JPH0682898B2 - 多層配線回路基板及びその製造方法 - Google Patents

多層配線回路基板及びその製造方法

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JPH0682898B2
JPH0682898B2 JP60112244A JP11224485A JPH0682898B2 JP H0682898 B2 JPH0682898 B2 JP H0682898B2 JP 60112244 A JP60112244 A JP 60112244A JP 11224485 A JP11224485 A JP 11224485A JP H0682898 B2 JPH0682898 B2 JP H0682898B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、多層配線回路基板、特にサーマルプリンタヘ
ッド、光プリンターヘッド、高集積高周波IC搭載用回路
基板等に用いられる、有機高分子絶縁膜を有する多層配
線回路基板に関する。
(従来の技術) 近年の電子技術のめざましい発展に伴い、電子機器の小
型化、軽量化、及びその高性能化の要求は、ますます増
大し、それに伴い、装置部品の高集積化が積極的に計ら
れつつある。
そして、この高集積化の方法としては、サーマルプリン
タヘッド、光プリンタヘツド及び高集積高周波IC搭載用
回路基板などの膜回路部品に多層配線基板を用いて集積
する手法が採用されている。
現在、このような多層配線基板部品には小型化、高密度
化、及び高速信号伝送化の要求が強くあり、小型化・高
密度化の要求に対しては多層配線構造を、高速信号伝送
化の要求に対しては比誘電率の低い絶縁材料を用いるな
ど各種方法及び材料が採用されている。
例えば、樹脂基板面に形成される配線層を有する多層配
線構造において、樹脂基板と配線層との接着性を改善す
るために、配線層と樹脂基板材との界面に、酸化アルミ
ニウム等の金属酸化物微粒子あるいはガラス粉末を混合
させたポリイミド系等の樹脂層を介在させた多層配線構
造が提案されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、小型化・高密度化された膜回路部品にあ
つては、一般に絶縁層を介して配線導体を二層以上重ね
た多層配線構造となっているため、各層間の接着強度
は、単層品に比べて充分強いことが必要であり、さもな
いと配線加工時及び熱処理時においてその界面から剥離
してしまう現象がしばしば発生する。
また前記接着強度が充分でないと、成膜された配線導体
上にフォトレジストを塗布し膜加工する工程において、
フォトレジストが配線導体より浮き又は剥離を生じるこ
とがあり、そのため配線導体のエッチング時に、本来配
線として残すべき部分までも腐食してしまうと言った不
具合が発生する。
これらはいずれも、界面における化学的結合が弱いため
と、下地面が充分に平坦化していて接着界面の有効面積
が十分でないことのために発生するものである。
また、絶縁層表面が充分に平坦である場合には、配線加
工時・熱処理時等において、絶縁層と配線導体との内部
応力が絶縁層によって吸収緩和されることがほとんどな
いため、膜の剥離やクラックの発生を招くという問題が
ある。
上記提案された公知の発明においては、ガラスや金属酸
化物の熱膨張係数は4〜8×10-6/℃であるのに対し
て、ポリイミド系樹脂の熱膨張係数は20〜50×10-6/℃
であって、両者間の熱膨張係数は大きく相違し、そのた
めガラスや金属酸化物が混合(充填)されたポリイミド
系樹脂に熱が加熱を受けるとポリイミド系樹脂とガラス
や金属酸化物との間に両者の熱膨張係数の相違に起因す
る熱応力が発生し、該熱応力によって配線層が剥離する
問題が生じる。
また、ガラスや金属酸化物はその誘電率が4.5〜10と高
いことから該ガラスや金属酸化物が混合されたポリイミ
ド系樹脂の誘電率も高くなり、その結果、配線層の信号
伝送速度が遅くなって、電気信号が高速で出し入れされ
る半導体素子等の搭載に制約を受けることとなる。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上記従来技術の問題点を解決するものであっ
て、すなわち本発明は、 (1)電気絶縁基板上に配線導体と有機高分子絶縁膜と
が多層形成された多層配線回路基板において、前記有機
高分子絶縁膜には、表面粗さが中心線平均粗さRaで1.5
〜0.5μmとなるように固形物微粒体が充填されてお
り、かつ前記有機高分子絶縁膜及び固形物微粒体は共に
ポリイミド系樹脂で構成されてなることを特徴とする多
層配線回路基板、及び (2)電気絶縁基板上に、ポリイミド系樹脂の固形物微
粒体が充填されたポリイミド系樹脂から成る有機高分子
絶縁膜と配線導体とを多層に形成することを特徴とする
多層配線回路基板の製造方法、である。
次に、セラミック、ガラス等の電気絶縁性基板上に電気
配線導体とポリイミド系樹脂絶縁膜層が形成される組み
合わせにおいて、前記ポリイミド系樹脂絶縁材料にそれ
と親和力の強い同質のポリイミド系樹脂固形物粒体を充
填、混合することによって得られる、表面粗化された絶
縁膜を有する本発明の多層配線回路基板についての説明
をする。
まず、前記配線導体としては、アルミニウム(Al)、銅
(Cu)、金(Au)、銀−パラジウム(Ag−Pd)などの導
電体材料が用いられ、従来周知の厚膜手法や蒸着、スパ
ッタ、CVD等の薄膜手法によって成膜され、そして印刷
技術やフォトリソグラフィ技術により配線パターンが加
工される。
ここにおいて、前記有機高分子絶縁材料としてはポリイ
ミド系樹脂の耐熱性・耐薬品性に優れた電気絶縁材料が
用いられ、また同電気絶縁材料に充填する固形物微粒体
としては前記ポリイミド系樹脂絶縁材料と親和力の強い
材料である前記高分子絶縁材料と同系質のポリイミド系
硬化樹脂固形物微粒体を用いることが好ましい。
前記ポリイミド系樹脂絶縁材料に充填するポリイミド系
樹脂固形物微粒体のサイズについては、前記ポリイミド
系樹脂絶縁材料により形成された絶縁膜の上に電気配線
導体を成膜する場合、径が1〜15μm体積平均径が7μ
m程度又はそれ以下であると良好であり、そうすること
により、その絶縁膜に対する電気配線導体の段差被覆性
と電気配線導体をパターン加工するときに用いるフォト
レジスト膜の段差被覆性及び絶縁膜の膜厚ばらつきを抑
えることができる。なお、該固形物微粒体の充填量は10
〜35重量%であり、その形状は球状であっても、不定形
であってもかまわない。
そして前記ポリイミド系樹脂固形物微粒体を充填したポ
リイミド系樹脂絶縁材料はスピンナー、ロールコータ、
印刷などの手法によって、電気絶縁基板上に形成された
電気配線導体上に成膜され、また従来周知のフォトリソ
グラフィ技術、印刷技術の採用によって上下電気配線導
体接続用スルーホール又は下層電気配線導体保護用パタ
ーンの形成が行われる。
ここで、前記固形物微粒体入りポリイミド系樹脂絶縁材
料の印刷技術による成膜と上下電気配線導体接続用スル
ーホール加工を同時に行う絶縁層形成法について述べ
る。即ち、電気絶縁性基板上に電気配線導体を形成した
後、メタルマスク又はPVA(ポリビニールアルコール)
マスクなどの耐溶剤性ステンレススクリーン製版を用い
てスクリーン印刷により該形成法を実施する。この際に
おいて、乾燥熱処理された絶縁膜の表面粗さは中心線平
均粗さ(JIS-B0601-1976)Raが1.5μm程かそれ以下に
なるように印刷加工を行うことが重要である。その理由
は、絶縁膜上に電気配線導体を成膜する場合と配線導体
上のフォトレジスト膜加工をする場合におけるそれぞれ
の膜の段差被覆性及び絶縁層膜厚のばらつきを抑えるた
めであり、表面粗さRaが1.5μmを超えると、第2図に
示すごとく、ポリイミド系樹脂固形物粒体2の一部がポ
リイミド系樹脂絶縁膜1及び電気配線導体層3面から突
出して露出し、その結果電気配線導体層3において断線
を生じる問題がある。
表面粗さが0.5μmより低いと、膜層間の接着強度は小
さくなり、本発明が目的とする強固な接着強度の膜を有
する多層配線回路基板が得られない。
従って、表面粗さはRa0.5〜1.5μmの範囲が好適であ
り、この場合は第1図に示すごとき断面状態となる。
本発明に係る絶縁膜の接着強度を確かめるため、中心線
平均粗さRaが0.2μm以下のポリイミド樹脂絶縁膜上に
アルミニウム(Al)の導電体材料を真空蒸着法により成
膜してフォトリソグラフィ技術によりパッドを形成し、
粘着性テープによる引張試験をしたところ、20%のパッ
ドが剥離を示した。これに対して、中心線平均粗さRaが
0.5〜1.5μmのポリイミド樹脂絶縁膜上に成膜されたア
ルミニウムはパッドの剥離を示さなかった(なお、この
ときのポリイミド乾燥熱処理条件は200℃×30分であっ
た)。
(発明の効果) 本発明は以上記載したとおりの構成であることから、次
のような作用効果を奏するものである。
(a)ポリイミド系樹脂絶縁膜と同質のポリイミド系樹
脂固形物微粒体との親和性が優れ、両者は一体的に強固
に接着するため、外力が負荷されても前記固形物微粒体
がポリイミド系樹脂絶縁膜から外れることはなく、これ
によって配線導体をポリイミド系樹脂絶縁膜上に強固に
接着させることができる。
(b)ポリイミド系樹脂絶縁膜と同質の固形物微粒体の
両者に熱が印加されても両者の熱膨張係数は実質的に同
じであることから同樹脂絶縁膜内に熱応力を発生するこ
とがなく、該熱応力によってポリイミド系樹脂絶縁膜と
配線導体との間に剥離を発生することが殆どない。
(c)絶縁膜と固体物微粒体は同じポリイミド系樹脂か
ら成り、その誘電率が2.8〜3.5と小さいことからポリイ
ミド系樹脂固形物微粒体が充填されたポリイミド系樹脂
絶縁膜上に配線導体を形成すると、配線導体を伝送する
信号の伝送速度が高速となり、その結果、電気信号が高
速で出し入れされる半導体素子等の搭載に有利である。
(d)ポリイミド系樹脂絶縁材料にポリイミド系樹脂固
形物微粒体を充填し絶縁膜を表面粗化すると接着界面の
有効表面積が増加するためポリイミド系樹脂絶縁膜と上
層配線導体との界面における密着性が向上する。
(e)さらに表面粗化されたポリイミド系樹脂絶縁膜上
の配線導体を加工するために使用するフォトレジストの
密着性も向上する。
(f)ポリイミド系樹脂絶縁膜が表面粗化されることに
より配線導体加工・熱処理等を施しても同絶縁膜とその
上層の配線導体との内部応力を絶縁膜が吸収緩和するた
めそれぞれの膜の剥離やクラックの発生が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の一部拡大断面図、第2図は実施
例から外れた同断面図を示す。 1:ポリイミド系樹脂絶縁膜 2:ポリイミド系樹脂固形物微粒体 3:電気配線導体層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気絶縁基板上に配線導体と有機高分子絶
    縁膜とが多層形成された多層配線回路基板において、前
    記有機高分子絶縁膜には、表面粗さが中心線平均粗さRa
    で1.5〜0.5μmとなるように固形物微粒体が充填されて
    おり、かつ前記有機高分子絶縁膜及び固形物微粒体は共
    にポリイミド系樹脂で構成されてなることを特徴とする
    多層配線回路基板。
  2. 【請求項2】電気絶縁基板上に、ポリイミド系樹脂の固
    形物微粒体が充填されたポリイミド系樹脂から成る有機
    高分子絶縁膜と配線導体とを多層に形成することを特徴
    とする多層配線回路基板の製造方法。
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