JP3728059B2 - Multilayer wiring board - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、多層配線基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層配線基板に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来より、有機樹脂を含む絶縁基板表面に銅箔を接着した後、これをエッチングして微細な配線回路を形成し、しかるのちにこの基板を積層して多層化したプリント基板が提案されている。また、このようなプリント基板においては、その強度を高めるために、有機樹脂に対して、布状のガラス織布を分散させたものも多用されている。
【0003】
近年、上記のガラス織布の代わりにアラミド織布または不織布を使用した基板も提案されている。アラミド不織布を使用するとガラス織布を使用した場合に比較して、配線回路層間を接続するビアホール導体を形成するための穴開け加工が容易に行えるという長所を有する。すなわち、従来のガラス織布では穴開け加工は、一般にマイクロドリルによって行われていたが、ドリル径は最小0.15mm程度であり、しかもこのドリルを用いた場合、穴加工中に折れやすく、近年要求される微細加工には適していなかった。これに対してアラミド不織布を用いるとレーザー加工が容易になり、微細な穴を高速で開けることが可能となった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アラミド樹脂は本質的に吸湿しやすい性質を有する。通常のプリント基板に使用されるエポキシ,BTレジン、PPEなどの有機樹脂の吸湿量が0.1〜0.2%であるのに対して、アラミド樹脂は2〜3%と10倍以上の吸湿をする。そのため、アラミド樹脂を含有するプリント基板を高温多湿雰囲気で放置すると、吸湿による膨張のため配線基板がぼろぼろになってしまい、長期信頼性に問題があることは明らかであった。
【0005】
この問題を解決するための1つの手法として、配線基板の表面に防湿樹脂層を新たに形成することが考えられるが、いかなる樹脂を用いた場合でも少量の吸湿が生じるために吸湿防止の効果を十分に発揮させるためには少なくとも50μmの厚みで形成することが必要である。
【0006】
しかし、今後要求される微細配線を行った上で、このような厚い防湿樹脂層を形成すると、配線回路も覆われてしまう結果、配線回路に電子部品等を実装する場合の制約を受けてしまい、実用的ではない。また、配線基板は、熱処理により完全に硬化されているために、このような硬化された樹脂表面に厚い被膜を形成しても十分な密着強度が得られないために剥離しやすいといった問題もあった。
【0007】
このように、アラミド不織布を含有する配線基板に十分な吸湿防止を行うことは難しく、高い信頼性を有する製品は得られていない。
【0008】
従って、本発明は、アラミド樹脂によるビア加工性の長所を活かしつつ、アラミド樹脂による吸湿性により長期安定性が阻害されるのを防止した多層配線基板を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記のような課題について鋭意検討した結果、アラミド樹脂を含有する絶縁基板の最表面の絶縁層をアラミド樹脂を含有しない耐湿性の高い絶縁層によって形成することにより、この最外層の配線層を防湿層として機能させることにより、アラミド樹脂を含有する場合における前記課題を解決できることを見いだし、本発明に至った。
【0010】
即ち、本発明の多層配線基板は、少なくとも有機樹脂を含有する複数の絶縁層を積層してなる絶縁基板と、該絶縁基板表面および内部に配設された配線回路層と、該配線回路層間を電気的に接続するためのビアホール導体とを具備する多層配線基板において、前記絶縁基板の内部層を少なくともアラミド樹脂を含有し、金属粉末を含むペーストを貫通孔に充填して形成されたビアホール導体を有する複数の絶縁層を積層して構成し、最外層をアラミド樹脂を含有しない有機樹脂と粉末状の無機質フィラーとからなる、前記内部層に対して防湿層として機能する絶縁層によって構成したことを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面をもとに説明する。図1は、本発明における多層配線基板を説明するための概略断面図である。
【0012】
本発明の多層配線基板は、図1において、絶縁基板1の表面および内部に複数層の配線回路層2が被着形成されている。そして、配線回路層2間は、ビアホール導体3によって電気的に接続されている。絶縁基板1は、少なくとも有機樹脂を含む絶縁材料から構成されるものであり、絶縁基板1は、図1にとれば、複数の絶縁層1a〜1fの積層体から構成される。
【0013】
本発明によれば、絶縁基板1における内部層、即ち、絶縁層1b,1c,1d、1eを少なくともアラミド樹脂を含有する絶縁層によって構成する。より具体的には、アラミド樹脂は、絶縁層中に30〜70体積%の割合で含まれることが望ましく、特に、アラミド樹脂は、不織布または織布として含有されることが望ましい。アラミド不織布または織布を用いる場合には、不織布または織布中に有機樹脂を含浸させて絶縁層を形成する。
【0014】
この時に含浸される有機樹脂としては、例えば、PPE(ポリフェニレンエーテル)、BTレジン(ビスマレイミドトリアジン)、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の樹脂が望ましく、とりわけ原料として室温で液体の熱硬化性樹脂であることが望ましい。
【0015】
また、本発明の多層配線基板によれば、絶縁基板1のうち、最外層の絶縁層、即ち、1aおよび1fの絶縁層を、アラミド樹脂以外の有機樹脂と無機質フィラーとからなる絶縁材料によって構成することが重要である。この最外層にアラミド樹脂が含まれると、前述した通り、アラミド樹脂自体の高い吸湿性によって、多湿中で長期保存すると絶縁基板が膨張して変形等をもたらす等の弊害が生じるためである。
【0016】
この最外層の絶縁層を構成するアラミド樹脂以外の有機樹脂としては、PPE(ポリフェニレンエーテル)、BTレジン(ビスマレイミドトリアジン)、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミノビスマレイミド等の樹脂が望ましい。また、この絶縁層中には、無機質フィラーを配合することによって、内部層の絶縁層との熱膨張特性を近似させることが必要である。この時に用いられる無機質フィラーとしては、SiO2 、Al2 O3 、AlN等が好適であり、フィラーの形状は平均粒径が20μm以下、特に10μm以下、最適には7μm以下の略球形状の粉末が用いられる。この無機質フィラーは、有機樹脂:無機質フィラーの体積比率で15:85〜5:95の比率範囲で混合される。
【0017】
より具体的には、最外層の絶縁層の、室温から150℃における熱膨張係数を30ppm/℃以下、特に20ppm/℃以下にすることが望ましい。これは、30ppm/℃を越えると、アラミド樹脂自体の熱膨張係数が低いために内部の絶縁層の熱膨張係数も10ppm/℃以下となるために、内部の絶縁層と最外層の絶縁層とを積層した配線基板に熱サイクルが印加された場合に、最外層の絶縁層が剥離するなどの問題が生じるためである。
【0018】
また、最外層の絶縁層中に含まれる一般的な有機樹脂は、熱膨張係数がそのほとんどが50〜60ppm/℃以上と高いことから、少なくとも熱膨張係数が20ppm/℃以下の無機質フィラーを適量配合して、上記の熱膨張特性に制御することができる。
【0019】
従って、最外層の絶縁層1a、1fは、アラミド樹脂以外の有機樹脂を含む、場合によっては、有機樹脂と無機質フィラーとの複合体によって形成されるものである。ここで用いられる有機樹脂、無機質フィラーの種類、および有機樹脂と無機質フィラーの配合比率は前述した通りである。
【0020】
なお、この最外層は、アラミド樹脂を含有する絶縁基板の内部層に対して防湿層として機能するものであるが、防湿性を発揮させる上で、アラミド樹脂を含有しない絶縁層1aおよび1fの厚みは、10〜300μm、特に40〜100μmであることが望ましい。
【0021】
さらに、絶縁基板1における内部層の防湿性を確実にするためには、配線基板の側面を前記の有機樹脂によって被覆しておくことが望ましい。
【0022】
一方、本発明における配線回路層2およびビアホール導体3は、銅、アルミニウム、金、銀の群から選ばれる少なくとも1種、または2種以上の合金からなることが望ましく、特に、銅、または銅を含む合金が最も望ましい。なお、配線回路層2は、上記の金属の金属箔、メッキ層、導体インクによる印刷パターンのいずれでもよく、ビアホール導体3は、導体インクの充填あるいはメッキのいずれによるものでもよい。
【0023】
次に、本発明の多層配線基板を製造する方法について説明する。
まず、絶縁基板の内部層として、アラミド樹脂を含む絶縁シートを形成する。
【0024】
この内部層用絶縁シートは、例えば、アラミド織布または不織布の内部に、有機樹脂、または有機樹脂と無機質フィラーとの混合物をスラリー状にした後に、織布または不織布内に含浸させる。
【0025】
上記のスラリーは、前述した有機樹脂、または有機樹脂−無機質フィラーとの複合体に、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、イソプロピルアルコール、メタノール等の溶媒を添加して100〜3000ポイズの粘度を有する流動体からなるのがよい。なお、有機樹脂含浸後は、加熱処理して半硬化させる。
【0026】
一方、最外層の絶縁層を形成するための絶縁シートを作製する。この最外層用絶縁シートは、有機樹脂、または有機樹脂と無機質フィラーからなる組成物を混練機や3本ロールなどの手段によって十分に混合し、これを圧延法、押し出し法、射出法、ドクターブレード法などによってシート状に成形した後、有機樹脂を半硬化させる。半硬化には、有機樹脂は熱可塑性樹脂の場合には、加熱下で混合したものを冷却し、熱硬化性樹脂の場合には、完全固化するに十分な温度よりもやや低い温度に加熱すればよい。
【0027】
そして、上記のようにして作製した内部層用絶縁シートおよび最外層用絶縁シートに対して、打ち抜き法やレーザー加工、プラズマエッチング等によってビアホールを形成し、ホール内に導体ペーストを充填する。導体ペーストは、金属粉末にエポキシ、セルロース等の樹脂成分を添加し、酢酸ブチルなどの溶媒によって混練したものが使用され、導体ペースト中に配合される金属粉末としては、銅、アルミニウム、銀、金のうちの少なくとも1種の低抵抗金属からなることが望ましい。所望によっては、ホール内に充填後に、60〜140℃で加熱処理を行い、ペースト中の溶媒および樹脂分を分解、揮散除去することもできる。
【0028】
次に、ビアホール導体を充填した各絶縁シートの表面に、導体回路層を形成する。導体回路層の形成には、銅等の金属箔を絶縁層に接着剤で張りつけた後に、回路パターンのレジストを形成して酸等によって不要な部分の金属をエッチング除去するか、予め打ち抜きした金属箔を張りつける。他の方法としては、絶縁層の表面に導体ペーストを回路パターンにスクリーン印刷や、フォトレジスト法等によって形成して乾燥後、加圧して配線回路を絶縁層表面に埋め込み絶縁層に密着させることで形成できる。また、配線回路をフィルム、ガラス、金属板上にメッキ、金属箔を形成し、これをエッチングにより回路パターンを形成し、絶縁層上に加圧しながら転写することにより配線回路を絶縁層表面に埋め込んで形成することもできる。
【0029】
そして、上記のようにして作製したアラミド樹脂を含む内部層用絶縁シートと、アラミド樹脂を含まない最外層用絶縁シートとを、図1のように所望の枚数で位置合わせして積層圧着し、150〜300℃の硬化温度で加熱して絶縁層の有機樹脂を完全に硬化させる。このように、絶縁基板の内部層と最外層とは、いずれも半硬化状態で接着され、且つ同時に硬化されるために、アラミド樹脂を含まない最外層が、内部層から剥離することはなく、図1に示したような、多層配線基板を作製することができる。
【0030】
【実施例】
実施例1
ポリイミド樹脂を含むスラリーをアラミド不織布に含浸させた後、60℃で加熱して半硬化させたプリプレグを作製した。なお、含有比率は、ポリイミド樹脂50体積%、アラミド樹脂の不織布50体積%とした。そして、このプリプレグに炭酸ガスレーザーで直径0.1mmのビアホールを形成し、そのホール内に銀をメッキした銅粉末を含む銅ペーストを充填してビアホール導体を形成し、内部層用絶縁シート(A)を作製した。
【0031】
一方、ポリイミド樹脂50体積%、シリカ粉末50体積%の割合で、ワニス状態の樹脂と粉末を混合しドクターブレード法で絶縁シートを作製し、60℃で加熱して半硬化させた。そして、この絶縁シートにパンチングで直径0.1mmのビアホールを形成し、そのホール内に銀をメッキした銅粉末を含む銅ペーストを充填してビアホール導体を形成し、最外層用絶縁シート(B)を作製した。
【0032】
一方、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂からなる転写シートの表面に接着剤を塗布して粘着性をもたせ、厚さ12μm、表面粗さ0.8μmの銅箔を一面に接着した。その後、フォトレジストを塗布し露光現像を行った後、これを塩化第二鉄溶液中に浸漬して非パターン部をエッチング除去して配線回路層を形成した。なお、作製した配線回路層は、線幅が60μm、配線と配線との間隔が60μmの微細なパターンである。
【0033】
そして、前記の内部層用絶縁シート(A)の表面に、上記のようにして配線パターンが形成された転写シートを重ね合わせて圧着し、転写シートのみを剥離して配線回路層を転写した。また、同様にして最外層用の絶縁シート(B)の表面にも上記と同様にして配線回路層を転写した。
【0034】
そして、上記のようにして配線回路層を形成した内部層用絶縁シート3枚を中心に、その上下に上記最外層用絶縁シートを積層し50kg/cm2 の圧力で圧着し、200℃で1時間加熱して完全硬化させて多層配線基板を作製した。なお、アラミド樹脂を含まない最外層絶縁層の厚みは50μmとした。また、この最外層の室温から150℃における熱膨張係数は25ppm/℃であった。
【0035】
得られた多層配線基板に対して、断面における配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断線も認められなかった。
【0036】
得られた多層配線基板を湿度85%、温度85℃の高温多湿雰囲気に100時間放置したが、目視で判別できる程度の変化は生じていなかった。1000時間放置後、周辺部にわずかな絶縁層の剥離が認められた。
【0037】
また、室温から150℃の温度で熱サイクル試験を行った結果、200サイクル後においても何ら変化は認められなかった。
【0038】
比較例1
実施例1と同様にして内部層用絶縁シートを作製し、さらに同様にしてビアホールを形成し、導体ペーストを充填してビアホール導体を作製した。さらに、このシートに厚さ12μmの銅箔を一面に接着し、真空積層機により樹脂を硬化させた。その後、銅箔部分にフォトレジストを塗布し露光現像を行った後、これを塩化第二鉄溶液中に浸漬して非パターン部をエッチング除去して配線回路層を形成した。なお、作製した配線回路層は、線幅が60μm、配線と配線との間隔が60μmの微細なパターンである。
【0039】
そして、上記のようにして、ビアホール導体および配線回路層を形成した絶縁シートを7層を積層して、積層し50kg/cm2 の圧力で圧着し、200℃で1時間加熱して完全硬化させて多層配線基板を作製した。
【0040】
得られた多層配線基板に対して、断面における配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断線も認められなかった。
【0041】
得られた多層配線基板を湿度85%、温度85℃の高温多湿雰囲気に100時間放置したところ、各絶縁層間で分離が生じ全体が波打ったように変形していた。1000時間放置後、多層配線基板は原形を留めていなかった。また、室温から150℃の温度で熱サイクル試験を行った結果、200サイクル後においても何ら変化は認められなかった。
【0042】
実施例2
実施例1と同様にして、ポリアミノビスマレイミド樹脂55体積%とアラミド不織布45体積%からなるように、BTレジンをアラミド不織布に含浸させてプリプレグを作製した。そして、このプリプレグに炭酸ガスレーザーにより直径0.1mmのビアホールを形成しそのホール内に粒径約5μmの銀をメッキした銅粉末からなる銅ペーストを充填して内部層用絶縁シート(A)を作製した。
【0043】
一方、ポリアミノビスマレイミド樹脂50体積%、シリカ粉末50体積%の割合でとなるよう、ワニス状態の樹脂と粉末を混合しドクターブレード法で作製したシート状絶縁層にパンチングで直径0.1mmのビアホールを形成し、そのホール内に銀をメッキした銅粉末を含む銅ペーストを充填してビアホール導体を形成して最外層用絶縁シート(B)を作製した。
【0044】
その後、実施例1と同様にして、各絶縁シート(A)(B)に配線回路層を転写シートから転写させて形成した後、中心に絶縁シート(A)を3枚、その上下の最外層に絶縁シート(B)各2枚を積層し50kg/cm2 の圧力で圧着し、200℃で1時間加熱して完全硬化させて多層配線基板を作製した。なお、アラミド樹脂を含まない最外層絶縁層の厚みは75μmとした。この最外層の室温から150℃における熱膨張係数は20ppm/℃であった。
【0045】
得られた多層配線基板に対して、断面における配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断線も認められなかった。
【0046】
得られた多層配線基板を湿度85%、温度85℃の高温多湿雰囲気に100時間放置したが、目視で判別できる程度の変化は生じていなかった。1000時間放置後、周辺部にわずかな層の剥離が認められた。また、室温から150℃の温度で熱サイクル試験を行った結果、200サイクル後においても何ら変化は認められなかった。
【0047】
比較例2
比較例1によって作製した配線基板の表面に、表面に厚さ10μmの感光性イミド樹脂からなる吸湿防止層を形成して絶縁層7層の多層配線基板を作製した。
【0048】
得られた多層配線基板に対して、断面における配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断線も認められなかった。
【0049】
得られた多層配線基板を湿度85%、温度85℃の高温多湿雰囲気に100時間放置したところ、一部の絶縁層に分離が生じており、全体がわずかに変形していた。1000時間放置後、基板の変形し全体が原形を留めていなかった。なお、室温から150℃の温度で熱サイクル試験を行った結果、200サイクル後において吸湿防止層の剥離が認められた。
【0050】
比較例3
ワニス状態のポリイミド樹脂をドクターブレード法で絶縁シートに成形し、60℃で加熱して半硬化させた。そして、この絶縁シートにパンチングで直径0.1mmのビアホールを形成し、そのホール内に銀をメッキした銅粉末を含む銅ペーストを充填してビアホール導体を形成し、さらに、転写シートによりその表面に配線回路層を形成し、最外層用絶縁シートを作製した。
【0051】
そして、実施例1において、ビアホール導体および表面に配線回路層が設けられた内部層用絶縁シート3枚を中心に、その上下に上記最外層用絶縁シートを積層し50kg/cm2 の圧力で圧着し、200℃で1時間加熱して完全硬化させて多層配線基板を作製した。なお、アラミド樹脂を含まない最外層絶縁層の厚みは50μmとした。また、この最外層の室温から150℃における熱膨張係数は55ppm/℃であった。
【0052】
得られた多層配線基板に対して、断面における配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断線も認められなかった。
【0053】
得られた多層配線基板を湿度85%、温度85℃の高温多湿雰囲気に100時間放置したが、目視で判別できる程度の変化は生じていなかった。1000時間放置後、周辺部にわずかな絶縁層の剥離が認められた。
【0054】
また、熱サイクル試験の結果、200サイクル後において、最外層の剥離が認められ、安定性に欠けることがわかった。
【0055】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、アラミド樹脂を含有する多層配線基板の表面に、アラミド樹脂を含有しない有機樹脂と粉末状の無機質フィラーからなる、内部層に対して防湿層として機能する絶縁層を形成することによって、多層配線基板の耐湿性を大幅に向上させ、多層配線基板の長期安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多層配線基板の概略断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁基板
1a〜1f 絶縁層
2 配線回路層
3 ビアホール導体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer wiring board suitable for, for example, a multilayer wiring board and a package for housing a semiconductor element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a printed circuit board has been proposed in which a copper foil is bonded to the surface of an insulating substrate containing an organic resin, and then this is etched to form a fine wiring circuit. . Moreover, in such a printed circuit board, in order to increase its strength, a material in which a cloth-like glass woven fabric is dispersed in an organic resin is often used.
[0003]
In recent years, a substrate using an aramid woven fabric or a non-woven fabric instead of the glass woven fabric has been proposed. When an aramid nonwoven fabric is used, it has an advantage that a drilling process for forming via-hole conductors connecting wiring circuit layers can be easily performed as compared with a case where a glass woven fabric is used. That is, in the conventional glass woven fabric, drilling is generally performed by a micro drill, but the drill diameter is about 0.15 mm at the minimum, and when this drill is used, it is easy to break during drilling. It was not suitable for the required microfabrication. On the other hand, when an aramid nonwoven fabric is used, laser processing becomes easy and fine holes can be formed at high speed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the aramid resin has a nature that is inherently easy to absorb moisture. While the moisture absorption of organic resins such as epoxy, BT resin, and PPE used for ordinary printed circuit boards is 0.1 to 0.2%, aramid resin is 2 to 3% and more than 10 times moisture absorption. do. For this reason, if a printed circuit board containing an aramid resin is left in a high-temperature and high-humidity atmosphere, the wiring board becomes fragile due to expansion due to moisture absorption, and it is clear that there is a problem in long-term reliability.
[0005]
As one method for solving this problem, it is conceivable to newly form a moisture-proof resin layer on the surface of the wiring board. However, even if any resin is used, a small amount of moisture is absorbed, so that the effect of preventing moisture absorption is obtained. In order to fully exhibit, it is necessary to form with the thickness of at least 50 micrometers.
[0006]
However, if such a thick moisture-proof resin layer is formed after fine wiring required in the future, the wiring circuit is also covered, and as a result, there are restrictions when mounting electronic components on the wiring circuit. Not practical. In addition, since the wiring board is completely cured by heat treatment, there is a problem in that sufficient adhesion strength cannot be obtained even if a thick film is formed on the cured resin surface, and thus the wiring board is easily peeled off. It was.
[0007]
Thus, it is difficult to sufficiently prevent moisture absorption on a wiring board containing an aramid nonwoven fabric, and a highly reliable product has not been obtained.
[0008]
Accordingly, the present invention provides a multilayer wiring board that prevents the long-term stability from being hindered by the hygroscopic property of the aramid resin while taking advantage of the via processability of the aramid resin.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of earnestly examining the above problems, the inventor formed the outermost insulating layer of the insulating substrate containing the aramid resin by an insulating layer having a high moisture resistance not containing the aramid resin. It has been found that the above-described problem in the case of containing an aramid resin can be solved by causing the wiring layer to function as a moisture-proof layer, resulting in the present invention.
[0010]
That is, the multilayer wiring board of the present invention comprises an insulating substrate formed by laminating a plurality of insulating layers containing at least an organic resin, a wiring circuit layer disposed on and inside the insulating substrate, and the wiring circuit layer. In a multilayer wiring board having a via-hole conductor for electrical connection, a via-hole conductor formed by filling an inner layer of the insulating substrate with at least an aramid resin and filling a through-hole with a paste containing metal powder A plurality of insulating layers having a laminated structure, and an outermost layer comprising an organic resin not containing an aramid resin and a powdered inorganic filler, and comprising an insulating layer functioning as a moisture-proof layer for the inner layer It is a feature.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a multilayer wiring board according to the present invention.
[0012]
In the multilayer wiring board of the present invention, a plurality of
[0013]
According to the present invention, the inner layers in the
[0014]
As the organic resin impregnated at this time, for example, PPE (polyphenylene ether), BT resin (bismaleimide triazine), epoxy resin, polyimide resin, fluororesin, phenol resin, polyamide bismaleimide, and the like are desirable. A thermosetting resin that is liquid at room temperature is desirable.
[0015]
According to the multilayer wiring board of the present invention, the outermost insulating layer, that is, the
[0016]
Examples of organic resins other than the aramid resin constituting the outermost insulating layer include resins such as PPE (polyphenylene ether), BT resin (bismaleimide triazine), epoxy resin, polyimide resin, fluorine resin, phenol resin, and polyaminobismaleimide. Is desirable. In addition, it is necessary to approximate the thermal expansion characteristics of the inner layer with the insulating layer by blending an inorganic filler in the insulating layer. As the inorganic filler used at this time, SiO 2 , Al 2 O 3 , AlN and the like are suitable, and the filler has a substantially spherical powder having an average particle size of 20 μm or less, particularly 10 μm or less, and optimally 7 μm or less. Is used. This inorganic filler is mixed in a ratio range of 15:85 to 5:95 in a volume ratio of organic resin: inorganic filler.
[0017]
More specifically, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the outermost insulating layer from room temperature to 150 ° C. is 30 ppm / ° C. or less, particularly 20 ppm / ° C. or less. If the temperature exceeds 30 ppm / ° C., the thermal expansion coefficient of the aramid resin itself is low, so that the thermal expansion coefficient of the inner insulating layer is also 10 ppm / ° C. or less. Therefore, the inner insulating layer and the outermost insulating layer This is because, when a thermal cycle is applied to the wiring board on which the layers are stacked, problems such as peeling of the outermost insulating layer occur.
[0018]
Moreover, since most of the general organic resins contained in the outermost insulating layer have a high thermal expansion coefficient of 50 to 60 ppm / ° C. or higher, an appropriate amount of an inorganic filler having a thermal expansion coefficient of 20 ppm / ° C. or lower is appropriate. It can mix | blend and it can control to said thermal expansion characteristic.
[0019]
Accordingly, the outermost insulating
[0020]
The outermost layer functions as a moisture-proof layer with respect to the inner layer of the insulating substrate containing the aramid resin, but the thickness of the insulating
[0021]
Furthermore, in order to ensure the moisture resistance of the inner layer in the insulating
[0022]
On the other hand, the
[0023]
Next, a method for producing the multilayer wiring board of the present invention will be described.
First, an insulating sheet containing an aramid resin is formed as an inner layer of the insulating substrate.
[0024]
For example, the insulating sheet for the inner layer is impregnated into the woven fabric or the nonwoven fabric after the organic resin or the mixture of the organic resin and the inorganic filler is made into a slurry in the aramid woven fabric or the nonwoven fabric.
[0025]
The slurry is a fluid having a viscosity of 100 to 3000 poise by adding a solvent such as toluene, butyl acetate, methyl ethyl ketone, isopropyl alcohol, methanol, etc. to the above-described organic resin or composite of organic resin-inorganic filler. It is good to consist of. In addition, after organic resin impregnation, it heat-processes and makes it semi-cure.
[0026]
On the other hand, an insulating sheet for forming the outermost insulating layer is produced. The outermost layer insulating sheet is prepared by thoroughly mixing an organic resin or a composition comprising an organic resin and an inorganic filler by means of a kneader or a three-roller, and using a rolling method, an extrusion method, an injection method, a doctor blade After forming into a sheet by a method or the like, the organic resin is semi-cured. For semi-curing, if the organic resin is a thermoplastic resin, the mixture mixed under heating is cooled. In the case of a thermosetting resin, the organic resin is heated to a temperature slightly lower than a temperature sufficient for complete solidification. That's fine.
[0027]
Then, via holes are formed by punching, laser processing, plasma etching, or the like in the inner layer insulating sheet and outermost layer insulating sheet produced as described above, and a conductor paste is filled in the holes. The conductor paste is a resin powder added with a resin component such as epoxy or cellulose and kneaded with a solvent such as butyl acetate. The metal powder blended in the conductor paste includes copper, aluminum, silver, gold It is desirable to consist of at least one low resistance metal. If desired, after filling in the hole, heat treatment can be performed at 60 to 140 ° C. to decompose and volatilize and remove the solvent and resin content in the paste.
[0028]
Next, a conductor circuit layer is formed on the surface of each insulating sheet filled with via-hole conductors. For the formation of the conductor circuit layer, a metal foil such as copper is attached to the insulating layer with an adhesive, and then a resist for the circuit pattern is formed and an unnecessary part of the metal is etched away with an acid or the like, or a metal that has been punched in advance Stick the foil. Another method is to form a conductor paste on the surface of the insulating layer by screen printing or photo resist method, etc., dry, and pressurize to embed the wiring circuit on the surface of the insulating layer and adhere to the insulating layer. Can be formed. Also, the wiring circuit is plated on a film, glass or metal plate, a metal foil is formed, a circuit pattern is formed by etching, and the wiring circuit is embedded on the surface of the insulating layer by transferring it while pressing on the insulating layer. It can also be formed.
[0029]
Then, the inner layer insulating sheet containing the aramid resin prepared as described above and the outermost layer insulating sheet not containing the aramid resin are aligned and bonded in a desired number of layers as shown in FIG. The organic resin of the insulating layer is completely cured by heating at a curing temperature of 150 to 300 ° C. Thus, since the inner layer and the outermost layer of the insulating substrate are both bonded in a semi-cured state and are simultaneously cured, the outermost layer not containing an aramid resin does not peel from the inner layer, A multilayer wiring board as shown in FIG. 1 can be produced.
[0030]
【Example】
Example 1
A slurry containing polyimide resin was impregnated into an aramid nonwoven fabric, and then a prepreg heated at 60 ° C. and semi-cured was produced. The content ratio was set to 50% by volume of polyimide resin and 50% by volume of non-woven fabric of aramid resin. A via hole having a diameter of 0.1 mm is formed in the prepreg with a carbon dioxide laser, and a copper paste containing copper powder plated with silver is filled in the hole to form a via hole conductor. ) Was produced.
[0031]
On the other hand, varnished resin and powder were mixed at a ratio of 50% by volume of polyimide resin and 50% by volume of silica powder to produce an insulating sheet by a doctor blade method, and heated at 60 ° C. to be semi-cured. A via hole having a diameter of 0.1 mm is formed in the insulating sheet by punching, and a copper paste containing copper powder plated with silver is filled in the hole to form a via hole conductor, and the outermost insulating sheet (B) Was made.
[0032]
On the other hand, an adhesive was applied to the surface of a transfer sheet made of polyethylene terephthalate (PET) resin to give tackiness, and a copper foil having a thickness of 12 μm and a surface roughness of 0.8 μm was adhered to one surface. Then, after apply | coating a photoresist and performing exposure development, this was immersed in the ferric chloride solution, the non-pattern part was etched away, and the wiring circuit layer was formed. The produced wiring circuit layer is a fine pattern having a line width of 60 μm and a distance between the wirings of 60 μm.
[0033]
Then, the transfer sheet on which the wiring pattern was formed as described above was superimposed on the surface of the inner layer insulating sheet (A) and pressed, and only the transfer sheet was peeled off to transfer the wiring circuit layer. Similarly, the wiring circuit layer was transferred to the surface of the outermost insulating sheet (B) in the same manner as described above.
[0034]
Then, with the three insulating sheets for the inner layer on which the wiring circuit layers are formed as described above, the outermost insulating sheet is laminated on the upper and lower sides thereof and pressure-bonded at a pressure of 50 kg / cm 2 , and 1 at 200 ° C. The multilayer wiring board was produced by heating for a period of time and completely curing. The thickness of the outermost insulating layer not containing an aramid resin was 50 μm. Further, the thermal expansion coefficient of this outermost layer from room temperature to 150 ° C. was 25 ppm / ° C.
[0035]
As a result of observing the vicinity of the formation of the wiring circuit layer and via-hole conductor in the cross section of the obtained multilayer wiring board, the wiring circuit layer and the via-hole conductor are in a good connection state, and a continuity test between each wiring was performed. As a result, disconnection of the wiring was not recognized.
[0036]
The obtained multilayer wiring board was left in a high-temperature and high-humidity atmosphere having a humidity of 85% and a temperature of 85 ° C. for 100 hours. After leaving for 1000 hours, slight peeling of the insulating layer was observed in the peripheral part.
[0037]
Moreover, as a result of conducting a thermal cycle test from room temperature to 150 ° C., no change was observed after 200 cycles.
[0038]
Comparative Example 1
An insulating sheet for an inner layer was produced in the same manner as in Example 1, and via holes were formed in the same manner, and a via paste was produced by filling a conductor paste. Furthermore, a 12 μm thick copper foil was bonded to the sheet on one side, and the resin was cured by a vacuum laminator. Thereafter, a photoresist was applied to the copper foil portion and exposed and developed, and then this was immersed in a ferric chloride solution to remove the non-patterned portion by etching to form a wiring circuit layer. The produced wiring circuit layer is a fine pattern having a line width of 60 μm and a distance between the wirings of 60 μm.
[0039]
Then, as described above, 7 layers of the insulating sheet on which the via-hole conductor and the wiring circuit layer are formed are laminated, laminated and pressure-bonded at a pressure of 50 kg / cm 2 , and heated at 200 ° C. for 1 hour to be completely cured. Thus, a multilayer wiring board was produced.
[0040]
As a result of observing the vicinity of the formation of the wiring circuit layer and via-hole conductor in the cross section of the obtained multilayer wiring board, the wiring circuit layer and the via-hole conductor are in a good connection state, and a continuity test between each wiring was performed. As a result, disconnection of the wiring was not recognized.
[0041]
When the obtained multilayer wiring board was left in a high-temperature and high-humidity atmosphere at a humidity of 85% and a temperature of 85 ° C. for 100 hours, separation occurred between the insulating layers, and the whole was deformed so as to wave. After leaving for 1000 hours, the multilayer wiring board did not retain its original shape. Moreover, as a result of conducting a thermal cycle test from room temperature to 150 ° C., no change was observed after 200 cycles.
[0042]
Example 2
In the same manner as in Example 1, a prepreg was prepared by impregnating an aramid non-woven fabric with BT resin so as to comprise 55% by volume of polyaminobismaleimide resin and 45% by volume of an aramid non-woven fabric. Then, a via hole having a diameter of 0.1 mm is formed in the prepreg by a carbon dioxide laser, and a copper paste made of copper powder plated with silver having a particle diameter of about 5 μm is filled in the hole to form an insulating sheet for inner layer (A). Produced.
[0043]
On the other hand, a via hole having a diameter of 0.1 mm is punched on a sheet-like insulating layer prepared by a doctor blade method by mixing a resin and a powder in a varnish state so that a ratio of 50% by volume of polyaminobismaleimide resin and 50% by volume of silica powder is obtained. The outermost insulating sheet (B) was prepared by filling the hole with a copper paste containing copper powder plated with silver to form a via-hole conductor.
[0044]
Thereafter, in the same manner as in Example 1, after the wiring circuit layer was transferred from the transfer sheet to each insulating sheet (A) and (B), three insulating sheets (A) were formed at the center, and the upper and lower outermost layers. Two insulating sheets (B) were laminated on each other, pressure-bonded at a pressure of 50 kg / cm 2 , and heated at 200 ° C. for 1 hour to be completely cured to produce a multilayer wiring board. The thickness of the outermost insulating layer not containing an aramid resin was 75 μm. The thermal expansion coefficient of this outermost layer from room temperature to 150 ° C. was 20 ppm / ° C.
[0045]
As a result of observing the vicinity of the formation of the wiring circuit layer and via-hole conductor in the cross section of the obtained multilayer wiring board, the wiring circuit layer and the via-hole conductor are in a good connection state, and a continuity test between each wiring was performed. As a result, disconnection of the wiring was not recognized.
[0046]
The obtained multilayer wiring board was left in a high-temperature and high-humidity atmosphere having a humidity of 85% and a temperature of 85 ° C. for 100 hours. After leaving for 1000 hours, slight peeling of the layer was observed at the periphery. Moreover, as a result of conducting a thermal cycle test from room temperature to 150 ° C., no change was observed after 200 cycles.
[0047]
Comparative Example 2
A moisture absorption preventing layer made of a photosensitive imide resin having a thickness of 10 μm was formed on the surface of the wiring substrate manufactured according to Comparative Example 1 to manufacture a multilayer wiring substrate having seven insulating layers.
[0048]
As a result of observing the vicinity of the formation of the wiring circuit layer and via-hole conductor in the cross section of the obtained multilayer wiring board, the wiring circuit layer and the via-hole conductor are in a good connection state, and a continuity test between each wiring was performed. As a result, disconnection of the wiring was not recognized.
[0049]
When the obtained multilayer wiring board was left in a high-humidity atmosphere having a humidity of 85% and a temperature of 85 ° C. for 100 hours, separation occurred in some insulating layers, and the whole was slightly deformed. After leaving for 1000 hours, the substrate was deformed and the whole shape did not remain. In addition, as a result of performing a thermal cycle test at a temperature from room temperature to 150 ° C., peeling of the moisture absorption preventing layer was observed after 200 cycles.
[0050]
Comparative Example 3
A polyimide resin in a varnish state was formed into an insulating sheet by a doctor blade method and heated at 60 ° C. to be semi-cured. A via hole having a diameter of 0.1 mm is formed in the insulating sheet by punching, and a copper paste containing copper powder plated with silver is filled in the hole to form a via hole conductor. A wiring circuit layer was formed to produce an outermost layer insulating sheet.
[0051]
Then, in Example 1, the above-mentioned outermost layer insulating sheets are laminated on the upper and lower sides of the three inner layer insulating sheets provided with the via-hole conductor and the wiring circuit layer on the surface, and pressure-bonded at a pressure of 50 kg / cm 2. Then, the multilayer wiring board was manufactured by heating at 200 ° C. for 1 hour to be completely cured. The thickness of the outermost insulating layer that does not contain an aramid resin was 50 μm. The coefficient of thermal expansion of this outermost layer from room temperature to 150 ° C. was 55 ppm / ° C.
[0052]
As a result of observing the vicinity of the formation of the wiring circuit layer and via-hole conductor in the cross section of the obtained multilayer wiring board, the wiring circuit layer and the via-hole conductor are in a good connection state, and a continuity test between each wiring was performed. As a result, disconnection of the wiring was not recognized.
[0053]
The obtained multilayer wiring board was left in a high-temperature and high-humidity atmosphere having a humidity of 85% and a temperature of 85 ° C. for 100 hours. After leaving for 1000 hours, slight peeling of the insulating layer was observed in the peripheral part.
[0054]
As a result of the thermal cycle test, it was found that the outermost layer was peeled after 200 cycles and lacked stability.
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the surface of the multilayer wiring board containing an aramid resin functions as a moisture-proof layer for the inner layer made of an organic resin not containing an aramid resin and a powdered inorganic filler. By forming the insulating layer, the moisture resistance of the multilayer wiring board can be greatly improved, and the long-term stability of the multilayer wiring board can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multilayer wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
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