JP3868372B2

JP3868372B2 - Insulation sheet, insulation sheet with metal foil and multilayer printed wiring board

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Publication number: JP3868372B2
Application number: JP2002375620A
Authority: JP
Inventors: 猛八月朔日; 達弘吉田; 孝幸馬塲; 政貴新井
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2004202895A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁シート、金属箔付き絶縁シートおよび多層プリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の高機能化等の要求に伴い、電子部品は、高密度集積化、さらには高密度実装化が進んでいる。そのため、これらの電子機器に使用される多層プリント配線板等は、より小型化、かつ高密度化が要求されている。
【０００３】
多層プリント配線板等を高密度化するには、従来のドリル加工で形成される貫通孔の形成による多層化技術では限界であり、最近ではビルドアップ工法が多く採用されている。
ビルドアップ工法により得られる多層プリント配線板は、主に樹脂のみで構成される絶縁層と導体層とを順次積層して成形して層間接続を行うことにより回路配線の高密度化を図っている。
【０００４】
特に、多層プリント配線板の中でも半導体チップ搭載用基板（インターポーザ）は、上記ビルドアップ工法による回路配線の高密度化が行われている。
また、半導体チップ搭載用基板は、さらなる小型化、高速化を図るために半導体チップとの接続に微細なバンプを使用したＦＣ(Ｆｌｉｐ・Ｃｈｉｐ)を搭載する構造が採用されている。
近年、ＦＣにおいては、微細バンプ形成の容易さや、環境に対して有害な鉛の使用を抑える目的等から、高温半田（ｐｂ９５等）による液相−固相拡散接続に替わり、金スタッドバンプによる固相−固相拡散接続が採用される場合が多い。このため、半導体チップ搭載用基板には、高温、高圧下での半導体チップの実装性および半導体チップ搭載後の実装信頼性が要求される。
しかし、従来のビルドアップ配線板からなる半導体チップ搭載用基板は、金スタッドバンプによる固相−固相拡散接続時にバンプ接続用のパッドが沈み込むことにより接続不良を引き起こしたりして実装性が不十分であった。
さらに従来の半導体チップ搭載用基板は、絶縁層の厚さが変化することにより絶縁不良を引き起こしたりして実装信頼性が不十分であった。
このような問題は、多層プリント配線板の他の分野においても生じていた。
【０００５】
【特許文献】
特開２００１−１８９５３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、多層プリント配線板に用いた場合に半導体チップの実装性に優れる絶縁シートおよび金属箔付き絶縁シートを提供することである。
また、本発明の目的は、半導体チップの実装性に優れる多層プリント配線板を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（９）に記載の本発明により達成される。
（１）２以上の異種の硬化性樹脂と無機充填材とを含む樹脂組成物で構成される絶縁シートであって、前記２以上の異種の硬化性樹脂は、ａ：シアネート樹脂とエポキシ樹脂、ｂ：シアネート樹脂とノボラック樹脂、ｃ：エポキシ樹脂とフェノール樹脂またはｄ：シアネート樹脂とエポキシ樹脂とフェノール樹脂との組み合わせであり、該絶縁シートの２５０℃での弾性率が１００[ＭＰａ]以上であることを特徴とする絶縁シート。
（２）２以上の異種の硬化性樹脂と無機充填材とを含む樹脂組成物で構成される絶縁シートであって、前記２以上の異種の硬化性樹脂は、ａ：シアネート樹脂とエポキシ樹脂、ｂ：シアネート樹脂とノボラック樹脂、ｃ：エポキシ樹脂とフェノール樹脂またはｄ：シアネート樹脂とエポキシ樹脂とフェノール樹脂との組み合わせであり、該絶縁シートの２５０℃での弾性率をＡ[ＭＰａ]とし、２００℃での弾性率をＢ[ＭＰａ]としたとき、（Ａ−Ｂ）／５０≧−６０[ＭＰａ／℃]なる関係を満足することを特徴とする絶縁シート。
（３）前記絶縁シートの２５０℃での弾性率が１００[ＭＰａ]以上である上記（２）に記載の絶縁シート。
（４）重量平均分子量が異なる２以上のエポキシ樹脂同士またはシアネート樹脂同士と無機充填剤とを含む樹脂組成物で構成される絶縁シートであって、該絶縁シートの２５０℃での弾性率が１００[ＭＰａ]以上であることを特徴とする絶縁シート。
（５）重量平均分子量が異なる２以上のエポキシ樹脂同士またはシアネート樹脂同士と無機充填剤とを含む樹脂組成物で構成される絶縁シートであって、該絶縁シートの２５０℃での弾性率をＡ[ＭＰａ]とし、２００℃での弾性率をＢ[ＭＰａ]としたとき、（Ａ−Ｂ）／５０≧−６０[ＭＰａ／℃]なる関係を満足することを特徴とする絶縁シート。
（６）前記無機充填材は、球状シリカである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の絶縁シート。
（７）前記無機充填材の含有量は、前記樹脂組成物全体の２０〜７０重量％である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の絶縁シート。
（８）上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の絶縁シートと、金属箔とが積層されていることを特徴とする金属箔付き絶縁シート。
（９）上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の絶縁シートを用いることを特徴とする多層プリント配線板。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の絶縁シート、金属箔付き絶縁シートおよび多層プリント配線板について説明する。
本発明の絶縁シートは、硬化性樹脂と無機充填材とを含む樹脂組成物で構成される絶縁シートであって、該絶縁シートの２５０℃での弾性率が１００[ＭＰａ]以上であることを特徴とするものである。
また、本発明の絶縁シートは、硬化性樹脂と無機充填材とを含む樹脂組成物で構成される絶縁シートであって、該絶縁シートの２５０℃での弾性率をＡ[ＭＰａ]とし、２００℃での弾性率をＢ[ＭＰａ]としたとき（Ａ−Ｂ）／５０≧−６０[ＭＰａ／℃]であることを特徴とするものである。
また、本発明の金属箔付き絶縁シートは、上記絶縁シートと、金属箔とが積層されていることを特徴とするものである。
また、本発明の多層プリント配線板は、上記絶縁シートを用いることを特徴とするものである。
【０００９】
以下、本発明の絶縁シートについて説明する。
本発明の絶縁シートは、硬化性樹脂と無機充填材とを含む樹脂組成物で構成される絶縁シートであり、該絶縁シートの２５０℃での弾性率が１００[ＭＰａ]以上である。これにより、本発明の絶縁シートを用いて多層プリント配線板（特に半導体チップ搭載用基盤）の半導体チップの実装性を向上することができる。すなわち、絶縁シートが２５０℃という高温においても高い弾性率を有しているため、金スタッドバンプ接続時に生じるパッドの沈み込みを改善することができる。したがって、絶縁不良が生じることなく半導体チップの実装性を向上することができる。
さらに、絶縁シートが半導体チップを搭載するような高温においても高い弾性率を有しているため、金スタッドバンプによるバンプ接続時に用いる超音波がバンプ接続部へ有効に伝達されるため、バンプ接続部の強度を向上することもできる。したがって、半導体チップ搭載後の実装信頼性も向上することができる。
なお、前記絶縁シートの弾性率（貯蔵弾性率）は、例えば動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）で測定することができる。測定条件としては、例えば引っ張りモードで５℃／分の昇温速度が挙げられる。
【００１０】
従来、バンプは半田により接続されていた。しかし、近年のバンプの微細化、環境問題に伴う鉛フリー化の要請により、金スタッドバンプを用いる方法が行われてきている。本発明の絶縁シートは、金スタッドバンプに対しても十分な半導体チップの実装性および半導体チップ搭載後の実装信頼性を有する多層プリント配線板（特に半導体チップ搭載用基板）の提供を可能とするものである。
【００１１】
また、前記絶縁シートの２５０℃での弾性率は、１００[ＭＰａ]以上が好ましく、特に１５０[ＭＰａ]〜２．０[ＧＰａ]が好ましい。弾性率が前記下限値未満であると実装性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても実装性に何ら問題はないが、半導体チップ搭載用基板の構造によっては、バンプ接続部への応力が増大し、実装信頼性が低下する場合がある。
【００１２】
また、前記絶縁シートの２６０℃での弾性率は、特に限定されないが、１００[ＭＰａ]以上であることが好ましく、特に１５０[ＭＰａ]〜２．０[ＧＰａ]であることが好ましい。２６０℃での弾性率が前記範囲内であると特に高温での半導体チップを実装する際の半田実装性を特に向上することができる。
【００１３】
なお、半導体チップの搭載温度は、特に限定されることはなく２５０℃とは限らない。例えば２５０℃よりも低い２００℃で半導体チップを搭載しても構わない。そこで、実際には、前記絶縁シートの半導体チップを搭載する温度での弾性率が、１００[ＭＰａ]以上であることが好ましく、特に１５０[ＭＰａ]〜２．０[ＧＰａ]であることが好ましい。弾性率が前記範囲内であると半導体チップの実装性および実装信頼性を特に向上することができる。
前記弾性率は、半導体チップ搭載時に、１つのバンプ当たりにかかる圧力が約１００[ＭＰａ]であることから見積もられたものである。すなわち、絶縁シートの弾性率が１つのバンプにかかる圧力以上であれば、圧縮変形に耐え得るものとなる。
絶縁シートの弾性率は、実装性の点では高ければ高いほど好ましい。しかし、２５０℃での弾性率が高く、後述する熱膨張率が大きい場合にはバンプへの応力が大きくなり実装信頼性が低下する場合がある。すなわち、実装信頼性が低下する理由は、高弾性率を有する絶縁シートの熱膨張率と、半導体チップの熱膨張率との差が大きい場合、バンプに加わる応力歪が大きくなる場合があるからである。
また、半導体チップ搭載時の絶縁シートの圧縮変形量は、特に限定されないが、１０μｍ以下が好ましく、特に５μｍ以下が好ましく、最も２μｍ以下が好ましい。圧縮変形量が前記範囲内であると、実装性に特に優れる。
【００１４】
前記硬化性樹脂としては、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、ビスフェノールＡ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等のフェノール樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、ビスフェノールＦ型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂等のシアネート樹脂等が挙げられる。これらの中でもシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）が好ましい。これにより、絶縁シートの弾性率を容易に向上させることができる。また、シアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）は、ガラス転移温度以上においても弾性率の低下が小さく、高温で高弾性率を維持することが可能となる。
前記シアネート樹脂のシアネート基は、加熱により３量化し、高い架橋密度を有するトリアジン環を形成する。そのため、シアネート樹脂を用いると、特に高温領域における高弾性率化が図れる。特にガラス転移温度以上の温度における弾性率が低下するのを改善することができる。
【００１５】
前記シアネート樹脂は、例えばハロゲン化シアン化合物とフェノール類とを反応させて得られるようなものを挙げることができる。前記シアネート樹脂をプレポリマー化したものも、本発明のシアネート樹脂に含むものである。
前記シアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）の重量平均分子量は、特に限定されないが、５００〜４，５００が好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であると架橋密度が小さく半導体チップの実装信頼性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると反応が完結できない場合がある。
前記重量平均分子量は、例えばゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いたポリスチレン換算で測定することができる。
【００１６】
前記硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の２０〜７０重量％が好ましく、特に３０〜６０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると半導体チップの実装性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると架橋密度が高くなり自由体積が増えるため耐湿性が低下する場合がある。
また、硬化性樹脂として、特にシアネート樹脂を用いる場合、その含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の１０〜６０重量％が好ましく、特に２５〜４０重量％が好ましい。
【００１７】
前記硬化性樹脂は、特に限定されないが、２以上の同種のまたは異種の硬化性樹脂を含むことが好ましい。これにより、半導体チップの実装性と絶縁シートの耐湿性等の両立を図ることができる。
前記２以上の同種の硬化性樹脂とは、例えばノボラック型シアネート樹脂とビスフェノール型シアネート樹脂との組み合わせ、ノボラック型エポキシ樹脂とビスフェノール型エポキシ樹脂等との組み合わせを挙げることができる。
また、前記２以上の異種の硬化性樹脂とは、例えばシアネート樹脂とエポキシ樹脂、シアネート樹脂とノボラック樹脂、エポキシ樹脂とフェノール樹脂、シアネート樹脂、エポキシ樹脂とフェノール樹脂等との組み合わせを挙げることができる。これらの中でもシアネート樹脂、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の組み合わせが好ましい。フェノール樹脂は、シアネート樹脂の架橋反応を促進するのに有効であり、シアネート樹脂の触媒として作用した後、エポキシ樹脂の硬化剤として作用することができるからである。そのため、エポキシ樹脂とフェノール樹脂との硬化物が、シアネート樹脂の架橋反応により生じる自由体積をより低減し、それによって耐湿性を向上することができる。
【００１８】
また、前記硬化性樹脂は、特に限定されないが、重量平均分子量が異なる２以上の硬化性樹脂を含むものであることが好ましい。これにより、絶縁シートの成形性を向上することができる。また、プレス成形時の回路埋め込み性とフロー制御との両立を図ることができる。
具体的には、例えば第１のエポキシ樹脂と、前記第１のエポキシ樹脂よりも重量平均分子量の高い第２のエポキシ樹脂との混合物を含むことが好ましい。これにより、プレス成形時の回路埋め込み性とフロー制御との両立を図ることができる。
【００１９】
前記第１のエポキシ樹脂としては、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でもアリールアルキレン型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、難燃性、吸湿半田耐熱性を向上することができる。ここで、アリールアルキレン型エポキシ樹脂とは、繰り返し単位中に一つ以上のアリールアルキレン基を有するエポキシ樹脂をいう。例えばキシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でもビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂が好ましい。
【００２０】
前記第１のエポキシ樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、重量平均分子量４，０００以下が好ましく、特に重量平均分子量５００〜３，５００が好ましく、最も８００〜３，０００が好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であると絶縁シートにタックが生じる場合があり、前記上限値を超えると半田耐熱性、回路埋め込み性が低下する場合がある。
【００２１】
前記第１のエポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の３〜３０重量％が好ましく、特に５〜２０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると特に吸湿半田耐熱性を向上することができる。
【００２２】
前記第２のエポキシ樹脂としては、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でもビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、銅箔等との密着性を向上することができる。
【００２３】
前記第２のエポキシ樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、５，０００以上が好ましく、特に５，５００〜１００，０００が好ましく、最も８，０００〜８０，０００が好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であると絶縁シートの成形性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えるとエポキシ樹脂の溶解性が低下する場合があり、それによって作業性が低下する場合がある。
【００２４】
前記第２のエポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の３〜３０重量％が好ましく、特に５〜２０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると特に絶縁シートの成形性、多層プリント配線板製造時の内層回路密着性を向上することができる。
【００２５】
前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、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、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。これらの中でもシリカ、特に球状シリカが好ましく、球状溶融シリカが最も好ましい。これにより、無機充填材の充填性を向上することができ、それによって絶縁シートを特に低膨張化できる。また、球状シリカを用いることにより樹脂組成物の溶融粘度を低く維持することができる。
【００２６】
前記無機充填材の平均粒径は、特に限定されないが、０．０１〜５μｍが好ましく、特に０．２〜２μｍが好ましい。無機充填材の粒径が前記下限値未満であるとワニスの粘度が高くなるため、絶縁シートを作製する際の作業性が低下する場合がある。また、前記上限値を超えると、ワニス中で無機充填材の沈降等の現象が起こる場合がある。
【００２７】
前記無機充填材の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の２０〜７０重量％が好ましく、特に３５〜６０重量％が好ましい。含有量が前記下限値未満であると高弾性率化、低熱膨脹率化する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると流動性の低下により成形性が低下する場合がある。
【００２８】
前記樹脂組成物では、特に限定されないが、更にカップリング剤を含有することが好ましい。前記カップリング剤は、樹脂と無機充填剤の界面の濡れ性を向上させることにより、基材に対して樹脂および充填剤を均一に定着させ、耐熱性、特に吸湿後の半田耐熱性を改良することができる。
【００２９】
前記カップリング剤としては、通常用いられるものなら何でも使用できるが、これらの中でもエポキシシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アミノシランカップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる１種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。これにより、無機充填剤の界面との濡れ性が良くなり、耐熱性をより向上することができる。
【００３０】
前記カップリング剤の含有量は、無機充填材１００重量部に対して０．０５〜３重量部好ましく、特に０．１〜２重量部が好ましい。含有量が前記下限値未満であると無機充填材を十分に被覆できず耐熱性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると絶縁シートの曲げ強度が低下する場合がある。
【００３１】
また、前記樹脂組成物の硬化を促進するため、公知の硬化触媒を用いても良い。
前記硬化触媒としては、例えばナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルトオクチル酸錫、オクチル酸コバルト等に代表される有機金属塩、銅アセチルアセトナート、アルミニウムアセチルアセトナート、コバルトアセチルアセトナート等に代表される有機金属錯体、トリエチルアミン、トリブチルアミン、キノリン、イソキノリン等の三級アミン類、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム等の四級アンモニウム塩、フェノール、ノニルフェノール、カテコール、ピロガール、ジヒドロキシナフタレンに代表される芳香族ヒドロキシ化合物、２−メチルイミダゾール、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、ビス（２−エチル−４−メチル−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−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−アミノエチル−２−メチルイミダゾール、１−（シアノエチルアミノエチル）−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニル−４，５−ビス（シアノエトキシメチルイミダゾール）あるいはトリアジン付加型イミダゾール等に代表されるイミダゾール類等がある。これらは単独で使用しても２種以上を併用しても良い。
【００３２】
更に、前記樹脂組成物にはボイドを防止するための消泡剤、難燃性を向上するための液状または粉末の難燃剤、靭性、密着性を向上させるためにフェノキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等の熱可塑性樹脂等を添加することもできる。
【００３３】
また、本発明の絶縁シートは、硬化性樹脂と無機充填材とを含む樹脂組成物で構成される絶縁シートであって、該絶縁シートの２５０℃での弾性率をＡ[ＭＰａ]とし、２００℃での弾性率をＢ[ＭＰａ]としたとき（Ａ−Ｂ）／５０≧−６０[ＭＰａ／℃]なる関係を満足するものである。これにより、半導体チップの搭載温度の変化に対する順応性の高い多層プリント配線板（特に半導体チップ搭載用基板）を提供することができる。すなわち、半導体チップの搭載温度の変化に対しても影響の少ない多層プリント配線板を得ることができる。
前記絶縁シートの２５０℃での弾性率Ａ[ＭＰａ]と、２００℃での弾性率Ｂ[ＭＰａ]との関係（Ａ−Ｂ）／５０は、−５０[ＭＰａ／℃]以上を満足することが好ましく、特に−３０〜０[ＭＰａ／℃]を満足することが好ましい。前記範囲内で特に半導体チップの実装性を向上することができる。
また、前記関係を満足する絶縁シートの２５０℃の弾性率は、特に限定されないが、１００[ＭＰａ]以上であることが好ましい。これにより、特に高温での半導体チップの実装性に優れる。
【００３４】
次に、本発明の金属箔付き絶縁シートについて説明する。
本発明の金属箔付きシートは、前記絶縁シートと、金属箔とが積層されているものである。
すなわち、金属箔の少なくとも片面に前記絶縁シートが形成されているものである。
前記金属箔付き絶縁シートを製造する方法としては、例えば予め作製した絶縁シートと金属箔とを加熱加圧する方法、金属箔に絶縁シートを構成する樹脂組成物のワニスを塗布して乾燥する方法等が挙げられる。これらの中でも金属箔に絶縁シートを構成する樹脂組成物のワニスを塗布して乾燥する方法が好ましい。これにより、効率良く金属箔付き絶縁シートを製造することができる。
【００３５】
金属箔に絶縁シートを構成する樹脂組成物のワニスを塗布して乾燥する方法を用いる場合、前記樹脂組成物をアルコール類、エーテル類、アセタール類、ケトン類、エステル類、アルコールエステル類、ケトンアルコール類、エーテルアルコール類、ケトンエーテル類、ケトンエステル類やエステルエーテル類等の有機溶媒に溶解して、絶縁シート製造用のワニスを作製する。次に、前記ワニスを金属箔上に塗工、乾燥して得ることができる。
【００３６】
前記金属箔を構成する金属としては、例えば銅または銅系合金、鉄または鉄系合金、アルミまたはアルミ系合金等が挙げられる。
また、前記金属箔付き絶縁シートの絶縁層の厚さは、特に限定されないが、１０〜１００μｍが好ましく、特に２０〜８０μｍが好ましい。厚さが前記範囲内であると特に絶縁層の割れ等を防止する効果を向上することができる。
【００３７】
次に、本発明の多層プリント配線板について説明する。
本発明の多層プリント配線板は、前記絶縁シートを用いるものである。
例えば、内層回路の片面または両面に前記絶縁シートを重ね合わせて、さらに導体層を形成して得られる。また、内層回路の片面または両面に上記の金属箔付き絶縁シートを重ね合わせて加熱、加圧して得られる。
前記加熱温度は、特に限定されないが、１４０〜２４０℃が好ましい。前記加圧圧力は、特に限定されないが、１０〜４０ｋｇ／ｃｍ^２が好ましい。
前記内層回路板は、例えば銅張積層板の両面に回路を形成し、黒化処理したもの等を挙げることができる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例により詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
▲１▼樹脂ワニスの調製
硬化性樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂（ＰＴ−３０、ロンザ株式会社製、重量平均分子量１，３００）２０重量％と、ノボラック型シアネート樹脂（ＰＴ−６０、ロンザ株式会社製、重量平均分子量２，３００）１０重量％と、ビスフェノールＡ型、Ｆ型混合エポキシ樹脂（エピコート４２７５、ＪＥＲ製、重量平均分子量５７，０００）１０重量％と、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００Ｐ、日本化薬株式会社製、エポキシ当量２７５）１９．５重量％と、硬化剤として２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成工業株式会社製）０．５重量％とをメチルエチルケトンに溶解、分散させた。
更に、エポキシシランカップリング剤（Ａ−１８７、日本ユニカー株式会社製）を無機充填材１００重量部に対して０．５重量部添加して表面処理した球状溶融シリカ（ＳＯ−２５Ｈ、アドマテックス株式会社製）４０重量％を無機充填材として配合し、高速攪拌機を用いて１０分間攪拌してＲ．Ｃ．６５％の樹脂ワニスを得た。
【００４０】
▲２▼銅箔付き絶縁シートの作製
上記樹脂ワニスを厚さ１８μｍの銅箔のアンカー面に、乾燥後の樹脂厚さが６０μｍとなるようコンマコーターにて塗工して銅箔付き絶縁シートを得た。
【００４１】
▲３▼樹脂板の作製
上記銅箔付き絶縁シートの絶縁シート面を重ね合わせて、圧力２ＭＰａ、温度２００℃で９０分加熱加圧成形し、両面の銅箔をエッチング除去して、厚さ１２０μｍの樹脂板を作製した。絶縁シートの２５０℃の弾性率は、１，５００ＭＰａであった。
【００４２】
▲４▼ビルドアップ配線板の作製
上記銅箔付き絶縁シートを、所定の内層回路が形成されたプリント配線板に重ねて、圧力３．５ＭＰａ、温度２００℃で９０分加熱加圧成形した。内外層の接続は、ＣＯ_２レーザによるウインドー法にて行い、所定の導体パターンを有する４層ビルドアップ配線板を作製した。
【００４３】
（実施例２）
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
硬化性樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂（ＰＴ−３０）２０重量％と、ノボラック型シアネート樹脂（ＰＴ−６０）５重量％と、ビスフェノールＡ型、Ｆ型混合エポキシ樹脂（エピコート４２７５）１５重量％と、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００Ｐ）９．５重量％とを用い、硬化剤として２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール０．５重量％と、無機充填材として表面処理した球状溶融シリカ（ＳＯ−２５Ｈ）５０重量％を用いた。なお、絶縁シートの２５０℃の弾性率は、１，６００ＭＰａであった。
【００４４】
（実施例３）
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
硬化性樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂（ＰＴ−３０）２０重量％と、ビスフェノールＡ型、Ｆ型混合エポキシ樹脂（エピコート４２７５）２０重量％と、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００Ｐ）１９．５重量％とを用い、硬化剤として２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール０．５重量％と、無機充填材として表面処理した球状溶融シリカ（ＳＯ−２５Ｈ）４０重量％を用いた。なお、絶縁シートの２５０℃の弾性率は、３００ＭＰａであった。
【００４５】
（実施例４）
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
硬化性樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂（上述のＰＴ−３０）を２０重量％と、ノボラック型シアネート樹脂（上述のＰＴ−６０）４０重量％と、ビスフェノールＡ型、Ｆ型混合エポキシ樹脂（エピコート４２７５）５重量％と、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００Ｐ）４．８重量％とを用い、硬化剤として２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール０．２重量％と、無機充填材として表面処理した球状溶融シリカ（ＳＯ−２５Ｈ）３０重量％を用いた。なお、絶縁シートの２５０℃の弾性率は、１，０００ＭＰａであった。
【００４６】
（実施例５）
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
硬化性樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂（ＰＴ−３０）２０重量％と、ノボラック型シアネート樹脂（ＰＴ−６０）１５重量％と、ビスフェノールＡ型、Ｆ型混合エポキシ樹脂（エピコート４２７５）１５重量％と、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００Ｐ）１９．５重量％とを用い、硬化剤として２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール０．５重量％と、無機充填材として表面処理した球状溶融シリカ（ＳＯ−２５Ｈ）３０重量％を用いた。なお、絶縁シートの２５０℃の弾性率は、７００ＭＰａであった。
【００４７】
（実施例６）
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
硬化性樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂（ＰＴ−３０）を１０重量％と、ビスフェノールＡ型、Ｆ型混合エポキシ樹脂（エピコート４２７５）１０重量％と、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００）９．５重量％とを用い、硬化剤として２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール０．５重量％と、無機充填材として表面処理した球状溶融シリカ（ＳＯ−２５Ｈ）７０重量％を用いた。なお、絶縁シートの２５０℃の弾性率は、２，１００ＭＰａであった。
【００４８】
（実施例７）
無機充填材として以下のものを用いた以外は、実施例１と同様にした。
無機充填材として、破砕状シリカ（ＳＱ−ＰＬ２株式会社イズミテック社製）４０重量％を用いた。なお、絶縁シートの２５０℃の弾性率は、１，７００ＭＰａであった。
【００４９】
（実施例８）
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
硬化性樹脂として、多官能エポキシ樹脂（エピコートＥ１０３１Ｓ）２５重量％と、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００）４．５重量％とを用い、硬化剤として２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール０．５重量％と、無機充填材として球状溶融シリカ（ＳＯ−２５Ｈ）の配合量を７０重量％とした。なお、絶縁シートの２５０℃の弾性率は、１，０００ＭＰａであった。
【００５０】
（比較例１）
樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
硬化性樹脂として、ビスフェノールＡ型、Ｆ型混合エポキシ樹脂（エピコート４２７５）４０重量％と、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００Ｐ）１９．５重量％とを用い、硬化剤として２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール０．５重量％と、無機充填材として表面処理した球状溶融シリカ（ＳＯ−２５Ｈ）４０重量％を用いた。なお、絶縁シートの２５０℃の弾性率は、測定不能であった。
【００５１】
各実施例および比較例で得られた絶縁シートおよび多層プリント配線板について、下記の評価を以下の方法で行った。得られた結果を表１に示す。
▲１▼熱時弾性率
熱時弾性率は、厚さ１２０μｍの樹脂板で、ＤＭＡ（ＴＡインスツルメンツ製）を用いて５℃／分で昇温し、２５０℃の貯蔵弾性率および２００℃での貯蔵弾性率をそれぞれ測定した。
【００５２】
▲２▼熱膨張率
熱膨張率は、厚さ１２０μｍの樹脂板で、ＴＭＡ（ＴＡインスツルメンツ製）を用いて１０℃／分で昇温し、５０〜１５０℃の熱膨張率を測定した。
【００５３】
▲３▼実装性
実装性は、ツールボンディングしたときのパッド沈み込み量で評価した。具体的には、絶縁層厚さ６０μｍ、パッド仕様６０μｍ径の多層プリント配線板に、ボールボンダー（Ｋ＆Ｓ社製４５２４Ａ）を用い、ツール径；５０μｍφ、加重；１２０ｇ、温度；２５０℃で、超音波を印加しながら１秒間ツールボンディングした。
【００５４】
▲４▼ＴＣ（温度サイクル）試験
３００個のバンプを介して半導体素子と多層プリント配線板を接続するデイジーチェーン型の評価用半導体パッケージを１０個作製した。
上述の評価用半導体パッケージの導通を確認後、−５０℃で１０分、１２５℃で１０分を１サイクルとする温度サイクル（ＴＣ）試験を実施した。ＴＣ試験１，０００サイクル後の断線不良個数を評価した。
【００５５】
▲５▼ＰＣＴ
上記の評価用半導体パッケージを１２１℃／１００％（２気圧）で１９６時間処理した後の不良個数を評価した。
【００５６】
▲６▼絶縁信頼性試験
内外層に導体間隔５０μｍのくし形パターンを有する、絶縁信頼性試験用の４層プリント配線板を作製し、これらの絶縁抵抗を自動超絶縁抵抗計（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製）で測定した後、８５℃／８５％の雰囲気中で、直流電圧５０Ｖを印加、１０００時間経過後の絶縁抵抗を測定した。測定時の印加電圧は１００Ｖで１分とし、絶縁抵抗（Ω）を評価した。
【００５７】
【表１】

【００５８】
表１から明らかなように、実施例１〜８は、パッドの沈み込み量が小さく実装性が向上していた。
また、実施例１〜８は、温度サイクル試験において不良個数が無く、耐熱性にも優れていた。
また、実施例１〜８は、ＰＣＴ試験においても不良個数が無く、耐湿性にも優れていた。
また、実施例２、６および８は、特に熱膨張率が低くなっていた。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、多層プリント配線板に用いた場合に半導体チップの実装性に優れる絶縁シートおよび金属箔付き絶縁シートを提供することができる。
また、本発明によれば、半導体チップの実装性に優れる多層プリント配線板を提供することができる。
また、硬化性樹脂としてシアネート樹脂を用い、特定粒径を有する無機充填材と組み合わせた場合、特に実装性を向上することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an insulating sheet, an insulating sheet with a metal foil, and a multilayer printed wiring board.
[0002]
[Prior art]
Along with demands for higher functionality of electronic devices, electronic parts have been increasingly integrated with high density and further mounted with high density. For this reason, multilayer printed wiring boards and the like used in these electronic devices are required to be smaller and higher in density.
[0003]
In order to increase the density of multilayer printed wiring boards and the like, there is a limit in the multilayer technology by forming through holes formed by conventional drilling, and recently, a build-up method has been widely adopted.
The multilayer printed wiring board obtained by the build-up method is designed to increase the density of circuit wiring by sequentially laminating and forming an insulating layer mainly composed of a resin and a conductor layer and performing interlayer connection. .
[0004]
In particular, among the multilayer printed wiring boards, the semiconductor chip mounting substrate (interposer) has a high density of circuit wiring by the build-up method.
The semiconductor chip mounting substrate employs a structure in which FC (Flip / Chip) using fine bumps for connection to the semiconductor chip is mounted in order to further reduce the size and speed.
In recent years, in FC, in order to facilitate the formation of fine bumps and to suppress the use of lead that is harmful to the environment, liquid-solid phase diffusion connection using high-temperature solder (pb95, etc.) has been replaced by solid stud bumps. Phase-solid diffusion connections are often employed. For this reason, the semiconductor chip mounting substrate is required to have a mounting property of the semiconductor chip under high temperature and high pressure and mounting reliability after mounting the semiconductor chip.
However, a conventional semiconductor chip mounting substrate made of a build-up wiring board has poor mounting properties because the bump connection pad sinks at the time of solid-phase diffusion connection using gold stud bumps, causing connection failure. It was enough.
Further, the conventional semiconductor chip mounting substrate has insufficient mounting reliability due to an insulation failure caused by a change in the thickness of the insulating layer.
Such a problem has also occurred in other fields of multilayer printed wiring boards.
[0005]
[Patent Literature]
JP 2001-189536 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an insulating sheet excellent in mountability of a semiconductor chip and an insulating sheet with a metal foil when used for a multilayer printed wiring board.
Another object of the present invention is to provide a multilayer printed wiring board excellent in mountability of a semiconductor chip.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to (9).
(1) An insulating sheet composed of a resin composition containing two or more different curable resins and an inorganic filler, wherein the two or more different curable resins are: a: cyanate resin and epoxy resin; b: a cyanate resin and a novolak resin, c: an epoxy resin and a phenol resin, or d: a combination of a cyanate resin, an epoxy resin and a phenol resin, and the elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet is 100 [MPa] or more. An insulating sheet characterized by that.
(2) An insulating sheet composed of a resin composition containing two or more different curable resins and an inorganic filler, wherein the two or more different curable resins are: a: cyanate resin and epoxy resin; b: a cyanate resin and a novolak resin, c: an epoxy resin and a phenol resin, or d: a combination of a cyanate resin, an epoxy resin, and a phenol resin. The elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet is A [MPa], 200 An insulating sheet characterized by satisfying a relationship of (A−B) / 50 ≧ −60 [MPa / ° C.] when the elastic modulus at C is B [MPa].
(3) The insulating sheet according to (2), wherein the insulating sheet has an elastic modulus at 250 ° C. of 100 [MPa] or more.
(4) An insulating sheet composed of a resin composition containing two or more epoxy resins or cyanate resins having different weight average molecular weights and an inorganic filler, wherein the elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet is 100 [MPa] Insulating sheet characterized by being above.
(5) An insulating sheet composed of a resin composition containing two or more epoxy resins or cyanate resins having different weight average molecular weights and an inorganic filler, wherein the elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet is A An insulating sheet characterized by satisfying a relationship of (A−B) / 50 ≧ −60 [MPa / ° C.] when [MPa] and an elastic modulus at 200 ° C. are set to B [MPa].
(6) The insulating sheet according to any one of (1) to (5), wherein the inorganic filler is spherical silica.
(7) The insulating sheet according to any one of (1) to (6), wherein the content of the inorganic filler is 20 to 70% by weight of the entire resin composition.
(8) An insulating sheet with metal foil, wherein the insulating sheet according to any one of (1) to (7) above and a metal foil are laminated.
(9) A multilayer printed wiring board using the insulating sheet according to any one of (1) to (7).
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the insulating sheet, the insulating sheet with metal foil, and the multilayer printed wiring board of the present invention will be described.
The insulating sheet of the present invention is an insulating sheet composed of a resin composition containing a curable resin and an inorganic filler, and the insulating sheet has an elastic modulus at 250 ° C. of 100 [MPa] or more. It is a feature.
The insulating sheet of the present invention is an insulating sheet composed of a resin composition containing a curable resin and an inorganic filler, and the insulating sheet has an elastic modulus at 250 ° C. of A [MPa], 200 (A−B) / 50 ≧ −60 [MPa / ° C.] when the elastic modulus at C is B [MPa].
Moreover, the insulating sheet with a metal foil of the present invention is characterized in that the insulating sheet and the metal foil are laminated.
The multilayer printed wiring board of the present invention is characterized by using the above insulating sheet.
[0009]
Hereinafter, the insulating sheet of the present invention will be described.
The insulating sheet of the present invention is an insulating sheet composed of a resin composition containing a curable resin and an inorganic filler, and the insulating sheet has an elastic modulus at 250 ° C. of 100 [MPa] or more. Thereby, the mountability of the semiconductor chip of a multilayer printed wiring board (especially semiconductor chip mounting base | substrate) can be improved using the insulating sheet of this invention. That is, since the insulating sheet has a high elastic modulus even at a high temperature of 250 ° C., the sinking of the pad that occurs when the gold stud bump is connected can be improved. Therefore, the mountability of the semiconductor chip can be improved without causing an insulation failure.
Furthermore, since the insulating sheet has a high elastic modulus even at a high temperature at which a semiconductor chip is mounted, the ultrasonic wave used at the time of bump connection by the gold stud bump is effectively transmitted to the bump connection portion. It is also possible to improve the strength. Therefore, the mounting reliability after mounting the semiconductor chip can also be improved.
The elastic modulus (storage elastic modulus) of the insulating sheet can be measured by, for example, a dynamic viscoelasticity measuring device (DMA). As a measurement condition, for example, a rate of temperature increase of 5 ° C./min in the tensile mode can be mentioned.
[0010]
Conventionally, bumps are connected by solder. However, a method using gold stud bumps has been performed in response to recent demands for lead-free soldering due to bump miniaturization and environmental problems. The insulating sheet of the present invention makes it possible to provide a multilayer printed wiring board (especially a substrate for mounting a semiconductor chip) having sufficient mountability of a semiconductor chip and mounting reliability after mounting the semiconductor chip even on a gold stud bump. Is.
[0011]
Further, the elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet is preferably 100 [MPa] or more, particularly preferably 150 [MPa] to 2.0 [GPa]. If the elastic modulus is less than the lower limit, the effect of improving the mountability may be reduced, and even if the upper limit is exceeded, there is no problem in mountability, but depending on the structure of the semiconductor chip mounting substrate, the bump In some cases, the stress on the connection portion increases and the mounting reliability decreases.
[0012]
The elastic modulus at 260 ° C. of the insulating sheet is not particularly limited, but is preferably 100 [MPa] or more, and particularly preferably 150 [MPa] to 2.0 [GPa]. When the elastic modulus at 260 ° C. is within the above range, it is possible to particularly improve the solder mounting property when mounting a semiconductor chip particularly at a high temperature.
[0013]
In addition, the mounting temperature of the semiconductor chip is not particularly limited and is not necessarily 250 ° C. For example, the semiconductor chip may be mounted at 200 ° C. lower than 250 ° C. Therefore, in practice, the elastic modulus at the temperature at which the semiconductor chip of the insulating sheet is mounted is preferably 100 [MPa] or more, and particularly preferably 150 [MPa] to 2.0 [GPa]. . When the elastic modulus is within the above range, the mounting property and mounting reliability of the semiconductor chip can be particularly improved.
The elastic modulus is estimated from the fact that the pressure applied per bump when the semiconductor chip is mounted is about 100 [MPa]. That is, if the elastic modulus of the insulating sheet is equal to or higher than the pressure applied to one bump, it can withstand compressive deformation.
The elastic modulus of the insulating sheet is preferably as high as possible in terms of mountability. However, when the elastic modulus at 250 ° C. is high and the thermal expansion coefficient described later is large, the stress on the bumps becomes large and the mounting reliability may be lowered. That is, the reason why the mounting reliability is lowered is that the stress strain applied to the bumps may increase when the difference between the thermal expansion coefficient of the insulating sheet having a high elastic modulus and the thermal expansion coefficient of the semiconductor chip is large. is there.
The amount of compressive deformation of the insulating sheet when mounted on a semiconductor chip is not particularly limited, but is preferably 10 μm or less, particularly preferably 5 μm or less, and most preferably 2 μm or less. When the amount of compressive deformation is within the above range, the mountability is particularly excellent.
[0014]
Examples of the curable resin include novolak type phenol resins such as phenol novolak resin, cresol novolak resin, and bisphenol A novolak resin, phenol resins such as resol type phenol resin, and bisphenol type epoxy such as bisphenol A epoxy resin and bisphenol F epoxy resin. Resin, novolac epoxy resin, cresol novolac epoxy resin, etc., novolac epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, etc., novolac type cyanate resin, bisphenol A type cyanate resin, bisphenol E type cyanate resin, bisphenol F type cyanate resin, etc. Examples include cyanate resins such as bisphenol type cyanate resins. Among these, cyanate resins (particularly novolak type cyanate resins) are preferable. Thereby, the elasticity modulus of an insulating sheet can be improved easily. Cyanate resins (particularly novolak-type cyanate resins) have a small decrease in elastic modulus even at a glass transition temperature or higher, and can maintain a high elastic modulus at high temperatures.
The cyanate group of the cyanate resin is trimerized by heating to form a triazine ring having a high crosslinking density. Therefore, when a cyanate resin is used, a high elastic modulus can be achieved particularly in a high temperature region. It can improve especially that the elasticity modulus in the temperature more than a glass transition temperature falls.
[0015]
Examples of the cyanate resin include those obtained by reacting a cyanogen halide compound with phenols. The prepolymerized cyanate resin is also included in the cyanate resin of the present invention.
The weight average molecular weight of the cyanate resin (particularly the novolak type cyanate resin) is not particularly limited, but is preferably 500 to 4,500. If the weight average molecular weight is less than the lower limit, the crosslinking density is small and the effect of improving the mounting reliability of the semiconductor chip may be reduced, and if the upper limit is exceeded, the reaction may not be completed.
The weight average molecular weight can be measured in terms of polystyrene using, for example, gel permeation chromatography.
[0016]
Although content of the said curable resin is not specifically limited, 20 to 70 weight% of the whole said resin composition is preferable, and 30 to 60 weight% is especially preferable. If the content is less than the lower limit value, the effect of improving the mountability of the semiconductor chip may be reduced. If the content exceeds the upper limit value, the crosslink density is increased and the free volume is increased, so that the moisture resistance may be reduced. .
Moreover, especially when using cyanate resin as curable resin, the content is although it does not specifically limit, 10 to 60 weight% of the whole resin composition is preferable, and 25 to 40 weight% is especially preferable.
[0017]
Although the said curable resin is not specifically limited, It is preferable that 2 or more of the same or different kind of curable resin is included. Thereby, compatibility of the mounting property of a semiconductor chip, the moisture resistance of an insulating sheet, etc. can be aimed at.
Examples of the two or more curable resins of the same kind include a combination of a novolac-type cyanate resin and a bisphenol-type cyanate resin, and a combination of a novolac-type epoxy resin and a bisphenol-type epoxy resin.
Examples of the two or more different curable resins include a combination of a cyanate resin and an epoxy resin, a cyanate resin and a novolac resin, an epoxy resin and a phenol resin, a cyanate resin, and an epoxy resin and a phenol resin. . Among these, a combination of cyanate resin, epoxy resin and phenol resin is preferable. This is because the phenol resin is effective in promoting the crosslinking reaction of the cyanate resin and can act as a curing agent for the epoxy resin after acting as a catalyst for the cyanate resin. Therefore, the hardened | cured material of an epoxy resin and a phenol resin can reduce the free volume which arises by the crosslinking reaction of cyanate resin more, and can improve moisture resistance by it.
[0018]
The curable resin is not particularly limited, but preferably includes two or more curable resins having different weight average molecular weights. Thereby, the moldability of an insulating sheet can be improved. Also, it is possible to achieve both circuit embedding and flow control during press molding.
Specifically, for example, it is preferable to include a mixture of a first epoxy resin and a second epoxy resin having a weight average molecular weight higher than that of the first epoxy resin. Thereby, it is possible to achieve both circuit embedding and flow control during press molding.
[0019]
Examples of the first epoxy resin include phenol novolac type epoxy resins, bisphenol type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, arylalkylene type epoxy resins, and the like. Among these, aryl alkylene type epoxy resins are preferable. Thereby, a flame retardance and moisture absorption solder heat resistance can be improved. Here, the aryl alkylene type epoxy resin refers to an epoxy resin having one or more aryl alkylene groups in a repeating unit. For example, a xylylene type epoxy resin, a biphenyl dimethylene type epoxy resin, etc. are mentioned. Among these, a biphenyl dimethylene type epoxy resin is preferable.
[0020]
The weight average molecular weight of the first epoxy resin is not particularly limited, but is preferably 4,000 or less, particularly preferably 500 to 3,500, and most preferably 800 to 3,000. When the weight average molecular weight is less than the lower limit value, the insulating sheet may be tacked. When the weight average molecular weight exceeds the upper limit value, solder heat resistance and circuit embedding property may be deteriorated.
[0021]
Although content of the said 1st epoxy resin is not specifically limited, 3 to 30 weight% of the whole resin composition is preferable, and 5 to 20 weight% is especially preferable. When the content is within the above range, the moisture-absorbing solder heat resistance can be particularly improved.
[0022]
Examples of the second epoxy resin include phenol novolac type epoxy resins, bisphenol type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, arylalkylene type epoxy resins and the like. Among these, bisphenol type epoxy resins are preferable. Thereby, adhesiveness with copper foil etc. can be improved.
[0023]
The weight average molecular weight of the second epoxy resin is not particularly limited, but is preferably 5,000 or more, particularly preferably 5,500 to 100,000, and most preferably 8,000 to 80,000. If the weight average molecular weight is less than the lower limit, the effect of improving the formability of the insulating sheet may be reduced, and if it exceeds the upper limit, the solubility of the epoxy resin may be reduced, thereby improving workability. May decrease.
[0024]
Although content of the said 2nd epoxy resin is not specifically limited, 3 to 30 weight% of the whole resin composition is preferable, and 5 to 20 weight% is especially preferable. When the content is within the above range, particularly the formability of the insulating sheet and the inner layer circuit adhesion during the production of the multilayer printed wiring board can be improved.
[0025]
Examples of the inorganic filler include silicates such as talc, calcined clay, unfired clay, mica and glass, oxides such as titanium oxide, alumina, silica and fused silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, hydrotalcite and the like. Carbonates, hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, sulfates or sulfites such as barium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfite, zinc borate, barium metaborate, aluminum borate, boron Examples thereof include borates such as calcium oxide and sodium borate, and nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, and silicon nitride. Among these, silica, particularly spherical silica is preferable, and spherical fused silica is most preferable. Thereby, the filling property of the inorganic filler can be improved, and thereby the insulating sheet can be particularly reduced in expansion. Moreover, the melt viscosity of the resin composition can be kept low by using spherical silica.
[0026]
The average particle size of the inorganic filler is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 5 μm, and particularly preferably 0.2 to 2 μm. When the particle size of the inorganic filler is less than the lower limit value, the viscosity of the varnish becomes high, and the workability when producing the insulating sheet may be lowered. When the upper limit is exceeded, phenomena such as sedimentation of the inorganic filler may occur in the varnish.
[0027]
Although content of the said inorganic filler is not specifically limited, 20 to 70 weight% of the whole resin composition is preferable, and 35 to 60 weight% is especially preferable. When the content is less than the lower limit, the effect of increasing the elastic modulus and the low thermal expansion may be reduced. When the content exceeds the upper limit, the moldability may be reduced due to the decrease in fluidity.
[0028]
Although it does not specifically limit in the said resin composition, It is preferable to contain a coupling agent further. The coupling agent improves the heat resistance, particularly the solder heat resistance after moisture absorption, by uniformly fixing the resin and the filler to the substrate by improving the wettability of the interface between the resin and the inorganic filler. be able to.
[0029]
As the coupling agent, any commonly used one can be used, and among these, one selected from an epoxy silane coupling agent, a titanate coupling agent, an aminosilane coupling agent, and a silicone oil type coupling agent. It is preferable to use the above coupling agent. Thereby, the wettability with the interface of the inorganic filler is improved, and the heat resistance can be further improved.
[0030]
The content of the coupling agent is preferably 0.05 to 3 parts by weight, particularly preferably 0.1 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic filler. If the content is less than the lower limit value, the inorganic filler cannot be sufficiently coated and the effect of improving heat resistance may be reduced, and if the content exceeds the upper limit value, the bending strength of the insulating sheet may be reduced.
[0031]
Moreover, in order to accelerate | stimulate hardening of the said resin composition, you may use a well-known curing catalyst.
Examples of the curing catalyst include organic metal salts represented by zinc naphthenate, cobalt naphthenate, tin octylate, cobalt octylate and the like, copper acetylacetonate, aluminum acetylacetonate, cobalt acetylacetonate and the like. Metal complexes, tertiary amines such as triethylamine, tributylamine, quinoline and isoquinoline, quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium chloride and tetrabutylammonium bromide, aromatics represented by phenol, nonylphenol, catechol, pyrogal, and dihydroxynaphthalene Hydroxy compound, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, bis (2-ethyl-4-methyl-imidazole), 2-phenyl-4-methyl-5 Hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1 -Cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-aminoethyl-2-methylimidazole, 1- (cyanoethylaminoethyl) -2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenyl-4,5-bis (cyano There are imidazoles represented by ethoxymethylimidazole) or triazine addition type imidazole. These may be used alone or in combination of two or more.
[0032]
Further, the resin composition includes an antifoaming agent for preventing voids, a liquid or powder flame retardant for improving flame retardancy, a phenoxy resin, a polyamide resin for improving toughness and adhesion, A thermoplastic resin such as a polyester resin, a polyimide resin, a polyurethane resin, a polystyrene resin, an acrylic resin, or a silicone resin can also be added.
[0033]
The insulating sheet of the present invention is an insulating sheet composed of a resin composition containing a curable resin and an inorganic filler, and the insulating sheet has an elastic modulus at 250 ° C. of A [MPa], 200 The relationship of (A−B) / 50 ≧ −60 [MPa / ° C.] is satisfied when the elastic modulus at C is B [MPa]. As a result, it is possible to provide a multilayer printed wiring board (particularly, a semiconductor chip mounting substrate) that is highly adaptable to changes in the mounting temperature of the semiconductor chip. That is, it is possible to obtain a multilayer printed wiring board that is less affected by changes in the mounting temperature of the semiconductor chip.
The relationship (A−B) / 50 between the elastic modulus A [MPa] at 250 ° C. and the elastic modulus B [MPa] at 200 ° C. of the insulating sheet satisfies −50 [MPa / ° C.] or more. Is preferable, and it is particularly preferable to satisfy −30 to 0 [MPa / ° C.]. Within the above range, the mountability of the semiconductor chip can be improved.
The elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet satisfying the above relationship is not particularly limited, but is preferably 100 [MPa] or more. Thereby, it is excellent in the mounting property of the semiconductor chip especially at high temperature.
[0034]
Next, the insulating sheet with metal foil of the present invention will be described.
In the sheet with metal foil of the present invention, the insulating sheet and metal foil are laminated.
That is, the insulating sheet is formed on at least one side of the metal foil.
As a method for producing the insulating sheet with metal foil, for example, a method of heating and pressurizing a previously prepared insulating sheet and metal foil, a method of applying and drying a varnish of a resin composition constituting the insulating sheet on the metal foil, etc. Is mentioned. Among these, the method of applying and drying the varnish of the resin composition constituting the insulating sheet on the metal foil is preferable. Thereby, an insulating sheet with metal foil can be manufactured efficiently.
[0035]
When using a method of applying a resin composition varnish constituting an insulating sheet to a metal foil and drying, the resin composition is made of alcohols, ethers, acetals, ketones, esters, alcohol esters, ketone alcohols. , Varnish for producing insulating sheet is prepared by dissolving in organic solvents such as ether alcohols, ketone ethers, ketone esters and ester ethers. Next, the varnish can be obtained by coating on a metal foil and drying.
[0036]
Examples of the metal constituting the metal foil include copper or a copper alloy, iron or an iron alloy, aluminum or an aluminum alloy, and the like.
Moreover, although the thickness of the insulating layer of the said insulating sheet with metal foil is not specifically limited, 10-100 micrometers is preferable and especially 20-80 micrometers is preferable. When the thickness is within the above range, the effect of preventing the insulating layer from cracking can be improved.
[0037]
Next, the multilayer printed wiring board of the present invention will be described.
The multilayer printed wiring board of the present invention uses the insulating sheet.
For example, it can be obtained by overlapping the insulating sheet on one or both sides of the inner layer circuit and further forming a conductor layer. Further, it is obtained by superposing the above-mentioned insulating sheet with metal foil on one side or both sides of the inner layer circuit and heating and pressing.
Although the said heating temperature is not specifically limited, 140-240 degreeC is preferable. The pressurizing pressure is not particularly limited, but is 10 to 40 kg / cm. ² Is preferred.
Examples of the inner layer circuit board include a circuit formed on both sides of a copper clad laminate and blackened.
[0038]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention in detail, this invention is not limited by this.
[0039]
Example 1
(1) Preparation of resin varnish
As the curable resin, 20% by weight of novolak type cyanate resin (PT-30, Lonza Corporation, weight average molecular weight 1,300) and novolak type cyanate resin (PT-60, Lonza Corporation, weight average molecular weight 2, 300) 10 wt%, bisphenol A type and F type mixed epoxy resin (Epicoat 4275, manufactured by JER, weight average molecular weight 57,000) 10 wt%, and biphenyldimethylene type epoxy resin (NC-3000P, Nippon Kayaku Co., Ltd.) 19.5% by weight made by company, epoxy equivalent 275) and 0.5% by weight 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.) as a curing agent were dissolved and dispersed in methyl ethyl ketone. .
Further, spherical fused silica (SO-25H, Admatex Co., Ltd.) surface-treated by adding 0.5 parts by weight of an epoxy silane coupling agent (A-187, manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd.) to 100 parts by weight of the inorganic filler. 40% by weight (made by company) was blended as an inorganic filler, stirred for 10 minutes using a high-speed stirrer, C. A 65% resin varnish was obtained.
[0040]
(2) Production of insulation sheet with copper foil
The resin varnish was coated on the anchor surface of a copper foil having a thickness of 18 μm with a comma coater so that the resin thickness after drying was 60 μm to obtain an insulating sheet with a copper foil.
[0041]
(3) Production of resin plate
The insulating sheet surfaces of the above-mentioned insulating sheet with copper foil were overlapped and heated and pressed at a pressure of 2 MPa and a temperature of 200 ° C. for 90 minutes, and the copper foils on both sides were removed by etching to prepare a 120 μm thick resin plate. The elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet was 1,500 MPa.
[0042]
(4) Fabrication of build-up wiring board
The above-mentioned insulating sheet with copper foil was placed on a printed wiring board on which a predetermined inner layer circuit was formed, and was heated and pressed at a pressure of 3.5 MPa and a temperature of 200 ° C. for 90 minutes. The connection between the inner and outer layers is CO ₂ A 4-layer build-up wiring board having a predetermined conductor pattern was produced by a window method using a laser.
[0043]
(Example 2)
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the resin varnish was mixed as follows.
As curable resin, 20% by weight of novolak type cyanate resin (PT-30), 5% by weight of novolak type cyanate resin (PT-60), 15% by weight of bisphenol A type and F type mixed epoxy resin (Epicoat 4275) , Biphenyldimethylene type epoxy resin (NC-3000P) 9.5% by weight, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole 0.5% by weight as a curing agent, and surface-treated spherical particles as an inorganic filler Fused silica (SO-25H) 50% by weight was used. The insulating sheet had an elastic modulus at 250 ° C. of 1,600 MPa.
[0044]
(Example 3)
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the resin varnish was mixed as follows.
As the curable resin, 20% by weight of novolac-type cyanate resin (PT-30), 20% by weight of bisphenol A-type and F-type mixed epoxy resin (Epicoat 4275), biphenyldimethylene-type epoxy resin (NC-3000P) 19. 5 wt% was used, 0.5 wt% 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole was used as a curing agent, and 40 wt% surface-treated spherical fused silica (SO-25H) was used as an inorganic filler. Note that the elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet was 300 MPa.
[0045]
Example 4
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the resin varnish was mixed as follows.
As the curable resin, 20% by weight of novolak type cyanate resin (PT-30 described above), 40% by weight of novolak type cyanate resin (PT-60 described above), bisphenol A type and F type mixed epoxy resin (Epicoat 4275). ) 5 wt% and biphenyl dimethylene type epoxy resin (NC-3000P) 4.8 wt%, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole 0.2 wt% as a curing agent, inorganic filler As a surface treatment, 30% by weight of spherical fused silica (SO-25H) subjected to surface treatment was used. The insulating sheet had an elastic modulus at 250 ° C. of 1,000 MPa.
[0046]
(Example 5)
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the resin varnish was mixed as follows.
As the curable resin, 20% by weight of novolak type cyanate resin (PT-30), 15% by weight of novolak type cyanate resin (PT-60), and 15% by weight of bisphenol A type and F type mixed epoxy resin (Epicoat 4275) , 19.5% by weight of biphenyl dimethylene type epoxy resin (NC-3000P), 0.5% by weight of 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole as a curing agent, and surface-treated spherical particles as an inorganic filler 30% by weight of fused silica (SO-25H) was used. Note that the elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet was 700 MPa.
[0047]
(Example 6)
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the resin varnish was mixed as follows.
As a curable resin, 10% by weight of novolak-type cyanate resin (PT-30), 10% by weight of bisphenol A type and F type mixed epoxy resin (Epicoat 4275), and biphenyldimethylene type epoxy resin (NC-3000) 9 0.5 wt%, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole 0.5 wt% as a curing agent, and 70 wt% of surface-treated spherical fused silica (SO-25H) as an inorganic filler. . Note that the elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet was 2,100 MPa.
[0048]
(Example 7)
Example 1 was performed except that the following inorganic fillers were used.
As the inorganic filler, 40% by weight of crushed silica (SQ-PL2 manufactured by Izumi Tech Co., Ltd.) was used. The insulating sheet had an elastic modulus at 250 ° C. of 1,700 MPa.
[0049]
(Example 8)
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the resin varnish was mixed as follows.
As a curable resin, 25% by weight of a polyfunctional epoxy resin (Epicoat E1031S) and 4.5% by weight of a biphenyldimethylene type epoxy resin (NC-3000) are used, and 2-phenyl-4,5-dihydroxy is used as a curing agent. The amount of methylimidazole 0.5% by weight and spherical fused silica (SO-25H) as an inorganic filler was 70% by weight. The insulating sheet had an elastic modulus at 250 ° C. of 1,000 MPa.
[0050]
(Comparative Example 1)
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the resin varnish was mixed as follows.
As the curable resin, 40% by weight of bisphenol A type and F type epoxy resin (Epicoat 4275) and 19.5% by weight of biphenyldimethylene type epoxy resin (NC-3000P) are used, and 2-phenyl- as the curing agent. 4,5-dihydroxymethylimidazole 0.5% by weight and 40% by weight of spherical fused silica (SO-25H) surface-treated as an inorganic filler were used. The elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet was not measurable.
[0051]
The following evaluation was performed by the following method about the insulating sheet and multilayer printed wiring board obtained by each Example and the comparative example. The obtained results are shown in Table 1.
(1) Elastic modulus during heat
The thermal elastic modulus was a 120 μm thick resin plate, heated at 5 ° C./min using DMA (manufactured by TA Instruments), and the storage elastic modulus at 250 ° C. and the storage elastic modulus at 200 ° C. were measured. .
[0052]
(2) Thermal expansion coefficient
The coefficient of thermal expansion was a 120 μm thick resin plate, heated at 10 ° C./min using TMA (manufactured by TA Instruments), and the coefficient of thermal expansion at 50 to 150 ° C. was measured.
[0053]
(3) Mountability
The mountability was evaluated by the amount of pad depression when tool bonding was performed. Specifically, a ball bonder (4524A manufactured by K & S) is used for a multilayer printed wiring board having an insulating layer thickness of 60 μm and a pad specification of 60 μm in diameter, tool diameter: 50 μmφ, load: 120 g, temperature: 250 ° C., and ultrasonic waves Tool bonding was performed for 1 second while applying.
[0054]
(4) TC (temperature cycle) test
Ten daisy chain evaluation semiconductor packages for connecting a semiconductor element and a multilayer printed wiring board through 300 bumps were produced.
After confirming the continuity of the semiconductor package for evaluation described above, a temperature cycle (TC) test was performed in which one cycle was 10 minutes at −50 ° C. and 10 minutes at 125 ° C. The number of defective disconnections after 1,000 cycles of the TC test was evaluated.
[0055]
▲ 5 ▼ PCT
The number of defects after the above semiconductor package for evaluation was treated at 121 ° C./100% (2 atm) for 196 hours was evaluated.
[0056]
(6) Insulation reliability test
A four-layer printed wiring board for insulation reliability testing having a comb pattern with a conductor spacing of 50 μm on the inner and outer layers was prepared, and these insulation resistances were measured with an automatic super insulation resistance meter (manufactured by ADVANTEST), then 85 ° C. A DC voltage of 50 V was applied in an atmosphere of / 85%, and the insulation resistance after 1000 hours was measured. The applied voltage at the time of measurement was 100 V for 1 minute, and the insulation resistance (Ω) was evaluated.
[0057]
[Table 1]

[0058]
As is apparent from Table 1, in Examples 1 to 8, the amount of sinking of the pad was small and the mountability was improved.
In addition, Examples 1 to 8 had no defective number in the temperature cycle test and were excellent in heat resistance.
In addition, Examples 1 to 8 had no defective number in the PCT test and were excellent in moisture resistance.
In Examples 2, 6 and 8, the coefficient of thermal expansion was particularly low.
[0059]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when used for a multilayer printed wiring board, the insulating sheet excellent in the mountability of a semiconductor chip and an insulating sheet with metal foil can be provided.
Moreover, according to the present invention, it is possible to provide a multilayer printed wiring board that is excellent in mountability of a semiconductor chip.
Further, when a cyanate resin is used as the curable resin and combined with an inorganic filler having a specific particle size, the mountability can be particularly improved.

Claims

An insulating sheet composed of a resin composition containing two or more different kinds of curable resins and an inorganic filler,
The two or more different kinds of curable resins are: a: cyanate resin and epoxy resin,
b: cyanate resin and novolac resin,
c: an epoxy resin and a phenol resin, or d: a combination of a cyanate resin, an epoxy resin, and a phenol resin,
An insulating sheet, wherein the insulating sheet has an elastic modulus at 250 ° C. of 100 [MPa] or more.

An insulating sheet composed of a resin composition containing two or more different kinds of curable resins and an inorganic filler,
The two or more different kinds of curable resins are: a: cyanate resin and epoxy resin,
b: cyanate resin and novolac resin,
c: an epoxy resin and a phenol resin, or d: a combination of a cyanate resin, an epoxy resin, and a phenol resin,
When the elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet is A [MPa] and the elastic modulus at 200 ° C. is B [MPa],
An insulating sheet characterized by satisfying a relationship of (A−B) / 50 ≧ −60 [MPa / ° C.].

The insulating sheet according to claim 2, wherein the insulating sheet has an elastic modulus at 250 ° C. of 100 [MPa] or more.

An insulating sheet composed of a resin composition comprising two or more epoxy resins having different weight average molecular weights or cyanate resins and an inorganic filler,
An insulating sheet, wherein the insulating sheet has an elastic modulus at 250 ° C. of 100 [MPa] or more.

An insulating sheet composed of a resin composition comprising two or more epoxy resins having different weight average molecular weights or cyanate resins and an inorganic filler,
When the elastic modulus at 250 ° C. of the insulating sheet is A [MPa] and the elastic modulus at 200 ° C. is B [MPa],
An insulating sheet characterized by satisfying a relationship of (A−B) / 50 ≧ −60 [MPa / ° C.].

The insulating sheet according to claim 1, wherein the inorganic filler is spherical silica.

The insulating sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of the inorganic filler is 20 to 70% by weight of the entire resin composition.

An insulating sheet with a metal foil, wherein the insulating sheet according to claim 1 and a metal foil are laminated.

A multilayer printed wiring board comprising the insulating sheet according to any one of claims 1 to 7.