JPH0434838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、少なくとも２個以上のLSIチツプあ
るいはチツプキヤリアを直接搭載することが可能
な有機材料系の高密度多層配線基板に関する。

〔発明の背景〕

従来の多層配線基板について、以下図面に基づ
いて説明する。

第２図及び第３図は、それぞれ従来の多層配線
基板の断面概略図である。

第２図において、符号１及び４は積層セラミツ
ク基板、２は配線導体、３はスルーホールを意味
する。また第３図において、符号５は絶縁樹脂
層、６はセラミツク基板、７及び９は配線導体、
８はスルーホール、１０は導通穴を意味する。

第２図に示す従来の多層配線板はセラミツク板
を多層に積層し、その間隙に高融点金属系の導体
配線層を形成したものである。

第３図に示す構造はセラミツク基板上に焼成等
の方法によつて固化可能な絶縁ペース等を絶縁層
として用いることにより、導体配線層と上記絶縁
層とを積上げて多層化したものである。

前者の構造では、セラミツク板が焼成前の生シ
ート、いわゆるグリーンシートの状態の時に、そ
の表面にモリブデンやタングステンなどの高融点
金属系の導体ペーストを配線パターン状に印刷
し、各層を位置合せして積層し、同時に焼成する
ことにより固化されるという製法が用いられる。
しかし、グリーンシートの状態で、導体パターン
の印刷、位置合せ等の高精度を要求される作業が
行われるため、焼成固化後に現われる寸法誤差が
大きく、導体パターンの実現可能な最小寸法はた
かだか100μｍ、格子間隔500μｍ程度である。更
に、導体層とセラミツク板が同時に焼成によつて
形成されるため、導体層の材料としては、高温に
おいても反応性の低い高融点金属系を用いる必要
があり、これらの金属はいずれも導電性の面で銅
や銀に劣るという欠点があつた。

後者では、絶縁層としてセラミツク系のものを
用いることも、有機高分子材料を用いることも可
能なため、導体層の材料としては特に制約が無く
線幅30μｍ、格子間隔200〜300μｍ程度のものも
実現可能である。

しかし、後者の場合、セラミツク基板上に、絶
縁層を積上げた場合、セラミツク基板と絶縁層の
熱膨張収縮差が生じ、全体に反りが生じたり、層
間はく離を生じるため、高多層化を進める上では
大きなネツクとなつている。そのため、セラミツ
ク基板と絶縁層の厚み比や材料等に制約がでてく
る。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、前述した問題点を解決した高
密度多層配線基板を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明を概説すれば、本発明は多層配線基板に
関する発明であつて、複数の信号層を内蔵し、
LSIチツプを搭載するための第１の多層配線板
と、該第１の多層配線板に接着した、耐熱性及び
熱放射性が優れかつ熱膨張率の小さい中間板と、
該中間板の前記第１の多層配線板側とは反対側に
接着され、電源層を内蔵した第２の多層配線板と
を有し、該第１及び第２の多層配線板は、その絶
縁層が有機系ポリマーを必須成分とする層であ
り、かつ両板は該中間板を介して互いに電気的に
接続している構造であることを特徴とする。

本発明の構造により、多層配線層の低熱膨張化
と反り発生の問題が解決された。

また、上記絶縁層として無機あるいは有機繊維
で補強された有機系ポリマーを用いれば、更に多
層配線層の低熱膨張化が図れることを見出した。

本発明における耐熱性及び熱放散性が優れかつ
熱膨張率の小さい基板としては各種の公知のも
の、例えば、セラミツク、導電材料があるが、中
でも特にセラミツク基板を用いると、低熱膨張化
を達成し、かつ反りを低減するのに大きな効果が
奏せられると共に、作成工程も簡便であることを
確認した。

本発明の多層配線基板を製造するのは、例えば
無機繊維で補強された樹脂板の上下に導体配線を
形成された両面配線板を、無機繊維に半硬化の樹
脂を塗布したプリプレグシートで多数枚同時に加
熱加圧下で接着させて多層化させる。このとき、
接着層の樹脂は加熱により重合して硬化する。

次に、各層導体間の導通化のため、マイクロド
リル又はレーザ等により穴あけを行い、金属めつ
き又は金属蒸着等によりスルーホール導体を形成
させる。更に上記多層配線層をセラミツク基板の
上下に上記プリプレグシートを介して一体化接着
させる。このとき、セラミツク基板の上下の多層
配線層を独立に機能しても良いし、上下の接続を
必要とする場合は、セラミツク基板にあらかじめ
接続部に穴あけを行い穴内部を導電化処理してお
いて上下の配線層を電気的に接続しても良いし、
一体化した後、接続部に穴あけを行ない導電化し
ても良い。また、セラミツク基板の上下の配線層
は必ずしも同じである必要はなく、その機能に応
じて選択できる。ただし、上下の多層配線層の厚
さはできるだけ同じにすることが好ましい。ま
た、厚み比が異なつても本発明の効果はあるが、
３：１〜１：３の範囲で選択するのが良い。

また、多層配線層のトータル厚さとセラミツク
基板の厚さは、要求される熱膨張率により自由に
選択できる。

本発明の多層配線基板を製造するには、前記の
基板の両面に一体化接着させる方式の代りに、セ
ラミツク基板の上下に一層ずつ絶縁層及び配線層
を逐次積層していく方式を用いてもよく、その硬
化は同様に達成される。

本発明の高密度配線基板の場合、多層化接着時
の寸法収縮率はせいぜい0.02〜0.03％程度であ
り、従来のセラミツクグリーンシート法の12〜14
％に比べて極端に小さいため多層化時の位置精度
が大幅に向上し、例えば格子間隔500μｍ間に30μ
ｍ幅の配線を３〜５本用いることも可能になる。
そして、多層化接着時の加熱温度が300℃以下で
行えるため、導体金属に銅のような導電性の良い
金属を使用することができる。また、絶縁層の誘
電率がセラミツク基板よりはるかに低いため演算
速度の点でも有利になる。

一般に、無機繊維を補強材に用いた多層基板の
場合、平面方向の熱膨張率が９〜12×10^-6mm／
mm／℃と通常のLSIチツプの場合の４×10^-6mm／
mm／℃に比べて大きい。このため、無機繊維を補
強材に用いた多層基板にLSIチツプを直接搭載し
た場合、ヒートサイクル時の熱膨張差により、
LSIと基板間の十分な接続信頼性が得られなかつ
た。そこで、本発明では、無機繊維を補強材とし
たものに限らず、有機系ポリマーの多層基板を熱
膨張率の小さいセラミツク基板の両側に張合せて
使用した結果、多層基板の熱膨張率が小さくなり
かつ反りもないため、LSIチツプをその表面に例
えばCCBにより直接搭載することが可能になり、
LSIチツプと多層基板との接続信頼性が大幅に向
上することがわかつた。

本発明でいう有機繊維としてはポリアラミド系
の繊維があり、無機繊維としてはSiO₂、Al₂O₃等
を成分とするＥ−ガラス、Ｃ−ガラス、Ａ−ガラ
ス、Ｓ−ガラス、Ｄ−ガラス、YM−31−Ａ−ガ
ラス及び石英を使用したＱ−ガラス等の各種ガラ
ス繊維がある。また、有機繊維と無機繊維の混紡
あるいは併用も効果がある。

そして、樹脂としては、通常のエポキシ樹脂、
フエノール系樹脂等の熱硬化性樹脂が使用できる
が、好ましくは付加重合型のポリイミド系樹脂、
脱水縮合型のポリイミド系樹脂、シアネート系付
加重合型樹脂例えば、イソシアネート、シアン酸
エステル、芳香族系シアナミド等を素原料とする
耐熱性樹脂がLSIを搭載する場合、耐熱性の点で
有利である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明
するが、本発明は実施例に限定されるものではな
い。

実施例 １ 本発明の１実施例を添付の第１図に基づいて説
明する。すなわち第１図は、本発明の多層配線基
板の１例の断面概略図である。第１図において、
符号１１は無機繊維補強樹脂基板、１２は無機繊
維補強接着層、１３はセラミツク基板、１４及び
１５は配線導体、１６はスルーホール、１７は導
通穴、１８は接着剤を意味する。

まず、Ｑ−ガラス繊維を補強材にした付加型ポ
リイミド系樹脂板の両面に厚さ9μｍの銅箔を張
合せた両面銅張り積層板（厚さ100μｍ）１１の
両面に化学銅めつき及びエツチング法により回路
１５を形成させて信号層、電源層、整合層等の導
体層を有する両面板を４枚ずつ作成した。次に、
各層用の両面配線板同志を４枚ずつ付加型ポリイ
ミド系の半硬化樹脂をＱ−ガラス繊維クロスに含
浸させて作成した接着層１２を介して180℃、60
分、30Kgｆ／cm²の加熱加圧下、多層化接着し、第
１図のセラミツク基板１３の上下に示す信号層用
と電源層用の２種類の多層板を作成した。なお、
多層化接着はガイドピンを用いる方法で位置ずれ
を防止して行つた。その後、マイクロドリルを用
いて穴あけを行い、全面に化学銅めつきを行つて
スルーホール導体１６を形成した。次に、最外層
回路をエツチングにより形成させて２枚の多層配
線板を作成した。

次に厚さ３mmのSiC基板１３にCO₂ガスレーザ
装置により所定の位置に穴あけし、化学銅めつき
により穴内を導通化１７する。この導通化処理し
た穴の上下以外の部分にスクリーン印刷により付
加型ポリイミド接着剤１８を塗布し、溶剤を除去
した後、導通化処理した穴の上下にハンダボール
を乗せる。その後、前記した高密度多層配線板
を、信号層を内蔵する多層配線板がSiC基板の上
側に、電源層を内蔵する多層配線板がSiC基板の
下側になるように、SiC基板の上下に重ね220℃、
120分、10Kgｆ／cm²の加熱加圧下で接着した。な
お、この接着は、スルーホール１６とSiC基板の
ハンダボールを乗せた導通穴１７とが重ね合うよ
うにガイドピンを用いる方法で行つた。

本実施例により作成した多層配線基板の反りは
100mm角で30〜40μｍであり、上記と全く同じ多
層配線板をSiCの片側に張合せた基板の70〜90μ
ｍに比べ大幅に低減できた。また、多層化接着時
の寸法変化も0.02〜0.03％であり、従来のセラミ
ツクグリーンシート法の12〜14％に比べ大幅に低
減できたため微細パターン同志の接着が可能とな
り、一平面当りの配線密度を４倍以上に向上させ
ることが可能になつた。

次に、上記高密度配線基板に10mm角のLSIチツ
プをCCB法により搭載し、−65℃〜＋150℃の１
サイクル２時間のヒートサイクル試験1000サイク
ルを行つた後、基板とLSIチツプの接続信頼性を
評価した結果、全く異常が認められなかつた。

また、前記した多層基板の補強繊維としてＱ−
ガラス繊維の代りにポリアラミド繊維を使用した
場合、SiCの片面に多層配線板を張合せた場合の
反り100mm角当り100〜150μｍに比べ本発明に従
つてSiCの両面に張合せた場合100mm角当り30〜
40μｍと本発明の反り低減効果が大きいことを確
認した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の多層配線基板で
は、低熱膨張化が図れることはもちろんのこと、
従来のものより大幅に反りを低減することができ
たので、各種の用途に有用であるという顕著な効
果が奏せられた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層配線基板の１例の断面概
略図、第２図及び第３図は従来の多層配線基板の
断面概略図である。 １及び４：積層セラミツク基板、２，７，９，
１４及び１５：配線導体、３，８及び１６：スル
ーホール、５：絶縁樹脂層、６及び１３：セラミ
ツク基板、１１：無機繊維補強樹脂基板、１２：
無機繊維補強接着層、１０及び１７：導通穴、１
８：接着剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の信号層を内蔵し、LSIチツプを搭載す
   るための第１の多層配線板と、該第１の多層配線
   板に接着した、耐熱性及び熱放射性が優れかつ熱
   膨張率の小さい中間板と、該中間板の前記第１の
   多層配線板側とは反対側に接着され、電源層を内
   蔵した第２の多層配線板とを有し、該第１及び第
   ２の多層配線板は、その絶縁層が有機系ポリマー
   を必須成分とする層であり、かつ両板は該中間板
   を介して互いに電気的に接続している構造である
   ことを特徴とする多層配線基板。 ２ 該絶縁層が、無機あるいは有機繊維で補強さ
   れた有機系ポリマーである特許請求の範囲第１項
   記載の多層配線基板。 ３ 該耐熱性及び熱放射性が優れかつ熱膨張率の
   小さい中間板が、セラミツク基板である特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の多層配線基板。