JPS61501806A - 多層ハイブリッド集積回路 - Google Patents

多層ハイブリッド集積回路

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JPS61501806A JP60501373A JP50137385A JPS61501806A JP S61501806 A JPS61501806 A JP S61501806A JP 60501373 A JP60501373 A JP 60501373A JP 50137385 A JP50137385 A JP 50137385A JP S61501806 A JPS61501806 A JP S61501806A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多層ハイブリッド集積回路 技術分野 本発明は回路の一部として採用される新規の誘電層を持つ多層集積回路に関する 。
発明の背景 交換システム、高性能プロセス並びに他の電子デバイス用のハイブリッド集積回 路を改良するにあたってのシステム パッケージング技術面からの最も重要な要 件の1つに高速相互接続を持つ多数のI10ピン アウトデバイスを効率的に使 用できる能力が挙げられる。これを達成する目的から多層セラミック ハイブリ ッド集積回路が開発されている。しかし、従来の多層セラミック回路は複雑な製 造システムを必要とし、コスト的にも割高である。従って、特に大規模集積回路 チップを使用する工うな状況において、この工つなハイブリッド集積回路を品質 、信頼性及び性能を犠牲とすることなく、コスト競争力のあるパッケージにパッ ケージ化するための技術の改良がさらに要求される。
この問題を解決するための1つのアプローチとして、多層ポリマー ハイブリッ ド集積回路構成が提案される。
このポリマー層は薄膜回路を含む眉間の誘電物質として機能し、また高Tg、高 熱安定性及びハイブリッド プロセス適合性などを含む多くの他の厳しい要件を 満すことが要求される。さらに、好ましくは、このポリマー物質はフォトデフア イナブル(photodefinable ) であることが要求される。
発明の要約 本発明は上に金属化パターンを持つ基板及び個々が金属化回路パターンを持つ複 数のポリマー誘電薄膜層から構成され、この誘電薄膜層内の金属化マイクロ管に 二って1つの層の金属化パターンがその下の少なくとももう1つの金属化層の金 属化パターンと相互接続された多層回路デバイスを提供する。ここでこのポリマ ー誘電膜層は感光性アクリル酸樹脂部分を含むフォトデフアイナブル トリアジ ンをベースとする混合物から形成される。
図面の簡単な説明 図面は本発明に従ってデバイスを製造するためのプロセス ステップAからEを 示す断面立面図を示す。
!■至1里 上記において概説の新規のデバイスはプリント回路基板産業に通常に使用される 周知の基板を採用する多層プリント回路基板として使用するのに適する。また、 採用されるトリアジンをベースとする誘電層の特性から、通常、セラミック基板 を採用する多層ハイブリッド集積回路装置として知られる装置に使用するのに特 に適する。
交換システム及び高性能プロセス用のハイブリッド集積回路と関連しての高度技 術の要件を満すためには、多層ハイブリッド集積回路は高速相互接続を持つ多数 のI10ピン アウト デバイスを採用できる能力を持っことが必要である。生 成される熱及び電気的な要件から、導体層を分離するために採用される誘電物質 の最低要件には、少なくとも140℃のガラス転移温度(Tg)、約220℃ま での良好な約安定性、及び3,5以下の誘電率を持ち、また、好ましくは、この 物質は細線特性及び1に近い縦横比が達成できる工うに化学線照射に工って像を 得ることができることが要求される。これに加えて、この誘電物質はセラミック 基板と誘電物質との間に寸法安定性上の大きな不一致を与える工うな熱サイクリ ング指定に十分に耐える強度を持ち;加速寿命テストにおいて典型的なセラミッ ク抵抗体及び導体に劣ることなく、また誘電体の表面はこの上に粘着性の回路パ ターンが形成される工うに金属化できることが要求される。これに加えて、誘電 物質はその後の処理ステップに使用される全ての化学薬品に対して耐薬品性を持 ち、また再生可能に、しかも効率的にコーティングできる工うな形態であること が要求される。このポリマー誘電物質はまた十分に高い電圧破壊特性を持ち、ま た採用される全ての他の要素及び物質と適合する工うなものでなければならない 。
また、好ましくは、販売の目的から、未硬化のポリマーが高い貯蔵安定性及び貯 蔵寿命を持つことが要求される。
現在にいたるまで、この工つな要件を満すポリマー誘電物質は存在しなかった。
本発明だおいては、主要な成分としてのトリアジン樹脂、並びに感光性のアクリ ル酸樹脂部分の橋かけ剤を含むポリマー混合物がこの目的を達成するために使用 される。このアクリル酸樹脂部分は別個の化合物の一部分として提供することも あるいはトリアジン樹脂自体の一部分として提供することもできる。工り詳細に は、適当なポリマー誘電物質の製剤は重量パーセンHCて以下の範囲の成分を含 む。つまり、トリアジン樹脂、40−65チ;ゴム樹脂、0−30%:エポキシ −アクリル酸ハイブリッド樹脂あるいは別個のエポキシ樹脂及びアクリル酸樹脂 、合計で0−50%:硬化剤、0−12%:橋かけ剤、0−8%;結合剤0−5 %:及び光学反応開始剤、1/2−3チが含まれる。
好ましいゴム樹脂としてはアクリロニトリル ブタジェン樹脂が使用される。エ ポキシ樹脂とアクリル酸樹脂を個別に使用するニジ、好ましくは、ハイブリッド のエポキシ−アクリル酸樹脂が使用される。このハイブリッド樹脂はエポキシに て停止されていても、あるいはビニルにて停止されていても良い。例えば、好ま しくは、ビスフェノールAのジグリシジル エーテルの半アクリル酸樹脂が使用 される。特に好ましい硬化剤としてはN−ビニルピロリドンが使用される。さら に、特に好ましい橋かけ剤としてはトリメチロールプロパントリアクリル酸樹脂 が使用される。また、ポリマー誘電物質の基板への付着を強化するための特に好 ましい結合剤としては、グリシドキシプロビルトリメソキシ−シランの工うなシ ラン結合剤が使用される。結合剤、特にシラン結合剤は、異質の眉間の付着を強 化する目的で当技術において周知である。適当な光反応開始剤としてはス2−ジ メソキシー2−フェニルアセトフェノンが使用される。これに加えて、少量の色 素、界面活性剤、銅キレート熱安定剤、例えば、銅アセトン酸べνジルを加える こともできる。
これら添加剤は、必要に応じて、通常、最高的1%までの量にて使用される。
一般的に好ましいとされるトリアジン樹脂混合物の調合は以下の通りである。
(4)トリアジン50−60重量パーセント;エポキシーアクリル酸樹脂ハイブ リッド20−30重量パーセント、硬化剤5−12重量パーセント、橋かけ剤2 −6重量パーセント、結合剤2−5重量パーセント、光反応開始剤1−3重量パ ーセント;あるいは (B)トリアジン50−60重量パーセント;アクリル酸ゴム10−25重量パ ーセント、エポキシ−アクリル酸樹脂ハイブリッド5−15重量パーセント、及 び(4)と同量の硬化剤、橋かけ剤及び光反応開始剤:あるいは(C)上リアジ ン50−55重量パーセント:アクリル酸ゴム20−30重量パーセント及び( B)と同量の残シの成分、並びに最高1重量パーセントまでの界面活性剤及び安 定剤。
ポリマー誘電物質を製造するために使用される適当なフォトデフアイナブル樹脂 混合物の具体的な例は以下の通りである。
例■ トリアジン樹脂 56es ビスフエノールAのジグリシジル 25チエーチルの半アクリル酸樹脂(セ ラニーズ) N−ビニルピロリドン 9チ ドリメチロールプロパントリアク 4チリル酸樹脂 グリシドキシプロピルトリメソキ 4チシシラン 2−2−ジメソキシー2−フ二二 2%ルアセトフエノン トリアジン樹脂 52チ アクリロニトリル ブタジェン 16チアクリル酸ゴム ビスフェノールAのジグリシジル 9チエーチルの半アクリル酸樹脂 N−ビニルピロリドン 9% エポキシ プロピル アクリル酸 3.5%樹脂 トリメチロールプロパントリアク 4チリル酸樹脂 グリシドキシプロビルトリメソキ 4.5チンンフノ 2−2〜ジメソキシ−2−フ二二 2%ルアセトフエノシ 例■ この例の基本配合は以下の通シである。
成分 重量パーセント トリアジン樹脂 50% アクリロニトリル ブタジェン 26チアクリル酸ゴム ビスフェノールAのジグリシジル 9チエーチルの半アクリル酸樹脂 N−ビニルピロリドン 9チ ドリメチロールプロパントリアク 4チリル酸樹脂 グリシドキシプロピルトリメソキ 2チンンフノ この基本配合に以下が加えられる。
2−2−ジメソキシー2−フェニル 2チアセトフエノン マゼンタ色素 0.5チ 界面活性剤 0.2チ 銅アセトン酸ベンジル 0.5% 前述のごとく、上記のLつな各種のフォトデフアイナブル トリアジン樹脂混合 物が例えば多層ハイブリッド集積回路の工うな多層回路デバイスの製造に使用さ れた。
典型的な多層製造プロセスが第1A−E図と関連して示される。第1A図は、例 えば、アルミナ セラミック基板のような裸の基板10を示す。第1B図は片側 の表面に導体パターン12が置かれた後の基板10を示す。この金属化パターン は薄膜技術、厚膜技術、真空蒸着及び無電解めっき技術を含む周知の任意の方法 に工って形成される。さらに、この層は回路を形成する工うにパターン化されて いるが、取り付けられるデバイスのだめのアース平面あるいはパワ一平面として 使用されるブランケット金属化層とすることもできる。第1C図は基板10及び 上にフォトデフアイナブル誘電物質14が塗られた第1の金属化層12を示す。
この誘電物質はスクリーン印刷、はけ掛け、吹き付は、浸液、その他を含む周知 の任意の方法に二ってコーティングされる。フォトデフアイナブル誘電物質14 をコーティングした後、MID図に示されるごとく、フォトデフアイナブル誘電 物質14に化学線が照射されるが、これに工つて現像したときにこの誘電物質を 貫通して形成されるマイクロ管16の形状が定められる。これらマイクロ管は第 1Eに示されるように追加の金属化層18を与えて隣接する金属化された層の間 のフンタクトを形成するのに使用される。この工うにして、上の金属化された層 の所望の部分を下の金属化された層と電気的にコンタクトすることができる。
ステップICからIEが必要あるいは所定の数のレベルが構築されるまで反復さ れる。離散デバイス、例えば、集積回路チップ、抵抗体、コンデンサ等が表面搭 載法あるいは当技術に周知の他の任意の方法に工って任意の金属化された層、好 ましくは、最も上の層に塔載される。
これが完成すると、完全なハイブリッド集積回路パッケージが完成する。高密度 パッケージングの集積回路デバイス及び多数のI10ピン カウント用の商業的 に採算が合うハイブリッド集積回路を達成するためには、このポリマー誘電物質 は以下のテーブルに示される特性要件を満すことが要求される。ただし、用途が 過酷さを要求しない場合、多数のI10ピン カウントが必要でない場合、ある いは使用されるパワーが低い場合などは、この要件を緩和することもできる。テ ーブルにはフォトデフアイナブル トリアジン混合物の各種の要件と性能が要約 される。
Tg >130℃ 150−190℃ 熱安定性 長期 100℃ 180℃ 短期 125℃ 210℃ 瞬間 300℃ 10−15秒 合格 誘電率 (4,03,5−3,6 抵抗体適合性 薄膜 あシ あり Via−分解能 7.6X10−”cn17.6xl O−” cm最低3ミル  最低3ミル 耐化学薬品性 プロセス用の化学薬品 合格に弱くない 漏れ電流 く1マイクロ アンペア く1マイクロ アンペア熱サイクル 5サ イクル 140℃−40℃ 合格 ヱL里 この例は感光性誘電層として新規のトリアジン樹脂混合物を採用する多層集積回 路を製造する基本的なステップについて説明する。このプロセスは、新規のフォ トデフアイナブル誘電物質を採用する多層集積回路を製造するための他の多くの プロセスの一例として示されるものである。このプロセスにおいては、まず最初 に、基板の上に、非常に薄いペース金属層を形成するために基板がスパッター金 属化される。次に、シュポン リストン(Dupont Rigton )の工 うな感光悸耐食膜が表面に塗られ、そして、この表面の上に所望の導体バタ、− ンの像が形成される二うにリストンが露出及び現像される。露出された金属化層 が、次に、例えば、銅に続くニッケル及び金の電解メッキをされ、その後、リス トンが表面からはがされ、基板が最初に塗られたスパッタ一層を除去するために 食刻される。その後、フォトデフアイナブル誘電トリアジン樹脂混合物が基板の 表面に周知のコーティング技術、例えば、スプレー コーティングを使用して塗 られ、そして泡の形成を防ぐために暖められる。次に、このトリアジン樹脂誘電 層内にマイクロ管を生成するために、化学線照射に露出することに二ってトリア ジン混合物に所望のパターンの像が与えられ現像される。誘電物質は、例えば、 100℃から210℃の温度で加熱することに工って硬化される。好ましくは、 次に1誘電層の表面が後の金属化プロセスのためにこの表面の付着性を向上させ るためにアルゴン食刻などに工つて処理される。
その後、このトリアジン誘電層の表面に金属層がスパッターされ、このスパッタ ーされた層の上にもう1つのリストシ層が塗られ、このリストンに所望のパター ンの像が与えられ、そして電解メッキ技術に工って第2の金属化層が形成される 。その後、リストンが塩化メチレジなどに工ってはがされ、電解メッキがなされ ていない下の薄くスパッターされた金属層が食刻に工っで除去される。
この方法に工って、トリアジン誘電層内のマイクロ管を通じて第1と第2の電解 メッキされた導体のパターンの層の間の相互接続が行なわれる。このステップが 必要な数の層が作成されるまで反復される。必要に応じて、中間の層を飛び越え て、任意の下側の層と上側の層との間の相互接続を行なうことも可能である。こ の方法は当業者にとっては明白なものである。最後の層が完成すると、回路デバ イス、例えばコンデンサ、抵抗体等が上側の導電層あるいはパターンと相互接続 される工うに塔載あるいは形成される。さらに、必要であれば、このパターンに アース平面あるいはパワ一平面あるいはこの両者を形成することもできる。
これら物質はこの他の回路物質用途、例えば、カプセル化材、カバー被覆材、あ るいは単一ポリマー層回路の用途としても重要である。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 請求の範囲 1.金属化パターンをその上に持つ基板と個々が金属化回路パターンを持つ複数 のポリマー誘電物質の薄膜層とを含む多層回路デバイスであって金属化マイクロ 管によつて1つの層の該金属化パターンがその下の少なくとももう1つの金属化 層の金属化パターンと相互接続された多層回路デバイスにおいて、 該ポリマー誘電膜層が感光性アクリル酸樹脂部分を含むフオトデフアイナブルト リアジン樹脂をペースとする混合物から形成されることを特徴とする多層回路デ バイス。 2.請求の範囲第1項記載のデバイスにおいて、該トリアジン混合物が40から 65重量パーセントのトリアジン、0から30重量パーセントのゴム樹脂、0か ら50重量パーセントのエポギシアクリル酸ハイブリッド樹脂及びエポキシ樹脂 とアクリル酸樹脂との混合物からなる一群の成分、0から12重量パーセントの 硬化剤、0から8重量パーセントの橋かけ剤、0から重量パーセントの結合剤及 び1/2から3重量パーセントの光反応開始剤から構成されることを特徴とする 多層回路デバイス。 3.請求の範囲第2項記載のデバイスにおいて、該ゴム樹脂がアクリロニトリル ブタジエンゴムであり、該エポキシ及びアクリル酸が末端がカルボキシル基ある いはビニル基によつて停止されるハィブリツドエポキシーアクリル酸樹脂の形で あり、該結合剤がシラン結合剤であることを特徴とする多層回路デバイス。 4.請求の範囲第3項記載のデバイスにおいて、硬化剤としてN−ビニルピロリ ドン、そして光反応開始剤として2,2ージメソキシ−2−フエニルアセトフエ ノンが含まれることを特徴とする多層回路デバイス。 5.請求の範囲第2項記載のデバイスにおいて、界面活性剤及び銅キレート熱安 定剤が含まれることを特徴とする多層回路デバイス。 6.請求の範囲第1項記載のデバイスにおいて、該トリアジン混合物が: トリアジン−50から60重量パーセント;ピスフェノールAのジケりシジルエ ーテルの半アクリル酸樹脂−20から30重量パーセント;N−ビニルピロリド ン−5から12重量パーセント;トリメチロールプロパントリアクリル酸樹脂− 2から6重量パーセント;及び 2,2−ジメソキシ−2−フエニルアセトフエノン−1から3重量パーセントを 含むことを特徴とする多層回路デバイス。 7.請求の範囲第1項記載のデバイスにおいて、該トリアジン混合物が: トリアジン−50から60重量パーセントアクリル酸アクリロニトリルブタジエ ンゴムー10から25重量パーセント; ビスフェノールAのジグリシジルエーテルの半アクリル酸樹脂−5から15重量 パーセント:N−ビニルピロリドン−5から12重量パーセント;エポキシプロ ピルアクリル酸樹脂−1から5重量パーセント; トリメチロールプロパントリアクリル酸樹脂−2から6重量パーセント; グリシドシプロピルトリメソキシシラン−2から5量量パーセント;及び 2,2−ジメソキシ−2−フエニルアセトフエノン−1から3重量パーセントを 含むことを特徴とする多層回路デバィス。 8.請求の範囲第1項記載のデバイスにおいて、該トリアジン混合物が: トリアジン−50から55重量パーセント;アクリル酸アクリロニトリルブタジ エンゴムー20から30重量パーセント; ビスフエノールAのジケリシジルエーテルの半アクリル酸樹脂−5から15重量 パーセント;N−ビニルピロリドン−5から12重量パーセント;トリメチロー ルプロパントリアクリル酸樹脂−2から4重量パーセント; ケリシドキシプロピルトリメソキシシラン−1から5重量パーセント: 2,2−ジメソキシ−2−フエニルアセトフエノン−1から3重量パーセント; 色素−0.25から1重量パーセント;界面活性剤−0.1から1重量パーセン ト:及び安定剤−0.2から1重量パーセントを含むことを特徴とする多層回路 デバイス。 明細書発明の詳細な説明
JP60501373A 1984-04-06 1985-03-12 多層ハイブリッド集積回路 Granted JPS61501806A (ja)

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