DE4108986A1

DE4108986A1 - Zusammengeschaltete, mehrschichtige platten und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE4108986A1
Application number: DE4108986A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Yokono; Hideo Arima; Takashi Inoue; Naoya Kitamura; Haruhiko Matsuyama; Hitoshi Oka; Fumio Kataoka; Fusaji Shoji; Hideyasu Murooka; Masayuki Kyoi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1991-09-26
Also published as: US5300735A; JPH10135634A; KR930010063B1; US5388328A

Description

Die Erfindung betrifft zusammengeschaltete (miteinander verbundene), mehrschichtige Dünnschicht-Platten zum Packen von sehr großen integrierten Schaltungen (VLSI-Schaltungen), Widerständen (terminal resistors), Kondensatoren und dergl. in hoher Dichte sowie Verfahren zu ihrer Herstellung. Ferner betrifft die Erfindung Module, in denen derartige zusammengeschaltete, mehrschichtige Platten eingesetzt werden, sowie Computer mit derartigen Modulen.

Zunächst wird ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte unter Bezugnahme auf das in Fig. 9(a) bis 9(g) gezeigte Fließdiagramm beschrieben.

Wie in Fig. 9(a) erläutert, ist eine metallische Unterschicht (metallic under-conductor layer) 92, die auch als Elektrode zum Plattieren dienen kann, auf dem gesamten Bereich einer oberseitigen Fläche eines Substrats 91 ausgebildet. Auf der oberseitigen Fläche der metallischen Unterschicht 92 ist ein Resist 93 ausgebildet, der mit Fenstern (Ausschnitten) in Form eines gewünschten Leiterbahnenmusters versehen ist, wie in Fig. 9(b) dargestellt ist. Anschließend wird die Plattierung durchgeführt, wobei man als Elektroden die in den Kanälen 94 freiliegende metallische Unterschicht 92 verwendet, so daß, wie in Fig. 9(c) gezeigt, die Kanäle 94 im Resist 93 selektiv mit einem Leiter gefüllt werden, wodurch Leiterbahnen, Durchgangsleiter (via-hole conductos), "Glands" oder Durchführungsleiter (through-hole conductors) 95 entstehen. Anschließend wird der Resist 93 entfernt, wodurch die Leiter 95 freigelegt werden, wie in Fig. 9(d) gezeigt ist. Die metallische Unterschicht 92 wird in den Bereichen, die nicht in Kontakt mit den Leitern 95 stehen entfernt. Sodann wird, wie in Fig. 9(f) gezeigt, mit einem Polymeren eine Isolierschicht 96 auf der gesamten oberseitigen Fläche des Substrats 91 gebildet, so daß die Leiter 95 mit der Isolierschicht 96 bedeckt werden. Wie in Fig. 9(g) dargestellt, werden die oberseitigen Flächen der Leiter 95 durch Schleifen oder dergl. freigelegt, und die Oberfläche der Isolierschicht 96 wird in eine glatte Fläche übergeführt. Die vorstehenden Stufen werden nacheinander mehrfach wiederholt, wodurch man eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte erhält.

Die entsprechende Technologie ist beispielsweise in Proceedings of the 34th ECC (Electronic Component Conference), 82-87 (1984) beschrieben.

Das schwierigste Problem bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technik besteht darin, daß für die einzelnen Schichten, z. B. eine Leiterschicht, eine Gland-Schicht und eine Durchgangsleiterschicht, jeweils mehrere Stufen durchgeführt werden müssen, d. h. die Stufen zur Bildung und Entfernung des Resists, die Stufen zur Bildung und Entfernung der metallischen Unterschicht, die Stufe zur Bildung der Isolierschicht und die Stufe zum Glätten der Isolierschicht. Somit umfaßt diese herkömmliche Technik eine große Anzahl von Stufen, was lange Vorbereitungszeiten und eine geringe Produktivität mit sich bringt.

Bei der herkömmlichen Technik müssen aber nicht nur die genannten zahlreichen Stufen durchgeführt werden, sondern es treten auch weitere Schwierigkeiten auf, die beispielsweise in der Durchführung technisch aufwendiger Arbeitsschritte liegen, beispielsweise die Notwendigkeit zum Schleifen und Polieren der isolierenden Polymerschicht und die Schwierigkeiten bei der Beseitigung von Staubteilchen, z. B. von Schleif- und Polierstaub, durch Waschen.

Es besteht daher ein Bedürfnis, die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten zu überwinden und ein Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Substraten der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem wesentlich weniger Verarbeitungsschritte erforderlich sind, die Schwierigkeiten durch Schleifen und Polieren entfallen, die Vorbereitungszeiten wesentlich kürzer sind und eine hohe Produktivität ermöglicht wird.

Obgleich das in Fig. 9(a) bis 9(g) vorgestellte herkömmliche Herstellungsverfahren von sämtlichen Verfahren bisher den größten Durchsatz erlaubt, ist es wegen der langen Vorbereitungszeit nicht praxisgerecht. Um dieses Verfahren für die Massenproduktion einzusetzen, ist es erforderlich, den Durchsatz noch weiter zu erhöhen und die Vorbereitungszeit auf etwa 1/2 bis 1/3 abzukürzen. Die bemerkenswert lange Vorbereitungszeit läßt sich auf die Verwendung eines Polyimidharzes als Polymer zur Bildung der Isolierschichten zurückführen. Wenn ein Polyimidmaterial unter Erwärmen gehärtet wird, werden sowohl Lösungsmittel als auch Wasser verdampft, so daß Polyimidmaterial an rauhen Stellen einer Unterlage einer Schrumpfung unterliegt. Es ist daher schwierig, eine Isolierschicht auf einem Substrat mit rauher Beschaffenheit auszubilden. Aufgrund der äußerst unzureichend glatten Beschaffenheit des Polyimidmaterials sind Schleif- und Poliervorgänge unerläßlich. Ferner wird zur Bildung einer Isolierschicht das Polyimidmaterial zunächst in Form einer Polyamidlösung oder Polyimidlösung zubereitet, wonach sich der Beschichtungs- und Erwärmungsvorgang anschließt. Durch einen einzigen Beschichtungsvorgang läßt sich daher nicht die gewünschte Schichtdicke erreichen, so daß zahlreiche Stufen, z. B. Beschichtungs- und Trocknungsstufen, erforderlich sind. Ferner erfordert die Härtung des Polyimidmaterials hohe Temperaturen und lange Zeitspannen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte bereitzustellen, die aufgrund der Anwendung eines Materials, das eine rasche Härtung ermöglicht und eine besonders einwandfreie Beschaffenheit aufweist, die Erhöhung des Durchsatzes auf das 2- bis 3fache und eine Verkürzung der Vorbereitungszeit auf 1/2 oder 1/3 oder noch weniger ermöglicht und sich somit sehr gut zur Massenproduktion eignet. Ferner sollen erfindungsgemäß die Entwicklungs- und Herstellungszeiten für Module und somit auch für Computer erheblich verkürzt und die Zuverlässigkeit derartiger Bauteile verbessert werden.

Zur Lösung der vorstehend geschilderten Schwierigkeiten wird erfindungsgemäß ein völlig neuartiges Verfahren bereitgestellt, bei dem die Mehrschicht-Metallisierung mit sämtlichen Resistschichten durchgeführt wird und die metallischen Unterschichten unverändert belassen werden, ohne daß eine schichtweise Entfernung von Resist- oder Polymerschichten mit einem Lösungsmittel oder von metallischen Unterschichten durch Ätzen durchgeführt wird, wobei vielmehr die Resistschichten und metallischen Unterschichten auf einmal unter Ausbildung von mehrschichtigen Leiterbahnen mit einer Gerüststruktur entfernt und die Zwischenräume zwischen den mehrschichtigen Leiterbahnen der Gerüststruktur mit einem lösungsmittelfreien Lack unter Bildung von Isolierschichten ausgefüllt werden. Bei der Bildung von mehrschichtigen Leiterbahnen ist es schwierig, nach einem herkömmlichen Verfahren einen Metalleiter allein in Form von mehrfachen Schichten auszubilden, ohne daß man sich eines Hartlötmaterials bedient. Im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der Verbindung von Leitern bleibt keine andere Wahl, als sich eines sukzessiven Stapelverfahrens unter Plattierung oder dergl. zu bedienen. Um ein Leitermetall in die Form von mehreren Schichten zu bringen, ist es besonders wirkungsvoll und zweckmäßig, eine sukzessive Verfahrensweise anzuwenden, die den kürzesten Zeitaufwand erfordert. Andererseits können Isolierschichten entweder nacheinander oder auf einmal gebildet werden. Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren anzuwenden, bei dem diese Bildung gleichzeitig erfolgt, was in bezug auf Wirkungsgrad und Zweckmäßigkeit vorteilhaft ist. Die vorstehenden Ausführungen stellen das grundlegende Konzept dar, mit dem erfindungsgemäß die erwähnten Schwierigkeiten bei der Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Dünnschichtplatte, das herkömmlicherweise einen hohen Zeitaufwand erfordert, überwunden werden.

Der erfindungsgemäß verwendete Ausdruck "lösungsmittelfreier Lack" bedeutet nicht nur die lösungsmittelfreien Lacktypen im engeren Sinn, die ohne Druckeinwirkung bei Raumtemperatur flüssig sind, sondern auch Lacke, die ohne Zusatz eines Lösungsmittels bei einer nicht über der Härtungstemperatur liegenden Temperatur ohne Druckeinwirkung oder unter Druck schmelzen und gut fließfähig sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1(a) bis 1(h) ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung einer beispielhaften großflächigen Schaltstruktur, die für die erfindungsgemäße Praxis geeignet ist;

Fig. 3(a) bis 3(e) ein Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte mit Abstandhaltern;

Fig. 4(a) bis 4(c) ein Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte mit Abstandhaltern;

Fig. 5(a) bis 5(g) ein Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte mit Abstandhaltern;

Fig. 6(a) bis 6(j) ein Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte mit Abstandhaltern;

Fig. 7(a) bis 7(c) ein Fließdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines glatten Grundsubstrats bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte;

Fig. 8(a) bis 8(i) ein Fließdiagramm zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte unter Verwendung des Grundsubstrats von Fig. 7(a) bis 7(c);

Fig. 9(a) bis 9(g) ein Fließdiagramm eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte;

Fig. 10(a) einen bruchstückhaften Querschnitt zur Erläuterung eines beispielhaften Dünnschicht-Widerstandselements, das sich zur Einverleibung in eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte eignet, und Fig. 10(b) eine bruchstückhafte Draufsicht des Dünnschicht-Widerstandselements von Fig. 10(a);

Fig. 11 einen bruchstückhaften Querschnitt zur beispielhaften Erläuterung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte mit daran befestigten Dünnschicht-Widerstandselementen;

Fig. 12 einen Querschnitt eines Dickschicht-Dünnschicht-Hybridmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Logikpackung, die sich zur Verwendung in einem Computer eignet;

Fig. 14 einen Querschnitt eines Siliciumsubstrats mit einer darauf ausgebildeten Schicht aus einem Poly- (benzocyclobuten)-polymeren;

Fig. 15(a) bis 15(f) individuelle Stufen zur Herstellung eines Siliciumsubstrats mit einer Isolierschicht aus einem Poly-(benzocyclobuten)-polymeren;

Fig. 16(a) bis 16(c) ein Fließdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Ausfüllung von Zwischenräumen zwischen benachbarten Leitern mit einem Harzmaterial, z. B. einem Poly- (benzocyclobuten)-polymeren oder einem wärmebeständigen Epoxyharz, unter Verwendung einer heißen Platte; und

Fig. 17(a) und 17(b) ein Fließdiagramm eines Verfahrens zum Auffüllen von Zwischenräumen zwischen benachbarten Leitern mit einem Harzmaterial, z. B. einem Poly- (benzocyclobuten)-polymeren oder einem wärmebeständigen Epoxyharz, unter Verwendung einer heißen Platte.

Nachstehend wird ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das sich für die Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte eignet, unter Bezugnahme auf das Fließdiagramm von Fig. 1(a) bis 1(h) näher beschrieben.

Wie in Fig. 1(a) gezeigt, wird eine metallische Unterschicht 2 auf der gesamten oberseitigen Fläche eines Grundsubstrats 1, das gegebenenfalls Leiterbahnen in mehreren Schichten enthält, ausgebildet. Die metallische Unterschicht 2 kann als eine Elektrode zum Elektroplattieren oder als eine Grundschicht zum stromlosen Plattieren dienen. Auf der oberseitigen Fläche der metallischen Unterschicht 2 ist ein Resist 3 ausgebildet, der, wie in Fig. 1(b) gezeigt ist, einen fensterförmigen Ausschnitt in Form eines gewünschten Leiterbahnenmusters aufweist. Sodann wird die Plattierung durchgeführt, wobei man die metallische Unterschicht 2, die durch das Fenster 4 offenliegt, als Elektrode zum Elektroplattieren oder als eine Grundschicht zum stromlosen Plattieren verwendet, wobei, wie in Fig. 1(c) gezeigt ist, das Fenster 4 des Resists 3 selektiv mit einem Leiter zur Bildung eines Durchgangsleiters 5 gefüllt wird, so daß eine erste Schicht gebildet wird. Bis zu diesem Stadium entspricht das Herstellungsverfahren der herkömmlichen Verfahrensweise.

Anschließend werden ohne Entfernung des Resists und der metallischen Unterschicht die Stufen von Fig. 1(a) bis Fig. 1(c) als ein Zyklus mehrere Male wiederholt, wodurch eine mehrschichtige Struktur entsteht. In einer mehrschichtigen Struktur mit n Niveaus gilt n2, wenn Durchgangs-, X-, Y- und Gland-Schichten jeweils als 1 Schicht gezählt werden. Um die Dicke der Plattierung gleichmäßig zu machen und um eine Elektrode zum Elektroplattieren oder eine Grundschicht zum stromlosen Plattieren zur Bildung von Leiterbahnen bereitzustellen, ist jeweils eine metallische Unterschicht unterhalb der X-, Y- und Gland-Schichten erforderlich. Die Abwesenheit einer metallischen Unterschicht unter Durchgangsschichten auf deren jeweiligen Oberseiten stellt kein spezielles Problem dar, da die metallischen Unterschichten der X-, Y- und Gland-Schichten als Elektroden verwendet werden können oder die X-, Y- und Gland-Schichten direkt als Grundschichten zum stromlosen Plattieren eingesetzt werden können. Dies schließt jedoch nicht aus, daß unterhalb der Durchgangsschichten metallische Unterschichten bereitgestellt werden können.

In der in Fig. 1(a) bis 1(h) gezeigten zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte wird die erste Schicht als Durchgangsschicht verwendet. Die erste Schicht kann jedoch als Leiterschicht für die X- und Y-Schichten oder als eine Gland-Schicht anstelle der Durchgangsschicht verwendet werden. Es ist für die Leiterschicht nicht wesentlich, daß sie sich in rechten Winkeln bezüglich der X- und Y-Schichten erstreckt. Sie kann als Leiterbahnenschicht ausgebildet sein, die sich in einem schrägen Winkel erstreckt.

Es ist möglich, die metallische Unterschicht unterhalb der dazwischen liegenden Durchgangsleiterschicht wegzulassen, wenn bei der Bildung der dazwischen liegenden Durchgangsleiterschicht beim vorstehenden Herstellungsverfahren der darunter liegende Leiter als Elektrode zum Elektroplattieren oder als Grundschicht zum stromlosen Plattieren eingesetzt werden kann, da die unterhalb des Leiters verbleibende metallische Unterschicht praktisch als Elektrode zum Elektroplattieren oder als primäre Schicht zum stromlosen Plattieren dient.

Die mehrschichtige Struktur von Fig. 1(d) weist sieben Schichten (n=7) auf, die die Durchgangsschicht 6, die X-Schicht 7, die Durchgangsschicht 8, die Y-Schicht 9, die Durchgangsschicht 10, die Gland-Schicht 11 und die Durchgangsschicht 12 umfassen. Gegebenenfalls kann eine Befestigungsplatte 14 nach der Bildung der mehrschichtigen Struktur auf der obersten Schicht unter Zwischenlegen einer Stützschicht 13, z. B. eines Netzwerks, angebracht werden.

Abschließend werden, wie in Fig. 1(e) gezeigt, sämtliche Resistschichten auf einmal mit einem Lösungsmittel entfernt. Ferner werden, wie in Fig. 1(f) gezeigt, sämtliche metallischen Unterschichten auf einmal mit einem Ätzmittel entfernt. Die Reihenfolge der Entfernung der Resistschichten und der Metallschichten kann umgekehrt werden. Sie können alternativ auch schichtweise entfernt werden. Als weitere Alternative können sie auf einmal entfernt werden. Durch Entfernung der Resistschichten und der metallischen Unterschichten auf die vorstehend beschriebene Weise werden die mehrschichtigen Leiter einer Gerüststruktur gemäß der Darstellung in Fig. 1(f) gebildet. Die mehrschichtigen Leiter der Gerüststruktur enthalten einen Leerraum 15. An dieser Stelle kann auf einen Kupferleiter eine Plattierung unterschiedlicher Art, z. B. eine Ni-Plattierung, aufgebracht werden.

Die mehrschichtigen Leiterbahnen der Gerüststruktur werden sodann in einem gehäuseähnlichen Gebilde eingeschlossen, wie in Fig. 1(g) gezeigt ist, wobei der Hohlraum 15 einer Entschäumung unterworfen wird und vollständig mit einem lösungsmittelfreien Isolierlack 16 unter vermindertem Druck, Normaldruck oder erhöhtem Druck oder unter einer Kombination aus zwei oder mehr dieser Druckbedingungen ausgegossen und gefüllt wird, wonach sich eine Härtung unter Bildung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte anschließt. Sofern keine metallische Unterschicht unterhalb der zwischenliegenden Durchgangsleiterschicht vorgesehen ist, läßt sich die Fig. 1(g) entsprechende Stufe gemäß Fig. 1(h) durchführen. Das Einspritzen des Lackes wird durch Spalten an den vier Seiten des behälterähnlichen Gehäuses oder durch die Oberseite des behälterähnlichen Gehäuses durchgeführt. Besteht die Befestigungsplatte 14 aus einem Netzwerk, einer durchlöcherten Platte, einem Gitter oder dergl., so kann der Lack 14 in Abwärtsrichtung durch die Befestigungsplatte 14 eingespritzt werden. Nachdem auf einmal erfolgenden Füllvorgang mit dem lösungsmittelfreien Lack wird dieser Lack gehärtet, wobei ein Ende der oberen Durchgangsöffnung mit einer Einspannvorrichtung festgehalten wird. Als Einspannvorrichtung wird eine Platte, beispielsweise eine Glasplatte, verwendet, die ein Loch aufweist, dessen Stelle in bezug zur Position der Durchgangsöffnung ausgerichtet oder eingepaßt ist. Anstelle des Ausgießens und Füllens mit dem Lack kann der Hohlraum 15 der mehrschichtigen Leiterbahnen der Gerüststruktur mit einem Isolierlack auf Lösungsmittelbasis imprägniert werden, so daß die Leiter auf einmal beschichtet und isoliert werden können. Es ist auch möglich, die Beschichtung der Leiter mit dem Lack auf Lösungsmittelbasis und das Ausgießen und Auffüllen mit dem lösungsmittelfreien Lack in Kombination einzusetzen. Ferner kann das Einspritzen des lösungsmittelfreien Lackes durch Flüssigkeitsinjektion erfolgen. Ein Prepreg kann geschmolzen und gepreßt werden, um die mehrschichtige Gruppe von Leiterbahnen zu formen. Der lösungsmittelfreie Lack kann einen oder mehrere Füllstoffe enthalten. Obgleich Füllstoffe, die bei der Verformung von Kunststoff verwendet werden, eingesetzt werden können, sind auch Siliciumdioxidperlen, kleinteiliger Mulitt und Polyimidpulver geeignet. Um die Beschichtungseigenschaften des lösungsmittelfreien Lacks zu verbessern, ist es möglich, eine niedermolekulare organische Verbindung in einem solchen Umfang zuzusetzen, daß weder das Entschäumungsverfahren noch die Bedingungen zur Ausbildung einer hohlraumfreien Beschaffenheit für die zu beschichtenden Schichten beeinträchtigt werden. Entsprechende organische Verbindungen können beim erfindungsgemäßen Verfahren zugesetzt werden.

Es erübrigt sich festzustellen, daß das vorerwähnte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte in Kombination mit einem oder mehreren anderen Herstellungsverfahren angewandt werden kann und daß die gemäß dem vorstehenden Verfahren hergestellte zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte der Erfindung mit einem Hartlötmaterial verbunden werden können.

Nachstehend folgt eine Beschreibung von Materialien, die in verschiedenen Abschnitten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte geeignet sind.

Erfindungsgemäß kann das Grundsubstrat 1 gegebenenfalls eine oder mehrere Signalschichten enthalten. Bei diesem Material kann es sich um ein keramisches oder polymeres Material handeln, vorausgesetzt daß das keramische oder polymere Material als Substrat eine isolierende Beschaffenheit aufweist. Hinsichtlich des Materials des Grundsubstrats 1 gibt es daher keine speziellen Beschränkungen.

Das Material für die metallische Unterschicht 2 muß als Elektrode für das Elektroplattieren oder als Grundschicht zum stromlosen Plattieren dienen und muß durch ein spezielles Ätzmittel weggeätzt werden können. Die metallische Unterschicht 2 kann beispielsweise durch Aufbringen einer Metallschicht, wie Cr/Cu/Cr, Ti/Cu/Ti, Ti, Cu, Zn, Sn, Co, Fe, Ni, Ni/Cu, Rh oder In unter Anwendung verschiedener Methoden, zum Beispiel Vakuumabscheidung, Sputtering, Ionenplattieren, stromloses Plattieren und Elektroplattieren entweder einzeln oder in Kombination, gebildet werden. Es können auch Schichten aus einem organischen Leiter gebildet werden.

Bei den Plattierungsresists 3 kann es sich um Resists vom Lacktyp, Elektroabscheidungstyp oder um schichtähnliche Resists handeln, unabhängig davon, ob das Material anorganisch oder organisch ist, vorausgesetzt, daß es anschließend mit einem speziellen Lösungsmittel entfernt werden kann. Das Material kann gegenüber Licht entweder empfindlich oder unempfindlich sein. Es kann beispielsweise unter Photoresists, lichtempfindlichen Polyimiden, verschiedenen lichtempfindlichen Polymeren, keramischen Materialien, Gläsern und Metallschichten, wie Zn-, Co- und Ni-Schichten, ausgewählt werden, vorausgesetzt, daß im Fall von Metallschichten eine Isolierschicht als Grenzfläche mit der anliegenden metallischen Unterschicht vorgesehen ist. Im Fall von schichtähnlichen Resists kommen solche in Frage, die von selbst haften, sowie solche, die mit einem Haft- oder Klebemittel beschichtet werden. Die Resists können vorher in einem separaten Vorgang mit Fenstern versehen werden. Als Verfahren zur Fensterbildung an den Resists kommen herkömmliche photolitographische Verfahren, die Laserstrahlbearbeitung, die Naßätzung oder die Trockenätzung in Frage.

Beispiele für Leitermetalle, die in die Fenster 4 in den Resists 3 gefüllt werden, sind Metalle, die zur Bildung üblicher Leiter und Durchgangsleiter (Durchführungsleiter) verwendet werden, wie Au, Ag und Cu.

Auf der Trägerschicht 13, die auf den Leiterbahnen in der obersten Schicht angeordnet ist, wird die Befestigungsplatte 14 durch Plattieren aufgebaut oder mit Lötmittel verbunden. Die Stützschicht 13 dient dazu, die Gruppe von Leitern in den unteren Schichten zu stützen, ohne daß sie sich bewegen können. Die Stützschicht 13 wird durch Vakuumabscheidung, Sputtering, Plattieren oder dergl. gebildet. Die Stützschicht 13 und die Befestigungsplatte 14 werden weder während der Stufe der Entfernung des Resists mit dem Lösungsmittel noch während der Stufe des Wegätzens der metallischen Unterschichten gelöst, so daß sie dazu dienen, die oberseitige Fläche des obersten Durchgangsleiters während der Stufe der Lackeinspritzung im Anschluß an die Bildung der Gerüststruktur zu fixieren. Beispielsweise können eine Ni-, Ni-Legierungs-, Cr-, Ti-, Aluminiumoxid-, Mulitt-, Zirkoniumoxid- oder Polyimid-Platte verwendet werden, obgleich keine Beschränkung auf diese Materialien besteht.

Ein Lack auf Lösungsmittelbasis wird zur Beschichtung der Drahtleiter der Gerüststruktur verwendet, während ein lösungsmittelfreier Lack zum Ausgießen und Füllen der Gerüststruktur verwendet wird. Jeder dieser Lacke enthält die entsprechenden Komponenten in beliebiger Form, z. B. als Monomere, Oligomere oder Polymere.

Beispiele für Lacke auf Lösungsmittelbasis sind solche auf der Basis von aromatischen oder nicht-aromatischen Polymeren, wie Fluorpolymere, Silicone, Polyimide, Polyamidimide, Polyesterimide und Polybenzimidazol. Um die Signalausbreitungsgeschwindigkeit durch eine verringerte Dielektrizitätskonstante zu verbessern, ist ein Fluorpolymer geeignet. Beispiele für Fluorpolymere sind PTFE vom Emulsionstyp, PFA, FEP, amorphes AF und dergl.

Beispiele für lösungsmittelfreie Lacke, die in die Zwischenräume der Leiter der Gerüststruktur eingespritzt werden, sind Epoxyharze (insbesondere Epoxyharze mit Naphthalingerüst, Diphenylgerüst oder Terphenylgerüst), Isocyanurat-Oxazolidon-Harze, Isocyanat-Ester-Harze und wärmebeständige Polymere mit Cyclobutenringen. Im Hinblick auf die verschiedenen Anforderungen, wie eine niedere Dielektrizitätskonstante (ε<2,7), eine hohe Wärmebeständigkeit (<400°C), einen hohen Wirkungsgrad beim Ausgießen und eine ausgeprägte glatte Beschaffenheit, sind wärmebeständige Polymere mit einem Gehalt an Cyclobutenringen besonders bevorzugt. Wärmebeständige Polymere mit Cyclobutenringen sind beispielsweise in der JP-OS 60-501572 beschrieben. Hier finden sich Ausführungen über die Wärmebeständigkeit, die ein Polymer in lösungsmittelfreier Form haben soll. Beim Aufbau einer zusammengeschalteten mehrschichtigen Platte zu einem Modul, ist eine Lötverbindung für die verschiedenen Schichten erforderlich. Demzufolge muß die zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte die maximale Temperatur aushalten, der sie im Verlauf des Lötverfahrens ausgesetzt wird. Im Fall von besonders hochentwickelten Computermodulen, wie sie derzeit zur Verfügung stehen, muß die Wärmebeständigkeit (angegeben als Glasübergangstemperatur; glass transition point (Tg)) mindestens 250°C und insbesondere 280°C oder mehr betragen. Erfindungsgemäß werden Polymere eingesetzt, die diesen Anforderungen genügen.

Die Verwendung des lösungsmittelfreien Lackes kann zu folgenden vorteilhaften Wirkungen führen.

Die Verwendung eines Polymeren auf Lösungsmittelbasis, z. B. eines Polyimids, führt zu Überzugsschichten mit Hohlräumen oder feinen Löchern, was auf die Anwesenheit von restlichem Lösungsmittel und die Bildung von Wasser aufgrund von Kondensation während der Härtung zurückzuführen ist. Ferner weist ein Grundsubstrat im allgemeinen zahlreiche Hohlräume (Fehlstellen) als Oberflächendefekte auf. Es ist schwierig, diese Hohlräume aufzufüllen, selbst wenn lösungsmittelfreier Lack mehrfach aufgetragen wird. Mit anderen Worten, treten bei einem Polymeren auf Lösungsmittelbasis Schwierigkeiten insofern auf, als nur Überzugsschichten bereitgestellt werden können, die in bezug auf ihre glatte Beschaffenheit zu wünschen übrig lassen und bei denen zahlreiche Hohlräume im Substrat ungefüllt bleiben, da das Polymer auf Lösungsmittelbasis trotz seiner geringen Konzentration eine hohe Viskosität aufweist. Im Gegensatz dazu enthält ein lösungsmittelfreier Lack keinerlei flüchtigen Bestandteile und führt bei der Polymerisation nicht zur Bildung von Nebenprodukten, wie Wasser. Beim lösungsmittelfreien Lack kommt es daher nicht zur Bildung von feinen Löchern oder Hohlräumen. Ferner ermöglicht er beim Einspritzen eine Druckentlastung und/oder eine Druckerhöhung, wodurch es möglich wird, auch sehr kleine Löcher zu füllen. Insbesondere im Fall einer Verbindung mit einem Gehalt an einem Cyclobutenring wird eine hervorragende ebene Beschaffenheit gewährleistet. Beim Beschichten eines Substrats mit Verwerfungen kann die gebildete Überzugsschicht die Verwerfungen ausgleichen und so leicht die Deformationen korrigieren. Ferner verhält sich ein Polymer, das keinerlei Imidringe oder Imidringe nur in so geringen Anteilen enthält, daß diese nicht eine vorherrschende Komponente darstellen, als inert, wenn es in direkten Kontakt mit Kupfer gebracht wird, so daß keine Gefahr der Korrosion von Kupfer besteht. Insofern ist ein derartiges Polymer auch im Hinblick auf elektrische Wanderungserscheinungen sicher. Ferner ist auch der Vorteil von Bedeutung, daß die Härtung im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren (Endtemperatur: 300 bis 400°C) bei niedrigeren Temperaturen möglich ist. Die für die Erfindung geeigneten wärmebeständigen Epoxyharze unterliegen beispielsweise bei 150 bis 200°C einer vollständigen Härtung.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften werden Kurzschlüsse oder offene Leiterbahnenstellen (Schaltungsunterbrechungen) aufgrund von Hohlräumen und/oder feinen Löchern nicht beobachtet, während derartige Schwierigkeiten bei herkömmlichen Polymeren auf Lösungsmittelbasis auftreten. Wie vorstehend erläutert, kann der lösungsmittelfreie Lack das Auftreten von elektrischen Wanderungserscheinungen verhindern, eine von feinen Löchern freie Isolierung gewährleisten und mit Erfolg zur Ausbildung einer glatten Beschaffenheit eines Grundsubstrats bei der Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte eingesetzt werden.

Wenn das Gießen des Lackes durch ein Netzwerk, eine durchlöcherte Platte, ein Gitter oder dergl., das auf die vorstehend beschriebene Weise oben angeordnet ist, durchgeführt wird, bildet sich auf der oberseitigen Fläche der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte eine rauhe Oberfläche des Polymeren, wenn das Netzwerk oder dergl. nach dem Gießen entfernt wird. Der lösungsmittelfreie Lack kann auch zum Glätten dieser rauhen Oberfläche verwendet werden.

Eine weitere wichtige Wirkung des lösungsmittelfreien Lackes besteht darin, daß eine Eindickung möglich ist. Im Fall eines Polymeren auf Lösungsmittelbasis erfordert die Eindickung den Aufbau des Polymeren unter Abdampfen des Lösungsmittels, was einen aufwendigen Vorgang darstellt. Obgleich das Polymer auf Lösungsmittelbasis auf das Grundsubstrat im unteren Bereich geklebt und gestapelt werden kann, kann es nicht gleichzeitig mit dem Härten eine Platte in einem oberen oder dazwischen liegenden Bereich binden. Der lösungsmittelfreie Lack enthält keinerlei Lösungsmittel und bildet beim Härten keine Nebenprodukte. Er ermöglicht somit die gleichzeitige Bindung und den Einbau von zahlreichen Platten, ohne daß eine Verdickung vorgenommen wird. Dies bedeutet, daß anorganische isolierende Folien oder Platten, z. B. aus Keramik, die bezüglich ihres Ausdehnungskoeffizienten für LSIs mit geringem Ausdehnungskoeffizienten übereinstimmen, mit der oberen Schicht eines Modulsubstrats verbunden werden können. Für LSIs mit großer Wärmeentwicklung kann eine Platte mit hervorragender thermischer Leitfähigkeit, wie eine AlN-Platte, mit dem oberen Teil verbunden werden. Der lösungsmittelfreie Lack kann weitere vorteilhafte Wirkungen mit sich bringen. In getrennten unabhängigen Stufen kann ein Dünnschicht-Widerstand auf einer keramischen Folie oder Platte gebildet und bei einer im Vergleich zur Wärmebeständigkeitsgrenze des lösungsmittelfreien Lackes höheren Temperaturen einer Wärmebehandlung unterzogen werden, und sein Widerstandswert kann durch Trimmen eingestellt werden. Der Widerstand kann dann als integrierendes Element auf eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Dünnschicht-Platte geklebt werden.

Um das Einfüllen des vorstehend beschriebenen lösungsmittelfreien Lackes zu ermöglichen, ist es erforderlich, die vier Seitenwände der Modulplatte mit einer Hülle zu umgeben. Beispiel für derartige Einhüllungen sind Metallplatten und RTV-Kautschukplatten, die mit einem Scheidemittel behandelt worden sind. Das Verfahren zum Einfüllen des lösungsmittelfreien Lackes ist nicht auf derartige Verfahren beschränkt. Es ist auch möglich, Dichtungswände an den vier Seiten gleichzeitig mit der Bildung der Drahtleiter auf dem Grundsubstrat durch Plattieren auszubilden. Zusätzlich zu den vier Seiten des Grundsubstrats kann auch eine Schutzschicht für die Gruppe der internen Leiterbahnen auf der Oberflächenschicht ausgebildet werden.

Wenn das auf diese Weise hergestellte Substrat erhebliche Oberflächenabmessungen aufweist, z. B. wenn, wie in Fig. 2 gezeigt, längliche X-Schicht-Leiter 23, die mit entsprechenden Durchgangsleitern 22 auf einem Grundsubstrat 21 verbunden sind, mit den entsprechenden Y-Schicht-Leitern 25 über zugeordnete Durchgangsleiter 24 verbunden sind und ferner mit zugeordneten Halbleiterschichten 27 mittels entsprechender Durchgangsleiter 26 in der nächsten Schicht verbunden sind, werden die Leiter der Gerüststruktur nicht an einem Ende fixiert, so daß die Abmessungen der Leiter nicht auf vorbestimmte Werte im Zwischenraum eingestellt werden können. Als eine Maßnahme bei diesem möglichen Problem werden erfindungsgemäß eine Mehrzahl von Verfahren zur Bereitstellung eines Abstandhalters als Stütze für die Leiterbahnen vorgeschlagen.

Ein Verfahren zum Stützen der Leiterbahnen besteht darin, Abstandhalter bei der Bildung der Leiterbahnen auszubilden. Daneben besteht die Möglichkeit, Abstandhalter einfach körperlich zwischen die Leiterbahnen einzusetzen.

Beim Verfahren zum körperlichen Einsetzen von Abstandhaltern können bei der Bildung von Leiterbahnen einer Gerüststruktur, die in Fig. 1(f) beispielhaft dargestellt ist, Abstandhalter an einigen Stellen im Hohlraum des Gerüstes eingesetzt werden, z. B. zwischen der X-Schicht und der Y-Schicht. Das Material für die Abstandhalter selbst kann entweder isolierend oder nicht-isolierend sein, sofern die Isolierung zwischen den Leitern aufrechterhalten wird. Sowohl organische als auch anorganische Materialien können daher verwendet werden, einschließlich keramische Materialien, Gläser, Lacke und Metalle. Sofern die Abstandhalter aus einem nicht-isolierenden Material bestehen, ist es erforderlich, sie einer Isolierungsbehandlung zu unterwerfen, um die Isolierung zu den Drähten zu gewährleisten.

Ein im Vergleich zum vorstehenden Verfahren wirksameres und rationelleres Verfahren besteht darin, die Abstandhalter vor dem Auftragen eines Resists auf einmal durch eine photolithographische Musterbildung mit einem Polymeren auszubilden. Gemäß Fig. 3(a) wird nach dem Ausbilden einer metallischen Unterschicht 32 auf einem Grundsubstrat 31 (obgleich es nicht unbedingt erforderlich ist, die metallische Unterschicht 31 direkt auf dem Grundsubstrat 31 als Grundelektrode auszubilden) ein Photoresist 34 unter Bildung eines Abstandhalters 33 musterförmig ausgebildet. Anschließend wird, wie in Fig. 3(b) dargestellt, der Photoresist 34 durch Trockenätzen mit einem Fenster versehen, wodurch das Fenster 37 entsteht. Das Fenster 37 wird sodann, wie in Fig. 3(c) dargestellt, der Kupferplattierung unterworfen, wobei das Fenster 37 mit einem Leiter 35 ausgefüllt wird. Ferner wird, wie in Fig. 3(d) dargestellt, eine Leiterbahn 36 auf dem Leiter 35 gebildet. Wie in Fig. 3(e) gezeigt, werden die Bereiche der metallischen Unterschicht 32, die nicht in Kontakt mit dem unteren Bereich des Leiters stehen, und der Resist 34 durch Ätzen entfernt, so daß eine Gerüststruktur entsteht.

In diesem Fall muß das den Abstandhalter 33 bildende Polymer gegen das zur Entfernung des Resists verwendete spezielle Lösungsmittel und auch gegen das zur Entfernung der metallischen Unterschicht verwendete Ätzmittel beständig sein. Somit bleibt bei der Bildung der Gerüststruktur auf die vorstehend beschriebene Weise der Abstandhalter 33 im Hohlraum des Gerüstes und stützt die Leiterbahn 36.

Handelt es sich beim Resist um ein lichtempfindliches Polyimid, wird der Resist durch Laser-Erwärmung gehärtet, so daß der Abstandhalterbereich gebildet wird. Leiterkanäle können sodann durch Belichtung und Entwicklung ausgebildet werden. Dieses Verfahren kann eingesetzt werden, wenn ein Polymer mit zwei Funktionen, nämlich Wärmepolymerisierbarkeit und Lichtpolymerisierbarkeit, verwendet wird.

Eine weitere Ausführungsform besteht in einem Verfahren, bei dem der Bereich zwischen der X-Schicht und der Y-Schicht, der als Hohlraum für die Durchgangsleiterschicht vorgesehen ist, vollständig oder teilweise mit einem Polymeren ausgefüllt wird. Beispielsweise können Leiter einer Gerüststruktur so konstruiert sein, daß Leiterschichten und Durchgangsschichten sich abwechseln, z. B. eine Durchgangsschicht 42→ eine X-Schicht 43→ eine Durchgangsschicht 44→ eine Y-Schicht 45→ eine Durchgangsschicht 46, wie in Fig. 4(a) gezeigt. Nach der in Fig. 4(a) gezeigten Bildung der X-Schicht 43 wird gemäß Fig. 4(b) der Bereich, der dafür vorgesehen ist, daß er den Raum für die Durchgangsschicht 44 zwischen der X-Schicht 43 und der Y-Schicht 45 bildet, vollständig mit einem Polymeren unter Bildung eines Abstandhalters 47 gefüllt. Ein sich zur Y-Schicht erstreckendes Durchgangsloch wird durch Laser-Bearbeitung des Abstandhalters 47 gebildet, so daß ein durch diese Schicht gehendes Fenster entsteht, und anschließend wird das Fenster mit einem Leiter plattiert, um es auszufüllen. Als ein alternatives Verfahren kann, wie in Fig. 4(c) gezeigt, der Raum teilweise mit einem Polymeren unter Bildung des Abstandhalters 47 gefüllt werden.

Die Füllung mit dem Polymeren kann in Form eines Netzwerks oder eines Gitters durchgeführt werden. In diesem Fall sollte das Polymer, das den Abstandhalter bildet, gegen das zur Entfernung des Resists verwendete spezielle Lösungsmittel und auch gegen das zur Entfernung der metallischen Unterschicht verwendete Ätzmittel beständig sein. Ein lichtempfindliches Polymer, z. B. ein lichtempfindliches Polyimid, ein unlösliches, wärmebeständiges Polymer, z. B. ein herkömmliches Polyimid, oder ein wärmebeständiges Polymer mit einem Gehalt an Cyclobutenringen, ein wärmebeständiges Harz mit einem Gehalt an Cyanatesterringen oder dergl. sind geeignet. Bei der gleichzeitigen Entfernung von Resists und metallischen Unterschichten verbleibt das Polymer als Abstandhalter, so daß die X-Schicht und die Y-Schicht durch das Polymer fixiert werden.

Zur Bildung des Abstandhalters in Form eines Netzwerkes oder Gitters können beispielsweise photolithographische Verfahren, Laser-Bearbeitungsverfahren, Trockenätzverfahren oder dergl. angewendet werden.

Vorstehend wurde die Ausbildung eines Abstandhalters in der Durchgangsschicht zwischen der X-Schicht und der Y-Schicht beschrieben. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Schicht, in der eine oder mehrere Abstandhalter ausgebildet werden sollen, nicht auf die vorstehende Schicht beschränkt ist, sondern daß dies in beliebigen Leiterschichten erfolgen kann.

Bei den vorstehend beschriebenen Verfahren kann die Bildung der zur Verwendung als Abstandhalter eingesetzten Polymerschicht in wirksamer Weise erreicht werden, indem man eine wärmebeständige Polymerschicht verwendet, die eine darauf aufgebrachte metallische Unterschicht trägt und der Ausbildung eines Durchgangslochs unterworfen worden ist. Ferner ist es möglich, eine anorganische Isolierschicht, z. B. eine Keramik- oder Glasschicht, anstelle der Polymerschicht zu verwenden, indem man die anorganische Isolierschicht auf eine metallische Unterschicht klebt.

Bei einem Dünnschichtverfahren ist es auch möglich, einen oder mehrere Abstandhalter mit einem Metall, das sich vom Leitermaterial unterscheidet, gleichzeitig mit der Bildung der Leiter durch Plattieren zu bilden. In diesem Fall müssen die Abstandhalter gegen die Leiter isoliert werden. Zu diesem Zweck kann eine Isolierbehandlung durch ein CVD-Verfahren oder dergl. durchgeführt werden.

Bei einem weiteren Verfahren, bei dem Wände (oder Säulen) an den vier Seiten eines Grundsubstrats gleichzeitig mit der Bildung der Leiter durch Plattieren gebildet werden und bei dem Leiter, wie Antennen, sich von End- oder Zwischenbereichen der Leiter erstrecken und mit den Wänden verbunden sind, werden die Wände nach der anschließenden Fixierung der Gruppe der Leiter entfernt, und die Leiter, z. B. die Antennen, werden separat an ihren Grundbereichen durch Laser oder dergl. abgeschnitten.

Es gibt ein weiteres Verfahren, in dem sowohl ein Abstandhalter als auch ein Durchgangsloch bildendes Fenster mit einem wärmebeständigen Polymeren nach einem Dünnschichtverfahren gebildet werden und die anderen Bereiche durch Plattieren aufgefüllt werden. Beispielsweise wird, wie in Fig. 5(a) gezeigt, eine metallische Unterschicht 52 aus Cr/Cu/Cr durch Sputtering auf einem Grundsubstrat 51 gebildet, wonach sich die Bildung einer lichtempfindlichen Polyimidschicht 53 anschließt. Die Polyimidschicht 53 wird, wie in Fig. 5(b) gezeigt, belichtet und sodann entwickelt, wie in Fig. 5(c) gezeigt, wodurch ein ein Durchgangsloch bildender Bereich 54 und ein Abstandshalter 55 gebildet werden. Anschließend wird, wie in Fig. 5(d) gezeigt, ein Metall 56 durch Plattieren aufgebracht, das selektiv von den Leitern weggeätzt werden kann. Anschließend wird gemäß Fig. 5(e) eine Maskierung mit einer gegenüber Trockenätzen beständigen Masse 57 durchgeführt. Die Maske 57 wird nur an einer Position oberhalb des ein Durchgangsloch bildenden Bereichs 54 belichtet und entwickelt. Anschließend wird, wie in Fig. 5(f) gezeigt, ein ein Durchgangsloch bildendes Fenster 58 durch Trockenätzen ausgebildet. Ferner wird, wie in Fig. 5(g) gezeigt, ein für Leiterzwecke einzusetzender Leiter 59 in das Durchgangsloch-Fenster 58 gefüllt, nachdem die Maske abgelöst worden ist.

Wird Kupfer als Leiter 59 verwendet, so kann als selektiv wegzuätzendes Metall beispielsweise Zink verwendet werden. Das Zink wird anschließend mit einem Ätzmittel weggelöst, so daß bei der Bildung der Gerüststruktur ein Zwischenraum gebildet wird.

Obgleich gemäß Fig. 5(a) und 5(b) ein lichtempfindliches Polyimid verwendet wird, ist es möglich, eine Schicht aus einem empfindlichen wärmebeständigen Polymeren, z. B. eine Polyimidschicht, anzubringen und diese Schicht der Trockenätzung zu unterziehen oder ein Polymer zu bilden, das dem Abstandhalter-Polymer und dem Durchgangsloch-Bereich entspricht und die Bildung des Durchgangslochs durch Laser-Mikrobearbeitung durchführt. Es ist auch möglich, einen Abstandhalter mit einem wärmebeständigen Polymeren zu bilden, wobei ein Photoresist von hervorragend glatter Beschaffenheit zur Auffüllung der verbleibenden Kanäle verwendet wird, und anschließend ein Durchgangsloch-Fenster im Photoresist durch ein lithographisches Verfahren zu bilden.

Es wurden verschiedene Verfahren zur Bildung von einem oder mehreren Abstandshaltern beschrieben. Sie können entweder allein oder in Kombination miteinander angewandt werden. Ferner kann man sich auch anderer Verfahren bedienen, sofern das Gerüst beibehalten werden kann.

In den vorstehend beschriebenen Verfahren werden die Ausdrücke "spezielles Lösungsmittel" und "besonderes Ätzmittel" in einigen Fällen der Bedeutung verwendet, daß ein Lösungsmittel und ein Ätzmittel, die für den Resist bzw. die metallische Unterschicht geeignet sind, eingesetzt werden. Das Lösungsmittel und das Ätzmittel sind daher in der Lage, spezifisch den Resist bzw. die metallische Unterschicht aufzulösen. Ansonsten bestehen diesbezüglich keine Beschränkungen. Beispielsweise muß beim Füllen der Durchgangslochschicht zwischen der X-Schicht und der Y-Schicht mit einem Polymeren beim vorstehend beschriebenen Verfahren, bei dem der Abstandhalter gleichzeitig unter Anwendung des Dünnschichtverfahrens gebildet wird, das Polymer sowohl gegenüber dem Lösungsmittel als auch gegenüber dem Ätzmittel beständig sein. In diesem Sinn lösen das spezielle Lösungsmittel und das besondere Ätzmittel selektiv die entsprechenden Resists bzw. die primäre Metallschicht.

Die vorliegende Erfindung bringt nicht nur eine Vereinfachung des Verfahrens und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und der Produktionsmenge mit sich, sondern verbessert auch wesentlich die Eigenschaften der Produkte. Nachstehend wird ein Beispiel hierfür angegeben.

Eine metallische Unterschicht, die durch ein besonderes Ätzmittel abgelöst werden kann, wird auf einem Grundsubstrat als eine Elektrode zum Elektroplattieren oder als eine Grundschicht zum stromlosen Plattieren gebildet. Eine Resistschicht, die fensterartig in Form des Musters der Leiter ausgeschnitten ist und in einem speziellen Lösungsmittel löslich ist, wird auf der metallischen Unterschicht bereitgestellt. Das Innere des Fensters wird plattiert, um es mit einem Leiter zu füllen. Dieser Vorgang wird n-fach wiederholt, um eine mehrschichtige Metallisierung durchzuführen. In einer Zwischenstufe des Verfahrens, am Ende des Verfahrens oder in einer Stufe, die fast am Ende des Verfahrens liegt, wird eine Schaltungsschicht bereitgestellt, die aus einem isolierenden Material, das im speziellen Lösungsmittel unlöslich ist, hergestellt ist. Die aus dem isolierenden Material bestehende Schaltungsschicht weist aus CrSiO_x oder TaSiO_x gebildete Kondensator- und Widerstandselemente auf, wobei diese Kondensator- und Widerstandselemente entweder an der Schaltungsschicht befestigt oder in diese eingebaut sind. Vor oder nach der Bildung der aus dem isolierenden Material bestehenden Leiterschicht werden die Plattierungsresists und die metallischen Unterschichten weggelöst, um eine mehrschichtige Gerüststruktur zu bilden. Der Zwischenraum der Gerüststruktur wird mit einem lösungsmittelfreien Lack gefüllt, oder die Leiter werden mit einem lösungsmittelhaltigen Lack beschichtet, und der Gerüstzwischenraum wird mit dem Lack auf Lösungsmittelbasis imprägniert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den lösungsmittelfreien Lack und den Lack auf Lösungsmittelbasis in Kombination miteinander zu verwenden.

Eines der Hauptmerkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß funktionelle Vorrichtungen in freier Form nicht nur auf dem Grundsubstrat, sondern auch auf oder in der Nähe der oberseitigen Fläche der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte oder an einer dazwischenliegenden Stelle bereitgestellt werden können, wie vorstehend erläutert worden ist.

Ferner kann die Fensterbildung zur Erzeugung von Leiter, Durchgangslöchern und dergl. durch photolithographische Verfahren, Laser-Bearbeitungsverfahren, Naßätzen, Trockenätzen oder dergl. durchgeführt werden. Ferner können Muster von Plattierungsresists und Abstandshaltern durch photolithographische Techniken hoher Genauigkeit erzeugt werden, oder eine Maske wird zur Bildung von derartigen Mustern durch ein Druckverfahren erzeugt. Die Fensterbildung kann in der vorstehend beschriebenen Art und Weise durchgeführt werden.

Ferner sieht die Erfindung zur Überwindung der Schwierigkeiten, die bei herkömmlichen Verfahren durch die Verwendung eines Polyimidmaterials für die einzelnen Isolierschichten hervorgerufen werden, die Verwendung eines Poly- (benzocyclobuten)-Polymeren oder eines wärmebeständigen Epoxyharzes als Harz für die Bildung der einzelnen Isolierschichten vor. Die einzelnen Isolierschichten werden gebildet, indem man den Raum, der den Leiterbahnen entspricht, mit einer Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder einer Epoxyharz-Zusammensetzung ausfüllt und anschließend die Vorstufe oder die Zusammensetzung härtet.

Beim herkömmlichen Basisverfahren ist es bekannt, als Polymere beispielsweise Polyimide in Form von Lacken auf Lösungsmittelbasis zu verwenden. Polyimide werden unter anderem deswegen verwendet, weil sie unter den handelsüblichen Polymeren die höchste Wärmebeständigkeit (Glasübergangstemperatur und Wärmezersetzungstemperatur) aufweisen, ihre mechanischen Eigenschaften bei der Verformung zu Filmen (Schichten) hervorragend sind und ihre linearen Ausdehnungskoeffizienten den Werten von Al oder Cu, die als Leitermetall verwendet werden, angeglichen werden können. Bei Polyimiden treten jedoch verschiedene Probleme aus: Sie müssen aufgrund ihrer hohen Molekulargewichte vor der Verwendung in einem Lösungsmittel gelöst werden; sie müssen in Form von Vorstufen, d. h. Amidsäuren, bereitgestellt werden, um ihre Auflösung zu ermöglichen; ihre Härtungsreaktionen erfordern hohe Temperaturen und lange Zeitspannen; sie geben beim Härten aufgrund von Kondensation Wasser ab; sie können nur in geringen Konzentrationen gelöst werden; und sie ergeben eine unzureichende glatte Beschaffenheit. Diese Schwierigkeiten führen zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Produktionsleistung bei zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten. Die Vor- und Nachteile von Polyimiden sind in Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle I

Als vielversprechendes Verfahren zur Überwindung der vorstehend geschilderten zahlreichen Schwierigkeiten bei Polyimiden wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß die Entwicklung von neuen Polymeren, die in einem lösungsmittelfreien Zustand verwendbar sind, eine unerläßliche Voraussetzung für die Herstellung von zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten darstellt. Etwas derartiges wurde auf dem Gebiet von zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten, insbesondere auf dem Gebiet der stufenweise miteinander verbundenen, mehrschichtigen Platten bisher nicht in Betracht gezogen. Hierfür sind folgende Gründe denkbar: Ein Bedürfnis nach zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten von großer Ausdehnung und mit äußerst vielen Schichten wurde nicht erkannt; Polyimide wurden nur aufgrund ihrer günstigen Eigenschaften als vorteilhaft angesehen, während man ihre Nachteile nicht erkannte; und auf dem Gebiet der Polymeren standen keine lösungsmittelfreien Lacke zur Verfügung, die aufgrund ihrer Eigenschaften Polyimide ersetzen konnten. Eine Reihe von erfindungsgemäß in Frage kommenden lösungsmittelfreien Lacken enthalten Polymere mit Cyclobutenringen und weisen eine gute Wärmebeständigkeit (Glasübergangstemperatur 330°C, Wärmezersetzungstemperatur 400°C) auf. Diese Polymeren wurden als Lacke auf Lösungsmittelbasis untersucht, während entsprechende Untersuchungen als lösungsmittelfreie Lacke nicht vorliegen. Epoxyharz-Zusammensetzungen sind bei niederen Temperaturen rasch härtbar (Härtbarkeit bei 150 bis 200°C). Die letztgenannten Produkte wurden bisher in einem gewissen Umfang als lösungsmittelfreie Lacke verwendet. Es sind jedoch keine Epoxyharz-Zusammensetzungen bekannt, deren Wärmebeständigkeit über 200°C geht und die in lösungsmittelfreier Form vorliegen. Insbesondere sind keine Epoxyharz-Zusammensetzungen bekannt, die den Anforderungen in bezug auf die Wärmebeständigkeit bei zusammengeschalteten, mehrschichtigen Dünnschichtplatten für Computer genügen, d. h. eine Glasübergangstemperatur von mindestens 230°C, insbesondere 260°C oder mehr und ganz besonders 300°C oder mehr aufweisen. Bei der Entwicklung der Molekülstrukturen für erfindungsgemäß verwendbare Polymere wurde sehr stark darauf geachtet, daß Füllungsvorgänge erfolgreich durchgeführt werden können, indem man das Polymer vergießt oder es zum Schmelzen und Fließen bringt, wobei beispielsweise Abmessungen von 25 µm Breite, 40 µm Höhe und 35 µm Abstand für Leiterbahnen von zusammengeschalteten mehrschichtigen Platten für Computer möglich sein sollen. Eine Vorbedingung für Polymere, die erfindungsgemäß in lösungsmittelfreier Form verwendbar sind, besteht darin, daß sie bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C in flüssiger Form vorliegen oder in einer geschmolzenen, fließfähigen Form bei Temperaturen von nicht mehr als 280°C bzw. nicht über der Härtungstemperatur vorliegen, wenn sie unter Druck gesetzt werden. Da die Härtungsreaktion im Vergleich zu Polyimiden bei niedrigeren Temperaturen in kürzeren Zeitspannen ausgeführt werden kann, eignet sich das Polymer vom Standpunkt einer erhöhten Produktionsleistung aus gesehen für zusammengeschaltete Platten mit einer besonders großen Anzahl von Schichten, bei denen eine Mehrschicht-Metallisierung wiederholt durchgeführt werden muß. Ferner gelingt es leicht, bei einem Polymeren eine glatte Beschaffenheit von mindestens 90%, d. h. eine fast perfekte glatte Beschaffenheit zu erreichen, wenn das Polymer in flüssiger Form vorliegt. Wenn ein Polymer unter erhöhtem Druck schmilzt und fließfähig wird und eine Heizpresse von hochgradig glatter Oberfläche verwendet wird, ermöglicht es die Anwendung von Druck durch die Heizpresse, die hochgradige glatte Beschaffenheit der Heizpresse auf die Polymerschicht zu übertragen. Eine derartige hervorragende flache Beschaffenheit trägt in erheblichem Umfang zu einer Verbesserung der Produktionsleistung bei, da die Verwendung einer derartigen Heizplatte eine mechanische Glättung überflüssig macht. Eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte mit ultradünnen Schichten wird im allgemeinen auf die Oberseite eines dicken keramischen Substrats gebracht. Die Erwärmungs- und Abkühlzeiten hängen in zahlreichen Fällen von der Größenordnung der Wärmekapazität des keramischen Substrats und nicht so sehr von der Brennzeit des Polymeren ab. Selbst wenn ein Polymer durch Vergießen eingefüllt wird, ist die Anwendung einer Heizplatte, die ein rasches Erwärmen und Abkühlen ermöglicht, im Hinblick auf eine Verbesserung der Produktionsleistung wünschenswert.

Werden ein für die erfindungsgemäße Praxis geeigneter lösungsmittelfreier Lack oder ein Polymer in lösungsmittelfreier Form vergossen oder zum Schmelzen und Fließen gebracht, so ist eine Beseitigung von zugemischter Luft und/oder Lösungsmittel, das in geringen Mengen enthalten sein kann, unter vermindertem Druck dahingehend wirksam, daß dadurch das Auftreten von Hohlräumen und/oder feinen Löchern, die durch Luft und/oder Lösungsmittel verursacht werden können, vollständig verhindert wird. Es ist jedoch erforderlich, die erhaltene Platte nach Anwendung eines derartig verminderten Drucks unter einem hydrostatischen Druck zu pressen, da einige Hohlräume und/oder feine Löcher zurückbleiben können, wenn der Druck direkt auf Normaldruck angehoben wird. Die Anwendung eines derartigen hydrostatischen Drucks kann zur vollständigen Beseitigung von Hohlräumen und feinen Löchern führen.

Was die physikalischen Eigenschaften eines Polyimids betrifft, so läßt sich der Wärmeausdehnungskoeffizient auf einen Wert senken, der dem eines Siliziumsubstrats einer LSI (großflächige integrierte Schaltung) entspricht, wenn man den Wärmeausdehnungskoeffizienten allein in Betracht zieht. Durch einen derartigen niederen Ausdehnungskoeffizienten wird jedoch die Haftung des Polyimids verringert. Unter diesen Umständen kann es daher zweckmäßig sein, den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Polyimids nur auf den Wert von Kupfer 18×10⁻⁶ °C⁻¹) zu senken. Erfindungsgemäß ist es möglich, den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Polymeren mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der für die zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte erwünscht ist, abzustimmen, indem man Aramid-Fasern mit einem negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten oder Aramidpulver mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der mit dem von Silicium vergleichbar ist, vermischt und so in geeigneter Weise den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Polymeren einstellt. Die Zugabe eines derartigen Polyimidpulvers kann zu einer erheblichen Verstärkungswirkung führen, da dieses starke Dehnbarkeit bewirkt. Ein Polyimid setzt zwar bei der Härtungsreaktion Wasser aufgrund von Kondensation frei, verwendet man aber einen Lack, in dem das Polyimid in Pulverform als Vorstufe enthalten ist, so ist dessen Härtungsreaktion beim Einsatz bereits beendet. Polyimidpulver setzt daher kein Kondensationswasser frei. Durch Zumischen von Polyimidpulver wird es möglich, die hervorragenden physikalischen Eigenschaften des Polyimids auszunutzen. Ferner bringt das Polyimid keine Schwierigkeiten bei der Trockenätzung mit sich, da dessen Ätzverhalten praktisch gleich mit dem eines lösungsmittelfreien Polymerlackes ist.

Soweit bekannt, wurden bisher Polyimidpulver mit den geschilderten zahlreichen Vorteilen nicht für zusammengeschaltete, mehrschichtige Dünnschichtplatten unter Anwendung der stufenweisen Dünnschichttechnik eingesetzt.

Als Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe ist es möglich, ein Benzocyclobuten-Monomer mit einem Gehalt an mindestens einem Benzocyclobutenring, ein Gemisch aus einem derartigen Benzocyclobuten-Monomer und dessen Oligomer oder ein Oligomer eines derartigen Benzocyclobuten-Monomeren zu verwenden, wobei das Benzocyclobuten-Monomer, das Gemisch oder das Oligomer bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger Form vorliegen und auch bei Temperaturen von nicht mehr als 280°C unter Druck ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger Form vorliegen. Als Poly- (benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe ist es auch möglich, ein Monomerengemisch zu verwenden, das durch Vermischen eines Benzocyclobuten-Monomeren mit einem Comonomeren erhalten worden ist, wobei das Benzocyclobuten-Monomer mindestens ein Benzocyclobutenring pro Molekül enthält und das Comonomer eine starre Molekülstruktur besitzt und pro Molekül mindestens einen Rest, der zur Bildung eines Dienophols in der Lage ist, enthält. Das Monomer und/oder Comonomer können entweder teilweise oder vollständig oligomerisiert worden sein, d. h. mit anderen Worten, es ist möglich, ein Gemisch von mindestens einem Monomeren und Comonomeren und mindestens einem Oligomeren der Monomeren und Comonomeren zu verwenden. Das Gemisch sollte bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger Form und auch bei Temperaturen von nicht mehr als 280°C unter Druck und ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger Form vorliegen, unabhängig davon, ob das Monomer und/oder Comonomer oligomerisiert worden sind.

Geeignete Beispiele für Benzocyclobuten-Monomere zur Bildung des Poly-(benzocyclobuten)-Polymeren sind Verbindungen der allgemeinen Formel (1)

in der R eine der folgenden Formeln (i) bis (iii) bedeutet

worin n eine ganze Zahl mit einem Wert von mindestens 1 bedeutet,

worin Ar und Ar′ jeweils individuell folgende Bedeutungen haben

wobei l eine ganze Zahl mit einem Wert von mindestens 0 bedeutet und A und A′ jeweils folgende Bedeutungen haben:

direkte Bindungen, -O-,

n eine ganze Zahl mit einem Wert von mindestens 1 bedeutet, mit der Maßgabe, daß R eine direkte Bindung ist, wenn Ar und Ar′ jeweils die Bedeutung

haben und A und A′ jeweils eine direkte Bindung bedeuten.

Spezielle Beispiele für Benzocyclobuten-Monomere der Formel (1) sind:

(1) 4,4′-Bisbenzocyclobuten

(2) Bisbenzocyclobutenylethen

(3) m-Bisbenzocyclobutenylethenylbenzol

(4) p-Bisbenzocyclobutenylbenzol

Die vorstehend beschriebene Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe liegt bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C ohne Zusatz eines Lösungsmittels in flüssiger Form vor und liegt auch bei Temperaturen von nicht mehr als 280°C unter Druck und ohne Zusatz eines Lösungsmittels in flüssiger Form vor. Sie kann daher ohne ein Lösungsmittel schichtförmig aufgebracht werden, so daß der erhaltene Überzug zu einer glatten Oberfläche gehärtet werden kann, ohne daß es bei der Erwärmungs- und Härtungsbehandlung zu einer wesentlichen Schrumpfung und zur Bildung von internen Hohlräumen oder feinen Löchern (Pinholes) kommt. Ferner ermöglicht die Einstellung der Viskosität zum Zeitpunkt der Beschichtung die Bildung einer gewünschten Schichtdicke durch einen einzigen Beschichtungsvorgang.

Die einzelnen Isolierschichten, die aus dem vorstehenden Poly-(benzocyclobuten)-Polymeren gebildet sind, weisen einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der mindestens in der gleichen Größenordnung wie der einer aus Kupfer oder Aluminium hergestellten Leiterschicht ist, so daß durch die Erwärmungs- und Härtungsbehandlung in den Leiterschichten keine wesentlichen mechanischen Restspannungen verbleiben. Ferner weist das Poly-(benzocyclobuten)-Polymere eine starke Alkalibeständigkeit auf, so daß dessen Qualität durch das Plattieren der Leiterschichten nicht verändert wird.

Fig. 14 ist ein Querschnitt eines Halbleiter-Chips, bei dem eine erfindungsgemäße Isolierschicht 304, die aus einem Poly-(benzocyclobuten)-Polymeren hergestellt ist, auf einem Silicium-Substrat 301 mit einer Aluminiumschicht 303 vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 302 bezeichnet eine Siliciumdioxidschicht.

Obgleich Fig. 14 eine einfache Querschnittstruktur erläutert, um das Prinzip und die Wirkung der vorliegenden Erfindung klar herauszustellen, kann die Erfindung in ähnlicher Weise auch auf Chips angewendet werden, die einer mehrschichtigen Metallisierung unterworfen worden sind und eine komplexe Querschnittstruktur, wie bei Speichervorrichtungen aufweisen. Erfindungsgemäß wird eine pulverförmige oder teilchenförmige Polymer-Vorstufe, bei der es sich um ein Monomer, ein Oligomer oder um ein Monomer-Oligomer-Gemisch handeln kann, direkt auf eine relativ niedere Temperatur, z. B. im Bereich um 150°C erwärmt, und die Schmelze wird auf eine Fläche des Silicium-Substrats durch ein Beschichtungsverfahren, z. B. durch Schleuderbeschichtung aufgebracht. Alternativ kann die pulverförmige oder teilchenförmige Polymer-Vorstufe direkt auf die Fläche des Silicium-Substrats 301 aufgebracht und sodann dann erwärmt und geschmolzen werden, wodurch eine Beschichtung der Oberfläche mit dem Polymer entsteht. Anschließend wird die Temperatur erhöht, beispielsweise auf 250 bis 300°C, um die Schmelze zu erwärmen und zu härten.

Da die geschmolzene Polymer-Vorstufe im Gegensatz zu herkömmlichen Polyamidlösungen keinerlei Lösungsmittel enthält, findet beim Erwärmen und Härten keine Schrumpfung statt. Infolgedessen läßt sich die erwärmte und gehärtete Isolierschicht 304 mit einer glatten Oberfläche ausbilden. Ferner kommt es beim Härten nicht zur Verdampfung von Lösungsmittel oder Wasser, die ansonsten gebildet werden können, wodurch es möglich wird, die Entstehung von Hohlräumen oder feinen Löchern in der Isolierschicht zu verhindern.

Außerdem kann die Viskosität des oligomerisierten Isoliermaterials in geeigneter Weise gesteuert werden, indem man die Erwärmungstemperatur, die Erwärmungszeit und/oder dergl. entsprechend modifiziert, so daß die gewünschte Schichtdicke durch einen einzigen Beschichtungsvorgang erreicht werden kann.

Ferner weist das erfindungsgemäße Isoliermaterial im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die mit dem Isoliermaterial zu bedeckenden Metallschichten auf. Es kommt somit beim Wärmebehandlungszyklus bei der Herstellung der zusammengeschalteten (miteinander verbundenen) Struktur im wesentlichen nicht zu thermischen Restspannungen zwischen den einzelnen Isolierschichten und den zugeordneten Leitern. Daher kommt es praktisch zu keiner Trennung zwischen den Isolierschichten und den zugeordneten Leitern und auch nicht zu einer Verformung und Trennung der Leiter.

Nachstehend werden erfindungsgemäß geeignete Isoliermaterialien und ihre Behandlungsbedingungen näher erläutert.

Erfindungsgemäß werden als Isoliermaterialien Poly- (benzocyclobuten)-Polymere mit einem niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der in der gleichen Größenordnung wie der der Metalle für die Metall-Leiterschichten, wie Aluminium oder Kupfer, liegt.

Ein Typ für derartige Poly-(benzocyclobuten)-Polymere kann durch Erwärmen und Härten von einem oder mehreren Monomeren gebildet werden, die mindestens einen Benzocyclobutenring pro Molekül oder einen oder mehrere Oligomere davon enthalten, wobei die Monomeren und Oligomeren bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C in flüssiger Form vorliegen.

Ein weiterer Typ von derartigen Poly-(benzocyclobuten)-Polymeren sind Benzocyclobuten-Dienophil-Copolymere, die jeweils aus einem Oligomerengemisch hergestellt werden können, das seinerseits aus einem Monomerengemisch, das durch Vermischen von einem oder mehreren Benzocyclobuten-Monomeren mit einem Benzocyclobutenring pro Molekül mit einem oder mehreren Comonomeren mit einer starren Molekülstruktur und mit einem Gehalt an mindestens einem zur Bildung eines Dienophilen fähigen Restes in einem Molverhältnis im Bereich von 0,1 bis 99,9 erhalten worden ist, hergestellt worden ist, wobei das Oligomerengemisch bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C in flüssiger Form vorliegt.

Als Monomere für die Bildung der Poly-(benzocyclobuten)-Polymeren können die Verbindungen der chemischen Formel (1) verwendet werden.

Ferner kann es sich beim lösungsmittelfreien Lack um eine Zusammensetzung aus einem oder mehreren Bis-(benzocyclobutenen) der chemischen Formel (1) handeln.

Wenn durch die Verwendung eines einzigen Poly- (benzocyclobuten)-Polymeren in lösungsmittelfreier Form kein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient erreicht werden kann, ist es erforderlich, einen lösungsmittelfreien Lack zu verwenden, der durch Lösen eines Comonomeren, das eine starre Molekülstruktur aufweist und pro Molekül mindestens einen zur Bildung eines Dienophilen fähigen Rest enthält, in einem Monomeren, das das Poly-(benzocyclobuten)-Polymer bilden kann und bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C in flüssiger Form vorliegt, erhalten werden kann.

Ein derartiges Copolymer kann auch in Form eines lösungsmittelfreien Lackes vorliegen, der durch Lösen eines Monomeren, das nur zur Bildung des vorstehenden Poly-(benzocyclobuten)-Polymeren fähig ist, aber bei alleiniger Verwendung keinen niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C in fester Form vorliegt, in einem Comonomeren, das eine starre Molekülstruktur aufweist und pro Molekül mindestens einen zur Bildung eines Dienophilen fähigen Rest enthält und bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C in flüssiger Form vorliegt, erhalten worden ist. Ferner kann das Copolymer auch so beschaffen sein, daß es aus einem Monomeren, das selbst zur Bildung eines Poly- (benzocyclobuten)-Polymeren mit niederem Wärmeausdehnungskoeffizienten in der Lage ist, und einem Comonomeren mit der vorstehend beschriebenen starren Molekülstruktur erhalten werden kann.

Unter Verwendung eines Comonomeren mit einer derartigen starren Struktur gebildete Isolierschichten weisen eine hervorragende Wärmebeständigkeit und gleichzeitig eine ausgezeichnete Flexibilität auf, so daß sie eine verbesserte mechanische Festigkeit besitzen.

Die vorstehend beschriebenen Dienophil-Comonomeren weisen vorzugsweise die Molekülstruktur der nachstehenden Formel (2) auf:

-Y-X-Y′ (2)

worin X eine direkte Bindung,

(m ist eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 4, n eine ganze Zahl von mindestens 1 und R ein Wasserstoffatom oder ein Alkyl- oder Arylrest) oder

bedeutet und Y und Y′ jeweils die Bedeutung -C≡N,

(n ist eine ganze Zahl mit einem Wert von mindestens 1 und R ein Wasserstoffatom oder ein Alkyl- oder Arylrest) oder -(-CH=CH-)_r-R hat (r ist eine ganze Zahl mit einem Wert von mindestens 1 und R ein Wasserstoffatom oder ein Alkyl- oder Arylrest).

Darunter sind folgende Verbindungen besonders bevorzugt:

Die verbesserte Flexibilität scheint auf die nachstehend angegebenen Ursachen zurückzuführen zu sein. Bei der Umsetzung eines Bis-(benzocyclobutens) mit einem derartigen Bis-(dienophilen) unter Erwärmen unterliegen diese Reaktanten einer Homopolymerisation, d. h. einer Vernetzungsreaktion. Ferner unterliegt o-Chinodimethan, das durch Isomerisierung von Benzocyclobuten gebildet wird, einer Diels-Alder-Reaktion mit dem dienophilen Rest unter Bildung einer Copolymerkomponente der linearen Molekülstruktur der Formel (3). Die Copolymerkomponente wird daher in der gehärteten Schicht vermischt, wodurch die Vernetzungsdichte gesenkt wird, während die Wärmebeständigkeit erhalten bleibt.

Die vorliegende Erfindung bedient sich eines lösungsmittelfreien Lackes, der durch Lösen von einem oder mehreren Bis-(dienophilen) im vorstehenden flüssigen Bis-(benzocyclobuten) hergestellt worden ist.

Ferner kann der lösungsmittelfreie Lack für einen vorbestimmten Zeitraum erwärmt werden, so daß er als lösungsmittelfreier Lack von Oligomeren mit einem Schmelzpunkt von nicht mehr als 180°C verwendet werden kann.

Ein Epoxyharz kann einer Druckeinwirkung und/oder einer Druckentlastung unterzogen werden, da das Epoxyharz bei der Polymerisation kein Wasser, das eine Schaumbildung hervorrufen könnte, bildet. Somit kann es in lösungsmittelfreiem Zustand schichtförmig aufgebracht werden. Insbesondere können aminhärtbare Epoxyharze bei niedriger Temperatur in kurzen Zeiträumen gehärtet werden. Beispielsweise kann die Härtung eines Naphthalinkerne aufweisenden Epoxyharzes mit Diaminophenylmethan in einigen Minuten bis 2 Stunden bei 170 bis 200°C vollständig durchgeführt werden. Allein diese Härtungszeit stellt eine erhebliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Polyimidharzen dar, da die letztgenannten Harze insgesamt eine Härtungszeit von mehreren Stunden unter Einschluß der Zeitspanne für die allmähliche Erwärmung von einer niederen Temperatur auf eine hohe Temperatur und der Zeitspanne für die endgültige Erwärmung auf 350°C oder darüber benötigen.

Erfindungsgemäß wird der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Leitern mit einer wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung, die ein wärmebeständiges Epoxyharz und dessen Härtungsmittel enthält, gefüllt. Anschließend wird die Zusammensetzung gehärtet, wodurch eine Isolierschicht aus wärmebeständigem Epoxyharz zwischen den beiden Leitern entsteht.

Beispiele für wärmebeständige Epoxyharze, die erfindungsgemäß verwendbar sind, sind solche der nachstehend angegebenen Strukturformel (4). Derartige Epoxyharze können vorzugsweise aus mindestens einem Typ von Kernen, die unter Naphthalin-, Biphenyl- und Terphenylkernen ausgewählt sind, gebildet werden

worin R und R′ gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander unter folgenden Resten ausgewählt sind:

m und n jeweils ganze Zahlen mit einem Wert von 1 bis 2 bedeuten und Ar einen Arylrest, für den nachstehend Beispiele angegeben werden, bedeutet. R und R′ sind an terminale aromatische Kerne des jeweiligen Arylrestes gebunden. Es ist festzuhalten, daß die Bindung einer Phenylgruppe an eine andere Phenylgruppe im Arylrest oder die Bindung einer -O- oder -CH₂-Gruppe an einen Phenylrest im Arylrest nicht auf die p-Stellung beschränkt ist, sondern an der m- oder o-Stellung oder an einer Kombination aus zwei der p-, m- und o-Stellungen erfolgen kann.

In bezug auf die Bindung zwischen R und R′ und ihren zugeordneten terminalen aromatischen Kernen des Arylrestes ist festzuhalten, daß R und R′ an beliebigen Stellungen der zugeordneten terminalen aromatischen Kerne gebunden sein können, wenn dies möglich ist.

Das als Härtungsmittel verwendete aromatische Diamin kann vorzugsweise mindestens einen Naphthalin-, Biphenyl- und Terphenylkern enthalten. Beispiele für aromatische Diamine sind 4,4′′-Diaminobiphenyl, 4,4′-Diamino-p-terphenyl, 4,4′′′- Diamino-p-quaterphenyl, 1,6-Diaminonaphthalin und 9,10-Diaminoanthracen. Beispiele für das aromatische Diamin sind Derivate von Verbindungen, die eine oder mehrere chemische Strukturen der folgenden Formel (5) enthalten:

Zum Einfüllen in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarte Leiter ist es möglich, als Isoliermaterial eines oder mehrere der vorstehend beschriebenen Poly-(benzocyclobuten)-Polymere und eines oder mehrere der Epoxyharze in Kombination miteinander zu verwenden.

Die Verwendung eines derartigen Poly-(benzocyclobuten)-Polymeren oder eines wärmebeständigen Epoxyharzes anstelle von herkömmlichen Polyimiden kann die Härtungszeit erheblich verringern. Beträchtliche Erwärmungs- und Abkühlzeiten sind jedoch erforderlich, wenn das Grundsubstrat einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte ein keramisches Substrat ist. Da bei der Brennzeit nicht nur die Härtungszeit für das Isoliermaterial, sondern auch die zum Brennen des keramischen Substrats erforderliche Zeit zu berücksichtigen ist, ist die tatsächliche Brennzeit relativ lang.

Im Hinblick auf eine Verkürzung der zum Erwärmen und Abkühlen des keramischen Substrats erforderlichen Zeit bedient man sich erfindungsgemäß einer heißen Platte (Heizplatte), die erwärmt werden kann, um die Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder die Epoxyharz-Zusammensetzung unter Ausnutzung der Tatsache zu härten, daß das vorstehende Harzmaterial auf der Heizplatte in ausreichendem Maße geschmolzen und gehärtet werden kann. Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren ist in Fig. 16 erläutert. Wie in Fig. 16(a) gezeigt, wird eine Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder eine Epoxyharz-Zusammensetzung, die nachstehend kurz als "Harzmaterial" bezeichnet wird, mit dem Bezugszeichen 402 auf eine erwärmbare Heizplatte 401 schichtförmig aufgebracht. Bei der Durchführung der Beschichtung mit einem Lösungsmittel kommt es zur Verdampfung des Lösungsmittels, so daß die Beschichtung in einen lösungsmittelfreien Zustand übergeführt wird. Nachstehend wird auf Fig. 16(b) Bezug genommen, wobei die Harzmaterial-Seite der Heizplatte auf Leiter 404 eines Substrats 403 gelegt und gegen die Leiter 404 gepreßt wird. Die Heizplatte wird sodann erwärmt, um das Harzmaterial 402 zum Schmelzen zu bringen, wobei das auf diese Weise geschmolzene Harzmaterial in die Zwischenräume 405 gelangen kann. Infolgedessen fließt, wie in Fig. 1(c) gezeigt, das Harzmaterial 402 zwischen der Heizplatte und den oberen Flächen der Leiter in die Zwischenräume 405 zwischen den Leitern, so daß im wesentlichen kein Harzmaterial zwischen der Heizplatte und den oberen Flächen der Leiter verbleibt. Eine Entfernung von Luft aus den Zwischenräumen zwischen den Leitern unter vermindertem Druck und eine anschließende Erwärmung unter hydrostatischem Druck ermöglicht es, das Auftreten von Hohlräumen und feinen Löchern, die die Gefahr von Kurzschlüssen und Schaltungsunterbrechungen mit sich bringen, zu verhindern. Dies trägt somit zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit von Bauelementen bei. Weist die Ob 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002004108986 00004 99880erfläche der Heizplatte eine sehr exakte glatte Beschaffenheit auf, so wird auch die Oberfläche von zusammengeschalteten, mehrschichtigen Leiterbahnen, die nach der Härtung entsteht, glatt. Auf diese Weise ist es möglich, eine sehr exakte glatte Beschaffenheit von ±0,5 µm oder weniger zu erreichen. Eine Epoxyharz-Zusammensetzung beginnt beispielsweise bei etwa 80°C zu schmelzen und kann innerhalb von 2 Stunden bei 170°C vollständig gehärtet werden. Die Epoxyharz-Zusammensetzung kann daher in einigen Minuten vollständig gehärtet werden, wenn die Temperatur von 170 auf 270°C erhöht wird. Obgleich die Heizplatte rasch erwärmt werden kann, ist es schwierig, eine rasche Erwärmung durchzuführen, wenn ein keramisches Substrat in einem Ofen erwärmt wird. Das Härtungsverfahren unter Verwendung einer Heizplatte (unter Einschluß von Erwärmen, Druckentlastung, Druckausübung, Schmelzen und Fließen sowie Glätten) leistet einen beträchtlichen Beitrag zur Verkürzung der Herstellungszeiten.

Als ein alternatives Verfahren wird nach dem Ausfüllen der Zwischenräume zwischen einzelnen Leiterbahnen 414 auf einem Substrat 413 mit einem Harzmaterial 412 vorher, wie in Fig. 17(a) gezeigt, eine Heizplatte 411 auf das Harzmaterial gelegt, um es zu härten.

Bisher ist keine Epoxyharz-Zusammensetzung mit einer Glasübergangstemperatur (glass transition point) von 200°C oder darüber bekannt. Erfindungsgemäß wurden erstmals neue Epoxyharz-Zusammensetzungen mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 250°C, vorzugsweise 300°C oder darüber, und einer geringen Wärmeausdehnung aufgefunden. Weitere Verbesserungen an diesen Zusammensetzungen wurden erfindungsgemäß vorgenommen, so daß sie für zusammengeschaltete, mehrschichtige Dünnschicht-Platten (Schaltplatten) geeignet sind. Beispielsweise hat es sich herausgestellt, daß ein Harzmaterial, das durch Härten eines Naphthalinringe enthaltenden Epoxyharzes mit Diaminodiphenylmethan erhalten worden ist, eine Glasübergangstemperatur von 300°C oder sogar darüber aufweist. Diese hohe Glasübergangstemperatur ermöglicht es, beim Zusammenbau durch Löten höhere Temperaturen anzuwenden, was den Vorteil mit sich bringt, daß die Hierarchie von miteinander durch Löten zu verbindenden Schichten erheblich erhöht werden kann. Dieser sich aus der hohen Glasübergangstemperatur ergebende Vorteil ist von besonders großer Bedeutung beim Zusammenbau von komplexen Computern mit mehreren Niveaus (multilevel computers) zu verwendenden Modulen.

Das gehärtete Produkt der Epoxyharz-Zusammensetzung weist im Vergleich zum Polyimid eine geringere Dehnung auf. Dies kann beim Herstellungsverfahren von zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten, die einer hohen thermischen Beanspruchung durch Erwärmen und Abkühlen ausgesetzt werden, ein Problem darstellen. Obgleich die Epoxyharz-Zusammensetzung selbst eine gute Haftung und hervorragende mechanische Eigenschaften aufweist, muß ihre Zuverlässigkeit weiter erhöht werden, wenn sie in Verbundmaterialien in Kombination mit einem Material mit einem niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wie Kupfer oder Keramik, verwendet werden soll. Eine Lösung für dieses mögliche Problem besteht in der Verwendung eines faserigen Materials oder von Polyimidpulver als Füllstoff. Geeignete Beispiele für faserige Materialien umfassen Aramidfasern, die eine hohe Zugfestigkeit und einen hohen Modul sowie negative Ausdehnungskoeffizienten sowohl in bezug auf Wärme als auch in bezug auf Feuchtigkeit aufweisen und äußerst geringe Anteile an ionischen Substanzen enthalten (z. B. "TEKNOLA", Handelsprodukt der Fa. Teÿin Limited). Der geringe Anteil an ionischen Substanzen ist im Hinblick auf die Überwindung von möglichen Schwierigkeiten, die insofern auftreten können, als eine Wanderung von Kupfer bei hohen Leiterbahndichten stattfinden kann und Elektroden von Halbleiter-Chips einer Erosion ausgesetzt werden, wenn die Chips direkt montiert werden, von Vorteil. Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht in der Verwendung eines organischen Pulvers mit hohen Werten für Spannung, Dehnung und Ausdehnung, insbesondere eines Polyimidpulvers, als Füllstoff. Nachstehend sind Beispiele für Polyimidpulver anhand ihrer chemischen Strukturformeln angegeben:

In der vorstehenden Formel (6) handelt es sich beim Polyimid um ein Poly-(N,N′-oxydiphenylenbiphenyl-tetracarboxylimid), wenn R die Bedeutung

hat, und um ein Poly-(N,N′-p-phenylenbiphenyl-tetracarboxylimid), wenn R die Formel

aufweist.

Es können handelsübliche Produkte verwendet werden ("UIP-R" und "UIP-S", beides Handelsprodukte der Fa. Ube Industries, Ltd.).

Mit einem oder mehreren dieser Verstärkungsmaterialien wird die unzureichende Dehnung des gehärteten Produkts aus der wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung in ausreichendem Maße ausgeglichen. Die Zugabe eines derartigen Verstärkungsmaterials ist auch für das vorstehend beschriebene Poly- (benzocyclobuten)-Polymer wirksam.

Die Verstärkung durch ein derartiges Verstärkungsmaterial kann durch Einfüllen des Verstärkungsmaterials in Zwischenräume zwischen Leiterbahnen, Füllen der Zwischenräume mit der Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung und anschließende Härtung der Vorstufe oder der Zusammensetzung oder durch Füllen der Zwischenräume mit der Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder der wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung, dem das Verstärkungsmaterial zugesetzt worden ist, und anschließendes Härten der Vorstufe oder der Zusammensetzung durchgeführt werden. Um eine Haftung des Harzmaterials, d. h. der Poly- (benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder der wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung an der Oberseite der Leiter zu verhindern, besteht ein wirksames Verfahren darin, nur die Oberseiten der Leiter mit einem fluorhaltigen oberflächenaktiven Mittel oder einem fluorhaltigen Polymeren zu behandeln. Diese Behandlung kann die Zeitspanne für die Trockenbearbeitung, die nach dem Füllen der Zwischenräume zwischen den Leitern mit dem Harzmaterial durchgeführt wird, um die Oberseite der Leiter zu reinigen, verkürzen und diese Trockenbearbeitung auch erleichtern. Würde das Harz in großer Dicke an den Oberseiten der Leiter haften, wäre es erforderlich, die Trockenätzungszeit, die zur Entfernung des Harzes notwendig ist, zu verlängern. Es ist jedoch möglich, die Ätzzeit auf die Zeit zu verkürzen, die zur alleinigen Entfernung eines derartigen fluorhaltigen Materials erforderlich ist, vorausgesetzt, daß im wesentlichen kein Harz haftet. Im Verfahren zur Bildung einer über der vorerwähnten Leiterschicht liegenden oberen Leiterschicht zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte werden die Oberseite der Leiter in der unteren Leiterschicht mit den Leitern in der oberen Leiterschicht verbunden, so daß das leitfähige Metall der erstgenannten Leiter freigelegt und gereinigt werden muß.

Die nachstehend aufgeführten einzelnen Vorteile, die erfindungsgemäß erzielt werden können, ergeben eine synergistische Wirkung:

(i) Verwendung des Harzmaterials, das verschiedenen Anforderungen genügt, z. B. keine Bildung von Wasser als Nebenprodukt bei der Härtung im Gegensatz zu herkömmlichen Polyimiden, rasche Härtung bei niederen Temperaturen, leichte Glättung der Oberfläche von Leitern und hohe Glasübergangstemperatur und geringe Wärmeausdehnungseigenschaften;
(ii) Erwärmen und Schmelzen des lösungsmittelfreien Harzes und damit das Fließfähigmachen des Harzes unter Verwendung einer Heizplatte, die ein rasches Erwärmen und Abkühlen ermöglicht;
(iii) Zusatz von Aramid-Fasern mit einem negativen Ausdehnungskoeffizienten in bezug auf Erwärmung und Feuchtigkeit oder eines Polyimid-Pulvers mit hoher Spannung, hoher Dehnung und geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten;
(iv) Behandlung von Leiterflächen mit dem fluorhaltigen Material; und
(v) Druckausübung und Druckentlastung beim Härten.

Diese synergistischen Wirkungen ermöglichen einen hohen Durchsatz und eine kurze Vorbereitungszeit bei der Herstellung von zusammengeschalteten mehrschichtigen Platten, was eine Massenproduktion gestattet. Die vorstehenden Merkmale bewirken auch eine Verhinderung von feinen Löchern und Hohlräumen, die bei der Verwendung von Polyimid beobachtet werden. Dadurch wird elektrisches Fehlverhalten, wie Kurzschlüsse und offene Stellen (Schaltungsunterbrechungen) vermieden, und die Zuverlässigkeit und Fabrikationsausbeute werden verbessert. Während Polyimid-Lacke nicht dazu geeignet sind, Hohlräume von 30 µm und darunter in einem Substrat auszufüllen, lassen sich derartige Hohlräume mit dem Poly- (benzocyclobuten)-Polymeren oder dem lösungsmittelfreien Epoxyharz leicht unter vermindertem Druck auffüllen. Infolgedessen ist es möglich, das Auftreten von feinen Löchern und Hohlräumen in Isolierschichten zu vermeiden. Im Hinblick auf die Verhinderung von derartigen feinen Löchern und Hohlräumen wurden die bisherigen Bemühungen auf die sehr schwierige Aufgabe zur Bereitstellung von hohlraumfreien keramischen Substraten konzentriert. Die vorliegende Erfindung bedarf jedoch solcher Bemühungen nicht, was gegenüber den herkömmlichen Verfahrensweisen wesentliche Vorteile mit sich bringt.

Im Vergleich zum herkömmlichen Basisverfahren zur stufenweisen Bildung von zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten, bei dem ein eine Unterschicht (unter dem Leiter) bildendes metallisches Material, ein Plattierungsresist und ein Plattierungsmaterial verwendet werden und die Entfernung des Resists, die Entfernung der metallischen Unterschichten und die Beschichtung und das Schleifen des isolierenden Polymeren schichtweise durchgeführt werden, sieht das erfindungsgemäße Verfahren die gleichzeitige Entfernung der Resists, die gleichzeitige Entfernung der metallischen Unterschichten und das anschließende gleichzeitige Gießen und Behandeln eines isolierenden Lackes oder die gleichzeitige Beschichtung mit einem isolierenden Material oder eine Kombination dieser Behandlungsmaßnahmen vor. Infolgedessen wird die Anzahl an Stufen wesentlich vermindert, wobei die Schleif- und Polierstufen des isolierenden Polymeren wegfallen, so daß das Verfahren wesentlich vereinfacht wird. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die vorstehenden Ausführungen beschränkt. Fehlstellen (Hohlräume) lassen sich aufgrund der Verwendung des lösungsmittelfreien Lackes verringern, und das Weglassen der staubteilchenbildenden Stufe macht es möglich, das Auftreten von Kurzschlüssen und offenen Stellen (Schaltungsunterbrechungen) auf ein Minimum zu begrenzen, was einen erheblichen Beitrag in bezug auf die Verbesserung der Herstellungsausbeute und auch in bezug auf die Verlängerung der Lebensdauer der Leiterbahnen mit sich bringt.

Ferner ermöglicht der lösungsmittelfreie, wärmebeständige Lack eine einfache Glättung der jeweiligen Grundsubstrate. Ferner wird im Verlauf des Herstellungsverfahrens eine Gerüststruktur von miteinander verbundenen (zusammengeschalteten) Leiterbahnen gebildet. Bei dieser Stufe werden die Leiterbahnen freigelegt, so daß sie leicht mit Wasser gewaschen werden können und keine Plattierungslösung verbleiben kann.

Ferner können eines oder mehrere funktionelle Materialien in freier Form nicht nur dem Grundsubstrat, sondern auch an oder in der Nähe der Oberfläche der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte oder in einem oder mehreren dazwischenliegenden Teilen der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte eingebaut werden. Insbesondere können Deck- und Bodensubstrate durch Einfüllen eines lösungsmittelfreien Lackes gleichzeitig gebunden und fixiert werden. Dies ermöglicht die Offline-Herstellung von Deck- oder Zwischensubstraten, wodurch man besonders günstige Wirkungen in bezug auf eine Verminderung der Verfahrensstufen und auch eine Verbesserung der Produktionsausbeute erzielt. Ferner kann durch derartige Einbauten im Vergleich zur externen Bereitstellung von funktionellen Vorrichtungen, wie Kondensatoren und Widerständen, eine wesentliche Verbesserung der Packungsdichte und somit der Signalausbreitungsgeschwindigkeit erzielt werden.

Die einzelnen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind für sich genommen von Bedeutung, jedoch ist darauf hinzuweisen, daß die Kombination dieser Merkmale unter Anpassung an ein mehrschichtiges Metallisierungsverfahren zu besonderen synergistischen Wirkungen führt. Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren fällt insbesondere auf, daß bei Metallisierungsverfahren mit sehr hohen Schichtzahlen die einzelnen Schichten jeweils in einer Ausbeute von 100% anfallen. Etwas derartiges konnte bisher noch nicht erreicht werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Diese Beispiele sollen jedoch nicht als Beschränkungen des Schutzumfangs der Erfindung aufgefaßt werden.

Beispiel 1

Eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte wird gemäß dem in Fig. 1(a) bis 1(h) gezeigten Verfahren hergestellt. Wie in Fig. 1(a) gezeigt, wird eine metallische Unterschicht 2 aus durch Sputtering erzeugten, übereinandergelegten dünnen Schichten aus Cr/Cu/Cr in einer Dicke von 0,5 bis 0,8 µm auf einem Grundsubstrat 1 ausgebildet. Anschließend wird durch einen Photoresist ein Fenster gebildet und Cr durch Ätzen in einer Stelle genau unterhalb der Position, wo ein Durchgangsleiter gebildet werden soll, entfernt, wodurch das Kupfer freigelegt wird.

Nachstehend wird auf Fig. 1(b) verwiesen. Ein Dickschicht-Resist 3 (Dicke 22 µm), z. B. ein positiver Resist vom Phenol-Novolak-Typ, wird durch Schleuderbeschichtung aufgebracht. Das Lösungsmittel wird zum Trocknen des Resists abgedampft. Der Resist wird durch eine Maske bestrahlt, entwickelt und sodann fixiert, so daß Fenster in Übereinstimmung mit einem gewünschten Anordnungsmuster von Durchgängen gebildet werden. Sodann wird, wie in Fig. 1(c) gezeigt, eine Elektroplattierung selektiv am Kupfer der metallischen Unterschicht durchgeführt, wobei das Kupfer an der Unterseite eines Fensters 4 einer wäßrigen Kupfersulfatlösung ausgesetzt wird, wobei ein Kupferleiter 5 als Durchgangsleiter mit im wesentlichen gleicher Höhe wie der Dickschicht-Resist 3 gebildet wird.

Die vorstehend beschriebenen Stufen umfassen die Stufe der Bildung einer Durchgangsschicht. Ist eine Leiterschicht erwünscht, kann das vorstehende Verfahren in ähnlicher Weise durchgeführt werden, mit der Abänderung, daß ein unterschiedliches Muster eingesetzt wird.

Nimmt man die vorstehenden Stufen zur Bildung der metallischen Unterschicht bis zum Elektroplattieren des Kupfers als 1 Zyklus, so wird anschließend dieser Zyklus wiederholt, so daß sich Durchgangsleiter und Leiterbahnen abwechseln. Infolgedessen erhält man eine mehrschichtige Struktur mit n=30, d. h. in Stufe 1(d) werden 30 Schichten gebildet.

Eine durch Bedampfen (Sputtering) gebildete netzähnliche Schicht aus Cu/Cr/Ni wird anschließend als eine Stützschicht 13 auf der Oberfläche eine Durchgangsschicht 12, die die oberste Schicht darstellt, angeordnet. Eine Befestigungsplatte 14 aus einer 0,5 mm dicken Ni-Platte wird zu Verstärkungszwecken aufgelötet.

Sodann werden die Dickschicht-Resistschichten gleichzeitig mit einem Lösungsmittel entfernt, wobei man beispielsweise eine wäßrige Lösung von Natriumcarbonat, Tetraethylammoniumhydroxid, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid verwendet. Ferner werden die aufgedampften metallischen Cr/Cu/Cr-Unterschichten gleichzeitig weggeätzt, wobei man beispielsweise Ammoniumcer(IV)-nitrat oder dergl. verwendet. Somit werden 30 Niveaus von Kupfer-Leiterbahnen einer Gerüststruktur in der in Fig. 1(f) dargestellten Art gebildet.

Nachdem die Kupfer-Leiterbahnen des Gerüstes gründlich mit gereinigtem Wasser gewaschen worden sind, werden sie zur Beseitigung von Wasser getrocknet. Anschließend werden sie dann in einen aus RVT-Kautschuk hergestellten Behälter gebracht. Unter Vakuum wird ein wärmebeständiger, lösungsmittelfreier Lack 16 mit einem Gehalt an Cyclobutenringen (z. B. 1,2-Dibenzocyclobutenylethen) erwärmt und in den Behälter eingespritzt und bei Temperaturen, die am Schluß 250°C übersteigen, gehärtet, so daß man eine hohlraumfreie Modulplatte mit einer niederen Dielektrizitätskonstante (ε=2,6) erhält. Anschließend wird das Lötmaterial erwärmt und entfernt, um die oberste fixierende Ni-Platte 14 abzunehmen.

Beispiel 2

Kupfer-Gerüstleiterbahnen werden auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 gebildet, wonach sie in einen aus RVT-Kautschuk hergestellten Behälter gebracht werden. Die Kupfer-Gerüstleiterbahnen werden sodann mit einem lösungsmittelfreien, fluorhaltigen Lack imprägniert, beispielsweise mit einer Emulsion von PTFE, PFA, FEP oder dergl., wobei eine Beschichtung in einer Dicke von 3 µm auf der Oberfläche der einzelnen Kupfer-Leiterbahnen gebildet wird. Unter Vakuum wird der gemäß Beispiel 1 verwendete, wärmebeständige, lösungsmittelfreie Lack mit Cyclobutenringen aufgebracht, erwärmt und eingespritzt. Der Lack wird sodann einer Härtung bei Temperaturen, die am Schluß 250°C übersteigen, unterzogen. Man erhält eine hohlraumfreie Modulplatte, deren Dielektrizitätskonstante weiter verringert ist (ε=2,4).

Beispiel 3

Auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 werden Kupfer-Gerüstleiterbahnen gebildet. Um ein Verwerfen der Kupfer-Leiterbahnen zu verhindern, werden isolierende Abstandhalter 33 eingesetzt, um die Positionen der Leiterbahnen zu fixieren, wie in Fig. 3(d) gezeigt. Die Kupfer-Gerüstleiterbahnen mit dem eingesetzten isolierenden Abstandhalter 33 werden sodann in einen aus RTV-Kautschuk hergestellten Behälter gebracht. Die Kupfer-Gerüstleiterbahnen werden anschließend mit einem Polyimidlack imprägniert, wodurch ein Lacküberzug von 3 µm Dicke auf den Kupferleitern gebildet wird. Man erhält eine Modulplatte ohne Füllen des Behälters mit einem RTV-Kautschuk.

Die Abstandshalter 33 werden, wie in Fig. 3(a) gezeigt, schichtweise nach Bedarf durch ein photolithographisches Verfahren gebildet. Es ist festzuhalten, daß die Abstandhalter 33 getrennt hergestellt und als fertige Produkte in die bei der Entfernung des Resists gebildeten Zwischenräume eingesetzt werden können.

Beispiel 4

Man verfährt wie beim Herstellungsverfahren von Beispiel 1 mit der Abänderung, daß man anstelle der getrennten Bildung von Fenstern in den metallischen Unterschichten und den Photoresistschichten selbstbindende oder klebende Bänder, die gemäß den Mustern der Durchgangsleiter oder Leiterbahnen mit Fenstern versehen sind bzw. metallische Unterschichten aufweisen, verwendet.

Die Bildung von Fenstern in den einzelnen Schichten kann beispielsweise durchgeführt werden, indem man ein lichtempfindliches, wärmebeständiges Polymer, wie ein lichtempfindliches Polyimid, einer Bestrahlung aussetzt und entwickelt oder ein lichtempfindliches, wärmebeständiges Polymer einer Laserbelichtung oder Trockenätzung unterwirft, wobei man die metallische Unterschicht als Maske verwendet. Die Bildung der Polymerschichten mit darauf ausgebildeten metallischen Unterschichten kann separat vorgenommen werden. Die zur Bildung dieser Polymerschichten bei der Mehrschicht-Metallisierung erforderliche Zeit kann eingespart werden.

Auf einem Grundsubstrat, auf dem vorher durch Vakuumabscheidung, Sputtering, Ionenstrahl-Sputtering oder dergl. eine metallische Unterschicht aus Cr/Cu/Cr gebildet worden ist, wird die entsprechende Polymerschicht aufgeklebt, wobei die Positionen von Anschlüssen des Grundsubstrats mit den Positionen der Durchgänge der Polymerschicht ausgerichtet sind. Cr-Bereiche, die unten an den Durchgängen sichtbar sind, werden weggeätzt, um die Cu-Bereiche freizulegen. Das Elektroplattieren von Kupfer wird sodann auf den auf diese Weise freigelegten Cu-Bereichen durchgeführt, um die Durchgänge mit Cu zu füllen, wodurch eine Durchgangsleiterschicht (Durchkontaktierungsschicht) gebildet wird.

Im Anschluß an die Bildung der vorstehenden Durchgangsleiterschicht wird eine Leiterschicht ausgebildet. Diese Stufen können abwechselnd wiederholt werden, wodurch eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte mit metallischen Unterschichten und Polymerschichten entsteht.

Anschließend werden zuerst die Polymerschichten abgelöst und sodann die metallischen Unterschichten weggeätzt, wodurch mehrschichtige Leiterbahnen von Gerüststruktur erzeugt werden. Sodann wird auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 der Zwischenraum im Gerüst mit einem wärmebeständigen, lösungsmittelfreien Lack gefüllt, so daß man eine hohlraumfreie Modulplatte erhält.

Beispiel 5

Gemäß dem in Fig. 6(a) bis 6(j) vorgestellten Verfahren werden metallische Leiterbahnen mit einer Gerüststruktur gebildet. Wie in Fig. 6(a) gezeigt, wird eine metallische Unterschicht 62 aus durch Sputtering aufgebrachten, übereinandergelegten dünnen Schichten von Cr/Cu/Cr auf einem Grundsubstrat 61 ausgebildet. Ein lichtempfindliches Polyimid 63 wird durch Schleuderbeschichtung als erste Polymerschicht auf die metallische Unterschicht 62 aufgebracht. Wie in Fig. 6(b) dargestellt, wird nur der Polyimidbereich, der dem Abstandhalter 64 entspricht, der Bestrahlung ausgesetzt. Sodann wird, wie in Fig. 6(c) gezeigt ein Fenster 65 für die Bildung eines Durchgangs mit einem Laserstrahl erzeugt. Das Fenster 65 wird mit Kupfer gefüllt, so daß ein Durchgangsleiter 66 gebildet wird, wie in Fig. 6(d) gezeigt ist.

Nachstehend wird auf Fig. 6(e) Bezug genommen, wo die nächste Schicht, nämlich eine metallische Unterschicht 67, gebildet wird. Wie in Fig. 6(f) gezeigt, wird ein lichtempfindliches Polyimid 63 schichtförmig als eine zweite Polymerschicht aufgebracht. Sodann wird ein Fenster 69 in einer X-Schicht mittels eines Laserstrahls gebildet. Anschließend wird, wie in Fig. 6(h) gezeigt, das Fenster 69 mit Kupfer gefüllt, um eine X-Leiterschicht 68 zu bilden. Hierauf wird, wie in Fig. 6(e) gezeigt, das lichtempfindliche Polyimid mit einem Lösungsmittel entfernt. Dann werden, wie in Fig. 6(j) gezeigt, die metallischen Unterschichten weggeätzt, wodurch man zweischichtige Leiterbahnen mit Gerüststruktur erhält. Gemäß den Verfahren von Beispiel 1 werden die zweischichtigen Leiterbahnen in einen Behälter gebracht, und der Behälter wird mit einem wärmebeständigen, lösungsmittelfreien Lack gefüllt, wodurch man eine Modulplatte erhält.

Beispiel 6

Eine metallische Unterschicht aus durch Sputtering gebildeten, übereinandergelegten dünnen Schichten von Cr/Cu/Cr mit einer Dicke von 0,5 µm wird als Elektroplattierungselektrode auf einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen, keramischen Platte bereitgestellt. Cr-Bereiche, die sich direkt unter den Positionen, wo Durchgangselektroden gebildet werden sollen, befinden, werden sodann zur Freilegung von Kupferbereichen weggeätzt. Ein lösungsmittelfreier, wärmebeständiger Polyimidlack wird sodann durch Schleuderbeschichtung aufgebracht. Nach dem Erwärmen des Lackes und dem Abdampfen des Lösungsmittels zum Trocknen des Lackes wird eine Al-Maske durch Sputtering und Photolithographie gebildet. Sodann werden Fenster durch Trockenätzen gebildet. Auf Kupferbereichen der metallischen Unterschicht, die jeweils am Boden der entsprechenden Ausschnitte (Fenster) freigelegt worden sind, wird selektiv eine Elektroplattierung durchgeführt, wobei man eine wäßrige Kupfersulfatlösung verwendet. Auf diese Weise wird Kupfer in einer Dicke eingefüllt, die im wesentlichen der Dicke des wärmebeständigen Polyimids auf Lösungsmittelbasis entspricht.

Die vorstehenden Stufen werden jeweils als 1 Zyklus bezeichnet. Eine Metallisierung in 30 Schichten wird so durchgeführt, daß sich Durchgangsleiter und Leiterbahnen abwechseln. Schließlich wird auf der obersten Leiterschicht durch Sputtering eine übereinandergelegte Schicht von Cr/Cu/Cr/Ni bereitgestellt. Ein wärmebeständiger, lösungsmittelfreier Lack wird in einer Dicke von 2 bis 3 µm auf die durch Sputtering gebildete Schicht aufgebracht. Eine 30 µm dicke keramische Platte, die ein Durchgangsfenster definiert und einen darauf ausgebildeten ringförmigen Dünnschicht-SiO₂-Widerstand aufweist, wird auf den Lack aufgebracht. Der Lack wird sodann unter Erwärmen an die keramische Platte gebunden, so daß diese fixiert wird. Der Bereich der gehärteten Schicht aus dem wärmebeständigen, lösungsmittelfreien Lack am Boden der Durchgangsöffnung wird durch Trockenätzen entfernt. Nach Aufbringen eines Plattierungsresists wird das Fenster durch Elektroplattieren mit Kupfer gefüllt. Der obere Plattierungsresist wird sodann entfernt, und eine Al-Elektrode wird in der Weise angebracht, daß die Al-Elektrode mit CrSiO₂ und Cu über die dünne Cr-Grenzschicht verbunden werden kann. Im Anschluß an das vorstehende Verfahren werden eine Durchgangsschicht und Kontaktstellen zum Befestigen von LSIs vorgesehen.

Die Resistschichten und metallischen Unterschichten in den vorstehenden 30schichtigen Leiterbahnen werden entfernt, wodurch skelettförmige Leiterbahnen entstehen. Die Zwischenräume der skelettförmigen Leiterbahnen werden mit dem gleichen wärmebeständigen, lösungsmittelfreien Lack, wie er in Beispiel 1 verwendet worden ist, gefüllt, wodurch man eine Modulplatte mit eingebauten funktionellen Elementen erhält.

Beispiel 7

Eine metallische Unterschicht aus Cr/Cu/Cr wird in einer Dicke von 0,8 µm auf einem Grundsubstrat bereitgestellt. Ein Photoresist wird in einer Dicke von 25 µm auf die metallische Unterschicht aufgebracht. Der Photoresist wird durch eine Maske belichtet und sodann entwickelt, so daß Fenster in einer X-Schicht in der Bemusterung von Leiterbahnen gebildet werden. Die Cr-Bereiche an den Unterseiten der Fenster werden weggeätzt. Sodann wird Kupfer durch Elektroplattieren in die Fenster eingefüllt. Als Elektrode zum Plattieren wird die metallische Schicht unter den Leiterbahnen in der X-Schicht in unveränderter Form verwendet. Somit wird keine metallische Unterschicht auf den Leiterbahnen in der X-Schicht vorgesehen. Ein Photoresist wird in einer Dicke von 25 µm auf die Leiterbahnen in der X-Schicht schichtförmig aufgebracht. Durch Belichtung mit einer Maske und anschließende Entwicklung werden Fenster gebildet, die sich als Durchgänge im Muster von Leiterbahnen in einer Y-Schicht erstrecken. Diese Fenster werden durch Elektroplattieren mit Kupfer gefüllt. Die Photoresistschichten werden gleichzeitig mit einem organischen Lösungsmittel entfernt, wonach sich die gleichzeitige Entfernung der Plattierungselektroden, d. h. der metallischen Unterschichten mit einem Ätzmittel anschließt. Nach dem die Leiterbahnen der Gerüststrukturen gründlich gewaschen worden sind, wird schließlich ein lösungsmittelfreier, wärmebeständiger Lack mit Cyclobutenringen in die Hohlräume der Gerüststruktur unter vermindertem Druck gegossen, wodurch die Hohlräume mit dem Lack gefüllt werden. Der Lack wird sodann gehärtet. Da der Lack eine hervorragende glatte Beschaffenheit aufweist, treten auf der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte keine rauhen Stellen auf. Die Oberfläche wird sodann einer Trockenätzung unterworfen, um die Durchgangsleiter freizulegen. Durch die vorstehenden Verfahren wird die Bildung der Leiterbahnen in der ersten X-Schicht und der Durchgänge vervollständigt. Das gleiche Verfahren wird anschließend wiederholt, um nacheinander Leiterbahnen in der Y-Schicht sowie eine Gland-Schicht und eine Durchgangsschicht zu erzeugen, wodurch man eine mehrschichtige Metallisierung erreicht. Ferner wird dieser Zyklus zweimal wiederholt, so daß man eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte mit zwei Sätzen von Signalschichten erhält.

Beispiel 8

Gemäß dem Verfahren von Beispiel 7 und unter Verwendung von metallischen Unterschichten und Fenster definierender Photoresistschichten wird eine mehrschichtige Metallisierung durch Elektroplattieren zur Bildung der Schichtanordnung Durchgänge → X-Leiterschichten → Durchgänge → Gland-Schicht vorgenommen. Die Gland-Schicht liegt in der Form eines Netzwerks vor und enthält Durchgänge, die von den Glands mit dazwischen angeordneten Polymeren isoliert sind. Sodann wird eine Cr/Cu/Cr-Schicht als Plattierungselektrode in einer Dicke von 0,8 µm auf die gesamte Oberfläche der Gland-Schicht aufgebracht. Anschließend wird ein Photoresist auf die gesamte Oberfläche der Plattierungselektrode in einer Dicke von 25 µm aufgebracht. Die Photoresistschicht wird durch eine Maske bestrahlt und sodann entwickelt, wodurch Fenster für Leiterbahnen in einer sich oberhalb der Durchgangsleiter kreuzenden Form gebildet werden. Durch Elektroplattieren werden die Fenster mit Kupfer in einer Dicke von 25 µm gefüllt. Die Leiterbahnen am Ende werden vorgesehen, um die Leiterbahnen, die sich unter den Durchgängen befinden durch die Gland-Schicht zu fixieren. Sie dienen auch zum Schutz der oberen Enden der Durchgangsleiter gegen eine Kontaminierung, bis sie anschließend abgeätzt werden.

Ferner wird die Gland-Schicht an ihrem Rand durch Stützen fixiert, die durch Elektroplattieren gebildet werden und sich vom darunterliegenden Grundsubstrat aus erstrecken. Die Photoresistschichten und die metallischen Unterschichten werden sodann nacheinander oder abwechselnd mit einem organischen Lösungsmittel und einem Ätzmittel entfernt. Die erhaltenen Leiterbahnen einer Gerüststruktur werden gründlich gewaschen. Eine Cyclobutenverbindung in Form eines lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lackes wird in die Zwischenräume in der Gerüststruktur unter Vakuum eingespritzt, wobei die Zwischenräume mit dem Lack gefüllt werden. Der Lack wird sodann gehärtet. Nach Beendigung dieses Vorgangs werden die fixierenden Leiterbahnen an den Glands mit einem Ätzmittel entfernt, um die Durchgangsleiter freizulegen.

Die vorstehenden Stufen werden als 1 Zyklus je nach Bedarf zur Erzielung einer mehrschichtigen Metallisierung wiederholt. Es dauert nur etwa 72 Stunden bis zu dieser Stufe, während das herkömmliche stufenweise Herstellungsverfahren für eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte 360 Stunden bis zur gleichen Stufe dauert.

Beim lösungsmittelfreien Lack vom Cyclobutentyp, der in den vorstehenden Verfahren verwendet worden ist, kommt es weder bei der Polymerisation zur Bildung von Wasser und/oder Gas als Nebenprodukt noch zum Auftreten von Hohlräumen aufgrund von verbleibendem Lösungsmittel. Im Fall eines Lackes auf Lösungsmittelbasis ist es erforderlich, den Beschichtungsvorgang zur Bildung einer dicken Schicht mehrfach zu wiederholen, da das Lösungsmittel nach der Beschichtung abgedampft werden muß. Im Fall eines lösungsmittelfreien Lackes ist nur eine einzige Injektion erforderlich, unabhängig davon, wie dick die vorgesehene Schicht ist.

Ferner ermöglicht ein Lack auf Lösungsmittelbasis nicht das gleichzeitige Ankleben an ein oberes Substrat und an ein unteres Substrat. Dies ist jedoch bei Verwendung eines lösungsmittelfreien Lackes möglich. Außerdem ist es im Fall eines lösungsmittelfreien Lackes auch möglich, gleichzeitig oberflächliche Hohlräume im Grundsubstrat auszufüllen. Dies bedeutet, daß der lösungsmittelfreie Lack dazu geeignet ist, Kurzschlüsse und Schaltungsunterbrechungen aufgrund von feinen Löchern (Pinholes) in dünnschichtigen Bereichen und/oder aufgrund von Hohlräumen zwischen den Schichten, die oberflächlichen Hohlraumdefekten in einem Grundsubstrat zuzuschreiben sind, zu vermeiden, während derartige oberflächliche Hohlraumdefekte bei Platten, die unter Verwendung eines Lackes auf Lösungsmittelbasis durch stufenweise mehrschichtige Metallisierung hergestellt worden sind, festgestellt werden.

Beispiel 9

Gemäß dem Verfahren von Fig. 5(a) bis 5(g) werden Abstandhalter gemäß der Dünnschichttechnik gebildet. Eine metallische Unterschicht 52 aus Cr/Cu/Cr mit einer Dicke von 0,8 µm wird auf einem Grundsubstrat 51 gebildet. Über die metallische Unterschicht wird ein lichtempfindliches Polyimid 53 so aufgetragen, daß sich nach dem Härten eine Dicke von 20 µm ergibt. Das lichtempfindliche Polyimid wird durch eine Maske belichtet, entwickelt und sodann einer Nachhärtung unterworfen, wobei Säulen 54, die einige µm größer als der Durchmesser der Durchgangsöffnungen sind, an Stellen wo die Durchgangsöffnungen zu bilden sind, erzeugt werden und gleichzeitig auch Abstandhalter 55, die Leiterbahnen in einer X-Schicht stützen, in Positionen, die mit den Positionen der Durchgänge nicht überlappen, erzeugt werden. An Stellen, die von den Abstandhaltern 55 und den die Durchgangsöffnung bildenden Säulen 54 abweichen, wird eine Zn-Schicht in einer Dicke von 20 µm durch Elektroplattieren gebildet. Ein Resist, der gegenüber Trockenätzen beständig ist, wird sodann auf die Zn-Schicht aufgebracht. Durch Belichten mit einer Maske und anschließende Entwicklung wird eine Durchgänge bildende Maske erzeugt. Unter Verwendung dieser Maske werden die vor der Bildung der Durchgänge erzeugten Säulen 54 einer Trockenätzung unter Bildung von Fenstern unterworfen. Die auf diese Weise erzeugten Fenster 58 werden sodann durch Elektroplattieren mit Cu 59 gefüllt.

Eine Cr/Cu/Cr-Schicht wird sodann als obere Schicht vorgesehen. Anschließend werden X-Schicht-Leiterbahnen gemäß den vorstehenden Verfahren gebildet. Sodann wird gemäß den Verfahren von Beispiel 8 eine mehrschichtige Metallisierung in folgender Reihenfolge durchgeführt: Durchgänge → Y-Schicht- Leiterbahnen → Durchgänge → Gland-Schicht → Befestigungsplatte. Die Photoresistschicht, die metallischen Unterschichten und die Zn-Schichten werden durch ein Lösungsmittel und ein Ätzmittel entfernt, wodurch Leiterbahnen einer Gerüststruktur gebildet werden. Nach Auffüllen der Gerüststruktur mit einem lösungsmittelfreien Lack oder nach dessen Behandlung mit einem Lack auf Lösungsmittelbasis und anschließender Füllung mit einem lösungsmittelfreien Lack wird der Lack erwärmt und gehärtet. Man erhält eine Modulplatte.

Beispiel 10

Wie in Fig. 7(a) gezeigt, wird ein Endpunkt 72 eines Grundsubstrats 71 durch Bandschleifen geglättet. Zur Füllung einer Defekthohlraumstelle 73 in der Oberfläche des Grundsubstrats 10 wird ein Benzocyclobuten-Polymer 70 durch Schleuderbeschichtung aufgebracht, wodurch eine Oberflächenschicht 74 gebildet wird, wie in Fig. 7(b) gezeigt. Wie in Fig. 7(c) gezeigt, wird die Kontaktstelle 72 durch Trockenätzen freigelegt und eine glatte Substrat-Oberflächenschicht 74 wird gebildet. Es ist möglich, etwaige oberflächliche Defekthohlraumstellen durch Durchführung einer Schleuderbeschichtung unter vermindertem Druck zu beseitigen, während dies bei Verwendung eines herkömmlichen Lackes auf Lösungsmittelbasis, z. B. eines Polyimidlackes nicht möglich ist. Die erfolgreiche Glättung der gesamten Oberfläche des Grundsubstrats wird auf die hervorragende glatte Beschaffenheit des lösungsmittelfreien Lackes zurückgeführt.

Unter Verwendung des Grundsubstrats 71 werden Gerüstleiterbahnen gemäß dem Verfahren von Fig. 8(a) bis 8(i) gebildet.

Wie in Fig. 8(a) dargestellt, wird eine metallische Unterschicht 75, bei der es sich um eine durch Sputtering aufgelegte Schicht von Cr/Cu/Cr mit einer Dicke von 0,5 µm handelt, auf dem Grundsubstrat 71 gebildet. Ein Photoresist 76 wird sodann durch Schleuderbeschichtung auf die metallische Unterschicht 75 aufgebracht, wie in Fig. 8(b) gezeigt. Wie in Fig. 8(c) dargestellt, wird sodann ein Fenster 77 als Fenster für die X-Schicht-Leiterbahnen durch Belichtung und Entwicklung gebildet. Das Fenster 77 wird durch Elektroplattieren mit Kupfer gefüllt, wie in Fig. 8(d) dargestellt ist, wodurch ein Leiter 78 zur Bildung von X-Schicht-Leiterbahnen erzeugt wird.

Anschließend wird, wie in Fig. 8(e) dargestellt, ein Photoresist 76 durch Beschichtung aufgebracht. Der Photoresist 76 wird bestrahlt und entwickelt, so daß ein Durchgangsfenster 79 gebildet wird, wie in Fig. 8(f) gezeigt ist. Sodann wird, wie in Fig. 8(g) gezeigt, das Fenster 79 mit Kupfer unter Verwendung des Leiters 78 Plattierungselektrode zur Bildung der X-Schicht-Leiterbahnen gefüllt, wodurch ein Durchgangsleiter 80 erzeugt wird.

Gemäß den vorstehenden Verfahren wird, wie in Fig. 8(h) gezeigt, eine mehrschichtige Metallisierung in folgender Reihenfolge durchgeführt: X-Leiterschicht → Durchgangsschicht 82 → Y-Leiterschicht 83 → Durchgangsschicht 84 → Gland- Schicht (unter Einschluß von Durchgangsöffnungen) 85 → Durchgangsschicht 86. Auf der obersten Schicht wird eine Befestigungsplatte 87 gemäß Beispiel 1 angebracht. Sodann werden die gleichzeitige Entfernung der Photoresistschichten durch ein spezielles Lösungsmittel und die gleichzeitige Entfernung der metallischen Unterschichten durch ein spezielles Ätzmittel nacheinander durchgeführt, wodurch Leiterbahnen der in Fig. 8(e) gezeigten Gerüststruktur gebildet werden.

Die Gerüststruktur wird sodann mit einem Fluorpolymer-Lack imprägniert. Sodann wird der Lack getrocknet und gehärtet, so daß auf den Gerüststruktur-Leiterbahnen ein Überzug erzeugt wird. Ein Benzocyclobuten-Polymer wird so ausgewählt, daß seine chemische Struktur die Bildung eines lösungsmittelfreien Lackes ermöglicht. Der Lack wird unter vermindertem Druck zum Auffüllen der Zwischenräume der Gerüststruktur eingespritzt. Sodann wird der Lack bei einer Temperatur über 250°C gehärtet. Im Gegensatz zur vorstehend beschriebenen Polymerbehandlung erfolgt das Einfüllen des lösungsmittelfreien Lackes auf die Leiterbahnen der Gerüststruktur zwischen der Befestigungsplatte und dem Grundsubstrat, wobei die Befestigungsplatte als obere Form und die Grundplatte als untere Form verwendet werden.

Die vorstehende Behandlung mit dem Fluorpolymer-Lack wird durchgeführt, um dessen hervorragende Eigenschaften in bezug auf die Dielektrizitätskonstante von 2,2 auszunutzen. Die Dielektrizitätskonstante des Benzocyclobuten-Polymeren beträgt 2,7, was unter dem Wert von üblichen Polymeren liegt. Das vorstehende Benzocyclobuten-Polymer wird jedoch im Hinblick auf seine niedere Dielektrizitätskonstante und auch im Hinblick auf seine chemische Struktur, die die Bildung eines hohlraumfreien Lösungsmittel-Polymeren erlaubt, gewählt.

Eine geringe Produktivität stellt eine Schwierigkeit bei zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten dar, da ihr Herstellungsverfahren mit einer übermäßig großen Anzahl an Stufen verbunden ist. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird erfindungsgemäß die Anwendung der Trockenätzung, die zahlreiche Stufen erfordert, soweit wie möglich vermieden, ausgenommen die Stufe der Substratglättung. Aufgrund der gleichzeitigen Entfernung von Photoresistschichten, der gleichzeitigen Entfernung von metallischen Unterschichten und der gleichzeitigen Imprägnier-, Gieß- und Füllvorgänge mit dem Polymeren erfordert das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren nur 1/3 der Stufen oder weniger, wie sie beim herkömmlichen Basisverfahren erforderlich sind. Ferner kann die Befestigungsplatte am Ende des Verfahrens weggeätzt werden. Das gleiche Verfahren kann sodann wiederholt werden, um ähnliche zusammengeschaltete, mehrschichtige Platten übereinander zu stapeln. Es ist auch möglich, eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte bereitzustellen, die aus zwei oder mehr zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten des vorerwähnten Typs aufgebaut ist, indem man getrennt voneinander zwei oder mehr zusammengeschaltete, mehrschichtige Platten herstellt und anschließend mit einem Lötmaterial, Gold- Germanium, miteinander verbindet.

Beispiel 11

Wenn die Leiterbahnen einer Gerüststruktur einen kleineren Durchmesser bekommen, kann es vorkommen, daß die Leiterbahnen, die sich durch einen Zwischenraum erstrecken, ein solches Spiel erhalten, daß die Genauigkeit ihrer Position beeinträchtigt wird. Ein derartiges Spiel kann Probleme im Fall von X- oder Y-Schicht-Kreuzleiterbahnen, die eine extrem größere Länge als Breite aufweisen, verursachen. In derartigen Fällen ist es wünschenswert, die Gerüststrukturleiterbahnen so zu konstruieren, daß die X- oder Y-Schicht-Leiterbahnen durch eine darunterliegende Isolierschicht fixiert werden. Die darunterliegende Isolierschicht enthält Durchgangsöffnungen. Mit den Leiterbahnen in der X-Schicht werden die Durchgangsleiter an ihren proximalen Enden verbunden.

Um einen Satz von Signalleitern zu konstruieren, werden X- Schicht-Leiterbahnen zunächst auf einem Grundsubstrat gebildet. Anschließend werden Durchgänge an den X-Schicht-Leiterbahnen gebildet. In dieser Stufe werden ein Photoresist und eine metallische Unterschicht, wie vorstehend bereits ausführlich beschrieben, weggelöst. Anschließend wird ein lösungsmittelfreier, wärmebeständiger Lack unter vermindertem Druck eingespritzt. Der Lack wird unter Erwärmen gehärtet, wodurch die gesamten Leiterbahnen fixiert werden. Da der lösungsmittelfreie, wärmebeständige Lack eine geringe Viskosität aufweist und zu einer überlegenen glatten Beschaffenheit führt, zeigt die oberste Fläche eine sehr geringe Rauhigkeit, und zwar auch dann, wenn die erhaltene zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte in dieser Stufe einer Harzformung unterworfen wird. Ferner kann die zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte in ihrer Gesamtheit einer Trockenätzung unterworfen werden, um die Durchgangsleiter freizulegen. Dies ermöglicht es, das Verfahren zur Bildung der Leiterbahnen in der nächsten Y-Schicht und auch zur Bildung von weiteren Schichten fortzusetzen.

Oberhalb der Durchgangsöffnungen kann zu diesem Zeitpunkt eine Kopfplatte vorgesehen werden. Die Kopfplatte dient als obere Form, wenn die Gerüststrukturleiterbahnen mit einem lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lack gefüllt werden. Somit dient sie auch zur Glättung der oberen Fläche des lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lackes und verhindert, daß die vertikale Position der oberen Fläche höher als die Grenzlinie zwischen den Durchgangsöffnungen und der Kopfplatte wird. Wenn die Kopfplatte anschließend durch Naßätzen entfernt wird, erscheinen die freigelegten Durchgangsöffnungen. Liegt die Kopfplatte in Form eines Netzwerkes oder Gitters vor, so werden dessen Öffnungen mit dem lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lack gefüllt. Es ist daher erforderlich, den lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lack in der Öffnung durch Trockenätzen zu entfernen, während die Kopfplatte als Maske nach dem Härten verwendet wird.

Unabhängig von der Durchführungsart des vorstehenden Verfahrens ist es möglich, kontinuierlich eine X-Schicht und Durchgangsöffnungen auf einem Grundsubstrat zu bilden (obgleich deren Bildung nacheinander durchgeführt wird), die Photoresistschichten sowie die metallischen Unterschichten jeweils zusammen auf einmal zu lösen und zu entfernen und anschließend in den beiden Schichten die Hohlräume mit einem lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lack zu füllen und den Lack zu härten.

Aufgrund der Vakuumimprägnierung sind die isolierenden Schichten in diesem Beispiel frei von Hohlräumen. Um eine Dicke von einigen 10 µm zu erreichen, sind bei Verwendung eines Lackes auf Lösungsmittelbasis mehrere Arbeitsgänge erforderlich. Da bei einem lösungsmittelfreien Lack bei der Kondensation keine Nebenprodukte, wie Wasser, freigesetzt werden, und keine Lösungsmittelverdampfung erforderlich ist, ist es möglich, eine beliebige Dicke durch einen einzigen Füllvorgang und einen einzigen Härtungsvorgang zu erreichen. Ein lösungsmittelfreier Lack vom Cyclobutentyp wird dazu verwendet. Dieser Lack ist gegenüber dem Material der Leiterbahnen inert, selbst wenn es sich um Cu oder dergl. handelt. Es ist somit nicht notwendig, die Oberfläche des Cu zu schützen. Sodann wird eine mehrschichtige Metallisierung in folgender Reihenfolge durchgeführt: Y-Schicht → Durchgangsöffnungen → Gland-Schicht unter Einschluß von Durchgangsöffnungen → Durchgangsöffnungen. Eine Kopfplatte kann auf den letztgenannten Durchgangsöffnungen auf die vorstehend beschriebene Weise aufgebracht werden. Die Gland-Schicht und die Kopfplatte werden durch kreisförmige oder rechteckige Säulen, die sich vom Grundsubstrat aus erstrecken, gestützt und fixiert.

Diese kreisförmigen und rechteckigen Säulen können auf ähnliche Weise wie die Durchgangsöffnungen gebildet werden. Dabei wird ein lösungsmittelfreier, wärmebeständiger Lack vergossen und unter Wärmeeinwirkung gehärtet, nachdem die Photoresistschichten und metallischen Unterschichten entfernt worden sind.

Wenn die Bildung der zwei Schichten X-Schicht → Durchgangsöffnungen unter Bildung der vier Schichten Y-Schicht → Durchgangsöffnungen → Gland-Schicht (unter Einschluß von Durchgangsöffnungen) → Durchgangsöffnungen abwechselnd wiederholt werden, können Signalschichten wiederholt übereinander gestapelt werden. Wie vorstehend beschrieben, hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß der Spielraum bei kreuzenden Leiterbahnen in einer Gerüststruktur beseitigt und die Anzahl an Stufen auf 1/3 oder weniger im Vergleich zum herkömmlichen Grundverfahren verringert werden kann.

Beispiel 12

Die Einverleibung von Dünnschicht-Widerständen in einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte kann erhebliche vorteilhafte Wirkungen in bezug auf eine Verbesserung der Packungsdichte mit sich bringen. Es ist jedoch erforderlich, eine Anzahl von Widerständen einzubauen. Nachdem sie eingebaut sind, ist es schwierig, sämtliche notwendigen Widerstandswerte innerhalb der entsprechenden angegebenen Bereiche zu kontrollieren. Es ist daher bevorzugt, vorher eine Widerstandsanordnung in einer eigenen Herstellungslinie, die sich von der mehrschichtigen Metallisierung-Herstellungslinie zur Erzeugung von zusammengeschalteten, mehrschichtigen Dünnschicht-Platten unterscheidet, zu bilden und anschließend die zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten zu packen.

Eine hier zu verwendende Widerstandsanordnung wird vorher einer Wärmebehandlung bei höheren Temperaturen unterworfen, um die Widerstandswerte zu stabilisieren. Obgleich eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte einer Wärmebehandlung in einer vom mehrschichtigen Metallisierungsverfahren unterschiedlichen Stufe nach dem Packen des Widerstands-Netzwerkes auf der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte unterworfen wird, kann die vorherige Wärmebehandlung des Widerstands-Netzwerkes die Abänderungen der Widerstandswerte beim mehrschichtigen Metallisierungsverfahren auf ein Minimum begrenzen. Es ist auch erwünscht, vorher die Befestigung von Elektroden, die Bildung von Durchgangsöffnungen und die Bildung von expandierten Schichten und Leiterbahnen, je nach der Art der Packung, durchzuführen.

Ein Beispiel für die Konstruktion eines derartigen, eingebauten Dünnschicht-Widerstandsnetzwerkes wird in Fig. 10(a) und 10(b) erläutert.

Das in dieser Figur dargestellte Dünnschicht-Widerstandsnetzwerk wird gebildet, indem man ringförmige dünne Widerstandsschichten 103 auf einem Grundsubstrat 101 um in diesem Substrat vorgesehene Durchführungslöcher 102 bereitstellt; Elektroden 104 innerhalb der inneren Ränder der dünnen Widerstandsschichten 103 bereitstellt, um die dünnen Widerstandsschichten 103 mit der Außenseite der Widerstandsschicht zu verbinden; und entsprechende Elektroden 105 um die äußeren Ränder der Widerstandsschichten bereitstellt. Die Elektroden können im mehrschichtigen Metallisierungsverfahren bereitgestellt werden, nachdem die Widerstandsschicht gepackt worden ist.

Um die Variationen unter den Substraten zu verringern, kann die Steuerung der Widerstandswerte der einzelnen dünnen Widerstandsschichten 103 durchgeführt werden, indem man den Interelektrodenabstand einstellt oder die Resistorschicht oxidiert oder reduziert. Zur Verringerung von Variationen innerhalb des gleichen Substrats wird die Kontrolle am besten durch Laser-Trimmen durchgeführt.

Die Bildung der einzelnen Durchführungslöcher 102 kann durch Laser-Bohren oder Kombination von Photolithographie und Naß- oder Trockenätzen durchgeführt werden.

Geeignete Beispiele für das Grundsubstrat 101, auf dem die vorstehenden Widerstände befestigt werden, sind anorganische Schichten, z. B. Keramik- und Glasschichten, sowie organische Schichten, beispielsweise Polyimidschichten, die vorzugsweise möglichst dünn sind. Es ist auch möglich, eine anorganische Schicht oder eine organische Schicht zu verwenden, die zur Verstärkung auf einer Metallplatte gebildet worden ist, z. B. eine Zn-, Ni- oder Al-Schicht, die anschließend durch Ätzen entfernt werden kann.

Beispiel 13

Verfahren zur Befestigung von einem oder mehreren auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellten Widerstandsnetzwerken kommen Verfahren in Frage, bei denen (1) ein oder mehrere Widerstandsnetzwerke auf Leiterbahnen einer Gerüststruktur befestigt werden, (2) eine leitfähige Schicht auf der obersten Resistschicht gebildet wird und ein oder mehrere Resistornetzwerke mit einem aufgebrachten Binde- oder Klebemittel auf der leitfähigen Schicht befestigt werden und (3) ein oder mehrere Widerstandsnetzwerke auf einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte befestigt werden, wobei ein lösungsmittelfreier, wärmebeständiger Lack in einem hitzegehärteten Zustand vorliegt und die Kontaktpunkte freiliegen.

Fig. 11 erläutert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Dünnschicht-Widerstandsnetzwerk auf einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte befestigt ist. Ein Dünnschicht-Widerstandsnetzwerk soll auf einer Schicht 200 einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte befestigt werden. Unter Verwendung eines Resists 203 wird zuerst ein Muster auf der Schicht 200 gebildet. Sodann bringt man einen Leiter, z. B. Kupfer, durch Elektroplattieren oder dergl. auf, wodurch Durchgangsleitungen 201 gebildet werden. Cr/Cu/Cr-Schichten werden sodann auf den entsprechenden Durchgangsleitern 201 gebildet, z. B. durch Sputtering, wonach die Anordnung von Polstern 202 in einem mit den entsprechenden Durchgangsleitern 201 elektrisch verbundenen Zustand erfolgt. Diese Polster 202 dienen zum Ausgleich von etwaigen Fehlern in der Ausrichtung der Position zwischen den Durchgangsleitern 201 und den Durchführungslöchern 102 des Widerstandsnetzwerkes, so daß ihre elektrische Verbindung gewährleistet wird. Die Polster 202 können daher weggelassen werden, wenn die Durchgangsleiter 201 und/oder die Durchgangslöcher 102 einen großen Durchmesser aufweisen.

Anschließend wird das Widerstandsnetzwerk beispielsweise mit einem Klebstoff 204 auf der Oberseite der Befestigungsschicht 200 der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte fixiert, während die Polster 202 und ihre entsprechenden Durchführungsöffnungen 102 aufeinander ausgerichtet werden. Die Innenseiten der Durchführungsöffnungen 102 werden sodann durch Trockenätzen geätzt, so daß die organischen Bestandteile, wie der in den Bodenbereichen vorhandene Klebstoff entfernt werden, und Cr der Polster 202 wird zur Freilegung von Cu weggeätzt. Sodann wird Cu in die Durchführungsöffnungen 102 gefüllt, wodurch Durchgangsleiter 205 gebildet werden. Mit diesen Durchgangsleitern 205 werden die Elektroden 104 des Widerstandsnetzwerkes mit den entsprechenden Durchgangsleitern der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte verbunden.

Obgleich in Fig. 11 nicht dargestellt, wird das Widerstandsnetzwerk mit anderen Durchgangsleitern versehen, die nicht mit den Widerstandsschichten 103 verbunden sind. Diese Durchgangsleiter werden gegen die vorstehend beschriebenen gemeinsamen Elektroden isoliert.

Im vorstehenden Beispiel werden die Elektroden 104, 105 vorher bereitgestellt. Sie können jedoch auch nach den Durchgangsleitern 205 bereitgestellt werden. Sofern die Durchführungsöffnungen 102 in gewissem Umfang in ihrem Durchmesser vergrößert und ihre Wände schräg gestaltet werden können, kann die Verbindung auch ohne Plattieren der Leiter durch Bildung der Elektroden 104, die durch Sputtering erzeugt werden, erreicht werden, so daß sie direkt an einem Ende die entsprechenden Polster 202 kontaktieren.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Seite, auf der die Widerstandsschichten vorgesehen sind, als Oberseite verwendet. Das Widerstandsnetzwerk kann jedoch auch mit der die Widerstandsschicht tragenden Seite nach unten befestigt werden.

Es ist festzuhalten, daß das Widerstandsnetzwerk in geeigneter Weise beispielsweise unmittelbar oberhalb des Grundsubstrats zwischen zwei in Mehrfachschichten gebildeten Leiterschichten, in einer expandierten Schicht oder in der obersten Schicht befestigt werden kann. Bei der Anordnung eines Widerstandsnetzwerkes auf einem weiteren Widerstandsnetzwerk können auch eine oder mehrere Leiterschichten, z. B. expandierte Schichten, in Kombination miteinander vorgesehen sein.

Die Stufe der Befestigung des Widerstandsnetzwerkes kann auch im Verlauf der aufeinander folgenden Bildung der einzelnen Schichten zur Erzeugung der vorstehend beschriebenen Gerüststruktur erfolgen. Eine geeignete Anordnung von derartigen Widerstandsnetzwerken in Schichten macht es möglich, daß die Widerstandsnetzwerke als verstärkende Platten bei der Bereitstellung der Gerüststruktur wirken. Wird ein Widerstandsnetzwerk in einer zwischenliegenden Schicht r der obersten Schicht der Gerüststruktur befestigt, kann das Widerstandsnetzwerk auch nach dem Einfüllen und Härten des wärmebeständigen, lösungsmittelfreien Lackes erfolgen.

Auch in diesem Fall ist die Verbindung von Elektroden leicht, da der wärmebeständige, lösungsmittelfreie Lack eine ausgezeichnete glatte Beschaffenheit besitzt.

Das vorstehend beschriebene Widerstandsnetzwerk eignet sich zur Befestigung an einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte einer Gerüststruktur. Dies ist jedoch nicht als eine Einschränkung anzusehen. Sie kann auch auf einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte befestigt werden, die durch die herkömmlichen stufenweise Mehrschicht-Metallisierungstechnik unter Verwendung eines herkömmlichen Lackes auf Lösungsmittelbasis erhalten worden ist. Das vorstehend beschriebene Befestigungsverfahren kann auch in diesem Fall angewandt werden.

Vorrichtungen, die befestigt oder gepackt werden können, sind nicht auf Widerstandsglieder beschränkt, sondern es können auch verschiedene andere Schaltungselemente, wie Kondensatoren, befestigt oder gepackt werden.

Nachstehend wird die Wirkung der vorliegenden Erfindung in bezug auf eine Verringerung der Anzahl von Stufen in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen verschiedenen Beispielen der Erfindung näher erläutert.

Wird eine Platte aus n Schichten durch die stufenweise Mehrschicht-Metallisierungstechnik unter Verwendung eines herkömmlichen Lackes auf Lösungsmittelbasis hergestellt, sind insgesamt 5 n Arbeitsgänge erforderlich, die folgendes umfassen: n Arbeitsgänge zur Bildung von mit Fenstern versehenen Resistschichten (unter Einschluß von Resist-Beschichtung, -Belichtung, -Entwicklung und -Fixierung), n Arbeitsgänge zu deren Entfernung n/2 Arbeitsgänge zur Bildung von metallischen Unterschichten, ebenfalls n/2 Arbeitsgänge zu deren Entfernung n Arbeitsgänge zum Aufbringen des Lackes auf Lösungsmittelbasis und n Arbeitsgänge zur Durchführung der Glättung durch Schleifen und Polieren. Dagegen erfordert das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt (3/2 n+2) Arbeitsgänge, die folgendes umfassen: n Arbeitsgänge zur Bildung von mit Fenstern versehenen Resistschichten, 1facher Arbeitsgang zu deren Entfernung, n/2 Arbeitsgänge zur Bildung von metallischen Unterschichten, 1facher Arbeitsgang zu deren Entfernung, 1facher Arbeitsgang zum Einfüllen eines lösungsmittelfreien Lackes und keinen Arbeitsgang zum Schleifen/Polieren.

Nachstehend wird angenommen, daß 30 Schichten übereinander gestapelt werden. Das herkömmliche Verfahren erfordert 150 Stufen, während beim erfindungsgemäßen Verfahren nur 47 Stufen erforderlich sind. Somit läßt sich die Anzahl der Stufen grob gerechnet auf 1/3 reduzieren.

Wie vorstehend bereits erläutert wurde, läßt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren leicht eine hohlraumfreie Isolierung erreichen. Aufgrund des Wegfalls der Schleif- und Polierstufen treten keine Staubteilchen auf, die leicht Defekte verursachen können.

Abgesehen von den vorstehend beschriebenen Verbesserungen in bezug auf Zuverlässigkeit und Produktivität kann beispielsweise ein anorganisches isolierendes Substrat aus Keramik als Oberschicht oder als Zwischenschicht angeordnet werden. Dies ermöglicht die Erzielung eines für LSI geeigneten Wärmeausdehnungskoeffizienten, was zu einer weiteren Verbesserung der Zuverlässigkeit der Verbindung führt. Ferner lassen sich Schaltelemente, wie Dünnschichtwiderstände und Kondensatoren, einbauen, was den Vorteil mit sich bringt, daß sowohl die Funktionsweise als auch die Packungsdichte erheblich verbessert werden können. Diese vorteilhaften Wirkungen lassen sich auf die erfindungsgemäße fortschrittliche Plattenherstellungsweise durch die Verwendung von lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Polymermaterialien und die damit erzielten synergistischen Wirkungen zurückführen.

Beispiel 14 Herstellung eines Moduls

Fig. 12 zeigt in schematischer Darstellung ein gemäß diesem Beispiel hergestelltes Modul. Hochtemperatur-Lötmittel 109 werden auf Nadelpolstern 108 vorgesehen, die auf der Rückseite einer Dickschicht-Dünnschicht-Hybridplatte, die unter Verwendung der gemäß Beispiel 1 erhaltenen zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte erhalten worden ist, bereitgestellt. Lediglich Verbindungsteile werden lokal auf etwa 350°C erwärmt, wobei in Führungslöcher 110 eingesetzte Pins 110 verbunden und befestigt werden. Die Lötmittel 111 werden sodann an auf einer Vorderseite der Platte vorgesehenen Polstern 107 angebracht, wobei die Polster zur Befestigung von Halbleitern-Bauelementen geeignet sind. Die Lötmittel 111 werden auf etwa 250°C erwärmt, wobei vier LSI-Vorrichtungen 112 elektrisch verbunden und fixiert werden. Ferner wird ein wärmebeständiges Kautschukpolster 114 mit guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit auf den Rückseiten der LSI-Vorrichtungen angeklebt. Schließlich wird Niedertemperatur-Lötmittel 113 an einem Lötmittel-Versiegelungsteil auf der Vorderseite der Platte angebracht und auf etwa 200°C erwärmt, wobei eine Kovar-Verschlußkappe 116 mit einer einstückig angeformten Kühlflosse 115 zum Kühlen der LSI-Vorrichtungen so verbunden wird, daß die Innenwand der Verschlußkappe in Kontakt mit dem wärmebeständigen Kautschuk mit guter Wärmeleitfähigkeit bleibt. Auf diese Weise ist das Modul vollständig.

Als LSI-Vorrichtungen für das vorstehende Modul werden eine Logik LSI-Vorrichtung und drei Speicher-LSI-Vorrichtungen verwendet.

Bau eines Computers

Sechzehn Module 117 werden auf einer gedruckten Schaltungsplatte 118 befestigt, wodurch eine in Fig. 13 gezeigte Logik- Packung gebildet wird.

Die Logik-Packung wird zum Bau eines Computers mit einer Speicher-Packung und einer I/O-Prozessor-Packung verbunden.

Beispiel 15

Ein lösungsmittelfreier Lack, der durch Vermischen von 4,4′- Bisbenzocyclobuten und 1,4-Bis-(phenylethinyl)-benzol in einem Molverhältnis von 5 : 5 hergestellt worden ist, wird zur Oligomerisierung 20 Minuten unter Stickstoff auf 200°C erwärmt. Der gebildete Lack wird durch eine Schleuderbeschichtung von 30 Sekunden bei 100°C auf eine Aluminium-Leiterschicht 303 auf einem Siliciumsubstrat 301 (vgl. Fig. 14), das sich mit 2000 U/min dreht, aufgebracht. Die auf diese Weise aufgebrachte Aluminium-Leiterschicht wird unter Stickstoff 1 Stunde auf 30°C erwärmt, wodurch ein Isolierfilm 304 von 8 µm gebildet wird (Glasübergangstemperatur 280°C, Wärmezersetzungstemperatur 400°C) (vgl. auch Fig. 14).

Das vorstehend eingesetzte 4′,4-Bisbenzocyclobuten weist die Formel (1) auf, worin R (Bindungsgruppe) nicht enthalten ist und die beiden Benzocyclobutenringe direkt miteinander verbunden sind.

Das ferner verwendete 1,4-Bis-(phenylethinyl)-benzol entspricht der Formel (2), worin X einen Benzolring bedeutet, Y und Y′ jeweils die Bedeutung

haben, n den Wert 1 hat und R einen Benzolring bedeutet.

Beispiel 16

Zur Bildung der Isolierschicht 304 von Fig. 14 wird ein 8 : 2- Copolymer (Molverhältnis) aus 4,4′-Bisbenzocyclobuten und 1,4-Diphenylbutadien verwendet (Glasübergangstemperatur 300°C, Wärmezersetzungstemperatur 420°C).

Beim 4,4′-Bisbenzocyclobuten handelt es sich um das gleiche Produkt wie von Beispiel 15.

Das ferner verwendete 1,4-Diphenylbutadien entspricht der Formel (2), worin X eine direkte Bindung bedeutet und Y und Y′ die gleiche Bedeutung wie in Beispiel 15 haben.

Beispiel 17

Zur Bildung der Isolierschicht 304 in Beispiel 15 wird ein 7 : 3-Copolymer (Molverhältnis) aus 4,4′-Bisbenzocyclobuten und 4-Ethinylphenylphenylacetylen (Glasübergangstemperatur 290°C, Wärmezersetzungstemperatur 410°C) verwendet.

Das eingesetzte 4,4′-Bisbenzocyclobuten entspricht dem von Beispiel 15.

Das ferner verwendete 4-Ethinylphenylacetylen entspricht der Formel (2), wobei X einen Benzolring bedeutet, Y die Bedeutung

hat, n den Wert 1 hat und R ein Wasserstoffatom hat bzw. Y die Bedeutung

n den Wert 1 hat und R einen Benzolring bedeutet.

Beispiel 18

Zur Bildung der Isolierschicht 304 von Beispiel 15 wird ein 5 : 5-Copolymer (Molverhältnis) aus 1,4-Bisbenzocyclobuten und 1,4-Diphenylbutadien verwendet (Glasübergangstemperatur 280°C, Wärmezersetzungstemperatur 400°C) verwendet.

Das verwendete 1,4-Bis-(benzocyclobutenyl)-benzol entspricht der Formel (1), wobei R einen Benzolring bedeutet. Das verwendete 1,4-Diphenylbutadien ist das gleiche wie in Beispiel 16.

Beispiel 19

Zur Bildung der Isolierschicht 304 in Beispiel 15 wird ein 7 : 3-Copolymer (Molverhältnis) aus 1,4-Bis- (benzocyclobutenyl)-benzol und Bis-(phenylethenyl)-acetylen (Glasübergangstemperatur 295°C, Wärmezersetzungstemperatur 420°C) verwendet.

Das verwendete Bis-(benzocyclobutenyl)-benzol entspricht der Formel (1), worin R einen Benzolring bedeutet. Das Bis- (phenylethenyl)-acetylen entspricht der Formel (2), wobei X eine direkte Bindung bedeutet, Y die Bedeutung

hat, n den Wert 1 hat und R einen Benzolring bedeutet und Y′ die Bedeutung

hat, n den Wert 2 hat und R einen Benzolring bedeutet.

Beispiel 20

Bei der Bildung von mehrschichtigen Leiterschichten werden in den jeweiligen Isolierschichten Durchführungsöffnungen gebildet, um die einzelnen Leiterschichten durch Leiter miteinander zu verbinden (zusammenzuschalten).

Dabei wird gemäß dem in Fig. 15(a) bis 15(f) ein Durchführungsleiter 305 in der Isolierschicht 304 gebildet. Anschließend folgt die Bildung einer zweiten Leiterschicht über der Isolierschicht 304. Dieses Verfahren wird auf ähnliche Weise zur Bildung von mehrschichtigen Leiterschichten wiederholt.

In Fig. 15(a) werden eine dünne Chromschicht 307, eine dünne Kupferschicht 308 und eine dünne Chromschicht 309 nacheinander auf das Siliciumsubstrat 301 aufgebracht, so daß eine Leiterschicht 321 entsteht.

Anschließend wird gemäß Fig. 15(b) die Leiterschicht 321 einer Trockenätzung oder dgl. unterzogen, um das gewünschte Muster aus Leiterbahnen zu bilden. Nach der Bildung einer Isolierschicht 341 auf den Leiterbahnen unter Verwendung der in den Beispielen 15 bis 19 beschriebenen Copolymeren wird eine Durchgangsöffnung 310 gebildet.

Nachstehend wird auf Fig. 15(c) bezug genommen. Die dünne Chromschicht 309 wird selektiv mit Kaliumhexacyanoferrat (III)/Kaliumhydroxid-Lösung weggeätzt, wobei die Isolierschicht 341 als Maske verwendet wird.

Anschließend wird, wie in Fig. 15(d) dargestellt, eine selektive stromlose Plattierung unter Verwendung der Isolierschicht 304 als Plattierungsresist durchgeführt, wodurch die Kupferplattierungsschicht 311 gebildet wird.

Nunmehr wird auf Fig. 15(e) bezug genommen. Eine Chromplattierungsschicht 312 wird durch stromloses Plattieren auf der Kupferplattierungsschicht 311 gebildet, wobei die Isolierschicht 341 als Plattierungsresist verwendet wird. Auf ähnliche Weise wie in Fig. 15(b) wird eine weitere Isolierschicht 341 des gleichen Typs wie die vorerwähnte Isolierschicht darüber aufgebracht, und anschließend wird eine Durchgangsöffnung 313 gebildet. Sodann wird wie in Fig. 15(f) gezeigt, die dünne Chromschicht 312 selektiv weggeätzt, wobei die zweite Isolierschicht 341 als Maske verwendet wird. Eine Kupferplattierungsschicht 314 wird sodann innerhalb der Durchführungsöffnung 313 durch selektives stromloses Plattieren gebildet.

Da die oberste Fläche der in Fig. 15(f) gebildeten Anordnung glatt ist, können die nächsten Leiter- und Isolierschichten nach einem ähnlichen Verfahren darauf aufgebracht werden.

Die in den Beispielen 15 bis 20 erhaltenen Wafer, die jeweils eine erfindungsgemäße Leiterbahnenstruktur (einschließlich der Isolierschicht 304) aufweisen, werden bei einem Dampfdruck von 2 atm und einer Temperatur von 121°C 150 Stunden einem Dampfkochtest unterworfen. Bei diesem Test wird auf den Leiterschichten keine Korrosion beobachtet. Die Leiterschichten zeigen somit eine hervorragende Beständigkeit gegen Feuchtigkeit.

Im Gegensatz dazu besteht auf Wafers, die Isolierschichten aus herkömmlichen PIQ-Material aufweisen, eine Korrosion der Leiterbahnen innerhalb von 80 Stunden, wenn sie einem ähnlichen Kochtest unter Druck unterzogen werden.

Es ergibt sich somit, daß durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Leiterbahnenstruktur die Feuchtigkeitsbeständigkeit und Zuverlässigkeit von Vorrichtungen mit mehrschichtigen Leiterschichten, die durch Dünnschichttechnologie hergestellt worden sind, wie ICs, LSIs und dergleichen, erheblich verbessert werden können.

Ferner weisen die erfindungsgemäßen Leiterbahnenstrukturen einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der dem der Leiterschicht bei der Härtungstemperatur entspricht oder geringer als dieser Wert ist, so daß auf die Leiterschicht keine mechanische Spannung ausgeübt wird. Demzufolge ist die Leiterschicht bei der Herstellung der Leiterbahnenstruktur gegen eine Verformung und gegen Schaltungsunterbrechungen geschützt.

Ferner besitzen die Isolierschichten in der erfindungsgemäßen Leiterbahnenstruktur eine nicht-polare Molekülstruktur und eine starke Alkalibeständigkeit. Werden die einzelnen Leiterschichten im Verlauf der Bildung der mehrschichtigen Struktur übereinander plattiert, so werden die bereits gebildeten Leiterbahnenstrukturen gegen Korrosion und Verformung geschützt. Infolgedessen lassen sich mehrschichtige Leiterschichten leicht und mit hohem Zuverlässigkeitsgrad herstellen.

Außerdem kann die Viskosität des erfindungsgemäßen oligomerisierten Lackes, der sich für Isolierfilme eignet, leicht nach Bedarf eingestellt werden, wodurch man durch einen einzigen Beschichtungsvorgang eine Isolierschicht von gewünschter Schichtdicke erhält. Es resultiert eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Herstellungsverfahrens.

Außerdem unterliegt der erfindungsgemäße oligomerisierte Lack, der sich zur Bildung der Isolierschichten eignet, nicht einer Schrumpfung bei der Wärme- und Härtungsbehandlung, so daß eine fertige Oberfläche von äußerst glatter Beschaffenheit erhalten werden kann. Dies ermöglicht die Bildung von zusätzlichen Leiterschichten, Isolierschichten und dergleichen, die darauf aufgebracht werden sollen, und verbessert gleichzeitig die Zuverlässigkeit dieser Schichten.

Die erfindungsgemäß gebildeten Isolierschichten enthalten weder Hohlräume noch feine Löcher, was es ermöglicht, mehrschichtige Leiterschichten von hoher Zuverlässigkeit zu erhalten.

Beispiel 21

In einem vorherigen Arbeitsgang werden Leiterbahnen gemäß den herkömmlichen Stufen von Fig. 9(a) bis 9(e), die ein Fließdiagramm für ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte zeigen, hergestellt.

Wie in Fig. 16(a) gezeigt, wird eine Beschichtung aus einem 4,4′-Bisbenzocyclobuten-Oligomeren mit einer Dicke von 45 µm, die durch Aufbringen des Oligomeren auf eine Heizplatte mit einer glatten Oberflächenbeschaffenheit von mindestens ± 0,5 µm gebildet worden ist, bei 80°C unter vermindertem Druck gründlich getrocknet, wodurch der Überzug in einen lösungsmittelfreien Zustand überführt wird.

Zwischenräume der auf die vorstehend beschriebene Weise gebildeten Leiterbahnen (Breite 20 µm, Abstand 40 µm, Höhe 40 µm) werden zunächst mit Polyimidpulver von 10 bis 15 µm Durchmesser ("UIP-S", Handelsprodukt der Firma UBE INDUSTRIES, LTD.) gefüllt. Die Beschichtung aus dem 4,4′-Bisbenzocyclobuten-Oligomeren, die auf der Heizplatte im lösungsmittelfreien Zustand gehalten wird, wird nach unten gegen die Leiterbahnen gepreßt. Das gesamte System wird unter vermindertem Druck gehalten. Sodann wird auf die Heizplatte eine Belastung von etwa 15 kg/cm² angelegt. Bei 120°C wird das Oligomer zum Schmelzen gebracht, so daß es in die Hohlräume fließt und diese ausfüllt. Unter einem hydrostatischen Druck von 20 kg/cm² wird die Heizplatte durch elektromagnetische Induktion rasch auf 250°C erwärmt, und das Oligomer wird innerhalb von etwa 30 Minuten gehärtet. Es verbleibt im wesentlichen kein Polymer zwischen dem Durchkontaktierungskupfer und der Heizplatte. Die glatte Beschaffenheit von mindestens ±0,5 µm der Heizplatte wird auf die gesamte Oberfläche der erhaltenen Leiterschicht übertragen. Aufgrund der Anwendung des Drucks nach der Druckentlastung und aufgrund der Natur des Oligomeren, das kein Lösungsmittel enthält und beim Härten kein Wasser als Nebenprodukt bildet, werden im erhaltenen Polymeren weder feine Löcher noch Hohlräume beobachtet. Nach dem Entfernen der Heizplatte wird die Oberfläche der Leiterschicht durch Trockenätzen weggeätzt, so daß das Durchkontaktierungskupfer freigelegt wird. Die Leiterschichten werden auf die vorstehende Weise übereinandergelegt, wodurch die gewünschte zusammengeschaltete Platte mit 10 Schichten entsteht.

Beispiel 22

Ein p-Bisbenzocyclobutenylethenylbenzol-Oligomer wird durch Schleuderbeschichtung in einer Dicke von 45 µm auf eine Heizplatte aufgebracht, die eine glatte Beschaffenheit von mindestens ±0,5 µm aufweist und eine elektromagnetische Induktionsheizung besitzt. Das auf diese Weise schichtförmig aufgebrachte Oligomer wird unter vermindertem Druck bei 80°C getrocknet, wodurch man ein Prepreg in einem lösungsmittelfreien Zustand enthält.

Zwischenräume der Leiterbahnen (Breite 20 µm, Abstand 40 µm, Höhe 40 µm), die gemäß Beispiel 21 gebildet worden sind, werden mit Aramid-Fasern ("TEKNOLA", Handelsprodukt der Firma Teÿin Limited) gefüllt. Die Heizplatte wird nach unten gegen die Leiterbahnen gedrückt, und das gesamte System wird unter vermindertem Druck gehalten. Unter einer Belastung von etwa 20 kg/cm² wird die Heizplatte sodann auf 100°C erwärmt, so daß das Oligomer schmilzt und in die Zwischenräume der Leiterbahnen fließt und diese ausfüllt. Unter einem hydrostatischen Druck von 20 kg/cm² wird die Heizplatte rasch auf 250°C erwärmt. Das Oligomer wird etwa 30 Minuten gehärtet. Sodann wird die Heizplatte entfernt. Die Oberfläche der Leiterbahn wird durch Trockenätzen weggeätzt, so daß das Durchkontaktierungskupfer freigelegt wird. Die vorstehenden Verfahren werden wiederholt, wodurch eine zusammengeschaltete Platte mit 15 Schichten gebildet wird.

Beispiel 23

Ein m-Bisbenzocyclobutenylbenzol-Oligomer, das etwa 30 Gew.-% eingemischtes Polyimidpulver von 7 bis 12 µm Durchmesser ("UIP-S", Handelsprodukt der ABE INDUSTRIES, Ltd.) enthält, wird mit einer Walze auf gemäß Beispiel 21 gebildete Leiterbahnen (Breite: 20 µm, Abstand: 40 µm, Höhe: 40 µm) schichtförmig aufgebracht. Das Lösungsmittel wird bei 80°C unter vermindertem Druck abgedampft. Eine Heizplatte mit einer glatten Beschaffenheit von mindestens ±0,5 µm wird auf die Leiterschicht gelegt. Unter Anlegen eines hydrostatischen Drucks von 30 kg/cm² wird die Heizplatte rasch auf 350°C erwärmt und das Oligomer wird 30 Minuten gehärtet. Sodann wird die Heizplatte entfernt und die Leiterschicht einer Trockenätzung unterzogen, bis das Durchkontaktierungskupfer freigelegt ist. Die vorstehenden Verfahren werden wiederholt, wodurch man eine zusammengeschaltete Platte mit 5 Schichten erhält.

Beispiel 24

Ein Bisbenzocyclobutenylethen-Oligomer wird durch Schleuderbeschichtung in einer Dicke von 45 µm auf eine Heizplatte mit einer glatten Beschaffenheit von mindestens ±0,5 µm aufgebracht. Das Lösungsmittel wird bei 80°C unter vermindertem Druck abgedampft, so daß man ein Prepreg in lösungsmittelfreiem Zustand erhält. In der Zwischenzeit werden die Zwischenräume zwischen den Leiterbahnen (Breite: 25 µm, Abstand: 50 µm, Höhe: 40 µm) mit Polyimidpulver von 10 bis 15 µm Durchmesser (gemischtes Pulver aus 40 Gew.-% "UIP-R40" und 60 Gew.-% "UIP-S" (beides Handelsprodukte der Firma UBE INDUSTRIES LTD.)) gefüllt. Ferner wird ein fluorhaltiges oberflächenaktives Mittel nur auf die Oberseite der Leiterbahnen aufgebracht. Die Heizplatte mit der aufgebrachten Oligomerschicht wird sodann nach unten gegen die Leiterbahnen, deren Zwischenräume mit dem Polyimidpulver gefüllt sind, gepreßt. Anschließend wird Luft unter vermindertem Druck entfernt. Die Heizplatte wird rasch auf 80°C unter einer Belastung von 20 kg/cm² erwärmt. Dabei erwärmt sich das Oligomer, schmilzt und fließt zwischen die mit dem Oligomeren gefüllten Zwischenräume der Leiterbahnen. Unter einem hydrostatischen Druck von 25 kg/cm² wird die Heizplatte rasch auf 250°C erwärmt, und das Oligomer wird 30 Minuten gehärtet. Sodann wird die Heizplatte entfernt. Die Oberfläche wird durch Trockenätzen zur Freilegung des Durchkontaktierungskupfer weggeätzt. Die vorstehenden Verfahren werden wiederholt. Man erhält eine zusammengeschaltete Platte mit 15 Schichten.

Beispiel 25

Ein 4,4′-Bisbenzocyclobuten-Oligomer, das etwa 40 Gew.-% eingemischtes Polyimidpulver von 7 bis 12 µm Durchmesser ("UIP- S", Handelsprodukt der UBE INDUSTRIES, LTD.) enthält, wird mit einer Walze auf gemäß Beispiel 21 gebildete Leiterbahnen (Breite: 20 mm, Abstand: 40 µm, Höhe: 40 µm) schichtförmig aufgebracht. Flüchtige Bestandteile werden unter vermindertem Druck bei 80°C abgedampft, wodurch die auf diese Weise beschichteten Leiterbahnen in einen lösungsmittelfreien Zustand gebracht werden. Eine Heizplatte mit einer glatten Oberflächenbeschaffenheit von mindestens ±0,5 µm, wird auf die Leiterschicht gelegt. Unter Anlegen eines hydrostatischen Drucks von 30 kg/cm² wird die Heizplatte rasch auf 250°C erwärmt, und das Oligomer wird 30 Minuten gehärtet. Sodann wird die Heizplatte entfernt und die Leiterschicht einer Trockenätzung unterzogen, bis das Durchkontaktierungskupfer freigelegt ist. Die vorstehenden Verfahren werden wiederholt, wodurch man eine zusammengeschaltete Platte mit 10 Schichten erhält.

Beispiel 26

Ein 4,4′-Bisbenzocyclobuten-Oligomer, das etwa 50 Gew.-% eingemischtes Polyimidpulver von 7 bis 12 µm Durchmesser ("UIP- S", Handelsprodukt der Firma UBE INDUSTRIES, LTD.) enthält, wird mit einer Walze auf gemäß Beispiel 21 gebildete Leiterbahnen (Breite: 20 µm, Abstand: 40 µm, Höhe: 40 µm) schichtförmig aufgebracht. Flüchtige Bestandteile werden unter vermindertem Druck bei 80°C abgedampft, wodurch die auf diese Weise beschichteten Leiterbahnen in einen lösungsmittelfreien Zustand übergeführt werden. Eine Heizplatte mit einer glatten Beschaffenheit von ±0,5 µm wird auf die Leiterschicht gelegt. Unter Anlegen eines hydrostatischen Drucks von 30 kg/cm² wird die Heizplatte rasch auf 250°C erwärmt, und das Oligomer wird 30 Minuten gehärtet. Sodann wird die Heizplatte entfernt und die Leiterschicht einer Trockenätzung unterzogen, bis das Durchkontaktierungskupfer freigelegt ist. Die vorstehenden Verfahren werden wiederholt, wodurch man eine zusammengeschaltete Platte mit 10 Schichten erhält.

Beispiel 27

Ein 4,4′-Bisbenzocyclobuten-Oligomer, das etwa 70% eingemischtes Polyimidpulver von 7 bis 12 µm Durchmesser ("UIP-S", Handelsprodukt der Firma UBE INDUSTRIES, LTD.) enthält, wird mit einer Walze auf gemäß Beispiel 21 gebildete Leiterbahnen (Breite: 20 µm, Abstand: 40 µm, Höhe: 40 µm) schichtförmig aufgebracht. Flüchtige Bestandteile werden bei 80°C unter vermindertem Druck abgedampft, wodurch die auf diese Weise beschichteten Leiterbahnen in einen lösungsmittelfreien Zustand gebracht werden. Eine Heizplatte mit einer glatten Beschaffenheit von mindestens ±0,5 µm wird auf die Leiterschicht gelegt. Unter Anlegen eines hydrostatischen Drucks von 30 kg/cm² wird die Heizplatte rasch auf 250°C erwärmt, und die Masse wird 30 Minuten gehärtet. Sodann wird die Heizplatte entfernt und die Leiterschicht einer Trockenätzung unterworfen, bis das Durchkontaktierungskupfer freigelegt ist.

Die vorstehenden Verfahren werden wiederholt, wodurch man eine zusammengeschaltete Platte mit 10 Schichten erhält.

Beispiel 28

Ein cis-Bisbenzocyclobutenylethen-Oligomer, das etwa 80 Gew.-% eingemischtes Polyimidpulver von 7 bis 12 mm Durchmesser ("UIP-S", Handelsprodukt der Firma UBE INDUSTRIES, LTD.), enthält, wird mit einer Walze auf gemäß Beispiel 21 gebildete Leiterbahnen (Breite: 20 µm, Abstand: 40 µm, Höhe: 40 µm) schichtförmig aufgebracht. Flüchtige Bestandteile werden unter vermindertem Druck bei 80°C abgedampft, wodurch die auf diese Weise beschichteten Leiterbahnen in einen lösungsmittelfreien Zustand gebracht werden. Eine Heizplatte mit einer glatten Beschaffenheit von mindestens ±0,5 µm wird auf die Leiterschicht gelegt. Unter Anlegen eines hydrostatischen Drucks von 20 kg/cm² wird die Heizplatte rasch auf 300°C erwärmt, und die Masse wird 30 Minuten gehärtet. Sodann wird die Heizplatte entfernt und die Leiterschicht einer Trockenätzung unterzogen, bis das Durchkontaktierungskupfer freigelegt ist. Die vorstehenden Verfahren werden wiederholt, wodurch man eine zusammengeschaltete Platte mit 15 Schichten erhält.

Beispiel 29

Leiterbahnen (Breite: 20 µm, Abstand: 40 µm, Höhe: 40 µm) werden in einen Behälter aus RTV-Kautschuk gebracht. 4,4′- Bisbenzocyclobuten (Schmelzpunkt 62°C) wird erwärmt, eingespritzt und unter Vakuum in den Behälter gegossen, wonach sich eine Härtungsbehandlung bei einer Endtemperatur von 250°C anschließt. Nach dem Härten wird die Oberfläche der Isolierschicht durch Trockenätzen weggeätzt, so daß die oberen Enden des auf diese Weise eingebetteten Durchkontaktierungskupfers freigelegt werden. Ein Leitersubstrat, das die anschließende mehrschichtige Metallisierung ermöglicht, wird hergestellt.

Beispiel 30

m-Bisbenzocyclobutenylbenzol (Schmelzpunkt 75°C) wird durch Schleuderbeschichtung in einer Dicke von 45 µm auf eine Heizplatte mit einer glatten Beschaffenheit von mindestens ±0,5 µm aufgebracht. Das Lösungsmittel wird bei 80°C unter vermindertem Druck abgedampft, wodurch man ein Prepreg in einem lösungsmittelfreien Zustand erhält. In der Zwischenzeit werden die Zwischenräume zwischen Leiterbahnen (Breite: 20 µm, Abstand: 40 µm, Höhe: 40 µm) mit Aramid-Fasern ("TEKNOLE", Handelsprodukt der Firma Teÿin Limited) gefüllt. Die Heizplatte wird auf die Leiterbahnen gelegt. Sodann wird die Heizplatte unter vermindertem Druck auf 170°C erwärmt, wodurch man das m-Bisbenzocyclobutenylbenzol zum Schmelzen und Fließen bringt, so daß die Zwischenräume der Leiterbahnen, in denen Aramid-Fasern enthalten sind, aufgefüllt werden. Unter einem hydrostatischen Druck von 30 kg/cm² wird die Heizplatte rasch auf 250°C erwärmt, und die Masse wird 30 Minuten gehärtet. Sodann wird die Heizplatte entfernt und die Oberfläche durch Trockenätzen weggeätzt, um das Durchkontaktierungskupfer freizulegen. Die vorstehenden Verfahren werden wiederholt, wodurch man eine zusammengeschaltete Platte mit 15 Schichten erhält.

Beispiel 31

Leiterbahnen werden gemäß den herkömmlichen Stufen von Fig. 9(a) bis 9(e), die ein Fließdiagramm des herkömmlichen Verfahrens zur Bildung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte zeigen, hergestellt.

In den auf Fig. 9(f) folgenden Stufen werden Zwischenräume von Leiterbahnen mit einer Epoxyharz-Zusammensetzung (Glasübergangstemperatur 330°C) anstelle der herkömmlichen Polyimidmaterialien gefüllt, wobei die Zusammensetzung aus einem tetrafunktionellen Epoxyharz mit einem Gehalt an Naphthalinringen und Methylendianilin besteht ist. Man erhält eine Isolierschicht. Beim hier verwendeten Epoxyharz handelt es sich, wie bereits erwähnt, um ein tetrafunktionelles Epoxyharz, das durch Epoxylieren einer Verbindung (die einen 1,6-Hydroxynaphthalinring im Zentrum und an den entgegengesetzten Enden des 1,6-Hydroxynaphthalinrings über Methylenbindungen gebundenen Phenolringe enthält) mit Epichlorhydrin ("EXA-4750", Handelsprodukt der Firma Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) erhalten worden ist. Dieses Epoxyharz weist eine äußerst gute Wärmebeständigkeit auf, die bisher noch nicht erreicht worden ist, (herkömmliche Glasübergangstemperaturen 200°C) und der Wärmebeständigkeit von üblichen Polyimiden nicht unterlegen ist. Zur Durchführung der Beschichtung mit dem Epoxyharz wird dieses in einem organischen Lösungsmittel, wie Methylethylketon gelöst und sodann durch wiederholte Schleuderbeschichtung aufgebracht. Die auf diese Weise aufgebrachte Beschichtung wird zum Abdampfen des Lösungsmittels einer Vorhärtung unterzogen, so daß der Überzug in einen lösungsmittelfreien Zustand übergeführt wird. Oberhalb von 100 bis 110°C schmilzt die Epoxyharz-Zusammensetzung und verläuft zu einer glatten Schicht. Anschließend wird 2 Stunden bei 170°C gehärtet. Beim Härten wird die Schicht einer Druckausübung und anschließend einer Druckentlastung unterworfen. Im Vergleich zu Polyimiden, deren Härtung günstigstenfalls einige Stunden bei 350°C oder darüber dauert, ist es möglich, die Epoxyharz-Zusammensetzung bei niedrigeren Temperaturen innerhalb kürzerer Zeitspannen zu härten. Schließlich wird die Oberfläche durch Trockenätzen weggeätzt, so daß die oberen Enden des Durchkontaktierungskupfers freigelegt werden. Da die Oberfläche im Fall von Polyimiden eine deutlich rauhe Beschaffenheit erhält, wird die Trockenätzung nicht direkt durchgeführt, vielmehr muß die Oberfläche vorher durch eine mechanische Bearbeitung geglättet werden. Im Fall der Epoxyharz-Zusammensetzung ist keine mechanische Bearbeitung erforderlich, da die Epoxyharz-Zusammensetzung eine hervorragend glatte Beschaffenheit ergibt.

Eine Durchführungsöffnung wird nach den vorstehenden Verfahren gebildet. Der Wirkungsgrad läßt sich verbessern, indem man zusätzlich dafür sorgt, daß die Leiterbahnen in der X- oder Y-Richtung und die sich oberhalb der Leiterbahnen befindlichen Durchführungsöffnungen gleichzeitig einer Isolierungsbehandlung unterworfen werden. Ferner lassen sich wie in Beispiel 1 mehrschichtige Leiterbahnen mit einer Gerüststruktur, insgesamt einer Isolierungsbehandlung unterziehen.

Beispiel 32

Eine in Beispiel 31 beschriebene Epoxyharz-Zusammensetzung wird in einer Dicke von 40 µm auf eine Heizplatte, deren Oberfläche eine glatte Beschaffenheit von mindestens ±0,5 µm aufgebracht, schichtförmig aufgebracht. Sodann wird das Lösungsmittel abgedampft, um den Überzug in einen lösungsmittelfreien Zustand zu bringen. Das Abdampfen des Lösungsmittels wird bei niederen Temperaturen (nicht über 80°C) unter vermindertem Druck und unter Erwärmen der Heizplatte durchgeführt. Es ist jedoch festzuhalten, daß es hinsichtlich der Verdampfungsbedingungen keine speziellen Beschränkungen gibt. Die lösungsmittelfreie Epoxyharz-Zusammensetzung, die auf die vorstehend beschriebene Weise schichtförmig auf der Heizplatte gebildet worden ist, wird zusammen mit der Heizplatte nach unten gegen gemäß Beispiel 31 gebildete Leiterbahnen gepreßt. Unter Erwärmen wird das Harz geschmolzen. Es fließt in die Zwischenräume der Leiterbahnen, so daß diese Zwischenräume mit dem Harz gefüllt werden. Aufgrund der raschen Erwärmung der Heizplatte füllt das rasch geschmolzene Harz glatt die Zwischenräume aus. Obgleich der Füllvorgang unter vermindertem Druck bei etwa 100°C durchgeführt wird, gibt es hinsichtlich der Füllbedingungen keine speziellen Beschränkungen. Das sandwichartig zwischen den oberen Enden des Durchkontaktierungskupfers und der Heizplatte angeordnete Harz schmilzt und entfernt sich, so daß im wesentlichen kein Harz dort verbleibt. Infolgedessen wird die Oberfläche glatt. Nachdem die Heizplatte auf die vorstehend beschriebene Weise unter vermindertem Druck angedrückt worden ist, wird die erhaltene Struktur erwärmt und unter einen hydrostatischen Druck gesetzt. Dabei wird eine im wesentlichen hohlraumfreie Harzschicht gebildet. Schließlich wird die Harzschicht 2 Stunden mit der Heizplatte bei 170°C gehärtet. Die Oberfläche wird durch Trockenätzen weggeätzt, wodurch das Durchkontaktierungskupfer freigelegt wird.

Beispiel 33

Die in Beispiel 31 beschriebene Epoxyharz-Zusammensetzung wird bei niederen Temperaturen (60 bis 80°C) mit Walzen ohne Lösen in einem Lösungsmittel geknetet. Sodann wird die Epoxyharz-Zusammensetzung gekühlt und gemahlen. Leiterbahnen mit einer darauf aufgebrachten Heizplatte werden in einer Form mit einem Steg und einem Auslaß verschlossen. Unter Erwärmen der Leiterbahnen mit der Heizplatte auf 170°C unter vermindertem Druck schmilzt das gemahlene Harzpulver und wird mittels einer Einspritzvorrichtung eingespritzt und anschließend gehärtet. Die Härtung wird in etwa 10 Minuten durchgeführt, wobei die Temperatur der Heizplatte nach dem Einfüllen des Harzes auf 200°C erhöht wird. Anschließend wird die Trockenätzung gemäß Beispiel 31 durchgeführt.

Beispiel 34

Die Verfahren von Beispiel 32 werden wiederholt, mit der Abänderung, daß die Zwischenräume zwischen Leiterbahnen vorher mit Aramid-Fasern von 15 µm Durchmesser ("TEKNOLA", Handelsbezeichnung der Firma Teÿin Limited) gefüllt werden. Die Zwischenräume werden mit dem lösungsmittelfreien Epoxyharz gefüllt. Da Aramid-Fasern negative Wärmeausdehnungskoeffizienten in bezug auf Wärme und Feuchtigkeit aufweisen, weist die auf diese Weise erhaltene harzgefüllte Leiterschicht in günstiger Weise geringe Wärme- und Feuchtigkeits-Ausdehnungskoeffizienten auf.

Beispiel 35

Eine zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte wird gemäß Beispiel 31 hergestellt, mit der Abänderung, daß die verwendete Epoxyharz-Zusammensetzung mit 50 Gew.-% Polyimidpulver von 7 bis 12 µm Durchmesser ("UIP-S", Handelsprodukt der Firma UBE INDUSTRIES, INC.) als Verstärkung zugesetzt wird.

Die Verstärkung gleicht die Schwierigkeit aus, daß das gehärtete Produkt der Epoxyharz-Zusammensetzung eine geringere Dehnbarkeit als Polyimide aufweist, so daß die auf diese Weise gebildete zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte günstige Eigenschaften aufweist.

Beispiel 36

Gemäß Beispiel 28 werden zusammengeschaltete, mehrschichtige Platten hergestellt, mit der Abänderung, daß als Epoxyharz- Zusammensetzung eine Zusammensetzung (Glasübergangstemperatur 230°C) aus einem Epoxyharz mit Naphthalinringen ("HP-4032", Handelsprodukt der Firma Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) und einem Diamin mit einem Biphenylring (4,4-Diaminibiphenyl) bzw. eine weitere Zusammensetzung, die durch Zugabe des in Beispiel 32 verwendeten Polyimidpulvers zuerst genannten Zusammensetzung erhalten worden ist, verwendet werden. Man erhält hervorragende Platten, die in kurzer Zeit härtbar sind.

Beispiel 37

Eine Zusammensetzung (Glasübergangstemperatur 230°C), die aus einem bifunktionellen Epoxyharz mit einem Gehalt an Naphthalinringen ("HP-4032D", Handelsprodukt der Firma Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) mit einem Gehalt an etwa 70% Polyimidpulver von 7 bis 12 µm Durchmesser ("UIP-S", Handelsprodukt der Firma UBE INDUSTRIES, INC.) und Methylendianilin besteht, wird mittels einer Walze in die Zwischenräume von Leiterbahnen (Breite: 20 µm, Abstand: 40 µm, Höhe: 40 µm) gefüllt. Eine Heizplatte, deren Oberflächenrauhigkeit mindestens ±0,5 µm beträgt, wird auf die erhaltene Leiterschicht gelegt. Die auf diese Weise gefüllten Leiterbahnen werden unter vermindertem Druck auf 80°C erwärmt, so daß Blasen und dgl. beseitigt werden. Ein hydrostatischer Druck von 30 kg/cm² wird angelegt, die Temperatur auf 200°C erhöht, und die Zusammensetzung bei 30 Minuten gehärtet. Anschließend wird die Heizplatte entfernt, und eine Trockenätzung bis zur Freisetzung des Durchkontaktierungskupfers durchgeführt. Die vorstehenden Verfahren werden zur Herstellung einer zusammengeschalteten Platte mit 10 Schichten wiederholt. Das vorstehende Polyimidpulver weist unter Polyimiden einen besonders kleinen linearen Expansionskoeffizienten auf. Das Produkt zeigt somit einen linearen Expansionskoeffizienten 0,3 × 10^-5) und eine hohe Dehnbarkeit, die mit der Epoxyharz-Zusammensetzung allein nicht erreicht werden können.

Beispiel 38

Eine Zusammensetzung (Glasübergangstemperatur 230°C), die aus einem bifunktionellen Epoxyharz mit einem Gehalt an Naphthalinringen ("HP-4032", Handelsprodukt der Firma Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) mit einem Gehalt an etwa 80% Polyimidpulver von 7 bis 12 µm Durchmesser ("UIP-S", Handelsprodukt der Firma UBE Industries, Inc) und 4,4′-diamino-p-terphenyl besteht, wird mit einer Walze in die Zwischenräume von Leiterbahnen (Breite 30 µm, Abstand 60 µm, Höhe 50 µm) gefüllt. Die erhaltene Leiterschicht wird unter vermindertem Druck auf 120°C erwärmt, wobei sie entgast wird. Eine Heizplatte wird auf die Leiterschicht gelegt. Unter Anlegen eines hydrostatischen Drucks von 50 kg/cm² wird die Temperatur auf 200°C angehoben, und die Zusammensetzung wird 30 Minuten gehärtet. Anschließend wird die Heizplatte entfernt, und die Trockenätzung wird bis zum Freilegen des Durchkontaktierungskupfer durchgeführt. Die vorstehenden Verfahren werden zur Bildung einer zusammengeschalteten Platte mit fünf Schichten wiederholt.

Beispiel 39

Eine Zusammensetzung (Glasübergangstemperatur 330°C), die aus einem tetrafunktionellen Epoxyharz mit einem Gehalt an Naphthalinringen ("EXA-4700", Handelsprodukt der Firma Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) mit einem Gehalt an 50% Polyimidpulver von 7 bis 12 µm Durchmesser ("UIP-S", Handelsprodukt der Firma UBE Industries, Inc.) und Methylendianilin besteht, wird mit einer Walze, in die Zwischenräume von Leiterbahnen (Breite 25 µm, Abstand 50 µm, Höhe 50 µm) gefüllt. Die erhaltene Leiterschicht wird unter vermindertem Druck auf 80°C erwärmt, so daß sie entgast wird. So dann wird eine Heizplatte auf die Leiterschicht gelegt. Unter einem hydrostatischen Druck von 30 kg/cm² wird die Temperatur auf 200°C angehoben, und die Zusammensetzung wird 30 Minuten gehärtet. So dann wird die Heizplatte entfernt und die Trockenätzung bis zum Freilegen des Durchkontaktierungskupfers durchgeführt. Die vorstehenden Verfahren werden zur Herstellung einer zusammengeschalteten Platte mit 10 Schichten wiederholt.

Beispiel 40

Eine Zusammensetzung (Glasübergangstemperatur 330°C), die aus einem tetrafunktionellen Epoxyharz mit einem Gehalt an Napthalinringen ("EXA-4700", Handelsprodukt der Firma Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) mit einem Gehalt an 60% Polyimidpulver von 2 bis 7 µm Durchmesser (erhalten durch erneutes Zerkleinern des vorstehenden "UIP-S") und 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl besteht, wird mit einer Walze in den Zwischenräumen von Leiterbahnen (Breite 20 µm, Abstand 40 µm, Höhe 40 µm) gefüllt. Die erhaltene Leiterschicht wird unter vermindertem Druck auf 80°C erwärmt, wodurch sie entgast wird. Unter Erwärmen der Leiterschicht mit einer auf die Leiterschicht gelegten Heizplatte wird ein hydrostatischer Druck von 30 kg/cm² angelegt. Die Zusammensetzung wird 30 Minuten bei maximal 200°C vollständig gehärtet. So dann wird die Heizplatte entfernt, und die Trockenätzung wird bis zum Freilegen des Durchkontaktierungskupfers durchgeführt. Die vorstehenden Verfahren werden zur Herstellung einer zusammengeschalteten Platte mit 10 Schichten wiederholt.

Beispiel 41

Leiterbahnen (Breite 20 µm, Abstand 40 µm, Höhe 40 µm) werden in einen Behälter aus RTV-Kautschuk gelegt. Durch Einspritzen unter Erwärmen und unter Vakuum wird ein Gemisch (Glasübergangstemperatur 230°C) aus einem bifunktionellen Epoxidharz mit einem Gehalt an Naphthalinringen ("HP-4032", Handelsprodukt der Firma Dainippon Ink and Chemical, Inc.) und Methylendianilin eingegossen. Das Gemisch wird so dann bei etwa 200°C gehärtet. Die Oberfläche wird durch Trockenätzen weggeätzt, so daß Durchkontaktierungskupfer zur Durchführung der anschließenden Stufen freigelegt wird. Die vorstehenden Verfahren werden zur Herstellung einer zusammengeschalteten Platte mit 10 Schichten wiederholt.

Beispiel 42

In den Beispielen 21-41 werden die jeweiligen Harzmaterialien eingefüllt, nachdem vorher die oberen Endflächen der jeweiligen Leiterbahnen mit einem fluorhaltigen oberflächenaktiven Mittel oder Polymeren beschichtet worden sind. Die oberen Endflächen der Leiterbahnen werden nicht mit den entsprechenden Harzmaterialien benetzt, so daß dabei keine Haftung des gehärteten Harzproduktes beobachtet wird.

Dadurch wird die Zeit für die Trockenätzung abgekürzt, was einen verbesserten Durchsatz ergibt.

Beispiel 43

Unter Verwendung der in den Beispielen 21-42 durch Dünnschichttechniken hergestellten zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten werden auf ähnliche Weise wie in Beispiel 14 Module der in Beispiel 12 gezeigten Art hergestellt. Logik-Packungen für Computer, die denen von Fig. 13 entsprechen, werden unter Verwendung der Module hergestellt. So dann werden Computer hergestellt, in dem man die Logik-Packungen mit Speicher- bzw. I/O-Packungen kombiniert. Die Computer arbeiten einwandfrei.

Die erfindungsgemäß hergestellten Module der vorstehend erwähnten Bauart weisen unter anderem folgende Vorteile auf:

(1) Die Herstellungszeit für die einzelnen Module läßt sich abkürzen, da erfindungsgemäß die Zeitspanne vom Beginn der Herstellung der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten bis zu ihrer Fertigstellung wesentlich abgekürzt wird.

(2) Die Produktionsausbeute von Modulen läßt sich verbessern. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die Anzahl der Stufen für die Bildung der einzelnen zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten erheblich verringert werden kann, die Herstellungsausbeute der Platten verbessert wird und somit schließlich Verbesserungen bei der Herstellungsausbeute der Module erzielt werden.

(3) Module lassen sich in bezug auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer 03714 00070 552 001000280000000200012000285910360300040 0002004108986 00004 03595 verbessern. Diese Verbesserungen werden ebenfalls der Verringerung der Anzahl der Herstellungsstufen für zusammengeschaltete, mehrschichtige Platten zurückgeführt. Beispielsweise ist die Anzahl der Grenzflächen zwischen Isolierschichten im Vergleich zur entsprechenden Anzahl bei der herkömmlichen stufenweisen Bildung verringert. Somit gibt es weniger Ursachen für eine verminderte Zuverlässigkeit, wie Trennungserscheinungen und Eindringen von Verunreinigungen an den Grenzflächen.

Erfindungsgemäß hergestellte Computer weisen unter anderem folgende Vorteile auf:

(1) Die zur Herstellung der einzelnen Computer erforderliche Zeitspanne läßt sich verkürzen, da die vom Beginn der Fertigung von erfindungsgemäßen zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten bis zu ihrer Fertigstellung erforderliche Zeit wesentlich verkürzt wird.

(2) Die Produktionsausbeute von Computern läßt sich verbessern. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Anzahl an Stufen für die Herstellung der einzelnen zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten erheblich gesenkt werden kann, die Produktionsausbeute von zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten verbessert wird und schließlich Vorteile bei der Herstellungsausbeute von Computern erzielt werden.

(3) Computer lassen sich in bezug auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer verlängern. Diese Verbesserungen werden ebenfalls auf die Verringerung der für die Herstellung von zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten erforderlichen Stufen zurückgeführt. Beispielsweise läßt sich die Anzahl an Grenzflächen zwischen Isolierschichten im Vergleich zu der entsprechenden Anzahl bei der herkömmlichen Herstellungsweise vermindern. Infolgedessen treten weniger Ursachen für eine verringerte Zuverlässigkeit, wie Trennungserscheinungen und Eindringen von Verunreinigungen an den Grenzflächen, auf.

(4) Eine Erhöhung der Geschwindigkeit von Computern ist möglich, da erfindungsgemäß die Verwendung von Materialien mit geringer Dielektrizitätskonstante als Isoliermaterial bei der Herstellung von zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platten erleichtert wird. Mit derartigen Materialien läßt sich eine Verbesserung hinsichtlich der Verzögerung der Signalausbreitung erreichen. Beispielsweise weisen die Harze mit einem Gehalt an Benzocyclobuten, die in den vorstehenden Beispielen als wärmebeständige, lösungsmittelfreie Lacke verwendet werden, eine geringe Dielektrizitätskonstante (2,5-2,7) als herkömmliche Polyimide auf, deren Dielektrizitätskonstanten mindestens 3,0 betragen.

(5) Im Vergleich zum herkömmlichen Herstellungsverfahren unter Verwendung eines Polyimids, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung eines Poly- (benzocyclobuten)-Polymeren oder eines wärmebeständigen Epoxyharzes eine hervorragende Massenproduktion, so daß der Durchsatz auf das 2- bis 3fache erhöht und die Vorbereitungszeit auf 1/2 bis 1/3 verkürzt werden können. Zur Durchführung einer mehrschichtigen Metallisierung in 15 Schichten benötigt man beim herkömmlichen Verfahren mindestens sechs Monate, während das erfindungsgemäße Verfahren eine Herstellung innerhalb von 3 Monaten oder weniger möglich macht. Die Erfindung trägt somit erheblich zu einer Verbesserung der Produktion in großen Mengen bei. Ferner ermöglicht die Verwendung des Poly-(benzocyclobuten)-Polymeren oder des wärmebeständigen Epoxyharzes in einer lösungsmittelfreien Form die einfache Bildung von Isolierschichten, die frei von Hohlräumen oder feinen Löchern sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zwischenräume zwischen den Leiterbahnen eine Gerüststruktur mit einem lösungsmittelfreien wärmebeständigen Lack ausfüllt und anschließend den Lack härtet.

2. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen einer Gerüststruktur mit einem wärmebeständigen Lack auf Lösungsmittelbasis beschichtet werden.

3. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß man die Leiterbahnen einer Gerüststruktur mit einem wärmebeständigen Lack auf Lösungsmittelbasis beschichtet, die Zwischenräume zwischen den Leiterbahnen mit einem lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lack füllt und anschließend den lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lack härtet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einem Grundsubstrat eine metallische Unterschicht bildet, auf der metallischen Unterschicht eine mit Fenstern versehene Resist- oder Polymerschicht bildet und die Fenster der Resist- oder Polymerschicht mit einem Leiter durch Plattieren ausfüllt, wobei man die primäre Metallschicht als Elektrode zum Elektroplattieren oder als Grundschicht zum stromlosen Plattieren verwendet, wodurch eine erste Schicht gebildet wird; die Stufen unter Bildung der metallischen Unterschicht bis zum Füllen des Leiters unter Bildung einer Struktur mit mehreren Niveaus wiederholt; und anschließend die Resist- oder Polymerschichten und Bereiche der metallischen Unterschichten herauslöst, wobei es sich dabei um Bereiche handelt, die nicht in Kontakt mit den unteren Bereichen von zugeordneten Leitern oder Durchgangsleitern stehen, wodurch Leiterbahnen einer Gerüststruktur gebildet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrschichtige Gerüststruktur mindestens eine Leiterschicht und mindestens eine Durchgangsschicht aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einem Grundsubstrat eine metallische Unterschicht bildet, auf der metallischen Unterschicht eine mit Fenstern versehene Resist- oder Polymerschicht bildet und die Fenster der Resist- oder Polymerschicht mit einem Leiter durch Plattieren ausfüllt, wobei man die metallische Unterschicht als Elektrode zum Elektroplattieren oder als Grundschicht zum stromlosen Plattieren verwendet, wodurch eine erste Schicht gebildet wird, auf der Leiterschicht eine mit einem Fenster versehene Resist- oder Polymerschicht bildet, die Fenster der Resist- oder Polymerschicht auf der Leiterschicht mit einem Leiter durch Plattieren ausfüllt, wobei man den Leiter der Leiterschicht als Elektrode zum Elektroplattieren oder als Grundschicht zum stromlosen Plattieren verwendet, wodurch eine Durchgangsschicht gebildet wird; die Stufen von der Bildung der metallischen Unterschicht bis zur Bildung der Durchgangsschicht mehrmals unter Bildung einer Struktur mit mehreren Niveaus wiederholt; und anschließend die Resist- oder Polymerschichten und Teile der metallischen Unterschichten herauslöst, wobei die Bereiche, die nicht im Kontakt mit den unteren Bereichen der zugeordneten Leiter oder Durchgangsleiter stehen, entfernt werden, wodurch die Leiterbahnen einer Gerüststruktur gebildet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einem Grundsubstrat eine metallische Unterschicht bildet, auf der metallischen Unterschicht eine mit Fenstern versehene Resist- oder Polymerschicht bildet und die Fenster der Resistschicht oder Polymerschicht mit einem Leiter durch Plattieren ausfüllt, wobei man die metallische Unterschicht als Elektrode zum Elektroplattieren oder als Grundschicht zum stromlosen Plattieren verwendet, wodurch eine Leiterschicht gebildet wird, auf der Leiterschicht eine mit einem Fenster versehene Resist- oder Polymerschicht bildet, die Fenster der Resist- oder Polymerschicht auf der Leiterschicht mit einem Leiter durch Plattieren ausfüllt, wobei man den Leiter der Leiterschicht als Elektrode zum Elektroplattieren oder als Grundschicht zum stromlosen Plattieren verwendet, wodurch eine Durchgangsschicht gebildet wird, so daß eine Struktur mit zwei Niveaus aus der Leiterschicht und der Durchgangsschicht gebildet wird und anschließend die Resist- oder Polymerschichten und Bereiche der metallischen Unterschichten, die nicht in Kontakt mit den unteren Bereichen der zugeordneten Leiterschicht oder Durchgangsschichten in Kontakt stehen, herauslöst, wodurch die Leiterbahnen einer Gerüststruktur mit zwei Niveaus gebildet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrahtungsfixierungsplatte auf der obersten Schicht mit mehreren Niveaus nach der Bildung dieser Struktur mit mehreren Niveaus aber vor der Bildung der Leiterbahnen der Gerüststruktur vorgesehen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abstandhalter zur Fixierung der Leiter der Gerüststruktur an gewünschten Positionen vorgesehen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter durch Musterbildung eines Polymeren unterschiedlicher Art vor der Bildung der zugeordneten Resistschicht gebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil eines Bereiches der einzelnen Durchgangsschichten in den Leiterbahnen mit mehreren Niveaus (wobei dieser Bereich sich von den Durchgangsbereichen unterscheidet) mit einem Abstandhalter-Polymer gefüllt wird, so daß die der Durchgangsschicht benachbarten oberen und unteren Leiterschichten durch das Abstandhalter-Polymer fixiert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Abstandhalterschicht aufgebaut wird, indem man den Abstandhalter mit dem Polymeren bildet und die zugeordneten Leitern mit dem Polymeren gemäß einem Dünnschichtverfahren umgibt, die verbleibenden Bereiche mit einem Metall, das im Vergleich zu den Leitern selektiv ätzbar ist, füllt, die oberen Leiter bildet und anschließend das Metall wegätzt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Bildung des Abstandhalters verwendete Polymer weder durch ein Lösungsmittel, das zur Lösung der einzelnen Resistschichten geeignet ist, noch durch ein Ätzmittel, das zur Lösung der einzelnen metallischen Unterschichten geeignet ist, gelöst wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Oberfläche eines Grundsubstrats glättet, indem man sie mit einem lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lack beschichtet.

15. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der lösungsmittelfreie, wärmebeständige Lack ein Epoxyharz, ein Isocyanurat-Oxazolidon-Harz, ein Cyanatester-Harz oder ein wärmebeständiges Polymer mit einem Gehalt an mindestens einem Polymer mit Cyclobutenringen umfaßt.

16. Zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte mit einer Gruppe von Leiterbahnen und einer weiteren Gruppe von die Leiterbahnen verbindenden Durchgangslöchern, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Leiterbahnen und den Durchgangslöchern definierten Zwischenräume durch Auffüllen mit einem lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lack und anschließendes Härten des Lackes gefüllt worden sind.

17. Zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte mit einer Gruppe von Leiterbahnen und einer weiteren Gruppe von die Leiterbahnen verbindenden Durchgangslöchern, wobei die Leiterbahnen und die Durchgangslöcher mit einem wärmebeständigen Lack auf Lösungsmittelbasis beschichtet worden sind.

18. Zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte mit einer Gruppe von Leiterbahnen und einer weiteren Gruppe von die Leiterbahnen verbindenden Durchgangslöchern, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen und die Durchgangslöcher mit einem wärmebeständigen Lack auf Lösungsmittelbasis beschichtet worden sind und die von den Leiterbahnen und den Durchgangslöchern definierten Hohlräume durch Auffüllen mit einem lösungsmittelfreien, wärmebeständigen Lack und anschließendes Härten des Lackes gefüllt worden sind.

19. Dünnschichtwiderstand-Bauelement, enthaltend ein Substrat, das mindestens eine Durchgangsöffnung für eine Durchkontaktisierung definiert, wobei das Substrat gegebenenfalls Leiterbahnen in mehreren Niveaus enthält, eine die Durchgangsöffnung umgebende Widerstandsschicht vorgesehen ist, Elektroden an den inneren bzw. äußeren Rändern der Widerstandsschicht vorgesehen sind und ein Leiter in die Durchgangsöffnung für die Durchkontaktisierung eingefüllt ist, der die Elektrode an der Innenseite des inneren Randes mit einer Außenseite verbindet.

20. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Offline-Bereitstellung einer Schaltungsvorrichtung, die aus einem Substrat und einem darauf gebildeten Schaltungselement zusammengesetzt ist, umfaßt, wobei bei der Bildung einer Schicht mit einem Gehalt an den Schaltungselementen die im Offline-Verfahren hergestellte Schaltungsvorrichtung auf die Schicht gestapelt wird.

21. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, gekennzeichnet durch die Stufen der Bildung mindestens einer Durchgangsöffnung in einem Substrat, wobei die Durchgangsöffnung für eine Durchkontaktierung vorgesehen ist, und die Bereitstellung von Schaltungselementen zur Bildung einer Schaltungsvorrichtung, wobei bei der Bildung einer Schicht mit einem Gehalt an Schaltungselementen die vorher gebildete Schaltungsvorrichtung auf die Schicht gestapelt wird und die Durchgangsöffnung für die Durchkontaktisierung mit einem Leiter zur Verbindung der Verbindungsleitungen der zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte mit der Leitungsvorrichtung gefüllt wird.

22. Zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte, gekennzeichnet durch eine aus einem Poly-(benzocyclobuten)-Polymeren hergestellte Isolierschicht, die zwischen zwei benachbarten Leitern angeordnet ist.

23. Platte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Poly-(benzocyclobuten)-Polymer durch Erwärmen und Härten eines Benzocyclobuten-Monomeren, das mindestens einen Benzocyclobutenring pro Molekül aufweist und bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger Form und auch bei Temperaturen von nicht mehr als 280°C unter Druck und ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger oder fluider Form vorliegt, gebildet worden ist.

24. Platte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer-(benzocyclobuten)-Polymer durch Erwärmen und Härten eines Gemisches eines Benzocyclobuten-Monomeren mit mindestens einem Benzocyclobutenring pro Molekül und einem Oligomeren davon gebildet worden ist, wobei das Gemisch bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger Form und auch bei Temperaturen von nicht mehr als 280°C unter Druck und ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger oder fluider Form vorliegt.

25. Platte nach Anspruch 22, wobei das Poly- (benzocyclobuten)-Polymer durch Erwärmen und Härten eines Oligomeren gebildet worden ist, das seinerseits aus einem Benzocyclobuten-Monomeren mit einem Gehalt an mindestens einem Benzocyclobutenring pro Molekül gebildet worden ist und bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger Form und auch bei Temperaturen von nicht mehr als 280°C unter Druck und ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger oder fluider Form vorliegt.

26. Platte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Poly-(benzocyclobuten)-Polymer durch Erwärmen und Härten eines Gemisches gebildet worden ist, das seinerseits durch Vermischen eines Benzocyclobuten-Monomeren mit einem Comonomeren gebildet worden ist, wobei das Benzocyclobuten-Monomer mindestens ein Benzocyclobutenring pro Molekül enthält und das Comonomer eine starre Molekülstruktur aufweist und pro Molekül mindestens einen Rest der zur Bildung eines Dienophilen in der Lage ist, enthält, und das bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger Form und auch bei Temperaturen von nicht mehr als 280°C unter Druck und ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger oder fluider Form vorliegt.

27. Platte nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gemisch oder das fluide Gemisch unter Druck ein Benzocyclobuten-Monomer mit einem Gehalt an mindestens einem Benzocyclobutenring pro Molekül und ein Comonomer mit einer starren Molekülstruktur und mindestens einem Rest, der zur Bildung eines Dienophilen in der Lage ist, enthält.

28. Platte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Poly-(benzocyclobuten)-Polymer durch Erwärmen und Härten eines Monomerengemisches gebildet worden ist, wobei das Monomerengemisch durch Vermischen von mindestens einem Benzocyclobuten-Monomeren, das mindestens einen Benzocyclobutenring pro Molekül enthält, mit mindestens einem Comonomeren, das eine starre Molekülstruktur aufweist und mindestens einen Rest, der zur Bildung eines Dienophilen in der Lage ist, enthält, in einem Molverhältnis von 0,1 bis 99,9 gebildet worden ist und bei Temperaturen von nicht mehr als 180°C ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger Form und auch bei Temperaturen von nicht mehr als 280°C unter Druck und ohne Zugabe eines Lösungsmittels in flüssiger oder fluider Form vorliegt, wobei auch ein Gemisch von mindestens einem dieser Monomeren und Comonomeren und mindestens einem Oligomeren dieser Monomeren und Comonomeren eingesetzt werden kann.

29. Zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte, gekennzeichnet durch eine Isolierschicht die aus einem wärmebeständigen Epoxyharz hergestellt und zwischen zwei benachbarten Leitern angeordnet worden ist.

30. Platte nach Anspruch 29, wobei das wärmebeständige Epoxyharz mindestens einen Gerüsttyp, der unter Naphthalin-, Diphenyl- und Terphenylkernen ausgewählt ist, enthält.

31. Platte nach Anspruch 22 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen jeweils benachbarten Leitern angeordnete Isolierschicht ferner ein Verstärkungsmaterial enthält.

32. Platte nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Verstärkungsmaterial um ein faseriges Material oder um ein Polyimid-Pulver handelt.

33. Platte nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem faserigen Material um Aramid-Fasern handelt.

34. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Zwischenraum zwischen zwei jeweils benachbarten Leitern mit einer Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder einer wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung ausfüllt und die Vorstufe oder die Zusammensetzung anschließend härtet.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmebeständige Epoxyharz-Zusammensetzung mindestens ein wärmebeständiges Epoxyharz enthält, das aus einem Typ von Gerüsten, die unter Naphthalin-, Biphenyl- und Terphenylringen ausgewählt sind, zusammengesetzt ist.

36. Verfahren nach 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxyharz-Zusammensetzung ein wärmebeständiges Epoxyharz und ein aromatisches Diamin als Härtungsmittel für das wärmebeständige Epoxyharz enthält.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das als Härtungsmittel verwendete aromatische Diamin mindestens ein Gerüst, das aus der Gruppe der Diphenylmethan-, Naphthalin-, Biphenyl- und Terphenylringe ausgewählt ist, enthält.

38. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, daduch gekennzeichnet, daß man ein Verstärkungsmaterial in einen Zwischenraum zwischen zwei jeweils benachbarte Leitern bringt, den Zwischenraum mit einer Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder einer wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung ausfüllt und anschließend die Vorstufe oder das Polymer härtet.

39. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Zwischenraum zwischen zwei jeweils benachbarten Leitern mit einer Poly-(benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder einer wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung ausfüllt, wobei die Vorstufe oder die Zusammensetzung mit einem Verstärkungsmaterial versetzt worden ist, und anschließend die Vorstufe oder Zusammensetzung härtet.

40. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß man die glatte Oberfläche einer Heizplatte mit einer Poly- (benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder einer wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung beschichtet, die Poly- (benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder die wärmebeständige Epoxyharz-Zusammensetzung in im wesentlichen lösungsmittelfreier Form in Richtung nach unten zusammen mit der Heizplatte gegen die Leiter preßt, wodurch die Poly- (benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder die wärmebeständige Epoxyharz-Zusammensetzung erwärmt und geschmolzen wird, und die Zwischenräume zwischen den Leitern ausfüllt.

41. Verfahren zur Herstellung einer zusammengeschalteten, mehrschichtigen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zwischenräume zwischen Leitern mit einer Poly- (benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder einer wärmebeständigen Epoxyharz-Zusammensetzung füllt, eine Heizplatte auf die Leiter bringt und anschließend die Poly-(benzocyclobuten)- Polymer-Vorstufe oder die wärmebeständige Epoxyharz-Zusammensetzung durch die Heizplatte unter Erwärmen und Druck zum Schmelzen bringt, wodurch die Zwischenräume zwischen den Leitern gefüllt werden.

42. Verfahren nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Schmelzen der Vorstufe oder Zusammensetzung unter Erwärmen eine Druckentlastung durchführt und anschließend gegebenenfalls eine hydrostatische Druckausübung durchführt.

43. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Flächen der Leitern mit einer fluorhaltigen Verbindung behandelt werden, bevor die Poly- (benzocyclobuten)-Polymer-Vorstufe oder das wärmebeständige Epoxyharz eingefüllt werden.

44. Modul, enthaltend die zusammengeschaltete, mehrschichtige Platte, nach einem der Ansprüche 16 bis 18, 22 und 29.

45. Computer, enthaltend das Modul nach Anspruch 44.

46. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerüststruktur mit mehreren Niveaus eine Mehrzahl von Gerüststrukturen mit einer vorbestimmten Anzahl an Leiterschichten und Durchgangsschichten umfaßt.

47. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerüststruktur mit mehreren Niveaus eine Mehrzahl von Gerüststrukturen mit zwei Niveaus umfaßt.