第55回 日化協技術賞 発表資料

ロジック半導体用有機サブストレートにおける低熱膨張銅張積層板の量産化と産業界における基盤材料の実現『MCL-E-705G/MCL-E-795G』
エレクトロニクス事業本部 開発センター 積層材料開発部 尾瀬昌久
2023年7月13日

本日の内容１．技術の適用対象
２．ロジック半導体の概況
３．業績の概要
４．技術開発の経緯
５．適用技術およびその特徴- 低熱膨張化樹脂技術- 高弾性化樹脂設計- 機械加工性の向上

６．総括©Resonac Corporation All Rights Reserved.

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本日の内容１．技術の適用対象
２．ロジック半導体の概況
３．業績の概要
４．技術開発の経緯
５．適用技術およびその特徴- 低熱膨張化樹脂技術- 高弾性化樹脂設計- 機械加工性の向上

６．総括©Resonac Corporation All Rights Reserved.

3当事業をとりまく環境（高度情報通信社会）
Router/SwichBase Stationデータセンター

情報通信インフラ
mm-Wave radarSensor
e-Call system
ADAS

自動運転
交通システム

HPC
ServerCPU
GPU
Traffic System
ITS

ウエアラブル
IoT機器
Wireless
Health care
Wearable device
Smart watch

高速通信

150Mbps300Mbps450Mbps
LTE-U/MIMO/WiGig

高機能化

WW  FEM module
Buttery life  Lower loss

市場適合性

Number of Pixel  High Resolution
Sensor  High sensitivity

Smart phone
Wi-Fi / AiP

高機能材料ニーズ（プリント配線板用素材）©Resonac Corporation All Rights Reserved.

4当事業にて取り扱っている製品
銅張積層板(MCL)とは… プリント配線板や半導体パッケージ(PKG)用基板を構成する素材
配線板の基本機能

銅張積層板でどう実現するのか？

･電気を通す｡･電気を絶縁する｡･実装部品を支える｡

銅箔(金属)
樹脂、無機フィラー (有機物・無機物)
ガラスクロス(無機物)

性質の異なる物質を組み合わせた複合材料【お客様での適用事例】【当社製品】
プリプレグ：ガラスクロスに熱硬化樹脂・無機フィラーを含浸させ半硬化した接着シート

配線板メーカでの回路形成による半導体PKG基板製造

半導体PKG用基板

半導体IC

ガラスクロス(熱硬化樹脂・無機フィラーを含浸）

銅張積層板：プリプレグと銅箔をプレス成形し熱硬化させたもの

銅箔

半導体メーカによる半導体PKGの組立【最終製品搭載イメージ】
半導体PKGMCLへのドリル加工、めっき加工によりスルーホール形成後、回路形成（内層基板作製）

プリプレグ注)MCL用プリプレグを塗工布とも呼ぶ©Resonac Corporation All Rights Reserved.

5本日の内容１．技術の適用対象
２．ロジック半導体の概況
３．業績の概要
４．技術開発の経緯
５．適用技術およびその特徴- 低熱膨張化樹脂技術- 高弾性化樹脂設計- 機械加工性の向上

６．総括©Resonac Corporation All Rights Reserved.

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ロジック半導体の概況
出所:Wikipedia（ムーアの法則）

出所:2023.2.2JIEP公開研究会

Mooreの法則に則ったトランジスタ数の増加、回路微細化の限界⇒ Chiplet実装による高性能化©Resonac Corporation All Rights Reserved.

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ロジック半導体の概況

従来のPC用途から近年の情報通信の発展によりデータセンター等、データインフラ用途に向けた高機能化が加速。
More than Mooreとして実装技術が複雑・高度化。

出所:2023.2.2JIEP公開研究会©Resonac Corporation All Rights Reserved.

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ロジック半導体の概況
ロジック半導体用サブストレートにおける銅張積層板の必要性

出所:2023.2.2JIEP公開研究会

ロジック半導体の高機能化に向けたChiplet実装により半導体用サブストレートの大型化が加速。入出力・電源端子の増加によるスルーホール数の増加が想定され、大型化するサブストレートのコア材として銅張積層板に求められる機能も高度化。
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9本日の内容１．技術の適用対象
２．ロジック半導体の概況
３．業績の概要
４．技術開発の経緯
５．適用技術およびその特徴- 低熱膨張化樹脂技術- 高弾性化樹脂設計- 機械加工性の向上

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10業績の概要
ロジック半導体用サブストレート向け製品売上推移

半導体関連銅張積層板における業界シェア(2021年)

売上高

本技術適用製品

当社シェア37%

Resonac

MCL-E-700G：従来技術適用製品
MCL-E-705G：当該技術適用製品
MCL-E-795G：当該技術適用次世代製品

出所:自社作成

A社

Ｂ社

C社

D社

Other

出所:Prismark社調査より自社作成

当該技術開発当初業界シェア約15%から2021年37%のシェアまで伸長。
ロジック半導体用サブストレートにおいては約80%とディファクト化を達成。
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11本日の内容１．技術の適用対象
２．ロジック半導体の概況
３．業績の概要
４．技術開発の経緯
５．適用技術およびその特徴- 低熱膨張化樹脂技術- 高弾性化樹脂設計- 機械加工性の向上

６．総括©Resonac Corporation All Rights Reserved.

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技術開発の経緯- 1990

2000

2008

本技術

2013

TechnologyProduct高Tg(180oC)

フェノール硬化樹脂システム
耐CAF(電食)性向上

ハロゲンフリーフィラー分散高難燃樹脂システム

MCL-E-679FG

フィラー高充填化
高Tg発現硬化樹脂システム

MCL-E-700G

スタッキング効果
樹脂構造制御による弾性率発現

MCL-E-705G

フィラー細密充填技術
更なる高弾性樹脂システム

MCL-E-795G

そり制御
高Tg(200oC以上)

高信頼性

MCL-E-679

ハロゲンフリーハロゲンフリーハロゲンフリーNext phase2022

更なる低熱膨張・高弾性率化

出所：自社作成

ハロゲンフリー©Resonac Corporation All Rights Reserved.

13本日の内容１．技術の適用対象
２．ロジック半導体の概況
３．業績の概要
４．技術開発の経緯
５．適用技術およびその特徴- 低熱膨張化樹脂技術- 高弾性化樹脂設計- 機械加工性の向上

６．総括©Resonac Corporation All Rights Reserved.

14適用技術およびその特徴：そり制御に必要な基材特性
大型サブストレートにおけるそり制御に必要な特性とは何か？？
シミュレーションによる基板特性（熱膨張、弾性率）の方向性検証
反り量 [μm]

Model: FC-BGA 1/4
Method: 3D elastic-plastic analysis
Stress Free Temp. : 140 oC (UF cure temp.)
Items : PKG warpage @ 25 oC and 260 oC

25 mm x 25 mm

CenterSubstrate

60 mm x 60 mm

弾性率 [GPa]

Chip

高弾性率化

低熱膨張率化

そり制御のためには基材の低熱膨張化・高弾性率化が有効

熱膨張率 [ppm/℃]
出所：自社作成©Resonac Corporation All Rights Reserved.

15適用技術およびその特徴：低熱膨張化樹脂技術■樹脂構造最適化による低熱膨張化の実現
課題：①結晶性が高く、溶剤への溶解性が悪い②他成分との相溶性が低い分子シミュレーションモデル図

従来手法
本技術：当社独自の樹脂合成技術により、相溶性を高める極性基の導入および他成分との反応性を有する反応基を導入。

図

分子シミュレーションで導出した相溶化エネルギーと熱膨張の関係

出所：自社作成

当社独自の樹脂合成技術による変性技術の導入により、多環芳香骨格の配向性を有効に発現できる樹脂技術を確立。従来では発現できないレベルの低熱膨張特性を実現。
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16適用技術およびその特徴：高弾性化樹脂設計■海島構造制御による高弾性・低弾性ドメインと両立を実現
従来技術
本技術

低弾性ドメイン・低熱膨張化
・応力緩和効果広い温度帯で応力緩和効果を発現

高弾性ドメイン（開発樹脂）
・低熱膨張化・高信頼性

図 動的粘弾性測定挙動での応力緩和効果の比較
出所：自社作成

開発樹脂である多環芳香族構造がスタッキングした高弾性ドメインと低熱膨張化を最大限発現するための低弾性ドメインとのプレポリマーを自社内にて合成、分子量・反応率制御によりミクロ層分離構造形成を実現。
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17適用技術およびその特徴：機械加工性の向上■応力緩和技術による機械（ドリル）加工性の向上【ドリル加工条件】
・非切削試料：銅張積層板800μm品、3枚重ね・ドリル加工治具：φ150μmドリルビット
・装置条件：回転数20万回転/分、評価ドリル寿命：2万穴

本技術
本技術未適用
ドリル加工

低弾性成分あり配合Index：１

低弾性成分あり配合Index：３

ドリル折損発生

シリカフィラー低弾性成分（クラック抑制）
図

ドリル加工時の穴位置精度評価結果

出所：自社作成

当該技術適用によりドリル加工時のドリルビット折損を抑制し、最適化を実施し、良好なドリル加工性を実現。
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18適用技術およびその特徴：適用製品の技術水準■本関連技術の適用による製品化：低熱膨張・高弾性率の達成と優れた機械加工性を両立
レゾナック
他社材比較
単位A社
MCL-E-705G
熱膨張率339ppm/℃
弾性率
GPa343429
ガラス転移温度
300
300
260℃
ドリル加工性◎×〇(PWBメーカー情報)
半導体PKGの反り〇〇×(顧客比較情報)

C社
430260
△〇

当社材比較

単位

E-700G

E-705G

E-795G

熱膨張率ppm/oC

931弾性率GPa

ガラス転移温度

o

31300

34300

38330C

低熱膨張、高弾性化のための樹脂技術および顧客プロセスにおける良好なドリル加工性を実現することによりロジック半導体用サブストレート向け銅張積層板でのディファクト化を実現©Resonac Corporation All Rights Reserved.

19本日の内容１．技術の適用対象
２．ロジック半導体の概況
３．業績の概要
４．技術開発の経緯
５．適用技術およびその特徴- 低熱膨張化樹脂技術- 高弾性化樹脂設計- 機械加工性の向上

６．総括©Resonac Corporation All Rights Reserved.

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総括
ロジック半導体用サブストレートに向けた低熱膨張銅張積層板の開発を行い、量産化を実現。
その過程より得られた技術的成果を以下に示す。
１．自社独自の合成・変性技術により、多環芳香族骨格の課題を解決し、低熱膨張化を実現。
２．開発樹脂のミクロ層分離構造を実現し、低熱膨張化・高弾性化を達成。
３．これら技術により製品として、高弾性・低熱膨張を実現し、さらにはユーザーでのプロセス性に寄与する良好な機械（ドリル）加工性を付与。
これら技術により開発した製品（MCL-E-705G、次世代MCL-E-795G）はロジック半導体用有機サブストレートに採用され、近年のデーターセンター等の高機能ロジック半導体の伸長に貢献。
当社としての売上規模拡大、業界における高いシェアを獲得するに至った。
今後、ますます発展・高機能化が予測されるロジック半導体、更にはデジタル社会発展に向けた素材からの提案によりプリント配線板市場のみならず、デジタル・半導体分野における市場拡大、技術の向上へ貢献が可能と考える。
以上©Resonac Corporation All Rights Reserved.

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ご清聴ありがとうございました