JP4299601B2

JP4299601B2 - Multilayer wiring board

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Publication number: JP4299601B2
Application number: JP2003203385A
Authority: JP
Inventors: 毅小山田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-07-29
Also published as: JP2004281999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層配線基板に関し、より詳細には半導体集積回路素子を収容する半導体素子収納用パッケージや、半導体集積回路等の電気的な検査をするためのプローブカード等に使用される多層配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路は半導体素子の高集積化および処理信号数の増加によって、半導体基板上に形成される端子数が増加するとともに端子の狭ピッチ化が進んでいる。これにより、半導体集積回路素子を収容する半導体素子収納用パッケージの接続端子や、半導体集積回路の電気的な検査を行なうプローブカードのプローブも狭ピッチ化が要求されている。
【０００３】
この狭ピッチ化の要求に対して、半導体素子収納用パッケージにおいては半導体素子の実装形態がワイヤボンディング接続からフリップチップ接続へ、またプローブカードは、カンチレバー方式のものからニードル状のプローブを細密に格子状に配置したものへと移り変わってきている。
【０００４】
また、それら半導体素子収納用パッケージやプローブカードに使われる多層配線基板の構成は、ガラス繊維から成る基材に有機樹脂を含浸硬化させた絶縁層に銅箔をパターン加工した配線導体層を形成して成るプリント配線板から、配線導体層の狭ピッチ化に優れるとともに、配線導体層を細密な格子状に配置することが可能な、基板の上面に薄膜の絶縁層と配線導体層とから成る多層配線部を形成したビルドアップ方式の多層配線基板へと移り変わってきている。
【０００５】
かかるビルドアップ方式の多層配線基板は、基板の上面に、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等から成り、カーテンコート法やスピンコート法等によって樹脂の前駆体を塗布し加熱硬化させることによって形成される絶縁層と、銅やアルミニウム等の金属から成り、めっき法や気相成膜法等の薄膜形成技術およびフォトリソグラフィ技術を採用することによって形成される配線導体層とを交互に多層に積層させた構造となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平11−163520号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平11−38044号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような絶縁層と配線導体層とから成る多層配線部を有する多層配線基板においては、有機樹脂から成る絶縁層の厚みがその有機樹脂の前駆体を塗布する面の凹凸にほぼ均一に追従するため、絶縁層上に形成した配線導体層の凸部によって、その上に形成される絶縁層の表面には段差が発生しやすい。また、絶縁層を多層化していくと、各層での凹凸を反映して、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の表面では複雑な凹凸形状になることもある。
【０００９】
このような凹凸形状のある多層配線基板の最上面に形成された配線導体層の上面に半導体基板を実装する場合には、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の表面の凹凸を吸収できるように、例えば、配線導体層上に形成する半導体基板の接続用の半田の高さを半導体基板の表面に対して平行になるように調節したりする必要があり、工程が複雑になるとともに調整する分だけ必要以上の半田高さが必要になるため、結果として多層配線基板の最上面における配線導体層の狭ピッチ化を阻害してしまうという問題点があった。
【００１０】
また、プローブカードのようにプローブを接触させたり接続したりする場合には、配線導体層の上面の高さばらつきによってプローブ先端の高さばらつきが大きくなり、半導体基板の端子に対するプローブの接触圧力にばらつきが生じてしまい、接続抵抗が変動しやすいという問題点があった。
【００１１】
さらに、配線導体層の上面の高さばらつきがあると、そのために生じるプローブの接触圧力のばらつきにより特定のプローブに圧力が集中してしまい、プローブの寿命が短くなりやすいという問題点があった。
【００１２】
本発明は上記のような従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の平坦度が高い、配線導体層の狭ピッチ化に対応することができる多層配線基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板は、有機樹脂から成る絶縁層と配線導体層とを多層に積層するとともに、上下に位置する前記配線導体層同士をその間の前記絶縁層に設けた貫通孔に貫通導体を配して接続して成る多層配線基板であって、前記絶縁層は、第１の絶縁層と、その上面に積層された第２の絶縁層と、その下面に積層された第３の絶縁層とから成り、前記第１の絶縁層は、前記第２および第３の絶縁層より弾性率が高いものであるとともに、前記上面に前記配線導体層の下面が前記第２の絶縁層を貫通して埋入していることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記第２および第３の絶縁層は熱可塑性樹脂から成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、最上層の前記絶縁層に形成された前記配線導体層は、その表面が最上層の前記絶縁層の表面よりも下側に位置していることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の多層配線基板は、有機樹脂から成る絶縁層と配線導体層とを多層に積層するとともに、上下に位置する前記配線導体層同士をその間の前記絶縁層に設けた貫通孔に貫通導体を配して接続して成る多層配線基板であって、前記絶縁層は、第１の絶縁層と、その上面に積層された第２の絶縁層と、その下面に積層された第３の絶縁層とから成り、前記第１の絶縁層は、前記第２および第３の絶縁層より弾性率が高いものであるとともに、前記上面に前記配線導体層の下面が前記第２の絶縁層を貫通して埋入しており、最上層の前記絶縁層は前記第１の絶縁層が表面に露出していることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の多層配線基板によれば、配線導体層の下面が弾性率の低い第２の絶縁層を貫通して弾性率の高い第１の絶縁層の上面に埋入していることから、配線導体層の一部が絶縁層に埋入しているため、従来のように配線導体層を絶縁層の上面に配設した場合に比べて絶縁層から突出する配線導体層の突出量を小さくすることができるとともに、配線導体層の下面が弾性率の高い第１の絶縁層に埋入しているため、配線導体層を絶縁層に強固に固定することができるようになる。また、さらにその上面に次の絶縁層をプレス加工法により積層する際には、次の絶縁層は加熱プレス加工時においても第１の絶縁層は第３の絶縁層に比べ弾性率が高く配線導体層が絶縁層に強固に固定されているため、第１の絶縁層の形状にならって第３の絶縁層が下層の絶縁層から突出した配線導体層の突出部を包み込むように変形することによって、その上面では第１の絶縁層の元々の形状通りに加工することができるようになる。これにより、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の表面に対する下層の配線導体層の突出による影響を小さく抑えることができ、その表面を平坦面とすることができる。
【００１８】
また、第２の絶縁層および第３の絶縁層を熱可塑性樹脂で形成しておくと、この第２および第３の絶縁層を上下面に有する絶縁層を多層化する際には、加熱プレス加工法によって第２および第３の絶縁層が流動し簡単に多層に接着することができるようになる。これとともに、さらにその上面に次の絶縁層をプレス加工法により積層する際には、次の加熱プレス加工時においても第１の絶縁層は第２および第３の絶縁層に比べ弾性率が高く、配線導体層が絶縁層に強固に固定されているため、第１の絶縁層の形状にならって第３の絶縁層が下層の絶縁層から突出した配線導体層の突出部を包み込むように変形することによって、その上面では第１の絶縁層の元々の形状通りに加工することができるようになる。これにより、絶縁層の最上面に形成された絶縁層の表面を平坦面とすることが簡単にかつ安定してできるようになる。
【００１９】
これらのことにより、複数の絶縁層と配線導体層とを多層に積層して成る多層配線基板の平坦な最上面に形成された配線導体層と半導体基板の接続部位とを平行に配置することが容易になるため、半導体基板の接続用の半田の高さを調節する必要がなくなる。これにより、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の平坦度が高い、配線導体層の狭ピッチ化に対応することができる多層配線基板となる。
【００２０】
また、本発明の多層配線基板をプローブカードとして使用する場合には、複数の絶縁層と配線導体層とを多層に積層して成る多層配線基板の最上面に形成された配線導体層とプローブとの高さばらつきがなくなり、半導体集積回路の検査の際にプローブにかかる荷重が配線導体層の上面の一部に集中することがなくなるものとすることができ、配線導体層の磨耗による多層配線基板の寿命が短くなるという問題もなくすことができる。これにより、プローブとの接触抵抗を長期にわたり安定なものとすることができる、電気的な接続性に優れた多層配線基板となる。
【００２１】
また、本発明の多層配線基板によれば、最上層の絶縁層に形成された配線導体層は、その表面が最上層の絶縁層の表面よりも下側に位置していることから、半導体基板の実装時に、絶縁層の表面よりも配線導体層の表面が下側に位置することによってできた窪みに半導体基板の電極を接合させるための半田を良好に収容することができ、大きな体積の半田により半導体基板の電極と配線導体層との接続強度を有効に向上させて接続信頼性の優れたものとすることができる。さらに、第１〜第３の絶縁層を積層した絶縁層を用いて作製した非常に平坦性に優れる多層配線基板の表面と半導体基板とを隙間なく半導体基板の下面全面で密着させることができ、半導体基板を多層配線基板に非常に強固に固定することができる。
【００２２】
このことにより、多層配線基板の配線導体層の狭ピッチ化によって配線導体層が微細化された場合においても、多層配線基板の配線導体層と半導体基板の電極との強固な接続および多層配線基板と半導体基板との強固な密着の相乗効果によって、半導体基板の多層配線基板上への実装信頼性を非常に高いものとすることができる。
【００２３】
また、絶縁層の表面よりも配線導体層の表面が下側に位置することによってできた窪みに半導体基板の電極を接合させるための半田を良好に収容することができることから、半田が周囲に流れ出して隣接する半田同士が接触するのを有効に防止して、多層配線基板の配線導体層を狭ピッチ化しても、実装信頼性の高いものとすることができる。
【００２４】
さらに、多層配線基板の表面に半導体基板を密着して実装させることができることから、半導体基板と多層配線基板との間に封止材を充填する必要がなくなり、製造工程を簡略化することができる。
【００２５】
また、本発明の多層配線基板によれば、絶縁層は、第１の絶縁層と、その上面に積層された第２の絶縁層と、その下面に積層された第３の絶縁層とから成り、第１の絶縁層は、第２および第３の絶縁層より弾性率が高いものであるとともに、上面に配線導体層の下面が第２の絶縁層を貫通して埋入しており、最上層の絶縁層は第１の絶縁層が表面に露出していることから、第１〜第３の絶縁層から成る絶縁層を用いたことにより、配線導体の突出の影響が非常に少ない平坦性に優れた多層配線基板とすることができるとともに、最上層の表面に弾性率の高い第１の絶縁層を露出させることにより、最上層が変形し難いものとなり、多層配線基板の表面の平坦性をさらに向上させることができる。
【００２６】
さらに、最上層の絶縁層が弾性率の高いものであることから、多層配線基板を機械的な衝撃や化学的な衝撃に対しても強い、耐環境信頼性の高いものとすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の多層配線基板を詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の多層配線基板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における配線導体層の周辺の状態を示す要部拡大断面図である。これらの図において、１は絶縁層、２は配線導体層、３は絶縁層１の一部としての第１の絶縁層、４は絶縁層１の一部としての第２の絶縁層、５は絶縁層１の一部としての第３の絶縁層、６は貫通孔、７は貫通導体である。
【００２９】
絶縁層１は、第１の絶縁層３を中心として、その上面に積層された第２の絶縁層４と、その下面に積層された第３の絶縁層５とから構成されている。絶縁層１は上下の配線導体層２を電気的に絶縁する機能を持ち、その中でも第１の絶縁層３は弾性率が高く絶縁層１の基礎骨格として働くとともに、第２の絶縁層４および第３の絶縁層５とともに配線導体層２を支える支持部材として機能している。
【００３０】
第１の絶縁層３はポリイミド樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，全芳香族ポリエステル樹脂，フッ素樹脂等から成る。また、第２の絶縁層４および第３の絶縁層５はポリイミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，シロキサン変性ポリイミド樹脂，シロキサン変性ポリアミドイミド，ビスマレイミドトリアジン樹脂等から成る。
【００３１】
絶縁層１は、例えば、第１の絶縁層３として12.5〜50μｍ程度の有機樹脂フィルム材を準備する。そして、この第１の絶縁層３の両面に第２の絶縁層４および第３の絶縁層５として有機樹脂ワニス材をドクターブレード法等を用いて乾燥厚みで５〜20μｍ程度に塗布し乾燥させることで絶縁層１が形成される。
【００３２】
また、これを他の絶縁層１や配線導体層２上に第３の絶縁層５側を接着面にして加熱プレス装置を用いて加熱加圧し接着することによって、絶縁層１が多層に積層された多層配線基板が形成される。
【００３３】
このとき、第１の絶縁層３の弾性率を第３の絶縁層５の弾性率より高いものとしておくと、絶縁層１および配線導体層２を多層に積層して多層配線基板を形成する際のプレス加工時に、第１の絶縁層３が固いため、その絶縁層１の上に他の絶縁層１が積層される際に絶縁層１の上面側に配置された配線導体層２等によって生じる凸部を、他の絶縁層１の第１の絶縁層３は弾性率が高いためそのままの形状を保持するように働くとともに、第３の絶縁層５がその柔らかさにより凸部との接触面で生じる応力を吸収するように変形することとなり、上下の絶縁層１間の第２の絶縁層４および第３の絶縁層５中に配線導体層２を埋設することができるので、その結果、積層された絶縁層１の上面を平坦面とすることが簡単にかつ安定してできるようになる。このため、第１の絶縁層３の弾性率を第３の絶縁層５の弾性率より高いものとしておくのがよい。
【００３４】
このような第１の絶縁層３と第２の絶縁層４および第３の絶縁層５との組み合わせとしては、例えば、第１の絶縁層３をポリイミド樹脂とし、第２の絶縁層４および第３の絶縁層５をシロキサン変性ポリアミドイミド樹脂とする組み合わせがある。この組み合わせによれば、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂が第１の絶縁層３のポリイミド樹脂との接着性も良好であり、かつ耐熱性が高いものであるため、これらにより形成した多層配線基板をプリント基板等に実装する際の耐半田耐熱性等が良好なものとなる。
【００３５】
また、最も耐熱性が高い組み合わせとしては、第１の絶縁層３をポリイミド樹脂とし、第２の絶縁層４および第３の絶縁層５を熱可塑性のポリイミド樹脂としておくのがよい。この組み合わせの場合には、耐熱性が高いものになるとともに、第１の絶縁層３と第２の絶縁層４および第３の絶縁層５との間の熱膨張係数差を小さくできるため絶縁層１の内部応力を低くすることができ、これにより多層配線基板の全体の反りを低減することができるようになる。
【００３６】
また、最上層の絶縁層は第１の絶縁層が表面に露出するようにしておくのがよい。最表面を第２の絶縁層に比べ弾性率の高い第１の絶縁層としておくことで、半導体基板の実装やプローブピンの実装などの際に生じる機械的な衝撃や薬品処理によって生じる化学的な衝撃などに対しても信頼性の高いものとすることができるようになる。さらに、最表面を第２の絶縁層４に比べ弾性率の高い第１の絶縁層３としておくことで、最上層が変形し難いものとなり、多層配線基板の表面の平坦性をさらに向上させることができる。
【００３７】
この場合には、第１の絶縁層３の下面に第３の絶縁層５を形成した絶縁層１もしくは第１の絶縁層３のみの絶縁層１を準備し、これを他の絶縁層１や配線導体層２上に加熱プレス装置を用いて加熱加圧し接着することによって、最表面が第１の絶縁層３となる絶縁層１が積層された多層配線基板となる。
【００３８】
さらに、各絶縁層１には配線導体層２が配設されるとともに、絶縁層１を挟んで上下に位置する配線導体層２同士を電気的に接続するため、その絶縁層１に設けた貫通孔６に貫通導体７が埋設されている。これら配線導体層２および貫通導体７は、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンおよびそれらの合金等の金属材料をスパッタリング法，蒸着法，めっき法等の薄膜形成技術を採用することによって形成することができる。
【００３９】
貫通導体７は配線導体層２と別々に形成してもよいが、これらは同時に形成した方が、工程数を少なくできる点で好ましいものとなるとともに、両者の電気的な接続信頼性の点でも良好なものとなる。また、配線導体層２と貫通導体７とを一体的に形成する場合には、それぞれを所望の厚みに調整してめっき膜で形成することができるように、主として電解めっき法を用いて形成しておくのがよい。
【００４０】
また、本発明の多層配線基板においては、配線導体層２の下面は、その下部とともに第２の絶縁層４を貫通して第１の絶縁層３の上面に埋入している。このように配線導体層２の下面を第１の絶縁層３の上面に埋入させておくことで、配線導体層２の一部が絶縁層１に埋入しているため、従来の多層配線基板では絶縁層１の上面に大きく突出していた配線導体層２の突出量を低減することができ、この上に積層される絶縁層１の表面を平坦にすることができるようになるとともに、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の表面も平坦面にすることができる。さらに、第１の絶縁層３は弾性率が高く、その上面に配線導体層２の下面を強固に固定することができるため、配線導体層２の第１の絶縁層３への接着の信頼性を向上させることができるとともに絶縁層１を多層化する際の熱処理による配線導体層２の位置ズレを抑えることができるため、配線導体層２の位置精度が向上する。
【００４１】
さらに、配線導体層２は第２の絶縁層４に完全に埋め込む形で形成しておくのが最適である。これにより、この配線導体層２が形成された絶縁層１の表面と配線導体層２の表面とを完全に平坦にすることができるようになるとともに、この上にさらに絶縁層１を積層して形成した多層配線基板の最上面も完全に平坦にすることができる。
【００４２】
また、最上層の絶縁層１に形成された配線導体層２は、その表面が最上層の絶縁層１の表面よりも下側に位置するようにしておくのがよい。このようにすることによって半導体基板の実装時に、絶縁層１の表面よりも配線導体層２の表面が下側に位置することによってできた窪みに半導体基板の電極を接合させるための半田を良好に収容することができ、大きな体積の半田により半導体基板の電極と配線導体層２との接続強度を有効に向上させて接続信頼性の優れたものとすることができる。さらに、第１〜第３の絶縁層３〜５を積層した絶縁層１を用いて作製した非常に平坦性に優れる多層配線基板の表面と半導体基板とを隙間なく半導体基板の下面全面で密着させることができ、半導体基板を多層配線基板に非常に強固に固定することができる。
【００４３】
このことにより、多層配線基板の配線導体層２の狭ピッチ化によって配線導体層２が微細化された場合においても、多層配線基板の配線導体層２と半導体基板の電極との強固な接続および多層配線基板と半導体基板との強固な密着の相乗効果によって、半導体基板の多層配線基板上への実装信頼性を非常に高いものとすることができる。
【００４４】
また、絶縁層の表面よりも配線導体層２の表面が下側に位置することによってできた窪みに半導体基板の電極を接合させるための半田を良好に収容することができることから、半田が周囲に流れ出して隣接する半田同士が接触するのを有効に防止して、多層配線基板の配線導体層２を狭ピッチ化しても、実装信頼性の高いものとすることができる。
【００４５】
さらに、多層配線基板の表面に半導体基板を密着して実装させることができることから、半導体基板と多層配線基板との間に封止材を充填する必要がなくなり、製造工程を簡略化することができる。
【００４６】
このときの絶縁層１の表面よりも配線導体層２の表面が下側に位置することによってできた窪みの深さは、予め半導体基板の電極に形成した半田バンプの高さより小さい方がよい。このようにすることによって、配線導体層２の上面に半導体基板の電極に形成した半田バンプを載置させることにより半導体基板を実装する際、配線導体層２の表面と半導体基板の電極との接続が十分に行え、電気的な接続状態を良好なものとすることができる。
【００４７】
配線導体層２および貫通導体７の形成方法は、例えば、まず絶縁層１の表面に配線導体層２用の配線パターン形状の凹部を形成するとともに貫通導体７用の貫通孔６を形成する。
【００４８】
配線導体層２用の凹部は、例えば金属膜をマスクとして絶縁層１の上面側を酸素プラズマ処理することによって第２の絶縁層４および第１の絶縁層３の上面側の一部を除去することにより形成される。また、貫通孔６は、例えばレーザを使い、配線導体層２用の凹部の所定位置の第１の絶縁層３および第３の絶縁層５を除去することにより形成される。特に、貫通孔６の開口の径が小さな場合は、貫通孔６の内壁面の角度をコントロールすることが容易で貫通孔６の内壁面が滑らかに加工される紫外線レーザ等で形成することが望ましい。
【００４９】
次に、絶縁層１の上面の全面に、銅層を主体としこの銅層の絶縁層１側に拡散防止層（バリア層）としてのクロム，モリブデン，チタン等を被着させて下地導体層を形成する。次に、全面に配線導体層２および貫通導体７の主導体層の部分を、電解めっき法にて全面が略平坦になるまで形成する。その後、不必要な厚みにまで形成した電解めっき膜を研磨法やケミカルエッチング法等にて所定厚みまで除去することにより、所望の配線パターン形状の配線導体層２および貫通導体７に加工することができる。
【００５０】
なお、多層配線基板の最上層となる絶縁層１の表面に形成される配線導体層２の主導体層には、電気的な特性や接続信頼性の観点から、主導体層が銅層から成るものとすることがよく、また、その場合には接続信頼性および耐環境信頼性の観点から主導体層の上にニッケル層や金層を形成するとよい。
【００５１】
かくして、本発明の多層配線基板によれば、最上層に位置する、または多層配線基板に形成された凹部の底面となる絶縁層１に埋設されるように形成された配線導体層２に半導体集積回路を実装するとともに、多層配線基板を外部電気回路に電気的に接続することによって半導体装置となる。このとき、本発明の多層配線基板の最上面は平坦面になっているため、接続用半田の高さ調節などの付加処理を行うことなく狭ピッチな接続端子を持つ半導体集積回路を搭載することができる。
【００５２】
また、本発明の多層配線基板によれば、最上層に位置する絶縁層１に埋設されるように形成された配線導体層２と接触させてプローブを配置するとともに、多層配線基板を外部電気回路に電気的および機械的に接続することによって、半導体集積回路等の電気的な検査をするためのプローブカードとなる。このとき、本発明の多層配線基板の最上面は平坦面になっているため、プローブの高さばらつきによる応力の集中が発生することがなく、安定した接触抵抗で測定ができるとともにプローブを長期にわたり使用することができるものとすることができる。
【００５３】
なお、本発明は以上の実施の形態の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る。例えば、上述の例においては絶縁層１と配線導体層２とを多層化した多層配線部のみを形成して多層配線基板としたが、例えばセラミックス基板やガラス基板等を多層配線部の支持基板として用いてもよい。
【００５４】
また、上述の例においては、多層配線基板に半導体基板を半田を介して接続した例を示したが、多層配線基板の配線導体層２および半導体基板の電極の表面に金等の比較的軟らかい金属を被覆しておき、これらを接触させるとともに圧縮することにより、表面に被覆した金属を変形させ互いに結合させることにより接続してもよい。これにより実装の工程がより簡略化されるとともに、接続距離が短くなって電気特性が向上する。さらに、半導体基板の電極に突起状導体を設けるとともにこの表面に突起状導体よりも比較的軟らかい金属を被覆しておき、上記と同様に多層配線基板の配線導体層２と接触させるとともに圧縮することで、配線導体層２と突起状電極との間に圧力がより加わり易くなってより接続強度を向上させることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の多層配線基板は、有機樹脂から成る絶縁層と配線導体層とを多層に積層するとともに、上下に位置する前記配線導体層同士をその間の前記絶縁層に設けた貫通孔に貫通導体を配して接続して成る多層配線基板であって、前記絶縁層は、第１の絶縁層と、その上面に積層された第２の絶縁層と、その下面に積層された第３の絶縁層とから成り、前記第１の絶縁層は、前記第２および第３の絶縁層より弾性率が高いものであるとともに、前記上面に前記配線導体層の下面が前記第２の絶縁層を貫通して埋入していることを特徴とするものである。
【００５６】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記第２および第３の絶縁層は熱可塑性樹脂から成ることを特徴とするものである。
【００５７】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、最上層の前記絶縁層に形成された前記配線導体層は、その表面が最上層の前記絶縁層の表面よりも下側に位置していることを特徴とするものである。
【００５８】
また、本発明の多層配線基板は、有機樹脂から成る絶縁層と配線導体層とを多層に積層するとともに、上下に位置する前記配線導体層同士をその間の前記絶縁層に設けた貫通孔に貫通導体を配して接続して成る多層配線基板であって、前記絶縁層は、第１の絶縁層と、その上面に積層された第２の絶縁層と、その下面に積層された第３の絶縁層とから成り、前記第１の絶縁層は、前記第２および第３の絶縁層より弾性率が高いものであるとともに、前記上面に前記配線導体層の下面が前記第２の絶縁層を貫通して埋入しており、最上層の前記絶縁層は前記第１の絶縁層が表面に露出していることを特徴とするものである。
【００５９】
本発明の多層配線基板によれば、配線導体層の下面が弾性率の低い第２の絶縁層を貫通して弾性率の高い第１の絶縁層の上面に埋入していることから、配線導体層の一部が絶縁層に埋入しているため、従来のように配線導体層を絶縁層の上面に配設した場合に比べて絶縁層から突出する配線導体層の突出量を小さくすることができるとともに、配線導体層の下面が弾性率の高い第１の絶縁層に埋入しているため、配線導体層を絶縁層に強固に固定することができるようになる。また、さらにその上面に次の絶縁層をプレス加工法により積層する際には、次の絶縁層は加熱プレス加工時においても第１の絶縁層は第３の絶縁層に比べ弾性率が高く配線導体層が絶縁層に強固に固定されているため、第１の絶縁層の形状にならって第３の絶縁層が下層の絶縁層から突出した配線導体層の突出部を包み込むように変形することによって、その上面では第１の絶縁層の元々の形状通りに加工することができるようになる。これにより、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の表面に対する下層の配線導体層の突出による影響を小さく抑えることができ、その表面を平坦面とすることができる。
【００６０】
また、第２の絶縁層および第３の絶縁層を熱可塑性樹脂で形成しておくと、この第２および第３の絶縁層を上下面に有する絶縁層を多層化する際には、加熱プレス加工法によって第２および第３の絶縁層が流動し簡単に多層に接着することができるようになる。これとともに、さらにその上面に次の絶縁層をプレス加工法により積層する際には、次の加熱プレス加工時においても第１の絶縁層は第２および第３の絶縁層に比べ弾性率が高く、配線導体層が絶縁層に強固に固定されているため、第１の絶縁層の形状にならって第３の絶縁層が下層の絶縁層から突出した配線導体層の突出部を包み込むように変形することによって、その上面では第１の絶縁層の元々の形状通りに加工することができるようになる。これにより、絶縁層の最上面に形成された絶縁層の表面を平坦面とすることが簡単にかつ安定してできるようになる。
【００６１】
これらのことにより、複数の絶縁層と配線導体層とを多層に積層して成る多層配線基板の平坦な最上面に形成された配線導体層と半導体基板の接続部位とを平行に配置することが容易になるため、半導体基板の接続用の半田の高さを調節する必要がなくなる。これにより、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の平坦度が高い、配線導体層の狭ピッチ化に対応することができる多層配線基板となる。
【００６２】
また、本発明の多層配線基板をプローブカードとして使用する場合には、複数の絶縁層と配線導体層とを多層に積層して成る多層配線基板の最上面に形成された配線導体層とプローブとの高さばらつきがなくなり、半導体集積回路の検査の際にプローブにかかる荷重が配線導体層の上面の一部に集中することがなくなるものとすることができ、配線導体層の磨耗による多層配線基板の寿命が短くなるという問題もなくすことができる。これにより、プローブとの接触抵抗を長期にわたり安定なものとすることができる、電気的な接続性に優れた多層配線基板となる。
【００６３】
また、本発明の多層配線基板によれば、最上層の絶縁層に形成された配線導体層は、その表面が最上層の絶縁層の表面よりも下側に位置していることから、半導体基板の実装時に、絶縁層の表面よりも配線導体層の表面が下側に位置することによってできた窪みに半導体基板の電極を接合させるための半田を良好に収容することができ、大きな体積の半田により半導体基板の電極と配線導体層との接続強度を有効に向上させて接続信頼性の優れたものとすることができる。さらに、第１〜第３の絶縁層を積層した絶縁層を用いて作製した非常に平坦性に優れる多層配線基板の表面と半導体基板とを隙間なく半導体基板の下面全面で密着させることができ、半導体基板を多層配線基板に非常に強固に固定することができる。
【００６４】
このことにより、多層配線基板の配線導体層の狭ピッチ化によって配線導体層が微細化された場合においても、多層配線基板の配線導体層と半導体基板の電極との強固な接続および多層配線基板と半導体基板との強固な密着の相乗効果によって、半導体基板の多層配線基板上への実装信頼性を非常に高いものとすることができる。
【００６５】
また、絶縁層の表面よりも配線導体層の表面が下側に位置することによってできた窪みに半導体基板の電極を接合させるための半田を良好に収容することができることから、半田が周囲に流れ出して隣接する半田同士が接触するのを有効に防止して、多層配線基板の配線導体層を狭ピッチ化しても、実装信頼性の高いものとすることができる。
【００６６】
さらに、多層配線基板の表面に半導体基板を密着して実装させることができることから、半導体基板と多層配線基板との間に封止材を充填する必要がなくなり、製造工程を簡略化することができる。
【００６７】
また、本発明の多層配線基板によれば、絶縁層は、第１の絶縁層と、その上面に積層された第２の絶縁層と、その下面に積層された第３の絶縁層とから成り、第１の絶縁層は、第２および第３の絶縁層より弾性率が高いものであるとともに、上面に配線導体層の下面が第２の絶縁層を貫通して埋入しており、最上層の絶縁層は第１の絶縁層が表面に露出していることから、第１〜第３の絶縁層から成る絶縁層を用いたことにより、配線導体の突出の影響が非常に少ない平坦性に優れた多層配線基板とすることができるとともに、最上層の表面に弾性率の高い第１の絶縁層を露出させることにより、最上層が変形し難いものとなり、多層配線基板の表面の平坦性をさらに向上させることができる。
【００６８】
さらに、最上層の絶縁層が弾性率の高いものであることから、多層配線基板を機械的な衝撃や化学的な衝撃に対しても強い、耐環境信頼性の高いもの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の実施の形態の一例における配線導体層の周辺の状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例における最表面の周辺の状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例における最表面の周辺の状態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・絶縁層
２・・・・配線導体層
３・・・・第１の絶縁層
４・・・・第２の絶縁層
５・・・・第３の絶縁層
６・・・・貫通孔
７・・・・貫通導体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer wiring board, and more particularly, to a multilayer wiring board used for a semiconductor element housing package for housing a semiconductor integrated circuit element, a probe card for electrically inspecting a semiconductor integrated circuit, and the like. Is.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in semiconductor integrated circuits, the number of terminals formed on a semiconductor substrate has increased and the pitch of terminals has been reduced due to higher integration of semiconductor elements and an increase in the number of processing signals. As a result, the pitch of the connection terminals of the package for housing the semiconductor element that houses the semiconductor integrated circuit element and the probe of the probe card that performs electrical inspection of the semiconductor integrated circuit is also required.
[0003]
In response to this demand for narrow pitches, in the package for housing semiconductor devices, the mounting form of the semiconductor devices is changed from wire bonding connection to flip chip connection, and the probe card is a cantilever type, and needle-like probes are finely latticed. It has changed to something arranged in a shape.
[0004]
In addition, the structure of the multilayer wiring board used in the semiconductor element storage package and the probe card is formed by forming a wiring conductor layer obtained by patterning a copper foil on an insulating layer obtained by impregnating and curing an organic resin on a substrate made of glass fiber. Multi-layer consisting of a thin insulating layer and a wiring conductor layer on the top surface of the substrate, which is excellent in narrowing the pitch of the wiring conductor layer and can be arranged in a fine lattice pattern. It is changing to a build-up type multilayer wiring board in which a wiring part is formed.
[0005]
Such a build-up type multilayer wiring board is made of an epoxy resin, a polyimide resin, or the like on the upper surface of the board, and is formed by applying a resin precursor by a curtain coating method, a spin coating method, or the like and then heat-curing the insulating layer. And a structure in which wiring conductor layers made of a metal such as copper or aluminum are alternately laminated in multiple layers by adopting a thin film formation technique such as a plating method or a vapor deposition method and a photolithography technique. It has become.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-163520
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-38044
[Problems to be solved by the invention]
However, in a multilayer wiring board having a multilayer wiring portion composed of an insulating layer and a wiring conductor layer as described above, the thickness of the insulating layer made of an organic resin is substantially uniform on the unevenness of the surface on which the organic resin precursor is applied. Therefore, a step is likely to occur on the surface of the insulating layer formed thereon due to the convex portion of the wiring conductor layer formed on the insulating layer. Further, when the insulating layer is multilayered, the surface of the insulating layer formed on the uppermost surface of the multilayer wiring board may have a complicated uneven shape reflecting the unevenness in each layer.
[0009]
When a semiconductor substrate is mounted on the top surface of a wiring conductor layer formed on the top surface of a multilayer wiring board having such a concavo-convex shape, the surface roughness of the insulating layer formed on the top surface of the multilayer wiring board is absorbed. For example, it is necessary to adjust the height of the solder for connecting the semiconductor substrate formed on the wiring conductor layer so as to be parallel to the surface of the semiconductor substrate. Since the solder height more than necessary is necessary for the adjustment, there is a problem that the narrow pitch of the wiring conductor layer on the uppermost surface of the multilayer wiring board is hindered as a result.
[0010]
Also, when the probe is brought into contact or connected like a probe card, the height variation of the probe tip increases due to the height variation of the upper surface of the wiring conductor layer, and the contact pressure of the probe with respect to the terminal of the semiconductor substrate is increased. There was a problem that the variation occurred and the connection resistance was likely to fluctuate.
[0011]
Furthermore, if the height of the upper surface of the wiring conductor layer varies, there is a problem that the pressure is concentrated on a specific probe due to the variation in the contact pressure of the probe, which tends to shorten the life of the probe.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and the object thereof is to provide a narrow pitch of the wiring conductor layer in which the insulating layer formed on the uppermost surface of the multilayer wiring board has a high flatness. An object of the present invention is to provide a multilayer wiring board that can cope with the manufacturing process.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the multilayer wiring board of the present invention, an insulating layer made of an organic resin and a wiring conductor layer are laminated in multiple layers, and through conductors are provided in through holes provided in the insulating layer between the wiring conductor layers positioned above and below. A multilayer wiring board formed by connecting and connecting, wherein the insulating layer includes a first insulating layer, a second insulating layer stacked on the upper surface thereof, and a third insulating layer stacked on the lower surface thereof. The first insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers, and the lower surface of the wiring conductor layer penetrates the second insulating layer on the upper surface. It is characterized by being embedded.
[0014]
The multilayer wiring board of the present invention is characterized in that, in the above-described configuration, the second and third insulating layers are made of a thermoplastic resin.
[0015]
In the multilayer wiring board of the present invention, in the above configuration, the surface of the wiring conductor layer formed on the uppermost insulating layer is located below the surface of the uppermost insulating layer. It is characterized by this.
[0016]
In addition, the multilayer wiring board of the present invention has an insulating layer made of an organic resin and a wiring conductor layer laminated in multiple layers, and the wiring conductor layers positioned above and below are penetrated through a through hole provided in the insulating layer therebetween. A multilayer wiring board formed by connecting and connecting conductors, wherein the insulating layer includes a first insulating layer, a second insulating layer stacked on an upper surface thereof, and a third insulating layer stacked on a lower surface thereof. The first insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers, and the lower surface of the wiring conductor layer is formed on the upper surface of the second insulating layer. The first insulating layer is exposed on the surface of the uppermost insulating layer, which is embedded therethrough.
[0017]
According to the multilayer wiring board of the present invention, the lower surface of the wiring conductor layer penetrates the second insulating layer having a low elastic modulus and is embedded in the upper surface of the first insulating layer having a high elastic modulus. Since part of the conductor layer is embedded in the insulating layer, the amount of protrusion of the wiring conductor layer protruding from the insulating layer is reduced compared to the case where the wiring conductor layer is provided on the upper surface of the insulating layer as in the past. In addition, since the lower surface of the wiring conductor layer is embedded in the first insulating layer having a high elastic modulus, the wiring conductor layer can be firmly fixed to the insulating layer. Further, when the next insulating layer is laminated on the upper surface by the press working method, the first insulating layer has a higher elastic modulus than the third insulating layer even during the hot press working, and the wiring is formed. Since the conductor layer is firmly fixed to the insulating layer, the third insulating layer is deformed so as to wrap around the protruding portion of the wiring conductor layer protruding from the lower insulating layer according to the shape of the first insulating layer. Thus, the upper surface can be processed according to the original shape of the first insulating layer. Thereby, the influence of the protrusion of the lower wiring conductor layer on the surface of the insulating layer formed on the uppermost surface of the multilayer wiring board can be suppressed, and the surface can be made flat.
[0018]
Further, if the second insulating layer and the third insulating layer are formed of a thermoplastic resin, when the insulating layers having the second and third insulating layers on the upper and lower surfaces are multi-layered, a hot press is used. By the processing method, the second and third insulating layers flow and can be easily bonded to the multilayer. At the same time, when the next insulating layer is further laminated on the upper surface by the press working method, the first insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers even during the next hot press working. Because the wiring conductor layer is firmly fixed to the insulating layer, the third insulating layer is deformed so as to wrap around the protruding portion of the wiring conductor layer protruding from the lower insulating layer following the shape of the first insulating layer By doing so, the upper surface can be processed as the original shape of the first insulating layer. Thereby, the surface of the insulating layer formed on the uppermost surface of the insulating layer can be easily and stably made flat.
[0019]
As a result, the wiring conductor layer formed on the flat top surface of the multilayer wiring board formed by laminating a plurality of insulating layers and wiring conductor layers in multiple layers and the connection portion of the semiconductor substrate can be arranged in parallel. Since it becomes easy, it becomes unnecessary to adjust the height of the solder for connecting the semiconductor substrate. As a result, the multilayer wiring board can cope with the narrow pitch of the wiring conductor layer with the flatness of the insulating layer formed on the uppermost surface of the multilayer wiring board being high.
[0020]
When the multilayer wiring board of the present invention is used as a probe card, a wiring conductor layer and a probe formed on the uppermost surface of the multilayer wiring board formed by laminating a plurality of insulating layers and wiring conductor layers. Variation in the height of the wiring, and the load applied to the probe during the inspection of the semiconductor integrated circuit can be prevented from being concentrated on a part of the upper surface of the wiring conductor layer. This can eliminate the problem of shortening the service life. Thereby, it becomes a multilayer wiring board excellent in electrical connectivity which can make contact resistance with a probe stable for a long time.
[0021]
Further, according to the multilayer wiring board of the present invention, the wiring conductor layer formed in the uppermost insulating layer has a surface located below the surface of the uppermost insulating layer, so that the semiconductor substrate During mounting, the solder for joining the electrodes of the semiconductor substrate can be satisfactorily accommodated in the recess formed by the surface of the wiring conductor layer positioned below the surface of the insulating layer. As a result, the connection strength between the electrode of the semiconductor substrate and the wiring conductor layer can be effectively improved and the connection reliability can be improved. Furthermore, the surface of the multilayer wiring board having excellent flatness produced using the insulating layer obtained by laminating the first to third insulating layers and the semiconductor substrate can be adhered to the entire lower surface of the semiconductor substrate without any gaps, The semiconductor substrate can be fixed to the multilayer wiring board very firmly.
[0022]
As a result, even when the wiring conductor layer is miniaturized by narrowing the pitch of the wiring conductor layer of the multilayer wiring board, the connection between the wiring conductor layer of the multilayer wiring board and the electrode of the semiconductor substrate and the multilayer wiring board Due to the synergistic effect of strong adhesion with the semiconductor substrate, the mounting reliability of the semiconductor substrate on the multilayer wiring board can be made extremely high.
[0023]
In addition, since the solder for joining the electrodes of the semiconductor substrate can be satisfactorily accommodated in the depression formed by the surface of the wiring conductor layer positioned below the surface of the insulating layer, the solder flows out to the surroundings. Even if the adjacent solders are effectively prevented from coming into contact with each other and the wiring conductor layer of the multilayer wiring board is narrowed, the mounting reliability can be improved.
[0024]
Furthermore, since the semiconductor substrate can be mounted in close contact with the surface of the multilayer wiring board, it is not necessary to fill a sealing material between the semiconductor substrate and the multilayer wiring board, and the manufacturing process can be simplified. .
[0025]
Further, according to the multilayer wiring board of the present invention, the insulating layer includes the first insulating layer, the second insulating layer stacked on the upper surface, and the third insulating layer stacked on the lower surface. The first insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers, and the lower surface of the wiring conductor layer penetrates the second insulating layer into the upper surface, Since the first insulating layer is exposed on the surface of the upper insulating layer, the use of the insulating layer composed of the first to third insulating layers makes the influence of protrusion of the wiring conductor very small. In addition, the first insulating layer having a high elastic modulus is exposed on the surface of the uppermost layer, so that the uppermost layer is hardly deformed, and the surface of the multilayer wiring substrate is flat. Can be further improved.
[0026]
Furthermore, since the uppermost insulating layer has a high elastic modulus, the multilayer wiring board can be made highly resistant to mechanical shocks and chemical shocks and has high environmental reliability.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a multilayer wiring board of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state around a wiring conductor layer in the multilayer wiring board shown in FIG. In these drawings, 1 is an insulating layer, 2 is a wiring conductor layer, 3 is a first insulating layer as a part of the insulating layer 1, 4 is a second insulating layer as a part of the insulating layer 1, 5 is A third insulating layer as a part of the insulating layer 1, 6 is a through hole, and 7 is a through conductor.
[0029]
The insulating layer 1 is composed of a second insulating layer 4 stacked on the upper surface of the first insulating layer 3 and a third insulating layer 5 stacked on the lower surface of the first insulating layer 3. The insulating layer 1 has a function of electrically insulating the upper and lower wiring conductor layers 2, and among them, the first insulating layer 3 has a high elastic modulus and serves as a basic skeleton of the insulating layer 1, and the second insulating layer 4 and It functions as a support member that supports the wiring conductor layer 2 together with the third insulating layer 5.
[0030]
The first insulating layer 3 is made of polyimide resin, polyphenylene sulfide resin, wholly aromatic polyester resin, fluorine resin, or the like. The second insulating layer 4 and the third insulating layer 5 are made of polyimide resin, polyamideimide resin, siloxane-modified polyimide resin, siloxane-modified polyamideimide, bismaleimide triazine resin, or the like.
[0031]
For the insulating layer 1, for example, an organic resin film material of about 12.5 to 50 μm is prepared as the first insulating layer 3. Then, an organic resin varnish material is applied to both surfaces of the first insulating layer 3 as a second insulating layer 4 and a third insulating layer 5 to a dry thickness of about 5 to 20 μm using a doctor blade method or the like and dried. Thus, the insulating layer 1 is formed.
[0032]
Further, the insulating layer 1 is laminated in multiple layers by bonding it to another insulating layer 1 or the wiring conductor layer 2 with the third insulating layer 5 side as an adhesive surface by applying heat and pressure using a hot press device. A multilayer wiring board is formed.
[0033]
At this time, if the elastic modulus of the first insulating layer 3 is set to be higher than that of the third insulating layer 5, the insulating layer 1 and the wiring conductor layer 2 are stacked in multiple layers to form a multilayer wiring board. Since the first insulating layer 3 is hard at the time of pressing, the wiring conductor layer 2 and the like disposed on the upper surface side of the insulating layer 1 are generated when another insulating layer 1 is laminated on the insulating layer 1. Since the first insulating layer 3 of the other insulating layer 1 has a high elastic modulus, the convex portion serves to maintain the shape as it is, and the third insulating layer 5 is in contact with the convex portion due to its softness. As a result, the wiring conductor layer 2 can be embedded in the second insulating layer 4 and the third insulating layer 5 between the upper and lower insulating layers 1. The upper surface of the laminated insulating layer 1 can be easily and stably made flat. It made. For this reason, the elastic modulus of the first insulating layer 3 is preferably higher than that of the third insulating layer 5.
[0034]
As a combination of the first insulating layer 3, the second insulating layer 4, and the third insulating layer 5, for example, the first insulating layer 3 is made of polyimide resin, and the second insulating layer 4 and the second insulating layer 5 are combined. There is a combination in which the insulating layer 5 of 3 is a siloxane-modified polyamideimide resin. According to this combination, since the siloxane-modified polyamideimide resin has good adhesion to the polyimide resin of the first insulating layer 3 and has high heat resistance, the multilayer wiring board formed by these is used as a printed circuit board. The soldering heat resistance and the like at the time of mounting on the surface are good.
[0035]
As the combination having the highest heat resistance, the first insulating layer 3 is preferably made of polyimide resin, and the second insulating layer 4 and the third insulating layer 5 are preferably made of thermoplastic polyimide resin. In the case of this combination, the heat resistance is high, and the difference in thermal expansion coefficient between the first insulating layer 3 and the second insulating layer 4 and the third insulating layer 5 can be reduced, so that the insulating layer The internal stress of 1 can be lowered, and thereby the overall warpage of the multilayer wiring board can be reduced.
[0036]
The uppermost insulating layer is preferably such that the first insulating layer is exposed on the surface. By setting the outermost surface as the first insulating layer having a higher elastic modulus than the second insulating layer, chemical impacts caused by mechanical shocks or chemical treatments that occur during mounting of a semiconductor substrate or mounting of probe pins, etc. It becomes possible to achieve high reliability against impacts and the like. Furthermore, by setting the outermost surface as the first insulating layer 3 having a higher elastic modulus than the second insulating layer 4, the uppermost layer is hardly deformed, and the flatness of the surface of the multilayer wiring board is further improved. Can do.
[0037]
In this case, the insulating layer 1 in which the third insulating layer 5 is formed on the lower surface of the first insulating layer 3 or the insulating layer 1 having only the first insulating layer 3 is prepared, and this is used as another insulating layer 1 or By heating and pressurizing and adhering onto the wiring conductor layer 2 using a heating press device, a multilayer wiring board is obtained in which the insulating layer 1 whose outermost surface is the first insulating layer 3 is laminated.
[0038]
Further, each insulating layer 1 is provided with a wiring conductor layer 2 and the wiring conductor layers 2 positioned above and below the insulating layer 1 are electrically connected to each other so that the through-holes provided in the insulating layer 1 are provided. A through conductor 7 is embedded in the hole 6. These wiring conductor layers 2 and through conductors 7 adopt thin film formation techniques such as sputtering, vapor deposition, plating, etc., of metal materials such as copper, gold, aluminum, nickel, chromium, molybdenum, titanium, and alloys thereof. Can be formed.
[0039]
The through conductor 7 may be formed separately from the wiring conductor layer 2, but it is preferable that these are formed at the same time in that the number of processes can be reduced, and also in terms of reliability of electrical connection between them. It will be good. In addition, when the wiring conductor layer 2 and the through conductor 7 are integrally formed, the wiring conductor layer 2 and the through conductor 7 are mainly formed by using an electrolytic plating method so that each can be adjusted to a desired thickness and formed by a plating film. It is good to keep.
[0040]
In the multilayer wiring board of the present invention, the lower surface of the wiring conductor layer 2 penetrates the second insulating layer 4 together with the lower portion thereof and is embedded in the upper surface of the first insulating layer 3. Since the lower surface of the wiring conductor layer 2 is embedded in the upper surface of the first insulating layer 3 in this way, a part of the wiring conductor layer 2 is embedded in the insulating layer 1, so that the conventional multilayer wiring In the substrate, it is possible to reduce the protruding amount of the wiring conductor layer 2 that protrudes greatly on the upper surface of the insulating layer 1, and to flatten the surface of the insulating layer 1 laminated thereon, and The surface of the insulating layer formed on the uppermost surface of the wiring board can also be flat. Furthermore, since the first insulating layer 3 has a high elastic modulus and the lower surface of the wiring conductor layer 2 can be firmly fixed to the upper surface thereof, the reliability of the bonding of the wiring conductor layer 2 to the first insulating layer 3 is ensured. Since the positional deviation of the wiring conductor layer 2 due to the heat treatment when the insulating layer 1 is multilayered can be suppressed, the positional accuracy of the wiring conductor layer 2 is improved.
[0041]
Furthermore, the wiring conductor layer 2 is optimally formed so as to be completely embedded in the second insulating layer 4. As a result, the surface of the insulating layer 1 on which the wiring conductor layer 2 is formed and the surface of the wiring conductor layer 2 can be completely flattened, and the insulating layer 1 is further laminated thereon. The uppermost surface of the formed multilayer wiring board can also be made completely flat.
[0042]
Further, it is preferable that the surface of the wiring conductor layer 2 formed on the uppermost insulating layer 1 is positioned below the surface of the uppermost insulating layer 1. In this way, when mounting the semiconductor substrate, the solder for bonding the electrode of the semiconductor substrate to the recess formed by the surface of the wiring conductor layer 2 being located below the surface of the insulating layer 1 is improved. The connection strength between the electrode of the semiconductor substrate and the wiring conductor layer 2 can be effectively improved by a large volume of solder, and the connection reliability can be improved. Furthermore, the surface of the multilayer wiring substrate having excellent flatness and the semiconductor substrate manufactured using the insulating layer 1 in which the first to third insulating layers 3 to 5 are stacked are closely adhered to the entire lower surface of the semiconductor substrate without any gap. The semiconductor substrate can be fixed to the multilayer wiring board very firmly.
[0043]
As a result, even when the wiring conductor layer 2 is miniaturized by narrowing the pitch of the wiring conductor layer 2 of the multilayer wiring board, the connection between the wiring conductor layer 2 of the multilayer wiring board and the electrode of the semiconductor substrate can be improved. Due to the synergistic effect of the strong adhesion between the wiring board and the semiconductor substrate, the mounting reliability of the semiconductor substrate on the multilayer wiring board can be made extremely high.
[0044]
Further, since the solder for joining the electrodes of the semiconductor substrate can be satisfactorily accommodated in the recess formed by the surface of the wiring conductor layer 2 being located below the surface of the insulating layer, the solder is placed around Even if the solder that flows out and contacts adjacent solders is effectively prevented and the wiring conductor layer 2 of the multilayer wiring board is narrowed, the mounting reliability can be improved.
[0045]
Furthermore, since the semiconductor substrate can be mounted in close contact with the surface of the multilayer wiring board, it is not necessary to fill a sealing material between the semiconductor substrate and the multilayer wiring board, and the manufacturing process can be simplified. .
[0046]
At this time, the depth of the recess formed by positioning the surface of the wiring conductor layer 2 below the surface of the insulating layer 1 is preferably smaller than the height of the solder bump formed in advance on the electrode of the semiconductor substrate. Thus, when the semiconductor substrate is mounted by placing the solder bumps formed on the electrodes of the semiconductor substrate on the upper surface of the wiring conductor layer 2, the connection between the surface of the wiring conductor layer 2 and the electrodes of the semiconductor substrate is performed. Can be sufficiently performed, and the electrical connection state can be improved.
[0047]
As a method for forming the wiring conductor layer 2 and the through conductor 7, for example, first, a concave portion having a wiring pattern shape for the wiring conductor layer 2 is formed on the surface of the insulating layer 1 and the through hole 6 for the through conductor 7 is formed.
[0048]
The recess for the wiring conductor layer 2 removes a part of the upper surface side of the second insulating layer 4 and the first insulating layer 3 by performing oxygen plasma treatment on the upper surface side of the insulating layer 1 using, for example, a metal film as a mask. Is formed. Further, the through-hole 6 is formed by removing the first insulating layer 3 and the third insulating layer 5 at predetermined positions of the recess for the wiring conductor layer 2 using, for example, a laser. In particular, when the diameter of the opening of the through hole 6 is small, it is desirable to control the angle of the inner wall surface of the through hole 6 and to form the inner wall surface of the through hole 6 with an ultraviolet laser or the like that is processed smoothly. .
[0049]
Next, an underlying conductor layer is formed by depositing chromium, molybdenum, titanium or the like as a diffusion prevention layer (barrier layer) on the entire upper surface of the insulating layer 1 and having a copper layer as a main component on the insulating layer 1 side of the copper layer. Form. Next, the portions of the wiring conductor layer 2 and the main conductor layer of the through conductor 7 are formed on the entire surface by electrolytic plating until the entire surface becomes substantially flat. Thereafter, the electrolytic plating film formed to an unnecessary thickness is removed to a predetermined thickness by a polishing method, a chemical etching method, or the like, whereby the wiring conductor layer 2 and the through conductor 7 having a desired wiring pattern shape can be processed. it can.
[0050]
The main conductor layer of the wiring conductor layer 2 formed on the surface of the insulating layer 1 which is the uppermost layer of the multilayer wiring board is made of a copper layer from the viewpoint of electrical characteristics and connection reliability. In this case, a nickel layer or a gold layer is preferably formed on the main conductor layer from the viewpoint of connection reliability and environmental resistance.
[0051]
Thus, according to the multilayer wiring board of the present invention, the semiconductor integrated circuit is formed in the wiring conductor layer 2 formed so as to be buried in the insulating layer 1 that is located in the uppermost layer or is the bottom surface of the recess formed in the multilayer wiring board. A semiconductor device is formed by mounting a circuit and electrically connecting the multilayer wiring board to an external electric circuit. At this time, since the uppermost surface of the multilayer wiring board of the present invention is a flat surface, a semiconductor integrated circuit having a narrow pitch connection terminal can be mounted without performing additional processing such as adjusting the height of the connecting solder. Can do.
[0052]
According to the multilayer wiring board of the present invention, the probe is arranged in contact with the wiring conductor layer 2 formed so as to be embedded in the insulating layer 1 positioned at the uppermost layer, and the multilayer wiring board is connected to the external electric circuit. By electrically and mechanically connecting to the semiconductor integrated circuit, it becomes a probe card for electrical inspection of a semiconductor integrated circuit or the like. At this time, since the uppermost surface of the multilayer wiring board of the present invention is a flat surface, stress concentration due to variations in probe height does not occur, measurement can be performed with stable contact resistance, and the probe can be used for a long time. Can be used.
[0053]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described example, only the multilayer wiring portion in which the insulating layer 1 and the wiring conductor layer 2 are multilayered is formed to form a multilayer wiring substrate. For example, a ceramic substrate or a glass substrate is used as a supporting substrate for the multilayer wiring portion. It may be used.
[0054]
In the above example, the semiconductor substrate is connected to the multilayer wiring board via solder. However, the surface of the wiring conductor layer 2 of the multilayer wiring board and the electrode of the semiconductor substrate is a relatively soft metal such as gold. The metal coated on the surface may be deformed and bonded together by contacting them and compressing them. This further simplifies the mounting process, shortens the connection distance, and improves the electrical characteristics. Further, a protruding conductor is provided on the electrode of the semiconductor substrate, and the surface thereof is coated with a metal that is relatively softer than the protruding conductor, and is brought into contact with the wiring conductor layer 2 of the multilayer wiring board and compressed as described above. Thus, pressure is more easily applied between the wiring conductor layer 2 and the protruding electrode, and the connection strength can be further improved.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, the multilayer wiring board of the present invention has a multilayer structure in which an insulating layer made of an organic resin and a wiring conductor layer are stacked, and the wiring conductor layers positioned above and below are provided in the insulating layer therebetween. A multilayer wiring board formed by connecting a through conductor in a hole, wherein the insulating layer is formed by laminating a first insulating layer, a second insulating layer laminated on an upper surface thereof, and a lower surface thereof. The first insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers, and the lower surface of the wiring conductor layer is formed on the upper surface of the second insulating layer. It is characterized by being embedded through the insulating layer.
[0056]
The multilayer wiring board of the present invention is characterized in that, in the above-described configuration, the second and third insulating layers are made of a thermoplastic resin.
[0057]
In the multilayer wiring board of the present invention, in the above configuration, the surface of the wiring conductor layer formed on the uppermost insulating layer is located below the surface of the uppermost insulating layer. It is characterized by this.
[0058]
In addition, the multilayer wiring board of the present invention has an insulating layer made of an organic resin and a wiring conductor layer laminated in multiple layers, and the wiring conductor layers positioned above and below are penetrated through a through hole provided in the insulating layer therebetween. A multilayer wiring board formed by connecting and connecting conductors, wherein the insulating layer includes a first insulating layer, a second insulating layer stacked on an upper surface thereof, and a third insulating layer stacked on a lower surface thereof. The first insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers, and the lower surface of the wiring conductor layer is formed on the upper surface of the second insulating layer. The first insulating layer is exposed on the surface of the uppermost insulating layer, which is embedded therethrough.
[0059]
According to the multilayer wiring board of the present invention, the lower surface of the wiring conductor layer penetrates the second insulating layer having a low elastic modulus and is embedded in the upper surface of the first insulating layer having a high elastic modulus. Since part of the conductor layer is embedded in the insulating layer, the amount of protrusion of the wiring conductor layer protruding from the insulating layer is reduced compared to the case where the wiring conductor layer is provided on the upper surface of the insulating layer as in the past. In addition, since the lower surface of the wiring conductor layer is embedded in the first insulating layer having a high elastic modulus, the wiring conductor layer can be firmly fixed to the insulating layer. Further, when the next insulating layer is laminated on the upper surface by the press working method, the first insulating layer has a higher elastic modulus than the third insulating layer even during the hot press working, and the wiring is formed. Since the conductor layer is firmly fixed to the insulating layer, the third insulating layer is deformed so as to wrap around the protruding portion of the wiring conductor layer protruding from the lower insulating layer according to the shape of the first insulating layer. Thus, the upper surface can be processed according to the original shape of the first insulating layer. Thereby, the influence of the protrusion of the lower wiring conductor layer on the surface of the insulating layer formed on the uppermost surface of the multilayer wiring board can be suppressed, and the surface can be made flat.
[0060]
Further, if the second insulating layer and the third insulating layer are formed of a thermoplastic resin, when the insulating layers having the second and third insulating layers on the upper and lower surfaces are multi-layered, a hot press is used. By the processing method, the second and third insulating layers flow and can be easily bonded to the multilayer. At the same time, when the next insulating layer is further laminated on the upper surface by the press working method, the first insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers even during the next hot press working. Because the wiring conductor layer is firmly fixed to the insulating layer, the third insulating layer is deformed so as to wrap around the protruding portion of the wiring conductor layer protruding from the lower insulating layer following the shape of the first insulating layer By doing so, the upper surface can be processed as the original shape of the first insulating layer. Thereby, the surface of the insulating layer formed on the uppermost surface of the insulating layer can be easily and stably made flat.
[0061]
As a result, the wiring conductor layer formed on the flat top surface of the multilayer wiring board formed by laminating a plurality of insulating layers and wiring conductor layers in multiple layers and the connection portion of the semiconductor substrate can be arranged in parallel. Since it becomes easy, it becomes unnecessary to adjust the height of the solder for connecting the semiconductor substrate. As a result, the multilayer wiring board can cope with the narrow pitch of the wiring conductor layer with the flatness of the insulating layer formed on the uppermost surface of the multilayer wiring board being high.
[0062]
When the multilayer wiring board of the present invention is used as a probe card, a wiring conductor layer and a probe formed on the uppermost surface of the multilayer wiring board formed by laminating a plurality of insulating layers and wiring conductor layers. Variation in the height of the wiring, and the load applied to the probe during the inspection of the semiconductor integrated circuit can be prevented from being concentrated on a part of the upper surface of the wiring conductor layer. This can eliminate the problem of shortening the service life. Thereby, it becomes a multilayer wiring board excellent in electrical connectivity which can make contact resistance with a probe stable for a long time.
[0063]
Further, according to the multilayer wiring board of the present invention, the wiring conductor layer formed in the uppermost insulating layer has a surface located below the surface of the uppermost insulating layer, so that the semiconductor substrate During mounting, the solder for joining the electrodes of the semiconductor substrate can be satisfactorily accommodated in the depression formed by the surface of the wiring conductor layer positioned below the surface of the insulating layer, and the solder of a large volume As a result, the connection strength between the electrode of the semiconductor substrate and the wiring conductor layer can be effectively improved and the connection reliability can be improved. Furthermore, the surface of the multilayer wiring board having excellent flatness produced using the insulating layer obtained by laminating the first to third insulating layers and the semiconductor substrate can be adhered to the entire lower surface of the semiconductor substrate without any gaps, The semiconductor substrate can be fixed to the multilayer wiring board very firmly.
[0064]
As a result, even when the wiring conductor layer is miniaturized by narrowing the pitch of the wiring conductor layer of the multilayer wiring board, the connection between the wiring conductor layer of the multilayer wiring board and the electrode of the semiconductor substrate and the multilayer wiring board Due to the synergistic effect of strong adhesion with the semiconductor substrate, the mounting reliability of the semiconductor substrate on the multilayer wiring board can be made extremely high.
[0065]
In addition, since the solder for joining the electrodes of the semiconductor substrate can be satisfactorily accommodated in the depression formed by the surface of the wiring conductor layer positioned below the surface of the insulating layer, the solder flows out to the surroundings. Even if the adjacent solders are effectively prevented from coming into contact with each other and the wiring conductor layer of the multilayer wiring board is narrowed, the mounting reliability can be improved.
[0066]
Furthermore, since the semiconductor substrate can be mounted in close contact with the surface of the multilayer wiring board, it is not necessary to fill a sealing material between the semiconductor substrate and the multilayer wiring board, and the manufacturing process can be simplified. .
[0067]
Further, according to the multilayer wiring board of the present invention, the insulating layer includes the first insulating layer, the second insulating layer stacked on the upper surface, and the third insulating layer stacked on the lower surface. The first insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers, and the lower surface of the wiring conductor layer penetrates the second insulating layer into the upper surface, Since the first insulating layer is exposed on the surface of the upper insulating layer, the use of the insulating layer composed of the first to third insulating layers makes the influence of protrusion of the wiring conductor very small. In addition, the first insulating layer having a high elastic modulus is exposed on the surface of the uppermost layer, so that the uppermost layer is hardly deformed, and the surface of the multilayer wiring substrate is flat. Can be further improved.
[0068]
Furthermore, since the uppermost insulating layer has a high elastic modulus, the multilayer wiring board can be made highly resistant to mechanical impacts and chemical impacts and has high environmental reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state around a wiring conductor layer in an example of an embodiment of a multilayer wiring board of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state around an outermost surface in an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state around an outermost surface in an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating layer 2 ... Wiring conductor layer 3 ... 1st insulating layer 4 ... 2nd insulating layer 5 ... 3rd insulating layer 6 ... Through-hole 7 ... through-conductor

Claims

A multilayer in which an insulating layer made of an organic resin and a wiring conductor layer are laminated in multiple layers, and the wiring conductor layers positioned above and below are connected to each other through a through hole provided in the insulating layer therebetween In the wiring board, the insulating layer includes a first insulating layer, a second insulating layer stacked on an upper surface of the first insulating layer, and a third insulating layer stacked on the lower surface of the first insulating layer. The insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers, and the lower surface of the wiring conductor layer penetrates the second insulating layer into the upper surface. A characteristic multilayer wiring board.

2. The multilayer wiring board according to claim 1, wherein the second and third insulating layers are made of a thermoplastic resin.

The surface of the wiring conductor layer formed on the uppermost insulating layer is located below the surface of the uppermost insulating layer, according to claim 1 or 2. Multilayer wiring board.

A multilayer in which an insulating layer made of an organic resin and a wiring conductor layer are laminated in multiple layers, and the wiring conductor layers positioned above and below are connected to each other through a through hole provided in the insulating layer therebetween In the wiring board, the insulating layer includes a first insulating layer, a second insulating layer stacked on an upper surface of the first insulating layer, and a third insulating layer stacked on the lower surface of the first insulating layer. The insulating layer has a higher elastic modulus than the second and third insulating layers, and the lower surface of the wiring conductor layer penetrates the second insulating layer into the upper surface, A multilayer wiring board, wherein the first insulating layer is exposed on the surface of the upper insulating layer.