JPH1013030A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁基板の貫通孔内壁に被着させた導電層と有
機樹脂充填体との間に発生する剥離に起因して薄膜配線
導体に断線等が生じる。 【解決手段】上下両主面に貫通する貫通孔５を有する絶
縁基板１と、該絶縁基板１の上面から貫通孔５内壁を経
て下面に導出する導電層６と、前記貫通孔６の内部に充
填された有機樹脂充填体７と、前記絶縁基板１の少なく
とも一主面上に被着され、有機樹脂絶縁層２と薄膜配線
導体３とを交互に配設するとともに薄膜配線導体３の一
部が前記導電層６に電気的に接続されている多層配線部
４とから成る多層配線基板であって、前記導電層６のう
ち少なくとも絶縁基板１の貫通孔５内壁の領域をニッケ
ルを主成分とする金属で形成した。

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、上下両主面に貫通
する貫通孔を形成した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と、該絶縁基板の上面から貫通孔
内壁を経て下面に導出する銅から成る導電層と、前記貫
通孔の内部に充填されたエポキシ樹脂等の有機樹脂材料
から成る有機樹脂充填体と、前記絶縁基板の少なくとも
一主面上に被着され、エポキシ樹脂等の有機樹脂材料か
ら成る有機樹脂絶縁層と銅から成る薄膜配線導体とを交
互に配設するとともに薄膜配線導体の一部が前記導電層
に電気的に接続されている多層配線部とから構成されて
おり、導電層を介して多層配線部の薄膜配線導体を外部
電気回路に電気的に接続したり、絶縁基板の上下両主面
に被着形成される多層配線部の薄膜配線導体同士を電気
的に接続するようになっている。

【０００８】尚、前記多層配線基板は貫通孔を有する絶
縁基板の上面、貫通孔内壁及び下面に無電解めっき法よ
り銅を被着させ、これをフオトリソグラフィー技術によ
り所定パターンに加工して絶縁基板の上面から貫通孔内
壁を経て下面に導出する導電層を被着させ、次に前記貫
通孔の内部にエポキシ樹脂の前駆体を充填するとともに
これを熱硬化させて有機樹脂充填体となし、しかる後、
前記絶縁基板の上面及び／又は下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多層に配設して製作されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この多
層配線基板においては、絶縁基板の貫通孔内壁に被着さ
れている導電層が銅で、貫通孔の内部に充填されている
有機樹脂充填体がエポキシ樹脂で形成されており、銅と
エポキシ樹脂とは接合性が悪い。そのため貫通孔内部に
有機樹脂充填体を充填した絶縁基板に外力が印加される
と該外力によって導電層と有機樹脂充填体との間に剥離
が発生するとともに有機樹脂充填体の位置にズレが生じ
て絶縁基板の両主面の貫通孔部に凹凸ができてしまい、
この凹凸を有する絶縁基板の上面及び／又は下面に有機
樹脂絶縁層と薄膜配線導体とから成る多層配線部を形成
すると有機樹脂絶縁層の平坦化が前記凹凸により阻害さ
れ、段差が形成されて薄膜配線導体に断線を招来させる
という欠点を有していた。

【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、その目的は絶縁基板の貫通孔内壁
に形成される導電層と有機樹脂充填体との接合強度を強
くし、有機樹脂充填体の位置ズレを阻止することによっ
て薄膜配線導体に断線が発生するのを有効に防止するよ
うになした多層配線基板を提供することにある。

【００１１】本発明は、上下両主面に貫通する貫通孔を
有する絶縁基板と、該絶縁基板の上面から貫通孔内壁を
経て下面に導出する導電層と、前記貫通孔の内部に充填
された有機樹脂充填体と、前記絶縁基板の少なくとも一
主面上に被着され、有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体とを
交互に配設するとともに薄膜配線導体の一部が前記導電
層に電気的に接続されている多層配線部とから成る多層
配線基板であって、前記導電層のうち少なくとも絶縁基
板の貫通孔内壁の領域をニッケルを主成分とする金属で
形成したことを特徴とするものである。

【００１２】本発明の多層配線基板によれば、絶縁基板
の上面から貫通孔内壁を経て下面に導出する導電層のう
ち少なくとも絶縁基板の貫通孔内壁の領域を有機樹脂と
接合性の良いニッケルを主成分とする金属で形成したこ
とから導電層と貫通孔の内部に充填される有機樹脂充填
体との接合強度が強くなり、その結果、絶縁基板に外力
が印加されても該外力によって導電層と有機樹脂充填体
との間に剥離が発生し、有機樹脂充填体の位置にズレを
生じることはなく、これによって絶縁基板の上面及び／
又は下面に有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体とから成る多
層配線部を形成した場合、有機樹脂絶縁層はその平坦化
が維持され、同時に各有機樹脂絶縁層上に形成される薄
膜配線導体も断線等を発生することが有効に防止され
る。

【００１３】また本発明の多層配線基板によれば、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。

【００１４】

【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。

【００１５】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部４が配設さ
れており、該多層配線部４を支持する支持部材として作
用する。

【００１６】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。

【００１７】また前記絶縁基板１には上下両主面に貫通
する孔径が例えば、直径が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの貫
通孔５が形成されており、該貫通孔５の内壁には両端が
絶縁基板１の上下両面に導出する導電層６が被着されて
いる。

【００１８】前記貫通孔５は後述する絶縁基板１の上面
に形成される多層配線部４の薄膜配線導体３と外部電気
回路とを電気的に接続する、或いは絶縁基板１の上下両
主面に多層配線部４を配設した場合には両主面の多層配
線部４の薄膜配線導体３同士を電気的に接続する導電層
６を形成するための形成孔として作用し、絶縁基板１に
ドリル孔あけ加工法を施すことによって絶縁基板１の所
定位置、所定形状に形成される。

【００１９】更に前記貫通孔５の内壁及び絶縁基板１の
上下両面には導電層６が被着形成されており、該導電層
６はニッケルを主成分とする金属から成り、例えば、貫
通孔５を有する絶縁基板１を硫酸ニッケル４０グラム／
リットル、クエン酸ナトリウム２４グラム／リットル、
酢酸ナトリウム１４グラム／リットル、次亜リン酸ナト
リウム２０グラム／リットル、塩化アンモニウム５グラ
ム／リットルから成る無電解めっき浴を用いて厚さ１μ
ｍ乃至４０μｍのニッケル層を被着させ、しかる後、前
記ニッケル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貫通孔５の内壁に両端を絶縁基板
１の上下両面に導出させた状態で被着形成される。

【００２０】前記導電層６は絶縁基板１の主面に配設さ
れる多層配線部４の薄膜配線導体３を外部電気回路に電
気的に接続したり、絶縁基板１の上下両主面に配設され
る各々の多層配線部４の薄膜配線導体３同士を電気的に
接続する作用をなす。

【００２１】また前記導電層６はその少なくとも貫通孔
５の内壁に被着されている領域が有機樹脂と接合性の良
いニッケルを主成分とする金属で形成されていることか
ら貫通孔５の内部に後述する有機樹脂充填体７を充填し
た場合、導電層６と有機樹脂充填体７との接合強度が強
くなり、外力が印加されても導電層６と有機樹脂充填体
７との間に剥離が発生することはなく、貫通孔５の所定
位置に有機樹脂充填体７を確実に固定させることが可能
となる。

【００２２】更に前記絶縁基板１に形成した貫通孔５は
またその内部にエポキシ樹脂から成る有機樹脂充填体７
が充填されており、該有機樹脂充填体７によって貫通孔
５が完全に埋められ、同時に有機樹脂充填体７の両端面
が絶縁基板１の上下両主面に被着させた導電層６の面と
同一平面となっている。

【００２３】前記有機樹脂充填体７は絶縁基板１の貫通
孔５内にエポキシ樹脂の前駆体を充填し、しかる後、こ
れに８０℃〜２００℃の温度を０．５〜３時間印加し、
完全に熱硬化させることによって絶縁基体１の貫通孔５
内に充填される。この場合、有機樹脂充填体７は絶縁基
体１の貫通孔５内壁に被着されている導電層６が有機樹
脂に対し接合性の良いニッケルを主成分とする金属で形
成されていることから導電層６と有機樹脂充填体７とは
強固に接合し、その結果、有機樹脂充填体７等に外力が
印加されても該有機樹脂充填体７が貫通孔５の内壁に被
着させた導電層６より剥離が発生することはなく、これ
によって有機樹脂充填体７を貫通孔５の所定位置に確
実、強固に固定させることが可能となる。

【００２４】また更に前記絶縁基板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
れた多層配線部４が形成されており、且つ該薄膜配線導
体３の一部は導電層６と電気的に接続されている。

【００２５】前記多層配線部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。

【００２６】前記多層配線部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。

【００２７】また前記有機樹脂絶縁層２はその各々の所
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８が形成されており、該ス
ルーホール８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９を形成するための形成孔として作用す
る。

【００２８】前記有機樹脂絶縁層２に設けるスルーホー
ル８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。

【００２９】更に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、また各有機樹脂絶縁層
２に設けたスルーホール８の内壁にはスルーホール導体
９が各々配設されており、スルーホール導体９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。

【００３０】前記各有機樹脂絶縁層２の上面及びスルー
ホール８内に配設される薄膜配線導体３及びスルーホー
ル導体９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８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８
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る。

【００３１】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部４は
絶縁基板１に設けた貫通孔５が有機樹脂充填体７で完全
に埋められ、且つ該有機樹脂充填体７が貫通孔５の内壁
に被着されている導電層６に強固に接合していることか
ら有機樹脂充填体７に位置ズレが発生して絶縁基板１の
主面に凹凸を形成することがなく、これによって有機樹
脂絶縁層２の平坦化が維持され、各有機樹脂絶縁層２上
に形成される薄膜配線導体３に断線等が発生するのを有
効に防止することが可能となる。

【００３２】また前記多層配線部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８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８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。

【００３３】更に前記多層配線部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４
０μｍ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
部４の各薄膜配線導体３の厚みを１μｍ乃至４０μｍの
範囲としておくことが好ましい。

【００３４】また更に前記薄膜配線導体３はその表面が
中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦５μ
ｍ、表面の２．５ｍｍの長さにおける凹凸の高さ（Ｐ
ｃ）のカウント値を０．０１μｍ≦Ｐｃ≦０．１μｍが
３００００個以上、０．１μｍ≦Ｐｃ≦１μｍが３００
０個乃至１００００個、１μｍ≦Ｐｃ≦１０μｍが５０
０個以下となるように粗しておくと有機樹脂絶縁層２と
薄膜配線導体３とはその接合面積が極めて広いものとな
り、その結果、有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体３との
密着性が著しく向上し、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
く、両者の接合を極めて強固となすことができる。従っ
て、前記薄膜配線導体３はその表面が中心線平均粗さ
（Ｒａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦５μｍ、表面の２．５
ｍｍの長さにおける凹凸の高さ（Ｐｃ）のカウント値を
０．０１μｍ≦Ｐｃ≦０．１μｍが３００００個以上、
０．１μｍ≦Ｐｃ≦１μｍが３０００個乃至１００００
個、１μｍ≦Ｐｃ≦１０μｍが５００個以下となるよう
に粗しておくことが好ましい。

【００３５】かくして本発明の多層配線基板によれば、
絶縁基板１の下面に被着されている導電層６を外部電気
回路に接続すれば絶縁基板１の上面に形成されている多
層配線部４の各薄膜配線導体３を外部電気回路に電気的
に接続されることとなる。

【００３６】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り、例えば、上述の実施例において
は絶縁基板１の上面のみに有機樹脂絶縁層２と薄膜配線
導体３とから成る多層配線部４を設けたが、多層配線部
４を絶縁基板１の下面側のみに設けても、上下の両主面
に設けてもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、絶縁基
板の上面から貫通孔内壁を経て下面に導出する導電層の
うち少なくとも絶縁基板の貫通孔内壁の領域を有機樹脂
と接合性の良いニッケルを主成分とする金属で形成した
ことから導電層と貫通孔の内部に充填される有機樹脂充
填体との接合強度が強くなり、その結果、絶縁基板に外
力が印加されても該外力によって導電層と有機樹脂充填
体との間に剥離が発生し、有機樹脂充填体の位置にズレ
を生じることはなく、これによって絶縁基板の上面及び
／又は下面に有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体とから成る
多層配線部を形成した場合、有機樹脂絶縁層はその平坦
化が維持され、同時に各有機樹脂絶縁層上に形成される
薄膜配線導体も断線等を発生することが有効に防止され
る。

【００３８】また本発明の多層配線基板によれば、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・・・多層配線部 ５・・・貫通孔 ６・・・導電層 ７・・・有機樹脂充填体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下両主面に貫通する貫通孔を有する絶縁
   基板と、該絶縁基板の上面から貫通孔内壁を経て下面に
   導出する導電層と、前記貫通孔の内部に充填された有機
   樹脂充填体と、前記絶縁基板の少なくとも一主面上に被
   着され、有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体とを交互に配設
   するとともに薄膜配線導体の一部が前記導電層に電気的
   に接続されている多層配線部とから成る多層配線基板で
   あって、前記導電層のうち少なくとも絶縁基板の貫通孔
   内壁の領域をニッケルを主成分とする金属で形成したこ
   とを特徴とする多層配線基板。