JP5904078B2 - プリプレグ、金属張積層板、プリント配線板及び半導体装置 - Google Patents
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Description
しかし、高温高湿条件下のバイアス試験(HAST)においてCuワイヤーを使用した場合、Cuワイヤーと半導体素子上のAlパッドとの接合部においてオープン不良の発生する例が報告されている。
(a)熱硬化性樹脂 100質量部、
(b)下記式(1):
MgxAly(OH)2x+3y-2z(CO3)z・mH2O (1)
(式中、x及びyは正数であり、zは0又は正数であり、かつ、x、y及びzは0<y/x≦1及び0≦z/y<1.5を満たし、mは正数を示す。)
で表されるハイドロタルサイト化合物 1〜5質量部、
(c)モリブデン酸亜鉛 0.5質量部以上、及び
(d)酸化ランタン 0.2〜1質量部
を含むBステージ化した(即ち、半硬化状態の)樹脂組成物と、基材とを備え、該樹脂組成物が該基材に含浸されているプリプレグを提供する。
1層の又は積層された複数層の上記プリプレグと、
該プリプレグの片面又は両面に設けられた金属箔と
を備える金属張積層板を提供する。
1層の又は積層された複数層の上記プリプレグと、
該プリプレグの片面又は両面に設けられ、金属箔からなる配線パターンと
を備えるプリント配線板を提供する。
上記プリント配線板と、
該プリント配線板上に載置された半導体素子と、
該プリント配線板の配線パターンと該半導体素子とを電気的に接続するCuワイヤーと
を備える半導体装置を提供する。
(a)成分の熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド化合物等の、エポキシ基、マレイミド基又はこれらの両方を有する熱硬化性樹脂を用いることができる。(a)成分は1種単独で使用することも2種以上を組み合わせて使用することもできる。
(b)成分は下記式(1):
MgxAly(OH)2x+3y-2z(CO3)z・mH2O (1)
(式中、x及びyは正数であり、zは0又は正数であり、かつ、x、y及びzは0<y/x≦1及び0≦z/y<1.5を満たし、mは正数を示す。)
で表されるハイドロタルサイト化合物である。xは好ましくは2〜5の正数である。yは好ましくは1〜3の正数である。zは好ましくは0〜2の正数である。更に、x、y及びzは0.4≦y/x≦0.8及び0≦z/y≦0.5を満たすことが好ましい。mは好ましくは1〜4の正数である。(b)成分は1種単独で使用することも2種以上を組み合わせて使用することもできる。
(c)成分のモリブデン酸亜鉛の添加量は、(a)成分の熱硬化性樹脂100質量部に対し0.5質量部以上であり、3質量部以上であることが望ましい。該添加量が0.5質量部未満では十分な不純物捕捉能力が得られない。該添加量の上限は特に制限されるものではないが、得られる樹脂組成物を用いて製造される積層板及びプリント配線板の接着性及び加工性が維持されやすいという観点から、前記上限が樹脂組成物全体の5〜50質量%に該当する量であることが好ましい。該上限は、例えば、(a)成分の熱硬化性樹脂100質量部に対し100質量部、より好ましくは50質量部である。
(d)成分の酸化ランタンの添加量は熱硬化性樹脂100質量部に対し0.2〜1質量部であり、0.3〜0.6質量部であることが望ましい。該添加量が0.2質量部未満では十分な不純物捕捉能力が得られない。該添加量が1質量部を超えると、酸化ランタン自身の吸湿量が増加し、得られる半導体装置の耐湿リフロー特性が低下する。
本発明で用いられる樹脂組成物は、該樹脂組成物から製造されるプリプレグの難燃性をより高め、剛性を向上させ、熱膨張を低減させる目的で、無機質充填剤を含有することもできる。その含有量は、前記目的が達成されやすいという観点、並びに、該樹脂組成物から製造される積層板及びプリント配線板の接着性及び加工性が維持されやすいという観点から、有機溶剤を除く樹脂組成物の全成分、すなわち無機質充填剤を含む樹脂組成物の全固形分の10〜50質量%であることが好ましい。無機質充填剤は積層板及びプリント配線板の特性を劣化させないものであれば特に限定されず、例えば、シリカ、タルク、マイカ、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
無機質充填剤は1種単独で使用することも2種以上を組み合わせて使用することもできる。
本発明のプリプレグに用いられる基材は、各種プリント配線板材料に用いられている公知の基材でよく、例えば、石英ガラス繊維;Eガラス繊維、Dガラス繊維、Sガラス繊維、NEガラス繊維、Tガラス繊維等の、石英ガラス繊維以外のガラス繊維;ガラス繊維以外の無機繊維;ポリイミド、ポリアミド、ポリエステルなどの有機繊維;又はこれらの2種以上の組み合わせからなる基材が挙げられる。基材の形状としては、織布、不織布、ロービング、チョップドストランドマット、サーフェシングマットなどが挙げられる。厚みは、特に制限されず、例えば、0.01〜0.3mm程度でよい。これら基材のなかでも強度と吸水性の点で石英ガラス繊維以外のガラス繊維又は石英ガラス繊維からなる基材が好ましい。
本発明のプリプレグは、前記(a)〜(d)成分並びに必要に応じ硬化剤及びその他の成分を含む樹脂組成物(Aステージの樹脂組成物)を前記基材に含浸し、該樹脂組成物を乾燥させてBステージ化することによって作製することができる。乾燥時の温度は、例えば、70〜150℃であり、乾燥時間は30〜60分程度でよい。
1層の前記プリプレグ又は複数層重ねた前記プリプレグの片面又は両面に、銅、アルミニウムなどの金属箔を配置し、積層成形することにより本発明の金属張積層板を製造することができる。使用する金属箔は、プリント配線板材料として用いられるものであれば、特に限定されない。積層成形の手法及び条件としては、通常のプリント配線板用積層板及び多層板の製造に用いられる手法及び条件が適用できる。例えば、多段プレス機、多段真空プレス機、連続成形機又はオートクレーブ成形機などを使用し、温度150〜300℃、圧力2〜100kgf/cm2、及び加熱時間0.05〜5時間という条件で成形を行うのが一般的である。
前記金属張積層板の金属箔の不要な部分をエッチングにより除去し、配線パターン(回路)を形成させることによって、本発明のプリント配線板を製造することができる。
前述のプリプレグ、積層板及びプリント配線板の製造においては、当該業界における通常の塗工工程、積層工程、回路加工工程等を適用することができる。このようにして得られた積層板およびプリント配線板は高耐熱性、高難燃性及び高信頼性を有する。
上述のプリント配線板上に半導体素子を接着し、Cuワイヤーによって該プリント配線板の配線パターンと該半導体素子とを接続し、必要に応じ続いて封止樹脂により該半導体素子と該Cuワイヤーと該プリント配線板の一部又は全部とを封止し保護することにより本発明の半導体装置を得ることができる。
・エポキシ樹脂A:(株)DIC製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、商品名:N−673(エポキシ当量210)
・エポキシ樹脂B:日本化薬(株)製、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、商品名:NC−3000H(エポキシ当量292)
・ビスマレイミド:KI化成(株)製、ビス(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン、商品名:BMI-70
・シアネートエステル化合物:ハンツマン製、2,2-ビス(4-シアネートフェニル)プロパン、商品名:AroCy-L-10
・フェノール系硬化剤:(株)DIC製、フェノールノボラック樹脂、商品名:TD-2131
・アミン系硬化剤:日本カーバイド(株)製、ジシアンジアミド
・モリブデン酸亜鉛:日本シャーウィン・ウイリアムス(株)製、商品名:KEMGARD 911B
・ハイドロタルサイト化合物:協和化成(株)製、Mg4.5Al2(OH)13CO3・3.5H2O、商品名:DHT-4A-2
・酸化ランタン:信越化学工業(株)製
・トリフェニルホスフィン:北興化学工業(株)製、商品名:TPP
・2−エチル−4−メチルイミダゾール:四国化成工業(株)製、商品名:2E4MZ
・オクチル酸亜鉛(試薬グレード)
・水酸化アルミニウム:住友化学工業(株)製、商品名:CL-303
・シリカ:アドマテックス(株)製、商品名:SC-2500SQ
<プリプレグ、銅張積層板、及びプリント配線板の作製>
以下に示す組成を有する樹脂ワニスを調製し、厚みが0.1mmのEガラス織布に含浸させ、160℃で5分加熱することにより、半硬化状態の前記樹脂ワニスが前記Eガラス織布に含浸されているプリプレグを得た。
エポキシ樹脂A 60質量部
フェノール系硬化剤 40質量部
ハイドロタルサイト化合物 3質量部
モリブデン酸亜鉛 10質量部
酸化ランタン 0.5質量部
シリカ 80質量部
トリフェニルホスフィン 2質量部
溶剤(メチルエチルケトン) 300質量部
該プリント配線板を160℃にて20時間、水で抽出し、水抽出物のpH及び不純物濃度を測定した。
次に、5μm幅のAl配線が互いに5μmの間隔を空けて配置された試験・評価用半導体素子(10mm×10mm×0.3mm)をダイアタッチフィルム(信越化学工業(株)製、商品名:X-45-3024DT3、厚み:25μm)により130℃、0.5MPaの条件で上記プリント配線板に密着させたあと、175℃で2時間加熱して該ダイアタッチフィルムを硬化させた。
作製した半導体装置に、121℃、2気圧の条件下、300h時間、10Vのバイアスを印加し、オープン不良が発生する割合を測定した。
作製した半導体装置を30℃、70%RHの条件下、192時間保管後、MAX温度260℃のIRリフロー炉に通し、超音波探傷装置により、該半導体装置内部での剥離の有無を確認した。
実施例1において、樹脂ワニスの組成を以下のものに変更した以外は実施例1と同様にしてプリント配線基板及び半導体装置を作製し評価した。
エポキシ樹脂A 100質量部
アミン系硬化剤 4質量部
ハイドロタルサイト化合物 3質量部
モリブデン酸亜鉛 10質量部
酸化ランタン 0.5質量部
シリカ 80質量部
2−エチル−4−メチルイミダゾール 0.3質量部
溶剤(メチルエチルケトン) 300質量部
実施例1において、樹脂ワニスの組成を以下のものに変更した以外は実施例1と同様にしてプリント配線基板及び半導体装置を作製し評価した。
エポキシ樹脂A 60質量部
フェノール系硬化剤 40質量部
ハイドロタルサイト化合物 3質量部
モリブデン酸亜鉛 10質量部
酸化ランタン 0.5質量部
水酸化アルミニウム 40質量部
シリカ 40質量部
トリフェニルホスフィン 2質量部
溶剤(メチルエチルケトン) 300質量部
実施例1において、樹脂ワニスの組成を以下のものに変更した以外は実施例1と同様にしてプリント配線基板及び半導体装置を作製し評価した。
ビスマレイミド 70質量部
シアネートエステル化合物 30質量部
ハイドロタルサイト化合物 3質量部
モリブデン酸亜鉛 10質量部
酸化ランタン 0.5質量部
シリカ 80質量部
オクチル酸亜鉛 0.01質量部
溶剤(メチルエチルケトン) 300質量部
実施例1において、樹脂ワニスの組成を以下のものに変更した以外は実施例1と同様にしてプリント配線基板及び半導体装置を作製し評価した。
エポキシ樹脂A 60質量部
フェノール系硬化剤 40質量部
シリカ 80質量部
トリフェニルホスフィン 2質量部
溶剤(メチルエチルケトン) 300質量部
実施例1において、樹脂ワニスの組成を以下のものに変更した以外は実施例1と同様にしてプリント配線基板及び半導体装置を作製し評価した。
エポキシ樹脂A 100質量部
アミン系硬化剤 4質量部
シリカ 80質量部
2−エチル−4−メチルイミダゾール 0.3質量部
溶剤(メチルエチルケトン) 300質量部
実施例1において、樹脂ワニスの組成を以下のものに変更した以外は実施例1と同様にしてプリント配線基板及び半導体装置を作製し評価した。
エポキシ樹脂A 100質量部
アミン系硬化剤 4質量部
ハイドロタルサイト化合物 7質量部
モリブデン酸亜鉛 10質量部
酸化ランタン 3質量部
シリカ 80質量部
2−エチル−4−メチルイミダゾール 0.3質量部
溶剤(メチルエチルケトン) 300質量部
実施例1において、樹脂ワニスの組成を以下のものに変更した以外は実施例1と同様にしてプリント配線基板及び半導体装置を作製し評価した。
ビスマレイミド 70質量部
シアネートエステル化合物 30質量部
シリカ 80質量部
オクチル酸亜鉛 0.01質量部
溶剤(メチルエチルケトン) 300質量部
Claims (4)
- (a)熱硬化性樹脂 100質量部、
(b)下記式(1):
MgxAly(OH)2x+3y-2z(CO3)z・mH2O (1)
(式中、x及びyは正数であり、zは0又は正数であり、かつ、x、y及びzは0<y/x≦1及び0≦z/y<1.5を満たし、mは正数を示す。)
で表されるハイドロタルサイト化合物 1〜5質量部、
(c)モリブデン酸亜鉛 0.5質量部以上、及び
(d)酸化ランタン 0.2〜1質量部
を含むBステージ化した樹脂組成物と、基材とを備え、該樹脂組成物が該基材に含浸されているプリプレグ。 - 1層の又は積層された複数層の、請求項1記載のプリプレグと、
該プリプレグの片面又は両面に設けられた金属箔とを積層成形した金属張積層板。 - 請求項2記載の金属張積層板の金属箔が配線パターンであるプリント配線板。
- 請求項3記載のプリント配線板と、
該プリント配線板上に載置された半導体素子と、
該プリント配線板の配線パターンと該半導体素子とを電気的に接続するCuワイヤーとを備える半導体装置。
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