JP3506468B2 - マルチチップモジュール用配線板 - Google Patents

マルチチップモジュール用配線板

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JP3506468B2
JP3506468B2 JP27592193A JP27592193A JP3506468B2 JP 3506468 B2 JP3506468 B2 JP 3506468B2 JP 27592193 A JP27592193 A JP 27592193A JP 27592193 A JP27592193 A JP 27592193A JP 3506468 B2 JP3506468 B2 JP 3506468B2
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polyimide
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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、マルチチップモジュー
ル用配線板に関する。更に詳しくは特定のポリイミド材
料を絶縁層として用いたマルチチップモジュール用配線
板に関する。 【0002】 【従来の技術】現在配線板としてリジッド型、フレキシ
ブル型のプリント基板が多く用いられている。しかしL
SIの高速化の進展により配線板の実装遅延が顕在化す
るに至っており、プリント基板に変わる新たな配線板、
新たな実装方法が期待され始めている。このような要求
に答えるものとしてマルチチップモジュール(以下MC
Mと省略する)の検討が活発化している。このMCMは
高密度配線板に直接半導体素子を搭載することにより、
チップ間の遅延時間を短縮化することができる。MCM
は適用先、性能等の相違により主に3つの種類に分類さ
れる。プリント基板を用いた低コストタイプのMCM−
L、セラミック基板を用いたMCM−C、銅・ポリイミ
ド配線を用いたMCM−Dがある。このうちMCM−D
は最も高性能なMCMで、LSIプロセスを用いて製造
される。このMCM−D用基板としてはLSIプロセス
との整合性からシリコン基板が多く用いられている。し
かしながらシリコン基板上にポリイミドを絶縁層として
配線を形成するMCM−Dには、大きな問題があること
が明らかになっている。それは基板のシリコンと絶縁層
のポリイミドの熱膨張率が大きく異なることによる問題
である。現象としてはシリコン基板の反りやシリコン基
板とポリイミドとのはく離になって現れる。特にシリコ
ン基板が大面積になった場合や、ポリイミド層の厚さが
厚くなった時に顕著となる。今後より大面積になるこ
と、及び多層化が予想されるため、これらの問題点を解
決することが望まれている。またマルチチップモジュー
ル用配線板にはその他に信号の伝播速度を速くするため
に絶縁層の誘電率を低くする必要がある。また長期的な
信頼性の観点からは吸水率も小さいことが要求される。
更に当然のことながら耐熱性も要求される。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明者らはかかる実
情にかんがみ、マルチチップモジュール用配線板に要求
されている種々の性能を有するマルチチップモジュール
用配線板を提供することを目的とする。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明はマルチチップモジュール用配線板に関する発明で
あって、基板と配線間あるいは配線と配線間にポリイミ
ド材料からなる絶縁層を有するマルチチップモジュール
用配線板において、絶縁層が、次式(化1): 【0005】 【化1】 で表される繰り返し単位のポリイミド構成要素をポリイ
ミド中に70〜100mol %有するポリイミドを主構成
要素とするポリイミド材料で構成されることを特徴とす
る。 【0006】本発明者らは、上記課題を解決するためマ
ルチチップモジュール用配線板に適用するポリイミド材
料について鋭意検討を行い、本発明を完成するに至っ
た。 【0007】本発明に用いる基板はシリコン、アルミ
ナ、アルミニウムなど通常MCM−Dに用いられている
基板を含め、種々の基板が使用できる。 【0008】また本発明に用いるポリイミドは式(化
1)で表される繰り返し単位のポリイミド構成要素をポ
リイミド中に70〜100 mol%有するポリイミドであ
ることが必須であるが、これはポリイミド単体、ポリイ
ミド共重合体、ポリイミド混合物でもよい。ポリイミド
共重合体、ポリイミド混合物に使用するポリイミド構成
要素としては種々のものが使用できる。ポリイミド構成
要素をテトラカルボン酸誘導体とジアミンから製造され
るとした時の使用できるテトラカルボン酸誘導体、及び
ジアミンを下記に示す。テトラカルボン酸誘導体の例と
して、ここではテトラカルボン酸そのものを挙げる。 【0009】(トリフルオロメチル)ピロメリット酸、
ジ(トリフルオロメチル)ピロメリット酸、ジ(ヘプタ
フルオロプロピル)ピロメリット酸、ペンタフルオロエ
チルピロメリット酸、ビス{3,5−ジ(トリフルオロ
メチル)フェノキシ}ピロメリット酸、2,3,3′,
4′−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3′,4,
4′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、2,
3′,3,4′−テトラカルボキシジフェニルエーテ
ル、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸、2,3,6,7−テトラカルボキシナフタレン、
1,4,5,7−テトラカルボキシナフタレン、1,
4,5,6−テトラカルボキシナフタレン、3,3′,
4,4′−テトラカルボキシジフェニルメタン、3,
3′,4,4′−テトラカルボキシジフェニルスルホ
ン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プ
ロパン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、5,5′−ビス(トリフ
ルオロメチル)−3,3′,4,4′−テトラカルボキ
シビフェニル、2,2′,5,5′−テトラキス(トリ
フルオロメチル)−3,3′,4,4′−テトラカルボ
キシビフェニル、5,5′−ビス(トリフルオロメチ
ル)−3,3′,4,4′−テトラカルボキシジフェニ
ルエーテル、5,5′−ビス(トリフルオロメチル)−
3,3′,4,4′−テトラカルボキシベンゾフェノ
ン、ビス{(トリフルオロメチル)ジカルボキシフェノ
キシ}ベンゼン、ビス{(トリフルオロメチル)ジカル
ボキシフェノキシ}(トリフルオロメチル)ベンゼン、
ビス(ジカルボキシフェノキシ)(トリフルオロメチ
ル)ベンゼン、ビス(ジカルボキシフェノキシ)ビス
(トリフルオロメチル)ベンゼン、ビス(ジカルボキシ
フェノキシ)テトラキス(トリフルオロメチル)ベンゼ
ン、3,4,9,10−テトラカルボキシペリレン、
2,2−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキ
シ)フェニル}プロパン、ブタンテトラカルボン酸、シ
クロペンタンテトラカルボン酸、2,2−ビス{4−
(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}ヘキサ
フルオロプロパン、ビス{(トリフルオロメチル)ジカ
ルボキシフェノキシ}ビフェニル、ビス{(トリフルオ
ロメチル)ジカルボキシフェノキシ}ビス(トリフルオ
ロメチル)ビフェニル、ビス{(トリフルオロメチル)
ジカルボキシフェノキシ}ジフェニルエーテル、ビス
(ジカルボキシフェノキシ)ビス(トリフルオロメチ
ル)ビフェニル、ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)ジメチルシラン、1,3−ビス(3,4−ジカルボ
キシフェニル)テトラメチルジシロキサン、ジフルオロ
ピロメリット酸、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシ
トリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン、
1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェ
ノキシ)オクタフルオロビフェニルなどである。 【0010】またジアミンとしては、例えば次のものが
挙げられる。m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミ
ノトルエン、2,4−ジアミノキシレン、2,4−ジア
ミノデュレン、4−(1H,1H,11H−エイコサフ
ルオロウンデカノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
4−(1H,1H−パーフルオロ−1−ブタノキシ)−
1,3−ジアミノベンゼン、4−(1H,1H−パーフ
ルオロ−1−ヘプタノキシ)−1,3−ジアミノベンゼ
ン、4−(1H,1H−パーフルオロ−1−オクタノキ
シ)−1,3−ジアミノベンゼン、4−ペンタフルオロ
フェノキシ−1,3−ジアミノベンゼン、4−(2,
3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)−1,3−ジ
アミノベンゼン、4−(4−フルオロフェノキシ)−
1,3−ジアミノベンゼン、4−(1H,1H,2H,
2H−パーフルオロ−1−ヘキサノキシ)−1,3−ジ
アミノベンゼン、4−(1H,1H,2H,2H−パー
フルオロ−1−ドデカノキシ)−1,3−ジアミノベン
ゼン、p−フェニレンジアミン、2,5−ジアミノトル
エン、2,3,5,6−テトラメチル−p−フェニレン
ジアミン、2,5−ジアミノベンゾトリフルオライド、
ビス(トリフルオロメチル)フェニレンジアミン、ジア
ミノテトラ(トリフルオロメチル)ベンゼン、ジアミノ
(ペンタフルオロエチル)ベンゼン、2,5−ジアミノ
(パーフルオロヘキシル)ベンゼン、2,5−ジアミノ
(パーフルオロブチル)ベンゼン、ベンジジン、2,
2′−ジメチルベンジジン、3,3′−ジメチルベンジ
ジン、3,3′−ジメトキシベンジジン、2,2′−ジ
メトキシベンジジン、3,3′,5,5′−テトラメチ
ルベンジジン、3,3′−ジアセチルベンジジン、2,
2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミ
ノビフェニル、オクタフルオロベンジジン、3,3′−
ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノビフ
ェニル、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,
4′−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノ
ジフェニルスルホン、2,2−ビス(p−アミノフェニ
ル)プロパン、3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミ
ノジフェニルエーテル、3,3′−ジメチル−4,4′
−ジアミノジフェニルメタン、1,2−ビス(アニリ
ノ)エタン、2,2−ビス(p−アミノフェニル)ヘキ
サフルオロプロパン、1,3−ビス(アニリノ)ヘキサ
フルオロプロパン、1,4−ビス(アニリノ)オクタフ
ルオロブタン、1,5−ビス(アニリノ)デカフルオロ
ペンタン、1,7−ビス(アニリノ)テトラデカフルオ
ロヘプタン、2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−
4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ビ
ス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノジフェ
ニルエーテル、3,3′,5,5′−テトラキス(トリ
フルオロメチル)−4,4′−ジアミノジフェニルエー
テル、3,3′−ビス(トリフルオロメチル)−4,
4′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′′−ジアミノ
−p−テルフェニル、1,4−ビス(p−アミノフェニ
ル)ベンゼン、p−ビス(4−アミノ−2−トリフルオ
ロメチルフェノキシ)ベンゼン、ビス(アミノフェノキ
シ)ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、ビス(アミ
ノフェノキシ)テトラキス(トリフルオロメチル)ベン
ゼン、4,4′′′−ジアミノ−p−クオーターフェニ
ル、4,4′−ビス(p−アミノフェノキシ)ビフェニ
ル、2,2−ビス{4−(p−アミノフェノキシ)フェ
ニル}プロパン、4,4′−ビス(3−アミノフェノキ
シフェニル)ジフェニルスルホン、2,2−ビス{4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプ
ロパン、2,2−ビス{4−(3−アミノフェノキシ)
フェニル}ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス{4
−(2−アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロ
プロパン、2,2−ビス{4−(4−アミノフェノキ
シ)−3,5−ジメチルフェニル}ヘキサフルオロプロ
パン、2,2−ビス{4−(4−アミノフェノキシ)−
3,5−ジトリフルオロメチルフェニル}ヘキサフルオ
ロプロパン、4,4′−ビス(4−アミノ−2−トリフ
ルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4′−ビス
(4−アミノ−3−トリフルオロメチルフェノキシ)ビ
フェニル、4,4′−ビス(4−アミノ−2−トリフル
オロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4′
−ビス(3−アミノ−5−トリフルオロメチルフェノキ
シ)ジフェニルスルホン、2,2−ビス{4−(4−ア
ミノ−3−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル}
ヘキサフルオロプロパン、ビス{(トリフルオロメチ
ル)アミノフェノキシ}ビフェニル、ビス〔{(トリフ
ルオロメチル)アミノフェノキシ}フェニル〕ヘキサフ
ルオロプロパン、ジアミノアントラキノン、1,5−ジ
アミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、ビス
{2−〔(アミノフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオ
ロイソプロピル}ベンゼン、ビス(2,3,5,6−テ
トラフルオロ−4−アミノフェニル)エーテル、ビス
(2,3,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニ
ル)スルフィド、1,3−ビス(3−アミノプロピル)
テトラメチルジシロキサン、1,4−ビス(3−アミノ
プロピルジメチルシリル)ベンゼン、ビス(4−アミノ
フェニル)ジエチルシラン、1,3−ジアミノテトラフ
ルオロベンゼン、1,4−ジアミノテトラフルオロベン
ゼン、4,4′−ビス(テトラフルオロアミノフェノキ
シ)オクタフルオロビフェニル等がある。 【0011】また本発明のポリイミド材料は、上述した
ポリイミドに有機高分子化合物、無機化合物等でできた
種々の添加材、配合材等を配合しても良い。 【0012】配線材としては銅、アルミニウム、金、白
金、タングステン、モリブデン、銀など通常の配線材と
して使用されているものが使用できる。 【0013】 【実施例】以下、実施例により本発明について詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。 【0014】実施例1 三角フラスコにピロメリット酸二無水物4.36g(2
0.0mmol) と2,2′−ビス(トリフルオロメチル)
−4,4′−ジアミノビフェニル6.40g(20.0
mmol) 、及びN,N−ジメチルアセトアミド(DMA
c)97gを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温
で3日間かくはんし、10wt%のポリアミド酸DMAc
溶液(A)を得た。一方、別の三角フラスコに2,2′
−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオ
ロプロパン二無水物8.88g(20.0mmol) と2,
2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミ
ノビフェニル6.40g(20.0mmol) 、及びDMA
c61.1gを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室
温で3日間かくはんし、20wt%のポリアミド酸DMA
c溶液(B)を得た。次に(A)溶液を6.25g、
(B)溶液を1.04gを別の三角フラスコに入れ、窒
素下で3日間かくはんしてポリアミド酸混合溶液を得
た。この溶液を直径3インチ、厚さ0.38mmのシリコ
ンウェハ上にスピンコートし、窒素雰囲気下70℃で2
時間、160℃で1時間、250℃で30分間、更に3
50℃で1時間加熱キュアした。得られたポリイミドフ
ィルムは式(化1)で表される繰り返し単位のポリイミ
ド構成要素をポリイミド中に75 mol%有するポリイミ
ドフィルムである。このポリイミドフィルムは膜厚が5
μmで、その時のシリコンウェハの反りは5μm以下で
あった。また得られたフィルムの熱膨張率は0.61×
10-5、誘電率(1kHz)は3.2、飽和吸水率は0.5
%、10%重量減少温度は586℃であった。このポリ
アミド酸混合溶液を用いて簡単な構成のアルミ配線のマ
ルチチップモジュール用配線板を作製した。作製したマ
ルチチップモジュール用配線板の断面模式図を図1に示
す。シリコンウェハ1上には熱酸化層2が形成されてお
り、アルミ配線3とポリイミド絶縁膜4が交互に形成さ
れ、電極としてはTi−Pd−Au5が用いられてい
る。 【0015】実施例2 三角フラスコにピロメリット酸二無水物3.92g(1
8.0mmol) 、2,2′−ビス(3,4−ジカルボキシ
フェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物0.89g
(2.0mmol) 、2,2′−ビス(トリフルオロメチ
ル)−4,4′−ジアミノビフェニル6.40g(2
0.0mmol) 、及びDMAc97gを加えた。この混合
物を窒素雰囲気下、室温で3日間かくはんし、ポリアミ
ド酸DMAc溶液を得た。この溶液を直径3インチ、厚
さ0.38mmのシリコンウェハ上にスピンコートし、窒
素雰囲気下70℃で2時間、160℃で1時間、250
℃で30分間、更に350℃で1時間加熱キュアした。
得られたポリイミドフィルムは式(化1)で表される繰
り返し単位のポリイミド構成要素をポリイミド中に90
mol%有するポリイミドフィルムである。このポリイミ
ドフィルムは膜厚が5μmで、その時のシリコンウェハ
の反りは5μm以下であった。また得られたフィルムの
熱膨張率は0.22×10-5、誘電率(1kHz)は3.
2、飽和吸水率は0.6%、10%重量減少温度は57
3℃であった。このポリアミド酸溶液を用いて実施例1
と同様にマルチチップモジュール用配線板を作製した。 【0016】比較例1 三角フラスコに2,2′−ビス(3,4−ジカルボキシ
フェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物8.88g
(20.0mmol) 、2,2′−ビス(トリフルオロメチ
ル)−4,4′−ジアミノビフェニル6.40g(2
0.0mmol) 、及びDMAc61.1gを加えた。この
混合物を窒素雰囲気下、室温で3日間かくはんし、20
wt%のポリアミド酸DMAc溶液を得た。この溶液を直
径3インチ、厚さ0.38mmのシリコンウェハ上にスピ
ンコートし、窒素雰囲気下70℃で2時間、160℃で
1時間、250℃で30分間、更に350℃で1時間加
熱キュアした。得られたポリイミドフィルムは式(化
1)で表される繰り返し単位のポリイミド構成要素をポ
リイミド中に0 mol%有するポリイミドフィルムであ
る。このポリイミドフィルムの膜厚が5μmで、その時
のシリコンウェハの反りは20μmであった。また得ら
れたフィルムの熱膨張率は8.2×10-5、誘電率(1
kHz)は2.8、飽和吸水率は0.2%、10%重量減少
温度は569℃であった。このポリアミド酸溶液を用い
て実施例1と同様にマルチチップモジュール用配線板の
作製を試みたが、反りが大きく作製することはできなか
った。 【0017】比較例2 三角フラスコにピロメリット酸二無水物1.527g
(7.00mmol%)、2,2′−ビス(3,4−ジカル
ボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物1.
333g(3.00mmol) 、2,2′−ビス(トリフル
オロメチル)−4,4′−ジアミノビフェニル3.20
g(10.0mmol) 、及びDMAc54.6gを加え
た。この混合物を窒素雰囲気下、室温で3日間かくはん
し、ポリアミド酸DMAc溶液を得た。この溶液を直径
3インチ、厚さ0.38mmのシリコンウェハ上にスピン
コートし、窒素雰囲気下70℃で2時間、160℃で1
時間、250℃で30分間、更に350℃で1時間加熱
キュアした。得られたポリイミドフィルムは式(化1)
で表される繰り返し単位のポリイミド構成要素をポリイ
ミド中に60 mol%有するポリイミドフィルムである。
この得られたポリイミドフィルムは膜厚が5μmで、そ
の時のシリコンウェハの反りは18μmであった。また
得られたフィルムの熱膨張率は4.6×10-5、誘電率
(1kHz)は2.9、飽和吸水率は0.4%、10%重量
減少温度は551℃であった。このポリアミド酸溶液を
用いて実施例1と同様にマルチチップモジュール用配線
板の作製を試みたが、反りが大きく作製することはでき
なかった。 【0018】比較例3 三角フラスコにピロメリット酸二無水物4.36g(2
0.0mmol%)と3,3′−ジメチル−4,4′−ジア
ミノビフェニル4.24g(20.0mmol) 、及びDM
Ac60gを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温
で3日間かくはんし、ポリアミド酸DMAc溶液を得
た。この溶液を直径3インチ、厚さ0.38mmのシリコ
ンウェハ上にスピンコートし、窒素雰囲気下70℃で2
時間、160℃で1時間、250℃で30分間、更に3
50℃で1時間加熱キュアした。得られたポリイミドフ
ィルムは膜厚が5μmで、その時のシリコンウェハの反
りは5μm以下であった。また得られたフィルムの熱膨
張率は2.8×10-6、誘電率(1kHz)は3.5、飽和
吸水率は2.0%、10%重量減少温度は581℃であ
った。このポリアミド酸溶液を用いて実施例1と同様に
マルチチップモジュール用配線板を作製したが、飽和吸
水率が大きく、実用に供することはできなかった。 【0019】以上実施例を用いて説明したようにポリイ
ミド中に式(化1)で表される繰り返し単位のポリイミ
ド構成要素をポリイミド中に75 mol%有するポリイミ
ドを用いてマルチチップモジュール配線板を作製できた
が、60 mol%を有するポリイミドを用いてはマルチチ
ップモジュール配線板を作製できなかった。また本発明
以外の低熱膨張ポリイミドを用いて作製したマルチチッ
プモジュール配線板はポリイミドの飽和吸水率が大きい
という欠点が明らかとなった。 【0020】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のマルチチ
ップモジュール用配線板は基板の反りが少なく、かつ低
誘電率、低飽和吸水率、優れた耐熱性という特徴を有し
ており、高性能で信頼性の高いMCMを作製できる効果
がある。また本発明の配線板はこれらの特徴を活かして
MCM以外にも適用が期待できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】マルチチップモジュール用配線板の断面模式図
である。 【符号の説明】 1:シリコンウェハ、2:熱酸化層、3:アルミ配線、
4:ポリイミド絶縁膜、5:Ti−Pd−Au
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−176196(JP,A) 特開 平5−214301(JP,A) 特開 平5−216035(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 1/00 - 3/46

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 基板と配線間あるいは配線と配線間にポ
    リイミド材料からなる絶縁層を有するマルチチップモジ
    ュール用配線板において、絶縁層が、次式(化1): 【化1】 で表される繰り返し単位のポリイミド構成要素をポリイ
    ミド中に70〜100mol %有するポリイミドを主構成
    要素とするポリイミド材料で構成されることを特徴とす
    るマルチチップモジュール用配線板。
JP27592193A 1993-10-08 1993-10-08 マルチチップモジュール用配線板 Expired - Lifetime JP3506468B2 (ja)

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