TWI858398B

TWI858398B - 配線基板

Info

Publication number: TWI858398B
Application number: TW111136805A
Authority: TW
Inventors: 櫻井敬三
Original assignee: 日商京瓷股份有限公司
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2024-10-11
Also published as: US20240397623A1; TW202325109A; JPWO2023054193A1; WO2023054193A1; JP7599038B2; EP4412408A1

Abstract

本揭示之配線基板具備基體、配置於基體表面之配線導體、表面含有導體之支撐體、及連接配線導體與支撐體之第一固定構件。配線導體具備第一訊號用配線導體，該第一訊號用配線導體具有與支撐體對向之第一區域、及從第一區域連續延伸之第二區域。支撐體之導體具有與第一訊號用配線導體之第一區域對向之第三區域、及與第一訊號用配線導體之第二區域相鄰之第四區域。第一固定構件配置於第四區域以外的位置。

Description

配線基板

本發明係關於配線基板。

以往連接配線基板與FCBGA(Flip Chip Ball Grid Array；覆晶球閘陣列封裝)基板或LSI(Large Scale Integration；大型積體電路)等電子零件時，例如專利文獻1及2所記載，係透過連接構件(金屬柱)而連接。連接構件是於配線基板所具備的端子(墊)及電子零件所具備的墊以焊料等金屬被覆兩端部而連接。

例如高頻訊號(20GHz以上)容易因表皮效果而傳送至配線導體表面。因此，與訊號用配線導體連接的連接構件的情形，若連接構件之端部以焊料等金屬被覆，則會因訊號用配線導體與焊料等金屬的阻抗的差異而使高頻訊號容易反射。其結果無法有效率地傳送高頻訊號。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開平11-17309號公報。

專利文獻2：日本專利第3344295號公報。

本揭示之課題為提供一種配線基板，其可抑制訊號用配線導體與連接構件的連接部中的高頻訊號的反射，且可有效率地傳送高頻訊號。

本揭示之配線基板係具備基體、配置於基體表面之配線導體、表面含有導體之支撐體、及連接配線導體與支撐體之第一固定構件。配線導體具備第一訊號用配線導體，第一訊號用配線導體具有與支撐體對向之第一區域、及從第一區域連續延伸之第二區域。支撐體之導體具有與第一訊號用配線導體之第一區域對向之第三區域、及與第一訊號用配線導體之第二區域相鄰之第四區域。第一固定構件配置於第四區域以外的位置。又，本揭示之電子零件安裝結構物係具備配線基板及電子零件。

如上述，本揭示之配線基板中，第一固定構件配置於支撐體表面的第四區域以外的位置。亦即，與第一訊號用配線導體之第二區域相鄰之第四區域未被第一固定構件被覆。因此，本揭示之配線基板可抑制訊號用配線導體與連接構件的連接部中的高頻訊號的反射，且有效率地傳送高頻訊號。

1:電子零件安裝結構物

2:配線基板

3:電子零件

21:基體

22:配線導體

22a:第一訊號用配線導體

22a1:第一區域

22a2:第二區域

22a3:鉤狀部

23:支撐體

24:第一固定構件

24a:第一固定構件用墊

25:薄膜層

32a:第二訊號用配線導體

32a1:第五區域

32a2:第六區域

34:第二固定構件

231:第三區域

232:第四區域

233:第七區域

234:第八區域

圖1係用以說明具備本揭示之一實施型態之配線基板之電子零件安裝結構物的主要部分的說明圖。

圖2係用以說明從箭頭A方向觀看圖1所示區域X時的放大說明圖。

圖3係用以說明從箭頭A方向觀看圖1所示區域X時之其他實施型態的放大說明圖。

圖4係用以說明支撐體之變形例的說明圖。

圖5係用以說明支撐體之變形例的說明圖。

圖6係用以說明支撐體之變形例的說明圖。

圖7係用以說明支撐體之變形例的說明圖。

圖8係用以說明支撐體之變形例的說明圖。

圖9係用以說明第一訊號用配線導體之變形例的說明圖。

圖10係表示支撐體與圖9所示第一訊號用配線導體的連接狀態的說明圖。

圖11係表示支撐體與圖9所示第一訊號用配線導體的分離狀態的說明圖。

圖12係表示使用圖10所示第一訊號用配線導體與支撐體時的模擬結果的圖表。

根據圖1至8說明本揭示之配線基板。圖1為用以說明具備本揭示之一實施型態之配線基板的電子零件安裝結構物的主要部分的說明圖。一實施型態之配線基板2係具備基體21、配線導體22、支撐體23及第一固定構件24。

雖圖中未具體表示，但基體21具有絕緣層及導體層交互積層而成之結構。基體21所具有之絕緣層例如以環氧樹脂、雙馬來醯亞胺-三嗪樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、液晶聚合物等樹脂形成。該等樹脂可單獨使用或併用2種以上。絕緣層中可分散有絕緣粒子。絕緣粒子並無特別限定，可舉例如二氧化矽、氧化鋁、硫酸鋇、滑石、黏土、玻璃、碳酸鈣、氧化鈦等無機絕緣性填料。

複數絕緣層中的1層為核層，剩下的絕緣層為增層絕緣層。核層例如具有0.05mm以上2mm以下之厚度。

核層一般具有用以電性連結核層上下表面之導體層的導孔通孔(through hole)導體。導孔通孔導體配置於貫通核層上下表面的導孔通孔內。導孔通孔導體例如藉由導體層的一部分而形成。導孔通孔導體與核層兩面之導體層4連接。

增層絕緣層例如具有5μm以上50μm以下之厚度。增層絕緣層可為相同的樹脂，也可分別為相異的樹脂。

導體層配置於絕緣層的主面，亦即核層的主面及增層絕緣層的主面。導體層係以銅等導體，例如銅箔或銅鍍層而形成。導體層之厚度無特別限定，例如為3μm以上45μm以下。存在複數層導體層時，導體層可為相同的導體，也可分別為相異的導體。

增層絕緣層具有導孔(via hole)導體，用以電性連接透過增層絕緣層配置於上下的導體層彼此。導孔導體係藉由於貫通增層絕緣層的上下表面的導孔析出例如銅鍍層等而獲得。貫通增層絕緣層的上下表面之導孔例如係藉由CO₂雷射、UV-YAG雷射、準分子雷射等之雷射加工而形成。

配線導體22配置於基體21表面。配線導體22為上述導體層的一部分。配線導體22含有第一訊號用配線導體22a。如圖2所示，第一訊號用配線導體22a具有第一區域22a1、及從第一區域22a1連續延伸之第二區域22a2。圖2為用以說明從箭頭A方向觀看圖1所示區域X時的放大說明圖。

支撐體23只要為具有表面含有導體之形態，則無特別限定。亦即，整體可以金屬等導體形成，也可為導體配置於樹脂或陶瓷等絕緣構件表面的形態。

如圖2所示，配置於支撐體23表面之導體含有與第一訊號用配線導體22a之第一區域22a1對向之第三區域231、及與第一訊號用配線導體22a之第二區域22a2相鄰之第四區域232。本揭示中，與第二區域22a2相鄰之第四區域232中，第二區域22a2與第四區域232可不相接。亦即，例如可為圖2所示之與第二區域22a2相接且相鄰之第四區域232，也可為後述圖3所示之間隔有薄膜層25而與第二區域22a2相鄰之第四區域232。後述第六區域32a2及第八區域234之關係亦與該第二區域22a2及第四區域232之關係相同。

支撐體23係以第一固定構件24固定於配線導體22。第一固定構件24以焊料、金、銀等金屬形成。與第一訊號用配線導體22a連接之支撐體23中，第一固定構件24配置於支撐體23表面所具有的第四區域232以外的位置。亦即，從第一訊號用配線導體22a之第二區域22a2至支撐體23表面所具有之第四區域232的區域，不存在第一固定構件24而露出。如上述，藉由不存在第一固定構件24，而可抑制高頻訊號的反射，且有效率地傳送高頻訊號。

上述不存在第一固定構件24之第四區域232例如是用以下方式形成。首先，於支撐體23塗布或附著感光性的印墨或膜，並進行曝光及顯影處理，藉此在對應於支撐體23之第四區域232的區域形成光阻皮膜。接著，將附有光阻皮膜之支撐體23與基體21透過第一固定構件24連接後，於可溶解光阻被膜之水溶液(例如氫氧化鈉水溶液)或溶劑去除光阻皮膜，藉此形成第四區域232。

第一固定構件24在俯視時可包夾第四區域232而存在於對稱位置。若第一固定構件24包夾第四區域232而存在於對稱位置，則可藉由第一固定構件24的表面張力而拉伸，防止支撐體23傾斜。

第四區域232之寬度例如可為第二區域22a2之寬度的1/3以上。若第四區域232之寬度為第二區域22a2之寬度的1/3以上，則可充分降低高頻訊號的反射，更有效率地傳送高頻訊號。又，第四區域232之寬度可為第二區域22a2之寬度以上。第四區域232之寬度例如可定義為在第一訊號用配線導體22a之上表面之平行方向中，沿著連結包夾支撐體23之導體之第一固定構件24彼此的導體表面的長度中的最短長度(圖2所示W)。

如圖2所示，第一固定構件24可配置於第一固定構件用墊24a上。此時，第一固定構件用墊24a及第一訊號用配線導體22a之第一區域22a1可互相分離配置。如上述，若第一固定構件用墊24a及第一區域 22a1互相分離配置，則可降低焊料等金屬潤濕擴散於支撐體23的情形。又，第一固定構件用墊24a及第一區域22a1可藉由寬度比第一固定構件用墊24a之寬度及第一區域22a1之寬度更窄之導通體而連接。比第一固定構件用墊24a之寬度及第一區域22a1之寬度更窄之寬度例如可定義如下：在第一訊號用配線導體22a之延伸方向或延伸方向之垂直方向中，小於第一固定構件用墊24a之最大寬度及第一區域22a1之最大寬度兩者的寬度。

如圖3所示，薄膜層25可配置於第一訊號用配線導體22a之第一區域22a1與支撐體23之第三區域231之間。該薄膜層25例如為防鏽皮膜時，可降低配置於第一區域22a1及第三區域231的導體的氧化。薄膜層25例如以導電性素材、焊料、金、銀等金屬形成，且具有15μm以下之厚度。

圖2及3中，支撐體23具有圓柱形狀。支撐體23只要為在安裝後述電子零件3時可與電子零件3連接並支撐的形狀，則無特別限定。除了圓柱形狀以外，支撐體23也可為角柱形狀、或圖4至7所示球體、筒體、環狀體等。支撐體23之高度係考慮一實施型態之配線基板2之大小、所安裝的電子零件之大小等，例如設為0.1mm以上2mm以下左右。

如圖4及5所示，支撐體23為球體時，只要導體配置於至少表面的一部分即可。具體而言，如圖4所示，導體可配置於表面整體，也可為球體本身為金屬等導體。或者，如圖5所示，導體可配置於球體表面的一部分。如上述，若支撐體23為球體，則可適用對BGA(Ball Grid Array；球閘陣列封裝)基板的焊料球搭載技術(使用遮罩)。其結果可提高配線基板2之生產性。

導體配置於球體表面的一部分時，以訊號從第一訊號用配線導體22a傳送至所安裝的電子零件3的方式配置導體。具體而言，可以與第一訊號用配線導體22a接觸之方式(亦即於第四區域232之位置)配置導體。導體配置於球體表面的一部分時，可進一步減少阻抗的變化。

導體配置於球體表面的一部分時，導體之寬度並無特別限定。此時，導體例如可具有第一訊號用配線導體22a之第二區域22a2之寬度之70%以上130%以下之寬度。若導體之寬度為前述範圍，則可進一步減少阻抗的變化。

如圖6所示，支撐體23為筒體時，可將第一固定構件24配置於支撐體23之中空部的至少一部分。藉由該構成，可在不使第一固定構件24露出於支撐體23表面的情況下固定支撐體23。其結果可進一步減少阻抗的變化。該實施型態中，為了更緊固固定支撐體23，可於支撐體23表面的第四區域232以外的位置進一步配置第一固定構件24。

支撐體23為筒體時，製造時為了使空部內的空氣排出而形成的孔可直接殘留。該空氣排出孔例如形成於第四區域232之相反側的區域。

如圖7所示，支撐體23為環狀體時，環狀體之外周面及第一訊號用配線導體22a係藉由第一固定構件24而固定。具體而言，配置於環狀體之外周面之第三區域231係以與第一訊號用配線導體22a之第一區域22a1對向之方式藉由第一固定構件24而固定。第四區域232配置於支撐體23(環狀體)之外周面。

支撐體23為環狀體時，外周面及內周面成為表面，可確保外周面及內周面中的訊號路徑。其結果可更有效率地傳送高頻訊號。

支撐體23為柱體時，如圖8所示，可以柱體之高度方向(長方向)與第一訊號用配線導體22a之延伸方向平行之方式，藉由第一固定構件24而將柱體固定於第一訊號用配線導體22a。亦即，可在柱體倒下狀態下固定於第一訊號用配線導體22a。配線基板2具有該結構，藉此可提高高度方向之精度，且支撐體23不易倒下，可進一步提高可靠性。具有該結構之配線基板2容易製造，可提高生產性。

例如圖4及5所示，支撐體23為球體時，可採用圖9所示之第一訊號用配線導體22a。圖9為用以說明第一訊號用配線導體22a之變形例的說明圖。圖9所示第一訊號用配線導體22a係於與支撐體23連接的部分具有鉤狀部22a3。

圖9所示第一訊號用配線導體22a中，鉤狀部22a3之寬度越靠近前端越小。例如圖9所示，第一訊號用配線導體22a中，鉤狀部22a3以外的部分之寬度為W1。寬度W1通常為與鉤狀部22a3之根部的寬度W2同等的寬度、或比鉤狀部22a3之根部的寬度W2更寬。鉤狀部22a3中，根部的寬度W2比前端之寬度W3更寬，且寬度從根部往前端變窄。

圖10表示支撐體23與圖9所示第一訊號用配線導體22a的連接狀態，圖11表示支撐體與圖9所示第一訊號用配線導體的分離狀態。如圖10所示，使用具有鉤狀部22a3之第一訊號用配線導體22a及支撐體23時，第一訊號用配線導體22a之第一區域22a1及第二區域22a2、以及支撐體23之第三區域231及第四區域232示於圖11。

如圖11所示，第一訊號用配線導體22a之第一區域22a1配置於鉤狀部22a3之上表面的內周側。支撐體23與鉤狀部22a3連接時，與鉤狀部22a3之內周側接觸部分附近的區域成為第三區域231。亦即，第一區域22a1與第三區域231相對向。

圖11中，鉤狀部22a3中，為了便於說明，配置於上表面之第一區域22a1及配置於內側面之第二區域22a2分離表示。但實際上，在鉤狀部22a3中，第一區域22a1及第二區域22a2為連續。亦即，配置於鉤狀部22a3之上表面者為第一區域22a1，與該第一區域22a1連續並配置於鉤狀部22a3之內側面者為第二區域22a2。支撐體23中，與第二區域22a2相鄰之區域為第四區域232。圖11中，為了便於說明，支撐體23之第三區域231及第四區域232僅以白線表示。實際上，第三區域231及第四區域232為在白線附近具有寬度的區域。

電流(電子訊號)具有選擇短路的性質。因此，第一訊號用配線導體22a具有鉤狀部22a3時，電子訊號會繞著鉤狀部22a3之內側面。又，可在鉤狀部22a3的上表面搭載焊料，而無須設置第一固定構件用墊24a。

鉤狀部22a3之寬度越靠近前端越小，藉此，可使電子訊號自然地選擇阻抗高低差較小的路徑。具體而言，鉤狀部22a3之寬度越靠近前端越小，因此阻抗會從鉤狀部22a3之根部往前端變大。因此，電子訊號會於鉤狀部22a3中從阻抗一致的部分移動至支撐體23。

圖12為表示使用圖10所示第一訊號用配線導體22a及支撐體23時的模擬結果的圖表。模擬藉由以下方式進行，亦即，將配線阻抗實測為54Ω的2個基板間以銅製支撐體(直徑0.5mm之球體)連接，從1個基板端以TDR法(Time Domain Reflectometry；時間區域反射法)沿著配線測定。在相對介電係數4.1及介電損耗正切0.01中，寬度W1為350μm，寬度W2為150μm，寬度W3為100μm。寬度W1、W2、W3的值無特別限定，可配合材料特性適當地設定。

使用圖10所示第一訊號用配線導體22a及支撐體23時，如上述，鉤狀部22a3之寬度為越靠近前端越小，因此電子訊號會自然地選擇阻抗高低差較小的路徑。因此，如圖12所示，可知BGA連接中的阻抗高低差較小，幾乎維持固定阻抗。

如此地，一實施型態之配線基板2中，與第一訊號用配線導體22a之第二區域22a2相鄰之第四區域232未以第一固定構件24被覆。因此，一實施型態之配線基板2中，可降低第一訊號用配線導體22a與第一固定構件24的連接部中的高頻訊號的反射。其結果，一實施型態之配線基板2可有效率地傳送高頻訊號。

接著根據圖1說明本揭示之電子零件安裝結構物。如圖1所示，本揭示之一實施型態之電子零件安裝結構物1係含有上述一實施型態之配線基板2及電子零件3。具體而言，電子零件安裝結構物1具有透過設置於配線基板2之支撐體23而連接配線基板2及電子零件3的結構。

電子零件3只要為一般搭載於配線基板之電子零件3，則無特別限定。該電子零件3可舉例如半導體積體電路元件、光電子元件、無線收發元件、光電轉換元件等。

如圖1所示，電子零件3可含有第二訊號用配線導體32a。該第二訊號用配線導體32a及配線基板2所具有之支撐體23係以第二固定構件34固定。第二固定構件34與第一固定構件24同樣地以焊料、金、銀等金屬形成。

如圖1所示，第二訊號用配線導體32a含有第五區域32a1、及從第五區域32a1連續延伸之第六區域32a2。如圖2所示，配置於支撐體23表面之導體進一步含有第七區域233及第八區域234。支撐體23之第七區域233係與第二訊號用配線導體32a之第五區域32a1對向。支撐體23之第八區域234配置成與第二訊號用配線導體32a之第六區域第三2a2相鄰。

與第二訊號用配線導體32a連接之支撐體23中，第二固定構件34配置於支撐體23表面所具有之第八區域234以外的位置。亦即，從第二訊號用配線導體32a之第六區域32a2至支撐體23表面所具有之第八區域234的區域，不存在第二固定構件34而露出。如上述，藉由不存在第二固定構件34，可降低高頻訊號的反射，而有效率地傳送高頻訊號至電子零件3。該第八區域234可藉由與前述第四區域232相同的方法而形成。

第二固定構件34在俯視時可包夾第八區域234而存在於對稱位置。若第二固定構件34包夾第八區域234而存在於對稱位置，則可藉由第二固定構件34的表面張力而拉伸，防止支撐體23傾斜。

第八區域234之寬度例如可為第六區域32a2之寬度的1/3以上。若第八區域234之寬度為第六區域32a2之寬度的1/3以上，則可充分降低高頻訊號的反射，使高頻訊號更有效率地傳送至電子零件3。又，第八區域234之寬度可為第六區域32a2之寬度以上。

雖圖中未表示，但第二固定構件34可配置於位在電子零件3表面(配置第二訊號用配線導體32a的面)的第二固定構件用墊上。此時，第二固定構件用墊及第二訊號用配線導體32a之第五區域32a1可互相分離配置。如上述，若第二固定構件用墊及第五區域32a1互相分離配置，則可降低焊料等金屬潤濕擴散於支撐體23的情形。又，第二固定構件用墊及第五區域32a1可藉由寬度比第二固定構件用墊之寬度及第五區域32a1之寬度更窄之導通體而連接。

雖圖中未表示，但薄膜層可配置於第二訊號用配線導體32a之第五區域32a1與支撐體23之第七區域233之間。薄膜層與上述薄膜層25相同，故省略詳細說明。若薄膜層配置於該位置，則可降低配置於第五區域32a1及第七區域233之導體的氧化。