JP2002158451A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板上に絶縁フィルム層による絶縁層を形成し
た多層配線基板においてカップリング剤層の蒸発により
絶縁フィルム層の膨れが発生するという問題点を解消す
ること。 【解決手段】 基板上に、有機樹脂から成り、上面に配
線導体層３が形成された複数の絶縁フィルム層４を絶縁
性接着剤層５で接着して多層に積層した多層配線基板で
あって、配線導体層３の上面に厚みが５分子層厚み以下
のカップリング剤層６を形成することによってカップリ
ング剤層６の蒸発をなくすことができ絶縁フィルム層４
の膨れが発生するという問題点を解消することができ
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としては、
配線導体を高密度に形成することを目的として、基板上
に薄膜の絶縁層と配線導体層とから成る多層配線部を形
成した多層配線基板が採用されていた。

【０００３】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基板の上面に、スピンコート法等に
よって形成されるポリイミド樹脂等から成る薄膜の絶縁
層と、銅やアルミニウム等の主導体とその上下にクロム
やニッケル等のバリア導体とで構成され、めっき法や蒸
着法等の薄膜形成技術およ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多層膜の配線導体層
とを交互に多層に積層させた構造を有している。

【０００４】しかしながら、スピンコート法によってポ
リイミド樹脂から成る絶縁層を形成した場合、所望の厚
みに絶縁層を形成するには多数回に分けてポリイミド樹
脂の前駆体を塗布し、このポリイミド樹脂の前駆体をポ
リイミド化させるキュア工程が必要となるため、製造工
程が長くなるという問題点があった。

【０００５】そこでポリイミド樹脂等から成り、上面に
配線導体層が形成された複数の絶縁フィルム層をビスマ
レイミド系樹脂等から成る絶縁性接着剤層で接着して多
層に積層した多層配線基板が採用されてきている。

【０００６】かかる多層配線基板の形成は、まず絶縁フ
ィルムに絶縁性接着剤をドクターブレード法等を用いて
塗布し乾燥させたものを準備し、この絶縁フィルム層を
上面に配線導体の形成された基板や下層の絶縁フィルム
層の上面に絶縁性接着剤層が配されるように積み重ね、
これを加熱プレス装置を用いて加熱加圧し接着すること
により行なわれる。

【０００７】この多層配線基板によれば、ポリイミド樹
脂の前駆体をポリイミド化させるキュア工程を削減する
ことができ、製造工程の短い多層配線基板となる。

【０００８】しかしながら、この多層配線基板では配線
導体層と絶縁フィルム層の接着強度を確保するために配
線導体層や絶縁フィルム層の上面を処理液により化学的
に粗化していた。

【０００９】このため配線導体層や絶縁フィルム層の上
面は凹凸を有する粗面になり、細線の配線導体層におい
ては、その凹凸の形成工程でオーバーエッチングを起こ
し消失することがあり配線導体層の細線化ができなくな
るという問題点があった。

【００１０】そこで、有機樹脂から成り、上面に配線導
体層が形成された複数の絶縁フィルム層をカップリング
剤層を介して絶縁性接着剤層で接着して多層に積層した
多層配線基板が採用されてきている。

【００１１】この多層配線基板によれば、配線導体層の
上面を凹凸に粗化することなく配線導体層と絶縁フィル
ム層の接着強度が得られるため、配線導体層の細線化が
できるようになった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カップ
リング剤層を用いた多層配線基板においては、配線導体
層の形成時やチップ部品の実装時の加熱処理によりカッ
プリング剤層の一部が蒸発し、絶縁フィルム層の膨れが
発生するという問題点があった。

【００１３】本発明は上記従来技術における問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、加熱処理による
絶縁フィルム層の膨れの発生しない、絶縁フィルム層の
接着強度が強固な多層配線基板を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板
は、基板上に、有機樹脂から成り、上面に配線導体層が
形成された複数の絶縁フィルム層を絶縁性接着剤層で接
着して多層に積層した多層配線基板であって、前記配線
導体層の上面に厚みが５分子層厚み以下のカップリング
剤層を形成したことを特徴とするものである。

【００１５】また、本発明の多層配線基板は、上記構成
において、前記絶縁フィルム層の前記配線導体層が形成
された部位以外の上面にも厚みが５分子層厚み以下のカ
ップリング剤層を形成したことを特徴とするものであ
る。

【００１６】また、本発明の多層配線基板は、上記それ
ぞれの構成において、配線導体層を銅、絶縁フィルム層
をポリイミド樹脂、絶縁性接着剤層をポリイミドシロキ
サン樹脂、カップリング剤層をイソプロピルトリＮ−ア
ミノエチルアミノエチルチタネートで形成したことを特
徴とするものである。

【００１７】本発明の多層配線基板によれば、配線導体
層の上面にカップリング剤層が５分子層厚み以下に形成
してあるため、カップリング剤層は分子の配列の乱れが
小さく、配線導体層およびカップリング剤層の分子同士
が効率良く結合して均一で強固な層を形成し、孤立した
カップリング剤の分子が発生しない。その結果、カップ
リング剤層の耐熱性が向上し、加熱工程でのカップリン
グ剤層の蒸発がなくなり、配線導体層と絶縁性接着剤層
がカップリング剤層によって強固に接着される。

【００１８】これにより、絶縁フィルム層の膨れを生じ
ることがない絶縁フィルム層の接着強度が強固な多層配
線基板を形成することができる。

【００１９】さらに、本発明の多層配線基板によれば、
絶縁フィルム層の配線導体層が形成された部位以外の上
面にもカップリング剤層が５分子層厚み以下に形成した
場合には、そのカップリング剤層も分子の配列の乱れが
小さく、絶縁フィルム層およびカップリング剤層の分子
同士が効率良く結合して均一で強固な層を形成し、孤立
したカップリング剤層の分子が発生しない。その結果、
カップリング剤層の耐熱性が向上し、加熱工程でのカッ
プリング剤層の蒸発がなくなり、配線導体層と絶縁性接
着剤層がカップリング剤層によって強固に接着されると
ともに絶縁フィルム層と絶縁性接着剤層もカップリング
剤層によって強固に接着される。

【００２０】これにより、絶縁フィルム層の膨れを生じ
ることがない絶縁フィルム層の接着強度がより強固な多
層配線基板を形成することができる。

【００２１】さらに、本発明の多層配線基板によれば、
配線導体層を銅、絶縁フィルム層をポリイミド樹脂、絶
縁性接着剤層をポリイミドシロキサン樹脂、カップリン
グ剤層をイソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチ
ルチタネートで形成した場合には、イソプロピルトリＮ
−アミノエチルアミノエチルチタネートは銅、ポリイミ
ド樹脂、ポリイミドシロキサン樹脂との濡れ性がよく強
固に結合しやすく、また、分子構造的に耐熱性が高いた
め、それぞれの層間の接着強度が強固になるとともによ
り高温の加熱処理にも対応することができる。

【００２２】その結果、カップリング剤層の耐熱性が向
上し、より高温の加熱工程でもカップリング剤層の蒸発
がなくなり、配線導体層と絶縁性接着剤層がカップリン
グ剤層によって強固に接着されるこれにより、より高温
の加熱処理によっても絶縁フィルム層の膨れを生じるこ
とがない絶縁フィルム層の接着強度がより一層強固な多
層配線基板を形成することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を詳
細に説明する。

【００２４】図１は本発明の多層配線基板の実施の形態
の一例を示す断面図であり、図２はその配線導体層の一
部を示す要部拡大断面図である。

【００２５】これらの図において、１は基板、２は多層
配線部、３は配線導体層、４は絶縁フィルム層、５は絶
縁性接着剤層、６はカップリング剤層である。

【００２６】基板１は、その上面に配線導体層３が形成
された複数の絶縁フィルム層４を絶縁性接着剤層５で接
着して多層に積層した多層配線部２が配設されており、
この多層配線部２を支持する支持部材として機能する。

【００２７】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、あるいは表
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、さらにはガ
ラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂を含浸させたガラ
スエポキシ樹脂やガラス繊維から成る基材にビスマレイ
ミドトリアジン樹脂を含浸させたもの等の電気絶縁材料
で形成されている。

【００２８】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、アルミナ・シリカ・カルシア・マ
グネシア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ー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、この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、あるいはアルミ
ナ等の原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して
原料粉末を調整するとともにこの原料粉末をプレス成形
機によって所定形状に成形し、最後にこの成形体を高温
（約1600℃）で焼成することによって製作される。ま
た、ガラスエポキシ樹脂から成る場合は、例えばガラス
繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、
このエポキシ樹脂の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。

【００２９】基板１の上面に配設されている多層配線部
２の配線導体層３は電気信号を伝達するための伝達路と
して機能し、絶縁フィルム層４は上下に位置する配線導
体層３を電気的に絶縁する機能を有している。さらに、
絶縁フィルム層４・絶縁性接着剤層５・カップリング剤
層６にはレーザ等で加工した貫通孔が形成されており、
この貫通孔内にも上側の配線導体層３を延在させること
により絶縁フィルム層４を挟んで上下に位置する配線導
体層３の各々を電気的に接続する接続路が形成される。

【００３０】各絶縁フィルム層４の上面および貫通孔内
に配設される配線導体層３は、銅・金・銀・アルミニウ
ム・ニッケル・クロム・モリブデン・チタン・タンタル
・タングステン等の金属材料をスパッタリング法・蒸着
法・めっき法等の薄膜形成技術およびエッチング加工技
術を採用することによって形成される。

【００３１】例えば、その配線導体層３は、まず広面積
に銅を主体とし銅層の下層に拡散防止層（バリア層）と
してのクロム・モリブデン・チタン等を被着させて導体
層を形成する。次にこの上に所望のパターンにフォトレ
ジストを形成し、このフォトレジストをマスクにして導
体層の不要部分をエッチングによって除去することで所
望のパターンに加工される。

【００３２】配線導体層３の上面にはカップリング剤層
６を形成する。このカップリング剤層６は絶縁性接着剤
層５との接着強度を強固とし、加熱処理における接着強
度の改良層として機能する。

【００３３】このカップリング剤層６は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・Ｎ−
フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・γ
−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン・ビニルトリエトキシシラン・ビニルトリス（β
メトキシエトキシ）シラン・γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン・Ｎ−β（アミノエチル）γ−ア
ミノプロピルメチルジメトキシシラン・γ−クロロプロ
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・イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホ
ニルチタネート・イソプロピルトリス（ジオクチルパイ
ロホスフェート）チタネート・ジクミルフェニルオキシ
アセテートチタネート・イソプロピルトリＮ−アミノエ
チルアミノエチルチタネート・イソプロピルトリオクタ
ノイルチタネート・イソプロピルジメタクリルイソステ
アロイルチタネート・イソプロピルイソステアロイルジ
アクリルチタネート・アセトアルコキシアルミニウムジ
イソプロピレート等から成り、カップリング剤層６を形
成する方法としてはスピンコート法・浸漬法等であって
もよいが、膜の均一性を高めるためにはＬＢ膜法を用い
て形成するのがよい。

【００３４】ＬＢ膜法を用いてカップリング剤層６を形
成する場合は、例えば、面圧を一定に保った状態で液面
にカップリング剤を所望の厚みに分散させ、その膜面に
対し垂直に配線導体層３の形成された基板１を浸漬し、
そのままゆっくりと引き上げることで基板１の全面にカ
ップリング剤層６が均一な厚みに形成される。

【００３５】このとき、カップリング剤層６の厚みが５
分子層厚みより厚くなると、カップリング剤層は分子の
配列の乱れが大きくなり、孤立するカップリング剤の分
子が増加し、加熱処理によりカップリング剤層の一部が
蒸発し絶縁フィルム層４の膨れを生じやすくなる傾向が
あるため、カップリング剤層６の厚みは５分子層厚み以
下としておくのがよい。ちなみにカップリング剤の１分
子の大きさは２ｎｍ程度であり、５分子層厚みでは10ｎ
ｍ程度に形成されていることになる。また、このカップ
リング剤層６の厚みが均一に５分子層厚みとならない場
合であっても、カップリング剤層６の中の特に１・３・
５分子層厚みの部分の占有率が60％以上であれば接着強
度の改善効果がある。

【００３６】さらに、絶縁フィルム層４の配線導体層３
が形成された部位以外の上面にもカップリング剤層６を
形成しておくと、下層の絶縁フィルム層４と絶縁性接着
剤層５の接着強度もより強固になり、加熱処理での絶縁
フィルム層４の膨れを生じなくなる。さらに、高温高湿
バイアス試験等の耐環境試験においても同一面内の配線
導体層３の間に生じるエレクトロマイグレーション等の
発生が防止され耐環境信頼性が向上する。

【００３７】このとき、カップリング剤層６の厚みが５
分子層厚みより厚くなると、カップリング剤層は分子の
配列の乱れが大きくなり、孤立するカップリング剤の分
子が増加し、加熱処理によりカップリング剤層の一部が
蒸発し絶縁フィルム層４の膨れを生じやすくなる傾向が
あるため、カップリング剤層６の厚みは５分子層厚み以
下としておくのがよい。

【００３８】また、絶縁フィルム層４の上に形成するカ
ップリング剤層６は配線導体層３の上面に形成したもの
と同じものでもよいが、接着される材料の組み合わせに
より異なる種類のカップリング剤に変更してもよい。

【００３９】さらに、配線導体層３、絶縁フィルム層
４、絶縁性接着剤層５の材料の組合わせは多層配線基板
に要求される仕様や特性に応じて適宜選択すればよい
が、中でも配線導体層３を銅、絶縁フィルム層４をポリ
イミド樹脂、絶縁性接着剤層５をポリイミドシロキサン
樹脂、カップリング剤層６をイソプロピルトリＮ−アミ
ノエチルアミノエチルチタネートで形成しておくと、イ
ソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネー
トは銅、ポリイミド樹脂、ポリイミドシロキサン樹脂と
の濡れ性がよく強固に結合しやすく、また、イソプロピ
ルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネートは分子
構造的に耐熱性が高いため、それぞれの層間の接着強度
が強固になるとともにより高温の加熱処理にも対応する
ことができる。これにより、より高温の加熱処理によっ
ても絶縁フィルム層の膨れを生じることがない絶縁フィ
ルム層の接着強度がより一層強固なものとなる。

【００４０】絶縁フィルム層４の最上層の配線導体層３
には、チップ部品の実装性および耐環境性の点から、配
線導体層３用の銅層上にめっき法によりニッケル層や金
層を形成するとよい。

【００４１】多層配線部２の絶縁層は、絶縁フィルム層
４と絶縁性接着剤層５とから構成され、絶縁フィルム層
４はポリイミド樹脂・エポキシ樹脂・ポリフェニレンサ
ルファイド樹脂・ポリキノリン樹脂・ポリフェニレンエ
ーテル樹脂等から成る。

【００４２】また、絶縁性接着剤層５はポリアミドイミ
ド樹脂・ポリイミドシロキサン樹脂・ビスマレイミド系
樹脂・エポキシ樹脂等から成る。

【００４３】例えば、絶縁フィルム層４がポリイミド樹
脂で絶縁性接着剤層５がポリイミドシロキサン樹脂の場
合には、以下のように形成する。

【００４４】絶縁層の形成方法は、まず12.5〜50μｍ程
度の厚みの絶縁フィルムであるポリイミド樹脂に絶縁性
接着剤であるポリイミドシロキサン樹脂をドクターブレ
ード法等を用いて乾燥厚みで５〜20μｍ程度に塗布し乾
燥させたものを準備し、この絶縁フィルム層４をカップ
リング剤層６の形成された配線導体層３や下層の絶縁フ
ィルム層４の上面に間に絶縁性接着剤層５が配されるよ
うに積み重ね、これを加熱プレス装置を用いて加熱加圧
し接着する。

【００４５】かくして、本発明の多層配線基板によれ
ば、基板１の上面に配設させた多層配線部２の上に半導
体素子や容量素子・抵抗器等の電子部品を搭載実装し、
電子部品の各電極を配線導体層３に電気的に接続するこ
とによって半導体装置や混成集積回路装置等となる。

【００４６】なお、本発明は上記の実施の形態の例に限
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る。

【００４７】例えば、上述の例においてはカップリング
剤層６を形成する方法としてはＬＢ膜法を用いた例を示
したが、浸漬法を用いる場合は、配線導体層３の形成さ
れた基板１をカップリング剤溶液に浸漬した後さらに溶
剤で洗浄することによって、所望の厚みのカップリング
剤層６を形成することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明の多層配線基板に
よれば、配線導体層の上面にカップリング剤層が５分子
層厚み以下に形成してあるため、カップリング剤層は分
子の配列の乱れが小さく、配線導体層およびカップリン
グ剤層の分子同士が効率良く結合して均一で強固な層を
形成し、孤立したカップリング剤の分子が発生しない。
その結果、カップリング剤層の耐熱性が向上し、加熱工
程でのカップリング剤層の蒸発がなくなり、配線導体層
と絶縁性接着剤層がカップリング剤層によって強固に接
着される。

【００４９】これにより、絶縁フィルム層の膨れを生じ
ることがない絶縁フィルム層の接着強度が強固な多層配
線基板を形成することができる。

【００５０】さらに、本発明の多層配線基板によれば、
絶縁フィルム層の配線導体層が形成された部位以外の上
面にもカップリング剤層が５分子層厚み以下に形成した
場合には、そのカップリング剤層も分子の配列の乱れが
小さく、絶縁フィルム層およびカップリング剤層の分子
同士が効率良く結合して均一で強固な層を形成し、孤立
したカップリング剤層の分子が発生しない。その結果、
カップリング剤層の耐熱性が向上し、加熱工程でのカッ
プリング剤層の蒸発がなくなり、配線導体層と絶縁性接
着剤層がカップリング剤層によって強固に接着されると
ともに絶縁フィルム層と絶縁性接着剤層もカップリング
剤層によって強固に接着される。

【００５１】これにより、絶縁フィルム層の膨れを生じ
ることがない絶縁フィルム層の接着強度がより強固な多
層配線基板を形成することができる。

【００５２】さらに、本発明の多層配線基板によれば、
配線導体層を銅、絶縁フィルム層をポリイミド樹脂、絶
縁性接着剤層をポリイミドシロキサン樹脂、カップリン
グ剤層をイソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチ
ルチタネートで形成した場合には、イソプロピルトリＮ
−アミノエチルアミノエチルチタネートは銅、ポリイミ
ド樹脂、ポリイミドシロキサン樹脂との濡れ性がよく強
固に結合しやすく、また、分子構造的に耐熱性が高いた
め、それぞれの層間の接着強度が強固になるとともによ
り高温の加熱処理にも対応することができる。その結
果、カップリング剤層の耐熱性が向上し、より高温の加
熱工程でもカップリング剤層の蒸発がなくなり、配線導
体層と絶縁性接着剤層がカップリング剤層によって強固
に接着されるこれにより、より高温の加熱処理によって
も絶縁フィルム層の膨れを生じることがない絶縁フィル
ム層の接着強度がより一層強固な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実施の形態の一例を示
す断面図である。

【図２】本発明の配線導体層の一部を示す要部拡大断面
図である。

【符号の説明】

１・・・・基板 ２・・・・多層配線部 ３・・・・配線導体層 ４・・・・絶縁フィルム層 ５・・・・絶縁性接着剤層 ６・・・・カップリング剤層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、有機樹脂から成り、上面に配
   線導体層が形成された複数の絶縁フィルム層を絶縁性接
   着剤層で接着して多層に積層した多層配線基板であっ
   て、前記配線導体層の上面に厚みが５分子層厚み以下の
   カップリング剤層を形成したことを特徴とする多層配線
   基板。
2. 【請求項２】 前記絶縁フィルム層の前記配線導体層が
   形成された部位以外の上面にも厚みが５分子層厚み以下
   のカップリング剤層を形成したことを特徴とする請求項
   １記載の多層配線基板。
3. 【請求項３】 配線導体層を銅、絶縁フィルム層をポリ
   イミド樹脂、絶縁性接着剤層をポリイミドシロキサン樹
   脂、カップリング剤層をイソプロピルトリＮ−アミノエ
   チルアミノエチルチタネートで形成したことを特徴とす
   る請求項１または請求項２記載の多層配線基板。