JP2015226035A

JP2015226035A - 配線基板

Info

Publication number: JP2015226035A
Application number: JP2014111973A
Authority: JP
Inventors: 貴之田口; Takayuki Taguchi
Original assignee: Kyocera Circuit Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Circuit Solutions Inc
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-14

Abstract

【課題】信号を安定的に伝送できる配線基板を提供することを課題とする。
【解決手段】第１の絶縁層３上面に配設され面積占有率が高い第１の領域Ｘおよび面積占有率が低い第２の領域Ｙを有し、第１の領域Ｘから第２の領域Ｙに延在する信号用の帯状配線導体４ｂおよび帯状配線導体４ｂの両側に配置された第１の接地または電源用導体４ｃを含む第１の配線導体層４と、第１の絶縁層３下面に配設され第２の接地または電源用導体２ｃを含む第２の配線導体層２と、第１の絶縁層３上に配設され第３の接地または電源用導体６ｃを含む第３の配線導体層６とを具備する配線基板Ａであって、第１の絶縁層３は、第１の領域Ｘにおける帯状配線導体４ｂの両側に第１および第２の接地または電源用導体２ｃを接続する接地または電源用のビアホールＶが第１の配線導体層４が充填された状態で並設され、第２の絶縁層５が充填されたダミーのビアホールＨが配設されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子等を搭載するための配線基板に関するものである。

図３に、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するための従来の配線基板Ｂを示す。
配線基板Ｂは、コア用の配線導体層１２が被着されたコア用の絶縁層１１と、その上下に積層されたビルドアップ用の下層の絶縁層１３と、下層の絶縁層１３の表面に被着されたビルドアップ用の下層の配線導体層１４と、その上に積層された上層の絶縁層１５と、上層の絶縁層１５の表面に被着されたビルドアップ用の上層の配線導体層１６と、さらにその上に被着されたソルダーレジスト層１７とを備えている。
絶縁層１１は、多数のスルーホール１８を備えており、スルーホール１８の内壁および上下面にコア用の配線導体層１２が被着されている。スルーホール１８内に被着された配線導体層１２は、スルーホール導体１２ａを形成している。絶縁層１１の上下面に被着された配線導体層１２は、スルーホール導体１２ａに接続するためのスルーホールランド１２ｂおよびコア用の接地または電源用導体１２ｃを形成している。
ビルドアップ用の絶縁層１３、１５は、配線導体層１２を含む絶縁層１１の上下面に、下層および上層の絶縁層１３、１５の順にそれぞれ積層されている。絶縁層１３、１５には、複数のビアホール１９が形成されている。
下層の絶縁層１３に形成されたビアホール１９内および絶縁層１３表面には、下層の配線導体層１４が被着されている。上層の絶縁層１５に形成されたビアホール１９内および絶縁層１５の表面には上層の配線導体１６が被着されている。ビアホール１９内に被着された配線導体層１４、１６は、それぞれビア導体１４ａ、１６ａを形成している。上面側の絶縁層１３表面に被着された配線導体層１４は、ビア導体１４ａに接続するためのビアランド１４ｄや、信号用の帯状配線導体１４ｂおよびその両側に配置された第１の接地または電源用導体１４ｃを形成している。
上面側の絶縁層１５に形成された配線導体層１６は、半導体素子接続パッド１６ｂおよび接地または電源用導体１６ｃを形成している。半導体素子接続パッド１６ｂは、上面側の絶縁層１５上の中央部に密集して配置されており、その多くがその直下に形成されたビア導体１６ａを介してスルーホールランド１２ｂに接続されている。
なお、帯状配線導体１４ｂは、その一端がビア導体１６ａを介して一部の半導体素子接続パッド１６ｂに接続されており、接地または電源用導体１２ｃ、１６ｃと対向する位置を絶縁層１３の中央部から外周部へ向けて延在している。そして、絶縁層１３の外周部において、ビア導体１４ａを介してスルーホールランド１２ｂに接続されている。
下面側の絶縁層１５の表面に被着された配線導体層１６は、回路基板接続パッド１６ｄを形成している。回路基板接続パッド１６ｄは、ビア導体１６ａ、１４ａを介してスルーホールランド１２ｂや接地または電源用導体１４ｃ、１２ｃに接続されている。
ソルダーレジスト層１７は、上層の絶縁層１５表面に被着されている。上面側のソルダーレジスト層１７は、半導体素子接続パッド１６ｂを露出する開口部１７ａを有している。また、下面側のソルダーレジスト層１７は、回路基板接続パッド１６ｄを露出する開口部１７ｂを有している。

そして、半導体素子の電極を半導体素子接続パッド１６ｂに半田を介して接続するとともに、回路基板接続パッド１６ｄを回路基板の配線導体に半田を介して接続することにより、半導体素子が回路基板に電気的に接続され、半導体素子と回路基板との間で帯状配線導体１４ｂを介して信号を伝送することにより半導体素子が作動する。

なお、下層の絶縁層１３の上面に上層の絶縁層１５を積層するには、ビアホール１９内および上面に配線導体層１４が被着された絶縁層１３の上面に、絶縁層１５用の未硬化の樹脂フィルムを重ねるとともに加熱しながら真空プレスする方法が採用されている。このとき、加熱により樹脂フィルムの樹脂が一旦軟化溶融するとともに、その一部が真空プレスにより配線導体層１４同士の間に充填される。したがって、絶縁層１５の厚みは、配線導体層１４同士の間に充填された樹脂の分だけ、元の樹脂フィルムの厚みよりも薄くなる。

ところで、このような配線基板Ｂにおいては、密集して配置される半導体素子接続パッド１６ｂ下方の絶縁層１３中央部付近においては、多数のビアランド１４ｄや帯状配線導体１４ｂが密集して配置されている。このため、上面側の絶縁層１３中央部における帯状配線導体１４ｂの両側には、接地または電源用導体１４ｃを配置するスペースを確保することが困難であり第１の接地または電源用導体１４ｃが形成されていない部分が多い。一方で、上面側の絶縁層１３外周部付近においては、ビアランド１４ｄや帯状配線導体１４ｂの密集が少ないため、帯状配線導体１４ｂの両側には、接地または電源用導体１４ｃが形成されている。このように、上面側の絶縁層１３には、外周部付近における配線導体層１４の面積占有率が高い領域Ｘと、中央部付近における配線導体層１４の面積占有率が低い領域Ｙとが存在している。

ところが、上層の絶縁層１５を下層の絶縁層１３上に積層するときに、下層の配線導体層１４の面積占有率が低い下層の絶縁層１３の中央部では、下層の配線導体層１４の面積占有率が高い外周部と比べて、より多くの上層の絶縁層１５用の脂樹が下層の配線導体層１４同士の間に充填される。したがって、上層の絶縁層１５厚みが、下層の配線導体層１４の面積占有率が低い領域Ｙでは薄くなり、下層の配線導体層１４の面積占有率が高い領域Ｘでは厚いものとなる。
その結果、第１の絶縁層１３表面の中央部から外周部にかけて延在する帯状配線導体１４ｂと、上層の接地または電源用導体１６ｃとの間に介在する絶縁層１５厚みが配線基板Ｂの中央部と外周部とで不均一となる。このため、帯状配線導体１４ｂにおけるインピーダンスを所定の値に調整することが困難となり、信号を安定的に伝送することができない場合がある。

特開２００１−７７５４３号公報

本発明は、帯状配線導体と接地または電源用の導体層との間に介在する絶縁層の厚みを均一にしてインピーダンスを所定の値に調整することで、信号を安定的に伝送することができる配線基板を提供することを課題とする。

本発明の配線基板は、第１の絶縁層と、第１の絶縁層の上面に配設されており、上面における面積占有率が高い第１の領域および該上面における面積占有率が低い第２の領域を有するとともに、第１の領域から第２の領域にかけて延在する信号用の帯状配線導体および第１の領域における帯状配線導体の両側に配置された第１の接地または電源用導体を含む第１の配線導体層と、第１の絶縁層の下面に配設されており、帯状配線導体および第１の接地または電源用導体に対向する部分を有する第２の接地または電源用導体を含む第２の配線導体層と、第１の絶縁層上および第１の配線導体層上に配設された第２の絶縁層と、第２の絶縁層の上面に配設されており、帯状配線導体および第１の接地または電源用導体に対向する部分を有する第３の接地または電源用導体を含む第３の配線導体層とを具備して成る配線基板であって、第１の絶縁層は、第１の領域における帯状配線導体の両側に、第１の接地または電源用導体と第２の接地または電源用導体とを接続するための接地または電源用のビアホールが第１の配線導体層により充填された状態で帯状配線導体に沿って並設されているとともに、接地または電源用のビアホールの間に、第２の絶縁層により充填されたダミーのビアホールが配設されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、第１の絶縁層の第１の領域における帯状配線導体の両側に、帯状配線導体に沿って多数のダミーのビアホールが並設されている。そして、第２の絶縁層が多数のダミーのビアホール内を充填するようにして第１の絶縁層上に積層される。
このため、第１の領域において第２の絶縁層がダミーのビアホール内に充填される量と、第２の領域において第２の絶縁層が第１の配線導体層同士の間に充填される量との差を小さくすることができる。
これにより、第１の領域から第２の領域にかけて、帯状配線導体と第３の接地または電源用導体との間の第２の絶縁層の厚みが均一化される。その結果、インピーダンスを所定の値に調整して信号を安定的に伝送することが可能な配線基板を提供することができる。
なお、第１の接地または電源用導体と第２の接地または電源用導体とを接続する接地または電源用のビアホールが第１の配線導体層により充填された状態で帯状配線導体に沿って並設されていることから、第１の接地または電源用導体にダミーのビアホールを開口することによる信号の伝送特性の劣化を抑制することができる。

図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図である。図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す要部拡大平面図および要部拡大断面図である。図３は、従来の配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図である。

次に、本発明の実施形態の一例を図１および図２を基に説明する。
図１に示すように本例の配線基板Ａは、コア用の配線導体層２が被着されたコア用の絶縁層１と、その上下に積層されたビルドアップ用の下層の絶縁層３と、絶縁層３の表面に被着されたビルドアップ用の下層の配線導体層４と、その上に積層されたビルドアップ用の上層の絶縁層５と、絶縁層５の表面に被着されたビルドアップ用の上層の配線導体層６と、さらにその上に被着されたソルダーレジスト層７とを備えている。
そして、配線基板Ａの上面中央部に半導体素子が搭載される。

絶縁層１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。絶縁層１は、多数のスルーホール８を備えている。スルーホール８は、例えばドリル加工やレーザー加工、あるいはブラスト加工により形成され、各スルーホール径は、およそ５０〜１５０μｍ程度である。

スルーホール８の内壁および上下面には配線導体層２が被着されている。配線導体層２は、例えば周知のセミアディティブ法により、銅めっき等の良導電性金属から成る。スルーホール８内に被着された配線導体層２は、スルーホール導体２ａを形成している。絶縁層１の上下面に被着された配線導体層２は、スルーホール導体２ａに接続するためのスルーホールランド２ｂ、および接地または電源用導体２ｃを形成している。

下層の絶縁層３は、配線導体層２を含む絶縁層１の上下に積層されている。絶縁層３は、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料から成る。絶縁層３には、複数のビアホール９が形成されている。ビアホール９は、例えばレーザー加工により形成され、ビアホール径はおよそ５０〜１００μｍ程度である。

上層の絶縁層５は、配線導体層４を含む絶縁層３の表面に積層されている。絶縁層５は、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料から成る。絶縁層５には、複数のビアホール９が形成されている。ビアホール９は、例えばレーザー加工により形成され、ビアホール径はおよそ５０〜１００μｍ程度である。

下層の絶縁層３の表面に上層の絶縁層５を積層するには、配線導体層４が被着された絶縁層３の表面に、絶縁層５用の未硬化の樹脂フィルムを重ねるとともに加熱しながら真空プレスする方法が採用されている。このとき、加熱により樹脂フィルムの樹脂が一旦軟化溶融するとともに、その一部が真空プレスにより配線導体層４同士の間に充填される。

下層の絶縁層３の表面およびビアホール９内には、下層の配線導体層４が被着されており、ビアホール９内に被着された配線導体層４は、ビア導体４ａを形成している。また、上層の絶縁層５の表面およびビアホール９内には、上層の配線導体層６が被着されており、ビアホール９内に被着された配線導体層６は、ビア導体６ａを形成している。これらの配線導体層４、６は、例えば周知のセミアディティブ法により銅めっき等の良導電性金属から成る。
上面側の下層の絶縁層３の表面に被着された配線導体層４は、信号用の帯状配線導体４ｂや帯状配線導体４ｂの両側の接地または電源用導体４ｃ、およびビア導体４ａ、６ａに接続するためのビアランド４ｄを形成している。
また、上面側の上層の絶縁層５の表面に被着された配線導体層６は、半導体素子接続パッド６ｂおよび接地または電源用導体６ｃを形成している。
半導体素子接続パッド６ｂは、上面側の絶縁層５表面の中央部に密集して配置されており、その多くがその下方に形成されたビア導体６ａ、４ａを介してスルーホールランド２ｂに接続されている。帯状配線導体４ｂは、その一端がビア導体６ａを介して一部の半導体素子接続パッド６ｂに接続されており、上下の接地または電源用導体２ｃ、６ｃと対向する位置を絶縁層３の中央部から外周部へ向けて延在している。そして、絶縁層３の外周部において、ビア導体４ａを介してスルーホールランド２ｂに接続されている。
下面側の上層の絶縁層５の表面に被着された配線導体層６は、回路基板接続パッド６ｄを形成している。回路基板接続パッド６ｄは、ビア導体４ａ、６ａを介してスルーホールランド２ｂや接地または電源用導体４ｃ、２ｃに接続されている。

ソルダーレジスト層７は、上層の絶縁層５の表面に被着されている。上面側のソルダーレジスト層７は、半導体素子接続パッド６ｂを露出する開口部７ａを有している。また、下面側のソルダーレジスト層７は、回路基板接続パッド６ｄを露出する開口部７ｂを有している。

ソルダーレジスト層７は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料から成る樹脂ペーストまたはフィルムを絶縁層５の上に塗布または貼着して熱硬化させることにより形成される。

そして、半導体素子の電極を半導体素子接続パッド６ｂに半田を介して接続するとともに、回路基板接続パッド６ｄを回路基板の配線導体に半田を介して接続することにより、半導体素子が回路基板に電気的に接続され、半導体素子と回路基板との間で帯状配線導体４ｂを介して信号を伝送することにより半導体素子が作動する。

このような配線基板Ａにおいては、密集して配置される半導体素子接続パッド６ｂ下方の上面側の絶縁層３中央部付近においては、多数のビアランド４ｄや帯状配線導体４ｂが密集して配置されている。このため、この絶縁層３中央部における帯状配線導体４ｂの両側には、接地または電源用導体４ｃを配置するスペースを確保することが困難であり、接地または電源用導体４ｃが形成されていない領域が多い。一方で、上面側の絶縁層３外周部付近においては、ビアランド４ｄや帯状配線導体４ｂの密集がないため、帯状配線導体４ｂの両側には、接地または電源用導体４ｃが形成されている。このように、上面側の絶縁層３には、外周部付近における配線導体層４の面積占有率が高い領域Ｘと、中央部付近における配線導体層４の面積占有率が低い領域Ｙとが存在している。

ところで、本発明においては図２に示すように、上面側の絶縁層３の領域Ｘにおける帯状配線導体４ｂの両側に、帯状配線導体４ｂに沿って多数のダミーのビアホールＨが並設されている。このダミーのビアホールＨは、帯状配線導体４ｂと上層の接地または電源用導体６ｃとの間の絶縁層５の厚みを均一化するためのものであり、その内部に上層の絶縁層５用の樹脂が充填されている。これにより、下層の配線導体層４の面積占有率が高い領域Ｘにおいて上層の絶縁層５用の樹脂がダミーのビアホールＨ内および下層の配線導体層４同士の間に充填される量と、下層の配線導体層４の面積占有率が低い領域Ｙにおいて上層の絶縁層５用の樹脂が下層の配線導体層４同士の間に充填される量との差を小さくすることができる。
したがって、下層の配線導体層４の面積占有率が低い領域Ｙから、下層の配線導体層４の面積占有率が高い領域Ｘにかけての帯状配線導体４ｂと上層の接地または電源用導体６ｃとの間の絶縁層５の厚みが均一化される。その結果、インピーダンスを所定の値に調整して信号を安定的に伝送することが可能な配線基板Ａを提供することができる。
なお、ダミーのビアホールＨは、帯状配線導体４ｂから５００μｍ以内の位置に並設することが好ましい。５００μｍを超えた位置に並設すると、帯状配線導体４ｂと上層の接地または電源用導体６ｃとの間の絶縁層５の厚みを均一化する効果が小さくなるおそれがある。ダミーのビアホールＨの径はおよそ５０〜１００μｍ程度である。
また、下層の接地または電源用導体４ｃとコア用の接地または電源用導体２ｃとを接続する接地または電源用のビアホールＶを配線導体層４により充填された状態で帯状配線導体４ｂに沿って並設しておくことにより、ダミーのビアホールＨを設けることによる信号の伝送特性の劣化を抑制することができる。

２第２の配線導体層
２ｃ第２の接地または電源用導体
３第１の絶縁層
４第１の配線導体層
４ｂ帯状配線導体
４ｃ第１の接地または電源用導体
５第２の絶縁層
６第３の配線導体層
６ｃ第３の接地または電源用導体
Ａ配線基板
Ｈダミーのビアホール
Ｘ第１の領域
Ｙ第２の領域
Ｖ接地または電源用のビアホール

Claims

第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の上面に配設されており、該上面における面積占有率が高い第１の領域および該上面における面積占有率が低い第２の領域を有するとともに、前記第１の領域から前記第２の領域にかけて延在する信号用の帯状配線導体および前記第１の領域における前記帯状配線導体の両側に配置された第１の接地または電源用導体を含む第１の配線導体層と、前記第１の絶縁層の下面に配設されており、前記帯状配線導体および前記第１の接地または電源用導体に対向する部分を有する第２の接地または電源用導体を含む第２の配線導体層と、前記第１の絶縁層上および前記第１の配線導体層上に配設された第２の絶縁層と、該第２の絶縁層の上面に配設されており、前記帯状配線導体および前記第１の接地または電源用導体に対向する部分を有する第３の接地または電源用導体を含む第３の配線導体層と、を具備して成る配線基板であって、前記第１の絶縁層は、前記第１の領域における前記帯状配線導体の両側に、前記第１の接地または電源用導体と前記第２の接地または電源用導体とを接続するための接地または電源用のビアホールが前記第１の配線導体層により充填された状態で前記帯状配線導体に沿って並設されているとともに、該接地または電源用のビアホールの間に、前記第２の絶縁層により充填されたダミーのビアホールが配設されていることを特徴する配線基板。