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JP2010215911A - 樹脂組成物、プリプレグ、積層板および半導体パッケージ - Google Patents

樹脂組成物、プリプレグ、積層板および半導体パッケージ Download PDF

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Abstract

【課題】 プリプレグにしたときに可撓性を有し、割れの発生を防止し得る樹脂組成物を提供することを課題とする。また、可撓性を有し、割れの発生を防止し得るプリプレグを提供すること、更にはプリプレグ中における樹脂組成物が未硬化であっても作業性に優れるプリプレグおよびこれを備えたプリント配線板等を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明の樹脂組成物は、基材に含浸させてシート状のプリプレグ１を形成するために用いる樹脂組成物であって、第１の熱硬化性樹脂と、第１の熱硬化性樹脂よりも重量平均分子量の低い第２の熱硬化性樹脂と、硬化剤と、充填剤とを含むものである。本発明のプリプレグ１は、上述の樹脂組成物をシート状基材１１に含浸してなる。本発明のプリント配線板は、上述のプリプレグ１に金属箔２３を積層し、加熱加圧成形してなる。本発明のパッケージ３は、金属箔を積層したプリプレグ３１にＩＣチップ３３を搭載してなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂組成物、プリプレグ、積層板および半導体パッケージに関する。
通常、プリント配線板等を構成するプリプレグは、エポキシ樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂ワニスをガラスクロス等の基材に含浸した後、加熱乾燥、反応する工程により得られる。次いでこのプリプレグを用いて、銅張り積層板やプリント配線板等が製造される。
プリプレグを構成する樹脂が未硬化の場合、プリプレグの表面がべた付くため（タックの発生）、作業性が低下するといった問題点を有していた。また、加熱加圧時に樹脂フローが大きくなり、成形性が低下するといった問題点を有していた。
そこで、一般にプリプレグは、上述の加熱反応する工程により、構成する熱硬化性樹脂を、半硬化の状態とすることで、プリプレグ表面のタックの発生を抑え、加熱加圧時のフローを制御している。
しかし、半硬化状態のプリプレグは、可撓性に欠け、割れ易いといった問題点を有していた。そのため、半硬化状態のプリプレグを直接回路加工することができなかった。
また、半硬化の樹脂と基材との接着強度が十分でない等の理由より、プリプレグを切断加工した際に、樹脂組成物や基材からなる粉が発生し、作業性が低下するといった問題点を有していた。更に、この粉が、積層のためにプリプレグを取り扱う場合にプリプレグから離脱して、銅箔等の金属箔や積層成形用の金属プレートに付着し、成形を終えた積層板やプリント配線板に、いわゆる打痕を生じさせるといった問題点を有していた。
したがって、未硬化の状態または半硬化の状態のプリプレグに直接回路加工等できる材料は存在しなかった。更には、未硬化の状態または半硬化の状態のプリプレグに回路加工等をするといった発想は存在しなかった。
本発明の目的は、プリプレグにしたときに可撓性を有し、割れの発生を防止し得る樹脂組成物を提供することである。
また、本発明の目的は、可撓性を有し、割れの発生を防止し得るプリプレグを提供することであり、更にはプリプレグ中における樹脂組成物が未硬化であっても作業性に優れるプリプレグおよびこれを備えた積層板、半導体パッケージを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、基材に含浸させてシート状のプリプレグを形成するために用いる樹脂組成物であって、第１の熱硬化性樹脂と、第１の熱硬化性樹脂よりも重量平均分子量の低い第２の熱硬化性樹脂と、硬化剤と、充填剤とを含むことを特徴とする。
また、本発明は、好ましくは、さらに、前記第１および第２の熱硬化性樹脂よりも吸湿性が低い樹脂を含む。
また、好ましくは、前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂またはシアネート樹脂である。
また、好ましくは、前記第１の熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、２，０００以上である。
また、好ましくは、前記第２の熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、１，５００以下である。
また、好ましくは、前記第１と第２の熱硬化性樹脂の少なくとも一方がシアネート樹脂を含む。
また、好ましくは、前記シアネート樹脂は、ノボラック型シアネート樹脂である。
また、好ましくは、前記第２の熱硬化性樹脂およびまたは硬化剤の少なくとも一方が常温で液状である。
また、好ましくは、前記充填剤は、粉末状の無機充填剤である。
また、好ましくは、前記充填剤は、シリカである。
また、好ましくは、前記充填剤は、粉末状であり、その平均粒径が２μｍ以下である。
また、好ましくは、前記充填剤の含有量は、樹脂組成物全体の４０〜８０重量％である。
また、本発明は、上記樹脂組成物を基材に含浸してなることを特徴とするプリプレグに関する。
この場合、好ましくは、前記プリプレグ中における前記樹脂組成物の反応率は、３０％以下である。
また、好ましくは、前記基材は、開繊加工されたガラス繊維基材である。
また、好ましくは、前記基材は、有機繊維で構成される不織布である。
また、好ましくは、前記プリプレグの少なくとも片面に金属箔が積層される。
また、本発明は、前記プリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなる積層板に関する。
また、本発明は、前記プリプレグにＩＣチップを搭載してなる半導体パッケージに関する。
本発明の上述したまたは他の目的、構成および効果は、図面を参照して行う以下の実施形態の説明からより明らかとなるであろう。
本発明におけるプリプレグの一例を模式的に示す断面図である。 本発明におけるプリプレグに金属箔を接合した場合の一例を模式的に示す断面図である。 本発明におけるパッケージの一例を模式的に示す側面図である。 試験結果を示す表１である。 試験結果を示す表２である。 試験結果を示す表３である。
以下、本発明の樹脂組成物、プリプレグ、積層板およびパッケージについて詳細に説明する。
本発明の樹脂組成物は、基材に含浸させてシート状のプリプレグを形成するために用いる樹脂組成物であって、第１の熱硬化性樹脂と、第１の熱硬化性樹脂よりも重量平均分子量の低い第２の熱硬化性樹脂と、硬化剤と、充填剤とを含むものである。
また、本発明のプリプレグは、上述の樹脂組成物を基材に含浸してなるものである。
また、本発明の積層板は、上述のプリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなるものである。
また、本発明のパッケージは、金属箔を積層したプリプレグにＩＣチップを搭載してなるものである。
以下、樹脂組成物について説明する。
本発明の樹脂組成物は、第１の熱硬化性樹脂と、第１の熱硬化性樹脂よりも重量平均分子量が低い第２の熱硬化性樹脂を含む。これにより、プリプレグに可撓性を付与することができる。また、プリプレグの割れの発生を防止することができる。従って、回路加工時の加工プロセス耐性に優れる。加工プロセス耐性とは、例えば材料搬送時の搬送ロールと抑えロール間での圧力により割れが発生しない事、回路エッチング時のエッチング液のシャワー圧力により割れが発生しない事等である。更に、プリプレグが可撓性を有することで連続的に巻き取り可能なプリプレグを得ることができる。
前記第１の熱硬化性樹脂（特に、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、２，０００以上が好ましく、特に２，２００〜１０，０００が好ましい。第１の熱硬化性樹脂の重量平均分子量が、前記上限値を超えると樹脂組成物をワニスにしたときの粘度が高くなり、基材への含浸性が低下する場合がある。また、前記下限値未満であると樹脂組成物のフローが大きくなりすぎる場合がある。
また、第１の熱硬化性樹脂の重量平均分子量が、前記範囲内であると、プリプレグ中における樹脂組成物が未硬化の状態でも、プリプレグ表面のタックの発生を防止することができる。タックの発生を防止できると、プリプレグ搬送時の作業性を向上することができる。
前記第２の熱硬化性樹脂（特に、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、１，５００以下が好ましく、特に２００〜１，３００が好ましい。第２の熱硬化性樹脂の重量平均分子量が前記上限値を超えると、プリプレグからの粉の発生を抑制する効果が低減する場合がある。前記下限値未満であると、フローが大きくなりすぎる場合がある。
また、第２の熱硬化性樹脂の重量平均分子量が前記範囲内であると、プリプレグの可撓性をより向上することができる。また、プリプレグからの粉の発生を抑制することができる。更に、樹脂組成物中への後述する充填剤の分散性を向上することもできる。
なお、熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、例えばゲルパーミエションクロマトグラフィーを用いたポリスチレン換算で測定することができる。
また、第１の熱硬化性樹脂（特にシアネート樹脂）は、特に限定されないが、常温で固形状であることが好ましい。これにより、プリプレグ中における樹脂組成物が未硬化の状態でも、プリプレグ表面のタックの発生を防止することができる。
前記第２の熱硬化性樹脂（特にシアネート樹脂）は、特に限定されないが、常温で液状であることが好ましい。これにより、プリプレグの可撓性をより向上できることに加え、プリプレグからの粉の発生を抑制することができる。
なお、液状とは、常温で流動性を示すものをいう。例えば、前記第２の熱硬化性樹脂の粘度は、特に限定されないが、５００Ｐａ・ｓ以下が好ましく、特に３００〜１Ｐａ・ｓが好ましい。前記粘度は、Ｅ型粘度計を用いて、温度２５℃、せん断速度０．５、１．０、２．５および５．０ｒｐｍの各条件で測定したものである。前記粘度は、前記各条件の中で、最も低い回転数で測定可能であった値を用いるものとする。
前記第１および第２の熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、ポリエステル樹脂またはシアネート樹脂などが挙げられる。これらの中でも、エポキシ樹脂および／またはシアネート樹脂が好ましい。
前記エポキシ樹脂の具体例としては、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、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂やレソルシノール型エポキシ樹脂等のフェノールベースのものや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとして変性されたエポキシ樹脂などを挙げることができる。
前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ることにより得ることができる。シアネート樹脂の具体例としては、例えばノボラック型シアネート樹脂、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。これらの中でも第１の熱硬化性樹脂樹脂と第２の熱硬化性樹脂の少なくとも一方が、シアネート樹脂（特にノボラック型シアネート樹脂）を含むことが好ましい（特に、ノボラック型シアネート樹脂を樹脂組成物全体の１０重量％以上含むことが好ましい）。これにより、プリプレグの耐熱性（ガラス転移温度、熱分解温度）を向上できる。またプリプレグの熱膨張係数（特に、プリプレグの厚さ方向の熱膨張係数）を低下することができる。プリプレグの厚さ方向の熱膨張係数が低下すると、多層プリント配線の応力歪みを軽減できる。更に、微細な層間接続部を有する多層プリント配線板においては、その接続信頼性を大幅に向上することができる。
また、前記第１と第２の熱硬化性樹脂は、異なる分子構造でも良いが、同じ分子構造であることが好ましい。これにより、分子量の異なるシアネート樹脂同士の相溶性を向上することができる。
また、前記第１および第２の熱硬化性樹脂としては、例えば式（Ｉ）で示されるノボラック型シアネート樹脂を使用することが好ましい。
Figure 2010215911
前記式（Ｉ）で示されるノボラック型シアネート樹脂を第１の熱硬化性樹脂として用いる場合、その重量平均分子量は、特に限定されないが、２，０００〜１０，０００が好ましく、特に２，２００〜３，５００が好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、プリプレグを構成する樹脂が未硬化状態でも、プリプレグ表面のタックの発生を有効に防止することができる。
また、前記式（Ｉ）で示されるノボラック型シアネート樹脂を第２の熱硬化性樹脂として用いる場合、重量平均分子量は、特に限定されないが、１，５００以下が好ましく、特に２００〜１，３００が好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、プリプレグの可撓性がより向上する。また、プリプレグからの粉の発生を抑制することができる。更に、樹脂組成物中への後述する充填剤の分散性を向上することもできる。
前記第１の熱硬化性樹脂（特にシアネート樹脂）の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の５〜２３重量％が好ましく、特に６〜１８重量％が好ましい。第１の熱硬化性樹脂の含有量が前記範囲内であると、プリプレグを構成する樹脂が未硬化の状態でも、プリプレグ表面のタックの発生を防止することができる。
また、前記第２の熱硬化性樹脂（特にシアネート樹脂）の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の２〜１５重量％が好ましく、特に４〜１０重量％が好ましい。第２の熱硬化性樹脂の含有量が前記範囲内であると、プリプレグに可撓性をより向上できることに加え、プリプレグからの粉の発生を抑制することができる。
本発明の樹脂組成物は、特に限定されないが、第１および第２の熱硬化性樹脂よりも吸湿性が低い樹脂を含むことが好ましい。これにより、プリプレグの耐湿性（特に、吸湿後の半田耐熱性）を向上することができる。
前記吸湿性が低い樹脂としては、例えば酸素原子（特に水酸基の型）の含有量が少ない樹脂（特に、酸素原子の含有量５重量％以下の樹脂）が好ましい。また、結晶化度、充填度が大きく、構成分子がＣ、Ｈ、Ｃｌ、Ｆのみからなるものが好ましい（但し、最近の環境保護の問題からハロゲン含有は避けた方が良い）。例えば、樹脂骨格にナフタレン骨格、ビフェニル骨格、シクロペンタジエン骨格から選ばれる１種以上が導入された樹脂を挙げることができる。具体的には、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等を挙げることができる。
また、前記第１および／または第２の熱硬化性樹脂にシアネート樹脂を用いる場合、そのシアネート樹脂との反応性を考慮すれば、前記吸湿性が低い樹脂としては、エポキシ樹脂（特にアラルキル型エポキシ樹脂）が好ましい。これにより、耐湿性を特に向上することができる。また、アラルキル型エポキシ樹脂の中でもビフェニル型エポキシ樹脂が、特に好ましい。これにより、耐湿性を向上する効果に加え、良好な耐熱性を得ることができる。
前記第１および第２の熱硬化性樹脂にシアネート樹脂を用いず、例えば前記第１および第２の熱硬化性樹脂に前記の吸湿性が低いエポキシ樹脂を用いる場合、新たに前記吸湿性が低い樹脂を配合しなくとも良い。
前記吸湿性の低い樹脂の含有量は、樹脂組成物全体の２０重量％以下が好ましく、特に１０〜１８重量％が好ましい。これにより、耐熱性、低膨張性との耐湿性とのバランスに優れる。また、ノンハロゲンでの難燃化を図ることができる。
本発明の樹脂組成物は、硬化剤を含む。これにより、熱硬化性樹脂の架橋密度を制御することができる。
前記熱硬化性樹脂として、シアネート樹脂を用いる場合、前記硬化剤としては、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−メチルイミダゾール、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、フェノール樹脂および有機酸等が挙げられる。これらを単独またはこれらの混合物として用いることができる。これらの中でもフェノール樹脂（特に、フェノールノボラック樹脂）が好ましい。
前記熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いる場合、前記硬化剤としては、例えばトリエチルアミン、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−メチルイミダゾール、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、フェノール樹脂および有機酸等を挙げることができる。これらを単独またはこれらの混合物として用いることができる。
前記硬化剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の０．０１〜５重量％が好ましく、特に０．０５〜３重量％が好ましい。硬化剤の含有量が前記範囲内であると、良好な耐湿性、耐熱性を得ることができる。
また、前記吸湿性の低い樹脂を含有し、その硬化剤としても作用する場合の硬化剤の含有量は、前記吸湿性の低い樹脂官能基当量の５０〜１００％官能基当量が好ましく、かつ樹脂組成物全体の１５重量％以下が好ましい。硬化剤の含有量が前記範囲内であると、良好な耐湿性、耐熱性を得ることができる。
また、前記吸湿性の低い樹脂の硬化剤としても作用する硬化剤は、特に限定されないが、常温で液状のものを使用することができる。
本発明の樹脂組成物は、充填剤を含む。これにより、プリプレグを未硬化の状態で成形した場合のフローを制御することができる。フローを制御することができると、本発明のプリプレグを積層板等に成形する際の成形性を向上することができる。
前記充填剤は、特に限定されないが、粉末状のものが好ましく、特に粉末状の無機充填剤が好ましい。これにより、樹脂組成物の流動性をより制御できる。また、プリプレグをより低熱膨張化することができる。
前記充填剤としては、例えばタルク、クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、アルミナ、シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物等を挙げることができる。これらの中でもシリカ等の酸化物が好ましい。これにより、プリプレグをより低熱膨張化（特にプリプレグの厚さ方向の熱膨張係数を低下できる）することができる。
また、シリカの中でも溶融シリカが好ましい。更に、シリカの形状は破砕状、球状があるが、ガラス基材への含浸性を確保するなど、樹脂組成物の溶融粘度を下げるためには球状が好ましい。これにより、充填効率を向上し、プリプレグをより低熱膨張化することができる。
また、前記充填剤の平均粒径は、特に限定されないが、２μｍ以下が好ましく、特に０．２〜１μｍが好ましい。充填剤の平均粒径が前記範囲内であると、チキソ性の付与に加え、樹脂の流動性をより良好に制御することができる。
前記充填剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の４０〜８０重量％が好ましく、特に５０〜７０重量％が好ましい。充填剤の含有量が前記範囲内であると、樹脂組成物にチキソ性を付与することできる。樹脂組成物にチキソ性が付与されると、プリプレグをプレス成形する際に、フローを制御することができる。
次に、本発明のプリプレグについて説明する。
本発明のプリプレグ１は、上述の樹脂組成物を基材に含浸させてシート状になっているものである。これにより、可撓性に優れたプリプレグを得ることができる。また、割れの発生し難いプリプレグを得ることができる。
プリプレグは、例えば図１に示すように、シート状基材１１と樹脂組成物１２から構成されているものである。
前記基材としては、例えばガラス織布、ガラス不繊布、ガラスペーパー等のガラス繊維基材、紙（パルプ）、アラミド、ポリエステル、フッ素樹脂等の有機繊維からなる織布や不織布、金属繊維、カーボン繊維、鉱物繊維等からなる織布、不織布、マット類等が挙げられる。これらの基材は単独又は混合して使用してもよい。これらの中でも有機繊維で構成される不織布が好ましい。これにより、レーザービア加工性を向上することができる。
また、ガラス繊維基材の中でも開繊加工されたものが好ましい。これにより、レーザービア加工性を向上することができる。
開繊加工とは、タテ糸及びヨコ糸ともに隣り合う糸同士が実質的に隙間なく配列されたものをいう。
前記樹脂組成物を前記基材に含浸させる方法は、例えば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、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、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、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。
前記樹脂ワニスに用いられる溶媒は、前記樹脂組成物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、例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
前記樹脂ワニスの固形分は、特に限定されないが、前記樹脂組成物の固形分４０〜８０重量％が好ましく、特に５０〜７０重量％が好ましい。これにより、樹脂ワニスの基材への含浸性を更に向上できる。
また、前記プリプレグを、従来のプリプレグ同様にプリプレグを構成する樹脂を加熱硬化させて使用することもできるが、その樹脂が未硬化の状態でも使用することができる。更には、硬化と未硬化との間における任意の半硬化の状態でも使用することができる。具体的には、プリプレグを構成する樹脂が未硬化の状態を維持したまま金属箔を積層し、回路形成することができる。
前記プリプレグ中における樹脂組成物の反応率は、特に限定されないが、反応率３０％以下が好ましく、特に反応率０．１〜２０％が好ましい。これにより、上述の効果に加え、粉の発生を防止することができる。なお、従来のプリプレグは、反応率が６０〜８０％程度であり、可撓性に欠け、粉の発生等の問題点を有していた。本発明は、プリプレグに可撓性を付与することで、プリプレグを構成する樹脂が未硬化または反応率が低い状態で使用することを可能としたものである。
前記反応率は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により求めることができる。すなわち、未反応の樹脂組成物と、プリプレグ中における樹脂組成物の双方についてＤＳＣの反応による発熱ピークの面積を比較することにより、次式（Ｉ）により求めることができる。なお、測定は昇温速度１０℃／分、窒素雰囲気下で行うことができる。
反応率（％）＝（１−プリプレグ中における樹脂組成物の反応ピークの面積／未反応の樹脂組成物の反応ピーク面積）×１００（Ｉ）
未反応の樹脂組成物の発熱ピークは、本発明の樹脂組成物からなるワニスを基材に含浸し、４０℃で１０分風乾後、４０℃、１ｋＰａの真空下、１時間で、溶剤を除去したものをサンプルとして用いて測定した。
次に、前記プリプレグの少なくとも片面に金属箔を積層して得られるプリプレグ（金属箔付きプリプレグ）について説明する。
金属箔付きプリプレグ２は、例えば図２に示すようにシート状基材２１と樹脂組成物２２から構成されているプリプレグの片面に金属箔２３が積層されている。
前記金属箔付きプリプレグ中の樹脂組成物の反応率は、特に限定されないが、樹脂組成物が未硬化または樹脂組成物の反応率３０％以下が好ましく、特に反応率０．１〜２０％が好ましい。これにより、プリプレグの状態で回路加工することができる。更に、レーザービア加工性を向上することもできる。
前記金属箔を構成する金属としては、例えば銅または銅系合金、アルミまたはアルミ系合金等を挙げることができる。金属箔の厚さは、３〜７０μｍが好ましく、特に１２〜３５μｍが好ましい。
また、前記金属箔は、プリプレグの両面に積層されても構わない。
次に、本発明の積層板について説明する。
本発明のプリント配線板は、上述のプリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなるものである。
プリプレグ１枚のときは、その上下両面もしくは片面に金属箔あるいはフィルムを重ねる。
また、プリプレグを２枚以上積層することもできる。プリプレグ２枚以上積層するときは、積層したプリプレグの最も外側の上下両面もしくは片面に金属箔あるいはフィルムを重ねる。
次に、プリプレグと金属箔等とを重ねたものを加熱、加圧することで積層板を得ることができる。
前記加熱する温度は、特に限定されないが、１２０〜２２０℃が好ましく、特に１５０〜２００℃が好ましい。
また、前記加圧する圧力は、特に限定されないが、２〜５ＭＰａが好ましく、特に２．５〜４ＭＰａが好ましい。
次に、本発明の半導体パッケージについて説明する。
本発明の半導体パッケージは、前記金属箔付きプリプレグにＩＣチップを搭載してなるものである。
本発明の半導体パッケージ３は、例えば図３に示すように回路加工された金属箔付きプリプレグ３１と、ソルダーレジスト層３２と、ＩＣチップ３３とを有するものである。
前記回路加工されたプリプレグ３１は、例えば図２の金属箔付きプリプレグ２に対し回路加工（その他の処理を含む）を施すことにより得ることができる。金属箔付きプリプレグ２は、例えば金属箔２３面へのエッチングレジスト層の形成→所定の形状を有する回路パターンの露光→エッチングレジスト層の現像→現像されたエッチングレジスト層をマスクする金属箔２３のエッチング→レジスト層（マスク）の除去等の工程を経て回路加工される。
前記ソルダーレジスト層３２は、回路加工されたプリプレグ３１の回路３４面側に形成される。ソルダーレジスト層３２は、レジスト層の露光、現像および硬化という工程を経て半田ボール３５接合用のランド３６が形成される。
また、回路加工されたプリプレグ３１は、樹脂面側からレーザー等を用いてビア加工することにより、ビア孔３７が形成される。このようにして、インターポーザを得ることができる。なお、ランド３６およびビア孔３７によって露出している回路の接続信頼性を維持するために、ランド３６およびビア孔３７内にそれぞれ金メッキ処理を行うことが好ましい。
前記ＩＣチップ３３は、ソルダーレジスト層３２を有する回路加工されたプリプレグ３１の樹脂面に搭載される。この際、ＩＣチップ３３と回路３４とを、前記ビア孔３７においてバンプ３８にて接合する。このようにして、半導体パッケージ３を得ることができる。
そして、半導体パッケージ３のランド３６に、半田ボール３５を形成する。半導体パッケージ３は、半田ボール３５で図示しないプリント板と接合される。
なお、本発明のプリプレグは、上述の回路加工およびそれ以後の各プロセスにおいても充分な加工プロセス耐性を有しているものである。従って、このようなパッケージの組み立て作業に際してもプリプレグの割れ、粉の発生等の不都合が生じないものである。
前記金属箔付きプリプレグを構成する樹脂は、未硬化または反応率３０％以下が好ましく、特に反応率０．１〜２０％が好ましい。これにより、ＩＣチップと金属箔付きプリプレグとを接着剤を用いることなく接合・封止することができる。
また、前述の方法で得られた半導体パッケージは、薄くしても割れが発生し難いため、薄型化が可能なものである。さらに、薄型化が可能となることにより、配線距離を短くすることができるので高速動作が可能となるものである。
以下、本発明を実施例および比較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。まず、本発明のプリプレグ（金属箔付きプリプレグ）の実施例について説明する。
（実施例１）
(1)樹脂ワニスの調製
第１の熱硬化性樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂（ロンザジャパン株式会社製、プリマセット ＰＴ−６０ 重量平均分子量２，３００）１０重量部（以下、部と略す）、第２の熱硬化性樹脂樹脂として、ノボラック型シアネート樹脂（ロンザジャパン株式会社製、プリマセット ＰＴ−３０ 重量平均分子量１，３００）１０部、吸湿性の低い樹脂として、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製、ＮＣ−３０００ＳＨ）１２部、硬化剤として、ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂（明和化成株式会社製、ＭＥＨ−７８５１−３Ｈ）８部、充填材として、平均粒径０．３μｍの球状溶融シリカＳＦＰ−１０Ｘ （電気化学工業株式会社製）６０部を添加し、メチルエチルケトン５０部に常温で溶解し、高速攪拌機で１０分間攪拌して樹脂ワニスを得た。
(2)プリプレグの作製
上述の樹脂ワニスをガラス繊維基材（厚さ９０μｍ、日東紡績製、ＷＥＡ−１０７８Ｓ）に含浸し、１２０℃の加熱炉で２分乾燥してプリプレグを得た。なお、得られたプリプレグ中の樹脂組成物の反応率は、５％であった。
(3)金属箔付きプリプレグの作製
上述のプリプレグに銅箔（古河サーキットホイル社製、ＧＴＳ、厚さ１８μｍ）を圧力２.５ＭＰａ、温度１２０℃で１５分加熱加圧成形を行い、絶縁層の厚さ１００μｍの金属箔付きプリプレグを得た。なお、得られたプリプレグ中の樹脂組成物の反応率は、５％のままであった。
（実施例２）
第１の熱硬化性樹脂を１３部、第２の熱硬化性樹脂１３部、吸湿性の低い樹脂を８部、硬化剤を６部とした以外は、実施例１と同様に行った。
（実施例３）
プリプレグ作製時に乾燥温度１６０℃にして、プリプレグ中の樹脂組成物の反応率を２０％にした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例４）
プリプレグ作製時に乾燥温度１７０℃にして、プリプレグ中の樹脂組成物の反応率を３０％にした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例５）
第１の熱硬化性樹脂として、プリマセットＰＴ−６０を２００℃で１５分加熱処理したプリマセットＰＴ−６０Ａ（重量平均分子量６，０００）を用いた以外は、実施例１と同様に行った。
（実施例６）
第２の熱硬化性樹脂として、ビスＥ型シアネート樹脂（ロンザジャパン株式会社製、ＬＡＣＹ）を用いた以外は実施例１と同様にした。
（実施例７）
第１の熱硬化性樹脂の含有量を１８．５部とし、第２の熱硬化性樹脂の含有量を１．５部とした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例８）
第１の熱硬化性樹脂の含有量を５部とし、第２の熱硬化性樹脂の含有量を１５部とした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例９）
吸湿性が低い樹脂として、ノルボルネン系樹脂（ＪＳＲ社製、アートン）を用いた以外は実施例１と同様にした。
（実施例１０）
第１の熱硬化性樹脂を１５部、第２の熱硬化性樹脂を１５部、吸湿性が低い樹脂を６部、硬化剤を４部とした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１１）
硬化剤として、フェノールノボラック樹脂（住友ベークライト社製、ＰＲ−５１７１４）を用いた以外は実施例１と同様にした。
（実施例１２）
充填材として、平均粒径４．４μｍのシリカ（電気化学工業株式会社製、ＦＢ−５ＳＤＸ）を用いた以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１３）
充填材として、平均粒径０．７μｍのアルミナ（アドマテックス（株）製 ＡＯ−８０２）を用いた以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１４）
第１の熱硬化性樹脂を１４部、第２の熱硬化性樹脂を１４部、吸湿性が低い樹脂を１７部、硬化剤を１１部、充填剤を４４部とした以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１５）
ガラス繊維基材に変えて有機不織布（アラミド、王子製紙社製、ＡＰＴ-７２）を用いた以外は、実施例１と同様にした。
（実施例１６）
第１の熱硬化性樹脂としてビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製、ＮＣ−３０００ＳＨ）２２部、第２の熱硬化性樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製ＥＰ８３０）１０部を用いた以外は、実施例１と同様にした。
（比較例１）
第２の熱硬化性樹脂を用いずに、第１の熱硬化性樹脂を２０部とした以外は、実施例１と同様にした。
（比較例２）
第１の熱硬化性樹脂を用いずに、第２の熱硬化性樹脂を２０部とした以外は、実施例１と同様にした。
（比較例３）
充填材を用いずに、第１の熱硬化性樹脂を２５部、第２の熱硬化性樹脂を２５部、吸湿性の低い樹脂を３０部、硬化剤を２０部とした以外は、実施例１と同様にした。
（比較例４）
硬化剤を用いずに、第１の熱硬化性樹脂を１０部、第２の熱硬化性樹脂を１０部、吸湿性の低い樹脂を２０部とした以外は、実施例１と同様にした。
上述の実施例および比較例で得られた金属箔付きプリプレグについて、次の評価を行った。評価項目と内容と共に以下に示す。得られた結果を図４として添付した表１に示す。
(1)可撓性
可撓性は、プリプレグを１５０ｍｍ×５０ｍｍに切り出し、φ１０ｍｍの円柱に巻き付け５秒間維持し、その後の状態を目視で観察した。表中で○は、異常のないものを示す。△は、白化するが実用可能なレベルを示す。×は、クラック、剥がれの発生があったものを示す。
(2)タックの有無
タックの有無は、プリプレグを各温度での指触で評価した。表中で○は、５０℃でタックのないものを示す。△は、３０℃でタックのないものを示す。×は、３０℃でタックのあったものを示す。
(3)粉の発生の有無
粉の発生の有無は、５０ｍｍ×５０ｍｍのプリプレグを折り曲げて目視で評価した。表中で○は、３０℃以下で折り曲げて粉の発生が無いことを示す。△は、５０℃で折り曲げて粉の発生が無いことを示す。×は、５０℃で折り曲げて粉の発生が有ることを示す。
(4)フロー
フローは、１００ｃｍ２の円状に切り出したプリプレグを８枚重ね、１７０℃、３ＭＰａで５分間プレスした際に、プレス前のプリプレグに対してはみ出した樹脂組成物の重量で評価した。
(5)レーザービア加工性
レーザービア加工性は、金属箔を積層したプリプレグをＣＯ２レーザーで１００μｍの穴を開け、その断面を電子顕微鏡で観察して評価した。表中で○は、剥離、クラック無しを示す。△は、ビア周辺に白化あるが実用可能レベルを示す。×は、剥離、クラック有りを示す。
図４として添付した表１に示すように、実施例１〜１６のプリプレグは、可撓性に優れていた。
また、実施例１〜５、７、９〜１３および１５、１６のプリプレグは、特にタックが少ないものであった。
また、実施例１〜３、５、６および８〜１６のプリプレグは、特に粉落ちの発生が少なくっていた。
また、実施例１５、１６はレーザービア加工性にも特に優れていた。
次に、積層板の実施例および比較例について詳細に説明する。
積層板の作製
（実施例１ａ〜１６ａ）
上述の実施例１〜１６で得られた金属箔を積層する前のプリプレグを各々８枚重ね、上下に厚さ１８μｍの電解銅箔（古河サーキットフォイル社製 ＧＴＳ）を重ねて、常温から３℃／分で昇温、２００℃で９０分、圧力２.５ＭＰａで加熱加圧成形を行い、厚さ０.８ｍｍの積層板を得た。
（比較例１ａ〜４ａ）
上述の比較例１ａ〜４ａで得られた金属箔を積層する前のプリプレグを各々８枚重ね、上下に厚さ１８μｍの電解銅箔（古河サーキットフォイル社製 ＧＴＳ）を重ねて、常温から３℃／分で昇温、２００℃で９０分、圧力２.５ＭＰａで加熱加圧成形を行い、厚さ０.８ｍｍの積層板を得た。
上述の実施例および比較例で得られた積層板について、次の評価を行った。評価項目と内容と共に以下に示す。得られた結果を図５として添付した表２に示す。
(1)難燃性
上述の積層板をエッチング処理することにより、金属箔を除去して得られたサンプルをＵＬ−９４に従い垂直法で測定した。
(2)耐吸湿耐熱性
積層板から５０ｍｍ×５０ｍｍに切り出し、ＪＩＳ６４８１に従い裏面、及び、表半面の銅箔をエッチングしてテストピースを作製した。１２１℃のプレッシャークッカーで処理した後、２６０℃のはんだ槽に銅箔面を下にして浮かべた。そしてフクレが発生する時間を計測した。
(3)熱膨張係数
積層板の銅箔をエッチングし、２ｍｍ×２ｍｍのテストピースを切り出し、ＴＭＡを用いて厚み方向（Ｚ方向）の熱膨張係数を５℃／分で測定した。
図５として添付した表２から明らかなように、実施例１〜１６は、難燃性に優れており、特に実施例１〜８および９〜１４は、ＵＬ燃焼試験のＶ−０レベルであった。
また、特に実施例１〜５、７、８および９〜１２は低熱膨脹係数であった。
次に、半導体パッケージの実施例および比較例について詳細に説明する。
半導体パッケージの作製
（実施例１ｂ〜１６ｂ）
上述の実施例１ａ〜１６ａで得られた金属箔付きプリプレグに、ドライフィルムレジスト（ニチゴー・モートン社製 ３８Ａ２１２）を形成した後、所定形状を有する導体パターンを露光し、エッチングレジスト層を炭酸ナトリウム１．５ｗｔ％水溶液で現像した。このドライフィルムレジストをマスクとして金属箔をエッチングし、水酸化ナトリウム３ｗｔ％水溶液でレジストの除去することにより所定の導体パターンを作製した。
次に、前記金属箔付きプリプレグの導体パターンを覆うようにドライフィルムソルダーレジスト（住友ベークライト社製 ＣＦＰ−１１２２）で被覆層を形成した後、所定の形状を有するパターンを露光し、被覆層を水酸化ナトリウム１．５ｗｔ％水溶液で現像した。
次に、上述のプリプレグの樹脂面にＣＯ２レーザーでビア孔を形成し、インターポーザを作製した。
前記金属箔付きプリプレグからなるインターポーザに、半導体素子を以下のように搭載した。マウントツールで半田バンプを有するフリップチップタイプの半導体素子を吸着して移送し、半導体素子と予熱した金属箔付きプリプレグとの位置合わせを行った。その後、半導体素子をインターポーザに搭載した。そして、最適温度で、３ｋｇ／ｃｍ２、１０秒間熱圧着した。その後、２００℃、６０分間アフターキュアして、半導体パッケージを得た。
（比較例１ｂ〜４ｂ）
上述の比較例３ａ〜４ａで得られた金属箔付きプリプレグに、ドライフィルムレジスト（ニチゴー・モートン社製 ３８Ａ２１２）を形成した後、所定形状を有する導体パターンを露光し、エッチングレジスト層を炭酸ナトリウム１．５ｗｔ％水溶液で現像した。このドライフィルムレジストをマスクとして金属箔をエッチングし、水酸化ナトリウム３ｗｔ％水溶液でレジストの除去することにより所定の導体パターンを作製した。
次に、前記金属箔付きプリプレグの導体パターンを覆うようにドライフィルムソルダーレジスト（住友ベークライト社製 ＣＦＰ−１１２２）で被覆層を形成した後、所定の形状を有するパターンを露光し、被覆層を水酸化ナトリウム１．５ｗｔ％水溶液で現像した。
次に、上述のプリプレグの樹脂面にＣＯ２レーザーでビア孔を形成し、インターポーザを作製した。
前記金属箔付きプリプレグからなるインターポーザに、半導体素子を以下のように搭載した。マウントツールで半田バンプを有するフリップチップタイプの半導体素子を吸着して移送し、半導体素子と予熱した金属箔付きプリプレグとの位置合わせを行った。その後、半導体素子をインターポーザに搭載した。そして、最適温度で、３ｋｇ／ｃｍ２、１０秒間熱圧着した。その後、２００℃、６０分間アフターキュアして、半導体パッケージを得た。
なお、比較例１ａおよび２ａで得られた金属箔付きプリプレグに関しては、タックおよび粉落ち性を有していたため、半導体パッケージの作製を行えなかった。
上述の実施例および比較例により得られた半導体パッケージについて、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に以下に示す。得られた結果を図６として添付した表３に示す。
(1)温度サイクル試験
温度サイクル試験は、半導体パッケージの初期導通を確認後、−４０℃で３０分、１２５℃で３０分を１サイクルとする試験を実施した。投入した１０個の半導体パッケージの、温度サイクル試験１０００サイクル後の断線不良数測定した。
(2)吸湿絶縁性
吸湿絶縁性は、半導体パッケージの初期絶縁抵抗を測定した後、８５℃／８５％ＲＨの雰囲気中で、直流電圧５．５Ｖを印加し、１０００時間経過後の絶縁抵抗を測定した。測定時の印加電圧は１００Ｖで１分とし、初期絶縁抵抗および処理後絶縁抵抗を測定した。なお、絶縁抵抗は、ライン／スペース＝５０μｍ／５０μｍの櫛型電極で測定した。
図６として添付した表３から明らかなように、実施例１ｂ〜１６ｂは、温度サイクル試験および吸湿絶縁性に優れており、信頼性に優れていることが確認された。
また、実施例１ｂ〜１６ｂで得られた半導体パッケージは、得られた半導体パッケージの厚さは、従来品と比較して１２０μｍ薄くなった。
また、実施例１ｂ〜１６ｂで得られた半導体パッケージは、薄くしても割れが発生し難いため、薄型化が可能なものであった。さらに、薄型化が可能となることにより、配線距離を短くすることができるので高速動作が可能となるものであった。
本発明によれば、プリプレグにしたときにタックの発生が無く、可撓性に優れる樹脂組成物を提供することができる。
また、特定の分子量を有するシアネート樹脂を用いた場合、上述の効果に加え、プリプレグからの粉の発生を防止することができる。
また、特定のシアネート樹脂を用いた場合、上述の効果に加え、プリプレグの熱膨張係数を低下することができる。
また、本発明によれば、可撓性および耐薬品性にすぐれたプリプレグを提供することができ、更にはプリプレグ中における樹脂組成物が未硬化であっても作業性に優れるプリプレグを提供することができる。
さらには、回路加工可能な金属箔を有するプリプレグを提供することができる。
また、本発明によれば、接着封止性を有するインターポーザからなる半導体パッケージを提供することができる。
１ プリプレグ
１１ シート状基材
１２ 樹脂組成物
２ 金属箔付きプリプレグ
２１ シート状基材
２２ 樹脂組成物
２３ 金属箔
３ 半導体パッケージ
３１ 回路加工されたプリプレグ
３２ ソルダーレジスト層
３３ ＩＣチップ
３４ 回路
３５ 半田ボール
３６ ランド
３７ ビア孔
３８ バンプ

Claims (19)

  1. 基材に含浸させてシート状のプリプレグを形成するために用いる樹脂組成物であって、
    第１の熱硬化性樹脂と、第１の熱硬化性樹脂よりも重量平均分子量の低い第２の熱硬化性樹脂と、硬化剤と、充填剤とを含むことを特徴とする樹脂組成物。
  2. 更に前記第１および第２の熱硬化性樹脂よりも吸湿性が低い樹脂を含むものである請求項１に記載の樹脂組成物。
  3. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂またはシアネート樹脂である請求項１に記載の樹脂組成物。
  4. 前記第１の熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、２，０００以上である請求項１に記載の樹脂組成物。
  5. 前記第２の熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、１，５００以下である請求項１に記載の樹脂組成物。
  6. 前記第１と第２の熱硬化性樹脂の少なくとも一方がシアネート樹脂を含むものである請求項１に記載の樹脂組成物。
  7. 前記シアネート樹脂は、ノボラック型シアネート樹脂である請求項６に記載の樹脂組成物。
  8. 前記第２の熱硬化性樹脂およびまたは硬化剤の少なくとも一方が常温で液状である請求項１に記載の樹脂組成物。
  9. 前記充填剤は、粉末状の無機充填剤である請求項１に記載の樹脂組成物。
  10. 前記充填剤は、シリカである請求項１に記載の樹脂組成物。
  11. 前記充填剤は、粉末状であり、その平均粒径が２μｍ以下である請求項１に記載の樹脂組成物。
  12. 前記充填剤の含有量は、樹脂組成物全体の４０〜８０重量％である請求項１に記載の樹脂組成物。
  13. 請求項１に記載の樹脂組成物を基材に含浸してなることを特徴とするプリプレグ。
  14. 前記プリプレグ中における前記樹脂組成物の反応率は、３０％以下である請求項１３に記載のプリプレグ。
  15. 前記基材は、開繊加工されたガラス繊維基材である請求項１３に記載のプリプレグ。
  16. 前記基材は、有機繊維で構成される不織布である請求項１３に記載のプリプレグ。
  17. 請求項１３に記載のプリプレグの少なくとも片面に金属箔を積層してなることを特徴とするプリプレグ。
  18. 請求項１３に記載のプリプレグに金属箔を積層し、加熱加圧成形してなる積層板。
  19. 請求項１７に記載のプリプレグにＩＣチップを搭載してなる半導体パッケージ。
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