TW201352083A - 金屬覆蓋積層板,印刷佈線基板,半導體封裝及半導體裝置 - Google Patents

金屬覆蓋積層板,印刷佈線基板,半導體封裝及半導體裝置 Download PDF

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Abstract

本發明的金屬覆蓋積層板(100)係具有含熱硬化性樹脂、填充材及纖維基材的絕緣層(101),在絕緣層(101)的雙面上設有金屬箔(103)。金屬覆蓋積層板(100)係利用蝕刻去除雙面的金屬箔(103)後,使用熱機械分析裝置施行包括有:[1]從25℃至300℃的升溫步驟、及[2]從300℃至25℃的降溫步驟之熱機械分析測定時,依照下述條件所計算出的絕緣層(101)之面方向線膨脹係數α1、α2及α3,係滿足α3>α1>α2的條件。α1係[1]升溫步驟從25℃起至Tg之範圍內所計算出的線膨脹係數;α2係[2]升溫步驟從Tg起至300℃之範圍內所算出的線膨脹係數;α3係[2]降溫步驟從300℃起至25℃之範圍內所算出的線膨脹係數。

Description

金屬覆蓋積層板,印刷佈線基板,半導體封裝及半導體裝置
本發明係關於金屬覆蓋積層板、印刷佈線基板、半導體封裝及半導體裝置。
近年,隨電子機器的高機能化及輕薄短小化之要求,印刷佈線基板(亦稱「電路基板」)有日益薄型化的傾向。
一般的印刷佈線基板主要係由使用具備有纖維基材層與樹脂層之預浸體的積層板構成。目前的積層板主流係例如CPU(中央運算處理裝置)所使用的FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array,覆晶球柵陣列)用、厚度為0.8mm左右者。
近年,就輕薄短小化的要求、因構件成本、加工成本等的削減而衍生基板成本降低、電氣特性提升等理由而言,正朝積層板薄型化演進。最近,亦有開發出積層板厚度為0.4mm左右、甚至為0.2mm以下者。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2007-50599號公報
然而,當削薄積層板厚度時,會因積層板的強度降低、熱膨脹係數增加,而導致積層板的翹曲變大。其結果,使半導體封裝的翹曲變動量變大,而有安裝良率降低的情況。
作為解決此種問題的手段,專利文獻1(日本專利特開2007-50599號公報)中有記載:在可撓性金屬覆蓋積層板的製造步驟中,於熱層壓時,將對形成含有熱可塑性聚醯亞胺之接著層的薄膜狀接合構件所施加的張力,規定於0.1~1N/m之範圍內。若採取此種手段,即便薄膜狀接合構件的厚度薄至5~15μm以下,仍可獲得尺寸安定性優異的可撓性金屬覆蓋積層板。
本發明係有鑑於如上述問題而完成,在於提供減少安裝時之翹曲的金屬覆蓋積層板。
本發明者針對金屬覆蓋積層板發生翹曲的機制進行深入鑽研,結果發現若使用線膨脹係數滿足特定條件的絕緣層,便可減少安裝時的金屬覆蓋積層板翹曲。
即,根據本發明所提供的金屬覆蓋積層板,係在含有熱硬化性樹脂、填充材及纖維基材的絕緣層雙面上,設有金屬箔的金屬覆蓋積層板,利用蝕刻去除該金屬覆蓋積層板雙面的上述金屬箔後,使用熱機械分析裝置,施行包括有:(1)從25℃至300℃的升溫步驟、(2)從300℃至25℃的降溫步驟 之熱機械分析測定,上述絕緣層面方向中,將上述升溫步驟從25℃起至Tg之範圍內所計算出的線膨脹係數設為α 1、上述升溫步驟從Tg起至300℃之範圍內所算出的線膨脹係數設為α 2、上述降溫步驟從300℃起至25℃之範圍內所算出的線膨脹係數設為α 3時,滿足α 3>α 1>α 2的條件。(此處,上述Tg係表示依照上述絕緣層的動態黏彈性測定(升溫速度5℃/min、頻率1Hz)所獲得的玻璃轉移溫度。)
進而,根據本發明所提供的印刷佈線基板,係對上述金屬覆蓋積層板施行電路加工而成。
進而,根據本發明所提供的半導體封裝,係在上述印刷佈線基板上搭載半導體元件。
進而,根據本發明所提供的半導體裝置,係含有上述半導體封裝。
根據本發明,可提供減少安裝時之翹曲的金屬覆蓋積層板。
上述目的與其他目的、特徵及優點,利用以下所述較佳實施形態、及其所附示的以下圖式便可更加清楚明瞭。
1a‧‧‧第1塗佈裝置
1b‧‧‧第2塗佈裝置
2‧‧‧塗佈前端部
2a‧‧‧第1塗佈前端部
2b‧‧‧第2塗佈前端部
3‧‧‧纖維基材
4‧‧‧樹脂清漆
5a‧‧‧第一載體材料
5b‧‧‧第二載體材料
11‧‧‧纖維基材
13‧‧‧支撐基材
15a、15b‧‧‧絕緣樹脂層
60‧‧‧真空層壓裝置
61‧‧‧層壓輥
62‧‧‧熱風乾燥裝置
100‧‧‧金屬覆蓋積層板
101‧‧‧絕緣層
103‧‧‧金屬箔
105‧‧‧縱方向
107‧‧‧橫方向
200‧‧‧半導體封裝
201‧‧‧防焊層
205‧‧‧連接端子
207‧‧‧焊錫凸塊
209‧‧‧開口部
211‧‧‧密封材
300‧‧‧半導體裝置
301‧‧‧焊錫凸塊
303‧‧‧安裝基板
305‧‧‧連接端子
圖1係本實施形態的金屬覆蓋積層板構成之一例之剖視圖。
圖2係本實施形態的預浸體之製造方法之一例之剖視圖。
圖3(1)至(3)係關於本實施形態的預浸體之製造方法中所使用的支撐基材、絕緣樹脂層、及纖維基材,各個寬度方向尺寸的形態例之概略圖。
圖4係本實施形態的預浸體之製造方法之一例之剖視圖。
圖5係本實施形態的預浸體之製造方法之一例之剖視圖。
圖6係本實施形態的預浸體之製造方法之一例之剖視圖。
圖7係本實施形態的半導體封裝構成之一例之剖視圖。
圖8係本實施形態的半導體封裝構成之一例之剖視圖。
以下針對本發明實施形態使用圖式進行說明。再者,所有的圖式均係於同樣的構成要件賦予共通的符號,並省略適當地說明。又,圖係屬於概略圖,未必與實際尺寸比率一致。
(金屬覆蓋積層板)
首先,針對本實施形態的金屬覆蓋積層板構成進行說明。圖1所示的剖視圖係本實施形態的金屬覆蓋積層板100之構成。
金屬覆蓋積層板100係具備含有熱硬化性樹脂、填充材及纖維基材的絕緣層101,且在絕緣層101的雙面上設有金屬箔103。
並且,金屬覆蓋積層板100係在利用蝕刻去除雙面的金屬箔103之後,當使用熱機械分析裝置,施行包括有:(1)從25℃至300℃的升溫步驟、及(2)從300℃至25℃的降溫步驟之熱機械分析測定時,依照下述條件所計算出的絕緣層101之面方向之線膨脹係數α 1α 2α 3,係滿足α 3>α 1>α 2的條件。
α 1係表示(1)升溫步驟中從25℃至Tg之範圍內所算出的線膨脹係數;α 2係表示(1)升溫步驟從Tg至300℃之範圍內所算出的線膨脹係數;α 3係表示(2)降溫步驟中從300℃至25℃之範圍內所算出的線膨脹係數。
此處,Tg係表示絕緣層101依照動態黏彈性測定(升溫速度5℃/min、頻率1Hz)所獲得的玻璃轉移溫度。再者,本實施形態的線膨脹係數係表示上述各溫度範圍內的平均值。
滿足上述條件的本實施形態之金屬覆蓋積層板100,可減低施行迴焊等加熱處理時的金屬覆蓋積層板100之翹曲。雖能減輕翹曲的理由尚未明朗,但可推測如下述理由。通常,樹脂基板若其溫度超過玻璃轉移溫度便會軟化,導致線膨脹係數增加。另一方面,本實施形態的金屬覆蓋積層板100,具有若金屬覆蓋積層板100的溫度超過其玻璃轉移溫度,便會降低絕緣層101之線膨脹係數的特徵。此現象可認為意味著藉由接受熱經歷而緩和金屬覆蓋積層板100的殘留應力。因此,本實施形態的金屬覆蓋積層板100藉由經迴焊等加熱處理步驟,便會緩和金屬覆蓋積層板100的殘留應力,其結果可認為會減少金屬覆蓋積層板100的翹曲。
因此,滿足上述條件的本實施形態金屬覆蓋積層板100,可減少經迴焊等加熱處理後的金屬覆蓋積層板100之翹曲。進而此項結果亦能減少含有金屬覆蓋積層板100的半導體封裝200、半導體裝置300之翹曲。
又,為能更有效果地獲得防止金屬覆蓋積層板100翹曲的效果,將熱機械分析測定前的絕緣層101基準長設為L0、將上述降 溫步驟中25℃下的絕緣層101從基準長L0的變形量設為L1時,依L1/L0所計算出的變形率C1較佳係50ppm以上且5000ppm以下、更佳係100ppm以上且2000ppm以下、特佳係500ppm以上且1500ppm以下。
又,將金屬覆蓋積層板100在縱方向105的變形率C1設為C1x、在正交於縱方向105的橫方向107之變形率C1設為C1y時,(C1x-C1y)之絕對值較佳係0ppm以上且1000ppm以下、更佳係0ppm以上且500ppm以下、特佳係0ppm以上且200ppm以下。
縱方向105及橫方向107的變形率C1之差之絕對值滿足上述範圍的金屬覆蓋積層板100,因為在施行迴焊等加熱處理時的應力緩和之非等向性較小,因而可更加減少安裝時的金屬覆蓋積層板100之翹曲。
再者,縱方向105係指積層板100的搬送方向(所謂「MD」),橫方向107係指積層板的搬送方向及正交方向(所謂「TD」)。
又,為能更有效地獲得防止金屬覆蓋積層板100翹曲的效果,將熱機械分析測定前的絕緣層101基準長設為L0、以及將上述升溫步驟中於上述Tg下的絕緣層101從基準長L0之變形量、與上述降溫步驟中於上述Tg下的絕緣層101從基準長L0之變形量間之差設為L2時,依L2/L0所計算出的變形率C2較佳係50ppm以上且2500ppm以下、更佳係200ppm以上且1000ppm以下、特佳係300ppm以上且600ppm以下。
又,將金屬覆蓋積層板100的縱方向105之變形率C2設為C2x、將正交於縱方向105的橫方向107之變形率C2設為C2y時,(C2x-C2y)之絕對值較佳係0ppm以上且500ppm以下、更佳係0ppm以上且200ppm以下、特佳係0ppm以上且100ppm以下。
縱方向105及橫方向107的變形率C2之差之絕對值滿足上述範圍 的金屬覆蓋積層板100,因為在施行迴焊等加熱處理時的應力緩和之非等向性較小,因而可更加減少安裝時的金屬覆蓋積層板100之翹曲。
又,為能更有效地獲得防止金屬覆蓋積層板100翹曲的效果,雖無特別的限定,但絕緣層101利用動態黏彈性測定所獲得頻率1Hz下的玻璃轉移溫度較佳係200℃以上、更佳係220℃以上。關於上限較佳係例如350℃以下。
金屬覆蓋積層板100係若利用動態黏彈性測定所獲得頻率1Hz下的玻璃轉移溫度滿足上述範圍,便會提高金屬覆蓋積層板100的剛性,可更加減少安裝時的金屬覆蓋積層板100之翹曲。
又,為能更有效地獲得防止金屬覆蓋積層板100翹曲的效果,雖無特別的限定,但金屬覆蓋積層板100在250℃下的儲存彈性模數E'較佳係5GPa以上、更佳係10GPa以上、特佳係15GPa以上。關於上限值並無特別的限定,可設為例如50GPa以下。
金屬覆蓋積層板100係若150℃下的儲存彈性模數E'滿足上述範圍,便會提高金屬覆蓋積層板100的剛性,可更加減少安裝時的金屬覆蓋積層板100之翹曲。
本實施形態的絕緣層101(從金屬覆蓋積層板100扣除金屬箔103的部分)之厚度較佳係0.025mm以上且0.6mm以下。更佳係0.04mm以上且0.4mm以下、特佳係0.04mm以上且0.3mm以下、最佳係0.05mm以上且0.2mm以下。若絕緣層101厚度在上述範圍內,機械強度及生產性之均衡特優,可獲得適於薄型印刷佈線基板的金屬覆蓋積層板100。
本實施形態的絕緣層101在面方向之線膨脹係數較佳α 1係-12ppm/℃以上且10ppm/℃以下、α 2係-15ppm/℃以上且8ppm/℃ 以下、α 3係-10ppm/℃以上且15ppm/℃以下。更佳α 1係-8ppm/℃以上且10ppm/℃以下、α 2係-12ppm/℃以上且6ppm/℃以下、α 3係-8ppm/℃以上且12ppm/℃以下。特佳α 1係-6ppm/℃以上且6ppm/℃以下、α 2係-8ppm/℃以上且5ppm/℃以下、α 3係-6ppm/℃以上且10ppm/℃以下。
若絕緣層101的線膨脹係數在上述範圍內,便可更有效地獲得提升形成有佈線圖案的印刷佈線基板、搭載半導體元件的半導體封裝200之翹曲抑制及溫度循環可靠度。進而,可更有效地獲得將半導體封裝200施行二次安裝的半導體裝置300之與母板間的溫度循環可靠度之提升。
(金屬覆蓋積層板100之製造方法)
接著,針對本實施形態的金屬覆蓋積層板100之製造方法進行說明。金屬覆蓋積層板100係例如藉由將含有熱硬化性樹脂、填充材及纖維基材的預浸體施行加熱硬化而獲得。此處所使用的預浸體係片狀材料,介電特性、高溫多濕下的機械、電氣連接可靠度等各種特性均優異,適合印刷佈線基板用金屬覆蓋積層板100的製造,故屬較佳。
本發明者發現在預浸體之製造中,藉由在纖維基材中使樹脂組成物含潤的步驟,而將纖維基材的張力調節為低壓,使絕緣層101的面方向之線膨脹係數α 1α 2α 3滿足α 3>α 1>α 2的條件,可獲得應力緩和能力優異的金屬覆蓋積層板100。
因此,本實施形態的預浸體並無特別的限定,例如於將張力調節於低壓的纖維基材中,含潤含有一或二以上熱硬化性樹脂及填充材的樹脂組成物,然後再使半硬化便可獲得。
本實施形態中,使樹脂組成物含潤於纖維基材中的方法,係在可將對纖維基材所施加的張力調節於低壓之前提下,其餘並無特別的限定,可列舉如:(1)將具有支撐基材的絕緣樹脂層積層於纖維基材上的方法;(2)使樹脂組成物溶解於溶劑中而調製成樹脂清漆,再將樹脂清漆塗佈於纖維基材上的方法等。
該等之中,較佳係(1)將具有支撐基材的絕緣樹脂層積層於纖維基材上的方法。將具有支撐基材的樹脂層積層於纖維基材上的方法,係較容易將對纖維基材所施加之張力調節於低壓。
特別係纖維基材厚度在0.2mm以下時,較佳係(1)將具有支撐基材的絕緣樹脂層積層於纖維基材上的方法。根據該方法,可自在地調節樹脂組成物對纖維基材的含潤量,可更加提升預浸體的成形性。再者,將具有支撐基材的絕緣樹脂層積層於纖維基材上時,更佳係使用真空的層壓裝置等。
以下,針對採用(1)將具有支撐基材的絕緣樹脂層積層於纖維基材上之方法,施行預浸體的製造方法進行說明,關於金屬覆蓋積層板100的構成材料亦順帶進行說明。圖2所示的剖視圖係預浸體之製造方法。圖3所示的概略圖係本實施形態的預浸體之製造方法中,所使用之支撐基材13、絕緣樹脂層15a、15b、及纖維基材11,各自寬度方向尺寸的形態例。
(1)使用將具有支撐基材的絕緣樹脂層予以積層之方法進行預浸體的製造方法,係包括有:(A)分別準備在支撐基材13的單面上,形成含有熱硬化性樹脂與填充材之絕緣樹脂層15a、15b的第一載體材料5a及第二載體材料5b之步驟;(B)將載體材料5a、5b的絕緣樹脂層側分別重疊於纖維基材11的雙面,並於減壓條件下將該等施行層壓的步驟。
首先,針對上述(A)步驟進行說明。
上述(A)步驟中,分別製造在支撐基材13單面上,形成含有熱硬化性樹脂與填充材之絕緣樹脂層15a、15b的第一載體材料5a及第二載體材料5b,並備用。載體材料5a、5b係在支撐基材13的單面側上,薄層狀地形成絕緣樹脂層15a、15b者。絕緣樹脂層15a、15b係可在支撐基材13的單面側上形成既定厚度。
載體材料5a、5b之製造方法並無特別的限定,可列舉例如:使用缺角輪塗佈機、刀式塗佈機、模具塗佈機等各種塗佈機裝置,在支撐基材13上塗佈樹脂組成物的方法;或使用噴霧噴嘴等各種噴霧裝置,在支撐基材13上塗佈樹脂組成物的方法等。
該等之中,較佳係使用各種塗佈機裝置,在支撐基材13上塗佈樹脂組成物的方法。藉此,可依簡易的裝置形成厚度精度優異的絕緣樹脂層15a、15b。
在支撐基材13上塗佈樹脂組成物後,視需要可在常溫或加溫下施行乾燥。藉此,當調製樹脂組成物時有使用有機溶劑或分散介質等之時,便可將該等予以實質地除去,消除絕緣樹脂層表面的黏性,而可形成處置性優異的載體材料5a、5b。
又,在熱硬化性樹脂的硬化反應進行至途中,亦可調整後述(B)步驟或(C)步驟的絕緣樹脂層15a、15b之流動性。
在上述加溫下乾燥的方法並無特別的限定,較佳係可採取使用熱風乾燥裝置、紅外線加熱裝置等施行連續性處理的方法。
本實施形態的載體材料5a、5b,絕緣樹脂層15a、15b的厚度,係可配合所使用之纖維基材11的厚度等而適當設定。例如可設定為1μm以上且100μm以下。
再者,該絕緣樹脂層15a、15b係可使用相同的熱硬化性樹脂依一次或複數次塗佈而形成,亦可使用不同的熱硬化性樹脂依複數次塗佈而形成。
依此在製造載體材料5a、5b之後,亦可於有形成絕緣樹脂層15a、15b的上面側,即支撐基材13的對向面側,為求絕緣樹脂層表面之保護而重疊保護薄膜。
支撐基材13較佳係可使用例如長條狀薄片形態者。支撐基材13的材質並無特別的限定,較佳係使用例如:由聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚醯亞胺等熱可塑性樹脂所形成的熱可塑性樹脂薄膜;或由如銅或銅合金、鋁或鋁合金、銀或銀合金之類的金屬所形成之金屬箔。
該等之中,形成熱可塑性樹脂薄膜的熱可塑性樹脂,就從耐熱性優異、廉價的觀點而言,較佳係聚對苯二甲酸乙二酯。
又,就導電性優異、利用蝕刻施行的電路形成較為容易、且廉價的觀點而言,形成金屬箔的金屬較佳係銅或銅合金。
當上述支撐基材13係使用熱可塑性樹脂薄膜時,較佳係對絕緣樹脂層15a、15b所形成的面施行可剝離的處理。藉此,在預浸體製造時或製造後,可輕易地將絕緣樹脂層15a、15b與支撐基材13予以分離。
該熱可塑性樹脂薄膜的厚度係可使用例如15μm以上且75μm以下者。此情況,可使製造載體材料5a、5b時的作業性良好。
若熱可塑性樹脂薄膜的厚度在上述下限值以上,便可充分確保製造載體材料5a、5b時的機械強度。又,若厚度在上述上限值以下,便可提升載體材料5a、5b的生產性。
當支撐基材13係使用金屬箔時,亦可使用於絕緣樹脂層15a、15b所形成的面施行可剝離處理者,亦可使用未施行此種處理、或經施行提升與絕緣樹脂層15a、15b間之密接性處理者。
當支撐基材13係使用於絕緣樹脂層15a、15b所形成面施行可剝離處理的金屬箔時,可顯現出與使用上述熱可塑性樹脂薄膜時的同樣效果。
該金屬箔的厚度係可使用例如1μm以上且70μm以下者。藉此,可使製造載體材料5a、5b時的作業性良好。
若金屬箔的厚度在上述下限值以上,便可充分確保製造載體材料5a、5b時的機械強度。又,若厚度在上述上限值以下,便可提升載體材料5a、5b的生產性。
再者,當支撐基材13係使用對熱可塑性樹脂薄膜或絕緣樹脂層15a、15b所形成面施行可剝離處理的金屬箔時,較佳係絕緣樹脂層15a、15b所形成側的支撐基材13表面之凹凸盡量小。藉此,當製造金屬覆蓋積層板100時,可提高絕緣層101的表面平滑性,因而當絕緣層101表面施行粗化處理後,利用金屬鍍敷等形成新的導體層時,可更輕易地加工形成細微電路。
另一方面,在支撐基材13係使用未施行可剝離處理、或經施行提升與絕緣樹脂層間之密接性處理的金屬箔之情況下,於金屬覆蓋積層板100製造時,可直接將該金屬箔使用為用於形成電路的導體層(圖1中之金屬箔103)。
此時,絕緣樹脂層15a、15b所形成側的支撐基材表面之凹凸並無特別的限定,可使用例如Ra:0.1μm以上且1.5μm以下者。
此情況,可充分確保絕緣層101與金屬箔103間之密接 性,且藉由對該金屬箔103施行蝕刻處理等,便可輕易地加工形成細微電路。
又,該金屬箔103的厚度較佳係可使用例如1μm以上且35μm以下者。若該金屬箔103的厚度在上述下限值以上,便可充分確保製造載體材料5a、5b時的機械強度。又,若厚度在上述上限值以下,便可使細微電路的加工形成變為容易。
該金屬箔103係使用於當製造預浸體時所用的載體材料5a、5b之至少其中之一支撐基材13上,便可製造預浸體。
再者,該用途所使用的金屬箔103亦可使用由單一層形成的金屬箔103,亦可使用由金屬箔103彼此間可剝離的2層以上所構成之金屬箔103。例如可使用由密接於絕緣層側的第1金屬箔103、與密接於絕緣層側之對向側支撐著第1金屬箔103的第2金屬箔103,可剝離接合的雙層構造之金屬箔。
接著,針對上述(B)步驟進行說明。
上述(B)步驟中,將在支撐基材單面上已形成絕緣樹脂層的載體材料5a、5b之絕緣樹脂層側,分別重疊於纖維基材11的雙面上,於減壓條件下將該等施行層壓。圖2所示係載體材料5a、5b與纖維基材11重疊時的一例。
預先製造在基材上塗佈第一樹脂組成物的載體材料5a、與在基材上塗佈第二樹脂組成物的載體材料5b。接著,使用真空層壓裝置60,於減壓下,從纖維基材11的雙面重疊載體材料5a與5b,視需要利用經加熱至樹脂組成物熔融的溫度以上之層壓輥61進行接合,便使基材上所塗佈的樹脂組成物含潤於纖維基材11中。
此處,藉由在減壓下施行接合,當將載體材料5a、5b的絕緣樹脂 層與纖維基材11施行接合時,即便在纖維基材11的內部、或載體材料5a、5b的絕緣樹脂層與纖維基材11間之接合部位存在有非填充部分,亦可將其轉成減壓孔隙或實質的真空孔隙。該減壓條件較佳係依7000Pa以下實施。進而較佳係3000Pa以下。藉此,可顯現出提高上述效果。
此種在減壓下將纖維基材11與載體材料5a、5b予以接合的其他裝置,係可使用例如真空箱裝置、真空貝克勒裝置等。
纖維基材11係可朝與載體材料5a、5b的搬送方向相同方向連續地供應/搬送,在寬度方向上具有尺寸。此處,所謂「寬度方向的尺寸」係指在纖維基材11的搬送方向及正交方向上之纖維基材11之尺寸。此種纖維基材11可較佳地使用例如長條狀薄片形態者。
載體材料5a、5b與纖維基材11施行層壓之際,較佳係加溫至絕緣樹脂層可熔融的溫度。藉此,可輕易地將載體材料5a、5b與纖維基材11予以接合。又,藉由絕緣樹脂層之至少其中一部分熔融並含潤於纖維基材11內部,便可輕易地獲得含潤性良好的預浸體。
此處的加溫方法並無特別的限定,可較佳地使用例如在施行接合時使用經加熱至既定溫度之層壓輥的方法等。
此處加溫的溫度(以下亦稱「層壓溫度」)係依照形成絕緣樹脂層的樹脂種類或配方而異,並無特別的限定,較佳係形成絕緣樹脂層的樹脂軟化點+10℃以上之溫度、更佳係軟化點+30℃以上。藉此,可輕易地將纖維基材11與絕緣樹脂層予以接合。又,使層壓速度提升,便可更加提升金屬覆蓋積層板100的生產性。例如可依60℃以上且150℃以下實施。軟化點係例如可依動態黏彈性試驗的G'/G"尖峰溫度予以規定。
又,層壓時的層壓速度較佳係0.5m/分以上且10m/分以下、更佳係1.0m/分以上且10m/分以下。若達0.5m/分以上,便可進行充分的層壓,進而若達1.0m/分以上,便可更加提升生產性。
又,層壓時施行加壓的其他方法並無特別的限定,可採用例如油壓方式、氣壓方式、間隙間壓力方式等可施加既定壓力的習知公知之方式。
該等之中,較佳係在不會對上述已接合者實質地作用壓力之情況下實施的方法。根據此項方法,因為在(B)步驟中不會使樹脂成分過度流動,因而可效率佳地製造具有所需之絕緣層厚度、且該絕緣層厚度具有高均勻性的預浸體。
又,因為隨樹脂成分的流動可將作用於纖維基材11的應力保持在最小限度,因而可使內部應變變為非常少。進而,樹脂成分熔融之際,因為實質上壓力不作用,因而在該步驟中可實質上消除壓痕不良的發生。
故,層壓壓力並無特別的限定,較佳係15N/cm2以上且250N/cm2以下的範圍內、更佳係20N/cm2以上且100N/cm2以下的範圍內。若在該範圍內,便可更加提升生產性。
又,層壓時,對纖維基材11所施加的張力較佳係在不使起皺等外觀上不良情況發生的程度下盡可能地小。具體而言,較佳係10N/m以上且350N/m以下的範圍內、更佳係15N/m以上且250N/m以下的範圍內、特佳係18N/m以上且150N/m以下的範圍內。藉由將張力設為上述範圍內,便可緩和預浸體內部所生成的應變,其結果可獲得應力緩和能力更優異的金屬覆蓋積層板100。
又,本實施形態中,於施行層壓步驟前,較佳係包括有 施行對纖維基材11所施加張力的張力截斷步驟。藉此,便可消除依低張力施行層壓時所發生的起皺等外觀上不良之情況。
張力截斷的方法並無特別的限定,例如可使用夾輥、S形夾輥等已知的張力截斷法。又,張力截斷係藉由在層壓前導入張力截斷裝置便可達成。藉由依照如上所例示之方法施行張力截斷,便可在不致損及纖維基材11的搬送性之情況下,無限制地減少張力。因此,可更加抑制層壓時所發生成為翹曲原因的應變生成。
進而,本實施形態中,實施層壓的手段之具體構成並無特別的限定,為使所獲得之金屬覆蓋積層板100的外觀良好,亦可在加壓面與支撐基材13之間配置保護薄膜。
接著,針對各個寬度方向尺寸的關係,使用圖3(1)~(3)進行說明。圖3所示的概略圖係本實施形態的預浸體之製造方法中,所使用之支撐基材、絕緣樹脂層、及纖維基材,各自寬度方向尺寸的形態例。
圖3(1)~(3)中,載體材料5a、5b係使用設有寬度方向尺寸較大於纖維基材11的支撐基材13,且寬度方向尺寸較大於纖維基材11的絕緣樹脂層15者。此處,支撐基材13、絕緣樹脂層15a、15b、纖維布的各自寬度方向尺寸之關係示於圖3(1)。
本形態在上述(B)步驟中,於纖維基材11的寬度方向尺寸之內側區域,即寬度方向上存在纖維基材11的區域,分別可將載體材料5a的絕緣樹脂層15a與纖維基材11、以及載體材料5b的絕緣樹脂層15b與纖維基材11予以接合。
又,纖維基材11的寬度方向尺寸之外側區域,即無存在纖維基材11的區域,可將載體材料5b的絕緣樹脂層15a面、與載體材料5b的 絕緣樹脂層15b面予以直接接合。此狀態示於圖3(2)。
並且,為了在減壓下實施該等的接合,即便在纖維基材11的內部、或載體材料5a、5b的絕緣樹脂層15a、15b與纖維基材11間之接合面等處殘存非填充部分,亦可將該等形成減壓孔隙或實質的真空孔隙,因而當在(B)步驟後的(C)步驟中,依樹脂的熔融溫度以上之溫度區域施行加熱處理時,便可輕易地使其消失。並且,在(C)步驟中,可防止空氣從寬度方向的周邊部侵入而形成新的孔隙。此狀態亦於圖3(3)。
又,載體材料5a、5b亦可使用具有寬度方向尺寸較大於纖維基材11的支撐基材13,且載體材料5a、5b中之其中一者,例如載體材料5a,係使用具有寬度方向尺寸較大於纖維基材11的絕緣樹脂層15a者,載體材料5b亦可使用具有寬度方向尺寸與纖維基材11相同的絕緣樹脂層15b者。
又,載體材料5a、5b亦可使用具有寬度方向尺寸與纖維基材11相同的絕緣樹脂層15a、15b者。
上述(B)步驟之後,亦可施行使用熱風乾燥裝置62依絕緣樹脂的熔融溫度以上之溫度施行加熱處理的(C)步驟。藉此,便可幾乎消除在減壓下施行接合步驟中所產生的減壓孔隙等。
施行加熱處理的其他方法並無特別的限定,可使用例如紅外線加熱裝置、加熱輥裝置、平板狀熱盤壓合裝置、熱循環加熱裝置、感應加熱裝置等能依既定溫度加熱的習知公知之加熱裝置而實施。該等之中,較佳係不會對上述經接合者作用實質地壓力的實施方法。
當使用熱風乾燥裝置、紅外線加熱裝置時,可在不致對上述經接合者作用實質地壓力的情況下實施。根據此項方法,因為不會使樹脂成分過度流動,便可更有效率地製造具有所需之絕緣層厚度、且該絕 緣層厚度具有高均勻性的預浸體。
又,當使用加熱輥裝置、平板狀熱盤壓合裝置時,可藉由對上述經接合者作用既定之壓力而實施。又,因為可將隨樹脂成分流動而作用於纖維基材的應力保持在最小限度,因而可將內部應變變為非常少。
進而,當樹脂成分熔融之際,因為不會作用實質地壓力,因而可實質地消除該步驟中發生壓痕不良之情形。
加熱溫度係依照形成樹脂層的樹脂種類或配方而異,並無特別的限定,較佳係設為所使用之熱硬化性樹脂熔融、且熱硬化性樹脂的硬化反應不會急遽進行的溫度域。
又,加熱處理的時間係依照所使用之熱硬化性樹脂的種類等而異,並無特別的限定,例如可藉由1~10分鐘處理而實施。
本實施形態的預浸體之製造方法,在上述(B)步驟或(C)步驟後,視需要可設有將依上述所獲得之預浸體連續施行捲取的步驟。藉此,可將預浸體形成卷狀物形態,可提升使用預浸體製造金屬覆蓋積層板100等之際的處置作業性。
又,上述方法以外的本實施形態預浸體之製造方法,可列舉:(2)將樹脂組成物溶解於溶劑中而調製樹脂清漆,再將樹脂清漆塗佈於纖維基材上的方法等。例如參考文獻1(日本專利特開2010-275337號公報)的段落0022~0041所記載之方法。以下參照圖4進行具體說明。
在具備有2個模具塗佈機的第1塗佈裝置1a與第2塗佈裝置1b之塗佈機中,依纖維基材3通過該2個模具塗佈機間的方式進行搬送,而對其雙面依每個單面分別塗佈樹脂清漆4。第1塗佈裝置1a與第2塗佈裝置1b係可使用同一模具塗佈機、亦可使用不同者。又, 如圖5所示,第1塗佈裝置1a與第2塗佈裝置1b亦可使用輥塗佈機。又,塗佈間距離L與前端重複距離D係如圖4及圖5所示,較佳係具有一定的距離,但亦可如圖6所示未具有一定的距離。
第1塗佈裝置1a與第2塗佈裝置1b分別具有塗佈前端部2,各個塗佈前端部2係朝纖維基材3的寬度方向細長地形成。並且,屬於第1塗佈裝置1a的塗佈前端部的第1塗佈前端部2a,係朝纖維基材3的一面突出,屬於第2塗佈裝置1b的塗佈前端部之第2塗佈前端部2b,係朝纖維基材3的另一面突出。藉此,當施行樹脂清漆4塗佈時,第1塗佈前端部2a係通過樹脂清漆4接觸到纖維基材3的一面,而第2塗佈前端部2b係通過樹脂清漆4接觸到纖維基材3的另一面。
從第1塗佈裝置1a與第2塗佈裝置1b所吐出之樹脂清漆4的每單位時間吐出量,係可為相同、亦可為不同。藉由使樹脂清漆每單位時間的吐出量不同,便可依照纖維基材3之一面與另一面分開個別控制所塗佈樹脂清漆4的厚度,可輕易地進行樹脂層之層厚調整。
利用乾燥機依既定溫度施行加熱,而使所塗佈樹脂清漆4的溶劑揮發,且使樹脂組成物呈半硬化,便製得預浸體。依此藉由僅將必要的樹脂量供應給纖維基材11,便可將作用於纖維基材11的應力保持在最小限度,而緩和預浸體內部所生成的應變。
再者,(2)將樹脂組成物溶解於溶劑中而調製成樹脂清漆,再將調樹脂清漆塗佈於纖維基材上的方法,所使用的材料與加工條件較理想係使用依照上述(1)將具有支撐基材的絕緣樹脂層施行層壓之方法,進行的預浸體之製造方法時之材料或加工條件。
又,樹脂清漆所使用的溶劑較佳係對樹脂組成物中的樹 脂成分呈良好之溶解性,但在不致構成不良影響的範圍內亦可使用不良溶劑。呈良好之溶解性的溶劑係可列舉例如:丙酮、甲乙酮、甲基異丁酮、環己酮、四氫呋喃、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲亞碸、乙二醇、賽珞蘇系、卡必醇系等。
樹脂清漆的固形份並無特別的限定,較佳係40質量%以上且80質量%以下、更佳係50質量%以上且70質量%以下。藉此,可更加提升樹脂清漆對纖維基材的含潤性。使樹脂組成物含潤於纖維基材中,並依既定溫度,例如80℃以上且200℃以下等施行乾燥便可獲得預浸體。
接著,針對使用依上述所獲得之預浸體的金屬覆蓋積層板100之製造方法進行說明。使用預浸體的金屬覆蓋積層板100之製造方法並無特別的限定,可例如下述。
從所獲得之預浸體剝離支撐基材後,再於預浸體外側的上下雙面或單面上重疊金屬箔103,使用層壓裝置或貝克勒裝置,於高真空條件下將該等施行接合,或直接在預浸體外側的上下雙面或單面上重疊金屬箔103。
接著,將在預浸體上已重疊金屬箔者利用真空壓合機施行加熱、加壓、或利用乾燥機施行加熱,便可獲得金屬覆蓋積層板100。
金屬箔103的厚度係例如1μm以上且35μm以下。若該金屬箔103的厚度在上述下限值以上,便可充分確保製造載體材料5a、5b時的機械強度。又,若厚度在上述上限值以下,便可輕易地加工形成細微之電路。
再者,當支撐基材係使用金屬箔時,可在支撐基材未剝離的狀態下,直接使用為金屬覆蓋積層板100。
構成金屬箔103的金屬係可列舉例如:銅及銅系合金、鋁及鋁系合金、銀及銀系合金、金及金系合金、鋅及鋅系合金、鎳及鎳系合金、錫及錫系合金、鐵及鐵系合金、Kovar(商標名)、42合金、恆範鋼或超恆範鋼等Fe-Ni系合金、W或Mo等。又,亦可使用具載體的電解銅箔等。
(金屬覆蓋積層板之構成材料)
以下,針對製造金屬覆蓋積層板100時所使用的各材料進行詳細說明。
(熱硬化性樹脂)
熱硬化性樹脂並無特別的限定,較佳係具有低線膨脹率及高彈性模數、且熱衝擊性之可靠度優異者。
又,熱硬化性樹脂的玻璃轉移溫度較佳係160℃以上且350℃以下、更佳係180℃以上且300℃以下。藉由使用具有此種玻璃轉移溫度的熱硬化性樹脂,便可獲得更加提升無鉛焊錫迴焊耐熱性的效果。
具體的熱硬化性樹脂係可列舉例如:酚系酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚A酚醛清漆樹脂等酚醛清漆型酚樹脂;未改質的酚醛樹脂、或經桐油、亞麻仁油、核桃油等改質的油改質酚醛樹脂等酚醛型酚樹脂等酚樹脂;雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚E型環氧樹脂、雙酚M型環氧樹脂、雙酚P型環氧樹脂、雙酚Z型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂;酚系酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂;聯苯型環氧樹脂、聯苯芳烷基型環氧樹脂、芳伸烷基型環氧樹脂、萘 型環氧樹脂、蒽型環氧樹脂、苯氧基型環氧樹脂、雙環戊二烯型環氧樹脂、降烯型環氧樹脂、金剛烷型環氧樹脂、茀型環氧樹脂等環氧樹脂;脲(尿素)樹脂、三聚氰胺樹脂等具有三環的樹脂;不飽和聚酯樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、酞酸二烯丙酯樹脂、聚矽氧樹脂、具有苯并環的樹脂、氰酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、苯環丁烯樹脂等。
可單獨使用該等中之1種,亦可併用2種以上具有不同重量平均分子量者,亦可1種或2種以上、與該等的預聚物併用。
該等之中,特佳係氰酸酯樹脂(包括氰酸酯樹脂的預聚物)。藉由使用氰酸酯樹脂,便可縮小絕緣層101的熱膨脹係數。進而,氰酸酯樹脂於電氣特性(低介電常數、低介電正切)、機械強度等均優異。
氰酸酯樹脂係可使用例如:使鹵化氰化合物與酚類進行反應者、或視需要利用加熱等方法進行預聚物化者等。具體係可列舉:酚醛清漆型氰酸酯樹脂、雙酚A型氰酸酯樹脂、雙酚E型氰酸酯樹脂、四甲基雙酚F型氰酸酯樹脂等雙酚型氰酸酯樹脂;由萘酚芳烷基型多元萘酚類、與鹵化氰進行反應而獲得的氰酸酯樹脂;雙環戊二烯型氰酸酯樹脂、聯苯烷基型氰酸酯樹脂等。該等之中較佳係酚醛清漆型氰酸酯樹脂。藉由使用酚醛清漆型氰酸酯樹脂,便可增加交聯密度、提升耐熱性。因此,可提升絕緣層101等的難燃性。
就此項理由而言,酚醛清漆型氰酸酯樹脂係可列舉經硬化反應後形成三環。進而,可認為其係酚醛清漆型氰酸酯樹脂結構上苯環的比例較高、較容易碳化的緣故。進而,即便絕緣樹脂層的厚度在0.6mm以下之情況,含有使酚醛清漆型氰酸酯樹脂硬化而製作之絕緣層101的金屬覆蓋積層板100,亦具有優異剛性。特別係因為此種 金屬覆蓋積層板100在加熱時的剛性優異,因而於半導體元件安裝時的可靠度亦優異。
酚醛清漆型氰酸酯樹脂係可使用例如下述一般式(1)所示者:
一般式(I)所示酚醛清漆型氰酸酯樹脂的平均重複單元n係任意的整數。n的下限並無特別的限定,較佳係1以上、更佳係2以上。若n在上述下限值以上,便可提升酚醛清漆型氰酸酯樹脂的耐熱性,且可抑制加熱時發生低量體脫離、揮發。又,n的上限並無特別的限定,較佳係10以下、更佳係7以下。若n在上述上限值以下,便可抑制熔融黏度提高,可抑制絕緣樹脂層的成形性降低。
又,氰酸酯樹脂較佳亦可使用下述一般式(II)所示之萘酚型氰酸酯樹脂。下述一般式(II)所示之萘酚型氰酸酯樹脂係由使α-萘酚或β-萘酚等萘酚類、與對伸茬二醇、α,α'-二甲氧基-對二甲苯、1,4-二(2-羥基-2-丙基)苯等進行反應而獲得的萘酚芳烷基樹脂,與氰酸進行縮合而獲得者。一般式(II)的n較佳係10以下。當n在10以下時,會有樹脂黏度不會變高、對纖維基材的含潤性良好、不致使作為金屬覆蓋積層板100的性能降低之傾向。又,合成時不易引發分子內聚合、提升水洗時的分液性、有可防止產量降低之傾向。
[化2] (式中,R係表示氫原子或甲基;n係表示1以上的整數。)
又,氰酸酯樹脂較佳亦可使用下述一般式(III)所示之雙環戊二烯型氰酸酯樹脂。下述一般式(III)所示之雙環戊二烯型氰酸酯樹脂,較佳係下述一般式(III)的n係0以上且8以下。當n在8以下時,樹脂黏度不會變高、對纖維基材的含潤性良好、可防止作為金屬覆蓋積層板100的性能降低。又,藉由使用雙環戊二烯型氰酸酯樹脂,低吸濕性及耐藥性均優異。
(n係表示0以上且8以下的整數。)
氰酸酯樹脂的重量平均分子量(Mw)之下限並無特別的限定,較佳係Mw500以上、更佳係Mw600以上。若Mw在上述下限值以上,當製作絕緣樹脂層時可抑制黏性的發生,可抑制絕緣樹脂層彼此間相接觸時發生相互附著、或發生樹脂轉印之情形。又,Mw的上限並無特別的限定,較佳係Mw4,500以下、更佳係Mw3,000以下。又,若Mw在上述上限值以下,便可抑制反應變快,作為印刷佈線基板時,可抑制發生成形不良、或層間剝離強度降低之情形。
氰酸酯樹脂等的Mw係例如可利用GPC(凝膠滲透色層分析儀、標準物質:聚苯乙烯換算)進行測定。
又,雖無特別的限定,氰酸酯樹脂係可單獨使用1種、 亦可併用2種以上具有不同Mw者,亦可1種或2種以上、與該等的預聚物併用。
樹脂組成物中所含的熱硬化性樹脂含有量,係只要配合其目的而適當調整便可,並無特別的限定,根據樹脂組成物全體,較佳係5質量%以上且90質量%以下、更佳係10質量%以上且80質量%以下、特佳係20質量%以上且50質量%以下。若熱硬化性樹脂含有量在上述下限值以上,便會提升操作性,使絕緣樹脂層的形成趨於容易。若熱硬化性樹脂的含有量在上述上限值以下,便會有提升絕緣樹脂層的強度或難燃性、或降低絕緣樹脂層的線膨脹係數而提升降低金屬覆蓋積層板100翹曲之效果的情況。
熱硬化性樹脂係除使用氰酸酯樹脂(特別係酚醛清漆型氰酸酯樹脂、萘酚型氰酸酯樹脂、雙環戊二烯型氰酸酯樹脂)之外,亦可使用環氧樹脂(實質上未含鹵原子)、亦可併用。環氧樹脂係可列舉:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚E型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚M型環氧樹脂、雙酚P型環氧樹脂、雙酚Z型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂;酚系酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂;聯苯型環氧樹脂、伸若基型環氧樹脂、聯苯芳烷基型環氧樹脂等芳伸烷型環氧樹脂;萘酚型環氧樹脂、萘二醇型環氧樹脂、雙官能基至四官能基環氧型萘樹脂、萘醚型環氧樹脂、聯萘型環氧樹脂、萘芳烷基型環氧樹脂等萘型環氧樹脂;蒽型環氧樹脂、苯氧基型環氧樹脂、雙環戊二烯型環氧樹脂、降烯型環氧樹脂、金剛烷型環氧樹脂、茀型環氧樹脂等。
環氧樹脂係可單獨使用該等中之1種、亦可併用2種以上具有不同重量平均分子量者,亦可1種或2種以上、與該等的預聚 物併用。
該等環氧樹脂之中特別較佳係芳伸烷型環氧樹脂。藉此可更加提升吸濕焊錫耐熱性及難燃性。
所謂「芳伸烷型環氧樹脂」係指重複單元中具有1個以上芳伸烷基的環氧樹脂。例如:伸茬基型環氧樹脂、聯苯二亞甲基型環氧樹脂等。該等之中較佳係聯苯二亞甲基型環氧樹脂。聯苯二亞甲基型環氧樹脂係可例如下述一般式(IV)所示:
上述一般式(IV)所示之聯苯二亞甲基型環氧樹脂的平均重複單元n係任意整數。n的下限並無特別的限定,較佳係1以上、更佳係2以上。若n在上述下限值以上,便可抑制聯苯二亞甲基型環氧樹脂的結晶化、提升對通用溶劑的溶解性,因而可使處理趨於容易。n的上限並無特別的限定,較佳係10以下、更佳係5以下。若n在上述上限值以下,便可提升樹脂的流動性、可抑制成形不良等情況發生。
上述以外的環氧樹脂較佳係使用具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂。藉此,可更加提升耐熱性、低熱膨脹性。
具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂係諸如:萘、蒽、菲、稠四苯、、芘、聯伸三苯、及四芬、其他具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂。具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂係複數芳香環可呈規則性排列,因而低熱膨脹性優異。又,因為玻璃轉移溫度亦高,因而耐熱性優異。進而,因為繰返結構的分子量較大,因而相較於習知酚醛清漆型環氧之下,難燃 性優異,藉由與氰酸酯樹脂組合便可改善氰酸酯樹脂弱點的脆弱性。因此,藉由與併用氰酸酯樹脂,而更加提高玻璃轉移溫度,便可使因應無鉛的安裝可靠度優異。
具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂係將由酚類化合物與甲醛類化合物、及縮合環芳香族烴化合物,所合成的酚醛清漆型酚樹脂予以環氧化者。
酚類化合物並無特別的限定,可列舉例如:酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚等甲酚類;2,3-二甲酚、2,4-二甲酚、2,5-二甲酚、2,6-二甲酚、3,4-二甲酚、3,5-二甲酚等二甲酚類;2,3,5-三甲基酚等三甲基酚類;鄰乙酚、間乙酚、對乙酚等乙酚類;異丙酚、丁基酚、第三丁基酚等烷基酚類;鄰苯基酚、間苯基酚、對苯基酚、兒茶酚、1,5-二羥基萘、1,6-二羥基萘、2,7-二羥基萘等萘二醇類;間苯二酚、兒茶酚、氫醌、五倍子酚、1,3,5-苯三酚等多元酚類;烷基間苯二酚、烷基兒茶酚、烷基氫醌等烷基多元酚類。該等之中,就成本面及賦予分解反應的效果而言,較佳係酚。
醛類化合物並無特別的限定,可列舉例如:甲醛、聚甲醛、三、乙醛、丙醛、聚縮醛、三氯乙醛、六亞甲四胺、糠醛、乙二醛、正丁醛、己醛、丙烯醛、苯甲醛、巴豆醛、敗脂醛、四甲醛、苯乙醛、鄰甲苯甲醛、水楊醛、二羥基苯甲醛、三羥基苯甲醛、4-羥基-3-甲氧基醛三聚甲醛等。
縮合環芳香族烴化合物並無特別的限定,可列舉例如:甲氧基萘、丁氧基萘等萘衍生物;甲氧基蒽等蒽衍生物;甲氧基菲等菲衍生物;其他尚可例如:稠四苯衍生物、衍生物、芘衍生物、衍生物聯伸三苯、及四芬衍生物等。
具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂並無特別的限定,可列舉例如:甲氧基萘改質鄰甲酚酚醛清漆環氧、丁氧基萘改質間/對甲酚酚醛清漆環氧、及甲氧基萘改質酚醛清漆環氧等。該等之中,較佳係具有下式(V)所示之縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂:
(式中,Ar係縮合環芳香族烴基;R係相互可為相同亦可為不同,從氫原子、碳數1以上且10以下的烴基或鹵元素、或苯基、苄基等芳基、以及含有環氧丙基醚的有機基之中選擇之基;n、p及q係1以上的整數;又,p、q值係依每個重複單元可為相同亦可為不同。)
(式(V)中的Ar係式(VI)中(Ar1)~(Ar4)所示的結構;式(VI)中的R係相互可為相同亦可為不同,從氫原子、碳數1以上且10以下的烴基或鹵元素、或苯基、苄基等芳基、以及含有環氧丙基醚的有機基之中選擇之基。)
進而,上述以外的環氧樹脂較佳係萘酚型環氧樹脂、萘二醇型環氧樹脂、雙官能基至四官能基環氧型萘樹脂、萘醚型環氧樹 脂等萘型環氧樹脂。藉此可更加提升耐熱性、低熱膨脹性。又,因為相較於苯環之下,萘環的π-π堆疊效應較高,因而特別係低熱膨脹性、低熱收縮性優異。進而,因為屬於多環結構,因而剛直效果較高,且因為玻璃轉移溫度特別高,因而迴焊前後的熱收縮變化較小。萘酚型環氧樹脂係可例如下述一般式(VII-1)所示,萘二醇型環氧樹脂係可例如下式(VII-2)所示,雙官能基至四官能基環氧型萘樹脂係可例如下式(VII-3)、(VII-4)、(VII-5)所示,萘醚型環氧樹脂係例如下述一般式(VII-6)所示。
(n係表示平均1以上且6以下的數值;R係表示環氧丙基、或碳數1以上且10以下的烴基。)
(式中,R1係表示氫原子或甲基;R2係表示各自獨立的氫原子、碳原子數1~4之烷基、或芳烷基、或萘基、或含有環氧丙基醚基的萘基;o及m分別係0~2的整數,且o或m中之任一者係1以上。)
環氧樹脂的含有量下限並無特別的限定,在樹脂組成物全體中,較佳係佔1質量%以上、更佳係2質量%以上。若含有量在上述下限值以上,便可提升氰酸酯樹脂的反應性,可提升所獲得製品的耐濕性。環氧樹脂的含有量上限並無特別的限定,較佳係55質量%以下、更佳係40質量%以下。若含有量在上述上限值以下,便可更加提升耐熱性。
環氧樹脂的重量平均分子量(Mw)下限並無特別的限定,較佳係Mw500以上、更佳係Mw800以上。若Mw在上述下限值以上,便可抑制樹脂層產生黏性。Mw的上限並無特別的限定,較佳係Mw20,000以下、更佳係Mw15,000以下。若Mw在上述上限值以下,當製作絕緣樹脂層製作時,可提升對纖維基材的含潤性,可獲得更均勻的製品。環氧樹脂的Mw係例如可利用GPC進行測定。
當熱硬化性樹脂係使用氰酸酯樹脂(特別係酚醛清漆型氰酸酯樹脂、萘酚型氰酸酯樹脂、雙環戊二烯型氰酸酯樹脂)、環氧樹脂(芳伸烷型環氧樹脂,特別係聯苯二亞甲基型環氧樹脂、具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂)時,進而較佳 係使用酚樹脂。酚樹脂係可列舉例如:酚醛清漆型酚樹脂、酚醛型酚樹脂、芳伸烷型酚樹脂等。酚樹脂係可單獨使用該等中之1種、亦可併用2種以上具有不同重量平均分子量者,亦可1種或2種以上、與該等的預聚物併用。該等之中,特佳係芳伸烷型酚樹脂。藉此可更加提升吸濕焊錫耐熱性。
芳伸烷型酚樹脂係可列舉例如:伸茬基型酚樹脂、聯苯二亞甲基型酚樹脂等。聯苯二亞甲基型酚樹脂係可例如下述一般式(VIII)所示:
上述一般式(VIII)所示聯苯二亞甲基型酚樹脂的重複單元n係可為任意整數。n的下限並無特別的限定,較佳係1以上、更佳係2以上。若n在上述下限值以上,便可更加提升耐熱性。又,重複單元n的上限並無特別的限定,較佳係12以下、更佳係8以下。又,若n在上述上限值以下,便提升與其他樹脂間之相溶性,可提升作業性。
藉由前述氰酸酯樹脂(特別係酚醛清漆型氰酸酯樹脂、萘酚型氰酸酯樹脂、雙環戊二烯型氰酸酯樹脂)、環氧樹脂(芳伸烷型環氧樹脂,特別係聯苯二亞甲基型環氧樹脂、具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂),與芳伸烷型酚樹脂的組合,便控制交聯密度,可輕易地控制反應性。
酚樹脂含有量的下限並無特別的限定,在樹脂組成物全體中較佳係佔1質量%以上、更佳係5質量%以上。若酚樹脂的含有量 在上述下限值以上,便可提升耐熱性。又,酚樹脂的含有量上限並無特別的限定,在樹脂組成物全體中較佳係佔55質量%以下、更佳係40質量%以下。若酚樹脂的含有量在上述上限值以下,便可提升低熱膨脹的特性。
酚樹脂的重量平均分子量(Mw)之下限並無特別的限定,較佳係Mw400以上、更佳係Mw500以上。若Mw在上述下限以上,便可抑制樹脂層發生黏性。又,酚樹脂的Mw之上限並無特別的限定,較佳係Mw18,000以下、更佳係Mw15,000以下。若Mw在上述上限以下,在樹脂層製作時便提升對纖維基材的含潤性,可獲得更均勻的製品。酚樹脂的Mw係例如可利用GPC進行測定。
進而,當使用氰酸酯樹脂(特別係酚醛清漆型氰酸酯樹脂、萘酚型氰酸酯樹脂、雙環戊二烯型氰酸酯樹脂)、與酚樹脂(芳伸烷型酚樹脂,特別係聯苯二亞甲基型酚樹脂)、及環氧樹脂(芳伸烷型環氧樹脂,特別係聯苯二亞甲基型環氧樹脂、具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂)的組合,於製作基板(特別係印刷佈線基板)時,可獲得特別優異的尺寸安定性。
又,樹脂組成物係可更進一步含有無機填充材。藉此即便將金屬覆蓋積層板100予以薄型化,仍可賦予更優異的機械強度。進而,可更加提升金屬覆蓋積層板100的低熱膨脹化。
(填充材)
填充材係可列舉例如:滑石、煅燒黏土、未煅燒黏土、雲母、玻璃等矽酸鹽;氧化鈦、氧化鋁、水鋁土、二氧化矽、熔融二氧化矽等氧化物;碳酸鈣、碳酸鎂、水滑石等碳酸鹽;氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣等氫氧化物;硫酸鋇、硫酸鈣、亞硫酸鈣等硫酸鹽或亞硫酸 鹽;硼酸鋅、偏硼酸鋇、硼酸鋁、硼酸鈣、硼酸鈉等硼酸鹽;氮化鋁、氮化硼、氮化矽、氮化碳等氮化物;鈦酸鍶、鈦酸鋇等鈦酸鹽等等。
填充材係可單獨使用該等中之1種、亦可併用2種以上。該等之中,特佳係二氧化矽,就低熱膨脹性優異的觀點而言,較佳係熔融二氧化矽(特別係球狀熔融二氧化矽)。熔融二氧化矽的形狀係有破碎狀及球狀。為確保對纖維基材的含潤性,且為能降低樹脂組成物的熔融黏度,可使用球狀二氧化矽等,並採用配合其目的之使用方法。
填充材的平均粒徑下限並無特別的限定,較佳係0.01μm以上、更佳係0.1μm以上。若填充材的粒徑在上述下限值以上,便可抑制清漆的黏度提高,可提高預浸體製作時的作業性。又,平均粒徑的上限並無特別的限定,較佳係5.0μm以下、更佳係2.0μm以下。若填充材的粒徑在上述上限值以下,便可抑制清漆中出現填充劑沉澱等現象,可獲得更均勻的樹脂層。又,當內層基板的導體電路之L/S低於20/20μm時,可抑制對佈線間的絕緣性造成之影響。
填充材的平均粒徑係例如利用雷射繞射式粒度分佈測定裝置(HORIBA製、LA-500),依體積基準測定粒子的粒度分佈,並將其中位直徑(d50)設為平均粒徑。
又,填充材並無特別的限定,可使用平均粒徑為單分散的填充材,亦可使用平均粒徑為多分散的填充材。進而,亦可併用1種或2種以上平均粒徑為單分散及/或多分散的填充材。
進而,填充材較佳係平均粒徑5.0μm以下的球狀二氧化矽(特別係球狀熔融二氧化矽)、更佳係平均粒徑0.01μm以上且2.0μm以下的球狀熔融二氧化矽。藉此可更加提升填充材的填充性。
又,本實施形態的樹脂組成物較佳係含有依照雷射繞射散射式粒度分佈測定法,所測得體積基準粒度分佈的中位直徑d50在100nm以下的奈米二氧化矽(特別係球狀奈米二氧化矽)。因為上述奈米二氧化矽可存在於粒徑較大的填充材間隙、或纖維基材的股束中,因而藉由含有奈米二氧化矽,便可更加提升填充材的填充性。
填充材的含有量並無特別的限定,在樹脂組成物全體中,較佳係20質量%以上且80質量%以下、更佳係30質量%以上且75質量%以下。若含有量在上述範圍內,特別可成為低熱膨脹、低吸水。
又,本實施形態所使用的樹脂組成物亦可摻合橡膠成分,可使用例如橡膠粒子。橡膠粒子的較佳例係可列舉例如:核殼型橡膠粒子、交聯丙烯腈-丁二烯橡膠粒子、交聯苯乙烯-丁二烯橡膠粒子、丙烯酸橡膠粒子、聚矽氧粒子等。
核殼型橡膠粒子係具有核層與殼層的橡膠粒子,例如:外層之殼層由玻璃狀聚合物構成、而內層之核層由橡膠狀聚合物構成的雙層結構;或者外層之殼層由玻璃狀聚合物構成、中間層由橡膠狀聚合物構成、核層由玻璃狀聚合物構成的3層結構者等。玻璃狀聚合物層係例如由甲基丙烯酸甲酯的聚合物等構成,橡膠狀聚合物層係例如由丙烯酸丁酯聚合物(丁基橡膠)等構成。核殼型橡膠粒子的具體例係可列舉例如:STAPHYLOID AC3832、AC3816N(商品名、Ganz Chemical公司製)、METABLEN KW-4426(商品名、三菱麗陽公司製)。交聯丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)粒子的具體例係可例如XER-91(平均粒徑0.5μm、JSR公司製)等。
交聯苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)粒子的具體例係可列舉例 如XSK-500(平均粒徑0.5μm、JSR公司製)等。丙烯酸橡膠粒子的具體例係可列舉例如:METABLEN W300A(平均粒徑0.1μm)、W450A(平均粒徑0.2μm)(三菱麗陽公司製)等。
聚矽氧粒子係在有由有機聚矽氧烷形成的橡膠彈性微粒子之前提下,並無特別的限定,可列舉例如:由聚矽氧橡膠(有機聚矽氧烷交聯彈性體)構成的微粒子;以及被由三次元交聯型主體的聚矽氧所被覆之由二次元交聯主體的聚矽氧構成的核心部之核殼結構粒子等。聚矽氧橡膠微粒子係可使用例如:KMP-605、KMP-600、KMP-597、KMP-594(信越化學公司製)、TORAYFIL® E-500、TORAYFIL® E-600(Toray‧Dow Corning公司製)等市售物。
橡膠粒子的含有量並無特別的限定,合計上述無機填充材根據樹脂組成物全體,較佳係含有20質量%以上且80質量%以下、更佳係30質量%以上且75質量%以下。若含有量在該範圍內,特別可形成低吸水。
(其他的添加劑)
此外,視需要在樹脂組成物中亦可適當摻合例如偶合劑、硬化促進劑、硬化劑、熱可塑性樹脂、有機填充材等添加劑。本實施形態所使用的樹脂組成物,可較佳地使用藉由使上述成分溶解及/或分散於有機溶劑等之中的液狀形態。
藉由偶合劑的使用,提升熱硬化性樹脂與填充材間之界面的濕潤性,可使樹脂組成物均勻定著於纖維基材上。因此,較佳係使用偶合劑,可改善耐熱性、特別係吸濕後的焊錫耐熱性。
偶合劑係只要屬於通常被當作偶合劑使用者便可使 用,具體而言較佳係從環氧矽烷偶合劑、陽離子矽烷偶合劑、胺基矽烷偶合劑、鈦酸酯系偶合劑及聚矽氧油型偶合劑之中選擇1種以上的偶合劑使用。藉此可提高與填充材界面間之濕潤性,因而可更加提升耐熱性。
偶合劑的添加量下限係依存於填充材的比表面積,因而並無特別的限定,相對於填充材100質量份,較佳係0.05質量份以上、更佳係0.1質量份以上。若偶合劑的含有量在上述下限值以上,便可充分被覆著填充材,可提升耐熱性。又,添加量的上限並無特別的限定,較佳係3質量份以下、更佳係2質量份以下。若含有量在上述上限值以下,便可抑制對反應造成的影響,並可抑制彎曲強度等之降低。
硬化促進劑係可使用公知者。可列舉例如:環烷酸鋅、環烷酸鈷、辛酸錫、辛酸鈷、辛酸鋅、雙乙醯丙酮鈷(II)、參乙醯丙酮鈷(III)等有機金屬鹽;三乙胺、三丁胺、二吖雙環[2,2,2]辛烷等三級胺類;2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-乙基咪唑、2-苯基-4-乙基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基咪唑、2-苯基-4,5-二羥基咪唑等咪唑類;酚、雙酚A、壬酚等酚化合物;醋酸、苯甲酸、水楊酸、對甲苯磺酸等有機酸等;鎓鹽化合物等、或其混合物。硬化促進劑係可包括該等的衍生物在內單獨使用1種、亦可包括該等的衍生物在內併用2種以上。
鎓鹽化合物並無特別的限定,可使用例如下述一般式(IX)所示之鎓鹽化合物。
(式中,P係表示磷原子;R1、R2、R3及R4分別係表示 取代或無取代之具有芳香環或雜環的有機基、或取代或無取代的脂肪族基,相互可為相同亦可為不同。A-係表示分子內具有至少1個以上能被釋放於分子外之質子的n(n≧1)價質子授體陰離子、或其錯陰離子。)
硬化促進劑的含有量下限並無特別的限定,較佳係佔樹脂組成物全體的0.005質量%以上、更佳係0.008質量%以上。若含有量在上述下限值以上,便可充分發揮促進硬化的效果。含有量上限並無特別的限定,較佳係佔樹脂組成物全體的5質量%以下、更佳係2質量%以下。若含有量在上述上限值以下,便可更加提升預浸體的保存性。
樹脂組成物亦可併用例如:苯氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚醚碸樹脂、聚酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂等熱可塑性樹脂;苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物等聚苯乙烯系熱可塑性彈性體;聚烯烴系熱可塑性彈性體、聚醯胺系彈性體、聚酯系彈性體等熱可塑性彈性體;聚丁二烯、環氧改質聚丁二烯、丙烯酸改質聚丁二烯、甲基丙烯酸改質聚丁二烯等二烯系彈性體。
苯氧樹脂係可列舉例如:具有雙酚骨架的苯氧樹脂、具有萘骨架的苯氧樹脂、具有蒽骨架的苯氧樹脂、具有聯苯骨架的苯氧樹脂等。又,亦可使用具有複數種該等骨架之結構的苯氧樹脂。
該等之中,苯氧樹脂較佳係使用具有聯苯骨架及雙酚S骨架的苯氧樹脂。藉此便可利用具有聯苯骨架的剛直性,而提高苯氧樹脂的玻璃轉移溫度,且藉由雙酚S骨架的存在,便可提升苯氧樹脂與金屬間之密接性。其結果可實現積層板的耐熱性之提升,且當製造 印刷佈線基板時可提升佈線層對積層板的密接性。又,苯氧樹脂較佳係使用具有雙酚A骨架及雙酚F骨架的苯氧樹脂。藉此,當印刷佈線基板製造時,可更加提升佈線層對積層板的密接性。
又,較佳亦可使用具有下述一般式(X)所示之雙酚苯乙酮結構的苯氧樹脂。
(式中,R1係相互可為相同亦可為不同,從氫原子、碳數1以上且10以下的烴基或鹵元素之中選擇的基;R2係從氫原子、碳數1以上且10以下的烴基或鹵元素之中選擇的基;R3係氫原子或碳數1以上且10以下的烴基;m係0以上且5以下的整數。)
因為含有雙酚苯乙酮結構的苯氧樹脂具有龐大的結構,因而溶劑溶解性、或與摻合的熱硬化性樹脂成分間之相溶性優異。又,因為可依低粗度形成均勻粗面,因而細微佈線形成性優異。
具有雙酚苯乙酮結構的苯氧樹脂係可依照使環氧樹脂與酚樹脂利用觸媒進行高分子量化的方法等公知之方法合成。
具有雙酚苯乙酮結構的苯氧樹脂亦可含有一般式(X)所示之雙酚苯乙酮結構以外的結構,該結構並無特別的限定,可列舉例如:雙酚A型、雙酚F型、雙酚S型、聯苯型、酚系酚醛清漆型、甲酚酚醛清漆型結構等。其中,含有聯苯型結構者的玻璃轉移溫度較高,故屬較佳。
含有雙酚苯乙酮結構的苯氧樹脂中,一般式(X)所示之雙 酚苯乙酮結構的含有量並無特別的限定,較佳係5莫耳%以上且95莫耳%以下、更佳係10莫耳%以上且85莫耳%以下、特佳係15莫耳%以上且75莫耳%以下。若含有量在上述下限值以上,便可充分發揮提升耐熱性、耐濕可靠度的效果。又,若含有量在上述上限值以下,便可提升溶劑溶解性。
苯氧樹脂的重量平均分子量(Mw)並無特別的限定,較佳係Mw5,000以上且100,000以下、更佳係10,000以上且70,000以下、特佳係20,000以上且50,000以下。若Mw在上述上限值以下,便可提升與其他樹脂間之相溶性、或對溶劑的溶解性。若在上述下限值以上,便可提升製膜性,並可抑制當使用於印刷佈線基板製造時不良情況之發生。
苯氧樹脂的含有量並無特別的限定,較佳係佔除填充材外的樹脂組成物之0.5質量%以上且40質量%以下、更佳係1質量%以上且20質量%以下。若含有量在上述下限值以上,便可抑制絕緣樹脂層的機械強度降低、或抑制與導體電路間之鍍敷密接性降低。若在上述上限值以下,便可抑制絕緣層的熱膨脹率增加,並可使耐熱性降低。
進而,在樹脂組成物中,視需要亦可添加諸如:顏料、染料、消泡劑、均染劑、紫外線吸收劑、發泡劑、抗氧化劑、難燃劑、離子捕捉劑等除上述成分以外的添加物。
顏料係可列舉例如:高嶺土、合成氧化鐵紅、鎘黃、鎳鈦黃、鍶黃、含氫氧化鉻、氧化鉻、鋁酸鈷、合成群青藍等無機顏料;酞花青等多環顏料、偶氮顏料等。
染料係可列舉例如:異吲哚啉酮、異吲哚啉、喹啉黃、、二酮吡咯并吡咯、苝、迫位酮、蒽醌、靛、、喹吖酮、苯 并咪唑酮、紫蒽酮、酞花青、甲亞胺等。
(纖維基材)
纖維基材並無特別的限定,可列舉例如:玻璃纖維布等玻璃纖維基材;聚苯并唑樹脂纖維、聚醯胺樹脂纖維、芳香族聚醯胺樹脂纖維、全芳香族聚醯胺樹脂纖維等聚醯胺系樹脂纖維基材;聚酯樹脂纖維、芳香族聚酯樹脂纖維、全芳香族聚酯樹脂纖維等聚酯系樹脂纖維基材;以聚醯亞胺樹脂纖維、氟樹脂纖維等為主成分構成的合成纖維基材;以牛皮紙、棉短絨紙、短棉絨、及牛皮紙漿的混抄紙等為主成分之紙基材等有機纖維基材等。該等之中,就強度、吸水率的觀點而言,特佳係玻璃纖維基材。又,藉由使用玻璃纖維基材,可更加減小絕緣層101的熱膨脹係數。
本實施形態所使用的玻璃纖維基材,較佳係基重(每1m2的纖維基材重量)為4g/m2以上且150g/m2以下、更佳係8g/m2以上且110g/m2以下、進而較佳係12g/m2以上且60g/m2以下、進而更佳係12g/m2以上且30g/m2以下、特佳係12g/m2以上且24g/m2以下。
若基重在上述上限值以下,便可提升纖維基材中的樹脂組成物之含潤性,並可抑制股束孔隙或絕緣可靠度降低情形之發生。又,可使利用碳酸氣體、UV、準分子等雷射進行貫穿孔之形成較為容易。又,若基重在上述下限值以上,便可提升玻璃纖維基材、預浸體的強度。其結果,可提升操作性、使預浸體製作較為容易,並可抑制基板翹曲的減少效果之降低。
上述玻璃纖維基材之中,特佳係線膨脹係數在6ppm/℃以下的玻璃纖維基材、更佳係3.5ppm/℃以下的玻璃纖維基材。藉由使用具有此種線膨脹係數的玻璃纖維基材,便可更加抑制本實施形態的 金屬覆蓋積層板100之翹曲之發生。
進而,構成本實施形態所使用玻璃纖維基材的材料之拉伸彈性模數,較佳係60GPa以上且100GPa以下、更佳係65GPa以上且95GPa以下、特佳係85GPa以上且95GPa以下。藉由使用具有此種拉伸彈性模數的纖維基材,可有效地抑制例如因半導體安裝時的迴焊熱而造成佈線板之變形,因而可更加提升電子零件的連接可靠度。
又,本實施形態所使用的纖維基材,1MHz下的介電常數較佳係3.8以上且7.0以下、更佳係3.8以上且6.8以下、特佳係3.8以上且5.5以下。藉由使用具有此種介電常數的纖維基材,便可更加降低金屬覆蓋積層板100的介電常數,適用於使用高速信號的半導體封裝。
具有如上述線膨脹係數、拉伸彈性模數及介電常數的玻璃纖維基材,較佳係使用由例如E玻璃、S玻璃、D玻璃、T玻璃、NE玻璃、UT玻璃、L玻璃及石英玻璃等所構成的玻璃纖維基材。
纖維基材的厚度並無特別的限定,較佳係5μm以上且150μm以下、更佳係10μm以上且100μm以下、特佳係12μm以上且60μm以下。藉由使用具有此種厚度的纖維基材,便可更加提升預浸體製造時的操作性,特別係翹曲減少效果較為明顯。
若纖維基材的厚度在上述上限值以下,便可提升纖維基材中的樹脂組成物之含潤性,可抑制股束孔隙或絕緣可靠度降低之發生。又,可使利用碳酸氣體、UV、準分子等雷射進行的貫穿孔之形成較為容易。又,若纖維基材的厚度在上述下限值以上,便可提升纖維基材或預浸體的強度。其結果,可提升操作性、使預浸體之製作較為容易,並可抑制基板翹曲的減少效果之降低。
又,纖維基材的使用片數並不僅侷限於一片,亦可重疊複數片薄纖維基材而使用。再者,當重疊複數片纖維基材而使用時,只要合計之厚度滿足上述之範圍便可。
又,本實施形態的絕緣層101中所含之纖維基材與填充材的合計,較佳係55質量%以上且90質量%以下、更佳係70質量%以上且85質量%以下。若纖維基材與填充材的合計滿足上述範圍,便可一邊取得樹脂對纖維基材的含潤性、成形性之均衡,一邊提高金屬覆蓋積層板100的剛性,更加減少安裝時的金屬覆蓋積層板100之翹曲。
(半導體封裝)
接著,針對本實施形態的半導體封裝200進行說明。
金屬覆蓋積層板100係可使用如圖7所示半導體封裝200。半導體封裝200的製造方法並無特別的限定,有例如以下的方法。
在金屬覆蓋積層板100中形成層間連接用的貫穿孔,再利用移除工法、半添加工法等製作佈線層。其後,視需要積層堆疊層(圖7中未圖示),並利用添加工法重複進行層間連接及電路形成的步驟。並且,視需要積層防焊層201,依照根據上述的方法進行電路形成,而獲得印刷佈線基板。此處,其中一部分或所有的堆疊層及防焊層係可含有纖維基材、亦可未含有。
接著,在防焊層201全面上塗佈光阻劑之後,去除其中一部分的光阻劑而露出其中一部分的防焊層201。再者,防焊層201亦可使用具有光阻機能的光阻劑。此情況,可省略光阻劑塗佈的步驟。接著,施行露出的防焊層之去除,而形成開口部209。
接著,藉由施行迴焊處理,而將半導體元件203經由焊錫凸塊207固接於屬於佈線圖案之一部分的連接端子205上。其後,將半導體元件203、焊錫凸塊207等利用密封材211施行密封,便獲得如圖7所示之半導體封裝200。
(半導體裝置)
接著,針對本實施形態的半導體裝置300進行說明。
半導體封裝200係可使用如圖8所示的半導體裝置300。半導體裝置300的製造方法並無特別的限定,有例如以下的方法。
首先,對所獲得半導體封裝200的防焊層201之開口部209供應焊錫膏,藉由施行迴焊處理而形成焊錫凸塊301。又,焊錫凸塊301亦可藉由將預先製作的焊錫球安裝於開口部209上而形成。
接著,藉由將安裝基板303的連接端子305與焊錫凸塊301相接合,而將半導體封裝200安裝於安裝基板303上,便獲得圖8所示之半導體裝置300。
如以上說明,根據本實施形態可提供翹曲減少的金屬覆蓋積層板100。特別係即便於厚度較薄之金屬覆蓋積層板100的情況下,亦可有效地抑制翹曲發生。並且,使用本實施形態的金屬覆蓋積層板100之印刷佈線基板,翹曲、尺寸安定性等機械特性、成形性均優異。因此,本實施形態的金屬覆蓋積層板100可較佳地使用於要求高密度化、高多層化的印刷佈線板等講求可靠度的用途。
本實施形態的金屬覆蓋積層板100,係在上述電路加工及後續的各項製程中均可減少翹曲之發生。又,本實施形態的半導體封裝200不易發生翹曲及龜裂,可薄型化。因此,含有半導體封裝200 的半導體裝置300可提升連接可靠度。
以上,針對本發明之實施形態進行說明,但該等僅為本發明的例示,亦可採用上述以外的各種構成。例如本實施形態係例示預浸體為單層的情況,亦可使用預浸體積層2層以上者製作金屬覆蓋積層板100。
亦可採取在本實施形態的金屬覆蓋積層板100上,進而積層堆疊層的構成。
[實施例]
以下,針對本發明利用實施例及比較例進行說明,但本發明並不僅侷限於該等。再者,實施例中,在無特別聲明之前提下,「部」係表示「質量份」。又,各個厚度係依平均膜厚表示。
實施例及比較例係使用以下的原料:
環氧樹脂A:聯苯芳烷基型酚醛清漆環氧樹脂(日本化藥公司製、NC-3000)
環氧樹脂B:聯苯芳烷基型環氧樹脂(日本化藥公司製、NC-3000FH)
環氧樹脂C:萘二醇二環氧丙基醚(DIC公司製、Epicron HP-4032D)
環氧樹脂D:萘醚型環氧樹脂(DIC公司製、Epicron HP-6000)
環氧樹脂E:橡膠改質環氧樹脂(Daicel化學工業公司製、PB-3600)
環氧樹脂F:聯苯芳烷基型環氧樹脂(日本化藥公司製、NC-3000H)
氰酸酯樹脂A:酚醛清漆型氰酸酯樹脂(LONZA Japan公司製、PRIMASET®PT-30)
氰酸酯樹脂B:一般式(11)所示之對二甲苯改質萘酚芳烷基型氰酸 酯樹脂(萘酚芳烷基型酚樹脂(東都化成公司製、「SN-485衍生物」)與氯化氰的反應物)
酚樹脂A:聯苯二亞甲基型酚樹脂(日本化藥公司製GPH-103)
胺化合物:4,4'-二胺基二苯基甲烷
雙馬來醯亞胺化合物(K.I化成工業公司製、BMI-70)
苯氧樹脂A:含雙酚苯乙酮結構的苯氧樹脂(三菱化學公司製、YX-6954BH30、固形份30重量%)
填充材A:球狀二氧化矽(Admatechs公司製、SO-25R、平均粒徑0.5μm)
填充材B:球狀二氧化矽(Admatechs公司製、SO-31R、平均粒徑1.0μm)
填充材C:奈米二氧化矽(Admatechs公司製、ADMANANO、KBM403E表面處理物、平均粒徑50nm)
填充材D:水鋁土(Nabaltec公司製、AOH-30)
填充材E:聚矽氧粒子(信越化學工業公司製、KMP-600、平均粒徑5μm)
偶合劑A:γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(Momentive Performance Materials公司製、A-187)
偶合劑B:N-苯基-γ-胺丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業公司製、KBM-573)
硬化促進劑A:屬於上述一般式(IX)的鎓鹽化合物之磷系觸媒(住友培科公司製、C05-MB)
硬化促進劑B:辛酸鋅
硬化促進劑C:2-乙基-4-甲基咪唑(四國化成公司製、2E4MZ)
(實施例)
使用以下的順序,製作本實施形態的金屬覆蓋積層板。
首先,針對預浸體的製造進行說明。所使用的樹脂清漆組成係如表1(固形物質量%)所示,所獲得之預浸體1~8具有的各層厚度示於表2。再者,表2、3所記載的「P1~P8」係指預浸體1~預浸體8,表2所記載的「Unitika」係指Unitika Glass Fiber公司製,所謂「日東紡」係指日東紡公司製。
(預浸體1) 1.樹脂組成物的清漆1之調製
使環氧樹脂A的聯苯芳烷基型酚醛清漆環氧樹脂(日本化藥公司製、NC-3000)11.0質量份、胺化合物的4,4'-二胺基二苯基甲烷3.5質量份、及雙馬來醯亞胺化合物的雙-(3-乙基-5-甲基-4-順丁烯二醯亞胺苯基)甲烷(K.I化成工業公司製、BMI-70)20.0質量份,溶解、分散於甲乙酮中。進而,添加填充材A的球狀二氧化矽(Admatechs公司製、SO-25R、平均粒徑0.5μm)20.0質量份、填充材D的水鋁土(Nabaltec公司製、AOH-30)45.0質量份、及偶合劑A的γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(Momentive Performance Materials公司製、A-187)0.5質量份,使用高速攪拌裝置攪拌30分鐘,調整為非揮發成分65質量%,而調製 成樹脂組成物的清漆1(樹脂清漆1)。
2.載體材料之製造
將樹脂清漆1,在屬於支撐基材的具載體箔之極薄銅箔(三井金屬礦業公司製、Myclocin Ex、1.5μm)上,使用模具塗佈機裝置依乾燥後的樹脂層厚度為30μm之方式進行塗佈,將其利用160℃乾燥裝置施行5分鐘乾燥,而獲得第一樹脂層用的具銅箔之樹脂薄片1A(載體材料1A)。
又,將樹脂清漆1在具載體箔的極薄銅箔(三井金屬礦業公司製、Myclocin Ex、1.5μm)上同樣地塗佈,依乾燥後的樹脂層厚度成30μm之方式,利用160℃乾燥機乾燥5分鐘,而獲得第二樹脂層用的具銅箔之樹脂薄片1B(載體材料1B)。
3.預浸體之製造 (預浸體1)
將第一樹脂層用的載體材料1A、及第二樹脂層用的載體材料1B,在玻璃纖維基材(厚度91μm、Unitika公司製E玻璃織布、E10T、IPC規格2116、線膨脹係數:5.5ppm/℃)的雙面上,依樹脂層相對向於纖維基材的方式配置,利用圖2所示之真空層壓裝置及熱風乾燥裝置含潤樹脂組成物,而獲得經積層銅箔的預浸體1。
具體而言,在玻璃纖維基材的雙面上,依位於玻璃纖維基材的寬度方向的中心之方式,分別重疊載體材料A及載體材料B,利用在從常壓減壓9.999×104Pa(約750Torr)以上的條件下,並設定層壓速度為2m/分、對玻璃纖維基材施加的張力為140N/m,使用100℃之 層壓輥施行接合。
此處,在玻璃纖維基材的寬度方向尺寸之內側區域,分別將載體材料1A及載體材料1B的樹脂層接合於玻璃纖維基材的雙面側,且在玻璃纖維基材的寬度方向尺寸之外側區域,將載體材料1A及載體材料1B的樹脂層彼此間予以接合。
接著,將上述接合者利用通過設定120℃的橫向搬送型熱風乾燥裝置內2分鐘,在未作用壓力的情況下施行加熱處理,而獲得預浸體1(P1)。
(預浸體2~4、8)
預浸體2~4係除樹脂清漆的種類、第一及第二樹脂層的厚度、及所使用之玻璃纖維基材、層壓速度、對玻璃纖維基材所施加的張力,改變為如表1及2所示之外,均與預浸體1同樣地進行製造。
(預浸體5)
預浸體5係除支撐基材為使用PET薄膜(聚對苯二甲酸乙二酯、帝人杜邦薄膜公司製PUREX、厚度36μm),且樹脂清漆的種類、第一及第二樹脂層的厚度、及所使用的玻璃纖維基材、層壓速度、對玻璃纖維基材所施加的張力,改變為如表1及2所示之外,均與預浸體1同樣地進行製造。
(預浸體6)
預浸體6係使用塗佈裝置,使樹脂清漆4含潤於玻璃纖維基材(厚度91μm、日東紡公司製T玻璃織布、WTX-116E、IPC規格2116T、 線膨脹係數:2.8ppm/℃)上,利用180℃加熱爐乾燥2分鐘,而製得100μm的預浸體。再者,塗佈速度、對玻璃纖維基材所施加的張力係依照表2的條件實施。
(預浸體7)
預浸體7係使用塗佈裝置,使樹脂清漆4含潤於玻璃纖維基材(厚度43μm、日東紡公司製T玻璃織布、WTX-1078、IPC規格1078T、線膨脹係數:2.8ppm/℃)上,利用180℃加熱爐乾燥2分鐘,而製得50μm的預浸體。再者,塗佈速度、對玻璃纖維基材所施加的張力係依照表2的條件實施。
(實施例1) 1.金屬覆蓋積層板之製造
將已積層銅箔的預浸體1夾置於平滑金屬板中,藉由依220℃、1.5MPa施行2小時加熱加壓成形,而獲得金屬覆蓋積層板。所獲得之具金屬箔的積層板之核層(由積層板構成的部分)厚度係0.10mm。
2.印刷佈線基板之製造
將依上述所獲得具金屬箔之積層板使用為核心基板,並在其雙面上利用半添加法製作已形成細微電路圖案(殘銅率70%、L/S=25/25μm)的內層電路基板。在其雙面上利用真空層壓積層具銅箔的樹脂薄片(載體材料1A)後,利用熱風乾燥裝置依220℃施行60分鐘加熱硬化。接著,剝離載體箔後,利用碳酸雷射形成盲介層孔(非貫通孔)。接著,將介層孔內於60℃膨潤液(Atotech Japan公司製、Swelling Dip Securiganth P)中浸漬5分鐘,進而於80℃過錳酸鉀水溶液(Atotech Japan公司製、Concentrate Compact CP)中浸漬10分鐘後,施行中和並施行粗化處理。
其經脫脂、賦予觸媒、活性化等步驟後,形成無電解鍍銅皮膜約0.5μm,並形成防電鍍層,將無電解鍍銅皮膜作為供電層而形成圖案電鍍銅20μm,施行L/S=25/25μm的細微電路加工。接著,利用熱風乾燥裝置依200℃施行60分鐘退火處理後,利用快速蝕刻去除供電層。
接著,積層防焊層,接著依露出半導體元件搭載墊等的方式施行曝光,接著施行顯影而呈開口。
最後,在從防焊層中露出的電路層上,形成由無電解鍍鎳層3μm、以及進而在其上面的無電解鍍金層0.1μm、接著為鍍焊層5μm構成的鍍敷層,將所獲得基板裁剪為14mm×14mm尺寸,而獲得半導體封裝用的印刷佈線基板。
3.半導體封裝之製造
在半導體封裝用的印刷佈線基板上,利用倒裝晶片接合器裝置依加熱壓接搭載著具有焊錫凸塊的半導體元件(TEG晶片、尺寸8mm×8mm、厚度100μm)。接著,利用IR迴焊爐熔融接合焊錫凸塊後,填充入液狀密封樹脂(住友培科公司製、CRP-X4800B),藉由使該液狀密封樹脂硬化而獲得半導體封裝。再者,液狀密封樹脂係依溫度150℃、120分鐘的條件硬化。又,半導體元件的焊錫凸塊係使用由Sn/Ag/Cu組成的無鉛焊錫而形成者。
(實施例2~4、6、比較例1)
除改變預浸體的種類之外,均與實施例1同樣地製造金屬覆蓋積層板及半導體封裝。
(實施例5)
在經剝離PET薄膜的2片預浸體5之雙面上,重疊極薄銅箔(三井金屬礦業公司製、Myclocin Ex、1.5μm),依220℃、3.0MPa施行2小時加熱加壓成形,而獲得金屬覆蓋積層板。所獲得之具金屬箔的積層板之核層(由積層板構成的部分)厚度係0.10mm。除使用表2的載體材料之外,均與實施例1同樣地製造半導體封裝。
(實施例7)
在2片預浸體7的雙面上,重疊極薄銅箔(三井金屬礦業公司製、Myclocin Ex、1.5μm),依220℃、3.0MPa施行2小時加熱加壓成形,而獲得金屬覆蓋積層板。所獲得之具金屬箔的積層板之核層(由積層板構成的部分)厚度係0.10mm。除使用表2的載體材料之外,均與實施例1同樣地製造半導體封裝。
針對由各實施例及比較例所獲得的金屬覆蓋積層板及半導體封裝,施行下述各項評價。各評價與評價方法係如下所示。所獲得之結果如表3所示。
(1)玻璃轉移溫度之測定
玻璃轉移溫度的測定係利用動態黏彈性測定(DMA)實施。
從所獲得積層板上切取8mm×40mm測試片,使用TA Instruments製DMA2980,依升溫速度5℃/min、頻率1Hz施行測定。再者,玻璃 轉移溫度係頻率1Hz下,tanδ呈最大值的溫度。
(2)線膨脹係數
切取由實施例所製作之金屬覆蓋積層板4mm×15mm的測試片,利用蝕刻液(三氯化鐵溶液、35℃)去除銅箔。接著,使用熱機械分析裝置TMA(TA Instruments公司製、Q400),依10℃/分的拉伸條件施行(1)從25℃至300℃的升溫步驟、以及(2)從300℃至25℃的降溫步驟,分別計算出升溫步驟從25℃至Tg範圍的線膨脹係數α 1、升溫步驟從Tg至300℃的線膨脹係數α 2、以及降溫步驟從300℃至25℃的線膨脹係數α 3
又,在施行線膨脹係數測定之同時,亦分別測定絕緣層的縱方向(x)及橫方向(y)之變形量,並從下式(1)與(2)分別計算出變形率C1及C2
C1=L1/L0 (1)
C2=L2/L0 (2)
此處,L0係絕緣層的基準長[(1)從25℃至300℃的升溫步驟中,25℃下的絕緣層長度],具體而言係表示上述測試片的一邊長度。又,L1係(2)從300℃至25℃的降溫步驟中,從25℃下的絕緣層基準長之變形量。L2係(1)從25℃至300℃的升溫步驟中從上述Tg下的絕緣層基準長L0之變形量、與(2)從300℃至25℃的降溫步驟中從上述Tg下的絕緣層基準長L0之變形量間的差。
(3)半導體封裝之翹曲量
半導體封裝的翹曲量係將晶片面放置於可加熱冷卻的腔上,於-50℃及125℃環境下,從BGA面測定基板(尺寸:14mm×14mm)上的13mm×13mm部分之翹曲量之變化。再者,樣品係使用由上述實施例 所製作的半導體封裝。各符號係如下:
◎:翹曲量之變化未滿150μm(良好)
○:翹曲量之變化在150μm以上且未滿350μm(實質上不會有問題)
×:翹曲量之變化達350μm以上
(4)個片翹曲量
將由實施例所製作的金屬覆蓋積層板中心附近裁剪350mm×350mm尺寸,利用蝕刻液剝離金屬箔後,依30mm間隔切成50mm×50mm尺寸,獲得合計12片的基板翹曲用樣品。所獲得之樣品的基板翹曲係使用可變溫的雷射三次元測定機(LS200-MT100MT50:T-Tec公司製),測定常溫(25℃)下的基板翹曲。
測定範圍係在48mm×48mm之範圍,朝基板其中一面照射雷射而施行測定,將距雷射頭的距離最遠處與最近處的差設為各片的翹曲量,並將各片的翹曲量之平均設為基板翹曲量。
◎:翹曲量之變化未滿85μm(良好)
○:翹曲量之變化在85μm以上且未滿150μm(實質上不會有問題)
×:翹曲量之變化達150μm以上
本申請案係以2012年3月14日所提出申請的日本專利申請案特願2012-056785為基礎主張優先權,其所揭示的全部內容均採入於本案中。
100‧‧‧金屬覆蓋積層板
101‧‧‧絕緣層
103‧‧‧金屬箔
105‧‧‧縱方向
107‧‧‧橫方向

Claims (13)

  1. 一種金屬覆蓋積層板,係在含有熱硬化性樹脂、填充材及纖維基材的絕緣層雙面上,設有金屬箔的金屬覆蓋積層板,其中,利用蝕刻去除該金屬覆蓋積層板雙面的上述金屬箔後,使用熱機械分析裝置,施行包括有:(1)從25℃至300℃的升溫步驟、(2)從300℃至25℃的降溫步驟之熱機械分析測定,上述絕緣層之面方向中,將上述升溫步驟從25℃起至Tg範圍內所算出的線膨脹係數設為α 1、將上述升溫步驟從Tg起至300℃範圍內所算出的線膨脹係數設為α 2、將上述降溫步驟從300℃起至25℃範圍內所算出的線膨脹係數設為α 3時,滿足α 3>α 1>α 2的條件;(此處,上述Tg係表示依照上述絕緣層的動態黏彈性測定(升溫速度5℃/min、頻率1Hz)所獲得的玻璃轉移溫度)。
  2. 如申請專利範圍第1項之金屬覆蓋積層板,其中,將上述熱機械分析測定前的上述絕緣層之基準長設為L0、將上述降溫步驟中在25℃的上述絕緣層從上述基準長的變形量設為L1時,依L1/L0所算出的變形率C1係50ppm以上且5000ppm以下。
  3. 如申請專利範圍第2項之金屬覆蓋積層板,其中,將該金屬覆蓋積 層板之縱方向的上述變形率C1設為C1x、將正交於上述縱方向的橫方向之上述變形率C1設為C1y時,(C1x-C1y)的絕對值係0ppm以上且1000ppm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之金屬覆蓋積層板,其中,將上述熱機械分析測定前的上述絕緣層之基準長設為L0、將上述升溫步驟中於上述Tg從上述L0的變形量、與上述降溫步驟中於上述Tg從上述L0的變形量間之差設為L2時,依L2/L0所算出的變形率C2係50ppm以上且2500ppm以下。
  5. 如申請專利範圍第4項之金屬覆蓋積層板,其中,將該金屬覆蓋積層板之縱方向的上述變形率C2設為C2x、將正交於上述縱方向的橫方向之上述變形率C2設為C2y時,(C2x-C2y)的絕對值係0ppm以上且500ppm以下。
  6. 如申請專利範圍第1項之金屬覆蓋積層板,其中,上述Tg係200℃以上且350℃以下。
  7. 如申請專利範圍第1項之金屬覆蓋積層板,其中,上述纖維基材係從由E玻璃、S玻璃、D玻璃、T玻璃、NE玻璃、UT玻璃、L玻璃及石英玻璃所構成群組中選擇之至少一種構成的玻璃纖維基材。
  8. 如申請專利範圍第7項之金屬覆蓋積層板,其中,構成上述玻璃纖維基材的材料之拉伸彈性模數係60GPa以上且100GPa以下。
  9. 如申請專利範圍第7項之金屬覆蓋積層板,其中,上述玻璃纖維基材的線膨脹係數係3.5ppm/℃以下。
  10. 如申請專利範圍第1項之金屬覆蓋積層板,其中,上述絕緣層的厚度係0.6mm以下。
  11. 一種印刷佈線基板,係將申請專利範圍第1至10項中任一項之金 屬覆蓋積層板施行電路加工而構成。
  12. 一種半導體封裝,係在申請專利範圍第11項之印刷佈線基板上搭載半導體元件而成。
  13. 一種半導體裝置,係含有申請專利範圍第12項之半導體封裝。
TW102108794A 2012-03-14 2013-03-13 金屬覆蓋積層板,印刷佈線基板,半導體封裝及半導體裝置 TWI568323B (zh)

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JP2012056785 2012-03-14

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