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技術 多層配線基板

出願人 京セラ株式会社
発明者 宮脇匡史
出願日 2005年1月17日 (15年10ヶ月経過) 出願番号 2005-009154
公開日 2006年7月27日 (14年3ヶ月経過) 公開番号 2006-196832
状態 特許登録済
技術分野 半導体等の試験・測定 多層プリント配線板の製造 半導体または固体装置のマウント
主要キーワード 耐環境信頼性 カンチレバー方式 絶縁フィルム層 加熱プレス装置 ニードル状 伝達路 絶縁性接着層 非酸化物系セラミックス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年7月27日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

多層配線基板配線導体実装信頼性および接続信頼性が高く、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。

解決手段

絶縁フィルム層4と絶縁性接着剤層5とが積層されて成る絶縁層2と、配線導体層3とが交互に複数層積層されて成る多層配線基板において、絶縁層2に絶縁性接着剤層5の非形成部8を設けた。

概要

背景

近年、半導体集積回路半導体素子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プローブも狭ピッチ化が要求されている。

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格子状に配置したものへと移り変わってきている。

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有機樹脂含浸硬化させた絶縁層銅箔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。

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、ポリイミド樹脂等から成り、カーテンコート法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。
特開平11−163520号公報
特開平11−38044号公報

概要

多層配線基板の配線導体実装信頼性および接続信頼性が高く、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。絶縁フィルム層4と絶縁性接着剤層5とが積層されて成る絶縁層2と、配線導体層3とが交互に複数層積層されて成る多層配線基板において、絶縁層2に絶縁性接着剤層5の非形成部8を設けた。

目的

本発明は上記のような背景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、多層配線基板の配線導体層の実装信頼性および接続信頼性が高く、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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

絶縁フィルム層絶縁性接着剤層とが積層されて成る絶縁層と、配線導体層とが交互に複数層積層されて成る多層配線基板において、前記絶縁層に前記絶縁性接着剤層の非形成部を設けたことを特徴とする多層配線基板。

請求項2

前記絶縁性接着剤層の中央部から外周部に向かって前記非形成部の占有面積漸次大きくした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

前記絶縁層の積層方向に隣接する前記非形成部同士を平面透視して重ならないようにずらして配置したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の多層配線基板。

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有機樹脂含浸硬化させた絶縁層銅箔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、ポリイミド樹脂等から成り、カーテンコート法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。
特開平11−163520号公報
特開平11−38044号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、基板の上面にポリイミド樹脂等から成る絶縁層が多層に積層された多層配線基板では、ポリイミド樹脂を加熱硬化させて接着させるか、または加熱しながら加圧して接着させ、冷却すると、基板との熱膨張率の違いから多層配線基板の表面が凹形状となる反りが発生し、半導体素子等のチップバンプにより実装する際、基板の反りによる高さばらつきのためにうまく接合できないという問題があった。

0007

また、基板に発生する反りを低減するために、基板の裏側に基板の上面と同様にポリイミド樹脂等から成る絶縁層を同じ層数で積層し、上下同じような樹脂構造にすることによって反りを防止しようとすると、チップから発生する熱の熱放散性が下がるという問題があった。

0008

本発明は上記のような背景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、多層配線基板の配線導体層の実装信頼性および接続信頼性が高く、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

0009

本発明の多層配線基板は、絶縁フィルム層絶縁性接着剤層とが積層されて成る絶縁層と、配線導体層とが交互に複数層積層されて成る多層配線基板において、前記絶縁層に絶縁性接着剤層の非形成部を設けたことを特徴とする。

0010

本発明の多層配線基板において、好ましくは、前記絶縁性接着剤層の中央部から外周部に向かって前記非形成部の占有面積漸次大きくしたことを特徴とする。

0011

本発明の多層配線基板において、好ましくは、前記絶縁層の積層方向に隣接する前記非形成部同士を平面透視して重ならないようにずらして配置したことを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明の多層配線基板によれば、絶縁フィルム層と絶縁性接着剤層とが積層されて成る絶縁層と、配線導体層とが交互に複数層積層されて成る多層配線基板において、絶縁層に絶縁性接着剤層の非形成部を設けたことにより、熱膨張係数の大きい絶縁性接着剤層の膨張収縮を非形成部で吸収して絶縁性接着剤層全体としての寸法変化を小さくすることができ、熱膨張差により発生する絶縁性接着剤層からの引っ張り応力を減らすことができる。

0013

すなわち、熱膨張差により発生する多層配線基板の表面が凹形状となる反りを低減することができ、半導体素子などのチップをバンプにより実装する際、基板反りによる高さばらつきを低減することができることで、バンプの接続信頼性を高めることができる。

0014

本発明の多層配線基板によれば、好ましくは、絶縁性接着剤層の中央部から外周部に向かって非形成部の占有面積を漸次大きくしたことにより、基板の中心部から角部にかけて大きくなる絶縁性接着剤層の熱収縮による引っ張り応力をより有効に減らすことができる。よって、多層配線基板の反りをより低減できるとともに多層配線基板の最表層の中央部に半導体素子などのチップをバンプにより実装する際、十分に圧力を加えることができる。

0015

本発明の多層配線基板によれば、好ましくは、絶縁層の積層方向に隣接する非形成部同士を平面透視して重ならないようにずらして配置したことから、熱膨張差により発生する反りの応力をさらに低減することができる。

0016

すなわち、絶縁層の積層方向に隣接する非形成部同士を平面透視して重ねた場合、下の層で発生した引っ張り応力に、さらに上の層で発生した引っ張り応力が加わることとなって基板の反りが大きくなるが、本発明のように絶縁層の積層方向に隣接する非形成部同士を平面透視して重ならないように配置することで引っ張り応力を各層毎の応力として分散させることができ、最終的に多層配線基板に加わる全引っ張り応力を低減することができる。また、絶縁層の積層方向に隣接する非形成部同士が重ならないことで、表層の平坦性を向上させることができる。

0017

よって、樹脂の絶縁層と配線導体層とを積み重ねる多層配線基板の構造にしても、多層配線基板の配線導体層の実装信頼性および接続信頼性が高く、配線導体層の狭ピッチ化に対応できる多層配線基板となる。

発明を実施するための最良の形態

0018

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。

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縦断面図である。図2図3は本発明の多層配線基板の実施の形態の各種例における絶縁性接着剤層部分の横断面図である。図4(A),図5(A)は本発明の多層配線基板の実施の形態の各種例を示す縦断面図であり、図4(B)および図5(B)はそれぞれ図4(A)および図5(A)の多層配線基板のX−X線での横断面図、図4(C)および図5(C)はそれぞれ図4(A)および図5(A)の多層配線基板のY−Y線での横断面図である。

0020

これらの図において、1は基板、2は絶縁層、3は配線導体層、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、8は絶縁性接着剤層の非形成部である。

0021

基板1はその上面に、絶縁層2(絶縁フィルム層4と絶縁性接着剤層5とから成る)と配線導体層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体として機能する。

0022

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、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、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂含浸させたガラスエポキシ樹脂、あるいは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。

0023

基板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。

0024

また、基板1には、その上面に複数の絶縁層2と配線導体層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。

0025

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。

0026

絶縁層2は、例えば、まず12.5〜50μm程度の絶縁フィルム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の上面の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。

0027

また、本発明の非形成部を有した絶縁層2については、任意の形状にカッティング型抜き等により絶縁性接着剤5の非形成部8を形成して絶縁性フィルム4と絶縁層2の間に配し積層して絶縁層2を形成するが、絶縁性接着剤5の非形成部8は、熱収縮により発生する引っ張り応力が基板の中心部から角部にかけて大きくなるので、図2、3のように基板の角部および外周部に非形成部8を多く設ける方が良い。また、基板の中央部は半導体素子等のチップを実装する際に応力を十分に加えられるように非形成部の占有面積を小さくするか、または非形成部を設けない方が良い。

0028

また、非形成部8を図3のような円状の形状や複雑な形状にする場合や、図4,5のような上下の重なりの精度を向上させて形成する場合は、絶縁層2の上に絶縁性接着剤5を加熱プレス装置により仮積層した後、フォトリソグラフィ法を用いて非形成部8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、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非形成部8が形成される。その後、レジストパターンを除去し、絶縁性フィルム4を積み重ねて加熱プレス装置により加熱加圧し接着することで非形成部8を有した絶縁層2が形成される。

0029

図4(B),(C)や、図5の(B),(C)のような形状に絶縁性接着剤層5の非形成部8を加工し、図4(A)や図5(A)のように積層すると積層方向(上下方向)に絶縁性接着剤層5の非形成部8が重ならないことにより、熱収縮の際に発生する引っ張り応力が各層毎の応力として分散させることができ、最終的に基板にかかる全引っ張り応力を低減することができる。さらに、上下方向に非形成部8が重ならないことで、表層の平坦性を向上させることもできる。

0030

このように非形成部8を有した絶縁層2を積層して多層配線基板を作製することにより、加熱プレス装置により加熱加圧し接着した後、基板1と絶縁性接着剤5の熱膨張差により発生する熱収縮の差による引っ張り応力を減らすことで凹形状の反りを低減することができ、チップをバンプにより実装する際、多層配線基板の反りによる高さばらつきを低減することができることで、バンプの接続信頼性を高めることができる。

0031

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。

0032

また、より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を絶縁フィルム層4よりも融点が低い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、配線導体層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。

0033

さらに、各絶縁層2には表面に配線導体層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層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。これら配線導体層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。

0034

貫通導体6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、配線導体層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。

0035

配線導体層3および貫通導体6の形成方法は、例えば、まず絶縁層2の表面に貫通導体6用の貫通孔7を形成する。貫通孔7は、例えばレーザ使い所定位置の絶縁層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。

0036

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層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、配線導体層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配線導体層3が形成される。

0037

また、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層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金層を形成するとよい。

0038

なお、最表層の絶縁層2に形成された貫通導体6の直上には、導体バンプやプローブを接続するための配線導体3を形成しなくともよく、その場合、最表層の絶縁層2に形成された貫通導体6の上面に直接導体バンプやプローブを接続すればよい。

0039

かくして、本発明の多層配線基板によれば、最上層の絶縁層2の表面に露出した貫通導体6の上面に、または、貫通導体6の上面に形成された配線導体層3に半導体集積回路の導体バンプ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。

0040

あるいは、本発明の多層配線基板によれば、最上層の絶縁層2の表面に露出した貫通導体6の上面に、または、貫通導体6の上面に形成された配線導体層3にプローブを接続し、固定する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、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。

図面の簡単な説明

0041

本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す縦断面図である。
図1の多層配線基板の絶縁性接着層部分の横断面図である。
本発明の多層配線基板の実施の形態の他の例における絶縁性接着層部分の横断面図である。
(A)は本発明の多層配線基板の実施の形態の他の例を示す縦断面図、(B)は(A)の多層配線基板のX−X線での横断面図、(C)は(A)の多層配線基板のY−Y線での横断面図である。
(A)は本発明の多層配線基板の実施の形態の他の例を示す縦断面図、(B)は(A)の多層配線基板のX−X線での横断面図、(C)は(A)の多層配線基板のY−Y線での横断面図である。

符号の説明

0042

1・・・・基板
2・・・・絶縁層
3・・・・配線導体層
4・・・・絶縁性フィルム
5・・・・絶縁性接着剤層
8・・・・非形成部

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