JPH05190998A - 配線基板用絶縁材料および多層配線基板の製造方法 - Google Patents
配線基板用絶縁材料および多層配線基板の製造方法Info
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- JPH05190998A JPH05190998A JP610592A JP610592A JPH05190998A JP H05190998 A JPH05190998 A JP H05190998A JP 610592 A JP610592 A JP 610592A JP 610592 A JP610592 A JP 610592A JP H05190998 A JPH05190998 A JP H05190998A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 配線基板用絶縁材料および多層配線基板の製
造方法に関し、低誘電率で且つ耐熱性に優れた絶縁材料
を提供すると共に、高速信号の処理に適した多層配線基
板を実用化することを目的とする。 【構成】 多孔質パーフロロエチレン膜の空隙部にベン
ゾシクロブテン環を有する熱硬化性樹脂を含浸させた後
に硬化させる配線基板用絶縁材料を用い、剛性支持基板
上に配線層と上記の配線基板用絶縁材料よりなる絶縁層
とを交互に積層して形成することを特徴として多層配線
基板の製造方法を構成する。
造方法に関し、低誘電率で且つ耐熱性に優れた絶縁材料
を提供すると共に、高速信号の処理に適した多層配線基
板を実用化することを目的とする。 【構成】 多孔質パーフロロエチレン膜の空隙部にベン
ゾシクロブテン環を有する熱硬化性樹脂を含浸させた後
に硬化させる配線基板用絶縁材料を用い、剛性支持基板
上に配線層と上記の配線基板用絶縁材料よりなる絶縁層
とを交互に積層して形成することを特徴として多層配線
基板の製造方法を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は配線基板用絶縁材料と、
これを用いた多層配線基板の製造方法に関する。
これを用いた多層配線基板の製造方法に関する。
【０００２】電子機器を小型し、また高速化するには半
導体集積回路の集積度の向上と共に、これを装着する配
線基板の高密度化が必要である。このために配線基板は
当初の単層プリント板から、多層プリント板、表面実装
へと集積度の向上が行われ、現在では半導体チップ実装
にも対応でき、また、更に高密度化が可能なマルチチッ
プモジュール（ＭＣＭ）が開発されつゝある。
導体集積回路の集積度の向上と共に、これを装着する配
線基板の高密度化が必要である。このために配線基板は
当初の単層プリント板から、多層プリント板、表面実装
へと集積度の向上が行われ、現在では半導体チップ実装
にも対応でき、また、更に高密度化が可能なマルチチッ
プモジュール（ＭＣＭ）が開発されつゝある。
【０００３】こゝで、厚膜法で製造したセラミック配線
基板をＭＣＭの基板として使用することも可能である
が、信号の高速化を追求する大型コンピュータなどにお
いては、セラミックよりも更に低誘電率で半田耐熱性に
も優れたポリイミドを絶縁層とし、この上に銅(Cu)配線
を形成したものを交互に積層する薄膜多層配線基板が開
発され、この実用化が行われつゝある。( 例えば、日経
マイクロデバイス 1989/12月号)
基板をＭＣＭの基板として使用することも可能である
が、信号の高速化を追求する大型コンピュータなどにお
いては、セラミックよりも更に低誘電率で半田耐熱性に
も優れたポリイミドを絶縁層とし、この上に銅(Cu)配線
を形成したものを交互に積層する薄膜多層配線基板が開
発され、この実用化が行われつゝある。( 例えば、日経
マイクロデバイス 1989/12月号)
【０００４】
【従来の技術】現在、配線基板用絶縁材料として実用化
が進められているポリイミドは耐熱性と低誘電率（ε＝
3.4)を併せ持つ優れた材料である。
が進められているポリイミドは耐熱性と低誘電率（ε＝
3.4)を併せ持つ優れた材料である。
【０００５】然し、この材料は極性の大きいイミド環を
有するために吸湿性が大きく、吸湿によって見掛け上の
誘電率が増大し、また絶縁性が低下すると云う問題があ
る。また、信号伝播速度はε1/2 反比例する関係がある
ことから、ポリイミドよりも更に誘電率の低い材料が求
められている。
有するために吸湿性が大きく、吸湿によって見掛け上の
誘電率が増大し、また絶縁性が低下すると云う問題があ
る。また、信号伝播速度はε1/2 反比例する関係がある
ことから、ポリイミドよりも更に誘電率の低い材料が求
められている。
【０００６】こゝで、低吸湿性で耐熱性があり、しかも
誘電率が極めて低い材料としてパーフロロエチレン系の
ポリマ (例えばポリテトラフロロエチレン略称PTFE) が
知られている。
誘電率が極めて低い材料としてパーフロロエチレン系の
ポリマ (例えばポリテトラフロロエチレン略称PTFE) が
知られている。
【０００７】PTFEで代表されるパーフロロカーボン樹脂
は比誘電率（ε）が 2.0程度と極めて誘電率が低い材料
であり、また炭素ーフッ素間の結合エネルギーが大きい
ため優れた耐熱性を有している。
は比誘電率（ε）が 2.0程度と極めて誘電率が低い材料
であり、また炭素ーフッ素間の結合エネルギーが大きい
ため優れた耐熱性を有している。
【０００８】また、この材料は吸湿性が非常に小さく、
耐薬品性にも優れていることから、プリント配線基板の
基材として既に用いられている。然し、配線層と絶縁層
を１層づつ交互に積層する薄膜法においては、セラミッ
クスや金属よりなる剛性支持基板と絶縁層、絶縁層と配
線金属、絶縁層同士が接着する必要があるが、PTFEは融
着以外には接着が困難なことから多層配線基板用絶縁材
料としては使用されていない。
耐薬品性にも優れていることから、プリント配線基板の
基材として既に用いられている。然し、配線層と絶縁層
を１層づつ交互に積層する薄膜法においては、セラミッ
クスや金属よりなる剛性支持基板と絶縁層、絶縁層と配
線金属、絶縁層同士が接着する必要があるが、PTFEは融
着以外には接着が困難なことから多層配線基板用絶縁材
料としては使用されていない。
【０００９】こゝで、PTFEを薄膜法に適用する手段とし
て、PTFEを2 軸延伸などの方法により多孔質化した後、
この多孔質膜に接着性のよい樹脂を含浸する方法が考え
られる。
て、PTFEを2 軸延伸などの方法により多孔質化した後、
この多孔質膜に接着性のよい樹脂を含浸する方法が考え
られる。
【００１０】すなわち、PTFEと複合化することにより、
必要とする接着性や耐熱性を保持しながら、誘電率や吸
湿性を低減することが可能となる。この方法をとる場合
に含浸する樹脂の必要条件は、多孔質なPTFEに含浸で
き、また、熱処理などによって接着できることが必要で
ある。
必要とする接着性や耐熱性を保持しながら、誘電率や吸
湿性を低減することが可能となる。この方法をとる場合
に含浸する樹脂の必要条件は、多孔質なPTFEに含浸で
き、また、熱処理などによって接着できることが必要で
ある。
【００１１】この要件を満たす材料として低分子量の熱
硬化性樹脂であるビスマレイミド・トリアジン樹脂（略
称BTレジン）を多孔質のPTFEに含浸したプリプレグ材料
が品名ゴアテックス GTM-051シリーズ（ジヤパンゴアテ
ックス社）として市販されている。
硬化性樹脂であるビスマレイミド・トリアジン樹脂（略
称BTレジン）を多孔質のPTFEに含浸したプリプレグ材料
が品名ゴアテックス GTM-051シリーズ（ジヤパンゴアテ
ックス社）として市販されている。
【００１２】然し、BTレジンは耐熱性が 300℃以下とや
ゝ低く、比誘電率 (ε)も約 3.5とかなり大きいために
多孔質PTFEと複合化しても、複合膜の比誘電率は3.0 程
度までしか低誘電率化できない。
ゝ低く、比誘電率 (ε)も約 3.5とかなり大きいために
多孔質PTFEと複合化しても、複合膜の比誘電率は3.0 程
度までしか低誘電率化できない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】PTFEで代表されるパー
フロロエチレン系ポリマは耐熱性が優れ、また低誘電率
の絶縁材料であるが、接着性が極めて悪いため、そのま
ゝでは多層配線基板の層間絶縁膜として使用することは
できない。
フロロエチレン系ポリマは耐熱性が優れ、また低誘電率
の絶縁材料であるが、接着性が極めて悪いため、そのま
ゝでは多層配線基板の層間絶縁膜として使用することは
できない。
【００１４】一方、PTFEの接着性を向上する方法として
多孔質PTFEにBTレジンを含浸したプリプレグ材料が市販
されているが、BTレジンは耐熱性が 300℃以下であり、
複合膜の比誘電率も約 3.0とかなり大きい。
多孔質PTFEにBTレジンを含浸したプリプレグ材料が市販
されているが、BTレジンは耐熱性が 300℃以下であり、
複合膜の比誘電率も約 3.0とかなり大きい。
【００１５】そこで、これよりも耐熱性が優れ、低誘電
率で含浸可能な熱硬化性樹脂を見出し、多孔質PTFEに含
浸して更に優れた多層配線基板用材料を実用化し、これ
を絶縁材料として多層配線基板を形成することが課題で
ある。
率で含浸可能な熱硬化性樹脂を見出し、多孔質PTFEに含
浸して更に優れた多層配線基板用材料を実用化し、これ
を絶縁材料として多層配線基板を形成することが課題で
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は多孔質パー
フロロエチレン膜の空隙部にベンゾシクロブテン環を有
する熱硬化性樹脂を含浸させた後に硬化させる配線基板
用絶縁材料を用い、剛性支持基板上に配線層と上記の配
線基板用絶縁材料よりなる絶縁層とを交互に積層して形
成することを特徴として多層配線基板の製造方法を構成
することにより達成することができる。
フロロエチレン膜の空隙部にベンゾシクロブテン環を有
する熱硬化性樹脂を含浸させた後に硬化させる配線基板
用絶縁材料を用い、剛性支持基板上に配線層と上記の配
線基板用絶縁材料よりなる絶縁層とを交互に積層して形
成することを特徴として多層配線基板の製造方法を構成
することにより達成することができる。
【００１７】
【作用】本発明は、多孔質パーフロロエチレン系ポリマ
基材にベンゾシクロブテン環(略称BCB)を官能基とする
熱硬化性樹脂を含浸させることによって低誘電率, 低吸
湿性であって、耐熱性にも優れ、積層が可能な薄膜多層
配線基板用の絶縁材料を提供するものである。
基材にベンゾシクロブテン環(略称BCB)を官能基とする
熱硬化性樹脂を含浸させることによって低誘電率, 低吸
湿性であって、耐熱性にも優れ、積層が可能な薄膜多層
配線基板用の絶縁材料を提供するものである。
【００１８】BCB 樹脂は低誘電率（ε＝2.7)で耐熱性に
優れた樹脂であり、これを支持基板上に塗布し、積層し
てＭＣＭを試作した実施例とその特性は既に報告されて
いる。(IEEE Transactions on Components, Hybrids, a
nd Mnufacturing Tec. vol.13 p347, 1990. J. Electr
onic Materials vol.19 p.1357, 1990 等)然し、BCB
樹脂をPTFEと複合し、更に低誘電率化を図るという試
みは未だ知られていない。
優れた樹脂であり、これを支持基板上に塗布し、積層し
てＭＣＭを試作した実施例とその特性は既に報告されて
いる。(IEEE Transactions on Components, Hybrids, a
nd Mnufacturing Tec. vol.13 p347, 1990. J. Electr
onic Materials vol.19 p.1357, 1990 等)然し、BCB
樹脂をPTFEと複合し、更に低誘電率化を図るという試
みは未だ知られていない。
【００１９】発明者等はBCB 樹脂が低誘電率であり、耐
熱性に優れると共に表面張力が低く、液状であるために
液体が浸透しにくい多孔質PTFEに対しても含浸が可能な
ことを見出した。
熱性に優れると共に表面張力が低く、液状であるために
液体が浸透しにくい多孔質PTFEに対しても含浸が可能な
ことを見出した。
【００２０】また、BCB 単独の場合と同様に良好な接着
性を示すことも確認できた。こゝで、比誘電率は，PTFE
とBCB の体積比で決まりPTFEの体積占有率が増すに従っ
て低下するので、この点からはPTFEの体積比が大きく空
隙率が小さい方がよい。
性を示すことも確認できた。こゝで、比誘電率は，PTFE
とBCB の体積比で決まりPTFEの体積占有率が増すに従っ
て低下するので、この点からはPTFEの体積比が大きく空
隙率が小さい方がよい。
【００２１】然し、PTFEの体積比が 50%以上 (空隙率が
50%以下) になると BCBの含浸が困難になり、また接着
性が低下するので、実際には空隙率は50〜80％に設定す
るのが好ましい。
50%以下) になると BCBの含浸が困難になり、また接着
性が低下するので、実際には空隙率は50〜80％に設定す
るのが好ましい。
【００２２】次に、BCB 樹脂とPTFEを複合する場合の利
点として、低誘電率以外に応力低減や脆さの改善を挙げ
ることができる。すなわち、 BCB樹脂は引張り強さが小
さいために割れ易いという欠点があるが、柔軟なPTFEの
繊維によりクラックの成長が阻止され、全体として割れ
にくゝなる。
点として、低誘電率以外に応力低減や脆さの改善を挙げ
ることができる。すなわち、 BCB樹脂は引張り強さが小
さいために割れ易いという欠点があるが、柔軟なPTFEの
繊維によりクラックの成長が阻止され、全体として割れ
にくゝなる。
【００２３】また、BCB 樹脂を 220℃付近で硬化させて
室温まで冷やすと、支持基板との熱膨張率差に起因する
引張応力が発生するが、PTFEと複合化すると、PTFE部に
クレイズ（微小ボイド）が発生して応力を緩和すること
ができる。
室温まで冷やすと、支持基板との熱膨張率差に起因する
引張応力が発生するが、PTFEと複合化すると、PTFE部に
クレイズ（微小ボイド）が発生して応力を緩和すること
ができる。
【００２４】次に、BCB 樹脂とPTFEを複合化した場合、
最大の問題点は層間配線のためのビアホール（Via-hol
e)の形成である。こゝで、市販の BCB樹脂であるテトラ
メチル−ジビニルジシロキサン−ビスベンゾシクロブテ
ン（品名 XU13005，ダウケミカル) は、電子線で露光し
た後に未反応部分を現像し除去してビアホールを形成す
ることができる。
最大の問題点は層間配線のためのビアホール（Via-hol
e)の形成である。こゝで、市販の BCB樹脂であるテトラ
メチル−ジビニルジシロキサン−ビスベンゾシクロブテ
ン（品名 XU13005，ダウケミカル) は、電子線で露光し
た後に未反応部分を現像し除去してビアホールを形成す
ることができる。
【００２５】また、反応性イオンエッチング（略称RIE)
を行うことによりビアホールを形成することもできる。
然し、PTFEと複合化した場合、前者の方法では BCB樹脂
は除去できてもPTFEが除去できない。
を行うことによりビアホールを形成することもできる。
然し、PTFEと複合化した場合、前者の方法では BCB樹脂
は除去できてもPTFEが除去できない。
【００２６】また、後者の場合は工程が複雑な上、Siを
含むBCB 樹脂とPTFEとを同時にドライエッチングするこ
とは難しいと云う問題がある。この問題は，エキシマレ
ーザ光によるアブレーション(Ablation)加工により解決
することができる。
含むBCB 樹脂とPTFEとを同時にドライエッチングするこ
とは難しいと云う問題がある。この問題は，エキシマレ
ーザ光によるアブレーション(Ablation)加工により解決
することができる。
【００２７】こゝで、エキシマレーザアブレーション加
工とは、ピーク時のパワーが〜100MW/cm2 の強烈な紫外
線のパルス光によって有機物の化学結合を切断し、プラ
ズマ化して除去する加工法であり、発振波長を選ぶこと
で殆ど全ての有機物を加工することができる。
工とは、ピーク時のパワーが〜100MW/cm2 の強烈な紫外
線のパルス光によって有機物の化学結合を切断し、プラ
ズマ化して除去する加工法であり、発振波長を選ぶこと
で殆ど全ての有機物を加工することができる。
【００２８】こゝで、吸収波長が短いPTFEについては、
波長が157nm のF2レーザで加工する必要があるが、 BCB
樹脂との複合体については波長が248nm の KrFレーザ
や、波長が308nm の XeCl レーザを用いても加工するこ
とができる。
波長が157nm のF2レーザで加工する必要があるが、 BCB
樹脂との複合体については波長が248nm の KrFレーザ
や、波長が308nm の XeCl レーザを用いても加工するこ
とができる。
【００２９】これは、BCB樹脂がアブレーションされる
際の噴射圧によってPTFEが吹飛ばされるためと考えてい
る。勿論、複合体を F2エキシマレーザを用いて加工す
ることは可能である。
際の噴射圧によってPTFEが吹飛ばされるためと考えてい
る。勿論、複合体を F2エキシマレーザを用いて加工す
ることは可能である。
【００３０】
【実施例】市販のBCB樹脂溶液（BCB 樹脂の 55%キシレ
ン溶液，品名ダウケミカル XU13005) の20g にメチルイ
ソブチルケトン 10gを加えて含浸溶液とした。
ン溶液，品名ダウケミカル XU13005) の20g にメチルイ
ソブチルケトン 10gを加えて含浸溶液とした。
【００３１】また、多孔質のPTFEとしては、厚さが80μ
m のPTFE製メンブランフィルタ (空隙率 75 ％, 品名FP
-200,住友電工) を使用し、これに直径38mmの銅電極を
形成した。
m のPTFE製メンブランフィルタ (空隙率 75 ％, 品名FP
-200,住友電工) を使用し、これに直径38mmの銅電極を
形成した。
【００３２】先ず、大きさが70mm角のガラス基板上に上
記の多孔質PTFE膜を載せ、この上に含浸溶液をスクリー
ン印刷法で一定量印刷して多孔質PTFE膜に BCB溶液を含
浸させた。
記の多孔質PTFE膜を載せ、この上に含浸溶液をスクリー
ン印刷法で一定量印刷して多孔質PTFE膜に BCB溶液を含
浸させた。
【００３３】そして、100℃のオーブンで30分間処理し
て溶剤を除去した後に真空オーブンに入れ、240℃で１
時間かけてBCBを硬化させ、空隙部が充填された均質なP
TFE膜を形成した。
て溶剤を除去した後に真空オーブンに入れ、240℃で１
時間かけてBCBを硬化させ、空隙部が充填された均質なP
TFE膜を形成した。
【００３４】なお，比較のため，同じ70mm角の基板上に
BCB樹脂のみの膜も形成した。かゝる試料について碁盤
目試験により接着性を調査したが、ガラス上、銅電極上
共に全く剥離しなかった。
BCB樹脂のみの膜も形成した。かゝる試料について碁盤
目試験により接着性を調査したが、ガラス上、銅電極上
共に全く剥離しなかった。
【００３５】次に、硬化した膜上に対向電極を形成し誘
電率を測定した。その結果、比誘電率は 2.55 (1MHz)で
あり、BCB 樹脂単独では 2.72 でありPTFEとの複合化に
よって誘電率が低下できることが確認できた。
電率を測定した。その結果、比誘電率は 2.55 (1MHz)で
あり、BCB 樹脂単独では 2.72 でありPTFEとの複合化に
よって誘電率が低下できることが確認できた。
【００３６】また、硬化した膜上にさらに膜を積層し３
層よりなり厚さが 200μm の膜を形成したが膜の剥離は
見られなかった。然し、BCB 単独の場合は膜厚が 100〜
120 μm でクラックと剥離が発生した。
層よりなり厚さが 200μm の膜を形成したが膜の剥離は
見られなかった。然し、BCB 単独の場合は膜厚が 100〜
120 μm でクラックと剥離が発生した。
【００３７】次に、直径50μm の開口を20×20個を有す
るマスクを通してKrF エキシマレーザ光を１ショット当
たり 0.8Ｊ／cm2の照射エネルギーで照射し、ビア加工
を行った。
るマスクを通してKrF エキシマレーザ光を１ショット当
たり 0.8Ｊ／cm2の照射エネルギーで照射し、ビア加工
を行った。
【００３８】この結果、膜厚80μｍの膜に開口部で直径
60μm 、孔の底で直径35μm の真円形の孔を400 個形成
することができた。孔形成後、銅を蒸着し孔周囲を残し
て銅を除去しビアの接続を調べた結果、400 個とも確実
に接続していた。
60μm 、孔の底で直径35μm の真円形の孔を400 個形成
することができた。孔形成後、銅を蒸着し孔周囲を残し
て銅を除去しビアの接続を調べた結果、400 個とも確実
に接続していた。
【００３９】
【発明の効果】本発明の実施により、低誘電率で耐熱性
にも優れた多層配線基板用絶縁材料を提供することがで
き、これを用いた多層配線基板の使用により情報処理の
高速化に貢献することができる。
にも優れた多層配線基板用絶縁材料を提供することがで
き、これを用いた多層配線基板の使用により情報処理の
高速化に貢献することができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 多孔質パーフロロエチレン膜の空隙部に
ベンゾシクロブテン環を有する熱硬化性樹脂を含浸させ
た後、硬化させることを特徴とする配線基板用絶縁材
料。 - 【請求項２】 剛性支持基板上に配線層と前項記載の配
線基板用絶縁材料よりなる絶縁層とを交互に積層するこ
とを特徴とする多層配線基板の製造方法。 - 【請求項３】 前項記載の多層配線基板において、層間
接続用のビアホールをエキシマレーザ光によるアブレー
ションにより形成することを特徴とする多層回路基板の
製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP610592A JP3168659B2 (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 配線基板用絶縁材料および多層配線基板の製造方法 |
| EP93300272A EP0552058B1 (en) | 1992-01-17 | 1993-01-15 | Method of producing multi-layered wiring substrate |
| US08/005,105 US5349155A (en) | 1992-01-17 | 1993-01-15 | Insulating material for wiring substrate and method of producing multi-layered wiring substrate |
| DE69306600T DE69306600T2 (de) | 1992-01-17 | 1993-01-15 | Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Leitersubstrats |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP610592A JP3168659B2 (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 配線基板用絶縁材料および多層配線基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190998A true JPH05190998A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3168659B2 JP3168659B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=11629226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP610592A Expired - Fee Related JP3168659B2 (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 配線基板用絶縁材料および多層配線基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3168659B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP610592A patent/JP3168659B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3168659B2 (ja) | 2001-05-21 |
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