JPH1174641A

JPH1174641A - 多層配線基板

Info

Publication number: JPH1174641A
Application number: JP23463797A
Authority: JP
Inventors: Katsura Hayashi; 桂林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ビルドアップ法で形成した絶縁膜や配線回路膜
とコアを成す配線基板の絶縁層との密着力が向上した、
情報通信分野、特にモバイルコンピューティング関連機
器の配線基板として最適な小型化及び配線の高密度化を
実現した低コストの多層配線基板を提供する。【解決手段】少なくとも２種類の分子量及び／又は硬化
温度が異なる樹脂から成る絶縁層２と、配線回路層３と
から成り、絶縁層２の表面粗さが０．１μｍ以上である
配線基板をコア４とし、コア４を成す配線基板の表面に
ビルドアップ法で絶縁膜５と配線回路膜６を順次積層し
た多層配線基板１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種多層配線基板及
び半導体素子収納用パッケージ等に好適な、特にビルド
アップ法により形成された多層配線基板に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高性能化、小型化には
目ざましいものがあり、携帯情報端末の発達や、コンピ
ューターを持ち運んで操作するいわゆるモバイルコンピ
ューティングの普及によって、このような電子機器に用
いられる多層配線基板には、更に小型化、薄型化かつ高
精細化等が要求されている。

【０００３】一方、通信機器に代表されるような高速動
作が求められる電子機器では、その普及に伴って高い周
波数の信号に対して正確なスイッチングが可能であるこ
と等の要求を満足する多層配線基板が求められている。

【０００４】このような諸要求に応えるためには、多層
配線基板の配線を高密度化することが必要とされるが、
従来の銅張積層板にドリルを用いて穿孔し、バイアホー
ル導体並びに配線パターンを形成して積層するという多
層プリント配線基板では、小径のスルーホールを加工す
るドリル径に限界があること、及び多層化による高アス
ペクト比のスルーホールの信頼性に限界があること、絶
縁層を薄く形成するために製造コストが増大すること等
から、高密度化と製造コストの低減に限界があった。

【０００５】そこで、前記欠点を解消して配線の高密度
化と、製造コストの低減を図る一つの手段として、絶縁
基板上に配線回路膜と絶縁膜を交互に形成するという工
程を繰り返して多層配線基板を製造するビルドアップ法
が知られている。

【０００６】かかるビルドアップ法は、例えば、銅箔を
エッチングして形成した配線回路層を有する両面銅張ガ
ラスエポキシ基板をコアとし、該両面銅張ガラスエポキ
シ基板の表面に感光性エポキシ樹脂を塗布し、バイアホ
ールを形成する部分の感光性エポキシ樹脂を露光、現像
して除去した後、得られた絶縁膜上に無電解メッキ法や
電解メッキ法により銅の被覆層を形成し、該被覆層をエ
ッチングすることによりバイアホール導体及び配線回路
膜を形成する。

【０００７】次いで、前記感光性エポキシ樹脂による絶
縁膜の形成と、銅の被覆層によるバイアホール導体及び
配線回路膜の形成を繰り返して多層化し、更に、ドリル
等によりスルーホール用の貫通孔を設け、該貫通孔内に
めっき層を形成して層間の配線回路膜を電気的に接続す
ることにより多層配線基板とするものである（特開平９
−６４５１４号公報参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ビ
ルドアップ法もその普及に伴って以下のような課題が明
かとなってきた。

【０００９】即ち、前記ビルドアップ法で形成した多層
配線基板は、コアの両面銅張ガラスエポキシ基板等を成
す絶縁層とビルドアップ法で形成した絶縁膜や配線回路
膜との密着性が劣るという課題があり、特にアラミド不
織布に樹脂を含浸させて成る絶縁基板をコアとするもの
では、該絶縁基板の熱膨張率が低いため、その表面に形
成した絶縁膜を成す樹脂との熱膨張差が大きく、ビルド
アップ法で形成した前記絶縁膜や配線回路膜が剥離し易
いという課題があった。

【００１０】

【発明の目的】本発明は前記課題を解決するために成さ
れたもので、その目的は、ビルドアップ法で形成した絶
縁膜や配線回路膜とコアを成す配線基板との密着力が向
上した、情報通信分野、特にモバイルコンピューティン
グ関連機器の配線基板として最適な、配線の高密度化を
実現し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】本発明者は前記課題に鑑
み鋭意検討した結果、コアを成す配線基板の絶縁層に分
子量及び／又は硬化温度に大きな差がある樹脂を混合し
て用いることにより、硬化時にその表面が微小な突起を
生じ、この絶縁層表面にビルドアップ法で絶縁膜や配線
回路膜を形成すると密着力が向上することを見いだし、
本発明に至った。

【００１２】即ち、本発明の多層配線基板は、分子量及
び／又は硬化温度が異なる少なくとも２種類の樹脂から
成る表面粗さが０．１μｍ以上である絶縁層と、配線回
路層とから成る配線基板をコアとし、該コアの表面に絶
縁膜と配線回路膜を順次ビルドアップ法で形成して成る
ことを特徴とするものであり、特に、より望ましくは前
記樹脂はその分子量が５倍以上及び／又は硬化温度が１
０℃以上異なるものであること、更に、コアを構成する
絶縁層が平均粒径０．２〜１０μｍのセラミック粉末を
１０〜５０体積％含有すること、また、前記コアの配線
基板は、少なくともその表面に形成された配線導体層が
樹脂フィルム上に作製した配線導体層を転写したもので
あることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明の多層配線基板によれば、分子量及び／
又は硬化温度が異なる少なくとも２種類の樹脂で絶縁層
を形成することから、樹脂の未硬化状態では、高分子成
分と低分子成分がその含有量の多少により海状と島状に
分布するいわゆる海島構造の組織を成しており、この樹
脂を第一の硬化温度に保持すると一部成分の硬化が始ま
り、樹脂は一部硬化した樹脂と未硬化の樹脂との混合物
となり、更にこの混合物を第二の硬化温度に保持すると
未硬化の樹脂の硬化が始まり、この時、硬化する樹脂成
分に押されるようにして最初に硬化していた樹脂が表面
にせりあがり、表面に凹凸が形成されることになる。

【００１４】このような作用は、前記樹脂にセラミック
粉末を混合させると更に顕著となり、その結果、樹脂表
面の凹凸がビルドアップ法で形成される感光性樹脂によ
る絶縁膜や、メッキによる導体層の密着力を向上し、特
に、５０μｍ以下の微細配線の密着強度向上に有効に作
用する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の多層配線基板につ
いて一実施例を図面に基づき詳述する。

【００１６】図１は、本発明の多層配線基板の一実施例
を示す断面図である。図において、１は少なくとも２種
類の樹脂から成る絶縁層２と、配線回路層３とから成る
配線基板をコア４とし、コア４を成す配線基板の表面に
ビルドアップ法で絶縁膜５と配線回路膜６を順次積層し
て形成した多層配線基板である。

【００１７】本発明において前記分子量及び／又は硬化
温度が異なる樹脂としては、例えば、ポリフェニレンエ
ーテル（ＰＰＥ）やビスマレイミドトリアジン（ＢＴレ
ジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、
フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が使用
でき、特に耐熱性に優れ、吸湿性が低く、高周波領域で
の電気特性に優れるという点からはイミド系樹脂が最適
である。

【００１８】また、前記樹脂の分子量は、分子量のみで
論じるならば少なくとも２種類の樹脂の差が５倍未満の
場合には、各樹脂の硬化時の変形はほぼ同量で進行する
ため樹脂表面に前述のような突起の形成は難しい場合が
あり、表面粗さとして０．１μｍを越えない場合には、
硬化温度に差をつけるか、あるいはＳｉＯ₂粉末等、セ
ラミック粉末を適宜添加すれば良い。

【００１９】そして、本発明ではコアの絶縁層の表面粗
さが０．１μｍ未満では、その表面に形成した絶縁膜や
配線回路膜等のビルドアップ層が、加熱冷却の繰り返し
によって剥離し易くなり、前記表面粗さが粗くなればな
る程、ビルドアップ層の密着力は高くなるが、あまり粗
くなるとビルドアップ層の絶縁膜用の樹脂との間に気泡
が入り易くなって密着力に影響を及ぼすため、表面粗さ
はＲａで０．５〜３μｍ程度がより良好である。

【００２０】また、前記表面粗さを粗くするには分子量
の異なる樹脂を混合して使用することも有効であり、こ
れは硬化する時に混合された樹脂がそれぞれ移動しなが
ら硬化することによるものである。

【００２１】しかし、前記分子量の差が５００倍を超え
ると樹脂同士の均一な混合が困難となり、長時間の機械
的混合が必要となる。

【００２２】従って、本発明における樹脂の分子量の差
は、５〜５００倍程度が望ましく、特に必要な表面粗さ
を安定して得るためには１０〜５００倍が望ましく、更
に５０〜１００倍が最適となる。

【００２３】次に、前記樹脂の硬化温度の差が１０℃未
満の場合には、各樹脂の硬化はほぼ同時に進行するた
め、分子量を変えるか、セラミック粉末を混合しなけれ
ば前述のような表面の突起は形成されず、表面粗さは
０．１μｍを超えない。

【００２４】逆に、前記硬化温度の差が１００℃を超え
ると、硬化温度の差が大きくなり過ぎ、硬化温度が高い
樹脂の硬化中に硬化温度が低い樹脂にクラックや分解を
生じたりする恐れがある。

【００２５】従って、本発明における樹脂の硬化温度の
差は１０〜１００℃が望ましく、特にかかる樹脂から成
る絶縁基板の変形や樹脂の偏析を防止する点からは２０
〜１００℃が望ましく、更に３０〜６０℃が最適であ
る。

【００２６】また、前記樹脂の硬化はそれぞれの樹脂の
硬化が効率良く行われるように、それぞれの硬化温度で
少なくとも５分間保持することが望ましい。

【００２７】更に、分子量の異なる樹脂の混合、硬化温
度の異なる樹脂の混合は、それぞれ単独でも有効である
が、単独では樹脂の取扱い性が劣る等、製造工程上の困
難を生じることがあり、分子量と硬化温度は共に差を設
けた方が効果的である。

【００２８】以上の結果、分子量及び／又は硬化温度に
大きな差がある少なくとも２種類の樹脂を混合すること
で、硬化時にその表面に微細な突起が形成され、該突起
を有する表面に感光性樹脂や樹脂付き銅箔を密着させる
とアンカー効果によって表面に樹脂が強固に密着し、コ
アの配線基板とビルドアップ法により形成した絶縁膜や
配線回路膜との接続が強固になり信頼性を向上させるこ
とができる。

【００２９】本発明では、コアの配線基板を構成する絶
縁層は、分子量が５倍以上及び／又は硬化温度が１０℃
以上異なる少なくとも２種の樹脂を混合して使用するこ
とにより表面粗さを０．１μｍ以上とすることが重要で
ある。

【００３０】一方、本発明の前記コアの絶縁層には前記
有機樹脂に対して無機質フィラーを複合化させても良
く、該無機質フィラーとしては、シリカ（ＳｉＯ₂）、
アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の公知のセラミック粉末が
使用でき、該セラミック粉末は粗大粒子が原因となって
配線回路膜が断線するのを防止する点からは、その平均
粒径が０．２〜１０μｍであることがより望ましく、そ
の含有量も１０〜５０体積％の範囲内がより好適であ
る。

【００３１】更に、前記有機樹脂と複合化する材料とし
ては、ガラスクロスやアラミド不織布に樹脂を含浸させ
たシート（プリプレグ）を用いても良く、アラミド不織
布に熱硬化性等の樹脂を含浸させ、含浸した樹脂の未硬
化状態または半硬化状態（Ｂステージ）でバイアホール
内への導体ペーストを充填し、バイアホール導体に金属
箔から成る配線回路層が形成された転写シートからの転
写によって配線回路層を形成することもでき、前記絶縁
基板にアラミド不織布を含有させると絶縁層あるいは配
線基板全体の強度を高めることができる。

【００３２】また、コアの配線基板の表面の配線回路層
を転写法によって形成すると、配線基板表面に前記配線
回路層が埋め込まれるため、銅箔の厚さ分の突起がなく
なり、ビルドアップ層の形成時に気泡の巻き込み等がな
く、良好な多層配線基板が得られる。

【００３３】次に、本発明の多層配線基板を製造する方
法について説明する。

【００３４】先ず、少なくとも２種類の有機樹脂を含む
絶縁層の所定箇所にスルーホールを形成するが、該スル
ーホールは未硬化の状態（Ｂステージ状態）の絶縁層に
対して、パンチングあるいはレーザー等により形成し、
そのスルーホール径は配線回路により適宜選択され、１
００〜２００μｍの径で形成される。

【００３５】次に、前記スルーホール内に金属ペースト
を充填して乾燥し、スルーホール導体を形成する。

【００３６】前記金属ペーストは、金属粉末、有機樹脂
及び溶剤から成り、金属粉末としては、銅（Ｃｕ）やア
ルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）から選ば
れる少なくとも１種又はそれらの合金によって構成する
のが望ましい。

【００３７】一方、前記金属ペースト中の有機樹脂とし
ては、前述した熱硬化性樹脂の他、セルロース等の樹脂
も使用でき、また、溶剤としては使用する有機樹脂が溶
解可能な溶剤であればいずれでも良く、例えば、イソプ
ロピルアルコールやテルピネオール、２−オクタノー
ル、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）等が挙げ
られる。

【００３８】次いで、スルーホール導体の絶縁層におけ
る少なくとも一方の露出端部に金属箔から成る配線回路
層を形成する。

【００３９】前記金属箔から成る配線回路層は、周知の
方法によって形成でき、例えば、絶縁層の表面に銅等の
金属箔を接着した後、これを配線パターンにレジストを
塗布して非レジスト形成部をエッチング除去した後、残
留したレジストを除去する方法や、銅箔が接着された転
写シートに対して前記同様にして配線パターンを形成し
た後、これを絶縁層に転写させる方法等が採用し得る。

【００４０】そして、スルーホール導体の両端部に形成
された配線回路層間に圧力を印加して、配線回路層を絶
縁層内に埋め込むと同時に、スルーホール導体を加圧圧
縮させるが、この時に印加する圧力は密着性と界面の気
泡を除去する点から、１〜２００ｋｇ／ｃｍ²の加圧力
が好ましく、より望ましくは２０〜７０ｋｇ／ｃｍ²の
範囲となる。

【００４１】また、配線回路層を絶縁層に転写して形成
する場合には、圧力を印加して配線回路層のみを絶縁層
に転写した後、真空プレス機等の装置を用い、積層圧力
を２０〜６０ｋｇ／ｃｍ²に設定して積層圧着するが、
該積層圧着では樹脂の硬化温度以下の範囲で加熱しても
良い。

【００４２】積層圧着後、真空プレス機から取り出し
て、絶縁層を成す前記樹脂を硬化させるが、硬化の際の
最高保持温度は一般的には前記樹脂がエポキシ樹脂の場
合、１５０〜１７０℃、ビスマレイミドトリアジン樹脂
では１７０〜２００℃、イミド樹脂では２００〜３５０
℃であり、含有する樹脂の硬化温度に応じてそれぞれの
温度付近で３０分〜３時間の保持を行う。

【００４３】以上の工程を経て、本発明のコアを成す配
線基板が完成する。

【００４４】尚、かかる配線基板には、その後、所望に
より表面の導体に凹凸を形成しても良く、そのためには
少なくとも硫酸あるいは塩酸、所望により過酸化水素を
含んだエッチング液を前記配線基板にスプレーし、導体
金属の粒界を選択的にエッチングすれば良い。

【００４５】これにより、前記配線回路層表面がエッチ
ングによって表面粗さを０．１μｍ以上に粗くすること
が可能となり、かつ配線基板の絶縁層を成す樹脂表面よ
りも０．１μｍ以上窪ませることができ、これらによっ
てビルドアップ法で形成した絶縁膜や配線回路膜とコア
の配線基板との剥離を解消することが可能となる。

【００４６】その後、ビルドアップ法により前記コアの
配線基板表面に絶縁膜と配線回路膜を形成するが、その
形成には公知の方法を用いることができ、例えば、感光
性エポキシ樹脂を用いる場合には、絶縁膜を形成した
後、バイアホールを形成する部分の感光性エポキシ樹脂
を露光、現像して取り除き、絶縁膜上に無電解メッキ法
や電解メッキ法によって銅被覆層を形成してバイアホー
ル導体を設けると共に、形成した銅被覆層をエツチング
することにより配線回路膜を形成すれば良い。

【００４７】尚、前記配線回路膜の形成には、サブトラ
クティブ法及びアディティブ法のいずれもが適用でき、
樹脂付き銅箔を積層して形成する場合には、前記コアの
配線基板に樹脂付き銅箔を真空積層機で密着させた後、
フォトレジストで配線回路の露光現像を行い、レーザー
でバイアホールを形成後、メッキによってバイアホール
の導通をとる。

【００４８】ここで、前記樹脂付き銅箔を積層する場合
には、樹脂付き銅箔とコアの配線基板との間に空気が残
らないようにコアの配線基板の配線回路層の前記窪みは
３μｍ以下とするのが良い。

【００４９】かくして、本発明の多層配線基板を得るこ
とができる。

【００５０】

【実施例】本発明の多層配線基板を以下のようにして評
価した。

【００５１】先ず、コアを構成する絶縁層として、表１
に示すような分子量と硬化温度を有する低分子のイミド
樹脂を主成分とし、副成分として高分子のポリマー成
分、更に所望によりセラミック粉末として平均粒径が２
μｍのシリカ（ＳｉＯ₂）粉末を所定量配合し、それに
有機溶剤を添加混合しドクターブレード法でグリーンシ
ートを成形した。

【００５２】

【表１】

【００５３】次に、得られたグリーンシートに炭酸ガス
レーザーにより直径０．１ｍｍのバイアホールを形成
し、該バイアホール内に粒径約５μｍの銀をメッキした
銅粉末から成る銅ペーストを充填した。

【００５４】一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）樹脂から成る転写シートの表面に接着剤を塗布して
粘着性を付与し、厚さ１８μｍの銅箔を一面に接着した
後、フォトレジスト（ドライフィルム）を塗布して露光
現像を行った後、これを塩化第二鉄溶液中に浸漬して非
パターン部をエッチング除去し、線幅が４０μｍ、配線
間の間隔が４０μｍの配線回路を形成した。

【００５５】そして、前記グリーンシートに配線回路を
形成した転写シートを位置決めして密着させ、該転写シ
ートのみを剥離して配線回路をグリーンシート表面に転
写した。

【００５６】また、前記同様にしてコアの配線基板を作
製するに必要な各層を形成し、それらを積層して２０ｋ
ｇ／ｃｍ²の圧力で圧着した後、１４０℃の温度で１時
間加熱して一部硬化させ、引き続いて２００℃の温度で
１時間加熱して完全硬化させてコアの配線基板を作製し
た。

【００５７】かくして得られた配線基板について、その
表面の絶縁層の表面粗さを測定した。

【００５８】続いて、感光性エポキシ樹脂をスピンコー
ト法により前記配線基板の表面に塗布した後、所定温度
で加熱して絶縁膜を形成し、バイアホールを形成する部
分の感光性エポキシ樹脂を露光、現像して取り除いた。

【００５９】その後、前記絶縁膜の表面及びバイアホー
ル内に無電解メッキ法や電解メッキ法により銅被覆層を
形成し、該銅被覆層をエツチングすることにより配線回
路膜とバイアホール導体を形成した。

【００６０】そして、前記同様の工程を繰り返して所定
の感光性樹脂による絶縁膜と、配線回路膜及びバイアホ
ール導体から成るビルドアップ層を形成した後、配線回
路膜を保護するエポキシ樹脂から成るソルダーレジスト
を設けて評価用の多層配線基板を作製した。

【００６１】かくして得られた評価用の多層配線基板に
ついて、ビルドアップ層の銅配線に金具を取り付け、該
銅配線を引き剥がすときに必要な力を測定して、配線の
密着強度を求めて密着性を評価した。

【００６２】一方、前記評価用の多層配線基板を−６０
℃と＋１５０℃の温度でヒートサイクル試験を２００サ
イクル行い、試験後のビルドアップ層の剥離やクラック
等の不良の有無を確認した。

【００６３】尚、前記評価用の多層配線基板を切断し、
断面における配線回路膜やバイアホール導体の形成付近
を観察したところ、コアの配線基板の変形や、配線回路
膜、バイアホール導体等の接続不良、配線の断線等の不
良はいずれも認められなかった。

【００６４】また、前記評価用の多層配線基板を湿度８
５％、温度８５℃の高温多湿雰囲気に１００時間放置し
たが、本発明の多層配線基板ではいずれも目視で判別で
きる程度の変化は生じておらず、１０００時間放置後に
周辺部にわずかな層の剥離が認められたが、動作には全
く影響のないことを確認した。

【００６５】

【表２】

【００６６】表から明らかなように、本発明の請求範囲
外である試料番号１、５、１４では表面粗さが０．０７
μｍ以下となってビルドアップ層の密着力が弱く、いず
れもヒートサイクル試験で剥離したり、クラックを生じ
たりしているのに対して、本発明ではいずれも密着力が
改善されてヒートサイクル試験でも不良は発生していな
いことが確認できた。

【００６７】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明ではビル
ドアップ法により作製する多層配線基板のコアを成す配
線基板の絶縁層を、少なくとも２種類の分子量及び／又
は硬化温度が異なる樹脂で形成したことから、ビルドア
ップ法で形成した絶縁膜や配線回路膜とコアを成す配線
基板の絶縁層との密着力が向上し、情報通信分野、特に
モバイルコンピューティング関連機器の配線基板として
最適な、配線の高密度化と低コスト化を実現した多層配
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一実施例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１多層配線基板２絶縁層３配線回路層４コア５絶縁膜６配線回路膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分子量及び／又は硬化温度が異なる少なく
とも２種類の樹脂から成る絶縁層と、配線回路層とから
成り、該絶縁層の表面粗さが０．１μｍ以上である配線
基板をコアとし、該配線基板の表面に絶縁膜と配線回路
膜を順次積層して成ることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】前記樹脂の分子量が５倍以上及び／又は硬
化温度が１０℃以上異なることを特徴とする請求項１に
記載の多層配線基板。
【請求項３】前記コアを構成する絶縁層が０．２〜１０
μｍの平均粒径を有するセラミック粉末を１０〜５０体
積％含有することを特徴とする請求項１又は請求項２の
いずれかに記載の多層配線基板。
【請求項４】前記配線基板の少なくとも表面の配線回路
層が樹脂フィルム上に作製した配線導体層を転写して形
成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の多層配
線基板。