CN108026301B - 预浸料、覆金属层压板、布线板以及布线板材料的热应力的测定方法 - Google Patents

预浸料、覆金属层压板、布线板以及布线板材料的热应力的测定方法 Download PDF

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Abstract

预浸料是以由热固化性树脂组合物的半固化物形成的树脂层和设置于树脂层内的纤维质基材构成的。使用使热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片，通过规定的热应力试验测定的热收缩应力的最大值为400kPa以下。

Description

预浸料、覆金属层压板、布线板以及布线板材料的热应力的测 定方法
技术领域
本发明涉及预浸料、覆金属层压板、布线板以及布线板材料的热应力的测定方法。
背景技术
随着电子设备的小型化及薄型化，作为电子设备中具备的电子部件，使用表面安装型封装体的情况逐渐增多。作为这样的封装体，具体而言，可列举出COB(板上芯片，ChipOn Board)等在基板上安装有半导体芯片的封装体。这样的封装体呈半导体芯片与基板接合而成的结构。因此，由于半导体芯片与基板的热膨胀率(Coefficient of ThermalExpansion：CTE)的差异，会有产生由温度变化导致的封装体的翘曲等变形的情况。另外，对于这样的封装体，若翘曲变大，则剥离半导体芯片与基板的力变大，半导体芯片与基板的连接可靠性也降低。
另外，电子设备有小型化及薄型化的进一步的要求。为了满足这样的要求，尝试了电子部件的小型化及薄型化，并且与之相伴正在研究构成电子部件的封装体的基板的薄型化。这样进行了薄型化的基板的情况下，有容易产生上述翘曲的倾向，使得进一步谋求抑制翘曲的产生。
进而，为了使电子设备多功能化，需要增加所安装的电子部件的数量。为了满足该要求，采用了将多个子封装体层叠安装于基板上，进而进行封装体化的层叠封装体(Package on Package：PoP)这样的封装体的形态。例如，在智能电话、平板电脑等移动终端装置等中大多采用该PoP。另外，由于该PoP是多个子封装体层叠的形态，因此每个子封装体的连接可靠性等变得重要。为了提高该连接可靠性，谋求用作子封装体的各封装体的翘曲的减少。
由此，正在研究能够制造即使为使用了经薄型化的基板的封装体，也能够充分抑制翘曲等的基板的基板材料的开发。作为这样的基板材料，例如可列举出专利文献1中记载的树脂组合物。
专利文献1中记载了一种树脂组合物，其含有：1分子结构中具有至少2个N-取代马来酰亚胺基的马来酰亚胺化合物、和1分子结构中具有至少1个氨基的有机硅化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/099134号
发明内容
本发明的一个方案的预浸料具备：由热固化性树脂组合物的半固化物形成的树脂层、和设置于树脂层内的纤维质基材。使用使热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片，通过以下的热应力试验测定的热收缩应力的最大值为400kPa以下。
〔热应力试验〕
将厚度0.1mm的预浸料试验片的两端分别用夹具保持，将预浸料试验片加热至260℃后，在从260℃降温至常温期间，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此接近的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热收缩应力进行测定。
进而，对于预浸料，使用使热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片，通过以下的热应力试验测定的热膨胀应力的最大值优选为100kPa以下。
〔热应力试验〕
将厚度0.1mm的预浸料试验片的两端分别用夹具保持，将预浸料试验片从常温升温至260℃时，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定。
另外，本发明的另一方案的预浸料具备：由热固化性树脂组合物的半固化物形成的树脂层、和设置于树脂层内的纤维质基材。使用使热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片，通过以下的热应力试验测定的热膨胀应力的最大值为100kPa以下。
〔热应力试验〕
将厚度0.1mm的预浸料试验片的两端分别用夹具保持，将预浸料试验片从常温升温至260℃时，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定。
任意预浸料中，优选的是：热固化性树脂组合物包含选自由环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯醚(PPO)、自由基聚合性树脂及它们的改性树脂所组成的组中的至少1种树脂。进而，优选的是：热固化性树脂组合物包含选自上述组中的2种以上的树脂。
另外，任意预浸料中，优选的是：纤维质基材为织布或无纺布。
进而，任意预浸料中，优选的是：热固化性树脂组合物还包含无机填充材料。
本发明的方案的覆金属层压板具有：上述的预浸料的固化物、和在预浸料的固化物的上表面及下表面中的至少1个表面设置的金属箔。进而，金属箔优选设置在预浸料的固化物的上表面及下表面这两个面上。
另外，本发明的方案的布线板具有：上述的预浸料的固化物、和在预浸料的固化物的表面作为电路而设置的导体图案。
本发明的方案的布线板材料的热应力的测定方法中，将由布线板材料形成的试验片的两端分别用夹具保持，将试验片加热至260℃后，在从260℃降温至常温期间，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此接近的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热收缩应力进行测定。
本发明的另一方案的布线板材料的热应力的测定方法中，将由布线板材料形成的试验片的两端分别用夹具保持，在使试验片从常温升温至260℃期间，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定。
根据本发明，能够提供可得到充分抑制了翘曲的产生的成形体的预浸料。另外，根据本发明，可提供使用了该预浸料的覆金属层压板及布线板。进而，本发明提供测定布线板材料的热应力的新的方法。
附图说明
图1为实施方式的预浸料的截面示意图。
图2为用于说明本发明中的热应力的测定方法的一例的概略图。
图3为实施方式的覆金属层压板的截面示意图。
图4为实施方式的印刷线路板的截面示意图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前，简单地对以往的装置的问题点进行说明。根据专利文献1，公开了能够制造玻璃化转变温度、热膨胀率、焊锡耐热性、翘曲特性优异、作为电子设备用布线板使用的多层布线板。
但是，对于使用专利文献1中记载的树脂组合物而得到的基板，会有无法得到因温度变化而产生的翘曲等变形得以充分抑制的封装体的情况。
这样，对于将原材料不同的2个以上的构件接合而成的接合体，由于各个构件的热膨胀率之差而在由温度变化导致的翘曲发生的方向施加应力。因此，若为将原材料不同的2个以上的构件接合而成的接合体，则与如上所述的封装体的情况同样，有时由温度变化导致的翘曲发生这样的不良情况会发生。另外，有时无法维持构件彼此的接合状态这样的不良情况也会发生。正在谋求抑制这样的不良情况的发生。
根据本发明人等的研究，包括专利文献1中记载的树脂组合物在内，迄今为止作为用于减小封装体的翘曲的基板材料而提出的方案，是出于提高弹性模量、降低热膨胀率的目的而开发的。认为通过提高弹性模量，基板自身的刚性变高，基板不易弯曲，能够抑制翘曲的发生。另外，认为若降低热膨胀率，则与半导体芯片的热膨胀率之差变小，使基板弯曲的力变弱。
但是，关于半导体封装体的翘曲抑制与热应力的关联性，迄今为止还没有报道的例子。
本发明是鉴于上述实际情况而作出的，通过控制材料的热应力，提供可得到充分抑制了翘曲的发生的成形体的预浸料。另外，本发明提供使用了该预浸料的覆金属层压板及布线板。进而，本发明提供测定布线板材料的热应力的新的方法。
本发明人等着眼于半导体封装体的翘曲抑制与热应力的关联性并反复研究，发现了通过控制基板材料的热应力，能够提供可得到充分抑制了翘曲的发生的成形体的预浸料。基于该见解，进而反复研究，想到了本发明。
以下，对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限定于此。
图1为实施方式的预浸料的截面示意图。预浸料1具备：由热固化性树脂组合物的半固化物形成的树脂层2、和设置于树脂层2内的纤维质基材3，通过规定的热应力试验测定的热应力(热收缩应力和/或热膨胀应力)被控制。本说明书中，具备由热固化性树脂组合物的半固化物形成的树脂层2和设置于树脂层2内的纤维质基材3的预浸料1表示的是以下预浸料：使热固化性树脂组合物浸渗至纤维质基材3，对其进行加热干燥直到变为半固化状态(所谓B阶状态)，由此形成预浸料1。
需要说明的是，本实施方式中，热固化性树脂组合物的半固化物是指处于热固化性树脂的固化反应的中间阶段者，是指若提高温度，则暂时熔融并进行固化反应的状态者。另外，热固化性树脂组合物的固化物是指呈现如下状态者：由于固化反应进行、树脂发生交联，因此即使加热也不会熔融。
就预浸料1而言，对于进一步进行加热从而所含有的热固化性树脂组合物被热固化而变成固化物的预浸料试验片4，从260℃降温至常温的情况下的热收缩应力的最大值为400kPa以下、或从常温升温至260℃的情况下的热膨胀应力的最大值为100kPa以下。更优选的实施方式中，对于预浸料1，优选为在上述降温时热收缩应力的最大值为400kPa以下，并且在上述升温时热膨胀应力的最大值为100kPa以下。
以下，首先对本实施方式的热应力的测定进行说明。
<热收缩应力>
本发明的一个实施方式中，使用使热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片4、通过以下的热应力试验测定的热收缩应力的最大值为400kPa以下。
〔热应力试验〕
将厚度0.1mm的预浸料试验片4的两端用夹具保持，将预浸料试验片4加热至260℃后，在从260℃降温至常温期间，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此接近的方向进行移位，一边将其间的拉伸应力作为热收缩应力进行测定。
具体而言，例如，如图2所示，将经热固化的预浸料试验片4的两端用夹具5保持，作为初始载荷，例如施加20mN。然后，将预浸料试验片4加热至260℃后，以10℃/分钟以上且20℃/分钟以下左右，使其从260℃降温至常温(30℃左右)，并且一边使夹具5之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下(图中表示3ppm/℃的例子)沿彼此接近的方向进行移位，一边测定预浸料试验片4的拉伸应力(stress)。
拉伸应力(stress)可以通过下式来求出。
应力(kPa)＝((30℃的载荷(mN))-(260℃的载荷(mN)))/预浸料试验片的截面积(mm2)
然后，将得到的拉伸应力作为热收缩应力，得到其最大值。
对于本实施方式的预浸料1，上述热收缩应力的最大值为400kPa以下。由此，能够提供即使受到温度变化也能够充分抑制翘曲的发生的基板材料。更优选的是，上述热收缩应力的最大值理想的是200kPa以下。
上述的测定方法中，一边使夹具5之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此接近的方向进行移位一边进行测定，该夹具5之间的距离移位模仿了安装于基板上的半导体等其它构件在降温时的线收缩。可认为：通过使用在这样的条件下测定的上述热收缩应力的最大值为400kPa以下的本实施方式的预浸料1，即使在接合半导体芯片之类的其它构件的情况下，也能够充分抑制因温度变化等而产生的翘曲等变形。
另外，拉伸应力(stress)的测定例如可以使用热机械分析装置(TMA)等。
<热膨胀应力>
本发明的一个实施方式中，使用使热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片4、通过以下的热应力试验测定的热膨胀应力的最大值为100kPa以下。
〔热应力试验〕
将厚度0.1mm的预浸料试验片4的两端用夹具5保持，在使其从常温升温至260℃期间，一边使夹具5之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将其间的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定。
具体而言，例如，将经热固化的预浸料试验片4的两端用夹具5保持，作为初始载荷，例如施加20mN。然后，将预浸料试验片4在常温(30℃)下保持1～5分钟后，以10℃/分钟以上且20℃/分钟以下左右使其从常温升温至260℃，并且一边使夹具5之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边测定预浸料试验片4的拉伸应力(stress)。
拉伸应力(stress)可以通过下式来求出。
应力(kPa)＝((最大载荷)-(30℃的载荷(mN)))/预浸料试验片的截面积(mm2)
需要说明的是，式中，最大载荷是指温度-应力曲线的极大值。
然后，将得到的拉伸应力作为热膨胀应力，得到其最大值。
对于本实施方式的预浸料1，上述热膨胀应力的最大值为100kPa以下。由此，能够提供即使受到温度变化也能够充分抑制翘曲的发生的基板材料。更优选的是，上述热膨胀应力的最大值理想的是50kPa以下。
上述的测定方法中，一边使夹具5之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位一边进行测定，该夹具5之间的距离移位模仿了安装于基板上的半导体等其它构件在升温时的线膨胀。可认为：通过使用在这样的条件测定的上述热膨胀应力的最大值为100kPa以下的本实施方式的预浸料1，即使在接合半导体芯片之类的其它构件的情况下，也能够充分抑制因温度变化等而产生的翘曲等变形。
另外，拉伸应力(stress)的测定例如可以使用热机械分析装置(TMA)等。
<预浸料>
本实施方式的预浸料1中使用的热固化性树脂组合物只要为满足上述特性那样的树脂组合物，就对其组成没有特别限定。优选的是，本实施方式的树脂组合物至少包含热固化性树脂及其固化剂。进而，上述热固化性树脂组合物可以含有除热固化性树脂以外的树脂、无机填充材料等。
作为热固化性树脂，可以是通过固化而成为树脂从而可得到固化物的低分子量成分，也可以是通过固化而导致分子量的增加、网络结构的形成等从而可得到固化物的树脂。具体而言，对热固化性树脂没有特别限定，例如可列举出环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯醚(PPO)、自由基聚合性树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、乙烯酯树脂、尿素树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、三聚氰胺树脂、胍胺树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺-尿素共缩合树脂等、以及如上所述的树脂的改性树脂。这些树脂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。进而，作为热固化性树脂，在上述中，优选可例示出选自由环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯醚(PPO)、自由基聚合性树脂及它们的改性树脂所组成的组中的至少1种或2种以上的树脂。该情况下，容易得到具有如上所述的特性的成形体。
作为环氧树脂，只要是作为可用于制造层压板、电路基板的各种基板的原料使用的环氧树脂，就没有特别限定。具体而言，可列举出萘型环氧树脂、甲酚酚醛型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、苯酚酚醛型环氧树脂、烷基苯酚酚醛型环氧树脂、芳烷基型环氧树脂、联苯酚型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、酚类与具有酚羟基的芳香族醛的缩合物的环氧化物、异氰脲酸三缩水甘油酯、脂环式环氧树脂等。这些物质可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。另外，这些之中，优选萘型环氧树脂等。
作为聚酰亚胺树脂，只要是作为可用于制造层压板、电路基板的各种基板的原料使用的酰亚胺树脂，就没有特别限定。具体而言，可列举出聚酰胺酰亚胺树脂、聚马来酰亚胺树脂等。更具体而言，可列举出使用苯基甲烷马来酰亚胺、双烯丙基纳狄酰亚胺(bisallylnadimide)、马来酸N，N-亚乙基双酰亚胺、马来酸N，N-六亚甲基双酰亚胺、马来酸N，N-间亚苯基双酰亚胺、马来酸N，N-对亚苯基双酰亚胺、马来酸N，N-4，4-二苯基甲烷双酰亚胺、马来酸N，N-4，4-二苯基醚双酰亚胺、马来酸N，N-4，4-二苯基砜双酰亚胺、马来酸N，N-4，4-二环己基甲烷双酰亚胺、马来酸N，N-α，α-4，4-二亚甲基环己烷双酰亚胺、马来酸N，N-4，4-间苯二甲基双酰亚胺及马来酸N，N-4，4-二苯基环己烷双酰亚胺等而得到的酰亚胺树脂等。这些物质可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为聚苯醚(PPO)树脂，只要是作为可用于制造层压板、电路基板的各种基板的原料使用的PPO树脂或其改性物，就没有特别限定。作为改性聚苯醚，可列举出利用具有碳-碳不饱和双键的取代基进行了末端改性的改性聚苯醚、利用具有羟基的取代基进行了末端改性的改性聚苯醚等。作为具有碳-碳不饱和双键的取代基的具体例，可列举出包含乙烯基苄基的取代基、(甲基)丙烯酸酯基等。作为具有羟基的取代基的具体例，可列举出双酚A等。这些物质可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
作为自由基聚合性树脂，只要是作为可用于制造层压板、电路基板的各种基板的原料使用的自由基聚合性树脂，就没有特别限定。具体而言，例如可例示出(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二酯、苯乙烯、环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基改性PPO树脂等。这些物质可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
需要说明的是，上述热固化性树脂的改性树脂例如是指磷改性环氧树脂、磷改性酚醛树脂、弹性体改性环氧树脂、弹性体改性环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、苯酚改性PPO树脂、乙烯基改性PPO树脂。
另外，固化剂只要能够使如上所述的热固化性树脂固化就没有特别限定，例如可列举出公知的固化剂。作为具体的固化剂，例如热固化性树脂为环氧树脂的情况下，可列举出双氰胺、酚系固化剂、酸酐系固化剂、氨基三嗪酚醛系固化剂、及氰酸酯树脂等。特别是热固化性树脂为环氧树脂的情况下，可以适当地使用作为具有酚醛骨架的酚性固化剂的酚醛型酚性固化剂、作为具有萘骨架的酚性固化剂的萘型酚性固化剂等酚性固化剂。另外，热固化性树脂为聚酰亚胺树脂的情况下，可以适当地使用多胺等固化剂(交联剂)。热固化性树脂为PPO树脂的情况下，可以适当地使用环氧树脂、自由基聚合性的树脂、单体等交联剂；热固化性树脂为自由基聚合性树脂的情况下，可以适当地使用有机过氧化物、偶氮化合物等自由基聚合引发剂。
作为树脂组合物的其它成分，可以进一步添加高分子量体。具体而言，可列举出经环氧改性的丙烯酸类树脂、核壳橡胶、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物等。通过添加它们，有降低树脂组合物的弹性模量的效果，结果是，能够降低预浸料固化物的CTE(线膨胀率)。这些成分在树脂组合物中可以相容，也可以不相容。
另外，这些之中，优选经环氧改性的丙烯酸类树脂等。
另外，作为本实施方式中可以使用的无机填充材料，没有特别限定。无机填充材料例如可列举出球状二氧化硅、硫酸钡、氧化硅粉、粉碎二氧化硅、烧成滑石、钛酸钡、氧化钛、粘土、氧化铝、云母、勃姆石、硼酸锌、锡酸锌、其它金属氧化物、金属水合物等。若树脂组合物中含有这样的无机填充材料，则能够提高层压板的尺寸稳定性。这些无机填充材料可以用硅烷偶联剂、有机硅烷化合物、钛酸酯系偶联剂、铝酸酯系偶联剂等进行表面处理。
本实施方式的树脂组合物可以含有除上述以外的成分。例如，可以含有固化促进剂。作为固化促进剂，没有特别限定。例如，可以使用咪唑类及其衍生物、有机磷系化合物、辛酸锌等金属皂类、仲胺类、叔胺类、季铵盐等。另外，树脂组合物还可以含有光稳定剂、粘度调节剂、及阻燃剂等。
另外，对于上述树脂组合物中的各成分的比例，只要能发挥本发明的效果，就没有特别限制，将树脂组合物中的树脂成分的合计设为100质量份，使用环氧树脂、聚酰亚胺树脂时，优选以相对于各树脂1当量为0.2当量以上且1.1当量以下的比例配混固化剂。自由基聚合性树脂的情况下，相对于树脂100质量份，聚合引发剂为0.5质量份以上且2.0质量份以下。需要说明的是，本实施方式的树脂组合物包含无机填充材料的情况下，无机填充材料的含量相对于树脂组合物总量优选为10质量％以上且80质量％以下左右。
本实施方式的预浸料1具备：由如上所述的树脂组合物的半固化物形成的树脂层2、和设置在树脂层2内的纤维质基材3。
作为本实施方式中使用的纤维质基材，具体而言，例如可列举出玻璃布、芳纶布、聚酯布、玻璃无纺布、芳纶无纺布、聚酯无纺布、木浆纸、及棉短绒纸等。需要说明的是，使用玻璃布时，可得到机械强度优异的层压板，特别优选经扁平处理加工的玻璃布。作为玻璃布的材质，可列举出电子材料用中所使用的E玻璃、S玻璃、D玻璃、Q玻璃等。从能够减少与半导体芯片的CTE差的方面出发，优选S玻璃。作为扁平处理加工，具体而言，例如，可以通过以适宜的压力用压辊连续地对玻璃布进行加压而将纱线压缩为扁平来进行。需要说明的是，作为织布基材的厚度，例如，可以使用10μm以上且200μm以下的厚度。
本实施方式的预浸料可以如下地来获得。首先，可以通过将如上所述的热固化性树脂和固化剂配混、或根据需要向其中配混固化促进剂等添加剂来制备树脂组合物，可以通过进而用溶剂将其稀释来制备树脂组合物的清漆。
更具体而言，首先，将上述树脂组合物中能够溶解于有机溶剂的各成分投入至有机溶剂而使其溶解。此时，根据需要也可以进行加热。其后，添加根据需要使用且在有机溶剂中不溶解的成分、例如无机填充材料等，使用球磨机、珠磨机、行星混合机、辊磨机等使其分散直到成为规定的分散状态，由此可制备清漆状的树脂组合物。作为此处使用的有机溶剂，没有特别限定。具体而言，可列举出丙酮、甲乙酮及环己酮等酮系溶剂、甲苯及二甲苯等芳香族系溶剂、二甲基甲酰胺等含氮溶剂等。
作为使用得到的树脂清漆来制造预浸料的方法，例如可列举出使得到的树脂清漆浸渗至如上所述的纤维质基材后进行干燥的方法。即，本实施方式的预浸料1是使上述树脂清漆浸渗至纤维质基材而得到的。为这样的预浸料1时，能够制造翘曲的发生得以充分抑制的布线板等成形体。
作为使树脂清漆浸渗至如上所述的纤维质基材的方法，可以通过浸渍、涂布、辊涂、模涂、喷雾、棒涂等进行。该浸渗也可以根据需要重复多次。另外，此时，也可以使用组成、浓度不同的多种树脂清漆重复浸渗，调整至最终希望的组成及树脂量。
通过对浸渗有树脂清漆的纤维质基材在期望的加热条件、例如120℃以上且190℃以下进行3～15分钟加热，可以得到半固化状态(B阶)的预浸料。
进而，作为预浸料的另一实施方式，可以为使上述树脂清漆浸渗于纤维质基材的状态而不使其半固化。该情况下，树脂组合物是所谓A阶的状态，而不是B阶。
<覆金属层压板及布线板>
图3为实施方式的覆金属层压板的截面示意图。覆金属层压板11具有：由树脂组合物的固化物形成的绝缘层12、和在其上下的两面或单面配置的金属箔13。为这样的覆金属层压板11时，能够制造能够充分抑制封装体的翘曲的发生的布线板。
接着，作为使用如上所述地得到的预浸料1来制作覆金属层压板11的方法，为如下方法：将一张或多张预浸料1重叠，进而在其上下的两面或单面重叠铜箔等金属箔13，对其进行加热加压成形而进行层叠一体化，由此能够制作两面覆金属箔或单面覆金属箔的层叠体。即，本实施方式的覆金属层压板11是将金属箔13层叠于预浸料1并进行加热加压成形而得到的。为这样的覆金属层压板11时，能够制造充分抑制了翘曲的发生的布线板。
图4为实施方式的印刷线路板的截面示意图。布线板21的特征在于，具有：预浸料1的固化物(绝缘层12)、和在其表面作为电路的导体图案14。作为制作本实施方式的布线板21的具体的方法，例如为如下方法：对上述的覆金属层压板11的表面的金属箔13进行蚀刻加工等而形成电路，由此能够得到在预浸料1的固化物(绝缘层12)的表面设置有作为电路的导体图案14的布线板。即，本实施方式的布线板21是使用预浸料1而制造的。为这样的布线板21时，即使成为将半导体芯片接合而成的封装体的形态，也能够充分抑制翘曲的发生。需要说明的是，作为电路形成的方法，可以使用各种方法，例如可列举出减成法、加成法、半加成法、化学机械抛光(CMP)法、沟槽加工法、喷墨法、使用导电糊剂的方法等作为具体的方法。
<布线板材料的热应力的测定方法>
作为本发明的一个实施方式的、布线板材料的热应力的测定方法的特征在于，将需要测定热应力的布线板材料的试验片的两端用夹具保持，将上述试验片加热至260℃后，在从260℃降温至常温期间，一边使上述夹具间距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此接近的方向进行移位，一边将其间的拉伸应力作为热收缩应力进行测定。
关于其具体的方法，与对上述的预浸料的热收缩应力进行测定的拉伸试验相同。
另外，本发明的另一方案的、布线板材料的热应力的测定方法的特征在于，将需要测定热应力的布线板材料的试验片的两端用夹具保持，在使上述试验片从常温升温至260℃期间，一边使上述夹具间距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将其间的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定。
关于其具体的方法，与对上述的预浸料的热膨胀应力进行测定的拉伸试验相同。
如上所述，本说明书公开了各种方案的技术，以下总结其中主要的技术。
本发明的一个方案的预浸料具备：由热固化性树脂组合物的半固化物形成的树脂层、和设置于树脂层内的纤维质基材。使用使热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片，通过以下的热应力试验测定的热收缩应力的最大值为400kPa以下。
〔热应力试验〕
将厚度0.1mm的预浸料试验片的两端分别用夹具保持，将预浸料试验片加热至260℃后，在从260℃降温至常温期间，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此接近的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热收缩应力进行测定。
根据这样的构成，能够提供可得到充分抑制了翘曲的发生的成形体的预浸料。
进而，对于预浸料，使用使热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片，通过以下的热应力试验测定的热膨胀应力的最大值优选为100kPa以下。
〔热应力试验〕
将厚度0.1mm的预浸料试验片的两端分别用夹具保持，将预浸料试验片从常温升温至260℃时，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定。
根据这样的构成，能够提供可得到更可靠地抑制了翘曲的发生的成形体的预浸料。
另外，本发明的另一方案的预浸料具备：由热固化性树脂组合物的半固化物形成的树脂层、和设置于树脂层内的纤维质基材。使用使热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片，通过以下的热应力试验测定的热膨胀应力的最大值为100kPa以下。
〔热应力试验〕
将厚度0.1mm的预浸料试验片的两端分别用夹具保持，将预浸料试验片从常温升温至260℃时，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定。
根据这样的构成，也能够提供可得到充分抑制了翘曲的发生的成形体的预浸料。
进而，任意预浸料中，优选的是：热固化性树脂组合物包含选自由环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯醚(PPO)、自由基聚合性树脂及它们的改性树脂所组成的组中的至少1种树脂。进而，优选的是：热固化性树脂组合物包含选自上述组中的2种以上的树脂。由此，认为可更可靠地得到上述效果。
另外，任意预浸料中，优选的是：纤维质基材为织布或无纺布。由此，认为可更可靠地得到上述效果。而且，还有作为支撑体的强度高这样的优点。
进而，任意预浸料中，优选的是：热固化性树脂组合物还包含无机填充材料。由此，除了上述效果以外，还有抑制树脂组合物的线膨胀率的效果，因此还具有能够提高可靠性这样的优点。
本发明的方案的覆金属层压板具有：上述的预浸料的固化物、和在预浸料的固化物的上表面及下表面中的至少1个表面设置的金属箔。进而，金属箔优选设置在预浸料的固化物的上表面及下表面这两个面上。另外，本发明的另一方案的布线板具有：上述的预浸料的固化物、和在预浸料的固化物的表面作为电路而设置的导体图案。
根据这样的构成，即使成为将半导体芯片接合而成的封装体的形态，也能够提供能够充分抑制翘曲的发生的覆金属层压板以及布线板。
另外，本发明的方案的布线板材料的热应力的测定方法的特征在于，将由布线板材料形成的试验片的两端分别用夹具保持，将试验片加热至260℃后，在从260℃降温至常温期间，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此接近的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热收缩应力进行测定。
本发明的另一方案的布线板材料的热应力的测定方法中，将由布线板材料形成的试验片的两端分别用夹具保持，在使试验片从常温升温至260℃期间，一边使夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将对夹具之间施加的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定。
根据这样的本发明的测定方法，能够分别简易地测定布线板的热应力，认为可用于电子材料的各种用途。
以下，通过实施例更具体地对本发明进行说明，但本发明的范围不限定于这些。
实施例
[实施例1]
将萘型环氧树脂(DIC株式会社制的HP9500)41.67质量份、萘型酚性固化剂(DIC株式会社制的HPC9500)28.33质量份、环氧改性丙烯酸类树脂(Nagase ChemteX Corporation制的PMS-12-82(重量分子量50万))30质量份、作为固化促进剂的咪唑(四国化成工业株式会社制的2E4MZ：2-乙基-4-甲基咪唑)0.04质量份、和用异氰酸酯硅烷偶联剂进行了表面处理的球状二氧化硅(Admatechs Company Limited制的SC2500GNO)50质量份配混，由此得到树脂组合物。然后，用作为溶剂的甲乙酮(MEK)151质量份对该树脂组合物进行稀释，由此制成清漆状的树脂组合物(树脂清漆)。
使用得到的树脂清漆，以使厚度成为50μm的方式使其浸渗至织布基材(玻璃布、Nitto Boseki Co.，Ltd.制1078、厚度43μm·单位重量(单重)47g/m2)，并且对其在130℃下进行6分钟加热干燥至变为半固化状态为止，由此制造预浸料。
进而，将2张得到的预浸料重叠，在其两面层叠作为金属箔的铜箔(厚度12μm)，一边在真空条件下以2.94MPa(30kgf/cm2)进行加压，一边在220℃下加热60分钟而进行成形，由此制造厚度为0.1mm的覆铜层压板(CCL)作为覆金属层压板。
[实施例2]
作为织布基材，使用另外的玻璃布、即Nitto Boseki Co.，Ltd.制T2013(厚度71μm·单位重量80g/m2)，以使厚度成为0.1mm的方式使树脂清漆浸渗，除此以外，与实施例1同样地操作，得到预浸料。进而，对于1张得到的预浸料，在其两面层叠作为金属箔的铜箔(厚度12μm)，一边在真空条件下以2.94MPa(30kgf/cm2)进行加压，一边在220℃下加热60分钟进行成形，由此制造厚度为0.1mm的覆铜层压板(CCL)作为覆金属层压板。
[比较例1]
作为覆铜层压板(CCL)，使用市售的MCL-E770G(日立化成制)的厚度为0.1mm的层压板。
[比较例2]
将萘型环氧树脂(DIC株式会社制的HP9500)41.67质量份、萘型酚性固化剂(DIC株式会社制的HPC9500)28.33质量份、核壳树脂(Aica Kogyo Company Limited制的STAPHYLOID AC3355)10质量份、作为固化促进剂的咪唑(四国化成工业株式会社制的2E4MZ：2-乙基-4-甲基咪唑)0.04质量份、和用异氰酸酯硅烷偶联剂进行了表面处理的球状二氧化硅(Admatechs Company Limited制的SC2500GNO)120质量份配混，由此得到树脂组合物。然后，用作为溶剂的甲乙酮(MEK)120质量份对该树脂组合物进行稀释，由此制成清漆状的树脂组合物(树脂清漆)。
使用得到的树脂清漆，以使厚度成为50μm的方式使其浸渗至织布基材(玻璃布、Nitto Boseki Co.，Ltd.制1078、厚度43μm·单位重量47g/m2)，并且对其在130℃下进行6分钟加热干燥至变为半固化状态为止，由此制造预浸料。
使用得到的预浸料，与实施例1同样地操作，制造厚度为0.1mm的覆铜层压板(CCL)。
[比较例3]
将萘型环氧树脂(DIC株式会社制的HP9500)41.67质量份、萘型酚性固化剂(DIC株式会社制的HPC9500)28.33质量份、作为固化促进剂的咪唑(四国化成工业株式会社制的2E4MZ：2-乙基-4-甲基咪唑)0.04质量份、和用异氰酸酯硅烷偶联剂进行了表面处理的球状二氧化硅(Admatechs Company Limited制的SC2500GNO)210质量份配混，由此得到树脂组合物。然后，用作为溶剂的甲乙酮(MEK)138质量份对该树脂组合物进行稀释，由此制成清漆状的树脂组合物(树脂清漆)。
使用得到的树脂清漆，以使厚度成为50μm的方式使其浸渗至织布基材(玻璃布、Nitto Boseki Co.，Ltd.制1078、厚度43μm·单位重量47g/m2)，并且对其在130℃下进行6分钟加热干燥至变为半固化状态为止，由此制造预浸料。
使用得到的预浸料，与实施例1同样地操作，制造厚度为0.1mm的覆铜层压板(CCL)。
[评价]
通过蚀刻将在实施例、比较例中制造或准备的厚度0.1mm的覆铜层压板的表面的铜箔全部去除，由此得到厚度0.1mm的预浸料试验片。使用该预浸料试验片进行以下的评价。
(热收缩应力)
将在各实施例及比较例中得到的预浸料在220℃下进行90分钟加热干燥，由此使预浸料中的热固化性树脂组合物成为固化物。然后，将使厚度0.1mm的上述固化物切出为宽度4mm、长度25mm而制成的预浸料试验片(试样)以夹钳间距离15mm保持于Hitachi High-Tech Science Corporation制、热机械分析装置(TMA SS6100)的拉伸测定用夹具，对该试样施加初始载荷20mN。将试样加热至260℃后，以20℃/分钟使其从260℃降温至常温，并且在降温时一边使夹具间距离以3ppm/℃沿彼此接近的方向进行移位，一边测定拉伸应力。
应力(kPa)＝((30℃的载荷(mN))-(260℃的载荷(mN)))/预浸料试验片的截面积(mm2)
(热膨胀应力)
对在各实施例及比较例中得到的预浸料在220℃下进行90分钟加热干燥，由此使预浸料中的热固化性树脂组合物成为固化物。然后，将使厚度0.1mm的上述固化物切出为宽度4mm、长度25mm而制成的预浸料试验片(试样)以夹钳间距离10mm保持于Hitachi High-Tech Science Corporation制、热机械分析装置(TMA SS6100)的拉伸测定用夹具，对该试样施加初始载荷20mN。将试样在室温下保持5分钟后，以20℃/分钟升温至260℃，并且在升温时一边使夹具间距离以3ppm/℃沿彼此远离的方向进行移位，一边测定膨胀应力。
应力(kPa)＝((最大载荷)-(30℃的载荷(mN)))/预浸料试验片的截面积(mm2)
(杨氏模量)
以JIS K7161中所示的方法进行拉伸试验，求出拉伸弹性模量(杨氏模量)。需要说明的是，预浸料试验片以JIS K7127中记载的类型2的形状进行测定。
(拉伸伸长率)
以JIS K7161中所示的方法进行拉伸试验，测定断裂伸长。需要说明的是，预浸料试验片使用的是将固化物沿45°方向以宽度5mm切出而成者，夹钳间的初始距离设为60mm。
拉伸伸长率(％)＝断裂伸长/夹钳间初始距离×100
(热膨胀率(CTE))
将使厚度0.1mm的上述固化物切出为宽度4mm、长度25mm而制成的预浸料试验片(试样)以夹钳间距离15mm保持于Hitachi High-Tech Science Corporation制、热机械分析装置(TMA SS6100)的拉伸测定用夹具，施加载荷50mN，以10℃/分钟从室温升温至260℃，测定其间的膨胀量。将得到的膨胀曲线的50℃～100℃的平均线膨胀率作为CTE。
CTE(ppm/℃)＝(ΔL/L)/(ΔT)
ΔL：50℃～100℃的膨胀量
L：夹钳间距离
ΔT：50℃～100℃的温度差
(封装体的翘曲)
首先，用加强材料(Panasonic株式会社制“HCV5313HS”)将倒装芯片(FC)粘接并安装于基板，由此制造用于测定封装体翘曲量的简易的FC安装封装体(大小16mm×16mm)。此处，作为上述FC，使用在15.06mm×15.06mm×0.1mm的大小的Si芯片安装有4356个焊锡球(高度80μm)的芯片。作为上述基板，使用在各实施例及比较例中得到的覆金属层压板的去除了金属箔而成者。接着，对上述FC安装封装体，使用翘曲测定装置(AKROMETRIX公司制“THERMOIRE PS200”)，基于阴影莫尔测定理论对翘曲进行测定。对于封装体翘曲量，将上述FC安装封装体从30℃加热至260℃，其后对冷却至30℃时的翘曲量进行评价。需要说明的是，评价基准如下。
“小”30℃的翘曲、260℃的翘曲为200um以下
“中”30℃的翘曲、260℃的翘曲为300um以下
“大”30℃的翘曲、260℃的翘曲为400um以上
将以上的结果总结在下述表1中。
[表1]
实施例1 实施例2 比较例1 比较例2 比较例3
收缩应力 kPa 285 120 490 760 2060
膨胀应力 kPa 90 10 323 337 123
杨氏模量 GPa 7 7 25 11 23
CTE ppm/℃ 5 3 5 3 3
拉伸伸长率 ％ 15 15 5 4 3
PKG翘曲 小 小 中 大 大
根据表1的结果可知，通过使用本发明的预浸料，使用其而得到的封装体的翘曲得以充分抑制。进而，实施例1与相同的CTE的比较例1相比，还显示出杨氏模量低、拉伸伸长率高，因此封装体的翘曲变小。
与此相对，使用了以往的预浸料的比较例1～3的结果中，翘曲的抑制不充分。
产业上的可利用性
本发明的预浸料、覆金属层压板及布线板、以及布线板材料的热应力的测定方法在高集成化的各种电子设备中所使用的布线板等中有用。
附图标记说明
1 预浸料
2 树脂层
3 纤维质基材
4 预浸料试验片
5 夹具
11 覆金属层压板
12 绝缘层(预浸料的固化物)
13 金属箔
14 导体图案
21 布线板

Claims (9)

1.一种预浸料，其具备：由热固化性树脂组合物的半固化物形成的树脂层、和设置于所述树脂层内的纤维质基材，
使用使所述热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片，将厚度0.1mm的所述预浸料试验片的两端分别用夹具保持，将所述预浸料试验片加热至260℃后，在从260℃降温至常温期间，一边使所述夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此接近的方向进行移位，一边将对所述夹具之间施加的拉伸应力作为热收缩应力进行测定时，所测定的热收缩应力的最大值为400kPa以下，
所述热固化性树脂组合物包含选自由环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯醚(PPO)树脂、自由基聚合性树脂及它们的改性树脂所组成的组中的至少1种或2种以上的树脂、环氧改性的丙烯酸类树脂以及固化剂。
2.一种预浸料，其具备：由热固化性树脂组合物的半固化物形成的树脂层、和设置于所述树脂层内的纤维质基材，
使用使所述热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的预浸料试验片，将厚度0.1mm的所述预浸料试验片的两端分别用夹具保持，将所述预浸料试验片从常温升温至260℃时，一边使所述夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将对所述夹具之间施加的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定时，所测定的热膨胀应力的最大值为100kPa以下，
所述热固化性树脂组合物包含选自由环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯醚(PPO)树脂、自由基聚合性树脂及它们的改性树脂所组成的组中的至少1种或2种以上的树脂、环氧改性的丙烯酸类树脂以及固化剂。
3.根据权利要求1所述的预浸料，其中，使用使所述热固化性树脂组合物热固化而成为固化物的所述预浸料试验片，将厚度0.1mm的所述预浸料试验片的两端分别用夹具保持，将所述预浸料试验片从常温升温至260℃时，一边使所述夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将对所述夹具之间施加的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定时，所测定的热膨胀应力的最大值为100kPa以下。
4.根据权利要求1或2所述的预浸料，其中，所述纤维质基材为织布或无纺布。
5.根据权利要求1或2所述的预浸料，其中，所述热固化性树脂组合物还包含无机填充材料。
6.一种覆金属层压板，其具有：权利要求1或2所述的预浸料的固化物、和在所述预浸料的所述固化物的上表面及下表面中的至少1个表面设置的金属箔。
7.一种布线板，其具有：权利要求1或2所述的预浸料的固化物、和在所述预浸料的所述固化物的表面作为电路而设置的导体图案。
8.一种布线板材料的热应力的测定方法，其中，
将由所述布线板材料形成的试验片的两端分别用夹具保持，
将所述试验片加热至260℃后，在从260℃降温至常温期间，一边使所述夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此接近的方向进行移位，一边将对所述夹具之间施加的拉伸应力作为热收缩应力进行测定。
9.一种布线板材料的热应力的测定方法，其中，
将由所述布线板材料形成的试验片的两端分别用夹具保持，
在使所述试验片从常温升温至260℃期间，一边使所述夹具之间的距离以0.01ppm/℃以上且5ppm/℃以下沿彼此远离的方向进行移位，一边将对所述夹具之间施加的拉伸应力作为热膨胀应力进行测定。
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