JPH08213732A - 多層集積回路パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理中の寸法変化を減らし、個別誘電体層の
厚さを減らし、多層パッケージの層間で簡単な相互接続
を行なう高ピン数相互接続を提供する。 【解決手段】 相互接続システムを構成する多層集積回
路パッケージ１００において、（１）基礎誘電体層１１
２の表面に形成された基礎配線パターン１１４と、
（２）基礎誘電体層に積層された第１のフレキシブル回
路１２０であり、第１の誘電体層１２２および第１の誘
電体層の第１の表面に形成された第１の配線パターン１
２４、および第１のフレキシブル回路を貫く少なくとも
一つの開口１２８を備え、少なくとも一つの開口には少
なくとも部分的に基礎配線パターンの一部を第１の配線
パターンに電気的に接続する導電材料が詰まっている第
１のフレキシブル回路から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は集積回路パッケージ
の分野に関し、更に詳細には、多層集積回路パッケージ
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【技術背景】集積回路の大きさが小さくなるにつれて、
集積回路のパッケージはますます複雑になり、典型的
に、一つの集積回路に３００を超すＩ／Ｏ接続が必要で
ある。同時に高いピン数、清浄な電気的環境、および小
さいダイの必要性から、その間に経路接続を持つ、導電
材料および誘電体材料が交替して成る多層を設けるパッ
ケージング技術を使用することが必要になる。共焼セラ
ミックおよび印刷回路板の積層は、導電経路（ヴァイ
ア）により相互接続された交替する導体層および誘電体
層によりＩ／Ｏ能力を増大させる二つの多層パッケージ
ング技術である。

【０００３】印刷回路積層パッケージは典型的に、誘電
体層上に配線パターンを形成する工程、誘電体層を積層
する工程、誘電体層に経路開口を形成する工程、経路開
口にめっきして層間に電気接続を形成する工程、得られ
た構造を個別パッケージにまとめる工程、および集積回
路ダイ・スラグをパッケージに取り付ける工程、により
作ることができる。典型的には、配線パターンは銅であ
り、フォトリソグラフ技術を用いて個別のポリマー誘電
体層上に形成される。誘電体層は誘電体層間に接着剤を
置き、誘電体層を位置合わせし、多層を共に押圧し、そ
れらを加熱して確実な結合を形成することにより典型的
に共に積層される。積層後、層間に電気的相互接続を必
要とする区域に層に錐揉み（ドリリング）して経路開口
を形成する。

【０００４】印刷回路板積層プロセスに伴う問題は処理
中に生ずる寸法変化から生ずる。印刷回路板プロセスに
使用される誘電体層は主としてポリマーから構成されて
いるので、層を加熱して結合を形成する工程中収縮が生
ずる。位置合わせは加熱工程前に行なわれるので、収縮
および印刷回路板の歪みによる寸法変化を考慮するのに
別の空間公差が必要である。収縮の量は使用するポリマ
ーの形式および誘電体層内のポリマー材料の百分率の関
数であり、誘電体層内のポリマー材料の百分率が高けれ
ば高い程、印刷回路積層プロセス中に生ずる寸法変化は
大きい。

【０００５】印刷回路板積層プロセスに関連する問題に
は印刷回路板の歪みを生ずる誘電体層の反りがある。更
に、各誘電体層の切り抜き領域は層間の接着剤を切り抜
き領域の空洞内に流出させ、結合域を汚染する可能性が
ある。更に、はんだボールを経路穴の直上に置いてはな
らないので、各パッケージについて別のパッケージ区域
が必要であり、パッケージの大きさが増大する。

【０００６】共焼セラミックパッケージは、「グリー
ン」セラミック層の表面に配線パターンを形成する工
程、セラミック層を精密に位置合わせする工程、経路穴
を形成する工程、経路穴に金属を詰める工程、構造を焼
結する工程、および焼結構造を個別パッケージにまとめ
る工程、により作られる。共焼セラミックプロセスで
は、セラミック層の位置合わせはグリーン状態にある間
に行なわれ、仕上がり構造の収縮のためかなりの寸法変
化を生ずる。位置合わせは焼結工程の前に行なわれるの
で、収縮による寸法変化を考慮するには別の空間公差が
必要であり、パッケージの大きさが増大する。更に、配
線パターンを形成するのにスクリーン印刷法が使用され
ているので、グリーン層で達成される密度はフォトリソ
グラフパターン作成法よりかなり少ない。このことは更
に多数の層が必要であり、したがってこの技術に関連す
る費用は典型的に非常に高いということを意味してい
る。

【０００７】共焼プロセスおよび印刷回路板積層プロセ
スには共に誘電体層の位置合わせ後かなりな寸法収縮が
あり、適宜に経路を設置するには空間公差を増す必要が
ある。更に、共焼セラミックおよび印刷回路積層の技術
の費用および性能特性は個々の層の厚さ、必要な層の
数、および経路相互接続を作る数および方法により限定
される。寸法変化を小さくし、個別誘電体層の厚さを減
らし、誘電体層間で簡単な相互接続を行なう高ピン数相
互接続を設ける構造および方法が必要である。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、処理中の寸法変化を減らし、
個別誘電体層の厚さを減らし、多層パッケージの層間で
簡単な相互接続を行なう高ピン数相互接続を設ける構造
および方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【発明の概要】本発明では、フレキシブル回路が慣習的
技術での交替誘電体層として使用されているセラミック
層または印刷回路板層に取って替わっている。各フレキ
シブル回路は誘電体層上に形成された配線パターンから
成り、少なくとも一つの開口が前記フレキシブル回路の
誘電体層を貫いている。フレキシブル回路を基礎誘電体
層の表面および配線パターンに積層するかまたは代わり
にフレキシブル回路層を他のフレキシブル回路層に積層
するかして多層を構成する。典型的に積層は層間に非導
電接着剤を使用することにより行なわれる。層間に電気
的接続が必要な領域の第１の誘電体パターンに開口を形
成する。

【００１０】層間の電気的相互接続は典型的にはんだボ
ール取り付け中に行なわれる。２レベルパッケージにつ
いては、電気的相互接続は基礎誘電体層に形成された配
線パターンと第１のフレキシブル回路の誘電体層に形成
された配線パターンとの間に行なわれる。はんだボール
は第１のフレキシブル回路に形成された開口に設置され
る。はんだボール取り付け中、温度が上昇するので、は
んだボールの一部は第１のフレキシブル回路の開口を通
して融け、基礎誘電体層に形成された配線パターンの一
部と接触する。はんだボールは、慣習的技術でのように
開口の側方に置くのとは対照的に、誘電体層の開口の直
上に設置することができるので、パッケージの大きさが
減少する。

【００１１】高ピン数パッケージはパッケージの大きさ
を小さくする層間接続を行なう新しい方法を提供する。
第１に、フレキシブル回路層の使用により、印刷回路板
積層または共焼セラミックプロセスに使用される誘電体
層に比較して薄い誘電体層を使用することから生ずる薄
い多層パッケージが得られる。更に、接地平面を共有さ
せることによりパッケージの大きさを小さくすることが
できる。本発明の一実施例では、第１の誘電体層および
第２の誘電体層に形成された配線パターンが接地平面を
共有している。共有接地平面パッケージという独特の制
御されたインピーダンス構成により層の数が最も少ない
改良された電気性能が得られる。

【００１２】本発明は慣習的経路形成法の必要性を排除
する、多層パッケージの層を電気的に相互接続する新し
い方法を提供する。多層パッケージは、基礎誘電体層お
よび基礎配線パターンを備えた基板を得る工程、少なく
とも第１の誘電体層および第１の誘電体層の表面に形成
された第１の配線パターンを備えている第１のフレキシ
ブル回路を得る工程、第１のフレキシブル回路に複数の
開口を形成する工程、第１のフレキシブル回路を基板
に、それらの間に配置した接着剤を使用して積層する工
程、基礎誘電体配線パターンを第１の誘電体配線パター
ンに電気的に相互接続する工程、により形成される。電
気的相互接続が交替する導電層間に形成されてから、集
積回路ダイをパッケージ本体に取り付ける。ダイ取り付
けの後、集積回路ダイを配線パターンに電気的に結合す
る。

【００１３】共焼セラミックおよび印刷回路板積層プロ
セスに比較して、積層プロセス中に生ずる収縮は関係す
る誘電体材料および接着剤材料の性質のため最小であ
る。重大な収縮が生じないので、慣習的相互接続と比較
して必要な空間公差は小さい。同じ理由で、パッケージ
の結合可能部分への接着剤の流出も限られている。更
に、共焼セラミックおよび印刷回路板積層プロセスと異
なり、フレキシブル回路層の積層はまとめの後に行なわ
れる。これにより慣習的印刷回路および共焼セラミック
技術と比較して確実に寸法精度が高く、層と層との位置
合不良が小さくなる。

【００１４】好適実施例では、基礎誘電体層やよび基礎
配線層は基礎フレキシブル回路を形成している。第１の
フレキシブル回路を基礎フレキシブル回路に積層する前
に、第１のフレキシブル回路および基礎フレキシブル回
路を位置合わせする。一実施例では、第１のフレキシブ
ル回路の開口は第１のフレキシブル回路を基礎フレキシ
ブル回路に位置合わせして積層してから形成される。代
わりの実施例では、第１のフレキシブル回路の開口は第
１のフレキシブル回路を基礎フレキシブル回路に位置合
わせし且つ積層する前に形成される。開口は典型的には
フレキシブル回路を貫く機械的押しぬきまたは錐揉みに
より、湿式化学エッチングにより、または乾式エッチン
グ（プラズマエッチングおよびレーザの手法を含む）に
より第１のフレキシブル回路に形成される。慣習的技術
で使用されているセラミック層または印刷回路板誘電体
層とは対照的に、フレキシブル回路の第１の誘電体層も
薄いので、開口を形成するのにレーザを使用して経路形
成プロセスを簡略にすることができる。

【００１５】ここに説明する本発明の性格および長所の
これ以上の理解は明細書の残りの部分および付図を参照
することにより実現することができる。

【００１６】

【実施例】本発明は、処理中の寸法変化を減らし、個々
の誘電体層の厚さを減らし、多層パッケージの層間の相
互接続を簡単にする高ピン数相互接続を提供する構造お
よび方法である。多層パッケージ１００は、基礎誘電体
層１１２および基礎誘電体層１１２の表面１１６に形成
された基礎配線パターン１１４、および基礎誘電体層１
１２および基礎配線パターン１１４に積層された第１の
フレキシブル回路１２０から構成され、第１のフレキシ
ブル回路１２０は第１の誘電体層１２５および第１の誘
電体層１２５の表面１２６に形成された第１の配線パタ
ーン層１２４を備えており、少なくとも一つの開口１２
８が第１のフレキシブル回路１２０を貫いて延びてお
り、開口１２８には少なくとも部分的に導電材料が詰め
られていて基礎配線パターン１１４の少なくとも一部を
第１の配線パターン１２４の少なくとも一部に電気的に
接続している。

【００１７】パッケージ本体１０２は典型的に集積回路
ダイを設置するための第１の領域１０４、典型的には空
洞、および第２の領域１０８を備えている。一実施例で
は、第２の領域１０８はワイヤボンディングのための結
合材となる。好適実施例では、パッケージ本体１０２は
銅またはアルミニウムのような導電材料から形成されて
いる。代わりの実施例では、パッケージ本体１０２をセ
ラミックまたはポリイミドのような非導電材料から構成
することができる。

【００１８】図１に示す実施例では、基礎誘電体層１１
１、接着剤層１１３、および基礎配線層１１４は基板１
１０を形成している。好適実施例では、基板１１０は薄
いフレキシブル回路であり、基礎フレキシブル回路１１
０とも称される。１９９２年１２月１０日に出願された
Ｎｏ．０７／９８８，６４０の継続である１９９４年２
月１８日に出願された出願番号Ｎｏ．０８／１９８，７
２３を有する米国特許出願は、薄いフレキシブル回路が
パッケージ本体に積層され、したがって基礎誘電体層お
よび基礎配線パターンを設けているパッケージについて
記している。基板１１０は基礎誘電体層１１２および基
礎誘電体層１１２の表面に形成された基礎配線パターン
１１４から構成されている。一実施例では、基礎誘電体
層１１２は接着剤層１１３および薄いポリイミド層１１
１から構成されている。代わりの実施例では、基礎誘電
体層１１２は単に接着剤層１１３である。

【００１９】基板は薄いフレキシブル回路であることが
望ましいが、これは本発明にとっては重要ではない。代
わりに、基礎配線パターンを印刷回路板またはセラミッ
ク層の表面に形成することができる。パッケージ本体１
０２が導電材料から構成されていれば、基礎誘電体層１
１２はパッケージ本体１０２から分離した層である。し
かし、パッケージ本体１０２が基礎誘電体層１１２と同
じ非導電材料から構成されていれば、パッケージ本体１
０２および基礎誘電体層１１２が一体ユニットを形成す
ることができる。

【００２０】経路接続が交替する誘電体層と導電層との
間に作られている。慣習的パッケージング技術では、セ
ラミック層および印刷回路板層は誘電体層として働き、
誘電体層上に形成された配線パターンは導電層として働
く。本発明では、フレキシブル回路は慣習的技術に使用
されている配線パターンおよびセラミック層または配線
パターンおよび印刷回路板層の代わりをしている。各フ
レキシブル回路は誘電体層上に形成された配線パターン
から構成され、前記フレキシブル回路の誘電体層を貫く
少なくとも一つの開口を備えている。多層はフレキシブ
ル回路を基板に積層することにより、またはフレキシブ
ル回路層を他のフレキシブル回路層に積層することによ
り構成される。典型的には積層は層間に非導電接着剤を
使用して行なわれる。

【００２１】図１は第１の誘電体層１２２および第１の
配線パターン１２４を備えている第１のフレキシブル回
路１２０を示す。典型的には、第１の誘電体層は厚さが
０．０５０ｍｍ未満のポリイミドから構成されている。
好適実施例では、フレキシブル回路１２０は接着剤層１
３０により基板１１０の表面に積層される。第１のフレ
キシブル回路１２０を基板に積層する二つの代わりの構
造を図２に示す。一実施例では、接着剤層１３０および
薄いポリイミド層１２２は第１の誘電体層１２５を形成
している。他の実施例では、接着剤層１３０だけが第１
の誘電体層１２５を形成している。

【００２２】図２（Ａ）は接着剤層１３０、薄い誘電体
ポリイミド層１２２、および配線パターン１２４から構
成される３層フレキシブル回路１２０の拡大部分を示
す。図２（Ａ）に示す構造では、接着剤層１３０および
ポリイミド層１２２は共に非導電材料であり、共に第１
の誘電体層１２５を形成している。接着剤層１３０は典
型的に熱可塑性である。

【００２３】図２（Ａ）に示す３層フレキシブル回路の
典型的寸法はつぎのとおりである。接着剤層１３０が約
１２ミクロン厚、ポリイミド誘電体層１２２が約２５ミ
クロン厚、および銅配線層１２４が約１８ミクロン厚で
ある。図２（Ａ）に示す３層構造を組み込んだフレキシ
ブル回路はロジャース・コーポレーションおよび三井東
圧化学のような供給者から市場入手できる。しかし、こ
れら構造を代わりに接着剤フィルムを一層標準的な銅／
ポリイミド（１２４／１２２）構造の裏面に施すことに
よりまたは他の手段により作り出すことができる。

【００２４】図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示すフレキシブ
ル回路の代わりに置き換えることができるフレキシブル
回路の代わりの実施例を示す。フレキシブル回路１２０
は接着剤層１３０および銅配線層１２４から構成されて
いる。図２（Ｂ）に示す実施例では、接着剤層１３０は
第１の誘電体層１２５でもある。接着剤層１３０は典型
的にその厚さが約１２ミクロンである。フレキシブル回
路１２０の第１の配線層１２４の厚さは典型的に約１８
ミクロンである。図２（Ａ），（Ｂ）では、接着剤をフ
レキシブル回路構造の一体部分として図示してある。こ
れは好適な変種である。代わりに、接着剤をその自身の
分離層とすることができる。

【００２５】図３は本発明による図１に示した２レベル
回路の最上位のフレキシブル回路１２０を示す上面図で
ある。区域配列１３２を図３にフレキシブル回路１２０
の外周に沿って数百のはんだバンプ１３４を備えている
として示してある。各バンプ１３４はＩ／Ｏ接続に対応
している。一例として、フレキシブル回路１２０の寸法
が４２ｍｍ×４２ｍｍであれば、約６００の使用可能な
Ｉ／Ｏ接続を利用できる。更に詳細に述べれば、図３に
おいて、区域配列１３４は区域配列１３２の各辺に奥行
６行のバンプ１３４および２５列のバンプ１３４を備え
ている２次元配列であるから、全部で６００個のバンプ
が設けられている。しかし、区域配列の行および列の数
は重要ではなく、変わることがある。

【００２６】各バンプ１３４は配線パターン１２４の条
線に接続されている必要はない。たとえば、区域配列１
３２のバンプ１３４の幾つかを信号接続とは反対に接地
接続とすることができる。接地接続として働くバンプ１
３４は条線１２４を使用して集積回路ダイに接続する必
要はない。条線１２４は接地接続には必要がないから、
配線条線１２４の数および密度が減少する。その上、周
辺の周りのバンプ１３４の最外行を接地接続として使用
することが望ましいことさえある。

【００２７】多層パッケージ１０２は、基礎誘電体層１
１２および基礎誘電体層１１２の第１の表面に形成され
た基礎配線パターン１１４を得る工程、第１の誘電体層
１２５および第１の誘電体層１２５の表面に形成された
第１の配線パターン１２４を備えた第１のフレキシブル
回路１２０を得る工程、第１の誘電体層１２５に少なく
とも一つの開口１２８を形成する工程、第１のフレキシ
ブル回路１２０を基板１１０に積層する工程、基礎誘電
体配線層１１４を第１の配線パターン１２４に電気的に
相互接続する工程、により形成される。

【００２８】多層パッケージ１００を形成する第１の工
程は基礎誘電体層１１２、接着剤層１１３、および基礎
配線パターン１１４を備えている基板１１０を得ること
である。基板１１０は典型的には接着剤層１１３により
パッケージ本体１０２の第２の領域に典型的に積層され
ているフレキシブル回路である。第１の誘電体層１２５
および第１の配線層１２４を備えているフレキシブル回
路１２０は基板１１０の表面に積層される。

【００２９】基礎配線パターン１１４を有する基礎誘電
体層１１２および第１のフレキシブル回路１２０を得て
から、第１のフレキシブル回路１２０に開口を形成し、
第１のフレキシブル回路を基礎誘電体層１１２および基
礎配線パターン１１４に積層する。好適実施例では、基
板１１０はフレキシブル回路であり、基板は第１のフレ
キシブル回路１２０を基板１１０の表面に積層するのと
同時にパツケージ本体１０２に積層される。開口１２８
が第１のフレキシブル回路の、層間に電気的相互接続を
必要とする領域に形成される。パッケージ形成の一つの
方法では、開口は積層工程前に第１の誘電体層に形成さ
れる。代わりの方法では、開口は積層工程後に形成され
る。

【００３０】図４は基板をパッケージ本体に積層する前
およびフレキシブル回路１２０を基板に積層する前の断
面分解図である。図４に示す方法では、開口１２８が積
層工程前に第１のフレキシブル回路に形成されているの
がわかる。図５（Ａ）は穴形成および積層の後、ただし
積層工程前に穴形成を行なうはんだボール取り付け前の
２レベル多層パッケージ相互接続の部分の拡大断面図で
ある。第１のフレキシブル回路１２０に開口を形成する
幾つかの方法が存在する。図４に示す方法では、典型的
に開口はドリルまたはパンチを使用して開口を形成する
ことによりフレキシブル回路１２０に形成される。図
１、図４および図５（Ａ），（Ｂ）に示す実施例は２レ
ベル構造を示しているが、三つ以上の配線パターンを備
えた多層構造を別のフレキシブル回路層を追加すること
により容易に形成することができる。

【００３１】図５（Ａ）に示す実施例では、開口１２８
には、はんだボール導電材料が詰められている。しか
し、開口を部分的に埋めて側壁の少なくとも一部を導電
材料で被覆するだけでよい。重要な目的は一つのレベル
（たとえば、第１の配線経路）から他のレベル（たとえ
ば、基礎誘電体配線経路）までの導電経路を設けること
である。

【００３２】図５（Ｂ）は穴形成およびはんだボール取
り付け後の図５（Ａ）に示す２レベル多層パッケージの
一部の断面図である。層間の電気的相互接続は典型的に
はんだボール取り付け中に行なわれる。はんだボール取
り付けの工程中、はんだの流れはフレキシブル回路１２
０の導体を配線パターン１１４の導体に橋渡しして、フ
レキシブル回路間に経路接続を効果的に形成するのに役
立つ。２レベルパッケージの場合、電気的相互接続は基
礎誘電体層１１２に形成された配線パターン１１４とフ
レキシブル回路１２０の第１の誘電体層１２５に形成さ
れた第１の配線パターン１２４との間で行なわれる。

【００３３】はんだボール１３４は第１の誘電体層１２
５に形成された開口１２８に設置される。はんだボール
取り付け中、温度が上昇するので、はんだボールの一部
は第１の誘電体層の開口１２８を通して溶融し、基礎誘
電体層１１２に形成された配線パターン１１４の一部と
接触する。はんだボール１３４を、慣習的技術の場合に
開口の側方に設置するのとは反対に、誘電体層１２５の
開口１２８の直上に置くことができるので、パッケージ
の大きさが小さくなる。はんだボールを用いて経路接続
を行なう説明した方法は製造費用の観点からは最も魅力
があるが、経路接続ははんだペーストまたは導電性接着
剤を用いてまたは穴のめっきによりまたは他の手段によ
り達成することもできる。

【００３４】図６（Ａ）〜（Ｃ）は３レベル多層パッケ
ージの一部の断面図を示す。別の相互接続層を別のフレ
キシブル回路、たとえば、図６（Ａ）〜（Ｃ）からわか
るように、第２のフレキシブル回路層１５０、を追加す
ることにより容易に形成することができる。図４および
図５（Ａ），（Ｂ）に示す実施例と対照的に、第１およ
び第２のフレキシブル回路層の誘電体層の開口は第１の
フレキシブル回路層１２０、および第２のフレキシブル
回路層１５０の積層後に形成される。

【００３５】図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すプロセスでは、
開口は積層後レーザを使用して誘電体層に形成される。
図６（Ａ）は積層工程前のパッケージ相互接続構造の一
部の分解図を示す。図１に示す実施例と同様に、好適実
施例では、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す基板１１０は基礎
誘電体層１１２および配線パターン１１４から成るフレ
キシブル回路である。３レベル構造は更に第１のフレキ
シブル回路１２０および第２のフレキシブル回路１５０
を備えている。第１のフレキシブル回路１２０は第１の
誘電体層１２５および第１の配線パターン１２４を備え
ている。次に、第２のフレキシブル回路１４０は第１の
フレキシブル回路１２０の上方に設置されている。第２
のフレキシブル回路は第２の誘電体層１５２および第２
の配線パターン１５を備えている。

【００３６】図６（Ｂ）は積層工程後のただし穴形成工
程前のパッケージ相互接続構造の一部の断面図を示す。
層間に電気的相互接続を必要とする誘電体層１２５、１
５２の個々の領域上方にレーザを設置することができ
る。配線パターン１２４、１５４はレーザ照射中マスク
として働くことができる。他の随意選択では、所要区域
を保護する金属マスクをフレキシブル回路の表面上方に
位置合わせし、続いて表面の全体的レーザ露出を行なう
ことができる。慣習的共焼セラミックおよび印刷回路板
積層プロセスとは対照的に、レーザ穴形成は、フレキシ
ブル誘電体がポリマーから構成され且つ薄いので本発明
に関して実行可能である。対照的に印刷回路板積層技術
に使用されるガラス誘電体は溶融するが、焼けず、容易
に開口を形成しない。更に、共焼セラミックおよび印刷
回路板パッケージング技術での層の厚さおよび数はレー
ザを使用する開口の形成を実行不能にする。

【００３７】レーザを使用する穴形成は経路穴をドリル
で穴明けするのとは反対にレーザを使用することにより
提示される大きさの利点のため好ましいと信じられてい
る。経路開口の大きさはドリルの大きさにより制限され
る。現在のドリル技術により作られる最小の大きさは
０．０２５から０．０５ｍｍ（１〜２ミル）の開口を作
ることができるレーザに比較してドリルについて約０．
２５ｍｍ（１０ミル）およびパンチについて０．１ｍｍ
（４ミル）である。更に、開口を形成するのにレーザを
使用するとパッケージ形成の処理時間が少なくなる。個
々の穴を一度に一つ機械的に錐揉みすることは費用が嵩
み、時間を消費する。レーザ穴形成は対照的に経路穴の
機械的錐揉みまたは押しぬきに比較して極小時間しか取
らないガングプロセスである。

【００３８】出願人はレーザを使用する更に他の長所は
流出の排除であると信じている。錐揉みプロセスに関連
して使用される薄い接着剤層は慣習的共焼セラミックお
よび印刷回路板積層プロセスと比較して開口内への流出
を最小にするが、レーザまたは他の乾式エッチ技術を使
用すると流出が完全に排除される。

【００３９】図６（Ｃ）は穴形成後のパッケージ相互接
続の一部の断面図である。図６（Ｃ）に示す階段経路構
造では、各フレキシブル回路の開口は次の低いレベルの
フレキシブル回路の開口より大きい。図６（Ｃ）でわか
るように、第１のフレキシブル回路１５０の開口はフレ
キシブル回路１２０の開口より大きい。図５（Ａ），
（Ｂ）に示す実施例と同様に、層間の電気的相互接続は
典型的にはんだボール取り付け中に行なわれる。３レベ
ル電気的相互接続では、電気的相互接続を個々のレベル
のどれかまたはすべての間で確立することができる。各
フレキシブル回路レベルを互いに電気的に接続する必要
はない。更に、金属化ランド１５４ａ、１２４ａ、１１
４ａのどれか一つをそれらのそれぞれの配線パターンに
接続する必要はない。それらは各はんだボールに対して
一貫した環境を提供する機能行なうだけである。

【００４０】先に詳述したとおり、別のフレキシブル回
路層を単に追加するだけで別の相互接続レベルが容易に
形成される。パッケージはすべて複数のフレキシブル回
路（ｎ）を備えることができる。ここでｎは１以上の整
数である。たとえば、基礎誘電体層がフレキシブル回路
である５レベル相互接続構造について、ｎは５に等し
い。五つのフレキシブル回路は共に積層され、各フレキ
シブル回路層には少なくとも一つの開口がある。各フレ
キシブル回路に形成されている少なくとも一つの開口に
は少なくとも部分的に導電材料が詰められ、配線パター
ンのどれかを共に電気的に接続している。たとえば、第
４の配線パターンを第２の配線パターンに接続し、第３
の配線パターンを基礎配線パターンに接続することがで
きる。各フレキシブル回路レベルが互いに電気的に接続
されている必要はない。代わりに、基礎誘電体層および
基礎配線パターンがフレキシブル回路を形成していない
場合、たとえば、基礎配線パターンが印刷回路板上に形
成されていない場合には、ｎは２レベルパッケージにつ
いて１に等しく、基礎配線パターンは第１の誘電体層上
に形成された第１の配線パターンに接続される。

【００４１】典型的に基礎配線層を有する基礎誘電体層
はパッケージ本体に積層されるが、基礎誘電体および基
礎配線層を、それらがフレキシブル回路であれば、中間
相互接続層として記述することができる。たとえば、図
６（Ａ）〜（Ｃ）に示す３レベル構造において、フレキ
シブル回路１２０を基礎誘電体および基礎配線層という
ことができ、フレキシブル回路１５０を第１のフレキシ
ブル回路ということができる。

【００４２】個々に説明したパッケージは、ワイヤボン
ディングが現在使用されている最も廉価で最も普及して
いる相互接続機構であるから、集積回路にワイヤボンデ
ィング接続するように設計されているが、相互接続の他
の手段（ＴＡＢおよびフリップチップ）を比較的容易に
組み込むことができる。二つのボンディング結合材はフ
レキシブル回路１４０の中心開口をフレキシブル回路１
２０の中心開口より大きく選定することにより作られ
る。各ボンディング結合材に関して１５４ミクロン（１
０２ミクロン条線、５２ミクロン間隔）のボンドフィン
ガーピッチが典型的に可能であり、これにより７７ミク
ロン（約３ミル）という低い有効ボンディングピッチ能
力が得られる。

【００４３】図７を参照すると２レベル接地平面共有パ
ッケージの断面図が示されている。本発明によるパッケ
ージの重要な電気的特性は両信号層に対して低い制御イ
ンピーダンス環境を与えるということである。低インピ
ーダンスは線幅および誘電体厚さを賢明に選択すること
により同じ接地平面を共有させることにより達成するこ
とができる。このシナリオは薄い誘電体およびフレキシ
ブル回路技術により与えられる細い線能力によってのみ
可能となり、慣習的印刷回路および共焼技術によっては
達成することができないとに注目するのは重要である。
慣習的印刷回路および共焼技術では、誘電体層ははるか
に厚く、各信号層に対して別々の接地平面が必要であ
る。

【００４４】本発明の一実施例は基礎誘電体の配線パタ
ーン１１４と第１の誘電体層１２５の配線パターン１２
４との間で接地平面を共有している。図７に示す実施例
では、第１のフレキシブル回路１２０は図２（Ａ）に示
すような２層構造を備え、第１の誘電体層１２５が接着
剤層１３０である。この例示に使用している接着材料は
その誘電率がポリイミド層１２２の誘電率と同じである
熱可塑性ポリイミドであるが、他の接着材料をも使用す
ることができる。接地平面共有実施例では、パッケージ
本体は導電材料から構成され、第１の配線パターンおよ
び基礎配線パターンは共にパッケージ本体に電気的に結
合されている。

【００４５】基礎誘電体配線パターン１１４の信号線の
幅は５０ミクロンであり、信号線と接地平面（金属パッ
ケージ本体）との間の誘電体厚さは３５ミクロンであ
る。フレキシブル回路１２０の信号線１２４の幅は７８
ミクロンであり、信号線と接地平面１０２との間の前誘
電体厚さは５５ミクロン（基礎誘電体からの誘電体の３
５ミクロンにフレキシブル回路１２０からの誘電体の２
０ミクロンが加わる）である。したがって信号線の幅の
誘電体厚さに対する比は、両層に関する信号に対するマ
イクロストリップ制御インピーダンスが同じとすれば、
両層に対して同じであり、別々の接地線の必要が回避さ
れる。

【００４６】上の説明は図解を目的とするもので、限定
を目的とするものではない。本発明の範囲はそれ故上の
説明を参照して決めるのではなく、次に述べる種々の実
施態様を参照して決めるべきである。

【００４７】すなわち、本発明の多層集積回路パッケー
ジは、〔１〕基礎誘電体層の表面に形成された基礎配線
パターンと、基礎誘電体層に積層された第１のフレキシ
ブル回路であり、第１の誘電体層および第１の誘電体層
の第１の表面に形成された第１の配線パターン、および
第１のフレキシブル回路を貫く少なくとも一つの開口を
備え、少なくとも一つの開口には少なくとも部分的に基
礎配線パターンの一部を第１の配線パターンに電気的に
接続する導電材料が詰まっている第１のフレキシブル回
路、から構成されていることを特徴とするもので、
〔２〕〜〔８〕のような実施態様を有している。

【００４８】〔２〕更に、第１の領域および第２の領域
を備え、基礎誘電体層がその第２の領域に形成されてい
るパッケージ本体、を備えている〔１〕に記載の多層集
積回路パッケージ。

【００４９】〔３〕更に、第１の誘電体層はポリイミド
層および粘着性のある熱可塑性層の組合せから成り、第
１の誘電体層の全体の厚さは４ミル未満である〔１〕に
記載の多層集積回路パッケージ。

【００５０】〔４〕更に、第２のフレキシブル回路層を
備え、第２のフレキシブル回路層は第２の誘電体層およ
び第２の誘電体層の表面に形成された第２の配線パター
ンを備え、第２のフレキシブル回路は第１のフレキシブ
ル回路層に積層され、少なくとも一つの開口が第２のフ
レキシブル回路に形成されている〔１〕に記載の多層集
積回路パッケージ。

【００５１】〔５〕開口が第２のフレキシブル回路層か
ら基礎フレキシブル回路まで延長しており、該開口には
少なくとも部分的に第２の配線パターンを基礎配線パタ
ーンに電気的に接続する導電材料が詰まっている〔４〕
に記載の多層集積回路パッケージ。

【００５２】〔６〕開口が第２のフレキシブル回路層か
ら第１のフレキシブル回路層まで延長しており、該開口
には少なくとも部分的に第２の配線パターンを第１の配
線パターンに電気的に接続する導電材料が詰まっている
〔４〕に記載の多層集積回路パッケージ。

【００５３】〔７〕パッケージ本体は金属から成り、更
に、基礎配線パターンおよび基礎誘電体層を貫いてパッ
ケージ本体まで形成されている開口を備え、開口には基
礎配線パターンをパッケージ本体に接続する導電材料が
詰まっている〔２〕に記載の多層集積回路パッケージ。

【００５４】〔８〕基礎誘電体層および基礎配線パター
ンはフレキシブル回路を形成している〔１〕に記載の多
層集積回路パッケージ。

【００５５】また、本発明の多層集積回路パッケージ
は、

〔９〕ｎを１以上の整数として、ｎ個のフレキシブ
ル回路から成り、各フレキシブル回路は誘電体層および
誘電体層の表面に形成された配線パターンを備え、ｎ個
のフレキシブル回路は共に積層されており、少なくとも
一つの開口が各フレキシブル回路を貫いており、少なく
とも一つの開口には少なくとも部分的に配線パターンの
どれかを共に電気的に接続する導電材料が詰まっている
こととも特徴とする。

【００５６】更に、本発明の多層集積回路パッケージの
製造方法は、〔１０〕その表面上に基礎配線パターンが
形成されている基礎誘電体層を得る工程、その表面上に
第１の配線パターンが形成された少なくとも一つの第１
の誘電体層を備えている第１のフレキシブル回路を得る
工程、第１のフレキシブル回路に複数の開口を形成する
工程、第１のフレキシブル回路を基礎誘電体層および基
礎配線パターンに積層する工程、および、第１のフレキ
シブル回路の複数の開口に基礎配線パターンを第１の配
線パターンに電気的に接続する導電材料を少なくとも部
分的に詰める工程、から構成されることを特徴とし、
〔１１〕〜〔２０〕のような実施態様を有する。

【００５７】〔１１〕第１のフレキシブル回路の複数の
開口は錐揉みにより機械的に形成される〔１０〕に記載
の多層集積回路パッケージの製造方法。

【００５８】〔１２〕第１のフレキシブル回路の複数の
開口は押しぬきにより機械的に形成される〔１９〕に記
載の多層集積回路パッケージの製造方法。

【００５９】〔１３〕複数の開口はフレキシブル回路を
乾式エッチングにより形成される〔１０〕に記載の多層
集積回路パッケージの製造方法。

【００６０】〔１４〕開口は積層工程の後構造をレーザ
から放出される光に曝すことにより形成される〔１３〕
に記載の多層集積回路パッケージの製造方法。

【００６１】〔１５〕更に第１のフレキシブル回路の上
方にマスクを位置合わせし、構造をレーザから放出され
る光に曝す工程を備え、位置合わせ工程は第１のフレキ
シブル回路に少なくとも一つの開口を形成する工程の前
に行なう〔１４〕に記載の多層集積回路パッケージの製
造方法。

【００６２】〔１６〕レーザは開口を必要とする場所ま
で個別に動かし、更に配線パターンをマスクとして使用
する〔１４〕に記載の多層集積回路パッケージの製造方
法。

【００６３】〔１７〕基礎配線パターンは第１のフレキ
シブル回路と基礎配線パターンとの間の開口に導電材料
を詰めることにより第１の配線パターンに電気的に接続
される〔１０〕に記載の多層集積回路パッケージの製造
方法。

【００６４】〔１８〕開口は開口上方にはんだボールを
設置し、はんだボールを溶かして開口に詰めることによ
り埋める〔１７〕に記載の多層集積回路パッケージの製
造方法。

【００６５】〔１９〕更に、第２の誘電体層および第２
の誘電体層上に形成された第２の配線パターンを備えて
いる第２のフレキシブル回路を得、第１のフレキシブル
回路と第２のフレキシブル回路との間に開口を形成し、
第１のフレキシブル回路と第２のフレキシブル回路との
間の開口に少なくとも部分的に導電材料を詰めて第１の
配線パターンを第２の配線パターンに接続する工程を備
えている〔１０〕に記載の多層集積回路パッケージの製
造方法。

【００６６】〔２０〕更に、第２の誘電体層および第２
の誘電体層上に形成された第２の配線パターンを備えて
いる第２のフレキシブル回路を得、第１のフレキシブル
回路と基礎配線パターンとの間に開口を形成し、第１の
フレキシブル回路と基礎配線パターンとの間の開口に少
なくとも部分的に導電材料を詰めて第２の配線パターン
を基礎配線パターンに接続する工程を備えている〔１
０〕に記載の多層集積回路パッケージの製造方法。

【００６７】

【発明の効果】本発明は、処理中の寸法変化を減らし、
個別誘電体層の厚さを減らし、多層パッケージの層間で
簡単な相互接続を行なう高ピン数相互接続を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による２レベル多層パッケー
ジの断面図である。

【図２】（Ａ），（Ｂ）は本発明を実施するのに役立つ
二つの異なるフレキシブル回路構造の一部の断面図であ
る。

【図３】本発明による２レベルパッケージの最上位フレ
キシブル回路層を示す上面図である。

【図４】穴形成前の本発明による２レベル多層パッケー
ジの断面分解図である。

【図５】（Ａ）は穴形成後ではんだボール取り付け前の
２レベル多層パッケージの一部の断面図であり、（Ｂ）
は穴形成後ではんだボール取り付け後の２レベル多層パ
ッケージの一部の断面図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は３レベル多層パッケージを形
成する一方法を示す断面図である。

【図７】２レベル接地平面共有構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１００ 多層パッケージ １０２ パッケージ本体 １０４ 第１の領域 １０８ 第２の領域 １１０ 基板 １１１ ポリイミド層 １１２ 基礎誘電体層 １１３ 接着剤層 １１４ 基礎配線パターン １２０ 第１のフレキシブル回路 １２２ 第１の誘電体層 １２４ 第１の配線パターン層 １２５ 第１の誘電体層 １２８ 開口 １３０ 接着剤層 １３４ はんだバンプ １４０ 第２のフレキシブル回路 １５０ 第２のフレキシブル回路 １５２ 第２の誘電体層 １５４ 第２の配線パターン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互接続システムを構成する多層集積回
   路パッケージにおいて、 基礎誘電体層の表面に形成された基礎配線パターンと、 基礎誘電体層に積層された第１のフレキシブル回路であ
   り、第１の誘電体層および第１の誘電体層の第１の表面
   に形成された第１の配線パターン、および第１のフレキ
   シブル回路を貫く少なくとも一つの開口を備え、少なく
   とも一つの開口には少なくとも部分的に基礎配線パター
   ンの一部を第１の配線パターンに電気的に接続する導電
   材料が詰まっている第１のフレキシブル回路、から構成
   されている多層集積回路パッケージ。
2. 【請求項２】 相互接続システムを構成する多層集積回
   路パッケージにおいて、 ｎを１以上の整数として、ｎ個のフレキシブル回路から
   成り、各フレキシブル回路は誘電体層および誘電体層の
   表面に形成された配線パターンを備え、ｎ個のフレキシ
   ブル回路は共に積層されており、少なくとも一つの開口
   が各フレキシブル回路を貫いており、少なくとも一つの
   開口には少なくとも部分的に配線パターンのどれかを共
   に電気的に接続する導電材料が詰まっている多層集積回
   路パッケージ。
3. 【請求項３】 多層パッケージを電気的に相互接続する
   多層集積回路パッケージの製造方法であり、 その表面上に基礎配線パターンが形成されている基礎誘
   電体層を得る工程、 その表面上に第１の配線パターンが形成された少なくと
   も一つの第１の誘電体層を備えている第１のフレキシブ
   ル回路を得る工程、 第１のフレキシブル回路に複数の開口を形成する工程、 第１のフレキシブル回路を基礎誘電体層および基礎配線
   パターンに積層する工程、および、 第１のフレキシブル回路の複数の開口に基礎配線パター
   ンを第１の配線パターンに電気的に接続する導電材料を
   少なくとも部分的に詰める工程、から構成される多層集
   積回路パッケージの製造方法。