JP2001257477A

JP2001257477A - 多層配線基板

Info

Publication number: JP2001257477A
Application number: JP2000064845A
Authority: JP
Inventors: Hiroshige Ikegami; 裕成池上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】基板に形成した配線導体を伝播する電気信号に
遅延が生じる。【解決手段】内部及び／又は表面に第１配線導体６を有
する基板１と、該基板１の少なくとも一主面に被着され
た多層配線部２とからなる多層配線基板であって、前記
基板１は、５〜６０重量％のＢａＯを含有する屈伏点が
４００〜８００℃のガラス２０〜８０体積％と、クォー
ツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイト
の少なくとも１種から成るフィラー２０〜８０体積％と
からなり、前記ガラス及び／又はフィラー中にＺｒ化合
物がＺｒＯ₂換算で０．１〜３０重量％含有している比
誘電率が６以下のガラスセラミック焼結体で形成されて
いる。

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−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
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
体の一部を従来周知の厚膜形成技術により形成するのに
代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使用されるようになってきた。

【０００７】かかる配線導体の一部を薄膜形成技術によ
り形成した多層配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体
から成り、上面及び内部に酸化アルミニウム質焼結体の
焼成と同時に焼成されたタングステン、モリブデン、マ
ンガン等の高融点金属粉末から成る配線導体が被着形成
された基板の上面に、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薄膜配線導体とを交
互に積層させるとともに、上下に位置する薄膜配線導体
を有機樹脂絶縁層に設けた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いる。

【０００８】またこの多層配線基板は、最上層の有機樹
脂絶縁層上に薄膜配線導体と電気的に接続するボンディ
ングパッドが形成されており、更に薄膜配線導体は酸化
アルミニウム質焼結体から成る基板に設けた配線導体に
接続されており、前記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
熱圧着等により接合させるとともに配線導体を外部電気
回路に接続することによって半導体素子等は薄膜配線導
体及び配線導体を介して外部電気回路に電気的接続され
るようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多層配
線基板の配線導体における電気信号の伝搬速度は配線導
体が形成されている周囲の絶縁物の比誘電率の大小によ
って決定され、従来の酸化アルミニウム質焼結体から成
る基板の上面に有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体とを交互
に積層して成る多層配線基板では、有機樹脂絶縁層がエ
ポキシ樹脂等から成りその比誘電率が４〜５（室温１Ｍ
Ｈｚ）と低いことから、有機樹脂絶縁層間に形成されて
いる薄膜配線導体は電気信号の伝搬速度が速く問題とな
らないものの、酸化アルミニウム質焼結体から成る基板
の表面及び内部に形成されている配線導体は酸化アルミ
ニウム質焼結体の比誘電率が約１０（室温１ＭＨｚ）と
高いため配線導体を電気信号が伝搬した時、電気信号に
大きな伝搬遅延を生じ、その結果、半導体素子を所定の
高速駆動させることができないという欠点を招来した。

【００１０】特に、近時の情報処理装置は高速度化が急
激に進展し、上記欠点が極めて重要な問題となってき
た。

【００１１】またこの従来の多層配線基板においては、
酸化アルミニウム質焼結体から成る基板の上面及び内部
に形成されている配線導体がタングステンやモリブデン
等の高融点金属で形成されており、該タングステンやモ
リブデン等の高融点金属はその電気抵抗率が５．４μΩ
・ｃｍ（２０℃）以上であることから、配線導体に電気
信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰を生じ、
電気信号を正確、かつ確実に伝搬させることができない
という欠点も招来した。

【００１２】本発明は上述の諸欠点に鑑み案出されたも
ので、その目的は配線導体の一部を薄膜形成技術により
形成し、配線導体を高密度に形成したことを特徴とする
多層配線基板を提供することにある。

【００１３】また本発明の他の目的は配線導体が形成さ
れている基板及び有機樹脂絶縁層の比誘電率を小さく
し、電気信号が配線導体を高速で伝搬するのを可能とし
て実装される半導体素子等に高速の駆動をさせることが
できる多層配線基板を提供することにある。

【００１４】更に本発明の他の目的は、配線導体の電気
抵抗率を小さくし、伝搬する電気信号に大きな減衰が発
生するのを有効に防止して実装される半導体素子等に電
気信号を正確、かつ確実に伝搬させることができる多層
配線基板を提供することにある。

【００１５】また更に本発明の他の目的は、内部及び／
又は表面に配線導体を有する基板を簡単、かつ安価に製
作し、製品としての多層配線基板を安価となすことにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部及び／又
は表面に第１配線導体を有する基板と、該基板の少なく
とも一主面に被着され、複数の有機樹脂絶縁層と複数の
薄膜配線導体とを交互に多層に積層するとともに上下に
位置する薄膜配線導体を各有機樹脂絶縁層に設けたスル
ーホール導体を介して接続した多層配線部とから成り、
薄膜配線導体の一部を前記第１配線導体に電気的に接続
させた多層配線基板であって、前記基板は、５〜６０重
量％のＢａＯを含有する屈伏点が４００〜８００℃のガ
ラス２０〜８０体積％と、クォーツ、クリストバライ
ト、トリジマイト、エンスタタイトの少なくとも１種か
ら成るフィラー２０〜８０体積％とからなり、前記ガラ
ス及び／又はフィラー中にＺｒ化合物がＺｒＯ₂換算で
０．１〜３０重量％含有している比誘電率が６以下のガ
ラスセラミック焼結体で形成されていることを特徴とす
るものである。

【００１７】また本発明は、前記第１配線導体及び薄膜
配線導体が、２０℃における電気抵抗率が２．５μΩ・
ｃｍ以下の金属で形成されていることを特徴とするもの
である。

【００１８】さらに本発明は、前記第１配線導体が、２
０℃における電気抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下で９０
０℃〜１１００℃の焼結温度を有する金属から成り、前
記基板と同時焼成によって基板の内部及び／又は表面に
被着されていることを特徴とするものである。

【００１９】本発明の多層配線基板によれば、配線導体
の一部を薄膜形成技術によって形成したことから配線導
体の微細化が可能となり、配線導体を極めて高密度に形
成することが可能となる。

【００２０】また本発明の多層配線基板によれば、基板
の比誘電率を６（室温１ＭＨｚ）以下としたことから基
板及び該基板の上面に形成されている有機樹脂絶縁層の
比誘電率がいずれも小さいものとなり、その結果、基板
の内部及び／又は表面に形成されている第１配線導体と
有機樹脂絶縁層間に形成されている薄膜配線導体の電気
信号の伝搬速度を極めて速いものとして、実装する半導
体素子に高速で電気信号を出し入れすることができ、半
導体素子を高速駆動させることが可能となる。

【００２１】また本発明の多層配線基板によれば、第１
配線導体及び薄膜配線導体を、銅、銀、金もしくはこれ
らを主成分とする金属等の２０℃における電気抵抗率が
２．５μΩ・ｃｍ以下の金属で形成したことから配線導
体を伝搬する電気信号に減衰が生じるのを有効に防止す
ることができ、その結果、第１配線導体及び薄膜配線導
体を介して上面に実装される半導体素子に電気信号を正
確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。

【００２２】更に本発明の多層配線基板によれば、基板
が、４００℃〜８００℃の屈伏点を有するガラス２０〜
８０体積％、クォーツ、クリストバライト、トリジマイ
ト、エンスタタイトの少なくとも１種から成るフィラー
８０〜２０体積％からなるガラスセラミック焼結体によ
り形成されており、ガラスの屈伏点が４００℃〜８００
℃であることからガラスセラミック焼結体を製作する
際、第１配線導体を基板に同時焼成によって内部及び／
又は表面に被着させることができ、内部及び／又は表面
に第１配線導体を有する基板を簡単、かつ安価に製作
し、製品としての多層配線基板を安価となすことができ
る。

【００２３】また同時に、ＢａＯを５〜６０重量％含有
する、屈伏点が４００℃〜８００℃のガラスのヤング率
が５０〜８０ＧＰａと低いことから、ガラスセラミック
焼結体もヤング率を約５０〜８０ＧＰａと低くすること
ができ、絶縁基体とモールド樹脂との間で熱膨張係数が
相異し、この熱膨張係数の差に起因して生じる熱応力が
絶縁基体に作用したとしても、この熱応力を絶縁基体の
変形により効果的に吸収、緩和して絶縁基体に機械的な
破壊が生じることを有効に防止することができ、半導体
装置の信頼性をさらに良好なものとすることができる。

【００２４】また更に、本発明の多層配線基板によれ
ば、前記ガラスセラミック焼結体のガラス及び／又はフ
ィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ２換算で０．１〜３０重
量％含有させたことからガラスセラミック焼結体の耐薬
品性を大きく向上させることができ、多層配線部の薄膜
配線導体を形成するための前処理等で基板をフッ酸等の
薬液に浸漬しても、基板が酸化、腐食して外観不良や信
頼性の低下等を生じることはほとんどなく、高信頼性の
多層配線基板を形成することができる。

【００２５】

【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は基板、２は多層配線部である。

【００２６】前記基板１はその上面に３つの有機樹脂絶
縁層３ａ、３ｂ、３ｃと３つの層の薄膜配線導体４ａ、
４ｂ、４ｃを交互に多層に積層してなる多層配線部２が
形成されており、該多層配線部２を支持する支持部材と
して作用する。

【００２７】前記基板１は５〜６０重量％のＢａＯを含
有する屈伏点が４００〜８００℃のガラス２０〜８０体
積％と、クォーツ、クリストバライト、トリジマイト、
エンスタタイトの少なくとも１種から成るフィラー２０
〜８０体積％とからなり、前記ガラス及び／又はフィラ
ー中にＺｒ化合物がＺｒＯ₂換算で０．１〜３０重量％
含有している比誘電率が６以下のガラスセラミック焼結
体から成り、その上下両主面に貫通する孔径が例えば、
直径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の上下両主面に
導出する第１配線層体６が被着されている。

【００２８】前記基板１は、ＢａＯを５〜６０重量％含
有するガラスに、フィラーとしてのクォーツ、クリスト
バライト、トリジマイト、エンスタタイト、フォルステ
ライトの少なくとも１種と、有機樹脂バインダーとを添
加混合して原料粉末を調整するとともに、これをドクタ
ーブレード法や圧延法、プレス金型法により所定形状に
成形して成形体を得、しかる後、前記成形体を焼成する
ことによって製作される。

【００２９】また前記貫通孔５は後述する基板１の上面
に形成される多層配線部２の薄膜配線導体４ａと外部電
気回路とを電気的に接続する、或いは基板１の上下両主
面に多層配線部２を形成した場合には両主面の多層配線
部２の薄膜配線導体同士を電気的に接続する第１配線導
体６を形成するための形成孔として作用し、基板１の厚
み方向に所定の径に形成される。

【００３０】前記貫通孔５の内壁及び基板１の上下両主
面に被着形成されている第１配線導体６は例えば、銅、
銀、金もしくはこれらを主成分とする金属材料から成
り、該第１配線導体６は基板１の主面に形成される多層
配線部２の薄膜配線導体４ａを外部電気回路に電気的に
接続したり、基板１の上下両主面に形成される各々の多
層配線部２の薄膜配線導体同士を電気的に接続する作用
をなす。

【００３１】前記第１配線導体６は、基板１の表面に銅
や銀、金等をスパッタリング法や蒸着法により所定厚み
に被着し、しかる後、これ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、或いは銅
等の粉末に適当な有機樹脂バインダーを添加混合して得
た金属ペーストを基板１となる成形体に予めスクリーン
印刷法等により塗布し、しかる後、これを焼成し基板１
を得ると同時に基板１の内部及び／又は表面に被着させ
ることによって形成される。この場合、第１配線導体６
を基板１と同時焼成によって形成する方が製造設備、製
造工程等の点で優れており簡単、低コストで製作するこ
とができる。

【００３２】前記第１配線導体６を形成する銅、銀、金
もしくはこれらを主成分とする金属材料は電気抵抗率が
２．５μΩ・ｃｍ（２０℃）以下と極めて小さいことか
ら第１配線導体６を電気信号が伝搬した際、第１配線導
体６で電気信号が大きく減衰することはなく電気信号を
確実、正確に伝搬させることができる。

【００３３】更に、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からなる有機樹脂充填体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の上下両主面に形成された第１配線導体６の面と同一
平面となっている。

【００３４】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複数の有機樹脂絶縁層３ａ、３
ｂ、３ｃと複数の層の薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃと
からなる多層配線部２を形成する際、多層配線部２の各
有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃと各薄膜配線導体４
ａ、４ｂ、４ｃの平坦化を維持する作用をなす。

【００３５】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。

【００３６】また、前記基板１はその上面に３つの有機
樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃと３つの層の薄膜配線導体
４ａ、４ｂ、４ｃとが交互に多層に積層された多層配線
部２が形成されており、かつ該薄膜配線導体４ａは第１
配線導体６と電気的に接続されている。

【００３７】前記多層配線部２を構成する有機樹脂絶縁
層３ａ、３ｂ、３ｃは上下に位置する薄膜配線導体４
ａ、４ｂ、４ｃの電気的絶縁を図る作用をなし、各薄膜
配線導体４ａ、４ｂ、４ｃは電気信号を伝搬するための
伝搬路として作用する。

【００３８】前記多層配線部２の各有機樹脂絶縁層３
ａ、３ｂ、３ｃはエポキシ樹脂、ビスマレイミドポリア
ジド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ふっ素樹脂等
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れる。

【００３９】前記各有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃは
その各々の所定位置に最小径が各有機樹脂絶縁層の厚み
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は後述する各有機樹脂絶縁層３
ａ、３ｂ、３ｃを介して上下に位置する各薄膜配線導体
４ａ、４ｂ、４ｃ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。

【００４０】前記各有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃ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、具体的には各有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃ上
にレジスト材を塗布するとともにこれを露光、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３ａ、３ｂ、３ｃ
を除去して、有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃ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３ａ、３ｂ、３ｃ上より剥離させ除去すること
によって行われる。

【００４１】更に前記有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃ
の上面には所定パターンの薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４
ｃが、また各有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃ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が各々形
成されており、スルーホール導体９によって間に有機樹
脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃの各々を間に挟んで上下に位
置する各薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃの各々が電気的
に接続されるようになっている。

【００４２】前記各有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃの
上面及びスルーホール８の内壁に形成される薄膜配線導
体４ａ、４ｂ、４ｃ及びスルーホール導体９は銅、銀、
金、等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３ａ、３ｂ、３ｃ
の上面及びスルーホール８の内表面に、フッ酸等の所定
の前処理液を用いて前処理を施すとともに、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４０μｍの銅層を
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３ａ、３ｂ、３ｃ間、及びスルーホール８内
壁に配設される。この場合、薄膜配線導体４ａ、４ｂ、
４ｃ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
て薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃを極めて高密度に形成
することが可能となる。

【００４３】前記薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃ及びス
ルーホール導体９を形成する銅、銀、金等の金属材料は
電気抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ（２０℃）以下と極めて
小さいことから薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃ及びスル
ーホール導体９に電気信号を伝搬させたとしても電気信
号が大きく減衰することはなく電気信号を確実、正確に
伝搬させることができる。

【００４４】また、前記薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃ
及びスルーホール導体９はエポキシ樹脂やポリイミド樹
脂等からなる各有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃの比誘
電率が約４〜５（室温１ＭＨｚ）と低いことから電気信
号が伝搬する際、その伝搬速度を極めて速いものとなす
こともできる。

【００４５】なお、前記有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３
ｃと薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃとを交互に多層に積
層して形成される多層配線部２は各有機樹脂絶縁層３
ａ、３ｂ、３ｃの上面を算術平均粗さ（Ｒａ）で０．０
５μｍ≦Ｒａ≦５μｍの粗面としておくと、有機樹脂絶
縁層３ａ、３ｂ、３ｃと薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃ
との接合及び上下に位置する有機樹脂絶縁層３ａ、３
ｂ、３ｃ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２の各有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、
３ｃはその上面をエッチング加工等によって粗し、算術
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。

【００４６】更に、前記有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３
ｃはその各々の厚みが１００μｍを越えると有機樹脂絶
縁層３ａ、３ｂ、３ｃ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３ａ、３ｂ、３ｃの上面に上
下に位置する有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃ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３
ａ、３ｂ、３ｃに不要な穴が形成され、上下に位置する
薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃ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３ａ、３ｂ、３ｃはその各々の厚みを５μｍ〜１００
μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００４７】また更に、前記多層配線部２の各薄膜配線
導体４ａ、４ｂ、４ｃはその厚みが１μｍ未満であると
各薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃの電気抵抗が大きなも
のとなって各薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃ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４０
μｍを超えると薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃを有機樹
脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃに被着させる際に薄膜配線導
体４ａ、４ｂ、４ｃの内部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４ａ、４ｂ、４ｃが有機樹
脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃから剥離し易いものとなる。
従って、前記多層配線部２の各薄膜配線導体４ａ、４
ｂ、４ｃの厚みは１μｍ〜４０μｍの範囲としておくこ
とが好ましい。

【００４８】前記有機樹脂絶縁層３ａ、３ｂ、３ｃと薄
膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃとを交互に多層に積層して
形成される多層配線部２は更に、最上層の有機樹脂絶縁
層３ｃの上面に薄膜配線導体４ｃと電気的に接続してい
るボンディングパッド１０が形成されている。

【００４９】前記ボンディングパッド１０は、その上部
に半導体素子等の能動部品や容量素子、抵抗器等の受動
部品から成る電子部品Ａが熱圧着等により接合され、こ
れによって半導体素子等の能動部品および容量素子、抵
抗器等の受動部品が薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃに電
気的に接続されることとなる。

【００５０】前記ボンディングパッド１０は、薄膜配線
導体４ａ、４ｂ、４ｃと同じ金属材料、具体的には銅、
銀、金等の金属材料から成り、最上層の有機樹脂絶縁層
３ｃ上に薄膜配線導体４ｃを形成する際に同時に前記薄
膜配線導体４ｃと電気的接続をもって形成される。

【００５１】かくして本発明の多層配線基板によれば、
最上層の有機樹脂絶縁層３ｃ表面に設けたボンディング
パッド１０に半導体素子等の能動部品や容量素子、抵抗
器等の受動部品から成る電子部品Ａを熱圧着等により接
合させ、薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃに電子部品を電
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、薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃと電気的
に接続している基板１の第１配線導体６を外部電気回路
に接続させれば前記半導体素子や容量素子等の電子部品
Ａは外部電気回路に電気的に接続されることとなる。

【００５２】本発明の多層配線基板においては、基板１
を、５〜６０重量％のＢａＯを含有する屈伏点が４００
〜８００℃のガラス２０〜８０体積％と、クォーツ、ク
リストバライト、トリジマイト、エンスタタイトの少な
くとも１種から成るフィラー２０〜８０体積％とからな
り、前記ガラス及び／又はフィラー中にＺｒ化合物がＺ
ｒＯ₂換算で０．１〜３０重量％含有している比誘電率
が６以下のガラスセラミック焼結体で形成しておくこと
か重要である。これは基板１の内部及び／又は表面に形
成されている第１配線導体６における電気信号の伝搬速
度を速いものとするために重要であり、基板１の比誘電
率が６（室温１ＭＨｚ）より大きいと第１配線導体６で
の電気信号の伝搬速度が遅いものとなってしまう。

【００５３】前記ガラスセラミック焼結体に酸化バリウ
ム（ＢａＯ）を５〜６０重量％含有するガラスを用いる
のは該酸化バリウム含有ガラスは低軟化点でガラス量を
少なくしてフィラーを多く添加することが可能となるた
めであり、酸化バリウムの量を５〜６０重量％の範囲と
するのは、５重量％より少ないとガラスの低軟化点化が
困難となり、６０重量％より多いとガラス化が困難で特
性が不安定となりやすく、また耐薬品性が著しく低下し
てしまうためである。特に酸化バリウムの量は２０〜４
０重量％が望ましい。

【００５４】また前記ガラスセラミック焼結体の酸化バ
リウム含有ガラスはその屈伏点が４００〜８００℃に特
定され、特に４００〜７００℃であることが望ましい。
これは酸化バリウム含有ガラスとフィラーとから成る成
形体を焼成してガラスセラミック焼結体を作製する際、
有機樹脂バインダーを混合しているが、焼成時に前記有
機樹脂バインダーを効率良く除去するとともに、基板１
と同時に形成される第１配線導体６との焼成条件をマッ
チさせるためであり、屈伏点が４００℃より低いと、低
い温度で焼結が開始され、焼結開始温度が６００℃〜８
００℃である第１配線導体６を構成する銀、銅、金等は
基板１の焼成と同時に基板１に焼成によって被着形成す
ることが困難となり、また成形体の緻密化が低温で開始
するため有機樹脂バインダーの分解揮散が困難となり、
基板１内に有機樹脂バインダーが残留し、特性に悪影響
を及ぼす危険性があるためである。一方、屈伏点が８０
０℃より高いと酸化バリウム含有ガラスの量を多くしな
いと焼結しにくくなるため、高価な酸化バリウム含有ガ
ラスを大量に必要とするために焼結体のコストを高める
ことになってしまう。

【００５５】前記酸化バリウム含有ガラスとしては、例
えば、ＳｉＯ₂−ＢａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯＳｉＯ₂−ＢａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＯ₂−ＳｒＯＳｉＯ₂−ＢａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ
−ＺｒＯ₂ ＳｉＯ₂−ＢａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ等の組成物も好適に使用される。

【００５６】なお、このような酸化バリウム含有ガラス
は、そのヤング率が５０〜８０ＧＰａと低いため、ガラ
スセラミック焼結体を約５０〜８０ＧＰａと低ヤング率
の変形しやすいものとする作用も有し、絶縁基体１、８
とモールド樹脂７との間で熱応力が発生して絶縁基体
１、８に作用したとしても、この熱応力を絶縁基体１、
８の変形によって緩和、吸収し、絶縁基体１、８に機械
的な破壊が生じることを有効に防止することができる。

【００５７】前記酸化バリウム含有ガラスと組み合わさ
れるフィラーはガラスセラミック焼結体の比誘電率を６
以下（室温１ＭＨｚ）とする作用をなし、比誘電率が小
さいクォーツ、クリストバライト、トリジマイト、エン
スタタイトの少なくとも１種が使用される。

【００５８】前記酸化バリウム含有ガラスとフィラー
は、焼成温度や最終的に得られるガラスセラミック焼結
体の比誘電率、熱膨張特性などの目的に応じて適当な比
率で混合される。前記酸化バリウム含有ガラスは、フィ
ラー無添加では収縮開始温度は７００℃以下で、８５０
℃以上では溶融してしまい、第１配線導体６を基板１に
同時焼成により被着形成することができない。しかし、
フィラーを混合することによって焼成温度を上昇させる
とともにフィラーを液相焼結させるための液相を形成さ
せることができる。また、成形体全体の収縮開始温度を
上昇させることができるため、このフィラーの含有量の
調整により第１配線導体６との同時焼成条件をマッチン
グさせることができる。更に原料コストを下げるために
高価な酸化バリウム含有ガラスの量を減少させることが
できる。

【００５９】前記ガラスセラミック焼結体の酸化バリウ
ム含有ガラスとフィラーの比率は、酸化バリウム含有ガ
ラスが２０〜８０体積％、フイラーが８０〜２０体積％
に特定される。この酸化バリウム含有ガラスとフイラー
の量を上記の範囲とするのは酸化バリウム含有ガラスの
量が２０体積％より少ない、言い換えればフィラーが８
０体積％より多いと液相焼結することができずに高温で
焼成する必要があり、その場合に融点が低い銅や銀、金
またはこれらを主成分とする金属からなる第１配線導体
６を基板１と同時焼成によって基板１の所定位置に被着
形成させることができなくなる危険性があり、また酸化
バリウム含有ガラスが８０体積％より多い、言い換える
とフィラーが２０体積％より少ないとガラスセラミック
焼結体の比誘電率が６以上の高いものになってしまうと
ともにガラスセラミック焼結体の焼結開始温度が低くな
るために第１配線導体６と同時焼成ができなくなる危険
性があるためである。

【００６０】また、前記フィラーは、酸化バリウム含有
ガラスの屈伏点に応じ、その量を適宜調整することが望
ましい。すなわち、酸化バリウム含有ガラスの屈伏点が
４００〜７００℃と低い場合、低温での焼結性が高まる
ためフィラーの含有量は４０〜８０体積％と比較的多く
配合できる。これに対して、酸化バリウム含有ガラスの
屈伏点が７００〜８００℃と高い場合、焼結性が低下す
るためフィラーの含有量は２０〜５０体積％と比較的少
なく配合することが望ましい。

【００６１】更に前記ガラスセラミック焼結体は、前記
フィラー中および／またはガラス中にジルコニウム化合
物（Ｚｒ化合物）を酸化ジルニニウム（ＺｒＯ₂）換算
で０．１〜３０重量％の割合で含有させておくことが重
要である。

【００６２】前記Ｚｒ化合物の含有はガラスセラミック
焼結体の耐酸化性を高めるためであり、多層配線部２を
形成する際、基板１を銅めっき液や酸性のめっき用前処
理液等に浸漬したとしても基板１が酸化、腐食するのを
有効に防止することができ、これによって多層配線基板
の信頼性を確保することができる。

【００６３】前記Ｚｒ化合物としては、例えば、ＺｒＯ
₂、ＺｒＳｉＯ₂、ＣａＯ・ＺｒＯ₂、ＺｒＢ₂、ＺｒＰ₂
Ｏ₇、ＺｒＢの群から選ばれる少なくとも一種が挙げら
れる。このＺｒ化合物は化合物粉末としてフィラー中の
一成分として混合する。この場合、添加時のＺｒ化合
物、特にＺｒＯ₂のＢＥＴ比表面積によって、ガラスセ
ラミック焼結体の耐薬品性が変化する傾向にあり、ＢＥ
Ｔ比表面積が２５ｍ²／ｇ以上であることが望ましく、
ＢＥＴ比表面積が２５ｍ²／ｇよりも小さいと耐薬品性
の改善効果が小さくなる傾向にある。また他の配合形態
としては、酸化バリウム含有ガラスの一成分として酸化
ジルコニウム（ＺｒＯ₂）を含有させておいてもよい。

【００６４】なお、前記Ｚｒ化合物は酸化バリウム含有
ガラス及び／又はフィラーへの添加量がＺｒＯ₂換算で
０．１重量％未満であると、ガラスセラミック焼結体の
耐薬品性を改善する効果が不十分となり、基板１が銅め
っき液や、フッ酸等のめっき前処理液等で酸化腐食さ
れ、外観不良や多層配線基板としての信頼性に劣化が生
じてしまい、３０重量％を超えると、ガラスセラミック
焼結体の熱膨張係数が８．５ｐｐｍ／℃よりも低くな
り、基板１と多層配線部２の有機樹脂絶縁層３ａ、３
ｂ、３ｃとの熱膨張係数の差が大きくなり、この熱膨張
係数差に起因して生じる熱応力によって基板１に、短期
間で、機械的な破壊を生じたり、基板１から多層配線部
２が剥離してしまう。従って、Ｚｒ化合物の酸化バリウ
ム含有ガラス及び／又はフィラーへの添加量はＺｒＯ₂
換算で０．１〜３０重量％の範囲に特定され、０．２〜
１０重量％の範囲がより一層好ましい。

【００６５】前記ガラスセラミック焼結体は、所定の量
に秤量された酸化バリウム含有ガラス、フィラー、Ｚｒ
化合物に、適当な成形の有機樹脂バインダーを添加した
後、ドクターブレード法や圧延法、金型プレス法等の成
形手段により任意の形状、例えば、シート状に成形し、
しかる後、焼成することによって製作される。

【００６６】また、前記ガラスセラミック焼結体からな
る基板１への第１配線導体６の披着は、前記シート状成
形体に対して、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）等の金属粉末に
有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して得た金属
ペーストを予めスクリーン印刷法により所定パターンに
印刷塗布しておくことによって行われる。

【００６７】また焼成にあたっては、まず、成形のため
に配合した有機樹脂バインダーを除去する。有機樹脂バ
インダーの除去は、７００℃前後の大気雰囲気中で行わ
れるが、第１配線導体６としてＣｕを用いる場合には、
１００〜７００℃の水蒸気を含有する窒素雰囲気中で行
われる。

【００６８】焼成は、８５０℃〜１３００℃の酸化雰囲
気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻密
化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻密
化することができず、１３００℃を超えると第１配線導
体６との同時焼成で第１配線導体６が溶融してしまう。
ただし、第１配線導体６として銅を用いる場合には、８
５０〜１０５０℃の非酸化性雰囲気中で行われる。

【００６９】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
種々の変更が可能であり、例えば、上述の実施例におい
ては基板１の上面のみに複数の有機樹脂絶縁層３ａ、３
ｂ、３ｃと薄膜配線導体４ａ、４ｂ、４ｃとを交互に多
層に積層して形成される多層配線部２を配設したが、該
多層配線部２を基板１の下側のみに設けても、上下の両
面に設けてもよい。

【００７０】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、配線導
体の一部を薄膜形成技術によって形成したことから配線
導体の微細化が可能となり、配線導体を極めて高密度に
形成することが可能となる。

【００７１】また本発明の多層配線基板によれば、基板
の比誘電率を６（室温１ＭＨｚ）以下としたことから基
板及び該基板の上面に形成されている有機樹脂絶縁層の
比誘電率がいずれも小さいものとなり、その結果、基板
の内部及び／又は表面に形成されている第１配線導体と
有機樹脂絶縁層間に形成されている薄膜配線導体の電気
信号の伝搬速度を極めて速いものとして、実装する半導
体素子に高速で電気信号を出し入れすることができ、半
導体素子を高速駆動させることが可能となる。

【００７２】また本発明の多層配線基板によれば、第１
配線導体及び薄膜配線導体を、銅、銀、金もしくはこれ
らを主成分とする金属等の２０℃における電気抵抗率が
２．５μΩ・ｃｍ以下の金属で形成したことから配線導
体を伝搬する電気信号に減衰が生じるのを有効に防止す
ることができ、その結果、第１配線導体及び薄膜配線導
体を介して上面に実装される半導体素子に電気信号を正
確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。

【００７３】更に本発明の多層配線基板によれば、基板
が、４００℃〜８００℃の屈伏点を有するガラス２０〜
８０体積％、クォーツ、クリストバライト、トリジマイ
ト、エンスタタイトの少なくとも１種から成るフィラー
８０〜２０体積％からなるガラスセラミック焼結体によ
り形成されており、ガラスの屈伏点が４００℃〜８００
℃であることからガラスセラミック焼結体を製作する
際、第１配線導体を基板に同時焼成によって内部及び／
又は表面に被着させることができ、内部及び／又は表面
に第１配線導体を有する基板を簡単、かつ安価に製作
し、製品としての多層配線基板を安価となすことができ
る。

【００７４】また同時に、ＢａＯを５〜６０重量％含有
する、屈伏点が４００℃〜８００℃のガラスのヤング率
が５０〜８０ＧＰａと低いことから、ガラスセラミック
焼結体もヤング率を約５０〜８０ＧＰａと低くすること
ができ、絶縁基体とモールド樹脂との間で熱膨張係数が
相異し、この熱膨張係数の差に起因して生じる熱応力が
絶縁基体に作用したとしても、この熱応力を絶縁基体の
変形により効果的に吸収、緩和して絶縁基体に機械的な
破壊が生じることを有効に防止することができ、半導体
装置の信頼性をさらに良好なものとすることができる。

【００７５】また更に、本発明の多層配線基板によれ
ば、前記ガラスセラミック焼結体のガラス及び／又はフ
ィラー中にＺｒ化合物をＺｒＯ２換算で０．１〜３０重
量％含有させたことからガラスセラミック焼結体の耐薬
品性を大きく向上させることができ、多層配線部の薄膜
配線導体を形成するための前処理等で基板をフッ酸等の
薬液に浸漬しても、基板が酸化、腐食して外観不良や信
頼性の低下等を生じることはほとんどなく、高信頼性の
多層配線基板を形成することができる。

【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断面図
である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・基板２・・・・・・・・・多層配線部３ａ、３ｂ、３ｃ・・有機樹脂絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃ・・薄膜配線導体６・・・・・・・・・第１配線導体９・・・・・・・・・スルーホール導体Ａ・・・・・・・・・電子部品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部及び／又は表面に第１配線導体を有す
る基板と、該基板の少なくとも一主面に被着され、複数
の有機樹脂絶縁層と複数の薄膜配線導体とを交互に多層
に積層するとともに上下に位置する薄膜配線導体を各有
機樹脂絶縁層に設けたスルーホール導体を介して接続し
た多層配線部とから成り、薄膜配線導体の一部を前記第
１配線導体に電気的に接続させた多層配線基板であっ
て、前記基板は、５〜６０重量％のＢａＯを含有する屈伏点
が４００〜８００℃のガラス２０〜８０体積％と、クォ
ーツ、クリストバライト、トリジマイト、エンスタタイ
トの少なくとも１種から成るフィラー２０〜８０体積％
とからなり、前記ガラス及び／又はフィラー中にＺｒ化
合物がＺｒＯ₂換算で０．１〜３０重量％含有している
比誘電率が６以下のガラスセラミック焼結体で形成され
ていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】前記第１配線導体及び薄膜配線導体が、２
０℃における電気抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下の金属
で形成されてい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】前記第１配線導体が、２０℃における電気
抵抗率が２．５μΩ・ｃｍ以下で９００℃〜１１００℃
の焼結温度を有する金属から成り、前記基板と同時焼成
によって基板の内部及び／又は表面に被着されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。