專利名稱：采用低電介質損耗角正切絕緣材料的高頻用電子元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及適應高頻信號用的低電介質損耗角正切樹脂組合物為絕緣層的高頻用電子元件。
背景技術：
近年，PHS、移動電話等的信息通訊設備的信號帶域、計算機的CPU時鐘時間已達到GHz帶，進行高頻率化。電機信號的介電損耗與所形成電路絕緣層的比介電常數的平方根、電介質損耗角正切及電信號的頻率的積成正比。因此，所使用信號的頻率愈高，介電損耗愈大。由于介電損耗的增大使電信號衰減破壞信號的可靠性，因此為了抑制這種情況，絕緣層必須選用介電常數、電介質損耗角正切小的材料。除去分子結構中的極性基有利于材料的低介電常數、低電介質損耗角正切，已有氟樹脂、固化性聚烯烴、異氰酸酯系樹脂、固化性聚苯醚、烯丙基改性聚苯醚、聚乙烯基芐基醚樹脂、二乙烯基苯或二乙烯基萘改性的聚醚酰亞胺等提案。
聚四氟乙烯(PTFE)代表的氟樹脂，介電常數與電介質損耗角正切均低，作為處理高頻信號的各種電子部件絕緣層使用。也研究了各種在有機溶劑中可溶且加工性好的非氟系的低介電常數、低電介質損耗角正切樹脂。例如，可列舉特開平8-208856號公報所述的聚丁二烯等的二烯系聚合物浸漬在玻璃布中并用過氧化物固化的例子；特開平10-158337號公報所述的在降冰片烯系加成型聚合物中引入環氧基的環狀聚烯烴的例子；特開平11-124491號公報所述的將異氰酸酯、二烯系聚合物及環氧樹脂加熱進行B階化的例子；特開平9-118759號公報所述的由聚苯醚、二烯系聚合物及三烯丙基異氰酸酯組成的改性樹脂的例子；特開平9-246429號公報所述的烯丙基化聚苯醚與三烯丙基異氰酸酯等組成的樹脂組合物的例子；特開平5-156159號公報所述的聚醚酰亞胺與苯乙烯、二乙烯基苯或二乙烯基萘合金化的例子；特開平5-78552號公報、特開2001-247733號公報所述的具有乙烯基芐基醚基的熱固性樹脂與各種添加劑組成的樹脂組合物的例子等多種提案。這些低介電常數、低電介質損耗角正切樹脂組合物，由于必須能經受焊錫倒流、金屬線焊接等電子部件制造工序，故均設計為熱固性樹脂。
使用低介電常數、低電介質損耗角正切樹脂組合物的絕緣層，除了降低高頻信號的介電損耗外，還具有可獲得高速傳輸、高特性阻抗的特征。
另一方面，對于高頻電路的絕緣層，有延遲電路的形成、低阻抗電路中配線基板的阻抗匹配、配線圖的細密化、基板自身內裝電容器的復合電路化等的要求，有時還要求絕緣層的高介電常數化。因此，公開了例如特開2000-91717號公報所述的使用高介電常數且低電介質損耗角正切絕緣層的電子元件的例子；特開2001-247733號公報、特開2001-345212號公報所述的將高介電常數層與低介電常數層復合化的電子元件的例子。高介電常數且低電介質損耗角正切的絕緣層采用在前述的低介電常數、低電介質損耗角正切絕緣層中分散陶瓷粉、進行絕緣處理的金屬粉等的高介電體絕緣材料的方法形成。
如前述高頻用電子元件，其絕緣層的介電常數必須通過所形成的電路的性質進行控制。然而，為了謀求介電損耗的降低，絕緣層的低電介質損耗角正切也是任何情況下必須做到的。
發明內容
本發明的目的在于提供絕緣層使用比現有的絕緣材料具有良好的介電特性、含有多官能苯乙烯化合物的低電介質損耗角正切樹脂組合物的交聯結構體的介電損耗小的高頻用電子元件。
上述目的通過下述內容達到。
本發明的高頻用電子元件具有傳輸0.3～100GHz電信號的導體配線和作為熱固性樹脂組合物的固化物的絕緣層，絕緣層用含有下述通式(I)所示交聯成分的樹脂組合物形成。因此，可獲得電介質損耗角正切比現有的熱固性樹脂形成的絕緣層低的絕緣層，獲得介電損耗比現有的高頻用電子元件小的高效率的高頻用電子元件。
(式中，R代表烴骨架，R1相同或不同，表示氫或C1～C20的烴基，R2、R3及R4相同或不同，表示氫原子或C1～C6的烴基，m表示1～4的整數，n表示2以上的整數。)本發明高頻用電子部件的絕緣層基本上使用上述通式(I)表示的低介電常數、低電介質損耗角正切的多官能苯乙烯化合物的交聯結構體。其固化物在1GHz下的介電常數約低于2.6、電介質損耗角正切低于0.0025，具有與以往材料相比極低的電介質損耗角正切。這是由于本發明的多官能苯乙烯化合物結構中不含醚基、羰基、氨基之類的極性基。以往材料的一個例子是，為了獲得同樣的效果研究使用二乙烯基苯作為交聯成分，但由于二乙烯基苯具有揮發性，故存在樹脂組合物干燥、固化工序中揮發而難以控制固化物特性的問題。
此外，本發明通過在多官能苯乙烯化合物中摻混介電常數不同的有機、無機的絕緣體，不僅能夠抑制電介質損耗角正切的顯著增大，而且可控制絕緣層的介電常數。因此，可制造具有高速傳輸、小型化等特性的高頻電子元件。
以下，詳細地說明本發明。本發明的電子元件是由傳輸0.3～100GHz電信號的導體配線與含有通式(1)所示交聯成分的交聯結構體的絕緣層形成的高頻用電子部件。作為交聯成分通過使用不含極性基的多官能苯乙烯化合物，可形成具有極低的介電常數和電介質損耗角正切的絕緣層。本發明的交聯成分由于不具有揮發性，故不產生類似二乙烯基苯那樣的因揮發導致絕緣層特性的偏差，因此可穩定地獲得高頻用電子元件的低介電損耗性。交聯成分的重均分子量(GPC，苯乙烯換算值)優選是1000以下。因此，交聯成分的熔融溫度的低溫化、成型時流動性的提高、固化溫度的低溫化，與各種聚合物、單體、填充材料的相溶性的提高等特性得到改善，成為加工性良好的低電介質損耗角正切樹脂組合物。故容易制造各種形態的高頻用電子部件。作為交聯成分的優選例，可列舉1，2-二(對-乙烯基苯基)乙烷、1，2-二(間-乙烯基苯基)乙烷、1-(對-乙烯基苯基)-2-(間-乙烯基苯基)乙烷、1，4-二(對-乙烯基苯乙基)苯、1，4-二(間-乙烯基苯乙基)苯、1，3-二(對-乙烯基苯乙基)苯、1，3-二(間-乙烯基苯乙基)苯、1-(對-乙烯基苯乙基)-3-(間-乙烯基苯乙基)苯、二乙烯基苯基甲烷、1，6-(二乙烯基苯基)己烷及側鏈有乙烯基的二乙烯基苯聚合物(低聚物)等。
前述的多官能苯乙烯化合物的交聯體具有極低的電介質損耗角正切，雖然也取決于不純物的含量，但1GHz下的電介質損耗角正切的值是0.0005～0.0025。因此，本發明的高頻用電子元件的絕緣層雖然受所添加其他成分的影響，電介質損耗角正切的值會發生變化，但可將1GHz下的電介質損耗角正切的值調整為0.0005～0.0025的極低的值。
本發明通過在絕緣層中分散高分子量物質，可對絕緣層賦予強度、伸長率、對導體配線的粘接力、薄膜形成能力。因此，不僅可制作多層配線板必需的預浸漬片、導體箔與預浸漬片層合固化的帶導體箔的層壓板(以下簡稱層壓板)，而且也可采用薄膜形成工藝制作高密度多層配線基板。前述高分子量物質優選分子量是5000以上，更優選是10000～100000，再優選是15000～60000。分子量小時，有時機械強度的改進不充分，分子量太大時，在將樹脂組合物清漆化時粘度增高，難以混合攪拌、成膜。作為高分子量物質的例子，可列舉由丁二烯、異戊二烯、苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙烯基苯、N-乙烯基苯基馬來酰亞胺、丙烯酸酯、丙烯腈中選出的單體的均聚物或共聚物，可以有取代基的聚苯醚、環狀聚烯烴、聚硅氧烷、聚醚酰亞胺等。其中聚苯醚、環狀聚烯烴由于高強度且電介質損耗角正切低而優選。
本發明包括具有前述交聯成分中分散有介電常數不同的各種絕緣材料的絕緣層的高頻用電子部件。采用這樣的構成，不僅可抑制絕緣層的電介質損耗角正切的增加，而且可容易地調節介電常數。本發明的樹脂組合物，可利用摻混的高分子量物質的種類、添加量，在2.3～3.0左右的范圍內調節1GHz下的介電常數。此外，對于絕緣層中分散1GHz下的介電常數1.0～2.2的低介電常數絕緣體的高頻用電子部件，則可將絕緣層的介電常數調節到1.5～2.2左右。通過降低絕緣層的介電常數，可進一步高速傳輸電信號。這是因為電信號的傳輸速度與介電常數平方根的倒數成比例的緣故，絕緣層的介電常數愈低，則傳輸速度愈高。作為前述低介電常數絕緣體，優選低介電常數樹脂粒子、中空樹脂粒子、中空玻璃球、空隙(空氣)，其粒子尺寸從絕緣層的強度、絕緣可靠性的觀點考慮，優選平均粒徑0.2～100μm、更優選是0.2～60μm。作為低介電常數樹脂粒子的例子，可列舉聚四氟乙烯粒子、聚苯乙烯-二乙烯基苯交聯粒子等；作為中空粒子，可列舉中空苯乙烯-二乙烯基苯交聯粒子、二氧化硅球、玻璃球、有機硅球等。低介電常數絕緣層適用于把要求高速傳輸性的半導體裝置的封裝樹脂及芯片進行電連接的MCM基板等的配線、高頻用芯片電感線圈等的電路的形成。
另一方面，本發明通過在絕緣層中分散1GHz下的介電常數3.0～10000的高介電常數絕緣體，可制作抑制電介質損耗角正切的增大、同時有介電常數3.1～20的高介電常數絕緣層的高頻用電子部件。通過提高絕緣層的介電常數，可使電路小型化、電容器高容量化，有助于高頻用電子部件的小型化等。高介電常數、低電介質損耗角正切絕緣層適用于電容器、諧振電路用電感器、濾波器、天線等的形成。作為本發明用的高介電常數絕緣體，可列舉陶瓷粒子或進行了絕緣處理的金屬粒子。具體地可列舉氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、陶瓷粒子，例如，MgSiO4、Al2O3、MgTiO3、ZnTiO3、ZnTiO4、TiO2、CaTiO3、SrTiO3、SrZrO3、BaTi2O5、BaTi4O9、Ba2Ti9O20、Ba(Ti，Sn)9O20、ZrTiO4、(Zr，Sn)TiO4、BaNd2Ti5O14、BaSmTiO14、Bi2O3-BaO-Nd2O3-TiO2系、La2Ti2O7、BaTiO3、Ba(Ti，Zr)O3系、(Ba，Sr)TiO3系等的高介電常數絕緣體，同樣，進行絕緣處理的金屬微粒，例如，可列舉金、銀、鈀、銅、鎳、鐵、鈷、鋅、Mn-Mg-Zn系、Ni-Zn系、Mn-Zn系、羰基鐵、Fe-Si系、Fe-Al-Si系、Fe-Ni系等。高介電常數絕緣體的粒子，采用粉碎、造粒法或將熱分解性金屬化合物進行噴霧、熱處理制造金屬微粒子的噴霧熱分解法(特公昭63-31522號、特開平6-172802號、特開平6-279816號)等制造。用噴霧熱分解法通過將作為起始材料的金屬化合物，例如羧酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽等與形成的金屬反應后進行陶瓷化的硼酸、硅酸、磷酸、或氧化后進行陶瓷化的各種金屬鹽混合進行噴霧熱分解處理，能在表面形成有絕緣層的金屬粒子。高介電常數絕緣體的平均粒徑優選約0.2～100μm，從絕緣層的強度、絕緣可靠性的觀點考慮，更優選平均粒徑0.2～60μm。粒徑小時，樹脂組合物的混煉困難，太大時，分散不均勻，有時成為絕緣破壞的起點，導致絕緣可靠性的降低。高介電常數粒子的形狀可以是球形、粉碎、晶須狀的任意形狀。
前述低介電常數絕緣體或高介電常數絕緣體的含量，相對于交聯成分、高分子量成分和低介電常數絕緣體或高介電常數絕緣體的總量，優選是10-80容量％，更優選是10～65容量％。低于10容量％，介電常數的調節困難，高于80容量％，有時絕緣層的絕緣可靠性降低、加工性降低。在前述的范圍內，可調節到理想的介電常數。
另外，本發明也可在H玻璃、E玻璃、NE玻璃、D玻璃等的各種玻璃纖維織的玻璃布或芳香族聚酰胺無紡布、LPC無紡布等的各種無紡布中浸漬前述低電介質損耗角正切樹脂組合物，將其固化后形成絕緣層。玻璃布、無紡布除了有助于絕緣層的介電常數的調整外，在絕緣層的固化前后，還起提高該絕緣層強度的作用。
本發明從高頻用電子元件的安全性觀點考慮，也可以在前述絕緣層中分散阻燃劑。阻燃劑的種類沒有特殊限制，在重視低電介質損耗角正切性時，優選紅磷粒子、通式(II)～(VI)所述的有機阻燃劑。因此，可有效地兼具低電介質損耗角正切和絕緣層的阻燃性，能確保高頻用電子元件對火災的安全性。
(式中，R5、R6代表氫或C1～C20的可以相同或不同的有機殘基。)本發明中阻燃劑的優選配合量，以形成絕緣層的交聯成分和高分子量物質及其他的有機成分的總量作為100重量份，則是1～100重量份的范圍，更優選的范圍是1～50重量份，根據阻燃劑的阻燃效果，優選在前述的范圍內調節其配合量。阻燃劑的量太多時，有時導致電介質損耗角正切的降低，阻燃劑的量少時，有時不能得到充分的阻燃性。為了進一步提高阻燃性，作為阻燃助劑也可以添加三氧化銻、四氧化銻、五氧化銻、銻酸鈉等的銻系化合物或三聚氰胺、三烯丙基-1，3，5-三嗪-2，3，4-(1H，3H，5H)-三酮、2，4，6-三烯丙酰氧基1，3，5-三嗪等的含氮化合物。
本發明中，也可以在介電特性允許的范圍內添加作為第二交聯成分的通用固化性樹脂。作為通用固化性樹脂的例子，可列舉酚醛樹脂、環氧樹脂、異氰酸酯樹脂、乙烯基芐基醚樹脂、熱固性聚苯醚樹脂等。通用熱固性樹脂由于分子內有極性基，所以可以提高導體配線與絕緣層的粘合性、絕緣層的機械強度等。
本發明可按照電路的要求特性將前述的低介電常數絕緣層與高介電常數絕緣層組合，制作同時具有低介電常數絕緣層與高介電常數絕緣層的配線基板。介電常數不同的多個絕緣層可存在于同一面內，也可以多層化后存在于每層中。因此，可同時實現電子部件的小型化和進一步的高速傳輸。
以下，根據各電子元件要求的要求特性，對本發明的電子元件進行說明。(1)半導體裝置過去，高頻用半導體元件為了降低成為高頻工作障礙的配線間靜電容量，如圖1所示，用空氣層作為絕緣層的真空密封型的氣密封裝制造。本發明把含有規定配合比例的通式(I)表示的交聯成分、低介電常數絕緣體粒子、根據需要而含有的高分子量物質、阻燃劑及第二交聯成分、脫模劑、著色劑等的低介電常數且低電介質損耗角正切的樹脂組合物在有機溶劑中或無溶劑狀態下進行混合分散，用該低介電常數、低電介質損耗角正切樹脂組合物被覆半導體芯片，根據需要進行干燥、固化，制作用低介電常數、低電介質損耗角正切樹脂層絕緣、保護的半導體裝置。該低介電常數、低電介質損耗角正切樹脂組合物的固化可在120℃-240℃的加熱下進行。圖2表示本發明的高頻用半導體裝置的一個例子，其形狀沒有特殊限制。根據本發明，采用廉價的塑模成型法，可制作傳輸速度高、介電損耗小的高效率的高頻用半導體裝置。作為本發明的低介電常數、低電介質損耗角正切絕緣層的形成方法，有傳遞模壓、瓶裝等方法，可適當根據半導體裝置的形狀選擇。半導體裝置的形態沒有特殊限制，例如，可列舉帶載型封裝、半導體芯片在配線基板上裸片組裝的半導體裝置等。(2)多層基板與過去的熱固性樹脂組合物相比，通式(I)表示的交聯成分的電介質損耗角正切低。因此，絕緣層使用本發明交聯成分的配線基板成為介電損耗少的高頻特性好的配線基板。以下說明有關多層配線基板的制作方法。本發明中作為多層配線基板起始材料的預浸漬片或帶絕緣層的導體箔，是將按規定的配合比例配合了通式(I)表示的交聯成分、高分子量物質、根據需要加的低介電常數絕緣體粒子或高介電常數絕緣體粒子、阻燃劑及第二交聯成分、著色劑等的低電介質損耗角正切樹脂組合物在溶劑中混煉進行漿化后，涂布在玻璃布、無紡布、導體箔等的基材上進行干燥制成。預浸漬片可作為層壓板的芯材、層壓板與層壓板或與導體箔的粘接層兼絕緣層使用。另外，帶絕緣層的導體箔可在采用層合、加壓在芯材表面形成導體層時使用。本發明的芯材是支撐帶絕緣層的導體箔、進行增強的基材，例如可列舉玻璃布、無紡布、薄膜材料、陶瓷基板、玻璃基板、環氧等的通用樹脂板、通用層壓板等。漿化使用的溶劑優選是配合的交聯成分、高分子量物質、阻燃劑等的溶劑，作為其例，可列舉二甲基甲酰胺、甲乙酮、甲基異丁基酮、二噁烷、四氫呋喃、甲苯、氯仿等。預浸漬片、帶絕緣層的導體箔的干燥條件(B階化)，根據用的溶劑、涂布的樹脂層的厚度進行調節。例如使用甲苯、形成干燥膜厚約50μm的絕緣層時，可在80～130℃干燥30～90分鐘。根據需要，理想的絕緣層的厚度是50～300μm。根據其用途或要求特性(配線圖尺寸、直流電阻)進行調整。
以下，列舉多層配線基板的制作例。圖3表示第一例。圖3(A)將規定厚度的預浸漬片10與導體箔11重疊。使用的導體箔從金、銀、銅、鋁等導電率良好的物質中任意地選擇。就其表面形狀來講，需要提高與預浸漬片的粘接力時，用凹凸大的箔，需要進一步提高高頻特性時，用具有較平滑表面的箔。導體箔的厚度從蝕刻加工性的觀點考慮優選9～35μm左右。圖3(B)用邊壓接預浸漬片與導體箔邊加熱的加壓加工進行粘接、固化，獲得表面有導體層的層壓板13。加熱條件優選120℃～240℃、1.0～5MPa、1～3小時。另外，加壓加工的溫度、壓力也可以在上述范圍內分為多個階段。本發明獲得的層壓板由于絕緣層的電介質損耗角正切非常低，故顯示出良好的高頻傳輸特性。
以下說明兩面配線基板的制作例。圖3(C)在先前制得的層壓板的規定位置用鉆孔加工形成通孔14。圖3(D)用鍍覆法在通孔內形成鍍膜15，電連接表里的導體箔。圖3(E)使兩面的導體箔成圖，形成導體配線16。
以下說明多層配線基板的制作例。圖4(A)用規定厚度的預浸漬片與導體箔制作層壓板13。圖4(B)在層壓板的兩面形成導體配線16。圖4(C)在形成圖案后的層壓板上使規定厚度的預浸漬片10與導體箔11重合。圖4(D)加熱加壓后在外層形成導體箔。圖4(E)在規定的位置用鉆孔加工形成通孔14。圖4(F)在通孔內形成鍍膜15，電連接層間。圖4(G)在外層的導體箔上進行成圖，形成導體配線16。
以下示出用帶絕緣層銅箔的多層配線基板的制作例。圖5(A)在導體箔11上涂布本發明的樹脂組合物清漆，干燥，制作有未固化絕緣層17的帶絕緣層導體箔18。圖5(B)把引線端子19與帶絕緣層導體箔18重疊。圖5(C)用加壓加工粘接引線端子19與帶絕緣層導體箔18，形成層壓板13。預先將芯材的表面進行偶聯處理或粗化處理，可提高芯材與絕緣層的粘接性。圖5(D)對層壓板13的導體箔11進行制圖，形成導體配線16。圖5(E)在形成配線的層壓板13上重疊帶絕緣層導體箔18。圖5(F)用加壓加工將層壓板13與帶絕緣層導體箔18粘接。圖5(G)在規定的位置形成通孔14。圖5(H)在通孔14上形成鍍膜15。圖5(I)對外層的導體箔11制圖，形成導體配線16。
以下列舉采用篩網印刷的多層基板的制作例。圖6(A)對層壓板13的導體箔制圖，形成導體配線16。圖6(B)用篩網印刷涂布本發明的樹脂組合物清漆，干燥、形成絕緣層17。此時，采用篩網印刷部分地涂布介電常數不同的樹脂組合物，可在與絕緣層17的同一面內形成具有不同介電常數的絕緣層。圖6(C)絕緣層17上重合導體箔11，采用加壓加工粘接。圖6(D)在規定的位置形成通孔14。圖6(E)在通孔內形成鍍膜15。圖6(F)對外層的導體箔11制圖，形成導體配線16。
本發明不限于前述的例子，可以形成各種的配線基板。例如通過預浸漬片一次層合進行配線形成的多個層壓板進行高多層化，或利用激光加工或干法蝕刻加工形成隱蔽孔，可制造電連接層間的組裝多層配線基板。對多層配線基板的制作，可任意選擇各絕緣層的介電常數、電介質損耗角正切，可根據低介電損耗、高速傳輸、小型化、低價格化等的目的混載不同特性的絕緣層進行組裝。
通過采用本發明的低電介質損耗角正切樹脂組合物作為絕緣層，可制得介電損耗小、高頻特性好的高頻用電子元件。此外，采用如前述的多層配線基板的制作方法，通過在導體配線內組入元件圖，可制得具有各種功能的高性能的高頻用電子部件。例如，可制作具有電容器、電感器、天線的至少一種功能的多層配線基板。另外，例如，根據需要通過與各種組裝部件組合，可制作巴爾特線電路、濾波器電路、耦合器、電壓控制振蕩器、功率放大器、RF模件等。
圖1是現有的高頻用半導體裝置的結構例。
圖2是本發明的高頻用半導體裝置的結構例。
圖3是表示本發明的多層配線基板制作例的圖。
圖4是表示本發明的多層配線基板制作例的圖。
圖5是表示本發明的多層配線基板制作例的圖。
圖6是表示本發明的多層配線基板制作例的圖。
圖7是表示本發明的樹脂封裝型的高頻用半導體裝置制作例的圖。
圖8是表示本發明的樹脂封裝型的高頻用半導體裝置制作例的圖。
圖9是表示本發明的樹脂封裝型的高頻用半導體裝置制作例的圖。
圖10是表示本發明的電感器制作例的圖。
圖11是表示本發明的電容器制作例的圖。
圖12是表示形成本發明的巴爾特線路的層壓板的圖。
圖13是表示形成本發明的巴爾特線路的層壓板的圖。
圖14是表示形成本發明的巴爾特線路的層壓板的圖。
圖15是表示形成本發明的巴爾特線路的層壓板的圖。
圖16是表示形成本發明的巴爾特線路的層壓板的圖。
圖17是表示形成本發明的巴爾特線路的層壓板的圖。
圖18是表示形成本發明的巴爾特線路的層壓板的圖。
圖19是表示本發明的巴爾特線路的等效電路的圖。
圖20是表示本發明的巴爾特線路的圖。
圖21是表示本發明的層壓濾波器的等效電路的圖。
圖22是表示本發明的層壓濾波器的構成部件的圖。
圖23是表示本發明的耦合器構成部件的圖。
圖24是表示本發明的耦合器的圖。
圖25是本發明的耦合器的內裝配線圖。
圖26是表示本發明的耦合器的等效電路的圖。
圖27是表示本發明的天線制作例的圖。
圖28是表示本發明的電壓控制振蕩器的圖。
圖29是表示本發明的電壓控制振蕩器的等效電路的圖。
圖30是表示本發明的功率放大器的等效電路的圖。
圖31是表示本發明的功率放大器的圖。
圖32是表示本發明的RF模件的圖。
符號說明1…基材、2…凹部、3…半導體芯片、4…蓋、5…密封材料、6…端子、7…金屬配線、8…低介電常數絕緣層、9…引線架、10…預浸漬片、11…導體箔、13…層壓板、14…通孔、15…鍍膜、16…導體配線、17…絕緣層、18…帶絕緣層導體箔、19…引線端子、20…絕緣基材、21…銅箔、22…低介電常數預浸漬片、23…配線、24…金屬柱凸臺、25…帶載、26…引線端子、27…凸緣、28…線圈電路、29…高介電常數預浸漬片、30…密封壓蓋、31～34、36…帶形電路、35…密封蓋端子、37…電容器電路、38…外部電極、39…電感器電路、40…電子元件、41…天線電路、42…半導體、43…寄存器、44…電容器線路。
具體實施例方式
以下，根據各電子元件要求的要求特性說明本發明的電子元件。
將本發明用的樹脂組合物的組成及其特性示于表1、表2。表中的組成比表示重量比。以下說明實施例中使用的試劑的名稱、合成方法、清漆的調制方法及固化物的評價方法。(1)1，2-二(乙烯基苯基)乙烷(BVPE)的合成1，2-二(乙烯基苯基)乙烷(BVPE)采用以下所示公知的方法合成。在500ml的三口燒瓶中加入格利雅反應用粒狀鎂(關東化學制)5.36g(220mmol)，安上滴液漏斗、氮氣導入管及板孔流量計。在氮氣流保護下用攪拌器邊攪拌鎂粒子，邊用干燥機將整個體系進行加熱脫水。在注射器中加入無水四氫呋喃300ml，通過板孔流量計注入。把溶液冷卻到-5℃后，用滴液漏斗約用4小時滴加乙烯基芐基氯(VBC，東京化成制)30.5g(200mmol)。滴加結束后，在0℃繼續攪拌20小時。反應結束后，過濾反應溶液除去殘存鎂，用蒸發器進行濃縮。用己烷稀釋濃縮溶液，用3.6％鹽酸水溶液洗1次，用純水洗3次，然后用硫酸鎂脫水。把脫水溶液通入裝有硅膠(和光純藥制ヮコ一ゲル300)/己烷的短柱中精制，真空干燥制得BVPE。制得的BVPE是m-m體(液)，m-p體(液)，p-p體(結晶)的混合物，收率90％。用1H-NMR測定結構的結果與文獻值一致(6H-乙烯基α-2H，6.7，β-4H，5.7，5.2；8H-芳族7.1～7.35；4H-亞甲基2.9)。
用該BVPE作為交聯成分。
(2)其他試劑使用下示物質作為其他的高分子量物質，作為交聯成分。
高分子量物質PPEァルドリッチ制，聚-2，6-二甲基-1，4-苯醚PBDァルド リッチ制，聚-1，4-丁二烯；液態高分子量物質StBuァルドリッチ制，苯乙烯-丁二烯共聚物固化催化劑25B日本油脂制2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧)-己炔-3(パ一ヘキシン25B)阻燃劑ヒシガ-ド日本化學工業制，紅磷粒子(ヒシガ-ドTP-A10)，平均粒徑20μm有機無紡布クラレ制ベクトランMBBK(厚約50μm)低介電常數絕緣體Z-36東海工業制，硼硅酸玻璃球(平均粒徑56μm)高介電常數絕緣體Ba-Ti系1GHz下的介電常數70、密度＝5.5g/cm3。平均粒徑1.5μm的鈦酸鋇系的無機填料(3)清漆的調制方法通過將規定量組成的樹脂組合物在氯仿中或無溶劑狀態下進行混合、分散、制備樹脂組合物清漆。(4)樹脂板的制作將前述含有溶劑的漆涂布在PET薄膜上，干燥后，將其剝離，以規定量放入聚四氟乙烯(以下，簡稱PTFE)制的隔板內，隔著聚酰亞胺膜及鏡板，在真空下進行加熱及加壓，制得作為固化物的樹脂板。加熱條件為120℃/30分鐘，150℃/30分鐘，180℃/100分鐘，加壓壓力為1.5MPa的多段加熱。樹脂板的尺寸為70×70×1.5mm。
前述無溶劑系的漆流入PTFE制隔板內，在氮氣流下，在120℃/30分鐘、150℃/30分鐘、180℃/100分鐘的加熱條件下固化，制得樹脂板。樹脂板的尺寸為70×70×1.5mm。(5)預浸漬片的制作實施例中制作的預浸漬片，均通過用樹脂組合物的清漆浸漬規定的有機無紡布，在室溫干燥約1小時，在90℃干燥60分鐘制得。(6)預浸漬片固化物的制作為了搞清成為層壓板時的預浸漬片特性，把用前述方法制作的預浸漬片在真空下進行加熱及加壓，制作模擬基板。加熱條件為120℃/30分鐘、150℃/30分鐘、180℃/100分鐘、加壓壓力1.5MPa的多段加熱。模擬基板為70×70×1.5mm。(7)介電常數及電介質損耗角正切的測定介電常數、電介質損耗角正切采用空腔諧振法(ァジレントテクノロジ一制8722ES型網絡分析器，關東電子應用開發制空腔諧振器)，觀測1GHz下的值。(8)阻燃性阻燃性用樣品尺寸70×3×1.5mm3的試樣按UL-94規格進行評價。
表1
表2
(實施例1)實施例1是本發明的高頻用電子部件的絕緣層的一個例子。作為交聯成分，由于使用作為多官能苯乙烯化合物的BVPE，故具有極低的介電常數與電介質損耗角正切。通過使用本發明的樹脂組合物形成絕緣層，可制作介電損耗小的高頻用電子部件。
(實施例2)實施例2是在實施例1中添加紅磷粒子作為阻燃劑的樹脂組合物。通過添加阻燃劑，可使樹脂組合物阻燃化，提高高頻用電子部件的安全性。
(實施例3、4)實施例3、4是在實施例2的樹脂組合物中添加玻璃球(Z36)作為低介電常數絕緣體的例子。隨著Z36添加量的增加，介電常數從2.6降到1.8。絕緣層使用本發明樹脂組合物的高頻用電子部件的介電損耗小、高速傳輸性高。
(實施例5～7)實施例5～7在實施例2的樹脂組合物中添加陶瓷粒子(Ba-Ti系)作為高介電常數絕緣體。隨著Ba-Ti系的含有率增加，介電常數增加到2.6～16。絕緣層使用本發明樹脂組合物的高頻用電子部件介電損耗小，成為小型的高頻用電子部件。
(實施例8)實施例8是以有機無紡布作為基材，制作樹脂含量50重量％的預浸漬片。該預浸漬片可與銅箔層合粘接成為層壓板。另外，可用作層壓板與層壓板之間的粘接層。由于使用本實施例的預浸漬片制作的絕緣層的介電常數、電介質損耗角正切低，所以可制作高速傳輸、低介電損耗的高頻用電子部件。
(實施例9)實施例9是以有機無紡布作基材，制作樹脂含量15重量％的預浸漬片。該預浸漬片可與銅箔進行層合粘接成為層壓板。另外，可用作層壓板與層壓板的粘接層。使用本實施例的預浸漬片制作的絕緣層由于是高介電常數，所以回路可小型化。由于電介質損耗角正切低，故可制作低介電損耗的高頻用電子部件。
(實施例10)實施例10是熱固性的成型用樹脂組合物的例子。使用本實施例的組合物可加工各種的成型品。由于本樹脂組合物的固化物的介電常數、電介質損耗角正切均低，所以具有由該組合物形成的絕緣層的電子部件成為具有高速傳輸性、低電介質損耗角正切的高頻用電子部件。
(實施例11)實施例11是形成低介電常數、低電介質損耗角正切固化物的液體樹脂組合物。液體的樹脂組合物可在常溫、低壓下注射成型。另外，具有由本發明的樹脂組合物形成的絕緣層的高頻用電子部件，由于是低介電常數、低電介質損耗角正切，所以成為高速傳輸、低介電損耗的高頻用電子部件。
本發明使用如前述的各種低電介質損耗角正切樹脂組合物，可制作傳輸特性好的高頻用電子部件。由該樹脂組合物形成的絕緣層由于電介質損耗角正切低，所以成為具有低介電損耗性的高效率的高頻用電子部件。
(實施例12)如下所述制作樹脂封裝型的半導體裝置。圖7(A)在周邊有引線端子19的絕緣基板20上用膠粘劑裝載半導體芯片3。圖7(B)用金屬配線7連接引線端子19與半導體芯片內的電極。圖7(C)留出引線端子的一部分，用實施例10的樹脂組合物進行塑模成型。固化條件為壓力1.5MPa、120℃/30分鐘、150℃/30分鐘、180℃/100分鐘的多段加熱。本半導體裝置被覆配線的絕緣層由于是低介電常數、低電介質損耗角正切樹脂，所以信號傳輸速度高、介電損耗引起的信號衰減也少。
(實施例13)如下所述制作樹脂封裝型的半導體裝置。圖8(A)將實施例8的低介電常數預浸漬片22與銅箔21層合，經加壓加工制作層壓板。圖8(B)在層壓板的兩面形成配線23。圖8(C)在規定的位置形成通孔14，在通孔14內形成鍍膜15，電連接層壓板的兩面。圖8(D)用金屬柱凸臺24接合半導體芯片3的電極與層壓板上的配線。圖8(E)用加壓加工將規定形狀的低介電常數預浸漬片22與銅箔21的層合體進行層合粘接。圖8(F)用實施例11的樹脂組合物被覆半導體芯片3，加熱后形成低介電常數絕緣層8。圖8(G)對外層的銅箔21制圖，形成外層配線。這樣將半導體芯片埋入多層配線基板內時，由于不需要用粘接金屬線，所以傳輸距離短，進一步低損耗化。此外，在多層配線基板內及表面可形成后述的各種元件。因此，高頻用電子部件可進一步小型化。
(實施例14)如下所述制作樹脂封裝型的半導體裝置。將帶載自動焊接法(TAB)生產的例子示于圖9。圖9(A)把無紡布與實施例1的樹脂組合物構成的帶載25(樹脂含有率30～50重量％)與銅箔21重疊，經加壓加工制作基帶。加壓條件是180℃/100分鐘，1.5MPa。為了賦予基帶柔軟性，帶載的膜厚為30～100μm。圖9(B)對基帶上的銅箔21刻圖，形成引線端子26。圖9(C)用金屬柱凸臺24連接半導體芯片3上的電極與基帶上的引線端子26。圖9(D)用實施例11的低介電常數樹脂組合物8被覆半導體芯片3進行固化。固化條件為120℃/30分鐘、150℃/30分鐘、180℃/100分鐘的多段加熱。本半導體裝置，帶載與封裝樹脂的介電常數、電介質損耗角正切均低，所以成為低損耗的帶載型封裝。
以上，列舉了半導體封裝的制作例，其封裝方法、封裝形狀、配線形成方法、連接方法可任意地選定。本發明的要點是用低電介質損耗角正切的樹脂組合物將半導體芯片與周邊的配線進行保護、絕緣，因此，可以低介電損耗且高速地傳輸。
(實施例15)以下，列示電感器(線圈)的制作方法。圖10(A)在實施例8的低介電常數預浸漬片22與銅箔21組成的層壓板的規定位置形成通孔14，在通孔14內形成鍍膜15。然后對銅箔21刻圖，在兩面制成線圈電路28與墊片27。圖10(B)將低介電常數預浸漬片22與銅箔21重疊，經加壓加工進行層合粘接。圖10(C)在規定的位置形成通孔14，在通孔14內形成鍍膜15。圖10(D)對外層的銅箔21制圖形成配線23。線圈圖案也可以隔著通孔進一步層合。也可在同一面內形成多個線圈圖案，用配線結合。本電感器由于用低介電常數、低電介質損耗角正切絕緣層被覆，所以成為介電損耗非常小的高效率的電路。
(實施例16)以下列舉電容器的制作方法。圖11(A)把實施例9的高介電常數預浸漬片29與銅箔21重疊，經加壓加工制作層壓板。圖11(B)對層壓板的兩面制圖形成電容器線路44、墊片27。圖11(C)把有電容器線路的層壓板和高介電常數預浸漬片29及實施例8的低介電常數預浸漬片22、銅箔21重疊，經加壓加工進行層壓粘接。固化條件是180℃/100分鐘、1.5MPa。圖11(D)在規定的位置形成通孔14，在通孔14內形成鍍膜15。圖11(E)對外層的銅箔制圖形成配線23。電容器電路還可以多層化，也可以通過外層的配線并列連接。因此可調整容量。本電容器由于電介質損耗角正切低，故可降低介電損耗。另外，由于高介電常數化，可縮小圖形面積，進而可使電子部件小型化。
(實施例17)以下，列舉巴爾特線路的制作例。用實施例9的高介電常數預浸漬片和銅箔制作圖12～圖18表示的配線基板a～g。圖12～圖14所示的配線基板a、c有擬連接密封壓蓋30與內層配線的凸緣27，配線基板b在兩面有密封層。圖15～圖18所示的配線基板d，e，f，g有用于連接信號波長λ的四分之一長度的螺旋狀配線23與外部端子的凸緣27與配線23，隔著高介電常數預浸漬片層壓粘接a～g的配線基板，同時如構成圖19的等效電路一樣用通孔等連接螺旋狀的配線，形成圖20的巴爾特線路。圖19的31～34與有λ/4長度的螺旋狀電路相對應。本發明的巴爾特線路由于用高介電常數的絕緣層，所以波長縮短效果高，可使高頻用電子部件小型化。另外，該高介電常數絕緣層由于電介質損耗角正切非常小，故介電損耗小，顯示出好的高頻特性。
(實施例18)以下列舉層壓濾波器的制作例。圖21表示等效電路，圖22表示構成部件。用實施例9的高介電常數預浸漬片29和銅箔21制作與圖21的等效電路的部件相對應的層壓板。該層壓板是有帶狀電路36、電容器電路37的配線基板(圖22(a)、(b))。然后利用高介電常數預浸漬片29將層壓板a、b層壓粘接，制作圖22(c)所示的層壓濾波器。該層壓濾波器的各電路，通過端面與外部電極38及密封壓蓋30連接。再者，圖22中省去了密封壓蓋30與帶狀電路36的連接電路。采用該層壓濾波器可獲得理想的傳輸特性。本發明的層壓濾波器的絕緣層的電介質損耗角正切非常小，高頻特性好，可將帶狀線路諧振器的介電損耗降低。
(實施例19)
以下列舉耦合器的制作例。圖23表示構成部件，圖24表示耦合器的截面圖，圖25表示內層電路的配線線路，圖26表示等效電路。圖23(a)、(d)是有密封壓蓋30與外部端子或與內層配線連接的凸緣27的配線基板。圖23(b)、(c)是在用帶鍍膜15的通孔14連接的螺旋狀的配線23與配線23的末端具有形成的凸緣27的配線基板。如圖24所示利用本發明的預浸漬片22或29將各部件層合，經加壓加工粘接。然后形成電連接內層與外層的通孔14及鍍膜15。如圖25的配線圖所示，配線23與密封壓蓋30利用通孔14上的鍍膜15與層壓基板表面的凸緣27連接。兩個螺旋狀的配線23是線圈，由此形成變壓器。利用這樣的構成，制作與圖26的等效電路相對應的耦合器。對該耦合器要求寬帶域化時，用實施例8的低介電常數預浸漬片，謀求耦合器的小型化時，用實施例9的高介電常預浸漬片。本發明的耦合器使用的絕緣層有極低的電介質損耗角正切。因此，本發明耦合器為介電損耗小的高效率的耦合器。
(實施例20)以下列舉天線電路的制作例。圖27表示天線的制作工序。圖27(A)采用加壓加工將本發明的預浸漬片22或29與銅箔21進行層壓粘接。圖27(B)在兩端形成具有凸緣27的天線用的配線23。本實施例作為天線長度為使用頻率的約λ/4長的電抗元件構成，形成彎彎曲曲狀。圖27(C)在形成天線的配線23上層合預浸漬片22或29及銅箔21，經加壓加工進行層壓粘接。圖27(D)在外層的規定的位置形成通孔14，在通孔內形成鍍膜15。圖27(E)將外層的銅箔蝕刻，形成擬與外部端子連接的凸緣27。天線電路的絕緣層使用實施例8的低介電常數預浸漬片22時，可適用于寬帶域的信號。而，絕緣層使用實施例9的高介電常數預浸漬片時，由于波長的縮短固化，電路可小型化，本發明的天線電路的電介質損耗角正切非常低，故成為介電損耗少的高效率的天線。
(實施例21)列舉電壓控制振蕩器(VOC)的制作例。圖28表示截面圖，圖29表示等效電路，多層配線板由電源或信號的配線23、電感器電路39、電容器電路37、帶狀電路36、密封壓蓋30、外部電板38、擬層間連接的通孔配線(圖中省略)等形成。另外，安裝半導體裝置，寄存器等的電子元件40，形成圖29表示的電路。各配線的絕緣層根據電路的性質進行選擇。電感器電路39、配線23的絕緣層優選介電常數、電介質損耗角正切低的絕緣層。本例用實施例8的低介電常數預浸漬片22形成電容器電路37，形成振蕩器的帶狀電路36的絕緣層用實施例10的高介電常數預浸漬片29。采用這樣的構成，介電損耗極小，可制作小型高性能的電壓控制振蕩器。
(實施例22)列舉功率放大器的制作例。圖30表示等效電路，圖31表示截面圖。功率放大器的制作方法如下在外層搭載或形成電容器、電感器、半導體、寄存器等的電子元件40，在多層基板內及表面形成帶形電路36、密封壓蓋30、電源電路(圖中省略)、連接各電子元件的通孔(圖中省略)、配線23。本裝置的絕緣層使用低介電常數預浸漬片22時，實現高速傳輸、低介電損耗化，使用高介電常數預浸漬片29時，實現電路的小型化、低介電損耗化。
(實施例23)列舉RF模件的制作例。圖32表示斷面圖。RF模件的制作方法如下在多層基板的內層或外層設置電容器電路37、電感器電路39、天線電路41、帶形電路36、半導體42、寄存器43后，用配線23、通孔(圖中省略)連接各元件。該裝置的絕緣層通過使用低介電常數預浸漬片22實現高速傳輸、低介電損耗化，而通過使用高介電常數預浸漬片29實現電路的小型化、低介電損耗化。
根據以上的實施例，制造高頻特性好的低電介質損耗角正切樹脂組合物為絕緣層的各種高頻用電子元件。該電子元件的絕緣層是低電介質損耗角正切，所以成為介電損耗小、效率高的高頻用電子元件。另外，由于使低電介質損耗角正切樹脂組合物高介電常數化，故實現了高頻用電子部件的小型化。
采用本發明，可獲得高頻特性好的低電介質損耗角正切樹脂組合物為絕緣層的各種高頻用電子元件。
權利要求
1.高頻用電子部件，其具有傳輸0.3～100GHz電信號的導體配線和作為熱固性樹脂組合物的固化物的絕緣層，前述絕緣層含有下述通式(I)所示交聯成分的交聯結構體。[化1] (式中，R代表烴骨架，R1相同或不同，代表氫或C1～C20的烴基，R2、R3及R4相同或不同，代表氫原子或C1～C6的烴基，m代表1～4的整數，n代表2以上的整數。)
2.權利要求1所述的高頻用電子元件，前述絕緣層的1GHz下的電介質損耗角正切的值是0.0005～0.0025。
3.權利要求1所述的高頻用電子元件，前述絕緣層含有重均分子量5000以上的高分子量物質。
4.權利要求1所述的高頻用電子元件，前述絕緣層是介電常數不同的多種絕緣材料構成的復合材料。
5.權利要求1所述的高頻用電子元件，具有1GHz下的介電常數是1.5～3.0的絕緣層。
6.權利要求5所述的高頻用電子元件，前述絕緣層含有由平均粒徑0.2-100μm的低介電常數樹脂粒子、中空樹脂粒子、中空玻璃球、空隙中選出的至少一種的低介電常數相。
7.權利要求1所述的高頻用電子元件，具有1GHz下的介電常數是3.1～20的絕緣層。
8.權利要求7所述的高頻用電子元件，前述絕緣層含有平均粒徑0.2～100μm的陶瓷粒子或經絕緣處理的金屬粒子。
9.權利要求1所述的高頻用電子元件，前述絕緣層含有阻燃劑。
10.權利要求9所述的高頻用電子元件，前述阻燃劑是紅磷粒子或下述通式(II)～(VI)表示的有機阻燃劑的任一種。
(式中，R5、R6是氫或C1～C20的有機殘基，可以相同或不同)
11.權利要求1所述的高頻用電子元件，前述絕緣層含有作為第二交聯成分的酚醛樹脂、環氧樹脂、異氰酸酯樹脂、乙烯基芐基醚樹脂或熱固性聚苯醚樹脂的任一種。
12.高頻用電子元件，用絕緣層封裝半導體芯片，前述絕緣層含有下述通式(I)所示交聯成分的交聯結構體。 (式中，R代表烴骨架，R1相同或不同，代表氫或C1～C20的烴基，R2、R3及R4相同或不同，代表氫原子或C1～C6的烴基，m代表1～4的整數，n代表2以上的整數。)
13.權利要求12所述的高頻用電子元件，是帶載型封裝。
14.權利要求12所述的高頻用電子元件，前述半導體芯片在配線基板上裸片安裝。
15.高頻用電子元件，具有絕緣層與導體配線構成的多層配線結構，前述絕緣層含有下述通式(I)所示交聯成分的交聯結構體。 (式中，R代表烴骨架，R1相同或不同，代表氫或C1～C20的烴基，R2、R3與R4相同或不同，代表氫原子或C1～C6的烴基，m代表1～4的整數，n代表2以上的整數。)
16.權利要求15所述的高頻用電子元件，具有電容器、電感器、天線的至少一種的功能。
17.權利要求16所述的高頻用電子元件，其中，形成巴爾特式電路、濾波器電路、耦合器、電壓控制振蕩器、功率放大器或RF模件中的任一種。
18.權利要求15所述的高頻用電子元件，作為前述絕緣層，混載介電常數不同的絕緣層。
全文摘要
本發明提供適于高頻信號用的低電介質損耗角正切樹脂組合物為絕緣層的介電損耗小、高效率的高頻用電子部件。其中，采用含有通式(I)(式中，R表示烴骨架，R
文檔編號H01L23/498GK1478824SQ0312362
公開日2004年3月3日 申請日期2003年5月9日 優先權日2002年8月26日
發明者天羽悟, 永井晃, 治, 山田真治, 郎, 石川敬郎, 雄, 高橋昭雄 申請人:株式會社日立制作所