JP2002353588A - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents
配線基板及び配線基板の製造方法Info
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Abstract
間の結合が発生せず、差動信号の外部ノイズの耐性を強
化する多層配線基板を提供する。 【解決手段】 多層配線基板上の差動信号を伝送するス
ルーホールにおいて、第1のスルーホール12を形成
し、上記第1のスルーホール12を絶縁性樹脂で穴埋め
して絶縁体部14を形成し、形成した絶縁体部14へ差
動信号が伝送される一対の第2のスルーホール10,1
1を形成し、一対の第2のスルーホール10,11が、
第一のスルーホール12に対して同軸構造になるように
配置した。
Description
おける差動配線のスルーホールの構造に関するものであ
る。
動配線の配線パターン6,7及び配線パターン8,9を
接続するときに用いるスルーホールの接続の一例を示し
た図である。図9は、基板の厚さ方向で切断した断面
図、図10は、図9中III−III線に沿う断面図を
示す。多層配線基板は、配線パターン6,7と電源ある
いはグラウンド層1,2を挟んで形成された絶縁層3,
4,5よりなる。配線パターン6,7は、絶縁層3と電
源あるいはグラウンド層1と対向している。また、配線
パターン6,7は、差動のマイクロストリップラインを
構成している。配線パターン8,9は、絶縁層5と電源
あるいはグラウンド層2と対向している。配線パターン
8,9は、差動のマイクロストリップラインを構成して
いる。異なる信号層である配線パターン6と配線パター
ン8とを接続する場合、まず、多層配線基板に貫通する
穴を設け、穴の周囲を導電性材料でめっきして、スルー
ホール19を形成する。配線パターン7と配線パターン
9とを接続するスルーホール20も同様である。
する。まず、ある信号を伝送する配線パターン(「第一
の配線パターン」とする)に対して、全く逆相となる信
号を隣接する配線パターン(「第二の配線パターン」と
する)に伝送する。次に、上記第一の配線パターンに伝
送された信号と上記第二の配線パターンに伝送された信
号とを電磁界的に結合させて、2本の配線パターンが1
組となって一つの信号を伝送する。このようにして、差
動配線は、外部ノイズに強い伝送方式を実現する目的で
用いられる。常に、差動配線の2本の配線パターンが互
いに逆相であることから、どちらか片方を(+)側、も
う片方を(−)側と呼ぶ。この差動ペアの配線パターン
は高速信号を伝送する際にパターン幅・パターン間隙・
基板の層間厚・絶縁体の誘電率を適切に選択することに
より、インピーダンスと差動配線間の結合を制御し、効
率的に信号を伝送する。
のスルーホールでは、インピーダンスがまったく考慮さ
れていなものが多かった。また、インピーダンスが考慮
されている例として、特開平6−37416に開示され
ているスルーホールがあり、図11に一例を示してい
る。図11に示されたスルーホール31は、中央に位置
する信号用の第1の銅めっき部32と、これを囲繞し、
アース電位を有する第2の銅めっき部34と、第1の銅
めっき部32と第2の銅めっき部34との間を占める絶
縁体部33とにより構成される。このスルーホール31
は、同軸ケーブル構造を構成する。このようにして、イ
ンピーダンスの制御を図っている。しかし、従来のスル
ーホール構造では、差動配線の配線パターンに対して
は、差動ペア間の結合が発生せず、差動信号の特徴であ
る外部ノイズの耐性がなくなるという問題があった。
ーンとスルーホールの間で生じるインピーダンスの不整
合を取り除くことによって、反射を抑えた伝送路系を構
成することを第1の目的とする。
構成し電磁界的に結合させ、また差動配線のペアとして
結合させたスルーホール間隔や絶縁性樹脂の誘電率を差
動ペア間の結合が強くなるよう適切に選択し、外部ノイ
ズ耐性を強化することを第2の目的とする。
は、基板と、上記基板へ孔を形成し、形成した孔を絶縁
体によって埋めた絶縁体部を有する第一のスルーホール
と、上記第一のスルーホールの内側に配置され、上記絶
縁体部を貫通する一対の第二のスルーホールとを備え
る。
伝送する導体部を有し、上記導体部は、差動信号を伝送
することを特徴とする。
対の第二のスルーホールそれぞれが上記第一のスルーホ
ールの中心軸に対して対称に配置される同軸構造である
ことを特徴とする。
間に埋められる絶縁体の最短の幅は、上記第一のスルー
ホールと上記一対の第二のスルーホールのいずれか一方
との間に埋められる絶縁体の最短の幅よりも短くするこ
とを特徴とする。
部は、上記絶縁体層よりも誘電率の高い絶縁体を用いる
ことを特徴とする。
孔へめっき処理を施すことなく、上記孔へ絶縁体を埋め
て絶縁体部を形成したことを特徴とする。
形成される一対の配線パターンと、上記基板の他の面に
形成される一対の配線パターンとの少なくとも二組の一
対の配線パターンを有し、上記一対の第二のスルーホー
ルは、上記二組の一対の配線パターンを接続し、上記一
対の第二のスルーホールは、上記一対の第二のスルーホ
ールのインピーダンスと、上記二組の一対の配線パター
ンのインピーダンスとに基づいて、上記一対の第二のス
ルーホールの孔の径と、上記一対の第二のスルーホール
同士の間隔とを算出して形成したことを特徴とする。
層の導体基板を含む多層基板であることを特徴とする。
も2層の導体基板を貫通する孔を形成して生成し、上記
一対の第二のスルーホールは、上記少なくとも2層の導
体基板の外側両面に絶縁体からなる絶縁体層を形成し、
形成した絶縁体層に配線パターンを形成し、少なくとも
4層の多層基板を貫通する孔によって形成されることを
特徴とする。
板へ貫通する孔をあけて第一のスルーホールを形成し、
絶縁体を用いて、上記第一のスルーホールの孔を穴埋め
して絶縁体部を形成し、穴埋めした絶縁体部を貫通する
一対の孔をあけて一対の第二のスルーホールを形成する
ことを特徴とする。
部は、上記絶縁体層よりも誘電率の高い絶縁体を用いて
穴埋めすることを特徴とする。
部は、上記形成された第一のスルーホールの孔の周囲を
めっき処理することなく、上記絶縁体層よりも誘電率の
高い絶縁体を用いて穴埋めして形成することを特徴とす
る。
体で覆われた導体基板を外側両面に有する基板へ貫通す
る孔をあけて第一のスルーホールを形成し、絶縁体を用
いて、上記第一のスルーホールの孔を穴埋めして絶縁体
部を形成し、上記基板の外側両面それぞれに絶縁体層を
形成し、穴埋めした絶縁体部と上記絶縁体層とを貫通す
る一対の孔をあけて一対の第二のスルーホールを形成す
ることを特徴とする。
施の形態1の多層配線基板の一例をを示す図である。図
8〜図10に示した構成部分と対応する部分は同一符号
で示す。図1〜図3の例では、2層の導体で完全に覆わ
れた基板である電源あるいはグラウンド層1,2と3層
の絶縁体層3,4,5とを有する多層配線基板の例を示
している。第1のスルーホール12は、めっき部13と
絶縁体部14とを有する。一対の第2のスルーホール1
0,11は、それぞれ信号を伝送するめっき部10a,
11aを有する。めっき部10a,11aは、差動信号
を伝送する。配線パターン6,7及び配線パターン8,
9とは、差動ペアの配線パターンである。
「導体部」ともいう。また、「配線パターン」は、1本
の配線(プリント配線)をいう。「差動配線」は、配線
パターンを2本合わせて一つのペアとした配線をいう。
「差動ペア」は、差動配線が一対となったものをいう。
図1では、配線パターン6,7から構成される差動配線
と、配線パターン8,9から構成される差動配線が差動
ペアとなっている例を示している。「隣接パターン」
は、ある配線パターンの隣に位置する配線パターンであ
り、ある配線パターンと隣に位置する配線パターンと
で、差動配線を構成する。例えば、図1では、配線パタ
ーン6と配線パターン7とは、隣接パターンである。
造工程の一例を示す図である。図4は、図2の多層配線
基板の断面図を用いて製造工程を説明する。図4の例で
は、多層配線基板の一例として、1層目が信号層、2層
目及び3層目が電源あるいはグラウンド層、4層目が信
号層の4層配線基板を用いて説明する。
(A))に貫通する穴(孔)をあけ、その穴の周囲にめ
っき処理をしてめっき部13を形成し、第1のスルーホ
ール12とする(図4(B))。ここで、両面ベタの2
層配線基板とは、両面が導体で完全に覆われた2層配線
基板をいう。両面ベタの2層配線基板とは、電源あるい
はグラウンド層となる基板である。次に、第1のスルー
ホール12を絶縁性樹脂によって穴埋めし、絶縁体部1
4を形成する(図4(C))。この実施の形態では、絶
縁性樹脂は絶縁体層4と同じ絶縁性樹脂を用いる。
側両面に、絶縁体層3,5をプレスする(図4
(D))。絶縁体層3,5の面(絶縁体層3,5の外側
の両面)に配線パターン6,7,8,9を形成し、4層
配線基板を生成する。配線パターン6,7,8,9は、
図4(D)に示す断面図に表れないため、図示していな
い。次に、まず、4層配線基板へ貫通する穴をあけ、上
記穴の周囲を導電性材料でめっきし、第2のスルーホー
ル10を形成する。第2のスルーホール11も同様にし
て形成する(図4(E))。第2のスルーホール10
は、配線パターン6,8を接続し、第2のスルーホール
11は、配線パターン7,9を接続する。このようにし
て、図3に示すように、第2のスルーホール10と第2
のスルーホール11とは、差動配線の同軸構造をもつス
ルーホールとなる。すなわち、第1のスルーホール12
の中心軸に対して、一対の第2のスルーホール10,1
1は、対象に配置される。
(第2のスルーホール10,11及び第1のスルーホー
ル12)を持つ多層配線基板においては、差動配線の配
線パターンのインピーダンスが制御されている。同様
に、スルーホール部は差動配線で同軸構造にすることに
よって、インピーダンス制御が可能となる。従って、配
線パターンのインピーダンスと等しくすることができ
る。そのため、配線パターンとスルーホール部の間で反
射が起こらず、信号の劣化を防ぐことができる。
ル10,11同士の間隔15を、第1のスルーホールの
めっき部13と第2のスルーホール10との間隔16よ
り短くすることによって、スルーホール内での差動ペア
の結合を強めることができる。従って、外部ノイズに対
する強度が増す。間隔15は、第2のスルーホール10
と第2のスルーホール11との間に充填されている絶縁
体部14(絶縁性樹脂)の最短の幅である。また、間隔
16は、スルーホール11(あるいは、スルーホール1
0でもよい)とめっき部との間に充填されている絶縁体
部14の最短の幅である。第1のスルーホールのめっき
部13と第2のスルーホール11との間隔についても、
間隔16と同様である。このようにして、さらに、外部
ノイズの影響を受けにくい多層配線基板を提供すること
ができる。
基板は、差動信号の配線パターンを有する多層配線基板
において、第1のスルーホールを形成したあと、上記第
1のスルーホールを絶縁性樹脂で穴埋めし、その中に差
動信号が伝送される1対の第2のスルーホールを形成し
たことを特徴とする。
縁体部14へ、絶縁体層3〜5と同じ絶縁性樹脂を用い
た。実施の形態2では、絶縁体部14へ、絶縁体層3〜
5よりも誘電率の高い絶縁性樹脂を用いる。誘電率の高
い絶縁体を用いることによって、電磁界を集中させる。
このようにして、差動配線を構成する配線パターン同士
(隣接パターン)は、電磁界を利用して結合するため、
電磁界を強くすることによって、より結合が強くなる。
このように、誘電率の高い絶縁性樹脂を用いることによ
って、スルーホール内での結合を強くし、外部ノイズに
対する強度を増すことができる。
3の多層配線基板の一例を示す図である。図1〜図3に
示した構成部分と対応する部分は同一符号で示す。図5
〜図7に示す多層配線基板の第1のスルーホール22
は、絶縁体部18を有する。しかしながら、上記第1の
スルーホール22は、めっき部を備えていない。
スルーホール22を形成する際、めっき処理を実施しな
い。めっき処理をしていない第1のスルーホール22を
絶縁性樹脂によって穴埋めする。穴埋めに用いる絶縁性
樹脂は、絶縁体層3〜5よりも誘電率の高い絶縁性樹脂
を用いる。すなわち、図5〜図7に示す絶縁体部18
は、絶縁体層3〜5よりも誘電率が高くなっている。
って、スルーホール内での結合を強くし、外部ノイズに
対する強度を増すことができる。この点は、実施の形態
2と同様である。さらに、誘電率の高い絶縁性樹脂を用
いることによって、第1のスルーホール22形成時のめ
っき処理を省略することが可能になる。従って、製造上
の工程を1つ減らすことができる。すわわち、製造工程
で発生する不具合が起こる確率を減少させることができ
る。従って、実施の形態3では、外部ノイズからの耐性
を保ったまま、不具合発生率を減少させる多層配線基板
を提供することができる。
施の形態3に示す多層配線基板において、実施の形態1
で図2に示した間隔15を間隔16より短くすること
と、絶縁体部18に誘電率の高い絶縁性樹脂を用いるこ
ととによって、スルーホール内での差動ペアの結合を強
めることができる。従って、さらに、外部ノイズの影響
を受けにくい多層配線基板を提供することができる。
いて、絶縁体部18に誘電率の高い絶縁性樹脂を用いる
こと、間隔15を間隔16より短くすること、第1のス
ルーホール22にめっき部を備えていないこととを満た
す多層配線基板であってもよい。このような多層配線基
板は、外部ノイズの影響を受けにくく、かつ、製造工程
で発生する不具合を減少することを可能とする。
基板は、第1のスルーホール内に形成される1対の第2
のスルーホール間隔を第1のスルーホールの電極との距
離より短くすることを特徴とする。
の形態2〜実施の形態4に示す多層配線基板において、
第2のスルーホールの穴径を適正化する場合を説明す
る。図6に、第2のスルーホール11の穴径17を示し
ている。第2のスルーホール11の穴径17は、第2の
スルーホール11の内側の口径である。第2のスルーホ
ール10も同様であるため、第2のスルーホール10の
穴径17と表す。第2のスルーホールの穴径17と間隔
15とを、他の配線パターンとインピーダンスが一致す
るように最適化することで、配線パターンとスルーホー
ル部の間で反射を抑制し、信号の劣化を防ぐことができ
る。
のスルーホール11との穴径17の長さを変更すること
によって実施する。第2のスルーホール10の穴径17
の長さと第2のスルーホール11との穴径17の長さと
は、同じ寸法にする。第2のスルーホール10,11の
インピーダンスが、配線パターン6,7のインピーダン
ス及び配線パターン8,9のインピーダンスと等しくな
るように最適化する。第2のスルーホール10,11の
インピーダンスは、第2のスルーホール10,11の電
界の結合の強さ(=結合量)によって変わる。第2のス
ルーホール10,11の電界の結合の強さは、間隔15
と穴径17の寸法を変更することによって調整すること
ができる。最終的には、第2のスルーホールのインピー
ダンスと配線パターンのインピーダンスとが等しくなる
ように最適化する。すなわち、第2のスルーホールのイ
ンピーダンスと配線パターンのインピーダンスとが等し
くなるように、間隔15と穴径17の寸法を算出する。
配線基板において、実施の形態5で説明した間隔15を
穴径17とを最適化することによって、実施の形態5と
同様に、配線パターンとスルーホール部の間で反射を抑
制し、信号の劣化を防ぐことができる。
ることによって、配線パターンとスルーホール間の結合
を強め、めっき部13を形成するめっき処理を省略する
ことも可能となる。したがって、実施の形態1に示す、
絶縁体層3,4,5と絶縁体部14とに用いる絶縁体が
同じ絶縁体である場合でも、配線パターンのインピーダ
ンスと一対の第2のスルーホール10,11のインピー
ダンスを一致させることによって、めっき部13を備え
ていない多層配線基板を実現することもできる。
として、4層の多層配線基板を用いて説明したが、これ
に限られるわけではない。この発明は、少なくとも2層
の導体層を有する多層配線基板において実現することが
できる。また、絶縁体部を穴埋めする絶縁体の一例とし
て、絶縁体樹脂を用いて説明したが、これに限られるわ
けではない。絶縁体であれば、その他のものであっても
よい。
おいて、絶縁体部14へ、絶縁体層3,4,5よりも誘
電率の高い絶縁体を用いる場合を説明した。絶縁体層
3,4,5及び絶縁体樹脂18へ用いる材質の一例に
は、FR−4(フラマビリティー4)、BTレジン(ビ
スマレイドトリアジンレジン)、PPO(ポリフェニレ
ンオキサイド)等があるが、これらに限られるわけでは
ない。
線中のスルーホールを差動同軸構造として構成したこと
により、インピーダンス制御が可能となる。従って、イ
ンピーダンス制御された配線パターンの間でのインピー
ダンス不連続が原因の反射は起きず、信号の劣化を防ぐ
ことができる。
率の高い樹脂を用いることで、差動ペア内の結合が強く
なり、外部ノイズ耐性を強化することができる。
電率の高い樹脂を用いた上で、第1のスルーホールのめ
っき処理を省略することにより、外部ノイズからの耐性
を保ったまま、製造上の工程を1つ減らすことで、不具
合の起こる確率を減少させることができる。
くし、スルーホール形成時の穴埋めに誘電率の高い樹脂
を用いることで、差動ペア内の結合が強くなり、外部ノ
イズ耐性を強化することができる。
と、上記差動配線のスルーホールの穴径を最適化するこ
とにより、配線パターンと差動配線のスルーホールとの
間で反射を抑制し、信号の劣化を防止することができ
る。
の構造の一例を示した一部破断斜視図である。
である。
である。
例を示す図である。
の構造の一例を示した図である。
部破断斜視図である。
た図である。
斜視図である。
である。
を示した図である。
ある。
体層、6,7,8,9配線パターン、10,11 第2
のスルーホール、12,22 第1のスルーホール、1
0a,11a,13 めっき部、32,34 銅めっき
部、14,18 絶縁体部、15 第2のスルーホール
同士の間隔、16 第1のスルーホールと第2のスルー
ホールとの間隔、17 第2のスルーホールの穴径、1
9,20,31 スルーホール。
Claims (13)
- 【請求項1】 基板と、 上記基板へ孔を形成し、形成した孔を絶縁体によって埋
めた絶縁体部を有する第一のスルーホールと、 上記第一のスルーホールの内側に配置され、上記絶縁体
部を貫通する一対の第二のスルーホールとを備える配線
基板。 - 【請求項2】 上記一対の第二のスルーホールは、信号
を伝送する導体部を有し、 上記導体部は、差動信号を伝送することを特徴とする請
求項1記載の配線基板。 - 【請求項3】 上記一対の第二のスルーホールは、上記
一対の第二のスルーホールそれぞれが上記第一のスルー
ホールの中心軸に対して対称に配置される同軸構造であ
ることを特徴とする請求項1または2記載の配線基板。 - 【請求項4】 上記一対の第二のスルーホールそれぞれ
の間に埋められる絶縁体の最短の幅は、上記第一のスル
ーホールと上記一対の第二のスルーホールのいずれか一
方との間に埋められる絶縁体の最短の幅よりも短くする
ことを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の配線
基板。 - 【請求項5】 上記基板は、絶縁体層を有し、 上記絶縁体部は、上記絶縁体層よりも誘電率の高い絶縁
体を用いることを特徴とする請求項1から4いずれかに
記載の配線基板。 - 【請求項6】 上記第一のスルーホールは、上記形成し
た孔へめっき処理を施すことなく、上記孔へ絶縁体を埋
めて絶縁体部を形成したことを特徴とする請求項5記載
の配線基板。 - 【請求項7】 上記基板は、さらに、上記基板の一の面
に形成される一対の配線パターンと、上記基板の他の面
に形成される一対の配線パターンとの少なくとも二組の
一対の配線パターンを有し、 上記一対の第二のスルーホールは、上記二組の一対の配
線パターンを接続し、 上記一対の第二のスルーホールは、上記一対の第二のス
ルーホールのインピーダンスと、上記二組の一対の配線
パターンのインピーダンスとに基づいて、上記一対の第
二のスルーホールの孔の径と、上記一対の第二のスルー
ホール同士の間隔とを算出して形成したことを特徴とす
る請求項1から6いずれかに記載の配線基板。 - 【請求項8】 上記基板は、導体で覆われた少なくとも
2層の導体基板を含む多層基板であることを特徴とする
請求項1から7いずれかに記載の配線基板。 - 【請求項9】 上記第一のスルーホールは、上記少なく
とも2層の導体基板を貫通する孔を形成して生成し、 上記一対の第二のスルーホールは、上記少なくとも2層
の導体基板の外側両面に絶縁体からなる絶縁体層を形成
し、形成した絶縁体層に配線パターンを形成し、少なく
とも4層の多層基板を貫通する孔によって形成されるこ
とを特徴とする請求項8記載の配線基板。 - 【請求項10】 基板へ貫通する孔をあけて第一のスル
ーホールを形成し、絶縁体を用いて、上記第一のスルー
ホールの孔を穴埋めして絶縁体部を形成し、 穴埋めした絶縁体部を貫通する一対の孔をあけて一対の
第二のスルーホールを形成することを特徴とする配線基
板の製造方法。 - 【請求項11】 上記基板は、絶縁体層を有し、 上記絶縁体部は、上記絶縁体層よりも誘電率の高い絶縁
体を用いて穴埋めすることを特徴とする請求項10記載
の配線基板の製造方法。 - 【請求項12】 上記基板は、絶縁体層を有し、 上記絶縁体部は、上記形成された第一のスルーホールの
孔の周囲をめっき処理することなく、上記絶縁体層より
も誘電率の高い絶縁体を用いて穴埋めして形成すること
を特徴とする請求項10記載の配線基板の製造方法。 - 【請求項13】 導体で覆われた導体基板を外側両面に
有する基板へ貫通する孔をあけて第一のスルーホールを
形成し、 絶縁体を用いて、上記第一のスルーホールの孔を穴埋め
して絶縁体部を形成し、 上記基板の外側両面それぞれに絶縁体層を形成し、 穴埋めした絶縁体部と上記絶縁体層とを貫通する一対の
孔をあけて一対の第二のスルーホールを形成することを
特徴とする配線基板の製造方法。
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