JPH09283936A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配線導体を伝播する電気信号の伝播速度が遅
く、高価である。 【解決手段】基板１上に、有機樹脂絶縁層２と薄膜配線
導体３とを交互に積層するとともに上下に位置する薄膜
配線導体３を有機樹脂絶縁層２に設けたスルーホール５
を介して電気的に接続して成る多層配線基板であって、
前記有機樹脂絶縁層２を感光性ポリフェニレンエーテル
樹脂で形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線基板に関
し、より詳細には混成集積回路装置や半導体素子を収容
する半導体素子収納用パッケージ等に使用される多層配
線基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、混成集積回路装置や半導体素子収
納用パッケージ等に使用される多層配線基板はその配線
導体がＭｏーＭｎ法等の厚膜形成技術によって形成され
ている。

【０００３】このＭｏーＭ法は通常、タングステン、モ
リブデン、マンガン等の高融点金属粉末に有機溶剤、溶
媒を添加混合し、ペースト状となした金属ペーストを生
セラミック体の外表面にスクリーン印刷法により所定パ
ターンに印刷塗布し、次ぎにこれを複数枚積層するとと
もに還元雰囲気中で焼成し、高融点金属粉末と生セラミ
ック体とを焼結一体化させる方法である。

【０００４】尚、前記配線導体が形成されるセラミック
体としては通常、酸化アルミニウム質焼結体やムライト
質焼結体等の酸化物系セラミックス、或いは表面に酸化
物膜を被着させた窒化アルミニウム質焼結体や炭化珪素
質焼結体等の非酸化物系セラミックが使用される。

【０００５】しかしながら、このＭｏーＭｎ法を用いて
配線導体を形成した場合、配線導体は金属ペーストをス
クリーン印刷することにより形成されることから微細化
が困難で配線導体を高密度に形成することができないと
いう欠点を有していた。

【０００６】そこで上記欠点を解消するために配線導体
を従来の厚膜形成技術で形成するのに変えて微細化が可
能な薄膜形成技術を用いて高密度に形成した多層配線基
板が使用されるようになってきた。

【０００７】かかる配線導体を薄膜形成技術により形成
した多層配線基板は、一般に酸化アルミニウム質焼結体
等から成るセラミックやガラス繊維を織り込んだガラス
布にエポキシ樹脂を含浸させて形成されるガラスエポキ
シ等から成る絶縁基板の上面にスピンコート法及び熱硬
化処理等によって形成されるエポキシ樹脂等の有機樹脂
から成る絶縁層と、銅やアルミニウム等の金属を無電解
メッキ法や蒸着法等の薄膜形成技術及びフォトリソグラ
フィー技術を採用することによって形成される薄膜配線
導体とを交互に積層させた構造を有している。

【０００８】またこの多層配線基板においては、積層さ
れた各有機樹脂絶縁層間に配設されている薄膜配線導体
が有機樹脂絶縁層に形成したスルーホールを介して電気
的に接続されており、各有機樹脂絶縁層へのスルーホー
ルの形成は各有機樹脂絶縁層上にレジスト材を塗布する
とともにこれに露光、現像を施すことによって所定位置
に所定形状の窓部を形成し、次に前記レジスト材の窓部
にエッチング液を配し、レジスト材の窓部に位置する有
機樹脂絶縁層を除去して、有機樹脂絶縁層に穴（スルー
ホール）を形成し、最後に前記レジズト材を有機樹脂絶
縁層上より剥離させ除去することによって行われてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の多層配線基板は上下に位置する薄膜配線導体を電気
的に絶縁分離する有機樹脂絶縁層がエポキシ樹脂で形成
されており、該エポキシ樹脂は比誘電率が約４（室温１
ＭＨｚ）であることから薄膜配線導体を伝播する電気信
号の伝播速度が遅いものとなり、その結果、薄膜配線導
体に高速駆動を行う半導体素子を接続しても、薄膜配線
導体を介しての半導体素子への電気信号の入出力が遅い
ものとなって、半導体素子を高速駆動させることができ
ないという欠点を有していた。

【００１０】またこの従来の多層配線基板は、有機樹脂
絶縁層上にレジスト材を塗布し、これを使用することに
よって有機樹脂絶縁層にスルーホールを形成しており、
有機樹脂絶縁層にスルーホールを形成するために、後
に、剥離除去されるレジスト材が別途、必要で、製品と
しての多層配線基板が高価となる欠点も有していた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は基板上に、有機
樹脂絶縁層と薄膜配線導体とを交互に積層するとともに
上下に位置する薄膜配線導体を有機樹脂絶縁層に設けた
スルーホールを介して電気的に接続して成る多層配線基
板であって、前記有機樹脂絶縁層を感光性ポリフェニレ
ンエーテル樹脂で形成したことを特徴とするものであ
る。

【００１２】また本発明は前記積層された有機樹脂絶縁
層の各々の厚みを５μｍ乃至１００μｍとしたことを特
徴とするものである。

【００１３】更に本発明は前記積層された有機樹脂絶縁
層の各々の上面が中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μ
ｍ≦Ｒａ≦５μｍであることを特徴とするものである。

【００１４】本発明の多層配線基板よれば、配線導体を
薄膜形成技術によって形成したことから配線の微細化が
可能となり、薄膜配線導体を極めて高密度に形成するこ
とが可能となる。また本発明の多層配線基板によれば、
上下に位置する薄膜配線導体を電気的に絶縁分離させる
有機樹脂絶縁層が感光性ポリフェニレンエーテルで形成
されており、該感光性ポリフェニレンエーテルの比誘電
率は約３（室温１ＭＨｚ）と低いことから薄膜配線導体
を伝播する電気信号の伝播速度を極めて速いものとなす
ことができ、その結果、薄膜配線導体に高速駆動を行う
半導体素子を接続した際、薄膜配線導体を介して半導体
素子に高速で入出力信号を出し入れすることができ、半
導体素子を高速駆動させることが可能となる。

【００１５】更に本発明の多層配線基板によれば、有機
樹脂絶縁層を感光性のポリフェニレンエーテルで形成し
たことから各有機樹脂絶縁層はその前駆体に露光、現像
を施すことによってレジスト材を使用することなく、直
接、スルーホールを形成することができ、レジスト材を
不要して有機樹脂絶縁層にスルーホールを簡単に形成す
ることが可能で製品としての多層配線基板を安価となす
ことができる。

【００１６】また更に本発明の多層配線基板によれば、
積層される有機樹脂絶縁層の各々の上面を中心線平均粗
さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦５μｍとしておくと
積層される上下の有機樹脂絶縁層を極めて強固に接合さ
せることができ、その結果、多層配線基板としての機能
を長期間にわたり維持することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の多層配線基板の一実施例
を示し、１は絶縁基板、２は有機樹脂絶縁層、３は薄膜
配線導体である。

【００１９】前記絶縁基板１はその上面に有機樹脂絶縁
層２と薄膜配線導体３とから成る多層配線４が配設され
ており、該多層配線４を支持する支持部材として作用す
る。

【００２０】前記絶縁基板１は酸化アルミニウム質焼結
体やムライト質焼結体等の酸化物系セラミックス、或い
は表面に酸化物膜を有する窒化アルミニウム質焼結体、
炭化珪素質焼結体等の非酸化物系セラミックス、更には
ガラス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を含浸させた
ガラスエポキシ樹脂等の電気絶縁材料で形成されてお
り、例えば酸化アルミニウム質焼結体で形成されている
場合には、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、シリカ（Ｓｉ
Ｏ₂ ）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等
の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿
状となすとともにこれを従来周知のドクターブレード法
やカレンダーロール法を採用することによってセラミッ
クグリーンシート（セラミック生シート）を形成し、し
かる後、前記セラミックグリーンシートに適当な打ち抜
き加工を施し、所定形状となすとともに高温（約１６０
０℃）で焼成することによって、或いはアルミナ等の原
料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して原料粉末
を調整するとともに該原料粉末をプレス成形機によって
所定形状に成形し、最後に前記成形体を約１６００℃の
温度で焼成することによって製作される。

【００２１】また前記絶縁基板１はその上面に有機樹脂
絶縁層２と薄膜配線導体３とが交互に多層に配設されて
多層配線４が被着されており、該多層配線４を構成する
有機樹脂絶縁層２は上下に位置する薄膜配線導体３の電
気的絶縁を図る作用を為すとともに薄膜配線導体３は電
気信号を伝達するための伝達路として作用する。

【００２２】前記多層配線４の有機樹脂絶縁層２は、感
光性ポリフェニレンエーテル樹脂から成り、例えば、オ
レフィン系の感光基を有するアリル変性ポリフェニレン
エーテルに硬化剤としてのジアルキルパーオキサイド等
の有機過酸化物、溶剤としてのトルエンを添加混合して
ペースト状の感光性ポリフェニレンエーテル樹脂前駆体
を得るとともに該感光性ポリフェニレンエーテル樹脂前
駆体を絶縁基板１の上部にスピンコート法やドクターブ
レード法等により所定厚みに被着させ、次に、これを高
圧水銀ランプ等を用いた露光機により３００〜３０００
Ｊ／ｃｍ² のエネルギーで所定の露光を行うとともにス
プレー現像機等で現像して後述するスルーホール５とな
る穴を形成し、しかる後、これを１８０℃の温度で３０
〜６０分加熱し、完全に硬化させることによって形成さ
れる。

【００２３】更に前記多層配線４の有機樹脂絶縁層２は
その各々の所定位置にスルーホール５が形成されてお
り、該スルーホール５は有機樹脂絶縁層５を介して上下
に位置する薄膜配線導体の各々を電気的に接続する接続
路として作用する。

【００２４】前記スルーホール５は有機絶縁樹脂層２が
感光性のポリフェニレンエーテル樹脂で形成されている
ことから、前述した有機樹脂絶縁層２を形成する際に、
絶縁基板１上部に塗布された感光性ポリフェニレンエー
テル樹脂前駆体に露光、現像を施すことによって有機樹
脂絶縁層２に直接、形成され、有機樹脂絶縁層２にスル
ーホール５を形成するためのレジスト材を別途、準備す
る必要は全くなく、これによって有機樹脂絶縁層２に簡
単にスルーホール５を形成することが可能となるととも
製品としての多層配線基板を安価となすことができる。

【００２５】前記各有機樹脂絶縁層２の上面にはまた所
定パターンの薄膜配線導体３が配設されており、間に有
機樹脂絶縁層２を挟んで上下に位置する各薄膜配線導体
３はその各々が有機樹脂絶縁層２に形成したスルーホー
ル５内に配されている薄膜配線導体３を介して電気的に
接続されている。

【００２６】前記各有機樹脂絶縁層２の上面及びスルー
ホール５内に配設される薄膜配線導体３は銅、ニッケ
ル、金、アルミニウム等の金属材料を無電解メッキ法や
蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成技術及びエッチ
ング加工技術を採用することによって形成され、例えば
銅で形成されている場合には、有機樹脂絶縁層２の上面
及びスルーホール５の内表面に硫酸銅０．０６モル／リ
ットル、ホルマリン０．３モル／リットル、水酸化ナト
リウム０．３５モル／リットル、エチレンジアミン四酢
酸０．３５モル／リットルから成る無電解銅メッキ浴を
用いて厚さ１μｍ乃至４０μｍの銅層を被着させ、しか
る後、前記銅層をエッチング加工法により所定パターン
に加工することによって各有機樹脂絶縁層２間に配設さ
れる。この場合、薄膜配線導体３は薄膜形成技術により
形成されることから配線の微細化が可能であり、これに
よって薄膜配線導体３を極めて高密度に形成することが
可能となる。

【００２７】また前記薄膜配線導体３はそれが接触する
有機樹脂絶縁層２が感光性ポリフェニレンエーテル樹脂
で形成されており、該感光性ポリフェニレンエーテル樹
脂の比誘電率は３（室温１ＭＨｚ）と低いことから薄膜
配線導体３を伝播する電気信号の伝播速度が極めて速い
ものとなり、その結果、薄膜配線導体３に高速駆動を行
う半導体素子を接続した際、薄膜配線導体３を介して半
導体素子に高速で入出力信号を出し入れすることがで
き、半導体素子を高速駆動させることが可能となる。

【００２８】尚、前記有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体
３とを交互に多層に配設して形成される多層配線４は各
有機樹脂絶縁層２の上面を中心線平均粗さ（Ｒａ）で
０．０５μｍ≦Ｒａ≦５μｍの粗面としておくと有機樹
脂絶縁層２と薄膜配線導体３との接合及び上下に位置す
る有機樹脂絶縁層２同士の接合を強固となすこができ
る。従って、前記多層配線４の各有機樹脂絶縁層２はそ
の上面にＣＨＦ₃ 、ＣＦ₄、Ａｒ、Ｏ₂ 等のガスを用い
たリアクティブイオンエッチング処理をすること等によ
って粗し、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒ
ａ≦５μｍの粗面としておくことが好ましい。

【００２９】また前記有機樹脂絶縁層２はその各々の厚
みが１００μｍを越えると感光性ポリフェニレンエーテ
ル樹脂前駆体に露光、現像処理を施すことによってスル
ーホールとなる穴を形成する際、その穴を鮮明に形成す
るのが困難となって、有機樹脂絶縁層２に所定のスルー
ホール５を形成することができなくなる危険性を有し、
また５μｍ未満となると有機樹脂絶縁層２の上面に上下
に位置する有機樹脂絶縁層２の接合強度を上げるための
粗面加工を施す際、有機樹脂絶縁層２に不要な穴が形成
され上下に位置する薄膜配線導体３に不要な電気的短絡
を招来してしまう危険性がある。従って、前記有機樹脂
絶縁層２はその各々の厚みを５μｍ乃至１００μｍの範
囲としておくことが好ましい。

【００３０】更に前記多層配線４の各薄膜配線導体２は
その厚みが１μｍ未満となると各薄膜配線導体３の電気
抵抗が大きなものとなって各薄膜配線導体３に所定の電
気信号を伝達させることが困難なものとなり、また４０
μｍを越えると薄膜配線導体３を有機樹脂絶縁層２に被
着させる際に薄膜配線導体３の内部に応力が内在し、該
大きな内在応力によって薄膜配線導体３が有機樹脂絶縁
層２から剥離し易いもとなる。従って、前記多層配線４
の各薄膜配線導体２の厚みは１μｍ乃至４０μｍの範囲
としておくことが好ましい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の多層配線基板よれば、配線導体
を薄膜形成技術によって形成したことから配線の微細化
が可能となり、薄膜配線導体を極めて高密度に形成する
ことが可能となる。また本発明の多層配線基板によれ
ば、上下に位置する薄膜配線導体を電気的に絶縁分離さ
せる有機樹脂絶縁層が感光性ポリフェニレンエーテルで
形成されており、該感光性ポリフェニレンエーテルの比
誘電率は３（室温１ＭＨｚ）と低いことから薄膜配線導
体を伝播する電気信号の伝播速度を極めて速いものとな
すことができ、その結果、薄膜配線導体に高速駆動を行
う半導体素子を接続した際、薄膜配線導体を介して半導
体素子に高速で入出力信号を出し入れすることができ、
半導体素子を高速駆動させることが可能となる。

【００３２】更に本発明の多層配線基板によれば、有機
樹脂絶縁層を感光性のポリフェニレンエーテルで形成し
たことから各有機樹脂絶縁層はその前駆体に露光、現像
を施すことによってレジスト材を使用することなく、直
接、スルーホールを形成することができ、レジスト材を
不要して有機樹脂絶縁層にスルーホールを簡単に形成す
ることが可能で製品としての多層配線基板を安価となす
ことができる。

【００３３】また更に本発明の多層配線基板によれば、
積層される有機樹脂絶縁層の各々の上面を中心線平均粗
さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦５μｍとしておくと
積層される上下の有機樹脂絶縁層を極めて強固に接合さ
せることができ、その結果、多層配線基板としての機能
を長期間にわたり維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の一実施例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基板 ２・・・有機樹脂絶縁層 ３・・・薄膜配線導体 ４・・・多層配線 ５・・・スルーホール ６・・・溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体
   とを交互に積層するとともに上下に位置する薄膜配線導
   体を有機樹脂絶縁層に設けたスルーホールを介して電気
   的に接続して成る多層配線基板であって、前記有機樹脂
   絶縁層を感光性ポリフェニレンエーテル樹脂で形成した
   ことを特徴とする多層配線基板。
2. 【請求項２】前記積層された有機樹脂絶縁層の各々の厚
   みを５μｍ乃至１００μｍとしたことを特徴とする請求
   項１に記載の多層配線基板。
3. 【請求項３】前記積層された有機樹脂絶縁層の各々の上
   面が中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦５
   μｍであることを特徴とする請求項１に記載の多層配線
   基板。