JPH11238967A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体素子等の電子部品に配線導体層を介して
ノイズが入り込み、誤動作を起こす。 【解決手段】基板１上に、有機樹脂絶縁層２と配線導体
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８の内
壁に形成されているスルーホール導体９を介して電気的
に接続して成る配線基板であって、前記有機樹脂絶縁層
２の少なくともスルーホール８周辺部に磁性粉末を含有
させ、磁性領域を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板に関し、
より詳細には情報処理装置等に実装される混成集積回路
装置や半導体装置等に使用される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
シート状の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。

【０００６】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れてい
る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配線導
体層と電気的に接続するボンディングパッドを形成して
おき、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を半田等のロウ
材を介して接続させるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時、
情報処理装置は高性能化が急激に進展し、これに伴って
情報処理装置に搭載実装される半導体装置や混成集積回
路装置も高速駆動が行われノイズの影響を極めて受け易
いものになってきたこと、従来の配線基板は有機樹脂絶
縁層に設けた銅やアルミニウム等の金属材料から成る配
線導体層及びスルーホール導体が高調波のノイズを伝搬
させ易いこと等から配線導体層に外部電気回路から高調
波のノイズが入り込んだ場合、このノイズがそのまま配
線導体層及びスルーホール導体を伝搬して半導体素子等
の電子部品に入り込み、半導体素子等の電子部品を誤動
作させてしまうという欠点を有していた。

【０００９】本発明は上記諸欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は配線導体層及びスルーホール導体を介し
て実装される半導体素子等の電子部品にノイズが入り込
むのを有効に防止し、半導体素子等の電子部品を長期間
にわたり正常に作動させることができる配線基板を提供
することにある。

【００１０】

【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形成されているスルーホール導体を
介して電気的に接続して成る配線基板であって、前記有
機樹脂絶縁層の少なくともスルーホール周辺部に磁性粉
末を含有させ、磁性領域を形成したことを特徴とするも
のである。

【００１１】また本発明は、前記有機樹脂絶縁層の磁性
領域における磁性粉末の含有量が１０乃至８５重量％で
あることを特徴とするものである。

【００１２】更に本発明は、前記磁性粉末がＮｉーＺｎ
系フェライト又は六方晶型フェライトから成ることを特
徴とするものである。

【００１３】本発明の配線基板によれば、上下に位置す
る配線導体層を電気的に接続するスルーホール導体が形
成されている有機樹脂絶縁層のスルーホール周辺部に磁
性粉末を含有させ、磁性領域を形成したことから配線導
体層に入り込んだノイズが配線導体層及びスルーホール
導体を介して搭載実装される半導体素子等の電子部品に
伝搬し入り込もうとしてもノイズはスルーホール導体の
周囲に配されている磁性粉末で熱エネルギーに変換され
て吸収され、その結果、半導体素子等の電子部品にノイ
ズが入り込むこはなく、半導体素子等の電子部品を常に
正常に作動させ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は配線導体
層である。

【００１５】前記基板１はその上面に有機樹脂絶縁層２
と配線導体層３とからなる多層配線部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や炭化
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、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム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、
或いは酸化アルミニウム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型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なる場合
には、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は後述する基板１の上面に形
成される多層配線部４の配線導体層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を配設した場合には両面の多層配線部４の配線導
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。

【００１９】更に前記貫通孔５の内壁及び基板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なり、従来周知のメッキ法及びエ
ッチング法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。

【００２０】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の配線導体層３同士を電気的に接続する作用を
なす。

【００２１】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。

【００２２】前記有機樹脂充填体７は基板１上面及び／
又は下面に後述する有機樹脂絶縁層２と配線導体層３と
か成る多層配線部４を形成する際、多層配線部４の有機
樹脂絶縁層２と配線導体層３の平坦化を維持する作用を
なす。

【００２３】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。

【００２４】前記基板１にはまた上面に有機樹脂絶縁層
２と配線導体層３とが交互に多層に配設されて形成され
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は上下に位置する配線導体層３
の電気的絶縁を図る作用をなし、また配線導体層３は電
気信号を伝達するための伝送路として作用する。

【００２５】前記多層配線部４の有機樹脂絶縁層２は、
エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリフ
ェニレンエーテル樹脂、フッ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
よって形成させる。

【００２６】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。

【００２７】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
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。

【００２８】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。

【００２９】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配線導体層３及びスルーホ
ール導体層９は銅、金、銀、アルミニウムの金属材料を
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メッキ浴を用いて厚さ１μｍ乃至４
０μｍの銅を被着させ、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８内壁
に配設される。この場合、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。また前記配線
導体層３及びスルーホール導体９を銅、金、銀、アルミ
ニウムもしくはこれらを主成分とする金属で形成してお
くと該銅、金等はその電気抵抗率が３μΩ・ｃｍ以下と
低いことから配線導体層３及びスルーホール導体９を電
気信号が伝搬しても電気信号に大きな減衰等が生じるこ
とはなく、これによって配線導体層３及びスルーホール
導体９を介し搭載実装される半導体素子等の電子部品Ａ
に対し電気信号を確実に出し入れすることができる。更
に前記配線導体層３はそれを銅、金、銀、アルミニウム
もしくはこれらを主成分とする金属で形成した場合、該
銅、金等の融点は６６０〜１０８０℃程度であり、多少
低いものの有機樹脂絶縁層２の熱硬化温度が８０〜２０
０℃と極めて低いことから有機樹脂絶縁層２を熱硬化処
理によって形成する際、配線導体層３が気散することは
なく、有機樹脂絶縁層２間に所定パターンの配線導体層
３を形成することができる。

【００３０】なお、前記有機樹脂絶縁層２と配線導体層
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法等によって粗し、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。

【００３１】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個以上としておくと有
機樹脂絶縁層２と配線導体層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、１μ
ｍ≦Ｐｃ≦１０μｍが５００個以上、０．１μｍ≦Ｐｃ
≦１μｍが２５００個以上、０．０１μｍ≦Ｐｃ≦０．
１μｍが１２５００個以上としておくことが好ましい。

【００３２】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。

【００３３】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個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たり
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。

【００３４】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。

【００３５】また更に前記多層配線部４の各配線導体層
３はその厚みが１μｍ未満であると各配線導体層３の電
気抵抗値が大きなものとなって各配線導体層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
を超えると配線導体層３を有機樹脂絶縁層２に被着させ
る際に配線導体層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。

【００３６】前記多層配線部４の有機樹脂絶縁層２はま
たそのスルーホール８の周辺に磁性粉末が含有されて磁
性領域を形成しており、配線導体層３に入り込んだノイ
ズが配線導体層３及びスルーホール導体９を介して搭載
実装される半導体素子等の電子部品Ａに伝搬し、入り込
もうとしてもノイズはスルーホール導体９の周囲に配さ
れている磁性粉末で熱エネルギーに変換されて吸収さ
れ、その結果、半導体素子等の電子部品にノイズが入り
込むこはなく、半導体素子等の電子部品を常に正常に作
動させることが可能となる。

【００３７】前記有機樹脂絶縁層２のスルーホール８周
辺に含有される磁性粉末としてはＮｉーＺｎ系フェライ
トや六方晶型フェライトが好適に使用される。

【００３８】前記磁性粉末のスルーホール８周辺への含
有は、有機樹脂絶縁層２を形成する際、有機樹脂絶縁層
２となる有機樹脂前駆体に予め磁性粉末を含有させてお
くことによって行われる。この場合、ＮｉーＺｎ系フェ
ライトや六方晶型フェライト等は中性または還元雰囲気
中にて１２００℃の温度で磁性を失うが、有機樹脂絶縁
層２の熱硬化温度は８０〜２００℃と極めて低いことか
ら有機樹脂絶縁層２を熱硬化処理によって形成する際、
磁性粉末が磁性を失うことはなく、これによって配線導
体層３及びスルーホール導体９を伝搬するノイズを確実
に熱エネルギーに変換して吸収することができる。

【００３９】更に前記有機樹脂絶縁層２に設けた磁性領
域における磁性粉末の含有量は１０重量％未満であると
配線導体層３及びスルーホール導体９を伝搬するノイズ
を良好に吸収することができず、また８５重量％を超え
ると有機樹脂絶縁層２となる有機樹脂前駆体に磁性粉末
を含有させておくことによって有機樹脂絶縁層２のスル
ーホール８周辺に磁性粉末を含有させる際、有機樹脂前
駆体の流動性が悪くなって均一厚みの有機樹脂絶縁層２
を形成することが困難となる。従って、前記有機樹脂絶
縁層２に設けた磁性領域における磁性粉末の含有量は１
０乃至８５重量％の範囲としておくことが好ましい。

【００４０】かくして、本発明の配線基板によれば、基
板１の上面に被着させた多層配線部４上に半導体素子や
容量素子、抵抗器等の電子部品Ａを搭載実装させ、電子
部品Ａの各電極を配線導体層３に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、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ことなる。

【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
ては基板１の上面のみに有機樹脂絶縁層２と配線導体層
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、多層配線部４を基板１の下面側のみに設けて
も、上下の両主面に設けてもよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明の配線基板によれば、上下に位置
する配線導体層を電気的に接続するスルーホール導体が
形成されている有機樹脂絶縁層のスルーホール周辺部に
磁性粉末を含有させ、磁性領域を形成したことから配線
導体層に入り込んだノイズが配線導体層及びスルーホー
ル導体を介して搭載実装される半導体素子等の電子部品
に伝搬し入り込もうとしてもノイズはスルーホール導体
の周囲に配されている磁性粉末で熱エネルギーに変換さ
れて吸収され、その結果、半導体素子等の電子部品にノ
イズが入り込むこはなく、半導体素子等の電子部品を常
に正常に作動させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の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・・・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 Ａ・・・電子部品

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、有機樹脂絶縁層と配線導体層と
   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形成され
   ているスルーホール導体を介して電気的に接続して成る
   配線基板であって、前記有機樹脂絶縁層の少なくともス
   ルーホール周辺部に磁性粉末を含有させ、磁性領域を形
   成したことを特徴とする配線基板。
2. 【請求項２】前記有機樹脂絶縁層の磁性領域における磁
   性粉末の含有量が１０乃至８５重量％であることを特徴
   とする請求項１に記載の配線基板。
3. 【請求項３】前記磁性粉末がＮｉーＺｎ系フェライト又
   は六方晶型フェライトから成ることを特徴とする請求項
   １に記載の配線基板。