JPH11238954A - 低熱膨張回路基板および多層配線回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体素子を高信頼で簡便に搭載することがで
きる低熱膨張回路基板を提供する。 【解決手段】Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２もしくはチタン箔が
芯材として配設された絶縁層３の両面に配線導体４が設
けられた低熱膨張回路基板１である。そして、上記低熱
膨張回路基板１の半導体素子実装面に接着性樹脂層５が
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を高信
頼で簡便に搭載するための低熱膨張回路基板および多層
配線回路基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化、高性能化に伴
い、電子機器を構成する半導体装置およびそれを実装す
る多層プリント配線基板には、小型薄型化、高性能化、
高信頼性が要求されている。これらの要求を受けて、実
装方法はピン挿入型パッケージから表面実装型パッケー
ジへと移行してきており、最近では半導体素子を直接プ
リント基板に実装するベアチップ実装と呼ばれる実装方
法が研究されている。このベアチップ実装は文字通りパ
ッケージがなく、アンダーフィル材と呼ばれる封止樹脂
を使用するのが一般的である。アンダーフィル材の主な
目的は、基板と半導体素子の熱膨張率の差から生じる応
力を分散させることであり、高温時にもある程度の弾性
率を保持している必要があることから、通常、熱硬化性
樹脂が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ア
ンダーフィル材（通常、熱硬化性樹脂）は基板と半導体
素子を接合した後、その隙間に流し込み、ポストキュア
するのが一般的であるが、歩留りが低く、またポストキ
ュアの時間も長く、リペア性が悪い等の種々の問題をか
かえている。このように、半導体素子を高信頼で簡便に
搭載することができる回路基板は未だ得られていないの
が実情であり、このような回路基板の開発が望まれてい
る。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、半導体素子を高信頼で簡便に搭載することがで
きる低熱膨張回路基板および多層配線回路基板の提供を
その目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔もしくはチタン箔が
芯材として配設された絶縁層の両面に配線導体が設けら
れている低熱膨張回路基板であって、上記低熱膨張回路
基板の半導体素子実装面に接着性樹脂層が設けられてい
る低熱膨張回路基板を第１の要旨とする。また、本発明
は、貫通孔を有するＮｉ−Ｆｅ系合金箔もしくはチタン
箔が芯材として配設された絶縁層の表裏両面に配線導体
が設けられ、これら表裏両面の配線導体が上記貫通孔を
介して電気的に接続されている低熱膨張回路基板が複数
個積層一体化されて形成された多層配線回路基板であっ
て、上記多層配線回路基板の半導体素子実装面に接着性
樹脂層が設けられた多層配線回路基板を第２の要旨とす
る。

【０００６】すなわち、本発明者らは、半導体素子を高
信頼で簡便に搭載することができる回路基板を得るべ
く、鋭意研究を重ねた。そして、今後の半導体素子の大
型化傾向を考慮して、基板自体の熱膨張率を下げること
を中心に開発研究を重ねた。その結果、Ｎｉ−Ｆｅ系合
金箔もしくはチタン箔が芯材として配設された絶縁層を
用いると、基板自体の熱膨張率が半導体素子の熱膨張率
に近くなるため、基板と半導体素子との熱膨張差から生
じる応力を低減することができ、信頼性の高いベアチッ
プ実装が可能となることを突き止めた。しかも、半導体
素子を実装するための接着性樹脂層を、上記基板の半導
体素子実装面に予め設けることにより、半導体素子を極
めて簡便に実装、封止することができることを見出し、
本発明に到達した。また、上記多層配線回路基板の場合
も、上記と同様の理由により、半導体素子を高信頼で簡
便に搭載することができる。

【０００７】そして、上記接着性樹脂層として、熱可塑
性樹脂を主成分とする層、あるいは前記一般式（１）で
表される骨格を備えたポリカルボジイミドを主成分とす
る層を用いると、再度加熱することによって上記材料が
容易に軟化し、一旦実装した半導体素子を容易に離脱さ
せることが可能で、優れたリペア性を備えるようにな
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。

【０００９】本発明の低熱膨張回路基板の一例を図１に
示す。この低熱膨張回路基板１は、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔
２が芯材として配設された絶縁層３の両面に配線導体
（回路）４が形成され、さらに半導体素子実装面に接着
性樹脂層５が設けられて構成されている。なお、図にお
いて、１ａは上記低熱膨張回路基板１に穿設した貫通孔
である。６は上記貫通孔１ａに銅めっき加工を施して形
成したスルーホールめっき部であり、表裏両面の配線導
体（回路）４を電気的に接続している。

【００１０】上記絶縁層３に芯材として配設されるＮｉ
−Ｆｅ系合金箔２は、基板を低熱膨張化するために用い
られ、絶縁層３および配線導体（回路）４の熱膨張を抑
制する働きを与えるため、それ自体の熱膨張係数が充分
に小さい必要がある。

【００１１】Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２は、その材料である
Ｎｉ−Ｆｅ系合金のＮｉ／Ｆｅの比率により熱膨張率が
変化するため、Ｎｉ含有率は３１〜５０重量％、好まし
くは３１〜４５重量％の範囲に設定する。上記Ｎｉ含有
率が３１〜５０重量％の範囲から外れると、Ｎｉ−Ｆｅ
系合金箔の熱膨張係数が大きくなり、上記低熱膨張回路
基板１が複数個積層一体化されて形成される多層配線回
路基板全体の熱膨張を抑制することが難しくなるからで
ある。

【００１２】また、上記Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２の厚み
は、１０〜３００μｍであることが好ましい。上記厚み
が１０μｍを下回ると、基板全体の熱膨張を抑制するこ
とが難しく、一方３００μｍを超えると加工性が低下す
るとともに多層配線回路基板とする際のスルーホールめ
っき部６の信頼性が低下するからである。

【００１３】このように低熱膨張回路基板１の熱膨張率
は、芯材の材料であるＮｉ−Ｆｅ系合金によって支配さ
れているため、Ｎｉ／Ｆｅの比率や、Ｎｉ−Ｆｅ系合金
箔の厚みを変えることによって、基板の熱膨張率を低く
調節することができる。

【００１４】上記絶縁層３の形成材料としては、特に限
定はなく、例えば有機高分子樹脂等が用いられる。上記
有機高分子樹脂としては、ポリイミド、ポリエーテルイ
ミド等のポリイミド系樹脂が好適に用いられるがこれに
限定するものではなく、例えばポリエーテルサルフォ
ン、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アラミド系樹
脂等を用いることもできる。

【００１５】上記配線導体（回路）４を構成する金属材
料としては、銅が好適に用いられるが、これに限定する
ものではなく、例えば金、銀等を用いることもできる。

【００１６】上記低熱膨張回路基板１の半導体素子実装
面に設けられる接着性樹脂層５の形成材料としては、特
に限定はなく、例えばエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹
脂、ポリエーテルイミド、フェノキシ樹脂等の熱可塑性
樹脂、ポリカルボジイミド等を用いることができる。な
かでも、再度加熱することによって容易に軟化し、一旦
実装した半導体素子を容易に離脱させることが可能で、
リペア性に優れる点で、上記熱可塑性樹脂やポリカルボ
ジイミドを用いることが好ましい。

【００１７】上記ポリカルボジイミドとしては、特に限
定はなく、例えば下記の一般式（１）で表される骨格を
備えたものを用いることができる。

【００１８】

【化３】

【００１９】上記一般式（１）におけるｎは２〜１００
の正数であるが、好ましくは５〜５０の正数である。

【００２０】上記ポリカルボジイミドは、低吸湿性の接
着性樹脂であり、従来公知の方法に準じて合成すること
ができる。例えば、Ｌ．Ｍ．Ａｌｂｅｒｉｎｏら〔Ｊ．
ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，２１，ＰＰ１９９９
（１９７７）〕、特開平２−２９２３１６号公報、特開
平４−２７５３５９号公報等に開示されているように、
有機ジイソシアネートをカルボジイミド化触媒の存在下
に有機溶媒中で反応させることにより合成することがで
きる。上記有機ジイソシアネートとしては、特に限定は
なく、例えば２，４−トリレンジイソシアネート、２，
６−トリレンジイソシアネート、１−メトキシフェニル
−２，４−ジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメ
タンジイソシアネート、３，３′−ジメトキシ−４，
４′−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３′−
ジメチル−４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、４，４′−ジフェニルエーテルジイソシアネート、
３，３′−ジメチル−４，４′−ジフェニルエーテルジ
イソシアネート、ｏ−トリレンジイソシアネート等を用
いることができる。これらは単独でもしくは２種以上併
せて（共重合体として）用いられる。

【００２１】また、上記有機ジイソシアネートは、対応
するジアミンにホスゲン，ジフェニルカーボネート，カ
ルボニルジイミダゾール等を作用させる方法、ジカルボ
ン酸からクルチウス転移により合成する方法、対応する
ウレタンの熱分解によりイソシアネート化する方法
〔Ｇ．Ｇｒｅｂｅｒ，ｅｔ．ａｌ．，Ａｎｇｅｗ．Ｉｎ
ｔ．Ｅｄ．，Ｖｏｌ．７．Ｎｏ．１２．９４１（１９６
８）．や、Ｖ．Ｌ．Ｋ．Ｖａｌｌｉ，ｅｔ．ａｌ．，
Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，Ｖｏｌ．６０．２５７（１９
９５）．〕等の従来公知の方法で合成することもでき
る。

【００２２】上記ジイソシアネートの原料として用いる
ことができるジアミンは、特に限定はなく、芳香族ジア
ミンが好適に用いられる。上記芳香族ジアミンとして
は、例えば２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニ
ル）プロパン、２，２−ビス（４ーアミノフェノキシフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−または１，
４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，４−
または２，６−ジアミノトルエン、ジアミノジフェニル
メタン、４，４′−ジアミノ−２，２′−ジメチルビフ
ェニルおよび４，４′−ジアミノ−２，２′−ビス（ト
リフルオロメチル）ビフェニル等があげられる。これら
は単独でもしくは２種以上併せて（共重合体として）用
いられる。

【００２３】上記イソシアネートを反応させる溶媒とし
ては、特に限定はなく、例えばテトラクロロエチレン、
１，２−ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン化
炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶
媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル
系溶媒等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以
上併せて用いられる。

【００２４】前記カルボジイミド化触媒としては、特に
限定はなく、例えば１−フェニル−２−ホスホレン−１
−オキシド、３−メチル−２−ホスホレン−１−オキシ
ド、１−エチル−２−ホスホレン−１−オキシド、３−
エチル−２−ホスホレン−１−オキシド、あるいはこれ
らの３−ホスホレン異性体等のホスホレンオキシドが用
いられる。

【００２５】このようにして合成されたポリカルボジイ
ミドは、吸湿性が極めて低く信頼性が高い。また、誘電
率が３．０以下と低く、高周波用途にも適している。さ
らに、脱溶媒後は室温保存が可能となり、保存性にも優
れている。したがって、従来のように、基板を低温で輸
送、保存する必要がないため扱いが極めて容易になる。
しかも、ポリカルボジイミドはガラス転移温度（Ｔｇ）
を自由に制御することができるため、接合に用いる半田
の材質に応じて適切なガラス転移温度（Ｔｇ）に調整す
ることができる。

【００２６】図１に示した低熱膨張回路基板は、例えば
つぎのようにして製造することができる。すなわち、ま
ず、図２に示すように、所定厚みの銅箔４ａを準備し、
これにポリイミド前駆体ワニス等の絶縁層３の形成材料
を塗布し、乾燥した後、窒素雰囲気中、所定温度で所定
時間イミド化して、所定厚みのポリイミド層３ａを形成
し、ポリイミド層３ａ付き銅箔４ａを作製する。つぎ
に、図３に示すように、所定位置（図１のスルーホール
めっき部６を設ける位置）にドリル、パンチ等で貫通孔
２ａを開けた所定厚みのＮｉ−Ｆｅ系合金箔２を１枚準
備するとともに、ポリイミド系接着シート３ｂを２枚準
備し、上記Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２の表裏両面にポリイミ
ド系接着シート３ｂを介して、図２に示したポリイミド
層３ａ付き銅箔４ａをそれぞれ加圧加熱接着して、図４
に示すような、低熱膨張両面基板を作製する。この低熱
膨張両面基板では、上記ポリイミド層３ａとポリイミド
系接着シート３ｂとにより絶縁層３が形成されている。
続いて、図５に示すように、上記低熱膨張両面基板のＮ
ｉ−Ｆｅ系合金箔２の貫通孔２ａに対応する部分に、ド
リル等を用いて上記貫通孔２ａよりも一回り小さい貫通
孔１ａを開ける。そして、図６に示すように、上記貫通
孔１ａの表面に所定厚みの銅めっき加工を施すことによ
りスルーホールめっき部６を形成するとともに、上記銅
箔４ａの所定位置にエッチング法等により回路４を形成
して低熱膨張回路基板１Ａを作製する。なお、上記スル
ーホールめっき部６により、絶縁層３の表裏両面に形成
した回路４が電気的に接続される。

【００２７】その後、熱可塑性樹脂等の接着性樹脂層５
の形成材料を有機溶媒に溶解した溶液を、上記低熱膨張
回路基板１Ａの半導体素子実装面に直接塗布し加熱乾燥
させ、図１に示したような、半導体素子実装面に接着性
樹脂層５が形成された低熱膨張回路基板１を作製するこ
とができる。

【００２８】なお、上記接着性樹脂層５の半導体素子実
装面への形成方法としては、上記方法に限定されるもの
ではなく、例えばシリコーン処理したポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）フィルム等の離型処理フィルム上
に、上記接着性樹脂層５の形成材料を塗布した後、この
離型処理フィルムを低熱膨張回路基板１Ａに加熱加圧し
て貼り合わせ、半導体素子実装面に接着性樹脂層５を転
写して形成した後、上記離型処理フィルムを剥離する方
法等があげられる。また、図１においては、上記接着性
樹脂層５は、低熱膨張回路基板１の半導体素子実装面の
一部にのみ設けているが、これに限定されるものではな
く、例えば低熱膨張回路基板１の半導体素子実装面の全
体に設けることもできる。

【００２９】一方、本発明の多層配線回路基板の一例を
図７に示す。この多層配線回路基板は、３枚の低熱膨張
回路基板１Ａが接着剤層７を介して接着され、さらに半
導体素子実装面に接着性樹脂層５が設けられて構成され
ている。それ以外の部分は図１に示した低熱膨張回路基
板１と同様であり、同様の部分には同じ符号を付してい
る。なお、図において、８は上下に隣り合う２枚の低熱
膨張回路基板１Ａを電気的に接続する半田製導電体であ
る。

【００３０】上記接着剤層７の形成材料としては、ポリ
イミド系接着剤が好適に用いられるが、これに限定され
るものではなく、例えばエポキシ系接着剤、ポリイミド
−エポキシ混合接着剤、ポリエーテルイミド等を用いる
こともできる。

【００３１】図７に示した多層配線回路基板は、例えば
つぎのようにして製造することができる。すなわち、ま
ず、図８に示すように、前記と同様の低熱膨張回路基板
１Ａを準備するとともに、開孔部９ａを有するポリイミ
ド系接着シート９（後に上記接着剤層７となる）を準備
し、上記ポリイミド系接着シート９の開孔部９ａが低熱
膨張回路基板１Ａの回路４の所定位置（図７の半田製導
電体８を設ける位置）になるよう位置合わせし、低熱膨
張回路基板１Ａの上面にポリイミド系接着シート９を仮
接着する。つぎに、図９に示すように、上記ポリイミド
系接着シート９の開孔部９ａにスクリーン印刷により半
田ペーストを入れ、加熱溶融させて半田バンプ１０を形
成する。そして、図１０に示すように、回路４を形成し
ただけの１枚の低熱膨張回路基板１Ａと、半田バンプ１
０を設けた２枚の低熱膨張回路基板１Ａとをそれぞれ位
置合わせして重ね合わせた後、加熱加圧して一体化させ
る。この状態では、各ポリイミド系接着シート９は接着
剤層７（図７参照）となり、各半田バンプ１０は半田製
導電体８（図７参照）となる。その後、上記低熱膨張回
路基板１Ａの半導体素子実装面に前記と同様にして接着
性樹脂層５を形成することにより、図７に示した多層配
線回路基板を作製することができる。

【００３２】なお、半田バンプ１０の形成方法は、上記
方法に限定されるものではなく、例えば半田ボールをフ
ラックスを用いて仮接着した後、半田リフローして半田
バンプ１０を形成することもできる。

【００３３】一方、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２を芯材とする
低熱膨張回路基板１もしくはそれを加圧加熱一体化した
多層配線回路基板には、その半導体素子実装面に半導体
素子接合用の半田バンプ１０を予め形成することができ
る。半田バンプ１０の形成方法は、上記半田ペーストを
印刷し、半田リフローして半田バンプ１０を形成しても
よく、あるいは半田ボールをフラックスを用いて仮固定
し、半田リフローして半田バンプ１０を形成してもよ
い。このように半導体素子実装面に半導体素子接合用の
半田バンプ１０を予め形成することで、半導体素子に半
田バンプ１０を形成する必要がなくなり、実装工程が簡
略化される。

【００３４】また、芯材としてＮｉ−Ｆｅ系合金箔２に
代えてチタン箔を使用することができる。このチタン箔
には、市販の純チタン箔およびチタン合金箔が含まれ
る。このチタン合金箔としては、主成分のＴｉに対して
Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｚｒ等の金属を配合した
合金が使用される。これらのチタン箔は、熱膨張係数が
８．８〜９．０ｐｐｍ／℃程度であるが、比重が４．５
程度で体積当たりの重量が軽くかつ耐腐蝕性に優れてい
る特徴を有している。

【００３５】芯材としてチタン箔を使用する場合も、上
記実施の形態においてＮｉ−Ｆｅ系合金箔２を使用した
場合と同様に、チタン箔の厚みは、１０〜３００μｍで
あることが好ましい。また、低熱膨張回路基板１の熱膨
張率は、チタン箔よって支配されているため、チタン箔
の厚みを変えることによって、基板の熱膨張率を低く調
節することができる。

【００３６】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３７】

【実施例１】厚み１８μｍの銅箔４ａにポリイミド前駆
体ワニス（ｐ−フェニレンジアミンおよび３，３′，
４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物をｎ−
メチルピロリドン中で反応させたポリアミック酸ワニ
ス）を塗布し、乾燥した後、窒素雰囲気中、４００℃で
１時間イミド化して厚み２０μｍのポリイミド層３ａを
形成し、銅ポリイミドの２層基材を作製した（図２参
照）。つぎに、所定の位置に直径０．３ｍｍのドリルで
孔２ａを開けた厚み５０μｍの４２アロイ箔２（Ｎｉ４
２重量％、Ｆｅ５８重量％、熱膨張係数４．５ｐｐｍ／
℃）の表裏両面に、上記銅ポリイミドの２層基材をポリ
イミド系接着シート３ｂ（新日鐵化学社製、ＳＰＢ−０
３５Ａ）を用いて、加圧加熱接着（４０ｋｇ／ｃｍ² 、
２００℃×１時間）を行い（図３参照）、低熱膨張両面
基板を作製した（図４参照）。この低熱膨張両面基板で
は、上記ポリイミド層３ａとポリイミド系接着シート３
ｂにより絶縁層３が形成されている。さらに、４２アロ
イ箔２に開けた孔２ａに対応する部分に、直径０．２ｍ
ｍのドリルを用いて孔１ａを開けた（図５参照）。そし
て、上記孔１ａの表面に銅めっき加工を施すことにより
スルーホールめっき部６を形成するとともに、上記銅箔
４ａの所定位置にエッチング法により回路４を形成して
低熱膨張回路基板１Ａを作製した（図６参照）。この低
熱膨張回路基板１Ａの熱膨張係数α＝７．５ｐｐｍ／℃
であった。

【００３８】つぎに、離型処理フィルム（シリコーン処
理したＰＥＴフィルム）上に、下記の方法により合成し
たポリカルボジイミド溶液（接着性樹脂層５の形成材
料）を乾燥後の膜厚が１００μｍとなるようにアプリケ
ーターで塗布し、１２０℃で３０分間乾燥した。これを
図１１に示すような低熱膨張回路基板１の所定の位置に
熱ラミネータ（１２０℃、０．２ｍ／分、１０ｋｇ／ｃ
ｍ）で貼り合わせた後、離型処理フィルムを剥離除去し
て、低熱膨張回路基板１の半導体素子実装面に厚み１０
０μｍの接着性樹脂層５（溶融温度１４０℃）を形成し
た。なお、図において、１１は電極である。そして、テ
ストチップとして、図１２に示すような半田ボール１２
（共晶半田ｍ．ｐ．１８３℃）付きシリコンチップ１３
（半田ボール高さ１５０μｍ）を準備し、これを図１１
の低熱膨張回路基板１にフリップチップボンダー（渋谷
工業社製、ＤＢ−１００）を用いて温度１５０℃で圧着
させ、さらに２２０℃まで温度を上昇させ、半田ボール
１２を溶融させて、低熱膨張回路基板１の電極１１に接
合させた。

【００３９】〔ポリカルボジイミド溶液の合成〕滴下漏
斗を取り付けた１０リットルの三口フラスコに、２，２
−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）ヘキサフルオ
ロプロパン（ＨＦ−ＢＡＰＰ）４００．０ｇ（０．７７
７ｍｏｌ）、塩化メチレン５３００ｇおよびトリエチル
アミン３４４ｇ（３．３９ｍｏｌ）を仕込んだ。つい
で、上記滴下漏斗にクロロギ酸フェニル２４２ｇ（１．
５４ｍｏｌ）を入れ、反応容器を氷浴で０℃に冷却し
た。１５分かけて上記クロロギ酸フェニルを滴下し、室
温に戻しながら１晩攪拌した。そして、塩化カルシウム
管の付いた冷却管を上記三口フラスコに取り付けた後、
カルボジイミド化触媒（３−メチル−１−フェニルホス
ホレン−１−オキシド）１．０４ｇ（５．４０ｍｍｏ
ｌ、０．７０ｍｏｌ％）を上記三口フラスコに入れ、内
部をアルゴンで置換した。室温でトリメチルクロロシラ
ン１８４ｇ（１．７０ｍｏｌ）を入れ、そのまま１０分
間攪拌した。塩化メチレンを等量のトルエンに置換しな
がら、反応温度を室温から２時間かけて徐々に８０℃ま
で上昇させ、８０℃で４時間攪拌した。ＩＲでカルボジ
イミド化が完了していることを確認した後、ｍ−トリル
イソシアネート２０５ｇ（１．５４ｍｏｌ）を入れ、８
０℃でさらに１．５時間攪拌した。反応溶液を３０ｋｇ
のイソプロピルアルコールに攪拌しながら投入し、沈殿
物を集めて減圧下で乾燥した。得られた白色粉末状のポ
リマーは有機溶媒に可溶で収量３６０ｇ（収率９０
％）、Ｍｎ＝４２００、Ｍｗ＝１５０００であった。こ
こで得られたポリカルボジイミド３００ｇを４５０ｇの
トルエンに室温にて再溶解し、ポリカルボジイミド溶液
を調整した。

【００４０】

【実施例２】実施例１と同様にして作製した低熱膨張回
路基板１の電極１１配置（図１１参照）に合わせてドリ
ル（直径０．２ｍｍ）を用いて孔９ａを開けた接着シー
ト９（新日鐵化学社製、ＳＰＢ−０３５Ａ）を準備し、
これを低熱膨張回路基板１Ａに位置合わせして加圧加熱
接着（３０ｋｇ／ｃｍ² 、１８０℃×３０分）した（図
８参照）。ついで、上記接着シート９の開孔部９ａに半
田ペースト（日本スペリア社製、Ｓｎ８２０ＲＡ−３Ａ
ＭＱ、ｍ．ｐ．２４０℃）をスクリーン印刷で充填し、
２７０℃で溶融させ半田バンプ１０を形成した（図９参
照）。そして、半田バンプ１０を設けた２枚の低熱膨張
回路基板１Ａと、回路４を形成しただけの１枚の低熱膨
張回路基板１Ａをそれぞれ位置合わせして重ね合わせた
後、加熱加圧して一体化した（図１０参照）。各低熱膨
張回路基板１Ａの熱膨張係数α＝７．５ｐｐｍ／℃であ
った。その後、上記低熱膨張回路基板１Ａの半導体素子
実装面に、前記と同様にして接着性樹脂層５を形成する
ことにより、多層配線回路基板を作製した（図７参
照）。ついで、半田ボール（ｍ．ｐ．１８３℃）を有す
るシリコンチップを準備し、これを実施例１と同様の方
法で実装した。

【００４１】

【実施例３】実施例１と同様にして作製した低熱膨張回
路基板１（基板の熱膨張係数α＝７．５ｐｐｍ／℃）の
チップ実装面全体に、実施例１で用いたポリカルボジイ
ミド溶液を乾燥後の厚みが８０μｍとなるように塗布し
乾燥した後、実施例１と同様にして接着性樹脂層５を形
成した。ついで、実施例１と同様の方法でチップを実装
した。

【００４２】

【実施例４】実施例１の４２アロイ箔２の代わりに、厚
み５０μｍのチタン箔（熱膨張係数８．８ｐｐｍ／℃）
を使用した以外は実施例１と同様にして、低熱膨張回路
基板を作製した。さらに、実施例１と同様にポリカルボ
ジイミドからなる厚み１００μｍの接着性樹脂層５（溶
融温度１４０℃）を形成後、実施例１と同様の方法で半
田ボール付きシリコンチップを実装した。この基板の熱
膨張係数α＝１１．０ｐｐｍ／℃であった。

【００４３】

【比較例】実施例１で用いた低熱膨張回路基板１に代え
て、従来のガラスエポキシ基板（基板の熱膨張係数α＝
１７．０ｐｐｍ／℃）を用いた。それ以外は、実施例１
と同様の方法でチップを実装した。

【００４４】実施例１〜４の低熱膨張回路基板は、半導
体素子を実装するための接着性樹脂層５を、上記基板１
の半導体素子実装面に予め設けているため、半導体素子
の実装後、従来のようにアンダーフィル材を流し込む等
の工程を必要とせず、簡便に基板１と半導体素子間の封
止が行えることが分かった。

【００４５】一方、上記のようにして得られた実施例１
〜４および比較例の回路基板（半導体素子を実装したも
の）を用いて、温度サイクル試験（−６５℃／１２５
℃、各３０分）を行い、接続信頼性の評価を行った。

【００４６】その結果、実施例１〜４の回路基板は、１
０００サイクル経過後にいずれも導通不良が発生しなか
ったのに対して、比較例の回路基板では、１０００サイ
クル経過後、約８０％の接点で導通不良が発生すること
が確認された。したがって、本発明の回路基板は、極め
て簡便にベアチップ実装を行うことができるとともに、
優れた接続信頼性をも備えている。

【００４７】さらに、実施例１〜４の回路基板を２２０
℃まで加熱したところ、接着性樹脂層が溶融する結果、
基板を傷付けることなく実装したシリコンチップを容易
に離脱することができた。このことから、本発明の回路
基板はリペア性にも優れているといえる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明の低熱膨張回路基
板および多層配線回路基板は、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔もし
くはチタン箔が芯材として配設された絶縁層を用いてい
るため、基板自体の熱膨張率が半導体素子（シリコン）
の熱膨張率に近くなり、ベアチップを実装した時に基板
と半導体素子との間に応力が発生しなくなり、信頼性の
高いベアチップ実装が可能となる。したがって、アンダ
ーフィル材による応力緩和を考慮する必要がなく、物理
的な接着強度を保持していれば、高温時のアンダーフィ
ル材の弾性率が低下しても問題はない。しかも、半導体
素子を実装するための接着性樹脂層を、上記基板の半導
体素子実装面に予め設けているため、半導体素子を極め
て簡便に実装し、封止することができる。本発明の低熱
膨張回路基板および多層配線回路基板は、マルチチップ
モジュール（ＭＣＭ）基板として好適に用いることがで
きる。

【００４９】そして、上記接着性樹脂層として、熱可塑
性樹脂を主成分とする層、あるいは前記一般式（１）で
表される骨格を備えたポリカルボジイミドを主成分とす
る層を用いると、再度加熱することによって上記材料が
容易に軟化し、一旦実装した半導体素子を容易に離脱さ
せることが可能で、優れたリペア性を備えるようにな
る。

【００５０】また、上記低熱膨張回路基板に半導体素子
との接合用半田バンプを形成すると、従来のように半導
体素子側に接合用の半田バンプを形成する必要がなく、
半導体素子の実装工程をさらに簡略化することができ
る。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低熱膨張回路基板の一例を示す断面図
である。

【図２】ポリイミド層付き銅箔の断面図である。

【図３】低熱膨張回路基板の作製要領を示す断面図であ
る。

【図４】低熱膨張基板の断面図である。

【図５】低熱膨張基板の断面図である。

【図６】低熱膨張回路基板の断面図である。

【図７】本発明の多層配線回路基板の一例を示す断面図
である。

【図８】低熱膨張回路基板に接着シートを仮接着した状
態を示す断面図である。

【図９】接着シートに半田バンプを形成した状態を示す
断面図である。

【図１０】各低熱膨張回路基板を積層する状態を示す断
面図である。

【図１１】半導体素子実装面に接着性樹脂層を形成した
低熱膨張回路基板を示す平面図である。

【図１２】半田ボール付きシリコンチップを示す平面図
である。

【符号の説明】

１ 低熱膨張回路基板 ２ Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔 ３ 絶縁層 ４ 配線導体（回路） ５ 接着性樹脂層

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔もしくはチタン箔が
   芯材として配設された絶縁層の両面に配線導体が設けら
   れている低熱膨張回路基板であって、上記低熱膨張回路
   基板の半導体素子実装面に接着性樹脂層が設けられてい
   ることを特徴とする低熱膨張回路基板。
2. 【請求項２】 接着性樹脂層が熱可塑性樹脂を主成分と
   する層である請求項１記載の低熱膨張回路基板。
3. 【請求項３】 接着性樹脂層が、下記の一般式（１）で
   表される骨格を備えたポリカルボジイミドを主成分とす
   る層である請求項１記載の低熱膨張回路基板。 【化１】
4. 【請求項４】 Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔のＮｉ含有率が、３
   １〜５０重量％である請求項１記載の低熱膨張回路基
   板。
5. 【請求項５】 芯材の厚みが、１０〜３００μｍである
   請求項１記載の低熱膨張回路基板。
6. 【請求項６】 貫通孔を有するＮｉ−Ｆｅ系合金箔もし
   くはチタン箔が芯材として配設された絶縁層の表裏両面
   に配線導体が設けられ、これら表裏両面の配線導体が上
   記貫通孔を介して電気的に接続されている低熱膨張回路
   基板が複数個積層一体化されて形成された多層配線回路
   基板であって、上記多層配線回路基板の半導体素子実装
   面に接着性樹脂層が設けられていることを特徴とする多
   層配線回路基板。
7. 【請求項７】 接着性樹脂層が熱可塑性樹脂を主成分と
   する層である請求項６記載の多層配線回路基板。
8. 【請求項８】 接着性樹脂層が、下記の一般式（１）で
   表される骨格を備えたポリカルボジイミドを主成分とす
   る層である請求項６記載の多層配線回路基板。 【化２】
9. 【請求項９】 Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔のＮｉ含有率が、３
   １〜５０重量％である請求項６記載の多層配線回路基
   板。
10. 【請求項１０】 芯材の厚みが、１０〜３００μｍであ
    る請求項６記載の多層配線回路基板。