JPH11163524A

JPH11163524A - 多層配線基板および該多層配線基板を用いた半導体装置

Info

Publication number: JPH11163524A
Application number: JP9325864A
Authority: JP
Inventors: Minehiro Itagaki; 峰広板垣; Sei Yuhaku; 聖祐伯; Yoshifumi Nakamura; 嘉文中村; Kazuyoshi Amami; 和由天見; Hiroteru Takezawa; 弘輝竹沢; Nobunori Hase; 伸啓長谷; Tsutomu Mitani; 力三谷; Seiichi Nakatani; 誠一中谷; Yoshihiro Bessho; 芳宏別所
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、多層配線基板、特に、絶縁層と配
線層とを交互に積層し、各配線層の間をインナバイアホ
ールで接続した多層配線基板に関し、該多層配線基板の
耐久性等を維持しつつ、剛性率の向上等を図った信頼性
の高い多層配線基板およびかかる多層配線基板に半導体
素子が実装された半導体装置を提供する。【解決手段】コア絶縁層と、その上に積層形成される
外部絶縁層の組成や材質を異にしたクラッド状の多層配
線基板を用いる。

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、特に、絶縁層と配線層とを交互に積層し、各配線層
の間をインナバイアホールで接続した多層配線基板と当
該多層配線基板を用いた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の小型化に伴い、配線基板に
実装される半導体素子の実装方法も、従来のワイヤボン
ディング法から、実装面積が小さくできるフリップチッ
プ法に替わってきている。かかるフリップチップ法で
は、半導体素子のバンプ電極と配線基板の電極とを一対
一で接続するため、半導体素子のバンプ電極の形成密度
にあわせて回路基板上の回路配線を高密度に形成する必
要がある。従って、配線基板表面にファインラインを形
成するとともに、更に、半導体装置の小型化を図るため
に、積層した多層配線をインナビアで接続した多層配線
基板が使用される。かかる多層配線基板としては、図７
に示すようなビルドアップ方式ガラスエポキシ配線基板
が、日本ＩＢＭ社などから提案されている。ビルドアッ
プ方式ガラスエポキシ配線基板は、ガラスエポキシ配線
基板７１の両面に樹脂製のフィルムによる絶縁層（ビル
ドアップ層）７２とファインライン配線層７３を形成し
たもので、ビルドアップ層７２にはインナービア（サー
フェスビア）７４が、ガラスエポキシ配線基板７１には
スルホール７５が夫々形成され、多層配線基板を形成し
ている。しかし、ビルドアップ方式ガラスエポキシ配線
基板では、ガラスエポキシ基板がスルホール７５構造を
有するために、小型化には一定の限界があった。

【０００３】これに対して、松下電器産業（株）から、
図８に示すようなインナービア構造を有する樹脂多層基
板（ＡＬＩＶＨ）が提案されている。かかるＡＬＩＶＨ
は、樹脂絶縁層８３を介して設けられた各配線層８１の
間を任意の位置に形成したインナービアホール８２で接
続した構造を有し、上記ビルドアップ方式ガラスエポキ
シ基板のようにスルホールが無いため、多層配線基板の
小型化を図ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＡＬＩＶＨは、積層さ
れる各絶縁層がアラミド繊維を充填材に用いた有機樹脂
材料から形成されているため、ガラスエポキシ基板を用
いる場合に比較して基板の剛性率が低く、多層配線基板
上に半導体素子を実装する場合の基板の平坦性の維持等
が困難でああった。また、有機樹脂材料は、回路配線に
用いる銅箔との接着性が悪く、回路配線の剥離が発生
し、多層配線基板の信頼性が低下することとなってい
た。これに対して、発明者らは、多層配線基板全体の絶
縁層中のアラミド繊維の充填量を増加して剛性率を高く
することを試みたが、充填量の増加に伴い絶縁層が粗な
状態になり、耐湿性が低下し、多層配線基板自身の耐久
性等の劣化という新たな問題点が発生した。そこで、本
発明は、多層配線基板の耐久性等を維持しつつ、剛性率
の向上等を図った信頼性の高い多層配線基板およびかか
る多層配線基板に半導体素子が実装された半導体装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、発明者らは鋭意
研究の結果、コア絶縁層と、その上に積層形成される外
部絶縁層の組成や材質を異にしたクラッド状の多層配線
基板を用いることにより、多層配線基板の耐湿性の低下
等を防止しながら多層配線基板全体の剛性率等の向上が
可能となることを見出し、本発明を完成した。

【０００６】即ち、本発明は、インナビアホールにより
接続された配線層をその片面または両面に備えたコア絶
縁層と、該コア絶縁層上に形成され、インナビアホール
により上記配線層と接続された配線層を備えた外部絶縁
層と、からなる多層配線基板であって、上記コア絶縁層
と上記外部絶縁層との物理的特性が異なることを特徴と
する多層配線基板である。多層配線基板を、物理的特性
の異なる配線基板を積層して、クラッド状に形成するこ
とにより、従来構造の多層配線基板（ＡＬＩＶＨ）の有
する信頼性を維持しつつ、剛性率等の他の物理的特性の
向上を図ることが可能となる。従って、多層配線基板へ
の半導体素子の実装性等が向上し、信頼性の高い多層配
線基板、およびかかる多層配線基板に半導体素子が実装
された半導体装置を提供することが可能となる。

【０００７】上記コア絶縁層と上記外部絶縁層との間で
異なる上記物理的特性は、剛性率、ガラス転移温度、熱
膨張係数、誘電率、熱抵抗からなる群から選択される１
または２種以上の物理的特性であることが好ましい。従
来構造の配線基板と、剛性率の高い配線基板とを積層し
て多層配線基板とすることにより、多層配線基板全体の
剛性率を高くすることが可能となり、多層配線基板上へ
の半導体素子の実装性が向上する。また、ガラス転移温
度の高い配線基板を含む多層配線基板とすることによ
り、多層配線基板全体の高温における剛性率を高くする
ことが可能となり、多層配線基板上への半導体素子の実
装性が向上する。また、熱膨張係数の低い配線基板を含
む多層配線基板とすることにより、配線基板の熱膨張に
よる配線層の剥離を防止することが可能となり、多層配
線基板の信頼性が向上する。また、誘電率の低い絶縁層
を含む多層配線基板とすることにより、配線基板の配線
間に発生する寄生容量を低減することが可能となる。ま
た、熱伝導率の高い絶縁層を含む多層配線基板とするこ
とにより、配線基板に半導体素子を実装した場合の放熱
効率の向上が可能となるからである。

【０００８】上記コア絶縁層は、アラミド繊維を充填材
に用いたエポキシ系樹脂材料からなることが好ましい。

【０００９】また、本発明は、上記外部絶縁層が、アラ
ミド繊維を充填材に用いたエポキシ系樹脂材料からな
り、上記コア絶縁層の充填材の含有率を上記外部絶縁層
の充填材の含有率より高くすることにより、上記多層配
線基板全体の剛性率を上記外部絶縁層単体の剛性率より
大きくしてなることを特徴とする多層配線基板でもあ
る。かかる構造を用いることにより、多層配線基板の耐
久性等を維持しつつ、多層配線基板全体としての剛性率
（弾性率）の向上が可能となるからである。

【００１０】また、本発明は、上記外部絶縁層が、アラ
ミド繊維を充填材に用いたエポキシ系樹脂からなり、上
記外部絶縁層の充填材の含有率を、上記コア絶縁層の充
填材の含有率より低くすることにより、上記外部絶縁層
の熱膨張係数を上記コア絶縁層の熱膨張係数より小さく
して、最外層の上記積層配線層の熱膨張係数に近づけた
ことを特徴とする多層配線基板でもある。かかる構造を
用いることにより、多層配線基板の耐久性等を維持しつ
つ、多層配線基板の外部絶縁層の熱膨張係数を、該外部
絶縁層上に形成される配線層の熱膨張係数に近づけるこ
とができ、配線層の剥離を防止できるからである。特
に、最外層の外部絶縁層には、高密度配線がなされるた
め、かかる構造は最外層の積層絶縁板に適用することが
好ましい。

【００１１】また、本発明は、上記外部絶縁層が、絶縁
性無機材料を充填材に用いたエポキシ系樹脂材料からな
り、上記外部絶縁層の熱抵抗を、上記コア絶縁層の熱抵
抗より小さくして、外部絶縁層に実装される半導体素子
の放熱効率を高くしてなることを特徴とする多層配線基
板でもある。かかる構造を用いることにより、多層配線
基板の耐久性等を維持しつつ、多層配線基板の外部絶縁
層の熱抵抗を小さくして、該外部絶縁層に実装される半
導体素子の放熱効率を高くし、半導体素子の安定動作を
確保することができるからである。絶縁層の熱抵抗を低
くする方法としては、絶縁層中の充填材にセラミックス
材料料を用いる方法が提案されている（特願平８−２６
８３５７号公報）が、本発明のように特定の絶縁層だけ
に充填するものではない。従って、本発明では、従来構
造に比べて、多層配線基板の重さを軽くすることが可能
となる。

【００１２】上記無機材料は、金属酸化物またはガラス
からなることが好ましい。

【００１３】また、本発明は、上記外部絶縁層がエンジ
ニアリングプラスティックを充填材に用いたエポキシ系
樹脂材料からなり、上記外部絶縁層の誘電率を、上記コ
ア絶縁層の誘電率より小さくしてなることを特徴とする
多層配線基板でもある。かかる構造を用いることによ
り、多層配線基板の耐久性等を維持しつつ、外部絶縁層
上に形成された積層配線層に発生する寄生容量を低減す
ることが可能となるからである。エンジニアリングプラ
スティックとしては、ＰＰＳ、ＰＰＯ等を用いることが
好ましい。

【００１４】また、本発明は、上記外部絶縁層が、アラ
ミド繊維を充填材に用いたエポキシ系樹脂材料からな
り、上記コア絶縁層のエポキシ系樹脂材料のガラス転移
温度が上記外部絶縁層のエポキシ系樹脂材料のガラス転
移温度より高くなるように、上記コア絶縁層のエポキシ
系樹脂材料を選択することにより、上記外部絶縁層の軟
化温度において上記多層配線基板全体の剛性率を維持し
てなることを特徴とする多層配線基板でもある。かかる
構造を用いることにより、多層配線基板の耐久性等を維
持しつつ、多層配線基板全体の高温における剛性率を高
くすることが可能となり、多層配線基板上への半導体素
子の実装性の向上が可能となるからである。

【００１５】また、本発明は、実質的に同じ構造を有す
る上記外部絶縁層が上記コア絶縁層を挟んで互いに対称
に配置されるように、上記外部絶縁層を上記コア絶縁層
の両側に積層してなることを特徴とする多層配線基板で
あることが好ましい。かかるコア配線基板を挟んで対称
な構造をとることにより、多層配線基板の各層の物理的
特性もコア配線基板を挟んで対称とすることができるか
らである。

【００１６】特に、コア絶縁層を挟んで、その両面上に
設けられた上記外部絶縁層は、夫々、上記外部絶縁層の
充填材の含有率が漸次増加または減少するように積層さ
れることが好ましい。

【００１７】また、上記コア絶縁層は、セラミック材料
からなることが好ましい。

【００１８】また、本発明は、上記外部絶縁層がアラミ
ド繊維を充填材に用いたエポキシ系樹脂材料からなり、
上記多層配線基板全体の剛性率を、上記外部絶縁層単体
の剛性率より大きくしてなることを特徴とする多層配線
基板でもある。コア絶縁層にセラミック材料を用い、外
部絶縁層にアラミド繊維を充填材に用いたエポキシ系樹
脂材料を用いることにより、多層配線基板の耐久性等を
維持しつつ、多層配線基板全体の耐性の向上が可能とな
るからである。

【００１９】また、本発明は、上記外部絶縁層が、絶縁
性無機材料を充填材に用いたエポキシ系樹脂材料からな
り、上記外部絶縁層の熱抵抗を、上記コア絶縁層の熱抵
抗より小さくして、上記外部絶縁層に実装される半導体
素子の放熱効率を高くしてなることを特徴とする多層配
線基板でもある。かかる構造を有することにより、多層
配線基板全体の耐性の向上を図りながら、最外層の外部
絶縁層に実装される半導体素子の放熱効率を高くし、半
導体素子の安定動作を確保することができるからであ
る。

【００２０】上記絶縁性無機材料は、金属酸化物または
ガラスからなることが好ましい。

【００２１】また、本発明は、上記外部絶縁層が、エン
ジニアリングプラスティックを充填材に用いたエポキシ
系樹脂材料からなり、上記外部絶縁層の誘電率を上記コ
ア絶縁層の誘電率より小さくしてなることを特徴とする
多層配線基板でもある。かかる構造を用いることによ
り、多層配線基板の耐久性等を維持しつつ、外部絶縁層
上に形成された積層配線層に発生する寄生容量を低減す
ることが可能となるからである。

【００２２】上記外部絶縁層は、上記充填材の含有率が
異なる２層以上の外部絶縁層からなることが好ましい。

【００２３】また、本発明は、アラミド繊維を充填材に
用いたエポキシ系樹脂材料からなるコア絶縁層を備えた
上記多層配線基板の基板上に、半導体素子をフリップチ
ップ実装してなることを特徴とする半導体装置でもあ
る。かかる多層配線基板を基板に用いることにより、半
導体装置の小型、軽量化が可能となるからである。

【００２４】また、本発明は、セラミック材料からなる
コア絶縁層を備えた上記多層配線基板の基板上に、半導
体素子をフリップチップ実装してなることを特徴とする
半導体装置でもある。かかる多層配線基板を基板に用い
ることにより、半導体装置の小型、軽量化が可能となる
からである。

【００２５】また、本発明は、インナビアホールにより
接続された配線層をその片面または両面に備えたコア絶
縁層と、インナビアホールにより上記配線層と接続され
た外部絶縁層とを、熱圧着一体とした多層配線基板であ
って、上記コア絶縁層が、高充填アラミド強化エポキシ
系樹脂からなり、上記外部絶縁層が、低充填アラミド強
化エポキシ系樹脂からなり、上記コア絶縁層が、上記外
部絶縁層より、剛性率を高くしたことを特徴とする多層
配線基板でもある。

【００２６】また、本発明は、インナビアホールにより
接続された配線層をその片面または両面に備えたコア絶
縁層と、インナビアホールにより上記配線層と接続され
た外部絶縁層とを、熱圧着一体とした多層配線基板であ
って、上記コア絶縁層が、高ガラス転移温度のエポキシ
系樹脂を用いたアラミド強化エポキシ系樹脂からなり、
上記外部絶縁層が、低ガラス転移温度のエポキシ系樹脂
を用いたアラミド強化エポキシ系樹脂からなり、半導体
素子の実装温度において、上記コア絶縁層が、上記外部
絶縁層より、剛性率を高くしたことを特徴とする多層配
線基板でもある。

【００２７】また、本発明は、インナビアホールにより
接続された配線層をその片面または両面に備えたコア絶
縁層と、インナビアホールにより上記配線層と接続され
た外部絶縁層とを、熱圧着一体とした多層配線基板であ
って、上記コア絶縁層が、セラミック材料からなり、上
記外部絶縁層が、アラミド強化エポキシ系樹脂からな
り、上記コア絶縁層が、上記外部絶縁層より、剛性率を
高くしたことを特徴とする多層配線基板でもある。

【００２８】また、本発明は、インナビアホールにより
接続された配線層をその片面または両面に備えたコア絶
縁層と、インナビアホールにより上記配線層と接続され
た外部絶縁層とを、熱圧着一体とした多層配線基板であ
って、上記コア絶縁層が、低充填アラミド強化エポキシ
系樹脂からなり、上記外部絶縁層が、高充填アラミド強
化エポキシ系樹脂からなり、上記外部絶縁層が、上記コ
ア絶縁層より、熱膨張係数を小さくしたことを特徴とす
る多層配線基板でもある。

【００２９】また、本発明は、インナビアホールにより
接続された配線層をその片面または両面に備えたコア絶
縁層と、インナビアホールにより上記配線層と接続され
た外部絶縁層とを、熱圧着一体とした多層配線基板であ
って、上記コア絶縁層が、アラミド強化エポキシ系樹脂
からなり、上記外部絶縁層が、アルミナ強化エポキシ系
樹脂からなり、上記外部絶縁層が、上記コア絶縁層よ
り、熱抵抗を低くしたことを特徴とする多層配線基板で
もある。

【００３０】また、本発明は、インナビアホールにより
接続された配線層をその片面または両面に備えたコア絶
縁層と、インナビアホールにより上記配線層と接続され
た外部絶縁層とを、熱圧着一体とした多層配線基板であ
って、上記コア絶縁層が、アラミド強化エポキシ系樹脂
からなり、上記外部絶縁層が、シリカ強化エポキシ系樹
脂からなり、上記外部絶縁層が、上記コア絶縁層より、
誘電率を低くしたことを特徴とする多層配線基板であ
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の実施の形
態１にかかる多層配線基板について、図１を参照しなが
ら説明する。図１は、本実施の形態にかかる多層配線基
板１０の断面図であり、導電材料を充填してなるインナ
ビアホール１８により接続された配線層１６をその片面
または両面に備えたコア絶縁層１３と、該コア絶縁層１
３上に形成され、インナビアホール１８により上記配線
層と接続された配線層１７を備えた外部絶縁層１１、１
２、１４、１５と、からなる多層配線基板であって、上
記コア絶縁層１３と上記外部絶縁層１１等との物理的特
性が、異なることを特徴とする多層配線基板を示す。

【００３２】即ち、インナビアホール１８により接続さ
れた配線層１６をその片面または両面に備えたコア絶縁
層１３が、高充填アラミド強化エポキシ系樹脂からな
り、上記コア絶縁層１３上に形成され、インナビアホー
ル１８により上記配線層と接続された外部絶縁層１７
が、低充填アラミド強化エポキシ系樹脂からなる多層配
線基板であって、上記コア絶縁層１３の剛性率を、上記
外部絶縁層１１等の剛性率より高くしたことを特徴とす
る多層配線基板である。ここで、高充填アラミド強化エ
ポキシ系樹脂のアラミド繊維の含有率は、６０〜９０重
量％、特に、７０重量％であることが好ましい。また、
低充填アラミド強化エポキシ系樹脂のアラミド繊維の含
有率は、３０〜６０重量％、特に、５０重量％であるこ
とが好ましい。多層配線基板の絶縁層には、かかる含有
率５０重量％のアラミド強化エポキシ系樹脂を用いるの
が最も適している。含有率を上げるほど剛性率は向上す
る反面、絶縁層が粗となり、腐食性が低下するためであ
る。尚、コア絶縁層１３と、外部絶縁層１７とは、積層
した後に熱圧着により一体化して、多層配線基板１０を
作製する。

【００３３】具体的に説明すると、多層配線基板は、両
面にコア配線層１６を備え、該コア配線層１６の間がコ
ア絶縁層１３に形成されたインナビアホール１８により
接続されたコア絶縁層１３を中心として、その両側面上
に積層配線層１７と外部絶縁層１１、１２、１４、１５
を交互に積層し、積層配線層１７の間をインナビアホー
ル１８で接続した多層配線基板である。多層配線基板に
大きさは、例えば、３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍの
直方体であり、各絶縁層１１〜１５の厚みは、夫々、
０．０５〜０．２ｍｍであり、特に、０．１ｍｍである
ことが好ましい。また、絶縁層１１〜１５は、エポキシ
系樹脂、例えば、ビスフェノールＡノボラック樹脂に、
アラミド繊維を充填材として含有されたものを使用し
た。ここで、外部絶縁層１１、１２、１４、１５には、
アラミド繊維の含有率が従来と同様（標準値）の６０重
量％のものを使用したが、コア絶縁層１３には、アラミ
ド繊維の含有率がやや高い８０重量％のものを使用し
た。

【００３４】一般に、多層配線基板を構成する絶縁層
に、アラミド繊維を含有させたエポキシ系樹脂を用いる
場合、アラミド繊維の含有率が低いと剛性率が低下する
一方、含有率が高くなると剛性率は高くなるが、絶縁層
自体が粗となり、腐食しやすくなる。このため、アラミ
ド繊維の含有率としては、６０重量％程度が、最も好ま
しく、従来から、かかる含有率を有する絶縁層を標準の
絶縁層として用いていた。かかるアラミド繊維含有率６
０重量％の標準の絶縁層を用いた多層配線基板では、剛
性率がやや低く、半導体素子実装時の取り扱いがやや困
難であり、剛性率を高くすることが望まれる。しかし、
多層配線基板全体について、単にアラミド繊維含有率を
６０重量％より高くしたのでは、上述のように多層配線
基板１０の剛性率を高くできる反面、絶縁層が腐食しや
すくなる。そこで、本実施の形態では、アラミド繊維の
含有率が８０重量％の剛性率の高い絶縁層からコア絶縁
層１３を形成し、他の外部絶縁層１１、１２、１４、１
５は、従来通りのアラミド繊維の含有率が６０重量％の
絶縁層から形成したクラッド状の多層配線基板１０とし
た。かかるクラッド状の多層配線基板１０を用いること
により、アラミド繊維の含有率が６０重量％の絶縁層か
ら各絶縁層を形成した従来の多層配線基板に比較して、
剛性率（弾性率）を約２０％向上させることができ、剛
性率の高い多層配線基板を得ることが可能となる。

【００３５】得られた多層配線基板１０上に、半導体素
子を自動実装装置により搭載したところ、多層配線基板
１０の剛性率が高いので、搭載時の衝撃による基板の変
形は小さく、良好な実装性が確認された。尚、本実施の
形態では、コア絶縁層１３のみアラミド繊維の含有率を
高くしたが、他の外部絶縁層１１等も同様にアラミド繊
維の含有率を８０重量％にすることにより、多層配線基
板１０の剛性率を更に高くすることができる。この場合
は、多層配線基板１０の腐食性との兼ね合いで、他の外
部絶縁層１１等の含有率を高くするか否かが決定される
こととなる。また、多層配線基板の仕様に応じて、他の
含有率を有する絶縁層を用いることも可能である。

【００３６】実施の形態２．本発明の実施の形態２にか
かる多層配線基板について、図２を参照しながら説明す
る。図２は、本実施の形態にかかる多層配線基板２０の
断面図である。即ち、インナビアホール２８により接続
された配線層２６をその片面または両面に備えたコア絶
縁層２３が、ガラス転移温度の高いエポキシ系樹脂を用
いたアラミド強化エポキシ系樹脂からなり、上記コア絶
縁層２３上に形成され、インナビアホール２８により上
記配線層と接続された外部絶縁層２７が、ガラス転移温
度の低いエポキシ系樹脂を用いたアラミド強化エポキシ
系樹脂からなる多層配線基板であって、半導体素子の実
装温度における上記コア絶縁層２３の剛性率を、上記外
部絶縁層２１等の剛性率より高くしたことを特徴とする
多層配線基板である。

【００３７】通常の半導体素子の実装は、１５０℃程度
で行われるため、ガラス転移温度の高いエポキシ系樹脂
としては、ガラス転移温度が１５０〜２００℃であるこ
とが好ましく、ガラス転移温度の低いエポキシ系樹脂と
しては、ガラス転移温度が１００〜１５０℃であること
が好ましい。尚、実装温度を変える場合には、その実装
温度を基準として、実装温度よりガラス転移温度が、高
く、または低くなるように、各エポキシ系樹脂を選択す
れば良い。また、アラミド強化エポキシ系樹脂のアラミ
ド繊維の含有率は、４０〜６０重量％、特に、５０重量
％であることが好ましい。

【００３８】具体的に説明すると、多層配線基板２０
は、実施の形態１と同様に、コア絶縁層２３および外部
絶縁層２１、２２、２４、２５は、夫々アラミド繊維を
６０重量％含有したエポキシ系樹脂から形成され、コア
配線層２６、積層配線層２７が、夫々インナビアホール
２８により電気的に接続されている。従来構造では、各
絶縁層には、ガラス転移温度が１００℃のエポキシ系樹
脂が用いられるが、本実施の形態では、コア絶縁層２３
のエポキシ樹脂中に硬化剤を混ぜることにより、コア絶
縁層２３のエポキシ樹脂のガラス転移温度を１５０℃と
従来より高くしている。従って、多層配線基板２０に用
いられる絶縁層中に、ガラス転移温度が１５０℃と高い
絶縁層が含まれるため、高温（１００℃から１５０℃の
間）での多層配線基板２０全体の剛性率の低下を防ぎ、
従来より剛性率を高く維持することが可能となる。

【００３９】即ち、多層配線基板２０上に表面実装部品
や半導体素子を実装する工程では、通常、多層配線基板
２０表面の積層配線層２７と半導体素子等との間に導電
性接着剤を塗布した後、１２０℃で約１時間保持して導
電性接着剤により両者を固定するが、本実施の形態のよ
うに、コア絶縁層２３のガラス転移温度を実装温度（１
２０℃）より高くすることにより、多層配線基板２０
は、かかる実装温度においても高い剛性率を維持するこ
とができ、多層配線基板２０の表面は良好な平坦性を保
ち、良好な実装性を得ることが可能となる。

【００４０】実施の形態３．本発明の実施の形態３にか
かる多層配線基板について、図３を参照しながら説明す
る。図３は、本実施の形態にかかる多層配線基板３０の
断面図である。即ち、インナビアホール３８により接続
された配線層３６をその片面または両面に備えたコア絶
縁層３３が、セラミック材料からなり、上記コア絶縁層
３３上に形成され、インナビアホール３８により上記配
線層と接続された外部絶縁層３７が、アラミド強化エポ
キシ系樹脂からなる多層配線基板であって、上記コア絶
縁層３３の剛性率を、上記外部絶縁層１１等の剛性率よ
り高くしたことを特徴とする多層配線基板である。ここ
で、セラミック材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＢｅＯ、
ＭｇＯ、ＡｌＮ等を用いることが好ましい。また、低充
填アラミド強化エポキシ系樹脂のアラミド繊維の含有率
は、４０〜６０重量％、特に、５０重量％であることが
好ましい。

【００４１】具体的に説明すると、多層配線基板３０
は、コア絶縁層３３がセラミック材料から形成され、外
部絶縁層３１、３２、３４、３５は、夫々アラミド繊維
を６０重量％含有したエポキシ系樹脂から形成されてい
る。また、コア配線層３６、積層配線層３７は、絶縁層
中に設けられたインナビアホール３８により、夫々、電
気的に接続されている。このように、多層配線基板３０
を、セラミック材料から形成され剛性率の高いコア絶縁
層３３と、従来と同様の標準構造のアラミド繊維が６０
重量％含有された外部絶縁層３１、３２、３４、３５か
ら形成することにより、実施の形態１と同様に、多層配
線基板３０全体の剛性率を向上させることが可能とな
る。

【００４２】尚、本実施の形態では、コア絶縁層１３の
みセラミック材料で形成したが、他の外部絶縁層３１等
も同様にセラミック材料で形成することにより、多層配
線基板１０の剛性率を更に高くすることができる。この
場合は、多層配線基板３０全体の重さとの兼ね合いで、
他の外部絶縁層３１等もセラミック材料か形成するか否
かが決定されることとなる。尚、本実施の形態では、コ
ア絶縁層３３をセラミック材料で形成したが、コア絶縁
層３３を従来通り、アラミド繊維が６０重量％含有され
たエポキシ樹脂から形成し、外部絶縁層３１等をセラミ
ック材料から形成しても同様の効果を得ることが可能で
ある。

【００４３】実施の形態４．本発明の実施の形態４にか
かる多層配線基板について、図４を参照しながら説明す
る。図４は、本実施の形態にかかる多層配線基板４０の
断面図である。即ち、インナビアホール４８により接続
された配線層４６をその片面または両面に備えたコア絶
縁層４３が、低充填アラミド強化エポキシ系樹脂からな
り、上記コア絶縁層４３上に形成され、インナビアホー
ル４８により上記配線層と接続された外部絶縁層４７
が、高充填アラミド強化エポキシ系樹脂からなる多層配
線基板であって、上記外部絶縁層４１等の熱膨張係数
を、上記コア絶縁層４３の熱膨張係数より小さくしたこ
とを特徴とする多層配線基板である。

【００４４】ここで、低充填アラミド強化エポキシ系樹
脂のアラミド繊維の含有率は、１０〜３０重量％、特
に、２０重量％であることが好ましい。また、高充填ア
ラミド強化エポキシ系樹脂のアラミド繊維の含有率は、
３０〜６０重量％、特に、５０重量％であることが好ま
しい。

【００４５】具体的に説明すると、多層配線基板４０
は、実施の形態１と同様に、コア絶縁層４３および外部
絶縁層４１、４２、４４、４５は、すべてアラミド繊維
を含有したエポキシ系樹脂から形成されるが、最表面の
外部絶縁層４１、４５のアラミド繊維含有率は２０重量
％と低くなり、他は従来通り６０重量％となっている。
また、コア配線層４６、積層配線層４７は、絶縁層中に
設けられたインナビアホール４８により、夫々、電気的
に接続されている。このように、最表面の外部絶縁層４
１、４５を、アラミド繊維の含有率を２０重量％に低減
したエポキシ系樹脂から形成することにより、かかる外
部絶縁層４１、４５の熱膨張係数を、アラミド繊維の含
有率が６０重量％の従来のエポキシ系樹脂の約７ｐｐｍ
／℃から、約１５ｐｐｍ／℃へと大きくして、銅箔から
形成される積層配線層４７の熱膨張係数（１８ｐｐｍ／
℃）に近づけることができる。これにより、最表面の積
層配線層４７の銅箔と、絶縁層との間の熱膨張係数の差
に起因する熱ストレスは小さくなり、外部絶縁層４１、
４５と積層配線層４７との密着信頼性を向上させること
が可能となる。

【００４６】このように、特に、最表面の外部絶縁層４
１、４５の熱膨張係数を、銅箔から形成される積層配線
層４７の熱膨張係数に近づけるのは、最表面の外部絶縁
層４１、４５に形成される積層配線層４７が、通常、多
層配線基板４０中で最も密であり、かかる部分の配線層
の剥離を防止するためである。尚、外部絶縁層４２と外
部絶縁層４４の絶縁層の熱膨張係数を、最表面の外部絶
縁層４１、４４の熱膨張係数と、コア絶縁層４３の熱膨
張係数との間の値にすることが、多層配線基板４０全体
の配線層の密着性向上を図る点で好ましい。

【００４７】実施の形態５．本発明の実施の形態５にか
かる多層配線基板について、図５を参照しながら説明す
る。図５は、本実施の形態にかかる多層配線基板５０の
断面図である。即ち、インナビアホール５８により接続
された配線層５６をその片面または両面に備えたコア絶
縁層５３が、アラミド強化エポキシ系樹脂からなり、上
記コア絶縁層５３上に形成され、インナビアホール５８
により上記配線層と接続された外部絶縁層５７が、アル
ミナ強化エポキシ系樹脂からなる多層配線基板であっ
て、上記外部絶縁層５１等の熱抵抗を、上記コア絶縁層
５３の熱抵抗より低くしたことを特徴とする多層配線基
板である。

【００４８】ここで、アルミナ強化エポキシ系樹脂のア
ルミナの含有率は、８０〜９５重量％、特に、９０重量
％が好ましく、アラミド強化エポキシ系樹脂のアラミド
繊維の含有率は、３０〜６０重量％、特に、５０重量％
であることが好ましい。

【００４９】具体的に説明すると、多層配線基板５０
は、コア絶縁層５３および外部絶縁層５１、５２、５
４、５５が、すべてエポキシ系樹脂（ビスフェノールＡ
ノボラック樹脂）から形成されるが、最表面の外部絶縁
層５１、５５は、充填材として、アルミナを９０重量％
含有し、他の絶縁層は、充填材として、アラミド繊維を
標準値である６０重量％含有している。最表面の外部絶
縁層５１、５５が含有する充填材としては、具体的に
は、平均粒子径１２μｍのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粉末
（住友化学社製、ＡＬ−３３）を用い、これを９０重量
％含有させたものを使用する。

【００５０】このように、最表面の外部絶縁層５１、５
５に、９０重量％のアルミナを充填材として用いたエポ
キシ系樹脂を用いることにより、最表面の外部絶縁層５
１、５５の熱伝導率を高くすることが可能となる。かか
る多層配線基板５０上に表面実装部品や半導体素子を実
装して半導体装置を形成した後に、動作させて熱抵抗を
調べた結果、充填材が６０重量％のアラミド繊維から構
成される標準的な絶縁層を用いて形成した多層配線基板
と比較して、熱抵抗を約３０％小さくすることができ
た。従って、かかる構造の多層配線基板５０を使用する
ことにより、基板に実装された半導体素子の安定動作を
行うことが可能となる。尚、発熱する部品を搭載する最
表面の絶縁層の熱伝導率のみを高くするため、充填材を
変えることによる多層配線基板の重量の増加は殆ど見ら
れない。

【００５１】実施の形態６．本発明の実施の形態６にか
かる多層配線基板について、図６を参照しながら説明す
る。図６は、本実施の形態にかかる多層配線基板６０の
断面図である。即ち、インナビアホール６８により接続
された配線層６６をその片面または両面に備えたコア絶
縁層６３が、アラミド強化エポキシ系樹脂からなり、上
記コア絶縁層５３上に形成され、インナビアホール６８
により上記配線層と接続された外部絶縁層６７が、シリ
カ強化エポキシ系樹脂からなる多層配線基板であって、
上記外部絶縁層７１等の誘電率を、上記コア絶縁層６３
の誘電率より低くしたことを特徴とする多層配線基板で
ある。

【００５２】ここで、シリカ強化エポキシ系樹脂のシリ
カの含有率は、８０〜９５重量％、特に、９０重量％が
好ましく、アラミド強化エポキシ系樹脂のアラミド繊維
の含有率は、３０〜６０重量％、特に、５０重量％であ
ることが好ましい。

【００５３】具体的に説明すると、多層配線基板６０
は、実施の形態１と同様に、コア絶縁層６３および外部
絶縁層６１、６２、６４、６５は、すべてエポキシ系樹
脂（ビスフェノールＡノボラック樹脂）から形成され
る。また、最表面の外部絶縁層６１、６５は、充填材と
してＳｉＯ₂を９０重量％含有し、他の絶縁層は、充填
材としてアラミド繊維を標準値である６０重量％含有し
ている。最表面の絶縁層６１、６５の充填材としては、
具体的には、平均粒子径１０μｍのシリカ（ＳｉＯ₂）
を使用した。

【００５４】このように、最表面の外部絶縁層６１、６
５にシリカを９０重量％含有したエポキシ系樹脂を用い
ることにより、かかる外部絶縁層６１、６５の誘電率を
低くすることができ、多層配線基板６０上に形成される
配線層の寄生容量の低減が可能となる。最表面の外部絶
縁層６１、６５にかかる多層配線基板６０を用いた場合
の、多層配線基板６１表面に形成された積層配線層６７
の信号伝達速度を調べた結果、従来の多層配線基板に比
較して約２０％伝送遅延を少なくすることができた。ま
た、誘電特性の異なる２種類以上の絶縁層から多層配線
基板６０を構成することにより、多層配線基板内部にコ
ンデンサやフィルタを形成することも可能となる。尚、
かかる構造を用いた場合であっても、従来構造の多層配
線基板と重量は殆ど変わらない。

【００５５】更に、充填材として、アルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）とシリカ（ＳｉＯ₂）を混合したものを用いるこ
とにより、実施の形態５の効果と、本実施の形態６の効
果を併せ持つ多層配線基板の作製が可能となる。また、
上記実施の形態１〜６では、５層の積層構造からなる多
層配線基板を例に説明したが、積層数は仕様に応じて、
適宜選択可能である。尚、本多層配線基板は、コア配線
基板の両側に、同時に積層基板を固定して形成されるた
め、製造上の点からは、多層配線基板の積層数は奇数層
であることが好ましい。また、上記製造上の理由から、
コア絶縁層を挟んで、その両面上に設けられた上記外部
絶縁層は、コア絶縁層を中心に対称に配置されることが
好ましい。特に、コア絶縁層の両面に設けられた外部絶
縁層は、夫々、外部絶縁層の充填材の含有率が漸次増加
または減少するように積層されることが、多層配線基板
に絶縁層の特性を順次変えることができる点で好まし
い。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来構造の配線基板と、剛性率の高い配線基
板とを積層して多層配線基板とすることにより、多層配
線基板全体の剛性率を高くすることが可能となり、多層
配線基板上への半導体素子の実装性が向上する。

【００５７】また、ガラス転移温度の高い配線基板を含
む多層配線基板とすることにより、多層配線基板全体の
高温における剛性率を高くすることが可能となり、特に
高温における多層配線基板上への半導体素子の実装性が
向上する。

【００５８】また、熱膨張係数の低い配線基板を含む多
層配線基板とすることにより、配線基板の熱膨張による
配線層の剥離を防止することが可能となり、多層配線基
板の信頼性が向上する。

【００５９】また、誘電率の低い配線基板を含む多層配
線基板とすることにより、配線基板の配線間に発生する
寄生容量を低減することが可能となり、配線層の信号伝
送速度の遅延を低減することが可能となる。特に、誘電
特性の異なる２種類以上の絶縁層を積層して多層配線基
板を構成することにより、多層配線基板内部にコンデン
サやフィルタを形成することも可能となる。

【００６０】また、熱伝導率の高い配線基板を含む多層
配線基板とすることにより、配線基板に半導体素子を実
装した場合の放熱効率の向上が可能となり、半導体素子
の安定動作を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかる多層配線基板
の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態２にかかる多層配線基板
の断面図である。

【図３】本発明の実施の形態３にかかる多層配線基板
の断面図である。

【図４】本発明の実施の形態４にかかる多層配線基板
の断面図である。

【図５】本発明の実施の形態５にかかる多層配線基板
の断面図である。

【図６】本発明の実施の形態６にかかる多層配線基板
の断面図である。

【図７】従来のビルドアップ方式ガラスエポキシ配線
基板の断面図である。

【図８】従来の全層インナービア構造を有する樹脂多
層基板（ＡＬＩＶＨ）の断面図である。

【符号の説明】

１０多層配線基板、１１、１２、１４、１５外部絶
縁層、１３コア絶縁層、１６、１７配線層、１８
インナビアホール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者天見和由大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者竹沢弘輝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者長谷伸啓大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者三谷力大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中谷誠一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者別所芳宏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インナビアホールにより接続された配線
層をその片面または両面に備えたコア絶縁層と、インナ
ビアホールにより上記配線層と接続された配線層を備え
た外部絶縁層と、から熱圧着一体とした多層配線基板で
あって、上記コア絶縁層と上記外部絶縁層との物理的特性が異な
ることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】上記コア絶縁層と上記外部絶縁層との間
で異なる上記物理的特性が、剛性率、ガラス転移温度、
熱膨張係数、誘電率、熱抵抗からなる群から選択される
１または２種以上の物理的特性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。
【請求項３】上記コア絶縁層が、アラミド繊維を充填
材に用いたエポキシ系樹脂材料からなることを特徴とす
る請求項１または２に記載の多層配線基板。
【請求項４】上記外部絶縁層が、アラミド繊維を充填
材に用いたエポキシ系樹脂材料からなり、上記コア絶縁層の充填材の含有率を上記外部絶縁層の充
填材の含有率より高くすることを特徴とする請求項３に
記載の多層配線基板。
【請求項５】上記外部絶縁層が、アラミド繊維を充填
材に用いたエポキシ系樹脂からなり、上記外部絶縁層の充填材の含有率を、上記コア絶縁層の
充填材の含有率より低くすることにより、上記外部絶縁
層の熱膨張係数を上記配線層の熱膨張係数に近づけてな
ることを特徴とする請求項３に記載の多層配線基板。
【請求項６】上記外部絶縁層が、絶縁性無機材料を充
填材に用いたエポキシ系樹脂材料からなり、上記外部絶縁層の熱抵抗を、上記コア絶縁層の熱抵抗よ
り小さくしてなることを特徴とする請求項３に記載の多
層配線基板。
【請求項７】上記無機材料が、金属酸化物またはガラ
スからなることを特徴とする請求項６に記載の多層配線
基板。
【請求項８】上記外部絶縁層が、エンジニアリングプ
ラスティックを充填材に用いたエポキシ系樹脂材料から
なり、上記外部絶縁層の誘電率を、上記コア絶縁層の誘電率よ
り小さくしてなることを特徴とする請求項３に記載の多
層配線基板。
【請求項９】上記外部絶縁層が、アラミド繊維を充填
材に用いたエポキシ系樹脂材料からなり、上記コア絶縁層のエポキシ系樹脂材料のガラス転移温度
が、上記外部絶縁層のエポキシ系樹脂材料のガラス転移
温度より高いことを特徴とする請求項３に記載の多層配
線基板。
【請求項１０】実質的に同じ構造を有する上記外部絶
縁層が上記コア絶縁層を挟んで互いに対称に配置したこ
とを特徴とする請求項３に記載の多層配線基板。
【請求項１１】上記コア絶縁層を挟んで、その両面上
に設けられた上記外部絶縁層が、夫々、上記外部絶縁層
の充填材の含有率が漸次増加または減少するように積層
された３層以上の外部絶縁層からなることを特徴とする
請求項８に記載の多層配線基板。
【請求項１２】上記コア絶縁層が、セラミック材料か
らなることを特徴とする請求項１または２に記載の多層
配線基板。
【請求項１３】上記外部絶縁層が、アラミド繊維を充
填材に用いたエポキシ系樹脂材料からなることを特徴と
する請求項１２に記載の多層配線基板。
【請求項１４】上記外部絶縁層の充填材が絶縁性無機
材料からなり、上記外部絶縁層の熱抵抗を、上記コア絶縁層の熱抵抗よ
り小さくしてなることを特徴とする請求項１２に記載の
多層配線基板。
【請求項１５】上記絶縁性無機材料が、金属酸化物ま
たはガラスからなることを特徴とする請求項１４に記載
の多層配線基板。
【請求項１６】上記外部絶縁層が、エンジニアリング
プラスティックを充填材に用いたエポキシ系樹脂材料か
らなり、上記外部絶縁層の誘電率を上記コア絶縁層の誘電率より
小さくしてなることを特徴とする請求項１２に記載の多
層配線基板。
【請求項１７】上記外部絶縁層が、上記充填材の含有
率が異なる２層以上の外部絶縁層からなることを特徴と
する請求項１２に記載の多層配線基板。
【請求項１８】アラミド繊維を充填材に用いたエポキ
シ系樹脂材料からなるコア絶縁層を備えた請求項３にか
かる多層配線基板の最外層の基板上に、半導体素子をフ
リップチップ実装してなることを特徴とする半導体装
置。
【請求項１９】セラミック材料からなるコア絶縁層を
備えた請求項１２にかかる多層配線基板の最外層の基板
上に、半導体素子をフリップチップ実装してなることを
特徴とする半導体装置。
【請求項２０】インナビアホールにより接続された配
線層をその片面または両面に備えたコア絶縁層と、イン
ナビアホールにより上記配線層と接続された外部絶縁層
とを、熱圧着一体とした多層配線基板であって、上記コア絶縁層が、高充填アラミド強化エポキシ系樹脂
からなり、上記外部絶縁層が、低充填アラミド強化エポキシ系樹脂
からなり、上記コア絶縁層が、上記外部絶縁層より、剛性率を高く
したことを特徴とする多層配線基板。
【請求項２１】インナビアホールにより接続された配
線層をその片面または両面に備えたコア絶縁層と、イン
ナビアホールにより上記配線層と接続された外部絶縁層
とを、熱圧着一体とした多層配線基板であって、上記コア絶縁層が、高ガラス転移温度のエポキシ系樹脂
を用いたアラミド強化エポキシ系樹脂からなり、上記外部絶縁層が、低ガラス転移温度のエポキシ系樹脂
を用いたアラミド強化エポキシ系樹脂からなり、半導体素子の実装温度において、上記コア絶縁層が、上
記外部絶縁層より、剛性率を高くしたことを特徴とする
多層配線基板。
【請求項２２】インナビアホールにより接続された配
線層をその片面または両面に備えたコア絶縁層と、イン
ナビアホールにより上記配線層と接続された外部絶縁層
とを、熱圧着一体とした多層配線基板であって、上記コア絶縁層が、セラミック材料からなり、上記外部絶縁層が、アラミド強化エポキシ系樹脂からな
り、上記コア絶縁層が、上記外部絶縁層より、剛性率を高く
したことを特徴とする多層配線基板。
【請求項２３】インナビアホールにより接続された配
線層をその片面または両面に備えたコア絶縁層と、イン
ナビアホールにより上記配線層と接続された外部絶縁層
とを、熱圧着一体とした多層配線基板であって、上記コア絶縁層が、低充填アラミド強化エポキシ系樹脂
からなり、上記外部絶縁層が、高充填アラミド強化エポキシ系樹脂
からなり、上記外部絶縁層が、上記コア絶縁層より、熱膨張係数を
小さくしたことを特徴とする多層配線基板。
【請求項２４】インナビアホールにより接続された配
線層をその片面または両面に備えたコア絶縁層と、イン
ナビアホールにより上記配線層と接続された外部絶縁層
とを、熱圧着一体とした多層配線基板であって、上記コア絶縁層が、アラミド強化エポキシ系樹脂からな
り、上記外部絶縁層が、アルミナ強化エポキシ系樹脂からな
り、上記外部絶縁層が、上記コア絶縁層より、熱抵抗を低く
したことを特徴とする多層配線基板。
【請求項２５】インナビアホールにより接続された配
線層をその片面または両面に備えたコア絶縁層と、イン
ナビアホールにより上記配線層と接続された外部絶縁層
とを、熱圧着一体とした多層配線基板であって、上記コア絶縁層が、アラミド強化エポキシ系樹脂からな
り、上記外部絶縁層が、シリカ強化エポキシ系樹脂からな
り、上記外部絶縁層が、上記コア絶縁層より、誘電率を低く
したことを特徴とする多層配線基板。