(57)【要約】【課題】多層配線部の最下層の貫通導体とベース基板の最上層の貫通導体との熱応力による剥離を防止し、電気的信頼性の優れた多層配線基板およびその製造方法を提供すること。【解決手段】ベース基板１上に有機樹脂から成る複数の絶縁層８と配線導体層３とを多層に積層するとともに、上下に位置する配線導体層３をその間の絶縁層８に設けた貫通導体７により電気的に接続して成る多層配線基板であって、ベース基板１の直上の絶縁８層に形成された貫通導体７の下部がベース基板１に設けたベース基板貫通導体７’に埋設されている多層配線基板である。多層配線部２の最下層の貫通導体７とベース基板貫通導体７’との熱応力による剥離を効果的に防止することができ、電気的信頼性の優れた多層配線基板となる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板上に有機樹脂から成る複数の絶縁層と配線導体層とを多層に積層するとともに、上下に位置する前記配線導体層をその間の前記絶縁層に設けた貫通導体により電気的に接続して成る多層配線基板であって、前記ベース基板の直上の前記絶縁層に形成された前記貫通導体の下部が前記ベース基板に設けたベース基板貫通導体に埋設されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
有機樹脂から成る複数の絶縁層と配線導体層とを多層に積層するとともに上下に位置する前記配線導体層を前記絶縁層に設けた貫通導体により電気的に接続して成る多層配線部およびベース基板を準備し、前記ベース基板に銅粉末と樹脂との混合物により形成されたベース基板貫通導体と前記多層配線部の最下層の前記絶縁層に銅メッキにより形成された前記貫通導体とを位置合わせして前記多層配線部と前記ベース基板とを積層して、前記多層配線部の最下層の前記絶縁層に形成された前記貫通導体の下部を前記ベース基板貫通導体に埋設することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【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としては、配線導体を高密度に形成することを目的として、ベース基板上に絶縁層と配線導体層とから成る多層配線部を形成した多層配線基板が採用されていた。
【０００３】
かかる多層配線基板は、エポキシ，ビスフェノールトリアジン等の樹脂を含浸させたガラス繊維（以下、プリプレグという）を積層して成るベース基板の上面に、スピンコート法やフィルム積層法によって形成されるエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等から成る絶縁層と、銅やアルミニウム等の金属から成り、めっき法や蒸着法等の薄膜形成技術およ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配線導体層とを交互に多層に積層させた構造を有している。
【０００４】
例えばフィルム積層法による多層配線基板における絶縁層の形成は、まず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塗布し乾燥させたものを準備し、この絶縁フィルム層をベース基板や下層の絶縁フィルム層の上面に間に絶縁性接着剤層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り行なわれる。
【０００５】
また、上下に位置する配線導体層間の電気的接続は、レーザやドライエッチング等の手法により絶縁フィルム層および絶縁性接着剤層に貫通孔を形成し、その後、貫通孔の内壁に真空成膜法やめっき法により貫通導体を形成することにより行なわれている。
【０００６】
この配線導体層や貫通導体は以下の（１）〜（５）の工程を含む製造方法で形成されている。
（１）レーザにより開口された貫通孔の内部を過マンガン酸カリウム溶液等の粗化液で粗化する。
（２）この粗化した面にめっき触媒としてパラジウム等を付与し、その後、無電解めっきにより下地導体膜を形成する。
（３）次に、下地導体膜の上にフォトレジスト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、下地導体層のうち上層の主導体層を形成する部分に所定形状の窓部を形成する。
（４）次に、フォトレジストの窓部に露出させた下地導体層を電極として電解めっき皮膜を３〜１０μｍの厚みに形成する。これによって上層の主導体層の部分に相当する露出した下地導体層上にめっき皮膜が形成され、その他の部分はフォトレジストに覆われているためにめっき皮膜が形成されず、上層の配線導体層および貫通導体に相当する部分にのみ主導体層が形成される。
（５）このようにして所定の厚さの主導体層を形成した後、フォトレジストを剥離除去し、次に、主導体層をエッチングレジストとして先に電解めっき用電極として使用した下地導体層の一部をエッチングすることによって、上層の配線導体層および貫通導体が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、絶縁フィルムおよび絶縁性接着剤層から成る絶縁層を加熱加圧し接着する多層配線基板においては、その絶縁層に形成される貫通導体と絶縁層との熱膨張係数に大きな差があるため、多層配線基板にチップ部品等を実装する際の加熱工程や温度サイクル試験等の耐環境試験の熱により応力が生じる。その応力はベース基板の貫通導体の上面と多層配線部の貫通導体の底面との間に集中し、特に多層配線部にて貫通導体上にさらに貫通導体が形成されたいわゆるスタックトビア構造をとる場合、多層配線部の最下層に形成された貫通導体の下部の底面とこの貫通導体に対応させてベース基板に形成されたベース基板貫通導体の上面との間に最大応力がかかることになる。
【０００８】
その理由は、多層配線部にてスタックトビア構造をとる場合、上下に重ねられた貫通導体とその貫通導体が形成されている絶縁層との接する距離が長く、熱膨張差による熱応力はその距離に比例するため、多層配線部の最下層に形成された貫通導体の底面とこれに対応してベース基板に形成されたベース基板貫通導体の上面との間に働く応力が最も大きくなることによる。
【０００９】
そのため、多層配線部の最下層に形成された貫通導体の底面とこれに対応してベース基板に形成されたベース基板貫通導体の上面との間にクラックが発生し、電気的導通が取れなくなるという問題点があった。
【００１０】
また、ベース基板上に絶縁フィルムに絶縁性接着剤を塗布し乾燥させた絶縁フィルタ層をベース基板の上面や絶縁フィルム層の上面に間に絶縁性接着剤層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していく場合に、ベース基板が絶縁フィルムや絶縁性接着剤に比較して耐熱性が低い場合は、絶縁フィルム層の加熱加圧工程毎に加熱工程にさらされるためベース基板の特性が劣化してしまうという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記従来の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、チップ部品等を実装する際の加熱工程や温度サイクル試験等の耐環境試験において発生する配線導体層とスタックトビアの下方の貫通導体との剥離を抑制した、電気的接続信頼性に優れた多層配線基板およびその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板は、ベース基板上に有機樹脂から成る複数の絶縁層と配線導体層とを交互に多層に積層するとともに、上下に位置する前記配線導体層をその間の前記絶縁層に設けた貫通導体により電気的に接続して成る多層配線基板であって、前記ベース基板の直上の前記絶縁層に形成された前記貫通導体の下部が前記ベース基板に設けたベース基板貫通導体に埋設されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の多層配線基板の製造方法は、有機樹脂から成る複数の絶縁層と配線導体層とを多層に積層するとともに上下に位置する配線導体層を前記絶縁層に設けた貫通導体により電気的に接続して成る多層配線部およびベース基板を準備し、前記ベース基板に銅粉末と樹脂との混合物により形成されたベース基板貫通導体と前記多層配線部の最下層の前記絶縁層に銅メッキにより形成された前記貫通導体とを位置合わせして前記多層配線部と前記ベース基板とを積層して、前記多層配線部の最下層の前記絶縁層に形成された前記貫通導体の下部を前記ベース基板貫通導体に埋設することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の多層配線基板によれば、多層配線部の最下層すなわちベース基板の直上の絶縁層に形成された貫通導体の下部がベース基板に設けたベース基板貫通導体に埋設されていることから、多層配線部の最下層の貫通導体はその底面および側面でベース基板の上面に端部の上面を露出させて形成されたベース基板貫通導体と接することとなる。その結果、貫通導体の下部とベース基板貫通導体の上部との接触面積が貫通導体の底面のみで接している場合より大きくなり、貫通導体の底面とベース基板貫通導体の上面との間に集中した応力を、ベース基板貫通導体に埋設した貫通導体の下部の側面方向に分散することができるようになるため、多層配線部の最下層でベース基板の直上の絶縁層に形成された貫通導体の底面とこの貫通導体に対応させてベース基板に形成されたベース基板貫通導体の上面との間に発生するクラックを抑制することができ、貫通導体の底面とベース基板貫通導体の上面との間の剥離を防止することができる。
【００１５】
よって、チップ部品等を実装する際の加熱工程や温度サイクル試験等の耐環境試験においてベース基板と多層配線部間の導通不良の発生をなくすことができ、電気的接続信頼性の優れた多層配線基板とすることができる。
【００１６】
また、本発明の多層配線基板の製法によれば、有機樹脂から成る複数の絶縁層と配線導体層とを多層に積層するとともに上下に位置する配線導体層を絶縁層に設けた貫通導体により電気的に接続して成る多層配線部およびベース基板を別々に準備し、ベース基板に銅粉末と樹脂との混合物により形成されたベース基板貫通導体と、多層配線部の最下層の絶縁層に銅メッキにより形成された貫通導体とを位置合わせして多層配線部とベース基板とを積層して、多層配線部の最下層の絶縁層に形成された貫通導体の下部をベース基板貫通導体に埋設することから、絶縁フィルム層を多層に積層する加熱工程にベース基板がさらされることがないためベース基板が加熱により劣化することもなく、またベース基板の耐熱性にかかわりなく、多層配線部を最適な加熱加圧で作製してベース基板上に積層し、貫通導体の下部をベース基板貫通導体に埋設させた、貫通導体とベース基板貫通導体との電気的接続の信頼性に優れた多層配線基板を得ることが可能となる。
【００１７】
その結果、ベース基板の特性劣化のない電気的接続信頼性の優れた多層配線基板を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
【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断面図である。図１において、１はベース基板、２は多層配線部、３は配線導体層、４は絶縁フィルム層、５は絶縁性接着剤層、６は貫通孔、７は貫通導体、７’はベース基板貫通導体、８は絶縁フィルム層４および絶縁性接着剤層５から成る絶縁層である。
【００２０】
ベース基板１は、その上面に複数の絶縁フィルム層４を間に絶縁性接着剤層５を介して積層した絶縁層８と配線導体層３とを多層に積層した多層配線部２が配設されており、この多層配線部２を支持する支持部材として機能する。
【００２１】
ベース基板１は、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。
【００２２】
また、ベース基板１の上面に配設された多層配線部２において、多層配線部２の絶縁層８を構成する絶縁フィルム層４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。
【００２３】
多層配線部２の絶縁層８は絶縁フィルム層４と絶縁性接着剤層５とから構成され、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，フッ素樹脂等の有機樹脂から成る。また、絶縁性接着剤層５はポリアミドイミド樹脂，ポリイミドシロキサン樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂，エポキシ樹脂等の有機樹脂から成る。
【００２４】
絶縁層８は、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、この絶縁フィルムをベース基板１や下層の絶縁層８の上面に間に絶縁性接着剤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。
【００２５】
中でも、貫通導体７を銅または銅合金で形成し、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をポリイミドシロキサン樹脂あるいは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においては、ポリイミドシロキサン樹脂あるいはシロキサン変性ポリアミドイミド樹脂が絶縁フィルム層４との接着性も良好で、かつ耐熱性が高く、また熱膨張係数が銅と比較的近いため、貫通導体７と絶縁層８との熱膨張差も小さくなるため本発明の多層配線基板に好適である。
【００２６】
絶縁層８には所定位置に絶縁フィルム層４および絶縁性接着剤層５を貫通する貫通孔６が形成されており、この貫通孔６内に貫通導体７が形成されることにより、絶縁フィルム層４を挟んで上下に位置する配線導体層３の各々を電気的に接続する接続路が形成される。
【００２７】
貫通孔６は、例えばレーザを使い絶縁フィルム層４および絶縁性接着剤層５から成る絶縁層８の一部を除去することにより形成される。特に、貫通孔６の開口径が小さな場合は、貫通孔６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６の内壁面が滑らかに加工される紫外線レーザで形成することが望ましい。
【００２８】
各絶縁層８の絶縁フィルム層４の上面に配設される配線導体層３および絶縁層８の貫通孔６内に配設される貫通導体７は、銅，金，アルミニウム，ニッケル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が、中でも、安価で電気抵抗も低い銅をめっき法にて形成することが望ましい。
【００２９】
なお、貫通導体７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とともに両者の電気的な接続信頼性の点でも良好である。また、配線導体層３と貫通導体７とを一体形成する場合には、それぞれに所望の厚みのめっき膜を調整して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するのがよい。
【００３０】
また、多層配線部２の最上層の絶縁層８の上面に形成された配線導体層３には、チップ部品の実装性および耐環境性の点から、その配線導体層３が銅層から成る場合にはその上にニッケル層や金層を形成するとよい。
【００３１】
本発明の多層配線基板においては、多層配線部２の最下層、すなわちベース基板１の直上の絶縁層８に形成された貫通導体７の下部がベース基板１に形成されたベース基板貫通導体７’に埋設するように形成されていることを特徴とする。これにより、ベース基板１の直上の絶縁層８に形成された貫通導体７はその下部の底面および側面でベース基板１の上面にその上面を露出させて形成された貫通導体７’の上面と接することとなるため、貫通導体７とベース基板貫通導体７’との接触面積が、貫通導体７が底面のみでベース基板貫通導体７’の上面と接している場合より大きくなり、貫通導体７の底面とベース基板貫通導体７’の上面との間に集中した応力を、ベース基板貫通導体７’に埋設した貫通導体７の下部の側面方向に分散することができる。
【００３２】
その結果、多層配線部２の最下層の絶縁層８に形成された貫通導体７の底面とベース基板１に形成されたベース基板貫通導体７’に発生するクラックを効果的に抑制することができ、貫通導体７の底面とベース基板貫通導体７’の上面との間の剥離を防止することができる
よって、チップ部品等を実装する際の加熱工程や温度サイクル試験等の耐環境試験においてベース基板１の配線と多層配線部２の配線間の導通不良の発生がなくなり、電気的接続信頼性の優れた多層配線基板となる。
【００３３】
さらに、本発明の多層配線基板の製造方法によれば、有機樹脂から成る複数の絶縁層８と配線導体層３とを多層に積層するとともに上下に位置する配線導体層３を絶縁層８に設けた貫通導体７により電気的に接続して成る多層配線部２とベース基板１とを別々に準備し、ベース基板１に銅粉末と樹脂との混合物により形成され、その上面をベース基板１の上面に露出させているベース基板貫通導体７’と、多層配線部２の最下層の絶縁層８に銅メッキにより形成された貫通導体７とを位置合わせして多層配線部２とベース基板１とを積層して、多層配線部２の最下層の絶縁層８に形成された貫通導体７の下部をベース基板貫通導体７’に埋設することを特徴としている。これにより、絶縁フィルム層４を多層に積層する加熱工程にベース基板１がさらされることがないためベース基板１が熱により劣化することもなく、またベース基板１の耐熱性にかかわりなく、多層配線部２を最適な加熱加圧で作製してベース基板１上に積層し、貫通導体７の下部をベース基板貫通導体７’に埋設させた、貫通導体７とベース基板貫通導体７’との電気的接続の信頼性に優れた多層配線基板を得ることが可能となる。
【００３４】
その結果、ベース基板１の特性劣化のない電気的接続信頼性の優れた多層配線基板を得ることができる。
【００３５】
なお、本発明の多層配線基板は以上の実施の形態の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る。例えば、上述の例においてはベース基板１の上面にのみ多層配線部２を配設したが、多層配線部２はベース基板１の下面のみに設けても上下の両面に設けても構わない。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の多層配線基板によれば、多層配線部の最下層すなわちベース基板の直上の絶縁層に形成された貫通導体の下部がベース基板に設けたベース基板貫通導体に埋設されていることから、多層配線部の最下層の貫通導体はその底面および側面でベース基板の上面に端部の上面を露出させて形成されたベース基板貫通導体と接することとなる。従って、貫通導体の下部とベース基板貫通導体の上部との接触面積が貫通導体の底面のみで接している場合より大きくなり、貫通導体の底面とベース基板貫通導体の上面との間に集中した応力を、ベース基板貫通導体に埋設した貫通導体の下部の側面方向に分散することができるようになるので、多層配線部の最下層でベース基板の直上の絶縁層に形成された貫通導体の底面とこの貫通導体に対応させてベース基板に形成されたベース基板貫通導体の上面との間に発生するクラックを抑制することができ、貫通導体の底面とベース基板貫通導体の上面との間の剥離を防止することができる。
【００３７】
よって、チップ部品等を実装する際の加熱工程や温度サイクル試験等の耐環境試験においてベース基板と多層配線部間の導通不良の発生をなくすことができ、電気的接続信頼性の優れた多層配線基板とすることができる。
【００３８】
また、本発明の多層配線基板の製法によれば、有機樹脂から成る複数の絶縁層と配線導体層とを多層に積層するとともに上下に位置する配線導体層を絶縁層に設けた貫通導体により電気的に接続して成る多層配線部およびベース基板を別々に準備し、ベース基板に銅粉末と樹脂との混合物により形成されたベース基板貫通導体と、多層配線部の最下層の絶縁層に銅メッキにより形成された貫通導体とを位置合わせして多層配線部とベース基板とを積層して、多層配線部の最下層の絶縁層に形成された貫通導体の下部をベース基板貫通導体に埋設することから、絶縁フィルム層を多層に積層する加熱工程にベース基板がさらされることがないためベース基板が加熱により劣化することもなく、またベース基板の耐熱性にかかわりなく、多層配線部を最適な加熱加圧で作製してベース基板上に積層し、貫通導体の下部をベース基板貫通導体に埋設させた、貫通導体とベース基板貫通導体との電気的接続の信頼性に優れた多層配線基板を得ることが可能となる。
【００３９】
その結果、ベース基板の特性劣化のない電気的接続信頼性の優れた多層配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・ベース基板
２・・・・多層配線部
３・・・・配線導体層
４・・・・絶縁フィルム層
５・・・・絶縁性接着剤層
６・・・・貫通孔
７・・・・貫通導体
７’・・・・ベース基板貫通導体
８・・・・絶縁層
【図１】
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