JP5552969B2 - プリプレグ、基板および半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリプレグ、基板および半導体装置に関する。

近年、電子部品・電子機器等を小型化・薄膜化すべく、これに用いられる回路基板等を小型化・薄膜化することが要求されている。この要求に答えるために、多層構造の回路基板を用い、その各層を薄くすることが行なわれている。

多層構造の回路基板は、例えば２枚のプリプレグ（第１のプリプレグおよび第２のプリプレグ）を用いて製造される。一般に、このような構成の回路基板を薄くするためには、第１のプリプレグの一方の面に配線部を形成し、当該配線部を、この第１のプリプレグに積層される第２のプリプレグの他方の面に埋設することが行われる。

この場合、第１のプリプレグの一方の面側には、配線部を形成するための高い密着性が、第２のプリプレグの他方の面側には、配線部を埋め込むための高い埋め込み性が要求される。かかる特性を有するプリプレグとして、例えば、特許文献１には、繊維基材の両側に、異なる樹脂組成物で構成される２つの樹脂層を形成したプリプレグが開示されている。

そして、現状、かかるプリプレグにおいて、更なる機械的強度の向上、耐久性の向上等を目的として改良が行われている。

国際公開第２００７／０６３９６０号パンフレット

本発明の目的は、プリプレグの両面に異なる用途、機能、性能または特性等を付与することができ、かつ、優れた機械的強度や耐久性を有するプリプレグ、このプリプレグを備える基板、およびかかる基板を用いて製造される半導体装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） 平板状の繊維基材と、
前記繊維基材の一方の面側に位置し、第１の樹脂組成物で構成された第１の樹脂層と、
前記繊維基材の他方の面側に位置し、前記第１の樹脂組成物と異なる組成の第２の樹脂組成物で構成された第２の樹脂層とを備え、
前記第１の樹脂層は、前記繊維基材の厚さ方向の一部に前記第１の樹脂組成物が含浸した第１の含浸部を有し、
前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層よりも可撓性が高いものであり、前記繊維基材の前記第１の樹脂組成物が含浸されていない残りの部分に前記第２の樹脂組成物が含浸した第２の含浸部を有し、
前記繊維基材内において、前記第１の含浸部と前記第２の含浸部とが接触しており、
前記第１の含浸部の平均厚さをｔ _ａ１ ［μｍ］とし、前記第２の含浸部の平均厚さをｔ _ｂ１ ［μｍ］としたとき、ｔ _ａ１ ＞ｔ _ｂ１ なる関係を満足することを特徴とするプリプレグ。

（２） 前記第１の含浸部と前記第２の含浸部との界面は、凹凸をなす上記（１）に記載のプリプレグ。

（３） 前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層よりも可撓性が高いものであり、
前記第１の樹脂層の前記第１の含浸部を除く部分の平均厚さをｔ_ａ２［μｍ］とし、前記第２の樹脂層の前記第２の含浸部を除く部分の平均厚さをｔ_ｂ２［μｍ］としたとき、１．２×ｔ_ａ２＜ｔ_ｂ２なる関係を満足する上記（１）または（２）に記載のプリプレグ。

（４） 前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物は、それぞれ、硬化性樹脂を含み、該硬化性樹脂の種類、含有量、分子量のうちの少なくとも１つが異なるものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のプリプレグ。

（５） 前記繊維基材は、ガラス繊維基材である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のプリプレグ。

（６） 上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のプリプレグを複数積層してなる積層体を備えることを特徴とする基板。

（７） 隣接する前記プリプレグの間に繊維基材をさらに備える上記（６）に記載の基板。

（８） 前記積層体の少なくとも一方の面に金属層をさらに備える上記（６）または（７）に記載の基板。

（９） 上記（６）ないし（８）のいずれかに記載の基板と、
前記基板に搭載された半導体素子とを備えることを特徴とする半導体装置。

本発明によれば、第１の樹脂層を構成する第１の樹脂組成物と第２の樹脂層を構成する第２の樹脂組成物とが互いに組成が異なるもの同士であるため、プリプレグの両面には、それぞれ、異なる用途、機能、性能または特性等を有する第１の樹脂層と第２の樹脂層とが形成されることとなる。

また、本発明によれば、繊維基材を第１の樹脂層および第２の樹脂層で保護することができる。これにより、例えばプリプレグに外部からの衝撃が加わった場合でも、繊維基材自体が破壊するのが防止され、よって、繊維基材によるプリプレグの機械的強度を向上する効果が確実に発揮される。

また、第１の樹脂層の第１の含浸部と第２の樹脂層の第２の含浸部とが密着するため、各樹脂層がそれぞれ繊維基材から剥離するのをより確実に防止することができる。これにより、プリプレグの耐久性の向上を図ることができる。

また、以上のような構成のプリプレグを備える基板を得、さらに、当該基板を用いて製造される半導体装置を得る。

本発明のプリプレグの実施形態を示す断面図である。 本発明の基板の実施形態を示す断面図である。 本発明の半導体装置の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明のプリプレグ、基板および半導体装置の好適実施形態について、添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のプリプレグの実施形態を示す断面図、図２は、本発明の基板の実施形態を示す断面図、図３は、本発明の半導体装置の実施形態を示す断面図である。

＜プリプレグ＞
まず、本発明のプリプレグについて説明する。

なお、以下の説明では、図１（以下の各図において同様）中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。また、図１（以下の各図において同様）は、厚さ方向（図中の上下方向）に大きく誇張して示してある。

図１に示すプリプレグ１は、平板状の繊維基材２と、繊維基材２の一方の面（上面）側に位置する第１の樹脂層３と、繊維基材２の他方の面（下面）側に位置する第２の樹脂層４とを有する。
繊維基材２は、プリプレグ１の機械的強度を向上する機能を有する。

この繊維基材２としては、例えば、ガラス織布、ガラス不織布等のガラス繊維基材、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維等のポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維等のポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維等を主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙等を主成分とする紙繊維基材等の有機繊維基材等の繊維基材等が挙げられる。

これらの中でも、繊維基材２は、ガラス繊維基材であるのが好ましい。かかるガラス繊維基材を用いることにより、プリプレグ１の機械的強度をより向上することができる。また、プリプレグ１の熱膨張係数を小さくすることもできるという効果もある。

このようなガラス繊維基材を構成するガラスとしては、例えば、Ｅガラス、Ｃガラス、Ａガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、ＮＥガラス、Ｔガラス、Ｈガラス等が挙げられる。これらの中でも、ガラスは、Ｓガラス、または、Ｔガラスであるのが好ましい。これにより、ガラス繊維基材の熱膨張係数を比較的小さくすることができ、このため、プリプレグ１をその熱膨張係数ができる限り小さいものとすることができる。

繊維基材２の平均厚さは、特に限定されないが、１５０μｍ以下であるのが好ましく、１００μｍ以下であるのがより好ましく、１０〜５０μｍ程度であるのがさらに好ましい。かかる厚さの繊維基材２を用いることにより、プリプレグ１の機械的強度を確保しつつ、その薄型化を図ることができる。さらには、プリプレグ１に対する孔あけ等の加工を施す際の加工性を向上することもできる。また、プリプレグ１を基板１０にした状態で、当該基板１０に対して、メカニカルドリルまたはレーザー照射による貫通孔（スルーホール）を加工する際の加工性も向上することができる。さらには、貫通孔同士間のピッチ間距離が７０μｍ以下の狭ピッチにおける絶縁信頼性の向上を図ることもできる。

この繊維基材２の一方の面側には、第１の樹脂層３が設けられ、また、他方の面側には、第２の樹脂層４が設けられている。また、第１の樹脂層３は、第１の樹脂組成物で構成され、一方、第２の樹脂層４は、前記第１の樹脂組成物と異なる組成の第２の樹脂組成物で構成されている。

かかる構成により、各樹脂層に要求される特性に応じて、樹脂組成物の組成を適宜設定することができるようになる。

本実施形態では、第１の樹脂層３上に配線部（導体パターン）を形成するために、第１の樹脂組成物は、金属との密着性に優れるような組成に設定されている。また、第２の樹脂層４に他のプリプレグ１の配線部や他の繊維基材を確実に埋め込むために、第２の樹脂組成物は、第２の樹脂層４が第１の樹脂層３より可撓性（柔軟性）が高くなるような組成に設定されている。このような各樹脂組成物については、後に詳述する。

図１に示すように、本発明では、繊維基材２の厚さ方向の一部に第１の樹脂組成物が含浸され（以下この部分を「第１の含浸部３１」と言う）、繊維基材２の第１の樹脂組成物が含浸されていない残り部分に、第２の樹脂組成物が含浸されている（以下この部分を「第２の含浸部４１」と言う）。これにより、第１の樹脂層３の一部である第１の含浸部３１と第２の樹脂層４の一部である第２の含浸部４１とが繊維基材２内に位置する。そして、繊維基材２内において、第１の含浸部３１（第１の樹脂層３の下面）と第２の含浸部４１（第２の樹脂層４の上面）とが接触している。換言すれば、本発明では、第１の樹脂組成物が、繊維基材２の上面側から、繊維基材２に含浸され、第２の樹脂組成物が、繊維基材２の下面側から、繊維基材２に含浸され、これらの樹脂組成物で繊維基材２内の空隙が充填されている。

かかる構成により、繊維基材２を第１の樹脂層３および第２の樹脂層４で保護することができる。その結果、プリプレグ１に外部からの衝撃が加わった場合でも、繊維基材２自体が破壊するのを防止することができ、繊維基材２によるプリプレグ１の機械的強度を向上する効果を確実に発揮させることができる。

また、繊維基材２内部における第１の含浸部３１と第２の含浸部４１との界面２０を微視的に見た場合、この界面２０は、凹凸をなすのが好ましい（図１中の拡大詳細図参照）。また、この界面２０は、第１の含浸部３１（第１の樹脂層３）と第２の樹脂層４とが互いに溶融し混ざりあっていてもよい。これにより、各樹脂層の繊維基材２に対するアンカー効果のみならず、樹脂層同士の密着性が高まり、各樹脂層が繊維基材２から剥離するのをより確実に防止することができる。これにより、プリプレグ１の耐久性の向上を図ることができる。さらには、プリプレグ１を基板１０にした際に吸湿耐熱性の向上を図ることができる。

かかる凹凸をなす界面２０は、例えば、まず、第１の樹脂組成物のワニスを、繊維基材２の一方の面側に供給、含浸して、第１の樹脂層３を一旦形成する。その後、第２の樹脂組成物のワニスを、繊維基材２の他方の面側に供給、含浸して、第２の樹脂層４を形成することにより、確実に得ることができる。なお、各樹脂組成物の含浸の程度、すなわち、各含浸部の厚さは、例えば、含浸温度および含浸時間を適宜調整することにより所望の大きさに設定することができる。また、これらの樹脂層を形成する順序は、逆であってもよいことは言うまでもない。また、第１の樹脂層３または第２の樹脂層４のうちの少なくとも一方に、微小の無機フィラーや溶剤を適宜含ませることで、前記界面２０の凹凸の形成、または、前記第１の含浸部３１と第２の樹脂層４とが溶融して混ざり合う状態にすることができる。

また、先に形成する樹脂層のワニスを繊維基材２に供給する際には、ワニスを供給するのと反対側の面から吸引操作を行うようにしてもよい。これにより、当該樹脂層を構成する樹脂組成物が繊維基材２に確実に含浸し、その繊維基材２内に形成される界面２０を荒らす、すなわち、凹凸が形成されたもの（粗面のもの）とすることができる。なお、当該樹脂組成物の含浸の程度は、例えば、吸引時間や吸引力を適宜調整することにより所望の大きさに設定することができる。また、繊維基材２に振動を与えつつ、ワニスを供給するようにしてもよい。

前述したように、第２の樹脂層４の可撓性は、第１の樹脂層３よりも高くなっている。このような大小関係となっている場合、第１の含浸部３１の平均厚さｔ_ａ１［μｍ］が、第２の含浸部４１の平均厚さｔ_ｂ１［μｍ］より大きく（ｔ_ａ１＞ｔ_ｂ１）設定するのが好ましい。これは、次のような理由による。

第２の樹脂層４の可撓性を、第１の樹脂層３より高く設定した場合、第２の樹脂層４の熱膨張率は、第１の樹脂層３より大きくなる傾向がある。このため、「ｔ_ａ１＞ｔ_ｂ１」とは反対の大小関係である「ｔ_ａ１＜ｔ_ｂ１」とすると、プリプレグ１が加熱されたとき、繊維基材２の内部では、第２の含浸部４１が第１の含浸部３１より大きく変形して、繊維基材２の部分で割れ（クラック）等が生じるおそれがある。この繊維基材２の部分での割れ等は、プリプレグ１全体に大きく影響を与え、プリプレグ１が使用に耐え得るものとならないおそれがある。

これに対して、「ｔ_ａ１＞ｔ_ｂ１」とすれば、上記の不都合が生じるのを解消、すなわち、プリプレグ１に割れ等が発生するのを防止または抑制することができる。これにより、プリプレグ１は、使用に耐え得るものとなる。

具体的には、繊維基材２の最大厚さをＴ［μｍ］としたとき、前記平均厚さｔ_ａ１は、０．５０×Ｔ〜０．９５×Ｔであるのが好ましく、０．７×Ｔ〜０．９×Ｔであるのがより好ましい。平均厚さｔ_ａ１をかかる範囲に設定することにより、各樹脂層が繊維基材２から剥離するのを確実に防止しつつ、プリプレグ１に反りが発生するのをより確実に防止または抑制することができる。

また、第１の樹脂層３の第１の含浸部３１を除く部分（第１の非含浸部３２）の平均厚さをｔ_ａ２［μｍ］とし、第２の樹脂層４の第２の含浸部４１を除く部分（第２の非含浸部４２）の平均厚さをｔ_ｂ２［μｍ］としたとき、１．２×ｔ_ａ２＜ｔ_ｂ２なる関係を満足するのが好ましく、２×ｔ_ａ２＜ｔ_ｂ２なる関係を満足するのがより好ましく、３×ｔ_ａ＜ｔ_ｂなる関係を満足するのがさらに好ましい。かかる関係を満足することにより、プリプレグ１の上面側の部分に比較的高い剛性を付与することができるため、当該プリプレグ１の上面（第１の非含浸部３２上）に配線部を高い加工性で形成することができる。一方、第２の樹脂層４は、高い可撓性と十分な厚さを有することができるため、当該第２の樹脂層４（第２の非含浸部４２）に他のプリプレグ１の配線部や他の繊維基材を埋め込む際、当該埋め込みを確実に行なうことができる、すなわち、他のプリプレグ１の配線部や他の繊維基材に対する埋め込み性が向上する。

具体的には、平均厚さｔ_ａ２は、０．１〜１５μｍであるのが好ましく、１〜１０μｍであるのがより好ましい。一方、平均厚さｔ_ｂ２は、４〜５０μｍであるのが好ましく、８〜４０μｍであるのがより好ましい。

さて、上記の特性を有する第１の樹脂層３および第２の樹脂層４をそれぞれ得るために、第１の樹脂組成物および第２の樹脂組成物は、次のような組成とするのが好ましい。

第１の樹脂組成物は、例えば、硬化性樹脂を含み、必要に応じて、硬化助剤（例えば硬化剤、硬化促進剤等）および無機充填材のうちの少なくとも１種を含んで構成される。

配線部を構成する金属との密着性を向上させるには、金属との密着性に優れる硬化性樹脂を使用する方法、金属との密着性を向上させる硬化助剤（例えば硬化剤、硬化促進剤等）を使用する方法、無機充填材として酸に可溶なものを用いる方法、無機充填材と有機充填材とを併用する方法等が挙げられる。

かかる硬化性樹脂には、例えば、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂およびビスフェノールＳとビスフェノールＦとの共重合エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が好適に用いられる。これらの中でも、硬化性樹脂には、特に、シアネート樹脂（シアネート樹脂のプレポリマーを含む）を用いるのが好ましい。

熱硬化性樹脂（特に、シアネート樹脂）を用いることにより、プリプレグ１の熱膨張係数を小さくすること（以下、「低熱膨張化」と言うこともある）ができる。さらに、プリプレグ１の電気特性（低誘電率、低誘電正接）等の向上を図ることもできる。

かかるシアネート樹脂は、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、必要に応じて、加熱等の方法でプレポリマー化することにより得ることができる。

具体的なシアネート樹脂としては、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。これらの中でも、シアネート樹脂は、ノボラック型シアネート樹脂であるのが好ましい。

ノボラック型シアネート樹脂を用いれば、後述する基板１０（図２参照）を作製した後において、硬化後の第１の樹脂層３中において架橋密度が増加するので、硬化後の第１の樹脂層３（得られる基板）の耐熱性および難燃性の向上を図ることができる。

ここで、耐熱性の向上は、ノボラック型シアネート樹脂が硬化反応後にトリアジン環を形成することに起因すると考えられる。また、難燃性の向上は、ノボラック型シアネート樹脂がその構造上ベンゼン環の割合が高いため、このベンゼン環が炭化（グラファイト化）し易く、硬化後の第１の樹脂層３中に炭化部分が生じることに起因すると考えられる。

さらに、ノボラック型シアネート樹脂を用いれば、プリプレグ１を薄型化（例えば、厚さ３５μｍ以下）した場合であっても、プリプレグ１に優れた剛性を付与することができる。また、その硬化物は、加熱時における剛性にも優れるので、得られる基板１０は、半導体素子５００（図３参照）を実装する際の信頼性にも優れる。
具体的には、式（Ｉ）で示されるノボラック型シアネート樹脂を用いることができる。

式（Ｉ）で示されるノボラック型シアネート樹脂において、その平均繰り返し単位数「ｎ」は、特に限定されないが、１〜１０であるのが好ましく、２〜７であるのがより好ましい。平均繰り返し単位数「ｎ」が前記下限値未満であると、ノボラック型シアネート樹脂は、結晶化し易くなるため、汎用溶媒に対する溶解性が低下する。このため、ノボラック型シアネート樹脂の含有量等によっては、第１の樹脂組成物のワニスが取り扱い難くなる場合がある。また、プリプレグ１を作製した場合にタック性が生じ、プリプレグ１同士が接触したとき互いに付着したり、一方のプリプレグ１の第１の樹脂組成物が他方のプリプレグ１に移行する現象（転写）が生じたりする場合がある。一方、平均繰り返し単位数「ｎ」が前記上限値を超えると、第１の樹脂組成物のワニスの粘度が高くなりすぎ、プリプレグ１を作製する際の効率（第１の樹脂層３の成形性）が低下する場合がある。

また、後述する金属との密着性を向上させる硬化剤または硬化促進剤を併用する場合には、上述の硬化性樹脂以外に、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂等の他の熱硬化性樹脂を用いることもできる。

さらに、硬化性樹脂には、熱硬化性樹脂の他、例えば、紫外線硬化性樹脂、嫌気硬化性樹脂等を用いることもできる。

硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、第１の樹脂組成物全体の５〜５０重量％であるのが好ましく、１０〜４０重量％であるのがより好ましい。硬化性樹脂の含有量が前記下限値未満であると、硬化性樹脂の種類等によっては、第１の樹脂組成物のワニスの粘度が低くなりすぎ、プリプレグ１を形成するのが困難となる場合がある。一方、硬化性樹脂の含有量が前記上限値を超えると、他の成分の量が少なくなり過ぎるため、硬化性樹脂の種類等によっては、プリプレグ１の機械的強度が低下する場合がある。

上述の硬化助剤（例えば硬化剤、硬化促進剤等）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−エチル−４−エチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドルキシ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、２，４−ジアミノ−６−〔２’−メチルイミダゾリル−（１’）〕−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−（２’−ウンデシルイミダゾリル）−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−〔２’−エチル−４−メチルイミダゾリル−（１’）〕−エチル−ｓ−トリアジン、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール化合物が挙げられる。

これらの中でも、硬化助剤は、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヒドロキシアルキル基およびシアノアルキル基の中から選ばれる官能基を２個以上有しているイミダゾール化合物であるのが好ましく、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾールであるのがより好ましい。

また、第１の樹脂組成物には、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、ビスアセチルアセトナートコバルト（II）、トリスアセチルアセトナートコバルト（III）等の有機金属塩、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、酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸等を組み合わせて用いることができる。

硬化助剤を用いる場合、その含有量は、第１の樹脂組成物全体の０．０１〜３重量％であるのが好ましく、０．１〜１重量％であるのがより好ましい。

また、第１の樹脂組成物は、無機充填材を含むことが好ましい。これにより、プリプレグ１を薄型化（例えば、厚さ３５μｍ以下）にしても、機械的強度に優れるプリプレグ１を得ることができる。さらに、プリプレグ１の低熱膨張化を向上することもできる。

無機充填材としては、例えば、タルク、アルミナ、ガラス、溶融シリカのようなシリカ、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等を挙げることができる。また、無機充填材の使用目的に応じて、破砕状、球状のものが適宜選択される。これらの中でも、低熱膨張性に優れる観点からは、無機充填剤は、シリカであるのが好ましく、溶融シリカ（特に球状溶融シリカ）であるのがより好ましい。

無機充填材の平均粒径は、０．０１〜５．０μｍであるのが好ましく、０．２〜２．０μｍであるのがより好ましい。なお、この平均粒径は、例えば、粒度分布計（ＨＯＲＩＢＡ製「ＬＡ−５００」）により測定することができる。

特に、無機充填材としては、平均粒径５．０μｍ以下の球状溶融シリカが好ましく、平均粒子径０．０１〜２．０μｍ（特に、０．１〜０．５μｍ）の球状溶融シリカがより好ましい。これにより、第１の樹脂組成物のワニスを繊維基材２内により確実に含浸させることができ、また、形成された第１の樹脂層３（第１の含浸部３１）の繊維基材２の内部における面に凹凸をより確実に形成することができる。

また、第１の樹脂層３と配線部との密着性を向上するために、無機充填材として、酸に可溶な無機充填材を用いてもよい。これにより、配線部（導体層）を第１の樹脂層３上にメッキ法で形成した場合に、その配線部の第１の樹脂層３に対する密着性（メッキ密着性）を向上することができる。この酸に可溶な無機充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化鉄等の金属酸化物等が挙げられる。

また、第１の樹脂層３と配線部との密着性を向上するために、無機充填材と有機充填材とを併用してもよい。この有機充填材としては、例えば、液晶ポリマー、ポリイミド等の樹脂系充填材が挙げられる。

無機充填材を用いる場合、その含有量は、特に限定されないが、第１の樹脂組成物全体の２０〜７０重量％であるのが好ましく、３０〜６０重量％であるのがより好ましい。

硬化性樹脂としてシアネート樹脂（特に、ノボラック型シアネート樹脂）を用いる場合には、エポキシ樹脂（実質的にハロゲン原子を含まない）を併用することが好ましい。このエポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。

これらの中でも、エポキシ樹脂は、アリールアルキレン型エポキシ樹脂であるのが好ましい。アリールアルキレン型エポキシ樹脂を用いることにより、硬化後の第１の樹脂層３（得られる基板）において、吸湿半田耐熱性（吸湿後の半田耐熱性）および難燃性を向上させることができる。

アリールアルキレン型エポキシ樹脂とは、繰り返し単位中に一つ以上のアリールアルキレン基を有するエポキシ樹脂をいい、例えば、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、アリールアルキレン型エポキシ樹脂は、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂であるのが好ましい。

具体的には、式（II）で示されるビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂を用いることができる。

式（II）で示されるビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂の平均繰り返し単位数「ｎ」は、特に限定されないが、１〜１０であるのが好ましく、２〜５であるのがより好ましい。平均繰り返し単位数「ｎ」が前記下限値未満であると、ビフェニルジメチレン型エポキシ樹脂は、結晶化し易くなるため、汎用溶媒に対する溶解性が低下する。このため、第１の樹脂組成物のワニスが取り扱い難くなる場合がある。一方、平均繰り返し単位数「ｎ」が前記上限値を超えると、用いる溶媒によっては、第１の樹脂組成物のワニスの粘度が上昇する恐れがある。この場合、第１の樹脂組成物を繊維基材２に十分に含浸できず、結果として、プリプレグ１の成形不良や機械的強度の低下の原因となることがある。

エポキシ樹脂を併用する場合、その含有量は、特に限定されないが、第１の樹脂組成物全体の１〜５５重量％であるのが好ましく、２〜４０重量％であるのがより好ましい。

さらに、第１の樹脂組成物には、金属との密着性が向上するような成分（樹脂等を含む）を添加してもよい。かかる成分としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、カップリング剤等が挙げられる。

フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。

これらの中でも、フェノキシ樹脂には、ビフェニル骨格およびビスフェノールＳ骨格を有するフェノキシ樹脂を用いるのが好ましい。これにより、ビフェニル骨格が有する剛直性により、フェノキシ樹脂のガラス転移温度を高くすることができるとともに、ビスフェノールＳ骨格の存在により、フェノキシ樹脂の金属との密着性を向上させることができる。その結果、第１の樹脂層３の耐熱性の向上を図ることができるとともに、多層基板を製造する際に、第１の樹脂層３に対する配線部（金属）の密着性を向上させることができる。

また、フェノキシ樹脂には、ビスフェノールＡ骨格およびビスフェノールＦ骨格を有するフェノキシ樹脂を用いるのも好ましい。これにより、多層基板の製造時に、配線部の第１の樹脂層３への密着性をさらに向上させることができる。

フェノキシ樹脂の分子量は、特に限定されないが、重量平均分子量が５，０００〜７０，０００であるのが好ましく、１０，０００〜６０，０００であるのがより好ましい。

フェノキシ樹脂を用いる場合、その含有量は、特に限定されないが、第１の樹脂組成物全体の１〜４０重量％であるのが好ましく、５〜３０重量％であるのがより好ましい。

カップリング剤には、例えば、エポキシシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アミノシランカップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる１種以上を用いるのが好ましい。

カップリング剤を用いる場合、その含有量は、特に限定されないが、無機充填材１００重量部に対して０．０５〜３重量部であるのが好ましく、０．１〜２重量部であるのがより好ましい。

また、第１の樹脂組成物は、以上に説明した成分のほか、必要に応じて消泡剤、レベリング剤、顔料、酸化防止剤等の添加剤を含有することができる。

第２の樹脂組成物は、第１の樹脂組成物と異なる組成、具体的には、第２の樹脂層４が第１の樹脂層３より可撓性が高くなるような組成に設定されている。

第２の樹脂組成物の構成成分には、第１の樹脂組成物で挙げたものと同様のものを用いることができるが、樹脂や充填材等の種類および含有量、樹脂の分子量（平均繰り返し単位数）等の少なくとも１つを異ならせることにより、第２の樹脂組成物の組成は、第１の樹脂組成物と異なっている。その結果、第２の樹脂層４は、第１の樹脂層３と異なる特性を有している。

この第２の樹脂層４の面方向、すなわち、プリプレグ１の長手方向（Ｘ方向）および幅方向（Ｙ方向）の熱膨張係数は、特に限定されないが、２０ｐｐｍ以下であるのが好ましく、５〜１６ｐｐｍであるのがより好ましい。第２の樹脂層４の熱膨張係数が前記範囲内であると、プリプレグ１は、高い接続信頼性を有すことができ、得られる基板は、半導体素子等の実装信頼性に優れたものとなる。

また、プリプレグ１全体の面方向の熱膨張係数は、特に限定されないが、１６ｐｐｍ以下であるのが好ましく、１２ｐｐｍ以下であるのがより好ましく、５〜１０ｐｐｍであるのがさらに好ましい。プリプレグ１の熱膨張係数が前記範囲内であると、得られる基板において、繰り返しの熱衝撃に対する耐クラック性が向上する。

面方向の熱膨張係数は、例えば、ＴＭＡ装置（ＴＡインスツルメント社製）を用いて、１０℃／分で昇温して評価することができる。

＜基板＞
次に、本発明の基板について、図２を参照しつつ説明する。この図２に示す基板１０は、積層体１１と、この積層体１１の両面に設けられた金属層１２とを有している。

積層体１１は、第２の樹脂層４同士を内側にして配置された２つのプリプレグ１と、第２の樹脂層４同士間で挟持された繊維基材１３とを備える。

繊維基材１３には、前述した繊維基材２と同様のものを用いることができる。また、本実施形態では、第２の樹脂層４は、前述したような特性（可撓性）を有するため、繊維基材１３の少なくとも一部は、第２の樹脂層４に確実に埋め込まれる（埋設される）。

金属層１２は、配線部に加工される部分であり、例えば、銅箔、アルミ箔等の金属箔を積層体１１に接合すること、銅、アルミニウムを積層体１１の表面にメッキすること等により形成される。また、本実施形態では、第１の樹脂層３は、前述したような特性を有するため、高い密着性で金属層１２を保持することができるとともに、高い加工精度で金属層１２を配線部に形成することができるようになっている。

金属層１２と第１の樹脂層３とのピール強度は、０．５ｋＮ／ｍ以上であるのが好ましく、０．６ｋＮ／ｍ以上であるのがより好ましい。これにより、金属層１２を配線部に加工し、得られる半導体装置１００（図３参照）における接続信頼性をより向上させることができる。

このような基板１０は、第１の樹脂層３上に金属層１２を形成したプリプレグ１を２つ用意し、これらのプリプレグ１で繊維基材１３を挟持した状態で、例えば、真空プレス、常圧ラミネータおよび真空下で加熱加圧するラミネータを用いて積層する方法が挙げられる。真空プレスは、平板に挟んで通常のホットプレス機等で実施できる。例えば、名機製作所社製の真空プレス、北川精機社製の真空プレス、ミカドテクノス社製の真空プレス等が挙げられる。また、ラミネータ装置としては、ニチゴー・モートン社製のバキュームアップリケーター、名機製作所社製の真空加圧式ラミネータ、日立テクノエンジニアリング社製の真空ロール式ドライコータ等のような市販の真空積層機、またはベルトプレス等を用いて製造することができる。

なお、本発明の基板１０は、繊維基材１３が省略され、２つのプリプレグ１が第２の樹脂層４同士を直接接合してなる積層体を含むものであってもよく、金属層１２が省略されたものであってもよい。

＜半導体装置＞
次に、本発明の半導体装置について、図３を参照しつつ説明する。なお、図３中では、繊維基材２、１３を省略して示し、第１の樹脂層３および第２の樹脂層４を一体として示してある。

図３に示す半導体装置１００は、多層基板２００と、多層基板２００の上面に設けられたパッド部３００と、多層基板２００の下面に設けられた配線部４００と、パッド部３００にバンプ５０１を接続することにより、多層基板２００上に搭載された半導体素子５００とを有している。また、その他、多層基板２００の下面には、配線部、パッド部、半田ボール等が設けられていてもよい。

多層基板２００は、コア基板として設けられた基板１０と、この基板１０の上側に設けられた３つのプリプレグ１ａ、１ｂ、１ｃと、基板１０の下側に設けられた３つのプリプレグ１ｄ、１ｅ、１ｆとを備えている。プリプレグ１ａ〜１ｃをそれぞれ構成する繊維基材２、第１の樹脂層３、第２の樹脂層４の基板１０からの配置順番と、プリプレグ１ｄ〜１ｆをそれぞれ構成する繊維基材２、第１の樹脂層３、第２の樹脂層４の基板１０からの配置順番とは、同じとなっている。すなわち、プリプレグ１ａ〜１ｃとプリプレグ１ｄ〜１ｆとは、互いに上下反転したもの同士となっている。

また、多層基板２００は、プリプレグ１ａとプリプレグ１ｂとの間に設けられた回路部２０１ａと、プリプレグ１ｂとプリプレグ１ｃとの間に設けられた回路部２０１ｂと、プリプレグ１ｄとプリプレグ１ｅとの間に設けられた回路部２０１ｄと、プリプレグ１ｅとプリプレグ１ｆとの間に設けられた回路部２０１ｅとを有している。

さらに、多層基板２００は、各プリプレグ１ａ〜１ｆをそれぞれ貫通して設けられ、隣接する回路部同士や、回路部とパッド部とを電気的に接続する導体部２０２とを備えている。

基板１０の各金属層１２は、それぞれ、所定のパターンに加工され、当該加工された金属層１２同士は、基板１０を貫通して設けられた導体部２０３により電気的に接続されている。

なお、半導体装置１００（多層基板２００）は、基板１０の片面側に、４つ以上のプリプレグ１を設けるようにしてもよい。さらに、半導体装置１００は、本発明のプリプレグ１以外のプリプレグを含んでいてもよい。

以上、本発明のプリプレグ、基板および半導体装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、プリプレグ、基板および半導体装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、プリプレグは、図１に示す構成では平均厚さｔ_ａ１と平均厚さｔ_ｂ１との大小関係はｔ_ａ１＞ｔ_ｂ１であるが、これとは反対の大小関係である「ｔ_ａ１＜ｔ_ｂ１」とした場合、プリプレグ１に反りが発生するのを防止または抑制することが可能である。

また、プリプレグは、図１に示す構成では平均厚さｔ_ａ２と平均厚さｔ_ｂ２との大小関係はｔ_ａ２＜ｔ_ｂ２であるが、これに限定されず、例えば、ｔ_ａ２＞ｔ_ｂ２であってもよいし、ｔ_ａ２＝ｔ_ｂ２であってもよい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ プリプレグ
２ 繊維基材
３ 第１の樹脂層
３１ 第１の含浸部
３２ 第１の非含浸部
４ 第２の樹脂層
４１ 第２の含浸部
４２ 第２の非含浸部
１０ 基板
１１ 積層体
１２ 金属層
１３ 繊維基材
２０ 界面
１００ 半導体装置
２００ 多層基板
２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｄ、２０１ｅ 回路部
２０２、２０３ 導体部
３００ パッド部
４００ 配線部
５００ 半導体素子
５０１ バンプ
ｔ_ａ1、ｔ_ａ２、ｔ_ｂ1、ｔ_ｂ２ 平均厚さ
Ｔ 最大厚さ

Claims (9)

1. 平板状の繊維基材と、
   前記繊維基材の一方の面側に位置し、第１の樹脂組成物で構成された第１の樹脂層と、
   前記繊維基材の他方の面側に位置し、前記第１の樹脂組成物と異なる組成の第２の樹脂組成物で構成された第２の樹脂層とを備え、
   前記第１の樹脂層は、前記繊維基材の厚さ方向の一部に前記第１の樹脂組成物が含浸した第１の含浸部を有し、
   前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層よりも可撓性が高いものであり、前記繊維基材の前記第１の樹脂組成物が含浸されていない残りの部分に前記第２の樹脂組成物が含浸した第２の含浸部を有し、
   前記繊維基材内において、前記第１の含浸部と前記第２の含浸部とが接触しており、
   前記第１の含浸部の平均厚さをｔ _ａ１ ［μｍ］とし、前記第２の含浸部の平均厚さをｔ _ｂ１ ［μｍ］としたとき、ｔ _ａ１ ＞ｔ _ｂ１ なる関係を満足することを特徴とするプリプレグ。
2. 前記第１の含浸部と前記第２の含浸部との界面は、凹凸をなす請求項１に記載のプリプレグ。
3. 前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層よりも可撓性が高いものであり、
   前記第１の樹脂層の前記第１の含浸部を除く部分の平均厚さをｔ_ａ２［μｍ］とし、前記第２の樹脂層の前記第２の含浸部を除く部分の平均厚さをｔ_ｂ２［μｍ］としたとき、１．２×ｔ_ａ２＜ｔ_ｂ２なる関係を満足する請求項１または２に記載のプリプレグ。
4. 前記第１の樹脂組成物および前記第２の樹脂組成物は、それぞれ、硬化性樹脂を含み、該硬化性樹脂の種類、含有量、分子量のうちの少なくとも１つが異なるものである請求項１ないし３のいずれかに記載のプリプレグ。
5. 前記繊維基材は、ガラス繊維基材である請求項１ないし４のいずれかに記載のプリプレグ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のプリプレグを複数積層してなる積層体を備えることを特徴とする基板。
7. 隣接する前記プリプレグの間に繊維基材をさらに備える請求項６に記載の基板。
8. 前記積層体の少なくとも一方の面に金属層をさらに備える請求項６または７に記載の基板。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載の基板と、
   前記基板に搭載された半導体素子とを備えることを特徴とする半導体装置。

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