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発明の名称 薄膜多層配線板とその製法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−244552
公開日 平成6年(1994)9月2日
出願番号 特願平5−26712
出願日 平成5年(1993)2月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 明夫 (外1名)
発明者 片桐 純一 / 天城 滋夫 / 三輪 崇夫 / 高橋 昭雄 / 宮崎 邦夫
要約 目的


構成
絶縁性基板1上に配線パターン4を有する絶縁性薄膜層3が接着層2を介して積層接着された薄膜多層配線板であって、絶縁性基板上1の第1絶縁性薄膜層よりも第2絶縁性薄膜層の面積が小さく、更に、第3絶縁性薄膜層以降も順次その面積を小さくして積層接着されていることを特徴とする薄膜多層配線板。
特許請求の範囲
【請求項1】 絶縁性基板上に配線パターンを有する絶縁性薄膜層が接着層を介して積層接着された薄膜多層配線板であって、絶縁性基板上の第1絶縁性薄膜層よりも第2絶縁性薄膜層の面積が小さく、更に、第3絶縁性薄膜層以降も順次その面積を小さくして積層接着されていることを特徴とする薄膜多層配線板。
【請求項2】 前記第1絶縁性薄膜層の面積に対して第2絶縁性薄膜層の面積の縮小率は、第1絶縁性薄膜層の端部において第2絶縁性薄膜層の端部がその厚さ以上に小さくなるよう縮小されている請求項1に記載の薄膜多層配線板。
【請求項3】 前記絶縁性基板がセラミックスで構成された配線基板である請求項1または2に記載の薄膜多層配線板。
【請求項4】 前記絶縁性薄膜層が、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリカーボネートから選ばれたポリマーフィルムで構成されている請求項1,2または3に記載の薄膜多層配線板。
【請求項5】 前記接着層がポリイミドに重合反応性を有する官能基を持つシリコーン樹脂および/または付加反応型イミド系化合物、エポキシ系化合物である請求項1〜4のいずれかに記載の薄膜多層配線板。
【請求項6】 絶縁性基板に第1の絶縁性薄膜層を有機絶縁材料の溶液を塗布して形成し、その上に配線パターンを形成後、第2の絶縁性薄膜層と配線パターンを順次形成する工程を繰り返すことにより多層化する薄膜多層配線板の製法であって、前記絶縁性薄膜層の面積を順次縮小しながら積層形成して行くことを特徴とする薄膜多層配線板の製法。
【請求項7】 前記第1絶縁性薄膜層の面積に対して第2絶縁性薄膜層の面積の縮小率は、第1絶縁性薄膜層の端部において第2絶縁性薄膜層の端部がその膜厚以上に小さくなるよう縮小して形成する請求項6に記載の薄膜多層配線板。
【請求項8】 前記絶縁性薄膜層がポリイミドに重合反応性を有する官能基を持つシリコーン樹脂および/または付加反応型イミド系化合物、エポキシ系化合物の塗膜である請求項6または7に記載の薄膜多層配線板の製法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁性基板の上に絶縁性薄膜材料を積層接着した薄膜多層配線板の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜多層配線板は、セラミック等の絶縁性基板に同一大きさの絶縁性薄膜材料を積層することにより絶縁層を形成していた。また、絶縁性基板上にポリイミドワニスを塗布し、同一の大きさになるように絶縁層を形成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の製法では、多層化した場合、絶縁性基板と絶縁性薄膜材料との熱膨張係数の差による熱応力等により基板に反りが生じる。そのため、絶縁性薄膜材料としてワニスを用いた場合は、その膜厚が不均一になるなどの問題があった。また、多層化することにより全体の膜厚が厚くなると、残留応力が多層配線板の縁部に集中して絶縁性基板と絶縁性薄膜層との界面で剥離する等の問題が生じた。これが極端な場合には絶縁性基板にクラックが発生することがある。
【0004】上記の対策として、絶縁層に熱膨張係数の異なる材料を交互に積層して反りを低減する方法(特開平2−177391号公報)、基板上の薄膜の縁部にメタルリングを設けて密着力を補強し剥離を防止する方法(特開平2−231789号公報)等が提案されているが、材料の構成や作成工程上に難点がある。
【0005】本発明の目的は、薄膜多層配線板の反りが小さく、絶縁性基板と薄膜層とが剥離しにくい薄膜多層配線板とその製法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発明の要旨は次のとおりである。
【0007】(1) 絶縁性基板上に配線パターンを有する絶縁性薄膜層が接着層を介して積層接着された薄膜多層配線板であって、絶縁性基板上の第1絶縁性薄膜層よりも第2絶縁性薄膜層の面積が小さく、更に、第3絶縁性薄膜層以降も順次その面積を小さくして積層接着されていることを特徴とする薄膜多層配線板。
【0008】(2) 絶縁性基板に第1の絶縁性薄膜層を有機絶縁材料の溶液を塗布して形成し、その上に配線パターンを形成後、第2の絶縁性薄膜層と配線パターンを順次形成する工程を繰り返すことにより多層化する薄膜多層配線板の製法であって、前記絶縁性薄膜層の面積を順次縮小しながら積層形成して行くことを特徴とする薄膜多層配線板の製法。
【0009】前記において、絶縁性基板としては耐熱性、寸法安定性に優れたアルミナ、ムライト、窒化アルミ、SiC、ベリリア、ガラス等のセラミックス基板が好ましい。また、必要に応じて金属板やプリント基板等も使用することできる。
【0010】絶縁性薄膜材料としては、膜厚が10〜150μmのポリマーフィルム、例えば、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリカーボネートから選ばれるポリマーフィルムが有効である。この中でも特にポリイミドフィルムは熱膨張係数が小さく、基板の反りを低減するのに有効である。
【0011】上記ポリイミドは、一般的にはその前駆体であるポリアミック酸を用いるが、エステル化アミック酸、カルボン酸二無水物とジイソシアネートとの反応生成物などがある。また、上記化合物のの骨格としては、例えば、芳香族アミノカルボン酸の重合体、芳香族ジアミンあるいはジイソシアネートと芳香族テトラカルボン酸を出発原料とするもの等が用いられる。
【0012】ポリイミドの前駆体としては、芳香族アミノジカルボン酸の単独重合、または芳香族ジアミンあるいは芳香族イソシアネートとテトラカルボン酸誘導体との反応によって得ることができる。テトラカルボン酸誘導体としては、エステル、カルボン酸二無水物、酸塩化物がある。中でもカルボン酸二無水物は合成上好ましい。
【0013】合成反応は、一般的にはN−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトフェノン等を溶媒とする溶液中で、−20〜200℃で行ってポリイミドワニスを得る。
【0014】絶縁性薄膜材としては、金属箔等に上記ポリイミドワニスを塗布し、ポリイミドのガラス転移温度以上に加熱硬化し、金属箔をエッチング等を行って導体パターンを形成したものを用いる。また、セラミックス基板上に絶縁性薄膜層の溶液を塗布する等して塗膜を形成後、その上に導体膜を形成してパターン化することもできる。さらにまた、絶縁性フィルムの片面に接着剤で金属箔を張り合わせ、パターン形成したもの等が使用できる。前記いずれの場合も、絶縁性薄膜層としての厚さは、10〜150μmが好ましい。
【0015】また、より熱膨張係数を下げる目的で、絶縁性薄膜層または接着層に無機質、有機質等の粉末、繊維等を混合することもできる。
【0016】本発明の接着材としては、ポリイミドに重合反応性を有する官能基を持つシリコーン樹脂、付加反応型イミド系化合物を含む混合物およびエポキシ系化合物が好ましいく、該接着層の膜厚は5〜100μmが望ましい。
【0017】絶縁性基板と縁性薄膜材および該薄膜層同志を接着する場合、それぞれの接着性が問題になる。そのため、絶縁性基板基板や絶縁性薄膜材の表面をプラズマ処理したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミアルコレート、アルミニウムキレート、ジルコニウムキレート、アルミニウムアセチルアセトン等の表面処理剤の塗布あるいは接着剤中に添加することが好ましい。
【0018】
【作用】本発明の薄膜多層配線板の反りや層間剥離を改善できるのは、絶縁性基板と絶縁性薄膜材の熱膨張率の差や接着材の加熱収縮によって発生する残留応力が、周縁部に集中するのを、積層した絶縁性薄膜層の大きさを基板から離れるに従って減少させたことにより分散されるためである。
【0019】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
【0020】〔実施例 1〕銅箔(18μm厚)上にp−フェニレンジアミン、ピロメリット酸二無水物および3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を1:0.5:0.5(モル比)で反応させて得たポリアミック酸のN−メチル−2−ピロリドンワニスを塗布し、窒素ガス中で120℃,30分間、次いで、120℃から400℃まで2時間かけて昇温し、さらに400℃で10分加熱して、片面に銅膜を有し絶縁層の厚さが50μmの絶縁性薄膜材を作製した。これの銅膜面をサブトラクティブ法でパターンを形成し、接着面をプラズマ処理した。
【0021】次に、接着剤としてp−フェニレンジアミンと3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とを原料とするポリイミドと、N,N'−(4,4'−ジフェニルメタン)ビスマレイミドとからなる厚さ50μmの接着フィルムを用いて、100mm角のアルミナ基板に絶縁性薄膜材を接着した。なお、接着条件はオートクレーブ方式の真空プレスを用いて250℃,30分間、圧力15kg/cm2で加圧加熱して接着,硬化した。
【0022】更に、接着剤と絶縁性薄膜材の大きさを縦横2mmずつ順次縮小して多層化接着した。
【0023】図1に本実施例による薄膜多層配線板の模式断面図(積層数5層の場合)を示す。該配線板の反り量を表面凹凸計で測定した結果を図2に示す。なお、測定方法は、80mm間の凹凸を測定し、凹凸の差を反り量とした。
【0024】各層の面積を変えずにストレートに多層化した従来方式の配線板の反りに対し、順次縮小して階段状に多層化した本実施例の配線板の反りは、積層数10層で約40%低減されることが分かった。
【0025】また、熱衝撃試験(−65℃/30分⇔150℃/30分)を10サイクル実施したところ、ストレート多層化した従来の配線板は層間剥離が発生したが、本実施例の多層配線板には剥離等の発生は見受けられなかった。
【0026】〔実施例 2〕片面に銅膜を有する絶縁性薄膜材として、ポリエーテルイミドを基材とするスペリオUT(三菱樹脂社製,銅箔厚さ35μm×基材厚さ25μm×接着層厚さ25μm)を実施例1と同様にしてパターンを形成後、エポキシ系接着剤(50μm)を介して170℃,1時間加圧加熱して硬化しアルミナ基板に接着した。絶縁性薄膜材の寸法を積層毎に4mmずつ小さくして階段状に5層積層接着した。該積層板の反りは、ストレートに積層した場合より20%低減することができた。
【0027】〔実施例 3〕接着剤としてp−フェニレンジアミンと3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とを原料とするポリイミドと、2,2−ビス〔4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル〕プロパンとからなる25μm厚さのフィルムを形成した。このフィルムをムライト基板上に実施例1と同様な条件で接着後、アディティブ方式で銅配線パターンを形成し、上記フィルムの大きさを0.5mmずつ縮小して積層を繰返し5層の薄膜多層配線板を得た。
【0028】図3は該薄膜多層配線板の模式断面図である。本実施例の多層配線板の反りはストレート積層した多層配線板の反りより30%低減された。
【0029】〔実施例 4〕銅箔(18μm厚)上にp−フェニレンジアミンおよび3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とを1:1(モル比)で反応させたポリアミック酸のN−メチル−2−ピロリドンワニスを塗布し、実施例1と同様にして絶縁層の厚さが25μmの絶縁性薄膜材を作製した。これに配線パターンを形成後、実施例3で用いた接着剤を用いてムライト基板上に積層接着した。次に、エキシマレーザで所定の位置に孔を空け、無電解銅めっきで基板の配線回路と薄膜回路層とを接続した。なお、これを順次繰返し絶縁性薄膜材の積層毎に2mmずつ寸法を縮小して、5層の薄膜多層配線板を作製した。該配線板にLSIチップを搭載し、図4の模式断面図のようなモジュールを作製した。該モジュールの耐熱衝撃試験を実施したところ、従来のストレート積層配線板を用いたモジュールより信頼性が優れていることが確認された。
【0030】
【発明の効果】本発明の薄膜多層配線板は反りが小さく、基板と薄膜層および層間の剥離を低減することができ、LSI等の実装基板として高信頼性の配線板を提供することができる。




 

 


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