JP2002033582A

JP2002033582A - 多層配線基板

Info

Publication number: JP2002033582A
Application number: JP2000214913A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawatsu; 秀夫川津
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】多層配線基板において、各信号配線の伝搬遅
延時間が揃わず、また信号配線に発生するリンギングノ
イズが増大する。【解決手段】複数の絶縁層４・５・６・７が積層さ
れ、この絶縁層の異なる層間に、第一の配線長を有する
第一の信号配線群２と、第二の配線長を有する第二の信
号配線群３と、これらの信号配線群間に位置する電源層
もしくは接地層８とが形成されるとともに、第一の配線
長をＬ１、第二の配線長をＬ２、信号配線群２を挟持す
る絶縁層４・５の比誘電率をεｒ１、信号配線群３を挟
持する絶縁層６・７の比誘電率をεｒ２としたときに、
式０．８×（εｒ２／εｒ１）^1/2≦Ｌ１／Ｌ２≦１．
２×（εｒ２／εｒ１）^1/2（ただし、Ｌ１≠Ｌ２かつ
εｒ１≠εｒ２）を満たす多層配線基板１である。信号
配線群の伝搬遅延時間を同一とし、かつリンギングノイ
ズを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子をはじめ
とする電子部品等を収納するための電子部品収納用パッ
ケージや電子部品が搭載される電子回路基板等に使用さ
れる多層配線基板に関し、より詳細には高速で動作する
半導体素子を収納または搭載するのに好適な配線構造を
有する多層配線基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロプロセッサやＡＳＩＣ
（Application Specific Integrated Circuit）などに
代表される半導体素子をはじめとする電子部品が搭載さ
れ、電子回路基板等に使用される多層配線基板において
は、内部配線用の配線導体の形成にあたって、アルミナ
セラミックス等のセラミックスから成る絶縁層とタング
ステン（Ｗ）等の高融点金属から成る配線導体層とを交
互に積層して多層配線基板を形成していた。

【０００３】一方、情報処理能力の向上の要求が高まる
中で、半導体素子の動作速度の高速化が進み、内部配線
用の配線導体のうち信号配線には、特性インピーダンス
の整合や信号配線間のクロストークノイズの低減等の電
気特性の向上が求められてきた。そこで、このような要
求に対応するために信号配線の配線構造はストリップ線
路構造とされ、信号配線の上下に絶縁層を介して広面積
パターンの電源層もしくは接地（グランド）層を形成し
ていた。

【０００４】しかしながら、このような多層配線基板の
絶縁層はその比誘電率が１０程度のアルミナセラミック
ス等から成るために、信号配線間の電気的な結合が大き
くなることからクロストークノイズが増大し、その結
果、半導体素子の動作速度の高速化に対応できないとい
う問題が発生していた。

【０００５】そこで、比誘電率が１０程度のアルミナセ
ラミックスに代えて比誘電率が３〜５と比較的小さいガ
ラスエポキシ樹脂基材やポリイミド・エポキシ樹脂等の
有機系材料を絶縁層とする多層配線基板が用いられるよ
うになってきた。

【０００６】このような多層配線基板においては、有機
系材料から成る絶縁層上にメッキ法や蒸着法・スパッタ
リング法等による薄膜導体形成技術を用いて銅（Ｃｕ）
から成る内部配線用導体膜を形成し、フォトリソグラフ
ィ法やエッチング法により微細なパターンの配線導体を
有する配線導体層を形成して、この絶縁層と配線導体層
とを交互に積層することによって、半導体素子の高速動
作が可能な多層配線基板を作製することが行われてい
る。

【０００７】しかしながら、更なる情報処理能力の向上
が求められる中で、半導体素子の動作周波数が１ＧＨｚ
を超えるといった動作速度の高速化が進むとともに、半
導体素子とそれを搭載する多層配線基板との接続端子の
ピッチにおいては、半導体素子の小型化に対応するため
の狭ピッチ化が急速に進んできた。

【０００８】このような中で新たに発生した問題とし
て、半導体素子に入力される電気信号間の入力タイミン
グの時間差がある。この時間差は、多層配線基板のそれ
ぞれの信号配線の配線長が異なるために発生するもので
あって、各電気信号がそれぞれの信号配線を通過する際
に必要とする時間、すなわち伝搬遅延時間に差が生じ、
半導体素子に入力される電気信号間の入力タイミングが
異なることから、半導体素子の誤動作につながるもので
ある。

【０００９】そこで、このような問題を解決するため
に、図５に要部平面図で示すように、絶縁層６１上に形
成された信号配線群６０の長さを同一にすることで各信
号配線の伝搬遅延時間を同一にし、これらが接続される
半導体素子６２への電気信号の入力タイミングを各信号
配線間で同一にする設計が行われている。具体的には、
信号配線の始点と終点を結ぶ距離が短い信号配線の配線
長を、信号配線の一部に迂回部を設けた構造とすること
で、信号配線の始点と終点を結ぶ距離が長い信号配線の
配線長と揃える方法を採用してきた。

【００１０】しかし、このような構造の多層配線基板に
おいては配線長が不必要に長くなるために、信号配線間
ならびに信号配線と電源層、または接地層との間の電気
的結合、すなわち信号配線のキャパシタンスおよびイン
ダクタンスが大きくなり、その結果、信号ノイズやクロ
ストークノイズが増大し、半導体素子の誤動作につなが
るという問題点を有していた。

【００１１】そこで、配線基板のストリップ導体や高周
波電気配線等の信号配線の伝搬遅延時間を略同一とし、
かつ上記各ノイズを低減するための構造として、Ｔpd＝
（εｒ）^1/2／ｃ（Ｔpdは信号配線の単位配線長当たり
の伝搬遅延時間、εｒは信号配線が配設されている絶縁
層（誘電体）の比誘電率、ｃは光速である）に基いて、
信号配線の単位配線長当たりの伝搬遅延時間Ｔpdがこの
信号配線が配設されている絶縁層の比誘電率εｒで規定
されることを利用して、図６に要部断面図で示すよう
に、ストリップ導体（高周波電気配線）６３・６４が配
設されている誘電体（電気絶縁層）６５・６６の比誘電
率を伝搬遅延時間の差に応じて変えることが提案されて
いる（特開平８−７８９４０号、特開平１１−８４４４
号公報参照）。なお、６７は電源層もしくは接地層であ
る。

【００１２】即ち、ストリップ導体６３・６４の信号配
線のうち、配線長が長い信号配線が配設されている誘電
体６５もしくは６６の比誘電率より、配線長の短い信号
配線が配設されている誘電体の比誘電率を大きくするこ
とで、理論上、配線長が異なっても信号配線の伝搬遅延
時間を略同一にすることができ、かつ、不必要に配線長
が長くなることを低減できるというものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術においては、接続端子が狭ピッチ化された半
導体素子を搭載する高密度な配線を有する多層配線基板
において、信号配線間隔の狭い部分で信号配線が配設さ
れている誘電体の比誘電率を信号配線の配線長もしくは
伝搬遅延時間に応じて変化させたとしても、その信号配
線に隣接した他の信号配線にまで誘電体の影響が及ぶた
め、所望の伝搬遅延時間が得られないという問題点を有
していた。

【００１４】さらに、各信号配線で比誘電率が異なる誘
電体が配設されていることから、絶縁層の比誘電率によ
って決定される信号配線間のキャパシタンスが線路方向
で不均一になるために特性インピーダンスが線路方向で
不均一になり、その結果、リンギングノイズが増大する
という新たな問題点を有していた。

【００１５】本発明は上記問題点を解決すべく完成され
たものであり、その目的は、各信号配線の伝搬遅延時間
を略同一とし、かつ信号配線に発生するリンギングノイ
ズ等が低減でき、半導体素子の高速化と接続端子の狭ピ
ッチ化に対応できる高密度配線が可能な多層配線基板を
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板
は、複数の絶縁層が積層され、この絶縁層の異なる層間
に、第一の配線長を有する複数の信号配線から成る第一
の信号配線群と、第二の配線長を有する複数の信号配線
から成る第二の信号配線群と、これら第一および第二の
信号配線群間に位置する電源層もしくは接地層とが形成
されるとともに、第一の配線長をＬ１、第二の配線長を
Ｌ２、第一の信号配線群を挟持する絶縁層の比誘電率を
εｒ１、第二の信号配線群を挟持する絶縁層の比誘電率
をεｒ２としたときに、以下の式０．８×（εｒ２／εｒ１）^1/2≦Ｌ１／Ｌ２≦１．２
×（εｒ２／εｒ１）^1/2 （ただし、Ｌ１≠Ｌ２かつεｒ１≠εｒ２）を満たすこ
とを特徴とするものである。

【００１７】本発明の多層配線基板によれば、複数の絶
縁層が積層され、その層間に複数の信号配線から成る信
号配線群が形成される多層配線基板の構造として、異な
る絶縁層間に、第一の配線長を有する複数の信号配線か
ら成る第一の信号配線群と、第二の配線長を有する複数
の信号配線から成る第二の信号配線群とを有する構造と
したことにより、これら第一および第二の信号配線群毎
の配線長は等しくなり、かつ第一および第二の信号配線
群毎の伝搬遅延時間は略同一となる。

【００１８】また、これら第一および第二の信号配線群
間には電源層もしくは接地層を有する構造としたことに
より、第一および第二の信号配線群間での電気的な干渉
が遮断される。そのため、第一および第二の信号配線群
毎の伝搬遅延時間Ｔpdlは、それぞれの信号配線群の信
号配線の配線長Ｌと、それぞれの信号配線群を挟持する
絶縁層の比誘電率εｒから、単位配線長当たりの伝搬遅
延時間Ｔpdに配線長Ｌを乗ずることで、Ｔpdl＝｛（ε
ｒ）^1/2／ｃ｝×Ｌ（ｃは光速である）から容易に設定
することができる。

【００１９】さらに、上記の式を満足する構造としたこ
とにより、信号配線の伝搬遅延時間が信号配線群を挟持
する絶縁層の比誘電率の平方根（１／２乗）に比例する
ことから、第一および第二の信号配線群を挟持する絶縁
層のそれぞれの比誘電率の平方根の比を、各配線長の比
に対して逆比に設定することで、配線長が異なる第一お
よび第二の信号配線群間の伝搬遅延時間を、半導体素子
の誤動作が起こりにくい範囲である±２０％以内の範囲
で略同一にすることができる。

【００２０】また、第一および第二の信号配線群をそれ
ぞれ挟持する絶縁層の比誘電率は同一絶縁層内で一定で
あることから、信号配線間隔によらず第一および第二の
信号配線群の伝搬遅延時間を略同一とすることができ、
かつ絶縁層の比誘電率が各信号配線群において一定して
いることから、各信号配線の特性インピーダンスを線労
方向において一定とできるため、リンギングノイズを低
減することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の多層配線基板につ
いて添付図面に基づき詳細に説明する。

【００２２】図１は本発明の多層配線基板の実施の形態
の一例を示す断面図であり、図２は第一の信号配線群の
例を示す要部平面図、図３は第二の信号配線群の例を示
す要部平面図である。

【００２３】これらの図において、１は多層配線基板、
２は第一の信号配線群であり、この第一の信号配線群２
は絶縁層４・５に挟持され、３は第二の信号配線群であ
り、この第二の信号配線群３は絶縁層６・７に挟持され
ている。また、絶縁層５と絶縁層６の間には電源層もし
くは接地層としての配線導体層８を有している。

【００２４】なお、第一および第二の信号配線群２・３
が有する複数の信号配線は、それぞれ異なる電気信号を
伝送するものとしてもよい。

【００２５】この例では、多層配線基板１にはマイクロ
プロセッサやＡＳＩＣなどの半導体素子１３が搭載さ
れ、錫（Ｓｎ）・鉛（Ｐｂ）等の半田等から成る導体バ
ンプ１１および半導体素子１３接続用の電極パッド９を
介して、多層配線基板１と電気的に接続され、半導体素
子１３と多層配線基板１の間にはエポキシ樹脂等の充填
材１２が埋め込まれている。また、半導体素子１３側と
反対側の表面には他の配線基板と電気的に接続するため
の配線基板接続用の電極パッド１０を有している。

【００２６】ここで、本発明の多層配線基板１において
は、絶縁層４・５は同じ比誘電率を有する絶縁層で、ま
た絶縁層６・７は同じ比誘電率を有する絶縁層で構成さ
れている。

【００２７】そして、図２および図３に示すように、第
一の信号配線群２および第二の信号配線群３の配線長は
それぞれの信号配線群毎に同一の配線長とされており、
さらに、本例では第二の信号配線群３の配線長は、第一
の信号配線群２の配線長より短い配線長とされている。
そしてこれに対し、絶縁層６・７は、絶縁層４・５より
大きい比誘電率を有するものとしている。

【００２８】なお、この例とは逆に、第一の信号配線群
２の信号配線は第二の信号配線群３の信号配線より短い
配線長であり、かつ絶縁層４・５は絶縁層６・７より大
きい比誘電率を有する構成としてもよい。

【００２９】ここで、信号配線の単位配線長当たりの伝
搬遅延時間は、Ｔpd＝（εｒ）^1/2／ｃ（Ｔpdは信号配
線の単位配線長当たりの伝搬遅延時間、εｒは信号配線
が配設されている絶縁層の比誘電率、ｃは光速である）
に示すように、信号配線が配設されている絶縁層の比誘
電率に比例することが一般的に知られている。すなわ
ち、信号配線が配設されている絶縁層の比誘電率が大き
いと、信号配線の単位長当たりの伝搬遅延時間は大きく
なり、逆に絶縁層の比誘電率が小さいと単位長当たりの
伝搬遅延時間は小さくなる。

【００３０】また、信号配線の伝搬遅延時間は、信号配
線の単位配線長当たりの伝搬遅延時間に配線長を乗じて
得られることから、配線長の短い信号配線群が配設され
ている絶縁層の比誘電率を、配線長の長い信号配線群が
配設されている絶縁層の比誘電率より大きくすることで
単位配線長当たりの伝搬遅延時間が大きくなることか
ら、配線長が短くても信号配線の伝搬遅延時間を配線長
の長い信号配線群と略同一にすることができる。

【００３１】本例では、第二の信号配線群３は第一の信
号配線群２より短い配線長の信号配線構造とし、絶縁層
６・７の比誘電率は絶縁層４・５の比誘電率より大きい
構造としたことにより、第二の信号配線群３の信号配線
の単位配線長当たりの伝搬遅延時間は、第一の信号配線
群２の信号配線の単位配線長当たりの伝搬遅延時間より
大きくなることから、第二の信号配線群３の信号配線の
配線長の方が第一の信号配線群２の信号配線の配線長よ
り短くても、第一の信号配線群２の伝搬遅延時間と略同
一にすることができる。

【００３２】次に、配線長が異なる信号配線の伝搬遅延
時間を同一にするための、絶縁層の比誘電率の設定値の
算出方法について説明する。

【００３３】信号配線の伝搬遅延時間は、Ｔpdl＝
｛（εｒ）^1/2／ｃ｝×Ｌ（Ｔpdlは信号配線の伝搬遅延
時間、εｒは信号配線が配設されている絶縁層の比誘電
率、ｃは光速、Ｌは信号配線群の信号配線の配線長であ
る）で規定されることから、第一の信号配線群２の信号
配線の伝搬遅延時間Ｔpdl１は、第一の配線長をＬ１と
し、第一の信号配線群を挟持する絶縁層４・５の比誘電
率をεｒ１とすると、Ｔpdl１＝｛（εｒ１）^1/2／ｃ｝
×Ｌ１（ｃは光速である）で規定される。また、同様に
して、第二の信号配線群３の信号配線の伝搬遅延時間Ｔ
pdl２は、第二の配線長をＬ２とし、第二の信号配線群
を挟持する絶縁層６・７の比誘電率をεｒ２とすると、
Ｔpdl２＝｛（εｒ２）^1/2／ｃ｝×Ｌ２（ｃは光速であ
る）で規定される。

【００３４】ここで、それぞれの信号配線群の伝搬遅延
時間を同一にすることからＴpdl１＝Ｔpdl２として式を
解くと、L１／L２＝（εｒ２／εｒ１）^1/2（Ｌ１は第
一の配線長、Ｌ２は第二の配線長、εｒ１は第一の信号
配線群を挟持する絶縁層の比誘電率、εｒ２は第二の信
号配線群を挟持する絶縁層の比誘電率である）が得られ
る。すなわち、上記関係式に準じて、異なる信号配線の
配線長の関係から、絶縁層の比誘電率を設定すること
で、信号配線の伝搬遅延時間を同一に設定することが可
能である。

【００３５】また、本発明では、異なる配線長の信号配
線が有する伝搬遅延時間を±２０％以内で略同一として
いる。これは、半導体素子を誤動作をおこさせずに正確
かつ安定に動作させることができる範囲である。このこ
とから、上記式において±２０％の伝搬遅延時間差とな
るような絶縁層の比誘電率の設定値は、以下の式で規定
することができる。０．８×（εｒ２／εｒ１）^1/2≦Ｌ１／Ｌ２≦１．２
×（εｒ２／εｒ１）^1/2 （ただし、Ｌ１≠Ｌ２かつεｒ１≠εｒ２）Ｌ１／Ｌ２
が上記範囲から外れると、半導体素子が誤動作を起こし
やすい。

【００３６】好ましくは、以下の式０．９×（εｒ２／εｒ１）^1/2≦Ｌ１／Ｌ２≦１．１
×（εｒ２／εｒ１）^1/2 で規定するように±１０％の伝搬遅延時間の差となる範
囲であれば、よりいっそうそれぞれの信号配線の伝搬遅
延時間を同一にすることができるため、更なる半導体素
子の高速化に対応することが可能である。

【００３７】また、本発明では絶縁層毎に比誘電率を変
更するため、同一信号配線群の信号配線の上下に配設さ
れている絶縁層の比誘電率は一定となるため、信号配線
群内の信号配線の単位配線長当たりの伝搬遅延時間は、
信号配線間のピッチによらず一定とすることができる。
その結果、容易に伝搬遅延時間の整合が行える。さらに
は、比誘電率が一定であることから、信号配線の特性イ
ンピーダンスを線路方向において一定に保つことがで
き、特性インピーダンスの不整合によって発生するリン
ギングノイズを低減することができる。

【００３８】次に、図４を用いて、本発明の多層配線基
板の実施の形態の他の例を説明する。

【００３９】図４は図１と同様の断面図である。図４に
おいて２１は多層配線基板、２２は第一の信号配線群で
あり、この第一の信号配線群２２は絶縁層２８・２９に
挟持されており、２３は第二の信号配線群であり、この
第二の信号配線群２３は絶縁層３０・３１に挟持されて
いる。また、絶縁層２９と３０の間には２層の電源層も
しくは接地層としての配線導体層２５・２６を有してい
る。

【００４０】また、多層配線基板２１には半導体素子３
６が搭載され、導体バンプ３４および半導体素子３６接
続用の電極パッド３３を介して、多層配線基板２１と電
気的に接続され、半導体素子３６と多層配線基板２１の
間には充填材３５が埋め込まれている。さらに、半導体
素子３６側と反対側の表面には配線基板接続用の電極パ
ッド３２を有している。

【００４１】なお、第一および第二の信号配線群２２・
２３が有する複数の信号配線は、それぞれ異なる電気信
号を伝送するものとしてもよく、また、絶縁層２９と絶
縁層３０の間に位置する電源層もしくは接地層２５・２
６の層数は３層以上としてもよく、それぞれ異なる電源
を供給するものとしてもよい。

【００４２】この例の多層配線基板２１においても、絶
縁層２８・２９は同じ比誘電率を有する絶縁層で、また
絶縁層３０・３１は同じ比誘電率を有する絶縁層で構成
されている。

【００４３】そして、第一の信号配線群２２および第二
の信号配線群２３の配線長はそれぞれの信号配線群毎に
同一の配線長を有しており、さらに、本例では第二の信
号配線群２３の配線長は、第一の信号配線群２２の配線
長より短い配線長で構成されている。そしてこれに対
し、絶縁層３０・３１は、絶縁層２８・２９より大きい
比誘電率を有する構成としている。

【００４４】なお、この例についても、これとは逆に第
一の信号配線群２２の信号配線は第二の信号配線群２３
の信号配線より短い配線長を有し、かつ絶縁層２８・２
９は絶縁層３０・３１より大きい比誘電率を有する構成
としてもよい。

【００４５】そしてこの例では、第一の信号配線群２２
の上側には電源層もしくは接地層としての配線導体層２
４を有し、第二の信号配線群２３の下側には電源層もし
くは接地層としての配線導体層２７を有している。これ
により、信号配線群の配線構造は、その上下に広面積パ
ターンを有するストリップ線路構造となるため、信号配
線間の電気的結合によって発生するクロストークノイズ
を低減できるだけでなく、多層配線基板２１の外部から
の電磁干渉によって発生するＥＭＩノイズの低減も可能
となる。

【００４６】なお、配線導体層２４・２７はいずれか一
方のみを有する構成としてもよく、あるいはそれぞれ複
数の配線導体層を有する構成としてもよい。また、異な
る電源を供給する電源層を複数有する構成としてもよ
い。

【００４７】このような構造としても、信号配線の配線
長に応じてその信号配線を形成する絶縁層の比誘電率を
設定することで、信号配線群間の伝搬遅延時間を略同一
とすることができるだけでなく、特性インピーダンスを
信号配線の線路方向において一定とすることができるた
め、リンギングノイズの低減が可能となる。

【００４８】本発明の多層配線基板においては、同様の
配線構造をさらに多層に積層して多層配線基板を構成し
てもよい。その場合でも、本発明の配線構造を一組の信
号配線群の組み合わせに順次適用していくことで、同様
の効果が得られる。

【００４９】また、信号配線群の上側あるいは下側に種
々配線構造の信号配線部を積層して、これらを一体とし
て多層配線基板を構成することもできる。例えば、スト
リップ線路構造の配線構造や、マイクロストリップ線路
構造・コプレーナ線路構造等を、多層配線基板に要求さ
れる仕様等に応じて適宜選択して用いることができる。

【００５０】また、例えば、ポリイミド絶縁層と銅蒸着
による導体層といったものを積層して、電気回路を構成
してもよい。また、チップ抵抗・薄膜抵抗・コイルイン
ダクタ・クロスインダクタ・チップコンデンサ・電解コ
ンデンサといったものを取着して多層配線基板を構成し
てもよい。

【００５１】また、各絶縁層の平面視における形状は、
正方形状や長方形状・菱形状・六角形状・八角形状等の
形状であってもよい。

【００５２】そして、このような本発明の多層配線基板
は、半導体素子収納用パッケージ等の電子部品収納用パ
ッケージや電子部品搭載用基板、多数の半導体素子が搭
載されるいわゆるマルチチップモジュールやマルチチッ
プパッケージ、あるいはマザーボード等として使用され
る。

【００５３】本発明の多層配線基板おいて、各絶縁層
は、例えばセラミックグリーンシート積層法によって、
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
・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ムライト質焼
結体・ガラスセラミックス等の無機絶縁材料を使用し
て、あるいはポリイミド・エポキシ樹脂・フッ素樹脂・
ポリノルボルネン・ベンゾシクロブテン等の有機絶縁材
料を使用して、あるいはセラミックス粉末等の無機絶縁
物粉末をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で結合して成る
複合絶縁材料などの電気絶縁材料を使用して形成され
る。

【００５４】これらの絶縁層は以下のようにして作製さ
れる。例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合で
あれば、まず、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化カル
シウム・酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バ
インダ・溶剤等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
状となすことによってセラミックグリーンシートを得
る。そして、各信号配線群および各配線導体層と成る金
属ペーストを所定のパターンに印刷塗布して上下に積層
し、最後にこの積層体を還元雰囲気中、約１６００℃の
温度で焼成することによって製作される。

【００５５】また、例えばエポキシ樹脂から成る場合で
あれば、一般に酸化アルミニウム質焼結体から成るセラ
ミックスやガラス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を
含浸させて形成されるガラスエポキシ樹脂等から成る絶
縁層の上面に、有機樹脂前駆体をスピンコート法もしく
はカーテンコート法等の塗布技術により被着させ、これ
を熱硬化処理することによって形成されるエポキシ樹脂
等の有機樹脂から成る絶縁層と、銅を無電解めっき法や
蒸着法等の薄膜形成技術およびフォトリソグラフィー技
術を採用することによって形成される薄膜配線導体層と
を交互に積層し、約１７０℃程度の温度で加熱硬化する
ことによって製作される。

【００５６】これらの絶縁層の厚みとしては、使用する
材料の特性に応じて、要求される仕様に対応する機械的
強度や電気的特性等の条件を満たすように適宣設定され
る。

【００５７】また、異なる比誘電率を有する絶縁層を得
るための方法としては、例えば酸化アルミニウム・窒化
アルミニウム・炭化珪素・窒化珪素・ムライト・ガラス
セラミックス等の無機絶縁材料や、あるいはポリイミド
・エポキシ樹脂・フッ素樹脂・ポリノルボルネン・ベン
ゾシクロブテン等の有機絶縁材料にチタン酸バリウム・
チタン酸ストロンチウム・チタン酸カルシウム・チタン
酸マグネシウム等の高誘電体材料の粉末を添加混合し、
しかるべき温度で加熱硬化することによって、所望の比
誘電率のものを得るようにすればよい。

【００５８】この時、無機絶縁材料や有機絶縁材料に添
加混合する高誘電体材料の粒径は、無機絶縁材料あるい
は有機絶縁材料に高誘電体材料を添加混合したことによ
って起こる絶縁層内の比誘電率のバラツキの発生の低下
や、絶縁層の粘度変化による加工性の低下を低減するた
め、０．５μｍ〜５０μｍの範囲とすることが望まし
い。

【００５９】また、無機絶縁材料や有機絶縁材料に添加
混合する高誘電体材料の含有量は、絶縁層の比誘電率を
大きな値とするためと、無機絶縁材料や有機絶縁材料と
高誘電体材料の接着強度の低下を防止するために、５重
量％〜７５重量％とすることが望ましい。

【００６０】また、各信号配線群や電源層もしくは接地
層としての広面積パターンは、例えばタングステン
（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）・モリブデンマンガン（Ｍ
ｏ−Ｍｎ）・銅（Ｃｕ）・銀（Ａｇ）・銀パラジウム
（Ａｇ−Ｐｄ）等の金属粉末メタライズ、あるいは銅
（Ｃｕ）・銀（Ａｇ）・ニッケル（Ｎｉ）・クロム（Ｃ
ｒ）・チタン（Ｔｉ）・金（Ａｕ）・ニオブ（Ｎｂ）や
それらの合金等の金属材料の薄膜等により形成すればよ
い。

【００６１】具体的には各信号配線群や電源層もしくは
接地層としての広面積パターンをＷの金属粉末メタライ
ズで形成する場合は、Ｗ粉末に適当な有機バインダ・溶
剤等を添加混合して得た金属ペーストを絶縁層と成るセ
ラミックグリーンシートに所定のパターンに印刷塗布
し、これをセラミックグリーンシートの積層体とともに
焼成することによって形成することができる。

【００６２】他方、金属材料の薄膜で形成する場合は、
例えばスパッタリング法・真空蒸着法またはメッキ法に
より金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ法により
所定の配線パターンに形成することができる。

【００６３】このような多層配線基板は、各信号配線群
が配設されている絶縁層の比誘電率に応じて、各信号配
線群の配線幅を適宣設定することで、各信号配線群の信
号配線の特性インピーダンス値を同一値とすることがで
きる。

【００６４】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更を行うことは何ら差し支えない。例えば、３つ以
上の信号配線群を異なる絶縁層間に形成したものについ
て適用してもよい。また、信号配線群間あるいは信号配
線群の上または下に設ける電源層もしくは接地層をそれ
ぞれ複数層としてもよい。さらに、電源層もしくは接地
層のパターンの形状を、多数の開口部を有するいわゆる
メッシュパターンの形状としてもよい。

【００６５】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、複数の
絶縁層が積層され、この絶縁層の異なる層間に、第一の
配線長を有する複数の信号配線から成る第一の信号配線
群と、第二の配線長を有する複数の信号配線から成る第
二の信号配線群と、これら第一および第二の信号配線群
間に位置する電源層もしくは接地層とが形成されるとと
もに、第一の配線長をＬ１、第二の配線長をＬ２、第一
の信号配線群を挟持する絶縁層の比誘電率をεｒ１、第
二の信号配線群を挟持する絶縁層の比誘電率をεｒ２と
したときに、０．８×（εｒ２／εｒ１）^1/2≦Ｌ１／Ｌ２≦１．２
×（εｒ２／εｒ１）^1/2 （ただし、Ｌ１≠Ｌ２かつεｒ１≠εｒ２）を満足する
構成としたことにより、信号配線の配線長を不必要に長
くすることなく信号配線間の伝搬遅延時間を、半導体素
子の誤動作が起こりにくい範囲である±２０％以内の範
囲で略同一にすることができる。

【００６６】また、第一および第二の信号配線群をそれ
ぞれ挟持している絶縁層の比誘電率は同一絶縁層内で一
定であることから、信号配線間隔によらず第一および第
二の信号配線群の伝搬遅延時間を同一とすることができ
るだけでなく、各信号配線の特性インピーダンスを信号
配線の線路方向において一定とすることができるため、
リンギングノイズを低減できる。

【００６７】その結果、本発明によれば、半導体素子の
高速化と接続端子の狭ピッチ化に対応できる高密度配線
が可能な多層配線基板を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示
す断面図である。

【図２】本発明の多層配線基板における第一の信号配線
群の例を示す要部平面図である。

【図３】本発明の多層配線基板における第二の信号配線
群の例を示す要部平面図である。

【図４】本発明の多層配線基板の実施の形態の他の例を
示す断面図である。

【図５】従来の多層配線基板における信号配線群の例を
示す要部平面図である。

【図６】従来の多層配線基板の要部断面図である。

【符号の説明】

１、２１・・・多層配線基板２、２２・・・第一の信号配線群３、２３・・・第二の信号配線群４、５、６、７、２８、２９、３０、３１・・・絶縁層８、２４、２５、２６、２７・・・電源層もしくは接地
層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の絶縁層が積層され、該絶縁層の異
なる層間に、第一の配線長を有する複数の信号配線から
成る第一の信号配線群と、第二の配線長を有する複数の
信号配線から成る第二の信号配線群と、これら第一およ
び第二の信号配線群間に位置する電源層もしくは接地層
とが形成されるとともに、前記第一の配線長をＬ１、前
記第二の配線長をＬ２、前記第一の信号配線群を挟持す
る前記絶縁層の比誘電率をεｒ１、前記第二の信号配線
群を挟持する前記絶縁層の比誘電率をεｒ２としたとき
に、以下の式を満たすことを特徴とする多層配線基板。０．８×（εｒ２／εｒ１）^1/2≦Ｌ１／Ｌ２≦１．２
×（εｒ２／εｒ１）^1/2 （ただし、Ｌ１≠Ｌ２かつεｒ１≠εｒ２）