KR20150093730A

KR20150093730A - 수지층이 형성된 금속층, 적층체, 회로 기판 및 반도체 장치

Info

Publication number: KR20150093730A
Application number: KR1020157017481A
Authority: KR
Inventors: 도시히로 사토; 다카유키 바바; 시게유키 야기
Original assignee: 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-08-18
Also published as: JPWO2014087882A1; CN104871653A; TW201429346A; WO2014087882A1

Abstract

회로 기판용 수지층이 형성된 금속층 (1) 은, 수지층 (11) 과, 이 수지층 (11) 상에 형성된 금속층 (12) 을 구비한다. 수지층 (11) 은 열경화성이다. 수지층 (11) 을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 수지층 (11) 의 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 는, 0.1 ㎬ 이상, 1.5 ㎬ 이하이다. 또한, 수지층 (11) 을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 수지층 (11) 의 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 는, 10 ㎫ 이상, 0.7 ㎬ 이하가 된다.

Description

수지층이 형성된 금속층, 적층체, 회로 기판 및 반도체 장치{METAL LAYER HAVING RESIN LAYER ATTACHED THERETO, LAMINATED BODY, CIRCUIT BOARD, AND SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은, 수지층이 형성된 금속층, 적층체, 회로 기판 및 반도체 장치에 관한 것이다.

종래, 회로 기판 상에 반도체 소자를 적층한 반도체 장치가 사용되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 회로 기판과 반도체 소자를 구비하고, 반도체 소자와 회로 기판을 와이어로 접속한 반도체 장치가 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평8-55867호

이러한 반도체 장치에 있어서는, 반도체 소자와 회로 기판의 사이에 있어서, 다양한 환경 온도의 변화에도 견딜 수 있는 높은 접속 신뢰성이 요구된다.

특허문헌 1 에서는, 회로 기판의 유리 전이점이나, 선팽창 계수를 조정함으로써, 접속 신뢰성을 높이고 있다.

이것에 대하여, 본 발명자는 새로운 시점에서, 이러한 과제를 해결하는 발명을 발안하였다.

본 발명자들이 예의 검토를 실시한 결과, 회로 기판의 표면측의 층에, 비교적 탄성률이 낮은 층을 형성함으로써, 반도체 소자의 평균 선팽창 계수와 회로 기판의 평균 선팽창 계수의 차에 의해 발생하는 응력을 완화시킬 수 있는 것을 알았다. 이것에 의해, 반도체 소자와 회로 기판 사이의 접속 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명은 이러한 지견에 기초하여 발안된 것이다.

즉, 본 발명에 의하면,

회로 기판에 사용되는 회로 기판용 수지층이 형성된 금속층으로서,

상기 수지층은 열경화성이고,

상기 수지층을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 상기 수지층의 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 가 0.1 ㎬ 이상, 1.5 ㎬ 이하이고,

상기 수지층을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 상기 수지층의 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 가 10 ㎫ 이상, 0.7 ㎬ 이하인 수지층이 형성된 금속층이 제공된다.

190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 수지층의 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 를 1.5 ㎬ 이하, 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 를 0.7 ㎬ 이하로 하고 있고, 25 ℃, 175 ℃ 의 어느 것에 있어서도, 수지층의 저장 탄성률이 낮게 되어 있다.

이것에 의해, 이 수지층이 형성된 금속층을 회로 기판에 사용하고, 반도체 소자를 탑재한 경우에, 다양한 온도 환경에서의 반도체 소자와 회로 기판의 접속 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 서술한 수지층이 형성된 금속층을 사용한 적층체, 나아가서는 회로 기판을 제공할 수 있다.

즉, 본 발명에 의하면, 상기 서술한 수지층이 형성된 금속층의 상기 수지층을 경화시킨 수지층이 형성된 금속층과,

이 수지층이 형성된 금속층의 상기 수지층측에 배치된 절연성 수지층을 포함하는 회로 기판용 적층체를 제공할 수 있다.

또, 상기 서술한 수지층이 형성된 금속층의 상기 수지층을 경화시킨 층과, 상기 수지층이 형성된 금속층의 상기 금속층을 선택적으로 제거하여 형성된 회로층을 구비하는 회로 기판으로서,

상기 회로층은, 당해 회로 기판에 형성된 회로층 중, 최외층에 배치된 회로 기판도 제공할 수 있다.

나아가서는, 이 회로 기판을 구비한 반도체 장치도 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 반도체 소자와 회로 기판의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있는 회로 기판용 수지층이 형성된 금속층, 이것을 사용한 적층체, 회로 기판 및 반도체 장치가 제공된다.

상기 서술한 목적, 및 그 밖의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 서술하는 바람직한 실시형태, 및 그것에 부수되는 이하의 도면에 의해서 더욱 명확해진다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 회로 기판용 수지층이 형성된 금속층의 단면도이고, 회로 기판용 수지층이 형성된 금속층의 두께 방향을 따른 단면도이다.
도 2(A) 및 (B) 는, 회로 기판의 제조 공정을 나타내는 단면도이고, 기판면과 직교하는 방향을 따른 단면도이다.
도 3 은 회로 기판의 단면도이다.
도 4 는 회로 기판을 사용한 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5(A) 및 (B) 는, 수지층이 형성된 금속층을 적용한 적층체를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 중복되지 않도록 적절히 생략된다.

처음에, 도 1 을 참조하여, 본 실시형태의 회로 기판용 수지층이 형성된 금속층에 대해서 설명한다.

이 회로 기판용 수지층이 형성된 금속층 (1) 은, 수지층 (11) 과, 이 수지층 (11) 상에 형성된 금속층 (12) 을 구비한다.

수지층 (11) 은 열경화성이다. 수지층 (11) 을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 수지층 (11) 의 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 는, 0.1 ㎬ 이상, 1.5 ㎬ 이하이다. 또한, 수지층 (11) 을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 수지층 (11) 의 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 는, 10 ㎫ 이상, 0.7 ㎬ 이하가 된다.

금속층 (12) 은, 회로 기판에 있어서, 회로층이 되는 것이고, 예를 들어 Cu 등으로 구성된다. 금속층 (12) 의 두께는, 예를 들어, 10 ∼ 30 ㎛ 이다.

수지층 (11) 은, B 스테이지 (반경화) 이다. 그리고, 수지층 (11) 의 두께는 예를 들어, 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 10 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이다. 이 수지층 (11) 은, 회로 기판을 형성했을 때에 응력 완화층으로서 기능한다. 수지층 (11) 의 두께를 5 ㎛ 이상으로 함으로써, 응력 완화 효과를 확실히 발휘시킬 수 있다. 한편, 수지층 (11) 의 두께를 30 ㎛ 이하로 함으로써, 회로 기판의 두께를 억제할 수 있다.

수지층 (11) 은, 열경화성 수지를 함유하는 수지 성분 (A) (경화제 (B) 를 제외한다) 을 함유하는 수지 조성물을 반경화시킨 것이다. 수지층 (11) 은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서, 경화제 (B) 와, 무기 충전재 (C) 를 추가로 함유해도 된다.

수지 성분 (A) 은, 열경화성 수지로서, 방향 고리 구조 및 지환 구조 (지환식의 탄소 고리 구조) 중 적어도 어느 일방을 갖는 열경화성 수지 (A2) 를 함유하는 것이 바람직하다.

이러한 열경화성 수지 (A2) 를 사용함으로써, 유리 전이점 (Tg) 을 높게 할 수 있다.

그리고, 방향 고리 또는 지환 구조를 갖는 열경화성 수지 (A2) 로는, 예를 들어, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 비스페놀 S 형 에폭시 수지, 비스페놀 E 형 에폭시 수지, 비스페놀 M 형 에폭시 수지, 비스페놀 P 형 에폭시 수지, 비스페놀 Z 형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 테트라페놀기 에탄노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지 등의 아릴알킬렌형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중의 1 종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 2 종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다.

이들 중에서도 유리 전이점을 보다 더 높게 할 수 있음과 함께, 저장 탄성률 E'_RT 및 저장 탄성률 E'_HT 를 저하시킬 수 있는 관점에서, 나프탈렌형 에폭시 수지가 바람직하다. 여기서, 나프탈렌형 에폭시 수지란, 나프탈렌 고리 골격을 갖고, 또한, 글리시딜기를 2 개 이상 갖는 것을 말한다.

나프탈렌형 에폭시 수지로는, 이하의 식 (5) ∼ (8) 중 어느 것을 사용할 수 있다. 또, 식 (6) 에 있어서, m, n 은 나프탈렌 고리 상의 치환기의 개수를 나타내고, 각각 독립적으로 1 ∼ 7 의 정수를 나타내고 있다. 또한, 식 (7) 에 있어서는, Me 는 메틸기를 나타내고, l, m, n 은 1 이상의 정수이다. 단, l, m, n 은 10 이하인 것이 바람직하다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

또, 식 (6) 의 화합물로는, 이하의 어느 1 종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

[화학식 4]

또한, 나프탈렌형 에폭시 수지로는, 이하의 식 (8) 로 나타내는 나프틸렌에테르형 에폭시 수지도 사용할 수 있다.

[화학식 5]

(상기 식 (8) 식에 있어서, n 은 1 이상 20 이하의 정수이고, l 은 1 이상 2 이하의 정수이고, R₁ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 벤질기, 알킬기 또는 하기 식 (9) 로 나타내는 구조이고, R₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이다.)

[화학식 6]

(상기 식 (9) 식에 있어서, Ar 은 각각 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기이고, R₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이고, m 은 1 또는 2 의 정수이다.)

상기 식 (8) 로 나타내는 나프틸렌에테르형 에폭시 수지는, 하기 식 (10) 으로 나타내는 것을 예로서 들 수 있다.

[화학식 7]

(상기 식 (10) 식에 있어서, n 은 1 이상 20 이하의 정수이고, 바람직하게는 1 이상 10 이하의 정수이고, 보다 바람직하게는 1 이상 3 이하의 정수이다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 식 (11) 로 나타내는 구조이고, 바람직하게는 수소 원자이다.)

[화학식 8]

(상기 식 (11) 식에 있어서, m 은 1 또는 2 의 정수이다.)

상기 식 (10) 으로 나타내는 나프틸렌에테르형 에폭시 수지는, 예를 들어, 하기 식 (12) ∼ (16) 으로 나타내는 것을 예로서 들 수 있다.

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

또, 열경화성 수지 (A2) 로서 시아네이트 수지를 사용해도 된다. 예를 들어, 노볼락형 시아네이트 수지, 비스페놀 A 형 시아네이트 수지, 비스페놀 E 형 시아네이트 수지, 테트라메틸비스페놀 F 형 시아네이트 수지 등을 들 수 있고, 이들 중, 어느 1 종 이상을 사용해도 된다. 그 중에서도, 노볼락형 시아네이트 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 수지 성분 (A) 은, 열경화성 수지 (A2) 에 함유되는 반응성기 (예를 들어, 글리시딜기) 와, 반응하는 반응성기를 갖는 화합물 (A1) 을 함유하는 것이 바람직하다.

이러한 화합물 (A1) 로는, 방향 고리 구조 및 지환 구조 (지환식의 탄소 고리 구조) 를 갖지 않는 지방족 에폭시 수지, 말단에 카르복실기를 함유하는, 아크릴로니트릴과 부타디엔의 공중합체 (CTBN, 예를 들어, 하기의 식 (17) 로 나타내고, x 가 0.05 이상 0.2 이하, y 가 0.8 이상 0.95 이하 (x 와 y 는 몰비를 나타내고, x + y = 1 이다), z 가 50 이상 70 이하인 화합물. 예를 들어, 상품명 CTBN1300X (우베 흥산사 제조)), 페놀성 수산기 함유 방향족 폴리아미드-폴리(부타디엔-아크릴로니트릴) 블록 공중합체 (예를 들어, 상품명 KAYAFLEX BPAM-155 (닛폰 화약사 제조, 말단은 아미드기)) 로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다. 이러한 화합물 (A1) 을 적절히 선택하여 사용함으로써, 수지층 (11) 의 유리 전이점의 값을 유지하면서, 수지층 (11) 의 저장 탄성률 E'_RT, E'_HT를 저하시킬 수 있다.

[화학식 14]

수지층 (11) 의 저장 탄성률 E'_RT, E'_HT 를 저하시켜 전술한 소정의 범위로 하는 관점에서, 상기 지방족 에폭시 수지는, 글리시딜기 이외에 고리형 구조를 갖지 않는 지방족 에폭시 수지인 것이 바람직하다. 또한, 수지층 (11) 의 저장 탄성률 E'_RT, E'_HT 를 전술한 소정의 범위로 하는 관점에서, 글리시딜기를 2 이상 갖는 2 관능 이상의 지방족 에폭시 수지가 바람직하다.

이상과 같은 지방족 에폭시 수지로는, 화학식 (18) ∼ (27) 로 나타내는 것이 바람직하고, 적어도 어느 1 이상을 함유하는 것이 바람직하고, 특히 화학식 (18) 로 나타내는 것을 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 지방족 에폭시 수지는, 에폭시기가 산화되기 어렵기 때문에, 열이력에 의한 탄성률의 상승이 일어나기 어렵기 때문에 우수하다.

[화학식 15]

(식 (18) 에 있어서, l, m, n, p, q, r 은 0 이상의 정수, 단, l, m, n 이 전부 0 인 경우를 제외한다. 또한, p, q, r 이 전부 0 인 경우도 제외한다. 그 중에서도, l = 1 ∼ 5, m = 5 ∼ 20, n = 0 ∼ 8, p = 0 ∼ 8, q = 3 ∼ 12, r = 0 ∼ 4 가 바람직하다.)

[화학식 16]

[화학식 17]

[화학식 18]

[화학식 19]

[화학식 20]

[화학식 21]

[화학식 22]

[화학식 23]

(식 (26) 에 있어서, l, m, n 은 0 이상의 정수, 단, l, m, n 이 전부 0 인 경우를 제외한다. 그 중에서도, l = 1 ∼ 12, m = 8 ∼ 30, n = 0 ∼ 10 이 바람직하다.)

[화학식 24]

(식 (27) 에 있어서, n 은 1 이상의 정수이고, 그 중에서도, 2 ∼ 15 인 것이 바람직하다.)

그리고, 수지층 (11) 의 높은 유리 전이점을 달성함과 함께, 수지층 (11) 의 저장 탄성률 E'_RT, E'_HT 를 저하시키는 관점에서, 화합물 (A1) 의 함유량은 수지층 (11) 을 구성하는 수지 조성물의 전체 고형분 100 질량％ 에 대하여, 3 질량％ 이상 45 질량％ 이하가 바람직하고, 5 질량％ 이상 40 질량％ 이하가 보다 바람직하고, 열경화성 수지 (A2) 의 함유량은 수지층 (11) 을 구성하는 수지 조성물의 전체 고형분 100 질량％ 에 대하여, 30 질량％ 이상 65 질량％ 이하가 바람직하고, 33 질량％ 이상 60 질량％ 이하가 보다 바람직하다.

열경화성 수지 (A2) 와, 화합물 (A1) 을 병용하는 경우에는, 화합물 (A1) 의 합계/열경화성 수지 (A2) 의 합계로 나타내는 질량비를 0.1 이상, 1.5 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.1 이상 1.1 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 열경화성 수지 (A2) 와 화합물 (A1) 을 함유하는 수지 성분 (A) 은, 수지층 (11) 을 구성하는 수지 조성물의 전체 고형분 100 질량％ 에 대하여, 50 질량％ 이상 90 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 60 질량％ 이상 80 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

경화제 (B) (경화 촉매) 로는, 예를 들어 나프텐산아연, 나프텐산코발트, 옥틸산주석, 옥틸산코발트, 비스아세틸아세토네이트코발트 (II), 트리스아세틸아세토네이트코발트 (III) 등의 유기 금속염 ; 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디아자비시클로[2,2,2]옥탄 등의 3 급 아민류 ; 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-에틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시이미다졸, 2-페닐-4,5-디하이드록시이미다졸 등의 이미다졸류 ; 트리페닐포스핀, 트리-p-톨릴포스핀, 테트라페닐포스포늄·테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀·트리페닐보란, 1,2-비스-(디페닐포스피노)에탄 등의 유기 인 화합물 ; 페놀, 비스페놀 A, 노닐페놀 등의 페놀 화합물 ; 아세트산, 벤조산, 살리실산, 파라톨루엔술폰산 등의 유기산 ; 등, 또는 이 혼합물을 들 수 있다. 경화 촉매로서, 이들 중의 유도체도 포함시켜 1 종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 이들 유도체도 포함시켜 2 종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다.

경화 촉매의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 수지층 (11) 을 구성하는 수지 조성물의 전체 고형분 100 질량％ 에 대하여, 0.05 질량％ 이상 5 질량％ 이하가 바람직하고, 특히 0.2 질량％ 이상 2 질량％ 이하가 바람직하다.

또한, 경화제 (B) 로서, 페놀계 경화제를 사용해도 되고, 경화 촉매와 병용해도 된다. 페놀계 경화제로는, 페놀노볼락 수지, 알킬페놀노볼락 수지, 비스페놀 A 노볼락 수지, 디시클로펜타디엔형 페놀 수지, 자일록형 페놀 수지, 테르펜 변성 페놀 수지, 폴리비닐페놀류 등 공지 관용의 것을 단독 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

페놀계 경화제의 배합량은, 수지 성분 (A) 에 에폭시 수지가 함유되는 경우, 에폭시 수지와의 당량비 (페놀성 수산기 당량/에폭시기 당량) 가 0.1 ∼ 1.0 이면 바람직하다. 이것에 의해, 미반응의 페놀 경화제의 잔류가 없어지고, 흡습 내열성이 향상된다.

페놀계 경화제의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 수지층 (11) 을 구성하는 수지 조성물의 전체 고형분 100 질량％ 에 대하여, 5 질량％ 이상 45 질량％ 이하가 바람직하고, 10 질량％ 이상 40 질량％ 이하가 보다 바람직하고, 15 질량％ 이상 35 질량％ 이하가 더욱 바람직하다.

무기 충전재 (C) 로는, 예를 들어 탤크, 소성 클레이, 미소성 클레이, 운모, 유리 등의 규산염, 산화티탄, 알루미나, 실리카, 용융 실리카 등의 산화물 ; 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 하이드로탈사이트 등의 탄산염 ; 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘 등의 수산화물 ; 황산바륨, 황산칼슘, 아황산칼슘 등의 황산염 또는 아황산염 ; 붕산아연, 메타붕산바륨, 붕산알루미늄, 붕산칼슘, 붕산나트륨 등의 붕산염 ; 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 질화탄소 등의 질화물 ; 티탄산스트론튬, 티탄산바륨 등의 티탄산염 등을 들 수 있다. 이들 중의 1 종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 2 종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다.

이들 중에서도, 수산화알루미늄이 난연성을 부여하는 효과가 우수한 점에서 바람직하다.

또한, 이들 중에서도, 특히 실리카가 바람직하고, 용융 실리카 (특히 구상 용융 실리카) 가 저열 팽창성이 우수한 점에서 바람직하다.

무기 충전재 (C) 의 평균 입자경은, 특별히 한정되지 않지만, 0.01 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하가 바람직하고, 특히 0.5 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하가 바람직하다. 무기 충전재 (C) 의 입경을 0.01 ㎛ 이상으로 함으로써, 바니시를 저점도로 하고 취급성을 향상시킬 수 있다. 또한, 5 ㎛ 이하로 함으로써, 바니시 중에서 무기 충전재 (C) 의 침강 등을 억제할 수 있다. 이 평균 입자경은, 예를 들어 입도 분포계 (시마즈 제작소사 제조, 제품명 : 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치 SALD 시리즈) 에 의해 측정할 수 있다.

또한, 무기 충전재 (C) 는, 특별히 한정되지 않지만, 평균 입자경이 단분산인 무기 충전재를 사용할 수도 있고, 평균 입자경이 다분산인 무기 충전재를 사용할 수 있다. 또한 평균 입자경이 단분산 및/또는 다분산인 무기 충전재를 1 종류 또는 2 종류 이상 병용하거나 할 수도 있다.

또한, 평균 입자경 5 ㎛ 이하의 구상 실리카 (특히 구상 용융 실리카) 또는 수산화알루미늄이 바람직하고, 특히 평균 입자경 0.5 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하의 구상 용융 실리카 또는 수산화알루미늄이 바람직하다. 이것에 의해, 무기 충전재 (C) 의 충전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수지층 (11) 의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

수지층 (11) 에 함유되는 무기 충전재 (C) 의 함유량은, 수지층 전체를 100 질량％ 로 했을 때, 30 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 20 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 8 질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다. 이것에 의해, 수지층 (11) 의 저장 탄성률 E'_RT, E'_HT 를 저하시킴과 함께, 회로 가공성을 향상시킬 수 있다.

또, 무기 충전재 (C) 는, 수지 성분 (A) 100 중량부에 대하여, 5 질량부 이상, 60 질량부 이하인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 10 질량부 이상, 50 질량부 이하인 것이 바람직하다. 5 질량부 이상으로 함으로써, 수지층 (11) 의 평균 선팽창 계수를 저하시킬 수 있고, 60 질량부 이하로 함으로써, 저흡수성의 수지층 (11) 으로 할 수 있다.

또한, 수지층 (11) 이 되는 조성물은, 커플링제 (D) 를 함유해도 된다. 커플링제 (D) 는, 수지 성분 (A) 과 무기 충전재 (C) 의 계면의 젖음성을 향상시킨다.

커플링제 (D) 로는, 통상 사용되는 것이면 무엇이든지 사용할 수 있지만, 구체적으로는 에폭시 실란 커플링제, 카티오닉 실란 커플링제, 아미노 실란 커플링제, 티타네이트계 커플링제 및 실리콘 (silicone) 오일형 커플링제 중에서 선택되는 1 종 이상의 커플링제를 사용하는 것이 바람직하다.

커플링제 (D) 의 첨가량은 무기 충전재 (C) 의 비표면적에 의존하기 때문에, 특별히 한정되지 않지만, 충전재 (C) 100 질량부에 대하여 0.05 질량부 이상 3 질량부 이하가 바람직하고, 특히 0.1 질량부 이상 2 질량부 이하가 바람직하다.

수지층 (11) 은, 전술한 조성물을 유기 용제에 첨가하여 바니시를 형성하고, 이 바니시를 금속층 (12) 에 도포함으로써, 형성할 수 있다. 도포 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 코터로 도포하는 방법 또는 스프레이에 의해 분사하는 방법을 채용할 수 있다. 그 후, 가열을 실시하고 용제를 제거함과 함께, 수지층 (11) 을 반경화로 한다.

이러한 수지층이 형성된 금속층 (1) 에 있어서, 수지층 (11) 을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 수지층 (11) 의 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 가 0.1 ㎬ 이상, 1.5 ㎬ 이하이다.

그 중에서도, 저장 탄성률 E'_RT 는, 0.3 ㎬ 이상, 1.0 ㎬ 이하인 것이 바람직하다.

또, 수지층 (11) 을 190 ℃ 2 시간 열경화시킨 후에는, 수지층 (11) 은 C 스테이지로 되어 있다.

또한, 수지층 (11) 을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 수지층 (11) 의 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 가 10 ㎫ 이상, 0.7 ㎬ 이하이다. 그 중에서도, 저장 탄성률 E'_HT 는, 100 ㎫ 이상, 0.65 ㎬ 이하인 것이 바람직하다.

이러한 저장 탄성률을 달성하기 위해서는, 무기 충전재 (C) 의 양이나, 전술한 화합물 (A1) 및 열경화성 수지 (A2) 의 양을 적절히 조정하면 된다.

또, 상기 저장 탄성률은, 동적 점탄성 측정 장치로 측정한 것이다.

저장 탄성률 E'_RT 는, 190 ℃ 2 시간 동안 경화시킨 수지층 (11) 에 인장 하중을 가해, 주파수 1 Hz, 승온 속도 5 ∼ 10 ℃/분으로 -50 ℃ 내지 300 ℃ 에서 측정했을 때의, 25 ℃ 의 저장 탄성률의 값이다.

저장 탄성률 E'_HT 는, 190 ℃ 2 시간 동안 경화시킨 수지층 (11) 에 인장 하중을 가해, 주파수 1 Hz, 승온 속도 5 ∼ 10 ℃/분으로 -50 ℃ 내지 300 ℃ 에서 측정했을 때의, 175 ℃ 의 저장 탄성률의 값이다.

여기서, 저장 탄성률 E'_RT 와 저장 탄성률 E'_HT 의 차 (E'_RT> E'_HT이고, E'_RT- E'_HT) 가, 1 ㎬ 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이, 저장 탄성률 E'_RT 와 저장 탄성률 E'_HT 의 차를 1 ㎬ 이하로 함으로써, 온도 변화에 따른 저장 탄성률의 변화를 억제할 수 있다. 이것에 의해, 환경 온도에 급격한 변화가 발생해도, 회로 기판과 반도체 소자 사이에서 발생하는 선팽창 계수차에 기인하여 발생하는 응력을 수지층 (11) 에서 안정적으로 완화시킬 수 있다.

또, 저장 탄성률 E'_RT 와 저장 탄성률 E'_HT 의 차의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 0.05 ㎬ 이상이다.

또한, 수지층 (11) 은, 수지층 (11) 을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 유리 전이점 (Tg) 이 120 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 130 ℃ 이상, 나아가서는 140 ℃ 이상, 나아가서는 175 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 유리 전이점 (Tg) 의 상한값은 특별히 한정되지 않지만, Tg 가 200 ℃ 이하, 특히는 190 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 수지층 (11) 은, 유리 전이점 (Tg) 이 120 ℃ 이상으로 비교적 높으므로, 범용적인 회로 기판을 구성하는 다른 절연층 (22, 211) (도 3 참조) 보다, 유리 전이점이 높아진다.

그 때문에, 회로 기판에 대하여 히트사이클 시험 등을 실시했을 때에, 승온 과정에서, 수지층 (11) 이 회로 기판을 구성하는 다른 절연층 (22, 211) (도 3 참조) 보다 먼저 고무상이 되는 일은 없고, 수지층 (11) 의 물성이 유지되고, 그 때문에, 수지층 (11) 에 의해 회로 기판과 반도체 소자 사이에서 발생하는 응력을 보다 더 완화시키는 것이 가능해진다. 또한, 유리 전이점을 상기 범위 내로 함으로써, 반도체 소자 (31) 를 회로 기판 (2) 에 실장할 때에, 반도체 소자 (31) 가 회로 기판 (2) 측에 가라앉는 것도 보다 더 방지할 수 있다.

또한, 수지층 (11) 을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서, 수지층 (11) 의 25 ℃ 로부터 유리 전이점에 있어서의 수지층 (11) 의 면내 방향의 평균 선팽창 계수가 200 ppm/℃ 이하인 것이 바람직하다.

다음으로, 도 2 를 참조하여, 이러한 수지층이 형성된 금속층 (1) 을 사용한 회로 기판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

처음에, 도 2(A) 에 나타내는 바와 같이, 코어층 (21) 이 되는 내층 회로 기판을 준비한다. 이 코어층 (21) 은, 절연층 (211) 과, 절연층 (211) 의 표리면에 형성된 회로층 (212) 과, 회로층 (212) 사이를 접속하는 비아 (213) 를 구비한다.

절연층 (211) 은, 도시하지 않은 섬유 기재와, 이 섬유 기재에 함침된 수지층을 구비한다.

섬유 기재로는, 특별히 한정되지 않지만,

유리 직포, 유리 부직포 등의 유리 섬유 기재, 폴리아미드 수지 섬유, 방향족 폴리아미드 수지 섬유, 전체 방향족 폴리아미드 수지 섬유 등의 폴리아미드계 수지 섬유, 폴리에스테르 수지 섬유, 방향족 폴리에스테르 수지 섬유, 전체 방향족 폴리에스테르 수지 섬유 등의 폴리에스테르계 수지 섬유, 폴리이미드 수지 섬유, 불소 수지 섬유 중 어느 것을 주성분으로 하는 직포 또는 부직포로 구성되는 합성 섬유 기재, 크래프트지, 코튼린터지, 또는 린터와 크래프트 펄프의 혼초지 등을 주성분으로 하는 종이 기재 등의 유기 섬유 기재 등을 들 수 있다. 이들 중, 어느 것을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 유리 직포가 바람직하다. 이것에 의해, 저흡수성이고, 고강도, 저열팽창성의 코어층 (21) 을 얻을 수 있다.

또한, 수지층은, C 스테이지상이고, 열경화성 수지를 함유한다.

열경화성 수지로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 시아네이트 수지 등을 들 수 있다. 그리고, 이들 중의 1 종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 에폭시 수지 또는 시아네이트 수지가 바람직하다.

에폭시 수지로는, 예를 들어, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 비스페놀 S 형 에폭시 수지, 비스페놀 E 형 에폭시 수지, 비스페놀 M 형 에폭시 수지, 비스페놀 P 형 에폭시 수지, 비스페놀 Z 형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지 등의 아릴알킬렌형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센형 에폭시 수지, 페녹시형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 노르보르넨형 에폭시 수지, 아다만탄형 에폭시 수지, 플루오렌형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중의 1 종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 2 종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다.

시아네이트 수지의 종류로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 노볼락형 시아네이트 수지, 비스페놀 A 형 시아네이트 수지, 비스페놀 E 형 시아네이트 수지, 테트라메틸비스페놀 F 형 시아네이트 수지 등의 비스페놀형 시아네이트 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 노볼락형 시아네이트 수지가 저열팽창성 면에서 바람직하다. 또한, 또 다른 시아네이트 수지를 1 종류 또는 2 종류 이상 병용하거나 할 수도 있고, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 수지층은 충전재를 함유하고 있어도 된다. 충전재로는, 전술한 무기 충전재 (C) 와 동일한 것을 사용할 수 있다.

다음으로, 도 2(B) 에 나타내는 바와 같이, 이러한 코어층 (21) 의 일방의 면에 B 스테이지의 프리프레그 (절연층 (22)) 를 적층하고, 프리프레그 상에 수지층이 형성된 금속층 (1) 을 적층한다. 이 때, 프리프레그와 수지층 (11) 이 대향하고, 접촉하도록, 수지층이 형성된 금속층 (1) 을 적층한다.

이 프리프레그는, 섬유 기재와, 이 섬유 기재에 함침된 열경화성의 수지층을 포함한다. 단, 섬유 기재를 포함하지 않고, 수지층만으로 이루어지는 것으로 해도 된다.

섬유 기재, 수지층으로는, 코어층 (21) 과 동일한 것을 사용할 수 있다.

또한, 프리프레그는, 코어층 (21) 과 동일한 충전재를 포함하고 있어도 된다.

다음으로, 코어층 (21) 의 타방의 면에도, 동일하게 프리프레그 (절연층 (22)) 와, 수지층이 형성된 금속층 (1) 을 적층한다.

그 후, 이 적층체를 적층 방향으로 가압하면서, 예를 들어, 190 ℃ 2 시간 가열한다. 이것에 의해, 절연층 (22) 및 수지층 (11) 이 C 스테이지가 된 적층체가 얻어진다.

다음으로, 레이저 등으로, 금속층 (12), 수지층 (11) 및 절연층 (22) 을 관통하는 홀을 형성한다. 수지층 (11) 및 절연층 (22) 을 관통하는 부분이 비아홀이 된다.

그 후, 상기 홀 및 금속층 (12) 표면에 도시하지 않은 시드층을 형성하고, 이 시드층 상에 마스크를 형성한다. 마스크의 일부의 개구부는, 상기 홀에 연통됨과 함께, 다른 일부의 개구부로부터는, 시드층 표면이 노출된다.

다음으로, 도금에 의해, 마스크의 일부의 개구부를 통하여, 상기 홀 내에 도전막을 형성함과 함께, 마스크의 다른 일부의 개구부 내에 도전막 (예를 들어, Cu 막) 을 형성한다.

비아홀 내의 도전막은 도 3 의 비아 (23) 가 된다. 그 후, 마스크를 제거하고, 마스크에 의해 피복되어 있던 부분의 금속층 (12) 및 시드층을 에칭으로 제거함으로써, 도 3 에 나타내는 회로층 (24) 이 형성된다. 회로층 (24) 은 에칭된 금속층 (12) 과, 이 금속층 (12) 상에 형성된 도전막 (예를 들어, Cu 막) (241) 으로 구성된다. 도전막 (241) 은, 비아 (23) 에 접속되고, 코어층 (21) 의 회로층 (212) 에 접속되어 있다.

또, 이 회로 기판 (2) 에 있어서는, 수지층 (11) 의 경화체와 프리프레그 (절연층 (22)) 의 경화체로 빌드 업층이 형성되게 된다.

그 후, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 회로층 (24) 상에 솔더레지스트 (SR) 를 형성한다. 본 실시형태의 회로 기판 (2) 에 있어서는, 수지층 (11) 상에 직접 솔더레지스트 (SR) 가 형성되게 된다. 따라서, 금속층 (12) 을 에칭함으로써 형성된 회로층 (24) 은, 회로 기판 (2) 에 있어서의 최외층의 회로층이 된다.

이렇게 하여 형성된 회로 기판 (2) 에 있어서는, 코어층 (21) 의 절연층 (211) 의 25 ℃ 로부터 유리 전이점에 있어서의 평균 선팽창 계수는, 예를 들어, 10 ∼ 50 ppm/℃ 이다. 또한, 동일하게, 절연층 (22) 의 25 ℃ 로부터 유리 전이점에 있어서의 평균 선팽창 계수는, 예를 들어, 10 ∼ 50 ppm/℃ 이다.

이상과 같이 하여, 솔더레지스트 (SR) 와, 수지층 (11) 을 경화시킨 층과, 금속층 (12) 을 선택적으로 제거하여 얻어진 회로층 (24) 과, 절연층 (22) 과, 코어층 (21) 을 구비하는 회로 기판 (2) 이 얻어진다.

다음으로, 도 4 를 참조하여, 이러한 회로 기판 (2) 을 사용한 반도체 장치 (3) 에 대해서 설명한다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 반도체 장치 (3) 는, 회로 기판 (2) 과, 반도체 소자 (31) 를 구비한다.

반도체 소자 (31) 는, 회로 기판 (2) 의 솔더레지스트 (SR) 상에 접착제 (32) 를 개재하여 고정되어 있다. 그리고, 반도체 소자 (31) 는, 회로 기판 (2) 에 대하여 본딩 와이어 (W) 에 의해 접속되어 있다.

본딩 와이어 (W) 는, 반도체 소자 (31) 에 접속됨과 함께, 회로 기판 (2) 의 회로층 (24) 의 일부 (패드) 에 땜납 접합되어 있다.

반도체 장치 (3) 는, 예를 들어, 하이브리드차, 연료 전지차 및 전기 자동차 등의 자동차에 탑재하는 일렉트로닉 컨트롤 유닛, 전력 변환 인버터 유닛, 스마트폰 등의 휴대 단말에 탑재하는 프로세서 유닛 등이다.

수지층 (11) 은, 온도 변화가 심한 환경하에 장시간 두어도, 회로 기판 (2) 과 전자 부품 (31) 사이에서 발생하는 선팽창 계수차에 기인하여 발생하는 응력을 안정적으로 완화시킬 수 있기 때문에, 자동차의 엔진 룸 내에 사용되는 반도체 장치에 대하여 사용했을 때 특히 효과적이다.

이러한 반도체 장치 (3) 는, 반도체 소자 (31) 와 회로 기판 (2) 의 접속 신뢰성이 높다.

이것은, 회로 기판 (2) 에 수지층 (11) 이 형성되어 있는 것에 의한 것이다.

전술한 바와 같이, 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 수지층 (11) 의 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 가 1.5 ㎬ 이하, 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 가 0.7 ㎬ 이하로 되어 있고, 25 ℃, 175 ℃ 중 어느 것에 있어서도, 저장 탄성률이 낮은 것으로 되어 있다.

이것에 의해, 온도 변화에 따라, 반도체 소자 (31) 와 회로 기판 (2) 의 선팽창 계수차에 기인하여 발생하는 응력을 수지층 (11) 에서 완화시킬 수 있다.

회로 기판 (2) 은, 반도체 소자 (31) 보다 평균 선팽창 계수가 크고, 온도 변화에 따라 크게 팽창 수축하게 된다. 한편, 반도체 소자 (31) 의 팽창 수축량은 적기 때문에, 본딩 와이어 (W) 나, 본딩 와이어 (W) 와 회로층 (24) 의 패드 부분의 접속 부분에 부하가 가해진다. 그러나, 수지층 (11) 은 저장 탄성률이 낮으므로, 수지층 (11) 이 변형됨으로써, 본딩 와이어 (W) 나, 본딩 와이어 (W) 와 회로층 (24) 의 접속 부분에 가해진 부하를 흡수할 수 있다.

그 때문에, 예를 들어, 회로 기판 (2) 을 구성하는 절연층 (22, 211) 으로서, 선팽창 계수가 비교적 높은 것, 예를 들어, 25 ℃ ∼ 유리 전이점까지의 평균 선팽창 계수가 25 ppm/℃ 이상이 되는 절연층을 사용해도, 회로 기판 (2) 과 반도체 소자 (31) 의 접속 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 저장 탄성률 E'_RT 를 0.1 ㎬ 이상으로 하고, 저장 탄성률 E'_HT 를, 10 ㎫ 이상으로 함으로써, 회로 기판 (2) 을 제조할 때의 물리적 연마 내성 (브러시, 스크랩, 버프의 흠집 내성) 을 확보할 수 있다. 즉, 회로 기판 (2) 의 제조 과정에 있어서의 연마에서, 수지층이 깎이는 것을 방지할 수 있다.

나아가서는, 저장 탄성률 E'_RT 를 0.1 ㎬ 이상으로 하고, 저장 탄성률 E'_HT 를 10 ㎫ 이상으로 함으로써, 수지층 (11) 이 지나치게 부드러운 일이 없고, 회로 기판 (2) 에 대한 반도체 소자 (31) 의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 반도체 소자 (31) 와 회로 기판 (2) 의 접속 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 저장 탄성률 E'_RT 를 0.1 ㎬ 이상으로 하고, 저장 탄성률 E'_HT 를 10 ㎫ 이상으로 함으로써, 반도체 소자 (31) 를 회로 기판 (2) 에 실장할 때에, 반도체 소자 (31) 가 회로 기판 (2) 측에 가라앉는 것도 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 회로 기판 (2) 에 있어서, 본딩 와이어 (W) 가 접속되는 최외층의 회로층 (24) 의 바로 아래에 수지층 (11) 이 배치되어 있기 때문에, 수지층 (11) 의 응력 완화 효과를 효과적으로 발휘시킬 수 있다.

반도체 소자 (31) 와, 회로 기판 (2) 의 사이의 접속 신뢰성을 높이기 위해서, 본딩 와이어 (W) 와 회로 기판 (2) 의 접합에 사용하는 땜납을 다량으로 도포하는 방법이나, 본딩 와이어 (W) 와 회로 기판 (2) 의 접합 부분에 수지를 도포하여 굳히는 방법을 생각할 수 있다.

그러나, 땜납을 다량으로 도포하는 경우나, 수지를 도포하는 경우에는, 회로 기판 (2) 의 패드 부분을 크게 할 필요가 있다. 그 때문에, 회로 기판 (2) 의 소형화가 어려워진다.

이것에 대하여, 본 실시형태에서는, 수지층 (11) 을 형성함으로써, 반도체 소자 (31) 와 회로 기판 (2) 의 접속 신뢰성을 높일 수 있기 때문에, 회로 기판 (2) 의 소형화를 방해하는 일이 없다.

또, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 회로층 (212) 이 형성된 내층 회로 기판에 대하여, 수지층이 형성된 금속층을 적층했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 5(A) 에 나타내는 바와 같이, 회로층이 형성되어 있지 않은 절연층 (211) 의 표리면에 프리프레그 (절연층 (22)) 를 배치하고, 그 외측에 수지층이 형성된 금속층 (1) 을 배치해도 된다. 수지층이 형성된 금속층 (1) 의 수지층 (11) 은, 절연층 (22) 에 맞닿는다.

이 경우에는, 코어재가 되는 절연층 (211) 의 표리면에 프리프레그를 배치하고, 그 외측에 수지층이 형성된 금속층을 적층하고, 상기 실시형태와 동일하게 가압 가열하여, 적층판을 형성한다.

나아가서는, 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이, 절연층 (211) 에 직접, 수지층이 형성된 금속층 (1) 을 형성해도 된다. 수지층이 형성된 금속층 (1) 의 수지층 (11) 은, 절연층 (211) 에 맞닿는다. 이 경우에도, 절연층 (211) 의 표리면에, 수지층이 형성된 금속층 (1) 을 배치하고 나서, 상기 실시형태와 동일하게 가압 가열하여, 적층판을 형성한다.

어느 경우도, 수지층 (11) 은 C 스테이지가 된다.

이들 적층판에 스루홀을 형성함과 함께, 금속층 (12) 을 회로층이 되도록 에칭하고, 스루홀 내부를 충전하여, 회로층끼리를 접속함으로써 회로 기판이 형성되게 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 반도체 소자와, 회로 기판을 본딩 와이어로 접속했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체 소자와 회로 기판을 땜납 범프로 접속해도 된다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

(실시예 1)

(수지층이 형성된 금속층의 제조)

표 1 에 나타내는 조성의 수지층을 갖는 수지층이 형성된 금속층을 제조하였다. 또, 표 1 에 나타낸 각 재료의 양의 단위는 질량부이다.

구체적으로는 이하와 같다.

처음에, 액상 에폭시화 폴리부타디엔 (다이셀사 제조, 상품명 EPL-PB3600 : 화학식 (18) 로 나타낸 화합물) 37 질량부, 나프탈렌형 에폭시 수지 (DIC 사 제조, 상품명 HP4710 : 화학식 (6-3) 으로 나타낸 화합물) 22 질량부, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 (미쯔비시 화학사 제조, 상품명 에피코트 828EL) 12 질량부, 테트라페놀기 에탄노볼락형 에폭시 수지 (CAS30621-65-9, 난야 플라스틱사 제조, 품명 NPPN431) 0.6 질량부, 페놀노볼락 수지 (스미토모 베이크라이트사 제조, 상품명 PR51714) 28 질량부, 2-페닐-4-메틸이미다졸 (시코쿠 화성 공업사 제조, 2P4MZ) 0.4 질량부를 메틸에틸케톤에 용해 (무기 충전재는 혼합) 하고, 고형분 농도 60 질량％ 의 수지 바니시를 조제하였다. 얻어진 수지 바니시를, 금속층 (닛폰 전해사 제조, 상품명 YGP-18, 두께 18 ㎛) 에 도포한 후, 100 ℃ 에서 2 분간, 180 ℃ 에서 4 분간 건조시켜, 두께 30 ㎛ 의 수지층을 얻었다. 수지층은, 반경화 상태였다.

(회로 기판의 제조)

다음으로, 내층 회로 기판을 준비하였다. 내층 회로 기판 (코어층 (21)) 으로는, 하기의 것을 사용하였다.

·절연층 (211) : 할로겐 프리 FR-4 상당재 (스미토모 베이크라이트사 제조), 두께 0.4 ㎜

·회로층 (212) : 동박 두께 18 ㎛, L/S = 120/180 ㎛, 클리어런스홀 1 ㎜Φ, 3 ㎜Φ, 슬릿 2 ㎜

이 내층 회로 기판의 표리면에, 프리프레그 (EI-6765, 스미토모 베이크라이트사 제조) 를 겹치고, 추가로 각 프리프레그에 대하여 수지층이 접하도록, 수지층이 형성된 금속층을 배치하였다. 그 후, 진공 가압식 라미네이터 장치를 사용하여, 압력 0.5 ㎫, 온도 100 ℃ 에서 60 초간, 진공 가열 가압 성형을 실시하였다. 또한, 열풍 건조기에서 온도 190 ℃, 2 시간 동안 가열 경화시켰다. 그 후, 일반적인 애디티브법으로 구리 도금하고, 비아 (23) 및 회로층 (24) 을 형성하였다. 회로층 (24) 표면에 솔더레지스트 (SR) (타이요 잉크사 제조, PSR4000/AUS308) 를 형성하고, 회로 기판 (2) 을 얻었다.

(반도체 장치의 제조)

얻어진 회로 기판 (2) 의 표면에, 반도체 소자 (31) 를 탑재하고, 본딩 와이어 (W) 로 회로층 (24) 과, 반도체 소자 (31) 를 접속하였다. 반도체 소자 (31) 와 회로 기판 (2) 사이에는 접착제 (32) 가 형성되었다. 와이어 (W) 와, 회로 기판 (2) 의 회로층 (24) 은 납프리 땜납을 개재하여 접합하였다.

와이어 본딩은 이하의 조건에서 실시하였다.

와이어 본더 : Eagle60 (ASM 사 제조)

금선 : SGS-H, 25 ㎛ (스미토모 금속 광산 (주) 제조)

와이어 본드 온도 : 130 ℃

본딩 하중 : 45 g

초음파 파워 : 120 (128 kHz)

(실시예 2)

(수지층이 형성된 금속층의 제조)

표 1 에 나타내는 조성의 수지층을 갖는 수지층이 형성된 금속층을 제조하였다.

구체적으로는 이하와 같다.

처음에, 액상 에폭시화 폴리부타디엔 (다이셀사 제조, 상품명 EPL-PB3600 : 화학식 (18) 로 나타낸 화합물) 12 질량부, 나프탈렌형 에폭시 수지 (DIC 사 제조, 상품명 HP4710 : 화학식 (6-3) 으로 나타낸 화합물) 35 질량부, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 (미쯔비시 화학사 제조, 상품명 에피코트 828EL) 20 질량부, 테트라페놀기 에탄노볼락형 에폭시 수지 (CAS30621-65-9, 난야 플라스틱사 제조, 품명 NPPN431) 0.6 질량부, 페놀노볼락 수지 (스미토모 베이크라이트사 제조, 상품명 PR51714) 32 질량부, 2-페닐-4-메틸이미다졸 (시코쿠 화성 공업사 제조, 2P4MZ) 0.4 질량부를 메틸에틸케톤에 용해 (무기 충전재는 혼합) 하고, 고형분 농도 60 질량％ 의 수지 바니시를 조제하였다. 얻어진 수지 바니시를, 금속층 (닛폰 전해사 제조, 상품명 YGP-18, 두께 18 ㎛) 에 도포한 후, 100 ℃ 에서 2 분간, 180 ℃ 에서 4 분간 건조시켜, 두께 30 ㎛ 의 수지층을 얻었다. 수지층은, 반경화 상태였다.

그 후의 공정은, 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 3)

(수지층이 형성된 금속층의 제조)

구체적으로는 이하와 같다.

처음에, 액상 에폭시화 폴리부타디엔 (다이셀사 제조, 상품명 EPL-PB3600 : 화학식 (18) 로 나타낸 화합물) 33 질량부, 나프탈렌형 에폭시 수지 (DIC 사 제조, 상품명 HP4710 : 화학식 (6-3) 으로 나타낸 화합물) 23 질량부, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 (미쯔비시 화학사 제조, 상품명 에피코트 828EL) 12 질량부, 테트라페놀기 에탄노볼락형 에폭시 수지 (CAS30621-65-9, 난야 플라스틱사 제조, 품명 NPPN431) 0.6 질량부, 페놀노볼락 수지 (스미토모 베이크라이트사 제조, 상품명 PR51714) 31 질량부, 2-페닐-4-메틸이미다졸 (시코쿠 화성 공업사 제조, 2P4MZ) 0.4 질량부를 메틸에틸케톤에 용해 (무기 충전재는 혼합) 하고, 고형분 농도 60 질량％ 의 수지 바니시를 조제하였다. 얻어진 수지 바니시를, 금속층 (닛폰 전해사 제조, 상품명 YGP-18, 두께 18 ㎛) 에 도포한 후, 100 ℃ 에서 2 분간, 180 ℃ 에서 4 분간 건조시켜, 두께 30 ㎛ 의 수지층을 얻었다. 수지층은, 반경화 상태였다.

그 후의 공정은, 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 4)

(수지층이 형성된 금속층의 제조)

구체적으로는 이하와 같다.

처음에, 액상 에폭시화 폴리부타디엔 (다이셀사 제조, 상품명 EPL-PB3600 : 화학식 (18) 로 나타낸 화합물) 16 질량부, 나프탈렌형 에폭시 수지 (DIC 사 제조, 상품명 HP4710 : 화학식 (6-3) 으로 나타낸 화합물) 33 질량부, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 (미쯔비시 화학사 제조, 상품명 에피코트 828EL) 19 질량부, 테트라페놀기 에탄노볼락형 에폭시 수지 (CAS30621-65-9, 난야 플라스틱사 제조, 품명 NPPN431) 0.6 질량부, 페놀노볼락 수지 (스미토모 베이크라이트사 제조, 상품명 PR51714) 31 질량부, 2-페닐-4-메틸이미다졸 (시코쿠 화성 공업사 제조, 2P4MZ) 0.4 질량부를 메틸에틸케톤에 용해 (무기 충전재는 혼합) 하고, 고형분 농도 60 질량％ 의 수지 바니시를 조제하였다. 얻어진 수지 바니시를, 금속층 (닛폰 전해사 제조, 상품명 YGP-18, 두께 18 ㎛) 에 도포한 후, 100 ℃ 에서 2 분간, 180 ℃ 에서 4 분간 건조시켜, 두께 30 ㎛ 의 수지층을 얻었다. 수지층은, 반경화 상태였다.

그 후의 공정은, 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 5)

(수지층이 형성된 금속층의 제조)

구체적으로는 이하와 같다.

처음에, 액상 에폭시화 폴리부타디엔 (다이셀사 제조, 상품명 EPL-PB3600 : 화학식 (18) 로 나타낸 화합물) 6 질량부, 나프탈렌형 에폭시 수지 (DIC 사 제조, 상품명 HP4710 : 화학식 (6-3) 으로 나타낸 화합물) 37 질량부, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 (미쯔비시 화학사 제조, 상품명 에피코트 828EL) 22 질량부, 테트라페놀기 에탄노볼락형 에폭시 수지 (CAS30621-65-9, 난야 플라스틱사 제조, 품명 NPPN431) 0.6 질량부, 페놀노볼락 수지 (스미토모 베이크라이트사 제조, 상품명 PR51714) 34 질량부, 2-페닐-4-메틸이미다졸 (시코쿠 화성 공업사 제조, 2P4MZ) 0.4 질량부를 메틸에틸케톤에 용해 (무기 충전재는 혼합) 하고, 고형분 농도 60 질량％ 의 수지 바니시를 조제하였다. 얻어진 수지 바니시를, 금속층 (닛폰 전해사 제조, 상품명 YGP-18, 두께 18 ㎛) 에 도포한 후, 100 ℃ 에서 2 분간, 180 ℃ 에서 4 분간 건조시켜, 두께 30 ㎛ 의 수지층을 얻었다. 수지층은, 반경화 상태였다.

그 후의 공정은, 실시예 1 과 동일하다.

(비교예 1)

(수지층이 형성된 금속층의 제조)

구체적으로는 이하와 같다.

처음에, 액상 에폭시화 폴리부타디엔 (다이셀사 제조, 상품명 EPL-PB3600 : 화학식 (18) 로 나타낸 화합물) 46 질량부, 크레졸노볼락형 에폭시 수지 (DIC 사 제조, 상품명 N690) 13 질량부, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 (미쯔비시 화학사 제조, 상품명 에피코트 828EL) 8 질량부, 테트라페놀기 에탄노볼락형 에폭시 수지 (CAS30621-65-9, 난야 플라스틱사 제조, 품명 NPPN431) 0.4 질량부, 페놀노볼락 수지 (스미토모 베이크라이트사 제조, 상품명 PR51714) 32 질량부, 2-페닐-4-메틸이미다졸 (시코쿠 화성 공업사 제조, 2P4MZ) 0.6 질량부를 메틸에틸케톤에 용해 (무기 충전재는 혼합) 하고, 고형분 농도 60 질량％ 의 수지 바니시를 조제하였다. 얻어진 수지 바니시를, 금속층 (닛폰 전해 주식회사 제조 상품명 YGP-18, 두께 18 ㎛) 에 도포한 후, 100 ℃ 에서 2 분간, 180 ℃ 에서 4 분간 건조시켜, 두께 30 ㎛ 의 수지층을 얻었다. 수지층은, 반경화 상태였다.

그 후의 공정은, 실시예 1 과 동일하다.

(비교예 2)

(수지층이 형성된 금속층의 제조)

구체적으로는 이하와 같다.

처음에, 액상 에폭시화 폴리부타디엔 (다이셀사 제조, 상품명 EPL-PB3600 : 화학식 (18) 로 나타낸 화합물) 10 질량부, 나프탈렌형 에폭시 수지 (DIC 사 제조, 상품명 HP4710 : 화학식 (6-3) 으로 나타낸 화합물) 20 질량부, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 (미쯔비시 화학사 제조, 상품명 에피코트 828EL) 11 질량부, 테트라페놀기 에탄노볼락형 에폭시 수지 (CAS30621-65-9, 난야 플라스틱사 제조, 품명 NPPN431) 0.6 질량부, 페놀노볼락 수지 (스미토모 베이크라이트사 제조, 상품명 PR51714) 18 질량부, 2-페닐-4-메틸이미다졸 (시코쿠 화성 공업사 제조, 2P4MZ) 0.3 질량부를 메틸에틸케톤에 용해하고, 추가로 무기 충전재 (실리카 필러 (아도마텍스사 제조, 상품명 SO25R)) 40 질량부, 커플링제 0.1 질량부 첨가하였다. 이것에 의해, 고형분 농도 50 질량％ 의 수지 바니시를 조제하였다. 얻어진 수지 바니시를, 금속층 (닛폰 전해사 제조, 상품명 YGP-18, 두께 18 ㎛) 에 도포한 후, 100 ℃ 에서 2 분간, 180 ℃ 에서 4 분간 건조시켜, 두께 30 ㎛ 의 수지층을 얻었다. 수지층은, 반경화 상태였다.

그 후의 공정은, 실시예 1 과 동일하다.

(비교예 3)

구체적으로는 이하와 같다.

수산기 함유 폴리아미드 수지 (닛폰 화약사 제조, 상품명 KAYAFLEX BPAM01) 30 질량부, 메톡시나프탈렌아르알킬형 에폭시 수지 (DIC 사 제조 상품명 HP-5000) 40 질량부, 페놀노볼락형 시아네이트 수지 (론자 재팬사 제조, Primaset PT-30) 20 질량부, 2-페닐-4-메틸이미다졸 (시코쿠 화성 공업사 제조, 2P4MZ) 0.3 질량부를 메틸에틸케톤에 용해하고, 추가로 무기 충전재 (나노 실리카 필러, 평균 입자경 56 ㎚) 9.5 질량부, 커플링제 0.2 질량부 첨가하였다. 고형분 농도 60 질량％ 의 수지 바니시를 조제하였다. 얻어진 수지 바니시를, 금속층 (닛폰 전해사 제조, 상품명 YGP-18, 두께 18 ㎛) 에 도포한 후, 100 ℃ 에서 2 분간, 180 ℃ 에서 4 분간 건조시켜, 두께 30 ㎛ 의 수지층을 얻었다. 수지층은, 반경화 상태였다.

그 후의 공정은, 실시예 1 과 동일하다.

(측정)

(저장 탄성률)

각 실시예, 비교예에서 얻어진 수지층이 형성된 금속층의 수지층을 금속층으로부터 박리하여, 수지층을 190 ℃ 2 시간 경화시켰다. 그 후, 수지층을 절삭하여, 8 × 20 ㎜ 의 시험편을 얻었다. 이 시험편을 사용하고, 동적 점탄성 측정 장치에 의해, 인장 모드, 주파수 1 Hz, 승온 속도 5 ℃/분으로 하여, -50 ℃ ∼ 300 ℃ 의 온도 범위에서 측정을 실시하였다. 그리고, 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT, 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 를 얻었다.

(유리 전이점)

각 실시예, 비교예에서 얻어진 수지층이 형성된 금속층의 수지층을 금속층으로부터 박리하여, 수지층을 190 ℃ 2 시간 경화시켰다. 그 후, 수지층을 절삭하여, 5 × 20 ㎜ 의 시험편을 얻었다. 이 시험편을 T·A·인스트루먼트사 제조 TMA/2940 을 사용하여 하중 3 g, -50 ℃ 내지 300 ℃ 의 온도 범위를 승온 속도 10 ℃/분의 조건에서 측정하고, 유리 전이점 (Tg) 을 얻었다.

(평가)

각 실시예, 각 비교예에 대하여, 반도체 장치 10 개를 준비하여, 히트사이클 시험을 실시하였다. 히트사이클 시험은, -40 ℃ 7 분 ∼ +125 ℃ 7 분을 1 사이클로 하여 30000 회 실시하였다. 히트사이클 시험 후의 본딩 와이어와, 회로 기판의 땜납 접합부를 현미경으로 관찰하고, 크랙이 발생한 것을 카운트하였다.

결과를 표 1 에 나타낸다.

◎ 는, 반도체 장치 10 개 중 10 개 크랙이 발생하지 않은 것을 나타내고, ○ 는, 반도체 장치 10 개 중 6 ∼ 9 개 크랙이 발생하지 않은 것을 나타내고, × 는, 반도체 장치 10 개 중 0 ∼ 5 개 크랙이 발생하지 않은 것을 나타낸다.

실시예 1 ∼ 5 에서는, 크랙의 발생이 억제되어 있고, 반도체 장치에 있어서의 반도체 소자와 회로 기판의 접속 신뢰성이 양호하였다. 특히, 실시예 1 ∼ 3, 실시예 5 에서는, 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 와 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 의 차가 1 ㎬ 이하로 매우 작고, 유리 전이점도 120 ℃ 이상이었기 때문에, 양호한 결과가 얻어졌다.

한편, 비교예 1 에서는, 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 및 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 가 작고, 수지층이 매우 부드럽기 때문에, 히트사이클 시험시에 반도체 소자의 회로 기판에 대한 위치 어긋남이 일어나기 쉽고, 이것이 원인이 되어 크랙이 발생했다고 생각된다.

또한, 비교예 2, 3 에서는, 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 및 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 가 매우 컸기 때문에, 수지층에 의한 응력 완화 효과가 얻어지지 않고, 크랙이 발생했다고 생각된다.

이 출원은, 2012년 12월 5일에 출원된 일본출원 특원 2012-266008호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 모두를 여기에 포함시킨다.

Claims

회로 기판에 사용되는 회로 기판용 수지층이 형성된 금속층으로서,
상기 수지층은 열경화성이고,
상기 수지층을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 상기 수지층의 25 ℃ 의 저장 탄성률 E'_RT 가 0.1 ㎬ 이상, 1.5 ㎬ 이하이고,
상기 수지층을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 상기 수지층의 175 ℃ 의 저장 탄성률 E'_HT 가 10 ㎫ 이상, 0.7 ㎬ 이하인, 수지층이 형성된 금속층.
제 1 항에 있어서,
상기 저장 탄성률 E'_RT 와 상기 저장 탄성률 E'_HT 의 차가 1 ㎬ 이하인, 수지층이 형성된 금속층.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 수지층을 190 ℃, 2 시간 동안 열경화시킨 후에 있어서의 상기 수지층의 유리 전이점이 120 ℃ 이상인, 수지층이 형성된 금속층.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지층은 열경화성 수지와 무기 충전재를 함유하는, 수지층이 형성된 금속층.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지층의 두께가 30 ㎛ 이하인, 수지층이 형성된 금속층.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 수지층이 형성된 금속층의 상기 수지층을 경화시킨 수지층이 형성된 금속층과,
이 수지층이 형성된 금속층의 상기 수지층측에 배치된 절연성 수지층을 포함하는, 회로 기판용 적층체.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 수지층이 형성된 금속층의 상기 수지층을 경화시킨 층과, 상기 수지층이 형성된 금속층의 상기 금속층을 선택적으로 제거하여 형성된 회로층을 구비하는 회로 기판으로서,
상기 회로층은, 당해 회로 기판에 형성된 회로층 중, 최외층에 배치된, 회로 기판.
제 7 항에 기재된 회로 기판과,
이 회로 기판 상에 형성된 반도체 소자를 구비하는 반도체 장치로서,
상기 반도체 소자와, 상기 회로 기판의 상기 최외층의 상기 회로층이 본딩 와이어로 접속된, 반도체 장치.