JP3210740B2 - 多層回路基板および電子モジュ−ルならびに電子装置 - Google Patents

多層回路基板および電子モジュ−ルならびに電子装置

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JP3210740B2 JP22953392A JP22953392A JP3210740B2 JP 3210740 B2 JP3210740 B2 JP 3210740B2 JP 22953392 A JP22953392 A JP 22953392A JP 22953392 A JP22953392 A JP 22953392A JP 3210740 B2 JP3210740 B2 JP 3210740B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層回路基板、これを
用いたモジュールおよび電子装置に係り、特に高密度、
高精度、かつ、信頼性の高い多層回路基板、モジュール
および電子装置に関するものである。特に、例えば、電
子計算機など、その実装密度が製品の優劣を左右する電
子装置に利用される。
【0002】
【従来の技術】従来、大型計算機等の処理速度の向上が
強く要求される電子装置では、LSI等能動素子の高速
化と同様に素子間接続の短縮が、装置の性能を向上させ
るため必要であった。このような背景から、高密度の配
線を有するLSI搭載基板の技術においては、高速信号
の伝送に適した微細な高密度配線を形成できる多層回路
基板技術の実現が強く要望されていた。基板上に耐熱性
絶縁膜と銅等の導電性材料の配線がなされた多層薄膜回
路を積層した多層回路基板は、配線の高密度化やこれに
伴う信号伝送の高速化に有利である。このため、各種の
電子機器の回路としてその使用が検討されている。
【0003】特に、計算機ゃワークステイション、通信
機、交換機において使用される多層回路基板は、その基
板上に多数のLSIや電子部品が搭載され、その搭載部
品間を接続する膨大な配線がその基板上で達成される必
要があった。このことは、配線の高密度化、基板の大形
化および回路層数の増大化をもたらした。一例として、
現在のスーパーコンピュータや超大形電子装置において
は、200〜300mm角程度の無機質多層基板上に数
層の多層薄膜回路を形成している。これが次世代のもの
になれば、基板はさらに大形化し、多層薄膜回路の層数
は10層を越えることは必至である。
【0004】さらに敷衍すれば、多層薄膜回路は、印刷
技術等を用いて製造する無機質多層基板や多層プリント
基板と比較して高密度化が可能であることは自明であ
る。したがって、電子回路は多層薄膜回路で形成する傾
向が大となる。この結果、無機質多層基板やプリント基
板は必然的に薄くなり、これに反して多層薄膜回路層は
厚くなる。このような高密度構成の基板においては、新
たに多層回路基板全体の反りの検討が必要となってく
る。この反りは、基本的にはベ−スとなる無機質多層基
板やプリント基板と多層薄膜回路層との線膨張率差に起
因している。
【0005】すなわち、多層薄膜回路を形成する場合、
通常、耐熱性絶縁膜として用いる有機絶縁膜をその材料
構成に応じて100〜500℃でベークする。この場
合、基板と耐熱性絶縁膜との線膨張率に差があると、こ
の耐熱性絶縁膜がベーク後、固化温度から徐々に冷えて
室温になるまで、多層回路基板全体がバイメタルの様に
反り返ることになる。このことは、各種の大型電子機器
の回路素子としては、重大な問題となる。
【0006】一例として、200mm角、板厚3mmの
ムライト基板に通常のポリイミド材である、いわゆる、
PIQを膜厚0.6mm成膜すると、基板全体は約0.
4mm反ることになる。これが従来の小形の100mm
角基板においては、反りは約0.1mmとなる。板厚1
0mmの基板においては、反りは約0.03mmとな
る。これら反りの大きさは低配線密度の多層回路基板に
おいては殆ど問題にならなかった。
【0007】問題となるのは、むしろ、この線膨張率差
により、多層薄膜回路が基板と剥離する点であり、剥離
がなければ、多層回路基板として十分使用することがで
きた。しかし、上記次世代のスーパーコンピュータ用の
多層回路基板においては、基板が大形・薄肉化し、多層
薄膜回路が厚くなるため、上記の反りが非常に大きくな
り、多層薄膜回路の形成上の欠点になっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の多層回路基
板では、多層薄膜回路の配線を電気めっきで形成する場
合、形成された配線に耐熱性絶縁膜を被膜させ、その後
硬化させる。さらに、そのあとで、表面を平坦化するこ
とが行なわれていた。この場合、耐熱性絶縁膜表面を機
械的に研磨が施されていたが、基板全体が反っている
と、この平坦化精度は、極端に悪くなるという問題を有
していた。
【0009】また、前述の平坦化精度は極端に悪くなる
という問題は、次の如き問題点を生じた。通常、この平
坦化加工においては、多層薄膜回路層の厚さ変動を当該
多層薄膜回路層の10%以下にすることが必要である。
すなわち、多層薄膜回路層の膜厚を0.6mmの場合、
60μm以内の精度で研磨しなければならない。多層回
路基板全体としての反りは60μm以内でないと上記精
度の研磨を施せないことになる。さらに、露光工程にお
いて、通常の密着方式で露光しようとすると、多層回路
基板が反っていては、焦点を全面に合わすことが困難に
なり、パターンの十分な解像度が得られないという問題
があった。
【0010】さらに、この多層回路基板の上にLSI等
の電子部品を搭載し、この基板全体を封止する場合、こ
れら電子部品の接続の信頼性が問題になる。つまり、電
子部品と多層回路基板との接続のたびに、温度サイクル
が加わる。そのたびに、該基板が反り返ったり原形に復
したりする。この温度サイクルは通電による発熱や外気
温度の変化によっても生じる。このため、極度の繰り返
し応力が前記接続部にかかり、接続の信頼性が大幅に低
下する。
【0011】このように、次世代の多層回路基板は、配
線が高密度、高精度を必要とするため、この多層回路基
板のもつ反りの問題点が顕在化した。さらに、多層薄膜
回路の形成上および電子部品の接続部の高信頼性上から
その反りを低減する必要がある。具体的数値で言えば、
200mm角の基板では、その反りを50μm程度以内
にしなければならないという問題があった。
【0012】上記問題点にたいしては次のような提案が
なされていた。例えば、R.P.Himmel et
al.,"Fabrication of Large
−Area, Thin−Film Multilay
er Substrates” ISHM ’89 P
roceedings, P454−461(1989)
に紹介されている。これは、基板と耐熱性絶縁膜との線
膨張率差を無くすという方法である。
【0013】しかし、この方法はいくつかの問題点を新
たに生じさせる。すなわち、耐熱絶縁膜を構成する有機
材料の熱膨張率は、本来、無機材料と比較して大であ
る。これを無機材料と同程度に低下させることは、他の
特性を犠牲にすることを伴うのが常である。特に、耐熱
性絶縁膜と基板との間および耐熱性絶縁膜同士間での密
着性が大幅に劣化するという深刻な問題を新たに発生す
る。また、配線材料として、通常使用される銅等の金属
の線膨張率は、基板に使用される無機材料より大であ
る。耐熱性絶縁膜の低線膨張率化は、配線材料の線膨張
率と耐熱性絶縁膜の線膨張率との差を大きくし、両者間
に働く応力を大にする結果となる。このため、薄膜回路
として信頼性が、著しく悪化してしまうという問題があ
った。
【0014】このような弊害を起こす多層回路基板の反
りを低減するには、基板と耐熱性絶縁膜との線膨張率の
差を低減し、基板と耐熱性絶縁膜との密着性を確保する
ことが必要である。前述の多層薄膜回路内の配線の接続
信頼性を確保するには、前記配線と耐熱性絶縁膜との線
膨張率差を低減し、両者の密着性を確保しなければなら
ない。この条件を総合すると、基板と耐熱性絶縁膜と多
層薄膜回路配線との線膨張率をほぼ同等とすることが必
要となる。しかし、基板と薄膜回路配線の線膨張率は、
それらの材質が通常、セラミックと金,銅等であり、そ
のため一般的には異なるものである。したがって、上記
の条件を満足する耐熱性絶縁材料を得ることは困難であ
る。
【0015】本発明は、上記従来技術の問題点を、上記
条件を満足する耐熱性絶縁膜材料の適用によることな
く、他の手段により解決したもので、次世代の多層回路
基板において、多層回路基板の反りを低減し、かつ、高
密度配線の薄膜回路を形成することがが可能であり、接
続の信頼性が確保された多層回路基板を提供することを
第一の目的とする。また、本発明の第二の目的は、基板
の反りが低減され、かつ、高密度配線の多層薄膜回路を
形成し、接続の信頼性が確保された多層回路基板を組み
込んだ電子モジュールを提供することにある。さらに、
本発明の第三の目的は該電子モジュールを組み込んだ高
速化処理性能をもつ電子装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るため、すなわち、基板との線膨張率の差がなく、多層
薄膜回路の配線材料との線膨張率の差もない、耐熱性絶
縁膜材料を用いる代わりに、多層回路基板に係る第一の
発明の構成は、基板と、基板上に耐熱性絶縁膜と配線と
を形成した多層薄膜回路とからなる多層回路基板におい
て、前記耐熱性絶縁膜が耐熱性有機材料と無機材料粉末
との混合物とから成膜され、該耐熱性有機材料の線膨張
率が前記薄膜回路の配線材料の線膨張率と同等であり、
耐熱性有機材料に無機材料粉末を混合して成膜した前記
耐熱性絶縁膜の線膨張率が前記基板の線膨張率と同等と
したものである。
【0017】また、上記第一の目的を達成するため多層
回路基板に係る第一の発明の他の構成は、基板上に形成
した多層薄膜回路層上に、別に作成された耐熱性絶縁膜
またはこの膜の一部に配線を形成した多層薄膜回路層を
接着してなる多層回路基板において、この接着に使用さ
れる接着材が耐熱性有機材料と無機材料粉末から成り、
該耐熱性有機材料の線膨張率が多層薄膜回路の配線材料
の線膨張率と同等であり、前記接着材の線膨張率が基板
の線膨張率と同等としたものである。さらに、基板上に
別に作成された耐熱性絶縁膜の一部に配線を形成した多
層薄膜回路層を接着して多層回路基板を形成する場合に
おいても、その接着に使用される接着材は上述と同様と
するものである。
【0018】さらに、多層薄膜回路の配線材料に銅また
は金を使用し、耐熱性絶縁膜または接着材には、その線
膨張率が10ppm/Kないし20ppm/Kの耐熱性
有機絶縁材料に無機材料粉末を混合し、この線膨張率が
基板と同一か大きくても基板の線膨張率より7ppm/
K大きい範囲内にあるようにしたものである。さらに、
耐熱性有機絶縁材料はポリイミド樹脂を用い、基板はセ
ラミックスまたはガラスで絶縁した厚膜基板を用い、耐
熱性絶縁膜または接着材には、ポリイミド樹脂30〜9
0Vol%と平均粒径2μm以下の溶融石英ガラス粉7
0〜10Vol%とを混合して形成したものを用いるよ
うしたものである。
【0019】さらにまた、耐熱性絶縁膜または接着材は
ポリイミド樹脂30〜90Vol%と石英を主成分とし
た線膨張率が3.5ppm/K以下の無機材料粉末とを
混合したものを用いるようにしたものである。さらにま
た、多層薄膜回路内の配線は銅または金の配線の表面の
一部に別の金属膜を形成して該配線を多重化したもので
ある。さらにまた、上記第二の目的を達成するため電子
装置に係る第二の発明の構成は、多層回路基板と、該多
層回路基板に搭載されたLSI素子とこれらを封止する
キヤップを有する電子モジュールにおいて、前記回路素
子の組込み基板に上記第一の発明に係る構成の多層回路
基板を用いるようにしたものである。さらにまた、上記
第三の目的を達成するため電子装置に係る第三の発明の
構成は、多数の電子素子が組み込まれた電子装置におい
て、この電子素子に上記第二の発明に係る構成の電子モ
ジュールを使用し組み込むようにしたものである。
【0020】
【作用】上記各技術的手段の働きは次のとおりである。
第一の発明の構成によれば、基板と、基板上に積層した
耐熱性絶縁膜と多層薄膜配線とからなる多層回路基板に
おいて、前記耐熱性絶縁膜を耐熱性有機材料と無機材料
粉末との混合物とから形成し、該耐熱性有機材料の線膨
張率と前記多層薄膜配線の材料の線膨張率と合わせ、耐
熱性有機材料に無機材料粉末を混合して成膜した前記耐
熱性絶縁膜の線膨張率が前記基板の線膨張率と同等とし
たので、以下に記載した様な働きがある。 (1)次世代の多層回路基板となる大形、かつ、多数の
層数から成る多層薄膜回路を有する基板の反りを少なく
し、この基板の製造を容易にする。 (2)薄膜多層回路内での配線と耐熱絶縁膜との密着性
を確保し、さらに、応力の分散を図る事により多層薄膜
回路内の熱的,機械的,電気的な信頼性が確保される。
【0021】(3)基板と耐熱性絶縁膜との密着性を確
保し、さらに、境界面での発生応力の低減により基板と
多層薄膜回路との熱的,機械的,電気的接続の信頼性を
確保する。 (4)多層回路基板の反りが小さくなる結果、基板と該
基板上に搭載するLSI等の電子部品との接続が容易に
なり、温度の変化による前記基板の反りの変動幅が少な
くなる。したがって、基板と搭載電子部品間,搭載電子
部品間同士の接続部にかかる繰り返し応力が低減され、
これらの接続の信頼性が向上し、同時に基板の封止部の
接続信頼性が向上する。 (5)上記の作用が相互に働き、多層回路基板の製造歩
留まりを向上でき、また、基板の長寿命化が達成でき
る。
【0022】第二の発明の構成によれば、多層回路基板
と、該基板に搭載されたLSIと、これらを封止する封
止キヤップとを有する電子モジュールにおいて、前記多
層回路基板に第一の発明の多層回路基板を用いたので該
回路素子間の接続距離の短縮された、信頼性の高い電子
モジュールとなる。第三の発明の構成によれば、多数の
電子素子が組み込まれた電子装置において、この電子素
子に第二の発明の構成による電子モジュールを組み込ん
だので、高密度配線がなされた処理速度の早い電子装置
となる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の各実施例を図1ないし図4を
参照して説明する。 〔実施例 1〕図1は本発明の一実施例に係る多層回路
基板の断面図である。本実施例は、ベ−スとなる基板と
多層薄膜回路との界面での接続信頼性を確保し、多層回
路基板の反りを少なくするため、基板と耐熱性絶縁膜と
の密着性を確保するように両者の線膨張率の差を低減し
たものである。多層薄膜回路内での配線の接続信頼性を
確保するために、前記配線と耐熱性絶縁膜との密着性を
確保するように、耐熱性絶縁膜の耐熱性有機材料と多層
薄膜回路の配線材料との線膨張率の差を低減したもので
ある。
【0024】一般に、材料において、その密着性の高い
材料を選定すると、線膨張率が高い材料となり、線膨張
率の低い材料は密着性が低い。特に、線膨張率が10p
pm/K以下の材料になると密着性は急激に低下し不適
当となる。そこで、本実施例では、配線材料として適用
する銅(線膨張率:17ppm/K)、金(線膨張率:14p
pm/K)、アルミニウム(線膨張率:23ppm/K)と同
等の線膨張率の耐熱有機材料を適用して、耐熱性絶縁膜
と多層薄膜回路の配線との密着性を確保したものであ
る。また、基板との反りを低減するために、この耐熱性
有機材料に無機粉末を混合することにより耐熱性絶縁膜
自体の線膨張率を下げ、基板の線膨張率に近ずけた構成
としたものである。
【0025】図1において、1は各200mmの多層
(本実施例においては、5層)セラミック基板(以下、
単に基板という)、2はアルミナシ−ト、3はアルミナ
シ−ト2の表面および内部の導体配線(以下、単に導体
配線という)、4は基板1上の多層薄膜回路、5は多層
の(本実施例においては、20層)ポリイミドの耐熱性
絶縁膜(以下、単に耐熱性絶縁膜という)、6は多層薄
膜回路4内の配線(以下、単に薄膜配線という)であ
る。この多層回路基板を、下記の順序で製造した。
【0026】(1)複数のグリーン状のアルミナシート
2は形成させる。各アルミナシート2は、その上にタン
グステンペーストを用いて導体配線3が形成される。ペ
ーストの一部は、アルミナシート2内のヴィアホール内
にも充填される。 これらのアルミナシート2は、四隅に形成したガイド穴
を基準にして必要な数量の5枚が積層される。この積層
体は、120℃の温度下で加圧され、水素雰囲気下で1
600℃に加熱され、グリーン状からセラミックとな
り、基板1を形成する。
【0027】(2)この基板1の表面は、めっきの下地
膜となるCr/Cuを成膜される。その上に感光性レジ
ストが被覆され、さらに露光・現像されたのち、レジス
ト膜がパターニングされる。 (3)該レジスト膜は、その溝内に、薄膜配線6が電気
銅めっきにより形成される。そののち、このレジスト膜
全体および前記薄膜配線6間のCr/Cuの下地膜が除
去され、さらに、この薄膜配線6の銅表面は無電解めっ
きでニッケルが被覆される。
【0028】(4)薄膜配線6間および薄膜配線6上
は、耐熱性絶縁膜5が塗布され、350℃でベークされ
る。この耐熱性絶縁膜5の材料はポリイミドと平均粒径
2μmの溶融石英粉末とから構成されている。 前記ポリイミドは、酸無水物としてBPDA(3,
3’,4,4’,−biphenyl tetraca
rboxylic dianhydride)を用い、
ジアミンとしてDDE(Diamino diphen
yl ether)とPDA(P−phenylene
diamine)から成り、DDE量が10wt%で
あり、これにシリコンの末端反応基を添加したものであ
る。ベーク後のポリイミド単独の線膨張係数は10pp
mである。さらに、ポリイミドには、溶融石英粉末が1
0Vol%混合されており、見かけの線膨張率は8.5
ppm/Kとなっている。導体配線3を形成した基板1
の線膨張率は7.5ppm/Kであった。また、基板で
あるアルミナとのピール強度は約400g/cmであ
る。
【0029】(5)薄膜配線6上の耐熱性絶縁膜5は研
磨盤を用いて研磨,除去される。 (6)(2)から(5)の方法を繰返すことにより、薄
膜回路は全部で20層形成される。配線の幅および膜厚
は、両者ともに30μmである。 以上説明した材料を用い、また、製造方法により、多層
回路基板を形成した。その結果、基板全体の反りは約1
0μmであり、最後の露光、絶縁膜研磨の工程まで支障
なく製造できた。また、配線接続部の抵抗値は1mΩ以
下であり、ゴミの付着等による断線以外の配線接続部の
不良は観察されなかった。
【0030】〔実施例 2〕次に、第一の発明の他の実
施例を説明する。本発明に係る他の実施例は、〔実施例
1〕と同様の構成により、基板材料、有機絶縁材料お
よび溶融石英混合量を変えて多層回路基板を作成した。
基板1はムライトを用い、導体配線3は〔実施例 1〕
と同様にタングステンを使用した。耐熱性絶縁膜5はポ
リイミドと溶融石英との混合系を使用した。ポリイミド
は、基本組成としては〔実施例 1〕と同様であるが、
ジアミン中のDDE量を25wt%とした。薄膜配線6
は〔実施例 1〕と同様に銅を用いた。
【0031】ベーク処理後の耐熱絶縁膜の線膨張係数は
10.5ppm/Kとなった。配線を形成したムライト
の基板1の線膨張率は3.5ppm/Kであった。これ
は、ポリイミドのみの線膨張係数は17ppmである
が、ポリイミドに平均粒径1.5μmの溶融石英粉末を
40Vol%混合することにより低下させた。この耐熱
絶縁膜5と基板1とのピール強度は約550g/cmで
あった。以上の材料を使用し、また、製造方法により、
多層回路基板を形成した。基板全体の反りは約60μm
であり、最終工程の露光、絶縁膜研磨の迄、支障無く製
造することができた。配線接続部の抵抗値は1mΩ以下
であり、また、配線接続部の不良は、ゴミの付着等によ
る断線以外観察できなかった。
【0032】〔実施例 3〕次に、第一の発明のさらに
他の実施例を説明する。本発明に係るさらに他の実施例
の構成は、〔実施例 2〕と同様の基板材料、耐熱性絶
縁膜材料を用いて多層回路基板を作成した。薄膜配線6
は金を使用した。また、下地膜はCr/Cu/Auと
し、薄膜配線6の表面にニッケルめっきを被覆する工程
は省略した。耐熱性有機材料のポリイミドは、〔実施例
2〕と同様、ジアミン中のDDE量を25wt%と
し、このポリイミドに線膨張率3.5ppm/K、平均
粒径1μmのムライト粉末を70Vol%混合した。ポ
リイミドのみベークした後の線膨張係数は17ppmで
あり、前記混合物の耐熱性絶縁膜5の見かけの線膨張率
は、9.0ppm/Kであった。また、この耐熱性絶縁
膜5とムライトの基板1とのピール強度は約600g/
cmであった。以上の使用材料および製造方法により、
多層回路基板を形成した。基板全体の反りは約50μm
であり、露光、絶縁膜研磨の工程まで支障無く製造でき
た。配線接続部の抵抗値は1mΩ以下であり、配線接続
部の不良はゴミの付着等による断線以外観察できなかっ
た。
【0033】〔実施例 4〕次に、第一の発明のさらに
他の実施例を説明する。本発明に係るさらに他の実施例
の構成は〔実施例 1〕と同様の構成で、基板材料と耐
熱性絶縁膜材料を変えて多層回路基板を作成した。基板
1はガラスセラミックスを用い、導体配線3には〔実施
例 1〕と同様、銅を使用し、薄膜配線6は(実施例
1)と同様、銅を用いた。前記ガラスセラミックスはア
ルミナ粉末とホウ珪酸ガラスとの混合材料を使用した。
耐熱性絶縁膜5に使用されるポリイミドの基本組成は、
(実施例 1)と同様であるが、ジアミン中のDDE量
を30wt%とし、このポリイミドに溶融石英粉末を7
0Vol%添加した。
【0034】ベーク後のポリイミド単独の線膨張係数は
20ppmであり、前記溶融石英粉末添加後の耐熱性絶
縁膜5の見かけの線膨張率は、6.5ppm/Kであっ
た。導体配線3を形成した基板1の線膨張率は4.0p
pm/Kであった。耐熱性絶縁膜5とガラスセラミック
ス製の基板1とのピール強度は約650g/cmであっ
た。製造工程は(実施例 1)とほぼ同様であるが、ガ
ラスセラミックスの積層体の焼結を水素雰囲気中で95
0℃で実施した。以上の使用材料および製造方法によ
り、多層回路基板を形成した。多層回路基板全体の反り
は約30μmであり、最終の露光、絶縁膜研磨の工程迄
支障無く製造できた。配線接続部における抵抗値は1m
Ω以下であり、配線接続部の不良はゴミの付着等による
断線以外観察できなかった。
【0035】〔実施例 5〕次に、第一の本発明のさら
に他の実施例を説明する。本発明に係るさらに他の実施
例の構成は、〔実施例 1〕の製造工程(1)から
(3)までと全く同様にして、基板1を作成した。さら
に、薄膜配線6の銅表面のニッケルめっきには、さら
に、無電解金めっきにより二重に被覆を施した。また、
多層薄膜回路4は、Cr/Cuを成膜したガラス基板上
に〔実施例 1〕と同様に、図1の上層部から下層に向
かって19層形成される。そして、最後の層の配線表面
は金めっきが施された。次に、先に作製した基板1の表
面は、その配線導体3の表面を除いて、耐熱性絶縁膜5
が塗布され、さらに、前記基板1上にガラス板上に形成
した多層薄膜回路4を配線同士が接続するようにして圧
着し、その状態で350℃の温度下でベークする。
【0036】耐熱性絶縁膜材料は、ポリイミドと平均粒
径2μmの溶融石英粉末の混合物から構成されている。
ポリイミドは、(実施例 1)と全く同様に酸無水物と
してBPDAを用い、ジアミンとしてDDEとPDAと
から構成し、DDE量が10wt%であり、これにシリ
コンの末端反応基が添加され、さらに、このポリイミド
は溶融石英粉末が10Vol%混合されている。ベーク
後のポリイミドのみの線膨張係数は10ppmである
が、混合物の見かけの線膨張率は8.5ppm/Kであ
る。そののち、ガラス板上の表面に成膜させたCr/C
u層をエッチングすることにより除去した。以上の使用
材料および製造方法により多層回路基板を形成した。基
板全体の反りは約5μmであった。配線接続部の抵抗値
は1mΩ以下であり、ゴミの付着等による断線以外の配
線接続部の不良は観察できなかった。
【0037】〔実施例 6〕次に、第一の発明のさらに
他の実施例を説明する。図2は、本発明のさらに他の実
施例に係る多層回路基板の断面図である。図中、図1と
同一符号は同等部分であるので説明を省略し、新たな符
号のみ説明する。本発明のさらに他の実施例に係る構成
は、〔実施例 1〕の製造工程と同様であるが、ベ−ス
となる基板上に多層薄膜回路を形成すると共に、別途に
多層薄膜回路を形成する。そして、前記基板上の多層薄
膜回路上に、別途、形成した多層薄膜回路を接着して多
層回路基板を形成するものである。図2において、4′
は別途形成した多層薄膜回路、10,10′は多層薄膜
回路4,4′上に設けられたそれぞれの表面導体パッ
ド、20はポリイミド系の導電性樹脂、21はポリイミ
ド系の絶縁接着層である。
【0038】本実施例は、(実施例 2)と同様に、基
板材料、耐熱絶縁膜材料および溶融石英混合量を変えて
多層回路基板を作成した。基板1はムライトを使用し、
導体配線3はタングステンを使用し、薄膜配線6は銅を
用いた。耐熱絶縁膜材料はポリイミドと溶融石英の混合
系を用いた。ポリイミド基本組成は、(実施例 2)と
同様に、ジアミン中のDDE量を25wt%とし、次の
ように構成した。ムライトの基板1上には、多層薄膜回
路4が5層形成される。別途、同様の方法で5層の多層
薄膜回路4′が形成される。該多層薄膜回路4′はアル
ミナ基板上にAlを成膜し、その膜上に形成されたもの
である。
【0039】この5層の多層薄膜回路4′を形成した段
階で、Al膜をエッチング液で溶解して、前記アルミナ
基板から剥離する。多層薄膜回路4′上の表面導体パッ
ド10′は、その接続回路がポリイミドを主成分とする
導電性樹脂20を用い印刷される。該樹脂20には、銀
・パラジウム粉を混入されており、これにより導電性が
確保されている。また、多層薄膜回路4の表面上には、
互いに接続すべき導体パッド10の部分を除いて、上記
耐熱性絶縁膜材料により、耐熱性絶縁層が印刷される。
【0040】そののち、これら多層薄膜回路4と多層薄
膜回路4′とを対向させ、接続すべき表面導体のパツド
同士10,10′をポリイミド系の導電性樹脂20で密
着させ、そのあいだの4,4′の両絶縁層は、上記耐熱
性絶縁膜材料により密着させ、ポリイミド系の絶縁接着
層21が形成される。この状態で徐々に加熱して350
℃まで上昇させ、両多層薄膜回路4,4′間を固定させ
る。この上記耐熱性ポリイミド系の絶縁接着層21は、
層間絶縁の作用の他に、両多層薄膜回路4,4′の接着
の作用をする。上記方法で製造した多層回路基板全体の
反りは約20μmであり、配線接続部の抵抗値は1mΩ
以下であり、ゴミの付着等による断線以外の配線部の不
良はなかった。
【0041】以上の実施例は、一例を示したものであ
り、本発明はこれに限るものではなく、多くの態様が考
えられる。〔実施例 1〕から〔実施例 6〕の実施例
においては、基板としてセラミック等の厚膜基板を用い
たが、プリント基板や積層基板を使用できることは勿論
である。なお、プリント基板では、配線である銅と基板
の線膨張係数を合わせることが一般的に実施されている
が、その構成材料が有機絶縁材料と銅の2種類であり、
多層回路基板の場合では、これに対して材料系が3種類
であり、しかも、低線膨張係数を持つセラミック基板の
上に形成されるので異なる。
【0042】以上の各実施例における効果は、一般的に
いえば、多層薄膜回路の配線材料が銅または金である場
合には、各実施例における実数値が示すごとく、耐熱性
有機絶縁材料の線膨張率が10ppm/Kないし20p
pm/Kとし、これに無機材料粉末を混合した耐熱性絶
縁膜の線膨張率が、基板と同一ないしは大きくても基板
の線膨張率より7ppm/K大きい範囲にあることによ
り実現できる。このことは、多層薄膜回路内の配線とし
て、銅または金の配線表面の一部に別金属膜を形成した
多重配線とした場合においても、上記の条件を満たすな
らば、同様の効果が実現できる。また、多層薄膜回路の
配線材料6は、各実施例において用いられた金,銅に限
らず、アルミニウム,ニッケル等も適用できる。
【0043】また、以上の実施例において、薄膜回路の
耐熱性有機絶縁材料は、この各実施例における構成のポ
リイミドに限らず、他のポリイミド系材料は勿論、エポ
キシ等の材料も適用できる。耐熱性有機絶縁材料として
ポリイミドを用い、基板としてセラミックスまたはガラ
スで絶縁した厚膜基板を用いる場合は、耐熱性絶縁膜と
して、ポリイミド30〜90VOL%と平均粒径2μm
以下の溶融石英ガラス粉70〜10Vol%とから成る
膜を用いることによって上記効果を実現できる。
【0044】ここで、ポリイミド膜中の溶融石英ガラス
粉の含有量を70〜10Vol%としたのは、通常用い
られるアルミナ基板(線膨張率:8ppm/K)、ガラスセ
ラミックス基板(線膨張率:3.5ppm/K)、ムライト
基板(線膨張率:3.5ppm/K)との線膨張率と同様に
するためおよび基板の反りを目標値以内に納めるためで
ある。また、以上の実施例では、ポリイミドとの混合物
には溶融石英ガラス粉が用いられたが、溶融石英ガラス
粉の代わりに石英を主成分とした線膨張率が3.5pp
m/K以下の無機材料粉末を用いることによっても上記
の効果を達成できる。また、上記のことは、全く同様
に、〔実施例 6〕において説明の如く、別途に多層薄
膜回路を作成し、セラミックの基板上の多層薄膜回路層
に接着する場合、この接着材についても同様のことがい
え、同様の効果を実現できる。
【0045】〔実施例 7〕次に、第二の発明の実施例
を説明する。図3は、本発明のさらに他の実施例に係る
電子モジュールの断面図である。図中、図1と同一符号
は同等部分であるので説明を省略し、新たな符号のみ説
明する。図3において、Mは電子モジュール、Bはセラ
ミックの基板1と多層薄膜回路4とからなる多層回路基
板、7はセラミックの基板1の裏面パッド、8は高温は
んだ、9は接続ピン、10は多層薄膜回路4の表面導体
パッド、11は中温はんだ、12はLSI素子、13は
耐熱性,良熱伝導性のゴム板、14はセラミックの基板
1の周辺の封止導体、15は低温はんだ、16は封止キ
ャップ、17は冷却フィンである。図3において、本発
明の実施例に係る電子モジュールMは、第一の発明の各
実施例で製造した多層回路基板Bと、LSI素子12
と、これらを封止する封止キャップ16とから構成され
ており、下記のプロセスにより製造する。
【0046】図3に示す本発明の実施例に係る電子モジ
ュールMは、セラミックの基板1の裏面にパッド7を設
け、このパッド7には、高温はんだ8を用いて約350
℃に加熱し、接続ピン9が接続され、かつ、固定されて
いる。多層薄膜回路4の表面導体パッド10の上には、
中温はんだ11が乗せられ、約250℃に加熱してLS
I素子12を電気的に接続して搭載した。最後にセラミ
ックの基板1の周辺の封止導体14は、低温はんだ15
が乗せられ、約200℃に加熱し、コバール封止キャッ
プ16が接続され、当該電子モジュールMが完成され
る。封止キャップ16には、前記LSI素子12を空冷
するための冷却フィン17が形成されており、また、前
記LSI素子12と前記封止キャップ16との間には、
耐熱性、かつ、良熱伝導性のゴム板13をその間に介在
させ、両者間の熱伝導を確保させている。
【0047】〔実施例 8〕次に、第三の発明の実施例
を説明する。図4は、本発明のさらに他の実施例に係る
論理パッケージの外観図である。図4において、本発明
の実施例に係る論理パッケージは第二の発明の(実施例
7)で製造したモジュールMを用いて製造した。図4に
おいて、Mは第二の発明の(実施例 7)で製造したモ
ジュール、19はプリント基板である。図4に示す本発
明の実施例に係る論理パッケージは、プリント基板19
上に電子モジュールMを16個搭載して、図4に示す論
理パッケージPを形成した。この論理パッケージPと記
憶パッケージ,入出力処理パッケージとを組み合わせて
計算機を構成することができる。
【0048】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、第一に次世代の多層回路基板において、多層回路
基板の反りを低減し、かつ、高密度配線の多層薄膜回路
を形成が可能であり、接続の信頼性が確保された多層回
路基板を提供することができる。また、第二に、基板の
反りが低減され、かつ、高密度配線の多層薄膜回路が形
成され、かつ、接続の信頼性が確保された多層回路基板
を組み込んだ電子モジュールを提供することができる。
さらに、第三に、該電子モジュールを組み込んだ高速化
処理性能をもつ電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る多層回路基板の断面図
である。
【図2】本発明の他の実施例に係る多層回路基板の断面
図である。
【図3】本発明のさらに他の実施例に係る電子モジュー
ルの断面図である。
【図4】本発明のさらに他の実施例に係る論理パッケー
ジの外観図である。
【符号の説明】
1 基板 2 アルミナシ−ト 3 導体配線 4,4′ 多層薄膜回路 5 耐熱絶縁膜 6 薄膜配線 7 裏面導体パッド 8 高温はんだ 9 接続ピン 10,10′ 導体パッド 11 中温はんだ 12 LSI素子 13 良熱伝導性ゴム 14 封止導体 15 低温はんだ 16 封止キャップ 19 プリント基板 20 導電性樹脂 21 絶縁接着層 B 多層回路基板 M 電子モジュール P 論理パッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/01 311 H01L 23/14 R (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/46 G06F 1/18 G06J 1/00 H01L 23/14 H01L 27/01 311

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、この基板上に耐熱性絶縁膜と配
    線とを形成した多層薄膜回路とからなる多層回路基板に
    おいて、 前記耐熱性絶縁膜が耐熱性有機材料と無機材料粉末との
    混合物から成り、該耐熱性有機材料の線膨張率が前記多
    層薄膜回路の配線材料の線膨張率と同等であり、耐熱性
    有機材料に無機材料粉末を混合した前記耐熱性絶縁膜の
    線膨張率が前記基板の線膨張率と同等であることを特徴
    とする多層回路基板。
  2. 【請求項2】 基板上に形成した多層薄膜回路層上に、
    別に作成された耐熱性絶縁膜またはこの膜の一部に配線
    を形成した多層薄膜回路層を接着してなる多層回路基板
    において、 この接着に使用される接着材が耐熱性有機材料と無機材
    料粉末とから成り、該耐熱性有機材料の線膨張率が前記
    多層薄膜回路の配線材料の線膨張率と同等であり、前記
    接着材の線膨張率が前記基板の線膨張率と同等であるこ
    とを特徴とする多層回路基板。
  3. 【請求項3】 基板上に、別に作成された耐熱性絶縁膜
    の一部に配線を形成した多層薄膜回路層を接着してなる
    多層回路基板において、 この接着に使用される接着材が耐熱性有機材料と無機材
    料粉末とから成り、該耐熱性有機材料の線膨張率が前記
    多層薄膜回路の配線材料の線膨張率と同等であり、前記
    接着材の線膨張率が前記基板の線膨張率と同等であるこ
    とを特徴とする多層回路基板。
  4. 【請求項4】 多層薄膜回路の配線材料は銅または金が
    使用され、耐熱性絶縁膜はその線膨張率が10ppm/
    Kないし20ppm/Kの耐熱性有機絶縁材料に無機材
    料粉末を混合し、この線膨張率が基板と同一ないし大き
    くても基板の線膨張率より7ppm/K大きい範囲にあ
    ることを特徴とする請求項1記載の多層回路基板。
  5. 【請求項5】 多層薄膜回路の配線材料は銅または金が
    使用され、接着材はその線膨張率が10ppm/Kない
    し20ppm/Kの耐熱性有機絶縁材料に無機材料粉末
    を混合し、この線膨張率が基板と同一ないし大きくても
    基板の線膨張率より7ppm/K大きい範囲にあること
    を特徴とする請求項2または3記載のいずれかの多層回
    路基板。
  6. 【請求項6】 耐熱性有機絶縁材料はポリイミド樹脂を
    用い、基板はセラミックスまたはガラスで絶縁した厚膜
    基板を用い、耐熱性絶縁膜はポリイミド樹脂30〜90
    Vol%と平均粒径2μm以下の溶融石英ガラス粉70
    〜10Vol%とを混合して形成した膜を用いることを
    特徴とする請求項4記載の多層回路基板。
  7. 【請求項7】 耐熱性有機絶縁材料はポリイミド樹脂を
    用い、基板はセラミックスまたはガラスで絶縁した厚膜
    基板を用い、接着材はポリイミド樹脂30〜90Vol
    %と平均粒径2μm以下の溶融石英ガラス粉70〜10
    Vol%とを混合して形成した膜を用いることを特徴と
    する請求項5記載の多層回路基板。
  8. 【請求項8】 耐熱性絶縁膜は、ポリイミド樹脂30〜
    90Vol%と、石英を主成分とした線膨張率が3.5
    ppm/K以下の無機材料粉末とを混合したものを用い
    ることを特徴とする請求項6記載の多層回路基板。
  9. 【請求項9】 接着材は、ポリイミド樹脂30〜90V
    ol%と、石英を主成分とした線膨張率が3.5ppm
    /K以下の無機材料粉末とを混合したものを用いること
    を特徴とする請求項7記載の多層回路基板。
  10. 【請求項10】 多層薄膜回路内の配線は、銅の配線表
    面の一部に別の金属膜を形成した多重配線としたことを
    特徴とする請求項4ないし9記載のいずれかの多層回路
    基板。
  11. 【請求項11】 多層薄膜回路内の配線は、金の配線の
    表面の一部に別の金属膜を形成した多重配線としたこと
    を特徴とする請求項4ないし9記載のいずれかの多層回
    路基板。
  12. 【請求項12】 多層回路基板と、該多層回路基板に搭
    載されたLSI素子と、これらを封止する封止キヤップ
    とを有する電子モジュールにおいて、前記多層回路基板
    に少なくとも請求項1ないし11記載のいずれかの多層
    回路基板を用いたことを特徴とする電子モジュール。
  13. 【請求項13】 多数の電子素子が組み込まれた電子装
    置において、この電子素子に請求項12記載の電子モジ
    ュールを使用し組み込んだことを特徴とする電子装置。
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