JP3694673B2 - Insulating film and multilayer wiring board using the same - Google Patents

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【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フィルム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て成る絶縁フィルムや、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、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2000-269616号公報には熱可塑性液晶ポリマーフィルムと金属箔とをエポキシ系接着剤を用いて接着させて成る高周波回路基板が提案されている。
【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間力が強くなっているために分子が動き難くなり、回路層の液晶ポリマーと接着剤層の液晶ポリマーの表面のごく一部の分子だけしか絡み合うことができないために密着性が悪く、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、回路層の導体箔と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2000-269616号公報に提案された高周波回路基板は、エポキシ系接着剤の誘電率が液晶ポリマーの誘電率と大きく異なることから、積層時の加圧によって生じるわずかな厚みばらつきにより、高周波領域、特に100ＭＨｚ以上の周波数領域においては伝送特性が低下し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、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、気孔率が３〜40体積％である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成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、液晶ポリマー層の誘電率が2.1〜3.5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はトリアリルイソシアヌレートとの接触角が３〜50°であって、かつ表面エネルギーが45〜70ｍＪ／ｍ2であることを特徴とするものである。
【００１５】
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。
【００１６】
さらに、本発明の絶縁フィルムは、上記構成において、ポリフェニレンエーテル系有機物が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。
【００１７】
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。
【００１８】
本発明の絶縁フィルムによれば、気孔率が３〜40体積％である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たことから、液晶ポリマー層の上下面でポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層が液晶ポリマー層に良好に含浸され、液晶ポリマー層と被覆層とが十分なアンカー効果を有する強固に密着した絶縁フィルムとすることができる。また、絶縁フィルムを多層化した場合においても、ポリフェニレンエーテル系有機物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ないことから分子が比較的動きやすく、絶縁フィルム同士の密着性を良好にすることができ、その結果、高温バイアス試験において絶縁フィルム間、あるいは液晶ポリマー層と被覆層間で剥離して絶縁不良が発生してしまうということがない。さらに、絶縁フィルム表面に配線導体を配設した場合においても、ポリフェニレンエーテル系有機物分子が配線導体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、絶縁フィルムと配線導体との密着性が良好となり、その結果、高温高湿下で両者間で剥離して配線導体が断線してしまうということもない。また、ポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層と液晶ポリマー層の誘電率の周波数挙動がほぼ等しいことから、配線導体を接着する際の加圧によって被覆層にわずかな厚みばらつきが生じたとしても、高周波領域における伝送特性に低下を生じることのない高周波伝送特性に優れた絶縁フィルムとすることができる。
【００１９】
また、本発明の絶縁フィルムによれば、上記構成において、絶縁フィルムの誘電率を2.1〜3.5としたことから、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、高周波領域における伝送特性に低下を生じることのない高周波伝送特性に優れた絶縁フィルムとすることができる。
【００２０】
また、本発明の絶縁フィルムによれば、上記構成において、液晶ポリマー層のトリアリルイソシアヌレートとの接触角を３〜50°とし、かつ液晶ポリマー層の表面エネルギーを45〜70ｍJ／ｍ2としたことから、液晶ポリマー層表面の活性化された比較的熱運動しやすい分子層とポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層とが良好に絡み合って結合し、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。
【００２１】
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ポリフェニレンエーテル系有機物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。
【００２２】
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、ポリフェニレンエーテル系有機物を熱硬化性ポリフェニレンエーテルとしたことから、熱硬化性ポリフェニレンエーテルが耐熱性に優れるとともに寸法安定性に優れ、その結果、温度サイクル信頼性に優れるとともに、配線導体を接着する際の位置精度の良好な絶縁フィルムとすることができる。
【００２３】
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、耐湿性・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。
【００２４】
【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。
【００２５】
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本発明の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はポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層で、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、７は半導体素子等の電子部品で、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。
【００２６】
絶縁フィルム３は、液晶ポリマー層１と、その上下面に被着形成されたポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層２とから構成されており、これを用いて多層配線基板６を形成した場合、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。
【００２７】
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において、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230〜420℃の温度、特に270〜380℃の温度に融点を有するものが好ましい。また、ポリフェニレンエーテル系有機物とは、ポリフェニレンエーテル樹脂やポリフェニレンエーテルに種々の官能基が結合した樹脂、あるいはこれらの誘導体・重合体を意味するものである。
【００２８】
また、液晶ポリマー層１は、３〜40体積％の気孔率を有しており、本発明ではこのことが重要である。
【００２９】
本発明の絶縁フィルム３によれば、気孔率が３〜40体積％である液晶ポリマー層１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２を形成したことから、液晶ポリマー層１の上下面でポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層２が液晶ポリマー層１に良好に含浸され、液晶ポリマー層１と被覆層２とが十分なアンカー効果を有する強固に密着した絶縁フィルム３とすることができる。
【００３０】
液晶ポリマー層１の気孔率は、３体積％未満であると、この液晶ポリマー層１の上下面でポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層２を構成するポリフェニレンエーテル系有機物分子が液晶ポリマー層１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困難となり、その結果、高温高湿下で両者間で剥離し易くなる傾向がある。また、40体積％を超えると、液晶ポリマー層１の熱膨張係数が大きくなって、熱膨張係数の大きいポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層２を良好に拘束して絶縁フィルム３全体の熱膨張を小さなものにすることが困難になる傾向があり、例えばこの絶縁フィルム３を用いて多層配線基板６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の熱膨張係数よりも大きくなり、これらの熱膨張差によって発生す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。したがって、液晶ポリマー層１の気孔率は３〜40体積％の範囲であることが重要であり、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10〜30％の範囲としておくことが好ましい。
【００３１】
なお、ここで液晶ポリマー層１に形成される気孔とは、略球状の気泡を意味し、気泡の直径は0.01〜３μｍのものである。その測定方法としては、例えば電子顕微鏡による観察により定量可能なものである。気泡の分布状態は液晶ポリマー層の誘電率や熱膨張係数の均一性の観点からは一様分布が好ましく、この気泡は２軸延伸法やインフレーション法で液晶ポリマー層１を作製する際に、圧力や昇温速度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。
【００３２】
また、液晶ポリマー層１の誘電率は、高周波領域における伝送特性に低下を生じさせることのない高周波伝送特性に優れた絶縁フィルム３にするという観点からは、2.1〜3.5の範囲であることが好ましい。
【００３３】
液晶ポリマー層１の誘電率が2.1未満であると、液晶ポリマー層１の上下面に形成されるポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層２との誘電率差が大きくなることから、100ＭＨｚ以上の高周波信号を伝送する場合に、液晶ポリマー層１と被覆層２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る傾向がある。また、液晶ポリマー層１の誘電率が3.5を超えると、この液晶ポリマー層の上下面に形成されるポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層２との誘電率差が大きくなるとともに、絶縁フィルム３自体の誘電率が大きくなることから、100ＭＨｚ以上の高周波信号を伝送する場合に伝送損失が大きくなってしまう傾向がある。したがって、液晶ポリマー層１の誘電率は2.1〜3.5の範囲であることが好ましい。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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トリアリルイソシアヌレートとの接触角が３〜50゜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。
【００３７】
液晶ポリマー層１に対する液体のトリアリルイソシアヌレートの濡れ性は、液晶ポリマー層１に対するポリフェニレンエーテルの濡れ性に近似しており、液晶ポリマー層１の上下面をトリアリルイソシアヌレートとの接触角が３〜50°とすることにより、被覆層２が液晶ポリマー層１の上下面に良好に濡れ広がり、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、トリアリルイソシアヌレートとの接触角が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、50°を超えると高温バイアス試験において液晶ポリマー層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なる傾向がある。したがって、液晶ポリマー層１の上下面のトリアリルイソシアヌレートとの接触角を３〜50゜とすることが好ましい。
【００３８】
また、液晶ポリマー層１は、表面の活性化された比較的熱運動しやすい分子層と被覆層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という観点からは、その表面エネルギーを45〜70ｍＪ／ｍ2とすることが好ましい。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と良好に絡み合って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の表面が非常に反応性が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の表面エネルギーを45〜70ｍＪ／ｍ2とすることが好ましい。
【００３９】
さらに、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。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。
【００４０】
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。
【００４１】
次に、被覆層２は、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。
【００４２】
被覆層２は、ポリフェニレンエーテル樹脂やその誘導体、または、これらのポリマーアロイ等のポリフェニレンエーテル系有機物を30〜90体積％含有しており、とりわけ熱サイクル信頼性や配線導体４を接着する際の位置精度の観点からは、アリル変性ポリフェニレンエーテル等の熱硬化性ポリフェニレンエーテルを含有することが好ましい。
【００４３】
なお、ポリフェニレンエーテル系有機物の含有量が30体積％未満であると、後述する充填材との混練性が低下する傾向があり、また、90体積％を超えると、液晶ポリマー層１表面に被覆層２を形成する際に、被覆層２の厚みバラツキが大きくなる傾向がある。したがって、ポリフェニレンエーテル系有機物の含有量は、30〜90体積％の範囲が好ましい。
【００４４】
また、被覆層２は、液晶ポリマー層１との接着性や配線導体４・後述する貫通導体５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。
【００４５】
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や高級脂肪酸金属塩・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。
【００４６】
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、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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トリアリルイソシアヌレートとの接触角が３〜50°であって、かつ表面エネルギーが45〜70ｍJ／ｍ2となるように表面処理した融点が230〜420℃で気孔率が３〜40体積％の液晶ポリマー層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60〜100℃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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、図３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。
【００５３】
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。
【００５４】
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に埋設する際に、配線導体４を被覆層２に容易に埋設して配線導体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。
【００５５】
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。
【００５６】
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間のポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層２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（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
また、絶縁フィルム３には、直径が20〜150μｍ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。
【００６０】
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の上下面にポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層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。
【００６１】
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。
【００６２】
本発明の多層配線基板６によれば、液晶ポリマー層１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２を形成して成る絶縁フィルム３を複数積層して成るものとしたことから、ポリフェニレンエーテル系有機物分子は液晶ポリマー系有機物分子ほど剛直でなく、また、規則正しい配向性も示さないことから比較的分子が動きやすいために配線導体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、その結果、絶縁フィルム３と配線導体４の密着性が良好となり高温高湿下において両者間で剥離を生じてしまうということがない。また、ポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層２と液晶ポリマー層１の誘電率の周波数挙動がほぼ等しいことから、配線導体４を接着する際の加圧によって被覆層２にわずかな厚みばらつきが生じたとしても高周波領域における伝送特性の低下を生じることのない高周波伝送特性に優れた多層配線基板６とすることができる。さらに、絶縁フィルム３を多層化する際、ポリフェニレンエーテル系有機物分子は動きやすいためにポリフェニレンエーテル系有機物分子同士が絡み合いやすくなって被覆層２同士の密着性が強くなり、その結果、高温バイアス試験下においても絶縁フィルム３間で剥離して絶縁不良が発生してしまうこともない。
【００６３】
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８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。
【００６４】
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、あるいは多層配線基板６に電子部品７を搭載後、多層配線基板６と電子部品６との間にアンダーフィル材11を形成してもよい。
【００６５】
【実施例】
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、以下の試料を製作して評価した。
【００６６】
（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、種々の気孔率を有し、厚みが45μｍであるとともに、誘電率が2.8の液晶ポリマー層を用意し、この表面を、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、トリアリルイソシアヌレートとの接触角が35°で、かつ表面エネルギーが60ｍＪ／ｍ2、中心線表面粗さＲａが0.14μｍ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。
【００６７】
さらに、この絶縁フィルムに、ＵＶ−ＹＡＧ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。
【００６８】
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。
【００６９】
なお、導通性の評価を行うためのテスト基板として、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、導通信頼性の評価は、導通抵抗の試験前に対する変化率が15％未満を良、15%以上を否とした。
表１に導通信頼性結果を示す。
【００７０】
【表１】

Figure 0003694673
【００７１】
表１からは、液晶ポリマー層の気孔率が３％未満の多層配線基板（試料No.１）および気孔率が40％を越える多層配線基板（試料No.６）では、高温高湿試験168時間後でも導通抵抗は変化率が７％以下と小さいが、312時間後で導通抵抗は変化率が19％以上と大きく、導通信頼性にやや劣る傾向にあることがわかった。
【００７２】
それらに対して本発明の多層配線基板である実施例（試料No.２〜５）では、いずれも高温高湿試験168時間後で導通抵抗の変化率は４％以下と小さく、さらに、312時間後でも導通抵抗の変化率は13％以下と小さく、優れたものであることがわかった。
【００７３】
（実施例２）
実施例２用として用いた多層配線基板は、液晶ポリマー層を気孔率が５および20体積％で、種々の誘電率を有する液晶ポリマー層に変更した以外は、実施例１用の多層配線基板と同様の方法で製作した。
【００７４】
なお、高周波伝送特性の評価を行うためのテスト基板として、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、高周波伝送特性の評価は、周波数が100ＭＨｚ〜40ＧＨｚの範囲で高周波伝送損失を測定することにより評価した。高周波伝送特性の良否判断は、伝送損失が-1.0ｄＢ以上を良、-1.0ｄＢ未満を否とした。
表２に高周波伝送特性の評価結果を示す。
【００７５】
【表２】
Figure 0003694673
【００７６】
表２からは、液晶ポリマー層の誘電率が2.1未満の多層配線基板（試料No.７、No.13）および誘電率が3.5を超える多層配線基板（試料No.12、18）では、20ＧＨｚでは良好であるものの、40ＧＨｚ以上の高周波領域で高周波伝送特性が−1.03ｄＢ以下と劣化する傾向があるのに対し、誘電率が2.1〜3.5の多層配線基板（試料No.８〜11、No．14〜17）では、−0.82ｄＢ以上であり、高周波伝送特性において特に優れていることがわかった。
【００７７】
（実施例３）
実施例３用として用いた多層配線基板は、液晶ポリマー層を気孔率が20体積％、誘電率が2.8で、表面が種々のトリアリルイソシアヌレートとの接触角および表面エネルギーを有する液晶ポリマー層に変更した以外は、実施例１用の多層配線基板と同様の方法で製作した。
【００７８】
なお、絶縁性の評価を行うためのテスト基板として、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、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。絶縁信頼性の良否の判断は、絶縁抵抗が1.0×108Ω以上を良、1.0×108Ω未満を否とした。
表３に絶縁信頼性の評価結果を示す。
【００７９】
【表３】
Figure 0003694673
【００８０】
表３からは、液晶ポリマー層表面のトリアリルイソシアヌレートとの接触角が３°未満の多層配線基板（試料No.19）および接触角が50°を超える多層配線基板（試料No.23）では、高温バイアス試験168時間後の絶縁抵抗は良好であるものの、340時間以上では絶縁抵抗が9.8×107Ω以下と劣化する傾向があるのに対し、接触角が３〜50°の多層配線基板（試料No.20〜22）では、高温バイアス試験340時間後でも4.9×109Ω以上であり、絶縁信頼性において優れていた。しかし、接触角が３〜50°であっても、液晶ポリマーの表面エネルギーが45ｍＪ／ｍ2未満の多層配線基板（試料No.24）および70ｍＪ／ｍ2以上の多層配線基板（試料No.27）では、高温バイアス試験168時間後の絶縁抵抗は良好であるものの、340時間以上では絶縁抵抗が8.5×107Ω以下と劣化する傾向があった。一方、接触角が３〜50°であり、かつ、表面エネルギーが45〜70ｍＪ／ｍ2の多層配線基板（試料No.20〜22、25、26）では、高温バイアス試験340時間後でも4.9×109Ω以上であり、絶縁信頼性において特に優れていることがわかった。
【００８１】
（実施例４）
実施例４用として用いた多層配線基板は、液晶ポリマー層を気孔率が20体積％、誘電率が2.8、表面の種々のトリアリルイソシアヌレートとの接触角が35°および表面エネルギーが60ｍＪ／ｍ2であり、表面が種々の中心線表面粗さＲａを有する液晶ポリマー層に変更した以外は、実施例１用の多層配線基板と同様の方法で製作した。
【００８２】
なお、密着性の評価は、多層配線基板を260℃の半田浴に20秒間浸漬し、これを数回繰り返した後、多層配線基板の外観を観察することにより密着性の評価を行った。
表４に密着性の評価結果を示す。
【００８３】
【表４】
Figure 0003694673
【００８４】
表４からは、液晶ポリマー層表面の中心線表面粗さＲａが0.05μｍ未満の多層配線基板（試料No.28）およびＲａが５μｍを超える多層配線基板（試料No.32）では、半田浴への浸漬を10回繰り返した時点で、液晶ポリマー層と被覆層間で剥がれを生じることにより多層配線基板に膨れ部が発生する傾向があったのに対し、Ｒａが0.05〜５μｍの多層配線基板（試料29〜31）では、半田浴への浸漬を10回繰り返しても多層配線基板の外観に変化は無く、密着性において特に優れていることがわかった。
【００８５】
【発明の効果】
本発明の絶縁フィルムによれば、気孔率が３〜40体積％である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たことから、液晶ポリマー層の上下面でポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層が液晶ポリマー層に良好に含浸され、液晶ポリマー層と被覆層とが十分なアンカー効果を有する強固に密着した絶縁フィルムとすることができるとともに、絶縁フィルムを多層化した場合においても、ポリフェニレンエーテル系有機物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ないことから分子が比較的動きやすく、絶縁フィルム同士の密着性を良好にすることができ、その結果、高温バイアス試験において絶縁フィルム間、あるいは液晶ポリマー層と被覆層間で剥離して絶縁不良が発生してしまうということがない。また、絶縁フィルム表面に配線導体を配設した場合においても、ポリフェニレンエーテル系有機物分子が配線導体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、絶縁フィルムと配線導体との密着性が良好となり、その結果、高温高湿下で両者間で剥離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、ポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層と液晶ポリマー層の誘電率の周波数挙動がほぼ等しいことから、配線導体を接着する際の加圧によって被覆層にわずかな厚みばらつきが生じたとしても、高周波領域における伝送特性に低下を生じることのない高周波伝送特性に優れた絶縁フィルムとすることができる。
【００８６】
また、本発明の絶縁フィルムによれば、上記構成において、絶縁フィルムの誘電率を2.1〜3.5としたことから、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、高周波領域における伝送特性に低下を生じることのない高周波伝送特性に優れた絶縁フィルムとすることができる。
【００８７】
また、本発明の絶縁フィルムによれば、上記構成において、液晶ポリマー層のトリアリルイソシアヌレートとの接触角を３〜50°とし、かつ液晶ポリマー層の表面エネルギーを45〜70ｍJ／ｍ2としたことから、液晶ポリマー層表面の活性化された比較的熱運動しやすい分子層とポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層とが良好に絡み合って結合し、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。
【００８８】
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ポリフェニレンエーテル系有機物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。
【００８９】
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、ポリフェニレンエーテル系有機物を熱硬化性ポリフェニレンエーテルとしたことから、熱硬化性ポリフェニレンエーテルが耐熱性に優れるとともに寸法安定性に優れ、その結果、温度サイクル信頼性に優れるとともに、配線導体を接着する際の位置精度の良好な絶縁フィルムとすることができる。
【００９０】
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、耐湿性・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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an insulating film used for various AV devices, home appliances, communication devices, computers and electronic devices such as peripheral devices, and a multilayer wiring board using the same, and particularly, an insulating film partially using a liquid crystal polymer. And a multilayer wiring board using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a multilayer wiring board for forming a hybrid integrated circuit in which a predetermined electronic circuit is configured by mounting a large number of active components such as semiconductor elements and passive components such as capacitance elements and resistance elements is usually an epoxy resin on a glass cloth. A through-hole is vertically formed in an insulating film impregnated with a drill by a drill, and a plurality of wiring boards each having a plurality of wiring conductors formed in the through-hole and on the surface of the insulating layer are laminated.
[0003]
In general, current electronic devices are required to be small, thin, lightweight, high performance, high functionality, high quality, and high reliability, as represented by mobile communication devices. Electronic components such as hybrid integrated circuits are required to be smaller and higher in density, and in order to meet the demand for higher density, multilayer wiring boards constituting electronic components are also used as wiring conductors. Therefore, it is necessary to reduce the thickness of the insulating layer, the thickness of the insulating layer, and the size of the through hole. For this reason, in recent years, in order to miniaturize the through hole, laser processing capable of performing fine processing rather than drill processing has been used.
[0004]
However, an insulating film formed by impregnating an epoxy resin into a glass cloth has a limit to miniaturization of the through-hole because it is difficult to drill the glass cloth with a laser, and the thickness of the glass cloth is not good. For the sake of uniformity, there is a problem that it is difficult to form a through hole having a uniform hole diameter.
[0005]
In order to solve such problems, an insulating film formed by impregnating an epoxy resin into a non-woven fabric made of aramid resin fibers or an insulating film formed by applying an epoxy adhesive to a polyimide film was used for the insulating layer. Multilayer wiring boards have been proposed.
[0006]
However, insulating films using aramid non-woven fabric and polyimide film are highly hygroscopic, and when solder reflow is performed while moisture is absorbed, moisture absorbed by the heat of solder reflow is vaporized and gas is generated, which is separated between insulating layers. There was a problem such as.
[0007]
In order to solve such problems, it has been studied to use a liquid crystal polymer as a material for an insulating layer of a multilayer wiring board. The layer made of liquid crystal polymer is composed of rigid molecules and has a structure in which the molecules are regularly arranged to some extent and the intermolecular force is strong, so it has high heat resistance, high elastic modulus, and high dimensional stability. -It has low hygroscopicity, does not require the use of a reinforcing material such as glass cloth, and is excellent in fine workability. Furthermore, the high frequency region also has the characteristics of low dielectric constant and low dielectric loss tangent and excellent high frequency characteristics.
[0008]
Taking advantage of such characteristics of the liquid crystal polymer, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-97565 discloses a second circuit layer including a first liquid crystal polymer, and having a melting point lower than the melting point of the first liquid crystal polymer between the circuit layers. A multilayer printed circuit board in which an adhesive layer containing a liquid crystal polymer is inserted has been proposed, and JP-A-2000-269616 uses a thermoplastic liquid crystal polymer film and a metal foil with an epoxy adhesive. There has been proposed a high-frequency circuit board formed by bonding them together.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the multilayer printed circuit board proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-97565, the liquid crystal polymer molecules are rigid when the circuit layers are bonded by thermocompression bonding with an adhesive layer containing a liquid crystal polymer inserted between them. At the same time, the molecules are ordered to some extent and the intermolecular force is strong, making it difficult for the molecules to move, and only a small number of molecules on the surface of the liquid crystal polymer of the circuit layer and the liquid crystal polymer of the adhesive layer can be entangled. Therefore, the adhesiveness is poor, and there is a problem that insulation failure occurs due to peeling between layers in a high temperature bias test. In addition, when the conductor foil of the circuit layer and the liquid crystal polymer are bonded together by thermal fusion, the liquid crystal polymer molecules are difficult to move and therefore cannot enter the fine recesses on the surface of the conductor foil, resulting in a sufficient anchor effect. However, the adhesion between the conductor foil and the liquid crystal polymer is deteriorated, and there is a problem that the conductor foil is disconnected due to peeling between the two under high temperature and high humidity.
[0010]
In addition, the high frequency circuit board proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-269616, because the dielectric constant of the epoxy adhesive is significantly different from the dielectric constant of the liquid crystal polymer, due to slight thickness variations caused by pressure during lamination, There is a problem that transmission characteristics deteriorate in a high frequency region, particularly in a frequency region of 100 MHz or more.
[0011]
The present invention has been devised in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide an insulating film excellent in insulation, conduction reliability, and high-frequency transmission characteristics, and a multilayer wiring board using the same. There is.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The insulating film of the present invention is characterized in that a coating layer made of a polyphenylene ether organic material is formed on the upper and lower surfaces of a liquid crystal polymer layer having a porosity of 3 to 40% by volume.
[0013]
Moreover, the insulating film of the present invention is characterized in that, in the above structure, the dielectric constant of the liquid crystal polymer layer is 2.1 to 3.5.
[0014]
Furthermore, the insulating film of the present invention has the above-described structure, and the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer have a contact angle with triallyl isocyanurate of 3 to 50 ° and a surface energy of 45 to 70 mJ / m. 2 It is characterized by being.
[0015]
In addition, the insulating film of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the center line surface roughness Ra of the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer is 0.05 to 5 μm.
[0016]
Furthermore, the insulating film of the present invention is characterized in that, in the above structure, the polyphenylene ether-based organic material is a thermosetting polyphenylene ether.
[0017]
In addition, the multilayer wiring board of the present invention is formed by laminating a plurality of the above insulating films in which wiring conductors made of metal foil are disposed on at least one of the upper and lower surfaces, and is positioned vertically with the insulating film interposed therebetween. The wiring conductors to be connected are electrically connected through through conductors formed in an insulating film.
[0018]
According to the insulating film of the present invention, since the coating layers made of the polyphenylene ether-based organic material are formed on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer having a porosity of 3 to 40% by volume, the polyphenylene ether type is formed on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer. A coating layer made of an organic material is satisfactorily impregnated in the liquid crystal polymer layer, so that the liquid crystal polymer layer and the coating layer can be an insulating film that is firmly adhered and has a sufficient anchor effect. Even when the insulating film is multilayered, the polyphenylene ether-based organic molecules are not as rigid as the liquid crystal polymer molecules, and they do not show regular orientation, so the molecules are relatively easy to move, and the adhesion between the insulating films is improved. As a result, in the high temperature bias test, there is no possibility that an insulation failure occurs due to peeling between insulating films or between a liquid crystal polymer layer and a coating layer. Furthermore, even when a wiring conductor is provided on the surface of the insulating film, the polyphenylene ether-based organic molecules can enter the fine recesses on the surface of the wiring conductor and exert a sufficient anchoring effect. As a result, there is no possibility that the wiring conductor is disconnected due to peeling between the two under high temperature and high humidity. In addition, since the frequency behavior of the dielectric constant of the coating layer made of polyphenylene ether organic material and the liquid crystal polymer layer is almost equal, even if a slight thickness variation occurs in the coating layer due to the pressure applied when bonding the wiring conductor, It can be set as the insulating film excellent in the high frequency transmission characteristic which does not produce the fall in the transmission characteristic in an area | region.
[0019]
Moreover, according to the insulating film of the present invention, in the above configuration, since the dielectric constant of the insulating film is 2.1 to 3.5, a multilayer wiring board is manufactured by laminating a plurality of insulating films having wiring conductors disposed on the surface. Even in this case, it is possible to obtain an insulating film having excellent high frequency transmission characteristics without causing deterioration in transmission characteristics in the high frequency region.
[0020]
Further, according to the insulating film of the present invention, in the above configuration, the contact angle of the liquid crystal polymer layer with triallyl isocyanurate is 3 to 50 °, and the surface energy of the liquid crystal polymer layer is 45 to 70 mJ / m. 2 Therefore, the activated molecular layer on the surface of the liquid crystal polymer layer, which is relatively susceptible to thermal motion, and the coating layer made of a polyphenylene ether-based organic substance are intertwined and bonded together, and the liquid crystal polymer layer and the coating layer are stronger. It can be set as the insulating film closely_contact | adhered to.
[0021]
Moreover, according to the insulating film of the present invention, in the above configuration, since the center line surface roughness Ra of the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer is 0.05 to 5 μm, the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer are made of a polyphenylene ether organic material. It becomes a thing with favorable adhesiveness which has a favorable anchor effect with a coating layer, and can be set as the insulating film which the liquid crystal polymer layer and the coating layer adhered more firmly.
[0022]
Furthermore, according to the insulating film of the present invention, since the polyphenylene ether organic material is a thermosetting polyphenylene ether in the above configuration, the thermosetting polyphenylene ether is excellent in heat resistance and dimensional stability, and as a result, In addition to being excellent in temperature cycle reliability, it is possible to provide an insulating film with good positional accuracy when bonding the wiring conductor.
[0023]
Moreover, according to the multilayer wiring board of the present invention, since the multilayer wiring board is formed using the above insulating film, a multilayer wiring board excellent in moisture resistance, conduction reliability, and high-frequency transmission characteristics can be obtained.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an insulating film of the present invention and a multilayer wiring board using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0025]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the insulating film of the present invention, and
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a hybrid integrated circuit in which electronic components such as semiconductor elements are mounted on the multilayer wiring board of the present invention formed using the insulating film of FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part in the width direction of the wiring conductor of the multilayer wiring board shown in FIG. In these drawings, reference numeral 1 denotes a liquid crystal polymer layer, and 2 denotes a coating layer made of a polyphenylene ether organic material, which mainly constitute the insulating film 3 of the present invention. Reference numeral 4 denotes a wiring conductor, 5 denotes a through conductor, 7 denotes an electronic component such as a semiconductor element, and the multilayer wiring board 6 of the present invention is mainly composed of the insulating film 3, the wiring conductor 4, and the through conductor 5. In addition, the multilayer wiring board 6 of this example shows a structure in which four layers of insulating films 3 are laminated.
[0026]
The insulating film 3 is composed of a liquid crystal polymer layer 1 and a coating layer 2 made of polyphenylene ether-based organic material deposited on the upper and lower surfaces thereof. When the multilayer wiring substrate 6 is formed using this, a wiring layer is formed. It has a function as a support for the electronic component 7 mounted on the conductor 4 or the multilayer wiring board 6.
[0027]
Here, the liquid crystal polymer refers to a polymer exhibiting liquid crystallinity in the molten state or in a solution state or a polymer having an optically birefringent property, and generally a lyotropic liquid crystal polymer exhibiting liquid crystallinity in a solution state or a liquid crystal upon melting. Thermotropic liquid crystal polymers exhibiting properties, or liquid crystal polymers of type 1, type 2 and type 3 classified by the heat distortion temperature. The liquid crystal polymers used in the present invention include temperature cycle reliability and solder. From the viewpoint of heat resistance and workability, those having a melting point at a temperature of 230 to 420 ° C., particularly 270 to 380 ° C. are preferred. The polyphenylene ether-based organic material means a polyphenylene ether resin, a resin in which various functional groups are bonded to polyphenylene ether, or a derivative / polymer thereof.
[0028]
Further, the liquid crystal polymer layer 1 has a porosity of 3 to 40% by volume, which is important in the present invention.
[0029]
According to the insulating film 3 of the present invention, the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1 are formed on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1 having a porosity of 3 to 40% by volume. The liquid crystal polymer layer 1 is well impregnated with the coating layer 2 made of a polyphenylene ether-based organic material, and the liquid crystal polymer layer 1 and the coating layer 2 can be formed into a tightly bonded insulating film 3 having a sufficient anchoring effect.
[0030]
When the porosity of the liquid crystal polymer layer 1 is less than 3% by volume, the polyphenylene ether-based organic molecules constituting the coating layer 2 made of the polyphenylene ether-based organic material on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1 are on the surface of the liquid crystal polymer layer 1. It becomes difficult to enter a fine recess and exert a sufficient anchor effect, and as a result, it tends to be easily peeled between the two under high temperature and high humidity. On the other hand, if it exceeds 40% by volume, the thermal expansion coefficient of the liquid crystal polymer layer 1 increases, and the coating layer 2 made of a polyphenylene ether-based organic material having a large thermal expansion coefficient is well constrained to increase the thermal expansion of the insulating film 3 as a whole. For example, when the multilayer wiring board 6 is manufactured using the insulating film 3, the thermal expansion coefficient of the insulating film 3 becomes larger than the thermal expansion coefficient of the wiring conductor 4. There is a tendency that cracks are likely to occur in the insulating film 3 due to the stress generated by these thermal expansion differences. Therefore, it is important that the porosity of the liquid crystal polymer layer 1 is in the range of 3 to 40% by volume, particularly from the viewpoint of connection reliability when the multilayer wiring board 6 is manufactured and the electronic component 7 is mounted. A range of 30% is preferable.
[0031]
Here, the pores formed in the liquid crystal polymer layer 1 mean substantially spherical bubbles, and the diameter of the bubbles is 0.01 to 3 μm. As the measuring method, for example, it can be quantified by observation with an electron microscope. The distribution state of the bubbles is preferably uniform from the viewpoint of the uniformity of the dielectric constant and thermal expansion coefficient of the liquid crystal polymer layer, and the bubbles are subjected to pressure when the liquid crystal polymer layer 1 is produced by the biaxial stretching method or the inflation method. Further, a desired value can be obtained by appropriately adjusting the heating rate.
[0032]
In addition, the dielectric constant of the liquid crystal polymer layer 1 is preferably in the range of 2.1 to 3.5 from the viewpoint of making the insulating film 3 excellent in high-frequency transmission characteristics without causing deterioration in transmission characteristics in the high-frequency region. .
[0033]
If the dielectric constant of the liquid crystal polymer layer 1 is less than 2.1, the difference in dielectric constant between the liquid crystal polymer layer 1 and the coating layer 2 made of a polyphenylene ether-based organic material formed on the upper and lower surfaces becomes large. Is transmitted, the propagation delay time of the high-frequency signal is different between the liquid crystal polymer layer 1 and the covering layer 2, so that the signal is distorted and the transmission loss tends to increase. If the dielectric constant of the liquid crystal polymer layer 1 exceeds 3.5, the dielectric constant difference between the liquid crystal polymer layer 1 and the coating layer 2 made of polyphenylene ether-based organic matter formed on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer increases. Since the dielectric constant increases, transmission loss tends to increase when a high-frequency signal of 100 MHz or higher is transmitted. Therefore, the dielectric constant of the liquid crystal polymer layer 1 is preferably in the range of 2.1 to 3.5.
[0034]
In addition, the liquid crystal polymer layer 1 is a light stabilizer such as an antioxidant for improving thermal stability and an ultraviolet absorber for improving light resistance, and flame retardancy within a range that does not impair the physical properties of the layer. Halogen- or phosphate-based flame retardants for adding acid, flame retardant aids such as antimony compounds, zinc borate, barium metaborate, zirconium oxide, higher fatty acids and higher fatty acids for improving lubricity Lubricants such as esters, higher fatty acid metal salts, fluorocarbon surfactants, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, barium oxide, strontium oxide, for adjusting the thermal expansion coefficient and / or improving mechanical strength Zirconium oxide, calcium oxide, zeolite, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, potassium titanate, barium titanate, titanic acid A filler, such as strontium-calcium titanate, aluminum borate, barium stannate, barium zirconate, strontium zirconate may contain.
[0035]
The particle shape of the filler and the like includes a substantially spherical shape, a needle shape, and a flake shape, and a substantially spherical shape is preferable from the viewpoint of filling properties. The particle diameter is usually about 0.1 to 15 μm and is smaller than the thickness of the liquid crystal polymer layer 1.
[0036]
Moreover, in order to make the liquid crystal polymer layer 1 have good adhesion to the coating layer 2, the surface thereof is subjected to a method such as buffing, blast polishing, brush polishing, plasma treatment, corona treatment, ultraviolet treatment, or chemical treatment. The contact angle with triallyl isocyanurate is 3 to 50 ° and the surface energy is 45 to 70 mJ / m. 2 It is preferable to process so that it becomes.
[0037]
The wettability of the liquid triallyl isocyanurate with respect to the liquid crystal polymer layer 1 is similar to the wettability of polyphenylene ether with respect to the liquid crystal polymer layer 1, and the contact angle between the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1 with triallyl isocyanurate is 3 By setting the angle to -50 °, the coating layer 2 can be wet and spread well on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1, and the adhesion between the liquid crystal polymer layer 1 and the coating layer 2 can be improved. It can be set as the insulating film 3 which does not peel between both also in a test. If the contact angle with triallyl isocyanurate is smaller than 3 °, the coating layer 2 is extremely spread on the liquid crystal polymer layer 1 and the positional accuracy is lowered, and a plurality of insulating films 3 are stacked and heated. When pressurizing and multilayering, the position of the wiring conductor 4 formed on the surface of the insulating film 3 and the through conductor 5 formed in the inside tends to be shifted and easily disconnected. In the test, the adhesion between the liquid crystal polymer layer 1 and the coating layer 2 tends to be reduced, and the two layers tend to be peeled off. Therefore, the contact angle between the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1 with triallyl isocyanurate is preferably 3 to 50 °.
[0038]
In addition, the liquid crystal polymer layer 1 has a surface layer that is relatively easily entangled with the molecular layer and the coating layer 2 in a good entanglement and bond, thereby further strengthening the adhesion between them. Its surface energy is 45 ~ 70mJ / m 2 It is preferable that Surface energy is 45mJ / m 2 If it is less than 70%, the molecular layer on the surface of the liquid crystal polymer layer 1 is not sufficiently activated and tends to be difficult to entangle with the coating layer 2 and become difficult to bond. 2 Exceeding the surface, the surface of the liquid crystal polymer layer 1 becomes very reactive and reacts with oxygen in the air to form a weakly strong oxide on the surface. As a result, the liquid crystal polymer layer 1 and the coating layer 2 There is a tendency that the adhesiveness of the resin is lowered and the two are easily separated. Therefore, the surface energy of the liquid crystal polymer layer 1 is 45 to 70 mJ / m. 2 It is preferable that
[0039]
Furthermore, the liquid crystal polymer layer 1 preferably has a center line surface roughness Ra of 0.05 to 5 μm. According to the insulating film 3 of the present invention, since the center line surface roughness Ra of the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1 is 0.05 to 5 μm, the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1 have a good anchoring effect with the coating layer 2. Thus, the liquid crystal polymer layer 1 and the coating layer 2 can be more firmly adhered to each other.
[0040]
The centerline surface roughness Ra is preferably 0.05 μm or more from the viewpoint of preventing peeling between the liquid crystal polymer layer 1 and the coating layer 2 during solder reflow, and the coating layer 2 is formed on the surface. From the viewpoint of preventing air entrapment, it is preferably 5 μm or less. Therefore, the liquid crystal polymer layer 1 preferably has a centerline surface roughness Ra of 0.05 to 5 μm.
[0041]
Next, the covering layer 2 has a function of an adhesive when a wiring conductor 4 to be described later is deposited, and the insulating film 3 is laminated when the multilayer wiring substrate 6 is formed using the insulating film 3. Serves as an adhesive when working.
[0042]
The coating layer 2 contains 30 to 90% by volume of a polyphenylene ether resin or a derivative thereof, or a polyphenylene ether-based organic material such as a polymer alloy thereof, and is particularly suitable for thermal cycle reliability and position when the wiring conductor 4 is bonded. From the viewpoint of accuracy, it is preferable to contain a thermosetting polyphenylene ether such as allyl-modified polyphenylene ether.
[0043]
If the content of the polyphenylene ether-based organic substance is less than 30% by volume, the kneadability with the filler described later tends to be reduced. If it exceeds 90% by volume, the surface of the liquid crystal polymer layer 1 is covered with a coating layer. When forming 2, the thickness variation of the coating layer 2 tends to increase. Therefore, the content of the polyphenylene ether organic material is preferably in the range of 30 to 90% by volume.
[0044]
In addition, the coating layer 2 is a multi-layer having two or more functional groups capable of polymerization reaction from the viewpoint of improving the adhesion to the liquid crystal polymer layer 1 and the adhesion to the wiring conductor 4 and the through conductor 5 described later. An additive such as a functional monomer or a polyfunctional polymer is preferably contained. For example, triallyl isocyanurate, triallyl cyanurate, and a polymer thereof are preferably contained.
[0045]
Furthermore, the coating layer 2 is added with a rubber component for adjusting the elastic modulus, an antioxidant for improving thermal stability, a light stabilizer such as an ultraviolet absorber for improving light resistance, and a flame retardancy. Halogen-based or phosphoric acid-based flame retardants, antimony-based compounds, flame retardant aids such as zinc borate, barium metaborate, and zirconium oxide, higher fatty acids and higher fatty acid esters to improve lubricity, Lubricants such as higher fatty acid metal salts, fluorocarbon surfactants, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, barium oxide, strontium oxide, zirconium oxide, calcium oxide for adjusting thermal expansion coefficient and improving mechanical strength Zeolite, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, potassium titanate, barium titanate, strontium titanate, calcium titanate Silane coupling agents to improve the bondability and mechanical strength of fillers such as um, aluminum borate, barium stannate, barium zirconate, strontium zirconate, etc. Or a coupling agent such as a titanate coupling agent.
[0046]
In particular, when forming the multilayer wiring board 6 by laminating and pressing the insulating film 3, from the viewpoint of suppressing the fluidity of the coating layer 2 and preventing the displacement of the through conductor 5 and the thickness variation of the coating layer 2. The coating layer 2 preferably contains 10% by volume or more of an inorganic insulating powder as a filler. Further, from the viewpoint of preventing peeling at the time of solder reflow at the bonding interface with the liquid crystal polymer layer 1 and the bonding interface with the wiring conductor 4, the content of the filler is preferably 70% by volume or less. Therefore, it is preferable to contain 10 to 70% by volume of the filler in the coating layer 2 made of a polyphenylene ether organic material.
[0047]
In addition, the shape of the filler and the like includes a substantially spherical shape, a needle shape, a flake shape, and the like, and a substantially spherical shape is preferable from the viewpoint of filling properties. The particle diameter is about 0.1 to 15 μm, which is smaller than the thickness of the coating layer 2.
[0048]
Such an insulating film 3 is, for example, a paste obtained by adding a thermosetting polyphenylene ether resin and a solvent / plasticizer / dispersant to an inorganic insulating powder such as silicon oxide having a particle size of about 0.1 to 15 μm. The contact angle with triallyl isocyanurate is 3 to 50 ° by plasma treatment, and the surface energy is 45 to 70 mJ / m. 2 The coating layer 2 is applied to the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1 having a melting point of 230 to 420 ° C. and a porosity of 3 to 40% by volume using a conventionally known sheet molding method such as a doctor blade method. After the formation, or after forming the coating layer 2 on the surface of the liquid crystal polymer layer 1 by immersing the liquid crystal polymer layer 1 in the above paste and pulling it up vertically, the coating layer 2 is formed at a temperature of 60 to 100 ° C. for 5 minutes to 3 Manufactured by heating and drying for hours.
[0049]
The thickness of the insulating film 3 is preferably 10 to 200 μm from the viewpoint of ensuring insulation reliability, and from the viewpoint of ensuring high heat resistance, low moisture absorption, and high dimensional stability, a liquid crystal polymer. The thickness of the layer 1 is preferably in the range of 40 to 90% of the thickness of the insulating film 3.
[0050]
Next, the multilayer wiring board 6 of the present invention is formed by laminating a plurality of insulating films 3 each having a wiring conductor 4 made of metal foil disposed on at least one of upper and lower surfaces, and sandwiching the insulating film 3 therebetween. The upper and lower wiring conductors 4 are formed by electrically connecting via through conductors 5 formed on the insulating film 3.
[0051]
The wiring conductor 4 has a thickness of 2 to 30 μm and is made of a highly conductive metal foil such as copper or gold. The electronic component 7 mounted on the multilayer wiring board 6 is electrically connected to an external electric circuit (not shown). Has a function to connect.
[0052]
From the viewpoint of preventing voids from being generated around the wiring conductor 4 when a plurality of insulating films 3 are laminated, the wiring conductor 4 has a coating layer as shown in the enlarged cross-sectional view of the main part in FIG. 2 is preferably embedded so that at least the surface of the wiring conductor 4 and the surface of the coating layer 2 are flat. Further, when the wiring conductor 4 is embedded in the coating layer 2, if the porosity of the coating layer 2 in the dry state is 3 to 40% by volume, the resin swell of the coating layer 2 around the wiring conductor 4 does not occur. In addition to being able to flatten, the air sandwiched between the wiring conductor 4 and the coating layer 2 can be easily discharged to prevent the entrainment of bubbles. If the porosity in the dry state exceeds 40% by volume, pores remain in the coating layer 2 after pressurizing and heat-curing the laminated insulating film 3, and these pores adsorb moisture in the air. Therefore, it is preferable that the porosity of the coating layer 2 in a dry state is in the range of 3 to 40% by volume.
[0053]
The porosity of the coating layer 2 in the dry state can be determined by appropriately adjusting drying conditions such as a drying temperature and a heating rate when the coating layer 2 is applied on the surface of the liquid crystal polymer layer 1 and dried. A desired value can be obtained.
[0054]
Furthermore, while making the cross-sectional shape of the wiring conductor 4 arrange | positioned in the insulating film 3 into the trapezoid shape where the length of the base of the insulating film 3 side is shorter than the length of the bottom which opposes, it is the side of the insulating film 3 side. The angle formed between the bottom side and the side side is preferably 95 to 150 °. The cross-sectional shape in the width direction of the wiring conductor 4 disposed on the insulating film 3 is a trapezoid whose base side on the insulating film 3 side is shorter than the opposing base side length, and the base side on the insulating film 3 side and When the wiring conductor 4 is embedded in the coating layer 2 by setting the angle with the side to 95 to 150 °, the wiring conductor 4 is easily embedded in the coating layer 2 and the wiring conductor 4 is embedded. The surface of the coating layer 2 can be made substantially flat, and the multilayer wiring board 6 can be obtained in which air is not trapped during the lamination and the insulating property is not lowered. From the viewpoint of embedding without entrapment of bubbles, it is preferable that the angle formed between the bottom and the side on the insulating film 3 side is 95 ° or more, and from the viewpoint of miniaturizing the wiring conductor 2. It is preferable to set it to ° or less.
[0055]
In addition, the thickness x (μm) of the coating layer 2 located between the short base of the wiring conductor 4 and the liquid crystal polymer layer 1 between the insulating films 3 determines the distance between the upper and lower liquid crystal polymer layers 1. When T (μm) and the thickness of the wiring conductor 4 are t (μm), 3 μm ≦ 0.5 T−t ≦ x ≦ 0.5 T ≦ 35 μm (however, 8 μm ≦ T ≦ 70 μm, 1 μm ≦ t ≦ 32 μm). It is preferable.
[0056]
When the distance between the liquid crystal polymer layers 1 is T (μm) and the thickness of the wiring conductor 4 is t (μm), the wiring conductor 4 is made of a polyphenylene ether organic material between the short bottom of the wiring conductor 4 and the liquid crystal polymer layer 1. By setting the thickness x (μm) of the covering layer 2 to 3 μm ≦ 0.5 T−t ≦ x ≦ 0.5 T ≦ 35 μm, the distance between the short base of the wiring conductor 4 and the liquid crystal polymer layer 1 and the wiring conductor 4 The difference in distance between the liquid crystal polymer layer 1 adjacent to the long base and the adjacent liquid crystal polymer layer 1 can be reduced to less than t (μm), and the warp of the multilayer wiring board 6 caused by the great difference in the thickness of the coating layer 2 can be prevented. be able to. Therefore, the thickness x (μm) of the coating layer 2 positioned between the trapezoidal upper bottom surface of the wiring conductor 4 and the liquid crystal polymer layer 1 is set, the distance between the liquid crystal polymer layers 1 is T (μm), and the wiring conductor is set. 4 is preferably in the range of 3 μm ≦ 0.5 T−t ≦ x ≦ 0.5 T ≦ 35 μm, where t (μm) is the thickness.
[0057]
Such a wiring conductor 4 is formed by depositing, for example, a metal foil made of copper, which is patterned on a precursor sheet to be the insulating film 3 by a subtractive method using a known photoresist, by a transfer method or the like. It is formed. First, a metal foil transfer film in which a metal foil made of copper is bonded to a support film with an adhesive is prepared, and then the metal foil on the film is subtractive using a known photoresist. Is used to etch into a pattern. At this time, the side surface on the surface side of the pattern is easily etched because it takes a longer time to contact the etching solution than the side surface on the film side, and the cross-sectional shape in the width direction of the pattern can be trapezoidal. The trapezoidal shape can be a trapezoid whose angle between the short base and the side is 95 to 150 ° by adjusting the concentration of the etching solution and the etching time. And this metal foil transfer film is laminated | stacked on the precursor sheet | seat used as the insulating film 3, It hot-presses for 10 minutes to 1 hour on the conditions whose temperature is 100-200 degreeC and pressure is 0.5-10 MPa, It becomes a support body. By peeling off the film and transferring the metal foil to the surface of the precursor sheet to be the insulating film 3, the wiring conductor 4 in which the upper base side of the trapezoidal shape is embedded in the coating layer 2 can be formed.
[0058]
Note that the thickness x (μm) of the coating layer 2 between the liquid crystal polymer layer 1 facing the short base of the wiring conductor 4 is set to a desired range by adjusting the hot press pressure during the transfer of the metal foil. be able to. Further, in order to improve the adhesion with the coating layer 2, the surface of the wiring conductor 4 is preferably roughened by a process such as buffing, blasting, brushing, or chemical treatment.
[0059]
The insulating film 3 is formed with a through conductor 5 having a diameter of about 20 to 150 μm. The through conductor 5 has a function of electrically connecting the wiring conductors 4 positioned above and below with the insulating film 3 interposed therebetween. After the through hole is formed by drilling the insulating film 3 with a laser, It is formed by embedding a conductive paste made of copper, silver, gold, solder or the like in the through hole by a conventionally known screen printing method.
[0060]
According to the multilayer wiring board 6 of the present invention, since the insulating film 3 has the coating layers 2 made of polyphenylene ether-based organic matter on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer 1, the liquid crystal polymer layer 1 has high heat resistance and High elastic modulus, high dimensional stability, and low hygroscopicity make it possible to construct the insulating film 3 without using a reinforcing material such as glass cloth. As a result, laser drilling is easy and fine. Uniform through holes can be formed.
[0061]
Such a multilayer wiring board 6 is formed by forming a through conductor 5 at a desired position of a precursor sheet to be an insulating film 3 manufactured by the method described above, and then patterning, for example, a copper metal foil at a temperature of It is transferred by hot pressing for 10 minutes to 1 hour at 100 to 200 ° C. under a pressure of 0.5 to 10 MPa, and these are laminated and finally 30 minutes under a temperature of 150 to 300 ° C. and a pressure of 0.5 to 10 MPa. Manufactured by hot pressing for 24 hours to complete curing.
[0062]
According to the multilayer wiring board 6 of the present invention, the liquid crystal polymer layer 1 is formed by laminating a plurality of insulating films 3 formed by forming a coating layer 2 made of a polyphenylene ether organic material on the upper and lower surfaces thereof. Organic molecules are not as rigid as liquid crystal polymer organic molecules, and they do not show regular orientation, so that the molecules are relatively easy to move, so that they can enter a fine recess on the surface of the wiring conductor 4 and exhibit a sufficient anchor effect. As a result, the adhesiveness between the insulating film 3 and the wiring conductor 4 is good, and there is no possibility that peeling occurs between the two under high temperature and high humidity. Further, since the frequency behavior of the dielectric constant of the coating layer 2 made of polyphenylene ether organic material and the liquid crystal polymer layer 1 is almost equal, the coating layer 2 has a slight thickness variation due to the pressure applied when the wiring conductor 4 is bonded. However, the multilayer wiring board 6 having excellent high-frequency transmission characteristics without causing deterioration in transmission characteristics in the high-frequency region can be obtained. Furthermore, when the insulating film 3 is multilayered, since the polyphenylene ether-based organic molecules are easy to move, the polyphenylene ether-based organic molecules are easily entangled with each other, and the adhesion between the coating layers 2 is increased. In this case, the insulation film 3 is not peeled off to cause insulation failure.
[0063]
Thus, according to the multilayer wiring board 6 of the present invention, an electronic device such as a semiconductor element is connected to the connection pad 8 formed of a part of the wiring conductor 4 formed on the upper surface of the multilayer wiring board 6 having the above configuration via the conductor bump 8 such as solder. By electrically connecting the components 7 and forming the conductor bumps 9 such as solder on the connection pads 8 formed of a part of the wiring conductor 4 formed on the lower surface of the multilayer wiring board 6, the wiring density is high and the insulating property is excellent. Or a hybrid integrated circuit.
[0064]
The multilayer wiring board 6 of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, four layers are possible. The multilayer wiring board 6 is manufactured by laminating the insulating film 3, but the multilayer wiring board 6 may be fabricated by laminating two, three, or five or more insulating films 3. Further, on the upper and lower surfaces of the multilayer wiring board 6 of the present invention, a build-up layer or solder resist layer 10 composed of an insulating layer mainly composed of one, two, or three or more organic resins, or the multilayer wiring board 6 is provided. After mounting the electronic component 7, an underfill material 11 may be formed between the multilayer wiring board 6 and the electronic component 6.
[0065]
【Example】
Next, the following samples were manufactured and evaluated for the insulating film of the present invention and the multilayer wiring board using the insulating film.
[0066]
(Example 1)
First, spherical fused silica having an average particle diameter of 0.6 μm is added to a thermosetting polyphenylene ether resin so that the content thereof becomes 40% by volume, and a catalyst for accelerating curing of toluene and further an organic resin as a solvent. Was added and mixed for 1 hour to prepare a varnish. Next, a liquid crystal polymer layer having various porosities, a thickness of 45 μm, and a dielectric constant of 2.8 was prepared, and this surface was applied with a voltage of 27 kV and an atmosphere of O using a vacuum plasma apparatus. 2 And CF Four (Gas flow rate is 80cm each Three / Min), plasma treatment under conditions of 15 minutes per side x 2 times, the contact angle with triallyl isocyanurate is 35 °, and the surface energy is 60 mJ / m 2 The center line surface roughness Ra was 0.14 μm, and the varnish was applied to the upper surface of the liquid crystal polymer layer by a doctor blade method to form a thermosetting polyphenylene ether coating layer having a thickness of about 15 μm. A thermosetting polyphenylene ether coating layer was similarly formed on the lower surface of the liquid crystal polymer layer to produce an insulating film.
[0067]
Further, a through-hole having a diameter of 50 μm was formed in the insulating film by a UV-YAG laser, and a through-conductor was formed by embedding a conductive paste containing copper powder and an organic binder in the through-hole by screen printing.
[0068]
Next, a transfer support film with a copper foil formed in a circuit shape with a thickness of 12 μm and an insulating film on which a through conductor is formed are aligned and pressed by a vacuum laminator at a pressure of 3 MPa for 30 seconds. After that, the transfer support film was peeled off and the wiring conductor was embedded on the insulating film. Finally, four insulating films on which the wiring conductors were formed were stacked and heat-treated at a temperature of 200 ° C. under a pressure of 3 MPa for 5 hours to be completely cured to obtain a multilayer wiring board.
[0069]
In addition, as a test board for conducting conductivity evaluation, a via chain is formed with two upper and lower wiring conductors located inside through an insulating layer of the multilayer wiring board and through conductors electrically connecting both of them. In the evaluation of the conduction reliability, the change rate of the conduction resistance before the test was good when it was less than 15%, and it was good when it was 15% or more.
Table 1 shows conduction reliability results.
[0070]
[Table 1]
Figure 0003694673
[0071]
Table 1 shows that for a multilayer wiring board (sample No. 1) with a porosity of the liquid crystal polymer layer of less than 3% and a multilayer wiring board with a porosity of more than 40% (sample No. 6), a high temperature and high humidity test of 168 hours Later, the rate of change of the conduction resistance was as small as 7% or less, but after 312 hours, the rate of change of the conduction resistance was as large as 19% or more, indicating that the conduction reliability tended to be slightly inferior.
[0072]
On the other hand, in the examples (samples Nos. 2 to 5) which are the multilayer wiring boards of the present invention, the change rate of the conduction resistance is small at 4% or less after 168 hours of the high temperature and high humidity test, and further, 312 hours. Even afterwards, the rate of change in conduction resistance was as small as 13% or less, and it was found to be excellent.
[0073]
(Example 2)
The multilayer wiring board used for Example 2 was the same as the multilayer wiring board for Example 1 except that the liquid crystal polymer layer was changed to liquid crystal polymer layers having porosity of 5 and 20% by volume and various dielectric constants. Produced in the same way.
[0074]
In addition, as a test board for evaluating high-frequency transmission characteristics, a strip line structure wiring conductor is formed inside a multilayer wiring board, and high-frequency transmission characteristics are evaluated by measuring high-frequency transmission loss in the frequency range of 100 MHz to 40 GHz. It was evaluated by doing. The quality of the high-frequency transmission characteristics was judged as good when the transmission loss was -1.0 dB or higher and lower than -1.0 dB.
Table 2 shows the evaluation results of the high frequency transmission characteristics.
[0075]
[Table 2]
Figure 0003694673
[0076]
From Table 2, it can be seen that the multilayer wiring board (sample Nos. 7 and 13) with a dielectric constant of less than 2.1 and the multilayer wiring board with a dielectric constant of more than 3.5 (samples No. 12 and 18) at 20 GHz Although it is good, the high-frequency transmission characteristic tends to deteriorate to −1.03 dB or less in a high-frequency region of 40 GHz or higher, whereas a multilayer wiring board having a dielectric constant of 2.1 to 3.5 (Sample Nos. 8 to 11 and No. 14). ˜17) is −0.82 dB or more, and it was found that the high frequency transmission characteristics are particularly excellent.
[0077]
(Example 3)
In the multilayer wiring board used for Example 3, the liquid crystal polymer layer has a porosity of 20% by volume, a dielectric constant of 2.8, and a liquid crystal polymer layer having a contact angle and surface energy with various triallyl isocyanurates on the surface. Except for the change, the multilayer wiring board for Example 1 was manufactured by the same method.
[0078]
In addition, as a test substrate for evaluating insulation, a wiring conductor having a comb-like pattern having a wiring width of 50 μm and a wiring interval of 50 μm is formed in a multilayer wiring substrate. A high temperature bias test with an applied voltage of 5.5 V was performed under the conditions of ℃ and relative humidity of 85%, the insulation resistance between the wiring conductors after 168 hours was measured, and the change amount before and after the test was compared. Insulation resistance is determined to be 1.0 × 10 8 Ω or better is good, 1.0 × 10 8 Less than Ω was rejected.
Table 3 shows the evaluation results of the insulation reliability.
[0079]
[Table 3]
Figure 0003694673
[0080]
From Table 3, the multilayer wiring board (sample No. 19) with a contact angle with triallyl isocyanurate on the liquid crystal polymer layer surface of less than 3 ° and the multilayer wiring board with a contact angle of more than 50 ° (sample No. 23) Although the insulation resistance after 168 hours of high temperature bias test is good, the insulation resistance is 9.8 × 10 after 340 hours 7 While it tends to deteriorate to less than Ω, the multilayer wiring board (sample No. 20 to 22) with a contact angle of 3 to 50 ° is 4.9 × 10 even after 340 hours of high-temperature bias test 9 It was over Ω and was excellent in insulation reliability. However, even when the contact angle is 3 to 50 °, the surface energy of the liquid crystal polymer is 45 mJ / m. 2 Multilayer wiring board (Sample No.24) and 70mJ / m 2 In the above multilayer wiring board (Sample No. 27), although the insulation resistance after 168 hours of the high temperature bias test is good, the insulation resistance is 8.5 × 10 at 340 hours or more. 7 There was a tendency to deteriorate below Ω. On the other hand, the contact angle is 3 to 50 °, and the surface energy is 45 to 70 mJ / m. 2 The multilayer wiring board (Sample Nos. 20-22, 25, 26) of 4.9 × 10 even after 340 hours of high-temperature bias test 9 It was found to be particularly excellent in insulation reliability because it is Ω or more.
[0081]
(Example 4)
The multilayer wiring board used for Example 4 has a liquid crystal polymer layer with a porosity of 20% by volume, a dielectric constant of 2.8, a contact angle with various triallyl isocyanurates on the surface of 35 °, and a surface energy of 60 mJ / m. 2 The substrate was manufactured in the same manner as the multilayer wiring board for Example 1 except that the surface was changed to a liquid crystal polymer layer having various centerline surface roughness Ra.
[0082]
The adhesion was evaluated by immersing the multilayer wiring board in a solder bath at 260 ° C. for 20 seconds, repeating this several times, and then observing the appearance of the multilayer wiring board.
Table 4 shows the results of evaluation of adhesion.
[0083]
[Table 4]
Figure 0003694673
[0084]
From Table 4, it can be seen that for the multilayer wiring board (sample No. 28) with a center line surface roughness Ra of less than 0.05 μm and the multilayer wiring board with Ra of more than 5 μm (sample No. 32), go to the solder bath. When the immersion was repeated 10 times, there was a tendency for swelling to occur in the multilayer wiring board due to peeling between the liquid crystal polymer layer and the coating layer, whereas a multilayer wiring board with a Ra of 0.05 to 5 μm (sample 29-31), it was found that even when the immersion in the solder bath was repeated 10 times, the appearance of the multilayer wiring board did not change and the adhesion was particularly excellent.
[0085]
【The invention's effect】
According to the insulating film of the present invention, since the coating layers made of the polyphenylene ether-based organic material are formed on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer having a porosity of 3 to 40% by volume, the polyphenylene ether type is formed on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer. When the liquid crystal polymer layer is satisfactorily impregnated with a coating layer made of an organic material, the liquid crystal polymer layer and the coating layer can be a tightly bonded insulating film having a sufficient anchor effect, and when the insulating film is multilayered However, the polyphenylene ether-based organic molecules are not as rigid as the liquid crystal polymer molecules, and since they do not show regular orientation, the molecules are relatively easy to move, and the adhesion between insulating films can be improved. In the high temperature bias test, peeling between insulating films or between the liquid crystal polymer layer and the coating layer causes complete insulation. There is no fact that the failure occurs. Even when a wiring conductor is provided on the surface of the insulating film, polyphenylene ether-based organic molecules can enter the fine recesses on the surface of the wiring conductor and exert a sufficient anchoring effect. As a result, there is no possibility that the wiring conductor is disconnected due to peeling between the two under high temperature and high humidity. In addition, since the frequency behavior of the dielectric constant of the coating layer made of polyphenylene ether organic material and the liquid crystal polymer layer is almost equal, even if slight thickness variation occurs in the coating layer due to the pressure applied when bonding the wiring conductor, It can be set as the insulating film excellent in the high frequency transmission characteristic which does not produce the fall in the transmission characteristic in an area | region.
[0086]
Moreover, according to the insulating film of the present invention, in the above configuration, since the dielectric constant of the insulating film is 2.1 to 3.5, a multilayer wiring board is manufactured by laminating a plurality of insulating films having wiring conductors disposed on the surface. Even in this case, it is possible to obtain an insulating film having excellent high frequency transmission characteristics without causing deterioration in transmission characteristics in the high frequency region.
[0087]
Further, according to the insulating film of the present invention, in the above configuration, the contact angle of the liquid crystal polymer layer with triallyl isocyanurate is 3 to 50 °, and the surface energy of the liquid crystal polymer layer is 45 to 70 mJ / m. 2 Therefore, the activated molecular layer on the surface of the liquid crystal polymer layer, which is relatively susceptible to thermal motion, and the coating layer made of a polyphenylene ether-based organic substance are intertwined and bonded together, and the liquid crystal polymer layer and the coating layer are stronger. It can be set as the insulating film closely_contact | adhered to.
[0088]
Moreover, according to the insulating film of the present invention, in the above configuration, since the center line surface roughness Ra of the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer is 0.05 to 5 μm, the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer are made of a polyphenylene ether organic material. It becomes a thing with favorable adhesiveness which has a favorable anchor effect with a coating layer, and can be set as the insulating film which the liquid crystal polymer layer and the coating layer adhered more firmly.
[0089]
Furthermore, according to the insulating film of the present invention, since the polyphenylene ether organic material is a thermosetting polyphenylene ether in the above configuration, the thermosetting polyphenylene ether is excellent in heat resistance and dimensional stability, and as a result, In addition to being excellent in temperature cycle reliability, it is possible to provide an insulating film with good positional accuracy when bonding the wiring conductor.
[0090]
Moreover, according to the multilayer wiring board of the present invention, since the multilayer wiring board is formed using the above insulating film, a multilayer wiring board excellent in moisture resistance, conduction reliability, and high-frequency transmission characteristics can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an insulating film of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a hybrid integrated circuit in which a semiconductor element is mounted on a multilayer wiring board of the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the multilayer wiring board shown in FIG. 2 in the width direction of the wiring conductor.
[Explanation of symbols]
1 ... Liquid crystal polymer layer
2 ... Coating layer
3 ... Insulating film
4 ... Wiring conductor
5 ... Penetration conductor
6 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Multilayer wiring board

Claims (6)

気孔率が３〜４０体積％である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成ることを特徴とする絶縁フィルム。An insulating film comprising: a liquid crystal polymer layer having a porosity of 3 to 40% by volume; and a coating layer made of a polyphenylene ether organic material formed on upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer. 前記液晶ポリマー層の誘電率が２．1〜３．５であることを特徴とする請求項１記載の絶縁フィルム。The insulating film according to claim 1, wherein the liquid crystal polymer layer has a dielectric constant of 2.1 to 3.5. 前記液晶ポリマー層の上下面はトリアリルイソシアヌレートとの接触角が３〜５０°であって、かつ表面エネルギーが４５〜７０ｍJ／ｍ2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。3. The liquid crystal polymer layer according to claim 1, wherein the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer have a contact angle with triallyl isocyanurate of 3 to 50 [deg.] And a surface energy of 45 to 70 mJ / m < 2 >. Insulation film. 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乃至請求項３のいずれかに記載の絶縁フィルム。4. The insulating film according to claim 1, wherein the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer layer have a centerline surface roughness Ra of 0.05 to 5 μm. 前記ポリフェニレンエーテル系有機物が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乃至請求項４のいずれかに記載の絶縁フィルム。The insulating film according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyphenylene ether-based organic substance is a thermosetting polyphenylene ether. 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５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。A plurality of insulating films according to any one of claims 1 to 5, wherein a wiring conductor made of a metal foil is disposed on at least one surface of the upper and lower surfaces, and the upper and lower sides are sandwiched between the insulating films. A multilayer wiring board, wherein the wiring conductors positioned are electrically connected through a through conductor formed in the insulating film.
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