JP2004259959A - Wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速作動の半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板は、上面および/または下面に配線導体が配設された酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る多数の絶縁層を上下に積層することにより形成されている。そして、各絶縁層を挟んで上下に位置する配線導体同士を、絶縁層を貫通する貫通導体を介して接続することにより3次元配線を可能とし、これにより小型で高密度の配線基板を得るようになっている。
【0003】
このような多層配線基板の例を図3に部分断面図で示す。
この例においては、中央の絶縁層21の上下面にそれぞれ絶縁層22・23が積層されている。そして、中央の絶縁層21の上下面には帯状の信号用配線導体24・25がそれぞれ互いの一端部を対向させるようにして配設されている。これらの信号用配線導体24・25は、絶縁層21を貫通して設けられた信号用貫通導体26により互いに電気的に接続されている。また、絶縁層22の上面、絶縁層23の下面にはそれぞれ広面積の接地用導体層27・28が配設されている。これらの接地用導体層27・28は絶縁層21・22・23を貫通して信号用貫通導体26に隣接するような配置で設けられた接地用貫通導体29を介して互いに接続されている。
【0004】
このような配線基板において、信号用配線導体24・25は、接地用導体層27・28との間の電磁カップリングにより、例えば50Ωの特性インピーダンスとなるように設計されている。また、信号用貫通導体26は、接地用貫通導体29との間の電磁カップリングにより50Ωの特性インピーダンスとなるように設計されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−77808号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時は配線基板の高密度化に伴って、信号用貫通導体で互いに接続される上下の信号用配線導体間に複数の絶縁層が使用され、信号用貫通導体が複数の絶縁層を連続して貫通するように形成されるとともにそれらの絶縁層間に信号用貫通導体を取り囲む開口を有する接地用導体層が設けられることが多くなってきた。そのため、信号用貫通導体とこの信号用貫通導体を取り囲むように形成された接地用導体層との間において形成される大きな電磁カップリングにより、信号用貫通導体に局部的な特性インピーダンスの不整合部が発生するという問題点が発生してきた。このような特性インピーダンスの不整合は、信号用配線導体および信号用貫通導体に伝播される信号の周波数がそれほど高くない場合には、その影響を無視できるためにほとんど問題となることはないが、信号用配線導体および信号用貫通導体を伝播する信号の周波数が例えば10GHz以上の高周波になると、この特性インピーダンスの不整合部において信号が大きく反射するようになって問題となる。そのため、信号用配線導体および信号用貫通導体に所定の高周波信号を正確に伝播させることができず、配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品を正常に作動させることができなくなるという問題を誘発していた。
【0007】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、信号用貫通導体とこの信号用貫通導体を取り囲むように開口が形成された接地用導体層との間に生じる電磁カップリングによる特性インピーダンスの不整合の影響を軽減することによって、信号用配線導体および信号用貫通導体に所定の高周波信号を正確に伝播させることができ、搭載する電子部品を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板は、第1の絶縁層およびこの第1の絶縁層の下面に積層された第2の絶縁層と、前記第1の絶縁層の上面に配設された第1の信号用配線導体および前記第2の絶縁層の下面に配設された第2の信号用配線導体と、前記第1の絶縁層および前記第2の絶縁層を貫通して前記第1の信号用配線導体および前記第2の信号用配線導体を接続する信号用貫通導体と、前記第1の絶縁層の上面に積層された第3の絶縁層および前記第2の絶縁層の下面に積層された第4の絶縁層と、前記第3の絶縁層の上面に配設された第1の接地用導体層および前記第4の絶縁層の下面に配設された第2の接地用導体層ならびに前記第1および第2の絶縁層の間に配設され、前記信号用貫通導体を取り囲むように開口が形成された第3の接地用導体層と、前記信号用貫通導体に隣接して配置され、前記第1乃至第4の絶縁層を貫通して前記第1乃至第3の接地用導体層に接続された接地用貫通導体とを具備して成る配線基板であって、前記信号用貫通導体の前記接地用貫通導体との間の特性インピーダンスが前記第1の信号用配線導体の前記第1および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスならびに前記第2の信号用配線導体の前記第2および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスよりも大きく、かつ前記信号用貫通導体の前記第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスが前記第1の信号用配線導体の前記第1および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体の前記第2および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスよりも小さいことを特徴とするものである。
【0009】
本発明の配線基板によれば、信号用貫通導体のこれと隣接して配設された接地用貫通導体との間の特性インピーダンスを、第1の信号用配線導体の第1および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体の第2および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスよりも大きなものとし、かつ信号用貫通導体の第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスを、第1の信号用配線導体の第1および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体の第2および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスよりも小さいものとしたことから、第1の絶縁層と第2の絶縁層との間に信号用貫通導体を取り囲む開口を有する第3の接地用導体層を設けたにも拘わらず、信号用貫通導体の全体としてはその特性インピーダンスを信号用配線導体の特性インピーダンスに近似させることができ、信号用配線導体および信号用貫通導体を伝播する信号が例えば10GHz以上の高周波信号であったとしても信号用配線導体および信号用貫通導体を伝播する信号に大きな反射を起すことがなく、信号用配線導体および信号用貫通導体に所定の信号を正確に伝播させることができる。
【0010】
【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。
図1(a)は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す部分断面図、図1(b)は図1(a)に対応した部分上面図または部分下面図である。
図1(a)および(b)に示す実施の形態の一例においては、第1の絶縁層1の下面に第2の絶縁層2を、第1の絶縁層の上面に第3の絶縁層3を、第2の絶縁層2の下面に第4の絶縁層4をそれぞれ積層一体化している。
【0011】
第1の絶縁層1および第2の絶縁層2・第3の絶縁層3・第4の絶縁層4は、例えば酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミックス等の無機材料またはエポキシ樹脂・ポリフェニレンエーテル(PPE)・ビスマレイドトリアジン(BT)樹脂等の有機材料等の電気絶縁材料から形成されている。これら第1〜第4の絶縁層1〜4は、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスとなる原料粉末に適当なバインダおよび溶剤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に形成してそれぞれ第1の絶縁層1および第2の絶縁層2・第3の絶縁層3・第4の絶縁層4となるセラミックグリーンシートを得て、しかる後に、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに所定の順に積層してセラミックグリーンシート積層体となし、最後にこのセラミックグリーンシート積層体を高温で焼成することによって上下に積層一体化される。
【0012】
また、第1の絶縁層1の上面と第2の絶縁層2の下面にそれぞれ帯状の第1の信号用配線導体5および第2の信号用配線導体6が互いの一端部同士を対向させるようにして配設されている。
そして、これらの第1の信号用配線導体5と第2の信号用配線導体6とは、互いに対向する一端部間において第1の絶縁層1および第2の絶縁層2を貫通する信号用貫通導体7により互いに電気的に接続されている。
【0013】
第1および第2の信号用配線導体5・6ならびに信号用貫通導体7は、配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品に信号を入出力するための伝送路として機能し、これらにより例えば10GHz以上の高周波信号が伝播される。
【0014】
また、第3の絶縁層3の上面および第4の絶縁層4の下面には、それぞれ広面積の第1の接地用導体層8および第2の接地用導体層9が配設されており、さらに第1の絶縁層1と第2の絶縁層2との間には第3の接地用導体層10が配設されている。
これら第1の接地用導体層8と第2の接地用導体層9と第3の接地用導体層10は、第1の絶縁層乃至第4の絶縁層1・2・3・4を貫通して信号用貫通導体7に隣接するような配置で設けられた接地用貫通導体11でもって互いに電気的に接続されている。
【0015】
第1乃至第3の接地用導体層8・9・10ならびに接地用貫通導体11は、配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品に接地電位を提供するための導電路として機能し、外部の接地電位に電気的に接続される。
【0016】
これら第1の信号配線導体5および第2の信号用配線導体6・信号用貫通導体7・第1の接地用導体層8・第2の接地用導体層9・第3の接地用導体10・接地用貫通導体11は、例えばタングステン粉末やモリブデン粉末・銀粉末・銅粉末・半田粉末等の金属粉末を焼結させた金属粉末メタライズや銅めっき・ニッケルめっき・金めっき等のめっき導体、あるいは銅粉末・銀粉末・半田粉末等の金属粉末と熱硬化性樹脂とを含有する導電性樹脂から成り、これらを金属粉末メタライズから形成する場合、信号用配線導体5・6あるいは接地用導体層8・9・10であれば、タングステン粉末や銅粉末等の金属粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して得た導体ペーストを各絶縁層1・2・3・4となるセラミックグリーンシートの上面および/または下面に必要に応じて所定のパターンに印刷塗布しておき、また、信号用貫通導体7や接地用貫通導体11であれば、各絶縁層1〜4となるセラミックグリーンシートの所定位置に予め貫通孔を設けておくとともに、この貫通孔内に前出の導体ペーストを充填し、これらの導体ペーストを各絶縁層1・2・3・4となるセラミックグリーンシートとともに焼成することによって所定の位置に所定のパターンに形成される。
【0017】
そして、第1の信号用配線導体5は第1の接地用導体層8および第3の接地導体層10との間の電磁カップリングにより、また第2の信号用配線導体6は第2の接地用導体層9および第3の接地用導体層10との間の電磁カップリングによりその特性インピーダンスがそれぞれ例えば50Ωとなるように設計されている。このような第1の信号用配線導体5および第2の信号用配線導体6の特性インピーダンスは、第1乃至第4の絶縁層1・2・3・4の厚みおよび誘電率、さらには第1および第2の信号用配線導体5・6の線路幅等により決定される。なお、第1の信号用配線導体5および第2の信号用配線導体6は、これらに信号を効率よく伝播させるためにその特性インピーダンスを45〜55Ωの範囲としておくことが好ましい。
【0018】
また、第1の接地用導体層8および第2の接地用導体層9に対して、信号用貫通導体7と対向する領域に、信号用貫通導体7の断面積以上の面積の開口8a・9aが形成されているとともに、第3の接地用導体層10に対して信号用貫通導体7との絶縁を保つための開口10aが形成される。なお、開口8a・9a・10aは、例えば円柱状の信号用貫通導体7に対してその中心が信号用貫通導体7の中心軸と一致した円形である。
【0019】
このように第1の接地用導体層8および第2の接地用導体層9に、信号用貫通導体7と対向する領域に開口8a・9aを形成しておくと、第1の信号用配線導体5と信号用貫通導体7との接続部においては、第1の接地用導体層8との間の電磁カップリングが大きく減少する。同じく、第2の信号用配線導体6と信号用貫通導体7との接続部においては、第2の接地導体層9との間の電磁カップリングが大きく減少する。従って、これらの接続部においては殆どが接地用貫通導体7のみとの電磁カップリングとなり、電磁カップリングが大きくなり過ぎて過多となることがなく特性インピーダンスの不整合が大きく低減されるので、第1の接地用導体層8および第2の接地用導体層9には、信号用貫通導体7と対向する領域に開口8a・9aを形成しておくことが好ましい。
【0020】
なお、第1の接地用導体層8および第2の接地用導体層9に形成される開口8aおよび9aの大きさは、開口8a・9aの直径をそれぞれD1およびD2とし、信号用貫通導体7の直径をD3・第3の絶縁層3の厚みをT1・第4の絶縁層4の厚みをT2としたとき、D1がD3より小さいものとなると、第1の信号用配線導体5と信号用貫通導体7との接続部と第1の接地用導体層8とが対向してしまうため、接続部での大きな電磁カップリングが発生し、これが接地用貫通導体11との電磁カップリングと重畳してこの部分における特性インピーダンスの不整合が顕著となる傾向にある。また、D1がD3+0.5T1より大きなものとなると、第1の信号用配線導体5と第1の接地用導体層8との電磁カップリングが小さいものとなるため、この部分で信号用配線導体5の特性インピーダンスが大きくなり、特性インピーダンスの不整合が発生し易くなってしまう傾向にある。
【0021】
また同様に、D2がD3より小さいものとなると、第2の信号用配線導体6と信号用貫通導体7との接続部における第2の接地用導体層9とが対向してしまうため、接続部での大きな電磁カップリングが発生し、これが接地用貫通導体11との電磁カップリングが重畳してこの部分において特性インピーダンスの不整合が顕著となる傾向にある。また、D2がD3+0.5T2より大きなものとなると、第2の信号用配線導体6と第2の接地用導体層9との電磁カップリングが小さいものとなるため、この部分で信号用配線導体6の特性インピーダンスが大きくなり、特性インピーダンスの不整合が発生し易くなってしまう傾向にある。
【0022】
従って、第1の接地用導体層8および第2の接地用導体層9に形成される開口8a・9aの大きさは、開口8a・9aの直径をそれぞれD1およびD2とし、信号用貫通導体7の直径をD3・第2の絶縁層3の厚みをT1・第4の絶縁層の厚みをT2としたとき、D3≦D1≦D3+0.5T1、D3≦D2≦D3+0.5T2の範囲であることが好ましい。
【0023】
さらに、第1の絶縁層1と第2の絶縁層2との間に第3の接地用導体10を設けることにより、第1の信号用配線導体5と第2の信号用配線導体6との間でのノイズ干渉を防ぐことができ、更に高周波特性を向上させることが可能となる。
【0024】
なお、この場合、信号用貫通導体7は、第3の接地用導体層10に形成された開口10aを貫通していることから信号用貫通導体7と第3の接地用導体層10との間において電磁カップリングが大きくなる。したがって信号用貫通導体7の特性インピーダンスは第3の接地用導体層10に形成された開口10aを貫通する領域において他の領域よりも小さなものとなる。この電磁カップリングは、第3の接地用導体層10に形成された開口10aを大きくすることによって低減させることが可能であるが、配線スペースの関係から開口10aをあまり大きくすることはできない。
【0025】
そこで本発明においては、信号用貫通導体7における接地用貫通導体11との電磁カップリングによる特性インピーダンスを、第1の信号用配線導体5における第1および第3の接地用導体層8・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体6における第2および第3の接地用導体層9・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスよりも大きくするとともに、信号用貫通導体7における第3の接地用導体層10との電磁カップリングによる特性インピーダンスを、第1の信号用配線導体5における第1および第3の接地用導体層8・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体6における第2および第3の接地用導体層9・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスよりも小さくしている。
【0026】
このように、信号用貫通導体7における接地用貫通導体11との電磁カップリングによる特性インピーダンスを、第1の信号用配線導体5における第1および第3の接地用導体層8・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体6における第2および第3の接地用導体層9・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスよりも大きくするとともに、信号用貫通導体7における第3の接地用導体層10との電磁カップリングによる特性インピーダンスを、第1の信号用配線導体5における第1および第3の接地用導体層8・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体6における第2および第3の接地用導体層9・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスよりも小さくしていることから、第1の絶縁層1と第2の絶縁層2との間に信号用貫通導体7を取り囲む開口10aを有する第3の接地用導体層10を設けたにも拘わらず、信号用貫通導体7の全体としてはその特性インピーダンスを第1および第2の信号用配線導体5・6の特性インピーダンスに近似させることができる。したがって、第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号が例えば10GHz以上の高周波信号であったとしても第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号に大きな反射を起すことがなく、第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7に所定の信号を正確に伝播させることができる。
【0027】
なお、信号用貫通導体7における接地用貫通導体11との電磁カップリングによる特性インピーダンスが、第1の信号用配線導体5における第1および第3の接地用導体層8・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体6における第2および第3の接地用導体層9・10との電磁カップリングによる特性インピーダンス以下である場合、信号用貫通導体7の全体として特性インピーダンスが極めて小さいものとなり信号用貫通導体7の特性インピーダンスを第1および第2の信号用配線導体5・6の特性インピーダンスに近似させることができず、第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号が例えば10GHz以上の高周波信号であった場合に第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号に大きな反射が起こり、第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7に所定の信号を正確に伝播させることができなくなる。したがって、信号用貫通導体7における接地用貫通導体11との電磁カップリングによる特性インピーダンスは、第1の信号用配線導体5における第1および第3の接地用導体層8・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体6における第2および第3の接地用導体層9・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスよりも大きくする必要がある。
【0028】
また、信号用貫通導体7における接地用貫通導体11との電磁カップリングによる特性インピーダンスが75Ωを超えると、第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号が例えば30GHz以上の周波数帯域である場合に第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号の反射が大きくなり信号を良好に伝播させることが困難となる傾向にある。したがって、信号用貫通導体7における接地用貫通導体11との電磁カップリングによる特性インピーダンスは75Ω以下であることが好ましい。
【0029】
他方、信号用貫通導体7における第3の接地用導体層10との電磁カップリングによる特性インピーダンスが、第1の信号用配線導体5における第1および第3の接地用導体層8・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体6における第2および第3の接地用導体層9・10との電磁カップリングによる特性インピーダンス以上である場合、信号用貫通導体7の全体としての特性インピーダンスが極めて大きなものとなり信号用貫通導体7の特性インピーダンスを第1および第2の信号用配線導体5・6の特性インピーダンスに近似させることができなくなり、第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号が例えば10GHz以上の高周波信号であった場合に第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号に大きな反射が起こり、第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7に所定の信号を正確に伝播させることができなくなる。したがって信号用貫通導体7における第3の接地用導体層10との電磁カップリングによる特性インピーダンスは、第1の信号用配線導体5における第1および第3の接地用導体層8・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体6における第2および第3の接地用導体層9・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスよりも小さい必要がある。
【0030】
また、信号用貫通導体7における第3の接地用導体層10との電磁カップリングによる特性インピーダンスが25Ω未満であると、第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号が、例えば10〜30GHzの周波数帯域である場合に第1および第2の信号用配線導体5・6および信号用貫通導体7を伝播する信号の反射が大きくなり信号を良好に伝播させることが困難となる傾向にある。したがって、信号用貫通導体7における第3の接地用導体層10との電磁カップリングによる特性インピーダンスは25Ω以上であることが好ましい。
【0031】
さらに、信号用貫通導体7に信号を効率よく伝達させるためには、信号用貫通導体7における接地用貫通導体11との電磁カップリングによる特性インピーダンスをZ1、信号用貫通導体7における第3の接地用導体層10との電磁カップリングによる特性インピーダンスをZ2とした場合に、両者の相加平均(Z1+Z2)/2が45Ω≦(Z1+Z2)/2≦55Ωの範囲であることが好ましい。
【0032】
またさらに、第1の絶縁層1および第2の絶縁層2を貫通する信号用貫通導体7の長さT3は、信号用貫通導体7に伝送される高周波信号の波長の1/4未満であることが望ましい。T3が、波長の1/4以上となると、信号用貫通導体7において高周波信号の共振現象が発生し、高周波信号の伝送特性を劣化させる可能性がある。
【0033】
なお、信号用貫通導体7と接地用貫通導体11との間の特性インピーダンスは信号用貫通導体7や接地用貫通導体11の径、信号用貫通導体7と接地用貫通導体11との距離、接地用貫通導体11の数等により調整することができ、信号用貫通導体7と第3の接地用導体層10との間の特性インピーダンスは、信号用貫通導体の直径や接地用導体層10の開口10aの大きさ等により調整することができる。
【0034】
ところで、高周波信号には、伝達される信号の周波数以外にも多数の高調波成分が含まれているため、高周波信号の伝送特性を向上させるためには、広い周波数帯域で伝送損失を抑える必要がある。一般的には、伝播される高周波信号の3倍〜5倍の周波数帯域を考慮することが望ましい。
【0035】
【実施例】
(実験例) 上述の実施の形態例と同様の構造において、第1および第2の信号用配線導体5・6における第1乃至第3の接地用導体層8・9・10との電磁カップリングによる特性インピーダンスを50Ωとし、信号用貫通導体7における接地用貫通導体11との電磁カップリングによる特性インピーダンスをZ1、第3の接地用導体層10との電磁カップリングによる特性インピーダンスをZ2としたときの、第1および第2の信号用配線導体5・6間における信号の透過率の周波数特性を測定した。なお、絶縁層1・2・3・4としてはそれぞれ比誘電率が4.2(3.3GHz)、誘電正接が0.0061(3.3GHz)で、厚みが95μmのものを用いた。また、信号用配線導体5・6および接地用導体8〜9としては、導電率が3.0×107S/mで、厚みが10μmのものを用いた。また、信号用貫通導体7および接地用貫通導体11としては、導電率が3.0×107S/mで直径が100μmのものを使用した。なお、接地用貫通導体11の数は4本とし、信号用貫通導体7に対して均等な間隔となるように配置した。また、第1と第2の接地用導体層8・9には、信号用貫通導体7に対向する領域に直径が150μmの開口8a・10aを形成した。その結果を図2に示す。
【0036】
図2に示すように、Z1が信号用配線導体の特性インピーダンス以下の試料AおよびZ2が信号用配線導体の特性インピーダンス以上の試料Cでは、10GHz以上の周波数帯域における信号の透過率が極めて悪いものとなった。それに対して、本発明の範囲内の試料であるBおよびDにおいては、10GHz以上の周波数帯域における信号の透過率が高く、特にZ1が75Ω以下、Z2が25Ω以上で、45≦(Z1+Z2)/2≦55である試料Dおいては極めて優れることが分かった。
【0037】
かくして本発明の配線基板によれば、第1の信号用配線導体5および第2の信号用配線導体6ならびに信号用貫通導体7に例えば周波数が10GHz以上の高周波信号を伝播させてもこの信号が大きく反射するようなことはなくなり、信号を正確に伝播させ、配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品を正常に作動させることが可能となる。
【0038】
なお、本発明は上述の実施の形態の一例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あれば種々の変更は可能である。
例えば、上述の実施の形態の一例では第1の接地導体層8および第2の接地用導体層9に形成された開口8a・9aは円形であったが、開口8a・9aは円形に限らず、例えば正方形、長方形状、菱形状、六角形状または八角形状等の形状などの多角形であってもよい。
【0039】
また、第1乃至第4の絶縁層1・2・3・4は、それぞれ複数の絶縁層により形成されていてもよい。
あるいは、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。
【0040】
そして、このような本発明の配線基板は、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。
【0041】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、信号用貫通導体のこれと隣接して配設された接地用貫通導体との間の特性インピーダンスを、第1の信号用配線導体の第1および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体の第2および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスよりも大きなものとし、かつ信号用貫通導体の第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスを、第1の信号用配線導体の第1および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスならびに第2の信号用配線導体の第2および第3の接地用導体層との間の特性インピーダンスよりも小さいものとしたことから、第1の絶縁層と第2の絶縁層との間に信号用貫通導体を取り囲む開口を有する第3の接地用導体層を設けたにも拘わらず、信号用貫通導体の全体としてはその特性インピーダンスを信号用配線導体の特性インピーダンスに近似させることができ、信号用配線導体および信号用貫通導体を伝播する信号が例えば10GHz以上の高周波信号であったとしても信号用配線導体および信号用貫通導体を伝播する信号に大きな反射を起すことがなく、信号用配線導体および信号用貫通導体に所定の信号を正確に伝播させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す部分断面図であり、(b)は(a)に対応する部分上面図または下面図である。
【図2】本発明における実験結果の一例である。
【図3】(a)は従来の配線基板を示す部分断面図であり、(b)は対応する部分上面図または下面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・第1の絶縁層
2・・・・・・第2の絶縁層
3・・・・・・第3の絶縁層
4・・・・・・第4の絶縁層
5・・・・・・第1の信号用配線導体
6・・・・・・第2の信号用配線導体
7・・・・・・信号用貫通導体
8・・・・・・第1の接地用導体層
9・・・・・・第2の接地用導体層
10・・・・・・第3の接地用導体層
11・・・・・・接地用貫通導体
8a、9a、10a・・開口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wiring board for mounting an electronic component such as a semiconductor element that operates at a high speed.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a wiring board for mounting an electronic component such as a semiconductor element has a large number of insulating layers made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body having a wiring conductor disposed on an upper surface and / or a lower surface. It is formed by stacking. Then, by connecting the wiring conductors located above and below each insulating layer via a through conductor penetrating the insulating layer, three-dimensional wiring is made possible, thereby obtaining a small and high-density wiring board. It has become.
[0003]
An example of such a multilayer wiring board is shown in FIG.
In this example,
[0004]
In such a wiring board, the
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-77808 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, recently, as the density of the wiring board has increased, a plurality of insulating layers have been used between upper and lower signal wiring conductors connected to each other by signal through conductors, and the signal through conductor has a plurality of insulating layers. In many cases, a grounding conductor layer formed so as to continuously penetrate and having an opening surrounding the signal through conductor between the insulating layers has been provided. Therefore, due to the large electromagnetic coupling formed between the signal through conductor and the ground conductor layer formed so as to surround the signal through conductor, a local characteristic impedance mismatching portion is formed in the signal through conductor. A problem has arisen that a problem occurs. Such a characteristic impedance mismatch is not a problem since the effect can be ignored when the frequency of the signal propagated to the signal wiring conductor and the signal through conductor is not so high, If the frequency of a signal propagating through the signal wiring conductor and the signal through conductor becomes a high frequency of, for example, 10 GHz or more, the signal is largely reflected at the mismatched portion of the characteristic impedance, causing a problem. Therefore, a predetermined high-frequency signal cannot be accurately transmitted to the signal wiring conductor and the signal through conductor, and the electronic components such as semiconductor elements mounted on the wiring board cannot be normally operated. Was triggering.
[0007]
The present invention has been completed in view of the problems of the related art, and an object thereof is to provide a method between a signal through conductor and a grounding conductor layer having an opening formed to surround the signal through conductor. By reducing the influence of the characteristic impedance mismatch caused by the electromagnetic coupling, a predetermined high-frequency signal can be accurately propagated to the signal wiring conductor and the signal through conductor, and the mounted electronic components operate normally. It is to provide a wiring board capable of performing the above.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The multilayer wiring board according to the present invention includes a first insulating layer, a second insulating layer laminated on the lower surface of the first insulating layer, and a first signal disposed on the upper surface of the first insulating layer. A second signal wiring conductor disposed on the lower surface of the second wiring layer and the second signal line, and the first signal line penetrating the first and second insulating layers. A signal through conductor for connecting the conductor and the second signal wiring conductor; a third insulating layer laminated on the upper surface of the first insulating layer; and a third through layer laminated on the lower surface of the second insulating layer. 4th insulating layer, a first grounding conductor layer disposed on the upper surface of the third insulating layer, a second grounding conductor layer disposed on the lower surface of the fourth insulating layer, and A third grounding conductor disposed between the first and second insulating layers and having an opening formed to surround the signal through conductor; And a ground penetrating conductor disposed adjacent to the signal penetrating conductor and penetrating the first to fourth insulating layers and connected to the first to third ground conductor layers. Wherein the characteristic impedance between the signal penetrating conductor and the ground penetrating conductor is between the signal penetrating conductor and the first and third ground conductor layers of the first signal wiring conductor. And the characteristic impedance of the second signal wiring conductor between the second and third grounding conductor layers and the third grounding conductor layer of the signal through conductor. Characteristic impedance between the first signal wiring conductor and the first and third grounding conductor layers and the second signal wiring conductor for the second and third grounding. Characteristic impedance between conductor layer It is characterized in that less than Nsu.
[0009]
According to the wiring board of the present invention, the characteristic impedance between the signal penetrating conductor and the ground penetrating conductor arranged adjacent to the signal penetrating conductor is set to the first and third grounds of the first signal wiring conductor. Characteristic impedance between the second signal wiring conductor and the second and third grounding conductor layers, and the third grounding of the signal through conductor. The characteristic impedance between the first signal wiring conductor and the first and third grounding conductor layers and the second and third signal wiring conductors of the second signal wiring conductor. The third grounding conductor layer having an opening surrounding the signal through conductor between the first insulating layer and the second insulating layer because the characteristic impedance is smaller than the characteristic impedance between the third grounding conductor layer and the grounding conductor layer. Despite having provided the signal The characteristic impedance of the through conductor as a whole can be approximated to the characteristic impedance of the signal wiring conductor, and even if the signal propagating through the signal wiring conductor and the signal through conductor is a high-frequency signal of, for example, 10 GHz or more, The signal propagating through the wiring conductor for signal and the through conductor for signal does not cause large reflection, and a predetermined signal can be accurately propagated to the wiring conductor for signal and the through conductor for signal.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a multilayer wiring board of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A is a partial sectional view showing an example of an embodiment of a wiring board according to the present invention, and FIG. 1B is a partial top view or a partial bottom view corresponding to FIG. 1A.
In the example of the embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, the second
[0011]
The
[0012]
Further, strip-shaped first
The first
[0013]
The first and second
[0014]
On the upper surface of the third insulating
The first grounding conductor layer 8, the second
[0015]
The first to third conductor layers 8, 9, and 10 for grounding and the through
[0016]
These first
[0017]
The first
[0018]
Also, with respect to the first grounding conductor layer 8 and the second
[0019]
When the
[0020]
The size of the
[0021]
Similarly, if D2 is smaller than D3, the second
[0022]
Therefore, the size of the
[0023]
Further, by providing a
[0024]
In this case, since the signal through
[0025]
Therefore, in the present invention, the characteristic impedance of the signal through
[0026]
As described above, the characteristic impedance of the signal through
[0027]
Note that the characteristic impedance of the signal through
[0028]
When the characteristic impedance of the signal through
[0029]
On the other hand, the characteristic impedance of the signal through
[0030]
If the characteristic impedance of the signal through
[0031]
Further, in order to efficiently transmit a signal to the signal through
[0032]
Furthermore, the length T3 of the signal through
[0033]
The characteristic impedance between the
[0034]
By the way, since a high-frequency signal contains many harmonic components in addition to the frequency of the transmitted signal, it is necessary to suppress transmission loss in a wide frequency band in order to improve the transmission characteristics of the high-frequency signal. is there. In general, it is desirable to consider a frequency band that is three to five times the frequency of the propagated high-frequency signal.
[0035]
【Example】
(Experimental Example) In the same structure as the above-described embodiment, electromagnetic coupling between the first and third grounding conductor layers 8, 9, and 10 in the first and second
[0036]
As shown in FIG. 2, in samples A and Z in which Z1 is equal to or lower than the characteristic impedance of the signal wiring conductor and Z2 is equal to or higher than the characteristic impedance of the signal wiring conductor, the signal transmittance in a frequency band of 10 GHz or more is extremely poor. It became. On the other hand, in the samples B and D within the scope of the present invention, the signal transmittance in the frequency band of 10 GHz or more is high, particularly when Z1 is 75Ω or less, Z2 is 25Ω or more, and 45 ≦ (Z1 + Z2) / It was found that Sample D where 2 ≦ 55 was extremely excellent.
[0037]
Thus, according to the wiring board of the present invention, even when a high-frequency signal having a frequency of, for example, 10 GHz or more is propagated to the first
[0038]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the example of the above-described embodiment, the
[0039]
Further, each of the first to fourth insulating
Alternatively, a multilayered wiring board may be configured by attaching a chip resistor, a thin film resistor, a coil inductor, a cross inductor, a chip capacitor, an electrolytic capacitor, or the like.
[0040]
Such a wiring board according to the present invention includes a package for storing electronic components such as a package for storing semiconductor elements, a substrate for mounting electronic components, a so-called multi-chip module or multi-chip package on which a large number of semiconductor elements are mounted, or a motherboard. Used as etc.
[0041]
【The invention's effect】
According to the wiring board of the present invention, the characteristic impedance between the signal penetrating conductor and the ground penetrating conductor arranged adjacent to the signal penetrating conductor is set to the first and third grounds of the first signal wiring conductor. Characteristic impedance between the second signal wiring conductor and the second and third grounding conductor layers, and the third grounding of the signal through conductor. The characteristic impedance between the first signal wiring conductor and the first and third grounding conductor layers and the second and third signal wiring conductors of the second signal wiring conductor. The third grounding conductor layer having an opening surrounding the signal through conductor between the first insulating layer and the second insulating layer because the characteristic impedance is smaller than the characteristic impedance between the third grounding conductor layer and the grounding conductor layer. Despite having provided the signal The characteristic impedance of the entire through conductor can be approximated to the characteristic impedance of the signal wiring conductor. Even if the signal propagating through the signal wiring conductor and the signal through conductor is a high-frequency signal of, for example, 10 GHz or more, The signal propagating through the wiring conductor for signal and the through conductor for signal does not cause large reflection, and a predetermined signal can be accurately propagated to the wiring conductor for signal and the through conductor for signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a partial cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of a wiring board according to the present invention, and FIG. 1B is a partial top view or a bottom view corresponding to FIG.
FIG. 2 is an example of an experimental result in the present invention.
3A is a partial cross-sectional view showing a conventional wiring board, and FIG. 3B is a corresponding partial top view or bottom view.
[Explanation of symbols]
1... First insulating layer
2 Second insulating layer
3... Third insulating layer
4... Fourth insulating layer
5... First signal wiring conductor
6... Second signal wiring conductor
7 ... Through conductor for signal
8 First grounding conductor layer
9 second conductive layer for grounding
10... Third grounding conductor layer
11 ... Through conductor for grounding
8a, 9a, 10a ... opening
Claims (1)
Priority Applications (1)
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