JPH10150268A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボンディングパッドに半導体素子等を確実、強
固に電気的接続することができない。 【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導
体６を介して電気的に接続してなり、最上層の有機樹脂
絶縁層２ａ上面に、前記薄膜配線導体３と電気的に接続
し、外部の電子部品８が接続されるボンディングパッド
７を設けて成る多層配線基板であって、前記最上層の有
機樹脂絶縁層２ａの少なくともボンディングパッド７の
下部に位置する領域が１５０℃において直径１ｍｍφの
針を１０ｇｆで押圧したとき、針の侵入深さが１０μｍ
以下である。

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−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−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】なお、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−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。そこで、上記欠点を解消する
ために配線導体を従来周知の厚膜形成技術により形成す
るのに代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。

【０００６】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
等から成る基板の上面にスピンコート法及び熱硬化処理
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導体を介して
電気的に接続させた構造を有しており、最上層の有機樹
脂絶縁層の上面には前記薄膜配線導体と電気的に接続す
るボンディングパッドが形成されており、該ボンディン
グパッドに半導体素子等の能動部品や容量素子、抵抗器
等の受動部品の電極が熱圧着等により接合され、これに
よって薄膜配線導体に半導体素子等が電気的に接続され
るようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この有
機樹脂絶縁層と薄膜配線導体を交互に積層して成る多層
配線基板は、最上層の有機樹脂絶縁層の硬さが通常、１
５０℃において直径１ｍｍφの針を１０ｇｆで押圧した
とき、針の侵入深さが２０μｍ以上となる軟らかいもの
であるため、最上層の有機樹脂絶縁層上面に形成したボ
ンディングパッドに半導体素子等の能動部品や容量素
子、抵抗器等の受動部品の電極を熱圧着等により接続さ
せる際、最上層の有機樹脂絶縁層にへこみが発生して、
ボンディングパッドに半導体素子等の能動部品や容量素
子、抵抗器等の受動部品の電極を確実、強固に接続させ
ることができないという欠点を誘発した。

【０００８】本発明は上述の欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は配線導体を薄膜形成技術により形成し、
配線導体を高密度に形成するのを可能とするとともに薄
膜配線導体と電気的に導通しているボンディングパッド
に半導体素子や容量素子等の電極を確実、強固に接合さ
せ、半導体素子等の電子部品を薄膜配線導体に確実に電
気的接続することができる多層配線基板を提供すること
にある。

【０００９】

【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
たスルーホール導体を介して電気的に接続してなり、最
上層の有機樹脂絶縁層上面に、前記薄膜配線導体と電気
的に接続し、外部の電子部品が接続されるボンディング
パッドを設けて成る多層配線基板であって、前記最上層
の有機樹脂絶縁層の少なくともボンディングパッドの下
部に位置する領域が１５０℃において直径１ｍｍφの針
を１０ｇｆで押圧したとき、針の侵入深さが１０μｍ以
下である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
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。

【００１１】また本発明の多層配線基板よれば、最上層
の有機樹脂絶縁層の少なくともボンディングパッドの下
部に位置する領域を１５０℃において直径１ｍｍφの針
を１０ｇｆで押圧したとき、針の侵入深さが１０μｍ以
下となる硬さとしたことから、ボンディングパッドに半
導体素子等の能動部品や容量素子、抵抗器等の受動部品
の電極を熱圧着等により接合させる際、最上層の有機樹
脂絶縁層にへこみが形成されることはなく、その結果、
ボンディングパッドに半導体素子等の能動部品や容量素
子、抵抗器等の受動部品の電極が確実、強固に接合さ
れ、薄膜配線導体に半導体素子等が確実に電気的接続さ
れる。

【００１２】

【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。

【００１４】前記基板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
面に酸化アルミニウムや酸化珪素等の酸化物膜を有する
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、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ンダーロール法等を採
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１６００℃）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。

【００１５】また前記基板１はその上面に有機樹脂絶縁
層２と薄膜配線導体３とが交互に多層に積層されて形成
される多層配線部４が配設されており、該多層配線部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の電気的絶縁をはかる作用をなし、また薄膜配線
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】前記多層配線部４の有機樹脂絶縁層２は、
エポキシ樹脂、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、ふっ素樹脂等の有機樹脂から成
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８０〜２００℃
の熱で０．５〜３時間熱処理し、熱硬化させることによ
って形成される。

【００１７】更に前記多層配線部４の有機樹脂絶縁層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。

【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に従来周知のフォトリソグラフ
ィー技術を採用することによって所定の径に形成され
る。

【００１９】また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。

【００２０】前記各有機樹脂絶縁層２の上面及びスルー
ホール５の内壁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、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
フォトリソグラフィー技術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２及び
スルーホール導体６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】なお、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とが
できる。従って、前記多層配線部４の各有機樹脂絶縁層
２はその上面をエッチング加工等によって粗し、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〜１００
μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００２３】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未満であ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
被着させる際に薄膜配線導体３の内部に大きな応力が内
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から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の厚みは１μｍ〜４０μｍの
範囲としておくことが好ましい。

【００２４】前記有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体３と
を交互に多層に積層して形成される多層配線部４は更
に、最上層の有機樹脂絶縁層２ａの上面に薄膜配線導体
３と電気的に接続しているボンディングパッド７が配設
されている。

【００２５】前記ボンディングパッド７は、その上部に
半導体素子等の能動部品や容量素子、抵抗器等の受動部
品から成る電子部品８が熱圧着等により接合され、これ
によって半導体素子等の能動部品及び容量素子、抵抗器
等の受動部品が薄膜配線導体３に電気的に接続されるこ
ととなる。

【００２６】前記ボンディングパッド７は、薄膜配線導
体２と同じ金属材料、具体的には銅、ニッケル、金、ア
ルミニウム等の金属材料から成り、最上層の有機樹脂絶
縁層２ａ上に薄膜配線導体３を形成する際に同時に前記
薄膜配線導体３と電気的接続をもって形成される。

【００２７】また前記ボンディングパッド７が配設され
ている最上層の有機樹脂絶縁層２ａは、少なくともボン
ディングパッド７の下部に位置する領域が１５０℃にお
いて直径１ｍｍφの針を１０ｇｆで押圧したとき、針の
侵入深さが１０μｍ以下の硬いものになっており、これ
によってボンディングパッド７に半導体素子等の能動部
品や容量素子、抵抗器等の受動部品から成る電子部品８
を熱圧着等により接合させる際、最上層の有機樹脂絶縁
層２ａにへこみが形成されることはなく、その結果、ボ
ンディングパッド７に半導体素子等の能動部品や容量素
子、抵抗器等の受動部品の電子部品８が確実、強固に接
合され、薄膜配線導体３に半導体素子等が確実に電気的
に接続されることとなる。

【００２８】前記最上層の有機樹脂絶縁層２ａのボンデ
ィングパッド７の下部に位置する領域を１５０℃におい
て直径１ｍｍφの針を１０ｇｆで押圧したとき、針の侵
入深さが１０μｍ以下の硬いものとするには最上層の有
機樹脂絶縁層２ａに１５０〜３５０℃の若干高い温度を
５〜６０分印加することによって行われる。

【００２９】なお、前記最上層の有機樹脂絶縁層２ａは
そのボンディングパッド７の下部に位置する領域が１５
０℃において直径１ｍｍφの針を１０ｇｆで押圧したと
き、針の侵入深さが１０μｍ以上となるとボンディング
パッド７に半導体素子や容量素子等の電子部品８を熱圧
着等で接合させる際、最上層の有機樹脂絶縁層２ａにへ
こみが発生して、ボンディングパッド７に半導体素子等
の能動部品や容量素子、抵抗器等の受動部品の電子部品
８を確実、強固に接合させることができなくなる。従っ
て、前記最上層の有機樹脂絶縁層２ａはそのボンディン
グパッド７の下部に位置する領域は１５０℃において直
径１ｍｍφの針を１０ｇｆで押圧したとき、針の侵入深
さが１０μｍ以下の硬いものに特定される。

【００３０】かくして本発明の多層配線基板によれば、
最上層の有機樹脂絶縁層２ａ表面に設けたボンディング
パッド７に半導体素子等の能動部品や容量素子、抵抗器
等の受動部品から成る電子部品８を熱圧着等により接合
させ、薄膜配線導体３に電子部品を電気的に接続させる
ことによって半導体装置や混成集積回路装置となり、薄
膜配線導体３の一部を外部電気回路に接続させれば前記
半導体素子や容量素子等は外部電気回路に電気的に接続
されることとなる。

【００３１】なお、本発明は上述の実施例に限定される
もではなく、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
は基板１の上面のみに複数の有機樹脂絶縁層２と薄膜配
線導体３とを交互に多層に積層して形成される多層配線
部４を配設したが、該多層配線部４を基板１の下側のみ
に設けても、上下の両面に設けてもよい。

【００３２】

【発明の効果】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。

【００３３】また本発明の多層配線基板によれば、最上
層の有機樹脂絶縁層の少なくともボンディングパッドの
下部に位置する領域を１５０℃において直径１ｍｍφの
針を１０ｇｆで押圧したとき、針の侵入深さが１０μｍ
以下となる硬さとしたことから、ボンディングパッドに
半導体素子等の能動部品や容量素子、抵抗器等の受動部
品の電極を熱圧着等により接合させる際、最上層の有機
樹脂絶縁層にへこみが形成されることはなく、その結
果、ボンディングパッドに半導体素子等の能動部品や容
量素子、抵抗器等の受動部品の電極が確実、強固に接合
され、薄膜配線導体に半導体素子等が確実に電気的接続
される。

【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・・・基板 ２・・・有機樹脂絶縁層 ２ａ・・最上層の有機樹脂絶縁層 ３・・・薄膜配線導体 ４・・・多層配線部 ６・・・スルーホール導体 ７・・・ボンディングパッド ８・・・電子部品

Claims (1)

【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導体を介して
   電気的に接続してなり、最上層の有機樹脂絶縁層上面
   に、前記薄膜配線導体と電気的に接続し、外部の電子部
   品が接続されるボンディングパッドを設けて成る多層配
   線基板であって、前記最上層の有機樹脂絶縁層の少なく
   ともボンディングパッドの下部に位置する領域が１５０
   ℃において直径１ｍｍφの針を１０ｇｆで押圧したと
   き、針の侵入深さが１０μｍ以下であることを特徴とす
   る多層配線基板。