JPWO2008018557A1 - 半導体パッケージ及びその製造方法、並びに封止樹脂 - Google Patents

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哲平 伊藤
和田　雅浩
雅浩 和田
廣瀬　浩
浩 廣瀬
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Abstract

【課題】 クラックの発生を抑制することにより高信頼性のフリップチップ半導体パッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】 回路基板１の半導体チップ接続用電極面と半導体チップ２の電極面がフリップチップ接合され、かつ前記回路基板１と半導体チップ２との間に封止樹脂４が注入されると共に、半導体チップの外周側部に封止樹脂４が付与されてフィレット部４ｂが形成されてなるフリップチップ半導体パッケージにおいて、前記フィレット部４ｂが、表面が半導体チップ２の外周側部の上縁２ａから基板に向けて外方に延びる傾斜面をなす構造とされ、前記傾斜面と半導体チップ２の外周側部のなす傾斜角が半導体チップの外周側部２ａの上縁近傍において５０度以下となるようにフィレット部４ｂを形成する。【選択図】図１

Description

本発明の技術分野は、一般に半導体パッケージとその製造方法の分野であり、より詳細には、フリップチップ半導体パッケージの分野である。
近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできており、これらの電子機器に使用される半導体パッケージは、従来にも増して、益々、小型化が進んできている。
かかる状況下、半導体パッケージ分野では、従来のようなリードフレームを使用した形態のパッケージでは、小型化に限界があるため、最近では回路基板上にチップを実装したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、チップスケールパッケージ（ＣＳＰ）のようなエリア実装型パッケージ方式が提案されている。これらの半導体パッケージにおいて、ＢＧＡに搭載される半導体素子を基板に接続する方式には、ワイヤーボンディング方式やＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式、さらにはフリップチップ（ＦＣ）方式などが知られているが、最近では、半導体パッケージの小型化に有利なフリップチップ接続方式を用いたＢＧＡやＣＳＰの構造が盛んに提案されている。
フリップチップ接続方式とは、一般に、半導体チップに入出力端子を形成するために、半導体チップにバンプといわれる電極を形成して基板の電極端子と接続する方式であり、さらに、基板と半導体チップの隙間をアンダーフィル材で封止する。基板と半導体チップとの接合強度を向上させるために、チップと基板の間に半導体チップの周辺部から熱硬化性樹脂のアンダーフィル材（封止樹脂）を、毛細管現象を利用して注入し、熱硬化させるものが知られている。
前記フリップチップ半導体パッケージでは、封止樹脂の硬化・収縮応力や、半導体チップと基板の線膨張係数の違い等に起因して、半導体チップとアンダーフィル材の界面等に応力が集中してクラックが発生し、チップが破損することがある。そこで、このような問題を解消するために、従来から種々の対策が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
特許文献１に記載の方法では、半導体チップと基板との空隙への封止樹脂の注入工程後に、フィレット部と半導体チップとの最高点を略一致するまで、半導体チップとフィレット部を切削する工程を設けて、フィレット部が半導体チップを取り囲む台形形状となるように形成することが提案されている。特許文献２に記載の方法では、半導体チップの側面を覆うフィレット部の高さ寸法を所定の条件範囲に規定することが提案されている。
特開平１１−６７９７９号公報 特開２０００−４０７７５号公報
しかしながら、従来の対策では、クラックの発生防止が確実には達成されなかったり、工程が煩雑になったりするという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来の技術における課題を少なくとも部分的に解消することを目的とし、特に、クラックの発生を確実に抑制又は低減させて信頼性を高めたフリップチップ半導体パッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、回路基板の半導体チップ接続用電極面と半導体チップの電極面がフリップチップ接合され、かつ前記回路基板と半導体チップとの間に封止樹脂が注入されると共に、半導体チップの外周側部に封止樹脂が付与されてフィレット部が形成されてなり、前記フィレット部は、表面が半導体チップの外周側部の上縁から基板に向けて外方に延びる傾斜面をなす構造とされ、前記傾斜面と半導体チップの外周側部のなす傾斜角が半導体チップの外周側部の上縁近傍において５０度以下とされたことを特徴とするフリップチップ半導体パッケージが提供される。
このような構成によれば、フィレット部が所定の傾斜角の応力低減構造とされているので、フィレット部と半導体チップとの境界近傍への応力集中によるクラックの発生を防止又は低減することができ、高信頼性を達成することができる。
更に本発明によれば、回路基板の半導体チップ接続用電極面と半導体チップの電極面をフリップチップ接合する接合工程と、前記回路基板と前記半導体チップとの間に封止樹脂を注入すると共に、半導体チップの外周側部に封止樹脂を付与してフィレット部を形成する封止工程を具備するフリップチップ半導体パッケージの製造方法において、前記封止工程において、前記フィレット部を、表面が半導体チップの外周側部の上縁から基板に向けて外方に延びる傾斜面をなし、該傾斜面と半導体チップの外周側部のなす傾斜角が半導体チップの外周側部の上縁近傍において５０度以下となる構造に形成することを特徴とする、フリップチップ半導体パッケージの製造方法が提供される。
このような方法は、フィレット部の構造を所定の傾斜角の傾斜構造にするだけであるので、煩雑な工程を必要とせず、しかもフィレット部と半導体チップとの境界近傍の応力集中によるクラックの発生を効果的に防止又は低減することができる。
本発明に係るフリップチップ半導体パッケージは、クラックの発生を防止又は低減することができ、高信頼性を達成することができるという効果を奏する。また、本発明に係るフリップチップ半導体パッケージの製造方法は、煩雑な付加工程に頼らなくとも高信頼性のフリップチップ半導体パッケージを製造できるという効果を奏する。
以下、本発明に係るフリップチップ半導体パッケージ及びその製造方法の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
＜半導体パッケージの構造について＞
図１は、本発明の第一の実施形態に係るフリップチップ半導体パッケージを示す略断面模式図である。図中、１は回路基板、２は回路基板の上方に配設された半導体チップであり、その厚みは、例えば約１００μｍ〜７５０μｍの範囲である。上記回路基板１の上面の半導体チップ接続用電極面と、半導体チップ２の下面の電極面との間は、半田ボール３を介してフリップチップ接合されている。そして、上記回路基板１と半導体チップ２との間には、封止樹脂４が注入されてアンダーフィル部４ａが形成される一方、半導体チップ２の外周側部にも封止樹脂４が付与されてフィレット部４ｂが形成されている。
この第一の実施形態では、上記フィレット部４ｂは、応力低減構造、より詳細にはフィレット部４ｂに作用する半導体チップ２からの引き剥がし応力を低減させる構造とされている。この構造は、フィレット部４ｂの表面が半導体チップ２の外周側部２ａの上縁から回路基板１に向けて外方に延びる傾斜面をなす構造であって、上記傾斜面と半導体チップの外周側部のなす傾斜角αが半導体チップの外周側部の上縁近傍において５０度以下とされた構造である。
ここで、本明細書の全体を通して、傾斜角αは、半導体チップの高さ寸法（厚み）をＴとし、半導体チップの外周側部の上縁（つまり半導体チップを搭載した回路基板の回路基板とは反対側の半導体チップ表面の側縁部）から回路基板に向けて半導体チップの外周側部に沿って延びる１／２Ｔの長さを持つ線分を第１の辺ｌとし、該第１の辺ｌと直交して第１の辺ｌからフィレット部の表面部まで延びる線分を第２の辺ｍとし、辺ｌとｍを二辺とする直角三角形の斜辺を斜辺ｎとした場合、第1の辺ｌと斜辺ｎがなす角度を意味するものと定義される。この傾斜角αは、有利には３０度〜５０度である。
フィレット部４ｂをこのような所定の角度の傾斜部に形成することにより、フィレット部４ｂと半導体チップ２との線膨張率の差のために発生する熱の歪みを小さくすることができ、熱硬化収縮等により生じるフィレット部４ｂに作用する半導体チップ２からの引き剥がし応力が低減し、従来の構造では生じていた応力集中によるクラックの発生が抑制もしくは低減され半導体チップ破損が抑制されることとなり、フリップチップ半導体パッケージの信頼性を高めることができる。また、フィレット部の上縁の傾斜角を小さくすることで、フィレット部の幅方向に掛かる引っ張り応力を、高さ方向の引っ張り応力に分散させて、構成部材にかかる一方向の応力集中の緩和を図ることができるからである。
ここで、上記フィレット部４ｂの傾斜面は、前述の定義の傾斜角αが５０度以下、有利には３０度〜５０度であればよく、正確な平面状の傾斜面である必要はないし、凸や凹に湾曲していたり、場合によっては段状になっていたりしてもよい。図２は、このフィレット部４ｂの形状が、側断面視で凹に湾曲した形状の例を示すものである。このようなフィレット形状とすると、製作が容易である上、フィレット部４ｂの体積を小さくできると共に、フィレットの斜辺にかかる応力の集中を分散させることができるため、特に、フィレット部４ｂに作用する幅方向から半導体チップ２からの引き剥がし応力を更に低減することができ、より最適な応力低減構造を提供することが可能となる。
＜封止樹脂の組成について＞
図１において、封止樹脂４には、一形態として、次の特性の少なくとも一つ、望ましくは二つ、最も望ましくは全てを満たす樹脂が使用される：
（１）その硬化物のガラス転移温度が６０〜１３０℃、より好ましくは７０〜１１５℃である樹脂；
（２）その硬化物の線膨張係数が１５〜３５ｐｐｍ／℃、より好ましくは２０〜３５ｐｐｍ／℃である樹脂；
（３）その硬化物の曲げ弾性率が５〜１５Ｇａ／Ｐａ（２５℃）である樹脂。
かかる封止樹脂の特性の調整は、当業者であれば、過度の実験を行うことなく、実施することができる。
このような特性を有する封止樹脂４を用いると、回路基板１や半導体チップ２との線膨張率の差を低くすることができるため、上述したフィレット部４ｂの応力低減構造の作用効果に加えて、応力集中によるクラックの発生の抑制もしくは低減を更に効果的に達成することができる。
封止樹脂４の熱硬化収縮率は、回路基板１や半導体チップ２の熱収縮率に比べて大きいので、環境温度等の変化により各構成部材が相反して反りが生じるため、特に各構成部材の境界近傍であるフィレット部と半導体チップの２ａ部分に応力が集中し、クラックの発生要因となりやすいという問題がある。そこで、上記の条件を満たすガラス転移温度や線膨張率が低い封止樹脂４を用いることで、封止樹脂４と回路基板１や半導体チップ２との線膨張率等の違いから生じる熱応力を緩和することできるという効果が得られる。
また、図１において、封止樹脂４は、少なくとも一種のエポキシ樹脂を含む樹脂であり、硬化剤、シランカップリング剤、及び無機充填材を含有するものを使用することができる。このような封止樹脂は、信頼性向上に寄与する耐熱性や誘電特性等に優れるとともに、架橋密度の調節により硬化物のガラス転移温度や弾性率等を低くし、上記のような応力低減構造に寄与するものとすることが好ましい。
図１において、封止樹脂４は、アンダーフィル部４ａの形成に使用される封止樹脂とフィレット部４ｂの形成に使用される封止樹脂が、同一のものでもよいし、あるいは粘度や線膨張係数等の特性が互いに異なる封止樹脂であってもよい。同一の封止樹脂を用いる場合には、両封止樹脂間の線膨張率の差異による応力の発生の影響を考慮する必要がないことや作業性等に優れるという利点がある。一方、異なる封止樹脂を用いる場合には、例えば、アンダーフィル部４ａにはアンダーフィル部の充填性や接着性を向上させるために流動性等に優れる樹脂を使用すると共に、フィレット部４ｂには易成形性や密着性を向上させるために適度な粘度を有する樹脂を使用することができる。
ここで、封止樹脂について更に詳細に説明すると、上記封止樹脂４は、熱硬化樹脂組成物であり、一形態としては、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）シランカップリング剤、及び（Ｄ）無機充填材・フィラーを含有する液状エポキシ樹脂組成物の硬化物である。また、上記封止樹脂は、上記成分（Ａ）〜（Ｄ）に加えて、必要に応じて（Ｅ）その他の添加剤を含有してもよい。以下、各成分について説明する。
封止樹脂４に用いられる（Ａ）エポキシ樹脂とは、一分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に分子量や構造は限定されるものではない。例えばノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂などが挙げられる。
この場合、芳香族環にグリシジルエーテル構造またはグリシジルアミン構造が結合した構造を含むものが耐熱性、機械特性、耐湿性という観点から好ましく、脂肪族または脂環式エポキシ樹脂は信頼性、特に接着性という観点から使用する量を制限するほうが好ましい。これらは単独でも２種以上混合して使用しても良い。本発明に用いる封止樹脂組成物の態様としては、エポキシ樹脂として最終的に常温(２５℃)で液状であることが好ましいが、常温で固体のエポキシ樹脂であっても常温で液状のエポキシ樹脂に溶解させ、結果的に液状であればよい。
封止樹脂４に用いられる（Ｂ）硬化剤は、エポキシ樹脂中のエポキシ基と共有結合を形成することが可能な官能基を１分子中に２個以上含むもの、ただし官能基が酸無水物基である場合には酸無水物官能基を１個以上含むものであれば特に分子量や構造は限定されるものではない。官能基の具体例としてはフェノール性水酸基、酸無水物、１級アミン、２級アミンなどがある。
上記の硬化剤は、単独で用いても、同じ官能基を含む２種以上の硬化剤を配合して用いても良く、さらにポットライフやエポキシ樹脂との硬化性を損なわない範囲であれば、異なる官能基を含む硬化剤を２種以上配合して用いてもよい。半導体装置の封止用途を考慮すると、耐熱性、電気的及び機械的特性という観点からフェノール樹脂及び芳香族ポリアミン型硬化剤が好ましい。更に密着性、耐湿性を兼ね備えるという観点からは芳香族ポリアミン型硬化剤が好ましい。
硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対して硬化剤の活性水素当量で０．６〜１．４の範囲であり、より好ましくは０．７〜１．３の範囲である。ここで硬化剤の活性水素当量が上記範囲を外れる場合には反応性や組成物の耐熱性が著しく損なわれるため好ましくない。ただし、硬化剤に含まれる官能基が酸無水物基の場合は、１個の酸無水物官能基から２個のカルボン酸官能基が誘導されることから、酸無水物官能基１個につき２個の活性水素が含まれるものとして計算する。
封止樹脂４に用いられる（Ｃ）シランカップリング剤は、その化学構造としては一分子中にアルコキシ基が結合した珪素原子と官能基が結合した炭化水素部を含む化学構造を有するものであれば、特に分子量や構造は限定されるものではない。例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどのエポキシシランカップリング剤、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルエチルジエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリレート基が結合したシランカップリング剤、Ｎ−アミノエチル化アミノプロピルメチルジアルコキシシラン、Ｎ−アミノエチル化アミノプロピルトリアルコキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル-γ-アミノブチルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル-γ-アミノブチルトリエトキシシランなどのアミノシランカップリング剤、Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−（トリエトキシシリル）プロピルアミン、Ｎ−（ベンジリデン）−３−（トリエトキシシリル）プロピルアミンなどアミノシランカップリング剤の１級アミノ基をケトンまたはアルデヒドを反応させて保護した潜在性アミノシランカップリング剤、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランのようなメルカプトシランカップリング剤、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドのような熱分解することによってメルカプトシランカップリング剤と同様の機能を発現するシランカップリング剤などがある。またこれらのシランカップリング剤は予め加水分解反応させたものを配合しても良い。これらは単独でも２種以上混合して使用しても良い。本発明の場合、エポキシシランカップリング剤は回路基板、半導体装置の部材表面（回路基板表面のソルダーレジスト、シリコンチップ表面のポリイミド、シリコンチップの側面）への密着性が比較的良好であるという観点から好ましい。アミノシランカップリング剤、潜在性アミノシランカップリング剤およびメルカプトシランカップリング剤はシリコンチップ表面のポリイミドおよび窒化珪素表面との密着性が非常に良好であるため好ましい。
シランカップリング剤の配合方法としては、樹脂組成物を製造する過程でシリカフィラーと他の材料とを混合する際に同時にカップリング剤を配合、分散、混合するインテグラルブレンド方式、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）芳香族アミン硬化剤および、またはシリカフィラー以外の他の添加剤に事前にカップリング剤を分散・溶解させたのち残りの材料へ配合されるマスターバッチ方式、事前にカップリング剤をシリカフィラー表層へ化学修飾する方式などがあり、いずれの配合方法をとっても、これらを組み合わせた配合方法を行ってもよい。より好ましくは、マスターバッチ方式またはマスターバッチ方式とシリカ表層へ化学修飾する方法を組み合わせた配合方法が均一な樹脂組成物を得ることができる。
封止樹脂４に用いられる（Ｄ）無機充填材・フィラーには、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、溶融シリカ（溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ）、合成シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末等の酸化物、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、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。これらの無機充填材は、単独でも混合して使用しても良い。これらの中でも樹脂組成物の耐熱性、耐湿性、強度等を向上できることから溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ粉末が好ましい。
上記無機充填材の形状は、特に限定されないが、充填特性の観点から形状は球状であることが好ましい。この場合、無機充填材の平均粒子径は、好ましくは０．１〜２０μｍであり、特に好ましくは０．２〜８μｍである。平均粒子径が上記下限値を超える場合は樹脂組成物の粘度が低下するため充填性が向上し、上記上限値を超えない場合は樹脂組成物が半導体装置の隙間へ充填する際に樹脂詰まりが生じにくいので好ましい。
封止樹脂４には、必要に応じて、上記成分の他に低応力材、希釈剤、顔料、難燃剤、界面活性剤、レベリング剤、消泡剤等の他の添加物（Ｅ）を配合しても差し支えない。
封止樹脂の製造方法としては各成分、添加物等をプラネタリーミキサー、三本ロール、二本熱ロール、ライカイ機などの装置を用いて分散混練したのち、真空下で脱泡処理して製造する。予めまたは製造途中段階で原材料中の揮発分を除去する目的で、大気圧または減圧雰囲気の下、エポキシ樹脂と硬化剤の反応や各成分の分解反応が起こらない温度範囲、例えば５０℃〜２００℃で加熱処理を行っても差し支えない。また分散混合工程の途中段階または最終段階に、５℃〜３５℃の温度で１２〜９６時間の範囲で養生を行っても良い。
＜回路基板について＞
図１において、回路基板１は、硬化物のガラス転移温度が１６０〜２７０℃、線膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃である樹脂組成物を含むコア層に、硬化物のガラス転移温度が１７０〜２５０℃、線膨張係数が１０〜４５ｐｐｍ／℃である樹脂組成物を含む少なくとも１層の絶縁層が形成された多層回路基板である。
限定されるものではないが、コア層の厚みは２０〜４００μｍ、絶縁層の厚みは１０〜６０μｍであって、コア層と例えば２〜６層の絶縁層を含んで構成される。
上記回路基板の外層表面には、導体の保護、絶縁性の維持等の目的で、ソルダーレジスト等の耐熱性コーティング層を設けていてもよい。
回路基板１の特性の調整は、当業者であれば、過度の実験を行うことなく、実施することができる。このような特性を有する回路基板１を用いると、回路基板１と封止樹脂４との線膨張率の差を小さくすることができるため、上述したフィレット部４ｂの応力低減構造の作用効果と、封止樹脂４の特性の調整による作用効果に加えて、応力集中によるクラックの発生の抑制もしくは低減を更に良好に達成することができる。
＜コア層について＞
回路基板１において、コア層に用いられるコア材は、上述のガラス転移温度及び線膨張係数の条件を満たし、適切な強度を有していればよく、特に限定するものではないが、熱硬化性樹脂、例えば、シアネート樹脂とフェノール樹脂とエポキシ樹脂と無機充填材とを含む樹脂組成物を繊維基材（例えばガラス繊維シートなど）に含浸させて硬化させてなる板状の基材（いわゆるプリプレグ）を好適に用いることができる。
上記熱硬化性樹脂としてシアネート樹脂（シアネート樹脂のプレポリマーを含む）を用いると、プリプレグの線膨張係数を小さくすることができ、さらに、プリプレグの電気特性（低誘電率、低誘電正接）、機械強度等にも優れるので好ましい。
上記シアネート樹脂は、例えばハロゲン化シアン化合物とフェノール類とを反応させ、必要に応じて加熱等の方法でプレポリマー化することにより得ることができる。具体的には、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型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂等を挙げることができる。これらの中でもノボラック型シアネート樹脂が好ましい。これにより、架橋密度増加による耐熱性向上と、樹脂組成物等の難燃性を向上することができる。ノボラック型シアネート樹脂は、硬化反応後にトリアジン環を形成するからである。さらに、ノボラック型シアネート樹脂は、その構造上ベンゼン環の割合が高く、炭化しやすいためと考えられる。さらに、プリプレグを厚さ０．５ｍｍ以下にした場合であっても、プリプレグを硬化させて作製した回路基板に優れた剛性を付与することができる。特に加熱時における剛性に優れるので、半導体素子実装時の信頼性にも特に優れる。
上記ノボラック型シアネート樹脂としては、例えば式（Ｉ）で示されるものを使用することができる。
上記式（Ｉ）で示されるノボラック型シアネート樹脂の平均繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１０が好ましく、特に２〜７が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であるとノボラック型シアネート樹脂は耐熱性が低下し、加熱時に低量体が脱離、揮発する場合がある。また、平均繰り返し単位ｎが上記上限値を超えると溶融粘度が高くなりすぎ、プリプレグの成形性が低下する場合がある。
上記シアネート樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、重量平均分子量５００〜４，５００が好ましく、特に６００〜３，０００が好ましい。重量平均分子量が上記下限値未満であるとプリプレグを作製した場合にタック性が生じ、プリプレグ同士が接触したとき互いに付着したり、樹脂の転写が生じたりする場合がある。また、重量平均分子量が上記上限値を超えると反応が速くなりすぎ、回路基板とした場合に、成形不良が生じたり、層間ピール強度が低下したりする場合がある。
上記シアネート樹脂等の重量平均分子量は、例えばＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、標準物質：ポリスチレン換算）で測定することができる。
また、特に限定されないが、上記シアネート樹脂は、１種類を単独で用いることもできるし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
上記熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、上記樹脂組成物全体の５〜５０重量％が好ましく、特に２０〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であるとプリプレグを形成するのが困難となる場合があり、上記上限値を超えるとプリプレグの強度が低下する場合がある。
また、上記樹脂組成物は、無機充填材を含むことが好ましい。これにより、回路基板を薄膜化（厚さ０．５ｍｍ以下）にしても強度に優れることができる。さらに、回路基板の低線膨張化を向上することもできる。
上記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、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。無機充填材として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、２種類以上を併用したりすることもできる。これらの中でも特に、シリカが好ましく、溶融シリカ（特に球状溶融シリカ）が低線膨張性に優れる点で好ましい。その形状は破砕状、球状があるが、繊維基材への含浸性を確保するために樹脂組成物の溶融粘度を下げるには球状シリカを使う等、その目的にあわせた使用方法が採用される。
上記熱硬化性樹脂としてシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）を用いる場合は、エポキシ樹脂（実質的にハロゲン原子を含まない）を用いることが好ましい。ここで、実質的にハロゲン原子を含まないとは、例えば、エポキシ樹脂中のハロゲン原子の含有量が０．１５重量％以下(ＪＰＣＡ−ＥＳ０１−２００３)のものをいう。
上記エポキシ樹脂としては、例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、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂等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、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等の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が挙げられる。
エポキシ樹脂として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
これらエポキシ樹脂の中でも特にアリールアルキレン型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、吸湿半田耐熱性および難燃性を向上させることができる。
上記アリールアルキレン型エポキシ樹脂とは、繰り返し単位中に一つ以上のアリールアルキレン基を有するエポキシ樹脂をいう。例えばキシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でもビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂が好ましい。ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂は、例えば式（ＩＩ）で示すことができる。
上記式（ＩＩ）で示されるビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂の平均繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１０が好ましく、特に２〜５が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であるとビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂は結晶化しやすくなり、汎用溶媒に対する溶解性が比較的低下するため、取り扱いが困難となる場合がある。また、平均繰り返し単位ｎが前記上限値を超えると樹脂の流動性が低下し、成形不良等の原因となる場合がある。
上記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の１〜５５重量％が好ましく、特に２〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であるとシアネート樹脂の反応性が低下したり、得られる製品の耐湿性が低下したりする場合があり、上記上限値を超えると耐熱性が低下する場合がある。
上記エポキシ樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、重量平均分子量５００〜２０，０００が好ましく、特に８００〜１５，０００が好ましい。重量平均分子量が上記下限値未満であるとプリプレグにタック性が生じる場合が有り、上記上限値を超えるとプリプレグ作製時、繊維基材への含浸性が低下し、均一な製品が得られない場合がある。
上記エポキシ樹脂の重量平均分子量は、例えばＧＰＣで測定することができる。
上記熱硬化性樹脂としてシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）を用いる場合は、フェノール樹脂を用いることが好ましい。上記フェノール樹脂としては、例えばノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、アリールアルキレン型フェノール樹脂等が挙げられる。フェノール樹脂として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。これらの中でも特に、アリールアルキレン型フェノール樹脂が好ましい。これにより、さらに吸湿半田耐熱性を向上させることができる。
上記アリールアルキレン型フェノール樹脂としては、例えばキシリレン型フェノール樹脂、ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂等が挙げられる。ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂は、例えば式（ＩＩＩ）で示すことができる。
上記式（ＩＩＩ）で示されるビフェニルジメチレン型フェノール樹脂の繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１２が好ましく、特に２〜８が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であると耐熱性が低下する場合がある。また、上記上限値を超えると他の樹脂との相溶性が低下し、作業性が低下する場合がある。
前述のシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）とアリールアルキレン型フェノール樹脂との組合せにより、架橋密度をコントロールし、反応性を容易に制御できる。
上記フェノール樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の１〜５５重量％が好ましく、特に５〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であると耐熱性が低下する場合があり、上記上限値を超えると低線膨張の特性が損なわれる場合がある。
上記フェノール樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、重量平均分子量４００〜１８，０００が好ましく、特に５００〜１５，０００が好ましい。重量平均分子量が上記下限値未満であるとプリプレグにタック性が生じる場合が有り、上記上限値を超えるとプリプレグ作製時、繊維基材への含浸性が低下し、均一な製品が得られない場合がある。
上記フェノール樹脂の重量平均分子量は、例えばＧＰＣで測定することができる。
更に、上記シアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）と上記フェノール樹脂（アリールアルキレン型フェノール樹脂、特にビフェニルジメチレン型フェノール樹脂）と上記エポキシ樹脂（アリールアルキレン型エポキシ樹脂、特にビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂）との組合せを用いて回路基板を作製した場合、特に優れた寸法安定性を得ることが出来る。
上記樹脂組成物は、特に限定されないが、カップリング剤を用いることが好ましい。該カップリング剤は、上記熱硬化性樹脂と、上記無機充填材との界面の濡れ性を向上させることにより、繊維基材に対して熱硬化性樹脂等および無機充填材を均一に定着させ、耐熱性、特に吸湿後の半田耐熱性を改良することができる。
上記カップリング剤としては、通常用いられるものなら何でも使用できるが、具体的には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、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の中から選ばれる１種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。これにより、無機充填材の界面との濡れ性を高くすることができ、それによって耐熱性をより向上させることできる。
上記カップリング剤の含有量は、上記無機充填材の比表面積に依存するので特に限定されないが、無機充填材１００重量部に対して０．０５〜３重量部が好ましく、特に０．１〜２重量部が好ましい。含有量が上記下限値未満であると無機充填材を十分に被覆できないため耐熱性を向上する効果が低下する場合があり、上記上限値を超えると反応に影響を与え、曲げ強度等が低下する場合がある。
上記樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤を用いても良い。該硬化促進剤としては公知の物を用いることが出来る。例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、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）等の有機金属塩、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］オクタン等の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−メチルイミダゾール、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−４，５−ジヒドロキシイミダゾール等のイミダゾール類、フェノール、ビスフェノールＡ、ノニルフェノール等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等の有機酸等、またはこの混合物が挙げられる。硬化促進剤として、これらの中の誘導体も含めて１種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて２種類以上を併用したりすることもできる。
上記硬化促進剤の含有量は、特に限定されないが、上記樹脂組成物全体の０．０５〜５重量％が好ましく、特に０．２〜２重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であると硬化を促進する効果が現れない場合があり、上記上限値を超えるとプリプレグの保存性が低下する場合がある。
上記樹脂組成物では、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体等のポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー等の熱可塑性エラストマ−、ポリブタジエン、エポキシ変性ポリブタジエン、アクリル変性ポリブタジエン、メタクリル変性ポリブタジエン等のジエン系エラストマーを併用しても良い。
また、上記樹脂組成物には、必要に応じて、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、イオン捕捉剤等の上記成分以外の添加物を添加しても良い。
次に、プリプレグについて説明する。
上記の樹脂組成物を繊維基材（例えばガラス繊維シートなど）に含浸させて硬化させてなる板状の基材（いわゆるプリプレグ）であるコア材は、誘電特性、高温多湿下での機械的信頼性、電気的接続信頼性等の各種特性に優れた回路基板などを製造するのに好適である。
上記繊維基材としては、ガラス織布、ガラス不織布等のガラス繊維基材、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維等のポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維等のポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維等を主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙等を主成分とする紙基材等の有機繊維基材等が挙げられる。これらの中でもガラス繊維基材が好ましい。これにより、プリプレグの強度、吸水率を向上することができる。また、プリプレグの線膨張係数を小さくすることができる。
樹脂組成物を繊維基材に含浸させる方法には、例えば、樹脂組成物を用いて樹脂ワニスを調製し、繊維基材を樹脂ワニスに浸漬する方法、各種コーターによる塗布する方法、スプレーによる吹き付ける方法等が挙げられる。これらの中でも、繊維基材を樹脂ワニスに浸漬する方法が好ましい。これにより、繊維基材に対する樹脂組成物の含浸性を向上することができる。なお、繊維基材を樹脂ワニスに浸漬する場合、通常の含浸塗布設備を使用することができる。
上記樹脂ワニスに用いられる溶媒は、上記樹脂組成物中の樹脂成分に対して良好な溶解性を示すことが望ましいが、悪影響を及ぼさない範囲で貧溶媒を使用しても構わない。良好な溶解性を示す溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、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、カルビトール系等が挙げられる。
上記樹脂ワニスの固形分は、特に限定されないが、上記樹脂組成物の固形分４０〜８ ０重量％が好ましく、特に５０〜６５重量％ が好ましい。これにより、樹脂ワニスの繊維基材への含浸性を更に向上できる。上記繊維基材に上記樹脂組成物を含浸させ、所定温度、例えば８０〜２００℃等で乾燥させることによりコア材を得ることが出来る。
＜絶縁層について＞
回路基板１において、絶縁層に用いられる材料は、前述した回路基板１のガラス転移温度及び線膨張係数の条件を満たし、適切な強度を有していればよく、特に限定するものではないが、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物で構成されていることが好ましい。これにより、絶縁層の耐熱性を向上することができる。
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦ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Ｚ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂等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、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネート樹脂等が挙げられる。
これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
またこれらの中でも、特にシアネート樹脂（シアネート樹脂のプレポリマーを含む）が好ましい。これにより、絶縁層の線膨張係数を小さくすることができる。さらに、絶縁層の電気特性（低誘電率、低誘電正接）、機械強度等にも優れる。
上記シアネート樹脂は、例えばハロゲン化シアン化合物とフェノール類とを反応させ、必要に応じて加熱等の方法でプレポリマー化することにより得ることができる。具体的には、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型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂等を挙げることができる。これらの中でもノボラック型シアネート樹脂が好ましい。これにより、架橋密度増加による耐熱性向上と、樹脂組成物等の難燃性を向上することができる。ノボラック型シアネート樹脂は、硬化反応後にトリアジン環を形成するからである。さらに、ノボラック型シアネート樹脂は、その構造上ベンゼン環の割合が高く、炭化しやすいためと考えられる。
上記ノボラック型シアネート樹脂としては、例えば式（Ｉ）で示されるものを使用することができる。
上記式（Ｉ）で示されるノボラック型シアネート樹脂の平均繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１０が好ましく、特に２〜７が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であるとノボラック型シアネート樹脂は結晶化しやすくなり、汎用溶媒に対する溶解性が比較的低下するため、取り扱いが困難となる場合がある。また、平均繰り返し単位ｎが上記上限値を超えると溶融粘度が高くなりすぎ、絶縁層の成形性が低下する場合がある。
上記シアネート樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、重量平均分子量５００〜４，５００が好ましく、特に６００〜３，０００が好ましい。重量平均分子量が上記下限値未満であると絶縁層を硬化物の機械的強度が低下する場合があり、さらに絶縁層を作製した場合にタック性が生じ、樹脂の転写が生じたりする場合がある。また、重量平均分子量が上記上限値を超えると硬化反応が速くなり、基板（特に回路基板）とした場合に、成形不良が生じたり、層間ピール強度が低下したりする場合がある。
上記シアネート樹脂等の重量平均分子量は、例えばＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、標準物質：ポリスチレン換算）で測定することができる。
また、特に限定されないが、上記シアネート樹脂はその誘導体も含め、１種類を単独で用いることもできるし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
上記熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、上記樹脂組成物全体の５〜５０重量％が好ましく、特に１０〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であると絶縁層を形成するのが困難となる場合があり、上記上限値を超えると絶縁層の強度が低下する場合がある。
上記熱硬化性樹脂としてシアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）を用いる場合は、エポキシ樹脂（実質的にハロゲン原子を含まない）を併用することが好ましい。ここで、実質的にハロゲン原子を含まないとは、例えば、エポキシ樹脂中のハロゲン原子の含有量が０．１５重量％以下(ＪＰＣＡ−ＥＳ０１−２００３)のものをいう。
上記エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦ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Ｚ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂等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、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等の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が挙げられる。
エポキシ樹脂として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
これらエポキシ樹脂の中でも特にアリールアルキレン型エポキシ樹脂が好ましい。これにより、吸湿半田耐熱性および難燃性を向上させることができる。
上記アリールアルキレン型エポキシ樹脂とは、繰り返し単位中に一つ以上のアリールアルキレン基を有するエポキシ樹脂をいう。例えばキシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でもビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂が好ましい。ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂は、例えば式（ＩＩ）で示すことができる。
上記式（ＩＩ）で示されるビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂の平均繰り返し単位ｎは、特に限定されないが、１〜１０が好ましく、特に２〜５が好ましい。平均繰り返し単位ｎが上記下限値未満であるとビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂は結晶化しやすくなり、汎用溶媒に対する溶解性が比較的低下するため、取り扱いが困難となる場合がある。また、平均繰り返し単位ｎが上記上限値を超えると樹脂の流動性が低下し、成形不良等の原因となる場合がある。平均繰り返し単位ｎの数を上記範囲内とすることにより、これらの特性のバランスに優れたものとすることができる。
上記エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の１〜５５重量％が好ましく、特に５〜４０重量％が好ましい。含有量が上記下限値未満であるとシアネート樹脂の反応性が低下したり、得られる製品の耐湿性が低下したりする場合があり、上記上限値を超えると低線膨張性、耐熱性が低下する場合がある。
上記エポキシ樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、重量平均分子量５００〜２０，０００が好ましく、特に８００〜１５，０００が好ましい。重量平均分子量が上記下限値未満であると絶縁層の表面にタック性が生じる場合が有り、上記上限値を超えると半田耐熱性が低下する場合がある。重量平均分子量を上記範囲内とすることにより、これらの特性のバランスに優れたものとすることができる。
上記エポキシ樹脂の重量平均分子量は、例えばＧＰＣで測定することができる。
上記樹脂組成物は製膜性樹脂を含有することが好ましい。これにより、基材付き絶縁層を製造する際の製膜性やハンドリング性をさらに向上させることができる。
上記製膜性樹脂としては、例えば、フェノキシ系樹脂、ビスフェノールＦ系樹脂、オレフィン系樹脂等が挙げられる。
製膜性樹脂として、これらの中の誘導体も含めて１種類を単独で用いることもできるし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用したり、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用したりすることもできる。
これらの中でも、フェノキシ系樹脂が好ましい。これにより、耐熱性および難燃性を向上させることができる。
上記フェノキシ樹脂として、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骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールＰ骨格を有するフェノキシ樹脂、ビスフェノールＺ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、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。
これらの中でも、ビフェニル骨格と、ビスフェノールＳ骨格とを有するフェノキシ樹脂を用いることができる。これにより、ビフェニル骨格が有する剛直性によりガラス転移温度を高くすることができるとともに、ビスフェノールＳ骨格により、多層回路基板を製造する際のメッキ金属の付着性を向上させることができる。
また、ビスフェノールＡ骨格とビスフェノールＦ骨格とを有するフェノキシ樹脂を用いることができる。これにより、多層回路基板の製造時に内層回路基板への密着性を向上させることができる。さらに、上記ビフェニル骨格とビスフェノールＳ骨格とを有するフェノキシ樹脂と、ビスフェノールＡ骨格とビスフェノールＦ骨格とを有するフェノキシ樹脂とを併用してもよい。
上記製膜性樹脂の分子量としては特に限定されないが、重量平均分子量が１０００〜１０００００であることが好ましい。さらに好ましくは１００００〜６００００である。
製膜性樹脂の重量平均分子量が上記下限値未満であると、製膜性を向上させる効果が充分でない場合がある。一方、上記上限値を超えると、製膜性樹脂の溶解性が低下する場合がある。製膜性樹脂の重量平均分子量を上記範囲内とすることにより、これらの特性のバランスに優れたものとすることができる。
製膜性樹脂の含有量としては特に限定されないが、樹脂組成物全体の１〜４０重量％であることが好ましい。さらに好ましくは５〜３０重量％である。
製膜性樹脂の含有量が上記下限値未満であると、製膜性を向上させる効果が充分でないことがある。一方、上記上限値を超えると、相対的にシアネート樹脂の含有量が少なくなるため、低線膨張性を付与する効果が低下することがある。製膜性樹脂の含有量を上記範囲内とすることにより、これらの特性のバランスに優れたものとすることができる。
絶縁層に用いられる上記熱硬化性樹脂及び、製膜性樹脂は、いずれも、実質的にハロゲン原子を含まないものであることが好ましい。これにより、ハロゲン化合物を用いることなく、難燃性を付与することができる。
ここで、実質的にハロゲン原子を含まないとは、例えば、エポキシ樹脂あるいはフェノキシ樹脂中のハロゲン原子の含有量が０．１５重量％以下(ＪＰＣＡ−ＥＳ０１−２００３)のものをいう。
上記樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤を用いても良い。該硬化促進剤としては公知の物を用いることが出来る。例えばイミダゾール化合物、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、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）等の有機金属塩、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］オクタン等の３級アミン類、フェノール、ビスフェノールＡ、ノニルフェノール等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等の有機酸等、またはこの混合物が挙げられる。硬化促進剤として、これらの中の誘導体も含めて１種類を単独で用いることもできるし、 これらの誘導体も含めて２種類以上を併用したりすることもできる。
これら硬化促進剤の中でも特にイミダゾール化合物が好ましい。これにより、吸湿半田耐熱性を向上させることができる。そして、上記イミダゾール化合物は、特に限定されないが、上記シアネート樹脂、エポキシ樹脂、製膜性樹脂成分との相溶性を有することが望ましい。
ここで、上記シアネート樹脂、エポキシ樹脂、製膜性樹脂成分との相溶性を有するとは、イミダゾール化合物を上記シアネート樹脂、エポキシ樹脂、製膜性樹脂成分と混合、あるいは、イミダゾール化合物を上記シアネート樹脂、エポキシ樹脂、製膜性樹脂成分と有機溶剤とともに混合した場合に、実質的に分子レベルまで溶解、または、それに近い状態まで分散することができるような性状を指すものである。
樹脂組成物は、このようなイミダゾール化合物を用いることにより、シアネート樹脂やエポキシ樹脂の反応を効果的に促進させることができ、また、イミダゾール化合物の配合量を少なくしても同等の特性を付与することができる。
さらに、このようなイミダゾール化合物を用いた樹脂組成物は、樹脂成分との間で微小なマトリックス単位から高い均一性で硬化させることができる。これにより、多層回路基板に形成された絶縁層の絶縁性、耐熱性を高めることができる。
そして、このような樹脂組成物から形成された絶縁層は、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表面の粗化処理を行うと、粗化処理後の絶縁層表面に均一性の高い微小な凹凸形状を多数形成することができる。
このような粗化処理後の絶縁層表面に金属メッキ処理を行うと、粗化処理面の平滑性が高いため、微細な導体回路を精度よく形成することができる。また、微小な凹凸形状によりアンカー効果を高め、絶縁層とメッキ金属との間に高い密着性を付与することができる。
絶縁層の樹脂組成物で用いられる上記イミダゾール化合物としては、例えば、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−〔２’−メチルイミダゾリル−（１’）〕−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−（２’−ウンデシルイミダゾリル）−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−〔２’−エチル−４−メチルイミダゾリル−（１’）〕−エチル−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールなどを挙げることができる。
これらの中でも、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、及び、２−エチル−４−メチルイミダゾールから選ばれるイミダゾール化合物であることが好ましい。これらのイミダゾール化合物は、特に優れた相溶性を有することで、均一性の高い硬化物が得られるとともに、微細かつ均一な粗化面を形成することができるので、微細な導体回路を容易に形成することができるとともに、多層回路基板に高い耐熱性を発現させることができる。
上記イミダゾール化合物の含有量としては特に限定されないが、上記シアネート樹脂とエポキシ樹脂との合計に対して、０．０１〜５重量％が好ましく、特に０．０５〜３重量％が好ましい。これにより、特に耐熱性を向上させることができる。
また、上記樹脂組成物は、無機充填材を含むことが好ましい。これにより、低線膨張性及び難燃性の向上を図ることができる。また、上記シアネート樹脂及び／又はそのプレポリマー（特にノボラック型シアネート樹脂）と無機充填材との組合せにより、弾性率を向上させることができる。
上記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、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。無機充填材として、これらの中の１種類を単独で用いることもできるし、２種類以上を併用したりすることもできる。これらの中でも特に、シリカが好ましく、溶融シリカ（特に球状溶融シリカ）が低線膨張性に優れる点で好ましい。その形状は破砕状、球状があるが、繊維基材への含浸性を確保するために樹脂組成物の溶融粘度を下げるには球状シリカを使う等、その目的にあわせた使用方法が採用される。
上記無機充填材の平均粒子径としては特に限定されないが、０．０１〜５．０μｍであることが好ましい。さらに好ましくは０．１〜２．０μｍである。
無機充填材の平均粒子径が上記下限値未満であると、本発明の樹脂組成物を用いて樹脂ワニスを調製する際に、樹脂ワニスの粘度が高くなるため、基材付き絶縁シートを作製する際の作業性に影響を与える場合がある。一方、上記上限値を超えると、樹脂ワニス中で無機充填材の沈降等の現象が起こる場合がある。無機充填材の平均粒子径を上記範囲内とすることにより、これらの特性のバランスに優れたものとすることができる。
また上記無機充填材は、特に限定されないが、平均粒子径が単分散の無機充填材を用いることもできるし、平均粒子径が多分散の無機充填材を用いることができる。さらに平均粒子径が単分散及び／または、多分散の無機充填材を１種類または２種類以上を併用したりすることもできる。
上記無機充填材の含有量として特に限定されないが、樹脂組成物全体の２０〜７０重量％であることが好ましい。さらに好ましくは３０〜６０重量％である。
無機充填材の含有量が上記下限値未満であると、低熱膨脹性、低吸水性を付与する効果が低下する場合がある。また、上記上限値を超えると、樹脂組成物の流動性の低下により絶縁層の成形性が低下することがある。無機充填材の含有量を上記範囲内とすることにより、これらの特性のバランスに優れたものとすることができる。
上記樹脂組成物は、特に限定されないが、カップリング剤を用いることが好ましい。上記カップリング剤は、上記熱硬化性樹脂と、上記無機充填材との界面の濡れ性を向上させることにより、耐熱性、特に吸湿半田耐熱性を向上させることができる。
上記カップリング剤としては、通常用いられるものなら何でも使用できるが、具体的には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、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の中から選ばれる１種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。これにより、無機充填材の界面との濡れ性を高くすることができ、それによって耐熱性をより向上させることできる。
上記カップリング剤の含有量としては特に限定されないが、無機充填材１００重量部に対して０．０５〜３．００重量部であることが好ましい。
カップリング剤の含有量が上記下限値未満であると、無機充填材を被覆して耐熱性を向上させる効果が充分でないことがある。一方、上記上限値を超えると、基材付き絶縁層の曲げ強度が低下することがある。カップリング剤の含有量を上記範囲内とすることにより、これらの特性のバランスに優れたものとすることができる。
上記樹脂組成物では、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体等のポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー等の熱可塑性エラストマ−、ポリブタジエン、エポキシ変性ポリブタジエン、アクリル変性ポリブタジエン、メタクリル変性ポリブタジエン等のジエン系エラストマーを併用しても良い。
また、上記樹脂組成物には、必要に応じて、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、イオン捕捉剤等の上記成分以外の添加物を添加しても良い。
なお、絶縁層に用いる樹脂組成物は、ガラス繊維シートをはじめとする繊維基材に含浸させてもよく、樹脂組成物をそのまま硬化させてもよい。ここで、樹脂組成物を基材に含浸させる方法としては特に限定されないが、基材付き絶縁層は、上記樹脂組成物で構成される樹脂層を基材に形成してなるものである。
ここで、樹脂組成物を基材に形成させる方法としては特に限定されないが、例えば、樹脂組成物を溶剤などに溶解・分散させて樹脂ワニスを調製して、各種コーター装置を用いて樹脂ワニスを基材に塗工した後、これを乾燥する方法、樹脂ワニスをスプレー装置を用いて基材に噴霧塗工した後、これを乾燥する方法、などが挙げられる。
これらの中でも、コンマコーター、ダイコーターなどの各種コーター装置を用いて、樹脂ワニスを基材に塗工した後、これを乾燥する方法が好ましい。これにより、ボイドがなく、均一な絶縁層の厚みを有する基材付き絶縁層を効率よく製造することができる。
上記樹脂ワニスに用いられる溶媒は、上記樹脂組成物中の樹脂成分に対して良好な溶解性を示すことが望ましいが、悪影響を及ぼさない範囲で貧溶媒を使用しても構わない。良好な溶解性を示す溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、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、カルビトール系等が挙げられる。
上記樹脂ワニス中の固形分含有量としては特に限定されないが、３０〜８０重量％が好ましく、特に４０〜７０重量％が好ましい。
基材付き絶縁層において、樹脂組成物から構成される絶縁層の厚さとしては特に限定されないが、５〜１００μｍであることが好ましい。さらに好ましくは１０〜８０μｍである。これにより、この基材付き絶縁層を用いて多層回路基板を製造する際に、内層回路の凹凸を充填して成形することができるとともに、好適な絶縁層厚みを確保することができる。また、基材付き絶縁層においては、絶縁層の割れ発生を抑え、裁断時の粉落ちを少なくすることができる。
基材付き絶縁層に用いられる基材としては特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性を有した熱可塑性樹脂フィルム、あるいは、銅及び／又は銅系合金、アルミ及び／又はアルミ系合金、鉄及び／又は鉄系合金、銀及び／又は銀系合金、金及び金系合金、亜鉛及び亜鉛系合金、ニッケル及びニッケル系合金、錫及び錫系合金等の金属箔などを用いることができる。
上記基材の厚みとしては特に限定されないが、１０〜１００μｍのものを用いると、基材付き絶縁シートを製造する際の取り扱い性が良好であり好ましい。
なお、基材付き絶縁層を製造するにあたっては、絶縁層と接合される側の絶縁基材表面の凹凸は極力小さいものであることが好ましい。これにより、本発明の作用を効果的に発現させることができる。
＜多層回路基板の製造方法について＞
次に、基材付き絶縁層を用いた多層回路基板について説明する。
上記多層回路基板１は、上記基材付き絶縁層を内層回路板の片面又は両面に重ね合わせて加熱加圧成形してなるものである。
具体的には、上記基材付き絶縁層の絶縁層側と内層回路板とを合わせて、真空加圧式ラミネーター装置などを用いて真空加熱加圧成形させ、その後、熱風乾燥装置等で加熱硬化させることにより得ることができる。
ここで加熱加圧成形する条件としては特に限定されないが、一例を挙げると、温度６０〜１６０℃、圧力０．２〜３ＭＰａで実施することができる。また、加熱硬化させる条件としては特に限定されないが、温度１４０〜２４０℃、時間３０〜１２０分間で実施することができる。
あるいは、上記基材付き絶縁層の絶縁樹脂を内層回路板に重ね合わせ、これを平板プレス装置などを用いて加熱加圧成形することにより得ることができる。ここで加熱加圧成形する条件は特に限定されないが、一例を挙げると、温度１４０〜２４０℃、圧力１〜４ＭＰａで実施することができる。
＜半導体パッケージの製造方法について＞
次に、図１におけるフリップチップ半導体パッケージの製造方法について説明する。
本発明方法の一実施形態では、回路基板１の半導体チップ接続用電極面と半導体チップ２の電極面をフリップチップ接合する接合工程と、上記回路基板１と上記半導体チップ２との間に封止樹脂４を注入してアンダーフィル部４ａを形成すると共に、半導体チップ２の外周側部に封止樹脂４を付与してフィレット部４ｂを形成する封止工程を具備する。
フリップチップ接合工程は、従来の工程と変わるところはないので、説明を省略する。
封止工程は、工程の手順自体は従来の工程と変わるところはないが、この工程において、フィレット部４ｂを、表面が半導体チップ２の外周側部の上縁から基板に向けて外方に延びる傾斜面をなし、該傾斜面と半導体チップ２の外周側部のなす傾斜角が半導体チップの外周側部の上縁近傍において５０度以下となる構造に形成することができる。
上記封止工程は、より詳細には、回路基板１と半導体チップ２との間に封止樹脂を注入してアンダーフィル部４ａを形成する注入工程と、半導体チップの外周側部に封止樹脂を付与してフィレット部４ｂを形成するフィレット部形成工程を具備する。すなわち、アンダーフィル部４ａとフィレット部４ｂを、これを単一の注入操作で実施することも可能であろうが、アンダーフィル部４ａを形成する注入工程と、フィレット部４ｂを形成するフィレット部形成工程との二工程とし、フィレット部の構造を所望のものとする。
上記注入工程は、回路基板１と半導体チップ２をフリップチップ接合した封止樹脂充填前の半導体パッケージと、封止樹脂組成物とを加熱しながら、半導体チップ２の側縁部に封止樹脂組成物を塗布し、毛細管現象により隙間へ行き渡らせるものであり、生産サイクルを短縮させる目的から、半導体パッケージを傾斜させたり、圧力差を利用して注入を加速させたりするなどの方法を併用してもよい。
上記注入工程が終了した後に、半導体チップ２の側縁部に封止樹脂組成物を塗布し、半導体チップ２の側縁部に封止樹脂組成物を塗布し、フィレット部４ｂを形成させる。この際に、フィレット部４ｂにボイドの発生がないように充填することが好ましい。
このようにして封止樹脂が充填・塗布されたところで、１００℃〜１７０℃の温度範囲で１〜１２時間加熱を行い、封止樹脂を硬化させる。ここで、硬化の温度プロファイルを変更してもよく、例えば、１００℃１時間加熱した後にひきつづき１５０℃２時間加熱するような段階的に温度を変化させながら加熱硬化を行ってもよい。
ここで、図１において、アンダーフィル部４ａを形成するための封止樹脂組成物と、フィレット部４ｂを形成するための封止樹脂組成物を同一のものとしてもよいし、種々の特性が異なった別の封止樹脂組成物としてもよい。但し、別の封止樹脂組成物を用いる場合であっても、半導体パッケージの上記実施形態において述べたような特性を有するものから選択されるが、何れの場合であっても、封止樹脂を形成するための封止樹脂組成物の粘度は、５０Ｐａ・ｓｅｃ以下（２５℃）とするのが望ましい。また、回路基板１についても、半導体パッケージの上記実施形態において述べたような特性を有するものから選択される点は同様である。
また、封止樹脂を注入する時の封止樹脂組成物の粘度は、２Ｐａ・ｓｅｃ以下とするのが望ましい。注入時の温度は、６０〜１４０℃で、より好ましくは１００〜１２０℃である。
上記実施形態によれば、応力低減構造を有するフィレット部４ｂを、従来の方法で形成することができ、所望の形状のフィレットを成形するための付加的な工程、例えば切削工程を必要とすることもない。また、上記実施形態においては、封止樹脂組成物の種類を、アンダーフィル部の形成とフィレット部の形成において異なったものとすることにより、フィレット部の構造設計が容易になる。
なお、上記の形態では、フィレット部４ｂの応力低減構造に加えて、封止樹脂４の特性と回路基板１の特性を調整して、応力低減に寄与するものとしたが、封止樹脂４の特性と回路基板１の特性の調整は任意である。
更に、他の実施形態においては、フィレット部４ｂの応力低減構造に加えて、封止樹脂４の特性が前述のように調整されて、応力集中によるクラックの発生の防止又は低減が図られる。
また、他の実施形態においては、フィレット部４ｂの応力低減構造に加えて、回路基板１の特性が前述のように調整されて、応力集中によるクラックの発生の防止又は低減が図られる。
＜半導体装置について＞
上記で得られたフリップチップ半導体パッケージをプリント配線板に実装して半導体装置を作製する。プリント配線板は、マザーボードと言われるもので、一般的に用いられているものであれば特に限定されるものではない。
上述したように、フリップチップ半導体パッケージの応力集中によるクラックの発生の防止又は低減されるため、半導体パッケージ全体の反りを低減することができ、プリント配線板に実装した際の接続信頼性の向上が図られる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．樹脂硬化物の物性試験
封止樹脂組成物１〜６を調製した。表１に封止樹脂組成物の組成及びガラス転移温度、線膨張係数、弾性率、粘度の測定結果を示す。
ガラス転移温度については、封止樹脂組成物を１５０℃×１２０分で硬化後、切削により５×５×１０ｍｍの試験片を得、この試験片をセイコー製ＴＭＡ／ＳＳ１２０を用いて圧縮荷重５ｇ、−１００℃から３００℃の温度範囲を昇温速度１０℃／分の条件で測定した。同測定により線膨張係数も得た。
弾性率については、封止樹脂組成物を幅１０ｍｍ、長さ約１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍに成形し、２００℃オーブン中３０分間硬化した後、テンシロン試験機を用いて３点曲げモード、スパン６４ｍｍ、速度１ｍｍ／分の条件で室温（１９〜２６℃）雰囲気下にて測定し、得られた応力―ひずみ曲線の初期勾配より弾性率を算出した。
２５℃での粘度測定は、ブルックフィールド型粘度計にＣＰ−５１型コーンを装着し５ｒｐｍの条件で測定を実施した。１１０℃での粘度測定は、ＨＡＡＡＫＥ社製ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓＲＳ１５０型レオメーターにＰＰ−６０型コーン・プレートを装着し１Ｈｚの条件で測定を実施した。
ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ：大日本インキ化学工業（株）製、エポキシ当量１６１、
Ｅ−６３０：ジャパン・エポキシ・レジン（株）製、Ｎ，Ｎ−ビス(２，３-エポキシプロピル)−４−(２，３−エポキシプロポキシ)アニロン、エポキシ当量９７．５
カヤハードＡＡ：日本化薬（株）製、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノフェニルメタン、アミン当量６３．５
ＫＢＭ−４０３：信越化学工業（株）製、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
分子量２３６．３、理論被覆面積３３０ｍ２／ｇ
エポキシ変性ポリブタジエン(１)：新日本石油化学（株）製、Ｅ−１８００−６．５、数平均分子量１８００、エポキシ当量２５０、
試薬 ジエチレングリコールモノエチルエーテル：和光純薬工業（株）製
２．信頼性試験：耐リフロー試験＋熱サイクル試験
更に、上記封止樹脂１〜６と、回路基板Ａ〜Ｆと、シリコンチップとを用いて、表２〜５に示す組合せによりフリップチップ実装による半導体パッケージを作製した。
回路基板Ａ〜Ｆの構成は以下に示す通りである。
回路基板Ａ：サイズ５０ｍｍ×５０ｍｍ 厚さ０．７ｍｍ（６９０μｍ）、回路層８層（コア基板：日立化成工業（株）製６７９ＦＧ、厚さ０．４ｍｍ、絶縁層：味の素（株）製ＡＢＦ−ＧＸ１３ 厚さ４０μｍ、ＳＲ（ソルダーレジスト）層上下２５μｍ）
回路基板Ｂ：サイズ５０ｍｍ×５０ｍｍ 厚さ０．５ｍｍ（４９０μｍ）、回路層８層（コア基板：日立化成工業（株）製６７９ＦＧ、厚さ０．２ｍｍ、絶縁層：味の素（株）製 ＡＢＦ−ＧＸ１３ 厚さ４０μｍ、ＳＲ（ソルダーレジスト）層上下２５μｍ）
回路基板Ｃ：サイズ５０ｍｍ×５０ｍｍ 厚さ０．７ｍｍ（６９０μｍ）、回路層８層（コア基板：住友ベークライト（株）製 ＥＬＣ４７８５ＧＳ、厚さ０．４ｍｍ、絶縁層：住友ベークライト（株）製 ＡＰＬ３６０１ 厚さ４０μｍ、ＳＲ（ソルダーレジスト）層上下２５μｍ、）
回路基板Ｄ：サイズ５０ｍｍ×５０ｍｍ 厚さ０．５ｍｍ（４９０μｍ）、回路層８層（コア基板：住友ベークライト（株）製 ＥＬＣ４７８５ＧＳ、厚さ０．２ｍｍ、絶縁層：住友ベークライト（株）製 ＡＰＬ３６０１ 厚さ４０μｍ、ＳＲ（ソルダーレジスト）層上下２５μｍ）
回路基板Ｅ：サイズ５０ｍｍ×５０ｍｍ 厚さ０．５ｍｍ（４９０μｍ）、回路層８層（コア基板：住友ベークライト（株）製 ＥＬＣ４７８５ＧＳ、厚さ０．２ｍｍ、絶縁層：住友ベークライト（株）製ＡＰＬ３６５１ 厚さ４０μｍ、ＳＲ層上下２５μｍ）
回路基板Ｆ：サイズ５０ｍｍ×５０ｍｍ 厚さ０．７ｍｍ（６９０μｍ）、回路層８層
（コア基板：日立化成工業（株）製 ６７９ＦＧ、厚さ０．４ｍｍ、絶縁層
：住友ベークライト（株）製ＡＰＬ３６０１ 厚さ４０μｍ、ＳＲ（ソルダーレジスト）層上下２５μｍ）
（１）比較例１〜１８（フィレットサイズ大：傾斜角αが５０度より大きい）
条件：３０℃、６０％、１６８時間の前処理を行い、耐リフロー試験（ピーク温度２６０℃ ３回実施）＋熱サイクル試験（−５５℃（３０分）／１２５℃（３０分）で、１００、２００、３００サイクル）を行った後に、クラックの観察を行った。サンプル総数に対するクラックが発生した不良な半導体パッケージの数を「不良数／サンプル総数」で表示する。
評価結果を表２〜４に示す。
１００回の熱サイクル試験において、フィレット形状の上縁角度が５０度より大きい場合であっても、ガラス転移温度が低い封止樹脂１及び封止樹脂４を用いた半導体パッケージが、特に信頼性に優れており、クラック発生率が低い。
２００回の熱サイクル試験において、フィレット形状の角度が５０度より大きい場合であっても、ガラス転移温度が低い封止樹脂１及び封止樹脂４を使用し、且つ、回路基板Ｃ及び回路基板Ｄを用いた半導体パッケージが、特に信頼性に優れており、クラック発生率が低い。回路基板Ｃ及びＤは他の回路基板と比べて線膨張率が小さく、ガラス転移温度が高い特性を有するものである。
３００回の熱サイクル試験において、フィレット形状の角度が５０度より大きい場合には、封止樹脂や回路基板の特性に依らず、信頼性を満足するものはない。
（２）本発明の実施例１〜６（フィレットサイズ小：傾斜角が５０度以下）
条件：３０℃、６０％、１６８時間の前処理を行い、耐リフロー試験（ピーク温度２６０℃、３回実施）＋熱サイクル試験（−５５℃（３０分）／１２５℃（３０分）で、５００サイクル）を行った後に、クラックの観察を行った。サンプル総数に対するクラックが発生した不良な半導体パッケージの数を「不良数／サンプル総数」で表示する。評価結果を表５に示す。
３．フィレット部の形状観察
図３は、上記信頼性試験において不良が発生した従来の半導体パッケージの断面写真である。同様に、図１に示す測定方法によって、図３に示すフィレット部の上縁近傍の角度を測定した結果、比較例１〜１８の傾斜角αは全て５０度より大きく、５５度、５３度、５１度の何れかであった。図５に示す通り、クラック発生による半導体チップの割れが発生した。
図４は、上記信頼性試験において不良が発生しなかった本発明の半導体パッケージの断面写真である。図１に示す測定方法によって、図４に示すフィレット部の上縁近傍の角度を測定した結果、実施例１〜６の傾斜角αが順に４３度、３５度、３５度、４３度、３５度、３５度であった。また、傾斜面が、フィレット部の側断面視で凹に湾曲していた。図６に示す通り、クラック発生による半導体チップの割れは発生しなかった。
以上の実験結果より、フィレット部の上縁近傍の角度が５０度以下の場合には、フィレット部にかかる半導体チップからの引き剥がし応力を低減させる構造とすることにより、フィレット部における樹脂の収縮に伴う引き剥がし応力の集中を抑制し、クラック発生を抑制又は低減できることが明らかとなった。
更に、上記フィレット形状に加えて、封止樹脂及び回路基板の特性を最適化することで、各構成部材間の応力低減構造を実現することができ、クラック等の発生のない信頼性の高いフリップチップ半導体パッケージが得られることが明らかとなった。
また、上記で得られた半導体パッケージのＢＧＡ面に半田（組成：例えばＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）印刷を行い、例えば２５０℃リフローで半田ボールを付ける。その後予め準備したテスト用の半田ボール用パッドが配置されたマザーボード基板（ＦＲ−４）に配置し、例えば２５０℃のリフローで接続して半導体装置とした。この半導体装置について動作確認し、実施例１〜６については問題のないことを確認した。また、比較例１〜１８は、良好なものと動作不具合のあるものが混在していた。
本発明のフリップチップ半導体パッケージの一例を示す略断面模式図である。 本発明のフリップチップ半導体パッケージの一例を示す略断面図である。 従来のフリップチップ半導体パッケージの一例を示す断面写真である。 本発明のフリップチップ半導体パッケージの一例を示す断面写真である。 従来のフリップチップ半導体パッケージの一例を示す上面の写真である。 本発明のフリップチップ半導体パッケージの一例を示す上面の写真である。
符号の説明
１ 回路基板
２ 半導体チップ
３ 半田ボール
４ 封止樹脂
４ａ アンダーフィル部
４ｂ フィレット部
Ｔ 半導体チップの高さ寸法（厚み）

Claims (15)

  1. 回路基板の半導体チップ接続用電極面と半導体チップの電極面がフリップチップ接合され、かつ前記回路基板と半導体チップとの間に封止樹脂が注入されると共に、半導体チップの外周側部に封止樹脂が付与されてフィレット部が形成されてなるフリップチップ半導体パッケージにおいて、前記フィレット部は、表面が半導体チップの外周側部の上縁から基板に向けて外方に延びる傾斜面をなす構造とされ、前記傾斜面と半導体チップの外周側部のなす傾斜角が半導体チップの外周側部の上縁近傍において５０度以下とされたことを特徴とするフリップチップ半導体パッケージ。
  2. 前記傾斜角が３０度〜５０度の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
  3. 前記傾斜面が、フィレット部の側断面視で凹に湾曲していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
  4. 前記封止樹脂の硬化物のガラス転移温度が６０〜１３０℃であることを特徴とする、請求項１ないし３の何れか一項に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
  5. 前記封止樹脂の硬化物の線膨張係数が１５〜３５ｐｐｍ／℃であることを特徴とする、請求項１ないし４の何れか一項に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
  6. 前記封止樹脂が、少なくとも１種のエポキシ樹脂を含み、硬化剤、シランカップリング剤、及び無機充填材を更に含有した樹脂組成物であることを特徴とする、請求項１ないし５の何れか一項に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
  7. 前記封止樹脂の粘度を、５０Ｐａ・ｓｅｃ以下（２５℃）とすることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一項に記載のフリップチップ半導体パッケージ
  8. 前記回路基板が、硬化物のガラス転移温度が１６０〜２７０℃、線膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃である樹脂組成物を含むコア層に、硬化物のガラス転移温度が１７０〜２５０℃、線膨張係数が１０〜４５ｐｐｍ／℃である樹脂組成物を含む少なくとも１層の絶縁層が積層された多層回路基板であることを特徴とする、請求項１ないし７の何れか一項に記載のフリップチップ半導体パッケージ。
  9. 請求項４ないし８の何れか一項に記載のフリップチップ半導体パッケージに用いられることを特徴とする封止樹脂。
  10. プリント配線板に、請求項１ないし８の何れか一項に記載のフリップチップ半導体パッケージを実装してなることを特徴とする半導体装置。
  11. 回路基板の半導体チップ接続用電極面と半導体チップの電極面をフリップチップ接合する接合工程と、前記回路基板と前記半導体チップとの間に封止樹脂を注入すると共に、半導体チップの外周側部に封止樹脂を付与してフィレット部を形成する封止工程を具備するフリップチップ半導体パッケージの製造方法において、前記封止工程において、前記フィレット部を、表面が半導体チップの外周側部の上縁から基板に向けて外方に延びる傾斜面をなし、該傾斜面と半導体チップの外周側部のなす傾斜角が半導体チップの外周側部の上縁近傍において５０度以下となる構造に形成することを特徴とする、フリップチップ半導体パッケージの製造方法。
  12. 前記封止樹脂の注入時の粘度を、２Ｐａ・ｓｅｃ以下とすることを特徴とする請求項１１に記載のフリップチップ半導体パッケージの製造方法。
  13. 前記封止樹脂を、その硬化物のガラス転移温度が６０℃〜１３０℃である樹脂とすることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のフリップチップ半導体パッケージの製造方法。
  14. 前記封止樹脂を、その硬化物の線膨張係数が１５〜３５ｐｐｍ／℃である樹脂とすることを特徴とする、請求項１１ないし１３の何れか一項に記載のフリップチップ半導体パッケージの製造方法。
  15. 前記回路基板を、硬化物のガラス転移温度が１６０〜２７０℃、線膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃である樹脂組成物を含むコア層に、硬化物のガラス転移温度が１７０〜２５０℃、線膨張係数が１０〜４５ｐｐｍ／℃である樹脂組成物を含む少なくとも１層の絶縁層が積層された多層回路基板とすることを特徴とする、請求項１１ないし１４の何れか一項に記載のフリップチップ半導体パッケージの製造方法。
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