JPH09283938A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外力印加によって有機樹脂絶縁層が絶縁基板よ
り剥離する。 【解決手段】絶縁基板１上に、有機樹脂絶縁層２と薄膜
配線導体３とを交互に多層に配設して成る多層配線基板
であって、前記絶縁基板１の有機樹脂絶縁層２が接触す
る面で、該有機樹脂絶縁層２の外周領域に、有機樹脂絶
縁層２の一部が充填された溝６を設けた。

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、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ホ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
を交互に多層に配設させるとともに、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
して電気的に接続させた構造を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の多層配線基板においては、絶縁基板を構成するセラ
ミック基板やガラスエポキシ基板の熱膨張係数が各々約
７×１０^-6／℃、１７×１０^-6／℃であるのに対し、エ
ポキシ樹脂等から成る有機樹脂絶縁層の熱膨張係数が約
５０×１０^-6／℃であり大きく相異すること、及び絶縁
基板に有機樹脂絶縁層が広い面積で接合していること等
から絶縁基板上に有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体とを交
互に多層に配設して多層配線基板となす際、絶縁基板と
有機樹脂絶縁層との間に両者の熱膨張係数の相異に起因
する大きな応力が発生するとともに該応力が絶縁基板と
有機樹脂絶縁層の接合界面に、有機樹脂絶縁層の最外周
部を最大として内在したものとなっている。そのためこ
の多層配線基板では、薄膜配線導体に半導体素子やコン
デンサ、抵抗体等の電子部品を接続する際、或いは薄膜
配線導体を他の外部の電気回路に電気的に接続する際等
において絶縁基板や有機樹脂絶縁層に外力が印加される
と該外力が前記絶縁基板と有機樹脂絶縁層との接合界面
に内在している応力と相俟って極めて大きな力となり、
有機樹脂絶縁層が絶縁基板より大きく剥離して多層配線
基板としての機能が喪失するという欠点を有していた。
特にこの有機樹脂絶縁層の絶縁基板からの剥離は、絶縁
基板と有機樹脂絶縁層の接合界面に内在している応力が
有機樹脂絶縁層の最外周部で最大であることから有機樹
脂絶縁層の最外周部においてまず発生し、それが絶縁基
板と有機樹脂絶縁層の接合が平面的であることから助長
されて短時間に大きな剥離となってしまう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は絶縁基板上に、
有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体とを交互に多層に配設し
て成る多層配線基板であって、前記絶縁基板の有機樹脂
絶縁層が接触する面で、該有機樹脂絶縁層の外周領域
に、有機樹脂絶縁層の一部が充填された溝を設けたこと
を特徴とするものである。

【００１０】本発明の多層配線基板によれば、絶縁基板
の有機樹脂絶縁層が接触する面で、該有機樹脂絶縁層の
外周領域に、有機樹脂絶縁層の一部が充填された溝を設
け、絶縁基板と有機樹脂絶縁層の接合界面に内在する応
力が最大の有機樹脂絶縁層の外周部領域における絶縁基
板と有機樹脂絶縁層の接合を広面積として補強するとと
もに有機樹脂絶縁層と絶縁基板との間に作用する有機樹
脂絶縁層を剥離させる力の方向を大きく変えて分散され
るようになしたことから絶縁基板や有機樹脂絶縁層に外
力が印加され、該外力が絶縁基板と有機樹脂絶縁層の接
合界面に内在している応力と相俟って大きな力になった
としても有機樹脂絶縁層は絶縁基板より剥離することは
ない。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】前記多層配線４の有機樹脂絶縁層２は、エ
ポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドポリアジ
ド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ふっ素樹脂等の
樹脂から成り、例えば、エポキシ樹脂からなる場合、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ
樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等にアミン系
硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等の
硬化剤を添加混合してペースト状のエポキシ樹脂前駆体
を得るとともに該エポキシ樹脂前駆体を絶縁基板１の上
部にスピンコート法により被着させ、しかる後、これを
８０℃乃至２００℃の熱で０．５乃至３時間熱処理し、
熱硬化させることによって形成される。

【００１７】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。

【００１８】前記有機樹脂絶縁層２に設けるスルーホー
ル５は有機樹脂絶縁層２に従来周知のエッチング加工を
施すことによって形成される。

【００１９】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。

【００２０】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メッキ浴を用
いて厚さ１μｍ乃至４μｍ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。

【００２１】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
の上面をエッチング加工法等によって粗し、中心線平均
粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦５μｍの粗面とし
ておくことが好ましい。

【００２２】また前記有機樹脂絶縁層２はその各々の厚
みが１００μｍを越えると有機樹脂絶縁層２にエッチン
グ加工法を採用することによってスルーホール５を形成
する際、エッチング加工時間が長くなってスルーホール
５を所望する鮮明な形状に形成するのが困難となり、ま
た５μｍｍ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。

【００２３】更に前記多層配線４の各薄膜配線導体３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の内部に大きな応力が内在
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から剥離し易いものとなる。従って、前記多
層配線４の各薄膜配線導体３の厚みは１μｍ乃至４０μ
ｍの範囲としておくことが好ましい。

【００２４】また一方、前記多層配線４が上面に配設さ
れている絶縁基板１はその上面の有機樹脂絶縁層２が接
触する面で、該有機樹脂絶縁層２の外周領域に、有機樹
脂絶縁層２の一部が充填されているＶ字型の溝６が形成
されている。

【００２５】前記溝６は絶縁基板１と有機樹脂絶縁層２
の接合を広面積として補強するとともに絶縁基板１と有
機樹脂絶縁層２との間に作用する有機樹脂絶縁層２を剥
離させる力の方向を大きく変えて分散させる作用を為
し、これによって薄膜配線導体３に半導体素子やコンデ
ンサ、抵抗体等の電子部品を接続する際、或いは薄膜配
線導体２を他の外部の電気回路に電気的に接続する際等
において絶縁基板１や有機樹脂絶縁層２に外力が印加さ
れ、該外力が絶縁基板１と有機樹脂絶縁層２の接合界面
に内在している応力と相俟って大きな力になったとして
も有機樹脂絶縁層２は絶縁基板１より剥離することはな
い。特に有機樹脂絶縁層２の絶縁基板１からの剥離は、
絶縁基板１と有機樹脂絶縁層２の接合界面に内在してい
る応力が有機樹脂絶縁層２の最外周部で最大であること
から有機樹脂絶縁層２の最外周部においてまず発生し、
それが絶縁基板１と有機樹脂絶縁層２の接合が平面的で
あることから助長されて短時間に大きな剥離となってし
まうが、有機樹脂絶縁層２の外周領域が位置する絶縁基
板１の上面に溝６を形成し、絶縁基板１と有機樹脂絶縁
層２との接合を広面積で、且つ３次元的としたことから
有機樹脂絶縁層２の絶縁基板１からの剥離は極めて有効
に阻止され、その結果、多層配線４は絶縁基板１上に強
固に接合され、多層配線基板として長期間の使用に供す
ることが可能となる。

【００２６】尚、前記溝６は、例えば絶縁基板１の上面
の一部を研削機によりＶ字型に切除することによって形
成され、その形状はＶ字型に限定されるものではなく、
四角形状であっても、半円形状であっても台形形状であ
ってもよい。

【００２７】また前記溝６はその深さが０．１ｍｍ未満
であると絶縁基板１と有機樹脂絶縁層２の接合面積がさ
ほど広くならず、また有機樹脂絶縁層２と絶縁基板１の
間に作用する有機樹脂絶縁層２を剥離させる力の方向を
大きく変えて分散させることが有効にできず、その結
果、絶縁基板１と有機樹脂絶縁層２との間に発生する剥
離を完全に阻止するのが困難となる。従って、前記絶縁
基板１の上面に設ける溝６はその深さを０．１ｍｍ以上
としておくことが好ましい。

【００２８】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、絶縁基
板の有機樹脂絶縁層が接触する面で、該有機樹脂絶縁層
の外周領域に、有機樹脂絶縁層の一部が充填された溝を
設け、絶縁基板と有機樹脂絶縁層の接合界面に内在する
応力が最大の有機樹脂絶縁層の外周部領域における絶縁
基板と有機樹脂絶縁層の接合を広面積として補強すると
ともに有機樹脂絶縁層と絶縁基板との間に作用する有機
樹脂絶縁層を剥離させる力の方向を大きく変えて分散さ
れるようになしたことから絶縁基板や有機樹脂絶縁層に
外力が印加され、該外力が絶縁基板と有機樹脂絶縁層の
接合界面に内在している応力と相俟って大きな力になっ
たとしても有機樹脂絶縁層は絶縁基板より剥離すること
はない。

【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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上に、有機樹脂絶縁層と薄膜配線
   導体とを交互に多層に配設して成る多層配線基板であっ
   て、前記絶縁基板の有機樹脂絶縁層が接触する面で、該
   有機樹脂絶縁層の外周領域に、有機樹脂絶縁層の一部が
   充填された溝を設けたことを特徴とする多層配線基板。
2. 【請求項２】前記絶縁基板に設けた溝の深さが０．１ｍ
   ｍ以上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。