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JP2007126498A - 絶縁樹脂接着シートの製造方法及び絶縁樹脂接着シートを用いたプリント配線板の製造方法 - Google Patents

絶縁樹脂接着シートの製造方法及び絶縁樹脂接着シートを用いたプリント配線板の製造方法 Download PDF

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JP2007126498A
JP2007126498A JP2005318253A JP2005318253A JP2007126498A JP 2007126498 A JP2007126498 A JP 2007126498A JP 2005318253 A JP2005318253 A JP 2005318253A JP 2005318253 A JP2005318253 A JP 2005318253A JP 2007126498 A JP2007126498 A JP 2007126498A
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resin adhesive
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insulating
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Hiroaki Fujita
広明 藤田
Yoshitoshi Kumakura
俊寿 熊倉
Hiroyuki Fukai
弘之 深井
Shin Takanezawa
伸 高根沢
Koji Morita
高示 森田
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Resonac Corp
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

【課題】 無機充填材を含有する樹脂組成物中に熱膨張係数が小さく寸法安定性、耐薬品性、濡れ性等に優れるシリカファイバーをごく少量配合することによってセミアディティブ対応絶縁基板としての種々の特性を満足しつつ、かつ接続信頼性の向上が期待される低熱膨張係数を示す有機インターポーザー用基板を提供する。
【解決手段】 エポキシ樹脂、ゴム成分、リン系難燃剤、熱硬化剤、無機充填剤及びシリカファイバーを必須成分とする絶縁樹脂組成物をキャリアフィルムに塗布、乾燥して半硬化状態にすることを特徴とする絶縁樹脂接着シートの製造方法並びに上記で製造された絶縁樹脂接着シートを所定枚数重ね、加熱加圧により硬化させた絶縁樹脂層上に回路を形成する方法として、絶縁層を酸化性粗化液で処理し、さらに無電解又は電解めっきにより回路形成を行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、プリント配線板を製造する際に用いられる絶縁樹脂接着シートの製造方法及び絶縁樹脂接着シートを用いたプリント配線板の製造方法に関する。
デジタルモバイル機器の小型化、薄型化に伴い、搭載されるシステムの多機能化要求から複数のチップを1パッケージ化したSIPのニーズが急激に高まっている。現状ではDRAM、SRAM、FLASH、 アナログ等の複数種のウエハプロセスを一つの半導体チップに混載することが困難であり、SIPに代表される半導体パッケージ基板技術が重要となっている。
特に小型、多機能化に対応したSIPを実現するには狭ピッチ接続技術が不可欠であることからファインパターン化、パターン密着性に対する要求は極めて高い。
このようなインターポーザー用基板のビルドアップ層には、通常20μm以下のファインパターン形成能に優れるドライフィルムタイプのセミアディティブ材料が使用されている。
一方、車載用各種センサー、カーナビゲーションシステム、ハイブリッドエンジンシステム等の車載用インターポーザー用基板の需要の高まりから、高温環境下においても従来のセラミック基板と同等の接続信頼性が要求されており、ヒートサイクル試験等での接続信頼性の高いセミアディティブ材料が求められるようになってきた。
上記ヒートサイクル試験で問題となるのは、銅と有機基板の熱膨張率差に起因して発生したストレスによるスルーホール内クラック、ICチップ等の電子部品を実装後、部品と有機基板の熱膨張率差に起因して発生したストレスによるはんだクラック及び有機基板表層のクラックで、これらのクラックにより電気接続信頼性が低下することであった。
このため、有機基板の樹脂組成物中に多量の無機充填材を配合(特許文献1参照)して有機基板の熱膨張係数を銅及びICチップのそれに近づけ、上記クラックの発生を予防する方法もあるが、無機充填材を多量に配合した樹脂組成物は、熱膨張係数が小さくなるという利点がある反面、脆くなるという欠点がある。これは、スルーホール内で特にストレスが多くかかる表層コーナー部分において、コーナークラックを発生し易くさせていた。
特公平2−45348号公報
さらにはセミアディティブプロセスにおいて無機充填剤の過剰脱離から、脆弱層が形成されめっき密着性が低下したり、レーザー加工時のスミア残りが多くなる等の問題点を有していた。
以上の点から有機基板の樹脂組成物中に多量の無機充填材を配合する手法だけでは、近年の益々高くなってきた接続信頼性への要求には必ずしも対応できなくなってきた。
本発明は、上記の問題点を解決するため、無機充填材を含有する樹脂組成物中に熱膨張係数が小さく寸法安定性、耐薬品性、濡れ性等に優れるシリカファイバーをごく少量配合することによってセミアディティブ対応絶縁基板としての種々の特性を満足しつつ、かつ接続信頼性の向上が期待される低熱膨張係数を示す有機インターポーザー用基板を提供するものである。
本発明は、エポキシ樹脂、ゴム成分、リン系難燃剤、熱硬化剤、無機充填剤及びシリカファイバーを必須成分とする絶縁樹脂組成物をキャリアフィルムに塗布、乾燥して半硬化状態にすることを特徴とする絶縁樹脂接着シートの製造方法に関する。
また、本発明は、絶縁樹脂組成物が、シリカファイバーの平均繊維長が3〜10μmであり、かつ平均繊維径が0.1〜1.0μmの範囲にあり、その配合量が絶縁樹脂組成物に対して0.5〜5.0wt%であることを特徴とする絶縁樹脂接着シートの製造方法に関する。
さらに、本発明は、上記で製造された絶縁樹脂接着シートを所定枚数重ね、加熱加圧により硬化させた絶縁樹脂層上に回路を形成する方法として、絶縁層を酸化性粗化液で処理し、さらに無電解又は電解めっきにより回路形成を行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法に関する。
本発明の製造方法により得られる絶縁樹脂接着シート及びプリント配線板は、セミアディティブ対応絶縁基板としての種々の特性を満足しつつ、かつ接続信頼性の向上が期待される低熱膨張係数を示す有機インターポーザー用基板として有用である。
本発明に用いられるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビフェニル系、ノボラック系、多官能フェノール系、ナフタレン系、脂環式及びアルコール系などのグリシジルエーテル若しくはこれらのハロゲン化物、グリシジルアミン系並びにグリシジルエステル系などが挙げられ、1種類又は2種類以上を混合して使用することができる。
エポキシ樹脂の配合量は、溶剤を除いた無機フィラーを含む全固形中の割合で20〜70重量%の範囲であることが好ましい。エポキシ樹脂の配合量が無機フィラーを含む全固形中の割合で20〜70重量%とした理由は、20重量%未満では、接着強度が低下する傾向があり、70重量%を超えると回路導体とのはんだ耐熱性が低下する傾向があるためである。
ゴム成分としては、NBR、ポリブタジエンゴム、エポキシ変性ポリブタジエンゴム、カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子等を用いることができる。カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム粒子は、例えばアクリロニトリル、ブタジエン及びカルボン酸を共重合させ、かつ共重合する段階で部分的に架橋させることにより粒子状にしたものである。これらは単独でも2種類以上を組み合わせて用いても良い。
リン系難燃剤としては、接着樹脂シートの難燃化に必要とされるものであり、添加型又は反応型リン酸難燃剤であるリン酸エステル、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸メラミン、リン含有エポキシ、反応性リン化合物等が使用できる。その含有量はリン含有wt%が無機フィラーを除く絶縁樹脂全体中で0.7〜5wt%%の範囲になるように配合すれば、難燃性を発現させるのに好ましい。リン含有wt%が0.7wt%未満では難燃性の発現に不十分であり、リン含有wt%が5wt%を超えるとはんだ耐熱性が低下する傾向がある。
熱硬化剤としては、各種フェノール樹脂類、酸無水物類、アミン類、ヒドラジット類などが使用できるが、耐熱性及び絶縁性を考慮するとノボラック型フェノール樹脂の使用が好ましい。これらの熱硬化剤は、エポキシ基に対して0.5〜1.5当量が好ましい。熱硬化剤がエポキシ基に対して0.5当量未満の場合は外層銅との接着性が低下する傾向があり、1.5当量を超えるとTgや絶縁性が低下する傾向がある。
また、反応促進剤としては潜在性の熱硬化剤である各種イミダゾール類やBF3アミン錯体が使用できる。さらに好ましくは、絶縁樹脂の保存安定性やBステージの絶縁樹脂の取り扱い性及びはんだ耐熱性の点から2−フェニルイミダゾールや2−エチル−4−メチルイミダゾールが好ましく、その配合量はビフェニル構造及びノボラック構造を有したエポキシ樹脂の配合量に対して0.2〜0.6wt%が最適である。0.2wt%未満では、はんだ耐熱性が十分ではなく、0.6wt.%を越えると絶縁樹脂の保存安定性やBステージの絶縁樹脂の取り扱い性が低下する傾向がある。
無機充填剤は、シリカ、溶融シリカ、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、水酸化カルシウム、アエロジル、炭酸カルシウム等の中から選ばれるものが使用可能であり、これらは単独又は2種類以上を混合して用いても良い。
なお、難燃性や低熱膨張の点から水酸化アルミニウムとシリカを単独又は併用して用いるのが良い。
またその配合量は、溶剤を除く絶縁樹脂全体の固形分中で10〜50wt%の範囲であることが好ましい。10wt%未満では熱膨脹率が大きくなる傾向があり、50wt%を超えると粗化後の表面粗さが大きくなるため微細粗化形状に不適になる傾向がある。
シリカファイバーとしては、SiO純度96%以上の石英ガラスで、平均繊維長が3〜10μm及び平均繊維径が0.1〜1.0μmのものを使用することができる。配合量は絶縁樹脂組成物に対して0.5〜5.0wt%が好ましい。0.5wt.%未満では、低熱膨張化に効果が見られず、5.0wt%を超えると樹脂表層にシリカファイバーが露出過剰となりめっき付き性が低下する傾向がある。
本発明の絶縁樹脂組成物は、溶剤に希釈して用いるがこの溶剤は、メチルエチルケトン、キシレン、トルエン、アセトン、エチレングリコールモノエチルエーテル、シクロヘキサノン、エチルエトキシプロピオネート、N、N−ジメチルアセトアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル等を使用できる。
これらの溶剤は、単独又は2種以上を混合しても良い。この溶剤の前記樹脂に対する割合は、従来使用している割合でよく、絶縁樹脂の塗膜形成の設備にあわせてその使用量を調整する。
上記、配合により得られた樹脂組成物をキャリアフィルムに塗布後、乾燥炉中で80℃〜180℃の範囲で溶剤除去し、半硬化させることにより絶縁樹脂接着シートが得られる
なお、ここでいうキャリアフィルムとはPET、PBT、PPO等の乾燥温度に耐えうる有機フィルムや、銅、アルミニウム、ニッケル、金、銀等の金属箔等がありそれら単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
以下本発明の実施例及びその比較例によって、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
下記の材料を配合し、混合してワニス状の絶縁樹脂組成物を作製した。
・ エポキシ樹脂:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、商品名EPICLON153)100重量部。
・ ゴム成分:カルボン酸変性アクリロニトリルブタジエンゴム(JSR(株)製、商品名PNR−1H)5重量部。
・ 熱硬化剤:フェノールノボラック型樹脂(日立化成工業(株)製、商品名HP−850)10重量部。
・ リン系難燃剤:リン酸エステル(三光化学(株)製、商品名PX−200)30重量部。
・ 無機充填剤:球状シリカ((株)アドマテックス社製、商品名SC2050)70重量部。
・ シリカファイバー:(平均繊維長5.0μm、平均繊維径0.5μm)5重量部。
・ 希釈溶剤:(低沸点溶剤メチルエチルケトン)200重量部。
上記樹脂組成物をキャリアフィルム(PET:38μm)に塗布し、110℃で乾燥させて絶縁樹脂接着シートを得た。この絶縁樹脂接着シートは、膜厚40μm及び揮発分5.0%となるように製造条件を調整した。
また、この絶縁樹脂接着シートを前面エッチングした基板(日立化成工業(株)製、商品名MCL−E−67、0.8t)に110℃、60秒でラミネート成形した後、170℃で60分の加熱硬化を行い、絶縁樹脂を最外層に有する絶縁樹脂基板を作製した。
次いで、絶縁樹脂層のアルカリ化マンガン酸による化学粗化、無電解めっき処理及びめっき銅処理を施した。その後、アニールを180℃で60分間行い、絶縁層表面上に厚さ30μmの導体層を有する多層配線板を得た。
(実施例2)
シリカファイバーの添加量が絶縁樹脂組成物に対して0.5wt%となるように調整し、それ以外は実施例1と同様の方法で絶縁樹脂シートを作製し、その後も実施例1と同条件で多層配線板を得た。
(実施例3)
シリカファイバーの添加量が絶縁樹脂組成物に対して5.0wt%となるように調整し、それ以外は実施例1と同様の方法で絶縁樹脂シートを作製し、その後も実施例1と同条件で多層配線板を得た。
(比較例1)
シリカファイバーを全く加えないワニスを配合した、それ以外は実施例1と同様の方法で絶縁樹脂シートを作製し、その後も実施例1と同条件で多層配線板を得た。
(参考例1)
シリカファイバーの添加量が絶縁樹脂組成物に対して7.0wt%となるように調整し、それ以外は実施例1と同様の方法で絶縁樹脂シートを作製し、その後も実施例1と同条件で多層配線板を得た。
(参考例2)
平均繊維長20μmのシリカファイバーの添加量が絶縁樹脂組成物に対して2.0wt%となるように調整し、それ以外は実施例1と同様の方法で絶縁樹脂シートを作製し、その後も実施例1と同条件で多層配線板を得た。
[熱膨張係数]
各実施例及び各比較例で作製した絶縁樹脂シートの樹脂組成物面を180℃で2時間熱硬化させた。本サンプルを熱機械分析装置(TMA)の引っ張りモードにて30〜100℃までの平均線膨張係数を算出した。
[ピール強度]
最外層の銅箔の一部に幅10mm及び長さ100mmの部分を形成し、この一端を剥がしてつかみ具でつかみ、室温中で、垂直方向に50mm引き剥がしたときの荷重を測定した。
[はんだ耐熱性]
各実施例及び各比較例で作製した絶縁樹脂基板を25mm角に切断し、288℃±2℃のはんだ漕に浮かべ、ふくれが発生するまでの時間を調べた。
[耐電食性]
予めライン/スペース間20/20μmのクシ歯パターンを形成した絶縁基板上に、上記各実施例及び各比較例で作製した絶縁樹脂接着シートをラミネート、乾燥した後、実施例1に示す方法で最外層に導体層を形成した。最外層の導体パターンをエッチング除去した後、テストパターンを130℃、85%RHに調整した恒温高湿槽に入れ、直流5.0Vの電圧を連続的に印加し、内層クシ型パターンの絶縁劣化が発生するまでの時間を測定した。
上記の各特性をまとめて表1に示す。
Figure 2007126498
表1に示されるように、本発明の絶縁樹脂接着シートを用いた実施例1〜3の多層配線板の特性は、めっき銅との接着強度、288℃はんだ耐熱性等のセミアディティブ材料としての諸特性を満足しつつ低熱膨張係数を示すことを確認した。
これに対し、本発明のシリカフィラーを必須に含んでいない比較例1の多層配線板は、熱膨張係数が増加した。また参考例1のシリカファイバーを過剰添加した多層配線板は、シリカファイバーの露出過剰の為、めっき銅との密着性が低下し、ピール強度、はんだ耐熱性等の特性レベルが低下した。さらに参考例2に示す平均繊維長20μmの多層配線板は、20μm細線クシ型パターン間の耐電食性が著しく低下した。

Claims (3)

  1. エポキシ樹脂、ゴム成分、リン系難燃剤、熱硬化剤、無機充填剤及びシリカファイバーを必須成分とする絶縁樹脂組成物をキャリアフィルムに塗布、乾燥して半硬化状態にすることを特徴とする絶縁樹脂接着シートの製造方法。
  2. 絶縁樹脂組成物が、シリカファイバーの平均繊維長が3〜10μmであり、かつ平均繊維径が0.1〜1.0μmの範囲にあり、その配合量が絶縁樹脂組成物に対して0.5〜5.0wt%であることを特徴とする請求項1記載の絶縁樹脂接着シートの製造方法。
  3. 請求項1又は2で製造された絶縁樹脂接着シートを所定枚数重ね、加熱加圧により硬化させた絶縁樹脂層上に回路を形成する方法として、絶縁層を酸化性粗化液で処理し、さらに無電解又は電解めっきにより回路形成を行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
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