(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路チップを取付けるようにされた積層基板であって、５ミル〜20ミルの厚みを有し、シアン酸エステル及びエポキシで含浸された延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ePTFE）マトリクスである少なくとも１つの有機誘電体層を有し、かつ14ppm／℃〜35ppm／℃の熱膨張係数（CTE）を有する積層基板を有する集積回路チップパッケージと、
第１及び第２の相対する表面、外周縁部及び中央開口部を有する平面束縛用リングとをそなえ、
ここに前記平面束縛用リングの第１の表面は、前記中央開口部が積層基板表面のチップ取付け領域全体に亘って位置づけされている状態で、前記積層基板表面に連結され、
前記平面束縛用リングのCTEは、前記積層基板のCTEの+/-20%以内であり、
前記平面束縛用リングは、前記積層基板の非平面度を25ミクロン未満に維持し、
前記集積回路チップパッケージは、プリント配線板上に取付けられる電子部品。
【請求項２】
該積層基板が、複数の有機誘電体層と交互に積層された複数の伝導層を内含している請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
該平面束縛用リングが、銅、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、チタン及びステンレス鋼から成るグループの中から選択された材料で作られている請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
該平面束縛用リングがアルミニウム／炭化ケイ素複合材で作られている請求項１に記載の電子部品。
【請求項５】
該平面束縛用リングは、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、アルミナ、コーディエライト及び窒化アルミニウムから成るグループの中から選択された１つのセラミック材料で作られている請求項１に記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は一般に、積層基板が有機誘電体層を内含する集積回路の実装（Packaging）、より特定的に言うと、全体的平面度を維持しかくして実装上に取付けられたチップに対する実装の湾曲を最小限におさえるべく実装構造内に組込まれる束縛用リングに関する。
発明の背景
ダイ対パッケージ、又はチップ対ボードの相互接続といった電子回路内の半導体チップをその他の電子部品の間の電気接続を提供するため、単一及び多重シリコンチップパッケージ又は半導体チップパッケージが使用される。これらの単一及び多重チップパッケージは、電子部品をしっかりと定着させるための基板として及び電気信号のための経路として役立つ。
従来の単一及び多重チップパッケージに付随する主要な欠点は、非常に小さな部品のために多数の接続点を伴う、高密度エリアアレイ相互接続システムに関するものである。より特定的には、動作速度がデジタル及びアナログシステムにて増大するにつれて、単一及び多重チップパッケージのサイズ及び性能は増々重要なものとなる。この点に関して、集積回路密度及びＩ／Ｏ計数は急速に増大しており、パッケージはより高いヴァイア（via）及び配線密度をもたざるを得なくなっている。その上、チップ及びパッケージアセンブリの両方の将来の方向は、従来の周辺チップボンド及びパッケージピンから離れ、エリアアレイ取付け技術の方に向かっている。
エリアアレイ取付け技術といったようなより新しいテクノロジによって、エンジニア達は、シリコンの熱膨張係数（CTE）とより密に整合するか又はその他の形で熱循環を通してのこのようなパッケージの信頼性を確保するようなチップパッケージを設計するよう駆り立てられている。これらの傾向を包含し又場合によってはこれに優先していくことは、エレクトロニクス業界において、性能を改善すると同時にコストを低減させるための恒常的推進力である。
大部分の従来の単一及び多重チップパッケージは、標準的に、セラミック（例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、コーディエライト及びムライト）及び強化有機積層板（例えば、織りガラスを伴うエポキシ、織りガラスを伴うポリイミド及び織りガラスを伴うシアン酸エステル）などといった厚みのある機械的に頑丈な誘電体材料で構成されている。いくつかのケースでは、材料を組合せて一定の改善された特性を作り出しており、例えば、パッケージはポリイミド又はベンゾシクロブタン（BCB）の単数又は複数の薄膜が上に配置されたセラミックベースを有することができる。
最も一般的な単一又は多重チップ電子パッケージは、金属製リードフレームを伴う射出成形プラスチックで作られている。時としてこれらのパッケージには、市販の「FR−４」ボードを作るのに用いられるもののようなさまざまな樹脂から誘電体層が作られている積層相互接続構造が含まれている。
近年になって、積層ボールグリッドアレイパッケージの場合のように、密度及び性能を幾分か増大させるべく、これらの積層構造に進歩がみられた。このようなパッケージは、セラミック製パッケージに比べて、標準的により低いコスト、広範な利用可能性、より低い誘電率、より低い抵抗率の伝導パス及びより軽い重量といったような数多くの利点を有している。
残念ながら、これらのパッケージは、材料のプラス面を相殺するような欠点を有している。これらの欠点には、比較的大きなヴァイア直径、比較的低い配線密度、低いヴァイア密度、高いヴァイアキャパシタンス、シリコンに対するCTEの整合不良、非平面性、大きいパッケージサイズ、低い熱安定性（ガラス転移Tg＜140℃）、低い熱伝導、及び厚いパッケージ、が含まれる。
これらの欠点のいくつかは、セラミック上の薄膜ポリイミド及び／又はBCBの使用をもって対処されてきた。これらの材料は高いヴァイア及び配線密度、小さいサイズ及びより低い誘電率をもつ。これらの利点にも関わらず、これらの材料はなおも、高いコスト、抵抗性の高い伝導パス、より低い特性インピーダンス及び制限された製造源及び長い先行期間を導く処理上の問題を含めた数多くの欠点に苦しんでいる。
単一及び多重チップパッケージにおけるより高い価格−性能に対する業界のニーズに対処しようとして、ガラスファイバ又はその他の機械的補助手段により強化されていない薄い誘電体に基づく実装テクノロジが開発されてきた。これらの薄い誘電体の例としては、セラミック充填PTFE又はシアン酸エステル含浸多孔質PTFEといったような薄いポリイミド及びポリテトラフルオロエチレン（PTFE）ベースの誘電体がある。上述の従来の材料と比較すると、これらの実装テクノロジは、競合するテクノロジに比べより優れたヴァイア及び配線密度、極めて低い誘電率、より低いヴァイアキャパシタンス、より低い抵抗値、より小さいパッケージサイズ、より薄いパッケージ、広い範囲にわたるCTEの整合、より低いパッケージ重量、より大きな熱安定性及びより高い信頼性を生み出す。
いくつかのケースでは、織りガラスといったような補強材料を含む薄い誘電体が用いられている。このような利点にもかかわらず、これらのテクノロジは、非常に薄く脆いパッケージによって損なわれている。例えば、標準的なセラミック実装は40〜50×106psiの弾性係数値を有するものの、セラミックで充填されたPTFEベースのパッケージの標準的弾性係数は約100,000psiにすぎない。これらの制約条件のため、これらの材料から作られた実装は、取扱い及び組立てが非常にむずかしい。これらの材料で作られた薄いパッケージと共に、これらに必要とされる機械的頑丈さを与えるため機械的補剛材が使用されてきた。
増々関心が高まっているもう１つの分野は、きわめて重要な電気性能とコストの向上を提供する電子実装を提供することにある。例えば、動作頻度が増すにつれて、電気的寄生効果が電子システムを間欠的誤差で悩ませる。このような寄生効果の１つは、同時切換え雑音である。より特定的に言うと、１つのチップ又はチップ群の上で一度に数多くのトランジスタ又はトランジスタセルが切換わった時点で、チップ及びパッケージ上で電力分配システムからの電流に対する瞬間的需要が存在する。この高い電流需要は、チップ及びパッケージの電力平面上の電圧低下、及び基準平面上の中性度の低下ならびにその他の有害な効果を導く可能性がある。これらの同時切換え雑音効果は、コンデンサの中に蓄積された電荷がたるんだ供給電圧平面を強める可能性があることから、電子パッケージのキャパシタンスを実質的に増加させることによって軽減され得る。
標準的には、キャパシタンスが、離散的コンデンサチップを伴う電子パッケージに付加され、この点において、関係する主要な分野は、キャパシタンス、インダクタンスそしてコストである。好ましいパッケージは、高いキャパシタンス、低いインダクタンス、及び低いコストを有する。大部分の一般的なチップコンデンサはかなり低いコストとかなり高いキャパシタンスを有するものの、これらのチップコンデンサは、かなり高いインダクタンスをもつ傾向にある。チップコンデンサのその他の欠点は、それらが単一又は多重チップパッケージ上で占めるスペースの大きさ、そしてこのようなチップコンデンサを内含するパッケージを組立てるための時間及びコストにある。
性能の観点から見ると、最良のキャパシタンスは、分散形キャパシタンス、すなわちパッケージの大きい領域内に組込まれたキャパシタンスである。分散形キャパシタンスを用いるデバイスの例は、米国特許5,079,069号、5,155,655号、5,161,086号及び5,261,153号の中で開示されている。分散形キャパシタンスはできるかぎり低いインダクタンスを生み出し、電子パッケージ上の離散的な箇所ではなくほぼあらゆるところにキャパシタンスを置く。減結合キャパシタンスを必要とする１つのチップのうちのいくつかの部分は、離散的チップから減結合が有効なものとなるには遠すぎる場所に位置設定される可能性があることから、このことは非常に重要なことであり得る。しかしながら、既存の分散形キャパシタンスデバイスに付随する欠点は、分散形キャパシタンスに対する従来のアプローチが、数十ピコファラッド／cm2から場合によっては数ナノファラッド／cm2に至る範囲内の非常に小さなキャパシタンス値を示し得るということにある。残念なことに、システム設計者は、往々にして数十から数百ナノファラッド／cm2のパッケージあたりキャパシタンスを必要とする。
実装設計において関心のあるもう１つの特長は、抵抗器アレイの内含にある。これらの抵抗器は、パッケージ上の伝送ラインを終結するために使用でき、コンデンサ構造内の電圧／基準平面に結びつけられ得る。ここでも又、これらの機能は、標準的に、実装に対し離散的抵抗器を設置することによって提供されるが、当然のことながらこれは、スペース、性能、コスト及び取扱いの制限といったような離散的コンデンサの使用に付随する数多くの欠点を生み出す。
占有スペースをより小さくし電子パッケージを横断してより均等な性能を提供するため、チタン−タングステン（TiW）又は窒化タンタルといった薄膜抵抗器を利用することができる。チップ抵抗器アレイが往々にして＋／−15〜30％の許容誤差をもつ一方で、薄膜抵抗器は一般に約＋／−１〜５％の抵抗値許容誤差をもつ。薄膜抵抗器は、許容誤差がよりせまいものであることに加え、パッケージ上での占有スペースが比較的小さく、電子パッケージ内に集積される。部品組立ては全く必要とされず、かくして組立てコストは低減し、離散的部品の信頼性は増す。しかしながら、薄い積層構造内に薄膜抵抗器を集積することに付随する１つの欠点は、脆性の抵抗器材料が応力を受けそれによって電子パッケージの曲げの間に損傷を受けることになる可能性があるということにある。こうしてすでに脆く薄い積層パッケージ材料は、より一層応力に敏感なものとなりより容易に損傷を受けることになる。
以上では、現在の電子パッケージ内に存在することがわかっている制限を例示してきた。従って、上述の制限のうちの１つ又は複数のものを克服する改良型電子パッケージに対するニーズがひきつづき存在する。
発明の概要
本発明の１つの目的は、単一又は多重チップ相互接続モジュールの応用分野、特にフリップチップタイプの実装において使用するための改良型束縛用リングを提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、平面度を制御するべく下にあるパッケージに対しCTE整合されている束縛用リングを提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、サイズを縮小する一方でパッケージの全体的性能を改善する、コンデンサ及び抵抗器といった回路部品を内含する束縛用リングを提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、大量生産装置により容易に組立てられる能力を維持しながら、PTFE複合材といったような薄く高性能の電子実装材料の利点を提供する改良型電子パッケージを提供することにある。
本発明のさらにもう１つの目的は、キャパシタンス又は抵抗値といったような付加的な電子的改良を容易に提供できる改良型電子パッケージを提供することにある。
本発明のこれらの及びその他の目的は、第１及び第２の相対する表面、外周縁部及び中央開口部を有する平面部材を内含する束縛用リングを提供することによって達成される。第１の表面は、基板表面のチップ取付け領域全体に亘って中央開口部が位置づけされている状態で、基板の表面に対し連結可能である。平面部材は、基板の熱膨張係数（CTE）とほぼ整合するCTEを有している。束縛用リングは、基板に対し機械的支持を提供し、チップ組立てプロセス中の基板の平面度を維持する一助となる。
本発明の変形実施例においては、束縛用リングは、さまざまな電気的改良を含むように容易に適合させることができる。例えば、電子パッケージの性能を改善するため、束縛用リング内に分散形キャパシタンス又は抵抗器アレイを組込むことが可能である。さらに、薄膜応用技術を用いることにより、これらの改良された特性を最小限のコスト又は労力で内含させることができる。
本発明のその他の目的、利点及び顕著な特長は、添付図面と合わせて参照したとき本発明の制限的ではない好ましい実施例を開示する以下の詳細な説明から、明らかになることだろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の１実施例の教示に従って作られた改良型単一チップ電子パッケージの斜視図である。
図２は、図１の単一チップ電子パッケージの主体分解斜視図である。
図３は、図１及び２のパッケージの中で使用される標準的な基板の垂直断面図である。
図４は、コンデンサ構造を内蔵する本発明の束縛用リングの一実施例の断面図である。
図５は、図４の束縛用リングの変形実施例の断面図である。
図６は、抵抗器構造を内蔵する本発明の束縛用リングの一実施例の断面図である。
図７は、電子パッケージの片面に取付けられた本発明の束縛用リングを示す、80倍に拡大した走査電子顕微鏡写真（SEM）の画像である。
図８は、熱拡散器を内含する本発明の積層相互接続部の断面図である。
図９は、異方的に伝導性をもつ接着剤を用いて電気的相互接続部に対し物理的かつ電気的に取付けた状態で示されている本発明の束縛用リングの断面図である。
図10は、接着剤で電気的相互接続部に物理的に取付けられ、ワイヤボンドで電気的に取付けられた状態で示されている本発明の束縛用リングの断面図である。
図11は、多層構造を示す、本発明の束縛用リングの断面図である。
図12は、本発明による束縛用リングの寸法を示す概略図である。
図13は、ePTFEマトリクスがシアン酸エステル及びエポキシで含浸されている、本発明で使用される好ましい誘電体材料のSEM画像である。
図14は、セラミック充填材がマトリクスに添加されている、もう１つの好ましい誘電体材料のSEM画像である。
発明の詳細な説明
図１及び図２を参照すると、集積回路パッケージ10は、接着剤層16を通して束縛用リング14に付着された多層積層電子相互接続基板12を内含している。
この基板12は、実質的に平面状で矩形形状をもち、４つの外部隣接縁部を伴う。基板の片面に配置されたチップ取付け用表面18は、回路接続の１パターンを特長とする中央の矩形状のチップ取付け領域20をもつ。チップ取付け表面18は、また回路接続のパターンを特長とする４つの周辺部品取付け領域22，24，26及び28をも有している。
束縛用リング14は、基板12と同じ全体的形状をもち、基板12のチップ取付け領域20のものとサイズ及び位置的に対応する中央矩形開口部30を有する。束縛用フレームはまた、基板12の部品取付け領域22，24，26及び28のものにそれぞれサイズ及び位置的に対応する４つの周辺矩形開口部32，34，36及び38も有している。
接着剤層16は、基板12及び束縛用リング14と同じ全体的形状をもち、１つの中央矩形開口部46と４つの周辺開口部42，44，46及び48を内含する。パッケージ10を形成するべく各層が積層化される時、束縛用リング14及び接着剤層16の開口部は、基板12のチップ及び部品取付け領域と心合せされる。
基板12は好ましくは、交互の伝導層と誘電体層で作られ、ここで誘電体層は、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）ベースの材料で作られている。代表的な基板12が、図３に示されている。
図３を参照すると、積層基板12は、伝導層及び誘電体層の交互の層を合わせて順次積層化することによって構成される。さまざまな層は、スタック内に位置づけされ、その後、通常はプレス後まで完全に硬化しないように誘電体材料が硬化のｂ段階にある状態で合わせてプレスされる。
積層基板12は、図３では７層構造が例示されているものの、任意の数の層を内含することができる。誘電体層50及び52が、コア層54の相対する側面に配置され、それぞれ誘電体層50及び52の上に伝導層56及び58が配置されている。
伝導層56の上に誘電体層60が設けられ、伝導層58の上に誘電体層62が設けられる。誘電体層60の上には伝導層64が設けられ、誘電体層62の上には伝導層66が設けられる。
各層は、まずコア層54、誘電体層50及び52、及び伝導層56及び58がプレスされ合わせて付着されるような形で、順次適用される。伝導層がパターン化され、残りの層がその構造に付着される前に、伝導層56及び58を接続するのに必要なブラインドヴァイアが全て形成される。その後、図３に示されているように、付加的な誘電体層60及び62、ならびに伝導層64及び66がその他の層に付着させられる。
代替的には、いくつかの金属／誘電体／金属の積層を、順次行なうのではなく、同時に合わせてプレスすることもできる。このタイプの組立ては、図３内のコア層54といったようなコア層の必要性を無くすることができる。順次又は同時のいずれで行なわれるにせよ、より多い又はより少ない数の積層を利用することができるが、例示されているような７層の基板と同様に、５層及び９層の積層が数多くの実用的利用分野を有する。
誘電体層60を通ってブラインドヴァイア68が延び、積層基板12全体を通ってスルーヴァイア70が延びている。ヴァイア68及び70は、10μｍ〜75μｍの入口直径をもつ。さらに、スルーヴァイアは５：１〜25：１の縦横比（aspect ratio）、すなわち、ヴァイア深さ対ヴァイア直径Ｄ1の比率、を有する。
コア層54は、伝導材料例えば、公称厚み38μｍを有する１オンスの銅層で作られている。アルミニウムといったようなその他の周知の伝導性コア材料も同様に使用可能である。コア層54は、交互に配置された誘電体層及び伝導層のための構造的サポートを提供する。標準的には、コア層54は、積層基板が１つの集積回路パッケージ内の相互接続回路デバイスとして組立てられたとき、電気的に接地される。
図３に示された積層基板は、コア層54の各々の側に対称的に形成された２つの誘電体層と２つの伝導層しかもたないものの、本発明の積層基板は、コア部材が使用されているか否かに関わらず、交互に配置された誘電体層及び伝導層を任意の数だけ有することができる。
誘導体層は好ましくは、高温有機誘導体基板材料、例えば、充填材を伴う又は伴なわない（制限的ではないが）ポリイミド及びポリイミド積層材、エポキシ樹脂、有機材料又は少なくとも１部分がPTFEから成る誘電体材料の積層材で作られている。誘電体層は、約25μｍ〜100μｍの厚みを有する。代表例としては、誘電体層は、約50μｍの公称厚みを有することができる。誘電体材料のより詳細な説明を以下に記す。
誘電体層は、２枚の誘電体材料のシートの間にコアを置きこれらを合わせてプレスすることにより、コア層上に積層化される。コア層が銅で作られている場合、コア層54に対する誘電体層50及び52の接着を促すためコア層54の相対する表面上に、好ましくは一般に褐色、黒色又は赤色酸化物として知られている酸化銅層54ａ及び54ｂが具備される。酸化銅層は、溶液中にコア層を浸漬させることといったような標準的な表面処理技術を用いることによってコア層の上に形成される。
伝導層は好ましくは、銅といったような伝導材料で形成されるが、その他の既知の伝導材料も利用可能である。伝導層56及び58は、誘電体層50及び52の上面に積重ねられ、コア54、誘電体層50及び52そして伝導層56及び58がプレスされて積層サブアセンブリを形成する最初のプレス作業において一緒に積層化される。第２のプレス作業では、誘電体層60及び62そして伝導層64及び66が積重ねられプレスされて図３に示された積層基板12を形成する。
伝導層は、伝導材料、好ましくは、19μｍの公称厚みを有する１／２オンスの銅層で作られる。最終的相互接続回路デバイスにおいては、伝導層56及び58は、好ましくは信号層であるが、電源平面層であってもよい。
伝導層56及び58が銅で作られている場合、伝導層56及び58に対する誘電体層60及び62の接着を促すため、それぞれ伝導層56及び58の上に酸化銅層56ａ及び58ａが形成される。酸化銅層は、例えば溶液中に基板を浸漬することといった既知の技術を用いることにより、伝導層上に形成される。
束縛用リング14は好ましくは、高い弾性係数をもつ剛性材料で作られる。以下の記述から明らかとなるように、リングは組立ての歩留りを高くするための望ましい機械的サポートを提供し、その他の数多くの機能をも達成する。束縛用リングのために使用できる材料の例としては、金属、セラミック、強化積層材、ガラス、シリコン及び剛性プラスチックがある。
束縛用リング14は、これまでのパッケージ設計に比べ数多くの改善を提供する。まず第１に、束縛用リングは、基板のための直接的な構造的サポートを提供し、パッケージを補剛し補強し、それを取扱い中の破断又は損傷から保護する。この改良された構造的無欠性は、大量生産規模の自動化された組立て設備により取扱われるにはあまりにも損傷を受けやすいものとみなされうる敏感な材料の使用を可能にする。例えば、束縛用リングは、ポリイミド及び／又はPTFE複合材といったような薄く弾性係数の低い材料に取付けることができる。この要領で構成された時、相互接続パッケージは、２〜10倍も弾性係数が改善され、同時に、取扱いの容易さ及び損傷に対する耐性が劇的に改善される。こうして、延伸膨脹PTFE複合材といったような敏感な材料について、はるかに容易でより実用的な利用分野が可能となる。
第２に、束縛用リングは、パッケージ全体について改良された作動パラメータを提供する選択された材料で構成され得る。例えば、基板の熱膨張係数（CTE）と密に整合する束縛用リング用の材料を選択することにより、束縛用リングは、フリップチップデバイスが基板に取付けられ得るのに充分なほどの平面度を基板に維持することになる。
実験によって、薄い電子パッケージ基板上で束縛用リングを適切に使用することによりフリップチップ組立てプロセス中の非平面度を25ミクロン未満に維持できるということが実証されている。成功裡に使用されたいくつかの材料としては、多層積層材−金属構造、金属及び射出成形有機複合材がある。全ての場合において、リングは基板のCTEと整合するように設計された。積層材−金属複合材の場合、成功裡に使用された積層材材料としては、BT−エポキシ−ガラスといったようなフッ素重合体複合材が含まれる。使用された金属は、さまざまな厚みの銅箔であった。基板のCTEに応じて、アルミニウムといったようなその他の金属を使用することも可能である。成功裡に使用された射出成形材料の一例としては、ライトン（Ryton）がある。
付加的又は代替的には、束縛用リングは、電子部品から（基板12を介しての）熱の散逸を補助するための熱伝導性材料で構成されてもよい。この利用分野のために考えられる適切な束縛用リング材料としては、金属、熱伝導性セラミック、又は熱伝導性充填材で充填された有機複合材がある。単に熱伝導性材料を単独で提供することにより有意な熱的性能を得ることができるものの、本発明の束縛用リングはまたヒートシンクに接続することもできる（図８参照）。
束縛用リング14は、接着剤ボンディング（例えば、伝導性又は非伝導性エポキシ）、はんだづけ及び溶融ボンディングを含む適当なあらゆる方法で基板に取付けることができる。好ましくは、有機誘電体層により分離された２〜７層の金属層を含むフッ素重合体複合材の相互接続基板についての用途のためには、充填されたエポキシといったような高温、高弾性係数の接着剤を使用することにより、高い成功を収めることができた。
束縛用リングは、本発明から逸脱することなく、広範な形状及びサイズで構成することができる。例えば、束縛用リングは、中に形成されるチップ用のキャビティを伴う連続的部品をそなえていてよい。
図１及び２に示された本発明の実施例においては、パッケージ10は、プリント配線板といったようなもう１つの基板とチップとの間に接続を提供するために用いられるものといった、高密度アレイ相互接続体である。本出願において用いられている「高密度アレイ」という語は、２mm以下の中心間ピッチの接点をもつアレイを表わすよう意図されている。
高密度アレイにパッケージを接続するためには、はんだボール又はそれに類する接続手段を具備することができる。その他の適切な接続手段としては、標準的リードフレーム、フレキシブル回路、テープ自動化ボンディング（TAB）、ワイヤボンド、樹枝状インタフェース、粒子ベースのインタフェース及びエラストマソケット材料が含まれる。
上述の単純な構成の中での改善された性能に加えて、本発明の束縛用リングはまた、その他の劇的な改良に容易に対応できる。すでに指摘されている通り、電子実装設計の分野で望まれる数多くの性能の向上が存在している。なかでも、付加されたキャパシタンス、終端用抵抗器、改良された熱散逸及びCTE整合などが挙げられる。
図４は、付加されたキャパシタンスという特長をもつ束縛用リング72を例示している。この場合、束縛用リング72は、機械的サポート及び／又はCTE制約条件のための高い弾性係数の基板74を内含する。基板74の表面74ａは、結局は、図１の基板12といったようなパッケージ基板に付着されている。
基板74の反対側の表面は、表面全体にわたって又はその選択された領域上のいずれかで、その上に形成された金属層76を有する。コンデンサの誘電体層78が、金属層76上に形成され、第２の金属層80が誘電体層78上に形成されている。金属層80の上及びそのまわりに形成された誘電体層82が、保護用上塗りを提供する。金属層80に対して電気的に接続するための誘電体層82内の必要とされる場所に接点開口部84が設けられる。金属層76の露出した領域86が、電気的接続を提供する。
コンデンサフィルムの破損をひき起こすことになる欠陥無くきわめて薄い誘電体フィルムが表面上にデポジットされ得るように、基板74が非常に平滑な表面を有することが重要である。
誘電体層及び金属層の配置は、基本的な平行板コンデンサを提供し、かくして、２つの金属層はコンデンサの電極である。必要とあらば、付加的な交互の伝導層及び誘電体層を追加することもできる。
２つの電極が異なる電圧レベルまでバイアスされた時点で、各電極に隣接する誘電体の表面で電荷が誘起され、パッケージ内に収納された回路内で使用するのに必要とされるまで蓄積される。複数の回路が同時に切換えられると、蓄積された電荷に対する需要の増大がパッケージ上で発生する。この束縛用リングは、低いインダクタンスでこの電荷を供給することができる。束縛用リング及び相互接続部上の各電極の間の電気的接続は、伝導性接着剤、異方的に伝導性ある接着剤、TAB、はんだ又はワイヤボンディングによって提供され得る。
図５は、束縛用リング86が基板88、第１の金属層90、コンデンサの誘電体層92、第２の金属層94及び接点開口部98をもつパッシベーション誘電体96を含んでいる、図４の実施例の一変形形態を例示している。この実施例においては、束縛用リング86は、基板88と第１の金属電極層90の間に付加的な誘電体層100を内含している。
誘電体層100は、その後デポジットされることになるフィルム内の欠陥を予防するべく基板の表面をレベリングし平坦化する。かくして、誘電体層100は、低質の表面仕上げでかつ比較的廉価な基板材料を用いることが可能となる。
前述の実施例の場合と同様、基板88は、機械的サポート及び／又はCTE制約条件のための高い弾性係数の材料で作られている。
図６は、基板104、レベリング用誘電体層106、第１の金属電極層108、コンデンサの誘電体層110、第２の金属電極層112、接点開口部116を伴うパッシベーション層114を内含する束縛用リング102のもう１つの実施例を例示している。前述の実施例の場合と同様に、基板104は、機械的サポート及び／又はCTE制約条件を提供するため、高い弾性係数を提供するように選択された材料で作られている。
図６の実施例は、パッシベーション誘電体層114上に形成された少なくとも１つの抵抗器118を内含する。特に、抵抗器118は、望ましい抵抗値を提供するべく選択された抵抗性材料の層又はストリップ120を内含する。誘電体層121がストリップ120をカバーし、接点開口部122がストリップに対する電気接続を可能にする。標準的には、これらの抵抗器は、信号パスを終端させるのに用いられる。適当な抵抗器材料の例としては、Ni−Cr，Si−Ni−Cr，TaN及びTiWが含まれるが、これらに制限されるわけではない。
抵抗性材料は「薄膜」としてデポジットされうるものの、システムの特定なニーズに応じてこれらを積層箔又はより厚いフィルムとして適用することも可能である。
図７は、接着剤で相互接続構造に取付けられた束縛用リングを示す、走査電子顕微鏡写真（SEM）の画像である。この場合、相互接続基板は、ガラスで強化されたBT−エポキシ樹脂の層、及びシアン酸エステル及びエポキシで含浸された３層の延伸膨張PTFE（「ePTFE」）で作られている。ここには６つの金属層が存在し、そのうちの２つは信号再分配用、２つは電圧平面用、そして２つは外側のパッド層用である。基板の合計厚みは約0.400mmであり、接着剤の厚みは約0.125mmであり、束縛用リングは厚みが約0.550mmである。この場合、リング材料は銅である。リング接着剤材料は、銀で充填され、ガラスで強化されたエポキシフィルムである。
本発明の束縛用リングは、図８を見ればわかるようにフリップチップパッケージ124に特に適している。パッケージ124は、相互接続デバイスとして積層基板126を内含している。基板は、はんだボール接続130のアレイを通して、プリント配線板（PWB）128に機械的かつ電気的に取付けられる。これは、完全アレイであってもよいし、或いは又、半導体デバイス又はチップ132の下の領域内で減らされていてもよい。
チップ132は、はんだボール接続134の完全な又は減少したアレイを通して、基板126に機械的かつ電気的に取付けられる。チップ132は、付加的にはアンダフイル接着剤136を通して基板に接着されている。接着剤136は、標準的には、送り出され熱硬化される充填されたエポキシである。
基板126は、PWB128のCTEとほぼ整合する材料で作られている。平面度及び機械的強度を確実なものにするため、束縛用リング138が接着剤層140と共に基板126に取付けられる。束縛用リング138及び接着剤層140については、図１及び図２に関連して、より詳細に記述されてきた。任意には、保護を提供しヒートシンクとして作用するべく、接着剤144によりフタ142を束縛用リング138に付着させる。
図８を見ればわかるように、チップ132の下で基板126に並置された領域は、チップ132と結びつけられたはんだボール134が適正に基板126までリフローするように、組立て中非常に低い非平面度で維持されなくてはならない領域である。束縛用リング138は、特にフタ取付け接着剤144が比較的高い熱伝導率を示すとき、フタ142からの熱拡散を促進する。
図９は、異方性伝導層152により基板150に取付けられた束縛用リング148を内含するパッケージ146の断面図である。基板の表面上に形成されたパッド154及び156は、コンデンサの第１の電極を提供する。第２の電極160及び162は、それぞれ誘電体層164及び166を通して束縛用リング148の内部表面に取付けられている。
異方性伝導性接着剤層152は、望ましい領域内でのみ導電性を提供する。この場合、導電性は、リング148上の電極開口部と基板150上のパッド156及び158の間に具備される。かくして、異方性接着剤は、垂直方向での電流の流れを可能にするが水平方向には可能にしない。
図10の実施例においては、パッケージ170は、接着剤層176を通してそれに付着された束縛用リング174をもつ基板172を内含する。はんだボール接続180を通して基板に対しチップ178が結合される。２つの誘電体層184及び186の間で束縛用リング174の上に配置された伝導層182が、コンデンサの第１の電極として作用する。束縛用リング174は、コンデンサの第２の電極として作用する。各々の電極は、基板172の接点パッド188及び190に対しワイヤボンドにより接続される。この実施例においては、層176内で使用される接着剤は、非伝導性である。
図11に、好ましい束縛用リング192が示されている。リング192は、外部の第１の伝導層194、第１の誘電体層196、第２の伝導層198、第２の誘電体層200、第３の伝導層202、第３の誘電体層204及び第４の伝導層206をもつ多層積層構造である。図11に例示されている構造は、図３に例示されているもののような積層パッケージ基板のものと整合するCTEを束縛用リング192について集合的に生み出す特定的材料を使用する。
伝導層は好ましくは銅でできており、一方誘電体層は、シアン酸エステル及びエポキシで含浸された延伸膨張PTFE（ePTFE）で作られている。これは、基板の誘電体層の中で好まれて使用されるものと同じ材料である。以下に、誘電体材料についてのより詳しい記述を示す。
第１の伝導層194は、厚み約18μｍである。連続する各層は70μｍ、560μｍ、70μｍ、44μｍ及び18μｍである。かくして、最も外側の伝導層は、内部伝導層198及び202と同様、同じ寸法をもつ。同様に、誘電体層196及び204は、同じ寸法をもつ。
図12を見ればわかるように、束縛用リング192は、下にある基板208と同じである、33mm＋／−0.100mmという長さ及び幅をもつ。束縛用リングの厚みは0.787mm＋／−0.075mmである。基板は、0.420mm＋／−0.060mmの厚みをもつ。接着剤層210は0.100mm＋／−0.015mmの厚みをもつ。
上述の束縛用リングは、基板が組立てプロセス中、確実に平坦にとどまるようにすることによって、有機基板に対する集積回路の組立てにおいて一助となる。IBMが記述した「Ｃ４」プロセスといったようなエリアアレイチップ取付け技術については、基板の非平面度は、25.4mmあたり25ミクロン未満のレベルに維持されなくてはならない。エリアアレイ取付けのチップサイズが１つの縁部に沿って30mmに近づくにつれて、平面度必要条件は、大部分の有機基板技術により達成可能なものを著しく超えて移動した。記述された大部分の有機基板技術は、20mmの距離全体にわたり75ミクロンの非平面度値を達成することしかできない。
平面度は、アセンブリのさまざまな部品の間でCTEの実質的な差異が存在する場合に、達成し維持するのが非常にむずかしい。例えば、誘電体層のために有機材料を使用するパッケージについては、半導体デバイス上の相互接続の密度が増大するにつれて、相互接続デバイスとPWBの間のはんだ接続はCTEの不整合のため作用しなくなる傾向をもつ。
表面上は、わずかな幾何的特徴が、部品間のCTEの差に対し著しい影響を及ぼす可能性がある。例えば、５ミル〜20ミルの相互接続回路デバイスの相対的厚みは、デバイスに対し、チップ132のCTEとPWBのCTEの間の差による不利な影響をひき起こす。標準的には、フリップチップPWBのCTEは17〜25ppmの間で変動し、一方集積回路チップのCTEは３ppmである。
相互接続回路デバイスのCTEは、デバイスを形成する誘電体基板材料によって支配される。相互接続回路デバイスがチップに取付けられているとき、デバイス及びチップは共に、はんだリフローの間、標準的には180℃より高い温度まで加熱される。相互接続回路デバイスのために用いられる誘電体材料に応じて、誘電体材料を、そのガラス転移温度Tgより高く加熱させ、誘電体材料のCTEをその初期CTEの３倍までも変化させることが可能である。かくして、200℃以上といったような比較的高いTgをもつ誘電体材料を選択することが望ましい。
エリアアレイチップ取付けのための必要な平面度を達成し、組立てプロセス全体を通してその平面度を維持するために、実験から、厚み1.27mm未満の束縛用リングは、それが取付けられている基板のCTEが14〜35ppm／℃の範囲内であって、かつ、その曲げ及び引張り係数が50GPa以下であるとき、この基板のCTEと＋／−20％以内で整合するCTEを有していなくてはならない、ということが見極められた。
複数のサンプル基板のダイ領域を、本発明の束縛用リングを用いてダイ領域の平面度を測定するためにテストした。図11の多層積層束縛用リングを用いる場合には、28のサンプル基板についてダイ領域平面度を測定した。サンプルの平均的平面度は0.0077mmであった。
誘電体材料
本発明においては、基板又は束縛用リングのいずれかの誘電体層を作るため、適切ないかなる誘電体材料でも使用することができる。これらの材料としては、単独又は充填材を伴って組合わされた形での、ポリイミド及びポリイミド積層材、エポキシ樹脂、他の樹脂材料と組合わせたエポキシ樹脂、有機材料が含まれるが、これらに制限されるわけではない。
好ましい誘電体材料としては、フッ素重合体マトリクスが含まれるが、ここでフッ素重合体はPTFE、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ePTFE）又は共重合体又はブレンドであり得る。適切なフッ素重合体には、接着性充填材混合物を伴うか又は伴わない、ポリテトラフルオロエチレン又は延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンが含まれるが、これらに制限されるわけではない。
好ましい材料としては、ポリテトラフルオロエチレンマトリクス内にシアン酸エステル樹脂を含有する不織材料のプリプレグ（prepreg）であるSpeedboard▲Ｒ▼CといったようなW．L．Gore and Associates，Inc．から入手可能なSpeedboard▲Ｒ▼ボンドプライが含まれる。Speedboard▲Ｒ▼Cは、１MHz〜10GHzで2.6〜2.7という誘電率（Dk）、１MHz〜10GHzで0.004という損失正接（loss tangent）、1000Ｖ／ミルより大きい絶縁耐力、220℃のガラス転移温度（Tg）、66〜68重量％の樹脂含有率を有し、さまざまな厚みで入手可能である。また、延伸膨張PTFEマトリクス内で多機能性エポキシ接着剤を含有する不織材料のプリプレグであるSpeedboard▲Ｒ▼Nプリプレグも使用することができる。Speedboard▲Ｒ▼Nは、１MHzで3.0の誘電率（Dk）、１MHzで0.02の損失正接、900Ｖ／ミルより大きい絶縁耐力、140℃のガラス転移温度（Tg）、66〜68重量％の樹脂含有率を有し、さまざまな厚みで入手可能である。もう１つの適切な誘電体は、シアン酸エステル化合物、エポキシ化合物、ビス−トリアジン化合物及びポリ（ビス−マレイミド）樹脂のうちの少なくとも２つの混合物を含む、図13に示された延伸膨張PTFEマトリクスである。例えば、5.95ポンドのＭ−30（Ciba Geigy）、4.07ポンドのRSL 1462（Shell Resins，Inc．）、4.57ポンドの２，４，６−トリブロモフェニル−末端テトラブロモビスフェノールＡカーボネートオリゴマ（BC−58）（Great Lakes Inc.）、136ｇのビスフェノールＡ（Aldrich Company）、23.4ｇのIrganox 1010、18.1ｇのミネラルスピリット中のMn HEX-CEMの10％溶液及び8.40kgのMEKを混合することによって、ワニス溶液が作られる。ワニス溶液は、さらに20％（w／w）及び53.8％（w／w）という２つの別の浴へと希釈された。２つのワニス溶液は、別々の含浸浴の中に注ぎ込まれ、e-PTFEウェブが各々の含浸浴の中に連続的に次々と通された。ワニスは、均等性を確保するべくつねに撹拌された。その後、含浸されたウェブは直ちに加熱したオーブンの中に通され、溶剤の全て又はほぼ全てを除去し接着剤を部分的に硬化し、ロール上に収集された。ePTFEウエブは、例えば25μｍ，40μｍといったように任意の望ましい厚みであってよい。厚み25μｍの材料は、約0.9ｇの質量と約11.2〜13.8ｇ／ｍ2の面積あたり重量をもつ。
その他のクラスの誘電体材料には、多孔質マトリクスシステムが吸収又は含浸された接着剤−充填材混合物を含有するような材料が含まれる。多孔質マトリクスは、部分的に接着剤を硬化しＢ段階の複合材を形成するように加熱された、基板の初期空隙率の結果として熱可塑性又は熱硬化性接着剤及び大量の充填材を吸収した不織基板である。基板は、本書に各々参考として内含されている、米国特許第3,953,566号及び第4,482,516号の多孔質延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン材料といったようなフッ素重合体を含む。望ましくは、平均フロー細孔径（meam flow pore size）（MFPS）は、最大微粒子のものの約２〜５倍又はそれ以上でなくてはならず、充填材の約2.4倍より大きいMFPSが特に好まれる。ただし、平均フロー細孔径対平均粒径の比を1.4より大きくなるように選択することにより、適当な複合材を調製することができるということも本発明の範囲内に入っている。受容可能な複合材はまた、最小細孔径対平均粒径の比が少なくとも0.8より大きいか又は最小細孔径対最大粒径の比が少なくとも0.4より大きい場合にも調製可能である。このような比率は、Microtrak▲Ｒ▼FRA型粒子分析装置を用いて決定できる。
代替的には、相対的な細孔径及び粒径を測定するためのもう１つのメカニズムは、最小細孔径が最大粒径の約1.4倍を上回るものとして計算することができる。
延伸膨張フッ素重合体基板に加えて、多孔質延伸膨張ポリオレフィン例えば超高分子量（UHMW）ポリエチレン、延伸膨張ポリプロピレン、ペースト押出し成形により調製され犠牲充填材を取込んだポリテトラフルオロエチレン、多孔質無機又は有機フォーム（foam）、又は微孔性酢酸セルロースを使用することもできる。
多孔質基板は、少なくとも30％、好ましくは少なくとも50％、最も好ましくは少なくとも70％の初期空隙率をもち、複合材全体の脆性及び粒子の沈降を防ぐべく可とう性ある補強を提供しながら空隙内への微粒子充填材ペースト及び熱硬化性又は熱可塑性接着性樹脂の含浸を容易にする。
充填材は、最大粒径、最小粒径及び平均粒径をヒストグラムの形で表示するMicrotrak▲Ｒ▼FRA型粒子分析装置によって分析した場合、１つの粒子集合体を内含している。
接着剤の中に取り込まれるべき適切な充填材としては、BaTiO3，SiO2，Al2O3，ZnO，ZrO2，TiO2、沈降及びゾル−ゲルセラミック例えばシリカ、チタニア及びアルミナ、非伝導性炭素（カーボンブラック）及びそれらの混合物があるが、これらに制限されるわけではない。特に好ましい充填材は、単独又は非伝導性炭素と組合せた形でのSiO2,ZrO2,TiO2である。最も好ましい充填材としては、均等な表面曲率及び高度の球形度をもつ、本来中実のすなわち中空球形ではないシリカ、チタニア及びアルミナ粒子を生成するためのケイ素、チタン及びアルミニウムといった（ただしこれらに限られるわけではない）、米国特許第4,705,762号の中で教示されている蒸気金属燃焼プロセスにより作られた充填材が含まれる。
充填材は、カップリング剤を用いるなどして、接着剤マトリクスに対し反応性ある作用物質及び／又はシリル化剤により充填材を疎水性にする周知の技術により処理することができる。適切なカップリング剤としては、シラン、チタン酸塩、ジルコン酸塩及びアルミン酸塩がある。適切なシリル化剤としては機能的シリル化剤、シラザン、シラノール、シロキサンが含まれ得るが、これらに限られるわけではない。適切なシラザンには、ヘキサメチルジシラザン（Huls H730）及びヘキサメチルシクロトリシラザン、シリルアミド例えばビス（トリメチルシリル）アセタミド（Huls B2500）、シリル尿素例えばトリメチルシリル尿素及びシリルイミダゾール例えばトリメチルシリルイミダゾールなどが含まれるが、これらに限られるわけではない。
チタン酸塩カップリング剤の例としては、テトラアルキルタイプ、モノアルコキシタイプ、配位タイプ、キレートタイプ、四元塩タイプ、ネオアルコキシタイプ、シクロヘテロ原子タイプがある。好ましいチタン酸塩には、チタン酸テトラアルキル、Tyzor▲Ｒ▼TOT｛テトラキス（２−エチル−ヘキシル）チタネート、Tyzor▲Ｒ▼TPT｛テトライソプロピルチタネート｝、キレート化チタネート、Tyzor▲Ｒ▼GBA｛アセチルアセチルアセトン酸チタン｝、Tyzor▲Ｒ▼DC｛エチルアセトアセトン酸チタン｝、Tyzor▲Ｒ▼CLA｛DuPont社の所有商品｝、モノアルコキシ（Ken-React▲Ｒ▼KR TTS）、Ken-React▲Ｒ▼、KR-55テトラ（２，２ジアリルオキシメチル）ブチル、ジ（ジトリデシル）ホスフィトチタネート、LICA▲Ｒ▼38ネオペンチル（ジアリル）オキシ、トリ（ジオクチル）ピロ−ホスファトチタネートが含まれる。
適当なジルコン酸塩には、Kenrichカタログの22頁目に記述されているジルコン酸塩のいずれか、特にKZ55−テトラ（２，２ジアリルオキシメチル）ブチル、ジ（ジトリデシル）ホスフィトジルコネート、NZ−01−ネオペンチル（ジアリル）オキシ、トリネオデカノイルジルコネート、NZ−09−ネオペンチル（ジアリル）オキシ、トリ（ドデシル）ベンゼン−スルフォニルジルコネートが含まれる。
本発明において使用できるアルミン酸塩には、Kenrich▲Ｒ▼、ジイソブチル（オレイル）アセトアセチルアルミネート（KA301）、ジイソプロピル（オレイル）アセトアセチルアルミネート（KA322）及びKA489が含まれるがこれらに限られるわけではない。
上述のものに加えて、最初非常に高い希釈度（MEK中0.1％から最高1.0％の溶液）で塗布される、開示されている熱硬化性マトリクス接着剤のいずかのサイジング又は例えばジビニルベンゼン、ジビニルピリジンなどの架橋ビニル系重合体といったような或る種の重合体を使用することができる。同様に、ジクミルペルオキシドといったような或る種の有機過酸化物を充填材と反応させることもできる。
接着剤自体は、熱硬化性でも熱可塑性でもよく、ポリグリシジルエーテル、ポリシアヌレート、ポリイソシアネート、ビス−トリアジン樹脂、ポリ（ビス−マレイミド）、ノルボルネン−末端ポリイミド、ポリノルボルネン、アセチレン−末端ポリイミド、ポリブタジエン及びその機能化された共重合体、環式オレフィン系ポリシクロブテン、ポリシロキサン、ポリシスカロキサン、機能化ポリフェニレンエーテル、ポリアクリレート、ノヴォラック重合体及び共重合体、フッ素重合体及び共重合体、メラミン重合体及び共重合体、ポリ（ビスフェニルシクロブタン）及びそのブレンド又はプリポリマーを含み得る。上述の接着剤がそれ自体合わせて配合されてもよいし、或いは又その他の重合体又は添加剤と配合させて難燃性又は強化された靱性に影響を及ぼすこともできる。
ここで使用されている、平均フロー細孔径及び最小細孔径は、直接値を報告するCoulter▲Ｒ▼PorometerII（Coulter Electronics Ltd.，Luton UK）を用いて決定されたものである。平均粒径及び最大粒径は、Microtrak▲Ｒ▼光散乱粒径分析器No.FRA型（Microtrak Division of Leeds & Northup，North Wales，PA，USA）を用いて決定された。平均粒径（average particle size）（APS）は、粒子の50％がそれより大きいものであるような値、として定義づけされる。最大粒径（LPS）は、Microtrak▲Ｒ▼ヒストグラム上で検出可能な最大粒子として定義づけされる。代替的には、最大粒径は、100％の微粒子が通過したMicrotrak▲Ｒ▼FRA型粒子分析装置が決定した時の最小点で規定される。
一般に、接着剤−充填材誘電体を調製するための方法には、（ａ）小さな粒子及び接着剤が空隙又は細孔容積内に自由に流れ込むことができるようにするのに充分なミクロ構造まで、潤滑済みの押出された予備成形品を延伸させることによりポリテトラフルオロエチレンシートを膨張させる段階；（ｂ）重合体例えば熱硬化性又は熱可塑性材料及び充填材からペーストを成形する段階；及び（ｃ）浸漬、コーティング、又は圧力供給により、接着剤−充填材のペーストを延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンといったような多孔率の高い足場の中に吸収させる段階が関与している。
表１は、基板平均フロー細孔径（MFPS）と粒径の関係の効果を示す。平均フロー細孔径（MFPS）対最大微粒子の比が1.4以下である場合、貧弱な結果が見られる。この場合、均質な複合材は見られず、微粒子充填材の大部分が微孔性基板の中に均等に進入しない。MFPS対最大微粒子の比が約2.0より大きい場合、均等な複合材が得られる。又、MFPS対最大微粒子の比が大きくなればなるほど、微孔性基板の中に均質な分散を吸収する相対的ケースが増えるということも観察される。
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例  １
MEK中の難燃化されたジシアナミド／２−メチルイミダゾールを触媒とするビスフェノール−Ａベースのポリグリシジルエーテル（Nelco N-4002-5，Nelco Corp.）の20％（ｗ／ｗ）溶液の中に281.6ｇのTiO2（TI Pure R-900，DuPont Company）を混合することによって、細かい分散を調製した。この分散を常時撹拌して均質性を確保した。その後、延伸膨張PTFEの布切れを樹脂混合物の中に浸漬させた。１分間165℃で、テンションを加えながらウェブを乾燥させて、可とう性複合材を得た。このように製造した部分的に硬化された接着剤複合材は、57重量パーセントのTiO2，13重量パーセントのPTFEそして30重量パーセントのエポキシ接着剤で構成されていた。銅箔の間に複数の接着剤シートプライを積上げ、90分間225℃の温度で真空式油圧プレス内で600psiにて圧縮し、圧力下で冷却した。こうして19.0の誘電率をもつ銅の積層板が結果として得られ、これは、100mm（0.0039″（3.9ミル））の誘電体積層板厚みの平均プライ厚で、280℃で30秒のはんだ衝撃に耐えた。
例  ２
フェニルトリメトキシシラン（04330，Hulo/Petrarch）で前処理された386ｇのSiO2（HW−11−89，Harbison Walker Corp.）を、200ｇのビスマレイミドトリアジン樹脂（BT2060BJ，三菱ガス化学）及び388ｇのMEKのマンガンを触媒とした溶液の中に混合することによって細かい分散を調製した。分散を常時撹拌して均質性を確保した。その後厚み0.0002″の延伸膨張PTFEの布きれを樹脂混合物の中に浸漬し、とり出しその後テンション下で１分間165℃で乾燥させて可とう性複合材を得た。このプリプレグを数プライ、銅箔の間に積み上げ、90分間225℃の温度で真空式油圧プレス内で250psiで加圧し、次に圧力下で冷却した。このように製造され、その結果として得られた誘電体は、53重量パーセントのSiO2，５重量パーセントのPTFE及び42重量パーセントの接着剤で構成され、銅に対する優れた付着力、3.3の誘電率（10GHzで）そして0.005の散逸係数（10GHzで）を示した。
例  ３
274.7ｇのビスマレイミドトリアジン樹脂（BT2060BJ，三菱ガス化学）と485ｇのMEKのマンガンを触媒とした溶液の中に483ｇのSiO2（HW-11-89）を混合することによって細かい分散を調製した。分散を常時撹拌して均質性を確保した。その後厚み0.0002″の延伸膨張PTFEの布きれを樹脂混合物の中に浸漬し、とり出しその後テンション下で１分間165℃で乾燥させて可とう性複合材を得た。このプリプレグを数プライ、銅箔の間に積上げ、90分間225℃の温度で真空式油圧プレス内で250psiで加圧し、次に圧力下で冷却した。このように製造された結果として得られた誘電体は、57重量パーセントのSiO2，４重量パーセントのPTFE及び39重量パーセントの接着剤で構成され、銅に対する優れた付着力、3.2の誘電率（10GHzで）そして0.005の散逸係数（10GHzで）を示した。
例  ４
3.30kgのビスマレイミドトリアジン樹脂（BT2060BH，三菱ガス化学）及び15.38kgのMEKのマンガンを触媒とした溶液の中に15.44kgのTiO2粉末（TI Pure R-900，DuPont Company）を混合することによって、細かい分散を調製した。分散を常時撹拌して均質性を確保した。その後0.0004″のTiO2充填延伸膨張PTFEの布きれ（40％のTiO2装填及び最後に膜を圧縮しなかったという点を除いて、Mortimerの米国特許第4,985,296号の教示に従って充填されたもの）を樹脂混合物内に浸漬し、取り出し、次に165℃で１分間テンション下で乾燥させて可とう性複合材を得た。このように生成された部分的に硬化された接着性複合剤は、70重量パーセントのTiO2，９重量パーセントのPTFE及び21重量パーセントの接着剤で構成されていた。このプリプレグの複数のプライを銅箔の間に積上げ、90分間220℃の温度で真空式油圧プレス内で500psiで加圧し、その後圧力下で冷却した。結果として得られたこの誘電体は、銅に対する優れた付着力、10.0という誘電率そして0.008という散逸係数を示した。
例  ５
7.35kgのMEK及び73.5ｇのカップリング剤すなわち３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン（Dynasylan GLYMO（Petrach Systems）と7.35kgのSiO2（ADMATECHS SO−E2，Tatsumori LTD）を混合することによって細かい分散を調製した。SO−E2は、製造業者により、0.4〜0.6μｍの粒径、４〜８ｍ2／ｇの比表面積、0.2〜0.4ｇ／ccの（緩んだ）バルク密度をもつ球状度の高いシリカを有するものとして記述されている。
この分散に対し、シアン酸フェノール系樹脂，Primaset PT-30（Lonza Corp.）の50％（ｗ／ｗ）溶液932ｇを添加した。（MEK）メチルエチルケトン内に、896ｇのMEK中RSL 1462（Shell Resins，Inc．（CAS# 25068−38−６））の50％（ｗ／ｗ）溶液、380ｇのMEK中BC-58（Great Lakes，Inc.）の50％（ｗ／ｗ）溶液、54ｇのMEK中ビスフェノールＡ（Aldrich Company）の50％溶液、12.6ｇのIrganox 1010（Ciba Geigy）、3.1ｇのマンガン２−エチルヘキサノエート（Mn HEX-CEM（OMG Ltd.）の0.6％溶液及び2.40kgのMEKがある。この分散を、約１−３gal.／分の速度で約20分間Misonicsの連続フローセルを通して超音波撹拌に付した。かくして得られた細かい分散を、11.9％固体（ｗ／ｗ）という全体的浴濃度までさらに希釈した。
細かい分散を含浸浴の中に注ぎ込んだ。延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンウェブは、図４のノード−フィブリル構造と、以下の特性をもつ。
0004489844.tif 000003
Frazier数は、検定対象の材料の通気率（air permeability）に関連するものである。通気率は、空気流測定のため約６平方インチの円形領域内に具備されたガスケット付き取付け具の中にウェブをクランプすることによって測定される。上流側は、乾燥圧縮空気の供給源と同一線上にある流量計に接続した。試料取付け具の下流側は大気に対して開放した。テストは、試料の上流側に0.5インチの水圧を加えインライン流量計（流量計に連結されたボール浮動式ロータメータ）を通る空気の流速を記録することによって達成される。
ボールバースト強度は、破断時の最大値を決定することにより試料の相対的強度を測定するテストである。ウェブは、２枚のプレート間にクランプされている間、直径１インチのボールでの攻撃を受ける。Chatillon，Force Gauge Ball/Burstテストを使用した。測定装置内でピンと張った状態で媒体を入れ、ウェブをバーストプローブのボールと接触するように持ち上げることによって圧力を加えた。破断時の圧力を記録する。
上述のウェブを、３ft./分又はそれに近い速度で、常時撹拌されている含浸浴の中に通し、均質性を確保する。含浸させたウェブを直ちに加熱したオーブン内に通して、全て又はほぼ全ての溶剤を除去し、ロール上に収集する。
このプリプレグを数プライ、銅箔の間に積上げ、90分間220℃の温度で真空式油圧プレス内で200psiで加圧し、次に圧力下で冷却した。結果として得られたこの誘電体は、銅に対する優れた付着力、3.0という誘電率（10GHzで）、そして0.0085という散逸係数（10GHzで）を示した。
例４及び例７で用いた微粒子充填材の物理的特性を以下で比較する。
0004489844.tif 000004
例  ６
溶融シリコンの蒸気燃焼から調製されたSiO2に基づく含浸された接着剤−充填剤混合物を含むePTFEマトリクスを、次のように調製する。まず最初に２つの前駆体混合物を調製した。１つの前駆体混合物は、例５のものに類似したシラン処理したシリカを含有するスラリーの形をしており、もう１つの混合物は、樹脂及びその他の成分の触媒無しのブレンドである。
混合物Ｉ
シリカスラリーは、シリカがその重量の１％に等しいシランコーティングされたものを含有している、MEK中の例５のSO−E2シリカの50／50のブレンドである。５ガロン入り容器に、17.5ポンドのMEK及び79グラムのシランを添加し、MEK中のシランの均等な分散を確保するため２つの成分を混合した。その後、例５のシリカを17.5ポンド添加した。MEK−シリカ−シラン混合物の２つの５ガロン入り容器を反応容器に添加し、中味すなわちスラリーを、存在し得るあらゆるシリカ集塊を粉砕するべく約１時間、超音波分散装置を通して再循環させた。音波処理を完了し、反応容器の中味を、連続的に混合しながら、約１時間約80℃まで加熱した。その後、反応済み混合物を10ガロン入り容器内に移した。
混合物II
望ましい樹脂ブレンド製品は、固体部分が正確に41.2％のPT−30シアン酸化フェノール樹脂、39.5％のRSL1462エポキシ樹脂、16.7％のBC58難燃剤、1.5％のIrganox 1010安定剤及び１％のビスフェノールＡ共触媒（百分率は全て重量百分率である）の混合物である、約60％の固体を含有する触媒なしの樹脂ブレンド（接着剤）を含むMEKベースの混合物である。
10ガロン入り容器の中に、14.8ポンドのPT−30と15−20ポンドのMEKを添加し、勢いよくかきまぜてPT−30を完全に溶媒和させた。その後、６ポンドのBC58を測定し、MEK／PT−30溶液に添加し、勢いよく撹拌してBC58を溶媒和させた。安定剤である244.5グラムのIrganox 1010及びビスフェノールＡ，163グラムを添加した。10ガロン入り容器を再度検量し14.22ポンドのRSL1462を添加した。付加的なMEKを添加して混合物の重量を60ポンドにした。その後、約１〜２時間、又は固体成分を完全に溶解するのに必要な長さだけ、中味を勢いよく撹拌した。
望ましい製品は、固体の68重量％がシリカであり、合計固体がその混合物の５重量％〜50重量％の間である、シランで処理されたシリカ、触媒無しの樹脂ブレンド及びMEKの混合物である。正確な固体濃度は、回毎に変動し、一部には、含浸されるべき膜により左右される。触媒レベルは、PT−30及びRSL1462の合計に対して10ppmである。
前駆体の精度を確認し、発生したあらゆる溶剤フラッシュを補償するべく、混合物Ｉ及びIIの固体含有率を決定した。その後、混合物Ｉを10ガロン入り容器に添加し、12ポンドの固体、例えば515の固体含有率、23.48ポンドの混合物Ｉを得た。その後、容器に混合物IIを添加して、5.64ポンドの固体、例えば59.6％の固体、9.46ポンドの混合物IIを得た。混合物Ｉと混合物IIの混合物に対して、マンガン触媒溶液（ミネラルスピリット中0.6％）3.45グラムを添加し、徹底的に配合して高い固体含有率の混合物を形成した。
固体28％の混合物である、ePTFEマトリクスを含浸させるための浴混合物は、合計重量63ポンドとなるように充分なMEKを固体含有率の高い混合物に添加することによって調製された。
その後、ePTFEのマトリクスにこの浴混合物を含浸させて誘電体材料を形成させた。
例  ７
26.8グラムのFurnace Black（Special Schwarz 100，Degussa Corp.，Ridgefield Park，New Jersey）及び79グラムのカップリング剤（Dynaslan GLYMO CAS #2530−83−８；３−グシリジルオキシプロピル−トリメトキシシラン（Petrach Systems））を混合することにより、細かい分散を調製した。分散を１分間超音波撹拌に付し、次に、予め超音波撹拌した17.5ポンドのMEK中の17.5ポンドのSiO2（SO−E2）の撹拌分散に対しこれを添加した。還流下で１時間、恒常にオーバヘッド混合しながら最終的分散を加熱し、次に室温まで冷却させた。
別途、MEK中のPrimaset PT−30の57.5％（ｗ／ｗ）混合物3413グラム、MEK中のRSL1462の76.8％（ｗ／ｗ／）混合物2456グラム、MEK中のBC58（Great Lakes，Inc）の53.2％（ｗ／ｗ）溶液1495グラム、MEK中のビスフェノールＡ（Aldrich Company）の23.9％（ｗ／ｗ）溶液200グラム、71.5グラムのIrganox 1010、ミネラルスピリット中のMu HEX-CEM（OMG Ltd.）の0.6％（ｗ／ｗ）溶液3.21グラム及び2.40kgのMEKを添加することにより、接着性ワニスを調製した。
別の容器中に0.0233グラムのFurnace Black（Special Schwarz 100，Degussa Corp.，Ridgefield Park，New Jersey），1328の上述の接着性ワニス及び38.3ポンドのMEKと共に、上述の分散3739グラムを加えた。この混合物を含浸浴中に注ぎ込み、ePTFEウェブを、３ft／分又はその前後の速度で含浸浴内に通した。均等性を確保するべく、この分散を常時撹拌した。含浸させたウェブを、加熱したオーブン内に直ちに通して全て又はほぼ全ての溶剤を除去し、ロール上に収集する。
このプリプレグのいくつかのプライを銅箔の間に積上げ、90分間200℃の温度で真空式油圧プレス内で200psiで圧縮し、次に圧力下で冷却した。結果として得られたこの誘電体は、銅に対する優れた付着力を示した。
例  ８
MEK中のPrimaset PT−30（PMN Ｐ−88−1591）の57.5％（ｗ／ｗ）溶液3413グラム、MEK中のRSL1462の76.8％（ｗ／ｗ）溶液2456グラム、MEK中のBC58（Great Lakes，Inc.）の53.2％（ｗ／ｗ）溶液1495グラム、MEK中のビスフェノールＡ（Aldrich Company）の23.9％（ｗ／ｗ）溶液200グラム、71.5グラムのIrganox 1010、ミネラルスピリット中のMn HEX-CEMの0.6％（ｗ／ｗ）溶液3.21グラム及び2.40kgのMEKを添加することにより、接着性ワニスを調製した。
別の容器中に、上述の接着性ワニス1328グラム、42.3ポンドのMEK、6.40グラムのFurnace Black（Special Schwarz 100，Degussa Corp.，Ridgefield，New Jersey）及び1860.9グラムのSiO2（SO−E2）を加えた。この混合物を含浸浴中に注ぎ込み、ePTFEウェブを、３ft／分又はその前後の速度で含浸浴内に通した。均等性を確保するべく、この分散を常時撹拌した。含浸させたウェブを、加熱したオーブン内に直ちに通して全て又はほぼ全ての溶剤を除去し、ロール上に収集する。
このプリプレグのいくつかのプライを銅箔の間に積上げ、90分間220℃の温度で真空式油圧プレス内で200psiで圧縮し、次に圧力下で冷却した。結果として得られたこの誘電体は、銅に対する優れた付着力を示した。
本発明についての特定の実施例が本書に例示され記述されたが、本発明はかかる例示及び記述に限られるべきではない。種々の変更や修正が本請求の範囲内で本発明の一部として組入れられかつ具現化されうることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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