(57)【要約】【課題】  多層配線基板の配線導体の実装信頼性および接続信頼性が高く、配線導体層の狭ピッチ化に対応することができる多層配線基板を提供すること。【解決手段】  絶縁フィルム層４と絶縁性接着剤層５とが積層されて成る絶縁層２と、配線導体層３とが交互に複数層積層されて成る多層配線基板において、絶縁層２に絶縁性接着剤層５の非形成部８を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁フィルム層と絶縁性接着剤層とが積層されて成る絶縁層と、配線導体層とが交互に複数層積層されて成る多層配線基板において、前記絶縁層に前記絶縁性接着剤層の非形成部を設けたことを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記絶縁性接着剤層の中央部から外周部に向かって前記非形成部の占有面積を漸次大きくしたことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記絶縁層の積層方向に隣接する前記非形成部同士を平面透視して重ならないようにずらして配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の多層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多層配線基板に関し、より詳細には半導体集積回路素子を収容するための半導体素子収納用パッケージ等の電子部品収納用パッケージや、半導体集積回路等の電気的な検査をするためのプローブカード等に使用される多層配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路は半導体素子の高集積化および処理信号数の増加によって、半導体基板上に形成される端子数が増加するとともに端子の狭ピッチ化が進んでいる。これにより、半導体集積回路素子を収容する半導体素子収納用パッケージの接続端子や、半導体集積回路の電気的な検査を行なうプローブカードのプローブも狭ピッチ化が要求されている。
【０００３】
この狭ピッチ化の要求に対して、半導体素子収納用パッケージにおいては半導体素子の実装形態がワイヤボンディング接続からフリップチップ接続へ、またプローブカードは、カンチレバー方式のものからニードル状のプローブを細密に格子状に配置したものへと移り変わってきている。
【０００４】
また、それら半導体素子収納用パッケージやプローブカードに使われる多層配線基板の構成は、ガラス繊維から成る基材に有機樹脂を含浸硬化させた絶縁層に銅箔をパターン加工した配線導体層を形成して成るプリント配線板から、配線導体層の狭ピッチ化に優れるとともに、配線導体層を細密な格子状に配置することが可能な、基板の上面に薄膜の絶縁層と配線導体層とから成る多層配線部を形成したビルドアップ方式の多層配線基板へと移り変わってきている。
【０００５】
かかるビルドアップ方式の多層配線基板は、基板の上面に、ポリイミド樹脂等から成り、カーテンコート法やスピンコート法等によって樹脂の前駆体を塗布し加熱硬化させることによって形成される絶縁層と、銅やアルミニウム等の金属から成り、めっき法や気相成膜法等の薄膜形成技術およびフォトリソグラフィ技術を採用することによって形成される配線導体層とを交互に多層に積層させた構造となっている。
【特許文献１】特開平１１−１６３５２０号公報
【特許文献２】特開平１１−３８０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基板の上面にポリイミド樹脂等から成る絶縁層が多層に積層された多層配線基板では、ポリイミド樹脂を加熱硬化させて接着させるか、または加熱しながら加圧して接着させ、冷却すると、基板との熱膨張率の違いから多層配線基板の表面が凹形状となる反りが発生し、半導体素子等のチップをバンプにより実装する際、基板の反りによる高さばらつきのためにうまく接合できないという問題があった。
【０００７】
また、基板に発生する反りを低減するために、基板の裏側に基板の上面と同様にポリイミド樹脂等から成る絶縁層を同じ層数で積層し、上下同じような樹脂構造にすることによって反りを防止しようとすると、チップから発生する熱の熱放散性が下がるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記のような背景技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多層配線基板の配線導体層の実装信頼性および接続信頼性が高く、配線導体層の狭ピッチ化に対応することができる多層配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の多層配線基板は、絶縁フィルム層と絶縁性接着剤層とが積層されて成る絶縁層と、配線導体層とが交互に複数層積層されて成る多層配線基板において、前記絶縁層に絶縁性接着剤層の非形成部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の多層配線基板において、好ましくは、前記絶縁性接着剤層の中央部から外周部に向かって前記非形成部の占有面積を漸次大きくしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の多層配線基板において、好ましくは、前記絶縁層の積層方向に隣接する前記非形成部同士を平面透視して重ならないようにずらして配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の多層配線基板によれば、絶縁フィルム層と絶縁性接着剤層とが積層されて成る絶縁層と、配線導体層とが交互に複数層積層されて成る多層配線基板において、絶縁層に絶縁性接着剤層の非形成部を設けたことにより、熱膨張係数の大きい絶縁性接着剤層の膨張や収縮を非形成部で吸収して絶縁性接着剤層全体としての寸法変化を小さくすることができ、熱膨張差により発生する絶縁性接着剤層からの引っ張り応力を減らすことができる。
【００１３】
すなわち、熱膨張差により発生する多層配線基板の表面が凹形状となる反りを低減することができ、半導体素子などのチップをバンプにより実装する際、基板反りによる高さばらつきを低減することができることで、バンプの接続信頼性を高めることができる。
【００１４】
本発明の多層配線基板によれば、好ましくは、絶縁性接着剤層の中央部から外周部に向かって非形成部の占有面積を漸次大きくしたことにより、基板の中心部から角部にかけて大きくなる絶縁性接着剤層の熱収縮による引っ張り応力をより有効に減らすことができる。よって、多層配線基板の反りをより低減できるとともに多層配線基板の最表層の中央部に半導体素子などのチップをバンプにより実装する際、十分に圧力を加えることができる。
【００１５】
本発明の多層配線基板によれば、好ましくは、絶縁層の積層方向に隣接する非形成部同士を平面透視して重ならないようにずらして配置したことから、熱膨張差により発生する反りの応力をさらに低減することができる。
【００１６】
すなわち、絶縁層の積層方向に隣接する非形成部同士を平面透視して重ねた場合、下の層で発生した引っ張り応力に、さらに上の層で発生した引っ張り応力が加わることとなって基板の反りが大きくなるが、本発明のように絶縁層の積層方向に隣接する非形成部同士を平面透視して重ならないように配置することで引っ張り応力を各層毎の応力として分散させることができ、最終的に多層配線基板に加わる全引っ張り応力を低減することができる。また、絶縁層の積層方向に隣接する非形成部同士が重ならないことで、表層の平坦性を向上させることができる。
【００１７】
よって、樹脂の絶縁層と配線導体層とを積み重ねる多層配線基板の構造にしても、多層配線基板の配線導体層の実装信頼性および接続信頼性が高く、配線導体層の狭ピッチ化に対応できる多層配線基板となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の多層配線基板を詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す縦断面図である。図２，図３は本発明の多層配線基板の実施の形態の各種例における絶縁性接着剤層部分の横断面図である。図４（Ａ），図５（Ａ）は本発明の多層配線基板の実施の形態の各種例を示す縦断面図であり、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）はそれぞれ図４（Ａ）および図５（Ａ）の多層配線基板のＸ−Ｘ線での横断面図、図４（Ｃ）および図５（Ｃ）はそれぞれ図４（Ａ）および図５（Ａ）の多層配線基板のＹ−Ｙ線での横断面図である。
【００２０】
これらの図において、１は基板、２は絶縁層、３は配線導体層、４は絶縁層２の一部としての絶縁フィルム層、５は絶縁層２の一部としての絶縁性接着剤層、６は貫通導体、７は貫通孔、８は絶縁性接着剤層の非形成部である。
【００２１】
基板１はその上面に、絶縁層２（絶縁フィルム層４と絶縁性接着剤層５とから成る）と配線導体層３とを多層に積層した多層配線部が配設されており、この多層配線部を支持する支持体として機能する。
【００２２】
基板１は、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等の酸化物系セラミックス、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、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂、あるいはガラス繊維から成る基材にビスマレイミドトリアジン樹脂を含浸させたもの等の電気絶縁材料で形成されている。
【００２３】
基板１が、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ドクターブレード法やカレンダー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、この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製作される。あるいは、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製するとともにこの原料粉末をプレス成形機によって所定形状に成形し、最後にこの成形体を高温（約１６００℃）で焼成することによって製作される。また、ガラスエポキシ樹脂から成る場合は、例えばガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、この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。
【００２４】
また、基板１には、その上面に複数の絶縁層２と配線導体層３とを多層に積層した多層配線部が配設されている。絶縁層２は上下に位置する配線導体層３を電気的に絶縁し、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機能する。
【００２５】
多層配線部の絶縁層２は、例えば、絶縁フィルム層４と絶縁性接着剤層５とから構成されており、絶縁フィルム層４はポリイミド樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，全芳香族ポリエステル樹脂，フッ素樹脂等から成る。また、絶縁性接着剤層５はシロキサン変性ポリアミドイミド樹脂，シロキサン変性ポリイミド樹脂，ポリイミド樹脂,ビスマレイミドトリアジン樹脂等から成る。
【００２６】
絶縁層２は、例えば、まず１２．５〜５０μｍ程度の絶縁フィルムに絶縁性接着剤をドクターブレード法等を用いて乾燥厚みで５〜２０μｍ程度に塗布し乾燥させたものを準備し、この絶縁フィルム層４を基板１や下層の絶縁層２の上面の間に絶縁性接着剤層５が配されるように積み重ね、これを加熱プレス装置を用いて加熱加圧し接着することによって形成される。
【００２７】
また、本発明の非形成部を有した絶縁層２については、任意の形状にカッティングや型抜き等により絶縁性接着剤５の非形成部８を形成して絶縁性フィルム４と絶縁層２の間に配し積層して絶縁層２を形成するが、絶縁性接着剤５の非形成部８は、熱収縮により発生する引っ張り応力が基板の中心部から角部にかけて大きくなるので、図２、３のように基板の角部および外周部に非形成部８を多く設ける方が良い。また、基板の中央部は半導体素子等のチップを実装する際に応力を十分に加えられるように非形成部の占有面積を小さくするか、または非形成部を設けない方が良い。
【００２８】
また、非形成部８を図３のような円状の形状や複雑な形状にする場合や、図４，５のような上下の重なりの精度を向上させて形成する場合は、絶縁層２の上に絶縁性接着剤５を加熱プレス装置により仮積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて非形成部８となる部分以外を覆うようにレジストパターンを形成した後、ケミカルエッチング法やドライエッチング法等にて除去することにより非形成部８が形成される。その後、レジストパターンを除去し、絶縁性フィルム４を積み重ねて加熱プレス装置により加熱加圧し接着することで非形成部８を有した絶縁層２が形成される。
【００２９】
図４（Ｂ），（Ｃ）や、図５の（Ｂ），（Ｃ）のような形状に絶縁性接着剤層５の非形成部８を加工し、図４（Ａ）や図５（Ａ）のように積層すると積層方向（上下方向）に絶縁性接着剤層５の非形成部８が重ならないことにより、熱収縮の際に発生する引っ張り応力が各層毎の応力として分散させることができ、最終的に基板にかかる全引っ張り応力を低減することができる。さらに、上下方向に非形成部８が重ならないことで、表層の平坦性を向上させることもできる。
【００３０】
このように非形成部８を有した絶縁層２を積層して多層配線基板を作製することにより、加熱プレス装置により加熱加圧し接着した後、基板１と絶縁性接着剤５の熱膨張差により発生する熱収縮の差による引っ張り応力を減らすことで凹形状の反りを低減することができ、チップをバンプにより実装する際、多層配線基板の反りによる高さばらつきを低減することができることで、バンプの接続信頼性を高めることができる。
【００３１】
これらに使われる絶縁フィルム層４と絶縁性接着剤層５との組み合わせとしては、例えば、絶縁フィルム層４をポリイミド樹脂とし、絶縁性接着剤層５をシロキサン変性ポリアミドイミド樹脂とする組み合わせがある。この組み合わせによれば、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂とポリイミド樹脂との接着性も良好であり、かつ耐熱性が高いものであるため、これらにより形成した多層配線基板をプリント基板等に実装する際の耐半田耐熱性等が良好なものとなる。
【００３２】
また、より耐熱性が高い組み合わせとしては、絶縁フィルム層４をポリイミド樹脂とし、絶縁性接着剤層５を絶縁フィルム層４よりも融点が低い熱可塑性のポリイミド樹脂としておくのがよい。この組み合わせの場合には、耐熱性が高いものになるとともに、絶縁フィルム層４と絶縁性接着剤層５の線膨張係数差を小さくできるための線膨張係数の差による応力を低くすることができ、これにより、配線導体層３と貫通導体６との界面における剥離を生じる応力を小さくすることができる。また、多層配線基板の全体の反りを低減することができるようになることにより、その表面に実装される半導体集積回路素子の端子の狭ピッチ化にもよりよく対応することができるような多層配線基板にすることができる。
【００３３】
さらに、各絶縁層２には表面に配線導体層３が配設されるとともに、絶縁層２を挟んで上下に位置する配線導体層３同士を電気的に接続するため、その絶縁層２に設けた貫通孔７に貫通導体６が埋設されている。これら配線導体層３および貫通導体６は、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンおよびそれらの合金等の金属材料をスパッタリング法，蒸着法，めっき法等の薄膜形成技術を採用することによって形成することができる。
【００３４】
貫通導体６は配線導体層３と別々に形成してもよいが、これらは同時に形成した方が、工程数を少なくできる点で好ましいものとなるとともに、両者の電気的な接続信頼性の点でも良好なものとなる。また、配線導体層３と貫通導体６とを一体的に形成する場合には、それぞれを所望の厚みに調整してめっき膜で形成することができるように、主として電解めっき法を用いて形成しておくのがよい。
【００３５】
配線導体層３および貫通導体６の形成方法は、例えば、まず絶縁層２の表面に貫通導体６用の貫通孔７を形成する。貫通孔７は、例えばレーザを使い、所定位置の絶縁層２を除去することにより形成される。特に、貫通孔７の開口の径が小さな場合は、貫通孔７の内壁面の角度をコントロールすることが容易で貫通孔７の内壁面が滑らかに加工される紫外線レーザ等で形成することが望ましい。
【００３６】
次に、絶縁層２の上面の全面に、クロム，モリブデン，チタン等から成る拡散防止層（バリア層）とその上に被着された主に銅から成る銅層とで構成された下地導体層を無電解めっき法やスパッタリング法等によって形成する。そして、下地導体層が形成された基板１をフォトリソグラフィ法を用いて配線導体層３となる部分以外を覆うようにレジストパターンを形成した後、配線導体層３および貫通導体６の主導体層の部分を、電解めっき法にて形成する。その後、レジストパターンを除去し、レジストパターンにより覆われていた余分な下地導体層をケミカルエッチング法やドライエッチング法等にて除去することにより配線導体層３が形成される。
【００３７】
また、多層配線基板の最上層となる絶縁層２の表面に形成される配線導体層３の主導体層には、電気的な特性や接続信頼性の観点から、主導体層が銅層から成るものとすることがよく、また、その場合には接続信頼性および耐環境信頼性の観点から主導体層の上にニッケル層や金層を形成するとよい。
【００３８】
なお、最表層の絶縁層２に形成された貫通導体６の直上には、導体バンプやプローブを接続するための配線導体３を形成しなくともよく、その場合、最表層の絶縁層２に形成された貫通導体６の上面に直接導体バンプやプローブを接続すればよい。
【００３９】
かくして、本発明の多層配線基板によれば、最上層の絶縁層２の表面に露出した貫通導体６の上面に、または、貫通導体６の上面に形成された配線導体層３に半導体集積回路の導体バンプを実装するとともに、多層配線基板を外部電気回路に電気的に接続することによって半導体装置となる。
【００４０】
あるいは、本発明の多層配線基板によれば、最上層の絶縁層２の表面に露出した貫通導体６の上面に、または、貫通導体６の上面に形成された配線導体層３にプローブを接続し、固定するともに多層配線基板を外部電気回路に電気的および機械的に接続することによって、半導体集積回路等の電気的な検査をするためのプローブカードとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の多層配線基板の絶縁性接着層部分の横断面図である。
【図３】本発明の多層配線基板の実施の形態の他の例における絶縁性接着層部分の横断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の多層配線基板の実施の形態の他の例を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の多層配線基板のＸ−Ｘ線での横断面図、（Ｃ）は（Ａ）の多層配線基板のＹ−Ｙ線での横断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の多層配線基板の実施の形態の他の例を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）の多層配線基板のＸ−Ｘ線での横断面図、（Ｃ）は（Ａ）の多層配線基板のＹ−Ｙ線での横断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・・基板
２・・・・絶縁層
３・・・・配線導体層
４・・・・絶縁性フィルム
５・・・・絶縁性接着剤層
８・・・・非形成部
【図１】
2006196832.tif 000003
【図２】
2006196832.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006196832.tif 000006
【図５】
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