JP7098881B2 - 熱硬化性樹脂組成物、キャリア付樹脂膜、プリプレグ、プリント配線基板および半導体装置 - Google Patents
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Description
プリント配線基板における絶縁層を形成するために用いられる熱硬化性樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
無機充填材と、を含み、
前記無機充填材の含有量が、当該熱硬化性樹脂組成物の固形分全体に対して、50重量%以上85重量%以下であり、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の、85℃、85%相対湿度の不飽和吸水率が、0.35%以下であり、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の、破断エネルギーが、4mJ/mm3以上であって、
重量平均分子量Mwが5,000以上200,000以下のエステル化エポキシ樹脂またはシリコーン変性ポリイミド樹脂をさらに含む、熱硬化性樹脂組成物が提供される。
キャリア基材と、
前記キャリア基材上に設けられている、上記熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜と、を備える、キャリア付樹脂膜が提供される。
上記プリント配線基板と、
前記プリント配線基板の回路層上に搭載された、または前記プリント配線基板に内蔵された半導体素子と、を備える、半導体装置が提供される。
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、上記熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を含むことができる。
本実施形態の第1エポキシ樹脂のエポキシ当量の下限値は、例えば、200g/eq以上であり、好ましくは210g/eq以上であり、より好ましくは220g/eq以上である。これにより、最適な架橋密度によって、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の表面粗さを低減することができる。一方、上記エポキシ当量の上限値は、特に限定されないが、例えば、700g/eq以下としてもよく、600g/eq以下としてもよく、500g/eq以下としてもよい。これにより、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の強度を向上させることができる。
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、硬化剤を含むことができる。硬化剤としては、例えば、エポキシ樹脂と反応する硬化剤を含むことができる。
上記硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤、グアニジン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、酸無水物系硬化剤又はこれらのエポキシアダクトやマイクロカプセル化したもの、活性エステル系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤、シアネートエステル系硬化剤等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を使用することができる。上記硬化剤は、フェノール系硬化剤、シアネート系硬化剤、活性エステル系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤からなる群から選択される一種以上を含むこができる。この中でも、フェノール系硬化剤または活性エステル系硬化剤を用いることができる。
上記フェノール系硬化剤としては、1分子内に少なくとも2個のフェノール性水酸基を有するフェノール系硬化剤が挙げられる。これにより、耐湿性、信頼性等を向上させることができる。このフェノール系硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert-ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂、シリコン変性フェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂;レゾール型フェノール樹脂;ビフェニル型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン;ナフタレン型フェノール樹脂;ナフチレンエーテル型フェノール樹脂;ナフトール型フェノール樹脂;フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型フェノール樹脂、含窒素フェノール樹脂等が例示される。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。この中でも、低熱膨張、薬液耐性、および銅めっき密着性の観点から、硬化剤が、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂を含むことができる。
また、上記硬化剤としてフェノール系硬化剤を用いる場合におけるエポキシ樹脂とフェノール系硬化剤との含有比率としては、全エポキシ樹脂のエポキシ基数(EP)と全フェノール系硬化剤のフェノール性水酸基数(OH)との当量比(EP)/(OH)が、例えば、0.8以上、1.5以下とすることができる。
本実施形態のエステル化エポキシ樹脂は、高分子量であり、吸水性を示す水酸基等の極性基の一部または全てが、それぞれ疎水性基でキャップされた構造を有することができる。
このエステル化エポキシ樹脂の重量平均分子量Mwは、例えば、5,000~200,000であり、好ましくは10,000~100,000であり、より好ましくは20,000~80,000である(以下、「~」は、特に明示しない限り、上限値と下限値を含むことを表す)。このようなエステル化エポキシ樹脂は、低吸水性および高伸び性を付与することができる。
本実施形態のシリコーン変性ポリイミド樹脂は、高分子量であり、吸水性を示す水酸基等の極性基を含有しない構造単位を有することができる。
このシリコーン変性ポリイミド樹脂の重量平均分子量Mwは、例えば、5,000~200,000であり、好ましくは20,000~100,000であり、より好ましくは30,000~80,000である。このようなシリコーン変性ポリイミド樹脂は、低吸水性および高伸び性を付与することができる。
上記芳香族ジアミンとしては、例えば2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-アミノフェノキシ)ヘキサフルオロプロパン、ビス-4-(4-アミノフェノキシ)フェニルスルフォン、ビス-4-(3-アミノフェノキシ)フェニルスルフォン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル等が挙げられる。
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、無機充填材を含むことができる。
上記無機充填材としては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩;酸化チタン、アルミナ、ベーマイト、シリカ、溶融シリカ等の酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物;硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩;ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素等の窒化物;チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等のチタン酸塩等を挙げることができる。
これらの中でも、タルク、アルミナ、ガラス、シリカ、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが好ましく、シリカが特に好ましい。無機充填材としては、これらの中の1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
本実施形態において、無機充填材の平均粒子径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置(HORIBA社製、LA-500)により、粒子の粒度分布を体積基準で測定し、そのメディアン径(D50)を平均粒子径とすることができる。
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、シアネート樹脂をさらに含むことができる。
シアネート樹脂は、分子内にシアネート基(-O-CN)を有する樹脂であり、シアネート基を分子内に2個以上を有する樹脂を用いることができる。このようなシアネート樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン化シアン化合物とフェノール類やナフトール類とを反応させ、必要に応じて加熱等の方法でプレポリマー化することにより得ることができる。また、このようにして調製された市販品を用いることもできる。
シアネート樹脂を用いることにより、樹脂膜の硬化物の線膨張係数を小さくすることができる。さらに、樹脂膜の硬化物の電気特性(低誘電率、低誘電正接)、機械強度等を高めることができる。
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂を含有してもよい。この熱可塑性樹脂は、水酸基などの吸水性を示す極性基を有する場合、当該極性基については、少なくとも一部または全てを疎水性基でキャップした状態で用いられることが好ましい。
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ABS樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂として、これらの中の1種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する2種類以上を併用してもよく、1種類または2種類以上とそれらのプレポリマーとを併用してもよい。
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、例えば、硬化促進剤を含んでもよい。これにより、熱硬化性樹脂組成物の硬化性を向上させることができる。硬化促進剤としては、熱硬化性樹脂の硬化反応を促進させるものを用いることができ、その種類は特に限定されない。本実施形態においては、硬化促進剤として、例えば、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、オクチル酸亜鉛、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)、トリスアセチルアセトナートコバルト(III)等の有機金属塩、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン等の3級アミン類、2-フェニルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、2-エチル-4-エチルイミダゾール、2-フェニル-4-エチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシイミダゾール等のイミダゾール類、フェノール、ビスフェノールA、ノニルフェノール等のフェノール化合物、酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸、およびオニウム塩化合物から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性をより効果的に向上させる観点からは、イミダゾール類、もしくはオニウム塩化合物を含むことがより好ましい。
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、カップリング剤を含んでもよい。カップリング剤は熱硬化性樹脂組成物の調製時に直接添加してもよいし、無機充填材にあらかじめ添加しておいてもよい。カップリング剤の使用により無機充填材と各樹脂との界面の濡れ性を向上させることができる。したがって、カップリング剤を使用することは好ましく、樹脂膜の硬化物の耐熱性を改良することができる。また、カップリング剤を用いることにより、銅箔との密着性を向上させることができる。さらに、吸湿耐性を向上できるので、湿度環境下においても、銅箔との密着性を維持することができる。
これにより、無機充填材と各樹脂との界面の濡れ性を高くすることができ、樹脂膜の硬化物の耐熱性をより向上させることができる。
(添加剤)
なお、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、緑、赤、青、黄、および黒等の染料、黒色顔料等の顔料、色素からなる群から選択される一種以上を含む着色剤、低応力剤、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、イオン捕捉剤、ゴム粒子等の上記の成分以外の添加剤を含んでもよい。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記溶剤としては、たとえばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、セルソルブ系、カルビトール系、アニソール、およびN-メチルピロリドン等の有機溶剤が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
繊維基材の厚みが上記上限値以下であると、繊維基材中の熱硬化性樹脂組成物の含浸性が向上し、ストランドボイドや絶縁信頼性の低下の発生を抑制することができる。また炭酸ガス、UV、エキシマ等のレーザーによるスルーホールの形成を容易にすることができる。また、繊維基材の厚みが上記下限値以上であると、繊維基材やプリプレグの強度を向上させることができる。その結果、ハンドリング性が向上できたり、プリプレグの作製が容易となったり、樹脂基板の反りを抑制できたりする。
次いで、本実施形態のキャリア付樹脂膜について説明する。
図1(a)は、本実施形態におけるキャリア付樹脂膜10の構成の一例を示す断面図である。
本実施形態のキャリア付樹脂膜10は、図1(a)に示すように、キャリア基材40と、キャリア基材40上に設けられている、めっきプロセス用のプライマー層30、および、めっき層の下地となる絶縁膜20を備えることができる。キャリア付樹脂膜10において、プライマー層30または絶縁膜20の少なくとも一方が、上記熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜で構成されることが好ましい。これにより、樹脂膜のハンドリング性を向上させることができる。
まず、厚み30μmの樹脂膜(ただし、樹脂膜は繊維基材を含んでもよい)を4枚重ね、銅箔を用いてホットプレスを用いて200℃、1kgf/mm2のプレス条件で、2時間加熱加圧し、樹脂膜を硬化させ、次いで、得られた硬化物の銅箔をエッチングにより除去し、樹脂硬化物を得る。
得られた樹脂硬化物からを6mm角に5枚切り出してサンプルとし、85℃の乾燥機内に2時間放置した後のサンプルの初期重量Aを測定し、その後、85℃、湿度85%の槽内に当該サンプルを4時間配置し、サンプルの重量Bを経時的に計測することにより、吸水率の時間変化を算出する。
ここで、サンプルの吸水率(%)は以下の式で示される。
吸水率[%]:((B-A)/A)×100
A:85℃の乾燥機内に2時間放置した後の重量(mg)
B:85℃、湿度85%の槽内に、4時間放置した後の重量(mg)
本実施形態のプリント配線基板は、上記の樹脂膜の硬化物(熱硬化性樹脂組成物の硬化物)で構成された絶縁層を備えるものである。
本実施形態において、樹脂膜の硬化物は、例えば、通常のプリント配線基板のビルドアップ層、コア層を有しないプリント配線基板におけるビルドアップ層、PLPに用いられるコアレス基板のビルドアップ層、MIS基板のビルドアップ層等に用いることができる。このようなビルドアップ層を構成する絶縁層は、複数の半導体パッケージを一括して作成するために利用させる大面積のプリント配線基板において、当該プリント配線基板を構成するビルドアップ層にも好適に用いることができる。
図2は、本実施形態の半導体パッケージ200の製造工程の一例を示す工程断面図である。
本実施形態の半導体装置(半導体パッケージ200)は、プリント配線基板と、プリント配線基板の回路層上に搭載された、またはプリント配線基板に内蔵された半導体素子240と、を備えることができる。
まず、図2(a)に示すように、絶縁層102、ビアホール104および金属層108を備えるコア層100を準備する。絶縁層102にはビアホール104が形成されている。ビアホール104には、金属層(ビア)が埋設されている。当該金属層は、無電解金属めっき膜106で覆われていてもよい。絶縁層102の表面に形成された金属層108(所定の回路パターンを有する回路層)は、ビアホール104に形成されたビアと電気的に接続する。図2(a)には、金属層108は、コア層100の一面上に形成されているが、両面に形成されていてもよい。
以上により、本実施形態のプリント配線基板が得られる。
以上により、図2(f)に示す、半導体パッケージ200が得られる。
各実施例および各比較例について、ワニス状の熱硬化性樹脂組成物(樹脂ワニスP)を調製した。
まず、表1に示す固形分割合で各成分を溶解または分散させ、メチルエチルケトンで不揮発分70重量%となるように調整し、高速撹拌装置を用い撹拌して樹脂ワニスPを調製した。
なお、表1における各成分の配合割合を示す数値は、熱硬化性樹脂組成物の固形分全体に対する各成分の配合割合(重量%)を示している。
(熱硬化性樹脂)
熱硬化性樹脂1::ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(NC-3000、日本化薬社製、エポキシ当量275g/eq)
熱硬化性樹脂2:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製、EPICLON 830S、エポキシ当量170g/eq)
熱硬化性樹脂3:ビフェニルアラルキル型多官能エポキシ樹脂(日本化薬社製、NC-3500、エポキシ当量205g/eq)
フェノール系硬化剤1:ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂(日本化薬社製、GPH-103、水酸基当量230g/eq)
フェノール系硬化剤2:フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製、PR-HF-3)
フェノール系硬化剤3:ビフェニルアラルキル型多官能フェノール樹脂(明和化成社製、SH-002-02、水酸基当量135g/eq)
アミン系硬化剤1:4,4’-メチレンビス(2,6-ジエチルアニリン)(ロンザジャパン社製、MDEA、アミン価155g/eq)
フェノキシ樹脂1:フェノキシ樹脂(三菱化学社製、YX6900)
フェノキシ樹脂2:ビスフェノールA型フェノキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、1256)
エステル化エポキシ樹脂1:エステル化エポキシ樹脂(三菱化学社製、YL7899、重量平均分子量25,000)
シリコーン変性ポリイミド樹脂1:下記の調製方法で得られたシリコーン変性ポリイミド樹脂1
[シリコーン変性ポリイミド樹脂1の調製方法]
温度計、撹拌機、原料投入口を備えた四つ口のセパラブルフラスコ中に、酸成分として4,4-ビスフェノールA酸二無水物43.38g(0.0833モル)をアニソール220.24g、トルエン55.06gに懸濁させた。そして、ジアミン成分としては、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン23.39g(0.05モル)とα,ω―ビス(3-アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン27.87g(0.0333モル)を投入し、アミック酸を形成した。
次いでディーンスターク還流冷却管を取り付け、オイルバスにより加熱すると懸濁溶液が溶解し透明になった。この際、イミド化に伴い発生する水をトルエンとの共沸により系外へ除去した。2時間加熱還流したところで反応を終了した。冷却後、大量のメタノール中に投入しポリイミド樹脂を析出させた。固形分をろ過後、70~80℃で12時間減圧乾燥し溶剤を除き固形のシリコーン変性ポリイミド樹脂を得た。重量平均分子量Mwは46,000である。
無機充填材1:シリカ粒子(アドマテックス社製、SC4050、平均粒径1.1μm)(カップリング剤)
カップリング剤1:エポキシシランカップリング剤(GE東芝シリコーン株式会社製、A-187)
(硬化促進剤)
硬化促進剤1:イミダゾール化合物(2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシイミダゾール、四国化成工業社製、キュアゾール2P4MHZ)
厚み38μmのPETフィルムの片面に、コンマコーター装置を用いて乾燥後の樹脂層の厚みの総和が30μmとなるように、得られた樹脂ワニスPを塗工し、これを160℃の乾燥装置で3分間乾燥して、PETフィルム上に絶縁膜が積層された樹脂シート(キャリア付き樹脂膜)を得た。
2ステージビルドアップラミネーター(ニチゴー・モートン社製 CVP300)を用いて、厚さ30μmの樹脂シート(キャリア付き樹脂膜)から積層体を製造した。具体的には、厚み100μmのELC-4785TH-G(住友ベークライト社製、銅箔12μm)を用いて、ドリル機で所定のところを開孔して、無電解めっきにより、導通を図り、銅箔をエッチングして回路形成面を有する残銅60%のコア層を作製した。また、キャリア付き樹脂膜の樹脂膜を枚葉にカットし、上記CVP300にセットして上記コア層に仮付けし、真空ラミネーター内で120℃、0.7MPa、30秒間真空ラミネーションをおこなった。
その後、ニチゴー・モートン社製CPV300が備えるホットプレス装置を用いて、100℃、0.6MPa、60秒間ホットプレスして平滑化した。
その後、PETフィルムを剥離した後、熱風乾燥装置に、得られた積層体を160℃、60分間入れ、ビルドアップ用プリプレグの熱硬化性樹脂の硬化反応をおこなった。
つぎに、得られた積層板に炭酸レーザーによりビア孔を形成した。ビア内および、樹脂層表面を、60℃の膨潤液(アトテックジャパン社製、スウェリングディップ セキュリガント P)に5分間浸漬し、さらに80℃の過マンガン酸カリウム水溶液(アトテックジャパン社製、コンセントレート コンパクト CP)に30分浸漬後、中和して粗化処理をおこなった。
これを脱脂、触媒付与、活性化の工程を経た後、無電解銅めっき皮膜を約0.5μm形成し、レジストを形成し、無電解銅めっき皮膜を給電層としてパターン電気めっき銅20μm形成させ、回路加工を施した。つぎに、熱風乾燥装置にて200℃で60分間アニール処理を行った後、フラッシュエッチングで給電層を除去した。次いで、ソルダーレジスト層を形成し、半導体素子搭載パッドなどが露出するように開口部を形成した。最後に、ソルダーレジスト層から露出した回路層上へ、無電解ニッケルめっき層3μmと、さらにその上へ、無電解金めっき層0.1μmとからなるめっき層を形成し、得られた基板を50mm×50mmサイズに切断し、プリント配線基板を得た。
半導体パッケージは、得られたプリント配線基板上に半田バンプを有する半導体素子(TEGチップ、サイズ10mm×10mm、厚み0.1mm)を、フリップチップボンダー装置を用いて、加熱圧着により搭載した。次に、IRリフロー炉で半田バンプを溶融接合した後、液状封止樹脂(住友ベークライト社製、CRP-4152S)を充填し、その後、液状封止樹脂を硬化させることで半導体パッケージを得た。尚、液状封止樹脂は、温度150℃、120分の条件で硬化させた。上記半導体素子の半田バンプは、Sn/Pb組成の共晶で形成されたものを用いた。最後に14mm×14mmのサイズにルーターで個片化し、半導体パッケージを得た。
上記キャリア付き樹脂膜で得られた厚み30μmの樹脂膜を4枚重ね、銅箔を用いてホットプレスを用いて200℃、1kgf/mm2のプレス条件で、2時間加熱加圧し、樹脂膜を硬化させた。次いで、得られた硬化物の銅箔をエッチングにより除去し、サンプルとして硬化物を製造した。
得られた硬化物からを6mm角に5枚切り出してサンプルとし、85℃の乾燥機内に2時間放置した後のサンプルの初期重量Aを測定し、その後、85℃、湿度85%の槽内に当該サンプルを配置し、サンプルの重量Bを計測することにより、吸水率の時間変化を算出した。
ここで、サンプルの吸水率(%)は以下の式で示される。
吸水率[%]:((B-A)/A)×100
A:85℃の乾燥機内に2時間放置した後の重量(mg)
B:85℃、湿度85%の槽内に、4時間放置した後の重量(mg)
得られた硬化物を、縦100mm×横6mm×厚み0.1mmの試験片に切り出した。引張り試験は、一定距離離間して配置されたチャックに当該試験片を挟み、試験片が破断するまで一定速度で引っ張る評価を行った。このとき、精密万能試験機(島津製作所社製、オートグラフAG-IS)を用い、初期チャック間距離L:20mm、試験片の厚さ:0.1mm、測定温度:25℃、試験速度:1mm/分の条件を使用した。上記引張り試験において、引張り伸び率(%)は、上記条件で破断したときの変位量と初期チャック間距離より算出した。
破断点エネルギーは、伸びの原点(初期チャック間距離)から各試験片の破断点(試験片が破断したときの変位量)までの応力を変位で積分することによって算出した。得られた破断点エネルギーを試験片の体積で割り、単位体積当たりの破断点エネルギー(mJ/mm3)を得た。結果を表1に示す。
得られたプリント配線基板を用いて、JIS C-6481:1996に準拠して、上述の粗化処理後の23℃におけるピール強度を測定した。
ここで、当該粗化処理後の表面粗さRaについて、レーザー顕微鏡(KEYENCE社製、VK-8510、条件;PITCH0.02μm、RUNmodeカラー超深度)を用いて測定した。表面粗さRaは、10点測定し、10点の平均値とした。
得られた半導体パッケージについて、JEDEC(レベル1)に準拠して、温度85℃、湿度85%、時間168時間の前処理を行い、その後、260℃に達するリフロー炉に3回通し、超音波探傷装置でビア内のめっき、および配線形成されためっきについて評価した。各符号は以下の通りである。
○:めっき膨れ無し
△:リフロー2回まで、めっき膨れ無し
×:リフロー1回以下で、めっき膨れ有り
これらに対して、実施例1~4の熱硬化性樹脂組成物は、吸水性が低く、かつ伸び性が高いため、デスミア処理後における絶縁層の表面粗さRaが小さく、かつピール強度が大きくなることから、デスミア耐性に優れており、表面粗さとピール強度のバランスに優れたSAP特性を有する絶縁層を実現することができことが分かった。また、実施例1~4の熱硬化性樹脂組成物は、比較例1~4に比べて、吸湿耐熱性に優れることが分かった。また、実施例1~4から得られる絶縁層は、プリント配線基板のビルドアップ層を構成する絶縁層に好適であることが分かった。
以下、参考形態の例を付記する。
1. プリント配線基板における絶縁層を形成するために用いられる熱硬化性樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
無機充填材と、を含み、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の、85℃、85%相対湿度の不飽和吸水率が、0.35%以下であり、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の、破断エネルギーが、4mJ/mm 3 以上である、熱硬化性樹脂組成物。
2. 1.に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
当該熱硬化性樹脂組成物を200℃、1hで硬化した硬化物の、引張伸び率が6%以上である、熱硬化性樹脂組成物。
3. 1.または2.に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記無機充填材がシリカを含む、熱硬化性樹脂組成物。
4. 1.から3.のいずれか1つに記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記無機充填材の含有量が、当該熱硬化性樹脂組成物の固形分全体に対して、40質量%以上85質量%以下である、熱硬化性樹脂組成物。
5. 1.から4.のいずれか1つに記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂が、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂を含む、熱硬化性樹脂組成物。
6. 1.から5.のいずれか1つに記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記硬化剤は、フェノール系硬化剤、シアネート系硬化剤、活性エステル系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤からなる群から選択される一種以上を含む、熱硬化性樹脂組成物。
7. 1.から6.のいずれか1つに記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
重量平均分子量Mwが5,000以上200,000以下のエステル化エポキシ樹脂またはシリコーン変性ポリイミド樹脂をさらに含む、熱硬化性樹脂組成物。
8. 1.から7.のいずれか1つに記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
セミアディティブプロセス用の熱硬化性樹脂組成物。
9. キャリア基材と、
前記キャリア基材上に設けられている、1.から8.のいずれか1つに記載の熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜と、を備える、キャリア付樹脂膜。
10. 1.から8.のいずれか1つに記載の熱硬化性樹脂組成物を繊維基材に含浸してなる、プリプレグ。
11. 1.から8.のいずれか1つに記載の熱硬化性樹脂組成物の硬化物で構成された絶縁層を備える、プリント配線基板。
12. 11.に記載のプリント配線基板と、
前記プリント配線基板の回路層上に搭載された、または前記プリント配線基板に内蔵された半導体素子と、を備える、半導体装置。
12 キャリア付樹脂膜
20 絶縁膜
30 プライマー層
40 キャリア基材
100 コア層
102 絶縁層
104 ビアホール
106 無電解金属めっき膜
108 金属層
200 半導体パッケージ
202 無電解金属めっき膜
204 レジスト
206 開口部
208 電解金属めっき層
210 開口部
220 金属層
230 ソルダーレジスト層
240 半導体素子
250 半田バンプ
260 封止材層
Claims (14)
- プリント配線基板における絶縁層を形成するために用いられる熱硬化性樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
無機充填材と、を含み、
前記無機充填材の含有量が、当該熱硬化性樹脂組成物の固形分全体に対して、50重量%以上85重量%以下であり、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の、85℃、85%相対湿度の不飽和吸水率が、0.35%以下であり、
当該熱硬化性樹脂組成物の硬化物の、破断エネルギーが、4mJ/mm3以上であって、
重量平均分子量Mwが5,000以上200,000以下のエステル化エポキシ樹脂またはシリコーン変性ポリイミド樹脂をさらに含む、熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
当該熱硬化性樹脂組成物を200℃、1hで硬化した硬化物の、引張伸び率が6%以上である、熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1または2に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記無機充填材がシリカを含む、熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記シリコーン変性ポリイミド樹脂が、4,4-ビスフェノールA酸二無水物とジアミン成分との反応物であるポリアミック酸のイミド化物である、熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂が、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂を含む、熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記硬化剤は、フェノール系硬化剤、シアネート系硬化剤、活性エステル系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤からなる群から選択される一種以上を含む、熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
セミアディティブプロセス用の熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記エステル化エポキシ樹脂の含有量は、当該熱硬化性樹脂組成物の溶媒を除く全固形分100重量%に対して、3重量%以上、70重量%以下である、熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記シリコーン変性ポリイミド樹脂の含有量は、当該熱硬化性樹脂組成物の溶媒を除く全固形分100重量%に対して、3重量%以上、70重量%以下である、熱硬化性樹脂組成物。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物であって、
前記エステル化エポキシ樹脂が、下記一般式(1)で表される化合物を含む、熱硬化性樹脂組成物。
(上記式(1)中、Aは、上記式(2)で表される構造を含み、R 1 及びR 2 は、互いに異なっていてもよく、水素原子又は上記式(3)で表される構造である。ただし、R 1 及びR 2 の少なくともいずれか一方は上記式(3)で表される基である。R 3 の5モル%以上は炭素数1~10の脂肪族カルボニル基又は芳香族カルボニル基で、残りは水素原子であり、nは繰り返し数の平均値であり5以上500以下である。上記式(2)中、X 1 は直接結合、炭素数1~13の2価の炭化水素基、-O-、-S-、-SO 2 -、-C(CF 3 ) 2 -及び-CO-から選ばれる基であり、R 4 ~R 11 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~12のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~12のアルケニル基、炭素数1~12のアルキニル基から任意に選ばれる基である。) - キャリア基材と、
前記キャリア基材上に設けられている、請求項1から10のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂膜と、を備える、キャリア付樹脂膜。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物を繊維基材に含浸してなる、プリプレグ。
- 請求項1から10のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物の硬化物で構成された絶縁層を備える、プリント配線基板。
- 請求項13に記載のプリント配線基板と、
前記プリント配線基板の回路層上に搭載された、または前記プリント配線基板に内蔵された半導体素子と、を備える、半導体装置。
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