JP4872180B2 - Semiconductor mounting substrate and semiconductor package - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small and reliable semiconductor package of high density in which reflow cracking is prevented, as well as a semiconductor mounting board used for the semiconductor package and a manufacturing method therefor. SOLUTION: The semiconductor mounting board comprises an insulating base material and a conductor pattern. The insulating base material comprises a resin whose thermal expansion coefficient after curing is 50&times;10<-6> / deg.C or less.

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体搭載用基板および半導体パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体パッケージは、その製造法による種類では、半導体チップと接続するインナーリードと、インナーリードに接続したアウターリードと、半導体チップを封止する封止樹脂からなるリードフレームパッケージや、ポリイミドフィルムのようなキャリアテープとその上に形成された半導体チップと接続するインナーリードと、インナーリードに接続したアウターリードからなるオートメイティッドボンディンディッド(以下、TABという。)パッケージ、配線板の製造技術を用いた、プラスチックリードレスパッケージ、クワッドフラットパッケージ(以下、QFPという。)、接続端子にピンを用いたピングリッドアレイ(以下、PGAという。)、接続端子にはんだボールを用いたボールグリッドアレイ(以下、BGAという。)などがあり、絶縁材料の種類としては、セラミックパッケージ、プラスチックパッケージがある。
【0003】
また、接続端子の並び方の違いでは、パッケージの周辺に一列配置するタイプと、周辺だけでなく内部まで多列に配置するタイプがある。前者には、QFP(Quad Flat Package)が代表的である。これを多端子化する場合は、端子ピッチを縮小することが必要であるが、0.5mmピッチ以下の領域では、配線板との接続に高度な技術が必要になる。後者のアレイタイプは比較的大きなピッチで端子配列が可能なため、多ピン化に適している。従来、アレイタイプは接続ピンを有するPGA(Pin Grid Array)が一般的であるが、配線板との接続は挿入型となり、表面実装には適していない。このため、表面実装可能なBGA(Ball Grid Array)と称するパッケージが開発されている。
【0004】
一方、電子機器の小型化に伴って、パッケージサイズの更なる小型化の要求が強くなってきた。この小型化に対応するものとして、半導体チップとほぼ同等サイズの、いわゆるチップサイズパッケージ(CSP; Chip Size Package)が提案されている。これは、半導体チップの周辺部でなく、実装領域内に外部配線基板との接続部を有するパッケージである。具体例としては、バンプ付きポリイミドフィルムを半導体チップの表面に接着し、チップと金リード線により電気的接続を図った後、エポキシ樹脂などをポッティングして封止したもの(NIKKEI MATERIALS & TECHNOLOGY 94.4、No.140、p18−19)や、仮基板上に半導体チップ及び外部配線基板との接続部に相当する位置に金属バンプを形成し、半導体チップをフェースダウンボンディング後、仮基板上でトランスファーモールドしたもの(Smallest Flip−Chip−Like Package CSP; TheSecond VLSI Packaging Workshop of Japan、p46−50、1994)などがある。
【0005】
ところで、これらの半導体パッケージに共通していることは、半導体チップとその周囲に設けた絶縁材料との熱膨張係数が異なることから発生する、リフロークラックと呼ばれる絶縁材料の破壊現象である。
【0006】
このリフローというのは、半導体パッケージを、配線板に搭載するときに必ず必要となる搭載・接続工程であり、半導体パッケージの接続端子と配線板の接続端子とを予め位置決めし、はんだペーストを接続箇所に塗布しておき、高温で加熱して、はんだを溶融し、半導体チップの接続端子と配線板の接続端子の両方に溶融はんだがなじんだところで冷却して、搭載・接続を同時に行う工程である。
【0007】
このリフロー工程において、半導体パッケージの半導体チップと絶縁材料の熱膨張係数が異なるために、その間に亀裂を生じたり、半導体チップや絶縁材料のどちらかが破壊してしまうようなことが発生する。
【0008】
このことを解決するには、半導体チップとほぼ同じ熱膨張係数を有する絶縁材料を選択して用いるか、あるいは、半導体チップと絶縁材料の間にエラストマーなどのストレス緩衝材を設けることが行われている。
【0009】
前者では、絶縁材料にセラミックを用いることがそれであり、後者では、例えば米国特許第5,852,326号などのように、半導体パッケージの中で、半導体チップの接続端子とそれを搭載する配線板の接続端子の位置関係が移動可能な材料を介することである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この半導体パッケージについて、セラミックを用いることは、セラミックの形成が焼結によって行われるので、先にセラミックの筐体を作って、次に半導体を納めて、シーリングするという工程が必要であり、材料が高価なことと、加工費用がかさむことから近年では、忌避されることが多い。
【0011】
また、プラスチックの絶縁材料を用いると、別の意味でのリフロークラックを生じることがある。それは、絶縁材料に含まれる溶剤分、あるいは、半導体チップを搭載するための配線板の加工時に残留した水分が、リフロー時に高温によって一挙に気化し、その圧力でプラスチックを破壊したり、半導体チップとの間に亀裂を生じるようになってきた。
【0012】
そこで、半導体チップをダイボンディングフィルムのような接着剤で配線板に搭載するようにして、その近くに、少なくともダイボンディングフィルムの一部を外部に露出するベントホールと呼ばれる小さな排気孔が設けられるようになって、その気化した水分や溶剤を逃がす構造が開発され、実用化している。
【0013】
ところが、電子機器の発達に伴い、半導体パッケージの小型化、高密度化がすすめられ、ベントホールを形成する箇所を確保するのが困難になってきたという課題があると共に、この従来のベントホールを有する半導体パッケージは、ベントホールと、その周辺部で前記絶縁性支持基板との間に中空箇所を形成するように構成しなければならず、そのために工程が複雑となり、効率が低いという課題があった。
【0014】
本発明は、小型化、高密度化に優れ、かつ、リフロークラックを防止し信頼性に優れる小型の半導体パッケ−ジとその半導体パッケージに用いることのできる半導体搭載用基板とそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下(1)〜(10)ことを特徴とする。
(1)
絶縁基材と、導体パターンからなる半導体搭載用基板であって、絶縁基材が硬化後の熱膨張係数が50×10-6/℃以下である樹脂からなる絶縁基材である半導体搭載用基板。
(2)
硬化後の熱膨張係数が50×10-6/℃以下である樹脂が無機充填剤を含有する樹脂である、(1)に記載の半導体搭載用基板。
(3)
硬化後の熱膨張係数が50×10-6/℃以下である樹脂の、硬化後の引張り試験での伸びの値が1.0%以上である(1)又は(2)のいずれかに記載の半導体搭載用基板。
(4)
硬化後の熱膨張係数が50×10-6/℃以下である樹脂がシリコーン重合体を含有する樹脂である、(1)〜(3)のいずれかに記載の半導体搭載用基板。
【0016】
(5)
シリコーン重合体が、一般式(I)
【化3】
R′m(H)kSiX4-(m+k) (I)
(式中Xは、加水分解、重縮合可能な基であり、例えば、塩素、臭素等のハロゲン又は−ORを示し、ここで、Rは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルカルボニル基を示す。R′は、非反応性の基であり、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基等のアリール基を示す。kは1又は2、mは0又は1、m+kは1又は2を意味する)
で表されるシラン化合物35〜100モル%及び一般式(II)
【化4】
R′nSiX4-n (II)
(式中Xは、加水分解、重縮合可能な基であり、例えば、塩素、臭素等のハロゲン又は−ORを示し、ここで、Rは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルカルボニル基を示す。R′は、非反応性の基であり、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基等のアリール基を示す。nは0〜2の整数を意味する。)
で表されるシラン化合物65〜0モル%を加水分解・重縮合反応をさせ、次いでヒドロシリル化反応剤とのヒドロシリル化反応をさせることによって製造されるシリコーン重合体であることを特徴とする(4)に記載の半導体搭載用基板。
【0017】
(6)
シリコーン重合体100重量部に対する無機充填剤の配合量が100重量部以上である(4)又は(5)のいずれかに記載の半導体搭載用基板。
(7)
半導体チップが搭載された(1)〜(6)のうちいずれかに記載の半導体搭載用基板。
(8)
半導体チップと導体パターンとが電気的に接続された(7)に記載の半導体搭載用基板。
(9)
半導体チップの搭載が、接着剤によるものである(7)または(8)のいずれかに記載の半導体搭載用基板。
(10)
(7)〜(9)のうちいずれかに記載の半導体搭載用基板に、半導体チップが封止樹脂によって封止された半導体パッケージ。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、鋭意検討の結果、硬化後の熱膨張係数が50×10-6/℃以下である樹脂を絶縁材料とすれば、半導体チップの熱膨張係数と絶縁材料の熱膨張係数の差が小さいことから、リフロークラックを防ぐことができ、また、半導体搭載用基板に用いると、ベントホールを用いなくても、リフロークラックを起こさないという知見を得た。基材としての取り扱い性を考慮すると、フィルム状に成形することが可能な樹脂であることが好ましい。また、熱膨張係数の差に起因する熱応力を効果的に抑えるためには、前記樹脂として、硬化後の引張り試験での伸びの値が1.0%以上である樹脂を用いることが好ましい。熱膨張係数の調整は無機充填剤を配合することによって調整することができる。
【0019】
前記樹脂の具体例としては、主要成分である結合剤として、エポキシ基やアミノ基などに例示される熱硬化性官能基を有するシリコーン重合体(以下、熱硬化性シリコーン重合体と記載する。)を含有する樹脂を用いることができる。
【0020】
(熱硬化性シリコーン重合体)
ここで、熱硬化性シリコーン重合体は、一般式(I)
【化5】
R′m(H)kSiX4-(m+k) (I)
(式中Xは、加水分解してOH基を生成する基であり、例えば、塩素、臭素等のハロゲン又は−ORを示し、ここで、Rは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルカルボニル基を示す。R′は、非反応性の基であり、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基等のアリール基、kは1又は2、mは0又は1、m+kは1又は2を意味する)で表されるシラン化合物とヒドロシリル化反応剤とを反応させて得ることができるシリコーン重合体である。一般式(I)のシラン化合物は加水分解、重縮合によってSi−H基含有シリコーン重合体とされ、ヒドロシリル化反応剤をSi−H基含有シリコーン重合体のSi−H基との間でヒドロシリル化反応させて、熱硬化性官能基が導入された熱硬化性シリコーン重合体が得られる。
【0021】
一般式(I)のSi−H基含有シラン化合物に一般式(II)
【化6】
R′nSiX4-n (II)
(式中R′及びXは一般式(I)に同じであり、nは0〜2の整数を意味する。)
で表されるアルコキシシラン化合物を併用することができる。
【0022】
前記一般式(I)で表されるSi−H基含有シラン化合物は、具体的には
【0023】
【化7】
HCH3Si(OCH32、HC25Si(OCH32
3CH7Si(OCH32、HC49Si(OCH32
HCH3Si(OC252、HC25Si(OC252
HC37Si(OC252、HC49Si(OC252
HCH3Si(OC372、HC25Si(OC372
HC37Si(OC372、HC49Si(OC372
HCH3Si(OC492、HC25Si(OC492
HC37Si(OC492、HC49Si(OC492
等のアルキルジアルコキシシラン
【0024】
【化8】
2Si(OCH32、H2Si(OC252
2Si(OC372、H2Si(OC492
等のジアルコキシシラン
【0025】
【化9】
HPhSi(OCH32、HPhSi(OC252、HPhSi(OC372
HPhSi(OC492
(ただし、Phはフェニル基を示す。以下同様)
等のフェニルジアルコキシシラン
【0026】
【化10】
2Si(OCH32、H2Si(OC252、H2Si(OC372
2Si(OC492
等のジアルコキシシランなどの2官能性シラン化合物(以下、シラン化合物における官能性とは、縮合反応性の官能基を有することを意味する。)
【0027】
【化11】
HSi(OCH33、HSi(OC253、HSi(OC373
HSi(OC493
等のトリアルコキシシランなどの3官能性シラン化合物などがある。
【0028】
一般式(II)で表されるシラン化合物は、具体的には、
【0029】
【化12】
Si(OCH34、Si(OC254
Si(OC374、Si(OC494
等のテトラアルコキシシラン
などの4官能性シラン化合物、
【0030】
【化13】
3CSi(OCH33、H52Si(OCH33
73Si(OCH33、H94Si(OCH33
3CSi(OC253、H52Si(OC253
73Si(OC253、H94Si(OC253
3CSi(OC373、H52Si(OC373
73Si(OC373、H94Si(OC373
3CSi(OC493、H52Si(OC493
73Si(OC493、H94Si(OC493
等のモノアルキルトリアルコキシシラン、
【0031】
【化14】
PhSi(OCH33、PhSi(OC253
PhSi(OC373、PhSi(OC493
(ただし、Phはフェニル基を示す。以下同様)
等のフェニルトリアルコキシシラン、
【0032】
【化15】
(H3CCOO)3SiCH3、(H3CCOO)3SiC25
(H3CCOO)3SiC37、(H3CCOO)3SiC49
等のモノアルキルトリアシルオキシシラン
【0033】
【化16】
Cl3SiCH3、Cl3SiC25
Cl3SiC37、Cl3SiC49
Br3SiCH3、Br3SiC25
Br3SiC37、Br3SiC49
等のモノアルキルトリハロゲノシランなどの3官能性シラン化合物、
【0034】
【化17】
(H3C)2Si(OCH32、(H522Si(OCH3)2
(H732Si(OCH32、(H942Si(OCH32
(H3C)2Si(OC252、(H522Si(OC252
(H732Si(OC252、(H942Si(OC252
(H3C)2Si(OC372、(H522Si(OC372
(H732Si(OC372、(H942Si(OC372
(H3C)2Si(OC492、(H522Si(OC492
(H732Si(OC492、(H942Si(OC492
等のジアルキルジアルコキシシラン、
【0035】
【化18】
Ph2Si(OCH32、Ph2Si(OC252
等のジフェニルジアルコキシシラン、
【0036】
【化19】
(H3CCOO)2Si(CH32、(H3CCOO)2Si(C252
(H3CCOO)2Si(C372、(H3CCOO)2Si(C492
等のジアルキルジアシルオキシシラン、
【0037】
【化20】
Cl2Si(CH32、Cl2Si(C252
Cl2Si(C373、Cl2Si(C492
Br2Si(CH32、Br2Si(C252
Br2Si(C372、Br2Si(C492
等のアルキルジハロゲノシランなどの2官能性シラン化合物がある。
【0038】
熱硬化性シリコーン重合体を製造する際には、前記一般式(I)で表されるSi−H基含有シラン化合物は必須成分として使用される。また、前記一般式(I)で表されるSi−H基含有シラン化合物と一般式(II)で表されるシラン化合物のうち、3官能性シラン化合物又は4官能性アルコキシシラン化合物が必須成分として用いられ、一般式(II)で表されるシラン化合物のうち、2官能性アルコキシシラン化合物は任意成分とされる。特に、4官能性シラン化合物としてはテトラアルコキシシランが好ましく、3官能性シラン化合物としてはモノアルキルトリアルコキシシラン又はトリアルコキシシランが好ましく、2官能性シラン化合物としてはジアルキルジアルコキシシラン又はアルキルジアルコキシシランが好ましい。
【0039】
熱硬化性シリコーン重合体の製造方法はシラン化合物の総量に対して、Si−H基含有アルコキシシラン化合物35モル%以上配合するものであり、シラン化合物の総量に対して、一般式(I)で表されるSi−H基含有アルコキシシラン化合物35〜100モル%(より好ましくは35〜85モル%)及び一般式(II)で表されるアルコキシシラン化合物0〜65モル%(15〜65モル%)の割合で使用されることが好ましい。
【0040】
前記熱硬化性シリコーン重合体は三次元架橋しており、一般式(II)で表されるアルコキシシラン化合物のうち15〜100モル%が4官能性シラン化合物又は3官能性シラン化合物であることが好ましく、20〜100モル%が4官能性シラン化合物又は3官能性シラン化合物であることがより好ましい。
すなわち
一般式(II)で表されるアルコキシシラン化合物のうち2官能性シラン化合物は、0〜85モル%であることが好ましく、より好ましくは0〜80モル%の割合で使用される。
【0041】
特に好ましくは、一般式(II)で表されるアルコキシシラン化合物のうち4官能性シラン化合物が15〜100モル%、より好ましくは20〜100モル%、3官能性シラン化合物が0〜85モル%、より好ましくは0〜80モル%及び2官能性シラン化合物が0〜85モル%、より好ましくは0〜80モル%の割合で使用される。2官能性シラン化合物が85モル%を越えると、熱硬化性シリコーン重合体の鎖が長くなり、メチル基等の疎水性基の配向等により無機材料表面に横向きとなる可能性が高く、リジットな層を形成しやすいため、低応力化の効果が小さくなる。
【0042】
前記熱硬化性シリコーン重合体は、前記した一般式(I)で表されるSi−H基含有シラン化合物と一般式(II)で表されるシラン化合物を加水分解・重縮合させ、さらにヒドロシリル化反応して製造されるが、このとき、加水分解・重縮合触媒としては、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、フッ酸等の無機酸、シュウ酸、マレイン酸、スルホン酸、ギ酸等の有機酸を使用することが好ましく、アンモニア、トリメチルアンモニウムなどの塩基性触媒を用いることもできる。これら加水分解・重縮合触媒は、一般式(I)で表されるSi−H基含有シラン化合物と一般式(II)で表されるシラン化合物の量に応じて適当量用いられるが、好適には一般式(I)で表されるSi−H基含有シラン化合物と一般式(II)で表されるシラン化合物1モルに対し0.001〜10モルの範囲で用いられる。ヒドロシリル化触媒としては、白金、パラジウム、ロジウム系の遷移金属化合物を用いることができ、特に塩化白金酸等の白金化合物を使用することが好ましく、過酸化亜鉛、過酸化カルシウム、過酸化水素、過酸化ジ−tert−ブチル、過酸化ストロンチウム、過酸化ナトリウム、過酸化鉛、過酸化バリウム等の過酸化物、また、3級アミン、ホスフィンを用いることもできる。これらヒドロシリル化触媒は、一般式(I)で表されるSi−H基含有アルコキシシラン化合物のSi−H基1モルに対し、好ましくは0.0000001〜0.0001モルの範囲で用いられる。
【0043】
ヒドロシリル化反応剤は、ビニル基等のヒドロシリル化反応のための二重結合と、エポキシ基やアミノ基等の有機化合物と反応(硬化)する際に作用する官能基とを有しているものである。ここで、反応(硬化)する際に作用する官能基とは、硬化剤又は架橋剤と反応する反応性有機基、自硬化反応する反応性有機基、無機充填剤の分散性、耐熱性向上のための有機基、水酸基と反応する基等である。(本発明において、これら官能基を、熱硬化性官能基と記載する。)具体例としては、エポキシ基を有するヒドロシリル化反応剤としてアリルグリシジルエーテル等を用いることができ、また、アミノ基を有するヒドロシリル化反応剤としてアリルアミン、塩酸アリルアミン、アミノエチルアクリレート等のアミノアルキルアクリレート、アミノエチルメタクリレート等のアミノアルキルメタクリレートなどを用いることができる。これらヒドロシリル化反応剤は、一般式(I)で表されるSi−H基含有アルコキシシラン化合物1モルに対し、0.1〜2モルの範囲とすることが好ましく、特に0.2〜1.5モルが好ましい。
【0044】
また、上記の加水分解・重縮合、ヒドロシリル化反応は、メタノール、エタノールなどのアルコール系溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶剤、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、酢酸エチルなどのエステル系溶剤、ブチロニトリルなどのニトリル系溶剤等の溶剤中で行うことが好ましい。これら溶剤は単独で用いてもよく、数種類を併用した混合溶剤を用いることもできる。また、この反応に際して、水が存在させられる。水の量も適宜決められるが、多すぎる場合には塗布液の保存安定性が低下するなどの問題があるので、水の量は、前記シラン化合物の総量1モルに対して0〜5モルの範囲とすることが好ましく、特に、0.5〜4モルが特に好ましい。
【0045】
熱硬化性シリコーン重合体の製造は、上記の条件、配合を調整してゲル化しないように行われる。
【0046】
熱硬化性シリコーン重合体は、上記の反応溶媒と同じ溶媒に溶解して使用することが作業性の点で好ましい。このためには、上記の反応生成溶液をそのまま使用してもよく、反応生成溶液から熱硬化性シリコーン重合体を分離し、改めて上記溶媒に溶解してもよい。
【0047】
前記熱硬化性シリコーン重合体は、完全硬化又はゲル化していないが、3次元架橋しているものであり、本発明おける熱硬化性シリコーン重合体の3次元架橋は、例えば、反応溶媒に溶解する程度に制御される。
【0048】
このために、熱硬化性シリコーン重合体の製造、保管及び使用に際し、温度は、常温以上200℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましい。
【0049】
前記熱硬化性シリコーン重合体は、Si−H基含有シリコーン重合体を中間生成物として作成することができる。このSi−H基含有シリコーン重合体のSi−H基はSi−H基含有2官能性シロキサン単位(HR′SiO2/2)又は(H2SiO2/2)(式中、R′は前記の通りであり、シリコーン重合体中のR′基は互いに同一であってもよいし、異なってもよい。以下同様)又はSi−H基含有3官能性シロキサン単位(HSiO3/2)によって導入されている。また、Si−H基含有シリコーン重合体は、Si−H基含有3官能性シロキサン単位(HSiO3/2)、3官能性シロキサン単位(R′SiO3/2)又は4官能性シロキサン単位(SiO4/2)(式中、R′は有機基であり、シリコーン重合体中のR基は互いに同一であってもよいし、異なってもよい)を含有し、Si−H基含有2官能性シロキサン単位(HR′SiO2/2)又は(H2SiO2/2)及び2官能性シロキサン単位(R′2SiO2/2)を任意成分とするものである。
【0050】
熱硬化性シリコーン重合体は、重合度が7000以下で三次元架橋しているものであることが好ましい。さらに好ましい重合度は4000以下であり、特に好ましい重合度は2000以下である。この熱硬化性シリコーン重合体の側鎖及び末端には、Si−H基に対するヒドロシリル化反応によって導入された熱硬化性官能基が存在する。ここで、熱硬化性シリコーン重合体の重合度は、その重合体の分子量(低重合度の場合)又はゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより標準ポリスチレン若しくはポリエチレングリコールの検量線を利用して測定した数平均分子量から算出したものである。
【0051】
なお、熱硬化性シリコーン重合体を作製する際には、前記の様にSi−H基含有シリコーン重合体を製造してからヒドロシリル化反応剤を添加してヒドロシリル化反応を行ってもよく、また、ヒドロシリル化反応剤を前記シラン化合物と同時に配合し、シラン化合物の加水分解・重縮合と同時に又はその途中でヒドロシリル化反応を行ってもよい。
【0052】
(シリコーンオイル)
本発明の絶縁材料を形成する樹脂として、分子内にエポキシ基を有するシリコーンオイル(本発明において、エポキシ変性シリコーンオイルと記載する)を結合剤の主成分として含有する樹脂を用いることもできる。ここで、エポキシ変性シリコーンオイルとは側鎖にエポキシ基を含む官能基を有する鎖状ポリシロキサン化合物であり、25℃における粘度が10〜10-6csの範囲にあるものである。なお、本発明における粘度は東京計器(株)製EMD型粘度計を用いて、25℃で測定した。エポキシ変性シリコーンオイルのエポキシ当量は150〜5000であることが好ましく、300〜1000であることが特に好ましい。
【0053】
(無機充填剤の改質剤)
エポキシ変性シリコーンオイルを結合剤の主成分とする場合、結合剤に無機充填剤の改質剤を含有することが好ましい。改質剤の配合量は、樹脂硬化物の伸びの値を考慮すると、エポキシ変性シリコーンオイルと改質剤の合計100重量部に対して30重量部以下であることが好ましい。改質剤としては、シラン系、チタネート系、アルミネート系などの各種カップリング剤や、シリコーン重合体を用いることができる。無機充填剤を高充填化する場合などは、無機充填剤の分散性などの観点から、シリコーン重合体を改質剤として用いることが好ましい。シリコーン重合体としては前記熱硬化性シリコーン重合体を用いることができ、また、熱硬化性官能基を含まないシリコーン重合体(本発明において、非熱硬化性シリコーン重合体と記載する。)を使用することもできる。
【0054】
ここで、非熱硬化性シリコーン重合体とは、2官能性シロキサン単位(R2SiO2/2)、3官能性シロキサン単位(RSiO3/2)(式中、Rは有機基であり、シリコーン重合体中のR基は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。)及び4官能性シロキサン単位(SiO4/2)から選ばれる少なくとも1種類のシロキサン単位を含有し、末端に水酸基と反応する官能基を1個以上有するものである。重合度は2〜7000が好ましく、さらに好ましい重合度は2〜100、特に好ましい重合度は2〜70である。前記Rとしては、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基等の芳香族基などがある。水酸基と反応する官能基としては、シラノール基、炭素数1〜4のアルコキシル基、炭素数1〜4のアシルオキシ基、塩素等の臭素以外のハロゲン等がある。
【0055】
このような非熱硬化性シリコーン重合体は、前記一般式(II)で表されるシラン化合物を加水分解、重縮合させて得ることができる。非熱硬化性シリコーン重合体の合成に用いられる前記一般式(II)で表されるシラン化合物としては、4官能性シラン化合物又は3官能性シラン化合物が必須成分として用いられ、2官能性シラン化合物は必要に応じて適宜使用される。特に、4官能性シラン化合物としてはテトラアルコキシシランが好ましく、3官能性シラン化合物としてはモノアルキルトリアルコキシシランが好ましく、2官能性シラン化合物としてはジアルキルジアルコキシシランが好ましい。シラン化合物の使用割合は、好ましくは、4官能性シラン化合物又は3官能性シラン化合物15〜100モル%及び2官能性シラン化合物を0〜85モル%が好ましく、4官能性シラン化合物または3官能性シラン化合物の1種以上を20〜100モル%及び2官能性シラン化合物を0〜80モル%がより好ましい。また、特に、4官能性シラン化合物を15〜100モル%、3官能性シラン化合物0〜85モル%及び2官能性シラン化合物0〜85モル%の割合で使用することが好ましく、4官能性シラン化合物を20〜100モル%、3官能性シラン化合物を0〜80モル%と、2官能性シラン化合物を0〜80モル%の割合で使用することがより好ましい。加水分解・重縮合反応の触媒及び溶剤は熱硬化性シリコーン重合体を製造する際の加水分解・重縮合反応と同様のものを適用することができる。非熱硬化性シリコーン重合体の製造は条件、配合を調整してゲル化しないように行われる。非熱硬化性シリコーン重合体は、3次元架橋しているが完全硬化又はゲル化していないものであり、3次元架橋は、例えば、反応溶媒に溶解する程度に制御される。このために、非熱硬化性シリコーン重合体の製造、保管及び使用に際し、温度は、常温以上200℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましい。
【0056】
(熱硬化性シリコーン重合体とシリコーンオイルの併用)
結合剤として、熱硬化性シリコーン重合体とエポキシ変性シリコーンオイルとを併用することもできる。熱硬化性シリコーン重合体とエポキシ変性シリコーンオイルの配合割合は、無機充填剤の分散性の観点から、これらの合計100重量部に対して熱硬化性シリコーン重合体が0.1重量部以上含まれていることが好ましく、熱膨張係数、伸びの観点から、熱硬化性シリコーン重合体が1重量部以上含まれていることが特に好ましい。また、伸びの観点から、熱硬化性シリコーン重合体とエポキシ変性シリコーンオイルの配合の合計100重量部に対してエポキシ変性シリコーンオイルが5重量部以上含まれていることが好ましく、40重量部以上が特に好ましい。熱硬化性シリコーン重合体とエポキシ変性シリコーンオイルの配合比は熱膨張係数と伸びの値から、目的に応じて決めることができる。すなわち、熱硬化性シリコーン重合体の配合比が大きいほど熱膨張係数が小さくなり、エポキシ変性シリコーンオイルの配合比を増やすことで伸びの値を大きくすることができる。
【0057】
(無機充填剤)
熱膨張係数を小さい値に調整するために、本発明で用いる樹脂には、無機充填剤を多量に配合することが好ましい。無機充填剤としては、その種類は特に制約はなく、例えば、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化チタン、マイカ、炭酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、シリカ、ガラス短繊維、ホウ酸アルミニウムウィスカや炭化ケイ素ウィスカ等の各種ウィスカ等が用いられる。また、これらを数種類併用しても良い。無機充填剤の形状、粒径については特に制限はなく、通常用いられている粒径0.001〜50μmのものを本発明においても用いることができ、絶縁材料の薄型化を考慮した場合、好ましくは0.01〜10μmのものが好適に用いられる。これら無機充填剤の配合量は、結合剤100重量部に対して100〜2000重量部が好ましく、300〜1500重量部が特に好ましい。硬化後の樹脂の熱膨張係数は無機充填剤の配合量によって調整することができる。無機充填剤の配合量が少なすぎると熱膨張係数が大きくなる傾向があり、無機充填剤が多すぎるとフィルム化が困難になる傾向がある。
【0058】
(硬化剤)
前記結合剤を含有する樹脂の硬化剤は、結合剤の主成分が有する熱硬化性官能基と反応(硬化)する化合物であればよく、特に制限はない。例えば熱硬化性官能基がエポキシ基の場合には、アミン系硬化剤やフェノール系硬化剤などの一般にエポキシ樹脂用硬化剤として用いられるものを利用することができる。エポキシ樹脂用硬化剤としては多官能フェノール化合物が好ましい。多官能フェノール化合物としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、レゾルシン、カテコール等の多価フェノールがあり、また、これらの多価フェノール又はフェノール、クレゾール等の一価のフェノール化合物とホルムアルデヒドを反応させて得られるノボラック樹脂などがある。多官能フェノール化合物は臭素等のハロゲンで置換されていてもよい。硬化剤の使用量は、結合剤中の熱硬化性官能基1当量に対して、0.2〜1.5当量使用することが好ましく、0.5〜1.2当量使用することが特に好ましい。硬化物と金属との接着性を向上させるためにはエポキシ樹脂用硬化剤にアミン化合物を含むことが好ましく、また、硬化剤が過剰に含まれていることが好ましい。このアミン化合物は接着性補強剤として作用するものであり、具体例については後に記載する。耐熱性などの他の特性と接着性とのバランスを考慮すると、アミン化合物を含む硬化剤を結合剤中の熱硬化性官能基1当量に対して1.0〜1.5当量用いることが好ましく、熱硬化性官能基1当量に対して1.0〜1.2当量用いることが特に好ましい。
【0059】
(硬化促進剤)
また、硬化剤とともに硬化促進剤を加えてもよい。例えば熱硬化性官能基がエポキシ基の場合には、イミダゾール化合物などが一般に使用されており、本発明においてもこれを用いることができる。硬化促進剤として用いられるイミダゾール化合物の具体例としてはイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、4,5−ジフェニルイミダゾール、2−メチルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2−ウンデシルイミダゾリン、2−ヘプタデシルイミダゾリン、2−イソプロピルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾリン、2−イソプロピルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾリン等が挙げられる。硬化促進剤の十分な効果を得るためには、結合剤100重量部に対して0.01重量部以上使用することが好ましく、熱膨張係数や伸び等の観点から10重量部以下が好ましい。
【0060】
本発明おける樹脂には必要に応じて両末端シリル基変性エラストマを加えることができる。両末端シリル基変性エラストマを加えることで樹脂のフィルムとしての取り扱い性が向上する。ここで、両末端シリル基変性エラストマとは、重量平均分子量が3000〜10万程度の長鎖状エラストマであり、主鎖の両末端にアルコキシシリル基を有するものである。エラストマの主鎖については特に制限はなく、ポリイソブチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリプロピレンオキシドなどのポリエーテル、ブタジエンゴム又はアクリルゴム等の主鎖骨格を有するエラストマが利用できる。アルコキシシリル基はSi元素に1〜3個のアルコキシ基が結合したものでよく、Si元素に結合したアルコキシ基の炭素数は1〜4であることが好ましい。両末端シリル基変性エラストマとしては、例えばSAT200(両末端シリル基変性ポリエーテル、鐘淵化学工業株式会社製商品名)、EP103S、EP303S(両末端シリル基変性ポリイソブチレン、鐘淵化学工業株式会社製商品名)等を用いることができる。両末端シリル基変性エラストマの配合量は、結合剤100重量部に対して0.1〜30重量部であることが好ましい。0.1重量部未満では配合することによる効果が現れにくく、30重量部を越えると熱膨張係数が大きくなる傾向がある。
【0061】
本発明における樹脂組成物には、金属箔との接着性を高め、樹脂硬化物と金属箔との引き剥がし強度を高めるために、必要に応じて接着性補強材を加えることができる。接着性補強材としてはアミノ基や水酸基などの反応性官能基を複数持つ化合物を用いることができ、反応性官能基を複数持つアミン化合物が好ましい。反応性官能基を複数持つアミン化合物としては、例えば、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビフェニル等の分子内に複数のアミノ基を持つ化合物やジシアンジアミドなどの、分子内に複数の活性N−H基を有する化合物、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノフェノール等の分子内にアミノ基と水酸基を併せ持つ化合物などを用いることができる。接着性補強材の配合量は結合剤100重量部に対して0.01〜9重量部であることが好ましく、0.1〜6重量部であることが特に好ましい。0.01重量部未満の場合は配合による効果が現れにくく、また、9重量部を越える場合は、硬化物の耐熱性が低下する傾向がある。また、接着性補強材は硬化剤としても作用するため、他の硬化剤との配合量の合計が、前述した硬化剤の配合量の好ましい範囲内となることが好ましい。
【0062】
(半導体搭載用基板)
以上のような樹脂からなる絶縁基材に、導体パターンを形成して半導体搭載用基板とすることができ、その上に、半導体チップを搭載して半導体パッケージとすることができる。
【0063】
(半導体搭載用基板の製造)
このような半導体搭載用基板を製造するには、絶縁基材と金属層を有する積層材の不要な箇所の金属層をエッチング除去して導体パターンを形成する方法や、絶縁基材の必要な箇所にのみ導体パターンを形成する方法によって行うことができる。
【0064】
絶縁基材と金属層の組み合わせは、絶縁基材と金属箔を貼り合わせたものでもよく、金属箔に、絶縁基材となる樹脂ワニスをキャスティングしたものでもよく、この場合、金属箔の表面が適切な粗さを持つように調整されていれば、接着剤を用いる必要がなく、経済的である。例えば、銅箔に、絶縁ワニスとして本発明の樹脂ワニスをキャスティングする場合、銅箔の表面粗さは、0.5〜20μm(粗面粗さRzの測定方法はJIS B 0601に準ずる。)であることが好ましい。そのような粗さに調整するには、一般に知られている酸化剤による表面処理があり、亜塩素酸ナトリウム、過硫酸アルカリ、塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、又はペルオキソ硫酸アルカリのアルカリ性水溶液等の酸化剤を含む処理液に浸漬又はその処理液を吹き付けて行う。この銅の酸化処理液の組成は、例えば以下のような物を用いることができる。
【0065】
(表面処理液の組成)
NaClO2;30〜150g/l
Na3PO4・12H2O;10〜60g/l
NaOH;5〜30g/l
また、その処理条件は、通常、液温が55〜95℃である。さらに、酸化銅を形成するための銅表面の前処理として、脱脂を行い、過硫酸アンモニウム水溶液又は塩化第二銅と塩酸とを含む水溶液等に接触させて銅表面を粗化することが好ましい。この酸化処理によって、銅箔の表面に0.5〜20μm(粗面粗さRz)の粗化表面を形成することができる。
【0066】
また、この後に、酸化銅を還元して凹凸を残したまま粗化された表面を有する金属銅を得ることもできる。
【0067】
例えば、還元剤である水素化ホウ素アルカリを用いる方法があり、水素化ホウ素アルカリとしては水酸化ホウ素ナトリウムや水素化ホウ素カリウム等が用いられる。この水素化ホウ素アルカリの濃度は、酸化処理した銅表面の電位の変化する速度と、還元後の外観の均一性とに影響する。その濃度は、0.1g/l以上、好ましくは0.2〜5g/lで用いる。また、水素化ホウ素アルカリは自然分解し易いので、抑制するために、酢酸鉛、塩化鉛、硫酸鉛又はチオグリコール酸を添加することが好ましく、また、pHを10〜13.5に維持することによっても可能である。
【0068】
酸化処理した銅表面と水素化ホウ素アルカリの接触時間は極めて重要である。酸化処理した銅表面を水素化ホウ素アルカリに接触させると、酸化銅が還元され始め、酸化処理した銅表面の電位が卑の方へ変化していく。このとき、電位が−1000mVより卑になるまで接触時間を長くすると、外観的に不均一を発生し、接着強度が大きくならないこともある。このような問題の発生しない範囲が、−1000mV以上で−400mV以下である。実際には、常に電位の監視をする必要はなく、水素化ホウ素アルカリを含む水溶液の組成と温度によって、望ましい接触時間が決定できる。一例として、水素化ホウ素ナトリウムの場合、濃度;1g/l、pH;12.5、温度;40℃のときの望ましい接触時間は3〜180秒である。
【0069】
さらに続いてホルムアルデヒドと接触させて金属銅に還元する処理を完成することができ、ここで用いるホルムアルデヒドの水溶液の濃度は、36%ホルマリンを使用した場合、0.5ml/l以上で、2〜15ml/lが好ましい範囲である。また、このホルムアルデヒドの水溶液のpHは9以上、好ましくは10.5以上である。このpHを調整するには、水酸化アルカリ等を用いる。このホルムアルデヒドの水溶液には、さらに塩類を添加することもでき、Na2SO4、K2SO4、HCOONa、NaCl、等の溶解度の高いものが使用でき、これらを組み合わせて用いることもできる。また、その添加量は、上記メタホウ酸またはその塩と合わせて0.01モル/l以上、好ましくは0.1モル/l以上である。このホルムアルデヒドとメタホウ酸またはその塩を含む水溶液に、酸化処理をし工程bの処理をした銅表面を接触させると、初期の銅の電位は−1000mV〜−400mVの範囲にあり、接触を継続すると金属銅の電位である−1000mVより卑に変化する。この接触を継続する時間は、少なくとも金属銅の電位に変化するまでの時間が必要である。
【0070】
このようにして表面を粗化した銅箔に、本発明の樹脂ワニスを、ナイフコータなどによりキャスティングする。
【0071】
(蒸着による金属層の形成)
また、高透湿度の絶縁基材に、蒸着によって金属層を形成してもよく、例えば、樹脂フィルムの場合、銅を蒸着するには、蒸着装置内の圧力を4.0×10−4Pa、放電電力を1.0Kwの条件で、蒸着をして、厚み0.5μmの銅層を形成することができる。
【0072】
(エッチングによる導体パターンの形成)
このようにして作製した積層材の、金属層の導体パターンとなる箇所にエッチングレジストを形成し、エッチングレジストから露出した箇所に、化学エッチング液をスプレー噴霧して、不要な銅箔をエッチング除去し、導体パターンを形成することができる。エッチングレジストは、通常のプリント配線板に用いることのできるエッチングレジスト材料を用いることができ、レジストインクをシルクスクリーン印刷して形成したり、エッチングレジスト用感光性ドライフィルムを銅箔の上にラミネートして、その上に導体パターンの形状に光を透過するフォトマスクを重ね、紫外線を露光し、露光しなかった箇所を現像液で除去して形成する。化学エッチング液には、塩化第二銅と塩酸の溶液、塩化第二鉄溶液、硫酸と過酸化水素の溶液、過硫酸アンモニウム溶液など、通常のプリント配線板に用いる化学エッチング液を用いることができる。
【0073】
(めっきによる導体パターンの形成)
また、導体パターンは、前記したように、前記の高透湿度の絶縁基材の必要な箇所にのみ無電解めっきを行うことで形成することもでき、通常の無電解めっきによる導体パターンの形成の技術を用いることができる。
【0074】
例えば、絶縁基材に無電解用めっき用触媒を付着させた後、めっきが行われない表面部分にめっきレジストを形成して、無電解めっき液に浸漬し、めっきレジストに覆われていない箇所にのみ無電解めっきを行う。その後、必要があればめっきレジストを除去して半導体搭載用基板とする。このときの無電解めっき用触媒は、通常パラジウムを用いることが多く、絶縁基材に無電解用めっき用触媒を付着させるには、パラジウムを錯体の状態で水溶液に含ませ、絶縁基材を浸漬して表面にパラジウム錯体を付着させ、そのまま、還元剤を用いて、金属パラジウムに還元することによって絶縁基材表面にめっきを開始するための核を形成することができる。通常は、このような操作をするために、被めっき物を、アルコールや酸で洗浄し、表面に付着した人体の指からの脂肪分や加工機械からの油分を除去し、絶縁基材表面にめっき用触媒を付着させやすくするクリーナ−コンディショナー工程、絶縁基材表面に金属パラジウムを付着させる増感工程、めっき金属の密着力を高めあるいはめっきを促進する密着促進工程、めっき金属を析出させる無電解めっき工程、そして、必要な場合に、中和などの後処理工程を行う。
【0075】
(半導体チップ搭載)
この導体パターンの上に、半導体チップを搭載することができ、この半導体チップと導体パターンとの接着剤には、ダイボンド用接着剤を用いることができる。ダイボンド用接着剤は、特にどんなものを用いてもよいが、絶縁性で接着力の強いものであることが好ましく、例えば、DF−100(日立化成工業株式会社製、商品名)のような、ダイボンディングフィルムを用いるのがより好ましい。
【0076】
この半導体チップと導体パターンとの電気的な接続は、ボンディングワイヤで行うことができ、その場合に、半導体チップの固定には、前述のダイボンド用接着剤を用いることができる。また、異方導電性フィルムを用いて、導体パターンに対向するように半導体チップを重ねて、加熱・加圧して、搭載することもできる。
【0077】
(半導体パッケージ)
半導体チップは、封止樹脂によって封止されていることが耐湿性の点で好ましく、このような封止樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、あるいはポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができ、封止方法としては、半導体チップを包み込むように樹脂ワニスで固めるポッティングやコンパウンドによるトランスファ成型などを用いることができる。
【0078】
また、絶縁基材と、導体パターンと、半導体チップを搭載した半導体搭載用基板の半導体チップを、前記結合剤と無機充填材を主成分とする封止材で封止すれば、リードフレームパッケージを製造することもできる。
【0079】
【実施例】
参考例(熱硬化性シリコーン重合体)
撹拌装置、コンデンサ及び温度計を備えたガラスフラスコに、テトラメトキシシラン(東京化成工業株式会社製)を20g、ジメトキシジメチルシラン(東京化成工業株式会社製)を60g、ジメトキシメチルシラン(東京化成工業株式会社製)を67g、合成溶剤としてメタノール(東京化成工業株式会社製)を37g配合した溶液に、合成触媒としてマレイン酸を1.5g、蒸留水を50g配合して80℃で2時間攪拌した後、アリルグリシジルエーテル(東京化成工業株式会社製)を72gと塩化白金酸塩(2重量%イソプロピルアルコール溶液)を0.2g添加し、更に4時間撹拌してエポキシ変性のシリコーン重合体、を合成した。得られたシリコーン重合体のシロキサン単位の重合度は65であった(GPCによって標準ポリスチレンの検量線を利用して測定した数平均分子量から換算、以下同じ)。
【0080】
実施例1
撹拌装置、コンデンサ及び温度計を備えたガラスフラスコに、参考例と同様にして合成したシリコーン重合体の固形分100重量部に対してシリカ粉末(製品名:SO−25R,平均粒径:0.5μm,株式会社アドマテックス製)450重量部と希釈溶剤としてメタノールを202重量部配合し、80℃で1時間攪拌した後、室温まで冷却し、シリコーン重合体の固形分100重量部に対してテトラブロモビスフェノールAを78重量部と2−エチル−4−メチルイミダゾール3重量部を配合し、室温で1時間撹拌して樹脂ワニスを調製した。この樹脂ワニスの硬化後の熱膨張係数は、22×10−6/℃、硬化後の伸びは3.1%であった。なお、樹脂ワニスの硬化後の熱膨張係数、伸びの値は、樹脂ワニスを離型フィルム上に塗布し、170℃で2時間硬化させて得られたフィルムを用いて測定した。得られた試料の熱膨張係数は、熱機械分析(TMA:MAC SCIENCE社製TMA)により引張モードで測定した。試料の伸びは、幅 10mm×長さ 80mm 厚み 50〜100μmのフィルムを試料として用いて、引張試験機(島津製作所オートグラフAG−100C)により、測定条件を気温20℃、チャック間距離:60mm、引張速度:5mm/minとして、引張試験で測定した。
【0081】
この樹脂ワニスを厚み18μmの銅箔に100μmの厚みに塗布し、120℃で10分間、加熱・乾燥することで絶縁基材1と銅箔2の積層体として、直径0.4mmの貫通穴4を空けた厚さ0.8mmのガラス布基材エポキシ樹脂積層板3(日立化成工業株式会社製,GEA−679N(商品名)を複数枚積層し、一体化して使用)に重ね、175℃,3MPaの条件で加熱・加圧して、60分間保持することで積層一体化し、レーザー加工によって貫通穴部分の絶縁基材を除き、ついで不要な銅箔の箇所をエッチング除去して配線導体5を形成した。(図1(c)参照)
【0082】
このようにして製造した半導体搭載用基板の、配線導体5の上に、図1(d)に示すような、半導体チップ6の裏面にダイボンディングフィルム7であるDF−100(日立化成工業株式会社製、商品名)を貼ったものを、図1(e)に示すように、接着固定し、図1(f)に示すように、ワイヤボンダーUTC230( 株式会社新川製、商品名)で、半導体チップ上の端子と半導体搭載用基板の配線導体5とを、直径25μmの金線6でワイヤボンディングして接続し、さらに、図1(g)に示すように、半導体チップ6を封止用樹脂9であるCEL9200(日立化成工業株式会社製、商品名)を用いて、圧力10MPaでトランスファモールディングして封止し、最後に、接続端子10であるはんだボールの一部を溶融して配線導体5に融着した。
【0083】
実施例2
参考例と同様にして合成したシリコーン重合体の固形分100重量部に対してシリカ粉末(製品名:SO−25R,平均粒径:0.5μm,株式会社アドマテックス製)900重量部と希釈溶剤としてメタノールを250重量部配合し、80℃で1時間攪拌した後、室温まで冷却し、テトラブロモビスフェノールAをシリコーン重合体の固形分100重量部に対して78重量部と2−エチル−4−メチルイミダゾール3重量部を配合し、室温で1時間撹拌して調整した樹脂ワニスを用いた以外は、実施例1と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。このときの絶縁基材1の熱膨張係数は、15×10−6/℃、硬化後の伸びは2.2%であった。
【0084】
実施例3
実施例1と同様の樹脂ワニスを,直径0.4mmの貫通穴3を空けた厚さ0.8mmのガラス布基材エポキシ樹脂積層板(日立化成工業株式会社製,GEA−679N(商品名)を複数枚積層し、一体化して使用)に塗布し,120℃で10分間、加熱・乾燥した後,厚み18μmの銅箔を重ね,175℃で3MPaの条件で加熱・加圧して,60分間保持することで積層一体化し,実施例1と同様にレーザー加工、不要な銅箔の箇所のエッチング除去をして、実施例1と同様にして部品を搭載して、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。
【0085】
実施例4
実施例1と同様の樹脂ワニスを,直径0.4mmの貫通穴3を空けた厚さ0.8mmのガラス布基材エポキシ樹脂積層板(日立化成工業株式会社製,GEA−679N(商品名)を複数枚積層し、一体化して使用)に塗布し、175℃で60分間、加熱・乾燥した後,無電解めっきで配線導体を形成した以外は,実施例1と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。
【0086】
実施例5
撹拌装置、コンデンサ及び温度計を備えたガラスフラスコに、参考例と同様にして合成したシリコーン重合体の固形分95重量部に対してエポキシ変性シリコーンオイル(商品名:KF101、信越化学株式会社製)5重量部、シリカ粉末(商品名:SO−25R,平均粒径:0.5μm,株式会社アドマテックス製)900重量部と希釈溶剤としてメタノールを250重量部配合し、80℃で1時間攪拌した後、室温まで冷却し、テトラブロモビスフェノールAを78重量部および2−エチル−4−メチルイミダゾール3重量部を配合し、室温で1時間撹拌して調整した樹脂ワニスを用いた以外は、実施例1と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。このときの絶縁基材1の熱膨張係数は、18×10−6/℃、硬化後の伸びは2.5%であった。
【0087】
実施例6
配合量を、参考例と同様にして合成したシリコーン重合体の固形分75重量部に対してエポキシ変性シリコーンオイル(商品名:KF101、信越化学株式会社製)25重量部、シリカ粉末(商品名:SO−25R,平均粒径:0.5μm,株式会社アドマテックス製)900重量部、メタノール250重量部、テトラブロモビスフェノールA78重量部および2−エチル−4−メチルイミダゾール3重量部とした以外は実施例5と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。このときの絶縁基材1の熱膨張係数は、25×10−6/℃、硬化後の伸びは2.8%であった。
【0088】
実施例7
配合量を、参考例と同様にして合成したシリコーン重合体の固形分25重量部に対してエポキシ変性シリコーンオイル(商品名:KF101、信越化学株式会社製)75重量部、シリカ粉末(商品名:SO−25R,平均粒径:0.5μm,株式会社アドマテックス製)900重量部、メタノール250重量部、テトラブロモビスフェノールA78重量部および2−エチル−4−メチルイミダゾール3重量部とした以外は実施例5と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。このときの絶縁基材1の熱膨張係数は、38×10−6/℃、硬化後の伸びは3.7%であった。
【0089】
実施例8
配合量を、参考例と同様にして合成したシリコーン重合体の固形分5重量部に対してエポキシ変性シリコーンオイル(商品名:KF101、信越化学株式会社製)95重量部、シリカ粉末(商品名:SO−25R,平均粒径:0.5μm,株式会社アドマテックス製)900重量部、メタノール250重量部、テトラブロモビスフェノールA78重量部および2−エチル−4−メチルイミダゾール3重量部とした以外は実施例5と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。このときの絶縁基材1の熱膨張係数は、43×10−6/℃、硬化後の伸びは4.2%であった。
【0090】
実施例9
配合量を、参考例と同様にして合成したシリコーン重合体の固形分1重量部に対してエポキシ変性シリコーンオイル(商品名:KF101、信越化学株式会社製)99重量部、シリカ粉末(商品名:SO−25R,平均粒径:0.5μm,株式会社アドマテックス製)900重量部、メタノール250重量部、テトラブロモビスフェノールA78重量部および2−エチル−4−メチルイミダゾール3重量部とした以外は実施例5と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。このときの絶縁基材1の熱膨張係数は、45×10−6/℃、硬化後の伸びは3.5%であった。
【0091】
実施例10
撹拌装置、コンデンサー及び温度計を備えたガラスフラスコ中の、ジメトキシジメチルシラン20g、テトラメトキシシラン25g及びメタノール105gを配合した溶液に、酢酸0.60g及び蒸留水17.8gを添加し、50℃で8時間撹拌して非樹脂硬化性シリコーン重合体を合成した。
こうして得られた非樹脂硬化性シリコーン重合体を、参考例と同様にして合成したシリコーン重合体に換えて用いた以外は以外は実施例9と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。このときの絶縁基材1の熱膨張係数は、49×10−6/℃、硬化後の伸びは2.0%であった。
【0092】
比較例1
ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量210、大日本インキ化学工業株式会社製、エピクロンN865(商品名)を使用)100部,ビスフェノールAノボラック樹脂(水酸基当量118、大日本インキ化学工業株式会社製、プライオーフェンVH−4170(商品名)を使用)60部及びジシアンジアミド2部をメチルエチルケトン120部に溶解し,室温で1時間撹拌して調整した樹脂ワニスを用いた以外は、実施例1と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。このときの絶縁基材1の熱膨張係数は、200×10−6/℃であった。
【0093】
比較例2
絶縁基材にアルミナセラミックスを用いた以外は、実施例1と同様にして、半導体搭載用基板を作製し、試験を行った。結果を表1に示す。このときの絶縁基材の熱膨張係数は、8×10−6/℃であった。
【0094】
(試験結果)
このようにして作製した半導体搭載用基板を、吸湿処理を行った後、到達温度240℃、長さ2mのリフロー炉に0.5m/分の条件で流し、それぞれのサンプル数22をリフローし、クラックの有無を調べた。結果を表1に示す。
【0095】
【表1】

Figure 0004872180
【0096】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明によって、小型化、高密度化に優れ、かつ、パッケージクラックを防止し信頼性に優れる小型の半導体パッケ−ジに用いることのできる半導体搭載用基板と半導体パッケージ並びにそれらの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(h)は、それぞれ本発明の一実施例を説明するための各工程における断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁基材
2 銅箔
3 ガラス布基材エポキシ樹脂積層板(樹脂板)
4 貫通穴
5 配線導体
6 半導体チップ
7 ダイボンディングフィルム
8 金ワイヤ
9 封止樹脂
10 接続端子[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a semiconductor mounting substrate and a semiconductor package.
[0002]
[Prior art]
The semiconductor package is classified according to its manufacturing method, such as a lead frame package made of an inner lead connected to the semiconductor chip, an outer lead connected to the inner lead, and a sealing resin for sealing the semiconductor chip, or a polyimide film. A manufacturing technique for an automated bonded package (hereinafter referred to as TAB) package and wiring board comprising an inner lead connected to a carrier tape and a semiconductor chip formed thereon, and an outer lead connected to the inner lead was used. , Plastic leadless package, quad flat package (hereinafter referred to as QFP), pin grid array using pins as connection terminals (hereinafter referred to as PGA), and ball grid array using solder balls as connection terminals (hereinafter referred to as BGA). That's right) There are, as the type of insulating material, a ceramic package, there is a plastic package.
[0003]
In addition, there are two types of connection terminals, one is arranged around the package and the other is arranged in multiple rows not only around but also inside. The former is typically QFP (Quad Flat Package). In order to increase the number of terminals, it is necessary to reduce the terminal pitch. However, in a region having a pitch of 0.5 mm or less, advanced technology is required for connection to the wiring board. The latter array type is suitable for increasing the number of pins because terminals can be arranged with a relatively large pitch. Conventionally, an array type is generally a PGA (Pin Grid Array) having connection pins, but connection with a wiring board is an insertion type and is not suitable for surface mounting. Therefore, a package called BGA (Ball Grid Array) that can be mounted on the surface has been developed.
[0004]
On the other hand, with the downsizing of electronic devices, the demand for further downsizing of the package size has increased. In order to cope with this miniaturization, a so-called chip size package (CSP) having a size substantially equal to that of a semiconductor chip has been proposed. This is a package having a connection portion with an external wiring board in the mounting region, not in the peripheral portion of the semiconductor chip. As a specific example, a polyimide film with bumps is bonded to the surface of a semiconductor chip, and after electrical connection is made between the chip and a gold lead wire, epoxy resin or the like is potted and sealed (NIKKEI MATERIALS & TECHNOLOGY 94. 4, No. 140, p18-19), metal bumps are formed on the temporary substrate at positions corresponding to the connection portions between the semiconductor chip and the external wiring substrate, and the semiconductor chip is transferred on the temporary substrate after face-down bonding. Molded (Smallest Flip-Chip-Like Package CSP; TheSecond VLSI Packaging Workshop Japan, p46-50, 1994).
[0005]
  By the way, what is common to these semiconductor packages is that the semiconductor chip and the insulating material provided around the semiconductor chip.Coefficient of thermal expansionThis is a breakdown phenomenon of the insulating material called reflow crack, which occurs due to the difference between the two.
[0006]
This reflow is a mounting and connection process that is always required when mounting a semiconductor package on a wiring board. Positioning the connection terminals of the semiconductor package and the connection terminals of the wiring board in advance, and solder paste It is a process that heats at high temperature, melts the solder, cools where the molten solder is familiar with both the connection terminals of the semiconductor chip and the connection terminals of the wiring board, and performs mounting and connection at the same time .
[0007]
  In this reflow process, the semiconductor chip and insulating material of the semiconductor packageCoefficient of thermal expansionTherefore, cracks may occur between them, or either the semiconductor chip or the insulating material may be destroyed.
[0008]
  To solve this, almost the same as the semiconductor chipCoefficient of thermal expansionInsulating materials having these are selected and used, or a stress buffer material such as an elastomer is provided between the semiconductor chip and the insulating material.
[0009]
In the former, ceramic is used as an insulating material. In the latter, for example, as in US Pat. No. 5,852,326, a semiconductor chip connection terminal and a wiring board on which it is mounted in a semiconductor package. The positional relationship of the connection terminals is through a movable material.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the use of ceramic for this semiconductor package requires that a ceramic is formed by sintering, so a process of making a ceramic casing first, then housing the semiconductor, and sealing, is necessary. In recent years, it is often avoided because the material is expensive and the processing cost is high.
[0011]
In addition, when a plastic insulating material is used, reflow cracks in another meaning may occur. This is because the solvent contained in the insulating material or the moisture remaining during the processing of the wiring board for mounting the semiconductor chip is vaporized at a high temperature during reflow, and the plastic is destroyed by the pressure. Cracks have started to form in between.
[0012]
Therefore, a semiconductor chip is mounted on a wiring board with an adhesive such as a die bonding film, and a small exhaust hole called a vent hole that exposes at least a part of the die bonding film is provided in the vicinity thereof. Therefore, a structure for releasing the vaporized water and solvent has been developed and put into practical use.
[0013]
However, along with the development of electronic equipment, miniaturization and high density of semiconductor packages have been promoted, and it has become difficult to secure a place for forming a vent hole. The semiconductor package has to be configured so that a hollow portion is formed between the vent hole and the insulating support substrate at the periphery thereof, which causes a problem that the process becomes complicated and efficiency is low. It was.
[0014]
The present invention provides a small semiconductor package that is excellent in miniaturization and high density, prevents reflow cracks, and has excellent reliability, a semiconductor mounting substrate that can be used for the semiconductor package, and a method for manufacturing the same. The purpose is to do.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is characterized by the following (1) to (10).
(1)
A semiconductor mounting substrate comprising an insulating base material and a conductor pattern, wherein the thermal expansion coefficient after curing of the insulating base material is 50 × 10-6A semiconductor mounting substrate which is an insulating substrate made of a resin having a temperature of / ° C. or lower.
(2)
Thermal expansion coefficient after curing is 50 × 10-6The board | substrate for semiconductor mounting as described in (1) whose resin below / degreeC is resin containing an inorganic filler.
(3)
Thermal expansion coefficient after curing is 50 × 10-6The board | substrate for semiconductor mounting in any one of (1) or (2) whose elongation value in the tensile test after hardening of resin which is below / degreeC is 1.0% or more.
(4)
Thermal expansion coefficient after curing is 50 × 10-6The board | substrate for semiconductor mounting in any one of (1)-(3) whose resin which is below / degreeC is resin containing a silicone polymer.
[0016]
(5)
The silicone polymer is represented by the general formula (I)
[Chemical Formula 3]
R 'm(H)kSiX4- (m + k)        (I)
(In the formula, X is a group capable of hydrolysis and polycondensation, and represents, for example, halogen such as chlorine and bromine, or -OR, wherein R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and 1 to 4 carbon atoms. R ′ is a non-reactive group, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group such as a phenyl group, k is 1 or 2, m is 0 or 1 M + k means 1 or 2)
35-100 mol% of the silane compound represented by the general formula (II)
[Formula 4]
R 'nSiX4-n                (II)
(In the formula, X is a group capable of hydrolysis and polycondensation, and represents, for example, halogen such as chlorine and bromine, or -OR, wherein R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and 1 to 4 carbon atoms. R ′ is a non-reactive group, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group such as a phenyl group, and n is an integer of 0 to 2. )
A silicone polymer produced by hydrolyzing and polycondensating 65 to 0 mol% of a silane compound represented by the formula (4) and then hydrosilylating with a hydrosilylation reagent (4) The semiconductor mounting board described in the above.
[0017]
(6)
The semiconductor mounting substrate according to any one of (4) and (5), wherein the blending amount of the inorganic filler with respect to 100 parts by weight of the silicone polymer is 100 parts by weight or more.
(7)
The semiconductor mounting substrate according to any one of (1) to (6), on which a semiconductor chip is mounted.
(8)
The semiconductor mounting substrate according to (7), wherein the semiconductor chip and the conductor pattern are electrically connected.
(9)
The semiconductor mounting substrate according to any one of (7) and (8), wherein the mounting of the semiconductor chip is by an adhesive.
(10)
A semiconductor package in which a semiconductor chip is sealed with a sealing resin on the semiconductor mounting substrate according to any one of (7) to (9).
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  As a result of intensive studies, the inventors have found that the coefficient of thermal expansion after curing is 50 × 10-6If an insulating material is resin that is less than / ° C,Coefficient of thermal expansionAnd insulation materialCoefficient of thermal expansionFrom the fact that the difference is small, it was possible to prevent reflow cracks, and when used for a semiconductor mounting substrate, it was found that reflow cracks would not occur even if vent holes were not used. In consideration of handling properties as a substrate, a resin that can be formed into a film is preferable. In order to effectively suppress the thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient, it is preferable to use a resin having an elongation value of 1.0% or more in the tensile test after curing as the resin. Adjustment of a thermal expansion coefficient can be adjusted by mix | blending an inorganic filler.
[0019]
As a specific example of the resin, a silicone polymer having a thermosetting functional group exemplified by an epoxy group or an amino group as a binder as a main component (hereinafter referred to as a thermosetting silicone polymer). A resin containing can be used.
[0020]
(Thermosetting silicone polymer)
Here, the thermosetting silicone polymer has the general formula (I)
[Chemical formula 5]
R 'm(H)kSiX4- (m + k)        (I)
(In the formula, X is a group that hydrolyzes to generate an OH group, and represents, for example, halogen such as chlorine and bromine, or -OR, where R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and 1 carbon atom. R ′ is a non-reactive group, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group such as a phenyl group, k is 1 or 2, m is 0 or 1 , M + k means 1 or 2), and a silicone polymer that can be obtained by reacting a hydrosilylation reagent. The silane compound of the general formula (I) is converted into a Si-H group-containing silicone polymer by hydrolysis and polycondensation, and the hydrosilylation reagent is hydrosilylated with the Si-H group of the Si-H group-containing silicone polymer. By reacting, a thermosetting silicone polymer having a thermosetting functional group introduced therein is obtained.
[0021]
The Si—H group-containing silane compound of the general formula (I) is added to the general formula (II)
[Chemical 6]
R 'nSiX4-n                (II)
(In the formula, R ′ and X are the same as those in formula (I), and n means an integer of 0 to 2).
The alkoxysilane compound represented by these can be used together.
[0022]
Specifically, the Si—H group-containing silane compound represented by the general formula (I)
[0023]
[Chemical 7]
HCHThreeSi (OCHThree)2, HC2HFiveSi (OCHThree)2,
HThreeCH7Si (OCHThree)2, HCFourH9Si (OCHThree)2,
HCHThreeSi (OC2HFive)2, HC2HFiveSi (OC2HFive)2,
HCThreeH7Si (OC2HFive)2, HCFourH9Si (OC2HFive)2,
HCHThreeSi (OCThreeH7)2, HC2HFiveSi (OCThreeH7)2,
HCThreeH7Si (OCThreeH7)2, HCFourH9Si (OCThreeH7)2,
HCHThreeSi (OCFourH9)2, HC2HFiveSi (OCFourH9)2,
HCThreeH7Si (OCFourH9)2, HCFourH9Si (OCFourH9)2,
Alkyl dialkoxysilane
[0024]
[Chemical 8]
H2Si (OCHThree)2, H2Si (OC2HFive)2,
H2Si (OCThreeH7)2, H2Si (OCFourH9)2,
Dialkoxysilane etc.
[0025]
[Chemical 9]
HPhSi (OCHThree)2, HPhSi (OC2HFive)2, HPhSi (OCThreeH7)2,
HPhSi (OCFourH9)2,
(However, Ph represents a phenyl group. The same applies hereinafter.)
Phenyldialkoxysilane such as
[0026]
[Chemical Formula 10]
H2Si (OCHThree)2, H2Si (OC2HFive)2, H2Si (OCThreeH7)2,
H2Si (OCFourH9)2,
A bifunctional silane compound such as dialkoxysilane (hereinafter, the functionality in the silane compound means that it has a condensation-reactive functional group)
[0027]
Embedded image
HSi (OCHThree)Three, HSi (OC2HFive)Three, HSi (OCThreeH7)Three,
HSi (OCFourH9)Three,
And trifunctional silane compounds such as trialkoxysilane.
[0028]
Specifically, the silane compound represented by the general formula (II) is:
[0029]
Embedded image
Si (OCHThree)Four, Si (OC2HFive)Four,
Si (OCThreeH7)Four, Si (OCFourH9)Four
Tetraalkoxysilane such as
Tetrafunctional silane compounds such as
[0030]
Embedded image
HThreeCSi (OCHThree)Three, HFiveC2Si (OCHThree)Three,
H7CThreeSi (OCHThree)Three, H9CFourSi (OCHThree)Three,
HThreeCSi (OC2HFive)Three, HFiveC2Si (OC2HFive)Three,
H7CThreeSi (OC2HFive)Three, H9CFourSi (OC2HFive)Three,
HThreeCSi (OCThreeH7)Three, HFiveC2Si (OCThreeH7)Three,
H7CThreeSi (OCThreeH7)Three, H9CFourSi (OCThreeH7)Three,
HThreeCSi (OCFourH9)Three, HFiveC2Si (OCFourH9)Three,
H7CThreeSi (OCFourH9)Three, H9CFourSi (OCFourH9)Three,
Monoalkyltrialkoxysilane such as
[0031]
Embedded image
PhSi (OCHThree)Three, PhSi (OC2HFive)Three,
PhSi (OCThreeH7)Three, PhSi (OCFourH9)Three
(However, Ph represents a phenyl group. The same applies hereinafter.)
Phenyltrialkoxysilane, etc.
[0032]
Embedded image
(HThreeCCOO)ThreeSiCHThree, (HThreeCCOO)ThreeSiC2HFive,
(HThreeCCOO)ThreeSiCThreeH7, (HThreeCCOO)ThreeSiCFourH9
Monoalkyl triacyloxysilane such as
[0033]
Embedded image
ClThreeSiCHThree, ClThreeSiC2HFive,
ClThreeSiCThreeH7, ClThreeSiCFourH9
BrThreeSiCHThree, BrThreeSiC2HFive,
BrThreeSiCThreeH7, BrThreeSiCFourH9
Trifunctional silane compounds such as monoalkyltrihalogenosilanes, etc.
[0034]
Embedded image
(HThreeC)2Si (OCHThree)2, (HFiveC2)2Si (OCH3)2,
(H7CThree)2Si (OCHThree)2, (H9CFour)2Si (OCHThree)2,
(HThreeC)2Si (OC2HFive)2, (HFiveC2)2Si (OC2HFive)2,
(H7CThree)2Si (OC2HFive)2, (H9CFour)2Si (OC2HFive)2,
(HThreeC)2Si (OCThreeH7)2, (HFiveC2)2Si (OCThreeH7)2,
(H7CThree)2Si (OCThreeH7)2, (H9CFour)2Si (OCThreeH7)2,
(HThreeC)2Si (OCFourH9)2, (HFiveC2)2Si (OCFourH9)2,
(H7CThree)2Si (OCFourH9)2, (H9CFour)2Si (OCFourH9)2
Dialkyl dialkoxysilanes such as
[0035]
Embedded image
Ph2Si (OCHThree)2, Ph2Si (OC2HFive)2
Diphenyl dialkoxysilane, etc.
[0036]
Embedded image
(HThreeCCOO)2Si (CHThree)2, (HThreeCCOO)2Si (C2HFive)2,
(HThreeCCOO)2Si (CThreeH7)2, (HThreeCCOO)2Si (CFourH9)2
Dialkyldiacyloxysilane, etc.
[0037]
Embedded image
Cl2Si (CHThree)2, Cl2Si (C2HFive)2,
Cl2Si (CThreeH7)Three, Cl2Si (CFourH9)2,
Br2Si (CHThree)2, Br2Si (C2HFive)2,
Br2Si (CThreeH7)2, Br2Si (CFourH9)2
There are bifunctional silane compounds such as alkyl dihalogenosilanes.
[0038]
When producing a thermosetting silicone polymer, the Si—H group-containing silane compound represented by the general formula (I) is used as an essential component. Further, among the Si—H group-containing silane compound represented by the general formula (I) and the silane compound represented by the general formula (II), a trifunctional silane compound or a tetrafunctional alkoxysilane compound is an essential component. Among the silane compounds used and represented by the general formula (II), a bifunctional alkoxysilane compound is an optional component. In particular, the tetrafunctional silane compound is preferably a tetraalkoxysilane, the trifunctional silane compound is preferably a monoalkyltrialkoxysilane or a trialkoxysilane, and the bifunctional silane compound is a dialkyl dialkoxysilane or alkyldialkoxysilane. Is preferred.
[0039]
The method for producing a thermosetting silicone polymer is to blend 35 mol% or more of a Si-H group-containing alkoxysilane compound with respect to the total amount of the silane compound. The Si—H group-containing alkoxysilane compound represented by 35 to 100 mol% (more preferably 35 to 85 mol%) and the alkoxysilane compound represented by the general formula (II) 0 to 65 mol% (15 to 65 mol%) ) Is preferably used.
[0040]
The thermosetting silicone polymer is three-dimensionally crosslinked, and 15 to 100 mol% of the alkoxysilane compound represented by the general formula (II) is a tetrafunctional silane compound or a trifunctional silane compound. Preferably, 20 to 100 mol% is more preferably a tetrafunctional silane compound or a trifunctional silane compound.
Ie
Of the alkoxysilane compounds represented by the general formula (II), the bifunctional silane compound is preferably 0 to 85 mol%, more preferably 0 to 80 mol%.
[0041]
Particularly preferably, among the alkoxysilane compounds represented by the general formula (II), the tetrafunctional silane compound is 15 to 100 mol%, more preferably 20 to 100 mol%, and the trifunctional silane compound is 0 to 85 mol%. More preferably, 0 to 80 mol% and the bifunctional silane compound are used in a proportion of 0 to 85 mol%, more preferably 0 to 80 mol%. If the bifunctional silane compound exceeds 85 mol%, the chain of the thermosetting silicone polymer becomes long, and it is highly likely that the thermosetting silicone polymer will be oriented horizontally on the surface of the inorganic material due to the orientation of hydrophobic groups such as methyl groups. Since the layer is easily formed, the effect of reducing the stress is reduced.
[0042]
The thermosetting silicone polymer is obtained by hydrolyzing and hydrolyzing the Si—H group-containing silane compound represented by the general formula (I) and the silane compound represented by the general formula (II). In this case, the hydrolysis / polycondensation catalyst includes hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrofluoric acid and other inorganic acids, oxalic acid, maleic acid, sulfonic acid, formic acid and other organic acids. It is preferable to use a basic catalyst such as ammonia or trimethylammonium. These hydrolysis / polycondensation catalysts are used in an appropriate amount depending on the amount of the Si-H group-containing silane compound represented by the general formula (I) and the silane compound represented by the general formula (II). Is used in the range of 0.001 to 10 mol with respect to 1 mol of the Si-H group-containing silane compound represented by the general formula (I) and 1 mol of the silane compound represented by the general formula (II). As the hydrosilylation catalyst, platinum, palladium, and rhodium-based transition metal compounds can be used. In particular, platinum compounds such as chloroplatinic acid are preferably used, and zinc peroxide, calcium peroxide, hydrogen peroxide, hydrogen peroxide, Peroxides such as di-tert-butyl oxide, strontium peroxide, sodium peroxide, lead peroxide, and barium peroxide, tertiary amines, and phosphines can also be used. These hydrosilylation catalysts are preferably used in a range of 0.0000001 to 0.0001 mol with respect to 1 mol of Si-H groups of the Si-H group-containing alkoxysilane compound represented by the general formula (I).
[0043]
The hydrosilylation reagent has a double bond for a hydrosilylation reaction such as a vinyl group and a functional group that acts when reacting (curing) with an organic compound such as an epoxy group or an amino group. is there. Here, the functional group that acts when reacting (curing) is a reactive organic group that reacts with a curing agent or a crosslinking agent, a reactive organic group that undergoes a self-curing reaction, dispersibility of an inorganic filler, and heat resistance improvement For example, an organic group for reacting with a hydroxyl group. (In the present invention, these functional groups are described as thermosetting functional groups.) As a specific example, allyl glycidyl ether or the like can be used as a hydrosilylation reaction agent having an epoxy group, and it has an amino group. As the hydrosilylation reaction agent, allylamine, allylamine hydrochloride, aminoalkyl acrylate such as aminoethyl acrylate, aminoalkyl methacrylate such as aminoethyl methacrylate, and the like can be used. These hydrosilylation reagents are preferably in the range of 0.1 to 2 mol, particularly 0.2 to 1. mol, with respect to 1 mol of the Si-H group-containing alkoxysilane compound represented by the general formula (I). 5 moles is preferred.
[0044]
The hydrolysis / polycondensation and hydrosilylation reactions described above can be carried out using alcohol solvents such as methanol and ethanol, ether solvents such as ethylene glycol monomethyl ether, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, N, N -It is preferably carried out in a solvent such as an amide solvent such as dimethylformamide, an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene or xylene, an ester solvent such as ethyl acetate, or a nitrile solvent such as butyronitrile. These solvents may be used alone, or a mixed solvent in which several types are used in combination. Also, water is present during this reaction. The amount of water is also determined as appropriate, but if it is too large, there is a problem such as a decrease in storage stability of the coating solution. Therefore, the amount of water is 0 to 5 mol relative to 1 mol of the total amount of the silane compound. It is preferable to set it as a range, and 0.5-4 mol is especially preferable especially.
[0045]
The production of the thermosetting silicone polymer is carried out so as not to gel by adjusting the above conditions and blending.
[0046]
It is preferable from the viewpoint of workability that the thermosetting silicone polymer is used by dissolving in the same solvent as the reaction solvent. For this purpose, the reaction product solution may be used as it is, or the thermosetting silicone polymer may be separated from the reaction product solution and dissolved in the solvent again.
[0047]
The thermosetting silicone polymer is not completely cured or gelled, but is three-dimensionally crosslinked, and the three-dimensional crosslinking of the thermosetting silicone polymer in the present invention is dissolved in, for example, a reaction solvent. Controlled to a degree.
[0048]
For this reason, when manufacturing, storing and using the thermosetting silicone polymer, the temperature is preferably from room temperature to 200 ° C., more preferably 150 ° C. or less.
[0049]
The thermosetting silicone polymer can be prepared by using an Si—H group-containing silicone polymer as an intermediate product. The Si—H group of this Si—H group-containing silicone polymer is a Si—H group-containing bifunctional siloxane unit (HR′SiO2/2) Or (H2SiO2/2(Wherein, R ′ is as defined above, and the R ′ groups in the silicone polymer may be the same or different from each other, the same shall apply hereinafter) or a Si—H group-containing trifunctional siloxane Unit (HSiO3/2). In addition, the Si-H group-containing silicone polymer is a Si-H group-containing trifunctional siloxane unit (HSiO3/2) Trifunctional siloxane units (R'SiO3/2) Or tetrafunctional siloxane units (SiO4/2) (Wherein R ′ is an organic group, and the R groups in the silicone polymer may be the same as or different from each other), and a Si—H group-containing bifunctional siloxane unit ( HR'SiO2/2) Or (H2SiO2/2) And bifunctional siloxane units (R ′)2SiO2/2) Is an optional component.
[0050]
The thermosetting silicone polymer is preferably one having a degree of polymerization of 7000 or less and three-dimensionally crosslinked. Furthermore, a preferable polymerization degree is 4000 or less, and a particularly preferable polymerization degree is 2000 or less. A thermosetting functional group introduced by a hydrosilylation reaction with respect to the Si—H group is present at the side chain and the terminal of the thermosetting silicone polymer. Here, the degree of polymerization of the thermosetting silicone polymer is the molecular weight of the polymer (in the case of a low degree of polymerization) or the number average molecular weight measured by gel permeation chromatography using a standard polystyrene or polyethylene glycol calibration curve. It is calculated from
[0051]
In preparing the thermosetting silicone polymer, the hydrosilylation reaction may be performed by adding the hydrosilylation reagent after producing the Si-H group-containing silicone polymer as described above. The hydrosilylation reaction agent may be blended simultaneously with the silane compound, and the hydrosilylation reaction may be performed simultaneously with or during the hydrolysis / polycondensation of the silane compound.
[0052]
(Silicone oil)
As the resin forming the insulating material of the present invention, a resin containing a silicone oil having an epoxy group in the molecule (in the present invention, described as an epoxy-modified silicone oil) as a main component of the binder can also be used. Here, the epoxy-modified silicone oil is a chain polysiloxane compound having a functional group containing an epoxy group in the side chain, and has a viscosity of 10 to 10 at 25 ° C.-6It is in the range of cs. The viscosity in the present invention was measured at 25 ° C. using an EMD viscometer manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd. The epoxy equivalent of the epoxy-modified silicone oil is preferably 150 to 5000, and particularly preferably 300 to 1000.
[0053]
(Inorganic filler modifier)
When epoxy-modified silicone oil is the main component of the binder, it is preferable that the binder contains an inorganic filler modifier. In consideration of the elongation value of the cured resin, the amount of the modifier is preferably 30 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the total of the epoxy-modified silicone oil and the modifier. As the modifier, various coupling agents such as silane, titanate, and aluminate, and silicone polymers can be used. When the inorganic filler is highly filled, it is preferable to use a silicone polymer as a modifier from the viewpoint of dispersibility of the inorganic filler. As the silicone polymer, the thermosetting silicone polymer can be used, and a silicone polymer not containing a thermosetting functional group (in the present invention, described as a non-thermosetting silicone polymer) is used. You can also
[0054]
Here, the non-thermosetting silicone polymer is a bifunctional siloxane unit (R2SiO2/2) Trifunctional siloxane units (RSiO3/2(Wherein R is an organic group and the R groups in the silicone polymer may be the same or different from each other) and tetrafunctional siloxane units (SiO4/2And at least one functional group that reacts with a hydroxyl group at the terminal. The polymerization degree is preferably 2 to 7000, more preferably 2 to 100, and particularly preferably 2 to 70. Examples of R include an aromatic group such as an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and a phenyl group. Examples of the functional group that reacts with a hydroxyl group include a silanol group, an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a halogen other than bromine such as chlorine.
[0055]
Such a non-thermosetting silicone polymer can be obtained by hydrolyzing and polycondensing the silane compound represented by the general formula (II). As the silane compound represented by the general formula (II) used for the synthesis of the non-thermosetting silicone polymer, a tetrafunctional silane compound or a trifunctional silane compound is used as an essential component, and a bifunctional silane compound. Is used as needed. In particular, the tetrafunctional silane compound is preferably a tetraalkoxysilane, the trifunctional silane compound is preferably a monoalkyltrialkoxysilane, and the bifunctional silane compound is preferably a dialkyldialkoxysilane. The use ratio of the silane compound is preferably 15 to 100 mol% of the tetrafunctional silane compound or trifunctional silane compound and 0 to 85 mol% of the bifunctional silane compound, preferably tetrafunctional silane compound or trifunctional. 20-100 mol% of 1 or more types of a silane compound and 0-80 mol% of bifunctional silane compounds are more preferable. In particular, the tetrafunctional silane compound is preferably used at a ratio of 15 to 100 mol%, the trifunctional silane compound 0 to 85 mol%, and the bifunctional silane compound 0 to 85 mol%. More preferably, the compound is used in a proportion of 20 to 100 mol%, the trifunctional silane compound is 0 to 80 mol%, and the bifunctional silane compound is used in a proportion of 0 to 80 mol%. As the catalyst and solvent for the hydrolysis / polycondensation reaction, those similar to the hydrolysis / polycondensation reaction in the production of the thermosetting silicone polymer can be applied. The production of the non-thermosetting silicone polymer is carried out so as not to gel by adjusting the conditions and blending. The non-thermosetting silicone polymer is three-dimensionally crosslinked but not completely cured or gelled, and the three-dimensional crosslinking is controlled to such an extent that it is dissolved in a reaction solvent, for example. For this reason, in the production, storage and use of the non-thermosetting silicone polymer, the temperature is preferably from room temperature to 200 ° C., more preferably 150 ° C. or less.
[0056]
(Combination of thermosetting silicone polymer and silicone oil)
  A thermosetting silicone polymer and an epoxy-modified silicone oil can be used in combination as a binder. The blending ratio of the thermosetting silicone polymer and the epoxy-modified silicone oil includes 0.1 part by weight or more of the thermosetting silicone polymer with respect to 100 parts by weight in total from the viewpoint of dispersibility of the inorganic filler. PreferablyCoefficient of thermal expansionFrom the viewpoint of elongation, it is particularly preferable that 1 part by weight or more of the thermosetting silicone polymer is contained. From the viewpoint of elongation, the epoxy-modified silicone oil is preferably contained in an amount of 5 parts by weight or more with respect to a total of 100 parts by weight of the combination of the thermosetting silicone polymer and the epoxy-modified silicone oil, and 40 parts by weight or more. Particularly preferred. The blending ratio of the thermosetting silicone polymer and the epoxy-modified silicone oil can be determined according to the purpose from the thermal expansion coefficient and the elongation value. That is, the greater the blending ratio of the thermosetting silicone polymer, the smaller the thermal expansion coefficient, and the elongation value can be increased by increasing the blending ratio of the epoxy-modified silicone oil.
[0057]
(Inorganic filler)
In order to adjust the thermal expansion coefficient to a small value, it is preferable to add a large amount of an inorganic filler to the resin used in the present invention. There are no particular restrictions on the type of inorganic filler, such as calcium carbonate, alumina, titanium oxide, mica, aluminum carbonate, aluminum hydroxide, magnesium silicate, aluminum silicate, silica, short glass fiber, and aluminum borate. Various whiskers such as whisker and silicon carbide whisker are used. These may be used in combination. The shape and particle size of the inorganic filler are not particularly limited, and those having a particle size of 0.001 to 50 μm that are usually used can be used in the present invention. Is preferably 0.01 to 10 μm. The blending amount of these inorganic fillers is preferably 100 to 2000 parts by weight, particularly preferably 300 to 1500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder. The thermal expansion coefficient of the resin after curing can be adjusted by the blending amount of the inorganic filler. If the blending amount of the inorganic filler is too small, the thermal expansion coefficient tends to increase, and if the inorganic filler is too large, film formation tends to be difficult.
[0058]
(Curing agent)
The curing agent for the resin containing the binder is not particularly limited as long as it is a compound that reacts (cures) with the thermosetting functional group contained in the main component of the binder. For example, when the thermosetting functional group is an epoxy group, those generally used as a curing agent for an epoxy resin such as an amine curing agent and a phenol curing agent can be used. A polyfunctional phenol compound is preferable as the curing agent for the epoxy resin. Polyfunctional phenol compounds include polyphenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, resorcin, and catechol, and these polyhydric phenols or monohydric phenol compounds such as phenol and cresol are reacted with formaldehyde. There are novolak resins obtained. The polyfunctional phenol compound may be substituted with a halogen such as bromine. The amount of the curing agent used is preferably 0.2 to 1.5 equivalents, particularly preferably 0.5 to 1.2 equivalents, relative to 1 equivalent of the thermosetting functional group in the binder. . In order to improve the adhesiveness between the cured product and the metal, the epoxy resin curing agent preferably contains an amine compound, and it is preferred that the curing agent is contained excessively. This amine compound acts as an adhesive reinforcing agent, and specific examples will be described later. In consideration of the balance between other properties such as heat resistance and adhesiveness, it is preferable to use 1.0 to 1.5 equivalents of a curing agent containing an amine compound with respect to 1 equivalent of the thermosetting functional group in the binder. It is particularly preferable to use 1.0 to 1.2 equivalents per 1 equivalent of the thermosetting functional group.
[0059]
(Curing accelerator)
  Moreover, you may add a hardening accelerator with a hardening | curing agent. For example, when the thermosetting functional group is an epoxy group, an imidazole compound or the like is generally used, and this can also be used in the present invention. Specific examples of the imidazole compound used as a curing accelerator include imidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole 2-phenylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2- Heptadecylimidazole, 4,5-diphenylimidazole, 2-methylimidazoline, 2-phenylimidazoline, 2-undecylimidazoline, 2-heptadecylimidazoline, 2-isopropylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-phenyl-4 -Methylimidazole, 2-ethylimidazoline, 2-isopropylimidazoline, 2,4-dimethylimidazoline, 2-phenyl-4-methylimidazoline and the like. In order to obtain a sufficient effect of the curing accelerator, it is preferable to use 0.01 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the binder,Coefficient of thermal expansionFrom the viewpoint of elongation and elongation, the amount is preferably 10 parts by weight or less.
[0060]
  If necessary, the terminal silyl group-modified elastomer can be added to the resin in the present invention. By adding both terminal silyl group-modified elastomers, the handleability of the resin as a film is improved. Here, the both-end silyl group-modified elastomer is a long-chain elastomer having a weight average molecular weight of about 3000 to 100,000, and has an alkoxysilyl group at both ends of the main chain. The main chain of the elastomer is not particularly limited, and an elastomer having a main chain skeleton such as a polyolefin such as polyisobutylene or polypropylene, a polyether such as polypropylene oxide, butadiene rubber or acrylic rubber can be used. The alkoxysilyl group may be one in which 1 to 3 alkoxy groups are bonded to the Si element, and the alkoxy group bonded to the Si element preferably has 1 to 4 carbon atoms. Examples of the both-end silyl group-modified elastomer include SAT200 (both-end silyl group-modified polyether, trade name manufactured by Kaneka Chemical Co., Ltd.), EP103S, EP303S (both end silyl group-modified polyisobutylene, Kaneka Chemical Industry Co., Ltd.). Product name) and the like can be used. It is preferable that the compounding quantity of a both terminal silyl group modified | denatured elastomer is 0.1-30 weight part with respect to 100 weight part of binders. If it is less than 0.1 part by weight, the effect of blending hardly appears, and if it exceeds 30 parts by weightCoefficient of thermal expansionTend to be larger.
[0061]
An adhesive reinforcing material can be added to the resin composition in the present invention, if necessary, in order to increase the adhesion to the metal foil and increase the peel strength between the cured resin and the metal foil. As the adhesive reinforcing material, a compound having a plurality of reactive functional groups such as amino groups and hydroxyl groups can be used, and an amine compound having a plurality of reactive functional groups is preferred. Examples of the amine compound having a plurality of reactive functional groups include m-phenylenediamine, 4,4′-diaminobenzanilide, and 4,4′-diamino-2,2′-dimethylbiphenyl. A compound having a plurality of active NH groups in the molecule, such as a compound having a group or dicyandiamide, or a compound having both an amino group and a hydroxyl group in the molecule, such as 3-amino-1-propanol and 4-aminophenol. be able to. The compounding amount of the adhesive reinforcing material is preferably 0.01 to 9 parts by weight, particularly preferably 0.1 to 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder. When the amount is less than 0.01 part by weight, the effect of the blending is hardly exhibited, and when it exceeds 9 parts by weight, the heat resistance of the cured product tends to be lowered. In addition, since the adhesive reinforcing material also acts as a curing agent, the total blending amount with other curing agents is preferably within the preferable range of the above-described curing agent blending amount.
[0062]
(Semiconductor mounting substrate)
A conductor pattern can be formed on the insulating base made of the resin as described above to form a semiconductor mounting substrate, and a semiconductor chip can be mounted thereon to form a semiconductor package.
[0063]
(Manufacture of semiconductor mounting substrates)
In order to manufacture such a substrate for mounting a semiconductor, a method of forming a conductor pattern by etching away a metal layer at an unnecessary portion of a laminated material having an insulating base material and a metal layer, or a required portion of the insulating base material. The method can be performed only by forming a conductor pattern.
[0064]
The combination of the insulating base material and the metal layer may be a laminate of the insulating base material and the metal foil, or a metal foil cast with a resin varnish serving as the insulating base material. In this case, the surface of the metal foil is If it is adjusted to have an appropriate roughness, it is not necessary to use an adhesive and it is economical. For example, when the resin varnish of the present invention is cast on a copper foil as an insulating varnish, the surface roughness of the copper foil is 0.5 to 20 μm (the measuring method of the rough surface roughness Rz conforms to JIS B 0601). Preferably there is. To adjust to such roughness, there is a surface treatment with a generally known oxidizing agent, such as an alkaline aqueous solution of sodium chlorite, alkali persulfate, potassium chlorate, potassium perchlorate, or alkali peroxosulfate. It is carried out by immersing in or spraying the treatment liquid containing the oxidizing agent. As the composition of the copper oxidation treatment liquid, for example, the following can be used.
[0065]
(Surface treatment liquid composition)
NaClO2; 30-150 g / l
NaThreePOFour・ 12H2O: 10-60 g / l
NaOH; 5-30 g / l
Moreover, as for the process conditions, liquid temperature is 55-95 degreeC normally. Furthermore, as a pretreatment of the copper surface for forming copper oxide, it is preferable to degrease and roughen the copper surface by contacting with an aqueous solution of ammonium persulfate or an aqueous solution containing cupric chloride and hydrochloric acid. By this oxidation treatment, a roughened surface of 0.5 to 20 μm (rough surface roughness Rz) can be formed on the surface of the copper foil.
[0066]
Moreover, after this, copper oxide can be reduced to obtain metallic copper having a roughened surface while leaving irregularities.
[0067]
For example, there is a method using alkali borohydride as a reducing agent, and sodium borohydride, potassium borohydride, or the like is used as the alkali borohydride. The concentration of the alkali borohydride affects the rate at which the potential of the oxidized copper surface changes and the uniformity of the appearance after reduction. The concentration is 0.1 g / l or more, preferably 0.2 to 5 g / l. Moreover, since alkali borohydride is easy to decompose naturally, in order to suppress, it is preferable to add lead acetate, lead chloride, lead sulfate or thioglycolic acid, and maintain the pH at 10 to 13.5. Is also possible.
[0068]
The contact time between the oxidized copper surface and the alkali borohydride is extremely important. When the oxidized copper surface is brought into contact with an alkali borohydride, the copper oxide begins to be reduced, and the potential of the oxidized copper surface changes toward the base. At this time, if the contact time is increased until the potential becomes lower than −1000 mV, the appearance may be uneven and the adhesive strength may not be increased. The range in which such a problem does not occur is −1000 mV or more and −400 mV or less. In practice, it is not always necessary to monitor the potential, and the desired contact time can be determined by the composition and temperature of the aqueous solution containing alkali borohydride. As an example, in the case of sodium borohydride, the desired contact time at a concentration of 1 g / l, pH; 12.5, temperature; 40 ° C. is 3 to 180 seconds.
[0069]
Further, a treatment for reducing to metallic copper by contacting with formaldehyde can be completed. The concentration of the aqueous formaldehyde solution used here is 0.5 ml / l or more when 36% formalin is used, and 2 to 15 ml. / L is a preferred range. The aqueous formaldehyde solution has a pH of 9 or higher, preferably 10.5 or higher. In order to adjust this pH, alkali hydroxide or the like is used. Further salt can be added to the aqueous solution of formaldehyde.2SOFour, K2SOFour, HCOONa, NaCl, and the like having high solubility can be used, and these can also be used in combination. The amount added is 0.01 mol / l or more, preferably 0.1 mol / l or more, together with the metaboric acid or its salt. When an aqueous solution containing formaldehyde and metaboric acid or a salt thereof is contacted with the copper surface that has been subjected to the oxidation treatment and treated in step b, the initial copper potential is in the range of -1000 mV to -400 mV, and the contact is continued. The potential changes from -1000 mV, which is the potential of metallic copper. The time for which the contact is continued requires at least a time until the potential changes to the copper metal potential.
[0070]
The resin varnish of the present invention is cast on the copper foil whose surface has been roughened in this manner, using a knife coater or the like.
[0071]
(Metal layer formation by vapor deposition)
In addition, a metal layer may be formed by vapor deposition on a highly moisture-permeable insulating base material. For example, in the case of a resin film, in order to deposit copper, the pressure in the vapor deposition apparatus is 4.0 × 10-4A copper layer having a thickness of 0.5 μm can be formed by vapor deposition under conditions of Pa and discharge power of 1.0 Kw.
[0072]
(Formation of conductor pattern by etching)
An etching resist is formed in a part of the laminated material thus produced, which becomes a conductor pattern of the metal layer, and a chemical etching solution is sprayed on the part exposed from the etching resist to remove unnecessary copper foil by etching. A conductor pattern can be formed. As the etching resist, an etching resist material that can be used for an ordinary printed wiring board can be used. The resist can be formed by silk screen printing of a resist ink, or a photosensitive dry film for etching resist is laminated on a copper foil. Then, a photomask that transmits light is superimposed on the shape of the conductor pattern thereon, exposed to ultraviolet rays, and the portions that are not exposed are removed with a developer. As the chemical etching solution, a chemical etching solution used for an ordinary printed wiring board, such as a solution of cupric chloride and hydrochloric acid, a ferric chloride solution, a solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and an ammonium persulfate solution can be used.
[0073]
(Formation of conductor pattern by plating)
Further, as described above, the conductor pattern can also be formed by performing electroless plating only on a necessary portion of the insulating substrate having high moisture permeability, and the conductor pattern can be formed by ordinary electroless plating. Technology can be used.
[0074]
For example, after depositing an electroless plating catalyst on an insulating substrate, a plating resist is formed on the surface portion where plating is not performed, and immersed in an electroless plating solution, where the plating resist is not covered. Only perform electroless plating. Thereafter, if necessary, the plating resist is removed to obtain a semiconductor mounting substrate. The electroless plating catalyst at this time usually uses palladium. In order to attach the electroless plating catalyst to the insulating substrate, the palladium is included in an aqueous solution in a complex state, and the insulating substrate is immersed. Thus, a nucleus for initiating plating can be formed on the surface of the insulating base material by depositing the palladium complex on the surface and reducing it to metallic palladium using a reducing agent as it is. Usually, in order to perform such operations, the object to be plated is washed with alcohol or acid to remove fat from human fingers or oil from processing machines adhering to the surface. Cleaner-conditioner process that facilitates adhesion of plating catalyst, sensitization process that adheres metallic palladium to the insulating substrate surface, adhesion promotion process that enhances the adhesion of plating metal or promotes plating, electroless deposition of plating metal A plating step and, if necessary, a post-treatment step such as neutralization are performed.
[0075]
(With semiconductor chip)
A semiconductor chip can be mounted on the conductor pattern, and a die-bonding adhesive can be used as an adhesive between the semiconductor chip and the conductor pattern. Any adhesive may be used as the die bonding adhesive, but it is preferably an insulating and strong adhesive, such as DF-100 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) It is more preferable to use a die bonding film.
[0076]
The electrical connection between the semiconductor chip and the conductor pattern can be made with a bonding wire. In this case, the aforementioned die bonding adhesive can be used for fixing the semiconductor chip. Further, by using an anisotropic conductive film, semiconductor chips can be stacked so as to face the conductor pattern, and heated and pressurized to be mounted.
[0077]
(Semiconductor package)
The semiconductor chip is preferably sealed with a sealing resin in terms of moisture resistance. As such a sealing resin, a thermosetting resin such as a phenol resin, a melamine resin, an epoxy resin, or a polyester resin is used. As a sealing method, potting that is hardened with a resin varnish so as to enclose the semiconductor chip, transfer molding using a compound, or the like can be used.
[0078]
In addition, if the semiconductor chip of the semiconductor mounting substrate on which the insulating base material, the conductor pattern, and the semiconductor chip are mounted is sealed with the sealing material mainly composed of the binder and the inorganic filler, the lead frame package can be obtained. It can also be manufactured.
[0079]
【Example】
Reference example (thermosetting silicone polymer)
In a glass flask equipped with a stirrer, a condenser and a thermometer, 20 g of tetramethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 60 g of dimethoxydimethylsilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), dimethoxymethylsilane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) (Compared with 67 g) and 37 g of methanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a synthesis solvent, 1.5 g of maleic acid and 50 g of distilled water as a synthesis catalyst were mixed and stirred at 80 ° C. for 2 hours. Then, 72 g of allyl glycidyl ether (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 0.2 g of chloroplatinate (2 wt% isopropyl alcohol solution) were added, and the mixture was further stirred for 4 hours to synthesize an epoxy-modified silicone polymer. . The degree of polymerization of the siloxane units of the obtained silicone polymer was 65 (converted from the number average molecular weight measured by GPC using a standard polystyrene calibration curve, the same applies hereinafter).
[0080]
Example 1
In a glass flask equipped with a stirrer, a condenser, and a thermometer, silica powder (product name: SO-25R, average particle size: 0.00%) with respect to 100 parts by weight of the solid content of the silicone polymer synthesized in the same manner as in the reference example. (5 μm, manufactured by Admatechs Co., Ltd.) 450 parts by weight and 202 parts by weight of methanol as a diluent solvent, stirred at 80 ° C. for 1 hour, cooled to room temperature, and added to 100 parts by weight of the solid content of the silicone polymer. 78 parts by weight of bromobisphenol A and 3 parts by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole were blended and stirred at room temperature for 1 hour to prepare a resin varnish. The thermal expansion coefficient of the resin varnish after curing is 22 × 10-6/ ° C., and the elongation after curing was 3.1%. The coefficient of thermal expansion and elongation after curing of the resin varnish were measured using a film obtained by coating the resin varnish on a release film and curing at 170 ° C. for 2 hours. The thermal expansion coefficient of the obtained sample was measured in a tensile mode by thermomechanical analysis (TMA: TMA manufactured by MAC SCIENCE). The elongation of the sample is as follows: a film having a width of 10 mm × a length of 80 mm, a thickness of 50 to 100 μm is used as a sample, and a tensile tester (Shimadzu Autograph AG-100C) is used to measure the temperature at 20 ° C., the distance between chucks: 60 mm, The tensile speed was 5 mm / min, and the tensile test was performed.
[0081]
This resin varnish is applied to a copper foil having a thickness of 18 μm to a thickness of 100 μm, and heated and dried at 120 ° C. for 10 minutes to form a laminated body of the insulating base material 1 and the copper foil 2. 0.8 mm thick glass cloth base epoxy resin laminate 3 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., GEA-679N (product name) is laminated and used in an integrated manner) Heating and pressurizing under 3 MPa conditions and holding for 60 minutes to stack and integrate, remove the insulating base material of the through hole by laser processing, then etch away the unnecessary copper foil to form the wiring conductor 5 did. (See Fig. 1 (c))
[0082]
DF-100 (Hitachi Chemical Industry Co., Ltd.) which is a die bonding film 7 on the back surface of the semiconductor chip 6 as shown in FIG. 1 (d) on the wiring conductor 5 of the semiconductor mounting substrate thus manufactured. 1 (e) is bonded and fixed, and as shown in FIG. 1 (f), the wire bonder UTC230 (made by Shinkawa Co., Ltd., product name) is used as the semiconductor. The terminal on the chip and the wiring conductor 5 of the substrate for mounting the semiconductor are connected by wire bonding with a gold wire 6 having a diameter of 25 μm. Further, as shown in FIG. No. 9, CEL 9200 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is used for transfer molding at a pressure of 10 MPa and sealed. Finally, a part of the solder ball as the connection terminal 10 is melted to form the wiring conductor 5. Fused.
[0083]
Example 2
  Silica powder (product name: SO-25R, average particle size: 0.5 μm, manufactured by Admatex Co., Ltd.) 900 parts by weight and diluent solvent with respect to 100 parts by weight of the solid content of the silicone polymer synthesized in the same manner as in the Reference Example As a mixture, 250 parts by weight of methanol was mixed, stirred at 80 ° C. for 1 hour, cooled to room temperature, and tetrabromobisphenol A was added in an amount of 78 parts by weight to 100 parts by weight of the solid content of the silicone polymer. A semiconductor mounting substrate was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that 3 parts by weight of methylimidazole was mixed and a resin varnish prepared by stirring for 1 hour at room temperature was used. The results are shown in Table 1. Of the insulating substrate 1 at this timeCoefficient of thermal expansionIs 15 × 10-6/ ° C, elongation after curing was 2.2%.
[0084]
Example 3
A resin cloth varnish similar to that in Example 1 and a glass cloth base epoxy resin laminate having a thickness of 0.8 mm with through holes 3 having a diameter of 0.4 mm (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., GEA-679N (trade name)) After heating and drying at 120 ° C. for 10 minutes, a copper foil with a thickness of 18 μm is stacked, and heated and pressurized at 175 ° C. under the condition of 3 MPa for 60 minutes. By holding, the layers are integrated, laser processing is performed in the same manner as in Example 1, and unnecessary copper foil portions are removed by etching, and components are mounted in the same manner as in Example 1 to produce a semiconductor mounting substrate. The test was conducted. The results are shown in Table 1.
[0085]
Example 4
A resin cloth varnish similar to that in Example 1 and a glass cloth base epoxy resin laminate having a thickness of 0.8 mm with through holes 3 having a diameter of 0.4 mm (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., GEA-679N (trade name)) For mounting on a semiconductor in the same manner as in Example 1 except that a wiring conductor was formed by electroless plating after heating and drying at 175 ° C. for 60 minutes. A substrate was prepared and tested. The results are shown in Table 1.
[0086]
Example 5
  Epoxy-modified silicone oil (trade name: KF101, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) with respect to 95 parts by weight of the solid content of the silicone polymer synthesized in the same manner as in the reference example in a glass flask equipped with a stirrer, condenser and thermometer 5 parts by weight, silica powder (trade name: SO-25R, average particle size: 0.5 μm, manufactured by Admatechs Co., Ltd.) and 250 parts by weight of methanol as a diluent solvent were mixed and stirred at 80 ° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, Example was used except that 78 parts by weight of tetrabromobisphenol A and 3 parts by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole were blended and the resin varnish prepared by stirring for 1 hour at room temperature was used. In the same manner as in Example 1, a semiconductor mounting substrate was produced and tested. The results are shown in Table 1. Of the insulating substrate 1 at this timeCoefficient of thermal expansionIs 18 × 10-6/ ° C., and the elongation after curing was 2.5%.
[0087]
Example 6
  25 parts by weight of an epoxy-modified silicone oil (trade name: KF101, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and silica powder (trade name: trade name: 75 parts by weight of the solid content of the silicone polymer synthesized in the same manner as in the reference example. SO-25R, average particle size: 0.5 μm, manufactured by Admatechs Corporation) 900 parts by weight, methanol 250 parts by weight, tetrabromobisphenol A 78 parts by weight and 2-ethyl-4-methylimidazole 3 parts by weight In the same manner as in Example 5, a semiconductor mounting substrate was produced and tested. The results are shown in Table 1. Of the insulating substrate 1 at this timeCoefficient of thermal expansionIs 25 × 10-6/ ° C., and the elongation after curing was 2.8%.
[0088]
Example 7
  The blending amount was 75 parts by weight of epoxy-modified silicone oil (trade name: KF101, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and silica powder (trade name: trade name: 25 parts by weight of the solid content of the silicone polymer synthesized in the same manner as in the reference example. SO-25R, average particle size: 0.5 μm, manufactured by Admatechs Corporation) 900 parts by weight, methanol 250 parts by weight, tetrabromobisphenol A 78 parts by weight and 2-ethyl-4-methylimidazole 3 parts by weight In the same manner as in Example 5, a semiconductor mounting substrate was produced and tested. The results are shown in Table 1. Of the insulating substrate 1 at this timeCoefficient of thermal expansionIs 38 × 10-6/ ° C., and the elongation after curing was 3.7%.
[0089]
Example 8
  The blending amount was 95 parts by weight of epoxy-modified silicone oil (trade name: KF101, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), silica powder (trade name: trade name: 5 parts by weight of the solid content of the silicone polymer synthesized in the same manner as in the Reference Example. SO-25R, average particle size: 0.5 μm, manufactured by Admatechs Corporation) 900 parts by weight, methanol 250 parts by weight, tetrabromobisphenol A 78 parts by weight and 2-ethyl-4-methylimidazole 3 parts by weight In the same manner as in Example 5, a semiconductor mounting substrate was produced and tested. The results are shown in Table 1. Of the insulating substrate 1 at this timeCoefficient of thermal expansionIs 43 × 10-6/ ° C, and the elongation after curing was 4.2%.
[0090]
Example 9
  The blending amount was 99 parts by weight of epoxy-modified silicone oil (trade name: KF101, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), silica powder (trade name: trade name: 1 part by weight of the solid content of the silicone polymer synthesized in the same manner as in the reference example. SO-25R, average particle size: 0.5 μm, manufactured by Admatechs Corporation) 900 parts by weight, methanol 250 parts by weight, tetrabromobisphenol A 78 parts by weight and 2-ethyl-4-methylimidazole 3 parts by weight In the same manner as in Example 5, a semiconductor mounting substrate was produced and tested. The results are shown in Table 1. Of the insulating substrate 1 at this timeCoefficient of thermal expansionIs 45 × 10-6/ ° C., and the elongation after curing was 3.5%.
[0091]
Example 10
  To a solution containing 20 g of dimethoxydimethylsilane, 25 g of tetramethoxysilane and 105 g of methanol in a glass flask equipped with a stirrer, a condenser and a thermometer, 0.60 g of acetic acid and 17.8 g of distilled water are added, and at 50 ° C. A non-resin curable silicone polymer was synthesized by stirring for 8 hours.
  A non-resin curable silicone polymer obtained in this way was prepared in the same manner as in Example 9 except that it was used in place of the silicone polymer synthesized in the same manner as in the Reference Example, and a semiconductor mounting substrate was prepared and tested. Went. The results are shown in Table 1. Of the insulating substrate 1 at this timeCoefficient of thermal expansionIs 49 × 10-6The elongation after curing was 2.0%.
[0092]
Comparative Example 1
  100 parts of bisphenol A novolac type epoxy resin (epoxy equivalent 210, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., using Epicron N865 (trade name)), bisphenol A novolak resin (hydroxyl equivalent 118, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) Example 1 except that 60 parts of priofen VH-4170 (trade name) and 2 parts of dicyandiamide were dissolved in 120 parts of methyl ethyl ketone and stirred and stirred at room temperature for 1 hour. A semiconductor mounting substrate was fabricated and tested. The results are shown in Table 1. Of the insulating substrate 1 at this timeCoefficient of thermal expansionIs 200 × 10-6/ ° C.
[0093]
Comparative Example 2
  A semiconductor mounting substrate was produced and tested in the same manner as in Example 1 except that alumina ceramic was used as the insulating base material. The results are shown in Table 1. At this timeCoefficient of thermal expansionIs 8x10-6/ ° C.
[0094]
(Test results)
After the semiconductor mounting substrate thus produced was subjected to moisture absorption treatment, it was allowed to flow in a reflow furnace having an ultimate temperature of 240 ° C. and a length of 2 m at a rate of 0.5 m / min, and each sample number of 22 was reflowed. The presence or absence of cracks was examined. The results are shown in Table 1.
[0095]
[Table 1]
Figure 0004872180
[0096]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a semiconductor mounting substrate, a semiconductor package, and a semiconductor package that can be used for a small semiconductor package that is excellent in miniaturization and high density, and that is excellent in reliability by preventing package cracks and the like. The manufacturing method of can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1H are cross-sectional views in respective steps for explaining an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Insulating substrate
2 Copper foil
3 Glass cloth base epoxy resin laminate (resin plate)
4 Through hole
5 Wiring conductor
6 Semiconductor chip
7 Die bonding film
8 Gold wire
9 Sealing resin
10 Connection terminal

Claims (6)

絶縁基材と、導体パターンとを有する半導体搭載用基板であって、
前記絶縁基材が硬化後の熱膨張係数が50×10-6/℃以下である樹脂を含有し、
前記樹脂が結合剤と無機充填剤とを含有し、
前記結合剤がシリコーン重合体であり
前記無機充填剤の含有量が、前記結合剤100重量部に対して100〜2000重量部であり、
硬化後の熱膨張係数が50×10-6/℃以下である樹脂の、硬化後の引張り試験での伸びの値が1.0%以上である半導体搭載用基板。
A semiconductor mounting substrate having an insulating base and a conductor pattern,
The insulating base material contains a resin whose thermal expansion coefficient after curing is 50 × 10 −6 / ° C. or less,
The resin contains a binder and an inorganic filler;
It said binder is a silicone polymer,
The content of the inorganic filler is 100 to 2000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder,
A substrate for mounting a semiconductor, wherein a resin having a thermal expansion coefficient after curing of 50 × 10 −6 / ° C. or less has an elongation value of 1.0% or more in a tensile test after curing.
シリコーン重合体が、一般式(I)
【化1】
R’m(H)kSiX4-(m+k) (I)
(式中Xは、加水分解、重縮合可能な基であり、例えば、塩素、臭素等のハロゲン又は−ORを示し、ここで、Rは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルカルボニル基を示す。R’は、非反応性の基であり、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基等のアリール基を示す。kは1又は2、mは0又は1、m+kは1又は2を意味する)で表されるシラン化合物35〜100モル%及び一般式(II)
【化2】
R’nSiX4-n (II)
(式中Xは、加水分解、重縮合可能な基であり、例えば、塩素、臭素等のハロゲン又は−ORを示し、ここで、Rは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキルカルボニル基を示す。R’は、非反応性の基であり、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基等のアリール基を示す。nは0〜2の整数を意味する。)で表されるシラン化合物65〜0モル%を加水分解及び重縮合反応をさせ、次いでヒドロシリル化反応剤とのヒドロシリル化反応をさせることによって製造されるシリコーン重合体であることを特徴とする請求項1に記載の半導体搭載用基板。
The silicone polymer is represented by the general formula (I)
[Chemical 1]
R ′ m (H) k SiX 4- (m + k) (I)
(In the formula, X is a group capable of hydrolysis and polycondensation, and represents, for example, halogen such as chlorine and bromine, or -OR, wherein R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and 1 to 4 carbon atoms. R ′ is a non-reactive group, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group such as a phenyl group, k is 1 or 2, m is 0 or 1 , M + k means 1 or 2) 35 to 100 mol% of the silane compound represented by formula (II)
[Chemical formula 2]
R ' n SiX 4-n (II)
(In the formula, X is a group capable of hydrolysis and polycondensation, and represents, for example, halogen such as chlorine and bromine, or -OR, wherein R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and 1 to 4 carbon atoms. R ′ is a non-reactive group, for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group such as a phenyl group, etc. n means an integer of 0 to 2. A silicone polymer produced by hydrolyzing and polycondensating 65 to 0 mol% of a silane compound represented by the following formula, followed by hydrosilylation with a hydrosilylation reagent: Item 14. A semiconductor mounting substrate according to Item 1.
半導体チップが搭載された請求項1または請求項2のいずれかに記載の半導体搭載用基板。  The semiconductor mounting substrate according to claim 1, wherein a semiconductor chip is mounted. 半導体チップと導体パターンとが電気的に接続された請求項3に記載の半導体搭載用基板。  The semiconductor mounting substrate according to claim 3, wherein the semiconductor chip and the conductor pattern are electrically connected. 半導体チップの搭載が、接着剤によるものである請求項3または請求項4のいずれかに記載の半導体搭載用基板。  The semiconductor mounting substrate according to claim 3, wherein the mounting of the semiconductor chip is by an adhesive. 請求項3〜5のうちいずれかに記載の半導体搭載用基板に、半導体チップが封止樹脂によって封止された半導体パッケージ。  A semiconductor package in which a semiconductor chip is sealed with a sealing resin on the semiconductor mounting substrate according to claim 3.
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