JP2018148141A

JP2018148141A - 信号伝送基板およびその製造方法

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Publication number: JP2018148141A
Application number: JP2017044248A
Authority: JP
Inventors: 持悟倉; Satoru Kuramochi
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-03-08
Also published as: JP6818251B2

Abstract

【課題】信号の伝送効率の向上と基板の反りの抑制とを両立させることができる信号伝送基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】第１面１３及び第１面１３と反対の第２面１４を有する基板１２と、第１面１３上に位置する第１信号層３３１と、第１信号層３３１上に位置する第１絶縁層３６と、第１絶縁層３６上に位置する第１グランド層３５１と、第２面１４上に位置し、第１信号層３３１と電気的に接続され、第１信号層３３１よりも信号伝送方向に交差する幅方向の寸法が大きい第２信号層４３１と、第２信号層４３１上に位置し、第１絶縁層３６よりも第１面１３に交差する厚み方向の寸法が大きく弾性率が小さい第２絶縁層４４と、第２絶縁層４４上に位置する第２グランド層４５１と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、信号伝送基板およびその製造方法に関する。

従来から、端子ピッチが異なるマザーボードとＩＣチップとを中継するインターポーザに関する種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１では、第１面から第２面までガラス基板を貫通する貫通電極を備えたインターポーザが開示されている。インターポーザによれば、第１面上の信号層と、第２面上の信号層と、両信号層を電気的に接続する貫通電極とを介して、第１面上の信号層に電気的に接続されたＩＣチップと、第２面上の信号層に電気的に接続されたマザーボードとの間で信号を伝送させることができる。

特開２０１４−１３９９６３号公報

インターポーザを介してマザーボードとＩＣチップとの間で信号を少ない損失で効率良く伝送するには、第１面上の信号層と第２面上の信号層との間でインピーダンスを整合させることが望ましい。インピーダンスを整合させる手法として、第１面上の絶縁層の厚みと、第２面上の絶縁層の厚みとを調整することが考えられる。

しかしながら、インピーダンスを整合させるために絶縁層の厚みを調整したとしても、第１面上の絶縁層に作用する応力によって第１面側から基板に作用する第１面側の応力と、第２面上の絶縁層に作用する応力によって第２面側から基板に作用する第２面側の応力とのバランスをとることは困難である。そして、第１面側の応力と第２面側の応力とのバランスをとることが困難であることで、基板の反りが生じてしまう虞がある。

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、信号の伝送効率の向上と基板の反りの抑制とを両立させることができる信号伝送基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様では、
第１面及び前記第１面と反対の第２面を有する基板と、
前記第１面上に位置する第１信号層と、
前記第１信号層上に位置する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に位置する第１グランド層と、
前記第２面上に位置し、前記第１信号層と電気的に接続され、前記第１信号層よりも信号伝送方向に交差する幅方向の寸法が大きい第２信号層と、
前記第２信号層上に位置し、第１絶縁層よりも前記第１面に交差する厚み方向の寸法が大きく弾性率が小さい第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に位置する第２グランド層と、を備える、信号伝送基板が提供される。

前記第１絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積と、前記第２絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積との差は、前記第２絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積に対して閾値以下の比率を有していてもよい。

前記閾値は１５％であってもよい。

前記第１絶縁層の熱膨張係数と厚み方向の寸法と弾性率との積と、前記第２絶縁層の熱膨張係数と厚み方向の寸法と弾性率との積との差は、前記第２絶縁層の熱膨張係数と厚み方向の寸法と弾性率との積に対して閾値以下の比率を有していてもよい。

前記第１面と前記第１信号層との間および前記第１グランド層上の少なくとも一方に位置する少なくとも一層の第３絶縁層と、
前記第２面と前記第２信号層との間および前記第２グランド層上の少なくとも一方に位置する少なくとも一層の第４絶縁層と、を更に備え、
前記第１絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積と前記第３絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積との和と、前記第２絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積と前記第４絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積との和との差は、前記第２絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積と前記第４絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積との和に対して閾値以下の比率を有していてもよい。

前記第１面から前記第２面まで前記基板を貫通し、前記第１信号層および前記第２信号層に電気的に接続された貫通電極を更に備えてもよい。

前記第１面上に位置し、前記幅方向において前記第１信号層に隣り合う第３グランド層と、
前記第２面上に位置し、前記幅方向において前記第２信号層に隣り合う第４グランド層と、を更に備えてもよい。

前記第１面上において前記第１信号層に電気的に接続され、または前記第２面上において前記第２信号層に電気的に接続されたキャパシタを更に備えてもよい。

前記基板は、ガラスを含有してもよい。

前記第２面側において配線基板上に搭載可能であり、前記第１面上に集積回路を搭載可能であってもよい。

本開示の他の一態様では、
第１面及び前記第１面と反対の第２面を有する基板を準備する工程と、
前記第１面上に第１信号層を形成する工程と、
前記第１信号層上に第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層上に第１グランド層を形成する工程と、
前記第２面上に、前記第１信号層と電気的に接続され、前記第１信号層よりも信号伝送方向に交差する幅方向の寸法が大きい第２信号層を形成する工程と、
前記第２信号層上に、第１絶縁層よりも前記第１面に交差する厚み方向の寸法が大きく弾性率が小さい第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層上に第２グランド層を形成する工程と、を備える、信号伝送基板の製造方法が提供される。

前記第１絶縁層を形成する工程は、前記第１絶縁層を第１温度で熱硬化することを含み、
前記第２絶縁層を形成する工程は、前記第１絶縁層を熱硬化するときに前記第２絶縁層を前記第１温度で熱硬化することを含み、
少なくとも前記第１温度から熱硬化後の第２温度までの温度区間において、前記第１絶縁層の熱膨張係数と前記第１温度に対する温度変化と前記厚み方向の寸法と前記弾性率との積と、前記第２絶縁層の熱膨張係数と前記第１温度に対する温度変化と前記厚み方向の寸法と前記弾性率との積との差は、前記第２絶縁層の熱膨張係数と前記第１温度に対する温度変化と前記厚み方向の寸法と前記弾性率との積に対して閾値以下の比率を有していてもよい。

本開示によれば、信号の伝送効率の向上と基板の反りの抑制とを両立させることができる。

本実施形態による信号伝送基板を示す断面図である。本実施形態による信号伝送基板を示す図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。本実施形態による信号伝送基板を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。本実施形態による信号伝送基板の製造方法を示す断面図である。図４に続く本実施形態による信号伝送基板の製造方法を示す断面図である。図５に続く本実施形態による信号伝送基板の製造方法を示す断面図である。図６に続く本実施形態による信号伝送基板の製造方法を示す断面図である。図７に続く本実施形態による信号伝送基板の製造方法を示す断面図である。図８に続く本実施形態による信号伝送基板の製造方法を示す断面図である。図９に続く本実施形態による信号伝送基板の製造方法を示す断面図である。図１０に続く本実施形態による信号伝送基板の製造方法を示す断面図である。図１１に続く本実施形態による信号伝送基板の製造方法を示す断面図である。本実施形態による信号伝送基板の実験例において、温度と、温度に応じた第１絶縁層の応力と、応力に相関するパラメータとの対応関係を示す図である。本実施形態による信号伝送基板の実験例において、温度と、温度に応じた第２絶縁層の応力と、応力に相関するパラメータとの対応関係を示す図である。本実施形態による信号伝送基板の実験例において、第１絶縁層および第２絶縁層の応力に相関する押し込み弾性率の測定に用いることができる圧子の斜視図である。本実施形態による信号伝送基板の実験例において、第１絶縁層および第２絶縁層の押し込み弾性率の測定例を示す断面図である。本実施形態による信号伝送基板の実験例において、第１絶縁層および第２絶縁層の押し込み弾性率の測定例を示すグラフである。本実施形態の第１の変形例による信号伝送基板を示す第１面上の信号層側の断面図である。本実施形態の第１の変形例による信号伝送基板を示す第２面上の信号層側の断面図である。本実施形態の第２の変形例による信号伝送基板を示す第１面上の信号層側の断面図である。本実施形態の第２の変形例による信号伝送基板を示す第２面上の信号層側の断面図である。本実施形態の第３の変形例による信号伝送基板を示す断面図である。信号伝送基板が搭載される製品の例を示す図である。

以下、本開示の実施形態に係る信号伝送基板の構成及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本明細書において、「基板」、「基材」、「シート」や「フィルム」など用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「基板」や「基材」は、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。更に、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」や「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

信号伝送基板１０
以下、本開示の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態に係る信号伝送基板の構成について説明する。本実施形態の信号伝送基板は、例えば、高周波信号を伝送するインターポーザ基板などに用いることができる。図１は、本実施形態による信号伝送基板１０を示す断面図である。図２は、本実施形態による信号伝送基板１０を示す図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、本実施形態による信号伝送基板１０を示す図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

図１乃至図３に示すように、信号伝送基板１０は、基板１２と、貫通電極２２と、第１配線構造部３０と、第２配線構造部４０とを備える。以下、信号伝送基板１０の各構成要素について説明する。

（基板１２）
基板１２は、第１面１３、及び、第１面１３の反対側に位置する第２面１４を含む。また、基板１２には、第１面１３から第２面１４まで貫通する複数の貫通孔２０が設けられている。図１では、１つの貫通孔２０のみを代表的に図示している。信号伝送基板１０は、第２面１４側において図示しないマザーボード上に搭載可能であり、第１面１３上に図示しないＩＣチップすなわち集積回路を搭載可能である。

基板１２は、一定の絶縁性を有する無機材料を含んでいる。例えば、基板１２は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、樹脂基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、アルミナ(Ａｌ_２Ｏ_３)基板、窒化アルミ(ＡｌＮ)基板、酸化ジリコニア(ＺｒＯ_２)基板など、又は、これらの基板が積層されたものである。基板１２は、アルミニウム基板、ステンレス基板など、導電性を有する材料から構成された基板を部分的に含んでいてもよい。

基板１２で用いるガラスの例としては、無アルカリガラスなどを挙げることができる。無アルカリガラスとは、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ成分を含まないガラスである。無アルカリガラスは、例えば、アルカリ成分の代わりにホウ酸を含む。また、無アルカリガラスは、例えば、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのアルカリ土類金属酸化物を含む。

図１に示す例において、基板１２に形成された貫通孔２０は、基板１２の第１面１３及び第２面１４から基板１２の厚み方向Ｄ３の中央部に向かうにつれて幅が小さくなる形状を有している。しかしながら、貫通孔２０の形状が特に限られることはない。例えば、貫通孔２０の側壁２１は、厚み方向Ｄ３に沿って広がっていてもよい。また、側壁２１の一部が湾曲していてもよい。

（貫通電極２２）
貫通電極２２は、貫通孔２０の内部に位置し、且つ導電性を有する部材である。本実施形態において、貫通電極２２の厚みは、貫通孔２０の幅よりも小さく、このため、貫通孔２０の内部には、貫通電極２２が存在しない空間がある。すなわち、貫通電極２２は、いわゆるコンフォーマルビアである。なお、図１の例において、貫通孔２０の内部の空間は、貫通電極２２の内側に位置する後述する第１面第１有機層３４および第２面第１有機層４２で埋められている。

貫通電極２２が導電性を有する限りにおいて、貫通電極２２の構成は特には限定されない。例えば、貫通電極２２は、導電性を有する単一の層から構成されていてもよく、若しくは、導電性を有する複数の層を含んでいてもよい。また、貫通電極２２は、貫通孔２０の側壁２１側から中心側へ順に並ぶシード層およびめっき層を含んでいてもよい。この場合、貫通孔２０の側壁２１とシード層との間に中間層を設けてもよい。中間層を構成する材料としては、例えば、チタン、チタン窒化物、モリブデン、モリブデン窒化物、タンタル、タンタル窒化物等、又はこれらを積層したものを用いることができる。中間層は、例えば、蒸着法やスパッタリング法などの物理成膜法で形成される。中間層は、例えば、側壁２１に対するシード層やめっき層の密着性を高めるという役割を果たす。また、中間層は、シード層又はめっき層に含まれる金属元素が貫通孔２０の側壁２１を介して基板１２の内部に拡散することを抑制するという役割を果たしてもよい。

（第１配線構造部３０）
次に、第１配線構造部３０について説明する。第１配線構造部３０は、基板１２の第１面１３側に電気的な回路を構成するよう第１面１３側に設けられた導電層や絶縁層などの層を有する。図１の例において、第１配線構造部３０は、第１面第１導電層３１と、第３絶縁層の一例である第１面第１有機層３４と、第１面第２導電層３３と、第１絶縁層の一例である第１面第２有機層３６と、第１面第３導電層３５とを有する。

第１配線構造部３０は、絶縁層を介して信号線の表裏をグランド面で挟むストリップ線路を有する。以下、第１配線構造部３０が有するストリップ線路のことを、第１面１３側のストリップ線路とも呼ぶ。図１および図２に示すように、第１面１３側のストリップ線路は、第１信号層の一例である信号層３３１と、グランド層３１１と、第１グランド層の一例であるグランド層３５１とを有する。

〔第１面第１導電層３１〕
第１面第１導電層３１は、基板１２の第１面１３上に位置する、導電性を有する層である。第１面１３側のストリップ線路におけるグランド層３１１は、一部の第１面第１導電層３１によって構成されている。

図１に示すように、第１面第１導電層３１は、シード層２２１と、めっき層２２２とを有する。シード層２２１は、基板１２の第１面１３上に位置する。めっき層２２２は、シード層２２１上に位置する。

シード層２２１は、電解めっき処理によってめっき層２２２を形成する電解めっき工程の際に、めっき液中の金属イオンを析出させてめっき層２２２を成長させるための土台となる、導電性を有する層である。シード層２２１の材料としては、銅などの導電性を有する材料を用いることができる。シード層２２１の材料は、めっき層２２２の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。例えば、シード層２２１は、チタンと銅を順に積層した積層膜や、クロムなどであってもよい。シード層２２１は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、無電解めっき法などによって形成してもよい。

めっき層２２２は、めっき処理によって形成される、導電性を有する層である。めっき層２２２は、銅を含有する。めっき層２２２は、銅と、銅以外の金属、例えば、金、銀、白金、ロジウム、スズ、アルミニウム、ニッケル、クロムとの合金を含有していてもよく、または、銅と銅以外の金属とを積層したものであってもよい。

〔グランド層３１１〕
グランド層３１１は、第１面１３上に位置し、接地電位などの基準電位に電気的に接続されるとともに貫通電極２２から電気的に絶縁された、信号層３３１の特性インピーダンスを制御する層である。グランド層３１１は、第１面１３に直交すなわち交差する厚み方向Ｄ３のうち図１の下方Ｄ３２に間隔を空けて信号層３３１に隣り合うように第１面１３上に位置している。図１および図２の例において、グランド層３１１は、第１面第１有機層３４を間に挟み込むようにして信号層３３１に対向している。グランド層３１１は、信号層３３１よりも大きい総面積を有する。信号層３３１の特性インピーダンスを所望の値に制御するため、グランド層３１１は、信号層３３１との間に厚み方向Ｄ３の所定の間隔ｄ３を有している。

〔第１面第１有機層３４〕
第１面第１有機層３４は、第１面１３上または第１面第１導電層３１上に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。

第１面第１有機層３４は、第１面１３側と第２面１４側との間における伝送路のインピーダンス整合と絶縁層による応力のバランスとの双方を考慮した厚み方向Ｄ３の寸法すなわち厚みｈ３を有していてもよい。また、第１面第１有機層３４は、当該インピーダンス整合と応力のバランスとの双方を考慮した弾性率を有していてもよい。一例として、第１面第１有機層３４は、１０μｍの厚みｈ３を有するとともに、２５℃すなわち室温において３．７０ＧＰａの押し込み弾性率を有していてもよい。

第１面第１有機層３４は、０．００３以下、好ましくは０．００２以下、より好ましくは０．００１以下の誘電正接を有する有機材料を含んでもよい。第１面第１有機層３４の有機材料としては、ポリイミド、エポキシ樹脂などを用いることができる。誘電正接の小さい有機材料を用いて第１面第１有機層３４を構成することにより、信号層３３１を通るべき電気信号の一部が第１面第１有機層３４を通ってしまうことを抑制することができる。これにより、信号伝送基板１０の帯域を高周波側に広げることができる。

なお、第１面第１有機層３４は、例えば、有機材料を含有する感光性フィルムを用いた露光処理および現像処理によって形成してもよく、または、有機材料を含有する液をスピンコートで塗布し、乾燥させることによって形成してもよい。

〔第１面第２導電層３３〕
第１面第２導電層３３は、厚み方向Ｄ３のうち図１の上方向Ｄ３１に間隔を空けて第１面第１導電層３１に隣り合うように第１面１３上に位置する、導電性を有する層である。図１の例において、第１面第２導電層３３は、第１面第１有機層３４上に位置する。第１面１３側のストリップ線路における信号層３３１は、一部の第１面第２導電層３３によって構成されている。

第１面第２導電層３３の厚みは、第１面第１導電層３１の厚みと同一であってもよく、異なっていてもよい。

第１面第２導電層３３は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１と同様に、第１面第１有機層３４上に順に積層されたシード層及びめっき層を含んでいてもよい。第１面第２導電層３３を構成する材料は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１を構成する材料と同様である。

〔信号層３３１〕
信号層３３１は、第１面１３上の一例である第１面第１有機層３４上に位置し、貫通電極２２に電気的に接続された、高周波信号などの電気信号を伝送する層である。高周波信号としては、例えば、０．１ＧＨｚ以上の電気信号が挙げられる。信号層３３１は、第１面１３に沿って信号伝送方向の一例である図１の延伸方向Ｄ１すなわち図２の紙面垂直方向に延びている。図１の例において、信号層３３１は、延伸方向Ｄ１の一端において一部の第１面第１導電層３１を介して貫通電極２２に電気的に接続されている。

信号層３３１の厚みは、５μｍ以上であることが好ましい。信号層３３１の厚みを５μｍ以上とすることで、信号層３３１の導体抵抗損を少なくすることができるので、信号の伝送損失を抑制することができる。信号層３３１の厚みは、２０μｍ以下であることがより好ましい。信号層３３１の厚みを２０μｍ以下とすることで、第１面第１有機層３４との間での界面応力を抑制することができるので、信号層３３１の剥離を抑制することができる。

第１面１３側には、マザーボードと比較して端子ピッチが小さいＩＣチップが電気的に接続される。このため、第１面１３側の信号層３３１は、図２において符号Ｗ１で示される延伸方向Ｄ１に直交する幅方向Ｄ２の寸法すなわち配線幅Ｗ１が、ＩＣチップの端子ピッチにあわせて小さいことが望ましい。一例として、信号層３３１の配線幅Ｗ１は、３００μｍ以下であってもよい。

〔第１面第２有機層３６〕
第１面第２有機層３６は、第１面第１有機層３４上または第１面第２導電層３３上に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。

第１面第２有機層３６は、第１面１３側と第２面１４側との間における伝送路のインピーダンス整合と絶縁層による応力のバランスとの双方を考慮した厚みｈ１および弾性率を有する。一例として、第１面第２有機層３６は、１０μｍの厚みｈ１を有するとともに、２５℃において３．７０ＧＰａの押し込み弾性率を有していてもよい。このように、第１面第２有機層３６がインピーダンス整合と応力のバランスとの双方を考慮した厚みｈ１および弾性率を有することを条件の１つとして、インピーダンス整合と応力のバランスとの双方を確保することができる。インピーダンス整合と応力のバランスとの双方を確保することで、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とを両立させることができる。

第１面第１有機層３４と同様に、第１面第２有機層３６は、０．００３以下、好ましくは０．００２以下、より好ましくは０．００１以下の誘電正接を有する有機材料を含んでもよい。第１面第２有機層３６の有機材料としては、ポリイミド、エポキシ樹脂などを用いることができる。誘電正接の小さい有機材料を用いて第１面第２有機層３６を構成することにより、信号層３３１を通るべき電気信号の一部が第１面第２有機層３６を通ってしまうことを抑制することができる。これにより、信号伝送基板１０の帯域を更に好適に高周波側に広げることができる。

なお、第１面第１有機層３４と同様に、第１面第２有機層３６は、例えば、有機材料を含有する感光性フィルムを用いた露光処理および現像処理によって形成してもよく、または、有機材料を含有する液をスピンコートで塗布し、乾燥させることによって形成してもよい。

〔第１面第３導電層３５〕
第１面第３導電層３５は、図１の上方向Ｄ３１に間隔を空けて第１面第２導電層３３すなわち信号層３３１に隣り合うように第１面１３上に位置する、導電性を有する層である。図１の例において、第１面第３導電層３５は、第１面第２有機層３６上に位置する。

第１面１３側のストリップ線路におけるグランド層３５１は、一部の第１面第３導電層３５によって構成されている。グランド層３５１以外の一部の第１面第３導電層３５は、ＩＣチップが電気的に接続される端子部３５２を構成しており、端子部３５２は、信号層３３１を介して貫通電極２２に電気的に接続されている。

第１面第３導電層３５の厚みは、第１面第１導電層３１の厚みと同じであってもよく、異なっていてもよい。

第１面第３導電層３５は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１と同様に、順に積層されたシード層及びめっき層を含んでいてもよい。第１面第３導電層３５を構成する材料は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１を構成する材料と同様である。

〔グランド層３５１〕
グランド層３５１は、第１面第２有機層３６上に位置し、接地電位などの基準電位に電気的に接続されるとともに貫通電極２２から電気的に絶縁された、信号層３３１の特性インピーダンスを制御する層である。グランド層３５１は、信号層３３１よりも大きい総面積をする。グランド層３５１は、第１面第２有機層３６を間に挟み込むようにして厚み方向Ｄ３において信号層３３１に対向している。信号層３３１の特性インピーダンスを所望の値に制御するため、グランド層３５１は、信号層３３１との間に厚み方向Ｄ３の所定の間隔ｄ１を有している。

（第２配線構造部４０）
次に、第２配線構造部４０について説明する。第２配線構造部４０は、基板１２の第２面１４側に電気的な回路を構成するよう第２面１４側に設けられた導電層や絶縁層などの層を有する。図１の例において、第２配線構造部４０は、第２面第１導電層４１と、第４絶縁層の一例である第２面第１有機層４２と、第２面第２導電層４３と、第２絶縁層の一例である第２面第２有機層４４と、第２面第３導電層４５とを有する。

第１配線構造部３０と同様に、第２配線構造部４０は、絶縁層を介して信号線の表裏をグランド面で挟むストリップ線路を有する。以下、第２配線構造部４０が有するストリップ線路のことを、第２面１４側のストリップ線路とも呼ぶ。第２面１４側のストリップ線路は、貫通電極２２を介して第１面１３側のストリップ線路に電気的に接続されている。図１および図３に示すように、第２面１４側のストリップ線路は、第２信号層の一例である信号層４３１と、グランド層４１１と、第２グランド層の一例であるグランド層４５１とを有する。

〔第２面第１導電層４１〕
第２面第１導電層４１は、基板１２の第２面１４上に位置する、導電性を有する層である。第２面１４側のストリップ線路におけるグランド層４１１は、一部の第２面第１導電層４１によって構成されている。

図１に示すように、第２面第１導電層４１は、第１面第１導電層３１と同様に、シード層２２１と、めっき層２２２とを有する。シード層２２１は、基板１２の第２面１４上に位置する。めっき層２２２は、シード層２２１上に位置する。

〔グランド層４１１〕
グランド層４１１は、第２面１４上に位置し、接地電位などの基準電位に電気的に接続されるとともに貫通電極２２から電気的に絶縁された、信号層４３１の特性インピーダンスを制御する層である。グランド層４１１は、信号層４３１よりも大きい総面積を有する。グランド層４１１は、厚み方向Ｄ３のうち図１の上方Ｄ３１に間隔を空けて信号層４３１に隣り合うように第２面１４上に位置している。図１および図３の例において、グランド層４１１は、第２面第１有機層４２を間に挟み込むようにして信号層４３１に対向している。信号層４３１の特性インピーダンスを所望の値に制御するため、グランド層４１１は、信号層４３１との間に厚み方向Ｄ３の所定の間隔ｄ４を有している。

〔第２面第１有機層４２〕
第２面第１有機層４２は、第２面１４上または第２面第１導電層４１上に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。

第２面第１有機層４２は、第１面１３側と第２面１４側との間における伝送路のインピーダンス整合と応力のバランスとの双方を考慮した厚みｈ４および弾性率を有していてもよい。例えば、第２面第１有機層４２は、第１面第１有機層３４よりも厚みが大きく弾性率が小さくてもよい。言い換えれば、第１面第１有機層３４と第２面第１有機層４２とは、厚みと弾性率との積の差が閾値以下に抑えられている。一例として、第２面第１有機層４２は、１９μｍの厚みｈ４を有するとともに、２５℃において２．１０ＧＰａの押し込み弾性率を有していてもよい。

第１面第１有機層３４と同様に、第２面第１有機層４２は、０．００３以下、好ましくは０．００２以下、より好ましくは０．００１以下の誘電正接を有する有機材料を含んでもよい。第２面第１有機層４２の有機材料としては、ポリイミド、エポキシ樹脂などを用いることができる。誘電正接の小さい有機材料を用いて第２面第１有機層４２を構成することにより、信号層４３１を通るべき電気信号の一部が第２面第１有機層４２を通ってしまうことを抑制することができる。これにより、信号伝送基板１０の帯域を高周波側に広げることができる。

なお、第２面第１有機層４２は、例えば、有機材料を含有する感光性フィルムを用いた露光処理および現像処理によって形成してもよく、または、有機材料を含有する液をスピンコートで塗布し、乾燥させることによって形成してもよい。

〔第２面第２導電層４３〕
第２面第２導電層４３は、厚み方向Ｄ３のうち図１の下方向Ｄ３２に間隔を空けて第２面第１導電層４１に隣り合うように第２面１４上に位置する、導電性を有する層である。図１の例において、第２面第２導電層４３は、第２面第１有機層４２上に位置する。第２面１４側のストリップ線路における信号層４３１は、一部の第２面第２導電層４３によって構成されている。

第２面第２導電層４３の厚みは、第２面第１導電層４１の厚みと同一であってもよく、異なっていてもよい。

第２面第２導電層４３は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１と同様に、第２面第１有機層４２上に順に積層されたシード層及びめっき層を含んでいてもよい。第２面第２導電層４３を構成する材料は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１を構成する材料と同様である。

〔信号層４３１〕
信号層４３１は、第２面１４上の一例である第２面第１有機層４２上に位置し、貫通電極２２を介して第１面１３上の信号層３３１と電気的に接続され、信号層３３１とともに高周波信号などの電気信号を伝送する層である。信号層４３１は、第１面１３に沿って図１の延伸方向Ｄ１に延びている。図１の例において、信号層４３１は、延伸方向Ｄ１の一端において貫通電極２２に電気的に接続されている。

信号層４３１の厚みは、５μｍ以上であることが好ましい。信号層４３１の厚みを５μｍ以上とすることで、信号層４３１の導体抵抗損を少なくすることができるので、信号の伝送損失を抑制することができる。信号層４３１の厚みは、２０μｍ以下であることがより好ましい。信号層４３１の厚みを２０μｍ以下とすることで、第２面第１有機層４２との間での界面応力を抑制することができるので、信号層４３１の剥離を抑制することができる。

図３において符号Ｗ２で示される幅方向Ｄ２の信号層４３１の寸法すなわち配線幅Ｗ２は、第１面１３側と第２面１４側との間における伝送路のインピーダンス整合を考慮した配線幅Ｗ２となっている。具体的には、信号層４３１の配線幅Ｗ２は、第１面１３上の信号層３３１の配線幅Ｗ１よりも大きい。例えば、信号層３３１との間で特性インピーダンスの容量成分を一致させるため、信号層４３１の面積Ｓ２と信号層４３１とグランド層４５１との距離ｄ２との比Ｓ２／ｄ２は、信号層３３１の面積Ｓ１と信号層３３１とグランド層３５１との距離ｄ１との比Ｓ１／ｄ１に対して所定の比例関係を有していてもよく、例えば、一致していてもよい。また、信号層４３１の面積Ｓ２と信号層４３１とグランド層４１１との距離ｄ４との比Ｓ２／ｄ４は、信号層３３１の面積Ｓ１と信号層３３１とグランド層３１１との距離ｄ３との比Ｓ１／ｄ３に対して所定の比例関係を有していてもよく、例えば、一致していてもよい。このように、信号層４３１が信号層３３１との間でインピーダンス整合を考慮した配線幅Ｗ２、Ｗ１の大小関係を有することを条件の１つとして、インピーダンス整合と応力のバランスとの双方を確保することができる。これにより、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とを両立させることができる。

〔第２面第２有機層４４〕
第２面第２有機層４４は、第２面第１有機層４２上または第２面第２導電層４３上に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。

第１面第１有機層３４、第１面第２有機層３６および第２面第１有機層４２と同様に、第２面第２有機層４４は、第１面１３側と第２面１４側との間における伝送路のインピーダンス整合と応力のバランスとの双方を考慮した厚みｈ２および弾性率を有する。

具体的には、第２面第２有機層４４は、第１面第２有機層３６よりも厚みが大きく弾性率が小さい。弾性率が小さいとは、剛性が小さいすなわち柔らかいということもできる。

ここで、本実施形態では、端子ピッチが狭いＩＣチップとの電気的接続を考慮して、ＩＣチップが搭載される第１面１３側の信号層３３１の配線幅Ｗ１を、マザーボードに搭載される第２面１４側の信号層４３１の配線幅Ｗ２より小さくしている。そして、配線幅Ｗ１、Ｗ２が異なる信号層３３１、４３１の間でインピーダンスを整合させるため、配線幅Ｗ２が大きい信号層４３１とグランド層４５１との間隔ｄ２に比例する第２面第２有機層４４の厚みｈ２を、配線幅Ｗ１が小さい信号層３３１とグランド層３５１との間隔ｄ１に比例する第１面第２有機層３６の厚みｈ１より大きくしている。更に、厚みが大きい第２面第２有機層４４による第２面１４側の応力と、厚みが小さい第１面第２有機層３６による第１面１３側の応力とをバランスさせるため、厚みが大きい第２面第２有機層４４の弾性率を、厚みが小さい第１面第２有機層３６の弾性率より小さくしている。このように、第１面第２有機層３６と第２面第２有機層４４とが、インピーダンス整合と応力バランスとの双方を考慮した厚みおよび弾性率の大小関係を有することで、インピーダンス整合と応力のバランスとの双方を確保することができる。これにより、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とを両立させることができる。

第２面第２有機層４４は、第１面第２有機層３６に対して、厚みと弾性率との積の差が閾値以下であってもよい。具体的には、第１面第２有機層３６の厚みと弾性率との積と、第２面第２有機層４４の厚みと弾性率との積の差は、第２面第２有機層４４の厚みと弾性率との積に対して閾値以下の比率を有していてもよい。閾値は、１５％であってもよい。
一例として、第２面第２有機層４４は、１９μｍの厚みｈ４を有するとともに、２５℃において２．１０ＧＰａの押し込み弾性率を有していてもよい。有機層３６、４４の厚みと弾性率との積は、有機層３６、４４に作用する応力に比例する。したがって、第１面第２有機層３６と第２面第２有機層４４との間で応力に比例する厚みと弾性率との積の差を閾値以下とすることで、インピーダンス整合と応力のバランスとの双方をより有効に確保することができる。これにより、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とをより有効に両立させることができる。

第２面第２有機層４４は、第１面第２有機層３６に対して、熱膨張係数と厚みと弾性率との積の差が閾値以下であってもよい。具体的には、第１面第２有機層３６の熱膨張係数と厚みと弾性率との積と、第２面第２有機層４４の熱膨張係数と厚みと弾性率との積の差は、第２面第２有機層４４の熱膨張係数と厚みと弾性率との積に対して閾値以下の比率を有していてもよい。閾値は、１５％であってもよい。有機層３６、４４の熱膨張係数と厚みと弾性率との積は、厚みと弾性率との積と比較してより精緻に有機層３６、４４の応力に比例する。したがって、第１面第２有機層３６と第２面第２有機層４４との間で応力に精緻に比例する熱膨張係数と厚みと弾性率との積の差を閾値以下とすることで、インピーダンス整合と応力のバランスとの双方を更に有効に確保することができる。これにより、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とを更に有効に両立させることができる。

第１面第２有機層３６の厚みｈ１と弾性率との積と第１面第１有機層３４の厚みｈ３と弾性率との積との和は、第２面第２有機層４４の厚みｈ２と弾性率との積と第２面第１有機層４２の厚みｈ４と弾性率との積との和に対して、閾値以下の差を有していてもよい。具体的には、第１面第２有機層３６の厚みｈ１と弾性率との積と第１面第１有機層３４の厚みｈ３と弾性率との積との和と、第２面第２有機層４４の厚みｈ２と弾性率との積と第２面第１有機層４２の厚みｈ４と弾性率との積との和との差は、第２面第２有機層４４の厚みｈ２と弾性率との積と第２面第１有機層４２の厚みｈ４と弾性率との積との和に対して閾値以下の比率を有していてもよい。閾値は、１５％であってもよい。第１面１３側の応力には、第１面１３上の全ての有機層３４、３６のそれぞれに作用する応力が関与する。また、第２面１４側の応力には、第２面１４上の全ての有機層４２、４４のそれぞれに作用する応力が関与する。したがって、第１面第２有機層３６の厚みｈ１と弾性率との積と第１面第１有機層３４の厚みｈ３と弾性率との積との和が、第２面第２有機層４４の厚みｈ２と弾性率との積と第２面第１有機層４２の厚みｈ４と弾性率との積との和に対して閾値以下の差を有するようにすることで、応力のバランスを更に有効に確保することができる。これにより、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とを更に有効に両立させることができる。このように、第１面１３側と第２面１４側とで有機層の厚みと弾性率との積の和同士が閾値以下の差を有する構成は、グランド層３５１上に追加の有機層すなわち第３絶縁層を設け、グランド層４５１上に追加の有機層すなわち第４絶縁層を設ける場合も同様でよい。

第１面第１有機層３４と同様に、第２面第２有機層４４は、０．００３以下、好ましくは０．００２以下、より好ましくは０．００１以下の誘電正接を有する有機材料を含む。第２面第２有機層４４の有機材料としては、ポリイミド、エポキシ樹脂などを用いることができる。誘電正接の小さい有機材料を用いて第２面第２有機層４４を構成することにより、信号層４３１を通るべき電気信号の一部が第２面第２有機層４４を通ってしまうことを抑制することができる。これにより、信号伝送基板１０の帯域を更に好適に高周波側に広げることができる。

なお、第１面第１有機層３４と同様に、第２面第２有機層４４は、例えば、有機材料を含有する感光性フィルムを用いた露光処理および現像処理によって形成してもよく、または、有機材料を含有する液をスピンコートで塗布し、乾燥させることによって形成してもよい。

〔第２面第３導電層４５〕
第２面第３導電層４５は、図１の下方向Ｄ３２に間隔を空けて第２面第２導電層４３すなわち信号層４３１に隣り合うように第１面１３上に位置する、導電性を有する層である。図１の例において、第２面第３導電層４５は、第２面第２有機層４４上に位置する。第２面１４側のストリップ線路におけるグランド層４５１１は、一部の第２面第３導電層４５によって構成されている。グランド層４５１以外の一部の第２面第３導電層４５は、マザーボードに電気的に接続される端子部４５２を構成しており、端子部４５２は、信号層４３１を介して貫通電極２２に電気的に接続されている。

第２面第３導電層４５の厚みは、第２面第１導電層４１の厚みと同じであってもよく、異なっていてもよい。

第２面第３導電層４５は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１と同様に、順に積層されたシード層及びめっき層を含んでいてもよい。第２面第３導電層４５を構成する材料は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１を構成する材料と同様である。

〔グランド層４５１〕
グランド層４５１は、第２面第２有機層４４上に位置し、接地電位などの基準電位に電気的に接続されるとともに貫通電極２２から電気的に絶縁された、信号層４３１の特性インピーダンスを制御する層である。グランド層４５１は、信号層４３１よりも大きい総面積を有する。グランド層４５１は、第２面第２有機層４４を間に挟み込むようにして信号層４３１に対向している。信号層４３１の特性インピーダンスを信号層３３１の特性インピーダンスに整合する所望の値に制御するため、グランド層４５１は、信号層４３１との間に厚み方向Ｄ３の所定の間隔ｄ２を有している。

信号伝送基板１０の製造方法
以下、信号伝送基板１０の製造方法の一例について、図４乃至図１７を参照して説明する。

（貫通孔２０の形成工程）
図４は、本実施形態による信号伝送基板１０の製造方法を示す断面図である。まず、基板１２を準備する。次に、第１面１３および第２面１４の少なくともいずれかにレジスト層を設ける。その後、レジスト層のうち貫通孔２０に対応する位置に開口を設ける。次に、レジスト層の開口において基板１２を加工することにより、図４に示すように、基板１２に貫通孔２０を形成することができる。基板１２を加工する方法としては、反応性イオンエッチング法、深掘り反応性イオンエッチング法などのドライエッチング法や、ウェットエッチング法などを用いることができる。

なお、基板１２にレーザを照射することによって基板１２に貫通孔２０を形成してもよい。この場合、レジスト層は設けられていなくてもよい。レーザ加工のためのレーザとしては、エキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、フェムト秒レーザ等を用いることができる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザを採用する場合、波長が１０６４ｎｍの基本波、波長が５３２ｎｍの第２高調波、波長が３５５ｎｍの第３高調波等を用いることができる。

また、レーザ照射とウェットエッチングを適宜組み合わせることもできる。具体的には、まず、レーザ照射によって基板１２のうち貫通孔２０が形成されるべき領域に変質層を形成する。続いて、基板１２をフッ化水素などに浸漬して、変質層をエッチングする。これによって、基板１２に貫通孔２０を形成することができる。その他にも、基板１２に研磨材を吹き付けるブラスト処理によって基板１２に貫通孔２０を形成してもよい。

第１面１３側及び第２面１４側の両方から基板１２を加工することにより、図４に示す、基板１２の厚み方向の中央部に向かうにつれて幅が小さくなる形状を有する貫通孔２０を形成することができる。

（貫通電極２２、第１面第１導電層３１および第２面第１導電層４１の形成工程）
図５は、図４に続く本実施形態による信号伝送基板１０の製造方法を示す断面図である。貫通孔２０を形成した後、図５に示すように、貫通孔２０の側壁２１に貫通電極２２を形成する。具体的には、スパッタリング法、蒸着法、無電解めっき法などによって、基板１２の第１面１３上、第２面１４及び側壁２１上にシード層２２１を形成する。

図６は、図５に続く本実施形態による信号伝送基板１０の製造方法を示す断面図である。シード層２２１を形成した後、図６に示すように、シード層２２１上に部分的にレジスト層３７を形成する。

図７は、図６に続く本実施形態による信号伝送基板１０の製造方法を示す断面図である。レジスト層３７を形成した後、図７に示すように、レジスト層３７をマスクとした電解めっきにより、レジスト層３７によって覆われていないシード層２２１上にめっき層２２２を形成する。

図８は、図７に続く本実施形態による信号伝送基板１０の製造方法を示す断面図である。めっき層２２２を形成した後、図８に示すように、レジスト層３７を除去する。

図９は、図８に続く本実施形態による信号伝送基板１０の製造方法を示す断面図である。レジスト層３７を除去した後、図９に示すように、シード層２２１のうちレジスト層３７が形成されていた部分を、ウェットエッチングにより除去する。これにより、貫通電極２２と、グランド層３１１を含む第１面第１導電層３１と、グランド層４１１を含む第２面第１導電層４１とを形成することができる。なお、めっき層２２２をアニールする工程を実施してもよい。

（第１面第１有機層３４および第２面第１有機層４２の形成工程）
図１０は、図９に続く本実施形態による信号伝送基板１０の製造方法を示す断面図である。貫通電極２２、第１面第１導電層３１および第２面第１導電層４１を形成した後、図１０に示すように、第１面１３上または第１面第１導電層３１上に、第１面第１有機層３４を形成する。また、図１０に示すように、第２面１４上またはグランド層４１１上に、第２面第１有機層４２を形成する。第１面第１有機層３４および第２面第１有機層４２は、例えば、有機材料を含有する感光性フィルムを用いた露光処理および現像処理によって形成してもよく、または、有機材料を含有する液をスピンコートで塗布し、乾燥させることによって形成してもよい。このとき、第２面第１有機層４２の厚みｈ４を第１面第１有機層３４の厚みｈ３より大きくするとともに、第２面第１有機層４２の弾性率を第１面第１有機層３４の弾性率より小さくしてもよい。

（第１面第２導電層３３および第２面第２導電層４３の形成工程）
図１１は、図１０に続く本実施形態による信号伝送基板１０の製造方法を示す断面図である。第１面第１有機層３４および第２面第１有機層４２を形成した後、図１１に示すように、第１面第１有機層３４上に、信号層３３１を含む第１面第２導電層３３を形成する。また、図１１に示すように、第２面第１有機層４２上に、信号層４３１を含む第２面第２導電層４３を形成する。第１面第２導電層３３および第２面第２導電層４３は、第１面第１導電層３１および第２面第１導電層４１と同様に、レジスト層３７をマスクとしたフォトリソグラフィによるシード層２２１およびめっき層２２２のパターニングによって形成してもよい。このとき、図３に示した信号層４３１の配線幅Ｗ２を、図２に示した信号層３３１の配線幅Ｗ１より大きく形成する。

（第１面第２有機層３６および第２面第２有機層４４の形成工程）
図１２は、図１１に続く本実施形態による信号伝送基板１０の製造方法を示す断面図である。第１面第２導電層３３および第２面第２導電層４３を形成した後、図１２に示すように、第１面第１有機層３４または第１面第２導電層３３上に、第１面第２有機層３６を形成する。また、図１２に示すように、第２面第１有機層４２または第２面第２導電層４３上に、第２面第２有機層４４を形成する。第１面第２有機層３６および第２面第２有機層４４は、例えば、有機材料を含有する感光性フィルムを用いた露光処理および現像処理によって形成してもよく、または、有機材料を含有する液をスピンコートで塗布し、乾燥させることによって形成してもよい。

このとき、第２面第２有機層４４の厚みｈ２を第１面第２有機層３６の厚みｈ１より大きくするとともに、第２面第２有機層４４の弾性率を第１面第２有機層３６の弾性率より小さくする。例えば、第２面第２有機層４４を、第１面第２有機層３６に対して厚みと弾性率との積の差が閾値以下となるように形成する。

第１面第２有機層３６および第２面第２有機層４４を形成した後、第１面第２有機層３６上に第１面第３導電層３５を形成するとともに、第２面第２有機層４４上に第２面第３導電層４５を形成することで、図１に示した信号伝送基板１０が得られる。

（実験例）
次に、本実施形態による信号伝送基板１０の実験例について説明する。図１３は、本実施形態による信号伝送基板１０の実験例において、温度と、温度に応じた第１絶縁層の応力と、応力に相関するパラメータとの対応関係を示す図である。図１４は、本実施形態による信号伝送基板１０の実験例において、温度と、温度に応じた第２絶縁層の応力と、応力に相関するパラメータとの対応関係を示す図である。なお、図１３および図１４中において、“Ｅ”を含む数値は、“Ｅ”の直前の数値に、１０を底とし“Ｅ”の直後の数値を冪指数とした冪演算による数値を乗じた数値である。例えば、図１３中の“６．０１Ｅ＋０５”は、６．０１×１０^５である。

実験例においては、図１の信号伝送基板１０を模擬した試料として、基板１２の第１面１３上に第１絶縁層を有し、基板１２の第２面１４上に第２絶縁層を有する試料を作製し、この試料について、第１絶縁層と第２絶縁層との間における応力のバランスを評価した。図１３に示すように、第１絶縁層は、材料を東レ株式会社製の感光性ポリイミドコーティング剤であるＰＮとし、厚さを１０μｍとした。図１４に示すように、第２絶縁層は、材料を東レ株式会社製の感光性ポリイミド接着シートであるＬＰＡとし、厚さを１９μｍとした。

図１３および図１４に示すように、第１絶縁層および第２絶縁層のキュア温度すなわち熱硬化の温度は、ともに２００℃である。

図１３および図１４に示すように、第１絶縁層と第２絶縁層とは、押し込み弾性率と厚みとの積の差が、キュア温度以下の温度において、１５％以下となった。例えば、室温である２５℃において、第１絶縁層の押し込み弾性率と厚みとの積が３７であるのに対して、第２絶縁層の押し込み弾性率と厚みとの積は３９．９であった。したがって、２５℃において、第１絶縁層と第２絶縁層との間における押し込み弾性率と厚みとの積の差は２．９となる。この差２．９を第２絶縁層の押し込み弾性率と厚みとの積３９．９で除して１００を乗じることで、差２．９の百分率として、１５％以下である７．２７％が求まる。

また、図１３および図１４に示すように、第１絶縁層と第２絶縁層とは、第１温度の一例であるキュア温度２００℃から、キュア後の第２温度の一例である室温２５℃までの温度区間において、熱膨張係数αと、キュア温度に対する温度変化ΔＴと、弾性率Ｅと、厚みｈとの積α×ΔＴ×Ｅ×ｈの差の比率が、｛（４．０８Ｅ＋０５−３．８４Ｅ＋０５）／３．８４＋Ｅ０５｝×１００によって６．２５％となった。なお、比率の分母は、第２絶縁層の熱膨張係数αと温度変化ΔＴと弾性率Ｅと厚みｈとの積である。また、α×ΔＴ×Ｅは、キュア温度からの温度変化に応じて第１、第２絶縁層に作用する応力すなわちストレスである。キュア温度における応力はゼロである。図１３およぶ図１４から得られる比率６．２５％は、比率の閾値を１５％とした場合に十分に低い数値である。

実験例によれば、第１絶縁層と第２絶縁層との間において弾性率と厚みとの積の差を１５％以下にすることで、第１面１３側の応力と第２面１４側の応力との差を十分に抑制できることが分かる。すなわち、実験例によれば、キュア工程後の冷却期間において基板１２に反りが生じることを有効に抑制し得ることが分かる。

図１５は、本実施形態による信号伝送基板１０の実験例において、第１絶縁層および第２絶縁層の応力に相関する押し込み弾性率の測定に用いることができる圧子Ｉの斜視図である。図１６は、本実施形態による信号伝送基板１０の実験例において、第１絶縁層および第２絶縁層の押し込み弾性率の測定例を示す断面図である。図１７は、本実施形態による信号伝送基板１０の実験例において、第１絶縁層および第２絶縁層の押し込み弾性率の測定例を示すグラフである。図１７において、横軸は圧子Ｉの押込み深さを示し、縦軸は、圧子Ｉによって第１、第２絶縁層にかかる荷重を示す。以下、第１絶縁層および第２絶縁層のことを、単に絶縁層とも呼ぶ。

図１３および図１４に示した押し込み弾性率は、図１５に示されるバーコビッチ型の圧子Ｉを用いたナノインデンテーション試験によって測定することができる。図１５に示される圧子Ｉは、角錐面の頂角が１１５°である。図１６に示すように、ナノインデンテーション試験においては、ステージ上に載置された絶縁層に対して、トランスデューサに装着された圧子Ｉをトランスデューサで荷重をかけながら押込む。図１７に示すように、圧子Ｉから絶縁層にかけられる荷重は、圧子Ｉの押込み深さｈの増加にともなって二次関数的な荷重負荷曲線Ａをたどって増加する。また、図１６に示すように、圧子Ｉの押込みの荷重によって、絶縁層の表面は、初期表面から荷重負荷時の表面へと変形する。この変形は、弾性変形と塑性変形との双方による。図１６および図１７に示すように、押込みが完了したとき、圧子Ｉの押込み深さは最大値ｈ_ｍａｘとなり、荷重も最大値Ｐ_ｍａｘとなる。圧子Ｉの押込みの完了後、圧子Ｉを押込み方向と逆方向に移動させる。これにより、図１７に示すように、圧子Ｉから絶縁層にかけられる荷重は、荷重負荷曲線Ａよりも急峻な二次関数的な荷重除荷曲線Ｂをたどって減少する。また、図１６に示すように、圧子Ｉの除荷にともなう弾性回復によって、絶縁層の表面は、荷重負荷時の表面から除荷後の表面へと変形する。なお、除荷後の表面は、荷重負荷時の塑性変形の影響によって初期表面よりも凹入した変形痕を呈する。図１６および図１７において、除荷後の表面の深さはｈ_ｆである。

上記のナノインデンテーション試験において、絶縁層の押込み弾性率Ｅ_ＩＴは、次式によって求めることができる。
Ｅ_ＩＴ＝｛１−（Ｖ_Ｓ）^２｝／[（１／Ｅ_ｒ）−｛１−（Ｖ_ｉ）^２｝／Ｅ_ｉ] （１）
但し、数式（１）において、Ｖ_Ｓは、絶縁層のポアソン比である。Ｖ_ｉは、圧子Ｉのポアソン比である。Ｅ_ｉは、圧子Ｉの弾性率である。Ｅ_ｒは、押込み接点の減少弾性率である。

数式（１）における押込み接点の減少弾性率Ｅ_ｒは、次式によって求めることができる。
Ｅ_ｒ＝π^１/２／２ＣＡ_ｐ ^１/２（２）
但し、数式（２）において、Ｃは、図１７に示される荷重の最大値Ｐ_ｍａｘにおける荷重除荷曲線Ｂの接線の傾きｄＰ／ｄｈである。Ａ_ｐは、圧子Ｉと絶縁層が接している投影面積である。

数式（２）におけるＡ_ｐは、次式によって求めることができる。
Ａ_ｐ＝２３．９６×｛ｈ_ｍａｘ−ε（ｈ_ｍａｘ−ｈ_Ｃ）｝（３）
但し、数式（３）において、ｈ_ｍａｘは、既述した押込み深さの最大値である。εは、圧子Ｉの幾何学形状による補正係数であり、ダイヤモンドビッカース圧子の場合は０．７５である。ｈ_Ｃは、既述した荷重の最大値Ｐ_ｍａｘにおける荷重除荷曲線Ｂの接線と図１７の横軸との交点である。

以下、本実施形態によってもたらされる作用について説明する。

本実施形態の信号伝送基板１０は、第１面１３上の信号層３３１の幅寸法Ｗ１よりも第２面１４上の信号層４３１の幅寸法Ｗ２が大きい。また、第２面第２有機層４４は、第１面第２有機層３６に対して大きい厚みを有するとともに小さい弾性率を有する。

もし、第１面１３側と第２面１４側との間におけるインピーダンス整合のみを考慮して単に第２面第２有機層４４の厚みを第１面第２有機層３６の厚みより大きくしただけである場合、第２面第２有機層４４による第２面１４側の応力が、第１面第２有機層３６による第１面１３側の応力よりも大きくなり、応力が大きい第２面１４側に向かって基板１２が反る虞がある。これに対して、本実施形態では、厚みが大きい第２面第２有機層４４の弾性率を厚みが小さい第１面第２有機層３６の弾性率よりも小さくすることで、第１面１３側と第２面１４側との間においてインピーダンス整合と応力のバランスとの双方を確保することができる。これにより、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とを両立させることができる。

また、本実施形態では、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とをコプレナー線路に比較してノイズ特性に優れたストリップ線路において実現することができる。

（第１の変形例）
次に、第１面第２導電層３３および第２面第２導電層４３がコプレナー線路を構成する第１の変形例について説明する。図１８は、本実施形態の第１の変形例による信号伝送基板１０を示す第１面１３上の信号層３３１側の断面図である。図１８は、図２の断面図に位置的に対応している。図１９は、本実施形態の第１の変形例による信号伝送基板１０を示す第２面１４上の信号層４３１側の断面図である。図１９は、図３の断面図に位置的に対応している。

図１乃至図１７では、第１面第２導電層３３が第１面第１導電層３１と第１面第３導電層３５との間で第１面１３側のストリップ線路を構成し、第２面第２導電層４３が第２面第１導電層４１と第２面第３導電層４５との間で第２面１４側のストリップ線路を構成する例について説明した。

これに対して、第１の変形例では、第１面第２導電層３３が第１面１３側のコプレナー線路を構成するとともに、第２面第２導電層４３が第２面１４側のコプレナー線路を構成する。

具体的には、図１８に示すように、第１面第２導電層３３は、信号層３３１と、第３グランド層の一例として、幅方向Ｄ２に間隔を空けて信号層３３１に隣り合うグランド層３３２とを有する。また、図１９に示すように、第２面第２導電層４３は、信号層４３１と、第４グランド層の一例として、幅方向Ｄ２に間隔を空けて信号層４３１に隣り合うグランド層４３２とを有する。

第１の変形例によれば、コプレナー線路においても、第２面１４上の信号層４３１の配線幅Ｗ２が第１面１３上の信号層３３１の配線幅Ｗ１より大きく、かつ、第２面第２有機層４４が第１面第２有機層３６よりも大きい厚みおよび小さい弾性率を有することで、第１面１３側と第２面１４側との間においてインピーダンス整合と応力のバランスとの双方を確保することができる。これにより、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とを両立させることができる。

（第２の変形例）
次に、２本の信号線で１つのデータを伝送する差動方式の伝送線路を有する第２の変形例について説明する。図２０は、本実施形態の第２の変形例による信号伝送基板１０を示す第１面１３上の信号層３３１側の断面図である。図２０は、図２の断面図に位置的に対応している。図２１は、本実施形態の第２の変形例による信号伝送基板１０を示す第２面１４上の信号層４３１側の断面図である。図２１は、図３の断面図に位置的に対応している。

これまでは、１本の信号線で１つのデータを伝送するシングルエンド方式のコプレナー線路またはストリップ線路を備えた信号伝送基板１０の例について説明した。これに対して、第２の変形例の信号伝送基板１０は、差動方式の伝送線路を有する。

具体的には、図２０に示すように、第１面第２導電層３３は、幅方向Ｄ２に間隔を空けて配置された２本の信号層３３１ａ、３３１ｂと、信号層３３１ａ、３３１ｂに対して幅方向Ｄ２の外方に間隔を空けて配置されたグランド層３３２とを有する。２本の信号層３３１ａ、３３１ｂは、１つの電気信号を分割して伝送する。図２１に示すように、第２面第２導電層４３は、幅方向Ｄ２に間隔を空けて配置された２本の信号層４３１ａ、４３１ｂと、信号層４３１ａ、４３１ｂに対して幅方向Ｄ２の外方に間隔を空けて配置されたグランド層４３２とを有する。２本の信号層４３１ａ、４３１ｂのそれぞれは、２本の信号層３３１ａ、３３１ｂのそれぞれと貫通電極２２を介して電気的に接続されている。２本の信号層４３１ａ、４３１ｂは、２本の信号層３３１ａ、３３１ｂのそれぞれで伝送される電気信号と同一の電気信号を伝送する。

第２の変形例によれば、差動方式の伝送線路を有することで、小さい電圧で信号波形を形成することができる。小さい電圧で信号波形を形成できるので、信号の立ち上がり時間を短縮できる。信号の立ち上がり時間を短縮できるので、シングルエンド方式と比較して高周波の電気信号を適切に伝送できる。また、第２の変形例によれば、差動方式の伝送線路においても、第２面１４上の信号層４３１ａ、４３１ｂの配線幅Ｗ２が第１面１３上の信号層３３１ａ、３３１ｂの配線幅Ｗ１より大きく、かつ、第２面第２有機層４４が第１面第２有機層３６よりも大きい厚みおよび小さい弾性率を有することで、第１面１３側と第２面１４側との間においてインピーダンス整合と応力のバランスとの双方を確保することができる。これにより、信号の伝送効率の向上と基板１２の反りの抑制とを両立させることができる。

（第３の変形例）
次に、キャパシタを有する第３の変形例について説明する。図２２は、本実施形態の第３の変形例による信号伝送基板１０を示す断面図である。

図２２に示すように、第３の変形例において、一部の信号層３１１は、信号層３１１上に位置する誘電体３２と、誘電体３２上に位置する第１面第２導電層３３とともに、ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）構造のキャパシタ１５を構成している。誘電体３２は、例えば、ＳｉＮなどの珪素窒化物を含有する。

本開示の信号伝送基板１０は、上記した各種の伝送路以外の伝送路に適用することもできる。例えば、信号伝送基板１０は、マイクロストリップラインに適用してもよい。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述の実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述の実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。

通電極基板が搭載される製品の例
図２３は、本開示の実施形態に係る信号伝送基板１０が搭載されることができる製品の例を示す図である。本開示の実施形態に係る信号伝送基板１０は、様々な製品において利用され得る。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ１１０、タブレット端末１２０、携帯電話１３０、スマートフォン１４０、デジタルビデオカメラ１５０、デジタルカメラ１６０、デジタル時計１７０、サーバ１８０等に搭載される。

１０信号伝送基板
１２基板
３３１信号層
３４第１面第１有機層
３５１グランド層
４３１信号層
４４第２面第２有機層
４５１グランド層

Claims

第１面及び前記第１面と反対の第２面を有する基板と、
前記第１面上に位置する第１信号層と、
前記第１信号層上に位置する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に位置する第１グランド層と、
前記第２面上に位置し、前記第１信号層と電気的に接続され、前記第１信号層よりも信号伝送方向に交差する幅方向の寸法が大きい第２信号層と、
前記第２信号層上に位置し、第１絶縁層よりも前記第１面に交差する厚み方向の寸法が大きく弾性率が小さい第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に位置する第２グランド層と、を備える、信号伝送基板。
前記第１絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積と、前記第２絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積との差は、前記第２絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積に対して閾値以下の比率を有する、請求項１に記載の信号伝送基板。
前記閾値は１５％である、請求項２に記載の信号伝送基板。
前記第１絶縁層の熱膨張係数と厚み方向の寸法と弾性率との積と、前記第２絶縁層の熱膨張係数と厚み方向の寸法と弾性率との積との差は、前記第２絶縁層の熱膨張係数と厚み方向の寸法と弾性率との積に対して閾値以下の比率を有する、請求項２又は３に記載の信号伝送基板。
前記第１面と前記第１信号層との間および前記第１グランド層上の少なくとも一方に位置する少なくとも一層の第３絶縁層と、
前記第２面と前記第２信号層との間および前記第２グランド層上の少なくとも一方に位置する少なくとも一層の第４絶縁層と、を更に備え、
前記第１絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積と前記第３絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積との和と、前記第２絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積と前記第４絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積との和との差は、前記第２絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積と前記第４絶縁層の厚み方向の寸法と弾性率との積との和に対して閾値以下の比率を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の信号伝送基板。
前記第１面から前記第２面まで前記基板を貫通し、前記第１信号層および前記第２信号層に電気的に接続された貫通電極を更に備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の信号伝送基板。
前記第１面上に位置し、前記幅方向において前記第１信号層に隣り合う第３グランド層と、
前記第２面上に位置し、前記幅方向において前記第２信号層に隣り合う第４グランド層と、を更に備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の信号伝送基板。
前記第１面上において前記第１信号層に電気的に接続され、または前記第２面上において前記第２信号層に電気的に接続されたキャパシタを更に備える、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の信号伝送基板。
前記基板は、ガラスを含有する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の信号伝送基板。
前記第２面側において配線基板上に搭載可能であり、前記第１面上に集積回路を搭載可能である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の信号伝送基板。
第１面及び前記第１面と反対の第２面を有する基板を準備する工程と、
前記第１面上に第１信号層を形成する工程と、
前記第１信号層上に第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層上に第１グランド層を形成する工程と、
前記第２面上に、前記第１信号層と電気的に接続され、前記第１信号層よりも信号伝送方向に交差する幅方向の寸法が大きい第２信号層を形成する工程と、
前記第２信号層上に、第１絶縁層よりも前記第１面に交差する厚み方向の寸法が大きく弾性率が小さい第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層上に第２グランド層を形成する工程と、を備える、信号伝送基板の製造方法。
前記第１絶縁層を形成する工程は、前記第１絶縁層を第１温度で熱硬化することを含み、
前記第２絶縁層を形成する工程は、前記第１絶縁層を熱硬化するときに前記第２絶縁層を前記第１温度で熱硬化することを含み、
少なくとも前記第１温度から熱硬化後の第２温度までの温度区間において、前記第１絶縁層の熱膨張係数と前記第１温度に対する温度変化と前記厚み方向の寸法と前記弾性率との積と、前記第２絶縁層の熱膨張係数と前記第１温度に対する温度変化と前記厚み方向の寸法と前記弾性率との積との差は、前記第２絶縁層の熱膨張係数と前記第１温度に対する温度変化と前記厚み方向の寸法と前記弾性率との積に対して閾値以下の比率を有する、請求項１１に記載の信号伝送基板の製造方法。