JPH1098270A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁基体と薄膜配線部との間に剥離が起きやす
く、絶縁基体の配線導体と薄膜配線部の薄膜配線導体と
が断線する等して配線基板としての機能を喪失してしま
う。 【解決手段】絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃと厚膜配線導体２
とを交互に積層してなり、前記厚膜配線導体２の一部が
絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃに設けたスルーホールＴを介し
て少なくとも一方の主面に導出する絶縁基体１と、前記
絶縁基体１の前記少なくとも一主面に形成され、有機絶
縁膜４と薄膜配線導体５とを交互に積層して成る多層配
線部３と、から成る配線基板であって、前記絶縁基体１
は、無機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂により結合すること
によって形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本技術は、配線基板に関し、
より詳細には内部から表面にかけて導出する厚膜配線導
体を有する絶縁基板の主面に有機絶縁膜と薄膜配線導体
とを積層して成る薄膜配線部が形成されて成る配線基板
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、電子装置の小型高密度化に伴い、
該電子装置に使用される配線基板もその小型高密度化が
要求されるようになってきている。このような小型高密
度化を実現するための配線基板として例えば、酸化アル
ミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライ
ト質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミック焼結
体等のセラミックスから成る絶縁層とタングステン、モ
リブデン、マンガン、銅、銀等の金属から成る厚膜配線
導体とを交互に積層して成り、前記厚膜配線導体の一部
が絶縁層に設けたスルーホールを介して上下両主面に導
出する絶縁基板の上下両主面にエポキシ樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ふっ素樹脂等の樹脂材料から成る有機絶縁膜と
銅等の金属から成る薄膜配線導体とを交互に多層に積層
して成る多層配線部が被着形成されて成る両面多層配線
基板が多用されるようになってきた。

【０００３】この配線基板に用いられるセラミックスか
ら成る絶縁基体は、各絶縁層となる複数のセラミックグ
リーンシートを準備するとともにこれらのセラミックグ
リーンシートの各々にスルーホールを穿孔し、次に前記
セラミックグリーンシートの上下面及びスルーホール内
に厚膜配線導体となる金属ペーストを印刷及び充填する
とともにこれらのセラミックグリーンシートを積層し、
最後に前記積層されたセラミックグリーンシート及び金
属ペーストを高温で焼成一体化することにより製作され
ており、一般に複数枚のガラス−エポキシプリント基板
を積層した後、これにスルーホールを穿孔し、該スルー
ホール内部にめっきを施すことにより内部の配線を表面
に導出させることにより製作されるガラス−エポキシプ
リント多層基板から成る絶縁基体より高密度な内部配線
が可能であり、配線基板の小型高密度化にはより好適で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
配線基板によると、酸化アルミニウム質焼結体等のセラ
ミックスから成る絶縁基体の熱膨張係数が約５〜１０×
１０−６／℃であるのに対して、有機絶縁膜及び銅等の
薄膜配線導体から成る多層配線部の熱膨張係数が約２０
〜３０×１０−６／℃であり、両者の熱膨張係数が大き
く異なることから、配線基板に電子装置を構成するため
の各種電子部品を実装する際の熱や該電子部品が作動す
る際に発生する熱が絶縁基体と薄膜配線部とに印加され
ると両者の熱膨張係数の相違に起因して両者間に大きな
熱応力が発生し、該大きな熱応力によって絶縁基体と薄
膜配線部との間に剥離が起きやすく、絶縁基体と薄膜配
線部との間に剥離が起こると、それに伴い絶縁基体の配
線導体と薄膜配線部の薄膜配線導体とが断線して配線基
板としての機能を喪失してしまうという欠点があった。

【０００５】更に、上述の配線基板によると、絶縁基体
を構成するセラミックスが固くて脆弱な性質を有するた
めに配線基板に外部から衝撃力等が印加されると、該衝
撃力により絶縁基体に割れやクラックが発生しやすく、
絶液体に割れやクラックが発生すると、絶縁基体の厚膜
配線導体が断線して配線基板としての機能を喪失してし
まうという欠点があった。

【０００６】また、上述の配線基板によると、絶縁基体
がセラミックスから成り、該絶縁基体を構成するセラミ
ックスは一般に焼成時に不均一な焼成収縮を引き起こし
て絶縁基体に反りや寸法のばらつきが発生しやすく、そ
のため絶縁基体の両主面に薄膜配線部を正確に形成する
ことが困難であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、絶
縁層と厚膜配線導体とを交互に積層して成り、前記厚膜
配線導体の一部が絶縁層に設けたスルーホールを介して
少なくとも一方の主面に導出する絶縁基体と、前記絶縁
基体の少なくとも一主面に形成され、有機絶縁膜と薄膜
配線導体とを交互に積層して成る多層配線部と、から成
る配線基板であって、前記絶縁基体は、無機絶縁物粉末
を熱硬化性樹脂により結合することによって形成されて
いることを特徴とするものであり、絶縁基体が無機絶縁
物粉末を熱硬化性樹脂により結合して成ることから絶縁
基体の熱膨張係数が薄膜配線部の熱膨張係数と略近似す
るものとなるとともに絶縁基体に割れやクラックが発生
しにくく、更に絶縁基体の反りや寸法のばらつきが極め
て小さいものとなる。

【０００８】

【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、本発明の配線基板の一実施形態
を示す断面図であり、図中、１は絶縁基板、２は厚膜配
線導体、３は薄膜配線部である。

【０００９】前記絶縁基板１は、例えば酸化珪素、酸化
アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素、チタン酸
バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウ
ム、酸化チタン、ゼオライト等の無機絶縁物粉末をエポ
キシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性
ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、
ビスマレイミドトリアジン樹脂、ふっ素樹脂等の熱硬化
性樹脂により結合してなる絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃが積
層されて成り、その上下主面に多層配線部３を支持する
支持部材として作用する。

【００１０】前記絶縁基体１を構成する絶縁層１ａ、１
ｂ、１ｃは、酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミ
ニウム、炭化珪素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロ
ンチウム、ゼオライト等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性ポリフ
ェニレンエーテル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ビスマ
レイミドトリアジン樹脂、ふっ素樹脂等の熱硬化性樹脂
により結合することによって形成されており、その各々
が無機絶縁物粉末を靭性に優れるエポキシ樹脂等の熱硬
化性樹脂で結合することによって形成されていることか
ら絶縁基体１に外力が印加されても該外力によって絶縁
基体１に欠けや割れ、クラック等が発生することはな
い。

【００１１】また前記酸化珪素、酸化アルミニウム、窒
化アルミニウム、炭化珪素、チタン酸バリウム、チタン
酸ストロンチウム、ゼオライト等の無機絶縁物粉末をエ
ポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、熱硬化
性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミドアミド樹
脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ふっ素樹脂等の熱
硬化性樹脂により結合することによって形成された絶縁
基体１は、その熱膨張係数が約２０〜３０×１０−６／
℃であり、後述する薄膜配線部３の熱膨張係数と略近似
することから、配線基板に電子装置を構成するための各
種電子部品を実装する際の熱や該電子部品が作動する際
に発生する熱が絶縁基体１と薄膜配線部３とに印加され
ても絶縁基体１と薄膜配線部３との間に両者の熱膨張係
数の相違によって大きな熱応力が発生することは殆どな
く、従って、絶縁基体１と薄膜配線部３との間の剥離に
より絶縁基体１の厚膜配線導体２と薄膜配線部３の薄膜
配線導体５とが断線して配線基板としての機能が喪失す
ることはない。

【００１２】尚、前記絶縁基体１を構成する絶縁層１
ａ、１ｂ、１ｃに含有される酸化珪素、酸化アルミニウ
ム、窒化アルミニウム、炭化珪素、チタン酸バリウム、
チタン酸ストロンチウム、ゼオライト等の無機絶縁物粉
末は、絶縁基体１に所定の誘電率、熱伝導率、耐水性等
の諸特性を付与する作用を為し、絶縁層１ａ、１ｂ、１
ｃに含有される含有量が６０重量％未満であると絶縁基
体１に前記諸特性を十分に付与することが困難であり、
また９５重量％を越えると絶縁粉末を熱硬化性樹脂で強
固に結合して所定形状の絶縁基体１を形成することが困
難となってしまう。従って、前記絶縁基体１を構成する
絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃに含有される無機絶縁物粉末
は、絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃにおける含有量が６０乃至
９５重量％の範囲が好ましい。

【００１３】また前記絶縁基体１は、例えば無機絶縁物
粉末が酸化珪素から成り、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂
から成る場合、粒径が０．１〜１００μｍ程度の酸化珪
素粉末にビスフェノール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
のエポキシ樹脂及びアミン系硬化剤、イミダゾール系硬
化剤、酸無水物系硬化剤等の硬化剤等を添加混合して得
たペーストを従来周知のドクターブレード法等のシート
成形法を採用してシート状となし、これを半硬化させる
ことによって絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃとなる三枚の半硬
化絶縁シートを得るとともに前記半硬化絶縁シートの各
々に必要に応じて後述するスルーホールＴとなる貫通孔
を従来周知の従来周知のパンチング法を採用して穿孔
し、次に後述する厚膜配線導体２となる金属ペーストを
所定のパターンに印刷充填するとともに該半硬化絶縁シ
ートを所定の順に積層圧着し、最後に前記積層圧着され
た半硬化絶縁シートを約８０〜３００℃の温度で約１０
秒〜２４時間加熱し熱硬化させることによって製作され
る。

【００１４】前記絶縁基体１は、また無機絶縁物粉末に
熱硬化性樹脂を添加混合して得たペーストを半硬化させ
て半硬化絶縁シートなすとともに該半硬化絶縁シートを
熱硬化させることにより製作されており、焼成工程を伴
わないことから、焼成に伴う不均一な焼成収縮が発生す
ることはなく、反り等の変形や寸法のばらつきが大きく
発生することはない。従って、絶縁基体１の上下両面に
後述する薄膜配線部３を正確に成形することができる。

【００１５】更に、前記絶縁基板１は、各絶縁層１ａ、
１ｂ、１ｃにスルーホールＴが形成されており、該スル
ーホールＴ内部及び各絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ間には、
絶縁基体１内部から該スルーホールＴを介して絶縁基体
１両主面に導出する例えば銅、銀等の金属粉末をエポキ
シ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性ポ
リフェニレンエーテル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ビ
スマレイミドトリアジン樹脂、ふっ素樹脂等の熱硬化性
樹脂により結合して成る厚膜配線導体２が形成されてい
る。

【００１６】前記厚膜配線導体２は、後述する多層配線
部３の薄膜配線導体４とともに配線基板中で所定の回路
配線を形成する作用を為す。

【００１７】前記厚膜配線導体２に含有される金属粉末
は、厚膜配線導体２に導電性を付与する作用を為し、厚
膜配線導体２における含有量が７０重量％未満では厚膜
配線導体２の導電性が悪くなる傾向にあり、また厚膜配
線導体２における含有量が９５重量％を越えると金属粉
末を熱硬化性樹脂で強固に結合することが困難となる傾
向にある。従って、前記厚膜配線導体２に含有される金
属粉末は、厚膜配線導体２における含有量が７０乃至９
５重量％の範囲が好ましい。

【００１８】尚、前記厚膜配線導体２に含有される金属
粉末は、その平均粒径が０．５μｍ未満であると金属粉
末同士の接触抵抗が増加して厚膜配線導体２の電気抵抗
が高いものとなる傾向にあり、また５０μｍを越えると
絶縁基体１に所定パターンの厚膜配線導体２を一般に要
求される５０乃至２００μｍの線幅に形成するのが困難
となる傾向にある。従って、前記厚膜配線導体２に含有
される金属粉末は、その平均粒径を０．５乃至５０μｍ
としておくことが好ましい。

【００１９】また、前記厚膜配線導体２は、その露出す
る表面にニッケル、金等の耐食性に優れ、且つ良導電性
の金属をメッキ法により１．０乃至２０．０μｍの厚み
に層着させておくと厚膜配線導体２の酸化腐食を有効に
防止することができるとともに厚膜配線導体２と後述す
る薄膜配線部３の薄膜配線導体５との接合を強固となす
ことができる。従って前記厚膜配線導体２はその露出す
る表面にニッケルや金等の耐食性に優れ、且つ良導電性
の金属をメッキ法により１．０乃至２０．０μｍの厚み
に層着しておくことが好ましい。

【００２０】更に、前記厚膜配線導体２は、例えば該厚
膜配線導体２に含有される金属粉末が銅で、熱硬化性樹
脂がエポキシ樹脂から成る場合、粒径が０．１〜２０μ
ｍ程度の銅等粉末にビスフェノール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
キシ樹脂等のエポキシ樹脂及びアミン系硬化剤、イミダ
ゾール系硬化剤、酸無水物系硬化剤等の硬化剤等を添加
混合しペースト状となすとともに該ペーストを絶縁基体
１の絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃとなる半硬化絶縁シートの
上下面及びスルーホールＴ内に従来周知のスクリーン印
刷法及び充填法を採用して所定パターンに印刷充填し、
これを絶縁基体１の絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃなる半硬化
絶縁シートとともに熱硬化させることによって絶縁基体
１の所定位置に被着形成される。

【００２１】前記絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃと厚膜配線導
体２とから成る絶縁基体１には、更にその上下両主面に
有機絶縁膜４及び薄膜配線導体５を交互に多層に積層し
てなる薄膜配線部３が形成されており、該薄膜配線部３
の薄膜配線導体５には半導体素子や抵抗素子、容量素子
等の電子素子がボンディングワイヤーや半田バンプ等の
電気的接続手段を介して電気的に接続される。

【００２２】前記多層配線部３の有機絶縁膜４は、エポ
キシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性
ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、
ビスマレイミドトリアジン樹脂、ふっ素樹脂等の樹脂か
ら成り、薄膜配線導体５を支持する支持体として作用す
ると同時に配線導体膜２と薄膜配線導体５とを及び薄膜
配線導体５同士を電気的に絶縁する作用を為す。

【００２３】前記有機絶縁膜４は、例えばエポキシ樹脂
から成る場合、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
樹脂等のエポキシ樹脂及びアミン系硬化剤、イミダゾー
ル系硬化剤、酸無水物系硬化剤等の硬化剤及びフィラー
としての酸化珪素等の無機絶縁物粉末から成るペースト
を従来周知のスピンコート法、カーテンコート法等のコ
ーティング法を採用して所定の厚みに塗布するとともに
これを乾燥後、従来周知のフォトリソグラフィー技術を
採用して所定位置に孔あけ加工を施すとともに約１５０
℃の温度を印加して熱硬化させることにより形成され
る。

【００２４】また、前記絶縁基体１の上下両主面に形成
された薄膜配線部３の薄膜配線導体５は、銅等の導電材
料から成る導体膜であり、絶縁基体１の上下両主面に直
接及び有機絶縁膜４を介して所定パターンに形成されて
おり、配線基板に搭載される電子素子を相互にあるいは
外部に電気的に接続する作用を為す。

【００２５】前記薄膜配線導体５は、絶縁基体１表面や
有機絶縁膜４表面に銅から成る薄膜導体を例えば従来周
知の無電解めっき法及び電解めっき法を採用して１５〜
２０μｍの厚みに被着させるとともに該銅から成る薄膜
導体膜を従来周知のフォトリソグラフィー技術を採用し
て所定パターンにエッチングすることによって形成され
る。

【００２６】本発明の配線基板においては、絶縁基体１
の上下両主面に有機絶縁膜４及び薄膜配線導体５を交互
に積層して成る薄膜配線部３が形成されていることか
ら、配線基板の小型高密度化が実現できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の配線基板によれば、その主面に
薄膜配線部が形成される絶縁基体が無機絶縁物粉末を熱
硬化性樹脂により結合して成ることから、絶縁基体の熱
膨張係数と薄膜配線部との熱膨張係数が略近似したもの
となり、配線基板に電子装置を構成するための各種電子
部品を実装する際の熱や該電子部品が作動する際に発生
する熱が絶縁基体と薄膜配線部とに印加されても絶縁基
体と薄膜配線部との間に両者の熱膨張係数の相違によっ
て大きな熱応力が発生することは殆どなく、従って、絶
縁基体と薄膜配線部との間に剥離が発生して絶縁基体の
厚膜配線導体と薄膜配線部の薄膜配線導体とが断線して
配線基板としての機能が喪失することはない。

【００２８】また本発明の配線基板によれば、絶縁基体
が無機絶縁物粉末を靭性に優れるエポキシ樹脂等の熱硬
化性樹脂で結合することによって形成されていることか
ら絶縁基体に外力が印加されても該外力によって絶縁基
体に欠けや割れ、クラック等が発生することはなく、絶
縁基体の厚膜配線導体が断線して配線基板としての機能
を喪失することもない。

【００２９】更に本発明の配線基板によれば、無機絶縁
物粉末に熱硬化性樹脂を添加混合して得たペーストを半
硬化させて半硬化絶縁シートなすとともに該半硬化絶縁
シートを熱硬化させることにより製作されており、焼成
工程を伴わないことから、焼成に伴う不均一な焼成収縮
が発生することはなく、反り等の変形や寸法のばらつき
が大きく発生することはない。従って、絶縁基体の両主
面に薄膜配線部３が正確に成形される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板の一実施形態を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・絶縁基体 １ａ、１ｂ、１ｃ・・・絶縁層 ２・・・・・・・・・・厚膜配線導体 ３・・・・・・・・・・薄膜配線部 ４・・・・・・・・・・有機絶縁膜 ５・・・・・・・・・・薄膜配線導体 Ｔ・・・・・・・・・・スルーホール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁層と厚膜配線導体とを交互に積層して
   成り、前記厚膜配線導体の一部が絶縁層に設けたスルー
   ホールを介して少なくとも一方の主面に導出する絶縁基
   体と、前記絶縁基体の少なくとも一主面に形成され、有
   機絶縁膜と薄膜配線導体とを交互に積層して成る多層配
   線部と、から成る配線基板であって、前記絶縁基体は、
   無機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂により結合することによ
   って形成されていることを特徴とする配線基板。