KR20050062654A - 다층 배선 기판, 그 제조 방법, 및 파이버 강화 수지기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 다층 배선 기판(X1)은 코어부(100) 및 코어외 배선부(30)를 갖는다. 코어부(100)는 카본 파이버재(11) 및 수지 조성물(12)로 이루어지는 카본 파이버 강화부(10), 및, 유리 파이버재(21a)를 함유하는 적어도 1개의 절연층(21)과 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 이루어지는 배선 패턴(22)에 의한 적층 구조를 갖고 또한 카본 파이버 강화부(10)에 접합하고 있는 코어내 배선부(20)를 포함한다. 코어외 배선부(30)는 적어도 1개의 절연층(31) 및 배선 패턴(32)에 의한 적층 구조를 갖고, 코어내 배선부(20)에서 코어부(100)에 접합하고 있다.

Description

다층 배선 기판, 그 제조 방법, 및 파이버 강화 수지 기판의 제조 방법{MULTILAYER WIRING BOARD, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND METHOD FOR PRODUCING FIBER REINFORCED RESIN BOARD}

본 발명은 반도체 칩 실장 기판, 마더 보드, 프로브(probe) 카드용 기판 등에 적용할 수 있는 다층 배선 기판 및 그 제조 방법, 및 다층 배선 기판의 제조에 사용할 수 있는 파이버 강화 수지 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

근년, 전자 기기에 대한 고성능화 및 소형화 등의 요구에 수반하여, 전자 기기에 조립되는 전자 부품의 고밀도 실장화가 급속히 진행되고 있다. 그러한 고밀도 실장화에 대응하고자, 반도체 칩에 대해서는 베어 칩(bare chip)의 상태로 배선 기판에 면실장되는 즉 플립 칩 실장되는 경우가 많다.

반도체 칩을 탑재하기 위한 배선 기판에 대해서는, 반도체 칩의 다핀화에 수반하여, 배선의 고밀도화를 달성하는데 적합한 다층 배선 기판이 채용되는 경향이 있다. 이러한 반도체 칩 및 다층 배선 기판에 의한 실장 구조를 갖는 반도체 패키지는 소정의 전자 회로의 일부를 구성하고자, 또한 마더보드에 실장된다. 마더보드에 대해서도, 배선의 고밀도화를 달성하는데 적합한 다층 배선 기판이 채용되는 경우가 있다. 한편, 복수의 반도체 소자가 조립된 반도체 웨이퍼나 단일의 반도체 칩을 검사할 때에 그 웨이퍼나 칩이 탑재되는 프로브 카드의 기판에서도, 소자나 칩의 다핀화에 따라 다층 배선 기판이 채용되고 있다.

플립 칩 실장에서는, 일반적으로, 배선 기판과 이것에 탑재된 반도체 칩 사이의 극간(隙間)에 대해서 언더필제(underfiller)가 충전된다. 언더필제가 충전되지 않은 상태에서는, 배선 기판 및 반도체 칩에서의 면내 방향의 열팽창율의 차이에 기인하여, 배선 기판 및 반도체 칩 사이의 전기적 접속의 신뢰성이 낮은 경우가 많다. 일반적인 반도체 재료에 의한 반도체 칩에서의 면내 방향의 열팽창율은 약 3.5ppm／℃로서, 코어 기판으로서 유리 에폭시 기판을 채용하는 일반적인 배선 기판에서의 면내 방향의 열팽창율은 12∼20ppm／℃이며, 양자의 열팽창율의 차이는 비교적 크다. 그 때문에, 환경 온도의 변화에 의해, 혹은, 환경 온도의 변화를 거침에 의해, 배선 기판과 이것에 탑재되어 있는 반도체 칩 사이에서의 전기적 접속부에는 응력이 발생하기 쉬워진다. 전기적 접속부에서 소정 이상의 응력이 발생하면, 그 접속부에서의 반도체 칩의 범프와 배선 기판의 전극 패드의 계면 등에서, 크랙이나 박리가 생기기 쉽다. 플립 칩 실장에서의 반도체 칩과 배선 기판의 사이에 충전되는 언더필제는, 전기적 접속부에서 발생하는 이러한 응력을 완화하는 기능을 갖는다. 이 응력 완화 기능에 의해, 전기적 접속부에서의 크랙이나 박리가 억제되어, 플립 칩 실장에서의 접속 신뢰성의 확보가 도모된다.

그러나, 대형의 반도체 칩을 배선 기판에 실장하는 경우에는, 언더필제의 응력 완화 기능만으로는 충분한 접속 신뢰성을 확보할 수 없는 경우가 많다. 배선 기판 및 반도체 칩의 열팽창율의 차이에 기인하는 양자의 열팽창 차이의 절대량은 칩이 대형일수록 커지기 때문이다. 열팽창 차이가 클수록, 전기적 접속부에서 발생하는 응력도 커진다.

또한, 반도체 웨이퍼나 비교적 대형의 반도체 칩을 프로브 카드에 탑재하고, 이들의 기능을 프로빙하면서 검사할 때에는, 웨이퍼 또는 칩과 프로브 카드의 사이에서 열팽창율 차이가 크면, 그 웨이퍼 또는 칩의 전극과 프로브 카드의 프로브 핀의 위치 어긋남이 커진다. 그 결과, 적절한 테스트를 실행할 수 없는 사태를 초래하는 경우가 있다.

배선 기판 및 반도체 칩에서의 면내 방향의 열팽창율 차이에 기인하는 상술한 결점을 해소 내지 경감하기 위한 방법의 하나로서, 열팽창율이 작은 배선 기판을 채용하는 것이 고려된다. 열팽창율이 작은 배선 기판으로는, 종래부터, 저열팽창율의 금속 재료를 코어 기판으로서 채용하는 배선 기판이 알려져 있다. 금속 코어 기판을 구성하는 금속 재료로는, 일반적으로, 알루미늄, 구리, 규소 강, 니켈-철 합금, CIC(구리／인바(invar)／구리의 적층 구조를 가진 클래드재) 등이 채용된다. 그러나, 금속 재료는 비중이 상당 정도로 크기 때문에, 얻어지는 배선 기판의 중량이 커져서, 금속 코어 기판을 채용하는 것은 바람직하지 않은 경우가 있다. 또한, 금속 코어 기판은 미세한 프로세스에 의한 가공성이 부족하여, 예를 들면, 천공이나 박판화가 곤란한 경우가 많다.

한편, 배선 기판의 열팽창율을 저감하는 방법으로서, 탄소 섬유 재료를 이용하는 기술이 알려져 있다. 그러한 기술은, 예를 들면, 일본 특개소60－140898호 공보, 일본 특개평11－40902호 공보, 및 일본 특개2001－332828호 공보에 개시되어 있다.

일본 특개소60－140898호 공보에는, 탄소 섬유 시트를 함유하는 절연층인 그라피트층과 구리 배선이 교대로 적층된 다층 배선 구조를 갖는 다층 배선 기판이 개시되어 있다. 탄소 섬유의 열팽창율은, 일반적으로, -1∼1ppm／℃(25℃) 정도이고, 이와 같이 열팽창율이 작은 탄소 섬유 시트를 함유하는 그라피트층을 구비하기 때문에, 그 다층 배선 기판의 열팽창율은 작다. 그러나, 일본 특개소60-140898호 공보에 의하면, 이러한 배선 기판의 다층 배선 구조는 이른바 일괄 적층법에 의해 형성된다. 일괄 적층법에서는, 미세한 다층 배선 구조 나아가서는 미세한 피치의 외부 접속용 전극을 형성하는 것이 곤란함이 알려져 있다. 그 때문에, 일본 특개소60－140898호 공보에 개시되어 있는 배선 기판은 외부 접속용의 전극이 미세한 피치로 형성된 반도체 칩을 탑재하는데는 적합하지 않다.

일본 특개평11－40902호 공보에는, 기재로서 탄소 섬유 시트를 함유하는 코어 기판의 양면에, 유리 섬유를 함유하는 프리프레그에 의한 절연층과 구리 배선이 적층된 다층 배선 구조를 갖는 다층 배선 기판이 개시되어 있다. 코어 기판이 탄소 섬유 시트를 함유하기 때문에, 그 배선 기판의 열팽창율은 작다. 그러나, 일본 특개평11－40902호 공보에 의하면, 이러한 배선 기판의 다층 배선 구조는 일괄 적층법에 의해 형성된다. 그 때문에, 일본 특개평11－40902호 공보에 개시되어 있는 배선 기판은 외부 접속용의 전극이 미세한 피치로 형성된 반도체 칩을 탑재하는데는 적합하지 않다.

일본 특개2001－332828호 공보에는, 탄소 섬유를 함유하는 절연층으로 이루어지는 코어 기판의 양면에, 유리 섬유를 함유하지 않은 프리프레그에 의한 절연층과 구리 배선의 적층 구조를 갖는 배선 기판이 개시되어 있다. 그러나, 탄소계 섬유를 함유하는 절연층으로 이루어지는 코어 기판과, 유리 섬유를 함유하지 않는 프리프레그의 열팽창율의 차이는 상당 정도로 크다. 열팽창율 차이가 크면, 코어 기판과 절연층은 박리하기 쉽다. 코어 기판으로부터 절연층이 박리하면, 절연층 상에 형성되어 있는 배선에 대해서 부당한 응력이 작용하여 그 배선이 단선해버리는 경우가 있다. 따라서, 일본 특개2001－332828호 공보에 개시되어 있는 기술에 의하면, 전체의 열팽창율이 작은 배선 기판을 적절히 제조하는 것이 곤란한 경우가 있다.

[발명의 개시]

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 발명한 것로서, 미세한 배선 구조를 구비할 수 있고 또한 적절히 저열팽창율화를 도모할 수 있는 다층 배선 기판 및 그 제조 방법, 및 다층 배선 기판의 제조에 사용할 수 있는 파이버 강화 수지 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 측면에 의하면 다층 배선 기판이 제공된다. 이 다층 배선 기판은 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 카본 파이버 강화부, 및 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 이루어지는 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 또한 카본 파이버 강화부에 접합하고 있는 코어내 배선부를 포함하는 코어부와, 적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 또한 코어내 배선부에서 코어부에 접합하고 있는 코어외 배선부에 의한 적층 구조를 구비한다.

이러한 구성의 다층 배선 기판에서는, 미세한 배선 구조를 구비할 수 있다.본 발명의 제1 측면에 의한 다층 배선 기판에서의 코어외 배선부는 절연층과 배선 패턴의 적층 구조를 가진다. 그 절연층은 카본 파이버재나 유리 파이버재 등의 섬유 부재를 함유하지 않는다. 그 때문에, 코어외 배선부는 이른바 빌드업(build-up)법에 의해 형성할 수 있다. 빌드업법에 의한 다층 배선 구조 등의 적층 배선 구조의 형성에서는 미세한 배선 패턴을 고밀도로 형성할 수 있음이 알려져 있다. 따라서, 본 발명에서의 코어외 배선부에 대해서는, 빌드업법에 의해 미세 배선을 고밀도로 형성할 수 있다.

코어외 배선부에서 미세 배선을 구비할 수 있기 때문에, 코어외 배선부의 최상 내지 최외의 배선 패턴에서, 외부 접속용의 전극부를 미세한 피치로 마련할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 제1 측면에 의한 다층 배선 기판에 대해서는, 외부 접속용의 전극이 미세한 피치로 형성된 반도체 칩을 실장 내지 탑재할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명의 제1 측면에 의한 다층 배선 기판은 미세한 배선을 구비할 수 있으므로, 반도체 칩의 다핀화, 즉 고밀도 실장에 적절히 대응할 수 있게 된다.

본 발명의 제1 측면에 의한 다층 배선 기판에서는 적절히 저열팽창율화를 도모할 수 있다. 구체적으로는, 제1 측면의 다층 배선 기판에 의하면, 카본 파이버 강화부와 코어내 배선부의 사이, 및 코어내 배선부와 코어외 배선부의 사이에서, 양호한 접합 상태를 달성하면서, 다층 배선 기판 전체의 정미(正味;net) 열팽창율을 적절히 저감할 수 있다.

카본 파이버 강화부는 카본 파이버재를 기재로서 함유한다. 카본 파이버재로는, 예를 들면, 카본 파이버 메쉬, 카본 파이버 직물, 카본 파이버 부직포, 촙드(chopped) 파이버 형태의 카본 파이버를 들 수 있다. 또한, 카본 파이버재로는 일방향성 카본 파이버 시트 교차 적층 구조를 가진 카본 파이버를 들 수 있다. 카본 파이버재는, 일반적으로, -1∼1ppm／℃(25℃) 정도의 작은 열팽창율을 나타낸다. 카본 파이버 강화부의 내부에서는, 이러한 열팽창율이 작은 카본 파이버재가 그 수지부의 면내 방향으로 전연(展延)하고 있다. 그 때문에, 카본 파이버 강화부의 면내 방향에서의 열팽창율에 대해서는, 카본 파이버재의 형태의 선택, 및, 카본 파이버 강화부에서의 카본 파이버재의 함유율의 조절에 의해, 상당 정도로 작게 설정할 수 있다. 다층 배선 기판 전체에서의 면내 방향의 열팽창율은 카본 파이버 강화부의 열팽창율에 강하게 의존하기 때문에, 예를 들면 카본 파이버 강화부에서의 카본 파이버재의 함유율을 조절함으로써, 다층 배선 기판에서의 면내 방향의 열팽창율을 반도체 칩의 그것에 근사하는 값으로 설정할 수도 있다.

한편, 코어내 배선부에서는, 절연층은 유리 파이버재를 함유하고, 또한, 도체 패턴은 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 된다. 그 탄성률은 이른바 세로 탄성률(영률(young's modulus))이다. 이러한 구성에 의하면, 코어내 배선부의 열팽창율에 대해서, 상술한 카본 파이버 강화부의 열팽창율과 상술의 코어외 배선부의 열팽창율의 사이로 적절히 조절할 수 있다.

유리 파이버재는 카본 파이버재보다도 큰 열팽창율을 갖고, 또한, 수지 재료보다도 작은 열팽창율을 갖는다. 또한, 그 유리 파이버재는 코어내 배선부에서의 절연층의 내부에서 그 절연층의 면확장 방향으로 전연하고 있다. 따라서, 코어내 배선부의 절연층 자체의 열팽창율은 카본 파이버 강화부의 열팽창율과, 기재를 함유하지 않는 수지 재료로 이루어지는 절연층이 유의한 체적을 차지하는 코어외 배선부의 열팽창율의 사이의 값을 취한다.

또한, 코어내 배선부에서의 배선 패턴은 10∼40GPa의 낮은 탄성률을 가진 도체로 이루어진다. 이러한 저탄성률의 배선 패턴은 코어내 배선부에서의 절연층의 열팽창에 적절히 추수(追隨)할 정도로 연질이며, 따라서, 코어내 배선부 전체의 열팽창율에서는 절연층의 열팽창율이 지배적으로 된다. 구체적으로는, 코어내 배선부에서 배선 패턴이 접합하고 있는 절연층이 그 배선 패턴보다도 작은 열팽창율을 갖는 경우, 가열시에서의 그 배선 패턴의 팽창은 절연층의 열팽창과 동일한 정도로 작아, 절연층의 열팽창을 부당하게 조장하지 않는다. 배선 패턴이 충분히 연질(저탄성)이므로, 가열시에, 배선 패턴의 팽창은 보다 작은 열팽창율을 가진 절연층에 의해 억제된다. 배선 패턴이 접합하고 있는 절연층이 그 배선 패턴보다도 큰 열팽창율을 갖는 경우, 가열 시에서의 그 배선 패턴의 팽창은 절연층의 열팽창과 동일한 정도로 크고, 절연층의 열팽창을 부당하게 막지 않는다. 배선 패턴이 충분히 연질(저탄성)이므로, 가열 시에, 배선 패턴은 보다 크게 팽창하는 절연층에 추수한다. 이와 같이, 10∼40GPa의 낮은 탄성률을 갖는 도체로 되는 배선 패턴은 코어내 배선부에서 유의한 체적을 차지하는 절연층의 열팽창을 저해하지 않는다. 따라서, 코어내 배선부의 정미 열팽창율에 대해서는, 배선 패턴의 열팽창율에 부당하게 좌우되지 않고, 카본 파이버 강화부의 열팽창율 및 코어외 배선부의 열팽창율의 사이에서, 높은 자유도로 적절히 설정할 수 있다.

본 발명의 제1 측면에 의한 다층 배선 기판은, 상술한 바와 같이, 기판 전체의 열팽창율을 충분히 저하시키는 저열팽창율의 카본 파이버 강화부와, 미세 배선을 형성하는 것은 가능하지만 카본 파이버 강화부와의 열팽창율 차이가 비교적 큰 코어외 배선부와, 배선 패턴으로부터의 부당한 영향을 받지 않고 카본 파이버 강화부의 열팽창율과 코어외 배선부의 열팽창율의 중간의 열팽창율을 갖도록 적절히 열팽창율을 설정할 수 있는 코어내 배선부를 구비한다. 따라서, 제1 측면에 의한 다층 배선 기판에 의하면, 카본 파이버 강화부와 코어내 배선부의 사이에서의 접합 상태, 및 코어내 배선부와 코어외 배선부의 사이에서의 접합 상태는 양호를 유지하면서, 다층 배선 기판 전체의 정미 열팽창율을 저감할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제1 측면에 의하면, 다층 배선 기판에서, 미세한 배선 구조를 구비할 수 있고, 또한, 적절히 저열팽창율화를 도모할 수 있다. 이러한 다층 배선 기판은 외부 접속용의 전극부가 미세한 피치로 마련되고 또한 본래적으로 저열팽창율의 반도체 칩을 탑재하는데 적합하다.

본 발명의 제2 측면에 의하면 다른 다층 배선 기판이 제공된다. 이 다층 배선 기판은 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 이루어지는 배선 패턴에 의한 적층 구조를 각각 갖는 제1 및 제2 코어내 배선부, 및 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지고 또한 제1 코어내 배선부와 제2 코어내 배선부의 사이에 개재하는 카본 파이버 강화부를 포함하는 코어부와, 적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 또한 제1 코어내 배선부에서 코어부에 접합하고 있는 제1 코어외 배선부와, 적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 또한 제2 코어내 배선부에서 코어부에 접합하고 있는 제2 코어외 배선부에 의한 적층 구조를 구비한다.

이러한 구성의 다층 배선 기판은 본 발명의 제1 측면에 의한 다층 배선 기판의 구성을 포함하고 있다. 따라서, 본 발명의 제2 측면에 의해서도, 제1 측면에 관해서 상술한 바와 같은 효과가 나타난다. 덧붙여, 제2 측면에 의한 다층 배선 기판은 대칭적인 적층 구조를 갖는다. 구체적으로는 2개의 코어내 배선부가 카본 파이버 강화부의 양측에 배설되어 있고, 또한, 2개의 코어외 배선부가 카본 파이버 강화부의 양측에 배설되어 있다. 따라서, 제2 측면에 의한 구성은 다층 배선 기판의 휨 양을 저감하는데 적합하다.

본 발명의 제3 측면에 의하면 다른 다층 배선 기판이 제공된다. 이 다층 배선 기판은 각각 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 제1 및 제2 카본 파이버 강화부, 유리 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 제1 카본 파이버 강화부와 제2 카본 파이버 강화부의 사이에 개재하는 유리 파이버 강화부, 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 이루어지는 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 또한 유리 파이버 강화부와는 반대측에 제1 카본 파이버 강화부에 접합하고 있는 제1 코어내 배선부, 및 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 이루어지는 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 또한 유리 파이버 강화부와는 반대측에 제2 카본 파이버 강화부에 접합하고 있는 제2 코어내 배선부를 포함하는 코어부와, 적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 또한 제1 코어내 배선부에서 코어부에 접합하고 있는 제1 코어외 배선부와, 적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 또한 제2 코어내 배선부에서 코어부에 접합하고 있는 제2 코어외 배선부에 의한 적층 구조를 구비한다.

이러한 배선 기판은 본 발명의 제1 측면에 의한 배선 기판의 구성을 포함하고 있다. 따라서, 본 발명의 제3 측면에 의해서도, 제1 측면에 관해서 상술한 바와 같은 효과가 나타난다. 게다가, 제3 측면에 의한 구성은 대칭적인 적층 구조를 갖기 때문에, 배선 기판의 휨 양을 저감하는데 적합하다.

바람직하게는, 카본 파이버 강화부는 그 카본 파이버 강화부의 두께 방향으로 뻗어있고 또한 절연 재료로 피복되어 있는 스루홀 비어(through-hole via)를 갖는다. 이러한 구성에 의하면, 코어외 배선부의 배선 패턴은 스루홀 비어를 거쳐서, 카본 파이버 강화부의 반대측에 전기적으로 인출할 수 있다. 또한, 스루홀 비어가 절연 재료에 의해 피복되어 있으므로, 카본 파이버 강화부내에서, 카본 파이버재와 스루홀 비어의 절연 상태를 적절히 확보할 수 있다.

바람직하게는, 배선 패턴을 구성하는 도체는 전해 동박(銅箔) 또는 압연 동박이다. 전해 동박이나 압연 동박은 절연층과 적층 구조를 구성하는 배선 패턴을 형성하는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.

바람직하게는, 카본 파이버 강화부의 수지 조성물은 필러를 함유한다. 이 경우, 수지 조성물에서의 필러의 함유율은 5∼30vol％인 것이 바람직하다. 또한, 필러는, 예를 들면, SiO₂, Si₃N₄, Al₂O₃, AlN, ZrO₂, 물라이트, 붕규산 유리, 알루미노규산 유리, 알루미노붕규산 유리, 석영 유리, 또는 카본 블랙으로 이루어진다. 카본 파이버 강화부의 수지 조성물이 필러를 함유하는 경우, 그 수지 조성물에서 등방적으로 열팽창율이 저하한다. 따라서, 수지 조성물로의 필러의 첨가는 카본 파이버 강화부의 열팽창율을 저하시키는데 바람직한 경우가 많다.

바람직하게는, 카본 파이버재는 메쉬, 직포, 부직포, 또는 촙드 파이버포의 형태, 또는, 일방향성 카본 파이버 시트 교차 적층 구조를 갖는다. 일방향성 카본 파이버 시트 교차 적층 구조에서는, 복수의 카본 파이버가 일방향으로 병렬한 복수의 시트가 인접 시트간에 병렬 방향이 교차하도록 적층되어 있다. 바람직하게는, 카본 파이버 강화부에서의 카본 파이버재의 함유율은 30∼80vol％이다. 카본 파이버재의 형태의 선택, 및 카본 파이버 강화부에서의 카본 파이버재의 함유율의 조절에 의해, 카본 파이버 강화부의 열팽창율을 조절할 수 있다.

본 발명의 제4 측면에 의하면 다층 배선 기판의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은 제1 배선 패턴 형성용의 도체박을, 그 도체박의 탄성률이 10∼40GPa로 되도록 어닐링하기 위한 어닐링 공정과, 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 도체박으로 형성된 제1 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖는 제1 배선부를, 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 카본 파이버 강화부 위에 형성하기 위한 공정과, 적어도 1개의 절연층 및 제2 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖는 제2 배선부를, 제1 배선부 위에 형성하기 위한 공정을 포함한다.

이러한 방법에 의하면, 제1 측면에 의한 다층 배선 기판을 적절히 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제4 측면에 의하면, 제조되는 다층 배선 기판에서, 제1 측면에 관해서 상술한 것과 같은 효과가 나타난다.

본 발명의 제4 측면에서, 바람직하게는, 도체박은 전해 동박이며, 어닐링 공정에서는, 전해 동박은 200∼300℃에서 어닐링한다. 어닐링 공정에서의 이러한 가열 온도 범위는 전해 동박의 탄성률을 10∼40GPa까지 저하시키는데 적합하다. 도체박으로는, 전해 동박 대신에 압연 동박을 사용할 수 있다. 이 경우, 어닐링 공정에서는 압연 동박은 150∼250℃에서 어닐링한다. 어닐링 공정에서의 이러한 가열 온도 범위는 압연 동박의 탄성률을, 배선 형성전에 10∼40GPa까지 저하시키는데 적합하다.

본 발명의 제5 측면에서는 다층 배선 기판의 다른 제조 방법을 제공한다. 이 제조 방법은 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 압연 동박으로 형성된 제1 배선 패턴에 의한 적층 구조를 가진 제 1배선부를, 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 카본 파이버 강화부 위에 형성하기 위한, 150℃ 이상의 가열 처리를 포함하는 공정과, 적어도 1개의 절연층 및 제2 배선 패턴에 의한 적층 구조를 가진 제2 배선부를, 상기 제1 배선부 위에 형성하기 위한 공정을 포함한다.

압연 동박은 150℃ 이상의 가열 온도에서 탄성률을 유의하게 저하시킬 수 있다. 또한, 제1 배선부 내지 코어내 배선부를 형성할 때의 이른바 일괄 적층법에서의 프레스 시의 가열 온도는 150℃을 넘는 경우가 많다. 따라서, 본 발명의 제5 측면에 의하면, 제1 배선부의 제1 배선 패턴을 형성하기 위한 도체박으로서 압연 동박을 사용하는 경우에는, 그 도체박에 대해서 사전에 어닐링 처리를 행하지 않아도, 제1 배선부에서, 10∼40GPa의 저탄성률의 배선 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 제6 측면에 의하면 파이버 강화 수지 기판의 제조 방법을 제공할 수 있다. 이 제조 방법은 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지고 또한 제1 관통공을 갖는 제1 카본 파이버 강화판과, 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지고 또한 제1 관통공에 대응하는 제2 관통공을 갖는 제2 카본 파이버 강화판의 사이에, 수지 조성물을 포함하는 수지재를 개재시키기 위한 레이업(lay-up) 공정과, 제1 카본 파이버 강화판 및 제2 카본 파이버 강화판을, 수지재에서의 수지 조성물이 제1 관통공 및 제2 관통공을 전색(塡塞)하도록, 수지재를 거쳐서 압착하기 위한 공정을 포함한다.

이러한 방법에 의하면, 카본 파이버 강화부를 포함하는 코어부 내지 코어 기판을 제조하는데 사용할 수 있는 파이버 강화 수지 기판을 적절히 제조할 수 있다. 본 발명의 제6 측면에서는 2매의 카본 파이버 강화판에 마련되어 있는, 스루홀 비어 형성용의 각 관통공에는, 수지 조성물이 적층 구조체의 두께 방향의 내측으로부터 기포를 압출하면서 진입한다. 따라서, 본 발명의 제6 측면에 의하면, 카본 파이버 강화부에서의 관통공으로의 기포의 혼입을 억제하면서, 그 관통공을 적절히 전색할 수 있다.

본 발명의 제6 측면에서, 바람직하게는, 수지재는 유리 파이버 및 수지 조성물로 이루어지는 유리 파이버 강화판이다. 이러한 구성에 의하면, 카본 파이버 강화부 및 유리 파이버 강화부로 이루어지는 적층 구조를 가진 기판을 제조할 수 있다. 그 기판은 본 발명의 제3 측면에서의 코어부를 형성하는데 적합하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 다층 배선 기판의 부분 단면도.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 나타내는 다층 배선 기판의 제조 방법에서의 일부의 공정을 나타내는 도면.

도 3a∼도 3c는 도 2b에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 4a 및 도 4b는 도 3c에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 5a∼도 5b는 도 4b에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 6은 도 5b에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 7a∼도 7d는 도 6에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 8은 각종 동박의 물리적 성질을 기재한 표.

도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 다층 배선 기판의 부분 단면도.

도 10a∼도 10d는 도 9에 나타내는 다층 배선 기판의 제조 방법에서의 일부의 공정을 나타내는 도면.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 다층 배선 기판(X1)의 부분 단면도이다. 다층 배선 기판(X1)은 카본 파이버 강화(CFR)부(10) 및 2개의 코어내 배선부(20)에 의한 적층 구조를 가진 코어 기판(100)과, 그 코어 기판(100)의 양면에 적층 형성된 2개의 빌드업부(30)를 구비한다. 코어 기판(100)에는, 그 두께 방향으로 뻗어있는 스루홀 비어(40)가 마련되어 있다.

CFR부(10)는 카본 파이버 강화 플라스틱(CFRP)의 판재로부터 가공된 것이며, 카본 파이버재(11)와, 이것을 포용하여 경화되어 있는 수지 재료(12)와, 절연 수지부(13)로 이루어진다.

카본 파이버재(11)는, 본 실시 형태에서는, 카본 파이버를 묶은 카본 파이버사(絲)에 의해 직조한 카본 파이버 직물이며, CFR부(10)의 면확장 방향으로 전연하도록 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 5매의 카본 파이버재(11)가 두께 방향으로 적층하여 수지 재료(12)에 매설되어 있다. 카본 파이버재(11)로는 카본 파이버 직물 대신에, 카본 파이버 메쉬, 카본 파이버 부직포, 또는, 촙드 파이버 형태의 카본 파이버를 사용해도 좋다. 또는, 카본 파이버재로는 일방향성 카본 파이버 시트 교차 적층 구조를 가진 카본 파이버를 사용해도 좋다. CFR부(10)에서의 카본 파이버재(11)의 함유율은 30∼80vol％이다. 본 실시 형태에서는, 이들 구성에 의해서, CFR부(10)의 면확장 방향에서의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 -1ppm／℃ 이상 10ppm／℃ 미만으로 되어 있다.

카본 파이버재(11)를 포용하는 수지 재료(12)로는, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리페닐설폰, 폴리프탈아미드, 폴리아미드이미드, 폴리케톤, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 변성 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리페닐렌설피드, 폴리에테르에테르케톤, 테트라플루오로에틸렌, 에폭시, 시아네이트에스테르, 비스말레이미드 등을 들 수 있다.

절연 수지부(13)는 CFR부(10)의 카본 파이버재(11)와 스루홀 비어(40) 사이의 전기적 절연을 확보하기 위한 것이다. 절연 수지부(13)를 구성하기 위한 재료로는 수지 재료(12)에 관해서 상기한 수지를 채용할 수 있다.

코어내 배선부(20)는 이른바 일괄 적층법에 의해 배선이 다층화된 부위이고, 절연층(21) 및 배선 패턴(22)에 의한 적층 구조를 갖는다.

절연층(21)은 유리 직물(21a)에 수지 재료(21b)를 함침시켜 되는 프리프레그(prepreg)를 사용하여 형성된 것으로서, 그 수지는 경화되어 있다. 도면의 간결화의 관점에서, 도 1에서, 유리 직물(21a)은 CFR부(10)측으로부터 3단째의 절연층(21)에 대해서만 나타내고, 다른 절연층(21)에 대해서는 생략한다. 절연층(21)을 구성하기 위한 수지 재료(21b)로는, 예를 들면, 수지 재료(12)에 관해서 상기한 수지를 채용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 절연층(21)의 면확장 방향에서의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 10ppm／℃ 이상에서 20ppm／℃ 미만으로 되어 있다.

배선 패턴(22)은 탄성률 10∼40GPa(250℃)의 도체로, 각각 소망한 형상을 가지고 있다. 그 도체는, 예를 들면, 전해 동박이나 압연 동박을 소정의 조건 하에서 어닐링함에 의해서 얻을 수 있다. 각 층의 배선 패턴(22)은 스루홀 비어(40)에 의해서 서로 전기적으로 접속되어 있다.

빌드업(build-up)부(30)는 이른바 빌드업법에 의해 배선이 다층화된 부위이고, 절연층(31) 및 배선 패턴(32)에 의한 적층 구조를 갖는다.

절연층(31)은, 예를 들면, 수지 재료(12)에 관해서 상기한 수지에 의해 구성할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 절연층(31)의 면확장 방향에서의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 20ppm／℃ 이상 100ppm／℃ 미만으로 되어 있다.

배선 패턴(32)은 본 실시 형태에서는 구리 도금에 의해 구성되어 있고, 각각, 소망한 형상을 가지고 있다. 인접하는 층에 형성되어 있는 배선 패턴(32)은 비어(33)에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다. 최상위 내지 최외의 배선 패턴(32)에는 외부 접속용의 전극 패드(32a)가 형성되어 있다. 빌드업부(30)의 최상 표면에는, 전극 패드(32a)에 대응하여 개구되어 있는 오버코트층(34)이 마련되어 있다.

스루홀 비어(40)는 코어 기판(100)의 양측에 마련되어 있는 배선 구조, 즉, 코어내 배선부(20)의 배선 패턴(22) 및 빌드업부(30)의 배선 패턴(32)에 의한 배선 구조를, 전기적으로 접속하기 위한 것이다. 스루홀 비어(40)는 코어 기판(100)을 관통하도록 형성된 스루홀(100a)에서, 예를 들면 구리 도금에 의해 형성되어 있다. 본 발명에서는, 구리 도금 대신에, 또는 구리 도금에 부가하여, 은분말이나 구리분말을 함유하는 도전 페이스트를 스루홀(100a)에 대해서 충전함으로써 스루홀 비어를 형성해도 좋다.

도 2a∼도 7d는 다층 배선 기판(X1)의 제조 방법을 나타낸다. 도 2a∼도 7d에서는 다층 배선 기판(X1)의 제조 과정을 부분 단면도로 나타낸다.

다층 배선 기판(X1)의 제조에서는, 우선, 도 2a에 나타내는 바와 같은 CFRP 판(10＇)을 준비한다. CFRP 판(10＇)은 본 실시 형태에서는 5매의 카본 파이버재(11)와, 이것을 포용하여 경화되는 수지 재료(12)로 이루어진다. CFRP 판(10＇)의 제조에서는, 예를 들면, 우선, 1매의 카본 파이버재(11)에 대해서 액상의 수지 재료(12)를 함침시킨다. 다음에, 미경화 상태를 유지하면서 수지 재료(12)를 건조시킴에 의해서, 카본 파이버 강화 프리프레그를 제조한다. 다음에, 이와 같이 하여 제조한 프리프레그를 5매 적층하고, 가열 하에 적층 방향으로 가압함으로써, 5매의 프리프레그를 일체화시킨다. 이와 같이 하여, CFRP 판(10＇)을 제조할 수 있다. 도면의 간결화의 관점에서, 다층 배선 기판(X1)의 제조 방법에 관한 이후의 공정도에서는 카본 파이버재(11)를 생략한다.

다음에, 도 2b에 나타내는 바와 같이, CFRP 판(10＇)에서의 소정의 개소에 관통공(10a)을 형성한다. 관통공(10a)은 상술한 스루홀 비어(40)의 횡단면의 직경보다도 큰 개구경으로 형성한다. 구체적으로는, 관통공(10a)의 개구경은 스루홀 비어(40)의 직경보다도 0.2∼1.0mm의 범위로 크다. 관통공(10a)을 형성하는 방법으로는 드릴에 의한 절삭 가공, 펀칭 금형에 의한 펀칭 가공, 또는, 레이저에 의한 어브레이션 가공을 채용할 수 있다.

다음에, 이와 같이 하여 가공된 CFRP 판(10＇)과, 프리프레그(21＇)와, 동박(22＇)을, 도 3a에 나타내는 순서로 레이업(lay-up)한다.

프리프레그(21＇)는 유리 직물(21a)과, 이것을 포용하는 미경화의 수지 재료(21b)로 이루어진다. 프리프레그(21＇)는 예를 들면, 유리 직물(21a)에 대해서 액상의 수지 재료(21b)를 함침시킨 뒤, 미경화 상태를 유지하면서 수지 재료(21b)를 건조시킴으로써, 제조할 수 있다. 도면의 간결화의 관점에서, 다층 배선 기판(X1)의 제조에 관한 도 3a로부터 뒤의 도면에서는 유리 직물(21a)을 생략한다.

동박(22＇)은 전해 동박 또는 압연 동박이며, 10∼40GPa의 탄성률(영률)을 갖는다. 동박(22＇)의 두께는 예를 들면 18㎛이다. 본 실시 형태에서는, 동박(22＇)에는, 도 3a에 나타내는 레이업 공정 전에, 그 탄성률이 10∼40GPa로 되도록, 어닐링 처리가 행해진다. 전해 동박의 경우, 어닐링 처리에서 가열 온도를 200∼300℃로 하고, 가열 시간을 0.5∼2시간으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 압연 동박의 경우, 가열 온도를 150∼250℃로 하고, 가열 시간을 0.5∼2시간으로 하는 것이 바람직하다. 도 8은 각종 동박의 물리적 여러 성질의 일례를 나타낸다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 전해 동박 및 압연 동박은 어닐링 처리에 의해, 10∼40GPa의 범위의 탄성률을 나타낼 수 있다. 이것에 대해, 어닐링 처리를 거치지 않은 시판의 전해 동박 및 압연 동박은 60GPa 이상의 고탄성률 내지 고강성을 나타낸다.

동괴(銅塊)의 탄성률은 일반적으로 130GPa정도이며, 일반적으로 시판되고 있는 전해 동박 및 압연 동박의 탄성률은 이 값에 준하여 60GPa 이상의 고탄성율을 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 이와 같이 고탄성률 내지 고강성의 동박을, 일단 어닐링 처리함으로써, 그 동박의 탄성률을 저하시킨다. 어닐링 처리에 의해 구리의 재결정화가 진행되고, 그 결과, 그 구리의 결정성이 향상하여 탄성률이 저하함이 알려져 있다.

본 발명에서는 동박(22＇)으로서 압연 동박을 사용하는 경우에는, 어닐링 처리를 별도로 행하지 않아도 좋은 경우가 있다. 압연 동박은 150℃ 이상의 가열 온도에서 탄성률이 유의하게 저하할 수 있으므로, 예를 들면 코어내 배선부(20)의 형성 과정에서, 150℃ 이상에서 충분한 시간, 동박(22＇)이 가열되는 경우에는, 사전에 어닐링 처리를 행하지 않아도, 동박(22＇)에서 10∼40GPa의 저탄성률을 달성할 수 있다.

다층 배선 기판(X1)의 제조에서는, 다음에, 도 3a에 나타내는 순서로 레이업된 적층 구조체를 가열하에 두께 방향으로 프레스한다. 이것에 의해, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 프리프레그(21＇)의 수지 재료(21b)가 열경화함에 의해서 CFRP 판(10＇)과 동박(22＇)이 일체화된다. 이 때, CFRP 판(10＇)의 관통공(10a)은 프리프레그(21＇)에서 유래하는 수지 재료(21b)에 의해 전색된다. 관통공(10a)의 전색에 대해서는, 이러한 일괄 적층전에, 프리프레그(21＇) 유래의 수지 재료(21b)와는 다른 수지 재료를 구멍 메우는 수지로서 사용하여 미리 행해도 좋다. 이와 같이 하여, CFR부(10)와, 코어내 배선부(20)에서의 최하위 내지 최내의 절연층(21)이 형성된다.

다음에, 동박(22＇)을 패터닝함에 의해, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 코어내 배선부(20)에서의 최하위 내지 최내의 배선 패턴(22)을 형성한다. 배선 패턴(22)의 형성에서는, 우선, 동박(22＇) 위에 레지스트 패턴을 형성한다. 그 레지스트 패턴은 배선 패턴(22)에 대응하는 소정의 마스크 패턴 형상을 갖는다. 다음에, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 동박(22＇)에 대해서 에칭 처리를 행함에 의해, 배선 패턴(22)을 형성한다. 에칭액으로는 염화 제２구리 수용액을 사용할 수 있다. 이후의 구리 에칭에 대해서도, 이 에칭액을 사용할 수 있다. 이 후, 레지스트 패턴을 박리한다.

다음에, 이와 같이 하여 형성된 적층 구조체와, 프리프레그(21＇)와, 적층판(20＇)과, 동박(32＇)을, 도 4a에 나타내는 순서로 레이업한다.

각 적층판(20＇)은 양면 구리 장판으로 가공된 것으로서, 유리 직물(21a)과, 이것을 포용하여 경화되는 수지 재료(21b)와, 소정의 배선 패턴(22)으로 이루어진다. 적층판(20＇)의 제조에서는, 예를 들면, 우선, 유리 직물(21a)에 대해서 액상의 수지 재료(21b)를 함침시킨다. 다음에, 미경화 상태를 유지하면서 수지 재료(21b)를 건조시킴에 의해서, 유리 직물 강화 프리프레그를 제조한다. 다음에, 이와 같이 하여 얻어진 프리프레그를 가압 하에 가열함에 의해서 열경화시키면서, 양면에 동박을 압착시킨다. 본 실시 형태에서는, 그 동박은 그의 탄성률이 10∼40GPa로 되도록, 미리 어닐링 처리가 행해진 것이다. 다음에, 배선 형성을 목적으로 하는 동박 위에 레지스트 패턴을 형성한 뒤, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 동박에 대해서 에칭 처리를 행함에 의해서, 배선 패턴(22)을 형성한다. 이 후, 레지스트 패턴을 박리한다. 이와 같이 하여, 각각이 소정의 배선 패턴(22)을 갖는 적층판(20＇)을 제조한다.

프리프레그(21＇)는 최내의 절연층(21)을 형성할 때에 사용한 것과 마찬가지로 하여 제조한다. 또한, 동박(32＇)은, 예를 들면 5㎛의 두께를 갖는다. 동박(32＇)은 빌드업부(30)에서의 최하위의 배선 패턴(32)을 형성할 때에 이용되게 된다.

다층 배선 기판(X1)의 제조에서는, 다음에, 도 4a에 나타내는 순서로 레이업된 적층 구조체를 가열하에 두께 방향으로 프레스한다. 이것에 의해, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 프리프레그(21＇)의 수지 재료(21b)가 열경화함에 의해서 CFR 부(10)와, 적층판(20＇)과, 동박(32＇)이 일체화된다. 이와 같이 하여, 코어내 배선부(20)를 갖는 코어 기판(100)이 형성된다.

코어내 배선부(20)의 다층 배선 구조의 형성에서는, 본 실시 형태의 공법 대신에, 모든 배선 패턴(22)에 대해서, 도 3a∼도 3c를 참조하여 상술한 바와 같이 한층마다 형성해도 좋다. 또는, 모든 배선 패턴(22)에 대해서, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상술한 바와 같이, 이미 배선 패턴(22)이 형성된 적층판(20＇)을 이용하여 일괄로 형성해도 좋다.

다층 배선 기판(X1)의 제조에서는, 다음에, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 코어 기판(100)에 대해서, 스루홀(100a)을 형성한다. 스루홀(100a)은 관통공(10a)을 통과하도록 형성된다. 스루홀(100a)의 형성 방법에 대해서는, 관통공(10a)에 관해서 상술한 바와 같은 가공 방법을 채용할 수 있다.

다음에, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 코어 기판(100)의 양면에서, 빌드업부(30)의 최내의 배선 패턴(32)을 형성하는 동시에, 스루홀(100a)에서 스루홀 비어(40)를 형성한다. 구체적으로는, 예를 들면, 우선, 필요에 따라서 스루홀 내벽의 데스미어(desmear) 처리를 행한 후, 무전해 도금법에 의해, 스루홀 내벽에 무전해 구리 도금막을 형성한다. 이 때, 동박(32＇)상에도 얇은 무전해 구리 도금막이 형성된다. 다음에, 동박(32＇)위에 배선 패턴(32)에 대응하는 소정의 레지스트 패턴을 형성한다. 다음에, 그 레지스트 패턴을 마스크로서, 전기(電氣) 도금법에 의해, 무전해 구리 도금막을 시드층으로서 이용하여, 그 무전해 구리 도금막상에 전기(電氣) 구리 도금막을 성장시킨다. 이것에 의해, 스루홀(100a)에서 스루홀 비어(40)가 형성된다. 다음에, 레지스트 패턴을 제거한 뒤, 전기 구리 도금막에 의해 덮혀있지 않은 동박(32＇)과 이 위의 무전해 구리 도금막을 에칭하여 제거한다. 이것에 의해, 배선 패턴(32)이 형성된다.

다음에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 코어 기판(100)의 양면에서, 빌드업부(30)의 최내의 절연층(31)을 형성한다. 구체적으로는, 코어 기판(100)의 표면에 소정의 수지 재료를 성막한다. 이 때, 예를 들면 스루홀 비어(40)가 형성된 스루홀(100a)내를 감압함에 의해서, 그 수지 재료를 스루홀(100a)내로 끌어넣어, 그 수지 재료에 의해 스루홀(100a)을 전색(塡塞)한다. 스루홀(100a)의 전색에 대해서는, 빌드업부(30)의 형성 전에, 빌드업부(30)에서의 최하의 절연층(31)을 형성하기 위한 수지 재료와는 다른 수지 재료를 구멍 메우는 수지로서 사용하여 행해도 좋다.

다음에, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 절연층(31)에 대해서 비어 홀(31a)을 형성한다. 비어 홀(31a)은 UV－YAG 레이저, 탄산 가스 레이저, 엑시머 레이저, 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭법 등에 의해 형성할 수 있다. 또는, 비어 홀(31a)은 절연층(31)이 감광성 수지에 의해 형성되어 있는 경우에는 포토리소그래피에 의해 형성할 수 있다. 도 7a 이후에서는, 한쪽의 빌드업부(30)의 형성 과정을 나타낸다.

다음에, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 세미 에더티브법에 의해, 절연층(31) 위에 배선 패턴(32)을 형성하는 동시에, 비어 홀(31a)에서 비어(33)를 형성한다. 구체적으로는, 우선, 필요에 따라서 데스미어 처리를 행하여 절연층(31) 및 비어 홀(31a)의 표면을 거칠게한(粗化) 뒤, 무전해 도금법에 의해, 절연층(31) 및 비어 홀(31a)의 표면에 무전해 구리 도금막을 형성한다. 다음에, 무전해 구리 도금막상에 포토레지스트를 성막한 뒤, 이것을 노광 및 현상함에 의해서, 레지스트 패턴을 형성한다. 그 레지스트 패턴은 형성을 목적으로 하는 배선 패턴(32)에 대응하는 비마스크 영역을 절연층(31)상에 남겨서 형성한다. 다음에, 전기 도금법에 의해, 그 비마스크 영역에 대해서, 무전해 구리 도금막을 시드층으로서 이용하여 전기 구리 도금을 퇴적시킨다. 다음에, 레지스트 패턴을 에칭하여 제거한 뒤, 그때까지 레지스트 패턴으로 피복되어 있는 무전해 구리 도금막을 에칭하여 제거한다. 이와 같이 하여, 배선 패턴(32) 및 비어(33)를 형성할 수 있다.

다층 배선 기판(X1)의 제조에서는, 이러한 빌드업법에 의한, 절연층(31)의 형성, 및, 배선 패턴(32) 및 비어(33)의 형성을 소정 회수 반복함으로써, 도 7c에 나타내는 바와 같은 빌드업 다층 배선 구조를 형성한다. 본 실시 형태에서는, 배선 패턴(32)의 적층수는 6이며, 최외의 배선 패턴(32)에는, 외부 접속용의 전극 패드(32a)가 형성되어 있다.

다음에, 도 7d에 나타내는 바와 같이, 빌드업 다층 배선 구조의 표면에 오버코트층(34)을 형성한다. 오버코트층(34)은 전극 패드(32a)에 대응하여 개구되어 있다. 오버코트층(34)의 형성에서는, 우선, 인쇄 기술에 의해, 오버코트층용의 수지 재료를 빌드업 다층 배선 구조 위에 성막한다. 다음에, 포토리소그래피에 의해, 소정의 개구부를 형성한다. 이와 같이 하여, 빌드업 다층 배선을 갖고 표면이 오버코트층(34)에 의해 피복된 빌드업부(30)가 형성된다. 도 7a∼도 7d를 참조하여 상술한 공정은 코어 기판(100)의 양측에서 병행하여 행해진다.

이와 같이 하여, CFR부(10) 및 코어내 배선부(20)에 의한 적층 구조를 가진 코어 기판(100)과, 그 코어 기판(100)의 양면에 적층 형성된 빌드업부(30)를 구비하는 다층 배선 기판(X1)이 제조된다.

다층 배선 기판(X1)은 빌드업부(30)에서 미세 또한 고밀도인 배선 구조를 갖고 있고, 빌드업부(30)에서의 최외의 배선 패턴(32)에서는, 외부 접속용의 전극 패드(32a)를 미세한 피치로 마련할 수 있다. 따라서, 다층 배선 기판(X1)은 외부 접속용의 전극이 미세한 피치로 형성된 반도체 칩을 실장 내지 탑재하는데 적합하다.

다층 배선 기판(X1)의 CFR부(10)는 열팽창율이 매우 작은 카본 파이버재(11)를 포함하여 구성되어 있다. 이러한 CFR부(10)를 갖는 다층 배선 기판(X1)의 전체의, 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 본 실시 형태에서는 3∼5ppm／℃이다. 이러한 저열팽창율의 다층 배선 기판(X1)은 반도체 칩과의 사이에서 열팽창율의 차이가 작기 때문에, 반도체 칩을 탑재한 상태에서, 열팽창율 차이에 기인하는 접속 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.

다층 배선 기판(X1)에서는, CFR부(10)와 코어내 배선부(20)의 사이, 및 코어내 배선부(20)와 빌드업부(30)의 사이에서, 양호한 접합 상태가 달성되어 있다. 다층 배선 기판(X1)은 기판 전체의 열팽창율을 충분히 저하시키는 저열팽창율을 갖는 CFR부(10)와, 빌드업법에 의해 미세 배선이 형성되어 열팽창율이 비교적 큰 빌드업부(30)을 구비한다. 가령, CFR부(10)와 빌드업부(30)을 직접적으로 접합하면, 양자의 열팽창율의 차이가 비교적 크기 때문에, 양자간에서 박리가 생기기 쉽다. 다층 배선 기판(X1)에서는, 열팽창율에 대해서 CFR부(10)와 빌드업부(30)의 중간의 값을 나타내는 코어내 배선부(20)가 CFR부(10)와 빌드업부(30)의 사이에 개재하고 있다.

다층 배선 기판(X1)에서는, 배선 패턴(22)이 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 연질이므로, 코어내 배선부(20)의 정미 열팽창율은 배선 패턴(22)의 열팽창율에 부당하게 좌우되지 않고, 카본 파이버 강화부(10)의 열팽창율 및 코어외 배선부(20)의 열팽창율의 사이에 적절히 설정되어 있다. 코어내 배선부(20)와 같이, 이른바 일괄 적층법에 의해 형성되는 다층 배선 구조에서는, 열팽창율에 대해서는, 일반적으로, 배선 패턴을 구성하는 도체보다도 절연층쪽이 커서, 탄성률에 대해서는 절연층보다도 그 도체 쪽이 크다. 배선 패턴을 구성하는 도체가 예를 들면 60GPa 이상의 과대한 탄성률을 갖는 경우, 고탄성율의 배선 패턴은 열팽창 시에 비교적 큰 응력을 발생시키므로, 그 다층 배선 구조의 정미 열팽창율에서는 배선 패턴의 열팽창율이 지배적으로 된다. 그 결과, 그 다층 배선 구조의 정미 열팽창율을 소망대로 조절하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 이것에 대해, 본 발명에서는 코어내 배선부(20)에서의 배선 패턴(22)은 10∼40GPa의 낮은 탄성률을 갖는 도체로 이루어진다. 이러한 저탄성률의 배선 패턴(22)은 코어내 배선부(20)에서의 절연층(21)의 열팽창에 적절히 추수할 정도로 연질이며, 그 결과, 코어내 배선부(20)의 전체의 열팽창율에서는 절연층(21)의 열팽창율이 지배적으로 된다. 따라서, 코어내 배선부(20)의 정미 열팽창율은 배선 패턴(22)의 열팽창율에 부당하게 좌우되지 않고, 카본 파이버 강화부(10)의 열팽창율 및 코어외 배선부(20)의 열팽창율의 사이에 높은 자유도로 적절히 설정될 수 있다. 열팽창율이 높은 자유도로 적절히 설정된 코어내 배선부(20)를 구비하는 다층 배선 기판(X1)에서는, 환경 온도가 변화해도, 또는, 환경 온도의 변화를 거쳐도, CFR부(10)와 코어내 배선부(20)의 사이에서의 접합 상태, 및, 코어내 배선부(20)와 빌드업부(30)의 사이에서의 접합 상태는 양호하게 유지될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 다층 배선 기판(X2)의 부분 단면도이다. 다층 배선 기판(X2)은 유리 파이버 강화(GFR)부(50), 2개의 CFR부(10), 및 2개의 코어내 배선부(20)에 의한 적층 구조를 갖는 코어 기판(200)과, 그 코어 기판(200)의 양면에 적층 형성된 2개의 빌드업부(30)를 구비한다. 코어 기판(200)에는, 그 두께 방향으로 뻗어있는 스루홀 비어(40)가 마련되어 있다.

GFR 부(50)는 유리 파이버 강화 플라스틱(GFRP)의 판재로 가공된 것이며, 유리 파이버재(51)와, 이것을 포용하여 경화되어 있는 수지 재료(52)로 이루어진다.

유리 파이버재(51)는, 예를 들면 유리 직물이며, GFR부(50)의 면확장 방향으로 전연하도록 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 3매의 유리 파이버재(51)가 두께 방향으로 적층하여 수지 재료(52)에 매설되어 있다. GFR부(50)에서의 유리 파이버재(51)의 함유율은 20∼50vol％이다.

유리 파이버재(51)를 포용하는 수지 재료(52)로는, 예를 들면, 상술한 수지 재료(12)에 관해서 상기한 재료를 채용할 수 있다.

CFR 부(10)는 카본 파이버 강화 플라스틱(CFRP)의 판재로 가공된 것이며, 카본 파이버재(11)와, 이것을 포용하여 경화되어 있는 수지 재료(12)와, 절연 수지부(13)로 이루어진다. 본 실시 형태에서의 각 CFR부(10)는 카본 파이버재(11)의 적층수가 3인 점을 제외하고는, 제1 실시 형태에서의 CFR 부(10)와 같은 구성을 갖는다.

코어내 배선부(20)는 이른바 일괄 적층법에 의해 배선이 다층화된 부위이고, 절연층(21) 및 배선 패턴(22)에 의한 적층 구조를 갖는다. 빌드업부(30)는, 이른바 빌드업법에 의해 배선이 다층화된 부위이고, 절연층(31) 및 배선 패턴(32)에 의한 적층 구조를 갖는다. 빌드업부(30)의 최상 표면에는 오버코트층(34)이 마련되어 있다. 스루홀 비어(40)는 코어 기판(200)의 양측에 마련되어 있는 배선 구조, 즉, 코어내 배선부(20)의 배선 패턴(22) 및 빌드업부(30)의 배선 패턴(32)에 의한 배선 구조를, 서로 전기적으로 접속하기 위한 것이다. 스루홀 비어(40)는 코어 기판(200)을 관통하도록 형성된 스루홀(200a)에서, 예를 들면 구리 도금에 의해 형성되어 있다.

코어내 배선부(20), 빌드업부(30), 및, 스루홀 비어(40)의 다른 구성에 대해서는, 제1 실시 형태에 관해서 상술한 것과 동일하다. 도면의 간결화의 관점에서, 도 9에서, 코어내 배선부(20)에서의 절연층(21)에 포함되는 유리 직물(21a)은 CFR 부(10)측으로부터 3단째의 절연층(21)에 대해서만 나타내고, 다른 절연층(21)에 대해서는 생략한다.

도 10은 다층 배선 기판(X2)의 제조 공정의 일부를 나타낸다. 도 10에서는 다층 배선 기판(X2)의 제조 공정을 부분 단면도로 나타낸다.

다층 배선 기판(X2)의 제조에서는, 우선, 도 10a에 나타내는 바와 같은 CFRP 판(10＇)을 준비한다. CFRP 판(10＇)은 본 실시 형태에서는 3매의 카본 파이버재(11)와, 이것을 포용하여 경화되는 수지 재료(12)로 이루어진다.

다음에, 도 10b에 나타내는 바와 같이, CFRP 판(10＇)에서의 소정의 개소에 관통공(10a)을 형성한다. 관통공(10a)은 상술한 스루홀 비어(40)의 횡단면의 직경보다도 큰 개구경으로 형성된다. 구체적으로는, 관통공(10a)의 개구경은 스루홀 비어(40)의 직경보다도 0.2∼1.0mm의 범위로 크다. 관통공(10a)을 형성하는 방법으로는, 드릴에 의한 절삭 가공, 펀칭 금형에 의한 펀칭 가공, 또는, 레이저에 의한 어브레이션 가공을 채용할 수 있다.

다음에, 이와 같이 하여 제조한 2매의 CFRP 판(10＇)과, 3매의 GFRP 판(50＇)을, 도 10c에 나타내는 순서로 레이업한다. GFRP 판(50＇)은 각각, 유리 파이버재(51), 및 미경화 상태로 이것을 포용하고 있는 수지 재료(52)로 이루어진다.

다음에, 도 10d에 나타내는 바와 같이, 소정의 가압 및 온도의 조건 하에서, 3매의 GFRP 판(50＇)을 거쳐서 CFRP 판(10＇)을 압착시킨다. 이 때, CFRP 판(10＇)의 관통공(10a)은 GFRP 판(50＇)의 수지 재료(52)에 의해 전색된다. 본 실시 형태에서는, CFRP 판(10＇)에 마련되어 있는 각 관통공(10a)에는, 수지 재료(52)가 적층 구조체의 두께 방향의 내측으로부터 기포를 압출하면서 진입한다. 그 때문에, CFR 부(10)에서의 관통공(10a)으로의 기포의 혼입을 억제하면서, 그 관통공(10a)을 적절히 전색할 수 있다. 관통공(10a)을 전색하는 수지 재료(52)의 일부는, 뒤에, CFR 부(10)의 절연 수지부(13)로 가공된다. 이와 같이 하여, GFR 부(50) 및 CFR 부(10)로 이루어지는 적층 구조체가 형성된다.

다음에, 도 10d에 나타내는 적층 구조체를 CFRP 판(10＇) 대신에 사용하여, 제1 실시 형태에서 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상술한 공정을 행한다. 이것에 의해, 도 3b에 나타내는 바와 거의 동일하게, 그 적층 구조체에 대해서, 코어내 배선부(20)에서의 최내의 절연층(21) 및 동박(22＇)이 적층된다. 다만, 이 때, 관통공(10a)에는 이미 수지 재료가 충전되어 있으므로, 프리프레그(21＇)에서 유래하는 수지 재료(12)는 그 관통공(10a)을 전색하지 않다.

이 후, 제1 실시 형태에 관해서 도 3c∼도 7d를 참조하여 상술한 것과 동일한 공정을 거침으로써, 본 실시 형태의 다층 배선 기판(X2)을 제조할 수 있다.

다층 배선 기판(X2)은 다층 배선 기판(X1)과 마찬가지로, 외부 접속용 단자로서 미세한 피치로 마련할 수 있는 전극 패드(32a)를 갖는 빌드업부(30)를 구비한다. 따라서, 다층 배선 기판(X2)은 외부 접속용의 전극이 미세한 피치로 형성된 반도체칩을 실장 내지 탑재하는데 적합하다.

다층 배선 기판(X2)의 CFR부(10)는 열팽창율이 극히 작은 카본 파이버재(11)를 포함하여 구성되어 있다. 이러한 CFR부(10)를 갖는 다층 배선 기판(X2)의 전체의, 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 본 실시 형태에서는 3∼5ppm／℃이다. 이러한 저열팽창율의 다층 배선 기판(X2)은 반도체칩과의 사이에서 열팽창율의 차이가 작기 때문에, 반도체 칩을 탑재한 상태에서, 열팽창율 차이에 기인하는 접속 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, CFR 부(10)에서의 관통공(10a)으로의 기포의 혼입은 적절히 억제된다. 관통공(10a)을 수지 재료로 전색할 때에 기포가 혼입하면, 카본 파이버재(11)와 스루홀 비어(40)의 사이의 전기적 절연을 확보 할 수 없는 경우가 있다. 구체적으로는, 관통공(10a)을 수지 재료로 전색할 때에 기포가 혼입하면, 그 수지 재료를 통과하는 스루홀(100a)을 형성할 때에, 그때까지 클로우즈되어 있던 기포가 오픈하여 스루홀(100a)에서 카본 파이버재(11)가 노출하는 경우가 있다. 카본 파이버재(11)가 이와 같이 노출하면, 스루홀(100a)에서 형성되는 스루홀 비어(40)와 카본 파이버재(11)가 접촉하여 쇼트해 버린다.

또한, 다층 배선 기판(X2)에서는, 다층 배선 기판(X1)과 마찬가지로, CFR부(10)와 코어내 배선부(20)의 사이, 및 코어내 배선부(20)와 빌드업부(30)의 사이에서, 양호한 접합 상태가 달성되어 있다.

[실시예 1]

＜다층 배선 기판의 제조＞

본 실시예에서는, CFRP재로서, 카본 파이버 직물과 에폭시 수지를 복합화한 것을 사용하였다. 본 실시예의 CFRP판의 제조에서는, 우선, 카본 파이버 직물(상품명：TORAYCA, 도오레제)에 에폭시 수지 바니스(에폭시 수지로 고분자화하는 모노머 등을 함유하는 바니스)를 함침시킨 뒤에 이것을 건조하여, 두께 0.2mm의 프리프레그를 제조하였다. 이 카본 파이버 직물은 단면 직경 10㎛ 이하의 카본 파이버를 평균 갯수 1000개 이상으로 묶은 카본 파이버사(絲)를 평직한 것이다. 이와 같이 하여 준비한 프리프레그를 5매 적층하고, 진공 프레스에 의해, 피크 온도 200℃에서 30분, 적층 방향으로 가압함으로써, 두께 약 1.0mm의 미가공의 CFRP 판을 제조하였다. 이 때의 가압 압력은 40kgf／㎠로 하였다. 이 CFRP판의 면확장 방향에서의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 1ppm／℃였다.

다음에, 이 CFRP판의 소정의 개소에 대해서, 드릴로, 개구경 0.8mm의 관통공을 형성하였다.

다음에, CFRP판의 양면에 대해서, CFRP판의 측으로부터, 두께 0.1mm의 프리프레그와, 두께 18㎛의 동박을, 진공 프레스를 사용하여 일괄 적층하여 일체화시켰다. 프리프레그는 유리 직물과 에폭시 수지가 복합화된 FR-4재의 프리프레그(상품명：R－1650, 마츠시타덴코제)이다. 동박은 어닐링 처리를 행함에 의해서 탄성률을 22GPa로 한 전해 동박(상품명：F1-WS, 코가 서킷화일(주)제)이다. 프레스 조건에 대해서는 피크 온도를 185℃로 하고, 프레스 시간을 2시간으로 하고, 압력을 30kgf／㎠로 하였다. 이 때, CFRP판의 양 표면에 접합되는 프리프레그의 수지의 일부에 의해, CFRP 판의 관통공을 전색하였다.

다음에, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 적층 구조체의 양면에 대해서, 적층 구조체측으로부터, 두께 0.1mm의 프리프레그와, 두께 0.1mm로서 소정의 배선 패턴을 양면에 갖는 적층판과, 두께 0.1mm의 프리프레그와, 두께 5㎛의 동박을, 진공 프레스를 사용하여 일괄 적층하여, 일체화시켰다. 프리프레그는 유리 직물과 에폭시 수지가 복합화된 FR－4재의 프리프레그(상품명：R－1650, 마츠시타덴코제)이다. 적층판은 유리 직물과 에폭시 수지가 복합화된 FR-4재의 프리프레그(상품명：R－1650, 마츠시타덴코제)의 양면에, 어닐링 처리를 거쳐서 탄성률이 10∼40GPa로 된 전해 동박(상품명：F1－WS, 코가 서킷화일(주)제)를 적층시키고, 그 동박으로부터 소정의 배선 패턴을 형성한 것이다. 프레스 조건에 대해서는 피크 온도를 185℃로 하고, 프레스 시간을 30분로 하고, 압력을 30kgf／㎠로 하였다. 이렇게 하여, CFR부 및 이 양면에 접합하는 2개의 코어내 배선부를 포함하는 코어 기판(두께 약 1.8mm)을 제조하였다. 코어 기판의 면확장 방향에서의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 2.0ppm／℃였다.

다음에, 이 코어 기판에 대해서, CFRP판의 관통공의 거의 중앙을 통과하도록, 드릴에 의해, 개구경 0.35mm의 스루홀을 형성하였다.

다음에, 스루홀에 스루홀 비어를 형성함과 동시에, 코어 기판 표면에 세미 애더티브법에 의해 소정의 배선 패턴을 형성하였다. 구체적으로는, 우선, 스루홀 내벽의 데스미어 처리를 행한 뒤, 무전해 도금법에 의해, 스루홀 내벽상 및 미가공 동박상에 무전해 구리 도금막을 형성하였다. 다음에, 미가공 동박 위에 소정의 배선 패턴에 대응하는 패턴 형상을 가진 레지스트 패턴을 형성하였다. 레지스트 패턴의 형성에서는, 우선, 동박 표면에 드라이 필름 레지스트(상품명：NIT-240, 니코모톤제)을 접합시킨 뒤, 노광 및 현상을 거쳐서, 형성 목적의 배선 패턴에 대응하는 패턴 형상을 가진 레지스트 패턴을 형성하였다. 다음에, 전기 도금법에 의해, 무전해 구리 도금막을 시드층으로서 이용하여, 그 무전해 구리 도금막상에 전기 구리 도금막을 성장시켰다. 이것에 의해, 스루홀에서 스루홀 비어가 형성되었다. 다음에, 레지스트 패턴을 제거한 뒤, 전기 구리 도금막에 의해 덮혀있지 않은 동박 및 그 위의 무전해 구리 도금막을 에칭하여 제거하였다. 에칭액으로는 염화 제２구리 수용액을 사용하였다. 이 후, 3wt％의 수산화나트륨 수용액을 사용하여 레지스트 패턴을 박리하였다. 이것에 의해, 코어 기판 표면에서, 빌드업부에서의 최하 내지 최내의 배선 패턴을 형성하였다. 다음에, 상술한 바와 같이 하여 스루홀 비어가 이미 형성된 스루홀을 에폭시 수지에 의해 전색하였다.

다음에, 코어 기판의 양면에 빌드업 절연층을 형성하였다. 빌드업 절연층의 형성에서는, 우선, 진공 프레스에 의해, 피크 온도 200℃ 및 30분의 조건에서, 두께 0.05mm로 되도록, 열가소성 폴리이미드 수지 시트(상품명：에스파넥스, 신닛테츠가가쿠제)를, 코어 기판의 양면에 적층하였다. 이 폴리이미드층의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 60ppm／℃였다. 다음에, 빌드업 절연층의 소정 개소에 대해서, UV－YAG 레이저에 의해 비어 홀을 형성하였다.

다음에, 세미 애더티브법에 의해, 절연층상에 동배선 패턴을 형성하였다. 이 때, 비어 홀 표면에도 구리를 퇴적시킴에 의해, 동배선 패턴과 함께 비어도 형성하였다. 구체적으로는, 우선, 절연층 표면 및 비어 홀 표면에 데스미어 처리를 행한 뒤, 무전해 도금법에 의해, 절연층 및 비어 홀의 표면에 무전해 구리 도금막을 형성하였다. 다음에, 무전해 구리 도금막상에 포토레지스트를 성막한 뒤, 이것을 노광 및 현상함에 의해서, 레지스트 패턴을 형성하였다. 그 레지스트 패턴은 형성을 목적으로 하는 배선 패턴에 대응하는 패턴 형상을 갖는다. 다음에, 전기 도금법에 의해, 레지스트 패턴에 의해 마스크되지 않은 무전해 도금막상에, 무전해 구리 도금막을 시드층으로서 이용하여 전기 구리 도금을 퇴적시켰다. 다음에, 레지스트 패턴을 에칭 제거한 뒤, 그때까지 레지스트 패턴으로 피복되어 있던 무전해 구리 도금막을 에칭하여 제거하였다. 이러한 세미 애더티브법에 의해, 빌드업 절연층 상에서 배선 패턴 및 비어를 형성하였다.

이 후, 빌드업 절연층의 적층 형성으로부터 배선 패턴 및 비어의 형성까지의 일련의 공정을, 코어 기판의 양면에서 3회 더 반복함으로써, 코어 기판의 양면에서 5층 배선 구조의 빌드업부를 형성하였다.

다음에, 스크린 인쇄 및 포토리소그래피에 의해, 빌드업부의 표면에 오버코트층을 형성하였다. 오버코트층의 소정 개소에는, 빌드업부에서의 최상위의 배선 패턴의 일부가 전극 패드로서 임하도록 개구부를 마련하였다.

이와 같이 하여 제조한 다층 배선 기판의 면확장 방향에서의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 4.0ppm／℃였다. 열팽창율의 측정에서는 시차팽창 방식의 열기계 분석 장치(상품명：TMA6000, 세이코 인스트루먼트 인더스트리 제)를 사용하였다. 또한, 본 실시예의 다층 배선 기판에 대해서 휨 양을 측정한 결과, 다층 배선 기판 표면에 마련한 칩 탑재 에리어의 20mm 스팬(span)에서 10㎛ 이하였다.

＜온도 사이클 시험＞

본 실시예의 다층 배선 기판에 대해서, 외부 접속용의 복수의 범프 전극을 갖는 소정의 반도체 칩을, 언더필제를 사용하지 않고 탑재하여, 온도 사이클 시험에 의해, 반도체 칩-다층 배선 기판 사이의 접속 신뢰성을 조사하였다. 구체적으로는, 우선, 반도체 칩과 다층 배선 기판 사이의 각 전기적 접속부에 대해서 초기 도통 저항을 측정하였다. 다음에, -65℃∼125℃의 범위에서 온도 사이클 시험을 행한 뒤, 각 전기적 접속부의 도통 저항을 다시 측정하였다. 온도 사이클 시험은 -65℃에서의 30분간의 냉각 및 125℃에서의 30분간의 가열을 1사이클로 하고, 이 사이클을 1000회 반복하였다. 그 결과, 각 전기적 접속부에서의 저항 변화율은 10％ 미만이고, 양호한 접속이 유지되어 있음이 확인되었다. 1000 사이클 후에서, 반도체 칩의 범프 전극과 다층 배선 기판의 전극 패드의 사이에는, 크랙이나 박리는 생기지 않았다.

또한, 1000 사이클 후에서, 본 실시예의 다층 배선 기판을 연마하여 그 단면을 노출시켜, 그 노출 단면을 광학 현미경에 의해 관찰한 결과, CFR부와 코어내 배선부의 사이에서도, 코어내 배선부와 빌드업부(코어외 배선부)의 사이에서도, 박리는 관찰되지 않았다.

[실시예 2]

＜다층 배선 기판의 제조＞

본 실시예에서는, CFRP재로서, 카본 파이버 직물과 에폭시 수지를 복합화한 것을 사용하였다. 본 실시예의 CFRP판의 제조에서는, 우선, 카본 파이버 직물(상품명：TORAYCA, 도오레제)에 에폭시 수지 바니스(에폭시 수지로 고분자화하는 모노머 등을 함유하는 바니스)를 함침시킨 뒤에 이것을 건조하여, 두께 0.2mm의 프리프레그를 제조하였다. 이 카본 파이버 직물은 실시예 1의 그것과 동일한 것이다. 이와 같이 하여 준비한 프리프레그를 3매 적층하고, 진공 프레스에 의해, 피크 온도 200℃에서 30분, 적층 방향으로 가압함에 의해서, 두께 약 0.6mm의 미가공의 CFRP판을 제조하였다. 이 때의 가압 압력은 40kgf／㎠로 하였다. 이 CFRP 판의 면확장 방향에서의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 0.5ppm／℃였다. 이 후, 이 CFRP 판의 소정의 개소에 대해서, 드릴에 의해, 개구경 0.8mm의 관통공을 형성하였다. 이와 같이 하여, 두께 0.6mm로 복수의 관통공(φ0.8mm)이 마련된 CFRP판을, 2매 제조하였다.

다음에, 이와 같이 하여 제조한 2매의 CFRP 판을, 3매의 GFRP 판을 거쳐서, 진공 프레스에 의해, 피크 온도 185℃에서 30분, 적층 방향으로 가압함에 의해서 압착하였다. GFRP 판은, 각각, 유리 직물과 에폭시 수지가 복합화된 FR-4재의 프리프레그(상품명：R－1650, 마츠시타덴코제)이고, 0.1mm의 두께를 갖는다. 이 때, CFRP 판의 관통공을, GFRP 판에 유래하는 에폭시 수지에 의해 전색하였다.

다음에, CFRP판의 양면에 대해서, CFRP판측으로부터, 두께 0.1mm의 프리프레그와, 두께 18㎛의 동박을, 진공 프레스를 사용하여 일괄 적층하여, 일체화시켰다. 그 프리프레그는 유리 직물과 에폭시 수지가 복합화된 FR-4재의 프리프레그(상품명：R－1650, 마츠시타덴코제)이다. 동박은 어닐링 처리를 행함으로써 탄성률을 22GPa로 한 전해 동박(상품명：F1－WS, 코가 서킷화일(주)제)이다. 프레스 조건에 대해서는, 피크 온도를 185℃로 하고, 프레스 시간을 2시간으로 하고, 압력을 30kgf／㎠로 하였다. 다음에, 실시예 1과 동일하게 하여, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 적층 구조체의 양면에 대해서, 적층 구조체 측으로부터, 두께 0.1mm의 프리프레그와, 두께 0.1mm로서 소정의 배선 패턴을 양면에 갖는 적층판과, 두께 0.1mm의 프리프레그와, 두께 5㎛의 동박을, 진공 프레스를 사용하여 일괄 적층하고, 일체화시킴에 의해서, 코어 기판을 제조하였다. 본 실시예의 코어 기판의 면확장 방향에서의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 2.0ppm／℃이었다.

다음에, 이 코어 기판에 대해서, CFRP판의 관통공의 거의 중앙을 통과하도록, 드릴에 의해, 개구경 0.35mm의 스루홀을 형성하였다.

이 후, 실시예 1과 동일하게 하여, 코어 기판 표면의 배선 패턴 및 스루홀 비어의 형성으로부터, 오버코트층의 형성까지를 행함에 의해서, GFR부, CFR부, 코어내 배선부, 빌드업부에 의한 적층 구조를 가진, 본 실시예의 다층 배선 기판을 제조하였다.

본 실시예의 다층 배선 기판의 면확장 방향에서의 25℃∼150℃의 평균 열팽창율은 4.0ppm／℃였다. 열팽창율의 측정에서는 시차팽창 방식의 열기계 분석 장치(상품명：TMA6000, 세이코인스트루먼츠 인더스트리제)를 사용하였다. 또한, 본 실시예의 다층 배선 기판에 대해서 휨 양을 측정한 결과, 다층 배선 기판 표면에 마련한 칩 탑재 에리어의 20mm 스팬에서 10㎛이하였다.

＜온도 사이클 시험＞

본 실시예의 다층 배선 기판에 대해서, 외부 접속용의 복수의 범프 전극을 갖는 소정의 반도체 칩을, 언더필제를 사용하지 않고 탑재하여, 온도 사이클 시험에 의해, 실시예 1과 동일하게 하여 반도체 칩-다층 배선 기판 사이의 접속 신뢰성을 조사하였다. 그 결과, 각 전기적 접속부에서의 저항 변화율은 10％ 미만이고, 양호한 접속부가 형성되어 있음이 확인되었다. 또한, 1000사이클 후에서, 반도체 칩의 범프 전극과 다층 배선 기판의 전극 패드의 사이에는, 크랙이나 박리는 생기지 않았다.

또한, 1000 사이클을 거친 본 실시예의 다층 배선 기판의 단면을, 실시예 1과 동일하게 하여 관찰한 결과, CFR부와 코어내 배선부의 사이에서도, 코어내 배선부와 빌드업부의 사이에서도, 박리는 관찰되지 않았다.

[비교예 1]

실시예 1의 코어 기판 대신에, 같은 사이즈의 유기 코어 기판을 준비하고, 그 유기 코어 기판에 대해서 실시예 1과 동일하게 빌드업부를 형성함에 의해서, 본 비교예의 다층 배선 기판을 제조하였다. 유기 코어 기판은 BT 레진 기판의 양면에 대해서, 실시예 1과 동일 배선층수의 코어내 배선부를 형성한 것이다. 그 코어내 배선부에서의 동배선 패턴은 어닐링 처리를 거치지 않은 전해 동박으로부터 형성된 것으로서, 그 탄성률은 72GPa이다. 본 비교예의 유기 코어 다층 배선 기판의 휨 양을 측정한 결과, 칩 탑재 에리어의 20mm 스팬에서 약 30㎛였다. 또한, 본 비교예의 유기 코어 다층 배선 기판에 대해서, 외부 접속용의 복수의 범프 전극을 갖는 소정의 반도체 칩을, 언더필제를 사용하지 않고 탑재하고, 온도 사이클 시험에 의해, 실시예 1과 동일하게 하여 반도체 칩-다층 배선 기판 사이의 접속 신뢰성을 조사하였다. 그 결과, 1000 사이클에서, 반도체 칩의 범프 전극과 다층 배선 기판의 전극 패드의 계면에 크랙이 관찰되는 접합부가 존재하였다.

[평가]

반도체 칩 탑재 상태의 온도 사이클 시험에 의하면, 카본 파이버 직물을 함유함에 의해 면내 방향의 열팽창율이 양호하게 작게 되어 있는 CFR부와, 22GPa라고 하는 저탄성률의 전해 동박으로 형성된 배선 패턴을 갖는 코어내 배선부를 구비하는 실시예 1 및 실시예 2의 다층 배선 기판은, 비교예 1에 의한 종래의 유기 코어 다층 배선 기판보다도, 반도체 칩과의 사이에서의 접속 신뢰성이 높은 것으로 판명되었다. 매우 열팽창율이 낮은 CFR부가 존재하는 동시에, 코어내 배선부의 배선 패턴이 코어 기판의 저열팽창율성을 저해하지 않도록 충분히 저탄성률이기 때문에, 그 코어 기판 나아가서는 다층 배선 기판에서의 면내 방향의 열팽창율이 적절히 작게 제어되고, 그 결과, 실시예 1 및 실시예 2의 다층 배선 기판에서 높은 접속 신뢰성을 얻을 수 있는 것으로 생각된다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 다층 배선 기판에서 저열팽창율화를 적절히 달성할 수 있다. 이러한 배선 기판은 본래적으로 저열팽창율의 반도체 칩을 탑재하는데 적합하고, 반도체 칩 실장 기판, 마더보드, 프로브 카드용 기판 등에 적용할 수 있다.

Claims (16)

1. 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 카본 파이버 강화부, 및 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 이루어지는 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 상기 카본 파이버 강화부에 접합하고 있는 코어내 배선부를 포함하는 코어부와,

   적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고, 상기 코어내 배선부에서 상기 코어부에 접합하고 있는 코어외 배선부

   에 의한 적층 구조를 구비하는 다층 배선 기판.
2. 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 이루어지는 배선 패턴에 의한 적층 구조를 각각 갖는 제1 및 제2 코어내 배선부, 및, 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지고 상기 제1 코어내 배선부와 상기 제2 코어내 배선부의 사이에 개재하는 카본 파이버 강화부를 포함하는 코어부와,

   적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고, 상기 제1 코어내 배선부에서 상기 코어부에 접합하고 있는 제1 코어외 배선부와,

   적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고, 상기 제2 코어내 배선부에서 상기 코어부에 접합하고 있는 제2 코어외 배선부

   에 의한 적층 구조를 구비하는 다층 배선 기판
3. 각각이 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 제1 및 제2 카본 파이버 강화부, 유리 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지고 상기 제1 카본 파이버 강화부와 상기 제2 카본 파이버 강화부의 사이에 개재하는 유리 파이버 강화부, 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 이루어지는 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 상기 유리 파이버 강화부와는 반대측에서 상기 제1 카본 파이버 강화부에 접합하고 있는 제1 코어내 배선부, 및, 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 10∼40GPa의 탄성률을 갖는 도체로 이루어지는 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고 상기 유리 파이버 강화부와는 반대측에서 상기 제2 카본 파이버 강화부에 접합하고 있는 제2 코어내 배선부를 포함하는 코어부와,

   적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고, 상기 제1 코어내 배선부에서 상기 코어부에 접합하고 있는 제1 코어외 배선부와,

   적어도 1개의 절연층 및 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖고, 상기 제2 코어내 배선부에서 상기 코어부에 접합하고 있는 제2 코어외 배선부

   에 의한 적층 구조를 구비하는 다층 배선 기판.
4. 제1항에 있어서, 상기 코어부는 그 코어부의 두께 방향으로 뻗고 절연 재료로 피복되어 있는 스루홀 비어를 갖는 다층 배선 기판.
5. 제1항에 있어서, 상기 도체는 전해 동박 또는 압연 동박인 다층 배선 기판.
6. 제1항에 있어서, 상기 카본 파이버 강화부의 상기 수지 조성물은 필러를 함유하는 다층 배선 기판.
7. 제6항에 있어서, 상기 수지 조성물에서의 상기 필러의 함유율은 5∼30vol％인 다층 배선 기판.
8. 제6항에 있어서, 상기 필러는 SiO₂, Si₃N₄, Al₂O₃, AlN, ZrO₂, 물라이트, 붕규산 유리, 알루미노규산 유리, 알루미노붕규산 유리, 석영 유리, 또는 카본 블랙으로 이루어지는 다층 배선 기판.
9. 제1항에 있어서, 상기 카본 파이버재는 메쉬, 직물, 부직포, 또는, 촙드(chopped) 파이버의 형태, 또는, 일방향성 카본 파이버 시트 교차 적층 구조를 갖는 다층 배선 기판.
10. 제1항에 있어서, 상기 카본 파이버 강화부에서의 상기 카본 파이버재의 함유율은 30∼80vol％인 다층 배선 기판.
11. 제1 배선 패턴 형성용의 도체박을, 그 도체박의 탄성률이 10∼40GPa로 되도록 어닐링하기 위한 어닐링 공정과,

    유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 상기 도체박으로 형성된 제1 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖는 제1 배선부를, 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 카본 파이버 강화부 위에 형성하기 위한 공정과,

    적어도 1개의 절연층 및 제2 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖는 제2 배선부를, 상기 제1 배선부 위에 형성하기 위한 공정을 포함하는 다층 배선 기판의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 도체박은 전해 동박이고, 상기 어닐링 공정에서는 그 전해 동박은 200∼300℃에서 어닐링하는 다층 배선 기판의 제조 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 도체박은 압연 동박이고, 상기 아닐 공정에서는 그 압연 동박은 150∼250℃에서 어닐링하는 다층 배선 기판의 제조 방법.
14. 유리 파이버재를 함유하는 적어도 1개의 절연층과 압연 동박으로 형성된 제1 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖는 제1 배선부를, 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 카본 파이버 강화부 위에 형성하기 위한 150℃ 이상의 가열 처리를 포함하는 공정과,

    적어도 1개의 절연층 및 제2 배선 패턴에 의한 적층 구조를 갖는 제2 배선부를, 상기 제1 배선부 위에 형성하기 위한 공정을 포함하는 다층 배선 기판의 제조 방법.
15. 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지고 제1 관통공을 갖는 제1 카본 파이버 강화판과, 카본 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지고 상기 제1 관통공에 대응하는 제2 관통공을 갖는 제2 카본 파이버 강화판의 사이에, 수지 조성물을 포함하는 수지재를 개재시키기 위한 레이업 공정과,

    상기 제1 카본 파이버 강화판 및 상기 제2 카본 파이버 강화판을, 상기 수지재에서의 상기 수지 조성물이 상기 제1 관통공 및 상기 제2 관통공을 전색하도록, 상기 수지재를 거쳐서 압착하기 위한 공정

    을 포함하는 파이버 강화 수지 기판의 제조 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 수지재는 유리 파이버재 및 수지 조성물로 이루어지는 유리 파이버 강화판인 파이버 강화 수지 기판의 제조 방법.