JP2008235408A

JP2008235408A - 差動伝送回路基板の製造方法及び差動伝送回路基板

Info

Publication number: JP2008235408A
Application number: JP2007070125A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Mizutani; 大輔水谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】差動伝送回路基板の製造方法及び差動伝送回路基板に関し、安価で、安定した差動伝送特性を保証した回路基板構造を提供する。
【解決手段】絶縁層１上に形成された導電層２に、機械的加工で間隙４を形成することで、隣り合う２本の配線５，６を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は差動伝送回路基板の製造方法及び差動伝送回路基板に関するものであり、特に、高周波で動作する半導体素子間を差動伝送によって電気的に接続するための差動伝送路の配線間隔を精度良く一定にするための構成に特徴のある差動伝送回路基板の製造方法及び差動伝送回路基板に関するものである。

近年の通信基地局やサーバなどの電子機器における処理速度の高速化にともない、３０ｃｍ以上の配線長を有する大型回路基板において、差動伝送回路を形成することが要求されている。

差動伝送は、並行する一対の信号線を使ってデータを伝送する方式であり、対をなす２本の信号線にはそれぞれ逆位相の信号を伝送することで信号振幅を小さくできる分、データ伝送速度を高速にできるという特徴を持つ（例えば、特許文献１参照）。

この場合、差動伝送に用いる配線は２本の配線を一組としているために、その配線間の間隔を均一に保証することが伝送特性の保証に必要となり、現在の大型回路基板の製造においては、銅箔表面にレジストによって配線パターンを形成したのち、エッチングによって配線形成を行なうのが一般的である。

しかし、３０ｃｍ以上の配線長を有する大型回路基板では配線レイアウトによる配線パターンの粗密のために、エッチング後の配線パターンには±１０％程度の程度の誤差が生じ、２本の配線間の間隔を均一することは困難であり、同一層内における差動伝送特性を保証することが困難であった。

このため、従来、長距離の差動伝送回路においては、多層回路基板の異なる層を介して向かい合う２本の配線を差動回路として用いることで、２本の配線間距離を保証していた（例えば、特許文献２参照）。
特開平０２−２４０９９４号公報特開２００４−３４９４０６号公報

しかし、多層回路基板の異なる層を介して向かい合う２本の配線で差動回路を構成した場合には、構造的・製造工程的な制約が多くなるため、回路基板設計の自由度の点から同一の配線層に形成する要求があり、２本の配線間距離を保証するための新たな手段が必要となっている。

したがって、本発明は、安価で、安定した差動伝送特性を保証した回路基板構造の提供を目的とする。

図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、差動伝送回路基板の製造方法であって、絶縁層１上に形成された導電層２に、機械的加工で間隙４を形成することで、隣り合う２本の配線５，６を形成することを特徴とする。

このように、機械的加工により間隙４を形成した場合には、間隙４は加工治具のサイズになり、エッチングにおけるバラツキ等が発生することがないため、２本の配線５，６間の間隙４の均一性を保証することができる。

この場合の間隙４を機械的加工で形成する工程としては、絶縁層１上に設けられた導電層２にエンドミル３により溝を形成する工程が好適であり、エンドミル３を用いることによって、絶縁層１に過大のダメージを与えることなく間隙４を形成することができる。

また、２本の配線５，６間の間隙４を、差動伝送回路を構成する配線５，６間以外の配線５，６間とは異なる絶縁材料で埋め込む工程を有することが望ましく、それによって、表面の凹凸が少なくなって平坦性が増すので、差動配線５，６上に多層配線構造８を形成することが容易になる。

また、この差動伝送回路を構成する配線５，６間以外の配線７間とは異なる絶縁材料で埋め込む工程は、配線５，６の形成工程の前に行っても良いし、或いは、後に行っても良いが、後に行った場合には、表面全体の平坦化が可能になる。

この場合、差動伝送回路を構成する２本の配線５，６間に充填された絶縁材料が、ＳｉＯ₂より低誘電率の有機絶縁材料からなることが望ましく、それによって、２本の配線５，６間の寄生容量を低減することができる。

また、差動伝送回路上に多層配線構造８を設ける場合には、プリプレグを用いて多層配線構造８を形成することが望ましく、それによって、多層配線構造８の微細化が容易になる。

上述の製造方法によって差動伝送回路基板を製造することにより、２本の配線５，６間の間隙４の均一性を保証した差動伝送回路基板を実現することができ、それによって、差動伝送特性を高い水準で保証することができる。

本発明によれば、差動配線として用いる2 本の配線間距離を機械加工によって保証することが可能になると同時に、その他の回路基板製造プロセスには何ら変更を必要としないため、同一層内に差動回路を形成した多層回路基板を安価で提供することが可能となる。

また、本発明によれば、差動配線間だけを独立した工程によって加工するために、電気特性に優れた低誘電率絶縁材料を差動配線間だけに充填することによって、伝送特性以外の回路基板性能を損なうことなく、回路基板の伝送特性を向上することが可能となる。

本発明は、差動伝送回路基板を構成するベース樹脂層等の絶縁層上に設けられた銅箔等の導電層にエンドミルにより溝を形成する等の機械的加工によって溝を形成したのち、導電層を選択的にエッチングすることによって間隙を挟んで対向する一対の配線からなる差動配線を形成したのち、プリプレグ等を用いて、その上に多層配線構造を形成するものである。

次に、図２乃至図４を参照して本発明の実施例１の差動伝送回路基板の製造工程を説明する。
図２参照
まず、例えば、厚さが、例えば、１００μｍのガラス繊維強化エポキシ樹脂からなるベース樹脂層１２の両面に、厚さが、例えば、３５μｍの銅箔１３，１４を張りつけたコア材１１を用意する。

次いで、外径が、例えば、１００μｍのエンドミル１５を用いて溝堀加工を行うことによって、ベース樹脂層１２を露出させる溝１６を形成する。
この場合の溝１６の幅は、エンドミル１５の外径で規定されるために、１００μｍの均一な間隔となる。

次いで、レジストを塗布したのち、露光・現像することによって、溝１６を完全に覆うレジストパターン１７を形成したのち、レジストパターン１７をマスクとしてウェット・エッチングを行うことによって、線幅が例えば、９０μｍの一対の差動配線１８，１９とそれ以外の配線２０，２１を形成する。

なお、この場合には、上述の配線パターンの粗密及び位置合わせ誤差により一対の差動配線１８，１９及びそれ以外の配線２０，２１の線幅に±１０％程度の誤差が発生するが、一対の差動配線１８，１９の間隙は極めて均一であるので、差動伝送特性は十分に保証される。

図３参照
以降は、レジストパターン１７を除去したのち、配線を形成したコア材１１の両面に厚さが、例えば、１００μｍのプリプレグ２２，２３及び厚さが、例えば、３５μｍの銅箔２４，２５を圧着する。

次いで、ドリル加工によって上下の銅箔２４，２５を貫通するスルービア２６を形成する。

図４参照
次いで、スルービア２６の内側面も覆うように全面に無電解銅メッキ、電解銅メッキからなる導体膜２７を形成して、スルービア２６を導体被覆したのち、再び、レジストパターン（図示を省略）を用いて銅箔２４，２５及び導体膜２７をエッチングすることによって、所定の配線２８及びスルー導体膜２９を形成することによって、本発明の実施例１の差動伝送回路基板の基本構成が完成する。

このように、本発明の実施例１においては、差動配線として用いる２本の配線間距離はエンドミルの外径に等しくなる。
即ち、２本の配線の対向面は、それぞれ平行となるので、２本の配線間隔は場所によらず一定となる。

したがって、差動伝送特性を高い水準で保証することが可能になると同時に、その他の回路基板製造プロセスには何ら変更を必要としないため、同一層内に差動回路を形成した多層回路基板を安価で提供することが可能となる。

次に、図５を参照して本発明の実施例２の差動伝送回路基板の製造工程を説明するが、この実施例２は差動配線の間の間隙を低誘電率樹脂で埋め込んだ以外は上記の実施例１と全く同様である。
図５参照
まず、上記の実施例１と同様に、例えば、厚さが、例えば、１００μｍのガラス繊維強化エポキシ樹脂からなるベース樹脂層１２の両面に、厚さが、例えば、３５μｍの銅箔１３，１４を張りつけたコア材１１を用意する。

次いで、全面に、例えば、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂からなる誘電率が３．５の低誘電率材料を塗布したのち、不必要な部分を除去して、溝１６を低誘電率材料３０で埋め込む。

以降は、再び、実施例１と同様に、レジストを塗布したのち、露光・現像することによって、溝１６を完全に覆うレジストパターン１７を形成したのち、レジストパターン１７をマスクとしてウェット・エッチングを行うことによって、線幅が例えば、９０μｍの一対の差動配線１８，１９とそれ以外の配線２０，２１を形成する。

次いで、レジストパターン１７を除去したのち、配線を形成したコア材１１の両面に厚さが、例えば、１００μｍのプリプレグ及び厚さが、例えば、３５μｍの銅箔を圧着し、次いで、ドリル加工によって上下の銅箔を貫通するスルービアを形成する。

次いで、スルービアの内側面も覆うように全面に無電解銅メッキ、電解銅メッキからなる導体膜２７を形成して、スルービアを導体被覆したのち、再び、レジストパターン（図示を省略）を用いて上下の銅箔及び導体膜２７をエッチングすることによって、所定の配線２８及びスルー導体膜２９を形成することによって、本発明の実施例２の差動伝送回路基板の基本構成が完成する。

このように、本発明の実施例２においても、差動配線として用いる２本の配線間距離はエンドミルの外径に等しくなるので、差動伝送特性を高い水準で保証することが可能になると同時に、その他の回路基板製造プロセスには何ら変更を必要としないため、同一層内に差動回路を形成した多層回路基板を安価で提供することが可能となる。

さらに、実施例２においては、差動配線間だけを独立した工程によって加工するために、電気特性に優れた低誘電率絶縁材料を差動配線間だけに充填することによって、伝送特性以外の回路基板性能を損なうことなく、回路基板の伝送特性を向上することが可能となる。

次に、図６を参照して本発明の実施例３の差動伝送回路基板の製造工程を説明するが、この実施例３は差動配線を含む各配線の間の間隙を低誘電率樹脂で埋め込んだ以外は上記の実施例１と全く同様である。
図６参照
まず、上記の実施例１と同様に、例えば、厚さが、例えば、１００μｍのガラス繊維強化エポキシ樹脂からなるベース樹脂層１２の両面に、厚さが、例えば、３５μｍの銅箔１３，１４を張りつけたコア材１１を用意する。

次いで、レジストパターン１７を除去したのち、全面に、例えば、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂からなる誘電率が３．５の低誘電率材料を塗布したのち、不必要な部分を除去して、溝１６を含む各配線の間を低誘電率材料３１で埋め込む。

以降は、再び上記実施例１と同様に、配線及び低誘電率材料３１を形成したコア材１１の両面に厚さが、例えば、８０μｍのプリプレグ及び厚さが、例えば、３５μｍの銅箔を圧着し、次いで、ドリル加工によって上下の銅箔を貫通するスルービアを形成する。

次いで、スルービアの内側面も覆うように全面に無電解銅メッキ、電解銅メッキからなる導体膜２７を形成して、スルービアを導体被覆したのち、再び、レジストパターン（図示を省略）を用いて上下の銅箔をエッチングすることによって、所定の配線２８及びスルー導体膜２９を形成することによって、本発明の実施例３の差動伝送回路基板の基本構成が完成する。

このように、本発明の実施例３においても、差動配線として用いる２本の配線間距離はエンドミルの外径に等しくなるので、差動伝送特性を高い水準で保証することが可能になると同時に、その他の回路基板製造プロセスには何ら変更を必要としないため、同一層内に差動回路を形成した多層回路基板を安価で提供することが可能となる。

さらに、実施例３においては、差動配線間を含む各配線間に電気特性に優れた低誘電率絶縁材料を充填しているので、寄生容量を低減することができ、また、全体の表面が平坦になるので、プリプレグを用いてビルトアップ法により多層配線構造を形成する際のパターン精度が向上する。

以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記実施例２及び実施例３においては、低誘電率材料として熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂を用いているが、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂に限られるものではなく、フッ素樹脂、シアネートエステル樹脂等のＳｉＯ₂より低誘電率の他の絶縁性樹脂を用いても良いものである。

ここで、再び、図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照
（付記１）差動伝送回路基板の製造方法であって、絶縁層１上に形成された導電層２に、機械的加工で間隙４を形成することで、隣り合う２本の配線５，６を形成することを特徴とする差動伝送回路基板の製造方法。
（付記２）上記機械的加工は、エンドミル３を用いて行うことを特徴とする付記１記載の差動伝送回路基板の製造方法。
（付記３）上記２本の配線５，６間の間隙４を、差動伝送回路を構成する配線５，６間以外の配線７間とは異なる絶縁材料で埋め込む工程を有することを特徴とする付記１または２に記載の差動伝送回路基板の製造方法。
（付記４）上記２本の配線５，６間の間隙４を絶縁材料で埋め込む工程が、上記差動伝送回路を構成する一対の配線５，６のエッチングにより形成する工程の後であることを特徴とする付記３記載の差動伝送回路基板の製造方法。
（付記５）上記差動伝送回路を構成する２本の配線５，６間に充填された絶縁材料が、ＳｉＯ₂より低誘電率の有機絶縁材料からなることを特徴とする付記３または４に記載の差動伝送回路基板の製造方法。
（付記６）上記差動伝送回路上にプリプレグを用いて多層配線構造８を形成する工程を有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の差動伝送回路基板の製造方法。
（付記７）絶縁層１と、前記絶縁層１上に形成された隣り合う２本の配線５，６とを有し、前記２本の配線５，６の対向面は、互いに平行に形成されていることを特徴とする差動伝送回路基板。
（付記８）上記２本の配線５，６間に充填された第２の絶縁層を有することを特徴とする付記７記載の差動伝送回路基板。
（付記９）上記２本の配線５，６を覆う第３の絶縁層を有することを特徴とする付記７また８に記載の差動伝送回路基板。

本発明の活用例としては、通信基地局やサーバなどの電子機器に用いる差動伝送回路基板が典型的なものであるが、デジタル複写機、プリンタ等の画像処理装置におけるデータ伝送用等の他の用途にも適用されるものである。

本発明の原理的構成の説明図である。本発明の実施例１の差動伝送回路基板の途中までの製造工程の説明図である。本発明の実施例１の差動伝送回路基板の図２以降の途中までの製造工程の説明図である。本発明の実施例１の差動伝送回路基板の図３以降の製造工程の説明図である。本発明の実施例２の差動伝送回路基板の製造工程の説明図である。本発明の実施例３の差動伝送回路基板の製造工程の説明図である。

符号の説明

１絶縁層
２導電層
３エンドミル
４間隙
５配線
６配線
７配線
８多層配線構造
１１コア材
１２ベース樹脂層
１３，１４銅箔
１５エンドミル
１６溝
１７レジストパターン
１８，１９差動配線
２０，２１配線
２２，２３プリプレグ
２４，２５銅箔
２６スルービア
２７導体膜
２８配線
２９スルー導体膜
３０，３１低誘電率材料

Claims

差動伝送回路基板の製造方法であって、絶縁層上に形成された導電層に、機械的加工で間隙を形成することで、隣り合う２本の配線を形成することを特徴とする差動伝送回路基板の製造方法。
上記機械的加工は、エンドミルを用いて行うことを特徴とする請求項１記載の差動伝送回路基板の製造方法。
上記２本の配線間の間隙を、差動伝送回路を構成する配線間以外の配線間とは異なる絶縁材料で埋め込む工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の差動伝送回路基板の製造方法。
上記差動伝送回路を構成する２本の配線間に充填された絶縁材料が、ＳｉＯ₂より低誘電率の有機絶縁材料からなることを特徴とする請求項３記載の差動伝送回路基板の製造方法。
絶縁層と、前記絶縁層上に形成された隣り合う２本の配線とを有し、前記２本の配線の対向面は、互いに平行に形成されていることを特徴とする差動伝送回路基板。
上記２本の配線間に充填された第２の絶縁層を有することを特徴とする請求項５記載の差動伝送回路基板。