説明

多層回路基板、多層回路基板の製造方法および半導体装置

【課題】本発明は片面積層よりなる多層配線回路基板において、高温に放置しても反りが少なく、多層回路基板内に剥離、ボイドがない多層回路基板を製造することであり、半導体素子を実装する工程、半導体素子を実装した後に信頼性試験を行う工程において多層回路基板間に剥離がなく、反りが少ない多層回路基板及び半導体装置を提供することである。
【解決手段】複数組の導体回路層と絶縁層、及びソルダーレジスト層から形成され、ビア接続により導通接続したスルーホールを有するコア基板を含まない片面積層の多層回路基板であって、前記絶縁層のガラス転移温度が170℃以上であり、ガラス転移温度以下の線膨張係数が35ppm以下であり、弾性率が5GPa以上であり、前記ソルダーレジスト層のガラス転移温度が160℃以上、ガラス転移温度以下の線膨張係数が50ppm以下であることを特徴とする多層回路基板である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビア接続により導通接続したスルーホールを有するコア基板を含まない半導体用多層回路基板であって、複数組の導体回路層と絶縁層を交互に片面積層しさらにソルダーレジスト層を形成したビルドアップ工法による多層回路基板及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の半導体分野では高密度実装技術の進歩から従来の面実装からエリア実装に移行していく傾向となっており、BGA(ボールグリッドアレイ)やCSP(チップスケールパッケージ)など新しいパッケージが開発され、増加しつつある。また情報伝達の高速化も進んでいる。そのため以前にもましてインターポーザ用リジッド基板が注目されるようになり、高耐熱、低熱膨張、低誘電基板の要求が高まってきた。
【0003】
さらに、電子機器の高機能化等の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、更には高密度実装化等が進んでおり、これらに使用される高密度実装対応の半導体用多層回路基板等は、従来にも増して、小型化かつ高密度化が進んでいる。この半導体用多層回路基板等の高密度化への対応としてビルドアップ多層回路基板が多く採用されている。
【0004】
また、半導体用多層回路基板の更なる薄型化、高速信号化に向けて従来用いられているビルドアップ多層回路基板(図1)にかわり、ビア接続により導通接続したスルーホールを有するコア基板を含まない片面に導体回路層と絶縁層を交互にビルドアップした多層回路基板(図2)が提案されており、多層回路基板の一方の面にはインナーパッドが形成され、他方の面にはアウターパッドが形成されている。(例えば、特許文献1参照。)
しかし、片側に積層するため、従来用いられている絶縁層では絶縁層の薄型化に伴い弾性率が低下し、また絶縁層の線膨張係数が導体回路の線膨張係数と異なることにより、多層回路基板の製造工程で多層回路基板が大きく反る問題があった。
【0005】
多層回路基板の反りを抑えるために2枚の金属板を向き合わせて一体化して複合金属板を作製し、この複合金属板の両面に、導体回路層と絶縁層を交互に積層し、最後に張り合わせた金属板を剥がし、金属板をエッチングすることにより多層回路基板を得るという検討がされている。(例えば、特許文献2参照。)しかしながら、金属板をエッチングする工程で、かなり長時間エッチング液に浸されるため、炭酸ソーダ現像を行う感光性ソルダーレジストでは、親水性の置換基を有するため多層回路基板とした場合に吸湿による信頼性低下の問題があった。また多層回路基板の薄型化に伴い、これまであまり影響を及ぼさなかったソルダーレジストの影響で多層回路基板の反りが大きくなる問題もでてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2000−323613号公報
【特許文献2】WO2003/039219号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、複数組の導体回路層と絶縁層、及びソルダーレジスト層から形成され、ビア接続により導通接続したスルーホールを有するコア基板を含まない片面積層よりなる多層配線回路基板において、多層回路基板作製工程でソルダーレジスト層が劣化することなく、高温に放置しても反りが少なく、多層回路基板内に剥離、ボイドがない多層回路基板を製造することにあり、また半導体素子を実装する工程、半導体素子を実装した後の信頼性試験を行う工程において多層回路基板に剥離、ボイドがなく、反りが少ない多層回路基板と該多層回路基板を用いた半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような目的は、下記[1]〜[8]に記載の本発明により達成される。
[1]複数組の導体回路層と絶縁層、及びソルダーレジスト層から形成され、ビア接続により導通接続したスルーホールを有するコア基板を含まない片面積層の多層回路基板であって、前記絶縁層のガラス転移温度が170℃以上であり、ガラス転移温度以下の線膨張係数が35ppm以下であり、弾性率が5GPa以上であり、多層回路基板のソルダーレジスト層のガラス転移温度が160℃以上、ガラス転移温度以下の線膨張係数が50ppm以下であることを特徴とする多層回路基板。
[2]前記絶縁層の少なくとも一層がガラスクロスを含むものである[1]記載の多層回路基板。
[3]前記絶縁層のガラスクロスの厚さが5〜35μmである[2]記載の多層回路基板。
[4]前記ソルダーレジスト層の吸水率が1%以下である[1]乃至[3]のいずれか1項に記載の多層回路基板。
[5]前記ソルダーレジスト層がガラスクロスを含むものである[1]乃至[4]のいずれか1項に記載の多層回路基板。
[6]前記ソルダーレジスト層のガラスクロスの厚さが5〜35μmである[5]記載の多層回路基板。
[7]前記絶縁層及びソルダーレジスト層の少なくとも一層がシアネート樹脂を含む樹脂組成物よりなる[1]乃至[6]のいずれか1項に記載の多層回路基板。
[8][1]乃至[7]のいずれか1項に記載の多層回路基板を用いた半導体装置。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、絶縁層と導体回路層の線膨張係数の違いが少ないことから層間に生じる内部応力が小さくなり、多層回路基板の反りが小さくなる。また前記多層回路基板を作製するエッチング工程においてソルダーレジスト層が劣化することなく、多層回路基板作製後の高温状態、さらには高温多湿状態で多層回路基板に剥離、ボイドが発生することのない多層回路基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】従来の代表的なビルドアップ多層回路基板を示す図である。
【図2】本発明に係る多層回路基板の概略構成を示す図である。
【図3】本発明の多層回路基板を説明するための支持基材の一例を示す断面図である。
【図4】本発明の多層回路基板を説明するための支持基材に導体回路層を形成した一例を示す断面図である。
【図5】本発明の多層回路基板を説明するための支持基材に導体回路層と絶縁層を形成した一例を示す断面図である。
【図6】本発明の多層回路基板を説明するための絶縁層にレーザーにより開口部を形成した一例を示す断面図である。
【図7】本発明の多層回路基板を説明するための絶縁層の開口部に導体回路層を両面に形成した一例を示す断面図である。
【図8】本発明の多層回路基板を説明するための片面に導体回路層と絶縁層とを6層積層した一例を示す断面図である。
【図9】本発明の多層回路基板を説明するためのソルダーレジスト層を形成した一例を示す断面図である。
【図10】本発明の多層回路基板を説明するための片面積層多層回路基板を形成した一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明は、半導体用多層回路基板であって、多層回路基板としては、例えばBGAのような半導体素子搭載基板に用いることができる。
【0012】
図1は従来の代表的なビルドアップ多層回路基板を示す図である。図2は本発明に係る複数組の導体回路層と絶縁層及びソルダーレジスト層から形成され、ビア接続により導通接続したスルーホールを有するコア基板を含まない片面積層の多層回路基板の概略構成を示す図であり、多層回路基板の一方の面にインナーパッドが形成され、他方の面にアウターパッドが形成されている。
本発明の多層回路基板に用いる絶縁層のガラス転移温度は170℃以上であることが好ましい。170℃以下であると製造工程で加熱されたのち室温に戻る際に反りが大きくなる。多層回路基板の反りを制御する因子にはガラス転移温度以下の線膨張係数が挙げられる。線膨張係数が35ppm以上であると通常回路に用いられる銅の線膨張係数(17〜18ppm/℃)に比べ倍以上大きくなり反りを大きくする要因となるため、35ppm以下であることが好ましい。また本発明に用いる多層回路基板の絶縁層の弾性率は5GPa以上であることが好ましい。本発明の多層回路基板の絶縁層は、従来の多層回路基板の絶縁層に比べコア層がないため形状を保持するのに5GPa以上のものが好ましい。
【0013】
また本発明に用いるソルダーレジスト層は熱硬化性樹脂であり、且つガラス転移温度が160℃以上の樹脂を用いることで長時間エッチング液に浸されてもソルダーレジスト層が劣化することなく、また絶縁層に近い50ppm以下である線膨張係数であることから、絶縁層と導体回路層に生じる内部応力が小さくなり、多層回路基板の反りが小さくなる。
本発明に用いる絶縁層及びソルダーレジスト層は、ガラスクロスを含むものが好ましい。また、絶縁層においては、少なくとも一層ガラスクロスを含むものであることが好ましい。ガラスクロスの厚さは、一例を挙げると、15〜180μmのものを用いることができる。また、坪量(1mあたりのガラスクロスの重量)としては例えば、17〜209g/mのものを用いることができる。特に、ガラスクロスの厚さ5〜35μm、坪量17〜25g/mであるような薄いガラスクロスを用いることが好ましい。そして、このようなガラスクロスを用いた絶縁層及びソルダーレジスト層は、ガラスクロスを構成するガラス繊維束に曲がりが生じにくいので、弾性率等の機械的特性に優れている。
本発明に用いる絶縁層及びソルダーレジスト層は、絶縁層及びソルダーレジスト層の線膨張係数を小さくするためにシアネート樹脂を用いることが好ましい。シアネート樹脂としては、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たものや、これを加熱等の方法でプレポリマー化したもの等を用いることができる。具体的には、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールA型シアネート樹脂、ビスフェノールE型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールF型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂等を挙げることができる。
【0014】
これらのシアネート樹脂の中でも、ノボラック型シアネート樹脂を用いると、架橋密度の増加により耐熱性をさらに向上させることができるとともに、銅箔付きプリプレグの骨格材であるガラスクロスとして薄いものを用いた場合でも、銅箔付きプリプレグの硬化物に優れた剛性(弾性率)を付与でき、特に加熱時における剛性(弾性率)を高めることができる。
【0015】
そして例えば、この銅箔付きプリプレグを、半導体部品を実装したパッケージ基板に適用した場合には、その接続信頼性を向上させることができる。
【0016】
また、ノボラック型シアネート樹脂を用いることにより、硬化物の難燃性を高めることができる。ノボラック型シアネート樹脂は、その構造上ベンゼン環の割合が高く、炭化しやすいためと考えられる。
【0017】
上記ノボラック型シアネート樹脂としては、例えば、下記一般式(1)で示されるものを使用することが好ましい。
【0018】
【化1】

【0019】
上記一般式(1)で示されるノボラック型シアネート樹脂の繰り返し単位nとしては、例えば、1〜10であるものを用いることができ、2〜7であるものを特に好適に用いることができる。
【0020】
これにより、ノボラック型シアネート樹脂の取り扱い性や、硬化物の架橋密度を良好なものとして、これらの特性のバランスに優れたものとすることができる。
【0021】
上記n数が小さすぎると、結晶化しやすくなって、汎用溶媒に対する溶解性が小さくなり取り扱い性が低下することがある。一方、上記n数が大きすぎると、硬化物の架橋密度が過剰に高くなり、耐水性の低下や、硬化物が脆くなる等の現象を生じることがある。
【0022】
上記シアネート樹脂の分子量としては、例えば、重量平均分子量(Mw)で500〜4,500であるものを用いることができ、600〜3,000であるものを特に好適に用いることができる。
【0023】
これにより、キャリア付きプリプレグを作製した場合の取り扱い性や、多層回路基板の製造時の成形性、層間ピール強度などを良好なものとして、これらの特性のバランスに優れたものとすることができる。
【0024】
上記Mwが小さすぎると、キャリア付きプリプレグを作製した場合にタック性を生じて、取り扱い性が低下することがある。一方、上記Mwが大きすぎると、反応が速くなり、多層回路基板の製造時に成形不良を生じたり、層間ピール強度が低下したりすることがある。
【0025】
上記シアネート樹脂としては、好ましくはMwが上記範囲内であるものを1種用いることできるし、Mwが異なる2種以上を併用することもできる。
【0026】
なお、上記シアネート樹脂のMwは、例えば、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)で測定することができる。
【0027】
また本発明に用いるソルダーレジスト層は熱硬化性樹脂であり、吸水率が低い樹脂であることが好ましい。従来用いられている感光性のソルダーレジスト層は、露光現像工程を行う必要があるため、親水性の置換基を含むことから吸湿による劣化が起こることがあった。本発明のソルダーレジスト層は熱硬化性樹脂で吸湿性が低いことから、耐湿信頼性等の信頼性試験において良好であった。また、ソルダーレジスト層の吸水率については、1%以下が好ましい。
【0028】
ソルダーレジストの作製方法について示す。
【0029】
以下、本発明を実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【0030】
実施例及び比較例で用いる原材料は次のとおりである。
(1)シアネート樹脂A/ノボラック型シアネート樹脂:ロンザ社製・「プリマセットPT−30」、重量平均分子量700
(2)エポキシ樹脂/ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂:日本化薬社製・「NC−3000」、エポキシ当量275、重量平均分子量2000
(3)フェノキシ樹脂/ビフェニルエポキシ樹脂とビスフェノールSエポキシ樹脂との共重合体であり、末端部はエポキシ基を有している:ジャパンエポキシレジン社製・「YX−8100H30」、重量平均分子量30000)
(4)硬化触媒/イミダゾール化合物:四国化成工業社製・「2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール」
(5)無機充填材/球状溶融シリカ:アドマテックス社製・「SO−25H」、平均粒径0.5μm
(6)カップリング剤/エポキシシランカップリング剤:日本ユニカー社製・「A−187」
(7)着色剤/フタロシアニンブルー/ベンゾイミダゾロン/メチルエチルケトン(=1/1/8)混合物(山陽色素社製)
[ソルダーレジスト1]
シアネート樹脂25重量部、エポキシ樹脂25重量部、フェノキシ樹脂10重量部、硬化触媒0.4重量部をメチルエチルケトンに溶解、分散させた。さらに、無機充填材39重量部とカップリング剤0.2重量部、着色剤0.4重量部を添加して、高速攪拌装置を用いて10分間攪拌して、固形分50重量%のソルダーレジスト用樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを、PET基材フィルム上に、15μmの厚みで塗布し、150℃で10分熱処理し、溶剤を除去して固形化し、PET基材付き樹脂フィルムを作製し、さらに、必要に応じて、樹脂フィルム上に、PPカバーフィルムを積層してソルダーレジスト1を得た。
[ソルダーレジスト2]
ソルダーレジスト1で得られた樹脂フィルム2枚で、エポキシシラン処理した平均繊維径7μm、最大繊維長10mm、坪量15g/mのガラス不織布(日本バイリーン社製、EPC4015)を挟み、真空加圧式ラミネータ((株)名機製作所製 MVLP−500IIA)を用い100℃、減圧化、0.6MPaで180秒程度加圧し、厚み30μmのソルダーレジスト2を得た。
【0031】
次に本発明の多層回路基板作製方法の一例について、実施例の図3〜11を用いて説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
[実施例1]
まず初めにプリプレグ5(住友ベークライト(株)製EI−6785GS 厚さ0.2mm)をピーラブルタイプのキャリア銅箔付き銅箔(古河電気工業(株)製:9μm銅箔 品名F−DP銅キャリア付極薄電解銅箔、キャリア70μm銅箔)250×250mm角2枚を用いてキャリア銅箔付き銅箔のキャリア銅箔4がプリプレグ5に接するように挟み、加圧(3MPa)加熱(180℃)1時間放置し支持基材を得た(図3)。
支持基材の表面をソフトエッチング処理したのち、ドライフィルムレジスト(東京応化工業(株)製:AR−320、膜厚20μm)を支持基材の両面へロールラミネートし、所定のパターン形成用マスクを用いて露光・現像し、導体回路の形成に必要なめっきレジストを形成した。次に、支持基材を電解めっき用リードとして、電解金めっきにより金めっき層7を0.1μm形成し、その上に電解ニッケルめっきによりニッケルめっき層8を3μm形成し、さらにその上に電解銅めっきにより銅めっき層9を14μm形成して、導体回路層6を得た。次に、ドライフィルムレジストを剥離した(図4)。
次に、導体回路層6の表面に粗化液(アトテックジャパン(株)製:ボンドフィルム)により、90秒浸漬処理した。次にガラスクロス入り絶縁層a(住友ベークライト(株)製:APL−3651 ガラスクロス種ガラス不織布(日本バイリーン社製、EPC4015 ガラスクロス厚み12μm)絶縁層厚み40μm、PETフィルムを支持フィルム)を240×240mm角に裁断し、導体回路層6の両面へ真空プレス((株)名機製作所製 MVLP−500/600−IIA)にて、1回目が、温度80℃、圧力0.5MPa、2回目が100℃、1.0MPaの条件で形成し、150℃30分間加熱したのち、PETフィルムを剥がし絶縁層10とした(図5)。
【0032】
次に、COレーザー加工機(日立ビアメカニクス(株)製:LG−2G212)で加工条件1ststep:パルス幅6μsec、ショット数1shot、2ndstep:パルス幅2μsec、ショット数1shotでビアホールを形成し、絶縁層10の表面洗浄、活性化のため、主成分がモノエチルブチルアルコールの溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBコンディショナー)に液温80℃、5分間浸漬し、ついで、酸化性粗化液である過マンガン酸カリウムを主成分とする溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBプロモーター)に液温80℃、10分間浸漬し、ついで、マンガン残渣洗浄のため、硫酸溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBニュートライザー)で、液温40℃、5分間浸漬し、さらに水洗及び湯洗を行った(図6)。
続いて、無電解銅めっき液((株)アトテック製 プリントガントMSK−DKシリーズ)を用いて、厚さ1.0μmの無電解銅めっき層を両面に形成し、感光性ドライフィルム(東京応化工業(株)製 AR−320)を無電解めっき層上に両面にラミネータで形成し、露光、現像して、めっきレジストを形成し、めっきレジストの非形成部へ電解銅めっきにより、厚さ14μmの電解銅めっき層を両面に形成した。
【0033】
その後、めっきレジストを剥離し露出した無電解銅めっき層を、ソフトエッチング液((株)荏原電産製 SAC)で除去して、無電解銅めっき層と電解銅めっき層からなる導体回路層12を両面に形成し、200℃、60分間熱処理した(図7)。
【0034】
上記の工程を繰り返し絶縁層10と導体回路層12とを片面6層積層した(図8)。
【0035】
次に、導体回路の表面に粗化液(アトテックジャパン(株)製:ボンドフィルム)により、90秒浸漬処理して、導体回路を粗化し、上記で作製したソルダーレジスト2のカバーフィルムを剥がし、導体回路の両面へ真空プレス((株)名機製作所製 MVLP−500/600−IIA)にて、1回目が、温度80℃、圧力0.5MPa、2回目が100℃、1.0MPaの条件で形成し、150℃30分間加熱したのち、PETフィルムを剥がしソルダーレジスト層13とした。
【0036】
次に、半導体素子接続用の100μm径接続パッドをCOレーザー加工機(日立ビアメカニクス(株)製:LG−2G212)で加工条件1ststep:パルス幅6μsec、ショット数1shot、2ndstep:パルス幅2μsec、ショット数1shotで形成し、ソルダーレジスト層13の表面洗浄、活性化のため、主成分がモノエチルブチルアルコールの溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBコンディショナー)に液温80℃、5分間浸漬し、ついで、酸化性粗化液である過マンガン酸カリウムを主成分とする溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBプロモーター)に液温80℃、10分間浸漬し、ついで、マンガン残渣洗浄のため、硫酸溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBニュートライザー)で、液温40℃、5分間浸漬し、さらに水洗及び湯洗を行った(図9)。
次に、ソルダーレジスト層13から露出した導体回路層上へ、無電解ニッケルめっき層3μmと、さらにその上へ、無電解金めっき層0.1μmとからなるめっき層14を形成した。
【0037】
次に、支持基材のキャリア銅箔4と銅箔3の間で引き剥がし、銅箔付きの多層回路基板を得た。
次に、エッチング液(塩化第二鉄40°Be)へ銅箔付きの多層回路基板を浸漬し、銅箔3を除去した。このとき、金めっき層7がエッチングレジストとして機能し、導体回路を溶解させることは無い。
最後に、ルーター加工機により、片面積層多層回路基板(40mm×40mm基板)を25枚得た。(図10)。
【0038】
尚図9は上面が半導体チップ搭載部、下面がBGAボール搭載部となる。
[実施例2]
実施例1の絶縁層aのかわりに絶縁層b(住友ベークライト(株)製 APL−3601、厚さ40μm、支持フィルムとしてPETフィルム)、ソルダーレジスト2のかわりにソルダーレジスト1を用い片面積層多層回路基板を得た。作製方法は基本的に実施例1と同様に行った。
以下に実施例1と異なる点を記載する。
支持基材へ絶縁層bを貼り付ける条件は、真空プレス((株)名機製作所製 MVLP−500/600−IIA)にて、1回目が、温度80℃、圧力0.5MPa、2回目が100℃、1.0MPaの条件で、絶縁層bを両面に形成し、PETフィルムを剥がしたのち、170℃45分間加熱し絶縁層10とした。
またソルダーレジスト1を貼り付ける条件も実施例1と同じである。
【0039】
次に絶縁層10、ソルダーレジスト1を開口するさいには、UV−YAGレーザー加工機(三菱電機(株)製:ML605LDX)を用い、加工条件、先端出力94μJ、ショット数30shotでビアホールを形成した。
レーザー開口後の絶縁層10、ソルダーレジスト層13の表面洗浄、活性化のための条件としては、主成分がモノエチルブチルアルコールの溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBコンディショナー)に液温80℃、10分間浸漬し、ついで、酸化性粗化液である過マンガン酸カリウムを主成分とする溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBプロモーター)に液温80℃、20分間浸漬し、ついで、マンガン残渣洗浄のため、硫酸溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBニュートライザー)で、液温40℃、5分間浸漬し、さらに水洗及び湯洗を行った。
上記以外は実施例1と同様にして片面積層多層回路基板(40mm×40mm基板)を25枚得た。
[実施例3]
実施例1の絶縁層aとソルダーレジスト2のかわりに絶縁層c(味の素(株)製 ABF−GX13、厚さ40μm、支持フィルムとしてPETフィルム)とソルダーレジスト1を用い片面積層多層回路基板を得た。作製方法は基本的に実施例1と同様に行った。
以下に実施例1と異なる点を記載する。
支持基材へ絶縁層cを貼り付ける条件は、真空プレス((株)名機製作所製 MVLP−500/600−IIA)にて、1回目が、温度105℃、圧力0.6MPa、2回目が105℃、0.5MPaの条件で、絶縁層cを両面に形成し、PETフィルムを剥がしたのち、180℃30分間加熱し絶縁層10とした。
【0040】
次に絶縁層10を開口するさいには、UV−YAGレーザー加工機(三菱電機(株)製:ML605LDX)で加工条件、先端出力70μJ、ショット数30shotでビアホールを形成した。
レーザー開口後の絶縁層10の表面洗浄、活性化のための条件は、主成分がモノエチルブチルアルコールの溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBコンディショナー)に液温80℃、5分間浸漬し、ついで、酸化性粗化液である過マンガン酸カリウムを主成分とする溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBプロモーター)に液温80℃、20分間浸漬し、ついで、マンガン残渣洗浄のため、硫酸溶液((株)ロームアンドハース電子材料製、MLBニュートライザー)で、液温40℃、5分間浸漬し、さらに水洗及び湯洗を行った。
尚、ソルダーレジスト層の成形、レーザー開口は実施例2と同様に行った。
上記以外は実施例1と同様にして片面積層多層回路基板(40mm×40mm基板)を25枚得た。
[比較例1]
比較例1として、実施例1のソルダーレジスト2のかわりに太陽インキ製造(株)製、PSR−4000 AUS703を用いて片面多層回路基板を25枚得た。
ソルダーレジスト層を形成する前までの工程は実施例1と同じであり、ソルダーレジスト層を形成する工程から下記に示す。
導体回路の表面に粗化液(アトテックジャパン(株)製:ボンドフィルム)により、90秒浸漬処理して、導体回路を粗化し、導体回路の両面へスクリーン印刷機(ミノグループ(株)製、フォース2525)で太陽インキ製造(株)製、PSR−4000 AUS703を印刷し、導体回路が露出するように、所定のマスクで露光し、現像、キュアを行い、導体回路上のソルダーレジスト層厚さが12μmとなるように形成した。
【0041】
次に、ソルダーレジスト層から露出した導体回路層上へ、無電解ニッケルめっき層3μmと、さらにその上へ、無電解金めっき層0.1μmとからなるめっき層14を形成した。
【0042】
絶縁層とソルダーレジスト層の物性は下記のとおり測定し確認した。ただし、吸水率については、ソルダーレジスト層のみ測定した。
[ガラス転移温度及び弾性率]
常圧ラミネータを用い、絶縁層は、2枚積層して80μm厚とし、ソルダーレジスト層は60μmの厚さとなるように積層し、200℃、2時間硬化した樹脂硬化物を試験片(幅5mm×長さ30mm、厚さ80μmと60μm)に切り出し用いた。
【0043】
尚、太陽インキ製造(株)製、PSR−4000 AUS703はスクリーン印刷機(ミノグループ(株)製、フォース2525)を用いフィルム化後、常圧ラミネータを用い、60μm厚のフィルムを作製し、150℃、1時間硬化させ試験片を(幅5mm×長さ30mm×厚さ60μm)に切り出し用いた。
【0044】
測定には、動的粘弾性測定装置(セイコーインスツルメント社製 DMS6100)を用い3℃/分の割合で昇温しながら、周波数10Hzの歪みを与えて動的粘弾性の測定を行い、tanδのピーク値からガラス転移温度(Tg)を判定し、また測定より25℃、250℃での弾性率を求めた。
[線膨張係数]
上記で得られた樹脂硬化物から4mm×20mmの評価用試料を採取し、TMA装置(TAインスツルメント社製)を用いて、10℃/分で昇温して測定した。α1は、ガラス転移温度以下の線膨張係数で、α2は、ガラス転移温度以上での線膨張係数である。
[引張り弾性率]
上記で得られた樹脂硬化物を引張モードで荷重フルスケール20kgf、速度5mm/minの条件で測定した。
[吸水率測定]
上記で得られた樹脂硬化物を切断し、約5g計り、PCT処理(121℃/100%/168hr)し、処理後の重量を計り、重量が増えた分を初期重量に対する%表示とした。
(多層回路基板の評価)
[耐湿性試験]
実施例及び比較例で得られた多層回路基板を各10枚用いて、125℃、相対湿度100%の水蒸気中で、168時間放置し取り出し多層回路基板表面をルーペ、剥離をSAT(超音波探傷装置)により観察した。不良率を不良数/10で計算した。
[吸湿半田耐熱性]
実施例及び比較例で得られた多層回路基板を各10枚用い、PCT処理(121℃/100%/120分)した後、260℃の半田槽に30秒間浸漬させて、膨れの発生の有無、剥離をSAT(超音波探傷装置)により確認した。膨れや剥離が発生しなかったものを「なし」、膨れまたは剥離が発生したものを「膨れ」または「剥離」とし、不良率を不良数/10で計算した。
[温度変化に伴う多層回路基板の反り量]
得られた多層回路基板を用い、温度可変レーザー三次元測定機(日立テクノロジーアンドサービス社製 形式LS220−MT100MT50)を用いて高さ方向の変位を測定し、変位差の最も大きい値を反り量とした。測定温度は−55℃、25℃、150℃、260℃の4点で行った。全ての温度域においてその反りの値が200μm以下◎、400μm以下を○、600μm以下を△、800μm以下を×とした。
絶縁層の物性値を表1に、ソルダーレジスト層の物性値を表2に、多層回路基板の評価結果を表3に示した。
<半導体装置製造工程>
作製した膨れや絶縁層間剥離のない多層回路基板に、フリップチップボンダーを用いて、鉛フリー半田(組成:Sn−3.5Ag−Cu0.5)を位置決めして、低誘電率材料(CVDで形成したSiOC膜、比誘電率=2.2)を層間絶縁層として用いた半導体素子と仮接合した後、リフロー(リフロー条件:最高温度260℃、最低温度183℃で60秒のIRリフロー)炉に通して半田バンプを接合させた。
【0045】
その後、半田バンプを保護する封止樹脂(住友ベークライト(株)製 CRP−4152D1)を充填し、150℃で1時間硬化させたフリップチップ型BGA(ボールグリッドアレイ)半導体装置を製造した。
(半導体装置評価)
[導通測定]
上記で得られた半導体装置5個の導通試験を行った。試験は、多層回路基板の外周部に設けられた導通測定用パッドを導通試験機(HIOKI:X=YC Hightester1116)により接合不良または回路の断線発生の有無を検証した。評価結果を表4に示した。
【0046】
[半導体素子下剥離観察]
上記で得られた半導体装置5個を用いて、半導体素子下の剥離を観察した。剥離の観察とは、半導体素子下の封止樹脂、ソルダーレジスト層、多層回路基板の内層界面を非破壊超音波式観察機(日立建機ファインテック(株)製:mi−scope hyper)にて密着しているか否かを判別する試験である。ここで、不良が発見された場合、断面観察によりサンプルを破壊してどの層間の剥離であるかの確認を行った。評価結果を表4に示した。
【0047】
【表1】

【0048】
【表2】

【0049】
【表3】

【0050】
【表4】

【0051】
評価結果より、実施例1、2、3は、熱時反り変動も小さく、耐湿性試験、吸湿半田耐熱性試験においても膨れ、剥離は見られず良好であったが、比較例1では、耐湿性試験、吸湿半田耐熱性試験で膨れ、剥離が多く見られた。断面を確認したところソルダーレジスト近傍での剥離であった。また半導体装置での評価においても、比較例1は導通不良がみられ、半導体素子下の剥離も観察された。断面を確認したところソルダーレジスト近傍での剥離であった。これは吸水率が大きいことが影響すると考えられる。
【符号の説明】
【0052】

0 コア層(コア基板)
1 ビルドアップ層
11 ビルドアップ基板
2 ソルダーレジスト層
1a 絶縁層

1b インナーパッド1c アウターパッド(BGAパッド)
3 キャリア銅箔付き銅箔の銅箔
4 キャリア銅箔付き銅箔のキャリア銅箔
5 プリプレグ
6 導体回路層
7 金めっき層
8 ニッケルめっき層
9 銅めっき層
10 絶縁層
12 導体回路層
13 ソルダーレジスト層
14 めっき層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数組の導体回路層と絶縁層、及びソルダーレジスト層から形成され、ビア接続により導通接続したスルーホールを有するコア基板を含まない片面積層の多層回路基板であって、前記絶縁層のガラス転移温度が170℃以上であり、ガラス転移温度以下の線膨張係数が35ppm以下であり、弾性率が5GPa以上であり、前記ソルダーレジスト層のガラス転移温度が160℃以上、ガラス転移温度以下の線膨張係数が50ppm以下であることを特徴とする多層回路基板。
【請求項2】
前記絶縁層の少なくとも一層がガラスクロスを含むものである請求項1記載の多層回路基板。
【請求項3】
前記絶縁層のガラスクロスの厚さが5〜35μmである請求項2記載の多層回路基板。
【請求項4】
前記ソルダーレジスト層の吸水率が1%以下である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の多層回路基板。
【請求項5】
前記ソルダーレジスト層がガラスクロスを含むものである請求項1乃至4のいずれか1項に記載の多層回路基板。
【請求項6】
前記ソルダーレジスト層のガラスクロスの厚さが5〜35μmである請求項5記載の多層回路板。
【請求項7】
前記絶縁層及びソルダーレジスト層の少なくとも一層が、シアネート樹脂を含む樹脂組成物よりなる請求項1乃至6のいずれか1項に記載の多層回路基板。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の多層回路基板を用いた半導体装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2012−146990(P2012−146990A)
【公開日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−35753(P2012−35753)
【出願日】平成24年2月22日(2012.2.22)
【分割の表示】特願2006−201806(P2006−201806)の分割
【原出願日】平成18年7月25日(2006.7.25)
【出願人】(000002141)住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Fターム(参考)】