JPH10322019A - 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層との間に剥離
が発生してしまう。 【解決手段】基板１上に、有機樹脂絶縁層２と薄膜配線
導体層３とを交互に積層するとともに上下に位置する薄
膜配線導体層３を各有機樹脂絶縁層２に設けたスルーホ
ール８の内壁に被着させたスルーホール導体９を介して
接続してなる多層配線基板であって、前記有機樹脂絶縁
層２間に配置されている薄膜配線導体層３に貫通孔１０
を形成した。

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−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】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。

【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
板が採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
ポキシ樹脂からなる有機樹脂絶縁層と、銅やアルミニウ
ム等の金属を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
れる薄膜配線導体層とを交互に多層に積層させるととも
に上下に位置する薄膜配線導体層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、最後に前記ジレスト材を有機樹脂絶縁層より剥
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、エポキシ樹脂等からなる有機樹脂絶縁層
と銅やアルミニウム等の金属材料からなる薄膜配線導体
層との密着性が悪く、有機樹脂絶縁層や薄膜配線導体層
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
薄膜配線導体層間に剥離が容易に発生してしまい、多層
配線基板としての信頼性が劣化してしまうという欠点を
誘発した。特に、有機樹脂絶縁層間に薄膜配線導体層を
高密度に形成し、小型にして配線を極めて高密度に形成
することが要求される近時の多層配線基板においては上
記欠点が顕著なものとなってきた。

【００１０】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層とを強
固に接合させた信頼性の高い多層配線基板を提供するこ
とにある。

【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層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層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なる多層配線基板であって、前記
有機樹脂絶縁層間に配置されている薄膜配線導体層に貫
通孔を形成したことを特徴とするものである。

【００１２】また本発明は、前記薄膜配線導体層に形成
した貫通孔の開口径を０．０２ｍｍ乃至１．０ｍｍとし
たことを特徴とするものである。

【００１３】本発明の多層配線基板によれば、有機樹脂
絶縁層と薄膜配線導体層とを交互に積層するとともに有
機樹脂絶縁層間に配置される薄膜配線導体層に、例え
ば、開口径が０．０２ｍｍ乃至１．０ｍｍの貫通孔を形
成したことから薄膜配線導体層を間に挟んで上下に位置
する有機樹脂絶縁層は前記薄膜配線導体層に設けた貫通
孔を介して一体的となり、その結果、薄膜配線導体層は
上下に位置する有機樹脂絶縁層で完全に包まれて強固に
固着され、外力が印加されても有機樹脂絶縁層と薄膜配
線導体層との間に剥離を発生することはない。

【００１４】また本発明によれば、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。

【００１５】

【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は絶縁性の基板、２は有機樹脂絶縁層、
３は薄膜配線導体層である。

【００１６】前記基板１はその上面に有機樹脂絶縁層２
と薄膜配線導体層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。

【００１７】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
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。

【００１８】また前記基板１には上下両面に貫通する孔
径が例えば、直径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。

【００１９】前記貫通孔５は後述する基板１の上面に形
成される多層配線部４の薄膜配線導体層３と外部電気回
路とを電気的に接続する、或いは基板１の上下両面に多
層配線部４を形成した場合には両面の多層配線部４の薄
膜配線導体層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、基板１にドリル孔あけ
加工法を施すことによって基板１の所定位置に所定形状
に形成される。

【００２０】更に前記貫通孔５の内壁及び基板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
例えば、銅やニッケル等の金属材料からなり、従来周知
のめっき法及びエッチング加工技術を採用することによ
って貫通孔５の内壁に両端を基板１の上下両面に導出さ
せた状態で被着形成される。

【００２１】前記導電層６は基板１の上面に形成される
多層配線部４の薄膜配線導体層３を外部電気回路に電気
的に接続したり、基板１の上下両面に形成される各々の
多層配線部４の薄膜配線導体層３同士を電気的に接続す
る作用をなす。

【００２２】また前記基板１に形成した貫通孔５はその
内部にエポキシ樹脂等からなる有機樹脂充填体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の両端面が基板
１の上下両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は基板１の上面及び
／又は下面に後述する有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体
層３とから成る多層配線部４を形成する際、多層配線部
４の有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体層３の平坦化を維
持する作用をなす。

【００２４】なお、前記有機樹脂充填体７は基板１の貫
通孔５内にエポキシ樹脂等の前駆体を充填し、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基板１の貫通孔５
内に充填される。

【００２５】更に前記基板１はその上面に有機樹脂絶縁
層２と薄膜配線導体層３とが交互に多層に積層された多
層配線部４が形成されており、且つ薄膜配線導体層３の
一部は導電層６と電気的に接続している。

【００２６】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層３の電気的絶縁を
図る作用をなし、薄膜配線導体層３は電気信号を伝達す
るための伝達路として作用する。

【００２７】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、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。

【００２８】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を挟んで上下
に位置する薄膜配線導体層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。

【００２９】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、フォトリソグラフイー技術、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。

【００３０】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層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
配線導体層３の各々が電気的に接続されるようになって
いる。

【００３１】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層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の内壁面に
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
らなる無電解銅めっき浴を用いて厚さ１μｍ乃至４０μ
ｍの銅層を被着させ、しかる後、前記銅層をエッチング
加工技術を採用すること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
膜配線導体層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
体層３を極めて高密度に形成することが可能となる。

【００３２】なお、前記有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導
体層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
に埋められていることから基板１の上面に有機樹脂絶縁
層２を形成しても該有機樹脂絶縁層２はその平坦化が維
持され、各有機樹脂絶縁層２上に形成される薄膜配線導
体層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。

【００３３】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を超えると有機樹脂絶縁層２にフ
ォトリソグラフイ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層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。

【００３４】更に前記多層配線部４の各薄膜配線導体層
３はその厚みが１μｍ未満となると各薄膜配線導体層３
の電気抵抗が大きなものとなって各薄膜配線導体層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層３を有機樹脂絶
縁層２に被着させる際、薄膜配線導体層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層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の各薄膜配線導体層３の厚みは１μｍ乃
至４０μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００３５】また更に前記薄膜配線導体層３はその一部
に貫通孔１０が設けられており、該貫通孔１０はその内
部に上部に位置する有機樹脂絶縁層２の一部が入り込ん
で下部の有機樹脂絶縁層２と一体化し、これによって薄
膜配線導体層３は上下に位置する有機樹脂絶縁層２で完
全に包まれて薄膜配線導体層３と有機樹脂絶縁層２とは
強固に接合し、薄膜配線導体層３や有機樹脂絶縁層２に
外力が印加されても有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体層
３との間には剥離を発生することはない。

【００３６】前記薄膜配線導体層３に形成する貫通孔１
０はその開口径が０．０２ｍｍ未満であると貫通孔１０
内に有機樹脂絶縁層２の一部が入り込みにくくなり、ま
た１．０ｍｍを超えると薄膜配線導体層３の電気抵抗値
が不要に高くなって電気信号の伝搬に悪影響を与える危
険性がある。従って、前記薄膜配線導体層３に形成する
貫通孔１０はその開口径を０．０２ｍｍ乃至１．０ｍｍ
の範囲としておくことが好ましい。

【００３７】前記薄膜配線導体層３に形成する貫通孔１
０は、下部に位置する有機樹脂絶縁層２上に無電解めっ
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薄膜配線導
体層３を形成する際、エッチングのマスクを所定の形状
としておくことによって薄膜配線導体３の所定位置に所
定形状に形成される。

【００３８】また前記薄膜配線導体層３に形成する貫通
孔１０は、薄膜配線導体層３の形成密度が高く、上下に
位置する有機樹脂絶縁層２の接触面積が狭い領域におい
ては数多く形成し、薄膜配線導体層３の形成密度が低
く、上下に位置する有機樹脂絶縁層２の接触面積が広い
領域においては少なく形成される。

【００３９】かくして本発明の多層配線基板によれば、
基板１の上面に被着させた多層配線部４上に半導体素子
等の能動部品や容量素子、抵抗器等の受動部品を実装さ
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、基板１の下面に被着されている導電層６を外部電気
回路に接続すれば半導体装置や混成集積回路装置は外部
電気回路に電気的に接続されることとなる。

【００４０】なお、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
ては基板１の上面のみに有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導
体層３とから成る多層配線部４を設けたが、多層配線部
４を基板１の下面側のみに設けても、上下の両面に設け
てもよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、有機樹
脂絶縁層と薄膜配線導体層とを交互に積層するとともに
有機樹脂絶縁層間に配置される薄膜配線導体層に貫通孔
を形成したことから薄膜配線導体層を間に挟んで上下に
位置する有機樹脂絶縁層は前記薄膜配線導体層に設けた
貫通孔を介して一体的となり、その結果、薄膜配線導体
層は上下に位置する有機樹脂絶縁層で完全に包まれて強
固に固着され、外力が印加されても有機樹脂絶縁層と薄
膜配線導体層との間に剥離を発生することはない。

【００４２】また本発明によれば、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・・・基板 ２・・・有機樹脂絶縁層 ３・・・薄膜配線導体 ４・・・多層配線部 ８・・・スルーホール ９・・・スルーホール導体 １０・・貫通孔

Claims (2)

【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
   層とを交互に積層するとともに上下に位置する薄膜配線
   導体層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なる多
   層配線基板であって、前記有機樹脂絶縁層間に配置され
   ている薄膜配線導体層に貫通孔を形成したことを特徴と
   する多層配線基板。
2. 【請求項２】前記薄膜配線導体層に形成した貫通孔の開
   口径が０．０２ｍｍ乃至１．０ｍｍ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。