JP3787889B2

JP3787889B2 - Multilayer wiring board and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3787889B2
Application number: JP11444796A
Authority: JP
Inventors: 禎一稲田; 和徳山本; 靖島田; 恭神代
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1996-05-09
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2016-05-09
Also published as: JPH09298369A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層配線板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の発達に伴い、それらに用いられる電子回路の部品実装の高密度化の要求がますます厳しくなっている。特に近年、ベアチップ実装の必要性が増加しており、その中でもフリップチップ実装は、大幅な基板面積の低減、ワイヤボンディングに要するコストの低減を図ることができる点で好ましい。
しかしながら、従来の有機材料の基板にフリップチップ実装を行った場合、チップと基板との線膨張係数が異なるため、熱衝撃等を受けた場合の接続信頼性が十分でないという問題点があった。特にガラスエポキシ樹脂基板を使用した配線板では、ガラスエポキシ基板とシリコンチップとの線膨張係数の違いにより、加熱、冷却を繰り返した場合、はんだ接続部にクラックが発生する等の問題点があった。また、従来は、アンダーフィル材を使用し応力の緩和を図っていたが、コスト上昇の原因になっていた。
【０００３】
近年、回路実装学会誌Ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．７（１９９５）ｐ．４３８〜４４３に記載されているようにフリップチップ実装可能なビルドアップ多層基板が提案されているが、この製品は、ＵＶ硬化エポキシ樹脂系を使用しているため、最高使用温度が１１５℃とされている。これはＵＶ硬化エポキシ樹脂系のＴｇ（ガラス転移温度）が約１２０℃程度であり、この温度付近を境に弾性率が急激に低下し、線膨張係数が増大するためである。
また、ＵＶ硬化樹脂系では、この樹脂をＵＶで現像し層間接続用の穴を形成する工程や研磨工程で平坦化を図る等、専用の工程を設けることが必要であった。この中で、フリップチップ実装用のビルドアップ構造用絶縁層材料の要求特性として弾性係数は低いほうが良いとされているが、明確な弾性係数の特性範囲は明らかにされていない。
また、低弾性率の接着剤、接着シートとしては、ゴム、エポキシ混合系の接着剤が従来から知られており、これらは、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムなどの各種ゴムとエポキシ樹脂を混合した接着剤である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のゴムーエポキシ樹脂系接着剤は高温での弾性率が低く、またＴｇ以上で線膨張係数が１００ｐｐｍ／℃を越えてしまうため、スルーホールやインタースティシャルバイアホール（ＩＶＨ）のめっき層間接続部の接続信頼性が低いという問題点があった。このように、従来技術では、低温から高温までの熱衝撃に耐えうるフリップチップ実装に適した多層配線板は得られていなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フリップチップ実装信頼性を有する多層配線板及びその製造方法を提供するものである。本発明は、長繊維状の補強材を含まない接着剤層を少なくとも絶縁層の最外層に設けたチップの一片が１２ｍｍより大きいフリップチップ実装用の多層配線板において、最外層に設けた接着剤層の弾性率が２５℃において１〜１０００ＭＰａで、１００℃において１〜５００ＭＰａで、１５０℃において１〜１００ＭＰａであり、かつ２５℃から１５０℃の線膨張係数が１０〜１００ｐｐｍ／℃であることを特徴とする多層配線板である。そして、最外層に設けた接着剤層が、（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂を合わせて１００重量部、（２）前記エポキシ樹脂と相溶性があり重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂１〜４０重量部、（３）重量平均分子量が１０万以上のゴム４０〜２００重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量部及び（５）無機フィラーを、（１）〜（３）の樹脂１００体積部に対して１５〜５０体積部含むものである。また、（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂を合わせて１００重量部、（２）重量平均分子量が３万以上のフェノキシ樹脂１〜４０重量部、（３）重量平均分子量が８０万以上のエポキシ基含有アクリルゴム４０〜２００重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量部及び（５）無機フィラーを、（１）〜（３）の樹脂１００体積部に対して１５〜５０体積部含むものである。
【０００６】
また、本発明は、これらの接着剤層を金属箔上に設け半硬化状態にした接着剤付き金属箔を、最外層に積層し、加熱加圧一体化した後、回路加工を行う上記多層配線板の製造方法である。また、本発明は、上記の接着剤付き金属箔に貫通穴をあけ、その接着剤面を予め回路加工した回路板と重ね、加熱加圧して積層一体化する多層配線板や接着剤付き金属箔に貫通穴をあけ、その接着剤面を予め回路加工した回路板と重ね、前記接着剤付き金属箔の金属箔の上に予め所定位置に穴あけした補強板とその上に積層過程で塑性流動するシートを重ね、加熱加圧して積層一体化する上記多層配線板の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では最外層に用いる接着剤層の弾性率が２５℃において１〜１０００ＭＰａで、１００℃において１〜５００ＭＰａで、１５０℃において１〜１００ＭＰａであり、かつ２５℃から１５０℃において線膨張係数が１０〜１００ｐｐｍ／℃であることが必要であるが、この弾性率のこれらの上限を越えた場合、フリップチップ実装部のはんだ接続部にかかる熱応力が大きくなり、接続信頼性が低下する。また、各温度において弾性率がこれらの下限に至らない場合、フリップチップ実装部のはんだ接続部にかかる熱応力が小さく、接続信頼性は良好であるが、層間接続の銅めっき部分の接続信頼性が低下する。また、各温度での上限が異なり、高温側で上限が低いことが必要であるのは以下の理由による。すなわち、チップと基板の線膨張係数の差違によるフリップチップ実装部のはんだ接続部にかかる熱応力は温度が上昇するにつれて大きくなるため、熱応力を一定値以下に保つには、高温側で絶縁層の弾性率が徐々に低くなることが必要である。チップサイズによって弾性率の要求値は異なるが、チップの一片が１２ｍｍより大きい場合には、最外層に用いる接着剤層の弾性率がさらに小さいことが望ましく、２５℃において１〜１０００ＭＰａで、１００℃において１〜５００ＭＰａで、１５０℃において１〜１００ＭＰａとする必要がある。
【０００８】
また２５℃から１５０℃において、線膨張係数が１０〜１００ｐｐｍ／℃である必要がある。この範囲以外では、基板にそりが発生したり層間接続の銅めっき部分の接続信頼性が低下する。
本発明の接着剤層に使用する接着剤は、耐湿性、耐熱性、高温時の接着強さを有し、適度な流動性、内層回路充填性や密着性に優れ、流動性の付与と取扱い性を両立させたものである。
本発明の接着剤の一つであるエポキシ−ゴム系接着剤においては、下記の方法により、接着剤の強度低下、可とう性低下、タック性の増大等、取り扱い性の点での問題を解決した。
１）エポキシ樹脂を主成分としたことで、耐湿性の向上がはかられる。
２）分子量の大きいゴムを使用することでゴム添加量が少ない場合でも、接着剤の強度及び可とう性が確保される。
４）分子量の大きいエポキシ基含有アクリルゴムを使用することにより、耐電圧及び耐電食性の特性が付与される。
５）無機フィラーを混合することにより、タック性の低減及び耐クラック性の向上がはかられる。
【０００９】
本発明において使用されるエポキシ樹脂は、硬化して接着作用を呈するものあればよく、二官能以上で、分子量が好ましくは５，０００未満、より好ましくは３，０００未満のエポキシ樹脂が使用される。特に、分子量が５００以下のビスフェノールＡ型またはＦ型液状樹脂を用いると積層時の流動性を向上することができて好ましい。分子量が５００以下のビスフェノールＡ型またはＦ型液状樹脂は、油化シェルエポキシ株式会社から、エピコート８０７、エピコート８２７、エピコート８２８の商品名で市販されている。また、ダウケミカル日本株式会社からは、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３０、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３１、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３６１の商品名で市販されている。さらに、東都化成株式会社から、ＹＤ１２８、ＹＤＦ１７０の商品名で市販されている。
また、難燃化を図ることを目的に、Ｂｒ化エポキシ樹脂、非ハロゲン系の難燃性エポキシ樹脂等を使用しても良い。このようなものとして住友化学工業株式会社からＥＳＢ４００の商品名で市販されているものがある。
【００１０】
高Ｔｇ化を目的に多官能エポキシ樹脂を加えてもよい。多官能エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂が例示される。
フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、日本化薬株式会社から、ＥＰＰＮ−２０１の商品名で市販されている。また、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、住友化学工業株式会社から、ＥＳＣＮ−００１、ＥＳＣＮ−１９５の商品名で、また、前記日本化薬株式会社から、ＥＯＣＮ１０１２、ＥＯＣＮ１０２５、ＥＯＣＮ１０２７の商品名で市販されている。
【００１１】
本発明で使用するフェノール樹脂としては、フェノール性水酸基を１分子中に２個以上有する化合物であるフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等が挙げられ、これらによって吸湿時の耐電食性が向上される。
【００１２】
このようなフェノール樹脂としては、大日本インキ化学工業株式会社から、フェノライトＬＦ２８８２、フェノライトＬＦ２８２２、フェノライトＴＤ−２０９０、フェノライトＴＤ−２１４９、フェノライトＶＨ４１５０、フェノライトＶＨ４１７０の商品名で市販されている。
【００１３】
本発明で使用する硬化促進剤としては、各種イミダゾール類が好ましい。特に潜在性の高いものを使用することが好ましく、このような潜在性の高いイミダゾールとしては、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテート等が挙げられる。使用量は、少ないと硬化が遅く、積層時間が長くなり効率が悪くなり、多いと接着剤層の使用可能時間が短くなり作業性に劣るので、０．１〜５重量部の範囲とする。
イミダゾール類は、四国化成工業株式会社から、２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮＳの商品名で市販されている。
【００１４】
エポキシ樹脂と相溶性の重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂としては、フェノキシ樹脂、高分子量エポキシ樹脂、極性の大きい官能基含有ゴム等が挙げられる。極性の大きい官能基含有ゴムは、アクリロニトリルーブタジエンゴムやアクリルゴムにカルボキシル基のような極性が大きい官能基を付加したゴムが挙げられる。
【００１５】
フェノキシ樹脂は、東都化成株式会社から、フェノトートＹＰ−４０、フェノトートＹＰ−５０、フェノトートＹＰ−６０の商品名で市販されている。高分子量エポキシ樹脂は、分子量が３〜８万の高分子量エポキシ樹脂、さらには、分子量が８万を超える超高分子量エポキシ樹脂がある。カルボキシル基含有アクリロニトリル−ブタジエンゴムは、日本合成ゴムから、ＰＮＲ−１の商品名で、また、日本ゼオン株式会社から、ニポール１０７２の商品名で市販されている。
上記エポキシ樹脂と相溶性でありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂の使用量は、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂１００重量部に対して、１〜４０重量部の範囲とされ、好ましくは１０〜４０重量部の範囲とされる。１重量部未満であると半硬化した接着剤層のタックが大きくなり作業性が悪化することがある。４０重量部を超えると、エポキシ樹脂相のＴｇが低下し、高温での耐熱性等が低下するためである。
【００１６】
重量平均分子量が１０万以上のゴムとしては、ＮＢＲ、アクリルゴム等が挙げられる。この中で高温時及び吸湿時においても絶縁性が良好なアクリルゴムを使用することが望ましい。このようなゴムとして、重量平均分子量が８０万以上であるエポキシ基含有アクリルゴムがあり、帝国化学産業株式会社から、ＨＴＲ−８６０Ｐ−３の商品名で市販されている。
【００１７】
上記重量平均分子量１０万以上のゴムの使用量は、少ないと接着剤層の強度が小さく、タック性が大きくなり、多いとゴムの相が多くなり、エポキシ樹脂の相が少なくなるため、高温での絶縁信頼性の低下、耐熱性の低下、耐湿性の低下が起こるためエポキシ樹脂及びフェノール樹脂１００重量部に対して、４０〜２００重量部の範囲とされる。
【００１８】
本発明では、無機フィラーを使用するが、この場合、無機フィラーを上記の（１）〜（３）の樹脂１００体積部に対して１５〜５０体積部配合する。使用量が１５体積部より少ないと、効果が見られず、５０体積部を越えて使用すると、接着剤層の可とう性低下、接着性の低下、ボイド残存による耐電圧の低下等の問題が発生する。
無機フィラーを使用することにより、高温での弾性率の調整ができる他、接着剤の熱伝導性をよくしたり、難燃性を与えたり、溶融粘度を調整できたり、チクソトロピック性を付与したりすることが可能である。
【００１９】
無機フィラーとしては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素粉末、結晶性シリカ、非晶性シリカなどが挙げられる。
【００２０】
熱伝導性をよくするためには、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、結晶性シリカ、非晶性シリカが好ましい。
この内、アルミナ粉末は、放熱性が良く、耐熱性、絶縁性が良好な点で好適である。また、結晶性シリカまたは非晶性シリカは、放熱性の点ではアルミナより劣るが、イオン性不純物が少ないため、ＰＣＴ（プレッシャークッカーテスト）処理時の絶縁性が高く、銅箔、アルミ線、アルミ板等の腐食が少ない点で好適である。
難燃性を与えるためには、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムが好ましい。
溶融粘度調整やチクソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、結晶性シリカ、非晶性シリカが好ましい。
【００２１】
本発明には、接着剤として、異種材料間の界面結合をよくするために、カップリング剤を配合することが好ましい。カップリング剤としては、シランカップリング剤が好ましい。シランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００２２】
前記したシランカップリング剤は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランがＮＵＣＡ−１８７、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランがＮＵＣＡ−１８９、γ−アミノプロピルトリエトキシシランがＮＵＣＡ−１１００、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシランがＮＵＣＡ−１１６０、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランがＮＵＣＡ−１１２０の商品名で、いずれも日本ユニカ−株式会社から市販されている。
【００２３】
カップリング剤の配合量は、耐熱性やコストの点から、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂１００重量部に対して、１０重量部より少なく、好ましくは５重量部より少なくする。
【００２４】
さらに、イオン性不純物を吸着して、吸湿時の絶縁信頼性をよくするために、無機イオン吸着剤を配合してもよい。無機イオン吸着剤の配合量も、多過ぎると、耐熱性低下、コストの上昇などを生じるので、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂１００重量部に対して、１０重量部より少なく、好ましくは５重量部より少なくすると良い。
無機イオン吸着剤としては、東亜合成化学工業株式会社から、ジルコニウム系化合物を成分とするものがＩＸＥ−１００の商品名で、アンチモンビスマス系化合物を成分とするものがＩＸＥ−６００の商品名で、マグネシウムアルミニウム系化合物を成分とするものがＩＸＥ−７００の商品名で、市販されている。また、ハイドロタルサイトは、協和化学工業から、ＤＨＴ−４Ａの商品名で市販されているものがある。
【００２５】
この他、必要により、銅がイオン化して溶け出すのを防止するため、銅害防止剤として知られる化合物例えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノール系還元剤等を配合してもよい。ビスフェノール系還元剤としては、２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−６−第３−ブチルフェノール）、４，４’−チオ−ビス−（３−メチル−６−第３−ブチルフェノール）等が挙げられる。
【００２６】
トリアジンチオール化合物を成分とする銅害防止剤は、三協製薬株式会社から、ジスネットＤＢの商品名で市販されており、また、ビスフェノール系還元剤を成分とする銅害防止剤は、吉富製薬株式会社から、ヨシノックスＢＢの商品名で市販されている。
【００２７】
本発明で用いる接着剤層に、長繊維状の補強材を含まないものであり、長繊維状の補強材は、ガラス又はプラスチック製の織布、不織布等である。これは、長繊維状であると、接着剤層の弾性率が高くなり、フリップチップ実装等の場合では、フリップチップ実装部のはんだ接続部にかかる熱応力が大きくなり、接続信頼性が低下するためである。
本発明で用いる接着剤層は、各成分を溶剤に溶解・分散してワニスとし、金属箔上に塗布し、加熱して溶剤を除去して使用する。銅箔、アルミニウム箔等の金属箔を用いて、その上に接着剤層を設けることにより、接着剤付き金属箔を得ることができる。
なお、これら接着剤層を配線板の外層に使用する際の膜厚は、薄いとフリップチップ部のはんだ接続接続信頼性が低下し、厚いと層間接続信頼性が低下するため、３０μｍ〜３００μｍの範囲が好ましい。
【００２８】
ワニス化の溶剤は、比較的低沸点の、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、２−エトキシエタノール、トルエン、ブチルセルソルブ、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノール等を用いるのが好ましい。
【００２９】
多層配線板の製造方法は、金属箔に接着剤層を設け半硬化状態にした接着剤付き金属箔とし、その接着剤面を予め回路加工を施した回路板と重ね、加熱加圧して積層一体化した後、回路加工して多層配線板とする。この回路加工は、ドリル等によるスルーホールとなる貫通穴をあけたり、スミア処理、無電解めっきのための触媒付与、無電解めっき等を行ったり、エッチングレジストを形成し、不必要な金属を除去し回路を形成することである。
また、金属箔に接着剤層を設け半硬化状態にした接着剤付き金属箔とし、インタースティシャルバイアホール（ＩＶＨ）を形成するための貫通穴を任意の箇所にあけ、そして、予め、内層回路を形成した内層回路板に、接着剤付き銅箔を、内層回路導体が外層回路と接続する任意の箇所に、前記の貫通穴を位置合わせして重ね、さらに、予めＩＶＨを形成するためにあけたのと同じ位置に穴明けした補強板を重ねて、その上に塑性流動するシートを重ね、これらをステンレス製の鏡板で挾み、積層一体化する。
この後、塑性流動するシートと補強板を引き剥がし、この基板の任意の箇所にスルーホールとなる貫通穴を明けたのち、ＩＶＨ及びスルーホールの電気的接続を図るために、スミア処理、触媒付与、無電解銅めっきを行ない、基板表面に金属層を形成させた後、エッチングレジストを形成し、エッチングレジストから露出した金属層をエッチング除去し、外層回路を形成して多層配線板とする。塑性流動するシートは、積層一体化の際にＩＶＨとなる穴内が、接着剤層で埋まらないように、接着剤層よりも軟化点もしくは融点が低いもので、積層一体化するとき塑性流動させて穴内を埋め接着剤層が流入するのを防止する。補強板は、内層導体回路の段差が外層表面に現われるのを防止するために必要であり、塑性流動するシートの軟らかさを補強し外層表面に平面を与えるために必要なものである。補強板がないと、内層回路導体がある部分で接着剤層が凸状となり表面凹凸が生じる。これは、ステンレス製の鏡板との間に塑性流動するシートがあり、それが緩衝層となり接着剤層の流動を妨げているためである。これを解消するため、ＩＶＨとなる部分に塑性流動するシートが塑性流動するように貫通穴を設け補強板を設ける。塑性流動するシートは、接着剤層よりも軟化点もしくは融点が低いもので、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のような熱可塑性樹脂シートが挙げられる。補強板は、金属板や成形温度での耐熱性が優れるプラスチック板が好適であり、銅、アルミニウム、ステンレス、鉄等の金属板やポリフェニレンスルフィッド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等のプラスチック板が例示される。
このようにして得られた多層配線板を内層板として、さらにその外側に接着剤付き金属箔を積層一体化して多層配線板とすることもできる。
ガラス−エポキシ積層体等に外層が、長繊維状の補強材を含まない接着剤層となるように、接着剤付き金属箔を接着剤層が積層体側となるように積層一体化して多層配線板材料として使用することもできる。また、接着剤ワニスを積層体表面に設け作製したり、プラスチックフィルムの上に接着剤層を設け、これを積層体表面に転写することもできる。
【００３０】
【実施例】
（実施例１及び実施例２で使用する接着剤ワニス配合）
以下に示す組成物より接着剤ワニスを作製した。
エポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、油化シェルエポキシ株式会社製のエピコート８２８を使用した）３０部（重量部、以下同じ）、フェノール樹脂として、ビスフェノールＡノボラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製のフェノライトＬＦ２８８２を使用した）２５部、エポキシ樹脂と相溶性の重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂として、フェノキシ樹脂（分子量５万、東都化成株式会社製のフェノトートＹＰ−５０を使用した）１０部、重量平均分子量が１０万以上のゴムとして、エポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、帝国化学産業株式会社製のＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用した）３０部、硬化促進剤２ＰＺ−ＣＮ（四国化成工業株式会社製の２ＰＺ−ＣＮを使用した）０．５部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（日本ユニカー株式会社製のＮＣＵＡ−１８７を使用した）０．５部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加え、さらに無機フィラーとして、アルミナフィラー（昭和電工株式会社製のＡＬ−１６０−ＳＧ−１を使用した）１００部（約３０体積部）を加えた。これをビーズミルで混合し、さらにメチルエチルケトンを加えて粘度を調整し、真空脱気し接着剤ワニスを作製した。
【００３１】
（実施例３で使用する接着剤ワニス配合）
エポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、帝国化学産業株式会社製のＨＴＲ−８６０Ｐ−３を使用した）をカルボキシル基含有ＮＢＲ（分子量３０万、日本ゼオン株式会社製のＦＮ３７０３）に変更した他は、実施例１と同様にして接着剤ワニスを作製した。
【００３２】
（比較例１で使用する接着剤ワニス配合）
アクリルゴムを用いないほか、実施例１と同様にして接着剤ワニスを作製した。
【００３３】
（比較例２で使用する接着剤ワニス配合）
アクリルゴムを共に１５０部（無機フィラーは、約１３体積部となる）に増加したほかは、実施例１と同様にして接着剤ワニスを作製した。
【００３４】
（実施例１）
厚さ１８μｍの電解銅箔の粗化面に、実施例１の接着剤ワニスをブレードコータを用いて塗布し、１２０℃で１０分間乾燥し、接着剤層の厚さが７５μｍの半硬化状態の接着剤付き金属箔を得た。
予め、内層回路を形成し、その表面を黒化処理した厚さ０．８ｍｍのガラスエポキシ両面内層回路板の上下に、前記接着剤付銅箔を重ね、これらをステンレス製の鏡板で挾み、圧力２ＭＰａ、加熱温度１７０℃、昇温速度１０℃／分、高温保持時間６０分間、冷却速度−１０℃／分の条件で、１０ｔｏｒｒの減圧下で、プレス積層を行ない積層一体化した。その後、この基板にスルーホールとなる直径０．８ｍｍの貫通穴をあけ、無電解銅めっきと電解銅めっきを行い厚さ１５μｍの銅めっきを貫通穴と基板表面に形成した。そして、エッチングレジストを設け、外層回路の形成を行い４層プリント配線板を作製した。
【００３５】
（実施例２、３及び比較例１、２）
厚さ１８μｍの電解銅箔の粗化面に、実施例２、３、比較例１、２の接着剤ワニスをそれぞれブレードコータを用いて塗布し、１２０℃で１０分間乾燥し、接着剤層厚さが５０μｍで軟化点が７５℃の半硬化状態の接着剤付き金属箔を得た。この接着剤付き金属箔にインタースティシャルバイアホール（ＩＶＨ）を形成するための直径０．３ｍｍの貫通穴を任意の箇所にあけた。そして、予め、内層回路を形成し、その表面を黒化処理した厚さ０．８ｍｍのガラス−エポキシ両面内層回路板（銅箔厚み１８μｍ）の上下に、前記接着剤付き銅箔を、内層回路導体が外層回路と接続する任意の箇所に、前記の貫通穴を位置合わせして重ね、さらに、補強板として予めＩＶＨを形成するためにあけたのと同じ位置に穴あけした７０μｍの両面平滑銅箔を重ねて、その上に９０μｍの塑性流動するシートであるポリエチレンシートを重ね、これらをステンレス製の鏡板で挾み、圧力２ＭＰａ、加熱温度１７０℃、昇温速度１０℃／分、高温保持時間６０分間、冷却速度−１０℃／分の条件で、１０ｔｏｒｒの減圧下で、プレス積層を行ない積層一体化した。
この後、塑性流動するシートと両面平滑銅箔を引き剥がし、この基板の任意の箇所にスルーホールとなる貫通穴をあけたのち、ＩＶＨ及びスルーホールの電気的接続を図るために、スミア処理、触媒付与ついで無電解銅めっきを行ない、基板表面に厚さ１５μｍの金属銅層を形成させた後、エッチングレジストを形成し、エッチングレジストから露出した銅をエッチング除去し、外層回路を形成して多層配線板を得た。
【００３６】
このようにして作製した多層配線板について、以下のようにして性能を評価した。
〔初期導通不良〕：多層配線板のバイアホール部分に、５Ｖの直流電圧を印加し、接続抵抗値を測定した。接続抵抗の値が０．１Ω以上の場合に不良と評価した。
〔表面粗さ〕：接触式表面粗さ計を用いて、外層表面の段差が、内層回路の厚さを越えるときに「大」、越えないときに「小」として評価した。
〔フリップチップ実装信頼性の評価方法〕：多層配線板上に、チップサイズ９mm×９mm、厚さ０．４mmのシリコン製半導体チップをフリップチップボンダで基板にはんだ接続した。これを試料として熱サイクル試験（−３０℃、３０分保持、昇温５分、１５０℃、３０分保持、冷却５分の繰り返しを１サイクルとする）２０００サイクル後の接続抵抗を測定し、接続抵抗が初期の１．２倍以内のものを合格とし、初期の１．２倍を越えたものを不合格として評価した。
〔可とう性〕：接着剤付き銅箔を、２５℃で直径１０ｍｍの円筒に巻きつけ、クラック発生の無いものを良好とし、クラック発生のあるものを不良として評価した。
〔加工性〕：接着剤付き銅箔にパンチにて穴明けを行い、クラック等の発生または、樹脂くずが発生したものを不良としそれらがないものを良好として評価した。
〔線膨張係数〕：銅箔の平滑面に各実施例、比較例の接着剤ワニスをそれぞれブレードコータを用いて塗布し、１２０℃で１０分間乾燥した後、これにさらに銅箔の平滑面を接着剤層側に重ね、２ＭＰａ、１７０℃、６０分間加熱加圧して得られた接着剤付き両面銅箔の銅箔をエッチング除去して、接着フィルムを得た。この接着フィルムから、長さ１５ｍｍ、幅５ｍｍの試料（厚さ３０〜３００μｍ）とし、長さ方向に５ｇｆの引張り荷重をかけて測定した。
〔各温度での弾性率（ＭＰａ）〕：ＤＭＡ（ダイナミック熱機械分析装置、デュポン社製、９８２型ＤＭＡ）を用いて測定した。
表１に、各温度での弾性率と線膨張係数を示した。また表２には、上記で得られた多層配線板と接着剤付き銅箔の評価結果を示した。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
実施例１〜３は、何れも本発明で規定した弾性率、線膨張係数の範囲内であり、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂、エポキシ樹脂と相溶性の高分子量樹脂、ゴムをともに含む接着剤層を使用したものである。これらは、フリップチップの実装信頼性に優れる他、可とう性、回路充填性に優れていることが示されている。
【００４０】
また、比較例１は、ゴムを含んでいないため、２５〜１００℃の弾性率が大きく、フリップチップ実装信頼性が悪くなり、可とう性も低下している。比較例２は、ゴムの配合量が多いために、高温での線膨張係数が大きくフリップチップ実装信頼性が悪くなっている。また流動性が悪く、表面粗さで評価される内層回路の導体回路の凹凸が外層回路にも現われている。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によりフリップチップの実装信頼性に優れる他、可とう性及び回路充填性に優れる多層配線板及びその製造方法が提供される。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer wiring board and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of electronic devices, the demand for higher density of component mounting of electronic circuits used in them has become increasingly severe. In particular, the need for bare chip mounting has increased in recent years, and among them, flip chip mounting is preferable because it can greatly reduce the substrate area and cost required for wire bonding.
However, when flip-chip mounting is performed on a conventional organic material substrate, the coefficient of linear expansion between the chip and the substrate is different, so that there is a problem that connection reliability is not sufficient when subjected to thermal shock or the like. In particular, wiring boards using glass epoxy resin substrates have problems such as cracks in the solder joints when heating and cooling are repeated due to the difference in coefficient of linear expansion between the glass epoxy substrate and the silicon chip. . Conventionally, an underfill material has been used to relieve stress, but this has caused a cost increase.
[0003]
In recent years, Journal of Circuit Packaging Society, Vol. 10, no. 7 (1995) p. As described in 438 to 443, a build-up multilayer substrate capable of flip chip mounting has been proposed, but since this product uses a UV-cured epoxy resin system, the maximum use temperature is 115 ° C. ing. This is because the Tg (glass transition temperature) of the UV curable epoxy resin system is about 120 ° C., and the elastic modulus rapidly decreases around this temperature and the linear expansion coefficient increases.
In addition, in the UV curable resin system, it is necessary to provide a dedicated process such as developing the resin with UV to form a hole for interlayer connection and flattening in a polishing process. Among them, a low elastic modulus is better as a required characteristic of a build-up structure insulating layer material for flip chip mounting, but a clear characteristic range of the elastic coefficient has not been clarified.
In addition, rubber and epoxy mixed adhesives are conventionally known as low elastic modulus adhesives and adhesive sheets. These are adhesives made by mixing various rubbers such as acrylic rubber and acrylonitrile butadiene rubber and epoxy resin. It is an agent.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional rubber-epoxy resin adhesives have a low elastic modulus at high temperatures, and the linear expansion coefficient exceeds 100 ppm / ° C. above Tg, so it is difficult to connect through-hole and interstitial via hole (IVH) plating interlayer connections. There was a problem that connection reliability was low. Thus, in the prior art, a multilayer wiring board suitable for flip chip mounting that can withstand thermal shock from low temperature to high temperature has not been obtained.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a multilayer wiring board having flip-chip mounting reliability and a method for manufacturing the same. In the present invention, an adhesive layer that does not include a long-fiber reinforcing material is provided at least on the outermost layer of the insulating layer. For flip chip mounting, chip piece is larger than 12mm In the multilayer wiring board, the elastic modulus of the adhesive layer provided in the outermost layer is 1 to 25 at 25 ° C. 1 1 000 MPa at 100 ° C. 5 1 MPa at 150 ° C. at 00 MPa 1 The multilayer wiring board is characterized by being 00 MPa and having a linear expansion coefficient of 10 to 100 ppm / ° C. from 25 ° C. to 150 ° C. The adhesive layer provided on the outermost layer is (1) 100 parts by weight of the epoxy resin and phenol resin combined, and (2) the high molecular weight resin 1 having compatibility with the epoxy resin and having a weight average molecular weight of 30,000 or more. 40 parts by weight, (3) 40-200 parts by weight of rubber having a weight average molecular weight of 100,000 or more, (4) 0.1-5 parts by weight of a curing accelerator, and (5) inorganic fillers (1)-(3 15 to 50 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the resin. (1) 100 parts by weight of epoxy resin and phenol resin combined, (2) 1 to 40 parts by weight of phenoxy resin having a weight average molecular weight of 30,000 or more, and (3) epoxy group containing a weight average molecular weight of 800,000 or more 40 to 200 parts by weight of acrylic rubber, (4) 0.1 to 5 parts by weight of a curing accelerator, and (5) inorganic filler in an amount of 15 to 50 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the resin of (1) to (3). It is a waste.
[0006]
Further, in the present invention, a metal foil with an adhesive having these adhesive layers provided on the metal foil to be in a semi-cured state is laminated on the outermost layer and integrated with heat and pressure, and then circuit processing is performed. the above It is a manufacturing method of a multilayer wiring board. In addition, the present invention provides a multilayer wiring board or adhesive-attached metal foil in which a through-hole is formed in the above-mentioned metal foil with an adhesive, and the adhesive surface is overlapped with a circuit board that has been processed in advance and laminated by heating and pressing. A through-hole is made in the plate, and the adhesive surface is overlapped with a circuit board that has been processed in advance, and the metal plate of the adhesive-attached metal foil is pre-drilled at a predetermined position and plastically flows in the lamination process. Stack sheets and heat and press to stack and integrate the above Manufacturing method of multilayer wiring board In law is there.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the elastic modulus of the adhesive layer used for the outermost layer is 1 to 25 at 25 ° C. 1 1 000 MPa at 100 ° C. 5 1 MPa at 150 ° C. at 00 MPa 1 It is necessary to have a linear expansion coefficient of 10 to 100 ppm / ° C. from 25 ° C. to 150 ° C., and when these upper limits of the elastic modulus are exceeded, the solder connection portion of the flip chip mounting portion Such thermal stress increases and connection reliability decreases. In addition, if the elastic modulus does not reach these lower limits at each temperature, the thermal stress applied to the solder connection part of the flip chip mounting part is small and the connection reliability is good, but the connection reliability of the copper plating part of the interlayer connection is good. Decreases. Further, the upper limit at each temperature is different, and the upper limit is required to be lower on the high temperature side for the following reason. In other words, the thermal stress applied to the solder connection part of the flip chip mounting part due to the difference in the coefficient of linear expansion between the chip and the substrate increases as the temperature rises. It is necessary that the elastic modulus of the glass gradually decreases. The required modulus of elasticity varies depending on the chip size. But If the piece of the tape is larger than 12 mm, it is desirable that the elastic modulus of the adhesive layer used for the outermost layer is smaller, 1 to 1000 MPa at 25 ° C, 1 to 500 MPa at 100 ° C, 1 to 1 at 150 ° C. 100 MPa Need to .
[0008]
Further, the linear expansion coefficient needs to be 10 to 100 ppm / ° C. from 25 ° C. to 150 ° C. Outside this range, warpage occurs in the substrate and the connection reliability of the copper-plated portion of the interlayer connection decreases.
The adhesive used in the adhesive layer of the present invention has moisture resistance, heat resistance, and high-temperature adhesive strength, is excellent in moderate fluidity, inner layer circuit filling and adhesion, and imparts and handles fluidity. It is a balance of sex.
In the epoxy-rubber adhesive that is one of the adhesives of the present invention, the following methods solve the problems in terms of handling, such as lowering the adhesive strength, lowering flexibility, and increasing tackiness. did.
1) Since the epoxy resin is the main component, the moisture resistance can be improved.
2) By using rubber having a large molecular weight, the strength and flexibility of the adhesive can be ensured even when the amount of rubber added is small.
4) By using an epoxy group-containing acrylic rubber having a high molecular weight, the characteristics of withstand voltage and electric corrosion resistance are imparted.
5) By mixing an inorganic filler, tackiness can be reduced and crack resistance can be improved.
[0009]
The epoxy resin used in the present invention may be any epoxy resin that cures and exhibits an adhesive action, and is an epoxy resin that is bifunctional or higher and preferably has a molecular weight of less than 5,000, more preferably less than 3,000. . In particular, it is preferable to use a bisphenol A type or F type liquid resin having a molecular weight of 500 or less because the fluidity during lamination can be improved. Bisphenol A-type or F-type liquid resins having a molecular weight of 500 or less are commercially available from Yuka Shell Epoxy Co., Ltd. under the trade names of Epicoat 807, Epicoat 827, and Epicoat 828. In addition, from Dow Chemical Japan, D.C. E. R. 330, D.E. E. R. 331, D.D. E. R. It is marketed under the trade name 361. Further, they are commercially available from Toto Kasei Co., Ltd. under the trade names YD128 and YDF170.
Further, for the purpose of flame retardancy, a Br-epoxy resin, a non-halogen flame retardant epoxy resin, or the like may be used. One such product is commercially available from Sumitomo Chemical Co., Ltd. under the trade name ESB400.
[0010]
A polyfunctional epoxy resin may be added for the purpose of increasing the Tg. Examples of the polyfunctional epoxy resin include phenol novolac type epoxy resins and cresol novolac type epoxy resins.
The phenol novolac type epoxy resin is commercially available from Nippon Kayaku Co., Ltd. under the trade name EPPN-201. The cresol novolac epoxy resin is commercially available from Sumitomo Chemical Co., Ltd. under the trade names ESCN-001 and ESCN-195, and from Nippon Kayaku Co., Ltd. under the trade names EOCN1012, EOCN1025, and EOCN1027. Yes.
[0011]
Examples of the phenol resin used in the present invention include phenol novolak resin, bisphenol novolak resin, and cresol novolak resin, which are compounds having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, and these improve the electric corrosion resistance when absorbing moisture. Is done.
[0012]
Such phenol resins are commercially available from Dainippon Ink and Chemicals, Inc. under the trade names Phenolite LF2882, Phenolite LF2822, Phenolite TD-2090, Phenolite TD-2149, Phenolite VH4150, Phenolite VH4170. ing.
[0013]
As the curing accelerator used in the present invention, various imidazoles are preferable. It is particularly preferable to use one having a high potential. Examples of such a high imidazole include 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl. -2-phenylimidazolium trimellitate and the like. When the amount used is small, the curing is slow, the lamination time becomes long and the efficiency is deteriorated, and when the amount is large, the usable time of the adhesive layer is shortened and the workability is inferior.
Imidazoles are commercially available from Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. under the trade names 2E4MZ, 2PZ-CN, and 2PZ-CNS.
[0014]
Examples of the high molecular weight resin having a weight average molecular weight compatible with the epoxy resin of 30,000 or more include phenoxy resin, high molecular weight epoxy resin, and highly polar functional group-containing rubber. Examples of the highly polar functional group-containing rubber include rubber obtained by adding a highly polar functional group such as a carboxyl group to acrylonitrile-butadiene rubber or acrylic rubber.
[0015]
The phenoxy resin is commercially available from Toto Kasei Co., Ltd. under the trade names Phenototo YP-40, Phenototo YP-50, and Phenototo YP-60. The high molecular weight epoxy resin includes a high molecular weight epoxy resin having a molecular weight of 30,000 to 80,000, and an ultra high molecular weight epoxy resin having a molecular weight exceeding 80,000. Carboxyl group-containing acrylonitrile-butadiene rubber is commercially available from Nippon Synthetic Rubber under the trade name PNR-1, and from Nippon Zeon Co., Ltd. under the trade name Nipol 1072.
The amount of the high molecular weight resin that is compatible with the epoxy resin and has a weight average molecular weight of 30,000 or more is in the range of 1 to 40 parts by weight, preferably 10 parts per 100 parts by weight of the epoxy resin and the phenol resin. It is made into the range of -40 weight part. If the amount is less than 1 part by weight, the tackiness of the semi-cured adhesive layer may increase and workability may deteriorate. If the amount exceeds 40 parts by weight, the Tg of the epoxy resin phase is lowered, and the heat resistance at high temperatures is lowered.
[0016]
Examples of the rubber having a weight average molecular weight of 100,000 or more include NBR and acrylic rubber. Among these, it is desirable to use acrylic rubber having good insulation properties even at high temperatures and moisture absorption. As such a rubber, there is an epoxy group-containing acrylic rubber having a weight average molecular weight of 800,000 or more, which is commercially available from Teikoku Chemical Industry Co., Ltd. under the trade name HTR-860P-3.
[0017]
If the amount of the rubber having a weight average molecular weight of 100,000 or more is small, the strength of the adhesive layer is small and the tackiness is large. If the amount is large, the rubber phase increases and the epoxy resin phase decreases. Since the insulation reliability, heat resistance, and moisture resistance are reduced, the amount is in the range of 40 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin and phenol resin.
[0018]
In the present invention, an inorganic filler is used. In this case, the inorganic filler is blended in an amount of 15 to 50 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the resins (1) to (3). If the amount used is less than 15 parts by volume, no effect is seen. If the amount used exceeds 50 parts by volume, problems such as a decrease in the flexibility of the adhesive layer, a decrease in adhesiveness, and a decrease in withstand voltage due to residual voids are caused. appear.
By using an inorganic filler, it is possible to adjust the elastic modulus at high temperature, improve the thermal conductivity of the adhesive, impart flame retardancy, adjust the melt viscosity, and provide thixotropic properties. It is possible to
[0019]
As inorganic filler, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium silicate, magnesium silicate, calcium oxide, magnesium oxide, alumina powder, aluminum nitride powder, aluminum borate whisker, boron nitride powder, crystallinity Examples thereof include silica and amorphous silica.
[0020]
In order to improve thermal conductivity, alumina powder, aluminum nitride powder, boron nitride powder, crystalline silica, and amorphous silica are preferable.
Of these, alumina powder is preferable in terms of good heat dissipation, heat resistance, and insulation. In addition, crystalline silica or amorphous silica is inferior to alumina in terms of heat dissipation, but it has less ionic impurities, so it has high insulation during PCT (pressure cooker test) treatment, copper foil, aluminum wire, aluminum It is preferable in that the corrosion of the plate or the like is small.
In order to impart flame retardancy, aluminum hydroxide and magnesium hydroxide are preferred.
For the purpose of adjusting melt viscosity and imparting thixotropic properties, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium silicate, magnesium silicate, calcium oxide, magnesium oxide, alumina, crystalline silica, amorphous Silica is preferred.
[0021]
In the present invention, a coupling agent is preferably blended as an adhesive in order to improve interfacial bonding between different materials. As the coupling agent, a silane coupling agent is preferable. As the silane coupling agent, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-ureidopropyltriethoxysilane, N-β-aminoethyl-γ- Examples include aminopropyltrimethoxysilane.
[0022]
In the silane coupling agent, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane is NUC A-187, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane is NUC A-189, γ-aminopropyltriethoxysilane is NUC A-1100, γ. -Ureidopropyltriethoxysilane is a product name of NUC A-1160 and N-β-aminoethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane is a product name of NUC A-1120, both of which are commercially available from Nippon Unicar Co., Ltd.
[0023]
The blending amount of the coupling agent is less than 10 parts by weight and preferably less than 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin and the phenol resin from the viewpoint of heat resistance and cost.
[0024]
Furthermore, an inorganic ion adsorbent may be blended in order to adsorb ionic impurities and improve insulation reliability during moisture absorption. If the blending amount of the inorganic ion adsorbent is too large, the heat resistance is lowered and the cost is increased. Therefore, it is less than 10 parts by weight, preferably less than 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin and phenol resin. Good.
As an inorganic ion adsorbent, from Toa Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., a product having a zirconium compound as a component is a trade name of IXE-100, and a product having an antimony bismuth compound as a component is a trade name of IXE-600. A material containing a magnesium aluminum compound as a component is commercially available under the trade name IXE-700. Hydrotalcite is commercially available from Kyowa Chemical Industry under the trade name DHT-4A.
[0025]
In addition, if necessary, in order to prevent copper from being ionized and dissolved, a compound known as a copper damage inhibitor, such as a triazine thiol compound, a bisphenol-based reducing agent, or the like may be blended. Examples of the bisphenol-based reducing agent include 2,2′-methylene-bis- (4-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-thio-bis- (3-methyl-6-tert-butylphenol). Etc.
[0026]
Copper damage inhibitor containing triazine thiol compound as a component is commercially available from Sankyo Pharmaceutical Co., Ltd. under the trade name of Disnet DB, and copper damage inhibitor containing bisphenol reducing agent as component is Yoshitomi Pharmaceutical Co., Ltd. It is commercially available from the company under the trade name Yoshinox BB.
[0027]
The adhesive layer used in the present invention does not include a long-fiber reinforcing material, and the long-fiber reinforcing material is a woven fabric or a non-woven fabric made of glass or plastic. In the case of long fiber, the elastic modulus of the adhesive layer increases, and in the case of flip chip mounting, the thermal stress applied to the solder connection portion of the flip chip mounting portion increases, and the connection reliability decreases. Because.
The adhesive layer used in the present invention is used by dissolving and dispersing each component in a solvent to form a varnish, applying the solution onto a metal foil, and removing the solvent by heating. An adhesive-attached metal foil can be obtained by providing an adhesive layer thereon using a metal foil such as a copper foil or an aluminum foil.
When the adhesive layer is used as an outer layer of the wiring board, if the thickness is thin, the solder connection reliability of the flip chip portion is lowered, and if it is thick, the interlayer connection reliability is lowered. Therefore, the thickness is 30 μm to 300 μm. A range is preferred.
[0028]
As the varnishing solvent, it is preferable to use methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, 2-ethoxyethanol, toluene, butyl cellosolve, methanol, ethanol, 2-methoxyethanol or the like having a relatively low boiling point.
[0029]
The manufacturing method of the multilayer wiring board is a metal foil with an adhesive in which a metal foil is provided with an adhesive layer and made into a semi-cured state. Then, the circuit is processed into a multilayer wiring board. In this circuit processing, through holes that become through holes by drills, etc., smear treatment, application of catalyst for electroless plating, electroless plating, etc., etching resist is formed, unnecessary metal is removed Forming a circuit.
Moreover, it is set as the metal foil with the adhesive which provided the adhesive bond layer in metal foil, and was made into the semi-hardened state, the through-hole for forming an interstitial via hole (IVH) is made in arbitrary places, and an inner-layer circuit is beforehand made A copper foil with adhesive is placed on the inner layer circuit board on which the inner layer circuit conductor is connected to the outer layer circuit at an arbitrary position where the inner layer circuit conductor is connected to the inner layer circuit board. A reinforcing plate with holes drilled in the same position as above is stacked, and a sheet that plastically flows is stacked on the reinforcing plate.
After that, the plastic flow sheet and the reinforcing plate are peeled off, and after making a through hole to be a through hole in any part of this substrate, smear treatment, applying a catalyst to make an electrical connection between the IVH and the through hole Then, after electroless copper plating is performed to form a metal layer on the substrate surface, an etching resist is formed, the metal layer exposed from the etching resist is removed by etching, and an outer layer circuit is formed to form a multilayer wiring board. The plastic flow sheet has a softening point or a melting point lower than that of the adhesive layer so that the inside of the hole that becomes IVH during lamination integration is not filled with the adhesive layer. Fills the hole and prevents the adhesive layer from flowing. The reinforcing plate is necessary to prevent the step of the inner layer conductor circuit from appearing on the outer layer surface, and is necessary to reinforce the softness of the plastically flowing sheet and give a flat surface to the outer layer surface. Without the reinforcing plate, the adhesive layer becomes convex at the portion where the inner layer circuit conductor is present, resulting in surface irregularities. This is because there is a sheet that plastically flows between the stainless steel end plate, which acts as a buffer layer and hinders the flow of the adhesive layer. In order to solve this problem, a through hole is provided in the portion that becomes IVH so that the plastically flowing sheet plastically flows, and a reinforcing plate is provided. The plastically flowing sheet has a lower softening point or melting point than the adhesive layer, and examples thereof include thermoplastic resin sheets such as polyethylene and polypropylene. The reinforcing plate is preferably a metal plate or a plastic plate having excellent heat resistance at the molding temperature, such as a metal plate such as copper, aluminum, stainless steel or iron, or a plastic plate such as polyphenylene sulfide, polyimide or polyetheretherketone. Illustrated.
The multilayer wiring board thus obtained can be used as an inner layer board, and a metal foil with an adhesive can be laminated and integrated on the outer side to form a multilayer wiring board.
A multilayer wiring board in which a metal foil with an adhesive is laminated and integrated so that the adhesive layer is on the laminated body side so that the outer layer of the glass-epoxy laminated body is an adhesive layer that does not include a long-fiber reinforcing material. It can also be used as a material. It is also possible to prepare an adhesive varnish on the surface of the laminate, or to provide an adhesive layer on a plastic film and transfer it to the surface of the laminate.
[0030]
【Example】
(Adhesive varnish used in Example 1 and Example 2)
An adhesive varnish was prepared from the composition shown below.
As an epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 200, using Epicoat 828 manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) 30 parts (parts by weight, the same applies hereinafter), as a phenol resin, bisphenol A novolak resin (Dainippon Ink) 25 parts by weight (using Phenolite LF2882 manufactured by Chemical Industry Co., Ltd.), a high molecular weight resin having a weight average molecular weight of 30,000 or more compatible with epoxy resin, 10 parts) (using YP-50), 30 parts by weight of an epoxy group-containing acrylic rubber (with a molecular weight of 1 million, HTR-860P-3 manufactured by Teikoku Chemical Industry Co., Ltd.) as a rubber having a weight average molecular weight of 100,000 or more, Curing accelerator 2PZ-CN (2PZ-CN manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. was used) 0.5 parts of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (using NCU A-187 manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd.) 0.5 parts, methyl ethyl ketone was added, and an inorganic filler, 100 parts (about 30 parts by volume) of AL-160-SG-1 manufactured by Showa Denko KK were added. This was mixed with a bead mill, and methyl ethyl ketone was further added to adjust the viscosity, followed by vacuum degassing to prepare an adhesive varnish.
[0031]
(Adhesive varnish used in Example 3)
Other than changing the epoxy group-containing acrylic rubber (molecular weight 1 million, using HTR-860P-3 manufactured by Teikoku Chemical Industry Co., Ltd.) to carboxyl group-containing NBR (molecular weight 300,000, FN 3703 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) An adhesive varnish was prepared in the same manner as in Example 1.
[0032]
(Adhesive varnish used in Comparative Example 1)
An adhesive varnish was prepared in the same manner as in Example 1 except that no acrylic rubber was used.
[0033]
(Adhesive varnish used in Comparative Example 2)
An adhesive varnish was prepared in the same manner as in Example 1 except that both acrylic rubbers were increased to 150 parts (the inorganic filler was about 13 parts by volume).
[0034]
Example 1
The adhesive varnish of Example 1 was applied to the roughened surface of the electrolytic copper foil having a thickness of 18 μm using a blade coater and dried at 120 ° C. for 10 minutes, and the adhesive layer had a thickness of 75 μm in a semi-cured state. A metal foil with an adhesive was obtained.
In advance, the inner layer circuit is formed and the copper foil with adhesive is stacked on the upper and lower sides of the 0.8 mm thick glass epoxy double-sided inner layer circuit board whose surface has been blackened, and these are rubbed with a stainless steel end plate, Under the conditions of a pressure of 2 MPa, a heating temperature of 170 ° C., a heating rate of 10 ° C./min, a high temperature holding time of 60 minutes, and a cooling rate of −10 ° C./min, press lamination was carried out under a reduced pressure of 10 torr, and lamination was integrated. Thereafter, a through hole with a diameter of 0.8 mm serving as a through hole was formed in the substrate, and electroless copper plating and electrolytic copper plating were performed to form a copper plating with a thickness of 15 μm on the through hole and the substrate surface. Then, an etching resist was provided, an outer layer circuit was formed, and a four-layer printed wiring board was produced.
[0035]
(Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2)
The adhesive varnishes of Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2 were each applied to the roughened surface of the electrolytic copper foil having a thickness of 18 μm using a blade coater, and dried at 120 ° C. for 10 minutes. A metal foil with an adhesive in a semi-cured state having a thickness of 50 μm and a softening point of 75 ° C. was obtained. A through hole having a diameter of 0.3 mm for forming an interstitial via hole (IVH) was formed in an arbitrary position in the metal foil with an adhesive. Then, the adhesive-attached copper foil is placed on the upper and lower sides of a 0.8 mm thick glass-epoxy double-sided inner-layer circuit board (copper foil thickness 18 μm) whose inner layer circuit is formed in advance and whose surface is blackened. A 70 μm double-sided smooth copper foil in which the through-holes are aligned and overlapped at any location where the conductor is connected to the outer layer circuit, and is further drilled at the same position as previously formed to form IVH as a reinforcing plate And a polyethylene sheet, which is a plastic flow sheet of 90 μm, is stacked on the sheet, and these are squeezed with a stainless steel end plate, pressure 2 MPa, heating temperature 170 ° C., heating rate 10 ° C./min, high temperature holding time 60 Under the condition of a cooling rate of −10 ° C./min for 10 minutes, press lamination was performed under a reduced pressure of 10 torr, and lamination was integrated.
Thereafter, the plastic flowing sheet and the double-sided smooth copper foil are peeled off, and after making a through hole to be a through hole in an arbitrary portion of this substrate, a smear treatment is performed in order to make an electrical connection between the IVH and the through hole. Next, electroless copper plating is applied to form a catalyst, and after forming a metal copper layer having a thickness of 15 μm on the substrate surface, an etching resist is formed, and copper exposed from the etching resist is removed by etching to form an outer layer circuit. A wiring board was obtained.
[0036]
The performance of the multilayer wiring board thus produced was evaluated as follows.
[Initial conduction failure]: A DC voltage of 5 V was applied to the via hole portion of the multilayer wiring board, and the connection resistance value was measured. A connection resistance value of 0.1Ω or higher was evaluated as defective.
[Surface roughness]: Using a contact-type surface roughness meter, the outer layer surface step was evaluated as “large” when it exceeded the thickness of the inner layer circuit, and “small” when it did not.
[Flip Chip Mounting Reliability Evaluation Method] A silicon semiconductor chip having a chip size of 9 mm × 9 mm and a thickness of 0.4 mm was solder-connected to the substrate by a flip chip bonder on a multilayer wiring board. Using this as a sample, the thermal resistance test (measured at -30 ° C, held for 30 minutes, heated for 5 minutes, held at 150 ° C, held for 30 minutes, cooled for 5 minutes as one cycle) was measured for connection resistance after 2000 cycles and connected A resistor having a resistance within 1.2 times the initial value was evaluated as acceptable, and a resistor exceeding 1.2 times the initial value was evaluated as rejected.
[Flexibility]: A copper foil with an adhesive was wound around a cylinder having a diameter of 10 mm at 25 ° C., and a crack-free one was evaluated as good and a crack-occurring one was evaluated as defective.
[Workability]: A copper foil with an adhesive was punched with a punch, and the occurrence of cracks or the like or the occurrence of resin waste was evaluated as good and the one without them was evaluated as good.
[Linear expansion coefficient]: The adhesive varnish of each example and comparative example was applied to the smooth surface of the copper foil using a blade coater and dried at 120 ° C. for 10 minutes, and then the smooth surface of the copper foil was further applied thereto. The adhesive foil was obtained by etching away the copper foil of the double-sided copper foil with adhesive obtained by heating and pressing at 2 MPa, 170 ° C. for 60 minutes, overlaid on the adhesive layer side. From this adhesive film, a sample having a length of 15 mm and a width of 5 mm (thickness of 30 to 300 μm) was used, and measurement was performed by applying a tensile load of 5 gf in the length direction.
[Elastic modulus (MPa) at each temperature]: Measured using DMA (dynamic thermomechanical analyzer, DuPont 982 type DMA).
Table 1 shows the elastic modulus and linear expansion coefficient at each temperature. Table 2 shows the evaluation results of the multilayer wiring board obtained above and the copper foil with adhesive.
[0037]
[Table 1]

[0038]
[Table 2]

[0039]
Examples 1-3 are all within the range of elastic modulus and linear expansion coefficient defined in the present invention, and include an adhesive layer containing both an epoxy resin and a phenol resin, a high molecular weight resin compatible with the epoxy resin, and rubber. It is what was used. These have been shown to be excellent in flexibility and circuit filling in addition to being excellent in flip chip mounting reliability.
[0040]
Moreover, since the comparative example 1 does not contain rubber | gum, the elasticity modulus of 25-100 degreeC is large, flip chip mounting reliability deteriorates, and the flexibility also falls. Since Comparative Example 2 has a large amount of rubber, the linear expansion coefficient at a high temperature is large and the flip chip mounting reliability is poor. Further, the fluidity is poor, and the irregularities of the conductor circuit of the inner layer circuit evaluated by the surface roughness appear in the outer layer circuit.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, there are provided a multilayer wiring board excellent in flexibility and circuit filling property as well as excellent flip chip mounting reliability, and a manufacturing method thereof.

Claims

長繊維状の補強材を含まない接着剤層を少なくとも絶縁層の最外層に設けたチップの一片が１２ｍｍより大きいフリップチップ実装用の多層配線板において、最外層に設けた接着剤層が、（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂を合わせて１００重量部、（２）前記エポキシ樹脂と相溶性があり重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂１〜４０重量部、（３）重量平均分子量が１０万以上のゴム４０〜２００重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量部及び（５）無機フィラーを、（１）〜（３）の樹脂１００体積部に対して１５〜５０体積部含み、弾性率が２５℃において１〜１０００ＭＰａで、１００℃において１〜５００ＭＰａで、１５０℃において１〜１００ＭＰａであり、かつ２５℃から１５０℃の線膨張係数が１０〜１００ｐｐｍ／℃であることを特徴とする多層配線板。 In the multilayer wiring board for flip chip mounting in which one piece of the chip in which the adhesive layer not including the long fiber-like reinforcing material is provided at least on the outermost layer of the insulating layer is larger than 12 mm , the adhesive layer provided on the outermost layer is ( 1) 100 parts by weight of epoxy resin and phenol resin in total, (2) 1 to 40 parts by weight of high molecular weight resin compatible with the epoxy resin and having a weight average molecular weight of 30,000 or more, and (3) a weight average molecular weight of 10 40 to 200 parts by weight of more than 10,000 rubbers, (4) 0.1 to 5 parts by weight of a curing accelerator, and (5) 15 to 50 parts by volume of the inorganic filler with respect to 100 parts by volume of the resin of (1) to (3). parts seen including, in 1~1000MPa in the elastic modulus 25 ° C., at 1~500MPa at 100 ° C., a 1~100MPa at 0.99 ° C., and the linear expansion coefficient of 0.99 ° C. from 25 ℃ 10~100p multi-layer wiring board, which is a m / ° C..

長繊維状の補強材を含まない接着剤層を少なくとも絶縁層の最外層に設けたチップの一片が１２ｍｍより大きいフリップチップ実装用の多層配線板において、最外層に設けた接着剤層が、（１）エポキシ樹脂及びフェノール樹脂を合わせて１００重量部、（２）重量平均分子量が３万以上のフェノキシ樹脂１〜４０重量部、（３）重量平均分子量が８０万以上のエポキシ基含有アクリルゴム４０〜２００重量部、（４）硬化促進剤０．１〜５重量部及び（５）無機フィラーを、（１）〜（３）の樹脂１００体積部に対して１５〜５０体積部含み、弾性率が２５℃において１〜１０００ＭＰａで、１００℃において１〜５００ＭＰａで、１５０℃において１〜１００ＭＰａであり、かつ２５℃から１５０℃の線膨張係数が１０〜１００ｐｐｍ／℃であることを特徴とする多層配線板。 In the multilayer wiring board for flip chip mounting in which one piece of a chip in which an adhesive layer not including a long-fiber reinforcing material is provided on at least the outermost layer of the insulating layer is larger than 12 mm , the adhesive layer provided on the outermost layer is ( 1) 100 parts by weight of epoxy resin and phenol resin in total, (2) 1 to 40 parts by weight of phenoxy resin having a weight average molecular weight of 30,000 or more, (3) epoxy group-containing acrylic rubber 40 having a weight average molecular weight of 800,000 or more 200 parts by weight, (4) a curing accelerator 0.1-5 parts by weight and (5) an inorganic filler, (1) to 15 to 50 parts by volume seen contains per 100 parts by volume resin (3), elastic The rate is 1 to 1000 MPa at 25 ° C., 1 to 500 MPa at 100 ° C., 1 to 100 MPa at 150 ° C., and the linear expansion coefficient from 25 ° C. to 150 ° C. is 10 to 100 ppm / Multi-layer wiring board, characterized in that it.

請求項１または請求項２に記載の接着剤層を金属箔上に設け半硬化状態にして接着剤付き金属箔とし、その接着剤面を予め回路加工を施した回路板と重ね、加熱加圧して積層一体化した後、回路加工することを特徴とする請求項１〜２何れか記載の多層配線板の製造方法。The adhesive layer according to claim 1 or 2 is provided on a metal foil to be in a semi-cured state to form a metal foil with an adhesive, and the adhesive surface is overlapped with a circuit board that has been subjected to circuit processing in advance and heated and pressed. 3. The method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein circuit processing is performed after the layers are integrated.

請求項１または請求項２に記載の接着剤層を金属箔上に設け半硬化状態にして接着剤付き金属箔とし、接着剤付き金属箔に貫通穴をあけ、その接着剤面を予め回路加工を施した回路板と重ね、前記接着剤付き金属箔の上に予め所定位置に穴あけした補強板とその上に積層過程で塑性流動するシートを重ね、加熱加圧して積層一体化することを特徴とする請求項１〜２何れか記載の多層配線板の製造方法。The adhesive layer according to claim 1 or 2 is provided on a metal foil to be semi-cured to form a metal foil with an adhesive, a through hole is formed in the metal foil with an adhesive, and the adhesive surface is previously processed with a circuit. It is superposed on the circuit board which has been subjected to the above, and a reinforcing plate which has been previously drilled at a predetermined position on the metal foil with adhesive and a sheet which is plastically flowed in the laminating process are superposed thereon, and are laminated and integrated by heating and pressing. The manufacturing method of the multilayer wiring board in any one of Claims 1-2 .