JPH09501802A - 高速電子回路用の誘電率の小さい材料の処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 誘電率の小さい材料を処理する方法が、誘電率の小さい多孔質層中に添加材料を分散させ、所望の電子構造を作り、次いで誘電率の小さい層の気孔から添加材料を取り除くことを含む。気孔からの添加材料の除去は昇華、蒸発及び拡散によって行うことが出来る。誘電率の小さい層の用途は、基板によって支持された回路チップを相互接続する為のオーバーレイ層としての使用と、印刷配線板材料としての使用を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 高速電子回路用の誘電率の小さい材料の処理 発明の背景 発明の分野 本発明は全般的に誘電率の小さい多孔質材料、更に具体的に云えば、多孔質層 を印刷配線板の中や電子回路及び支持基板の上に使う方法に関する。 関連技術の説明 電子回路は高周波の用途では固有の制約がある。例えば、容量性リアクタンス は周波数に正比例するので、容量性負荷は周波数が高くなるにつれて増加する。 高周波回路では、容量性負荷が非常に高くなるので、半導体チップは低いリアク タンスのインピーダンスを駆動することが出来ない。こう云う高周波回路は従来 電力効率が悪かったので、航空機及び衛星の用途に於けるその有用性が限られて いる。 電子信号の容量性負荷を減らそうとして、何年もの間、フォーム・コア・ケー ブル（ｆｏａｍ ｃｏｒｅｄ ｃａｂｌｅ）技術が使われて来た。ゴアテックス （Ｇｏｒｔｅｘ：これはデラウエア州ニューアークのダブリュ．エル．ゴア・ア ンド・アソシエーツの登録商標である）の様な多孔質ポリテトラフルオロエチレ ン（ＰＴＦＥ）材料は誘電率が小さいと云う優れた性質を持つが、具合の悪いこ とに、ＭＣＭ（多重チップ・モジュール）又はＰＣ（印刷配線） 板の処理の際、その気孔の中にプロセス薬品を吸収し、それは取り除くことが出 来ない。更に、加圧処理の際に多孔質材料が変形する事実により、その多孔性が 失われ、従って、変形した材料は所望の小さい誘電率を一貫して持っていない。 マイクロ波回路チップ構造では、チップ回路の敏感な区域にある或る電気導体 の経路は、こう云う区域で正しく作用する為には、空気の誘電率（１）に近い誘 電率を必要とする。チップの製造業者は、低い誘電率になる様に空気ブリッジを 作る。こう云う敏感な空気ブリッジ構造は、製造業者にとっても最終的なユーザ にとっても処理上の問題になる。テフロン・ポリテトラフルオロエチレン（ここ でテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）はＥ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ネムアース・アンド・ カンパニイの商標である）は典型的には誘電率が１．９乃至２．０であるが、こ のポリテトラフルオロエチレンでも、マイクロ波周波数ではインピーダンス負荷 効果が大きくなり過ぎる。 デュポン社のテフロン・ポリテトラフルオロエチレン系の材料は本質的に低い 誘電率を持ち、大抵の工業用及び軍用にとって必要な高温安定性を有する。何れ も米国特許第３，９６２，１５３号及び同第４，０９６，２２７号に記載されて いる様に、ゴアテックス材料はテフロンＰＴＦＥをベースにした材料であって、 フォーム（ｆｏａｍ）状布地を作るように無数の微細気孔を含む。多孔質ＰＴＦ Ｅ材料は、保温と共に、その気孔を介して汗及び湿気を通すの で、一般的に衣服に使われている。多孔質ＰＴＦＥ材料は、この他に、充填多孔 質ＰＴＦＥ材料としても販売されている。気孔をアクリレート接着剤の様な材料 で充填すると、この材料を積層フィルムとして使うことが出来る。しかし、こう すると、その結果得られる誘電率が劣化し、高周波に於けるこの材料の有用性か 制限される。未充填多孔質ＰＴＦＥ材料は、誘電率が他の材料に見られる誘電率 よりも相当小さいので、高周波回路用に適していると考えられる。しかし、積層 用途に処理する際、製造中に、気孔が圧力によって潰れたり、処理材料で充填さ れることがあり、この処理材料は容易に取り除くことが出来ない。 例えばセラミック・インダストリー（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）誌 、第１４１巻、第４７号（１９９３年８月）所載の論文「高級セラミックの巨人 （Ｇｉａｎｔｓ ｉｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｃｅｒａｍｉｃｓ）」、並びにマイ クロウェーブ・アンド・オプティカル・テクノロジ．レターズ（Ｍｉｃｒｏｗａ ｖｅ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌｅｔｔｅｒｓ）誌、 第３巻、２８３−２８６（１９９０年８月）所載のテーカオ・ウの論文「基板及 び支持材料の誘電体特性の測定（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒ ｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」には、セラミック・フォーム材料が論じられている 。しかし、こう云う材料は可撓性でなく、大きな面積の部分として作れない。セ ラミック ・フォーム材料は可撓性でないので、基板として使うことは出来るが、完全に平 坦ではないオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）技術には使うことが出来ない。セラ ミック・フォーム材料は脆いので、その本来の状態では、ＰＣ板積層処理に耐え ることが出来ないのが典型的である。更に、セラミック・フォーム材料は処理材 料で充填されることがあり、これがその小さい誘電率を劣化させる。 多孔質ＰＴＦＥ材料及びセラミック・フォーム材料の両者に共通の別の問題は 、多孔質／フォーム材料がその上にメタライズ層を設ける任意のプロセスで使わ れる場合、金属が気孔の中に入り込む傾向があり、従って、表皮効果に関連する 損失が重要である高周波用途に使う為の滑らかで連続的な金属面を達成するのが 困難である。 本質的に小さい誘電率の材料には、商業用及び軍用の処理における高い温度に 耐えることが出来るものは殆どない。一層高い温度に耐えることが出来る誘電率 の小さい材料の大部分は、光スペクトルの２００ナノメータ波長領域より下方で のみ吸収性であり、従って、イオン、アルゴン及びその他のＣＷ（連続波）レー ザを使って、こう云う材料を処理することは殆ど不可能である。 高周波回路内の重合体（ポリマー）材料は、相異なるメタライズ層をそれを介 して相互接続する為のバイア（ｖｉａ）開口を形成する為に、紫外線によるレー ザ削摩が可能であることが好ましい。レーザ処理（削摩、フォトレジスト露出等 ）は、普通はレーザ・ビームの何回かのパスを用 いて行われ、そのパワーは０．５乃至２．５ワットであり、好ましい最大パワー ・レベルは約１．５ワットである。従って、誘電体層がレーザで削摩可能なもの として特徴づけられる時、それは、誘電体層がこのパワー・レベルのレーザ・ビ ームの相次ぐパスによって完全に取り除くことが出来ることを意味する。また、 誘電体層がレーザ削摩可能でないものとして特徴づけられる時には、これは、誘 電体層がこの様なレーザ・ビームの相次ぐパスによって完全に除去されないこと を意味する。適応形レーザ削摩の１つの方法が、米国特許第４，８３５，７０４ 号に記載されている。大抵のポリテトラフルオロエチレン材料はレーザ削摩可能 ではなく、また一般的には他の材料に容易に接着しない。紫外線吸収性染料を添 加することによって、重合体材料の紫外線吸収特性を変更する方法が、米国特許 第５，１６９，６７８号に記載されている。 高密度相互接続構造を製造する為の装置の複雑さ並びにコストを最小限に抑え る為、１種類のレーザしか必要としない様に、全てのレーザ処理が単一周波数で 出来ることが望ましいと考えられる。従って、好ましい材料は、３５１ｎｍのレ ーザ周波数で処理し得るものである。この周波数は、カプトン・ポリイミド（こ こでカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）はＥ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ネムアース・アンド ・カンパニイの商標である）の様な望ましい誘電体層の特性と、商用フォトレジ ストの中にこの周波数で処理することの出来るものがあることとによって選ばれ た。ウルテム・ポリ エーテルイミド樹脂（ここでウルテム（Ｕｌｔｅｍ）はゼネラル・エレクトリッ ク・カンパニイの登録商標である）が、この高密度相互接続構造において、カプ トン・ポリイミドをその下にある構造に結合する為の接着剤層として使われた。 ウルテム・ポリエーテルイミド樹脂は３５１ｎｍでレーザで削摩可能である。 ＰＣ板は典型的には２乃至５の誘電率を持ち、無孔質セラミックは９と云う高 い誘電率を持つことがある。高周波及び高速の電子回路に使う為の誘電率の小さ いＰＣ板材料があることが望ましい。 発明の要約 従って、本発明の目的は、低電力能力を持つ高周波及び高速の電子回路を製造 する為の新しい材料及び方法を提供することである。 本発明の別の目的は、処理薬品が多孔質材料内に残らない様に誘電率の小さい 多孔質材料を処理する方法を提供することである。 本発明の別の目的は、約３５０ナノメータ（ｎｍ）の紫外線（ＵＶ）波長でレ ーザ処理できる様な多孔質材料の気孔に材料を添加する方法を提供することであ る。 本発明の別の目的は、誘電率の小さい重合体及びセラミックのＰＣ板を提供す ることである。 本発明では、約１．２〜１．３の誘電率を持つ多孔質ＰＴＦＥ材料の様な誘電 率の小さい重合体多孔質材料を改質し、そのために、該材料中の気孔の変形を防 止すると共に 高速回路を製造する際にレーザ処理を可能にする昇華可能な（又はその他の形で 取り除くことの出来る）材料を充填する。「誘電率の小さい」と云う用語は、出 来るだけ１に近く、約２より大きくない誘電率を意味するものとする。処理の後 、充填材料を取り除いて、固有の小さい誘電率を持つ元の多孔質材料が残るよう にする。溶媒又はその他の化学的な処理を使わずに、フォーム状材料を積層して レーザ加工することが出来る様にする方法は、ＰＣ板、ＭＣＭモジュール、並び にその他小さい誘電率の面を希望するあらゆる場所に使うことが出来る。 多孔質ＰＴＦＥ材料は約７０％が空気であり、一般的には、ＰＴＦＥを引伸ば して、その容積全体にわたって１平方吋当たり約９０億個の気孔が均一に分布す る様にすることによって作られる。この多孔質構造は、大部分の空気で構成され 、昇華可能な材料で容易に充填することが出来る。その結果得られた多孔質材料 は高周波回路を製造する時の誘電率の小さい材料として使うことが出来、空気ブ リッジ構造並びにその他のマイクロ波構造及び装置の上に配置された材料のレー ザ削摩の必要性を減じることが出来る。 簡単に云うと、本発明の好ましい実施態様では、基板の上に誘電率の小さい材 料を設けるための方法が、誘電率の小さい層内に添加材料を分散させ、前記層を 基板の面に付着させ、前記層から添加材料を取り除く工程で構成される。１実施 態様では、誘電率の小さい層はポリテトラフルオロエチレンから成る多孔質層で ある。この層から添加材料を 取り除く工程は、添加材料の昇華、蒸発並びに／又は拡散による除去である。基 板は、接続面上にチップ・パッドを持つ回路チップを支持することが出来る。こ の実施態様では、多孔質層を基板の面に付着させる工程は、多孔質層を回路チッ プの接続面に付着させることを含み、その他の工程として、多孔質層中に、少な くとも１つのチップ・パッドまで伸びる少なくとも１つのバイア（ｖｉａ）を形 成し、多孔質層の上に導電材料のパターンを設けて該導電材料が前記少なくとも １つのバイアの中に入り込む様にすることを含む。 本発明の別の好ましい実施態様では、基板の上に誘電率の小さい材料を設けて 削摩する方法が、誘電率の小さい重合体層を基板の面に付着させ、重合体層の上 にマスク材料を設け、マスク材料中に、重合体層まで伸びるバイアを形成し、マ スク材料中のバイアを介して重合体層の領域に添加材料を拡散させ、マスク材料 を除去し、添加材料を拡散した領域において重合体層の少なくとも若干を削摩す る工程で構成される。 本発明の別の好ましい実施態様では、誘電率の小さい印刷配線板を作る方法が 、誘電率の小さい層中に添加材料を分散させ、誘電率の小さい層の少なくとも１ つの面に接着剤を設け、該接着剤の上にメタライズ層を設け、これらの誘電率の 小さい層、接着剤及びメタライズ層の中に複数個の孔を設け、メタライズ層をパ ターン形成し、誘電率の小さい層から添加材料を取り除く工程で構成される。 本発明の別の好ましい実施態様では、基板と、チップ・パッドを持っていて、 前記基板によって支持される回路チップと、前記基板及び回路チップの上に配置 されていて、少なくとも１つのチップ・パッドと整合した少なくとも１つのバイ アを持つ誘電率の小さい多孔質層と、多孔質層の一部分の上を通って前記少なく とも１つのバイアの中に入り込む電気導体のパターンとで構成された構造が提供 される。 本発明の別の好ましい実施態様では、誘電率の小さい印刷配線板が、誘電率の 小さい層と、該誘電率の小さい層の少なくとも１つの面に重なる接着剤と、該接 着剤の上に設けられてパターン形成されたメタライズ層と、前記誘電率の小さい 層、接着剤及びメタライズ層の中に設けられた複数個の孔とで構成される。１実 施態様では、誘電率の小さい層はセラミック材料で構成される。 図面の簡単な説明 本発明の新規と考えられる特徴は請求の範囲に具体的に記載してあるが、本発 明自体の構成、作用及びその他の目的並びに利点は、以下の図面を参照した説明 から最もよく理解されよう。図面全体にわたり同じ部分には同じ参照数字を用い ている。 第１乃至５図は、選ばれた面の上に誘電率の小さい多孔質層を設ける方法の種 々の工程を示す。 第６乃至９図は、選ばれた面の上に誘電率の小さい多孔質層を設ける別の方法 の種々の工程を示す。 第１０乃至１１図は、誘電率の小さい多くの多孔質層を設ける方法の種々の工 程を示す図である。 第１２乃至１６図は、誘電率の小さい多孔質材料をレーザ削摩可能にする方法 の種々の工程を示す図である。 第１７乃至１９図は、誘電率の小さい印刷配線板を形成する方法の種々の工程 を示す図である。 発明の好ましい実施態様の詳しい説明 第１乃至５図は、選ばれた面の上に誘電率の小さい多孔質材料を設ける方法の 種々の工程を示す図である。第１図では、半導体チップ１４が、例えばチップ・ パッド１６を持つＧａＡｓ（砒化ガリウム）でされ、旋削した基板１０のチップ 井戸１８内に接着剤１２により取付けられる。基板は、例えば窒化アルミニウム 又は酸化ベリリウムの様な任意の適当な構造材料で構成することが出来る。接着 剤１２は、高温処理に耐えることの出来るウルテム・ポリエーテルイミド樹脂又 はシリコーン・エポキシの様な材料で構成することが出来る。 第２図に示す様に、誘電率の小さい多孔質層２０が基板１０及びチップ１４の 面の上に配置される。１実施例では、多孔質層は多孔質ＰＴＦＥ材料で構成され 、その気孔が添加材料で充填されている。一例では、気孔は約０．０１乃至５μ ｍの範囲の直径を持っている。 多孔質材料は重合体材料であることが好ましいが、セラミック及び金属の様な その他の材料も使うことが出来る。膨張させたＰＴＦＥは、大抵の製造用薬品に 溶解しないの で、役に立つ多孔質層である。役立つ可能性のある多孔質材料のその他の例とし ては、例えばポリエチレン及びポリスチレンがある。 選ばれる添加材料は、高い処理温度に耐えることが出来なければならないと共 に、処理の後、熱、又は熱と真空との組合せの様な任意の適当な方法によって、 取り除くことが出来るものでなければならない。 例えば、添加材料は、低融点のろう、アントラキノン（並びにアリザリンの様 なアントラキノンの誘導体）の様な材料、並びにアジピン酸及びその他のジカル ボン酸の様な昇華可能な有機物で構成することが出来る。この内のある添加材料 は、昇華のために真空と熱の組合せを必要とするが、他の添加材料は拡散又は蒸 発する傾向を持つ。昇華可能な材料の短いリストが、ハンドブック・オブ・ケミ ストリー・アンド・フィジックス（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒ ｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、第６０版、Ｃ−７２２−７２３頁に記載されて いる。このリストにある多くの材料は本発明に容易に使うことが出来る。何種類 かの添加材料の組合せも、レーザ削摩に適切な波長を吸収することが出来る除去 可能な材料を構成する為に望ましいことがある。 多孔質層２０が加圧下で軟化点まで加熱されて基板の面に付着し、結合された 積層体を構成する。圧力及び温度のパラメータは、この付着の際に添加材料が目 立って昇華したり、拡散したり又は蒸発したりしない様に選ぶ。多孔質 層の外面には、積層後の面を新鮮にする為に、添加材料の別の被覆を付加しても よい。 前に引用した米国特許第４，８３５，７０４号に記載されている様な適応形レ ーザ又はマスク過程をこの後使って、第３図に示す様に、選ばれたチップ・パッ ド１６の上にバイア開口２４を形成する。多孔質ＰＴＦＥの様な層は、好ましい 波長を使ったレーザで削摩できないのが通例であるが、多孔質層２０の気孔を添 加材料で充填することによって、多孔質層はレーザ削摩可能になる。これについ ては後で更に説明する。 バイアを清浄にした後、導電材料の層を多孔質層２０の上に設け、パターン形 成を施して電気導体のパターン２２を形成する。好ましい実施例では、このパタ ーンは結合パッド２６を含む。１実施例では、電気導体のパターンは、チタン又 はクロムの様な緩衝メタライズ層を銅層で覆い、この銅層を第２の緩衝層で覆う ことによって構成される。これらの金属は、米国特許第４，７８３，６９５号に 記載されている様に、標準的なフォトレジスト技術によってパターン形成するこ とが出来る。 第４図及び第５図に示す様に、その後、添加材料を充填した多孔質層２０から 添加材料を取り除いて、添加材料のない多孔質層２０ａを形成する。第５図は第 ３図と同様な断面図である。第４図は、第５図の線４−４′で切った拡大断面図 である。基板１０を（添加材料に応じて、真空状態で又は真空状態なしで）加熱 して、添加材料を昇華させ、 拡散させ又は蒸発させることが出来る。添加材料は、電気導体２２のパターンを 通過して直接的に昇華しないから、電気導体のパターンの下にある添加材料は、 電気導体のパターンの下にない添加材料の放出通路２１ｂに較べて、一層長い放 出通路２１ａを持つ。放出通路が一層長ければ、一層長い加熱期間を必要とする ことがある。 重合体マトリクス中に溶解又は分散した添加材料染料の除去は相互拡散のメカ ニズムを通じて行われる。アントラキノン又はアリザリンの様な染料分子は比較 的小さい分子であり、好ましくは、それが多孔質層を構成しているコイル状重合 体連鎖の空間の間にはまっている。昇華温度より高い温度に加熱されると、気相 の個別の染料分子が、これらの空間を通って逃げ出し、多孔質層から放出される 。 電気導体のパターンを形成した後に添加材料が除去されるので、金属は目立っ て多孔質層の中に突出することがなく、この為低損失の高周波の用途に要求され る滑らかな面を持つ。 多孔質材料を使うと云う考えで本発明を説明したが、この代わりに、多孔質層 は特別に形成された気孔を持たない重合体で構成してもよい。こう云う重合体で は、自由空間の容積が一層小さい為に、相互拡散速度が多孔質材料の場合より一 層遅くなるが、昇華可能な添加材料の分子は依然として、特別に形成された気孔 を持たない重合体内の空間を通って周囲の大気中へ拡散する。拡散速度は温度、 圧力、重合体の厚さ及び重合体マトリクスの透過性に関係する。 ＵＶ（紫外線）の様な特定の周波数の光は、添加材料の分解を助ける。ＵＶ光 は、添加材料を分断して、多孔質材料の外へ容易に通過できる様な一層小さい分 子を作る。 第６乃至９図は、第１乃至５図に示す方法の工程と同様な誘電率の小さい多孔 質層を適用する方法の工程を示す図であるが、デュポン社からＡＦ１６００又は ２４００テフロン・ポリテトラフルオロエチレンの商品名で入手し得る誘電率の 小さい不定形接着剤２８が付加されている。この接着剤は、添加材料を除去した 後、多孔質層に対する優れた接着力を維持する。有用な他の誘電率の小さい接着 剤は、酸化ポリフェニレンである。こう云う誘電率の小さい接着剤は、前に引用 した米国特許第５，１６９，６７８号に記載されている様に、紫外線を吸収する 染料をドープすることが好ましい。 この実施例では、多孔質層２０を、溶媒に溶解した添加材料の中に浸漬してソ ーキングさせる。イオン打込み、圧力、又は圧力と熱の組合せを利用して、多孔 質層全体にわたる添加材料の浸透を高めることが出来る。 多孔質層及び添加材料が乾いた後、接着剤２８を多孔質層２０に適用するか又 は基板の面に直接適用する。接着剤が気孔の中に浸入又は突出するのを防止する 為に、基板の面に多孔質層を付着させて積層する前に、多孔質層の気孔の中に添 加材料を位置決めするのが役立つ。こうすると、面に対する多孔質層の十分な接 着を保ちなから、多孔質層からの添加材料の除去を達成することが出来る。 第７乃至９図は、夫々第２図、第３図及び第５図と同様であるが、所望の面に 多孔質層を接着するのに多量の熱を必要としない処理工程を示す図である。ＡＦ テフロン・ポリテトラフルオロエチレンを接着剤として使った場合、多孔質層は ２２５℃乃至２５０℃の温度範囲内で基板及びチップの面に対して適切な接着力 を達成することが出来る。多孔質層２０にバイア開口２４を形成する工程は、接 着剤２８に対応するバイアを形成することを含む。 薄い接着剤２８を付加すると、一般的に誘電率は直列に作用し且つ隣接する材 料の相対的な厚さに比例するので、面の上の誘電率が増加する。しかし、この誘 電率は、多孔質層が接着剤よりかなり厚い場合、多孔質の誘電率に近くなり、適 当に低くすることが出来る。 第１０乃至１１図は、誘電率の小さい多孔質層を多数設ける処理工程を示す図 である。第１０図では、添加材で充填された第２の多孔質層３０が、第９図に示 した構造の多孔質層２０ａの外面に第２の接着剤３２により接着されている。第 ２の多孔質層及びこの後に設ける全ての層は、前に第７乃至９図について述べた 様に処理することが出来、すなわち電気導体のパターン２２の一部分まで伸びる バイア開口３４を形成し、電気導体の第２のパターン３６を設け、添加材料を除 去して、第１１図に示す構造を得ることが出来る。第２の接着剤は薄いので、そ の下側のバイア２４を埋めることはなく、この為メタライズされたバイア区域内 に空気の誘電率（約１）を持たせる。 多層構造では、全ての層を、添加材料で充填した多孔質層で構成する必要はな い。例えば、多孔質層と組合せて、カプトン・ポリイミド（ここでカプトンはＥ ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ネムアース・アンド・カンパニイの商標である）の様な 他の材料を使うことが出来る。高速又は高周波用の多孔質層は所望の場所にだけ 配置することが出来る。 各々の層を適用した度毎に添加材料を除去する代わりに、複数の層を処理して から添加材料を取り除くことが出来る。複数の層から同時に添加材料を除去する 場合、１つの層から添加材料を除去する期間よりも一層長い加熱期間が必要にな る。 １実施例では、多孔質層及び接着剤が全てポリテトラフルオロエチレンで構成 される。この実施例では、接着剤２８及び３２にはＡＦ１６００、多孔質層２０ 及び３０にはＡＦ２４００の様な、２種類の異なるデュポン社のＡＦテフロン・ ポリテトラフルオロエチレン材料を使う。こう云う２種類の材料は十分に異なる 融点を持っているので、ＡＦ２４００が固体の状態である時に、ＡＦ１６００は 溶融して、結合剤として作用することが出来る。 ＡＦテフロン・ポリテトラフルオロエチレン材料には、２４８〜３６５ｎｍの レーザでの削摩を可能にすると共にこの後で熱により又は熱と真空状態によって 取り除くことが出来る種々の昇華可能な材料を添加することが出来る。この様な 昇華可能な添加材料の幾つかの例としては、上に述べた低融点のろう、アントラ キノン及びその誘導体、並 びにその他の昇華可能な有機物がある。こう云う添加材料を使うことにより、約 ２００ｎｍに対して光学的に透明である材料を、パルス状エキシマ・レーザの２ ４８ｎｍ、２６６ｎｍ、３０８ｎｍ及び３５１ｎｍの周波数、並びにイオン、ア ルゴン又はクリプトン・レーザの３５０〜３６５ｎｍ及び３２５ｎｍの周波数の 様な、もっと普通のレーザ周波数でレーザ処理できる様にし、その後で取り除く ことが出来る。 ＡＦテフロン・ポリテトラフルオロエチレン層は添加材料を容易に放出する。 これは、こう云う材料が、Ｔｇ（ガラス転移温度）近くまで加熱することが出来 るからであり、こう云う温度では、添加材料が軟化した材料の中を易々と透過に よって通過する。この過程は時間、厚さ、温度及び圧力に関係する。 ＡＦ２４００テフロン・ポリテトラフルオロエチレンの多孔質層は離型板の上 にフィルム成型することが出来、ＡＦ１６００テフロン・ポリテトラフルオロエ チレンの接着剤は、多孔質層をひゞ割れさせずに、その上に塗布することが出来 、これにより積層してＰＣ板又はＭＣＭ構造を形成することの出来る複合構造が 得られる。 この実施例を使って、誘電率の高い材料を使う時に起こるインピーダンス負荷 を減少することが出来る。ある回路チップの製造業者は空気ブリッジを用いて、 ＧａＡｓマイクロ回路の重要な区域に対する低いインピーダンス負荷を達成して いる。典型的には、こう云うチップが集積回路内 にある時、最適の性能を得る為には、空気ブリッジの区域で、その上に又は下に 重なる材料を取り除かなければならない。本発明は、材料を取り除く必要を少な くし、こうして新しいチップ相互接続構造を作ることが出来る様にする。 第１２乃至１６図は、誘電率の小さい多孔質層４０をレーザ削摩可能にするド ーピング処理の工程を示す図である。最初に多孔質層を第２図について述べた様 に基板１０の面に設置するが、添加材料は用いない。次に、好ましい実施例では 、例えばカプトン・ポリイミドの様なレーザ削摩可能なマスク材料４２を、多孔 質層の外面上に堆積する。マスク材料には、第１２図に示す様に、電気導体４４ の一部分の上にバイア開口４６が形成されて、多孔質層を露出する。バイアはア ルゴン・レーザを用いて形成することが好ましいが、例えばプラズマ・エッチン グ又は反応性イオン・エッチングの様な他の普通の方法を使って形成してもよい 。 第１３図に示す様に、添加材料は、熱源５４を用いながら圧力容器５０内の多 孔質層４０に圧力ポート５２から供給することが出来る。ドーパントすなわち添 加材料は、前に引用した米国特許第５，１６９，６７８号に記載されている様な 光吸収性染料で構成することが出来る。マスク材料４２は、添加材料を透過させ るためにバイアが形成された局部的な区域４８にドーピング又は拡散を制限し、 これにより該区域をＣＷのアルゴン・イオン・レーザ周波数でレーザ削摩可能に する。希望によっては、マスク材料４２ を多孔質層の側縁の上にも設けて、側縁のドーピングを防止することが出来る。 しかし、多孔質層の縁に沿って起こり得る若干のドーピングは、何ら問題を招か ない。 第１４図はレーザ処理の用意が出来たドープされた領域を示す。一旦所望のバ イア区域が局部的なレーザ削摩が出来る様に添加材料でドープされたら、第１５ 図に示す様に、マスク材料を取り除くことが出来、レーザを使って多孔質中の添 加材料がドープされた所にバイアを作ることが出来る。これは、ドープされたバ イア区域に於けるエキシマ・レーザ・エネルギの選択的な吸収による。バイアを 形成した後、残っているドーパント材料があれば、それは例えば昇華の様な方法 によって取り除くことが出来、その結果、第１６図のバイア５６で示す様に、材 料は再びエキシマ・レーザの光エネルギに対して透明な状態で残る。 第１７乃至１９図は、誘電率の小さい印刷配線板を形成する処理工程を示す図 である。最初、多孔質層１１０に第２図について述べた様にして添加材料を充填 する。第１７図に示す様に、多孔質層はその両面が、ＡＦ１６００又は２４００ テフロン・ポリテトラフルオロエチレンの様な材料からなる接着剤の薄い層１１ ２ａ、１１２ｂで被覆され、次いでこれらの接着剤の層は、銅の様な材料から成 る夫々のメタライズ層１１４ａ、 １１４ｂで被覆されることが好ましい。１実 施例では、デュポンＦＥＰ又はＰＦＡテフロン・ポリテトラフルオロエチレンが 、ＰＣ板処理に使われる様なピンチ・ロール積層装置によって適用される。 次に、第１８図に示す様に、多孔質材料、接着剤及びメタライズ層に孔１１６ を穿孔又はドリル加工し、そして第１９図に示す様に、メタライズ層をパターン 成形して、板の上にメタライズ線を形成する。１実施例では、パターン成形はフ ォトレジスト層（図に示してない）を使って行われ、パターン成形後にこのフォ トレジスト層は取り除かれる。希望によっては、メタライズ層のパターン成形の 後に露出したまゝになっている接着剤があれば、それはＲＩＥ（反応性イオン・ エッチング）によって取り除くことが出来る。メタライズ線が作られた後、板に 電子部品を挿入することが出来、また添加材料の除去は、前に述べた様に昇華、 蒸発並びに／又は拡散によって行われる。 本発明の好ましい特徴だけを図面に示して説明したが、当業者には種々の変更 が考えられよう。従って、請求の範囲は、本発明の範囲に属するこの様な全ての 変更を包括するものであることを承知されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シトニク−ニーターズ，テレサ・アン アメリカ合衆国、12302、ニューヨーク州、 スコティア、サード・ストリート、232番 (72)発明者 ダウム，ウォルフガング アメリカ合衆国、12309、ニューヨーク州、 スケネクタデイ、デキャンプ・アベニュ ー、804番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基板の上に誘電率の小さい材料を設ける方法において、誘電率の小さい層 に添加材料を分散させる工程と、前記層を基板の面に付着させる工程と、前記層 から添加材料を取り除く工程とを含むことを特徴とする方法。 ２．前記層から添加材料を取り除く工程が、昇華、蒸発及び拡散からなる群か ら選ばれた方法で構成されている請求項１記載の方法。 ３．前記添加材料が前記層中から昇華可能である請求項２記載の方法。 ４．前記層が重合体及びセラミックからなる群から選ばれた材料で構成されて いる請求項２記載の方法。 ５．前記層が気孔を持つ多孔質層で構成されている請求項４記載の方法。 ６．前記基板が接続面にチップ・パッドを持つ回路チップを支持しており、前 記層を前記基板の面に付着させる工程が、前記層を前記回路チップの接続面に付 着させることを含み、更に、前記層から添加材料を取り除く前に、少なくとも１ つの前記チップ・パッドまで伸びる少なくとも１つのバイアを前記層中に形成し 、次いで前記層の上に導電材料のパターンを形成して、前記導電材料のパターン が前記少なくとも１つのバイアの中に入り込むようにする工程を含んでいる請求 項２記載の方法。 ７．前記層が重合体層で構成されている請求項６記載の方法。 ８．前記重合体層が気孔を持つ多孔質層で構成されている請求項７記載の方法 。 ９．前記多孔質層がポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン及びポリスチ レンからなる群から選ばれた材料で構成されている請求項８記載の方法。 １０．前記添加材料が、ろう、アントラキノン及び昇華可能な有機物からなる 群から選ばれた材料で構成されている請求項９記載の方法。 １１．前記多孔質層を基板の面に付着させる工程が、前記多孔質層と前記基板 の面との間に接着剤を用いることを含む請求項８記載の方法。 １２．前記接着剤がポリテトラフルオロエチレン及び酸化ポリフェニレンから なる群から選ばれた接着剤で構成されている請求項１１記載の方法。 １３．更に、前記導電材料のパターンを形成した後に、添加材料を分散させた 別の多孔質層を、接着剤を用いて前記多孔質層及び導電材料のパターンの面に付 着させ、次いで前記別の多孔質層中に、前記導電材料のパターンの一部分まで達 する別のバイアを形成し、次いで前記別の多孔質層の上に導電材料の別のパター ンを形成して、該導電材料の別のパターンが前記別のバイアに入り込みむように し、その後に前記別の多孔質層から添加材料を取り除く工程を含んでいる請求項 ８記載の方法。 １４．前記多孔質層から添加材料を取り除く工程及び前記別の多孔質層から添 加材料を取り除く工程が同時に行わ れる請求項１３記載の方法。 １５．前記多孔質層及び前記別の多孔質層が、第１のポリテトラフルオロエチ レン材料で構成され、前記接着剤が前記第１のポリテトラフルオロエチレン材料 よりも融点の低い第２のポリテトラフルオロエチレン材料で構成されている請求 項１３記載の方法。 １６．基板の上に誘電率の小さい材料を設けて削摩する方法において、誘電率 の小さい多孔質重合体層を基板の面に付着させる工程と、前記重合体層の上にマ スク材料を設ける工程と、該マスク材料の中に前記重合体層まで達するバイアを 形成する工程と、前記重合体層中の所定の領域に前記マスク材料中のバイアを介 して添加材料を拡散させる工程と、前記マスク材料を取り除き、前記添加材料を 拡散させ領域の所で、重合体材料の少なくとも若干を削摩する工程とを含むこと を特徴とする方法。 １７．更に、残っている添加材料があれば、それを前記重合体層から昇華によ って取り除く工程を含む請求項１６記載の方法。 １８．前記重合体層がポリテトラフルオロエチレンで構成され、前記マスク材 料がポリイミドで構成されている請求項１７記載の方法。 １９．誘電率の小さい印刷配線板を作る方法において、誘電率の小さい層内に 添加材料を分散させる工程と、前記誘電率の小さい層の少なくとも１つの面の上 に接着剤を適用する工程と、該接着剤の上にメタライズ層を形成する工 程と、前記誘電率の小さい層、接着剤及びメタライズ層を通る複数個の孔を設け る工程と、前記メタライズ層をパターン成形する工程と、前記誘電率の小さい層 から前記添加材料を取り除く工程とを含むことを特徴とする方法。 ２０．前記誘電率の小さい層から添加材料を取り除く工程が、昇華、蒸発及び 拡散からなる群から選ばれた方法で構成される請求項１９記載の方法。 ２１．前記添加材料が前記誘電率の小さい層の中を昇華可能である請求項２０ 記載の方法。 ２２．前記誘電率の小さい層が重合体層で構成されている請求項２０記載の方 法。 ２３．前記重合体層が気孔を持つ多孔質層で構成されている請求項２２記載の 方法。 ２４．前記多孔質層が、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン及びポリ スチレンからなる群から選ばれた材料で構成されている請求項２３記載の方法。 ２５．前記添加材料が、ろう、アントラキノン及び昇華可能な有機物からなる 群から選ばれた材料で構成されている請求項２４記載の方法。 ２６．基板と、チップ・パッドを持っていて、前記基板によって支持された回 路チップと、前記基板及び回路チップの上に設けられていて、少なくとも１つの チップ・パッドと整合した少なくとも１つのバイアを持つ誘電率の小さい多孔質 層と、前記多孔質層の一部分の上に伸びていて、前記少なくとも１つのバイアに 入り込む電気導体のパター ンとを有する構造。 ２７．前記多孔質層が重合体層で構成されている請求項２６記載の構造。 ２８．前記重合体層がポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン及びポリス チレンからなる群から選ばれた材料で構成されている請求項２７記載の構造。 ２９．更に、前記多孔質層と前記基板の面との間に接着剤を含んでいる請求項 ２６記載の構造。 ３０．前記接着剤が、ポリテトラフルオロエチレン及び酸化ポリフェニレンか らなる群から選ばれた接着剤で構成されている請求項２９記載の構造。 ３１．更に、前記多孔質層の面及び前記電気導体のパターンの上にある別の多 孔質層と、前記多孔質層と前記別の多孔質層との間に配置された接着剤とを有し 、該別の多孔質層は前記電気導体のパターンの少なくとも一部分まで通抜ける別 のバイアを持っており、更に、前記別の多孔質層の上にある導電材料の別のパタ ーンを有し、該導電材料の別のパターンが前記別のバイアに入り込んでいる請求 項２６記載の構造。 ３２．前記多孔質層及び前記別の多孔質層が第１のポリテトラフルオロエチレ ン材料で構成され、前記接着剤が前記第１のポリテトラフルオロエチレン材料よ りも融点の低い第２のポリテトラフルオロエチレン材料で構成されている請求項 ３１記載の構造。 ３３．誘電率の小さい層と、該誘電率の小さい層の少な くとも１つの面に重なる接着剤と、該接着剤の上に設けられたパターン成形した メタライズ層と、前記誘電率の小さい層、接着剤及びメタライズ層を通抜ける複 数個の孔とを有することを特徴とする、誘電率の小さい印刷配線板。 ３４．前記誘電率の小さい層が多孔質材料で構成されている請求項３３記載の 誘電率の小さい印刷配線板。 ３５．前記誘電率の小さい層が重合体層で構成されている請求項３４記載の誘 電率の小さい印刷配線板。 ３６．前記重合体層がポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン及びポリス チレンからなる群から選ばれた材料で構成されている請求項３５記載の誘電率の 小さい印刷配線板。