CN104684248B - 布线基板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种布线基板。本发明的布线基板具备：绝缘基板(1)、一对信号用的外部连接焊盘(3S)、一对接地用的外部连接焊盘(3G)、一对信号用的通孔导体(12S)、一对接地用的通孔导体(12G)、具有开口部(16a)的核心用的接地导体层(16)、过孔导体(15)、带状布线导体(11)、上表面侧信号用连接导体(13)以及下表面侧信号用连接导体(14)，一对接地用的通孔导体(12G)相互夹着开口部(16a)而配置。

Description

布线基板

技术领域

本发明涉及用于搭载半导体集成电路元件等的半导体元件的布线基板。

背景技术

过去，用于搭载半导体元件的小型的布线基板如图6所示那样，在绝缘基板21的上表面中央部配置众多的半导体元件连接焊盘22，并在绝缘基板21的下表面的整个区域配置众多的外部连接焊盘23。在绝缘基板21，在核心用的绝缘板24的上下表面分别层叠增层(build-up)用的多个绝缘层25。在绝缘板24形成众多的通孔26。在绝缘层25形成众多的过孔27。

在绝缘板24的上下表面以及通孔26内粘附核心用的布线导体28。在各绝缘层25的表面以及过孔27内粘附增层用的布线导体29。半导体元件连接焊盘22由粘附在上表面侧的最表层的增层用的布线导体29形成。外部连接焊盘23由粘附在下表面侧的最表层的增层用的布线导体29形成。半导体元件连接焊盘22和外部连接焊盘23经由布线导体28、29而电连接。在半导体元件连接焊盘22以及外部连接焊盘23中，分别有信号用、接地用和电源用。

进而，在绝缘基板21的上下表面粘附阻焊层30。在上表面侧的阻焊层30形成使半导体元件连接焊盘22的中央部露出的开口部30a。在下表面侧的阻焊层30形成使外部连接焊盘23的中央部露出的开口部30b。

在这样的现有的布线基板中，例如特开2004-289094号公报所示那样，具备将信号用的半导体元件连接焊盘和信号用的外部连接焊盘连接的差动线路。在图7示出这样的差动线路的概略。在图7中仅示出说明差动线路所需要的布线导体28、29的一部分。差动线路经由彼此相邻而配置的一对电流路径将在绝缘基板21的上表面中央部相互相邻而配置的一对信号用的半导体元件连接焊盘22S、和在绝缘基板21的下表面外周部相互相邻而配置的一对信号用的外部连接焊盘23S连接。

在信号用的半导体元件连接焊盘22S连接一对细的带状布线导体31的一端部。带状布线导体31从信号用的半导体元件连接焊盘22S向绝缘基板21的外周部延伸地形成在上表面侧的绝缘层25上。

在带状布线导体31的另一端部的绝缘基板21的下表面，一对信号用的外部连接焊盘23S沿着带状布线导体31的延伸方向而排列。带状布线导体31的另一端部和信号用的外部连接焊盘23S经由一对信号用的通孔导体32S、上表面侧的信号用连接导体33以及下表面侧的信号用连接导体34而连接。信号用的通孔导体32S由粘附在通孔26内的布线导体28形成。信号用连接导体33、34由粘附在绝缘层25的表面的布线导体29形成。信号用的通孔导体32S以及信号用连接导体33、34经由通过导体35(以下还有将通过导体记载为“过孔导体”的情况)连接。通过导体35由粘附在过孔27内的布线导体29形成。信号用的通孔导体32S夹着一对信号用的外部连接焊盘23S彼此的中间点而配置在与带状布线导体31的延伸方向正交的垂线P上。

在绝缘板24的下表面，在其大致整个区域配置核心用的接地导体层36。在核心用的接地导体层36形成将一对信号用的通孔导体32S的下端一起包围的开口部36a。开口部36a形成为在沿垂线P的方向上较长的椭圆形状。在绝缘板24，与一对信号用的通孔导体32S相邻地设置一对接地用的通孔导体32G。接地用的通孔导体32G在开口部36a的一方侧并排配置，其下端与核心用的接地导体层36连接。

在绝缘基板21的下表面，沿带状布线导体31的延伸方向，与一对信号用的外部连接焊盘23S相邻地配置接地用的外部连接焊盘23G。这些接地用的外部连接焊盘23G经由过孔导体35与核心用的接地导体层36连接。

在上表面侧的绝缘层25，增层用的接地导体层(未图示)与带状布线导体31对置地配置，即配置在带状布线导体31的上下或旁边。接地用的通孔导体32G经由过孔导体35与这些增层用的接地导体层连接。

在该现有的布线基板中，在使信号向将信号用的半导体元件连接焊盘22S和信号用的外部连接焊盘23S连接的差动线路传输时，从设置在带状布线导体31的上下或旁边的增层用的接地导体层直到接地用的外部连接焊盘23G，经由接地用的通孔导体32G流过与在差动线路中传输的信号对应的返回电流。

但是，在现有的布线基板中，在使信号向将信号用的半导体元件连接焊盘22S和信号用的外部连接焊盘23S连接的差动线路传输时，在将它们连接的一对电流路径彼此间，在信号的传输中产生微小的时间上的偏离。若这样的偏离超出例如1.0皮秒(ps)，则例如在差动线路中传输的信号的传输速率为25Gbps以上的高速情况下，不能充分发挥搭载的半导体元件的性能，或者易于发生误动作。为此，在差动线路中传输的信号的传输速率为25Gbps以上的高速的情况下，为了使搭载的半导体元件以十分的性能以及正确度具有富余地工作，期望使一对电流路径彼此间的信号的时间上的偏离为0.2ps以下。

为此，在将信号用的半导体元件连接焊盘22S和信号用的外部连接焊盘23S连接的差动线路中，使将它们连接的一对电流路径彼此的长度尽可能相等地进行设计。但是，即便将差动线路中的一对电流路径彼此的长度设计得如何相等，使这些电流路径彼此间的信号的传输时间的偏离为0.2ps以下也极其困难。为此，本发明者着眼于对应于在差动线路中传输的信号而流动的返回电流，进行研讨。

在此，在图8中示意地表示从接地用的外部连接焊盘23G向接地用的通孔导体32G的返回电流的流动。在图8中仅示出通孔导体32S、32G之下的布线导体28、29的一部分。另外，用箭头示出返回电流的流动。首先，返回电流经由过孔导体35从接地用的外部连接焊盘23G向接地导体层36流动。在接地导体层36，返回电流从连接过孔导体35的部位向接地用的通孔导体32G流动。此时，可知在夹着垂线P的两侧，在返回电流的电流路径的长度上存在差异。

认为这样的返回电流的电流路径的长度的差异给将信号用的半导体元件连接焊盘22S和信号用的外部连接焊盘23S连接的差动线路中的一对电流路径彼此间的信号的传输时间的偏离带来影响。另外，在以虚线的箭头表示的电流路径上，认为开口部36a阻碍了返回电流的良好的流动，从而难以流动充分的量的返回电流。

发明内容

本发明的课题在于，提供能使差动线路中的一对电流路径彼此间的信号的时间上的偏离为0.2ps以下来使搭载的半导体元件以充分的性能以及正确度具有富余地进行动作的布线基板。

本发明的布线基板具备以下的构成要素(1)～(12)，一对接地用的通孔导体配置在相互夹着开口部的位置。

(1)绝缘基板，在核心用的绝缘板的上下表面层叠增层用的绝缘层而构成。

(2)一对信号用的外部连接焊盘，在该绝缘基板的下表面，在给定的方向上相邻而配置。

(3)一对接地用的外部连接焊盘，在所述绝缘基板的下表面与所述信号用的外部连接焊盘相邻而配置，使得夹着在与所述给定的方向垂直的方向上通过所述一对信号用的外部连接焊盘彼此的中间点的垂线而成为对称。

(4)一对信号用的通孔导体，贯通所述核心用的绝缘板，夹着所述一对信号用的外部连接焊盘彼此的中间点配置在所述垂线上。

(5)一对接地用的通孔导体，贯通所述核心用的绝缘板，与所述信号用的通孔导体相邻而配置。

(6)核心用的接地导体层，配置在所述核心用的绝缘板的下表面中的包含所述接地用的外部连接焊盘上的区域，具有将所述一对信号用的通孔导体一起包围的开口部，并且与所述接地用的通孔导体连接。

(7)过孔导体，从下表面侧的所述绝缘层中的所述接地用的外部连接焊盘形成到所述核心用的接地导体层为止，在夹着所述垂线的两侧将所述一对接地用的外部连接焊盘和所述核心用的接地导体层连接。

(8)一对下表面侧信号用连接导体，从下表面侧的所述绝缘层中的所述信号用的外部连接焊盘形成到所述信号用的通孔导体为止，经由贯通下表面侧的所述绝缘层的通过导体将所述一对信号用的外部连接焊盘和所述一对信号用的通孔导体连接。

(9)一对带状布线导体，形成在上表面侧的所述绝缘层的表面，一端部位于所述绝缘基板的中央部，另一端部位于所述信号用的通孔导体的近旁上。

(10)一对上表面侧信号用连接导体，从上表面侧的所述绝缘层中的所述信号用的通孔导体形成到所述带状布线导体的另一端部为止，经由贯通上表面侧的所述绝缘层的通过导体而将所述一对信号用的通孔导体和所述一对带状布线导体连接。

(11)增层用的接地导体层，其形成在所述上表面侧的所述绝缘层表面，与所述一对带状布线导体对置而配置，经由贯通上表面侧的所述绝缘层的通过导体与所述接地用的通孔导体连接。

(12)上过孔导体，从上表面侧的所述绝缘层中的所述接地用的通孔导体形成到所述增层用的接地导体层下为止，将所述一对接地用的通孔导体和所述增层用的接地导体层连接。

根据本发明的布线基板，与形成差动线路的一对信号用的通孔导体相邻而配置的一对接地用的通孔导体，被配置在夹着将信号用的通孔导体包围的核心用的接地导体层的开口部的位置。由此，能使从与信号用的外部连接焊盘相邻的接地用的外部连接焊盘直到与信号用的通孔导体相邻的接地用的通孔导体为止的返回电流的电流路径的长度的差异较小，进而返回电流的流动变得平滑。其结果，差动线路的一对电流路径彼此间的信号的时间上的偏离较小，能提供能使搭载的半导体元件良好地工作的布线基板。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的布线基板的1个实施方式的概略截面图。

图2是仅提取出图1所示的布线基板的布线导体的一部分来表示的主要部分立体图。

图3是用于说明图2所示的布线基板中的返回电流的流动的主要部分俯视示意图。

图4是用于说明本发明所涉及的布线基板其它实施方式中的返回电流的流动的主要部分俯视示意图。

图5是用于说明本发明所涉及的布线基板的再其它实施方式中的返回电流的流动的主要部分俯视示意图。

图6是表示现有的布线基板的概略截面图。

图7是仅提取图6所示的现有的布线基板的布线导体的一部分来表示的主要部分立体图。

图8是用于说明图7所示的现有的布线基板中的返回电流的流动的主要部分俯视示意图。

具体实施方式

接下来，基于图1以及图2来说明本发明的布线基板的1个实施方式。本发明的布线基板如图1所示那样，在绝缘基板1的上表面中央部配置众多的半导体元件连接焊盘2，并在绝缘基板1的下表面的整个区域配置众多的外部连接焊盘3。

绝缘基板1具有在核心用的绝缘板4的上下表面各3层地层叠增层用的绝缘层5的结构。绝缘板4例如使纵横地织进玻璃纤维束的玻璃织物浸透环氧树脂或双马来酰亚胺三嗪(bismaleimide triazine)树脂等的热硬化性树脂而成。在绝缘板4形成众多的通孔6。绝缘板4的厚度为0.1～2mm程度。通孔6的直径为0.1～0.3mm程度。

绝缘层5由在环氧树脂等的热硬化性树脂中分散30～70质量％程度的氧化硅粉末等的无机绝缘物填料而得到的绝缘材料构成。在绝缘层5形成众多的过孔7。绝缘层5的厚度为20～60μm程度。过孔7的直径为30～100μm程度。

在绝缘板4的上下表面以及通孔6内粘附核心用的布线导体8。在绝缘层5的表面以及过孔7内粘附增层用的布线导体9。核心用的布线导体8的厚度为10～30μm程度。核心用的布线导体8在绝缘板4的上下表面由铜箔或铜镀层构成，在通孔6内由铜镀层构成。增层用的布线导体9由铜镀层构成。增层用的布线导体9的厚度为5～25μm程度。在粘附了核心用的布线导体8的通孔6内以树脂填充。

半导体元件连接焊盘2由粘附在上表面侧的最表层的增层用的布线导体9形成。半导体元件连接焊盘2的直径为50～100μm程度。半导体元件连接焊盘2以100～200μm的间距格子状地配置。外部连接焊盘3由粘附在下表面侧的最表层的增层用的布线导体9形成。外部连接焊盘3的直径为300～1000μm程度。外部连接焊盘3以500～2000μm的间距格子状地配置。半导体元件连接焊盘2和外部连接焊盘3经由布线导体8、9而电连接。在半导体元件连接焊盘2以及外部连接焊盘3中分别有信号用、接地用和电源用。

进而，在绝缘基板1的上下表面粘附阻焊层10。在上表面侧的阻焊层10形成使半导体元件连接焊盘2的中央部露出的开口部10a。在下表面侧的阻焊层10形成使外部连接焊盘3的中央部露出的开口部10b。阻焊层10由丙烯酸改性环氧树脂等的热硬化性树脂构成。

在本发明的布线基板中具备将信号用的半导体元件连接焊盘2和信号用的外部连接焊盘3连接的差动线路。在图2示出该差动线路的概略。另外，在图2中仅示出说明差动线路所需要的布线导体8、9的一部分。差动线路将在绝缘基板1的上表面中央部相互相邻而配置的一对信号用的半导体元件连接焊盘2S、和在绝缘基板1的下表面外周部相互相邻而配置的一对信号用的外部连接焊盘3S连接。

在信号用的半导体元件连接焊盘2S连接一对细的带状布线导体11的一端部。带状布线导体11从信号用的半导体元件连接焊盘2S向绝缘基板1的外周部延伸地形成在上表面侧的绝缘层5上。带状布线导体11彼此在两端部相互的间隔变宽，在这以外的部分相互接近地并行。带状布线导体11的宽度为0～30μm程度。带状布线导体11彼此的间隔在并行的部分为20～75μm程度。对并行的部分的带状布线导体11的特性阻抗进行调整，使其成为大概100Ω。

在带状布线导体11的另一端部处的绝缘基板1的下表面，一对信号用的外部连接焊盘3S沿带状布线导体11的延伸方向相邻地排列。带状布线导体11的另一端部和信号用的外部连接焊盘3S经由信号用的通孔导体12S、上表面侧的信号用连接导体13以及下表面侧的信号用连接导体14而连接。信号用连接导体13、14由粘附在绝缘层5的表面的增层用的布线导体9形成。信号用的通孔导体12S由粘附在通孔6内的核心用的布线导体8形成。这些部件间由通过导体1连接。通过导体15由粘附在过孔7内的增层用的布线导体9形成。

信号用的通孔导体12S夹着一对信号用的外部连接焊盘3S彼此的中间点，配置在与带状布线导体11的延伸方向垂直的方向上通过的垂线P上。即，信号用的通孔导体12S配置在后述的核心用的接地导体层16的上表面侧、即形成带状布线导体11一侧。信号用的通孔导体12S彼此的间隔为300～600μm程度。

在绝缘板4的下表面，在其大致整个区域配置核心用的接地导体层16。在接地导体层16形成将一对信号用的通孔导体12S的下端一起包围的开口部16a。开口部16a形成为在沿垂线P的方向较长的椭圆形状。开口部16a的长径为400～1200μm程度，短径为200～500μm程度。

进而，在绝缘基板1的下表面，在夹着垂线P而成为对称的位置，与一对信号用的外部连接焊盘3S相邻地配置至少一对接地用的外部连接焊盘3G。这些接地用的外部连接焊盘3G经由过孔导体15与核心用的接地导体层16连接。针对1个接地用的外部连接焊盘3G而连接4个部位的过孔导体15。

在绝缘板4，与一对信号用的通孔导体12S相邻地设置一对接地用的通孔导体12G。接地用的通孔导体12G配置在：在一对信号用的通孔导体12S彼此的大致中间点相互夹着开口部16a而在带状布线导体11的延伸方向上成为对称的位置，其下端与核心用的接地导体层16连接。接地用的通孔导体12G与信号用的通孔导体12S的间隔为100～300μm程度。

在上表面侧的绝缘层5，增层用的接地导体层(未图示)与带状布线导体11对置地配置，即配置在带状布线导体11的上下或旁边。接地用的通孔导体12G经由过孔导体15与这些增层用的接地导体层连接。

在本发明的布线基板中，在使信号在将信号用的半导体元件连接焊盘2S和信号用的外部连接焊盘3S连接的差动线路中传输时，从与带状布线导体11对置地设置的增层用的接地导体层到接地用的外部连接焊盘13G，与在差动线路中传输的信号对应的返回电流经由接地用的通孔导体12G而流过。

在此，在图3示意地示出从接地用的外部连接焊盘3G向接地用的通孔导体12G的返回电流的流动。在图3中，仅示出通孔导体12S、12G之下的布线导体8、9的一部分，以箭头表示返回电流的流动。首先，返回电流经由过孔导体15从接地用的外部连接焊盘3G流到接地导体层16。在接地导体16，返回电流从过孔导体15所连接的部位流向接地用的通孔导体12G。此时，在夹着垂线P的两侧，返回电流的电流路径的长度成为相等。

因此，能使返回电流的电流路径的长度的差异带给信号的传输时间的偏离的影响较小。另外，在从各过孔导体15直至紧挨的接地用的通孔导体12G的电流路径中，开口部16a不会阻碍返回电流的良好的流动。为此，能使信号正确且效率良好地传输到差动线路。其结果，根据本发明的布线基板，能使搭载的半导体元件良好地工作。

接下来说明本发明所涉及的布线基板的其它实施方式。图4是与上述的图3相同的示意图，对与图3相同的部位赋予相同的标号，省略其详细的说明。

在图4所示的布线基板，配置接地用的通孔导体12G的位置与图3所示的布线基板不同。在图4中，接地用的通孔导体12G配置在：相互夹着开口部16a在与从绝缘基板的中心部向外周部的方向(带状布线导体11的延伸方向)垂直的方向上成为对称的位置。即，接地用的通孔导体12G以及信号用的通孔导体12S配置在一直线上。这种情况下，在夹着垂线P的两侧，返回电流的电流路径的长度也相等。

因此，能使返回电流的电流路径的长度的差异带给信号的传输时间的偏离的影响较小。另外，在从各过孔导体15直至紧挨的接地用的通孔导体12G的电流路径中，开口部16a不会阻碍返回电流的良好的流动。为此，能使信号正确且效率良好地传输到差动线路。其结果，根据图4所示的布线基板，能使搭载的半导体元件良好地工作。

接下来，说明本发明所涉及的布线基板的其它实施方式。图5是与上述的图3以及4相同的示意图。对与图3以及4相同的部位赋予相同的标号，省略其详细的说明。

在图5所示的布线基板中，接地用的通孔导体12G配置在相互夹着开口部16a的位置，但未配置在夹着开口部16a而对称的位置。这种情况下，在夹着垂线P的两侧，返回电流的电流路径的长度不会相等。但是，夹着垂线P的两侧的返回电流的电流路径的长度的差较小。

因此，能使返回电流的电流路径的长度的差异带给信号的传输时间的偏离的影响较小。进而，能通过使接地用的通孔导体12G的一方从对称的位置稍微偏离，来调整将信号用的半导体元件连接焊盘2S和外部连接焊盘3S间连接的差动线路中的一对电流路径彼此间的信号的传输时间的偏离。另外，在从各过孔导体15直至紧挨的接地用的通孔导体12G的电流路径中，开口部16a不会阻碍返回电流的良好的流动。为此，能使信号正确且效率良好地传输到差动线路。其结果，在图5所示的布线基板中，也能使搭载的半导体元件良好地工作。

另外，本发明者使用电磁场模拟器进行解析的结果，在与图8所示的现有的布线基板对应的解析模型中，差动线路中的一对电流路径彼此间的信号的传输时间的偏离为0.23ps。

与此相对，在与图3所示的本发明的布线基板对应的解析模型中，差动线路中的一对电流路径彼此间的信号的传输时间的偏离为0.11ps。在与图4所示的本发明的布线基板对应的解析模型中，差动线路中的一对电流路径彼此间的信号的传输时间的偏离为0.14ps。在与图5所示的本发明的布线基板对应的解析模型中，能使差动线路中的一对电流路径彼此间的信号的传输时间的偏离为0.022ps。如此，在本发明的布线基板中，能提供使差动线路中的一对电流路径彼此间的信号的传输时间的偏离为0.2ps以下、从而能使搭载的半导体元件以充分的性能以及正确度具有富余地进行工作的布线基板。

本发明并不限定于上述的实施方式，能在权利要求记载的范围内进行各种变更。在图1～5所示的布线基板中，形成在核心用的接地导体层16的开口部16a具有椭圆形状。但是，只要能将一对信号用的通孔导体12S一起包围，则开口部16a的形状并不受到限定，例如也可以具有四角形状或圆形状。

Claims (5)

1.一种布线基板，其构成为具备：

绝缘基板，在核心用的绝缘板的上下表面层叠增层用的绝缘层而构成；

一对信号用的外部连接焊盘，在该绝缘基板的下表面，在给定的方向上相邻而配置；

一对接地用的外部连接焊盘，在所述绝缘基板的下表面与所述信号用的外部连接焊盘相邻而配置，使得夹着在与所述给定的方向垂直的方向上通过所述一对信号用的外部连接焊盘彼此的中间点的垂线而成为对称；

一对信号用的通孔导体，贯通所述核心用的绝缘板，夹着所述一对信号用的外部连接焊盘彼此的中间点而配置在所述垂线上；

一对接地用的通孔导体，贯通所述核心用的绝缘板，与所述信号用的通孔导体相邻地配置；

核心用的接地导体层，配置在所述核心用的绝缘板的下表面中的包含所述接地用的外部连接焊盘上在内的区域，具有将所述一对信号用的通孔导体一起包围的开口部，并且与所述接地用的通孔导体连接；

过孔导体，从下表面侧的所述绝缘层中的所述接地用的外部连接焊盘形成到所述核心用的接地导体层，在夹着所述垂线的两侧将所述一对接地用的外部连接焊盘和所述核心用的接地导体层连接；

一对下表面侧信号用连接导体，从下表面侧的所述绝缘层中的所述信号用的外部连接焊盘形成到所述信号用的通孔导体，经由贯通下表面侧的所述绝缘层的通过导体而将所述一对信号用的外部连接焊盘和所述一对信号用的通孔导体连接；

一对带状布线导体，形成在上表面侧的所述绝缘层的表面，形成为一端部位于所述绝缘基板的中央部，而另一端部位于所述信号用的通孔导体的近旁上；

一对上表面侧信号用连接导体，从上表面侧的所述绝缘层中的所述信号用的通孔导体形成到所述带状布线导体的另一端部，经由贯通上表面侧的所述绝缘层的通过导体而将所述一对信号用的通孔导体和所述一对带状布线导体连接；

增层用的接地导体层，形成在所述上表面侧的所述绝缘层表面，与所述一对带状布线导体对置地配置，经由贯通上表面侧的所述绝缘层的通过导体而与所述接地用的通孔导体连接；以及，

上过孔导体，从上表面侧的所述绝缘层中的所述接地用的通孔导体形成到所述增层用的接地导体层下，将所述一对接地用的通孔导体和所述增层用的接地导体层连接，

所述布线基板中，所述一对接地用的通孔导体配置在相互夹着所述开口部的位置，

所述通过导体由粘附在过孔内的布线导体形成。

2.根据权利要求1所述的布线基板，其中，

所述一对接地用的通孔导体配置在：相互夹着所述开口部、且在从所述绝缘基板的中心部向外周部的方向上成为对称的位置。

3.根据权利要求2所述的布线基板，其中，

所述一对接地用的通孔导体夹着所述一对信号用的通孔导体彼此的中间点而配置。

4.根据权利要求1所述的布线基板，其中，

所述一对接地用的通孔导体配置在：相互夹着所述开口部、且在从所述绝缘基板的中心部向外周部的方向上成为非对称的位置。

5.根据权利要求1所述的布线基板，其中，

所述一对接地用的通孔导体配置为：相互夹着所述开口部、且与所述一对信号用的通孔导体成为一条直线上。