JP2002223077A - Multilayer wiring board - Google Patents

Multilayer wiring board

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JP2002223077A
JP2002223077A JP2001019610A JP2001019610A JP2002223077A JP 2002223077 A JP2002223077 A JP 2002223077A JP 2001019610 A JP2001019610 A JP 2001019610A JP 2001019610 A JP2001019610 A JP 2001019610A JP 2002223077 A JP2002223077 A JP 2002223077A
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Japan
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layer
signal wiring
signal
insulating
wiring
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JP2001019610A
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Japanese (ja)
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Hideo Kawatsu
秀夫 川津
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an electric noise and a simultaneous switching noise by using a multilayer wiring board. SOLUTION: The multilayer wiring board includes a first signal wiring group 3 having a wiring length L1, a second signal wiring group 7 having a wiring length L2 and a built-in capacitor composed of power source layers or grounding layers 8, 10, 11. Here, 0.8×[(0.670/εr-0.525)×e -2x(b+t)/h}+1]1/2<=L2/L 1<=1.2×[(0.670/εr-0.525)×e -2x(b+t)/h}+1]1/2 (wherein L1>L2, t is the thickness of a signal wiring of the first signal wiring group, h is the thickness of an insulating layer between the first signal wiring group and the power source layers or grounding layers formed as opposed to the first signal wiring group, b is the thickness of an insulating coating layer, εr is a specific inductive capacity of the insulating layer and the insulating coating layer, and e is a natural logarithm) is satisfied. A plurality of the built-in capacitors each having a different resonance frequency in the range from the operation frequency band of a semiconductor element 14 to the frequency band of a higher harmonic component are connected in parallel. The synthetic impedance value in the antiresonant frequency is equal to a predetermined value or lower.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子を収納す
るための半導体素子収納用パッケージあるいは半導体素
子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、特に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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-layer wiring board used for a semiconductor element housing package for housing a semiconductor element or an electronic circuit board on which a semiconductor element or an electronic component is mounted. The present invention relates to a multilayer wiring board having a wiring structure suitable for housing or mounting a semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、マイクロプロセッサやASIC(Appl
ication Specific Integrated Circuit)等に代表され
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。
2. Description of the Related Art Conventionally, microprocessors and ASICs (Appl.
In a multilayer wiring board used for an electronic circuit board or the like, on which electronic components such as a semiconductor element typified by an ication specific integrated circuit) are mounted. Insulating layers made of ceramics and wiring conductor layers made of a high melting point metal such as tungsten (W) are alternately laminated to form a multilayer wiring board.

【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や同時スイッチン
グ数の増加が進むにつれ、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
における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の電源層も
しくは接地(グランド)層を形成していた。
On the other hand, as the demand for improving the information processing capability increases, as the operating speed of the semiconductor element increases and the number of simultaneous switching increases, the signal wiring among the wiring conductors for internal wiring has characteristic impedance. There has been a demand for improvements in electrical characteristics such as matching of signals and reduction of crosstalk noise between signal wirings. Therefore, in order to meet such a demand, the wiring structure of the signal wiring is a strip line structure, and a wide-area power supply layer or a ground (ground) layer is formed above and below the signal wiring via an insulating layer.

【0004】また、多層配線基板が取り扱う電気信号の
高速化に伴い、絶縁層を比誘電率が10程度であるアルミ
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、ポリイミドまたはエポキシ
樹脂等の有機系材料を用いて形成し、この絶縁層上にメ
ッキ法、蒸着法またはスパッタリング法等による薄膜形
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形成して、この絶縁層と配線
導体とを交互に多層に積層することによって、高密度、
高機能でかつ半導体素子の高速動作が可能な多層配線基
板を作製することも行なわれている。
Further, with the increase in the speed of electric signals handled by the multilayer wiring board, a glass epoxy resin base material having a relatively small relative dielectric constant of 3 to 5 is used instead of an alumina ceramic having a relative dielectric constant of about 10 for an insulating layer. Is formed using an organic material such as polyimide, epoxy resin, or the like, and a conductive film for internal wiring made of copper (Cu) is formed on the insulating layer by using a thin film forming technique such as plating, vapor deposition, or sputtering. Then, a fine pattern of wiring conductors is formed by photolithography or etching, and the insulating layer and the wiring conductors are alternately laminated in multiple layers to achieve high density,
Production of a multi-layer wiring board having high performance and capable of high-speed operation of a semiconductor element is also performed.

【0005】また、半導体素子の動作速度の高速化とと
もに信号数の増加が進み、それを搭載する多層配線基板
には信号配線数の増大が求められてきた。これに対し、
ストリップ線路構造を有する信号配線は、容易に複数の
信号配線層を形成できることから信号配線数の増大に対
応し易いという利点を有していた。
In addition, the number of signals has been increasing with the increase in the operation speed of semiconductor devices, and the number of signal wirings has been required to increase on a multilayer wiring board on which the semiconductor elements are mounted. In contrast,
A signal wiring having a strip line structure has an advantage that it can easily form a plurality of signal wiring layers and thus can easily cope with an increase in the number of signal wirings.

【0006】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、各電気信号が信号配
線を通過するのに要する時間の差、すなわち伝搬遅延時
間の差であり、それぞれの信号配線の配線長が異なるた
めに生じる。この伝搬遅延時間の差が大きくなると、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
なるために、半導体素子の誤動作を引き起こすものであ
る。
As a new problem arising in such a situation, there is a time difference in input timing between electric signals input to a semiconductor element. This time difference is a difference in time required for each electric signal to pass through the signal wiring, that is, a difference in propagation delay time, and occurs because the wiring length of each signal wiring is different. If the difference in the propagation delay time increases, the input timing between the electric signals input to the semiconductor element differs, which causes a malfunction of the semiconductor element.

【0007】そこで、このような問題を解決するため
に、従来の多層配線基板においては、図8に平面図で示
すように、絶縁層101上に形成された信号配線群102の信
号配線の配線長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103
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
する設計が行なわれている。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
る方法が採用されている。
In order to solve such a problem, in a conventional multilayer wiring board, as shown in a plan view of FIG. 8, wiring of signal wirings of a signal wiring group 102 formed on an insulating layer 101 is performed. By making the length the same, the propagation delay time of each signal wiring is made the same, and the semiconductor element 103 to which these are connected is
A design has been made in which the input timing of an electric signal to the signal wiring is the same for each signal wiring. Specifically, the distance connecting the start point and the end point of the signal wiring is reduced by making the wiring length of the signal wiring having a short distance connecting the start point and the end point of the signal wiring a structure in which a detour portion is provided in a part of the signal wiring. A method has been adopted in which the wiring length is made equal to the long signal wiring.

【0008】また、信号配線の伝搬遅延時間を小さくす
るための線路構造として、多層配線基板の表面に信号配
線を形成し、信号配線に対向させて電源層もしくは接地
層を形成することで信号配線に空気が隣接したマイクロ
ストリップ線路構造も採用されてきた。これは、信号配
線の伝搬遅延時間が信号配線が隣接する絶縁材料の比誘
電率で規定されることから、絶縁材料を絶縁層と空気と
にすることで実質的な比誘電率、すなわち実効比誘電率
を小さくし、伝搬遅延時間を小さくするものである。
Further, as a line structure for reducing the propagation delay time of the signal wiring, a signal wiring is formed on the surface of the multilayer wiring board, and a power supply layer or a ground layer is formed so as to face the signal wiring. A microstrip line structure in which air is adjacent to the air has also been adopted. This is because the propagation delay time of the signal wiring is defined by the relative dielectric constant of the insulating material adjacent to the signal wiring. This is to reduce the dielectric constant and the propagation delay time.

【0009】しかし、マイクロストリップ線路構造では
信号配線に空気が隣接しているため、時間の経過にとも
なって信号配線が酸化し易く、導通抵抗が上昇する等、
所望の電気特性が得られないという問題を有していた。
この問題を解決するためにマイクロストリップ線路構造
における信号配線を絶縁材料で被覆した埋没型のマイク
ロストリップ線路構造を採用することも行なわれてき
た。この構造であってもストリップ線路構造と比較して
実効比誘電率を小さくすることができるため、信号配線
の伝搬遅延時間を小さくすることが可能である。
However, in the microstrip line structure, since air is adjacent to the signal wiring, the signal wiring is easily oxidized with time, and the conduction resistance is increased.
There was a problem that desired electrical characteristics could not be obtained.
In order to solve this problem, a buried type microstrip line structure in which a signal wiring in the microstrip line structure is covered with an insulating material has been used. Even with this structure, the effective relative permittivity can be reduced as compared with the strip line structure, so that the propagation delay time of the signal wiring can be reduced.

【0010】また、一方では半導体素子への電源供給に
関する問題点として、同時スイッチングノイズの問題が
発生してきた。これは、半導体素子のスイッチングに必
要な電源電圧が、半導体素子の外部から電源層および接
地層を通って供給されるため、多層配線基板の電源層も
しくは接地層のインダクタンス成分によりノイズが発生
するものである。具体的には、半導体素子のスイッチン
グ時に発生する過渡電流が多層配線基板内の電源層や接
地層に流れ込み、電源層や接地層のインダクタンス成分
によって電圧変動が発生し、これがノイズとなって半導
体素子の誤動作を引き起こすものである。
On the other hand, a problem of simultaneous switching noise has arisen as a problem concerning power supply to a semiconductor element. This is because the power supply voltage required for switching the semiconductor element is supplied from the outside of the semiconductor element through the power layer and the ground layer, so that noise is generated due to the inductance component of the power layer or the ground layer of the multilayer wiring board. It is. Specifically, a transient current generated at the time of switching of a semiconductor element flows into a power supply layer or a ground layer in the multilayer wiring board, and a voltage variation occurs due to an inductance component of the power supply layer or the ground layer, which becomes noise and causes a semiconductor element. May cause malfunctions.

【0011】このような問題点を解決するため、多層配
線基板内に広面積の電源層と接地層とが絶縁層を介して
対向されて成るキャパシタを内蔵する方法が行なわれて
いる。このように広面積の電源層と接地層とを対向させ
て形成することで数nFという大きなキャパシタンス値
のキャパシタを多層配線基板内に内蔵することができ、
内蔵キャパシタのインピーダンス値が小さくなることか
ら同時スイッチングノイズを低減することが可能とな
る。ここで、インピーダンス値はインダクタンス値の平
方根に比例し、キャパシタンス値の平方根に反比例す
る。一般的に、内蔵キャパシタのインピーダンス値が小
さくなると同時スイッチングノイズが低減されることが
知られている。また、より大きなキャパシタンス値を得
るために、複数のキャパシタを多層配線基板内に形成す
ることも行なわれている。
In order to solve such a problem, a method of incorporating a capacitor in which a power supply layer and a ground layer having a large area are opposed to each other via an insulating layer in a multilayer wiring board has been used. By forming the power supply layer and the ground layer having a large area so as to face each other, a capacitor having a large capacitance value of several nF can be built in the multilayer wiring board,
Since the impedance value of the built-in capacitor becomes small, it is possible to reduce simultaneous switching noise. Here, the impedance value is proportional to the square root of the inductance value, and is inversely proportional to the square root of the capacitance value. In general, it is known that simultaneous switching noise is reduced when the impedance value of the built-in capacitor is reduced. Further, in order to obtain a larger capacitance value, a plurality of capacitors are formed in a multilayer wiring board.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】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
や半導体素子の同時スイッチング数の増加が急激に進ん
できたのに対して、従来の構造の多層配線基板において
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構成を採用してきたため、配線長が
短い信号配線の配線長が不必要に長くなる。その結果、
信号配線の配線長に比例して、信号配線間ならびに信号
配線と電源層もしくは接地層との間の電磁気的結合、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、信号ノイズやクロストークノイズなどの
電気ノイズが増大し、半導体素子の誤動作を引き起こす
という問題点を有していた。
However, as the information processing capability is required to be further improved, the operating speed of the semiconductor device exceeds 1 GHz and the number of simultaneous switching of the semiconductor device is rapidly increased. On the other hand, in the multilayer wiring board having the conventional structure, the distance connecting the start point and the end point of the signal wiring is short, the wiring length of the signal wiring is changed to a structure in which a detour portion is provided in a part of the signal wiring. By adopting a configuration in which the distance connecting the start point and the end point of the signal wiring is made equal to the wiring length of the signal wiring, the wiring length of the signal wiring having a short wiring length becomes unnecessarily long. as a result,
In proportion to the wiring length of the signal wiring, the electromagnetic coupling between the signal wirings and between the signal wiring and the power supply layer or the ground layer, that is, the capacitance and the inductance of the signal wirings increase, and electric noise such as signal noise and crosstalk noise increases. There is a problem that noise increases and a malfunction of the semiconductor element is caused.

【0013】また、配線長を揃えるために信号配線の始
点と終点を結ぶ距離が短い信号配線の一部に迂回部を設
けた構造とするため、この迂回部によって他の信号配線
の配線自由度が低下するという問題点も有していた。
Further, in order to make the wiring length uniform, a detour is provided at a part of the signal wiring which is short in a distance connecting the start point and the end point of the signal wiring. Has also been problematic.

【0014】さらに、信号配線を埋没型のマイクロスト
リップ線路構造とした場合は、信号配線を絶縁基板の表
面に形成する構造であることから、複数の信号配線層を
形成することが困難であり、信号配線数の増大に容易に
対応できないという問題点を有していた。
Further, when the signal wiring is of a buried type microstrip line structure, since the signal wiring is formed on the surface of the insulating substrate, it is difficult to form a plurality of signal wiring layers. There was a problem that it was not possible to easily cope with an increase in the number of signal wirings.

【0015】また、同時スイッチングノイズを低減する
ためには、半導体素子の動作周波数の5倍程度までの周
波数帯域においてもインピーダンス値を小さくする必要
があることがわかってきた。
It has been found that in order to reduce simultaneous switching noise, it is necessary to reduce the impedance value even in a frequency band up to about five times the operating frequency of the semiconductor device.

【0016】半導体素子のスイッチング時に発生する過
渡電流には、半導体素子の動作周波数以外にも様々な高
調波成分が含まれているため、効果的に同時スイッチン
グノイズを低減するためには高調波成分を考慮する必要
がある。
The transient current generated at the time of switching of the semiconductor element contains various harmonic components in addition to the operating frequency of the semiconductor element. Need to be considered.

【0017】この高調波成分とは、一般に半導体素子の
動作周波数を基本波とした場合におけるn次(nは2以
上の整数)の周波数成分のことであり、高次の高調波成
分ほどその強度が減少するものである。この高調波成分
は、特に動作周波数の5倍程度までのものが大きな成分
を有することが知られている。同時スイッチングノイズ
を低減するためには、この高調波成分を考慮する必要が
ある。
The harmonic component is generally an nth-order (n is an integer of 2 or more) frequency component when the operating frequency of the semiconductor element is a fundamental wave. Is reduced. It is known that this harmonic component has a large component especially up to about five times the operating frequency. In order to reduce simultaneous switching noise, it is necessary to consider this harmonic component.

【0018】このとき、従来の構造の多層配線基板にお
いては、単一のキャパシタンス値を有する複数の内蔵キ
ャパシタを形成した構造のため、その内蔵キャパシタの
インピーダンス特性が有する共振周波数を半導体素子の
動作周波数付近に設定することで、動作周波数付近のイ
ンピーダンス値を小さくすることはできたが、より高次
の高調波成分に対応する周波数帯域のインピーダンス値
に関しては考慮されていなかった。従って、半導体素子
の動作周波数が低い領域では同時スイッチングノイズを
低減することができたが、動作周波数が数GHz以上と
なる高周波領域では内蔵キャパシタのインピーダンス値
が大きくなり、同時スイッチングノイズが大きくなると
いう問題点を有していた。
At this time, since the conventional multilayer wiring board has a structure in which a plurality of built-in capacitors having a single capacitance value are formed, the resonance frequency of the impedance characteristic of the built-in capacitor is changed to the operating frequency of the semiconductor element. By setting it near, the impedance value near the operating frequency could be reduced, but no consideration was given to the impedance value in the frequency band corresponding to higher-order harmonic components. Therefore, simultaneous switching noise can be reduced in a region where the operating frequency of the semiconductor element is low, but in a high frequency region where the operating frequency is several GHz or more, the impedance value of the built-in capacitor increases, and the simultaneous switching noise increases. Had problems.

【0019】また、多層配線基板内に含まれる寄生イン
ダクタンス成分により、内蔵キャパシタには自己共振周
波数以外に反共振周波数が発生し、その周波数における
EMI(Electro Magnetic Interference)ノイズが大
きくなってしまうという問題点があることもわかってき
た。
Also, due to the parasitic inductance component contained in the multilayer wiring board, an anti-resonance frequency other than the self-resonance frequency is generated in the built-in capacitor, and EMI (Electro Magnetic Interference) noise at that frequency is increased. I also know that there are points.

【0020】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
を略同一としながら信号配線の電気ノイズを低減し、か
つ信号配線数の増大を可能にすることができるととも
に、同時スイッチングノイズとEMIノイズを低減する
ことができる、高速で動作する半導体素子等の電子部品
を搭載する電子回路基板等に好適な多層配線基板を提供
することにある。
The present invention has been completed to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the electrical noise of signal wiring while making the propagation delay time of each signal wiring substantially the same, and to reduce the number of signal wiring. Provided is a multilayer wiring board suitable for an electronic circuit board or the like on which electronic components such as a semiconductor element operating at a high speed can be increased and the simultaneous switching noise and the EMI noise can be reduced. It is in.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板
は、上面に半導体素子が搭載されるとともに複数の絶縁
層が積層されて成る絶縁基板と、該絶縁基板の表面に第
一の配線長L1を有する信号配線が複数形成されて成る
第一の信号配線群および前記絶縁層を挟んで前記第一の
信号配線群に対向させて形成された電源層もしくは接地
層ならびに前記第一の信号配線群を被覆する絶縁被覆層
で構成されたマイクロストリップ線路部と、前記絶縁基
板の内部に第二の配線長L2を有する信号配線が複数形
成されて成る第二の信号配線群および前記絶縁層を介し
て前記第二の信号配線群に対向させてその上下に形成さ
れた電源層もしくは接地層で構成されたストリップ線路
部と、前記絶縁基板の内部に電源層と接地層とが前記絶
縁層を挟んで対向配置されて形成された内蔵キャパシタ
とを具備した多層配線基板であって、前記第一の配線長
L1と前記第二の配線長L2は、0.8×[(0.670/εr
−0.525)×e{-2 × (b+t)/h}+1]1/2≦L2/L1≦
1.2×[(0.670/εr−0.525)×e{-2 × (b+t)/h}
1]1/2(ただし、L1>L2、tは第一の信号配線群
の信号配線の厚み、hは第一の信号配線群と第一の信号
配線群に対向させて形成された電源層もしくは接地層と
の間の絶縁層の厚み、bは絶縁被覆層の厚み、εrは絶
縁層および絶縁被覆層の比誘電率、eは自然対数であ
る)を満たすとともに、前記内蔵キャパシタは、前記半
導体素子の動作周波数帯域から高調波成分の周波数帯域
の範囲において異なる共振周波数を有する複数のものが
並列接続されるように形成され、かつ前記異なる共振周
波数間に発生する反共振周波数における合成インピーダ
ンス値が所定値以下であることを特徴とするものであ
る。
According to the present invention, there is provided a multilayer wiring board comprising a semiconductor element mounted on an upper surface thereof and a plurality of insulating layers laminated thereon, and a first wiring length provided on a surface of the insulating substrate. A first signal line group formed by forming a plurality of signal lines having L1, a power supply layer or a ground layer formed to face the first signal line group with the insulating layer interposed therebetween, and the first signal line A microstrip line portion composed of an insulating coating layer covering the group, a second signal wiring group formed by forming a plurality of signal wirings having a second wiring length L2 inside the insulating substrate, and the insulating layer. A strip line portion composed of a power supply layer or a ground layer formed above and below the second signal wiring group with the power signal layer and the ground layer inside the insulating substrate; Sandwiched and opposed A multilayer wiring board and a built-in capacitor is formed by the first wiring length L1 and the second wiring length L2 is, 0.8 × [(0.670 / εr
−0.525) × e {−2 × (b + t) / h} +1] 1/2 ≦ L2 / L1 ≦
1.2 × [(0.670 / εr−0.525) × e {-2 × (b + t) / h} +
1] 1/2 (where L1> L2, t is the thickness of the signal wiring of the first signal wiring group, and h is a power supply layer formed to face the first signal wiring group and the first signal wiring group. Or b is the thickness of the insulating coating layer, εr is the relative permittivity of the insulating layer and the insulating coating layer, and e is the natural logarithm). A composite impedance value at an anti-resonance frequency formed between a plurality of devices having different resonance frequencies in parallel in a range from the operating frequency band of the semiconductor element to the harmonic component frequency band, and generated between the different resonance frequencies Is less than or equal to a predetermined value.

【0022】本発明の多層配線基板によれば、上面に半
導体素子が搭載されるとともに複数の絶縁層が積層され
て成る絶縁基板と、絶縁基板の表面に第一の配線長L1
を有する信号配線が複数形成されて成る第一の信号配線
群および絶縁層を挟んで第一の信号配線群に対向させて
形成された電源層もしくは接地層ならびに第一の信号配
線群を被覆する絶縁被覆層で構成されたマイクロストリ
ップ線路部と、絶縁基板の内部に第二の配線長L2を有
する信号配線が複数形成されて成る第二の信号配線群お
よび絶縁層を介して第二の信号配線群に対向させてその
上下に形成された電源層もしくは接地層で構成されたス
トリップ線路部と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毎の各信号配線の配線長は等し
くなり、伝搬遅延時間が信号配線の配線長に比例するこ
とから、第一および第二の信号配線群の各信号配線の伝
搬遅延時間は信号配線群毎に略同一となる。
According to the multilayer wiring board of the present invention, an insulating substrate having a semiconductor element mounted on the upper surface and a plurality of insulating layers laminated thereon, and a first wiring length L1 on the surface of the insulating substrate.
Covering a power supply layer or a ground layer and a first signal wiring group formed to face the first signal wiring group with a plurality of signal wirings each having A second signal line group formed by forming a plurality of signal lines having a second line length L2 inside the insulating substrate, and a second signal line via the insulating layer; With a structure including a power supply layer or a strip line portion formed of a ground layer formed above and below the wiring group, the wiring length of each signal wiring for each of the first and second signal wiring groups And the propagation delay time is proportional to the wiring length of the signal wiring, so that the propagation delay time of each signal wiring in the first and second signal wiring groups is substantially the same for each signal wiring group.

【0023】また、第一の信号配線群は埋没型のマイク
ロストリップ線路構造とし、第二の信号配線群はストリ
ップ線路構造とし、それぞれが各信号配線群に対向させ
て形成された電源層もしくは接地層を有していることか
ら、第一および第二の信号配線群間での電磁気的な干渉
が遮断される。そのため、第一および第二の信号配線群
毎の信号配線の伝搬遅延時間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
が形成された絶縁層と空気との比誘電率で規定される実
効比誘電率εreffを用いて、Tpdl={(εreff)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。
Further, the first signal wiring group has a buried type microstrip line structure, and the second signal wiring group has a strip line structure, each of which has a power supply layer or connection formed facing each signal wiring group. The presence of the underlayer blocks electromagnetic interference between the first and second signal wiring groups. Therefore, the propagation delay time Tpdl of the signal wiring for each of the first and second signal wiring groups is determined by the wiring length L of the signal wiring of each signal wiring group, the insulating layer in which each signal wiring group is formed, and air. Tpdl = {(εreff) 1/2 / using the effective relative permittivity εreff defined by the relative permittivity of
It can be easily set from c} × L (c is the speed of light).

【0024】さらに、第一および第二の信号配線群が形
成された絶縁層の比誘電率と、各配線長の比を、上記の
式に示す関係としたことにより、配線長が異なる第一お
よび第二の信号配線群の伝搬遅延時間を、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。
Further, the relative dielectric constant of the insulating layer in which the first and second signal wiring groups are formed and the ratio of each wiring length are set to the relationship shown in the above equation, so that the first wiring having different wiring lengths is obtained. In addition, the propagation delay time of the second signal wiring group can be made substantially the same within a range of ± 20%, which is a range in which a malfunction of the semiconductor element hardly occurs.

【0025】また、絶縁層の比誘電率は絶縁基板内で略
同一であることから、上記式よりストリップ線路構造を
有する第二の信号配線群の信号配線の配線長L2は、埋
没型のマイクロストリップ線路構造を有する第一の信号
配線群の信号配線の配線長L1より短く設定される。こ
のことから、特に第二の信号配線群において信号配線の
配線長が不必要に長くなることを回避できるため、信号
配線間ならびに信号配線と電源層もしくは接地層との間
の電磁気的結合、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を低減することができ、信号ノイズ
やクロストークノイズなどの電気ノイズを低減すること
ができる。
Further, since the relative permittivity of the insulating layer is substantially the same in the insulating substrate, the wiring length L2 of the signal wiring of the second signal wiring group having the strip line structure is determined by the above equation from the buried type micro wiring. The length is set shorter than the wiring length L1 of the signal wiring of the first signal wiring group having the strip line structure. From this, particularly in the second signal wiring group, it is possible to avoid that the wiring length of the signal wiring becomes unnecessarily long, so that electromagnetic coupling between the signal wirings and between the signal wiring and the power supply layer or the ground layer, that is, The capacitance and inductance of the signal wiring can be reduced, and electric noise such as signal noise and crosstalk noise can be reduced.

【0026】また、特に第二の信号配線群において信号
配線の配線長が不必要に長くなることを回避できるた
め、他の信号配線の配線領域を広くすることができ、配
線自由度が向上する。
In addition, since it is possible to avoid an unnecessary increase in the wiring length of the signal wiring, particularly in the second signal wiring group, the wiring area of other signal wirings can be increased, and the wiring flexibility can be improved. .

【0027】さらには、埋没型のマイクロストリップ線
路構造とストリップ線路構造とを有したことにより、ス
トリップ線路構造の信号配線層は容易に複数層を形成で
きることから、半導体素子の信号数の増大に対応して信
号配線数の増大を容易に行なうことができる。
Furthermore, since the buried type microstrip line structure and the strip line structure are provided, a plurality of signal wiring layers of the strip line structure can be easily formed, so that the number of signals of the semiconductor element can be increased. Thus, the number of signal wirings can be easily increased.

【0028】また、本発明の多層配線基板によれば、絶
縁基板の内部に電源層と接地層とが絶縁層を挟んで対向
配置されて形成された内蔵キャパシタを具備し、この内
蔵キャパシタを半導体素子の動作周波数帯域から高調波
成分の周波数帯域の範囲において異なる共振周波数を有
する複数のものが並列接続されるように形成したことか
ら、インピーダンス値が最も低い共振周波数をそれぞれ
の内蔵キャパシタ毎に半導体素子の動作周波数から高調
波成分の周波数帯域の範囲で分散させて設定することが
でき、さらに、異なる共振周波数間に発生する反共振周
波数における合成インピーダンス値を所定値以下とした
ことから、半導体素子の動作周波数から高調波成分の周
波数帯域の範囲における合成インピーダンス値を広い周
波数帯域で小さくすることができる。
Further, according to the multilayer wiring board of the present invention, there is provided a built-in capacitor in which the power supply layer and the ground layer are arranged opposite to each other with the insulating layer interposed therebetween inside the insulating substrate. Since a plurality of devices having different resonance frequencies in a range from the operating frequency band of the element to the frequency band of the harmonic component are formed so as to be connected in parallel, the resonance frequency having the lowest impedance value is determined for each built-in capacitor in each semiconductor. It can be set to be dispersed within the frequency band of the harmonic component from the operating frequency of the element, and the combined impedance value at the anti-resonance frequency generated between different resonance frequencies is set to a predetermined value or less. The combined impedance value in the range from the operating frequency to the harmonic component frequency band is reduced over a wide frequency band. Rukoto can.

【0029】また、反共振周波数における合成インピー
ダンス値を1Ω以下としたときには、電源層および接地
層のインダクタンス成分が小さくなり、半導体素子の動
作周波数が数GHz以上の高周波領域においても、その
高調波成分の周波数帯域を含めて同時スイッチングノイ
ズを低減することが可能となる。
When the combined impedance value at the anti-resonance frequency is 1 Ω or less, the inductance components of the power supply layer and the ground layer become small, and even in the high frequency region where the operating frequency of the semiconductor element is several GHz or more, the harmonic component thereof becomes high. , It is possible to reduce simultaneous switching noise including the above frequency band.

【0030】また、電源層および接地層を広面積として
数nFという大きなキャパシタンス値を有する内蔵キャ
パシタを形成することができるため、半導体素子の動作
周波数が数MHzと低い周波数帯域においても同時スイ
ッチングノイズを低減することが可能となる。
Further, since the power supply layer and the ground layer have a large area and a built-in capacitor having a large capacitance value of several nF can be formed, simultaneous switching noise can be reduced even in a frequency band where the operating frequency of the semiconductor element is as low as several MHz. It becomes possible to reduce.

【0031】また、複数の内蔵キャパシタのキャパシタ
ンス値を制御することによって、内蔵キャパシタのイン
ピーダンス特性に含まれる反共振周波数を、電気信号に
含まれる高調波成分の周波数と一致しない周波数に設定
できることから、EMIノイズを低減することも可能と
なる。
Further, by controlling the capacitance values of the plurality of built-in capacitors, the anti-resonance frequency included in the impedance characteristics of the built-in capacitors can be set to a frequency that does not match the frequency of the harmonic component included in the electric signal. EMI noise can also be reduced.

【0032】さらには、信号配線の配線長が短くなると
ともに、内臓キャパシタを有していることから電源層お
よび接地層の電圧が安定するため、信号配線間の電磁気
的結合が小さくなり、より効果的に信号配線の電気ノイ
ズとクロストークノイズの低減が可能となる。
Further, the wiring length of the signal wiring is shortened, and since the voltage of the power supply layer and the grounding layer is stabilized by having the built-in capacitor, the electromagnetic coupling between the signal wirings is reduced, and the effect is further improved. Thus, the electrical noise and the crosstalk noise of the signal wiring can be reduced.

【0033】[0033]

【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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a multilayer wiring board according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0034】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は本発明の多層配線基
板における各配線層の一例を示す平面図であり、(a)
〜(e)は絶縁層2a〜2eの上面に形成された各配線
層の平面図、(f1),(f2)は絶縁層2fの上面お
よび下面の平面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing an example of each wiring layer in the multilayer wiring board of the present invention.
(E) is a plan view of each wiring layer formed on the upper surface of the insulating layers 2a to 2e, and (f1) and (f2) are plan views of the upper surface and the lower surface of the insulating layer 2f.

【0035】この図において、1は多層配線基板、2は
絶縁基板であり、絶縁基板2は複数の絶縁層2a〜2f
が積層されて形成されている。また、絶縁層2a〜2f
および絶縁被覆層6は同じ比誘電率を有する絶縁材料で
構成されている。絶縁層2a上には第一の信号配線群3
が形成されるとともに、絶縁層2b上には第一の信号配
線群3に対向させて広面積の電源層もしくは接地層4が
形成され、さらに第一の信号配線群3は絶縁被覆層6で
被覆されており、第一の信号配線群3は埋没型のマイク
ロストリップ線路構造を有するマイクロストリップ線路
部5を構成している。また絶縁層2c上には第二の信号
配線群7が形成されるとともに、絶縁層2b,2d上に
は第二の信号配線群7に対向させて広面積の電源層もし
くは接地層4,8が形成されており、第二の信号配線群
7はストリップ線路構造を有するストリップ線路部9を
構成している。
In this figure, 1 is a multilayer wiring board, 2 is an insulating board, and the insulating board 2 has a plurality of insulating layers 2a to 2f.
Are laminated. Also, the insulating layers 2a to 2f
The insulating coating layer 6 is made of an insulating material having the same relative dielectric constant. The first signal wiring group 3 is formed on the insulating layer 2a.
Is formed, and a large-area power supply layer or ground layer 4 is formed on the insulating layer 2b so as to face the first signal wiring group 3, and the first signal wiring group 3 is formed by an insulating coating layer 6. The first signal wiring group 3, which is covered, forms a microstrip line section 5 having a buried type microstrip line structure. On the insulating layer 2c, a second signal wiring group 7 is formed, and on the insulating layers 2b, 2d, a large-area power supply layer or ground layer 4, 8 facing the second signal wiring group 7 is formed. Are formed, and the second signal wiring group 7 constitutes a strip line section 9 having a strip line structure.

【0036】なお、第一および第二の信号配線群3,7
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。
The first and second signal wiring groups 3, 7
May have different signal transmissions.

【0037】この例では、多層配線基板1の上面にはマ
イクロプロセッサやASICなどの半導体素子14が搭載さ
れ、錫(Sn)−鉛(Pb)等の半田等から成る導体バ
ンプ15および半導体素子14接続用の半導体素子接続用電
極13を介して多層配線基板1と電気的に接続されてい
る。また、半導体素子14を搭載する面と反対側の多層配
線基板1表面(下面)には他の配線基板と電気的に接続
するための外部電極12が形成されている。
In this example, a semiconductor element 14 such as a microprocessor or an ASIC is mounted on the upper surface of the multilayer wiring board 1, and a conductor bump 15 and a semiconductor element 14 made of solder such as tin (Sn) -lead (Pb) are provided. It is electrically connected to the multilayer wiring board 1 through the connection electrode 13 for connecting the semiconductor element. On the surface (lower surface) of the multilayer wiring substrate 1 opposite to the surface on which the semiconductor element 14 is mounted, external electrodes 12 for electrically connecting to another wiring substrate are formed.

【0038】そして、図2に示すように、第一の信号配
線群3および第二の信号配線群7の信号配線の配線長は
それぞれの信号配線群毎に略同一の配線長とされてい
る。
As shown in FIG. 2, the wiring lengths of the signal wirings of the first signal wiring group 3 and the second signal wiring group 7 are substantially the same for each signal wiring group. .

【0039】一般的に、信号配線の単位配線長当たりの
伝搬遅延時間Tpdは、Tpd=(εreff)1/2/c(εref
fは信号配線が配設されている絶縁層と空気の比誘電率
で規定される実効比誘電率、cは光速である)で示され
ることが知られている。すなわち、信号配線の単位配線
長当たりの伝搬遅延時間Tpdは実効比誘電率εreffの平
方根(1/2乗)に比例することから、実効比誘電率ε
reffが大きい線路構造の信号配線では信号配線の単位配
線長当たりの伝搬遅延時間Tpdは大きくなり、逆に実効
比誘電率εreffが小さい線路構造の信号配線では信号配
線の単位配線長当たりの伝搬遅延時間Tpdは小さくな
る。
In general, the propagation delay time Tpd per unit wiring length of signal wiring is Tpd = (εreff) 1/2 / c (εref
f is the effective relative permittivity defined by the relative permittivity of the insulating layer on which the signal wiring is provided and the air, and c is the speed of light). That is, the propagation delay time Tpd per unit wiring length of the signal wiring is proportional to the square root (1/2) of the effective relative permittivity refreff.
In a signal wiring having a large reff, the propagation delay time Tpd per unit wiring length of the signal wiring becomes large. On the contrary, in a signal wiring having a small effective relative permittivity εreff, the propagation delay per unit wiring length of the signal wiring becomes large. The time Tpd becomes smaller.

【0040】ここで、埋没型のマイクロストリップ線路
構造における実効比誘電率εreffは、信号配線が形成さ
れた絶縁層と絶縁被覆層の比誘電率εrを用いて一般的
な実験式としてεreff=(0.670−0.525εr)×e{-2 ×
(b+t)/h}+εr(tは信号配線群の信号配線の配線厚
み、hは信号配線群と信号配線群に対向させて形成され
た電源層もしくは接地層との間の絶縁層の厚み、bは信
号配線群を被覆する絶縁被覆層厚みである)が適用され
ており、ストリップ線路構造における実効比誘電率εre
ffは、信号配線に対向させてその上下に形成された電源
層もしくは接地層によって絶縁被覆層および空気の比誘
電率の影響が遮断されることから、信号配線が形成され
た絶縁層の比誘電率εrと同等の値となり、εreff=εr
である。
Here, the effective relative dielectric constant εreff in the buried type microstrip line structure is expressed as εreff = ( 0.670−0.525εr) × e {-2 ×
(b + t) / h} + εr (t is the wiring thickness of the signal wiring of the signal wiring group, and h is the thickness of the insulating layer between the signal wiring group and the power supply layer or the ground layer formed opposite to the signal wiring group. The thickness, b is the thickness of the insulating coating layer covering the signal wiring group), and the effective relative permittivity εre in the strip line structure.
ff is the relative dielectric constant of the insulating layer on which the signal wiring is formed, because the power supply layer or the ground layer formed above and below the signal wiring blocks the influence of the relative dielectric constant of the insulating coating layer and air. Ratio εr, and εreff = εr
It is.

【0041】このことから、埋没型のマイクロストリッ
プ線路構造の実効比誘電率εreffは、ストリップ線路構
造の実効比誘電率εreffより小さくなるため、信号配線
の単位配線長当たりの伝搬遅延時間Tpdは埋没型のマイ
クロストリップ線路構造よりもストリップ線路構造の方
が大きくなる。
From this, the effective relative dielectric constant εreff of the buried type microstrip line structure is smaller than the effective relative dielectric constant εreff of the stripline structure, so that the propagation delay time Tpd per unit wiring length of the signal wiring is buried. The stripline structure is larger than the microstrip line structure of the type.

【0042】本例では、第一の信号配線群3の線路構造
は埋没型のマイクロストリップ線路構造とし、第二の信
号配線群6の線路構造をストリップ線路構造としたこと
から、第一の信号配線群3の信号配線の単位配線長当た
りの伝搬遅延時間Tpd1より、第二の信号配線群7の信
号配線の単位配線長当たりの伝搬遅延時間Tpd2の方が
大きくなる。このことから、第一の信号配線群3の信号
配線の配線長L1より、第二の信号配線群7の信号配線
の配線長L2の方が短くても、信号配線の伝搬遅延時間
を略同一にすることができる。
In this embodiment, the line structure of the first signal wiring group 3 is a buried microstrip line structure, and the line structure of the second signal wiring group 6 is a strip line structure. The propagation delay time Tpd2 per unit wiring length of the signal wiring of the second signal wiring group 7 is larger than the propagation delay time Tpd1 per unit wiring length of the signal wiring of the wiring group 3. Accordingly, even if the wiring length L2 of the signal wiring of the second signal wiring group 7 is shorter than the wiring length L1 of the signal wiring of the first signal wiring group 3, the propagation delay time of the signal wiring is substantially the same. Can be

【0043】次に、埋没型のマイクロストリップ線路構
造の信号配線の伝搬遅延時間と、ストリップ線路構造の
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。
Next, the set value of the relative dielectric constant of the insulating layer is calculated to make the propagation delay time of the signal wiring of the buried type microstrip line structure equal to the propagation delay time of the signal wiring of the strip line structure. The method will be described.

【0044】信号配線の伝搬遅延時間Tpdlは、Tpdl=
{(εreff)1/2/c}×L(εreffは信号配線が配設
されている絶縁層と絶縁被覆層および空気の比誘電率で
規定される実効比誘電率、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、埋没
型のマイクロストリップ線路構造を有する第一の信号配
線群3の信号配線の伝搬遅延時間Tpdl1は、Tpdl1=
〔[(0.670−0.525εr)×e{-2 × (b+t)/h}+εr]1/2
c〕×L1(cは光速である)で規定することができ
る。同様にして、ストリップ線路構造を有する第二の信
号配線群7の信号配線の伝搬遅延時間Tpdl2は、第二
の配線長をL2とすると、Tpdl2は、Tpdl2={(ε
r)1/2/c}×L2(cは光速である)で規定すること
ができる。
The propagation delay time Tpdl of the signal wiring is given by Tpdl =
{(Εreff) 1/2 / c} × L (where εreff is the effective relative permittivity defined by the relative permittivity of the insulating layer and the insulating coating layer on which the signal wiring is provided and the relative permittivity of air, c is the speed of light, and L is The propagation delay time Tpdl1 of the signal wiring of the first signal wiring group 3 having the buried type microstrip line structure is represented by Tpdl1 =
[[(0.670−0.525εr) × e {−2 × (b + t) / h} + εr] 1/2 /
c] × L1 (c is the speed of light). Similarly, assuming that the second wiring length is L2, the propagation delay time Tpdl2 of the signal wiring of the second signal wiring group 7 having the stripline structure is Tpdl2 = Tpdl2 = {(ε
r) 1/2 / c} × L2 (c is the speed of light).

【0045】ここで、それぞれの信号配線群3,7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、L2/L1=[(0.670/εr−0.525)
×e{ -2 × (b+t)/h}+1]1/2(ただし、L1>L2)が
得られる。また、半導体素子を誤動作を起こさせずに正
確かつ安定に動作させることができる範囲である±20%
の伝搬遅延時間差となるような絶縁層および絶縁被覆層
の比誘電率εrと第一の信号配線群3の信号配線の配線
長L1と、第二の信号配線群7の信号配線の配線長L2
の設定値は、以下の式で規定することができる。
Here, since the propagation delay times of the respective signal wiring groups 3 and 7 are made equal, when the equation is solved with Tpdl1 = Tpdl2, L2 / L1 = [(0.670 / εr−0.525)
× e { −2 × (b + t) / h} +1] 1/2 (where L1> L2) is obtained. Also, ± 20%, which is the range where the semiconductor element can be operated accurately and stably without causing malfunction.
, The relative dielectric constant εr of the insulating layer and the insulating coating layer, the wiring length L1 of the signal wiring of the first signal wiring group 3, and the wiring length L2 of the signal wiring of the second signal wiring group 7 so that the propagation delay time difference
Can be defined by the following equation.

【0046】0.8×[(0.670/εr−0.525)×e{-2 ×
(b+t)/h}+1]1/2≦L2/L1≦1.2×[(0.670/εr
−0.525)×e{-2 × (b+t)/h}+1]1/2(ただし、L1
>L2) L2/L1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。
0.8 × [(0.670 / εr−0.525) × e {−2 ×
(b + t) / h} +1] 1/2 ≦ L2 / L1 ≦ 1.2 × [(0.670 / εr
−0.525) × e {−2 × (b + t) / h} +1] 1/2 (L1
> L2) When L2 / L1 is out of the above range, the semiconductor element is likely to malfunction.

【0047】好ましくは、以下の式、 0.9×[(0.670/εr−0.525)×e{-2 × (b+t)/h}
1]1/2≦L2/L1≦1.1×[(0.670/εr−0.525)
×e{-2 × (b+t)/h}+1]1/2(ただし、L1>L2) 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
の動作速度の高速化に対応することが可能である。
Preferably, the following formula: 0.9 × [(0.670 / εr−0.525) × e {−2 × (b + t) / h} +
1] 1/2 ≦ L2 / L1 ≦ 1.1 × [(0.670 / εr−0.525)
× e {−2 × (b + t) / h} +1] 1/2 (where L1> L2), as far as the difference in the propagation delay time is ± 10%, as far as possible. Since the propagation delay times of the signal wirings can be made the same, it is possible to cope with a further increase in the operating speed of the semiconductor element.

【0048】第一および第二の信号配線群3,7が上記
式を満たす関係とすることにより、第一および第二の信
号配線群3,7の伝搬遅延時間を略同一にすることがで
きるばかりでなく、特に第二の信号配線群7において信
号配線の配線長が不必要に長くなることを回避できるた
め、信号配線間ならびに信号配線と電源層もしくは接地
層との間の電磁気的結合、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を低減することができ、信
号ノイズやクロストークノイズなどの電気ノイズを低減
することができる。
When the first and second signal wiring groups 3 and 7 satisfy the above equation, the propagation delay times of the first and second signal wiring groups 3 and 7 can be made substantially the same. Not only that, since it is possible to avoid an unnecessary increase in the wiring length of the signal wiring particularly in the second signal wiring group 7, electromagnetic coupling between the signal wirings and between the signal wiring and the power supply layer or the ground layer can be prevented. That is, the capacitance and inductance of the signal wiring can be reduced, and electric noise such as signal noise and crosstalk noise can be reduced.

【0049】また、本実施の形態では、広面積の電源層
もしくは接地層8,10,11により、多層配線基板内に2
個の内蔵キャパシタが形成されている。
Further, in this embodiment, the power supply or ground layers 8, 10, and 11 having a large area allow two layers in the multilayer wiring board.
The number of built-in capacitors is formed.

【0050】このとき、電源層もしくは接地層8,10,
11は交互に異なる機能の層が重なるようにする。つま
り、8,11が電源層の場合、10は接地層であり、8,11
が接地層の場合、10は電源層である。
At this time, the power supply layer or the ground layer 8, 10,.
11 makes layers of different functions alternately overlap. In other words, when 8 and 11 are power supply layers, 10 is a ground layer and 8, 11
When is a ground layer, 10 is a power supply layer.

【0051】ここで、内蔵キャパシタについて図6およ
び図7を用いて詳細に説明する。
Here, the built-in capacitor will be described in detail with reference to FIGS.

【0052】図6(a)は、本発明の多層配線基板の実
施の形態の一例を示す要部断面図であり、図1のものに
おいて接地層4,10であり、電源層8,11の場合であ
る。図6(a)において、電源層63,65は図1に示す電
源層もしくは接地層8,11に相当するものである。ま
た、接地層70,72は図1に示す電源層もしくは接地層
4,10に相当するものである。
FIG. 6A is a sectional view of an essential part showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention. In FIG. 6, ground layers 4 and 10 in FIG. Is the case. 6A, the power supply layers 63 and 65 correspond to the power supply layers or the ground layers 8 and 11 shown in FIG. The ground layers 70 and 72 correspond to the power supply layer or the ground layers 4 and 10 shown in FIG.

【0053】図6(a)において、電源配線は外部電極
61からビアホール62を通じて電源層63に接続され、ビア
ホール64を通じて電源層65に接続されるとともに、ビア
ホール66を通じて半導体素子接続用電極67に接続されて
いる。また、接地配線は外部電極68からビアホール69を
通じて接地層70に接続され、ビアホール71を通じて接地
層72に接続されるとともに、ビアホール73を通じて半導
体素子接続用電極74に接続されている。これらにより、
電源層63と接地層70との間に第一の内蔵キャパシタが形
成され、電源層65と接地層70との間に第二の内蔵キャパ
シタが形成されていることから、これらの電気回路は図
6(b)に示す電気回路図で表すことができる。図6
(b)から解るように、2個の内蔵キャパシタは並列に
接続されている。
In FIG. 6A, the power supply wiring is an external electrode.
From 61, it is connected to a power supply layer 63 through a via hole 62, connected to a power supply layer 65 through a via hole 64, and connected to a semiconductor element connection electrode 67 through a via hole 66. The ground wiring is connected from the external electrode 68 to the ground layer 70 through the via hole 69, is connected to the ground layer 72 through the via hole 71, and is connected to the semiconductor element connection electrode 74 through the via hole 73. By these,
Since a first built-in capacitor is formed between the power supply layer 63 and the ground layer 70 and a second built-in capacitor is formed between the power supply layer 65 and the ground layer 70, these electric circuits are illustrated in FIG. This can be represented by an electric circuit diagram shown in FIG. FIG.
As can be seen from (b), the two built-in capacitors are connected in parallel.

【0054】また、図7は、本発明の多層配線基板につ
いて実施の形態の一例を示す要部断面図であり、図1の
ものにおいて電源層4,10であり、接地層8,11の場合
である。図7において、接地層90,92は図1に示す電源
層もしくは接地層8,11に相当するものである。また、
電源層83,85は図1に示す電源層4,10に相当するもの
である。
FIG. 7 is a sectional view of an essential part showing an example of an embodiment of the multilayer wiring board of the present invention. In FIG. 1, the power supply layers 4 and 10 and the ground layers 8 and 11 are used. It is. In FIG. 7, ground layers 90 and 92 correspond to the power supply layers or ground layers 8 and 11 shown in FIG. Also,
The power supply layers 83 and 85 correspond to the power supply layers 4 and 10 shown in FIG.

【0055】図7において、接地配線は外部電極88から
ビアホール89を通じて接地層90に接続され、ビアホール
91を通じて接地層92に接続されるとともに、ビアホール
93を通じて半導体素子接続用電極94に接続されている。
また、電源配線は外部電極81からビアホール82を通じて
電源層83に接続され、ビアホール84を通じて電源層85に
接続されるとともに、ビアホール86を通じて半導体素子
接続用電極87に接続されている。これにより、接地層90
と電源層83との間に第一の内蔵キャパシタが形成され、
接地層92と電源層83との間に第二の内蔵キャパシタが形
成されており、これらの電気回路は図6(b)と同様の
電気回路図で表すことができる。従って、この場合にお
いても2個の内蔵キャパシタは並列に接続されている。
In FIG. 7, the ground wiring is connected from the external electrode 88 to the ground layer 90 through the via hole 89,
Connected to ground layer 92 through 91 and via hole
It is connected to a semiconductor element connection electrode 94 through 93.
The power supply wiring is connected from the external electrode 81 to the power supply layer 83 through the via hole 82, is connected to the power supply layer 85 through the via hole 84, and is connected to the semiconductor element connection electrode 87 through the via hole 86. Thereby, the ground layer 90
And a first built-in capacitor is formed between the power supply layer 83 and
A second built-in capacitor is formed between the ground layer 92 and the power supply layer 83, and these electric circuits can be represented by an electric circuit diagram similar to FIG. 6B. Therefore, also in this case, the two built-in capacitors are connected in parallel.

【0056】また、図1に示す例においては、上面に電
源層もしくは接地層10が形成された絶縁層2eの厚み
は、上面に電源層もしくは接地層8が形成された絶縁層
2dの厚みより大きく設定されている。これにより、電
源層もしくは接地層10と電源層もしくは接地層11との間
に形成された第一の内蔵キャパシタと、電源層もしくは
接地層8と電源層もしくは接地層10との間に形成された
第二の内蔵キャパシタとのキャパシタンス値が異なるも
のとなり、図3に示すように、それぞれの内蔵キャパシ
タは異なる共振周波数を含むインピーダンス特性とな
る。
In the example shown in FIG. 1, the thickness of the insulating layer 2e having the power supply layer or the ground layer 10 formed on the upper surface is larger than the thickness of the insulating layer 2d having the power supply layer or the ground layer 8 formed on the upper surface. It is set large. Thereby, the first built-in capacitor formed between the power supply layer or the ground layer 10 and the power supply layer or the ground layer 11, and the first built-in capacitor formed between the power supply layer or the ground layer 8 and the power supply layer or the ground layer 10 The capacitance value of the second built-in capacitor is different from that of the second built-in capacitor, and as shown in FIG. 3, each built-in capacitor has an impedance characteristic including a different resonance frequency.

【0057】図3は、本発明の多層配線基板における内
蔵キャパシタのインピーダンス特性の一例を示す線図で
ある。図3において横軸は周波数を表し、縦軸は内蔵キ
ャパシタのインピーダンス値を表している。ここで、多
層配線基板1内に形成された内蔵キャパシタにおいて、
共振周波数より周波数の低い領域のインピーダンス特性
はキャパシタンス成分を示し、共振周波数より周波数の
高い領域のインピーダンス特性はインダクタンス成分を
示す傾向がある。さらに、異なる共振周波数を有する複
数のキャパシタが並列に形成されている場合は、それぞ
れの内蔵キャパシタが有する共振周波数はそのままに、
インピーダンス特性の交点(反共振点)においてインピ
ーダンス特性が合成され、反共振点の周波数、つまり反
共振周波数はそれぞれのインピーダンス特性の交差する
周波数となる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the impedance characteristic of the built-in capacitor in the multilayer wiring board of the present invention. In FIG. 3, the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the impedance value of the built-in capacitor. Here, in the built-in capacitor formed in the multilayer wiring board 1,
An impedance characteristic in a region lower in frequency than the resonance frequency tends to show a capacitance component, and an impedance characteristic in a region higher in frequency than the resonance frequency tends to show an inductance component. Further, when a plurality of capacitors having different resonance frequencies are formed in parallel, the resonance frequencies of the respective built-in capacitors remain unchanged.
The impedance characteristics are synthesized at the intersection (anti-resonance point) of the impedance characteristics, and the frequency at the anti-resonance point, that is, the anti-resonance frequency is the frequency at which the respective impedance characteristics intersect.

【0058】また、同時スイッチングノイズは広面積の
電源層もしくは接地層8,10,11で形成された内蔵キャ
パシタのインピーダンス値が小さいほど低減することが
できる。とりわけ、半導体素子14の動作周波数が数GH
z以上の高周波領域においては、動作周波数の整数倍の
周波数において大きな成分をもつ高調波成分が含まれ、
特に高調波成分が大きくなる半導体素子14の動作周波数
の5倍程度までの周波数帯を含む周波数領域のインピー
ダンス値を低減することで、高速で動作する半導体素子
14の同時スイッチングノイズの低減が可能である。
Simultaneous switching noise can be reduced as the impedance value of the built-in capacitor formed by the power supply layer or the ground layers 8, 10, and 11 having a large area becomes smaller. In particular, when the operating frequency of the semiconductor element 14 is several GH
In a high frequency region of z or more, a harmonic component having a large component at a frequency that is an integral multiple of the operating frequency is included,
In particular, a semiconductor element that operates at high speed by reducing the impedance value in a frequency region including a frequency band up to about five times the operating frequency of the semiconductor element 14 in which the harmonic component becomes large.
It is possible to reduce 14 simultaneous switching noises.

【0059】ここで、内蔵キャパシタのインピーダンス
値は共振周波数において最も小さくなる。本発明の多層
配線基板によれば、異なる共振周波数を有する複数の内
蔵キャパシタを並列に形成したことにより、それぞれの
内蔵キャパシタ毎に共振周波数を半導体素子14の動作周
波数帯域から高調波成分の周波数帯域の間の範囲で任意
に設定することが可能である。図3に示す例では、第一
の内蔵キャパシタのインピーダンス特性に含まれる共振
周波数を半導体素子14の動作周波数帯域に合わせ、第二
の内蔵キャパシタのインピーダンス特性に含まれる共振
周波数を高調波成分の周波数帯域に合わせている。内蔵
キャパシタのインピーダンス特性に含まれる共振周波数
は、電源層もしくは接地層8,10,11で形成された内蔵
キャパシタのキャパシタンス値を変えることで任意に設
定することが可能である。この例では、電源層もしくは
接地層8,10が形成された絶縁層2dまたは2eの厚み
を変えることで、内蔵キャパシタのキャパシタンス値を
変えて、内蔵キャパシタのインピーダンス特性に含まれ
る共振周波数を所望の値に設定している。なお、この例
では、第一の内蔵キャパシタが形成された絶縁層2eの
厚みは、第二の内蔵キャパシタが形成された絶縁層2d
の厚みの1.5倍としている。
Here, the impedance value of the built-in capacitor becomes the smallest at the resonance frequency. According to the multilayer wiring board of the present invention, by forming a plurality of built-in capacitors having different resonance frequencies in parallel, the resonance frequency of each built-in capacitor can be changed from the operating frequency band of the semiconductor element 14 to the frequency band of the harmonic component. Can be set arbitrarily in the range between. In the example shown in FIG. 3, the resonance frequency included in the impedance characteristics of the first built-in capacitor is adjusted to the operating frequency band of the semiconductor element 14, and the resonance frequency included in the impedance characteristics of the second built-in capacitor is adjusted to the frequency of the harmonic component. Match the band. The resonance frequency included in the impedance characteristics of the built-in capacitor can be arbitrarily set by changing the capacitance value of the built-in capacitor formed by the power supply layer or the ground layers 8, 10, and 11. In this example, the capacitance value of the built-in capacitor is changed by changing the thickness of the insulating layer 2d or 2e on which the power supply layer or the ground layer 8, 10 is formed, and the resonance frequency included in the impedance characteristic of the built-in capacitor is changed to a desired value. Is set to a value. In this example, the thickness of the insulating layer 2e on which the first built-in capacitor is formed is the same as the thickness of the insulating layer 2d on which the second built-in capacitor is formed.
1.5 times the thickness of

【0060】さらに、これらの共振周波数間に発生する
反共振周波数における合成インピーダンス値を所定値以
下としたことから、半導体素子14の動作周波数帯域から
高調波成分の周波数帯域の範囲における合成インピーダ
ンス値を広い周波数帯域で小さくすることができる。こ
こで、複数の内蔵キャパシタのそれぞれのインピーダン
ス特性に含まれる共振周波数間に発生する反共周波数に
おける合成インピーダンス値は、それぞれの内蔵キャパ
シタのキャパシタンス値と内蔵キャパシタの個数によ
り、任意に設定することが可能である。本発明の多層配
線基板における合成インピーダンス値の所定値は半導体
素子14の動作周波数と要求される同時スイッチングノイ
ズ量とから、その要求特性を満たすように適宜設定され
る。
Further, since the combined impedance value at the anti-resonance frequency generated between these resonance frequencies is set to a predetermined value or less, the combined impedance value in the range from the operating frequency band of the semiconductor element 14 to the frequency band of the harmonic component is reduced. It can be reduced over a wide frequency band. Here, the combined impedance value at the anti-co-frequency generated between the resonance frequencies included in the impedance characteristics of the plurality of built-in capacitors can be arbitrarily set according to the capacitance value of each built-in capacitor and the number of the built-in capacitors. It is. The predetermined value of the combined impedance value in the multilayer wiring board of the present invention is appropriately set so as to satisfy the required characteristics from the operating frequency of the semiconductor element 14 and the required amount of simultaneous switching noise.

【0061】また、反共振周波数における合成インピー
ダンス値を1Ω以下とすることにより、電源層もしくは
接地層8,10,11のインダクタンス成分を極めて小さく
抑えることができ、半導体素子14の動作周波数が数GH
z以上の高周波領域においても十分に効果的な同時スイ
ッチングノイズの低減を行なうことが可能となる。ここ
で、合成インピーダンス値を1Ω以下とすることが効果
的な半導体素子14の動作周波数は1〜10GHz程度であ
り、その時の高調波成分の周波数は半導体素子14の動作
周波数の5倍で換算すると5〜50GHz程度となる。
Further, by setting the combined impedance value at the anti-resonance frequency to 1 Ω or less, the inductance component of the power supply layer or the ground layers 8, 10, 11 can be extremely reduced, and the operating frequency of the semiconductor element 14 becomes several GHz.
It is possible to sufficiently effectively reduce simultaneous switching noise even in a high frequency region of z or more. Here, the effective operating frequency of the semiconductor element 14 for which the combined impedance value is 1 Ω or less is about 1 to 10 GHz, and the frequency of the harmonic component at that time is converted to five times the operating frequency of the semiconductor element 14. It is about 5 to 50 GHz.

【0062】なお、多層配線基板1内に形成された電源
層もしくは接地層8,10,11によって形成された内蔵キ
ャパシタのインピーダンス特性に含まれる反共振周波数
が半導体素子14の動作周波数およびその高調波成分と一
致すると、EMIノイズが大きくなる傾向がある。従っ
て、内蔵キャパシタが有するインピーダンス特性の反共
振周波数は半導体素子14の動作周波数と一致しない周波
数に設定することが好ましい。
Note that the anti-resonance frequency included in the impedance characteristics of the built-in capacitor formed by the power supply layer or the ground layers 8, 10, and 11 formed in the multilayer wiring board 1 depends on the operating frequency of the semiconductor element 14 and its harmonics. When the components match, the EMI noise tends to increase. Therefore, it is preferable to set the anti-resonance frequency of the impedance characteristic of the built-in capacitor to a frequency that does not match the operating frequency of the semiconductor element 14.

【0063】次に、図4,図5を用いて、本発明の多層
配線基板について実施の形態の他の例を説明する。
Next, another example of the embodiment of the multilayer wiring board of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0064】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は絶縁基板であり、絶縁
基板22は複数の絶縁層22a〜22fが積層されて形成され
ている。また、絶縁層22a〜22fおよび絶縁被覆層26は
同じ比誘電率を有する絶縁材料で構成されている。絶縁
層22a上には第一の信号配線群23が形成されるととも
に、絶縁層22b上には第一の信号配線群23に対向させて
広面積の電源層もしくは接地層24が形成され、さらには
第一の信号配線群23は絶縁被覆層26で被覆されており、
第一の信号配線群23は埋没型のマイクロストリップ線路
構造を有するマイクロストリップ線路部25を構成してい
る。また、絶縁層22c上には第二の信号配線群27が形成
されるとともに、絶縁層22b,22d上には第二の信号配
線群27に対向させて広面積の電源層もしくは接地層24,
28が形成されており、第二の信号配線群27はストリップ
線路構造を有するストリップ線路部29を構成している。
FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. In FIG. 4, 21 is a multilayer wiring board, 22 is an insulating substrate, and the insulating substrate 22 is formed by laminating a plurality of insulating layers 22a to 22f. The insulating layers 22a to 22f and the insulating coating layer 26 are made of an insulating material having the same relative dielectric constant. A first signal wiring group 23 is formed on the insulating layer 22a, and a wide-area power supply layer or ground layer 24 is formed on the insulating layer 22b so as to face the first signal wiring group 23. Indicates that the first signal wiring group 23 is covered with the insulating coating layer 26,
The first signal wiring group 23 constitutes a microstrip line section 25 having a buried type microstrip line structure. On the insulating layer 22c, a second signal wiring group 27 is formed. On the insulating layers 22b, 22d, a large-area power supply layer or ground layer 24, facing the second signal wiring group 27, is formed.
The second signal wiring group 27 constitutes a strip line section 29 having a strip line structure.

【0065】なお、第一および第二の信号配線群23,27
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。
The first and second signal wiring groups 23 and 27
May have different signal transmissions.

【0066】そして、第一の信号配線群23および第二の
信号配線群27の信号配線の配線長はそれぞれの信号配線
群毎に略同一の配線長を有している。
The wiring lengths of the signal wirings of the first signal wiring group 23 and the second signal wiring group 27 have substantially the same wiring length for each signal wiring group.

【0067】この例では、多層配線基板21の上面には半
導体素子34が搭載され、導体バンプ35および半導体素子
34接続用の半導体素子接続用電極33を介して多層配線基
板21と電気的に接続されている。さらに、半導体素子34
を搭載する面と反対側の多層配線基板21表面には配線基
板接続用の外部電極32が形成されている。
In this example, the semiconductor element 34 is mounted on the upper surface of the multilayer wiring board 21, and the conductor bump 35 and the semiconductor element 34
The semiconductor device is electrically connected to the multilayer wiring board 21 via a semiconductor element connection electrode 33 for connection. Further, the semiconductor element 34
External electrodes 32 for wiring board connection are formed on the surface of the multilayer wiring board 21 on the side opposite to the surface on which is mounted.

【0068】また、電源層もしくは接地層30,31は、広
面積の電源層もしくは接地層28と同様のものであり、こ
の例では、電源層もしくは接地層28,30,31により、多
層配線基板21内に2個の内蔵キャパシタが並列に形成さ
れている。
The power supply layers or ground layers 30 and 31 are the same as the power supply layers or ground layers 28 having a large area. In this example, the power supply layers or ground layers 28, 30 and 31 form a multilayer wiring board. Two built-in capacitors are formed in parallel in 21.

【0069】このとき、電源層もしくは接地層28,30,
31は交互に異なる機能の層が重なるようにする。つま
り、電源層28,31の場合接地層30であり、接地層28,31
の場合電源層30である。
At this time, the power supply layer or the ground layer 28, 30,
31 makes layers of different functions alternately overlap. That is, the power supply layers 28 and 31 are the ground layers 30 and the ground layers 28 and 31
In this case, the power supply layer 30 is used.

【0070】また、この例において、電源層もしくは接
地層28,30は略同一面積の広面積配線であり、電源層も
しくは接地層31は電源層もしくは接地層28と比較して面
積が小さい広面積配線で形成されている。これにより、
電源層もしくは接地層30と電源層もしくは接地層31との
間に第一の内蔵キャパシタが形成され、電源層もしくは
接地層28と電源層もしくは接地層30との間に第二の内蔵
キャパシタが形成されることとなる。そして、それぞれ
の内蔵キャパシタは電源層と接地層の対向する面積が異
なるために、異なるキャパシタンス値を有するものとな
り、それぞれの内蔵キャパシタは異なる共振周波数を含
むインピーダンス特性となる。
In this example, the power supply layer or ground layer 28, 30 is a wide area wiring having substantially the same area, and the power supply layer or ground layer 31 is a large area having a smaller area than the power supply layer or ground layer 28. It is formed by wiring. This allows
A first built-in capacitor is formed between the power supply or ground layer 30 and the power supply or ground layer 31, and a second built-in capacitor is formed between the power supply or ground layer 28 and the power supply or ground layer 30. Will be done. Each of the built-in capacitors has a different capacitance value because the opposing areas of the power supply layer and the ground layer are different, and each built-in capacitor has an impedance characteristic including a different resonance frequency.

【0071】この例では、第一の内蔵キャパシタのイン
ピーダンス特性に含まれる共振周波数を半導体素子34の
動作周波数帯域に合わせ、第二の内蔵キャパシタのイン
ピーダンス特性に含まれる共振周波数を高調波成分の周
波数帯域に合わせている。内蔵キャパシタのインピーダ
ンス特性に含まれる共振周波数は、電源層もしくは接地
層28,30,31で形成された内蔵キャパシタのキャパシタ
ンス値を変えることで任意に設定することが可能であ
る。この例では、電源層もしくは接地層31の広面積配線
の面積を変えることで、内蔵キャパシタのキャパシタン
ス値を変えて、内蔵キャパシタのインピーダンス特性に
含まれる共振周波数を所望の値に設定している。
In this example, the resonance frequency included in the impedance characteristics of the first built-in capacitor is adjusted to the operating frequency band of the semiconductor element 34, and the resonance frequency included in the impedance characteristics of the second built-in capacitor is adjusted to the frequency of the harmonic component. Match the band. The resonance frequency included in the impedance characteristics of the built-in capacitor can be arbitrarily set by changing the capacitance value of the built-in capacitor formed by the power supply layer or the ground layers 28, 30, and 31. In this example, the capacitance value of the built-in capacitor is changed by changing the area of the wide area wiring of the power supply layer or the ground layer 31, and the resonance frequency included in the impedance characteristic of the built-in capacitor is set to a desired value.

【0072】さらに、これらの共振周波数間に発生する
反共振周波数における合成インピーダンス値を所定値以
下として、半導体素子34の動作周波数から高調波成分の
周波数帯域の範囲における合成インピーダンス値を広い
周波数帯域で小さくしている。特に、反共振周波数にお
ける合成インピーダンス値を1Ω以下とすることによ
り、電源層もしくは接地層28,30,31のインダクタンス
成分を極めて小さく抑えることができ、半導体素子34の
動作周波数が数GHz以上の高周波領域においても十分
に効果的な同時スイッチングノイズの低減を行なうこと
が可能となる。
Further, by setting the combined impedance value at the anti-resonance frequency generated between these resonance frequencies to a predetermined value or less, the combined impedance value in the frequency band of the harmonic component from the operating frequency of the semiconductor element 34 is widened. I'm making it smaller. In particular, by setting the combined impedance value at the anti-resonance frequency to 1 Ω or less, the inductance component of the power supply layer or the ground layers 28, 30, and 31 can be extremely reduced, and the operating frequency of the semiconductor element 34 becomes higher than several GHz. Even in the region, it is possible to sufficiently reduce simultaneous switching noise.

【0073】このような構造とすると、絶縁層厚みを変
えて異なる共振周波数を有する複数の内蔵キャパシタを
形成する場合に比べて、インピーダンス特性に含まれる
共振周波数の設定周波数範囲をより広くすることがで
き、半導体素子34の動作周波数の高速化により対応し易
くなる。
With such a structure, the set frequency range of the resonance frequency included in the impedance characteristics can be made wider than in the case where a plurality of built-in capacitors having different resonance frequencies are formed by changing the thickness of the insulating layer. It can be easily handled by increasing the operating frequency of the semiconductor element 34.

【0074】なお、この例では電源層もしくは接地層28
に対して電源層もしくは接地層31の広面積配線層の面積
を小さくしているが、電源層もしくは接地層31に対して
電源層もしくは接地層28の広面積配線層の面積を小さく
しても同様の効果が得られる。
In this example, the power supply layer or the ground layer 28 is used.
Although the area of the wide area wiring layer of the power supply layer or the ground layer 31 is reduced, the area of the wide area wiring layer of the power layer or the ground layer 28 is reduced with respect to the power layer or the ground layer 31. Similar effects can be obtained.

【0075】次に、図5に示した本発明の多層配線基板
について実施の形態の他の例を説明する。
Next, another example of the embodiment of the multilayer wiring board of the present invention shown in FIG. 5 will be described.

【0076】図5は図1と同様の断面図である。図5に
おいて、41は多層配線基板、42は絶縁基板であり、絶縁
基板42は複数の絶縁層42a〜42fが積層されて形成され
ている。また、絶縁層42a〜42d,42fおよび絶縁被覆層
46は同じ比誘電率を有する絶縁材料で構成されている。
絶縁層42a上には第一の信号配線群43が形成されるとと
もに、絶縁層42b上には第一の信号配線群43に対向させ
て広面積の電源層もしくは接地層44が形成され、さらに
第一の信号配線群43は絶縁被覆層46で被覆されており、
第一の信号配線群43は埋没型のマイクロストリップ線路
構造を有するマイクロストリップ線路部45を構成してい
る。また絶縁層42c上には第二の信号配線群47が形成さ
れるとともに、絶縁層42b,42d上には第二の信号配線
群47に対向させて広面積の電源層もしくは接地層44,48
が形成されており、第二の信号配線群47はストリップ線
路構造を有するストリップ線路部49を構成している。
FIG. 5 is a sectional view similar to FIG. In FIG. 5, 41 is a multilayer wiring board, 42 is an insulating substrate, and the insulating substrate 42 is formed by laminating a plurality of insulating layers 42a to 42f. The insulating layers 42a to 42d and 42f and the insulating coating layer
Reference numeral 46 denotes an insulating material having the same relative dielectric constant.
A first signal wiring group 43 is formed on the insulating layer 42a, and a wide-area power supply layer or ground layer 44 is formed on the insulating layer 42b so as to face the first signal wiring group 43. The first signal wiring group 43 is covered with an insulating coating layer 46,
The first signal wiring group 43 constitutes a microstrip line section 45 having a buried type microstrip line structure. On the insulating layer 42c, a second signal wiring group 47 is formed. On the insulating layers 42b, 42d, the wide area power supply layers or ground layers 44, 48 are opposed to the second signal wiring group 47.
Are formed, and the second signal wiring group 47 constitutes a strip line section 49 having a strip line structure.

【0077】なお、第一および第二の信号配線群43,47
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。
The first and second signal wiring groups 43 and 47
May have different signal transmissions.

【0078】そして、第一の信号配線群43および第二の
信号配線群47の信号配線の配線長はそれぞれの信号配線
群毎に略同一の配線長を有している。
The wiring lengths of the signal wirings of the first signal wiring group 43 and the second signal wiring group 47 have substantially the same wiring length for each signal wiring group.

【0079】また、多層配線基板41の上面には半導体素
子54が搭載され、導体バンプ55および半導体素子54接続
用の半導体素子接続用電極53を介して多層配線基板41と
電気的に接続されている。さらに、半導体素子54を搭載
する面と反対側の多層配線基板41表面には配線基板接続
用の外部電極52が形成されている。
A semiconductor element 54 is mounted on the upper surface of the multilayer wiring board 41, and is electrically connected to the multilayer wiring board 41 via the conductor bumps 55 and the semiconductor element connecting electrodes 53 for connecting the semiconductor element 54. I have. Further, an external electrode 52 for connecting the wiring board is formed on the surface of the multilayer wiring board 41 opposite to the surface on which the semiconductor element 54 is mounted.

【0080】また、電源層もしくは接地層50,51は広面
積の電源層もしくは接地層48と同様のものであり、この
例では、電源層もしくは接地層48,50,51により、多層
配線基板41内に2個の内蔵キャパシタが並列に形成され
ている。
The power supply layers or ground layers 50 and 51 are the same as the power supply layers or ground layers 48 having a large area. In this example, the power supply layers or ground layers 48, 50 and 51 form the multilayer wiring board 41. Inside, two built-in capacitors are formed in parallel.

【0081】このとき、電源層もしくは接地層48,50,
51は交互に異なる機能の層が重なるようにする。つま
り、電源層48,51の場合接地層50であり、接地層48,51
の場合電源層50である。
At this time, the power supply layer or the ground layer 48, 50,
51 makes layers of different functions alternately overlap. That is, the power supply layers 48 and 51 are the ground layers 50, and the ground layers 48 and 51
In this case, the power supply layer 50 is used.

【0082】また、この例において、上面に電源層もし
くは接地層50が形成された絶縁層42eは、上面に電源層
もしくは接地層48が形成された絶縁層42dより比誘電率
が大きい絶縁材料で形成されている。これにより、電源
層もしくは接地層50と電源層もしくは接地層51との間に
形成された第一の内蔵キャパシタと、電源層もしくは接
地層48と電源層もしくは接地層50との間に形成された第
二の内蔵キャパシタとのキャパシタンス値が異なるもの
となり、それぞれの内蔵キャパシタは異なる共振周波数
を含むインピーダンス特性となる。
In this example, the insulating layer 42e having the power supply layer or the ground layer 50 formed on the upper surface is made of an insulating material having a higher relative dielectric constant than the insulating layer 42d having the power supply layer or the ground layer 48 formed on the upper surface. Is formed. Thereby, the first built-in capacitor formed between the power supply layer or the ground layer 50 and the power supply layer or the ground layer 51, and the first built-in capacitor formed between the power supply layer or the ground layer 48 and the power supply layer or the ground layer 50 The capacitance value of the second built-in capacitor is different from that of the second built-in capacitor, and each built-in capacitor has an impedance characteristic including a different resonance frequency.

【0083】この例では、第一の内蔵キャパシタのイン
ピーダンス特性に含まれる共振周波数を半導体素子54の
動作周波数帯域に合わせ、第二の内蔵キャパシタのイン
ピーダンス特性に含まれる共振周波数を高調波成分の周
波数帯域に合わせている。内蔵キャパシタのインピーダ
ンス特性に含まれる共振周波数は、電源層もしくは接地
層48,50,51で形成された内蔵キャパシタのキャパシタ
ンス値を変えることで任意に設定することが可能であ
る。この例では、電源層もしくは接地層48,50が形成さ
れた絶縁層42d,42eの比誘電率を変えることで、内蔵
キャパシタのキャパシタンス値を変えて、内蔵キャパシ
タのインピーダンス特性に含まれる共振周波数を所望の
値に設定している。
In this example, the resonance frequency included in the impedance characteristics of the first built-in capacitor is adjusted to the operating frequency band of the semiconductor element 54, and the resonance frequency included in the impedance characteristics of the second built-in capacitor is adjusted to the frequency of the harmonic component. Match the band. The resonance frequency included in the impedance characteristics of the built-in capacitor can be arbitrarily set by changing the capacitance value of the built-in capacitor formed by the power supply layer or the ground layers 48, 50, and 51. In this example, the capacitance value of the built-in capacitor is changed by changing the relative permittivity of the insulating layers 42d and 42e on which the power supply layer or the ground layers 48 and 50 are formed, and the resonance frequency included in the impedance characteristic of the built-in capacitor is changed. It is set to the desired value.

【0084】さらに、これらの共振周波数間に発生する
反共振周波数における合成インピーダンス値を所定値以
下として、半導体素子54の動作周波数から高調波成分の
周波数帯域の範囲における合成インピーダンス値を広い
周波数帯域で小さくしている。特に、反共振周波数にお
ける合成インピーダンス値を1Ω以下とすることによ
り、電源層もしくは接地層48,50,51のインダクタンス
成分を極めて小さく抑えることができ、半導体素子54の
動作周波数が数GHz以上の高周波領域においても十分
に効果的な同時スイッチングノイズの低減を行なうこと
が可能となる。
Further, by setting the combined impedance value at the anti-resonance frequency generated between these resonance frequencies to a predetermined value or less, the combined impedance value in the frequency band from the operating frequency of the semiconductor element 54 to the harmonic component is widened. I'm making it smaller. In particular, by setting the combined impedance value at the anti-resonance frequency to 1Ω or less, the inductance component of the power supply layer or the ground layers 48, 50, and 51 can be extremely reduced, and the operating frequency of the semiconductor element 54 becomes higher than several GHz. Even in the region, it is possible to sufficiently reduce simultaneous switching noise.

【0085】このような構造とすると、内蔵キャパシタ
のキャパシタンス値をより大きくすることができるた
め、さらなるインピーダンス値の低減が可能となる。
With such a structure, the capacitance value of the built-in capacitor can be further increased, so that the impedance value can be further reduced.

【0086】なお、この例では絶縁層42eの比誘電率を
絶縁層42dの比誘電率より大きい構造としているが、絶
縁層42dの比誘電率を絶縁層42eの比誘電率より大きい
構造としても同様の効果が得られる。
In this example, the relative permittivity of the insulating layer 42e is larger than the relative permittivity of the insulating layer 42d. However, the relative permittivity of the insulating layer 42d may be larger than the relative permittivity of the insulating layer 42e. Similar effects can be obtained.

【0087】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。
In the multilayer wiring board of the present invention, a similar wiring structure may be further laminated in multiple layers to form a multilayer wiring board.

【0088】また、信号配線の構造は、信号配線に隣接
して電源層もしくは接地層を形成したコプレーナ構造で
あってもよく、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。
The structure of the signal wiring may be a coplanar structure in which a power supply layer or a ground layer is formed adjacent to the signal wiring, and may be appropriately selected and used according to specifications required for a multilayer wiring board. be able to.

【0089】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,チップコンデンサまたは電
解コンデンサ等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。
Further, a multilayer wiring board may be constructed by attaching a chip resistor, a thin film resistor, a coil inductor, a cross inductor, a chip capacitor or an electrolytic capacitor, or the like.

【0090】また、各絶縁層の平面視における形状は、
正方形状,長方形状,菱形状,六角形状または八角形状
等の形状であってもよい。
The shape of each insulating layer in plan view is as follows:
The shape may be a square, a rectangle, a diamond, a hexagon, an octagon, or the like.

【0091】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。
The multilayer wiring board of the present invention can be used as a package for storing electronic parts such as a package for storing semiconductor elements, a substrate for mounting electronic parts, a so-called multichip module or multichip on which a large number of semiconductor elements are mounted. Used as a package or motherboard.

【0092】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,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
焼結体または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,ポリノルボルネンまたは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。
In the multilayer wiring board of the present invention, each insulating layer is formed by, for example, a ceramic green sheet laminating method.
Using an inorganic insulating material such as aluminum oxide sintered body, aluminum nitride sintered body, silicon carbide sintered body, silicon nitride sintered body, mullite sintered body or glass ceramics, or polyimide, epoxy Electricity such as a composite insulating material using an organic insulating material such as resin, fluororesin, polynorbornene or benzocyclobutene, or combining an inorganic insulating powder such as a ceramic powder with a thermosetting resin such as an epoxy resin. It is formed using an insulating material.

【0093】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
シウムまたは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。
These insulating layers are manufactured as follows. For example, in the case of a sintered body of aluminum oxide, first, an appropriate organic binder, a solvent and the like are added to and mixed with a raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, calcium oxide or magnesium oxide to form a slurry. This is formed into a sheet by employing a conventionally known doctor blade method to obtain a ceramic green sheet. Then, a metal paste to be used for each signal wiring group and each wiring conductor layer is printed and applied in a predetermined pattern, and is laminated on top and bottom. Finally, the laminated body is fired at a temperature of about 1600 ° C. in a reducing atmosphere. Is done.

【0094】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。
In the case of an epoxy resin, for example, an insulating layer of a glass epoxy resin or the like formed by impregnating a ceramic or a glass fiber woven cloth with an epoxy resin in general, which is made of an aluminum oxide sintered body. An insulating layer made of an organic resin such as an epoxy resin formed by applying an organic resin precursor by a coating technique such as a spin coating method or a curtain coating method and performing a thermosetting treatment on the upper surface thereof, and copper. It is manufactured by alternately laminating thin film wiring conductor layers formed by adopting thin film forming technology such as electroless plating method and vapor deposition method and photolithography technology, and heating and curing at a temperature of about 170 ° C. .

【0095】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。
The thickness of these insulating layers is appropriately set according to the characteristics of the material to be used, so as to satisfy conditions such as mechanical strength and electrical characteristics corresponding to required specifications.

【0096】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,ムライトまたはガ
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,ポリノルボルネンま
たは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
または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。
As a method for obtaining insulating layers having different relative dielectric constants, for example, an inorganic insulating material such as aluminum oxide, aluminum nitride, silicon carbide, silicon nitride, mullite or glass ceramics, or a polyimide or epoxy resin Add powder of high dielectric material such as barium titanate, strontium titanate, calcium titanate or magnesium titanate to organic insulating material such as PTFE, fluororesin, polynorbornene or benzocyclobutene, and heat and cure at appropriate temperature By doing so, a material having a desired relative permittivity may be obtained.

【0097】このとき、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、0.5〜50μmの範囲とすることが望ましい。
At this time, the particle diameter of the high dielectric material to be added to and mixed with the inorganic insulating material or the organic insulating material is determined by the ratio in the insulating layer caused by adding and mixing the high dielectric material to the inorganic or organic insulating material. In order to reduce the occurrence of variations in the dielectric constant and the decrease in workability due to a change in the viscosity of the insulating layer, the thickness is preferably in the range of 0.5 to 50 μm.

【0098】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〜
75重量%とすることが望ましい。
Further, the content of the high dielectric material to be added to and mixed with the inorganic insulating material or the organic insulating material is set so as to increase the relative dielectric constant of the insulating layer and to make the inorganic insulating material or the organic insulating material and the high dielectric material. 5 to prevent a decrease in the adhesive strength of the material
Desirably, it is 75% by weight.

【0099】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),モリブデン(Mo),モリブデンマンガン(M
o−Mn),銅(Cu),銀(Ag)または銀パラジウ
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)またはニオブ(N
b)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。
The wide area pattern as each signal wiring group or power supply layer or ground layer is made of, for example, tungsten (W), molybdenum (Mo), molybdenum manganese (M
o-Mn), metal powder such as copper (Cu), silver (Ag) or silver palladium (Ag-Pd), or copper (Cu), silver (Ag), nickel (Ni), chromium (C
r), titanium (Ti), gold (Au) or niobium (N
b) or a thin film of a metal material such as an alloy thereof.

【0100】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。
Specifically, when a wide area pattern as each signal wiring group or power supply layer or ground layer is formed by metallizing metal powder of W, an appropriate organic binder, a solvent or the like is added to and mixed with W powder. The metal paste can be formed by printing and applying a predetermined pattern on a ceramic green sheet serving as an insulating layer, and firing this together with a laminate of ceramic green sheets.

【0101】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。
On the other hand, in the case of forming a thin film of a metal material,
For example, after a metal film is formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or a plating method, a predetermined wiring pattern can be formed by a photolithography method.

【0102】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。
In such a multilayer wiring board, the width of each signal wiring group is appropriately set according to the relative dielectric constant of the insulating layer on which each signal wiring group is provided, so that each signal wiring group The characteristic impedance values of the signal wirings can be the same.

【0103】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更を行な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、多層配線基板内に形成する
内蔵キャパシタの数を3個以上としてもよい。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。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, three or more signal wiring groups may be formed between different insulating layers. Further, the number of built-in capacitors formed in the multilayer wiring board may be three or more. further,
The pattern of the power supply layer or the ground layer may be a so-called mesh pattern having a large number of openings.

【0104】また本発明において、第一の配線長L1を
有する信号配線が複数形成されて成る第一の信号配線群
について、第一の信号配線群の各信号配線の配線長は略
第一の配線長L1であればよい。第二の配線長L2につ
いても同様である。
In the present invention, with respect to the first signal wiring group in which a plurality of signal wirings having the first wiring length L1 are formed, the wiring length of each signal wiring of the first signal wiring group is substantially equal to the first wiring length. What is necessary is just the wiring length L1. The same applies to the second wiring length L2.

【0105】[0105]

【発明の効果】本発明の多層配線基板は、上面に半導体
素子が搭載されるとともに複数の絶縁層が積層されて成
る絶縁基板と、絶縁基板の表面に第一の配線長L1を有
する信号配線が複数形成されて成る第一の信号配線群お
よび絶縁層を挟んで第一の信号配線群に対向させて形成
された電源層もしくは接地層ならびに第一の信号配線群
を被覆する絶縁被覆層で構成されたマイクロストリップ
線路部と、絶縁基板の内部に第二の配線長L2を有する
信号配線が複数形成されて成る第二の信号配線群および
絶縁層を介して第二の信号配線群に対向させてその上下
に形成された電源層もしくは接地層で構成されたストリ
ップ線路部と、絶縁基板の内部に電源層と接地層とが絶
縁層を挟んで対向配置されて形成された内蔵キャパシタ
とを具備した多層配線基板であって、第一の配線長L1
と第二の配線長L2は、0.8×[(0.670/εr−0.525)
×e{-2 × (b+t)/h}+1]1/2≦L2/L1≦1.2×
[(0.670/εr−0.525)×e{-2 × (b+t)/h}+1]1/2
(ただし、L1>L2、tは第一の信号配線群の信号配
線の厚み、hは第一の信号配線群と第一の信号配線群に
対向させて形成された電源層もしくは接地層との間の絶
縁層の厚み、bは絶縁被覆層の厚み、εrは絶縁層およ
び絶縁被覆層の比誘電率、eは自然対数である)を満た
すとともに、内蔵キャパシタは、半導体素子の動作周波
数帯域から高調波成分の周波数帯域の範囲において異な
る共振周波数を有する複数のものが並列接続されるよう
に形成され、かつ異なる共振周波数間に発生する反共振
周波数における合成インピーダンス値を所定値以下とし
たことから、第一および第二の信号配線群毎の各信号配
線の配線長は等しくなり、第一および第二の信号配線群
の各信号配線の伝搬遅延時間は信号配線群毎に略同一と
なる。
According to the present invention, there is provided a multilayer wiring board comprising a semiconductor element mounted on an upper surface thereof and a plurality of insulating layers laminated thereon, and a signal wiring having a first wiring length L1 on the surface of the insulating substrate. A power supply layer or a ground layer formed to face the first signal wiring group with the first signal wiring group and the insulating layer formed by a plurality of layers interposed therebetween, and an insulating coating layer covering the first signal wiring group. The formed microstrip line section is opposed to the second signal wiring group via a second signal wiring group formed by forming a plurality of signal wirings having a second wiring length L2 inside the insulating substrate and the insulating layer. And a built-in capacitor formed by arranging a power supply layer and a ground layer facing each other with an insulating layer interposed therebetween inside a insulating substrate. Equipped multi-layer A line substrate, a first wiring length L1
And the second wiring length L2 is 0.8 × [(0.670 / εr−0.525)
× e {-2 × (b + t) / h} +1] 1/2 ≦ L2 / L1 ≦ 1.2 ×
[(0.670 / εr-0.525) x e {-2 x (b + t) / h} +1] 1/2
(However, L1> L2, t is the thickness of the signal wiring of the first signal wiring group, and h is the difference between the first signal wiring group and the power supply layer or the ground layer formed facing the first signal wiring group. The thickness of the insulating layer between them, b is the thickness of the insulating coating layer, εr is the relative permittivity of the insulating layer and the insulating coating layer, and e is the natural logarithm). Because a plurality of components having different resonance frequencies in the range of the frequency band of the harmonic component are formed so as to be connected in parallel, and a combined impedance value at an anti-resonance frequency generated between different resonance frequencies is set to a predetermined value or less. The wiring length of each signal wiring of the first and second signal wiring groups becomes equal, and the propagation delay time of each signal wiring of the first and second signal wiring groups becomes substantially the same for each signal wiring group.

【0106】また、配線長が異なる第一および第二の信
号配線群の伝搬遅延時間を、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。
Further, the propagation delay times of the first and second signal wiring groups having different wiring lengths can be made substantially the same within a range of ± 20%, which is a range in which a malfunction of the semiconductor element hardly occurs.

【0107】また、信号配線のキャパシタンスおよびイ
ンダクタンスを低減することができ、信号ノイズやクロ
ストークノイズなどの電気ノイズを低減することができ
るとともに、特に第二の信号配線群において信号配線の
配線長が不必要に長くなることを回避できるため、他の
信号配線の配線領域を広くすることができ、配線自由度
が向上する。
In addition, the capacitance and inductance of the signal wiring can be reduced, and the electrical noise such as signal noise and crosstalk noise can be reduced. In particular, the wiring length of the signal wiring in the second signal wiring group can be reduced. Since unnecessary lengthening can be avoided, the wiring area of other signal wirings can be widened, and the wiring flexibility is improved.

【0108】さらには、半導体素子の信号数の増大に対
応して信号配線数の増大を容易に行なうことが可能とな
る。
Further, it is possible to easily increase the number of signal wirings in response to an increase in the number of signals of the semiconductor element.

【0109】また、半導体素子の動作周波数から高調波
成分の周波数帯域の範囲における合成インピーダンス値
を広い周波数帯域で小さくすることができる。反共振周
波数における合成インピーダンス値を1Ω以下としたと
きには、半導体素子の動作周波数が数GHz以上の高周
波帯域においても、その高調波成分の周波数帯域を含め
て同時スイッチングノイズを低減することが可能とな
る。
Further, it is possible to reduce the combined impedance value in a wide frequency band from the operating frequency of the semiconductor element to the frequency band of the harmonic component. When the combined impedance value at the anti-resonance frequency is 1 Ω or less, simultaneous switching noise can be reduced even in the high frequency band where the operating frequency of the semiconductor element is several GHz or more, including the frequency band of its harmonic component. .

【0110】また、半導体素子の動作周波数が数MHz
と低い周波数帯域においても同時スイッチングノイズを
低減することが可能となる。
The operating frequency of the semiconductor device is several MHz.
And simultaneous switching noise can be reduced even in a low frequency band.

【0111】また、EMIノイズを低減することも可能
となる。
Further, EMI noise can be reduced.

【0112】さらには、より効果的な信号配線の電気ノ
イズとクロストークノイズの低減が可能となる。
Further, it is possible to more effectively reduce electric noise and crosstalk noise of signal wiring.

【0113】以上の結果、本発明によれば、各信号配線
の伝搬遅延時間を略同一としながら信号配線の電気ノイ
ズを低減し、かつ信号配線数の増大を可能にすることが
できるとともに、同時スイッチングノイズとEMIノイ
ズを低減することができる、高速で動作する半導体素子
等の電子部品を搭載する電子回路基板等に好適な多層配
線基板を提供することができた。
As a result, according to the present invention, it is possible to reduce the electric noise of the signal wiring and increase the number of signal wiring while keeping the propagation delay time of each signal wiring substantially the same. A multilayer wiring board which can reduce switching noise and EMI noise and is suitable for an electronic circuit board on which electronic parts such as semiconductor elements operating at high speed are mounted can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の多層配線基板について実施の形態の一
例を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board of the present invention.

【図2】(a)〜(f2)は本発明の多層配線基板の各
配線層の一例を示す平面図である。
FIGS. 2A to 2F are plan views showing an example of each wiring layer of the multilayer wiring board of the present invention.

【図3】本発明の多層配線基板における内蔵キャパシタ
のインピーダンス特性の一例を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of an impedance characteristic of a built-in capacitor in the multilayer wiring board of the present invention.

【図4】本発明の多層配線基板について実施の形態の他
の例を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing another example of the embodiment of the multilayer wiring board of the present invention.

【図5】本発明の多層配線基板について実施の形態の他
の例を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing another example of the embodiment of the multilayer wiring board of the present invention.

【図6】(a)は本発明の多層配線基板について実施の
形態の一例を示す要部断面図であり、(b)は本発明の
多層配線基板の内蔵キャパシタの電気回路図である。
FIG. 6A is a sectional view of a main part showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board of the present invention, and FIG. 6B is an electric circuit diagram of a built-in capacitor of the multilayer wiring board of the present invention.

【図7】本発明の多層配線基板について実施の形態の一
例を示す要部断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a principal part showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board of the present invention.

【図8】従来の多層配線基板における信号配線群の例を
示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing an example of a signal wiring group in a conventional multilayer wiring board.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、41:多層配線基板 2、22、42:絶縁基板 2a〜2f、22a〜22f、42a〜42f:絶縁層 3、23、43:第一の信号配線群 4、8、10、11、24、28、30、31、44、48、50、51:電
源層もしくは接地層 5、25、45:マイクロストリップ線路部 6、26、46:絶縁被覆層 7、27、47:第二の信号配線群 9、29、49:ストリップ線路部 14、34、54:半導体素子 63、65、83、85:電源層 70、72、90、92:接地層
1, 21, 41: multilayer wiring board 2, 22, 42: insulating board 2a to 2f, 22a to 22f, 42a to 42f: insulating layer 3, 23, 43: first signal wiring group 4, 8, 10, 11 , 24, 28, 30, 31, 44, 48, 50, 51: power supply layer or ground layer 5, 25, 45: microstrip line section 6, 26, 46: insulating coating layer 7, 27, 47: second layer Signal wiring group 9, 29, 49: strip line section 14, 34, 54: semiconductor element 63, 65, 83, 85: power supply layer 70, 72, 90, 92: ground layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上面に半導体素子が搭載されるとともに
複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、該絶縁基板
の表面に第一の配線長L1を有する信号配線が複数形成
されて成る第一の信号配線群および前記絶縁層を挟んで
前記第一の信号配線群に対向させて形成された電源層も
しくは接地層ならびに前記第一の信号配線群を被覆する
絶縁被覆層で構成されたマイクロストリップ線路部と、
前記絶縁基板の内部に第二の配線長L2を有する信号配
線が複数形成されて成る第二の信号配線群および前記絶
縁層を介して前記第二の信号配線群に対向させてその上
下に形成された電源層もしくは接地層で構成されたスト
リップ線路部と、前記絶縁基板の内部に電源層と接地層
とが前記絶縁層を挟んで対向配置されて形成された内蔵
キャパシタとを具備した多層配線基板であって、前記第
一の配線長L1と前記第二の配線長L2は、 0.8×[(0.670/εr−0.525)×e{-2 × (b+t)/h}
1]1/2≦L2/L1≦1.2×[(0.670/εr−0.525)
×e{-2 × (b+t)/h}+1]1/2(ただし、L1>L2、t
は第一の信号配線群の信号配線の厚み、hは第一の信号
配線群と第一の信号配線群に対向させて形成された電源
層もしくは接地層との間の絶縁層の厚み、bは絶縁被覆
層の厚み、εrは絶縁層および絶縁被覆層の比誘電率、
eは自然対数である)を満たすとともに、前記内蔵キャ
パシタは、前記半導体素子の動作周波数帯域から高調波
成分の周波数帯域の範囲において異なる共振周波数を有
する複数のものが並列接続されるように形成され、かつ
前記異なる共振周波数間に発生する反共振周波数におけ
る合成インピーダンス値が所定値以下であることを特徴
とする多層配線基板。
1. An insulating substrate having a semiconductor element mounted on an upper surface thereof and a plurality of insulating layers laminated thereon, and a plurality of signal wirings having a first wiring length L1 formed on a surface of the insulating substrate. A power supply layer or a ground layer formed so as to face one signal wiring group and the first signal wiring group with the insulating layer interposed therebetween, and a micro-layer constituted by an insulating coating layer covering the first signal wiring group. Strip line part,
A second signal line group in which a plurality of signal lines having a second line length L2 are formed inside the insulating substrate, and formed above and below the second signal line group via the insulating layer. Multi-layer wiring comprising: a strip line portion formed by a power supply layer or a ground layer formed by the above-described method; and a built-in capacitor formed by arranging a power layer and a ground layer in the insulating substrate so as to face each other with the insulating layer interposed therebetween. The substrate, wherein the first wiring length L1 and the second wiring length L2 are 0.8 × [(0.670 / εr−0.525) × e {−2 × (b + t) / h} +
1] 1/2 ≦ L2 / L1 ≦ 1.2 × [(0.670 / εr−0.525)
× e {-2 × (b + t) / h} +1] 1/2 (where L1> L2, t
Is the thickness of the signal wiring of the first signal wiring group, h is the thickness of the insulating layer between the first signal wiring group and the power supply layer or the ground layer formed facing the first signal wiring group, b Is the thickness of the insulating coating layer, εr is the relative permittivity of the insulating layer and the insulating coating layer,
e is a natural logarithm), and the built-in capacitor is formed such that a plurality of capacitors having different resonance frequencies in a range from the operating frequency band of the semiconductor element to the frequency band of the harmonic component are connected in parallel. And a combined impedance value at an anti-resonance frequency generated between the different resonance frequencies is equal to or less than a predetermined value.
【請求項2】 前記反共振周波数における合成インピー
ダンス値を1Ω以下としたことを特徴とする請求項1記
載の多層配線基板。
2. The multilayer wiring board according to claim 1, wherein a combined impedance value at the anti-resonance frequency is 1Ω or less.
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