JPH1197847A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】有機樹脂絶縁層に設けスルーホールの内壁面に
被着形成されているスルーホール導体と薄膜配線導体層
との電気的接続の信頼性が低い。 【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を各有機樹脂絶縁層２に設けたス
ルーホール５の内壁面に被着させたスルーホール導体６
を介して接続してなる多層配線基板であって、前記各有
機樹脂絶縁層２に設けたスルーホール５は下面側の開口
径が上面側の開口径に比べて大きい。

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ー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ー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
ッ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ー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
を従来の厚膜形成技術で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
板が採用されるようになってきた。かかる多層配線基板
は、酸化アルミニウム質焼結体等から成るセラミックス
やガラス繊維を織り込んだ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絶縁基板
と、該絶縁基板の上面にスピンコート法及び熱硬化処理
等によって形成されるエポキシ樹脂から成る有機樹脂絶
縁層と、銅やアルミニウム等の金属をめっき法や蒸着法
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の内壁に被着
されている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、有機樹脂絶縁層の上面に、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や容
量素子、抵抗器等の電子部品の電極を半田等を介し接続
させるようになっている。

【０００７】なお、この多層配線基板においては、各有
機樹脂絶縁層に形成されているスルーホールがフォトリ
ソグラフィー技術を採用することによって、具体的には
まず有機樹脂絶縁層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
縁層を除去して、有機樹脂絶縁層に穴（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より
剥離させ除去することによって形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この多
層配線基板においては、スルーホールが有機樹脂絶縁層
に対して、直角に、或いは有機樹脂絶縁層の下面側の開
口径が上面側の開口径よりも狭いすり鉢状に形成されて
おり、そのためスルーホールの内壁面にスルーホール導
体を被着形成した場合、スルーホール導体と下部に形成
されている薄膜配線導体層との接合が狭いものとなり、
その結果、スルーホール導体と薄膜配線導体層との電気
的接続の信頼性が悪くなるという欠点を誘発した。特
に、スルーホール内に粒径が５〜３０μｍ程度の細かい
異物が入り込んだとしてもその異物によってスルーホー
ル導体と下部に形成されている薄膜配線導体層との電気
的接続が破れるという欠点を有していた。

【０００９】またこの多層配線基板においては、有機樹
脂絶縁層にスルーホールを形成する際、スルーホールの
下部に有機樹脂絶縁層の一部が残り易く、該残った有機
樹脂絶縁層の一部でスルーホール導体の被着形成が阻害
され、スルーホール導体と薄膜配線導体層との電気的接
続の信頼性が悪くなるという欠点も有していた。

【００１０】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、スルーホール導体と下部に位置する薄
膜配線導体層とを強固に接続し、高信頼性とした多層配
線基板を提供することにある。

【００１１】

【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各有機樹脂
絶縁層に設けたスルーホールの内壁面に被着させたスル
ーホール導体を介して接続してなる多層配線基板であっ
て、前記各有機樹脂絶縁層に設けたスルーホールは下面
側の開口径が上面側の開口径に比べて大きいことを特徴
とするものである。

【００１２】また本発明は、前記スルーホールの内壁面
が、該内壁面と有機樹脂絶縁層の下面とで６０°乃至８
０°の角度となるような傾斜を有していることを特徴と
するものである。

【００１３】本発明の多層配線基板によれば、有機樹脂
絶縁層に設けるスルーホールの開口径を下面側は大き
く、上面側は小さくなるようにしたことからスルーホー
ルの内壁面にスルーホール導体を被着形成した場合、ス
ルーホール導体と下部に形成されている薄膜配線導体層
とは広い面積で接合することとなり、その結果、スルー
ホール導体と薄膜配線導体層との電気的接続の信頼性を
高いものとなすことができる。特に、スルーホール内に
粒径が５〜３０μｍ程度の細かい異物が入り込んだとし
てもスルーホール導体と下部に形成されている薄膜配線
導体層との電気的接続は維持され、これによってスルー
ホール導体と薄膜配線導体層との電気的接続の信頼性が
極めて高いものとなる。

【００１４】また本発明の多層配線基板によれば、有機
樹脂絶縁層に設けるスルーホールの開口径を下面側は大
きく、上面側は小さくなるようにすることからスルーホ
ールの下部に有機樹脂絶縁層の一部が多量に残ることは
なく、これによってもスルーホールの内壁面に被着され
るスルーホール導体と薄膜配線導体層との電気的接続の
信頼性が高いものとなる。

【００１５】

【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は基板、２は有機樹脂絶縁層、３は薄膜配
線導体層である。

【００１６】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。

【００１７】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や炭化
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、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム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レンダロール法を採用するこ
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、あ
るいは酸化アルミニウム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製するとともに該
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
には、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。

【００１８】また、前記基板１に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
て多層配線部４が形成されており、該多層配線部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すとともに薄膜配線導
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。

【００１９】前記多層配線部４の有機樹脂絶縁層２は、
感光性、或いは熱硬化性のエポキシ樹脂やビスマレイミ
ドトリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ふっ
素樹脂等から成り、例えば、酸触媒型の感光性エポキシ
樹脂からなる場合には、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プレ
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
してペースト状の酸触媒型感光性エポキシ樹脂前駆体を
得るとともに、該酸触媒型の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やドクターブレード法
により所定厚みに被着させ、次に、これを高圧水銀ラン
プ等を用いた露光機により１〜３Ｊ／ｃｍ³ のエネルギ
ーで所定の露光を行い、所定領域を光硬化させるととも
にスプレー現像機等で現像して後述するスルーホール５
となる穴を形成し、しかる後、これを１８０℃の温度で
３０〜６０分間加熱し、完全に硬化させることによって
形成される。

【００２０】更に、前記多層配線部４の有機樹脂絶縁層
２にはその各々にスルーホール５が形成されており、該
スルーホール５は有機樹脂絶縁層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接続路
として作用する。

【００２１】前記スルーホール５は有機樹脂絶縁層２に
窓部を有するレジスト材を塗布するとともに該レジスト
材の窓部に位置する有機樹脂絶縁層２をエッチングする
ことによって、あるいは有機樹脂絶縁層２が感光性の有
機樹脂で形成されている場合には感光性有機樹脂前駆体
に露光処理を施して光硬化させる際、一部に露光しない
領域を設けておくことによって形成され、特に有機樹脂
絶縁層２を感光性エポキシ樹脂等の感光性有機樹脂で形
成しておくと、前述したとおり有機樹脂絶縁層２を形成
する際に、基板１の上部に塗布された例えば、酸触媒型
感光性エポキシ樹脂前駆体の所定領域に露光を施すこと
によって有機樹脂絶縁層２に直接、形成され、有機樹脂
絶縁層２にスルーホール５を形成するためのレジスト材
を別途、準備する必要は全くなく、これによって有機樹
脂絶縁層２に簡単にスルーホール５を形成することが可
能となるとともに製品としての多層配線基板を安価とな
すことができる。従って、前記有機樹脂絶縁層２は光硬
化性の有機樹脂で形成しておくことが好ましい。

【００２２】前記各有機樹脂絶縁層２はまたその上面に
所定パターンの薄膜配線導体層３が、更に各有機樹脂絶
縁層２に設けたスルーホール５の内壁にはスルーホール
導体６が各々配設されており、スルーホール導体６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。

【００２３】前記各有機樹脂絶縁層２の上面及びスルー
ホール５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６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５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、水酸化ナトリウム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
からなる無電解銅めっき浴を用いて厚さ１μｍ〜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５内壁に配設される。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。

【００２４】更に、前記多層配線部４の有機樹脂絶縁層
２に設けたスルーホール５はその開口径が下面側は大き
く、上面側は小さくなるように形成されており、これに
よってスルーホール５の内壁面にスルーホール導体６を
被着させた場合、スルーホール導体６と下部に形成され
ている薄膜配線導体層３とは広い面積で接合することと
なり、その結果、スルーホール導体６と薄膜配線導体層
３との電気的接続の信頼性を高いものとなすことができ
る。特に、スルーホール５内に粒径が５〜３０μｍ程度
の細かい異物が入り込んだとしてもスルーホール導体６
と下部に形成されている薄膜配線導体層３とは広い面積
で接合するようになっているため異物によって両者の接
合が阻害されることはなく、その結果、スルーホール導
体６と薄膜配線導体層３との電気的接続を確実となすこ
とができる。

【００２５】なお、前記開口径が下面側で大きく、上面
側で小さいスルーホール５は有機樹脂絶縁層２を感光性
のエポキシ樹脂で形成した場合、基板１の上部に塗布さ
れた感光性エポキシ樹脂前駆体に対し、露光条件を制御
することによって形成される。この場合、有機樹脂絶縁
層２に設けるスルーホール５はその開口径を下面側は大
きく、上面側は小さくなるようにすることからスルーホ
ール５の下部に有機樹脂絶縁層２の一部が多量に残るこ
とはなく、これによってもスルーホール５の内壁面に被
着されるスルーホール導体６と薄膜配線導体層２との電
気的接続の信頼性が高いものとなる。

【００２６】また、前記有機樹脂絶縁層２に形成される
スルーホール５は、その内壁面と有機樹脂絶縁層２の下
面とがなす角度θが６０°＞θとなると、スルーホール
５の内壁面にスルーホール導体６を均一厚みに被着させ
るのが困難となる傾向にあり、また８０°＜θとなると
スルーホール導体６と下部の薄膜配線導体層３との接合
面積が狭くなり、両者を強固に接合させるのが困難とな
る傾向にある。従って、前記有機樹脂絶縁層２に形成さ
れるスルーホール５は、その内壁面と有機樹脂絶縁層２
の下面とがなす角度θを６０°≦θ≦８０°としておく
とことが好ましい。

【００２７】更に、前記スルーホール５を有する有機樹
脂絶縁層２はその各々の厚みが１００μｍを超えると感
光性エポキシ樹脂前駆体に露光、現像処理を施すことに
よってスルーホール５となる穴を形成する際、或いは有
機樹脂絶縁層２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５を形成する際、光の広がり
やエッチングの加工時間が長くなってスルーホール５を
所望する鮮明な形状に形成するのが困難となり、また５
μｍ未満となると有機樹脂絶縁層２の上面に上下に位置
する有機樹脂絶縁層２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乃至１００μｍの範囲
としておくことが好ましい。

【００２８】また更に、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未満となると各薄膜配線導
体層３の電気抵抗が大きなものとなって各薄膜配線導体
層３に所定の電気信号を伝達させることが困難なものと
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、薄膜配線導体層３内に大
きな応力が内在し、該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より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１
μｍ乃至４０μｍの範囲としておくことが好ましい。

【００２９】かくして、本発明の多層配線基板によれ
ば、基板１の上面に被着させた多層配線部４上に半導体
素子や容量素子、抵抗器等の電子部品を搭載実装させ、
電子部品の各電極を薄膜配線導体層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
る。

【００３０】なお、本発明は上述した実施例に限定され
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。

【００３１】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、有機樹
脂絶縁層に設けるスルーホールの開口径を下面側は大き
く、上面側は小さくなるようにしたことからスルーホー
ルの内壁面にスルーホール導体を被着形成した場合、ス
ルーホール導体と下部に形成されている薄膜配線導体層
とは広い面積で接合することとなり、その結果、スルー
ホール導体と薄膜配線導体層との電気的接続の信頼性を
高いものとなすことができる。特に、スルーホール内に
粒径が５〜３０μｍ程度の細かい異物が入り込んだとし
てもスルーホール導体と下部に形成されている薄膜配線
導体層との電気的接続は維持され、これによってスルー
ホール導体と薄膜配線導体層との電気的接続の信頼性が
極めて高いものとなる。

【００３２】また本発明の多層配線基板によれば、有機
樹脂絶縁層に設けるスルーホールの開口径を下面側は大
きく、上面側は小さくなるようにすることからスルーホ
ールの下部に有機樹脂絶縁層の一部が多量に残ることは
なく、これによってもスルーホールの内壁面に被着され
るスルーホール導体と薄膜配線導体層との電気的接続の
信頼性が高いものとなる。

【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部分拡
大断面図である。

【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 ５・・・・スルーホール ６・・・・スルーホール導体

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
   膜配線導体層を各有機樹脂絶縁層に設けたスルーホール
   の内壁面に被着させたスルーホール導体を介して接続し
   てなる多層配線基板であって、前記各有機樹脂絶縁層に
   設けたスルーホールは下面側の開口径が上面側の開口径
   に比べて大きいことを特徴とする多層配線基板。
2. 【請求項２】前記スルーホールの内壁面は、該内壁面と
   有機樹脂絶縁層の下面とが６０°乃至８０°の角度とな
   るように傾斜していること特徴とする請求項１に記載の
   多層配線基板。