KR20140017442A - 수지 기판, 프리프레그, 프린트 배선 기판, 반도체 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 납 프리 납땜 리플로우성이 뛰어나 실장시의 휨이 저감된 수지 기판을 제공한다. 본 발명의 수지 기판(100)은 섬유 기재(101)와 절연 수지층(103)을 구비하고 있으며, 섬유 기재(101)에 수지 재료를 함침해 얻어진다. 그리고, 수지 기판(100)의 1％ 중량 감소 온도가 350℃ 이상 500℃ 이하이다.

Description

수지 기판, 프리프레그, 프린트 배선 기판, 반도체 장치{RESIN SUBSTRATE, PREPREG, PRINTED WIRING BOARD, AND SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 수지 기판, 프리프레그, 프린트 배선 기판, 반도체 장치에 관한 것이다.

근래의 전자 기기의 고기능화 및 경박 단소화의 요구에 따라 전자 부품의 고밀도 집적화, 나아가 고밀도 실장화가 진행되어 오고 있으며, 이들 전자 기기에 사용되는 반도체 장치의 소형화가 급속히 진행되고 있다.

이 때문에, 반도체 소자를 포함하는 전자 부품을 실장하는 프린트 배선 기판도 박형화되는 경향이 있고, 프린트 배선 기판에 사용되는 수지 기판은 두께가 약 0.8㎜인 것이 주류가 되고 있다.

나아가, 최근에는 0.4㎜ 이하의 수지 기판을 이용한 반도체 장치끼리를 적층하는 패키지·온·패키지(이하, POP라 함)가 모바일 기기(예를 들면, 휴대 전화, 스마트폰, 타블렛형 PC 등)에 탑재되고 있다.

일본 특개 2006-203142호 공보

이와 같이 반도체 장치의 소형화가 진행되면, 종래에는 반도체 장치의 강성의 대부분을 담당하고 있던 반도체 소자, 봉지재의 두께가 매우 얇아져 반도체 장치의 휨이 발생하기 쉬워진다. 또, 구성 부재로서 수지 기판이 차지하는 비율이 커지기 때문에 수지 기판의 물성·거동이 반도체 장치의 휨에 큰 영향을 미치게 되고 있다.

한편, 지구 환경 보호의 관점에서 납땜의 납 프리화가 진행됨에 따라, 프린트 배선 기판에 대한 납땜 볼 탑재시나 메인보드에 대한 실장시에 받는 리플로우 공정에서의 최고 온도가 매우 높아지고 있다. 일반적으로 잘 사용되고 있는 납 프리 납땜의 융점이 약 210도인 것으로부터 리플로우 공정 중에서의 최고 온도는 260도를 넘는 레벨이 되고 있다.

이 때문에, 가열시에 POP 상하의 반도체 장치는 반도체 소자와 반도체 소자가 탑재되는 프린트 배선 기판의 열 팽창의 차이가 매우 크기 때문에, 크게 휘어져 버리는 경우가 있었다. 또한, CPU 등에 사용되는 FCBGA 등의 대형 반도체 패키지는 260도의 리플로우 공정을 반복해 통과할 뿐만 아니라, 불량 기판으로부터의 리페어나 재실장을 위해 리플로우 공정을 더 통과하기 때문에 높은 열안정성이 필요하게 된다. 또, 수지 기판으로부터 발생하는 아웃 가스 등의 휘발 가스가 발생하면, 도체 배선층이나 빌드업 절연층이 박리하는 경우가 있었다.

이와 같은 문제를 해결하는 수단으로서 예를 들면, 이하의 문헌에 기재된 수단이 있다.

특허문헌 1(일본 특개 2006-203142호 공보)에는 프리프레그의 기재로서 열 팽창률이 음의 값을 가지는 유기 섬유로 이루어진 직포를 이용함으로써, 반도체 패키지용 다층 프린트 배선판의 열 팽창률을 실리콘 칩의 열 팽창률에 접근시킬 수 있어 실리콘 칩을 실장했을 경우의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다고 기재되어 있다.

그렇지만, 특허문헌 1과 같이 프리프레그에 사용하는 섬유 기재로서 음의 열 팽창을 나타내는 유기 섬유 기재를 사용하면, 얻어지는 수지 기판의 유리 전이 온도가 사용한 재료로부터 예상되는 값보다도 낮아져, 그 결과 수지 기판의 탄성률이 저하해 버리는 경우가 있었다. 이 때문에, 얻어지는 수지 기판은 강성이 불충분해져 리플로우 등 가열 후의 휨의 억제 효과는 충분히 만족할 만한 것은 아니었다. 또, 리플로우 공정을 반복하면, 수지 기판으로부터의 아웃 가스(휘발분)가 많이 발생해 수지 중량의 감량에 의한 체적 수축이 일어나 휨이 악화되어 버리는 경우가 있었다.

이에, 본 발명은 납 프리 납땜 리플로우성이 뛰어나 실장시의 휨이 저감된 수지 기판을 제공한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위한 설계 지침에 대해서 열심히 검토했다. 그 결과, 수지 기판의 1％ 중량 감소 온도라는 척도가 이러한 설계 지침으로서 유효한 것을 알아내어 본 발명에 도달했다.

본 발명에 의하면,

섬유 기재에 수지 재료를 함침해서 이루어지는 수지 기판으로서,

상기 수지 기판의 1％ 중량 감소 온도가 350℃ 이상 500℃ 이하인 수지 기판이 제공된다.

본 발명에 의하면,

섬유 기재에 수지 재료를 함침해서 이루어지는 프리프레그로서,

상기 프리프레그를 200℃에서 1시간 경화시켜 얻어지는 경화체의 1％ 중량 감소 온도가 350℃ 이상 500℃ 이하인 프리프레그가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 수지 기판을 회로 가공해서 이루어지는 프린트 배선 기판이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 프린트 배선 기판에 반도체 소자를 탑재해서 이루어지는 반도체 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, 납 프리 납땜 리플로우성이 뛰어나 실장시의 휨이 저감된 수지 기판을 제공할 수 있다.

상술한 목적 및 그 외의 목적, 특징, 및 이점은 이하에 설명하는 바람직한 실시형태 및 거기에 부수하는 이하의 도면에 의해 더욱 명백해진다.
도 1은 본 실시형태에서의 수지 기판의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 실시형태에서의 반도체 패키지의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 실시형태에서의 반도체 장치의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.

이하에, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 이용해 설명한다. 또한, 모든 도면에서 동일한 구성 요소에는 공통의 부호를 붙여 적절히 설명을 생략한다. 또, 도면은 개략도이며, 실제의 치수 비율과는 반드시 일치하고 있지 않다.

(수지 기판)

처음에, 본 실시형태에서의 수지 기판의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에서의 수지 기판(100)의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.

수지 기판(100)은 섬유 기재(101)와 절연 수지층(103)을 구비하고 있고, 섬유 기재(101)에 수지 재료를 함침해 얻어진다. 그리고, 수지 기판(100)의 1％ 중량 감소 온도는 350℃ 이상이고, 바람직하게는 360℃ 이상이며, 보다 바람직하게는 370℃ 이상이다. 또, 수지 기판(100)의 1％ 중량 감소 온도는 500℃ 이하이며, 통상은 400℃ 이하이다. 여기서, 1％ 중량 감소 온도는 예를 들면, 열 중량 측정 장치에 의해 측정할 수 있다. 보다 구체적으로는 1％ 중량 감소 온도는 시차열 열 중량 동시 측정 장치를 이용하여 건조 질소 기류 하, 승온 속도 10℃/분의 조건에 의해 수지 기판(100)을 30℃에서 650℃까지 승온시켰을 때, 수지 기판(100)이 30℃에서의 중량으로부터 1％ 중량 감소했을 때의 온도를 말한다.

1％ 중량 감소 온도가 상기 범위 내인 수지 기판(100)은 리플로우 등의 가열 처리시의 수지 기판(100)의 휨을 저감할 수 있다.

또한, 그 결과로서 수지 기판(100)을 포함하는 반도체 패키지(200)나 반도체 장치(300)의 휨도 저감할 수 있다.

본 실시형태에서의 수지 기판(100)은 25℃ 내지 150℃의 범위에서 산출되는 기판면 안쪽 방향의 선팽창 계수가 바람직하게는 -10ppm/℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 -5ppm/℃ 이상이며, 특히 바람직하게는 0ppm/℃ 이상이다. 그리고, 바람직하게는 10ppm/℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 7ppm/℃ 이하이며, 더욱 바람직하게는 4.5ppm/℃ 이하이고, 특히 바람직하게는 4ppm/℃ 이하이다. 또, 바람직하게는 -10ppm/℃ 이상 10ppm/℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 -5ppm/℃ 이상 7ppm/℃ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0ppm/℃ 이상 4.5ppm/℃ 이하, 특히 바람직하게는 0ppm/℃ 이상 4ppm/℃ 이하이다. 또한, 본 실시형태의 선팽창 계수는 상기 온도 범위에서의 평균값이다.

수지 기판(100)의 선팽창 계수가 상기 범위 내이면, 배선 패턴을 형성한 프린트 배선 기판, 반도체 소자를 탑재한 반도체 패키지(200)의 휨 억제나 온도 사이클 신뢰성의 향상이 보다 한층 효과적으로 얻어진다. 또한, 반도체 패키지(200)를 2차 실장한 반도체 장치(300)의 메인보드와의 온도 사이클 신뢰성의 향상이 보다 한층 효과적으로 얻어진다.

또, 수지 기판(100)의 휨 방지 효과를 보다 효과적으로 얻기 위해서는 특별히 한정되지 않지만, 수지 기판(100)의 동적 점탄성 측정에 의한 유리 전이 온도가 바람직하게는 250℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 260℃ 이상이며, 더욱 바람직하게는 270℃ 이상이다. 상한에 대해서는 예를 들면, 350℃ 이하가 바람직하다.

수지 기판(100)은 동적 점탄성 측정에 의한 유리 전이 온도가 상기 범위를 만족시키면 수지 기판(100)의 강성이 높아져 실장시의 수지 기판(100)의 휨을 보다 한층 저감시킬 수 있다.

또, 수지 기판(100)의 휨 방지 효과를 보다 효과적으로 얻기 위해서는 특별히 한정되지 않지만, 수지 기판(100)의 250℃에서의 저장 탄성률 E'가 바람직하게는 15GPa 이상이며, 더욱 바람직하게는 25GPa 이상이다. 상한치에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 50GPa 이하로 할 수 있다.

수지 기판(100)은 250℃에서의 저장 탄성률 E'가 상기 범위를 만족시키면, 수지 기판(100)의 강성이 높아져, 실장시의 수지 기판(100)의 휨을 보다 한층 저감시킬 수 있다.

본 실시형태에서의 수지 기판(100)의 두께는 바람직하게는 0.025㎜ 이상 0.6㎜ 이하이다. 더욱 바람직하게는 0.04㎜ 이상 0.4㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.04㎜ 이상 0.3㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.05㎜ 이상 0.2㎜ 이하이다. 수지 기판(100)의 두께가 상기 범위 내이면, 기계적 강도 및 생산성의 밸런스가 특히 뛰어나 박형 프린트 배선 기판에 적절한 수지 기판(100)을 얻을 수 있다.

(수지 기판(100)의 제조 방법)

계속해서 본 실시형태에서의 수지 기판(100)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 수지 기판(100)은 예를 들면, 프리프레그를 가열 경화함으로써 얻어진다. 여기서 이용하는 프리프레그는 시트상 재료이며, 유전 특성, 고온 다습 하에서의 기계적, 전기적 접속 신뢰성 등의 각종 특성이 뛰어나 프린트 배선 기판용의 수지 기판(100) 제조에 적절하여 바람직하다.

본 실시형태에서의 프리프레그는 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들면, 섬유 기재에 1 또는 2 이상의 열경화성 수지 및 충전재를 포함하는 수지 재료를 함침시키고, 그 후 반경화시켜 얻어진다.

본 실시형태에 있어서, 수지 재료를 섬유 기재에 함침시키는 방법으로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 수지 조성물을 용제에 녹여 수지 바니시를 조제해 섬유 기재를 수지 바니시에 침지하는 방법, 각종 코터에 의해 섬유 기재에 수지 바니시를 도포하는 방법, 스프레이에 의해 수지 바니시를 섬유 기재에 분사하는 방법, 지지 기재 부착 수지층을 섬유 기재에 라미네이트하는 방법 등을 들 수 있다.

본 실시형태의 프리프레그는 상기 프리프레그를 200℃에서 1시간 경화시켜 얻어지는 경화체의 1％ 중량 감소 온도가 350℃ 이상이고, 바람직하게는 360℃ 이상이며, 보다 바람직하게는 370℃ 이상이다. 또, 본 실시형태의 프리프레그는 상기 프리프레그를 200℃에서 1시간 경화시켜 얻어지는 경화체의 1％ 중량 감소 온도가 500℃ 이하이며, 통상은 400℃ 이하이다. 여기서, 1％ 중량 감소 온도는 예를 들면, 열 중량 측정 장치에 의해 측정할 수 있다.

1％ 중량 감소 온도가 상기 범위 내인 프리프레그를 이용한 수지 기판(100)은 리플로우 등의 가열 처리시의 수지 기판(100)의 휨을 저감할 수 있다.

나아가, 그 결과로서 수지 기판(100)을 포함하는 반도체 패키지(200)나 반도체 장치(300)의 휨도 저감할 수 있다.

계속해서, 상기에서 얻어진 프리프레그를 이용한 수지 기판(100)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 프리프레그를 이용한 수지 기판(100)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 이하와 같다.

얻어진 프리프레그로부터 지지 기재를 박리 후, 프리프레그 외측의 상하 양면 또는 한면에 금속박을 포개고 라미네이타 장치나 베크렐 장치를 이용하여 고진공 조건 하에서 이것들을 접합하거나, 혹은 그대로 프리프레그 외측의 상하 양면 또는 한면에 금속박을 포갠다.

다음에, 프리프레그에 금속박을 포갠 것을 진공 프레스기로 가열, 가압하든가 혹은 건조기로 가열해 수지 기판(100)을 얻을 수 있다.

금속박의 두께는 예를 들면 1㎛ 이상 35㎛ 이하이다. 이 금속박의 두께가 상기 하한치 이상이면 캐리어 재료(5a,5b)를 제조할 때에 기계적 강도를 충분히 확보할 수 있다. 또, 두께가 상기 상한치 이하이면, 미세한 회로를 가공 형성하기 쉬워지는 경우가 있다.

또한, 지지 기재로서 금속박을 사용했을 경우에는 지지 기재를 박리하지 않고 그대로 사용할 수 있다.

금속박을 구성하는 금속으로는 예를 들면 동 및 동계 합금, 알루미늄 및 알루미늄계 합금, 은 및 은계 합금, 금 및 금계 합금, 아연 및 아연계 합금, 니켈 및 니켈계 합금, 주석 및 주석계 합금, 철 및 철계 합금, 코발(상표명), 42 알로이, 인바 또는 슈퍼인바 등의 Fe-Ni계의 합금, W 또는 Mo 등을 들 수 있다. 또, 캐리어 부착 전해 동박 등도 사용할 수 있다.

(수지 기판의 구성 재료)

이하, 수지 기판(100)을 제조할 때에 사용하는 각 재료에 대해서 상세하게 설명한다.

(열경화성 수지)

열경화성 수지로는 특별히 한정되지 않지만, 저선팽창률 및 고탄성률을 갖고, 열충격성의 신뢰성이 뛰어난 것이 바람직하다.

또, 열경화성 수지의 유리 전이 온도는 바람직하게는 160℃ 이상 350℃ 이하이며, 더욱 바람직하게는 180℃ 이상 300℃ 이하이다. 이와 같은 유리 전이 온도를 가지는 열경화성 수지를 이용함으로써, 납 프리 납땜 리플로우 내열성이 더욱 향상된다는 효과가 얻어진다.

구체적인 열경화성 수지로서 예를 들면, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 A 노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지, 미변성 레졸 페놀 수지, 동유, 아마니유, 호두유 등으로 변성한 유변성 레졸 페놀 수지 등의 레졸형 페놀 수지 등의 페놀 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 E형 에폭시 수지, 비스페놀 M형 에폭시 수지, 비스페놀 P형 에폭시 수지, 비스페놀 Z형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 비페닐 아랄킬형 에폭시 수지, 아릴 알킬렌형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 노르보넨형 에폭시 수지, 아다만탄형 에폭시 수지, 플루오렌형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지, 우레아(요소) 수지, 멜라민 수지 등의 트리아진환을 가지는 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 비스말레이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 디알릴 프탈레이트 수지, 실리콘 수지, 벤조옥사진환을 가지는 수지, 시아네이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 벤조시클로부텐 수지 등을 들 수 있다.

이들 중 1 종류를 단독으로 이용해도 되고, 상이한 중량 평균 분자량을 가지는 2 종류 이상을 병용해도 되며, 1 종류 또는 2 종류 이상과 이들의 프리폴리머를 병용해도 된다.

이들 중에서도, 시아네이트 수지(시아네이트 수지의 프리폴리머를 포함함)가 바람직하다. 시아네이트 수지를 이용함으로써, 수지 기판(100)의 선팽창 계수를 작게 할 수 있다. 또한, 시아네이트 수지는 전기 특성(저유전율, 저유전정접), 기계 강도 등도 뛰어나다.

시아네이트 수지는 예를 들면, 할로겐화 시안 화합물과 페놀류를 반응시킨 것이나, 필요에 따라서 가열 등의 방법으로 프리폴리머화한 것 등을 이용할 수 있다. 구체적으로는 노볼락형 시아네이트 수지, 비스페놀 A형 시아네이트 수지, 비스페놀 E형 시아네이트 수지, 테트라메틸 비스페놀 F형 시아네이트 수지 등의 비스페놀형 시아네이트 수지, 나프톨 아랄킬형의 다가 나프톨류와 할로겐화 시안의 반응으로 얻어지는 시아네이트 수지, 디시클로펜타디엔형 시아네이트 수지, 비페닐알킬형 시아네이트 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 노볼락형 시아네이트 수지가 바람직하다. 노볼락형 시아네이트 수지를 이용함으로써, 가교 밀도가 증가하고, 내열성이 향상된다. 따라서, 수지 기판(100) 등의 난연성을 향상시킬 수 있다.

그 이유로는 노볼락형 시아네이트 수지는 경화 반응 후에 트리아진환을 형성하는 것을 들 수 있다. 또한, 노볼락형 시아네이트 수지는 그 구조상 벤젠환의 비율이 높아 탄화하기 쉽기 때문이라고 생각된다. 또한, 절연 수지층의 두께를 0.6㎜ 이하로 했을 경우라도 노볼락형 시아네이트 수지를 경화시켜 제작한 수지 기판(100)은 뛰어난 강성을 가진다. 특히, 이와 같은 수지 기판(100)은 가열시에 있어서의 강성이 뛰어나므로, 반도체 소자 실장시의 신뢰성도 뛰어나다.

노볼락형 시아네이트 수지로는 예를 들면, 하기 일반식 (I)로 나타내는 것을 사용할 수 있다.

일반식 (I)로 나타내는 노볼락형 시아네이트 수지의 평균 반복 단위 n은 임의의 정수이다. n의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 1 이상이 바람직하고, 특히 2 이상이 바람직하다. n이 상기 하한치 이상이면, 노볼락형 시아네이트 수지의 내열성이 향상되고, 가열시에 저량체가 탈리, 휘발하는 것을 억제할 수 있다. 또, n의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 10 이하가 바람직하고, 특히 7 이하가 바람직하다. n이 상기 상한치 이하이면, 용융 점도가 높아지는 것을 억제할 수 있고, 절연 수지층의 성형성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

또, 시아네이트 수지로는 하기 일반식 (Ⅱ)로 나타내는 나프톨형 시아네이트 수지도 매우 적합하게 이용된다. 하기 일반식 (Ⅱ)로 나타내는 나프톨형 시아네이트 수지는 α-나프톨 혹은 β-나프톨 등의 나프톨류와 p-크실릴렌글리콜, α,α'-디메톡시-p-크실렌, 1,4-디(2-히드록시-2-프로필)벤젠 등의 반응에 의해 얻어지는 나프톨 아랄킬 수지와 시안산을 축합시켜 얻어지는 것이다. 일반식 (Ⅱ)의 n은 10 이하인 것이 더욱 바람직하다. n이 10 이하인 경우, 수지 점도가 높아지지 않아 섬유 기재에 대한 함침성이 양호하고, 수지 기판(100)으로서의 성능을 저하시키지 않는 경향이 있다. 또, 합성시에 분자 내 중합이 일어나기 어렵고, 수세시의 분액성이 향상되어 수량(收量)의 저하를 방지할 수 있는 경향이 있다.

(식 중, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, n은 1 이상의 정수를 나타낸다.)

또, 시아네이트 수지로는 하기 일반식 (Ⅲ)으로 나타내는 디시클로펜타디엔형 시아네이트 수지도 매우 적합하게 이용된다. 하기 일반식 (Ⅲ)으로 나타내는 디시클로펜타디엔형 시아네이트 수지는 하기 일반식 (Ⅲ)의 n이 0 이상 8 이하인 것이 더욱 바람직하다. n이 8 이하인 경우, 수지 점도가 높아지지 않아 섬유 기재에 대한 함침성이 양호하고, 수지 기판(100)으로서의 성능의 저하를 방지할 수 있다. 또, 디시클로펜타디엔형 시아네이트 수지를 이용함으로써, 저흡습성 및 내약품이 뛰어나다.

(n은 0 이상 8 이하의 정수를 나타낸다.)

시아네이트 수지의 중량 평균 분자량(Mw)의 하한은 특별히 한정되지 않지만, Mw 500 이상이 바람직하고, 특히 Mw 600 이상이 바람직하다. Mw가 상기 하한치 이상이면, 절연 수지층을 제작했을 경우에 점착(tack)성의 발생을 억제할 수 있어 절연 수지층끼리가 접촉했을 때 서로 부착되거나 수지의 전사가 생기거나 하는 것을 억제할 수 있다. 또, Mw의 상한은 특별히 한정되지 않지만, Mw 4,500 이하가 바람직하고, 특히 Mw 3,000 이하가 바람직하다. 또, Mw가 상기 상한치 이하이면, 반응이 빨라지는 것을 억제할 수 있어 프린트 배선 기판으로 했을 경우에 성형 불량이 생기거나 층간 필 강도가 저하하거나 하는 것을 억제할 수 있다.

시아네이트 수지 등의 Mw는 예를 들면, GPC(겔 투과 크로마토그라피, 표준 물질：폴리스티렌 환산)으로 측정할 수 있다.

또, 특별히 한정되지 않지만, 시아네이트 수지는 1 종류를 단독으로 이용해도 되고, 상이한 Mw를 가지는 2 종류 이상을 병용해도 되며, 1 종류 또는 2 종류 이상과 이들의 프리폴리머를 병용해도 된다.

수지 재료 중에 포함되는 열경화성 수지의 함유량은 그 목적에 따라 적절히 조정하면 되고, 특별히 한정되지 않지만 수지 재료 전체(이하, 수지 재료의 전체 고형분(즉, 용매를 제외한 성분)을 나타냄)에 근거해 5 질량％ 이상 90 질량％ 이하가 바람직하고, 10 질량％ 이상 80 질량％ 이하가 더욱 바람직하며, 20 질량％ 이상 50 질량％ 이하가 더욱 바람직하고, 특히 20 질량％ 이상 35 질량％ 이하가 바람직하다. 열경화성 수지의 함유량이 상기 하한치 이상이면, 핸들링성이 향상되어 절연 수지층을 형성하는 것이 용이해진다. 열경화성 수지의 함유량이 상기 상한치 이하이면, 절연 수지층의 강도나 난연성이 향상되거나 절연 수지층의 선팽창 계수가 저하되어 반도체 장치의 휨의 저감 효과가 향상되거나 하는 경우가 있다.

열경화성 수지로서 시아네이트 수지(특히 노볼락형 시아네이트 수지, 나프톨형 시아네이트 수지, 디시클로펜타디엔형 시아네이트 수지)를 이용하는 대신에, 에폭시 수지(실질적으로 할로겐 원자를 포함하지 않음)를 이용해도 되고, 에폭시 수지와 시아네이트 수지를 병용해도 된다. 에폭시 수지로는 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 E형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 M형 에폭시 수지, 비스페놀 P형 에폭시 수지, 비스페놀 Z형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지；페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지；비페닐형 에폭시 수지, 크실릴렌형 에폭시 수지, 비페닐 아랄킬형 에폭시 수지 등의 아릴 알킬렌형 에폭시 수지；나프톨형 에폭시 수지, 나프탈렌 디올형 에폭시 수지, 2 관능 내지 4 관능 에폭시형 나프탈렌 수지, 나프틸렌 에테르형 에폭시 수지, 비나프틸형 에폭시 수지, 나프탈렌 아랄킬형 에폭시 수지 등의 나프탈렌형 에폭시 수지；안트라센형 에폭시 수지；디시클로펜타디엔형 에폭시 수지；노르보넨형 에폭시 수지；아다만탄형 에폭시 수지；플루오렌형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

에폭시 수지로서 이들 중의 1 종류를 단독으로 이용해도 되고, 상이한 중량 평균 분자량을 가지는 2 종류 이상을 병용해도 되며, 1 종류 또는 2 종류 이상과 이들의 프리폴리머를 병용해도 된다.

이들 에폭시 수지 중에서 특히 나프탈렌형 에폭시 수지가 바람직하다. 이것에 의해, 흡습 납땜 내열성 및 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.

나프탈렌형 에폭시 수지로는 나프톨형 에폭시 수지, 나프탈렌 디올형 에폭시 수지, 2 관능 내지 4 관능 에폭시형 나프탈렌 수지, 나프틸렌 에테르형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이것에 의해, 내열성, 저열 팽창성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 벤젠환에 비해 나프탈렌환의 π-π 스태킹 효과가 높기 때문에, 특히 저열 팽창성, 저열 수축성이 뛰어나다. 또한, 다환 구조 때문에 강직 효과가 높고, 유리 전이 온도가 특히 높기 때문에 리플로우 전후의 열 수축 변화가 작다. 나프톨형 에폭시 수지로는 예를 들면 하기 일반식 (VⅡ-1), 나프탈렌 디올형 에폭시 수지로는 하기 식 (VⅡ-2), 2 관능 내지 4 관능 에폭시형 나프탈렌 수지로는 하기 식 (VⅡ-3), (VⅡ-4) 및 (VⅡ-5), 나프틸렌 에테르형 에폭시 수지로는 예를 들면, 하기 일반식 (VⅡ-6)으로 나타낼 수 있다. 이들 중에서도 나프틸렌 에테르형 에폭시 수지가 난연성, 내열성, 고유리 전이 온도 및 저열 팽창성의 관점에서 특히 바람직하다.

(n은 평균 1 이상 6 이하의 수를 나타내고, R은 글리시딜기 또는 탄소수 1 이상 10 이하의 탄화수소기를 나타낸다.)

(식 중, R¹은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, R²는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소 원자수 1~4의 알킬기, 아랄킬기, 나프탈렌기, 또는 글리시딜에테르기 함유 나프탈렌기를 나타내며, o 및 m는 각각 0~2의 정수이고, 또한 o 또는 m 중 어느 하나는 1 이상이다.)

또한, 상기 이외의 에폭시 수지로는 아릴 알킬렌형 에폭시 수지가 바람직하다.

아릴 알킬렌형 에폭시 수지란, 반복 단위 중에 하나 이상의 아릴 알킬렌기를 가지는 에폭시 수지를 말한다. 예를 들면, 크실릴렌형 에폭시 수지, 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지가 바람직하다. 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지는 예를 들면 하기 일반식 (IV)로 나타낼 수 있다.

상기 일반식 (IV)로 나타내는 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지의 평균 반복 단위 n은 임의의 정수이다. n의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 1 이상이 바람직하고, 특히 2 이상이 바람직하다. n이 상기 하한치 이상이면, 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지의 결정화를 억제할 수 있어 범용 용매에 대한 용해성이 향상되기 때문에 취급이 용이해진다. n의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 10 이하가 바람직하고, 특히 5 이하가 바람직하다. n이 상기 상한치 이하이면, 수지의 유동성이 향상되어 성형 불량 등의 발생을 억제할 수 있다.

상기 이외의 에폭시 수지로는 축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지가 바람직하다. 이것에 의해, 내열성, 저열 팽창성을 더욱 향상시킬 수 있다.

축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지는 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센, 크리센, 피렌, 트리페닐렌 및 테트라펜, 그 외의 축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지이다. 축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지는 복수의 방향환이 규칙적으로 배열될 수 있기 때문에 저열 팽창성이 뛰어나다. 또, 유리 전이 온도도 높기 때문에 내열성이 뛰어나다. 또한, 반복 구조의 분자량이 크기 때문에 종래의 노볼락형 에폭시 수지에 비해 난연성이 뛰어나며, 시아네이트 수지와 조합합으로써 시아네이트 수지의 약점의 취약성을 개선할 수 있다. 따라서, 시아네이트 수지와 병용해 이용함으로써, 유리 전이 온도가 더욱 높아지기 때문에 납 프리 대응의 실장 신뢰성이 뛰어나다.

축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지는 페놀류 화합물과 포름알데히드류 화합물, 및 축합환 방향족 탄화수소 화합물로부터 합성된 노볼락형 페놀 수지를 에폭시화한 것이다.

페놀류 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸 등의 크레졸류, 2,3-크실레놀, 2,4-크실레놀, 2,5-크실레놀, 2,6-크실레놀, 3,4-크실레놀, 3,5-크실레놀 등의 크실레놀류, 2,3,5-트리메틸 페놀 등의 트리메틸 페놀류, o-에틸 페놀, m-에틸 페놀, p-에틸 페놀 등의 에틸 페놀류, 이소프로필 페놀, 부틸 페놀, t-부틸 페놀 등의 알킬 페놀류, o-페닐 페놀, m-페닐 페놀, p-페닐 페놀, 카테콜, 1,5-디히드록시 나프탈렌, 1,6-디히드록시 나프탈렌, 2,7-디히드록시 나프탈렌 등의 나프탈렌 디올류, 레졸신, 카테콜, 하이드로퀴논, 피로가롤, 플루오로글루신 등의 다가 페놀류, 알킬 레졸신, 알킬 카테콜, 알킬 하이드로퀴논 등의 알킬 다가 페놀류를 들 수 있다. 이들 중, 비용면 및 분해 반응에 주는 효과로부터 페놀이 바람직하다.

알데히드류 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 포름알데히드, 파라포름알데히드, 트리옥산, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 폴리옥시메틸렌, 클로랄, 헥사메틸렌테트라민, 푸르푸랄, 글리옥살, n-부틸알데히드, 카프로알데히드, 알릴알데히드, 벤즈알데히드, 크로톤알데히드, 아크롤레인 테트라옥시메틸렌, 페닐아세트알데히드, o-톨루알데히드, 살리실알데히드, 디히드록시 벤즈알데히드, 트리히드록시 벤즈알데히드, 4-히드록시-3-메톡시알데히드 파라포름알데히드 등을 들 수 있다.

축합환 방향족 탄화수소 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 메톡시나프탈렌, 부톡시나프탈렌 등의 나프탈렌 유도체, 메톡시안트라센 등의 안트라센 유도체, 메톡시페난트렌 등의 페난트렌 유도체, 그 외 테트라센 유도체, 크리센 유도체, 피렌 유도체, 트리페닐렌 유도체 및 테트라펜 유도체 등을 들 수 있다.

축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 메톡시 나프탈렌 변성 오르토크레졸 노볼락 에폭시 수지, 부톡시나프탈렌 변성 메타 (파라)크레졸 노볼락 에폭시 수지 및 메톡시 나프탈렌 변성 노볼락 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 하기 식 (V)로 나타내는 축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지가 바람직하다.

(식 중, Ar은 축합환 방향족 탄화수소기이고, R은 서로 동일해도 상이해도 되며, 수소 원자, 탄소수 1 이상 10 이하의 탄화수소기 또는 할로겐 원소, 페닐기, 벤질기 등의 아릴기 및 글리시딜에테르를 포함하는 유기기로부터 선택되는 기이다. n, p 및 q는 1 이상의 정수이고, 또 p, q의 값은 반복 단위마다 동일해도, 상이해도 된다.)

(식 (V) 중의 Ar은 식 (VI) 중의 (Ar1)~(Ar4)로 나타내는 구조이고, 식 (VI) 중의 R은 서로 동일해도 상이해도 되며, 수소 원자, 탄소수 1 이상 10 이하의 탄화수소기 또는 할로겐 원소, 페닐기, 벤질기 등의 아릴기, 및 글리시딜에테르를 포함하는 유기기로부터 선택되는 기이다.)

에폭시 수지의 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 수지 재료 전체에 있어서, 1 질량％ 이상이 바람직하고, 2 질량％ 이상이 보다 바람직하며, 10 질량％ 이상이 특히 바람직하다. 함유량이 상기 하한치 이상이면, 시아네이트 수지와의 반응성이 향상되어 얻어지는 제품의 내습성을 향상시킬 수 있다. 에폭시 수지의 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 55 질량％ 이하가 바람직하고, 40 질량％ 이하가 보다 바람직하며, 20 질량％가 특히 바람직하다. 함유량이 상기 상한치 이하이면, 내열성을 보다 향상시킬 수 있다.

에폭시 수지의 중량 평균 분자량(Mw)의 하한은 특별히 한정되지 않지만, Mw 500 이상이 바람직하고, 특히 Mw 800 이상이 바람직하다. Mw가 상기 하한치 이상이면, 수지층에 점착성이 생기는 것을 억제할 수 있다. Mw의 상한은 특별히 한정되지 않지만, Mw 20,000 이하가 바람직하고, 특히 Mw 15,000 이하가 바람직하다. Mw가 상기 상한치 이하이면, 절연 수지층 제작시 섬유 기재에 대한 함침성이 향상되어 보다 균일한 제품을 얻을 수 있다. 에폭시 수지의 Mw는 예를 들면 GPC로 측정할 수 있다.

열경화성 수지로서 시아네이트 수지(특히 노볼락형 시아네이트 수지, 나프톨형 시아네이트 수지, 디시클로펜타디엔형 시아네이트 수지)나 에폭시 수지(나프탈렌형 에폭시 수지, 아릴알킬렌형 에폭시 수지, 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지, 축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지, 특히 나프틸렌에테르형 에폭시 수지)를 이용하는 경우, 페놀 수지를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 페놀 수지로는 예를 들면 노볼락형 페놀 수지, 레졸형 페놀 수지, 아릴알킬렌형 페놀 수지 등을 들 수 있다. 페놀 수지로서 이들 중의 1 종류를 단독으로 이용해도 되고, 상이한 중량 평균 분자량을 가지는 2 종류 이상을 병용해도 되며, 1 종류 또는 2 종류 이상과 이들의 프리폴리머를 병용해도 된다. 이들 중에서도, 특히 아릴알킬렌형 페놀 수지가 바람직하다. 이것에 의해, 흡습 납땜 내열성을 더욱 향상시킬 수 있다.

아릴알킬렌형 페놀 수지로는 예를 들면 크실릴렌형 페놀 수지, 비페닐디메틸렌형 페놀 수지 등을 들 수 있다. 비페닐디메틸렌형 페놀 수지는 예를 들면, 하기 일반식 (VⅢ)로 나타낼 수 있다.

상기 일반식 (VⅢ)로 나타내는 비페닐디메틸렌형 페놀 수지의 반복 단위 n은 임의의 정수이다. n의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 1 이상이 바람직하고, 특히 2 이상이 바람직하다. n이 상기 하한치 이상이면, 내열성을 보다 향상시킬 수 있다. 또, 반복 단위 n의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 12 이하가 바람직하고, 특히 8 이하가 바람직하다. 또, n이 상기 상한치 이하이면, 다른 수지와의 상용성이 향상되어 작업성을 향상시킬 수 있다.

전술한 시아네이트 수지(특히 노볼락형 시아네이트 수지, 나프톨형 시아네이트 수지, 디시클로펜타디엔형 시아네이트 수지)나 에폭시 수지(나프탈렌형 에폭시 수지, 아릴알킬렌형 에폭시 수지, 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지, 축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지, 특히 나프틸렌에테르형 에폭시 수지)와 아릴알킬렌형 페놀 수지의 조합에 의해, 가교 밀도를 조절해 반응성을 용이하게 제어할 수 있다.

페놀 수지의 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 수지 재료 전체에 대해 1 질량％ 이상이 바람직하고, 특히 5 질량％ 이상이 바람직하다. 페놀 수지의 함유량이 상기 하한치 이상이면, 내열성을 향상시킬 수 있다. 또, 페놀 수지의 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 수지 재료 전체에 대해 55 질량％ 이하가 바람직하고, 40 질량％ 이하가 바람직하며, 20 질량％ 이하가 특히 바람직하다. 페놀 수지의 함유량이 상기 상한치 이하이면, 저열 팽창의 특성을 향상시킬 수 있다.

페놀 수지의 중량 평균 분자량(Mw)의 하한은 특별히 한정되지 않지만, Mw 400 이상이 바람직하고, 특히 Mw 500 이상이 바람직하다. Mw가 상기 하한 이상이면, 수지층에 점착성이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 페놀 수지의 Mw의 상한은 특별히 한정되지 않지만, Mw 18,000 이하가 바람직하고, 특히 Mw 15,000 이하가 바람직하다. Mw가 상기 상한 이하이면, 수지층의 제작시 섬유 기재에 대한 함침성이 향상되어 보다 균일한 제품을 얻을 수 있다. 페놀 수지의 Mw는 예를 들면 GPC로 측정할 수 있다.

또한, 시아네이트 수지(특히, 노볼락형 시아네이트 수지, 나프톨형 시아네이트 수지, 디시클로펜타디엔형 시아네이트 수지)와 페놀 수지(아릴알킬렌형 페놀 수지, 특히 비페닐디메틸렌형 페놀 수지)와 에폭시 수지(나프탈렌형 에폭시 수지, 아릴알킬렌형 에폭시 수지, 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지, 축합환 방향족 탄화수소 구조를 가지는 노볼락형 에폭시 수지, 특히 나프틸렌 에테르형 에폭시 수지)의 조합을 이용해 기판(특히, 프린트 배선 기판)을 제작했을 경우, 특히 뛰어난 치수 안정성을 얻을 수 있다.

또, 수지 재료는 충전재를 더 포함해도 된다. 이것에 의해, 수지 기판(100)을 박형화해도 보다 한층 뛰어난 기계적 강도를 부여할 수 있다. 또한, 수지 기판(100)의 저열 팽창화를 보다 한층 향상시킬 수 있다.

(충전재)

충전재로는 예를 들면 탈크, 소성 클레이, 미소성 클레이, 마이카, 글라스 등의 규산염；산화 티탄, 알루미나, 실리카, 용융 실리카 등의 산화물；탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 하이드로탈사이트 등의 탄산염；수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 베마이트, 수산화 칼슘 등의 수산화물；황산 바륨, 황산 칼슘, 아황산 칼슘 등의 황산염 또는 아황산염；붕산 아연, 붕산 바륨, 붕산 알루미늄, 붕산 칼슘, 붕산 나트륨 등의 붕산염；질화 알루미늄, 질화 붕소, 질화 규소, 질화 탄소 등의 질화물；티탄산 스트론튬, 티탄산 바륨 등의 티탄산염 등을 들 수 있다.

충전재로서 이들 중의 1 종류를 단독으로 이용해도 되고, 2 종류 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서도, 발생 가스(기체)량이 적은 것이 바람직하다. 예를 들면, 탈크, 베마이트, 실리카가 바람직하고, 특히 용융 실리카(특히, 구상 용융 실리카)가 저열 팽창성이 뛰어나다는 점에서 바람직하다. 용융 실리카의 형상에는 파쇄상 및 구상이 있다. 섬유 기재에 대한 함침성을 확보하기 위해서는 수지 재료의 용융 점도를 내리기 위해 구상 실리카를 사용하는 등 그 목적에 맞춘 사용 방법을 채용할 수 있다.

충전재의 평균 입자 지름의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 0.01㎛ 이상이 바람직하고, 특히 0.1㎛ 이상이 바람직하다. 충전재의 입경이 상기 하한치 이상이면, 바니시의 점도가 높아지는 것을 억제할 수 있어 프리프레그 제작시의 작업성을 향상시킬 수 있다. 또, 평균 입자 지름의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 5.0㎛ 이하가 바람직하고, 특히 2.0㎛ 이하가 바람직하다. 충전재의 입경이 상기 상한치 이하이면, 바니시 중에서 충전제의 침강 등의 현상을 억제할 수 있어 보다 균일한 수지층을 얻을 수 있다. 또, 내층 기판의 도체 회로가 L/S가 20/20㎛를 밑돌 때에는 배선간의 절연성에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.

충전재의 평균 입자 지름은 예를 들면, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(HORIBA 제, LA-500)에 의해, 입자의 입도 분포를 체적 기준으로 측정해, 그 메디안 지름(D₅₀)을 평균 입자 지름으로 한다.

또 충전재는 특별히 한정되지 않지만, 평균 입자 지름이 단분산인 충전재를 이용해도 되고, 평균 입자 지름이 다분산인 충전재를 이용해도 된다. 또한, 평균 입자 지름이 단분산 및/또는 다분산인 충전재를 1 종류 또는 2 종류 이상으로 병용해도 된다.

또, 본 실시형태의 수지 재료는 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법에 따른 체적 기준 입도 분포에 있어서의 메디안 지름 d₅₀이 100㎚ 미만인 나노 실리카(특히, 구상 나노 실리카)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 나노 실리카는 입경이 큰 충전재의 틈새나 섬유 기재의 스트랜드 중에 존재할 수 있기 때문에 나노 실리카를 포함함으로써 충전재의 충전성을 더욱 향상시킬 수 있다.

충전재의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수지 재료 전체에서 20 질량％ 이상이 바람직하고, 30 질량％ 이상이 보다 바람직하며, 50 질량％ 이상이 더욱 바람직하고, 60 질량％ 이상이 특히 바람직하다. 그리고, 80 질량％ 이하가 바람직하고, 75 질량％ 이하가 보다 바람직하다. 또, 20 질량％ 이상 80 질량％ 이하가 바람직하고, 30 질량％ 이상 75 질량％ 이하가 보다 바람직하며, 60 질량％ 이상 75 질량％ 이하가 특히 바람직하다. 함유량이 상기 범위 내이면, 특히 저열 팽창, 저흡수로 할 수 있다.

또, 본 실시형태에 이용되는 수지 재료는 고무 성분도 배합할 수 있으며, 예를 들면 고무 입자를 이용할 수 있다. 고무 입자의 바람직한 예로는 코어 쉘형 고무 입자, 가교 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 입자, 가교 스티렌 부타디엔 고무 입자, 아크릴 고무 입자, 실리콘 입자 등을 들 수 있다.

코어 쉘형 고무 입자는 코어층과 쉘층을 가지는 고무 입자이며, 예를 들면, 외층의 쉘층이 유리상 폴리머로 구성되고, 내층의 코어층이 고무상 폴리머로 구성되는 2층 구조, 또는 외층의 쉘층이 유리상 폴리머로 구성되고, 중간층이 고무상 폴리머로 구성되며, 코어층이 유리상 폴리머로 구성되는 3층 구조의 것 등을 들 수 있다. 유리상 폴리머층은 예를 들면, 메타크릴산 메틸의 중합물 등으로 구성되며, 고무상 폴리머층은 예를 들면, 부틸 아크릴레이트 중합물(부틸 고무) 등으로 구성된다. 코어 쉘형 고무 입자의 구체적인 예로는 스타피로이드 AC3832, AC3816N(상품명, 간츠화성사 제), 메타브렌 KW-4426(상품명, 미츠비시레이욘사 제)을 들 수 있다. 가교 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 입자의 구체적인 예로는 XER-91(평균 입자 지름 0.5㎛, JSR사 제) 등을 들 수 있다.

가교 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 입자의 구체적인 예로는 XSK-500(평균 입자 지름 0.5㎛, JSR사 제) 등을 들 수 있다. 아크릴 고무 입자의 구체적인 예로는 메타브렌 W300A(평균 입자 지름 0.1㎛), W450A(평균 입자 지름 0.2㎛)(미츠비시레이욘사 제) 등을 들 수 있다.

실리콘 입자는 오르가노폴리실록산으로 형성된 고무 탄성 미립자이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 실리콘 고무(오르가노폴리실록산 가교 엘라스토머) 그 자체로 이루어진 미립자, 및 이차원 가교 주체의 실리콘으로 이루어진 코어부를 삼차원 가교형 주체의 실리콘으로 피복한 코어 쉘 구조 입자 등을 들 수 있다. 실리콘 고무 미립자로는 KMP-605, KMP-600, KMP-597, KMP-594(신에츠화학사 제), 트레이닝필 E-500, 트레이닝필 E-600(토오레·다우코닝사 제) 등의 시판품을 이용할 수 있다.

고무 입자의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기의 충전재를 맞춰 수지 재료 전체에 근거해 20 질량％ 이상 80 질량％ 이하가 바람직하고, 특히 30 질량％ 이상 75 질량％ 이하가 바람직하다. 또, 고무 입자의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수지 재료 전체에 대해 1 질량％ 이상 20 질량％ 이하가 바람직하고, 특히 2 질량％ 이상 10 질량％ 이하가 바람직하다. 함유량이 범위 내이면, 특히 저흡수로 할 수 있다.

(그 밖의 첨가제)

이 외에도 필요에 따라 수지 재료에는 커플링제, 경화 촉진제, 경화제, 열가소성 수지, 유기 충전재 등의 첨가제를 적절히 배합할 수 있다. 본 실시형태에서 이용되는 수지 재료는 상기 성분을 유기용제 등에 의해 용해 및/또는 분산시킨 액상 형태로 매우 적합하게 이용할 수 있다.

커플링제의 사용에 의해, 열경화성 수지와 충전재의 계면의 습윤성이 향상되어 섬유 기재에 대해서 수지 재료를 균일하게 정착시킬 수 있다. 따라서, 커플링제를 사용하는 것은 바람직하고, 내열성, 특히 흡습 후의 납땜 내열성을 개량할 수 있다.

커플링제로는 커플링제로서 통상 이용되는 것이면 사용할 수 있지만, 구체적으로는 에폭시실란 커플링제, 양이온 실란 커플링제, 아미노실란 커플링제, 티타네이트계 커플링제 및 실리콘 오일형 커플링제 중에서 선택되는 1종 이상의 커플링제를 사용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 충전재의 계면과의 습윤성을 높게 할 수 있고, 그것에 따라 내열성을 보다 향상시킬 수 있다.

커플링제의 함유량의 하한은 충전재의 비표면적에 의존하므로 특별히 한정되지 않지만, 충전재 100 질량부에 대해서 0.05 질량부 이상, 특히 0.1 질량부 이상이 바람직하다. 커플링제의 함유량이 상기 하한치 이상이면, 충전재를 충분히 피복할 수 있어 내열성을 향상시킬 수 있다. 또, 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 3 질량부 이하가 바람직하고, 특히 2 질량부 이하가 바람직하다. 함유량이 상기 상한치 이하이면, 반응에 영향을 주는 것을 억제할 수 있어 휨 강도 등의 저하를 억제할 수 있다. 또, 커플링제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수지 재료 전체에 대해 0.1 질량％ 이상 2 질량％ 이하가 바람직하고, 특히 0.2 질량％ 이상 1 질량％ 이하가 바람직하다.

경화 촉진제로는 공지의 것을 이용할 수 있다. 예를 들면, 나프텐산 아연, 나프텐산 코발트, 옥틸산 주석, 옥틸산 코발트, 옥틸산 아연, 비스아세틸아세토네이트 코발트(Ⅱ), 트리스아세틸아세토네이트 코발트(Ⅲ) 등의 유기 금속염, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디아자비시클로[2,2,2］옥탄 등의 3급 아민류, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-에틸이미다졸, 2-페닐-4-에틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시이미다졸 등의 이미다졸류, 페놀, 비스페놀 A, 노닐 페놀 등의 페놀 화합물, 아세트산, 벤조산, 살리실산, 파라톨루엔설폰산 등의 유기산, 오늄염 화합물 등, 또는 이 혼합물을 들 수 있다. 경화 촉진제로서 이들 중의 유도체도 포함하여 1 종류를 단독으로 이용해도 되고, 이들 유도체도 포함하여 2 종류 이상을 병용해도 된다. 오늄염 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 하기 일반식 (IX)로 나타내는 오늄염 화합물을 이용할 수 있다.

(식 중, P는 인 원자, R¹, R², R³ 및 R⁴는 각각 치환 혹은 비치환된 방향환 또는 복소환을 가지는 유기기, 혹은 치환 혹은 비치환된 지방족기를 나타내고, 서로 동일해도 상이해도 된다. A^-는 분자 외로 방출할 수 있는 프로톤을 적어도 1개 이상 분자 내에 가지는 n(n≥1)가의 프로톤 공여체의 음이온, 또는 그 착음이온을 나타낸다.)

경화 촉진제의 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 수지 재료 전체의 0.005 질량％ 이상이 바람직하고, 특히 0.008 질량％ 이상이 바람직하다. 함유량이 상기 하한치 이상이면, 경화를 촉진하는 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 함유량 상한은 특별히 한정되지 않지만, 수지 재료 전체의 5 질량％ 이하가 바람직하고, 특히 2 질량％ 이하가 바람직하다. 함유량이 상기 상한치 이하이면, 프리프레그의 보존성을 보다 향상시킬 수 있다.

수지 재료는 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리페닐렌옥사이드 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지 등의 열가소성 수지, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체 등의 폴리스티렌계 열가소성 엘라스토머, 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드계 엘라스토머, 폴리에스테르계 엘라스토머 등의 열가소성 엘라스토머, 폴리부타디엔, 에폭시 변성 폴리부타디엔, 아크릴 변성 폴리부타디엔, 메타크릴 변성 폴리부타디엔 등의 디엔계 엘라스토머를 더 병용해도 된다.

페녹시 수지로는 예를 들면, 비스페놀 골격을 가지는 페녹시 수지, 나프탈렌 골격을 가지는 페녹시 수지, 안트라센 골격을 가지는 페녹시 수지, 비페닐 골격을 가지는 페녹시 수지 등을 들 수 있다. 또, 이들 골격을 복수종 가진 구조의 페녹시 수지를 이용할 수도 있다.

이들 중에서도, 페녹시 수지에는 비페닐 골격 및 비스페놀 S 골격을 가지는 페녹시 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 비페닐 골격이 가지는 강직성에 의해, 페녹시 수지의 유리 전이 온도를 높게 할 수 있음과 함께, 비스페놀 S 골격의 존재에 의해 페녹시 수지와 금속의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 수지 기판의 내열성의 향상을 도모할 수 있음과 함께, 프린트 배선 기판을 제조할 때에 수지 기판에 대한 배선층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또, 페녹시 수지에는 비스페놀 A 골격 및 비스페놀 F 골격을 가지는 페녹시 수지를 이용하는 것도 바람직하다. 이것에 의해, 프린트 배선 기판 제조시에, 배선층의 수지 기판에 대한 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또, 하기 일반식 (X)으로 나타내는 비스페놀 아세토페논 구조를 가지는 페녹시 수지를 이용하는 것도 바람직하다.

(식 중, R₁은 서로 동일해도 상이해도 되고, 수소 원자, 탄소수 1 이상 10 이하의 탄화수소기 또는 할로겐 원소로부터 선택되는 기이며, R²는 수소 원자, 탄소수 1 이상 10 이하의 탄화수소기 또는 할로겐 원소로부터 선택되는 기이고, R³은 수소 원자 또는 탄소수 1 이상 10 이하의 탄화수소기이며, m은 0 이상 5 이하의 정수이다.)

비스페놀 아세토페논 구조를 포함하는 페녹시 수지는 부피가 큰 구조를 가지고 있기 때문에, 용제 용해성이나, 배합하는 열경화성 수지 성분과의 상용성이 뛰어나다. 또, 낮은 조도(粗度)로 균일한 조면을 형성할 수 있기 때문에 미세 배선 형성성이 뛰어나다.

비스페놀 아세토페논 구조를 가지는 페녹시 수지는 에폭시 수지와 페놀 수지를 촉매로 고분자량화시키는 방법 등의 공지의 방법으로 합성할 수 있다.

비스페놀 아세토페논 구조를 가지는 페녹시 수지는 일반식 (X)의 비스페놀 아세토페논 구조 이외의 구조가 포함되어 있어도 되고, 그 구조는 특별히 한정되지 않지만, 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 비페닐형, 페놀 노볼락형, 크레졸 노볼락형의 구조 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 비페닐형의 구조를 포함하는 것이 유리 전이 온도가 높아 바람직하다.

비스페놀 아세토페논 구조를 포함하는 페녹시 수지 중의 일반식 (X)의 비스페놀 아세토페논 구조의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5 몰％ 이상 95 몰％ 이하이고, 보다 바람직하게는 10 몰％ 이상 85 몰％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 15 몰％ 이상 75 몰％ 이하이다. 함유량이 상기 하한치 이상이면, 내열성, 내습 신뢰성을 향상시키는 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다. 또, 함유량이 상기 상한치 이하이면, 용제 용해성을 향상시킬 수 있다.

페녹시 수지의 중량 평균 분자량(Mw)은 특별히 한정되지 않지만, Mw 5,000 이상 100,000 이하가 바람직하고, 10,000 이상 70,000 이하가 보다 바람직하며, 20,000 이상 50,000 이하가 특히 바람직하다. Mw가 상기 상한치 이하이면, 다른 수지와의 상용성이나 용제에 대한 용해성을 향상시킬 수 있다. 상기 하한치 이상이면, 제막성이 향상되어 프린트 배선 기판의 제조에 이용하는 경우에 불편이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

페녹시 수지의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 충전재를 제외한 수지 재료의 0.5 질량％ 이상 40 질량％ 이하가 바람직하고, 특히 1 질량％ 이상 20 질량％ 이하가 바람직하다. 또, 페녹시 수지의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수지 재료 전체에 대해 0.1 질량％ 이상 5 질량％ 이하가 바람직하고, 특히 0.2 질량％ 이상 2 질량％ 이하가 바람직하다.

함유량이 상기 하한치 이상이면 절연 수지층의 기계 강도의 저하나, 도체 회로와의 도금 밀착성의 저하를 억제할 수 있다. 상기 상한치 이하이면, 수지 기판(100)의 열 팽창률의 증가를 억제할 수 있어 내열성을 저하시킬 수 있다.

또한, 수지 재료에는 필요에 따라 안료, 염료, 소포제, 레벨링제, 자외선 흡수제, 발포제, 산화 방지제, 난연제, 이온 포착제 등의 상기 성분 이외의 첨가물을 첨가해도 된다.

안료로는 카올린, 합성 산화철적, 카드뮴황, 니켈 티탄황, 스트론튬황, 함수 산화 크롬, 산화 크롬, 알루미늄산 코발트, 합성 울트라마린청 등의 무기 안료, 프탈로시아닌 등의 다환 안료, 아조 안료 등을 들 수 있다.

염료로는 이소인돌리논, 이소인돌린, 퀴노프탈론, 크산텐, 디케토피로로피롤, 페릴렌, 페리논, 안트라퀴논, 인디고이드, 옥사진, 퀴나크리돈, 벤츠이미다졸론, 비오란스론, 프탈로시아닌, 아조메틴 등을 들 수 있다.

이상의 수지 재료에 있어서, 각 성분의 비율은 예를 들어 이하와 같다.

수지 재료의 전체 고형분(즉, 용매를 제외한 성분)을 100 질량％로 했을 때, 바람직하게는 상기 에폭시 수지의 비율이 2 질량％ 이상 40 질량％ 이하이고, 상기 시아네이트 수지, 상기 페놀 수지 및 상기 비스말레이미드 수지로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 비율이 5 질량％ 이상 30 질량％ 이하이며, 상기 충전재의 비율이 60 질량％ 이상 80 질량％ 이하이다.

보다 바람직하게는 상기 에폭시 수지의 비율이 10 질량％ 이상 20 질량％ 이하이고, 상기 시아네이트 수지의 비율이 10 질량％ 이상 20 질량％ 이하이며, 상기 충전재의 비율이 60 질량％ 이상 75 질량％ 이하이다.

(섬유 기재)

섬유 기재로는 특별히 한정되지 않지만, 유리 직물(cloth) 등의 유리 섬유 기재；폴리벤조옥사졸 수지 섬유, 폴리아미드 수지 섬유, 방향족 폴리아미드 수지 섬유, 전방향족 폴리아미드 수지 섬유 등의 폴리아미드계 수지 섬유 기재；폴리에스테르 수지 섬유, 방향족 폴리에스테르 수지 섬유, 전방향족 폴리에스테르 수지 섬유 등의 폴리에스테르계 수지 섬유 기재；폴리이미드 수지 섬유, 불소 수지 섬유 등을 주성분으로서 구성되는 합성 섬유 기재；크라프트지, 코톤 린터지, 린터와 크라프트지의 혼초지 등을 주성분으로 하는 종이 기재； 등의 유기 섬유 기재 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 강도, 흡수율의 점에서 유리 섬유 기재가 특히 바람직하다. 또, 유리 섬유 기재를 이용함으로써, 수지 기판(100)의 선팽창 계수를 더욱 작게 할 수 있다.

본 실시형태에서 이용되는 유리 섬유 기재로는 평량(1㎡당 섬유 기재의 중량)이 4g/㎡ 이상 150g/㎡ 이하인 것이 바람직하고, 8g/㎡ 이상 110g/㎡ 이하인 것이 보다 바람직하며, 10g/㎡ 이상 60g/㎡ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 10g/㎡ 이상 30g/㎡ 이하인 것이 더욱 바람직하며, 10g/㎡ 이상 24g/㎡ 이하인 것이 특히 바람직하다.

평량이 상기 상한치 이하이면, 유리 섬유 기재 중의 수지 재료의 함침성이 향상되어 스트랜드 보이드나 절연 신뢰성의 저하의 발생을 억제할 수 있다. 또, 탄산 가스, UV, 엑시머 등의 레이저에 의한 스루홀의 형성을 용이하게 할 수 있다. 또, 평량이 상기 하한치 이상이면, 유리 섬유 기재나 프리프레그의 강도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 핸들링성이 향상되거나 프리프레그의 제작이 용이해지거나 기판의 휨의 저감 효과의 저하를 억제하거나 억제할 수 있다.

상기 섬유 기재 중에서도, 특히, 25℃ 내지 150℃의 범위에서 산출되는 기판면 안쪽 방향의 선팽창 계수가 -7ppm/℃ 이상인 섬유 기재인 것이 바람직하고, -5ppm/℃ 이상의 섬유 기재인 것이 보다 바람직하며, -4ppm/℃ 이상의 섬유 기재인 것이 더욱 바람직하고, -3ppm/℃ 이상의 섬유 기재인 것이 특히 바람직하다. 그리고, 10ppm/℃ 이하의 섬유 기재인 것이 바람직하고, 7ppm/℃ 이하의 섬유 기재인 것이 보다 바람직하며, 3.5ppm/℃ 이하의 섬유 기재인 것이 더욱 바람직하고, 3ppm/℃ 이하의 섬유 기재인 것이 특히 바람직하다. 또, -7ppm/℃ 이상 10ppm/℃ 이하의 섬유 기재인 것이 바람직하고, -5ppm/℃ 이상 7ppm/℃ 이하의 섬유 기재인 것이 보다 바람직하며, -4ppm/℃ 이상 3.5ppm/℃ 이하의 섬유 기재인 것이 더욱 바람직하고, -3ppm/℃ 이상 3ppm/℃ 이하의 섬유 기재인 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 선팽창 계수를 가지는 섬유 기재를 이용함으로써, 본 실시형태의 수지 기판(100)의 휨을 더욱 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서 이용되는 유리 섬유 기재를 구성하는 재료의 인장 탄성률이 60GPa 이상 100GPa 이하인 것이 바람직하고, 65GPa 이상 95GPa 이하인 것이 보다 바람직하며, 85GPa 이상 95GPa 이하인 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 인장 탄성률을 가지는 유리 섬유 기재를 이용함으로써, 예를 들면 반도체 실장시의 리플로우 열에 의한 배선판의 변형을 효과적으로 억제할 수 있으므로, 전자 부품의 접속 신뢰성이 더욱 향상된다.

또, 본 실시형태에서 이용되는 유리 섬유 기재는 1GHz에서의 유전율이 3.8 이상 7.0 이하인 것이 바람직하고, 3.8 이상 6.8 이하인 것이 보다 바람직하며, 3.8 이상 5.5 이하인 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 유전율을 가지는 유리 섬유 기재를 이용함으로써, 수지 기판(100)의 유전율을 더욱 저감시킬 수 있어 고속 신호를 이용한 반도체 장치에 매우 적합하다.

상기와 같은 선팽창 계수, 인장 탄성률 및 유전율을 가지는 유리 섬유 기재로서 예를 들면, T 유리, S 유리, E 유리, NE 유리, UT 유리, L 유리, H 유리 및 석영 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 유리 섬유 기재가 매우 적합하게 이용되고, T 유리, S 유리, NE 유리, UT 유리, L 유리 및 석영 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 유리 섬유 기재가 특히 매우 적합하게 이용된다.

섬유 기재의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5㎛ 이상 150㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 10㎛ 이상 100㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 12㎛ 이상 60㎛ 이하이다. 이와 같은 두께를 가지는 섬유 기재를 이용함으로써, 프리프레그 제조시의 핸들링성이 더욱 향상되어, 특히 휨 저감 효과가 현저하다.

섬유 기재의 두께가 상기 상한치 이하이면, 섬유 기재 중의 수지 재료의 함침성이 향상되어 스트랜드 보이드나 절연 신뢰성의 저하의 발생을 억제할 수 있다. 또, 탄산 가스, UV, 엑시머 등의 레이저에 의한 스루홀의 형성을 용이하게 할 수 있다. 또, 섬유 기재의 두께가 상기 하한치 이상이면, 섬유 기재나 프리프레그의 강도를 향상시킬 수 있다. 그 결과, 핸들링성이 향상되거나 프리프레그의 제작이 용이해지거나 기판의 휨의 저감 효과의 저하를 억제하거나 억제할 수 있다.

또, 섬유 기재의 사용 매수는 1매로 한정되지 않고, 얇은 섬유 기재를 복수매 포개어 사용하는 것도 가능하다. 또한, 섬유 기재를 복수매 포개어 사용하는 경우에는 그 합계의 두께가 상기의 범위를 만족시키면 된다.

또, 본 실시형태에서의 수지 기판(100)에 포함되는 섬유 기재와 충전재의 합계가 55 질량％ 이상 90 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 70 질량％ 이상 85 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 섬유 기재와 충전재의 합계가 상기 범위를 만족시키면, 섬유 기재에 대한 수지 재료의 함침성, 성형성의 밸런스를 잡으면서, 수지 기판(100)의 강성이 높아져 실장시의 반도체 장치의 휨을 보다 한층 저감할 수 있다.

본 실시형태의 수지 기판을 얻기 위해서는 상술한 각 재료를 적절히 선택해 각 재료의 배합량을 적절히 조정하는 것이 중요하다. 단, 본 실시형태의 수지 기판은 상술한 각 재료로 한정되지 않고, 여러 가지의 조건을 적절히 조정함으로써, 본 실시형태의 수지 기판을 얻을 수 있다.

(반도체 패키지)

계속해서 본 실시형태에서의 반도체 패키지(200)에 대해서 설명한다.

수지 기판 100(213)은 도 2에 나타내는 반도체 패키지(200)에 이용할 수 있다. 반도체 패키지(200)의 제조 방법으로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 이하와 같은 방법이 있다.

금속박 부착 수지 기판 100(213)에 층간 접속용의 스루홀(215)을 형성하고, 서브트랙트 공법, 세미애디티브 공법 등에 의해 배선층을 제작한다. 그 후, 필요에 따라 빌드업층(도 2에서는 도시하지 않음)을 적층하고, 애디티브 공법에 의해 층간 접속 및 회로 형성하는 공정을 반복한다. 그리고, 필요에 따라 솔더 레지스트층(201)을 적층하고, 상기에 준한 방법으로 회로 형성하면 프린트 배선 기판이 얻어진다. 여기서, 일부 혹은 모든 빌드업층 및 솔더 레지스트층은 섬유 기재를 포함해도 되고, 포함하지 않아도 상관없다.

다음에 솔더 레지스트층(201) 전면에 포토레지스트를 도포한 후에, 포토레지스트의 일부를 제거해 솔더 레지스트층(201)의 일부를 노출한다. 또한, 솔더 레지스트층(201)에는 포토레지스트의 기능을 가진 레지스트를 사용할 수도 있다. 이 경우에는 포토레지스트의 도포의 공정을 생략할 수 있다. 다음에, 노출된 솔더 레지스트층의 제거를 행하여 개구부(209)를 형성한다.

계속해서, 리플로우 처리를 행함으로써 반도체 소자(203)를 배선 패턴의 일부인 접속 단자(205) 상에 납땜 범프(207)을 통하여 고착시킨다. 그 후, 반도체 소자(203), 납땜 범프(207) 등을 봉지재(211)로 봉지함으로써, 도 2에 나타내는 것과 같은 반도체 패키지(200)가 얻어진다.

(반도체 장치)

계속해서, 본 실시형태에서의 반도체 장치(300)에 대해서 설명한다.

반도체 패키지(200)는 도 3에 나타내는 반도체 장치(300)에 이용할 수 있다. 반도체 장치(300)의 제조 방법으로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 이하의 같은 방법이 있다.

처음에, 얻어진 반도체 패키지(200)의 솔더 레지스트층(201)의 개구부(209)에 납땜 페이스트를 공급하고, 리플로우 처리를 행함으로써 납땜 범프(301)를 형성한다. 또, 납땜 범프(301)는 미리 제작한 납땜 볼을 개구부(209)에 붙임으로써도 형성할 수 있다.

다음에, 실장 기판(303)의 접속 단자(305)와 납땜 범프(301)를 접합함으로써 반도체 패키지(200)를 실장 기판(303)에 실장해 도 3에 나타낸 반도체 장치(300)가 얻어진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 실장시의 휨이 저감된 반도체 장치를 얻을 수 있는 수지 기판 100(213)이 제공된다. 특히, 두께가 얇은 수지 기판 100(213)으로 했을 경우에도 휨의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에서의 수지 기판 100(213)을 이용한 프린트 배선 기판은 휨, 치수 안정성 등의 기계적 특성, 성형성이 뛰어난 것이다. 따라서, 본 실시형태에서의 수지 기판 100(213)은 고밀도화, 고다층화가 요구되는 프린트 배선 기판 등 신뢰성이 요구되는 용도에 매우 적합하게 이용할 수 있다.

본 실시형태에서의 수지 기판 100(213)은 상술한 회로 가공 및 그것 이후의 각 프로세스에서도 휨의 발생이 저감된다. 또, 본 실시형태에서의 반도체 패키지(200)는 휨 및 크랙이 발생하기 어려워 박형화가 가능하다. 따라서, 반도체 패키지(200)를 포함하는 반도체 장치(300)는 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 이것들은 본 발명의 예시이며, 상기 이외의 여러 가지 구성을 채용할 수도 있다. 예를 들면, 본 실시형태에서는 프리프레그가 1층인 경우를 나타냈지만, 프리프레그를 2층 이상 적층한 것을 이용해 수지 기판(100)을 제작해도 된다.

본 실시형태에서의 수지 기판 100(213)에 빌드업층을 추가로 적층한 구성을 취할 수도 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에서는 부는 특별히 특정하지 않는 한 질량부를 나타낸다. 또, 각각의 두께는 평균 막 두께로 나타내고 있다.

실시예 및 비교예에서는 이하의 원료를 이용했다.

에폭시 수지 A：비페닐아랄킬형 노볼락 에폭시 수지(일본화약사 제, NC-3000)

에폭시 수지 B：나프탈렌디올 글리시딜에테르(DIC사 제, 에피크론 HP-4032 D)

에폭시 수지 C：나프틸렌에테르형 에폭시 수지(DIC사 제, 에피크론 HP-6000)

에폭시 수지 D：인 변성 에폭시 수지(토토화성사 제, FX-305 EK70, 고형분 70 질량％)

시아네이트 수지 A：노볼락형 시아네이트 수지(론자재팬사 제, 프리마세트 PT-30)

시아네이트 수지 B：일반식 (Ⅱ)로 나타내는 p-크실렌 변성 나프톨 아랄킬형 시아네이트 수지(나프톨 아랄킬형 페놀 수지(토토화성사 제, 「SN-485 유도체」)와 염화 시안의 반응물)

페놀 수지：비페닐디메틸렌형 페놀 수지(일본화약사 제, GPH-103)

아민 화합물：4,4'-디아미노디페닐메탄 비스말레이미드 화합물(케이아이카세이공업사 제, BMI-70)

페녹시 수지：비스페놀 아세토페논 구조를 포함하는 페녹시 수지(미츠비시화학사 제, YX-6954 BH30, 고형분 30 질량％)

충전재 A：구상 실리카(아드마텍스사 제, SO-25R, 평균 입경 0.5㎛)

충전재 B：구상 실리카(아드마텍스사 제, SO-31R, 평균 입경 1.0㎛)

충전재 C：나노 실리카(아드마텍스사제, 아드마나노, KBM403E 표면 처리품, 평균 입경 65㎚)

충전재 D：베마이트(나발테크사 제, AOH-30)

충전재 E：수산화 알루미늄(일본경금속사 제, BE033)

충전재 F：실리콘 입자(모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈·재팬사 제, 토스펄 120, 평균 입경 2㎛)

난연제 A：디알킬포스핀산 알루미늄염(클라리언트사 제, OP-930)

난연제 B：방향족 인산 에스테르계 난연제(다이하치화학사 제, PX-200)

커플링제 A：γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란(모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈사 제, A-187)

커플링제 B：N-페닐-γ-아미노프로필 트리메톡시실란(신에츠화학공업사 제, KBM-573)

경화 촉진제 A：상기 일반식 (IX)에 해당하는 오늄염 화합물의 인계 촉매(스미토모 베이클라이트사 제, C05-MB)

경화 촉진제 B：옥틸산 아연

(실시예)

이하의 순서를 이용하여, 본 실시형태에서의 수지 기판을 제작했다.

우선, 프리프레그의 제조에 대해서 설명한다. 사용한 수지 바니시의 조성을 표 1(고형물 질량 ％)에 나타내고, 얻어진 프리프레그 1~12의 두께 등을 표 2에 나타낸다. 또한, 표 2, 3에 기재된 P1~P12은 프리프레그 1~프리프레그 12를 의미하고, 표 2에 기재된 유니치카는 유니치카 글라스파이버사 제, 닛토보는 닛토보사 제, 아사히카사이는 아사히카세이이머티리얼즈사 제, 신에츠세키에이는 신에츠세키에이사 제를 의미한다.

(프리프레그 1)

1. 수지 재료의 바니시 1의 조제

에폭시 수지 C로서 나프틸렌에테르형 에폭시 수지(DIC사 제, 에피크론 HP-6000) 9.0 질량부, 아민 화합물로서 4,4'-디아미노디페닐메탄 3.0 질량부, 비스말레이미드 화합물로서 비스-(3-에틸-5-메틸-4-말레이미드페닐)메탄(케이아이카세이공업사 제, BMI-70) 17.5 질량부를 메틸에틸케톤에 용해, 분산시켰다. 또한, 충전재 B로서 구상 실리카(아드마텍스사 제, SO-31R, 평균 입경 1.0㎛) 63.0 질량부, 충전재 C로서 나노 실리카(아드마텍스사 제, 아드마나노, KBM403E 표면 처리품, 평균 입경 65㎚) 2.0 질량부, 충전재 D로서 베마이트(나발테크사제, AOH-30) 5.0 질량부와 커플링제 A로서 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란(모멘티브·퍼포먼스·머티리얼즈사 제, A-187) 0.5 질량부를 첨가하고, 고속 교반 장치를 이용해 30분간 교반하여 불휘발분 70 질량％가 되도록 조정해 수지 재료인 바니시 1(수지 바니시 1)을 조제했다.

2. 프리프레그의 제조

(프리프레그 1)

유리 섬유 기재(두께 91㎛, 유니치카사 제 E 유리 직포, E10C, IPC 규격 2118, 선팽창 계수：5.8ppm/℃)에 수지 바니시 1을 도포 장치에서 함침시키고, 180℃의 가열로에서 2분간 건조하여 100㎛의 프리프레그 1(P1)을 얻었다.

(프리프레그 2~12)

프리프레그 2~12는 수지 바니시의 종류, 섬유 기재의 종류를 표 1 및 2와 같이 바꾼 것 이외에는 프리프레그 1과 동일하게 하여 제조했다.

(실시예 1)

1. 수지 기판의 제조

4매의 프리프레그 1의 양면에, 극박 동박(미츠이 금속광업사 제, 마이크로신 Ex, 1.5㎛)를 포개어 맞추고 220℃, 3.0MPa에서 2시간 가열 가압 성형함으로써 수지 기판을 얻었다. 얻어진 금속박 부착 수지 기판의 코어층(수지 기판으로 이루어진 부분)의 두께는 0.40㎜였다.

2. 프린트 배선 기판의 제조

상기에서 얻어진 금속박 부착 수지 기판을 코어 기판으로서 이용해 그 양면에 세미애디티브법으로 미세 회로 패턴 형성(잔동률(殘銅率) 70％, L/S=25/25㎛)한 내층 회로 기판을 제작했다. 그 양면에 빌드업 재료(스미토모 베이클라이트사 제 BLA-3700GS)를 진공 라미네이트로 적층한 후, 열풍 건조 장치에서 175℃에서 60분간 가열 경화를 행했다. 다음에, 지지 기재를 박리 후, 탄산 레이저에 의해 블라인드 비어 홀(비관통공)을 형성했다. 다음에, 비어 내를 60℃의 팽윤액(아토테크재팬사 제, 스웰링 딥 세큐리간트 P)에 5분간 침지하고, 추가로 80℃의 과망간산 갈륨 수용액(아토테크재팬사 제, 콘센트레이트 컴팩트 CP)에 20분 침지 후, 중화해 조화 처리를 행했다.

이것을 탈지, 촉매 부여, 활성화의 공정을 거친 후, 무전해 동 도금 피막을 약 0.5㎛ 형성하여 도금 레지스트를 형성하고, 무전해 동 도금 피막을 급전층으로 하여 패턴 전기 도금 동 20㎛ 형성시켜, L/S=15/15㎛의 미세 회로 가공을 했다. 다음에, 열풍 건조 장치에서 200℃에서 60분간 어닐 처리를 실시한 후, 플래시 에칭으로 급전층을 제거했다.

다음에, 솔더 레지스트층을 적층하고, 다음에 반도체 소자 탑재 패드 등이 노출되도록 노광했다. 그 다음에 현상하여 개구했다.

마지막으로, 솔더 레지스트층으로부터 노출된 회로층 상에 무전해 니켈 도금층 3㎛와, 추가로 그 위에 무전해 금 도금층 0.1㎛, 다음에 납땜 도금층 5㎛로 이루어진 도금층을 형성하고, 얻어진 기판을 50㎜×50㎜ 크기로 절단해 반도체 패키지용의 프린트 배선 기판을 얻었다.

3. 반도체 패키지의 제조

얻어진 프린트 배선 기판 상에 납땜 범프를 가지는 반도체 소자(TEG 칩, 크기 15㎜×15㎜, 두께 300㎛)를 플립 칩 본더 장치로 가열 압착에 의해 탑재했다. 다음에, IR 리플로우 로에서 납땜 범프를 용융 접합한 후, 액상 봉지 수지(스미토모 베이클라이트사 제, CRP-X4800B)를 충전해 상기 액상 봉지 수지를 경화시킴으로써 반도체 패키지를 얻었다. 또한, 액상 봉지 수지는 온도 150℃, 120분의 조건으로 경화시켰다. 또, 반도체 소자의 납땜 범프는 Sn/Ag/Cu 조성의 납 프리 납땜으로 형성된 것을 이용했다.

(실시예 2~8, 비교예 1~4)

프리프레그의 종류를 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 수지 기판 및 반도체 패키지를 제조했다.

각 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 수지 기판 및 반도체 패키지에 대해서, 다음의 각 평가를 실시했다. 각 평가를 평가 방법과 함께 이하에 나타낸다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

(1) 유리 전이 온도

유리 전이 온도의 측정은 동적 점탄성 측정(DMA)으로 행했다.

얻어진 수지 기판으로부터 8㎜×40㎜의 테스트 피스를 잘라내고, TA 인스트루먼트 제 DMA2980를 이용해 승온 속도 5℃/분, 주파수 1Hz에서 측정을 행했다. 또한, 유리 전이 온도는 주파수 1Hz에서 tanδ가 최대값을 나타내는 온도로 했다.

(2) 선 팽창 계수

실시예에서 제작한 수지 기판 4㎜×15㎜의 테스트 피스를 잘라내고, 에칭액(제 2 염화철 용액, 35℃)으로 동박을 제거했다. 다음에, 열 기계 분석 장치 TMA(TA 인스트루먼트사 제, Q400)를 이용해 10℃/분의 인장 조건으로 25℃ 내지 150℃ 범위에서의 기판면 안쪽 방향의 선팽창 계수를 산출했다.

(3) 수지 기판의 1％ 중량 감소 온도

시차열 열 중량 동시 측정 장치(세이코 인스트루먼트사 제, TG/DTA6200형)를 이용하여, 건조 질소 기류 하, 승온 속도 10℃/분의 조건에 의해 실시예 및 비교예에서 제작한 수지 기판을 30℃로부터 650℃까지 승온시킴으로써 수지 기판이 1％ 중량 감소되는 온도를 각각 산출했다. 또한, 샘플은 측정 전에 110℃에서 1시간의 건조 처리를 실시한 것을 이용했다.

(4) 프린트 배선판의 멀티 리플로우

상기에서 얻어진 프린트 배선판을 IPC/JEDEC의 J-STD-20에 준거한 260℃ 리플로우 로에 반복하여 통과시켜 5회마다 눈으로 보거나 초음파 심상 검사 장치로 프린트 배선판의 절연층의 박리, 크랙을 평가했다.

각 부호는 이하와 같다.

◎：15회 이상 절연층의 박리 등, 또는 동통(銅通) 불량 없음.

○：5회 이상, 15회 미만으로 절연층의 박리 등, 또는 동통 불량이 발생했음

×：5회 미만으로 절연층의 박리 등, 또는 동통 불량이 발생했음.

(5) 반도체 패키지의 휨량

반도체 패키지의 휨량은 칩 면을 가열 냉각 가능한 챔버 상에 두고, 25℃와 260℃의 분위기 하에서 BGA면으로부터 기판(크기：50㎜×50㎜) 위의 48㎜×48㎜ 부분에서의 휨량의 변화를 측정했다. 또한, 샘플은 상기 실시예 및 비교예에서 제작한 반도체 패키지를 이용했다. 각 부호는 이하와 같다.

◎：휨량의 변화가 250㎛ 미만이었다(양호).

○：휨량의 변화가 250㎛ 이상 300㎛ 미만이었다(실질상 문제 없음).

×: 휨량의 변화가 300㎛ 이상이었다(문제 있음).

(6) 도통 시험

실시예 및 비교예에서 제작한 반도체 패키지 3개를 플라잉 체커(1116X-YC 하이테스터：히오키전기사 제)를 이용해 평가했다. 우선, 납땜 범프를 통하여 반도체 소자와 프린트 배선 기판 간을 통과하는 회로 단자의 도통의 측정을 행해 초기값으로 했다. 다음에, 60℃, 60％의 흡습 조건 하에서 40시간 처리 후, IR 리플로우 로(피크 온도：260℃)에서 3회 처리하고, 마찬가지로 도통을 측정해 초기값보다 저항값이 5％ 이상 상승한 것을 실장시의 단선으로 판정했다. 여기서, 초기값에서 단선이 생기고 있었을 경우에는 회로 제작상의 불량이라고 판단해 카운트하고 있지 않다. 또한, 반도체 패키지 1개에 대해 측정 개소는 61개소, 합계 183개소를 측정했다.

각 부호는 이하와 같다.

◎：단선 개소가 없었다.

○：단선 개소가 1％ 이상 11％ 미만이었다.

△：단선 개소가 11％ 이상 51％ 미만이었다.

×：단선 개소가 51％ 이상이었다.

(7) 온도 사이클(TC) 시험

실시예 및 비교예에서 제작한 반도체 패키지 4개를 60℃, 60％의 조건 하에서 40시간 처리 후, IR 리플로우 로(피크 온도：260℃)에서 3회 처리하고, 대기 중에서 -55℃(15분), 125℃(15분)에서 500 사이클 처리했다. 다음에, 초음파 영상 장치(히타치건기파인테크사 제, FS300)를 이용하여 반도체 소자, 납땜 범프에 이상이 없는가 관찰했다.

◎：반도체 소자, 납땜 범프 모두 이상 없음.

○：반도체 소자 및/또는 납땜 범프의 일부에 크랙이 보이지만 실용상 문제 없음.

△：반도체 소자 및/또는 납땜 범프의 일부에 크랙이 보이며 실용상 문제 있음.

×：반도체 소자, 납땜 범프 모두 크랙이 보이며 사용할 수 없음.

이 출원은 2012년 8월 1일에 출원된 일본 특허 출원 특원 2012-170735호를 기초로 하는 우선권을 주장하며, 그 개시된 모든 것을 여기에 포함시킨다.

Claims (18)

1. 섬유 기재에 수지 재료를 함침해서 이루어지는 수지 기판으로서,
   상기 수지 기판의 1％ 중량 감소 온도가 350℃ 이상 500℃ 이하인 수지 기판.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 섬유 기재가 유리 섬유 기재인 수지 기판.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 유리 섬유 기재가 T 유리, S 유리, E 유리, NE 유리, UT 유리, L 유리 및 석영 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 수지 기판.
4. 청구항 1에 있어서,
   25℃ 내지 150℃의 범위에서 산출한 상기 섬유 기재의 기판면 안쪽 방향에서의 선팽창 계수가 10ppm/℃ 이하인 수지 기판.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 섬유 기재의 스트랜드 중에 나노 실리카가 존재하는 수지 기판.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 수지 재료는 나프틸렌 에테르형 에폭시 수지를 포함하는 수지 기판.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 수지 재료는 시아네이트 수지를 더 포함하는 수지 기판.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 수지 재료는 나노 실리카를 더 포함하고,
   상기 나노 실리카의 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법에 따르는 체적 기준 입도 분포에 있어서의 메디안 지름 d₅₀이 100㎚ 미만인 수지 기판.
9. 청구항 1에 있어서,
   25℃ 내지 150℃의 범위에서 산출한 상기 수지 기판의 기판면 안쪽 방향에서의 선팽창 계수가 10ppm/℃ 이하인 수지 기판.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 기판의 동적 점탄성 측정에 의한 유리 전이 온도가 250℃ 이상인 수지 기판.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 기판의 두께가 0.6㎜ 이하인 수지 기판.
12. 섬유 기재에 수지 재료를 함침해서 이루어지는 프리프레그로서,
    상기 프리프레그를 200℃에서 1시간 경화시켜 얻어지는 경화체의 1％ 중량 감소 온도가 350℃ 이상 500℃ 이하인 프리프레그.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 섬유 기재가 유리 섬유 기재인 프리프레그.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 수지 재료는 나프틸렌 에테르형 에폭시 수지를 포함하는 프리프레그.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 수지 재료는 시아네이트 수지를 더 포함하는 프리프레그.
16. 청구항 12에 있어서,
    상기 수지 재료는 나노 실리카를 더 포함하고,
    상기 나노 실리카의 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법에 따르는 체적 기준 입도 분포에 있어서의 메디안 지름 d₅₀이 100㎚ 미만인 프리프레그.
17. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 수지 기판을 회로 가공해서 이루어지는 프린트 배선 기판.
18. 청구항 17에 기재된 프린트 배선 기판에 반도체 소자를 탑재해서 이루어지는 반도체 장치.

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