JP2012031428A - 金属箔付きプリプレグ、積層板および半導体パッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】 プリプレグにしたときに可撓性を有し、割れの発生を防止し得る樹脂組成物を提供することを課題とする。また、可撓性を有し、割れの発生を防止し得るプリプレグを提供すること、更にはプリプレグ中における樹脂組成物が未硬化であっても作業性に優れるプリプレグおよびこれを備えたプリント配線板等を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明の樹脂組成物は、基材に含浸させてシート状のプリプレグ1を形成するために用いる樹脂組成物であって、第1の熱硬化性樹脂と、第1の熱硬化性樹脂よりも重量平均分子量の低い第2の熱硬化性樹脂と、硬化剤と、充填剤とを含むものである。本発明のプリプレグは、上述の樹脂組成物をシート状基材に含浸してなる。本発明のプリント配線板は、上述のプリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなる。本発明のパッケージは、金属箔を積層したプリプレグにICチップを搭載してなる。
【選択図】図2
Description
また、好ましくは、前記第1の熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、2,000以上である。
また、好ましくは、前記第2の熱硬化性樹脂およびまたは硬化剤の少なくとも一方が常温で液状である。
また、好ましくは、前記充填剤は、シリカである。
また、好ましくは、前記充填剤の含有量は、樹脂組成物全体の40〜80重量%である。
また、好ましくは、前記基材は、有機繊維で構成される不織布である。
また、本発明は、前記プリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなる積層板に関する。
量の低い第2の熱硬化性樹脂と、硬化剤と、充填剤とを含むものである。
本発明の樹脂組成物は、第1の熱硬化性樹脂と、第1の熱硬化性樹脂よりも重量平均分子量が低い第2の熱硬化性樹脂を含む。これにより、プリプレグに可撓性を付与することができる。また、プリプレグの割れの発生を防止することができる。従って、回路加工時の加工プロセス耐性に優れる。加工プロセス耐性とは、例えば材料搬送時の搬送ロールと抑えロール間での圧力により割れが発生しない事、回路エッチング時のエッチング液のシャワー圧力により割れが発生しない事等である。更に、プリプレグが可撓性を有することで連続的に巻き取り可能なプリプレグを得ることができる。
る場合、その重量平均分子量は、特に限定されないが、2,000〜10,000が好ましく、特に2,200〜3,500が好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、プリプレグを構成する樹脂が未硬化状態でも、プリプレグ表面のタックの発生を有効に防止することができる。
本発明のプリプレグ1は、上述の樹脂組成物を基材に含浸させてシート状になっているものである。これにより、可撓性に優れたプリプレグを得ることができる。また、割れの発生し難いプリプレグを得ることができる。
以下が好ましく、特に反応率0.1〜20%が好ましい。これにより、上述の効果に加え、粉の発生を防止することができる。なお、従来のプリプレグは、反応率が60〜80%程度であり、可撓性に欠け、粉の発生等の問題点を有していた。本発明は、プリプレグに可撓性を付与することで、プリプレグを構成する樹脂が未硬化または反応率が低い状態で使用することを可能としたものである。
反応率(%)=(1−プリプレグ中における樹脂組成物の反応ピークの面積/未反応の樹脂組成物の反応ピーク面積)×100(I)
未反応の樹脂組成物の発熱ピークは、本発明の樹脂組成物からなるワニスを基材に含浸し、40℃で10分風乾後、40℃、1kPaの真空下、1時間で、溶剤を除去したものをサンプルとして用いて測定した。
また、前記金属箔は、プリプレグの両面に積層されても構わない。
本発明のプリント配線板は、上述のプリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなるものである。
5〜4MPaが好ましい。
本発明の半導体パッケージは、前記金属箔付きプリプレグにICチップを搭載してなるものである。
(1)樹脂ワニスの調製
第1の熱硬化性樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂(ロンザジャパン株式会社製、プリマセット PT−60 重量平均分子量2,300)10重量部(以下、部と略す)、第2の熱硬化性樹脂樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂(ロンザジャパン株式会社製、プリマセット PT−30 重量平均分子量1,300)10部、吸湿性の低い樹脂として、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、NC−3000SH)12部、硬化剤として、ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂(明和化成株式会社製、MEH−7851−3H)8部、充填材として、平均粒径0.3μmの球状溶融シリカSFP−10X (電気化学工業株式会社製)60部を添加し、メチルエチルケトン50部に常温で溶解し、高速攪拌機で10分間攪拌して樹脂ワニスを得た。
上述の樹脂ワニスをガラス繊維基材(厚さ90μm、日東紡績製、WEA−1078S)に含浸し、120℃の加熱炉で2分乾燥してプリプレグを得た。なお、得られたプリプレグ中の樹脂組成物の反応率は、5%であった。
上述のプリプレグに銅箔(古河サーキットフォイル社製、GTS、厚さ18μm)を圧力2.5MPa、温度120℃で15分加熱加圧成形を行い、絶縁層の厚さ100μmの金属箔付きプリプレグを得た。なお、得られたプリプレグ中の樹脂組成物の反応率は、5%のままであった。
第1の熱硬化性樹脂を13部、第2の熱硬化性樹脂13部、吸湿性の低い樹脂を8部、硬化剤を6部とした以外は、実施例1と同様に行った。
プリプレグ作製時に乾燥温度160℃にして、プリプレグ中の樹脂組成物の反応率を20%にした以外は、実施例1と同様にした。
プリプレグ作製時に乾燥温度170℃にして、プリプレグ中の樹脂組成物の反応率を30%にした以外は、実施例1と同様にした。
第1の熱硬化性樹脂として、プリマセットPT−60を200℃で15分加熱処理したプリマセットPT−60A(重量平均分子量6,000)を用いた以外は、実施例1と同様に行った。
第2の熱硬化性樹脂として、ビスE型シアネート樹脂(ロンザジャパン株式会社製、LACY)を用いた以外は実施例1と同様にした。
第1の熱硬化性樹脂の含有量を18.5部とし、第2の熱硬化性樹脂の含有量を1.5部とした以外は、実施例1と同様にした。
第1の熱硬化性樹脂の含有量を5部とし、第2の熱硬化性樹脂の含有量を15部とした以外は、実施例1と同様にした。
吸湿性が低い樹脂として、ノルボルネン系樹脂(JSR社製、アートン)を用いた以外は実施例1と同様にした。
第1の熱硬化性樹脂を15部、第2の熱硬化性樹脂を15部、吸湿性が低い樹脂を6部、硬化剤を4部とした以外は、実施例1と同様にした。
硬化剤として、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト社製、PR−51714)を用いた以外は実施例1と同様にした。
充填材として、平均粒径4.4μmのシリカ(電気化学工業株式会社製、FB−5SDX)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
充填材として、平均粒径0.7μmのアルミナ(アドマテックス(株)製 AO−802)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
第1の熱硬化性樹脂を14部、第2の熱硬化性樹脂を14部、吸湿性が低い樹脂を17部、硬化剤を11部、充填剤を44部とした以外は、実施例1と同様にした。
ガラス繊維基材に変えて有機不織布(アラミド、王子製紙社製、APT-72)を用いた以外は、実施例1と同様にした。
第1の熱硬化性樹脂としてビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製、NC−3000SH)22部、第2の熱硬化性樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製EP830)10部を用いた以外は、実施例1と同様にした。
第2の熱硬化性樹脂を用いずに、第1の熱硬化性樹脂を20部とした以外は、実施例1と同様にした。
第1の熱硬化性樹脂を用いずに、第2の熱硬化性樹脂を20部とした以外は、実施例1と同様にした。
充填材を用いずに、第1の熱硬化性樹脂を25部、第2の熱硬化性樹脂を25部、吸湿性の低い樹脂を30部、硬化剤を20部とした以外は、実施例1と同様にした。
硬化剤を用いずに、第1の熱硬化性樹脂を10部、第2の熱硬化性樹脂を10部、吸湿性の低い樹脂を20部とした以外は、実施例1と同様にした。
可撓性は、金属箔を積層する前のプリプレグを150mm×50mmに切り出し、φ10mmの円柱に巻き付け5秒間維持し、その後の状態を目視で観察した。表中で◎は、全く異常無しを示す。○は、ほとんど異常無しを示す。△は、一部白化するが実用可能なレベルを示す。×は、クラック、剥がれの発生があったものを示す。
タックの有無は、金属箔を積層したプリプレグを各温度での指触で評価した。表中で◎は、50℃でタックが無いものを示す。○は、30℃でタックが無いものを示す。△は、30℃で一部タックが有ったものを示す。×は、30℃でタックが有ったものを示す。
粉の発生の有無は、50mm×50mmの金属箔を積層したプリプレグを折り曲げて目視で評価した。表中で◎は、30℃以下で折り曲げて粉の発生が無いことを示す。○は、50℃で折り曲げて粉の発生が無いことを示す。△は、50℃で折り曲げて少し粉の発生が有ることを示す。×は、50℃で折り曲げて粉の発生が有ることを示す。
フローは、100cm2の円状に切り出したプリプレグを8枚重ね、170℃、3MPaで5分間プレスした際に、プレス前のプリプレグに対してはみ出した樹脂組成物の重量で評価した。
レーザービア加工性は、金属箔を積層したプリプレグをCO2レーザーで100μmの穴を開け、その断面を電子顕微鏡で観察して評価した。表中で◎は、剥離、クラックおよびビア壁面荒れ無しを示す。○は、剥離、クラックは無く、壁面荒れがあるが実用可能レベルを示す。△は、剥離、クラックが一部有りを示す。×は、剥離、クラック有りを示す。
また、実施例15、16はレーザービア加工性にも特に優れていた。
積層板の作製
上述の実施例1〜16で得られた金属箔を積層する前のプリプレグを各々8枚重ね、上
下に厚さ18μmの電解銅箔(古河サーキットフォイル社製 GTS)を重ねて、常温から3℃/分で昇温、200℃で90分、圧力2.5MPaで加熱加圧成形を行い、厚さ0.8mmの積層板を得た。
上述の比較例1a〜4aで得られた金属箔を積層する前のプリプレグを各々8枚重ね、上下に厚さ18μmの電解銅箔(古河サーキットフォイル社製 GTS)を重ねて、常温から3℃/分で昇温、200℃で90分、圧力2.5MPaで加熱加圧成形を行い、厚さ0.8mmの積層板を得た。
上述の積層板をエッチング処理することにより、金属箔を除去して得られたサンプルをUL−94に従い垂直法で測定した。
積層板から50mm×50mmに切り出し、JIS6481に従い裏面、及び、表半面の銅箔をエッチングしてテストピースを作製した。121℃のプレッシャークッカーで処理した後、260℃のはんだ槽に銅箔面を下にして浮かべた。そしてフクレが発生する時間を計測した。
積層板の銅箔をエッチングし、2mm×2mmのテストピースを切り出し、TMAを用いて厚み方向(Z方向)の熱膨張係数を5℃/分で測定した。
半導体パッケージの作製
上述の実施例1a〜16aで得られた金属箔付きプリプレグに、ドライフィルムレジスト(ニチゴー・モートン社製 38A212)を形成した後、所定形状を有する導体パターンを露光し、エッチングレジスト層を炭酸ナトリウム1.5wt%水溶液で現像した。このドライフィルムレジストをマスクとして金属箔をエッチングし、水酸化ナトリウム3wt%水溶液でレジストの除去することにより所定の導体パターンを作製した。
上述の比較例3a〜4aで得られた金属箔付きプリプレグに、ドライフィルムレジスト(ニチゴー・モートン社製 38A212)を形成した後、所定形状を有する導体パターンを露光し、エッチングレジスト層を炭酸ナトリウム1.5wt%水溶液で現像した。このドライフィルムレジストをマスクとして金属箔をエッチングし、水酸化ナトリウム3wt%水溶液でレジストの除去することにより所定の導体パターンを作製した。
温度サイクル試験は、半導体パッケージの初期導通を確認後、−40℃で30分、125℃で30分を1サイクルとする試験を実施した。投入した10個の半導体パッケージの、温度サイクル試験1000サイクル後の断線不良数測定した。
吸湿絶縁性は、半導体パッケージの初期絶縁抵抗を測定した後、85℃/85%RHの雰囲気中で、直流電圧5.5Vを印加し、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、初期絶縁抵抗および処理後絶縁抵抗を測定した。なお、絶縁抵抗は、ライン/スペース=50μm/50μmの櫛型電極で測定した。
また、本発明によれば、接着封止性を有するインターポーザからなる半導体パッケージを提供することができる。
11 シート状基材
12 樹脂組成物
2 金属箔付きプリプレグ
21 シート状基材
22 樹脂組成物
23 金属箔
3 半導体パッケージ
31 回路加工されたプリプレグ
32 ソルダーレジスト層
33 ICチップ
34 回路
35 半田ボール
36 ランド
37 ビア孔
38 バンプ
Claims (19)
- 基材に含浸させてシート状のプリプレグを形成するために用いる樹脂組成物であって、
第1の熱硬化性樹脂と、第1の熱硬化性樹脂よりも重量平均分子量の低い第2の熱硬化性樹脂と、硬化剤と、充填剤とを含むことを特徴とする樹脂組成物。 - 更に前記第1および第2の熱硬化性樹脂よりも吸湿性が低い樹脂を含むものである請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂またはシアネート樹脂である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記第1の熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、2,000以上である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記第2の熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、1,500以下である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記第1と第2の熱硬化性樹脂の少なくとも一方がシアネート樹脂を含むものである請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記シアネート樹脂は、ノボラック型シアネート樹脂である請求項6に記載の樹脂組成物。
- 前記第2の熱硬化性樹脂およびまたは硬化剤の少なくとも一方が常温で液状である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記充填剤は、粉末状の無機充填剤である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記充填剤は、シリカである請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記充填剤は、粉末状であり、その平均粒径が2μm以下である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記充填剤の含有量は、樹脂組成物全体の40〜80重量%である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 請求項1に記載の樹脂組成物を基材に含浸してなることを特徴とするプリプレグ。
- 前記プリプレグ中における前記樹脂組成物の反応率は、30%以下である請求項13に記載のプリプレグ。
- 前記基材は、開繊加工されたガラス繊維基材である請求項13に記載のプリプレグ。
- 前記基材は、有機繊維で構成される不織布である請求項13に記載のプリプレグ。
- 請求項13に記載のプリプレグの少なくとも片面に金属箔を積層してなることを特徴とするプリプレグ。
- 請求項13に記載のプリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなる積層板。
- 請求項17に記載のプリプレグにICチップを搭載してなる半導体パッケージ。
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