JPH0340519B2 - - Google Patents
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- JPH0340519B2 JPH0340519B2 JP60016887A JP1688785A JPH0340519B2 JP H0340519 B2 JPH0340519 B2 JP H0340519B2 JP 60016887 A JP60016887 A JP 60016887A JP 1688785 A JP1688785 A JP 1688785A JP H0340519 B2 JPH0340519 B2 JP H0340519B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aromatic
- wiring
- polyimide
- tetracarboxylic dianhydride
- acid
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- Laminated Bodies (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、高密度配線基板に係り、特に、多層
の配線基板に好適なモジユール用配線基板に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a high-density wiring board, and particularly to a module wiring board suitable for a multilayer wiring board.
従来、ICやLSI等の集積回路チツプを搭載し、
チツプ間の接続を行なうための配線基板における
各金属配線層間を絶縁する材料としては、種種の
物質を用いる試みがなされてきた。それらの中で
も、電気信号の伝播速度を高速化する目的で、誘
電率が低く厚い膜形成が容易な有機高分子樹脂を
用いる試みが、数多く検討されてきた。例えば、
特開昭55−158697号公報には、液状の低粘度ポリ
イミド系樹脂を加熱硬化させて、多層配線基板の
層間絶縁層とする例が示されている。
Traditionally, devices are equipped with integrated circuit chips such as ICs and LSIs.
Attempts have been made to use various materials as materials for insulating between metal wiring layers in a wiring board for making connections between chips. Among these, many attempts have been made to use organic polymer resins, which have a low dielectric constant and can be easily formed into thick films, in order to increase the propagation speed of electrical signals. for example,
JP-A-55-158697 discloses an example in which a liquid low-viscosity polyimide resin is heat-cured and used as an interlayer insulating layer of a multilayer wiring board.
ここで用いられた通常のポリイミド系樹脂は、
熱膨張率が4〜7×10-5/Kと大きいため、加熱
硬化後の熱応力、すなわち基板や配線層を形成す
る材料とポリイミド系樹脂との熱膨張率差に起因
する応力が大きくなり、膜の剥離やクラツク、変
形、密着不良などが起こりやすいという欠点があ
つた。 The normal polyimide resin used here is
Since the coefficient of thermal expansion is as large as 4 to 7 × 10 -5 /K, the thermal stress after heat curing, that is, the stress caused by the difference in coefficient of thermal expansion between the material forming the substrate or wiring layer and the polyimide resin, becomes large. However, there were disadvantages in that the film was prone to peeling, cracking, deformation, and poor adhesion.
また、配線層間の電気容量の低減をはかつて絶
縁層の厚さを厚くした場合や配線の多層化を試み
る場合などは、配線層と絶縁層とを積層してなる
多層配線の厚さが増大し、熱応力による配線基板
全体の反りが大きくなる。このため、上部配線層
のパターニングのためのホトリソグラフイーが困
難になるほど、従来のポリイミド系樹脂を多層配
線の配線層間の絶縁層として適用するには、多く
の問題があつた。 In addition, when reducing the capacitance between wiring layers, when increasing the thickness of the insulating layer or attempting to make the wiring multi-layered, the thickness of the multilayer wiring formed by laminating the wiring layer and the insulating layer increases. However, the warpage of the entire wiring board due to thermal stress increases. For this reason, there have been many problems in applying conventional polyimide resins as insulating layers between wiring layers of multilayer wiring, to the extent that photolithography for patterning the upper wiring layer is difficult.
ところが、本発明者らは、通常のポリイミド系
樹脂に比べて熱膨張率の低い新規なポリイミド系
樹脂の開発を知り、これを多層配線の配線層間を
絶縁する材料として適用することにより、樹脂の
熱応力に起因する多くの問題が解決されることを
見出した。本発明は、このような発見にもとづい
てなされたものである。 However, the present inventors learned of the development of a new polyimide resin that has a lower coefficient of thermal expansion than ordinary polyimide resins, and by applying this as a material for insulating between the wiring layers of multilayer wiring, the resin can be improved. It has been found that many problems caused by thermal stress are solved. The present invention has been made based on this discovery.
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除去し
て、信頼性に富み、かつ多層配線の形成が容易な
配線基板を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art described above and provide a wiring board that is highly reliable and allows easy formation of multilayer wiring.
本発明は、LSIチツプを搭載する配線を有し、
複数の金属配線層と該各配線層を絶縁する芳香族
ポリイミドの絶縁層とからなる多層配線と、シリ
コン又はセラミツク基板とを接続したモジユール
用配線基板であつて、前記配線層が、下記(1)ない
し(3)から選ばれる1つの芳香族ジアミンと、下記
(4)ないし(6)から選ばれる1つのテトラカルボン酸
二無水物とを反応して得られる低熱膨張性芳香族
ポリイミド、及び前記芳香族ジアミン以外の芳香
族ジアミンと、前記テトラカルボン酸二無水物以
外のテトラカルボン酸二無水物とを反応して得ら
れる芳香族ポリイミドの混合物、あるいは、下記
(1)ないし(3)から選ばれる1つの芳香族ジアミン及
び下記(4)ないし(6)から選ばれる1つのテトラカル
ボン酸二無水物、並びに前記芳香族ジアミン以外
の芳香族ジアミンと前記テトラカルボン酸二無水
物以外のテトラカルボン酸二無水物との少なくと
も1つを含む共重合芳香族ポリイミドからなるこ
とを特徴とする。
The present invention has wiring for mounting an LSI chip,
A wiring board for a module in which a silicon or ceramic substrate is connected to a multilayer wiring consisting of a plurality of metal wiring layers and an insulating layer of aromatic polyimide insulating each wiring layer, wherein the wiring layer is made of the following (1) ) to (3), and one aromatic diamine selected from
A low thermal expansion aromatic polyimide obtained by reacting one tetracarboxylic dianhydride selected from (4) to (6), an aromatic diamine other than the aromatic diamine, and the tetracarboxylic dianhydride. A mixture of aromatic polyimides obtained by reacting with tetracarboxylic dianhydrides other than those mentioned above, or the following:
One aromatic diamine selected from (1) to (3), one tetracarboxylic dianhydride selected from (4) to (6) below, and an aromatic diamine other than the above aromatic diamine and the above tetracarboxylic diamine. It is characterized by being composed of a copolymerized aromatic polyimide containing at least one tetracarboxylic dianhydride other than an acid dianhydride.
(但し、Rはアルキル基、フツ素化アルキル基、
アルコキシル基、フツ素化アルコキシル基、アシ
ル基又はハロゲンから選ばれ、lは0〜4の整数
である。)
本発明において、絶縁層のふくれや剥離、密着
不良を防ぎ、信頼性に富んだ配線基板を形成する
ためには、絶縁材料と配線材料および基板材料と
の接着性が重要である。 (However, R is an alkyl group, a fluorinated alkyl group,
It is selected from an alkoxyl group, a fluorinated alkoxyl group, an acyl group, or a halogen, and l is an integer of 0 to 4. ) In the present invention, in order to prevent blistering, peeling, and poor adhesion of the insulating layer and to form a highly reliable wiring board, the adhesion between the insulating material, the wiring material, and the substrate material is important.
配線材料としては、銅、アルミニウム、金、
銀、モリブテン、タングステン、ニツケル、パラ
ジウム、白金等がある。 Wiring materials include copper, aluminum, gold,
Examples include silver, molybdenum, tungsten, nickel, palladium, and platinum.
基板材料としては、アルミナ、炭化ケイ素、窒
化ケイ素、シリコン、ガラス等があり、その形態
は一般的に良く知られているように、シリコン基
板や内部に配線を組み込んだセラミツクス基板等
がある。 Substrate materials include alumina, silicon carbide, silicon nitride, silicon, glass, etc., and their forms include, as is generally well known, silicon substrates and ceramic substrates with internal wiring incorporated therein.
絶縁層とこられの材料との接着性を向上させる
ために、絶縁層が、低熱膨張性ポリイミドと、低
熱膨張性でないポリイミドとのブレンド、つまり
混合物であることが好ましく、あるいは共重合芳
香族ポリイミドであることが好ましい。 In order to improve the adhesion between the insulating layer and these materials, the insulating layer is preferably a blend or mixture of a low thermal expansion polyimide and a non-low thermal expansion polyimide, or a copolymerized aromatic polyimide. It is preferable that there be.
絶縁層は、誘電率が低く、電気信号の高速伝播
に適し、特に耐熱性にすぐれた芳香族ポリイミド
系樹脂を用いるのが望ましい。また、配線層間の
電気容量を低減するためには、10μm以上の厚さ
の絶縁層を膜厚精度良く成膜しなければならない
が、この点からも、液状塗布が可能で、かつ厚い
形成が容易な芳香族ポリイミド系樹脂を用いるの
が望ましい。 For the insulating layer, it is desirable to use aromatic polyimide resin, which has a low dielectric constant, is suitable for high-speed propagation of electric signals, and has particularly excellent heat resistance. In addition, in order to reduce the capacitance between wiring layers, it is necessary to form an insulating layer with a thickness of 10 μm or more with good film thickness accuracy, and from this point of view as well, liquid coating is possible and thick formation is possible. It is desirable to use a simple aromatic polyimide resin.
本発明に適用される低熱膨張性ポリイミドは、
芳香族アミンジカルボン酸誘導体の単独重合、ま
たは芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸誘
導体との反応によつて得ることが出来る。 The low thermal expansion polyimide applied to the present invention is
It can be obtained by homopolymerization of an aromatic amine dicarboxylic acid derivative or by reaction of an aromatic diamine and an aromatic tetracarboxylic acid derivative.
本発明に適用される低熱膨張性ポリイミドの合
成に用いられるアミノジカルボン酸誘導体とし
て、具体例を挙げると、4−アミンフタル酸、4
−アミノ−5−メチルフタル酸、4−(p−アニ
リノ)−フタル酸、4−(3,5−ジメチル−4−
アニリノ)フタル酸、あるいはこれらのエステ
ル、酸無水物、酸塩化物などが挙げられる。 Specific examples of the aminodicarboxylic acid derivatives used in the synthesis of the low thermal expansion polyimide applied to the present invention include 4-amine phthalic acid, 4-amine phthalic acid,
-amino-5-methylphthalic acid, 4-(p-anilino)-phthalic acid, 4-(3,5-dimethyl-4-
Anilino) phthalic acid, or their esters, acid anhydrides, acid chlorides, etc.
本発明に適用される低熱膨張性ポリイミドの合
成に用いられる芳香族ジアミンとしては、次のも
のが挙げられる。 Examples of aromatic diamines used in the synthesis of the low thermal expansion polyimide applied to the present invention include the following.
p−フエニレンジアミン、2,5−ジアミノト
ルエン、2,5−ジアミノキシレン、ジアミノデ
ユレン(2,3,5,6−tetramethyl−p−
phemylenediamine)、2,5−ジアミノベンゾ
トリフルオライド、2,5−ジアミノアニソー
ル、2,5−ジアミノアセトフエノン、2,5−
ジアミノベンゾフエノン、2,5−ジアミノジフ
エニル、2,5−ジアミノフルオロベンゼン、ベ
ンジジン、o−トリジン、m−トリジン、3,
3′,5,5′−テトラメチルベンジジン、3,3′−
ジメトキシベンジジン、3,3′−ジ(トリフルオ
ロメチル)ベンジジン、3,3′−ジアセチルベン
ジジン、3,3′−ジフルオロベンジジン、オクタ
フタルオロベンジジン、4,4″−ジアミンターフ
エニル、4,4″−ジアミンクオータフエニル。 p-phenylenediamine, 2,5-diaminotoluene, 2,5-diaminoxylene, diaminodurene (2,3,5,6-tetramethyl-p-
phemylenediamine), 2,5-diaminobenzotrifluoride, 2,5-diaminoanisole, 2,5-diaminoacetophenone, 2,5-
Diaminobenzophenone, 2,5-diaminodiphenyl, 2,5-diaminofluorobenzene, benzidine, o-tolidine, m-tolidine, 3,
3',5,5'-tetramethylbenzidine, 3,3'-
Dimethoxybenzidine, 3,3'-di(trifluoromethyl)benzidine, 3,3'-diacetylbenzidine, 3,3'-difluorobenzidine, octaphthalobenzidine, 4,4''-diamineterphenyl, 4,4'' -Diamine quarterphenyl.
また、これらのジイソシアナート化合物も同様
に使用できる。 Moreover, these diisocyanate compounds can also be used in the same manner.
これらを一般的に表現すると、前述した(1)ない
し(3)のようになる。 These can be generally expressed as (1) to (3) above.
本発明に適用される低熱膨張性ポリイミドの合
成に用いるテトラカルボン酸誘導体としては、エ
ステル、酸無水物、酸塩化物がある。特に、酸二
無水物を用いと、合成上好ましい。具体例を挙げ
ると、ピロメリツト酸、メチルピロメリツト酸、
ジメチルピロメリツト酸、ジ(トリフルオロメチ
ル)ピロメリツト酸、3,3′,4,4′−ビフエニ
ルテトラカルボン酸、5,5′−ジメチル−3,
3′,4,4′−ビフエニルテトラカルボン酸、p−
(3,4−ジカルボキシフエニル)ベンゼン、ま
たはこれらの酸無水物、酸塩化物、エステルなど
が挙げられる。 Tetracarboxylic acid derivatives used in the synthesis of the low thermal expansion polyimide applied to the present invention include esters, acid anhydrides, and acid chlorides. In particular, it is preferable to use an acid dianhydride from the viewpoint of synthesis. Specific examples include pyromellitic acid, methylpyromellitic acid,
Dimethylpyromellitic acid, di(trifluoromethyl)pyromellitic acid, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 5,5'-dimethyl-3,
3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, p-
Examples include (3,4-dicarboxyphenyl)benzene, and acid anhydrides, acid chlorides, and esters thereof.
これらを一般的に表現すると前述した(4)ないし
(6)のようになる。 These are generally expressed in (4) and
It becomes like (6).
合成反応は、一般的には、N−メチルピロリド
ン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジ
メチルアセトアミド(DMAC)、ジメチルスルホ
キサイド(DMSO)、硫酸ジメチル、スルホラ
ン、ブチロラクトン、クレゾール、フエノール、
ハロゲン化フエノール、シクロヘキサノン、ジオ
キサンなどの溶液中で、0〜200℃の範囲で行う。 The synthesis reaction generally involves N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAC), dimethylsulfoxide (DMSO), dimethyl sulfate, sulfolane, butyrolactone, cresol, phenol,
It is carried out in a solution of halogenated phenol, cyclohexanone, dioxane, etc. at a temperature in the range of 0 to 200°C.
本発明に適用される低熱膨張性でないポリイミ
ドは、前述した芳香族ジアミン及びテトラカルボ
ン酸誘導体以外の芳香族ジアミンとテトラカルボ
ン酸誘導体とから得られる。 The polyimide with low thermal expansion applied to the present invention is obtained from an aromatic diamine and a tetracarboxylic acid derivative other than the above-mentioned aromatic diamine and tetracarboxylic acid derivative.
芳香族ジアミンの具体例を挙げると、m−フエ
ニレンジアミン、4,4′−ジアミノジフエニルメ
タン、1,2−ビス(アニリノ)エタン、4,
4′−ジアミノジフエニルエーテル、ジアミノジフ
エニルスルホン、2,2−ビス(p−アミノフエ
ニル)プロパン、2,2−ビス(p−アミノフエ
ニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3′−ジメチ
ル−4,4′−ジアミノジフエニルエーテル、3,
3′−ジメチル−4,4′−ジアミノジフエニルメタ
ン、ジアミノトルエン、ジアミノベンゾトリフル
オライド、1,4−ビス(p−アミノフエノキ
シ)ベンゼン、4,4′−ビス(p−アミノフエノ
キシ)ビフエニル、2,2−ビス{4−p−アミ
ノフエノキシ)フエニル)}、プロパン、ジアミノ
アントラキノン、4,4′−ビス(3−アミノフエ
ノキシフエニル)ジフエニルスルホン、1,3−
ビス(アニリノ)ヘキサフルオロプロパン、1,
4−ビス(アニリノ)オクタフルオロブタン、
1,5−ビス(アニリノ)デカフルオロペンタ
ン、1,7−ビス(アニリノ)テトラデカフルオ
ロブタン、一般式
または
(R5、R7は2価の有機基、R4、R6は1価の有機
基、p、qは1より大きい整数)で示されるジア
ミノシロキサン、2,2−ビス{4−(p−アミ
ノフエノキシ)フエニル}ヘキサフルオロプロパ
ン、2,2−ビス{4−(3−アミノフエノキシ)
フエニル}ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビ
ス{4−(2−アミノフエノキシ)フエニル}ヘ
キサフルオロプロパン、2,2−ビス{4−(4
−アミノフエノキシ)−3,5−ジメチルフエニ
ル}ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス{4
−(4−アミノフエノキシ)−3,5−ジトリフル
オロメチルフエニル}ヘキサフルオロプロパン、
p−ビス(4−アミノ−2−トリフロオロメチル
フエノキシ)ベンゼン、4,4′−ビス(4−アミ
ノ−2−トリフルオロメチルフエノキシ)ビフエ
ニル、4,4′−ビス(4−アミノ−3−トリフロ
オロメチルフエノキシ)ビフエニル、4,4′−ビ
ス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフエノ
キシジフエニルスルホン、4,4′−ビス(3−ア
ミノ−5−トリフルオロメチルフエノキシ)ジフ
エニルスルホン、2,2−ビス{4−(4−アミ
ノ−3−トリフルオロメチルフエノキシ)フエニ
ル}ヘキサフルオロプロパンなどのジアミン類、
並びにこれらのジアミンとホスゲンなどの反応に
よつて得られるジイソシアナート例えばトリレン
ジイソシアナート、ジフエニルメタンジイソシア
ナート、ナフタレンジイソシアナート、ジフエニ
ルエーテルジイソシアナート、フエニレン−1,
3−ジイソシアナートなどの芳香族ジイソシアナ
ート類がある。 Specific examples of aromatic diamines include m-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 1,2-bis(anilino)ethane, 4,
4'-Diaminodiphenyl ether, diaminodiphenyl sulfone, 2,2-bis(p-aminophenyl)propane, 2,2-bis(p-aminophenyl)hexafluoropropane, 3,3'-dimethyl-4,4' -diaminodiphenyl ether, 3,
3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, diaminotoluene, diaminobenzotrifluoride, 1,4-bis(p-aminophenoxy)benzene, 4,4'-bis(p-aminophenoxy)biphenyl, 2, 2-bis{4-p-aminophenoxyphenyl)}, propane, diaminoanthraquinone, 4,4'-bis(3-aminophenoxyphenyl)diphenylsulfone, 1,3-
Bis(anilino)hexafluoropropane, 1,
4-bis(anilino)octafluorobutane,
1,5-bis(anilino)decafluoropentane, 1,7-bis(anilino)tetradecafluorobutane, general formula or Diaminosiloxane, 2,2- bis { 4- ( p -aminophenoxy)phenyl}hexafluoropropane, 2,2-bis{4-(3-aminophenoxy)
phenyl}hexafluoropropane, 2,2-bis{4-(2-aminophenoxy)phenyl}hexafluoropropane, 2,2-bis{4-(4
-aminophenoxy)-3,5-dimethylphenyl}hexafluoropropane, 2,2-bis{4
-(4-aminophenoxy)-3,5-ditrifluoromethylphenyl}hexafluoropropane,
p-bis(4-amino-2-trifluoromethylphenoxy)benzene, 4,4'-bis(4-amino-2-trifluoromethylphenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(4 -amino-3-trifluoromethylphenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(4-amino-2-trifluoromethylphenoxydiphenyl sulfone, 4,4'-bis(3-amino-5 -trifluoromethylphenoxy)diphenylsulfone, diamines such as 2,2-bis{4-(4-amino-3-trifluoromethylphenoxy)phenyl}hexafluoropropane,
and diisocyanates obtained by the reaction of these diamines with phosgene, such as tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, diphenyl ether diisocyanate, phenylene-1,
There are aromatic diisocyanates such as 3-diisocyanate.
また、テトラカルボン酸誘導体としては次のよ
うなものが挙げられる。ここではテトラカルボン
酸として例示するが、これらのエステル化物、酸
無水物、酸塩化物ももちろん使用出来る。2,
3,3′,4′−テトラカルボキシジフエニル、3,
3′,4,4′−テトラカルボキシジフエニルエーテ
ル、2,3,3′,4′−テトラカルボキシジフエニ
ルエーテル、3,3′4,4′−テトラカルボキシベ
ンゾフエノン、2,3,3′,4′−テトラカルボキ
シベンゾフエノン、2,3,6,7−テトラカル
ボキシナフタレン、1,4,5,7−テトラカル
ボキシナフタレン、1,2,5,6−テトラカル
ボキシナフタレン、3,3′,4,4′−テトラカル
ボキシジフエニルメタン、2,2−ビス(3,4
−ジカルボキシフエニル)プロパン、2,2−ビ
ス(3,4−ジカルボキシフエニル)ヘキサフル
オロプロパン、3,3′,4,4′−テトラカルボキ
シジフエニルスルホン、3,4,9,10−テトラ
カルボキシベリレン、2,2−ビス{4−(3,
4−ジカルボキシフエノキシ)フエニル}プロパ
ン、2,2−ビス{4−3,4−ジカルボキシフ
エノキシ)フエニル}ヘキサフルオロプロパン、
ブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラ
カルボン酸などがある。 Further, examples of the tetracarboxylic acid derivatives include the following. Although tetracarboxylic acids are exemplified here, esterified products, acid anhydrides, and acid chlorides thereof can of course also be used. 2,
3,3',4'-tetracarboxydiphenyl, 3,
3',4,4'-tetracarboxydiphenyl ether, 2,3,3',4'-tetracarboxydiphenyl ether, 3,3'4,4'-tetracarboxybenzophenone, 2,3,3 ',4'-Tetracarboxybenzophenone, 2,3,6,7-tetracarboxynaphthalene, 1,4,5,7-tetracarboxynaphthalene, 1,2,5,6-tetracarboxynaphthalene, 3,3 ',4,4'-tetracarboxydiphenylmethane, 2,2-bis(3,4
-dicarboxyphenyl)propane, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)hexafluoropropane, 3,3',4,4'-tetracarboxydiphenyl sulfone, 3,4,9,10 -tetracarboxyberylene, 2,2-bis{4-(3,
4-dicarboxyphenoxy)phenyl}propane, 2,2-bis{4-3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl}hexafluoropropane,
Examples include butanetetracarboxylic acid and cyclopentanetetracarboxylic acid.
前述した(1)〜(6)の芳香族ジアミン及びテトラカ
ルボン酸誘導体に対するこれら芳香族ジアミン及
びテトラカルボン酸誘導体の配合割合は20%以下
が好ましい。 The blending ratio of these aromatic diamines and tetracarboxylic acid derivatives to the aromatic diamines and tetracarboxylic acid derivatives (1) to (6) described above is preferably 20% or less.
また、反応性官能基を有する化合物で変性し、
架橋構造やラダー構造を導入することも出来る。
例えば、次のような方法がある。 In addition, modified with a compound having a reactive functional group,
It is also possible to introduce a cross-linked structure or a ladder structure.
For example, there are the following methods.
(i) 下記一般式で表わされる化合物で変性するこ
とによつて、ピロロン環やイソインドロキナゾ
リンジオン環などを導入する。(i) By modifying with a compound represented by the following general formula, a pyrrolone ring, isoindoquinazolinedione ring, etc. are introduced.
ここで、R′は2+x価の芳香族有機基、Z
はNH2基、CONH2基、SO2NH2基から選ばれ
た基であり、アミノ基に対して、オルソ位であ
る。xは1または2である。 Here, R′ is a 2+x-valent aromatic organic group, Z
is a group selected from NH 2 group, CONH 2 group, and SO 2 NH 2 group, and is in the ortho position with respect to the amino group. x is 1 or 2.
(ii) 重合性不飽和結合を有するアミン、ジアミ
ン、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカ
ルボン酸の誘導体で変性して、硬化時に橋かけ
構造を形成する。不飽和化合物としては、マレ
イン酸、ナジツク酸、テトラヒドロフタル酸、
エチニルアニリンなどが使用できる。(ii) Modify with an amine, diamine, dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, or tetracarboxylic acid derivative having a polymerizable unsaturated bond to form a crosslinked structure upon curing. Unsaturated compounds include maleic acid, nadic acid, tetrahydrophthalic acid,
Ethinylaniline and the like can be used.
(iii) フエノール性水酸基、あるいはカルボン酸を
有する芳香族アミンで変性し、この水酸基また
はカルボキシ基と反応しうる橋かけ剤を用いる
網目構造を形成する。(iii) It is modified with an aromatic amine having a phenolic hydroxyl group or a carboxylic acid, and a network structure is formed using a crosslinking agent that can react with the hydroxyl group or carboxylic acid group.
また、拒絶層と配線及び基板との接着性を向上
させるためには、材料表面を粗化したり、シラン
カツプリング剤、チタネートカツプリング剤、ア
ルミアルコレート、アルミニウムキレート、ジル
コニウムキレート、アルミニウムアセチルアセト
ンなどにより表面処理したりする方法が好まし
い。これらの表面処理剤を、前記芳香族ポリイミ
ドに添加してもよい。 In addition, in order to improve the adhesion between the rejection layer and the wiring and substrate, it is necessary to roughen the material surface or use a silane coupling agent, titanate coupling agent, aluminum alcoholate, aluminum chelate, zirconium chelate, aluminum acetylacetone, etc. A method involving surface treatment is preferred. These surface treating agents may be added to the aromatic polyimide.
さらに本発明において多層破線を形成する場
合、絶縁膜の積層に伴つて樹脂と樹脂との間の接
着性も重要となるが、これについても、絶縁材料
や基板材料に対する接着向上処理と同様の方法を
適用すればよい。 Furthermore, when forming a multilayer broken line in the present invention, adhesion between resins is also important as insulating films are laminated, and this can also be done using the same method as the adhesion improvement treatment for insulating materials and substrate materials. Just apply.
また、本発明で適用した絶縁層を形成するポリ
イミドに対して、より熱膨張係数を下げたり、弾
性率を上げたり、流動性をコントロールしたりす
るために、無機質、有機質、または金属などの粉
末、繊維、チヨツプトストランドなどを混合する
ことも出来る。 In addition, in order to lower the coefficient of thermal expansion, increase the modulus of elasticity, and control the fluidity of the polyimide that forms the insulating layer applied in the present invention, powders such as inorganic, organic, or metal may be added. , fibers, chopped strands, etc. can also be mixed.
第1図は、LSIモジユール用多層配線基板の断
面図を示す。1はセラミツク基板、2は配線層、
3は芳香族ポリイミドを用いた絶縁層、4はLSI
チツプ、5はボンデイング用半田ボール6は外部
接続用端子であり、2及び3により多層配線を形
成する。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a multilayer wiring board for an LSI module. 1 is a ceramic substrate, 2 is a wiring layer,
3 is an insulating layer using aromatic polyimide, 4 is LSI
On the chip 5, solder balls 6 for bonding are terminals for external connection, and 2 and 3 form a multilayer wiring.
基板1としてシリコンを、配線層2として銅を
用い、絶縁層3として従来のポリイミド樹脂(熱
膨張率4×10-5/K)を用いたモジユール用多層
配線基板は、多層配線の厚さが40μmを超える
と、基板の反りが大きくなり、上部配線層(幅
20μm)のパターニングが困難になつた。また、
拒絶層厚さが80μmを超えると、基板と絶縁層と
の境界部分において、熱膨張率の差に起因する応
力により剥離がおこり、上部配線層が形成できな
かつた。 A multilayer wiring board for a module uses silicon as the substrate 1, copper as the wiring layer 2, and conventional polyimide resin (thermal expansion coefficient 4×10 -5 /K) as the insulating layer 3. If it exceeds 40 μm, the board will warp significantly and the upper wiring layer (width
20 μm) patterning became difficult. Also,
When the rejection layer thickness exceeded 80 μm, peeling occurred at the boundary between the substrate and the insulating layer due to stress caused by the difference in coefficient of thermal expansion, and an upper wiring layer could not be formed.
これに対し、拒絶層3として、(A)式に示す化学
構造を持つ低熱膨張性ポリイミドを用いたモジユ
ール用多層配線基板は、多層配線の厚さが100μ
mを超えても何ら問題は生じなかつた。 On the other hand, in a module multilayer wiring board using low thermal expansion polyimide having the chemical structure shown in formula (A) as the rejection layer 3, the thickness of the multilayer wiring is 100 μm.
No problem occurred even when the temperature exceeded m.
また、基板との接着性を増すために、(A)式に示
す化学構造を持つ低熱膨張性ポリイミドに対し
て、(B)式に示す化学構造を持つポリマを3パーセ
ント共重合させたポリイミド樹脂を絶縁層3とし
て用いたところ、(A)式に示す化学構造のみから成
るポリイミドを絶縁層として用いた場合と比べて
も、さらに熱サイクルに対する寿命が2倍以上に
伸びた。 In addition, in order to increase adhesion to the substrate, a polyimide resin is made by copolymerizing 3% of a low thermal expansion polyimide with a chemical structure shown in formula (A) with a polymer having a chemical structure shown in formula (B). When used as the insulating layer 3, the lifespan against thermal cycles was more than doubled compared to the case where polyimide consisting only of the chemical structure shown in formula (A) was used as the insulating layer.
第1図において本発明によるポリイミドを絶縁
層3に用いた多層配線に、半田ボール5を介して
LSIチツプ4を搭載した場合、チツプと絶縁層と
の熱膨張率の差が小さいため、半田ボールの疲労
破断の問題が生じなくなつた。したがつて、半田
ボールの大きさをより微細化することが可能とな
り、実装の高密度化が実現した。 In FIG. 1, a solder ball 5 is connected to a multilayer wiring using polyimide according to the present invention as an insulating layer 3.
When LSI chip 4 is mounted, the problem of fatigue breakage of solder balls no longer occurs because the difference in coefficient of thermal expansion between the chip and the insulating layer is small. Therefore, it has become possible to further miniaturize the size of the solder balls, and higher density packaging has been achieved.
第2図は、従来実現できなかつた、LSIモジユ
ール用超多層配線基板の断面図を示す。大型コン
ピユータのCPUを実装するモジユールにおいて
は、複雑な演算を行なうために、多くの配線層が
必要であり、非常に厚い多層配線を形成しなけれ
ばならない。従来のポリイミド樹脂では熱応力が
大きすぎて不可能であつた。CPUモジユールも、
本発明によるポリイミドを適用することにより実
現が可能となつた。特に、絶縁層3に適用する芳
香族ポリイミドの熱膨張率をうまくコントロール
して、第2図における配配層2と絶縁層3との複
合体の部分(多層配線の部分)の熱膨張率を、
LSIチツプ4やセラミツク基板1の熱膨張率とほ
ぼ一致させれば、熱応力に起因する問題はほとん
ど解決される。 Figure 2 shows a cross-sectional view of a super multilayer wiring board for LSI modules, which has not been possible in the past. In a module that implements the CPU of a large computer, many wiring layers are required to perform complex calculations, and extremely thick multilayer wiring must be formed. This was not possible with conventional polyimide resins because the thermal stress was too large. CPU module also
This was made possible by applying the polyimide according to the present invention. In particular, by skillfully controlling the thermal expansion coefficient of the aromatic polyimide applied to the insulating layer 3, the thermal expansion coefficient of the composite part (multilayer wiring part) of the distribution layer 2 and the insulating layer 3 in FIG. ,
If the coefficient of thermal expansion is made approximately equal to that of the LSI chip 4 and the ceramic substrate 1, most of the problems caused by thermal stress can be solved.
第3図は、LSIモジユール用多層配線基板の、
ボンデイング用半田ボール5の部分を、本発明に
よる芳香族ポリイミドで覆つた場合の断面図を示
す。この構造をとることにより、半田ボール部分
5にかかる熱応力が抑制され、チツプ接続部分の
信頼性が増加した。また、半田ボール部分5のみ
でなく、LSIチツプ4の一部もしくは全部を本発
明によるポリイミドで覆つても、同様の効果が得
られた。 Figure 3 shows the multilayer wiring board for LSI module.
A cross-sectional view is shown in which a portion of a solder ball 5 for bonding is covered with an aromatic polyimide according to the present invention. By adopting this structure, the thermal stress applied to the solder ball portion 5 is suppressed, and the reliability of the chip connection portion is increased. Furthermore, similar effects were obtained even when not only the solder ball portion 5 but also part or all of the LSI chip 4 was covered with the polyimide according to the present invention.
第4図は、LSIモジユール用多層配線基板の、
他の実施例の断面図を示す。チツプ背面部を直接
多層配線上に置き、LSIチツプ4と配線層2と接
続部分7は、ワイヤボンデイングもしくはフイル
ムキヤリアを用いた。本発明によるポリイミドを
適用した絶縁層3とLSIチツプ4との接触面に生
じる熱応力は小さく、信頼に富む配線基板が形成
できた。 Figure 4 shows the multilayer wiring board for LSI module.
A cross-sectional view of another embodiment is shown. The back side of the chip was placed directly on the multilayer wiring, and wire bonding or film carrier was used for the LSI chip 4, wiring layer 2, and connection portion 7. Thermal stress generated at the contact surface between the insulating layer 3 and the LSI chip 4 made of polyimide according to the present invention was small, and a highly reliable wiring board could be formed.
以上説明したとおり、本発明によれば、多層配
線の厚さを厚くした場合であつても、熱応力に起
因する配線基板の反りや膜の剥離等を防いで、微
細な配線を有し、かつ信頼性にすぐれたモジユー
ル用高密度多層配線基板の形成が可能となる。特
に、配線層数が多い場合は、熱応力による障害の
影響が大きくなるため、本発明の効果が大きい。
As explained above, according to the present invention, even when the thickness of the multilayer wiring is increased, warping of the wiring board and peeling of the film due to thermal stress can be prevented, and the wiring board can have fine wiring. Moreover, it becomes possible to form a high-density multilayer wiring board for modules with excellent reliability. In particular, when the number of wiring layers is large, the effect of damage due to thermal stress becomes large, so the effect of the present invention is large.
第1図は、モジユール用多層配線基板の側断面
図、第2図は、モジユール用超多層配線基板の側
断面図、第3図および第4図は、モジユール用多
層配線基板の側断面図である。
1……基板、2……配線層、3……絶縁層、4
……LSIチツプ、5……ボンデイング用半田ボー
ル、6……外部接続用端子、7……ワイヤボンデ
イングまたはフイルムキヤリア。
Figure 1 is a side sectional view of a multilayer wiring board for a module, Figure 2 is a side sectional view of a super multilayer wiring board for a module, and Figures 3 and 4 are side sectional views of a multilayer wiring board for a module. be. 1...Substrate, 2...Wiring layer, 3...Insulating layer, 4
...LSI chip, 5... Solder ball for bonding, 6... Terminal for external connection, 7... Wire bonding or film carrier.
Claims (1)
属配線層と該各配線層を絶縁する芳香族ポリイミ
ドの絶縁層とからなる多層配線と、シリコン又は
セラミツク基板とを接続したモジユール用配線基
板において、前記絶縁層が、 下記(1)ないし(3)から選ばれる1つの芳香族ジア
ミンと、下記(4)ないし(6)から選ばれる1つのテト
ラカルボン酸二無水物と反応して得られる低熱膨
張性芳香族ポリイミド、及び前記芳香族ジアミン
以外の芳香族ジアミンと、前記テトラカルボン酸
二無水物以外のテトラカルボン酸二無水物とを反
応して得られる芳香族ポリイミドの混合物、ある
いは、 下記(1)ないし(3)から選ばれる1つの芳香族ジア
ミン及び下記(4)ないし(6)から選ばれる1つのテト
ラカルボン酸二無水物、並びに前記芳香族ジアミ
ン以外の芳香族ジアミンと前記テトラカルボン酸
二無水物以外のテトラカルボン酸二無水物との少
なくとも1つを含む共重合芳香族ポリイミドから
なることを特徴とするモジユール用配線基板。 (但し、Rはアルキル基、フツ素化アルキル基、
アルコキシル基、フツ素化アルコキシル基、アシ
ル基又はハロゲンから選ばれ、lは0〜4の整数
である。)[Scope of Claims] 1 A multilayer wiring having a wiring on which an LSI chip is mounted and consisting of a plurality of metal wiring layers and an insulating layer of aromatic polyimide insulating each wiring layer, and a silicon or ceramic substrate are connected. In the module wiring board, the insulating layer includes one aromatic diamine selected from the following (1) to (3) and one tetracarboxylic dianhydride selected from the following (4) to (6). A low thermal expansion aromatic polyimide obtained by the reaction, and an aromatic polyimide obtained by reacting an aromatic diamine other than the aromatic diamine with a tetracarboxylic dianhydride other than the tetracarboxylic dianhydride. A mixture, or one aromatic diamine selected from the following (1) to (3) and one tetracarboxylic dianhydride selected from the following (4) to (6), and an aromatic diamine other than the above aromatic diamine. 1. A wiring board for a module, comprising a copolymerized aromatic polyimide containing at least one of a diamine and a tetracarboxylic dianhydride other than the tetracarboxylic dianhydride. (However, R is an alkyl group, a fluorinated alkyl group,
It is selected from an alkoxyl group, a fluorinated alkoxyl group, an acyl group, or a halogen, and l is an integer of 0 to 4. )
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016887A JPS61176196A (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Wiring board for module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016887A JPS61176196A (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Wiring board for module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61176196A JPS61176196A (en) | 1986-08-07 |
| JPH0340519B2 true JPH0340519B2 (en) | 1991-06-19 |
Family
ID=11928677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60016887A Granted JPS61176196A (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Wiring board for module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61176196A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0316299Y2 (en) * | 1987-07-17 | 1991-04-08 | ||
| JPH03196695A (en) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Fujitsu Ltd | Manufacture of multilayer thin film circuit substrate |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5846653A (en) * | 1981-09-14 | 1983-03-18 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
-
1985
- 1985-01-31 JP JP60016887A patent/JPS61176196A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61176196A (en) | 1986-08-07 |
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