹脂膜的旋轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力的測量 值。當剪切粘度越高時，膜越不易于熔化以便流進電子元件與基板之 間的空間內(nèi)，這有助于穩(wěn)定地形成中空的空間。然而，在剪切粘度過 高的情況下， 一旦膜熔化并且粘附在基板上，那么很難將樹脂從基板 上分離，從而降低了粘附的緊密程度。這是由于，除非膜的粘度低于 某個水平，否則可能產(chǎn)生微小的間隙從而降低封裝的氣密性。
指定上限的指數(shù)是"流動長度"。流動長度表示，當預(yù)定尺寸的 膜被保持在平板之間并被擠壓因此變形時，已經(jīng)從其初始形狀膨脹出 的膜部分的長度的測量值。我們了解，在形成中空的空間之后具有更 短的流動長度的膜提供了較差的封裝氣密性。通過在具體的流體中浸 漬封裝并且觀察流體的侵入來評估氣密性。根據(jù)通過熒光X射線照射 被浸漬的封裝而進行的評估，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當流動長度在100/xm或更長時， 可獲得足夠的氣密性。因此，為了確保完全的中空狀態(tài)以及足夠的封 裝強度，需要使用在50攝氏度的溫度下具有等于或大于100kPa . s并 且等于或小于1000kPa . s的剪切粘度、以及在50攝氏度的溫度下具有 等于或大于lOOpm并且等于或小于1500Mm的流動長度的樹脂膜，以 及更優(yōu)選地使用在50攝氏度的溫度下具有等于或大于150kPa . s并且
等于或小于600kPa . s的剪切粘度、以及在50攝氏度的溫度下具有等 于或大于100/mi并且等于或小于1200/mi的流動長度的樹脂膜。在圖5 中示出了在50攝氏度的溫度下，剪切粘度以及流動長度的合適的范圍。
參考樹脂膜15的厚度，在樹脂膜15太厚的情況下，當電子元件 13之間的間距較窄或者當電子元件13相對較厚時，很難適當?shù)馗采w電 子元件13。相反，在樹脂膜15太薄的情況下，樹脂膜15易于被撕裂。 因此，當電子元件13具有例如約0.5至lmm的厚度時，優(yōu)選地，樹脂 膜15具有約0.15mm的厚度。
同時，如圖7所示的在專利文獻2中公開的電子器件中，利用凸 起202、通過倒裝技術(shù)將電子元件203安裝到基板201上。在基板201 上的凸起202的周圍，設(shè)置樹脂層204。此外，設(shè)置樹脂層205以覆蓋 電子元件203和樹脂層204。樹脂層205的粘度低于樹脂層204的粘度。 在這種電子器件中，具有相對較高粘度的樹脂層204作為壁，該壁氣 密地密封了電子元件203的電極和基板201之間的空間206。樹脂層 204的存在防止了隨后應(yīng)用的較低粘度的樹脂(構(gòu)成樹脂層205的樹脂) 侵入空間206，從而獲得氣密性。
代替膜形合成樹脂，包括用作為了確保氣密性的壁的具有相對高 粘度的樹脂層204的這種結(jié)構(gòu)，不需要特定的微處理以及用于涂覆樹 脂的特定加工設(shè)備。然而，為了氣密地密封空間206，需要樹脂層204 同時具有阻止對空間206的侵入的適當?shù)挠捕纫约霸试S實現(xiàn)緊密接觸 從而確保完全的密封效果的適當?shù)能浂?。這種條件主要取決于樹脂層 204的特性以及其施加條件，因此非常難以確定允許穩(wěn)定地實現(xiàn)氣密密 封效果的條件。此外，在裝配工藝中使用具有不同特性的兩種類型的 熱固性樹脂導(dǎo)致了相對更長的每片處理時間以及需要嚴格溫度控制的 固化操作數(shù)目的增加，從而在加工中引起更大的麻煩。
在本實施例中，通過指定膜厚度和材料的性質(zhì)以及向著基板擠壓
膜時的壓力和溫度，消除了如下缺點，所述缺點是由穩(wěn)定地確保芯片 和基板之間的氣密性密封空間的難度以及利用具有不同粘度的兩種類 型的熱固性樹脂所引起的。通常，膜與安裝基板之間的粘附強度以及 關(guān)于芯片與基板之間的空間的氣密密封性能在設(shè)置制造條件時是相互 矛盾的要求。利用足夠軟的膜以實現(xiàn)更緊密接觸可能導(dǎo)致樹脂侵入到 空間，但是利用過硬的膜可能導(dǎo)致不足的粘附強度。因此，本實施例 通過材料及加工方法提供最優(yōu)性條件。
如上所述，通過以單片絕緣膜覆蓋所述電子器件，前述實施例支 持以更低的成本以及在更短的時間內(nèi)的多個氣密密封的電子器件的大 量生產(chǎn)。而且，前述實施例提供了可穩(wěn)定地實現(xiàn)氣密密封效果的樹脂 材料的特性和形狀以及裝配條件。
顯然，本發(fā)明不限于上述實施例，并且在不背離本發(fā)明的保護范 圍和主旨下可進行修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種電子器件，其包括基板；安裝在所述基板上的電子元件；以及設(shè)置在整個所述基板上以覆蓋所述電子元件的樹脂膜；其中，所述樹脂膜在50攝氏度的溫度下具有等于或大于100kPa·s并且等于或小于1000kPa·s的剪切粘度，以及在50攝氏度的溫度下具有等于或大于100μm并且等于或小于1500μm的流動長度。
2. 如權(quán)利要求l所述的電子器件，其中，多個所述電子元件被安裝在所述基板上；以及 所述樹脂膜共同地覆蓋所述多個所述電子元件。
3. 如權(quán)利要求l所述的電子器件，其中，在對應(yīng)于所述電子元件的位置，所述樹脂膜的上表面包括 突出部分。
4. 如權(quán)利要求l所述的電子器件，其進一步包括 設(shè)置在所述樹脂膜上的樹脂層。
5. 如權(quán)利要求4所述的電子器件， 其中，所述樹脂層的上表面是平坦的。
6. —種制造電子器件的方法，包括 在基板上安裝電子元件；在整個所述基板上設(shè)置樹脂膜，從而覆蓋所述電子元件； 其中，所述設(shè)置的樹脂膜包括使用如下的樹脂膜，所述樹脂膜在 50攝氏度的溫度下具有等于或大于100kPa . s并且等于或小于1000kPa .s的剪切粘度、以及在50攝氏度的溫度下具有等于或大于100]um并且等于或小于1500pm的流動長度。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述安裝電子元件的步驟包括在所述基板上安裝多個所述 電子元件；以及所述設(shè)置樹脂膜的步驟包括設(shè)置所述樹脂膜，從而共同地覆蓋所 述多個所述電子元件。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包括在所述設(shè)置樹脂膜的步驟之后，切割所述基板從而將所述多個所 述電子元件彼此分開。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其進一步包括 在所述樹脂膜上形成樹脂層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電子器件，其在不引起生產(chǎn)效率降低的同時支持獲得基板與電子元件之間的空間的優(yōu)異的中空結(jié)構(gòu)和精密的氣密性。電子器件包括安裝基板、安裝在安裝基板上的電子元件以及設(shè)置在整個安裝基板上從而覆蓋電子元件的樹脂膜。樹脂膜具有等于或大于100kPa·s并且等于或小于1000kPa·s的剪切粘度以及等于或大于100μm并且等于或小于1500μm的流動長度。
文檔編號H01L23/29GK101174598SQ20071016686
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者水谷浩, 角田雄二 申請人:恩益禧電子股份有限公司