JP2001284483A

JP2001284483A - 配線基板

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Publication number: JP2001284483A
Application number: JP2000092258A
Authority: JP
Inventors: Kazuro Tokushige; 和朗徳重; Yukihiro Kimura; 幸広木村; Masao Kuroda; 正雄黒田; Yasuhiro Sugimoto; 康宏杉本
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-12
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: JP3554885B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板内部にコンデンサが内蔵された配線基板に
おいて、内蔵コンデンサの高容量化と電源配線および接
地配線の低インダクタンス化を同時に実現することがで
きる配線基板を提供すること。【構成】配線基板１は、その主面１Ａに密集領域ＭＲを
形成する第１接続端子３Ｐおよび第２接続端子３Ｇを備
える。また、内部に、電源電極層２９等、接地電極層３
０等、および高誘電体層７６等からなる内蔵コンデンサ
１３を備える。各電極層と各接続端子とを接続する接続
配線は、上記密集領域を厚み方向に投影した投影密集領
域ＴＭＲ内に集中的に形成され、また各電極層と各接続
端子とを絶縁するための貫通孔２９Ｋ等も上記密集領域
内に集中的に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板内部にコンデ
ンサが内蔵された配線基板に関し、特にこの内蔵コンデ
ンサの高容量化と電源配線および接地配線の低インダク
タンス化を同時に改善した配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、主面側にＩＣチップ等を、ま
たは裏面側にマザーボード等を接続することができ、基
板内部にコンデンサが内蔵形成された配線基板が知られ
ている。このような配線基板においては、主面側にＩＣ
チップ等の接続端子に対応した接続端子（ハンダバン
プ）が多数形成され、一方、裏面側には、マザーボード
等の接続端子に対応した外部接続端子が多数形成されて
いる。

【０００３】このうち、主面に形成された接続端子は電
源電位と接続する第１接続端子と、接地電位を接続する
第２接続端子と、信号を出入力するための第３接続端子
とをそれぞれ多数有している。これらの接続端子は、主
面に略格子状に密集して配置されている。

【０００４】また、内蔵されたコンデンサは、第１導体
層および第２導体層と、第１導体層および第２導体層の
間に挟まれた高誘電体層からなる。第１導体層は第１接
続配線を介して第１接続端子および第１外部接続端子と
接続されている。第１接続配線は、第２導体層に形成さ
れた第２貫通孔内を通り、第２導体層とは絶縁されてい
る。また、第２導体層は第２接続配線を介して第２接続
端子および第２外部接続端子と接続されている。第２接
続配線は第１導体層に形成された第１貫通孔内を通り、
第１導体層とは絶縁されている。

【０００５】ところで、このような内蔵コンデンサで
は、一方の導体層（電極層）と絶縁する貫通孔に対応す
る部位にて他方の導体層（電極層）と接続することが行
われる。また、各導体層と接続するための接続配線は、
通常多数形成されるため、その分、絶縁するための貫通
孔も多く必要となる。製造を容易とするためには、貫通
孔を導体層（電極層）に均一に配置することが好まし
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、主面上に形成
された接続端子は例えば配線基板の略中央付近に密集領
域をなして形成されており、貫通孔を導体層に均一に配
置しようとすると、各接続端子と導体層とを接続（また
は絶縁）する接続配線を配線基板のほぼ全域に分散させ
る必要がある。ところが、上記理由から、接続配線を分
散させると、接続端子と導体層とを結ぶ接続配線が長く
なり、各接続配線のインダクタンスを増大させるという
問題点を有している。

【０００７】また、インダクタンスを低減するために、
コンデンサの電極である各導体層を密集領域を厚さ方向
に投影した部分に限って形成し、信号用の配線等はコン
デンサ部分を避けてその周囲の配線基板周縁部に配置さ
れた構造も知られている。この場合には、コンデンサの
電極をなす導体層の外形で囲まれた面積が小さくなり、
さらに、貫通孔が集約されて集中するため導体層の実面
積が極めて小さくなり、コンデンサの有効面積が極端に
小さくなるため、コンデンサの容量が小さくなるという
問題点がある。さらに、隣接する信号用の配線間には相
互容量によるクロストークノイズが発生するという問題
点がある。特に、信号用の配線が高誘電体層を貫通する
構造では特にこのクロストークノイズの問題が顕著であ
る。

【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、本発明の目的は、コンデンサの電極
をなす導体層と接続端子とを接続する接続配線のインダ
クタンスを低減し、かつ、コンデンサの高容量化を実現
できる配線基板を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】しかして、その手段は、
主面と裏面とを有する配線基板であって、上記主面に形
成され、ＩＣチップの端子と接続するための多数の接続
端子であって、多数の第１接続端子および第２接続端子
を含み、密集して配置された密集領域に形成された接続
端子と、上記裏面に形成された第１外部接続端子および
第２外部接続端子からなる外部接続端子と、上記配線基
板の内部に、高誘電体層を介して上記密集領域を厚さ方
向に投影した投影密集領域およびその周縁領域に積層さ
れ、コンデンサの電極を構成する複数の略平板状の導体
層であって、第１貫通孔を有し、電源電位に接続される
第１導体層と、第２貫通孔を有し、接地電位に接続され
る第２導体層と、上記第１接続端子と上記第１導体層と
上記第１外部接続端子とを接続し、上記第２貫通孔内に
位置し、第２導体層と絶縁する第１接続配線と、上記第
２接続端子と上記第２導体層と上記第２外部接続端子と
を接続し、上記第１貫通孔内に位置し、第１導体層と絶
縁する第２接続配線と、からなり、上記第１貫通孔およ
び第２貫通孔は、それぞれ第１導体層および第２導体層
のうち、上記投影密集領域内に集中的に形成されている
ことを特徴とする配線基板である。なお、投影密集領域
内に集中的に形成されているとは、あくまでも相対的疎
密をいうのであって、必ずしもすべてが投影密集領域内
に形成されているという意味ではなく、必要に応じて投
影領域外、すなわち周縁領域に設けることができる。

【００１０】上記配線基板によれば、第１導体層および
第２導体層は、投影密集領域およびその周縁領域に形成
され、第１接続配線および第２接続配線が投影密集領域
に集中している。すなわち、投影密集領域においては、
第１導体層についていえば、第１導体層と接続する第１
接続配線と、第１導体層と第２接続配線とを絶縁するた
めの第１貫通孔とが多数密集して形成される。他方、第
２導体層についていえば、第２導体層と接続する第２接
続配線と、第２導体層と第１接続配線とを絶縁するため
の第２貫通孔とが多数密集して形成される。

【００１１】このような構成によれば、第１接続配線お
よび第２接続配線は、密集領域内の第１接続端子および
第２接続端子と、そのほぼ真下に位置する投影密集領域
にて第１導体層および第２導体層とそれぞれ接続すれば
よいので、それぞれの配線長さを短くすることができ、
各配線のインダクタンスを低減できる。特に、第１接続
端子と第１導体層とを接続する第１接続配線および第２
接続端子と第２導体層とを接続する第２接続配線は、主
として厚み方向（垂直方向）の配線（ビア導体など）で
構成され、絶縁層表面に平面方向に形成される配線の長
さはできるだけ小さくするのが好ましく、各配線におい
てそれぞれ合計で１ｍｍ以下とするのが好ましい。上記
投影密集領域においては、コンデンサの容量が小さくな
ってしまうが、上記周縁領域においては、貫通孔の数が
少なくてよいため、コンデンサの容量を大きくでき、コ
ンデンサ全体としてみれば、容量を大きくすることがで
きる。

【００１２】さらに、請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載に形成された配線基板であって、前記接続端子
は、第３接続端子を含み、前記外部接続端子は、第３外
部接続端子を含み、前記第１導体層に形成された第３貫
通孔と、前記第２導体層に形成された第４貫通孔と、上
記第３貫通孔内および第４貫通孔内に位置し、第１導体
層と第２導体層のいずれとも絶縁されつつ、上記第３接
続端子と上記第３外部接続端子とを接続し、信号伝達用
に用いられる第３接続配線と、を備え、上記第３貫通孔
および第４貫通孔は、それぞれ第１導体層および第２導
体層のうち、上記密集領域を厚さ方向に投影した投影密
集領域の外側の周縁領域内に集中的に形成されており、
第３貫通孔同士の間隔および第４貫通孔同士の間隔は、
いずれも第１貫通孔同士の間隔および第２貫通孔同士の
間隔よりも大きいことを特徴とする配線基板である。

【００１３】周縁領域内に形成される第３貫通孔および
第４貫通孔同士の間隔は、比較的大きく設定できるた
め、コンデンサの容量低下を小さくできる。また、信号
伝達用の第３接続配線は、その周囲を第１導電層および
第２導電層に包囲された構造となっているため、隣接す
る第３接続配線同士の相互干渉を抑制することができ
る。

【００１４】さらに、前記第４貫通孔は、第３貫通孔を
厚み方向に投影した位置に形成するとよい。すなわち、
第３貫通孔と第４貫通孔とは、厚み方向で同じ位置に形
成されているため、それぞれの貫通孔の略中心に第３接
続配線を形成するとよく、シールド効果により、第２接
続配線相互間のキャパシタンスが小さくなり、信号用の
第３接続配線間のクロストークノイズを低減することが
できる。また、第３貫通孔および第４貫通孔とを互いに
厚さ方向で重ねることにより、各電極層が互いに対向す
る面積を増すことができ、コンデンサの容量を効果的に
得ることができる。

【００１５】なお、本発明において、第１接続配線、第
２接続配線、および第３接続配線とは、絶縁層（誘電体
層）の表面に形成された配線パターンや複数の配線パタ
ーン同士を相互に接続するためのビア導体やスルーホー
ル導体等を含むものであり、公知の材料により形成され
る。

【００１６】また、高誘電体層としては、電極となる導
体層や高誘電体層ではない絶縁層などの材質、製法等を
勘案して選択すればよいが、ＢａＴｉＯ_３の他、たとえ
ば、ＰｂＴｉＯ_３、ＰｂＺｒＯ_３、ＴｉＯ_２、ＳｒＴｉ
Ｏ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＭｇＴｉＯ_３、ＫＮｂＯ_３、Ｎｂ
Ｏ_３、ＮａＴｉＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＲｂＴａＯ_３、（Ｎ
ａ_１／２Ｂｉ_１／２）ＴｉＯ_３、Ｐｂ（Ｍｇ_１／２Ｗ
_１／２）Ｏ_３、（Ｋ_１／ _２Ｂｉ_１／２）ＴｉＯ_３などを
主成分とした高誘電率セラミックが挙げられる。また、
アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、ガラスセラミ
ックなどのセラミックに、あるいはエポキシ樹脂やポリ
イミド樹脂、ＢＴ樹脂などの樹脂に、上記高誘電率セラ
ミックのフィラーを添加した複合材料なども用いること
ができる。これらは要求されるコンデンサの静電容量そ
の他に応じて適宜選択すればよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。本実施形態の配線基板１につい
て、図１（ａ）に平面図を、図１（ｂ）に側面図を、図
２に部分拡大断面図を示す。この配線基板１は、図１
（ｂ）に示すように主面１Ａと裏面１Ｂを有し、略矩形
状の略板形状をなしている。配線基板１の主面１Ａ側に
は図中に破線で示すＩＣチップＣＨ搭載することができ
る一方、裏面１Ｂ側には、図中に破線で示すマザーボー
ドＭＢなど他の配線基板を接続することができる。

【００１８】搭載予定のＩＣチップＣＨは、配線基板１
とのＩＣ接続端子として、ハンダバンプＴを多数備えて
いる。このハンダバンプＴは、信号を入出力するための
信号バンプＴＳの他、電源電位を受け入れる電源バンプ
ＴＰ、および接地電位を受け入れる接地バンプＴＧを多
数有している。一方、この配線基板１を接続する予定の
マザーボードＭＢも、配線基板１との接続端子として、
信号バンプＵＳ、電源バンプＵＰ、および接地バンプＵ
Ｇ等のハンダバンプＵを多数有している。

【００１９】本実施形態の配線基板１は、図１（ｂ）に
示すように、その主面１Ａに、ＩＣチップＣＨのハンダ
バンプＴと接続する接続端子として、多数のハンダバン
プ３を有し、また、裏面１Ｂに、マザーボードＭＢのハ
ンダバンプＵと接続する接続端子として、多数の接続パ
ッド（外部接続端子）５を有している。このうち、主面
１Ａに形成された接続端子は、ＩＣのハンダバンプＴ
（電源バンプＴＰ、接地バンプＴＧ、信号バンプＴＳ）
に対応した電源バンプ（第１接続端子）３Ｐ、接地バン
プ（第２接続端子）３Ｇ、および信号バンプ（第３接続
端子）３Ｓをそれぞれ有している。これらのハンダバン
プ３は、図１（ａ）に示すように、配線基板１の主面１
Ａに略格子状に並び、略矩形状のバンプ領域ＢＲを形成
している。さらに詳細にいうと、このバンプ領域ＢＲの
略中央には、多数の電源バンプ３Ｐと接地バンプ３Ｇと
が、１５０μｍの格子間隔で互い違いに略格子状に密集
して並んだ略矩形状の密集領域ＭＲが形成されている。
また、バンプ領域ＢＲのうち密集領域ＭＲを取り囲む領
域に、信号バンプ３Ｓ、電源バンプ３Ｐ、および接地バ
ンプ３Ｇが格子状に多数並んだ周囲領域ＳＲが形成され
ている。

【００２０】一方、裏面１Ｂに形成された接続パッド５
も、マザーボードのハンダバンプＵに対応した信号パッ
ド５Ｓ、電源パッド５Ｐ、および接地パッド５Ｇをそれ
ぞれ多数有し、略矩形状のパッド領域を形成している。
そして、パッド領域の略中央には、多数の電源パッド５
Ｐと接地パッドが互い違いに略格子状に配置されてい
る。また、それらの周囲には、信号パッド５Ｓ、電源パ
ッド５Ｐ、および接地パッド５Ｇが多数配置されてい
る。

【００２１】この配線基板１は、図２に示すように、主
面１Ａを形成する第１絶縁層７１から裏面１Ｂを形成す
る第１１絶縁層８１まで全部で１１層のセラミック絶縁
層が積層されたものである。そして、これらの絶縁層７
１〜８１の層内や層間にはそれぞれビア導体や配線パタ
ーンが形成されている。

【００２２】この配線基板１の内部構造を大きく分類す
ると、第１絶縁層７１〜第５絶縁層７５からなる展開部
９と、ＢａＴｉＯ_３を主成分とする高誘電体層からなる
第６絶縁層７６〜第１０絶縁層８０等からなる内蔵コン
デンサ１３とに分けられる。

【００２３】このうち展開部９は、主として、前述した
バンプ領域ＢＲのうち、周縁領域ＳＲに形成されたハン
ダバンプ３とこれらと対応する接続パッド５とを電気的
に接続させるために、これらのハンダバンプと接続する
配線、特に信号バンプ３Ｓと信号パッド５Ｓとを電気的
に接続するためにの信号配線（第３接続配線）１９等を
引き回して配線基板１の周縁方向へ展開（ファンアウ
ト）させるためのものである。一方、図２に示す投影密
集領域ＴＭＲ内では、電源バンプ３Ｐに接続した電源配
線（第１接続配線）１５、および、接地バンプ３Ｇに接
続した接地配線（第２接続配線）１７がそれぞれ主面１
Ａ側から裏面１Ｂ側へ向かって厚さ方向に延びている。

【００２４】また、内蔵コンデンサ１３は、主として、
投影密集領域ＴＭＲ内において、電源バンプ３Ｐから延
びた電源配線（第１接続配線）１５が電源電極層（第１
導体層）２９、３１、３３に接続しており、また、接地
バンプ３Ｇから延びた接地配線（第２接続配線）１７が
接地電極層（第２導体層）３０、３２、３４に接続して
いる。このように各電極層に接続するための電源配線１
５、接地配線１７を投影密集領域ＴＭＲに集中させたた
めに電源配線１５、接地配線１７のインダクタンスを低
減できる。

【００２５】また、投影密集領域ＴＭＲ内においては、
上述した通り、電源配線１５および接地配線１７が集中
するために、接地配線１７と電源電極層２９、３１、３
３とを絶縁するために電源電極層２９、３１、３３に設
けられた第１貫通孔２９Ｋ、３１Ｋ、３３Ｋも密集して
形成されることとなる。同様に、電源配線１９と接地電
極層３０、３２、３４とを絶縁するために接地電極層３
０、３２、３４に設けられた第２貫通孔３０Ｋ、３２
Ｋ、３４Ｋも密集して形成されることとなる。

【００２６】具体的には、投影密集領域ＴＭＲ内におい
ては、電源配線１５と、これと隣接する接地配線１７と
の間隔は、例えば１５０μｍ〜４５０μｍ程度に設定さ
れている。したがって、第１貫通孔２９Ｋ、３１Ｋ、３
３Ｋ、第２貫通孔３０Ｋ、３２Ｋ、３４Ｋとの間隔も、
１５０μｍ〜４５０μｍ程度に設定されている。したが
って、投影密集領域ＴＭＲ内においては、各配線のイン
ダクタンスを低減できる反面、電源電極層２９、３１、
３３と接地電極層３０、３２、３４とが厚さ方向にて互
いに重なりあう対向面積が小さくなり、コンデンサの容
量はあまり得られない。

【００２７】次に、投影密集領域ＴＭＲの周囲に設けら
れた周縁領域ＴＳＲについて説明する。周縁領域ＴＳＲ
においては、展開部９にハンダバンプ３から展開された
配線が形成されており、特に、信号バンプ３Ｓから延び
て形成された信号配線１９が集中的に配置されている。
内蔵コンデンサ１３部分においては、信号配線１９は、
電源電極層２９、３１、３３に設けられた第３貫通孔２
９Ｓ、３１Ｓ、３３Ｓ内を貫通し、さらに接地電極層３
０、３２、３４に設けられた第４貫通孔３０Ｓ、３２
Ｓ、３４Ｓ内を貫通し、いずれの電極層とも絶縁されつ
つ、信号パッド５Ｓと接続されている。

【００２８】信号配線１９は、相互の間隔が１ｍｍ〜
１．２５ｍｍ程度に設定されており、第３貫通孔２９
Ｓ、３１Ｓ、３３Ｓ、第４貫通孔３０Ｓ、３２Ｓ、３４
Ｓも同じく１ｍｍ〜１．２５ｍｍ程度の間隔で設けられ
ている。このように投影密集領域ＴＭＲよりも貫通孔の
間隔が広くなっているため、電源電極層２９、３１、３
３および接地電極層３０、３２、３４の面積が大きくな
り、コンデンサの容量を大きくすることができる。

【００２９】また、図２に示したように、第３貫通孔２
９Ｓ、３１Ｓ、３３Ｓ、第４貫通孔３０Ｓ、３２Ｓ、３
４Ｓは、同径で互いに厚さ方向に形成した位置に形成さ
れている。したがって、電源電極層２９、３１、３３お
よび接地電極層３０、３２、３４が互いに対向する面積
が大きくなり、コンデンサの容量をより効果的に大きく
することができる。

【００３０】さらに、信号配線１９は、その周囲を電源
電極層２９、３１、３３および接地電極層３０、３２、
３４に包囲されているため、シールド効果により、互い
のクロストークノイズが防止される。

【００３１】以上説明した通り、本実施形態の配線基板
１によれば、投影密集領域においては、コンデンサの容
量をある程度犠牲にしながらも、インダクタンスの小さ
い電源配線１５および接地配線１７と各電極層とを接続
し、周縁領域ＳＲにおいては、信号配線をシールドしつ
つ、大容量のコンデンサを得ることができるため、内蔵
コンデンサ１３全体としてみれば、大容量で、かつ、低
インダクタンスの接続配線により接続されたコンデンサ
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る配線基板を示す図であ
り、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。

【図２】本発明の実施形態に係る配線基板の部分拡大断
面図である。

【符号の説明】

１配線基板３ハンダバンプ（接続端子）３Ｐ電源バンプ（第１接続端子）３Ｇ接地バンプ（第２接続端子）３Ｓ信号バンプ（第３接続端子）５接続パッド（外部接続端子）５Ｐ電源パッド（第１外部接続端子）５Ｇ接地パッド（第２外部接続端子）５Ｓ信号パッド（第３外部接続端子）９展開部１３内蔵コンデンサ１５電源配線（第１接続配線）１７接地配線（第２接続配線）１９信号配線（第３接続配線）２９、３１、３３電源電極層（第１導電層）３０、３２、３４接地電極層（第２電極層）２９Ｋ、３１Ｋ、３３Ｋ第１貫通孔３０Ｋ、３２Ｋ、３４Ｋ第２貫通孔２９Ｓ、３１Ｓ、３３Ｓ第３貫通孔３０Ｓ、３２Ｓ、３４Ｓ第４貫通孔７６〜８０高誘電体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 23/12 ＥＬ (72)発明者杉本康宏愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 5E346 AA13 AA15 AA42 AA43 BB02 BB03 BB04 BB06 BB16 BB20 CC17 CC31 CC40 FF01 FF45 HH02 HH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主面と裏面とを有する配線基板であって、上記主面に形成され、ＩＣチップの端子と接続するため
の多数の接続端子であって、多数の第１接続端子および
第２接続端子を含み、上記第１接続端子および第２接続端子の少なくとも一部
は、上記第１接続端子と第２接続端子とが密集する密集
領域をなして配置された接続端子と、上記裏面に形成された第１外部接続端子および第２外部
接続端子からなる外部接続端子と、上記配線基板の内部に、高誘電体層を介して上記密集領
域を厚さ方向に投影した投影密集領域およびその周縁領
域に積層され、コンデンサの電極を構成する複数の略平
板状の導体層であって、第１貫通孔を有し、電源電位に接続される第１導体層
と、第２貫通孔を有し、接地電位に接続される第２導体層
と、上記第１接続端子と上記第１導体層と上記第１外部接続
端子とを接続し、上記第２貫通孔内に位置し、第２導体
層と絶縁する第１接続配線と、上記第２接続端子と上記第２導体層と上記第２外部接続
端子とを接続し、上記第１貫通孔内に位置し、第１導体
層と絶縁する第２接続配線と、からなり、上記第１貫通孔および第２貫通孔は、それぞれ第１導体
層および第２導体層のうち、上記投影密集領域内に集中
的に形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】請求項１に記載に形成された配線基板であ
って、前記接続端子は、第３接続端子を含み、前記外部接続端子は、第３接続端子を含み、前記第１導体層に形成された第３貫通孔と、前記第２導体層に形成された第４貫通孔と、上記第３貫通孔内および第４貫通孔内に位置し、第１導
体層と第２導体層のいずれとも絶縁されつつ、上記第３
接続端子と上記第３外部接続端子とを接続し、信号伝達
用に用いられる第３接続配線と、を備え、上記第３貫通孔および第４貫通孔は、それぞれ第１導体
層および第２導体層のうち、上記密集領域を厚さ方向に
投影した投影密集領域の外側の周縁領域内に集中的に形
成されており、第３貫通孔同士の間隔および第４貫通孔同士の間隔は、
いずれも第１貫通孔同士の間隔および第２貫通孔同士の
間隔よりも大きいことを特徴とする配線基板。
【請求項３】前記第４貫通孔は、第３貫通孔を厚み方向
に投影した位置に形成されてなることを特徴とする請求
項２に記載の配線基板。