(57)【要約】【課題】半導体チップの熱膨張係数とほぼ同様の絶縁基板を製作でき、これを用いて印刷回路基板の反り・捻れを防ぐことができ、半導体チップ及び印刷回路基板との接続材に応力が発生せず、温度変化により半導体チップや鉛フリーハンダのような接続材にクラックや剥離が発生しなくて放熱効果を高めることができる、絶縁シート及びその製造方法並びにこれを用いた印刷回路基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明による絶縁シートの製造方法は、熱可塑性樹脂層が積層された補強基材を提供するステップと、補強基材に積層された上記熱可塑性樹脂層をコア基板に積層するステップと、コア基板に補強基材と熱可塑性樹脂層とを熱加圧するステップと、を含むことを特徴とする。【選択図】図１０
2009246333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂層が積層された補強基材を提供するステップと、
前記補強基材に積層された前記熱可塑性樹脂層をコア基板上に積層するステップと、
前記コア基板上に前記補強基材と前記熱可塑性樹脂層とを熱加圧するステップと、を含む絶縁シートの製造方法。
【請求項２】
前記コア基板の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項３】
前記コア基板が、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、コバルト、タングステン、チタン、及びアルミニウムを含む群より選ばれる何れか一種以上を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項４】
前記補強基材の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項５】
前記補強基材が、有機繊維または無機繊維を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項６】
前記有機繊維が、全芳香族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、及び液晶ポリエステル繊維を含む群より選ばれる何れか一種を含むことを特徴とする請求項５に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項７】
前記無機繊維が、ガラス繊維を含むことを特徴とする請求項５に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂層の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂層が、液晶ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項１０】
前記補強基材の融点が、前記熱可塑性樹脂層の融点より高いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項１１】
前記熱可塑性樹脂層を積層するステップの前に、
前記コア基板に選択的に貫通孔を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の絶縁シートの製造方法。
【請求項１２】
補強基材と、
前記補強基材に積層される熱可塑性樹脂層と、
前記熱可塑性樹脂層と片面とが対向するように積層されるコア基板と、を含む絶縁シート。
【請求項１３】
前記コア基板の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項１２に記載の絶縁シート。
【請求項１４】
前記補強基材の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の絶縁シート。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂層の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の絶縁シート。
【請求項１６】
前記熱可塑性樹脂層が、液晶ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の絶縁シート。
【請求項１７】
前記補強基材の融点が、前記熱可塑性樹脂層の融点より高いことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の絶縁シート。
【請求項１８】
前記コア基板に選択的に貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の絶縁シート。
【請求項１９】
前記コア基板の他面に積層され、補強基材の両面に積層される熱可塑性樹脂層をさらに含むことを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の絶縁シート。
【請求項２０】
熱可塑性樹脂層が両面に積層された補強基材を提供するステップと、
前記補強基材の両面に積層された前記熱可塑性樹脂層をコア基板上に積層するステップと、
前記コア基板上に前記補強基材と前記熱可塑性樹脂層とを熱加圧するステップと、
露出した前記熱可塑性樹脂層に回路パターンを形成するステップと、を含む印刷回路基板の製造方法。
【請求項２１】
前記コア基板の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項２０に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項２２】
前記コア基板が、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、コバルト、タングステン、チタン、及びアルミニウムを含む群より選ばれる何れか一種以上を含むことを特徴とする請求項２０〜２１のいずれか１項に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項２３】
前記補強基材の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項２４】
前記補強基材が、有機繊維または無機繊維を含むことを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項２５】
前記有機繊維が、全芳香族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、及び液晶ポリエステル繊維を含む群より選ばれる何れか一種を含むことを特徴とする請求項２４に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項２６】
前記無機繊維が、ガラス繊維を含むことを特徴とする請求項２４に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項２７】
前記熱可塑性樹脂層の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項２０〜２６のいずれか１項に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項２８】
前記熱可塑性樹脂層が、液晶ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項２０〜２７のいずれか１項に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項２９】
前記補強基材の融点が、前記熱可塑性樹脂層の融点より高いことを特徴とする請求項２０〜２８のいずれか１項に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項３０】
前記熱可塑性樹脂層を積層するステップの前に、
前記コア基板に選択的に貫通孔を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２０〜２９のいずれか１項に記載の印刷回路基板の製造方法。
【請求項３１】
補強基材と、
前記補強基材の両面に積層される熱可塑性樹脂層と、
前記熱可塑性樹脂層と片面とが対向するように積層されるコア基板と、
露出した前記熱可塑性樹脂層に形成される回路パターンと、を含む印刷回路基板。
【請求項３２】
前記コア基板の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項３１に記載の印刷回路基板。
【請求項３３】
前記補強基材の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項３１または３２に記載の印刷回路基板。
【請求項３４】
前記熱可塑性樹脂層の縦横方向の熱膨張係数が、−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であることを特徴とする請求項３１〜３３のいずれか１項に記載の印刷回路基板。
【請求項３５】
前記熱可塑性樹脂層が、液晶ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項３１〜３４のいずれか１項に記載の印刷回路基板。
【請求項３６】
前記補強基材の融点が、前記熱可塑性樹脂層の融点より高いことを特徴とする請求項３１〜３５のいずれか１項に記載の印刷回路基板。
【請求項３７】
前記コア基板に選択的に貫通孔が形成されることを特徴とする請求項３１〜３６のいずれか１項に記載の印刷回路基板。
【請求項３８】
前記コア基板の他面に積層され、補強基材の両面に積層される熱可塑性樹脂層をさらに含むことを特徴とする請求項３１〜３７のいずれか１項に記載の印刷回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁シート及びその製造方法並びにこれを用いた印刷回路基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子機器は、小型化、薄型化、軽量化され、これに伴って半導体チップの搭載接続方式はワイヤーボンディング方式から端子数の多いフリップチップボンディング方式になってきている。そして、半導体チップを搭載接続する多層印刷回路基板においても高信頼性や高密度性が求められている。
【０００３】
従来の多層印刷回路基板は、補強基材としてガラス繊維織布が用いられ、通常ガラス繊維成分としてはＥ−ガラスなどが用いられている。
【０００４】
ガラス繊維織布に熱硬化性樹脂組成物のレジン（resin）を含浸・乾燥してＢ−ステージ状態の絶縁層シートを製作し、これを用いて銅張積層板に加工する。この銅張積層板を用いて内層用コア印刷回路基板を製作し、この両面にビルドアップ（Build-up）用Ｂ−ステージ状態の絶縁層シートを配置、積層して多層印刷回路基板を製作する。
【０００５】
上記多層印刷回路基板の構成において、熱膨張係数の大きい（通常、縦横方向の熱膨張係数が１８〜１００ｐｐｍ／℃である）ビルドアップ用樹脂組成物を多くの層に配置し、各層には熱膨張係数が１７ｐｐｍ／℃である銅（Ｃｕ）層が含まれ、最外層には熱膨張係数の大きい（通常、５０〜１５０ｐｐｍ／℃である）ソルダーレジスト層が形成される。そして、最終的に得られる多層印刷回路基板の全体の縦横方向の熱膨張係数は１３〜３０ｐｐｍ／℃位となる。
【０００６】
ガラス繊維織布に含浸される熱硬化性樹脂として高耐熱性樹脂を使用したり、樹脂に無機フィラーを添加したり、または熱膨張係数が小さいガラス繊維織布基材などを使用したりして多層印刷回路基板を形成する場合にも印刷回路基板の熱膨張係数は１０〜２０ｐｐｍ／℃位しかなっていない。
【０００７】
上記のように製作された印刷回路基板の熱膨張係数は、半導体チップの熱膨張係数２〜３ｐｐｍ／℃に比べて相対的に大きい。このような差のため、現在環境問題から鉛フリーとなっているハンダによるフリップチップ接続における温度サイクル試験などの信頼性試験で不良発生の恐れがある。信頼性試験時に、加熱により膨張及び収縮する多層印刷回路基板にてハンダ及び半導体チップが縦横方向に引っ張られて鉛フリーハンダのクラックや剥離、または半導体チップの破壊などの不良が発生し得る。
【０００８】
さらに、片面に半導体チップを搭載接続した半導体プラスチックパッケージでは、リフロー時に、半導体チップと多層印刷回路基板との熱膨張係数が大きく異なることから、反りまたは捻れも大きくなる。
【０００９】
このような多層印刷回路基板に半導体チップを搭載接続時に発生する応力を緩和するために熱膨張係数が１３〜２０ｐｐｍ／℃である多層印刷回路基板の最外層に熱膨張係数が小さい絶縁層を形成する方法が日本特許公開２００１−２７４５５６号公報に提案されている。上記引用特許では、熱緩衝用有機絶縁層シートとして熱膨張係数が約９ｐｐｍ／℃のアラミド繊維（aramid fiber）織布基材と熱硬化性樹脂とを含浸させたプリプレグを使用した多層印刷回路基板の製造方法が具体的に提示されている。
【００１０】
しかし、上記引用特許には、実施例での信頼性試験結果も具体的に提示されておらず、さらに６〜１２ｐｐｍ／℃の熱緩衝用有機絶縁層シートを用いて印刷回路基板を製造した場合は、内層用コア印刷回路基板の大きい熱膨張係数のために、熱緩衝用有機絶縁層シートが引っ張られて伸び、製造済みの多層印刷回路基板全体の熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃を超えるという問題点がある。
【００１１】
上記のように製造された多層印刷回路基板上に、鉛フリーハンダで半導体チップを搭載接続して温度サイクル試験などの信頼性試験を行うと、半導体チップと製造済みの多層印刷回路基板との熱膨張係数の差のために、半導体チップと接続される鉛フリーハンダにクラックや剥離のような不良が生じ、熱緩衝用有機絶縁層シートは大きな効果はなく、不良を発生することが多々あった。
【００１２】
また、金属コアを用いた印刷回路基板におけるコア用金属板としてインバー（Invar）や銅インバー（Copper/Invar）を用いた印刷回路基板があり、この金属板に積層して用いられる樹脂組成物としてはエポキシ樹脂などのＢ−ステージ状態の熱硬化性樹脂組成物シートがある。
【００１３】
しかし、この印刷回路基板は、積層された樹脂層と低熱膨張係数のコア用金属板との熱膨張係数の差が非常に大きいために、印刷回路基板の切断時などのように印刷回路基板に応力が加えられると、コア用金属板と樹脂層とが分離するなどの不良が生じて、印刷回路基板としての信頼性が落ちる問題点があった。
【００１４】
また、高密化になっている半導体チップを印刷回路基板に実装して作動する際に半導体チップからの熱により不良の発生する恐れがある。
【特許文献１】日本特許公開第２００１−２７４５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、こうした従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、半導体チップまたは鉛フリーハンダなどの破壊や剥離がなく、反り・捻れもない、放熱効果のある半導体プラスチックパッケージを製作できる絶縁シート及びその製造方法並びにこれを用いた印刷回路基板及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、熱可塑性樹脂層が積層された補強基材を提供するステップと、補強基材に積層された熱可塑性樹脂層をコア基板に積層するステップと、コア基板に補強基材と熱可塑性樹脂層とを熱加圧するステップと、を含む絶縁シートの製造方法が提供される。
【００１７】
コア基板の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、コア基板は、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、コバルト、タングステン、チタン、及び、アルミニウムを含むことができる。
【００１８】
また、補強基材の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、補強基材は有機繊維または無機繊維を含むことができ、有機繊維は、全芳香族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、及び液晶ポリエステル繊維を含んでもよく、無機繊維はガラス繊維を含んでもよい。
【００１９】
このとき、熱可塑性樹脂層の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、熱可塑性樹脂層は液晶ポリエステル樹脂を含むことができる。
【００２０】
また、補強基材の融点は熱可塑性樹脂層の融点より高い方がよい。
【００２１】
熱可塑性樹脂層を積層するステップの前に、コア基板に選択的に貫通孔を形成するステップをさらに含むことができる。
【００２２】
本発明の他の実施形態によれば、補強基材と、補強基材に積層される熱可塑性樹脂層と、熱可塑性樹脂層と片面とが対向するように積層されるコア基板と、を含む絶縁シートが提供される。
【００２３】
コア基板の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、コア基板は、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、コバルト、タングステン、チタン、及びアルミニウムを含むことがよい。
【００２４】
また、補強基材の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、補強基材は有機繊維または無機繊維を含むことができ、有機繊維は、全芳香族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、及び液晶ポリエステル繊維を含み、無機繊維はガラス繊維を含むことができる。
【００２５】
このとき、熱可塑性樹脂層の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、熱可塑性樹脂層は液晶ポリエステル樹脂を含むことができる。
【００２６】
また、補強基材の融点は熱可塑性樹脂層の融点より高い方がよい。
【００２７】
熱可塑性樹脂層を積層するステップの前に、コア基板に選択的に貫通孔を形成するステップをさらに含むことができる。
【００２８】
また、コア基板の他面に積層され、補強基材の両面に積層される熱可塑性樹脂層をさらに含むことができる。
【００２９】
本発明のまた他の実施形態によれば、熱可塑性樹脂層が両面に積層された補強基材を提供するステップと、補強基材の両面に積層された熱可塑性樹脂層をコア基板上に積層するステップと、コア基板に補強基材と熱可塑性樹脂層とを熱加圧するステップと、露出した熱可塑性樹脂層に回路パターンを形成するステップと、を含む印刷回路基板の製造方法が提供される。
【００３０】
コア基板の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、コア基板は、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、コバルト、タングステン、チタン、及びアルミニウムを含むことができる。
【００３１】
また、補強基材の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、補強基材は有機繊維または無機繊維を含むことができ、有機繊維は、全芳香族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、及び液晶ポリエステル繊維を含み、無機繊維はガラス繊維を含むことができる。
【００３２】
このとき、熱可塑性樹脂層の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、熱可塑性樹脂層は液晶ポリエステル樹脂を含んでもよい。
【００３３】
また、補強基材の融点は熱可塑性樹脂層の融点より高い方がよい。
【００３４】
熱可塑性樹脂層を積層するステップの前に、コア基板に選択的に貫通孔を形成するステップをさらに含むことができる。
【００３５】
本発明のまた他の実施形態によれば、補強基材と、補強基材の両面に積層される熱可塑性樹脂層と、熱可塑性樹脂層と片面とが対向するように積層されるコア基板と、露出した熱可塑性樹脂層に形成される回路パターンと、を含む印刷回路基板が提供される。
【００３６】
コア基板の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、コア基板は、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、コバルト、タングステン、チタン、及びアルミニウムを含むことができる。
【００３７】
また、補強基材の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、補強基材は有機繊維または無機繊維を含むことができ、有機繊維は、全芳香族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、及び液晶ポリエステル繊維を含み、無機繊維はガラス繊維を含むことができる。
【００３８】
このとき、熱可塑性樹脂層の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、熱可塑性樹脂層は液晶ポリエステル樹脂を含んでもよい。
【００３９】
また、補強基材の融点は熱可塑性樹脂層の融点より高い方がよい。
【００４０】
熱可塑性樹脂層を積層するステップの前に、コア基板に選択的に貫通孔を形成するステップをさらに含むことができる。
【００４１】
また、コア基板の他面に積層され、補強基材の両面に積層される熱可塑性樹脂層をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明による絶縁シート及びその製造方法並びにこれを用いた印刷回路基板及びその製造方法は、半導体チップの熱膨張係数に近い絶縁基板を製作することができ、これを用いた印刷回路基板は、反りや捻れを防止でき、半導体チップと印刷回路基板との接続材に応力が発生しないので、温度変化によって半導体チップあるいは鉛フリーハンダのような接続材にクラックや剥離が生じない、熱放出性に優れた半導体プラスチックパッケージを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００４４】
本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。
【００４５】
以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【００４６】
図２〜図５は、本発明の一実施例による絶縁シートの製造方法を示す流れ図である。図２〜図５を参照すると、補強基材１０、熱可塑性樹脂層２０、コア基板３０が示されている。
【００４７】
本実施例の絶縁シート及びその製造方法は、補強基材の少なくとも片面に熱可塑性樹脂層を積層し、補強基材の少なくとも片面に積層された熱可塑性樹脂層をコア基板に形成し、コア基板に補強基材と熱可塑性樹脂層とを熱加圧することを特徴とする。
【００４８】
先ず、図２に示すように、補強基材１０を形成し、補強基材１０の少なくとも片面に熱可塑性樹脂層２０を積層する。本実施例では好ましい実施例として、図３に示すように、補強基材１０の両面に熱可塑性樹脂層２０が積層されることを説明する。
【００４９】
ここで、補強基材１０の縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、補強基材１０は有機繊維または無機繊維を含む織布や不織布が使用可能である。
【００５０】
無機繊維としては特に限定はないが、例えば無機繊維はＥ−ガラス、Ｄ−ガラス、ＮＥ−ガラス、及びＴ（Ｓ）−ガラス繊維を用いて製作された織布や不織布が使用可能である。
【００５１】
有機繊維についても特に限定はないが、縦横方向の熱膨張係数が−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲である低熱膨張係数を有する有機繊維を用いる方がよい。例えば、全芳香族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、及び液晶ポリエステル繊維を用いて製作された織布や不織布が使用可能である。
【００５２】
また、ポリベンゾオキサゾールには、ポリイミドベンゾオキサゾール、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールなどがある。また、全芳香族ポリアミドは、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、コポリ−（パラフェニレン３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド）などが挙げられる。ただ、全芳香族ポリアミド繊維やポリベンゾオキサゾール繊維は、印刷回路基板の部品実装での、最高温度である２６０℃では溶解したりしないので特に問題はないが、液晶ポリエステル繊維は融点が２６０℃に近いものもあり、これを補強基材１０として使用する場合には補強効果が薄ばれる。したがって、液晶ポリエステル繊維を補強基材として用いる場合は、補強基材１０に積層される熱可塑性樹脂層２０の融点よりは１０℃以上高いものが好ましい。
【００５３】
さらには、補強基材１０として縦横方向の熱膨張係数が−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲である低熱膨張係数を有するポリイミドフィルム、全芳香族ポリアミドフィルム、ポリベンゾオキサゾールフィルム、積層される熱可塑性樹脂層２０の融点より高い融点を有する液晶ポリエステルフィルムなどを使用できる。
【００５４】
これらの補強基材１０は、樹脂との密着性を向上させるために、補強基材１０の表面に公知の処理、例えば、シランカップリング剤処理、プラズマ処理、コロナ処理、各種薬品処理、ブラスト処理などを行なうことができる。
【００５５】
また、補強基材１０の厚さは特に限定はないが、一般には４〜２００μｍであり、好適には１０〜１５０μｍである。
【００５６】
熱可塑性樹脂層２０は、特に限定はないが、縦横方向の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、本実施例では液晶ポリエステル樹脂を例に挙げて説明する。また、補強基材１０の融点は熱可塑性樹脂層２０の融点より高い。
【００５７】
より具体的に説明すると、液晶ポリエステル樹脂層２０は特に限定はないが、液晶ポリエステル樹脂層の熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であるものがよい。環境問題からは液晶ポリエステル樹脂層の分子内にハロゲン原子を含まないものが好ましい。分子構造は特に限定はなく、熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃以下になるように分子設計をし、これをシート状にするかまたは溶剤に溶解して使用できる。
【００５８】
上記液晶ポリエステル樹脂中には熱膨張係数及び目標特性に影響がない程度に各種添加物を適当量添加して使用できる。例えば、各種熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、その他の樹脂、公知の有機・無機充填剤、染料、顔料、増粘剤、消泡剤、分散剤、光沢剤などの各種添加剤が適当量添加され、液晶ポリエステル樹脂組成物層２０を形成できる。
【００５９】
液晶ポリエステル樹脂組成物２０を無機あるいは有機繊維の補強基材１０に付着する方法は特に限定はなく、例えば、液晶ポリエステル樹脂を有機溶剤のＮ−メチル−２−ピロリドンなどに溶解した後、これに適当な添加剤を適正量添加し、均一に分散させる。上記補強基材１０に分散された溶液を連続的に浸清し、その後、乾燥して溶剤を除去する工程で補強基材１０を含浸させ、印刷回路基板用絶縁シートを製造できる。
【００６０】
また、本発明の他の有機繊維補強基材の有機フィルムを用いる場合には、適宜に表面処理を施した有機フィルムの少なくとも片面に液晶ポリエステル樹脂組成物が分散された溶液をロールコータなどを用いて連続的に塗布し、乾燥して溶液を蒸発させる。上記有機フィルムの片面あるいは両面に液晶ポリエステル樹脂組成物層２０を形成して絶縁シートを製造できる。
【００６１】
また、予め押出成形やキャスティングなどで製作されたフィルムを用いて、これを有機フィルムの片面あるいは両面に配置し、その外側に離型フィルムまたは金属板を配置する。上記材料を真空下で加圧・加熱して、液晶ポリエステル樹脂組成物を溶解、付着することにより印刷回路基板用絶縁シートを製作できる。
【００６２】
また、上記液晶ポリエステル樹脂組成物を無機または有機繊維補強基材の片面あるいは両面に配置し、その外側に離型フィルムまたは金属板を配置する。その後、真空下で液晶ポリエステル樹脂組成物の融点より１０〜５０℃高い温度で、加圧・加熱して、補強基材内に液晶ポリエステル樹脂組成物を含浸させて、印刷回路基板用絶縁シートを製作できる。
【００６３】
補強基材１０から測定した液晶ポリエステル樹脂組成物２０の厚さについては特に限定はないが、一般には５〜１００μｍとする方がよい。また、補強基材１０を含んだ液晶ポリエステル樹脂組成物層の総厚さも特に限定はないが、一般には２０〜５００μｍ、好適には３０〜２００μｍとする。
【００６４】
次に、図４に示すように、補強基材１０の少なくとも片面に積層された熱可塑性樹脂層２０をコア基板３０に形成し、コア基板３０に補強基材１０と熱可塑性樹脂層２０とを熱加圧して接着させる。このとき、補強基材１０の融点は熱可塑性樹脂層２０の融点より高いために、熱可塑性樹脂層２０の融点より１０〜５０℃高い温度で１〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を用いて熱加圧してもよい。真空度は１０ｍｍＨｇ以下が好ましい。
【００６５】
コア基板３０の縦横方向への熱膨張係数は−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、コア基板は特に限定はないが、好ましくは、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、コバルト、タングステン、チタン、及びアルミニウムなどの公知の金属を単独で、あるいはそれらの合金を使用できる。また、ニッケル−鉄系の合金やニッケル−鉄−コバルト系の合金類などが使用可能である。特に低熱膨張係数を目的とする印刷回路基板でなく、高周波用途を目的とする印刷回路基板であれば、一般の電解銅箔あるいは圧延銅箔も使用できる。また、低熱膨張係数の印刷回路基板を目的とする場合には、ニッケル−鉄系の合金やニッケル−鉄−コバルト系の合金の少なくとも片面に銅層が付着された多層金属（Copper/Invar/Copper）などが使用される。
【００６６】
これらのコア基板３０の表面は樹脂組成物を付着させるために、片面に若干の凹凸を作ったり、表面処理をしたりする方が好ましい。表面処理方法としては公知の処理方法を利用できる。例えば、多層金属（Copper/Invar/Copper）を使用した場合には、銅の表面に黒色酸化銅処理、褐色酸化銅処理、化学的処理などの公知の処理方法により樹脂組成物を接着できる。
【００６７】
また、図５に示すように、コア基板３０の両面に補強基材１０が積層された熱可塑性樹脂層２０を各々形成できる。
【００６８】
図１は、本発明の一実施例による絶縁シートの製造方法を示す流れ図であり、図６〜図９は、本発明の他の実施例による絶縁シートの製造方法を示す工程図である。
【００６９】
図６〜図９を参照すると、補強基材１０、熱可塑性樹脂層２０、コア基板３２、貫通孔３４が示されている。本実施例は図２〜図５の実施例と同じ物質を使用し、コア基板３２の構造だけが異なるため、その差について説明する。
【００７０】
本実施例を実現するために、先ず、図６に示すように、段階Ｓ１０で、コア基板３２に選択的に貫通孔を形成する。コア基板３２の貫通孔は予め形成してもよく、積層・成形した後に貫通孔やブラインドビアホールを形成してもよい。
【００７１】
補強基材１０が、全芳香族ポリアミド繊維の織布、不織布、あるいはフィルムであるか、ポリベンゾオキサゾール繊維の織布、不織布、あるいはフィルムである場合には、積層される液晶ポリエステル樹脂組成物の融点が２００℃〜３００℃の範囲であり、この融点より１０〜５０℃高い温度の真空下で加圧・加熱して積層・成形する。もちろん、液晶ポリエステル樹脂組成物の融点より５０℃以上の高温で積層することも可能であるが、溶解した樹脂の粘度が下がりすぎて、液晶ポリエステル樹脂が横に流れて金属積層板の厚みバラつきが発生することになる。このようなバラつきは反り・捻れの原因となり、印刷回路基板の絶縁性にもバラツキを生じさせ好ましくない。積層温度が液晶ポリエステル樹脂組成物の融点より低い場合には樹脂が溶解せず、補強基材内部に樹脂が含浸されないことになり、空気が残存するようになるので、積層時にボイドの原因となり易い。特に、無機充填剤などが添加されている場合には、積層後に内部にボイドが残ることもあり、好ましくない。
【００７２】
次に、図７に示すように、段階Ｓ２０で、補強基材１０両面に熱可塑性樹脂層２０を積層する。補強基材１０の少なくとも片面に熱可塑性樹脂層２０を積層することも可能である。
【００７３】
次に、図８に示すように、段階Ｓ３０で、補強基材１０の両面に積層された熱可塑性樹脂層２０をコア基板３２の片面に形成し、図９に示すように、補強基材１０の両面に積層された熱可塑性樹脂層２０をコア基板３２の他面に積層する。すなわち、補強基材１０の両面に積層された熱可塑性樹脂層２０をコア基板３２の両面に形成する。
【００７４】
段階Ｓ４０で、コア基板３２に補強基材１０と熱可塑性樹脂層２０とを熱加圧して接着させる。段階Ｓ４２で、熱可塑性樹脂層２０の融点より１０〜５０℃高い温度で、１〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を用いて熱加圧することができる。真空度は１０ｍｍＨｇ以下が好ましい。
【００７５】
図１０〜図１２は本発明による絶縁シートを用いた半導体プラスチックパッケージの製造方法を示す工程図であり、図１３〜図１４は本発明による絶縁シートを用いた多層半導体プラスチックパッケージの製造方法を示す工程図である。図１０〜図１４を参照すると、補強基材１０、熱可塑性樹脂層２０、コア基板３２、回路パターン４０、金属層４２、ランド５０、ソルダーレジスト６０、ビア７０、ハンダボール８０、半導体チップ９０が示されている。
【００７６】
本実施例で、ビア７０は印刷回路基板に形成された回路間を電気的に接続させる役割をする。
【００７７】
本実施例は、図６〜図９により製造された絶縁シートを用いて半導体プラスチックパッケージを形成する方法である。
【００７８】
図１０に示すように、最外層の熱可塑性樹脂層２０に金属層４２を積層する。補強基材１０の少なくとも片面に形成された熱可塑性樹脂層２０に付着する金属層４２としては、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、コバルト、タングステン、チタン、アルミニウムなどの公知の金属を単独で、あるいはそれらの合金を使用できる。
【００７９】
特に、低熱膨張係数を目的とする印刷回路基板ではなく、高周波用途を目的とする印刷回路基板であれば、一般の電解銅箔あるいは圧延銅箔が使用可能である。また、熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃以下の印刷回路基板を目的とする場合には、ニッケル−鉄系の合金やニッケル−鉄−コバルト系の合金の少なくとも片面に銅層を圧延法で接着させた多層金属などが使用可能である。
【００８０】
補強基材として十分な低熱膨張係数のものを用いる場合には、金属コア基板として銅層を用いても９ｐｐｍ／℃以下の印刷回路基板が得られる。これら金属コア基板の表面は樹脂組成物を付着させる面に若干の凹凸を作ったり、表面処理をしたりすることが好ましい。表面処理方法は公知の処理方法が使用でき、例えば、多層金属を用いた場合には、銅層の表面に黒色酸化銅処理、褐色酸化銅処理、化学的処理などの公知の処理方法を実施して樹脂組成物を接着することができる。
【００８１】
本実施例では、印刷回路基板用有機繊維補強基材１０の少なくとも片面に金属層４２を配置するが、補強基材１０が全芳香族ポリアミド繊維織布、不織布、あるいはフィルムであるか、ポリベンゾオキサゾール繊維の織布、不織布、あるいはフィルムである場合には、積層される液晶ポリエステル樹脂組成物の融点が２００℃〜３００℃の範囲であるので、この融点よりは１０〜５０℃高い温度の真空下で加圧・加熱して積層・成形する。
【００８２】
もちろん、液晶ポリエステル樹脂組成物の融点より５０℃以上の高温で積層することも可能であるが、溶解した樹脂の粘度が下がりすぎて、液晶ポリエステル樹脂が横に流れて金属積層板の厚みバラツキが発生することになる。このようなバラツキは反り・捻れの原因となり、印刷回路基板の絶縁性にもバラツキを生じさせて好ましくない。積層温度が液晶ポリエステル樹脂組成物の融点より低い場合には樹脂が溶解せず、補強基材内部へ樹脂が含浸されないことになり、空気が残存するようになるので、積層時にボイドの原因となり易い。特に、樹脂内に無機充填剤などが添加されている場合には、積層後に内部にボイドが発生するので好ましくない。片面金属積層板の場合、金属層を付着しなかった樹脂面にはフッ素樹脂フィルムなどの離型フィルムを用いて積層・成形し、離型して使用する。
【００８３】
多層金属積層板の製作時には、金属コア基板３２上に、上記無機あるいは有機繊維補強基材に液晶ポリエステル樹脂組成物が積層された絶縁シートを熱加圧して接着させる。また、回路用金属層として低熱膨張の金属箔を用いるときにも無機あるいは有機繊維補強基材に液晶ポリエステル樹脂組成物が積層された絶縁シートを用いる。その他、多層印刷回路基板の製作時には、液晶ポリエステル樹脂組成物以外の樹脂組成物を有機基材、無機基材、有機・無機混合基材に含浸させて得られたプリプレグ、Ｂ−ステージ状態の絶縁シートを両面印刷回路基板に組み合わせて使用することも可能である。もちろん、液晶ポリエステルフィルムを組み合わせて使用することもできるが、印刷回路基板の熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃を超えないようにする。
【００８４】
本実施例の多層印刷回路基板の製造に使用されるプリプレグ、Ｂ−ステージ状態の絶縁シート、両面印刷回路基板は、公知のものであって、一般に熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ＵＶ硬化型樹脂、及び不飽和基含有樹脂などを１種あるいは２種以上組み合わせて使用される。熱硬化性樹脂は一般に公知のものが使用可能である。具体的には、エポキシ樹脂、シアン酸エステル樹脂、ビスマレーイミド樹脂、ポリイミド樹脂、官能基含有ポリフェニレンエーテル樹脂、カルド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂などの公知の樹脂が一種以上配合された組成で使用される。
【００８５】
貫通孔や回路間のマイグレイション（migration）防止のためには、シアン酸エステル系樹脂が好適に使用される。さらに、フッ素やリンで難燃化された公知の上記樹脂も使用可能である。本実施例の熱硬化性樹脂は、それ自体を加熱することにより硬化するが、硬化速度が遅く、生産性に劣るので、使用される熱硬化性樹脂に硬化剤、熱硬化触媒を適正量添加して使用する。
【００８６】
これらの熱硬化性樹脂の組成物としては、公知の種々の添加物を配合したものが一般に使用される。例えば、上記熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、その他の樹脂、公知の有機・無機充填剤、染料、顔料、増粘剤、潤滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光沢剤、チクソ性付与剤などの各種添加剤を目的や用途に合わせて適正量添加すればよい。また、難燃剤もリン、フッ素で難燃化されたもの、ノンハロゲンタイプなどの物質が使用可能である。
【００８７】
本実施例でプリプレグなどの絶縁シートに好適に使用される熱可塑性樹脂としては、補強基材に積層される液晶ポリエステル樹脂組成物以外にも一般に公知のものが使用できる。具体的に、液晶ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などがあり、一種以上を熱硬化性樹脂と組み合わせて使用することもできる。以外にも前述した各種添加剤を適正量添加できる。
【００８８】
上記熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂以外にも、ＵＶ硬化樹脂、ラジカル反応樹脂なども一種以上組み合わせて使用可能である。これらの樹脂にも架橋を促進させる光重合開始剤、ラジカル重合開始剤、及び前述した各種添加剤を適正量配合して使用できる。
【００８９】
しかしながら、本実施例では、印刷回路基板の信頼性などの観点から、熱硬化性樹脂、耐熱熱可塑性樹脂を用いて製作した絶縁シート及び両面印刷回路基板と、無機あるいは有機繊維補強基材と液晶ポリエステル樹脂組成物とが積層された絶縁シートとを組み合わせて多層印刷回路基板を製作できる。
【００９０】
本発明での多層印刷回路基板は、通常、公知の方法により製作される多層印刷回路基板であるが、前述したように目的や目標とする熱膨張係数に応じて、本発明での無機あるいは有機繊維補強基材１０に液晶ポリエステル樹脂組成物を積層した絶縁シートと、これを用いて製作された印刷回路基板とを組み合わせて使用することができる。
【００９１】
例えば、高周波用途を目的とする多層印刷回路基板である場合には、信号を伝達する層に液晶ポリエステル樹脂組成物層を配置し、その他の層には、エポキシ樹脂組成物層、シアン酸エステル樹脂組成物層などを配置することができる。
【００９２】
また、低熱膨張用途を目的とする多層印刷回路基板である場合には、印刷回路基板全体の熱膨張係数を９ｐｐｍ／℃以下にならなくてはならない場合もあり、このために、内層に熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃以下である両面印刷回路基板を配置し、積層するシートにも熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃以下である無機あるいは有機繊維の補強基材に液晶ポリエステル樹脂組成物を積層させた絶縁シートを使用することができる。
【００９３】
次に、図１１に示すように、金属層４２に回路パターン４０と半導体チップ９０が実装されたランド５０とを形成し、ビア７０を介して絶縁シート両面に形成された回路パターン４０を電気的に接続させる。また、回路パターン４０を保護するソルダーレジスト６０を塗布する。
【００９４】
さらに好適には、信号伝達用金属層や外層の回路パターン４０を被覆するソルダーレジスト６０層も熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃以下の金属層、液晶ポリエステルフィルム、あるいは無機あるいは有機繊維の補強基材に液晶ポリエステル樹脂組成物を積層させた絶縁シートを使用できる。多層印刷回路基板の回路パターン４０の形成方法はサブトラクティブ法（Subtractive method）、セミ・アディティブ法（Semi-additive method）などを用いることができる。
【００９５】
次に、図１３に示すように、印刷回路基板の両面に本発明の補強基材１０と熱可塑性樹脂層２０とが積層された絶縁シートをビルドアップし、最外層に金属層を配置した後、熱加圧して多層印刷回路基板を形成する。
【００９６】
本実施例による多層印刷回路基板は、半導体チップ９０の熱膨張係数とほぼ同じ熱膨張係数を有する基板が製作できるので、印刷回路基板の反り・捻れを防止することができ、また、温度変化から発生するストレスによる半導体チップや印刷回路基板との接続材に応力が発生しないので、半導体チップまたは鉛フリーハンダバンプなどにクラックや剥離が発生しない、接続信頼性に優れる。
【００９７】
本発明の無機あるいは有機繊維の補強基材に液晶ポリエステル樹脂組成物を積層させた絶縁シートは、熱膨張係数を９ｐｐｍ／℃以下、好適には−２０〜７ｐｐｍ／℃、さらに好適には−１５〜５．５ｐｐｍ／℃にすることができる。これらの材料を使用して金属コア基板の少なくとも片面に配置し、積層及び成形して両面印刷回路基板を製作できる。また、上記両面印刷回路基板と上記絶縁シートとを組み合わせて多層印刷回路基板を製作することもできる。
【００９８】
特に、薄型の印刷回路基板を製作する場合には、印刷回路基板上に搭載・接続する半導体チップの熱膨張係数は２〜３ｐｐｍ／℃で、非常に小さいので、可能な限り印刷回路基板の熱膨張係数を半導体チップの熱膨張係数に近接させることがよい。
【００９９】
半導体チップと印刷回路基板との熱膨張係数が大きく異なると、半導体チップの搭載・接続時に反り・捻れが大きくなって、不良の原因となる。また、温度変化から発生するストレスのために、半導体チップと印刷回路基板とを接続させる鉛フリーバンプのクラックや剥離、さらに半導体チップの破壊などの不良が発生し易い。
【０１００】
しかし、本発明では、半導体チップと類似の熱膨張係数を有する両面あるいは多層印刷回路基板を製作できるので、反り・捻れが殆どなく、接続材や半導体チップの剥離やクラックが発生しない。また、本発明の印刷回路基板は、半導体チップの接続材部分にアンダーフィルレジンを充填する必要がないので、不良が発生しても再作業が可能であり、経済性に優れる。
【０１０１】
もちろん、本発明の両面あるいは多層印刷回路基板は、半導体チップの搭載・接続に適した印刷回路基板であるが、ワイヤーボンディング接続も可能である。この場合には、半導体チップを接着剤で接着する下の部分にはパッドを製作せず、最外層にパッドを製作して、ワイヤーボンディング接続を行う。また、その半導体チップは片面あるいは両面から接続が可能である。
【０１０２】
熱放出性に優れた構造に印刷回路基板を製作するためには、半導体チップ９０を搭載・接続するランド５０からコア基板３２までブラインドビア７０で接続でき、コア基板３２の反対面から下方の放熱用ランド５０までビア７０で接続して製造できる。コア基板３２を放熱用として使用する場合には、作動する半導体チップ９０が発熱した熱をまずコア基板３２に伝達して放出する。そして、反対面あるいは側面に熱を伝達させて他の冷却物、例えばメインボードなどに熱を放出させることができる。
【０１０３】
本発明の金属コア印刷回路基板は、半導体チップの搭載・接続に適した印刷回路基板であるが、ワイヤーボンディング接続も可能である。半導体チップ９０は片面あるいは両面からも接続可能である。
【０１０４】
図１５は、本発明の一実施例による絶縁シートを示す断面図であり、図１６は、本発明の一実施例による印刷回路基板の断面図である。図１５〜図１６を参照すると、補強基材１０、熱可塑性樹脂層２０、コア基板３２、回路パターン４０、ランド５０、ソルダーレジスト６０、ビア７０が示されている。
【０１０５】
補強基材１０は、縦横方向への熱膨張係数が−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、有機繊維または無機繊維を含む織布や不織布で形成できる。有機繊維は特に限定はないが、全芳香族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、及び液晶ポリエステル繊維を用いて製作された織布や不織布を含むことができ、無機繊維も特に限定はないが、Ｅ−ガラス、Ｄ−ガラス、ＮＥ−ガラス、Ｔ（Ｓ）−ガラス繊維を用いて製作された織布や不織布が使用可能である。
【０１０６】
熱可塑性樹脂層２０は、補強基材１０の少なくとも片面に積層されるが、縦横方向の熱膨張係数が−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、液晶ポリエステル樹脂を含むことができる。補強基材１０の融点は熱可塑性樹脂層２０の融点より高い方がよい。
【０１０７】
コア基板３２は、補強基材１０が積層された熱可塑性樹脂層２０の少なくとも片面に形成されるが、縦横方向への熱膨張係数が−２０〜９ｐｐｍ／℃の範囲であり、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム、コバルト、タングステン、チタン、及びアルミニウムなど公知の金属を単独で、あるいはそれらの合金を使用できる。また、ニッケル−鉄系の合金やニッケル−鉄−コバルト系の合金類などが使用可能である。また、コア基板３２にはビア７０が形成され、ビア７０にメッキ層を形成して絶縁シート両面に形成される回路パターン間を電気的に接続させるビアホールを形成する。
【実施例】
【０１０８】
［製造例１］コア基板に用いる低熱膨張係数の金属層
（１）厚さ２００μｍのニッケル−鉄系合金Ａ（インバー；熱膨張係数；０．４ｐｐｍ／℃）使用。
【０１０９】
（２）厚さ２００μｍのインバー両面に圧延銅箔５μｍ付着品Ｂ（熱膨張係数；１．５ｐｐｍ／℃）使用。
【０１１０】
［製造例２］積層のために用いる液晶ポリエステル樹脂
厚さ２５μｍの液晶ポリエステルフィルムＤ（商品名；ＦＡフィルム、融点２８１℃、熱膨張係数；−５．０ｐｐｍ／℃、＜株＞クラレ製）を準備した。
【０１１１】
［製造例３］無機繊維補強基材
（１）厚さ５０μｍのＴ（Ｓ）−ガラス繊維織布Ｅ（熱膨張係数；２．８ｐｐｍ／℃）を使用。
【０１１２】
［製造例４］低熱膨張係数の有機繊維補強基材
（１）全芳香族ポリアミド繊維布
厚さ５０μｍのパラ系ポリアミド繊維poly（p-phenylene-3,4-oxydiphenylene terephthalamide）織布Ｆ（熱膨張係数；−４．７ｐｐｍ／℃）を使用。
【０１１３】
（２）液晶ポリエステル繊維布
厚さ５０μｍの液晶ポリエステル織布Ｇ（融点；３０１℃、熱膨張係数；−６．５ｐｐｍ／℃）を使用。
【０１１４】
［製造例５］低熱膨張係数の有機フィルム補強基材
（１）ポリベンゾオキサゾールフィルム
厚さ２５μｍの（poly-p-phenylene benzo-bis-oxazol）フィルムＨ（熱膨張係数；−６．０ｐｐｍ／℃）を使用。
【０１１５】
（２）液晶ポリエステルフィルム
厚さ２５μｍの液晶ポリエステルフィルムＩ（熱膨張係数；−２．３ｐｐｍ／℃、融点３０６℃）を使用。
【０１１６】
［製造例６］信号伝送用回路形成のための金属層
（１）厚さ２０μｍのニッケル−鉄系合金Ｊ（インバー；熱膨張係数；０．４ｐｐｍ／℃）を用い、この表面をプラズマ処理して金属層Ｊ−１とした。
【０１１７】
（２）厚さ２０μｍのインバーの両面に圧延銅箔２μｍ付着品Ｋ（熱膨張係数；３．３ｐｐｍ／℃）用い、この表面に黒色酸化銅処理して金属層Ｋ−１とした。
【０１１８】
（３）厚さ１８μｍの電解銅箔Ｌ（熱膨張係数；１７ｐｐｍ／℃）使用。
【０１１９】
［製造例７］ソルダーレジスト形成用樹脂組成物
（１）厚さ２５μｍの液晶ポリエステル樹脂シートＭ（熱膨張係数；−５．０ｐｐｍ／℃）使用。
【０１２０】
（２）太陽インキ製造＜株＞製ＰＳＲ４０００ＡＵＳ３０８−Ｎ（熱膨張係数；５９ｐｐｍ／℃）使用。
【０１２１】
（３）住友ベークライト＜株＞製ＡＰＬ−３６０１Ａ厚さ３０μｍエポキシ樹脂シート−Ｏ（熱膨張係数；２７ｐｐｍ／℃）使用。
【０１２２】
［実施例１］
無機繊維補強基材Ｅを用いてこの両面に液晶ポリエステル樹脂シートＤを配置し、その外側に厚さ５０μｍのフッ素樹脂フィルムを配置し、さらにその外側に厚さ２ｍｍのステンレス板を配置して、温度２９３℃、圧力１５ｋｇｆ／ｃｍ２、５ｍｍＨｇ真空下で３０分間積層して積層用絶縁シートＥ−[１]を製作した。
【０１２３】
一方、低熱膨張係数の金属コア基板用金属層Ａ及びＢを用いて下記のような方法で金属層Ａ及びＢを加工して使用した。
【０１２４】
金属層Ａ及びＢは、上下導通のために、５０μｍの貫通孔より大きい直径１５０μｍのサイズでクリアランスホールをエッチングして加工し、金属層Ａはこの表面をプラズマ処理してＡ−１にして用い、金属層Ｂはこの表面に黒色酸化銅処理を実施して金属板Ｂ−１にして用いた。また、半導体チップに接続する各コーナーの各々三つのバンプ（合計１２個）が形成される位置を、表面の金属層と内部の金属コア基板の金属層とをレーザーで直接加工した。形成された加工孔は表面の金属層と内部の金属コア基板とを直接接続させて放熱用にして用いた。
【０１２５】
このようにして、表１−１のように組み合わせて金属積層板を製作し、それを印刷回路基板とした。具体的には、離型フッ素樹脂フィルムを剥離して除去し、金属層Ａ−１、Ｂ−１の両面に絶縁シートＥ−[１]を配置し、その両外側に金属層Ｊー１、Ｋ−１、Ｌを表１−１のように選んで組み合わせて配置した。その後、前述したように積層・成形して、金属コア基板の両面金属積層板Ｐ−[１]、Ｐ−[２]、Ｐ−[３]にした。このような両面金属積層板を用いて樹脂組成物が充填されたクリアランスホールの中央部にクリアランスホールに比べて小さい５０μｍ直径の貫通孔を加工し、貫通孔内部を銅メッキで充填した。半導体チップと接続する各コーナーに存在する１２個のバンプが形成される部分は、直接内部の金属コア基板と接続するように貫通孔を加工し、貫通孔内部を銅メッキで充填した。表面の金属層をエッチングして、金属層と銅メッキとの総厚さが２５μｍになるようにした。これを用いて、表面に回路を形成し、表面に用いる金属層とソルダーレジストも表１−１のように選択して用いた。金属層の厚さは信号伝達のために１５μｍ程度となるように形成し、金属コア基板の両面印刷回路基板Ｐ−[４]、Ｐ−[５]、Ｐ−[６]とした。コア部分に存在する低熱膨張係数の金属層は電源層やグラウンド層として使用でき、さらに放熱用としても使用できる。評価結果を表１−１に示す。
【０１２６】
［実施例２］
有機繊維補強基材Ｆを用いてこの両面に液晶ポリエステル樹脂シートＤを配置し、その外側に厚さ５０μｍのフッ素樹脂フィルムを配置し、さらにその外側に厚さ２ｍｍのステンレス板を配置して、温度２９３℃、圧力１５ｋｇｆ／ｃｍ２、５ｍｍＨｇ真空下で３０分間積層して積層用絶縁シートＦ−[１]とした。
【０１２７】
一方、低熱膨張係数の金属コア基板用金属層ＡとＢを用いての下記のような方法で金属層ＡとＢを加工して使用した。
【０１２８】
金属層Ａ及びＢは、上下導通のために、５０μｍの貫通孔より大きい１５０μｍ直径のクリアランスホールをエッチングして加工し、金属層Ａはこの表面をプラズマ処理してＡ−１にして用い、金属層Ｂはこの表面に黒色酸化銅処理を実施して金属板Ｂ−１にして使用した。また、半導体チップに接続する各コーナーに各々三つのバンプ（合計１２個）が形成される位置を、表面の金属層と内部の金属コア基板の金属層とをレーザーで直接加工した。形成された加工孔は表面の金属層と内部の金属コア基板とを直接接続させて放熱用にして用いた。
【０１２９】
このようにして、表１−２のように組み合わせて金属積層板を製作し、それを印刷回路基板とした。具体的には、絶縁シートＦ−[１]を用いて実施例１と同じく積層・成形し、金属コア基板の両面金属積層板Ｆ−[２]とした。このような両面金属積層板を用いて樹脂組成物が充填されたクリアランスホールの中央部にクリアランスホールより小さい５０μｍ直径の貫通孔を加工し、貫通孔内部を銅メッキで充填した。半導体チップと接続する各コーナーに存在する１２個のバンプが形成された部分には内部の金属コア基板と直接接続するように貫通孔を加工し、貫通孔内部を銅メッキで充填した。表面の金属層をエッチングして、金属層と銅メッキとの総厚さが２５μｍになるようにした。これを用いて、表面に回路を形成し、表面に用いる金属層とソルダーレジストも表１−２のように選択して用いた。金属層の厚さは信号伝達のために１５μｍ程度になるように形成し、金属コア基板の両面印刷回路基板Ｆ−[３]とした。コア部分に存在する低熱膨張係数の金属層は電源層やグラウンド層として使用でき、さらに放熱用としても使用できる。評価結果を表１−２に示す。
【０１３０】
［実施例３］
有機繊維補強基材Ｇと絶縁シートＧ−[１]とを用いて金属コア基板の両面印刷回路基板をＧ−[３]としたことを除いて、実施例２と同じく実験した。評価結果を表１−２に示す。
【０１３１】
［実施例４］
有機フィルム補強基材Ｈと絶縁シートＨ−[１]とを用いて金属コア基板の両面印刷回路基板をＨ−[３]としたことを除いて、実施例２と同じく実験した。評価結果を表１−２に示す。
【０１３２】
［実施例５］
有機フィルム補強基材Ｉと絶縁シートＩ−[１]とを用いて金属コア基板の両面印刷回路基板をＩ−[３]としたことを除いて、実施例２と同じく実験した。評価結果を表１−２に示す。
【０１３３】
［実施例６］
一方、実施例１から製作された金属コア基板の両面金属積層板を用いて実施例１のように加工して、金属コア基板を備えた内層用印刷回路基板を製作した。この印刷回路基板の表面に黒色酸化銅処理を行い、その両面に各々製作された絶縁シートＥ−[１]を表２−１のように組み合わせて用いた。最外層に金属層を配置し、上記と同じく積層・成形して、金属コア基板を備えた４層金属積層板を製作した。これにＵＶ−ＹＡＧレーザーを用いて孔径５０μｍのブラインドビアホールを加工してプラズマデスミア処理を実施し、銅メッキでホール内を充填した。表面金属層の総厚さが２５μｍになるように表面層の銅メッキ部分をエッチングして回路を形成した。その後、黒色酸化銅処理を実施して両面に絶縁シート及び金属層を配置して上記と同じく積層し、ブラインドビアホールを加工してデスミア処理を実施し、銅メッキでホール内を充填し、表面層の銅メッキ部分をエッチングして回路形成を実施して６層印刷回路基板を製作した。この印刷回路基板の両面にソルダーレジスト用樹脂組成物を塗布または積層して付着し、アルカリ現像液を用いて従来と同じ方法で加工した。その他にはＵＶ−ＹＡＧレーザーで開口してプラズマエッチング処理を実施することで多層印刷回路基板Ｐ−[８]とした。評価結果を表２−１に示す。
【０１３４】
上記金属コア基板を備えた両面あるいは多層印刷回路基板に鉛フリーハンダを用いてリフロー過程で半導体チップを搭載・接続して半導体プラスチックパッケージを製作した。これはアンダーフィルレジンを用いずに評価を実施した。評価結果を表２−１に示す。
【０１３５】
上記半導体プラスチックパッケージにおいて、半導体チップ接続方法は上記方法で限定されず、公知の多様な接着方法を用いて接着できる。
【０１３６】
また、この半導体プラスチックパッケージに用いられる印刷回路基板の製造方法は上記製造方法で限定されず、公知の製造方法を用いることができる。
【０１３７】
［実施例７］
実施例２から製作された金属コア基板の両面金属積層板を用いて実施例２のように加工することにより、金属コア基板を備えた内層用印刷回路基板を製作した。
【０１３８】
絶縁シートをＦ−[１]にし、多層印刷回路基板をＦ−[４]にしたことを除いては、実施例６と同じく実験した。
【０１３９】
［実施例８］
実施例３から製作された金属コア基板の両面金属積層板を用いて実施例３のように加工することにより、金属コア基板を備えた内層用印刷回路基板を製作した。
【０１４０】
絶縁シートをＧ−[１]にし、多層印刷回路基板をＧ−[４]にしたことを除いては、実施例６と同じく実験した。
【０１４１】
［実施例９］
実施例４から製作された金属コア基板の両面金属積層板を用いて実施例４のように加工することにより、金属コア基板を備えた内層用印刷回路基板を製作した。
【０１４２】
絶縁シートをＨ−[１]にし、多層印刷回路基板をＨ−[４]にしたことを除いては、実施例６と同じく実験した。
【０１４３】
［実施例１０］
実施例５から製作された金属コア基板の両面金属積層板を用いて実施例５のように加工して金属コア基板を備えた内層用印刷回路基板を製作した。
【０１４４】
絶縁シートをＩ−[１]にし、多層印刷回路基板をＩ−[４]にしたことを除いては、実施例６と同じく実験した。
【０１４５】
［比較例１］
補強基材としてＥ−ガラス繊維織布１００μｍと、樹脂層としてビスマレーイミド・シアン酸エステル樹脂及びエポキシ樹脂とを用いて作られた厚さ１００μｍのプリプレグを２枚用い、金属層は１８μｍ厚さの電解銅層を両面に配置した両面銅張積層板（商品名；ＣＣＬ−ＨＬ８３０、三菱ガス化学＜株＞製）Ｑ−[２]を利用した。上記実施例と同じ方法で貫通孔を加工し、デスミア処理及び銅メッキを実施して回路を形成した。最外層にソルダーレジストを形成して両面印刷回路基板Ｑ−[３]を製作した。ソルダーレジストとしては従来のアルカリ現像のためのＵＶ硬化型ソルダーレジストＮを用いて、既存の方法で両面印刷回路基板Ｑ−[３]を製作した。また、Ｑ−[２]を用いて製作した内層コア印刷回路基板に黒色酸化銅処理を実施し、この両面に厚さ６０μｍの積層用プリプレグ（ＧＨＰＬ−８３０ＭＢＨ、三菱ガス化学＜株＞製）Ｑ−[１]を各１枚配置した。その両外側に厚さ１８μｍの電解銅箔を配置し、温度１９０℃、圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ２、５ｍｍＨｇの真空下で９０分間積層して４層両面印刷回路基板を製作した。この基板を用いて、６層多層印刷回路基板Ｑ−[４]を製作した。ソルダーレジストは従来のアルカリ現像のためのＵＶ硬化型ソルダーレジストＮを用いた。評価結果を表１−３及び表２−２に示す。
【０１４６】
［比較例２］
補強基材として厚さ２００μｍの全芳香族ポリアミド繊維不織布（熱膨張係数；−０．２ｐｐｍ／℃）を用い、樹脂層としてエポキシ樹脂を付着して銅張積層板用絶縁シートＲ−[１]を製作した。この絶縁シートの金属層は、１８μｍの電解銅箔を用いて温度１７５℃、圧力２５ｋｇｆ／ｃｍ２、５ｍｍＨｇの真空下で６０分間積層・成形して両面銅張積層板Ｒ−[２]を製作した。これを用いて上記と同じ方法で両面印刷回路基板Ｒ−[３]を製作した。また、厚さ５０μｍの全芳香族ポリアミド繊維不織布とエポキシ樹脂とを付着して厚さ６０μｍの絶縁シートＲＸ−[１]を製作した。これらを用いて上記と同じ方法で６層印刷回路基板Ｒ−[４]を製作した。ソルダーレジストは従来のアルカリ現像のためのＵＶ硬化型ソルダーレジストＮを用いた。評価結果を表１−３及び表２−２に示す。
【０１４７】
［比較例３］
補強基材として１００μｍのＥ−ガラス繊維織布を用いて厚さ５０μｍの液晶ポリエステル樹脂フィルム（商品名；ＢＩＡＣ、融点３３５℃、ＣＴＥ；１７．１ｐｐｍ／℃、ジャパンゴアテックス＜株＞製）をガラス繊維織布の両面に配置した。その外側に厚さ５０μｍのフッ素樹脂フィルムを配置し、その両外側に厚さ２ｍｍのステンレス板を配置して、温度３３０℃、圧力２５ｋｇｆ／ｃｍ２、５ｍｍＨｇの真空下で３０分間積層・成形してプリプレグＳ−[１]を製作した。この両面に厚さ１８μｍの銅箔を配置して上記と同じく積層・成形して両面銅張積層板Ｓ−[２]を製作した。この銅張積層板を用いて上記と同じ方法で製作して両面印刷回路基板Ｓ−[３]を製作した。また、厚さ４０μｍのＥ−ガラス繊維織布を用いて上記両面に液晶ポリエステル樹脂フィルム２５μｍを配置し、上記と同じ方法で積層して絶縁シートＳＹ−[１]を製作した。これらを用いて上記と同じ方法で製作して多層印刷回路基板Ｓ−[４]を製作した。ソルダーレジストも従来のアルカリ現像のためのＵＶ硬化型ソルダーレジストＮを用いた。評価結果を表１−３及び表２−２に示す。
【０１４８】
［比較例４］
比較例１で、両面銅張積層板Ｑ−[２]の代わりに厚さ２００μｍの銅層を準備し、これをエッチングして孔径１５０μｍの貫通孔を形成した。この銅層に黒色酸化銅処理を実施し、この両面にプリプレグＱ−[１]を各々１枚ずつ配置し、その両外側に厚さ１８μｍの電解銅箔を配置した。その後、温度１９０℃、圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ２、５ｍｍＨｇの真空下で９０分間積層して両面銅張積層板Ｔ−[２]を製作した。これを用いて実施例１と同じく加工して金属コア基板の両面印刷回路基板Ｔ−[３]を製作した。また、内層金属コア基板の印刷回路基板を用いて、この表面に黒色酸化銅処理し、その両面にプリプレグＱ−[１]を各々１枚ずつ配置した。その後、基板両外側に厚さ１８μｍの電解銅箔を配置し、上記と同じ方法で積層・成形して４層銅張積層板とし、実施例１と同じ方法で加工した。その後、上記と同じ方法で積層・成形及び加工して６層銅張積層板とし、６層印刷回路基板Ｔ−[４]とした。
【０１４９】
ソルダーレジストも従来のアルカリ現像のためのＵＶ硬化型ソルダーレジストＮを用いた。また、コア層の銅層には放熱用ビアが接続しなかった。評価結果を表１−３及び表２−２に示す。
【表１−１】
2009246333.tif 000003
【表１−２】
2009246333.tif 000004
【表１−３】
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【表２−１】
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【表２−２】
2009246333.tif 000007
［測定方法］
（１）熱膨張係数
ＴＭＡで測定した。２５〜１５０℃の値を示した。
【０１５０】
（２）反り・捻れ
サイズ４０×４０ｍｍの印刷回路基板の中央にサイズ１０×１０ｍｍ、厚さ４００μｍの鉛フリーハンダバンプが形成された半導体チップを一つだけ接続させた。半導体チップと印刷回路基板との間にアンダーフィルレジンを充填していない半導体プラスチックパッケージを各々１００個用いて反り・捻れをレーザー測定装置で測定した。最初の印刷回路基板の反り・捻れは５０±５μｍのものを選択して測定した。半導体チップを搭載接続した後に反り・捻れをレーザー測定装置で測定し、その反り・捻れの増加した最大値を示した。
【０１５１】
（３）冷熱衝撃試験
（２）と同じ方法で製作した半導体プラスチックパッケージを１００個用い、−６０℃で３０分間維持し、また１５０℃で３０分間維持する温度サイクル試験を１，０００サイクル行ってから、電気チェックで半導体チップと印刷回路基板との接続の良否を確認した。抵抗値変化率が±１５％を超えるものを不良にした。また、半導体チップの割れ、クロスセクションによるハンダのクラック、剥離も確認した。表に良品数を示した。
【０１５２】
（４）熱放出性
メインボードに半導体プラスチックパッケージを鉛フリーハンダを用いて接続させた。半導体チップを作動させて半導体チップの温度が８５℃になると作動を停止させ、１０分経過後に半導体チップの温度を測定した。
【０１５３】
以上では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明の一実施例による絶縁シートの製造方法を示す流れ図である。
【図２】本発明の一実施例による絶縁シートの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の一実施例による絶縁シートの製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の一実施例による絶縁シートの製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の一実施例による絶縁シートの製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の他の実施例による絶縁シートの製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の他の実施例による絶縁シートの製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の他の実施例による絶縁シートの製造方法を示す工程図である。
【図９】本発明の他の実施例による絶縁シートの製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明による絶縁シートを用いた半導体プラスチックパッケージの製造方法を示す工程図である。
【図１１】本発明による絶縁シートを用いた半導体プラスチックパッケージの製造方法を示す工程図である。
【図１２】本発明による絶縁シートを用いた半導体プラスチックパッケージの製造方法を示す工程図である。
【図１３】本発明による絶縁シートを用いた多層半導体プラスチックパッケージの製造方法を示す工程図である。
【図１４】本発明による絶縁シートを用いた多層半導体プラスチックパッケージの製造方法を示す工程図である。
【図１５】本発明の一実施例による絶縁シートを示す断面図である。
【図１６】本発明の一実施例による印刷回路基板の断面図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１０：補強基材
２０：熱可塑性樹脂層
３０、３２：コア基板
３４：貫通孔
４０：回路パターン
４２：金属層
５０：ランド
６０：ソルダーレジスト
７０：ビア
８０：ハンダボール
９０：半導体チップ
【図１】
2009246333.tif 000008
【図２】
2009246333.tif 000009
【図３】
2009246333.tif 000010
【図４】
2009246333.tif 000011
【図５】
2009246333.tif 000012
【図６】
2009246333.tif 000013
【図７】
2009246333.tif 000014
【図８】
2009246333.tif 000015
【図９】
2009246333.tif 000016
【図１０】
2009246333.tif 000017
【図１１】
2009246333.tif 000018
【図１２】
2009246333.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
2009246333.tif 000021
【図１５】
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【図１６】
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