(57)【要約】【課題】  有機樹脂から成る絶縁層と配線導体とを多層に積層して成る多層配線基板において、配線導体と絶縁層との線膨張係数差による剥離を防止するとともに多層配線基板の表面の平坦度を高めること。【解決手段】  樹脂から成る絶縁層２と配線導体３とが交互に複数積層されて成る多層配線基板であって、配線導体３は、平面視で絶縁層２の外周部において絶縁層２に一部が埋め込まれている。【選択図】図１
2005268259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂から成る絶縁層と配線導体とが交互に複数積層されて成る多層配線基板であって、前記配線導体は、平面視で前記絶縁層の外周部において前記絶縁層に一部が埋め込まれていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記配線導体は、前記絶縁層の層間に形成されるとともに前記配線導体の上側および下側の両方の前記絶縁層に埋め込まれていることを特徴とする請求項１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、エポキシ樹脂や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、上記のような絶縁層と配線導体層とから成る多層配線部を有する多層配線基板においては、絶縁層と配線導体層との線膨張係数差による応力が生じやすく、特に多層配線基板の外周部ではその応力が大きく、配線導体層が絶縁層から剥離しやすいという問題点があった。
【０００７】
また、有機樹脂から成る絶縁層の厚みがその有機樹脂の前駆体を塗布する面の凹凸にほぼ均一に追従するため、絶縁層上に形成した配線導体層の凸部によって、その上に形成される絶縁層の表面には段差が発生しやすい。また、絶縁層を多層化していくと、各層での凹凸を反映して、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の表面では複雑な凹凸形状になることもある。さらに、導体抵抗値を低減させるために導体層厚みを厚くする傾向にあり、多層配線基板の上面は、より複雑な凹凸形状になることもある。
【０００８】
このような凹凸形状のある多層配線基板の最上面に形成された配線導体層の上面に半導体基板を実装する場合には、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の表面の凹凸を吸収できるように、例えば、配線導体層上に形成する半導体基板との接続用の半田の上面をすべて半導体基板の表面に対して平行な同一平面上に位置させる必要があり、工程が複雑になるとともに調整する分だけ必要以上の半田高さが必要になるため、結果として多層配線基板の最上面における配線導体層の狭ピッチ化を阻害してしまうという問題点があった。
【０００９】
また、プローブカードのようにプローブを接触させたり接続したりする場合には、配線導体層の上面の高さばらつきによってプローブ先端の高さばらつきが大きくなり、半導体基板の端子に対するプローブの接触圧力にばらつきが生じ、接続抵抗が変動しやすいという問題点があった。
【００１０】
さらに、配線導体層の上面の高さばらつきがあると、そのために生じるプローブの接触圧力のばらつきにより特定のプローブに圧力が集中し、プローブの寿命が短くなりやすいという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記のような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、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の平坦度が高い、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】
【００１２】
本発明の多層配線基板は、樹脂から成る絶縁層と配線導体とが交互に複数積層されて成る多層配線基板であって、前記配線導体は、平面視で前記絶縁層の外周部において前記絶縁層に一部が埋め込ま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において、好ましくは、前記配線導体は、前記絶縁層の層間に形成されるとともに前記配線導体の上側および下側の両方の前記絶縁層に埋め込まれていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の多層配線基板によれば、配線導体は、平面視で絶縁層の外周部において絶縁層に一部が埋め込まれていることから、配線導体を絶縁層に強固に固定することができるようになり、特に絶縁層と配線導体との線膨張係数差による応力が加わりやすい外周部において配線導体が絶縁層から剥離するのを有効に防止することができる。
【００１５】
また、従来のように配線導体を絶縁層の上面に配設した場合に比べて絶縁層から突出する配線導体の突出量を小さくすることができ、多層配線基板の表面の平坦度を高めることができる。さらに、配線導体の厚みを従来よりも厚くしても多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の平坦度に対する配線導体の突出による影響を小さく抑えることができ、電気特性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の多層配線基板は、好ましくは、配線導体が絶縁層の層間に形成されるとともに配線導体の上側および下側の両方の絶縁層に埋め込まれていることにより、配線導体の突出量をさらに低減することができ、多層配線基板の表面の平坦度をより高めることができるとともに、配線導体を絶縁層にさらに強固に固定することができる。
【００１７】
また、絶縁層に埋め込むことで多層配線基板の平坦度を維持しながら配線導体の厚みを厚くすることができるが、上側または下側の絶縁層のみに埋め込む場合は、配線導体の厚みが厚くなるに連れて、絶縁性を確保するために、その分絶縁層の厚みを厚くする必要があるのに対し、配線導体を上側および下側の両方に埋め込むことにより各絶縁層の厚みを薄くしても絶縁性を維持することができるので、多層配線基板厚みを厚くすること無く配線導体の厚みを厚くすることができる。
【００１８】
これらのことにより、複数の絶縁層と配線導体とを多層に積層して成る多層配線基板の平坦な最上面に形成された配線導体と半導体基板の接続部位とを平行に配置することが容易になるため、半導体基板の接続用の半田の高さを調節する必要がなくなる。これにより、多層配線基板の最上面に形成された絶縁層の平坦度が高い、配線導体の狭ピッチ化に対応することができる多層配線基板となる。
【００１９】
また、本発明の多層配線基板をプローブカードとして使用する場合には、複数の絶縁層と配線導体とを多層に積層して成る多層配線基板の最上面に形成された配線導体とプローブとの高さばらつきがなくなり、半導体集積回路の検査の際にプローブにかかる荷重が配線導体の上面の一部に集中することがなくなるものとすることができ、配線導体の磨耗による多層配線基板の寿命が短くなるという問題もなくすことができる。これにより、プローブとの接触抵抗を長期にわたり安定なものとすることができる、電気的な接続性に優れた多層配線基板となる。
【００２０】
また、多層配線基板の配線導体の狭ピッチ化によって配線導体が微細化された場合においても、多層配線基板の配線導体と半導体基板のバンプとの接続強度を強固にすることができる。これによって多層配線基板の配線導体の狭ピッチ化に対応することができるとともに半導体基板との接続信頼性の高い多層配線基板となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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り、図２は図１に示す多層配線基板における配線導体の周辺の状態を示す要部拡大断面図である。これらの図において、１は基板、２は絶縁層、３は配線導体、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は貫通孔である。
【００２３】
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２と配線導体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部材として機能する。
【００２４】
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、ある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，炭化珪素質焼結体等の非酸化物系セラミックス、さらには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や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。
【００２５】
基体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。
【００２６】
また、基板１には、その上面に複数の絶縁層２と配線導体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３を電気的に絶縁し、配線導体３は電気信号を伝達するための伝達路として機能する。
【００２７】
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。
【００２８】
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の上面に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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、特に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。
【００３１】
さらに、各絶縁層２には表面に配線導体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。
【００３２】
貫通導体６は配線導体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。
【００３３】
本発明の多層配線基板においては、配線導体３が平面視で絶縁層２の外周部において絶縁層２に一部が埋め込まれている。これにより、配線導体３を絶縁層２に強固に固定することができるようになり、特に絶縁層２と配線導体３との線膨張係数差による応力が加わりやすい外周部において配線導体３が絶縁層２から剥離するのを有効に防止することができる。
【００３４】
また、従来のように配線導体３を絶縁層２の上面に配設した場合に比べて絶縁層２から突出する配線導体３の突出量を小さくすることができ、多層配線基板の表面の平坦度を高めることができる。さらに、配線導体３の厚みを従来よりも厚くしても多層配線基板の最上面に形成された絶縁層２の平坦度に対する配線導体３の突出による影響を小さく抑えることができ、電気特性を向上させることができる。
【００３５】
なお、絶縁層２が絶縁フィルム層４と絶縁性接着剤層５とから成る場合、配線導体３は、絶縁フィルム層４に埋め込まれているのがよい。これにより、絶縁性接着剤層５よりも強度の高い絶縁フィルム層４に配線導体３が強固に固定されるので、配線導体３と絶縁層２との線膨張係数差による応力で配線導体３が剥離するのをきわめて有効に防止できる。
【００３６】
また、好ましくは、配線導体３が絶縁層２の層間に形成されるとともに配線導体３の上側および下側の両方の絶縁層２に埋め込まれているのがよい。これにより、配線導体３の突出量をさらに低減することができ、多層配線基板の表面の平坦度をより高めることができるとともに、配線導体３を絶縁層２にさらに強固に固定することができる。
【００３７】
また、絶縁層２に埋め込むことで多層配線基板の平坦度を維持しながら配線導体３の厚みを厚くすることができるが、上側または下側の絶縁層２のみに埋め込む場合は、配線導体３の厚みが厚くなるに連れて、絶縁性を確保するために、その分絶縁層２の厚みを厚くする必要があるのに対し、配線導体３を上側および下側の両方に埋め込むことにより各絶縁層２の厚みを薄くしても絶縁性を維持することができるので、多層配線基板厚みを厚くすること無く配線導体３の厚みを厚くすることができる。
【００３８】
配線導体３および貫通導体６の形成方法は、例えば、まず絶縁層２の表面に配線導体３が埋め込まれるように配線導体３用の配線パターン形状の凹部を形成するとともに貫通導体６用の貫通孔７を形成する。
【００３９】
配線導体３用の凹部は、例えば金属膜をマスクとして絶縁層２の上面側を酸素プラズマ処理することによって絶縁層２の上面側の一部を除去することにより形成される。また、貫通孔７は、例えばレーザを使い、配線導体３用の凹部の所定位置の絶縁層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。
【００４０】
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本発明の絶縁層２に一部埋め込まれた配線導体３が形成される。
【００４１】
また、上側および下側の両方の絶縁層２に配線導体３を埋め込むには、上側の絶縁層２に配線導体３用の配線パターン形状の凹部を形成し、下側の絶縁層２には、上記と同様の方法で配線導体３を作成した後に、その上側と下側の絶縁層２を積層することで、本発明の上側および下側の両方の絶縁層２に埋め込まれた配線導体３に加工することができる。なお、配線導体３の埋め込みの程度は、絶縁層２に形成する凹部の深さを調節することにより調整することができる。
【００４２】
なお、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。
【００４３】
かくして、本発明の多層配線基板によれば、最上層に位置する貫通孔７は貫通導体６で埋め込まれるとともに最上層の貫通孔７の直上の配線導体３に半導体集積回路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。
【００４４】
また、本発明の多層配線基板によれば、最上層に位置する絶縁層２に配線導体３の一部が埋設されるように形成された配線導体３と接触させてプローブを配置、固定するとともに、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、大電流に対応した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。
【００４５】
なお、本発明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、絶縁層２は絶縁フィルム層４と絶縁性接着剤層５との２層構造のものを多層に積層したが、例えば絶縁フィルム層４を中心に上下に絶縁性接着剤層５を形成したものを多層に積層したものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【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。
【図２】図１の多層配線基板における配線導体の周辺の状態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・・基板
２・・・・絶縁層
３・・・・配線導体
４・・・・絶縁フィルム層
５・・・・絶縁接着剤層
６・・・・貫通導体
７・・・・貫通孔
【図１】
2005268259.tif 000003
【図２】
2005268259.tif 000004