JP2019129249A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波特性に優れた小型の配線基板を提供すること。【解決手段】平面状の表面を有する絶縁層１ｂと、表面に位置しており開口部および閉口部を持つ折り返しパターンを含む蛇行状構成８を有する信号用導体２Ｓと、絶縁層１ｂにおいて開口部および閉口部の間に位置している内側領域９と、絶縁層１ｂの表面および内部に在り信号用導体２Ｓの周囲に間隔をあけて位置している接地用導体２Ｇと、内側領域９に位置しているビアホール形成領域５ａと、ビアホール形成領域５ａに在り内部に接地用導体２Ｇが位置している接地用ビアホール５Ｇと、を備えており、ビアホール形成領域５ａの径Ｌ１は、開口部の径Ｌ２よりも大きいとともに、接地用ビアホール５Ｇは、平面視において互いに隣接する内側領域９同士の間で千鳥状に位置している。【選択図】図２

Description

本開示は、半導体素子を搭載する配線基板に関するものである。

携帯型のゲーム機や通信機器に代表される電子機器の小型化、高機能化が進むに伴い、高機能な半導体素子を搭載した配線基板の開発が進められている。このような配線基板は、積層状態にある複数の絶縁層表面に高密度に位置する微細な信号用導体、および接地用導体を有している。

特開平１０−２３３５６２号公報

配線基板には、折り返しパターンを含む蛇行状構成を有するミアンダ配線とよばれる信号用導体が用いられることがある。ミアンダ配線は、折り返し数による信号用導体の長さや、折り返し部の曲率等を調整することで、複数の信号用導体間の信号伝達タイミングを揃えるために用いられる。ところで、電子機器の高機能化に伴い、伝送する信号の高速化、高周波数化が進むにつれて、ミアンダ配線における配線間の浮遊容量の増大やミアンダ配線からの放射ノイズの増大により配線基板の高周波特性が低下する場合がある。このような配線間の浮遊容量や放射ノイズを抑制するために、ミアンダ配線間およびミアンダ配線がある絶縁層の上下の絶縁層に接地用導体を設けておき、各絶縁層の接地用導体同士をビアホールを介してつなぐことがある。しかしながら、ミアンダ配線間にビアホールを設けるためには、ミアンダ配線間にビアホール接地用の領域を確保する必要があるため、ミアンダ配線の占有領域が大きくなってしまい配線基板を小型化することが困難になる虞がある。

本開示の配線基板は、平面状の表面を有する絶縁層と、表面に位置しており開口部および閉口部を持つ折り返しパターンを含む蛇行状構成を有する信号用導体と、絶縁層において開口部および閉口部の間に位置している内側領域と、絶縁層の表面および内部に在り信号用導体の周囲に間隔をあけて位置している接地用導体と、内側領域に位置しているビアホール形成領域と、ビアホール形成領域に在り内部に接地用導体が位置している接地用ビアホールと、を備えており、ビアホール形成領域の径は、開口部の径よりも大きいとともに、接地用ビアホールは、平面視において互いに隣接する内側領域同士の間で千鳥状に位置していることを特徴とするものである。

本開示の配線基板によれば、高周波特性に優れた小型の配線基板を提供することができる。

図１は、本開示に係る配線基板を説明するための概略断面図である。 図２は、本開示に係る配線基板の第１の実施例の要部を示す概略平面図である。 図３は、本開示に係る配線基板の第２の実施例の要部を示す概略平面図である。 図４は、本開示に係る配線基板の第３の実施例の要部を示す概略平面図である。

図１〜図４を基に、本開示の配線基板２０の実施形態例を説明する。図１は、配線基板２０の概略断面図を示している。配線基板２０は、絶縁基板１と、回路導体２と、ソルダーレジスト３とを備えている。

絶縁基板１は、コア用絶縁層１ａと、コア用絶縁層１ａの上面および下面にそれぞれ位置する複数のビルドアップ用絶縁層１ｂとを備えている。絶縁基板１は、例えば、平面視において四角形状を有している。絶縁基板１の厚さは、例えば０．３〜１．５ｍｍ程度に設定されている。

コア用絶縁層１ａは、例えば、絶縁基板１の剛性を確保して配線基板２０の平坦性を保持する等の機能を有している。コア用絶縁層１ａ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を含浸した半硬化状態のプリプレグを、加熱しながら平坦にプレス加工することで形成される。

ビルドアップ用絶縁層１ｂは、平面状の表面を有している。ビルドアップ用絶縁層１ｂは、例えば後で詳しく説明する回路導体２の引き回し用スペースを確保する等の機能を有しており、平面状の表面上に回路導体２が位置している。ビルドアップ用絶縁層１ｂは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を含む樹脂フィルムを、真空下でコア用絶縁層１ａに貼着して熱硬化することで形成される。

コア用絶縁層１ａは、上下を貫通する複数のスルーホール４を有している。スルーホール４の直径は、例えば５０〜３００μｍに設定されている。スルーホール４は、例えばブラスト加工やドリル加工により形成される。

ビルドアップ用絶縁層１ｂは、回路導体２を底面とする複数のビアホール５を有している。ビアホール５の直径は、例えば３０〜１００μｍに設定されている。ビアホール５は、例えばレーザー加工により形成される。

回路導体２は、コア用絶縁層１ａの表面、ビルドアップ用絶縁層１ｂの表面、スルーホール４内、およびビアホール５内に位置している。スルーホール４内に位置する回路導体２は、スルーホール導体２ａを構成しており、コア用絶縁層１ａの上下表面の回路導体２同士の導通をとる機能を有している。

ビアホール５内に位置する回路導体２は、ビア導体２ｂを構成しており、ビルドアップ用絶縁層１ｂの上下表面の回路導体２同士、あるいはコア用絶縁層１ａ表面およびビルドアップ用絶縁層１ｂ表面に位置する回路導体２同士の導通をとる機能を有している。

回路導体２は、例えば無電解銅めっきおよび電解銅めっき、あるいは銅箔等の良導電性金属により構成されている。このような回路導体２は、例えばセミアディティブ法やサブトラクティブ法といっためっき技術により形成される。

絶縁基板１において最上層のビルドアップ用絶縁層１ｂの上面に位置する回路導体２は、例えば半導体素子の電極と接続する第１パッド６として機能する、第１パッド６は、回路導体２の他の部分と電気的につながっている。

絶縁基板１において最下層のビルドアップ用絶縁層１ｂの下面に位置する回路導体２は、例えば外部基板の電極と接続する第２パッド７として機能する、第２パッド７も、回路導体２の他の部分と電気的につながっている。第１パッド６と第２パッド７とは、回路導体２を介して電気的につながっている。

回路導体２は、信号用導体２Ｓ、接地用導体２Ｇ、電源用導体２Ｐを含んでいる。第１パッド６は、信号用第１パッド６Ｓ、接地用第１パッド６Ｇ、電源用第１パッド６Ｐを含んでいる。第２パッド７は、信号用第２パッド７Ｓ、接地用第２パッド７Ｇ、電源用第２パッド７Ｐを含んでいる。

信号用導体２Ｓは、例えば線形状を有している。複数の信号用導体２Ｓが、平面視において信号用第１パッド６Ｓに対応する領域から、信号用第２パッド７Ｓに対応する領域にかけて位置している。信号用導体２Ｓは、スルーホール導体２ａおよびビア導体２ｂを介して、信号用第１パッド６Ｓと信号用第２パッド７Ｓとを電気的に接続しており、例えば半導体素子と外部基板との間で電気信号の伝送を行う機能を有している。信号用導体２Ｓの幅は、例えば１５〜１００μｍに設定されている。なお、図２〜図４においては、信号用導体２Ｓを明確に示すため、信号用導体２Ｓにハッチングを施している。

信号用導体２Ｓの一部は、他の信号用導体２Ｓとの間で電気信号を伝達するタイミングを揃えるために、図２に示すような、開口部および閉口部を持つ折り返しパターンを含む蛇行状構成８を有している。このような蛇行状構成８を用いて他の信号用導体２Ｓの線路長と等しくすることで、信号用導体２Ｓ間の伝達タイミングを揃えている。

なお、閉口部は折り返し部分であり、開口部は折り返し部分から離れた、隣り合う信号用導体２Ｓに挟まれた部分である。

蛇行状構成８において、互いに隣接する信号用導体２Ｓ同士の間隔は、例えば１１０〜１８０μｍに設定されている。

接地用導体２Ｇは、電源用導体２Ｐとの間で電位差を設けるとともに、隣接する信号用導体２Ｓ同士の間に生じる浮遊容量の抑制や、信号用導体２Ｓから生じる放射ノイズを吸収する機能を有している。

接地用導体２Ｇは、信号用導体２Ｓが位置するビルドアップ用絶縁層１ｂより一層上のビルドアップ用絶縁層１ｂの上面、および信号用導体２Ｓが位置するビルドアップ用絶縁層１ｂより一層下のビルドアップ用絶縁層１ｂの上面に位置しており、信号用導体２Ｓを挟む状態で位置している。

また、接地用導体２Ｇは、信号用導体２Ｓが位置する同じビルドアップ用絶縁層１ｂにおいて、折り返しパターンの開口部および閉口部の間にある内側領域９を含む信号用導体２Ｓの周囲に、間隔をあけて位置している。信号用導体２Ｓと接地用導体２Ｇとの間隔は、例えば４０〜１００μｍに設定されている。

ビルドアップ用絶縁層１ｂの内側領域９には、ビアホール形成領域５ａが位置している。ビアホール形成領域５ａ内には、接地用ビアホール５Ｇが位置している。接地用ビアホール５Ｇは、一層下側のビルドアップ用絶縁層１ｂに位置する接地用導体２Ｇを底面としている。接地用ビアホール５Ｇ内には、接地用導体２Ｇが位置しており、底面である接地用導体２Ｇとつながっている。

また、一層上側のビルドアップ用絶縁層１ｂには、ビアホール形成領域５ａに位置する
接地用導体２Ｇを底面とするビアホール５が位置している。このようなビアホール５内には、一層上側のビルドアップ用絶縁層１ｂの上面にある接地用導体２Ｇの一部が位置しており、ビアホール形成領域５ａに位置する接地用導体２Ｇとつながっている。

なお、ビアホール形成領域５ａは、接地用導体２Ｇと接地用導体２Ｇの上面および下面に位置するビアホール導体２ａとを電気的に接続するための領域であり、製造上の位置ずれ誤差等を考慮してビアホール導体２ａの平面積よりも広い領域を有している。

接地用導体２Ｇは、蛇行状構成８において互いに隣接する信号用導体２Ｓ間に生じる浮遊容量を抑制する機能を有している。また、接地用導体２Ｇは、信号用導体２Ｓから生じる放射ノイズを吸収して、他の信号用導体２Ｓにノイズが混入することを抑制する機能を有している。

特に、接地用導体２Ｇが、内側領域９に位置していることで、近接する信号用導体２Ｓ同士の間の浮遊容量の抑制や放射ノイズの吸収を効率的に行うことができる。

また、内側領域９のビアホール形成領域５ａに位置する接地用導体２Ｇと、一層上側の接地用導体２Ｇおよび一層下側の接地用導体２Ｇとをつなぐことで、上記の機能をさらに向上させることが期待できる。

これとは別に、内側領域９の接地用導体２Ｇは、互いに隣り合う信号用導体２Ｓ間の狭い隙間に接地電位を与える機能も有している。

なお、内側領域９においては、ビアホール形成領域５ａの径Ｌ１が、開口部の径Ｌ２よりも大きく設定されている。さらに、ビアホール形成領域５ａ内に位置する接地用ビアホール５Ｇは、平面視において互いに隣接する内側領域９同士の間で千鳥状に位置している。

すなわち、蛇行状構成８は、互いに隣接する信号用導体２Ｓ同士の間隔を異ならせることで、内側領域９においてビアホール形成領域５ａが位置する幅の大きな領域と、ビアホール形成領域５ａが不要な幅の小さな領域とを有している。そして、互いに隣接する内側領域９同士が、幅の大きな領域と幅の小さな領域とが隣接するように位置している。

このような蛇行状構成８は、占有領域を抑制しつつビアホール形成領域５ａを確保する点で有利である。複数の接地用ビアホール５Ｇが互いに千鳥状に位置していることで、上記の蛇行状構成８が可能になっている。千鳥状とは、蛇行状構成８全体の縦横方向に対して交差する方向に、複数の接地用ビアホール５Ｇが並んでいる状態を意味する。この交差する方向は、４５度でもよく、図２に示す例のように縦横で互いに異なる角度でもよい。

ビアホール形成領域５ａの径Ｌ１は、例えば８０〜２００μｍに設定されている。開口部の径Ｌ２は、例えば１１０〜１８０μｍに設定されている。

電源用導体２Ｐは、例えば配線基板２０の上面に実装される半導体素子等の電子部品に対して電力を供給する機能を有している。電源用導体２Ｐは、例えば電源用第１パッド６Ｐに対応する領域から、電源用第２パッド７Ｐに対応する領域にかけて位置している。電源用導体２Ｐは、スルーホール導体２ａおよびビア導体２ｂを介して、電源用第１パッド６Ｐと電源用第２パッド７Ｐとを電気的に接続している。

ソルダーレジスト３は、絶縁基板１の上面および下面に位置している。上面のソルダーレジスト３は、第１パッド６を露出するパッド用開口３ａを有している。下面のソルダー
レジスト３は、第２パッド７を露出するパッド用開口３ｂを有している。

このようなソルダーレジスト３は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂のフィルムを絶縁基板１の上下面に貼着して、所定のパターンに露光および現像した後、紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。ソルダーレジスト３は、例えば配線基板２０に半導体素子を実装するときの熱から回路導体２を保護する機能を有している。

このように、本開示に係る配線基板２０によれば、ビルドアップ用絶縁層１ｂの内側領域９において、ビアホール形成領域５ａの径Ｌ１が、信号用導体２Ｓの折り返しパターンの開口部の径Ｌ２よりも大きく設定されている。そして、ビアホール形成領域５ａ内に位置する接地用ビアホール５Ｇは、平面視において互いに隣接する内側領域９同士の間で千鳥状に位置している。

これにより、蛇行状構成８における浮遊容量の抑制や放射ノイズの混入の抑制を効率的に実現しつつ、蛇行状構成８が占有する領域を抑制することができる。その結果、高周波特性に優れた小型の配線基板を提供することができる。

なお、本開示は、上述の実施形態例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。

例えば、上述の実施形態例においては、それぞれの内側領域９に一つの接地用ビアホール５Ｇが位置する場合を示したが、図３に示すように、それぞれの内側領域９に複数の接地用ビアホール５Ｇが位置していても構わない。ここでは、それぞれの内側領域９に位置する２個の接地用ビアホール５Ｇが、互いに隣接する内側領域９同士の間で千鳥状に位置している。それぞれの内側領域９に位置する接地用ビアホール５Ｇの数は、異なる内側領域９の間で互いに異なっていてもよい。

このような場合、内側領域９にある接地用導体２Ｇが位置するビルドアップ用絶縁層１ｂよりも一層上側のビルドアップ用絶縁層１ｂにある接地用導体２Ｇ、および一層下側のビルドアップ用絶縁層１ｂにある接地用導体２Ｇとの接続経路を増やすことができる。これにより、浮遊容量の抑制や放射ノイズ混入の抑制を、より効率的に行うことが可能になり高周波特性の向上に有利である。

また、図４に示すように、内側領域９を挟んで対向するそれぞれの信号用導体２Ｓを曲線状にすることで、蛇行状構成８の占有領域を増やすことなく、さらに多くのビアホール形成領域５ａを確保することが可能になる。

このような場合、内側領域９にある接地用導体２Ｇが位置するビルドアップ用絶縁層１ｂよりも一層上側のビルドアップ用絶縁層１ｂにある接地用導体２Ｇ、および一層下側のビルドアップ用絶縁層１ｂにある接地用導体２Ｇとの接続経路をさらに増やすことができる。

これにより、配線基板の小型化、および浮遊容量の抑制や放射ノイズ混入の抑制を、さらに効率的に行うことが可能になり高周波特性の向上に有利である。

また、例えば、上述の実施形態例においては、内側領域９内にのみ接地用ビアホール５Ｇが位置している場合を示したが、内側領域９以外の領域に接地用ビアホール５Ｇが位置していても構わない。

例えば、接地用ビアホール５Ｇが信号用導体２Ｓに沿う状態で信号用導体２Ｓに隣接するように位置していることで、浮遊容量の抑制や放射ノイズの混入の抑制の向上にさらに有利である。

また、例えば上述の実施形態例においては、一本の信号用導体２Ｓで構成されるシングルラインの例を示したが、二本の信号用導体２Ｓから構成される差動線路であっても構わない。このような場合、電気信号をより高速で伝送することが可能になり、配線基板２０の高機能化を図る点で有利である。

１ｂ （ビルドアップ用）絶縁層
２Ｇ 接地用導体
２Ｓ 信号用導体
５ａ ビアホール形成領域
５Ｇ 接地用ビアホール
８ 蛇行状構成
９ 内側領域
２０ 配線基板
Ｌ１ ビアホール形成領域の径
Ｌ２ 開口部の径

Claims (3)

1. 平面状の表面を有する絶縁層と、
   前記表面に位置しており開口部および閉口部を持つ折り返しパターンを含む蛇行状構成を有する信号用導体と、
   前記絶縁層において前記開口部および前記閉口部の間に位置している内側領域と、
   前記絶縁層の表面および内部に在り前記信号用導体の周囲に間隔をあけて位置している接地用導体と、
   前記内側領域に位置しているビアホール形成領域と、
   該ビアホール形成領域に在り内部に前記接地用導体が位置している接地用ビアホールと、を備えており、
   前記ビアホール形成領域の径は、前記開口部の径よりも大きいとともに、前記接地用ビアホールは、平面視において互いに隣接する前記内側領域同士の間で千鳥状に位置していることを特徴とする配線基板。
2. 前記蛇行状構成は、直線状の前記信号用導体を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. それぞれの前記内側領域に、複数の前記接地用ビアホールが位置していることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の配線基板。

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