JPH06350259A - 多層回路基板 - Google Patents
多層回路基板Info
- Publication number
- JPH06350259A JPH06350259A JP13846393A JP13846393A JPH06350259A JP H06350259 A JPH06350259 A JP H06350259A JP 13846393 A JP13846393 A JP 13846393A JP 13846393 A JP13846393 A JP 13846393A JP H06350259 A JPH06350259 A JP H06350259A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic polymer
- circuit board
- multilayer circuit
- stress
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0296—Conductive pattern lay-out details not covered by sub groups H05K1/02 - H05K1/0295
- H05K1/0298—Multilayer circuits
Abstract
(57)【要約】
【構成】基板上に有機ポリマー絶縁層および金属配線層
が形成された多層回路基板において、基板の底面の形状
がｎ角形、好ましくは正六角形であることを特徴とする
多層回路基板（ただし、ｎは５以上の整数）。底面の形
状がｎ角形、好ましくは正六角形である基板上に有機ポ
リマー絶縁層、金属配線層が形成された多層回路基板。 【効果】本発明の多層回路基板は、基板の角の部分にお
ける基板／有機ポリマー界面での熱応力の集中が、通常
の多層回路基板に比べ緩和される。このため、基板の角
の部分で起こりやすい、有機ポリマー膜の基板からの剥
離や膜中でのクラックの発生などを防ぎ、高信頼性の多
層回路基板を提供することができる。
が形成された多層回路基板において、基板の底面の形状
がｎ角形、好ましくは正六角形であることを特徴とする
多層回路基板（ただし、ｎは５以上の整数）。底面の形
状がｎ角形、好ましくは正六角形である基板上に有機ポ
リマー絶縁層、金属配線層が形成された多層回路基板。 【効果】本発明の多層回路基板は、基板の角の部分にお
ける基板／有機ポリマー界面での熱応力の集中が、通常
の多層回路基板に比べ緩和される。このため、基板の角
の部分で起こりやすい、有機ポリマー膜の基板からの剥
離や膜中でのクラックの発生などを防ぎ、高信頼性の多
層回路基板を提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子などを搭載
し、かつそれらを相互配線する、多層回路基板に関す
る。さらに詳しくは、信号用絶縁層として有機ポリマー
膜が用いられる薄膜多層回路基板に関する。
し、かつそれらを相互配線する、多層回路基板に関す
る。さらに詳しくは、信号用絶縁層として有機ポリマー
膜が用いられる薄膜多層回路基板に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、コンピュータの高速化、大容量化に
ともない、半導体素子を高密度に実装する技術が重要と
なってきている。このような高密度実装を実現する方法
として、多層回路基板上に半導体素子を搭載する方式が
ある。
ともない、半導体素子を高密度に実装する技術が重要と
なってきている。このような高密度実装を実現する方法
として、多層回路基板上に半導体素子を搭載する方式が
ある。
【０００３】この多層回路基板において、信号の高速伝
搬の点から、誘電率の低い材料を絶縁層に用いることが
有利である。これは信号の伝搬速度が、絶縁材料の誘電
率の平方根に反比例することによる。一般に、無機絶縁
材料に比べて、有機絶縁材料の誘電率は小さい。現在、
絶縁層として有機ポリマーであるポリイミドの膜を使用
した、薄膜多層回路基板が実用化されている。また、ポ
リイミドに比べて吸水率、誘電率の小さいポリベンゾシ
クロブテンや、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリ
フロロカーボンの膜を絶縁層として用いた、薄膜多層回
路基板の研究開発が行われている。
搬の点から、誘電率の低い材料を絶縁層に用いることが
有利である。これは信号の伝搬速度が、絶縁材料の誘電
率の平方根に反比例することによる。一般に、無機絶縁
材料に比べて、有機絶縁材料の誘電率は小さい。現在、
絶縁層として有機ポリマーであるポリイミドの膜を使用
した、薄膜多層回路基板が実用化されている。また、ポ
リイミドに比べて吸水率、誘電率の小さいポリベンゾシ
クロブテンや、ポリテトラフルオロエチレンなどのポリ
フロロカーボンの膜を絶縁層として用いた、薄膜多層回
路基板の研究開発が行われている。
【０００４】しかし、一般に有機ポリマーは、基板に用
いられる無機材料に比べて熱膨張率が大きい。そして、
有機ポリマー膜形成時には高温処理が必要となる。この
ため、基板と有機ポリマー膜との熱膨張率差に起因する
熱応力が発生する。現在使用されている方形の基板にお
いて、熱応力は角の部分での有機ポリマー膜の界面部分
に集中し、この部分で膜の剥離やクラック、密着不良な
どが起こりやすいという問題が生じる。特に、有機ポリ
マー絶縁層の上に形成される金属配線のパターンを形成
するためのエッチング処理時に、熱応力の集中箇所であ
る角の部分で、有機ポリマー膜の剥離やクラックが生じ
やすい。そして、高密度化のために層の数が増大するに
したがい、この不良発生の可能性が高くなり、基板の信
頼性は低下する。
いられる無機材料に比べて熱膨張率が大きい。そして、
有機ポリマー膜形成時には高温処理が必要となる。この
ため、基板と有機ポリマー膜との熱膨張率差に起因する
熱応力が発生する。現在使用されている方形の基板にお
いて、熱応力は角の部分での有機ポリマー膜の界面部分
に集中し、この部分で膜の剥離やクラック、密着不良な
どが起こりやすいという問題が生じる。特に、有機ポリ
マー絶縁層の上に形成される金属配線のパターンを形成
するためのエッチング処理時に、熱応力の集中箇所であ
る角の部分で、有機ポリマー膜の剥離やクラックが生じ
やすい。そして、高密度化のために層の数が増大するに
したがい、この不良発生の可能性が高くなり、基板の信
頼性は低下する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の欠点に鑑み創案されたもので、その目的とすると
ころは、薄膜多層回路基板での有機ポリマー膜における
熱応力の集中を緩和し、信頼性の高い薄膜多層回路基板
を提供することにある。
技術の欠点に鑑み創案されたもので、その目的とすると
ころは、薄膜多層回路基板での有機ポリマー膜における
熱応力の集中を緩和し、信頼性の高い薄膜多層回路基板
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
基板上に有機ポリマー絶縁層および金属配線層が形成さ
れた多層回路基板において、基板の底面の形状がｎ角形
（ｎは５以上の整数）、特に正六角形であることを特徴
とする多層回路基板によって達成される。
基板上に有機ポリマー絶縁層および金属配線層が形成さ
れた多層回路基板において、基板の底面の形状がｎ角形
（ｎは５以上の整数）、特に正六角形であることを特徴
とする多層回路基板によって達成される。
【０００７】基板の角の角度が大きい（１８０度以下の
範囲において）ほど応力の集中の度合いは小さい。した
がって、基板が円形である場合に応力の集中は最も回避
される。しかし、複数の基板を高密度に配置させるため
には、円形基板は不適である。円形基板と円形基板の間
には隙間が生じるからである。隙間なく基板を配置し、
かつ、角の部分への熱応力の集中を緩和するためには、
基板の底面の形状を正六角形にすることが最良の選択で
ある。
範囲において）ほど応力の集中の度合いは小さい。した
がって、基板が円形である場合に応力の集中は最も回避
される。しかし、複数の基板を高密度に配置させるため
には、円形基板は不適である。円形基板と円形基板の間
には隙間が生じるからである。隙間なく基板を配置し、
かつ、角の部分への熱応力の集中を緩和するためには、
基板の底面の形状を正六角形にすることが最良の選択で
ある。
【０００８】複数の基板を配置させず、単独で用いる場
合、または、許容できる範囲で隙間をあける場合には、
正六角形に限定されず、従来の基板の底面の形状である
四角形を越える多角形、すなわち五角形以上のものが使
用できる。
合、または、許容できる範囲で隙間をあける場合には、
正六角形に限定されず、従来の基板の底面の形状である
四角形を越える多角形、すなわち五角形以上のものが使
用できる。
【０００９】本発明において絶縁層として用いられる有
機ポリマーには、誘電性ポリマーであれば特に制限はな
く、どのようなものでも使用が可能である。しかし、耐
熱性が良好で、誘電率、熱膨張率が小さいものが好まし
く、ポリイミド、ポリベンゾシクロブテン、またはポリ
フロロカーボンを使用することが望ましい。なおここ
で、ポリフロロカーボンとは、ポリテトラフルオロエチ
レン、ポリヘキサフルオロプロピレン、および、これら
の変性体を意味する。本発明で用いられる有機ポリマー
には、無機物、有機物、金属などの繊維、微粒子、コロ
イド状物などを添加して、膜の硬度や強度を上げたりす
ることができる。
機ポリマーには、誘電性ポリマーであれば特に制限はな
く、どのようなものでも使用が可能である。しかし、耐
熱性が良好で、誘電率、熱膨張率が小さいものが好まし
く、ポリイミド、ポリベンゾシクロブテン、またはポリ
フロロカーボンを使用することが望ましい。なおここ
で、ポリフロロカーボンとは、ポリテトラフルオロエチ
レン、ポリヘキサフルオロプロピレン、および、これら
の変性体を意味する。本発明で用いられる有機ポリマー
には、無機物、有機物、金属などの繊維、微粒子、コロ
イド状物などを添加して、膜の硬度や強度を上げたりす
ることができる。
【００１０】基板材料としては、シリコン、ガリウム−
ヒ素、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ガラスなど
がある。また、配線材料としては銅、アルミニウム、
金、銀、モリブデン、タングステン、ニッケル、パラジ
ウム、クロムなどがある。
ヒ素、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ガラスなど
がある。また、配線材料としては銅、アルミニウム、
金、銀、モリブデン、タングステン、ニッケル、パラジ
ウム、クロムなどがある。
【００１１】基板と有機ポリマーとの接着性を向上させ
るために、基板表面を粗化したり、シランカップリング
剤、チタネートカップリング剤などにより表面処理する
ことができる。また、金属配線と有機ポリマー、また
は、有機ポリマーと有機ポリマーとの接着性の向上に
も、金属層または有機ポリマー層表面の粗化、前記の表
面処理剤による処理や、酸素やアルゴンなどのプラズマ
による表面処理を施すこともできる。
るために、基板表面を粗化したり、シランカップリング
剤、チタネートカップリング剤などにより表面処理する
ことができる。また、金属配線と有機ポリマー、また
は、有機ポリマーと有機ポリマーとの接着性の向上に
も、金属層または有機ポリマー層表面の粗化、前記の表
面処理剤による処理や、酸素やアルゴンなどのプラズマ
による表面処理を施すこともできる。
【００１２】
【実施例】以下、有限要素法により行った応力解析の結
果を実施例として、本発明を具体的に説明する。なお、
本発明は、実施例として挙げた材料の選択、およびその
諸物性値、計算条件に限定されるものではない。
果を実施例として、本発明を具体的に説明する。なお、
本発明は、実施例として挙げた材料の選択、およびその
諸物性値、計算条件に限定されるものではない。
【００１３】実施例１ 底面の形状が正六角形で、一辺の長さが１．２４ｍｍ
（面積４ｍｍ2 ）、厚みが５２５μｍの基板上に、厚み
が２０μｍの膜が形成された三次元メッシュモデルを作
成した。なお、このモデルで膜は厚み方向に４分割し
た。基板としては結晶軸（１，０，０）のシリコン、膜
としては代表的なポリイミドであるポリ（４，４´−オ
キシジフェニレン−ピロメリットイミド）（略称ＰＭＤ
Ａ／ＯＤＡ）を用いることとして計算を行った。これら
の材料の物性値を下表に示す。
（面積４ｍｍ2 ）、厚みが５２５μｍの基板上に、厚み
が２０μｍの膜が形成された三次元メッシュモデルを作
成した。なお、このモデルで膜は厚み方向に４分割し
た。基板としては結晶軸（１，０，０）のシリコン、膜
としては代表的なポリイミドであるポリ（４，４´−オ
キシジフェニレン−ピロメリットイミド）（略称ＰＭＤ
Ａ／ＯＤＡ）を用いることとして計算を行った。これら
の材料の物性値を下表に示す。
【００１４】
【表１】 なお、実際には、これらの材料の物性値には異方性、温
度依存性があるが、等方性、温度不依存として計算を行
った。
度依存性があるが、等方性、温度不依存として計算を行
った。
【００１５】初期条件を４００℃とし、２５℃まで冷却
したときに発生する熱応力を計算した。計算には、有限
要素法ソフトウェアとしてヒビット・カールソン・アン
ド・ソレンセン社製のアバカス４−８、コンピュータと
してデジタル・イクイップメント社製ヴァックス９００
０を使用した。
したときに発生する熱応力を計算した。計算には、有限
要素法ソフトウェアとしてヒビット・カールソン・アン
ド・ソレンセン社製のアバカス４−８、コンピュータと
してデジタル・イクイップメント社製ヴァックス９００
０を使用した。
【００１６】計算の結果、正六角形の角の部分での、膜
表面におけるメッシュの節点での応力は、３８ＭＰａ、
表面から底面に向かって４番面のメッシュの節点での応
力（膜／基板界面での応力に相当する）は、５３ＭＰａ
であった。正六角形の中央の部分での、膜表面における
メッシュの節点での応力は、５３ＭＰａ、表面から底面
に向かって４番面のメッシュの節点での応力は、５３Ｍ
Ｐａであった。角の部分での界面での応力は、中央部で
の界面での応力と等しく、角の界面部分への応力の集中
は認められなかった。
表面におけるメッシュの節点での応力は、３８ＭＰａ、
表面から底面に向かって４番面のメッシュの節点での応
力（膜／基板界面での応力に相当する）は、５３ＭＰａ
であった。正六角形の中央の部分での、膜表面における
メッシュの節点での応力は、５３ＭＰａ、表面から底面
に向かって４番面のメッシュの節点での応力は、５３Ｍ
Ｐａであった。角の部分での界面での応力は、中央部で
の界面での応力と等しく、角の界面部分への応力の集中
は認められなかった。
【００１７】比較例１ 底面の形状が正方形で、一辺の長さが２ｍｍ（面積４ｍ
ｍ2 ）、厚みが５２５μｍの基板上に、厚みが２０μｍ
の膜が形成された三次元メッシュモデルを作成した。な
お、このモデルで膜は実施例１と同様に厚み方向に４分
割した。このメッシュモデルを用い、実施例１と同じ条
件で熱応力の計算を行った。
ｍ2 ）、厚みが５２５μｍの基板上に、厚みが２０μｍ
の膜が形成された三次元メッシュモデルを作成した。な
お、このモデルで膜は実施例１と同様に厚み方向に４分
割した。このメッシュモデルを用い、実施例１と同じ条
件で熱応力の計算を行った。
【００１８】計算の結果、正方形の角の部分での、膜表
面におけるメッシュの節点での応力は、４２ＭＰａ、表
面から底面に向かって４番面のメッシュの節点での応力
は、６４ＭＰａであった。正方形の中央の部分での、膜
表面におけるメッシュの節点での応力は、５７ＭＰａ、
表面から底面に向かって４番面のメッシュの節点での応
力は、５７ＭＰａであった。角の部分での界面での応力
は、中央部での界面での応力の１．１２倍で、応力の角
の界面部への応力の集中が認められた。
面におけるメッシュの節点での応力は、４２ＭＰａ、表
面から底面に向かって４番面のメッシュの節点での応力
は、６４ＭＰａであった。正方形の中央の部分での、膜
表面におけるメッシュの節点での応力は、５７ＭＰａ、
表面から底面に向かって４番面のメッシュの節点での応
力は、５７ＭＰａであった。角の部分での界面での応力
は、中央部での界面での応力の１．１２倍で、応力の角
の界面部への応力の集中が認められた。
【００１９】
【発明の効果】本発明は上述のごとく構成したので、多
層回路基板の角の部分での、基板／有機ポリマー界面部
への熱応力の集中を回避することができるという利点が
ある。この発明による多層回路基板は、有機ポリマー膜
の基板からの剥離や膜中のクラックなどが起こりにくく
なり、高い信頼性を得ることができるという顕著な効果
を奏するものである。
層回路基板の角の部分での、基板／有機ポリマー界面部
への熱応力の集中を回避することができるという利点が
ある。この発明による多層回路基板は、有機ポリマー膜
の基板からの剥離や膜中のクラックなどが起こりにくく
なり、高い信頼性を得ることができるという顕著な効果
を奏するものである。
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に有機ポリマー絶縁層および金属
配線層が形成された多層回路基板において、基板の底面
の形状がｎ角形であることを特徴とする多層回路基板
（ただし、ｎは５以上の整数）。 - 【請求項２】 ｎ角形が正六角形であることを特徴とす
る請求項１記載の多層回路基板。 - 【請求項３】 有機ポリマーが、ポリイミド、ポリベン
ゾシクロブテン、またはポリフロロカーボンであること
を特徴とする請求項１または２記載の多層回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13846393A JPH06350259A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 多層回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13846393A JPH06350259A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 多層回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350259A true JPH06350259A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15222623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13846393A Pending JPH06350259A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 多層回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06350259A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6333563B1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-25 | International Business Machines Corporation | Electrical interconnection package and method thereof |
| JP2008041087A (ja) * | 1999-08-23 | 2008-02-21 | Ville James A St | 製造システムおよび製造物 |
-
1993
- 1993-06-10 JP JP13846393A patent/JPH06350259A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008041087A (ja) * | 1999-08-23 | 2008-02-21 | Ville James A St | 製造システムおよび製造物 |
| US6333563B1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-25 | International Business Machines Corporation | Electrical interconnection package and method thereof |
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