JPH09312479A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体との間に剥離が
発生する。 【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とを交互に積層するとともに上下に位置する
薄膜配線導体３を各有機樹脂絶縁層２に設けたスルーホ
ール５の内壁に被着させたスルーホール導体６を介して
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は酸化物フィラーを含有し、且つ該酸化物フィラー
が有機樹脂絶縁層２の薄膜配線導体３と接触する領域の
面にその平面積に対して２乃至７５％の平面積で露出し
ている。

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Ｍｎ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スが使用される。

【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ス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
ラスエポキシ樹脂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
脂から成る有機樹脂絶縁層と、銅やアルミニウム等の金
属を無電解めっき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
ールの内壁に被着させたスルーホール導体を介して電気
的に接続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、各有機
樹脂絶縁層に形成されているスルーホールがフォトリソ
グラフィー技術を採用することによって、具体的にはま
ず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、最後に前記レジス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形成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この多
層配線基板は、有機樹脂絶縁層を形成するエポキシ樹脂
と薄膜配線導体を形成する銅やアルミニウム等の金属と
の密着性が悪く、有機樹脂絶縁層や薄膜配線導体に外力
が印加されると該外力によって有機樹脂絶縁層と薄膜配
線導体間に剥離が容易に発生してしまうという欠点を誘
発した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の欠点に鑑
み案出されたもので、その目的は有機樹脂絶縁層と薄膜
配線導体とを強固に接合させた多層配線基板を提供する
ことにある。

【００１１】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積層するとともに上下に位置
する薄膜配線導体を各有機樹脂絶縁層に設けたスルーホ
ールの内壁に被着させたスルーホール導体を介して接続
して成る多層配線基板であって、前記有機樹脂絶縁層は
酸化物フィラーを含有し、且つ該酸化物フィラーが有機
樹脂絶縁層の薄膜配線導体と接触する領域の面にその平
面積に対して２乃至７５％の平面積で露出していること
を特徴とするものである。

【００１２】また本発明は、前記有機樹脂絶縁層に含有
されている酸化物フィラーは有機樹脂絶縁層の表面より
突出する高さが薄膜配線導体の厚みの１／２以下である
ことを特徴とするものである。

【００１３】本発明の多層配線基板よれば、有機樹脂絶
縁層に含有させた金属材と接合性の良い酸化物フィラー
が有機樹脂絶縁層の薄膜配線導体と接触する領域の面に
その平面積に対して２乃至７５％の平面積で露出してい
ることから薄膜配線導体は酸化物フィラーが含有されて
いる有機樹脂絶縁層に強固に接合し、有機樹脂絶縁層や
薄膜配線導体に外力が印加されても該外力によって有機
樹脂絶縁層と薄膜配線導体との間に剥離が発生すること
はない。

【００１４】また本発明の多層配線基板よれば、有機樹
脂絶縁層に含有されている酸化物フィラーの有機樹脂絶
縁層表面よりの突出高さが薄膜配線導体の厚みの１／２
以下であると酸化物フィラーが薄膜配線導体に不要に食
い込んで薄膜配線導体の電気抵抗値を高いものになすこ
とはなく、これによって薄膜配線導体の電気抵抗を所定
の低抵抗となすことができる。

【００１５】更に本発明の多層配線基板よれば、絶縁基
板上に薄膜形成技術によって配線を形成したことから配
線の微細化が可能となり、配線を極めて高密度に形成す
ることが可能となる。

【００１６】

【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。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。

【００１７】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。

【００１８】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
ガラス繊維を織る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、シリカ、カルシア、マグネシア
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１６
００℃）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、またガラスエ
ポキシ樹脂から成る場合は、例えばガラス繊維を織り込
んだ布にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させるとともに該
エポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることに
よって製作される。

【００１９】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。

【００２０】前記多層配線４の有機樹脂絶縁層２はエポ
キシ樹脂から成り、例えば、エポキシ樹脂から成る場
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、
これを約８０℃〜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。

【００２１】また前記有機樹脂絶縁層２はその内部に酸
化アルミニウム等の酸化物フィラーが含有されており、
且つ該酸化物フィラーが有機樹脂絶縁層２の後述する薄
膜配線導体３と接触する領域の面にその平面積に対して
２乃至７５％の平面積で露出している。この有機樹脂絶
縁層２に含有される酸化アルミニウム等から成る酸化物
フィラーは薄膜配線導体３を形成する金属材と接合性が
良いことから有機樹脂絶縁層２の表面で薄膜配線導体３
と接触する領域の面にその平面積に対して２乃至７５％
の平面積で露出させておくと薄膜配線導体３を有機樹脂
絶縁層２に強固に接合させることができ、その結果、有
機樹脂絶縁層２や薄膜配線導体３に外力が印加されても
該外力によって有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体３との
間に剥離が発生することはない。

【００２２】尚、前記有機樹脂絶縁層２の内部に含有さ
れる酸化物フィラーは有機樹脂絶縁層２の薄膜配線導体
３と接触する領域の面にその平面積に対して２％未満の
平面積で露出していても有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導
体３とを強固に接合させることができず、また７５％を
越えると酸化物フィラーの有機樹脂絶縁層２に対する接
合が弱くなって、酸化物フィラーが有機樹脂絶縁層２よ
り剥離してしまう。従って、前記有機樹脂絶縁層２の内
部に含有される酸化物フィラーは有機樹脂絶縁層２の薄
膜配線導体３と接触する領域の面にその平面積に対して
２乃至７５％の平面積で露出していることに特定され
る。

【００２３】更に前記有機樹脂絶縁層２に含有されてい
る酸化物フィラーは、有機樹脂絶縁層２の表面より薄膜
配線導体３の厚みに対して１／２以上の高さに突出する
と酸化物フィラーが薄膜配線導体３に不要に食い込んで
薄膜配線導体３の電気抵抗値を高いものとなしてしま
う。従って、前記有機樹脂絶縁層２に含有されている酸
化物フィラーは薄膜配線導体３の電気抵抗を所定の低抵
抗となすためには有機樹脂絶縁層２の表面からの突出高
さを薄膜配線導体３の厚みに対し１／２以下としておく
ことが好ましい。

【００２４】前記前記酸化物フィラーは絶縁基板１の上
面にペースト状のエポキシ樹脂前駆体をスピンコート法
により被着させる際にエポキシ樹脂前駆体中に事前に酸
化アルミニウム質焼結体等の酸化物粉末を混入させてお
くことによって有機樹脂絶縁層２中に含有される。

【００２５】また前記酸化物フィラーとしては粒径が
０．１μｍφ乃至１０μｍφの酸化アルミニウム粉末、
酸化マグネシウム粉末、酸化珪素粉末、酸化カルシウム
粉末等が好適に使用され、有機樹脂絶縁層２の全量に対
し、２重量％以上含有させれば該酸化物フィラーは有機
樹脂絶縁層２の薄膜配線導体３と接触する領域の面にそ
の平面積に対して２乃至７５％の平面積で露出すること
となる。

【００２６】前記多層配線４の有機樹脂絶縁層２は更に
その各々の所定位置に最小径が有機樹脂絶縁層２の厚み
に対して約１．５倍程度のスルーホール５が形成されて
おり、該スルーホール５は後述する有機樹脂絶縁層２を
介して上下に位置する薄膜配線導体３の各々を電気的に
接続するスルーホール導体６を形成するための形成孔と
して作用する。

【００２７】前記有機樹脂絶縁層２に設けるスルーホー
ル５は例えば、フォトリソグラフィー技術、具体的には
有機樹脂絶縁層２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２を除去して、有機樹脂絶縁層２に穴（スルーホー
ル）を形成し、最後に前記レジスト材を有機樹脂絶縁層
２上より剥離させ除去することによって行われる。

【００２８】前記各有機樹脂絶縁層２の上面には所定パ
ターンの薄膜配線導体３が、更に各有機樹脂絶縁層２に
設けたスルーホール５の内壁にはスルーホール導体６が
各々配設されており、スルーホール導体６によって間に
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の各々が電気的に接続されるようになっている。

【００２９】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及びスルーホー
ル導体６は銅、ニッケル、金、アルミニウム等の金属材
料を無電解めっき法や蒸着法、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／リットルからな
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間及び各有機樹脂絶縁層２のスルーホール５
内壁に配設される。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り、また同時に有機樹脂絶縁層２
はその表面に金属材と接合性の良い酸化物フィラーが露
出していることから薄膜配線導体３が極めて強固に接合
することとなる。

【００３０】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の厚みが１００μｍを越えると有機樹
脂絶縁層２にフォトリソグラフィー技術を採用すること
によってスルーホール５を形成する際、エッチングの加
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。また前記多層配線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４０μｍ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、薄膜配線導体３内に大きな応力が内在し、該内在
応力によって薄膜配線導体３が有機樹脂絶縁層２より剥
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２の厚みを１μｍ乃至４０μｍの範囲としてお
くことが好ましい。

【００３１】かくして本発明の多層配線基板によれば、
多層配線４の薄膜配線導体３に半導体素子等の電極と外
部電気回路とを接続すれば半導体素子等の電極は薄膜配
線導体３を介して外部電気回路に電気的に接続されるこ
ととなり、薄膜配線導体３を介して外部電気回路から半
導体素子に電気信号を伝達供給すれば半導体素子は所定
の駆動を行うこととなる。

【００３２】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明の多層配線基板よれば、有機樹脂
絶縁層に含有させた金属材と接合性の良い酸化物フィラ
ーが有機樹脂絶縁層の薄膜配線導体と接触する領域の面
にその平面積に対して２乃至７５％の平面積で露出して
いることから薄膜配線導体は酸化物フィラーが含有され
ている有機樹脂絶縁層に強固に接合し、有機樹脂絶縁層
や薄膜配線導体に外力が印加されても該外力によって有
機樹脂絶縁層と薄膜配線導体との間に剥離が発生するこ
とはない。

【００３４】また本発明の多層配線基板よれば、有機樹
脂絶縁層に含有されている酸化物フィラーの有機樹脂絶
縁層表面よりの突出高さが薄膜配線導体の厚みの１／２
以下であると酸化物フィラーが薄膜配線導体に不要に食
い込んで薄膜配線導体の電気抵抗値を高いものになすこ
とはなく、これによって薄膜配線導体の電気抵抗を所定
の低抵抗となすことができる。

【００３５】更に本発明の多層配線基板よれば、絶縁基
板上に薄膜形成技術によって配線を形成したことから配
線の微細化が可能となり、配線を極めて高密度に形成す
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・・・スルーホール導体

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
   導体とを交互に積層するとともに上下に位置する薄膜配
   線導体を各有機樹脂絶縁層に設けたスルーホールの内壁
   に被着させたスルーホール導体を介して接続して成る多
   層配線基板であって、前記有機樹脂絶縁層は酸化物フィ
   ラーを含有し、且つ該酸化物フィラーが有機樹脂絶縁層
   の薄膜配線導体と接触する領域の面にその平面積に対し
   て２乃至７５％の平面積で露出していることを特徴とす
   る多層配線基板。
2. 【請求項２】前記有機樹脂絶縁層に含有されている酸化
   物フィラーは有機樹脂絶縁層の表面より突出する高さが
   薄膜配線導体の厚みの１／２以下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。