JP4715035B2

JP4715035B2 - 半導体装置

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Publication number: JP4715035B2
Application number: JP2001159067A
Authority: JP
Inventors: 光寿岸野; 神夫米本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2021-05-28
Also published as: JP2002353377A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路等を作成するのに用いられる半導体装置（半導体パッケージ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、金属箔張り積層板にサブトラクティブ法などの回路形成工程を施すことによって回路パターンを有する配線基板（プリント配線板）を形成し、この配線基板を半導体装置のコア材として用いることが行われており、このコア材に半導体チップを実装すると共に実装した半導体チップを樹脂等で封止することによって半導体装置を形成することができるものである。上記のコア材に適用される金属箔張り積層板としては高周波特性が優れる点などから、ビスマレイミドとトリアジン樹脂からなるポリイミド樹脂（以下、ＢＴ樹脂という）で絶縁層を形成するようにしている。すなわち、ガラスクロス等で形成される補強基材にＢＴ樹脂を含浸させてプリプレグを形成し、このプリプレグに銅箔等に金属箔を重ね合わせて加熱加圧成形することによって、プリプレグ中のＢＴ樹脂を硬化させて補強基材とＢＴ樹脂の硬化物からなる絶縁層を形成すると共にＢＴ樹脂の硬化により絶縁層と金属箔を接着して一体化する。このように半導体装置のコア材用の金属箔張り積層板（ガラス基材ＢＴ樹脂積層板）を形成することができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のＢＴ樹脂の硬化物を絶縁層とするコア材は剛性が低いものであって、荷重による撓み量が大きくなるものであった。このようにコア材の撓み量が大きいと、プリント配線板であるコア材と半導体チップとの接着部が機械的衝撃により剥離し、電気的接合部分が短絡することがあり、また、半導体動作時の発熱による膨張収縮で半導体装置（半導体パッケージ）とこれを搭載した母基板との接合部が剥離して短絡することがある。そこで、撓み量を少なくするためにはコア材の厚みを大きくしなければならず、半導体装置を軽薄化することができないという問題があった。また、ＢＴ樹脂の硬化物を絶縁層とするコア材は線膨張係数（熱膨張率）が大きいものであり、ビアホールでコア材の内層や外層に設けた回路パターンを接続したものにおいては、コア材の熱伸縮によりビアホールのめっきが断線することがあり、ビアホール信頼性（スルーホール信頼性）が低いという問題があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、軽薄化することができると共にビアホール信頼性を高くすることができる半導体装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る半導体装置は、数平均分子量が１００００乃至３００００の高分子ポリフェニレンエーテルとフェノール性化合物をラジカル開始剤の存在下で再分配反応させて変成フェノール生成物を生成し、この変成フェノール生成物中のフェノール性水酸基とエポキシ化合物を反応させた変成エポキシ樹脂生成物と、エポキシ樹脂と、このエポキシ樹脂の硬化剤と、平均粒径が０．４〜０．６μｍのシリカ粉体と、平均粒径が２．０〜４．０μｍの水酸化アルミニウム粉体とを含有するエポキシ組成物を硬化させて積層板を形成し、この積層板から形成されるコア材１に半導体チップ２を実装して成ることを特徴とするものである。
【０００６】
また、信号伝達用のビアホール３を有するコア材１であることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る半導体装置は、請求項１の構成に加えて、少なくとも一層のビルドアップ層４を有するコア材１であることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
本発明に用いるエポキシ樹脂組成物のエポキシ樹脂としては、従来から積層板に使用されている既知のエポキシ樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノ−ルＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノ−ルＳ型エポキシ樹脂、フェノ−ルノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、及び、多官能エポキシ樹脂等を挙げることができ、これらを単独であるいは複数混合して使用することができる。さらに、上記のエポキシ樹脂を臭素化した難燃化エポキシ樹脂も使用することができる。
【００１０】
本発明に用いるエポキシ樹脂組成物の上記エポキシ樹脂の硬化剤としては、通常使用される第一級、第二級アミン等のアミン系、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のポリフェノールを含むフェノール系、酸無水物系などを挙げることができる。これらは、単独あるいは複数混合して使用される。また、エポキシ樹脂の硬化反応には必要に応じて例えばイミダゾール系の硬化促進剤を添加することができる。
【００１１】
本発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂の架橋構造に関与するものとして、数平均分子量が１００００乃至３００００の高分子ポリフェニレンエーテルとフェノール性化合物をラジカル開始剤の存在下で再分配反応させて末端にフェノール性化合物のフェノール性水酸基を有する低分子ポリフェニレンエーテルから成る変成フェノール生成物を生成し、この変成フェノール生成物のフェノール性水酸基とエポキシ化合物を反応させた変成エポキシ樹脂生成物を含有するものである。
【００１２】
上記の数平均分子量が１００００乃至３００００の高分子ポリフェニレンエーテルとしては、代表的な一例を示すとポリ（２，６−ジメチル−１，４フェニレンオキサイド）を挙げることができる。このようなポリフェニレンエーテルは、たとえば米国特許第４０５９５６８号の明細書に開示された合成法により製造することができる。また、上記のフェノール性化合物としては、ポリフェノールのビスフェノールＡ、フェノ−ルノボラック、クレゾールノボラック等、フェノール性水酸基を分子内に２個以上有する多官能のフェノール類が好ましい。また、上記のラジカル開始剤としては、過酸化ベンゾイル（ベンゾイルパーオキサイド）、ジクミルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシヘキサン、α，α′−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼン〔１，４（または１，３）−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンともいう〕などの過酸化物があげられる。また、ラジカル開始剤としては過酸化物ではないが、市販の開始剤である日本油脂（株）製の商品名「ビスクミル」（１分半減温度３３０℃）を使用することもできる。
【００１３】
ラジカル開始剤の存在下で数平均分子量が１００００乃至３００００の高分子ポリフェニレンエーテルとフェノール性化合物をトルエン、クロロホルム等の溶媒中で反応させると、先ず、高分子ポリフェニレンエーテルがラジカル化され、直鎖が切断された低分子のポリフェニレンエーテルが生成する再分配反応が進行し、この活性化されたポリフェニレンエーテルとフェノール性化合物と反応して末端にフェノール性化合物のフェノール性水酸基を有する低分子ポリフェニレンエーテルから成る変成フェノール生成物が生成する。この変成フェノール生成物の数平均分子量は１０００〜３０００に制限される。すなわち、３０００を越えると本発明のエポキシ樹脂組成物の半硬化物の溶融粘度が増大し、また１０００を下まわると積層板の機械的強度や耐熱性が低下するからである。
【００１４】
上記の再配分反応において、ラジカル開始剤（特に、過酸化ベンゾイル）の添加量は高分子ポリフェニレンエーテル１００重量部に対して３〜２０重量部にするのが好ましく、また、フェノール性化合物の添加量は高分子ポリフェニレンエーテル１００重量部に対して３〜２０重量部にするのが好ましい。すなわち、ラジカル開始剤（特に、過酸化ベンゾイル）ならびにフェノール性化合物の添加量が過剰になると、再分配反応が過度に進行し低分子のポリフェニレンエーテルの数平均分子量が低下し、その結果前述の如く機械的強度や耐熱性が低下する恐れがある。また、ラジカル開始剤（特に、過酸化ベンゾイル）ならびにフェノール性化合物の添加量が少な過ぎると、再分配反応が進行せず数平均分子量の低下が起こらない。その結果ポリフェニレンエーテルはエポキシ樹脂の硬化物を構成する架橋構造に関与せず、遊離した形態で残る恐れがある。
【００１５】
上記の再分配反応はトルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒中で８０〜１２０℃に１０〜１００分加熱して行う。この再分配反応を通じて生成した、末端にフェノール性化合物のフェノール性水酸基を有する低分子ポリフェニレンエーテルから成る変成フェノール生成物にエピクロルヒドリン等のエポキシ化合物を反応させると、ポリフェニレンエーテルで変成された変成エポキシ樹脂生成物が得られる。
【００１６】
なお、この変成エポキシ樹脂生成物の生成反応条件について述べると、エポキシ化合物は、末端にフェノール性化合物のフェノール性水酸基を有する低分子ポリフェニレンエーテルのフェノール性水酸基に対して、エポキシ基のモル数で１倍以上好ましくは２倍以上添加し、反応温度は８０〜１２０℃に加熱し、反応時間は通常１時間〜１０時間で実施され、好ましくは５〜８時間で実施される。この反応には、低分子ポリフェニレンエーテルのフェノール性水酸基と同等量の塩基性触媒、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液が用いられる。塩基性触媒の添加量はエポキシ化合物のエポキシ基に対して１当量以上、好ましくは１．２当量以上で、特に好ましくは１．５当量以上である。また、この反応は、必要に応じて再分配反応で使用した溶媒と同一の溶媒を加えて添加してもよく、さらには他の溶媒を加えて添加してもよい。
【００１７】
この変成エポキシ樹脂生成物の生成反応後は、生成系を冷却しメタノールの如きポリフェニレンエーテルに対して貧溶媒に注ぎ込み沈殿物として析出させて分離し、さらにこの沈殿物を水、メタノールで洗浄して未反応のエポキシ化合物及び塩基性触媒を除去する。この変成エポキシ樹脂生成物は溶融粘度が低く流動性に富み、さらには前記した各種のエポキシ樹脂との相溶性にも富み、均質なエポキシ樹脂ワニスを構成する。また、この変成エポキシ樹脂生成物は、更にポリアミンやポリカルボン酸を反応させて末端アミンのポリフェニレンエーテル、末端カルボン酸のポリフェニレンエーテルを製造する原料としても有用である。
【００１８】
ここで、変成エポキシ樹脂生成物の構成物質に言及すると、低分子化したポリフェニレンエーテルの末端に結合したフェノール性化合物のフェノール性水酸基を介してエポキシ化合物のエポキシ基を導入した化合物を成分とする。したがって、この化合物は上記のエポキシ樹脂の硬化剤によって架橋反応が進行し、その結果、ポリフェニレンエーテルは架橋構造に関与することになる。
【００１９】
本発明に用いるエポキシ樹脂組成物は無機充填材として平均粒径が０．１〜１０μｍ好ましくは０．４〜０．６μｍのシリカ粉体と、平均粒径が０．１〜１０μｍ好ましくは２．０〜４．０μｍの水酸化アルミニウム粉体を含有する。シリカ粉体は他の無機質粉体よりも、電気絶縁性、耐熱性、寸法安定性、耐薬品性、補強性に優れ、水酸化アルミニウムは他の無機質粉体よりも、難燃性、補強性に優れ、安価である。従って、シリカ粉体と水酸化アルミニウム粉体とを使用することによって他の無機質粉体を用いるよりも、電気絶縁性、耐熱性、寸法安定性、耐薬品性、強度、難燃性が優れる安価な積層板やコア材を形成することができるものである。
【００２０】
また、シリカ粉体や水酸化アルミニウム粉体の平均粒径が０．１μｍ未満であると、後述の樹脂ワニスの粘度が上昇しすぎることになり、この粘度上昇を避けるために溶媒を追加すると樹脂ワニス中の樹脂量が不足するために、結果として成形後の積層板にカスレ等の不良が発生する。また、シリカ粉体の平均粒径が１０μｍを超えると、異物除去を目的とするフィルターに目詰まりが生じ易くなり生産性が低下し、また、球状シリカにするとかなりの材料のコストアップにつながることになり、さらに、コア材（積層板）の表面粗度が大きくなることにより、半導体チップとコア材（積層板）の端子接合部の強度が低下することになる。また、水酸化アルミニウム粉体の平均粒径が１０μｍを超えると、異物除去を目的とするフィルターに目詰まりが生じ易くなり生産性が低下し、さらに、コア材（積層板）の表面粗度が大きくなることにより、半導体チップとコア材（積層板）の端子接合部の強度が低下することになる。
【００２１】
本発明に用いるエポキシ樹脂組成物は上記の変性エポキシ樹脂生成物とエポキシ樹脂とこれの硬化剤とシリカ粉末と水酸化アルミニウム粉体とを配合して調製することができる。硬化剤の配合割合はエポキシ樹脂１当量に対して０．０３〜０．４当量の範囲に設定することが好ましい。また、変性エポキシ樹脂生成物の配合量は、エポキシ樹脂とこれの硬化剤とを合わせた固形分３５〜９５重量％（重量部）に対して、５〜６５重量％（重量部）にするのが好ましい。さらに、シリカ粉末の配合量は上記の変性エポキシ樹脂生成物とエポキシ樹脂とこれの硬化剤に対して３０〜５０重量％にするのが好ましく、水酸化アルミニウム粉体の配合量は上記の変性エポキシ樹脂生成物とエポキシ樹脂とこれの硬化剤に対して１０〜２０重量％にするのが好ましい。
【００２２】
本発明に用いる積層板は、上記のエポキシ樹脂組成物の硬化物を絶縁層に有する片面あるいは両面金属箔張り積層板である。このような積層板を形成するにあたっては次のようにして行う。まず、上記のエポキシ樹脂組成物を溶媒に溶解して樹脂ワニスを調製する。この樹脂ワニスの溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、ケトン、アルコール類等を用いることができ、また、エポキシ樹脂組成物と溶媒の配合割合は所望の粘度等を考慮して適宜設定することができる。
【００２３】
次に、上記の樹脂ワニスを補強基材に含浸乾燥し、補強基材中のエポキシ樹脂組成物をＢステージ状態にまで半硬化させることによりプリプレグを形成する。補強基材としては、ガラスクロス、アラミドクロス、ポリエステルクロス、パルプ紙、リンター紙等の既知のものを例示することができる。また、プリプレグの形成は一般的な方法を採用することができ、例えば、樹脂ワニス中に補強基材を浸漬するなどして、補強基材にこれらの樹脂ワニスを含浸させ付着させる。プリプレグの樹脂含有量は、特に限定しないが、３０〜７０重量％とするのが好ましい。また、含浸時には、樹脂ワニスを２５〜３５℃に保つと樹脂ワニス中の変成エポキシ樹脂生成物、エポキシ樹脂に対する硬化剤の硬化反応を阻止し、基材への含浸性を高めることができ、積層板の特性を良好にすることができる。樹脂ワニスを含浸後加熱乾燥するに当たっては、８０〜１８０℃の温度が好ましい。その理由は、この加熱乾燥が不十分であると、プリプレグ表面部分のみの乾燥に止まり溶媒が内部に残留する為にプリプレグの表面と内部との間で樹脂の濃度差に起因する歪が生じ、プリプレグ表面に微細なクラックが発生する。また、過度に加熱乾燥をすると、プリプレグ表面では乾燥過程で急激な粘度変化が起こるためにプリプレグ表面にスジムラや樹脂タレが発生し、金属箔とプリプレグとの密着性にムラが生じ、その結果金属箔の引き剥がし強さ、半田耐熱性、誘電特性に大小、強弱のムラが発生する。
【００２４】
次に、このようにして作製した一枚あるいは複数枚のプリプレグと金属箔を積層して被圧体とし、この被圧体を加熱加圧することによって、プリプレグ中のエポキシ樹脂組成物を硬化させて補強基材とエポキシ樹脂組成物の硬化物からなる絶縁層を形成すると共にエポキシ樹脂組成物の硬化により絶縁層と金属箔を接着して一体化して積層板を得る。金属箔としては、銅箔、アルミニウム箔等を用いることができる。また、上記の加圧は金属箔およびプリプレグの接合と、厚みの調整のために行うので、加圧条件は必要に応じて選択することができる。また、ポリフェニレンエーテルで変成した変成フェノール生成物とエポキシ樹脂とこのエポキシ樹脂の硬化剤の架橋反応は、主として硬化剤の反応特性に依存するので、硬化剤の種類に応じて加熱温度、加熱時間を選ぶ。たとえば、一般には温度１５０〜３００℃、圧力４．９ＭＰａ（５０ｋｇ／ｃｍ²）、時間１０〜６０分程度が目安である。
【００２５】
このようにして得られた金属箔張り積層板は、エポキシ樹脂とポリフェニレンエーテルとの特性が損なわれず、誘電特性等の高周波特性が優れ、しかも半田耐熱性を左右する耐熱性、接着強度の強弱に起因するスルーホール、パンチング等の加工性、エッチング性に起因する回路形成の信頼性も優れたものとなる。
【００２６】
尚、本発明の積層板は上記の樹脂ワニスをキャスティング法により補強基材を含まないフィルムに作成し、このシートをプリプレグの代わりに用いて形成することもできる。このキャスティング法によるときは、例えば、樹脂ワニスをポリエステルシートやポリイミドシートなどの樹脂ワニスの前記溶媒に不溶のシートに５〜７００μｍの厚みに塗布し、十分に乾燥させると、ブレンドした樹脂を熱溶融する押出成形によるのと比較すると比較的低温でより容易にフィルムを造ることができる点で優れている。樹脂ワニスをキャステングする前記シートは、離型剤で表面処理したシートを用いると剥離が容易になるので実際的である。
【００２７】
そして、本発明の半導体装置は既知の定法を用いて、上記の積層板からコア材を形成すると共にこのコア材に半導体チップ（半導体素子）を実装することによって形成することができる。
【００２８】
図１に示す半導体装置は積層板として片面金属箔張り積層板を用いたものであって、まず、片面金属箔張り積層板の下面にサブトラクティブ法などの回路形成工程を施すことによって回路パターン５を形成し、次に、この回路パターン５上にリフロー等を用いて複数個の半田ボールを接合することによって、下面に複数個の半田バンプ６を有するコア材１を形成する。次に、コア材１の下面にＩＣ等の半導体チップ２を実装すると共に実装した半導体チップ２を封止樹脂７で封止することによって、表面実装型の半導体装置を形成することができる。
【００２９】
図２に示す半導体装置は積層板として両面金属箔張り積層板を用いたものであって、まず、両面金属箔張り積層板にサブトラクティブ法などの回路形成工程を施すことによって両面の回路パターン５及びこれらを接続するための信号伝達用のビアホール（めっきスルーホール）３を形成し、次に、片側の回路パターン５上にリフロー等を用いて複数個の半田ボールを接合することによって、下面に複数個の半田バンプ６を有する多層のコア材１を形成する。次に、コア材１の上面にＩＣ等の半導体チップ２を実装すると共に実装した半導体チップ２を封止樹脂７で封止することによって、表面実装型の半導体装置を形成することができる。
【００３０】
図３に示す半導体装置は積層板として両面金属箔張り積層板を用いたものであって、まず、両面金属箔張り積層板にサブトラクティブ法などの回路形成工程を施すことによって両面の回路パターン５を形成する。次に、回路パターン５を形成した積層板の片面にビルドアップ層４を形成する。このビルドアップ層４は回路パターン５を形成した積層板の表面に上記のプリプレグやフィルム等の絶縁部材８を介して銅箔等の金属箔を重ねた後加熱加圧により一体化して積層することにより形成することができる。このようにして多層の積層板を形成した後、上記と同様の回路形成工程を施すことによってビルドアップ層４の金属箔に回路パターン５を形成すると共に複数の回路パターン５を接続するための信号伝達用のビアホール（めっきスルーホール）３を形成し、次に、最下面の回路パターン５上にリフロー等を用いて複数個の半田ボールを接合することによって、下面に複数個の半田バンプ６を有する多層のコア材１を形成する。次に、コア材１の下面にＩＣ等の半導体チップ２を実装すると共に実装した半導体チップ２を封止樹脂７で封止することによって、表面実装型の半導体装置を形成することができる。尚、上記のビルドアップ層４は必要に応じて回路パターン５を形成した積層板の両面に形成しても良い。
【００３１】
そして、本発明の半導体装置は上記のエポキシ組成物を硬化させて積層板を形成し、この積層板から形成されるコア材１を用いるので、ガラス基材ＢＴ樹脂積層板から形成されるコア材を用いた場合に比べて、コア材１の剛性を高くすることができて撓み量を少なくすることができ、従って、従来よりもコア材１の厚みを薄くして軽薄化することができるものである。また、本発明で使用するコア材１はガラス基材ＢＴ樹脂積層板から形成されるコア材よりも線膨張係数を小さくすることができ、従って、コア材の熱伸縮が小さくなってビアホールのめっきが断線することなく、ビアホール信頼性（スルーホール信頼性）を高くすることができるものである。
【００３２】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３３】
（参考例１）
先ず、数平均分子量Ｍｎ＝２００００の高分子ポリフェニレンエーテル（以下ＰＰＥと記す）（日本Ｇ．Ｅプラスチック（株）社製）１００重量部（以下、部と記す）過酸化ベンゾイル６部、及びフェノール性化合物のビスフェノ−ルＡ６部にトルエン１００部を添加し９０℃にて６０分間攪拌し、再分配反応させて末端にフェノール性化合物のフェノール性水酸基を有する低分子ＰＰＥから成る変性フェノール生成物を溶液で得た。この変性フェノール生成物をゲル浸透クロマトグラフ（カラム構成：東ソー（株）社製ＳｕｐｅｒＨＭ−Ｍ（１本）＋ＳｕｐｅｒＨＭ−Ｈ（１本））にて分子量分布を測定した結果、数平均分子量は２３００であった。
【００３４】
次に、エピクロルヒドリン８部と水酸化ナトリウム水溶液（５０％）８部を加えて１００℃で４時間攪拌し、上記の変成フェノール生成物中のフェノール性水酸基とエポキシ化合物を反応させて変成エポキシ樹脂生成物とした。
【００３５】
この変成エポキシ樹脂生成物を室温まで冷却後、メタノール１リットルを加えて沈殿させた。この沈殿物をさらにメタノール１リットルで洗浄し、さらに水１リットルで２回洗浄し、再びメタノール１リットルで洗浄した。この固形物を７０℃で減圧乾燥し、試料とした。この試料を四塩化炭素の溶媒中に溶かして１．５％の四塩化炭素溶液とし、光路長１０ｍｍの石英セルを用いて赤外線スペクトルを測定し、反応前後のフェノール性水酸基の吸光度（３６２２ｃｍ^-1）の値により、ＰＰＥに結合したビスフェノ−ルＡのフェノール性水酸基とエピクロルヒドリンとの反応率を求めたところ、フェノール性水酸基の９１％が反応していた。
【００３６】
次に、９０重量部の上記の変性エポキシ樹脂生成物と、１３５重量部のエポキシ樹脂（東都化成（株）製の臭素化したビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂「ＹＤＢ−５００」）と、１重量部の硬化剤（ジシアンジアミド）と、１重量部の触媒（２−エチル−４−メチルイミダゾール）と、２８６重量部の溶媒（トルエン）とをセパラブルフラスコに入れ、室温で３０分間攪拌し空冷を行い２５℃の樹脂液を得た。次に、２２５重量部のシリカ粉末（アドマテックス製の「ＳＯ−Ｃ２（球状）」、平均粒径が０．５μｍ）と、８０重量部の水酸化アルミニウム粉体（住友化学製の「ＣＬ−３０３」、平均粒径が３μｍ）とをディスパーでプレミックスしたものを上記の樹脂液に加え、この後、ディスパーで１０００〜１５００ｒｐｍ下で５分間攪拌した。その後、バスケットミルで１時間攪拌し、本発明のエポキシ樹脂組成物を成分とする樹脂ワニスとした。このワニスは初期の粘度も小さく、析出現象もなく保存性に優れていた。
【００３７】
次に、２４時間後に樹脂ワニスを０．１ｍｍ厚のＥガラスクロスに含浸し、１４０℃で４分間乾燥し、Ｂステージ状にまで半硬化させることによって、樹脂含有率６５重量％のプリプレグを得た。次に、このプリプレグの片面に１８μｍの銅箔を配置して被圧体とし、１９０℃で圧力２０ｋｇ／ｃｍ²で１００分加熱加圧し、片面に銅箔が積層された厚み０．８ｍｍの片面銅張り積層板を得た。
【００３８】
次に、上記の片面銅張り積層板にサブトラクティブ法により回路形成工程を施すことによって回路パターン５を形成した後、回路パターン５を形成した積層板にソルダーレジスト（太陽インキ製の「ＰＳＲ４０００ＡＵＳ５」）をパターニングして形成し、次に、回路パターン５上にリフローを用いて複数個の半田ボール（千住金属製の「ＳＭＩＣスパークボール」）を接合することによって、下面に複数個の半田バンプ６を有するコア材１を形成した。
【００３９】
次に、コア材１の下面にＩＣ等の半導体チップ２（松下電工製の櫛形アルミニウム配線テストエレメントグループ（ＴＥＧ）素子）を銀ペーストを用いて接合して実装すると共に実装した半導体チップ２を封止樹脂７（松下電工製の液状封止材「パナシーラーＣＶ５１９３ＡＮ」）で封止（ポッティング法にて液状封止）して硬化させることによって、図１に示すような表面実装型の半導体装置を形成した。
【００４０】
（実施例２）
参考例１と同様にして得られたプリプレグの両面に１８μｍの銅箔を配置して被圧体とし、１９０℃で圧力２０ｋｇ／ｃｍ²で１００分加熱加圧し、両面に銅箔が積層された厚み０．８ｍｍの両面銅張り積層板を得た。次に、上記の両面銅張り積層板にサブトラクティブ法により回路形成工程を施すことによって両面に回路パターン５を形成すると共にこれら回路パターン５を接続するための信号伝達用のビアホール（めっきスルーホール）３を形成した後、回路パターン５を形成した積層板に上記と同様のソルダーレジストをパターニングして形成し、次に、回路パターン５上にリフローを用いて複数個の上記と同様の半田ボールを接合することによって、下面に複数個の半田バンプ６を有する多層のコア材１を形成した。この後、参考例１と同様にして図２に示すような表面実装型の半導体装置を形成した。
【００４１】
（実施例３）
実施例２と同様にして得られた両面銅張り積層板にサブトラクティブ法により回路形成工程を施すことによって両面に回路パターン５を形成し、次に、回路パターン５を形成した積層板の片面にビルドアップ層４を形成した。ビルトアップ層４は回路パターン５を形成した積層板の片面に厚み０．０６ｍｍの絶縁フィルム（味の素製の「ＡＢＦ−Ｈ」）と厚み１８μｍの銅箔とを載置し、これを真空ラミネータを用いてラミネートした後、オーブン硬化することによって形成した。このようにして多層の積層板を形成した後、上記と同様の回路形成工程を施すことによってビルドアップ層４の銅箔に回路パターン５を形成すると共に複数の回路パターン５を接続するための信号伝達用のビアホール（めっきスルーホール）３を形成した。この後、回路パターン５を形成した多層の積層板に上記と同様のソルダーレジストをパターニングして形成し、次に、最下面の回路パターン５上にリフローを用いて複数個の上記の半田ボールを接合することによって、下面に複数個の半田バンプ６を有する多層のコア材１を形成した。この後、参考例１と同様にして図３に示すような表面実装型の半導体装置を形成した。
【００４２】
（比較例１）
ＢＴ樹脂を用いた積層板（三菱瓦斯化学社製のＨＬ−８３０）を使用した以外は、参考例１と同様にして半導体装置を形成した。
【００４３】
（比較例２）
比較例１の積層板を用いた以外は、実施例２と同様にして半導体装置を形成した。
【００４４】
（比較例３）
比較例１の積層板を用いた以外は、実施例３と同様にして半導体装置を形成した。
【００４５】
上記参考例１，実施例２乃至３及び比較例１乃至３の半導体装置について荷重による撓み量を測定すると共に実施例２、３及び比較例２、３の半導体装置についてビアホール信頼性を測定した。荷重による撓み量は、支点間距離が１００ｍｍの二点支持棒に半導体装置を載せ、この半導体装置の中央部に荷重をかけたときの撓み変化量を計測した。荷重は０．５ｋｇと１．０ｋｇの二種類で行った。また、ビアホール信頼性は上記の半導体装置にＴ／Ｃ温度サイクル（−５５〜１２５℃間の温度変化サイクル）を施した後、ビアホールの導通抵抗値が初期から２０％変化したときのＴ／Ｃ温度サイクルの回数を測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１から明らかなように、参考例１，実施例２乃至３は比較例１乃至３よりも撓み量が少なくなった。また、比較例２、３ではビアホール信頼性が１０００サイクルで良好であったが、実施例２、３では１５００サイクルであってもビアホール信頼性が良好であった。
【００４８】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、数平均分子量が１００００乃至３００００の高分子ポリフェニレンエーテルとフェノール性化合物をラジカル開始剤の存在下で再分配反応させて変成フェノール生成物を生成し、この変成フェノール生成物中のフェノール性水酸基とエポキシ化合物を反応させた変成エポキシ樹脂生成物と、エポキシ樹脂と、このエポキシ樹脂の硬化剤と、平均粒径が０．４〜０．６μｍのシリカ粉体と、平均粒径が２．０〜４．０μｍの水酸化アルミニウム粉体とを含有するエポキシ組成物を硬化させて積層板を形成し、この積層板から形成されるコア材に半導体チップを実装するので、コア材の撓み量を少なくすることができ、コア材の厚みを薄くして軽薄化することができるものである。
【００４９】
また、信号伝達用のビアホールを有するコア材であるので、熱伸縮の小さなコア材を用いることによって、ビアホールのめっきに断線が生じないようにすることができ、ビアホール信頼性を高くすることができるものである。
【００５０】
また本発明の請求項２の発明は、少なくとも一層のビルドアップ層を有するコア材であるので、ビルドアップ層によりコア材を補強することができ、さらに撓み量を少なくすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】同上の他の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１コア材
２半導体チップ
３ビアホール
４ビルドアップ層

Claims

コア材と、このコア材に実装されている半導体チップとを備え、
前記コア材がエポキシ組成物の硬化物を絶縁層に有すると共に、前記コア材には回路パターンと信号伝達用のビアホールが形成され、
前記エポキシ組成物の硬化物が、
数平均分子量が１００００乃至３００００の高分子ポリフェニレンエーテルとフェノール性化合物がラジカル開始剤の存在下で再分配反応することで生成する変成フェノール生成物中のフェノール性水酸基とエポキシ化合物が反応することで生成する変成エポキシ樹脂生成物と、
エポキシ樹脂と、
このエポキシ樹脂の硬化剤と、
平均粒径が０．４〜０．６μｍのシリカ粉体と、
平均粒径が２．０〜４．０μｍの水酸化アルミニウム粉体とを含有するエポキシ組成物の硬化物であることを特徴とする半導体装置。
前記コア材が少なくとも一層のビルドアップ層を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。