JP2004071656A - 多層配線板および半導体装置 - Google Patents

多層配線板および半導体装置 Download PDF

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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

【課題】確実に微細な層間接続でき、微細な配線パターンを形成でき、且つ信頼性の高い多層配線板を提供する。
【解決手段】接続層の層間絶縁材層105に埋め込まれて形成された配線パターンと、被接続層111の被接続部112とが、該配線パターン上に該層間絶縁材層105を貫通して形成された導体ポスト107と金属接合材料層108とで接合され、該接続層と該被接続層とが、金属接合接着剤層109で接着された多層配線板において、層間絶縁材層105が、−65℃〜150℃の温度域で15ppm以上、25ppm以下の熱膨張係数を有することを特徴とする。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線板及び半導体装置に関するものである。更に詳しくは、半導体チップを搭載する多層配線板およびそれらの多層配線板を用いた半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできており、これらの電子機器に使用される半導体パッケージは、従来にも増して、益々、小型化かつ多ピン化が進んできている。
【0003】
このような背景により、近年、ビルドアップ多層配線板が採用されている。ビルドアップ多層配線板は、層間絶縁材層と、導体とを積み重ねながら成形される。ビア形成方法としては、従来のドリル加工に代わって、レーザー法、プラズマ法、フォト法等多岐にわたり、小径のビアホールを自由に配置することで、高密度化を達成するものである。層間接続部としては、ブライドビア(Blind Via)やバリードビア(Buried Via:ビアを導電体で充填した構造)等があり、ビアの上にビアを形成するスタックドビアが可能な、バリードビアホールが特に注目されている。バリードビアホールとしては、ビアホールをめっきで充填する方法と、導電性ペースト等で充填する場合とに分けられる。一方、配線パターンを形成する方法として、銅箔をエッチングする方法(サブトラクティブ法)、電解銅めっきによる方法(アディティブ法)等があり、配線密度の高密度化に対応可能なアディティブ法が、特に注目され始めている。
【0004】
また、半導体が直接搭載される半導体パッケージ基板においては、半導体と半導体パッケージ基板の熱膨張係数の違いに起因する反りや熱応力が問題となる。特に、温度サイクル信頼性試験におけるパッケージ基板の銅配線、パッケージ基板の樹脂層及び半導体間の熱膨張係数の違いに起因する樹脂層のクラックが深刻な問題となっている。従来、低膨張化が可能なガラスクロスを用いて、上記の問題点を解決していた。しかしながら、樹脂層の厚みが50μm以下と薄い場合、ガラスクロスを使用することができないので、低熱膨張化のために無機フィラーを配合する方法が取られているが、無機フィラーを任意の配合比で完全に樹脂に含浸させ、分散させることは、技術的困難をともなう。特に、無機フィラーの平均粒径が1μm以下になると、完全に樹脂中に分散させることは技術的に困難である。
【0005】
上述したように絶縁樹脂に無機フィラーを充填することで、ある程度、低熱膨張化が達成できるが、層間絶縁材層が、より薄くなるに従い、絶縁信頼性、加工性の観点から、無機フィラーの充填率に制限がでてくるため、より低熱膨張化を達成するためには、絶縁樹脂そのものの熱膨張係数を低くする必要がある。
また、樹脂層に低熱膨張率ポリイミドを用いた場合、低熱膨張率ポリイミドは接着性がないため、パッケージ基板の銅回路と低熱膨張ポリイミドを張り合わせるために熱可塑性ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂といった接着剤が必要となる。一般的に低熱膨張ポリイミドと接着剤との密着力は低く信頼性に劣るという問題がある。さらに、接着剤として用いる熱可塑性ポリイミドやエポキシ樹脂は、熱膨張率が高く、パッケージ基板製造時のハンドリング製や信頼性に悪影響を及ぼす恐れがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体チップを搭載する多層配線板における、このような現状の問題点に鑑み、確実に層間接続でき、且つ層間絶縁材層の信頼性に優れる多層配線板およびこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
1. 接続層の層間絶縁材層に埋め込まれて形成された配線パターンと、被接続層の被接続部とが、該配線パターン上に該層間絶縁材層を貫通して形成された導体ポストと金属接合材料層とで接合され、該接続層と該被接続層とが、金属接合接着剤層で接着された多層配線板において、層間絶縁材層が、−65℃〜150℃の温度域で15ppm以上、25ppm以下の熱膨張係数を有することを特徴とする多層配線板、
2. 層間絶縁材層が、熱硬化性化合物(A)、溶媒可溶性ポリイミド樹脂(B)及び無機フィラー(C)を含む絶縁材からなる第1項記載の多層配線板、
3. 絶縁材が、熱硬化性化合物(A)100重量部に対し、溶媒可溶性ポリイミド樹脂(B)5重量部以上、100重量部以下、無機フィラー(C)100重量部以上、400重量部以下の割合で配合されると共に、該ポリイミド樹脂(B)が可溶な溶媒(D)を含み、予め無機フィラー(C)を溶媒(D)中で分散させて得られるものである第2項記載の多層配線板、
4. 熱硬化性化合物(A)が、一般式(1)で表されるシアネート化合物、一般式(2)で表されるシアネート化合物、及び一般式(1)もしくは(2)で表されるシアネート化合物でシアネート基総量の40%以下が3量化されたシアネート化合物の中から選ばれた少なくとも一種のシアネート化合物或いは前記シアネート化合物及びエポキシ化合物の混合物である第2項又は第3項記載の多層配線板、
【化4】
Figure 2004071656
(式(1)中、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、フルオロアルキル基、ハロゲン原子のいずれかを示す。)
【化5】
Figure 2004071656
(式(2)中、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、フルオロアルキル基、ハロゲン原子を示し、nは0〜6の整数である。)
5. 溶媒可溶性ポリイミド樹脂(B)が、ポリイミドシロキサン樹脂である第2項〜第4項のいずれかに記載の多層配線板、
6. ポリイミドシロキサン樹脂が、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物及び4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物の中から選ばれた少なくとも一種の芳香族テトラカルボン酸成分と、一般式(3)で表されるジアミノポリシロキサン10〜80モル%及び芳香族ジアミン20〜90モル%からなるジアミン成分とを反応させて合成されたものである第5項記載の多層配線板、
【化6】
Figure 2004071656
(式(3)中、Rは2価の炭化水素基を示し、R〜R11は低級アルキル基又はフェニル基を示し、nは1〜20の整数である。)
7. 無機フィラー(C)が、シリカフィラーである第2項〜第6項のいずれかに記載の多層配線板、
8. 無機フィラー(C)が、1μm以下の平均粒径を有する第2項〜第7項のいずれかに記載の多層配線板、
9. 溶媒(D)が、N−メチル−2−ピロリドンである第2項〜第8項のいずれかに記載の多層配線板、
10. さらに、金属アセチルアセトネート(E)を含んでなる第2項〜第9項のいずれかに記載の多層配線板、
11. 金属アセチルアセトネート(E)が、二価状態の銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉛、亜鉛及び錫、三価状態のアルミニウム、鉄、コバルト及びマンガン、並びに四価状態のチタンの中から選ばれる配位金属を含んでなる第10項記載の多層配線板、
12. 接合用金属材料層が、半田からなる第1項〜第11項のいずれかに記載の多層配線板、
13. 導体ポストが、銅からなる第1項〜第12項のいずれかに記載の多層配線板、
14. 第1項〜第13項のいずれかに記載の多層配線板を用いたことを特徴とする半導体装置、
を提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の多層配線板は、接続層の層間絶縁材層に埋め込まれて形成された配線パターンと、被接続層の被接続部とが、該配線パターン上に該層間絶縁材層を貫通して形成された導体ポストと金属接合材料層とで接合され、該接続層と該被接続層とが、金属接合接着剤層で接着された構造を有する多層配線板であり、層間絶縁材層が、15ppm以上、25ppm以下の熱膨張係数を有するものである。
層間絶縁材層が、15ppm以上、25ppm以下の熱膨張係数を有することで、積層工程時のハンドリング性、温度サイクル信頼性に優れた多層配線板を得ることができる。より好ましい層間絶縁材層の熱膨張係数は、16ppm以上、23ppm以下であり、更に好ましくは、16ppm以上、20ppm以下である。
【0009】
本発明において、層間絶縁材層は、熱硬化性化合物(A)、溶剤可溶性ポリイミド樹脂(B)及び無機フィラー(C)を含む絶縁材からなることが好ましい。本発明に用いる熱硬化性化合物(A)としては、エポキシ化合物、ビスマレイミド化合物、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、シアネート化合物、イソシアネート化合物、ベンゾシクロブテン化合物などが挙げられるこれらの化合物は単独で使用してもよく、複数を混合して使用しても良い。
【0010】
本発明において、絶縁材に、熱硬化性化合物を用いることで、より好ましくは、シアネート化合物或いは前記シアネート化合物及びエポキシ化合物を用いることにより、低温での加工性、熱時の弾性率が高く200℃を越す高温での耐熱信頼性に優れ、低熱膨張率、低誘電率及び誘電正接を有した絶縁材を得ることができる。
シアネート化合物としては、一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び一般式(1)もしくは(2)で表されるシアネート化合物でシアネート基総量の40%以下が3量化されたシアネート化合物が好ましい。具体的には、ビスフェノール−Aジシアネートエチリデンビス−4,1−フェニレンジシアネート、テトラオルトメチルビスフェノール−Fジシアネート、フェノールノボラックポリシアネート、クレゾールノボラックポリシアネート、ジシクロペンタジエニルビスフェノールジシアネート、ヘキサフルオロビスフェノールAジシアネート等及びこれらのシアネート基を前記の範囲で3量化した化合物である。これらの内、特に、フェノールノボラックポリシアネート、クレゾールノボラックポリシアネートは好適である。これらの中から、少なくとも1種、又は2種以上が用いられる。
エポキシ化合物として、具体的には、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系やレソルシノール系などの、フェノールベースのエポキシ樹脂や、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとして変性されたエポキシ化合物が挙げられる。
【0011】
本発明に用いる溶媒可溶性ポリイミド樹脂(B)は、ポリイミド樹脂で溶媒に可溶であれば限定されないが、更にポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂などイミド基を有する樹脂も含まれる。これらの中でも、芳香族テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを反応させ重合及びイミド化することにより得られる樹脂が好ましい。
芳香族テトラカルボン酸成分としては、例えば、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。これらの中から選択された一種または2種以上の芳香族テトラカルボン酸を用いることができる。
ジアミン成分としては、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノ−p−キシレン、2,5−ジアミノ−m−キシレン、2,5−ジアミノピリジン、2,6−ジアミノピリジン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ベンジジン、3,3’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−メチレンジ−o−トルイジン、4,4’−メチレンジ−2,6−キシリジン、4,4’−メチレンジ−2,6−ジエチルアニリン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシベンジジン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−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、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、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、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、1,4−ジアミノブタン、1,3−ジアミノペンタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、2,5−ジメチルヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘプタメチレンジアミン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中から選択された一種または2種以上のジアミンを用いることが好ましい。
溶媒可溶性ポリイミド樹脂を用いることにより、未硬化状態でのシート性に優れ、硬化物のフィルム強度、可撓性に優れた絶縁材を得ることができる。
【0012】
本発明に用いる溶媒可溶性ポリイミド樹脂は、ポリイミドシロキサン樹脂であることが、より好ましい。さらに、前記ポリイミドシロキサン樹脂は、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、及び4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物の中から選ばれた少なくとも一種の芳香族テトラカルボン酸成分と、一般式(3)で表されるジアミノポリシロキサン10〜80モル%、及び芳香族ジアミン20〜90モル%からなるジアミン成分とを反応させ、重合及びイミド化することにより得られた高分子量のポリイミドシロキサン樹脂であることが好ましい。
【0013】
前記一般式(3)で表されるジアミノポリシロキサンとしては、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルシロキサンやα,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジフェニルシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリメチルフェニルシロキサン等であり、得られたポリアミド酸及びポリイミド樹脂の有機溶剤への溶解性及び熱可塑性に寄与する。また、これを用いることによって、ガラス転移温度を低くすることが可能で、特に低温加工が必要な用途に適している。
前記ジアミノポリシロキサンの全ジアミン成分中の量比は、溶解性、熱可塑性の点から全ジアミン成分の10〜80モル%の範囲内で用いることができるが、耐熱性の観点から考えると10〜50モル%の範囲内であることが、より好ましい。特に、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルシロキサンを用いた場合には、耐熱性を低下させずに溶解性、熱可塑性が向上し好ましい。
【0014】
前記好ましいポリイミドシロキサン樹脂に用いられる芳香族ジアミンとしては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノ−p−キシレン、2,5−ジアミノ−m−キシレン、2,5−ジアミノピリジン、2,6−ジアミノピリジン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ベンジジン、3,3’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−メチレンジ−o−トルイジン、4,4’−メチレンジ−2,6−キシリジン、4,4’−メチレンジ−2,6−ジエチルアニリン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシベンジジン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−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、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、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、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテルなどが挙げられる。これらの中から選択された一種又は2種以上の芳香族ジアミンを用いることが好ましい。
【0015】
ポリイミドシロキサン樹脂の重合反応における芳香族テトラカルボン酸成分と全ジアミン成分の当量比は、得られるポリイミドシロキサンの分子量を決定する重要な因子である。ポリマーの分子量と物性、特に数平均分子量と機械的性質の間に相関があることは良く知られており、数平均分子量が大きいほど機械的性質が優れている。従って、実用的に優れた強度を得るためには、ある程度高分子量であることが必要である。
本発明では、酸成分とアミン成分の当量比rが0.95≦r≦1.05のモル比であることが好ましい。また、機械的強度及び耐熱性の両面から、0.97≦r≦1.03の範囲が、より好ましい。また、分子量を制御するために、エンドキャップ剤を用いても何ら問題ない。エンドキャップ剤としては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸などが挙げられる。
芳香族テトラカルボン酸成分とジアミン成分との反応は、非プロトン性極性溶媒中で公知の方法で行われ、最終的なイミド閉環は、程度が高いほど良く、イミド化率が低いと、使用時の熱でイミド化が起こり、水が発生して好ましくないため、95%以上、より好ましくは98%以上のイミド化率が達成されることが望ましい。
【0016】
本発明に用いる無機フィラー(C)は、熱膨張係数の低減、及び耐熱性、難燃性を向上するために使用されるものであり、例えば、結晶シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ、球状合成シリカ、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、セラミック粉末、ガラス繊維、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、雲母等を一種または、複数種混合して用いることができる。特に、シリカフィラーは、誘電率、誘電正接が低く、また、熱膨張率も低いため好ましい。また、シリカフィラーとしては、高純度の球状合成石英フィラーが、より好ましい。無機フィラーの平均粒径は、好ましくは1μm以下である。平均粒径が、1μm以下である場合、層間絶縁材層の膜厚が50μm以下の薄膜においても加工性、信頼性を確保できる。1μmより大きい場合、多層配線板の配線密度の高密度化に対応できず、充分な絶縁信頼性を確保できなくなる恐れがある。また、無機フィラーの最大粒径は、15μm以下であることが好ましく、より好ましくは、10μm以下であり、更に好ましくは6μm以下である。最大粒径フィラーが前記上限値り大きいと、プリント配線板のビアを形成する際に、形状が不良となる恐れがある。最大粒径の下限としては、絶縁樹脂組成物の加工性から、0.5μm以上であることが好ましい。無機フィラーの最大粒径は、無機フィラー溶液を濾過することにより制御することができる。
【0017】
本発明において、上記成分の配合割合としては、溶剤可溶性ポリイミド樹脂は、熱硬化性化合物100重量部に対して、5重量部以上、100重量部以下が好ましく、より好ましくは、15重量部以上、80重量部以下であり、さらに好ましくは、20重量部以上、50重量部以下である。溶媒可溶性ポリイミド樹脂が前記下限値より少ない場合、熱硬化性樹脂が有する欠点である硬くて脆い性質を補うことができず、また、未硬化状態でのフィルム性も悪くなる恐れがある。前記上限値より多い場合、熱膨張係数が低下しなくなる恐れがあり、また、熱時での信頼性が十分に確保できなくなる恐れがある。
無機フィラーは、熱硬化性化合物(A)100重量部に対して、100重量部以上、400重量部以下が好ましい。より好ましくは、120重量部以上、300重量部以下であり、さらに好ましくは、140重量部以上、250重量部以下である。無機フィラーが前記下限値より少ない場合、熱膨張係数が低下しなくなる恐れがあり、前記上限値より多い場合、無機フィラーの分散性が低下する恐れがある。
【0018】
本発明において、層間絶縁層は、ポリイミド樹脂(B)が溶解可能な溶媒(D)を含む絶縁材により形成されることが好ましい。
本発明に用いる溶媒(D)としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,−メチル−2−ピロリドン、1,4−ジオキサン、ガンマ−ブチルラクトン、ジグライム、アニソール、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン等が挙げられる。特に、N−メチル−2−ピロリドンは、ポリイミド樹脂の溶解性が優れており好ましい。また、極性溶媒であるため、無機フィラーをウェッティングさせ、分散させるのに適している。
【0019】
本発明に用いる絶縁材おいて、無機フィラー(C)は、予め溶媒(D)中で、分散しておくことが、より好ましい。特に、平均粒径が1μm以下の無機フィラーの使用における予備分散は効果的である。溶媒中に無機フィラーを分散させる方法としては、溶媒に、無機フィラーを加え、超音波、3本ロール、スリーワンモーター、ホモジナイザー、ボールミル、自転・公転式ミキサー、真空・自転・公転式ミキサーなどを用いて分散させる方法が挙げられる。
また、無機フィラーの溶媒中の割合としては、無機フィラー溶液の全重量の30〜75重量%が好ましい。30重量%を下回ると、無機フィラー溶液の粘度が低く、フィラーが沈降し易くなる恐れがあり、75重量%を上回ると、無機フィラー溶液の粘度が高く取り扱いが困難になる恐れがある。
【0020】
無機フィラーを、予め溶媒中に分散させることにより、無機フィラーを樹脂中に完全に分散させることが可能となり、また、絶縁樹脂組成物の熱膨張率を低減させることができる。更には、溶媒により無機フィラーの表面が十分に濡れることにより、溶媒可溶性ポリイミド樹脂(A)と無機フィラー(C)溶液を混合することも容易である。
【0021】
本発明に用いる絶縁材には、上記成分の他に、金属アセチルアセトネート(E)を用いることができる。
金属アセチルアセトネート(E)として、好ましくは、二価状態の銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉛、亜鉛および錫、三価状態のアルミニウム、鉄、コバルトおよびマンガン、ならびに四価状態のチタンの中から選ばれる配位金属を含むものが挙げられる。
金属アセチルアセトネートは、シアネート化合物の硬化触媒として作用し、その配合量により自在に層間絶縁材の反応性を制御することが可能であり、保存性にも優れる。
金属アセチルアセトネートの配合量は、シアネート化合物100重量部に対して0.0001重量部以上、0.1重量部以下が好ましく、より好ましくは、0.005重量部以上、0.05重量部以下である。前記下限値より少ない場合、シアネート化合物の反応性が不十分である恐れがある。
【0022】
本発明に用いる絶縁材には、目的に応じて、上記成分以外にレベリング剤、消泡剤などの添加剤を用いることができる。
【0023】
本発明の絶縁材は、溶媒に溶解してワニスとして用いることができる。溶媒としては、ポリイミド樹脂を可溶とする溶媒やポリイミドシロキサンの製造に使用される溶媒を、そのまま使用することができる。具体的には、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,−メチル−2−ピロリドン、1,4−ジオキサン、ガンマ−ブチルラクトン、ジグライム、アニソール、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン等である。溶媒は、一種類のみ用いても良いし、2種類以上を混合して用いても良い。層間絶縁材層の加熱硬化温度としては、120℃〜300℃が好ましく、さらに好ましくは、130℃〜250℃である。
【0024】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。図1〜図3は、本発明の実施形態である多層配線板の一例を説明するための図で、図3(n)は得られる多層配線板の構造を示す断面図である。
【0025】
本発明の多層配線板の製造方法としては、まず、金属層101上にパターニングされためっきレジスト102を形成する(図1(a))。このめっきレジスト102は、例えば、金属層101上に紫外線感光性のドライフィルムレジストをラミネートし、ネガフィルム等を用いて選択的に感光し、その後現像することにより形成できる。
金属層101の材質は、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良いが、特に、使用される薬液に対して耐性を有するものであって、最終的にエッチングにより除去可能であることが必要である。そのような金属層101の材質としては、例えば、銅、銅合金、42合金、ニッケル等が挙げられる。
【0026】
次に、金属層101を電解めっき用リード(給電用電極)として、レジスト金属103を電解めっきにより形成する(図1(b))。この電解めっきにより、金属層101上のめっきレジスト102が形成されていない部分に、レジスト金属103が形成される。
レジスト金属103の材質は、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良いが、特に、最終的に金属層101をエッチングにより除去する際に使用する薬液に対して耐性を有することが必要である。レジスト金属103の材質としては、例えば、ニッケル、金、錫、銀、半田、パラジウム等が挙げられる。
なお、レジスト金属103を形成する目的は、金属層101をエッチングする際に使用する薬液により、図1(c)に示す配線パターン104が浸食・腐食されるのを防ぐことである。したがって、金属層101をエッチングする際に使用する薬液に対して、図1(c)に示す配線パターン104が耐性を有している場合は、このレジスト金属103は不要である。また、レジスト金属103は配線パターン104と同一のパターンである必要はなく、金属層101上にめっきレジスト102を形成する前に、金属層101の全面にレジスト金属103を形成しても良い。
【0027】
次に、金属層101を電解めっき用リード(給電用電極)として、配線パターン104を電解めっきにより形成する(図1(c))。この電解めっきにより、金属層101上のめっきレジスト102が形成されていない部分に、配線パターン104が形成される。
配線パターン104の材質としては、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良いが、特に、最終的にレジスト金属103をエッチングにより除去する際に使用する薬液に対して耐性を有することが必要である。実際は、配線パターン104が最終的に多層配線板113の内部に存在するため、配線パターン104を浸食・腐食しない薬液でエッチング可能なレジスト金属103を選定するのが得策である。
配線パターン103の材質としては、例えば、銅、ニッケル、金、錫、銀、パラジウム等が挙げられる。さらには、銅を用いることで、低抵抗で安定した配線パターン104が得られる。
【0028】
次に、めっきレジスト102を除去し(図1(d))、続いて、配線パターン104上に層間絶縁材層105を形成する(図1(e))。
層間絶縁材層105の形成方法としては、少なくとも一層以上の剥離可能な保護フィルム層上に、予め、前記絶縁材により絶縁材層が形成された絶縁材シートを用い、配線パターン104上に絶縁材層の面を相対向させ、真空ロールラミネート装置もしくは真空プレス装置により積層して得られる。あるいは、直接、配線パターン上に、絶縁材ワニスを塗布・乾燥して形成しても良い。
【0029】
次に、層間絶縁材層105にビア106を形成する(図1(f))。ビア106の形成方法は、この製造方法に適する方法であればどのような方法でも良く、より好ましくは、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザー、エキシマレーザー法である。
【0030】
次に、金属層101を電解めっき用リード(給電用電極)として、導体ポスト107を電解めっきにより形成する(図2(g))。この電解めっきにより、層間絶縁材層105のビア106が形成されている部分に、導体ポスト107が形成される。電解めっきにより導体ポスト107を形成すれば、導体ポスト107の先端の形状を自由に制御することができる。
導体ポスト107の材質としては、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良く、例えば、銅、ニッケル、金、錫、銀、パラジウムが挙げられる。さらには、銅を用いることで、低抵抗で安定した導体ポスト107が得られる。
【0031】
次に、導体ポスト107の表面(先端)に、接合用金属材料層108を形成する(図2(h))。
接合用金属材料層108の形成方法としては、無電解めっきにより形成する方法、金属層101を電解めっき用リード(給電用電極)として電解めっきにより形成する方法、接合用金属材料を含有するペーストを印刷する方法が挙げられる。印刷による方法では、印刷用マスクを導体ポスト107に対して精度良く位置合せする必要があるが、無電解めっきや電解めっきによる方法では、導体ポスト107の表面以外に接合用金属材料層108が形成されることがないため、導体ポスト107の微細化・高密度化にも対応しやすい。特に、電解めっきによる方法では、無電解めっきによる方法よりも、めっき可能な金属が多種多様であり、また薬液の管理も容易であるため、非常に好適である。
接合用金属材料層108の材質としては、図2(j)に示す被接合部112と金属接合可能な金属であればどのようなものでもよく、例えば、半田が挙げられる。半田の中でも、SnやIn、もしくはSn、Ag、Cu、Zn、Bi、Pd、Sb、Pb、In、Auの少なくとも二種からなる半田を使用することが好ましい。より好ましくは、環境に優しいPbフリー半田である。なお、図2(h)では、導体ポスト107の表面に接合用金属材料層108を形成する例を示したが、接合用金属材料層108を形成する目的は、導体ポスト107と被接合部112とを接合させることであるため、被接合部112に接合用金属材料層108を形成しても構わない。もちろん、導体ポスト107と被接合部112の両表面に形成しても構わない。
【0032】
次に、層間絶縁材層105の表面(先端)に、金属接合接着剤層109を形成する(図2(i))。
金属接合接着剤層109の形成は、使用する樹脂に応じて適した方法で良く、金属接合接着剤ワニスを印刷、カーテンコート、バーコート等の方法で直接塗布したり、支持フィルム付きドライフィルムの金属接合接着剤層109を真空ラミネート、真空プレス等の方法で積層する方法が挙げられる。なお、図1(i)では、層間絶縁材層105の表面に金属接合接着剤層109を形成する例を示したが、被接続層111の表面に金属接合接着剤層109を形成しても構わない。もちろん、層間絶縁材層105被接続層111の両表面に形成しても構わない。
【0033】
次に、上述の工程により得られた接続層110の導体ポストと被接続層111の被接続部とを位置合わせをする(図2(j))。
位置合わせは、接続層110および被接続層111に、予め形成されている位置決めマークを、画像認識装置により読み取り位置合わせする方法、位置合わせ用のピン等で位置合わせする方法等を用いることができる。なお、図2(j)では、被接続層111として、図3(n)に示す多層配線板113にリジッド性を持たせるために用いるFR−4等のコア基板を使用する例を示したが、図1(d)に示す金属層101に配線パターン104を形成しただけのものを使用することもできる。さらには、図3(m)に示す多層配線板113の製造途中のものを使用することもできる。
【0034】
次に、接続層110および被接続層111とを積層する(図2(k))。
積層方法としては、例えば、真空プレスを用いて、導体ポスト107が、金属接合接着剤層109を排除して、接合用金属材料層108により被接合部112と接合するまで加熱・加圧し、導体ポスト107と被接合部112とを金属接合させる。これにより、接続層の配線パターンと被接続層の被接続部とが、導体ポストと金属接合材料層とで接合される。引き続き、更に、加熱して接続層110と被接続層111とを接着する。なお、最終的な加熱温度は、接合用金属材料の融点以上であることが必須である。
【0035】
次に、金属層101をエッチングにより除去する(図3(l))。金属層101と配線パターン104との間にレジスト金属103が形成されており、そのレジスト金属103は、金属層101をエッチングにより除去する際に使用する薬液に対して耐性を有しているため、金属層101をエッチングしてもレジスト金属103が浸食・腐食されることがなく、結果的に配線パターン104が浸食・腐食されることはない。
金属層101の材質が銅、レジスト金属の材質がニッケル、錫または半田の場合、市販のアンモニア系エッチング液を使用することができる。金属層101の材質が銅、レジスト金属の材質が金の場合、塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液を含め、ほとんどのエッチング液を使用することができる。
【0036】
次に、レジスト金属103をエッチングにより除去する(図3(m))。これにより、層間絶縁層に埋め込まれて形成された配線パターンの一方の面が露出する。配線パターン104は、レジスト金属103をエッチングにより除去する際に使用する薬液に対して耐性を有するため、配線パターン104は浸食・腐食されることはない。そのため、レジスト金属103が除去されることにより、配線パターン104が露出する。レジスト金属103は、必要に応じて、除去せずに残しても良い。
配線パターン104の材質が銅、レジスト金属の材質がニッケル、錫または半田の場合、市販の半田・ニッケル剥離剤(例えば、三菱ガス化学製・Pewtax:商品名)を使用することができる。配線パターン104の材質が銅、レジスト金属103の材質が金の場合、配線パターン104を浸食・腐食させることなく、レジスト金属103をエッチングすることは困難である。この場合には、レジスト金属103をエッチングする工程を省略しても良い。
【0037】
最後に、上述の工程、すなわち図1(a)〜図3(m)を繰り返して行うことにより、多層配線板113を得る(図3(n))。すなわち、図3(m)に示す多層配線板113の製造途中のものを被接続層として、図2(j)に示す積層工程を行うことによりコア基板の両面に接続層を形成し、さらに、これにより得られたものを被接続層として、図2(j)に示す積層工程を行い、さらには、これらを繰り返すことにより、多層配線板113を得ることができる。
図3(n)は、コア基板116の両面に各2層ずつ接続層を積層した多層配線板113を示しており、多層配線板113の両表面には、ソルダーレジスト115が形成されている。ソルダーレジスト115は、インナーパッド114aおよびアウターパッド114bの部分が開口されている。
【0038】
以上の工程により、各層の配線パターン104と導体ポスト107とを接合用金属材料層108にて金属接合し、各層間を接着した多層配線板を製造することができる。
【0039】
なお、上述の工程により得られた多層配線板113のインナーパッド114a側に半導体チップ202を搭載し、アウターパッド114b側に半田ボールを搭載することにより、半導体装置201を得ることができる(図4)。
【0040】
本発明に用いる金属接合接着剤は、表面清浄化機能を有し、且つ絶縁信頼性の高い接着剤であることが好ましい。表面清浄化機能としては、例えば、接合用金属材料層表面や被接続金属表面に存在する酸化膜の除去機能や、酸化膜の還元機能である。この金属接合接着剤の表面清浄化機能により、接合用金属材料層と接続するための表面との濡れ性が十分に高まる。そのため、金属接合接着剤は、金属表面を清浄化するために、接合用金属材料層と接続するための表面とに、必ず、接触している必要がある。両表面を清浄化することで、接合用金属材料層が、被接合表面に対して濡れ拡がろうとする力が働き、その接合用金属材料層の濡れ拡がりの力により、金属接合部における金属接合接着剤が排除される。これより、金属接合接着剤を用いた金属接合には、樹脂残りが発生しにくく、且つその電気的接続信頼性は高いものとなる。
【0041】
本発明に用いる好ましい金属接合接着剤としては、例えば、少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂と、その硬化剤からなる樹脂組成物が挙げられる。
【0042】
本発明において好ましい金属接合接着剤に用いる少なくとも1つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、および、ポリビニルフェノール樹脂から選ばれるのが好ましく、これらの1種以上を用いることができる。また、フェノールフタリン、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸なども好ましい。
【0043】
本発明において好ましい金属接合着剤に用いるフェノール性水酸基を有する樹脂の、硬化剤としては、エポキシ樹脂やイソシアネート樹脂等が用いられる。具体的にはいずれも、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系やレソルシノール系等のフェノールベースのものや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族等の骨格をベースとして変性されたエポキシ化合物やイソシアネート化合物が挙げられる。
【0044】
フェノール性水酸基を有する樹脂は、金属接合接着剤中に、5重量%以上80重量%以下で含まれることが好ましい。5重量%未満であると、金属表面を清浄化する作用が低下し、半田接合できなくなる恐れがある。また、80重量%より多いと、十分な硬化物が得られず、接合強度と信頼性が低下する恐れがある。フェノール性水酸基を有する樹脂の硬化剤の配合量は、例えば、エポキシ基当量またはイソシアネート基当量が、少なくともフェノール性水酸基を有する樹脂のヒドロキシル基当量に対し0.5倍以上、1.5倍以下が好ましいが、良好な金属接合性と硬化物物性が得られる場合は、この限りではない。また、接着剤には、上記成分の他に、無機充填材、硬化触媒、着色料、消泡剤、難燃剤、カップリング剤等の各種添加剤や、溶剤を添加しても良い。
【0045】
【実施例】
以下、実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。
【0046】
(ポリイミド樹脂(PI)−1の合成)
乾燥窒素ガス導入管、冷却器、温度計、撹拌機を備えた四口フラスコに、脱水精製したN−メチル−2−ピロリドン(NMP)791gを入れ、窒素ガスを流しながら10分間激しくかき混ぜる。次に、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン(BAPP)73.8926g(0.180モル)、1,3−ジ(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB)17.5402g(0.060モル)、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(APPS)50.2200g(平均分子量837、0.060モル)を投入し、系を60℃に加熱し、均一になるまでかき混ぜる。均一に溶解後、系を氷水浴で5℃に冷却し、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)44.1330g(0.150モル)、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)48.4110g (0.150モル)を、粉末状のまま15分間かけて添加し、その後3時間撹拌を続けた。この間、フラスコは5℃に保った。
その後、窒素ガス導入管と冷却器を外し、キシレンを満たしたディーン・スターク管をフラスコに装着し、系にキシレン198gを添加した。油浴に代えて、系を175℃に加熱し、発生する水を系外に除いた。4時間加熱したところ、系からの水の発生は認められなくなった。冷却後、この反応溶液を、大量のメタノール中に投入し、ポリイミドシロキサン(PI−1)を析出させた。固形分を濾過後、80℃で12時間減圧乾燥し溶剤を除き、227.79g(収率92.1%)の固形樹脂を得た。KBr錠剤法で赤外吸収スペクトルを測定したところ、環状イミド結合に由来する5.6μmの吸収を認めたが、アミド結合に由来する6.06μmの吸収を認めることはできず、この樹脂は、ほぼ100%イミド化していることが確かめられた。
【0047】
(ポリイミドシ樹脂(PI)−2の合成)
ジアミン成分として、4,4−メチレンジ−2,6−キシリジン(MDX)0.15モル、BAPP0.09モル、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルシロキサン(APDS)0.06モル、芳香族テトラカルボン酸成分として、BPDA0.135モル、BTDA0.015モルを使用した以外は、ポリイミド樹脂PI−1の合成と同様にして、可溶性のポリイミドシロキサン(PI−2)を合成した。
【0048】
(ポリイミド樹脂(PI)−3の合成)
芳香族テトラカルボン酸成分として、BPDA0.100モル、4,4’−オキシジフタル酸二無水物0.030モル、4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物0.020モルを使用した以外は、ポリイミド樹脂PI−2の合成と同様にして、可溶性のポリイミドシロキサン(PI−3)を合成した。
【0049】
(ポリイミド樹脂(PI)−4の合成)
ジアミン成分として、1,3−ジ(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB)0.150モル、芳香族テトラカルボン酸成分として、4,4’−オキシジフタル酸二無水物0.150モルを使用した以外は、ポリイミド樹脂PI−1の合成と同様にして、可溶性のポリイミド樹脂(PI−4)を合成した。
【0050】
(実施例1)
フェノールノボラックポリシアネート樹脂(ロンザ(株)製、商品名:PrimasetPT−15、シアネート基3量化率0%)100g、NMP121gに球状合成シリカフィラー(アドマテックス(株)製SE2060、平均粒径0.5μm、最大粒径6.0μm)225gを超音波により分散混合したシリカフィラー溶液、上記で得たポリイミドシロキサンPI−1を50g、コバルト(III)アセチルアセトネート(Co(AA))(和光純薬工業(株)製)0.02gと、NMP200gを混合し、自転・公転式ミキサーで撹拌して溶解し、層間絶縁材用ワニスを調製した。
【0051】
表面を粗化処理した150μm厚の圧延銅板(金属層101)(古川電気工業製、EFTEC−64T:商品名)に、ドライフィルムレジスト(旭化成製、AQ−2058:商品名)をロールラミネートし、所定のネガフィルムを用いて露光・現像し、配線パターン104の形成に必要なめっきレジスト(めっきレジスト102)を形成した。次に、圧延銅板を電解めっき用リードとして、ニッケル(レジスト金属103)を電解めっきにより形成し、さらに電解銅めっきすることにより、配線パターン(配線パターン104)を形成した。配線パターンは、線幅/線間/厚み=20μm/20μm/10μmとした。上記で得た層間絶縁材用ワニスを、ポリエステル(PET)フィルムに塗布後、80℃で10分、130℃で10分乾燥し、25μm厚の層間絶縁材層を形成した。このPETフィルム付き層間絶縁材層の外観を、目視で観察し、外観が良好なものを○とし、外観不良を×とした。結果を表2に示す。PETフィルム付き層間絶縁材層を、真空中、130℃に加熱したラミネートロール間で、圧力を加えながら通過させることで真空圧着し、さらに、130℃の乾燥機で5分間熱処理することで、配線パターンを埋め込み、PETフィルムを剥離して、25μm厚の層間絶縁材層(層間絶縁材層105)を形成した。続いて、窒素雰囲気下で、150℃で30分、200℃で60分、250℃で180分熱処理し硬化した。
【0052】
次に、45μm径のビア(ビア106)を、UV−YAGレーザーにより形成した。続いて、圧延銅板を電解めっき用リードとして、電解銅めっきすることにより、ビアを銅で充填し、銅ポスト(導体ポスト107)を形成した。
次に、圧延銅板を電解めっき用リードとして、銅ポスト上にSn−Pb共晶半田(接合用金属材料層108)を電解めっきにより形成した。次に、バーコートにより、上記で得た金属接合接着剤ワニスを、層間絶縁材層の表面、すなわちSn−Pb共晶半田が形成された面に塗布後、80℃で20分乾燥し、10μm厚の金属接合接着剤層(金属接合接着剤層109)を形成した。これまでの工程により、接続層(接続層110)を得ることができた。
【0053】
一方、コア基板として、12μm厚の銅箔が形成されたFR−5相当のガラスエポキシ樹脂銅張積層板(住友ベークライト製)を用い、銅箔をエッチングして配線パターンおよびパッド(被接合部112)を形成し、被接続層(被接続層111)を得ることができた。次に、上述の工程により得られた接続層と、被接続層に予め形成されている位置決めマークを、画像認識装置により読み取り、両者を位置合わせし、100℃の温度で仮圧着した。さらに、上述の位置合せ・仮圧着を再度行い、被接続層の両面に接続層を仮圧着したものを得ることができた。これを、プレスにより220℃の温度で加熱加圧して、銅ポストが、金属接合接着剤層を貫通してパッドと半田接合し、被接続層の両面に接続層を接着した。次に、220℃、2時間ポストキュアし、金属接合接着剤層を硬化させた。次に、アンモニア系エッチング液を用いて、圧延銅板をエッチングして除去し、さらに半田・ニッケル剥離剤(三菱ガス化学製・Pewtax:商品名)を用いて、ニッケルをエッチングして除去した。最後に、ソルダーレジスト(ソルダーレジスト115)を形成し、多層配線板(多層配線板113)を得た。
得られた多層配線板は、温度サイクル試験用に、両面に各々60個の金属接合部が直列につながるように回路設計されている。
【0054】
得られた多層配線板の導通を確認した後、−55℃で10分、125℃で10分を1サイクルとする温度サイクル試験を実施した。サンプル数は10個とした。温度サイクル試験1000サイクル後の、断線不良数の結果をまとめて表2に示した。
【0055】
得られた多層配線板を、温度30℃、湿度70%の恒温恒湿槽に168時間処理後、ピークトップ240℃に設定したIRリフロー装置に、3回投入し、膨れの有無を確認し、耐リフロー性を評価し、結果を表2に示した。膨れがないものを○、膨れたものを×とした。
【0056】
また、70μm厚の銅箔(三井金属(株)社製、商品名:3EC−VLP)とPETフィルム付き層間絶縁材層を、真空中、130℃に加熱したラミネートロール間で、圧力を加えながら通過させることで真空圧着し、続いてPETフィルムを剥離し、150℃で30分、220℃で1時間、250℃で1時間硬化した。さらに、70μm厚の銅箔をエッチングで除去することで、層間絶縁材フィルム単体を得、誘電率(1MHz)、誘電正接(1MHz)、熱膨張係数を評価し、結果を表2に示した。なお、誘電率、誘電正接はASTM−257B法に準拠して測定し、熱膨張係数は、熱応力歪測定装置(TMA/SS120C:セイコー電子工業(株)製)を用い、昇温速度10℃/分、荷重3gの条件で測定した。
【0057】
[実施例2〜18、比較例1〜2]
層間絶縁材の組成を表1に示すように配合した以外は、実施例1と同様にして積層体を製造した。評価した結果をまとめて表2に示す。
【0058】
【表1】
Figure 2004071656
【0059】
表1中、シアネート化合物は、PrimasetPT30;ロンザ(株)製フェノールノボラックポリシアネート樹脂、AroCyB30;旭チバ(株)製ビスフェノール−Aジシアネート(シアネート基3量化率30%)、AroCyM30;旭チバ(株)製テトラオルトメチルビスフェノール−Fジシアネート(シアネート基3量化率30%)であり、エポキシ化合物は、NC−3000P;日本化薬製ビフェニル骨格含有エポキシ樹脂(エポキシ当量270)、XD−1000−L;日本化薬製ジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂(エポキシ当量250)であり、無機フィラーは、SE3060;アドマテックス(株)製球状合成シリカフィラー(平均粒径0.9μm、最大粒径6.0μm)であり、金属アセチルアセトネートは、Cu(AA);和光純薬工業(株)製銅(II)アセチルアセトネート、Zn(AA);Zn(II)アセチルアセトネート、Al(AA);Al(III)アセチルアセトネート、Fe(AA);Fe(III)アセチルアセトネート、Ni(AA);Ni(II)アセチルアセトネート、Mn(AA);Mn(II)アセチルアセトネートであり、添加剤FC−431は、レベリング剤である。なお、SE3060は、無機フィラーの含有量が無機フィラー溶液全重量に対して65重量%となるように、NMPに、予め分散して使用した。
【0060】
【表2】
Figure 2004071656
【0061】
【発明の効果】
本発明によれば、確実に層間接続ができ、層間絶縁層が薄くても、しかも温度サイクル信頼性試験におけるパッケージ基板の銅配線、パッケージ基板の樹脂層及び半導体間の熱膨張係数の違いに起因する樹脂層のクラック発生を抑制でき、層間絶縁信頼性が高い多層配線板および半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態による多層配線板の製造方法を示す断面図である。
【図2】本発明の実施形態による多層配線板の製造方法を示す断面図である(図1の続き)。
【図3】本発明の実施形態による多層配線板の製造方法を示す断面図である(図2の続き)。
【図4】本発明の実施形態による多層配線板を使用して製造した、半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
101   金属層
102   めっきレジスト
103   レジスト金属
104   配線パターン
105   層間絶縁材層
106   ビア
107   導体ポスト
108   接合用金属材料層
109,109’  金属接合接着剤層
110,110a,110b,110c,110d  接続層
111,111a  被接続層
112   被接合部
113,112a  多層配線板
114a  インナーパッド
114b  アウターパッド
115   ソルダーレジスト
116   コア基板
201   半導体装置
202   半導体チップ
203   バンプ
204   アンダーフィル
205   半田ボール

Claims (14)

  1. 接続層の層間絶縁材層に埋め込まれて形成された配線パターンと、被接続層の被接続部とが、該配線パターン上に該層間絶縁材層を貫通して形成された導体ポストと金属接合材料層とで接合され、該接続層と該被接続層とが、金属接合接着剤層で接着された多層配線板において、層間絶縁材層が、−65℃〜150℃の温度域で15ppm以上、25ppm以下の熱膨張係数を有することを特徴とする多層配線板。
  2. 層間絶縁材層が、熱硬化性化合物(A)、溶媒可溶性ポリイミド樹脂(B)及び無機フィラー(C)を含む絶縁材からなる請求項1記載の多層配線板。
  3. 絶縁材が、熱硬化性化合物(A)100重量部に対し、溶媒可溶性ポリイミド樹脂(B)5重量部以上、100重量部以下、無機フィラー(C)100重量部以上、400重量部以下の割合で配合されると共に、該ポリイミド樹脂(B)が可溶な溶媒(D)を含み、予め無機フィラー(C)を溶媒(D)中で分散させて得られるものである請求項2記載の多層配線板。
  4. 熱硬化性化合物(A)が、一般式(1)で表されるシアネート化合物、一般式(2)で表されるシアネート化合物、及び、一般式(1)もしくは(2)で表されるシアネート化合物でシアネート基総量の40%以下が3量化されたシアネート化合物の中から選ばれた少なくとも一種のシアネート化合物或いは前記シアネート化合物及びエポキシ化合物の混合物である請求項2又は3記載の多層配線板。
    Figure 2004071656
    (式(1)中、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、フルオロアルキル基、ハロゲン原子のいずれかを示す。)
    Figure 2004071656
    (式(2)中、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、フルオロアルキル基、ハロゲン原子を示し、nは0〜6の整数である。)
  5. 溶媒可溶性ポリイミド樹脂(B)が、ポリイミドシロキサン樹脂である請求項2〜4のいずれかに記載の多層配線板。
  6. ポリイミドシロキサン樹脂が、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物及び4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物の中から選ばれた少なくとも一種の芳香族テトラカルボン酸成分と、一般式(3)で表されるジアミノポリシロキサン10〜80モル%及び芳香族ジアミン20〜90モル%からなるジアミン成分とを反応させて合成されたものである請求項5記載の多層配線板。
    Figure 2004071656
    (式(3)中、Rは2価の炭化水素基を示し、R〜R11は低級アルキル基又はフェニル基を示し、nは1〜20の整数である。)
  7. 無機フィラー(C)が、シリカフィラーである請求項2〜6のいずれかに記載の多層配線板。
  8. 無機フィラー(C)が、1μm以下の平均粒径を有する請求項2〜7のいずれかに記載の多層配線板。
  9. 溶媒(D)が、N−メチル−2−ピロリドンである請求項2〜8のいずれかに記載の多層配線板。
  10. さらに、金属アセチルアセトネート(E)を含んでなる請求項2〜9のいずれかに記載の多層配線板。
  11. 金属アセチルアセトネート(E)が、二価状態の銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉛、亜鉛及び錫、三価状態のアルミニウム、鉄、コバルト及びマンガン、並びに四価状態のチタンの中から選ばれる配位金属を含んでなる請求項10記載の多層配線板。
  12. 接合用金属材料層が、半田からなる請求項1〜11のいずれかに記載の多層配線板。
  13. 導体ポストが、銅からなる請求項1〜12のいずれかに記載の多層配線板。
  14. 請求項1〜13のいずれかに記載の多層配線板を用いたことを特徴とする半導体装置。
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