(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線層と複数の絶縁層とが交互に積層される多層配線基板において、
前記複数の絶縁層の各々は材料組成の異なる２種類の絶縁層である第１及び第２の絶縁層を有するとともにこれらを貫通するビアホールを有し、
前記複数の配線層の各々は前記ビアホールを介して異なる配線層に含まれる配線パターンと、前記配線パターンの一部を構成する前記配線パターンと接続するための所望の形状を有するランドパターンとを有し、
前記第２の絶縁層は、エポキシとエラストマーとの２元系樹脂フィルムであり、
前記複数の配線層の各々は、前記第２の絶縁層の熱流動により配線及び配線間の間隙を被覆され、前記ランドパターン上に形成される前記第２の絶縁層の厚みは２μｍ〜１２μｍであり、
前記多層配線基板の同じ層上に形成される前記配線パターンの所定の単位面積当たりの粗密に応じて前記配線パターンの間にダミーパターンまたはクリアパターンを形成することにより前記配線パターン、ダミーパターンおよびクリアパターンが前記同じ層上に占める所定の単位面積当たりの面積率を一定とし、前記所定の単位面積当たりの面積率は１５％以上７０％以下であって、前記第２の絶縁層の厚みは前記ランドパターンの上に形成される部分と前記配線パターン、ダミーパターンおよびクリアパターンが形成されていない部分とで±０．３μｍの範囲内であることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記第２の絶縁層は熱付加による接着機能を有することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項３】
複数の配線層と複数の絶縁層とを交互に積層して形成される多層配線基板の製造方法において、
前記複数の絶縁層の各々は材料組成の異なる２種類の絶縁層である第１及び第２の絶縁層を有するとともにこれらを貫通するビアホールを有し、
前記複数の配線層の各々は前記ビアホールを介して異なる配線層に含まれる配線パターンと、前記配線パターンの一部を構成する前記配線パターンと接続するための所望の形状を有するランドパターンとを有し、
前記第２の絶縁層は、エポキシとエラストマーとの２元系樹脂フィルムであり、
前記複数の配線層の各々は、前記第２の絶縁層をＴｇ以上に熱付加し弾性率が低下した状態で所定の圧力を加えることで前記第２絶縁層を熱流動させて配線及び配線間の間隙を被覆され、前記ランドパターン上に形成される前記第２の絶縁層の厚みは２μｍ〜１２μｍであり、
前記多層配線基板の同じ層上に形成される前記配線パターンの所定の単位面積当たりの粗密に応じて前記配線パターンの間にダミーパターンまたはクリアパターンを形成することにより前記配線パターン、ランドパターン、ダミーパターンおよびクリアパターンが前記同じ層上に占める所定の単位面積当たりの面積率を一定とし、前記所定の単位面積当たりの面積率は１５％以上７０％以下であって、前記第２の絶縁層の厚みは前記ランドパターンの上に形成される部分と前記配線パターン、ダミーパターンおよびクリアパターンが形成されていない部分とで±０．３μｍの範囲内であることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記第２の絶縁層は熱付加による接着機能を有することを特徴とする請求項３に記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１の配線層、前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層のすべてが可撓性のあるフィルム状の基板で構成され、ロール法もしくはプレス法により積層されることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線基板及びその製造方法に関する。特に、フィルム状ならびに特定の基材幅を有する長尺基板状により配線層と絶縁層とが形成された多層配線基板及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、半導体装置及び半導体装置積載用基板、ならびに多層プリント配線板、高密度実装用の印刷回路基板である多層配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の性能が飛躍的に進歩し、半導体が多端子化ならびに複数の半導体が一体をなす多チップ化半導体装置として進化してきている。しかしながらコンピュータのハードディスク内のプリント配線板（マザーボード）や携帯端末機及び携帯電話におけるプリント配線板は、配線長が短く、厚みが薄く、重量が軽く、寸法が小さく、の傾向で進展しており、半導体を実装する配線基板（半導体パッケージ）のサイズには設計的な制限がある。
【０００３】
多端子化した半導体に対応するため配線基板には配線数が多く求められ、かつ電磁気的に安定な伝送を行うために電源及びグランドなどの機能のみを有したパターンを配設する必要がある。またそれら半導体を実装するため配線基板は配線の細線化と高密度化とに対応している。一方で、１５μｍ程度以下の配線形成は量産技術において困難なことから、必要数の配線を備えるために配線層は多層化し、配線の細線化を緩和する構造的な対策がとられている。多層化に際しては配線層と絶縁層とを必要数積層し、ビアホールにより上下の配線層間の電気的な接続がとられ多層配線基板が構成される。
【０００４】
多層配線基板の基本的構造上、上下の配線層間には有機及び無機材料から選択される絶縁層が介在し、配線層が多層化する度に用いられる。特に有機材料から選択される絶縁層では、絶縁材料そのものに接着機能を持たせることで、無機材料での多層化に必要な高温での焼成行程を省略することができる。過度な高温付加を軽減することで多層配線基板自体の寸法を安定させることが有機材料では期待できる。また製造プロセス負荷を低減することで無機材料での絶縁層から構成される多層配線基板に比べコストメリットが期待できる。
【０００５】
一方で、十分な絶縁機能と接着機能との両者の特徴を有する単一層の絶縁層では機能的、製造プロセス的に満足することができず複数層の絶縁層を選択する場合がある。特に接着機能を発現させるためにガラス転移点温度（以下、単に「Ｔｇ」という。）まで熱付加を必要とする場合が多い。ここで、ポリイミド系絶縁層であると３００℃といった比較的高温が必要になり多層配線基板寸法安定性への影響が大きいことが懸念される。十分な絶縁機能と接着機能とを有し、かつＴｇの低い絶縁層を選択し多層配線基板の寸法安定性に対して有利になる施策が考えられる。
【０００６】
一方で、上下の配線層間を接続するビアホールは微小径の傾向にある。従来は機械ドリルで貫通孔（スルーホール）を形成していたが、最近ではレーザ光によりφ５０μｍ〜φ１００μｍ程度まで微小化されている。レーザ光は赤外線領域のＣＯ２レーザ（波長９．３μｍ〜１０．６μｍ）、ＹＡＧレーザ（基本波の波長１．０６μｍ）、紫外線領域のＹＡＧ、ＹＬＦ、ＹＡＰ、ＹＶＯ４レーザ（第３高調波の波長３５５ｎｍ、第４高調波の波長２６６ｎｍ）及びエキシマレーザ（ＸｅＣｌの波長３０８ｎｍ、ＫｒＦの波長２４８ｎｍ、ＡｒＦの波長１９３ｎｍ）が利用されている。赤外線領域の波長を利用したレーザ孔加工は金属孔における機械加工に対し熱加工や熱分解加工であり、紫外線領域の波長を利用したレーザ孔加工は光化学反応を利用した光分解加工と呼ばれている。
【０００７】
パルス発振であるレーザ光加工はレーザ光の出力調節することで絶縁層のみの加工が可能である。そのため、主に止まり穴加工（盲孔またはブラインドビア加工）形成にレーザ光加工が使用されている。現在、実用化されている各種レーザ光は、ＣＯ２レーザが孔部径φ５０μｍ〜φ１５０μｍ、紫外線レーザがφ３０μｍ〜φ８０μｍである。エキシマレーザはφ２０μｍのようなより微小径も加工が可能であるが、高反射性の金属酸化膜マスクやレーザ媒体ガスの維持等の消耗品が高価なためランニングコストの面で量産には向かない。その他方でメンテナンス性も良好な紫外線レーザ装置が有望視されている。
【０００８】
紫外線レーザは波長がＣＯ２レーザに比べ短く、エネルギー密度が高い。また樹脂材料への吸収も高いために加工後に孔内での残渣を低減できる。この残渣の除去が未完全なままビアホールの形成を完了すると、多層配線基板の信頼性試験時にビアホール断線を引き起こす場合がある。ビアホール底部の残渣が熱負荷により、ビアホール底部でのクラック進展の起点になってしまうためである。すなわち高い信頼性を保証する上では、残渣の除去程度が高い方が望ましい。またビアホール底部の残渣は有機材料に限ったことではなく、無機材料でも同様に解決しなければならない課題である。
【０００９】
レーザ光加工により孔部を形成した後には残渣除去の仕上げが行われる。ウエットプロセスでは過マンガン酸カリウム、ドライプロセスではＣＦ４やＯ２のラジカル分子を利用したプラズマ処理による残渣処理が行われる。紫外線レーザ光では樹脂への吸収が高いために、残渣を孔部形成直後においても極力低減できる。すなわち波長が短いために、樹脂分子鎖の解離エネルギーレベルにおいて孔加工を行うことができ、樹脂の絶縁層に対して分解加工を期待できるためである。一方、ＣＯ２レーザでは波長が長いために残渣が多い傾向にある。紫外線レーザ同様の残渣量に達するまでにも残渣処理時間を長くしなければならず、生産性の観点からは劣る点である。後工程として残渣処理工程があるにしても、孔形成時に残渣程度が低い方が優位である。この点において紫外線レーザ光を選択する大きな意味がある。
【００１０】
可撓性フィルム状の絶縁層に配線パターン埋め込み性を期待した場合、２００℃以下のＴｇを有し熱膨張係数（α）が１００ｐｐｍ／℃以上となるような場合がある。２００℃以下のＴｇであればロール・ツー・ロール法による製造条件に依存するがパターンへは埋め込むことが可能である。一方、３００℃のようなＴｇである絶縁層はロール・ツー・ロール法による線圧では温度付加が不十分になり、気泡噛みを始めとした埋め込み不良になる場合が多い。このような絶縁層を選択する場合には、平板プレスにより圧力を保持したまま十分に温度上昇が見込めるプロセスになるが、可撓性フィルムを用いたロール・ツー・ロール法には適用できず枚葉供給の製造方法にならざるを得ない。
【００１１】
銅材の熱膨張係数は約１８ｐｐｍ／℃〜２０ｐｐｍ／℃程度である。また可撓性はあるがパターンへの埋め込みを行わない樹脂フィルムは同じく１８ｐｐｍ／℃〜３０ｐｐｍ／℃程度の材料が多い。代表的にはポリイミド材や液晶ポリマー材がある。他方、パターンへの埋め込みをロール・ツー・ロール法により実現する可撓性の材料には、エポキシ系、ポリオレフィン系などを母材とした組成が考えられる。しかしながらこのような例の材料はいずれも１００ｐｐｍ／℃〜２００ｐｐｍ／℃程度の熱膨張係数を有する。銅材を配線層、パターンへの埋め込みを行わない樹脂フィルムを第１の絶縁層、パターンへの埋め込みを担う第２の絶縁層を有する多層配線基板構造では、特に第２の絶縁層の熱膨張係数の不一致が懸念点になる。また残渣が問題視されるビアホール底部における前記物性の不一致は、接続信頼性の観点から大きな課題である。
【００１２】
配線層のパターンに関しては、多端子化により信号伝送路となる配線数が増加している。同時に信号伝送時には高周波数化しており、信号線以外でも電磁気的な設計を施さなければ信号遅延や反射、クロストークといった信号伝送の劣化を引き起こす。これらの問題に対して、例えばマイクロストリップライン構造やストリップライン構造を設計的に取り入れることは解決方法の一つとして広く受け入れられている。また放熱特性を向上されることも視野に入れた設計がなされる場合がある。高周波数化することで配線表面のジュール熱が蓄熱されることが懸念されているためである。
【００１３】
すなわち信号伝送を担うパターン（信号線）以外の、信号伝送に直接関わらないが電磁気的・放熱的に意味のあるパターン（ダミーパターン）が配線層には必要視されており、これらを併せて配線パターンとなるべきである。信号線及びダミーパターンともに上下の配線層間はビアホールで電気的に接続する。多層配線構造の場合、信号線の配設が多い信号層、電源供給や電圧接地の機能であるグランド層が設計的に別層で盛り込まれる場合がある。特にプリント基板を剛体の芯に用いるビルドアップ基板では、プリント基板より下層の配線層は電源及びグランド層として機能している。
【００１４】
同一の配線層でみれば信号線のパターンと電源及びグランドパターンが混在している。またさらに局所的に見れば配線パターンの粗密が必ずある。隣り合うパターンの間は間隙となり、この間隙にも粗密が発生する。一方で樹脂（第２の絶縁層１２）の熱流動効果により、図１のように第１の配線パターン１１を埋め込む場合には、間隙が多い場所では樹脂が間隙に多く流動し、配線上の樹脂分は薄くなる。また第１の配線パターン１１が密である場所では間隙が面積的に少ないために樹脂が流動しづらい。すなわち配線上の樹脂分は厚くなる。粗密のある第１の配線パターン１１に対して樹脂（第２の絶縁層１２）を埋め込むと樹脂厚さが局所的に異なり、絶縁層総厚（第１の絶縁層１３＋第２の絶縁層１２）に差が生じ電磁気的な特性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１５】
ビアホールが形成される場所はランドと呼ばれる的パターンと、ランドから引き出される配線が設計され隣り合う配線パターンまでは間隙が広がることがある（図１参照。）。この場所の間隙が狭いとランド上ならびに引き出し配線上の樹脂（第２の絶縁層１２）が熱付加により他箇所へ流動しないため厚く形成される。ランドにはビアホールが形成され残渣の問題が常に取り挙げられる上に、熱膨張係数が不一致の樹脂がランド上に過度に厚く存在することがあっては、高い接続信頼性を得ることに対して非常に大きな障害になる。
【特許文献１】特開２００７−１５００６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、配線パターンを埋め込むための第２の絶縁層と、第１の絶縁層ならびに配線層を積層し得る多層配線基板の構造にあって、シグナルパターンとダミーパターンとを有する配線パターン全ての面積率を考慮し、配線パターン上の第２の絶縁層の厚みを制御することで電磁気的・放熱的に優れ、かつ高い接続信頼性を有するビアホールを備えた多層配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明は、第２の絶縁層の厚みが同一面内で制御できれば、巨視的な多層配線基板の変形や、局所的なランドパターン上での第２の絶縁層の厚み依存の接続信頼性ならびに絶縁層の総厚の制御が可能であるため、さらに優れた多層配線基板及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の請求項１に係る発明は、複数の配線層と複数の絶縁層とが交互に積層される多層配線基板において、複数の絶縁層の各々は材料組成の異なる２種類の絶縁層である第１及び第２の絶縁層を有するとともにこれらを貫通するビアホールを有し、複数の配線層の各々はビアホールを介して異なる配線層に含まれる配線パターンと接続するための所望の形状を有するランドパターンと２０μｍ〜３００μｍの配線間隙を備えた配線パターンと、この配線パターンの間隙に配設されたダミーパターンとを有し、複数の配線層の各々は第２の絶縁層によって被覆され、ランドパターン上に形成される第２の絶縁層の厚みは２μｍ〜１２μｍであることを特徴とする多層配線基板としたものである。
【００１９】
本発明の請求項２に係る発明は、第２の絶縁層は、エポキシとエラストマーとの２元系樹脂フィルムとしたものである。
【００２０】
本発明の請求項３に係る発明は、第２の絶縁層は熱付加による接着機能を有することとしたものである。
【００２１】
本発明の請求項４に係る発明は、配線パターンの第２の絶縁層に対する面積率は１０％〜８０％であり、第１のパターン上の第２の絶縁層の厚みＡと配線間隙上の第２の絶縁層の厚みＢとが、Ａ／Ｂ＝０．１５〜０．９２であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多層配線基板としたものである。面積率が１０％以下や８０％以上だと膜厚の均一性という効果を十分に享受することができないからである。Ａ／Ｂの値が０．１５〜０．９２を外れても膜厚の均一性という効果を十分に享受することができない。
【００２２】
本発明の請求項５に係る発明は、ダミーパターンは電磁気的に電源及びグランドの機能を有するか、もしくは熱放射の機能を有する放熱パターンであることを特徴としたものである。
【００２３】
本発明の請求項６に係る発明は、面積率を１５％〜７０％としたものである。面積率がこの範囲であると、膜厚の均一性という効果をより一層享受できるからである。
【００２４】
本発明の請求項７に係る発明は、複数の配線層と複数の絶縁層とを交互に積層して形成される多層配線基板の製造方法において、複数の絶縁層の各々は材料組成の異なる２種類の絶縁層である第１及び第２の絶縁層を有するとともにこれらを貫通するビアホールを有し、複数の配線層の各々はビアホールを介して異なる配線層に含まれる配線パターンと接続するための所望の形状を有するランドパターンと２０μｍ〜３００μｍの配線間隙を備えた配線パターンと、この配線パターンの間隙に配設されたダミーパターンとを有し、複数の配線層の各々は第２の絶縁層によって被覆され、ランドパターン上に形成される第２の絶縁層の厚みは２μｍ〜１２μｍとしたことを特徴とする多層配線基板の製造方法としたものである。
【００２５】
本発明の請求項８に係る発明は、第２の絶縁層は、エポキシとエラストマーとの２元系樹脂フィルムとしたものである。
【００２６】
本発明の請求項９に係る発明は、第２の絶縁層は熱付加による接着機能を有することとしたものである。
【００２７】
本発明の請求項１０に係る発明は、配線パターンの第２の絶縁層に対する面積率は１０％〜８０％として、第１のパターン上の第２の絶縁層の厚みＡと配線間隙上の第２の絶縁層の厚みＢとが、Ａ／Ｂ＝０．１５〜０．９２としたことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法としたものである。面積率が１０％以下や８０％以上だと膜厚の均一性という効果を十分に享受することができないからである。Ａ／Ｂの値が０．１５〜０．９２を外れても膜厚の均一性という効果を十分に享受することができない。
【００２８】
本発明の請求項１１に係る発明は、ダミーパターンは電磁気的に電源及びグランドの機能を有するか、もしくは熱放射の機能を有する放熱パターンであることを特徴としたものである。
【００２９】
本発明の請求項１２に係る発明は、面積率は１５％〜７０％としたものである。面積率がこの範囲であると、膜厚の均一性という効果をより一層享受できるからである。
【００３０】
本発明の請求項１３に係る発明は、第１の配線層、第１の絶縁層及び第２の絶縁層のすべてが可撓性のあるフィルム状の基板で構成され、ロール法もしくはプレス法により積層されることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、第２の絶縁層の厚みが同一面内で制御できれば、巨視的な多層配線基板の変形や、局所的なランドパターン上での第２の絶縁層の厚み依存の接続信頼性ならびに絶縁層の総厚の制御が可能であるため、さらに優れた多層配線基板及びその製造方法を提供することができる。
【００３２】
本発明によれば、配線層と材料組成の異なった２種類の絶縁層とが積層され、第２の絶縁層が配線パターンを埋め込みかつ配線層を多層化することができ、さらにロール・ツー・ロール法により多層配線基板の製造方法を提供することができる。
【００３３】
本発明によれば、ロール・ツー・ロール法による製造方法で配線パターンの面積率を変えることができ、ランドパターン上での第２の絶縁層の厚みも変化する。第２の絶縁層の厚みが薄い場合にはビアホールの接続信頼性が高くなる一方、骨材としての銅が多く残らない設計のために半導体素子実装後での反り量は大きくなる。また配線間隙の絶縁層の総厚とランドパターン上の絶縁層の総厚とを鑑みて信号伝送損失をより抑えた構造を提供することができる。
【００３４】
本発明によれば、適切な配線パターンの面積率による設計がなされることでビアホールの接続信頼性を向上させ、なおかつプリント基板実装に対して規格以内である反り量を実現し、優れた信号伝送特性を有する多層配線基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。なお、実施の形態において同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、本発明の実施の形態に係る多層配線基板２９は、ポリイミドフィルム１０と、第１の配線パターン１１と、第２の絶縁膜１２と、第１のビアホールと、第１の絶縁層１３と、第２の配線パターン１４と、第２のビアホール１９と、第４の絶縁層１５と、第３の絶縁層１６と、第３の配線パターン１７と、第３のビアホール２０と、ソルダーマスク２１とを備えている。
【００３７】
多層配線構造を成す材料には、化学的エッチングのしやすさから配線層に銅材を採用することができるが本発明ではこれに限定されるわけではない。絶縁層には多種多様の材料候補があるが、有機系の絶縁層を考える場合にはポリイミド材がその耐熱性、低誘電率、合成のしやすさから用いることができるが本発明ではこれに限定されるわけではない。ここで、配線パターンとは、本発明の実施の形態に係る第１乃至第３の配線パターンのことであり、絶縁層とは、本発明の実施の形態に係る第１乃至第３の絶縁層のことである。
【００３８】
絶縁層に用いるポリイミド材は高いガラス転移点温度（以下、単に「Ｔｇ」という。）を備える材料のために、多層配線構造に採用するには３００℃程度の高温により接着機能を発現させる必要がある。３００℃の高温では、プロセス上の制限や多層配線基板２９の寸法安定性制御の難易度、反りや変形対策が不可避かつ大きな問題となる。前記問題を鑑みればポリイミド材そのものに接着機能を期待しない方が好ましい。そこで多層配線構造を形成する前駆体として銅箔付きポリイミド材を用意し、ビアホールを形成した後に配線パターンを得る場合であれば、ポリイミドが高Ｔｇ材であっても前記問題は解決される。ここでは、銅材とポリイミド材とを有する多層配線構造の前駆体には、両面銅材又は片面銅材が貼付されたポリイミドフィルムを用いることにする。
【００３９】
高Ｔｇ材のポリイミド（第１の絶縁層１３）により配線層の積層を考えない場合、第２の絶縁層１２による積層方法を考慮しなければならない。ここで、比較的低温にて接着機能を有する低Ｔｇ絶縁材料が注目される。例えばエポキシ系、エラストマー系、ポリオレフィン系及びアクリル系等があるが本発明ではこれらに限定されるものではない。特に硬化成分をエポキシ系内に有している熱硬化性接着材料であればゴムロールや熱プレス等を用い、２００℃以下での熱圧着を利用することで接着機能を得ることができる。フィルム状で製造工程を構築する場合には線圧による熱付加で積層を可能にする材料を第２の絶縁層１２に用いることができる。一方、プレス法を用い、平板による熱圧着が利用できるが、生産性の観点からより短タクトによる積層ができる材料を第２の絶縁層１２に選択することができる。
【００４０】
３層以上の配線層を備えた多層配線構造を考える場合、両面銅箔付きポリイミド材では１層足りず、さらに配線層を積層しなければならない。実装搭載する半導体素子２３からの入出力端子（以下、単に「Ｉ／Ｏ端子」という。）の数が多くなければ配線層が２層でも対応可能かもしれない。ただし２層で電磁気的な機能を備えるには自由度が非常に少なくなる。また半導体素子２３の高性能化が進むと必然とＩ／Ｏ端子数の増加するため、２層では設計的な配線引き回しの限界に達することが予想される。配線設計の側面からも３層以上の多層配線構造を始めから考慮する必要がある。
【００４１】
次に、本発明の実施の形態に係る多層配線基板２９における製造方法について説明する。多層配線基板２９を製造するにあたり、配線形成にはサブトラクティブ法もしくはセミアディティブ法を用い、配線パターンの積層方法には絶縁材料を介在させプレス法もしくはロール法（リール法を含む）により一括もしくは逐次積層されるものとする。配線形成であるサブトラクティブ法及びセミアディティブ法や積層方法であるプレス法及びロール法（リール法を含む）に本発明ではこれらに限定されるわけではない。。
【００４２】
また多層配線構造の上下の配線間の電気的接続を担うビアホールは、例えば電気化学法によるめっき、印刷法等により孔加工後の孔内に充填されることで形成される。ビアホールは、導電物質の種類、充填方法もしくは充填形状ならびに孔形成方法に本発明では限定されるわけではない
【００４３】
図１に示すように、第２の絶縁層１２により第１の配線パターン１１の積層を行う場合、第１の配線パターン１１を埋め込む必要がある。第１の配線パターン１１に対する有機材の埋め込みを実現するには、埋め込み材料のＴｇ以上に熱付加し弾性率が低下した状態で、適当な圧力を加えることで材料の熱流動を起こし、配線及び配線間の間隙を被覆することができる。ロール・ツー・ロール法による線圧ではロール搬送速度に応答した埋め込み性を発現させなければならないため、第２の絶縁層１２の材料組成、ならびに製造条件を最適化する必要もある。いずれかの要素が不十分であると、埋め込み不良による気泡噛みや第２の絶縁層１２の密着不良等、基板単体での問題が発生する。
【００４４】
ここで、第１の配線パターン１１により第２の絶縁層１２の埋め込み性が異なる場合がある。配線層の隣り合う配線パターン間には２０μｍ〜３００μｍの配線間隙を備えることが好ましい。２０μｍ以下では信頼性のある加工が困難であり、３００μｍ以上であれば膜厚の均一性の効果が十分に得られない。例えば図２（ａ）のような信号線のみの第１の配線層１１である場合には配線間隙が非常に広いため、熱流動しやすいが高いロール圧が加わるために信号線上（図１のＡ部に相当）の第２の絶縁層１２の厚みは薄くなる。第２の絶縁層１２の厚みを薄くできる反面、第１の配線層１１の粗密に応じて第２の絶縁層１２の厚みが不均一に形成される可能性もある。
【００４５】
一方、例えば図２（ｂ）のような設計であると、配線間隙７にダミーパターン９を多く配設することで第１の配線層１１の粗密に応じて面積率を一定にすることができる。例示すればφ２ｍｍ内で、第１の配線層１１と配線間隙７の幅寸法とをそれぞれ決定し（ライン／スペースのルール）、面積率を算出することは設計上できる。また図２（ｂ）に示すように、ダミーパターン９内には適当な寸法のクリアパターン８を備えている。クリアパターン８が存在することでφ２ｍｍ内での面積率をより精密に規定することができる。
【００４６】
また配線間隙７の寸法は一定に設計されているため、第２の絶縁層１２が熱流動により埋め込む際には、信号線上の第２の絶縁層１２に対して場所によらない一定厚を得ることができる。このときダミーパターン９内にクリアパターン８が配設されていることで、ダミーパターン９上の第２の絶縁層１２の厚みもほぼ信号線５上と同程度の厚みに抑制することができる。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、第１の配線パターン１１を第２の絶縁層１２により埋め込んだ後、例えば第１の絶縁層１３、第２の配線パターン１４の順次積層もしくは第１の絶縁層１３と第２の配線パターン１４とが一体になった片面銅箔付きポリイミドフィルムのような部材により配線パターンを積層する。フィルム材を採用する場合には好ましくはロール・ツー・ロール法によって積層されれば、第２の絶縁層１２の埋め込み工程と同じ製造工程を用いることができる。片面銅箔付きポリイミドフィルムを第２の絶縁層１２上に積層し、レーザ光による空孔を設け、例えばめっき法等によりビアホールを形成し、その後第２の配線パターン１４はエッチング等を用いることで多層配線構造を有した多層配線基板を製造することができる。
【００４８】
両面銅箔付きポリイミドフィルムから製造を開始し、第１のビアホール１８を形成し、第１の配線パターン１１を形成し（エッチング）、第２の絶縁層１２の埋め込みと片面銅箔付きポリイミドフィルム（第１の絶縁層）とを積層し、第２のビアホール１９を形成し、第２の配線層１４を形成することで２層配線構造を作製することができる。同製造工程を両面逐次繰り返すこととで、４層配線構造、６層配線構造を作製することができ、最外層にソルダーマスク及び最表面処理に、例えば金メッキを行うことで図４（ａ）の基板が完成する。
【００４９】
また両面積層を行わなければ奇数の配線層を備える多層配線基板２９を得ることができる。加えて配線パターンとビアホールとをあらかじめ設けておき、第２の絶縁層１２を介在し複数枚の配線パターンを一括積層することも考えられる。この場合には一括積層時に第２の絶縁層１２をビアホールが貫通する必要がある。
【００５０】
図４（ａ）の多層配線基板２９を得る製造工程は上記に何ら限定されるものではない。
【００５１】
ところで、図４（ａ）の多層配線基板２９でのビアホールに注目してみると、図４（ｂ）に示すように、ビアホール底部２２とランドパターン３０との界面には第２の絶縁層１２が接する構造になる。第１の絶縁層１３はポリイミド、第２の絶縁層１２はロール・ツー・ロール法による埋め込み性を重視するために低Ｔｇ材となる。銅やポリイミドの熱膨張係数は約１８ｐｐｍ／℃〜３０ｐｐｍ／℃程度であるが、低Ｔｇ材の絶縁層では２００ｐｐｍ／℃程度までが考えられる。一方でビアホール底部２２ではレーザ光での孔加工と洗浄（残渣除去）工程とを経るために界面が存在する。微視的にみれば導通被膜として無電解銅めっき膜や有機触媒置換膜なども前記界面には介在する。すなわち第２の絶縁層１２が熱膨張する際にビアホール底部２２に引っ張りや剪断等の負荷がかかりクラックやビアホール底部２２の剥離が危惧される。または前記界面には応力集中や亀裂伝播の発生箇所に成り得る可能性が高い。
【００５２】
有機系基板は無機系基板に対して、熱サイクル環境下での変形量・塑性ひずみ量が大きい傾向にある。これは構成材料の熱膨張係数に起因する問題である。特に熱膨張係数が高い絶縁層を介在している場合には熱サイクル環境下での信頼性、例えば接続信頼性等を詳しく検証する必要がある。
【００５３】
材料固有の熱膨張係数が高い材料ほど、熱サイクル環境下での変形量が大きい。すなわち本発明の実施の形態に係る多層配線基板２９では第２の絶縁層１２に相当する。ビアホールにはランドパターン３０が形成され、その全周囲に間隙が存在する。ここで、ビアホールは、上下配線層の接続点であるために同一平面上では行き止まりのパターンになる。一方で信号線は両脇にのみに間隙がある。言い換えれば、ビアホールの存在するランドパターン３０周辺には第２の絶縁層１２の体積がより多く存在し、局所的には大きな変形量・ひずみ量が発生又は蓄積されていると考えることができる。
【００５４】
図５ではビアホール周辺での模式的な断面形状を示す。変形度合いは分かりやすくするために強調してある。図５（ａ）では熱膨張している図であり、（ｂ）では収縮している図である。特にランドパターン３０周辺での第２の絶縁層１２の体積が起因し、熱サイクル環境下では図５（ａ）と（ｂ）とを繰り返す変形が起こっているものと考えられる。さらにその変形負荷はビアホールそのもの、ならびにビアホール底部２２とランドパターン３０界面とへ加わっているものと考えられる。
【００５５】
熱膨張係数の高い第２の絶縁層１２に周囲を囲まれているビアホールの接続信頼性を向上させるためには、周囲の絶縁層の体積を軽減し熱サイクル環境下での変形量・ひずみ量を相対的に小さくすることが効果的である。すなわちランドパターン３０脇の間隙（スペース）を狭くし、かつランドパターン３０上の第２の絶縁層１２の厚みを薄くしなければならないが、両者に対して同時に効果を得ることはできない。なぜならランドパターン３０脇のスペースを広くすることで熱流動による第２の絶縁層１２の厚みはランドパターン３０上で薄く形成されるが、その代わりに間隙が狭ければ流動する場所がなく、第２の絶縁層１２は厚く形成されてしまうからである。
【００５６】
ビアホール底部２２では、レーザ光による空孔形成時に第２の絶縁層１２にも孔が形成されている。ここで低Ｔｇ材ではレーザ光加工性が低いものが多い。例えば紫外線波長の吸収が数％〜１０％程度であるアクリル系、ポリオレフィン系等ではレーザ光による光分解加工がほとんど期待できないために、熱加工の要素に期待する以外にない。
【００５７】
ここで、第２の絶縁層１２の厚みを２μｍ〜１２μｍにすることがより好ましい。被加工対象である第２の絶縁層１２の厚みが１２μｍより厚い場合には加工性が低下することに加え残渣の存在量が増え、接続信頼性の観点から芳しくないためである。一方、第２の絶縁層１２の厚みが薄い場合には加工性が良好になる場合がある。ランドパターン３０にレーザ光が照射され、蓄熱されるために熱加工の効果を引き上げる作用があるためである。つまりランドパターン３０上の第２の絶縁層１２の厚みが薄い場合であった方が接続信頼性までを判断する場合に好ましい。
【００５８】
ただし、ランドパターン３０上の第２の絶縁層１２の厚みを２μｍより薄く形成することはできない。絶縁層の総厚（第１の絶縁層１３及び第２の絶縁層１２）に差が生じ電磁気的な特性を崩すこと以外に、多層配線基板２９製造時の巨視的な歪みや反りといった多層配線基板２９自体の平坦性を著しく低下してしまうことが懸念される。これは樹脂性の絶縁層の割合が増えれば相対的に配線パターンに用いられる銅の割合が減ることとなり、銅の残存率に依存している多層配線基板２９の平坦性や剛性が低下するからである。
【００５９】
設計的には図３（ａ）及び（ｂ）のようにランドパターンＣ及びＤの形状・ダミーパターンの配置・配線間隙の寸法値などによって様々な配線パターンを考えることができる。図３（ａ）では銅（配線パターン）の面積率は２３．６％であり、（ｂ）では銅（配線パターン）の面積率は６９．８％である。銅材の残存率すなわち同一平面での配線パターンの面積率とランドパターン３０上との第２の絶縁層１２の厚みの関係を把握し、両者の最適値により配線設計を行うべきである。
【００６０】
第２の絶縁層１２の厚みが同一面内で制御できれば、巨視的な多層配線基板の変形や、局所的なランドパターン３０上での第２の絶縁層１２の厚み依存の接続信頼性ならびに絶縁層の総厚の制御に帰結するため、さらに優れた多層配線基板２９を製造することができる。
【００６１】
多層配線基板２９の全絶縁層において第２の絶縁層１２の厚みが面内で均一であり、かつ全層での厚みが同じであれば理想的である。すなわち多層配線基板２９の断面形状において、どの部分でも第２の絶縁層１２が同厚であることに相当する。製造条件による造り込みに目途がたてば、後は第２の絶縁層１２の厚みがどの程度信頼性に影響するかが注目される。多層配線基板２９内のビアホールが所望の接続信頼性を示し、かつ多層配線基板２９自体の平坦性も確保されるための絶縁層の厚みを選択すべきである。このような手段をとることにより、絶縁層の厚みを配線パターンの面積率で制御した多層配線基板２９が完成する。
【実施例１】
【００６２】
［配線パターンの面積率による第２の絶縁層の厚みの変化の検証］
本発明の製造方法に基づき多層配線基板２９を作製し、その効果を検証した。以下に詳細を説明する。
【００６３】
はじめに図１に示すように、第１の配線パターン１１の面積率と第２の絶縁層１２の厚みとの変化を検証した。実験供試材として、第１の配線パターン１１を埋め込む第２の絶縁層１２にはエポキシとエラストマーとの２元系樹脂フィルムを採用した。エポキシとエラストマーとの２元系樹脂フィルムは、フィルム単体での接着性や絶縁性に優れており、Ｔｇが１６０℃であるためにロール・ツー・ロール法に適している。ただし熱膨張係数は２００ｐｐｍ／℃と高い。また第１の配線パターン１１は両面銅箔付き厚さ１３μｍのポリイミドフィルムの片面銅材を第１の配線パターン１１に加工した。
【００６４】
第１の配線パターン１１の設計内容は、例えば図２（ｂ）に示すように、信号線５と、配線間隙７と、ランドパターン６と、ダミーパターン９と、クリアパターン８との要素から成り立っている。はじめに第１の配線パターン１１の面積率を調査した。配線間隙７の寸法を代表的なパラメータ（Ｘ軸）として、φ２ｍｍの面積内における第１の配線パターン１１の面積率（Ｙ軸）を設計的に算出した。図６にその関係を示す。各測定点で範囲を図示しているのは第１の配線パターン１１全域でのφ２ｍｍについて算出した面積のバラツキを意味する。第１の配線パターン１１の粗密程度により１５％のバラツキが面積率にあった。配線間隙７を広く設計すると隣とのパターン間が広がるために当然面積率は低く示される。一方で配線間隙７を狭く設計すると高い面積率を示す。図３（ａ）では面積率２３．６％の例、図３（ｂ）では面積率６９．８％の例である。
【００６５】
図６の面積率を既知としたランドパターン３０及び第１の配線パターン１１を含む配線パターンを用いて、第２の絶縁層１２に採用する樹脂フィルムの埋め込み実験を行った。図１に示すような、ラミネート法を用いて埋め込みテストを行った。予備加熱１５０℃、ロール温度１８０℃、線圧３ｋｇ／ｃｍ、搬送速度１．０ｍ／ｍｉｎのラミネートにおいて埋め込み実験を行った。埋め込み完了後、図３のＣ及びＤに相当する箇所のランドパターン３０上にて第２の絶縁層１２の厚みを測定した。
【００６６】
第１の配線パターン１１の面積率に依存し、ランドパターンＣ及びＤにて第２の絶縁層１２の厚みが異なることを得た。ラミネート条件はすべての第１の配線パターン１１において同等であるにも関わらず第２の絶縁層１２の厚みが変化した。結果を図７に示す。第１の配線パターン１１の面積率が低い側では第２の絶縁層１２の厚みは薄い。一方面積率が高い側では第２の絶縁層１２の厚みは厚くなっている。面積率は配線間隙７の寸法を間接的に意味しており、ロールラミネートによって第２の絶縁層１２が熱流動した際に配線間隙７に流れ込む。すなわち低い面積率では流れ込む領域が多くあり、したがってランドパターン３０上の第２の絶縁層１２の厚みは薄くなった。
【００６７】
また図１のＡ及びＢに相当する断面箇所を、第１の配線パターン１１の面積率１５％から７０％にて測定したところ、Ａ／Ｂは０．１５〜０．９２を示した。ロール・ツー・ロール法による第２の絶縁層１２の埋め込み比（Ａ／Ｂ）は０．１５〜０．９２に限定されるのが望ましい。
【実施例２】
【００６８】
［接続信頼性の検証］
次に、図４（ａ）に示すように、第２の絶縁層１２の厚みを制御した多層配線基板２９をロール・ツー・ロール法により作製し、ビアホールの接続信頼性を検証した。
【００６９】
はじめに、図４（ａ）におけるポリイミドフィルム１０及び第１の配線パターン１１には、デュポン社製の両面銅箔付きテープ材、銅１１μｍ、ポリイミド２５μｍ、銅１１μｍの膜厚を使用した。ポリイミドフィルム１０及び第１の配線パターン１１の孔の形成法にはレーザ孔加工装置を使用し、孔内の残渣除去には過マンガン酸塩を適用した。無電解めっきによる導電被膜形成の後に電解めっきにより孔内を銅で充填した。孔底部めっき促進剤作用と表面めっき抑制作用とを備える添加剤を電解めっき時に使用し、孔内体積の全充填めっきを行い第１のビアホール１８を形成した。第１のビアホール１８により上下の銅層（第１の配線パターン１１）を接続した２層配線基板を作製した。
【００７０】
次に、フォトリソグラフィ法によりレジスト材（図示せず）を第１の配線パターン１１の反転（ネガ）パターンに形成し、塩化第２鉄液によるエッチング処理によって第１の配線パターン１１を形成した。レジスト材の除去後に第１の配線パターン１１全域で過水硫酸系薬液のよる粗化処理を施した。第２の絶縁層１２との密着性を向上させるためである。
【００７１】
ビアホールを有する配線パターンの形成方法には上記に何ら限定されることはなく、例えば孔形成にパンチ孔空け装置、スクリーン印刷による金属物質の孔内充填、配線形成には正転めっきレジスト形成後でのセミアディティブ法を用いても良い。
【００７２】
形成した２層配線基板の両面に第２の絶縁層１２をエポキシとエラストマーとの２元系樹脂フィルム材を用いてラミネート積層した。ラミネート時は第２の絶縁層１２のみを上下両面の第１の配線パターン１１上に同時に積層し、埋め込み性（主に気泡噛み）を検査した。光学式顕微鏡にて容易に検査することができる。
【００７３】
検査終了後、片面銅箔付きテープ基材を用い、第２の配線パターン１４には銅を用い膜厚は１１μｍ、第１の絶縁層１３にはポリイミドを用い膜厚は２５μｍを実施例１と同様の製造条件によりラミネート積層した。用いた第２の絶縁層１２は本硬化処理前では何度でも接着機能を発現する。ラミネート積層完了後、２２０℃オーブンにて５時間保持することで第２の絶縁層１２の硬化処理を行った。
【００７４】
２層配線基板と同様のビアホール形成、配線パターン形成及び粗化処理を行うことにより、第２のビアホール１９ならびに第２の配線パターン１４を両面に形成した。この時点で４層配線基板が完成した。
【００７５】
形成した４層配線基板の上下両面に再度第４の絶縁層１５をラミネート積層した。ここで、第４の絶縁層１５には、第２の絶縁層１２と同じエポキシとエラストマーとの２元系樹脂フィルム材を用いた。また２層配線基板と同様に光学顕微鏡にて検査を行った後、片面銅箔付きテープ基材を実施例１と同様のラミネート法により積層した。また２層配線基板と同様の工法にて第３のビアホール２０及び第３の配線パターン１７を形成し粗化処理を施した。また第３の配線パターン１７上にソルダーマスク２１を印刷法により形成した。
【００７６】
以上の工程で６層配線基板を得た。積層順序は前記に何ら限定されず一括積層でもよく、さらに備える配線パターン数も奇数ならびに６層以上であっても問題なく製造することができる。
【００７７】
ソルダーマスク２１形成後に半導体素子２３実装用の予備ハンダバンプ（図示せず）を印刷法により形成した。以上までの製造工程がロール・ツー・ロール法により行うことができる。
【００７８】
次に、図８に示すように貼り合わせ接着剤２６を介在して金属枠体２５を多層配線基板２９に備えた。半導体素子２３実装時に平坦性を維持するためであり、この時点で多層配線基板２９は個片化もしくはシート化に断裁された。
【００７９】
形成した６層配線基板において、第１の配線パターン１１及び第２の配線パターン１４には表１に基づいた面積率による設計がなされている。ランドパターン３０に相当する箇所を、気泡噛み検査時に任意点選択し第２（第４）の絶縁層の厚みを測定したところ、実施例１で行った第１の配線パターン１１の面積率と第２の絶縁層１２の厚みとの関係（図７）をよく再現していた。表１内の面積率について、実測の絶縁層の厚みは狙い値の絶縁層の厚みに対して±０．３μｍであった。
【００８０】
次に、寸法２０ｍｍ角の半導体素子２３を寸法４５ｍｍ角の多層配線基板２９に実装した。図８に示すように、半導体素子２３は全格子状のスズから形成されたハンダボール２７であるが、半導体素子２３の性能や機能によって周辺端子型のハンダボール２７である場合も考えられる。いずれにしてもフラックス（図示せず）を介して半導体素子２３を位置決めの後に搭載し、融点以上の温度域があるリフロー炉を通過することでハンダが溶融しハンダボール２７が形成される。ここで金属枠体２５が存在することでリフロー炉内での熱変形を抑制することができ、５ｍｍ〜２０ｍｍといったサイズの半導体素子２３の搭載ができる。
【００８１】
半導体素子２３実装後、フラックスを溶剤等で除去した後に封止樹脂２４により封止する。これはハンダボール２７の接続を機械的に保護するためである。また封止樹脂２４塗布後、半導体素子２３と対向をなす側にボールグリッドアレイハンダボール２８を搭載し、リフロー炉を通過させ溶融固着させる。以上により図８に示すように、半導体素子２３と多層配線基板２９とボールグリッドアレイハンダボール２８とを備えた半導体装置１００を得た。
【００８２】
図８の半導体装置１００をサンプルとして接続信頼性試験を行った。図８に示すように、開始端子３２と終了端子３３との電気的抵抗値を監視することで、多層配線基板２９内のビアホールならびに半導体素子２３のハンダボール２７の接続信頼性を検証することができる。
【００８３】
図８に示してあるようなビアホールの経路を複数回繰り返し直列結線することで、多層配線基板２９全域にわたって信頼性を検証することもできる。また全経路を局所的に検査することができれば、多層配線基板２９内のある範囲に限定された箇所での信頼性まで落とし込むことができる。例として、第３の配線パターン１７で回路を閉じればハンダボール２７は接続から除外され、多層配線基板２９内のビアホールのみの信頼性を抽出できる。
【００８４】
本検証内では、開始端子３２であるボールグリッドアレイハンダボール２８、第１、第２及び第３のビアホール、ハンダボール２７、半導体素子２３内回路、ハンダボール２７、第１、第２及び第３のビアホール、第３の配線パターン１７で折り返し、前記経路を６３２回半導体素子２３直下で螺旋状に往復し、終了端子３３であるボールグリッドアレイハンダボール２８の経路を直列結線した抵抗値を常時監視した。検証対象のビアホールは総数で６３２０箇所に及んだ。
【００８５】
接続信頼性試験手順は、ＪＥＤＥＣスタンダード規格レベル３相当である３０℃、６０％ＲＨ１９２時間後、２６０℃ピークリフローを３回パスさせ−５５℃／＋１２５℃の熱サイクルを１０００回相当付加した。
【００８６】
リフロー後に抵抗値を検査し、問題なきことを確認した後に熱サイクル試験に臨んだ。熱サイクル試験の間は常に抵抗値を記録し、回路の抵抗上昇や断線等を監視した。結果を表１に記す。
【００８７】
配線パターン面積率が低い場合に接続信頼性が高いこと（異常の発生するサイクル数が大きい）が表１から分かる。これはランドパターン３０上での第２（第４）の絶縁層の厚みが薄く形成されているため、図５（ａ）及び（ｂ）のような変形が繰り返し負荷され、ビアホール底部２２の界面を上下に繰り返し引き剥がそうとする引っ張りの応力が軽減されていることに由来しているものと考えられる。
【００８８】
配線パターンの面積率を７０％から１５％に変更することで接続信頼性は約３倍高信頼性側にシフトすることになる。また応力シミュレーションによるビアホール底部２２の歪み値を計算したところ、配線パターンの面積率が７０％に比べ、１５％の設計では歪み値が約４０％低減した。これからも高信頼性へシフトした結果と一致する。
【００８９】
他方、半導体装置１００は半導体素子２３実装面側に凸型の反り変形をする。これは熱膨張係数が半導体素子２３と多層配線基板２９との間で異なることが原因で発生する。この反り量は小さい方がプリント基板（図示せず）への実装を考慮すると望ましい。この反り量を比較してみると、配線パターンの面積率が１５％であるものが最も反り量が大きい。また配線パターンの面積率が７０％であった場合は１００μｍ以下になっている。プリント基板（図示せず）へのボールグリッドアレイハンダボール２８実装を考えると、２００μｍ以下程度が好ましい。
【００９０】
すなわち配線パターンの面積率は４５％程度が好適である。これは配線パターンが信号線やダミーパターン等の銅材により構成されているため、多層配線基板２９内における骨材の役割を担っていると考えられ、骨材が多く内在することで巨視的な変形としての反り量を小さく抑制できる。
【００９１】
ビアホールの高信頼性を選択するか半導体装置１００としての反り量を選択するかで、表１内では設計していない配線パターンの面積率、例えば５０〜５５％を考える場合でも、前記結果から逸脱することはなく任意の面積率にて多層配線基板２９を設計することに何ら問題はない。
【実施例３】
【００９２】
［信号伝送損失の検証］
半導体素子２３側の第２の配線パターン１４に配設してある信号線について３０ＧＨｚ時での信号伝送をネットワークアナライザで測定した。測定経路は、入力端子である第３の配線パターン１７、第３のビアホール２０、信号線である第２の配線パターン１４、第３のビアホール２０、出力端子である第３の配線パターン１７である。この測定経路の全配線長さは３０ｍｍである。表１に信号伝送損失を示す。測定条件として、信号線の長さ、隣り合うダミーパターン、粗化程度は実施例２に同様とし、異なるパラメータは面積率に応じた第４の絶縁層１５の厚みである。
【００９３】
信号伝送が最も損失したのは面積率７０％の設計であり、最も損失がなかったのは１５％の設計である。これはランドパターン３０上の絶縁層の厚みとランドパターン３０脇の配線間隙部での絶縁層の厚みとのバランスにより、設計値に対する特性インピーダンスＺ０の整合精度である電磁気的特性に影響したためと考えられる。電磁気的特性は絶縁層の物性ならびに絶縁層厚みに対して敏感に応答する。この場合では好ましくは配線間隙７が２６μｍ（第１の絶縁層１３及び第２の絶縁層１２）に対して、ランドパターン３０の厚みが１１μｍと、ランドパターン３０上部の第１の絶縁層１３の厚みが１３μｍにランドパターン３０上の第２の絶縁層１２の厚みを加えた総厚が２６μｍに近いほど理想的であった。ランドパターン３０上部の絶縁層はポリイミド材であるために厚みは他と変わらない。
【００９４】
一方でランドパターン３０上の第２の絶縁層１２の厚みは熱流動の程度により厚みが変動する。この場合であれば第２の絶縁層１２の厚みが２μｍであれば伝送損失は最も小さくなる。それに比べ、面積率７０％の設計であるとランドパターン３０上の絶縁層の総厚が配線間隙部より７μｍ程度厚く形成されるために信号伝送損失が最も大きい結果となったと考えられる。現実的には絶縁層の総厚を考慮した配線パターンを設計することにより電磁気的特性を低下させない設計を行うべきである。
【００９５】
表１は、配線パターン面積率、絶縁層厚み、接続信頼性、半導体装置の反り量を整理した表である。
【表１】
0005526469.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】ロール・ツー・ロール法による配線パターンの埋め込みを説明する概略断面図である。
【図２】配線設計による配線パターンの違いを示す概略断面図であり、（ａ）は信号線のみの配線パターンを示す概略断面図であり、（ｂ）は配線間隔にダミーパターンを配設した配線パターンを示す概略断面図である。
【図３】配線設計による配線パターンの違いを示す概略断面図であり、（ａ）及び（ｂ）はランドパターンと銅の面積率とを示す概略断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態に係る多層配線基板構造の概略断面図であり、（ｂ）はビアホール底部とランドパターンとの界面が第２の絶縁層と接する構造を示す概略断面図である。
【図５】熱サイクル時における多層配線基板の変形挙動を示す概略断面図あり、（ａ）は熱膨張している概略断面図であり、（ｂ）は収縮している概略断面図である。
【図６】配線間隙寸法と配線パターンの面積率との関係を示す図である。
【図７】配線パターンの面積率と第２の絶縁層の厚みとの関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
５      信号線
６      ランドパターン
７      配線間隙
８      クリアパターン
９      ダミーパターン
１０    ポリイミドフィルム
１１    第１の配線パターン
１２    第２の絶縁層
１３    第１の絶縁層
１４    第２の配線パターン
１５    第４の絶縁層
１６    第３の絶縁層
１７    第３の配線パターン
１８    第１のビアホール
１９    第２のビアホール
２０    第３のビアホール
２１    ソルダーマスク
２２    ビアホール底部
２３    半導体素子
２４    封止樹脂
２５    金属枠体
２６    貼り合わせ接着剤
２７    ハンダボール
２８    ボールグリッドアレイハンダボール
２９    多層配線基板
３０    ランドパターン
３１    ロール
３２    開始端子
３３    終了端子
１００  半導体装置
【図１】
0005526469.tif 000003
【図２】
0005526469.tif 000004
【図３】
0005526469.tif 000005
【図６】
0005526469.tif 000006
【図７】
0005526469.tif 000007
【図４】
0005526469.tif 000008
【図５】
0005526469.tif 000009
【図８】
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