JPH04324692A - 多層配線基板およびこれを用いた電子機器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子計算機および電子
交換器等のように高速で電気的信号を処理する必要のあ
る機器に組み込む配線基板に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）を如何に
限られた空間中に多く組み込むかに性能が左右されるよ
うになって来た。ＬＳＩとの接続部分は既に従来最も用
いられてきたプリント基板における配線ピッチでは形成
できないほど細かい配線パタ−ンが必要となってきてお
り、セラミック厚膜印刷技術によって形成された多層配
線基板と更に細かい回路パタ−ン形成が可能な薄膜形成
技術を組み合わせた基板が適用され始めている。一般に
薄膜技術によって作られた多層配線基板はセラミックの
基板上に有機物であるポリイミドからなる層間絶縁と銅
またはアルミニウムを主体とした配線を交互に逐次積み
重ねて形成し、多層配線基板としている。従来は絶縁層
は１種類のポリイミドを１回塗布形成している。また、
特開昭−１８６９７「多層配線基板」に記載の如く、ス
ル−ホ−ル形状の制御又は層間絶縁不良を防ぐために２
回に分けて塗布形成している例もある。このような構成
における問題点として、ジャ−ナル・アプライド・フィ
ジックスの第６５巻５号（１９８９年３月発行）の１９
１１頁から１９１７頁（Ｊｏｒｎａｌ　　Ａｐｐｌｉｅ
ｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌｕｍｅ６５，Ｎｏ．５，
１　　Ｍａｒｃｈ　　１９８９）にポリイミドと配線層
の複合層に応力がかかった場合に配線端部およびその直
下のポリイミド表面に大きな応力集中を生じることおよ
び応力が大きい場合には配線の損傷または両者の界面で
の剥離が生じることが指摘されている。実際には、製造
工程中での熱応力および上層からの膜応力が問題となり
、上記現象による製品の損傷または信頼性の低下が予想
される。 従来は形成層数が少ないことや配線層の厚さも比較的薄
いことにより上記現象による不良は少ない。しかし、今
後配線層数の多層化および配線の低抵抗化のための配線
層の厚付け等による応力増大は避けられず、工程内不良
の増加および機器の信頼性低下が予想される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑み、上層にある配線層および絶縁層に起因する応力に
より生じるポリイミド表面の変形ひいては配線の変形お
よび断線による配線基板の不良が増加するのを防ぎ、さ
らに配線基板の信頼性を向上させることを目的としてい
る。

【０００４】

【問題を解決するための手段】上記のような現象が生じ
る機構を検討したところ、単一の材料により層間絶縁層
を形成すると層間絶縁層表面の変形は不可避的に発生す
ることが明白となったため、筆者等は異なる性質を有す
る材料を組み合わせて層間絶縁層の表面と下部とに用い
ることを考案した。

【０００５】

【作用】従来の多層配線基板における層間絶縁層に用い
る有機物は化学的安定性や電気的特性、寸法安定性に優
れるものを選んでいたが、筆者等は高温での機械的特性
に着目して材料を選択した。即ち、図１に示す如く配線
層の下地となる部分２は高温でも機械的強度が大きく低
下せず、上層からかかる応力に対して容易に変形しない
材料とし、逆に絶縁層の下部３は下層の配線層等に応力
を伝えにくいよう変形容易な材料とした。このような構
造は、配線基板の製造工程において必然的にかかる熱工
程において絶縁層表面が受ける応力、即ち配線層１と絶
縁層と２，３の熱膨張係数の違いにより生じる熱応力，
配線層１および絶縁層２，３が本来有している膜応力お
よび上層絶縁層の熱工程における化学的安定化に伴う体
積変動により生じる応力に対し、以下のように機能する
ため絶縁層表面２の変形を防ぐことができる。絶縁層の
表面２はその上に形成される絶縁層の下部３’よりも少
なくとも機械的強度は高いため上層の絶縁層２’３’お
よび配線層１’に起因する膜応力は上層にある絶縁層の
下部３’が変形することにより緩和されてしまい、これ
に接している下層の絶縁層の表面２には絶縁層下部３’
に用いた材料の降伏応力を越える大きな応力が伝わらな
い。また、ガラス転移点が絶縁層上部２より絶縁層下部
３’の方が低いものを用いると、絶縁層下部３’が流動
性を帯びるようになり、上層からの応力は殆ど緩和され
て下層絶縁層２，３には伝わらない。この他に、配線層
１の有する応力が直下の絶縁層２に伝わるが、この応力
は本来有している膜応力および熱工程における熱応力と
に分けられ、熱応力に対しては配線層の熱膨張係数に近
い熱膨張係数を有する材料を選ぶことでほぼ解消できる
。従って、絶縁層表面２は配線層１の有する本来の膜応
力と上層３’からの低減された応力に対する変形しなけ
れば良い。更に、配線層の持つ本来の膜応力は配線層１
の形成法（めっき，蒸着，スパッタリング等）と形成条
件を選ぶことで抑制することができるため、本特許との
組合せにより絶縁層表面の変形を防止できる。これらの
効果により製造工程における不良の発生および配線基板
の信頼性低下を防ぐことができる。

【０００６】

【実施例】以下本発明による実施例を図を用いて説明す
る。

【０００７】［実施例１］図２に示すごとく、厚膜配線
５を施したセラミックの基板４上にポリイミド前駆体ワ
ニス（例えば商品名ユ−ピレックスＲとして市販されて
いるポリイミドの前駆体ワニス又はＰＩＱとして市販さ
れているポリイミドの前駆体ワニス）をスピン塗布した
後、窒素雰囲気中で４７３Ｋ，１時間更に６２３Ｋまた
は６７３Ｋ，１時間のベ−クを施し３μｍの厚さに形成
する。その後、スル−ホ−ルを形成するためのレジスト
を形成し、ドライエッチングにより所期の部分を除去し
た後、レジストを除去する。次にこのポリイミドからな
る下部絶縁層３の上に高強度のポリイミド膜用のポリイ
ミド前駆体ワニス（例えば商品名ユ−ピレックスＳとし
て市販されているポリイミドの前駆体ワニス）を同様に
塗布，ベ−クし３μｍの厚さに形成する。その後上記と
同様の工程により既に形成してあるスル−ホ−ル上に１
周り小さいスル−ホ−ルを形成する。スル−ホ−ルの大
きさを変えるのはスル−ホ−ルによる段差を小さくする
ために段差を２段に分けるためである。このようにして
高強度ポリイミドからなる上部絶縁層２を形成した後、
クロム，銅，クロムの順でスパッタリングにより配線層
１となる金属薄膜層を形成する。この金属薄膜層上にレ
ジストを形成し、エッチング工程を通して配線パタ−ン
を形成する。さらに上記工程を繰り返して多層配線基板
とする。

【０００８】［実施例２］実施例１と同様にポリイミド
からなる下部絶縁層を形成した後、図３に示す如く感光
性を有するポリイミドワニスを塗布形成し、プリベ−ク
の後に下のスル−ホ−ルに合わせたスル−ホ−ルパタ−
ンを露光して現像した後上記と同様のベ−クを施す。こ
のようにして中間絶縁層６を形成し、この上に高強度の
ポリイミドからなる上部絶縁層２および配線層１を上記
のように形成して多層配線基板とする。この例では絶縁
層が３層かつ厚いためセラミック基板の表面に凹凸が多
少存在しても配線を形成する面ではかなり平坦化される
ため、良好な配線パタ−ンを得ることができる。

【０００９】［実施例３］図４に示す如く実施例１およ
び実施例２において絶縁層を１層形成する毎に行ってい
たフォトエッチング技術によるスル−ホ−ル形成を行わ
ず、２層または３層の絶縁層２，３，（６）を順次連続
して形成する。その後、波長を選択した紫外線レ−ザ−
をスル−ホ−ルを形成するべき部分に照射し、光化学反
応により照射された部分のみ分解，気化させてスル−ホ
−ルを形成する。このようにして形成したスル−ホ−ル
は数μｍないしは十数μｍの段差を有するため上述のよ
うな配線層の形成法では下層の配線層との電気的導通を
とることが困難なため化学メッキにより銅７を選択成長
によりスル−ホ−ル内してスル−ホ−ルを埋め、その後
スパッタリングまたは真空蒸着等の薄膜形成法により配
線層１を形成し、フォトエッチングにより配線パタ−ン
を形成する。これらの工程を繰返し、多層配線基板を形
成する。スル−ホ−ルを埋める方法はめっきに限らずＣ
ＶＤ等の方法でも可能であり、また、埋め込む材料も銅
に限らずニッケル，金等でもよい。

【００１０】［実施例４］上記実施例１に記載の製造法
を用いて２ないし４層の絶縁層８および配線層１を形成
するにあたって、絶縁層８を形成する材料を同一のポリ
イミドで形成した。その後、上の配線層１および絶縁層
８を除去して１層目の絶縁層の表面を観察すると図５、
図６に示す如く除去された配線９の端部にあたるポリイ
ミド表面の変形が観察され、この変形は層数が増すほど
ひどくなる傾向が見られた。これに対し、上記実施例１
に従って、絶縁層の材料を変えるとこの変形を全く観察
されず、本発明の効果が確認された。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、多層配線基板において
有機絶縁膜表面に上層からかかる応力を低減できるため
、絶縁膜表面の変形を防止することが可能となる。これ
により、変形に伴って生じる配線の変形または断線を防
止することができ、数十層におよぶ多層配線基板の製造
が可能となる上、得られた基板の信頼性も確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多層配線基板の最下層の断面図で
ある。

【図２】実施例１による多層配線基板の製造工程図であ
る。

【図３】実施例２による多層配線基板の製造工程図であ
る。

【図４】実施例３による多層配線基板の製造工程図であ
る。

【図５】実施例４に基づく従来配線基板の断面図である
。

【図６】実施例４に基づく最下層絶縁層の断面図である
。

【符号の説明】 １…配線層， ２…上部絶縁層， ２’…上層上部絶縁層， ３…下部絶縁層， ３’…上層下部絶縁層， ４…セラミック基板， ５…厚膜配線， ６…中間絶縁層， ７…めっき銅， ８…通常の絶縁層， ９…除去された絶縁層。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁層および該層上に電気的回路を形成し
   た配線層が交互に複数層重なり、各配線層の電気的回路
   どうしが電気的に接続されてなる多層配線基板において
   、各絶縁層が異なる性質を有する有機物からなる複数層
   により形成されていることを特徴とする多層配線基板。
2. 【請求項２】請求項１において、絶縁層を形成する複数
   層のうち最上層の有機物の降伏応力が最下層の有機物の
   降伏応力より高いことを特徴とする多層配線基板。
3. 【請求項３】請求項１において絶縁層を形成する複数層
   のうち最上層の有機物のガラス転移温度が最下層の有機
   物のガラス転移温度よりも高温にあることを特徴とする
   多層配線基板。
4. 【請求項４】請求項２において絶縁層を形成する有機物
   のガラス転移温度が５２３Ｋから６２３Ｋの間にあるこ
   とを特徴とする多層配線基板。
5. 【請求項５】請求項２，３および４において、有機物の
   熱膨張係数が６７３Ｋ以下の温度域において５×１０Ｅ
   −５／Ｋ以下であることを特徴とする多層配線基板。
6. 【請求項６】請求項１から５に記載の多層配線基板を用
   いたことを特徴とする電子計算機，通信機等の電子機器
   。