JP6413437B2 - 配線基板の製造方法、および半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、さらに検討を進める中で、耐久性の高い半導体パッケージを歩留まり良く製造することは難しかった。
少なくとも1つの表面に導電パターンを有するコア基板を準備する工程と、
前記導電パターン上に絶縁性樹脂膜を積層する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の所定の領域に前記導電パターンの一部を露出させる開口部を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の表面および前記開口部をデスミア処理する工程と、
前記開口部にめっき膜を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜および前記めっき膜の表面をプラズマ処理する工程とをこの順に含み、
前記開口部を形成する工程は、前記絶縁性樹脂膜のうち、前記開口部とする領域にレーザー光を照射する工程を含み、
前記プラズマ処理する工程では、前記絶縁性樹脂膜をエッチングすることなくプラズマ処理し、
前記プラズマ処理する工程後における前記絶縁性樹脂膜の表面の算術平均粗さRaを0.08μm以上0.5μm以下とする、配線基板の製造方法
が提供される。
少なくとも1つの表面に導電パターンを有するコア基板を準備する工程と、
前記導電パターン上に絶縁性樹脂膜を積層する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の所定の領域に前記導電パターンの一部を露出させる開口部を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の表面および前記開口部をデスミア処理する工程と、
前記開口部にめっき膜を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜および前記めっき膜の表面をプラズマ処理する工程と、
前記絶縁性樹脂膜上に半導体素子を配設する工程と、
露出した、前記絶縁性樹脂膜および前記半導体素子を封止樹脂で覆うよう封止する工程とをこの順に含み、
前記開口部を形成する工程は、前記絶縁性樹脂膜のうち、前記開口部とする領域にレーザー光を照射する工程を含み、
前記プラズマ処理する工程では、前記絶縁性樹脂膜をエッチングすることなくプラズマ処理し、
前記プラズマ処理する工程後における前記絶縁性樹脂膜の表面の算術平均粗さRaを0.08μm以上0.5μm以下とする、半導体パッケージの製造方法
が提供される。
本実施形態に係る配線基板の製造方法は、コア基板22を準備する工程(S102)、導電体パターン24上に絶縁性樹脂膜10を積層する工程(S104)、開口部を形成する工程(S106)、デスミア処理する工程(S108)、めっき膜246を形成する工程(S110)、およびプラズマ処理する工程(S112)をこの順に含む。コア基板22を準備する工程(S102)では少なくともひとつの表面に導電体パターン24を有するコア基板22を準備する。開口部を形成する工程(S106)では、絶縁性樹脂膜10の所定の領域に導電体パターン24の一部を露出させる開口部28を形成する。デスミア処理する工程(S108)では、絶縁性樹脂膜10の表面及び開口部28をデスミア処理する。めっき膜246を形成する工程(S110)では、開口部28にめっき膜246を形成する。プラズマ処理する工程(S112)では、絶縁性樹脂膜10およびめっき膜246の表面をプラズマ処理する。開口部を形成する工程(S106)は、絶縁性樹脂膜10のうち、開口部28とする領域にレーザー光を照射する工程を含む。プラズマ処理する工程(S112)では、絶縁性樹脂膜10をエッチングすることなくプラズマ処理する。以下に詳細に説明する。
コア基板22は熱硬化性樹脂からなるものとすることができる。コア基板22はリジッドな基板でも良いし、フレキシブルな基板でも良い。コア基板22の厚さは、とくに限定されないが、たとえば10μm以上300μm以下とすることができる。
また、コア基板22が両面板もしくは多層板である場合、コア基板22の1つの表面(最外面)に設けられた導電体パターン24は、反対側の表面(最外面)に設けられた導電体パターン24やコア基板22の内部に設けられた配線層と、少なくとも一部の絶縁層を貫通するスルーホールを介して互いに電気的に接続されている。
本実施形態においては、たとえば熱機械測定装置を用いて昇温速度10℃/分の条件で測定することにより得られる線膨張係数の、25〜50℃における平均を算出して、これをTg以下における上記線膨張率とすることができる。
図4は本実施形態に係る半導体パッケージ102の構造の一例を示す断面模式図である。
本実施形態に係る半導体パッケージ102は、配線基板20、半導体素子60、および封止樹脂40を備える。半導体素子60は配線基板20上に配設されている。封止樹脂40は、配線基板20の少なくともひとつの面および半導体素子60を覆っている。配線基板20は、コア基板22、導電体パターン24、および絶縁性樹脂膜10を備える。導電体パターン24はコア基板22の少なくともひとつの最外面に設けられている。絶縁性樹脂膜10は、配線基板20の最外層であり、導電体パターン24上に設けられている。絶縁性樹脂膜10には、複数の開口部28が設けられており、少なくとも1つの開口部28内には、導電体パターン24の導電部の一部が位置している。以下に詳細に説明する。
ここでは、本実施形態に係る半導体パッケージ102としてフリップチップ接続のパッケージの例について説明したが、これに限定されず、ワイヤボンディングやTAB(Tape Automated Bonding)接続されるパッケージでもよい。
各温度におけるせん断強度はたとえばせん断強度測定装置(DAGE社製、PC2400)を用いて測定することができる。
図5は、本実施形態に係る電子装置70の構造の一例を示す断面模式図である。
本実施形態に係る電子装置70は、半導体パッケージ102を備える。半導体パッケージ102は、配線基板20、半導体素子60、および封止樹脂40を備える。半導体素子60は配線基板20上に配設されている。封止樹脂40は、配線基板20の少なくともひとつの面および半導体素子60を覆っている。配線基板20は、コア基板22、導電体パターン24、および絶縁性樹脂膜10を備える。導電体パターン24は、コア基板22の少なくともひとつの最外面に設けられている。絶縁性樹脂膜10は配線基板20の最外層であり、導電体パターン24上に設けられている。絶縁性樹脂膜10には、複数の開口部28が設けられている。少なくとも1つの開口部28内には、導電体パターン24の導電部の一部が位置している。以下に詳細に説明する。
図6は、本実施形態に係る絶縁性樹脂膜10のプラズマ処理する工程(S112)後の表面形態の例を模式的に示す断面図である。
絶縁性樹脂膜10はフィラー120を含むことが好ましい。また、フィラー120はシリカを含むことが好ましい。本図では、フィラー120が球状シリカである例を示している。
また、本実施形態に係る絶縁性樹脂膜10の当該表面130には、フィラー120が離脱して形成されたクレーター状の凹部110が設けられていることが好ましい。凹部110は、絶縁性樹脂膜10に含まれるフィラーと同じ曲率半径の曲面からなる。凹部110の深さは特に制限されないが、主にフィラーの半径以下である。
また、当該表面130には、上記のフィラーの突出部と、凹部110とのいずれか一方のみが存在しても良いが、上記のフィラーの突出部と、凹部110がいずれも存在することがより好ましい。このような表面形態とすることで、より確実に耐久性に優れるパッケージを製造できる配線基板20を得られる。
熱硬化性樹脂組成物(P)は主にエポキシ樹脂(A)を含むことができる。エポキシ樹脂(A)は、たと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E型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールM型エポキシ樹脂(4,4'−(1,3−フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールP型エポキシ樹脂(4,4'−(1,4−フェニレンジイソプリジエン)ビスフェノール型エポキシ樹脂)、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂(4,4'−シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂)などのビスフェノール型エポキシ樹脂;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型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂、縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂など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;キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂などのアラルキル型エポキシ樹脂;ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、2官能ないし4官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂などのナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂;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から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、絶縁性樹脂膜10と、コア基板22、導電体パターン24、および封止樹脂40との密着性や、埋め込み性を向上させる観点からは、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂を含むことがより好ましい。これにより、絶縁性樹脂膜10の低線膨張化および高弾性率化を図ることもできる。また、配線基板20の剛性を向上させて作業性の向上に寄与することや、半導体パッケージ102における耐リフロー性の向上および反りの抑制を実現することも可能である。なお、絶縁性樹脂膜10と、コア基板22、導電体パターン24、および封止樹脂40との密着性や、埋め込み性を向上させる観点からは、3官能以上のナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂を含むことがとくに好ましい。
熱硬化性樹脂組成物(P)は、フィラー(B)を含むことが好ましい。フィラー(B)としてはたとえば球状シリカ、および破砕シリカが挙げられる。絶縁性樹脂膜10と、コア基板22、導電体パターン24、および封止樹脂40との密着性や、埋め込み性を向上させる観点からは、球状シリカを含むことがより好ましい。また、フィラー(B)は、たとえば溶融シリカである。フィラー(B)はフィラー120として絶縁性樹脂膜10に含まれることとなる。
なお、フィラー(B)の平均粒径は、たとえばレーザー回折式粒度分布測定装置(HORIBA社製、LA−500)を用いて測定することが可能である。
熱硬化性樹脂組成物(P)は、たとえばシアネート樹脂(C)を含むことができる。これにより、絶縁性樹脂膜10について、低線膨張化や、弾性率および剛性の向上を図ることができる。また、得られる半導体装置の耐熱性や耐湿性の向上に寄与することも可能である。
シアネート樹脂(C)は、たとえばノボラック型シアネート樹脂;ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂などのビスフェノール型シアネート樹脂;ナフトールアラルキル型フェノール樹脂と、ハロゲン化シアンとの反応で得られるナフトールアラルキル型シアネート樹脂;ジシクロペンタジエン型シアネート樹脂;ビフェニルアルキル型シアネート樹脂から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、絶縁性樹脂膜10の低線膨張化や、弾性率および剛性を向上させる観点からは、ノボラック型シアネート樹脂およびナフトールアラルキル型シアネート樹脂のうちの少なくとも一方を含むことがより好ましく、ノボラック型シアネート樹脂を含むことがとくに好ましい。
熱硬化性樹脂組成物(P)は、たとえば硬化促進剤(D)を含むことができる。これにより、熱硬化性樹脂組成物(P)の硬化性を向上させることができる。硬化促進剤(D)としては、エポキシ樹脂(A)の硬化反応を促進させるものを用いることができ、その種類はとくに限定されない。本実施形態においては、硬化促進剤(D)として、たとえばナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、オクチル酸亜鉛、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)、トリスアセチルアセトナートコバルト(III)などの有機金属塩、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタンなどの3級アミン類、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−エチルイミダゾール、2−フェニル−4−エチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシイミダゾールなどのイミダゾール類、フェノール、ビスフェノールA、ノニルフェノールなどのフェノール化合物、酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸などの有機酸、およびオニウム塩化合物から選択される一種または二種以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性をより効果的に向上させる観点からは、オニウム塩化合物を含むことがより好ましい。
熱硬化性樹脂組成物(P)は、たとえば着色剤(E)を含むことができる。着色剤(E)は、たとえば緑、赤、青、黄、および黒等の染料、顔料、および色素から選択される一種または二種以上を含む。これらの中でも、開口部の視認性等を向上させる観点から、緑色の着色剤を含むことがより好ましく、緑色染料を含むことがとくに好ましい。緑色の着色剤としては、たとえばアントラキノン系、フタロシアニン系、およびペリレン系等の公知の着色剤を一種または二種以上含むことができる。
熱硬化性樹脂組成物(P)には、上記各成分以外に、必要に応じてカップリング剤、レベリング剤、硬化剤、消泡剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、およびイオン捕捉剤等から選択される一種または二種以上の添加物を添加してもよい。カップリング剤としては、たとえばエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤などのシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤などが挙げられる。レベリング剤としては、アクリル系共重合物等が挙げられる。硬化剤としては、たとえばフェノール樹脂、ナフトール型ノボラック樹脂等が挙げられる。感光剤としては、たとえば感光性ジアゾキノン化合物が挙げられる。
また、熱硬化性樹脂組成物(P)はほかに、基板と絶縁性樹脂膜との密着性向上、および封止樹脂と絶縁性樹脂膜との密着性向上の観点から、ポリビニルアセタール樹脂を含んでも良い。ポリビニルアセタール樹脂としてはたとえばポリビニルブチラール樹脂やポリビニルアセトアセタール樹脂などが挙げられる。
熱硬化性樹脂組成物(P)は、たとえば溶剤を含むことができる。溶剤としては、たとえばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、セルソルブ系、カルビトール系、アニソール、およびN−メチルピロリドン等の有機溶剤から選択される一種または二種以上を含むことができる。
図7は、本実施形態に係るキャリア付樹脂膜100の一例を示す断面図である。キャリア付樹脂膜100は、絶縁性樹脂膜10を形成するのに用いられる。本図に示すように、キャリア付樹脂膜100は、たとえばキャリア基材12と、キャリア基材12上に設けられた絶縁性樹脂膜10と、を備える。絶縁性樹脂膜10は、本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物(P)を用いて形成される。このため、上述したように、キャリア付樹脂膜100を用いて形成される絶縁性樹脂膜10を備える半導体パッケージ等の信頼性を向上させることができる。
本実施形態に係る配線基板の製造方法は、コア基板22を準備する工程(S102)、絶縁性樹脂膜10を積層する工程(S104)、開口部を形成する工程(S106)、デスミア処理する工程(S108)、めっき膜246を形成する工程(S110)、およびプラズマ処理する工程(S112)をこの順で含む。
以上の様にして図2の様な本実施形態に係る配線基板20が得られる。
また、製造した配線基板20の絶縁性樹脂膜10の表面には、フィラー120が離脱して形成されたクレーター状の凹部110が形成されていることが好ましい。
また、製造した配線基板20の絶縁性樹脂膜10の表面には、上記のフィラーの突出部と、凹部110とのいずれか一方のみが存在しても良いが、上記のフィラーの突出部と、凹部110がいずれも存在することがより好ましい。このような絶縁性樹脂膜10の表面形態とすることで、耐久性に優れるパッケージを製造できる配線基板20をより確実に実現できる。
本実施形態に係る半導体パッケージ102の製造方法は、コア基板22を準備する工程、絶縁性樹脂膜10を積層する工程、開口部を形成する工程、デスミア処理する工程、めっき膜246を形成する工程、プラズマ処理する工程、半導体素子60を配設する工程、および封止する工程をこの順に含む。コア基板22を準備する工程では、少なくともひとつの表面に導電体パターン24を有するコア基板22を準備する。絶縁性樹脂膜10を積層する工程では、導電体パターン24の上に絶縁性樹脂膜10を積層する。開口部を形成する工程では、絶縁性樹脂膜10の所定の領域に導電体パターン24の一部を露出させる開口部28を形成する。デスミア処理する工程では、絶縁性樹脂膜10の表面および開口部28をデスミア処理する。めっき膜246を形成する工程では、開口部28にめっき膜246を形成する。プラズマ処理する工程では、絶縁性樹脂膜10およびめっき膜246の表面をプラズマ処理する。半導体素子60を配設する工程では、絶縁性樹脂膜10上に半導体素子60を配設する。封止する工程では、露出した、絶縁性樹脂膜10および半導体素子60を、封止樹脂で覆うよう封止する。開口部を形成する工程は、絶縁性樹脂膜10のうち、開口部28とする領域にレーザー光を照射する工程を含み、プラズマ処理する工程では、絶縁性樹脂膜10をエッチングすることなくプラズマ処理する。
本実施形態に係る配線基板の製造方法によって、耐久性に優れたパッケージを歩留まり良く実現できる配線基板を得られる。本実施形態に係る配線基板の製造方法によれば、パッケージにおける封止樹脂との密着性に優れる配線基板を歩留まり良く製造することができる。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 少なくとも1つの表面に導電パターンを有するコア基板を準備する工程と、
前記導電パターン上に絶縁性樹脂膜を積層する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の所定の領域に前記導電パターンの一部を露出させる開口部を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の表面および前記開口部をデスミア処理する工程と、
前記開口部にめっき膜を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜および前記めっき膜の表面をプラズマ処理する工程とをこの順に含み、
前記開口部を形成する工程は、前記絶縁性樹脂膜のうち、前記開口部とする領域にレーザー光を照射する工程を含み、
前記プラズマ処理する工程では、前記絶縁性樹脂膜をエッチングすることなくプラズマ処理する、配線基板の製造方法。
2. 1.に記載の配線基板の製造方法において、
前記プラズマ処理する工程では、前記コア基板の前記導電パターンおよび前記めっき膜のいずれにもバイアス電圧を印加しない、配線基板の製造方法。
3. 1.または2.に記載の配線基板の製造方法において、
前記プラズマ処理する工程では、酸化性ガスまたはアルゴンガスによるプラズマ処理を行う、配線基板の製造方法。
4. 1.から3.のいずれか一つに記載の配線基板の製造方法において、
前記プラズマ処理する工程後における前記絶縁性樹脂膜の表面の算術平均粗さRaを0.08μm以上0.5μm以下とする、配線基板の製造方法。
5. 1.から4.のいずれか一つに記載の配線基板の製造方法において、
前記デスミア処理する工程では、前記コア基板を、膨潤液に浸漬した後、45℃以上95℃以下の過マンガン酸カリウム水溶液に浸漬させる、配線基板の製造方法。
6. 1.から5.のいずれか一つに記載の配線基板の製造方法において、
前記絶縁性樹脂膜の線熱膨張率は、Tg以下において10ppm/℃以上50ppm/℃以下である、配線基板の製造方法。
7. 少なくとも1つの表面に導電パターンを有するコア基板を準備する工程と、
前記導電パターン上に絶縁性樹脂膜を積層する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の所定の領域に前記導電パターンの一部を露出させる開口部を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の表面および前記開口部をデスミア処理する工程と、
前記開口部にめっき膜を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜および前記めっき膜の表面をプラズマ処理する工程と、
前記絶縁性樹脂膜上に半導体素子を配設する工程と、
露出した、前記絶縁性樹脂膜および前記半導体素子を封止樹脂で覆うよう封止する工程とをこの順に含み、
前記開口部を形成する工程は、前記絶縁性樹脂膜のうち、前記開口部とする領域にレーザー光を照射する工程を含み、
前記プラズマ処理する工程では、前記絶縁性樹脂膜をエッチングすることなくプラズマ処理する、半導体パッケージの製造方法。
8. 7.に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記絶縁性樹脂膜と、前記封止樹脂との間の、25℃におけるせん断強度をS 1 としたとき、S 1 を15N/mm 2 以上とする、半導体パッケージの製造方法。
9. 7.または8.に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記絶縁性樹脂膜と、前記封止樹脂との間の、260℃におけるせん断強度をS 2 としたとき、S 2 /S 1 を0.1以上0.9以下とする、半導体パッケージの製造方法。
[1]熱硬化性樹脂組成物(P1)の調整
エポキシ樹脂としてナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、HP−5000)9.5質量%、フィラーとして溶融シリカ粒子(B1)(株式会社アドマテックス製、アドマナノ、平均粒径0.05μm)12.4質量%、フィラーとして溶融シリカ粒子(B2)(株式会社アドマテックス製、SO−C4、平均粒径1μm)65.7質量%、着色剤として緑色染料(日本化薬株式会社製、Kayaset Green)0.3質量%、シアネート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樹脂(LONZA社製、PT−30)10.6質量%、カップリング剤として3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、A−187)0.3質量%、レベリング剤としてアクリル系樹脂(BYK−Chemie GmbH製、BYK−361N)0.2質量%に、硬化促進剤として2フェニル4メチル5ヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、2P4MHZ)1.0質量%を添加して、高速撹拌装置を用いて30分間撹拌し、不揮発分が65質量%となるように調整し、ワニス状の熱硬化性樹脂組成物(P1)を得た。
次に、キャリア基材および絶縁性樹脂膜からなるキャリア付き樹脂膜を作製した。PETフィルム(ユニチカ株式会社製、TR1T、厚さ38μm)をキャリア基材とし、コンマコーターを用いて乾燥後の絶縁性樹脂膜が20μmとなるようにキャリア基材上に上記[1]で得られた熱硬化性樹脂組成物(P1)を塗工し、これを2枚、絶縁性樹脂膜同士が向かい合うように貼り合わせた後に片面のキャリア基材を剥離し、160℃の乾燥装置で60分間乾燥して、キャリア付樹脂膜1を作製した。
上記[2]で得られたキャリア付樹脂膜1のキャリア基材を剥離し、キャリア基材を除去した絶縁性樹脂膜からなる6mm×25mmの試験片を作製した。この試験片について、動的粘弾性測定装置(TAインスツルメント社製、DMA983)を用いて貯蔵弾性率を測定した。さらに、5℃/分(周波数1Hz)で昇温し、tanδのピーク位置をTgとした。絶縁性樹脂膜の貯蔵弾性率は25℃で15GPaであり、Tgは260℃であった。
基板として、銅張積層板(住友ベークライト株式会社製、LαZ4785GS−B)の銅表面を粗化処理したものを用意した。以下では、基板の銅箔が張られた面側を上面側とする。基板の上面に上記[2]で得られたキャリア付樹脂膜1を重ね合わせた。このとき、キャリア付樹脂膜1のうち、絶縁性樹脂膜側の面を基板に対向させた。これを真空加圧式ラミネーター装置を用いて、温度100℃、圧力1MPaにて真空加熱加圧成形させた。キャリア付樹脂膜1のキャリア基材であるPETフィルムを剥離した後、基板を熱風乾燥装置にて160℃で60分間加熱し、さらに200℃で60分間加熱して硬化させた。
次に、銅箔の一部が露出するように、炭酸レーザーを照射することにより、基板上の絶縁性樹脂膜に開口を形成した。
次に、基板を60℃の膨潤液(アトテック社製、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(アトテック社製、コンセントレート コンパクト CP)に5分浸漬後、中和し、さらにO2ガスによるプラズマ照射を5分間行うことで、デスミア処理を行った。このとき、基板にバイアス電圧は印加しなかった。
次に、銅箔の露出部にめっき層を形成した。具体的には、無電解ニッケルめっき層3μmを形成し、さらにその上に無電解金めっき層0.1μmを形成した。
次に、絶縁性樹脂膜およびめっき層の形成された基板の上面をプラズマ処理して、積層基板1を得た。プラズマ処理の条件は以下の通りとした。このとき基板にバイアス電圧は印加しなかった。
真空度:20Pa
処理ガス:アルゴンガス
ガス流量:200sccm
電力:200W
時間:2min
上記[8]で得た積層基板1における絶縁性樹脂膜の表面を走査型電子顕微鏡で観察した。図8は走査型電子顕微鏡で観察した本実施例に係る絶縁性樹脂膜表面の形態を示す図である。フィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が複数見られた。
上記[8]で得た積層基板1における絶縁性樹脂膜の表面粗さを、レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、VK−X100)を用いて測定した。その結果、算術平均粗さRaは0.15μm、十点平均粗さRzは1.73μm、二乗平均粗さRMSは0.18μmであった。
上記[8]で得た積層基板1の絶縁性樹脂膜の表面に封止樹脂としてエポキシ樹脂(住友ベークライト株式会社製、EME−G760SW)を積層し、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との間のせん断強度を測定した。測定のためにまず、トランスファー成形機を用いて、金型温度175℃、注入圧力9.8MPa、硬化時間120秒の条件で、絶縁性樹脂膜上に、封止樹脂からなる2mm×2mm×2mmの密着強度試験片を10個成形した。その後、175℃で4時間加熱して封止樹脂を硬化させた後、せん断強度測定装置(DAGE社製、PC2400)を用いて、硬化した封止樹脂と絶縁性樹脂膜との間のせん断強度を測定した。25℃におけるせん断強度S1と、260℃におけるせん断強度S2を測定した。なお、10個の試験片を測定した平均値をせん断強度とした。25℃におけるせん断強度S1が29N/mm2以上の場合を◎、15N/mm2以上29N/mm2未満の場合を○、15N/mm2未満の場合を×として評価した。また、260℃におけるせん断強度S2が8N/mm2以上の場合を○、8N/mm2未満の場合を×として評価した。また、S1の変動係数およびS2の変動係数を求めた。測定結果から、本実施例において、25℃における密着性は◎、260℃における密着性は○と評価した。S1の変動係数は0.04、S2の変動係数は0.15であった。また、得られた結果からS2/S1を算出したところ、0.29であった。
上記[11]と同様に密着強度試験片の形成、硬化をした後、せん断強度を測定する前に、熱処理(リフロー)を行った。熱処理後に、25℃で測定したせん断強度の平均値を、せん断強度S3とする。熱処理として具体的には、積層基板1をリフロー装置により260℃ピークで3回処理した。せん断強度の測定は、上記[11]と同様に行った。せん断強度S3が29N/mm2以上の場合を◎、15N/mm2以上29N/mm2未満の場合を○、15N/mm2未満の場合を×として評価した。測定の結果から、本実施例において、熱処理後の密着性は◎と評価した。
上記[11]と同様に試験片の形成、硬化をした後、せん断強度を測定する前に、熱処理および吸湿処理この順に行った。熱処理および吸湿処理後に、25℃で測定したせん断強度の平均値を、せん断強度S4とする。熱処理は、上記[12]と同様に行った。吸湿処理は具体的には85℃、60%RHの環境に168時間置いた。せん断強度S4が8N/mm2以上の場合を○、8N/mm2未満の場合を×として評価した。測定の結果から、本実施例において、熱処理および吸湿処理後の密着性は○と評価した。
上記[8]において、アルゴンガスの代わりに酸素ガスを用いてプラズマ処理を行った以外は実施例1と同様にして、積層基板2を得た。積層基板2について、実施例1と同様に各評価を行った。
積層基板2の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板1と同様にフィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が複数見られた。
積層基板2の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.16μm、十点平均粗さRzは1.8μm、二乗平均粗さRMSは0.17μmであった。
積層基板2において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において○、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において○と評価された。また、S1の変動係数は0.05、S2の変動係数は0.11であり、S2/S1は0.33であった。
上記[6]において、デスミア処理における過マンガン酸カリウム水溶液への浸漬時間を2分とした以外は実施例1と同様にして、積層基板3を得た。積層基板3について、実施例1と同様に各評価を行った。
積層基板3の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板1と同様にフィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が複数見られた。
積層基板3の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.1μm、十点平均粗さRzは1.1μm、二乗平均粗さRMSは0.12μmであった。
積層基板3において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において○、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において○と評価された。また、S1の変動係数は0.07、S2の変動係数は0.09であり、S2/S1は0.32であった。
上記[6]において、デスミア処理における過マンガン酸カリウム水溶液への浸漬時間を20分とした以外は実施例1と同様にして、積層基板4を得た。積層基板4について、実施例1と同様に各評価を行った。
積層基板4の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板1と同様にフィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が複数見られた。
積層基板4の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.31μm、十点平均粗さRzは3.4μm、二乗平均粗さRMSは0.34μmであった。
絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において○、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において○と評価された。また、S1の変動係数は0.04、S2の変動係数は0.10であり、S2/S1は0.36であった。
上記[6]において、デスミア処理における過マンガン酸カリウム水溶液の温度を45℃とした以外は実施例1と同様にして、積層基板5を得た。積層基板5について、実施例1と同様に各評価を行った。
積層基板5の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板1と同様にフィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が複数見られた。
積層基板5の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.1μm、十点平均粗さRzは1.2μm、二乗平均粗さRMSは0.13μmであった。
積層基板5において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において○、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において○と評価された。また、S1の変動係数は0.02、S2の変動係数は0.13であり、S2/S1は0.31であった。
上記[6]において、デスミア処理における過マンガン酸カリウム水溶液の温度を95℃とした以外は実施例1と同様にして、積層基板6を得た。積層基板6について、実施例1と同様に各評価を行った。
積層基板6の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板1と同様にフィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が複数見られた。
積層基板6の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.38μm、十点平均粗さRzは3.7μm、二乗平均粗さRMSは0.40μmであった。
積層基板6において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において○、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において○と評価された。また、S1の変動係数は0.03、S2の変動係数は0.14であり、S2/S1は0.40であった。
熱硬化性樹脂組成物(P1)の代わりに、以下の熱硬化性樹脂組成物(P2)を使用した以外は、実施例1と同様の方法で積層基板7を作製した。積層基板7について、実施例1と同様に各評価を行った。
エポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、828)8.3質量%、ナフトール型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、HP−4032)11.7質量%、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の固形分60%のシクロヘキサノン溶液(DIC株式会社製、N665 H60)22.4質量%、フェノキシ樹脂の固形分30%のシクロヘキサノン溶液(三菱化学株式会社製、YX−8100 BH30)3.3質量%、フィラーとして溶融シリカ粒子(B2)(株式会社アドマテックス製、SO−C4、平均粒径1μm)36.3質量%、カップリング剤として3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、A−187)0.9質量%、着色剤として緑色染料(日本化薬株式会社製、Kayaset Green)0.3質量%、レベリング剤としてアクリル系樹脂(BYK−Chemie GmbH製、BYK−361N)0.6質量%に、硬化促進剤として2フェニル4メチル5ヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、2P4MHZ)0.5質量%、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂の固形分60%のシクロヘキサノン溶液(DIC株式会社製、TD−2131 H60)15.7質量%を添加して熱硬化性樹脂組成物(P2)を調整した。
絶縁性樹脂膜の貯蔵弾性率は25℃で4GPa、Tgは150℃、Tg以下での線熱膨張率は45ppm/℃であった。
積層基板7の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板1と同様にフィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が複数見られた。
積層基板7の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.2μm、十点平均粗さRzは2.2μm、二乗平均粗さRMSは0.22μmであった。
積層基板7において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において○、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において○と評価された。また、S1の変動係数は0.05、S2の変動係数は0.12であり、S2/S1は0.32であった。
熱硬化性樹脂組成物(P1)の代わりに、以下の熱硬化性樹脂組成物(P3)を使用した以外は、実施例1と同様の方法で積層基板8を作製した。積層基板8について、実施例1と同様に各評価を行った。
エポキシ樹脂としてナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、HP−5000)8.5質量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、828)8.5質量%、フィラーとして溶融シリカ粒子(B2)(株式会社アドマテックス製、SO−C4、平均粒径1μm)65.7質量%、ポリビニルアセタール樹脂としてポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業株式会社製、KS−5Z)1.4質量%、着色剤として緑色染料(日本化薬株式会社製、Kayaset Green)0.3質量%、カップリング剤として3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、A−187)0.9質量%、レベリング剤としてアクリル系樹脂(BYK−Chemie GmbH製、BYK−361N)0.6質量%に、硬化促進剤として2フェニル4メチル5ヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、2P4MHZ)0.5質量%、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂の固形分60%のシクロヘキサノン溶液(DIC株式会社製、TD−2131 H60)5.1質量%、ナフトール型ノボラック樹脂(日本化薬株式会社製、CBN)8.5質量%を添加して熱硬化性樹脂組成物(P3)を調整した。
絶縁性樹脂膜の貯蔵弾性率は25℃で8GPa、Tgは190℃、Tg以下での線熱膨張率は25ppm/℃であった。
積層基板8の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板1と同様にフィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が複数見られた。
積層基板8の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.2μm、十点平均粗さRzは2.1μm、二乗平均粗さRMSは0.23μmであった。
積層基板8において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において○、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において○と評価された。また、S1の変動係数は0.09、S2の変動係数は0.14であり、S2/S1は0.33であった。
キャリア付樹脂膜1の代わりに、キャリア付樹脂膜4として味の素ファインテクノ社株式会社製、ABF−GX13を使用し、デスミア処理における過マンガン酸カリウム水溶液への浸漬時間を2分とした以外は、実施例1と同様の方法で積層基板9を作製した。
絶縁性樹脂膜の貯蔵弾性率は25℃で4GPa、Tgは190℃、Tg以下での線熱膨張率は45ppm/℃であった。
また、積層基板9について、実施例1と同様に各評価を行った。
積層基板9の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板1と同様にフィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が複数見られた。
積層基板9の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.2μm、十点平均粗さRzは2.3μm、二乗平均粗さRMSは0.21μmであった。
積層基板9において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において○、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において○と評価された。また、S1の変動係数は0.06、S2の変動係数は0.15であり、S2/S1は0.35であった。
上記[6]のデスミア処理を行わなかった以外は実施例1と同様にして、積層基板10を得た。積層基板10について、実施例1と同様に各評価を行った。
図9は走査型電子顕微鏡で観察した本比較例に係る絶縁性樹脂膜表面の形態を示す図である。積層基板10の絶縁性樹脂膜の表面には、フィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が見られなかった。フィラーは全体が絶縁性樹脂膜中に埋まっていた。
積層基板10の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.07μm、十点平均粗さRzは0.75μm、二乗平均粗さRMSは0.09μmであった。
積層基板10において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において○、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において×と評価された。また、S1の変動係数は0.17、S2の変動係数は0.23であり、S2/S1は0.32であった。
上記[8]のプラズマ処理を行わなかった以外は実施例1と同様にして、積層基板11を得た。積層基板11について、実施例1と同様に各評価を行った。
積層基板11の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板10と同様、フィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が見られなかった。フィラーは全体が絶縁性樹脂膜中に埋まっていた。
積層基板11の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.13μm、十点平均粗さRzは1.63μm、二乗平均粗さRMSは0.17μmであった。
積層基板11において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において◎、260℃において×、熱処理後において◎、熱処理および吸湿処理後において×と評価された。また、S1の変動係数は0.15、S2の変動係数は0.18であり、S2/S1は0.23であった。
上記[6]のデスミア処理および上記[8]のプラズマ処理をいずれも行わなかった以外は実施例1と同様にして、積層基板12を得た。積層基板12について、実施例1と同様に各評価を行った。
積層基板12の絶縁性樹脂膜の表面には、積層基板10と同様、フィラーが欠落した凹部や部分的にフィラーが露出した突出部が見られなかった。フィラーは全体が絶縁性樹脂膜中に埋まっていた。
積層基板12の絶縁性樹脂膜の算術平均粗さRaは0.06μm、十点平均粗さRzは0.85μm、二乗平均粗さRMSは0.11μmであった。
積層基板12において、絶縁性樹脂膜と封止樹脂との密着性は、25℃において×、260℃において×、熱処理後において×、熱処理および吸湿処理後において×と評価された。また、S1の変動係数は0.08、S2の変動係数は0.24であり、S2/S1は0.23であった。
100 キャリア付樹脂膜
102 半導体パッケージ
110 凹部
12 キャリア基材
120 フィラー
130 表面
20 配線基板
22 コア基板
24 導電体パターン
242 ライン
244 ランド
246 めっき膜
28 開口部
30 半田ボール
40 封止樹脂
50 ボンディングワイヤ
60 半導体素子
62 ダイアタッチ材
70 電子装置
710 マザーボード
712 導電体パターン
714 導電部
716 接続部
720 電子部品
Claims (8)
- 少なくとも1つの表面に導電パターンを有するコア基板を準備する工程と、
前記導電パターン上に絶縁性樹脂膜を積層する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の所定の領域に前記導電パターンの一部を露出させる開口部を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の表面および前記開口部をデスミア処理する工程と、
前記開口部にめっき膜を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜および前記めっき膜の表面をプラズマ処理する工程とをこの順に含み、
前記開口部を形成する工程は、前記絶縁性樹脂膜のうち、前記開口部とする領域にレーザー光を照射する工程を含み、
前記プラズマ処理する工程では、前記絶縁性樹脂膜をエッチングすることなくプラズマ処理し、
前記プラズマ処理する工程後における前記絶縁性樹脂膜の表面の算術平均粗さRaを0.08μm以上0.5μm以下とする、配線基板の製造方法。 - 請求項1に記載の配線基板の製造方法において、
前記プラズマ処理する工程では、前記コア基板の前記導電パターンおよび前記めっき膜のいずれにもバイアス電圧を印加しない、配線基板の製造方法。 - 請求項1または2に記載の配線基板の製造方法において、
前記プラズマ処理する工程では、酸化性ガスまたはアルゴンガスによるプラズマ処理を行う、配線基板の製造方法。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法において、
前記デスミア処理する工程では、前記コア基板を、膨潤液に浸漬した後、45℃以上95℃以下の過マンガン酸カリウム水溶液に浸漬させる、配線基板の製造方法。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法において、
前記絶縁性樹脂膜の線熱膨張率は、Tg以下において10ppm/℃以上50ppm/℃以下である、配線基板の製造方法。 - 少なくとも1つの表面に導電パターンを有するコア基板を準備する工程と、
前記導電パターン上に絶縁性樹脂膜を積層する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の所定の領域に前記導電パターンの一部を露出させる開口部を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜の表面および前記開口部をデスミア処理する工程と、
前記開口部にめっき膜を形成する工程と、
前記絶縁性樹脂膜および前記めっき膜の表面をプラズマ処理する工程と、
前記絶縁性樹脂膜上に半導体素子を配設する工程と、
露出した、前記絶縁性樹脂膜および前記半導体素子を封止樹脂で覆うよう封止する工程とをこの順に含み、
前記開口部を形成する工程は、前記絶縁性樹脂膜のうち、前記開口部とする領域にレーザー光を照射する工程を含み、
前記プラズマ処理する工程では、前記絶縁性樹脂膜をエッチングすることなくプラズマ処理し、
前記プラズマ処理する工程後における前記絶縁性樹脂膜の表面の算術平均粗さRaを0.08μm以上0.5μm以下とする、半導体パッケージの製造方法。 - 請求項6に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記絶縁性樹脂膜と、前記封止樹脂との間の、25℃におけるせん断強度をS1としたとき、S1を15N/mm2以上とする、半導体パッケージの製造方法。 - 請求項6または7に記載の半導体パッケージの製造方法において、
前記絶縁性樹脂膜と、前記封止樹脂との間の、260℃におけるせん断強度をS2としたとき、S2/S1を0.1以上0.9以下とする、半導体パッケージの製造方法。
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