JP5589835B2 - 銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、多層プリント配線板の製造方法および半導体装置 - Google Patents
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Description
一方、銅箔付き樹脂シートを使用する場合においても、樹脂層と、銅箔との密着性を考慮し、現状では厚みが9〜18μmの銅箔を用いるため微細配線回路形成には制約がある。微細回路形成を行うために、5μm以下の極薄銅箔を用いた場合、絶縁樹脂層との密着性に問題が生じる。特に、実装工程においてリフロー等の加熱処理を実施するが、リフロー等後の極薄銅箔と絶縁樹脂層との密着性に問題が生じる。
この構成によれば、絶縁樹脂層と、厚み0.5〜5μmの銅箔層との密着性を高めることができる。これにより、銅箔付き樹脂シートを使用して、回路を形成した後、リフロー等の加熱処理を行うことがあっても、銅回路層と絶縁樹脂層との密着性を高めることができる。
さらには、このような多層プリント配線板の製造方法により、製造されるプリント配線板、このプリント配線板に半導体素子を搭載してなる半導体装置も提供できる。
はじめに、図1および2を参照して、銅箔付き樹脂シート1の概要について説明する。この銅箔付き樹脂シート1は、キャリア層11と、このキャリア層11上に設けられた厚み0.5〜5μmの銅箔層12と、この銅箔層12上に形成された絶縁樹脂層13とを備える。
この銅箔付き樹脂シート1は、絶縁樹脂層13を基材2に当接させた後、キャリア層11を銅箔層12から剥離するものである。
絶縁樹脂層13は、フェノールノボラック骨格のシアネートエステル樹脂と、多官能エポキシ樹脂とを含む。
キャリア層11は、前述したように銅箔層12から剥離可能なものである。このキャリア層11としては、例えば、銅箔、アルミ箔、ニッケル箔、銅合金箔、ステンレス箔、およびメッキ処理された複合金属箔が挙げられる。中でも剥離後に再利用が容易なことから、特に銅箔をキャリア層に用いることが好適である。このようなキャリア層の厚みは、5〜100μmのものが好ましい。5μm以上とすることで、ハンドリング性を向上することができる。また、100μm以下とすることで製造コストの増加を抑制できる。また、剥離可能とは、多層プリント配線板の製造時にかかる温度80〜260℃、圧力0.1〜5MPaを加えた後に、キャリア層11が銅箔層12から剥離できることである。そのため、キャリア層11と銅箔層12との間に接合界面層が設けられていてもよい。
また、銅箔層12として電解銅箔層を使用することで、表面に超微小な凹凸形状が形成されることとなるので、絶縁樹脂層13との密着性を高めることができる。
これにより、低熱膨張性に優れ、また、絶縁樹脂層と、銅箔層との密着性に優れたものとなる。
前記多官能エポキシ樹脂は、分子内に3つ以上のエポキシ基を有するものである。この多官能エポキシ樹脂は、非ハロゲン系であることが好ましい。前記多官能エポキシ樹脂は、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂などを挙げることができる。難燃性を向上させたい場合は、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂等を好適に用いることができる。また、吸湿半田耐熱性を向上させたい場合は、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を好適に用いることができる。これらの中でも、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂がシアネートエステル樹脂との相溶性、難燃性、耐吸湿リフロー性に優れるため好ましい。これらのエポキシ樹脂は、1種類または2種類以上とを併用したりすることもでき、特に限定されない。
なお、エポキシ樹脂は、重量平均分子量(Mw)が1.5×103以下のものが好ましい。このようなエポキシ樹脂を使用することで、耐熱性、難熱分解性を付与することができるとともに、銅箔付き樹脂シートを製造する時の製膜性や、多層プリント配線板製造時に内層回路基板との密着性を向上させることができる。また、本発明に用いられる(A)エポキシ樹脂は、重量平均分子量が1.0×103以下 2.0×102以上であることが、成形線の点から好ましい。
また、エポキシ樹脂は、繰り返し単位数nが10未満、好ましくは6以下であることが好ましい。
他のシアネートエステル樹脂としては、クレゾールノボラック型の多価フェノール類とハロゲン化シアンとの反応で得られるシアネートエステル樹脂等があげられる。
また、球状シリカは、平均粒径D50が0.3μm以上、2.0μm以下であることが好ましい。なかでも、0.5μm以上、1.5μm以下であることが好ましい。
このような粒径の球状シリカを使用することで、後述する多層プリント配線板を製造する際のレーザ加工性に優れたものとすることができる。
ここで、平均粒径はレーザ回折散乱法により測定することができる。球状シリカを水中で超音波により分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置(HORIBA製、LA−500)により、球状シリカの粒度分布を体積基準で作成し、そのメディアン径を平均粒子径とすることで測定することができる。具体的には、球状シリカの平均粒子径はD50で規定される。
前記フェノキシ樹脂は、特に限定はされないが、例えば、ビスフェノールA骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールF骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールS骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールM(4,4'-(1,3-フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール)骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールP(4,4'-(1,4)-フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール)骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールZ(4,4'-シクロヘキシィジエンビスフェノール)骨格を有するフェノキシ樹脂等ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールAP(4,4'-(1-フェニルエチリデン)ビスフェノール)骨格を有するフェノキシ樹脂、ノボラック骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、フルオレン骨格を有するフェノキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するフェノキシ樹脂、ノルボルネン骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂、アダマンタン骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。またフェノキシ樹脂として、これら中の骨格を複数種類有した構造を用いることもできるし、それぞれの骨格の比率が異なるフェノキシ樹脂を用いることができる。さらに異なる骨格のフェノキシ樹脂を複数種類用いることもできるし、異なる重量平均分子量を有するフェノキシ樹脂を複数種類用いたり、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。フェノキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5.0×103〜2.5×105のものを用いることができるが、好ましくは8.0×103〜1.0×105である。更に好ましくは、1.0×104〜6.0×104の範囲である。それにより、他の樹脂との相溶性および成形性に優れる。
ここで、ポリアクリル酸エステルとは、以下のようなアクリル酸エステル(モノマー)を重合させたポリマー、あるいは以下のモノマー2種以上を重合させた共重合体である。
アクリル酸エステル(モノマー)としては、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸2エチル−ヘキシル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸s−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸オクタデシル、アクリル酸2−エトキシエチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸s−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸オクタデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル等が挙げられる。
これにより、銅箔層12と絶縁樹脂層13との濡れ性を制御することが出来る。また、これらの中でも(メタ)アクリル酸のエステル重合物(分子量Mw1.0×103〜1.0×105)が好ましく、さらには、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル重合物(分子量Mw3.0×103〜1.5×104)で、アルキル炭素数3〜10が好ましい。
たとえば、ポリアクリル酸ブチルが好ましい。ポリアクリル酸エステルの含有量は、充填材を除いた樹脂組成物の0.1〜10.0重量%であることが好ましく、さらに好ましくは0.3〜5.0重量%であり、特に0.5〜2重量%が好ましい。ポリアクリル酸エステルの含有量を10重量%以下とすることで、絶縁樹脂層表面にポリアクリル酸エステルが偏析することを防止でき、密着不良を確実に防止できる。また、ポリアクリル酸エステルの含有量を0.1重量%以上とすることで、絶縁樹脂層を形成するための塗膜にはじきやムラなどの欠陥を防止でき、これにより、ワニス中から微小な気泡を素早く消失することが出来る。また、0.1重量%以上とすることで、絶縁樹脂層13の厚みを確実に均一なものとすることができる。
以上のような絶縁樹脂層は、例えば過マンガン酸塩、重クロム酸塩等の酸化剤を用いてスミア除去を行う際に、効果的に除去できる。
キャリア層11を銅箔層12から剥離し、以下の処理(1)のみを実施した後における絶縁樹脂層13と銅箔層12との間の90度ピール強度(ピール強度Aとする)に対する、キャリア層11を銅箔層12から剥離した後、以下の処理(1)〜(5)を実施した後の絶縁樹脂層13と、銅箔層12との間の90度ピール強度(ピール強度Bとする)の変化率(B/A×100)が50%以上、150%以下となる。
(1)銅箔付き樹脂シートを200℃、60分で硬化させる。
(2)30℃、湿度60%の雰囲気下に192時間放置する。
(3)(2)の工程後、260℃〜262℃、5〜10秒加熱する。
(4)(3)の工程後、30℃まで冷却する。
(5)(3)(4)の工程を2回繰り返す((3)、(4)の工程は、トータルで3回実施されることとなる)。
なお、(3)〜(4)の工程をより具体的に説明すると、図3に示すようなヒートフローになる。
(2)の工程が終了した後、銅箔層12および絶縁樹脂層13を室温(25℃)から160℃まで徐々に昇温する(50〜60秒)。次に、160℃〜200℃まで、50〜60秒かけて昇温する(プレヒート、図3のA)。その後、200℃から260℃まで65〜75秒で昇温し、さらに、260〜262℃の温度で5〜10秒加熱(リフロー、図3のB)する。リフロー中の温度は、260〜262℃の範囲であればよい。その後、15分かけて30℃まで冷却する(放冷)。
(5)の工程が終了したら、銅箔層12の厚みが25μmとなるように電解銅メッキを行う。これは、90度ピール強度を測定するためには、銅箔の厚みが厚くないと正確に測定できないためである。
一方、処理(1)後の絶縁樹脂層13と、銅箔層12との間の90度ピール強度は以下のようにして測定する。
まず、(1)の処理が終了したら、銅箔層12の厚みが25μmとなるように電解銅メッキを行う。その後、絶縁樹脂層13と、銅箔層12との間の90度ピール強度を測定する。
200℃、60分で加熱した後の絶縁樹脂層13の表面に沿った方向の25℃〜150℃の平均熱膨張率が40ppm/℃以下である。
前記塗工装置は、特に限定されないが、例えば、ロールコーター、バーコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ダイコーター、コンマコーターおよびカーテンコーターなどを用いることができる。これらの中でも、ダイコーター、ナイフコーター、およびコンマコーターを用いる方法が好ましい。これにより、ボイドがなく、均一な絶縁樹脂層の厚みを有する銅箔付き樹脂シートを効率よく製造することができる。
なお、以上のように製造された銅箔付き樹脂シートの絶縁樹脂層11は、完全に硬化したものではなく、たとえば、半硬化状態となっている(Bステージ)。
はじめに、図2(A)に示すように基材(内層回路基材)2を用意する。次に、銅箔付き樹脂シート1の絶縁樹脂層13が基材2表面に対応するように、基材2上に銅箔付き樹脂シート1を積層し積層体を形成する。
次に、180℃、60分で前記積層体を加熱し、絶縁樹脂層13を硬化させる。
その後、図2(B)に示すように、銅箔付き樹脂シート1のキャリア層11を剥離する。その後、銅箔付き樹脂シート1の銅箔層12を粗化処理する。粗化処理としては、銅箔層12を黒化処理し、亜酸化銅皮膜を形成する方法や、硫酸および過酸化水素水で銅箔表面をエッチング処理することで、銅結晶粒界被膜を形成する方法がある。
その後、レーザ(たとえば、炭酸ガスレーザ)にて、銅箔層12および絶縁樹脂層13にホールを形成する。その後ホール内をメッキし、さらに、銅箔層12を回路の形状にエッチングする。
以上の工程により、多層プリント配線板を得ることができる。
その後、この多層プリント配線板上に、半田バンプを接合部として有する半導体素子を搭載し、リフローを行うことで半導体装置を得ることができる。
(実施例1)
1.銅箔付き樹脂シートの製造
エポキシ樹脂(日本化薬社製、EOCN−1020−75、エポキシ当量200)45重量部(26.2wt%)、シアネートエステル樹脂(フェノールノボラック型シアネートエステル、PT30)45重量部(26.2wt%)、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)70重量部(40.8wt%)、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)10重量部(5.9wt%)、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)1重量部(0.6wt%)、硬化促進剤(四国化成社製、1B2PZ)0.5重量部(0.3wt%)を、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。
なお、球状シリカの平均粒径は、以下のようにして計測したものである。他の実施例、比較例においても同様である。
球状シリカを水中で超音波により分散させ、レーザー回折式粒度分布測定装置(HORIBA製、LA−500)により、球状シリカの粒度分布を体積基準で作成し、そのメディアン径を平均粒子径とすることで測定することができる。具体的には、球状シリカの平均粒子径はD50で規定される。
総厚さが0.2mmで銅箔厚さが12μmの両面銅張り積層板(住友ベークライト(株)製ELC−4785GS)を用いて、ドリル機で開孔後、無電解めっきで上下銅箔間の導通を図った。その後、前記両面の銅箔をエッチングすることにより内層回路を両面に形成した。
次に内層回路を粗化処理(メック社製、CZ−8101)し、表面に凹凸を形成した。次に、1の工程で得られた銅箔付き樹脂シートを内層回路上に真空積層装置を用いて積層した。次に、温度180℃、時間60分間加熱し、絶縁樹脂層を硬化後、キャリア層を剥離した。尚、銅箔付き樹脂シートを積層する条件は、温度100℃、圧力1MPa、時間30秒とした。
以上より、内層回路および銅箔付き樹脂シートを含む積層体が得られた。
次に、表面の電解銅箔層に黒化処理を施した後、炭酸ガスレーザで、層間接続用のφ60μmのビアホールを形成した。黒化処理は、以下の条件で行った。
薬液は、亜塩素酸ナトリウム(NaClO2)5〜6g/L、水酸化ナトリウム(NaOH)9〜12g/L含み、残部は水である。
薬液の温度を85℃とし、この薬液に内層回路および銅箔付き樹脂シートを含む積層体を5分間浸した。
次いで、積層体を70℃の膨潤液(アトテックジャパン社製、スウェリングディップ セキュリガント P)に5分間浸漬し、さらに80℃の過マンガン酸カリウム水溶液(アトテックジャパン社製、コンセントレート コンパクト CP)に15分浸漬後、中和してビアホール内のデスミア処理を行った。
次に、フラッシュエッチングにより電解銅箔層表面を1μm程度エッチングした後、無電解銅メッキを厚さ1.0μmで行った。その後、電解銅メッキ用レジスト層を厚さ19μm形成し、回路パターンに応じて露光し、未露光部分を除去した。次に、レジスト層に被覆されていない銅メッキ部分をエッチングし、回路パターンを形成した。さらに、電解銅メッキを行い、回路パターンの厚みを厚くした。その後、温度200℃時間60分加熱してポストキュアし、絶縁樹脂層を硬化させた。次いで、レジスト層を剥離し全面をフラッシュエッチングして、回路高さ20μm、L/S=20/20μmのパターンを形成した。また、L/S=20/20μmパターンとは別に、回路高さ10μm、L/S=10/10μmパターンのものも作成した。
最後に回路表面にソルダーレジスト(太陽インキ社製PSR4000/AUS308)を厚さ20μm形成し、露光・現像により、半導体素子が実装できるよう接続用電極部が露出するようにし、150℃、60分間加熱し、ソルダーレジストを硬化させ、多層プリント配線板を得た。尚、必要に応じて接続用電極部等の露出部は、ニッケルメッキ、金メッキを施してもよい。
1の工程で得られた銅箔付き樹脂シートの樹脂面を2枚ラミネートし、続いて窒素雰囲気下の乾燥機により200℃で1時間、加熱硬化した樹脂組成物をサンプルとした。なお、このサンプルは、銅箔層、キャリア層を除去したものである。
熱機械測定装置(TAインスツルメント社製)を用い、窒素雰囲気下、引っ張りモードで昇温速度10℃/min、温度25〜300℃、荷重5g、2サイクル測定を行った。線熱膨張率は、2サイクル目の温度25〜150℃における平均線熱膨張係数(絶縁樹脂層表面に沿った方向の平均線熱膨張係数)とした。
表面粗度(Ra)を非接触型三次元光干渉式表面粗さ計で測定した。(日本ビーコ社製、WYKO NT1100)尚、評価サンプルは1の工程で得られた銅箔付き樹脂シートを積層後、電解銅箔層を全面エッチングしたものを用いた。
キャリア層を銅箔層から剥離し、以下の処理(1)のみを実施した後における絶縁樹脂層と銅箔層との間の90度ピール強度(ピール強度Aとする)に対する、キャリア層を銅箔から剥離した後、以下の処理(1)〜(5)を実施した後の絶縁樹脂層と、銅箔層との間の90度ピール強度(ピール強度Bとする)の変化率(B/A×100)を算出した。
(1)銅箔付き樹脂シートを200℃、60分で硬化させる。
(2)30℃、湿度60%の雰囲気下に192時間放置する。
(3)(2)の工程後、260℃〜262℃、5〜10秒間加熱する(リフロー炉に通す)。
(4)(3)の工程後、30℃まで冷却する。
(5)(3)(4)の工程を2回繰り返す。
なお、(3)〜(4)の工程をより具体的に説明すると、図3に示すようなヒートフローになる。
(2)の工程が終了した後、銅箔層および絶縁樹脂層を室温(25℃)から160℃まで徐々に昇温する(50〜60秒)。次に、160℃〜200℃まで、50〜60秒かけて昇温する。その後、200℃から260℃まで65〜75秒で昇温し、さらに、260〜262℃の温度で5〜10秒加熱(リフロー)する。その後、15分かけて30℃まで冷却する(放冷)。
(5)の工程が終了したら、銅箔の厚みが25μmとなるように電解銅メッキを行う。
その後、絶縁樹脂層と、銅箔層との間の90度ピール強度の測定を行う。
一方、処理(1)後の絶縁樹脂層と、銅箔層との間の90度ピール強度は以下のようにして測定する。
まず、(1)の処理が終了したら、銅箔の厚みが25μmとなるように電解銅メッキを行う。その後、絶縁樹脂層と、銅箔層との間の90度ピール強度を測定する。
◎:良好 80%以上120%未満
○:実質上問題なし 50%以上〜80%未満、120%以上〜150%未満
△:実質上使用不可 150%以上
×:使用不可 剥離
なお、実施例1および後述する実施例9,10のみ、上記(2)の工程を85℃、湿度85%の雰囲気下に168時間放置する工程とした場合(他の工程は上述したものと同じである)のピール強度変化率を測定した。結果を表3に示す。符号は前述したピール強度変化率と同じことを意味している。
外層回路パターンの短絡、および断線の有無を金属顕微鏡で観察、および導通テストで判定した。また、断面から、配線形状の観察し評価を行った。尚、評価サンプルは、レーザ加工および外層回路において、L/S=20/20μmパターン形成したもの、L/S=10/10μmパターン形成したものの2種類を用いた。
各符号は、以下の通りである。
◎:良好 短絡・断線・剥離なく、回路形状が正常
○:実質上問題なし 短絡・断線・剥離ないが、回路形状がやや異常
△:実質上使用不可 短絡・断線・剥離のいずれか、回路形状が異常
×:使用不可 短絡あり、断線あり、剥離あり
印加電圧5VDC、温度130℃、湿度85%の条件で、線間絶縁信頼性試験を行った。尚、評価サンプルは、前記L/S=20/20μmパターンで作製した基板上に、更に樹脂シートを積層した多層プリント配線板を用いた。
絶縁抵抗値が、1x108Ω未満で終了とした。
各符号は、以下の通りである。
◎:良好 500時間以上
○:実質上問題なし 200時間以上500時間未満
△:実質上使用不可 100時間以上200時間未満
×:使用不可 100時間未満
実装信頼性は、前記で得られた半導体装置を、IPC/JEDECのJ−STD−20に準拠して評価した。尚、リフロー260℃リフローを3回行い、超音波深傷検査装置で絶縁樹脂層の剥離、半導体素子裏面の剥離、および半田バンプの欠損を価した。
各符号は以下の通りである。
◎:Level2aパス:良好
○:Level3パス:実質上問題なし
△:実質上使用不可 絶縁樹脂層と銅回路の剥離あり
×:使用不可 絶縁樹脂層と銅回路の剥離、半導体素子裏面の剥離、およびバンプ欠損あり
無機充填材として、タルク(富士タルク工業社製、LMS−400)70重量部(40.8wt%)にした以外は、実施例1と同じように、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を作製し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表2に示した。
エポキシ樹脂(日本化薬社製、EOCN−1020−75)28.8wt%、シアネートエステル樹脂として、フェノールノボラック型シアネートエステル30重量部(19.2wt%)を使用するとともに、1,1'−ビス(4−シアナトフェニル)エタン15重量部(9.6wt%)を使用した。また、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)55重量部(35.1wt%)にした。さらに、フェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)6.4wt%とした。他の点は、実施例1と同じである。実施例1と同様に、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を作製し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表2に示した。
エポキシ樹脂(日本化薬社製、EOCN−1020−75)26重量部(11.5wt%)、シアネートエステル樹脂(フェノールノボラック型シアネートエステル、PT30)50重量部(22.1wt%)、無機充填材として均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)125重量部(55.2wt%)、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)1重量部(0.4wt%)、フェノール樹脂(明和化成社製、MEH7851−4L)24重量部(10.6wt%)、硬化促進剤(四国化成社製、1B2PZ)0.2wt%とを、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。実施例1と同じように、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を作製し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表2に示した。
エポキシ樹脂としてビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製、NC3000)50重量部(31.9wt%)、シアネートエステル樹脂(フェノールノボラック型シアネートエステル、PT30)30重量部(19.2wt%)、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)55重量部(35.1wt%)、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)20重量部(12.9wt%)、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)1重量部(0.6wt%)、硬化促進剤(四国化成社製、1B2PZ)0.5重量部(0.3wt%)を、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。実施例1と同じように、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を作製し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表2に示した。
実施例1の樹脂ワニスをガラス繊維布に予め含浸、乾燥させたプリプレグを作製し、実施例1で使用の銅箔の電解銅箔層上(マット面)とカバーフィルムの間にプリプレグの融点以上の温度でラミネートして銅箔付き樹脂シートを作製した以外は、実施例1と同じように銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を製造し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表1に示した。
エポキシ樹脂(日本化薬社製、EOCN−1020−75)50重量部(29.2wt%)、シアネートエステル樹脂(フェノールノボラック型シアネートエステル、PT30)35重量部(20.4wt%)、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)70重量部(40.8wt%)、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)10重量部(5.8wt%)、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)1重量部(0.6wt%)、フェノール樹脂(明和化成社製、MEH7851−4L)5重量部(2.9wt%)、硬化促進剤(四国化成社製、1B2PZ)0.5重量部(0.3wt%)とを、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。実施例1と同じように、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を作製し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表2に示した。尚、樹脂組成物中の無機充填材の比率は約41重量%であった。
エポキシ樹脂(日本化薬社製、EOCN−1020−75)29.3wt%、シアネートエステル樹脂(フェノールノボラック型シアネートエステル、PT30)20.5wt%、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)41.1wt%、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)5.9wt%、フェノール樹脂(明和化成社製、MEH7851−4L)2.9wt%、硬化促進剤(四国化成社製、1B2PZ)0.3wt%とを、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。実施例1と同じように、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を作製し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表2に示した。
エポキシ樹脂(日本化薬社製、EOCN−1020−75)17.5wt%、シアネートエステル樹脂(フェノールノボラック型シアネートエステル、PT30)35.0wt%、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)40.8wt%、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)5.9wt%、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)0.6wt%、硬化促進剤(四国化成社製、1B2PZ)0.2wt%を、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。
実施例1と同じように、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を作製し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表3に示した。
エポキシ樹脂(日本化薬社製、EOCN−1020−75)35.0wt%、シアネートエステル樹脂(フェノールノボラック型シアネートエステル、PT30)17.2wt%、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)40.8wt%、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)5.9wt%、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)0.6wt%、硬化促進剤(四国化成社製、1B2PZ)0.5wt%を、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。
実施例1と同じように、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を作製し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表3に示した。
エポキシ樹脂(日本化薬社製、EOCN−1020−75)34.2wt%、シアネートエステル樹脂(フェノールノボラック型シアネートエステル、PT30)16.8wt%、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)40.8wt%、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)5.7wt%、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)2.0wt%、硬化促進剤(四国化成社製、1B2PZ)0.5wt%を、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。
実施例1と同じように、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を作製し、銅箔付き樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表3に示した。
剥離可能なキャリア層と0.5〜5.0μmの厚みの電解銅箔層とを張り合わせた銅箔に変えて、絶縁樹脂層の支持体としてポリエチレンテレフタレートを用いた。また、絶縁樹脂層を形成する樹脂組成物のシアネートエステル樹脂を配合しないで、エポキシ樹脂としてビスA型エポキシ樹脂(JER社製、エピコート828EL)17重量部(9.9wt%)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂(大日本インキ工業社製、N865 エポキシ当量200〜215)34重量部(19.8wt%)、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)70重量部(40.8wt%)、硬化剤として変性フェノールノボラック(大日本インキ工業社製、TD−2090)39重量部(22.7wt%)、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)10重量部(5.9wt%)、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)1重量部(0.6wt%)、硬化促進剤(四国化成社製、2E4MZ)0.5重量部(0.3wt%)とを、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。実施例1と同じように、樹脂シートを作製し、内層回路上に真空積層装置を用いて積層した。次に、ポリエチレンテレフタレートを剥離し、温度180℃、時間60分間加熱して絶縁樹脂層を形成した。続く、レーザ加工および外層回路加工は実施例1と同じにした。樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表2に示した。
絶縁樹脂層を形成する樹脂組成物を以下のようにして作成した。
エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂(大日本インキ工業社製、N865)26.2wt%、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパン(ロンザジャパン社製BA230)26.2wt%、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)40.8wt%、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)5.9wt%、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)0.6wt%、硬化促進剤(四国化成社製、2E4MZ)0.3wt%とを、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。実施例1と同じように、樹脂シートを作製し、内層回路上に真空積層装置を用いて積層した。次に、ポリエチレンテレフタレートを剥離し、温度180℃、時間60分間加熱して絶縁樹脂層を形成した。続く、レーザ加工および外層回路加工は実施例1と同じにした。樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表2に示した。
絶縁樹脂層を以下のようにして製造した。
エポキシ樹脂としてビスA型エポキシ樹脂(JER社製、エピコート828EL)26.2wt%、1,1−ビス(4−シアナトフェニル)エタン(ロンザジャパン社製LECY)26.2wt%、無機充填材として平均粒径0.5μmの球状シリカ(アドマテックス社製、SO−25H)40.8wt%、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂(JER社製、YX8100、分子量30,000)5.9wt%、ポリアクリル酸エステル(ビックケミー社製、BYK−350)0.6wt%、硬化促進剤(四国化成社製、2E4MZ)0.3wt%とを、メチルエチルケトンに混合溶解させた。次いで、高速攪拌装置を用いて60分間攪拌して、固形分70重量%の樹脂ワニスを調整した。実施例1と同じように、樹脂シートを作製し、内層回路上に真空積層装置を用いて積層した。次に、ポリエチレンテレフタレートを剥離し、温度180℃、時間60分間加熱して絶縁樹脂層を形成した。続く、レーザ加工および外層回路加工は実施例1と同じにした。樹脂シート、多層プリント配線板、半導体装置を評価し、その結果を表2に示した。
また、実施例1〜11はピール強度の変化率が小さかった。線間絶縁信頼性や実装信頼性に優れるのは、ピール強度の変化率が小さいことが起因すると考えられる。また、実施例1〜10では、LS=20/20の場合には、いずれも微細配線形成性も良好であった。従って、高い線間絶縁信頼性が要求され、薄型化、高密度化の半導体装置に好適に用いることができる。また、実施例1〜7、実施例9,10、11は、LS=10/10場合においても、いずれも微細配線形成性も良好であった。実施例8においては、LS=10/10場合には、微細配線形成性は良好ではなかった。絶縁樹脂層を形成した直後に、樹脂層表面の表面粗さRz(十点平均粗さ)を測定したところ11.1μmであった。これに対し、実施例1では、絶縁樹脂層を形成した直後の樹脂層表面の表面粗さRz(十点平均粗さ)は3.38μmであった。
なお、ポリアクリル酸エステルの含有量は、充填材を除いた樹脂組成物中において10.0重量%以下であることが好ましいことがわかっている。
また、実施例4,7からは、フェノールを硬化剤として使用した場合であっても、所望の特性を維持し、かつ、硬化速度を速めることができることがわかった。
以下、参考形態の例を付記する。
1.キャリア層と、このキャリア層上に設けられた厚み0.5〜5μmの銅箔層と、この銅箔層上に形成された絶縁樹脂層とを備え、前記絶縁樹脂層を基材に当接させた後、前記キャリア層を前記銅箔層から剥離する銅箔付き樹脂シートであって、
前記絶縁樹脂層が、フェノールノボラック骨格のシアネートエステル樹脂と、多官能エポキシ樹脂とを含む銅箔付き樹脂シート。
2.1.に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、ポリアクリル酸エステルを含有する銅箔付き樹脂シート。
3.2.に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記ポリアクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸エステルの重合体である銅箔付き樹脂シート。
4.3.に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記(メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルである銅箔付き樹脂シート。
5.1.乃至3.のいずれかに記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、無機充填材を含み、
前記無機充填材は、平均粒径D50が0.3μm以上、2.0μm以下の球状シリカである銅箔付き樹脂シート。
6.1.に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
以下の処理(1)後の前記絶縁樹脂層と前記銅箔層との間のピール強度Aに対する、以下の処理(1)〜(5)後における前記絶縁樹脂層と前記銅箔層との間のピール強度Bの変化率(B/A×100(%))が50%以上、150%以下である銅箔付き樹脂シート。
(1)銅箔付き樹脂シートを200℃、60分で硬化させる。
(2)30℃、湿度60%の雰囲気下に192時間放置する。
(3)(2)の工程後、260℃〜262℃で5〜10秒間加熱する。
(4)(3)の工程後、30℃まで冷却する。
(5)(3)(4)の工程を2回繰り返す。
7.1.または6.に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、200℃、60分での加熱処理後の25℃から150℃の絶縁樹脂層表面に沿った方向の平均熱膨張率が40ppm/℃である銅箔付き樹脂シート。
8.1.乃至7.のいずれかに記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、フェノール樹脂を含む銅箔付き樹脂シート。
9.1.乃至8.のいずれかに記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、さらに熱可塑性樹脂を含む銅箔付き樹脂シート。
10.9.に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記熱可塑性樹脂は、分子量が5×10 3 以上、2.5×10 5 以下のビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂である銅箔付き樹脂シート。
11.1.乃至10.のいずれかに記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、ガラス繊維布を含む銅箔付き樹脂シート。
12.1.乃至11.のいずかに記載の銅箔付き樹脂シートを使用した多層プリント配線板の製造方法であって、
前記銅箔付き樹脂シートの前記絶縁樹脂層が、回路パターンが形成された基材表面に当接するように、前記基材上に前記銅箔付き樹脂シートを積層する工程と、
前記銅箔付き樹脂シートから、前記キャリア層を剥離する工程と、
レーザにより、前記銅箔層と前記絶縁樹脂層とにホールを形成する工程とを含む多層プリント配線板の製造方法。
13.12.に記載の多層プリント配線板の製造方法において、
前記銅箔付き樹脂シートから前記キャリア層を剥離する前記工程の後段で、
前記銅箔層の粗化処理を行い、その後、前記ホールを形成する前記工程を実施する多層プリント配線板の製造方法。
14.12.または13.に記載の多層プリント配線板の製造方法により、製造されるプリント配線板。
15.14.に記載のプリント配線板に半導体素子を搭載してなる半導体装置。
Claims (15)
- キャリア層と、このキャリア層上に設けられた厚み0.5〜5μmの銅箔層と、この銅箔層上に形成された半硬化状態の絶縁樹脂層とを備え、前記絶縁樹脂層を基材に当接させた後、前記キャリア層を前記銅箔層から剥離する銅箔付き樹脂シートであって、
前記絶縁樹脂層が、フェノールノボラック骨格のシアネートエステル樹脂と、多官能エポキシ樹脂とを含む銅箔付き樹脂シート。 - 請求項1に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、ポリアクリル酸エステルを含有する銅箔付き樹脂シート。 - 請求項2に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記ポリアクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸エステルの重合体である銅箔付き樹脂シート。 - 請求項3に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記(メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルである銅箔付き樹脂シート。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、無機充填材を含み、
前記無機充填材は、平均粒径D50が0.3μm以上、2.0μm以下の球状シリカである銅箔付き樹脂シート。 - 請求項1に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
以下の処理(1)後の前記絶縁樹脂層と前記銅箔層との間のピール強度Aに対する、以下の処理(1)〜(5)後における前記絶縁樹脂層と前記銅箔層との間のピール強度Bの変化率(B/A×100(%))が50%以上、150%以下である銅箔付き樹脂シート。
(1)銅箔付き樹脂シートを200℃、60分で硬化させる。
(2)30℃、湿度60%の雰囲気下に192時間放置する。
(3)(2)の工程後、260℃〜262℃で5〜10秒間加熱する。
(4)(3)の工程後、30℃まで冷却する。
(5)(3)(4)の工程を2回繰り返す。 - 請求項1または6に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、200℃、60分での加熱処理後の25℃から150℃の絶縁樹脂層表面に沿った方向の平均熱膨張率が40ppm/℃である銅箔付き樹脂シート。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、フェノール樹脂を含む銅箔付き樹脂シート。 - 請求項1乃至8のいずれかに記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、さらに熱可塑性樹脂を含む銅箔付き樹脂シート。 - 請求項9に記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記熱可塑性樹脂は、分子量が5×103以上、2.5×105以下のビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂である銅箔付き樹脂シート。 - 請求項1乃至10のいずれかに記載の銅箔付き樹脂シートにおいて、
前記絶縁樹脂層は、ガラス繊維布を含む銅箔付き樹脂シート。 - 請求項1乃至11のいずかに記載の銅箔付き樹脂シートを使用した多層プリント配線板の製造方法であって、
前記銅箔付き樹脂シートの前記絶縁樹脂層が、回路パターンが形成された基材表面に当接するように、前記基材上に前記銅箔付き樹脂シートを積層する工程と、
前記銅箔付き樹脂シートから、前記キャリア層を剥離する工程と、
レーザにより、前記銅箔層と前記絶縁樹脂層とにホールを形成する工程とを含む多層プリント配線板の製造方法。 - 請求項12に記載の多層プリント配線板の製造方法において、
前記銅箔付き樹脂シートから前記キャリア層を剥離する前記工程の後段で、
前記銅箔層の粗化処理を行い、その後、前記ホールを形成する前記工程を実施する多層プリント配線板の製造方法。 - 請求項12または13に記載の多層プリント配線板の製造方法により、製造される多層プリント配線板。
- 請求項14に記載の多層プリント配線板に半導体素子を搭載してなる半導体装置。
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