專利名稱：多層布線基板的制作方法
技術領域：
本發明涉及包含用于搭載LS1、IC等半導體元件的基板在內的多層布線基板，特別通常涉及高頻用途的能夠降低電氣信號損失的半導體元件搭載基板及多層布線基板。
背景技術：
多層布線基板廣泛應用于搭載半導體元件并與該半導體元件一同收納于同一封裝體中而構成半導體裝置，或者搭載多個電子器件(半導體裝置或其他有源器件、電容器或電阻元件等無源器件等)而構成信息設備、通信設備、顯示裝置等電子裝置(例如，參照專利文獻I)。隨著這些半導體裝置或信息設備等的近年來的高速傳輸化和小型化，信號頻率的高頻化和信號布線密度的高密度化不斷發展，要求同時實現高頻信號的傳輸和高密度布線。但是，通過信號頻率的高頻化和信號布線密度的高密度化，傳輸損失增大，因此難以確保傳輸信號的可靠性，在同一基板上實現信號布線的高密度化和高頻信號的傳輸的課題尚未解決。另一方面，專利文獻2提出了一種在同一基板上實現高頻信號傳輸部的傳輸損失的降低和低頻信號傳輸部的高密度化的多層布線基板。具體而言，專利文獻2提出的多層布線基板具有第一布線區域和第二布線區域，所述第一布線區域夾著第一絕緣層，層疊有多個第一布線層；所述第二布線區域具有該第一絕緣層厚度2倍以上厚度的第二絕緣層，且將具有上述第一布線層寬度2倍以上的寬度的第二布線層設置在上述第二絕緣層上。這樣，在將第一布線區域和第二布線區域一體地構成于同一基板上的情況下，就能夠將第一布線區域主要作為低頻信號傳輸部使用，且將第二布線區域主要作為高頻信號傳輸部使用，所述第一布線區域，交替地層疊有布線圖案和絕緣層；相對于第一布線區域而言，所述第二布線區域的絕緣層的厚度為2倍以上且布線寬度為2倍以上。在這種構成的多層布線基板中，例如在第一布線區域，主要能夠傳輸IGHz以下的頻率信號，在第二布線區域主要能夠傳輸超過IGHz的高頻信號高速優選Icm以上的長距離。因此，專利文獻2提案的多層布線基板在由第一布線區域保持高安裝密度且由第二布線區域長距離地傳輸高頻信號的情況下，能夠抑制傳輸信號的劣化。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:特開2007-288180號公報專利文獻2:國際公開W02009/147956號公報
發明內容
發明要解決的問題專利文獻2的提案在問題解決上呈現出很優異的發展，但其中使用的絕緣層的電介質損失大，可傳輸的最大頻率停留在16.1GHz0因此可知，不適用于要求進一步高性能化的情況。因而,本發明的目的在于提供一種在同一基板上實現高頻信號傳輸部的傳輸損失的降低和低頻信號傳輸部的高密度化的多層布線基板，即提供具有超過16.1GHz的最大頻率的多層布線基板。解決問題的方法根據本發明可得到一種夾著絕緣層層疊多個布線層而成的多層布線基板，其具有:交替層疊有布線層和絕緣層的第一布線區域、相對于該第一布線區域、絕緣層的厚度為2倍以上且布線層的寬度為2倍以上的第二布線區域，所述第一布線區域和所述第二布線區域一體地形成于同一基板上，其中，所述絕緣層由樹脂材料(交聯樹脂成型體)構成，所述樹脂材料通過使聚合性組合物進行本體聚合并進行交聯而形成，所述聚合性組合物含有:環烯烴單體、聚合催化劑、交聯劑、具有2個亞乙烯基的雙官能化合物、及具有3個亞乙烯基的三官能化合物，且所述雙官能化合物和所述三官能化合物的含有比例以重量比的值(雙官能化合物/三官能化合物)計為0.5 1.5。所述樹脂材料通常具有小于0.01的介質損耗角正切(tan 8 )。在這樣構成的多層布線基板中，第一布線區域主要作為低頻信號傳輸部進行使用，第二布線區域主要作為高頻信號傳輸部進行使用。另外，在本發明中，向第一布線區域傳輸的信號使用的“低頻”的術語表示向第一布線區域傳輸的信號的頻率比向第二布線區域傳輸的信號的頻率低的意思，另一方面，向第二布線區域傳輸的信號使用的“高頻”的術語是向第二布線區域傳輸的信號的頻率比向第一布線區域傳輸的信號的頻率高的意思。在本發明中，“布線圖案”或“布線”是按照JISC3005測定的比電阻低于lkQ-cm的材料形成的線路，以包含電路在內的概念使用。導體的截面形狀不局限于矩形，也可以為圓形、橢圓形、其他形狀。另外，絕緣體的截面形狀也沒有特別限制。在本發明中，優選可以使得所述第二布線區域包括具有第三絕緣層和設置在該第三絕緣層上的第三布線層的部分，所述第三絕緣層比所述第二絕緣層的厚度厚，所述第三布線層比所述第二布線層的寬度寬。在本發明中，優選通過使構成所述第二布線區域的絕緣層的電介質厚度為40iim以上、布線寬度為30 ii m以上，能夠更有效地抑制傳輸主要超過8GHz的高頻信號Icm以上的長距離時的信號損失的劣化。在本發明中，優選通過在所述第一布線區域和第二布線區域的邊界部的絕緣層上，貫通該絕緣層形成有導體，并使該導體接地，能夠抑制第一布線區域和第二布線區域的信號的相互電耦合，能夠抑制來自相互的信號布線的放射噪音。當前通常使用的信號布線的特性阻抗為50 Q，但通過對所述第一及第二布線區域的布線寬度和電介質(絕緣層)厚度及布線厚度進行設計使得特性阻抗優選達到100Q以上，能夠抑制在布線中流動的電流，能夠降低傳輸損失。另外，通過所述第一布線區域和第二布線區域的絕緣層使用介質損耗角正切(tan 6 )為0.002以下這樣的絕緣材料，能夠抑制傳輸信號的劣化。特別是，在所述第一布線區域及所述第二布線區域中，至少所述第二布線區域的絕緣層優選使用其相對介電常數為3.7以下且介質損耗角正切為0.0015以下的絕緣材料。發明效果根據本發明，通過第一布線區域保持高安裝密度，并且通過第二布線區域可以抑制長距離傳輸高頻信號時傳輸信號的劣化，能夠在同一基板上實現多層布線基板的信號布線的高密度化和傳輸信號的高頻化，并且能夠將可傳輸的最大頻率設為40 80GHz或其以上。
圖1是表示第一比較例I的多層布線基板的構造的剖面圖；圖2是表示圖1所示的多層布線基板的制作流程的剖面圖；圖3是表示第二比較例2的多層布線基板的構造的剖面圖；圖4是表示第三比較例3的多層布線基板的構造的剖面圖；圖5是表示第一比較例I的傳輸線路及作為比較例的在多層布線基板中的第二布線區域形成有微帶線(MiciX)Strip line)構造的傳輸線路的傳輸損失和信號頻率之間的關系的圖；圖6是在采用相對介電常數2.6、IOGHz的介質損耗角正切0.01的電介質時求出的針對布線寬度、電介質厚度(絕緣層厚度)和傳輸損失之間的關系的特性圖；圖7是在采用相對介電常數2.6、IOGHz的介質損耗角正切0.01的電介質時求出電介質厚度(絕緣層厚度)和傳輸損失之間的關系的特性圖；圖8是在相對介電常數及介質損耗角正切不同的情況下為進行比較而表示電介質厚度(絕緣層厚度)和傳輸損失之間的關系的特性圖；圖9是表示在除頻率條件以外與圖8同等條件下得到的電介質厚度(絕緣層厚度)和傳輸損失之間的關系的特性圖；圖10是表示第四比較例4的多層布線基板的構造的剖面圖；圖11是用于對圖10所示的多層布線基板的制作流程進行說明的圖；圖12是表示在第四比較例4中使用的微帶線的布線尺寸的例子的圖；圖13是表示模擬了作為第四比較例4而試制的多層布線基板的截面光學顯微鏡觀察圖像的圖；圖14是表示在第四比較例4中制作的微帶線的傳輸特性的圖；圖15是表示在第四比較例4中制作的微帶線的傳輸特性和高頻RLGC模型的計算結果的圖；圖16是表示在第四比較例4中制作的微帶線的可傳輸的距離特性的圖；圖17是表示在第四比較例4中制作的微帶線的電力消耗特性的圖；圖18表示將在第四比較例4中制作的微帶線的傳輸特性換算為將傳輸距離IOcm的損失控制在-3db時可傳輸的頻率fp和每一根布線的電力消耗Pbtjmd來表不并與傳統例進行比較；圖19是用于對本發明的多層布線基板中使用的絕緣層的特性進行說明的圖，在此是表示在使布線層的膜厚(IOym)恒定的狀態下使絕緣層的膜厚變化時的布線層的寬度和特性阻抗之間關系的曲線圖20是用于對本發明的多層布線基板中使用的絕緣層的特性進行說明的圖，在此是表示相對于形成絕緣層的聚合性組合物的膜厚而言以一定比例使布線層的寬度及膜厚變化后的絕緣層的膜厚和傳輸損失(S21)之間關系的曲線圖；圖21是用于對本發明的多層布線基板中使用的絕緣層的特性進行說明的圖，在此是表示使絕緣層的膜厚、布線層的膜厚及寬度恒定時的頻率和傳輸損失之間關系的曲線圖；圖22是用于對本發明的多層布線基板中使用的絕緣層的特性進行說明的圖，在此是表示使絕緣層的膜厚及布線層的寬度比圖3厚時的頻率和傳輸損失之間關系的曲線圖；圖23是用于對本發明的多層布線基板中使用的絕緣層的特性進行說明的圖，在此是表示使絕緣層的膜厚及布線層的寬度比圖4進一步厚時的頻率和傳輸損失之間關系的曲線圖；圖24是表示本發明第一實施方·式的多層布線基板的構造的剖面圖。符號說明100多層布線基板101第一布線區域(高密度安裝區域)102第二布線區域(高頻傳輸區域)103a、103b、103c、103d 第一 第四布線層104、104a、104b、104c、104d 絕緣層105導電膜(接地電極)
具體實施例方式(第一比較例I)下面，在說明本發明的實施方式以前，先基于附圖對比較例進行說明。如圖1所示，第一比較例I的多層布線基板100具有第一布線區域(多層布線區域)101和第二布線區域(多層布線區域)102。第一布線區域(多層布線區域)101通過將板狀或膜狀的絕緣層104a、104b和布線103a交替地層疊而成。第二布線區域(多層布線區域)102在絕緣層104上具有布線103b，所述絕緣層104，相對于第一布線區域101的每一層的絕緣層厚度Hl而言，具有2倍以上的絕緣層厚度H2。布線103b的布線寬度W2相對于第一布線區域101的布線103a的布線寬度Wl為2倍以上。105為導電膜。第一比較例的多層布線基板100例如作為半導體元件封裝基板來使用。就該多層布線基板100而言，主要在從半導體元件的端子傳輸的信號的頻率超過IGHz且傳輸距離超過Icm這樣的用途中使用第二布線區域102，在其以外的用途中使用第一布線區域101。第二布線區域102中的絕緣層厚度H2沒有特別限制，但優選通過為40 μ m以上的膜厚，能夠大大地減少超過IGHz的高頻信號的傳輸損失。布線103b的寬度W2沒有特別限制，但優選通過為30 μ m以上的布線寬度，能夠大大地減少超過IGHz的高頻信號的傳輸損失。另外，第一布線區域101的特性阻抗沒有特別限制，但通過對第二布線區域102的布線寬度和電介質(絕緣層)厚度及布線厚度進行設計從而使得特性阻抗優選為100 Ω以上，能夠抑制在布線中流動的電流，特別是能夠降低高頻的傳輸損失。第一布線區域101中的布線間距離Gl沒有特別限制。第一布線區域101和第二布線區域102的邊界的布線間距離G2沒有特別限制，但通過使布線距離G2達到第二布線區域102的絕緣層厚度H2以上，能夠抑制布線間的耦合，能夠抑制串音噪聲(Crosstalknoise)。第一布線區域101中的布線層的厚度Tl沒有特別限制。第二布線區域102中的布線層的厚度T2沒有特別限制，但由于在設傳輸信號頻率為f、布線103b的導電率為σ、其導磁率為μ的情況下，電磁波進入布線的深度d用下述的數學式I來表示，因此優選其值為d以上。[數學式1]
權利要求
1.一種多層布線基板，為夾著絕緣層層疊多個布線層而成的多層布線基板，其具有: 交替層疊有布線層和絕緣層的第一布線區域； 相對于該第一布線區域、絕緣層的厚度為2倍以上且布線層的寬度為2倍以上的第二布線區域； 所述第一布線區域和所述第二布線區域一體地形成于同一基板上， 其中，所述絕緣層由樹脂材料構成，所述樹脂材料通過使聚合性組合物進行本體聚合并進行交聯而成， 所述聚合性組合物含有:環烯烴單體、聚合催化劑、交聯劑、具有2個亞乙烯基的雙官能化合物、以及具有3個亞乙烯基的三官能化合物，且所述雙官能化合物和所述三官能化合物的含有比例以重量比的值(雙官能化合物/三官能化合物)計為0.5 1.5。
2.如權利要求1所述的多層布線基板，其中，所述第二布線區域包括具有第三絕緣層和設置在該第三絕緣層上的第三布線層的部分，所述第三絕緣層比所述第二絕緣層的厚度厚，所述第三布線層比所述第二布線層的寬度寬。
3.如權利要求1或2所述的多層布線基板，其中，所述第二布線區域中，布線層的布線寬度為30 ii m以上且絕緣層的厚度為40 ii m以上。
4.如權利要求1 3中任一項所述的多層布線基板，其中，在所述第一布線區域和所述第二布線區域的邊界部的絕緣層上，貫通該絕緣層形成有導體，且該導體接地。
5.如權利要求1 4中任一項所述的多層布線基板，其中，所述第二布線區域中由布線層形成的布線圖案的特性阻抗為100Q以上。
6.如權利要求1 5中任一項所述的多層布線基板，其中，在所述第一及所述第二布線區域中，至少所述第二布線區域的絕緣層由其相對介電常數為3.7以下且介質損耗角正切為0.0015以下的樹脂材料形成。
7.一種半導體裝置，其使用了權利要求1 6中任一項所述的多層布線基板作為半導體元件的搭載基板。
8.如權利要求7所述的半導體裝置，其中，所述半導體元件和所述多層布線基板收納于同一封裝體中。
9.如權利要求7或8所述的半導體裝置，其中，在所述第一布線區域傳輸頻率為8GHz以下的信號，在所述第二布線區域傳輸頻率超過8GHz的信號。
10.如權利要求7 9中任一項所述的半導體裝置，其中，所述第二布線區域包含傳輸超過8GHz的信號Icm以上的部分。
11.一種電子裝置，其使用了權利要求1 6中任一項所述的多層布線基板作為多個電子器件的搭載基板。
12.如權利要求11所述的電子裝置，其中，所述多個電子器件和所述多層布線基板收納于同一容器中。
13.如權利要求11或12所述的電子裝置，其中，在所述第一布線區域傳輸頻率為8GHz以下的信號，在所述第二布線區域傳輸頻率超過8GHz的信號。
14.如權利要求11 13中任一項所述半導體裝置，其中，所述第二布線區域包含傳輸超過8GHz的信號Icm以上的部分。
全文摘要
本發明的目的在于提供一種多層布線基板(100)，其將高密度布線區域和高頻傳輸區域安裝于同一基板上，其中，作為至少高頻傳輸區域使用的絕緣層的材料，通過使用介質損耗角正切(tanδ)小于0.01的樹脂材料，使得能夠在高頻傳輸區域傳輸40GHz以上的信號頻率。絕緣層由聚合性組合物形成，所述聚合性組合物含有環烯烴單體、聚合催化劑、交聯劑、具有2個亞乙烯基的雙官能化合物及具有3個亞乙烯基的三官能化合物，且所述雙官能化合物和所述三官能化合物的含有比例以重量比的值(雙官能化合物/三官能化合物)計為0.5～1.5。
文檔編號H01L23/12GK103222352SQ20118005430
公開日2013年7月24日 申請日期2011年11月10日 優先權日2010年11月12日
發明者大見忠弘, 后藤哲也, 橋本昌和 申請人:國立大學法人 東北大學, 日本瑞翁株式會社