JP2003174264A

JP2003174264A - 絶縁フィルムおよびこれを用いた多層配線基板

Info

Publication number: JP2003174264A
Application number: JP2001355961A
Authority: JP
Inventors: Takuji Seri; 拓司世利
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2003-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】有機材料から成る絶縁フィルムおよびこれを
用いた多層配線基板において、配線の高密度化や絶縁性
・導通信頼性・高周波伝送特性をともに満足させること
ができない。【解決手段】液晶ポリマー層１の上下面に熱硬化性樹
脂から成る被覆層２を有する絶縁フィルム３であって、
液晶ポリマー層１は、その厚みが絶縁フィルム３の厚み
の40〜90％であり、絶縁フィルム３は、その層方向にお
ける熱膨張係数が３〜40×10^-6／℃であることを特徴と
する。絶縁性・導通信頼性・高周波伝送特性に優れた絶
縁フィルム３とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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絶縁フィルムおよびこれを用いた
多層配線基板に関し、特に液晶ポリマーを一部に用いた
絶縁フィルムおよびこれを用いた多層配線基板に関す
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
路を構成して成る混成集積回路に用いられる多層配線基
板は、通常、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて
成る絶縁フィルムにドリルによって貫通孔を形成し、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。そして、
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フィルムは、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
せた絶縁フィルムや、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フィルム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フィルムは吸湿性が高く、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、絶縁フィル
ム間で剥離してしまう等の問題点を有していた。

【０００７】このような問題点を解決するために、多層
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、
特開平8-97565号公報には、回路層が第１の液晶ポリマ
ーを含み、この回路層間に第１の液晶ポリマーの融点よ
りも低い融点を有する第２の液晶ポリマーを含む接着剤
層を挿入して成る多層プリント回路基板が提案されてお
り、また、特開平8-293579号公報には、表面に回路パタ
ーンが形成された液晶ポリマーフィルムを間にプリプレ
グを介して積層して成る基板の片面にベアチップを複数
個実装して成るマルチチップモジュールが提案されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
8-97565号公報に提案された多層プリント回路基板は、
回路層同士、あるいは回路層の導体箔層同士を間に液晶
ポリマーを含む接着剤層を挿入して熱圧着により接着す
る際、液晶ポリマー分子が剛直であるとともにある程度
分子が規則正しく配向して分子が密に並んでいるために
分子が動き難く、回路層の液晶ポリマーと接着剤層の液
晶ポリマーとは表面のごく一部の分子だけしか絡み合う
ことができず密着性が悪くなり、高温バイアス試験にお
いて層間で剥離して絶縁不良が発生してしまうという問
題点を有していた。また液晶ポリマーを熱融着により接
着する際、液晶ポリマー分子が動き難いために導体箔表
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、導体箔と液晶ポ
リマーとの密着性が悪くなって、高温高湿下において両
者間で剥離して導体箔が断線してしまうという問題点も
有していた。

【００１０】また、特開平8-293579号公報に提案された
マルチチップモジュールは、低吸湿性であるとともに低
透湿性である液晶ポリマーフィルムでプリプレグを挟む
ことによりマルチチップモジュール内部への水分の浸透
を防止して耐湿性を向上させることができるものの、回
路パターンに接する液晶ポリマーフィルムおよびプリプ
レグは、その誘電率が異なる材料であることから、100
ＭＨｚ以上の高周波信号を伝送する場合に、インピーダ
ンスマッチングを行なうことが非常に困難であるととも
に、回路パターンの上下面において高周波信号の伝播遅
延時間が異なるために信号に歪を生じて伝送損失が大き
くなってしまうという問題点を有していた。

【００１１】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、絶縁信頼性・導通信頼性・高周波伝送特性
に優れた絶縁フィルムおよびこれを用いた多層配線基板
を提供することに有る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の絶縁フィルム
は、液晶ポリマー層の上下面に熱硬化性樹脂から成る被
覆層を有する絶縁フィルムであって、液晶ポリマー層
は、その厚みが絶縁フィルムの厚みの40〜90％であり、
絶縁フィルムは、その層方向における熱膨張係数が３〜
40×10^-6／℃であることを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の絶縁フィルムは、上記構成
において、液晶ポリマー層の上下面の水との接触角が３
〜65°であって、かつ表面エネルギーが45〜70ｍＪ／ｍ
²であることを特徴とするものである。

【００１４】さらに、本発明の絶縁フィルムは、上記構
成において、液晶ポリマー層の上下面の中心線表面粗さ
Ｒａが0.05〜５μｍである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、上下面の
少なくとも一方の面に金属箔から成る配線導体が配設さ
れた上記の絶縁フィルムを複数積層して成るとともに、
この絶縁フィルムを挟んで上下に位置する配線導体間を
絶縁フィルムに形成された貫通導体を介して電気的に接
続したことを特徴とするものである。

【００１６】本発明の絶縁フィルムによれば、液晶ポリ
マー層の厚みを絶縁フィルムの厚みの40〜90％とし、絶
縁フィルムの層方向における熱膨張係数を３×10^-6〜40
×10 ^-6／℃としたことから、温度サイクル試験等の際に
絶縁フィルムに熱応力が印加されたとしても、熱膨脹係
数の小さい液晶ポリマー層が熱膨脹係数の大きい被覆層
を良好に拘束して絶縁フィルム全体の熱膨脹を小さなも
のとすることができ、また、この絶縁フィルムを用いて
配線基板を製作した場合においても、絶縁フィルムの熱
膨脹係数が配線導体の熱膨脹係数に近似し、絶縁フィル
ムと配線導体との熱膨張差による応力を小さなものとす
ることができ、その結果、高温高湿下で絶縁フィルムと
配線導体間で剥離したり、温度サイクル試験で絶縁フィ
ルムにクラックが発生して配線導体が断線してしまうと
いうこともない。さらに、表面に配線導体を配設した絶
縁フィルムを複数積層して多層配線基板を製作した場合
においても、配線導体の上下面が同一材料から成る被覆
層と接することから、100ＭＨｚ以上の高周波信号を伝
送する場合においても、インピーダンスマッチングを行
なうことが容易であるとともに、高周波信号の伝播遅延
時間が配線導体の上下面で同じであるために信号に歪を
生じて伝送損失が大きくなってしまうということもな
い。

【００１７】また、本発明の絶縁フィルムによれば、上
記構成において、液晶ポリマー層を水との接触角が３〜
65°とし、かつ表面エネルギーを45〜70ｍＪ／ｍ²した
ことから、液晶ポリマー層の上下面の水素結合可能な活
性基と被覆層とが強い分子間力により良好に結合するこ
とができ、その結果、両者の密着性をさらに向上させる
ことができる。

【００１８】さらに、本発明の絶縁フィルムによれば、
上記構成において、液晶ポリマー層の上下面の中心線表
面粗さＲａを0.05〜５μｍとしたことから、液晶ポリマ
ー層の上下面が熱硬化性樹脂から成る被覆層と良好なア
ンカー効果を有する密着性の良好なものとなり、液晶ポ
リマー層と被覆層とがより強固に密着した絶縁フィルム
とすることができる。

【００１９】また、本発明の多層配線基板によれば、多
層配線基板を上記の絶縁フィルムを用いて形成したこと
から、絶縁信頼性・導通信頼性・高周波伝送特性に優れ
た多層配線基板とすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に本発明の絶縁フィルムおよび
これを用いた多層配線基板を添付の図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２１】図１は、本発明の絶縁フィルムの実施の形
態の一例を示す断面図であり、また、図２は、図１の絶
縁フィルムを用いて形成した多層配線基板に半導体素子
等の電子部品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。さらに、図３は、図２に示
す多層配線基板の配線導体の幅方向の要部拡大断面図で
ある。これらの図において１は液晶ポリマー層、２は被
覆層で、主にこれらで本発明の絶縁フィルム３が構成さ
れている。また、４は配線導体、５は貫通導体で、主に
絶縁フィルム３と配線導体４と貫通導体５とで本発明の
多層配線基板６が構成されている。なお、本例の多層配
線基板６では、絶縁フィルム３を４層積層して成るもの
を示している。

【００２２】絶縁フィルム３は、液晶ポリマー層１と、
その表面に被着形成された被覆層２とから構成されてお
り、これを用いて多層配線基板６を構成した場合、配線
導体４や多層配線基板６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。

【００２３】なお、ここで液晶ポリマーとは、溶融状態
あるいは溶液状態で液晶性を示すポリマーあるいは光学
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り、本発明に用いる液
晶ポリマーとしては、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い。

【００２４】また、液晶ポリマー層１の厚みは、熱膨脹
係数の小さい液晶ポリマー層１が熱膨脹係数の大きい被
覆層２を良好に拘束して絶縁フィルム３全体の熱膨脹を
低いものとするという観点からは、絶縁フィルム３の厚
みの40〜90％としておく必要があり、そして、本発明の
絶縁フィルムにおいてはこのことが重要である。

【００２５】液晶ポリマー層１の厚みが絶縁フィルム３
の厚みの40％未満であると液晶ポリマー層１が被覆層２
の熱膨張を拘束することが困難となり、例えばこの絶縁
フィルム３を用いて多層配線基板を製作した際、絶縁フ
ィルム３の熱膨張係数が配線導体４の熱膨脹係数よりも
大きくなり、これらの熱膨張差による応力により絶縁フ
ィルム３にクラックが発生し易くなる傾向がある。ま
た、液晶ポリマー層１の厚みが90％を超えると、被覆層
２の熱膨張が絶縁フィルム３の熱膨張に寄与する効果が
小さくなって絶縁フィルム３の熱膨張係数が配線導体４
の熱膨張係数よりも小さくなり、これらの熱膨張差によ
り配線導体４の剥離を生じ易くなる傾向にある。したが
って、液晶ポリマー層１の厚みは絶縁フィルム３の厚み
の40〜90％としておくことが重要であり、特に多層配線
基板６を製作し電子部品７を実装した時の接続信頼性の
観点からは50〜85％の範囲としておくことが好ましい。

【００２６】さらに、絶縁フィルム３は、配線導体４と
熱膨張係数を近いものとし、絶縁フィルム３と配線導体
４との剥離や絶縁フィルム３のクラックに対する耐性を
より高いものとするという観点からは、層方向における
熱膨張係数を３〜40×10^-6／℃とすることが重要であ
る。絶縁フィルム３の熱膨張係数が３×10^-6／℃未満と
なると、絶縁フィルム３の熱膨張係数が配線導体４より
も小さくなりすぎて剥離が生じる傾向にあり、40×10^-6
／℃を超えると、絶縁フィルム３の熱膨張係数が配線導
体４よりも大きくなりすぎて熱膨張差によるクラックが
生じ易くなる傾向にある。したがって、絶縁フィルム３
は、層方向における熱膨張係数が３×10^-6〜40×10^-6／
℃であることが好ましく、特に配線導体４と貫通導体５
との接続信頼性の観点からは５×10^-6〜30×10^-6／℃で
あることがより好ましい。

【００２７】なお、液晶ポリマー層１は、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
填材を含有してもよい。

【００２８】また、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。さらに、粒子径は、通常は0.1〜15μ
ｍであり、液晶ポリマー層１の厚みよりも小さい。

【００２９】また、液晶ポリマー層１は、被覆層２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水との接触角が３〜65
゜であって、かつ表面エネルギーが45〜70ｍJ／ｍ²とな
るように処理しておくことが好ましい。

【００３０】なお、接触角を評価するための水は、JIS
K 0050「化学分析方法通則」に規定される蒸留法も
しくはイオン交換法によって精製した水、または逆浸透
法・蒸留法・イオン交換法等を組み合わせた方法によっ
て精製した水を示す。

【００３１】液晶ポリマー層１に対する水の濡れ性は、
液晶ポリマー層１の上下面の水素結合可能な活性基の存
在する割合と相関関係にあり、液晶ポリマー層１の上下
面を水との接触角が３〜65°とすることにより、被覆層
２が液晶ポリマー層１の上下面と強い分子間力で結合し
て、液晶ポリマー層１と被覆層２との密着性を良好とな
すことができ、その結果、高温バイアス試験においても
両者間で剥離することのない絶縁フィルム３とすること
ができる。なお、水との接触角が３°より小さいと、被
覆層２が液晶ポリマー層１上に極端に広がってしまって
位置精度が低下して、絶縁フィルム３を複数枚重ねると
ともに加熱・加圧して多層化する際に、絶縁フィルム３
の表面に形成される配線導体４や内部に形成される貫通
導体５の位置がずれて断線し易くなる傾向があり、65°
を超えると液晶ポリマー層１と被覆層２との密着性が低
下して、高温バイアス試験において両者間で剥離し易く
なる傾向がある。

【００３２】また、液晶ポリマー層１の上下面の表面エ
ネルギーを45〜70ｍJ／ｍ²とすることにより、液晶ポリ
マー層１表面の活性化された分子層と被覆層２とが良好
に絡み合って結合し、両者の密着をさらに強固なものと
することができる。なお、表面エネルギーが45ｍJ／ｍ²
未満であると、液晶ポリマー層１表面の分子層が十分に
活性化されず、被覆層２と良好に結合することが困難と
なる傾向があり、70ｍJ／ｍ²を超えると液晶ポリマー層
１の表面の反応性が非常に高くなって空気中の酸素と反
応してその表面に強度の弱い酸化物が形成され、その結
果、液晶ポリマー層１と被覆層２との密着性が低下して
両者間で剥離し易く成る傾向がある。したがって、液晶
ポリマー層１の上下面の水との接触角を３〜65゜とし、
かつ液晶ポリマー層１の表面エネルギーを45〜70ｍJ／
ｍ²とすることが好ましい。

【００３３】また、液晶ポリマー層１は、その表面の中
心線表面粗さＲａを0.05〜５μｍとしておくことが好ま
しい。液晶ポリマー層１の上下面の中心線表面粗さＲａ
を0.05〜５μｍとすることにより、液晶ポリマー層１の
上下面が被覆層２と良好なアンカー効果を有する密着性
の良好なものとなり、液晶ポリマー層１と被覆層２とが
より強固に密着したものとすることができる。

【００３４】なお、中心線表面粗さＲａは、半田リフロ
ーの際に液晶ポリマー層１と被覆層２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２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。したがって、液晶ポリマー層１は、その表面の中心
線表面粗さＲａを0.05〜５μｍとすることが好ましい。

【００３５】次に、被覆層２は、熱硬化性樹脂から成
り、後述する配線導体４を被着形成する際の接着剤の機
能を有するとともに、絶縁フィルム３を用いて多層配線
基板６を構成する際に、絶縁フィルム３同士を積層する
際の接着剤の役目を果たす。

【００３６】本発明の絶縁フィルム３によれば、液晶ポ
リマー層１の上下面に熱硬化性樹脂から成る被覆層２を
形成したことから、熱硬化性樹脂分子が液晶ポリマー分
子ほど剛直でなく、また、規則正しい配向性も示さず比
較的分子が動きやすく、その結果、絶縁フィルム３を多
層化した場合においても、絶縁フィルム３同士の密着性
が良好となり、高温バイアス試験においてフィルム間で
剥離して絶縁不良が発生してしまうということはない。
さらに、絶縁フィルム３表面に配線導体４を配設した場
合においても、熱硬化性樹脂分子が配線導体４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、絶縁フィルム３と配線導体４との密着性を良好
とすることができる。また、表面に配線導体４を配設し
た絶縁フィルム３を複数積層して多層配線基板６を製作
した場合においても、配線導体４の上下面が同一材料か
ら成る被覆層２と接することから、100ＭＨｚ以上の高
周波信号を伝送する場合、インピーダンスマッチングを
行なうことが容易であるとともに、高周波信号の伝播遅
延時間が配線導体４の上下面で同じであるために信号に
歪を生じて伝送損失が大きくなってしまうということも
ない。

【００３７】このような熱硬化性樹脂としては、エポキ
シ樹脂やシアネート樹脂・フェノール樹脂・ポリイミド
樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂・ビスマレ
イミドトリアジン樹脂等の加熱により硬化反応をする樹
脂が用いられ、特に高周波伝送特性を良好にするという
観点からは熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂が用い
られることが好ましい。

【００３８】また、被覆層２は、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。

【００３９】特に絶縁フィルム３を積層・加圧して多層
配線基板６を形成する際に、被覆層２の流動性を抑制
し、貫通導体５の位置ずれや被覆層２の厚みばらつきを
防止するという観点からは、被覆層２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１との接着界面および配線導体４
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。したがって、被覆層２に、10〜70体積％
の充填材を含有させておくことが好ましい。

【００４０】このような絶縁フィルム３は、次の方法に
より製作される。

【００４１】まず、周知のインフレーション法でフィル
ムの引取方向と幅方向に延伸してフィルム化した液晶ポ
リマーフィルムをＯ₂およびＣＦ₄を使用ガスとして用い
た真空プラズマ装置で表面処理することにより水との接
触角が３〜65°であって、かつ表面エネルギーが45〜70
ｍＪ／ｍ²の上下面を有する液晶ポリマー層１を製作す
る。そして、この上下表面に、例えば粒径が0.1〜15μ
ｍ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、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被覆層２を形成した後、あるい
は上記のペースト中に液晶ポリマー層１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１の表面に被覆
層２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。

【００４２】次に、本発明の多層配線基板６は、上下面
の少なくとも一方の面に金属箔から成る配線導体４が配
設された絶縁フィルム３を複数積層して成るとともに、
この絶縁フィルム３を挟んで上下に位置する配線導体４
間を絶縁フィルム３に形成された貫通導体５を介して電
気的に接続することにより形成されている。

【００４３】配線導体４は、その厚みが２〜30μｍで銅
・金等の良導電性の金属箔から成り、多層配線基板６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。

【００４４】このような配線導体４は、絶縁フィルム３
を複数積層する際、配線導体４の周囲にボイドが発生す
るのを防止するという観点から、被覆層２に少なくとも
配線導体４の表面と被覆層２の表面とが平坦となるよう
に埋設されていることが好ましい。また、配線導体４を
被覆層２に埋設する際に、被覆層２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４周囲の被覆
層２の樹脂盛り上がりを生じさせず平坦化することがで
きるとともに配線導体４と被覆層２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、乾燥状態での気孔率が40体積％を超える
と、複数積層した絶縁フィルム３を加圧・加熱硬化した
後に被覆層２内に気孔が残存し、この気孔が空気中の水
分を吸着して絶縁性が低下してしまうおそれがあるの
で、被覆層２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。

【００４５】このような被覆層２の乾燥状態での気孔率
は、被覆層２を液晶ポリマー層１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
することにより所望の値とすることができる。

【００４６】さらに、絶縁フィルム３に配設された配線
導体４の幅方向の断面形状を、絶縁フィルム３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、絶縁フィルム３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。絶縁フィルム３に配
設された配線導体４の幅方向の断面形状を、絶縁フィル
ム３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、絶縁フィルム３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４
を被覆層２に容易に埋設することができるとともに、配
線導体４を埋設した後の被覆層２表面をほぼ平坦にする
ことができ、積層の際に空気をかみ込んで絶縁性を低下
させることのない多層配線基板６とすることができる。
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、絶縁フィルム３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150°以下とすることが好ましい。

【００４７】また、絶縁フィルム３の層間において、配
線導体４の長さの短い底辺と液晶ポリマー層１との間に
位置する被覆層２の厚みｘ（μｍ）が、上下の液晶ポリ
マー層１間の距離をＴ（μｍ）、配線導体４の厚みをｔ
（μｍ）としたときに、３μｍ≦0.5Ｔ−ｔ≦ｘ≦0.5Ｔ
≦35μｍ（ただし、８μｍ≦Ｔ≦70μｍ、１μｍ≦ｔ≦
32μｍ）であることが好ましい。

【００４８】液晶ポリマー層１間の距離をＴ（μｍ）、
配線導体４の厚みをｔ（μｍ）としたときに、配線導体
４の長さの短い底辺と液晶ポリマー層１間の被覆層２の
厚みｘ（μｍ）を３μｍ≦0.5Ｔ−ｔ≦ｘ≦0.5Ｔ≦35μ
ｍとすることにより、配線導体４の長さの短い底辺と液
晶ポリマー層１間の距離および配線導体４の長さの長い
底辺と隣接する液晶ポリマー層１間の距離の差をt（μ
ｍ）未満と小さくすることができ、被覆層２の厚みが大
きく異なることから生じる多層配線基板６の反りを防止
することができる。したがって、配線導体４の台形状の
上底側表面と液晶ポリマー層１の間に位置する、被覆層
２の厚みｘ（μｍ）を、液晶ポリマー層１間の距離をＴ
（μｍ）、配線導体４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。

【００４９】このような配線導体４は、絶縁フィルム３
となる前駆体シートに、公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形成することによ
り形成される。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公知のフォ
トレジストを用いたサブトラクティブ法を使用してパタ
ーン状にエッチングする。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フィルム３と成る前駆体シート
に積層し、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金属箔を絶縁フィルム３と成る
前駆体シート表面に転写させることにより、台形状の上
底側が被覆層２に埋設された配線導体４を形成すること
ができる。

【００５０】なお、配線導体４の長さの短い底辺と対向
する液晶ポリマー層１間の被覆層２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
により所望の範囲とすることができる。また、配線導体
４は被覆層２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。

【００５１】また、絶縁フィルム３には、直径が20〜15
0μｍ程度の貫通導体５が形成されている。貫通導体５
は、絶縁フィルム３を挟んで上下に位置する配線導体４
を電気的に接続する機能を有し、絶縁フィルム３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。

【００５２】本発明の多層配線基板６によれば、絶縁フ
ィルム３を液晶ポリマー層１の上下面に熱硬化性樹脂か
ら成る被覆層２を有したものとしたことから、液晶ポリ
マー層１が高耐熱性・高弾性率・高寸法安定性・低吸湿
性であり、ガラスクロスのような強化材を用いなくとも
絶縁フィルム３を構成することが可能となり、その結
果、レーザによる穿設加工が容易となり微細で均一な貫
通孔を形成できる。

【００５３】このような多層配線基板６は、上述したよ
うな方法で製作した絶縁フィルム３と成る前駆体シート
の所望の位置に貫通導体５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、これらを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。

【００５４】かくして本発明の多層配線基板６によれ
ば、上記構成の多層配線基板６の上面に形成した配線導
体４の一部から成る接続パッド８に半田等の導体バンプ
９を介して半導体素子等の電子部品７を電気的に接続す
るとともに、多層配線基板６の下面に形成した配線導体
４の一部から成る接続パッド８に半田等の導体バンプ９
を形成することにより配線密度が高く絶縁性に優れた混
成集積回路とすることができる。

【００５５】なお、本発明の多層配線基板６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層の絶縁フィルム３を積層することに
よって多層配線基板６を製作したが、２層や３層、ある
いは５層以上の絶縁フィルム３を積層して多層配線基板
６を製作してもよい。また、本発明の多層配線基板６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10、あるいは電子部品７を搭載後、電子部
品７と多層配線基板６との間にアンダーフィル材11を形
成してもよい。

【００５６】

【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１）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40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
加し、１時間混合してワニスを調整した。次に、融点が
320℃で厚みが45μｍであるとともに、かつ層方向にお
ける熱膨張係数が5×10^-6／℃の液晶ポリマー層の表面
を、真空プラズマ装置を用いて、電圧を27ｋＶ、雰囲気
をＯ₂およびＣＦ₄（ガス流量がそれぞれ80ｃｍ ³／分）
とし、片面15分×２回の条件でプラズマ処理して、水と
の接触角が35°で、かつ表面エネルギーが60ｍJ／ｍ²、
中心線表面粗さＲａが0.10μｍとなるようにし、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15μｍの熱硬化性ポリフェニレン
エーテル被覆層を成形した。そして、この液晶ポリマー
層の下面にも同様に熱硬化性ポリフェニレンエーテル被
覆層を成形し絶縁フィルムを製作した。なお、この絶縁
フィルムの液晶ポリマー層の厚みは絶縁フィルムの60％
であり、この絶縁フィルムの層方向における熱膨張係数
は、21×10^-6／℃であった。

【００５７】さらに、この絶縁フィルムに、ＵＶ−ＹＡ
Ｇレーザにより直径50μｍの貫通孔を形成し、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。

【００５８】次に、厚みが12μｍで、回路状に形成した
銅箔が付いた転写用支持フィルムと、貫通導体が形成さ
れた絶縁フィルムとを位置合わせして真空積層機により
３ＭＰａの圧力で30秒加圧した後、転写用支持フィルム
を剥離して配線導体を絶縁フィルム上に埋設した。最後
に、この配線導体が形成された絶縁フィルムを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。

【００５９】なお、絶縁信頼性の評価を行なうためのテ
スト基板は、配線幅50μｍ、配線間隔50μｍの櫛歯状パ
ターンの配線導体を多層配線基板内に形成し、また、導
通信頼性の評価を行な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。さらに、高周波伝送特性
の評価を行なうためのテスト基板は、ストリップライン
構造の配線導体を多層配線基板内部に形成した。

【００６０】（実施例２）実施例２用として用いた多層
配線基板は、液晶ポリマー層の厚みを35μｍとし、か
つ、この液晶ポリマー層の上下面に形成される熱硬化性
ポリフェニレンエーテル被覆層の厚みを約20μｍに変更
した以外は、実施例１用の多層配線基板と同様の方法で
製作した。なお、実施例２用の絶縁フィルムの液晶ポリ
マー層の厚みは絶縁フィルムの46％であり、この絶縁フ
ィルムの層方向における熱膨張係数は、33×10^-6／℃で
あった。

【００６１】（比較例１）比較例１用として用いた多層
配線基板は、液晶ポリマー層の厚みを25μｍとし、か
つ、この液晶ポリマー層の上下面に形成される熱硬化性
ポリフェニレンエーテル被覆層の厚みを約25μｍに変更
した以外は、実施例１用の多層配線基板と同様の方法で
製作した。なお、比較例１用の絶縁フィルムの液晶ポリ
マー層の厚みは絶縁フィルムの33％であり、この絶縁フ
ィルムの層方向における熱膨張係数は、48×10^-6／℃で
あった。

【００６２】（比較例２）比較例２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
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、ＵＶ−ＹＡＧレー
ザにより直径50μｍ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融点が
280℃の液晶ポリマー層を間に挟んで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。

【００６３】（比較例３）比較例３用として用いた多層
配線基板は、表面に銅箔をエポキシ樹脂製接着剤を介し
て接着した、融点が320℃の液晶ポリマー層を用いるこ
と以外は、比較例２用の多層配線基板と同様の方法で製
作した。

【００６４】絶縁信頼性の評価は、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
イアス試験を行ない、168時間後の配線導体間の絶縁抵
抗を測定し、試験前後の変化量を比較することにより評
価した。また、導通信頼性の評価は、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ない、1000サイクル後および15
00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。さらに、高周波伝送特性の評価は、ストリップ構造
を有する試料を用いて、周波数が100ＭＨｚ〜40ＧＨｚ
の範囲で高周波伝送特性を測定することにより評価し
た。

【００６５】表１に絶縁抵抗の評価結果を、表２に導通
抵抗の評価結果を、表３に高周波伝送特性の評価結果を
示す。

【００６６】

【表１】

【００６７】

【表２】

【００６８】

【表３】

【００６９】表１からは、比較例２の多層配線基板が高
温バイアス試験後の絶縁抵抗が3.4×10⁶Ωと小さくな
り、耐熱性に劣ることがわかった。また、表２からは、
比較例２の多層配線基板が温度サイクル試験1000サイク
ル後で断線が発生し、絶縁信頼性および温度サイクル性
に劣ることがわかった。さらに、表３からは、比較例３
の多層配線基板が20ＧＨｚ以上の高周波領域で伝送特性
が−1.0ｄＢ以下と劣化し、高周波伝送特性に劣ること
がわかった。

【００７０】また、比較例１の多層配線基板では、表１
から高温バイアス試験後でも絶縁抵抗は3.1×10¹⁰Ωと
大きく、また、表２から温度サイクル試験1000サイクル
後でも導通抵抗は変化率が３％と小さく、さらに、表３
から高周波伝送特性も40ＧＨｚの高周波領域においても
−0.52dＢと優れたものであることがわかった。しか
し、表２から、温度サイクル試験1500サイクル後で導通
抵抗は変化率が14％と大きく、温度サイクル性にやや劣
る傾向にあることがわかった。

【００７１】それらに対して本発明の多層配線基板であ
る実施例１および実施例２では、表１から、高温バイア
ス試験後でも絶縁抵抗は1.9×10¹¹Ω以上と大きく、ま
た、表２から、温度サイクル試験1000サイクル後で導通
抵抗の変化率は３％以下と小さく、さらに、温度サイク
ル試験1500サイクル後でも導通抵抗の変化率は６％以下
と小さいことがわかった。また、表３から、高周波伝送
特性も40ＧＨｚの高周波領域においても-0.52dＢ以下と
小さく、優れたものであることがわかった。

【００７２】

【発明の効果】本発明の絶縁フィルムによれば、液晶ポ
リマー層の厚みを絶縁フィルムの厚みの40〜90％とし、
絶縁フィルムの層方向における熱膨張係数を３〜40×10
^-6／℃としたことから、温度サイクル試験等の際に絶縁
フィルムに熱応力が印加されたとしても、熱膨脹係数の
小さい液晶ポリマー層が熱膨脹係数の大きい被覆層を良
好に拘束して絶縁フィルム全体の熱膨脹を小さなものと
することができ、また、この絶縁フィルムを用いて配線
基板を製作した場合においても、絶縁フィルムの熱膨脹
係数が配線導体の熱膨脹係数に近似し、絶縁フィルムと
配線導体との熱膨張差による応力を小さなものとするこ
とができ、その結果、高温高湿下で絶縁フィルムと配線
導体間で剥離したり、温度サイクル試験で絶縁フィルム
にクラックが発生して配線導体が断線してしまうという
こともない。さらに、表面に配線導体を配設した絶縁フ
ィルムを複数積層して多層配線基板を製作した場合にお
いても、配線導体の上下面が同一材料から成る被覆層と
接することから、100ＭＨｚ以上の高周波信号を伝送す
る場合、インピーダンスマッチングを行なうことが容易
であるとともに、高周波信号の伝播遅延時間が配線導体
の上下面で同じであるために信号に歪を生じて伝送損失
が大きくなってしまうということもない。

【００７３】また、本発明の絶縁フィルムによれば、液
晶ポリマー層を水との接触角が３〜65°とし、かつ表面
エネルギーを45〜70ｍＪ／ｍ²したことから、液晶ポリ
マー層の上下面の水素結合可能な活性基と被覆層とが強
い分子間力により良好に結合することができ、その結
果、両者の密着性をさらに向上させることができる。

【００７４】さらに、本発明の絶縁フィルムによれば、
液晶ポリマー層の上下面の中心線表面粗さＲａを0.05〜
５μｍとしたことから、液晶ポリマー層の上下面が熱硬
化性樹脂から成る被覆層と良好なアンカー効果を有する
密着性の良好なものとなり、液晶ポリマー層と被覆層と
がより強固に密着した絶縁フィルムとすることができ
る。

【００７５】また、本発明の多層配線基板によれば、多
層配線基板を上記の絶縁フィルムを用いて形成したこと
から、絶縁信頼性・導通信頼性・高周波伝送特性に優れ
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】本発明の絶縁フィルムの実施の形態の一例を示
す断面図である。

【図２】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３】図２に示す多層配線基板の、配線導体の幅方向
の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・液晶ポリマー層２・・・・・被覆層３・・・・・絶縁フィルム４・・・・・配線導体５・・・・・貫通導体６・・・・・多層配線基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ３２Ｂ 27/08 Ｂ３２Ｂ 27/08 Ｆターム(参考） 4F100 AA20 AA20H AK01A AK01B AK01C AK54 AR00B AR00C BA02 BA03 BA06 BA07 BA10B BA10C BA25 DE01 EH46 EH462 EJ61 EJ612 GB41 JA11A JB04A JB13B JB13C JG04 JK14A YY00A YY00B YY00C 5E346 AA12 AA43 CC08 CC09 CC10 CC13 CC32 CC38 CC55 DD02 DD12 DD32 DD44 EE04 FF18 GG15 GG18 GG19 GG22 GG28 HH03 HH06 HH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶ポリマー層の上下面に熱硬化性樹脂
から成る被覆層を有する絶縁フィルムであって、前記液
晶ポリマー層は、その厚みが前記絶縁フィルムの厚みの
４０〜９０％であり、前記絶縁フィルムは、その層方向
における熱膨張係数が３〜４０×１０^-6／℃であること
を特徴とする絶縁フィルム。
【請求項２】前記液晶ポリマー層は水との接触角が３
〜６５°であって、かつ表面エネルギーが４５〜７０ｍ
Ｊ／ｍ²であることを特徴とする請求項１記載の絶縁フ
ィルム。
【請求項３】前記液晶ポリマー層の上下面は中心線表
面粗さＲａが０．０５〜５μｍであることを特徴とする
請求項１または請求項２記載の絶縁フィルム。
【請求項４】上下面の少なくとも一方の面に金属箔か
ら成る配線導体が配設された請求項１乃至請求項３のい
ずれかに記載の絶縁フィルムを複数積層して成るととも
に、該絶縁フィルムを挟んで上下に位置する前記配線導
体間を前記絶縁フィルムに形成された貫通導体を介して
電気的に接続したことを特徴とする多層配線基板。