JP5082443B2 - 配線基板及び半導体装置並びに配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板及びこの配線基板上に半導体チップが搭載された半導体装置、並びに配線基板の製造方法に関する。

近時、半導体装置の小型化を図るために、配線基板の表面に複数のハンダボールをマトリクス状に配列しておき、このハンダボール上に半導体チップを載置し、このハンダボールを溶融させることにより半導体チップを配線基板に接続する技術が開発されている。このような半導体装置の例として、ＦＣＢＧＡ（Flip Chip Ball Grid Array）及びＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）がある。また、配線基板には、配線が埋め込まれた複数層の樹脂層が積層された多層配線基板、例えば、ＭＬＴＳ（Multi Layer Thin Substrate）（商標名）構造等のパッケージ基板がある。

しかしながら、この技術には以下に示すような問題点がある。即ち、半導体チップの材料であるシリコンと配線基板を形成する樹脂とは、熱膨張係数が相互に異なっている。このため、搭載時にハンダボールに力が印加されないように半導体チップを配線基板に搭載しても、半導体装置が室温まで冷却されると、半導体チップの収縮量と配線基板の収縮量とが相互に異なるため、半導体装置に反りが発生し、ハンダボールに力が印加される。また、半導体チップの動作に伴う発熱、及び外気温の変化により、半導体装置に加熱及び冷却のサイクルが繰返し印加されると、ハンダボールが疲労破壊して断線してしまうことがある。

従来、この問題を回避して半導体装置の接続信頼性を向上させるために、配線基板をできるだけ剛性が高い樹脂により形成することが試みられてきた。これは、配線基板の剛性を高めることにより、半導体装置の反り及び配線基板の変形を抑え込もうとするものである。例えば、特許文献１には、配線基板の材料として、弾性率が１０ＧＰａ以上の絶縁材料を使用する技術が開示されている。

特開２００２−１９８４６２号公報

しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。即ち、特許文献１に記載されているように、弾性率が１０ＧＰａ以上の材料により配線基板を形成してもなお、温度サイクルに対する半導体装置の接続信頼性は不十分である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、温度サイクルに対する接続信頼性が高い配線基板及び半導体装置、並びに配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る配線基板は、
配線と絶縁材料とからなる配線層を有し、
前記絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
前記反応型エラストマーは、下記化１で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする。

（ただし、化１におけるＲ^１は、フェノール性水酸基を有する炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物であり、Ｒ^２はフェノール性水酸基を持たない炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物であり、Ｒ^３は炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物である。また、化１におけるｘ、ｙ、ｚ、ｌ、ｍ及びｎは平均重合度を表し、ｘは３乃至７の整数、ｙは０乃至４の整数、ｚは５乃至１５の整数、ｎは２乃至２００の整数である。また、ｌ、ｍ及びｎは、ｎ＝ｌ＋ｍ、ｍ／（ｌ＋ｍ）≧０．０４の関係を満たす。）

本発明においては、配線基板の配線層を、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の比較的軟らかい絶縁材料により形成することにより、この配線基板に半導体チップ等の外部素子を搭載して半導体装置とした後、この半導体装置が加熱又は冷却されたときに、配線層が外部素子の熱膨張に追従することができる。これにより、半導体装置が反ることを抑制でき、また、配線基板と外部素子との間の接続部に印加される力を緩和できる。このため、半導体装置の温度サイクルに対する接続信頼性を向上させることができる。なお、前記配線には、ビア及びパッド等の導電部材も含まれる。

本発明の第２の観点に係る配線基板は、
配線と絶縁材料とからなる配線層が複数層積層された配線基板において、
外部素子に電気的に接続される面に配置された前記配線層を形成する前記絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
前記反応型エラストマーは、前記化１で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする。

また、前記ヤング率が１ＧＰａ以下の材料の破断伸び量が５０％以上であることが好ましい。これにより、半導体装置の信頼性がより一層向上する。

本発明の第３の観点に係る半導体装置は、
本発明の第１の観点又は第２の観点の配線基板と、
半導体チップと、
前記配線基板と前記半導体チップとを相互に接続する複数の端子と、
を有し、
前記配線基板における前記半導体チップを搭載する側の面に配置された前記配線層を形成する絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、前記ヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
前記反応型エラストマーは、前記化１で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする。

また、前記配線基板における前記半導体チップを搭載する側の面とは異なる面に接続され前記配線基板を回路基板に接続する複数の他の端子を有していてもよい。このとき、前記他の端子が接続された面に配置された前記配線層を形成する前記絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、前記反応型エラストマーは、前記化１で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることが好ましい。これにより、本発明の半導体装置を回路基板に搭載したときに、回路基板との間の接続信頼性を向上させることができる。なお、回路基板とは、例えばマザーボード等の基板であり、半導体装置の一部をなす配線基板とは異なる基板を指す。

本発明の第４の観点に係る半導体装置は、
本発明の第１の観点又は第２の観点の配線基板と、
半導体チップと、
前記配線基板と前記半導体チップとを相互に接続する複数の端子と、
前記配線基板における前記半導体チップを搭載する面とは異なる面に接続され前記配線基板を回路基板に接続する複数の他の端子と、
を有し、
前記配線基板における前記回路基板に搭載される側の面に配置された前記配線層を形成する絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、前記ヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
前記反応型エラストマーは、前記化１で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする。

本発明の第５の観点に係る配線基板の製造方法は、
支持基板上に配線及び絶縁材料からなる配線層を形成する工程と、
前記支持基板の少なくとも一部を除去する工程と、
を有し、
前記絶縁材料を、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の材料とし、
前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値を、５０質量％以上１００質量％未満とし、
前記反応型エラストマーは、前記化１で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなる素材とすることを特徴とする。

また、前記支持基板の少なくとも一部を除去する工程の後に、前記配線層の下面に補強板を形成する工程を有してもよく、又は、前記支持基板の少なくとも一部を除去する工程において、前記支持基板の一部を残留させて補強板を形成してもよい。

本発明によれば、配線基板の配線層を、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の絶縁材料で形成することにより、この配線基板に外部素子を搭載したときに、配線層が外部素子の熱膨張に追従することができるため、配線基板の反り及び接続部分の破壊を防止でき、温度サイクルに対する接続信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。 この半導体装置の特徴を示す模式図である。 試験例１のシミュレーションにおいて想定した半導体装置を示す斜視図である。 図３に示す半導体装置の部分拡大図である。 （ａ）及び（ｂ）は本シミュレーション結果を示す斜視図であり、（ａ）は本発明の実施例を示し、（ｂ）は比較例を示す。 試験例４において作製した評価用基板の概略を示す図である。 この評価用基板を詳細に示す平面図である。 この評価用基板の一部拡大断面図である。

符号の説明

１、２１；半導体装置
２、２２；パッケージ基板
３；配線
４；ビア
５；搭載パッド
６；ボールパッド
７；ハンダバンプ
８；ＢＧＡボール
９、２９；半導体チップ
１０、３０；アンダーフィル樹脂
１１、３１；スティフナ
１２；リッド
１３、１４、１５；接着剤層
１６；配線層
３７；ソルダーレジスト
３８；接着層
４１；櫛形配線
４２；電極
４３；評価用基板
４４；ＦＲ−４基板
４５；配線
４６；ビア
４７、４９、５１；Ｃｕパターン
４８；ビルドアップ樹脂層
５０；ソルダーレジスト
Ｓ、Ｔ；節点
Ｗ；対称面

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態に係る半導体装置を示す断面図であり、図２はこの半導体装置の特徴を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１は、ＦＣＢＧＡ型半導体装置である。半導体装置１には、パッケージ基板２が設けられている。パッケージ基板２は複数層の配線層が積層されて形成されており、各配線層には例えば銅からなる配線３及びこの配線３に接続されたビア４が形成されている。パッケージ基板２の最上層の配線層１６（図２参照）には、複数の搭載パッド５が形成されている。なお、配線３、ビア４及び搭載パッド５を総称して配線ともいう。一方、パッケージ基板２の下面には複数のボールパッド６が形成されている。パッケージ基板２の上面に垂直な方向から見て（以下、平面視で、という）搭載パッド５及びボールパッド６は夫々マトリクス状に配列されている。

平面視で、ボールパッド６は搭載パッド５よりも大きく、ボールパッド６の配列間隔は搭載パッド５の配列間隔よりも大きくなっている。そして、各搭載パッド５は配線３及びビア４を介して、ボールパッド６に接続されている。また、搭載パッド５にはハンダバンプ７が接続されており、ボールパッド６にはＢＧＡボール８が接続されている。ＢＧＡボール８はハンダバンプ７よりも大きい。

パッケージ基板２上には、半導体チップ９が搭載されている。半導体チップ９は例えばシリコン基板（図示せず）上に多層配線層（図示せず）が設けられ、シリコン基板の表面及び多層配線層に集積回路が形成されたものである。半導体チップ９における多層配線層の表面、即ち、パッケージ基板２に対向する側の表面には入出力パッド（図示せず）が設けられており、各入出力パッドが各ハンダバンプ７に接続されている。これにより、半導体チップ９の入出力パッドは、ハンダバンプ７を介して搭載パッド５に接続されており、更に配線３、ビア４及びボールパッド６を介してＢＧＡボール８に接続されている。パッケージ基板２と半導体チップ９との間におけるハンダバンプ７の周囲には、アンダーフィル樹脂１０が充填されている。これにより、半導体チップ９がパッケージ基板２に対して接続されると共に固定されている。

また、パッケージ基板２上における半導体チップ９を囲む領域には、例えばステンレス又は銅からなるスティフナ１１が設けられている。スティフナ１１は接着剤層１５によりパッケージ基板２に接着されている。スティフナ１１の形状は平面視で枠状であり、その開口部に半導体チップ９が収納されている。スティフナ１１の上面は半導体チップ９の上面と略同一平面上にある。

更に、半導体チップ９及びスティフナ１１上には、例えばセラミックスからなるリッド１２が設けられている。リッド１２は接着剤層１３により半導体チップ９に接着されると共に、接着剤層１４によりスティフナ１１に接着されている。リッド１２の形状は、平面視で、パッケージ基板２に略重なるような形状となっている。リッド１２は半導体チップ９に対するヒートシンクとして機能する。更にまた、半導体装置１は、ＢＧＡボール８を介してマザーボード（図示せず）等に搭載されるものである。

そして、パッケージ基板２の最上層の配線層、即ち、半導体チップ９に対向する表面に配置され、搭載パッド５が形成された配線層１６（図２参照）は、温度が１０乃至３０℃（以下、室温という）であるときのヤング率が１ＧＰａ以下であり、破断伸び量が２０％以上である絶縁材料により形成されている。この絶縁材料は、エポキシ樹脂と反応可能なエラストマー（Ａ、以下、反応型エラストマーという）と、エポキシ樹脂（Ｂ）と、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）とを含有するものである。そして、反応型エラストマーの含有量をＡ、エポキシ樹脂の含有量をＢ、エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとするとき、（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が５０質量％以上１００質量％未満である。

なお、前記（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が５０質量％未満であると、この樹脂材料の靭性を担保する反応型エラストマーが不足し、十分な破断伸び性を得ることができない。従って、前記値は５０質量％以上とする。

反応型エラストマー（Ａ）は、例えば、フェノール性水酸基を含有するポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体である。このフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体（以下、単に共重合体ともいう）は、下記化学式２で表されるフェノール性水酸基を持つジカルボン酸と、下記化学式３で表されるフェノール性水酸基を持たないジカルボン酸と、下記化学式４で表されるジアミンと、下記化学式５で表される両末端にカルボン酸を持つポリブタジエン−アクリルニトリル共重合体と、を反応させて得られたものである。このフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体は、上記化学式１の一般式で表される。

上記化学式２及び上記化学式１に記載されたＲ^１は、フェノール性水酸基を有する炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物を表す。上記化学式２で表されるフェノール性水酸基を持つジカルボン酸としては、例えば、５−ヒドロキシイソフタル酸、４−ヒドロキシイソフタル酸、２−ヒドロキシフタル酸、３−ヒドロキシフタル酸、２−ヒドロキシテレフタル酸等が挙げられる。

上記化学式３及び上記化学式１に記載されたＲ^２は、フェノール性水酸基を持たない炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物を表す。上記化学式３で表されるフェノール性水酸基を持たないジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ジカルボキシルナフタレン、コハク酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、３，３’−メチレン二安息香酸等が挙げられる。

上記化学式４及び上記化学式１に記載されたＲ^３は、炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物を表す。上記化学式４で表されるジアミンのうち、フェノール性水酸基を含有するジアミンとして、３，３’−ジアミン−４，４’−ジヒドロキシフェニルメタン、２，２’−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフロロプロパン、２，２’−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ジフロロメタン、３，４’−ジアミノ−１，５’−ベンゼンジオール、３，３’−ジヒドロキシ−４，４’−ジアミノビスフェニル、３，３’−ジアミノ−４，４’−ジヒドロキシビフェニル、２，２’−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ケトン、２，２’−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）スルフィド、２，２’−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）エーテル、２，２’−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）スルホン、２，２’−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２’−ビス（３−アミノ−４−アミノフェニル）プロパン、２，２’−ビス（３−アミノ−４−アミノフェニル）メタン等が挙げられ、フェノール性水酸基を含有しないジアミンとして、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノナフタレン、ピペラジン、ヘキサメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ｍ−キシレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、２，２’−ビス（４−アミノフェニル）プロパン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニル等が挙げられる。ジアミンとしては、特に、３，４’−ジアミノジフェニルエーテルが好ましいが、これに限定されるものではない。

上記化学式５並びに上記化学式１及び下記化学式６に記載されたｘは平均重合度を表し、３乃至７の整数であり、ｙは平均重合度を表し、１乃至４の整数である。

上記化学式１及び下記化学式６に記載されたｚ、ｌ（エル）、ｍ及びｎは、夫々平均重合度であって、ｚは５乃至１５を整数であり、ｎ＝ｌ＋ｍでありｎは２乃至２００の整数であり、ｌ（エル）及びｍは、ｍ／（ｌ＋ｍ）≧０．０４の関係を満たす。

上記化学式１で表される共重合体のうち、特に好ましい共重合体は、下記化学式６で示される一般式で表される共重合体である。

上記共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）を１０万以下とすると、１６０乃至１８０℃の温度範囲で十分な流動性を得ることができる。特に、重量平均分子量（Ｍｗ）を２万以下とすると、１００乃至１６０℃の温度範囲においても、良好な流動性を得ることができる。従って、上記共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、１０万以下であることが好ましく、２万以下であることがより好ましい。

一方、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）に含有されるフェノールノボラック樹脂よりも官能基の間の距離が長い樹脂（Ｄ）は、例えば、下記化学式７で表される。

上記化学式７に記載されたＲ^４は、炭素数が１乃至３の一価の置換基、又は水素を表す。ａ１は、１乃至４の整数を表す。ａ１’は、１乃至３の整数を表す。Ｘは、下記化学式９で表される化合物Ｘ_１、又は下記化学式１０で表される化合物Ｘ_２を表す。ｂは１乃至１０の整数を表し、ｃ及びｄは夫々１を表す。

上記化学式７で表されるフェノールノボラック樹脂よりも官能基の間の距離が長い樹脂（Ｄ）としては、官能基としてフェノール性の水酸基、例えばエチレンオキサイドを有し、分子構造におけるフェノール性の水酸基間の距離が、フェノールノボラック樹脂におけるフェノール性の水酸基間の距離よりも長いエチレンオキサイド化合物が例示できる。例えば、下記化学式８で表されるエチレンオキサイド化合物である。

上記化学式８に記載されたＲ^４’は、炭素数が１乃至３の一価の置換基、又は水素を表す。ａ２は、１乃至４の整数を表す。ａ２’は１乃至３の整数を表す。Ｘ’は下記化学式９で表される化合物Ｘ_１、又は下記化学式１０で表される化合物Ｘ_２を表す。ｂ’は１乃至１０の整数を表し、ｃ’及びｄ’は夫々１を表す。

上記化学式９に記載されたＲ^５は、炭素数が１乃至３の一価の置換基、又は水素を表す。ｅは１乃至４の整数を表す。ｆは０乃至９の整数を表す。

上記化学式１０に記載されたＲ^６は、炭素数が１乃至３の一価の置換基、又は水素を表す。ｇは１乃至４の整数を表す。ｈは０乃至９の整数を表す。

上記化学式７及び８で表される樹脂は、下記化学式１１で表されるフェノールノボラック樹脂よりも官能基の間の距離が長くなっている。

また、本実施形態において、エポキシ樹脂（Ｂ）は特に限定されるものではないが、フェノールノボラックエポキシ樹脂よりも官能基の間の距離が長いエポキシ樹脂であることが好ましい。この理由は、このようなエポキシ樹脂は効率的にＩＰＮ構造を形成することができ、その結果、本実施形態に係る樹脂材料の破断伸び性を一層向上できるためである。このようなフェノールノボラックエポキシ樹脂よりも官能基の間の距離が長いエポキシ樹脂には、フェノールビフェニレンアラルキル型エポキシ樹脂、フェノールキシレンアラルキル型エポキシ樹脂、フェノールジフェニルエーテルアラルキル型エポキシ樹脂、２官能のビフェニル型エポキシ樹脂、アントラセン含有ノボラック型エポキシ樹脂、フルオレン含有ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレン含有ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールビフェニレントリアジン型エポキシ樹脂、及びフェノールキシレントリアジン型エポキシ樹脂が挙げられる。加えて、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型又はビフェニル骨格含有型で、両末端がエポキシ基であるフェノキシ樹脂等が上げられる。このフェノキシ樹脂は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が２万乃至１０万程度である。エポキシ樹脂（Ｂ）には、これらのエポキシ樹脂のうちいずれかを単独で使用してもよく、又は複数種類混合して使用しても差し支えない。

また、本実施形態の樹脂材料に含まれるエポキシ樹脂のうち、前述の官能基間の距離が長いエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂は、特に限定されるものではない。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールＦ含有ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ含有ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールトリアジン型エポキシ樹脂、クレゾールトリアジン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、トリスフェニロールエタン型エポキシ樹脂、ポリフェノール型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、芳香族エステル型エポキシ樹脂、環状脂肪族エステル型エポキシ樹脂、エーテルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン及びジアミノジフェニルスルホンなどのアミン系化合物のグリシジル化物を用いることもできる。これらのエポキシ樹脂を単独で使用してもよく、又は、複数種類混合して用いても差し支えない。

更に、本実施形態の樹脂材料において、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）のうち、前述のフェノールノボラック樹脂よりも官能基の間の距離が長い樹脂（Ｄ）以外の成分は、特に限定されるものではない。この成分として、例えば、ビスフェノールＡ型フェノール樹脂、ビスフェノールＦ型フェノール樹脂、ビスフェノールＳ型フェノール樹脂、ビフェニル異性体のジヒドロキシエーテル、ナフタレンジオール型樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールジフェニルエーテルアラルキル型樹脂、ナフタレン含有ノボラック型樹脂、アントラセン含有ノボラック型樹脂、フルオレン含有ノボラック型樹脂、ビスフェノールフルオレン含有ノボラック型樹脂、ビスフェノールＦ含有ノボラック型フェノール樹脂、ビスフェノールＡ含有ノボラック型フェノール樹脂、フェノールビフェニルトリアジン型樹脂、フェノールキシレントリアジン型樹脂、フェノールトリアジン型樹脂、クレゾールノボラックトリアジン型樹脂、テトラフェニロールエタン型樹脂、トリスフェニロールエタン型樹脂、ポリフェノール型樹脂、芳香族エステル型フェノール樹脂、環状脂肪族エステル含有フェノール樹脂、エーテルエステル型フェノール樹脂等が挙げられる。

また、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）の成分として、上述の樹脂以外に、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン及びジアミノジフェニルスルホン等のアミン系化合物が含有されていてもよい。更に、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＳ型又はビフェニル骨格含有型で、片末端又は両末端が水酸基であるフェノキシ樹脂も使用できる。このフェノキシ樹脂は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が例えば２万乃至１０万程度である。これらの成分は、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）に単独で含有されていてもよく、複数種類混合して含有されていてもよい。

更にまた、本実施形態の樹脂材料は、無機充填材を含有していてもよい。但し、無機充填材を含有する場合は、本発明における反応型エラストマー（Ａ）、エポキシ樹脂（Ｂ）、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）及び無機充填材の総量に占める無機充填材の質量割合が、３０質量％以下であることが好ましい。無機充填材の質量割合が３０質量％を超えると、破断伸びが低下するとともに、ヤング率が高くなって、応力緩和性が不十分になる場合がある。

この無機充填材としては、公知の充填材を使用することができ、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ベリリア、滑石（タルク）、雲母（マイカ）、酸化チタン、ジルコニア等の粉体、又はこれらの材料を球形化したビーズ、チタン酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、アルミナ等の単結晶繊維、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及びホウ酸亜鉛等の金属水和物、表面をエポキシ樹脂及びフェノール樹脂をはじめとする各種有機物により表面処理を施した前記金属水和物、金属を固溶化させて耐酸性を改良した水酸化マグネシウム等の各種金属水和物等が挙げられる。これらの充填材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合してもよい。

また、本実施形態の樹脂材料は硬化促進触媒を含有していてもよい。硬化促進触媒としては、一般的にエポキシ樹脂及び硬化剤の硬化に用いられているものが使用でき、特に限定されるものではない。例えば、イミダゾール類、ジアザビシクロアルケン及びその誘導体、三級アミン類等が挙げられる。これらの硬化促進触媒は、１種を用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

更に、本実施形態における樹脂材料には、その他の添加剤として、必要に応じて、シリコーンゴム、シリコーンパウダー、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、インデンなどの可とう性付与剤を添加してもよい、更にまた、有機シラン化合物、有機チタネート化合物、有機アルミネート化合物等のカップリング剤を適宜配合してもよい。特に、前記シランカップリング剤のうち有機シラン化合物、即ち、反応性官能基を有するアルコキシシランは、本実施形態に係る樹脂材料の密着性及びハンダ耐熱性の向上に有効である。アルコキシシランの具体例としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン化合物、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシラン化合物、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン化合物、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のウレイドシラン化合物が挙げられる。

更にまた、本実施形態の樹脂材料には、この樹脂材料と銅箔表面との密着性改良剤として、銅表面と結合形成可能な防錆剤等に使用される成分、即ち、トリアゾール化合物、メルカプトシラン化合物以外のメルカプト化合物及びイミダゾールの銅錯体を添加してもよい。トリアゾール化合物としては、１，２，３−ベンゾトリアゾール及びトリルトリアゾールが挙げられる。メルカプト化合物としては、２，４，６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−ジ−ｎ−ブチルアミノ−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン、２−アニリノ−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等が挙げられる。イミダゾールの銅錯体としては、例えば、２−メチルイミダゾール銅（２）錯体が挙げられる。これらのうち１種の成分を単独で使用してもよく、２種以上の成分を混合して使用してもよい。

更にまた、本実施形態の樹脂材料に、必要に応じて難燃剤を添加してもよい。これらの難燃剤としては、ハロゲン系難燃剤、窒素系難燃剤、及びリン系難燃剤並びに無機系難燃剤が挙げられる。ハロゲン系の難燃剤としては、臭素化ビスフェノールＡ型樹脂及びそのエポキシ化物が挙げられる。窒素系難燃剤のうち、添加型の化合物としては、メラミン及びイソシアヌル酸化合物等が挙げられる。また、窒素系難燃剤のうち、反応型の化合物としては、フェノールトリアジン型の硬化剤及びエポキシ樹脂が挙げられる。リン系難燃剤としては、赤燐、燐酸化合物、有機リン化合物等が挙げられる。無機系難燃剤としては、前記金属水和物、モリブデン酸亜鉛、スズ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛又はスズ酸亜鉛をタルク又はシリカの表面に被覆させた化合物が挙げられる。また、ハロゲン系難燃剤を使用する場合には酸化アンチモンを併用すると極めて優れた難燃性が得られる。

更にまた、本実施形態の樹脂材料は、この樹脂材料を使用した半導体装置の信頼性を低下させないものであれば、上記以外の公知の物質を含有していてもよい。例えば、顔料、酸化防止剤及び有機溶媒等を含有していてもよい。

図２に示すように、本実施形態に係る半導体装置１は、最上層に１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の樹脂からなる配線層１６が設けられたパッケージ基板２上に、複数のハンダバンプ７を介して半導体チップ９が搭載されていることを特徴としている。なお、図２においては、上記以外の構成要素は図示を省略されている。

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について図１を参照して説明する。先ず、銅等の金属材料からなる支持基板（図示せず）を２枚用意し、この２枚の支持基板を貼り合わせる。次に、この貼り合わせた支持基板の両面に、Ｎｉ層、Ａｕ層、Ｎｉ層、Ｃｕ層をこの順にめっきして多層膜を形成する。そして、この多層膜を、搭載パッド５が形成される予定の部分のみを残留させ、残部を除去することによりパターニングする。そして、このパターニングされた多層膜を埋め込むように、半硬化状態の樹脂フィルムを貼付する。この樹脂フィルムは、硬化後には、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下になり、破断伸び量が２０％以上となる絶縁材料により形成されている。その後、このフィルムを加熱して硬化させ、絶縁層を形成する。次に、この絶縁層内に、前記多層膜に到達するようにレーザ光等により孔を形成し、その後、この孔の内部を金属めっき膜により埋め込んで、ビア４を形成する。これにより、２枚の支持基板の両面に、絶縁層内に多層膜及びビア４が埋設された第１層目の配線層が形成される。

次に、この第１層目の配線層上に、ビア４に接続されるように配線３を形成し、この配線３を埋め込むように半硬化状態の樹脂フィルムを貼付して熱硬化させることにより絶縁層を形成する。そして、この絶縁層内に配線３に接続されるようにビア４を形成して、絶縁層内に配線３及びビア４が埋設された２層目の配線層を形成する。次に、この２層目の配線層と同様な工程により、３層目以降の配線層を順次形成する。そして、全ての配線層を形成した後、最後に形成した配線層上に、化学めっき又はエッチングにより、ボールパッド６を形成する。これにより、貼り合わせた支持基板の両面に夫々、複数層の配線層が積層されたパッケージ基板２が形成される。

次に、２枚の支持基板を相互に分離する。そして、アルカリ性の溶液を使用して支持基板を除去する。次に、酸性の溶液を使用して多層膜のＮｉ層を除去する。これにより、Ａｕ層、Ｎｉ層、Ｃｕ層がこの順に積層された搭載パッド５が形成される。その後、パッケージ基板２における搭載パッド５が形成されている側の面に、接着剤層１５を介してスティフナ１１を接着し、「スティフナ付き基板」を作製する。

一方、この「スティフナ付き基板」の製造工程とは別に、半導体チップ９の入出力パッド（図示せず）にハンダバンプ７を接合して、「ハンダバンプ付きチップ」を作製する。次に、「スティフナ付き基板」の各搭載パッド５に、「ハンダバンプ付きチップ」の各ハンダバンプ７が接続されるように、「ハンダバンプ付きチップ」を「スティフナ付き基板」に接続する。次に、半導体チップ９とパッケージ基板２との間及びその周辺に、ハンダバンプ７を埋め込むようにアンダーフィル樹脂１０を充填し、加熱して硬化させる。

次に、半導体チップ９及びスティフナ１１の上面、即ち、パッケージ基板２が接合されている面の反対側の面に、夫々接着剤１３及び１４を介してリッド１２を接着する。そして、パッケージ基板２の下面に形成されたボールパッド６にＢＧＡボール８を接合する。これにより、半導体装置１が製造される。

なお、支持基板を除去する際に、支持基板の中央部のみを除去して周辺部を枠状に残し、この支持基板の残留部をスティフナ１１としてもよい。これにより、支持基板の除去とスティフナ１１の形成とを同時に行うことができると共に、接着剤層１５が不要になる。

次に、上述の如く構成された本実施形態の動作について説明する。図１及び図２に示すように、半導体装置１は、ＢＧＡボール８を介してマザーボード（図示せず）に搭載される。マザーボードは例えばＦＲ−４基板又はＦＲ−５基板であり、例えば、エポキシ樹脂にガラスクロスが浸漬されたガラスエポキシ基板である。

半導体装置１には、マザーボードを介して、電源電位及び信号が入力される。このとき、電源電位及び信号は、ＢＧＡボール８→ボールパッド６→ビア４及び配線３→搭載パッド５→ハンダバンプ７からなる電流経路を介して、半導体チップ９に入力される。半導体チップ９は、この入力された電源電位及び信号に基づいて信号の記憶及び演算等の情報処理を行い、その結果を出力する。出力された信号は、ハンダバンプ７→搭載パッド５→ビア４及び配線３→ボールパッド６→ＢＧＡボール８からなる電流経路を介して、マザーボードに対して出力され、マザーボードを介して外部に出力される。

このとき、半導体チップ９が動作することにより発熱する。この熱の一部はリッド１２に吸収されるものの、リッド１２の熱容量には限界があるため、熱の他の一部はハンダバンプ７を介してパッケージ基板２に伝導し、残部は半導体チップ９に蓄積される。この結果、半導体チップ９、ハンダバンプ７及びパッケージ基板２の温度は、不可避的に上昇する。これにより、半導体チップ９及びパッケージ基板２は熱膨張するが、半導体チップ９の基板を形成しているシリコンの熱膨張率と、パッケージ基板２を主として形成している樹脂材料の熱膨張率とは相互に異なるため、夫々の熱膨張量も相互に異なる。この結果、半導体チップ９とパッケージ基板２との間には、ハンダバンプ７を介して相互にせん断力が印加される。

このとき、本実施形態においては、パッケージ基板２の最上層の配線層１６が、ヤング率が１ＧＰａ以下の比較的軟らかい樹脂材料により形成されているため、配線層１６が、半導体チップ９の熱膨張に追従して変形することができる。この結果、半導体チップ９とパッケージ基板２との間に働く力が緩和され、ハンダバンプ７に大きな力が印加されることがない。同様に、外部の気温変化により半導体装置１が加熱又は冷却されたときも、半導体チップ９とパッケージ基板２との間に働く熱応力が、配線層１６が変形することにより緩和され、ハンダバンプ７に過大な力が印加されることがない。この結果、半導体装置１が反ることがなく、ハンダバンプ７が破壊されることがない。

上述の如く、本実施形態においては、パッケージ基板２の最上層、即ち、半導体チップ９側の配線層１６が、温度が１０乃至３０℃のときのヤング率が１ＧＰａ以下の比較的軟らかい材料により形成されているため、半導体チップ９の動作又は外部の気温変化により、半導体装置１に温度サイクルが印加されても、ハンダバンプ７に過大な力が印加されて、ハンダバンプ７が破壊されることを防止できる。また、ハンダバンプ７に熱応力が繰返し印加されて、ハンダバンプ７が疲労破壊することを防止できる。このため、半導体装置１は温度サイクルに対する接続信頼性が高い。これに対して、従来は、熱応力による変形を抑え込もうとして、可及的にヤング率が高い材料、即ち硬い材料により配線層を形成していた。このため、熱応力がハンダバンプに集中してしまい、ハンダバンプが破壊されていた。

また、配線層１６を形成する材料の破断伸び量が２０％以上であるため、配線層１６が半導体チップ９の熱膨張に追従して変形しても、配線層１６にクラック等の欠陥が発生することがなく、半導体装置１の信頼性が高い。

なお、本実施形態における、配線層１６を形成する材料を、反応型エラストマー（Ａ）の含有量をＡ、エポキシ樹脂（Ｂ）の含有量をＢ、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）の含有量をＣとするとき、（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が６０質量％以上１００質量％未満である材料としてもよい。これにより、破断伸び量が３０％以上となり、半導体装置１の信頼性がより一層向上する。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る半導体装置は、前述の第１の実施形態と比較して、配線層１６を形成する材料が異なっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。本実施形態において、配線層１６を形成する材料は、１０乃至３０℃におけるヤング率が１ＧＰａ以下であり、加えて、破断伸び量が５０％以上である。

本実施形態における配線層１６を形成する材料は、エポキシ樹脂と反応可能な反応型エラストマー（Ａ）と、エポキシ樹脂（Ｂ）およびエポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）を含有している。そして、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）は、フェノール系硬化剤以外に、フェノールノボラック樹脂よりも官能基間の距離が長い樹脂（Ｄ）として、例えばフェノールビフェニレンアラルキル樹脂及びフェノールキシリレン樹脂等のフェノールアラルキル型樹脂を含有している。そして、反応型エラストマー（Ａ）の含有量をＡ、エポキシ樹脂（Ｂ）の含有量をＢ、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）の含有量をＣとするとき、（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が６０質量％以上１００質量％未満である。

前記（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が６０質量％未満であると、この樹脂材料の靭性を担保する反応型エラストマー（Ａ）が不足し、十分な破断伸び性を得ることができない場合がある。従って、前記値は６０質量％以上であること好ましい。

本実施形態においては、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）がフェノールノボラック樹脂よりも官能基間の距離が長い樹脂（Ｄ）を含有しているため、フェノールノボラック樹脂によりエポキシ樹脂（Ｂ）を熱硬化させたときの架橋構造の網目を大きくすることができる。この結果、反応型エラストマー（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とを効率的に反応させ、ＩＰＮ構造を積極的に形成させ、樹脂材料の応力緩和性を向上させることができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る半導体装置は、前述の第１の実施形態と比較して、配線層１６を形成する材料が異なっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。本実施形態において、配線層１６を形成する材料は、前述の第２の実施形態と同様に、１０乃至３０℃におけるヤング率が１ＧＰａ以下であり、破断伸び量が５０％以上である。しかしながら、この材料の組成は、前述の第２の実施形態とは異なっている。即ち、反応型エラストマー（Ａ）、エポキシ樹脂（Ｂ）及びエポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）を含有し、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）は、フェノール系硬化剤の他に、フェノールノボラック樹脂よりも官能基間の距離が長い樹脂（Ｄ）として、例えばエチレンオキサイド化合物（Ｅ）を含有している。そして、反応型エラストマー（Ａ）の含有量をＡ、エポキシ樹脂（Ｂ）の含有量をＢ、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）の含有量をＣとするとき、（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が６０質量％以上１００質量％未満である。

本実施形態においては、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）が例えばエチレンオキサイド化合物（Ｅ）を含有しているため、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）によりエポキシ樹脂（Ｂ）を熱硬化させたときの架橋構造の網目を大きくすることができる。この結果、反応型エラストマー（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）とを効率的に反応させ、ＩＰＮ構造を積極的に形成させ、樹脂材料の応力緩和性を向上させることができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態に係る半導体装置は、前述の第１の実施形態と比較して、配線層１６を形成する材料が異なっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。本実施形態において、配線層１６を形成する材料は、前述の第２及び第３の実施形態と同様に、１０乃至３０℃におけるヤング率が１ＧＰａ以下であり、破断伸び量が５０％以上である。しかしながら、この材料の組成は、前述の第２及び第３の実施形態とは異なっている。以下、この材料の組成について詳細に説明する。

本実施形態における配線層１６を形成する材料は、エポキシ樹脂と反応可能な反応型エラストマー（Ａ）と、エポキシ樹脂（Ｂ）とを必須成分として含有するものである。また、この樹脂材料はエポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）を含有していてもよい。そして、反応型エラストマー（Ａ）の含有量をＡ、エポキシ樹脂（Ｂ）の含有量をＢ、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）の含有量をＣとするとき、（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が６０質量％以上１００質量％未満である。なお、Ｃの値は０である場合もある。この場合は、（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ）の値が、６０質量％以上１００質量％未満となる。更に、エポキシ樹脂（Ｂ）は、フェノールノボラック樹脂よりも官能基間の距離が長いエポキシ樹脂、例えば、エチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ）を含有する。

前記（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が６０質量％未満であると、この樹脂材料の靭性を担保する反応型エラストマー（Ａ）が不足し、十分な破断伸び性を得ることができない場合がある。従って、前記値は６０質量％以上であることが好ましい。

本実施形態の樹脂材料において、反応型エラストマー（Ａ）の組成は前述の第１乃至第３の実施形態と同じである。また、本実施形態に係る樹脂材料はエポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）を含有していても含有していなくてもよいが、含有する場合には、従来の一般的なエポキシ樹脂用硬化剤を使用すればよく、例えば、フェノール系硬化剤を使用すればよい。本実施形態の樹脂材料における上記以外の成分は、前述の第１の実施形態と同じである。

上述の如く、本実施形態においては、エポキシ樹脂（Ｂ）がエチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ）を含有している。このエチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ）は、下記化学式１２で表される。

上記化学式１２に記載されたＲ^７は、炭素数が１乃至３の一価の置換基、又は水素を表す。ｉは１乃至４の整数を表す。ｉ’は１乃至３の整数を表す。Ｙは、下記化学式１３で表される化合物Ｙ_１、又は下記化学式１４で表される化合物Ｙ_２を表す。ｊは１乃至１０の整数を表し、ｋ及びｏ（オー）は夫々１を表す。

上記化学式１３に記載されたＲ^８は、炭素数が１乃至３の一価の置換基、又は水素を表す。ｐは１乃至４の整数を表す。ｑは０乃至９の整数を表す。

上記化学式１４に記載されたＲ^９は、炭素数が１乃至３の一価の置換基、又は水素を表す。ｒは１乃至４の整数を表す。ｓは０乃至９の整数を表す。

次に、本第４の実施形態の効果について説明する。本実施形態の樹脂材料においては、エポキシ樹脂（Ｂ）として、フェノールノボラックエポキシ樹脂よりも官能基（この場合はエポキシ基を指す）の間の距離が長い樹脂を使用している。これにより、より効率的にIＰＮ構造を形成しやすくなり、靭性が向上する。

また、フェノールノボラック樹脂よりも官能基間の距離が長いエポキシ樹脂として、ＩＰＮ構造を形成しやすいように、例えば、上述のエチレンオキサイド化合物をエポキシ化した化合物（Ｆ）のような架橋点間の距離を長くできるような樹脂を使用している。これにより、樹脂材料がエポキシ樹脂用硬化剤を含有しない場合においても、又は、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）として従来のエポキシ樹脂用硬化剤、例えば、上記フェノール系硬化剤を使用した場合においても、前記エポキシ化物（Ｆ）と硬化剤の架橋点間の距離を長くすることができ、反応型エラストマー（Ａ）が効率的に架橋構造中に侵入して、分子鎖の絡み合い効果が高くなる。この結果、ＩＰＮ構造を効率的に形成でき、ヤング率が低く破断伸びが高い樹脂材料を得ることができる。

このように、本実施形態の樹脂材料においては、エポキシ樹脂（Ｂ）が、エチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ）を含有しているため、ＩＰＮ構造を効率的に形成することができ、ヤング率が低く破断伸びが高い。この結果、前述の第２及び第３の実施形態と同様に、半導体装置１において、温度サイクルに対する接続信頼性を向上させることができる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１乃至第３の実施形態と同様である。

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態に係る半導体装置は、前述の第１乃至第４の実施形態と比較して、配線層１６を形成する材料が異なっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。本実施形態において、配線層１６を形成する材料は、前述の第２乃至第４の実施形態と同様に、１０乃至３０℃におけるヤング率が１ＧＰａ以下であり、破断伸び量が５０％以上である。しかしながら、この材料の組成は、前述の第２乃至第４の実施形態とは異なっている。以下、この材料の組成について詳細に説明する。

本実施形態における配線層１６を形成する材料は、エポキシ樹脂と反応可能な反応型エラストマー（Ａ）と、エポキシ樹脂（Ｂ）と、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）とを含有している。そして、反応型エラストマー（Ａ）の含有量をＡ、エポキシ樹脂（Ｂ）の含有量をＢ、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）の含有量をＣとするとき、（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値は６０質量％以上１００質量％未満である。また、エポキシ樹脂（Ｂ）が、エチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ）を含有し、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）が、エチレンオキサイド化合物（Ｅ）を含有している。

前記（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が６０質量％未満であると、この樹脂材料の靭性を担保する反応型エラストマー（Ａ）が不足し、十分な破断伸び性を得ることができない場合がある。従って、前記値は６０質量％以上であることが好ましい。

本実施形態の樹脂材料において、反応型エラストマー（Ａ）及びエチレンオキサイド（Ｅ）の組成は、前述の第３の実施形態と同様である。また、エチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ）の組成は、前述の第４の実施形態と同様である。更に、本実施形態の樹脂材料における上記以外の成分は、前述の第１の実施形態と同じである。

本実施形態においては、樹脂材料が、エポキシ樹脂と反応可能な反応型エラストマー（Ａ）と、エポキシ樹脂（Ｂ）と、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）を含有し、これらの合計量に対する反応型エラストマー（Ａ）の含有率が６０質量％以上１００質量％未満であり、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）がエチレンオキサイド化合物（Ｅ）を含有し、エポキシ樹脂（Ｂ）がエチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ）を含有しているため、破断伸び性が高い。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態に係る半導体装置は、前述の第１乃至第５の実施形態と比較して、配線層１６を形成する材料が異なっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。本実施形態において、配線層１６を形成する材料は、１０乃至３０℃におけるヤング率が１ＧＰａ以下であり、破断伸び量が５５％以上であり、この材料の組成は、前述の第１乃至第５の実施形態とは異なっている。以下、この材料の組成について詳細に説明する。

本実施形態における配線層１６を形成する材料は、エポキシ樹脂と反応可能な反応型エラストマー（Ａ）と、エポキシ樹脂（Ｂ）とを必須成分として含有している。また、この樹脂材料は、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）を含有していてもよい。そして、反応型エラストマー（Ａ）の含有量をＡ、エポキシ樹脂（Ｂ）の含有量をＢ、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）の含有量をＣとするとき、（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値は、７０質量％以上１００質量％未満である。なお、Ｃの値は０である場合もある。この場合は、（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ）の値が、７０質量％以上１００質量％未満となる。

前記（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）の値が７０質量％未満であると、この樹脂材料の靭性を担保する反応型エラストマー（Ａ）が不足し、十分な破断伸び性を得ることができない場合がある。従って、前記値は７０質量％以上であることが好ましい。

本実施形態の樹脂材料において、反応型エラストマー（Ａ）及びエポキシ樹脂（Ｂ）の組成は、前述の第１の実施形態と同様である。また、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）を使用する場合は、前述の第１の実施形態と同様に、従来のエポキシ樹脂用硬化剤を使用すればよい。本実施形態の樹脂材料における上記以外の成分は、前述の第１の実施形態と同じである。

本実施形態においては、反応型エラストマー（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）を必須成分とする樹脂材料において、反応型エラストマー（Ａ）の質量割合｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝を、７０質量％以上１００質量％未満の範囲に規定している。このため、例えば、前述のエチレンオキサイド化合物（Ｅ）又はこのエポキシ化物（Ｆ）のような架橋点間の距離を長くできる樹脂を使用しなくても、常温、例えば２５℃において、破断伸びが特異的な増加を示し、極めて優れた応力緩和性を実現することができる。本実施形態における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

なお、前述の各実施形態においては、パッケージ基板２の最上層の配線層１６のみを、室温でのヤング率が１Ｇｐａ以下である樹脂により形成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、最上層を含む２層以上の配線層を前述のヤング率が１Ｇｐａ以下である樹脂により形成してもよく、パッケージ基板２の全ての配線層を前述のヤング率が１ＧＰａ以下の樹脂により形成してもよい。これにより、パッケージ基板２全体が変形できるようになり、熱応力を緩和する効果がより一層増大する。

特に、パッケージ基板２の最上層の他に、パッケージ基板２の最下層の配線層、即ち、パッケージ基板２におけるマザーボード（図示せず）に対向する配線層も、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下である樹脂材料により形成することが好ましい。これにより、マザーボードの熱膨張に追従して、パッケージ基板２の最下層の配線層が変形することができ、ＢＧＡボール８に印加される熱応力を緩和することができる。この結果、半導体装置１の反り、及びＢＧＡボール８の疲労破壊を防ぐことができ、温度サイクルに対する接続信頼性を向上させることができる。また、前述のパッケージ基板２の最下層の配線層を形成する樹脂材料の破断伸び量は、５０％以上であることがより好ましい。

また、パッケージ基板２における半導体チップ９を搭載する側の面にボールパッド６及びＢＧＡボール８を設け、このＢＧＡボール８をマザーボードに接続するようにしてもよい。

試験例１

以下、本発明の実施例の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。先ず、試験例１について説明する。本試験例１においては、前述の第１乃至第４の実施形態において説明したような半導体装置を想定して、シミュレーションにより、線形熱応力解析を行った。図３は本シミュレーションにおいて想定した半導体装置を示す斜視図であり、図４は図３に示す半導体装置の部分拡大図であり、図５（ａ）及び（ｂ）はシミュレーション結果を示す斜視図であり、（ａ）は本発明の実施例を示し、（ｂ）は比較例を示す。なお、図３並びに図５（ａ）及び（ｂ）は、半導体装置全体の（１／４）の部分を示している。

以下、シミュレーション条件を説明する。シミュレーションに使用するモデルの作成は、Ｉ−ＤＥＡＳ ＭａｓｔｅｒＳｅｒｉｅｓ７．０により行った。図３及び図４に示すように、シミュレートする半導体装置には、ＦＣＢＧＡ型の半導体装置２１を想定した。この半導体装置２１の形状は、平面視で正方形であり、４回対称となっている。このため、本シミュレーションにおいては、半導体装置２１を対称面Ｗに沿って４分割して得られた（１／４）モデルを解析した。

シミュレーション用の半導体装置２１においては、パッケージ基板２２が設けられている。パッケージ基板２２は全体が単一の樹脂により形成されている。また、パッケージ基板２２の上面及び下面には、ソルダーレジスト３７が形成されている。更に、パッケージ基板２２上の中央部には、ソルダーレジスト３７を介して、半導体チップ２９が搭載されている。半導体チップ２９は全体がシリコンにより形成されている。ソルダーレジスト３７と半導体チップ２９との間には、アンダーフィル樹脂３０が設けられている。更にまた、パッケージ基板２２上の周辺部には、枠状のスティフナ３１が設けられており、スティフナ３１の開口部に半導体チップ２９が収納されるようになっている。そして、スティフナ３１とソルダーレジスト３７との間には、接着層３８が設けられている。図３に示す節点Ｓは２つの対称面及びパッケージ基板２２の下面の交点であり、半導体装置２１の中心線上に位置している。また、節点Ｔはパッケージ基板２２の下面における半導体装置２１の角部に相当する。なお、シミュレーションの要素数を削減するために、ハンダバンプ７（図１参照）及びＢＧＡボール８（図１参照）は、モデル化していない。また、リッド１２（図１参照）も搭載されていない。

半導体装置２１の各部材の寸法、即ち幅及び厚さ、並びに各部分の機械的特性、即ちヤング率、線膨張係数及びポアソン比を表１に示す。表１に示すように、本試験例１においては、本発明の実施例のモデル及び比較例のモデルについてシミュレーションを行った。実施例のモデルにおいては、パッケージ基板２２を形成する材料のヤング率を０．７３ＧＰａに設定し、比較例のモデルにおいては、パッケージ基板２２を形成する材料のヤング率を３．１ＧＰａに設定した。なお、比較例のモデルに使用するパッケージ基板２２の材料は、味の素ファインテクノ製ＡＢＦ−ＧＸ（商品名）を想定した。表１に示す「幅」は、上述の（１／４）モデルにおける縦方向及び横方向の長さであり、半導体装置２１全体においては、各部材の幅は表１に記載された値の２倍の値となる。

上述のようなモデルを使用して、ＡＮＳＹＳ５．６により線形熱応力解析を行った。フリップチップ実装を行うハンダボールの融点である２２０℃の温度において、各部の応力が０になるものとし、室温（２５℃）において発生する反り量を計算し、実施例と比較例とを比較した。但し、２２０℃の温度では樹脂が硬化せず、２２０℃よりも低い温度で樹脂が硬化することを考慮して、アンダーフィル樹脂３０は１７５℃、スティフナ３１及び接着層３８は１５０℃で応力が０となるものとした。また、対称面上の節点は対称面に垂直な方向の変位を拘束した。更に、節点Ｓ、即ち、対称面の交線上におけるパッケージ基板２２の下面にある節点は、全方向における変位を拘束し、固定点とした。

このようなシミュレーションの結果を図５（ａ）及び（ｂ）並びに表２に示す。図５（ａ）及び（ｂ）に示すｘ、ｙ、ｚは直交座標系を示し、ｘ方向及びｙ方向は、温度が２２０℃であるときのパッケージ基板２２の上面に平行な方向であり、ｚ方向はこの上面に垂直な方向である。また、図５（ａ）及び（ｂ）においては、図中に補助線を示し、３次元的な形状を認識しやすくしている。表２には、スティフナ開口部、即ち、スティフナ３１の開口部の角部における反り量と、パッケージ基板の角部、即ち、節点Ｔにおける反り量を示す。なお、反り量とは、ｚ方向における変位量をいう。

図５（ａ）及び（ｂ）並びに表２に示すように、本発明の実施例は、比較例と比較して、反り量が小さかった。これは、実施例は比較例と比べて、半導体装置２１に印加される熱応力が小さいことを示している。この結果より、本発明の実施例の半導体装置は、比較例の半導体装置よりも温度サイクルに対する接続安定性が優れていることがわかる。

試験例２

次に、試験例２について説明する。本試験例２においては、上述の各実施形態において説明した樹脂材料を実際に作製し、この樹脂材料を使用してラミネートフィルム、両面銅張シート、ＦＣＢＧＡ型半導体装置を作製し、これらの特性を評価した。先ず、実施例及び比較例に係る樹脂材料を形成する各成分について説明する。表３にこれらの各成分、即ち、反応型エラストマー（Ａ）、エポキシ樹脂（Ｂ）、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）、フェノールノボラック樹脂よりも官能基間の距離が長い樹脂（Ｄ）、エチレンオキサイド化合物（Ｅ）及びエチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ）を示す。

反応型エラストマー（Ａ）には、表３に示す反応型ポリアミドエラストマー（Ａ１）又は（Ａ２）を使用した。反応型ポリアミドエラストマー（Ａ１）及び（Ａ２）の構造は、下記化学式１５で表すことができる。なお、下記化学式１５において、ｘ、ｙ、ｚ、ｌ（エル）、ｍ及びｎは夫々平均重合度であり、ｘは３乃至７の整数、ｙは１乃至４の整数、ｚは５乃至１５の整数であり、ｎ＝ｌ＋ｍであり、ｎは２乃至２００の整数を表し、ｍ／（ｌ＋ｍ）≧０．０４である。

また、エポキシ樹脂（Ｂ）には、表３に示すフェノールビフェニレンアラルキシエポキシ樹脂（Ｂ１）、フェノールキシリレンエポキシ樹脂（Ｂ２）、又はフェノールノボラックエポキシ樹脂（Ｂ３）を使用した。フェノールビフェニレンアラルキシエポキシ樹脂（Ｂ１）の構造は下記化学式１６で表せ、フェノールキシリレンエポキシ樹脂（Ｂ２）の構造は下記化学式１７で表せ、フェノールノボラックエポキシ樹脂（Ｂ３）の構造は下記化学式１８で表すことができる。なお、下記化学式１６乃至１８において、ｎは０乃至７５の整数を表す。

更に、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）には、表３に示すｐ−クレゾールノボラック樹脂（Ｃ１）又はフェノールノボラック樹脂（Ｃ２）を使用した。ｐ−クレゾールノボラック樹脂（Ｃ１）の構造は下記化学式１９で表せ、フェノールノボラック樹脂（Ｃ２）の構造は下記化学式２０で表すことができる。なお、下記化学式１９及び２０において、ｎは０乃至７５の整数を表す。

更にまた、フェノールノボラック樹脂よりも官能基の間の距離が長い樹脂（Ｄ）には、表１に示すフェノールビフェニレンアラルキル樹脂（Ｄ１）又はフェノールキシリレン樹脂（Ｄ２）を使用した。フェノールビフェニレンアラルキル樹脂（Ｄ１）の構造は下記化学式２１で表せ、フェノールキシリレン樹脂（Ｄ２）の構造は下記化学式２２で表すことができる。なお、下記化学式２１及び２２において、ｎは０乃至７５の整数を表す。

更にまた、エチレンオキサイド化合物（Ｅ）には、表３に示すフェノールビフェニレンアラルキル型エチレンオキサイド（ＥＯ）樹脂（Ｅ１）、フェノールキシリレン型エチレンオキサイド樹脂（Ｅ２）、又はフェノールノボラック型エチレンオキサイド樹脂（Ｅ３）を使用した。フェノールビフェニレンアラルキル型ＥＯ樹脂（Ｅ１）の構造は下記化学式２３で表せ、フェノールキシリレン型ＥＯ樹脂（Ｅ２）の構造は下記化学式２４で表せ、フェノールノボラック型ＥＯ樹脂（Ｅ３）の構造は下記化学式２５で表すことができる。なお、下記化学式２３乃至２５において、ｎは０乃至７５の整数を表す。

更にまた、エチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ）には、表３に示すフェノールビフェニレンアラルキル型エチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ１）、フェノールキシリレン型エチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ２）、又はフェノールノボラック型エチレンオキサイド化合物のエポキシ化物（Ｆ３）を使用した。エポキシ化物（Ｆ１）の構造は下記化学式２６により表せ、エポキシ化物（Ｆ２）の構造は下記化学式２７により表せ、エポキシ化物（Ｆ３）の構造は下記化学式２８により表すことができる。なお、下記化学式２６乃至２８において、ｎは０乃至７５の整数を表し、Ｇは下記化学式２９で示されるグリシジル基を表す。

上述の各成分を含む樹脂材料を、硬化促進触媒と共に有機溶剤に溶解・分散させて、ワニス溶液を作製した。使用した硬化促進触媒及び有機溶剤、並びに後述する工程で使用する銅箔の種類を表４に示す。

そして、このワニス溶液を使用して、ラミネートフィルム、片面銅張プリプレグ材、両面銅張シートを作製した。また、片面銅張プリプレグ材を使用して、ＦＣＢＧＡ型半導体装置を作製した。以下、これらの試料の作製方法について説明する。

（１）ラミネートフィルムの作製
上記ワニス溶液を、離型剤を塗布したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、目的の厚みが得られるように塗工機で均一に塗布した。その後、１００℃の温度で５分間乾燥させて溶剤を一定量揮発させ、次に、樹脂面を離型剤付きのＰＥＴフィルムにより覆い、３層構造のラミネートフィルム、即ち、（離型ＰＥＴ層−樹脂層−離型ＰＥＴ層）の構成を持つラミネートフィルムを作製した。なお、このラミネートフィルム中の樹脂層（残存溶剤も含む）は未硬化の状態である。

（２）片面銅張プリプレグ材の作製
上記ワニス溶液を、表４に示した銅箔の粗化面（マット面ともいう）に、目的の厚みが得られるように塗工機で均一に塗布した。その後、１００℃の温度で５分間乾燥させて溶剤を一定量揮発させ、次に、樹脂面を離型剤付きのＰＥＴフィルムにより覆い、３層構造の片面銅張プリプレグ材（離型ＰＥＴ−樹脂分−銅箔）を作製した。なお、このプリプレグ材中の樹脂層（残存溶剤を含む）は未硬化の状態である。

（３）両面銅張シートの作製
上記ワニス溶液を、表４に示す銅箔の粗化面（マット面）に、目的の厚みが得られるように塗工機で均一に塗布した。その後、１００℃の温度で５分間乾燥して溶剤を一定量揮発させた。次に、表４に示す銅箔をもう１枚用意し、前述の銅箔にワニス溶液を塗布して乾燥させた試料（銅箔−樹脂層）の樹脂面に、このもう１枚の銅箔の粗化面が接するようにして重ねた。そして、この積層体に、１６０℃の温度で３ＭＰａの圧力を１時間印加した後、１８０℃の温度に圧力をかけずに２時間放置することにより、前記積層体のプレス成型を行った。これにより両面銅張シート（銅箔−樹脂層−銅箔）を作製した。なお、この両面銅張シート中の樹脂層（残存溶剤を含む）は硬化状態である。

（４）ＦＣＢＧＡ型半導体装置の作製
上述の実施例及び比較例に係る樹脂材料を使用して、図１に示すＦＣＢＧＡ型半導体装置を作製した。即ち、上記（２）に記載の片面銅張プリプレグ材の銅箔に配線を形成し、この片面銅張プリプレグ材を複数層、ビルドアップ工法で積層して、パッケージ基板を作製した。そして、このパッケージ基板に半導体チップを搭載し、この半導体チップの周囲に枠状のスティフナを設け、半導体チップ及び補強板上にリッド（ヒートシンク）を接着した。

上述の如く作製したラミネートフィルム、片面銅張プリプレグ材、両面銅張シート、ＦＣＢＧＡ型半導体装置を試料として、樹脂材料の破断伸び量、回路埋込性及び耐温度サイクル信頼性を評価した。以下、これらの評価方法を説明する。

（５）靭性の評価
上記ラミネートフィルムについて、１６０℃の温度で３ＭＰａの圧力を１時間印加した後、１８０℃の温度に圧力を印加せずに２時間放置してプレス成型を行い、厚さが５０μｍの引張試験用硬化フィルムを作製した。そして、この硬化フィルムを、幅が１０ｍｍ、長さが８０ｍｍである短冊状に切り出し、引張試験を行った。引張試験条件は、硬化フィルムを支持する支持具間の距離を６０ｍｍ、引張速度を５ｍｍ／分に夫々設定した。この引張試験により、ヤング率及び破断伸び量を算出した。

（６）回路埋込性の評価
上記（１）のラミネートフィルム（離型ＰＥＴ層−樹脂層−離型ＰＥＴ層）から片側の離型ＰＥＴを剥がし、樹脂層を露出させた。一方、従来の３層ＣＣＬ、即ち、（ＰＥＮ層−樹脂層（味の素ファインテクノ製ＡＢＦ−ＧＸ（商品名））−銅箔）の３層構造を持つ従来の３層ＣＣＬを用意し、銅箔面に、銅配線回路を模したラインアンドスペースパターンを形成した。このパターンのライン及びスペースの幅は夫々１００μｍとした。そして、ラミネートフィルムの樹脂層に、３層ＣＣＬの銅箔面を重ね、更に、３層ＣＣＬの上にミラーウェハーを載せた。

これにより、（離型ＰＥＴ層−樹脂層（実施例又は比較例の樹脂層）−銅箔−従来の樹脂層−ＰＥＮ層−ミラーウェハー）の順に積層された試料を作製した。この試料を、真空ラミネーターを用いて、１８０℃の温度で１ＭＰａの圧力を３０分間印加して、ラミネートフィルムの樹脂層とパターニングされた銅箔とを接着させた。次に、この試料を顕微鏡により観察して、銅箔のパターンが樹脂層に埋め込まれている程度を観察し、回路埋込性の良否を判定した。回路埋込性が特に優れている場合を◎、実用上十分な程度に良好である場合を○とした。

（７）耐温度サイクル信頼性の評価
上記（４）で作製したＦＣＢＧＡ型半導体装置を各樹脂材料について３８個用意し、これらの半導体装置について温度サイクル試験を実施した。温度サイクル試験は、室温からスタートし、−４０℃まで冷却して−４０℃で１５分間保持した後、１２５℃まで加熱して１２５℃で１５分間保持する工程を１サイクルとした。なお、加熱及び冷却の時間は１５分で一定とした。温度サイクル試験を１０００サイクル実施した際に、ＦＣＢＧＡ型半導体装置を構成する半導体チップとパッケージ基板との間の接合部（ハンダバンプ）にクラックが発生した場合を不良とし、この不良が発生した個数（不良発生個数）を接続信頼性の指標とした。不良発生個数が少ないＦＣＢＧＡ型半導体装置ほど、耐温度サイクル信頼性が優れているといえる。

各実施例及び比較例に係る樹脂材料の組成並びに各評価結果を表５乃至表１０に示す。例えば、表５に示すＮｏ．１においては、反応型エラストマー（Ａ）として、ポリアミドエラストマー（Ａ１）を６０質量％、エポキシ樹脂（Ｂ）として、エポキシ樹脂（Ｂ１）を２３．８６質量％、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｃ）として、エポキシ樹脂用硬化剤（Ｄ１）を１６．１４質量％含有した樹脂材料に、硬化促進触媒としてイミダゾール類を０．０５質量％添加してなる混合物を、有機溶剤（シクロペンタノン７８質量％とメチルエチルケトン（ＭＥＫ）２２質量％の混合溶剤）に溶解・分散させて、不揮発分（上記有機溶剤以外の成分の総量）が３０質量％のワニス溶液を調整した。そして、このようにして得られたワニス溶液を用いて、上記（１）乃至（４）に示した各種評価用試料を作製し、上記（５）乃至（７）に示した評価方法により、各試料の性能を評価した。また、Ｎｏ．１以外の試料についても、表５乃至表１０に示した配合の樹脂材料を用いたこと以外は、Ｎｏ．１と同様な方法により試料を作製し、評価した。

なお、各表において、「ｐｈｒ」とは「per hundred resin」の略であり、樹脂の質量を１００とした場合の硬化促進触媒の質量割合（質量％）を表す。また、「接続信頼性」の欄は、上記（７）に示す温度サイクル試験を行い、夫々の試料について、３８個のＦＣＢＧＡ型半導体装置のうち不良が発生した半導体装置の個数を示している。更に、表５乃至表１０において、空欄となっている成分は、樹脂材料に含有されていない。

表５乃至表１０に示すＮｏ．１乃至Ｎｏ．２５は本発明の実施例であり、表１０に示すＮｏ．２６は比較例である。実施例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２５は、パッケージ基板の全ての配線層が、１０乃至３０℃におけるヤング率が１ＧＰａ以下の樹脂材料により形成されているため、３８個の半導体装置のうち、前述の温度サイクル試験後に不良が発生した半導体装置が５個以下であった。なお、前述の温度サイクル試験は実際の使用条件よりもかなり厳しい条件に設定されているため、この試験において３８個中５個の不良品が発生しても、実際の使用に際しては問題がない。これに対して、比較例Ｎｏ．２６においては、パッケージ基板の配線層が、室温でのヤング率が１．７０ＧＰａの樹脂材料により形成されているため、前述の温度サイクル試験の結果、３８個中１０個の半導体装置に不良が発生した。このように、実施例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２５に係る半導体装置は、比較例Ｎｏ．２６に係る半導体装置よりも、温度サイクルに対する接続信頼性が優れていた。

また、実施例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．４、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１０乃至Ｎｏ．２５は、樹脂材料の破断伸び量が５０％以上であったため、温度サイクル試験後に不良が発生した半導体装置が３８個中２個以下であり、実施例Ｎｏ．５乃至Ｎｏ．７及びＮｏ．９と比較して、温度サイクルに対する接続信頼性が特に優れていた。これに対して、実施例Ｎｏ．５乃至Ｎｏ．７及びＮｏ．９は、樹脂材料の破断伸び量が５０％未満であったため、温度サイクル試験後に不良が発生した半導体装置は３８個中４乃至５個であり、接続信頼性は、比較例Ｎｏ．２６よりは良好であるが、実施例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．４、Ｎｏ．１０乃至Ｎｏ．２５と比較するとやや劣っていた。

更に、実施例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２５はいずれも回路埋込性が良好であった。そのなかでも、実施例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２、実施例Ｎｏ．５乃至Ｎｏ．１７、実施例Ｎｏ．２０及び実施例Ｎｏ．２３は、回路埋込性が特に優れていた。表９に示す実施例Ｎｏ．１８と実施例Ｎｏ．２０とを比較すれば明らかなように、反応型エラストマー（Ａ）として、ポリアミドエラストマーＡ１を使用した場合（実施例Ｎｏ．１８）よりも、より分子量が低いポリアミドエラストマーＡ２を使用した場合（実施例Ｎｏ．２０）の方が、回路埋込性が優れていた。

試験例３

次に、試験例３について説明する。本試験例３においては、パッケージ基板の材料として市販の樹脂材料を使用して、前述の試験例２と同様な方法により、半導体装置を作製し、温度サイクル試験を行った。その結果を表１１に示す。

表１１に示すように、比較例Ｎｏ．３１及びＮｏ．３２は、前述の試験例２に示す本発明の実施例と比較して、接続信頼性が著しく劣っていた。

試験例４

次に、試験例４について説明する。本試験例４においては、反応型エラストマー（Ａ）として表１２に示す成分を含有した樹脂材料を使用して、評価用基板を作製した。樹脂材料の成分を表１３に示す。なお、表１２に記載の低ＣＮポリアミドエラストマーとは、シアネート基（ＣＮ）を含まないポリアミドエラストマーであり、その化学式は、前記化学式１５において、ｙ＝０の場合として表すことができる。また、表１２に記載の可とう性エポキシ樹脂には、ダイセル化学工業製のエポフレンドＡＴ５０１を使用した。更に、表１３に記載の無機フィラーには、日本タルク製のＳＧ−９５を使用した。この無機フィラーの平均粒径は２．５μｍである。更にまた、表１３に記載の成分のうち、表１２に記載の成分以外の成分は、前述の表３に示す成分と同じである。

図６は、本試験例において作製した評価用基板の概略を示す図であり、図７は、この評価用基板を詳細に示す平面図であり、図８は、この評価用基板の一部拡大断面図である。なお、図８には、配線４５の平面形状も示している。図６に示すように、この評価用基板は、１対の櫛形配線４１を相互に入れ子になるように配置したものである。即ち、１対の櫛形配線４１は、一方の櫛形配線４１の歯間に、他方の櫛形配線４１の歯が位置し、且つ、櫛形配線４１同士が接触しないように配置されている。また、櫛型配線４１は夫々、正方形の電極４２に接続されている。

図７に示すように、評価用基板４３には、コアとなるＦＲ−４基板４４が設けられている。基板４４の外形は、長手方向の長さが２４．４ｍｍ、短手方向の長さが８．０ｍｍ、厚さが０．８ｍｍである。基板４４の表面上には、基板４４の長手方向に相互に離隔して２つの電極４２が配置されている。上方から見て、電極４２の一辺の長さは５．２ｍｍである。また、電極４２間の領域に、２つの櫛形配線４１が相互に入れ子状になって配置されている。各櫛形配線４１には、その歯となる１０本の配線４５が設けられている。各配線４５の長さは８．７ｍｍである。更に、各配線４５には夫々３０個のビア４６が形成されている。即ち、評価用基板４３に設けられているビア４６の総数は、２×１０×３０＝６００個である。この６００個のビア４６が、（２０×３０）のマトリクス状に配列されている。ビアの配列ピッチは、両方向とも３００μｍである。

図８に示すように、基板４４の表面上には、ＣｕからなるＣｕパターン４７が、配線４５が延びる方向に沿って断続的に設けられている。また、このＣｕパターン４７を覆うように、厚さが５０μｍのビルドアップ樹脂層４８が設けられている。ビルドアップ樹脂層４８は、表１３に示すいずれかの樹脂により形成されている。更に、ビルドアップ樹脂層４８上には、ＣｕからなるＣｕパターン４９が、配線４５が延びる方向に沿って断続的に設けられている。Ｃｕパターン４７及び４９は夫々、上方から見て、直径が１５０μｍの２つの円形部と、その間をつなぐ１つの矩形部とを備えており、その厚さは１８μｍである。Ｃｕパターン４９の矩形部は、Ｃｕパターン４７間の領域の直上域に位置し、Ｃｕパターン４９の円形部は、Ｃｕパターン４７の円形部の直上域に位置している。

そして、ビルドアップ樹脂層４８中におけるＣｕパターン４７の円形部とＣｕパターン４９の円形部との間には、各１個のビア４６が位置するようになっており、このビア４６がＣｕパターン４７とＣｕパターン４９とを相互に接続している。ビア４６の形状は円錐台形であり、上端部の直径が１００μｍであり、下端部の直径が７５μｍである。また、同じＣｕパターン４７又は４９に接続された２つのビア間の距離は、上述の如く３００μｍである。ビルドアップ樹脂層４８上には、Ｃｕパターン４９を覆うように、厚さが３５μｍのソルダーレジスト５０が設けられている。また、基板４４の裏面上の全面には、厚さが１８μｍのＣｕパターン５１が設けられている。なお、便宜上、図７においては、ビルドアップ樹脂層４８及びソルダーレジスト５０は図示を省略している。

（８）絶縁信頼性の評価
上述の如く作製した評価用基板４３を使用して、ＨＡＳＴ（Highly Accelerated temperature humidity Stress Test）を実施した。試験条件は、温度を１３０℃、湿度を８５ＲＨ％、電極間に印加する電圧を５Ｖとした。そして、電極４２間の抵抗値が１×１０^９Ω以下となるまでの時間を計測し、絶縁信頼性の評価指標とした。この時間が長いほうが、絶縁信頼性が優れているといえる。試験は最長で５００時間まで実施した。試験結果を表１３に示す。なお、表１３に記載の「５００超」とは、５００時間まで試験を継続しても、電極間の抵抗値が１×１０^９Ω以下にならなかったことを示している。

また、回路埋込性の評価を行った。評価方法は、上述の試験例２の（６）回路埋込性の評価の項において説明した試験方法と同じとした。但し、ラミネート条件は、試験例２と同じ条件である下記条件１の他に、下記条件２乃至４を加えて、合計４条件とした。
条件１ … 温度：１８０℃、時間：３０分間
条件２ … 温度：１８０℃、時間：５分間
条件３ … 温度：１４０℃、時間：２０秒間
条件４ … 温度：１００℃、時間：２０秒間
評価結果を表１３に示す。判定の結果、回路埋込性が特に優れている場合を◎、実用上十分な程度に良好である場合を○、上記◎及び○よりは劣るが実用可能である場合を△とした。

表１３に示すように、実施例Ｎｏ．１８及びＮｏ．４１乃至Ｎｏ．４６は、ＨＡＳＴの結果がいずれも３００時間以上であり、良好な絶縁信頼性を示した。特に、実施例Ｎｏ．４１乃至Ｎｏ．４６は、いずれもＨＡＳＴを５００時間まで実施しても絶縁性が失われず、極めて良好な絶縁信頼性を示した。これは、表１２に示す低ＣＮポリアミドエラストマー（Ａ３及びＡ４）及び可とう性エポキシ樹脂（Ａ５）はシアネート基を含まないため、Ｃｕを溶解させるアンモニアが発生しにくいためであると考えられる。また、実施例Ｎｏ．４２乃至Ｎｏ．４６は、実施例Ｎｏ．１８及びＮｏ．４１と比較して、回路埋込性が良好であった。このうち、実施例Ｎｏ．４２乃至Ｎｏ．４５は回路埋込性が特に良好であった。

本発明は、ＦＣＢＧＡ等の配線基板上に半導体チップが直接搭載された半導体装置に好適に使用することができる。

Claims (15)

1. 配線と絶縁材料とからなる配線層を有し、
   前記絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
   前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
   前記反応型エラストマーは、下記化１で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする配線基板。
   

   

   （ただし、化１におけるＲ^１は、フェノール性水酸基を有する炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物であり、Ｒ^２はフェノール性水酸基を持たない炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物であり、Ｒ^３は炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物である。また、化１におけるｘ、ｙ、ｚ、ｌ、ｍ及びｎは平均重合度を表し、ｘは３乃至７の整数、ｙは０乃至４の整数、ｚは５乃至１５の整数、ｎは２乃至２００の整数である。また、ｌ、ｍ及びｎは、ｎ＝ｌ＋ｍ、ｍ／（ｌ＋ｍ）≧０．０４の関係を満たす。）
2. 配線と絶縁材料とからなる配線層が複数層積層された配線基板において、
   外部素子に電気的に接続される面に配置された前記配線層を形成する前記絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
   前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
   前記反応型エラストマーは、下記化２で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする配線基板。
   

   

   （ただし、化２におけるＲ^１は、フェノール性水酸基を有する炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物であり、Ｒ^２はフェノール性水酸基を持たない炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物であり、Ｒ^３は炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物である。また、化２におけるｘ、ｙ、ｚ、ｌ、ｍ及びｎは平均重合度を表し、ｘは３乃至７の整数、ｙは０乃至４の整数、ｚは５乃至１５の整数、ｎは２乃至２００の整数である。また、ｌ、ｍ及びｎは、ｎ＝ｌ＋ｍ、ｍ／（ｌ＋ｍ）≧０．０４の関係を満たす。）
3. 前記外部素子に電気的に接続される面に配置された配線層以外の前記配線層のうち少なくとも１の配線層を形成する絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
   前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
   前記反応型エラストマーは、前記化２で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
4. 前記ヤング率が１ＧＰａ以下の材料の破断伸び量が５０％以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板。
5. 少なくとも一方の面に被着された補強板を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の配線基板と、
   半導体チップと、
   前記配線基板と前記半導体チップとを相互に接続する複数の端子と、
   を有し、
   前記配線基板における前記半導体チップを搭載する側の面に配置された前記配線層を形成する絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、前記ヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
   前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
   前記反応型エラストマーは、下記化３で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする半導体装置。
   

   

   （ただし、化３におけるＲ^１は、フェノール性水酸基を有する炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物であり、Ｒ^２はフェノール性水酸基を持たない炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物であり、Ｒ^３は炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物である。また、化３におけるｘ、ｙ、ｚ、ｌ、ｍ及びｎは平均重合度を表し、ｘは３乃至７の整数、ｙは０乃至４の整数、ｚは５乃至１５の整数、ｎは２乃至２００の整数である。また、ｌ、ｍ及びｎは、ｎ＝ｌ＋ｍ、ｍ／（ｌ＋ｍ）≧０．０４の関係を満たす。）
7. 前記配線基板における前記半導体チップを搭載する側の面に接続され前記配線基板を回路基板に接続する複数の他の端子を有することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記配線基板における前記半導体チップを搭載する側の面とは異なる面に接続され前記配線基板を回路基板に接続する複数の他の端子を有することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
9. 前記他の端子が接続された面に配置された前記配線層を形成する前記絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
   前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
   前記反応型エラストマーは、前記化３で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
10. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の配線基板と、
    半導体チップと、
    前記配線基板と前記半導体チップとを相互に接続する複数の端子と、
    前記配線基板における前記半導体チップを搭載する面とは異なる面に接続され前記配線基板を回路基板に接続する複数の他の端子と、
    を有し、
    前記配線基板における前記回路基板に搭載される側の面に配置された前記配線層を形成する絶縁材料は、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、前記ヤング率が１ＧＰａ以下の材料であり、
    前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値が、５０質量％以上１００質量％未満であり、
    前記反応型エラストマーは、下記化４で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなることを特徴とする半導体装置。
    

    

    （ただし、化４におけるＲ^１は、フェノール性水酸基を有する炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物であり、Ｒ^２はフェノール性水酸基を持たない炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物であり、Ｒ^３は炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物である。また、化４におけるｘ、ｙ、ｚ、ｌ、ｍ及びｎは平均重合度を表し、ｘは３乃至７の整数、ｙは０乃至４の整数、ｚは５乃至１５の整数、ｎは２乃至２００の整数である。また、ｌ、ｍ及びｎは、ｎ＝ｌ＋ｍ、ｍ／（ｌ＋ｍ）≧０．０４の関係を満たす。）
11. 前記端子が半田ボールであることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
12. 前記端子が半田ペーストであることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
13. 支持基板上に配線及び絶縁材料からなる配線層を形成する工程と、
    前記支持基板の少なくとも一部を除去する工程と、
    を有し、
    前記絶縁材料を、反応型エラストマーと、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤と、を含有する、１０乃至３０℃の温度範囲におけるヤング率が１ＧＰａ以下の材料とし、
    前記反応型エラストマーの含有量をＡ、前記エポキシ樹脂の含有量をＢ、前記エポキシ樹脂用硬化剤の含有量をＣとした場合、｛（Ａ×１００）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）｝の値を、５０質量％以上１００質量％未満とし、
    前記反応型エラストマーは、下記化５で表されるフェノール性水酸基含有ポリアミド−ポリブタジエン−アクリロニトリル共重合体からなる素材とすることを特徴とする配線基板の製造方法。
    

    

    （ただし、化５におけるＲ^１は、フェノール性水酸基を有する炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物であり、Ｒ^２はフェノール性水酸基を持たない炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物であり、Ｒ^３は炭素数が６乃至１２の二価の芳香族化合物、又は、炭素数が１乃至１０の二価の脂肪族化合物である。また、化５におけるｘ、ｙ、ｚ、ｌ、ｍ及びｎは平均重合度を表し、ｘは３乃至７の整数、ｙは０乃至４の整数、ｚは５乃至１５の整数、ｎは２乃至２００の整数である。また、ｌ、ｍ及びｎは、ｎ＝ｌ＋ｍ、ｍ／（ｌ＋ｍ）≧０．０４の関係を満たす。）
14. 前記支持基板の少なくとも一部を除去する工程の後に、前記配線層の下面に補強板を形成する工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の配線基板の製造方法。
15. 前記支持基板の少なくとも一部を除去する工程において、
    前記支持基板の一部を残留させて補強板を形成することを特徴とする請求項１３に記載の配線基板の製造方法。

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