JP2004342762A

JP2004342762A - 回路基板

Info

Publication number: JP2004342762A
Application number: JP2003136268A
Authority: JP
Inventors: Mimio Umematsu; 三三雄梅▲松▼; Masateru Koide; 正輝小出; Takumi Osawa; 巧大澤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】本発明は絶縁層を介してその上下を挟むように配線層が形成される回路基板に関し、異物が絶縁層に侵入しても絶縁層を挟んで形成された配線層間で短絡が発生するのを防止することを課題とする。
【解決手段】絶縁層１２に電源ベタパーン１３Ａとグランドベタパーン１４Ａが積層された構造の回路基板において、絶縁層１２を挟んで形成される電源ベタパーン１３Ａ（電源側延出部２０Ａ）とグランドベタパーン１４Ａ（グランド側延出部２１Ａ）とが積層方向（Ｚ方向）において重ならないよう、電源ベタパーン１３Ａ（電源側延出部２０Ａ）の形成位置とグランドベタパーン１４Ａ（グランド側延出部２１Ａ）の形成位置をずらした構成とする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回路基板に係り、特に絶縁層を介してその上下を挟むように配線層が形成される回路基板に関する。
【０００２】
例えば、半導体装置が実装される回路基板は、半導体装置の高密度化に伴う多ピン化に対応するため多層化が図られている。また、この多層配線基板では、これを搭載する電子機器の小型化への要求より、薄型化が図られており、よって多層配線基板を構成する絶縁層も薄型化が図られている
【従来の技術】
図１及び図２は、従来の回路基板１を示している。図１は回路基板１の断面図であり、図２におけるＡ１−Ａ１線に沿った断面を示している。また、図２は、回路基板１の平面図である。
【０００３】
回路基板１は、大略すると絶縁層２、電源ベタパターン３（電源配線層）、及びグランドベタパターン４（グランド配線層）とにより構成されている。絶縁層２はベースとなる樹脂製の板材であり、この絶縁層２の図中表面に電源ベタパターン３が形成され、絶縁層２の下面にグランドベタパターン４が形成された構成とされている。
【０００４】
グランドベタパターン４は、絶縁層２を貫通して形成された複数（図示された例では４個）のビア５により回路基板１の表面に引き出された構成とされている。この際、グランドベタパターン４と接続されたビア５が電源ベタパターン３と短絡しないよう、電源ベタパターン３のビア５の形成位置には、このビア５を囲繞するよう絶縁材６が形成された構造とされている（この構造をキープアウト構造という）。
【０００５】
また、電源ベタパターン３は、複数（図示された例では２個）のガス抜き孔７が形成されている。このガス抜き孔７は、絶縁層２に必然的に侵入しまうガスを外部に放出するために設けられている。このガス抜き孔７を形成しない回路基板では、例えば回路基板に電子部品等を実装する際に加熱処理を実施すると、絶縁層内のガスが急激に熱膨張し、電源ベタパターンやグランドベタパターンに変形や剥離が発生してしまう。
【０００６】
尚、この絶縁層２に侵入したガスは、上記したキープアウト構造を構成する絶縁材６からも放出される。しかしながら、ビア５の形成位置は必ずしも回路基板１に均等に形成されるものではなく、また配設数が少ない場合には十分なガス抜きを行なうことはできない。よって、キープアウト構造を構成する絶縁材６のみによるガス抜きでは不十分であり、よって一般にガス抜き孔７をキープアウト構造とは別個に設けることが行われていた。
【０００７】
ところで、回路基板１を構成する絶縁層２は、比較的高い確率で内部に異物８が侵入することが知られている。この異物８は、例えば絶縁層２の製造中に発生する金属の切粉や、空中を浮遊する塵埃等である。これらの切粉や塵埃には導電性を有するものがあり、またその大きさは大小種々であるが、平均すると２０μｍ程度である。これに対し、絶縁層２の厚さは３０μｍ程度である。
【０００８】
このため、絶縁層２の厚さよりも大きな異物８（導電性を有した異物）が絶縁層２に侵入した場合には、図１に示すように、電源ベタパターン３とグランドベタパターン４との間で短絡が発生してしまう。このように、電源ベタパターン３とグランドベタパターン４が短絡した場合、この回路基板１を使用することが出来なくなってしまう。
【０００９】
これを防止するため、例えば特許文献１に開示されているように、異物による短絡発生箇所を検出し、この短絡発生箇所における異物を挟んで形成された一対の配線パターンのいずれか一方を局所的に除去する方法も提案されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−１２００７７号公報（第００１７段落、第００１８段落、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、短絡の発生箇所毎に局所的に配線パターンを除去しなければならず、回路基板の製造工程が複雑化してスループットも低下してしまうという問題点がある。また、異物による短絡発生箇所を検出する検出装置が必要となり、製造設備の複雑化及び高コスト化が生じるという問題点もある。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、異物が絶縁層に侵入しても絶縁層を挟んで形成された配線層間で短絡が発生するのを防止しうる回路基板を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１記載の発明は、
絶縁層に配線層が積層された構造の回路基板において、
前記絶縁層を挟んで形成される一の配線層と他の配線層とが積層方向において重ならないよう、前記一の配線層の形成位置と前記他の配線層の形成位置をずらした構成としたことを特徴とするものである。
【００１５】
上記発明によれば、一の配線層の形成位置と他の配線層の形成位置をずらし、絶縁層を挟んで形成される一の配線層と他の配線層とが積層方向において重ならないよう構成したことにより、絶縁層内に導電性を有する異物が侵入しても、一の配線層と他の配線層との間で短絡が発生することを防止できる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の回路基板において、
前記一の配線層はグランド配線層であり、前記他の配線層は電源配線層であることを特徴とするものである。
【００１７】
上記発明によれば、絶縁層内に導電性を有する異物が侵入しても、グランド配線層と電源配線層との間で短絡が発生することを防止できる。
【００１８】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載の回路基板において、
一端部が前記一または他の配線層と接続し、他端部が前記絶縁層に開口するビアを形成したことを特徴とするものである。
【００１９】
上記発明によれば、ビアの他端部は絶縁層に開口するため、回路基板を形成する際、ビアの形成位置に従来必要であったキープアウトリングを不用とすることができる。
【００２０】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路基板において、
前記一の配線層の配線パターン形状と前記他の配線層の配線バターン形状が、櫛歯形状とされていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項５記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路基板において、
前記一の配線層の配線パターンと前記他の配線層の配線バターンとが、格子状をなすことを特徴とするものである。
【００２２】
上記請求項４及び請求項５記載の発明によれば、各配線層における配線パターンは直線形状であるため、配線層の形成を容易に行なうことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００２４】
図３乃至図５は、本発明の第１実施例である回路基板１０Ａを示している。図３は回路基板１０Ａの断面図（図４におけるＡ２−Ａ２線に沿う断面図）であり、図４は回路基板１０Ａの平面図であり、図５は図３におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２５】
回路基板１０Ａは、大略すると絶縁層１２、電源ベタパーン１３Ａ（一の配線層となる電源配線層）、グランドベタパーン１４Ａ（他の配線層となるグランド配線層）、電源ビア１５、及びグランドビア１６等より構成されている。
【００２６】
絶縁層１２はベースとなるエポキシ樹脂等の絶縁樹脂を板材に成形したものであり、必要に応じてガラス繊維等で補強がされたものである。この絶縁層１２の図中上部には、電源ベタパーン１３Ａ及び電源側絶縁材１７が積層形成され、また絶縁層１２の下面にはグランドベタパーン１４Ａ及びグランド側絶縁材１８が積層形成された構成とされている。
【００２７】
電源ベタパーン１３Ａは、導電性の高い銅により形成されている。この電源ベタパーン１３Ａは、図４に示すように、図中矢印Ｙ方向に延出する二つの直線状の電源側延出部２０Ａを有した配線パターンを形成している。このため、電源ベタパーン１３Ａは、全体して櫛歯形状の配線パターンを形成している。この電源側延出部２０Ａは上記のように直線形状であるため、その形成は容易である。
【００２８】
また、絶縁層１２の上部で、この電源ベタパーン１３Ａが形成されていない位置には、電源側絶縁材１７が形成されている。この電源側絶縁材１７は、例えば絶縁層１２と同じエポキシ樹脂等の絶縁樹脂により形成されている。
【００２９】
グランドベタパーン１４Ａは、電源ベタパーン１３Ａと同様に導電性の高い銅により形成されている。このグランドベタパーン１４Ａは、図５に示すように、図中矢印Ｙ方向に延出する三つの直線状のグランド側延出部２１Ａを有した配線パターンを形成している。このため、グランドベタパーン１４Ａも、電源ベタパーン１３Ａと同様に、全体して櫛歯形状の配線パターンを形成している。このグランド側延出部２１Ａも上記のように直線形状であるため、その形成は容易である。
【００３０】
電源ビア１５は、図３に示されるように絶縁層１２及びグランド側絶縁材１８を貫通して形成されている。この電源ビア１５の上端部は電源ベタパーン１３Ａ（電源側延出部２０Ａ）に電気的に接続されており、他端は回路基板１０Ａの下面に露出した構成とされている。
【００３１】
また、グランドビア１６は本実施例では３本形成されており、図３に示されるように絶縁層１２及び電源側絶縁材１７を貫通して形成されている。このグランドビア１６の下端部はグランドベタパーン１４Ａ（グランド側延出部２１Ａ）に電気的に接続されており、他端は回路基板１０Ａの表面に露出した構成とされている。
【００３２】
ここで、電源ベタパーン１３Ａに形成された電源側延出部２０Ａと、グランドベタパーン１４Ａに形成されたグランド側延出部２１Ａの形成位置に注目する。本実施例に係る回路基板１０Ａは、各ベタパターン１３Ａ，１４Ａの積層方向において、絶縁層１２を挟んで形成される電源ベタパーン１３Ａとグランドベタパーン１４Ａとが重ならないよう構成されている。
【００３３】
即ち、電源ベタパーン１３Ａに形成される電源側延出部２０Ａと、グランドベタパーン１４Ａに形成されるグランド側延出部２１Ａは、その形成位置をずらした構成とされている。これにより、図３乃至図５に示されるように、電源側延出部２０Ａの絶縁層１２を介して対向する位置にはグランド側絶縁材１８が位置しており、グランド側延出部２１Ａの絶縁層１２を介して対向する位置には電源側絶縁材１７が位置する構成となっている。
【００３４】
このように本実施例手では、絶縁層１２を挟んで形成される電源ベタパーン１３Ａとグランドベタパーン１４Ａとが積層方向において重ならないよう構成したことにより、絶縁層１２内に導電性を有する異物１９が侵入しても、電源ベタパーン１３Ａとグランドベタパーン１４Ａとの間で短絡が発生することを防止できる。
【００３５】
即ち、例えば図３に示すように異物１９が絶縁層１２に侵入した場合を想定すると、導電性を有する異物１９の上部は電源ベタパーン１３Ａ（電源側延出部２０Ａ）と電気的に接続するものの、下部はグランド側絶縁材１８と接触する構成となる。よって本実施例に係る回路基板１０Ａによれば、絶縁層１２内に異物１９が侵入しても、電源ベタパーン１３Ａとグランドベタパーン１４Ａとが短絡することはなく、回路基板１０Ａの信頼性を高めることができる。
【００３６】
また、本実施例に係る回路基板１０Ａは、その製造工程において、従来のように異物１９の侵入位置を検出したり、検出位置に短絡を防止するための加工を実施したりすることはない。このため、回路基板１０Ａの製造工程の簡単化及びスループットの向上を図ることができる。また、回路基板１０Ａの製造設備においても、従来必要とされた異物１９の検出装置や短絡防止加工のための装置が不要となり、製造設備コストの低減を図ることができる。
【００３７】
また、本実施例に係る回路基板１０Ａは、その表面においては、図１及び図２に示した従来構成の回路基板１に比べ、電源側絶縁材１７が広い面積に渡り形成された構成とされている。この電源側絶縁材１７は、絶縁層１２と接した構成となっている。同様に、回路基板１０Ａの下面においては、図１及び図２に示した従来構成の回路基板１に比べ、グランド側絶縁材１８が広い面積に渡り形成された構成とされている。このグランド側絶縁材１８も、絶縁層１２と接した構成となっている。
【００３８】
前記したように、樹脂よりなる絶縁層１２は、必然的にガスが侵入しこれを保持してしまう。また、絶縁層１２に侵入し保持されたガスは、その逃げ場がない構成であると加熱処理を実施したときに急激に熱膨張し、電源ベタパターンやグランドベタパターンに変形や剥離が発生してしまうことも前述したとおりである。
【００３９】
しかしながら、本実施例に係る回路基板１０Ａは、上記のように上面においては樹脂よりなる電源側絶縁材１７が広く形成されおり、下面においても樹脂よりなるグランド側絶縁材１８が広く形成されている。そして、この電源側絶縁材１７及びグランド側絶縁材１８は、絶縁層１２に保持されたガスの逃げ道として機能する。
【００４０】
このため、本実施例に係る回路基板１０Ａは、ガス抜き孔７（図１，２参照）を用いることなく電源ベタパーン１３Ａやグランドベタパーン１４Ａに変形や剥離が発生することを防止できる。また、本実施例に係る回路基板１０Ａは、従来の回路基板１（図１，２参照）で必要であったガス抜き孔７を不要とすることができるため、これによっても回路基板１０Ａの製造工程の簡単化及びスループットの向上を図ることができる。
【００４１】
更に、本実施例に係る回路基板１０Ａは、電源ビア１５は絶縁層１２及びグランド側絶縁材１８を貫通して形成されており、グランドビア１６も絶縁層１２及び電源側絶縁材１７を貫通して形成されている。
【００４２】
即ち、上記したように電源ベタパーン１３Ａに形成される電源側延出部２０Ａと、グランドベタパーン１４Ａに形成されるグランド側延出部２１Ａは、その形成位置をずらした構成とされているため、電源ビア１５の下端部はグランドベタパーン１４Ａの形成されていないグランド側絶縁材１８に露出し、グランドビア１６の上端部は電源ベタパーン１３Ａの形成されていない電源側絶縁材１７に露出する構成となる。
【００４３】
このように、本実施例に係る回路基板１０Ａでは、電源ビア１５及びグランドビア１６を形成した際、電源ビア１５は必然的にグランド側絶縁材１８に露出し、グランドビア１６は電源側絶縁材１７に露出することとなる。よって、従来においてビア５を形成する際に必要とされたキープアウト構造を採る必要がなくなり、これによっても回路基板１０Ａの製造工程の簡単化を図ることができる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
図６乃至図８は、本発明の第２実施例である回路基板１０Ｂを示している。図６は回路基板１０Ｂの断面図であり、図７は回路基板１０Ｂの平面図であり、図８は回路基板１０Ｂの底面図である。尚、図６乃至図８において、図３乃至図５に示した構成と対応する構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
前記した第１実施例に係る回路基板１０Ａでは、電源ベタパーン１３Ａに形成される電源側延出部２０Ａと、グランドベタパーン１４Ａに形成されるグランド側延出部２１Ａを積層方向に対して完全にずらし、これにより異物１９により電源ベタパーン１３Ａとグランドベタパーン１４Ａが短絡しないよう構成した。
【００４６】
これに対して本実施例に係る回路基板１０Ｂは、電源ベタパーン１３Ｂに形成される複数の電源側延出部２０Ｂを図７に示すように矢印Ｙ方向に延在するよう構成し、グランドベタパーン１４Ｂに形成される複数のグランド側延出部２１Ｂを図８に示すように矢印Ｘ方向に延在するよう構成したものである。本実施例においても、各延出部２０Ｂ，２１Ｂの配線パターンは直線形状であるため、配線層の形成を容易に行なうことができる。
【００４７】
本実施例に係る回路基板１０Ｂは、電源側延出部２０Ｂとグランド側延出部２１Ｂが直交した状態で形成されるため、回路基板１０Ｂを平面視した場合、電源側延出部２０Ｂとグランド側延出部２１Ｂは格子状をなす。この構成した場合、第１実施例と異なり電源側延出部２０Ｂとグランド側延出部２１Ｂは完全にずれた構成とはならず、回路基板１０Ｂの面積の約半分おいては電源側延出部２０Ｂとグランド側延出部２１Ｂは重なった状態となる。
【００４８】
しかしながら、異物１９が絶縁層１２に侵入の頻度を考慮した場合、本実施例のように電源側延出部２０Ｂとグランド側延出部２１Ｂとのずれる領域を回路基板１０Ｂの面積の約半分程度設けることにより、従来に比べて電源ベタパーン１３Ｂとグランドベタパーン１４Ｂの短絡する確立を大きく低減することができる。
【００４９】
尚、上記した実施例では、絶縁層１２を挟んで電源ベタパーン１３Ａ，１３Ｂ及びグランドベタパーン１４Ａ，１４Ｂがそれぞれ１層のみ積層された構成例について説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、絶縁層，電源ベタパーン，及びグランドベタパーンの各層が複数層にわたり積層される構成の回路基板についても適用可能なものである。
【００５０】
また、上記した実施例では、電源ベタパーン１３Ａ，１３Ｂ及びグランドベタパーン１４Ａ，１４Ｂが形成する配線パターン形状を櫛歯状或いは格子状としたが、電源ベタパーンの形成位置とグランドベタパーンの形成位置が上記積層方向に対してずれた構成であれば、他のパターン形状とすることも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【００５２】
請求項１記載の発明によれば、絶縁層内に導電性を有する異物が侵入しても、一の配線層と他の配線層との間で短絡が発生することを防止できる。
【００５３】
また、請求項２記載の発明によれば、絶縁層内に導電性を有する異物が侵入しても、グランド配線層と電源配線層との間で短絡が発生することを防止できる。
【００５４】
また、請求項３記載の発明によれば、ビアの形成位置に従来必要であったキープアウトリングを不用とすることができる。
【００５５】
また、請求項４及び請求項５記載の発明によれば、配線層の形成を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一例である回路基板を示す断面図である。
【図２】従来の一例である回路基板を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施例である回路基板の断面図である。
【図４】本発明の第１実施例である回路基板の平面図である。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第２実施例である回路基板の断面図である。
【図７】本発明の第２実施例である回路基板の平面図である。
【図８】本発明の第２実施例である回路基板の底面図である。
【符号の説明】
１０Ａ，１０Ｂ回路基板
１２絶縁層
１３Ａ，１３Ｂ電源ベタパーン
１４Ａ，１４Ｂグランドベタパーン
１５電源ビア
１６グランドビア
１７電源側絶縁材
１８グランド側絶縁材
１９異物
２０Ａ，２０Ｂ電源側延出部
２１Ａ，２１Ｂグランド側延出部

Claims

絶縁層に配線層が積層された構造の回路基板において、
前記絶縁層を挟んで形成される一の配線層と他の配線層とが積層方向において重ならないよう、前記一の配線層の形成位置と前記他の配線層の形成位置をずらした構成としたことを特徴とする回路基板。
請求項１記載の回路基板において、
前記一の配線層はグランド配線層であり、前記他の配線層は電源配線層であることを特徴とする回路基板。
請求項１または２記載の回路基板において、
一端部が前記一または他の配線層と接続し、他端部が前記絶縁層に開口するビアを形成したことを特徴とする回路基板。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路基板において、
前記一の配線層の配線パターン形状と前記他の配線層の配線バターン形状が、櫛歯形状とされていることを特徴とする回路基板。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路基板において、
前記一の配線層の配線パターンと前記他の配線層の配線バターンとが、格子状をなすことを特徴とする回路基板。