JP2015226034A

JP2015226034A - 配線基板

Info

Publication number: JP2015226034A
Application number: JP2014111972A
Authority: JP
Inventors: 芳弘長谷川; Yoshihiro Hasegawa
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
Also published as: US9635753B2; CN105323956A; US20150351227A1; KR20150138059A; TW201607384A

Abstract

【課題】半導体素子を安定的に作動させることができる配線基板を提供すること。
【解決手段】互いに並行して延在する複数の帯状導体３ａ、および帯状導体３ａ同士の間を充填して平坦な上下主面を形成する絶縁樹脂部９から成る配線形成層Ｌと、配線形成層Ｌの少なくとも一方の主面に形成された絶縁層２と、配線形成層Ｌと反対側の絶縁層２表面に、帯状導体３ａと対向する領域を含むように形成された接地または電源用導体３ｂと、を有する配線基板Ａであって、絶縁層２の比誘電率が絶縁樹脂部９の比誘電率よりも大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子を搭載する配線基板に関するものである。

近年、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や高速化が進む中、それらに使用される配線基板には、高密度に形成された配線に信号を高速で伝送することが求められている。このような高速伝送に対応するために、高周波信号を用いて差動伝送とよばれる方式が採られる場合がある。

差動伝送とは、互いに並行する２本の帯状導体から成る差動線路を使って信号を伝送する方式のことである。各帯状導体には送信部から電圧の正負が異なる信号を送り、受信部にてそれぞれの信号の差分を取って読み取るため、各帯状導体に送る信号の振幅を大きくしなくても信号の読み取りが容易である。このため、信号の振幅形成の時間が短くて済むことから信号を高速に伝送することが可能になる。

ここで、図４に、差動伝送方式が用いられる従来の配線基板Ｂの概略断面図を示す。
配線基板Ｂは、コア用の絶縁板１１と絶縁層１２と配線導体１３とソルダーレジスト層１４とから構成される。また、配線基板Ｂの上面中央部には、半導体素子が搭載される搭載部１１ａが形成されている。
絶縁板１１は、その上面から下面に貫通する複数のスルーホール１５を有している。絶縁層１２は、絶縁板１１の両面に２層ずつ積層固着されており、複数のビアホール１６を有している。
配線導体１３は、絶縁板１１の表面およびスルーホール１５内、さらに絶縁層１２表面およびビアホール１６内に被着されている。この配線導体１３は、互いに並行する２本の帯状導体から成る差動線路１３ａを含んでいる。また、絶縁板１１および絶縁層１２における差動線路１３ａに対向する領域を含む表面には、接地用または電源用導体１３ｂが形成されている。
さらに、絶縁板１１上側の表層側の絶縁層１２に形成された配線導体１３の一部は、半導体素子に接続される半導体素子接続パッド１７として機能し、絶縁板１１下側の表層側の絶縁層１２に形成された配線導体１３の一部は、外部の回路基板に接続される外部接続パッド１８として機能する。
ソルダーレジスト層１４は、表層側の絶縁層１２の表面に形成されている。上側のソルダーレジスト層１４は、半導体素子接続パッド１７を露出する開口部１４ａを有しており、下側のソルダーレジスト層１４は、外部接続パッド１８を露出する開口部１４ｂ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１７に接続するとともに、外部接続パッド１８を外部の電気回路基板の配線導体に接続することにより半導体素子が外部の電気回路基板に電気的に接続され、半導体素子と外部の電気回路基板との間で配線導体１３や差動線路１３ａ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。

ところで、信号が帯状導体を流れる際、信号の送信部から受信部に向かって電磁波が伝播する。この電磁波は帯状導体の内部のみならずその周囲にも発生する。
ところが、互いに並行して延在する帯状導体が、配線の高密度化に伴い非常に近接して形成されるようになると、信号伝送時に各帯状導体の周囲に発生した電磁波が、互いに近接する帯状導体に干渉してノイズを引き起こすことがある。特に、信号の高周波化に伴って、ノイズの発生は顕著になりつつある。
このため、伝送される信号にノイズが生じて半導体素子が誤動作するという問題がある。

特開２００７−２０１２２１号公報

本発明は、高周波信号を高速に伝送する配線基板において、ノイズの少ない信号を伝送することで半導体素子を安定的に作動することができる高密度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、互いに並行して延在する複数の帯状導体、および帯状導体同士の間を充填して平坦な上下主面を形成する絶縁樹脂部から成る配線形成層と、配線形成層の少なくとも一方の主面に形成された絶縁層と、配線形成層と反対側の絶縁層表面に、帯状導体と対向する領域を含むように形成された接地または電源用導体とを有し、絶縁層の比誘電率が絶縁樹脂部の比誘電率よりも大きいことを特徴とする。

本発明の配線基板によれば、帯状導体および帯状導体同士の間を充填する絶縁樹脂部から成る配線形成層の上下の主面に絶縁層が形成されている。また、絶縁層の表面に帯状導体と対向する領域を含むように接地または電源用導体が形成されている。そして、帯状導体の上下方向に配設された絶縁層の比誘電率が、帯状導体同士の間を充填する絶縁樹脂部の比誘電率よりも大きい。このように、比誘電率の異なる物質が近接して配設されている場合、電磁波は比誘電率のより大きい物質方向に集中して生じる特徴を有しているため、信号伝送時に各帯状導体の周囲に生じる電磁波を、帯状導体同士間の絶縁樹脂部方向よりも帯状導体上下の絶縁層方向に集中して分布させることができる。その結果、各帯状導体の周囲に発生した電磁波が、絶縁樹脂部を介して互いに近接する帯状導体に干渉してノイズを引き起こすことを抑制できる。これによりノイズの少ない良好な信号を伝送して半導体素子を安定的に作動させることが可能な配線基板を提供できる。

図１は本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。図２は本発明の配線基板の実施形態の一例を示す要部拡大図である。図３は本発明の配線基板の別の実施形態の一例を示す要部拡大図である。図４は従来の配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。

次に、本発明の配線基板の実施形態の一例を、図１を基にして説明する。

本例の配線基板Ａは、コア用の絶縁板１と絶縁層２と配線導体３とソルダーレジスト層４とから成る。また、配線基板Ａは、その上面中央部に半導体素子が搭載される搭載部１ａを有している。

絶縁板１は、上下に貫通する複数のスルーホール５を有している。さらに、絶縁板１の上下面およびスルーホール５内に配線導体３が被着されており、絶縁板１の上下面の配線導体３同士の導通をとっている。
絶縁板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を含浸させて熱硬化した絶縁材料から成る。また、スルーホール５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る。

絶縁層２は、絶縁板１の上下両面に内層側および表層側の絶縁層２を有している。また、絶縁層２は、複数のビアホール６を有している。さらに、表層側の絶縁層２の表面およびビアホール６内に配線導体３が被着されており、絶縁層２上下の配線導体３同士の導通をとっている。
絶縁層２は、例えばビスマレイミドトリアジン樹脂やポリイミド樹脂等を熱硬化した絶縁材料から成る。このような絶縁層２の比誘電率はおよそ４．５以上である。
また、ビアホール６は、例えばレーザー加工により形成される。

配線導体３は、上述のように絶縁板１の上下面およびスルーホール５内、あるいは絶縁層２の表面およびビアホール６内に被着されている。
さらに、絶縁板１上面の表層側の絶縁層２に被着された配線導体３の一部は、半導体素子に接続される半導体素子接続パッド７として機能する。また、絶縁板１下面の表層側の絶縁層２に被着された配線導体３の一部は、外部の回路基板に接続される外部接続パッド８として機能する。
絶縁板１、あるいは絶縁層２に被着される配線導体３は、例えば銅めっきや銅箔等の良導電性金属から成り、周知のパターン形成法により形成される。

ソルダーレジスト層４は、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂から成り、表層側の絶縁層２表面に形成されている。絶縁板１の上面側のソルダーレジスト層４は、半導体素子接続パッド７を露出する開口部４ａを有しており、絶縁板１の下面側のソルダーレジスト層４は、外部接続パッド８を露出する開口部４ｂ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７に接続するとともに、外部接続パッド８を外部の電気回路基板の配線導体に接続することにより半導体素子が外部の電気回路基板に電気的に接続され、半導体素子と外部の電気回路基板との間で配線導体３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。

ところで、本例の配線基板Ａにおいては、配線導体３は、互いに並行する２本の帯状導体から成る複数の差動線路３ａを含んでいる。また、これらの差動線路３ａに対向する領域を含む絶縁板１表面および表層側の絶縁層２の上面には、接地または電源用導体３ｂが形成されている。
差動線路３ａを構成する各帯状導体の幅は、およそ５〜１５μｍ程度であり、帯状導体同士の間隔はおよそ１〜３μｍ程度である。
さらに本例の配線基板Ａにおいては、差動線路３ａが形成された絶縁層２の表面に絶縁樹脂部９が被着されている。絶縁樹脂部９は、図２に示すように、差動線路３ａが形成された絶縁層２表面の配線導体３同士の間を配線導体３と実質的に同じ厚みで充填するように被着されている。なお本願では、この差動線路３ａが形成された絶縁層２表面の配線導体３および絶縁樹脂部９を配線形成層Ｌと称することにする。配線導体層Ｌを構成する絶縁樹脂部９は、例えばエポキシ樹脂等の電気絶縁材料から成り、絶縁層２の比誘電率よりも小さな比誘電率を有している。具体的には絶縁層２の比誘電率が４．５以上である場合に、絶縁樹脂部９の比誘電率はおよそ２〜４程度である。

このように、本発明の配線基板Ａによれば、比誘電率が４．５以上ある絶縁層２を挟んで上下に接地または電源用導体３ｂが配置された差動線路３ａの帯状導体同士の間を比誘電率が２〜４程度の絶縁樹脂部９により充填していることから、信号伝送時に各帯状導体の周囲に生じる電磁波を、帯状導体同士間の絶縁樹脂部９方向よりも帯状導体上下の絶縁層２方向に集中して分布させることができる。これは、比誘電率の異なる物質が近接して配置されている場合、電磁波は比誘電率の大きい物質方向に集中して生じる性質を有していることによるものである。その結果、各帯状導体の周囲に発生した電磁波が、絶縁樹脂部９を介して互いに近接する帯状導体に干渉してノイズを引き起こすことを抑制できる。これによりノイズの少ない良好な信号を伝送して半導体素子を安定的に作動させることが可能な配線基板を提供できる。

なお、配線形成層Ｌは、例えば以下のようにして形成される。まず、絶縁層２の表面に絶縁樹脂部９を積層する。次に絶縁樹脂部９に配線導体３のパターンに対応する座繰加工を施すとともに絶縁樹脂部９および絶縁層２を貫通するビアホール６を形成する。座繰加工やビアホール６の形成はレーザー加工により行う。次に座繰加工部およびビアホール６を完全に埋めるように絶縁樹脂部９の表面にめっき導体層を被着させる。最後にめっき導体層表面と絶縁樹脂部９表面とが同一高さになるまで平坦に研磨する。

なお、本発明は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明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。例えば上述の実施の形態の一例では、帯状導体の断面が四角形状の例を示したが、図３に示すように帯状導体の断面を三角形状としてもよい。三角形状にすることで、帯状導体同士の間隔が広い領域を設けることができるため、信号伝送時の電磁波の干渉をより低減することが可能になる。

２絶縁層
３ａ帯状導体（差動線路）
３ｂ接地または電源用導体
９絶縁樹脂部
Ａ配線基板
Ｌ配線形成層

Claims

互いに並行して延在する複数の帯状導体、および該帯状導体同士の間を充填して平坦な上下主面を形成する絶縁樹脂部から成る配線形成層と、前記配線形成層の少なくとも一方の主面に形成された絶縁層と、前記配線形成層と反対側の前記絶縁層表面に、前記帯状導体と対向する領域を含むように形成された接地または電源用導体と、を有する配線基板であって、前記絶縁層の比誘電率が前記絶縁樹脂部の比誘電率よりも大きいことを特徴とする配線基板。
前記帯状導体は、延在方向に垂直な断面が三角形状であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。