专利名称：多层布线基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含用于搭载LS1、IC等半导体元件的基板在内的多层布线基板，特别通常涉及高频用途的能够降低电气信号损失的半导体元件搭载基板及多层布线基板。
背景技术：
多层布线基板广泛应用于搭载半导体元件并与该半导体元件一同收纳于同一封装体中而构成半导体装置，或者搭载多个电子器件(半导体装置或其他有源器件、电容器或电阻元件等无源器件等)而构成信息设备、通信设备、显示装置等电子装置(例如，参照专利文献I)。随着这些半导体装置或信息设备等的近年来的高速传输化和小型化，信号频率的高频化和信号布线密度的高密度化不断发展，要求同时实现高频信号的传输和高密度布线。但是，通过信号频率的高频化和信号布线密度的高密度化，传输损失增大，因此难以确保传输信号的可靠性，在同一基板上实现信号布线的高密度化和高频信号的传输的课题尚未解决。另一方面，专利文献2提出了一种在同一基板上实现高频信号传输部的传输损失的降低和低频信号传输部的高密度化的多层布线基板。具体而言，专利文献2提出的多层布线基板具有第一布线区域和第二布线区域，所述第一布线区域夹着第一绝缘层，层叠有多个第一布线层；所述第二布线区域具有该第一绝缘层厚度2倍以上厚度的第二绝缘层，且将具有上述第一布线层宽度2倍以上的宽度的第二布线层设置在上述第二绝缘层上。这样，在将第一布线区域和第二布线区域一体地构成于同一基板上的情况下，就能够将第一布线区域主要作为低频信号传输部使用，且将第二布线区域主要作为高频信号传输部使用，所述第一布线区域，交替地层叠有布线图案和绝缘层；相对于第一布线区域而言，所述第二布线区域的绝缘层的厚度为2倍以上且布线宽度为2倍以上。在这种构成的多层布线基板中，例如在第一布线区域，主要能够传输IGHz以下的频率信号，在第二布线区域主要能够传输超过IGHz的高频信号高速优选Icm以上的长距离。因此，专利文献2提案的多层布线基板在由第一布线区域保持高安装密度且由第二布线区域长距离地传输高频信号的情况下，能够抑制传输信号的劣化。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2007-288180号公报专利文献2:国际公开W02009/147956号公报
发明内容
发明要解决的问题专利文献2的提案在问题解决上呈现出很优异的发展，但其中使用的绝缘层的电介质损失大，可传输的最大频率停留在16.1GHz0因此可知，不适用于要求进一步高性能化的情况。因而,本发明的目的在于提供一种在同一基板上实现高频信号传输部的传输损失的降低和低频信号传输部的高密度化的多层布线基板，即提供具有超过16.1GHz的最大频率的多层布线基板。解决问题的方法根据本发明可得到一种夹着绝缘层层叠多个布线层而成的多层布线基板，其具有:交替层叠有布线层和绝缘层的第一布线区域、相对于该第一布线区域、绝缘层的厚度为2倍以上且布线层的宽度为2倍以上的第二布线区域，所述第一布线区域和所述第二布线区域一体地形成于同一基板上，其中，所述绝缘层由树脂材料(交联树脂成型体)构成，所述树脂材料通过使聚合性组合物进行本体聚合并进行交联而形成，所述聚合性组合物含有:环烯烃单体、聚合催化剂、交联剂、具有2个亚乙烯基的双官能化合物、及具有3个亚乙烯基的三官能化合物，且所述双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(双官能化合物/三官能化合物)计为0.5 1.5。所述树脂材料通常具有小于0.01的介质损耗角正切(tan 8 )。在这样构成的多层布线基板中，第一布线区域主要作为低频信号传输部进行使用，第二布线区域主要作为高频信号传输部进行使用。另外，在本发明中，向第一布线区域传输的信号使用的“低频”的术语表示向第一布线区域传输的信号的频率比向第二布线区域传输的信号的频率低的意思，另一方面，向第二布线区域传输的信号使用的“高频”的术语是向第二布线区域传输的信号的频率比向第一布线区域传输的信号的频率高的意思。在本发明中，“布线图案”或“布线”是按照JISC3005测定的比电阻低于lkQ-cm的材料形成的线路，以包含电路在内的概念使用。导体的截面形状不局限于矩形，也可以为圆形、椭圆形、其他形状。另外，绝缘体的截面形状也没有特别限制。在本发明中，优选可以使得所述第二布线区域包括具有第三绝缘层和设置在该第三绝缘层上的第三布线层的部分，所述第三绝缘层比所述第二绝缘层的厚度厚，所述第三布线层比所述第二布线层的宽度宽。在本发明中，优选通过使构成所述第二布线区域的绝缘层的电介质厚度为40iim以上、布线宽度为30 ii m以上，能够更有效地抑制传输主要超过8GHz的高频信号Icm以上的长距离时的信号损失的劣化。在本发明中，优选通过在所述第一布线区域和第二布线区域的边界部的绝缘层上，贯通该绝缘层形成有导体，并使该导体接地，能够抑制第一布线区域和第二布线区域的信号的相互电耦合，能够抑制来自相互的信号布线的放射噪音。当前通常使用的信号布线的特性阻抗为50 Q，但通过对所述第一及第二布线区域的布线宽度和电介质(绝缘层)厚度及布线厚度进行设计使得特性阻抗优选达到100Q以上，能够抑制在布线中流动的电流，能够降低传输损失。另外，通过所述第一布线区域和第二布线区域的绝缘层使用介质损耗角正切(tan 6 )为0.002以下这样的绝缘材料，能够抑制传输信号的劣化。特别是，在所述第一布线区域及所述第二布线区域中，至少所述第二布线区域的绝缘层优选使用其相对介电常数为3.7以下且介质损耗角正切为0.0015以下的绝缘材料。发明效果根据本发明，通过第一布线区域保持高安装密度，并且通过第二布线区域可以抑制长距离传输高频信号时传输信号的劣化，能够在同一基板上实现多层布线基板的信号布线的高密度化和传输信号的高频化，并且能够将可传输的最大频率设为40 80GHz或其以上。
图1是表示第一比较例I的多层布线基板的构造的剖面图；图2是表示图1所示的多层布线基板的制作流程的剖面图；图3是表示第二比较例2的多层布线基板的构造的剖面图；图4是表示第三比较例3的多层布线基板的构造的剖面图；图5是表示第一比较例I的传输线路及作为比较例的在多层布线基板中的第二布线区域形成有微带线(MiciX)Strip line)构造的传输线路的传输损失和信号频率之间的关系的图；图6是在采用相对介电常数2.6、IOGHz的介质损耗角正切0.01的电介质时求出的针对布线宽度、电介质厚度(绝缘层厚度)和传输损失之间的关系的特性图；图7是在采用相对介电常数2.6、IOGHz的介质损耗角正切0.01的电介质时求出电介质厚度(绝缘层厚度)和传输损失之间的关系的特性图；图8是在相对介电常数及介质损耗角正切不同的情况下为进行比较而表示电介质厚度(绝缘层厚度)和传输损失之间的关系的特性图；图9是表示在除频率条件以外与图8同等条件下得到的电介质厚度(绝缘层厚度)和传输损失之间的关系的特性图；图10是表示第四比较例4的多层布线基板的构造的剖面图；图11是用于对图10所示的多层布线基板的制作流程进行说明的图；图12是表示在第四比较例4中使用的微带线的布线尺寸的例子的图；图13是表示模拟了作为第四比较例4而试制的多层布线基板的截面光学显微镜观察图像的图；图14是表示在第四比较例4中制作的微带线的传输特性的图；图15是表示在第四比较例4中制作的微带线的传输特性和高频RLGC模型的计算结果的图；图16是表示在第四比较例4中制作的微带线的可传输的距离特性的图；图17是表示在第四比较例4中制作的微带线的电力消耗特性的图；图18表示将在第四比较例4中制作的微带线的传输特性换算为将传输距离IOcm的损失控制在-3db时可传输的频率fp和每一根布线的电力消耗Pbtjmd来表不并与传统例进行比较；图19是用于对本发明的多层布线基板中使用的绝缘层的特性进行说明的图，在此是表示在使布线层的膜厚(IOym)恒定的状态下使绝缘层的膜厚变化时的布线层的宽度和特性阻抗之间关系的曲线图20是用于对本发明的多层布线基板中使用的绝缘层的特性进行说明的图，在此是表示相对于形成绝缘层的聚合性组合物的膜厚而言以一定比例使布线层的宽度及膜厚变化后的绝缘层的膜厚和传输损失(S21)之间关系的曲线图；图21是用于对本发明的多层布线基板中使用的绝缘层的特性进行说明的图，在此是表示使绝缘层的膜厚、布线层的膜厚及宽度恒定时的频率和传输损失之间关系的曲线图；图22是用于对本发明的多层布线基板中使用的绝缘层的特性进行说明的图，在此是表示使绝缘层的膜厚及布线层的宽度比图3厚时的频率和传输损失之间关系的曲线图；图23是用于对本发明的多层布线基板中使用的绝缘层的特性进行说明的图，在此是表示使绝缘层的膜厚及布线层的宽度比图4进一步厚时的频率和传输损失之间关系的曲线图；图24是表示本发明第一实施方·式的多层布线基板的构造的剖面图。符号说明100多层布线基板101第一布线区域(高密度安装区域)102第二布线区域(高频传输区域)103a、103b、103c、103d 第一 第四布线层104、104a、104b、104c、104d 绝缘层105导电膜(接地电极)
具体实施例方式(第一比较例I)下面，在说明本发明的实施方式以前，先基于附图对比较例进行说明。如图1所示，第一比较例I的多层布线基板100具有第一布线区域(多层布线区域)101和第二布线区域(多层布线区域)102。第一布线区域(多层布线区域)101通过将板状或膜状的绝缘层104a、104b和布线103a交替地层叠而成。第二布线区域(多层布线区域)102在绝缘层104上具有布线103b，所述绝缘层104，相对于第一布线区域101的每一层的绝缘层厚度Hl而言，具有2倍以上的绝缘层厚度H2。布线103b的布线宽度W2相对于第一布线区域101的布线103a的布线宽度Wl为2倍以上。105为导电膜。第一比较例的多层布线基板100例如作为半导体元件封装基板来使用。就该多层布线基板100而言，主要在从半导体元件的端子传输的信号的频率超过IGHz且传输距离超过Icm这样的用途中使用第二布线区域102，在其以外的用途中使用第一布线区域101。第二布线区域102中的绝缘层厚度H2没有特别限制，但优选通过为40 μ m以上的膜厚，能够大大地减少超过IGHz的高频信号的传输损失。布线103b的宽度W2没有特别限制，但优选通过为30 μ m以上的布线宽度，能够大大地减少超过IGHz的高频信号的传输损失。另外，第一布线区域101的特性阻抗没有特别限制，但通过对第二布线区域102的布线宽度和电介质(绝缘层)厚度及布线厚度进行设计从而使得特性阻抗优选为100 Ω以上，能够抑制在布线中流动的电流，特别是能够降低高频的传输损失。第一布线区域101中的布线间距离Gl没有特别限制。第一布线区域101和第二布线区域102的边界的布线间距离G2没有特别限制，但通过使布线距离G2达到第二布线区域102的绝缘层厚度H2以上，能够抑制布线间的耦合，能够抑制串音噪声(Crosstalknoise)。第一布线区域101中的布线层的厚度Tl没有特别限制。第二布线区域102中的布线层的厚度T2没有特别限制，但由于在设传输信号频率为f、布线103b的导电率为σ、其导磁率为μ的情况下，电磁波进入布线的深度d用下述的数学式I来表示，因此优选其值为d以上。[数学式1]
权利要求
1.一种多层布线基板，为夹着绝缘层层叠多个布线层而成的多层布线基板，其具有: 交替层叠有布线层和绝缘层的第一布线区域； 相对于该第一布线区域、绝缘层的厚度为2倍以上且布线层的宽度为2倍以上的第二布线区域； 所述第一布线区域和所述第二布线区域一体地形成于同一基板上， 其中，所述绝缘层由树脂材料构成，所述树脂材料通过使聚合性组合物进行本体聚合并进行交联而成， 所述聚合性组合物含有:环烯烃单体、聚合催化剂、交联剂、具有2个亚乙烯基的双官能化合物、以及具有3个亚乙烯基的三官能化合物，且所述双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(双官能化合物/三官能化合物)计为0.5 1.5。
2.如权利要求1所述的多层布线基板，其中，所述第二布线区域包括具有第三绝缘层和设置在该第三绝缘层上的第三布线层的部分，所述第三绝缘层比所述第二绝缘层的厚度厚，所述第三布线层比所述第二布线层的宽度宽。
3.如权利要求1或2所述的多层布线基板，其中，所述第二布线区域中，布线层的布线宽度为30 ii m以上且绝缘层的厚度为40 ii m以上。
4.如权利要求1 3中任一项所述的多层布线基板，其中，在所述第一布线区域和所述第二布线区域的边界部的绝缘层上，贯通该绝缘层形成有导体，且该导体接地。
5.如权利要求1 4中任一项所述的多层布线基板，其中，所述第二布线区域中由布线层形成的布线图案的特性阻抗为100Q以上。
6.如权利要求1 5中任一项所述的多层布线基板，其中，在所述第一及所述第二布线区域中，至少所述第二布线区域的绝缘层由其相对介电常数为3.7以下且介质损耗角正切为0.0015以下的树脂材料形成。
7.一种半导体装置，其使用了权利要求1 6中任一项所述的多层布线基板作为半导体元件的搭载基板。
8.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述半导体元件和所述多层布线基板收纳于同一封装体中。
9.如权利要求7或8所述的半导体装置，其中，在所述第一布线区域传输频率为8GHz以下的信号，在所述第二布线区域传输频率超过8GHz的信号。
10.如权利要求7 9中任一项所述的半导体装置，其中，所述第二布线区域包含传输超过8GHz的信号Icm以上的部分。
11.一种电子装置，其使用了权利要求1 6中任一项所述的多层布线基板作为多个电子器件的搭载基板。
12.如权利要求11所述的电子装置，其中，所述多个电子器件和所述多层布线基板收纳于同一容器中。
13.如权利要求11或12所述的电子装置，其中，在所述第一布线区域传输频率为8GHz以下的信号，在所述第二布线区域传输频率超过8GHz的信号。
14.如权利要求11 13中任一项所述半导体装置，其中，所述第二布线区域包含传输超过8GHz的信号Icm以上的部分。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种多层布线基板(100)，其将高密度布线区域和高频传输区域安装于同一基板上，其中，作为至少高频传输区域使用的绝缘层的材料，通过使用介质损耗角正切(tanδ)小于0.01的树脂材料，使得能够在高频传输区域传输40GHz以上的信号频率。绝缘层由聚合性组合物形成，所述聚合性组合物含有环烯烃单体、聚合催化剂、交联剂、具有2个亚乙烯基的双官能化合物及具有3个亚乙烯基的三官能化合物，且所述双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(双官能化合物/三官能化合物)计为0.5～1.5。
文档编号H01L23/12GK103222352SQ20118005430
公开日2013年7月24日 申请日期2011年11月10日 优先权日2010年11月12日
发明者大见忠弘, 后藤哲也, 桥本昌和 申请人:国立大学法人 东北大学, 日本瑞翁株式会社