JPH03276794A - 回路基板 - Google Patents
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- JPH03276794A JPH03276794A JP7569090A JP7569090A JPH03276794A JP H03276794 A JPH03276794 A JP H03276794A JP 7569090 A JP7569090 A JP 7569090A JP 7569090 A JP7569090 A JP 7569090A JP H03276794 A JPH03276794 A JP H03276794A
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Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
樹脂絶縁薄膜を有する回路基板に関し、特に、絶縁層の
ポリイミド樹脂と導体層の銅との密着性を高めることを
目的とし、 ポリイミド樹脂中に粒径０．１迦以下の無機質粒子、特
にシリカを分散させるように構成する。
ポリイミド樹脂と導体層の銅との密着性を高めることを
目的とし、 ポリイミド樹脂中に粒径０．１迦以下の無機質粒子、特
にシリカを分散させるように構成する。
（１）
〔産業上の利用分野〕
本発明は回路基板に関する。特にＶＬＳＩを高密度に実
装し、信号を高速伝播するために適した回路基板、特に
微細配線の可能な薄膜回路の絶縁層用低誘電率樹脂に関
する。
装し、信号を高速伝播するために適した回路基板、特に
微細配線の可能な薄膜回路の絶縁層用低誘電率樹脂に関
する。
大型汎用コンピュータおよびスーパーコンピュータに使
用される半導体素子の高速化は著しく、基板配線部にお
ける伝送遅延が、コンピュータの演算速度に直接影響す
るようになっている。この結果、コンピュータのＣＰ、
Ｕに適用される回路基板は、高密度かつ微細な多層配線
が不可欠となっている。このような高密度かつ微細化の
要求に対し、従来の樹脂プリント積層回路基板、あるい
はセラミック厚膜焼成基板ではすでに限界に達してふり
、樹脂膜を絶縁層とした、薄膜回路配線あるいはセラミ
ック厚膜焼成基板と薄、膜回路配線の複合形態が注目さ
れるようになっている。
用される半導体素子の高速化は著しく、基板配線部にお
ける伝送遅延が、コンピュータの演算速度に直接影響す
るようになっている。この結果、コンピュータのＣＰ、
Ｕに適用される回路基板は、高密度かつ微細な多層配線
が不可欠となっている。このような高密度かつ微細化の
要求に対し、従来の樹脂プリント積層回路基板、あるい
はセラミック厚膜焼成基板ではすでに限界に達してふり
、樹脂膜を絶縁層とした、薄膜回路配線あるいはセラミ
ック厚膜焼成基板と薄、膜回路配線の複合形態が注目さ
れるようになっている。
従来、薄膜回路の絶嘆材料としては、溶液状ポ（２）
リイミド樹脂（ポリイミド前駆体）をスピンコードする
ことによって、数ｎから数十ｐｍの絶縁膜とし、これに
銅等の導体金属膜を蒸着あるいはスパッタリングで形成
、配線とし、これらを交互に積むことによって多層回路
を形成していた。各層の回路はビアと呼ばれる導通孔に
よって接続をとる必要があるため、樹脂として、特に感
光性のポリイミド樹脂が使用されていた。
ことによって、数ｎから数十ｐｍの絶縁膜とし、これに
銅等の導体金属膜を蒸着あるいはスパッタリングで形成
、配線とし、これらを交互に積むことによって多層回路
を形成していた。各層の回路はビアと呼ばれる導通孔に
よって接続をとる必要があるため、樹脂として、特に感
光性のポリイミド樹脂が使用されていた。
ポリイミド樹脂は、樹脂膜としては耐熱温度が高く、は
んだ付けなどアセンブリ工程にも充分耐える特徴を持つ
とともに、誘電率が約３．５と比較的低いなど優れた特
徴を持つ。
んだ付けなどアセンブリ工程にも充分耐える特徴を持つ
とともに、誘電率が約３．５と比較的低いなど優れた特
徴を持つ。
ポリイミド樹脂は、上記の如く、耐熱性と誘電率におい
て優れているが、回路配線の信頼性で最も重要な、導体
金属との密着性に劣る欠点がある。
て優れているが、回路配線の信頼性で最も重要な、導体
金属との密着性に劣る欠点がある。
特に電気抵抗の最も低い銅との密着はほとんどＯに等し
く、この改善のため、複雑な金属膜構成の工夫を必要と
している。また、スピンコードした（３） 樹脂は乾燥、キニア工程において収縮するが、この時、
厚さ方向に比べれば小さいものの、基板の面方向にも収
縮し、基板表面の応力として残留する。コンビニーりの
１ボードＣＰＵに使用される大型の回路基板では、この
残留応力が、膜の亀裂や剥離など損傷の原因となってい
る。
く、この改善のため、複雑な金属膜構成の工夫を必要と
している。また、スピンコードした（３） 樹脂は乾燥、キニア工程において収縮するが、この時、
厚さ方向に比べれば小さいものの、基板の面方向にも収
縮し、基板表面の応力として残留する。コンビニーりの
１ボードＣＰＵに使用される大型の回路基板では、この
残留応力が、膜の亀裂や剥離など損傷の原因となってい
る。
そこで、本発明は導体金属と密着性に優れ、かつ乾燥後
の残留応力の少ない低誘電率薄膜絶縁材料を用いた回路
基板を提供することを目的とする。
の残留応力の少ない低誘電率薄膜絶縁材料を用いた回路
基板を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、基板上に絶縁層
と該絶縁層と接する導体金属層とを有する回路基板にお
いて、該絶縁層が平均粒径が０．１角以下の無機質粉末
を３０容積％以下の量で分散させたポリイミド樹脂から
なる回路基板を提供する。
と該絶縁層と接する導体金属層とを有する回路基板にお
いて、該絶縁層が平均粒径が０．１角以下の無機質粉末
を３０容積％以下の量で分散させたポリイミド樹脂から
なる回路基板を提供する。
ポリイミド樹脂に無機質粉末をフィラーとして分散させ
ることにより、導体金属に対するポリイミド樹脂の平均
的な密着力を向上させることができる。また、無機質粉
末を分散した樹脂の収縮率（４） は小さいので、乾燥、硬化後の絶縁膜の残留応力を低減
することができる。
ることにより、導体金属に対するポリイミド樹脂の平均
的な密着力を向上させることができる。また、無機質粉
末を分散した樹脂の収縮率（４） は小さいので、乾燥、硬化後の絶縁膜の残留応力を低減
することができる。
無機質粉末としては、紫外線に透明で、樹脂中の分散性
がよく、しかも導体金属に対する密着性に優れたものが
好ましい。好ましい無機質粉末の例はシリカである。シ
リカは紫外線に透明であり、感光性ポリイミドの露光を
妨げず、かつ誘電率は３．８と無機質中では低い。そし
て、後出の実施例に示されるようにポリイミド樹脂中に
分散されて銅との密着力を向上させる効果がある。
がよく、しかも導体金属に対する密着性に優れたものが
好ましい。好ましい無機質粉末の例はシリカである。シ
リカは紫外線に透明であり、感光性ポリイミドの露光を
妨げず、かつ誘電率は３．８と無機質中では低い。そし
て、後出の実施例に示されるようにポリイミド樹脂中に
分散されて銅との密着力を向上させる効果がある。
無機質粉末の平均粒径は０．１−以下であるべきである
。これより大きいと、基板に塗布した樹脂膜の表面粗さ
が１００ＯＡを越え、薄膜回路の形成が困難になる。ま
た、混合量が３０νｏ１％を越えると樹脂膜表面にセラ
ミック粉末が遊離しはじめ、導体との密着力が低下する
。シランカップリング剤を用いれば導体金属に対する密
着力が向上する。
。これより大きいと、基板に塗布した樹脂膜の表面粗さ
が１００ＯＡを越え、薄膜回路の形成が困難になる。ま
た、混合量が３０νｏ１％を越えると樹脂膜表面にセラ
ミック粉末が遊離しはじめ、導体との密着力が低下する
。シランカップリング剤を用いれば導体金属に対する密
着力が向上する。
例えば、シリカ粉末はポリイミドの溶剤であるＮ−メチ
ルピロリドン（極性が強い溶剤）と混合すると、粉末が
沈殿、分離しないゲル状混合物と（５） なるのでそれからポリイミド前駆体樹脂を混合すると、
樹脂に均質分散したスピンコード可能な液状樹脂が得ら
れる。この液状樹脂はフィラーがない場合と同様にスピ
ンコードし、硬化させて使用することができる。
ルピロリドン（極性が強い溶剤）と混合すると、粉末が
沈殿、分離しないゲル状混合物と（５） なるのでそれからポリイミド前駆体樹脂を混合すると、
樹脂に均質分散したスピンコード可能な液状樹脂が得ら
れる。この液状樹脂はフィラーがない場合と同様にスピ
ンコードし、硬化させて使用することができる。
基板上でフィラー分散ポリイミド樹脂絶縁層と導体金属
層は少なくとも一箇所で接触している必要があるが、そ
の上下関係等はどちらでもよい。
層は少なくとも一箇所で接触している必要があるが、そ
の上下関係等はどちらでもよい。
樹脂に導体金属との密着性の良い無機質フィラーを分散
することにより、樹脂表面での平均的な密着力が向上す
るものと考えられる。また、無機質フィラーを分散した
樹脂の収縮率が小さいことを利用して、乾燥、キュア後
の絶縁膜の残留応力を低減する。特に、シリカは低誘電
率かつ紫外線に透明であるため、感光性ポリイミドの性
質を損なわない。
することにより、樹脂表面での平均的な密着力が向上す
るものと考えられる。また、無機質フィラーを分散した
樹脂の収縮率が小さいことを利用して、乾燥、キュア後
の絶縁膜の残留応力を低減する。特に、シリカは低誘電
率かつ紫外線に透明であるため、感光性ポリイミドの性
質を損なわない。
（６）
〔実施例〕
粒径１５ｎｍの、市販のシリカ粉末（徳山、レオロシー
ルＱＳ−１０２）を容積２００ｃｕｔのビー力に２０ｇ
ずつ秤量し、ポリイミドの溶剤であるＮ−メチルピロリ
ドンを徐々に加え、ゆっくり攪拌しながら分散させた。
ルＱＳ−１０２）を容積２００ｃｕｔのビー力に２０ｇ
ずつ秤量し、ポリイミドの溶剤であるＮ−メチルピロリ
ドンを徐々に加え、ゆっくり攪拌しながら分散させた。
添加したシリカ粉末の物性を表１に示す。
表ル
オロシールＱＳ−１０２の物性
粒径 １５ｎｍ
製 法 ５ｉｃｋ４ガスの酸化比表面積
２２０±２０ｍ’／ｇ含水量 ０ 密度 ２．２ｇ／ｃｄ 熱膨張係数 ０．７５／を 熱伝導度 １．２ Ｗ／ｍＫ 誘電率 ３．８ この分散液を感光性ポリイミドに対して０−２０ｖｏ１
％になるように添加して複合ポリイミド原液を作製した
。それぞれの工程でＮ−メチルピロリドンおよび感光性
ポリイミドに対するシリカ微粉（７） の分散限界を調べた。
２２０±２０ｍ’／ｇ含水量 ０ 密度 ２．２ｇ／ｃｄ 熱膨張係数 ０．７５／を 熱伝導度 １．２ Ｗ／ｍＫ 誘電率 ３．８ この分散液を感光性ポリイミドに対して０−２０ｖｏ１
％になるように添加して複合ポリイミド原液を作製した
。それぞれの工程でＮ−メチルピロリドンおよび感光性
ポリイミドに対するシリカ微粉（７） の分散限界を調べた。
次に、シリカの添加量が０．３・５ ｖｏ１％の複合液
を超音波洗浄器を使用して、１０分間、脱泡した。これ
を９６％アルミナ基板（１１６Ｘ９６ｍｍ２）に２Ｃイ
滴下し、回転数３０００回／分で、３０分間スピンコー
ドした。この基板を７０℃で乾燥し、１５−の膜厚を得
た。この基板上に形成した膜を、線幅０．１１．０＋＋
＋＋ｎのマスクを使用して紫外線露光し、現像後、４０
０℃でキニアして３種類の評価試料を作製した。
を超音波洗浄器を使用して、１０分間、脱泡した。これ
を９６％アルミナ基板（１１６Ｘ９６ｍｍ２）に２Ｃイ
滴下し、回転数３０００回／分で、３０分間スピンコー
ドした。この基板を７０℃で乾燥し、１５−の膜厚を得
た。この基板上に形成した膜を、線幅０．１１．０＋＋
＋＋ｎのマスクを使用して紫外線露光し、現像後、４０
０℃でキニアして３種類の評価試料を作製した。
それから、シリカの添加量が異なるキュア後の膜につい
て平均表面粗さＲａおよびパターニング部分の溝形状を
測定した。
て平均表面粗さＲａおよびパターニング部分の溝形状を
測定した。
次に、このポリイミド膜を有する基板１にスパッタリン
グ装置を使用して、第２図に示す構成の引張試験用の多
層金属膜２．３を形成した。パッドの寸法は、０．５Ｘ
０．５ｍ＋ｎ’ とした。ポリイミドと接する面２は、
それぞれ、Ｐｔ、Ｃｕとなるように変え、表面は、はん
だ濡れの良いＡｕになるようにした。それぞれのパッド
にＰｂ５ｎ共晶はんだ４を使用して、錫めっき線（０，
１ｍ＋ｎ径）５を垂直（８） にはんだ付けし、各２０点ずつ引張試験を行い金属種に
よる密着性を評価した。感光性ポリイミドと石英の複合
化および複合膜の特性を評価した結果、以下を確認した
。
グ装置を使用して、第２図に示す構成の引張試験用の多
層金属膜２．３を形成した。パッドの寸法は、０．５Ｘ
０．５ｍ＋ｎ’ とした。ポリイミドと接する面２は、
それぞれ、Ｐｔ、Ｃｕとなるように変え、表面は、はん
だ濡れの良いＡｕになるようにした。それぞれのパッド
にＰｂ５ｎ共晶はんだ４を使用して、錫めっき線（０，
１ｍ＋ｎ径）５を垂直（８） にはんだ付けし、各２０点ずつ引張試験を行い金属種に
よる密着性を評価した。感光性ポリイミドと石英の複合
化および複合膜の特性を評価した結果、以下を確認した
。
（１）気相合成法で製造された粒径１５ｎｍのシリカ粉
末は、市販の感光性ポリイミドに凝集なしに分散する。
末は、市販の感光性ポリイミドに凝集なしに分散する。
分散したシリカ粉末は、紫外線に実質的に透明で、感光
性ポリイミド膜の感光、現像工程で解像度に影響しない
。
性ポリイミド膜の感光、現像工程で解像度に影響しない
。
（２）複合膜の表面粗さＲａは、粉砕して作製した石英
を添加した場合では、無添加のものの４〜８倍と大きい
が、粒径１５ｎｍ以下の石英の場合では、無添加の場合
と変わらない。
を添加した場合では、無添加のものの４〜８倍と大きい
が、粒径１５ｎｍ以下の石英の場合では、無添加の場合
と変わらない。
（３）導体との密着性は向上する。第３図に見られるよ
うに、特に銅の場合でＯから４００ｇ／ｍｍ”、白金の
場合で４００ｇ／＋ｎｍ２ に改善される。
うに、特に銅の場合でＯから４００ｇ／ｍｍ”、白金の
場合で４００ｇ／＋ｎｍ２ に改善される。
（４）ポリイミド層の乾燥時の収縮は減少し、大面積で
も絶縁膜に亀裂や剥離等の損傷が見られなくなった。
も絶縁膜に亀裂や剥離等の損傷が見られなくなった。
第１図に、本発明の回路基板の１例を示す。同（９）
図中、１１は多層セラミック基板、１２は銅ビア、１３
は多層セラミック基板１１の頂面上の銅パターン、１４
はシリカ粉末を分散させたポリイミド樹脂層（例えば１
０〜２０廊厚）、１５はＬＳＩ用パッドである。
は多層セラミック基板１１の頂面上の銅パターン、１４
はシリカ粉末を分散させたポリイミド樹脂層（例えば１
０〜２０廊厚）、１５はＬＳＩ用パッドである。
フィラーの分散により、従来の感光性ポリイミドの特性
を損なわずに、絶縁膜と導体金属の密着強度は２〜５倍
に向上した。特に、ポリイミドと全く接着しなかった銅
が直接、接着できるようになった。また、乾燥後の残留
応力は、半分に低減し大型基板においても絶縁膜の損傷
が皆無になった。
を損なわずに、絶縁膜と導体金属の密着強度は２〜５倍
に向上した。特に、ポリイミドと全く接着しなかった銅
が直接、接着できるようになった。また、乾燥後の残留
応力は、半分に低減し大型基板においても絶縁膜の損傷
が皆無になった。
第１図は回路基板の模式断面図、第２図はポリイミド樹
脂層上の金属膜の剥離試験を示す斜視図、第３図は実施
例の引張強度試験の結果を示す図である。 １・・・ポリイミド膜形成Ａ ｊｌ！ ２０３基板、（
１０） ２・・・Ｐｔ又はＣｕ膜、 ３・・・Ａｕ膜、４・
・・Ｐｂ５ｎはんだ、 訃・・錫めっき線、
１１・・・多層セラミック基板、 １２・・・銅ビア、
１３・・・銅パターン、 １４・・・シリカ分散ポリイミド樹脂層、１５・・・Ｌ
ＳＩ用パッド。
脂層上の金属膜の剥離試験を示す斜視図、第３図は実施
例の引張強度試験の結果を示す図である。 １・・・ポリイミド膜形成Ａ ｊｌ！ ２０３基板、（
１０） ２・・・Ｐｔ又はＣｕ膜、 ３・・・Ａｕ膜、４・
・・Ｐｂ５ｎはんだ、 訃・・錫めっき線、
１１・・・多層セラミック基板、 １２・・・銅ビア、
１３・・・銅パターン、 １４・・・シリカ分散ポリイミド樹脂層、１５・・・Ｌ
ＳＩ用パッド。
Claims (3)
- １．基板上に絶縁層と該絶縁層と接する導体金属層とを
有する回路基板において、該絶縁層が平均粒径０．１μ
ｍ以下の無機質粉末を３０容積％以下の量で分散させた
ポリイミド樹脂からなる回路基板。 - ２．前記導体金属層が銅からなり、前記無機質粉末がシ
リカである請求項１記載の回路基板。 - ３．前記セラミック粉末表面にシランカップリング剤が
塗布されている請求項１又は２記載の回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075690A JP2803684B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075690A JP2803684B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276794A true JPH03276794A (ja) | 1991-12-06 |
| JP2803684B2 JP2803684B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=13583450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2075690A Expired - Lifetime JP2803684B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803684B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49122574A (ja) * | 1973-03-30 | 1974-11-22 | ||
| JPS6070798A (ja) * | 1983-09-27 | 1985-04-22 | 富士通株式会社 | 層間絶縁層 |
| JPS62247597A (ja) * | 1986-04-19 | 1987-10-28 | 日本電気株式会社 | 絶縁層の構造 |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP2075690A patent/JP2803684B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49122574A (ja) * | 1973-03-30 | 1974-11-22 | ||
| JPS6070798A (ja) * | 1983-09-27 | 1985-04-22 | 富士通株式会社 | 層間絶縁層 |
| JPS62247597A (ja) * | 1986-04-19 | 1987-10-28 | 日本電気株式会社 | 絶縁層の構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2803684B2 (ja) | 1998-09-24 |
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