專利名稱：多層配線基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括用于搭載LSI、IC等半導(dǎo)體元件的基板的多層配線基板，特別地 涉及能夠降低高頻用途中之電信號(hào)損耗的半導(dǎo)體元件搭載基板和多層配線基板。
背景技術(shù)：
多層配線基板，在通過(guò)搭載半導(dǎo)體元件而與該半導(dǎo)體元件一起被收容于相同封裝 中來(lái)構(gòu)成半導(dǎo)體裝置，或者在通過(guò)搭載多個(gè)電子部件(半導(dǎo)體裝置和其他的有源體部件、 電容器和電阻元件等無(wú)源體部件等)而構(gòu)成信息設(shè)備、通信設(shè)備、顯示裝置等電子裝置方 面正被廣泛地使用(例如參考專利文獻(xiàn)1)。伴隨著這些半導(dǎo)體裝置和信息設(shè)備等近年來(lái)的 高速傳輸化和小型化，尋求進(jìn)行信號(hào)頻率的高頻化和信號(hào)配線密度的高密度化，以及同時(shí) 實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)的傳輸和高密度配線。但是，由于信號(hào)頻率的高頻化和信號(hào)配線密度的高密度化增加了傳輸損耗，因此 確保傳輸信號(hào)的可靠性是困難的，從而不能夠解決在同一基板上實(shí)現(xiàn)信號(hào)配線的高密度化 和高頻信號(hào)的傳輸?shù)恼n題。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-288180號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而提出的，目的在于提供一種多層配線基板，其在同一基 板上實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)傳輸部的傳輸損耗的降低和低頻信號(hào)傳輸部的高密度化。根據(jù)本發(fā)明，得到一種多層配線基板，其具有第一配線區(qū)域，多個(gè)第一配線層隔 著第一絕緣層而被層疊；以及第二配線區(qū)域，具有厚度為該第一絕緣層的厚度的2倍以上 的第二絕緣層，并且將寬度為所述第一配線層的寬度的2倍以上的第二配線層設(shè)置在所述 第二絕緣層上，第一配線區(qū)域和第二配線區(qū)域被一體地構(gòu)成在同一基板上。作為這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)在第一配線區(qū)域中主要傳輸IGHz以下的頻率信號(hào)，在第二配 線區(qū)域中主要將超過(guò)IGHz的高頻信號(hào)優(yōu)選地高速傳輸Icm以上的長(zhǎng)距離，能夠通過(guò)第一配 線區(qū)域維持高安裝密度，并且通過(guò)第二配線區(qū)域抑制將高頻信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸時(shí)的傳輸 信號(hào)的惡化。即，將第一配線區(qū)域主要用作低頻信號(hào)傳輸部，將第二配線區(qū)域主要用作高頻 信號(hào)傳輸部。在本發(fā)明中，所謂“絕緣體”或者“絕緣層”，是指由JISC3005測(cè)定的電阻率為 Ik Ω-cm以上的部件。此外，在本發(fā)明中，所謂“配線圖案”或者“配線”，使用由JISC3005測(cè) 定的電阻率小于lkQ-cm的材料所形成的線路，并包括電路的概念。導(dǎo)體的截面形狀不限 于矩形，也可以是圓形、橢圓形、其他的形狀。絕緣體的截面形狀也沒有特別地限定。本發(fā)明中，優(yōu)選地，能夠使得所述第二配線區(qū)域包括具有厚度比所述第二絕緣層 厚的第三絕緣層和在該第三絕緣層上設(shè)置的寬度比所述第二配線層的寬度大的第三配線 層的部分。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，通過(guò)將構(gòu)成所述第二配線區(qū)域的絕緣層的電介質(zhì)厚度設(shè)為40微米以上，配線寬度設(shè)為30微米以上，能夠更有效地抑制在主要將超過(guò)IGHz的高頻信號(hào) 進(jìn)行Icm以上的長(zhǎng)距離傳輸時(shí)的信號(hào)損耗的惡化。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，通過(guò)在所述第一配線區(qū)域和第二配線區(qū)域之間的邊界部的 絕緣層上，貫通該絕緣層而形成導(dǎo)體，并且將該導(dǎo)體接地，能夠抑制第一配線區(qū)域和第二配 線區(qū)域的信號(hào)的相互電耦合，能夠抑制來(lái)自相互的信號(hào)配線的輻射噪聲?，F(xiàn)在一般使用的信號(hào)配線的特性阻抗是50 Ω，但是通過(guò)設(shè)計(jì)所述第一和第二配線 區(qū)域的配線寬度和電介質(zhì)(絕緣層)厚度以及配線厚度，使得特性阻抗優(yōu)選地成為100Ω 以上，能夠抑制在配線中流動(dòng)的電流，從而能夠降低傳輸損耗。此外，通過(guò)使用絕緣材料，使得所述第一配線區(qū)域和第二配線區(qū)域的絕緣層的介 電常數(shù)是2. 7以下，介質(zhì)耗散因數(shù)(dissipation factor)是0. 015以下，能夠抑制傳輸信 號(hào)的惡化。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)第一配線區(qū)域維持高安裝密度，并且通過(guò)第二配線區(qū)域抑 制將高頻信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸時(shí)的傳輸信號(hào)的惡化，能夠在同一基板上實(shí)現(xiàn)多層配線基板 的信號(hào)配線的高密度化和傳輸信號(hào)的高頻化。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的多層配線基板的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是表示圖1所示的多層配線基板的制作流程的截面圖。圖3是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的多層配線基板的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖4是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的多層配線基板的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的傳輸線路、和作為比較例而在多層配線基板中的 第二配線區(qū)域形成了微帶線(microstripe line)結(jié)構(gòu)的傳輸線路的傳輸損耗和信號(hào)頻率 的關(guān)系的示意圖。圖6是對(duì)于相對(duì)介電常數(shù)2. 6、IOGHz的介質(zhì)耗散因數(shù)0. 01的電介質(zhì)的情況，關(guān)于 配線寬度、電介質(zhì)厚度(絕緣層厚度)和傳輸損耗的關(guān)系所求得的特性圖。圖7是對(duì)于相對(duì)介電常數(shù)2. 6、IOGHz的介質(zhì)耗散因數(shù)0. 01的電介質(zhì)的情況，求出 電介質(zhì)厚度(絕緣層厚度)和傳輸損耗的關(guān)系的特性圖。圖8是對(duì)于相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)耗散因數(shù)不同的情況下，用于對(duì)電介質(zhì)厚度(絕 緣層厚度)和傳輸損耗的關(guān)系進(jìn)行比較所示出的特性圖。圖9是表示除頻率條件以外與圖8相同條件下得到的電介質(zhì)厚度(絕緣層厚度) 和傳輸損耗的關(guān)系的特性圖。圖10是表示本發(fā)明實(shí)施例2的多層配線基板的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖11是用于說(shuō)明圖10所示的多層配線基板的制作流程的圖。圖12是表示實(shí)施例2中使用的微帶線的配線尺寸的例子的圖。圖13是表示作為實(shí)施例2試制的多層配線基板的截面光學(xué)顯微鏡觀察像的照片。圖14是表示實(shí)施例2制作的微帶線的傳輸特性的圖。圖15是表示實(shí)施例2制作的微帶線的傳輸特性和高頻RLGC模型的計(jì)算結(jié)果的 圖。
圖16是關(guān)于實(shí)施例2制作的微帶線的可能傳輸距離特性所示出的圖。圖17是表示實(shí)施例2制作的微帶線的消耗電力特性的圖。圖18是將實(shí)施例2制作的微帶線的傳輸特性與現(xiàn)有技術(shù)例子進(jìn)行比較并表示的 圖，其中假設(shè)將距離IOcm抑制為-3db損耗，能夠傳輸?shù)念l率為fp，每1根配線的耗電為附圖符號(hào)說(shuō)明100多層配線基板101第一配線區(qū)域(高密度安裝區(qū)域)102第二配線區(qū)域(高頻傳輸區(qū)域)103a第一配線區(qū)域中的配線103b，103c第二配線區(qū)域中的配線104，104a，104b 絕緣層105導(dǎo)電膜(接地電極)
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)下面，基于

本發(fā)明的第一實(shí)施方式。如圖1所示，作為本發(fā)明第一實(shí)施方式之電路基板的多層配線基板100，具有第一 配線區(qū)域(多層配線區(qū)域)101和第二配線區(qū)域(多層配線區(qū)域)102。第一配線區(qū)域(多 層配線區(qū)域)101的板狀或者膜狀的絕緣層104a，104b和配線103a被相互層疊。對(duì)于第二 配線區(qū)域(多層配線區(qū)域)102，在絕緣層104上具有配線103b，該絕緣層104具有相對(duì)于 第一配線區(qū)域101的每1層的絕緣層厚度Hl為2倍以上的絕緣層厚度H2。配線10 的配 線寬度W2設(shè)為相對(duì)于第一配線區(qū)域101的配線103a的配線寬度Wl為2倍以上。105是導(dǎo) 電膜。第一實(shí)施方式的多層配線基板100被用作例如半導(dǎo)體元件封裝基板。在該多層配 線基板100中，當(dāng)為主要從半導(dǎo)體元件的端子傳輸?shù)男盘?hào)的頻率超過(guò)IGHz且傳輸距離超過(guò) Icm之用途時(shí)，使用第二配線區(qū)域102，除此之外使用第一配線區(qū)域101。盡管第二配線區(qū)域102中的絕緣層厚度H2沒有特別限定，但是優(yōu)選地，通過(guò)設(shè)為 40微米以上的膜厚，能夠使IGHz以上的高頻信號(hào)的傳輸損耗極大地降低。盡管配線10 的寬度W2沒有特別限定，但是優(yōu)選地，通過(guò)設(shè)為30微米以上的配線寬度，能夠使IGHz以上 的高頻信號(hào)的傳輸損耗極大地降低。盡管第一配線區(qū)域101的特性阻抗沒有特別限定，但是，通過(guò)設(shè)計(jì)第二配線區(qū)域 102的配線寬度和電介質(zhì)(絕緣層)厚度及配線厚度，使得特性阻抗優(yōu)選地成為100Ω以 上，從而能夠抑制在配線中流動(dòng)的電流，特別能夠降低高頻中的傳輸損耗。第一配線區(qū)域101中的配線間距離Gl沒有被特別限定。盡管第一配線區(qū)域101和 第二配線區(qū)域102的邊界上的配線間距離G2沒有被特別限定，但是，通過(guò)成為第二配線區(qū) 域102的絕緣層厚度H2以上，能夠抑制配線間的耦合，以及能夠抑制串?dāng)_(crosstalk)噪 聲。第一配線區(qū)域101中的配線層的厚度Tl沒有特別限定。盡管第二配線區(qū)域102中的配 線層的厚度T2沒有特別限定，但是在將傳輸信號(hào)頻率設(shè)為f、配線10 的電導(dǎo)率(electricconductivity)設(shè)為ο以及絕緣層104的導(dǎo)磁率設(shè)為μ的情況下，電磁波進(jìn)入配線的深度 d優(yōu)選地是由下述式1表示的值d以上。[式1], 1 = / VWcr在同一基板上一體地構(gòu)成第一配線區(qū)域101和第二配線區(qū)域102的方法例如按以 下方式進(jìn)行。如圖2(a)所示，首先，將絕緣層104(圖1)的下部絕緣層10 形成為片狀。在該 下部絕緣層10 的下面形成導(dǎo)電膜105，并且在下部絕緣層10 的上部形成配線層103。 導(dǎo)電膜105和配線層103能夠通過(guò)電鍍法、濺射法、有機(jī)金屬CVD法、Cu等金屬膜的粘結(jié)法 等來(lái)形成例如Cu膜。接著，如圖2(b)所示，通過(guò)光刻法(photo lithography)等對(duì)配線層103進(jìn)行圖 案化，形成希望圖案的配線103a。配線103構(gòu)成第一配線區(qū)域101中的配線圖案，但第二配 線區(qū)域102中的配線層通過(guò)刻蝕法等除去。接下來(lái)，如圖2(c)所示，在形成了配線103a的 下部絕緣層10 之上形成上部絕緣層104b。上部絕緣層104b例如與下部絕緣層10 同 樣被形成為片狀，并且通過(guò)例如按壓(press)法被粘合在下部絕緣層10 之上。其后，如圖2 (d)所示，將配線層103形成在上部絕緣層104b之上。接著，如圖2 (e) 所示，通過(guò)光刻法等對(duì)上部絕緣層104b上的配線層103進(jìn)行圖案化，將第一配線區(qū)域101 的配線103a也形成在上部絕緣層104b上，并且將第二配線區(qū)域102的配線103b形成在上 部絕緣層104b上。而且，上部絕緣層104b也可以通過(guò)例如旋涂法或者涂覆法等形成。(第二實(shí)施方式)下面，參考圖3說(shuō)明第二實(shí)施方式。如圖3所示，在第二實(shí)施方式中，在圖1說(shuō)明的最上層的配線103a，103b上形成絕 緣層104c，并且在絕緣層l(Mc上的第一配線區(qū)域101形成配線103a，但在第二配線區(qū)域 102當(dāng)中，不是形成了配線10 的第一部分而在第二部分形成配線103c。在第二配線區(qū)域 102的第二部分中，在最上層的配線103c之下的絕緣層上不形成配線層，該絕緣層的厚度 H3變成絕緣層厚度Hl的3倍以上。此外，配線103c的寬度W3優(yōu)選地也比第一部分的配線 10 的寬度W2大。在第二實(shí)施方式中，第二配線區(qū)域(多層配線區(qū)域)102具有由相對(duì)于 第一配線區(qū)域(多層配線區(qū)域)101的每1層的絕緣層厚度Hl為2倍以上的多種絕緣層厚 度H2、H3所規(guī)定的絕緣層104，并且，除了在具有由相對(duì)于配線103a的配線寬度Wl為2倍 以上的多種的配線寬度W2、W3所規(guī)定的配線103b，103c這點(diǎn)之外，具有與第一實(shí)施方式同 樣的構(gòu)成。下面，在各個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)與所述第一實(shí)施方式共同的部件給與相同的符號(hào)，將 其說(shuō)明進(jìn)行一部分省略。下面，僅僅對(duì)于不同點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。根據(jù)第二實(shí)施方式，在具有第二配線區(qū)域102中的多種絕緣層厚度的配線當(dāng)中， 配線下部的絕緣層厚度厚的結(jié)構(gòu)的一方，即厚度H3的絕緣層上的配線103c的一方，更能夠 抑制高頻信號(hào)的傳輸損耗。而且，盡管在圖3中將第二配線區(qū)域102中的配線以10 和 102c這兩種為代表，但是第二配線區(qū)域102中的配線結(jié)構(gòu)的絕緣層厚度和配線寬度并不被限定為兩種。此外，如果滿足與第一配線區(qū)域101的配線結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，則第二配線區(qū)域 102中的配線結(jié)構(gòu)上的絕緣層厚度和配線寬度的組合并沒有被限定。(第三實(shí)施方式)參考圖4，說(shuō)明第三實(shí)施方式。對(duì)于第三實(shí)施方式，被形成使得在第一配線區(qū)域101和第二配線區(qū)域102之間的 邊界區(qū)域中，設(shè)置通孔(via hole)即在縱向方向上貫通絕緣層的孔，用導(dǎo)電體填埋該孔，介 由該導(dǎo)電體將配線106連接到接地電極105，除了這些方面之外，具有與第一實(shí)施方式同樣 的構(gòu)成。通過(guò)配置與接地電極105連接的通孔導(dǎo)電體和配線106，能夠抑制第一配線區(qū)域 101中的配線的信號(hào)和第二配線區(qū)域102中的配線的信號(hào)之間的電耦合，能夠抑制對(duì)在第 二配線區(qū)域102中傳輸?shù)男盘?hào)的噪聲。盡管在圖4中將配線106連接到作為接地電極的導(dǎo)電膜105，但是如果配線106連 接到接地電極，則與接地電極之間的位置關(guān)系沒有被限定。而且，配線106的截面結(jié)構(gòu)和通 孔導(dǎo)電體的截面結(jié)構(gòu)不局限為矩形。此外，也可采用以下結(jié)構(gòu)來(lái)代替設(shè)為如圖4那樣通過(guò)一個(gè)通孔導(dǎo)電體連接到接地 電極(導(dǎo)電膜)105的構(gòu)成，即首先，通過(guò)貫通上部絕緣層104b的第一通孔導(dǎo)電體連接到設(shè) 置于下部絕緣層10 之表面的連接盤(land)，通過(guò)貫通下部絕緣層10 的第二通孔導(dǎo)電 體將該連接盤和接地電極105進(jìn)行連接。該例作為實(shí)施例2在后面進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。在這 種情況下，第一通孔導(dǎo)電體和第二通孔導(dǎo)電體也可不設(shè)為一直線而通過(guò)錯(cuò)開來(lái)配置。也可在圖4結(jié)構(gòu)的上部按圖3那樣形成絕緣層104c，并且在絕緣層l(Mc上的第二 配線區(qū)域102內(nèi)的配線10 和配線103c之間的絕緣層l(Mc上設(shè)置接地配線，并介由通孔 導(dǎo)電體連接到接地電極105。[實(shí)施例]下面，基于更詳細(xì)的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于該實(shí)施例。(實(shí)施例1)如果參考圖1，則通過(guò)所述第一實(shí)施方式記載的多層配線結(jié)構(gòu)，以所述第一實(shí)施方 式記載的方法在同一基板上分別形成絕緣層104b的厚度Hl是40微米、配線103a的配線 寬度Wl是104微米、配線厚度Tl是12微米的微帶線結(jié)構(gòu)作為第一配線區(qū)域101以及絕緣 層104的厚度H2是80微米、配線10 的配線寬度W2是215微米、配線厚度T2是12微米 的微帶線結(jié)構(gòu)作為第二配線區(qū)域102。本實(shí)施例1中的第一配線區(qū)域101中的配線間距離Gl是100微米，第一配線區(qū)域 101的配線103a和第二配線區(qū)域102的配線103b的配線間距離G2是150微米。而且，作 為絕緣層104，使用通過(guò)空腔諧振法求得的IGHz的相對(duì)介電常數(shù)為2. 5、并且IGHz的介質(zhì) 耗散因數(shù)為0. 01的聚環(huán)烯烴(poly cycloolefin)系絕緣材料。作為配線103a，103b、導(dǎo)電 膜105，通過(guò)電鍍法形成電阻率為1. 8 μ Ω-cm的金屬銅。圖5用實(shí)線示出了通過(guò)S參數(shù)法測(cè)定信號(hào)頻率相對(duì)于該多層配線基板100中的第 二配線區(qū)域102的傳輸損耗的結(jié)果。在將第一配線區(qū)域101的每一根配線的占有截面積設(shè)為1的情況下，實(shí)施例1的 多層配線基板100中的配線的占有截面積是10. 1。(比較例1)
作為第二配線區(qū)域102，具有與第一配線區(qū)域101相同的結(jié)構(gòu)。除了具有絕緣層 104的厚度H2是40微米、配線10 的配線寬度W2是104微米的微帶線結(jié)構(gòu)這點(diǎn)之外，其 余與所述實(shí)施例1同樣來(lái)制造多層配線基板100。圖5用虛線示出了通過(guò)S參數(shù)法測(cè)定信 號(hào)頻率相對(duì)于該第二配線區(qū)域102的傳輸損耗的結(jié)果。在將第一配線區(qū)域101的每一根配線的占有截面積設(shè)為1的情況下，比較例1的 多層配線基板100中的配線的占有截面積是7. 0。(比較例2)作為第一配線區(qū)域101，具有與第二配線區(qū)域102相同的結(jié)構(gòu)。除了具有絕緣層厚 度是80微米、配線寬度是215微米的微帶線結(jié)構(gòu)這點(diǎn)之外，其余與所述實(shí)施例1同樣來(lái)制 造多層配線基板100。信號(hào)頻率相對(duì)于該多層配線基板100中的第二配線區(qū)域102的傳輸損耗，變成信 號(hào)頻率相對(duì)于實(shí)施例1的第二配線區(qū)域102的傳輸損耗相等的值。在將第一配線區(qū)域101的每一根配線的占有截面積設(shè)為1的情況下，比較例2的 多層配線基板100中的配線的占有截面積是29. 9。如圖5所示，通過(guò)實(shí)施例1 一方與比較例1進(jìn)行比較，能夠確認(rèn)可以降低高頻信號(hào) 的傳輸損耗。通過(guò)實(shí)施例1 一方與比較例2進(jìn)行比較，確認(rèn)可以使配線的占有截面積變小。圖6是針對(duì)相對(duì)介電常數(shù)ε ^ = 2. 6、IOGHz的介質(zhì)耗散因數(shù)tan δ = 0. 01的電 介質(zhì)的情況，關(guān)于配線寬度W、電介質(zhì)厚度(絕緣層厚度)H和傳輸損耗的關(guān)系所求得的特性 圖。圖7是對(duì)于相對(duì)介電常數(shù)ε , = 2. 6、IOGHz的介質(zhì)耗散因數(shù)tan δ = 0. 01的電 介質(zhì)的情況，求出電介質(zhì)厚度(絕緣層厚度)和傳輸損耗的關(guān)系的特性圖。如圖7所示，當(dāng) 將絕緣層的厚度設(shè)為40微米以上時(shí)，傳輸損耗極大地降低。另一方面，圖8是用于用相對(duì)介電常數(shù)= 6、IOGHz的介質(zhì)耗散因數(shù)tan δ = 0. 01的電介質(zhì)(圖中左側(cè))和相對(duì)介電常數(shù)ε r = 3. 4、IOGHz的介質(zhì)耗散因數(shù)tan δ = 0. 023的電介質(zhì)(圖中右側(cè))對(duì)在IOGHz信號(hào)傳輸中的電介質(zhì)厚度(絕緣層厚度)和傳輸 損耗的關(guān)系進(jìn)行比較所示出的圖。圖9表示除頻率為5GHz以外與圖8相同條件下得到的電介質(zhì)厚度(絕緣層厚度) 和傳輸損耗的關(guān)系。如圖9的左側(cè)所示，當(dāng)假設(shè)絕緣層的相對(duì)介電常數(shù)％ = 2. 6、介質(zhì)耗 散因數(shù)tan δ =0.01時(shí)，與圖9的右側(cè)相比，可以知道傳輸損耗極大地降低了。根據(jù)圖6 圖9，能夠確認(rèn)與實(shí)施例1同樣可以降低高頻信號(hào)的傳輸損耗，特別地， 能夠確認(rèn)通過(guò)使電介質(zhì)厚度即絕緣層厚度變厚、使絕緣層的相對(duì)介電常數(shù)和介質(zhì)耗散因數(shù) 變小所引起的傳輸損耗的降低效果是顯著的。而且，傳輸損耗的降低效果在相對(duì)介電常數(shù) 是2. 7以下、介質(zhì)耗散因數(shù)是0. 015以下時(shí)是顯著的。(實(shí)施例2)參考圖10，說(shuō)明作為將圖3、圖4說(shuō)明的第二、第三實(shí)施方式組合的實(shí)施例的多層 配線基板100。該多層配線基板100能夠稱為多個(gè)電介質(zhì)厚度混載·高阻抗印刷配線基 板，其結(jié)構(gòu)將安裝密度的降低抑制到最小限度，并且在一個(gè)印刷配線基板100上具有能夠 將GHz頻帶特別是IOGHz以上的超高頻信號(hào)以低耗電進(jìn)行傳輸?shù)膮^(qū)域。該多個(gè)電介質(zhì)厚度混載·高阻抗印刷配線基板的特征匯集如下。
A)在一個(gè)印刷配線基板100上具有用于傳輸IGHz以下的低頻·直流電源的高密 度安裝區(qū)域101和以低損耗能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)IGHz之高頻傳輸?shù)母哳l傳輸區(qū)域102。B)高密度安裝區(qū)域101將配線寬度W盡可能微細(xì)地形成，從而獲得安裝密度的提 高。電介質(zhì)厚度Hl為了抑制配線損耗，不進(jìn)行極端的薄膜化。為了使高密度安裝區(qū)域101 的配線特性阻抗Zl保持在125 Ω以上，從而實(shí)現(xiàn)低耗電，需要抑制電介質(zhì)膜的薄膜化。例 如，在使用相對(duì)介電常數(shù)ε , = 2. 60的聚環(huán)烯烴樹脂薄膜、將電介質(zhì)膜厚設(shè)為Hl = 40微 米、配線高度T= 10微米的情況下，成為特性阻抗Zl = 125 Ω的配線寬度是Wl = 9. 4微 米。該配線通過(guò)平滑電鍍印刷配線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)。C)高頻傳輸區(qū)域102具有第一部分和第二部分。在第一部分中為了抑制配線金 屬損耗而將電介質(zhì)膜厚設(shè)為高密度安裝區(qū)域101的電介質(zhì)膜厚的2倍(Η2 = 2ΧΗ1)或者 其以上，在第二部分中設(shè)為3倍(Η2’ =3ΧΗ1)或者其以上。該電介質(zhì)膜厚通過(guò)應(yīng)用積層 式(build-up)多層印刷配線基板的形成方法能夠?qū)崿F(xiàn)。即，在配線圖案化時(shí)，通過(guò)刻蝕除 去高頻傳輸區(qū)域102的下層電介質(zhì)樹脂膜上的電鍍銅配線，通過(guò)在其上積層式第2層和第3 層的樹脂膜，不用新引入特殊的工序，就能夠?qū)崿F(xiàn)。高頻傳輸區(qū)域102的特性阻抗Z2設(shè)為 100 Ω以上。這是因?yàn)?，其使耗電降低，同時(shí)伴隨電介質(zhì)樹脂膜厚的增加，抑制了配線寬度的 增加，使安裝密度提高。例如，在使用相對(duì)介電常數(shù)^ = 2. 6的電介質(zhì)樹脂膜、將電介質(zhì)膜 厚設(shè)為Η2 = 80微米、配線高度T = 10微米的情況下，成為特性阻抗Ζ2 = 50Ω的配線寬 度是W2 = 209微米。另一方面，在用特性阻抗Ζ2 = 100 Ω設(shè)計(jì)配線的情況下，成為W2 = 52微米，實(shí)現(xiàn)1/2的耗電，并且抑制配線寬度的增大。而且，第二部分的配線的寬度W2’為 比第一部分的配線的寬度W2大(優(yōu)選地為2倍以上)。D)對(duì)于高頻傳輸區(qū)域102和高密度安裝區(qū)域101的邊界，為了降低配線間的信號(hào) 的電耦合，抑制在傳輸信號(hào)上疊加的串?dāng)_噪聲，設(shè)置了通過(guò)通孔引起的噪聲屏蔽。即使在高 頻傳輸區(qū)域102中，為了降低第一部分和第二部分的配線間的信號(hào)的電耦合，也設(shè)置了通 過(guò)通孔導(dǎo)電體引起的噪聲屏蔽。代替如前述的圖4那樣由一個(gè)通孔導(dǎo)電體連接到接地電極 (導(dǎo)電膜)105的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中采用了如下這樣的結(jié)構(gòu)。首先，由貫通下部絕緣層10 的通孔導(dǎo)電體連接在下部絕緣層10 的表面設(shè)置的連接盤和接地電極(導(dǎo)電膜)105，接 著，由貫通上部絕緣層104b的通孔導(dǎo)電體連接在下部絕緣層10 的表面設(shè)置的連接盤，進(jìn) 一步由通孔導(dǎo)電體連接在上部絕緣層104b的表面設(shè)置的連接盤和在絕緣層l(Mc的表面設(shè) 置的連接盤。為了驗(yàn)證由實(shí)施例2產(chǎn)生的多個(gè)電介質(zhì)厚度混載·高阻抗印刷配線基板的效果， 進(jìn)行以下的試驗(yàn)。首先，根據(jù)圖11所示的積層式多層印刷配線基板的制作工序來(lái)制作多個(gè)電介質(zhì) 厚度混載 高阻抗印刷配線基板。對(duì)電介質(zhì)樹脂膜使用厚度H = 40微米的聚環(huán)烯烴樹脂， 在同一基板上制作具有電介質(zhì)厚度Hl = 40微米、配線寬度Wl = 10微米、配線高度T= 10 微米的配線的區(qū)域(特性阻抗Zl = 123Ω)作為高密度安裝區(qū)域101和具有H2 = 80微米、 W2 = 50微米、T = 10微米的微帶線的配線區(qū)域(特性阻抗Z2 = 101Ω)作為高頻傳輸區(qū) 域102，驗(yàn)證多個(gè)電介質(zhì)厚度混載·高阻抗印刷配線基板。在高頻傳輸區(qū)域102中，通過(guò)在刻蝕時(shí)除去第1層的銅電鍍配線，與第2層的電介 質(zhì)樹脂膜一起將膜厚設(shè)為2XH = H2 = 80微米。該工藝流程能夠通過(guò)使用了在聚環(huán)烯烴樹脂上形成平滑電鍍的技術(shù)后的積層式多層印刷配線基板的配線形成工序來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著，為了確認(rèn)高頻傳輸區(qū)域102的傳輸特性，根據(jù)與圖11同樣的工藝來(lái)形成微 帶線結(jié)構(gòu)，判定其高頻傳輸特性。對(duì)于電介質(zhì)膜厚，通過(guò)將H = 40微米的聚環(huán)烯烴樹脂重 疊2層或者3層而設(shè)為H2 = 80微米和H，= 120微米。對(duì)于配線的特性阻抗，制作ZO = 50 Ω和ZO = 100 Ω兩類。圖12示出了制作的微帶線結(jié)構(gòu)的配線尺寸。通過(guò)對(duì)上述的微帶線的傳輸特性和H = 40微米的微帶線的傳輸特性的實(shí)測(cè)值進(jìn) 行比較，實(shí)測(cè)電介質(zhì)膜厚的不同對(duì)傳輸特性施加的影響，從而驗(yàn)證多個(gè)電介質(zhì)厚度混載 高 阻抗印刷配線基板的優(yōu)越性。此外，通過(guò)高頻RLGC模型來(lái)分析上述的多個(gè)電介質(zhì)厚度混 載·高阻抗印刷配線基板的傳輸特性，從而確認(rèn)其優(yōu)越性。圖13表示通過(guò)使用低介電常數(shù)·低介電損耗·平滑電鍍電介質(zhì)樹脂膜所制作的 多個(gè)電介質(zhì)厚度混載 高阻抗印刷配線基板的截面光學(xué)顯微鏡觀察像。作為圖中左側(cè)的高 密度安裝區(qū)域，對(duì)Hl =40微米的電介質(zhì)膜的每1層，形成了寬度Wl = 10微米的配線。作 為圖中左側(cè)的高頻傳輸區(qū)域，以電介質(zhì)膜2層部分的膜厚Η2 = 80微米來(lái)正確地形成配線 寬度W2 = 50微米的配線。由此，示出了通過(guò)積層式多層印刷配線基板工藝，能夠形成多個(gè) 電介質(zhì)厚度混載·高阻抗印刷配線基板。圖14表示制作的微帶線的高頻傳輸特性。在通過(guò)使用低介電常數(shù)·低介電損 耗 平滑電鍍電介質(zhì)樹脂膜而降低了傳輸損耗之后，通過(guò)將電介質(zhì)膜厚做成Η2 = 80微米或 者Η2，= 120微米，能夠以-3dB/10cm的傳輸損耗來(lái)實(shí)現(xiàn)超過(guò)IOGHz的超高頻傳輸。驗(yàn)證了 即使將特征阻抗設(shè)為ZO = 100 Ω來(lái)對(duì)配線進(jìn)行微細(xì)化，傳輸損耗也被抑制到與ZO = 50 Ω 的微帶線幾乎相同的損耗。這是因?yàn)?，由于配線金屬損耗與配線電阻+ (特性阻抗)Χ2幾 乎相等，因此即使因配線的微細(xì)化使配線電阻增大，由于使特性阻抗增大，也能夠防止配線 損耗的增大。這樣，由于能夠通過(guò)使特性阻抗變高來(lái)使配線進(jìn)行微細(xì)化，因此即使在高頻信 號(hào)傳輸區(qū)域中也能夠抑制面內(nèi)的安裝密度的降低，并且能夠使超過(guò)IOGHz的傳輸信號(hào)傳輸 IOcm以上，并且能夠?qū)⒚?根配線的耗電抑制到現(xiàn)有技術(shù)的1/2以下。圖15表示與圖14相同的傳輸特性的實(shí)測(cè)結(jié)果和通過(guò)高頻RLGC模型得到的傳輸 特性的計(jì)算結(jié)果。模型使用的聚環(huán)烯烴樹脂的電介質(zhì)特性、配線尺寸使用圖12的值。配線 電阻率設(shè)為P =1.72μ Ω-cm，不考慮由表面粗糙引起的配線損耗的增大。在各個(gè)膜厚中， 看到實(shí)測(cè)結(jié)果和高頻RLGC模型的計(jì)算結(jié)果良好的一致，顯然不存在由電介質(zhì)-金屬界面的 粗糙或者由電介質(zhì)樹脂膜的疊層引起的樹脂膜界面對(duì)傳輸特性施加的影響。圖16表示根據(jù)制作的微帶線的傳輸特性所計(jì)算的可能傳輸距離?？赡軅鬏斁嚯x 定義為/S21/成為-3dB以下的信號(hào)傳輸距離。當(dāng)用印刷配線基板上大致必要的傳輸距離 IOcm進(jìn)行比較時(shí)，驗(yàn)證了能夠傳輸在H2 = 80微米·Ζ0 = 100 Ω下的fp = 13. 0GHz、在H2， =120微米· ZO = 100 Ω下的fp = 16. IGHz之類的超高頻。圖17表示根據(jù)該傳輸特性計(jì)算的每1根配線在IOcm傳輸時(shí)的耗電。通過(guò)使特性 阻抗ZO高達(dá)100 Ω并且降低傳輸損耗，在傳輸IOGHz信號(hào)時(shí)的每1根配線、每IOcm的耗電， 在 Η2 = 80 微米·Ζ0 = 100 Ω 的情況下為 Pb。ard = 13. 3mW，在 H2，= 120 微米·Ζ0 = 100 Ω 下為Pb。arf = 12. 6mff的耗電，與現(xiàn)有技術(shù)的在環(huán)氧樹脂上形成的H = 40微米· ZO = 50 Ω 的微帶線的耗電51. 3mW相比，被抑制到大約1/4的耗電，從而實(shí)現(xiàn)了大幅度的低耗電。即 使在低頻區(qū)域，由于使特性阻抗成為2倍，因此確認(rèn)能夠?qū)⒑碾娊档偷?/2。
圖18將制作的微帶線的傳輸特性與現(xiàn)有技術(shù)例子進(jìn)行比較和表示，其中假設(shè)將 距離IOcm抑制為-3db的損耗，能夠傳輸?shù)念l率為fp，每1根配線的耗電為Pb。a,d。通過(guò)采 用將使用了低介電常數(shù) 低介電損耗 平滑電鍍技術(shù)的聚環(huán)烯烴樹脂用作電介質(zhì)樹脂膜的 多個(gè)電介質(zhì)厚度混載配線結(jié)構(gòu)，能夠以現(xiàn)有技術(shù)的1/2以下的低耗電進(jìn)行IOGHz以上的信 號(hào)傳輸，能夠維持和達(dá)成安裝密度，從而實(shí)現(xiàn)超高頻·低耗電· /高密度印刷配線基板。盡管在上述各個(gè)實(shí)施例中作為絕緣層104使用了聚環(huán)烯烴系絕緣材料，但是如果 是在前述JISC3005下測(cè)定的電阻率為Ik Ω-cm以上的絕緣體，則不局限于此，例如能夠例 示出環(huán)氧樹脂、苯酚樹脂(7工7 —>樹脂)、聚酰亞胺樹脂、聚酯樹脂、碳氟樹脂(7夂素 樹脂)、變性聚苯撐醚樹脂(変性求1」7工二 >工一 樹脂)、雙馬來(lái)酰亞胺 三嗪樹脂 (匕‘7 l· 4 S F .卜丨J 7夕 >樹脂)、變性聚苯醚樹脂(変性水。丨J 7工二 l· >才矢寸JK樹脂)、硅樹脂、丙烯酸樹脂、苯并環(huán)丁烯樹脂( >、)')^ r >樹脂)、聚萘二甲酸 乙二醇酯樹脂(水。1J工子 >> 少7夕〉一卜樹脂)、聚環(huán)烯烴樹脂(水。丨J *夕口才l· 7 ^ >樹脂)、聚烯烴樹脂、氰酸酯(〉τ·彳、一卜工;^ f > )樹脂和三聚氰酰胺樹脂等。盡管在 實(shí)施例中，作為配線103a，10;3b和導(dǎo)電膜105的材料，使用了金屬銅，但是，如果是由前述 JISC3005測(cè)定的電阻率不滿足Ik Ω-cm的材料，則不局限于此，例如，例示出銅、金、銀、鋁、 鎳、導(dǎo)電性碳等。配線103a，10 和導(dǎo)電膜105的形成方法不局限于電鍍法，例如，還可以 使用濺射法、有機(jī)金屬CVD法、銅等金屬膜粘結(jié)法等。本發(fā)明不局限于上述的實(shí)施方式，在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種改變。例如，本 發(fā)明的配線結(jié)構(gòu)能夠適用于除微帶配線結(jié)構(gòu)以外的配線結(jié)構(gòu)，例如帶配線結(jié)構(gòu)或者其他的 多層配線結(jié)構(gòu)。下面記載了本發(fā)明能夠采用的方式。(方式1)一種半導(dǎo)體裝置，特征在于，將上述各個(gè)實(shí)施方式的多層配線基板用作半導(dǎo)體元 件的搭載基板。(方式2)方式1的半導(dǎo)體裝置，特征在于，所述半導(dǎo)體元件和所述多層配線基板被收容在 同一封裝中。(方式3)方式1或者2的半導(dǎo)體裝置，特征在于，在所述第一配線區(qū)域中傳輸頻率為IGHz 以下的信號(hào)，在所述第二配線區(qū)域中傳輸頻率超過(guò)IGHz的信號(hào)。(方式4)方式1到3任何一個(gè)的半導(dǎo)體裝置，特征在于，在所述第二配線區(qū)域中包括將信號(hào) 傳輸Icm以上的部分。(方式5)一種電子裝置，特征在于，將上述各個(gè)實(shí)施方式的多層配線基板用作多個(gè)電子部 件的搭載基板。(方式6)方式5的電子裝置，特征在于，所述多個(gè)電子部件和所述多層配線基板被收容在同一容器中。
(方式7)方式5或者6的電子裝置，特征在于，在所述第一配線區(qū)域中傳輸頻率為IGHz以 下的信號(hào)，在所述第二配線區(qū)域中傳輸頻率超過(guò)IGHz的信號(hào)。(方式8)方式5到7任何一個(gè)的電子裝置，特征在于，在所述第二配線區(qū)域中包括將信號(hào)傳 輸Icm以上的部分。
權(quán)利要求
1.一種多層配線基板，其特征在于，具有第一配線區(qū)域，多個(gè)第一配線層隔著第一絕緣層而被層疊；以及第二配線區(qū)域，具有厚度為該第一絕緣層的厚度的2倍以上的第二絕緣層，并且將寬 度為所述第一配線層的寬度的2倍以上的第二配線層設(shè)置在所述第二絕緣層上，所述第一配線區(qū)域和所述第二配線區(qū)域被一體地形成在同一基板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層配線基板，其特征在于，所述第二配線區(qū)域包括具有第三絕緣層和第三配線層的部分，其中所述第三絕緣層的 厚度比所述第二絕緣層厚，所述第三配線層設(shè)置在該第三絕緣層上，寬度比所述第二配線 層的寬度寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的多層配線基板，其特征在于，所述第二配線區(qū)域中的配線層的配線寬度是30微米以上，且絕緣層的厚度是40微米 以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任何一項(xiàng)所述的多層配線基板，其特征在于，在所述第一配線區(qū)域和所述第二配線區(qū)域之間的邊界部的絕緣層上，貫通該絕緣層而 形成導(dǎo)體，該導(dǎo)體被接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任何一項(xiàng)所述的多層配線基板，其特征在于，由所述第二配線區(qū)域中的配線層所形成的配線圖案的特性阻抗是100Ω以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5任何一項(xiàng)所述的多層配線基板，其特征在于，所述第二配線區(qū)域中的絕緣層的相對(duì)介電常數(shù)是2. 7以下，并且介質(zhì)耗散因數(shù)是 0. 015以下。
7.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，將權(quán)利要求1到6任何一項(xiàng)所述的多層配線基板用作 半導(dǎo)體元件的搭載基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體元件和所述多層配線基板被收容于相同封裝中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述第一配線區(qū)域中傳輸頻率為IGHz以下的信號(hào)，在所述第二配線區(qū)域中傳輸頻 率超過(guò)IGHz的信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述第二配線區(qū)域中包括將超過(guò)IGHz的信號(hào)傳輸Icm以上的部分。
11.一種電子裝置，其特征在于，將權(quán)利要求1到6任何一項(xiàng)所述的多層配線基板用作 多個(gè)電子部件的搭載基板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子裝置，其特征在于，所述多個(gè)電子部件和所述多層配線基板被收容于相同容器中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的電子裝置，其特征在于，在所述第一配線區(qū)域中傳輸頻率為IGHz以下的信號(hào)，在所述第二配線區(qū)域中傳輸頻 率超過(guò)IGHz的信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11到13任何一項(xiàng)所述的電子裝置，其特征在于，在所述第二配線區(qū)域中包括將超過(guò)IGHz的信號(hào)傳輸Icm以上的部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多層配線基板。多層配線基板(100)具有第一配線區(qū)域(101)，其中配線(103a)和絕緣層(104a，104b)交替地層疊；以及第二配線區(qū)域(102)，其中相對(duì)于第一配線區(qū)域(101)的絕緣層的厚度H1，絕緣層(104)的厚度H2是2倍以上，并且相對(duì)于配線寬度W1，配線(103b)的寬度W2為2倍以上。第一配線區(qū)域(101)和第二配線區(qū)域(102)被一體地形成在同一基板上。
文檔編號(hào)H01P3/08GK102057483SQ200980121220
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者今井纮, 大見忠弘, 寺本章伸, 須川成利 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人東北大學(xué), 財(cái)團(tuán)法人國(guó)際科學(xué)振興財(cái)團(tuán)