JP3872360B2 - 多層配線基板 - Google Patents
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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多層配線基板に関し、特に液晶ポリマーを一部に用いた半導体素子等の電子部品搭載用の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層にドリルによって貫通孔を形成し、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て成る配線基板を、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いる。そして、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層は、ガラスクロスをレーザにより穿設加工することが困難なために貫通孔の微細化には限界があり、また、ガラスクロスの厚みが不均一のために均一な孔径の貫通孔を形成することが困難であるという問題点を有していた。
【０００５】
このような問題点を解決するために、アラミド樹脂繊維で製作した不織布にエポキシ樹脂を含浸させて成る絶縁基材や、ポリイミドフィルムにエポキシ系接着剤を塗布して成る絶縁基材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層は吸湿性が高く、吸湿した状態で半田リフローを行うと半田リフローの熱により吸湿した水分が気化してガスが発生し、絶縁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、特願2001-325469には、液晶ポリマー層の上下に、ポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層を積層して成る絶縁フィルムを使用した多層配線基板が提案されている。この多層配線基板は、多層配線基板を構成する絶縁フィルムを、液晶ポリマー層の上下面に、それぞれポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層を積層したものとすることから、高耐熱性・高弾性率・高寸法安定性・低吸湿性・高周波伝送特性に優れたものとすることができ、また、多層配線基板の表面に位置する絶縁フィルムのうち少なくとも片方においては、多層配線基板の面積の３％以上70％未満の面積で液晶ポリマー層を露出するとともに、この露出部に、貫通導体と電気的に接続された多層配線基板に搭載される電子部品の電極が接続される接続導体を配設したことから、熱膨張係数が近似する電子部品と液晶ポリマー層とを、熱膨張係数がこれらと異なる被覆層を介さず接続することとなり、その結果、リフローや温度サイクル試験等の温度変化が生じた場合に、電子部品と液晶ポリマー層との間に熱膨張の相違による大きな応力が発生することがなく、絶縁フィルムにクラックが生じたり配線導体が断線して接続不良を生じてしまうということのない接続信頼性に優れたものとすることができるというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような特願2001-325469に提案された多層配線基板に半導体素子等の電子部品をフリップチップ実装する場合、露出部に配設された接続導体上に、印刷法等により半田ペーストを印刷して半田バンプから成る突出部を形成し、この上に電子部品を載置後、熱風等の熱源により半田を加熱溶融して半田付けするといった従来周知のリフローソルダリング技術が用いられる。
【００１０】
しかしながら、配線基板の小型化が年々すすむとともに配線導体や貫通導体の微細化が進み、接続端子のピッチも200μｍ以下のものが要求されるようになり、従来の半田ペースト印刷によるバンプ形成では、印刷時にペーストが滲んで接続端子のピッチ間隔が狭くなったり、半田リフロー後に接続端子間の半田がブリッジしてしまう等、半田バンプを良好に形成することが困難となり、その結果、絶縁信頼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、半田ペーストの印刷等による半田バンプ形成を行わなくとも、200μｍ以下のピッチの突出した接続端子を有し、絶縁信頼性に優れた微細な多層配線基板を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板は、液晶ポリマー層の上下面に、ポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層を積層して成る複数の絶縁フィルムを、間に金属箔から成る配線導体を挟んで積層するとともに、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て成る多層配線基板であって、この多層配線基板の上下の表面に位置する絶縁フィルムのうち少なくとも片方において、多層配線基板の面積の３％以上70％未満の面積で被覆層が除去されて液晶ポリマー層が露出しているとともに、この露出した液晶ポリマー層が凹部となっており、この凹部の底面に、貫通導体を凹部の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品の電極が接続される接続導体が配設されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の多層配線基板は、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に変成した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。
【００１４】
さらに、本発明の多層配線基板は、上記構成において、接続導体が凹部の底面から露出した表面に金属めっき層が被着されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、配線導体の幅方向の断面形状は、絶縁フィルム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であり、かつ、絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度が95〜150°であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の多層配線基板によれば、多層配線基板の上下の表面に位置する絶縁フィルムのうち少なくとも片方において、多層配線基板の面積の３％以上70％未満の面積で被覆層を除去して液晶ポリマー層を露出するとともに、この露出した液晶ポリマー層を凹部と成し、この凹部の底面に、貫通導体を凹部の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品の電極が接続される接続導体を配設させたので、突出した接続導体に電子部品の電極を直接接続することが可能となり、その結果、印刷法等による半田バンプ形成の形成が不要となり、印刷時にペーストが滲んで接続端子のピッチ間隔が狭くなったり、半田リフロー後に接続端子間の半田がブリッジしてしまうことはなく、絶縁信頼性に優れた多層配線基板とすることができる。また、熱膨張係数が近似する電子部品と液晶ポリマー層とを、熱膨張係数がこれらと異なる被覆層を介さず接続することとなり、その結果、リフローや温度サイクル試験等の温度変化が生じた場合に、電子部品と液晶ポリマー層との間に熱膨張の相違による大きな応力が発生することはなく、絶縁フィルムにクラックが生じたり配線導体が断線して接続不良を生じてしまうということもない。
【００１７】
また、本発明の多層配線基板によれば、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に変成したポリフェニレンエーテルとしたので、熱硬化性に変成したポリフェニレンエーテルは、耐熱性が高く、吸水性が低いという性質を有することにより、温度サイクル信頼性に優れる多層配線基板とすることができるとともに、硬化後のポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層の溶融変形が小さいものとなり、絶縁フィルムを順次積層して多層配線基板を形成する際の加熱・加圧による貫通導体と配線導体との位置ずれが生じにくい位置精度の良好な多層配線基板とすることができる。
【００１８】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、上記構成において、接続導体を凹部の底面から露出した表面に金属めっき層を被着して成るものとしたので、金属めっき層はその厚みばらつきが小さく接続導体の高さを略同じ高さに揃えることができ、その結果、多層配線基板に搭載される電子部品の電極と接続導体との接続信頼性にすぐれた多層配線基板とすることができる。
【００１９】
また、本発明の多層配線基板によれば、上記構成において、絶縁フィルムに配設された配線導体の幅方向の断面形状を、絶縁フィルム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し、かつ絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度を95〜150°としたので、配線導体を被覆層に埋設する際に、配線導体を被覆層に容易に埋設することができるとともに配線導体を埋設した後の被覆層表面をほぼ平坦にすることができ、絶縁フィルムを積層する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とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の多層配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、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り、図２は、図１に示す多層配線基板の要部拡大断面図である。なお、図２は、配線導体の幅方向の断面図である。
【００２２】
これらの図において、１は絶縁フィルム、２は配線導体、３は貫通導体であり、主にこれらで本発明の多層配線基板４が構成されている。なお、本例では絶縁フィルム１を４層積層して成る多層配線基板４を示している。
【００２３】
絶縁フィルム１は、液晶ポリマー層６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７とから構成されており、配線導体２や多層配線基板４に搭載される電子部品８の支持体としての機能を有する。
【００２４】
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で液晶性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200〜400℃の温度、特に250〜350℃の温度に融点を有するものが好ましい。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。
【００２５】
また、液晶ポリマー層６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。
【００２６】
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６の厚みよりも小さい。
【００２７】
さらに、液晶ポリマー層６は、ポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層７との密着性を高めるために、その表面をバフ研磨やブラスト研磨・ブラシ研磨・プラズマ処理・コロナ処理・紫外線処理・薬品処理等の方法を用いて中心線表面粗さＲａが0.05〜5μｍの値となるように粗化しておくことが好ましい。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６と被覆層７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７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。従って、液晶ポリマー層６は、その表面を中心線表面粗さＲａが0.05〜5μｍの粗面とすることが好ましい。
【００２８】
次に、液晶ポリマー層６の表面に形成される被覆層７は、配線導体２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１を用いて多層配線基板４を構成する際に、絶縁フィルム１同士を積層する際の接着剤の役目を果たす。
【００２９】
このような被覆層７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、とりわけ温度サイクル信頼性や配線導体２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に変性したポリフェニレンエーテルを含有することが好ましい。熱硬化性に変成したポリフェニレンエーテルは、耐熱性が高く、吸水性が低いという性質を有することにより、温度サイクル信頼性に優れる多層配線基板４とすることができるとともに、硬化後のポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層７の溶融変形が小さいものとなり、絶縁フィルム１を順次積層して多層配線基板４を形成する際の加熱・加圧による貫通導体３と配線導体２との位置ずれが生じにくい位置精度の良好な多層配線基板４とすることができる。
【００３０】
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６表面に被覆層７を形成する際に、被覆層７の厚みバラツキが大きくなる傾向がある。従って、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。
【００３１】
また、被覆層７は、液晶ポリマー層６との接着性や配線導体２・貫通導体３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、トリアリルシアヌレートやトリアリルイソ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。
【００３２】
さらに、被覆層７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、難燃性を改善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。
【００３３】
特に絶縁フィルム１を積層しプレスする際に、被覆層７の流動性を抑制し、貫通導体３の位置ずれや被覆層７の厚みばらつきを防止するという観点からは、被覆層７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６との接着界面および配線導体２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。従って、被覆層７に、10〜70体積％の充填材を含有させておくことが好ましい。
【００３４】
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７の厚みよりも小さい。
【００３５】
このような絶縁フィルム１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等により表面処理した液晶ポリマー層６の上下表面に従来周知のドクターブレード法等のシート成型法を採用して被覆層７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６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６の表面に被覆層７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。
【００３６】
なお、絶縁フィルム１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６の厚みを絶縁フィルム１の厚みの40〜90％の範囲としておくことが好ましい。
【００３７】
また、本発明の多層配線基板４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２が配設された絶縁フィルム１を複数積層して成るとともに、この絶縁フィルム１を挟んで上下に位置する配線導体２間を絶縁フィルム１に形成された貫通導体３を介して電気的に接続することにより形成されている。
【００３８】
本発明によれば、多層配線基板４を上述の絶縁フィルム１を用いて形成したことから、微細配線を有するとともに絶縁性に優れた多層配線基板４とすることができる。
【００３９】
絶縁フィルム１に形成された配線導体２は、その厚みが２〜30μｍ程度で銅・金等の良導電性の金属箔から成り、多層配線基板４に搭載される電子部品８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。
【００４０】
このような配線導体２は、絶縁フィルム１を複数積層する際、配線導体２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、被覆層７に少なくとも配線導体２の表面と被覆層７の表面とが平坦または略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２を被覆層７に埋設する際に、被覆層７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２周囲の被覆層７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２と被覆層７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１を加圧・加熱硬化した後に被覆層７内に気孔が残存し、この気孔が空気中の水分を吸着して多層配線基板４の絶縁性を低下させてしまうおそれがあるので、被覆層７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。
【００４１】
このような被覆層７の乾燥状態での気孔率は、被覆層７を液晶ポリマー層６の表面上に塗布し乾燥するに、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。
【００４２】
また、本発明の多層配線基板４においては、絶縁フィルム１に配設された配線導体２の幅方向の断面形状を、絶縁フィルム１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１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。
【００４３】
本発明の多層配線基板４によれば、絶縁フィルム１に配設された配線導体２の幅方向の断面形状を、絶縁フィルム１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１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２を被覆層７に埋設する際に、配線導体２を被覆層７に容易に埋設することができるとともに配線導体２を埋設した後の被覆層７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が低下することのない多層配線基板４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１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と被覆層７との密着性を良くするという観点からは150°以下とすることが好ましい。
【００４４】
また、絶縁フィルム１の層間において、配線導体２の長さの短い底辺と液晶ポリマー層６との間に位置する被覆層７の厚みｘ（μｍ）が、上下の液晶ポリマー層６間の距離をＴ（μｍ）、配線導体２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。
【００４５】
液晶ポリマー層６間の距離をＴ（μｍ）、配線導体２の厚みをｔ（μｍ）としたときに、配線導体２の長さの短い底辺と液晶ポリマー層６間のポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層７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２の長さの短い底辺と液晶ポリマー層６間の距離および配線導体２の長さの長い底辺と隣接する液晶ポリマー層６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７の厚みが大きく異なることから生じる多層配線基板４の反りを防止することができる。従って、配線導体２の台形状の上底側表面と液晶ポリマー層６の間に位置する、被覆層７の厚みｘ（μｍ）を、液晶ポリマー層６間の距離をＴ（μｍ）、配線導体２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。
【００４６】
このような配線導体２は、絶縁フィルム１と成る前駆体シートに、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。まず、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１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７に埋設された配線導体２を形成することができる。
【００４７】
なお、配線導体２の長さの短い底辺と対向する液晶ポリマー層６間の被覆層７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２は被覆層７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。
【００４８】
また、絶縁フィルム１には、直径が20〜150μｍ程度の貫通導体３が形成されている。貫通導体３は、絶縁フィルム１を挟んで上下に位置する配線導体２を電気的に接続する機能を有し、絶縁フィルム１にＵＶ−ＹＡＧレーザやエキシマレーザ・炭酸ガスレーザ等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。
【００４９】
このような多層配線基板４は、上述したような方法で製作した絶縁フィルム１と成る前駆体シートの所望の位置に貫通導体３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。
【００５０】
また、本発明の多層配線基板４は、表面に位置する絶縁フィルム１のうち少なくとも片方においては、多層配線基板４の面積の３％以上70％未満の面積で液晶ポリマー層６が露出しているとともに、この露出した液晶ポリマー層６が凹部５となっており、この凹部５の底面に、後述する貫通導体３を凹部５の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品８の電極が接続される接続導体９が配設されている。
【００５１】
本発明の多層配線基板４によれば、多層配線基板４の上下の表面に位置する絶縁フィルム１のうち少なくとも片方において、多層配線基板４の面積の３％以上70％未満の面積で被覆層７を除去して液晶ポリマー層６を露出するとともに、この露出した液晶ポリマー層６を凹部５と成し、この凹部５の底面に、貫通導体９を凹部５の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品の電極が接続される接続導体９を配設させたので、突出した接続導体９に電子部品の電極を直接接続することが可能となり、その結果、印刷法等による半田バンプ形成の形成が不要となり、印刷時にペーストが滲んで接続端子９のピッチ間隔が狭くなったり、半田リフロー後に接続端子９間の半田がブリッジしてしまうことはなく、絶縁信頼性に優れた多層配線基板４とすることができる。また、熱膨張係数が近似する電子部品８と液晶ポリマー層６とを、熱膨張係数がこれらと異なる被覆層７を介さず接続することとなり、その結果、リフローや温度サイクル試験等の温度変化が生じた場合に、電子部品８と液晶ポリマー層６との間に熱膨張の相違による大きな応力が発生することはなく、絶縁フィルム１にクラックが生じたり配線導体２が断線して接続不良を生じてしまうということもない。
【００５２】
このような底面に貫通導体３が突出して成る接続導体９を有する凹部５は、以下に述べる方法により形成される。まず、被覆層７を形成するためのペーストを準備し、これを従来周知のドクターブレード法によって被覆層７と成るシートを得、しかる後、金型による打ち抜き加工あるいはレーザ穿設加工によって液晶ポリマー層６を露出させる部分を除去する。次に、液晶ポリマー層６をプラズマ処理等で表面処理した後、液晶ポリマー層６の片面には被覆層７を、他面には前述の露出させる部分を除去した被覆層７を重ね、温度が100〜200℃、圧力が0.5〜10ＭＰａの条件で積層一体化することにより液晶ポリマー層６が露出した表層用の絶縁フィルム１を形成する。続いて、上述したように、貫通導体３および配線導体２を形成した後、他の絶縁フィルム１と積層後、完全硬化することにより多層配線基板４とし、しかる後、この多層配線基板４の表面の液晶ポリマー層６が露出する部分以外を金属マスク等でカバーし、これに酸素プラズマ等のプラズマ装置等を用いて必要な出力と回数にてプラズマ処理を行うことにより、露出している部分の液層ポリマー層６を除去することにより凹部５が形成される。この時、プラズマ処理の出力や回数を適切なものにすれば、貫通導体３の主成分が金属フィラーであるため、プラズマの影響をほとんど受けず、形状を保持したまま、貫通導体３周囲の液晶ポリマー層６のみが除去されるため、凹部５の深さと略同じ高さで貫通導体３を突出して成る接続導体９を形成することができる。
【００５３】
ここで、接続導体９の高さと凹部５の深さが略同じとは、接続導体９の高さが凹部５の深さに対して±３μｍ以内にあることを言う。
【００５４】
なお、接続導体９の高さは、多層配線基板４に搭載される電子部品８の電極との接続性の観点からは、10μｍ以上であることが好ましい。また、接続導体９の強度の観点からは、200μｍ以下とすることが好ましい。従って、接続導体９の深さは、10〜200μｍが好ましい。
【００５５】
また、凹部５の深さは、10μｍ以上の高さの接続導体９を形成するという観点からは、10μｍ以上であることが好ましい。また、絶縁フィルム１の強度の観点からは、200μｍ以下とすることが好ましい。従って、凹部５の深さは、10〜200μｍが好ましい。
【００５６】
また、接続導体９は、凹部５の底面から露出した表面に、金属めっき層を被着させても良い。この場合、前述の様に、貫通導体３を突出させて接続導体９を形成した後、公知の電解または無電解ニッケルめっき、および電解または無電解金めっき等を行い、凹部５の底面から露出した表面に金属めっき層を被着させることができる。
【００５７】
本発明の多層配線基板４によれば、接続導体９を凹部５の底面から露出した表面に金属めっき層を被着して成るものとしたことから、金属めっき層はその厚みばらつきが小さく、接続導体９の高さを略同じ高さに揃えることができ、その結果、多層配線基板４に搭載される電子部品８の電極と接続導体９との接続信頼性にすぐれた多層配線基板４とすることができる。
【００５８】
なお、液晶ポリマー層６が露出する面積は、多層配線基板４の面積に対して３％未満であると露出させた効果が小さくなって、露出部の熱膨張係数が電子部品８の熱膨張係数よりも大きくなる傾向にあり、また、70％以上であると、反りが大きくなってしまい多層配線基板４として使用出来なくなってしまう傾向にある。従って、液晶ポリマー層６が露出する面積としては、多層配線基板４の面積の３％以上70％未満である必要がある。
【００５９】
かくして本発明の多層配線基板４によれば、上記構成の多層配線基板４の上面に形成した接続導体９に、半導体素子等の電子部品８の電極を接触させて電気的に接続するとともに、電子部品８と多層配線基板４間を熱硬化性樹脂等から成るアンダーフィル材10を充填・硬化して電子部品８を固定し、さらに、多層配線基板４の下面に形成した配線導体２の一部から成る接続パッドに半田等の導体バンプ11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。
【００６０】
なお、本発明の多層配線基板４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１を積層することによって多層配線基板４を製作したが、２層や３層、あるいは６層以上の絶縁フィルム１を積層して多層配線基板４を製作してもよい。また、本発明の多層配線基板４の上下表面に、凹部５を除いてソルダーレジスト層12を形成してもよい。
【００６１】
【実施例】
次に本発明の多層配線基板を、以下の試料を製作して評価した。
【００６２】
（実施例１）
まず、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、厚みが35μｍの液晶ポリマー層の表面をプラズマ処理して、この液晶ポリマー層の上面に上記ワニスをドクターブレード法により塗布し、厚さ約20μｍの乾燥状態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。
【００６３】
さらに、この絶縁フィルムに、波長が355ｎｍのＵＶ-ＹＡＧレーザにより孔径50μｍの貫通孔を形成した。
【００６４】
また、液晶ポリマー層の露出部を有する表層用絶縁フィルムとしては、前述のワニスをＰＥＴ等から成るキャリアフィルムにシート状に塗工し、切断後ＵＶ-ＹＡＧレーザにて、液晶ポリマー層を露出させる部分を穿設加工し、しかる後、厚み35μｍの液晶ポリマー層の表裏面をプラズマ処理した後、片側に液晶ポリマー層を露出させる部分を穿設加工した被覆層を、反対側には穿設加工していない被覆層を重ね合わせ、真空積層機にて温度が140℃、圧力が５ＭＰａの条件で液晶ポリマーの露出部を有する表層用絶縁フィルムを製作し、その後、ＵＶ−ＹＡＧレーザにて液晶ポリマー層露出部に孔径50μｍ、孔間ピッチが150μｍの貫通孔を形成した。
【００６５】
次に、これらの絶縁フィルム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。
【００６６】
さらに、回路上に形成した厚さ12μｍの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表面が略平坦となるように転写した。
【００６７】
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。
【００６８】
こうして得られ多層配線基板の表面を、液晶ポリマー層の露出部以外をカバーするように金属マスクで被覆した後、酸素プラズマによるプラズマ処理を適宜実施することで、露出した液晶ポリマー層に凹部を形成するとともに、貫通導体を突出させることで、凸形状の接続導体を形成して評価用試料を得た。なお、この評価用試料の液晶ポリマー層の露出部は多層配線基板の面積の30％の面積であった。
【００６９】
（比較例）
比較例として用いた多層配線基板は、表面の液晶ポリマー層露出部に凹部を形成する代わりに、露出した液晶ポリマー層に配設された接続導体に半田ペーストを印刷して凸状の半田バンプを形成すること以外は実施例と同様の方法で製作した。
【００７０】
評価方法としては、実施例の試料では接続導体部上に、および比較例の試料では半田バンプ上に半導体素子を接続し、半導体素子の下部にアンダーフィル材を充填・硬化することにより半導体素子と試料間の電気接続部を形成後、隣接する電気接続部間の絶縁抵抗測定を行うことにより絶縁性を評価した。
【００７１】
絶縁性評価の結果、比較例の試料では半田バンプ間隔が狭くなったり、あるいは、半田がブリッジしてしまって絶縁不良となったのに対し、本発明の多層配線基板では、絶縁抵抗に問題はなく、微細化において優れたものであった。
【００７２】
（実施例２）
次に、表面の液晶ポリマー層露出部の面積を、種々の大きさに設定した多層配線基板を実施例１と同様の方法で製作し、これらの接続導体上に実施例１と同様にして半導体素子を接続することに評価用試料を得た。
【００７３】
評価方法としては、実装性の評価は、半導体素子を接続導体に接続した直後の半導体素子と試料間の電気的接続部における導通抵抗を測定することにより評価した。また、温度サイクル信頼性の評価は、試料温度が-65℃の条件で30分、125℃の条件で30分を１サイクルとする温度サイクル試験を1000サイクル行い、半導体素子と試料間の電気的接続部における導通抵抗を測定することにより評価した。
表１に実装性および温度サイクル信頼性の結果を示す。
【００７４】
【表１】
【００７５】
表１からは、液晶ポリマー層の露出面積が70％を超えると、多層配線基板の反りが大きいために実装不良が発生する傾向があることがわかった。また、露出面積が３％未満では、接続導体が破損して断線し、温度サイクル信頼性に劣る傾向があることがわかった。
【００７６】
それらに対して、本発明の多層配線基板である液晶ポリマー層の露出面積が３〜70％の実施例では、実装性および温度サイクル信頼性に問題はなく、優れたものであることがわかった。
【００７７】
（実施例３）
次に、絶縁フィルムに転写する配線導体の幅方向の断面形状において、絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度を、種々の角度にしたものを用いること以外は実施例１と同様の方法で評価用試料としての多層配線基板を製作した。
【００７８】
評価方法としては、配線導体の埋め込み性の評価は、評価用試料を切断して断面を顕微鏡により観察することにより評価した。また、配線導体と絶縁フィルムとの密着性の評価は、配線導体を絶縁フィルムに転写した直後の配線導体を顕微鏡観察することにより評価した。
表２に配線導体の埋め込み性および密着性の結果を示す。
【００７９】
【表２】
【００８０】
表２からは、配線導体の絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度が95°未満では、配線導体の被覆層への埋め込み性が悪く、被覆層に完全に埋め込まれていないために、次の絶縁フィルムを積層した際に混入した空気によるボイドが存在する傾向があることがわかった。また、配線導体の絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度が150°を超えると、被覆層との接着力が低下するため、配線導体の一部が剥がれて転写不良が発生する傾向があることがわかった。
【００８１】
それらに対して、本発明の多層配線基板である配線導体の絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度が95〜150°の実施例では、埋め込み評価においてボイドはなく、また、密着評価においても配線導体の剥がれはなく、優れたものであることがわかった。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の多層配線基板によれば、多層配線基板の上下の表面に位置する絶縁フィルムのうち少なくとも片方において、多層配線基板の面積の３％以上70％未満の面積で被覆層を除去して液晶ポリマー層を露出するとともに、この露出した液晶ポリマー層を凹部と成し、この凹部の底面に、貫通導体を凹部の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品の電極が接続される接続導体を配設させたので、突出した接続導体に電子部品の電極を直接接続することが可能となり、その結果、印刷法等による半田バンプ形成の形成が不要となり、印刷時にペーストが滲んで接続端子のピッチ間隔が狭くなったり、半田リフロー後に接続端子間の半田がブリッジしてしまうことはなく、絶縁信頼性に優れた多層配線基板とすることができる。また、熱膨張係数が近似する電子部品と液晶ポリマー層とを、熱膨張係数がこれらと異なる被覆層を介さず接続することとなり、その結果、リフローや温度サイクル試験等の温度変化が生じた場合に、電子部品と液晶ポリマー層との間に熱膨張の相違による大きな応力が発生することはなく、絶縁フィルムにクラックが生じたり配線導体が断線して接続不良を生じてしまうということもない。
【００８３】
また、本発明の多層配線基板によれば、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に変成したポリフェニレンエーテルとしたので、熱硬化性に変成したポリフェニレンエーテルは、耐熱性が高く、吸水性が低いという性質を有することにより、温度サイクル信頼性に優れる多層配線基板とすることができるとともに、硬化後のポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層の溶融変形が小さいものとなり、絶縁フィルムを順次積層して多層配線基板を形成する際の加熱・加圧による貫通導体と配線導体との位置ずれが生じにくい位置精度の良好な多層配線基板とすることができる。
【００８４】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、上記構成において、接続導体を凹部の底面から露出した表面に金属めっき層を被着して成るものとしたので、金属めっき層はその厚みばらつきが小さく接続導体の高さを略同じ高さに揃えることができ、その結果、多層配線基板に搭載される電子部品の電極と接続導体との接続信頼性にすぐれた多層配線基板とすることができる。
【００８５】
また、本発明の多層配線基板によれば、上記構成において、絶縁フィルムに配設された配線導体の幅方向の断面形状を、絶縁フィルム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し、かつ絶縁フィルムの側の底辺と側辺とのなす角度を95〜150°としたので、配線導体を被覆層に埋設する際に、配線導体を被覆層に容易に埋設することができるとともに配線導体を埋設した後の被覆層表面をほぼ平坦にすることができ、絶縁フィルムを積層する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とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板に、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。
【図２】図１に示す多層配線基板の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・絶縁フィルム
２・・・・・・・・・配線導体
３・・・・・・・・・貫通導体
４・・・・・・・・・多層配線基板
５・・・・・・・・・凹部
６・・・・・・・・・液晶ポリマー層
７・・・・・・・・・被覆層
８・・・・・・・・・電子部品
９・・・・・・・・・接続導体
【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多層配線基板に関し、特に液晶ポリマーを一部に用いた半導体素子等の電子部品搭載用の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層にドリルによって貫通孔を形成し、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て成る配線基板を、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いる。そして、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層は、ガラスクロスをレーザにより穿設加工することが困難なために貫通孔の微細化には限界があり、また、ガラスクロスの厚みが不均一のために均一な孔径の貫通孔を形成することが困難であるという問題点を有していた。
【０００５】
このような問題点を解決するために、アラミド樹脂繊維で製作した不織布にエポキシ樹脂を含浸させて成る絶縁基材や、ポリイミドフィルムにエポキシ系接着剤を塗布して成る絶縁基材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層は吸湿性が高く、吸湿した状態で半田リフローを行うと半田リフローの熱により吸湿した水分が気化してガスが発生し、絶縁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、特願2001-325469には、液晶ポリマー層の上下に、ポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層を積層して成る絶縁フィルムを使用した多層配線基板が提案されている。この多層配線基板は、多層配線基板を構成する絶縁フィルムを、液晶ポリマー層の上下面に、それぞれポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層を積層したものとすることから、高耐熱性・高弾性率・高寸法安定性・低吸湿性・高周波伝送特性に優れたものとすることができ、また、多層配線基板の表面に位置する絶縁フィルムのうち少なくとも片方においては、多層配線基板の面積の３％以上70％未満の面積で液晶ポリマー層を露出するとともに、この露出部に、貫通導体と電気的に接続された多層配線基板に搭載される電子部品の電極が接続される接続導体を配設したことから、熱膨張係数が近似する電子部品と液晶ポリマー層とを、熱膨張係数がこれらと異なる被覆層を介さず接続することとなり、その結果、リフローや温度サイクル試験等の温度変化が生じた場合に、電子部品と液晶ポリマー層との間に熱膨張の相違による大きな応力が発生することがなく、絶縁フィルムにクラックが生じたり配線導体が断線して接続不良を生じてしまうということのない接続信頼性に優れたものとすることができるというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような特願2001-325469に提案された多層配線基板に半導体素子等の電子部品をフリップチップ実装する場合、露出部に配設された接続導体上に、印刷法等により半田ペーストを印刷して半田バンプから成る突出部を形成し、この上に電子部品を載置後、熱風等の熱源により半田を加熱溶融して半田付けするといった従来周知のリフローソルダリング技術が用いられる。
【００１０】
しかしながら、配線基板の小型化が年々すすむとともに配線導体や貫通導体の微細化が進み、接続端子のピッチも200μｍ以下のものが要求されるようになり、従来の半田ペースト印刷によるバンプ形成では、印刷時にペーストが滲んで接続端子のピッチ間隔が狭くなったり、半田リフロー後に接続端子間の半田がブリッジしてしまう等、半田バンプを良好に形成することが困難となり、その結果、絶縁信頼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、半田ペーストの印刷等による半田バンプ形成を行わなくとも、200μｍ以下のピッチの突出した接続端子を有し、絶縁信頼性に優れた微細な多層配線基板を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板は、液晶ポリマー層の上下面に、ポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層を積層して成る複数の絶縁フィルムを、間に金属箔から成る配線導体を挟んで積層するとともに、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て成る多層配線基板であって、この多層配線基板の上下の表面に位置する絶縁フィルムのうち少なくとも片方において、多層配線基板の面積の３％以上70％未満の面積で被覆層が除去されて液晶ポリマー層が露出しているとともに、この露出した液晶ポリマー層が凹部となっており、この凹部の底面に、貫通導体を凹部の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品の電極が接続される接続導体が配設されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の多層配線基板は、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に変成した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。
【００１４】
さらに、本発明の多層配線基板は、上記構成において、接続導体が凹部の底面から露出した表面に金属めっき層が被着されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、配線導体の幅方向の断面形状は、絶縁フィルム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であり、かつ、絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度が95〜150°であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の多層配線基板によれば、多層配線基板の上下の表面に位置する絶縁フィルムのうち少なくとも片方において、多層配線基板の面積の３％以上70％未満の面積で被覆層を除去して液晶ポリマー層を露出するとともに、この露出した液晶ポリマー層を凹部と成し、この凹部の底面に、貫通導体を凹部の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品の電極が接続される接続導体を配設させたので、突出した接続導体に電子部品の電極を直接接続することが可能となり、その結果、印刷法等による半田バンプ形成の形成が不要となり、印刷時にペーストが滲んで接続端子のピッチ間隔が狭くなったり、半田リフロー後に接続端子間の半田がブリッジしてしまうことはなく、絶縁信頼性に優れた多層配線基板とすることができる。また、熱膨張係数が近似する電子部品と液晶ポリマー層とを、熱膨張係数がこれらと異なる被覆層を介さず接続することとなり、その結果、リフローや温度サイクル試験等の温度変化が生じた場合に、電子部品と液晶ポリマー層との間に熱膨張の相違による大きな応力が発生することはなく、絶縁フィルムにクラックが生じたり配線導体が断線して接続不良を生じてしまうということもない。
【００１７】
また、本発明の多層配線基板によれば、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に変成したポリフェニレンエーテルとしたので、熱硬化性に変成したポリフェニレンエーテルは、耐熱性が高く、吸水性が低いという性質を有することにより、温度サイクル信頼性に優れる多層配線基板とすることができるとともに、硬化後のポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層の溶融変形が小さいものとなり、絶縁フィルムを順次積層して多層配線基板を形成する際の加熱・加圧による貫通導体と配線導体との位置ずれが生じにくい位置精度の良好な多層配線基板とすることができる。
【００１８】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、上記構成において、接続導体を凹部の底面から露出した表面に金属めっき層を被着して成るものとしたので、金属めっき層はその厚みばらつきが小さく接続導体の高さを略同じ高さに揃えることができ、その結果、多層配線基板に搭載される電子部品の電極と接続導体との接続信頼性にすぐれた多層配線基板とすることができる。
【００１９】
また、本発明の多層配線基板によれば、上記構成において、絶縁フィルムに配設された配線導体の幅方向の断面形状を、絶縁フィルム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し、かつ絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度を95〜150°としたので、配線導体を被覆層に埋設する際に、配線導体を被覆層に容易に埋設することができるとともに配線導体を埋設した後の被覆層表面をほぼ平坦にすることができ、絶縁フィルムを積層する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とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の多層配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、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り、図２は、図１に示す多層配線基板の要部拡大断面図である。なお、図２は、配線導体の幅方向の断面図である。
【００２２】
これらの図において、１は絶縁フィルム、２は配線導体、３は貫通導体であり、主にこれらで本発明の多層配線基板４が構成されている。なお、本例では絶縁フィルム１を４層積層して成る多層配線基板４を示している。
【００２３】
絶縁フィルム１は、液晶ポリマー層６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７とから構成されており、配線導体２や多層配線基板４に搭載される電子部品８の支持体としての機能を有する。
【００２４】
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で液晶性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200〜400℃の温度、特に250〜350℃の温度に融点を有するものが好ましい。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。
【００２５】
また、液晶ポリマー層６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。
【００２６】
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６の厚みよりも小さい。
【００２７】
さらに、液晶ポリマー層６は、ポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層７との密着性を高めるために、その表面をバフ研磨やブラスト研磨・ブラシ研磨・プラズマ処理・コロナ処理・紫外線処理・薬品処理等の方法を用いて中心線表面粗さＲａが0.05〜5μｍの値となるように粗化しておくことが好ましい。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６と被覆層７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７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。従って、液晶ポリマー層６は、その表面を中心線表面粗さＲａが0.05〜5μｍの粗面とすることが好ましい。
【００２８】
次に、液晶ポリマー層６の表面に形成される被覆層７は、配線導体２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１を用いて多層配線基板４を構成する際に、絶縁フィルム１同士を積層する際の接着剤の役目を果たす。
【００２９】
このような被覆層７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、とりわけ温度サイクル信頼性や配線導体２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に変性したポリフェニレンエーテルを含有することが好ましい。熱硬化性に変成したポリフェニレンエーテルは、耐熱性が高く、吸水性が低いという性質を有することにより、温度サイクル信頼性に優れる多層配線基板４とすることができるとともに、硬化後のポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層７の溶融変形が小さいものとなり、絶縁フィルム１を順次積層して多層配線基板４を形成する際の加熱・加圧による貫通導体３と配線導体２との位置ずれが生じにくい位置精度の良好な多層配線基板４とすることができる。
【００３０】
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６表面に被覆層７を形成する際に、被覆層７の厚みバラツキが大きくなる傾向がある。従って、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。
【００３１】
また、被覆層７は、液晶ポリマー層６との接着性や配線導体２・貫通導体３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、トリアリルシアヌレートやトリアリルイソ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。
【００３２】
さらに、被覆層７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、難燃性を改善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。
【００３３】
特に絶縁フィルム１を積層しプレスする際に、被覆層７の流動性を抑制し、貫通導体３の位置ずれや被覆層７の厚みばらつきを防止するという観点からは、被覆層７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６との接着界面および配線導体２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。従って、被覆層７に、10〜70体積％の充填材を含有させておくことが好ましい。
【００３４】
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７の厚みよりも小さい。
【００３５】
このような絶縁フィルム１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等により表面処理した液晶ポリマー層６の上下表面に従来周知のドクターブレード法等のシート成型法を採用して被覆層７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６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６の表面に被覆層７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。
【００３６】
なお、絶縁フィルム１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６の厚みを絶縁フィルム１の厚みの40〜90％の範囲としておくことが好ましい。
【００３７】
また、本発明の多層配線基板４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２が配設された絶縁フィルム１を複数積層して成るとともに、この絶縁フィルム１を挟んで上下に位置する配線導体２間を絶縁フィルム１に形成された貫通導体３を介して電気的に接続することにより形成されている。
【００３８】
本発明によれば、多層配線基板４を上述の絶縁フィルム１を用いて形成したことから、微細配線を有するとともに絶縁性に優れた多層配線基板４とすることができる。
【００３９】
絶縁フィルム１に形成された配線導体２は、その厚みが２〜30μｍ程度で銅・金等の良導電性の金属箔から成り、多層配線基板４に搭載される電子部品８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。
【００４０】
このような配線導体２は、絶縁フィルム１を複数積層する際、配線導体２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、被覆層７に少なくとも配線導体２の表面と被覆層７の表面とが平坦または略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２を被覆層７に埋設する際に、被覆層７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２周囲の被覆層７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２と被覆層７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１を加圧・加熱硬化した後に被覆層７内に気孔が残存し、この気孔が空気中の水分を吸着して多層配線基板４の絶縁性を低下させてしまうおそれがあるので、被覆層７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。
【００４１】
このような被覆層７の乾燥状態での気孔率は、被覆層７を液晶ポリマー層６の表面上に塗布し乾燥するに、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。
【００４２】
また、本発明の多層配線基板４においては、絶縁フィルム１に配設された配線導体２の幅方向の断面形状を、絶縁フィルム１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１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。
【００４３】
本発明の多層配線基板４によれば、絶縁フィルム１に配設された配線導体２の幅方向の断面形状を、絶縁フィルム１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１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２を被覆層７に埋設する際に、配線導体２を被覆層７に容易に埋設することができるとともに配線導体２を埋設した後の被覆層７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が低下することのない多層配線基板４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１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と被覆層７との密着性を良くするという観点からは150°以下とすることが好ましい。
【００４４】
また、絶縁フィルム１の層間において、配線導体２の長さの短い底辺と液晶ポリマー層６との間に位置する被覆層７の厚みｘ（μｍ）が、上下の液晶ポリマー層６間の距離をＴ（μｍ）、配線導体２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。
【００４５】
液晶ポリマー層６間の距離をＴ（μｍ）、配線導体２の厚みをｔ（μｍ）としたときに、配線導体２の長さの短い底辺と液晶ポリマー層６間のポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層７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２の長さの短い底辺と液晶ポリマー層６間の距離および配線導体２の長さの長い底辺と隣接する液晶ポリマー層６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７の厚みが大きく異なることから生じる多層配線基板４の反りを防止することができる。従って、配線導体２の台形状の上底側表面と液晶ポリマー層６の間に位置する、被覆層７の厚みｘ（μｍ）を、液晶ポリマー層６間の距離をＴ（μｍ）、配線導体２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。
【００４６】
このような配線導体２は、絶縁フィルム１と成る前駆体シートに、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。まず、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１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７に埋設された配線導体２を形成することができる。
【００４７】
なお、配線導体２の長さの短い底辺と対向する液晶ポリマー層６間の被覆層７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２は被覆層７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。
【００４８】
また、絶縁フィルム１には、直径が20〜150μｍ程度の貫通導体３が形成されている。貫通導体３は、絶縁フィルム１を挟んで上下に位置する配線導体２を電気的に接続する機能を有し、絶縁フィルム１にＵＶ−ＹＡＧレーザやエキシマレーザ・炭酸ガスレーザ等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。
【００４９】
このような多層配線基板４は、上述したような方法で製作した絶縁フィルム１と成る前駆体シートの所望の位置に貫通導体３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。
【００５０】
また、本発明の多層配線基板４は、表面に位置する絶縁フィルム１のうち少なくとも片方においては、多層配線基板４の面積の３％以上70％未満の面積で液晶ポリマー層６が露出しているとともに、この露出した液晶ポリマー層６が凹部５となっており、この凹部５の底面に、後述する貫通導体３を凹部５の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品８の電極が接続される接続導体９が配設されている。
【００５１】
本発明の多層配線基板４によれば、多層配線基板４の上下の表面に位置する絶縁フィルム１のうち少なくとも片方において、多層配線基板４の面積の３％以上70％未満の面積で被覆層７を除去して液晶ポリマー層６を露出するとともに、この露出した液晶ポリマー層６を凹部５と成し、この凹部５の底面に、貫通導体９を凹部５の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品の電極が接続される接続導体９を配設させたので、突出した接続導体９に電子部品の電極を直接接続することが可能となり、その結果、印刷法等による半田バンプ形成の形成が不要となり、印刷時にペーストが滲んで接続端子９のピッチ間隔が狭くなったり、半田リフロー後に接続端子９間の半田がブリッジしてしまうことはなく、絶縁信頼性に優れた多層配線基板４とすることができる。また、熱膨張係数が近似する電子部品８と液晶ポリマー層６とを、熱膨張係数がこれらと異なる被覆層７を介さず接続することとなり、その結果、リフローや温度サイクル試験等の温度変化が生じた場合に、電子部品８と液晶ポリマー層６との間に熱膨張の相違による大きな応力が発生することはなく、絶縁フィルム１にクラックが生じたり配線導体２が断線して接続不良を生じてしまうということもない。
【００５２】
このような底面に貫通導体３が突出して成る接続導体９を有する凹部５は、以下に述べる方法により形成される。まず、被覆層７を形成するためのペーストを準備し、これを従来周知のドクターブレード法によって被覆層７と成るシートを得、しかる後、金型による打ち抜き加工あるいはレーザ穿設加工によって液晶ポリマー層６を露出させる部分を除去する。次に、液晶ポリマー層６をプラズマ処理等で表面処理した後、液晶ポリマー層６の片面には被覆層７を、他面には前述の露出させる部分を除去した被覆層７を重ね、温度が100〜200℃、圧力が0.5〜10ＭＰａの条件で積層一体化することにより液晶ポリマー層６が露出した表層用の絶縁フィルム１を形成する。続いて、上述したように、貫通導体３および配線導体２を形成した後、他の絶縁フィルム１と積層後、完全硬化することにより多層配線基板４とし、しかる後、この多層配線基板４の表面の液晶ポリマー層６が露出する部分以外を金属マスク等でカバーし、これに酸素プラズマ等のプラズマ装置等を用いて必要な出力と回数にてプラズマ処理を行うことにより、露出している部分の液層ポリマー層６を除去することにより凹部５が形成される。この時、プラズマ処理の出力や回数を適切なものにすれば、貫通導体３の主成分が金属フィラーであるため、プラズマの影響をほとんど受けず、形状を保持したまま、貫通導体３周囲の液晶ポリマー層６のみが除去されるため、凹部５の深さと略同じ高さで貫通導体３を突出して成る接続導体９を形成することができる。
【００５３】
ここで、接続導体９の高さと凹部５の深さが略同じとは、接続導体９の高さが凹部５の深さに対して±３μｍ以内にあることを言う。
【００５４】
なお、接続導体９の高さは、多層配線基板４に搭載される電子部品８の電極との接続性の観点からは、10μｍ以上であることが好ましい。また、接続導体９の強度の観点からは、200μｍ以下とすることが好ましい。従って、接続導体９の深さは、10〜200μｍが好ましい。
【００５５】
また、凹部５の深さは、10μｍ以上の高さの接続導体９を形成するという観点からは、10μｍ以上であることが好ましい。また、絶縁フィルム１の強度の観点からは、200μｍ以下とすることが好ましい。従って、凹部５の深さは、10〜200μｍが好ましい。
【００５６】
また、接続導体９は、凹部５の底面から露出した表面に、金属めっき層を被着させても良い。この場合、前述の様に、貫通導体３を突出させて接続導体９を形成した後、公知の電解または無電解ニッケルめっき、および電解または無電解金めっき等を行い、凹部５の底面から露出した表面に金属めっき層を被着させることができる。
【００５７】
本発明の多層配線基板４によれば、接続導体９を凹部５の底面から露出した表面に金属めっき層を被着して成るものとしたことから、金属めっき層はその厚みばらつきが小さく、接続導体９の高さを略同じ高さに揃えることができ、その結果、多層配線基板４に搭載される電子部品８の電極と接続導体９との接続信頼性にすぐれた多層配線基板４とすることができる。
【００５８】
なお、液晶ポリマー層６が露出する面積は、多層配線基板４の面積に対して３％未満であると露出させた効果が小さくなって、露出部の熱膨張係数が電子部品８の熱膨張係数よりも大きくなる傾向にあり、また、70％以上であると、反りが大きくなってしまい多層配線基板４として使用出来なくなってしまう傾向にある。従って、液晶ポリマー層６が露出する面積としては、多層配線基板４の面積の３％以上70％未満である必要がある。
【００５９】
かくして本発明の多層配線基板４によれば、上記構成の多層配線基板４の上面に形成した接続導体９に、半導体素子等の電子部品８の電極を接触させて電気的に接続するとともに、電子部品８と多層配線基板４間を熱硬化性樹脂等から成るアンダーフィル材10を充填・硬化して電子部品８を固定し、さらに、多層配線基板４の下面に形成した配線導体２の一部から成る接続パッドに半田等の導体バンプ11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。
【００６０】
なお、本発明の多層配線基板４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１を積層することによって多層配線基板４を製作したが、２層や３層、あるいは６層以上の絶縁フィルム１を積層して多層配線基板４を製作してもよい。また、本発明の多層配線基板４の上下表面に、凹部５を除いてソルダーレジスト層12を形成してもよい。
【００６１】
【実施例】
次に本発明の多層配線基板を、以下の試料を製作して評価した。
【００６２】
（実施例１）
まず、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、厚みが35μｍの液晶ポリマー層の表面をプラズマ処理して、この液晶ポリマー層の上面に上記ワニスをドクターブレード法により塗布し、厚さ約20μｍの乾燥状態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。
【００６３】
さらに、この絶縁フィルムに、波長が355ｎｍのＵＶ-ＹＡＧレーザにより孔径50μｍの貫通孔を形成した。
【００６４】
また、液晶ポリマー層の露出部を有する表層用絶縁フィルムとしては、前述のワニスをＰＥＴ等から成るキャリアフィルムにシート状に塗工し、切断後ＵＶ-ＹＡＧレーザにて、液晶ポリマー層を露出させる部分を穿設加工し、しかる後、厚み35μｍの液晶ポリマー層の表裏面をプラズマ処理した後、片側に液晶ポリマー層を露出させる部分を穿設加工した被覆層を、反対側には穿設加工していない被覆層を重ね合わせ、真空積層機にて温度が140℃、圧力が５ＭＰａの条件で液晶ポリマーの露出部を有する表層用絶縁フィルムを製作し、その後、ＵＶ−ＹＡＧレーザにて液晶ポリマー層露出部に孔径50μｍ、孔間ピッチが150μｍの貫通孔を形成した。
【００６５】
次に、これらの絶縁フィルム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。
【００６６】
さらに、回路上に形成した厚さ12μｍの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表面が略平坦となるように転写した。
【００６７】
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。
【００６８】
こうして得られ多層配線基板の表面を、液晶ポリマー層の露出部以外をカバーするように金属マスクで被覆した後、酸素プラズマによるプラズマ処理を適宜実施することで、露出した液晶ポリマー層に凹部を形成するとともに、貫通導体を突出させることで、凸形状の接続導体を形成して評価用試料を得た。なお、この評価用試料の液晶ポリマー層の露出部は多層配線基板の面積の30％の面積であった。
【００６９】
（比較例）
比較例として用いた多層配線基板は、表面の液晶ポリマー層露出部に凹部を形成する代わりに、露出した液晶ポリマー層に配設された接続導体に半田ペーストを印刷して凸状の半田バンプを形成すること以外は実施例と同様の方法で製作した。
【００７０】
評価方法としては、実施例の試料では接続導体部上に、および比較例の試料では半田バンプ上に半導体素子を接続し、半導体素子の下部にアンダーフィル材を充填・硬化することにより半導体素子と試料間の電気接続部を形成後、隣接する電気接続部間の絶縁抵抗測定を行うことにより絶縁性を評価した。
【００７１】
絶縁性評価の結果、比較例の試料では半田バンプ間隔が狭くなったり、あるいは、半田がブリッジしてしまって絶縁不良となったのに対し、本発明の多層配線基板では、絶縁抵抗に問題はなく、微細化において優れたものであった。
【００７２】
（実施例２）
次に、表面の液晶ポリマー層露出部の面積を、種々の大きさに設定した多層配線基板を実施例１と同様の方法で製作し、これらの接続導体上に実施例１と同様にして半導体素子を接続することに評価用試料を得た。
【００７３】
評価方法としては、実装性の評価は、半導体素子を接続導体に接続した直後の半導体素子と試料間の電気的接続部における導通抵抗を測定することにより評価した。また、温度サイクル信頼性の評価は、試料温度が-65℃の条件で30分、125℃の条件で30分を１サイクルとする温度サイクル試験を1000サイクル行い、半導体素子と試料間の電気的接続部における導通抵抗を測定することにより評価した。
表１に実装性および温度サイクル信頼性の結果を示す。
【００７４】
【表１】
表１からは、液晶ポリマー層の露出面積が70％を超えると、多層配線基板の反りが大きいために実装不良が発生する傾向があることがわかった。また、露出面積が３％未満では、接続導体が破損して断線し、温度サイクル信頼性に劣る傾向があることがわかった。
【００７６】
それらに対して、本発明の多層配線基板である液晶ポリマー層の露出面積が３〜70％の実施例では、実装性および温度サイクル信頼性に問題はなく、優れたものであることがわかった。
【００７７】
（実施例３）
次に、絶縁フィルムに転写する配線導体の幅方向の断面形状において、絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度を、種々の角度にしたものを用いること以外は実施例１と同様の方法で評価用試料としての多層配線基板を製作した。
【００７８】
評価方法としては、配線導体の埋め込み性の評価は、評価用試料を切断して断面を顕微鏡により観察することにより評価した。また、配線導体と絶縁フィルムとの密着性の評価は、配線導体を絶縁フィルムに転写した直後の配線導体を顕微鏡観察することにより評価した。
表２に配線導体の埋め込み性および密着性の結果を示す。
【００７９】
【表２】
表２からは、配線導体の絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度が95°未満では、配線導体の被覆層への埋め込み性が悪く、被覆層に完全に埋め込まれていないために、次の絶縁フィルムを積層した際に混入した空気によるボイドが存在する傾向があることがわかった。また、配線導体の絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度が150°を超えると、被覆層との接着力が低下するため、配線導体の一部が剥がれて転写不良が発生する傾向があることがわかった。
【００８１】
それらに対して、本発明の多層配線基板である配線導体の絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度が95〜150°の実施例では、埋め込み評価においてボイドはなく、また、密着評価においても配線導体の剥がれはなく、優れたものであることがわかった。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の多層配線基板によれば、多層配線基板の上下の表面に位置する絶縁フィルムのうち少なくとも片方において、多層配線基板の面積の３％以上70％未満の面積で被覆層を除去して液晶ポリマー層を露出するとともに、この露出した液晶ポリマー層を凹部と成し、この凹部の底面に、貫通導体を凹部の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品の電極が接続される接続導体を配設させたので、突出した接続導体に電子部品の電極を直接接続することが可能となり、その結果、印刷法等による半田バンプ形成の形成が不要となり、印刷時にペーストが滲んで接続端子のピッチ間隔が狭くなったり、半田リフロー後に接続端子間の半田がブリッジしてしまうことはなく、絶縁信頼性に優れた多層配線基板とすることができる。また、熱膨張係数が近似する電子部品と液晶ポリマー層とを、熱膨張係数がこれらと異なる被覆層を介さず接続することとなり、その結果、リフローや温度サイクル試験等の温度変化が生じた場合に、電子部品と液晶ポリマー層との間に熱膨張の相違による大きな応力が発生することはなく、絶縁フィルムにクラックが生じたり配線導体が断線して接続不良を生じてしまうということもない。
【００８３】
また、本発明の多層配線基板によれば、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に変成したポリフェニレンエーテルとしたので、熱硬化性に変成したポリフェニレンエーテルは、耐熱性が高く、吸水性が低いという性質を有することにより、温度サイクル信頼性に優れる多層配線基板とすることができるとともに、硬化後のポリフェニレンエーテル系有機物から成る被覆層の溶融変形が小さいものとなり、絶縁フィルムを順次積層して多層配線基板を形成する際の加熱・加圧による貫通導体と配線導体との位置ずれが生じにくい位置精度の良好な多層配線基板とすることができる。
【００８４】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、上記構成において、接続導体を凹部の底面から露出した表面に金属めっき層を被着して成るものとしたので、金属めっき層はその厚みばらつきが小さく接続導体の高さを略同じ高さに揃えることができ、その結果、多層配線基板に搭載される電子部品の電極と接続導体との接続信頼性にすぐれた多層配線基板とすることができる。
【００８５】
また、本発明の多層配線基板によれば、上記構成において、絶縁フィルムに配設された配線導体の幅方向の断面形状を、絶縁フィルム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し、かつ絶縁フィルムの側の底辺と側辺とのなす角度を95〜150°としたので、配線導体を被覆層に埋設する際に、配線導体を被覆層に容易に埋設することができるとともに配線導体を埋設した後の被覆層表面をほぼ平坦にすることができ、絶縁フィルムを積層する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とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板に、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。
【図２】図１に示す多層配線基板の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・絶縁フィルム
２・・・・・・・・・配線導体
３・・・・・・・・・貫通導体
４・・・・・・・・・多層配線基板
５・・・・・・・・・凹部
６・・・・・・・・・液晶ポリマー層
７・・・・・・・・・被覆層
８・・・・・・・・・電子部品
９・・・・・・・・・接続導体
Claims (4)
- 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積層して成る複数の絶縁フィルムを、間に金属箔から成る配線導体を挟んで積層するとともに、前記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て成る多層配線基板であって、該多層配線基板の上下の表面に位置する絶縁フィルムのうち少なくとも片方において、前記多層配線基板の面積の３％以上７０％未満の面積で前記被覆層が除去されて前記液晶ポリマー層が露出しているとともに、この露出した液晶ポリマー層が凹部となっており、該凹部の底面に、前記貫通導体を前記凹部の深さと略同じ高さで突出させて成る、搭載される電子部品の電極が接続される接続導体が配設されていることを特徴とする多層配線基板。
- 前記ポリフェニレンエーテル系有機物が熱硬化性に変成したポリフェニレンエーテルであることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
- 前記接続導体は、前記凹部の底面から露出した表面に金属めっき層が被着されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の多層配線基板。
- 前記配線導体の幅方向の断面形状は、前記絶縁フィルム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であり、かつ、前記絶縁フィルム側の底辺と側辺とのなす角度が９５〜１５０°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多層配線基板。
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