JP2003218543A

JP2003218543A - 多層配線基板

Info

Publication number: JP2003218543A
Application number: JP2002017675A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kume; 健士久米
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の多層配線基板において、配線の高密度
化および外部電気回路との接続信頼性をともに満足でき
ない。【解決手段】ソルダーレジスト層９の厚みを10〜50μ
ｍとするとともに、ソルダーレジスト層９の開口面積を
Ｓ₁、接続パッド８が被覆層２と接触する面積をＳ₂、接
続パッド８がソルダーレジスト層９と接触する面積をＳ
₃としたときに、1.4≦（Ｓ₂＋Ｓ₃）／Ｓ₁≦20とする。
高密度配線を有し外部電気回路７との接続信頼性の優れ
た多層配線基板10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
成る絶縁基材にドリルによって上下に貫通孔を形成し、
この貫通孔内部および絶縁基材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おり、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基材は、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
せて成る絶縁基材や、ポリイミドフィルムにエポキシ系
接着剤を塗布して成る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基材や絶縁層は吸湿性が高く、
吸湿した状態で半田リフローを行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、絶縁基材
間や絶縁層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、
本願出願人は特願2001-53834において液晶ポリマー層の
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
層を形成してなる絶縁フィルムを複数積層した多層配線
基板を提案した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、電子機器のさら
なる小型化の要求から、半導体素子等の外部電気回路を
搭載する１次実装用の接続パッドピッチが200μｍ以下
といった高密度実装が多層配線基板に要求されるように
なってきた。このような高密度実装においては、１次実
装用の接続パッドの直径を150μｍ以下にする必要があ
る。

【００１０】しかしながら、このような要求に対して液
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なる絶縁フィルムを複数積
層した多層配線基板を用いた場合、多層配線基板の表面
を保護しているソルダーレジスト層を開口して接続パッ
ドの一部を露出させる際に、ソルダーレジスト層が厚い
と１次実装用の接続パッド上に微細な開口を形成するこ
とが困難であるという問題点を有していた。

【００１１】一方、マザーボード等の外部電気回路と電
気的に接続する２次実装用の接続パッドにおいては、そ
の直径が300〜1500μｍと比較的大きく、マザーボード
と接続するための半田との接触面積も大きいため、環境
変化等の外的要因による接続パッドを剥離しようとする
応力が比較的大きく負荷される。そのため、２次実装用
の接続パッドの一部を被覆するソルダーレジストは、こ
の応力を緩和する効果が大きい。しかしながら、微細化
のためにソルダーレジスト層を薄くした場合、接続パッ
ドの一部を被覆するソルダーレジスト層の、接続パッド
を剥離させようとする応力を緩和する効果が小さくな
り、接続信頼性試験である温度サイクル試験を行うと、
マザーボードと多層配線基板との熱膨張差により発生す
る熱応力により、２次実装用の接続パッドが剥離し、断
線してしまうという問題点を有していた。

【００１２】また、小面積の１次実装用の接続パッドが
配設されている面と比較的大面積の２次実装用の接続パ
ッドが配設されている面とに形成されているそれぞれの
ソルダーレジスト層の厚みを変えるという方法もある
が、多層配線基板の上下面でソルダーレジスト層の厚み
を変えた場合、上下面のソルダーレジスト層の厚み方向
の熱膨張差が生じるために多層配線基板が反ってしま
い、温度サイクル試験を行うと、２次実装用の接続パッ
ドが剥離して断線してしまうという問題点を有してい
た。

【００１３】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、接続信頼性に優れた多層配線基板を提供す
ることに有る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板
は、液晶ポリマー層の上下面に熱硬化性樹脂から成る被
覆層を形成して成る絶縁フィルムが複数積層されて成る
絶縁基板と、絶縁フィルムの上下面の少なくとも一方の
面に配設された金属箔から成る配線導体と、絶縁フィル
ムに形成され、この絶縁フィルムを挟んで上下に位置す
る配線導体間を電気的に接続する貫通導体と、絶縁基板
の表面に配設された配線導体の一部から成り、外部電気
回路と電気的に接続される接続パッドと、絶縁基板の表
面に配線導体を覆うように被着され、接続パッドの一部
を露出する開口を有するソルダーレジスト層とから成る
多層配線基板であって、ソルダーレジスト層の厚みが10
〜50μｍであるとともに、ソルダーレジスト層の開口の
面積をＳ₁、接続パッドが被覆層と接触する面積をＳ₂、
接続パッドがソルダーレジスト層と接触する面積をＳ₃
としたときに、1.4≦（Ｓ₂＋Ｓ₃）／Ｓ₁≦20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、上記構成
において、被覆層が10〜70体積％の無機絶縁粉末を含有
する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。

【００１６】本発明の多層配線基板によれば、ソルダー
レジスト層の厚みを10〜50μｍとしたことから直径が15
0μｍ以下の接続パッドに対して形成するソルダーレジ
スト層の開口を微細化することができる。また、ソルダ
ーレジスト層の開口の面積をＳ₁、接続パッドが被覆層
と接触する面積をＳ₂、接続パッドがソルダーレジスト
層と接触する面積をＳ₃としたときに、1.4≦（Ｓ₂＋
Ｓ₃）／Ｓ₁≦20としたことから、接続パッドと外部電気
回路とを半田等の接合部材を介して電気的に接合したと
きに、接続パッドを基板表面から剥離させようとする応
力負荷に対して、ソルダーレジスト層が接続パッドを被
覆してこれを基板表面に固定する作用と、接続パッドと
被覆層との密着による固着作用との相乗効果により、接
続パッドの一部に集中する応力を接続パッド全体に分散
することができるため、接続パッドの多層配線基板への
固着を保持することが可能となり、その結果、多層配線
基板の１次実装用接続パッドと半導体素子とを、およ
び、２次実装用接続パッドとマザーボードとを電気的に
接続して温度サイクル試験を行っても、接続パッドが多
層配線基板から剥離して断線に至ることのない接続信頼
性に優れた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、被
覆層を10〜70体積％の無機絶縁粉末を含有するポリフェ
ニレンエーテル系有機物としたことから、無機絶縁粉末
と樹脂との複合化により被覆層の機械的強度を向上する
ことができるとともに、熱硬化性ポリフェニレンエーテ
ルの分子構造が液晶ポリマーと近似するため馴染みやす
いので被覆層を液晶ポリマーに拘束することができ、そ
の結果、多層配線基板を外部電気回路に実装した際、外
部電気回路と多層配線基板との熱膨張差により発生する
熱応力を良好に吸収することができ、反りの少ない多層
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と外部電気
回路とを電気的に接続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
線基板の配線導体の幅方向の要部拡大断面図である。ま
た図３は、図１に示す多層配線基板の接続パッド部を説
明するための要部断面図および平面図である。これらの
図において、３は絶縁フィルム、４は絶縁基板、５は配
線導体、６は貫通導体、８は接続パッド、９はソルダー
レジスト層で主にこれらで本発明の多層配線基板10が構
成されている。なお、絶縁基板４は、本例では、４層の
絶縁フィルム３が積層されて構成されている。

【００２０】絶縁基板４は、外部電気回路としての半導
体素子７ａや配線導体５・貫通導体６・接続パッド８を
支持する支持体としての機能を有し、この絶縁基板４を
構成する絶縁フィルム３は、液晶ポリマー層１とその上
下面に形成した熱硬化性樹脂から成る被覆層２とで構成
されている。

【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。

【００２２】また、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、難燃性を付加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１の厚みよりも小さい。

【００２４】また、液晶ポリマー層１は、被覆層２との
密着性を良好とするために、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Ｒ
ａを0.05〜５μｍとなるように処理しておくことが好ま
しい。

【００２５】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。

【００２６】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５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10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。

【００２７】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、特に液晶ポリマー層１と馴染み易いため
に液晶ポリマー層１に拘束されて剥離を防止するという
観点、および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が用いられること
が好ましい。

【００２８】なお、熱硬化性ポリフェニレンエーテルと
は、ポリフェニレンエーテル樹脂やこれに種々の官能基
が結合した樹脂から成るポリフェニレンエーテル系有機
物にアリル基等の熱硬化性を有する官能基を付与したも
のを指す。

【００２９】また、被覆層２は、液晶ポリマー層１との
接着性や後述する配線導体５・貫通導体６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
アリルイソシアヌレートやトリアリルシアヌレートおよ
びこれらの重合体等を含有することが好ましい。

【００３０】さらに、被覆層２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
燃性を付加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。

【００３１】特に絶縁フィルム３を積層・加圧して多層
配線基板10を形成する際に、被覆層２の流動性を抑制
し、貫通導体６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５
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、ポリフェニレンエーテル系
有機物から成る被覆層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。

【００３２】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２の厚みよりも小さい。

【００３３】このような絶縁フィルム３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、プラズマ処理により
表面処理した液晶ポリマー層１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60〜10
0℃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。

【００３４】なお、絶縁フィルム３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１の厚みを絶
縁フィルム３の厚みの40〜90％の範囲としておくことが
好ましい。

【００３５】また、絶縁フィルム３には、上下面の少な
くとも一方の面に配線導体５が被着形成されている。配
線導体５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10に搭載される外部
電気回路としての半導体素子７ａや多層配線基板10を搭
載するための外部電気回路としてのマザーボード７ｂに
電気的に接続する機能を有する。

【００３６】このような配線導体５は、絶縁フィルム３
を複数積層する際、配線導体５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、図２の要部拡大断面図
に示すように、被覆層２に少なくとも配線導体５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５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５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５と被覆層２と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。

【００３７】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。

【００３８】また、絶縁フィルム３の層間において、配
線導体５の被覆層２に埋設されている側の面と液晶ポリ
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５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≦70
μｍ、１μｍ≦ｔ≦32μｍ）であることが好ましい。

【００３９】液晶ポリマー層１間の距離をＴ（μｍ）、
配線導体５の厚みをｔ（μｍ）としたときに、配線導体
５の被覆層２に埋設されている側の面と液晶ポリマー層
１間の厚みｘ（μｍ）を３μｍ≦0.5Ｔ−ｔ≦ｘ≦0.5Ｔ
≦35μｍとすることにより、配線導体５の被覆層２に埋
設されている側の面と液晶ポリマー層１間の距離および
配線導体５の埋設されていない側の面と隣接する液晶ポ
リマー層１間の距離の差をt（μｍ）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10の反りを防止することができる。し
たがって、配線導体５の埋設されている側の面と液晶ポ
リマー層１との間に位置する、被覆層２の厚みｘ（μ
ｍ）を、液晶ポリマー層１間の距離をＴ（μｍ）、配線
導体５の厚みをｔ（μｍ）としたときに、３μｍ≦0.5
Ｔ−ｔ≦ｘ≦0.5Ｔ≦35μｍの範囲とすることが好まし
い。

【００４０】このような配線導体５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。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エッチングして成るパターンを絶
縁フィルム３と成る前駆体シート表面に転写することに
より、被覆層２に埋設された配線導体５を形成すること
ができる。

【００４１】なお、配線導体５の被覆層２に埋設されて
いる側の面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５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。

【００４２】さらに、絶縁フィルム３には、直径が20〜
150μｍの貫通導体６が形成されている。貫通導体６
は、絶縁フィルム３を挟んで上下に位置する配線導体５
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。

【００４３】本発明の多層配線基板10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を有する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。

【００４４】また、本発明の多層配線基板10において
は、絶縁基板４の表面に配線導体５の一部から成る接続
パッド８が形成されており、この接続パッド８は多層配
線基板10と半導体素子７ａやマザーボード７ｂ等の外部
電気回路とを半田等の接合部材11を介して電気的に接続
する機能を有する。

【００４５】さらに、絶縁基板４の表面には、配線導体
５を覆うように被着され、接続パッド８の一部を露出す
る開口９ａを有するソルダーレジスト層９が形成されお
り、このソルダーレジスト層９は隣接した接続パッド８
間の絶縁性を保持すると同時に接続パッド８の一部を被
覆して接続パッド８の剥離を防止する機能を有する。

【００４６】このようなソルダーレジスト層９は、エポ
キシ樹脂やその誘導体・アクリル樹脂・メラミン樹脂・
ポリイミド樹脂・ポリアミド樹脂・ポリフェニレンエー
テル樹脂・シアネート樹脂等やその誘導体の少なくとも
１種類が用いられる。また、光ラジカル発生剤や光酸発
生剤等の光重合開始剤を含有させて感光機能を持たせて
も良い。

【００４７】また、ソルダーレジスト層９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、難燃性を付加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・硫酸バリウム・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。

【００４８】なお、ソルダーレジスト層９の厚みは、10
〜50μｍであることが必要であり、本発明ではこのこと
が重要である。ソルダーレジスト層９の厚みは、接続パ
ッド８の一部を被覆して接続パッド８が剥離するのを防
止するという観点からは、10μｍ以上であることが必要
である。また、90μｍ以下の微細な開口を形成するとい
う観点からは、50μｍ以下であることが必要である。し
たがって、ソルダーレジスト層９の厚みは、10〜50μｍ
の範囲とする必要がある。

【００４９】また、図３に示すように、ソルダーレジス
ト層９に形成された接続パッド８の一部を露出する開口
部９ａの開口面積をＳ₁、接続パッド８が被覆層２と接
触する面積をＳ₂、接続パッド８がソルダーレジスト層
９と接触する面積をＳ₃としたときに、1.40≦（Ｓ₂＋Ｓ
₃）／Ｓ₁≦20であることが必要であり、本発明ではこの
ことが重要である。なお、ここで接触面積Ｓ₂およびＳ₃
は、接続パッド８の径および厚み・ソルダーレジスト層
９の開口径から決定されるものであり、被覆層２や接続
パッド８の表面に形成される100ｎｍ以下の微細な凹凸
を考慮にいれるものではない。また、接触面積Ｓ₂およ
びＳ₃は、被覆層２あるいはソルダーレジスト層９と接
触する接続パッド８の底面および側面の両方の接触面積
を表す。さらに、Ｓ₂は、被覆層２に形成した貫通導体
６と接続パッド８との接触面積も含んでいる。

【００５０】ソルダーレジスト層９に形成された接続パ
ッド８の一部を露出する開口部９ａの開口面積Ｓ₁と、
接続パッド８が被覆層２と接触する面積Ｓ₂、接続パッ
ド８がソルダーレジスト層９と接触する面積Ｓ₃との関
係式（Ｓ₂＋Ｓ₃）／Ｓ₁が1.4より小さいと、ソルダーレ
ジスト層９が接続パッド８を被覆して固定する作用と、
接続パッド８と被覆層２との密着による固着作用との相
乗効果が小さくなり、接続パッド８の一部に集中する応
力を接続パッド８全体に分散することが困難となり、温
度サイクル試験を行った際に、多層配線基板10とマザー
ボード７ｂとの間に生じる熱膨張差により接続パッド８
を剥離させる方向に応力が働き、接続パッド８が多層配
線基板10から剥離し断線に到る傾向がある。また、（Ｓ
₂＋Ｓ₃）／Ｓ₁が20よりも大きいと、ソルダーレジスト
層９の開口面積Ｓ₃が著しく小さくなるため、接続パッ
ド８と接合される半田等の接合部材11の直径が極端に小
さくなって強度が低下し、その結果、温度サイクル試験
を行った際に、多層配線基板10とマザーボード７ｂとの
間に生じる熱膨張差により半田等の接合部材11に応力が
集中して、接合部材11の破壊を生じて断線に到る傾向が
ある。したがって、ソルダーレジスト層９に形成された
接続パッド８の一部を露出する開口部９ａの開口面積Ｓ
₁と、接続パッド８が被覆層２と接触する面積Ｓ₂と、接
続パッド８がソルダーレジスト層９と接触する面積Ｓ₃
との関係式（Ｓ₂＋Ｓ₃）／Ｓ₁は、1.40≦（Ｓ₂＋Ｓ₃）
／Ｓ₁≦20であることが必要である。

【００５１】なお、ソルダーレジスト層９は、絶縁フィ
ルム３および配線導体５を加圧・積層して硬化した後、
アクリル変性エポキシ樹脂等を有機溶剤に溶解したソル
ダーレジストワニスを従来周知のスクリーン印刷法で上
下両面に塗布し、紫外光を用いたフォト法により所望の
直径を有する開口をパターン加工することにより形成さ
れる。

【００５２】このような多層配線基板10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６を形成した後、これにパター
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、さらにこれらを積層して最終的に温度が15
0〜300℃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、しかる後、ソルダーレ
ジストワニスを塗布して60〜90℃で5〜120分乾燥後、所
望のパターンを有するパターン形成用マスクを介して紫
外光を50〜1000ｍＪ照射し、さらにアルカリ水溶液にて
現像して接続パッド８の一部を露出する開口部９ａを形
成し、しかる後、温度が120〜200℃で30〜300分硬化
し、ソルダーレジスト層９を形成することにより製作さ
れる。

【００５３】かくして本発明の多層配線基板10によれ
ば、上記構成の多層配線基板10の上面に形成した配線導
体５の一部から成る接続パッド８に半田等の接合部材11
を介して半導体素子７ａを電気的に接続することにより
配線密度が高く接続信頼性に優れた混成集積回路とする
ことができる。

【００５４】なお、本発明の多層配線基板10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10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
10を製作してもよい。また、本発明の多層配線基板10の
上下表面に、半導体素子７ａを搭載後、多層配線基板10
と半導体素子７ａとの間にアンダーフィル材12を形成し
てもよい。

【００５５】

【実施例】次に本発明の多層配線基板を、以下の試料を
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35μｍ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80ｃｍ³／分）とし、片
面15分×２回の条件でプラズマ処理して、中心線表面粗
さＲａが0.12μｍ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20μｍの熱硬化性ポリフェニレンエーテル被
覆層を成形した。また、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、絶縁フ
ィルムを製作した。

【００５６】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。

【００５７】次に、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
させた。

【００５８】さらに、上記の積層体の表面に、感光性エ
ポキシ樹脂よりなるソルダーレジストワニスを塗布し、
90℃で30分乾燥後、パターン形成用マスクを用いて365
ｎｍの紫外光を300ｍＪ照射し、しかる後、炭酸ナトリ
ウム水溶液で現像することにより所望のパターンに開口
形成し、150℃で120分硬化させることにより多層配線基
板を得た。

【００５９】本実施例１においては、ソルダーレジスト
層の厚みを９種変化させ、１次実装用の接続パッド上の
ソルダーレジスト層に開口径が100μｍφの開口を形成
することにより加工性の評価を行った。加工性の評価と
しては、ソルダーレジスト層の開口部において、上部に
対する下部の開口径が90％以上である場合を良品、90％
未満である場合を不良品とした。

【００６０】表１に加工性の評価結果を示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】表１からは、比較例のソルダーレジスト層
の厚みが50μｍよりも大きい多層配線基板（試料No.
８、９）は現像液が開口部下部にまで到達しにくく、下
部の開口径が上部の80％以上とならなかった。それらに
対してソルダーレジスト層の厚みが50μｍ以下である多
層配線基板は100μｍφ以下の開口部における上部に対
する下部の開口径が80％以上と微細加工性に優れた結果
となった。（実施例２）実施例１と同様のプロセスにて多層配線基
板を製作した。

【００６３】本実施例２においては、接続パッド径、接
続パッド厚み、ソルダーレジスト層の厚み、ソルダーレ
ジスト開口径を変えた多層配線基板を17種類製作した。
ここで、実施例１の結果を受けて、ソルダーレジストの
厚みは50μｍ以下とした。

【００６４】次に、別途汎用のプリント配線基板（ＦＲ
−４グレード）からなる１ｍｍ厚みのマザーボードを用
意し、この上に共晶半田を介して上記の多層配線基板を
搭載した後、220℃のピーク温度を有するリフロー炉を
通過させて半田を溶融することによりマザーボードと多
層配線基板とを接合させて成る接続信頼性評価用のテス
トサンプルを得た。ここで、マザーボードと接続するた
めの多層配線基板の接続パッドのピッチは1ｍｍとして
マザーボードと多層配線基板との接続信頼性の評価を行
った。

【００６５】なお、接続信頼性の評価を行うためのテス
トサンプルの形態は、マザーボードの表層の配線導体と
多層配線基板の内部に有する配線導体とを貫通導体およ
び半田を介してデイジーチェーンを形成したものとし
た。また、接続信頼性の評価は、テストサンプルを温度
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（ＴＣＴ）を行い、1000サイ
クル後のデイジー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率を比較することにより評価した。

【００６６】表２に接続信頼性の評価結果を示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】表２からは、比較例のソルダーレジスト層
の厚みが10μｍ未満の多層配線基板（試料No．10〜17）
は、面積比（Ｓ₂＋Ｓ₃）／Ｓ₁の値に関わらず全ての試
料において、ソルダーレジスト層の強度が弱いため、接
続パッドが被覆層から剥離しており、導通抵抗変化率が
10％以上と大きく、接続信頼性に劣ることがわかった。
また、比較例のソルダーレジスト層の厚みが10〜50μｍ
で、かつ面積比（Ｓ₂＋Ｓ₃）／Ｓ₁の値が1.4未満の多層
配線基板（試料No．18、26、34）は、接続パッドが被覆
層から剥離し、導通抵抗変化率が10％以上と大きく接続
信頼性に劣っていた。さらに、比較例のソルダーレジス
ト層の厚みが10μｍ〜50μｍで、かつ面積比（Ｓ₂＋
Ｓ₃）／Ｓ₁の値が20よりも大きい多層配線基板（試料N
o．25、33、41）は、温度サイクル試験中に発生する熱
応力により多層配線基板とマザーボード間に接合された
半田にクラックが発生し、導通抵抗変化率が10％以上と
大きく、接続信頼性に劣ることがわかった。

【００６９】それらに対して、本発明のソルダーレジス
ト厚みが10〜50μｍで、かつ面積比（Ｓ₂＋Ｓ₃）／Ｓ₁
の値が1.4〜20の範囲である多層配線基板（試料No．19
〜24、27〜32、35〜40）は温度サイクル試験後の導通抵
抗変化率が10％以下と優れた効果を示した。

【００７０】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、ソルダ
ーレジスト層の厚みを10〜50μｍとしたことから直径が
150μｍ以下の接続パッドに対して形成するソルダーレ
ジスト層の開口を微細化することができ、また、ソルダ
ーレジスト層の開口の面積をＳ ₁、接続パッドが被覆層
と接触する面積をＳ₂、接続パッドがソルダーレジスト
層と接触する面積をＳ₃としたときに、1.4≦（Ｓ₂＋
Ｓ₃）／Ｓ₁≦20としたことから、接続パッドと外部電気
回路とを半田等の接合部材を介して電気的に接合したと
きに、接続パッドを基板表面から剥離させようとする応
力負荷に対して、ソルダーレジスト層が接続パッドを被
覆してこれを基板表面に固定する作用と、接続パッドと
被覆層との密着による固着作用との相乗効果により、接
続パッドの一部に集中する応力を接続パッド全体に分散
することができるため、接続パッドの多層配線基板への
固着を保持することが可能となり、その結果、多層配線
基板の１次実装用接続パッドと半導体素子とを、およ
び、２次実装用接続パッドとマザーボードとを電気的に
接続して温度サイクル試験を行っても、接続パッドが多
層配線基板から剥離して断線に至ることのない接続信頼
性に優れた多層配線基板とすることができる。

【００７１】また、本発明の多層配線基板によれば、被
覆層を10〜70体積％の無機絶縁粉末を含有するポリフェ
ニレンエーテル系有機物としたことから、無機絶縁粉末
と樹脂との複合化により被覆層の機械的強度を向上する
ことができるとともに、熱硬化性ポリフェニレンエーテ
ルの分子構造が液晶ポリマーと近似するため馴染みやす
いので被覆層を液晶ポリマーに拘束することができ、そ
の結果、多層配線基板を外部電気回路に実装した際、外
部電気回路と多層配線基板との熱膨張差により発生する
熱応力を良好に吸収することができ、反りの少ない多層
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外部電気回路を接続し
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に示す多層配線基板の要部拡大断面図であ
る。

【図３】図１に示す多層配線基板の接続パッド部を説明
するための要部断面図および平面図である。

【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・・・・・・・・絶縁基板５・・・・・・・・配線導体６・・・・・・・・貫通導体７ａ・・・・・・・半導体素子７ｂ・・・・・・・マザーボード８・・・・・・・・接続パッド９・・・・・・・・ソルダーレジスト層９ａ・・・・・・・開口部１０・・・・・・・多層配線基板Ｓ₁・・・・・・・ソルダーレジスト層の開口面積Ｓ₂・・・・・・・接続パッドが被覆層と接触する面積Ｓ₃・・・・・・・接続パッドがソルダーレジストそう
と接触する面積

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
から成る被覆層を形成して成る絶縁フィルムが複数積層
されて成る絶縁基板と、前記絶縁フィルムの上下面の少
なくとも一方の面に配設された金属箔から成る配線導体
と、前記絶縁フィルムに形成され、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電気的に接続する
貫通導体と、前記絶縁基板の表面に配設された前記配線
導体の一部から成り、外部電気回路と電気的に接続され
る接続パッドと、前記絶縁基板の表面に前記配線導体を
覆うように被着され、前記接続パッドの一部を露出する
開口を有するソルダーレジスト層とから成る多層配線基
板であって、前記ソルダーレジスト層の厚みが１０〜５
０μｍであるとともに、前記ソルダーレジスト層の前記
開口の面積をＳ₁、前記接続パッドが前記被覆層と接触
する面積をＳ₂、前記接続パッドが前記ソルダーレジス
ト層と接触する面積をＳ₃としたときに、１．４≦（Ｓ₂
＋Ｓ₃）／Ｓ₁≦２０であることを特徴とする多層配線基
板。
【請求項２】前記被覆層が１０〜７０体積％の無機絶
縁粉末を含有する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記載の多層配線基板。