JP2002290055A

JP2002290055A - 多層配線基板

Info

Publication number: JP2002290055A
Application number: JP2001086037A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kume; 健士久米; Takuji Seri; 拓司世利
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【課題】配線導体の高密度化や半田耐熱性・耐温度サ
イクル性・絶縁性・高周波伝送特性・耐反り性を満足さ
せる。【解決手段】有機材料から成り、上下面の少なくとも
一方に金属箔から成る配線導体２が配設された複数の絶
縁層１を積層して成るとともに、この絶縁層１を挟んで
上下に位置する配線導体２間を絶縁層１に形成された貫
通導体３を介して電気的に接続した多層配線基板４であ
って、絶縁層１は液晶ポリマー層５の上下面にポリフェ
ニレンエーテル系有機物から成る被覆層６を形成して成
り、液晶ポリマー層５はこの平面と平行な方向のうちの
一方向で誘電率が最大となる異方誘電性を有するととも
に液晶ポリマー層５の平面と平行な方向のうちで誘電率
が最大となる方向の誘電率ε_Xと、液晶ポリマー層５の
平面と平行な方向のうちで誘電率が最大となる方向と直
行する方向の誘電率ε_Yとの比ε_X／ε_Yで表した異方誘
電性度が1.2〜2.0である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種ＡＶ機器や家
電機器・通信機器・コンピュータやその周辺機器等の電
子機器に使用される多層配線基板に関するものであり、
特に絶縁層の一部に液晶ポリマー層を用いた多層配線基
板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子等の能動部品や容量素
子・抵抗素子等の受動部品を多数搭載して所定の電子回
路を構成した混成集積回路を形成するための多層配線基
板は、通常、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて
成る絶縁層にドリルを用いて貫通孔を形成し、この貫通
孔内部および絶縁層表面に複数の配線導体を形成した配
線基板を多数層積層することによって形成されている。

【０００３】一般に、現在の電子機器は、移動体通信機
器に代表されるように小型・薄型・軽量・高性能・高機
能・高品質・高信頼性が要求されてきており、このよう
な電子機器に搭載される混成集積回路等の電子部品も小
型・高密度化が要求されるようになってきている。この
ような高密度化の要求に応えるために、電子部品を構成
する多層配線基板も、配線導体の微細化や絶縁層の薄層
化・貫通孔の微細化が必要となってきている。このた
め、近年、貫通孔を微細化するために、ドリル加工より
微細加工が可能なレーザ加工が用いられるようになって
きた。

【０００４】しかしながら、ガラスクロスにエポキシ樹
脂を含浸させて成る絶縁層は、ガラスクロスをレーザに
より穿設加工することが困難なために貫通孔の微細化に
は限界があり、また、ガラスクロスの厚みが不均一のた
めに均一な孔径の貫通孔を形成することが困難であると
いう問題点を有していた。

【０００５】このような問題点を解決するために、アラ
ミド樹脂繊維で製作した不織布にエポキシ樹脂を含浸さ
せた絶縁基材や、ポリイミドフィルムにエポキシ系接着
剤を塗布した絶縁基材を絶縁層に用いた多層配線基板が
提案されている。

【０００６】しかしながら、アラミド不織布やポリイミ
ドフィルムを用いた絶縁基材は吸湿性が高く、吸湿した
状態で半田リフローを行なうと半田リフローの熱により
吸湿した水分が気化してガスが発生し、絶縁層間で剥離
してしまう等の問題点を有していた。また、エポキシ樹
脂やエポキシ系接着剤は誘電率が高く、高周波領域にお
いて伝送特性が低下してしまうという問題点も有してい
た。

【０００７】このような問題点を解決するために、配線
基板の絶縁層の材料として液晶ポリマーを用いることが
検討されている。液晶ポリマーから成る層は、剛直な分
子で構成されているとともに分子同士がある程度規則的
に並んだ構成をしており分子間力が強いことから、高耐
熱性・高弾性率・高寸法安定性・低吸湿性を示しガラス
クロスのような強化材を用いる必要がなく、また、微細
加工性にも優れるという特徴を有している。さらに、高
周波領域においても、低誘電率・低誘電正接であり高周
波特性に優れるという特徴を有している。

【０００８】このような液晶ポリマーの特徴を活かし、
特開2000-269616号公報には、液晶ポリマーフィルムを
電気絶縁層とする高周波回路基板が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開20
00-269616号公報に提案された高周波回路基板は、液晶
ポリマー分子の配向性が崩れたフィルムを用いているた
め、液晶ポリマー分子同士の分子間力が弱くなり、液晶
ポリマーフィルムの熱膨張係数が大きくなり、その結
果、このような基板で多層配線基板を構成した場合、温
度サイクル試験において貫通導体と配線導体との接続点
で断線が生じてしまうという問題点を有していた。ま
た、分子間力が弱いために曲げ強度が弱くなり、電気絶
縁層を薄くして配線基板を薄型化した場合に反りが発生
してしまうという問題点も有していた。さらに、配線導
体と液晶ポリマーフィルムとを熱圧着により接着する
際、液晶ポリマー分子が剛直で動き難いために配線導体
表面の微細な凹部に入ることができず、その結果、十分
なアンカー効果を発揮することができず、配線導体と液
晶ポリマーフィルムとの密着性が悪く高温バイアス試験
で断線不良が発生してしまうという問題点も有してい
た。

【００１０】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
案出されたものであり、その目的は、高密度な配線を有
するとともに、半田耐熱性・耐温度サイクル性・絶縁性
・高周波伝送特性・耐反り性に優れた多層配線基板を提
供することに有る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板
は、有機材料から成り、上下面の少なくとも一方に金属
箔から成る配線導体が配設された複数の絶縁層を積層し
て成るとともに、この絶縁層を挟んで上下に位置する配
線導体間を絶縁層に形成された貫通導体を介して電気的
に接続した多層配線基板であって、絶縁層は液晶ポリマ
ー層の上下面にポリフェニレンエーテル系有機物から成
る被覆層を形成して成り、液晶ポリマー層はこの平面と
平行な方向のうちの一方向で誘電率が最大となる異方誘
電性を有するとともに液晶ポリマー層の平面と平行な方
向のうちで誘電率が最大となる方向の誘電率ε_Xと、液
晶ポリマー層の平面と平行な方向のうちで誘電率が最大
となる方向と直行する方向の誘電率ε_Yとの比ε_X／ε_Y
で表した異方誘電性度が1.2〜2.0であることを特徴とす
るものである。

【００１２】また、本発明の多層配線基板は、絶縁層と
これに接する絶縁層とを、それぞれを形成する液晶ポリ
マー層の誘電率が最大となる方向同士のなす角度が50〜
130°となるように積層したことを特徴とするものであ
る。

【００１３】さらに、本発明の多層配線基板は、ポリフ
ェニレンエーテル系有機物が熱硬化性ポリフェニレンエ
ーテルであることを特徴とするものである。

【００１４】本発明の多層配線基板によれば、絶縁層を
液晶ポリマー層の表面にポリフェニレンエーテル系有機
物から成る被覆層を形成して成るものとしたことから、
微細な貫通孔を穿設加工することが可能となり、その結
果、高密度な配線を有する多層配線基板とすることがで
き、また、液晶ポリマー層の誘電率とポリフェニレンエ
ーテル系有機物から成る被覆層の誘電率が高周波領域に
おいて低いことから、高周波領域における伝送特性に優
れた多層配線基板とすることできる。さらに、ポリフェ
ニレンエーテル系有機物から成る被覆層は、液晶ポリマ
ー層と同程度の疎水性を示すことから液晶ポリマー層と
の馴染みが良好で、液晶ポリマー層との密着性に優れ、
また、被覆層はその分子構造がランダムで比較的熱運動
しやすい構造となっていることから、絶縁層表面に配線
導体を配設した際、被覆層を構成する分子が配線導体表
面の微細な凹部に入り込み十分なアンカー効果を発揮す
ることができ、その結果、配線導体と被覆層との密着性
が良好となり高温バイアス試験で絶縁不良が発生するこ
ともない。また、液晶ポリマーが低吸湿性であることか
ら、半田リフロー時に水分が気化してガスが発生するこ
ともなく、絶縁層間で剥離してしまうこともない。

【００１５】また、本発明の多層配線基板によれば、液
晶ポリマー層をこの平面と平行な方向のうちの一方向で
誘電率が最大と成る異方誘電性を有するものとし、かつ
液晶ポリマー層の平面と平行な方向のうちで誘電率が最
大と成る方向の誘電率ε_Xと、液晶ポリマー層の平面と
平行な方向のうちで誘電率が最大と成る方向と直行する
方向の誘電率ε_Yとの比ε_X／ε_Yで表した異方誘電性度
を1.2〜2.0としたことから、液晶ポリマーの分子同士が
ある程度規則的に並んで分子間力を強め合い、液晶ポリ
マー層の熱膨張係数を銅等の一般に配線導体に使用され
る金属と同程度に低くすることができ、その結果、温度
サイクル試験においても貫通導体と配線導体との接続点
で断線を生じることがない多層配線基板とすることがで
きる。

【００１６】さらに、本発明の多層配線基板によれば、
絶縁層とこれと接する絶縁層とを、それぞれを形成する
液晶ポリマー層の誘電率が最大となる方向同士の成す角
度が50〜130°の角度となるように積層したことから、
液晶ポリマー層を構成する分子の規則的な並び方向で発
現する特に高い曲げ強度を多層配線基板の縦横方向に対
して発現させることができ、その結果、多層配線基板を
薄型化した場合でも反りが発生することのない多層配線
基板とすることができる。

【００１７】また、本発明の多層配線基板によれば、ポ
リフェニレンエーテル系有機物を熱硬化性ポリフェニレ
ンエーテルとしたことから、積層時のポリフェニレンエ
ーテル系有機物から成る被覆層の溶融変形を小さなもの
とすることができ、絶縁層の積層を繰り返す際の加熱・
加圧工程における貫通導体と配線導体との位置ずれが生
じ難くなり、その結果、接続信頼性に優れた多層配線基
板とすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明の多層配線基板を添付
の図面に基づいて詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の多層配線基板に半導体素
子を搭載して成る混成集積回路の実施の形態の一例を示
す断面図であり、図２は、図１に示す多層配線基板の要
部拡大断面図、また、図３は、図１に示す多層配線基板
の拡大断面図である。これらの図において１は絶縁層、
２は配線導体、３は貫通導体で、主にこれらで本発明の
多層配線基板４が構成されている。なお、本例では、絶
縁層１を４層積層して成る多層配線基板４を示してい
る。

【００２０】絶縁層１は、液晶ポリマー層５と、その表
面に被着形成されたポリフェニレンエーテル系有機物か
ら成る被覆層６とから構成されており、配線導体２や多
層配線基板４に搭載される電子部品７の支持体としての
機能を有する。

【００２１】なお、ここで液晶ポリマーとは、溶融時に
液晶状態あるいは光学的に複屈折する性質を有するポリ
マーを指し、一般に溶液状態で液晶性を示すリオトロピ
ック液晶ポリマーや溶融時に液晶性を示すサーモトロピ
ック液晶ポリマー、あるいは、熱変形温度で分類される
１型・２型・３型すべての液晶ポリマーを含むものであ
る。また、ポリフェニレンエーテル系有機物とは、ポリ
フェニレンエーテル樹脂やポリフェニレンエーテルに種
々の官能基が結合した樹脂、あるいはこれらの誘導体・
重合体を意味するものである。

【００２２】液晶ポリマーは、温度サイクル信頼性・半
田耐熱性・加工性の観点からは200〜400℃の温度、特に
250〜350℃の温度に融点を有するものが好ましく、ま
た、層としての物性を損なわない範囲内で、熱安定性を
改善するための酸化防止剤や耐光性を改善するための紫
外線吸収剤等の光安定剤、難燃性を改善するためのハロ
ゲン系もしくはリン酸系の難燃性剤、アンチモン系化合
物やホウ酸亜鉛・メタホウ酸バリウム・酸化ジルコニウ
ム等の難燃助剤、潤滑性を改善するための高級脂肪酸や
高級脂肪酸エステル・高級脂肪酸金属塩・フルオロカー
ボン系界面活性剤等の滑剤、熱膨張係数を調整するた
め、および／または機械的強度を向上するための酸化ア
ルミニウム・酸化珪素・酸化チタン・酸化バリウム・酸
化ストロンチウム・酸化ジルコニウム・酸化カルシウム
・ゼオライト・窒化珪素・窒化アルミニウム・炭化珪素
・チタン酸カリウム・チタン酸バリウム・チタン酸スト
ロンチウム・チタン酸カルシウム・ホウ酸アルミニウム
・スズ酸バリウム・ジルコン酸バリウム・ジルコン酸ス
トロンチウム等の充填材を含有してもよい。

【００２３】なお、上記の充填材等の粒子形状は、略球
状・針状・フレーク状等があり、充填性の観点からは略
球状が好ましい。また、粒子径は、通常0.1〜15μｍ程
度であり、液晶ポリマー層５の厚みよりも小さい。

【００２４】液晶ポリマー層５は、ポリフェニレンエー
テル系有機物から成る被覆層６との密着性を高めるため
に、その表面をバフ研磨・ブラスト研磨・ブラシ研磨・
プラズマ処理・コロナ処理・紫外線処理・薬品処理等の
方法を用いて中心線表面粗さＲａが0.05〜５μｍの値と
なるように粗化しておくことが好ましい。中心線表面粗
さＲａは、電子部品７実装時の半田リフローの際に液晶
ポリマー層５と被覆層６との剥離を防止するという観点
からは0.05μｍ以上であることが好ましく、表面に被覆
層６を形成する際に空気のかみ込みを防止するという観
点からは５μｍ以下であることが好ましい。従って、液
晶ポリマー層５は、その表面を中心線表面粗さＲａが0.
05〜５μｍの粗面とすることが好ましい。

【００２５】また、液晶ポリマー層５は、この平面と平
行な方向のうちの一方向で誘電率が最大と成る異方誘電
性を有するとともにその異方誘電性度を1.2〜2.0とする
ことが重要である。なお、ここで異方誘電性度とは、液
晶ポリマー層５の平面と平行な方向のうちで誘電率が最
大となる方向の誘電率ε_Xと、液晶ポリマー層５と平行
な方向のうちで誘電率が最大となる方向と直行する方向
の誘電率ε_Yとの比ε_X／ε_Yで表される値であり、液晶
ポリマー層５内の液晶ポリマー分子の配向状態を表すも
のである。

【００２６】液晶ポリマー層５は、その異方誘電性度を
1.2〜2.0として液晶ポリマー分子をある程度規則的に並
んだ構成とし分子間力を強め合わせることにより、その
熱膨張係数を銅等の一般に配線導体に使用される金属と
同程度に低くすることができ、その結果、温度サイクル
試験においても貫通導体３と配線導体２との接続点で断
線を生じることのない多層配線基板４を形成することが
できる。

【００２７】液晶ポリマー層５は、その異方誘電性度が
1.2未満であると液晶ポリマーの分子同士の規則的に並
んだ構成が崩れるため、液晶ポリマー分子同士の分子間
力が弱まり熱膨張係数が大きくなって、温度サイクル試
験において貫通導体３と配線導体２との接続点で断線が
生じ易くなる傾向がある。また、異方誘電性度が2.0を
超えると液晶ポリマー層５が剛直になりすぎ、レーザで
貫通孔３を形成する際の穿設性や表面を粗化する際の粗
化性が悪くなる傾向にある。従って、液晶ポリマー層５
の異方誘電性度は1.2〜2.0の範囲とすることが好まし
い。

【００２８】このような液晶ポリマー層５は、従来周知
のＴダイ法やインフレーション法等を用いて成形され、
成形時の層の縦方向と横方向の延伸の度合いを調整する
ことにより液晶ポリマー分子を液晶ポリマー層５の成形
方向に配向させ、その異方誘電性度を1.2〜2.0の範囲と
することができる。

【００２９】次に、液晶ポリマー層５の表面に形成され
るポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層６
は、絶縁層１に配線導体２を被着形成する際の接着剤の
機能を有するとともに、絶縁層１同士を積層する際の接
着剤の役目を果たす。

【００３０】被覆層６は、ポリフェニレンエーテル樹脂
やその誘導体、または、これらのポリマーアロイ等のポ
リフェニレンエーテル系有機物を30〜90体積％含有して
おり、とりわけ熱サイクル信頼性や積層時の位置精度を
向上させるという観点からは、アリル変性ポリフェニレ
ンエーテル等の熱硬化性ポリフェニレンエーテルを含有
することが好ましい。

【００３１】なお、ポリフェニレンエーテル系有機物の
含有量が30体積％未満であると、後述する充填材との混
練性が低下する傾向があり、また、90体積％を超える
と、液晶ポリマー層５表面に被覆層６を形成する際に、
被覆層６の厚みバラツキが大きくなる傾向がある。従っ
て、ポリフェニレンエーテル系有機物の含有量は、30〜
90体積％の範囲が好ましい。

【００３２】また、ポリフェニレンエーテル系有機物か
ら成る被覆層６は、液晶ポリマー層５との接着性や配線
導体２・貫通導体３との密着性を良好にするという観点
からは、重合反応可能な官能基を２個以上有する多官能
性モノマーあるいは多官能性重合体等の添加剤を含有す
ることが好ましく、例えば、トリアリルシアヌレートや
トリアリルイソシアヌレートおよびこれらの重合体等を
含有することが好ましい。

【００３３】さらに、被覆層６は、弾性率を調整するた
めのゴム成分や熱安定性を改善するための酸化防止剤、
耐光性を改善するための紫外線吸収剤等の光安定剤、難
燃性を改善するためのハロゲン系もしくはリン酸系の難
燃性剤、アンチモン系化合物やホウ酸亜鉛・メタホウ酸
バリウム・酸化ジルコニウム等の難燃助剤、潤滑性を改
善するための高級脂肪酸・高級脂肪酸エステルや高級脂
肪酸金属塩・フルオロカーボン系界面活性剤等の滑剤、
熱膨張係数を調整したり機械的強度を向上するための酸
化アルミニウムや酸化珪素・酸化チタン・酸化バリウム
・酸化ストロンチウム・酸化ジルコニウム・酸化カルシ
ウム・ゼオライト・窒化珪素・窒化アルミニウム・炭化
珪素・チタン酸カリウム・チタン酸バリウム・チタン酸
ストロンチウム・チタン酸カルシウム・ホウ酸アルミニ
ウム・スズ酸バリウム・ジルコン酸バリウム・ジルコン
酸ストロンチウム等の充填材、あるいは、充填材との親
和性を高めこれらの接合性向上と機械的強度を高めるた
めのシラン系カップリング剤やチタネート系カップリン
グ剤等のカップリング剤を含有してもよい。

【００３４】特に絶縁層１を積層し加圧する際に、被覆
層６の流動性を抑制し、貫通導体３の位置ずれや被覆層
６の厚みばらつきを防止するという観点からは、被覆層
６は充填材として10体積％以上の無機絶縁粉末を含有す
ることが好ましい。また、液晶ポリマー層５との接着界
面および配線導体２との接着界面での半田リフロー時の
剥離を防止するという観点からは、充填材の含有量を70
体積％以下とすることが好ましい。従って、ポリフェニ
レンエーテル系有機物から成る被覆層６に、10〜70体積
％の充填材を含有させておくことが好ましい。

【００３５】なお、上記の充填材等の形状は、略球状・
針状・フレーク状等があり、充填性の観点からは、略球
状が好ましい。また、粒子径は、0.1〜15μｍ程度であ
り、被覆層６の厚みよりも小さい。

【００３６】本発明の多層配線基板４によれば、液晶ポ
リマー層５の誘電率とポリフェニレンエーテル系有機物
から成る被覆層６の誘電率とがほぼ等しいことから、積
層の際にわずかな厚みばらつきが生じても高周波領域に
おける伝送特性の低下を生じることのない高周波伝送特
性に優れたものとすることできる。また、被覆層６が液
晶ポリマー層５と同程度の疎水性を示すことから樹脂同
士の馴染みが良好で接着性に優れ、さらに、被覆層６は
その分子構造がランダムで比較的熱運動しやすい構造と
なっていることから、絶縁層１表面に配線導体２を配設
した際、被覆層６を構成する分子が配線導体２表面の微
細な凹部に入り込み十分なアンカー効果を発揮すること
ができ、その結果、配線導体２と被覆層６との密着性が
良好となり高温バイアス試験で絶縁不良が発生すること
のない耐熱性・絶縁性に優れた多層配線基板４とするこ
とができる。

【００３７】このような絶縁層１は、例えば粒径が0.1
〜15μｍ程度の酸化珪素等の無機絶縁粉末に、熱硬化性
ポリフェニレンエーテル樹脂と溶剤・可塑剤・分散剤等
を添加して得たペーストを液晶ポリマー層５の上下表面
に従来周知のドクタブレード法等のシート成型法を採用
して形成した後、あるいは上記のペースト中に液晶ポリ
マー層５を浸漬し垂直に引き上げることによって液晶ポ
リマー層５の表面に被覆層６を形成した後、これを60〜
100℃の温度で５分〜３時間加熱・乾燥することにより
製作される。なお、絶縁層１の厚みは、絶縁信頼性を確
保するという観点からは10〜200μｍであることが好ま
しく、また、高耐熱性・低吸湿性・高寸法安定性を確保
するという観点からは、液晶ポリマー層５の厚みを絶縁
層１の厚みの40〜90％の範囲としておくことが好まし
い。

【００３８】また、絶縁層１は、上下面の少なくとも一
方に配線導体２が被着形成されている。配線導体２は、
その厚みが２〜30μｍ程度で銅・金等の良導電性の金属
箔から成り、多層配線基板４に搭載される電子部品７を
外部電気回路（図示せず）に電気的に接続する機能を有
する。

【００３９】このような配線導体２は、絶縁層１を複数
層積層する際、配線導体２の周囲にボイドが発生するこ
とを防止するという観点からは、少なくとも配線導体２
の表面と被覆層６の表面とが平坦となるように被覆層６
に埋設されていることが好ましい。また、被覆層６に配
線導体２を埋設する際に、被覆層６の乾燥状態での気孔
率を３〜40体積％としておくと、配線導体２周囲の被覆
層６の樹脂盛り上がりを生じさせず絶縁層１の表面を平
坦化することができるとともに配線導体２と被覆層６の
間に挟まれる空気の排出を容易にして気泡の巻き込みを
防止することができる。なお、被覆層６の乾燥状態での
気孔率が40体積％を超えると、複数層積層した絶縁層１
を加圧・加熱硬化した後に、被覆層６内に気孔が残存
し、この気孔に空気中の水分が浸入して絶縁性を低下さ
せてしまうおそれがある。従って、被覆層６の乾燥状態
での気孔率を３〜40体積％の範囲としておくことが好ま
しい。

【００４０】このような被覆層６の乾燥状態での気孔率
は、被覆層６を液晶ポリマー層５の表面上に塗布し乾燥
する際に、乾燥温度や昇温速度等の乾燥条件を適宜調整
することにより気孔率を所望の値とすることができる。

【００４１】また、配線導体２と液晶ポリマー層５との
間に位置する被覆層６の厚みを３〜35μｍの厚みとして
おくことが好ましい。配線導体２と液晶ポリマー層５と
の間に位置する被覆層６の厚みを３〜35μｍの厚みとし
て、誘電正接の低い液晶ポリマー層５を配線導体２に近
づけることにより、配線導体２周囲の誘電正接を低くす
ることができ、その結果、高周波領域、特に100ＭＨｚ
以上の周波数領域における伝送特性を向上させることが
できる。なお、被覆層６の厚みが３μｍ未満であると、
配線導体２が熱膨張・熱収縮する際に発生する応力を被
覆層６が有効に緩和することができず、配線導体２のコ
ーナー部からクラックが発生し易く成る傾向があり、35
μｍを超えると配線導体２周囲の誘電正接を低くする効
果が低下してしまう傾向がある。従って、配線導体２と
液晶ポリマー層５との間に位置する被覆層６の厚みを３
〜35μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００４２】さらに、絶縁層１に配設された配線導体２
の幅方向の断面形状を、図２に多層配線基板４の要部拡
大断面図で示すように、絶縁層１側の底辺の長さが対向
する底辺の長さよりも短い台形状とするとともに、絶縁
層１側の底辺と側辺との成す角度を95〜150°とするこ
とが好ましい。絶縁層１に配設された配線導体２の幅方
向の断面形状を、絶縁層１側の底辺の長さが対向する底
辺の長さよりも短い台形状とするとともに、絶縁層１側
の底辺と側辺との成す角度を95〜150°とすることによ
り、配線導体２を被覆層６に埋設する際に、配線導体２
を被覆層６に容易に埋設することができる。なお、気泡
をかみ込むことなく埋設するという観点からは、絶縁層
１側の底辺と側辺との成す角度を95°以上とすることが
好ましく、配線導体２を微細化するという観点からは15
0°以下とすることが好ましい。

【００４３】また、絶縁層１の層間において、配線導体
２の長さの短い底辺と液晶ポリマー層５との間に位置す
る被覆層６の厚みｘ（μｍ）を、上下の液晶ポリマー層
５間の距離をＴ（μｍ）、配線導体２の厚みをｔ（μ
ｍ）としたときに、３μｍ≦0.5Ｔ−ｔ≦ｘ≦0.5Ｔ≦35
μｍ（ただし、８μｍ≦Ｔ≦70μｍ、１μｍ≦ｔ≦32μ
ｍ）とすることが好ましい。

【００４４】液晶ポリマー層５間の距離をＴ（μｍ）、
配線導体２の厚みをｔ（μｍ）としたときに、配線導体
２の長さの短い底辺と液晶ポリマー層５間のポリフェニ
レンエーテル系有機物から成る被覆層６の厚みｘ（μ
ｍ）を３μｍ≦0.5Ｔ−ｔ≦ｘ≦0.5Ｔ≦35μｍとするこ
とにより、配線導体２の長さの短い底辺と液晶ポリマー
層５間の距離および配線導体２の長さの長い底辺と隣接
する液晶ポリマー層５間の距離の差をt（μｍ）未満と
小さくでき、配線導体２周囲の誘電正接バラツキを小さ
なものとすることができ、その結果、伝送特性が低下す
ることを有効に防止できる。従って、配線導体２の長さ
の短い底辺と液晶ポリマー層５の間に位置する、ポリフ
ェニレンエーテル系有機物から成る被覆層６の厚みｘ
（μｍ）を、液晶ポリマー層５間の距離をＴ（μｍ）、
配線導体２の厚みをｔ（μｍ）としたときに、３μｍ≦
0.5Ｔ−ｔ≦ｘ≦0.5Ｔ≦35μｍの範囲とすることが好ま
しい。

【００４５】このような配線導体２は、絶縁層１となる
前駆体シートに、従来周知のフォトレジストを用いたサ
ブトラクティブ法によりパターン形成した、例えば、銅
から成る金属箔を転写法等により被着することにより形
成される。この形成は、先ず、支持体と成るフィルム上
に銅から成る金属箔を接着剤を介して接着した金属箔転
写用フィルムを用意し、次に、フィルム上の金属箔を従
来周知のフォトレジストを用いたサブトラクティブ法を
採用してパターン状にエッチングすることにより行なわ
れる。この時、パターンの表面側の側面は、フィルム側
の側面に較べてエッチング液に接する時間が長いために
エッチングされやすく、パターンの幅方向の断面形状を
台形状とすることができる。なお、台形の形状は、エッ
チング液の濃度やエッチング時間を調整することにより
短い底辺と側辺とのなす角度を95〜150°の台形状とす
ることができる。そして、この金属箔転写用フィルムを
絶縁層１と成る前駆体シートに重ね合わせ、温度が100
〜200℃で圧力が0.5〜10ＭＰａの条件で10分〜１時間ホ
ットプレスした後、支持体と成るフィルムを剥離除去し
てパターン状の金属箔を絶縁層１と成る前駆体シート表
面に転写させることにより、断面形状が台形状で、長さ
の短い底辺側がポリフェニレンエーテル系有機物から成
る被覆層６に埋設された配線導体２を形成することがで
きる。

【００４６】なお、配線導体２は被覆層６との密着性を
高めるためにその表面にバフ研磨・ブラスト研磨・ブラ
シ研磨・薬品処理等の処理で表面を粗化しておくことが
好ましい。また、配線導体２の長さの短い底辺と対向す
る液晶ポリマー層５との間の被覆層６の厚みｘ（μｍ）
は、金属箔転写時のホットプレスの圧力を調整すること
により３〜35μｍの範囲とすることができる。

【００４７】さらに、絶縁層１は、その内部に直径が20
〜150μｍ程度の貫通導体３が形成されている。貫通導
体３は、絶縁層１を挟んで上下に位置する配線導体２を
電気的に接続する機能を有し、絶縁層１にレーザにより
穿設加工を施すことにより貫通孔を形成した後、この貫
通孔に銅・銀・金・半田等から成る導電性ペーストを従
来周知のスクリーン印刷法により埋め込むことにより形
成される。

【００４８】そして最後に、上記の方法により製作した
絶縁層１を複数層重ね合わせ加圧・加熱することにより
多層配線基板４が製作される。

【００４９】このような多層配線基板４は、絶縁層１と
成る前駆体シートの所望の位置に貫通導体３を形成した
後、パターン形成した、例えば銅の金属箔を温度が100
〜200℃で圧力が0.5〜10ＭＰａの条件で10分〜１時間ホ
ットプレスして転写し、これを複数層積層して最終的に
温度が150〜300℃で圧力が0.5〜10ＭＰａの条件で30分
〜24時間ホットプレスして完全硬化させることにより製
作される。

【００５０】本発明の多層配線基板４においては、各絶
縁層１とこれと接する絶縁層１とを、例えば、図４
（ａ）に図３の多層配線基板４の断面図に示した液晶ポ
リマー層５ａの上面図で、図４（ｂ）に図３の多層配線
基板４の断面図に示した液晶ポリマー層５ｂの上面図で
示すように、それぞれを形成する液晶ポリマー層５ａ、
５ｂの誘電率が最大と成る方向ε_x _5a・ε_x _5b同士の成
す角度θが50〜130°と成るように積層することが好ま
しい。各絶縁層１は誘電率が最大と成る方向において液
晶ポリマー分子が規則的に並び、この方向に対して曲げ
強度が高くなる特徴を有することから、各絶縁層１とこ
れと隣接して位置する絶縁層１とを、それぞれの絶縁層
１の誘電率が最大と成る方向ε_x _5a・ε_x _5b同士の成す
角度θが50〜130°と成るように積層することにより、
多層配線基板４の縦横方向に対して高い曲げ強度を発現
させることができ、その結果、多層配線基板４を薄型化
した場合でも反りの発生することがないものとすること
ができる。

【００５１】なお、各絶縁層１とこれと接する絶縁層１
の誘電率が最大と成る方向ε_x _5a・ε_x _5b同士の成す角
度θが50°未満あるいは130°を超えると、多層配線基
板４の縦横方向において曲げ強度に大きな差が生じ、多
層配線基板４を薄型化した場合に大きな反りが発生する
傾向がある。従って、各絶縁層１とこれと接する絶縁層
１の誘電率が最大と成る方向ε_x _5a・ε_x _5b同士の成す
角度θを50〜130°、好ましくは60〜120°の範囲とする
ことが好ましい。

【００５２】かくして、本発明の多層配線基板４によれ
ば、絶縁層１を液晶ポリマー層５の表面にポリフェニレ
ンエーテル系有機物から成る被覆層６を有したものと
し、かつ液晶ポリマー層５の平面と平行な方向のうちで
誘電率が最大となる方向の誘電率ε_Xと、液晶ポリマー
層５の平面と平行な方向のうちで誘電率が最大となる方
向と直行する方向の誘電率ε_Yとの比ε_X／ε_Yで表した
異方誘電性度を1.2〜2.0としたことから、高密度な配線
を有するとともに半田耐熱性・耐温度サイクル性・絶縁
性・高周波伝送特性・耐反り性に優れた多層配線基板４
とすることができる。

【００５３】なお、本発明の多層配線基板４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は可能であり、例えば、上
述の実施例では４層の絶縁層１を積層することによって
多層配線基板４を製作したが、２層や３層、あるいは５
層以上の絶縁層１を積層して多層配線基板４を製作して
もよい。また、本発明の多層配線基板４の上下表面に、
１層や２層、あるいは３層以上の有機樹脂を主成分とす
る絶縁層から成るビルドアップ層やソルダーレジスト層
を形成してもよい。

【００５４】

【実施例】次に本発明の多層配線基板を、以下のサンプ
ルを製作して評価した。（実施例）先ず、熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂
に平均粒径が0.6μｍの球状溶融シリカをその含有量が4
0体積％となるように加え、これに溶剤としてトルエ
ン、さらに有機樹脂の硬化を促進させるための触媒を添
加・混合してワニスを調整した。次に、異方誘電性度が
1.4、融点が350℃、厚さが35μｍで、表面をプラズマ処
理して中心線表面粗さＲａを0.10μｍとした液晶ポリマ
ー層を用意し、この液晶ポリマー層の上面に上記ワニス
をドクターブレード法により塗布し、厚さ約20μｍの乾
燥状態の熱硬化性ポリフェニレンエーテルの被覆層を成
形した。そして、この液晶ポリマー層の下面にも同様に
ポリフェニレンエーテル被覆層を成形し、絶縁層となる
前駆体シートを製作した。次に、この前駆体シートにＣ
Ｏ₂レーザを用いて直径が65μｍの貫通孔を形成し、さ
らに、この貫通孔に銅粉末と有機バインダを含有する導
体ペーストをスクリーン印刷により埋め込むことにより
貫通導体を形成した。

【００５５】次に、回路状に形成した厚みが12μｍの銅
箔が付いた転写用支持フィルムと貫通導体が形成された
絶縁層と成る前駆体シートとを位置合わせして重ね合わ
せるとともに、真空積層機により３ＭＰａの圧力で30秒
加圧・積層した後、転写用支持フィルムを剥離して絶縁
層と成る前駆体シート上に配線導体を埋設した。最後
に、この配線導体が形成された前駆体シートとこれと接
する前駆体シートとを誘電率が最大となる方向が直行す
るように４枚重ね合わせ、３ＭＰａの圧力下で200℃の
温度で５時間加熱処理して完全硬化させて多層配線基板
を得た。

【００５６】なお、絶縁性の評価を行うためのテスト基
板は、その内部に配線幅50μｍ、配線間隔50μｍの櫛歯
状パターンの配線導体を形成し、また、導通性の評価を
行うためのテスト基板は、その内部に多層配線基板の絶
縁層を介して位置する上下の２層の配線導体と両者を電
気的に接続する貫通導体とでビアチェーンを形成したも
のとした。

【００５７】（比較例）比較例用として用いた多層配線
基板は、まず、表面に銅箔を熱溶融により接着した異方
誘電性度が1.05、融点が320℃の液晶ポリマー層にフォ
トレジストを用いて回路状の配線導体を形成し、次に、
ＣＯ₂レーザにより直径が65μｍの貫通孔を形成し、さ
らにこの貫通孔に銅粉末と有機バインダを含有する導体
ペーストをスクリーン印刷により埋め込むことにより貫
通導体を形成して回路基板を作成した後、これらの回路
基板を4層積層し、１ＭＰａの圧力下で285℃の温度で５
分間加熱プレスすることにより製作した。

【００５８】絶縁性の評価は、試料を温度が130℃、相
対湿度が85％の条件で、印加電圧5.5Ｖの高温バイアス
試験を行い、168時間後の配線導体間の絶縁抵抗を測定
し、試験前後の絶縁抵抗の変化量を比較することにより
評価した。また、導通性の評価は、試料を温度が-55℃
の条件で30分、125℃の条件で30分を１サイクルとする
温度サイクル試験を行い、1000サイクル後のビアチェー
ンの導通抵抗を測定し、試験前後の導通抵抗の変化量を
比較することにより評価した。

【００５９】表１に絶縁性の評価結果を、表２に導通性
の評価結果を示す。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【表２】

【００６２】表１からは、比較例の多層配線基板の高温
バイアス試験後の絶縁抵抗が3.3×10⁵Ωと極端に小さく
なり、耐熱性に劣ることがわかった。また、表２から
は、比較例の多層配線基板は温度サイクル試験で断線が
発生し、絶縁性および温度サイクル性に劣ることがわか
った。

【００６３】それらに対して本発明の多層配線基板は、
高温バイアス試験後でも絶縁抵抗は2.8×10¹⁰Ωと大き
く、また、温度サイクル試験後でも導通抵抗は変化率が
4％と小さく、信頼性に優れた多層配線基板であった。

【００６４】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、絶縁層
を液晶ポリマー層の表面にポリフェニレンエーテル系有
機物から成る被覆層を形成して成るものとしたことか
ら、微細な貫通孔を穿設加工することが可能となり、そ
の結果、高密度な配線を有する多層配線基板とすること
ができ、また、液晶ポリマー層とポリフェニレンエーテ
ル系有機物から成る被覆層の誘電率が高周波領域におい
て低いことから、高周波領域における伝送特性に優れた
多層配線基板とすることできる。さらに、ポリフェニレ
ンエーテル系有機物から成る被覆層は、液晶ポリマー層
と同程度の疎水性を示すことから液晶ポリマー層との馴
染みが良好で、液晶ポリマー層との密着性に優れ、ま
た、被覆層はその分子構造がランダムで比較的熱運動し
やすい構造となっていることから、絶縁層表面に配線導
体を配設した際、被覆層を構成する分子が配線導体表面
の微細な凹部に入り込み十分なアンカー効果を発揮する
ことができ、その結果、配線導体と被覆層との密着性が
良好となり高温バイアス試験で絶縁不良が発生すること
もない。また、液晶ポリマーが低吸湿性であることか
ら、半田リフロー時に水分が気化してガスが発生するこ
ともなく、絶縁層間で剥離してしまうこともない。

【００６５】また、本発明の多層配線基板によれば、液
晶ポリマー層をこの平面と平行な方向のうちの一方向で
誘電率が最大となる異方誘電性を有するものとし、かつ
液晶ポリマー層の平面と平行な方向のうちで誘電率が最
大となる方向の誘電率ε_Xと、液晶ポリマー層と平行な
方向のうちで誘電率が最大となる方向と直行する方向の
誘電率ε_Yとの比ε_X／ε_Yで表した異方誘電性度を1.2〜
2.0としたことから、液晶ポリマーの分子同士がある程
度規則的に並んで分子間力を強め合い、液晶ポリマー層
の熱膨張係数を銅等の一般に配線導体に使用される金属
と同程度に低くすることができ、その結果、温度サイク
ル試験においても貫通導体と配線導体との接続点で断線
を生じることがない多層配線基板とすることができる。

【００６６】さらに、本発明の多層配線基板によれば、
絶縁層とこれ接する絶縁層とを、それぞれの絶縁層の誘
電率が最大と成る方向同士のなす角度が50〜130°の角
度となるように積層したことから、液晶ポリマー層を構
成する分子の規則的な並び方向で発現する特に高い曲げ
強度を多層配線基板の縦横方向に対して発現させること
ができ、その結果、多層配線基板を薄型化した場合でも
反りが発生することがない多層配線基板とすることがで
きる。

【００６７】また、本発明の多層配線基板によれば、ポ
リフェニレンエーテル系有機物を熱硬化性ポリフェニレ
ンエーテルとしたことから、硬化後のポリフェニレンエ
ーテル系有機物から成る被覆層の溶融変形を小さなもの
とすることができ、絶縁層の積層を繰り返す際の加熱プ
レスによる貫通導体と配線導体との位置ずれが生じ難く
なり、その結果、接続信頼性に優れた多層配線基板とす
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に半導体素子を搭載して
成る混成集積回路の実施の形態の一例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の多層配線基板の要部拡大断面図である。

【図３】図１の多層配線基板の要部断面図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ液晶ポリマー
層5a、5bの上面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・・絶縁層２・・・・・・・・・・・配線導体３・・・・・・・・・・・貫通導体４・・・・・・・・・・・多層配線基板５、5a、5b、5c、5d・・・液晶ポリマー層６・・・・・・・・・・・被覆層 ε_x _5a・・・・・・・・液晶ポリマー層5aの誘電率が最
大となる方向 ε_x _5b・・・・・・・・液晶ポリマー層5bの誘電率が最
大となる方向 θ・・・・・・・・・・・上下に位置する液晶ポリマー
層の誘電率が最大と成る方向同士のなす角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機材料から成り、上下面の少なくとも
一方に金属箔から成る配線導体が配設された複数の絶縁
層を積層して成るとともに、該絶縁層を挟んで上下に位
置する前記配線導体間を前記絶縁層に形成された貫通導
体を介して電気的に接続した多層配線基板であって、前
記絶縁層は液晶ポリマー層の上下面にポリフェニレンエ
ーテル系有機物から成る被覆層を形成して成り、前記液
晶ポリマー層はこの平面と平行な方向のうちの一方向で
誘電率が最大となる異方誘電性を有するとともに前記液
晶ポリマー層の平面と平行な方向のうちで誘電率が最大
となる方向の誘電率ε_Xと、前記液晶ポリマー層の平面
と平行な方向のうちで誘電率が最大となる方向と直行す
る方向の誘電率ε_Yとの比ε_X／ε_Yで表した異方誘電性
度が１．２〜２．０であることを特徴とする多層配線基
板。
【請求項２】前記絶縁層とこれに接する絶縁層とを、
それぞれを形成する前記液晶ポリマー層の誘電率が最大
となる方向同士のなす角度が５０〜１３０°となるよう
に積層した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】前記ポリフェニレンエーテル系有機物が
熱硬化性ポリフェニレンエーテルであることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の多層配線基板。