JP2001291799A

JP2001291799A - 配線基板

Info

Publication number: JP2001291799A
Application number: JP2000109208A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kashiwagi; 哲哉柏木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-10-19

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、信号ビア間の容量およびインダクタンスを低減
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１００は、その主面１０１に密集領域
１１２を形成する第１接続端子１０３および第２接続端
子１０４を備える。また、内部に、電源電極層３１等、
接地電極層３２等、および高誘電体層７６等からなる内
蔵コンデンサ２０を備える。高誘電体層７６等を貫通す
る信号ビア導体１４５の周囲には同軸状に接地ビア導体
１４４を設け、信号ビア導体１４５間の容量およびイン
ダクタンスをシールド効果により低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板内部に高誘電
体層と電極層とからなるコンデンサが内蔵された配線基
板に関し、特に高誘電体層を貫通する部位での信号配線
間のキャパシタンスおよびクロストークノイズを低減さ
せる構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数の絶縁層と導体層を交互
に積層して形成され、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ハンダバンプ（接続端子）が
多数形成され、一方、裏面側には、マザーボード等の接
続端子に対応した接続パッド（外部接続端子）が多数形
成されている。

【０００３】このうち、主面に形成されたハンダバンプ
は電源電位と接続する電源バンプ（第１接続端子）と、
接地電位を接続する接地バンプ（第２接続端子）と、信
号を出入力するための信号バンプ（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。特に、電源バンプ
と接地バンプとは略格子状に密集した密集領域をなして
いる。

【０００４】また、内蔵されたコンデンサは、上記密集
領域を含んで形成された第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接続配線を介して電源
バンプ（第１接続端子）および電源パッド（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貫通孔内を通るため、第２導体層と
は絶縁される。また、第２導体層は第２接続配線を介し
て接地バンプ（第２接続端子）および接地パッド（第２
外部接続端子）と接続される。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
縁される。

【０００５】ところで、このようなコンデンサ内蔵型配
線基板は、多数積層された絶縁層の一部を高誘電体材料
からなる高誘電体層とし、この高誘電体層を電極層によ
り挟持した構造の内蔵コンデンサを有している。各電極
層とハンダバンプとを結ぶ接続配線のインダクタンスを
下げるため、内蔵コンデンサはハンダバンプ（接地バン
プ、電源バンプ）の真下部分、すなわち、密集領域を厚
さ方向に投影した投影密集領域に設けられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、周縁領域にお
いても、絶縁層はコンデンサ部分と同じ高誘電体層から
なるため、高誘電体層表面に設けられる信号用の配線や
高誘電体層を貫通するビア導体相互間でキャパシタンス
が大きくなり、隣接する信号用の配線やビア間でクロス
トークノイズが発生するという問題がある。

【０００７】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、内蔵コンデンサの
外側の周縁領域において、信号配線間のキャパシタンス
およびクロストークノイズを低減させることができるコ
ンデンサ内蔵型配線基板を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】しかして、上記課題を解
決するための請求項１に係る発明は、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、第２接続端子、および第３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、第２外部接続端子、お
よび第３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少なくとも上記密
集領域を厚さ方向に投影した投影密集領域に積層され、
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、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を貫通する信号ビア導
体を含み、上記第３接続端子と上記第３外部接続端子と
を接続する信号伝達用の第３接続配線と、からなり、上
記信号ビア導体の周囲には、上記信号ビア導体の軸線と
略一致して同軸状に配置され、接地電位に接続される接
地ビア導体が形成されていることを特徴とする。

【０００９】上記配線基板によれば、高誘電体層を貫通
する部分における信号ビア導体の風位に接地電極に繋が
った接地ビア導体を同軸状に形成したため、シールド効
果により、信号用のビア導体間のキャパシタンスおよび
クロストークノイズを低減できる。

【００１０】さらに、請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の配線基板であって、前記信号ビア導体と前記
接地ビア導体との間には、前記高誘電体層よりも誘電率
が低くされた充填層が形成されている。したがって、信
号ビア導体と接地ビア導体間のキャパシタンスをも低減
することができる。

【００１１】なお、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。

【００１２】

【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１００に
ついて、図１に平面図を、図２に側面図を、図３に部分
拡大断面図を示す。この配線基板１００は、図２に示す
ように主面１０１と裏面１０２を有し、略矩形状の略板
形状をなしている。配線基板１００の主面１０１側には
図中に破線で示すＩＣチップ２００搭載することができ
る一方、裏面１０２側には、図中に破線で示すマザーボ
ード３００など他の配線基板を接続することができる。

【００１３】搭載予定のＩＣチップ２００は、配線基板
１００とのＩＣ接続端子として、ハンダバンプ２１０を
多数備えている。このハンダバンプ２１０は、信号を入
出力するための信号バンプ２０５の他、電源電位を受け
入れる電源バンプ２０３、および接地電位を受け入れる
接地バンプ２０４を多数有している。一方、この配線基
板１００を接続する予定のマザーボード３００も、配線
基板１００との接続端子として、信号バンプ３０５、電
源バンプ３０２、および接地バンプ３０３等のハンダバ
ンプ３１０を多数有している。

【００１４】本実施形態の配線基板１００は、図１およ
び図２に示すように、その主面１０１に、ＩＣチップ２
００のハンダバンプ２１０と接続する接続端子として、
多数のハンダバンプ１１０を有し、また、裏面１０２
に、マザーボード３００のハンダバンプ３１０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）
１２０を有している。このうち、主面１０１に形成され
た接続端子は、ＩＣチップ２００のハンダバンプ２１０
（電源バンプ２０３、接地バンプ２０４、信号バンプ２
０５）に対応した電源バンプ（第１接続端子）１０３、
接地バンプ（第２接続端子）１０４、および信号バンプ
（第３接続端子）１０５をそれぞれ有している。これら
のハンダバンプ１１０は、図１に示すように、配線基板
１００の主面１０１に略格子状に並び、略矩形状のバン
プ領域１１１を形成している。さらに詳細にいうと、こ
のバンプ領域１１１の略中央には、多数の電源バンプ１
０３と接地バンプ１０４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１１２が形成されている。また、バンプ領域ＢＲのう
ち密集領域１１２を取り囲む領域に、電源バンプ１０
３、接地バンプ１０４、および信号バンプ１０５が格子
状に多数並んだ周囲領域１１３が形成されている。

【００１５】一方、裏面１０２に形成された接続パッド
１２０も、マザーボードの各ハンダバンプ３１０に対応
した電源パッド１２３、接地パッド１２４、および信号
パッド１２５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１２３と接地パッド１２４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、電源パッド１２３、接地パッド１２４、信号パッド
１２５が多数配置されている。

【００１６】この配線基板１００は、図３に示すよう
に、主面１０１を形成する第１絶縁層７１から裏面１０
２を形成する第１１絶縁層８１まで全部で１１層の絶縁
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。

【００１７】この配線基板１００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１０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２０とに分けられる。なお、絶縁層７１〜
７５、および８１の材質は特に限定されないがセラミッ
クやガラスセラミックなどを好適に用いることができ
る。

【００１８】このうち展開部１０は、主として、前述し
たバンプ領域１１１のうち、周縁領域１１３に形成され
たハンダバンプ１１０とこれらと対応する接続パッド１
２０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１０５と信号パッ
ド１２５とを電気的に接続するためにの信号配線（第３
接続配線）１３５等を引き回して配線基板１００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１１４内では、電源バン
プ１０３に接続した電源配線（第１接続配線）１３３、
および、接地バンプ１０４に接続した接地配線（第２接
続配線）１３４がそれぞれ主面１０１側から裏面１０２
側へ向かって厚さ方向に延びている。

【００１９】また、内蔵コンデンサ２０は、主として、
投影密集領域１１４内において、電源バンプ１０３から
延びた電源配線（第１接続配線）１３３が電源電極層
（第１導体層）３１、３３、３５に接続しており、ま
た、接地バンプ１０４から延びた接地配線（第２接続配
線）１３４が接地電極層（第２導体層）３０、３２、３
４、３６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１３３、接地配線１３４を投影密集領
域１１４に集中させたために電源配線１３３、接地配線
１３４のそれぞれのインダクタンスを低減できる。

【００２０】また、投影密集領域１１４内においては、
上述した通り、電源配線１３３および接地配線１３４が
集中するために、接地配線１３４と電源電極層３１、３
３、３５とを絶縁するために電源電極層３１、３３、３
５に設けられた第１貫通孔４１、４３、４５も密集して
形成されることとなる。同様に、電源配線１０３と接地
電極層３０、３２、３４、３６とを絶縁するために接地
電極層３０、３２、３４、３６に設けられた第２貫通孔
４０、４２、４４、４６も密集して形成されることとな
る。

【００２１】具体的には、投影密集領域１１４内におい
ては、電源配線１０３と、これと隣接する接地配線１０
４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４１、４３、４
５、第２貫通孔４０、４２、４４、４６との間隔も、１
５０μｍ〜４５０μｍ程度に設定されている。

【００２２】次に、投影密集領域１１４の周囲に設けら
れた配線基板内部の周縁領域１１５（図２参照）につい
て説明する。周縁領域１１５においては、展開部１０に
ハンダバンプ１１０から展開された配線が形成されてお
り、特に、信号バンプ１０５から延びて形成された信号
配線１３５が集中的に配置されている。内蔵コンデンサ
２０のうちの周縁部分においては、信号配線１３５は、
高誘電体層７６〜８０を貫通する信号ビア導体１４５を
介して、いずれの電極層とも絶縁されつつ、信号パッド
１２５とそれぞれ接続されている。

【００２３】信号ビア導体１４５は、相互の間隔が１ｍ
ｍ〜１．５ｍｍ程度（例えば１．２７ｍｍ）に設定され
ている。このように信号ビア導体１４５は、電源配線１
３３や接地配線１３４と比べると、比較的間隔が広くな
るように展開部１０で展開（ファンアウト）されてい
る。

【００２４】さらに、信号ビア導体１４５は、高誘電体
層７６〜８０を貫通する部分において、隣接する信号ビ
ア１４５同士のキャパシタンスおよびクロストークノイ
ズを抑制するため、図３および図４に示すように、その
周囲に同軸状に形成された接地ビア導体１４４を有して
いる。すなわち、信号ビア導体１４５（φ７５μｍ）の
周囲に、信号ビア導体１４５と軸線を一致させるように
接地ビア導体１４４（φ３００μｍ）を設けている。こ
のような構造にすることにより、接地ビア導体１４４に
よるシールド効果により、接地ビア導体１４４を設けな
い場合の信号ビア導体１４５間のキャパシタンスおよび
クロストークノイズと比べ、信号ビア導体１４５間のキ
ャパシタンスおよびクロストークノイズを低減できる。

【００２５】また、高誘電体層７６〜８０の誘電率は約
５０００であるのに対し、信号ビア導体１４５と接地ビ
ア導体との間に設けられた充填体１４６は誘電率が４〜
７程度のガラスセラミックにより形成されている。した
がって、信号ビア導体１４５と接地ビア導体１４４との
間のキャパシタンスをも低減できる。

【００２６】なお、上記した配線基板１００は、以下の
公知の積層基板の製造方法を用いて容易に形成される。
すなわち、焼成後に各絶縁層（７１〜８１）となる生シ
ートの所定位置にパンチングまたはレーザ加工等により
貫通孔を形成し、貫通孔内および生シート表面にメタラ
イズインク（ＡｇやＰｄ等）を印刷し、各絶縁層を積層
・圧着した後、焼成して、さらに所望のメッキ等を施し
て完成する。なお、充填体１４６は予め形成した貫通孔
に低誘電率のガラスセラミックを充填し、乾燥させ、さ
らにその中心に信号ビア導体１４５を形成するための貫
通孔を形成し、メタライズインクを充填して形成するも
のとする。

【００２７】以上説明した通り、コンデンサを内蔵した
配線基板において、コンデンサの周囲領域において高誘
電体層を貫通する信号ビア導体の周囲に、同軸状の接地
ビア導体を設けてあるため、信号ビア導体相互間の容量
およびクロストークノイズを低減できる。さらに、信号
ビア導体と接地ビア導体間に誘電率４〜７の低誘電率材
料からなる充填体を配したので、信号ビア導体と接地ビ
ア導体の間の低減を効果的に行うことができる。

【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平面図
である。

【図２】本発明の実施形態に係る配線基板を示す側面図
である。

【図３】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。

【図４】本発明の実施形態に係る信号ビア導体および接
地ビア導体の配置を示す平面図である。

【符号の説明】

１０展開部２０内蔵コンデンサ３１、３３、３５電源電極層（第１導電層）３２、３４、３６接地電極層（第２電極層）４１、４３、４５第１貫通孔４２、４４、４６第２貫通孔７６〜８０高誘電体層１００配線基板１１０ハンダバンプ（接続端子）１０３電源バンプ（第１接続端子）１０４接地バンプ（第２接続端子）１０５信号バンプ（第３接続端子）１２０接続パッド（外部接続端子）１２３電源パッド（第１外部接続端子）１２４接地パッド（第２外部接続端子）１２５信号パッド（第３外部接続端子）１３３電源配線（第１接続配線）１３４接地配線（第２接続配線）１３５信号配線（第３接続配線）１４４接地ビア導体１４５信号ビア導体１４６充填体

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、第２
接続端子、および第３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、第２外部接続
端子、および第３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少なくとも
上記密集領域を厚さ方向に投影した投影密集領域に積層
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、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
の周縁領域内を貫通する信号ビア導体を含み、上記第３
接続端子と上記第３外部接続端子とを接続する信号伝達
用の第３接続配線と、からなり、上記信号ビア導体の周囲には、上記信号ビア導体の軸線
と略一致して同軸状に配置され、接地電位に接続される
接地ビア導体が形成されていることを特徴とする配線基
板。
【請求項２】前記信号ビア導体と前記接地ビア導体との
間には、前記高誘電体層よりも誘電率が低くされた充填
層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
配線基板。