JPH10341082A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子部品の電極を所定の薄膜配線導体層に強固
に電気的接続できない。 【解決手段】基板１上に、有機樹脂絶縁層２と薄膜配線
導体層３とを交互に多層に積層するとともに上下に位置
する薄膜配線導体層３を有機樹脂絶縁層２に設けたスル
ーホール導体９を介して電気的に接続してなり、最上層
の有機樹脂絶縁層２上面に、前記薄膜配線導体層３と電
気的に接続し、外部の電子部品Ａが接続されるボンディ
ングパッド１０を設けてなる多層配線基板であって、前
記上下に位置する有機樹脂絶縁層２間で、薄膜配線導体
層３の周囲に、該薄膜配線導体層３と実質的に同一厚み
の有機樹脂補助層１１を介在させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線基板に関
し、より詳細には混成集積回路装置や半導体素子を収容
する半導体素子収納用パッケージ等に使用される多層配
線基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、混成集積回路装置や半導体素子収
納用パッケージ等に使用される多層配線基板はその配線
導体がＭｏ−Ｍｎ法等の厚膜形成技術によって形成され
ている。

【０００３】このＭｏ−Ｍｎ法は通常、タングステン、
モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に有機溶剤、
溶媒を添加混合し、ペースト状となした金属ペーストを
生セラミック体の外表面にスクリーン印刷法により所定
パターンに印刷塗布し、次にこれを複数枚積層するとと
もに還元雰囲気中で焼成し、高融点金属粉末と生セラミ
ツク体とを焼結一体化させる方法である。

【０００４】なお、前記配線導体が形成されるセラミッ
ク体としては通常、酸化アルミニウム質焼結体やムライ
ト質焼結体等の酸化物系セラミックス、或いは表面に酸
化物膜を被着させた窒化アルミニウム質焼結体や炭化珪
素質焼結体等の非酸化物系セラミックスが使用される。

【０００５】しかしながら、このＭｏ−Ｍｎ法を用いて
配線導体を形成した場合、配線導体は金属ペーストをス
クリーン印刷することにより形成されることから微細化
が困難で、配線導体を高密度に形成することができない
という欠点を有していた。

【０００６】そこで、上記欠点を解消するために配線導
体を従来周知の厚膜形成技術により形成するのに変えて
微細化が可能な薄膜形成技術を用いて高密度に形成した
多層配線基板が使用されるようになってきた。

【０００７】かかる配線導体を薄膜形成技術により形成
した多層配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体から成
るセラミックスやガラス繊維を織り込んだガラス布にエ
ポキシ樹脂を含浸させて形成されるガラスエポキシ樹脂
等から成る基板の上面にスピンコート法及び熱硬化処理
によって形成されるエポキシ樹脂等の有機樹脂から成る
絶縁層と、銅やアルミニウム等の金属を無電解めっき法
や蒸着法等の薄膜形成技術及びフォトリソグラフィー技
術を採用することによって形成される薄膜配線導体層と
を交互に多層に積層させるとともに、上下に位置する薄
膜配線導体層を有機樹脂絶縁層に設けたスルーホール導
体を介して電気的に接続させた構造を有しており、最上
層の有機樹脂絶縁層上面に前記薄膜配線導体層と電気的
に接続するボンディングパッドを形成しておき、該ボン
ディングパッドに半導体素子等の能動部品や容量素子、
抵抗器等の受動部品の電極を熱圧着等により接続させる
ようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この有
機樹脂絶縁層と薄膜配線導体層とを交互に多層に積層し
てなる多層配線基板は、各薄膜配線導体層の厚みによる
段差に起因して最上層の有機樹脂絶縁層表面に多数の凹
凸が形成され、該凹凸によって最上層の有機樹脂絶縁層
に設けたボンディングパッドと電子部品との接続が阻害
され、電子部品の電極をボンディングパッドを介して所
定の薄膜配線導体層に確実、強固に電気的接続すること
ができないという欠点を誘発した。

【０００９】本発明は上述の欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は最上層の有機樹脂絶縁層表面を平滑と
し、最上層の有機樹脂絶縁層に形成されているボンディ
ングパッドに半導体素子や容量素子等の電子部品の電極
を強固に接続させることによって半導体素子や容量素子
等の電子部品の電極を所定の薄膜配線導体層に確実に電
気的接続することができる多層配線基板を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に、有
機樹脂絶縁層と薄膜配線導体層とを交互に多層に積層す
るとともに上下に位置する薄膜配線導体層を有機樹脂絶
縁層に設けたスルーホール導体を介して電気的に接続し
てなり、最上層の有機樹脂絶縁層上面に、前記薄膜配線
導体層と電気的に接続し、外部の電子部品が接続される
ボンディングパッドを設けてなる多層配線基板であっ
て、前記上下に位置する有機樹脂絶縁層間で薄膜配線導
体層の周囲に、該薄膜配線導体層と実質的に同一厚みの
有機樹脂補助層を介在させたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】また本発明は、前記有機樹脂補助層が感光
性の有機樹脂からなることを特徴とするものである。

【００１２】本発明の多層配線基板によれば、上下に位
置する有機樹脂絶縁層間で薄膜配線導体層の周囲に、該
薄膜配線導体層と実質的に同一厚みの有機樹脂補助層を
介在させたことから各薄膜配線導体層による段差は薄膜
配線導体層の周囲に配された有機樹脂補助層によってな
くなり、その結果、最上層の有機樹脂絶縁層表面には各
薄膜配線導体層の厚みによる段差に起因して多数の凹凸
が形成されることはなく、最上層の有機樹脂絶縁層はそ
の表面が平滑になるとともに最上層の有機樹脂絶縁層に
設けたボンディングパッドを平坦としてボンディングパ
ッドに半導体素子や容量素子等の電子部品の電極を強固
に接続させることが可能となるとともに電子部品の電極
を所定の薄膜配線導体層に確実に電気的接続することが
できる。

【００１３】また本発明の多層配線基板によれば、有機
樹脂補助層を感光性の有機樹脂で形成すると上下に位置
する有機樹脂絶縁層間で薄膜配線導体層の周囲に、有機
樹脂補助層を極めて容易に、かつ薄膜配線導体層と実質
的に同一厚みに形成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１は、本発明の多層配線基板の一実施
例を示し、１は絶縁性の基板、２は有機樹脂絶縁層、３
は薄膜配線導体層である。

【００１５】前記基板１はその上面に有機樹脂絶縁層２
と薄膜配線導体層３とから成る多層配線部４が配設され
ており、該多層配線部４を支持する支持部材として作用
する。

【００１６】前記基板１は酸化アルミニウム質焼結体や
ムライト質焼結体等の酸化物系セラミックス、或いは表
面に酸化物膜を有する窒化アルミニウム質焼結体、炭化
珪素質焼結体等の非酸化物系セラミックス、更にはガラ
ス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を含浸させたガラ
スエポキシ樹脂等の電気絶縁材料で形成されており、例
えば、酸化アルミニウム質焼結体で形成されている場合
には、アルミナ、シリカ、カルシア、マグネシア等の原
料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と
なすとともにこれを従来周知のドクターブレード法やカ
ンダーロール法等を採用することによってセラミックグ
リーンシート（セラミック生シート）を形成し、しかる
後、前記セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加
工を施し、所定形状となすとともに高温（約１６００
℃）で焼成することによって、或いはアルミナ等の原料
粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して原料粉末を
調整するとともに該原料粉末をプレス成形機によって所
定形状に成形し、最後に前記成形体を約１６００℃の温
度で焼成することによって製作され、またガラスエポキ
シ樹脂から成る場合は、例えば、ガラス繊維を織り込ん
だ布にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させるとともに該エ
ポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させることによ
って製作される。

【００１７】また前記基板１には上下両面に貫通する孔
径が例えば、直径３００μｍ〜５００μｍの貫通孔５が
形成されており、該貫通孔５の内壁には基板１の上下両
面に導出する導電層６が被着されている。

【００１８】前記貫通孔５は後述する基板１の上面に形
成される多層配線部４の薄膜配線導体層３と外部電気回
路とを電気的に接続する、或いは基板１の上下両面に多
層配線部４を形成した場合には両面の多層配線部４の薄
膜配線導体層３同士を電気的に接続する導電層６を形成
するための形成孔として作用し、基板１にドリル孔あけ
加工法を施すことによって基板１の所定位置に所定形状
に形成される。

【００１９】更に前記貫通孔５の内壁及び基板１の上下
両面には導電層６が被着形成されており、該導電層６は
例えば、銅やニッケル等の金属材料からなり、従来周知
のめっき法及びエッチング加工技術を採用することによ
って貫通孔５の内壁に両端を基板１の上下両面に導出さ
せた状態で被着形成される。

【００２０】前記導電層６は基板１の上面に形成される
多層配線部４の薄膜配線導体層３を外部電気回路に電気
的に接続したり、基板１の上下両面に形成される各々の
多層配線部４の薄膜配線導体層３同士を電気的に接続す
る作用をなす。

【００２１】また前記基板１に形成した貫通孔５はその
内部にエポキシ樹脂等からなる有機樹脂充填体７が充填
されており、該有機樹脂充填体７によって貫通孔５が完
全に埋められ、同時に有機樹脂充填体７の両端面が基板
１の上下両面に被着させた導電層６の面と同一平面とな
っている。

【００２２】前記有機樹脂充填体７は基板１の上面及び
／又は下面に後述する有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体
層３とから成る多層配線部４を形成する際、多層配線部
４の有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体層３の平坦化を維
持する作用をなす。

【００２３】なお、前記有機樹脂充填体７は基板１の貫
通孔５内にエポキシ樹脂等の前駆体を充填し、しかる
後、これに８０℃〜２００℃の温度を０．５〜３時間印
加し、完全に熱硬化させることによって基板１の貫通孔
５内に充填される。

【００２４】更に前記基板１はその上面に有機樹脂絶縁
層２と薄膜配線導体層３とが交互に多層に積層された多
層配線部４が形成されており、かつ薄膜配線導体層３の
一部は導電層６と電気的に接続している。

【００２５】前記多層配線部４を構成する有機樹脂絶縁
層２は上下に位置する薄膜配線導体層３の電気的絶縁を
図る作用をなし、薄膜配線導体層３は電気信号を伝達す
るための伝達路として作用する。

【００２６】前記多層配線部４の有機樹脂絶縁層２はエ
ポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジ
ン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ふっ素樹脂等の
感光性または熱硬化性の有機樹脂から成り、例えば感光
性のエポキシ樹脂から成る場合には、フェノールノボラ
ック樹脂、メチロールメラミン、ジアリルジアゾニウム
塩にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
トを添加混合してペースト状の感光性エポキシ樹脂前駆
体を得るととも該感光性エポキシ樹脂前駆体を基板１の
上部にスピンコート法により被着させ、しかる後、これ
に高圧水銀ランプ等を用いた露光機で１０ｍＷ／ｃｍ²
〜３０ｍＷ／ｃｍ² のエネルギーを１．５分〜４．５分
程度照射させ、１〜３Ｊ／ｃｍ³ のエネルギーを与える
ことによって感光性エポキシ樹脂前駆体を光硬化させる
ことによって形成され、また熱硬化性のエポキシ樹脂か
ら成る場合には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノ
ボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキ
シ樹脂等にアミン糸硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸
無水物系硬化剤等の硬化剤を添加混合してペースト状の
エポキシ樹脂前駆体を得るとともに該エポキシ樹脂前駆
体を基板１の上部にスピンコート法により被着させ、し
かる後、これを８０〜２００℃の熱で０．５〜３時間熱
処理し、熱硬化させることによって形成される。

【００２７】また前記有機樹脂絶縁層２はその各々の所
定位置に最小径が有機樹脂絶縁層２の厚みに対して約
１．５倍程度のスルーホール８が形成されており、該ス
ルーホール８は後述する有機樹脂絶縁層２を挟んで上下
に位置する薄膜配線導体層３の各々を電気的に接続する
スルーホール導体９を形成するための形成孔として作用
する。

【００２８】前記有機樹脂絶縁層２に設けるスルーホー
ル８は例えば、フォトリソグラフィー技術、具体的には
有機樹脂絶縁層２上にレジスト材を塗布するとともにこ
れに露光、現像を施すことによって所定位置に所定形状
の窓部を形成し、次に前記レジスト材の窓部にエッチン
グ液を配し、レジスト材の窓部に位置する有機樹脂絶縁
層２を除去して、有機樹脂絶縁層２に穴（スルーホー
ル）を形成し、最後に前記レジスト材を有機樹脂絶縁層
２上より剥離させ除去することによって行われる。

【００２９】更に前記各有機樹脂絶縁層２の上面には所
定パターンの薄膜配線導体層３が、また各有機樹脂絶縁
層２に設けたスルーホール８の内壁にはスルーホール導
体９が各々配設されており、スルーホール導体９によっ
て間に有機樹脂絶縁層２を挟んで上下に位置する各薄膜
配線導体層３の各々が電気的に接続されるようになって
いる。

【００３０】前記各有機樹脂絶縁層２の上面及びスルー
ホール８内に配設される薄膜配線導体層３及びスルーホ
ール導体９は銅、ニッケル、金、アルミニウム等の金属
材料を無電解めっき法や蒸着法、スパッタリング法等の
薄膜形成技術及びエッチング加工技術を採用することに
よって形成され、例えば、銅で形成されている場合に
は、有機樹脂絶縁層２の上面及びスルーホール８の内壁
面に硫酸銅０．０６モル／リットル、ホルマリン０．３
モル／リットル、酸化ナトリウム０．３５モル／リット
ル、エチレンジアミン四酢酸０．３５モル／リットルか
ら成る無電解銅めっき浴を用いて厚さ１μｍ乃至４０μ
ｍの銅層を被着させ、しかる後、前記銅層をエッチング
加工技術を採用することにより所定パターンに加工する
ことによって各有機樹脂絶縁層２間及び各有機樹脂絶縁
層２のスルーホール８内壁に形成される。この場合、薄
膜配線導体層３は薄膜形成技術により形成されることか
ら配線の微細化が可能であり、これによって薄膜配線導
体層３を極めて高密度に形成することが可能となる。

【００３１】なお、前記有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導
体層３とを交互に多層に積層して形成される多層配線部
４は各有機樹脂絶縁層２の上面を中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）で０．０５μｍ≦Ｒａ≦５μｍの粗面としておく
と、有機樹脂絶縁層２上面と薄膜配線導体層３下面との
接合を強固となすことができる。従って、前記多層配線
部４の各有機樹脂絶縁層２はその上面をエッチング加工
技術等によって粗し、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０
５μｍ≦Ｒａ≦５μｍの粗面としておくことが好まし
い。

【００３２】また前記有機樹脂絶縁層２はその各々の厚
みが１００μｍを超えると有機樹脂絶縁層３にフォトリ
ソグラフィー技術を採用することによってスルーホール
８を形成する際、エッチングの加工時間が長くなって、
スルーホール８を所望する鮮明な形状に形成するのが困
難となり、また５μｍ未満となると有機樹脂絶縁層２の
上面に薄膜配線導体層３との接合強度を上げるための粗
面加工を施す際、有機樹脂絶縁層２に不要な穴が形成さ
れ、上下に位置する薄膜配線導体層３に不要な電気的短
絡を招来してしまう危険性がある。従って、前記有機樹
脂絶縁層２はその各々の厚みを５μｍ〜１００μｍの範
囲としておくことが好ましい。

【００３３】更に前記多層配線部４の各薄膜配線導体層
３はその厚みが１μｍ未満であると各薄膜配線導体層３
の電気抵抗が大きなものとなり、また４０μｍを超える
と薄膜配線導体層３を有機樹脂絶縁層２に被着させる際
に薄膜配線導体層３の内部に大きな応力が発生内在し、
該大きな内在応力によって薄膜配線導体層３が有機樹脂
絶縁層２か剥離し易いものとなる。従って、前記多層配
線部４の各薄膜配線導体層３の厚みは１μｍ乃至４０μ
ｍの範囲としておくことが好ましい。

【００３４】前記有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体層３
とを交互に多層に積層して形成される多層配線部４は更
に、最上層の有機樹脂絶縁層２の上面に薄膜配線導体層
３と電気的に接続しているボンディングパッド１０が形
成されており、該ボンディングパッド１０は半導体素子
や容量素子、抵抗器等の電子部品Ａの電極を薄膜配線導
体層３に電気的に接続する作用をなす。

【００３５】前記ボンディングパッド１０は例えば、直
径が２００〜５００μｍの円形状をなしており、該ボン
ディングパッド１０に薄膜配線導体層や容量素子、抵抗
器等の電子部品Ａの電極を熱圧着等により接続させれ
ば、薄膜配線導体層や容量素子等の電子部品Ａの電極は
薄膜配線導体層３に電気的に接続されることとなる。

【００３６】なお、前記ボンディングパッド１０は薄膜
配線導体層３と同じ金属材料、具体的には銅、ニッケ
ル、金、アルミニウム等の金属材料から成り、最上層の
有機樹脂絶縁層２上に薄膜配線導体層３を形成する際に
同時に前記薄膜配線導体層３と電気的接続をもって形成
される。

【００３７】更に前記有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導体
層３とを交互に多層に積層して形成される多層配線部４
は、その上下に位置する有機樹脂絶縁層２間で、薄膜配
線導体層３の周囲に、該薄膜配線導体層３と実質的に同
一厚みの有機樹脂補助層１１が形成されており、該厚み
が薄膜配線導体層３と実質的に同一の有機樹脂補助層１
１を薄膜配線導体層３の周囲に配することによって薄膜
配線導体層３による段差はなくなり、これによって最上
層の有機樹脂絶縁層２はその表面が平滑となるとともに
最上層の有機樹脂絶縁層２に設けたボンディングパッド
１０も平坦としてボンディングパッド１０への半導体素
子や容量素子等の電子部品Ａの電極を確実、強固に接続
させることが可能となる。

【００３８】前記有機樹脂補助層１１は有機樹脂絶縁層
２と同様の有機樹脂からなり、有機樹脂絶縁層２を形成
するのと同様の方法によって上下に位置する有機樹脂絶
縁層２間で、薄膜配線導体層３の周囲に、該薄膜配線導
体層３と実質的に同一の厚みに形成される。

【００３９】特に、前記有機樹脂補助層１１を感光性の
有機樹脂で形成すると上面に薄膜配線導体層３が被着さ
れている有機樹脂絶縁層２上に感光性樹脂前駆体をスピ
ンコート法により薄膜配線導体層３と同じ厚みに被着さ
せ、しかる後、これに高圧水銀ランプ等を用いた露光機
で薄膜配線導体層３の形成されている領域を除く領域に
１０ｍＷ／ｃｍ² 〜３０ｍＷ／ｃｍ² のエネルギーを
１．５分〜４．５分程度照射させ、１〜３Ｊ／ｃｍ³ の
エネルギーを与えることによって光硬化させるだけで薄
膜配線導体層３の周囲に簡単、かつ精度よく形成するこ
とができる。従って、前記有機樹脂補助層１１は感光性
の有機樹脂、具体的にはフェノールノボラック樹脂、メ
チロールメラミン、ジアリルジアゾニウム塩にプロピレ
ングリコールモノメチルエーテルアセテートを添加混合
した感光性のエポキシ樹脂を使用することが好ましい。

【００４０】かくして本発明の多層配線基板によれば、
最上層の有機樹脂絶縁層２上面に設けたボンデイングパ
ッド１０に半導体素子や容量素子等の電子部品Ａの電極
を熱圧着等により接続させ、電子部品Ａの電極をボンデ
ィングパッド１０を介して薄膜配線導体層３に電気的に
接続させることによって半導体装置や混成集積回路装置
となり、薄膜配線導体層３を導電層６を介して外部電気
回路に接続すれば前記電子部品Ａは外部電気回路に接続
されることとなる。

【００４１】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例におい
ては基板１の上面のみに有機樹脂絶縁層２と薄膜配線導
体層３とから成る多層配線部４を設けたが、多層配線部
４を基板１の下面側のみに設けても、上下の両面に設け
てもよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、上下に
位置する有機樹脂絶縁層間で薄膜配線導体層の周囲に、
該薄膜配線導体層と実質的に同一厚みの有機樹脂補助層
を介在させたことから最上層の有機樹脂絶縁層表面に各
薄膜配線導体層の厚みに起因して多数の凹凸が形成され
ようとしてもその凹凸は前記有機樹脂補助層によって有
効に解消され、その結果、最上層の有機樹脂絶縁層はそ
の表面が平滑となり、最上層の有機樹脂絶縁層に設けた
ボンディングパッドに半導体素子や容量素子等の電子部
品の電極を強固に接続させることが可能となるとともに
電子部品の電極を所定の薄膜配線導体層に確実に電気的
接続することができる。

【００４３】また本発明の多層配線基板によれば、有機
樹脂補助層を感光性の有機樹脂で形成すると上下に位置
する有機樹脂絶縁層間で薄膜配線導体層の周囲に、有機
樹脂補助層を極めて容易に、かつ薄膜配線導体層と実質
的に同一厚みに形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の一実施例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・有機樹脂絶縁層 ３・・・・・・・・・薄膜配線導体層 ４・・・・・・・・・多層配線部 ９・・・・・・・・・スルーホール導体 １０・・・・・・・・ボンディングパッド １１・・・・・・・・有機樹脂補助層 Ａ・・・・・・・・・電子部品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、有機樹脂絶縁層と薄膜配線導体
   層とを交互に多層に積層するとともに上下に位置する薄
   膜配線導体層を有機樹脂絶縁層に設けたスルーホール導
   体を介して電気的に接続してなり、最上層の有機樹脂絶
   縁層上面に、前記薄膜配線導体層と電気的に接続し、外
   部の電子部品が接続されるボンディングパッドを設けて
   なる多層配線基板であって、前記上下に位置する有機樹
   脂絶縁層間で薄膜配線導体層の周囲に、該薄膜配線導体
   層と実質的に同一厚みの有機樹脂補助層を介在させたこ
   とを特徴とする多層配線基板。
2. 【請求項２】前記有機樹脂補助層が感光性の有機樹脂か
   らなることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基
   板。