JP2015002227A - Multilayer wiring board and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、基板主面及び基板裏面を有するセラミック配線基板と、セラミック配線基板の基板主面上に積層され、樹脂絶縁層、配線層及びビア導体を有する配線構造体とを備えた多層配線基板及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a multilayer wiring board comprising a ceramic wiring board having a substrate main surface and a substrate back surface, and a wiring structure laminated on the substrate main surface of the ceramic wiring substrate and having a resin insulating layer, a wiring layer, and a via conductor. And a manufacturing method thereof.
コンピュータのマイクロプロセッサ等として使用される半導体集積回路素子(ICチップ)は、近年ますます高速化、高機能化しており、これに付随して端子数が増え、端子間ピッチも狭くなる傾向にある。一般的にICチップの底面には多数の端子が密集してアレイ状に配置されている。このICチップなどの電子部品を検査するために、電子部品検査用の多層配線基板が使用されている。 In recent years, semiconductor integrated circuit elements (IC chips) used as computer microprocessors and the like have become increasingly faster and more functional, with an accompanying increase in the number of terminals and a tendency to narrow the pitch between terminals. . In general, a large number of terminals are densely arranged in an array on the bottom surface of an IC chip. In order to inspect electronic components such as the IC chip, a multilayer wiring board for inspecting electronic components is used.
電子部品検査用の多層配線基板として、複数のセラミック絶縁層を積層してなるセラミック配線基板の上層側に、複数の樹脂絶縁層及び複数の配線層からなる配線構造体を積層した多層配線基板が実用化されている。この多層配線基板において、各樹脂絶縁層及び各セラミック絶縁層には、それら絶縁層を貫通するビア導体が設けられ、ビア導体によって層間の電気的接続が図られている。また、上記多層配線基板を製造する際には、セラミック配線基板上に複数の樹脂絶縁層を配置した状態で加熱加圧することにより、セラミック配線基板に各樹脂絶縁層からなる配線構造体を圧着している。 As a multilayer wiring board for electronic component inspection, there is a multilayer wiring board in which a wiring structure composed of a plurality of resin insulating layers and a plurality of wiring layers is laminated on the upper side of a ceramic wiring board formed by laminating a plurality of ceramic insulating layers. It has been put into practical use. In this multilayer wiring board, each resin insulation layer and each ceramic insulation layer are provided with via conductors penetrating the insulation layers, and electrical connection between the layers is achieved by the via conductors. Further, when the multilayer wiring board is manufactured, the wiring structure composed of each resin insulating layer is pressure-bonded to the ceramic wiring board by applying heat and pressure with a plurality of resin insulating layers arranged on the ceramic wiring board. ing.
この多層配線基板において、セラミック配線基板と樹脂絶縁層とでは、熱膨張係数が異なるため、それらのセラミック配線基板と樹脂絶縁層との接続部分では熱応力が加わり易くなる。このため、セラミック配線基板と樹脂絶縁層との接続部分では、熱応力が加わって積層ズレが生じ、配線が断線することが懸念される。この対策として、配線構造体における最下層の絶縁樹脂層の上面からセラミック配線基板内に至るように貫通導体を設け、その貫通導体によって最下層の絶縁樹脂層の配線層とセラミック配線基板の配線層とを接続するようにした多層配線基板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような貫通導体を設けることにより、セラミック配線基板と樹脂絶縁層との接続部分の接続強度が増し、熱応力が発生してもその接続部分での積層ズレが回避される。 In this multilayer wiring board, the ceramic wiring board and the resin insulating layer have different coefficients of thermal expansion, so that thermal stress is likely to be applied at the connecting portion between the ceramic wiring board and the resin insulating layer. For this reason, in the connection part of a ceramic wiring board and a resin insulating layer, there exists a concern that a thermal stress will be added and lamination | stacking shift | offset | difference may arise and a wiring may be disconnected. As a countermeasure, a through conductor is provided so as to reach the ceramic wiring board from the upper surface of the lowermost insulating resin layer in the wiring structure, and the lower insulating resin layer wiring layer and the ceramic wiring board wiring layer are formed by the through conductor. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). By providing such a through conductor, the connection strength of the connection portion between the ceramic wiring board and the resin insulating layer is increased, and even when thermal stress is generated, stacking deviation at the connection portion is avoided.
ところで、上記多層配線基板において、セラミック配線基板に配線構造体(複数の樹脂絶縁層)を圧着する際に、各樹脂絶縁層は加熱による粘度の低下に伴って移動し、配線層の変形や位置ズレが生じ易くなる。特許文献1に記載の多層配線基板では、最下層の樹脂絶縁層のみに貫通導体が形成されているため、配線構造体の上層側の樹脂絶縁層では、貫通導体によって樹脂絶縁層の移動を規制することができない。従って、配線構造体の上層側の樹脂絶縁層では、粘度低下に伴って配線層の変形や位置ズレが生じるため、配線の断線等の問題が生じる場合がある。 By the way, in the multilayer wiring board, when the wiring structure (plural resin insulating layers) is pressure-bonded to the ceramic wiring board, each resin insulating layer moves as the viscosity decreases due to heating, and the deformation and position of the wiring layer Deviation tends to occur. In the multilayer wiring board described in Patent Document 1, since the through conductor is formed only in the lowermost resin insulation layer, in the resin insulation layer on the upper layer side of the wiring structure, the movement of the resin insulation layer is regulated by the through conductor. Can not do it. Accordingly, in the resin insulating layer on the upper layer side of the wiring structure, the wiring layer is deformed or misaligned with a decrease in viscosity, which may cause problems such as disconnection of the wiring.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セラミック配線基板上に配線構造体を位置精度よく積層し、信頼性の高い多層配線基板を提供することにある。また別の目的は、上記多層配線基板を製造するのに好適な多層配線基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable multilayer wiring board by laminating a wiring structure on a ceramic wiring board with high positional accuracy. Another object is to provide a method for manufacturing a multilayer wiring board suitable for manufacturing the multilayer wiring board.
そして上記課題を解決するための手段(手段1)としては、複数の樹脂絶縁層、前記複数の樹脂絶縁層間に配置された配線層、及び前記樹脂絶縁層を貫通するビア孔内に設けられ前記配線層と電気的に接続するビア導体を有する配線構造体と、基板主面及び基板裏面を有し、前記基板主面及び前記基板裏面間を導通させる貫通導体部が設けられ、前記基板主面上に前記配線構造体が積層されるセラミック配線基板とを備えた多層配線基板であって、前記配線構造体及び前記セラミック配線基板には、前記複数の絶縁樹脂層をそれらの厚さ方向に貫通して先端が前記セラミック配線基板内に至る固定孔が設けられ、前記固定孔内に光硬化性樹脂の硬化物を含む充填材が充填されていることを特徴とする多層配線基板がある。 As means (means 1) for solving the above-mentioned problems, a plurality of resin insulation layers, a wiring layer disposed between the plurality of resin insulation layers, and a via hole penetrating the resin insulation layer are provided. A wiring structure having via conductors electrically connected to the wiring layer; a substrate main surface and a substrate back surface; and a through conductor portion that conducts between the substrate main surface and the substrate back surface is provided; A multilayer wiring board having a ceramic wiring board on which the wiring structure is laminated, wherein the wiring structure and the ceramic wiring board penetrate the plurality of insulating resin layers in their thickness direction. Then, there is a multilayer wiring board characterized in that a fixing hole is provided with a tip reaching the ceramic wiring board, and the fixing hole is filled with a filler containing a cured product of a photocurable resin.
従って、手段1に記載の発明によると、複数の絶縁樹脂層をその厚さ方向に貫通して先端がセラミック配線基板内に至る固定孔が設けられており、その固定孔内に光硬化性樹脂の硬化物を含む充填材が充填されている。この場合、セラミック配線基板上における配線構造体(複数の樹脂絶縁層)の平面方向の移動が固定孔内の充填材によって規制される。従って、セラミック配線基板の基板主面上に配線構造体を積層する際には、加熱に伴い粘度が低下する樹脂絶縁層の移動を確実に防止することができる。この結果、配線構造体において、複数の樹脂絶縁層間に配置される配線層の変形や位置ズレを防止することができ、従来の多層配線基板のように配線が断線するといった問題を回避することができる。 Therefore, according to the invention described in the means 1, the fixing hole is provided through the plurality of insulating resin layers in the thickness direction so that the tip reaches the ceramic wiring substrate, and the photocurable resin is provided in the fixing hole. The filler containing the cured product is filled. In this case, the movement of the wiring structure (the plurality of resin insulating layers) on the ceramic wiring substrate in the planar direction is restricted by the filler in the fixing hole. Therefore, when laminating the wiring structure on the main surface of the ceramic wiring substrate, it is possible to reliably prevent the movement of the resin insulating layer whose viscosity decreases with heating. As a result, in the wiring structure, the deformation and misalignment of the wiring layer disposed between the plurality of resin insulation layers can be prevented, and the problem that the wiring is disconnected as in the conventional multilayer wiring board can be avoided. it can.
固定孔及び充填材は、配線層及びビア導体が形成されている領域よりも外周部側に配置されていてもよい。このようにすると、多層配線基板における電気特性に与える影響を抑制することができ、多層配線基板の信頼性を十分に確保することができる。 The fixing hole and the filler may be disposed on the outer peripheral side of the region where the wiring layer and the via conductor are formed. If it does in this way, the influence which it has on the electrical property in a multilayer wiring board can be controlled, and the reliability of a multilayer wiring board can fully be secured.
厚さ方向と直交する断面において、固定孔内の面積は、ビア孔内の面積よりも大きくてもよい。この場合、固定孔内に充填される充填材のサイズが大きくなり、充填材の強度を十分に確保することができるため、樹脂絶縁層の位置ズレを確実に防止することができる。 In the cross section orthogonal to the thickness direction, the area in the fixed hole may be larger than the area in the via hole. In this case, the size of the filler filled in the fixed hole is increased, and the strength of the filler can be sufficiently ensured, so that it is possible to reliably prevent the resin insulating layer from being displaced.
樹脂絶縁層は、熱硬化性樹脂からなり一対の主面を有する第1樹脂層と、第1樹脂層の少なくとも一方の主面上に配設されかつ熱可塑性樹脂からなる第2樹脂層とにより構成されていてもよい。また、充填材は、熱可塑性樹脂の軟化温度よりも高温に耐えうる耐熱性が付与されている。この場合、配線構造体の積層時には、熱可塑性樹脂(第2樹脂層)の軟化温度よりも高温となる温度まで加熱されるが、充填材はその温度でも十分な強度を維持できるため、樹脂絶縁層の位置ズレを確実に防止することができる。なお、充填材を構成する光硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂材料を挙げることができる。 The resin insulation layer includes a first resin layer made of a thermosetting resin and having a pair of main surfaces, and a second resin layer disposed on at least one main surface of the first resin layer and made of a thermoplastic resin. It may be configured. Moreover, the heat resistance which can endure high temperature rather than the softening temperature of a thermoplastic resin is provided to the filler. In this case, when the wiring structure is laminated, it is heated to a temperature higher than the softening temperature of the thermoplastic resin (second resin layer), but the filler can maintain sufficient strength even at that temperature. Misalignment of the layers can be reliably prevented. In addition, as photocurable resin which comprises a filler, resin materials, such as an epoxy resin and a polyimide resin, can be mentioned.
多層配線基板は、IC検査装置用基板であってもよい。この場合、IC検査装置用基板における配線層を精度良く形成できるため、多数の端子が密集してアレイ状に配置されているICチップを確実に検査することができる。 The multilayer wiring board may be an IC inspection apparatus substrate. In this case, since the wiring layer in the IC inspection apparatus substrate can be formed with high accuracy, it is possible to reliably inspect IC chips in which a large number of terminals are densely arranged.
樹脂絶縁層(第1樹脂層及び第2樹脂層)としては、通常ポリイミド系の樹脂材料が用いられるが、ポリイミド系の樹脂以外の樹脂を用いて形成されるものでもよく、絶縁性、耐熱性、耐湿性等を考慮して適宜選択することができる。また、樹脂絶縁層の第1樹脂層として、樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料、あるいは、連続多孔質PTFE等の三次元網目状フッ素系樹脂基材に熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料等を使用してもよい。 As the resin insulation layer (the first resin layer and the second resin layer), a polyimide-based resin material is usually used, but it may be formed using a resin other than the polyimide-based resin, and has an insulating property and heat resistance. Further, it can be appropriately selected in consideration of moisture resistance and the like. In addition, as the first resin layer of the resin insulation layer, a composite material of resin and organic fibers such as glass fibers (glass woven fabric or glass nonwoven fabric) or polyamide fibers, or a three-dimensional network fluorine-based such as continuous porous PTFE A resin-resin composite material in which a resin base material is impregnated with a thermosetting resin may be used.
配線層は、主として銅からなり、サブトラクティブ法、セミアディティブ法、フルアディティブ法などといった公知の手法によって形成される。具体的に言うと、例えば、銅箔のエッチング、無電解銅めっきあるいは電解銅めっきなどの手法が適用される。なお、スパッタやCVD等の手法により薄膜を形成した後にエッチングを行うことで配線層を形成したり、導電性ペースト等の印刷により配線層を形成したりすることも可能である。 The wiring layer is mainly made of copper, and is formed by a known method such as a subtractive method, a semi-additive method, or a full additive method. Specifically, for example, techniques such as etching of copper foil, electroless copper plating, or electrolytic copper plating are applied. It is also possible to form a wiring layer by etching after forming a thin film by a technique such as sputtering or CVD, or to form a wiring layer by printing a conductive paste or the like.
また、上記課題を解決するための別の手段(手段2)としては、手段1に記載の多層配線基板を製造する方法であって、前記固定孔の一部をなす第1穴部が設けられた前記樹脂絶縁層と前記樹脂絶縁層のビア孔内に設けられた前記ビア導体と前記樹脂絶縁層の表面に設けられた前記配線層とを有する配線付き絶縁シートを複数準備する配線付き絶縁シート準備工程と、前記貫通導体部及び前記固定孔の一部をなす第2穴部が設けられたセラミック配線基板を準備するセラミック配線基板準備工程と、前記基板主面上に前記配線構造体となる複数の前記配線付き絶縁シートを重ねて配置した状態で、前記第1穴部とそれに連通する前記第2穴部とからなる前記固定孔に前記充填材を充填することにより、前記配線構造体と前記セラミック配線基板とを仮固定する仮固定工程と、前記仮固定工程の後、加熱加圧を行うことにより前記基板主面に前記配線構造体の前記複数の樹脂絶縁層を一括して圧着させる積層工程とを含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法がある。 Further, as another means (means 2) for solving the above-described problem, there is provided a method of manufacturing the multilayer wiring board according to means 1, wherein a first hole part forming a part of the fixing hole is provided. An insulating sheet with wiring for preparing a plurality of insulating sheets with wiring having the resin insulating layer, the via conductor provided in the via hole of the resin insulating layer, and the wiring layer provided on the surface of the resin insulating layer A preparation step, a ceramic wiring substrate preparation step for preparing a ceramic wiring substrate provided with a second hole portion that forms part of the through conductor portion and the fixing hole, and the wiring structure on the main surface of the substrate. In a state where a plurality of the insulating sheets with wiring are arranged in a stacked manner, by filling the filler into the fixing hole including the first hole portion and the second hole portion communicating with the first hole portion, the wiring structure and Ceramic wiring board A temporary fixing step of temporarily fixing the plurality of resin insulation layers of the wiring structure to the main surface of the substrate by heating and pressing after the temporary fixing step. There is a manufacturing method of a multilayer wiring board characterized in that it is included.
手段2に記載の発明によると、充填材によって配線構造体とセラミック配線基板とが仮固定された後、積層工程において、加熱加圧を行うことにより基板主面に配線構造体の複数の樹脂絶縁層が一括して圧着される。このように多層配線基板を製造すると、充填材によって各樹脂絶縁層の移動を防止することができるため、複数の樹脂絶縁層間に配置される配線層の変形や位置ズレを防止することができる。また、本発明では、複数の樹脂絶縁層が一括して圧着されるので、1層ずつ樹脂絶縁層を圧着させる場合と比較して、製造工程を簡素化することができ、多層配線基板を短時間で製造することができる。
According to the invention described in
仮固定工程では、固定孔内に未硬化の光硬化性樹脂を充填した後、光硬化性樹脂に紫外線を照射して光硬化させる。このように光硬化性樹脂を用いると、充填材を常温にて容易に硬化させることができるため、作業性が向上される。なお、仮固定工程では、予め光硬化させた光硬化性樹脂を固定孔内に充填してもよい。但し、未硬化の光硬化性樹脂を充填した後に光硬化させた方が、光硬化性樹脂の硬化物による仮固定を確実に行うことができ、配線層の変形や位置ズレを防止する上で好ましいものとなる。 In the temporary fixing step, after the uncured photocurable resin is filled in the fixing holes, the photocurable resin is irradiated with ultraviolet rays to be photocured. When the photocurable resin is used in this way, the filler can be easily cured at room temperature, so that workability is improved. In the temporary fixing step, a photocurable resin that has been photocured in advance may be filled in the fixing holes. However, if the photocuring is performed after filling with an uncured photocurable resin, temporary fixing with a cured product of the photocurable resin can be reliably performed, and in order to prevent deformation and misalignment of the wiring layer. This is preferable.
固定孔を構成している第1穴部及び第2穴部は、同径であってもよいし、同径でなくてもよい。具体的には、固定孔を構成している第1穴部は、第2穴部よりも大径であってもよいし、第2穴部よりも小径であってもよい。例えば、第1穴部が第2穴部よりも小径である場合、固定孔に充填される充填材のアンカー効果によって、配線層の変形や位置ズレを確実に防止することができる。また、第1穴部が第2穴部よりも大径である場合、固定孔内に未硬化の光硬化性樹脂を容易に充填することができ、仮固定工程の作業性が向上する。 The first hole and the second hole constituting the fixing hole may have the same diameter or may not have the same diameter. Specifically, the first hole part constituting the fixing hole may be larger in diameter than the second hole part or may be smaller in diameter than the second hole part. For example, when the first hole portion has a smaller diameter than the second hole portion, the deformation and misalignment of the wiring layer can be reliably prevented by the anchor effect of the filler filled in the fixing hole. Moreover, when a 1st hole part is larger diameter than a 2nd hole part, an unhardened photocurable resin can be easily filled in a fixing hole, and the workability | operativity of a temporary fixing process improves.
固定孔を構成している第2穴部は、セラミック配線基板を貫通しない穴部であってもよく、例えばセラミック配線基板を構成しているセラミック焼結体層の1層分の厚さよりも浅くなっていてもよい。この場合、固定孔において、第1穴部側から第2穴部の底に至るまで未硬化の光硬化性樹脂を確実に充填することができる。 The second hole portion constituting the fixing hole may be a hole portion that does not penetrate the ceramic wiring board, and is shallower than the thickness of one ceramic sintered body layer constituting the ceramic wiring board, for example. It may be. In this case, in the fixing hole, it is possible to reliably fill the uncured photocurable resin from the first hole side to the bottom of the second hole portion.
充填材は、樹脂絶縁層とは異なる色に着色されていてもよく、着色された充填材は、識別マークを兼ねていてもよい。このようにすると、仮固定の機能に加えて認識マークを識別するために充填材を使用することができ、認識マークを別途設ける場合と比較して、多層配線基板の製造コストを抑えることができる。 The filler may be colored in a color different from that of the resin insulating layer, and the colored filler may also serve as an identification mark. In this way, in addition to the temporary fixing function, the filler can be used to identify the recognition mark, and the manufacturing cost of the multilayer wiring board can be reduced compared with the case where the recognition mark is provided separately. .
また、充填材は、光硬化性樹脂のみで形成してもよいし、光硬化性樹脂に導電材料を含ませた材料(導電性ペーストなど)を用いて形成してもよい。 Further, the filler may be formed using only a photocurable resin, or may be formed using a material in which a conductive material is included in the photocurable resin (such as a conductive paste).
以下、本発明を多層配線基板に具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本実施の形態の多層配線基板の概略構成を示す断面図であり、図2は、その多層配線基板の上面図である。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a multilayer wiring board will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the multilayer wiring board of the present embodiment, and FIG. 2 is a top view of the multilayer wiring board.
図1及び図2に示される多層配線基板10は、ICチップの電気検査を行うためのIC検査装置用基板である。多層配線基板10は、配線構造体20と、配線構造体20の下層側に設けられるセラミック配線基板40とを備える。多層配線基板10は、縦横の長さが10cm程度、厚さが4mm程度の基板であり、使用時において多層配線基板10の主面11(図1では上面)が検査対象であるICチップに向けて配置される。
A
配線構造体20は、複数の樹脂絶縁層22,23、配線層25及びビア導体26を有している。配線層25は、複数の樹脂絶縁層22,23間に配置されている。各樹脂絶縁層22,23には、表面及び裏面間を貫通するビア孔29が形成されている。ビア導体26は、ビア孔29内に設けられ、配線層25と電気的に接続されている。
The
樹脂絶縁層22,23は、例えばポリイミド系樹脂からなる絶縁層である。具体的には、樹脂絶縁層22,23は、一対の主面33,34を有する第1樹脂層31と、第1樹脂層31の主面33,34上に配設される第2樹脂層32とにより構成されている。本実施の形態において、樹脂絶縁層22,23を構成する第1樹脂層31は、ポリイミド系の熱硬化性樹脂からなり、厚みは20μm程度である。第2樹脂層32は、ポリイミド系の熱可塑性樹脂からなり、厚みは2.5μm程度である。つまり、樹脂絶縁層22,23の厚みは25μm程度である。また、配線層25は、例えば銅からなる導体層であり、その厚みは5μm程度である。配線構造体20のビア孔29及びビア導体26は断面円形状をなし、ビア孔29の内径及びビア導体26の外径は、50μm程度である。
The
多層配線基板10の主面11(配線構造体20の上面)における中央部分には、複数の主面側端子35がアレイ状に形成されている(図2参照)。これら主面側端子35は、例えば銅からなり、その厚みは5μm程度である。また、主面側端子35は、断面円形状をなし、その直径は例えば60μm程度に設定されている。
A plurality of main
セラミック配線基板40は、基板主面41及び基板裏面42を有し、基板主面41上に配線構造体20が積層されている。セラミック配線基板40には、複数のセラミック絶縁層43,44,45と複数の導体層46とが積層されている。セラミック絶縁層43〜45は、例えばアルミナの焼結体であり、導体層46は、例えばタングステン、モリブデン、又はこれらの合金のメタライズ層である。セラミック配線基板40において、各セラミック絶縁層43〜45には厚さ方向に貫通する貫通孔48が形成されており、その貫通孔48内には導体層46に接続されるビア導体49が形成されている。各貫通孔48は断面円形状をなしており、それらの内径は60μm程度である。各ビア導体49も断面円形状をなしており、それらの外径は60μm程度である。ビア導体49は、導体層46と同様にタングステン、モリブデン、又はこれらの合金のメタライズ層からなる。各導体層46及び各ビア導体49は、基板主面41及び基板裏面42間を導通させる貫通導体部として機能する。
The
セラミック配線基板40の基板裏面42(多層配線基板10の裏面12)には、複数の裏面側端子50がほぼ全域にわたってアレイ状に形成されている。各裏面側端子50は断面円形状をなし、裏面側端子50の直径は、1.0mm程度に設定されている。また、基板主面41上には、薄膜状の導体層51が形成されている。導体層51は、チタン及び/又は銅等からなる。
On the substrate back surface 42 of the ceramic wiring substrate 40 (the
セラミック配線基板40の各裏面側端子50は、ビア導体49や導体層46,51を介して配線構造体20のビア導体26に接続され、さらに配線構造体20の配線層25及びビア導体26を介して主面側端子35に接続される。
Each back-
本実施の形態の多層配線基板10において、配線構造体20及びセラミック配線基板40には、複数の樹脂絶縁層22,23をそれらの厚さ方向に貫通して先端がセラミック配線基板40内に至る固定孔52が複数設けられている。これら固定孔52には、光硬化性樹脂の硬化物からなる充填材53が充填されている。各固定孔52及び各充填材53は、配線層25及びビア導体26が形成されている領域よりも外周部側に配置されている。具体的には、各固定孔52及び各充填材53は、多層配線基板10における4つのコーナ部の近傍にそれぞれ設けられている。固定孔52の直径は、100μm程度であり、ビア孔29の直径の約2倍のサイズとなっている。従って、厚さ方向に直交する断面において、固定孔52内の面積(充填材53の断面積)は、ビア孔29内の面積(ビア導体26の断面積)よりも大きくなっている。
In the
また、本実施の形態では、固定孔52における配線構造体20側の第1穴部57とそれに連通するセラミック配線基板40側の第2穴部58とは同径となっている。さらに、セラミック配線基板40側の第2穴部58は、セラミック絶縁層43(セラミック焼結体層)の1層分の厚さよりも浅く形成されている。
In the present embodiment, the
充填材53は、熱可塑性樹脂からなる第2樹脂層32の軟化温度(例えば、320℃程度)よりも高温(例えば、350℃以上の温度)に耐えうる耐熱性が付与されている。また、本実施の形態における充填材53は、樹脂絶縁層22,23と同色に着色された材料が用いられている。
The
次に、本実施の形態における多層配線基板10の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the
先ず、配線付き絶縁シート準備工程を行う。具体的には、図3に示されるように、樹脂絶縁層22,23となる樹脂絶縁材61の上面27に、主面側端子35及び配線層25となる銅箔63が形成された銅箔付き樹脂フィルム64を準備し、所定寸法に切断する。なお、樹脂絶縁材61は、ポリイミド系の熱硬化性樹脂からなる第1樹脂層31と、第1樹脂層31の両面(一対の主面33,34)に配設されポリイミド系の熱可塑性樹脂からなる第2樹脂層32とから構成される。そして、樹脂絶縁材61の上面27側に、厚さが5μmである銅箔63が貼り付けられている。
First, an insulating sheet with wiring preparation process is performed. Specifically, as shown in FIG. 3, a copper foil in which a
次に、図4に示されるように、レーザ加工により、銅箔付き樹脂フィルム64の樹脂絶縁材61及び銅箔63を貫通するビア孔29を形成する。また、このレーザ加工により、樹脂絶縁材61及び銅箔63を貫通する貫通穴であって、固定孔52の一部をなす第1穴部57を形成する。そして、ペースト印刷充填装置(図示略)を用い、図5に示されるように、樹脂フィルム64のビア孔29内に銅粉末を主成分とする導電性ペースト(銅ペースト)を充填し、ビア導体26を形成する。その後150℃で1時間加熱する。
Next, as shown in FIG. 4, via
そして、樹脂フィルム64の上面27に形成された銅箔63の上に感光性のドライフィルムを貼り付ける。さらに、そのドライフィルムの上に、主面側端子35の配線パターンが予め形成された露光用マスクを配置する。次いで、露光用マスクを介してドライフィルムの露光を行った後に現像を行い、銅箔63をエッチングするためのエッチングレジストをパターン形成する。また、樹脂フィルム64の下面28側にも、感光性のドライフィルムを貼り付け、上記の露光及び現像によって下面28全体を覆うようにエッチングレジストを形成する。
Then, a photosensitive dry film is attached on the
その後、銅箔63においてエッチングレジストのレジストパターンから露出する部分をエッチングにより除去し、主面側端子35を形成する。そして、剥離液に接触させることにより、主面側端子35上に残存するエッチングレジストを除去するとともに、下面28側のエッチングレジストを除去する。
Thereafter, a portion of the
この結果、図6に示されるように、樹脂絶縁層22、配線層としての主面側端子35、及びビア導体26を有する配線付き絶縁シート66が形成される。また、上述した工程を同様に行うことで、樹脂絶縁層23、配線層25及びビア導体26とを有する配線付き絶縁シート67が形成される。このようにして、複数の配線付き絶縁シート66,67が準備される。
As a result, as shown in FIG. 6, the insulating
次に、セラミック配線基板準備工程を行う。具体的には、アルミナ粉末を主成分とするセラミック材料を用いてグリーンシートを複数枚形成する。そして、図7に示されるように、複数枚のグリーンシート71に対し、レーザ加工を行って、所定の位置に複数の貫通孔48を形成する。また、このレーザ加工により、最上層のセラミック絶縁層43となるグリーンシート71の上面に、固定孔52の一部をなす第2穴部58を形成する。なお、貫通孔48の形成は、パンチング加工、ドリル加工等によって行ってもよい。また、第2穴部58の形成は、パンチング加工、ドリル加工、エッチング、研磨などによって行ってもよい。
Next, a ceramic wiring board preparation step is performed. Specifically, a plurality of green sheets are formed using a ceramic material mainly composed of alumina powder. Then, as shown in FIG. 7, laser processing is performed on the plurality of
その後、従来周知のペースト印刷装置(図示略)を用い、各グリーンシート71の貫通孔48に導電性ペースト(例えばタングステンペースト)を充填し、未焼成のビア導体49を形成する。さらに、従来周知のペースト印刷装置を用いて、導電性ペーストを印刷して未焼成の導体層46や裏面側端子50を形成する(図8参照)。なお、導電性ペーストの充填及び印刷の順序は逆にしてもよい。
Thereafter, using a conventionally known paste printing apparatus (not shown), the through
そして、導電性ペーストの乾燥後、それら複数枚のグリーンシート71を積み重ねて配置し、シート積層方向に押圧力を付与することにより、各グリーンシート71を圧着、一体化してセラミック積層体73を形成する(図9参照)。次に、セラミック積層体73を脱脂し、さらに所定温度で所定時間焼成を行う(焼成工程)。その結果、グリーンシート71のアルミナ及びペースト中のタングステンが同時焼結し、ビア導体49、導体層46及び第2穴部58を有するセラミック配線基板40が形成される。このようにして、セラミック配線基板40が準備される。
Then, after the conductive paste is dried, the plurality of
次に、チタン及び銅のスパッタリングを行い、基板主面41に薄膜を形成した後、露光及び現像を行うことで、基板主面41においてビア導体49に接続される薄膜状の導体層51を形成する(図10参照)。
Next, titanium and copper are sputtered to form a thin film on the substrate
その後、仮固定工程を行う。具体的には、セラミック配線基板40の基板主面41の上に、配線構造体20となる複数の配線付き絶縁シート66,67を重ねて配置する。ここでは、配線付き絶縁シート66,67の第1穴部57とセラミック配線基板40の第2穴部58をアライメントマークとして利用し、それら第1穴部57と第2穴部58とが連通するように位置あわせして、基板主面41の上に配線付き絶縁シート66,67を重ねて配置する。この結果、配線付き絶縁シート66,67の第1穴部57とそれに連通するセラミック配線基板40の第2穴部58とによって固定孔52が構成される。その状態で、ディスペンサ装置やインクジェットヘッドなどの充填装置を用いて、固定孔52内に未硬化の光硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)を充填する。その後、固定孔52内における光硬化性樹脂の充填材53に紫外線を照射して充填材53を光硬化させる。このようにして、固定孔52に光硬化性樹脂の硬化物からなる充填材53を充填することにより、配線構造体20とセラミック配線基板40とを仮固定する(図11参照)。
Thereafter, a temporary fixing step is performed. Specifically, a plurality of insulating
仮固定工程の後、配線構造体20とセラミック配線基板40とを350℃程度の温度に加熱しつつ75kgf/cm2程度の圧力で加圧する(積層工程)。この加熱加圧を行うことで、樹脂絶縁層22,23の第2樹脂層32が軟化することで接着層として機能し、セラミック配線基板40上に配線構造体20の複数の樹脂絶縁層22,23が一括して圧着される。この結果、図1に示されるように、配線構造体20とセラミック配線基板40とが一体化した多層配線基板10が製造される。
After the temporary fixing step, the
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施の形態の多層配線基板10において、配線構造体20及びセラミック配線基板40には、複数の絶縁樹脂層22,23をそれらの厚さ方向に貫通して先端がセラミック配線基板40内に至る固定孔52が設けられている。そして、その固定孔52内に光硬化性樹脂の硬化物からなる充填材53が充填されている。この場合、セラミック配線基板40上における配線構造体20(樹脂絶縁層22,23)の平面方向の移動が固定孔52内の充填材53によって規制される。従って、配線構造体20の積層時に、加熱に伴い粘度が低下する樹脂絶縁層22,23の移動を確実に防止することができる。この結果、複数の樹脂絶縁層22,23間に配置される配線層25の変形や位置ズレを防止することができ、従来の多層配線基板のように配線が断線するといった問題を回避することができる。
(1) In the
(2)本実施の形態の多層配線基板10では、固定孔52及び充填材53は、配線層25及びビア導体26が形成されている領域よりも外周部側に配置されている。このようにすると、多層配線基板10における電気特性に与える影響を抑制することができ、多層配線基板10の信頼性を十分に確保することができる。
(2) In the
(3)本実施の形態の多層配線基板10では、厚さ方向と直交する断面において、固定孔52内の面積は、ビア孔29内の面積よりも大きくなっている。この場合、固定孔52内に充填される充填材53のサイズが大きくなり、充填材53の強度を十分に確保することができるため、樹脂絶縁層22,23の位置ズレを確実に防止することができる。
(3) In the
(4)本実施の形態の多層配線基板10では、充填材53は、樹脂絶縁層22,23において接着層として機能する第2樹脂層32(熱可塑性樹脂)の軟化温度よりも高温に耐えうる耐熱性が付与されている。この場合、配線構造体20の積層時には、熱可塑性樹脂の軟化温度(320℃)よりも高温となる350℃まで加熱されるが、充填材53はその温度でも十分な強度を維持できるため、樹脂絶縁層22,23の位置ズレを確実に防止することができる。
(4) In the
(5)本実施の形態では、積層工程において、加熱加圧を行うことにより基板主面41に配線構造体20の複数の樹脂絶縁層22,23が一括して圧着される。このように多層配線基板10を製造すると、1層ずつ樹脂絶縁層22,23を圧着させる場合と比較して、製造工程を簡素化することができ、多層配線基板10を短時間で製造することができる。
(5) In the present embodiment, in the laminating step, the plurality of
(6)本実施の形態では、仮固定工程において、固定孔52内に未硬化の光硬化性樹脂を充填した後、光硬化性樹脂に紫外線を照射して光硬化させている。このように光硬化性樹脂を用いると、充填材53を常温にて容易に硬化させることができるため、作業性が向上する。
(6) In the present embodiment, in the temporary fixing step, after the fixing
(7)本実施の形態では、配線付き絶縁シート66,67における第1穴部57をビア孔29と同じ工程で形成している。このように同じ工程で第1穴部57及びビア孔29を形成すると、製造工程が簡素化されるとともに、第1穴部57に対してビア孔29を位置精度よく形成することができる。
(7) In the present embodiment, the
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。 In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
・上記実施の形態の多層配線基板10では、固定孔52を構成している第1穴部57及び第2穴部58は同径であったが、これに限定されるものではない。具体的には、図12に示されるように、固定孔52Aを構成している第1穴部57Aが第2穴部58Aよりも大径であってもよいし、図13に示されるように、固定孔52Bを構成している第1穴部57Bが第2穴部58Bよりも小径であってもよい。図12の固定孔52Aでは、第1穴部57Aが大径であるため、固定孔52A内に充填材53を容易に充填することができる。また、図13の固定孔52Bでは、第2穴部58Bが大径であるため、充填材53のアンカー効果によって、仮固定をより確実に行うことができる。さらに、図14に示されるように、固定孔52Cを構成している第1穴部57C,57D及び第2穴部58Cについて、上方から下方に向けて徐々に小径となるようテーパー状に形成してもよい。このように固定孔52Cを形成する場合でも、固定孔52C内に充填材53を容易に充填することができる。
In the
・上記実施の形態の多層配線基板10では、固定孔52は、主面11側のみに貫通する非貫通孔であったが、主面11側及び裏面12側に貫通する貫通孔としてもよい。
In the
・上記実施の形態では、固定孔52の第1穴部57をビア孔29と同じ工程で形成していたが、それぞれ別工程で形成するようにしてもよい。例えば、第1穴部57をパンチング加工により形成し、ビア孔29をレーザ加工により形成してもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施の形態では、セラミック配線基板40上に複数の樹脂絶縁層22,23を重ね合わせて配置した後、各樹脂絶縁層22,23の第1穴部57とセラミック配線基板40の第2穴部58とによって構成された固定孔52内に、充填材53を充填するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、各樹脂絶縁層22,23の第1穴部57内及びセラミック配線基板40の第2穴部58内に、スクリーン印刷等の手法によってそれぞれ充填材53を充填した後に、セラミック配線基板40上に複数の樹脂絶縁層22,23を重ね合わせて配置してもよい。このようにしても、多層配線基板10の固定孔52内に充填材53を充填することができる。
In the above embodiment, after the plurality of
・上記実施の形態の多層配線基板10では、固定孔52に充填される充填材53は樹脂絶縁層22,23と同じ色に着色されていたが、樹脂絶縁層22,23とは異なる色に着色された充填材を用いてもよいし、無色透明の充填材を用いてもよい。また、固定孔52及び充填材53の断面形状(固定孔52の開口形状)が円形状であったが、四角形や三角形などに変形してもよい。さらに、固定孔52及び充填材53の断面形状を、製品名、製品番号などを示す文字やマークなどの形状に変形してもよい。そして、その固定孔52内に樹脂絶縁層22,23とは異なる色に着色された充填材を充填することにより、その充填材を識別マークとして兼ねるようにしてもよい。さらに、固定孔52及び充填材53の形成位置、サイズ及び形成個数は、適宜変更してもよい。
In the
・上記実施の形態の多層配線基板10では、セラミック絶縁層43〜45としてアルミナの焼結体を用いたが、これに限定されるものではない。アルミナ以外の、例えばガラス−セラミックでもよい。ガラス−セラミックを用いた場合、導体層46及びビア導体49は銀、銅、又はこれらの合金を用いる。
In the
・上記実施の形態では、IC検査装置用の多層配線基板10に具体化したが、他の用途で使用される多層配線基板に本発明を具体化してもよい。
In the above embodiment, the present invention is embodied in the
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiments described above are listed below.
(1)手段1において、前記充填材は前記樹脂絶縁層とは異なる色に着色されていることを特徴とする多層配線基板。 (1) The multilayer wiring board according to means 1, wherein the filler is colored in a color different from that of the resin insulating layer.
(2)技術的思想(1)において、前記着色された充填材は、識別マークを兼ねることを特徴とする多層配線基板。 (2) In the technical idea (1), the colored filler also serves as an identification mark.
(3)手段2において、前記多層配線基板はIC検査装置用基板であることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
(3) The method of manufacturing a multilayer wiring board according to
(4)手段2において、前記固定孔を構成している前記第1穴部及び前記第2穴部は同径であることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
(4) In the
(5)手段2において、前記固定孔を構成している前記第1穴部は、前記第2穴部よりも大径であることを特徴とする多層配線基板の製造方法。 (5) The method for manufacturing a multilayer wiring board according to (2), wherein the first hole portion constituting the fixing hole has a larger diameter than the second hole portion.
(6)手段2において、前記固定孔を構成している前記第1穴部は、前記第2穴部よりも小径であることを特徴とする多層配線基板の製造方法。 (6) The method for manufacturing a multilayer wiring board according to (2), wherein the first hole portion constituting the fixing hole has a smaller diameter than the second hole portion.
(7)手段2において、前記固定孔を構成している前記第2穴部は、前記セラミック配線基板を貫通しないことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
(7) The method of manufacturing a multilayer wiring board according to the
(8)手段2において、前記固定孔を構成している前記第2穴部は、前記セラミック配線基板を構成しているセラミック焼結体層の1層分の厚さよりも浅いことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
(8) In the
10…多層配線基板
20…配線構造体
22,23…樹脂絶縁層
25…配線層
26,49…ビア導体
29…ビア孔
31…第1樹脂層
32…第2樹脂層
33,34…第1樹脂層の主面
40…セラミック配線基板
41…基板主面
42…基板裏面
46…貫通導体部としての導体層
52,52A〜52C…固定孔
53…充填材
57,57A〜57D…第1穴部
58,58A〜58C…第2孔部
66,67…配線付き絶縁シート
DESCRIPTION OF
Claims (6)
基板主面及び基板裏面を有し、前記基板主面及び前記基板裏面間を導通させる貫通導体部が設けられ、前記基板主面上に前記配線構造体が積層されるセラミック配線基板と
を備えた多層配線基板であって、
前記配線構造体及び前記セラミック配線基板には、前記複数の絶縁樹脂層をそれらの厚さ方向に貫通して先端が前記セラミック配線基板内に至る固定孔が設けられ、前記固定孔内に光硬化性樹脂の硬化物を含む充填材が充填されている
ことを特徴とする多層配線基板。 A wiring structure having a plurality of resin insulation layers, a wiring layer disposed between the plurality of resin insulation layers, and a via conductor provided in a via hole penetrating the resin insulation layer and electrically connected to the wiring layer; ,
A ceramic wiring substrate having a substrate main surface and a substrate back surface, provided with a through conductor portion for conducting between the substrate main surface and the substrate back surface, and wherein the wiring structure is laminated on the substrate main surface. A multilayer wiring board,
The wiring structure and the ceramic wiring substrate are provided with a fixing hole that penetrates the plurality of insulating resin layers in the thickness direction thereof and has a tip reaching the ceramic wiring substrate, and is light-cured in the fixing hole. A multilayer wiring board characterized by being filled with a filler containing a cured product of a conductive resin.
前記充填材は、前記熱可塑性樹脂の軟化温度よりも高温に耐えうる耐熱性が付与されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の多層配線基板。 The resin insulating layer includes a first resin layer made of a thermosetting resin and having a pair of main surfaces, and a second resin formed on at least one main surface of the first resin layer and made of a thermoplastic resin. Composed of layers,
4. The multilayer wiring board according to claim 1, wherein the filler is provided with heat resistance capable of withstanding a temperature higher than a softening temperature of the thermoplastic resin. 5.
前記固定孔の一部をなす第1穴部が設けられた前記樹脂絶縁層と前記樹脂絶縁層のビア孔内に設けられた前記ビア導体と前記樹脂絶縁層の表面に設けられた前記配線層とを有する配線付き絶縁シートを複数準備する配線付き絶縁シート準備工程と、
前記貫通導体部及び前記固定孔の一部をなす第2穴部が設けられたセラミック配線基板を準備するセラミック配線基板準備工程と、
前記基板主面上に前記配線構造体となる複数の前記配線付き絶縁シートを重ねて配置した状態で、前記第1穴部とそれに連通する前記第2穴部とからなる前記固定孔に前記充填材を充填することにより、前記配線構造体と前記セラミック配線基板とを仮固定する仮固定工程と、
前記仮固定工程の後、加熱加圧を行うことにより前記基板主面に前記配線構造体の前記複数の樹脂絶縁層を一括して圧着させる積層工程と
を含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。 A method for producing the multilayer wiring board according to any one of claims 1 to 4,
The resin insulating layer provided with the first hole part forming a part of the fixing hole, the via conductor provided in the via hole of the resin insulating layer, and the wiring layer provided on the surface of the resin insulating layer And a plurality of insulating sheets with wiring to prepare an insulating sheet with wiring,
A ceramic wiring board preparation step of preparing a ceramic wiring board provided with a second hole part forming part of the through conductor part and the fixing hole;
In the state in which a plurality of insulating sheets with wiring to be the wiring structure are disposed on the main surface of the substrate, the filling hole is filled with the first hole and the second hole communicating with the first hole. A temporary fixing step of temporarily fixing the wiring structure and the ceramic wiring board by filling a material;
A multilayer wiring board comprising: a laminating process for collectively pressing the plurality of resin insulating layers of the wiring structure on the main surface of the substrate by performing heat and pressure after the temporary fixing step Production method.
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