JPH1140950A

JPH1140950A - 多層配線板

Info

Publication number: JPH1140950A
Application number: JP9192977A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shimada; 靖島田; Kazunori Yamamoto; 和徳山本; Teiichi Inada; 禎一稲田; Akishi Nakaso; 昭士中祖; 義之 ▲つる▼; Yoshiyuki Tsuru; Naoyuki Urasaki; 直之浦崎; Itsuo Watanabe; 伊津夫渡辺
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 1999-02-12
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: JP3904100B2

Abstract

(57)【要約】【課題】フリップチップ接続とはんだ接続が混在しても
接続信頼性の高い実装を行うことのできる多層配線板を
提供する。【解決手段】最外配線層を含む複数の配線層と、前記配
線層間を電気的に接続する導体化された穴を有すると共
に、最外配線層と最外配線層に最も近い配線層との間の
絶縁層が、弾性率の異なる２層の絶縁層からなる、多層
配線板であり、最外配線層に接する絶縁層の弾性率が最
外配線層に最も近い配線層に接する絶縁層の弾性率より
も小さい多層配線板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ接
続による部品の搭載とはんだ接続による部品の搭載とが
混在する実装基板に用いる多層配線板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の発達にともない、電子
機器の高性能化はもとより、配線板と電子部品とからな
る回路板の小型化、軽量化の要求はますます厳しくなっ
ている。これまで、スルーホールを設けた配線板にＤＩ
ＰパッケージやＰＧＡパッケージなどを実装していた方
式から表面に接続用の回路を設けた配線板にＱＦＰパッ
ケージやＢＧＡパッケージなどを実装する方式に進化し
てきた。これは、後者の方が、配線板のデッドスペース
が小さくなり、高密度実装が可能なこと、パッケージ自
身が小型化、高性能化しやすいことによる。しかし、電
子機器の発達は留まることを知らず、電子機器の高性能
化と回路板の小型化、軽量化の両立は今でも大きな課題
となっている。

【０００３】その解決方法の一つとして、半導体チップ
をパッケージングせずに、直接配線板に搭載する方法が
注目を浴びている。この方法は半導体チップと配線板の
接合の仕方によって大きく２つに分かれる。一つはこれ
までパッケージングの技術で汎用的に用いられてきたワ
イヤボンディングを用いる方法、もう一つはバンプ接続
を用いる方法である。後者は一般的にフリップチップ接
続と呼ばれ、エリアアレイ状に電極を形成できるので多
ピン化が容易なこと、信号パス経路が短く電気特性が良
好なことから、今後の普及の拡大が見込まれている。

【０００４】これまで、フリップチップ実装用配線板と
しては高価なセラミック配線板が主流であった。これ
は、ガラスエポキシ基板を代表とする有機材料配線板を
用いると、その熱膨張率（１５〜２０ｐｐｍ／℃）と半
導体チップの熱膨張率（１０ｐｐｍ／℃未満）の差が大
きいために熱サイクルによる疲労破壊が起こりやすく、
接続信頼性が低いためであった。最近、フリップチップ
実装した半導体チップと配線板の間をアンダーフィルと
呼ばれる樹脂で充填することにより、安価な有機材料配
線板でも十分な接続信頼性を確保できるようになった。
これは、アンダーフィルにより、バンプにかかる応力が
分散され、応力集中が回避されるためと考えられてい
る。さらに、導電性粒子を分散させた異方導電フィルム
を半導体チップと電極や回路の間に設け、加圧または加
熱加圧手段を構じることによって、両者の電極同士が電
気的に接続されるとともに、隣接電極間の絶縁性を付与
して、半導体チップと配線板とを接着固定する方法があ
る。この方法は、接着剤が上記アンダーフィルの効果を
示すため、安価な有機材料配線板でも十分な接続信頼性
を確保できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アンダーフィ
ルと有機材料配線板を用いる方法は高価なセラミック配
線板を用いることに対するコストメリットはあるもの
の、材料や実装工程を増やし、安価な有機材料配線板の
コストメリットを活かしきれなかった。また、異方導電
フィルムを用いた場合には、接続電極および配線板表面
の高さばらつきにより、接続信頼性が低下するという問
題が生じるが、配線板の表面絶縁層の弾性率を下げ、加
圧または加熱加圧手段による接続時に表面絶縁層を変形
させることにより回避できる。しかしながら、配線板表
面に設けた電極と配線板内部に設けた配線回路との絶縁
性確保が難しくなり、電気的に短絡する場合もあった。
さらに、他の表面実装電子部品をはんだ接続により実装
する場合もあり、これらの部品との接続についても信頼
性を確保しなければならない。

【０００６】本発明は、フリップチップ接続とはんだ接
続が混在しても接続信頼性の高い実装を行うことのでき
る多層配線板を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線板は、
最外配線層を含む複数の配線層と、前記配線層間を電気
的に接続する導体化された穴を有すると共に、最外配線
層と最外配線層に最も近い配線層との間の絶縁層が、弾
性率の異なる２層の絶縁層からなる、多層配線板であ
り、最外配線層に接する絶縁層の弾性率が最外配線層に
最も近い配線層に接する絶縁層の弾性率よりも小さいこ
とを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】この最外配線層に接する絶縁層の
貯蔵弾性率は、２５℃で２０〜２，０００ＭＰａであ
り、１７０℃で２〜５００ＭＰａであり、最外配線層に
最も近い配線層に接する絶縁層の貯蔵弾性率が、２５℃
で３，０００〜１５，０００ＭＰａであり、１７０℃で
１，０００〜５，０００ＭＰａ以上であることが好まし
い。

【０００９】発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、種々
の物性を有する絶縁材料を用いた高密度多層配線板につ
いて、以下の知見を得た結果本発明をなすことができ
た。１．最外配線層と最外配線層に最も近い配線層との間の
絶縁層が、弾性率の異なる２層の絶縁層からなる、多層
配線板であり、最外配線層に接する絶縁層の弾性率が最
外配線層に最も近い配線層に接する絶縁層の弾性率より
も小さいことにより、異方導電フィルムとはんだ接合が
混在した実装基板のヒートサイクル試験における接続信
頼性が高く、しかも、異方導電フィルム実装時の変形が
なく、配線層間の十分な絶縁性を確保できる。２．最外配線層に接する絶縁層の貯蔵弾性率が、動的
粘弾性測定装置を用いて測定した場合に、２５℃におい
て２０〜２，０００ＭＰａの範囲であり、かつ１７０℃
において２〜５００ＭＰａの範囲であれば、異方導電フ
ィルムとはんだ接合が混在した実装基板のヒートサイク
ル試験における接続信頼性をより高めることができ、好
ましい。３．最外配線層に最も近い配線層に接する絶縁層の貯蔵
弾性率が、動的粘弾性測定装置を用いて測定した場合
に、２５℃において３，０００〜１５，０００ＭＰａの
範囲であり、かつ、１７０℃において１，０００〜５，
０００ＭＰａ以上の範囲であれば、異方導電フィルム実
装時の変形をより少なくし、配線層間の十分な絶縁性を
確保する上でより好ましい。

【００１０】（材料）発明者らは、最外配線層に接する
絶縁層に用いる材料を、種々の絶縁接着剤について検討
を重ねた結果、（１）アクリロニトリル１８〜４０重量
％、（２）官能基モノマーとしてグリシジル（メタ）ア
クリレート２〜６重量％、及び残部が（３）エチル（メ
タ）アクリレートまたはブチル（メタ）アクリレート、
からなる共重合体で、Ｔｇ（ガラス転移点）が−１０℃
以上でかつ重量平均分子量が１０万以上であるエポキシ
基含有アクリルゴムを含む接着剤が、絶縁層材料として
最適であることがわかった。

【００１１】このエポキシ基含有アクリルゴムに含まれ
るアクリロニトリルは、１８重量％未満では、本発明の
樹脂を用いて積層した後の工程において使用される溶剤
に樹脂が侵されてしまうというように、耐溶剤性が低く
なり、４０重量％を超えると、他の成分と相溶性が低下
したり、重合が困難となる。

【００１２】官能基モノマーには、グリシジルアクリレ
ートやグリシジルメタクリレートを用いるが、カルボン
酸タイプのアクリル酸や、水酸基タイプのヒドロキシメ
チル（メタ）アクリレートを構成成分に含むポリマーを
用いると、架橋反応が進行しやすく、ワニス状態でのゲ
ル化、Ｂステージ状態での硬化度の上昇による接着力の
低下等の問題があるため好ましくない。このグリシジル
（メタ）アクリレートの量は、２重量％未満では、必要
な接着力が得られず、６重量％を超えると、ゴムのゲル
化を防止することが困難となる。

【００１３】エチル（メタ）アクリレートまたはブチル
（メタ）アクリレートの混合比率は、共重合体のＴｇを
考慮して決定する。すなわち、Ｔｇが−１０℃未満であ
るとＢステージ状態での接着フィルムのタック性が大き
くなり取扱性が悪化するので、−１０℃以上となるよう
な混合比率とする。このような混合比率は、実験によっ
て求めることができ、例えば、エチルアクリレート、ア
クリロニトリル、グリシジルメタクリレートの共重合体
の場合、組成比を６７：３０：３とすることによって、
Ｔｇを−１０℃とすることができる。

【００１４】本発明においては、このエポキシ基含有ア
クリルゴムを、パール重合、乳化重合等の重合方法によ
り得ることができる。このようなエポキシ基含有アクリ
ルゴムとしては、市販のものとして、ＨＴＲ−８６０
Ｐ−３（帝国化学産業株式会社製、商品名）を使用でき
る。

【００１５】また、このエポキシ基含有アクリルゴム３
０〜１００重量部に対して、エポキシ樹脂及びその硬化
剤を合わせて５０〜７０重量部、エポキシ樹脂と相溶性
でありかつ平均分子量３万以上の高分子量成分１０〜６
０重量部、エポキシ樹脂と非相溶性である平均分子量１
０万以上の高分子量成分０〜５０重量部及び硬化促進剤
０．１〜５重量部を配合した接着剤を用いることができ
る。

【００１６】このエポキシ基含有アクリルゴムの重量平
均分子量は、１０万以上とし、８０万以上とすることが
さらに好ましい。というのも、この範囲とすることによ
り、シート状、フィルム状での強度や可とう性の低下や
タック性の増大がなくなるからである。また、分子量が
大きくなるにつれフロー性が小さく、回路充填性が低下
してくるので、エポキシ基含有アクリルゴムの重量平均
分子量は、２００万以下であることが望ましい。

【００１７】エポキシ樹脂としては、分子量が５００以
下のビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型液状
樹脂を用いることができる。市販のものとしては、エピ
コート８０７、エピコート８２７、エピコート８２８
（いずれも油化シェルエポキシ株式会社製、商品名）、
Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３０、Ｄ．Ｅ．Ｒ３３１、Ｄ．Ｅ．Ｒ．
３６１（いずれも、ダウケミカル日本株式会社製、商品
名）、ＹＤ８１２５、ＹＤＦ１７０（いずれも、東都化
成株式会社製、商品名）等を使用できる。また、難燃化
を図ることを目的に、Ｂｒ化エポキシ樹脂、非ハロゲン
系の難燃性エポキシ樹脂等を使用してもよく、市販のも
のとして、ＥＳＢ４００（住友化学工業株式会社製、
商品名）を使用できる。

【００１８】さらに、低熱膨張化、高Ｔｇ化を目的に多
官能エポキシ樹脂を加えてもよく、このような多官能エ
ポキシ樹脂としては、フェノールノボラック型エポキシ
樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレ
ン型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒドノボラック型エ
ポキシ樹脂が使用できる。このような多官能エポキシ樹
脂としては、市販のものとして、フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂はＥＰＰＮ−２０１（日本化薬株式会
社製、商品名）、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
はＥＯＣＮ１０１２、ＥＯＣＮ１０２５、ＥＯＣＮ１０
２７（いずれも、住友化学工業株式会社製、商品名）、
Ｎ−６７３−８０Ｍ（大日本インキ化学工業株式会社
製、商品名）、ナフタレン型エポキシ樹脂はＨＰ−４０
３２（大日本インキ化学工業株式会社製、商品名）、サ
リチルアルデヒドノボラック型エポキシ樹脂はＥＰＰＮ
５０２（日本化薬株式会社製、商品名）等を使用でき
る。

【００１９】このようなエポキシ樹脂の硬化剤として
は、吸湿時の耐電食性に優れている、フェノール水酸基
を１分子中に２個以上有する化合物である、フェノール
ノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、クレ
ゾールノボラック樹脂、サリチルアルデヒドノボラック
樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂を使用できる。この
ような硬化剤としては、市販のものとして、プライオー
フェンＬＦ２８８２、プライオーフェンＬＦ２８２２、
バーカムＴＤ−２０９０、バーカムＴＤ−２１４９、フ
ェノライトＶＨ４１５０、フェノライトＶＨ４１７０
（いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製、商品
名）、ＮＨ−７０００（日本化薬株式会社製、商品名）
等を使用できる。

【００２０】本発明においては、このようなエポキシ樹
脂及びその硬化剤を、エポキシ基含有アクリルゴム３０
〜１００重量部に対して、合わせて５０〜７０重量部と
するものである。このエポキシ樹脂及びその硬化剤が、
エポキシ基含有アクリルゴム３０〜１００重量部に対し
て、５０重量部未満では、接着性成分の減少による接着
性の低下、樹脂流動性の低下による回路充填性の不良等
を招きやすく、７０重量部を超えると、弾性率が増大し
て発生する熱応力が大きくなり、接続信頼性の低下が起
こる。また、可撓性成分比の減少により取扱性の低下を
も招く。

【００２１】エポキシ樹脂と相溶性でありかつ分子量が
３万以上の高分子量成分としては、フェノキシ樹脂、平
均分子量が３万〜８万の高分子量エポキシ樹脂、平均分
子量が８万より大きい超高分子量エポキシ樹脂、極性の
大きい官能基含有ゴム等を使用できる。このうちで、極
性の大きい官能基含有反応性ゴムとは、アクリロニトリ
ル−ブタジエンゴムやアクリルゴムに、カルボキシル基
のような極性が大きい官能基を付加したゴムである。

【００２２】フェノキシ樹脂としては、市販のものとし
て、フェノトートＹＰ−４０、フェノトートＹＰ−５０
（いずれも、東都化成株式会社製、商品名）等を使用で
きる。高分子量エポキシ樹脂、超高分子量エポキシ樹脂
としては、市販のものとして、ＨＭＥ（日立化成工業株
式会社製、商品名）を使用できる。また、極性の大きい
官能基含有反応性ゴムとしては、市販のものとして、カ
ルボキシル基含有アクリロニトリル−ブタジエンゴムの
ＰＮＲ−１（日本合成ゴム株式会社製、商品名）、ニポ
ール１０７２（日本ゼオン株式会社製、商品名）等、カ
ルボキシル基含有アクリルゴムのＨＴＲ−８６０Ｐ（帝
国化学産業株式会社製、商品名）を使用できる。

【００２３】本発明においては、このエポキシ樹脂と相
溶性でありかつ平均分子量３万以上の高分子量成分を、
エポキシ基含有アクリルゴム３０〜１００重量部に対し
て、０〜６０重量部の範囲で用いることが好ましく、６
０重量部を越えると、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂と相
溶性のある高分子量成分の相の割合が大きくなり、エポ
キシ樹脂と非相溶性の高分子量成分を主成分とする柔軟
な相の割合が少なくなることにより、弾性率が増大して
発生する熱応力が大きくなり、接続信頼性の低下が起こ
る。

【００２４】硬化促進剤には、各種イミダゾール類を用
いるのが好ましい。イミダゾールとしては、２−メチル
イミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、
１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シ
アノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテー
ト等が挙げられる。このようなイミダゾール類として
は、市販のものとして、２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ−ＣＮ、２
ＰＺ−ＣＮＳ（四国化成工業株式会社製、商品名）等を
使用できる。本発明においては、この硬化促進剤を、エ
ポキシ基含有アクリルゴム３０〜１００重量部に対し
て、０．１〜５重量部の範囲で使用し、０．１重量部未
満であると、硬化反応の進行が遅く、絶縁層の硬化不足
により、密着性等の特性の低下を招き、また、５重量部
を超えると、接着剤ワニス及び接着フィルムの保存安定
性が低下し、製品管理に支障をきたす。

【００２５】エポキシ樹脂と非相溶性でありかつ分子量
が３万以上の高分子量成分としては、未変性アクリルゴ
ム、極性の小さい官能基含有ゴムなどがあり、極性の小
さい官能基含有反応性ゴムとは、アクリロニトリル−ブ
タジエンゴムやアクリルゴムに、エポキシのような極性
が小さい官能基を付加したゴムである。

【００２６】エポキシ樹脂と相溶性である高分子量成分
およびエポキシ樹脂と非相溶性である高分子量成分の平
均分子量は、いずれも３万以上である必要がある。エポ
キシ樹脂と相溶性の分子とエポキシ樹脂と非相溶性の分
子とが互いに絡み合うことにより、相分離を防ぐためで
ある。

【００２７】本発明においては、室温での取扱性を向上
させるために、エポキシ樹脂と非相溶性の高分子量成分
の配合量を、エポキシ基含有アクリルゴム３０〜１００
重量部に対して、０〜５０重量部配合することができ
る。

【００２８】本発明においては、接着剤の取り扱い性の
向上、難燃性の付与、溶融粘度の調整、熱膨張率の低減
などを目的として、無機フィラーを接着剤（樹脂成分と
無機フィラー成分の和）１００体積部に対して、１〜５
０体積部配合することが好ましい。配合の効果の点から
１体積部以上、配合量が多くなると、接着剤の貯蔵弾性
率の上昇、接着性の低下、ボイド残存による電気特性の
低下等の問題を起こすので５０体積部以下とされる。

【００２９】無機フィラーとしては、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化
カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ、窒化アルミ
ニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非結晶性シリカな
どが挙げられる。

【００３０】本発明においては、樹脂と無機フィラーの
界面結合をよくするために、カップリング剤を配合する
ことが好ましい。カップリング剤としては、シランカッ
プリング剤が好ましい。シランカップリング剤として
は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ
−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノ
プロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルト
リエトキシシラン、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノ
プロピルトリメトキシシランが挙げられる。

【００３１】前記したシランカップリング剤は、市販の
ものとして、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランであるＮＵＣＡ−１８７（日本ユニカー株式会社
製、商品名）、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシ
ランであるＮＵＣＡ−１８９（日本ユニカー株式会社
製、商品名）、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
であるＮＵＣＡ−１１００（日本ユニカー株式会社
製、商品名）、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラ
ンであるＮＵＣＡ−１１６０（日本ユニカー株式会社
製、商品名）、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロ
ピルトリメトキシシランであるＮＵＣＡ−１１２０
（日本ユニカー株式会社製、商品名）が使用できる。

【００３２】本発明においては、このカップリング剤の
配合量を、無機フィラー１００重量部に対して、０．５
〜１０重量部の範囲とすることが好ましく、０．５重量
部未満では、密着性向上の効果がなく、１０重量部を超
えると、耐熱性低下、コストの上昇など問題点を生ず
る。

【００３３】さらに、イオン性不純物を吸着して、吸湿
時の絶縁信頼性をよくするために、無機イオン吸着剤を
配合してもよい。このような無機イオン吸着剤として
は、単にイオンを吸着するものと、イオン交換反応を示
す無機イオン交換体と、この両者の性質を併せ持つもの
とがある。このように単にイオンを吸着するものとして
は、多孔性固体の吸着性を利用して液体、固体から物質
移動を行いイオンを分離する無機物質であり、耐熱性、
耐薬品性に優れた活性炭、天然及び合成ゼオライト、シ
リカゲル、活性アルミナ、活性白土などが挙げられる。

【００３４】無機イオン交換体は、イオン交換反応によ
り液体、固体からイオンを分離するものであり、合成ア
ルミノケイ酸、塩例えば合成ゼオライト、金属の含水酸
化物、例えば水和五酸化アンチモン、多価金属の酸性
塩、例えばリン酸ジルコニウム、などが挙げられる。シ
リカゲルや活性白土も無機イオン交換体として作用す
る。ハイドロタルサイトは、ハロゲンを捕捉することが
知られており、無機イオン交換体の一種である。

【００３５】このような無機イオン吸着剤としては、市
販のものとして、ジルコニウム系化合物を成分とするＩ
ＸＥ−１００（東亜合成化学工業株式会社製、商品
名）、アンチモンビスマス系化合物を成分とするＩＸＥ
−６００（東亜合成化学工業株式会社製、商品名）、マ
グネシウムアルミニウム系化合物を主成分とするＩＸＥ
−７００（東亜合成化学工業株式会社製、商品名）、ハ
イドロタルサイトであるＤＨＴ−４Ａ（協和化学工業株
式会社製、商品名）を使用できる。

【００３６】この無機イオン吸着剤の配合は、樹脂１０
０重量部に対して、０．５〜１０重量部の範囲が好まし
く、０．５部未満であると、吸湿時の絶縁信頼性を改善
できず、１０重量部を超えると、耐熱性の低下、コスト
の上昇等の問題点を生じる。

【００３７】この他、必要により、銅がイオン化して溶
け出すのを防止するため、銅害防止剤として知られる化
合物、例えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノ
ール系還元剤を配合してもよい。ビスフェノール系還元
剤としては、２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル
−６−第３−ブチルフェノール）、４，４’−チオ−ビ
ス−（３−メチル−６−第３−ブチルフェノール）が挙
げられる。

【００３８】トリアジンチオール化合物を成分とする銅
害防止剤としては、ジスネットＤＢ（三協製薬株式会社
製、商品名）を、ビスフェノール系還元剤を成分とする
銅害防止剤としては、ヨシノックスＢＢ（吉富製薬株式
会社製、商品名）を市販品として使用できる。

【００３９】弾性率の異なる２層の絶縁層であって、最
外配線層と最外配線層に最も近い配線層に挟まれる絶縁
層に含まれる２層の絶縁層のうち、最外配線層に最も近
い配線層に接する絶縁層に用いる接着剤の組成として
は、電気絶縁性セラミックウィスカを必須成分とし、エ
ポキシ樹脂及びその硬化剤と硬化促進剤を配合した接着
剤を用いることができる。電気絶縁性セラミックウィス
カは、接着剤（樹脂成分とウィスカ成分の和）１００体
積部に対して、５〜５０体積部配合することが好まし
い。高弾性率を確保するために５体積部以上、接着性の
低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題を起こ
すので５０体積部以下とされる。

【００４０】本発明において、電気絶縁性セラミックウ
ィスカは、平均直径が０．３〜３μｍ、平均長さが平均
直径の５倍以上であることが好ましい。平均直径が、
０．３μｍ未満であると、接着剤へ分散させる工程にお
いて、破砕が起こりやすく、３μｍを超えると、接着剤
のフィルム化の工程で表面に凹凸が起こりやすく、好ま
しくない。平均長さが平均直径の５倍未満であると、接
着剤の高弾性率化効果が小さい。好ましくは、２０倍以
上であることが望ましい。また、配線間の絶縁信頼性を
確保するために、１００μｍ以下であることが好まし
い。

【００４１】電気絶縁性セラミックウィスカとしては、
ホウ酸アルミニウム、ウォラスナイト、チタン酸カリウ
ム、塩基性硫酸マグネシウム、窒化ケイ素、α−アルミ
ナ等などが挙げられる。

【００４２】本発明において弾性率が高い絶縁層に用い
るエポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂と
相溶性がありかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量
樹脂、硬化促進剤には、弾性率が低い絶縁層において提
示したものを用いることができる。また必要に応じて無
機イオン吸着剤、銅害防止剤を用いることもできる。こ
れらについても、弾性率が低い絶縁層において提示した
ものを用いることができる。

【００４３】本発明の絶縁層材料のワニスの製造法は、
樹脂成分とフィラー成分を十分に分散できる混合方法な
らば、特に制限はない。たとえば、プロペラ撹拌によ
り、各樹脂を溶剤に溶解・分散してワニス状とした後
に、ビーズミルを用いてフィラーと樹脂ワニスを混練す
ることにより、樹脂とフィラーが十分に分散されたワニ
スを得ることができる。混練に用いる機械は、ビーズミ
ルの他に３本ロールやらいかい機などが使用でき、これ
らを組み合わせてもよい。また、フィラーと低分子量成
分とをあらかじめ混合した後、高分子量成分を配合する
ことにより、混合に要する時間を短縮することが可能で
ある。これらのワニスを作製した後、真空脱気により、
ワニス中の気泡を除去することが望ましい。

【００４４】ワニス化の溶剤は、比較的低沸点の、メチ
ルエチルケントン、アセトン、メチルイソブチルケト
ン、２−エトキシエタノール、トルエン、ブチルセルソ
ルブ、メタノール、エタノール、２−メエトキシエタノ
ールなどを用いるのが好ましい。また塗膜性を向上する
などの目的で、高沸点溶剤を加えてもよい。高沸点溶剤
としては、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミ
ド、メチルピロリドン、シクロヘキサンなどが挙げられ
る。

【００４５】本発明の絶縁層材料のＢステージ（半硬化
状態）の接着シートは、ワニスをベースフィルム上に塗
布し、加熱して溶剤を除去して得ることができる。ま
た、接着フィルムの保護を目的にベースフィルムと接す
る接着フィルム面と反対側に、カバーフィルムを使用し
てもよい。これらのプラスチックフィルムは基板積層プ
レスの際に剥離されるものである。ベースフィルム及び
カバーフィルムに用いるプラスチックフィルムとして
は、テフロンフィルム、離型処理したポリエチレンテレ
フタレートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィル
ム、ポリイミドフィルム等が使用できる。このプラスチ
ックフィルムは基板との積層の際に剥離されるものであ
る。プラスチックフィルムには、ポリイミドフィルムで
あるカプトン（東レ・デュポン株式会社製、商品名）、
アピカル（鐘淵化学工業株式会社製、商品名）、ポリエ
チレンテレフタレートフィルムであるルミラー（東レ・
デュポン株式会社製、商品名）、ピューレックス（帝人
株式会社製、商品名）等が、市販のものとして使用でき
る。

【００４６】ベースフィルムの代わりに銅箔を用いても
よい。銅箔は基板との積層後に回路配線を形成する材料
としてそのまま用いることができる。銅箔には、市販の
ものとして、ＳＤＧＲ、ＳＤＧＬ（いずれも、日本電解
株式会社製、商品名）、ＴＳＡ、ＧＴＳ（いずれも、古
河サーキットホイル株式会社製、商品名）、ＪＴＣ（日
鉱グールドフォイル株式会社製、商品名）等を使用でき
る。

【００４７】高密度多層配線板としては、隣接する配線
層間の導体のみを接続するインタースティシャルバイア
ホール（以下、ＩＶＨという。）や、ベリードバイアホ
ール（以下、ＢＶＨという。）を用いたものが好まし
い。このＩＶＨやＢＶＨを有する多層配線板としては、
ビルドアップ多層配線板がある。このビルドアップ多層
配線板は、以下のような方法により製造できる。めっき
スルーホールと内層回路とが形成された内層回路板のス
ルーホールにシルクスクリーン印刷法などによって、穴
が完全に塞がるように熱硬化性樹脂を埋め、加熱して硬
化した後、穴からはみ出した樹脂を研磨等により除去
し、Ｂステージ状態に硬化させた接着剤を有する導体
箔を加熱加圧し、導体箔の層間接続用穴を設ける部分を
エッチング除去し、その部分の絶縁層（硬化した前記接
着剤）を除去し、めっきなどにより、その層間接続用穴
の内壁の金属化を行い、表面の導体層の不要な部分をエ
ッチングすることにより回路を形成する。接着剤を有す
る導体箔の代わりに接着フィルムと導体箔を用いてもよ
い。この手法により、絶縁層と配線層を１層づつ形成す
ることができる。この回路を形成したものを内層回路板
とすれば、上記と同様の手法によりさらに１層づつの絶
縁層と配線層が形成でき、これを繰り返すことによっ
て、必要とする内層回路板を得ることができる。そし
て、最外層には、硬化後に高弾性率を示す接着シートと
硬化後に低弾性率を示す接着シートと導体箔、もしく
は、硬化後に高弾性率を示す接着シートと硬化後に低弾
性率を示す接着剤を有する導体箔、もしくは硬化後に高
弾性率を示す接着剤の層と硬化後に低弾性率を示す接着
剤の層とを有する導体箔を用いて、必要な回路を有する
多層配線板を得ることができる。

【００４８】本発明において、層間接続用穴を設ける部
分の絶縁層は、レーザ光照射により除去できる。レーザ
は、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等
を用いることができる。生産性の点からは、炭酸ガスレ
ーザが好ましい。このときのレーザ光の照射条件は、時
間が短く、出力の大きなパルス状の発振をするものが好
ましい。例えば、制御できる条件の範囲が、１パルスの
幅：１〜４０μｓｅｃ、パルス繰り返し周波数：１５０
〜１０，０００Ｈｚ、繰り返しパルス数：１〜１０パル
ス、出力パルス数：２〜５パルスを包含するレーザ発振
器が、制御しやすく好ましい。この場合の出力は、エネ
ルギー密度にして、１５〜４０Ｊ／ｃｍ²の範囲であ
る。時間あたりの出力が、上記範囲未満であると、絶縁
層の樹脂を蒸発、発散することができず、上記範囲を超
えると、必要以上の穴径となり制御が困難で、一旦蒸発
した樹脂が炭化して付着することもあり、付着した炭化
物の除去を行わなければならない。

【００４９】本発明における弾性率の低い絶縁層は、そ
の弾性率が、２５℃で２０〜２，０００ＭＰａ、１７０
℃で２〜５００ＭＰａであることが必要である。この値
を超えると、半導体チップを実装した基板の接続信頼性
が低下する。弾性率の高い絶縁層は、その弾性率が、２
５℃で３，０００〜１５，０００ＭＰａ、１７０℃で
１，０００〜５，０００ＭＰａ以上であることが必要で
ある。この値よりも低いと、加圧または加熱加圧手段に
よる異方導電性接着剤フィルム接合時に、配線板表面に
設けた電極と配線板内部に設けた配線回路との絶縁性が
低下する。なお、ここで、弾性率とは、動的粘弾性測定
装置で測定した貯蔵弾性率を指し、その測定は、接着剤
硬化物に引張り荷重をかけて、周波数１０Ｈｚ、昇温速
度５〜１０℃／分で−５０℃から３００℃まで測定する
温度依存性モードで行った。

【００５０】

【実施例】

（接着シートの作製）実施例及び比較例に用いた接着シ
ートの組成を表１〜表３にまとめた。表１に示す組成中
で、硬化促進剤、カップリング剤及びフィラーを除くも
のを、１．０リットルのメチルエチルケトンに、２００
ｇを加え、これを混合し、均一に溶解させた。この樹脂
とメチルエチルケトンからなるワニスに、カップリング
剤及びフィラーを加え、ビーズミル混練した。最後に、
硬化促進剤を添加し、真空脱気してワニスを調整した。
このワニスをベースキャリアに示したプラスチックフィ
ルム、または銅箔上に流延した後、１４０℃で５分間加
熱乾燥し、厚さ３０μｍの半硬化状の接着シートと厚さ
６０μｍの半硬化状の接着シートを作製した。また、２
層構造の接着シートは、１層目に厚さ３０μｍの接着剤
を前述条件でベースキャリアに設けた後、その表面に２
層目の厚さ３０μｍの接着剤を前述条件で設けて作製し
た。尚、各組成の物質名および接着シートのベースキャ
リアは、以下の通りである。（ａ）エポキシ基含有アクリルゴムＨＴＲ−８６０Ｐ−３（分子量１００万、帝国化学産業
株式会社製、商品名）（ｂ）エポキシ樹脂・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂；エピコート８２８
（油化シェルエポキシ株式会社製、商品名）ＹＤ１８２５（東都化成株式会社製、商品名）・多官能エポキシ樹脂クレゾールノボラック型エポキシ樹脂；ＥＳＣＮ００１
（住友化学工業株式会社製、商品名）Ｎ−６７３−８０Ｍ（大日本インキ化学工業株式会社
製、商品名）サリチルアルデヒドノボラック型エポキシ樹脂；ＴＡＣ
ＴＩＸ７４２（ダウケミカル社製、商品名）ＥＰＰＮ５０２（日本化薬株式会社製、商品名）ナフタレン骨格型エポキシ樹脂；ＮＣ７０００（日本化
薬株式会社製、商品名）・難燃化エポキシ樹脂；ＥＳＢ−４００（住友化学工業
株式会社製、商品名）・硬化剤ビスフェノールＡノボラック樹脂；プライオーフェンＬ
Ｆ２８２２（大日本インキ化学工業株式会社製、商品
名）プライオーフェンＬＦ２８８２（大日本インキ化学工業
株式会社製、商品名）ナフタレン骨格樹脂；ＮＨ７０００（日本化薬株式会社
製、商品名）（ｃ）硬化促進剤２ＰＺ−ＣＮ（四国化成工業株式会社製、商品名）（ｄ）エポキシ樹脂と相溶性でありかつ平均分子量３万
以上の高分子成分・フェノキシ樹脂；ＹＰ−５０（分子量５万、東都化成
株式会社製、商品名）（ｅ）エポキシ樹脂と非相溶性でありかつ平均分子量３
万以上の高分子成分・エポキシ基含有アクリルゴム；ＳＧ８０−Ｈ（分子量
３５万、帝国化学産業株式会社製、商品名）（ｆ）フィラー・シリカフィラー；ヒューズレックスＺＡ−３０Ｃ（株
式会社龍森製、商品名）ＦＢ−３０１（電気化学工業株式会社、商品名）ＳＯ−２５Ｒ（株式会社龍森製、商品名）・アルミナフィラー；ＵＡ−５０５５（昭和電工株式会
社製、商品名）・ホウ酸アルミニウムウィスカアイボレックスＹＳ−１２（四国化成工業株式会社、商
品名）（ｇ）カップリング剤 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン；ＮＣＵ
Ａ−１８７（日本ユニカー株式会社製、商品名）（ｈ）無機イオン吸着剤アンチモンビスマス系化合物；ＩＸＥ−６００（東亜合
成化学工業株式会社製、商品名）（ｉ）銅害防止剤ビスフェノール系還元剤；ヨシノックスＢＢ（吉富製薬
株式会社製、商品名）（ｊ）溶剤メチルエチルケトン（ｋ）ベースキャリアプラスチックフィルム；ピューレックス（帝人株式会社
製、商品名）銅箔；ＴＳＡ（古河サーキットホイル株式会社製、商
品名）

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】

【表３】

【００５４】実施例１〜３８表１〜３に実施例で用いた絶縁層材料と試験結果をまと
めた。実施例で作製した多層配線板の製造法は以下の通
りである。銅箔厚１８μｍ、板厚０．４mmの両面銅箔張
ガラスエポキシ積層板ＭＣＬ−Ｅ−６７９（日立化成工
業株式会社、商品名）の所望の箇所にドリル穴明け、無
電解銅めっきを行った後、表面に所望のエッチングレジ
ストを形成し、不要な銅箔をエッチング除去して、所望
の回路パターンおよびスルーホールを有する回路板を作
製した。この回路板のスルーホール部にスクリーン印刷
法により、穴埋め樹脂としてＣＣＴ−６５０ＴＨ（株式
会社アサヒ化学研究所、商品名）を充填し、１７０℃、
１時間の加熱硬化を行い、表面の不要な樹脂を研磨によ
り取り除いた。この回路板の回路表面に、次亜塩素酸ナ
トリウムを主成分とする黒化処理と、ジメチルアミノボ
ランを主成分とする還元処理によって、粗化処理を行っ
た。ベースキャリアがプラスチックフィルムの場合に
は、１８μｍ銅箔ＴＳＡ／表４の絶縁層２に示す接着シ
ート／回路板／表４の絶縁層２に示す接着シート／１８
μｍ銅箔ＴＳＡ、ベースキャリアが銅箔の場合には、表
４の絶縁層２に示す接着シート／回路板／表４の絶縁層
２に示す接着シートの順に重ね、１７０℃・２．５Ｍｐ
ａ・６０分のプレス条件で、加熱加圧し積層一体化し
た。絶縁層の接着シートの厚さは、６０μｍとした。こ
の回路板表面に所望のエッチングレジストを形成し、エ
ッチングによりバイアホールを形成するための銅箔開口
部を設けた。この開口部に露出した絶縁層にエネルギー
密度１５〜４０Ｊ／ｃｍ²、発振時間１〜１０μｓｅ
ｃ、発振周波数１５０〜５００Ｈｚ、２〜５パルスの条
件で炭酸ガスレーザを照射することにより、前記内層板
の回路導体が露出するまで除去して、バイアホールを形
成し、無電解銅めっきによりバイアホール内を電気的に
接続した。この回路板表面に所望のエッチングレジスト
を形成し、不要な銅箔をエッチング除去して、所望の回
路パターンおよびバイアホールを有する回路板を作製し
た。ベースキャリアがプラスチックフィルムの場合に
は、１８μｍ銅箔ＴＳＡ／表４の絶縁層４に示す接着シ
ート／表４の絶縁層３に示す接着シート／回路板／表４
の絶縁層３に示す接着シート／表４の絶縁層４に示す接
着シート／１８μｍ銅箔ＴＳＡ、表４の絶縁層４に示す
接着シートのベースキャリアが銅箔の場合には、表４の
絶縁層４に示す接着シート／表４の絶縁層３に示す接着
シート／回路板／表４の絶縁層３に示す接着シート／表
４の絶縁層４に示す接着シート、ベースキャリアが銅箔
で表４の絶縁層３と絶縁層４が２層構造となっている接
着剤の場合には、表４の絶縁層３および４に示す接着シ
ート／回路板／表４の絶縁層３および４に示す接着シー
トの順に重ね、前述のプレス条件で、加熱加圧し積層一
体化した。絶縁層３および絶縁層４に用いる接着シート
の厚さの合計は、６０μｍとした。この回路板表面に所
望のエッチングレジストを形成し、エッチングによりバ
イアホールを形成するための銅箔開口部を設けた。この
開口部に露出した絶縁層に前述の条件で炭酸ガスレーザ
を照射することにより、前記内層板の回路導体が露出す
るまで除去して、バイアホールを形成した後にドリルに
よりスルーホールを形成した。この回路板のバイアホー
ルとスルーホール内を無電解銅めっきにより電気的に接
続した。この回路板表面に所望のエッチングレジストを
形成し、不要な銅箔をエッチング除去して、多層配線板
を得た。スクリーン印刷により、チップ抵抗搭載用回路
の部分にはんだペーストを印刷し、チップ抵抗を位置合
わせして配置した後、ＩＲリフローを用いてはんだを溶
融させて、チップ抵抗を多層配線板に実装した。さら
に、半導体チップ搭載用回路の部分に異方導電フィルム
をキャリアフィルムから転写後、金めっきにより突起電
極を形成した半導体チップとその搭載用回路との位置合
わせを行い、半導体チップを１８０℃、１０ｋｇｆ／チ
ップの温度及び圧力により２０秒間加熱圧着して異方導
電フィルムを硬化させる。これによって、異方導電フィ
ルムを介して半導体チップの突起電極と多層配線板の半
導体チップ搭載用回路とを電気的に接続すると同時に半
導体チップと多層配線板の間は異方導電フィルムの接着
剤の硬化によって、この状態を保持することができる。

【００５５】比較例１〜６接着シートに表４中に示すものを用いた他は、実施例と
同様の条件で多層配線板を作製した。

【００５６】

【表４】

【００５７】試験方法は以下の通りである。（接着剤硬化物の弾性率）１７０℃で１時間硬化させ、
接着フィルム硬化物を作製した。弾性率は、動的粘弾性
装置ＤＶＥ−Ｖ４（株式会社レオロジ製、商品名）を用
いて、長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍ、膜厚８０μｍのフィル
ム状の試料を、昇温速度５℃／分、引張りモード、自動
静荷重で測定した貯蔵弾性率の値である。（絶縁性評価試験）実施例、比較例で作製した実装基板
の半導体チップ搭載回路とその内層にある回路の絶縁抵
抗を測定し、１ＧΩ以上のものを良好、１ＧΩ以下のも
のを不良とした。（接続信頼性試験）実施例、比較例で作製した実装基板
を、熱衝撃試験で評価した。気相で行う熱衝撃試験機を
用い、試験条件は、−５５℃の低温雰囲気に３０分間放
置し、その後１２５℃の高温雰囲気に３０分間放置する
工程を１サイクルとした。低温雰囲気から高温雰囲気に
変わるとき、及びその逆のときには、室温雰囲気に５分
間放置した。１００サイクル毎に接続部の導通抵抗を測
定し、初期値から１０％以上上昇したところを終点とし
た。評価は、終点が１，０００サイクル以上のものを良
好、１，０００サイクル未満ののものを不良とした。

【００５８】実施例１〜３５は、いずれも、最外配線層
に接する絶縁層の動的粘弾性測定装置を用いて測定した
場合の貯蔵弾性率が２５℃で２０〜２，０００ＭＰａで
あり、１７０℃で４〜４００ＭＰａであり、最外配線層
に隣接する配線層に接する絶縁層の動的粘弾性測定装置
を用いて測定した場合の貯蔵弾性率が２５℃で４，００
０〜１５，０００ＭＰａであり、１７０℃で１，０００
ＭＰａ以上であることを特徴とする多層配線板である。
これらを用いた実装基板はいずれも接続信頼性に優れて
いる。さらに、絶縁性にも優れている。

【００５９】また、比較例１は、絶縁層３に含まれる電
気絶縁性セラミックウィスカが少ないために弾性率が低
く、絶縁性に劣る。比較例２は、絶縁層４に含まれる低
弾性率成分のエポキシ基含有アクリルゴムが少ないため
に弾性率が高く、接続信頼性に劣る。比較例３は、絶縁
層４に含まれるエポキシ樹脂と相溶性でありかつ平均分
子量３万以上の高分子成分のフェノキシ樹脂量が多いた
めに弾性率が高く、接続信頼性に劣る。比較例４は、絶
縁層４に含まれる無機フィラー量が多いために弾性率が
高く、接続信頼性に劣る。比較例５は、絶縁層４の弾性
率が高く、接続信頼性に劣る。比較例６は、絶縁層３の
弾性率が低く、絶縁性に劣る。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
異方導電フィルムによるフリップチップ接続とはんだ接
続が混在しても接続信頼性と絶縁性に優れた実装を行う
ことのできる高密度多層配線板を提供することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中祖昭士茨城県下館市大字小川1500番地日立化成工業株式会社下館研究所内 (72)発明者 ▲つる▼ 義之茨城県下館市大字小川1500番地日立化成工業株式会社下館研究所内 (72)発明者浦崎直之茨城県下館市大字小川1500番地日立化成工業株式会社下館研究所内 (72)発明者渡辺伊津夫茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社筑波開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】最外配線層を含む複数の配線層と、前記配
線層間を電気的に接続する導体化された穴を有すると共
に、最外配線層と最外配線層に最も近い配線層との間の
絶縁層が、弾性率の異なる２層の絶縁層からなる、多層
配線板であり、最外配線層に接する絶縁層の弾性率が最
外配線層に最も近い配線層に接する絶縁層の弾性率より
も小さいことを特徴とする多層配線板。
【請求項２】最外配線層を含む複数の配線層と、前記配
線層間を電気的に接続する導体化された穴を有すると共
に、最外配線層と最外配線層に最も近い配線層との間の
絶縁層が、弾性率の異なる２層の絶縁層からなる、多層
配線板であり、最外配線層に接する絶縁層の動的粘弾性
測定装置を用いて測定した場合の貯蔵弾性率が２５℃で
２０〜２，０００ＭＰａであり、１７０℃で２〜５００
ＭＰａであり、最外配線層に最も近い配線層に接する絶
縁層の動的粘弾性測定装置を用いて測定した場合の貯蔵
弾性率が２５℃で３，０００〜１５，０００ＭＰａであ
り、１７０℃で１，０００〜５，０００ＭＰａであるこ
とを特徴とする多層配線板。