JPH09270584A

JPH09270584A - 多層配線基板

Info

Publication number: JPH09270584A
Application number: JP7784696A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Nishimoto; 昭彦西本; Katsura Hayashi; 桂林; Riichi Sasamori; 理一笹森; Koyo Hiramatsu; 幸洋平松
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】無機質フィラーと有機樹脂からなる絶縁基板の
表面に微細な配線回路が形成された多層配線基板におい
て、絶縁基板を特性上の支障なしに着色された配線基板
を得る。【解決手段】有機樹脂と無機フィラーとの複合材料から
なる絶縁基板２と、低抵抗金属からなる配線回路３とを
具備した多層配線基板１において、絶縁基板１が、炭
素、炭化珪素、炭化硼素、炭化チタン、窒化珪素、窒化
硼素、窒化チタンおよび硼化チタンの群から選ばれる少
なくとも１種の着色剤を０．０１〜５重量％の割合で含
有し、特に着色剤が、炭素、窒化チタン、炭化珪素、炭
化チタンの群から選ばれる少なくとも１種の場合、着色
剤は、最大粒径が１０μｍ以下の粒子あるいは凝集粒子
として、絶縁基板中に独立して分散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体素
子収納用パッケージなどに適した、無機フィラーと有機
樹脂の複合材料からなる着色の絶縁基板を具備した多層
配線基板に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来より、多層配線基板、例えば、半導体
素子を収納するパッケージに使用される多層配線基板と
して、高密度の配線が可能なセラミック多層配線基板が
多用されている。この多層セラミック配線基板は、アル
ミナなどの絶縁基板と、その表面に形成されたＷやＭｏ
等の高融点金属からなる配線導体とから構成されるもの
で、この絶縁基板の一部に凹部が形成され、この凹部内
に半導体素子が収納され、蓋体によって凹部を気密に封
止されるものである。

【０００３】ところが、このようなセラミック多層配線
基板の絶縁基板を構成するセラミックスは、硬くて脆い
性質を有することから、製造工程または搬送工程におい
て、セラミックスの欠けや割れ等が発生しやすく、半導
体素子の気密封止性が損なわれることがあるために歩留
りが低い等の問題があった。

【０００４】また、多層セラミック配線基板において
は、焼結前のグリーンシートにメタライズインクを印刷
して、印刷後のシートを積層して焼結させて製造される
が、その製造工程において、高温での焼成により焼成収
縮が生じるために、得られる基板に反り等の変形や寸法
のばらつき等が発生しやすいという問題があり、回路基
板の超高密度化やフリップチップ等のような基板の平坦
度の厳しい要求に対して、十分に対応できないという問
題があった。

【０００５】そこで、最近では、プリント基板では銅箔
を接着した基板表面にエッチング法により微細な回路を
形成し、しかるのちにこの基板を積層して多層化した基
板も提案されている。また、このようなプリント基板に
おいては、その強度を高めるために、有機樹脂に対し
て、球状あるいは繊維状の無機質フィラーを分散させた
基板も提案されており、これらの複合材料からなる絶縁
基板上に多数の半導体素子を搭載したマルチチップモジ
ュール（ＭＣＭ）等への適用も検討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、多層配線基板や
半導体素子収納用パッケージなどに使用される配線基板
の絶縁基板に要求される性質としては、絶縁性などの電
磁気的特性、強度等の機械的性質、耐熱性等の熱的性
質、耐食性等の化学的性質の他に、外観が黒色であるこ
とが望まれている。これは黒色の場合には僅かな塵埃で
も発見が容易であり、また、黒色の場合には部品が摩耗
したり、破損した場合、その部位をはっきりと識別する
ことができる利点を有する。

【０００７】また、近年では、電子部品や半導体素子の
実装や検査工程の自動化が進み配線部と絶縁基板との識
別を光学的に行うことが多く、絶縁基板と配線回路との
コントラストをつけて接続箇所の視認性が高める必要が
ある。さらに、黒色は重厚感があり、審美性に優れる点
からも好まれている。

【０００８】しかしながら、多層配線基板に用いられる
無機質フィラーと有機樹脂からなる絶縁基板の着色化に
ついては、これまで注目されておらず、着色剤による特
性の変化についても検討されていないのが現状であっ
た。

【０００９】従って、本発明は、無機質フィラーと有機
樹脂からなる絶縁基板の表面に微細な配線回路が形成さ
れた多層配線基板において、絶縁基板を特性上の支障な
しに着色された配線基板を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな課題について鋭意検討した結果、無機フィラーと樹
脂とを均一に混合した複合材料よりなる絶縁基板に対し
て、着色剤として、炭素、炭化珪素、炭化硼素、炭化チ
タン、窒化珪素、窒化硼素、窒化チタンおよび硼化チタ
ンの群から選ばれる少なくとも１種が好適に使用される
こと、しかもこれらの着色剤を０．０１〜５重量％の割
合で配合すること、とりわけ、前記着色剤は、最大粒径
が１０μｍ以下の粒子あるいは凝集粒子として、絶縁基
板中にそれぞれ独立して分散させることにより、表面に
形成された微細な配線に影響を及ぼすことなく、黒色を
呈する基板を得ることができ、今後の回路の超微細化、
精密化の要求に応えさらに黒色をベースとする良好な色
調を有する超精密微細配線多層回路基板が得られること
を見出した。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の多層配線基板の概略図を
図１に示した。本発明の多層配線基板１は、複数の絶縁
基板２と、配線回路３をと具備し、配線回路３は、絶縁
基板２間、または絶縁基板２の表面に形成されている。
また、配線回路３は、例えば、銅、アルミニウム、金、
銀などの低抵抗金属により構成される。

【００１２】本発明によれば、上記絶縁基板は、無機質
フィラーと有機樹脂との複合材料からなり、無機質フィ
ラーは、有機樹脂中に５０〜８０体積％の割合で均一に
分散されている。

【００１３】この複合材料を構成する無機質フィラーと
しては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、
ＡｌＮ、ＢａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃、ゼオライト、Ｃ
ａＴｉＯ₃、ほう酸アルミニウム等の公知の材料が使用
できる。フィラーの形状は平均粒径が２０μｍ以下、特
に１０μｍ以下、最適には７μｍ以下の略球形状の粉末
の他、平均アスペクト比が２以上、特に５以上の繊維状
のものや、織布物も使用できる。

【００１４】一方、無機質フィラーが分散される有機樹
脂としては、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＢＴ
レジン（ビスマレイミドトリアジン）、エポキシ樹脂、
ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂等の樹脂
からなり、とりわけ原料として室温で液体の熱硬化性樹
脂であることが望ましい。

【００１５】本発明によれば、絶縁基板２を構成する複
合材料において、着色剤として、炭素、炭化珪素、炭化
硼素、炭化チタン、窒化珪素、窒化硼素、窒化チタンお
よび硼化チタンの群から選ばれる少なくとも１種を着色
剤として配合するものである。特に、これらの中でも炭
素、炭化珪素、炭化チタン、窒化チタンから選ばれる少
なくとも１種がよい。この着色剤は、０．０１〜５重量
％、特に０．０５〜４重量％、さらには０．１〜３重量
％の割合で添加するのがよい。これは、添加量が０．０
１重量％より少ないと着色効果が十分でなく、基板にお
いて色ムラ等が発生し、また、添加量が５重量％より多
いと絶縁基板自体の電気抵抗が低下したり、誘電率や誘
電正接等の電気特性がばらつく原因となるためである。

【００１６】また、この着色剤は、粒子または凝集粒子
として存在するが、上記着色剤のうち、炭素、窒化チタ
ン、炭化珪素、炭化チタンのようにそれ自体の低抵抗の
着色剤を用いる場合には、これら着色剤粒子は最大粒径
が１０μｍ以下、特に８μｍ以下の粒子として、個々に
独立して存在することが望ましい。これは、上記低抵抗
の着色剤では、絶縁基板の表面に形成された微細な配線
回路の間に大きな粒子として、または微細な粒子が連な
った形で存在すると、配線回路間の抵抗が低下したり、
場合によってはショートするなど、配線回路の信頼性を
損ねる場合があるためである。

【００１７】このような多層配線基板は、例えば、次の
ようにして作製される。まず、絶縁基板を作製するに、
無機質フィラー粉末と、粉末または液状の有機樹脂に加
え、前述した着色剤を所定の割合で混練機（ニーダ）や
３本ロールなどの混練機等の手段によって十分に混合す
る。この時、前述したように、着色剤は、絶縁基板中に
均一に粉末または凝集粒子として独立して分散させるこ
とが望ましい。そのためには、無機質フィラーと有機樹
脂との混練に要する時間よりさらに延長して混練を長時
間行うことにより均一分散化が可能である。

【００１８】次に、十分に混合されたものを圧延法、押
し出し法、ドクターブレード法などの周知の樹脂成形方
法により、シート状に成形して絶縁基板を得る。この
時、有機樹脂を半硬化させておくのが望ましく、半硬化
には、有機樹脂は熱可塑性樹脂の場合には、加熱下で混
合したものを冷却し、熱硬化性樹脂の場合には、完全固
化するに十分な温度よりもやや低い温度に加熱すればよ
い。

【００１９】そして、この絶縁基板の表面に配線回路を
形成する。配線回路の形成には、銅等の金属箔を絶縁層
に接着剤で張りつけた後に、回路パターンのレジストを
形成して酸等によって不要な部分の金属をエッチング除
去するか、予め打ち抜きした金属箔を張りつける。他の
方法としては、絶縁層の表面に銅、アルミニウム、金、
銀などの金属粉末を含む導体ペーストを回路パターンに
スクリーン印刷や、フォトレジスト法等によって形成し
た後、乾燥して加圧し、絶縁層に密着させることで形成
できる。

【００２０】次に、配線回路を形成した絶縁基板に対し
て、所望により打ち抜き法やレーザー加工によりビアホ
ールを形成して上記の導体ペーストを充填する。そし
て、複数の絶縁基板を位置合わせして絶縁層を積層し加
熱しながら圧着して、絶縁層の有機樹脂を完全に硬化さ
せることにより、多層配線基板を得ることができる。

【００２１】このようにして得られる多層配線基板は、
絶縁基板が黒色系に着色されているために、その表面に
形成された銅、アルミニウムなどの低抵抗金属からなる
配線回路とのコントラストが明確であるために、光学的
手段による電子部品の実装やＩＣのの実装、ボンディン
グなどに好適であり、しかも、シミや色むらなどの外観
不良による歩留りの低下を低減することもできる。

【００２２】

【実施例】本発明の多層配線基板を製造するために、無
機フィラーとして平均粒径が５μｍの溶融シリカ５０体
積％と、ＢＴレジン５０体積％を秤量し、さらに着色剤
として、炭素（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化硼素
（Ｂ₄Ｃ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ₃
Ｎ₄）、窒化硼素（ＢＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、硼
化チタン（ＴｉＢ₂）を全量中の割合が表１に示す比率
になるように添加した。なお、表１中試料Ｎo.３１は、
溶融ＳｉＯ₂：エポキシ樹脂＝５０：５０体積％。試料
Ｎo.３２は、ＳｒＴｉＯ₃：ＢＴレジン＝５０：５０の
体積比率で混合したものに着色剤を添加した。

【００２３】これに溶媒としてＢＴレジンに対しては酢
酸ブチル、エポキシ樹脂に対してはメチルエチルケトン
を加え、さらに樹脂の硬化を促進させるための触媒を添
加し、攪拌翼が公転および自転する攪拌機により１〜３
時間混合した後、スラリーを調製した。

【００２４】このスラリーをドクターブレード法によ
り、厚み２００μｍのシート状に成形した。このシート
を５０ｍｍ□にカットし、パンチング法によりビアホー
ルを形成した。このシートに銅を主成分とする導体ペー
ストをスクリーン印刷法により線幅５０μｍ、回路間距
離５０μｍの回路を形成し、ビアホールにも導体インク
を埋め込んだ。このようにして得られたシートを８層積
層し、２００℃、３０分、大気中で樹脂を硬化し、多層
基板を得た。

【００２５】得られた多層基板の色調を目視あるいは双
眼により観察した。また、多層配線基板における絶縁基
板自体の絶縁抵抗、および５０μｍの間隔で形成された
回路間の絶縁抵抗を直流１００Ｖを印加し測定した。ま
た、絶縁基板の組織を電子顕微鏡により観察し、着色剤
の最大粒径と組織状態を観察した。結果は表１に示し
た。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１によれば、着色剤を０．０１〜５重量
％の割合で添加することにより、基板自体を黒色にする
ことができ、配線回路とのコントラストが明確になっ
た。着色剤無添加の時は、基板自体が白くなる。また、
着色剤添加量が５重量％を越えると、基板は黒色を呈す
るが、絶縁抵抗が多層基板に必要とされる１０⁹Ωより
低くなった。

【００２８】無機質フィラーと有機樹脂との均一混練
は、試料Ｎo.１に示すように、この実施例の混練方法で
は１時間で十分に混練できたが、導電性の着色剤を加え
た場合、試料Ｎo.４と試料Ｎo.５、試料Ｎo.１２と試料
Ｎo.１３、試料Ｎo.１８と試料Ｎo.１９、試料Ｎo.２６
と試料Ｎo.２７との対比から明らかなように、混練時間
が通常の混練時間では、試料Ｎo.５、１３、１９、２７
のように凝集粒子が一部連なった組織が見られ、回路間
の抵抗が低くなる傾向にあったが、混練時間を通常の時
間よりも２倍〜３倍に延長することにより、着色剤を微
細な粒子として独立した組織として分散することがで
き、これにより、回路間の絶縁性を高めることができ
た。

【００２９】また、着色フィラーとして、炭素の他に、
炭化珪素、炭化硼素、炭化チタン、窒化珪素、窒化硼
素、窒化チタン、硼化チタンを用いても同様に、無機質
フィラーや有機樹脂の種類にかかわらず、基板を黒色に
着色させることができ、さらに、試料Ｎo.３１、３２に
示すように、無機質フィラーや有機樹脂の種類を代えて
も同様な着色効果が得られた。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の多層配線基
板は、無機フィラーと有機樹脂との複合材料からなる絶
縁基板の電気絶縁性を損ねることなく、重厚感溢れる黒
色系に呈色しているために、表面に形成された銅、アル
ミニウムなどの低抵抗金属からなる配線回路とのコント
ラストが明確であるために、光学的手段による電子部品
の実装やＩＣのの実装、ボンディングなどに好適であ
り、しかも、シミや色むらなどの外観不良による歩留り
の低下を低減することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の概略図である。

【符号の説明】

１多層配線基板２絶縁基板３配線回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平松幸洋鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機樹脂と無機フィラーとの複合材料から
なる絶縁基板と、低抵抗金属からなる配線回路とを具備
した多層配線基板において、前記絶縁基板が、炭素、炭
化珪素、炭化硼素、炭化チタン、窒化珪素、窒化硼素、
窒化チタンおよび硼化チタンの群から選ばれる少なくと
も１種の着色剤を０．０１〜５重量％の割合で含有する
ことを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】前記着色剤が、炭素、窒化チタン、炭化珪
素、炭化チタンの群から選ばれる少なくとも１種の場
合、該着色剤は、最大粒径が１０μｍ以下の粒子あるい
は凝集粒子として、絶縁基板中にそれぞれ独立して分散
していることを特徴とする請求項１記載の多層配線基
板。