JP3210520B2 - 薄膜多層基板 - Google Patents

薄膜多層基板

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に金属の薄膜を
複数層形成するとともに、ポリイミドで層間絶縁層及び
表面保護層を形成した薄膜多層基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の薄膜多層基板において、層間絶
縁層及び表面保護層は前述のようにポリイミドで形成さ
れる。ところで、この薄膜多層基板では、表面保護層や
層間絶縁層内の残留内部応力等が原因で基板が反る事態
を避けるために、層間絶縁層及び表面保護層のポリイミ
ドとして、従来は、基板と同様な熱膨張係数を有した低
熱膨張型ポリイミドが用いられている。
【０００３】図８は基板上に金属の薄膜を複数層形成す
るとともにポリイミドで層間絶縁層及び表面保護層を形
成した従来の薄膜多層基板の一例を示すものである。こ
の図において、１はＡｌＮ基板等の基板で、この基板１
上には、Ｃｕ等の薄膜がスパッタ，メッキ，エッチング
等の技術を利用して、複数層形成されている。
【０００４】金属の薄膜やポリイミドの層間絶縁層及び
表面保護層の具体的形成方法は以下の通りである。ま
ず、基板１の表面に、Ｔｉ，Ｃｕ，Ｃｒを順次スパッタ
し、この薄膜２をエッチングにて所定のパターンに形成
する。次に、薄膜２上にポリイミドの層間絶縁層３を形
成する。その後、Ｃｒ，Ｃｕ，Ｃｒを順次スパッタし、
この層の上にメッキレジストを形成し、表面のＣｒのエ
ッチングを行ってレジストの非塗布面にＣｕ層を露出さ
せる。この後、露出したＣｕ層上にＣｕのメッキ及びパ
ネルエッチングを行って所定の形状の薄膜４を形成す
る。以下同様な作業を繰り返すことにより、層間絶縁層
５，薄膜６，層間絶縁層７，薄膜８を形成する。尚、薄
膜８の表面にはＡｕの薄膜を形成する。そして最後に、
ポリイミドの表面保護層９を形成する。
【０００５】ここで、層間絶縁層３，５，７は、例えば
低熱膨張型ポリイミドとして感光性のポリイミドを用い
露光・描画技術を利用し、それぞれ、下層部３Ａ，５
Ａ，７Ａと上層部３Ｂ，５Ｂ，７Ｂに分けて（図中の破
線は分割位置を示す）形成する。そして、下層部３Ａ，
５Ａ，７Ａをなすポリイミド層の形成時にプリハードベ
ークを行い、上層部３Ｂ，５Ｂ，７Ｂをなすポリイミド
層の形成時にハードベークを行っている。
【０００６】尚、上記薄膜多層基板において、例えば、
薄膜２はグランド（接地）電極層をなし、薄膜４は電源
電極層をなし、薄膜６は信号電極層薄をなし、膜８は表
面層をなすもので、表面層である薄膜８には、基板１と
外部との間で信号等の受け渡しを行うために、Ｉ／Ｏピ
ン（INPUT/OUTPUT PIN）１０が半田付けされる。このＩ
／Ｏピン１０は芯線がＣｕで形成され、芯線の表面にＮ
ｉ層、更にその上にＡｕ層が形成されたもので、その直
径は０．２ｍｍ、長さは４ｍｍ程度のものである。
【０００７】薄膜多層基板には、上記Ｉ／Ｏピン１０を
取り付けた状態でＩ／Ｏピン１０を側方から（図８の矢
印方向に）一定量押動させた場合でも、Ｉ／Ｏピン１０
が折れたり或いは曲がるだけで、Ｉ／Ｏピン１０を支持
している支持構造（表面保護層や層間絶縁層）が破壊さ
れない程度の支持強度が要求されるようになってきてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の薄膜多層基板で
は、前述のように、層間絶縁層及び表面保護層のポリイ
ミドとして、低熱膨張型ポリイミドが用いられている。
しかし、この低熱膨張型ポリイミドは、ヤング率が高い
ので、ハードベークした状態ではガラス化してしまい非
常に脆いものになる。このため、従来の薄膜多層基板で
は、上記Ｉ／Ｏピンを取り付けた状態でＩ／Ｏピンを側
方から一定量押動させると、Ｉ／Ｏピンが折れる前或い
は曲がる前に、Ｉ／Ｏピンを支持している支持構造が破
壊されてしまうという事態が頻繁に発生していた。そこ
で、Ｉ／Ｏピンの支持構造をなす、表面保護層及びこの
表面保護層に隣接する層間絶縁層の支持強度の向上が強
く要望されている。
【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、表面保護層及びこの表面保護層に隣
接する層間絶縁層の支持強度が向上された薄膜多層基板
を実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る薄膜
多層基板の原理的構成図である。この図において、図８
と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本構成と図８の構成との相違点は、最上層（ｎ層目：ｎ
は整数）の表面保護層１１に隣接する層間絶縁層（ｎ−
１層目）１２Ｂを少なくとも含む上層側の層間絶縁層
と、表面保護層１１とを、ヤング率の低いポリイミドで
形成し、残りの下層側の層間絶縁層を、低熱膨張型ポリ
イミドで形成した点と、ｎ−１層目の層間絶縁層１２Ｂ
を形成する際、該ｎ−１層目の層間絶縁層１２Ｂの下層
に隣接するｎ−２層目の層間絶縁層１２Ａのハードベー
クを行って、該ｎ−２層目の層間絶縁層１２Ａに表面粗
面化処理を施した後に、ｎ−１層目の層間絶縁層１２Ｂ
を形成した点にある。尚、本発明における金属の薄膜や
層間絶縁層の層数は、図示のものに限らない。
【００１１】この構成において、Ｉ／Ｏピン１０の支持
構造の強度アップを図ると同時に、層間絶縁層内の残留
内部応力等が原因で基板が反る事態を可能な限り避ける
という観点から、表面保護層１１に隣接する層間絶縁層
１２Ｂを除いたｎ−２層目以下の層間絶縁層３，５，１
２Ａの全てを、低熱膨張型ポリイミドで形成することが
好ましい。
【００１２】表面保護層１１に隣接する層間絶縁層１２
Ｂを除いたｎ−２層目以下の層間絶縁層３，５，１２Ａ
の全てを、低熱膨張型ポリイミドで形成する場合には、
ｎ−２層目の層間絶縁層１２Ａ上にｎ−１層目の層間絶
縁層１２Ｂを形成する際、ｎ−２層目の層間絶縁層１２
Ａのハードベークを行い、且つ、表面粗面化処理を施し
た後、ｎ−１層目の層間絶縁層１２Ｂを形成する。この
表面粗面化処理としては、プラズマ処理が好ましく、特
に、Ｏ2：ＣＦ2：Ｎ2＝９０：３：７のプラズマ処理が
最適である。
【００１３】
【作用】本発明に係る薄膜多層基板では、最上層である
表面保護層１１及びこの表面保護層１１に隣接するｎ−
１層目の層間絶縁層１２Ｂが、少なくとも、ヤング率の
低いポリイミドで形成されることになるので、この部分
はハードベークした状態でも脆くない。このため、表面
層である薄膜８にＩ／Ｏピン１０を半田付けし、Ｉ／Ｏ
ピン１０を側方から一定量押動させた場合、Ｉ／Ｏピン
１０が折れたり或いは曲がるだけで、Ｉ／Ｏピン１０の
支持構造が破壊されることはない。
【００１４】又、本発明では、低熱膨張型のポリイミド
の層間絶縁層１２Ａ上にヤング率の低いポリイミドの層
間絶縁層１２Ｂを形成する際に、層間絶縁層１２Ａのハ
ードベークを行い、且つ、表面粗面化処理を施した後、
層間絶縁層１２Ｂを形成する。このため、低熱膨張型の
ポリイミドの層間絶縁層１２Ａにヤング率の低いポリイ
ミドの層間絶縁層１２Ｂを接着するにも拘わらず、両者
の接着強度は高い。従って、この接着部分での剥離もな
く、表面保護層１１及び層間絶縁層１２Ｂによる支持強
度が、ヤング率の低いポリイミドを用いたことと相俟っ
て、大幅に向上する。
【００１５】又、表面保護層１１に隣接する層間絶縁層
１２Ｂを除いたｎ−２層目以下の層間絶縁層３，５，１
２Ａの全てを、低熱膨張型ポリイミドで形成した構成
は、表面保護層や層間絶縁層内の残留内部応力等が原因
で基板が反る事態の回避に関し、最大限配慮したもので
ある。
【００１６】
【実施例】次に図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図２は本発明に係る薄膜多層基板の一実施例を示す
図である。この実施例の構成は後述する製造方法の説明
により詳細になるが、とりあえず、この構成の概要を説
明する。
【００１７】図２において、２１は基板で、ここではＡ
ｌＮ基板が用いられている。この基板２１上には、グラ
ンド（接地）電極層をなす金属の薄膜２２が形成され、
この上に、層間絶縁層２３が形成されている。層間絶縁
層２３は、感光性の低熱膨張型ポリイミド（例えば、熱
膨張係数が２×１０-5／℃以下のもので、一例としては
１．２×１０-5／℃がある）でなり、下層部２３Ａと上
層部２３Ｂに分けて（図中の破線は分割位置を示す）形
成されている。
【００１８】２４は層間絶縁層２３上に形成された電源
電極層をなす金属の薄膜で、この上に、層間絶縁層２５
が形成されている。２６は層間絶縁層２５上に形成され
た信号電極層をなす金属の薄膜で、この上に、層間絶縁
層２７が形成されている。更に、この層間絶縁層２７上
に信号電極層をなす金属の薄膜２８が形成されている。
上記層間絶縁層２５及び２７も、感光性の低熱膨張型ポ
リイミドでなり、下層部２５Ａ，２７Ａと上層部２５
Ｂ，２７Ｂに分けて（図中の破線は分割位置を示す）形
成されている。
【００１９】２９は薄膜２８上に形成された層間絶縁層
で、下層部２９Ａと上層部２９Ｂに分けて（図中の破線
は分割位置を示す）形成されている。この層間絶縁層２
９の下層部２９Ａ（層間絶縁層２９Ａ）は低熱膨張型ポ
リイミドからなるが、上層部２９Ｂ（層間絶縁層２９
Ｂ）はヤング率の低いポリイミド（例えば、ヤング率が
４５０ｋｇ／ｍｍ2 以下のもので、一例としては３２０
ｋｇ／ｍｍ2 がある）から構成されている。
【００２０】３０は層間絶縁層２９上に形成された表面
層をなす金属の薄膜で、下層部３０Ａと中層部３０Ｂと
上層部３０Ｃとから形成されている。この薄膜３０上に
は、表面保護層３１が形成されている。この表面保護層
３１も、ヤング率の低いポリイミドで形成されている。
表面層である上記薄膜３０には、基板２１と外部との間
で信号等の受け渡しを行うために、前述のＩ／Ｏピンが
半田付けされる。
【００２１】この実施例の薄膜多層基板では、最上層で
ある表面保護層３１及びこの表面保護層３１に隣接する
層間絶縁層２９Ｂが、ヤング率の低いポリイミドで形成
されることになるので、この部分はハードベークした状
態でも脆くない。このため、薄膜３０にＩ／Ｏピンを半
田付けし、Ｉ／Ｏピンを側方から一定量押動させた場
合、Ｉ／Ｏピンが折れたり或いは曲がったりするだけ
で、Ｉ／Ｏピンの支持構造である表面保護層３１や層間
絶縁層２９Ｂが破壊されることはない。
【００２２】又、本実施例では、表面保護層３１に隣接
する層間絶縁層２９Ｂを除いた残りの層間絶縁層を全て
低熱膨張型ポリイミドで形成したので、層間絶縁層内の
残留内部応力等が原因で基板が反ることもほとんどな
い。
【００２３】次に、上記実施例の薄膜多層基板の製造方
法について、その一例を数工程に分けて説明する。ま
ず、基板２１の表面に、Ｔｉ，Ｃｕ，Ｃｒを順次スパッ
タし、得られた薄膜の表面にエッチングレジストを形成
後、エッチングにて所定のパターンの薄膜２２に形成す
る（図３のステップ１参照）。これがグランド（接地）
電極層をなす。
【００２４】次に、薄膜２２上にポリイミドの層間絶縁
層２３を形成する。ここで、層間絶縁層２３としは、感
光性の低熱膨張型ポリイミドを用い、露光・描画技術を
利用し、下層部２３Ａと上層部２３Ｂに分けて（図中の
破線は分割位置を示す）形成する。尚、下層部２３Ａを
なすポリイミド層（層間絶縁層２３Ａ）の形成時にプリ
ハードベークを行い、上層部２３Ｂをなすポリイミド層
（層間絶縁層２３Ｂ）の形成時にハードベークを行う
（図３のステップ２参照）。
【００２５】その後、Ｃｒ，Ｃｕ，Ｃｒを順次スパッタ
し、得られた薄膜の上にメッキレジストを形成後、レジ
ストの非塗布面のＣｒのエッチングを行ってレジストの
非塗布面にＣｕ層を露出させ、この露出したＣｕ層上に
Ｃｕのメッキ行う（図３のステップ３参照）。
【００２６】レジスト剥離後、パネルエッチング（Ｃｒ
／Ｃｕ／Ｃｒ）を行って所定の形状の電源電極層をなす
薄膜２４を形成する（図３のステップ４参照）。次に、
薄膜２４上にポリイミドの層間絶縁層２５を形成する。
この層間絶縁層２５についても、層間絶縁層２３と同様
に形成する。即ち、感光性の低熱膨張型ポリイミド用
い、下層部２５Ａと上層部２５Ｂに分けて（図中の破線
は分割位置を示す）形成する。更に、Ｃｒ，Ｃｕを順次
スパッタし、得られた薄膜の上にメッキレジストを形成
後、Ｃｕのメッキ行う（図４のステップ５参照）。
【００２７】メッキ後、メッキレジストを剥離し、イオ
ンミリングによるＣｕのドライエッチング、更にＣｒの
パネルエッチングを行って、所定の形状の信号電極層を
なす薄膜２６を形成する（図４のステップ６参照）。
【００２８】更に、薄膜２６上にポリイミドの層間絶縁
層２７を形成する。この層間絶縁層２７についても、層
間絶縁層２３と同様に形成する。即ち、感光性の低熱膨
張型ポリイミド用い、下層部２７Ａと上層部２７Ｂに分
けて（図中の破線は分割位置を示す）形成する。次に、
Ｃｒ，Ｃｕを順次スパッタし、得られた薄膜の上にメッ
キレジストを形成後、Ｃｕのメッキ行う。レジスト剥離
後、イオンミリングによるＣｕのドライエッチング、Ｃ
ｒのパネルエッチングを行って所定の形状の信号電極層
をなす薄膜２８を形成する。そして、この薄膜２８上に
ポリイミドの層間絶縁層２９を形成する（図４のステッ
プ７参照）。
【００２９】この層間絶縁層２９についても、層間絶縁
層２３と同様に、下層部２９Ａと上層部２９Ｂに分けて
（図中の破線は分割位置を示す）形成する。しかし、こ
の層間絶縁層２９の下層部２９Ａ（層間絶縁層２９Ａ）
は低熱膨張型ポリイミドで形成するが、上層部２９Ｂ
（層間絶縁層２９Ｂ）はヤング率の低いポリイミドで形
成する。尚、層間絶縁層２９Ａ上に層間絶縁層２９Ｂを
形成する前に、層間絶縁層２９Ａのハードベークを行
い、且つ、Ｏ2：ＣＦ2：Ｎ2＝９０：３：７のプラズマ
処理にて表面粗面化処理を施す。
【００３０】この後、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｃｕを順次スパッタ
し、得られた薄膜の上にメッキレジストを形成後、Ｃｕ
のメッキ行う（図５のステップ８参照）。メッキレジス
ト剥離後、全面にＣｒをスパッタし、その上に再度メッ
キレジストを形成し、メッキレジストの非塗布面のＣｒ
のエッチングを行ってメッキレジストの非塗布面にＣｕ
層を露出させ、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕのメッキを順次行う。
その後、メッキレジスト剥離し、Ｃｒのエッチングを行
う。（図５のステップ９参照） 次に、エッチングレジスト（Ａｕ／Ｃｕ）を形成し、ド
ライエッチング（Ａｕ／Ｃｕ）及びパネルエッチング
（Ｔｉ／Ｃｒ）を行う（図６のステップ１０参照）。そ
の後、エッチングレジストを剥離し、新たにリフトオフ
レジストを形成し、Ｃｒのリフトオフスパッタを行い
（図６のステップ１１参照）、リフトオフレジストを剥
離し、表面層をなす薄膜３０を形成する。
【００３１】その後、表面保護層３１を、ヤング率の低
いポリイミドで形成する。これにより、図２に示した完
成品が得られることになる。上記製造方法で得られる薄
膜多層基板は、ヤング率の低いポリイミドの層間絶縁層
２９Ｂを形成する際に、低熱膨張型のポリイミドの層間
絶縁層２９Ａのハードベークを行った後、プラズマ処理
にて表面粗面化処理を施しているため、異種類のポリイ
ミドを接着することになるにも拘わらず、両者の接着強
度は高くなる。従って、この接着部分での剥離もなく、
結果として、表面保護層３１及び層間絶縁層２９Ｂによ
る支持強度が一層向上する。又、表面保護層３１に隣接
する層間絶縁層２９Ｂを除いた層間絶縁層２３，２５，
２７，２９Ａの全てを、低熱膨張型ポリイミドで形成し
ているので、低熱膨張型ポリイミドの層数が多くなり、
表面保護層や層間絶縁層内の残留内部応力等に起因する
基板の反りは小さい。
【００３２】尚、本発明は上記実施例の構成に限るもの
ではなく、例えば、金属の薄膜や層間絶縁層の層数は薄
膜多層基板の種類によって異なる。又、最上層である表
面保護層３１に隣接する層間絶縁層２９Ｂを少なくとも
含む上層側の層間絶縁層と、表面保護層３１とを、ヤン
グ率の低いポリイミドで形成し、残りの下層側の層間絶
縁層を、低熱膨張型ポリイミドで形成するように構成し
てもよい。更に、上記表面粗面化処理は、プラズマ処理
に限らない。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る薄膜
多層基板では、最上層である表面保護層及びこの表面保
護層に隣接する層間絶縁層が、少なくともヤング率の低
いポリイミドで形成されることになるので、この部分は
ハードベークした状態でも脆くならず、Ｉ／Ｏピンの支
持構造の強度が向上する。
【００３４】又、本発明に係る薄膜多層基板では、ｎ−
２層目の層間絶縁層上にｎ−１層目の層間絶縁層を形成
するに際して、ｎ−２層目の層間絶縁層のハードベーク
を行い、且つ、表面粗面化処理を施しているため、異種
類のポリイミドを接着するにも拘わらず、両者の接着強
度は高く、従って、この接着部分での剥離もなく、結果
として、ｎ層目の表面保護層及びｎ−１層目の層間絶縁
層による支持強度が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜多層基板の原理的構成図であ
る。
【図２】本発明に係る薄膜多層基板の一実施例を示す図
である。
【図３】本発明の具体的な製造方法の説明図（その１）
である。
【図４】本発明の具体的な製造方法の説明図（その２）
である。
【図５】本発明の具体的な製造方法の説明図（その３）
である。
【図６】本発明の具体的な製造方法の説明図（その４）
である。
【図７】本発明の具体的な製造方法の説明図（その５）
である。
【図８】従来の薄膜多層基板の一例を示す図である。
【符号の説明】
１，２１ 基板 ２，４，６，８，２２，２４，２６，２８，３０ 薄膜
層 ３，５，７，１２，１２Ａ，１２Ｂ，２３，２５，２
７，２９，２９Ａ，２９Ｂ層間絶縁層 ９，１１，３１ 表面保護層 １０ Ｉ／Ｏピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 3/46

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に金属の薄膜を複数層形成すると
    ともにポリイミドで層間絶縁層及び表面保護層を形成し
    た薄膜多層基板において、 最上層であるｎ層目の前記表面保護層に隣接するｎ−１
    層目の層間絶縁層を少なくとも含む上層側の層間絶縁層
    と、前記表面保護層とを、ヤング率の低いポリイミドで
    形成し、残りの下層側の層間絶縁層を、低熱膨張型ポリ
    イミドで形成し、更に、前記ｎ−１層目の層間絶縁層を
    形成する際、該ｎ−１層目の層間絶縁層の下層に隣接す
    るｎ−２層目の層間絶縁層のハードベークを行って、該
    ｎ−２層目の層間絶縁層に表面粗面化処理を施した後
    に、ｎ−１層目の層間絶縁層を形成したことを特徴とす
    る薄膜多層基板。
  2. 【請求項２】 基板上に金属の薄膜を複数層形成すると
    ともにポリイミドで層間絶縁層及び表面保護層を形成し
    た薄膜多層基板において、 最上層であるｎ層目の前記表面保護層及び前記表面保護
    層に隣接するｎ−１層目の層間絶縁層を、ヤング率の低
    いポリイミドで形成し、前記ｎ−１層目の層間絶縁層よ
    り下層側の層間絶縁層の全てを、低熱膨張型ポリイミド
    で形成し、更に、前記ｎ−１層目の層間絶縁層を形成す
    る際、該ｎ−１層目の層間絶縁層の下層に隣接するｎ−
    ２層目の層間絶縁層のハードベークを行って、該ｎ−２
    層目の層間絶縁層に表面粗面化処理を施した後に、ｎ−
    １層目の層間絶縁層を形成したことを特徴とする薄膜多
    層基板。
  3. 【請求項３】 基板と外部との間で信号の受け渡しを行
    うＩ／Ｏピンが取り付けられる基板であって、基板上に
    金属の薄膜を複数層形成するとともにポリイミドで層間
    絶縁層及び表面保護層を形成した薄膜多層基板におい
    て、 表面層をなす前記金属の薄膜には前記Ｉ／Ｏピンが半田
    付けされ、最上層であるｎ層目の前記表面保護層及び前
    記表面保護層に隣接するｎ−１層目の層間絶縁層を、ヤ
    ング率の低いポリイミドで形成し、前記ｎ−１層目の層
    間絶縁層より下層側の層間絶縁層の全てを、低熱膨張型
    ポリイミドで形成し、更に、前記ｎ−１層目の層間絶縁
    層を形成する際、該ｎ−１層目の層間絶縁層の下層に隣
    接するｎ−２層目の層間絶縁層のハードベークを行っ
    て、該ｎ−２層目の層間絶縁層に表面粗面化処理を施し
    た後に、ｎ−１層目の層間絶縁層を形成したことを特徴
    とす る薄膜多層基板。
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