TW200934315A - Semiconductor element-mounted substrate - Google Patents

Semiconductor element-mounted substrate

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TW200934315A
TW200934315A TW097139701A TW97139701A TW200934315A TW 200934315 A TW200934315 A TW 200934315A TW 097139701 A TW097139701 A TW 097139701A TW 97139701 A TW97139701 A TW 97139701A TW 200934315 A TW200934315 A TW 200934315A
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TW
Taiwan
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layer
substrate
semiconductor element
mounting substrate
resin
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TW097139701A
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Mitsuo Sugino
Hideki Hara
Toru Meura
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Sumitomo Bakelite Co
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Description

200934315 : 六、發明說明： ，【發明所屬之技術領域】 【先=有關-種丰導趙元件搭載基板者。 導雜=中係搭載著連接有1C晶片或電容器等半 近年來許機㈣小魏、高功肢 ο 上之半導以件的數目增加，而有料體元^之 文裝面積不足之問題。 配上了解決如此之問題，藉由將半導體元件埋入於多層 配線基板H確解賴元狀絲面積，謀长 ⑧密度封裝化（例如參照專利文獻D。 求 板，喊有半㈣元狀半㈣元件搭載基 故右ΐΐί 下非對稱，又，物性上亦成為非對稱， ο 有於基板上產生翹曲等，使半導體元件搭餘板 性降低之問題。 靠 專利文獻1 :日本特開2005 _ 236039號公報 【發明内容】 (發明欲解決之課題） 本發月之目的係在於提供_種半導體元件搭載基板， 、係可防jL因外在環境變化所產生的翹曲，同時並可止 内藏之半導體元件從基板剝離。 (用以解決課題之手段） 如此之目的係藉由下述⑴至（17)的本發明來達成。 320700 3 200934315 (1)一種半導體元件搭載基板，係具有： 基板； 於前述基板之一面所搭載之半導體元件； 埋入前述半導體元件之第1層； 設於前述基板之與前述第1層相反之側，且㈣及其組成 比率與前述第1層相同之第2層；盥 ❹ ❹ 設於前f第1層上及前述第2層上的至少i層之表層， 其中’前蜂表層係較前述第1層及前述第2層還硬。 半導體70件搭載基板’其巾，使前述表層 、极數*^0111^、modulus)為}[[GPa]、前述第 1層，的楊氏模數為職]時，滿足。.必= 之關係。 — Ϊ二載基板，其中，前述表層在 :在板’其中’前翁 (中項中任—項之半導體元件搭載基板，其 乂 :'〔表層在20〇(：以上、依據Jis c 6481所測定之 =二的破璃轉移點Tga[t：]以下之依據jis C 6481所 二方向的熱膨脹係數為A[PP，C] ’並使 =^在2()(：以上、依據JIS C 6481所測定之前述 —θ的破璃轉移點]以下之依據JIS C 6481所測 =面方向的熱膨脹係數為 C]時，滿足Q. 5$B_ a $ 50之關係。 4 320700 200934315 ,(6)如上述（5)之半導體元件搭載基板，其中，使前述表層 . 在20°C以上、依據JIS C 6481所測定之前述表層的玻璃 轉移點Tgarc]以下之依據JIS c 6481所測定之面方向的 熱膨脹係數為^ppm/t：以下。 (7)如上述（5)或（6)之半導體元件搭載基板，其中，使前述 第1層在201以上、依據Jis C 6481所測定之前述第1 .層的玻璃轉移點Tgb[〇c]以下之依據JIS c 6481所測定之 • 面方向的熱膨脹係數為25至50ppm/°C。 ❹（8)如上述（0至（Ό中任一項之半導體元件搭載基板，其 中，依據JIS C 6481所測定之前述表層的玻璃轉移點 在100至300t之範圍内。 (9) 如上述（1)至（8)中任一項之半導體元件搭載基板，其 中，依據JIS C 6481所測定之前述第}層的玻璃轉移點 丁呈1>在100至250°C之範圍内。 (10) 如上述（1)至（9)中任一項之半導體元件搭載基板，其 〇 中，前述基板在25°C的揚氏模數為20至50GPa。 (11) 如上述（1)至（1〇)中任一項之半導體元件搭載基板，其 中，前述基板在20°C以上、依據JIS C 6481所測定之前 述基板的玻璃轉移點Tgc[t：]以下之依據jis c 6481所測 定之面方向的熱膨脹係數為igppm/C以下。 (12) 如上述（1)至（11)中任一項之半導體元件搭載基板，其 中’前述半導體元件係透過薄膜而搭載於前述基板。 (13) 如上述（1)至（12)中任一項之半導體元件搭載基板，其 中’前述表層係主要由含有氰酸酯樹脂之樹脂材料與無機 320700 5 200934315 填充材所構成者。 (14) 如上述（13)之半導航轉麟板，其巾，於前述表 層中之剛述樹脂材料的含量為至重量％。 (15) 如上述第（13)或〇4)項之半導體元件搭 盆 中’於前絲層巾之前職機填紐的含㈣5\4()重量 =如上述⑽至⑽中任1之半導體元件搭載基板， 其中，前述樹脂材料係進一步含有環氧樹脂，且 使前述樹脂材料中之前述氰酸§旨樹脂之含有率為c[重量 %]、前述樹月旨材料中之環氧樹脂之含有率為㈣ ， 為 0. 5SD/CS4。 =如上述⑽至⑽中任1之半導體元件搭載基板， 其中，刚述樹脂材料係進一步含有苯氧樹脂，且 使前述樹脂材料中之前述氰_旨樹脂之含有率為c[重量
%]、前述樹脂材料中之苯氧樹脂之含有率為E[重:， 為 0. 2SE/CS2。 【實施方式】 關本發明之半導 以下，依據較佳實施形態詳細說明有 體元件搭載基板。 第1圖係表不本發明之半導體元件搭载基板的較佳 施形態的縱截面圖。又’在以下之說 由 側謂「上」或「上方」。 第1圖中之 如第1圖所示，半導體元件搭载基板10係具有：^ 板(基板Μ、於芯基板丨之上側所搭载之半導體元件2、 320700 200934315 埋入半導體元件2的方々a 之下侧所形成之第層 面所形成之表層5。又與於第1層3及第2層4之表 表層5上係分別形成去芯基板1、第1層3及第2層4、 連接之構成。、，半2圖示之配_型，分卿成電性 性連接。 體兀件2係與表層上之配線囷型電 ❹ :基有支撐所搭載之半導體元件2的功能。 料所構成it係、由絕緣性高且剛性（揚氏模數）高的材 芯基板1係只要盔曰 所構成者，但主要宜2有上述特性者，可為由任何材料 充材所構成者^為由纖維基板、樹脂材料、與無機填 等玻:=可舉例如:以由以玻璃織布、玻叫 維、全芳^f 胺樹脂孅維、芳香族聚雜樹月旨纖 樹』纖維等聚醯胺系樹脂纖維;聚輯 方香族聚醋樹脂纖維、全芳香族聚醋樹脂纖維 /曰糸樹域維；聚酿亞胺樹脂纖維；銳樹脂纖維等作 為主成分之織布衫織布所構紅合成纖維基板、牛皮 紙、綿絨、_與牛皮㈣之混抄紙等作為主成分 材等。此等之中亦宜為玻璃纖維基板。藉此，可使芯基2 1之剛性成為更高者，又’可使芯基板1薄化。進一步， 亦可減少芯基板1之熱膨脹係數，藉此而更有效地降低半 導體7L件搭載基板1Q德曲的發生，可降低對於搭載半導 體元件之應力，而可防止於搭載後之半導體元件產生瑕疵。 320700 7 200934315 構，如此之玻璃纖維基材之玻璃係可舉例 等。此蓉Si 破璃、NE玻璃、T玻璃、H破璃 ⑽脹㈣中宜為T破璃。藉此，可減少玻璃纖維基材之 …膨服係數+，藉此而可更減少縣板1之_脹係數Λ 7Π舌昙。/在心基板1中之'纖維基材的含有率係宜為30至 奸美拓1°¾更宜為4Q至6G重量％。藉此，可更有效地減少 心基扳1熱膨脹係數。 ❹ 又’構成芯基板1之樹脂材料係只要為具有絕緣性者 二可’無特別限定，宜使用例如與構成後述之表層5等之 勝Z料同等者。藉此’可更有效地減少芯基板1之熱膨 脹#數。 在芯基板1中之樹脂材料的含量係宜為15至4〇重量
’更宜為20至35重量％。藉此，可更有效地提高芯基板 之剛性。 又，無機填充材可舉例如滑石、氧化銘、玻璃、二氧 ⑩化石夕、雲母、氳氧化銘、氫氧化鎂等。 4基板1中之無機填充材的含量宜為12至35重量％， 更宜為18至30重量％。藉此，可更有效地提高芯基板工之 剛性。 芯基板1在25 C的揚氏模數宜為2〇至5〇GPa，更宜為 25至40GPa。藉此，可更有效地降低半導體元件搭載基板 10之翹曲的發生。 又’怒基板1在250¾的揚氏模數宜為1〇至45 GPa， 更宜為13至35GPa。藉此，在加熱時的剛性優異，故可更 8 320700 200934315 : 確實地降低半導體元件搭載基板10之翹曲的發生，並可提 ’ 高半導體元件搭載基板10之可靠性。 又，芯基板1在2(rc以上、依據JIS c 6481所測定 之芯基板1的玻璃轉移點Tgc[°c ]以下之依據JIS c 6481 所測定之面方向的熱膨脹係數宜為13ppm/r以下，更宜為 3至llppm/°C。藉此，可更有效地降低半導體元件搭載基 板10的翹曲發生，可降低對於搭载半導體元件的應力。 芯基板1之平均厚度宜為25至800//Π1，更宜為40至 罾 200 #m。 半導體το件2係如第1圖所示，透過接著薄膜6而接 合於怒基板1〇 如此之半導體元件2係可舉例如IC晶片、電容器、二 極體、電晶體、閘流體（Thyristor)等。 接著薄膜6係具有可翹曲性之構件，主要為由接著劑 所構成者。如此地，因透過接著薄膜6而使半導體元件2 ❿接合於芯基板1 ’即使於後述之第1層3因使用環境中之 外部環境溫度濕度等之變化而產生之尺寸變化等，而對半 導體元件2施加外力時，亦可藉此接著谭膜6而緩和該外 力。結果，可更有效地防止半導體元件2從芯基板丨剝離、 或半導體元件2龜裂等瑕疵產生》 構成接著薄膜6之接著劑可舉例如使用環氧樹脂、聚 矽氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂等之薄 膜狀的接著薄膜。此接著薄膜係亦可使用於薄膜中添加導 電粒子而賦予導電性功能者。又，亦可以使用同樣的樹脂 320700 9 200934315 , 而得之液狀接著劑的形態使用。 • 如此之接著薄膜6孫20°c以上、依據JIS C 6481所 測定之接著薄膜6的玻璃轉移點TgA[°c ]以下之依據JIS C 6481所測定之面方向的熱膨脹係數宜為3〇至3〇〇ppm/〇c， 更宜為50至ΐβΟρρπι/Ι。藉此，接著薄膜6可更轉實地追 隨半導體元件2之尺寸變動。結果，可更確實地防止半導 體元件2從芯基板1意外地剝離。 ( ❹ 又，接著薄膜β在25°C的揚氏模數係宜為5至9〇〇MPa 左右，更宜為10至400MPa左右。藉此，接著薄膜6可更 確實地追隨半導體元件2之尺寸變動。結果，可更確實地 防止半導體元件2從怒基板1意外地剝離。 於芯基板1之雙面係如第1圖所示，形成有以埋入前 述半導體元件2之方式所形成的第1層3、與第2層4。 第1層3及第2層4之構成材料及其組成比率相同， 且具有同等之物性（熱膨脹係數、揚氏模數等）者。又，第 ❹ 1層3及第2層4係由絕緣性高之材料所構成。有關第i 層3及第2層4之構成材料係詳述於後。 又，於第1層3上及第2層4上係分別形成有表層5。 在本發明中，其特徵在於表層較第1層及第2層還硬。 因設有如此之比較硬的表層’即使因外界溫度或外界濕度 等外在環境的變化而於其他層（第1層、第2層等）產生尺 寸的變化時，亦可抑制該變化。結果，可防止半導體元件 搭載基板之翹曲發生。又，埋入半導體元件之第丨層係比 較柔軟，故即使於第1層因外在環境的變化產生尺寸的變 320700 10 200934315 化時，亦可更減少對於半導體元件之影響者。結果，可防 止半導體元件之意外地剝離。又，就整個半導體元件搭載 基板而言在即將發生翹曲時，可以第丨層及第2層緩和及 吸收發生翹曲的力，藉此亦可降抵半導體元件搭载基板之 魍曲發生。又’第丨層與第2層關示同等的物性，故可 2外在環境變化所產生之半導體元件搭載基板的麵曲成 為特別小者。 懸而—上述，表層5係較第1層3(第2層4)更硬者，但具 ^ 使表層5在25C的揚氏模數為χ[Gpa]，使第1層 在25它的揚氏模數為Y[GPa]時，宜滿足0. 5gX_ γ$13 係，更宜滿足3gX_YS8i關係〆藉此，可使如前述 本發明的效果成為更顯著者。 表層 更宜為5 搭栽基板 又 息為2至 止半導體 5在25°C的揚氏模數具體而言宜為4至2〇GPa， 至15GPa。藉此，可更有效果地降低半導體元件 10之翹曲發生。 第1層3(第2層4)在25t：之揚氏模數具體而言 lOGPa ’更宜為3至7GPa。藉此，可更有效地防 元件2之意外地剝離。 又’使表層5在20t：以上、依據门3 0 6481所測定 挪，層5的玻璃轉移點Tga[°c ]以下之依據JIS C 6481所 之面方向的熱膨脹係數為A[ppm/t：]，使第1層3(第 的曰4)在20。〇以上、依據jis C 6481所測定之第1層3 方破鳴轉移點TgbPC]以下之依據JIS C 6481所測定之面 向的熱膨脹係數為B[ppm/°C ]時，滿足0. 5SB- AS50 11 320700 200934315 . 之關係，更宜滿足5SB - AS40之關係。因滿足如此之關 • 係，可更確實地防止半導體元件2從芯基板1剝離，同時 並可更確實地防止半導體元件搭載基板10之翹曲。 又，表層5在20°C以上、依據JIS C 6481所測定之 前述表層的玻璃轉移點Tgarc]以下之依據JIS C 6481所 測定之面方向的熱膨脹係具體而言宜為40ppm/t：以下，更 宜為3至30ppm/°C。藉此’可更有效地防止半導體元件2 之剝離，同時並可更有效地防止半導體元件搭載基板之 ❹翹曲。 第1層3(第2層4)在20°C以上、依據JIS C 6481所 測定之第1層3(第2層4)的玻璃轉移點Tgbrc ]以下之依 據JIS C 6481所測定之面方向的熱膨脹係數係具體而言宜 為25至50ppm/C，更宜為30至46口口111/。〇。藉此，可更有 效地防止半導體元件2之剝離，同時並可更有效地防止半 導體元件搭載基板10之纽曲。 ❹ 依據JIS C 6481所測定之表層5的玻璃轉移點Tga宜 在190至300°C的範圍内，更宜在230至28(TC之範圍。藉 此，可降低半導體元件搭載基板1〇之翹曲發生，同時並可 更提昇半導體元件搭載基板10之耐熱性。 依據JIS C 6481所測定之第1層3(第2層4)的玻璃 轉移點T办宜在190至3〇(Tc的範圍内，更宜在23〇至28〇 °c之範圍。藉此’可降低半導體元件搭載基板1()之輕曲發 生’同時並可更提高半導體元件搭載基板1〇之而寸熱性。 第1層3(第2層4)的平均厚度宜為3Q至__，更 320700 12 200934315 宜為 50 至 200#111。 宜含有例如熱 構成表層5之樹脂材料係無特別限定 硬化性樹脂。藉此，可提昇耐熱性。 熱硬化性賴可舉例如：轉料漆樹脂、甲紛 清漆樹脂、雙紛A祕清漆樹脂等祕型紛樹脂；未改怪 之甲階祕酴樹脂，經桐油、亞麻油、核桃油等改性之涵 改性甲階酴㈣樹脂等甲階祕型_脂等盼樹脂；雙驗 G Am氧樹脂、雙射環氧樹料雙㈣環氧樹脂；贿清 漆環氧樹脂、甲酴賴清漆環氧樹脂等㈣清漆型環氧樹 脂；聯苯型環氧樹脂等環氧樹脂；氰酸醋樹脂、脲(尿素） 樹月S、二聚氰胺樹脂等具有三嗪環的樹脂；不飽和聚酯樹 脂、雙馬來醯亞胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、酞酸二烯丙 §日樹月日、聚石夕氧樹脂、具有苯并噁嗓（benzoxazine)環之樹 脂、氰酸酯樹脂等。 此等之中，尤宜為氰酸酯樹脂。藉此，可減少表層5 ❹之熱膨脹係數。進而可使表層5成為耐熱性優異者。 氰酸酯樹脂係可經由例如使齒化氰化合物與紛類反 應，並依需要而以加熱等方法使所得到之預聚物硬化來得 到。氰酸酯樹脂具體而言可舉例如：酚醛清漆型氰酸酯樹 知、雙酚A型氰酸酯樹脂、雙酚E型氰酸酯樹脂、四曱基 雙齡F型氰酸酯樹脂等雙酚型氰酸酯樹脂等。此等之中宜 為齡醛清漆型氰酸酯樹脂。藉此，可提昇因交聯密度增加 所得到之耐熱性、與樹脂組成物等之阻燃性。此點係因氰 酸酉旨樹脂具有三嗪環。進一步，酚醛清漆型氰酸酯樹脂係 13 320700 200934315 其構造上苯環的比率高’而易碳化。進一步，即使使表層 5薄膜化（厚35//m以下）時，亦可賦予表層5優異之剛性。 尤其’加熱時之剛性優異，故可更確實地降低半導體元件 搭載基板10的翹曲發生，而可提昇半導體元件搭載基板 10之可靠性。 紛藤清漆型氰酸醋樹脂之預聚物係可使用例如以式 所示者。
以式（1)所示之盼酸清漆型氰酸酯樹脂之預聚物的平 ❹=重複單元η係無特職定，宜為丨至1G，尤宜為2至7 右平均重複單it n未達前述下限值，則祕清漆型氰酸醋 樹月曰易、曰曰，且對於汎用溶劑之溶解性比較降低，故有時 處f變困難。X ’若平均重複單ibn超過前述上限值，則 炫融黏度太回’會有表層5之成型性降低之情形。 惟重旨樹脂之預聚物的重量平均分子量無特別限定， Πί二子量宜為_至侧，尤宜為_至_。 可以例如4脂等樹脂材料或預聚物等之重量平均分子量 Τ以例如GPC進行測定。 篁十巧刀千里 320700 14 200934315 GPC測疋係使用例如裝置·· T〇s〇h製肌c _犯⑼GpC， 使用TSK=Gel $苯乙烯作為管柱，使用thf(四氫咬鳴）作 為溶劑而進行測定。 表屬5中之氰酸醋樹脂的含量並無特別限定，宜為1 至20重量％尤且為3至15重量％。若含量未達前述下限 值，則有時很難形成表層5，若超過前述上限值，則有時 表層5之強度降低。 又使用氰酸醋樹脂（尤其紛搭清漆型氛酸醋樹脂）作 == 生樹料，宜進一步含有環氧樹脂(實質上不含有 」被氧樹脂可舉例如：盼祕清漆型環氧樹脂、雙紛型 =-:月曰、萘型j哀氧樹脂、芳基烷撐基型環氧樹脂等。此 等之中宜為芳基麟基龍氧樹脂。藉此，可提昇表層5 之吸濕谭料耐熱性及阻燃性。 所謂芳基烧撐基型環氧樹脂係指於重複單元中具有一 個以上之芳基麟基之環㈣脂。可舉例如：二甲 型環氧樹脂、聯苯二亞甲基型環氧樹脂等。此等之中^ 聯苯二亞甲基型環氧樹脂。聯苯二亞甲基型環氧樹脂之預 聚物例如可以式（卫）所示。 ’ 、
式（II〉 η為任意整數 以上述式（Π)所示聯苯二亞甲基型環氧樹脂 之預聚物 320700 15 200934315 的平均重複單元η係無特別限定，宜為1至ίο，尤宜為2 二平均重複單元η為未達前述下限值，則聯苯二▲ 土里％氧樹脂易結晶，對於況用溶劑之溶解性比較降 Γ:::難處理。又，若平均重複單元η超過前述上限 :流動性降低’有時成為成形不良等之原因。 it樹射之⑽輯賴含有率有G[重量％]、前 =才:中之，旨的含有率為d[重㈣時，宜為 〇 〇 rj時並了ί ’更且為UD/C^3。藉此，可提昇耐熱性， 同時並可料赋彡㈣彡祕數。 3篆5中之％氧樹脂的含量並無特別限定，惟宜為 d至25重量％，女、舍 限值，則氰酸醋樹月^ ^ 2〇 。若含量未達前述下 S ^之預聚物的反應性降低，所得到之製 ^ = t低，若超過前述上限值，則有時财熱性降低。 枪-炎ί -月日之預聚物的重量平均分子量並無特別限定， 且量平均为子量500至20。00,尤宜為800至15000。 使用氛酉文酉曰樹脂（尤其紛經清漆型氰酸醋樹腊）作 „匕性樹脂時’宜含有實質上不含·原子之苯氧樹 ^ :此可提升製造附有樹脂之金屬箱或附有基材之絕 胸匕=之製膜性。此處’實質上不含*原子係指例如苯氧 樹月曰:之自原子的含量為1重量％以下者。 加苯氧樹月曰並無特別限定，可舉例如：具有雙紛骨 :::::月:、具有酚醛清漆骨架之苯氧樹脂、具有萘骨 ”本Ά、具有聯苯骨架之苯氧樹脂等。X，亦可使 用具有此等骨_複_之構造料氧樹脂。 此等之中^亦 320700 16 200934315 Ο 可使用具有聯苯骨架與雙酴S骨架者。藉此，可藉由聯苯 月架所/、有之岡】性俾提高玻璃轉移溫度，同時可藉由雙紛 S骨架以提昇製造多層印刷電路板時之電鑛金屬的附著 性。又，可使用具有雙酚A骨架與雙酚F骨架者。藉此， 於夕層P刷電路板的製造時可提再於内層電路基板之密著 性。又’可併用具有上述聯苯骨架與雙紛S骨架者、及具 t雙盼A f架與雙齡F骨架者。藉此，可均衡佳地顯現此 特陡併用⑴具有上述雙紛A骨架與雙盼F骨架者、與 (2)具有上述聯苯f架與胁3骨架者時，就其併用比率並 無特^限定，可令其為例如⑴：（2)=2 : 8至9 :卜 苯氧樹脂之分子量並無特別限定，惟宜重量平均分子 至5_。。更宜為刚。〇至4〇_。若重量平均 =下限值’則有時提昇製膜性之效果降低。 矣展3Γ心上限值’則有時苯氧樹月旨之溶解性降低。 至3〇重量11，樹脂的含量並無特別衫，惟宜為1 值齡」 至20重量％。若含量未達上述下限 :，=提昇製膜性之效果降低。又，若超過上述:： 值’财時料低熱膨脹性之效果降低。 使樹脂材料中之氰酸醋樹脂的含有 :述樹腊材料中之苯氧樹腊的含 [::二= 〇.2^E/C^2 > 〇 〇<P/p々觀重〜時，宜為 性，同時並可特別地減少熱;虑:1 數5。。藉此，可提昇成膜 320700 17 200934315 基燒揮基型環氧樹脂，尤其是聯苯二亞甲基型環 合時’可更顯著地發揮本發明之效果。 料之外 成表層5之樹脂材料而言，除了上述樹脂材 ' 亦可併用紛樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺 樹月曰|笨氧樹脂、聚醚碾樹脂等之熱塑性樹脂。 如上述之樹脂材料的表層5中之含量宜為30至70重 篁（，更宜為40至60重量％。藉此，可提昇表層5之耐熱 性，同時並更減少表層5之熱膨脹係數。 ”又，表層5係宜含有無機填充材。藉此，即使將表層 5薄膜化（厚35仰以下）亦可具有優異之強度。進一步， 亦可進-步提昇表層5之低熱膨脹化。 ❹ ❺ 無機填充㈣可使用於芯基板丨之說明所記載者。上 ，之無機填充材巾宜為二氧切，就低_脹性優異而言 且為熔融—氧化矽（尤其球狀熔融二氧化矽）。 無機填充材為略呈球科，錢填紐之平均粒徑無 特別限定，惟宜為請至5.Mm，尤宜為Q 2至2 〇心。 、表層5中之無機填充材的含量宜為5至4〇重量％，更 且為10至30 1：量％。若含量在前述範圍内，即可更有效地 減夕表層5之熱膨脹係數。結果，可更有效地降低半導體 元件搭載基板10之翹曲的發生。 又，於表層5中，除了上述成分之外，宜含有於前述 心基板1所說明之纖維基材。藉此，可特別地減小表屏5 之熱膨脹係數。結果，可更有效地降低半導體 板10之翹曲的發生。 戟丞 320700 18 200934315
<半導體元件搭載基板之製造方法> 、 其次，說明有關如上述之半導體元件搭載基板的製造 方法之一例。 第2圖係表示半導體元件搭載基板之製造方法的一例 之圖。 首先，如第2圖（a)所示，準備芯基板1。 其次，如第2圖（b)所示，於芯基板1之中央部透過接 ❹著薄膜6而搭载半導體元件2。 另外，準備使構成如前述之第1層3及第2層4之材 料形成薄片狀而成的絕緣薄片3，及絕緣薄片4，。 其次’使此絕緣薄片3，及絕緣薄片4，分別重疊於芯 基板1之半導體元件2侧及其相反側之面。 其後’使絕緣薄片3，及絕緣薄片4，硬化，形成第1 層3及第2層4，而得到半導體元件埋入形狀的基板（參照 第2圖（c))。 另外’準備使構成如前述之表層5之材料形成薄片狀 19 320700 200934315 , 而成的絕緣薄片5， 〇 • 然後’使此絕緣片5，重疊於第1層3及第2層4。 其後，使絕緣片5’硬化，形成表層5，而得到半導體 元件搭載基板1〇(本發明之半導體元件搭載基板）（參照第 2 圖（d)) 〇 以上，說明有關本發明之半導體元件搭載基板，但本 發明係不限定於此等。 ❹ 例如在前述之實施形態中係說明有關搭載！個半導體 元件2者，但不限定於此，半導體元件係亦可搭載2個以 上。 又’在前述之實施形態中係說明於雙面分別形成有一 層表層者，但不限定於此，亦可為於雙面形成有表層2層 以上。 又’在前述之實施形態中係使用使構成材料形成薄片 狀者，而說明形成第1層、第2層及表層者，但不限定於 瘳此，例如’各層亦可為藉由塗佈含有構成各層之材料的液 體來形成者。 (實施例） 以下，依據實施例及比較例而詳細地說明本發明，但 本發明不限定於此。 <1>於實施例及比較例使用之原材料 於實施例及比較例使用之原材料係如以下。 (1)氰酸醋樹脂A :齡酸清漆型氰酸酯樹脂（L〇nza公司製、 商品名「Primaset PT-30」、重量平均分子量7〇〇) 320700 20 200934315 (2) 氰酸酯樹脂β ··酚醛清漆型氰酸酯樹脂（L〇nza公司製、 商品名「Primaset PT- 60」、重量平均分子量2600) (3) 環氧樹脂：聯苯二亞甲基型環氧樹脂（日本化藥公司 製、商品名「NC- 3000」、環氧當量275、重量平均分子量 2000) 〇 (4) 苯氧樹脂a :聯苯環氧樹脂與雙酚s環氧樹脂之共聚 物末知部係具有環氧基之樹脂（Japan Epoxy Resin公司 製、商品名「γχ_ 8100H30」、重量平均分子量30000) (5) 苯氧樹脂Β ••雙酚Α型環氧樹脂與雙酚F型環氧樹脂之 ’、聚物末^部係具有環氧基之樹脂（Japan Epoxy Resin 公司製、商品名「Epikote 4275」、重量平均分子量60000) (6) 硬化觸媒：咪唑化合物（四國化成工業公司製、商品名 「2-苯基__ 4,5_二羥基甲基咪唑」） ⑺無機填充材：球狀熔融二氧化紗（Admatechs公司製、 商品名「SQ-25H」、平均粒徑。 (8)偶α劑.環氧矽烷偶合劑（日本Unicar公司製、商品名 「A- 187」）。 <2>半導體元件搭載基板之製造 (實施例1) [1]樹脂清漆之調製 、酸醋樹脂A : 15重量份、氰酸醋樹脂B : 1〇重量 伤匕衣氧樹脂：25重量份、苯氧樹脂A : 5重量份、苯氧 樹=B · 5重量份、硬化觸媒：0 4重量份溶解分散於甲基 中進一步，添加無機填充材40重量份與偶合劑 320700 21 200934315 • 0.2重量份後，使用高速攪拌襞置攪拌1〇分鐘，而調製固 • 形份50重量％的樹脂清漆。 [2]附有基材之絕緣薄片A的調製 使如上述進行所得到之樹脂清漆
，於厚38/zm之PET (聚對酿酸乙二酉旨）薄膜的S面，使用到刀（Comma)塗佈裝置 以乾燥後之絕緣薄膜的厚度成為之方式進行塗佈， 再以160 C之乾燥裝置乾燥分鐘，而製造附有基材之絕 緣薄片A〇 〇 [3]附有基材之絕緣薄片B的調製 使如上述進行所得到之樹脂清漆，含浸於玻璃織布 (WEA: 1035，厚：28/rm、日本紡績製），以120PC之加熱 爐乾燥2分鐘而得到清漆固形份（預浸物（prepreg))中樹 脂與二氧化石夕占有的成分）為約50wt%的預浸物。使用此預 浸物’於厚38#m之PET(聚對酞酸乙二酯）薄膜的單面， 使用積層裝置貼勤成使乾燥後之絕緣薄膜的厚度成為8 〇 “ 〇 ffl ’再以160°C之乾燥裝置乾燥1〇分鐘，而製造附有基 之絕緣薄片B。 材 [4]附有基材之絕緣薄片D的調製 使如上述進行所得到之樹脂清漆，含浸於玻璃織布 (WTA - 1 M - Or. 〇 、 b厚.28 # m、曰東紡績製），以120 C之力σ熱 =乾燥2分鐘而得到清漆固形份（預浸*(prepreg))中樹 =與—氧化石夕占有的成分）為約50wt%的預浸物。使用此預 汉物’於厚38#m之pET(聚對酞酸乙二酯）薄膜的單面， 使用積層裝置而貼黏成使乾燥後之絕緣薄膜的厚度成為8 〇 22 320700 200934315 « , "111，再以160 C之乾燥裝置乾燥ι〇分鐘，而製造附有基 ‘ 材之絕緣薄片D。 [5]半導體元件搭載基板之製作 使雙面銅箔積層板（住友Bakelite股份公司製、ELC 一 4785GS)的銅箔進行蝕刻處理後除去，而得到厚1〇〇#m、 40腿見方的芯基板。 然後，於芯基板之中央部使用25 μm厚之薄膜形狀的 ❹接著劑（住友Bakelite公司製：IBF- 8540)以13〇。(：熱壓 接厚75/zm、8mm見方的半導體元件（晶片）。 再者，於前述芯基板之晶片搭載側及晶片未搭載側的 兩者，使如此進行所得到之附有基材以其絕緣薄片A以其 絕緣薄片層面為内侧予以重疊，再使用真空加壓式積層裝 置’以壓力0. 8MPa、溫度100。(：真空加熱加壓成形3〇秒後， 藉由熱風乾燥機以溫度17(TC加熱硬化45分鐘後，剝離除 去基材，而得到半導體元件埋入形狀的基板。亦即，形成 ❹ 第1層及第2層。 其後，於第1層及第2層，使如此進行所得到之附有 基材的絕緣薄片B以其絕緣薄片層面為内侧予以重疊，再 使用真二加壓式積層裝置，以壓力〇. 8MPa、溫度80°C真空 加熱加壓成形3〇秒後，藉由熱風乾燥機以溫度⑽。c加執 硬化45分鐘後，剝離除去基材，以溫度⑽。c加熱硬化 分鐘，而得到許估用之半導體元件搭載基板。 (實施例2) 於與實施例i同樣進行而製得之已搭载晶片之芯基板 320700 23 200934315 * 的晶片搭載侧及晶片未搭載侧的兩者’使市售之附有基材 • 的絕緣薄片C(味之素Fine Chemical股份公司製、商品名 「ABF - GX13」）以其絕緣薄片層面為内侧予以重疊，再使 用真空加壓式積層裝置，以壓力l.OMPa、溫度l〇5°c真空 加熱加壓成形30秒後，剝離除去基材，藉由熱風乾燥機以 溫度180°C加熱硬化90分鐘，而得到半導體元件埋入形狀 的基板。亦即，形成第1層及第2層。 ❾其後’於第1層及第2層，使與實施例1同樣進行所 得到之附有基材的絕緣薄片B以其絕緣薄片層面為内側予 以重疊’再使用真空加壓式積層裝置，以壓力0. 8MPa、溫 度80 C真空加熱加壓成形3〇秒後，藉由熱風乾燥機以溫 度180 C加熱硬化45分鐘後，剝離除去基材，以溫度2〇〇 C加熱硬化60分鐘，而得到評估用之半導體元件搭載基 板。 (實施例3) ❹ =與實施例i同樣進行而製得之已搭載晶片之芯基相 的晶片搭載側；5曰μ + u ^ μ D , 阳片未搭载側的兩者，使附有基材的絕綠 壓切二Ϊ絕緣薄片層面為内側予以重疊，再使用真空加 成二3〇1、1置’以壓力〇.略、溫度1〇5。〇真空加熱加麼 八铲售，^ 藉由熱風乾燥機以溫度170。(：加熱硬化45 離除去基材，而得到半導體元件埋入形狀的基 板。亦即，形成第丨層及第2層。 其後，於第 得到之附有基材的;使與實施例1同樣進行所 、、邑緣缚片D以其絕緣薄片層面為内侧予 ΟΔ 320700 200934315 I 以重疊，再使用真空加壓式積層裝置，以壓力0.8MPa、溫 * 度80°C真空加熱加壓成形30秒後，藉由熱風乾燥機以溫 度180°C加熱硬化45分鐘後，剝離除去基材，以溫度200 °匚加熱硬化60分鐘，而得到評估用之半導體元件搭載基 板。 (實施例4) 於與實施例1同樣進行而製得之已搭载晶片之芯基板 ^ 的晶片搭載侧及晶片未搭載側的兩者，使市售之附有基材 的絕緣薄片C(味之素Fine Chemical股份公司製、商品名 「ABF- GX13」）以其絕緣薄片層面為内側予以重疊，再使 用真空加壓式積層裝置，以壓力1. 〇MPa、溫度i〇5°c真空 加熱加壓成形30秒後，剝離除去基材，藉由熱風乾燥機以 溫度180°C加熱硬化90分鐘後，剝離除去基材，而得到半 導體元件埋入形狀的基板。亦即，形成第1層及第2層。 其後’於第1層及第2層，使與實施例1同樣進行所 ❿得到之附有基材的絕緣薄片D以其絕緣薄片層面為内側予 以重疊’再使用真空加壓式積層裝置，以壓力〇 8MPa、溫 度80 C真空加熱加壓成形3〇秒後，藉由熱風乾燥機以溫 度180 C加熱硬化45分鐘後，韌離除去基材，以溫度2〇0 C加熱硬化6G分鐘’而得到評估用之半賴元件搭載基 板。 (比較例1) 與只把例1同樣進行而製作半導體元件埋入形狀的基 板。 25 320700 200934315 其後，於第1層及第2層，使如上述進行所得到之附 有基材的絕緣薄片A以其絕緣薄片層面為内侧予以重疊， 再使用真空加壓式積層裝置，以壓力0. 8MPa、溫度l〇〇°C 真空加熱加壓成形30秒後，藉由熱風乾燥機以溫度 加熱硬化45分鐘後’剝離除去基材，以溫度2〇〇它加熱硬 化60分鐘’而得到評估用之半導體元件搭載基板。 (比較例2) 與實施例2同樣進行而製作半導體元件埋入形狀的基 ❹板。 其後，於第1層及第2層，使市售之附有基材.的絕緣 薄片C (味之素Fine Chemical股份公司製：ABF - GX13) 以其絕緣薄片層面為内侧予以重疊，再使用真空加壓式積 層裝置，以壓力l.OMPa、溫度105°C真空加熱加壓成形3〇 秒後，剝離除去基材，藉由熱風乾燥機以溫度加熱 硬化90分鐘後，得到評估用之半導體元件搭載基板。 ❿如以下進行測定於上述各實施例及各比較例所得到之 半導體元件搭載基板的表層、第1層（第2層）的楊氏模數、 線膨服係數（熱膨服係數）及玻璃轉移點，將此等之纟士果表 示於表1中。又，將芯基板之揚氏模數、線膨脹係數（熱膨 脹係數）及玻璃轉移點亦表示於表1中。 •楊氏模數 將於上述各實施例及各比較例之半導體元件搭載基板 的表層及第1層（第2層）之形成所使用的附有基材之絕緣 片2片，以絕緣薄片侧為内側而互相重疊，再使用真扣加 320700 200934315 #% 壓裝置而以壓力2MPa、溫度200°C進行2小時加熱加壓成 形後’剝離除去基材，而彳寸到絕緣薄片硬化物。從所得到 之絕緣薄片硬化物採取8mmx35mm的評估用試料，使用 裝置（ΤΑ Instrument公司製，DMA2980，測定模式：拉扯， 測定長：20mm，昇溫速度：5°C/min，測定溫度域·· 〇至 °C ’頻率：1Hz)，測定25°C之楊氏模數。 •線膨脹係數（熱膨脹係數） 〇 將於上述各實施例及各比較例之半導體元件搭載基板 的表層及第1層（第2層）之形成所使用的附有基材之絕緣 薄片2片，以絕緣薄片側為内侧而互相重疊，再使用真空 加壓裝置而以壓力2MPa、溫度20(TC進行2小時加熱加;^ 成形後，剝離除去基材’而得到絕緣薄片硬化物。從所得 到之絕緣薄片硬化物採取4mmx20inm的評估用試料，使用于 TMA裝置（TA Instrument公司製’ TMA2940，測定模式：拉 扯’測定長：2〇mm ’昇溫速度：irc/min，測定溫度》域· ： 〇 ❹至300°C ’測定載重：5g〇，測定面方向之熱膨脹係數。 又，將測定模式變更為壓縮，而測定厚度方向之熱膨 數。 •玻璃轉移點 將於上述各實施例及各比較例之半導體元件搭載基板 的表層及第1層（第2層）之形成所使用的附有基材之絕緣 薄片2片，以絕緣薄片側為内側而互相重疊，再使用真空 加壓裝置㈣壓力2MPa、溫度2_進行2何加熱^ 成形後，剝離除去基材，而得到絕緣薄片硬化物。從所得 320700 27 s ❹
G 200934315 到之絕緣薄片硬化物切出〗0fflmx30fflffl的評估用試料，使用 MA(TA Instrument公司製，MA2980，測定模式··拉扯， 測定長：20丽，昇溫速度：5°C/min ’測定溫度域·· 〇至350 C ’頻率.1Hz) ’以5°C /分進行昇溫，以tan 3之譜峰位 置作為玻璃轉移溫度。 <3>半導體元件搭載基板之評估 使用上述各實施例及各比較例所得到之半導體元件搭 載基板各10片，進行冷熱循環試驗（冷卻狀態_ 651，加 熱狀態15(TC，1〇〇〇循環及3000循環），比較評估對半導 體元件之保護性能。 2循環處理後，觀察評估用裝置搭戴基板之截面， 以不發生所搭載之半導體元件的龜裂、及半 將此等之結果面的剝離者作為良品而計數。 贿)的常溫時(机)與加;狀態時二== 分_曲’並求出其變動值，合併而表二=二表面" 320700 28 200934315 參 Λ 【表1】
芯基板 玻璃轉 移點 rc] ΙΓ5 CD 0*3 ΙΛ ς〇 C^J in o CSJ m CO ¢-3 in eo Csj in CO CSI 熱膨脹係數 [ρρπιΓΟ] 厚度 方向 CD e〇 CD CO CO LO 面方向 y^* 揚氏棋 數[GPa] σ> csi α> 0) 03 σ» DO 9» 平均厚 度（仰） ο ο ο o i—1 〇 o g /-s |^Β CS3 味 玻璃轉 移點 rc] ο «-Η o ΙΛ g g Cvl s 熱膨脹係數 [ppm/。。] 厚度 方向 TO ΙΛ CSI CO 却 IA oa CO 却 面方向 宕 CD - 却 CO CO CO CD 昧 楊氏棋 數[GPa] m 寸 Csj 平均厚 度（#m) ! s s s 玻璃轉 移》 rc] g csj ο m C<l s C<1 o ΙΛ CS3 o LO S H 熱膨脹係數 [ppm/°C ] 厚度 方向 LD CSJ in CM m C>J m C'J ΙΛ Cv] CD 却 面方向 CO 〇 l-M CO CD 楊氏棋 數[GPa] 04 2 2 寸 平均厚 度(#m) s 运 s £ ς. 實施 例3 1§ r： v；军 比較 例1 比較 例2 29 320700 200934315
f表2J 冷熱循環處 [ 理後之良品數 片] 勉曲之評估 1000循環後 3000循環後 於冷熱循環(冷卻狀 態-65°C、加熱狀態 150°C)之冷卻狀態時 與加熱狀態時之變動 值〇m) 於IK再回流處理（譜 峰温度260°C)的常溫 時(25°C)與加熱狀態 時之變動值（/zm) 實施例1 10 10 188.0 100.1 實施例2 10 10 195.5 127.1 實施例3 10 10 176.5 96.1 實施例4 10 10 180.1 119.0 比較例1 10 8 254.6 175.1 比較例2 5 0 _ 281.8 263.6 從表2可知，本發明之半導體元件搭载基板係可防止 因外在環境變化所造成的半導體元件之龜裂或從基板之剝 離’又，可防止翹曲之發生者。然而，在比較例中無法得 到令人滿足之結果。 (產業上之可利用性） 〇 根據本發明，可提供一種半導體元件搭載基板，其係 可防止因外在環境變化所產生的㈣，㈣並可防止内藏 之半導體元件從基板_。因此具有產業上性。 【圖式簡單說明】 J用庄 第1圖係表示本發明之半導體元件搭载基的 施形態的縱截面圖。㈣較隹貫 至⑷絲料發狀铸體元件搭載基板 的裏以方法之一例的圖式。 【主要元件符號說明】 320700 30 200934315 1 怎基板 2 3 第1層 3，，4, 4 第2層 5 6 接著薄膜 10 半導體元件 ，5’ 絕緣薄片 表層 半導體元件搭載基板
❿ 31 320700

Claims (1)

  1. 200934315 1 七、申請專利範圍： 1 1· 一種半導體元件搭載基板，係具有： 基板； 於前述基板之一面所搭載之半導體元件； 埋入前述半導體元件之第1層； 設於刖述基板之與前述第1層相反之側，且材料及 其組成比率與前述第1層相同之第2層；與 設於前述第丨層上及前述第2層上的至少1層之表 :、中剛述表層係較前述第丨層及前述第2層還硬。 2· 利範園第1項之半導體元件搭載基板，其中， 層^在25。0的揚氏模數為x[Gpa]、前述第1層 sar的揚氏模數為Y[GPa]時，滿足0· 5$Χ_ Υ^13 之關係。 it:專利乾圍第2項之半導體元件搭載基板 ，其中， 必 刖連表層在 11 的楊氏模數係4至15GPa。 .2 :專利範圍第2項之半導體元件搭載基板，其中’ 1層在25°C的揚氏模數係2至10GPa。 如」專利範圍第1項之半導體元件搭載基板，其中， 使:述表層在20亡以上、依據JIS C 6481所測定之前 ，層的破蹲轉移點Tgarc]以下之依據JISC 6481所 測定之面方向的熱膨脹係數為A[PPm/°C]， 並使刖逑第1層在20。。以上、依據JIS C 6481所 測定之前述窠τ a 坪1層的破璃轉移點Tgbpc]以下之依據 32 320700 200934315 , JIS C 6481所測定之面方向的熱膨脹係數為B[ppm/〇c] '時，滿足0. 5SB-AS50之關係。 6. 如申請專利範圍第5項之半導體元件搭載基板，其中， 使前述表層在20°C以上、依據JIS c 6481所測定之前 述表層的玻璃轉移點Tga[ c ]以下之依據JIS c 6481所 測定之面方向的熱膨脹係數係為4〇ppm/cc以下。 ❺ φ 7. 如申請專利範圍第5項之半導體元件搭載基板，其中， 使前述第1層在20°C以上、依據JIS c 6481所測定之 前述第1層的玻璃轉移點Tgb[ec ]以下之依據jig c 6481 所測定之面方向的熱膨脹係數係為25至5〇ppm/£»c。 8. 如申請專利範圍第1項之半導體元件搭載基板，’其中， 依據JIS C 6481所測疋之剐述表層的玻璃轉移點Tga 係在100至300°C之範圍内。 9. 如申請專利範圍第1項之半導體元件搭載基板，其中， 依據JIS C 6481所測定之前述第丨層的玻璃轉移點Tgb 係在100至250°C之範圍内。 10. 如申請專利範圍第1項之半導體元件搭載基板，其中 前述基板在25°C的揚氏模數係2〇至5〇GPa。 11. 如申請專利範圍第！項之半導體元件搭載基板，其中 前述基板在2〇°C以上、依據JIS C 6481所測定之前3 基板的朗轉移點如。C ]以下之依據：IS C隨戶 定之面方向的熱膨脹係數係13卿/。(：以下。 12. 如申請專利範㈣丨項之半導體 前述半導體元件係透過薄膜而搭載於前 320700 200934315 4 13.如申請專利範圍第1項之半導體元件搭載基板，其中， * 前述表層係主要由含有氰酸S旨樹脂之樹脂材料與無機 填充材所構成者。 U.如申請專利範圍第13項之半導體元件搭載基板，其 中，於前述表層中之前述樹脂材料的含量係30至70重 量％。 15. 如申請專利範圍第13項之半導體元件搭載基板，其 中，於前述表層中之前述無機填充材的含量係5至40 ❿ 重量%〇 16. 如申請專利範圍第13項之半導體元件搭載基板，其 中，前述樹脂材料係進一步含有環氧樹脂，且使前述樹 脂材料中之前述氰酸酯樹脂之含有率為C[重量％]、使 前述樹脂材料中之環氧樹脂之含有率為D[重量«時， 為 0. 5SD/CS4。 17. 如申請專利範圍第13項之半導體元件搭載基板，其 Q 中，前述樹脂材料係進一步含有苯氧樹脂，且使前述樹 脂材料中之前述氰酸酯樹脂之含有率為C[重量«、使 前述樹脂材料中之苯氧樹脂之含有率為E[重量％]時， 為 0. 2SE/CS2。 34 320700
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