JP2000077808A

JP2000077808A - 配線基板

Info

Publication number: JP2000077808A
Application number: JP10244287A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nomoto; 勝野本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】信号用配線導体および信号用貫通導体に高周
波信号を正確に伝播させることができず、搭載される電
子部品を正常に高速作動させることができない。【解決手段】第１の絶縁層１と、その上面の第１の信
号用配線導体４および下面の第２の信号用配線導体５
と、第１の信号用配線導体４と第２の信号用配線導体５
とを接続する信号用貫通導体６と、第１の絶縁層１の上
面の第２の絶縁層２および下面の第３の絶縁層３と、第
２の絶縁層２の上面の第１の接地用導体層７および第３
の絶縁層３の下面の第２の接地用導体層８と、信号用貫
通導体６に隣接して配置され、第１〜第３の絶縁層１〜
３を貫通して第１と第２の接地用導体層７・８に接続さ
れた接地用貫通導体９とを具備して成り、第１および第
２の接地用導体層７・８の信号用貫通導体６と対向する
領域に信号用貫通導体６の断面積以上の面積の開口７ａ
・８ａが形成されている配線基板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高速作動の半導体素
子等の電子部品を搭載するための配線基板に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子等の電子部品を搭載す
るための多層配線基板は、上面および／または下面に配
線導体が配設された酸化アルミニウム質焼結体等の電気
絶縁材料から成る多数の絶縁層を上下に積層することに
より形成されている。そして、各絶縁層を挟んで上下に
位置する配線導体同士を絶縁層を貫通する貫通導体を介
して接続することにより３次元配線を可能とし、これに
より小型で高密度の配線基板を得るようになっている。

【０００３】このような多層配線基板の例を図２（ａ）
に部分断面図で、図２（ｂ）に部分上面図または下面図
で示す。

【０００４】この例においては、中央の絶縁層11の上下
面にそれぞれ絶縁層12・13が積層されている。そして、
中央の絶縁層11の上下面には帯状の信号用配線導体14・
15がそれぞれ互いの一端部を対向させるようにして配設
されている。これらの信号用配線導体14・15は、絶縁層
11を貫通して設けられた信号用貫通導体16により互いに
電気的に接続されている。また、絶縁層12の上面および
絶縁層13の下面にはそれぞれ広面積の接地用導体層17・
18が配設されている。これらの接地用導体層17・18 は、
絶縁層11・12・13を貫通して信号用貫通導体16に隣接す
るような配置で設けられた接地用貫通導体19でもって互
いに接続されている。

【０００５】このような配線基板においては、信号用配
線導体14・15は、接地用導体層17および18との間の電磁
カップリングにより、例えば50Ωの特性インピーダンス
となるように設計されている。また、信号用貫通導体16
は、接地用貫通導体19との間の電磁カップリングにより
50Ωの特性インピーダンスとなるように設計されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、信号用
配線導体14と信号用貫通導体16との接続部では、この接
続部と接地用貫通導体19との間の電磁カップリングおよ
び接地用導体層17との間の電磁カップリングによる作用
が重畳してしまうこととなる。また、信号用配線導体15
と信号用貫通導体16との接続部では、この接続部と接地
用貫通導体19との間の電磁カップリングおよび接地用導
体層18との間の電磁カップリングによる作用が重畳して
しまうこととなる。その結果、これらの接続部分におけ
る電磁カップリングが大きくなり過ぎて過多となり、こ
れらの接続部において局部的に特性インピーダンスが小
さなものとなってしまうために、特性インピーダンスの
不整合が発生するという問題点があった。

【０００７】このように信号用配線導体14・15と信号用
貫通導体16との接続部において局部的に発生する特性イ
ンピーダンスの不整合は、この信号用配線導体14・15お
よび信号用貫通導体16を伝播する信号の周波数がそれほ
ど高くない場合にはほとんど問題となることはないが、
信号用配線導体14・15および信号用貫通導体16を伝播す
る信号の周波数が例えば１ＧＨｚ以上の高周波になる
と、これらの特性インピーダンスの不整合箇所において
信号が大きく反射するようになって問題となる。

【０００８】そのため、信号用配線導体14・15および信
号用貫通導体16に所定の高周波信号を正確に伝播させる
ことができず、配線基板に搭載される半導体素子等の電
子部品を正常に作動させることができなくなるという問
題点を誘発していた。

【０００９】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み案
出されたものであり、その目的は、信号用配線導体と信
号用貫通導体との接続部における特性インピーダンスの
不整合を緩和し、これにより信号用配線導体および信号
用貫通導体を伝播する信号が例えば１Ｈｚ以上の高周波
の信号であったとしても信号用配線導体および信号用貫
通導体を伝播する信号に大きな反射を起こすことがな
く、信号用配線導体および信号用貫通導体に所定の信号
を正確に伝播させ、搭載される半導体素子等の電子部品
を正常に作動させることが可能な配線基板を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、第
１の絶縁層と、この第１の絶縁層の上面に配設された第
１の信号用配線導体および下面に配設された第２の信号
用配線導体と、前記第１の絶縁層を貫通して前記第１の
信号用配線導体と前記第２の信号用配線導体とを接続す
る信号用貫通導体と、前記第１の絶縁層の上面に積層さ
れた第２の絶縁層および下面に積層された第３の絶縁層
と、前記第２の絶縁層の上面に被着された第１の接地用
導体層および前記第３の絶縁層の下面に被着された第２
の接地用導体層と、前記信号用貫通導体に隣接して配置
され、前記第１乃至第３の絶縁層を貫通して前記第１お
よび第２の接地用導体層に接続された接地用貫通導体と
を具備して成り、前記第１および第２の接地用導体層の
前記信号用貫通導体と対向する領域に前記信号用貫通導
体の断面積以上の面積の開口が形成されていることを特
徴とするものである。

【００１１】本発明の配線基板によると、第１の接地用
導体層および第２の接地用導体層の信号用貫通導体と対
向する部位に、その面積が信号用貫通導体の断面積以上
の開口が形成されていることから、信号用貫通導体と第
１および第２の信号用配線導体との接続部においては接
地用導体層との電磁カップリングが小さいものとなって
接地用貫通導体のみとの間で強い電磁カップリングを生
じるので、この部分における電磁カップリングが過多と
なることはなくなり、この部分において特性インピーダ
ンスの大きな不整合が発生することを有効に防止するこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面を基に
詳細に説明する。

【００１３】図１（ａ）は本発明の配線基板の実施の形
態の一例を示す部分断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に
対応した部分上面図または部分下面図である。

【００１４】図１（ａ）および（ｂ）に示す実施の形態
の一例においては、中央部に配置された第１の絶縁層１
の上下面に第２の絶縁層２および第３の絶縁層３をそれ
ぞれ積層一体化している。

【００１５】第１の絶縁層１および第２の絶縁層２・第
３の絶縁層３は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒
化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素
質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス等の
電気絶縁材料から形成されている。これら第１〜第３の
絶縁層１〜３は、酸化アルミニウム質焼結体から成る場
合であれば、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック
スとなる原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添
加混合して泥漿状となすとともに、これを従来周知のド
クターブレード法を採用してシート状に形成してそれぞ
れ第１の絶縁層１および第２の絶縁層２・第３の絶縁層
３となるセラミックグリーンシートを得て、しかる後、
これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加
工を施すとともに所定の順に積層してセラミックグリー
ンシート積層体となし、最後にこのセラミックグリーン
シート積層体を高温で焼成することによって上下に積層
一体化される。

【００１６】また、第１の絶縁層１の上下面にはそれぞ
れ帯状の第１の信号用配線導体４および第２の信号用配
線導体５が互いの一端部同士を対向させるようにして配
設されている。そして、これらの第１の信号用配線導体
４と第２の信号用配線導体５とは、互いに対向する一端
部間において第１の絶縁層１を貫通する信号用貫通導体
６により互いに電気的に接続されている。

【００１７】第１および第２の信号用配線導体４・５な
らびに信号用貫通導体６は、配線基板に搭載される半導
体素子等の電子部品に信号を入出力するための伝達路と
して機能し、これらにより例えば１ＧＨｚ以上の高周波
信号が伝達される。

【００１８】また、第２の絶縁層２の上面および第３の
絶縁層３の下面には、それぞれ広面積の第１の接地用導
体層７および第２の接地用導体層８が配設されている。
これら第１の接地用導体層７と第２の接地用導体層８と
は、第１の絶縁層１および第２の絶縁層２・第３の絶縁
層３を貫通して信号用貫通導体６に隣接するような配置
で設けられた接地用貫通導体９でもって互いに電気的に
接続されている。

【００１９】第１および第２の接地用導体層７・８なら
びに接地用貫通導体９は、配線基板に搭載される半導体
素子等の電子部品に接地電位を提供するための導電路と
して機能し、外部の接地電位に電気的に接続される。

【００２０】これら第１の信号用配線導体４および第２
の信号用配線導体５・信号用貫通導体６・第１の接地用
導体層７・第２の接地用導体層８・接地用貫通導体９
は、例えばタングステン粉末やモリブデン粉末・銀粉末
・銅粉末等の金属粉末焼結体から成る。信号用配線導体
４・５あるいは接地用導体層７・８を形成する場合であ
れば、タングステン粉末や銅粉末等の金属粉末に適当な
有機バインダおよび溶剤を添加混合して得た導体ペース
トを各絶縁層１〜３となるセラミックグリーンシートの
上面および／または下面に必要に応じて所定のパターン
に印刷塗布される。また、信号用貫通導体６や接地用貫
通導体９を形成する場合であれば、各絶縁層１〜３とな
るセラミックグリーンシートの所定位置に予め貫通孔を
設けておくとともに、この貫通孔内に前出の導体ペース
トを充填し、これらの導体ペーストを各絶縁層１〜３と
なるセラミックグリーンシートとともに焼成することに
よって所定の位置に所定のパターンに形成される。

【００２１】そして、第１の信号用配線導体４および第
２の信号用配線導体５は、第１の接地用導体層７および
第２の接地用導体層８との間の電磁カップリングにより
その特性インピーダンスが例えば50Ωとなるように設計
されている。このような第１の信号用配線導体４および
第２の信号用配線導体５の特性インピーダンスは、第１
〜第３の絶縁層１〜３の厚みおよび誘電率、さらには第
１および第２の信号用配線導体４・５の線幅等により決
定される。

【００２２】また、信号用貫通導体６は、接地用貫通導
体９との間の電磁カップリングによりその特性インピー
ダンスが例えば50Ωとなるように設計されている。この
ような信号用貫通導体６の特性インピーダンスは、第１
の絶縁層１の誘電率や信号用貫通導体６および接地用貫
通導体９の直径、ならびに信号用貫通導体６と接地用貫
通導体９との距離・接地用貫通導体９の数等により決定
される。

【００２３】さらに、本発明においては、第１の接地用
導体層７および第２の接地用導体層８に対して、信号用
貫通導体６と対向する領域に、信号用貫通導体６の断面
積以上の面積の開口７ａ・８ａが形成されていることが
重要である。

【００２４】開口７ａ・８ａは、例えば円柱状の信号用
貫通導体６に対してその中心が信号用貫通導体６の中心
軸と一致した円形である。これら開口７ａ・８ａは、第
１の絶縁層２および第２の絶縁層３となるセラミックグ
リーンシートに第１の接地用導体層７や第２の接地用導
体層８となる導体ペーストを印刷する際に、開口７ａ・
８ａとなる部分を除いて導体ペーストを印刷しておくこ
とによって所定の大きさ・形状に形成される。

【００２５】第１の接地用導体層７および第２の接地用
導体層８には、信号用貫通導体６と対向する領域に開口
７ａ・８ａが形成されていることから、第１の信号用配
線導体４と信号用貫通導体６との接続部においては、第
１の接地導体層７との間の電磁カップリングが大きく減
少する。また、第２の信号用配線導体５と信号用貫通導
体６との接続部においては、第２の接地導体層８との間
の電磁カップリングが大きく減少する。従って、これら
の接続部においてはほとんどが接地用貫通導体６のみと
の電磁カップリングとなり、電磁カップリングが大きく
なり過ぎて過多となることがないので、特性インピーダ
ンスの不整合が大きく低減される。その結果、第１の信
号用配線導体４および第２の信号用配線導体５ならびに
信号用貫通導体６に例えば周波数が１ＧＨｚ以上の高周
波信号を伝播させてもこの信号が大きく反射するような
ことはなくなり、信号を正確に伝播させ、配線基板に搭
載される半導体素子等の電子部品を正常に作動させるこ
とが可能となる。

【００２６】なお、第１の接地用導体層７および第２の
接地用導体層８に形成される開口７ａおよび８ａの大き
さは、開口７ａ・８ａの直径をそれぞれＤ１・Ｄ２と
し、信号用貫通導体６の直径をＤ３・第２の絶縁層２の
厚みをＴ１・第３の絶縁層３の厚みをＴ２としたとき、
Ｄ１がＤ３より小さいものとなると、第１の信号用配線
導体４と信号用貫通導体６との接続部における第１の接
地用導体層７との電磁カップリングが大きくなり、これ
が接地用貫通導体９との電磁カップリングと重畳してこ
の部分において特性インピーダンスの不整合が顕著とな
る傾向にある。また、Ｄ１がＤ３＋0.5 Ｔ１より大きな
ものとなると、第１の信号用配線導体４で信号用貫通導
体６との接続部の近傍において第１の接地用導体層７と
の電磁カップリングが小さいものとなり、この部分で特
性インピーダンスが大きくなって特性インピーダンスの
不整合を引き起こしてしまい易い傾向にある。

【００２７】また同様に、Ｄ２がＤ３より小さいものと
なると、第２の信号用配線導体５と信号用貫通導体６と
の接続部における第２の接地用導体層８との電磁カップ
リングが大きくなり、これが接地用貫通導体９との電磁
カップリングと重畳してこの部分において特性インピー
ダンスの不整合が顕著となる傾向にある。また、Ｄ２が
Ｄ３＋0.5 Ｔ２より大きなものとなると、第２の信号用
配線導体５で信号用貫通導体６との接続部の近傍におい
て第２の接地用導体層８との電磁カップリングが小さい
ものとなり、この部分で特性インピーダンスが大きくな
って特性インピーダンスの不整合を引き起こしてしまい
易い傾向にある。

【００２８】従って、第１の接地用導体層７および第２
の接地用導体層８に形成される開口７ａ・８ａの大きさ
は、開口７ａ・８ａの直径をそれぞれＤ１・Ｄ２とし、
信号用貫通導体６の直径をＤ３・第２の絶縁層２の厚み
をＴ１・第３の絶縁層３の厚みをＴ２としたとき、Ｄ３
≦Ｄ１≦Ｄ３＋0.5 Ｔ１、Ｄ３≦Ｄ２≦Ｄ３＋0.5 Ｔ２
の範囲であることが好ましい。

【００２９】なお、本発明は上述の実施の形態の一例に
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。

【００３０】例えば、上述の実施の形態の一例では第１
の接地導体層７および第２の接地用導体層８に形成され
た開口７ａ・８ａは円形であったが、開口７ａ・８ａは
円形に限られず、例えば正方形等の多角形であってもよ
い。

【００３１】また、第１〜第３の絶縁層１〜３は、それ
ぞれ複数の絶縁層により形成されていてもよい。

【００３２】

【実施例】比誘電率が10（常温、１ＭＨｚ）で厚みが0.
6 ｍｍの酸化アルミニウム質焼結体から成る第１の絶縁
層の上下面にそれぞれ第１の絶縁層と同じ酸化アルミニ
ウム質焼結体からなる厚みが0.3 ｍｍの第２の絶縁層お
よび第３の絶縁層を積層するとともに、第１の絶縁層の
上下面にそれぞれ幅が0.6 ｍｍ・厚みが15μｍのタング
ステンメタライズ層から成る第１の信号用配線導体およ
び第２の信号用配線導体を配設した。次いで、第２の絶
縁層の上面および第３の絶縁層の下面にそれぞれ厚みが
15μｍのタングステンメタライズ層から成る広面積の第
１の接地用導体層および第２の接地用導体層を配設し
た。そして、第１の信号用配線導体と第２の信号用配線
導体とを第１の絶縁層を貫通して設けた直径が0.6 ｍｍ
のタングステンメタライズから成る貫通導体で接続する
とともに、第１の接地用導体層と第２の接地用導体層と
を第１〜第３の絶縁層を貫通して信号用貫通導体を取り
囲むようにして設けた、直径が0.6 ｍｍのタングステン
メタライズ導体から成る４本の接地用貫通導体で接続し
た。なお、信号用貫通導体と接地用貫通導体との距離は
3.3 ｍｍとした。

【００３３】そして、第１および第２の接地用導体層の
信号用貫通導体と対向する領域にそれぞれ直径が0.6 ｍ
ｍの円形の開口を設けた第１の試料と、直径が0.75ｍｍ
の円形の開口を設けた第２の試料と、一辺の長さが0.75
ｍｍの正方形の開口を設けた第３の試料とを作製して、
本発明の試料１〜３とした。また、本発明との比較のた
め、従来の試料として第１および第２の接地用導体層に
開口を設けない第４の試料を用意した。

【００３４】そして、これらの試料について１ＧＨｚ・
10ＧＨｚ・30ＧＨｚの信号を入力し、市販のネットワー
クアナライザを用いて信号の反射損失を調べた。その結
果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１に示すように、本発明の試料である試
料番号１〜３の試料は、いずれの周波数においても比較
例の試料である試料番号４の試料より反射損失が５ｄＢ
以上小さいことが分かる。

【００３７】これにより、本発明の配線基板によれば、
信号用配線導体および信号用貫通導体を伝播する高周波
信号に大きな反射を起こすことがなく、所定の高周波信
号を正確に伝播させることができることが確認できた。

【００３８】

【発明の効果】本発明の配線基板によると、第１の接地
用導体層および第２の接地用導体層の信号用貫通導体と
対向する部位の領域に信号用貫通導体の断面積以上の面
積の開口が形成されていることから、信号用貫通導体と
第１および第２の信号用配線導体との接続部においては
接地用導体層との電磁カップリングが小さいものとな
り、接地用貫通導体のみとの間で強い電磁カップリング
を生じるものとなる。そのため、この部分における電磁
カップリングが過多となることはなく、この部分におい
て特性インピーダンスの大きな不整合が発生することを
有効に防止することができる。その結果、第１の信号用
配線導体および第２の信号用配線導体ならびに信号用貫
通導体に例えば周波数が１ＧＨｚ以上の高周波信号を正
確に伝播させることができ、配線基板に搭載される半導
体素子等の電子部品を正常に作動させることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例
を示す部分断面図であり、（ｂ）は（ａ）に対応する部
分上面図または部分下面図である。

【図２】（ａ）は従来の配線基板を示す部分断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）に対応する部分上面図または部分下
面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・第１の絶縁層２・・・・・・第２の絶縁層３・・・・・・第３の絶縁層４・・・・・・第１の信号用配線導体５・・・・・・第２の信号用配線導体６・・・・・・信号用貫通導体７・・・・・・第１の接地用導体層８・・・・・・第２の接地用導体層９・・・・・・接地用貫通導体７ａ、８ａ・・開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の上面
に配設された第１の信号用配線導体および下面に配設さ
れた第２の信号用配線導体と、前記第１の絶縁層を貫通
して前記第１の信号用配線導体と前記第２の信号用配線
導体とを接続する信号用貫通導体と、前記第１の絶縁層
の上面に積層された第２の絶縁層および下面に積層され
た第３の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上面に被着され
た第１の接地用導体層および前記第３の絶縁層の下面に
被着された第２の接地用導体層と、前記信号用貫通導体
に隣接して配置され、前記第１乃至第３の絶縁層を貫通
して前記第１および第２の接地用導体層に接続された接
地用貫通導体とを具備して成り、前記第１および第２の
接地用導体層の前記信号用貫通導体と対向する領域に前
記信号用貫通導体の断面積以上の面積の開口が形成され
ていることを特徴とする配線基板。