JPH11150370A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】有機樹脂絶縁層を間に挟んで上下に位置する薄
膜配線導体層のスルーホール導体を介しての電気的接続
の信頼性が低い。 【解決手段】基板１上に、スルーホール８を有する有機
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
するとともに有機樹脂絶縁層２を間に挟んで下方に位置
する薄膜配線導体層３のスルーホール８開口部に露出す
る領域と上方に位置する薄膜配線導体層３とをスルーホ
ール８の内壁に形成したスルーホール導体９を介して電
気的に接続して成る多層配線基板であって、前記薄膜配
線導体層３のスルーホール８開口部に露出する領域の厚
みを他の領域の厚みより厚くした。

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ー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ー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ー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。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た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
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
させた構造を有しており、有機樹脂絶縁層の上面に、前
記薄膜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
や容量素子、抵抗器等の電子部品の電極を半田等を介し
接続させるようになっている。

【０００７】なお、前記多層配線基板においては、積層
された各有機樹脂絶縁層間に配設された薄膜配線導体層
が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されて
おり、各有機樹脂絶縁層へのスルーホールの形成はフォ
トリソグラフィー技術を採用することによって、具体的
にはまず各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
所定計上の窓部を形成し、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、最後に前記レジスト材を有機樹脂絶縁
層上より剥離させ除去することによって行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この多
層配線基板においては、有機樹脂絶縁層の厚みが上下に
位置する薄膜配線導体層の電気的絶縁を完全とするため
に１０〜８０μｍ程度の厚いものとなっており、この厚
みの厚い有機樹脂絶縁層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を形成した場合、エ
ッチング液による有機樹脂絶縁層の除去に時間がかか
り、スルーホールを所望する鮮明な形状に形成するのが
できなくなるとともにスルーホールの下部に有機樹脂絶
縁層の一部が残り、スルーホール導体を介して上下に位
置する薄膜配線導体層を確実、強固に電気的接続するこ
とができないという欠点を有していた。

【０００９】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、有機樹脂絶縁層に所望する鮮明な形状
のスルーホールを形成するとともに有機樹脂絶縁層の上
下に位置する薄膜配線導体層をスルーホールの内壁に形
成したスルーホール導体を介して確実、強固に電気的接
続することができる高信頼性の多層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、ス
ルーホールを有する有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体層と
を交互に多層に積層するとともに有機樹脂絶縁層を間に
挟んで下方に位置する薄膜配線導体層のスルーホール開
口部に露出する領域と上方に位置する薄膜配線導体層と
をスルーホールの内壁に形成したスルーホール導体を介
して電気的に接続して成る多層配線基板であって、前記
薄膜配線導体層のスルーホール開口部に露出する領域の
厚みが他の領域の厚みより厚いことを特徴とするもので
ある。

【００１１】本発明の多層配線基板によれば、有機樹脂
絶縁層のスルーホールが形成される領域に位置する薄膜
配線導体層の厚みを厚くしたことからその分スルーホー
ル形成部における有機樹脂絶縁層の厚みが薄くなり、そ
の結果、有機樹脂絶縁層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を形成した場合、エ
ッチング液による有機樹脂絶縁層の除去が短時間とな
り、スルーホールを所望する鮮明な形状に形成すること
が可能となるとともにスルーホールの下部に有機樹脂絶
縁層の一部が残ることはなく、これによってスルーホー
ル導体を介して有機樹脂絶縁層を間に挟んで上下に位置
する薄膜配線導体層を確実、強固に電気的接続すること
ができる。

【００１２】また薄膜配線導体層の厚みが厚い領域は有
機樹脂絶縁層のスルーホールが形成される領域のみであ
り、その他の領域は厚みが薄い。そのため有機樹脂絶縁
層を間に挟んで上下に位置する薄膜配線導体層は、間に
配される有機樹脂絶縁層の厚みが十分厚いものとなって
電気的絶縁が完全となり、多層配線基板としての信頼性
が極めて高いものとなる。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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、あ
る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製するとともに該
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
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。

【００１６】また前記基板１には上下面に貫通する孔径
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。

【００１７】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
加工法等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。

【００１８】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成り、従来周知
のめっき法及びエッチング加工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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】更に前記基板１はその上面にスルーホール
８を有する厚さが１０〜８０μｍ程度の有機樹脂絶縁層
２と、厚さが１μｍ〜４０μｍ程度の薄膜配線導体層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、かつ薄膜配線導体層３の一部は導電層６と電気的
に接続している。

【００２４】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。

【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、ふっ素樹脂等から成り、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
シ樹脂前駆体を基板１の上部にスピンコート法により１
０〜８０μｍ程度の厚みに被着させ、しかる後、これを
約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れる。

【００２６】前記有機樹脂絶縁層２はその厚みが１０〜
８０μｍ程度と厚いことから有機樹脂絶縁層２を間に挟
んで上下に位置する薄膜配線導体層３はその電気的絶縁
が完全となり、多層配線基板としての信頼性が極めて高
いものとなる。

【００２７】また前記有機樹脂絶縁層２はその各々の所
定位置に直径が２０〜３００μｍ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。

【００２８】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、フォトリソグラフィー技術を採用するこ
とによって、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。

【００２９】なお、前記有機樹脂絶縁層２に設けるスル
ーホール８は、後述するスルーホール８が形成される領
域に位置する下方の薄膜配線導体層３の厚みが部分的に
厚くしてあり、これによってスルーホール８の形成部に
おける有機樹脂絶縁層２の厚みは５〜２０μｍ程度に薄
くなり、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を形成した場
合、エッチング液による有機樹脂絶縁層２の除去が短時
間となり、スルーホール８を所望する鮮明な形状に形成
することが可能となるとともにスルーホール８の下部に
有機樹脂絶縁層の一部が残ることはなくなる。

【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８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
よって厚さ１μｍ〜４０μｍ程度に形成され、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〜４０μｍ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】また前記薄膜配線導体層３はスルーホール
８の開口部に対応する領域における厚みが５〜７５μｍ
程度に厚くしてあり、これによって前述した通りスルー
ホール８を所望する鮮明な形状に形成することが可能と
なるとともにスルーホール８の下部に有機樹脂絶縁層の
一部が残ることはなくなり、スルーホール８の内壁全面
にスルーホール導体９を被着形成することが可能となっ
て有機樹脂絶縁層２を間に挟んで上下に位置する薄膜配
線導体層３を確実、強固に電気的接続することができ
る。

【００３３】前記薄膜配線導体層３のスルーホール８開
口部に対応する領域における厚みを５〜７５μｍ程度に
厚くする方法としては、薄膜配線導体層３の一部（スル
ーホール８が形成される領域）に部分的に銅、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を採用する
ことによって再度被着させる、或いは薄膜配線導体層３
全体を５〜７５μｍ程度に厚く被着させておき、しかる
後、該薄膜配線導体層３の表面を一部（スルーホール８
が形成される領域）を除き、エッチング等で１μｍ〜４
０μｍ程度に薄くなるように除去することによって行わ
れる。

【００３４】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。

【００３５】また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
面としておくこが好ましい。

【００３６】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、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〜
４０μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００３７】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、電子部品の各電極を薄膜配線導体層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ととなる。

【００３８】なお、本発明は上述した実施例に限定され
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。

【００３９】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、有機樹
脂絶縁層のスルーホールが形成される領域に位置する薄
膜配線導体層の厚みを厚くしたことからその分スルーホ
ール形成部における有機樹脂絶縁層の厚みが薄くなり、
その結果、有機樹脂絶縁層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を形成した場合、
エッチング液による有機樹脂絶縁層の除去が短時間とな
り、スルーホールを所望する鮮明な形状に形成すること
が可能となるとともにスルーホールの下部に有機樹脂絶
縁層の一部が残ることはなく、これによってスルーホー
ル導体を介して有機樹脂絶縁層を間に挟んで上下に位置
する薄膜配線導体層を確実、強固に電気的接続すること
ができる。

【００４０】また薄膜配線導体層の厚みが厚い領域は有
機樹脂絶縁層のスルーホールが形成される領域のみであ
り、その他の領域は厚みが薄い。そのため有機樹脂絶縁
層を間に挟んで上下に位置する薄膜配線導体層は、間に
配される有機樹脂絶縁層の厚みが十分厚いものとなって
電気的絶縁が完全となり、多層配線基板としての信頼性
が極めて高いものとなる。

【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・・・・薄膜配線導体層 ４・・・・多層配線部 ８・・・・スルーホール ９・・・・スルーホール導体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、スルーホールを有する有機樹脂
   絶縁層と薄膜配線導体層とを交互に多層に積層するとと
   もに有機樹脂絶縁層を間に挟んで下方に位置する薄膜配
   線導体層のスルーホール開口部に露出する領域と上方に
   位置する薄膜配線導体層とをスルーホールの内壁に形成
   したスルーホール導体を介して電気的に接続して成る多
   層配線基板であって、前記薄膜配線導体層のスルーホー
   ル開口部に露出する領域の厚みが他の領域の厚みより厚
   いことを特徴とする多層配線基板。