[发明专利]高频多层互连衬底及其制造方法

说明书

[问题]为了实现高可靠性及高功能化，同时抑制在与天线集成的微波或毫米波波带中使用的多层互连衬底中的特性变化。[解决装置]一种高频多层衬底，其具有形成在表面上的天线元件。所述高频多层衬底具有中间衬底。所述中间衬底由低温共烧玻璃陶瓷衬底组成，且具有由玻璃陶瓷及在这些中间绝缘层之间形成的内部导体组成的中间绝缘层。由具有低于玻璃陶瓷材料的介电常数的有机材料组成的表面绝缘层堆叠在所述中间衬底的表面上。穿透所述表面绝缘层的外侧通孔导体由烧结金属配置，所述烧结金属与所述衬底中的布线导体形成金属键。在烧结所述玻璃陶瓷多层衬底的同时形成所述外侧通孔导体。

相关申请案交叉参考及优先权主张

本申请案主张于2016年3月31日提出申请的日本专利申请案第JP 2016-72802号的权益及优先权，所述日本专利申请案特此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种高频多层互连衬底及其制造方法，更特定来说涉及一种适用于使用例如微波或毫米波的高频的系统的高频多层互连衬底。

背景技术

近年来，正在积极地开发使用微波及毫米波的通信系统，并且还在开发用于这些仪器的高频装置。已知微波及毫米波具有例如宽带、高分辨率以及短波长的特性。由于这些特性实现大容量通信，高速数据传输以及仪器的尺寸及重量减小且同时具有例如对另一通信系统的干扰小的优点，近年来，在例如高速无线LAN或车载雷达的系统中的使用正在积极开发。

此系统通常由天线、例如高频振荡器或放大器的高频装置以及将天线与高频装置或高频装置彼此连接的传输线配置。

作为配置高频带系统的方法，正在积极地进行研究以试图以系统级封装(SOP)的形式实现所述系统以减小产品的尺寸并降低其成本。作为此系统级封装的技术，低温共烧陶瓷(LTCC)技术被认为最适合的技术中的一者。

低温共烧陶瓷技术基本上是使用多层衬底的技术，且具有在衬底内部具有例如电容器、电感器及滤波器的无源元件以便能够实现模块的尺寸减小及性能增加。

此外，在这些系统中，天线性能及传输线的损耗是功能上重要的元件。

从性能改进的观点出发，低温共烧陶瓷使用介电损耗小的玻璃陶瓷材料。玻璃陶瓷材料由于以下优点而为有效的装置：相对介电常数能够为相对较小，且具有低熔点及低电阻的金属材料(例如Cu、Ag或Ag-Pd)能够用于布线内层以及从减少损耗的观点来看用作衬底材料，且传输线(其通过布线内层来形成)中的损耗能够被减少。

此外，为了减少天线与高频装置之间的传输损耗，常规上使用传输损耗小的波导作为传输线；使用使用低温烧结陶瓷的多层衬底能够容易地模制其配置以期望提高性能也是近年来考虑的原因。

如上文所描述，在使用系统级封装的系统的配置中，天线性能被认为是影响所实施的系统的性能的核心组件。

通常，在生产在毫米波频带(特别是60GHz或更高的超高频带)中操作的贴片天线的情况下，信号的泄漏以沿着贴片天线中的介电衬底的表面流动的表面波的形式出现。衬底的厚度增加越多且衬底的介电常数越高，信号的此泄漏增加。信号的此泄漏导致贴片天线的辐射效率下降且降低天线增益。

目前，通过使用低温共烧陶瓷技术以系统级封装的形式形成毫米波带的产品化模块以降低成本。

然而，因为用于例如低温共烧陶瓷的陶瓷衬底的材料的介电常数高于有机衬底的介电常数，所以当安装天线功能时，辐射效率和高的增益介电常数天线减少了。因此，为了改进天线的效率，增加许多天线；然而，增加天线数量会增加面积，从而导致模块面积增加。因此，低温共烧陶瓷技术的成本降低及优点得不到充分利用。

因此，近年来，正在考虑在天线功能中使用低介电常数。