JP7031774B1 - プリント配線基板、および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者らは、新たに低誘電正接、低誘電率のビルドアップ材を用いたプリント配線基板の開発に着目し、上記課題について鋭意検討を行ったところ、基板と、第一の回路層と、ビルドアップ材からなる絶縁層と、第二の回路層と、が順に積層した積層体を備えるプリント配線基板において、前記絶縁層を貫通するビアホール内において、ビアホールの側壁から前記第一の回路層の表面上まで延在する樹脂片を有することが有効であるという知見を得た。また、かかる樹脂片により、課題が解決できるメカニズムの詳細は明らかではないが、樹脂片がビアホール底部周辺に露出した銅箔に接していることにより、ビルドアップ材と銅箔との密着性が高くなるとともに、ビアホール形成時に熱硬化性樹脂層が過度にエッチングされることを抑制でき、また、エッチングによる銅箔へのダメージを効果的に低減できるようになると推測される。その結果、ビルドアップ材を用いたプリント配線板の信頼性が高められると考えられる。
片面または両面に第一の回路層を有する基板と、
前記基板の前記第一の回路層の表面上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面上に設けられた第二の回路層と、
を備えるプリント配線基板であって、
前記絶縁層は、前記絶縁層を貫通するビアホールと、当該ビアホールに埋め込まれた導体とを有し、かつ、当該絶縁層の200℃、90分での硬化物の誘電率Dk(23℃、10GHz)が3.0~3.6、誘電正接Df(23℃、10GHz)が0.0001~0.006であり、
前記ビアホールの側壁から前記第一の回路層の表面上まで延在する樹脂片を有し、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は、変性ポリフェニレンエーテル共重合体、マレイミド化合物、およびインデン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上を含み、前記変性ポリフェニレンエーテル共重合体の含有量が、樹脂固形分100重量部に対して、1~30重量部である、プリント配線基板が提供される。
また本発明によれば、
片面または両面に第一の回路層を有する基板と、
前記基板の前記第一の回路層の表面上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面上に設けられた第二の回路層と、
を備えるプリント配線基板であって、
前記絶縁層は、前記絶縁層を貫通するビアホールと、当該ビアホールに埋め込まれた導体とを有し、かつ、当該絶縁層の200℃、90分での硬化物の誘電率Dk(23℃、10GHz)が3.0~3.6、誘電正接Df(23℃、10GHz)が0.0001~0.006であり、
前記ビアホールの側壁から前記第一の回路層の表面上まで延在する樹脂片を有し、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は、変性ポリフェニレンエーテル共重合体、マレイミド化合物、およびインデン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上を含み、前記マレイミド化合物の含有量が、樹脂固形分100重量部に対して、5~40重量部である、プリント配線基板が提供される。
また本発明によれば、
片面または両面に第一の回路層を有する基板と、
前記基板の前記第一の回路層の表面上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面上に設けられた第二の回路層と、
を備えるプリント配線基板であって、
前記絶縁層は、前記絶縁層を貫通するビアホールと、当該ビアホールに埋め込まれた導体とを有し、かつ、当該絶縁層の200℃、90分での硬化物の誘電率Dk(23℃、10GHz)が3.0~3.6、誘電正接Df(23℃、10GHz)が0.0001~0.006であり、
前記ビアホールの側壁から前記第一の回路層の表面上まで延在する樹脂片を有し、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は、変性ポリフェニレンエーテル共重合体、マレイミド化合物、およびインデン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上を含み、前記インデン樹脂の含有量が、樹脂固形分100重量部に対して、0.1~20重量部である、プリント配線基板が提供される。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
煩雑さを避けるため、同一図面内に同一の構成要素が複数ある場合には、その1つのみに符号を付し、全てには符号を付さない場合がある。
すべての図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。
本明細書中、数値範囲の説明における「a~b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1~5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」を意味する。
図1(d)に示すように、本実施形態のプリント配線板100は、片面に第一の回路層104を有する基板102(コア層)と、基板102の第一の回路層104の表面上に設けられた絶縁層106と、絶縁層106の表面上に設けられた第二の回路層114と、を備え、絶縁層106は、絶縁層106を貫通するビアホール116と、ビアホール116に埋め込まれた導体124とを有し、かつ、絶縁層106の200℃、90分での硬化物の誘電率Dk(23℃、10GHz)が3.0~3.6、誘電正接Df(23℃、10GHz)が0.0001~0.006であり、ビアホール116の側壁から第一の回路層104の表面上まで延在する樹脂片130を有する。
なお、基板102(コア層)は、両面に回路層を有していてもよい(不図示)。
まず、本実施形態のビルドアップ材の詳細について、以下説明する。
本実施形態のビルドアップ材は熱硬化性樹脂層を含み、当該熱硬化性樹脂層の200℃、90分での硬化物の誘電率Dk(23℃、10GHz)が3.0~3.6、誘電正接Df(23℃、10GHz)が0.0001~0.006である。
また、最大長さl(μm)における、樹脂片の厚みをd(μm)としたとき、d/lが、0.065~2.5であることが好ましく、0.5~2.0であることがより好ましい。
これにより、銅箔との接着面積が増えることにより密着性を向上しつつも、良好な導電性を保持できる。
樹脂片の厚みd(μm)は、例えば、ビアホールの断面を走査電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、複数のビアホールを観察して得られた樹脂片の厚みの平均値とすることができる。また、樹脂片の最大長さl(μm)は、複数のビアホールがあった場合、最も長い樹脂片のことを意図する。
本実施形態において、ビルドアップ材は、熱硬化性樹脂層を含み、当該熱硬化性樹脂層の200℃、90分での硬化物の誘電率Dk(23℃、10GHz)が3.0~3.6、誘電正接Df(23℃、10GHz)が0.0001~0.006である。
以下、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物に含まれる各成分について詳述する。
本実施形態の(A)変性ポリフェニレンエーテル共重合体は、ポリフェニレンエーテルを編成したものであり、例えば、国際公開第2014/203511号の段落0018~0061に記載のものを用いることができる。より具体的には、以下のとおりである。
炭素-炭素不飽和結合を有する置換基としては、特に限定はされないが、例えば、下記式(1)で示される置換基が挙げられる。
アルケニル基は特に限定されないが、例えば、炭素数2~18のアルケニル基が好ましく、炭素数2~10のアルケニル基がより好ましい。より具体的には、ビニル基、アリル基、及び3-ブテニル基等が挙げられる。
アルキニル基は特に限定されないが、例えば、炭素数2~18のアルキニル基が好ましく、炭素数2~10のアルキニル基がより好ましい。より具体的には、エチニル基、及びプロパ-2-イン-1-イル基(プロパルギル基)等が挙げられる。
アルケニルカルボニル基はアルケニル基で置換されたカルボニル基であれば特に限定されないが、例えば、炭素数3~18のアルケニルカルボニル基が好ましく、炭素数3~10のアルケニルカルボニル基がより好ましい。より具体的には、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びクロトノイル基等が挙げられる。
アルキニルカルボニル基はアルキニル基で置換されたカルボニル基であれば特に限定されないが、例えば、炭素数3~18のアルキニルカルボニル基が好ましく、炭素数3~10のアルキニルカルボニル基がより好ましい。より具体的には、プロピオロイル基等が挙げられる。
一方、成分(A)の重量平均分子量が上記上限値以下とすることにより、成形性、溶剤溶解性や保存安定性が良好となる。
なお、樹脂固形分とは、ワニスにおける充填材及び溶媒を除いた樹脂成分のことである。
マレイミド化合物のマレイミド基は、5員環の平面構造を有し、マレイミド基の二重結合が分子間で相互作用しやすく極性が高いため、マレイミド基、ベンゼン環、その他の平面構造を有する化合物等と強い分子間相互作用を示し、分子運動を抑制することができる。そのため、本実施形態の樹脂組成物は、マレイミド化合物を含むことにより、得られる絶縁層の線膨張係数を下げ、ガラス転移温度を向上させることができ、さらに、耐熱性を向上させることができる。
分子内に少なくとも2つのマレイミド基を有するマレイミド化合物としては、例えば、4,4'-ジフェニルメタンビスマレイミド、m-フェニレンビスマレイミド、p-フェニレンビスマレイミド、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス-(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン、4-メチル-1,3-フェニレンビスマレイミド、N,N'-エチレンジマレイミド、N,N'-ヘキサメチレンジマレイミド、ビス(4-マレイミドフェニル)エーテル、ビス(4-マレイミドフェニル)スルホン、3,3-ジメチル-5,5-ジエチル-4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、ビスフェノールAジフェニルエーテルビスマレイミド等の分子内に2つのマレイミド基を有する化合物、ポリフェニルメタンマレイミド等の分子内に3つ以上のマレイミド基を有する化合物等が挙げられる。
これらの中の1種類を単独で用いることもできるし、2種類以上を併用することもできる。これらのマレイミド化合物の中でも、低吸水率である点等から、4,4'-ジフェニルメタンビスマレイミド、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス-(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタン、ポリフェニルメタンマレイミド、ビスフェノールAジフェニルエーテルビスマレイミドが好ましい。
成分(B)の含有量を、上記下限値以上とすることにより、良好な誘電正接およびレーザー加工性を得つつ、線膨張係数を下げ、ガラス転移温度を向上させ、耐熱性を向上させることができる。一方、成分(B)の含有量を、上記上限値以下とすることにより、良好な誘電正接およびレーザー加工性のバランスを向上できる。
本実施形態のインデン樹脂とは、その骨格構造にインデン残基を含む平均重合度4~8の(共)重合体のことを示し、インデン(C9H8)と、クマロン(1-ベンゾフラン)、スチレン(C8H8)、α-メチルスチレン、メチルインデン及びビニル卜ルエンとの共重合体であってもよい。なかでも、インデン-クマロン共重合体、インデン-スチレン共重合体、インデン-クマロン-スチレン共重合体であることが好ましい。
水素及び炭素以外の原子としては、具体的には、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、フッ素原子、塩素原子などが挙げられる。水素及び炭素以外の原子としては、上記具体例のうち、1種または2種以上を含むことができる。
上記反応性基としては、OH基、COOH基などが挙げられる。
また、上記インデン樹脂は、内部または末端にフェノール性水酸基を有する芳香族構造を有していてもよい。
本実施形態において、ポリブタジエン系エラストマーは、ブタジエン化合物をモノマー成分として用いた単独重合体または共重合体である。本実施形態において、耐熱性を向上させる観点からは、官能基を有しているポリブタジエン系エラストマーを用いることがより好ましい。官能基としては、ビニル基、エポキシ基、カルボキシ基、水酸基、またはマレイン酸基などが挙げられる。なかでも、相溶性と密着性を向上させる観点から、側鎖にビニル基を有するポリブタジエンであることが好ましい。
また、共重合体としては、樹脂中にブタジエンから重合してなるセグメント骨格を有するものであり、例えば、スチレン-ブタジエン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、アクリレ-トブタジエン共重合体、ビニルピリジンブタジエン共重合体、アクリロニトリル-スチレン-ブタジエン共重合体、カルボキシル化ブタジエン共重合体、エポキシ化ブタジエン共重合体等が挙げられる。なかでも、分散性と耐熱性を向上させる観点から、ブタジエンホモポリマーおよびスチレン-ブタジエン共重合体であることが好ましい。
本実施形態において、不飽和二重結合を有するフェノールは、誘電特性およびレーザー加工性を良好にしつつ、他の物性とのバランスを保持する観点から、主に用いられる。不飽和二重結合を有するフェノールとは、フェノール骨格を有し、ベンゼン環の置換基に不飽和二重結合を有するものをいう。
本実施形態において、不飽和二重結合を有するフェノールとしては、アリルフェノール(o-,m-またはp-)、ビニルフェノール(o-,m-またはp-)、アリルレゾルシノール、ジアリルレゾルシノール、アリルカテコール、ジアリルカテコール、アリルヒドロキノン、ジアリルヒドロキノン、アリルピロガロール、トリアリルフェノール、トリビニルフェノール、トリアリルレゾルシノール、トリビニルレゾルシノール等が挙げられる。なかでも、密着を向上させる観点から、ビニルフェノール(特にp-ビニルフェノール;4-エテニルフェノール)、2,2'-ジアリルビスフェノールA、o-アリルフェノール(2-アリルフェノール)、アリルフェノールレゾルシノール型ノボラック樹脂であることが好ましい。
本実施形態において、多官能性ビニル化合物とは、分子中に2以上の重合性不飽和結合を有する化合物をいう。
多官能性ビニル化合物としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン等の2官能性芳香族ビニル化合物;1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンのジオールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールアクリレート、アクリル酸アリル、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、3-メチルペンタンジオールジアクリレート、メタクリル酸アリル等の2官能性(メタ)アクリル酸エステル;トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート、ペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールへキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート等の3官能性以上の(メタ)アクリル酸エステル;(ポリ)エチレングリコールジメタクリレート等の多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル;ジアリルマレート、ジアリルフマレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアネート、ジアリルフタレート、ビスフェノールAのビス(アクリロイロキシエチル)エーテル等が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
中でも、(ポリ)エチレングリコールジメタクリレート等の多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル;ジアリルマレート、ジアリルフマレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアネート、ジアリルフタレート、ビスフェノールAのビス(アクリロイロキシエチル)エーテルが好ましく、トリアリルイソシアネートがより好ましい。
本実施形態において、無機充填材としては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩;酸化チタン、アルミナ、ベーマイト、シリカ、溶融シリカ等の酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物;硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩;ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩;窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素等の窒化物;チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等のチタン酸塩等を挙げることができる。
これらの中でも、タルク、アルミナ、ガラス、シリカ、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが好ましく、シリカが特に好ましい。無機充填材としては、これらの中の1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
本実施形態において、難燃剤としては、例えば、臭素系難燃剤等のハロゲン系難燃剤やリン系難燃剤等が挙げられる。ハロゲン系難燃剤の具体例としては、例えば、ペンタブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノールA、ヘキサブロモシクロドデカン等の臭素系難燃剤や、塩素化パラフィン等の塩素系難燃剤等が挙げられる。また、リン系難燃剤の具体例としては、例えば、縮合リン酸エステル、環状リン酸エステル等のリン酸エステル、環状ホスファゼン化合物等のホスファゼン化合物、ジアルキルホスフィン酸アルミニウム塩等のホスフィン酸金属塩等のホスフィン酸塩系難燃剤、リン酸メラミン、及びポリリン酸メラミン等のメラミン系難燃剤等が挙げられる。難燃剤としては、例示した各難燃剤を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なかでも、リン系難燃剤であることが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、重合開始剤を含有してもよい。これにより、成分(A)がプロセス条件によらず、安定的に硬化進行される。重合開始剤としては、変性ポリフェニレンエーテルと熱硬化型硬化剤との硬化反応を促進することができるものであれば、特に限定されないが、例えば、α,α'-ビス(t-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)-3-ヘキシン,過酸化ベンゾイル、3,3',5,5'-テトラメチル-1,4-ジフェノキノン、クロラニル、2,4,6-トリ-t-ブチルフェノキシル、t-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート、アゾビスイソブチロニトリル等の酸化剤が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、硬化反応を一層促進させる観点から、さらにカルボン酸金属塩等を併用してもよい。
なかでも、α,α'-ビス(t-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベンゼンが好ましく用いられる。α,α'-ビス(t-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベンゼンは、反応開始温度が比較的に高いため、プリプレグ乾燥時等の硬化する必要がない時点での硬化反応の促進を抑制することができ、本実施形態の樹脂組成物の保存性の低下を抑制することができる。さらに、α,α'-ビス(t-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベンゼンは、揮発性が低いため、プリプレグ乾燥時や保存時に揮発せず、良好な安定性が得られる。
本実施形態の樹脂組成物は、カップリング剤を含んでもよい。カップリング剤は樹脂組成物の調製時に直接添加してもよいし、無機充填材にあらかじめ添加しておいてもよい。カップリング剤の使用により無機充填材と各樹脂との界面の濡れ性を向上させることができる。したがって、カップリング剤を使用することは好ましく、樹脂膜の硬化物の耐熱性を改良することができる。また、カップリング剤を用いることにより、銅箔との密着性を向上させることができる。さらに、吸湿耐性を向上できるので、湿度環境下においても、銅箔との密着性を維持することができる。
これにより、無機充填材と各樹脂との界面の濡れ性を高くすることができ、樹脂膜の硬化物の耐熱性をより向上させることができる。
なお、本実施形態の樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、上記以外の樹脂、緑、赤、青、黄、および黒等の染料、黒色顔料等の顔料、色素からなる群から選択される一種以上を含む着色剤、低応力剤、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、イオン捕捉剤、ゴム成分等の上記の成分以外の添加剤を含んでもよい。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記以外の樹脂としては例えば、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フェノキシ樹脂、シアネート樹脂が挙げられる。
本実施形態において、ワニス状の樹脂組成物は、溶剤を含むことができる。
上記溶剤としては、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が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のビルドアップ材は、熱硬化性樹脂組成物からなる層、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて形成されたプリプレグ、または前記プリプレグの硬化体である。
まず、本実施形態のビルドアップ材が熱硬化性樹脂組成物からなる層である場合について説明する。
熱硬化性樹脂組成物からなる層は、ワニス状である上記樹脂組成物をフィルム化することにより得ることができる。例えば、熱硬化性樹脂組成物からなる層は、ワニス状の樹脂組成物を塗布して得られた塗布膜に対して、溶剤を除去することにより得ることができる。このような熱硬化性樹脂組成物からなる層においては、溶剤含有率が樹脂膜全体に対して5質量%以下とすることができる。本実施形態において、たとえば100℃~150℃、1分~5分の条件で溶剤を除去する工程を実施してもよい。これにより、熱硬化性樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物からなる層の硬化が進行することを抑制しつつ、十分に溶剤を除去することが可能となる。
本実施形態のプリプレグは、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて形成されたものである。
例えば、プリプレグは、樹脂組成物を繊維基材に含浸させ、その後、半硬化させて得られるシート状の材料として利用できる。このような構造のシート状材料は、誘電特性、高温多湿下での機械的、電気的接続信頼性等の各種特性に優れ、プリント配線板の絶縁層の製造に適している。
繊維基材の厚みが上記上限値以下であると、繊維基材中の樹脂組成物の含浸性が向上し、ストランドボイドや絶縁信頼性の低下の発生を抑制することができる。また炭酸ガス、UV、エキシマ等のレーザーによるスルーホールの形成を容易にすることができる。また、繊維基材の厚みが上記下限値以上であると、繊維基材やプリプレグの強度を向上させることができる。その結果、ハンドリング性が向上できたり、プリプレグの作製が容易となったり、樹脂基板の反りを抑制できたりする。
ビルドアップ層128は、基板102上の第一の回路層104と、第一の回路層104上の絶縁層106と、絶縁層106上の第二の回路層114とからなる。
ビルドアップ層128は、基板102の片面のみに形成されていてもよいが、基板102の両面にそれぞれ形成されていてもよい。また、基板102上のビルドアップ層128の積層数は、1つ以上であれば特に限定されず、2つ以上でもよい。
次に、本実施形態のプリント配線板100の製造方法について説明する。
図1は、プリント配線板100の製造工程の手順を示す工程断面図である。
まず、一面上に第一の金属箔(のちの第一の回路層104)が張り付けられた基板102を準備する。
基板102は、絶縁性の材料により構成されていれば特に限定されないが、たとえば、エポキシ樹脂、ガラス基材-エポキシ樹脂積層板、ガラス基材-ポリイミド樹脂積層板、ガラス基材-テフロン(登録商標)樹脂積層板、ガラス基材-ビスマレイミド・トリアジン樹脂積層板、ガラス基材-シアネート樹脂積層板、ガラス基材-ポリフェニレンエーテル樹脂積層板、ポリエステル樹脂、セラミック、樹脂含浸セラミックのいずれか等により構成することができる。
上記の第一の金属箔は、銅、アルミニウム、ニッケルなどの少なくともいずれかの金属元素を含有する金属箔を用いることができる。この中でも、低抵抗な銅箔が好ましい。金属箔は、基板102の両面に形成されていてもよいし、片面のみに形成されていてもよい。
次いで、第一の回路層104上に、繊維基材108に樹脂組成物を含浸したプリプレグからなる絶縁層106の少なくとも一面に第二の金属箔層(のちの第二の回路層114)が積層された積層体を、加熱加圧して積層する(図1(a)参照)。図1(a)では、第二の金属箔層側の面は、第一の回路層104と反対側に位置している。
第二の金属箔層としては、例えば、銅箔を用いることが好ましい。積層体は、単層でもよいが多層構造を有していてもよい。積層体は、例えば、プリプレグを複数枚重ね合わせたもの等を用いることができる。積層体としては、少なくとも片面にキャリア箔付き極薄金属箔を重ね合わせて加熱加圧成形したもの等を用いることができる。なお、ビルドアップ層は、コア層(基板102)と同じ材料のものを用いてもよいが、繊維基材または樹脂組成物が異なっていてもよい。
次いで、レジストをマスクとして、第二の金属箔層(のちの第二の回路層112)の選択的エッチングを行う。これにより、所定のパターンを有する第二の回路層112を形成する(図1(b))。
第二の金属箔層は、例えば、平面視において、所定方向に延在する回路パターンや矩形状のパッドとして機能する。
ビアホール116の底面(開口面)からは、第一の回路層104の上面の一部が露出している。本実施形態においては、ビアホール116の側壁には、繊維基材108の一部が突出していてもよい。
本実施形態の半導体装置は、本実施形態のプリント配線板100上に半導体チップを実装して、得ることができる。
本実施形態のプリント配線板100によれば、ビアホール116を開口部上方から観察した時に樹脂片103が観察され、樹脂片103がビアホール116底部周辺に露出した第一の回路層104に接している。かかる樹脂片103により、絶縁層106と第一の回路層104との密着性が向上し、信頼性を向上できる。また、絶縁層106の第1面10から第2面20に向かって徐々に開口径が小さくなるビアホール116に導体124(ビア)が埋設されている。そのため、絶縁層106と第一の回路層104との密着性がより重要となる。
表1に示す固形分割合で各成分を溶解または分散させ、メチルエチルケトンで不揮発分70質量%となるように調整し、高速撹拌装置を用い撹拌して、ワニス状の樹脂組成物(樹脂ワニスP)を調製した。
なお、表1における各成分の配合割合を示す数値は、樹脂組成物の固形分全体に対する各成分の配合割合(質量%)を示している。
(A)変性ポリフェニレンエーテル共重合体:末端メタクリル基変性ポリフェニレンエーテル、「SA9000」SABICイノベーティブプラスチックス社製
(B)マレイミド化合物:ビフェニルアラルキル型マレイミド化合物、「MIR-3000-70MT」日本化薬社製
(C)インデン樹脂:末端にフェノール基を含むインデン・クマロン・スチレン共重合体(日塗化学社製、V-120S、重量平均分子量:950、水酸基価:30mg KOH/g)
・ポリブタジエン系エラストマー:ポリブタジエン、「B-1000」日本曹達社製
・不飽和二重結合を有するフェノール:アリルフェノール、「FATC-809」群栄化学社製
・多官能性ビニル化合物:トリアリルイソシアネート、架橋剤、「TAIC」三菱ケミカル社製
・無機充填材:シリカ粒子、「SC4050」、アドマテックス社製、(均粒径1.1μm、表面がアミノフェニルシシラン処理されたもの)
・難燃剤:縮合型リン酸エステル「PX-200」大八化学工業社製
(その他)
・重合開始剤:1,4-ビス[(t-ブチルパーオキシ)イソプロピル]ベンゼン「パーブチルP」日油社製
得られた樹脂ワニスを、ガラス織布(クロスタイプ♯1078、NEガラス、坪量44g/m2)に塗布装置で含浸させ、140℃の熱風乾燥装置で10分間乾燥して、厚さ70μmのプリプレグ1(ビルドアップ材)を得た。
得られたプリプレグの両面に極薄銅箔(三井金属鉱業社製、マイクロシンFL、1.5μm)を重ね合わせ、圧力3MPa、温度225℃で2時間加熱加圧成形することにより、金属箔付き積層板を得た。得られた金属箔付き積層板のコア層(樹脂基板からなる部分)の厚みは、0.070mmであった。
得られた金属箔付き積層板を用いて、ドリル機で所定のところを開孔して、無電解めっきにより、導通を図り、銅箔をエッチングして回路形成面を有する残銅60%のコア層を作製した。当該コア層の前記銅箔側の面に粗化処理を施し、表面粗さRz2.0μmとした。
次いで、コア層の両面にプリプレグ1を配置して、キャリア箔付きの極薄銅箔(三井金属鉱業社製、マイクロシンFL、1.5μm)を重ね合わせ、圧力3MPa、温度225℃で2時間加熱加圧成形した。その後キャリア箔を剥離後、露出された前記極薄銅箔の表面に粗化処理を施し、表面粗さRz2.0μmとした。
つぎに、得られた積層板に炭酸レーザーによりビア孔を400個、形成した。ビア内を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10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:過マンガン酸ナトリウム濃度60g/l、NaOH濃度45g/l)に25分浸漬後、中和して粗化処理をおこなった。
これを脱脂、触媒付与、活性化の工程を経た後、無電解銅めっき皮膜を約0.5μm形成し、レジストを形成し、無電解銅めっき皮膜を給電層としてパターン電気めっき銅20μm形成させ、回路加工を施した。つぎに、熱風乾燥装置にて150℃で30分間アニール処理を行った後、フラッシュエッチングで給電層を除去した。次いで、ソルダーレジスト層を形成し、半導体素子搭載パッドなどが露出するように開口部を形成した。最後に、ソルダーレジスト層から露出した回路層上へ、無電解ニッケルメッキ層3μmと、さらにその上へ、無電解金メッキ層0.1μmとからなるメッキ層を形成し、得られた基板を50mm×50mmサイズに切断し、プリント配線板を得た。
上記プリプレグ、金属箔付き積層板、プリント配線板について、以下の評価項目に基づいて評価を行い、表2に示す判定基準に従い評価を行った。結果を表1に示した。なお、表2中、数値範囲を示す「~」は、下限値以上上限値未満、または、下限値超上限値以下を示す。
また、ビアホールの断面観察を行い、樹脂片の厚みを測定し、平均値dを算出し、平均値をとった。なお、断面観察は、ビアホールの中心を通る任意の面で積層体を切断し、その断面を観察して、行った。
動的粘弾性装置を用いて、JISC-6481(DMA法)に準拠しておこなった。なお、サンプルは金属箔付き積層板をエッチングして銅を除去したものを用いた。
金属箔付き積層板をエッチングして銅を除去したものを10GHzの空洞共振器を用いて測定した。
ビア間の絶縁信頼性は、上記のプリント配線板のビア間を0.1mmで、印加電圧5.5V、温度130℃湿度85%の条件で、連続測定で評価した。なお、絶縁抵抗値が106Ω未満となる時点で終了とした。
層間のビア接続信頼性は、上記プリント配線板のビアを介した導通状態とし、低温-50℃時間30分処理後高温120℃で30分を交互に繰り返す温度サイクル試験で、連続測定で評価した。なお接続抵抗値が15%を超える時点で終了とした。
102 基板
104 第一の回路層回路層
106 絶縁層
108 繊維基材
109 突出部
110 積層体
112 回路層
114 第二の回路層
116 ビアホール
118 下地膜
122 メッキ層
124 導体
126 導電回路
128 ビルドアップ層
130 樹脂片
Claims (16)
- 片面または両面に第一の回路層を有する基板と、
前記基板の前記第一の回路層の表面上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面上に設けられた第二の回路層と、
を備えるプリント配線基板であって、
前記絶縁層は、前記絶縁層を貫通するビアホールと、当該ビアホールに埋め込まれた導体とを有し、かつ、当該絶縁層の200℃、90分での硬化物の誘電率Dk(23℃、10GHz)が3.0~3.6、誘電正接Df(23℃、10GHz)が0.0001~0.006であり、
前記ビアホールの側壁から前記第一の回路層の表面上まで延在する樹脂片を有し、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は、変性ポリフェニレンエーテル共重合体、マレイミド化合物、およびインデン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上を含み、前記変性ポリフェニレンエーテル共重合体の含有量が、樹脂固形分100重量部に対して、1~30重量部である、プリント配線基板。 - 片面または両面に第一の回路層を有する基板と、
前記基板の前記第一の回路層の表面上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面上に設けられた第二の回路層と、
を備えるプリント配線基板であって、
前記絶縁層は、前記絶縁層を貫通するビアホールと、当該ビアホールに埋め込まれた導体とを有し、かつ、当該絶縁層の200℃、90分での硬化物の誘電率Dk(23℃、10GHz)が3.0~3.6、誘電正接Df(23℃、10GHz)が0.0001~0.006であり、
前記ビアホールの側壁から前記第一の回路層の表面上まで延在する樹脂片を有し、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は、変性ポリフェニレンエーテル共重合体、マレイミド化合物、およびインデン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上を含み、前記マレイミド化合物の含有量が、樹脂固形分100重量部に対して、5~40重量部である、プリント配線基板。 - 片面または両面に第一の回路層を有する基板と、
前記基板の前記第一の回路層の表面上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面上に設けられた第二の回路層と、
を備えるプリント配線基板であって、
前記絶縁層は、前記絶縁層を貫通するビアホールと、当該ビアホールに埋め込まれた導体とを有し、かつ、当該絶縁層の200℃、90分での硬化物の誘電率Dk(23℃、10GHz)が3.0~3.6、誘電正接Df(23℃、10GHz)が0.0001~0.006であり、
前記ビアホールの側壁から前記第一の回路層の表面上まで延在する樹脂片を有し、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は、変性ポリフェニレンエーテル共重合体、マレイミド化合物、およびインデン樹脂の中から選ばれる1種または2種以上を含み、前記インデン樹脂の含有量が、樹脂固形分100重量部に対して、0.1~20重量部である、プリント配線基板。 - 請求項1乃至3いずれか一項に記載のプリント配線基板において、
樹脂片の前記ビアホールの側壁からの最大長さlが、1~8μmである、プリント配線基板。 - 請求項1乃至4いずれか一項に記載のプリント配線基板において、
樹脂片の最大長さl(μm)における、樹脂片の厚みをd(μm)としたとき、d/lが、0.065~2.5である、プリント配線基板。 - 請求項1乃至5いずれか一項に記載のプリント配線基板において、
前記絶縁層の135℃における溶融粘度が100~8,000Pa・sである、プリント配線基板。 - 請求項1乃至6いずれか一項に記載のプリント配線基板において、
前記絶縁層は、熱硬化性樹脂組成物からなる層、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて形成されたプリプレグ、または前記プリプレグの硬化体である、プリント配線基板。 - 請求項7に記載のプリント配線基板において、
前記繊維基材が、前記ビアホール内に突出している、プリント配線基板。 - 請求項7または8に記載のプリント配線基板において、
前記繊維基材が、ガラス繊維基材、ポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、およびフッ素樹脂繊維の中から選ばれる1種または2種以上を含む、プリント配線基板。 - 請求項1乃至9いずれか一項に記載のプリント配線基板であって、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は無機充填材を含む、プリント配線基板。 - 請求項10に記載のプリント配線基板であって、
前記熱硬化性樹脂組成物は、前記熱硬化性樹脂組成物の全固形分を100質量%としたとき、前記無機充填材を5質量%以上60質量%以下含む、プリント配線基板。 - 請求項1乃至11いずれか一項に記載のプリント配線基板であって、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は、さらにポリブタジエン系エラストマーを含む、プリント配線基板。 - 請求項1乃至12いずれか一項に記載のプリント配線基板であって、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は、さらに不飽和二重結合を有するフェノールを含む、プリント配線基板。 - 請求項1乃至13いずれか一項に記載のプリント配線基板であって、
前記絶縁層を構成する熱硬化性樹脂組成物は、さらに多官能性ビニル化合物を含む、プリント配線基板。 - 請求項1乃至14いずれか一項に記載のプリント配線基板であって、
前記絶縁層の厚みが20~100μmである、プリント配線基板。 - 請求項1乃至15いずれか一項に記載のプリント配線基板の前記回路層上に半導体素子が搭載された、半導体装置。
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