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JP2004027185A - Embedded resin composition and wiring board using the same - Google Patents

Embedded resin composition and wiring board using the same Download PDF

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Publication number
JP2004027185A
JP2004027185A JP2003051343A JP2003051343A JP2004027185A JP 2004027185 A JP2004027185 A JP 2004027185A JP 2003051343 A JP2003051343 A JP 2003051343A JP 2003051343 A JP2003051343 A JP 2003051343A JP 2004027185 A JP2004027185 A JP 2004027185A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
resin composition
embedding
wiring board
epoxy resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003051343A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Takeuchi
竹内 裕貴
Toshifumi Kojima
小嶋 敏文
Manabu Sato
佐藤 学
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2003051343A priority Critical patent/JP2004027185A/en
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    • H10W90/724

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

【課題】埋込樹脂組成物を、耐熱性、耐湿性及び埋め込み性を確保しつつ結晶化し難くする。
【解決手段】本発明の埋込樹脂組成物22は、電子部品17を配線基板1内部に埋め込むためのものであり、無機フィラー、熱カチオン重合触媒及び3種類以上の樹脂を含有している。そして、この3種類以上の樹脂のうち、少なくとも1種類は熱硬化性樹脂としての脂肪族環状エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂であり、少なくとも1種類は熱硬化性樹脂としてのビスフェノール型のエポキシ樹脂であって20Pa・s(25℃)以下の低粘度のものが用いられる。このように、埋込樹脂組成物22の結晶化防止剤として低粘度のビスフェノール型のエポキシ樹脂を用いることで、耐湿性や耐熱性等の物性を大きく低下させることなく、結晶化し難くすることができる。
【選択図】 図1
An embedded resin composition is hardly crystallized while ensuring heat resistance, moisture resistance and embedding property.
An embedding resin composition of the present invention is for embedding an electronic component in a wiring board, and contains an inorganic filler, a thermal cation polymerization catalyst, and three or more resins. At least one of the three or more resins is an aliphatic cyclic epoxy resin or an oxetane resin as a thermosetting resin, and at least one is a bisphenol-type epoxy resin as a thermosetting resin. Those having a low viscosity of 20 Pa · s (25 ° C.) or less are used. As described above, by using a low-viscosity bisphenol-type epoxy resin as a crystallization inhibitor of the embedding resin composition 22, it is possible to make it difficult to crystallize without greatly reducing physical properties such as moisture resistance and heat resistance. it can.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板内部に埋め込むための埋込樹脂組成物及びその埋込樹脂組成物を用いて電子部品が埋め込まれた配線基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、ビルドアップ配線基板に多数の半導体素子を搭載したマルチチップモジュール(MCM)が検討されている。こうした配線基板に、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗、IC等の電子部品を実装する場合には、配線基板の表面に形成された実装用配線層上に半田を用いて表面実装するのが一般的である。
【0003】
しかし、このように基板表面に電子部品を実装する構成では、個々の電子部品に対応する実装面積を確保する必要性から、配線基板の小型化には自ずと限界がある。しかも、表面実装する際の配線の取り回しによって、特性上好ましくない寄生インダクタンスが大きくなることから、電子機器の高周波化への対応も難しい。
【0004】
そこで、基板内部に電子部品を収納するといった手法が提案されており、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されている。この手法を用いれば、基板表面のみならず、基板内部にまで電子部品を実装することができるため、配線基板の小型化を好適に図ることができる。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−126978号公報
【特許文献2】
特開2000−124352号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした配線基板では、基板内部に収納された電子部品と基板との隙間を埋込樹脂組成物で埋めることが、信頼性を高める上で好ましい。そして、本発明者は、こうした埋込樹脂組成物として、結晶性樹脂、固形樹脂又は半固形樹脂と、脂肪族環状エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂(オキセタン環を有する熱硬化性樹脂)とを組み合わせたものを用いることにより、耐熱性、耐湿性、埋め込み性等を向上させることを見いだした。
【0007】
尚、ここでいう結晶性樹脂とは、0℃で結晶化している樹脂のことであり、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂の高純度品が挙げられる。また、固形樹脂/半固形樹脂とは、0℃で固形状態/半固形状態の樹脂のことであり、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂の汎用品が、半固形樹脂として挙げられ、フェノールノボラック型エポキシ樹脂が、固形樹脂又は半固形樹脂として挙げられる。
【0008】
しかしながら、脂肪族環状エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂と、結晶性樹脂、固形樹脂又は半固形樹脂とは、結晶化が生じやすい組み合わせであり、埋込樹脂組成物を調合した後で長時間放置しておくと、結晶化により樹脂の相分離が起こることがある。この場合、そのまま硬化すると局所的な熱膨張係数の差が生じるため、クラック等が生じる原因となってしまう。
【0009】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、埋込樹脂組成物を、耐熱性、耐湿性及び埋め込み性を確保しつつ結晶化し難くすることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた本発明の埋込樹脂組成物は、電子部品を配線基板内部に埋め込むためのものであり、無機フィラー、熱カチオン重合触媒及び3種類以上の樹脂を含有している。そして、この3種類以上の樹脂のうち、少なくとも1種類は熱硬化性樹脂としての脂肪族環状エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂であり、少なくとも1種類は熱硬化性樹脂としてのビスフェノール型のエポキシ樹脂であって粘度が20Pa・s(25℃)以下のものであり、少なくとも1種類は、結晶性樹脂、固形樹脂又は半固形樹脂である。
【0011】
このような本発明の埋込樹脂組成物では、低粘度化剤として用いられる脂肪族環状エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂により、耐熱性、耐湿性といった埋込樹脂組成物に本来求められる物性を大きく低下させることなく低粘度化を実現している。その結果、基板に収納された電子部品と基板との隙間を良好に埋めることができる。尚、低粘度化剤としては、一般に、酸無水物系硬化剤や可撓性付与剤等が用いられるが、酸無水物系硬化剤を用いると、樹脂構造内にエステル結合が多くなって耐湿性が大幅に低下してしまい、また、可撓性付与剤を用いると、耐熱性が大幅に低下してしまうため、何れも埋込樹脂組成物に必要な物性を損なうこととなり好ましくない。
【0012】
そして更に、本発明の埋込樹脂組成物では、結晶化防止剤としてビスフェノール型のエポキシ樹脂が用いられている。ここで、ビスフェノール型のエポキシ樹脂は、分子構造が長いため結晶化を阻害する効果が高く、しかも、耐熱性、耐湿性といった埋込樹脂組成物に必要な物性も有している。よって、本発明の埋込樹脂組成物は、耐熱性、耐湿性等の物性を確保しつつ結晶化し難いものとなる。特に、本発明の埋込樹脂組成物は、結晶性樹脂、固形樹脂又は半固形樹脂を含有しており、脂肪族環状エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂との間で結晶化しやすい組み合わせとなるが、ビスフェノール型のエポキシ樹脂により結晶化を効果的に防止することができる。
【0013】
加えて、本発明の埋込樹脂組成物に用いられるビスフェノール型のエポキシ樹脂は、20Pa・s(25℃)以下の低粘度のものであるため、大幅な低粘度化による高い埋め込み性を実現することができる。即ち、埋込樹脂組成物に用いられるビスフェノール型のエポキシ樹脂の粘度が20Pa・s(25℃)を超えると、埋め込み性が大幅に低下してボイド等の不良が発生しやすくなるが、本発明の埋込樹脂組成物では、このような不良の発生が防止される。なお、本明細書の説明において、Pa・s(25℃)とは、25℃における粘度の意味である。
【0014】
【発明の実施の形態】
前述したように、本発明の埋込樹脂組成物には、結晶化防止剤として、ビスフェノール型のエポキシ樹脂が用いられている。
ここで、ビスフェノール型のエポキシ樹脂としては、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、水素添加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールF型エポキシ樹脂等を用いることができる。
【0015】
また、ビスフェノール型のエポキシ樹脂の配合量は、埋込樹脂組成物の樹脂成分中、5重量%以上であることが好ましい。このような配合量であれば、結晶化防止の効果を一層高くすることができる。
また、結晶性樹脂としては、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂の高純度品等が挙げられる。また、半固形樹脂としては、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂の汎用品、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やフェノール樹脂等が挙げられる。
【0016】
一方、本発明の埋込樹脂組成物には、低粘度化剤として、脂肪族環状エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂が用いられている。
ここで、脂肪族環状エポキシ樹脂としては、例えば、ジャパンエポキシレジン株式会社製のYL−6663,YL−6753、チバスペシャリティーケミカルズ株式会社製のアラルダイトCY−184,アラルダイトCY−192−1,アラルダイトCY−179,アラルダイトCY−177、ダイセル化学工業株式会社製のセロキサイド2021,セロキサイド2081,セロキサイド2083,セロキサイド3000,エポリードGT301,エポリードGT302,エポリードGT401,エポリードGT403等(何れも商品名)を用いることができる。
【0017】
また、オキセタン樹脂としては、例えば、東亞合成株式会社製のOXT101,OXT121等(何れも商品名)を用いることができる。
ここで、脂肪族環状エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂の配合量は、埋込樹脂組成物の樹脂成分中、1〜49重量%であることが好ましい。このような配合量であれば、配線基板における金属層との密着性を極めて良好に保つことができるからである。また、埋込樹脂組成物は、室温で液状又はシート化された形態であることが望ましい。一般的な封止材のモールディングコンパウンド状では、金型などの特別な治工具が必要となってしまうからである。そして特に、電子部品の設置後の位置精度を考慮すると、温度を上げずに作業が行える室温で液状の埋込樹脂組成物が好ましい。
【0018】
一方また、本発明の埋込樹脂組成物には、無機フィラーが含まれている。この無機フィラーにより、埋込樹脂組成物の熱膨張係数を調整する効果が得られるだけでなく、硬化後の3次元構造の骨格や、無機フィラーが奏する骨材としての効果によって、粗化処理後の埋込樹脂組成物の形状が必要以上に崩れることが防止される。
【0019】
そして、無機フィラーとしては、例えば、結晶性シリカ、溶融シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、タルク等を用いることが好ましい。埋込樹脂組成物の熱膨張係数を効果的に下げることができるからである。ここで、埋込樹脂組成物の熱膨張係数は、特に限定はされないが、熱に対する信頼性を高めることができるという点で、30ppm/℃以下、好ましくは20ppm/℃以下がよい。
【0020】
また、無機フィラーのフィラー径(粒径)は、50μm以下のものが好ましい。粒径50μm以下であれば、電子部品の電極間のような狭い隙間にも埋込樹脂組成物が流れ込みやすくなり、充填不良が防止されるからである。そして特に、無機フィラーの形状が略球状であれば、埋込樹脂組成物の流動性及び充填率を一層高くすることができ、シリカ系の無機フィラーは、容易に球状のものが得られるため好ましい。また、無機フィラーの充填率は30体積%以上であることが好ましい。
【0021】
また更に、無機フィラーの表面は、必要に応じてカップリング剤にて表面処理するとよい。無機フィラーの樹脂成分に対する濡れ性が良好となり、埋込樹脂組成物の流動性を向上させることができるからである。ここで、カップリング剤の種類としては、例えば、シラン系、チタネート系、アルミネート系等のものを用いることができる。
【0022】
一方また、本発明の埋込樹脂組成物には、硬化触媒として、熱カチオン重合触媒が用いられている。尚、硬化触媒としては、例えばアミン等も知られているが、アミンは脂環式エポキシ基と反応する際、シクロヘキサン環による立体障害を受けることから、脂肪族環状エポキシ樹脂やオキセタン樹脂との反応が遅いという点で好ましくない。
【0023】
そして、熱カチオン重合触媒としては、例えば、トリフル酸(Triflicacid)塩、三弗化硼素エーテル錯化合物、金属フルオロ硼素錯塩、ビス(ペルフルオロアルキルスルホニル)メタン金属塩、アリールジアゾニウム化合物、芳香族オニウム塩、3a〜5a族元素のジカルボニルキレート、チオピリリウム塩、MF6−陰イオン(ここでMは、燐、アンチモン及び砒素から選択される)の形の6b元素、アリールスルホニウム錯塩、芳香族ヨードニウム錯塩、芳香族スルホニウム錯塩、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロ金属塩(例えば、燐酸塩、砒酸塩、アンチモン酸塩等)、アリールスルホニウム錯塩、ハロゲン含有錯イオンの芳香族スルホニウム又はヨードニウム塩、ヘキサフルオロアンチモン酸又はヘキサフルオロ燐酸の、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩又はピリジニウム塩等を用いることができる。
【0024】
そして、これらの熱カチオン重合触媒の中でも、取り扱い性及び潜在性と硬化性とのバランスが優れているという点で、芳香族オニウム塩が好ましく、更に好ましいのは、ヘキサフルオロアンチモン酸又はヘキサフルオロ燐酸の、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩又はピリジニウム塩である。これらの熱カチオン重合触媒を用いれば、埋込樹脂組成物のポットライフを一層長くすることができる。
【0025】
また更に、熱カチオン重合触媒は、埋込樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂の重量100に対し、当該熱カチオン重合触媒の重量が0.01〜15の割合で含まれていることが好ましく、0.1〜10の割合で含まれていることがより好ましい。このような割合で含有されていれば、耐熱性と耐湿性とのバランスを極めて良好に保つことができるからである。
【0026】
そして、以上述べたような埋込樹脂組成物が電子部品を埋め込むために用いられた配線基板は、基板内部に収納された電子部品と基板との隙間が確実に埋められると共に、クラック等の不良が生じにくいものとなり、高い信頼性を有する。具体的には、例えば図1に示すような配線基板1として実現することができる。
【0027】
即ち、図1に示す配線基板1においては、導体層3a,3bが内部に形成された厚さ0.8mm程のガラス−エポキシ樹脂複合材料製の絶縁性基板である配線基板本体5の表裏の両面(第1主面5a及び第2主面5b)に、厚さ約25μm程度の導体層7a,7bが形成されている。
【0028】
配線基板本体5には、両主面5a,5bの一方から他方に貫通するスルーホール貫通孔9の内壁にメッキが施された直径約250μm程度のスルーホール11が形成されている。このスルーホール11により、第1主面5a上の導体層7aと第2主面5b上の導体層7bとは相互に接続されている。尚、スルーホール11の内部には穴埋樹脂13が充填されている。
【0029】
また、配線基板本体5には電子部品を配置するための電子部品配置用貫通孔15(縦横約12mm×12mm)が両主面5a,5bの一方から他方に貫通するよう形成されており、その内部には複数のコンデンサ素子17(約3.2mm×1.6mm×0.7mm)が設けられている。コンデンサ素子17は、BaTiOを主成分とする高誘電体セラミックからなる本体19と、Pdを主成分とする電極端子21とから構成されている。
【0030】
電子部品配置用貫通孔15の内部において、コンデンサ素子17は、硬化した本発明の埋込樹脂組成物22により固定されている。コンデンサ素子17は、配線基板1に設けられることとなるICチップ23にて発生されるスイッチングノイズの抑制や、またICチップ23に供給すべき動作電源電圧の安定化などを図るためのものである。
【0031】
そして導体層7a,7bの上には、層間絶縁層25a,25b(厚さ約30μm程度)が積層されている。このうち、第1主面5a側の層間絶縁層25aの上には、破線で示すICチップ23と配線基板1の配線とを接続するためフリップチップパッド31が多数形成され、各フリップチップパッド31上には、高温はんだからなる略半球状のフリップチップバンプ33が形成されている。
【0032】
尚、第1主面5a側の層間絶縁層25a上において、フリップチップパッド31の周囲には、フリップチップバンプ33の形成時に、フリップチップパッド31の周囲に半田が流れ出すのを防ぐためのソルダーレジスト層35a(厚さ約20μm程度)が形成されている。
【0033】
一方、第2主面5b側の層間絶縁層25bの上には、マザーボードなどの他の配線基板の配線と、当該配線基板1の配線と接続するためのLGAパッド37が多数形成されている。そして、第2主面5b側の層間絶縁層25b上において、LGAパッド37の周囲にもソルダーレジスト層35bが形成されている。
【0034】
尚、第1主面5a側において導体層7aとフリップチップパッド31とは、層間絶縁層25aに形成されたフィルドビア39aにより互いに接続されている。そして、第2主面5b側において、導体層7bとLGAパッド37とは、層間絶縁層25bに形成されたフィルドビア39bを介して互いに接続されている。このように層間接続にフィルドビアを用いることで、コンデンサ素子の電極端子21とフリップチップパッド31を一直線で結ぶことができる(即ち、スタックトビアを形成できる)。そのため、ICチップ23とコンデンサ素子17とを短い距離で結ぶことが可能となり、電気的特性の向上を図ることが可能となる。
【0035】
そして、この配線基板1は、例えば次のように製造することができる。
即ち、まず図2(a)に示すように、内部に導体層3a,3bが形成された配線基板本体5にスルーホール貫通孔9を形成した後、パネルめっきを施すことによりメッキ層40を形成し、更に、スルーホール貫通孔9の内部に穴埋樹脂13を充填して硬化させたものを用意する。なお、穴埋樹脂13は、配線基板本体5の両主面5a,5b上に形成されたメッキ層40と略同一面を形成するように研磨されている。
【0036】
そして、図2(b)に示すように、電子部品を内蔵するための電子部品配置用貫通孔15を形成する。
続いて、図2(c)に示すように、シート材41で電子部品配置用貫通孔15を塞いだ後、コンデンサ素子17を、粘着剤43を介してシート材41に粘着するよう、電子部品配置用貫通孔15の内部に配置する。その際、コンデンサ素子17は、その電極端子21の部分にてシート材41に粘着すると共に、その本体19とシート材41との間には埋込樹脂組成物22が流入可能な隙間が形成されるよう配置される。また、電極端子21は互いに反対方向に向いている端部21a,21bを備えており、各端部21a,21bがそれぞれ第1主面5a側、第2主面5b側に向けられる。ここでは、第1主面5a方向に向けられる端部を上側端部21aと称し、第2主面5b側に向けられる端部を下側端部21bと称することとする。
【0037】
続いて、図2(d)に示すように、電子部品配置用貫通孔15の開口部のうち、シート材41で閉塞されていない開口部(第1主面5a側)から、電子部品配置用貫通孔15の内部に本発明の埋込樹脂組成物22を注入する。そして、この埋込樹脂組成物22から気泡を抜いた後、埋込樹脂組成物22を硬化させる。これにより、複数のコンデンサ素子17が電子部品配置用貫通孔15内において固定される。
【0038】
次に、図2(e)に示すように、配線基板本体5の表裏(即ち、第1主面5a及び第2主面5b)を反転させ、更に、図3(a)に示すように、シート材41を取り除く。尚、シート材41の剥離の後に配線基板本体5の反転を行ってもよい。
【0039】
そして、図3(b)に示すように、第2主面5b側から電子部品配置用貫通孔15内に埋込樹脂組成物22を注入し、その埋込樹脂組成物22からの脱泡後、埋込樹脂組成物22を硬化させる。尚、第1主面5a側からの樹脂注入のみで電子部品配置用貫通孔15が完全に樹脂で満たされる場合は、第2主面5b側からの2回目の樹脂充填は省略してもよい。
【0040】
こうして電子部品配置用貫通孔15内に確実に埋込樹脂組成物22を充填した後、埋込樹脂組成物22及び配線基板本体5の各主面5a,5bを、ベルトサンダーにより研磨する。図3(c)に示すように、第1主面5a側における埋込樹脂組成物22の研磨によって、電極端子21の上側端部21aが、第1主面5a側から埋込樹脂組成物22の外部に露出される。また、第2主面5b側における埋込樹脂組成物22の研磨によって、電極端子21の下側端部21bが、第2主面5b側から埋込樹脂組成物22の外部に露出される。一方、コンデンサ素子17の本体19は、埋込樹脂組成物22の中に埋没した状態となっている。
【0041】
また、各主面5a,5bの研磨の際には、コンデンサ素子17の周囲に形成した埋込樹脂組成物22が平坦化されると共に、メッキ層40と埋込樹脂組成物22の表面との高さが揃えられる。即ち、メッキ層40と埋込樹脂組成物22の表面とが同一平面を形成することとなる。その結果、両主面5a,5b上には、周知のビルドアップ法により、平坦な導体層及び層間絶縁層を形成することが可能となる。
【0042】
こうして、各主面5a,5bを研磨した後に、各主面5a,5b上への導体層7a,7bの形成を行う。即ち、電子部品配置用貫通孔15内にコンデンサ素子17を内蔵した配線基板本体5全体に、Cuにて無電解メッキを施した後、更にCuにて電解メッキを施すことにより、パネルめっきを行う。このパネルめっきにより、上記のメッキ層40、埋込樹脂組成物22、電極端子21、穴埋樹脂13などの露出した表面などに、図3(d)に示すように、メッキ層45を積層する。
【0043】
そして、図3(e)に示すように、エッチングによって不要部分を除去することにより、導体層7a,7bを形成する。導体層7a,7bの形成後、以下のようなビルドアップ工程を行う。まず第1主面5a側及び第2主面5b側において、埋込樹脂組成物22、導体層7a,7b並びに上側端部21a及び下側端部21bの上に、エポキシ樹脂を主成分とするフィルム化された感光性樹脂を貼付する。そして、この感光性樹脂を露光・現像することにより、上側端部21a及び下側端部21bを露出すべき位置にビアホールを形成し、感光性樹脂を硬化させて、層間絶縁層25a,25bを形成する。尚、ビアホールは、層間絶縁層25a,25bを感光性のない樹脂で形成した後、レーザなどを用いて穿設してもよい。
【0044】
更に、Cuにて無電解メッキ及び電解メッキを施し、層間絶縁層25a、25bに形成したビアホールに導電体を充填すると共に、パネルメッキを行ってメッキ層を形成する。このメッキ層の上にドライフィルムを貼り付け、露光現像してエッチングレジストを形成し、メッキ層の内の不要部分をエッチングにより除去する。これにより、導体層7a,7bからなる配線及びフリップチップパッド31が形成される。尚、導体層の形成には、周知のサブトラクティブ法の他、フルアディティブ法やセミアディティブ法を用いてもよい。
【0045】
その後、ソルダーレジスト層35a,35bを形成する。そして、ソルダーレジスト層35aから露出したフリップチップパッド31の上には、Ni−Auメッキ層を形成し、更にハンダペーストを塗布しリフローすることで、フリップチップバンプ33を形成する。
【0046】
以上のようにして、図1に示す構造の配線基板1が完成する。
尚、上記配線基板1では、電子部品としてコンデンサ素子17を用いたが、これに限らず、チップ状の抵抗体、インダクタ、フィルタ(SAWフィルタ、LCフィルタ等)、トランジスタ、メモリ、ローノイズアンプ(LNA)、半導体素子、FET、アンテナスイッチモジュール、カプラ、ダイプレクサなど、各種の電子部品を内蔵させてもよい。また、これらのうちで異種の電子部品同士を同じ貫通孔内に内蔵してもよい。
[実施例]
以下、本発明者が行った実験内容及びその結果について説明する。
【0047】
本実験では、まず表1に示す複数種類の埋込樹脂組成物(実施例1〜5、比較例1〜3)を、各成分を秤量、混合し、3本ロールミルで混練することにより作製した。ここで、表1中の記載事項の詳細は以下の通りである。
■エポキシ樹脂
「HP−4032D」(商品名):DIC(大日本インキ化学工業株式会社)製のナフタレン型エポキシ樹脂(結晶性樹脂)
「セロキサイド3000」(商品名):ダイセル化学工業株式会社製の脂肪族環状エポキシ樹脂(粘度20mPa・s(25℃))
「E−828」(商品名):ジャパンエポキシレジン株式会社製のビスフェノールA型エポキシ樹脂(粘度15Pa・s(25℃))
「E−828XA」(商品名):ジャパンエポキシレジン株式会社製のビスフェノールA型エポキシ樹脂(粘度23Pa・s(25℃))
「E−807」(商品名):ジャパンエポキシレジン株式会社製のビスフェノールF型エポキシ樹脂(粘度4.5Pa・s(25℃))
■硬化触媒
「サンエイドSI−100L」(商品名):三新化学工業株式会社製の熱カチオン重合性触媒(ヘキサフルオロアンチモン酸のスルホニウム塩)
「2P4MHZ−PW」(商品名):四国化成工業株式会社製のイミダゾール系触媒
■無機フィラー
「TSS−6」(商品名):株式会社龍森製の溶融シリカ(シランカップリング処理済,粒度分布による最大粒子径24μm)
【0048】
【表1】

Figure 2004027185
そして、本発明者は、表1に示す各埋込樹脂組成物の特性を評価するための試験として、24時間放置試験と、Tg(ガラス転移温度)調査と、PCT評価とを行った。以下、それぞれについて具体的に説明する。
【0049】
[24時間放置試験]
混練直後の各埋込樹脂組成物を約10gずつプラスチック製の容器に入れ、これを室温(約25℃)で24時間放置した。その後、各埋込樹脂組成物について、外観や物性を目視により観察すると共に、指による感触で樹脂成分の結晶化や凝固具合を確認した。そして更に、各埋込樹脂組成物を60℃に30分間加熱し、ワニス状になった場合には、硬化(結晶化)していないと判断した。
【0050】
[Tg調査]
各埋込樹脂組成物について、DMA(dynamic mechanicalanalysis)によるtanδの変曲点から、ガラス転移温度を調査し、150℃以上を合格とした。
【0051】
[PCT評価]
この試験では、各埋込樹脂組成物についてサンプルを20枚ずつ作製して評価を行った。
ここで、本試験用のサンプルは、以下のように作製した。
【0052】
まず、厚さ0.8mmのBT(ビスマレイミド−トリアジン)基板をコア基板とし、このコア基板に金型を用いて略長方形状の貫通孔を設ける。そして、このコア基板の一面に透明のバックテープを貼り付けて貫通孔の一方を塞ぎ、この塞いだ面を下側にしてコア基板を載置する。
【0053】
次に、バックテープを貼り付けた面とは反対側の面から、貫通孔により形成された収納空間内におけるバックテープの粘着面上に、チップマウンタを用いてチップコンデンサを配置する。そして、このチップコンデンサとコア基板との隙間に、ディスペンサを用いて埋込樹脂組成物を流し込み、120℃×150分+170℃×300分の条件で脱泡及び熱硬化する。こうして硬化した埋込樹脂組成物の表面を、ベルトサンダーを用いて粗研磨した後、ラップ研磨にて仕上げ研磨する。そして、炭酸ガスレーザを照射してビアホールを形成し、チップコンデンサの電極を露出させる。
【0054】
続いて、埋込樹脂組成物の露出面を、膨潤液とKMnO溶液とを用いて粗化する。そして、この粗化面をPd触媒活性化した後、無電界メッキ、電解メッキの順に銅メッキを施し、このメッキ面にレジストを形成して所定の配線パターンをパターニングし、更に、不要な銅をNa/濃硫酸を用いてエッチング除去した後レジストを剥離して、配線パターンを形成する。
【0055】
更に、この配線層の上に、絶縁層となるフィルムをラミネートして熱硬化した後、レーザを照射してビアホールを形成し、絶縁層の表面を酸化剤を用いて粗化する。そして、前述した手法で配線パターンを形成する。
その後、配線基板の最表面にソルダーレジスト層となるドライフィルムをラミネートして半導体素子の実装パターンを露光、現像して形成し、ソルダーレジスト層を形成する。そして、半導体素子を実装する端子電極に、Niメッキ、Auメッキの順番でメッキを施し、ハンダリフロー炉を通して半導体素子を実装する。更に、実装部にアンダーフィル材をディスペンサで充填した後、熱硬化させる。
【0056】
こうして作製したサンプルを、PCT(プレッシャークッカー試験)(121℃,2.1気圧,相対湿度100%:336時間)にかけた後、表面及び切断面を観察し、埋込樹脂組成物の有効性を評価した。具体的には、クラックや埋込不良等が無ければ合格とした。尚、合格率が85%以上(サンプル20枚のうち、17枚以上が合格)の埋込樹脂組成物を良好と判断した。
【0057】
以上説明した各試験によって、表1から明らかなように、以下のような結果が得られた。
実施例1〜5の埋込樹脂組成物は、樹脂成分として、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂肪族環状エポキシ樹脂及びビスフェノール型のエポキシ樹脂を含有し、硬化触媒として、熱カチオン重合触媒を含有したものであるが、何れも埋込樹脂組成物として満足のいく特性が得られた。
【0058】
一方、比較例1及び比較例2の埋込樹脂組成物には、実施例1〜5の組成物に比べ、ビスフェノール型のエポキシ樹脂として粘度の高いものが用いられており、比較例1と比較例2とでは、その配合量が異なっている。そして、比較例1の埋込樹脂組成物は、24時間放置試験の結果、結晶化してしまい、また、比較例2では、PCT評価の結果、埋込不良となり、何れも埋込樹脂組成物として満足のいく特性が得られなかった。
【0059】
一方また、比較例3の埋込樹脂組成物は、実施例1〜5の組成物と比較すると、樹脂成分としてビスフェノール型のエポキシ樹脂のみが用いられている点と、硬化触媒としてイミダゾール系触媒が用いられている点とで異なっている。そして、この比較例3の埋込樹脂組成物は、PCT評価の結果、クラックや銅メッキとの剥離が発生してしまい、埋込樹脂組成物として満足のいく特性が得られなかった。
【0060】
以上の結果から、樹脂成分として、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂肪族環状エポキシ樹脂及び低粘度のビスフェノール型エポキシ樹脂を含有し、更に、硬化触媒として、熱カチオン重合触媒を含有した埋込樹脂組成物は、耐湿性、耐熱性、埋め込み性等に優れ、しかも結晶化し難いものとなることが分かる。したがって、このような埋込樹脂組成物を用いれば、電子部品が基板内部に確実に埋め込まれると共に、クラック、銅メッキとの密着等の不良が発生し難いといった信頼性の高い配線基板を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の埋込樹脂組成物が用いられた配線基板の構成を表わす説明図である。
【図2】配線基板の製造方法を説明する説明図(その1)である。
【図3】配線基板の製造方法を説明する説明図(その2)である。
【符号の説明】
1…配線基板、3a,3b…導体層、5…配線基板本体、7a,7b…導体層、11…スルーホール、13…穴埋樹脂、15…電子部品配置用貫通孔、17…コンデンサ素子、22…埋込樹脂組成物、25a,25b…層間絶縁層、31…フリップチップパッド、33…フリップチップバンプ、35a,35b…ソルダーレジスト層、39a,39b…フィルドビア[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an embedding resin composition for embedding an electronic component in a substrate, and a wiring board in which an electronic component is embedded using the embedding resin composition.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a multi-chip module (MCM) in which a number of semiconductor elements are mounted on a build-up wiring board has been studied. When mounting electronic components such as chip capacitors, chip inductors, chip resistors, and ICs on such a wiring board, it is common to mount the surface using solder on a mounting wiring layer formed on the surface of the wiring board. It is a target.
[0003]
However, in such a configuration in which electronic components are mounted on the substrate surface, there is a natural limit to miniaturization of the wiring board due to the necessity of securing a mounting area corresponding to each electronic component. In addition, the routing of the wiring at the time of surface mounting increases the parasitic inductance, which is not preferable in terms of characteristics, so that it is difficult to cope with a higher frequency of the electronic device.
[0004]
Therefore, a method of storing electronic components inside a substrate has been proposed, for example, disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2. By using this method, the electronic components can be mounted not only on the surface of the substrate but also inside the substrate, so that the size of the wiring substrate can be suitably reduced.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-126978 [Patent Document 2]
JP 2000-124352 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a wiring board, it is preferable to fill the gap between the electronic component housed inside the board and the board with the embedding resin composition in order to enhance the reliability. Then, the inventor of the present invention combines such crystalline resin, solid resin or semi-solid resin with aliphatic cyclic epoxy resin or oxetane resin (thermosetting resin having oxetane ring) as such an embedded resin composition. Have been found to improve heat resistance, moisture resistance, embedding properties, and the like.
[0007]
Here, the crystalline resin is a resin crystallized at 0 ° C., and includes, for example, a high-purity naphthalene-type epoxy resin. The term “solid resin / semi-solid resin” means a resin in a solid state / semi-solid state at 0 ° C. For example, general-purpose products of naphthalene-type epoxy resin are exemplified as semi-solid resin, and phenol novolak-type epoxy resin Are exemplified as a solid resin or a semi-solid resin.
[0008]
However, an aliphatic cyclic epoxy resin or an oxetane resin, and a crystalline resin, a solid resin or a semi-solid resin, are combinations in which crystallization easily occurs, and are left for a long time after the embedding resin composition is prepared. Then, phase separation of the resin may occur due to crystallization. In this case, if the material is cured as it is, a local difference in the coefficient of thermal expansion occurs, which causes a crack or the like.
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to make the embedding resin composition difficult to crystallize while securing heat resistance, moisture resistance, and embedding property.
[0010]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
The embedding resin composition of the present invention made to achieve the above object is for embedding an electronic component inside a wiring board, and contains an inorganic filler, a thermocation polymerization catalyst and three or more resins. I have. At least one of the three or more resins is an aliphatic cyclic epoxy resin or an oxetane resin as a thermosetting resin, and at least one is a bisphenol-type epoxy resin as a thermosetting resin. The viscosity is 20 Pa · s (25 ° C.) or less, and at least one type is a crystalline resin, a solid resin, or a semi-solid resin.
[0011]
In such an embedding resin composition of the present invention, the aliphatic cyclic epoxy resin or oxetane resin used as a viscosity reducing agent greatly reduces the physical properties originally required of the embedding resin composition such as heat resistance and moisture resistance. Low viscosity is realized without any problems. As a result, the gap between the electronic component housed in the substrate and the substrate can be satisfactorily filled. As the viscosity reducing agent, an acid anhydride-based curing agent and a flexibility-imparting agent are generally used. However, when an acid anhydride-based curing agent is used, ester bonds are increased in the resin structure and moisture resistance is increased. However, the use of a flexibility-imparting agent greatly reduces the heat resistance, and any of these is undesirable because it impairs the physical properties required for the embedded resin composition.
[0012]
Further, in the embedding resin composition of the present invention, a bisphenol-type epoxy resin is used as a crystallization inhibitor. Here, the bisphenol-type epoxy resin has a long molecular structure and thus has a high effect of inhibiting crystallization, and also has properties required for the embedded resin composition such as heat resistance and moisture resistance. Therefore, the embedded resin composition of the present invention hardly crystallizes while securing physical properties such as heat resistance and moisture resistance. In particular, the embedding resin composition of the present invention contains a crystalline resin, a solid resin or a semi-solid resin, and is a combination that easily crystallizes with an aliphatic cyclic epoxy resin or an oxetane resin. Crystallization can be effectively prevented by the epoxy resin.
[0013]
In addition, since the bisphenol-type epoxy resin used in the embedding resin composition of the present invention has a low viscosity of 20 Pa · s (25 ° C.) or less, a high embedding property can be realized by drastically lowering the viscosity. be able to. That is, when the viscosity of the bisphenol-type epoxy resin used in the embedding resin composition exceeds 20 Pa · s (25 ° C.), the embedding property is greatly reduced, and defects such as voids are easily generated. In the embedded resin composition, the occurrence of such a defect is prevented. In the description of the present specification, Pa · s (25 ° C.) means a viscosity at 25 ° C.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As described above, a bisphenol-type epoxy resin is used as a crystallization inhibitor in the embedding resin composition of the present invention.
Here, as the bisphenol type epoxy resin, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, hydrogenated bisphenol F type epoxy resin and the like can be used.
[0015]
Further, the blending amount of the bisphenol type epoxy resin is preferably 5% by weight or more in the resin component of the embedding resin composition. With such an amount, the effect of preventing crystallization can be further enhanced.
Examples of the crystalline resin include a high-purity naphthalene-type epoxy resin. Examples of the semi-solid resin include a general-purpose naphthalene epoxy resin, a phenol novolak epoxy resin, a phenol resin, and the like.
[0016]
On the other hand, in the embedding resin composition of the present invention, an aliphatic cyclic epoxy resin or an oxetane resin is used as a viscosity reducing agent.
Here, as the aliphatic cyclic epoxy resin, for example, YL-6663, YL-6753 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., Araldite CY-184, Araldite CY-192-1, Araldite CY manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. -179, Araldite CY-177, Celloxide 2021, Celloxide 2081, Celloxide 2083, Celloxide 3000, Epolide GT301, Epolide GT302, Epolide GT302, Epolide GT401, Epolide GT403, etc. (all trade names) manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. .
[0017]
In addition, as the oxetane resin, for example, OXT101, OXT121 (trade name) manufactured by Toagosei Co., Ltd. can be used.
Here, the compounding amount of the aliphatic cyclic epoxy resin or oxetane resin is preferably 1 to 49% by weight in the resin component of the embedding resin composition. This is because with such a compounding amount, the adhesion to the metal layer on the wiring board can be kept extremely good. Further, the embedding resin composition is desirably in a liquid or sheet form at room temperature. This is because a molding compound of a general sealing material requires a special tool such as a mold. In particular, in consideration of the positional accuracy after the installation of the electronic component, an embedded resin composition that is liquid at room temperature and can be operated without increasing the temperature is preferable.
[0018]
On the other hand, the embedded resin composition of the present invention contains an inorganic filler. With this inorganic filler, not only the effect of adjusting the thermal expansion coefficient of the embedding resin composition is obtained, but also the skeleton of the three-dimensional structure after curing, and the effect of the inorganic filler as an aggregate, the roughening treatment is performed. Of the embedded resin composition is prevented from being unnecessarily collapsed.
[0019]
As the inorganic filler, for example, it is preferable to use crystalline silica, fused silica, alumina, silicon nitride, talc, or the like. This is because the thermal expansion coefficient of the embedded resin composition can be effectively reduced. Here, the thermal expansion coefficient of the embedding resin composition is not particularly limited, but is preferably 30 ppm / ° C. or less, and more preferably 20 ppm / ° C. or less, from the viewpoint that reliability against heat can be improved.
[0020]
The filler diameter (particle diameter) of the inorganic filler is preferably 50 μm or less. This is because if the particle size is 50 μm or less, the embedded resin composition easily flows into a narrow gap such as between electrodes of an electronic component, and poor filling is prevented. In particular, if the shape of the inorganic filler is substantially spherical, the fluidity and the filling factor of the embedding resin composition can be further increased, and the silica-based inorganic filler is preferable because a spherical one can be easily obtained. . Further, the filling rate of the inorganic filler is preferably 30% by volume or more.
[0021]
Further, the surface of the inorganic filler may be subjected to a surface treatment with a coupling agent, if necessary. This is because the wettability of the inorganic filler with respect to the resin component is improved, and the fluidity of the embedded resin composition can be improved. Here, as the type of the coupling agent, for example, a silane type, a titanate type, an aluminate type, or the like can be used.
[0022]
On the other hand, in the embedding resin composition of the present invention, a thermal cationic polymerization catalyst is used as a curing catalyst. As a curing catalyst, for example, amines are also known. However, when an amine reacts with an alicyclic epoxy group, it is sterically hindered by a cyclohexane ring, so that the amine reacts with an aliphatic cyclic epoxy resin or an oxetane resin. Is not preferred in that it is slow.
[0023]
Examples of the thermal cationic polymerization catalyst include, for example, triflic acid salt, boron trifluoride etherate compound, metal fluoroboron complex salt, bis (perfluoroalkylsulfonyl) methane metal salt, aryldiazonium compound, aromatic onium salt, Dicarbonyl chelates of Group 3a-5a elements, thiopyrylium salts, 6b elements in the form of MF6-anions (where M is selected from phosphorus, antimony and arsenic), arylsulfonium complex salts, aromatic iodonium complex salts, aromatic Sulfonium complex salt, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide-bis-hexafluorometal salt (for example, phosphate, arsenate, antimonate and the like), arylsulfonium complex salt, halogen-containing complex ion aromatic sulfonium or Iodonium salt, hex Fluoro antimonate or hexafluorophosphate, ammonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts or pyridinium salts or the like can be used.
[0024]
Among these thermal cationic polymerization catalysts, an aromatic onium salt is preferred in terms of excellent balance between handleability and latency and curability, and more preferred is hexafluoroantimonic acid or hexafluorophosphoric acid. , An ammonium salt, a sulfonium salt, a phosphonium salt or a pyridinium salt. By using these thermal cationic polymerization catalysts, the pot life of the embedded resin composition can be further extended.
[0025]
Furthermore, it is preferable that the weight of the thermocationic polymerization catalyst be 0.01 to 15 relative to the weight 100 of the thermosetting resin contained in the embedding resin composition. , 0.1 to 10 is more preferable. The reason for this is that if such a proportion is contained, the balance between the heat resistance and the moisture resistance can be kept very good.
[0026]
The wiring board used for embedding the electronic component with the embedding resin composition as described above ensures that the gap between the electronic component housed inside the substrate and the substrate is filled, and that a defect such as a crack occurs. Is less likely to occur, and has high reliability. Specifically, for example, it can be realized as a wiring board 1 as shown in FIG.
[0027]
That is, in the wiring board 1 shown in FIG. 1, the front and back of the wiring board main body 5 which is an insulating substrate made of a glass-epoxy resin composite material having a thickness of about 0.8 mm and having the conductor layers 3a and 3b formed therein. Conductive layers 7a and 7b having a thickness of about 25 μm are formed on both surfaces (first main surface 5a and second main surface 5b).
[0028]
In the wiring board main body 5, a through hole 11 having a diameter of about 250 μm is formed by plating an inner wall of a through hole through hole 9 penetrating from one of the two main surfaces 5a and 5b to the other. Through this through hole 11, conductor layer 7a on first main surface 5a and conductor layer 7b on second main surface 5b are mutually connected. The through-hole 11 is filled with a filling resin 13.
[0029]
The wiring board main body 5 is formed with an electronic component placement through hole 15 (about 12 mm × 12 mm in length and width) through which one of the two main surfaces 5 a and 5 b penetrates to the other. A plurality of capacitor elements 17 (about 3.2 mm × 1.6 mm × 0.7 mm) are provided inside. The capacitor element 17 includes a main body 19 made of a high dielectric ceramic mainly containing BaTiO 3 and an electrode terminal 21 mainly containing Pd.
[0030]
Inside the through-hole 15 for disposing electronic components, the capacitor element 17 is fixed by the cured embedded resin composition 22 of the present invention. The capacitor element 17 is for suppressing switching noise generated in the IC chip 23 provided on the wiring board 1 and stabilizing an operation power supply voltage to be supplied to the IC chip 23. .
[0031]
On the conductor layers 7a and 7b, interlayer insulating layers 25a and 25b (about 30 μm in thickness) are laminated. Of these, a large number of flip chip pads 31 are formed on the interlayer insulating layer 25a on the first main surface 5a side to connect the IC chip 23 indicated by a broken line and the wiring of the wiring board 1, and each flip chip pad 31 is formed. A substantially hemispherical flip chip bump 33 made of a high-temperature solder is formed thereon.
[0032]
In addition, on the interlayer insulating layer 25a on the first main surface 5a side, around the flip chip pad 31, a solder resist for preventing the solder from flowing out around the flip chip pad 31 when the flip chip bump 33 is formed. A layer 35a (about 20 μm in thickness) is formed.
[0033]
On the other hand, on the interlayer insulating layer 25b on the second main surface 5b side, wiring of another wiring board such as a mother board and a large number of LGA pads 37 for connecting to wiring of the wiring board 1 are formed. Further, on the interlayer insulating layer 25b on the second main surface 5b side, a solder resist layer 35b is also formed around the LGA pad 37.
[0034]
The conductor layer 7a and the flip chip pad 31 on the first main surface 5a side are connected to each other by a filled via 39a formed in the interlayer insulating layer 25a. On the second main surface 5b side, the conductor layer 7b and the LGA pad 37 are connected to each other via a filled via 39b formed in the interlayer insulating layer 25b. By using the filled via for the interlayer connection in this manner, the electrode terminal 21 of the capacitor element and the flip chip pad 31 can be connected in a straight line (that is, a stacked via can be formed). Therefore, the IC chip 23 and the capacitor element 17 can be connected at a short distance, and the electrical characteristics can be improved.
[0035]
The wiring board 1 can be manufactured, for example, as follows.
That is, as shown in FIG. 2A, first, a through-hole 9 is formed in the wiring board main body 5 in which the conductor layers 3a and 3b are formed, and then the plating layer 40 is formed by performing panel plating. Further, a resin which is filled with the filling resin 13 in the through hole 9 and cured is prepared. The filling resin 13 is polished so as to form substantially the same surface as the plating layer 40 formed on both the main surfaces 5a and 5b of the wiring board main body 5.
[0036]
Then, as shown in FIG. 2B, an electronic component disposing through hole 15 for incorporating the electronic component is formed.
Subsequently, as shown in FIG. 2C, after the electronic component arranging through hole 15 is closed by the sheet material 41, the electronic component is adhered to the sheet material 41 via the adhesive 43 so that the capacitor component 17 is adhered to the sheet material 41. It is arranged inside the arrangement through hole 15. At this time, the capacitor element 17 adheres to the sheet material 41 at the electrode terminals 21, and a gap is formed between the main body 19 and the sheet material 41 so that the embedded resin composition 22 can flow therein. It is arranged so that. The electrode terminal 21 has ends 21a and 21b facing in opposite directions, and the ends 21a and 21b are directed toward the first main surface 5a and the second main surface 5b, respectively. Here, an end directed toward the first main surface 5a is referred to as an upper end 21a, and an end directed toward the second main surface 5b is referred to as a lower end 21b.
[0037]
Subsequently, as shown in FIG. 2D, among the openings of the through-holes 15 for arranging the electronic components, the openings not closed by the sheet material 41 (the first main surface 5 a side) are used. The embedded resin composition 22 of the present invention is injected into the through hole 15. Then, after removing bubbles from the embedded resin composition 22, the embedded resin composition 22 is cured. Thereby, the plurality of capacitor elements 17 are fixed in the through-holes 15 for disposing electronic components.
[0038]
Next, as shown in FIG. 2E, the front and back of the wiring board main body 5 (that is, the first main surface 5a and the second main surface 5b) are inverted, and further, as shown in FIG. The sheet material 41 is removed. Note that the wiring substrate body 5 may be inverted after the sheet material 41 is peeled off.
[0039]
Then, as shown in FIG. 3B, the embedded resin composition 22 is injected into the electronic component disposing through hole 15 from the second main surface 5b side, and after the defoaming from the embedded resin composition 22, Then, the embedded resin composition 22 is cured. If the electronic component placement through hole 15 is completely filled with resin only by injecting the resin from the first main surface 5a side, the second resin filling from the second main surface 5b side may be omitted. .
[0040]
After the embedded resin composition 22 is reliably filled in the through-holes 15 for disposing electronic components in this manner, the embedded resin composition 22 and the main surfaces 5a and 5b of the wiring board main body 5 are polished by a belt sander. As shown in FIG. 3C, the upper end 21a of the electrode terminal 21 is polished from the first main surface 5a side by polishing the embedding resin composition 22 on the first main surface 5a side. Exposed to the outside. In addition, by polishing the embedded resin composition 22 on the second main surface 5b side, the lower end 21b of the electrode terminal 21 is exposed to the outside of the embedded resin composition 22 from the second main surface 5b side. On the other hand, the main body 19 of the capacitor element 17 is buried in the buried resin composition 22.
[0041]
In addition, when the main surfaces 5a and 5b are polished, the embedded resin composition 22 formed around the capacitor element 17 is flattened, and the plating layer 40 and the surface of the embedded resin composition 22 are not polished. Height is aligned. That is, the plating layer 40 and the surface of the embedded resin composition 22 form the same plane. As a result, a flat conductor layer and an interlayer insulating layer can be formed on both main surfaces 5a and 5b by a known build-up method.
[0042]
After the main surfaces 5a and 5b are polished in this way, the conductor layers 7a and 7b are formed on the main surfaces 5a and 5b. That is, after performing electroless plating with Cu on the entire wiring board body 5 in which the capacitor element 17 is built in the through-hole 15 for disposing electronic components, and then further performing electrolytic plating with Cu, panel plating is performed. . By this panel plating, as shown in FIG. 3D, a plating layer 45 is laminated on the exposed surfaces of the plating layer 40, the embedded resin composition 22, the electrode terminals 21, the filling resin 13, and the like. .
[0043]
Then, as shown in FIG. 3E, unnecessary portions are removed by etching to form conductor layers 7a and 7b. After the formation of the conductor layers 7a and 7b, the following build-up process is performed. First, on the first main surface 5a side and the second main surface 5b side, an epoxy resin is a main component on the embedding resin composition 22, the conductor layers 7a and 7b, and the upper end 21a and the lower end 21b. A film-forming photosensitive resin is attached. Then, by exposing and developing this photosensitive resin, via holes are formed at positions where the upper end 21a and the lower end 21b are to be exposed, and the photosensitive resin is cured to form the interlayer insulating layers 25a, 25b. Form. The via holes may be formed by using a laser or the like after forming the interlayer insulating layers 25a and 25b with a non-photosensitive resin.
[0044]
Further, electroless plating and electrolytic plating are performed with Cu, a conductor is filled in the via holes formed in the interlayer insulating layers 25a and 25b, and panel plating is performed to form a plating layer. A dry film is stuck on the plating layer, exposed and developed to form an etching resist, and unnecessary portions in the plating layer are removed by etching. As a result, the wiring composed of the conductor layers 7a and 7b and the flip chip pad 31 are formed. The conductive layer may be formed by a well-known subtractive method, a full additive method, or a semi-additive method.
[0045]
After that, solder resist layers 35a and 35b are formed. Then, a Ni-Au plating layer is formed on the flip chip pads 31 exposed from the solder resist layer 35a, and a solder paste is applied and reflowed to form flip chip bumps 33.
[0046]
As described above, the wiring board 1 having the structure shown in FIG. 1 is completed.
In the wiring board 1, the capacitor element 17 is used as an electronic component. However, the present invention is not limited to this. A chip-shaped resistor, an inductor, a filter (SAW filter, LC filter, etc.), a transistor, a memory, a low noise amplifier (LNA) ), Various electronic components such as a semiconductor element, an FET, an antenna switch module, a coupler, and a diplexer. Further, among them, different kinds of electronic components may be incorporated in the same through hole.
[Example]
Hereinafter, the details of the experiments performed by the present inventors and the results thereof will be described.
[0047]
In this experiment, first, a plurality of types of embedding resin compositions (Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3) shown in Table 1 were prepared by weighing and mixing the components, and kneading them with a three-roll mill. . Here, the details of the items described in Table 1 are as follows.
■ Epoxy resin “HP-4032D” (trade name): Naphthalene type epoxy resin (crystalline resin) manufactured by DIC (Dainippon Ink & Chemicals, Inc.)
“CELLOXIDE 3000” (trade name): an aliphatic cyclic epoxy resin manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. (viscosity: 20 mPa · s (25 ° C.))
“E-828” (trade name): Bisphenol A type epoxy resin manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. (viscosity 15 Pa · s (25 ° C.))
“E-828XA” (trade name): Bisphenol A type epoxy resin manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. (viscosity: 23 Pa · s (25 ° C.))
“E-807” (trade name): Bisphenol F type epoxy resin manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. (viscosity 4.5 Pa · s (25 ° C.))
■ Curing catalyst "San-Aid SI-100L" (trade name): a heat cationic polymerizable catalyst (sulfonium salt of hexafluoroantimonic acid) manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.
“2P4MHZ-PW” (trade name): imidazole catalyst manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd. ■ Inorganic filler “TSS-6” (trade name): fused silica manufactured by Tatsumori Co., Ltd. (silane-coupled, particle size distribution) Maximum particle diameter 24 μm)
[0048]
[Table 1]
Figure 2004027185
The present inventor conducted a 24-hour standing test, a Tg (glass transition temperature) investigation, and a PCT evaluation as tests for evaluating the characteristics of each of the embedded resin compositions shown in Table 1. Hereinafter, each will be described specifically.
[0049]
[24 hour standing test]
About 10 g of each embedding resin composition immediately after kneading was put into a plastic container, and this was left at room temperature (about 25 ° C.) for 24 hours. Thereafter, the appearance and physical properties of each embedded resin composition were visually observed, and the crystallization and solidification of the resin component were confirmed by touch with a finger. Further, each of the embedding resin compositions was heated to 60 ° C. for 30 minutes. When the resin composition became a varnish, it was determined that the resin had not been cured (crystallized).
[0050]
[Tg survey]
With respect to each embedding resin composition, the glass transition temperature was investigated from the inflection point of tan δ according to DMA (dynamic mechanical analysis), and 150 ° C. or higher was accepted.
[0051]
[PCT evaluation]
In this test, 20 samples of each embedding resin composition were prepared and evaluated.
Here, the sample for this test was produced as follows.
[0052]
First, a BT (bismaleimide-triazine) substrate having a thickness of 0.8 mm is used as a core substrate, and a substantially rectangular through hole is provided in the core substrate using a mold. Then, a transparent back tape is attached to one surface of the core substrate to close one of the through holes, and the core substrate is placed with the closed surface at the bottom.
[0053]
Next, a chip capacitor is arranged using a chip mounter on the adhesive surface of the back tape in the storage space formed by the through hole from the surface opposite to the surface to which the back tape is attached. Then, the embedded resin composition is poured into the gap between the chip capacitor and the core substrate using a dispenser, and defoamed and thermally cured under the conditions of 120 ° C. × 150 minutes + 170 ° C. × 300 minutes. The surface of the embedding resin composition thus hardened is roughly polished using a belt sander, and then finish-polished by lap polishing. Then, a via hole is formed by irradiating a carbon dioxide gas laser to expose the electrode of the chip capacitor.
[0054]
Subsequently, the exposed surface of the embedded resin composition is roughened using a swelling solution and a KMnO 4 solution. After activating the roughened surface with a Pd catalyst, copper plating is performed in the order of electroless plating and electrolytic plating, a resist is formed on the plated surface, a predetermined wiring pattern is patterned, and unnecessary copper is further removed. After etching and removal using Na 2 S 2 O 8 / concentrated sulfuric acid, the resist is peeled off to form a wiring pattern.
[0055]
Further, a film serving as an insulating layer is laminated on the wiring layer and thermally cured, and then a via hole is formed by irradiating a laser, and the surface of the insulating layer is roughened using an oxidizing agent. Then, a wiring pattern is formed by the method described above.
Thereafter, a dry film to be a solder resist layer is laminated on the outermost surface of the wiring substrate, and a mounting pattern of the semiconductor element is formed by exposing and developing, thereby forming a solder resist layer. Then, the terminal electrodes for mounting the semiconductor element are plated in the order of Ni plating and Au plating, and the semiconductor element is mounted through a solder reflow furnace. Further, after the mounting portion is filled with an underfill material by a dispenser, the material is thermally cured.
[0056]
After subjecting the thus prepared sample to PCT (pressure cooker test) (121 ° C., 2.1 atm, relative humidity 100%: 336 hours), the surface and cut surface were observed, and the effectiveness of the embedded resin composition was evaluated. evaluated. Specifically, if there were no cracks or poor embedding, etc., the test was passed. The embedding resin composition having a pass rate of 85% or more (17 or more out of 20 samples passed) was judged to be good.
[0057]
As is clear from Table 1, the following results were obtained by each test described above.
The embedding resin compositions of Examples 1 to 5 contain a naphthalene type epoxy resin, an aliphatic cyclic epoxy resin and a bisphenol type epoxy resin as a resin component, and contain a thermocation polymerization catalyst as a curing catalyst. However, in each case, satisfactory characteristics were obtained as the embedded resin composition.
[0058]
On the other hand, in the embedding resin compositions of Comparative Examples 1 and 2, compared to the compositions of Examples 1 to 5, a bisphenol-type epoxy resin having a higher viscosity was used. Example 2 differs from Example 2 in the amount thereof. The embedding resin composition of Comparative Example 1 was crystallized as a result of a 24-hour standing test, and in Comparative Example 2, the embedding was poor as a result of the PCT evaluation. Satisfactory properties were not obtained.
[0059]
On the other hand, the embedding resin composition of Comparative Example 3 is different from the compositions of Examples 1 to 5 in that only a bisphenol-type epoxy resin is used as a resin component, and an imidazole-based catalyst is used as a curing catalyst. The difference is that it is used. As a result of the PCT evaluation, the embedded resin composition of Comparative Example 3 was cracked and peeled off from the copper plating, and satisfactory characteristics as the embedded resin composition were not obtained.
[0060]
From the above results, as a resin component, containing a naphthalene-type epoxy resin, an aliphatic cyclic epoxy resin and a low-viscosity bisphenol-type epoxy resin, and further, as a curing catalyst, an embedding resin composition containing a thermal cation polymerization catalyst is It can be seen that they are excellent in moisture resistance, heat resistance, embedding property and the like and are hardly crystallized. Therefore, by using such an embedding resin composition, it is possible to realize a highly reliable wiring board in which electronic components are reliably embedded in the board, and cracks, defects such as adhesion with copper plating are unlikely to occur. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a wiring board using an embedding resin composition of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view (part 1) for explaining a method of manufacturing a wiring board;
FIG. 3 is an explanatory view (No. 2) for explaining the method of manufacturing the wiring board;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wiring board, 3a, 3b ... Conductor layer, 5 ... Wiring board main body, 7a, 7b ... Conductor layer, 11 ... Through hole, 13 ... Filled resin, 15 ... Through hole for electronic component arrangement, 17 ... Capacitor element, 22 embedded resin composition, 25a, 25b interlayer insulating layer, 31 flip chip pad, 33 flip chip bump, 35a, 35b solder resist layer, 39a, 39b filled via

Claims (4)

電子部品を配線基板内部に埋め込むための埋込樹脂組成物であって、
無機フィラー、熱カチオン重合触媒及び3種類以上の樹脂を含有し、該3種類以上の樹脂のうち、少なくとも1種類は熱硬化性樹脂としての脂肪族環状エポキシ樹脂又はオキセタン樹脂であり、少なくとも1種類は熱硬化性樹脂としてのビスフェノール型のエポキシ樹脂であって粘度が20Pa・s(25℃)以下のものであり、少なくとも1種類は、結晶性樹脂、固形樹脂又は半固形樹脂であること、
を特徴とする埋込樹脂組成物。
An embedding resin composition for embedding an electronic component inside a wiring board,
It contains an inorganic filler, a thermal cation polymerization catalyst and three or more types of resins, and among the three or more types of resins, at least one type is an aliphatic cyclic epoxy resin or an oxetane resin as a thermosetting resin; Is a bisphenol-type epoxy resin as a thermosetting resin and has a viscosity of 20 Pa · s (25 ° C.) or less, and at least one kind is a crystalline resin, a solid resin, or a semi-solid resin;
An embedding resin composition characterized by the following.
請求項1に記載の埋込樹脂組成物において、
前記熱カチオン重合触媒は、ヘキサフルオロアンチモン酸又はヘキサフルオロ燐酸の、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩又はピリジニウム塩のうちの少なくとも1種類を含有していること、
を特徴とする埋込樹脂組成物。
In the embedding resin composition according to claim 1,
The thermal cationic polymerization catalyst, hexafluoroantimonic acid or hexafluorophosphoric acid, containing at least one of ammonium salt, sulfonium salt, phosphonium salt or pyridinium salt,
An embedding resin composition characterized by the following.
請求項1又は請求項2に記載の埋込樹脂組成物において、
当該埋込樹脂組成物の樹脂成分中、前記ビスフェノール型のエポキシ樹脂の配合量が5重量%以上であること、
を特徴とする埋込樹脂組成物。
In the embedding resin composition according to claim 1 or claim 2,
In the resin component of the embedding resin composition, the compounding amount of the bisphenol-type epoxy resin is 5% by weight or more,
An embedding resin composition characterized by the following.
電子部品が内部に埋め込まれた配線基板であって、
前記電子部品を埋め込むための埋込樹脂組成物として、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の埋込樹脂組成物が用いられていること、
を特徴とする配線基板。
A wiring board in which electronic components are embedded,
An embedding resin composition for embedding the electronic component, wherein the embedding resin composition according to any one of claims 1 to 3 is used,
A wiring board characterized by the above-mentioned.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009513785A (en) * 2005-10-25 2009-04-02 ヘンケル コーポレイション Low heat-generating thermosetting resin composition useful as underfill sealant and reworkable
JP2010254955A (en) * 2009-03-31 2010-11-11 Toray Ind Inc Underfill agent and semiconductor device using the same
JP2016512859A (en) * 2013-03-28 2016-05-09 太陽油墨(蘇州)有限公司 Thermosetting resin composition and printed wiring board filled with the resin composition
JP2017199764A (en) * 2016-04-26 2017-11-02 京セラ株式会社 Module printed wiring board and method of manufacturing the same

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