專利名稱：搭載半導體元件的基板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種搭載半導體元件的基板。
背景技術：
在電子儀器中，搭載有連接IC芯片、電容器等的半導體元件的基板。近年來，伴隨著電子儀器的小型化、高性能化，搭載于一個基板上的半導體元件的 數量趨于增大，存在半導體元件的安裝面積不足的問題。為了解決這種問題，通過將半導體元件嵌入多層布線基板內，進行了確保半導體 元件的安裝面積、實現高密度封裝化的嘗試(例如，參照專利文獻1)。但是，在如此內置有半導體元件的搭載半導體元件的基板中，其結構形成上下不 對稱，此外，在物理性質上變得也不對稱，因此，存在有在基板上發生翹曲等而導致搭載半 導體元件的基板的可靠性降低的問題。專利文獻1 日本特開2005-236039號公報
發明內容
發明要解決的課題本發明的目的在于提供一種搭載半導體元件的基板，其能夠防止翹曲的發生，并 且能夠防止內置的半導體元件從基板上剝離。解決課題的方法上述目的，通過下述(1) 00)的本發明的技術方案來達成。(1) 一種搭載半導體元件的基板，其特征在于，具有基板、搭載于上述基板的一個面上的半導體元件、粘接上述基板與上述半導體元件的粘接層、嵌入有上述半導體元件的第一層、設置于上述基板的與上述第一層相反一側的第二層、以及設置于上述第一層上和上述第二層上的至少一層的表層，并且，上述粘接層在25°C時的儲能模量是5 IOOOMpa ；上述表層在玻璃化轉變點Tga[°C ]以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的 熱膨脹系數為40ppm/°C以下，該玻璃化轉變點Tga[°C]是在20°C以上且按照JIS C 6481 進行檢測的上述表層的玻璃化轉變點]。(2)如上述(1)所述的搭載半導體元件的基板，其中，當上述基板的平均厚度為 \[ μ m]且上述第一層的平均厚度為T2 [ μ m]時，滿足0. 5彡T2ZT1 ( 3. 0的關系。(3)如上述⑴或⑵所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述粘接層的平均厚 度是5 50ym。(4)如上述⑴至⑶中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，當俯視上述第一層時的上述第一層的面積設為100時，俯視上述半導體元件時的上述半導體元件的 面積是6 10 ；當上述第一層的體積設為100時，上述半導體元件的體積是2 7。(5)如上述(1)至中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述粘接 層通過粘接劑構成，上述粘接劑由含有(甲基)丙烯酸酯共聚物、環氧樹脂、酚醛樹脂、無機 填充劑的樹脂組合物構成。(6)如上述(1)至(5)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述粘接 層的玻璃化轉變點為0 180°C。(7)如上述(1)至(6)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述第 一層在玻璃化轉變點I^b[°C]以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數為 25 50ppm/°C，該玻璃化轉變點Tgb[°C ]是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上 述第一層的玻璃化轉變點Tgb[°C ]。(8)如上述(1)至(7)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述第一 層的25°C時的楊氏模量是2 lOGPa。(9)如上述(1)至(8)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，按照JIS C 6481進行檢測的上述第一層的玻璃化轉變點Tgb處于100 250°C的范圍內。(10)如上述⑴至(9)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，當上述 表層的25°C時的楊氏模量為X[GPa]、上述第一層的25°C時的楊氏模量為Y[GPa]時，滿足 0. 5彡X-Y彡13的關系。(11)如上述(1)至(10)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述表 層的25 °C時的楊氏模量為4 15Gpa。(12)如上述(1)至(11)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，當上 述表層在玻璃化轉變點Tga[°C ]以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系 數為A[ppm/°C]，該玻璃化轉變點Tga[°C]是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的 上述表層的玻璃化轉變點Tga[°C ]，并且，上述第一層在玻璃化轉變點Tgb[°C ]以下按照 JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數為B[ppm/°C ]，該玻璃化轉變]是 在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上述第一層的玻璃化轉變點Tgb[°C]時，滿足 0. 5彡B-A彡50的關系。(13)如上述(1)至(12)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，按照JIS C 6481進行檢測的上述表層的玻璃化轉變點I^a處于100 300°C的范圍內。(14)如上述(1)至(13)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述基 板的25 °C時的楊氏模量為20 50Gpa。(15)如上述(1)至(14)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述 基板在玻璃化轉變點Tg。[°C]以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數為 13ppm/°C以下，該玻璃化轉變點Tg。[°C]是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上 述基板的玻璃化轉變點Tg。[°C ]。(16)如上述(1)至(15)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述表 層主要是由含有氰酸酯樹脂的樹脂材料和無機填充材料構成。(17)如上述(16)所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述表層中的上述樹脂材料的含量是30 70重量％。(18)如上述(16)或(17)所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述表層中的上述 無機填充材料的含量是5 40重量％。(19)如上述(16)至(18)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述樹 脂材料還含有環氧樹脂，當上述樹脂材料中的上述氰酸酯樹脂的含量為C[重量％ ]且上述 樹脂材料中的環氧樹脂的含量為D[重量％ ]時，滿足0. 5 ^ D/C ^ 4。(20)如上述(16)至(19)中的任一項所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述樹 脂材料還含有苯氧基樹脂，當上述樹脂材料中的上述氰酸酯樹脂的含量為C[重量％ ]且上 述樹脂材料中的苯氧基樹脂的含量為E[重量％ ]時，滿足0. 2 ^ E/C ^ 2。
圖1是表示本發明的搭載半導體元件的基板的優選實施方式的縱剖面圖。圖2是表示本發明的搭載半導體元件的基板的制造方法的一個實例的圖。圖3是表示本發明的搭載半導體元件的基板的制造方法的另一個實例的圖。
具體實施例方式下面，針對本發明的搭載半導體元件的基板，基于優選實施方式進行詳細說明。<搭載半導體元件的基板>圖1是表示本發明的搭載半導體元件的基板的優選實施方式的縱剖面圖。此外， 在以下的說明中，將圖1中的上側稱為“上”或“上方”。如圖1所示，搭載半導體元件的基板10，具有芯基板(基板)1，搭載于芯基板1 上側的半導體元件2，使該半導體元件2接合于芯基板1上的粘接膜(粘接層)3，以嵌入半 導體元件2的方式而形成的第一層4，形成于芯基板1下側的第二層5，以及形成于第一層 4與第二層5的表面上的表層6。此外，在芯基板1、第一層4以及第二層5、表層6上，分別 形成有布線圖案(未圖示)，分別有電連接而構成。此外，半導體元件2，與表層6上的布線 圖案電連接。[芯基板1]芯基板1，具有支撐所搭載的半導體元件2的功能。此外，芯基板1由絕緣性高且剛性(楊氏模量)高的材料構成。芯基板1，可由具有上述特性的任意材料構成，但優選為主要由纖維基材、樹脂材 料和無機填充材料構成。作為纖維基材，例如，可以舉出玻璃織布、玻璃無紡布等玻璃纖維基材；以聚酰 胺類樹脂纖維(聚酰胺樹脂纖維、芳香族聚酰胺樹脂纖維、全芳香族聚酰胺樹脂纖維等)、 聚酯類樹脂纖維(聚酯樹脂纖維、芳香族聚酯樹脂纖維、全芳香族聚酯樹脂纖維等)、聚酰 亞胺樹脂纖維、氟樹脂纖維等為主要成分的織布或無紡布構成的合成纖維基材；以牛皮紙、 棉絨紙、棉短絨與牛皮紙漿的混抄紙等作為主要成分的紙基材等。其中，優選為玻璃纖維基 材。由此，能夠使芯基板1的剛性更高，還能夠使芯基板1變薄。進而，還能夠減小芯基板1 的熱膨脹系數，由此能夠更有效地減少搭載半導體元件的基板10的翹曲發生，降低對搭載 的半導體元件的應力，能夠防止搭載后的半導體元件方面發生不良。
作為構成這種玻璃纖維基材的玻璃，例如，可以舉出E玻璃、C玻璃、A玻璃、S玻 璃、D玻璃、NE玻璃、T玻璃、H玻璃等。其中，優選為T玻璃。由此，能夠減小玻璃纖維基材 的熱膨脹系數，由此能夠進一步減小芯基板1的熱膨脹系數。此外，芯基板1中的纖維基材的含量，優選為30 70重量％，更優選為40 60 重量％。由此，能夠更有效地減小芯基板1的熱膨脹系數。此外，作為構成芯基板1的樹脂材料，只要具有絕緣性就沒有特別限定，例如，優 選使用與構成后述表層6的樹脂材料相同的材料。由此，能夠更有效地減小芯基板1的熱 膨脹系數。芯基板1中的樹脂材料的含量，優選為15 40重量％，更優選為20 35重量％。 由此，能夠更有效提高芯基板1的剛性。此外，作為無機填充材料，例如，可舉出滑石、氧化鋁、玻璃、二氧化硅、云母、氫氧化鋁、氫氧化鎂等。芯基板1中的無機填充材料的含量，優選為12 35重量％，更優選為18 30重 量％。由此，能夠更有效提高芯基板1的剛性。芯基板1在25°C時的楊氏模量，優選為20 50GPa，更優選為25 40GPa。由此， 能夠更有效地減少搭載半導體元件的基板10的翹曲發生。此外，芯基板1在250°C時的楊氏模量，優選為10 45GPa，更優選為13 35GPa。 由此，加熱時的剛性優良，因此能夠更確實地減少搭載半導體元件的基板10的翹曲發生， 能夠提高搭載半導體元件的基板10的可靠性。此外，芯基板1在玻璃化轉變點Tg。[°C ]以下按照JIS C 6481進行檢測的面方 向上的熱膨脹系數，優選為13ppm/°C以下，更優選為3 llppm/°C，其中，該玻璃化轉變點 Tgc[°C ]是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的芯基板1的玻璃化轉變點Tg。[°C ]。 由此，能夠更有效地減少搭載半導體元件的基板10的翹曲發生，能夠降低對搭載的半導體 元件的應力。芯基板1的平均厚度，優選為25 800 μ m，更優選為40 200 μ m。[半導體元件2]半導體元件2，如圖1所示，通過諸如后述的粘接層3而接合于芯基板1。作為這種半導體元件2，例如，可以舉出IC芯片、電容器、二極管、晶體管、晶體閘流管等。當俯視后述的第一層4時的第一層4的面積設為100時，俯視半導體元件2時的 半導體元件2的面積優選為6 10，更優選為7 9。由此，能夠更有效地防止常溫下的翹 曲發生。此外，當搭載半導體元件的基板具備多個半導體元件的情況下，上述半導體元件 的面積，是指俯視各半導體元件時的面積的總和。此外，當后述的第一層4的體積設為100時，半導體元件2的體積優選為2 7，更 優選為3 6。由此，能夠更有效地防止常溫下的翹曲發生。此外，當搭載半導體元件的基板具備多個半導體元件的情況下，上述半導體元件 的體積，是指各半導體元件的體積的總和。[粘接膜(粘接層)3]
粘接膜(粘接層)3，具備將如上所述的半導體元件2粘接于芯基板1上的功能。本發明的搭載半導體元件的基板，其特征在于，粘接層的25°C時的儲能模量為 5 lOOOMPa。由于具有該特征，即使在因各層物理性質差別引起尺寸變化等而致使對半導 體元件施加外力的情況下，也能夠通過具備該特性的粘接層來緩和上述外力。其結果，能夠 更有效地防止半導體元件從基板(芯基板)上剝離、半導體元件產生裂紋等不良現象發生。 此外，還能夠根據使用環境中的外部環境溫度濕度等的變化而迎合所發生的半導體元件的 尺寸變化，能夠確實地防止半導體元件從基板(芯基板)上剝離。此外，在本發明中，粘接層的25°C時的儲能模量為5 lOOOMPa，但優選為8 700MPa，更優選為100 700MPa。由此，能夠使本發明的效果更加顯著。該粘接膜3，是具有柔韌性的部件，主要由粘接劑構成。作為構成粘接膜3的粘接劑，只要具有上述特性就沒有特別限定，但優選為含有 (甲基)丙烯酸酯共聚物、環氧樹脂、酚醛樹脂、無機填充劑的樹脂組合物來構成的粘接劑。(甲基)丙烯酸酯共聚物，是(甲基)丙烯酸酯與其它單體之間的共聚物，優選為 以丙烯酸及其衍生物作為主要單體的(甲基)丙烯酸類樹脂。作為(甲基)丙烯酸酯，可以舉出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等丙烯酸酯，甲基丙烯 酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等甲基丙烯酸酯。此外，作為其它單體，可以舉出丙烯酸、甲基丙 烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺等。此外，(甲基)丙烯酸酯共聚物，優選為含有具備環氧基、羥基、羧基、腈基等的化 合物的丙烯酸共聚物。由此，能夠進一步提高半導體元件2對芯基板1的粘附性。作為含 有上述官能團的化合物，具體而言，可以舉出含有縮水甘油醚基的縮水甘油基甲基丙烯酸 酯、含有羥基的羥基甲基丙烯酸酯、含有羧基的羧基甲基丙烯酸酯、含有腈基的丙烯腈等。其中，特別是優選使用含有具備羧基的單體單元的(甲基)丙烯酸酯共聚物。由 此，粘接膜3的固化得到進一步促進，因此，能夠以更短時間制作高玻璃化轉變點的固化 物。基于制作高玻璃化轉變點的固化物的觀點，具備羧基的化合物的含量，例如，優選 為(甲基)丙烯酸酯共聚物整體的0. 5重量％以上，更優選為1重量％以上。此外，基于更 進一步提高粘接膜3的保存性的觀點，具備羧基的化合物的含量，例如，優選為(甲基)丙 烯酸酯共聚物整體的10重量％以下，更優選為5重量％以下。(甲基)丙烯酸酯共聚物的重均分子量，優選為10萬以上，更優選為15萬 100萬。基于抑制粘接膜3的粘接性過度增強而進一步提高加工性的觀點，(甲基)丙烯 酸酯共聚物的玻璃化轉變點，例如，優選為0°c以上，更優選為5°C以上。此外，基于進一步 提高低溫下的粘接性的觀點，(甲基)丙烯酸酯共聚物的玻璃化轉變點，例如，優選為30°C 以下，更優選為20°C以下。環氧樹脂是指單體、低聚物以及聚合物中的任一種。作為環氧樹脂的具體例子，可舉出苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環 氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂；雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂； 對苯二酚型環氧樹脂；聯苯型環氧樹脂；芪型環氧樹脂；三酚甲烷型環氧樹脂；含有三嗪核 的環氧樹脂；雙環戊二烯改性酚型環氧樹脂；萘酚型環氧樹脂；以及含有亞苯基和/或聯亞苯基骨架的苯酚芳烷基型環氧樹脂、含有亞苯基和/或聯亞苯基骨架的萘酚芳烷基型環氧 樹脂等芳烷基型環氧樹脂。其中，優選使用酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、萘酚型 環氧樹脂等。例如，通過使用聯苯型環氧樹脂，能夠提高粘接膜3的玻璃化轉變點，此外，能 夠使粘接膜3的彈性模量成為適當的狀態。此外，通過使用萘酚型環氧樹脂，能夠提高粘接 膜3的玻璃化轉變溫度，還能夠提高粘接面的粘附性。對于環氧樹脂的軟化點，只要具有與丙烯酸酯共聚物的相溶性就沒有特別的限 制，但基于降低粘接膜3的皺褶、””性、提高搭載半導體元件的基板的組裝工序中的 加工性的觀點，優選為40°C以上，更優選為50°C以上。此外，基于抑制熔融粘度的上升及其 相隨的熱壓合時的潤濕性的降低、進一步使提高粘附性的觀點，環氧樹脂的軟化點，例如， 優選設為100°C以下，更優選設為90°C以下。此外，作為環氧樹脂，可組合多個軟化點不同的成分進行使用。由此，具有易于更 加兼備降低粘接膜3的皺褶性效果以及抑制熱壓合時的潤濕性降低效果的作用。例如，可 列舉軟化點為40°C以上而低于70°C的環氧樹脂與軟化點為70°C以上、100°C以下的環氧樹 脂的組合。酚醛樹脂，是指具有能夠與上述環氧樹脂進行固化反應而形成交聯結構的至少2 個以上的酚羥基的所有單體、低聚物以及聚合物。作為酚醛樹脂，例如，可以舉出苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、苯酚芳烷 基(含有亞苯基、聯亞苯基骨架)樹脂、萘酚芳烷基樹脂、三酚甲烷樹脂、雙環戊二烯型酚醛 樹脂等。它們可以單獨使用，也可以混合使用。基于進一步提高粘接膜3的耐熱性并且進一步抑制熱壓合時裂化氣的發生的觀 點，酚醛樹脂的軟化點，例如，優選為80°C以上，更優選為90°C以上。此外，基于抑制熔融粘 度的上升及其相隨的熱壓合時的潤濕性的降低、進一步使提高粘附性的觀點，酚醛樹脂環 氧樹脂的軟化點，例如，優選設為130°C以下，更優選設為120°C以下。此外，樹脂組合物中的上述(甲基)丙烯酸酯共聚物的配制量，以重量為基準，優 選為少于上述環氧樹脂的配制量與上述酚醛樹脂的配制量之間的合計量。由此，能夠有效 抑制加熱處理時的脫氣(outgas)發生。因此，由于能夠抑制例如粘接時的空隙發生，所以 能夠提高粘接面的粘附性。此外，能夠抑制因脫氣發生而引起的對芯基板1等的污染。此外，在上述環氧樹脂以及上述酚醛樹脂中，基于進一步減小粘接膜3的熱膨脹 系數的觀點，相對于10重量份上述(甲基)丙烯酸酯共聚物，上述環氧樹脂的含量，例如， 優選為10重量份以上，更優選為20重量份以上。此外，基于使粘接膜3的韌性進一步提高 的觀點，相對于10重量份(甲基)丙烯酸酯共聚物，環氧樹脂的含量，例如，優選為100重 量份以下，更優選為50重量份以下。此外，對于酚醛樹脂的含量而言，環氧樹脂的環氧當量與苯酚固化劑即酚醛樹脂 之間的羥基當量的比值，例如，優選設為0.5以上、1.8以下，更優選設為0.7以上、1.5以 下。當該比值過小時，存在耐熱性降低的情況；當該比值過大時，存在保存性降低的情況。無機填充材料，具有減小粘接膜3的熱膨脹系數的功能。作為無機填充材料，例 如，可以舉出銀、氧化鈦、二氧化硅、云母等。其中，優選為二氧化硅填充劑。通過使用二氧 化硅填充劑，能夠進一步提高粘接膜3制造時的加工性。對于二氧化硅填充劑的情況，作為形狀有破碎二氧化硅和熔融二氧化硅，但優選為熔融二氧化硅。基于抑制填充劑在粘接膜3內凝集、改善外觀的觀點，無機填充材料的平均粒徑， 例如，優選為0. 01 μ m以上，更優選為0. 1 μ m以上。此外，基于進一步確實地抑制二氧化硅 填充劑從粘接膜3上突起、在熱壓合時損壞芯片的觀點，無機填充材料的平均粒徑，例如， 優選為20μπι以下，更優選為5μπι以下。對于無機填充材料的含量，沒有特別限定，但相對于100重量份除無機填充材料 之外的樹脂成分，無機填充材料的含量，例如，優選為1重量份以上，更優選為10重量份以 上。通過如此操作，能夠進一步減小粘接膜3的熱膨脹系數，因此，能夠進一步減小芯基板1 與粘接膜3之間膨脹系數的差。因而，能夠進一步降低對熱沖擊產生的應力并且進一步確 實地抑制剝離發生。此外，相對于100重量份除無機填充材料之外的樹脂成分，無機填充材 料的含量，例如，優選為200重量份以下，更優選為100重量份以下。當無機填充材料的含 量過多時，粘接膜3的熱膨脹系數減小，另一方面也存在彈性模量過度增加的情況。通過將 上述無機填充材料的含量設為上述濃度以下，能夠進一步提高粘接膜3的粘附性。此外，構成粘接膜3的樹脂組合物，可以含有上述成分以外的成分。例如，樹脂組合物可以含有偶聯劑。由此，能夠更進一步提高粘接膜3中的樹脂與 粘附物之間的粘附性以及粘接膜3中的樹脂與二氧化硅之間界面的粘附性。作為偶聯劑，可列舉硅烷類、鈦類、鋁類等，其中優選為硅烷類偶聯劑。作為硅烷偶聯劑，例如，可列舉乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基 三乙氧基硅烷、β_(3，4-環氧環己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-環氧丙氧丙基三甲氧基硅 烷、Y-環氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-甲 基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、N-β (氨乙 基)Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Ν-β (氨乙基)Y-氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-β (氨乙 基)Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-氨丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯 基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷、Y-氯代丙基三甲氧基硅烷、Y-巰基丙基三甲氧基硅烷、 3-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。基于進一步提高粘附性的觀點，相對于100重量份的樹脂組合物的整體，偶聯劑 的配制量，例如，優選為0.01重量份以上，更優選為0. 1重量份以上。此外，基于抑制裂化 氣(脫氣)、空隙發生的觀點，相對于100重量份樹脂組合物的整體，偶聯劑的配制量，例如， 優選為10重量份以下，更優選為5重量份以下。此外，在構成粘接膜3的樹脂組合物中，除上述成分之外還可以含有具有羧基和/ 或酚羥基的助熔劑活性化合物。具有羧基和/或酚羥基的助熔劑活性化合物，是指分子中存在羧基和/或酚羥基 的至少一個以上的化合物，可以是液體也可以是固體。作為含羧基的助熔劑活性化合物，可以舉出脂肪族酸酐、脂環式酸酐、芳香族酸 酐、脂肪族羧酸、芳香族羧酸等。作為含酚羥基的助熔劑活性化合物，可以舉出酚類。作為脂肪族酸酐，可以舉出琥珀酸酐、聚己二酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐等。作為脂環式酸酐，可以舉出甲基四氫苯酐、甲基六氫苯酐、甲基納迪克酸酐、六氫 苯酐、四氫苯酐、三烷基四氫苯酐、甲基環己烯二羧酸酐等。作為芳香族酸酐，可以舉出鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、苯酮四羧酸酐、乙二醇二偏苯三酸酯(工f > > ^J - 一> Ii ^卜·； 乂 ·；〒一卜)、丙三醇三偏苯 三酸酯(夕.'丨J七口一卟卜丨J 7卜丨J 乂 'J歹一卜)等。作為脂肪族羧酸，可舉出HOOC-(CH2)n-COOH所示的結構式的化合物。η是0以上、 20以下的整數。此外，從助熔劑活性、粘接時的脫氣和粘接帶的固化后的彈性模量、玻璃化轉變溫 度的平衡的角度出發，上述η優選為3以上、10以下。通過使η設為3以上，能夠抑制粘接 帶固化后的彈性模量的增加，提高被粘接物之間的粘接性。此外，通過使η設為10以下，能 夠抑制彈性模量的降低，進一步提高連接可靠性。作為上述結構式所示的化合物，例如，可舉出n = 3的戊二酸 (H00C- (CH2) 3-C00H)，η = 4 的己 二 酸(H00C- (CH2) 4_C00H)，η = 5 的庚 二 酸(H00C-(CH2)5-COOH), η = 8 的癸 二 酸(H00C-(CH2) 8_C00H)以及 η = 10 的 HOOC- (CH2)10-COOH-。作為其它脂肪族羧酸，可以舉出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、新戊酸、己酸、辛 酸、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、硬脂酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、油酸、富馬酸、馬 來酸、草酸、丙二酸、琥珀酸等。作為芳香族羧酸，可以舉出苯甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、連苯 三酸、偏苯三酸、均苯三酸、苯偏四甲酸、連苯四酸、均苯四甲酸、苯六甲酸、甲基苯甲酸、二 甲苯甲酸(xylic acid)、2，3-二甲基苯甲酸、3，5-二甲基苯甲酸、2，3，4-三甲苯甲酸、甲苯 甲酸、肉桂酸、水楊酸、2，3-二羥基苯甲酸、2，4_ 二羥基苯甲酸、龍膽酸(2，5-二羥基苯甲 酸)、2，6_ 二羥基苯甲酸、3，5-二羥基苯甲酸、沒食子酸(3，4，5-三羥基苯甲酸)、1，4-二 羥基-2-萘甲酸、3，5_ 二羥基-2-萘甲酸等的萘甲酸衍生物；酚酞啉(7 - 7—> 7夕υ ^ ) ；二酚酸等。作為含有酚羥基的助熔劑活性化合物，可以舉出苯酚、鄰甲酚、2，6_ 二甲苯酚、 對甲酚、間甲酚、鄰乙基酚、2，4_ 二甲苯酚、2，5 二甲苯酚、間乙基酚、2，3-二甲苯酚、2，4， 6-三甲苯酚、3，5-二甲苯酚、對叔丁基酚、鄰苯二酚、對叔戊基酚、間苯二酚、對辛基酚、對 苯基酚、雙酚A、雙酚F、雙酚AF、雙酚、二烯丙基雙酚F、二烯丙基雙酚A、三酚、四酚等的含酚 羥基的單體類、苯酚酚醛清漆樹脂、鄰甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚F酚醛清漆樹脂、雙酚A酚醛 清漆樹脂等。助熔劑活性化合物，通過與環氧樹脂等的熱固性樹脂發生反應而納入三維結構 中，因此，優選為在一分子中含有能夠加成于環氧樹脂中的至少兩個酚羥基以及一分子中 含有對金屬氧化膜顯示有助熔劑作用的直接與芳香族結合的至少一個羧基的化合物。作為 這種化合物，可以舉出2，3_ 二羥基苯甲酸、2，4_ 二羥基苯甲酸、龍膽酸0，5_ 二羥基苯甲 酸)、2，6_ 二羥基苯甲酸、3，4_ 二羥基苯甲酸、沒食子酸(3，4，5_三羥基苯甲酸)等的苯甲 酸衍生物；1，4- 二羥基-2-萘甲酸、3，5- 二羥基-2-萘甲酸、3，7- 二羥基-2-萘甲酸等的 萘甲酸衍生物；酚酞啉以及二酚酸等。這些助熔劑活性化合物，可以單獨使用，也可以組合兩種以上使用。基于提高助熔劑活性的觀點，相對于粘接膜的配制成分的總量，助熔劑活性化合 物的配制量，優選為1重量％以上，更優選為5重量％以上。此外，助熔劑活性化合物的配 制量，優選為30重量％以下，更優選為25重量％以下。
這種粘接膜3在玻璃化轉變點Tga[°C ]以下按照JIS C 6481進行檢測的面方 向上的熱膨脹系數，優選為30 300ppm/°C，更優選為500 160ppm/°C，該玻璃化轉變點 Tga[°C ]是在20°C以上按照JIS C 6481進行檢測的粘接膜3的玻璃化轉變點Tga[°C ]。由 此，粘接膜3根據半導體元件2的尺寸變動，能夠進行確實地迎合。其結果，能夠更確實地 防止半導體元件2從芯基板1上非人所愿地進行剝離。此外，粘接膜的玻璃化轉變點，優選為0 180°C，更優選為10 150°C。由此，能 夠使粘接膜3的儲能模量更適當，并且能夠更確實地防止翹曲的發生。其結果，能夠更確實 地防止半導體元件2的非人所愿的剝離、半導體元件2的裂紋等不良現象的發生。這種粘接膜(粘接層)3的平均厚度，優選為5 50 μ m，更優選為10 40 μ m。由 此，能夠更有效且良好地緩和施加于半導體元件2的如上所述的外力，能夠更確實地防止 半導體元件2的非人所愿的剝離、半導體元件2的裂紋等不良現象的發生。[第一層4和第二層5]如圖1所示，在芯基板1的兩面上，形成有由嵌入前述半導體元件2而得以形成的第一層4和第二層5。所述第一層4和第二層5，優選為具備的物理性質(熱膨脹系數、楊氏模量等)相 同，更優選為構成材料以及其組成比率相同。由此，能夠使外部環境的變化所引發的搭載半 導體元件的基板的翹曲變得特別小。這種第一層4和第二層5，由絕緣性高的樹脂材料構成。作為構成第一層4(第二層5)的樹脂材料，只要絕緣性高就沒有特別限定，例如， 可以使用與構成后述的表層6的樹脂材料同樣的樹脂材料。特別是，當第一層4(第二層5) 由與構成后述的表層6的樹脂材料相同的樹脂材料構成的情況下，與表層6之間的粘附性 變得特別高，能夠防止界面發生剝離。此外，能夠得到與存在于界面上的導線電路材料銅的 熱膨脹率相近的熱膨脹率，因此，能獲得降低與由銅構成的導線電路材料的界面上的應力、 確保電路導通性的優良效果。第一層4(第二層5)在玻璃化轉變點Tgb[°C ]以下按照JIS C 6481進行檢測的 面方向上的熱膨脹系數，具體而言，優選為25 50ppm/°C，更優選為30 46ppm/°C，該玻 璃化轉變點Tgb[°C]是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的第一層4 (第二層5)的 玻璃化轉變點]。由此，能夠更有效地防止半導體元件2發生剝離，并且能夠更有效 地防止搭載半導體元件的基板10發生翹曲。此外，按照JIS C 6481進行檢測的第一層4 (第二層5)的玻璃化轉變點Tgb，優選 處于190 300°C的范圍內，更優選處于230 280°C的范圍。由此，能夠減少搭載半導體 元件的基板10的翹曲的發生，并且能夠更加提高搭載半導體元件的基板10的耐熱性。此外，第一層4(第二層5)的25°C時的楊氏模量，優選為2 lOGPa，更優選為3 7GPa。當第一層4(第二層幻的楊氏模量是該范圍的值時，在作為搭載半導體元件的基板 10的整體趨于發生翹曲的情況下，能夠通過第一層4和第二層5對趨于翹曲的力進行緩和、 吸收，以能夠更有效地減少搭載半導體元件的基板10的翹曲發生。此外，當第一層4的楊 氏模量是該范圍的值時，即使第一層4存在由外部環境變化所引發的尺寸變化的情況，也 能夠更加減少對半導體元件2的影響。其結果，能夠更有效地防止半導體元件2發生非人 所愿的剝離。
此外，當第一層4的平均厚度為T2 [ μ m]、前述芯基板1的平均厚度為T1 [ μ m]時， 優選為滿足0. 5 ( T2/I\ ( 2的關系，更優選為滿足1 ( T2/I\ ( 1. 5的關系。基于滿足上 述關系，第一層4的平均厚度成為比較小的值，能夠使第一層4的尺寸變化給半導體元件2 帶來更加小的影響，能夠更有效地防止半導體元件2發生非人所愿的剝離。此外，相對于芯 基板1，第一層4的厚度變薄，能夠通過芯基板1以及表層6來充分抑制第一層4的尺寸變 化所帶來的對翹曲的影響，能夠更有效地減少搭載半導體元件的基板10的翹曲發生。第一層4 (第二層幻的平均厚度，具體而言，優選為30 800 μ m,更優選為50 200 μ HIo[表層6]此外，在第一層4上以及第二層5上，分別形成有表層6。本發明的搭載半導體元件的基板，還具有下述特征該表層在玻璃化轉變點 Tga[°C]以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數為40ppm/°C以下，該玻璃 化轉變點Tga[°C ]是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上述表層的玻璃化轉變點 Tga[°C ]。基于具備上述特征，表層難以發生由外部空氣的溫度、濕度等外部環境變化所引 起的尺寸變化，能夠抑制搭載半導體元件的基板的結構、各層的物理性質的差別所引發的 尺寸變化。其結果，能夠防止搭載半導體元件的基板的翹曲發生。此外，半導體元件，通過 如上所述的粘接層(粘接膜)與基板(芯基板)進行接合，因此，與表層所具有的特性相配 合，能夠更有效地防止半導體元件非人所愿地從基板進行剝離。此外，在本發明中，表層在玻璃化轉變點Tga[°C ]以下按照JIS C 6481進行檢 測的面方向上的熱膨脹系數為40ppm/°C以下，但更優選為3 30ppm/°C，該玻璃化轉變點 Tga[°C ]是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上述表層的玻璃化轉變點Tga[°C ]。 由此，能夠使得本發明的效果更加顯著。對此，表層的上述熱膨脹系數過高時，不能夠抑制 搭載半導體元件的基板的結構、各層的物理性質的差所引發的尺寸變化，不能防止搭載半 導體元件的基板的翹曲發生。此外，對于發生翹曲所帶來的影響，難以通過如前所述的粘接 層來進行緩和，半導體元件會發生非人所愿的剝離、裂紋等，導致搭載半導體元件的基板的 可靠性降低。表層6，優選為比前述第一層4和第二層5硬。基于設置這種比較硬的表層6，能夠 更確實地抑制搭載半導體元件的基板的結構、各層的物理性質的差所引起的尺寸變化。其 結果，能夠更確實地防止搭載半導體元件的基板10的翹曲發生。如上所述，表層6優選為比第一層4(第二層5)硬，具體而言，當表層6的 25°C時的楊氏模量為X[GPa]、第一層4的25°C時的楊氏模量為Y[GPa]時，優選為滿足 0. 5 ^ X-Y ^ 13的關系，更優選為滿足3彡X-Y彡8的關系。由此，能夠使如上所述的效果 更加顯著。具體而言，表層6的25°C時的楊氏模量優選為4 20GPa，更優選為5 15GPa。 由此，能夠更有效地減少搭載半導體元件的基板10的翹曲發生。此外，當表層6在玻璃化轉變點Tga[°C ]以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向 上的熱膨脹系數為A[ppm/°C ]，玻璃化轉變點Tga[°C ]是在20°C以上且按照JIS C 6481 進行檢測的表層6的玻璃化轉變點Tga[°C ]，并且，第一層4(第二層幻在玻璃化轉變點 Tgb[°C]以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數為B[ppm/°C ]，該玻璃化轉變點Tgb[°C ]是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的第一層4的玻璃化轉變點 Tgb[°C ]時，優選為滿足0. 5 ^ B-A ^ 50的關系，更優選為滿足5≤B-A≤40的關系。基 于滿足這種關系，能夠更確實地防止半導體元件2從芯基板1上剝離，并且能夠更確實地防 止搭載半導體元件的基板10的翹曲發生。此外，按照JIS C 6481進行檢測的表層6的玻璃化轉變點Tga，優選處于190 300°C的范圍內，更優選處于230 ^0°C的范圍。由此，能夠減少搭載半導體元件的基板 10的翹曲發生，并且能夠更加提高搭載半導體元件的基板10的耐熱性。作為構成表層6的樹脂材料，沒有特別限定，例如優選為含有熱固性樹脂。由此， 能夠提高耐熱性。作為熱固性樹脂，例如，可以舉出苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚A 酚醛清漆樹脂等的酚醛清漆樹脂型酚醛樹脂，未改性的甲階酚醛樹脂、油改性(由桐油、亞 麻油、核桃油等進行改性)的甲階酚醛樹脂等的甲階型酚醛樹脂等的酚醛樹脂；雙酚A環氧 樹脂、雙酚F環氧樹脂等的雙酚型環氧樹脂；酚醛清漆環氧樹脂、甲酚酚醛清漆環氧樹脂等 的酚醛清漆型環氧樹脂；聯苯型環氧樹脂等的環氧樹脂；氰酸酯樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺 樹脂等的含有三嗪環的樹脂；不飽和聚酯樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、鄰苯二甲 酸二烯丙基酯樹脂、硅酮樹脂、含有苯并噁嗪環的樹脂、氰酸酯樹脂等。其中，特別優選為氰酸酯樹脂。由此，能夠減小表層6的熱膨脹系數。進而，能夠 使表層6形成優良的耐熱性。氰酸酯樹脂，例如，能夠通過使預聚物(通過使鹵化氰化物與酚類進行反應，根據 需要采用加熱等的方法來得到)發生固化來獲得。作為氰酸酯樹脂，具體而言，可舉出酚醛 清漆型氰酸酯樹脂、雙酚A型氰酸酯樹脂、雙酚E型氰酸酯樹脂、四甲基雙酚F型氰酸酯樹 脂等的雙酚型氰酸酯樹脂等。其中，優選為酚醛清漆型氰酸酯樹脂。由此，能夠通過交聯密 度增加而提高耐熱性，能夠提高樹脂組合物等的阻燃性。這是因為氰酸酯樹脂含有三嗪環 的緣故。進而，酚醛清漆型氰酸酯樹脂，其結構上苯環的比率高、易于進行碳化。進而，即使 進行表層6薄膜化(厚度35 μ m以下)的情況下，也能夠賦予表層6以優良的剛性。特別 是加熱時的剛性優良，因此更確實地減少搭載半導體元件的基板10的翹曲發生，能夠提高 搭載半導體元件的基板10的可靠性。作為酚醛清漆型氰酸酯樹脂的預聚物，例如，能夠使用式(I)所示的預聚物。
權利要求
1.一種搭載半導體元件的基板，其特征在于，具有基板、搭載于上述基板的一個面上的半導體元件、粘接上述基板和上述半導體元件的粘接層、嵌入上述半導體元件的第一層、設置于上述基板的與上述第一層相反一側的第二層、以及設置于上述第一層上和上述第二層上的至少一層的表層，并且，上述粘接層在25°C時的儲能模量為5 lOOOMPa，上述表層在玻璃化轉變點Tga°C以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系 數是40ppm/°C以下，該玻璃化轉變點Tga°C是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上 述表層的玻璃化轉變點Tga°C。
2.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，當上述基板的平均厚度為T1μ m 且上述第一層的平均厚度為T2 μ m時，滿足0. 5 < T2/I\ ( 3. 0的關系。
3.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述粘接層的平均厚度是5 50 μ m0
4.如上述權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，當俯視上述第一層時的上述第一層的面積設為100時，俯視上述半導體元件時的上述 半導體元件的面積是6 10;當上述第一層的體積設為100時，上述半導體元件的體積是2 7。
5.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述粘接層通過粘接劑構成，上 述粘接劑由含有(甲基)丙烯酸酯共聚物、環氧樹脂、酚醛樹脂和無機填充劑的樹脂組合物 構成。
6.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述粘接層的玻璃化轉變點是 0 180°C。
7.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述第一層在玻璃化轉變點 Tgb°C以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數是25 50ppm/°C，該玻璃 化轉變點Tgb°C是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上述第一層的玻璃化轉變點 Tgb0C。
8.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述第一層的25°C時的楊氏模 量是2 lOGPa。
9.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，按照JISC 6481進行檢測的上 述第一層的玻璃化轉變點Tgb處于100 250°C的范圍內。
10.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，當上述表層的25°C時的楊氏模 量為X Gpa且上述第一層的25°C時的楊氏模量為Y GPa時，滿足0. 5 ^ X-Y ^ 13的關系。
11.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述表層的25°C時的楊氏模量 是 4 15GPa。
12.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述表層在玻璃化轉變點 Tga°C以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數是Appm/°C，該玻璃化轉變點 Tga°C是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上述表層的玻璃化轉變點I^a°C，并且，上述第一層在玻璃化轉變點以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數 是B ppm/°C，該玻璃化轉變點Tgb°C是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上述第一 層的玻璃化轉變點Tgb°C時，滿足0. 5 ^ B-A ^ 50的關系。
13.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，按照JISC 6481進行檢測的上 述表層的玻璃化轉變點I^a處于100 300°C的范圍內。
14.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述基板的25°C時的楊氏模量 是 20 50GPa。
15.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述基板在玻璃化轉變點 Tg/C以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數是13ppm/°C以下，該玻璃化 轉變點Tg。°C是在20°C以上且按照JIS C 6481進行檢測的上述基板的玻璃化轉變點Tg。°C。
16.如權利要求1所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述表層主要是由含有氰酸酯 樹脂的樹脂材料和無機填充材料構成。
17.如權利要求16所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述表層中的上述樹脂材料 的含量是30 70重量％。
18.如權利要求16所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述表層中的上述無機填充 材料的含量是5 40重量％。
19.如權利要求16所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述樹脂材料還含有環氧樹 脂，當上述樹脂材料中的上述氰酸酯樹脂的含量為C重量％且上述樹脂材料中的環氧樹脂 的含量為D重量％時，滿足0. 5彡D/C彡4。
20.如權利要求16所述的搭載半導體元件的基板，其中，上述樹脂材料還含有苯氧基 樹脂，當上述樹脂材料中的上述氰酸酯樹脂的含量為C重量％且上述樹脂材料中的苯氧基 樹脂的含量為E重量％時，滿足0.2彡E/C彡2。
全文摘要
搭載半導體元件的基板(10)，具有芯基板(1)、搭載于芯基板(1)的一個面的半導體元件(2)、粘接芯基板(1)和半導體元件(2)的粘接膜(3)、嵌入半導體元件(2)的第一層(4)、設置于芯基板(1)的第一層(4)相反側的與第一層(4)的材料及組成比率相同的第二層(5)、設置于第一層(4)和第二層(5)的至少一層的表層(6)，并且粘接膜(3)25℃時的儲能模量是5～1000MPa，表層(6)在玻璃化轉變點Tga℃以下按照JIS C 6481進行檢測的面方向上的熱膨脹系數是40ppm/℃以下，該玻璃化轉變點Tga℃是在20℃以上且按照JIS C 6481進行檢測的表層的玻璃化轉變點Tga℃。
文檔編號H01L23/14GK102057484SQ20098012134
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月3日 優先權日2008年6月12日
發明者原英貴, 和布浦徹, 杉野光生 申請人:住友電木株式會社