(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に有機樹脂から成る複数の絶縁フィルム層と配線導体層とを前記絶縁フィルム層間に絶縁性接着剤層を介して多層に積層接着するとともに、上下に位置する前記配線導体層同士をその間の前記絶縁フィルム層および前記絶縁性接着剤層に設けた貫通孔に貫通導体を配して電気的に接続して成る多層配線基板であって、前記基板側の最下層に配された前記貫通導体は、横断面の形状が長穴形状であるとともにその長径方向が前記基板の中心部に向かっていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記長穴形状の長径を前記基板の外周部にある前記貫通導体よりも前記基板の中心部にある前記貫通導体において小さくしてある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】
前記最下層の他の層に配された前記貫通導体も横断面の形状が長穴形状であるとともにその長径方向が前記基板の中心部に向かっており、前記長穴形状の長径を前記最下層に配された前記貫通導体よりも前記他の層に配された前記貫通導体において小さくしてあることを特徴とする請求項１または２記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記最下層から最上層に向かって、前記長穴形状の長径を順次小さくしてあることを特徴とする請求項３記載の多層配線基板。
【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、基板上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、酸化アルミニウム質焼結体等から成る基板の上面に、スピンコート法等によって形成されるポリイミド樹脂等から成る薄膜の絶縁層と、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】
しかしながら、スピンコート法によってポリイミド樹脂から成る絶縁層を形成した場合、所望の厚みに絶縁層を形成するには多数回に分けてポリイミド樹脂の前駆体を塗布する必要があり、さらにその後にポリイミド樹脂の前駆体をポリイミド化させるキュア工程が必要となるため、製造工程が長くなるという問題点があった。
【０００５】
そこで、ポリイミド樹脂等から成る複数の絶縁フィルム層を間にビスマレイミドトリアジン樹脂等から成る絶縁性接着剤層を介して積層して成る絶縁層を用いる多層配線基板が採用されてきている。
【０００６】
かか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。
【０００７】
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。
【０００８】
これら配線導体層および貫通導体は以下の（１）〜（５）の工程を含む製造方法で形成されている。
（１）絶縁フィルム層および絶縁性接着剤層にレーザやプラズマにより方形や円形に開口した貫通孔を形成し、そ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Ｐｄ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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような絶縁フィルム層を間に絶縁性接着剤層を介して加熱加圧し接着する多層配線基板においては、基板，貫通導体，絶縁フィルム層，絶縁性接着剤層のそれぞれの材質の違いにより熱膨張係数に差があるため、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部分的に応力が集中する様になる。例えば、絶縁フィルム層や絶縁性接着剤層と貫通導体との熱膨張差による応力は配線導体層の上面と貫通孔とが接する部分に集中することとなる。また、基板，絶縁性接着剤層，絶縁フィルム層の熱膨張差による応力はそれぞれの界面、とりわけ材質の大きく異なる基板と絶縁性接着剤層との界面で基板の外周部に近い部分により大きい応力が生じることとなる。そのため、これらの応力の集中により基板の外周部に近い基板直上にある配線導体層の上面と貫通孔とが接する部分を基点として、配線導体層と貫通導体との界面において、その界面の接着力が低い場合には界面方向にクラックが生じ、配線導体層と貫通導体との剥離が発生するという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記従来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を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板は、基板上に有機樹脂から成る複数の絶縁フィルム層と配線導体層とを前記絶縁フィルム層間に絶縁性接着剤層を介して多層に積層接着するとともに、上下に位置する前記配線導体層同士をその間の前記絶縁フィルム層および前記絶縁性接着剤層に設けた貫通孔に貫通導体を配して電気的に接続して成る多層配線基板であって、前記基板側の最下層に配された前記貫通導体は、横断面の形状が長穴形状であるとともにその長径方向が前記基板の中心部に向かっていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記長穴形状の長径を前記基板の外周部にある前記貫通導体よりも前記基板の中心部にある前記貫通導体において小さくしてあ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は、上記各構成において、前記最下層の他の層に配された前記貫通導体も横断面の形状が長穴形状であるとともにその長径方向が前記基板の中心部に向かっており、前記長穴形状の長径を前記最下層に配された前記貫通導体よりも前記他の層に配された前記貫通導体において小さくしてあることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記最下層から最上層に向かって、前記長穴形状の長径を順次小さくしてあることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の多層配線基板によれば、基板側の最下層に配された貫通孔の横断面の形状が長穴形状であるとともに、その長径方向が基板の中心部に向かっているため、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、基板側の最下層に配された配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面に応力が生じた場合にも応力のかかる方向に対して長い接触面積があるため、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面における接着強度を上げることができ、配線導体層と貫通導体との剥離がなくなる。
【００１６】
これにより、上下に位置する配線導体層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。
【００１７】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、長穴形状の長径を基板の外周部にある貫通導体よりも基板の中心部にある貫通導体において小さくしたときには、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、基板の中心部に比べて外周部に応力が強くかかるため、その傾向に沿って貫通導体の長径を調節しておくことができ、基板側の最下層に配された配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面に応力が生じた場合にも応力に対して十分な接触面積があるので、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面における接着強度を上げることができ、配線導体層と貫通導体との剥離がなくなるとともに、基板の中心部における貫通導体の占有面積を小さくすることができ高密度な配線導体層を形成することができるようになる。
【００１８】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、最下層の他の層に配された貫通導体も横断面の形状が長穴形状であるとともにその長径方向が基板の中心部に向かっており、長穴形状の長径を最下層に配された貫通導体よりも他の層に配された貫通導体において小さくしたときには、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、基板側の最下層に比べてそれより上層部にある他の層にかかる応力は弱くなるため、その応力に合わせて貫通導体の長径を調節しておくことができ、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面に応力が生じた場合にも応力に対して十分な接触面積があるので、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面における接着強度を上げることができ、配線導体層と貫通導体との剥離を有効になくすことができるとともに、基板側の最下層以外の層においては貫通導体の占有面積を小さくすることができ、それにより高密度な配線導体層を形成することができるようになる。
【００１９】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、基板側の最下層から最上層に向かって、長穴形状の長径を順次小さくしたときには、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も、基板側の最下層から最上層に向かって弱くなる応力を各層毎に応力に見合った接触面積で受けることができるため、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面における接着強度を上げることができ、配線導体層と貫通導体との剥離を有効になくすことができるとともに、各層で貫通導体の占有面積を小さくすることができ、各層においてより有効に高密度な配線導体層を形成することができるようになる。
【００２０】
これらのことにより、上下に位置する配線導体層間の導通不良の発生がなくなるとともに高密度な配線導体層を形成することができるようになるため、電気的接続信頼性の優れた高密度な多層配線基板となる。
【００２１】
【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。
【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は本発明の多層配線基板の実施の形態の一例における基板側の最下層の絶縁フィルム層を示す上面図である。これらの図において、１は基板、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。
【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，窒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】
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従来周知の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、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整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が配設されている。この多層配線部２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。
【００２７】
多層配線部２の絶縁層は絶縁フィルム層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，エポキシ樹脂等から成る。
【００２８】
絶縁層は、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基板１や下層の絶縁層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。
【００２９】
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合せにおいては、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と絶縁層との熱膨張差も小さくなる。このような構成にしておくと熱負荷により発生する応力も小さいため貫通導体７の長径を小さくすることができる。すなわち、貫通導体７の占有面積を小さくすることができるため高密度な配線導体層３を形成することができ本発明に好適となる。
【００３０】
絶縁層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内には貫通導体７が被着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。
【００３１】
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。
【００３２】
このとき、基板１側の最下層に配される貫通導体７が形成される貫通孔６は長穴形状にしておくのがよい。長穴形状としては略楕円形状や略四角形状でその角が丸まった形状のものを用い、その長径（楕円形状の場合は径の長い方、四角形状でその角が丸まったものの場合はその辺の長い方）方向を基板１の中心部に向けて配列しておくと、基板１側の最下層に配された配線導体層３の上面と貫通導体７の底面との界面に応力が生じた場合にも応力のかかる方向に対して長い接触面積があるため、配線導体層３の上面と貫通導体の底面との界面における接着強度を上げることができ、その界面における剥離をなくすことができるようになる。
【００３３】
また、基板１の外周部にある長穴形状の貫通導体７の長径よりも基板１の中心部にある長穴形状の貫通導体７において長径を小さくしておくのがよい。これにより、基板１の中心部に比べ外周部に応力が強くかかるのに対して、その傾向に沿って貫通導体７の長径を調節しておくことができ、基板１の中心部における貫通導体７の占有面積を小さくすることができるようになる。
【００３４】
さらに、基板１側の最下層の他の層に配された貫通導体７も横断面の形状が長穴形状であるとともにその長径方向が基板１の中心部に向かっているものとし、基板１側の最下層にある長穴形状の貫通導体７の長径よりも他の層にある長穴形状の貫通導体７においてその長径を小さくしておくのがよい。基板１側の最下層に比べ、それより上層部にある他の層にかかる応力は弱くなるため、その応力に合わせて貫通導体７の長径を調節しておくことができ、基板１側の最下層以外の他の層においては貫通導体７の占有面積を小さくすることができるようになる。
【００３５】
さらに、基板１側の最下層から最上層に向かって、長穴形状の貫通導体７の長径を順次小さくしておくのがよい。これにより、基板１側の最下層から最上層に向かって弱くなる応力を各層毎に応力に見合った接触面積で受けることができ、各層で貫通導体７の占有面積を小さくすることができるようになる。
【００３６】
各絶縁フィルム層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，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。
【００３７】
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しておくのがよい。
【００３８】
配線導体層３および貫通導体７の形成方法は、例えば、まず広面積に銅層を主体としこの銅層の少なくとも一方の主面に拡散防止層（バリア層）としてのクロム，モリブデン，チタン等を被着させて下地導体層を形成する。次に、この上に所望のパターンにフォトレジストを形成し、このフォトレジストをマスクにして主導体層部分をメッキにて所望の厚みまで形成する。その後、フォトレジストを剥離し、下地導体層をエッチングにて除去することにより所望のパターンに加工することができる。
【００３９】
なお、絶縁フィルム層４の最上層の主導体層には、チップ部品の実装性および耐環境性の点から、主導体層が銅層から成る場合には表面の酸化防止あるいは酸化による抵抗値の増大を防止するため、その上にニッケル層や金層を形成するとよい。
【００４０】
かくして、本発明の多層配線基板によれば、基板１の上面に被着させた多層配線部２の上に半導体素子や容量素子，抵抗器等の電子部品を搭載実装し、電子部品の各電極を配線導体層３に電気的に接続することによって半導体装置や混成集積回路装置等となる。
【００４１】
なお、本発明は上記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基板１の上面にのみ絶縁層と配線導体層３とから成る多層配線部２を設けたが、多層配線部２を基板１の下面側のみに設けても、上下の両面に設けてもよい。
【００４２】
【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、基板側の最下層に配された貫通孔の横断面の形状が長穴形状であるとともに、その長径方向が基板の中心部に向かっているため、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、基板側の最下層に配された配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面に応力が生じた場合にも応力のかかる方向に対して長い接触面積があるため、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面における接着強度を上げることができ、配線導体層と貫通導体との剥離がなくなる。
【００４３】
これにより、上下に位置する配線導体層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。
【００４４】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、長穴形状の長径を基板の外周部にある貫通導体よりも基板の中心部にある貫通導体において小さくしたときには、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、基板の中心部に比べて外周部に応力が強くかかるため、その傾向に沿って貫通導体の長径を調節しておくことができ、基板側の最下層に配された配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面に応力が生じた場合にも応力に対して十分な接触面積があるので、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面における接着強度を上げることができ、配線導体層と貫通導体との剥離がなくなるとともに、基板の中心部における貫通導体の占有面積を小さくすることができ高密度な配線導体層を形成することができるようになる。
【００４５】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、最下層の他の層に配された貫通導体も横断面の形状が長穴形状であるとともにその長径方向が基板の中心部に向かっており、長穴形状の長径を最下層に配された貫通導体よりも他の層に配された貫通導体において小さくしたときには、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、基板側の最下層に比べてそれより上層部にある他の層にかかる応力は弱くなるため、その応力に合わせて貫通導体の長径を調節しておくことができ、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面に応力が生じた場合にも応力に対して十分な接触面積があるので、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面における接着強度を上げることができ、配線導体層と貫通導体との剥離を有効になくすことができるとともに、基板側の最下層以外の層においては貫通導体の占有面積を小さくすることができ、それにより高密度な配線導体層を形成することができるようになる。
【００４６】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、基板側の最下層から最上層に向かって、長穴形状の長径を順次小さくしたときには、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も、基板側の最下層から最上層に向かって弱くなる応力を各層毎に応力に見合った接触面積で受けることができるため、配線導体層の上面と貫通導体の底面との界面における接着強度を上げることができ、配線導体層と貫通導体との剥離を有効になくすことができるとともに、各層で貫通導体の占有面積を小さくすることができ、各層においてより有効に高密度な配線導体層を形成することができるようになる。
【００４７】
これらのことにより、上下に位置する配線導体層間の導通不良の発生がなくなるとともに高密度な配線導体層を形成することができるようになるため、電気的接続信頼性の優れた高密度な多層配線基板となる。
【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。
【図２】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例における基板側の最下層の絶縁フィルム層を示す上面図である。
【符号の説明】
１・・・・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
【図１】
0003872339.tif 000002
【図２】
0003872339.tif 000003