JPH10322032A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多層配線基板のボンディングパッドに被着させ
た半田バンプと電子部品の電極に被着させた半田バンプ
との間に位置ズレが生じ、電子部品の電極を所定のボン
ディングパッドに正確に電気的接続することができな
い。 【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を有機樹脂絶縁層２に設けたスルー
ホール導体９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に設けた穴部１０内面に、前記薄膜
配線導体層３と電気的に接続し、外部の電子部品Ａが接
続されるボンディングパッド１１を設けて成る多層配線
基板であって、前記ボンディングパッド１１に頂部に窪
み１２ａを有する半田バンプ１２を被着させた。

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
生セラミツ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。

【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、ビスマレイミドトリアジン樹脂や
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イー技術を
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
造を有しており、最上層の有機樹脂絶縁層上面に、前記
薄膜配線導体層と電気的に接続するボンデイングパッド
を形成しておき、該ボンデイングパッドに半導体素子や
容量素子、抵抗器等の電子部品の電極を半田を介し接続
させるようになっている。

【０００８】なお、前記多層配線基板のボンディングパ
ッドと電子部品の電極との接続は、ボンディングパッド
表面及び電子部品の電極表面に予め半田からなるバンプ
を形成しておき、多層配線基板のボンディングパッドに
被着させた半田バンプ上に電子部品の半田バンプを当接
させ、しかる後、これを加熱処理し、両方の半田バンプ
を溶融させることによって行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
ボンディングパッドへの半田バンプの被着及び電子部品
の電極への半田バンプの被着はいずれもボンディングパ
ッドや電極に半田ペーストを塗布し、しかる後、これを
加熱溶融させることによって行われており、各々の半田
バンプは加熱溶融した際に受ける表面張力によって半球
状となっている。

【００１０】そのため多層配線基板のボンディングパッ
ドに被着させた半田バンプ上に電子部品の電極に被着さ
れた半田バンプを当接させ、これを加熱処理することに
よって電子部品の電極を多層配線基板のボンディングパ
ッドに接続する場合、ボンディングパッドの半田バンプ
及び電子部品の半田バンプがいずれも半球状であるため
位置ズレが生じやすく、電子部品の電極を所定のボンデ
ィングパッドに正確に接続することができないという欠
点を有していた。

【００１１】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は多層配線基板のボンディングパッドに被
着させた半田バンプと電子部品の電極に被着させた半田
バンプとを正確に当接させ、電子部品の電極を所定のボ
ンディングパッドに正確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。

【００１２】

【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に設けた穴部内に、前
記薄膜配線導体層と電気的に接続し、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、前記ボンディングパッドに頂部に窪みを有
する半田バンプを被着させ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、ボンディ
ングパッドに被着されている半田バンプの頂部に窪みを
形成したことからボンディングパッドに被着させた半田
バンプに電子部品の電極に被着させた半田バンプを当接
させた場合、電子部品の半球状の半田バンプはその頂部
がボンディングパッドに被着されている半田バンプ頂部
の窪みに入り込んで位置合わせされ、その結果、ボンデ
ィングパッドと電子部品の電極とが正確に対向し、電子
部品の電極を所定のボンディングパッドに正確に電気的
接続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
膜配線導体層である。

【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。

【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には上下両面に貫通す
る孔径が例えば、３００μｍ〜５００μｍ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の薄膜配線導体層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の薄膜配線導体層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
定位置に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
上下両面に被着形成されている導電層６は例えば、銅や
ニッケル等の金属材料から成り、従来周知のめっき法及
びエッチング加工技術等を採用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】前記絶縁基板１にはまた上面に有機樹脂絶
縁層２と薄膜配線導体層３とが交互に多層に積層されて
形成される多層配線部４が被着されており、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
配線導体層３の電気的絶縁を図る作用をなし、また薄膜
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。

【００２１】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８０〜２０
０℃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。

【００２２】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酎線導体層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。

【００２３】前記有機樹脂絶縁層２に設けるスルーホー
ル８は有機樹脂絶縁層２に従来周知のフォトリソグラフ
イー技術を採用することによって所定の径に形成され
る。

【００２４】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層３が、更に各有機樹脂絶縁
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。

【００２５】前記各有機樹脂絶縁層２の上面及びスルー
ホール８の内壁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、スバッタリング法
等の薄膜形成技術及びフォトリソグラフイー技術を採用
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
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
／リットルから成る無電解銅めっき浴を用いて厚さ１μ
ｍ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イ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８内壁に配設される。この場合、薄膜配線導体層３
及びスルーホール導体９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。

【００２６】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租さ（Ｒ
ａ）で０・０５μｍ≦Ｒａ≦５μｍの粗面としておくと
有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体層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技術等を採用するこ
とによって粗し、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５μ
ｍ≦Ｒａ≦５μｍの粗面としておくことが好ましい。

【００２７】また前記有機樹脂絶縁層２はその表面の
２．５ｍｍの長さにおける凹凸の高さ（Ｐｃ）のカウン
ト値を、１μｍ＜Ｐｃ≦１０μｍが５００個以上、０．
１μｍ＜Ｐｃ≦１μｍが２５００個以上、０．０１μｍ
＜Ｐｃ≦０．１μｍが１２５００以上としておくと有機
樹脂絶縁層２と薄膜配線導体層３との接合及び上下に位
置する有機樹脂絶縁層２同士の接合がより強固となる。
従って、前記有機樹脂絶縁層２はその表面の２．５ｍｍ
の長さにおける凹凸の高さ（Ｐｃ）のカウント値を、１
μｍ＜Ｐｃ≦１０μｍが５００個以上、０．１μｍ＜Ｐ
ｃ≦１μｍが２５００個以上、０．０１μｍ＜Ｐｃ≦
０．１μｍが１２５００以上としておくとことが好まし
い。

【００２８】前記有機樹脂絶縁層２上面の中心線平均粗
さ（Ｒａ）及び２．５ｍｍの長さにおける凹凸の高さ
（Ｐｃ）のカウント値は、有機樹脂絶縁層２の表面を原
子間力顕微鏡（Digital Instruments Inc.製のDimensio
n 3000-Nano Scope III)で５０μｍ角の対角（７０μ
ｍ）に走査させてその表面状態を検査測定し、その測定
結果より各々の数値を出した。

【００２９】また前記中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０
５μｍ≦Ｒａ≦５μｍ、２．５ｍｍの長さにおける凹凸
の高さ（Ｐｃ）のカウント値が、１μｍ＜Ｐｃ≦１０μ
ｍが５００個以上、０．１μｍ＜Ｐｃ≦１μｍが２５０
０個以上、０．０１μｍ＜Ｐｃ≦０．１μｍが１２５０
０以上の有機樹脂絶縁層２は、該有機樹脂絶縁層２の上
面にＣＨＦ₃ 、ＣＦ₄ 、Ａｒ等のガスを吹きつけリアク
ティブイオンエッチング処理をすることによって表面が
所定の粗さに粗される。

【００３０】更に前記有機樹脂絶縁層２はその各々の厚
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覆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〜１００μ
ｍの範囲としておくことが好ましい。

【００３１】また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未満であると各薄膜配線導体
層３の電気抵抗値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となり、
また４０μｍを超えると薄膜配線導体層３を有機樹脂絶
縁層２に被着させる際に薄膜配線導体層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
体層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の各薄膜配線導体層３の厚み
は１μｍ〜４０μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００３２】前記有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体層３
とを交互に多層に配設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に穴部１０が形成され
ており、該穴部１０の内面には薄膜配線導体層３と電気
的に接続しているボンディングパッド１１が形成されて
いる。

【００３３】前記最上層の有機樹脂絶縁層２ａに形成さ
れている穴部１０は薄膜配線導体層３に電気的接続をも
つボンデイングパッド１１を形成するための形成穴とし
て作用し、最上層の有機樹脂絶縁層２ａに従来周知のフ
ォトリソグラフイー技術を採用することによって所定の
位置に所定の開口径に形成される。

【００３４】また前記最上層の有機樹脂絶縁層２ａに設
けた穴部１０の内面に形成されるボンデイングパッド１
１は半導体素子や容量素子等の電子部品Ａの電極を薄膜
配線導体層３に電気的に接続させる作用をなし、ボンデ
イングパッド１１には電子部品Ａの各電極が半田を介し
て接続される。

【００３５】前記ボンデイングパッド１１は例えば、薄
膜配線導体層３と同じ金属材料、具体的には銅、ニッケ
ル、金等の金属材料からなり、薄膜配線導体層３を形成
する方法と同様の方法によって最上層の有機樹脂絶縁層
２ａに設けた穴部１０内に前記薄膜配線導体層３と電気
的接続をもって形成される。

【００３６】更に前記ボンディングパッド１１は、その
表面に半田バンプ１２が被着されており、該半田バンプ
１２は電子部品Ａの半田バンプａとで電子部品Ａの電極
をボンディングパッド１１に電気的に接続させる作用を
なす。

【００３７】前記半田バンプ１２はボンディングパッド
１１上に半田めっきを施すことによって被着形成され、
その頂部には窪み１２ａが形成されている。前記半田バ
ンプ１２の窪み１２ａはその内側に電子部品Ａの電極に
被着させた半田バンプａの頂部を入り込ませることによ
ってボンディングパッド１１に被着させた半田バンプ１
２と電子部品Ａの電極に被着させた半田バンプａとを位
置合わせさせて両者を正確に当接させる作用をなし、こ
れによってボンディングパッド１１に電子部品Ａの所定
の電極が正確に対向し、電子部品Ａの電極を所定のボン
ディングパッド１１に正確に電気的接続することが可能
となる。

【００３８】なお、前記頂部に窪み１２ａを有する半田
バンプ１２は最上層の有機樹脂絶縁層２ａに設けた穴部
１０内に形成されているボンディングパッド１１を凹状
となしておき、この凹状のボンディングパッド１１表面
に半田をめっき法で被着させれば頂部に窪み１２ａを有
する半田バンプ１２が形成される。

【００３９】また前記半田バンプ１２は電子部品Ａの電
極に被着された半田バンプａと溶融一体化することによ
って電子部品Ａの電極をボンディングパッド１１に接続
させる。

【００４０】かくして上述の多層配線基板によれば、最
上層の有機樹脂絶縁層２ａに設けたボンデイングパッド
１１に半導体素子や容量素子等の電子部品Ａの電極を半
田を介して接続させ、電子部品Ａの電極をボンデイング
パッド１１を通して薄膜配線導体層３に電気的に接続さ
せれば半導体装置や混成集積回路装置となり、薄膜配線
導体層３の一部を外部電気回路に接続することによって
前記電子部品Ａは外部電気回路に接続される。

【００４１】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
は絶縁基板１の上面側のみに複数の有機樹脂絶縁層２と
複数の薄膜配線導体層３とを交互に積層して形成される
多層配線部４を被着させたが、該多層配線部４を絶縁基
板１の下面側のみに設けても、上下の両面に設けてもよ
い。

【００４２】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、ボンデ
ィングパッドに被着されている半田バンプの頂部に窪み
を形成したことからボンディングパッドに被着させた半
田バンプに電子部品の電極に被着させた半田バンプを当
接させると、電子部品の半球状の半田バンプはその頂部
がボンディングパッドに被着されている半田バンプ頂部
の窪みに入り込んで位置合わせされ、その結果、ボンデ
ィングパッドと電子部品の電極とが正確に対向し、電子
部品の電極を所定のボンディングパッドに正確に電気的
接続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 ２ａ・・・最上層の有機樹脂絶縁層 ３・・・・薄膜配線導体層 ４・・・・多層配線部 ８・・・・スルーホール ９・・・・スルーホール導体 １０・・・最上層の有機樹脂絶縁層に設けた穴部 １１・・・ボンデイングパッド １２・・・半田バンプ １２ａ・・半田バンプ設けた窪み Ａ・・・・電子部品

Claims (1)

【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
   層に設けた穴部内に、前記薄膜配線導体層と電気的に接
   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、前記ボンディング
   パッドに頂部に窪みを有する半田バンプを被着させたこ
   とを特徴とする多層配線基板。