JP2000196234A

JP2000196234A - 多層配線基板

Info

Publication number: JP2000196234A
Application number: JP37116598A
Authority: JP
Inventors: Akiya Fujisaki; 昭哉藤崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-14
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: JP3694601B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ビルドアップ法で形成した多層配線層とコア基
板との密着力が向上した高密度配線化が可能な多層配線
基板を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂と、１分間半減期温度が１０
℃以上異なる少なくとも２種の重合開始剤を混合し、さ
らにはセラミック粉末を含有する混合物を少なくとも２
段階の熱硬化処理を経て表面に表面粗さ（Ｒａ）が０．
１μｍ以上の凹凸を形成した絶縁基板１の少なくとも表
面に配線回路層２が被着形成されコア基板３の表面に、
ビルドアップ法によって絶縁層４と配線回路層５とから
なる多層配線層６を形成することにより、コア基板３と
多層配線層６との密着性を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線基板及び
半導体素子収納用パッケージ等に好適な、特にビルドア
ップ法により形成された多層配線基板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高性能化、小型化には
目ざましいものがあり、携帯情報端末の発達や、コンピ
ューターを持ち運んで操作するいわゆるモバイルコンピ
ューティングの普及によって、このような電子機器に用
いられる多層配線基板には、更に小型化、薄型化かつ高
精細化等が要求されている。

【０００３】一方、通信機器に代表されるような高速動
作が求められる電子機器では、その普及に伴って高い周
波数の信号に対して正確なスイッチングが可能であるこ
と等の要求を満足する多層配線基板が求められている。

【０００４】このような諸要求に応えるためには、多層
配線基板の配線を高密度化することが必要とされるが、
従来の銅張積層板にドリルを用いて穿孔し、バイアホー
ル導体並びに配線パターンを形成して積層するという多
層プリント配線基板では、小径のスルーホールを加工す
るドリル径に限界があること、及び多層化による高アス
ペクト比のスルーホールの信頼性に限界があること、絶
縁層を薄く形成するために製造コストが増大すること等
から、高密度化と製造コストの低減に限界があった。

【０００５】そこで、前記欠点を解消して配線の高密度
化と、製造コストの低減を図る一つの手段として、絶縁
基板上に配線回路層と絶縁層を交互に形成するという工
程を繰り返して多層配線基板を製造するビルドアップ法
が知られている。

【０００６】かかるビルドアップ法は、例えば、銅箔を
エッチングして形成した配線回路層を有する両面銅張ガ
ラスエポキシ基板をコア基板とし、この両面銅張ガラス
エポキシ基板の表面に絶縁層として感光性エポキシ樹脂
を塗布し、バイアホールを形成する部分の感光性エポキ
シ樹脂を露光、現像して除去した後、得られた絶縁層上
に無電解メッキ法や電解メッキ法により銅の被覆層を形
成し、該被覆層をエッチングすることによりバイアホー
ル導体及び配線回路層を形成する。その後、前記感光性
エポキシ樹脂による絶縁層の形成と、銅の被覆層による
バイアホール導体及び配線回路層の形成を繰り返して多
層化し、最後に、ドリル等によりスルーホール用の貫通
孔を設け、該貫通孔内にめっき層を形成して層間の配線
回路層間を電気的に接続することにより多層配線基板と
するものである（特開平９−６４５１４号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ビ
ルドアップ法もその普及に伴って以下のような課題が明
かとなってきた。即ち、前記ビルドアップ法で形成した
多層配線基板は、コア基板の両面銅張ガラスエポキシ基
板とビルドアップ法で形成した絶縁層や配線回路層との
密着性が劣るという課題があり、特にアラミド不織布に
樹脂を含浸させて成る絶縁基板をコア基板とすると、こ
のコア基板の熱膨張率が一般的に用いられているエポキ
シ系樹脂に比較して低いため、このコア基板表面に形成
したエポキシ系樹脂などの絶縁層を成す樹脂との熱膨張
差が大きくなる結果、ビルドアップ法で形成した前記絶
縁層や配線回路層がコア基板から剥離し易いという問題
があった。

【０００８】従って、本発明は、ビルドアップ法で形成
した多層配線層とコア基板との密着力が向上した高密度
配線化が可能な多層配線基板を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題に鑑
み鋭意検討した結果、コア基板を形成する絶縁材料とし
て、１分間半減期温度が異なる２種以上の重合開始剤を
熱硬化性樹脂中に混合して用いることにより、硬化時に
その表面に微小な凹凸が形成され、コア基板の表面の表
面粗さを大きくすることができる結果、このコア基板表
面にビルドアップ法によって絶縁層や配線回路層を有す
る多層配線層を形成すると、コア基板と多層配線層との
密着力が向上することを見いだし、本発明に至った。

【００１０】即ち、本発明の多層配線基板は、熱硬化性
樹脂と、１分間半減期温度が異なる少なくとも２種の重
合開始剤を混合した混合物を硬化してなる絶縁基板の少
なくとも表面に配線回路層が被着形成され、且つ前記絶
縁基板の表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上のコア基板
の表面に、絶縁層と配線回路層とからなる多層配線層を
形成してなることを特徴とするものであり、特に、前記
少なくとも２つの重合開始剤の開始温度が１０℃以上異
なること、さらには、前記コア基板における絶縁基板中
に、０．２〜１０μｍの平均粒径を有するセラミック粉
末を１０〜７０体積％の割合で含有することが望まし
い。

【００１１】また、前記配線基板の表面の配線回路層
は、樹脂フィルム上に作製した配線導体層を転写して形
成されて成ることが望ましい。

【００１２】本発明の多層配線基板によれば、コア基板
の絶縁基板を、熱硬化性樹脂と重合開始剤との反応によ
って硬化させて形成する場合、１分間半減期温度が異な
る少なくとも２種の重合開始剤を混合した組成物を用い
ることにより、硬化過程で、低い１分間半減期温度にて
一部の樹脂の硬化が進行する結果、樹脂は一部硬化した
樹脂と未硬化の軟質状態の樹脂との混合物状態となり、
さらにこの状態で昇温して高い１分間半減期温度に達す
ると、残存していた未硬化の樹脂の硬化が進行する。こ
の時、硬化する樹脂成分に押されるようにして先に硬化
していた樹脂成分が表面にせりあがり基板表面に凹凸が
形成されることになる。このような現象は、前記樹脂中
にセラミック粉末を配合している場合、さらに顕著とな
る。

【００１３】その結果、コア基板の表面に形成された凹
凸が、ビルドアップ法で形成される感光性樹脂による絶
縁層や、メッキによる配線回路層を有する多層配線層の
コア基板との密着力を向上させる作用をなす。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の多層配線基板につ
いて一実施例を図面に基づき詳述する。図１は、本発明
の多層配線基板の一実施例を示す断面図である。図１に
よれば、本発明の多層配線基板は、絶縁基板１の表面に
配線回路層２が被着形成されたコア基板３の表面に、ビ
ルドアップ法によって形成された絶縁層４、配線回路層
５とから成る多層配線層６を具備するものである。な
お、コア基板３の内部には、配線回路層７やビアホール
導体８が形成されていてもよい。

【００１５】（コア基板）本発明によれば、上記コア基
板３における絶縁基板１が、熱硬化性樹脂と、１分間半
減期温度が異なる少なくとも２種の重合開始剤を混合し
た混合物を硬化してなる絶縁材料からなることが重要で
ある。

【００１６】ここで、用いられる１分間半減期温度が異
なる重合開始剤としては、表１に示すように、主として
過酸化物などの種々のものが挙げられる。

【００１７】

【表１】

【００１８】１分間半減期温度が異なる少なくとも２種
の重合開始剤としては、その１分間半減期温度差が１０
℃未満の場合には、樹脂の硬化はほぼ同時に進行するた
めに、前述のような基板表面に凹凸が形成されにくい。
また、１分間半減期温度の差が１００℃を超えると、硬
化温度の差が大きくなり過ぎ、高い硬化温度がでの硬化
中に先に硬化した樹脂にクラックや分解を生じたりする
恐れがある。従って、本発明における１分間半減期温度
差、言い換えれば１分間半減期温度差が１０〜１００℃
が望ましく、特に絶縁基板の変形や樹脂の偏析を防止す
る点からは２０〜１００℃が望ましく、更には３０〜６
０℃が最適である。

【００１９】前記重合開始剤によって硬化される熱硬化
性樹脂としては、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、
ビスマレイミドトリアジン（ＢＴレジン）、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂等の
熱硬化性樹脂が使用でき、特に耐熱性に優れ、吸湿性が
低く、高周波領域での電気特性に優れるという点からは
ＰＰＥやポリイミド樹脂が最適である。

【００２０】また、この樹脂中には、無機質フィラーを
配合させることによって効率的に且つ均一な凹凸面を形
成することができる。用いられる無機質フィラーとして
は、シリカ（ＳｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセ
ラミック粉末が使用でき、該セラミック粉末は、その粒
径が大きすぎると配線回路層の断線を招くおそれがある
ことから、その平均粒径が０．２〜１０μｍであること
が望ましく、その含有量は１０〜７０体積％の範囲内が
より好適である。更に、この絶縁基板材料中には、ガラ
スクロスやアラミド不織布の補強剤を含んでいてもよ
い。また、これらのフィラーに対しては、樹脂との濡れ
性を向上させるためにフィラー表面をカップリング処理
を施してもよい。

【００２１】本発明によれば、上記絶縁材料を用いてコ
ア基板を作製するには、前記未硬化状態の熱硬化性樹脂
と、１分間半減期温度が２種以上の重合開始剤、場合に
よって無機質フィラーを含む組成物を混練した後、この
混練物をドクターブレード法、カレンダーロール法、圧
延法などによって所定の厚みにシート成形する。また、
他の方法としては、上記混練物をガラスクロス、アラミ
ド樹脂による織布、不織布中に含浸させてシート化する
ことも可能である。

【００２２】次に、このシートを少なくとも２段階の熱
処理によって硬化させる。まず、低温重合開始剤による
１分間半減期温度よりも高く、高温重合開始剤による１
分間半減期温度よりも低い温度で５分以上保持して、熱
硬化性樹脂の一部を熱硬化させる。その後、昇温して高
温重合開始剤による１分間半減期温度以上の温度に５分
以上保持して、残存した未硬化の熱硬化性樹脂を熱硬化
させて、シート中の全ての熱硬化性樹脂を完全硬化させ
る。

【００２３】この高温での硬化時、硬化した樹脂と未硬
化の軟質状態の樹脂との混合物状態から残存していた未
硬化の樹脂の硬化が進行する過程で、後に硬化する樹脂
成分に押されるようにして先に硬化していた樹脂成分が
表面にせりあがり基板表面に凹凸を形成することができ
る。この時に形成される凹凸によって、最終的に絶縁基
板表面の表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上となること
が重要である。

【００２４】これは、絶縁基板の上記表面粗さが０．１
μｍ未満では、その表面に形成される多層配線層が、加
熱冷却の繰り返しによってコア基板から剥離し易くなる
ためである。前記表面粗さが粗くなればなる程、多層配
線層のコア基板への密着力は高くなるが、あまり粗くな
ると多層配線層とコア基板との間に気泡が入り易くなっ
て逆に密着力を低下させる虞があることから表面粗さ
（Ｒａ）は０．５〜３μｍ程度がより良好である。

【００２５】コア基板の表面、あるいは表面と内部に
は、配線回路層あるいは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を配設することができる。表面
の配線回路層の形成は、上記のように絶縁基板全体の完
全硬化後に、金属箔を接着剤を用いて密着させた後、レ
ジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト除去に
よって回路パターンを形成することができるが、本発明
によれば、前記コア基板を硬化処理する前に、軟質状態
のコア基板に対して、転写法によって配線回路層を転写
した後に前記熱硬化処理を施すことにより、表面の配線
回路層をコア基板表面に埋め込むことができるために、
配線回路層の厚さ分の突起がなくなり、ビルドアップ法
による多層配線層間への気泡の巻き込みを防止するとと
もに、多層配線基板全体の平滑性を高めることができ
る。

【００２６】具体的には、図２の工程図に示すように、
前記未硬化状態の熱硬化性樹脂と、１分間半減期温度が
２種以上の重合開始剤、場合によって無機質フィラーを
含む組成物を混練してなる絶縁シート１１に対して、図
２（ａ）に示すように、パンチングあるいはレーザー等
により１００〜２００μｍの径のスルーホール１２を形
成する。

【００２７】次に、図２（ｂ）に示すように、前記スル
ーホール１２内に金属ペーストを充填して乾燥し、スル
ーホール導体１３を形成する。

【００２８】金属ペーストは、金属粉末、有機樹脂及び
溶剤から成り、金属粉末としては、銅（Ｃｕ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）から選ばれる
少なくとも１種又はそれらの合金によって構成するのが
望ましい。

【００２９】また、前記金属ペースト中の有機樹脂とし
ては、前述した熱硬化性樹脂の他、セルロース等の樹脂
も使用でき、また、溶剤としては使用する有機樹脂が溶
解可能な溶剤であればいずれでも良く、例えば、イソプ
ロピルアルコールやテルピネオール、２−オクタノー
ル、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）等が挙げ
られる。

【００３０】次いで、スルーホール導体１３が形成され
た絶縁シート１１の表面の少なくとも一方の露出端部に
金属箔から成る配線回路層を転写法によって形成する。
具体的には、図２（ｃ）に示すように、表面に銅箔から
なる逆パターンの配線回路層１４が形成された転写フィ
ルム１５を絶縁シート１１に積層圧着した後、転写フィ
ルム１５を引き剥がすことによって、配線回路層１４を
絶縁シート１１表面に埋め込むことができる。この時に
印加する圧力は密着性と界面の気泡を除去する点から、
１〜２００ｋｇ／ｃｍ²の加圧力が好ましく、より望ま
しくは２０〜７０ｋｇ／ｃｍ²の範囲となる。

【００３１】このようにして、配線回路層１４およびス
ルーホール導体１３を有する絶縁シート１１を前述した
ように、少なくとも２段階の熱硬化処理を施すことによ
り、図２（ｄ）に示すような、表面に凹凸が形成された
コア基板１６を作製することができる。この時、熱硬化
処理のうち１段目の熱処理を配線回路層１４を転写する
際の圧力印加とともに行うことによって工程の簡略化を
行うこともできる。

【００３２】また、コア基板を多層構造にする場合に
は、前記配線回路層１４およびスルーホール導体１３を
有する絶縁シート１１を複数層形成し、これらを積層一
体化した後、前述した少なくとも２段階の熱硬化処理を
施すことにより、図１に示すような多層構造のコア基板
を作製することができる。

【００３３】さらに、上記のようにして作製したコア基
板に対しては、所望により表面の配線回路層１４に対し
て硫酸あるいは塩酸、所望により過酸化水素を含んだエ
ッチング液を前記配線基板にスプレーすることにより、
配線回路層１４表面にも凹凸を形成することができる。
これにより、前記配線回路層１４表面を０．１μｍ以上
の表面粗さ（Ｒａ）に粗くすることが可能となり、さら
に後述するビルドアップ法による多層配線層との密着性
を高めることができる。

【００３４】次に、上記のようにして作製されたコア基
板の表面に、ビルドアップ法により絶縁層と配線回路層
を順次形成する。ビルドアップ法としては、周知の方法
を採用でき、具体的には、コア基板の表面全面に感光性
樹脂からなる絶縁層を塗布した後、バイアホールを形成
する部分の感光性エポキシ樹脂を露光、現像して取り除
く。その後、その絶縁層表面に無電解メッキ法や電解メ
ッキ法によって銅などの金属層を一面に形成した後、非
配線回路部分をエッチング除去することにより配線回路
層およびビアホール導体を形成することができる。

【００３５】その後、上記感光性樹脂からなる絶縁層の
塗布、バイアホールの形成、金属層形成、エッチングに
よる配線回路層形成を繰り返すことにより、多層配線層
を形成することができる。

【００３６】また、他の方法としては、コア基板の表面
に、樹脂付き銅箔を積層した後、フォトレジストで露光
現像を行って配線回路層の形成を行い、さらにレーザー
でバイアホールを形成後、メッキによってバイアホール
導体を形成する。その後、上記樹脂付き銅箔の積層、配
線回路層の形成、バイアホール導体の形成を繰り返すこ
とにより多層配線層を形成することができる。

【００３７】本発明によれば、上述したように、表面に
微細な突起による凹凸が形成されたコア基板を用いるこ
とにより、ビルドアップ法による多層配線層形成時に感
光性樹脂を凹凸によるアンカー効果によってコア基板表
面に感光性樹脂からなる絶縁層を強固に密着させ、コア
基板とビルドアップ法により形成した絶縁層や配線回路
層からなる多層配線層とを強固に接続し信頼性を向上さ
せることができる。

【００３８】

【実施例】先ず、コア基板の絶縁基板を構成する絶縁材
料として、前記表１の重合開始剤のうちから、１種また
は２種を選択し、これをイミド樹脂中に１重量％の割合
で添加混合し、更に、平均粒径が５μｍのＳｉＯ₂粉末
を３０体積％の割合で配合し、それに有機溶剤を添加混
合しドクターブレード法でグリーンシートを成形した。

【００３９】次に、得られたグリーンシートに炭酸ガス
レーザーにより直径０．１ｍｍのバイアホールを形成
し、該バイアホール内に粒径約５μｍの銀をメッキした
銅粉末から成る銅ペーストを充填した。

【００４０】一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）樹脂から成る転写シートの表面に接着剤を塗布して
粘着性を付与し、厚さ１８μｍの銅箔を一面に接着した
後、フォトレジスト（ドライフィルム）を塗布して露光
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、線幅が４０μｍ、配線
間の間隔が４０μｍの逆パターンの配線回路層を形成し
た。

【００４１】そして、前記グリーンシートに上記配線回
路層を形成した転写シートを位置決めして密着させ、該
転写シートのみを剥離して配線回路層をグリーンシート
表面に転写した。また、前記同様にしてバイホール導体
および配線回路層を形成したグリーンシートを積層して
２０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で圧着するとともに、２種の重
合開始剤を含む場合には、低温重合開始剤の１分間半減
期温度よりも高く、高温重合開始剤の１分間半減期温度
よりも低い温度で加熱した。また、１種の重合開始剤し
か含まない場合もそれぞれ表２に示す温度で３分間加熱
処理した。

【００４２】その後、高温重合開始剤の１分間半減期温
度よりも高い温度に６０分間保持して完全硬化させてコ
ア基板を作製した。

【００４３】かくして得られた配線基板について、その
表面の絶縁基板の表面粗さ（Ｒａ）を測定しその結果を
表２に示した。

【００４４】続いて、コア基板の表面に感光性エポキシ
樹脂をスピンコート法により塗布した後、所定温度で加
熱して絶縁層を形成し、バイアホールを形成する部分の
感光性エポキシ樹脂を露光、現像して取り除いた。

【００４５】その後、前記絶縁膜の表面及びバイアホー
ル内に無電解メッキ法や電解メッキ法により銅被覆層を
形成し、該銅被覆層をエツチングすることにより配線回
路層とバイアホール導体を形成した。

【００４６】そして、前記同様の工程を４回繰り返して
感光性樹脂による絶縁層と、配線回路層及びバイアホー
ル導体から成る多層配線層を形成した後、最外層に配線
回路層を保護するエポキシ樹脂から成るソルダーレジス
トを被覆して評価用の多層配線基板を作製した。

【００４７】かくして得られた評価用の多層配線基板に
ついて、多層配線層の銅配線回路層に金具を取り付け、
該銅配線回路層を引き剥がすときに必要な力を測定し
て、配線の密着強度を求めて密着性を評価した。

【００４８】一方、前記評価用の多層配線基板を−５５
℃と＋１２５℃の温度でヒートサイクル試験を２００サ
イクル行った後、試験後の多層配線層の剥離の有無を確
認した。

【００４９】なお、前記評価用の多層配線基板を切断
し、断面における配線回路層やバイアホール導体の形成
付近を観察したところ、コアの配線基板の変形や、配線
回路層、バイアホール導体等の接続不良、配線の断線等
の不良はいずれも認められなかった。

【００５０】また、前記評価用の多層配線基板を湿度８
５％、温度８５℃の高温多湿雰囲気に１００時間放置し
たが、本発明の多層配線基板ではいずれも目視で判別で
きる程度の変化は生じておらず、１０００時間放置後に
周辺部にわずかな層の剥離が認められたが、動作には全
く影響のないことを確認した。

【００５１】

【表２】

【００５２】表２から明らかなように、１種類の重合開
始剤のみを使用した試料Ｎo.１、７では表面粗さが０．
０７μｍ以下と小さく、ビルドアップ法による多層配線
層の密着力が弱く、いずれもヒートサイクル試験で剥離
したり、クラックを生じた。これに対して、２種の重合
開始剤を用いた本発明の多層配線基板においては、コア
基板の絶縁基板の表面粗さが０．１μｍ以上と大きく、
その結果、多層配線層の密着力が改善されてヒートサイ
クル試験でも不良は発生していないことが確認できた。

【００５３】また、試料Ｎo.５と試料Ｎo.６との比較か
ら、２種の重合開始剤の１分間半減期温度差が１０℃以
上であることが効果的であることも理解された。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
コア基板を構成する絶縁基板として、１分間半減期温度
の異なる少なくとも２種の重合開始剤を含む絶縁材料を
用いることにより、コア基板表面に凹凸を形成すること
ができるために、ビルドアップ法で形成した多層配線層
のコア基板との密着力を向上させ、配線の高密度化と低
コスト化を実現した多層配線基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の一実施例を示す概略断
面図である。

【図２】本発明におけるコア基板の製造方法を説明する
ための工程図である。

【符号の説明】

１絶縁基板２配線回路層３コア基板４絶縁層５配線回路層６多層配線層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱硬化性樹脂と、１分間半減期温度が異な
る少なくとも２種の重合開始剤を混合した混合物を硬化
してなる絶縁基板の少なくとも表面に配線回路層が被着
形成され、且つ前記絶縁基板の表面粗さ（Ｒａ）が０．
１μｍ以上のコア基板の表面に、絶縁層と配線回路層と
からなる多層配線層を形成してなることを特徴とする多
層配線基板。
【請求項２】前記少なくとも２種の重合開始剤の１分間
半減期温度が１０℃以上異なることを特徴とする請求項
１記載の多層配線基板。
【請求項３】前記コア基板における絶縁基板中に、０．
２〜１０μｍの平均粒径を有するセラミック粉末を１０
〜７０体積％の割合で含有することを特徴とする請求項
１記載の多層配線基板。
【請求項４】前記配線基板の少なくとも表面の配線回路
層が樹脂フィルム上に作製した配線導体層を転写して形
成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の多層配
線基板。