JP2003304072A - 多層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多層配線基板を構成する絶縁層である樹脂フィ
ルムの曲がりやうねりを低減し、配線パターンのインピ
ーダンスの変動を抑制すること。 【解決手段】樹脂フィルム２３上に配線パターン２２ａ
に加えて、配線として利用されないダミーパターン２２
ｂを設ける。配線パターン２２ａとダミーパターン２２
ｂとが形成された導体パターンフィルム２１を複数毎積
層して、多層配線基板１００を形成する。これにより、
配線パターン２２ａの存在しない部位をダミーパターン
２２ｂで補うことができるので、樹脂フィルム２３の曲
がりやうねり等の変形を低減できる。従って、その樹脂
フィルム２３間に配置される配線パターン２２ａのイン
ピーダンスの変動を抑制できる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線基板及び
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体素子や電気素子（コン
デンサ素子、抵抗素子等）を高密度に実装するために、
それら素子間の接続や外部回路との接続を内層に形成し
た配線パターンを介して行う多層配線基板が知られてい
る。このような多層配線基板は、例えば絶縁体セラミッ
クスに金属ペーストを印刷して配線パターンを形成した
シートを多層化した後に、一体焼成して形成したり、銅
箔等をパターニングして形成された配線パターンを有す
る熱可塑性樹脂フィルムを多層化した後に、加熱及び加
圧を行うことにより一体化して形成することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多層基
板を構成するシートやフィルム等の絶縁基材に配線パタ
ーンを形成した後に積層して、それらシートやフィルム
を一体化させる場合、その積層体における、配線パター
ンを形成した部分と配線パターンのない部分とでは、積
層方向における厚さが異なる。このため、その配線パタ
ーンが設けられていない部分を埋めるように、前記絶縁
基材が変形することになる。この結果、絶縁基材には、
曲がりやうねりが発生するとともに、その絶縁基材上に
形成された配線パターンも同様に変形する。

【０００４】ここで、多層配線基板においては、その内
部に配線パターンが何層にも渡って形成されているた
め、隣接する配線パターンによってキャパシタンスやイ
ンダクタンス等のインピーダンスが発生する。多層配線
基板における配線パターンは、このインピーダンスが所
定範囲の値となることを前提に設計されるが、上述のよ
うに、絶縁基材に曲がりやうねりが発生すると、配線パ
ターン間の距離が変化したり配線パターンの変形が生じ
る。その結果、インピーダンスの値が想定している範囲
からずれてしまい、配線パターンによる信号の伝達等に
支障を生ずる場合がある。

【０００５】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
多層配線基板の絶縁層の曲がりやうねりを低減して、配
線パターンのインピーダンスの変動を抑制することが可
能な多層配線基板及びその製造方法を提供することを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の多層配線基板は、絶縁材料からな
る絶縁層と導電材料からなる導体層が交互に積層された
多層配線基板において、導体層は、所望の配線パターン
を有し、かつ、その配線パターンに対して絶縁性を確保
するための間隔を空けて設けられたダミーパターンを有
することを特徴とする。

【０００７】多層配線基板を構成する絶縁層に曲がりや
うねりが発生する原因は、絶縁層間に配線パターンを形
成した部分と配線パターンのない部分とが存在し、その
配線パターンが設けられていない部分を埋めるように、
絶縁層が変形するためである。従って、上述したよう
に、導体層として、配線パターン以外に、ダミーパター
ンを設けることにより、配線パターンの存在しない部位
をダミーパターンで補うことができる。この結果、絶縁
層の曲がりやうねりを生じさせるような変形を低減でき
るのである。従って、その絶縁層間に配置される配線パ
ターン間の距離の変化や配線パターンの変形を抑制でき
る。

【０００８】請求項２に記載したように、ダミーパター
ンは、自身の導体層の配線パターンの形状が、他の導体
層における配線パターンの形状に近似するように形成し
ても良い。配線パターンが形成された部分の絶縁層に曲
がりやうねりが生じた場合に、特に配線パターンのイン
ピーダンスの変動に対する影響が大きい。

【０００９】上述したように、他の導体層の配線パター
ンと自身の導体層の配線パターンとが近似した形状を持
つように、ダミーパターンを形成することにより、少な
くとも、配線パターンが形成された位置における絶縁層
と導電層との積層体の厚さを揃えることができる。従っ
て、配線パターンが形成された位置における絶縁層に曲
がりやうねりが発生し難くなる。

【００１０】請求項３に記載したように、ダミーパター
ンは、配線パターンの周囲を間隔を空けて取り囲みつ
つ、絶縁層の略全面に形成されても良い。このような構
成によっても、絶縁層と導体層との積層体の厚さを略同
一に揃えることができるので、絶縁層の曲がりやうねり
の発生を抑制できる。

【００１１】請求項４に記載したように、絶縁層は、熱
可塑性樹脂フィルムによって構成することができる。複
数毎の熱可塑性樹脂フィルムの積層体に対して、その熱
可塑性樹脂の融点より低い温度で加熱しつつ圧力を加え
ると、相互に溶着して一体化する。このとき、熱可塑性
樹脂は加熱により軟化されるため、熱可塑性樹脂フィル
ム間に配線パターンが形成されている場合、その配線パ
ターンの存在しない空間を埋めるように変形する。この
ような特性を持った熱可塑性樹脂フィルムによって絶縁
層を構成する場合、上述したダミーパターンを用いるこ
とにより、熱可塑性樹脂フィルムの変形を抑制できる。

【００１２】また、請求項５に記載した多層配線基板の
製造方法は、絶縁材料からなる複数毎の絶縁層と配線パ
ターンとが交互に積層されるように、当該複数毎の絶縁
層の所望の面に配線パターンを形成する配線パターン形
成工程と、配線パターンに対して間隔を空けて、絶縁層
にダミーパターンを形成するダミーパターン形成工程
と、配線パターン及びダミーパターンが形成された複数
枚の絶縁層を積層する積層工程と、絶縁層の積層体を一
体化する一体化工程とを備えたことを特徴とする。

【００１３】このような製造方法によって、請求項１に
記載した多層配線基板を製造することができる。

【００１４】なお、請求項６に記載したように、絶縁層
は、熱可塑性樹脂フィルムから構成できる。そして、絶
縁層を熱可塑性樹脂フィルムとした場合には、請求項７
に記載したように、樹脂フィルムの所望の面に導体箔を
貼着し、その導体箔をパターニングして配線パターンと
ダミーパターンとを形成することが好ましい。これによ
り、配線パターン形成工程とダミーパターン形成工程と
を同時期に行うことができるので、製造工程を簡素化す
ることができる。

【００１５】なお、請求項８及び請求項９に記載した多
層配線基板の製造方法による作用効果は、請求項２及び
請求項３の多層配線基板に関するものと同様であるた
め、説明を省略する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。

【００１７】図１は、本実施形態における多層配線基板
の製造工程を示す工程別断面図である。

【００１８】図１（ａ）において、２１は、絶縁基材で
ある樹脂フィルム２３の片面に貼着された導体箔（本例
では厚さ１８μｍの銅箔）をエッチングによりパターン
形成した配線パターン２２ａ及びダミーパターン２２ｂ
を有する片面導体パターンフィルムである。すなわち、
樹脂フィルム２３上に形成される配線パターン２２ａ及
びダミーパターン２２ｂは、同じ導体箔から形成され
る。なお、配線パターン２２ａとダミーパターン２２ｂ
との間には、所定の間隔が設けられており、両者が互い
に絶縁されている。ダミーパターン２２ｂに関しては、
後に詳細に説明する。

【００１９】また、樹脂フィルム２３として、ポリエー
テルエーテルケトン樹脂６５〜３５重量％とポリエーテ
ルイミド樹脂３５〜６５重量％とからなる厚さ７５μｍ
の熱可塑性樹脂フィルムを用いている。

【００２０】図１（ａ）に示すように、配線パターン２
２ａ及びダミーパターン２２ｂの形成が完了すると、次
に、図１（ｂ）に示すように、樹脂フィルム２３側から
炭酸ガスレーザを照射して、導体パターン２２を底面と
する有底ビアホールであるビアホール２４を形成する。
ビアホール２４の形成は、炭酸ガスレーザの出力と照射
時間等を調整することで、導体パターン２２に穴を開け
ないようにしている。ビアホール２４の径は、５０〜１
００μｍである。

【００２１】図１（ｂ）に示すように、ビアホール２４
の形成が完了すると、次に、図１（ｃ）に示すように、
ビアホール２４内に層間接続材料となる導電ペースト５
０を充填する。導電ペースト５０は、銅、錫、銀等の金
属粒子にバインダ樹脂や有機溶剤を加え、これを混練し
ペースト化したものである。

【００２２】導電ペースト５０は、メタルマスクを用い
たスクリーン印刷機により、片面導体パターンフィルム
２１の導体パターン２２側を下側としてビアホール２４
内に印刷充填される。これは、ビアホール２４内に充填
された導体ペースト５０が落下しないようにするためで
ある。導電ペースト５０がビアホール２４から落下しな
い程度の粘性を有していれば、片面導体パターンフィル
ム２１の導体パターン２２側が下側以外の向きにしても
良い。また、ビアホール２４内への導電ペースト５０の
充填は、本例ではスクリーン印刷機を用いたが、確実に
充填ができるのであれば、ディスペンサ等を用いる他の
方法を採用しても良い。

【００２３】次に、図１（ｄ）に示すように、片面導体
パターンフィルム２１を複数枚（本例では５枚）積層す
る。このとき、積層されるすべての片面導体パターンフ
ィルム２１は配線パターン２２ａ及びダミーパターン２
２ｂが設けられた側を上側として積層する。すなわち、
片面導体パターンフィルム２１は、配線パターン２２ａ
及びダミーパターン２２ｂが形成された面とそれらが形
成されていない面とが向かい合うように積層される。

【００２４】図１（ｄ）に示すように片面導体パターン
フィルム２１を積層したら、これらの上下両面から図示
しない真空加熱プレス機により加熱しながら加圧する。
本例では、片面導体パターンフィルム２１の積層体を２
５０〜３５０℃の温度に加熱しつつ、１〜１０ＭＰａの
圧力で１０〜２０分間加圧した。

【００２５】これにより、図１（ｅ）に示すように、各
片面導体フィルムパターン２１の樹脂フィルム２３が塑
性変形し、相互に接着される。樹脂フィルム２３は全て
同じ熱可塑性樹脂材料によって形成されているので、容
易に熱融着して一体化した絶縁基材３９となる。

【００２６】さらに、ビアホール２４内の導電ペースト
５０が焼結して一体化した導電性組成物５１となるとと
もに、さらに隣接する配線パターン２２ａと拡散接合す
る。これにより、隣接する配線パターン２２ａ同士の層
間接続が行なわれる。このような工程を経て、内層に配
線パターン２２ａを有する多層配線基板１００が得られ
る。

【００２７】次に、上述の製造工程によって製造される
多層配線基板１００において、配線パターン２２ａに加
え、配線としては利用されないダミーパターン２２ｂを
設けた理由について説明する。

【００２８】図４（ａ），（ｂ）は、ダミーパターン２
２ｂを設けずに、樹脂フィルム１２３上に配線パターン
１２２ａのみを形成した片面導体パターンフィルム１２
１を用いて、多層配線基板２００を形成した場合の例を
示す図面である。すなわち、図４（ａ）に示されるよう
に、樹脂フィルム１２３上に配線パターン１２２ａのみ
をパターン形成した後、ビアホール１２４内に導電ペー
スト１５０を充填した片面導体パターンフィルム１２１
を複数毎積層する。そして、この片面導体パターンフィ
ルム１２１の積層体を加熱及び加圧することにより多層
配線基板２００を形成すると、図４（ｂ）に示すよう
に、３層目及び４層目の配線パターン１２２ａの一部が
変形する現象が生じる。

【００２９】これは、その変形を生じた３層目及び４層
目の配線パターン１２２ａの上方の１層目及び２層目
に、配線パターン１２２ａが存在しないためである。つ
まり、加熱・加圧工程時に、配線パターン１２２ａが設
けられていない部分を埋めるように、１層目及び２層目
の樹脂フィルム１２３が変形するので、その樹脂フィル
ム１２３の変形と同様の変形が３層目及び４層目の配線
パターン１２２ａにも生じるのである。このように、樹
脂フィルムに曲がり、うねり等の変形が発生し、配線パ
ターン１２２ａも同様に変形すると、配線パターン１２
２ａ間の間隔が変化するため、配線パターン１２２ａの
キャパシタンスやインダクタンス等のインピーダンスも
変化してしまう。

【００３０】そこで、本実施形態においては、配線パタ
ーン２２ａに加えて、配線としては利用されないダミー
パターン２２ｂを設けて、配線パターン２２ａの存在し
ない部位をダミーパターン２２ｂで補うこととした。こ
の結果、図１（ｅ）に示すように、ダミーパターン２２
ｂの存在によって樹脂フィルム２３の曲がり、うねり等
の変形が抑制できる。従って、その樹脂フィルム２３の
間に配置される配線パターン２２ａの変形も抑制できる
ので、配線パターン２２ａのインピーダンスが設計値か
ら大きく変動することがない。

【００３１】ダミーパターン２２ｂの形状及び形成位置
は、図２に示すように、自身の配線パターン２２ａとダ
ミーパターン２２ｂとを併せた形状が、他の配線パター
ン２２ａのパターン形状に近似するように設定される。
なお、図２は、ダミーパターン２２ｂの形状及び形成位
置を説明するためのものであり、単純化された配線パタ
ーン２２ａ及びダミーパターン２２ｂの配置例を示して
いる。以下、ダミーパターン２２ｂの形状及び形成位置
について、詳しく説明する。

【００３２】図２において、例えば、１層目の配線パタ
ーン２２ａは、樹脂フィルム２３の長手方向に沿って４
本の配線パターン２２ａが設けられている。但し、内側
の２本の配線パターン２２ａは中央で分離されており、
配線パターン２２ａが形成されていない領域が存在す
る。一方、３層目の配線パターン２２ａについては、同
じく４本の配線パターン２２ａが形成されており、内側
２本の配線パターン２２ａは中央で分離されることな
く、連続的に形成されている。

【００３３】従って、１層目において、配線パターン２
２ａが分離された２箇所の領域に、ダミーパターン２２
ｂを設ける。このダミーパターン２２ｂは、配線パター
ン２２ａと同様の幅を有するように形成されるので、１
層目の内側２本の配線パターン２２ａとダミーパターン
２２ｂとを併せたパターンの形状は、３層目の内側２本
の配線パターン２２ａの形状と近似することになる。

【００３４】同様にして、各層の配線パターン２２ａの
パターン形状が、他層の配線パターン２２ａのパターン
形状と近似するように、ダミーパターン２２ｂが設けら
れている。

【００３５】ここで、配線パターン２２ａが形成された
部分の樹脂フィルム２３に曲がりやうねり等の変形が生
じると、その影響で配線パターン２２ａは容易に変形す
るが、配線パターン２２ａが形成されていない部分の樹
脂フィルム２３に変形が生じても、配線パターン２２ａ
の変形は生じ難い。

【００３６】本実施形態においては、ダミーパターン２
２ｂにより各層の配線パターン２２ａのパターン形状を
近似させているので、少なくとも、配線パターン２２ａ
が形成された位置において、片面導体パターンフィルム
２１の積層体の厚さを揃えることができる。従って、配
線パターン２２ａが形成された位置における樹脂フィル
ム２３に曲がりやうねり等の変形が発生することを抑制
できるのである。

【００３７】（他の実施形態）上述した実施形態では、
各層の配線パターン２２ａのパターン形状が近似するよ
うにダミーパターン２２ｂを形成したが、図３に示すよ
うに、ダミーパターン２２ｃは、配線パターン２２ａの
周囲を間隔を空けて取り囲みつつ、樹脂フィルムの略全
面に形成されても良い。このようにダミーパターン２３
ｃを形成した場合も、片面導体パターンフィルムの積層
体の厚さをフィルム全体に渡って略同一に揃えることが
できるので、樹脂フィルムの曲がりやうねり等の変形を
抑制できる。

【００３８】また、上述した実施形態においては、絶縁
基材として熱可塑性樹脂フィルムを採用した例について
説明したが、絶縁基材としては、セラミックスシートを
用いても良い。この場合、各セラミックスシートに金属
ペーストを印刷して配線パターン及びダミーパターンを
形成した後、多層化して焼成することにより、ダミーパ
ターンを備える多層配線基板を形成することができる。

【００３９】上記実施形態では、片面導体パターンフィ
ルムをすべて同じ向きに積層したが、例えば、積層され
る導体パターンフィルムの任意の２枚を導体パターンが
形成されない面同士が向かい合うように積層し、残りの
片面導体パターンフィルムは、導体パターンが形成され
た面と導体パターンが形成されない面同士が向かい合う
ように積層しても良い。このように積層すれば、片面に
のみ配線パターン（及びダミーパターン）が形成された
片面導体パターンフィルムを用いながら、多層配線基板
の表裏両面を電子部品の実装面として利用することが可
能になる。

【００４０】さらに、片面導体パターンフィルム以外
に、両面導体パターンフィルム、片面導体パターンフィ
ルムおよび導体パターンを形成していない樹脂フィルム
を適宜組み合わせて多層配線基板を形成しても良い。

【００４１】また、上記実施形態において、樹脂フィル
ムとしてポリエーテルエーテルケトン樹脂６５〜３５重
量％とポリエーテルイミド樹脂３５〜６５重量％とから
なる樹脂フィルムを用いたが、これに限らず、ポリエー
テルエーテルケトン樹脂とポリエーテルイミド樹脂に非
導電性フィラを充填したフィルムであってもよいし、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）もしくはポリエ
ーテルイミド（ＰＥＩ）を単独で使用することも可能で
ある。

【００４２】さらに、熱可塑性ポリイミド、または所謂
液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂を用いてもよい。加熱プ
レス時の加熱温度において弾性率が１〜１０００ＭＰａ
であり、後工程である半田付け工程等で必要な耐熱性を
有する樹脂フィルムであれば好適に用いることができ
る。

【００４３】また、上記実施形態において、層間接続用
材料は導電ペースト５０であったが、ビアホール２４内
に充填が可能であれば、ペースト状ではなく粒状等であ
っても良い。

【００４４】さらに、上記実施形態において、多層配線
基板は５層基板であったが、層数が限定されるものでは
ないことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明における実施形態によ
る多層配線基板の概略の製造工程を示す工程別断面図で
ある。

【図２】各樹脂フィルム２３における配線パターン２２
ａ及びダミーパターン２２ｂの配置例を示す斜視図であ
る。

【図３】他の実施形態によるダミーパターン２２ｃの配
置例を示す平面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、ダミーパターンを設けない
場合の、多層配線基板の状態を説明するための断面図で
ある。

【符号の説明】

２１ 片面導体パターンフィルム ２２ａ 配線パターン ２２ｂ，２２ｃ ダミーパターン ２３ 樹脂フィルム ２４ ビアホール ５０ 導電ペースト ５１ 導電性組成物 １００ 多層配線基板

フロントページの続き (72)発明者 中川 俊志 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5E346 AA15 AA35 BB02 CC08 CC32 DD12 DD32 FF18 GG15 HH03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁材料からなる絶縁層と導電材料から
   なる導体層が交互に積層された多層配線基板において、 前記導体層は、所望の配線パターンを有し、かつ、その
   配線パターンに対して絶縁性を確保するための間隔を空
   けて設けられたダミーパターンを有することを特徴とす
   る多層配線基板。
2. 【請求項２】 前記ダミーパターンは、自身の導体層の
   配線パターンの形状が、他の導体層における配線パター
   ンの形状に近似するように形成されることを特徴とする
   請求項１に記載の多層配線基板。
3. 【請求項３】 前記ダミーパターンは、前記配線パター
   ンの周囲を前記間隔を空けて取り囲みつつ、前記絶縁層
   の略全面に形成されることを特徴とする請求項１に記載
   の多層配線基板。
4. 【請求項４】 前記絶縁層は、熱可塑性樹脂フィルムに
   よって構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項
   ３のいずれかに記載の多層配線基板。
5. 【請求項５】 絶縁材料からなる複数毎の絶縁層と配線
   パターンとが交互に積層されるように、当該複数毎の絶
   縁層の所望の面に配線パターンを形成する配線パターン
   形成工程と、 前記配線パターンに対して間隔を空けて、前記絶縁層に
   ダミーパターンを形成するダミーパターン形成工程と、 前記配線パターン及びダミーパターンが形成された複数
   枚の絶縁層を積層する積層工程と、 前記絶縁層の積層体を一体化する一体化工程とを備えた
   ことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記絶縁層は、熱可塑性樹脂フィルムか
   らなることを特徴とする請求項５に記載の多層配線基板
   の製造方法。
7. 【請求項７】 前記樹脂フィルムの所望の面に導体箔を
   貼着し、その導体箔をパターニングして前記配線パター
   ンと前記ダミーパターンとを形成することにより、前記
   配線パターン形成工程と前記ダミーパターン形成工程と
   を同時期に行うことを特徴とする請求項６に記載の多層
   配線基板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記ダミーパターンは、自身の配線パタ
   ーンの形状が、他の配線パターンの形状に近似するよう
   に形成されることを特徴とする請求項５乃至請求項７の
   いずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
9. 【請求項９】 前記ダミーパターンは、前記配線パター
   ンの周囲を取り囲みつつ、前記樹脂フィルムの略全面に
   形成されることを特徴とする請求項５乃至請求項７のい
   ずれかに記載の多層配線基板の製造方法。