JP2007080928A - 半導体素子内臓回路基板および半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の目的は、機械的強度および誘電特性に優れた半導体素子内臓回路基板およびそれを用いた半導体装置を提供することにある。
【解決手段】 本発明の半導体素子内臓回路基板は、基板と、樹脂層とで構成され、該樹脂層内に半導体素子が設けられる半導体素子内臓回路基板であって、前記樹脂層は、ベンゾシクロブテン樹脂10〜40重量%と、無機充填材60〜90重量%とを含む樹脂組成物で構成され、かつ該樹脂層の線膨張係数が30ppm/℃以下であることを特徴とする。
また、本発明の半導体装置は、上述の半導体素子内蔵回路基板を有することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半導体素子内臓回路基板および半導体装置に関する。
近年の電子機器の大容量化、高速化、高密度化、そして小型化が進むにつれ、複数の機能を持つ部品を一つのパッケージ基板に表面実装する方法が多く用いられている。
しかし、パッケージ基板表面に部品を実装する手法は、2次元方向のスペースのみのため基板の面積を搭載する部品の面積よりも小さくすることに制約があり、パッケージ基板の小型化、高密度化に限界があった。
そこで、各部品をパッケージ基板の表面のみならず、基板の内部に内蔵し3次元的に配置することでパッケージ基板の小型化、高密度化を実現する方法が考案されている。
このように部品を内蔵する形態の基板においては、部品の高周波化に伴い、信号伝搬速度の高速化が必要とされており、これを実現するために低誘電率、低誘電正接、低吸水率および機械的強度に優れるといった特性を有する絶縁樹脂層が必要とされる。
このような絶縁樹脂層を得る方法には、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの樹脂組成物に無機充填材を高充填する方法等がある(例えば、特許文献1参照)。
しかし、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびシアネート樹脂に無機充填材を高充填すると誘電率が高くなり、また樹脂自身の吸水率が高いため、高周波用途で重要とされる信号伝搬速度や吸水処理後の接続信頼性に影響が生じる場合があった。
したがって、搭載部品等を内臓することが可能な樹脂層を有する基板が要求されていた。
特開平11−220262号公報
本発明の目的は、機械的強度および誘電特性に優れた半導体素子内臓回路基板およびそれを用いた半導体装置を提供することにある。
このような目的は、下記(1)〜(8)に記載の本発明により達成される。
(1)基板と、樹脂層とで構成され、該樹脂層内に半導体素子が設けられる半導体素子内臓回路基板であって、前記樹脂層は、ベンゾシクロブテン樹脂10〜40重量%と、無機充填材60〜90重量%とを含む樹脂組成物で構成され、かつ該樹脂層の線膨張係数が30ppm/℃以下であることを特徴とする半導体素子内臓回路基板。
(2)前記樹脂層は、半導体素子を封止するように形成されているものである上記(1)に記載の半導体素子内臓回路基板。
(3)前記無機充填材は、球状シリカを含むものである上記(1)または(2)に記載の半導体素子内臓回路基板。
(4)前記無機充填材の平均粒子径は、1.0μm以上である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の半導体素子内臓回路基板。
(5)さらに、エラストマーを含むものである上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の半導体素子内臓回路基板。
(6)前記樹脂層の厚さは、20〜100μmである上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の半導体素子内臓回路基板。
(7)上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の半導体素子内臓回路基板を有することを特徴とする半導体装置。
本発明によれば、機械的強度および誘電特性に優れた半導体素子内臓回路基板およびそれを用いた半導体装置を得ることができる。
また、平均粒子径1.0μm以上の無機充填材を用いた場合、特にプレス成形時の樹脂組成物の流動性が改善されることにより、平均粒子径1.0μm以下の無機充填材よりもより多く充填できるため、冷熱サイクル試験における耐クラック性に優れる樹脂層を有する半導体素子内臓回路基板を得ることができる。
以下、本発明の半導体素子内臓回路基板および半導体装置について説明する。
本発明の半導体素子内臓回路基板は、基板と、樹脂層とで構成され、該樹脂層内に半導体素子が設けられる半導体素子内臓回路基板であって、前記樹脂層は、ベンゾシクロブテン樹脂10〜40重量%と、無機充填材60〜90重量%とを含む樹脂組成物で構成され、かつ該樹脂層の線膨張係数が30ppm/℃以下であることを特徴とする。
また、本発明の半導体装置は、上述の半導体素子内蔵回路基板を有することを特徴とする。
まず、半導体素子内臓回路基板について説明する。
半導体素子内臓回路基板100は、コア基板1と、コア基板1の上側(図1中の上側)には、第1導体部11と、第1導体部11を覆うように形成された樹脂層2とが設けられている。
樹脂層2の内部には、半導体素子3が設けられている。
半導体素子3と、コア基板1とは、接着樹脂31を介して接続されている。
半導体素子3の上側(図1中の上側)には、電極32が設けられており、樹脂層2の上側に設けられた導体21と、電極32とは、樹脂層2に設けられたビア22に埋め込まれた導電性ペーストで通電されている。
樹脂層2を貫通するようにビア23が形成されており、ビア23内部には導電性ペーストが埋め込まれている。
樹脂層2の上側(図1中の上側)には、導体21が形成されている。導体21と、第1導体部11とは、ビア23内部に設けられた導電性ペーストにより通電されている。
コア基板1の下側(図1中下側)には、第3導体部12が設けられており、第1導体部11と、第2導体部12とは、コア基板1を貫通して設けられたビア13内部に設けられた導電性ペーストで通電している。
樹脂層2は、ベンゾシクロブテン樹脂10〜40重量%と、無機充填材60〜90重量%とを含む樹脂組成物で構成されていることを特徴とする。これにより、半導体素子内臓回路基板100に要求される樹脂層2の特徴を満足することができる。
(BCB樹脂)
前記ベンゾシクロブテン樹脂とは、シクロブテン骨格を含む樹脂であればどのようなものであってもよい。具体的には、以下の一般式(IA)、(IB)、または(IC)で表されるベンゾシクロブテン誘導体をモノマーとして構成された樹脂であることが好ましい。
Figure 2007080928
(式中、R1は、ハロゲン原子、アルキル基、ハロアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アシル基を示す。式中、R2、R3、R4およびR5は、同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、ハロアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アシル基を示す。前記R2およびR3、または前記R4およびR5は、互いに結合して環を形成してもよい。)
また、上記一般式に示したベンゾシクロブテン誘導体をBステージ化したものも、成形性、流動性を調整するために好ましく使用される。ベンゾシクロブテン誘導体をBステージ化したものとしては、たとえばジビニルシロキサン−ビスベンゾシクロブテン(Bステージ化したもの。重量平均分子量140,000、ダウケミカル社製サイクロテンXUR)を用いることができる。Bステージ化は、通常加熱溶融して行われる。ここで、重量平均分子量は、たとえばゲルパーミエーションクロマトグラフィー(G.P.C.)を用いて測定することができる。
前記ベンゾシクロブテン樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、100以上であることが好ましく、特に1,000〜300,000が好ましい。重量平均分子量が前記下限値未満であると前記ベンゾシクロブテン樹脂の硬化が不十分となる場合があり、前記上限値を超えるとBステージ化した後で樹脂組成物が脆くなり作業性が低下する場合がある。
低分子量のベンゾシクロブテン樹脂を得る方法としては、例えばベンゾシクロブテンモノマーの重合時間を短くしてベンゾシクロブテン樹脂の重合度を下げる方法、ベンゾシクロブテンモノマーと例えば線状モノマーのようなスペーサーとを共重合させて架橋密度を低下させる方法等が挙げられる。
前記ベンゾシクロブテン樹脂の含有量は、前記樹脂組成物全体の10〜40重量%である。前記ベンゾシクロブテン樹脂の含有量を前記範囲内とすることにより、特に、引っ張り強度、弾性率を損なうことなく誘電特性を向上できる。さらに、積層板で広く使われるエポキシ樹脂と比べ低吸水率とすることができる。
前記ベンゾシクロブテン樹脂の含有量は、より具体的には、前記樹脂組成物の15〜35重量%が好ましく、特に20〜30重量%が好ましい。
前記ベンゾシクロブテン樹脂(濃度50%、メシチレン溶媒)の25℃における溶融粘度は、特に限定されないが、0.5〜30(P)であることが好ましく、特に1〜20(P)であることが好ましい。溶融粘度が前記範囲内であると、前記無機充填材を60〜90重量%添加しても良好な成形性とすることができる。
(無機充填材)
前記樹脂組成物では、無機充填材を前記樹脂組成物全体の60〜90重量%含むことを特徴とする。これにより、機械特性を向上することができる。特に、シリコンや銅等の線膨張係数の小さい金属と共に用いた場合のおいて冷熱サイクル時のクラックの発生を防止する効果に優れる。
前記無機充填材の含有量は、より具体的には、前記樹脂組成物の65〜85重量%が好ましく、特に70〜80重量%が好ましい。
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)が好ましい。これにより、加工性と機械特性とのバランスにより優れる。
前記無機充填材の平均粒子径は、特に限定されないが、1.0μm以上が好ましく、特に1.5〜5.0μmが好ましい。平均粒子径が前記下限値未満であると樹脂層2を冷熱サイクル試験した際に微細なクラックが生じる場合があり、前記上限値を超えると接続信頼性が低下する場合がある。ここで、無機充填材の平均粒子径は、たとえば粒度分布計(HORIBA製、LA−500)により測定することができる。さらに、平均粒子径1.0μm以上の充填材を用いると樹脂組成物の流動性が高まり、ハンドリング性やプレス成形性を向上することができる。
前記無機充填材の比誘電率は、とくに限定されないが、比誘電率を20以下とするのが好ましく、比誘電率を10以下とするのがより好ましく、比誘電率を1〜8とするのがさらに好ましい。これにより、前記樹脂組成物を用いて半導体素子内臓回路基板100を製造した場合に、誘電特性を低下することなく、耐クラック性を向上することができる。また、これにより、信号伝搬速度のさらなる高速化に対応することができる。さらに、比誘電率20以下の無機充填材と前述したベンゾシクロブテン樹脂との組合せにより、樹脂層2の誘電特性を低下することなく、耐クラック性を向上することができる。
比誘電率20以下の前記無機充填材としては、たとえば、シリカ、アルミナ、マグネシアまたはベリリア等の酸化物、硫酸バリウム等の硫酸塩を例示することができる。これらの中でも、シリカ、アルミナ、および硫酸バリウムから選択される少なくとも一種以上が好ましい。これにより、前記ベンゾシクロブテン樹脂の低誘電率、低誘電正接という特徴を保持することができる。
(エラストマ−)
前記樹脂組成物は、特に限定されないが、エラストマ−を含むことが好ましい。これにより、冷熱サイクル試験をした際の耐クラック性に特に優れる。
前記エラストマーとしては、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体等のポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー等の熱可塑性エラストマ−、ポリブタジエン、エポキシ変性ポリブタジエン、アクリル変性ポリブタジエン、メタクリル変性ポリブタジエン等の液状エラストマ−が挙げられる。これらの中でもスチレン−ブタジエン共重合体、エポキシ変性ポリブタジエン、アクリル変性ポリブタジエン、メタクリル変性ポリブタジエンから選ばれる1種以上が好ましい。これにより、特にベンゾシクロブテン樹脂の誘電特性を低下させることなく金属との密着を向上することができる。
前記エラストマ−の含有量は、特に限定されないが、前記樹脂組成物全体の1〜30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、特に冷熱サイクル試験時の耐クラック性に優れる。
(紫外線吸収剤)
本発明の樹脂組成物は、特に限定されないが、紫外線吸収剤を含有しても良い。これにより、最終的に得られる半導体素子内臓回路基板100のレーザー加工性を向上することができる。
そのために、前記樹脂組成物は、200〜400nmに紫外線吸収領域を有するように形成されることが好ましい。これにより、UVレーザーにより微小ビアホールを形成することができ、レーザー加工性を向上することができる。
前記樹脂組成物に、このような紫外線吸収領域を付与するために、前記樹脂組成物は、350nm〜370nmまたは240〜260nmの波長領域に40%以上の吸収率を有する前記紫外線吸収剤を含むことができる。これにより、とくにUVレーザーでビア加工する時の生産性を向上することができる。ここで、波長領域に40%以上の吸収率を有するとは、当該波長領域の一部の範囲で吸収率が40%以上であっても、全ての範囲で吸収率が40%以上であってもよい。ここで、吸収率とは、例えばメタノール溶媒100mリットル中に紫外線吸収剤を5mg含む溶液を試料光路長が1cmのセルに入れたサンプルを光電分光光度計にて紫外領域吸収を測定した場合に得られる波長の形状により得られるものを示す。
前記紫外線吸収剤としては、例えば4,4'−ビスジエチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1,2−(5−(クロロ−2'−ヒドロキシ−3'tert−ブチル−5'メチルフェニル)−ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール類、1,1',2,2'−テトラキス(4−グリシジルフェニル)エタン、2,2ジメトキシ−1,2ジフェニルエタン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパノン−1−ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、ビス(2,4,6トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキシド等を挙げることができる。これらの中でもベンゾフェノン類、またはベンゾトリアゾール類が好ましく、4,4'−ビスジエチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類がより好ましい。これにより、前記樹脂組成物のUVレーザー加工性を特に向上することができる。
前記紫外線吸収剤の含有量は、特に限定されないが、ベンゾシクロブテン樹脂100重量部に対して0.01〜5重量部が好ましく、特に0.1〜1.5重量部が好ましい。含有量が前記下限値未満であるとレーザー加工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誘電特性を向上する効果が低下する場合がある。なお、樹脂組成物が紫外線吸収領域を有することは、例えば紫外線スペクトロフォトメーター(島津製作所 UV−260)により評価することができる。
本発明の樹脂組成物は、上述したベンゾシクロブテン樹脂等を含むが、本発明の目的に反しない範囲において、その他の樹脂、硬化促進剤、カップリング剤、難燃剤、フィラー、その他の成分を添加することができる。
このような樹脂組成物から樹脂層2を得る方法としては、例えば前記樹脂組成物を溶媒に溶解してキャスト法等の塗布する方法、スピンコーティング法、スプレー法により得ることができる。
樹脂層2の厚さとしては、特に限定されないが、20〜100μmが好ましく、特に30〜80μmが好ましい。
樹脂層2の熱膨張係数は、30ppm/℃以下であることを特徴とする。これにより、熱衝撃信頼性を向上することができる。従来の樹脂層の熱膨張係数は、50ppm/℃程度であった。このような熱膨張係数であると、熱衝撃信頼性が不十分であるといった問題があった。
これに対して、本発明では樹脂層の熱膨張係数を30ppm/℃以下としたので、熱衝撃信頼性を向上することができる。この熱膨張係数は、具体的には25ppm/℃以下であることが好ましく、特に20ppm/℃以下であることが好ましい。
本発明では、前記ベンゾシクロブテン樹脂と、無機充填材とを所定の割合で併用することにより、樹脂層2の熱膨張係数を30ppm/℃以下とすることができるものであり、それによって樹脂層2中に半導体素子を設けることができるものである。
次に、半導体素子内臓回路基板100を製造する方法について説明する。
コア基板1の所定の位置に貫通孔13を形成し、導電性ペーストを埋め込む。そして、コア基板1の上下(図1中の上下)に、例えばサブトラクティブ、アディティブ方法によって第1導体部11と、第2導体部12とを形成する。第1導体部11と、第2導体部12とは、貫通孔13に埋め込まれた導電性ペーストによって電気的に接続されている。
コア基板1としては、例えばガラスクロス入り樹脂基板、セラミック基板等が挙げられる。また、コア基板1としてはアルミニウム基板等の金属基板も挙げられるが、この場合は第1導体部11、第2導体部12等を設ける必要は無い。
次に、コア基板1の所定の部位に接着樹脂31を介して、半導体素子5を設置する。そして、半導体素子5の上側(図1中の上側)に電極32を設け、これらを覆うように樹脂層2を形成する。
樹脂層2の所定の部位にビア22、23を形成した後、導電性ペーストを埋め込む。そして、例えばサブトラクティブ、アディティブ方法によって導体21を形成して、樹脂層2の上側(図1中の上側)に設けた第2導体部21と第1導体部11と、電極32と第2導体部21とを電気的に接続して半導体素子内臓回路基板100を得る。
接着樹脂31を構成するものとしては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネートエステル樹脂、マレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等の樹脂材料単独および前記樹脂材料に金、銀、銅、ニッケル、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素等の中から選ばれる少なくとも一種類以上の充填材を添加したもの等が挙げられる。
接着樹脂31の厚さは、特に限定されないが、0.1〜20μmが好ましく、特に0.2〜10μmが好ましい。厚さが前記範囲内であると、放熱性を向上することができる。
このような半導体素子5としては、例えばSi、GaAs等の半導体素子が挙げられる。
なお、図1では、樹脂層2が1層のものについて説明したが、本発明はこれに限定されず2層、3層等の多層の基板であっても良い。また、図1では、半導体素子3がコア基板1の片面側に設けられているが、両面に設けられるような構造であっても良い。
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1)
1.樹脂層を形成するワニスの調製
樹脂組成物固形分全体に対して、ベンゾシクロブテン樹脂としてジビニルシロキサン−ビスベンゾシクロブテン(Bステージ化したもの、数平均分子量140,000、ダウケミカル社製サイクロテンXUR)22重量%と、エラストマーとして末端アクリル化ポリブタジエンエラストマー(数平均分子量2,800、大阪有機化学工業社製BAC−45)2.5重量%と、紫外線吸収剤として4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン0.1重量%と、表面処理剤としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製SZ6030)0.2重量%と、硬化剤として2,6−ジ−(パラアジドベンザル)−4−エチルシクロヘキサノン0.2重量%とをMEKに溶解し、さらに無機充填材としてシリカ(アドマテックス社製SE5050、平均粒子径1.5μm、最大粒子径5μm)75重量%を加えて分散させ、不揮発分濃度50重量%になるように樹脂ワニスを調製した。
2.キャリアフィルム付き樹脂層の製造
上述の樹脂ワニスを用いて、キャリアフィルム(厚さ0.038mm、PET)に樹脂ワニスを厚さ0.14mmで塗工し、80℃の乾燥機炉で5分、140℃の乾燥機炉で5分乾燥させ、樹脂層の厚さが0.07mmのキャリアフィルム付き樹脂層を作成した。なお、得られた樹脂層の膨張係数は、20ppm/℃であった。
3.多層プリント回路板の製造
銅箔を両面に張った両面銅張積層板の銅箔表面を黒化処理(酸化銅形成)した後還元したものをコア基板として、その片面に半導体素子を接着後、コア基板の両面に上述のキャリアフィルム付き樹脂層を170℃、1時間、続いてキャリアフィルムを剥離後200℃、2時間加熱加圧接着し、その後所定の回路をパターニングすることにより半導体素子内臓回路基板を製造した。
(実施例2)
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。
無機充填材としてシリカ(アドマテックス社製「SE2050」、平均粒子径0.5μm、最大粒子径5μm)を用いた。なお、得られた樹脂層の膨張係数は、20ppm/℃であった。
(実施例3)
樹脂ワニス中のベンゾシクロブテン樹脂および無機充填材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。
樹脂組成物固形分全体に対して、ベンゾシクロブテン樹脂としてジビニルシロキサン−ビスベンゾシクロブテン(Bステージ化したもの、数平均分子量140,000、ダウケミカル社製サイクロテンXUR)11.7重量%、エラストマーとして末端アクリル化ポリブタジエンエラストマー(数平均分子量2,800、大阪有機化学工業社製BAC−45)2.9重量%、硬化剤として2,6−ジ−(パラアジドベンザル)−4−エチルシクロヘキサノン0.1重量%、無機充填材としてシリカ(アドマテックス社製SE5050、平均粒子径1.5μm、最大粒子径5μm)85重量%とした。なお、得られた樹脂層の膨張係数は、15ppm/℃であった。
(実施例4)
樹脂ワニス中のベンゾシクロブテン樹脂および無機充填材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。
樹脂組成物固形分全体に対して、ベンゾシクロブテン樹脂として、ジビニルシロキサン−ビスベンゾシクロブテン(Bステージ化したもの、数平均分子量140,000、ダウケミカル社製サイクロテンXUR)35.3重量%、エラストマーとして末端アクリル化ポリブタジエンエラストマー(数平均分子量2,800、大阪有機化学工業社製BAC−45)4.1重量%、硬化剤として2,6−ジ−(パラアジドベンザル)−4−エチルシクロヘキサノン0.3重量%、無機充填材として、シリカ(アドマテックス社製SE5050、平均粒子径1.5μm、最大粒子径5μm)60重量%とした。なお、得られた樹脂層の膨張係数は、28ppm/℃であった。
(実施例5)
エラストマ-を用いずに、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。なお、得られた樹脂層の膨張係数は、19ppm/℃であった。
樹脂組成物固形分全体に対して、ベンゾシクロブテン樹脂として、ジビニルシロキサン−ビスベンゾシクロブテン(Bステージ化したもの、数平均分子量140,000、ダウケミカル社製サイクロテンXUR)24.5重量%、紫外線吸収剤として4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン0.1重量%、表面処理剤としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製SZ6030)0.2重量%、硬化剤として2,6−ジ−(パラアジドベンザル)−4−エチルシクロヘキサノン0.2重量%をメシチレンに溶解し、さらに無機充填材として、シリカ(アドマテックス社製SE5050、平均粒子径1.5μm、最大粒子径5μm)75重量%を加えて分散させ、不揮発分濃度50重量%になるように樹脂ワニスを調製した。
(比較例1)
ベンゾシクロブテン樹脂の代わりに以下のようにエポキシ樹脂を用いた以外は実施例1と同様にした。なお、得られた樹脂層の膨張係数は、20ppm/℃であった。
樹脂組成物固形分全体に対して、エポキシ樹脂としてNC−3000(日本化薬社製)22重量%、エラストマーとして末端アクリル化ポリブタジエンエラストマー(数平均分子量2,800、大阪有機化学工業社製BAC−45)2.5重量%、紫外線吸収剤として4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン0.1重量%、表面処理剤としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製SZ6030)0.2重量%、硬化剤として2−フェニルー4−メチルイミダゾール(四国化成工業社製2P4MZ)0.2重量%、無機充填材としてシリカ(アドマテックス社製SE5050、平均粒子径1.5μm、最大粒子径5μm)75重量%とした。
(比較例2)
無機充填材を用いずに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。
樹脂組成物固形分全体に対して、ベンゾシクロブテン樹脂としてジビニルシロキサン−ビスベンゾシクロブテン(Bステージ化したもの、数平均分子量140,000、ダウケミカル社製サイクロテンXUR)87.5重量%と、エラストマーとして末端アクリル化ポリブタジエンエラストマー(数平均分子量2,800、大阪有機化学工業社製BAC−45)11.6重量%と、紫外線吸収剤として4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン0.1重量%と、表面処理剤としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製SZ6030)0.2重量%と、硬化剤として2,6−ジ−(パラアジドベンザル)−4−エチルシクロヘキサノン0.6重量%とをMEKに溶解し、不揮発分濃度50重量%になるように樹脂ワニスを調製した。なお、得られた樹脂層の膨張係数は、80ppm/℃であった。
(比較例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。
樹脂組成物固形分全体に対して、ベンゾシクロブテン樹脂としてジビニルシロキサン−ビスベンゾシクロブテン(Bステージ化したもの、数平均分子量140,000、ダウケミカル社製サイクロテンXUR)44.4重量%、エラストマーとして末端アクリル化ポリブタジエンエラストマー(数平均分子量2,800、大阪有機化学工業社製BAC−45)5重量%、紫外線吸収剤として4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン0.1重量%、表面処理剤としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製SZ6030)0.2重量%、硬化剤として2,6−ジ−(パラアジドベンザル)−4−エチルシクロヘキサノン0.3重量%、無機充填材としてシリカ(アドマテックス社製SE5050、平均粒子径1.5μm、最大粒子径5μm)50重量%とした。なお、得られた樹脂層の膨張係数は、60ppm/℃であった。
各実施例および各比較例で得られた基板について、以下の評価を行なった。但し誘電率および誘電正接、機械的強度、線膨張係数については、上述のキャリアフィルム付き樹脂層を170℃、1時間、続いてキャリアフィルムを剥離後200℃、2時間加熱加圧接着し評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を表1に示す。
1.誘電率および誘電正接
JIS C 6481に準拠して、1MHz、A状態の条件で測定した。
2.機械的強度
JIS C 6481に準拠して、引張モードで荷重フルスケール20kgf、速度5mm/min.の条件で弾性率、引張強度を測定した。
3.線膨張係数
昇温速度10℃/分で35〜85℃の温度範囲で測定した。
4.冷熱サイクル試験
液相冷熱試験で、−65℃と125℃で各30分間処理を1000および2000サイクルした後のクラックの有無で評価した。評価には、タバイエスペック製液槽冷熱衝撃装置TSB−2型、フロリナート液を用いた。なお、クラックの有無は顕微鏡で判断した。各記号は以下の事項を示す。
◎:1,000および2,000サイクルのいずれにおいても、クラックがほとんど発生しなかった。
○:1,000サイクルではクラックがほとんど発生しなかったが、2,000サイクルではクラックが一部発生した。
△:1,000および2,000サイクルのいずれかにおいて、クラックが一部発生して実用不可であった。
×:1000サイクルおよび2000サイクルのいずれにおいても、クラックが多数発生した。
5.耐吸湿リフロー試験
60℃、60%の環境で40h処理後、半導体素子内臓回路基板を260℃×5分間で3回処理し、フクレの発生の有無を顕微鏡で判断した。
◎:クラックが、ほとんど発生しなかった。
○:クラックが一部発生するが、実用上問題の無かった。
△:クラックが、一部発生して実用不可であった。
×:クラックが、多数発生した。
Figure 2007080928
表1から明らかなように実施例1〜5は、誘電率および誘電正接が低く、かつ、引張り強度等にも優れ、電気特性および機械特性に優れていることが示された。
また、実施例1〜3および5は、冷熱サイクル試験におけるクラックの発生がほとんど無く、耐クラック性にも特に優れていた。
また、実施例1、2、4および5は、耐吸湿リフロー試験においてもクラックの発生がほとんど無く、吸湿処理後の耐クラック性にも優れていた。
本発明の半導体素子内臓回路基板およびそれを用いた半導体装置は、携帯電話機、ノート型パソコン等の通信機器の大容量化、高速化、高密度化等に対応することが可能なものである。
本発明の半導体素子内臓回路基板の一例を模式的に示す断面図である。
符号の説明
1 コア基板
11 第1導体部
12 第2導体部
13 貫通孔
2 樹脂層
21 導体
22 ビア
23 ビア
3 半導体素子
31 接着樹脂
32 電極
100 半導体素子内臓回路基板

Claims (7)

  1. 基板と、樹脂層とで構成され、該樹脂層内に半導体素子が設けられる半導体素子内臓回路基板であって、
    前記樹脂層は、ベンゾシクロブテン樹脂10〜40重量%と、無機充填材60〜90重量%とを含む樹脂組成物で構成され、かつ該樹脂層の線膨張係数が30ppm/℃以下であることを特徴とする半導体素子内臓回路基板。
  2. 前記樹脂層は、半導体素子を封止するように形成されているものである請求項1に記載の半導体素子内臓回路基板。
  3. 前記無機充填材は、球状シリカを含むものである請求項1または2に記載の半導体素子内臓回路基板。
  4. 前記無機充填材の平均粒子径は、1.0μm以上である請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体素子内臓回路基板。
  5. さらに、エラストマーを含むものである請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体素子内臓回路基板。
  6. 前記樹脂層の厚さは、20〜100μmである請求項1ないし5のいずれかに記載の半導体素子内臓回路基板。
  7. 請求項1ないし6のいずれかに記載の半導体素子内臓回路基板を有することを特徴とする半導体装置。
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