JPH10335834A

JPH10335834A - 多層配線基板

Info

Publication number: JPH10335834A
Application number: JP13712997A
Authority: JP
Inventors: Katsura Hayashi; 桂林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-12-18
Anticipated expiration: 2017-05-27
Also published as: JP3728059B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アラミド樹脂によるビア加工性の長所を活かし
つつ、耐湿性に優れた多層配線基板を提供する。【解決手段】少なくとも有機樹脂を含有する絶縁基板１
と、絶縁基板１表面および内部に配設された配線回路層
２と、配線回路層２間を電気的に接続するためのビアホ
ール導体３を具備する多層配線基板において、絶縁基板
１の内部層１ｂ〜１ｅを少なくともアラミド不織布また
は織布などのアラミド樹脂を含有する絶縁層によって構
成し、最外層１ａおよび１ｆをアラミド樹脂以外の有機
樹脂と無機質フィラーとからなり、特に室温から１５０
℃における熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下の絶縁層に
よって構成する。

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、多層配線
基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層
配線基板に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来より、有機樹脂を含む絶縁基板表面に
銅箔を接着した後、これをエッチングして微細な配線回
路を形成し、しかるのちにこの基板を積層して多層化し
たプリント基板が提案されている。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、布状のガラス織布を分散させたものも多
用されている。

【０００３】近年、上記のガラス織布の代わりにアラミ
ド織布または不織布を使用した基板も提案されている。
アラミド不織布を使用するとガラス織布を使用した場合
に比較して、配線回路層間を接続するビアホール導体を
形成するための穴開け加工が容易に行えるという長所を
有する。すなわち、従来のガラス織布では穴開け加工
は、一般にマイクロドリルによって行われていたが、ド
リル径は最小０．１５ｍｍ程度であり、しかもこのドリ
ルを用いた場合、穴加工中に折れやすく、近年要求され
る微細加工には適していなかった。これに対してアラミ
ド不織布を用いるとレーザー加工が容易になり、微細な
穴を高速で開けることが可能となった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アラミ
ド樹脂は本質的に吸湿しやすい性質を有する。通常のプ
リント基板に使用されるエポキシ，ＢＴレジン、ＰＰＥ
などの有機樹脂の吸湿量が０．１〜０．２％であるのに
対して、アラミド樹脂は２〜３％と１０倍以上の吸湿を
する。そのため、アラミド樹脂を含有するプリント基板
を高温多湿雰囲気で放置すると、吸湿による膨張のため
配線基板がぼろぼろになってしまい、長期信頼性に問題
があることは明らかであった。

【０００５】この問題を解決するための１つの手法とし
て、配線基板の表面に防湿樹脂層を新たに形成すること
が考えられるが、いかなる樹脂を用いた場合でも少量の
吸湿が生じるために吸湿防止の効果を十分に発揮させる
ためには少なくとも５０μｍの厚みで形成することが必
要である。

【０００６】しかし、今後要求される微細配線を行った
上で、このような厚い防湿樹脂層を形成すると、配線回
路も覆われてしまう結果、配線回路に電子部品等を実装
する場合の制約を受けてしまい、実用的ではない。ま
た、配線基板は、熱処理により完全に硬化されているた
めに、このような硬化された樹脂表面に厚い被膜を形成
しても十分な密着強度が得られないために剥離しやすい
といった問題もあった。

【０００７】このように、アラミド不織布を含有する配
線基板に十分な吸湿防止を行うことは難しく、高い信頼
性を有する製品は得られていない。

【０００８】従って、本発明は、アラミド樹脂によるビ
ア加工性の長所を活かしつつ、アラミド樹脂による吸湿
性により長期安定性が阻害されるのを防止した多層配線
基板を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な課題について鋭意検討した結果、アラミド樹脂を含有
する絶縁基板の最表面の絶縁層をアラミド樹脂を含有し
ない耐湿性の高い絶縁層によって形成することにより、
この最外層の配線層を防湿層として機能させることによ
り、アラミド樹脂を含有する場合における前記課題を解
決できることを見いだし、本発明に至った。

【００１０】即ち、本発明の多層配線基板は、少なくと
も有機樹脂を含有する絶縁基板と、該絶縁基板表面およ
び内部に配設された配線回路層と、前記配線回路層間を
電気的に接続するためのビアホール導体を具備する多層
配線基板において、前記絶縁基板の内部層を少なくとも
アラミド樹脂を含有する絶縁層によって構成し、最外層
をアラミド樹脂を含有しない絶縁層によって構成したこ
とを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面をもとに説明
する。図１は、本発明における多層配線基板を説明する
ための概略断面図である。

【００１２】本発明の多層配線基板は、図１において、
絶縁基板１の表面および内部に複数層の配線回路層２が
被着形成されている。そして、配線回路層２間は、ビア
ホール導体３によって電気的に接続されている。絶縁基
板１は、少なくとも有機樹脂を含む絶縁材料から構成さ
れるものであり、絶縁基板１は、図１にとれば、複数の
絶縁層１ａ〜１ｆの積層体から構成される。

【００１３】本発明によれば、絶縁基板１における内部
層、即ち、絶縁層１ｂ，１ｃ，１ｄ、１ｅを少なくとも
アラミド樹脂を含有する絶縁層によって構成する。より
具体的には、アラミド樹脂は、絶縁層中に３０〜７０体
積％の割合で含まれることが望ましく、特に、アラミド
樹脂は、不織布または織布として含有されることが望ま
しい。アラミド不織布または織布を用いる場合には、不
織布または織布中に有機樹脂を含浸させて絶縁層を形成
する。

【００１４】この時に含浸される有機樹脂としては、例
えば、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、ポリアミドビ
スマレイミド等の樹脂が望ましく、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】また、本発明の多層配線基板によれば、絶
縁基板１のうち、最外層の絶縁層、即ち、１ａおよび１
ｆの絶縁層を、アラミド樹脂以外の有機樹脂と無機質フ
ィラーとからなる絶縁材料によって構成することが重要
である。この最外層にアラミド樹脂が含まれると、前述
した通り、アラミド樹脂自体の高い吸湿性によって、多
湿中で長期保存すると絶縁基板が膨張して変形等をもた
らす等の弊害が生じるためである。

【００１６】この最外層の絶縁層を構成するアラミド樹
脂以外の有機樹脂としては、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、ポリアミノビスマレイミド等の樹脂が望まし
い。また、この絶縁層中には、無機質フィラーを配合す
ることによって、内部層の絶縁層との熱膨張特性を近似
させることが必要である。この時に用いられる無機質フ
ィラーとしては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ等が好
適であり、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
末が用いられる。この無機質フィラーは、有機樹脂：無
機質フィラーの体積比率で１５：８５〜５：９５の比率
範囲で混合される。

【００１７】より具体的には、最外層の絶縁層の、室温
から１５０℃における熱膨張係数を３０ｐｐｍ／℃以
下、特に２０ｐｐｍ／℃以下にすることが望ましい。こ
れは、３０ｐｐｍ／℃を越えると、アラミド樹脂自体の
熱膨張係数が低いために内部の絶縁層の熱膨張係数も１
０ｐｐｍ／℃以下となるために、内部の絶縁層と最外層
の絶縁層とを積層した配線基板に熱サイクルが印加され
た場合に、最外層の絶縁層が剥離するなどの問題が生じ
るためである。

【００１８】また、最外層の絶縁層中に含まれる一般的
な有機樹脂は、熱膨張係数がそのほとんどが５０〜６０
ｐｐｍ／℃以上と高いことから、少なくとも熱膨張係数
が２０ｐｐｍ／℃以下の無機質フィラーを適量配合し
て、上記の熱膨張特性に制御することができる。

【００１９】従って、最外層の絶縁層１ａ、１ｆは、ア
ラミド樹脂以外の有機樹脂を含む、場合によっては、有
機樹脂と無機質フィラーとの複合体によって形成される
ものである。ここで用いられる有機樹脂、無機質フィラ
ーの種類、および有機樹脂と無機質フィラーの配合比率
は前述した通りである。

【００２０】なお、この最外層は、アラミド樹脂を含有
する絶縁基板の内部層に対して防湿層として機能するも
のであるが、防湿性を発揮させる上で、アラミド樹脂を
含有しない絶縁層１ａおよび１ｆの厚みは、１０〜３０
０μｍ、特に４０〜１００μｍであることが望ましい。

【００２１】さらに、絶縁基板１における内部層の防湿
性を確実にするためには、配線基板の側面を前記の有機
樹脂によって被覆しておくことが望ましい。

【００２２】一方、本発明における配線回路層２および
ビアホール導体３は、銅、アルミニウム、金、銀の群か
ら選ばれる少なくとも１種、または２種以上の合金から
なることが望ましく、特に、銅、または銅を含む合金が
最も望ましい。なお、配線回路層２は、上記の金属の金
属箔、メッキ層、導体インクによる印刷パターンのいず
れでもよく、ビアホール導体３は、導体インクの充填あ
るいはメッキのいずれによるものでもよい。

【００２３】次に、本発明の多層配線基板を製造する方
法について説明する。まず、絶縁基板の内部層として、
アラミド樹脂を含む絶縁シートを形成する。

【００２４】この内部層用絶縁シートは、例えば、アラ
ミド織布または不織布の内部に、有機樹脂、または有機
樹脂と無機質フィラーとの混合物をスラリー状にした後
に、織布または不織布内に含浸させる。

【００２５】上記のスラリーは、前述した有機樹脂、ま
たは有機樹脂−無機質フィラーとの複合体に、トルエ
ン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、イソプロピルア
ルコール、メタノール等の溶媒を添加して１００〜３０
００ポイズの粘度を有する流動体からなるのがよい。な
お、有機樹脂含浸後は、加熱処理して半硬化させる。

【００２６】一方、最外層の絶縁層を形成するための絶
縁シートを作製する。この最外層用絶縁シートは、有機
樹脂、または有機樹脂と無機質フィラーからなる組成物
を混練機や３本ロールなどの手段によって十分に混合
し、これを圧延法、押し出し法、射出法、ドクターブレ
ード法などによってシート状に成形した後、有機樹脂を
半硬化させる。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。

【００２７】そして、上記のようにして作製した内部層
用絶縁シートおよび最外層用絶縁シートに対して、打ち
抜き法やレーザー加工、プラズマエッチング等によって
ビアホールを形成し、ホール内に導体ペーストを充填す
る。導体ペーストは、金属粉末にエポキシ、セルロース
等の樹脂成分を添加し、酢酸ブチルなどの溶媒によって
混練したものが使用され、導体ペースト中に配合される
金属粉末としては、銅、アルミニウム、銀、金のうちの
少なくとも１種の低抵抗金属からなることが望ましい。
所望によっては、ホール内に充填後に、６０〜１４０℃
で加熱処理を行い、ペースト中の溶媒および樹脂分を分
解、揮散除去することもできる。

【００２８】次に、ビアホール導体を充填した各絶縁シ
ートの表面に、導体回路層を形成する。導体回路層の形
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て乾燥後、加圧
して配線回路を絶縁層表面に埋め込み絶縁層に密着させ
ることで形成できる。また、配線回路をフィルム、ガラ
ス、金属板上にメッキ、金属箔を形成し、これをエッチ
ングにより回路パターンを形成し、絶縁層上に加圧しな
がら転写することにより配線回路を絶縁層表面に埋め込
んで形成することもできる。

【００２９】そして、上記のようにして作製したアラミ
ド樹脂を含む内部層用絶縁シートと、アラミド樹脂を含
まない最外層用絶縁シートとを、図１のように所望の枚
数で位置合わせして積層圧着し、１５０〜３００℃の硬
化温度で加熱して絶縁層の有機樹脂を完全に硬化させ
る。このように、絶縁基板の内部層と最外層とは、いず
れも半硬化状態で接着され、且つ同時に硬化されるため
に、アラミド樹脂を含まない最外層が、内部層から剥離
することはなく、図１に示したような、多層配線基板を
作製することができる。

【００３０】

【実施例】

実施例１ポリイミド樹脂を含むスラリーをアラミド不織布に含浸
させた後、６０℃で加熱して半硬化させたプリプレグを
作製した。なお、含有比率は、ポリイミド樹脂５０体積
％、アラミド樹脂の不織布５０体積％とした。そして、
このプリプレグに炭酸ガスレーザーで直径０．１ｍｍの
ビアホールを形成し、そのホール内に銀をメッキした銅
粉末を含む銅ペーストを充填してビアホール導体を形成
し、内部層用絶縁シート（Ａ）を作製した。

【００３１】一方、ポリイミド樹脂５０体積％、シリカ
粉末５０体積％の割合で、ワニス状態の樹脂と粉末を混
合しドクターブレード法で絶縁シートを作製し、６０℃
で加熱して半硬化させた。そして、この絶縁シートにパ
ンチングで直径０．１ｍｍのビアホールを形成し、その
ホール内に銀をメッキした銅粉末を含む銅ペーストを充
填してビアホール導体を形成し、最外層用絶縁シート
（Ｂ）を作製した。

【００３２】一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）樹脂からなる転写シートの表面に接着剤を塗布して
粘着性をもたせ、厚さ１２μｍ、表面粗さ０．８μｍの
銅箔を一面に接着した。その後、フォトレジストを塗布
し露光現像を行った後、これを塩化第二鉄溶液中に浸漬
して非パターン部をエッチング除去して配線回路層を形
成した。なお、作製した配線回路層は、線幅が６０μ
ｍ、配線と配線との間隔が６０μｍの微細なパターンで
ある。

【００３３】そして、前記の内部層用絶縁シート（Ａ）
の表面に、上記のようにして配線パターンが形成された
転写シートを重ね合わせて圧着し、転写シートのみを剥
離して配線回路層を転写した。また、同様にして最外層
用の絶縁シート（Ｂ）の表面にも上記と同様にして配線
回路層を転写した。

【００３４】そして、上記のようにして配線回路層を形
成した内部層用絶縁シート３枚を中心に、その上下に上
記最外層用絶縁シートを積層し５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力
で圧着し、２００℃で１時間加熱して完全硬化させて多
層配線基板を作製した。なお、アラミド樹脂を含まない
最外層絶縁層の厚みは５０μｍとした。また、この最外
層の室温から１５０℃における熱膨張係数は２５ｐｐｍ
／℃であった。

【００３５】得られた多層配線基板に対して、断面にお
ける配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した
結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態
であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断
線も認められなかった。

【００３６】得られた多層配線基板を湿度８５％、温度
８５℃の高温多湿雰囲気に１００時間放置したが、目視
で判別できる程度の変化は生じていなかった。１０００
時間放置後、周辺部にわずかな絶縁層の剥離が認められ
た。

【００３７】また、室温から１５０℃の温度で熱サイク
ル試験を行った結果、２００サイクル後においても何ら
変化は認められなかった。

【００３８】比較例１実施例１と同様にして内部層用絶縁シートを作製し、さ
らに同様にしてビアホールを形成し、導体ペーストを充
填してビアホール導体を作製した。さらに、このシート
に厚さ１２μｍの銅箔を一面に接着し、真空積層機によ
り樹脂を硬化させた。その後、銅箔部分にフォトレジス
トを塗布し露光現像を行った後、これを塩化第二鉄溶液
中に浸漬して非パターン部をエッチング除去して配線回
路層を形成した。なお、作製した配線回路層は、線幅が
６０μｍ、配線と配線との間隔が６０μｍの微細なパタ
ーンである。

【００３９】そして、上記のようにして、ビアホール導
体および配線回路層を形成した絶縁シートを７層を積層
して、積層し５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で圧着し、２００
℃で１時間加熱して完全硬化させて多層配線基板を作製
した。

【００４０】得られた多層配線基板に対して、断面にお
ける配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した
結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態
であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断
線も認められなかった。

【００４１】得られた多層配線基板を湿度８５％、温度
８５℃の高温多湿雰囲気に１００時間放置したところ、
各絶縁層間で分離が生じ全体が波打ったように変形して
いた。１０００時間放置後、多層配線基板は原形を留め
ていなかった。また、室温から１５０℃の温度で熱サイ
クル試験を行った結果、２００サイクル後においても何
ら変化は認められなかった。

【００４２】実施例２実施例１と同様にして、ポリアミノビスマレイミド樹脂
５５体積％とアラミド不織布４５体積％からなるよう
に、ＢＴレジンをアラミド不織布に含浸させてプリプレ
グを作製した。そして、このプリプレグに炭酸ガスレー
ザーにより直径０．１ｍｍのビアホールを形成しそのホ
ール内に粒径約５μｍの銀をメッキした銅粉末からなる
銅ペーストを充填して内部層用絶縁シート（Ａ）を作製
した。

【００４３】一方、ポリアミノビスマレイミド樹脂５０
体積％、シリカ粉末５０体積％の割合でとなるよう、ワ
ニス状態の樹脂と粉末を混合しドクターブレード法で作
製したシート状絶縁層にパンチングで直径０．１ｍｍの
ビアホールを形成し、そのホール内に銀をメッキした銅
粉末を含む銅ペーストを充填してビアホール導体を形成
して最外層用絶縁シート（Ｂ）を作製した。

【００４４】その後、実施例１と同様にして、各絶縁シ
ート（Ａ）（Ｂ）に配線回路層を転写シートから転写さ
せて形成した後、中心に絶縁シート（Ａ）を３枚、その
上下の最外層に絶縁シート（Ｂ）各２枚を積層し５０ｋ
ｇ／ｃｍ²の圧力で圧着し、２００℃で１時間加熱して
完全硬化させて多層配線基板を作製した。なお、アラミ
ド樹脂を含まない最外層絶縁層の厚みは７５μｍとし
た。この最外層の室温から１５０℃における熱膨張係数
は２０ｐｐｍ／℃であった。

【００４５】得られた多層配線基板に対して、断面にお
ける配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した
結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態
であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断
線も認められなかった。

【００４６】得られた多層配線基板を湿度８５％、温度
８５℃の高温多湿雰囲気に１００時間放置したが、目視
で判別できる程度の変化は生じていなかった。１０００
時間放置後、周辺部にわずかな層の剥離が認められた。
また、室温から１５０℃の温度で熱サイクル試験を行っ
た結果、２００サイクル後においても何ら変化は認めら
れなかった。

【００４７】比較例２比較例１によって作製した配線基板の表面に、表面に厚
さ１０μｍの感光性イミド樹脂からなる吸湿防止層を形
成して絶縁層７層の多層配線基板を作製した。

【００４８】得られた多層配線基板に対して、断面にお
ける配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した
結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態
であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断
線も認められなかった。

【００４９】得られた多層配線基板を湿度８５％、温度
８５℃の高温多湿雰囲気に１００時間放置したところ、
一部の絶縁層に分離が生じており、全体がわずかに変形
していた。１０００時間放置後、基板の変形し全体が原
形を留めていなかった。なお、室温から１５０℃の温度
で熱サイクル試験を行った結果、２００サイクル後にお
いて吸湿防止層の剥離が認められた。

【００５０】比較例３ワニス状態のポリイミド樹脂をドクターブレード法で絶
縁シートに成形し、６０℃で加熱して半硬化させた。そ
して、この絶縁シートにパンチングで直径０．１ｍｍの
ビアホールを形成し、そのホール内に銀をメッキした銅
粉末を含む銅ペーストを充填してビアホール導体を形成
し、さらに、転写シートによりその表面に配線回路層を
形成し、最外層用絶縁シートを作製した。

【００５１】そして、実施例１において、ビアホール導
体および表面に配線回路層が設けられた内部層用絶縁シ
ート３枚を中心に、その上下に上記最外層用絶縁シート
を積層し５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で圧着し、２００℃で
１時間加熱して完全硬化させて多層配線基板を作製し
た。なお、アラミド樹脂を含まない最外層絶縁層の厚み
は５０μｍとした。また、この最外層の室温から１５０
℃における熱膨張係数は５５ｐｐｍ／℃であった。

【００５２】得られた多層配線基板に対して、断面にお
ける配線回路層やビアホール導体の形成付近を観察した
結果、配線回路層とビアホール導体とは良好な接続状態
であり、各配線間の導通テストを行った結果、配線の断
線も認められなかった。

【００５３】得られた多層配線基板を湿度８５％、温度
８５℃の高温多湿雰囲気に１００時間放置したが、目視
で判別できる程度の変化は生じていなかった。１０００
時間放置後、周辺部にわずかな絶縁層の剥離が認められ
た。

【００５４】また、熱サイクル試験の結果、２００サイ
クル後において、最外層の剥離が認められ、安定性に欠
けることがわかった。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明によれば、
アラミド樹脂を含有する多層配線基板の表面に、アラミ
ド樹脂以外の有機樹脂と無機質フィラーからなる絶縁層
を形成することによって、多層配線基板の耐湿性を大幅
に向上させ、多層配線基板の長期安定性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の概略断面図である。

【符号の説明】１絶縁基板１ａ〜１ｆ絶縁層２配線回路層３ビアホール導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも有機樹脂を含有する絶縁基板
と、該絶縁基板表面および内部に配設された配線回路層
と、前記配線回路層間を電気的に接続するためのビアホ
ール導体を具備する多層配線基板において、前記絶縁基
板の内部層を少なくともアラミド樹脂を含有する絶縁層
によって構成し、最外層をアラミド樹脂以外の有機樹脂
と無機質フィラーとからなる絶縁層によって構成したこ
とを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】前記アラミド樹脂が、アラミド不織布また
は織布からなることを特徴とする請求項１記載の多層配
線基板。
【請求項３】前記最外層の絶縁層の室温から１５０℃に
おける熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下であることを特
徴とする請求項１記載の多層配線基板。