(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁フィルム層上に配線導体層を形成する工程と、
浸漬法によって、前記配線導体層上にカップリング剤層を形成する工程と、
溶剤を用いて前記カップリング剤層が５分子層厚み以下となるように前記カップリング剤層の表面を溶解、洗浄する工程と、
前記表面が洗浄された前記カップリング剤層上に、絶縁性接着剤を介して第２の絶縁フィルム層を形成する工程と、を有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の製造方法に関する。
【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主導体とその上下にクロムやニッケル等のバリア導体とで構成され、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多層膜の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し、この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り、上面に配線導体層が形成された複数の絶縁フィルム層をビスマレイミド系樹脂等から成る絶縁性接着剤層で接着して多層に積層した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上面に配線導体の形成された基板や下層の絶縁フィルム層の上面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】
この多層配線基板によれば、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を削減することができ、製造工程の短い多層配線基板となる。
【０００８】
しかしながら、この多層配線基板では配線導体層と絶縁フィルム層の接着強度を確保するために配線導体層や絶縁フィルム層の上面を処理液により化学的に粗化していた。
【０００９】
このため配線導体層や絶縁フィルム層の上面は凹凸を有する粗面になり、細線の配線導体層においては、その凹凸の形成工程でオーバーエッチングを起こし消失することがあり配線導体層の細線化ができなくなるという問題点があった。
【００１０】
そこで、有機樹脂から成り、上面に配線導体層が形成された複数の絶縁フィルム層をカップリング剤層を介して絶縁性接着剤層で接着して多層に積層した多層配線基板が採用されてきている。
【００１１】
この多層配線基板によれば、配線導体層の上面を凹凸に粗化することなく配線導体層と絶縁フィルム層の接着強度が得られるため、配線導体層の細線化ができるようになった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カップリング剤層を用いた多層配線基板においては、配線導体層の形成時やチップ部品の実装時の加熱処理によりカップリング剤層の一部が蒸発し、絶縁フィルム層の膨れが発生するという問題点があった。
【００１３】
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、加熱処理による絶縁フィルム層の膨れの発生しない、絶縁フィルム層の接着強度が強固な多層配線基板を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板の製造方法は、第１の絶縁フィルム層上に配線導体層を形成する工程と、浸漬法によって、前記配線導体層上にカップリング剤層を形成する工程と、溶剤を用いて前記カップリング剤層が５分子層厚み以下となるように前記カップリング剤層の表面を溶解、洗浄する工程と、前記表面が洗浄された前記カップリング剤層上に、絶縁性接着剤を介して第２の絶縁フィルム層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の多層配線基板によれば、配線導体層の上面にカップリング剤層が５分子層厚み以下に形成してあるため、カップリング剤層は分子の配列の乱れが小さく、配線導体層およびカップリング剤層の分子同士が効率良く結合して均一で強固な層を形成し、孤立したカップリング剤の分子が発生しない。その結果、カップリング剤層の耐熱性が向上し、加熱工程でのカップリング剤層の蒸発がなくなり、配線導体層と絶縁性接着剤層がカップリング剤層によって強固に接着される。
【００１８】
これにより、絶縁フィルム層の膨れを生じることがない絶縁フィルム層の接着強度が強固な多層配線基板を形成することができる。
【００１９】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、絶縁フィルム層の配線導体層が形成された部位以外の上面にもカップリング剤層が５分子層厚み以下に形成した場合には、そのカップリング剤層も分子の配列の乱れが小さく、絶縁フィルム層およびカップリング剤層の分子同士が効率良く結合して均一で強固な層を形成し、孤立したカップリング剤層の分子が発生しない。その結果、カップリング剤層の耐熱性が向上し、加熱工程でのカップリング剤層の蒸発がなくなり、配線導体層と絶縁性接着剤層がカップリング剤層によって強固に接着されるとともに絶縁フィルム層と絶縁性接着剤層もカップリング剤層によって強固に接着される。
【００２０】
これにより、絶縁フィルム層の膨れを生じることがない絶縁フィルム層の接着強度がより強固な多層配線基板を形成することができる。
【００２１】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、配線導体層を銅、絶縁フィルム層をポリイミド樹脂、絶縁性接着剤層をポリイミドシロキサン樹脂、カップリング剤層をイソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネートで形成した場合には、イソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネートは銅、ポリイミド樹脂、ポリイミドシロキサン樹脂との濡れ性がよく強固に結合しやすく、また、分子構造的に耐熱性が高いため、それぞれの層間の接着強度が強固になるとともにより高温の加熱処理にも対応することができる。
【００２２】
その結果、カップリング剤層の耐熱性が向上し、より高温の加熱工程でもカップリング剤層の蒸発がなくなり、配線導体層と絶縁性接着剤層がカップリング剤層によって強固に接着される
これにより、より高温の加熱処理によっても絶縁フィルム層の膨れを生じることがない絶縁フィルム層の接着強度がより一層強固な多層配線基板を形成することができる。
【００２３】
【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。
【００２４】
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はその配線導体層の一部を示す要部拡大断面図である。
【００２５】
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はカップリング剤層である。
【００２６】
基板１は、その上面に配線導体層３が形成された複数の絶縁フィルム層４を絶縁性接着剤層５で接着して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。
【００２７】
基板１は、酸化アルミニウム質焼結体や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や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。
【００２８】
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、このエポキシ樹脂の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。
【００２９】
基板１の上面に配設されている多層配線部２の配線導体層３は電気信号を伝達するための伝達路として機能し、絶縁フィルム層４は上下に位置する配線導体層３を電気的に絶縁する機能を有している。さらに、絶縁フィルム層４・絶縁性接着剤層５・カップリング剤層６にはレーザ等で加工した貫通孔が形成されており、この貫通孔内にも上側の配線導体層３を延在させ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。
【００３０】
各絶縁フィルム層４の上面および貫通孔内に配設される配線導体層３は、銅・金・銀・アルミニウム・ニッケル・クロム・モリブデン・チタン・タンタル・タングステン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およびエッチング加工技術を採用することによって形成される。
【００３１】
例えば、その配線導体層３は、まず広面積に銅を主体とし銅層の下層に拡散防止層（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導体層の不要部分をエッチングによって除去することで所望のパターンに加工される。
【００３２】
配線導体層３の上面にはカップリング剤層６を形成する。このカップリング剤層６は絶縁性接着剤層５との接着強度を強固とし、加熱処理における接着強度の改良層として機能する。
【００３３】
このカップリング剤層６はＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・γ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・ビニルトリエトキシシラン・ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン・γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン・Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン・γ−クロロプロピルトリメトキシシラン・γ−アミノプロピルトリエトキシシラン・イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート・イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート・ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート・イソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネート・イソプロピルトリオクタノイルチタネート・イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート・イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート・アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等から成り、カップリング剤層６を形成する方法としてはスピンコート法・浸漬法等であってもよいが、膜の均一性を高めるためにはＬＢ膜法を用いて形成するのがよい。
【００３４】
ＬＢ膜法を用いてカップリング剤層６を形成する場合は、例えば、面圧を一定に保った状態で液面にカップリング剤を所望の厚みに分散させ、その膜面に対し垂直に配線導体層３の形成された基板１を浸漬し、そのままゆっくりと引き上げることで基板１の全面にカップリング剤層６が均一な厚みに形成される。
【００３５】
このとき、カップリング剤層６の厚みが５分子層厚みより厚くなると、カップリング剤層は分子の配列の乱れが大きくなり、孤立するカップリング剤の分子が増加し、加熱処理によりカップリング剤層の一部が蒸発し絶縁フィルム層４の膨れを生じやすくなる傾向があるため、カップリング剤層６の厚みは５分子層厚み以下としておくのがよい。ちなみにカップリング剤の１分子の大きさは２ｎｍ程度であり、５分子層厚みでは10ｎｍ程度に形成されていることになる。また、このカップリング剤層６の厚みが均一に５分子層厚みとならない場合であっても、カップリング剤層６の中の特に１・３・５分子層厚みの部分の占有率が60％以上であれば接着強度の改善効果がある。
【００３６】
さらに、絶縁フィルム層４の配線導体層３が形成された部位以外の上面にもカップリング剤層６を形成しておくと、下層の絶縁フィルム層４と絶縁性接着剤層５の接着強度もより強固になり、加熱処理での絶縁フィルム層４の膨れを生じなくなる。さらに、高温高湿バイアス試験等の耐環境試験においても同一面内の配線導体層３の間に生じるエレクトロマイグレーション等の発生が防止され耐環境信頼性が向上する。
【００３７】
このとき、カップリング剤層６の厚みが５分子層厚みより厚くなると、カップリング剤層は分子の配列の乱れが大きくなり、孤立するカップリング剤の分子が増加し、加熱処理によりカップリング剤層の一部が蒸発し絶縁フィルム層４の膨れを生じやすくなる傾向があるため、カップリング剤層６の厚みは５分子層厚み以下としておくのがよい。
【００３８】
また、絶縁フィルム層４の上に形成するカップリング剤層６は配線導体層３の上面に形成したものと同じものでもよいが、接着される材料の組み合わせにより異なる種類のカップリング剤に変更してもよい。
【００３９】
さらに、配線導体層３、絶縁フィルム層４、絶縁性接着剤層５の材料の組合わせは多層配線基板に要求される仕様や特性に応じて適宜選択すればよいが、中でも配線導体層３を銅、絶縁フィルム層４をポリイミド樹脂、絶縁性接着剤層５をポリイミドシロキサン樹脂、カップリング剤層６をイソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネートで形成しておくと、イソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネートは銅、ポリイミド樹脂、ポリイミドシロキサン樹脂との濡れ性がよく強固に結合しやすく、また、イソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネートは分子構造的に耐熱性が高いため、それぞれの層間の接着強度が強固になるとともにより高温の加熱処理にも対応することができる。
これにより、より高温の加熱処理によっても絶縁フィルム層の膨れを生じることがない絶縁フィルム層の接着強度がより一層強固なものとなる。
【００４０】
絶縁フィルム層４の最上層の配線導体層３には、チップ部品の実装性および耐環境性の点から、配線導体層３用の銅層上にめっき法によりニッケル層や金層を形成するとよい。
【００４１】
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・エポキシ樹脂・ポリフェニレンサルファイド樹脂・ポリキノリン樹脂・ポリフェニレンエーテル樹脂等から成る。
【００４２】
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・ビスマレイミド系樹脂・エポキシ樹脂等から成る。
【００４３】
例えば、絶縁フィルム層４がポリイミド樹脂で絶縁性接着剤層５がポリイミドシロキサン樹脂の場合には、以下のように形成する。
【００４４】
絶縁層の形成方法は、まず12.5〜50μｍ程度の厚みの絶縁フィルムであるポリイミド樹脂に絶縁性接着剤であるポリイミドシロキサン樹脂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をカップリング剤層６の形成された配線導体層３や下層の絶縁フィルム層４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。
【００４５】
かくして、本発明の多層配線基板によれば、基板１の上面に配設させた多層配線部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。
【００４６】
なお、本発明は上記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。
【００４７】
例えば、上述の例においてはカップリング剤層６を形成する方法としてはＬＢ膜法を用いた例を示したが、浸漬法を用いる場合は、配線導体層３の形成された基板１をカップリング剤溶液に浸漬した後さらに溶剤で洗浄することによって、所望の厚みのカップリング剤層６を形成することができる。
【００４８】
【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、配線導体層の上面にカップリング剤層が５分子層厚み以下に形成してあるため、カップリング剤層は分子の配列の乱れが小さく、配線導体層およびカップリング剤層の分子同士が効率良く結合して均一で強固な層を形成し、孤立したカップリング剤の分子が発生しない。その結果、カップリング剤層の耐熱性が向上し、加熱工程でのカップリング剤層の蒸発がなくなり、配線導体層と絶縁性接着剤層がカップリング剤層によって強固に接着される。
【００４９】
これにより、絶縁フィルム層の膨れを生じることがない絶縁フィルム層の接着強度が強固な多層配線基板を形成することができる。
【００５０】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、絶縁フィルム層の配線導体層が形成された部位以外の上面にもカップリング剤層が５分子層厚み以下に形成した場合には、そのカップリング剤層も分子の配列の乱れが小さく、絶縁フィルム層およびカップリング剤層の分子同士が効率良く結合して均一で強固な層を形成し、孤立したカップリング剤層の分子が発生しない。その結果、カップリング剤層の耐熱性が向上し、加熱工程でのカップリング剤層の蒸発がなくなり、配線導体層と絶縁性接着剤層がカップリング剤層によって強固に接着されるとともに絶縁フィルム層と絶縁性接着剤層もカップリング剤層によって強固に接着される。
【００５１】
これにより、絶縁フィルム層の膨れを生じることがない絶縁フィルム層の接着強度がより強固な多層配線基板を形成することができる。
【００５２】
さらに、本発明の多層配線基板によれば、配線導体層を銅、絶縁フィルム層をポリイミド樹脂、絶縁性接着剤層をポリイミドシロキサン樹脂、カップリング剤層をイソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネートで形成した場合には、イソプロピルトリＮ−アミノエチルアミノエチルチタネートは銅、ポリイミド樹脂、ポリイミドシロキサン樹脂との濡れ性がよく強固に結合しやすく、また、分子構造的に耐熱性が高いため、それぞれの層間の接着強度が強固になるとともにより高温の加熱処理にも対応することができる。その結果、カップリング剤層の耐熱性が向上し、より高温の加熱工程でもカップリング剤層の蒸発がなくなり、配線導体層と絶縁性接着剤層がカップリング剤層によって強固に接着される
これにより、より高温の加熱処理によっても絶縁フィルム層の膨れを生じることがない絶縁フィルム層の接着強度がより一層強固な多層配線基板を形成することができる。
【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。
【図２】本発明の配線導体層の一部を示す要部拡大断面図である。
【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・・・・カップリング剤層
【図１】
0004328007.tif 000002
【図２】
0004328007.tif 000003