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CN104871653A - 带树脂层的金属层、层叠体、电路基板以及半导体装置 - Google Patents

带树脂层的金属层、层叠体、电路基板以及半导体装置 Download PDF

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CN104871653A
CN104871653A CN201380063273.4A CN201380063273A CN104871653A CN 104871653 A CN104871653 A CN 104871653A CN 201380063273 A CN201380063273 A CN 201380063273A CN 104871653 A CN104871653 A CN 104871653A
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CN
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resin bed
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resin
circuit substrate
layer
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佐藤敏宽
马场孝幸
八木茂幸
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication date
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Abstract

用于电路基板的带树脂层的金属层(1)具备树脂层(11)和设置在该树脂层(11)上的金属层(12)。树脂层(11)为热固性。将树脂层(11)在190℃热固化2小时后树脂层(11)的25℃的储能模量E’RT为0.1GPa～1.5GPa。此外，将树脂层(11)在190℃热固化2小时后树脂层(11)的175℃的储能模量E’HT为10MPa～0.7GPa。

Description

带树脂层的金属层、层叠体、电路基板以及半导体装置
技术领域
本发明涉及带树脂层的金属层、层叠体、电路基板以及半导体装置。
背景技术
以往，使用在电路基板上层叠半导体元件而成的半导体装置。例如，专利文献1中，公开了具备电路基板和半导体元件且用导线将半导体元件与电路基板连接起来的半导体装置。
专利文献
专利文献1：日本特开平8-55867号公报
发明内容
这样的半导体装置中，要求半导体元件与电路基板之间具有可耐受各种环境温度变化的高的连接可靠性。
专利文献1中，通过调整电路基板的玻璃化转变温度、线膨胀系数来提高连接可靠性。
与此相对，本发明人从新的视角提出了解决这样的课题的本发明。
本发明人等进行了深入研究，结果发现通过在电路基板的表面侧的层上设置弹性模量较低的层，能够缓和由半导体元件的平均线膨胀系数与电路基板的平均线膨胀系数之差产生的应力。由此，能够提高半导体元件与电路基板之间的连接可靠性。
本发明是鉴于上述发现而提出的。
即，根据本发明，
提供一种带树脂层的金属层，其是在电路基板中使用的用于电路基板的带树脂层的金属层，
上述树脂层为热固性，
将上述树脂层在190℃热固化2小时后上述树脂层的25℃的储能模量E’RT为0.1GPa～1.5GPa，
将上述树脂层在190℃热固化2小时后上述树脂层的175℃的储能模量E’HT为10MPa～0.7GPa。
通过使在190℃热固化2小时后树脂层的25℃的储能模量E’RT为1.5GPa以下且175℃的储能模量E’HT为0.7GPa以下，从而在25℃、175℃时，树脂层的储能模量均低。
由此，在将该带树脂层的金属层用于电路基板并搭载半导体元件时，能够提高在各种温度环境下的半导体元件与电路基板的连接可靠性。
此外，根据本发明，能够提供使用了上述带树脂层的金属层的层叠体以及电路基板。
即，根据本发明，能够提供一种用于电路基板的层叠体，其包括使上述带树脂层的金属层的上述树脂层固化而成的带树脂层的金属层，以及
配置在该带树脂层的金属层的上述树脂层侧的绝缘性树脂层。
另外，还能够提供一种电路基板，其具备使上述带树脂层的金属层的上述树脂层固化而成的层、以及选择性除去上述带树脂层的金属层的上述金属层而形成的电路层，
上述电路层被配置在形成于该电路基板的电路层中的最外层。
此外，还能够提供具备该电路基板的半导体装置。
根据本发明，提供能够提高半导体元件与电路基板的连接可靠性的用于电路基板的带树脂层的金属层、使用了该带树脂层的金属层的层叠体、电路基板以及半导体装置。
上述目的和其它目的、特征以及优点通过以下叙述的优选实施方式和其附带的以下附图可更清楚。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式涉及的用于电路基板的带树脂层的金属层的截面图，是沿用于电路基板的带树脂层的金属层的厚度方向的截面图。
图2(A)和图2(B)是表示电路基板的制造工序的截面图，是沿与基板面正交的方向的截面图。
图3是电路基板的截面图。
图4是表示使用了电路基板的半导体装置的截面图。
图5(A)和图5(B)是表示使用了带树脂层的金属层的层叠体的截面图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。应予说明，在全部附图中，对同样的构成要素标注相同符号，为了不重复而适当地省略其详细说明。
首先，参照图1对本实施方式的用于电路基板的带树脂层的金属层进行说明。
该用于电路基板的带树脂层的金属层1具备树脂层11和设置在该树脂层11上的金属层12。
树脂层11为热固性。将树脂层11在190℃热固化2小时后树脂层11的25℃的储能模量E’RT为0.1GPa～1.5GPa。此外，将树脂层11在190℃热固化2小时后树脂层11的175℃的储能模量E’HT为10MPa～0.7GPa。
金属层12在电路基板中成为电路层，例如由Cu等构成。金属层12的厚度例如为10～30μm。
树脂层11为B阶段(半固化)。而且，树脂层11的厚度例如为5μm～30μm，优选为10μm～20μm。该树脂层11在形成电路基板时作为应力缓和层而发挥功能。通过使树脂层11的厚度为5μm以上，能够可靠地发挥应力缓和效果。另一方面，通过使树脂层11的厚度为30μm以下，能够抑制电路基板的厚度。
树脂层11是使含有树脂成分(A)(不包括固化剂(B))的树脂组合物进行半固化而成的，该树脂成分(A)含有热固性树脂。在不损害本发明的效果的范围内，树脂层11可以进一步含有固化剂(B)和无机填充材料(C)。
树脂成分(A)优选含有具备芳香环结构和脂环结构(脂环式的碳环结构)中的至少任一者的热固性树脂(A2)作为热固性树脂。
通过使用这样的热固性树脂(A2)，能够提高玻璃化转变温度(Tg)。
而且，作为具有芳香环或脂环结构的热固性树脂(A2)，例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚M型环氧树脂、双酚P型环氧树脂、双酚Z型环氧树脂等双酚型环氧树脂，苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、四酚基乙烷酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂，联苯型环氧树脂，具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂等芳基亚烷基型环氧树脂，萘型环氧树脂等环氧树脂等。可以单独使用其中的1种，也可以并用2种以上。
其中，从能够进一步提高玻璃化转变温度并且降低储能模量E’RT和储能模量E’HT的观点考虑，优选萘型环氧树脂。这里，萘型环氧树脂是指具有萘环骨架且具有2个以上的缩水甘油基的环氧树脂。
作为萘型的环氧树脂，可以使用以下式(5)～(8)中的任意化合物。应予说明，式(6)中，m、n表示萘环上的取代基的个数，各自独立地表示1～7的整数。另外，式(7)中，Me表示甲基，l、m、n为1以上的整数。其中，l、m、n优选为10以下。
m、n为1～7的整数
l、m、n为1以上的自然数
应予说明，作为式(6)的化合物，优选使用以下化合物中的1种以上。
另外，作为萘型环氧树脂，也可以使用以下式(8)表示的亚萘基醚(naphthylene ether)型环氧树脂。
(上述式(8)中，n为1～20的整数，l为1～2的整数，R1各自独立地为氢原子、苄基、烷基或者下述式(9)表示的结构，R2各自独立地为氢原子或者甲基。)
(上述式(9)中，Ar各自独立地为亚苯基或者亚萘基，R2各自独立地为氢原子或者甲基，m为1或2的整数。)
对于上述式(8)表示的亚萘基醚型环氧树脂，可举出下述式(10)表示的化合物作为例子。
(上述式(10)中，n为1～20的整数，优选为1～10的整数，更优选为1～3的整数。R各自独立地为氢原子或者下述式(11)表示的结构，优选为氢原子。)
(上述式(11)中，m为1或者2的整数。)
对于上述式(10)表示的亚萘基醚型环氧树脂，例如可举出下述式(12)～(16)表示的化合物作为例子。
应予说明，作为热固性树脂(A2)，可以使用氰酸酯树脂。例如可举出酚醛清漆型氰酸酯树脂、双酚A型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂、四甲基双酚F型氰酸酯树脂等，可以使用其中的任1种以上。其中，优选使用酚醛清漆型氰酸酯树脂。
另外，树脂成分(A)优选含有化合物(A1)，该化合物(A1)具有与热固性树脂(A2)所含的反应性基团(例如，缩水甘油基)反应的反应性基团。
作为这样的化合物(A1)，可以使用选自如下化合物中的任1种：不具有芳香环结构和脂环结构(脂环式的碳环结构)的脂肪族环氧树脂；在末端含有羧基的丙烯腈与丁二烯的共聚物(CTBN，例如下述式(17)表示的x为0.05～0.2、y为0.8～0.95(x和y表示摩尔比，x+y＝1)、z为50～70的化合物。例如，商品名CTBN1300X(宇部兴产公司制))；含有酚性羟基的芳香族聚酰胺-聚(丁二烯-丙烯腈)嵌段共聚物(例如商品名KAYAFLEX BPAM－155(日本化药公司制，末端为酰胺基))。通过适当地选择使用这样的化合物(A1)，能够维持树脂层11的玻璃化转变温度的值，并且能够降低树脂层11的储能模量E’RT、E’HT。
从使树脂层11的储能模量E’RT、E’HT降低而成为上述规定的范围的观点考虑，上述脂肪族环氧树脂优选为除缩水甘油基以外不具有环状结构的脂肪族环氧树脂。另外，从使树脂层11的储能模量E’RT、E’HT成为上述规定的范围的观点考虑，优选具有2个以上的缩水甘油基的2官能以上的脂肪族环氧树脂。
作为如上的脂肪族环氧树脂，优选化学式(18)～(27)表示的化合物，优选至少包含任1个以上，特别优选包含化学式(18)表示的化合物。这样的脂肪族环氧树脂中环氧基不易被氧化，所以不易发生由热历程引起的弹性模量的上升，因而优选。
(式(18)中，l、m、n、p、q、r为0以上的整数，但是不包括l、m、n全部为0的情况。另外，也不包括p、q、r全部为0的情况。其中，优选l＝1～5、m＝5～20、n＝0～8、p＝0～8、q＝3～12、r＝0～4。)
(式(26)中，l、m、n为0以上的整数，但是不包括l、m、n全部为0的情况。其中，优选l＝1～12、m＝8～30、n＝0～10。)
(式(27)中，n为1以上的整数，其中优选为2～15。)
而且，从实现树脂层11的高的玻璃化转变温度并且降低树脂层11的储能模量E’RT、E’HT的观点考虑，化合物(A1)的含量相对于构成树脂层11的树脂组合物的全部固体成分100质量％，优选为3质量％～45质量％，更优选为5质量％～40质量％，热固性树脂(A2)的含量相对于构成树脂层11的树脂组合物的全部固体成分100质量％，优选为30质量％～65质量％，更优选为33质量％～60质量％。
在并用热固性树脂(A2)和化合物(A1)时，优选使由化合物(A1)的合计/热固性树脂(A2)的合计表示的质量比为0.1～1.5，更优选为0.1～1.1。
另外，含有热固性树脂(A2)和化合物(A1)的树脂成分(A)相对于构成树脂层11的树脂组合物的全部固体成分100质量％，优选为50质量％～90质量％，其中，尤其优选为60质量％～80质量％。
作为固化剂(B)(固化催化剂)，例如可举出环烷酸锌、环烷酸钴、辛酸锡、辛酸钴、双乙酰丙酮钴(II)、三乙酰丙酮钴(III)等有机金属盐；三乙胺、三丁胺、二氮杂双环[2,2,2]辛烷等叔胺类；2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-乙基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基咪唑等咪唑类；三苯基膦、三对甲苯基膦、四苯基·四苯基硼酸盐、三苯基膦·三苯基硼烷、1,2-双-(二苯基膦基)乙烷等有机磷化合物；苯酚、双酚A、壬基酚等酚化合物；乙酸、苯甲酸、水杨酸、对甲苯磺酸等有机酸等；或者它们的混合物。作为固化催化剂，可以也包括其中的衍生物在内而单独使用1种，也可以也包含这些衍生物在内而并用2种以上。
固化催化剂的含量没有特别限定，相对于构成树脂层11的树脂组合物的全部固体成分100质量％，优选为0.05质量％～5质量％，特别优选为0.2质量％～2质量％。
另外，作为固化剂(B)，可以使用酚系固化剂，也可以与固化催化剂并用。作为酚系固化剂，可以单独使用或组合2种以上使用如下公知惯用的物质，即苯酚酚醛清漆树脂、烷基苯酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂、双环戊二烯型酚醛树脂、新酚树脂(xylok)型酚醛树脂、萜烯改性酚醛树脂、聚乙烯基酚类等。
树脂成分(A)含有环氧树脂时，酚系固化剂的配合量与环氧树脂的当量比(酚性羟基当量/环氧基当量)优选为0.1～1.0。由此，不会残留未反应的酚固化剂，吸湿耐热性提高。
酚系固化剂的含量没有特别限定，相对于构成树脂层11的树脂组合物的全部固体成分100质量％，优选为5质量％～45质量％，更优选为10质量％～40质量％，进一步优选为15质量％～35质量％。
作为无机填充材料(C)，例如可举出滑石、煅烧粘土、未煅烧粘土、云母、玻璃等硅酸盐，氧化钛、氧化铝、二氧化硅、熔融二氧化硅等氧化物；碳酸钙、碳酸镁、水滑石等碳酸盐；氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙等氢氧化物；硫酸钡、硫酸钙、亚硫酸钙等硫酸盐或者亚硫酸盐；硼酸锌、偏硼酸钡、硼酸铝、硼酸钙、硼酸钠等硼酸盐；氮化铝、氮化硼、氮化硅、氮化碳等氮化物；钛酸锶、钛酸钡等钛酸盐等。可以单独使用其中的1种，也可以并用2种以上。
其中，从赋予阻燃性的效果优异这点考虑，优选氢氧化铝。
另外，其中，特别优选二氧化硅，从低热膨胀性优异这点考虑，优选熔融二氧化硅(尤其是球状熔融二氧化硅)。
无机填充材料(C)的平均粒径没有特别限定，优选为0.01μm～5μm，特别优选为0.5μm～2μm。通过使无机填充材料(C)的粒径为0.01μm以上，能够使清漆成为低粘度而提高操作性。另外，通过成为5μm以下，能够在清漆中抑制无机填充材料(C)的沉降等。该平均粒径可以利用例如粒度分布计(株式会社岛津制作所制，制品名：激光衍射式粒度分布测定装置SALD系列)测定。
另外，无机填充材料(C)没有特别限定，可以使用平均粒径为单分散的无机填充材料，也可以使用平均粒径为多分散的无机填充材料。此外，还可以使用平均粒径为单分散和/或多分散的无机填充材料中的1种或者并用2种以上。
此外，优选平均粒径为5μm以下的球状二氧化硅(尤其是球状熔融二氧化硅)或者氢氧化铝，特别优选平均粒径为0.5μm～2μm的球状熔融二氧化硅或者氢氧化铝。由此，能够提高无机填充材料(C)的填充性。另外，能够提高树脂层11的膜厚均匀性。
树脂层11所含的无机填充材料(C)的含量在将树脂层整体设为100质量％时，优选为30质量％以下，更优选为20质量％以下，特别优选为8质量％以下。由此，能够降低树脂层11的储能模量E’RT、E’HT，并且提高电路加工性。
另外，无机填充材料(C)相对于树脂成分(A)100重量份，优选为5质量份～60质量份。其中，优选为10质量份～50质量份。通过成为5质量份以上，能够降低树脂层11的平均线膨胀系数，通过成为60质量份以下，能够形成低吸水性的树脂层11。
此外，形成树脂层11的组合物可以含有偶联剂(D)。偶联剂(D)使树脂成分(A)与无机填充材料(C)的界面的润湿性提高。
作为偶联剂(D)，通常使用的任何偶联剂均可使用，具体而言，优选使用选自环氧硅烷偶联剂、阳离子硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、钛酸酯系偶联剂和硅油型偶联剂中的1种以上的偶联剂。
偶联剂(D)的添加量依赖于无机填充材料(C)的比表面积，因此没有特别限定，相对于填充材料(C)100质量份，优选为0.05质量份～3质量份，特别优选为0.1质量份～2质量份。
树脂层11可以通过将上述组合物添加到有机溶剂中而形成清漆并将该清漆涂布在金属层12上而形成。作为涂布方法，没有特别限定，例如，可以采用利用涂布机涂布的方法或者利用喷涂器吹送的方法。其后，进行加热而除去溶剂，并且使树脂层11半固化。
在这样的带树脂层的金属层1中，将树脂层11在190℃热固化2小时后树脂层11的25℃的储能模量E’RT为0.1GPa～1.5GPa。
其中，储能模量E’RT优选为0.3GPa～1.0GPa。
应予说明，将树脂层11在190℃热固化2小时后，树脂层11成为C阶段。
另外，将树脂层11在190℃热固化2小时后树脂层11的175℃的储能模量E’HT为10MPa～0.7GPa。其中，储能模量E’HT优选为100MPa～0.65GPa。
为了实现这样的储能模量，可以适当地调整无机填充材料(C)的量、上述化合物(A1)和热固性树脂(A2)的量。
应予说明，上述储能模量用动态粘弹性测定装置进行测定。
储能模量E’RT是对在190℃固化2小时的树脂层11施加拉伸载荷并以频率1Hz、升温速度5～10℃/分钟在﹣50℃～300℃测定时的25℃的储能模量的值。
储能模量E’HT是对在190℃固化2小时的树脂层11施加拉伸载荷并以频率1Hz、升温速度5～10℃/分钟在﹣50℃～300℃测定时的175℃的储能模量的值。
这里，储能模量E’RT与储能模量E’HT的差(E’RT>E’HT，E’RT－E’HT)优选为1GPa以下。这样，通过使储能模量E’RT与储能模量E’HT的差为1GPa以下，能够抑制由温度变化引起的储能模量的变化。由此，即便环境温度发生急剧变化，也能够以树脂层11稳定地缓和因电路基板与半导体元件之间生成的线膨胀系数差而产生的应力。
应予说明，储能模量E’RT与储能模量E’HT的差的下限值没有特别限定，例如，为0.05GPa以上。
此外，就树脂层11而言，将树脂层11在190℃热固化2小时后的玻璃化转变温度Tg优选为120℃以上，其中，优选为130℃以上，更优选为140℃以上，进一步优选为175℃以上。另外，玻璃化转变温度Tg的上限值没有特别限定，但Tg优选为200℃以下，特别优选为190℃以下。由于树脂层11的玻璃化转变温度Tg较高，为120℃以上，所以与构成通用的电路基板的其它绝缘层22、211(参照图3)相比，玻璃化转变温度高。
因此，对电路基板进行热循环试验等时，在升温过程中，树脂层11不会比构成电路基板的其它绝缘层22、211(参照图3)先成为橡胶状，可保持树脂层11的物性，因此，利用树脂层11能够进一步缓和电路基板与半导体元件之间产生的应力。另外，通过使玻璃化转变温度为上述范围内，在将半导体元件31安装于电路基板2时，还能够进一步防止半导体元件31沉入电路基板2侧。
另外，将树脂层11在190℃热固化2小时后，树脂层11在25℃～玻璃化转变温度下的树脂层11的面内方向的平均线膨胀系数优选为200ppm/℃以下。
接下来，参照图2，对使用了这样的带树脂层的金属层1的电路基板的制造方法进行说明。
首先，如图2(A)所示，准备成为芯层21的内层电路基板。该芯层21具备绝缘层211、形成在绝缘层211的表面和背面的电路层212、以及连接电路层212间的通孔213。
绝缘层211具备未图示的纤维基材和含浸于该纤维基材的树脂层。
作为纤维基材，没有特别限定，
可举出玻璃织造布、玻璃非织造布等玻璃纤维基材，以聚酰胺树脂纤维、芳香族聚酰胺树脂纤维、全芳香族聚酰胺树脂纤维等聚酰胺系树脂纤维，聚酯树脂纤维、芳香族聚酯树脂纤维、全芳香族聚酯树脂纤维等聚酯系树脂纤维，聚酰亚胺树脂纤维、氟树脂纤维中的任一种为主成分的织造布或者非织造布构成的合成纤维基材，以牛皮纸、棉短绒纸或短绒与牛皮纸浆的混抄纸等为主成分的纸基材等有机纤维基材等。其中任一种均可使用。其中优选玻璃织造布。由此，能够得到低吸水性、高强度、低热膨胀性的芯层21。
另外，树脂层为C阶段状态，含有热固性树脂。
作为热固性树脂，没有特别限定，例如可举出环氧树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、氰酸酯树脂等。而且，可以使用其中的1种以上。其中，优选环氧树脂或者氰酸酯树脂。
作为环氧树脂，例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚M型环氧树脂、双酚P型环氧树脂、双酚Z型环氧树脂等双酚型环氧树脂，苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂，联苯型环氧树脂、具有亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂等芳基亚烷基型环氧树脂，萘型环氧树脂、蒽型环氧树脂、苯氧基型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、降冰片烯型环氧树脂、金刚烷型环氧树脂、芴型环氧树脂等环氧树脂等。可以单独使用其中的1种，也可以并用2种以上。
作为氰酸酯树脂的种类，没有特别限定，例如可举出酚醛清漆型氰酸酯树脂、双酚A型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂、四甲基双酚F型氰酸酯树脂等双酚型氰酸酯树脂等。其中，从低热膨胀性这点考虑，优选酚醛清漆型氰酸酯树脂。另外，还可以使用其它的氰酸酯树脂中的1种或并用2种以上，没有特别限定。
另外，树脂层可以含有填充材料。作为填充材料，可以使用与上述无机填充材料(C)同样的材料。
接下来，如图2(B)所示，在这样的芯层21的一个面上层叠B阶段的预浸体(绝缘层22)，在预浸体上层叠带树脂层的金属层1。此时，以预浸体与树脂层11对置并接触的方式层叠带树脂层的金属层1。
该预浸体含有纤维基材和含浸于该纤维基材的热固性的树脂层。但是，也可以不含有纤维基材而仅由树脂层构成。
作为纤维基材、树脂层，可以使用与芯层21同样的物质。
此外，预浸体可以含有与芯层21同样的填充材料。
接下来，在芯层21的另一个面上同样地层叠预浸体(绝缘层22)和带树脂层的金属层1。
其后，一边在层叠方向对该层叠体加压，一边例如在190℃加热2小时。由此，可得到绝缘层22和树脂层11成为C阶段的层叠体。
接下来，用激光等形成贯通金属层12、树脂层11和绝缘层22的孔。贯通树脂层11和绝缘层22的部分成为通孔。
其后，在上述孔和金属层12表面形成未图示的晶种层，在该晶种层上形成掩模。掩模的一部分开口部与上述孔连通，并且晶种层表面从另一部分开口部露出。
接下来，利用镀覆，通过掩模的一部分开口部而在上述孔内形成导电膜，并且在掩模的另一部分开口部内形成导电膜(例如，Cu膜)。
通孔内的导电膜成为图3的通孔23。其后，除去掩模，并通过蚀刻除去被掩模覆盖的部分的金属层12和晶种层，形成图3所示的电路层24。电路层24由被蚀刻的金属层12和设置在该金属层12上的导电膜(例如，Cu膜)241构成。导电膜241与通孔23连接，并与芯层21的电路层212连接。
应予说明，在该电路基板2中，由树脂层11的固化体和预浸体(绝缘层22)的固化体形成堆积层。
其后，如图3所示，在电路层24上设置阻焊膜SR。本实施方式的电路基板2中，在树脂层11上直接设置阻焊膜SR。因此，通过对金属层12进行蚀刻而形成的电路层24成为电路基板2的最外层的电路层。
这样形成的电路基板2中，芯层21的绝缘层211在25℃～玻璃化转变温度的平均线膨胀系数例如为10～50ppm/℃。另外，同样地，绝缘层22在25℃～玻璃化转变温度的平均线膨胀系数例如为10～50ppm/℃。
如上所述，可得到具备阻焊膜SR、使树脂层11固化而成的层、选择性除去金属层12而得的电路层24、绝缘层22、以及芯层21的电路基板2。
接下来，参照图4，对使用了这样的电路基板2的半导体装置3进行说明。
如图4所示，半导体装置3具备电路基板2和半导体元件31。
半导体元件31介由粘接剂32被固定在电路基板2的阻焊膜SR上。而且，半导体元件31被焊线W连接于电路基板2。
焊线W与半导体元件31连接，并且焊接于电路基板2的电路层24的一部分(焊垫)。
半导体装置3例如为搭载于混合动力汽车、燃料电池汽车和电动汽车等汽车的电子控制单元，电力转换逆变器单元，搭载于智能手机等移动终端的处理器单元等。
树脂层11即便被长时间放置在温度变化急剧的环境下，也能够稳定地缓和由在电路基板2与电子部件31之间生成的线膨胀系数差产生的应力，因此用于汽车的引擎室内中使用的半导体装置时特别有效。
这样的半导体装置3中半导体元件31与电路基板2的连接可靠性高。
这是由于在电路基板2上设置有树脂层11而实现的。
如上所述，在190℃热固化2小时后树脂层11的25℃的储能模量E’RT为1.5GPa以下，175℃的储能模量E’HT为0.7GPa以下，在25℃、175℃下，储能模量均低。
由此，能够以树脂层11缓和因温度变化而由半导体元件31与电路基板2的线膨胀系数差产生的应力。
电路基板2的平均线膨胀系数比半导体元件31大，因温度变化而发生大幅膨胀收缩。另一方面，由于半导体元件31的膨胀收缩量少，所以对焊线W、焊线W与电路层24的焊垫部分的连接部分施加负荷。然而，由于树脂层11的储能模量低，所以树脂层11能够通过变形而吸收施加在焊线W、焊线W与电路层24的连接部分的负荷。
因此，例如，作为构成电路基板2的绝缘层22、211，即便使用线膨胀系数较高的绝缘层，例如在25℃～玻璃化转变温度的平均线膨胀系数成为25ppm/℃以上的绝缘层，也能够提高电路基板2与半导体元件31的连接可靠性。
应予说明，通过使储能模量E’RT为0.1GPa以上，储能模量E’HT为10MPa以上，能够确保在制造电路基板2时的物理研磨耐性(刷、擦、抛光的耐损伤性)。即，能够防止因在电路基板2的制造过程中的研磨而削薄树脂层。
此外，通过使储能模量E’RT为0.1GPa以上并使储能模量E’HT为10MPa以上，从而树脂层11不会过度柔软，能够防止半导体元件31相对于电路基板2的位置偏离。由此，能够提高半导体元件31与电路基板2的连接可靠性。
另外，通过使储能模量E’RT为0.1GPa以上并使储能模量E’HT为10MPa以上，从而在将半导体元件31安装于电路基板2时，还能够防止半导体元件31沉入电路基板2侧。
此外，在本实施方式中，电路基板2中，在连接焊线W的最外层的电路层24的正下方配置有树脂层11，因此能够有效发挥树脂层11的应力缓和效果。
为了提高半导体元件31与电路基板2之间的连接可靠性，可考虑大量涂布在焊线W与电路基板2的接合中使用的焊料的方法，在焊线W与电路基板2的接合部分涂布树脂而加固的方法。
然而，在大量涂布焊料的情况或涂布树脂的情况下，需要增大电路基板2的焊垫部分。因此，难以进行电路基板2的小型化。
与此相对，在本实施方式中，通过设置树脂层11，能够提高半导体元件31与电路基板2的连接可靠性，因此不会妨碍电路基板2的小型化。
应予说明，本发明不限于上述实施方式，而包括在能够实现本发明的目的的范围内的变型、改进等。
例如，上述实施方式中，在形成有电路层212的内层电路基板上层叠了带树脂层的金属层，但并不限定于此。
例如，如图5(A)所示，可以在没有形成电路层的绝缘层211的表面和背面配置预浸体(绝缘层22)并在其外侧配置带树脂层的金属层1。带树脂层的金属层1的树脂层11与绝缘层22抵接。
此时，在成为芯材的绝缘层211的表面和背面配置预浸体，在其外侧层叠带树脂层的金属层，与上述实施方式同样地进行加压加热而形成层叠板。
此外，如图5(B)所示，可以在绝缘层211上直接设置带树脂层的金属层1。带树脂层的金属层1的树脂层11与绝缘层211抵接。在这种情况下，也是在绝缘层211的表面和背面配置带树脂层的金属层1后，与上述实施方式同样地进行加压加热而形成层叠板。
在任何情况下，树脂层11均成为C阶段。
在这些层叠板上形成贯通孔，并且对金属层12以成为电路层的方式进行蚀刻，填充贯通孔内部，将电路层彼此连接，由此形成电路基板。
另外，上述实施方式中，将半导体元件与电路基板用焊线连接，但并不限定于此。例如，半导体元件与电路基板可以用焊料凸点连接。
实施例
接下来，对本发明的实施例进行说明。
(实施例1)
(带树脂层的金属层的制造)
制造具有表1所示的组成的树脂层的带树脂层的金属层。应予说明，表1所示的各材料的量的单位为质量份。
具体而言如下所述。
首先，将液态环氧化聚丁二烯(Daicel公司制，商品名EPL-PB3600：化学式(18)表示的化合物)37质量份、萘型环氧树脂(DIC公司制，商品名HP4710：化学式(6-3)表示的化合物)22质量份、双酚A型环氧树脂(三菱化学公司制，商品名EPIKOTE 828EL)12质量份、四酚基乙烷酚醛清漆型环氧树脂(CAS30621-65-9，南亚塑料公司制，商品名NPPN431)0.6质量份、苯酚酚醛清漆树脂(住友电木公司制，商品名PR51714)28质量份、2-苯基-4-甲基咪唑(四国化成工业公司制，2P4MZ)0.4质量份溶解于甲乙酮(混合有无机填充材料)，制备固体成分浓度为60质量％的树脂清漆。将得到的树脂清漆涂布在金属层(日本电解公司制，商品名YGP-18，厚度18μm)上后，在100℃干燥2分钟，在180℃干燥4分钟，得到厚度为30μm的树脂层。树脂层为半固化的状态。
(电路基板的制造)
接下来，准备内层电路基板。作为内层电路基板(芯层21)，使用下述的部件。
·绝缘层211：无卤素型FR-4等效材料(住友电木公司制)，厚度0.4mm
·电路层212：铜箔厚度18μm、L/S＝120/180μm、隙孔1mmφ、3mmφ、狭缝2mm
在该内层电路基板的表面和背面重叠预浸体(EI-6765，住友电木公司制)，并且以树脂层与各预浸体相接的方式配置带树脂层的金属层。其后，使用真空加压式层压机装置，以压力0.5MPa、温度100℃进行60秒钟的真空加热加压成型。进而，用热风干燥机在温度190℃加热固化2小时。其后，用一般的加成法镀铜，形成通孔23和电路层24。在电路层24表面形成阻焊膜SR(Taiyo ink公司制，PSR4000/AUS308)，得到电路基板2。
(半导体装置的制造)
在得到的电路基板2的表面上搭载半导体元件31，用焊线W连接电路层24和半导体元件31。在半导体元件31与电路基板2之间设置粘接剂32。引线W与电路基板2的电路层24介由无铅焊料接合。
引线接合按以下的条件进行。
接线机：Eagle60(ASM公司制)
金线：SGS-H，25μm(住友金属矿山株式会社制)
引线接合温度：130℃
接合载荷：45g
超声波功率：120(128kHz)
(实施例2)
(带树脂层的金属层的制造)
制造具有表1所示的组成的树脂层的带树脂层的金属层。
具体而言如下所述。
首先，将液态环氧化聚丁二烯(Daicel公司制，商品名EPL-PB3600：化学式(18)表示的化合物)12质量份、萘型环氧树脂(DIC公司制，商品名HP4710：化学式(6-3)表示的化合物)35质量份、双酚A型环氧树脂(三菱化学公司制，商品名EPIKOTE828EL)20质量份、四酚基乙烷酚醛清漆型环氧树脂(CAS30621-65-9，南亚塑料公司制，商品名NPPN431)0.6质量份、苯酚酚醛清漆树脂(住友电木公司制，商品名PR51714)32质量份、2-苯基-4-甲基咪唑(四国化成工业公司制，2P4MZ)0.4质量份溶解于甲乙酮(混合有无机填充材料)，制备固体成分浓度为60质量％的树脂清漆。将得到的树脂清漆涂布在金属层(日本电解公司制，商品名YGP-18，厚度18μm)上后，在100℃干燥2分钟，在180℃干燥4分钟，得到厚度为30μm的树脂层。树脂层为半固化的状态。
其后的工序与实施例1同样。
(实施例3)
(带树脂层的金属层的制造)
制造具有表1所示的组成的树脂层的带树脂层的金属层。
具体而言如下所述。
首先，将液态环氧化聚丁二烯(Daicel公司制，商品名EPL-PB3600：化学式(18)表示的化合物)33质量份、萘型环氧树脂(DIC公司制，商品名HP4710：化学式(6-3)表示的化合物)23质量份、双酚A型环氧树脂(三菱化学公司制，商品名EPIKOTE828EL)12质量份、四酚基乙烷酚醛清漆型环氧树脂(CAS30621-65-9，南亚塑料公司制，商品名NPPN431)0.6质量份、苯酚酚醛清漆树脂(住友电木公司制，商品名PR51714)31质量份、2-苯基-4-甲基咪唑(四国化成工业公司制，2P4MZ)0.4质量份溶解于甲乙酮(混合有无机填充材料)，制备固体成分浓度为60质量％的树脂清漆。将得到的树脂清漆涂布在金属层(日本电解公司制，商品名YGP-18，厚度18μm)上后，在100℃干燥2分钟，在180℃干燥4分钟，得到厚度为30μm的树脂层。树脂层为半固化的状态。
其后的工序与实施例1同样。
(实施例4)
(带树脂层的金属层的制造)
制造具有表1所示的组成的树脂层的带树脂层的金属层。
具体而言如下所述。
首先，将液态环氧化聚丁二烯(Daicel公司制，商品名EPL-PB3600：化学式(18)表示的化合物)16质量份、萘型环氧树脂(DIC公司制，商品名HP4710：化学式(6-3)表示的化合物)33质量份、双酚A型环氧树脂(三菱化学公司制，商品名EPIKOTE828EL)19质量份、四酚基乙烷酚醛清漆型环氧树脂(CAS30621-65-9，南亚塑料公司制，商品名NPPN431)0.6质量份、苯酚酚醛清漆树脂(住友电木公司制，商品名PR51714)31质量份、2-苯基-4-甲基咪唑(四国化成工业公司制，2P4MZ)0.4质量份溶解于甲乙酮(混合有无机填充材料)，制备固体成分浓度为60质量％的树脂清漆。将得到的树脂清漆涂布在金属层(日本电解公司制，商品名YGP-18，厚度18μm)上后，在100℃干燥2分钟，在180℃干燥4分钟，得到厚度为30μm的树脂层。树脂层为半固化的状态。
其后的工序与实施例1同样。
(实施例5)
(带树脂层的金属层的制造)
制造具有表1所示的组成的树脂层的带树脂层的金属层。
具体而言如下所述。
首先，将液态环氧化聚丁二烯(Daicel公司制，商品名EPL-PB3600：化学式(18)表示的化合物)6质量份、萘型环氧树脂(DIC公司制，商品名HP4710：化学式(6-3)表示的化合物)37质量份、双酚A型环氧树脂(三菱化学公司制，商品名EPIKOTE828EL)22质量份、四酚基乙烷酚醛清漆型环氧树脂(CAS30621-65-9，南亚塑料公司制，商品名NPPN431)0.6质量份、苯酚酚醛清漆树脂(住友电木公司制，商品名PR51714)34质量份、2-苯基-4-甲基咪唑(四国化成工业公司制，2P4MZ)0.4质量份溶解于甲乙酮(混合有无机填充材料)，制备固体成分浓度为60质量％的树脂清漆。将得到的树脂清漆涂布在金属层(日本电解公司制，商品名YGP-18，厚度18μm)上后，在100℃干燥2分钟，在180℃干燥4分钟，得到厚度为30μm的树脂层。树脂层为半固化的状态。
其后的工序与实施例1同样。
(比较例1)
(带树脂层的金属层的制造)
制造具有表1所示的组成的树脂层的带树脂层的金属层。
具体而言如下所述。
首先，将液态环氧化聚丁二烯(Daicel公司制，商品名EPL-PB3600：化学式(18)表示的化合物)46质量份、甲酚酚醛清漆型环氧树脂(DIC公司制，商品名N690)13质量份、双酚A型环氧树脂(三菱化学公司制，商品名EPIKOTE828EL)8质量份、四酚基乙烷酚醛清漆型环氧树脂(CAS30621-65-9，南亚塑料公司制，商品名NPPN431)0.4质量份、苯酚酚醛清漆树脂(住友电木公司制，商品名PR51714)32质量份、2-苯基-4-甲基咪唑(四国化成工业公司制，2P4MZ)0.6质量份溶解于甲乙酮(混合有无机填充材料)，制备固体成分浓度为60质量％的树脂清漆。将得到的树脂清漆涂布在金属层(日本电解株式会公司制商品名YGP-18，厚度18μm)上后，在100℃干燥2分钟，在180℃干燥4分钟，得到厚度为30μm的树脂层。树脂层为半固化的状态。
其后的工序与实施例1同样。
(比较例2)
(带树脂层的金属层的制造)
制造具有表1所示的组成的树脂层的带树脂层的金属层。
具体而言如下所述。
首先，将液态环氧化聚丁二烯(Daicel公司制，商品名EPL-PB3600：化学式(18)表示的化合物)10质量份、萘型环氧树脂(DIC公司制，商品名HP4710：化学式(6-3)表示的化合物)20质量份、双酚A型环氧树脂(三菱化学公司制，商品名EPIKOTE828EL)11质量份、四酚基乙烷酚醛清漆型环氧树脂(CAS30621-65-9，南亚塑料公司制，商品名NPPN431)0.6质量份、苯酚酚醛清漆树脂(住友电木公司制，商品名PR51714)18质量份、2-苯基-4-甲基咪唑(四国化成工业公司制，2P4MZ)0.3质量份溶解于甲乙酮，并且添加无机填充材料(二氧化硅填料(Admatechs公司制，商品名SO25R))40质量份、偶联剂0.1质量份。由此，制备固体成分浓度为50质量％的树脂清漆。将得到的树脂清漆涂布在金属层(日本电解公司制，商品名YGP-18，厚度18μm)上后，在100℃干燥2分钟，在180℃干燥4分钟，得到厚度为30μm的树脂层。树脂层为半固化的状态。
其后的工序与实施例1同样。
(比较例3)
制造具有表1所示的组成的树脂层的带树脂层的金属层。
具体而言如下所述。
将含有羟基的聚酰胺树脂(日本化药公司制，商品名KAYAFLEXBPAM01)30质量份、甲氧基萘芳烷基型环氧树脂(DIC公司制，商品名HP-5000)40质量份、苯酚酚醛清漆型氰酸酯树脂(Lonza Japan公司制，Primaset PT-30)20质量份、2-苯基-4-甲基咪唑(四国化成工业公司制，2P4MZ)0.3质量份溶解于甲乙酮，并且添加无机填充材料(纳米二氧化硅填料，平均粒径56nm)9.5质量份、偶联剂0.2质量份。制备固体成分浓度为60质量％的树脂清漆。将得到的树脂清漆涂布在金属层(日本电解公司制，商品名YGP-18，厚度18μm)上后，在100℃干燥2分钟，在180℃干燥4分钟，得到厚度为30μm的树脂层。树脂层为半固化的状态。
其后的工序与实施例1同样。
(测定)
(储能模量)
将在各实施例、比较例中得到的带树脂层的金属层的树脂层从金属层剥离，并使树脂层在190℃固化2小时。其后，切削树脂层，得到8×20mm的试验片。使用该试验片，利用动态粘弹性测定装置，设定为拉伸模式、频率1Hz、升温速度5℃/分钟，在﹣50℃～300℃的温度范围进行测定。然后，得到25℃的储能模量E’RT、175℃的储能模量E’HT。
(玻璃化转变温度)
将在各实施例、比较例中得到的带树脂层的金属层的树脂层从金属层剥离，并使树脂层在190℃固化2小时。其后，切削树脂层，得到5×20mm的试验片。使用TA Instruments公司制TMA/2940以载荷3g在﹣50℃～300℃的温度范围按升温速度10℃/分钟的条件测定该试验片，得到玻璃化转变温度Tg。
(评价)
关于各实施例、各比较例，准备10个半导体装置，施加热循环试验。热循环试验将﹣40℃、7分钟～+125℃、7分钟作为1个循环并进行30000次。用显微镜观察热循环试验后的焊线与电路基板的焊接部，对产生裂缝者进行计数。
将结果示于表1。
◎表示在10个半导体装置中10个均没有产生裂缝，○表示10个半导体装置中6～9个产生裂缝，×表示10个半导体装置中0～5个产生裂缝。
实施例1～5中，抑制了裂缝的产生，半导体装置中的半导体元件与电路基板的连接可靠性良好。特别是实施例1～3、实施例5中，25℃的储能模量E’RT与175℃的储能模量E’HT的差为1GPa以下，非常小，玻璃化转变温度也为120℃以上，因此得到良好的结果。
另一方面，比较例1中，认为由于25℃的储能模量E’RT和175℃的储能模量E’HT小，树脂层非常柔软，所以在热循环试验时容易发生半导体元件相对于电路基板的位置偏离，其成为原因而导致裂缝产生。
另外，比较例2、3中，认为由于25℃的储能模量E’RT和175℃的储能模量E’HT非常大，所以得不到由树脂层产生的应力缓和效果，产生裂缝。
表1
该申请基于2012年12月5日申请的日本申请专利2012-266008号要求优先权，并在此引入其公开的全部内容。

Claims (8)

1.一种带树脂层的金属层，是在电路基板中使用的用于电路基板的带树脂层的金属层，
所述树脂层为热固性，
将所述树脂层在190℃热固化2小时后所述树脂层的25℃的储能模量E’RT为0.1GPa～1.5GPa，
将所述树脂层在190℃热固化2小时后所述树脂层的175℃的储能模量E’HT为10MPa～0.7GPa。
2.根据权利要求1所述的带树脂层的金属层，其中，所述储能模量E’RT与所述储能模量E’HT的差为1GPa以下。
3.根据权利要求1或2所述的带树脂层的金属层，其中，将所述树脂层在190℃热固化2小时后所述树脂层的玻璃化转变温度为120℃以上。
4.根据权利要求1～3中任1项所述的带树脂层的金属层，其中，所述树脂层含有热固性树脂和无机填充材料。
5.根据权利要求1～4中任1项所述的带树脂层的金属层，其中，所述树脂层的厚度为30μm以下。
6.一种用于电路基板的层叠体，包括：
使权利要求1～5中任1项所述的带树脂层的金属层的所述树脂层固化而成的带树脂层的金属层，以及
配置在该带树脂层的金属层的所述树脂层侧的绝缘性树脂层。
7.一种电路基板，具备使权利要求1～5中任1项所述的带树脂层的金属层的所述树脂层固化而成的层、以及选择性除去所述带树脂层的金属层的所述金属层而形成的电路层，
所述电路层被配置在形成于该电路基板的电路层中的最外层。
8.一种半导体装置，具备权利要求7所述的电路基板和设置在该电路基板上的半导体元件，
所述半导体元件与所述电路基板的所述最外层的所述电路层被焊线连接。
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