JP2009055019A - Multi-layered substrate, package substrate for semiconductor integrated circuit, and printed wiring board for semiconductor integrated circuit packaging - Google Patents
Multi-layered substrate, package substrate for semiconductor integrated circuit, and printed wiring board for semiconductor integrated circuit packaging Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009055019A JP2009055019A JP2008196712A JP2008196712A JP2009055019A JP 2009055019 A JP2009055019 A JP 2009055019A JP 2008196712 A JP2008196712 A JP 2008196712A JP 2008196712 A JP2008196712 A JP 2008196712A JP 2009055019 A JP2009055019 A JP 2009055019A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- coil structure
- layer
- multilayer substrate
- path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
Description
この発明は、或る機能を実現する装置としての半導体集積回路を搭載する多層基板に関し、特に、ディジタル信号の高速伝送を可能にする半導体集積回路用パッケージ基板や半導体集積回路実装用プリント配線板として用いるのに好適な多層基板に関するものである。 The present invention relates to a multilayer substrate on which a semiconductor integrated circuit is mounted as a device for realizing a certain function, and more particularly as a package substrate for a semiconductor integrated circuit and a printed wiring board for mounting a semiconductor integrated circuit that enable high-speed transmission of digital signals. The present invention relates to a multilayer substrate suitable for use.
或る機能を実現する装置としての半導体集積回路を搭載する多層基板は、信号用の配線導体、それを信号用外部接続端子に接続するビア、各層における前記ビアの周囲を囲むビアランドが設けられ、また、グランド用の導体(プレーンまたは配線)、それをグランド用外部接続端子に接続するビア、各層における前記ビアの周囲を囲むビアランドが設けられている。 A multilayer substrate on which a semiconductor integrated circuit as a device for realizing a certain function is mounted is provided with a signal wiring conductor, a via connecting it to a signal external connection terminal, and a via land surrounding each via in each layer, In addition, a ground conductor (plane or wiring), vias connecting the conductors to the ground external connection terminals, and via lands surrounding the vias in each layer are provided.
ところで、このような多層基板を用いて構成される半導体集積回路用パッケージ基板や半導体集積回路実装用プリント配線板では、伝送するディジタル信号の更なる高速化を図る場合に、外部接続端子とその外部接続端子が配置される層以外の層に配置される信号用配線導体との間における縦方向信号伝達経路と、その縦方向信号伝達経路の周囲を囲むグランドとの間に存在する寄生容量が、当該縦方向信号伝達経路に急激なインピーダンス変化を引き起こすので、伝送特性の劣化要因となる。 By the way, in a package substrate for a semiconductor integrated circuit and a printed wiring board for mounting a semiconductor integrated circuit configured using such a multilayer substrate, when further increasing the speed of a digital signal to be transmitted, an external connection terminal and its external Parasitic capacitance that exists between the vertical signal transmission path between the signal wiring conductors arranged in a layer other than the layer where the connection terminal is arranged and the ground surrounding the vertical signal transmission path, This causes an abrupt impedance change in the vertical signal transmission path, which causes deterioration of transmission characteristics.
この寄生容量の低減策として従来から種々の提案がなされている。例えば、特許文献1や非特許文献1では、マザーボードなどのプリント配線板に搭載される半導体集積回路用パッケージ基板での寄生容量の低減策として、当該半導体集積回路用パッケージ基板での縦方向信号伝達経路での急激なインピーダンス変化を抑えるために、半導体集積回路用パッケージ基板である多層基板の各層において、信号伝達経路のビアランドの周囲を囲むグランド導体をくり抜いて非導体領域を広げる、つまり、導体層における信号導体とGND導体との間の誘電体層の領域を広げる手法が提案されている。 Various proposals have conventionally been made as measures for reducing the parasitic capacitance. For example, in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, as a measure for reducing parasitic capacitance in a package substrate for a semiconductor integrated circuit mounted on a printed wiring board such as a motherboard, vertical signal transmission in the package substrate for the semiconductor integrated circuit is performed. In order to suppress a rapid impedance change in the path, in each layer of the multilayer substrate that is a package substrate for a semiconductor integrated circuit, a non-conductive region is expanded by hollowing out the ground conductor surrounding the via land of the signal transmission path, that is, the conductor layer A method has been proposed in which the region of the dielectric layer between the signal conductor and the GND conductor is expanded.
しかしながら、上記従来の技術のように、多層基板の各層において、信号配線用ビアランドの周囲を囲むグランド導体をくり抜いて非導体領域を設ける手法では、非導体領域が広くなると、多層基板の各層において、グランド導体をくり抜いた部分とグランド導体が残っている部分との境界に厚さの差が生ずる。多層基板の製造では、この厚さの差が積層されるので、最上層では、無視できない段差となって現れる。そうすると、最上層において、この段差領域を跨ぐ信号配線が、この段差によって断線するおそれがある。 However, as in the conventional technique, in each layer of the multilayer substrate, in the method of hollowing out the ground conductor surrounding the periphery of the signal wiring via land and providing the non-conductor region, when the non-conductor region becomes wide, in each layer of the multilayer substrate, A difference in thickness occurs at the boundary between the portion where the ground conductor is cut out and the portion where the ground conductor remains. In the production of a multilayer substrate, this difference in thickness is laminated, so that a step that cannot be ignored appears in the uppermost layer. Then, in the uppermost layer, there is a possibility that the signal wiring straddling the step region is disconnected due to the step.
また、信号経路の周囲に、グランド導体が殆ど無い状態の領域ができるので、放射ノイズが増大するおそれもある。 In addition, since there is a region in which there is almost no ground conductor around the signal path, there is a possibility that radiation noise increases.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、外部接続端子と各層に設けられる信号用配線導体との間の縦方向信号伝達経路とその周囲を囲むグランドとの間のインピーダンス整合を図る構造を備えた多層基板、それを用いた半導体集積回路用パッケージ基板及び半導体集積回路実装用プリント配線板を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a structure for impedance matching between a vertical signal transmission path between an external connection terminal and a signal wiring conductor provided in each layer and a ground surrounding the signal transmission path. And a printed circuit board for mounting a semiconductor integrated circuit using the multilayer substrate.
上述した目的を達成するため、この発明は、或る機能を実現する装置としての半導体集積回路を搭載する多層基板において、前記多層基板の外部接続端子と、前記外部接続端子が配置される層以外の層に配置される信号用配線導体と、の間における縦方向信号伝達経路中の寄生容量発生箇所付近に、発生する寄生容量の影響を相殺ないしは緩和するインピーダンス成分を有するコイル構造体が少なくとも1つ配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a multilayer substrate on which a semiconductor integrated circuit as a device for realizing a certain function is mounted, except for the external connection terminal of the multilayer substrate and the layer in which the external connection terminal is disposed. There is at least one coil structure having an impedance component that cancels or mitigates the influence of the generated parasitic capacitance in the vicinity of the parasitic capacitance generation location in the vertical signal transmission path between the signal wiring conductor and the signal wiring conductor. It is characterized by being arranged.
この発明によれば、外部接続端子と各層に設けられる信号用配線導体との間の縦方向信号伝達経路に介在させたコイル構造体が寄生容量の影響を相殺ないしは緩和するので、縦方向信号伝達経路とその周囲を囲むグランドとの間のインピーダンス整合を図ることができる。これによって、寄生容量の影響による伝送特性の劣化を改善することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the coil structure interposed in the vertical signal transmission path between the external connection terminal and the signal wiring conductor provided in each layer cancels out or reduces the influence of the parasitic capacitance. Impedance matching between the path and the ground surrounding it can be achieved. As a result, there is an effect that it is possible to improve the deterioration of the transmission characteristics due to the influence of the parasitic capacitance.
まず、この発明の理解を容易にするため、図1〜図5を参照して、この発明が対象とする多層基板の構成例、および外部接続端子と各層に設けられる信号用配線導体との間の縦方向信号伝達経路での伝送特性について説明する。なお、図1は、この発明が対象とする多層基板の一つである半導体集積回路用パッケージ基板およびその半導体集積回路用パッケージ基板が搭載される同じく多層基板であるプリント配線板の各層のレイアウトを示すXY平面図である。図2は、図1に示すXZ線での断面図(XZ平面を示す断面図)である。図3は、図1に示すYZS線での断面図(YZ平面での縦方向信号経路を示す断面図)である。図4は、図1に示すYZG線での断面図(YZ平面での縦方向GND経路を示す断面図)である。図5は、図1に示す多層基板の縦方向信号伝達経路に生ずる寄生容量を含めた伝送回路の等価回路図である。 First, in order to facilitate understanding of the present invention, referring to FIG. 1 to FIG. 5, a configuration example of a multilayer board targeted by the present invention and between external connection terminals and signal wiring conductors provided in each layer Transmission characteristics in the vertical signal transmission path will be described. FIG. 1 shows the layout of each layer of a package substrate for a semiconductor integrated circuit, which is one of the multilayer substrates targeted by the present invention, and a printed wiring board, which is also a multilayer substrate on which the package substrate for the semiconductor integrated circuit is mounted. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XZ shown in FIG. 1 (cross-sectional view showing the XZ plane). 3 is a cross-sectional view taken along line YZS shown in FIG. 1 (a cross-sectional view showing a longitudinal signal path on the YZ plane). 4 is a cross-sectional view taken along line YZG shown in FIG. 1 (a cross-sectional view showing a vertical direction GND path on the YZ plane). FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the transmission circuit including the parasitic capacitance generated in the vertical signal transmission path of the multilayer substrate shown in FIG.
図1に示すように、半導体集積回路用パッケージ基板(以降、単に「パッケージ基板」と記す)100は、例えば、4層で構成されている。図1では、上から下に向かって、第1層の1L1〜第4層の1L4と示されている。そして、第4層の1L4の下方に、搭載対象であるプリント配線板200が示されている。なお、ここでは、特許文献1や非特許文献1での問題提起を明確にする観点から、パッケージ基板100内のプリント配線板200側での伝送特性を取り上げるので、図1〜図4では、第1層1L1の上面に実装される半導体集積回路の図示を省略した。つまり、パッケージ基板100における「外部接続端子」には、図1〜図4では、プリント配線板200との接続を行う端子(1S3,1G3)のみを示してあるが、この発明で言う「外部接続端子」には、第1層1L1の上面に実装される図示しない半導体集積回路との接続を行う端子も含まれる。
As shown in FIG. 1, a package substrate for a semiconductor integrated circuit (hereinafter simply referred to as “package substrate”) 100 is composed of, for example, four layers. In FIG. 1, from the top to the bottom, the first layer 1L1 to the fourth layer 1L4 are shown. And the printed
プリント配線板200も、パッケージ基板100を含む半導体集積回路を搭載する半導体集積回路実装用プリント配線板としてこの発明が対象とする多層基板の一つであるが、ここでは、上記したようにパッケージ基板100での伝送特性を取り上げるので、プリント配線板200の構成は、図2〜図4に示すように、簡略化して示してある。図2〜図4では、上から下に向かって、第1層の2L1、第2層の2L2が示されている。
The printed
パッケージ基板100での構成を説明する。図1〜図4において、符号101は、誘電体層である。誘電体層101は、一般には、コア層間用の誘電体層、ビルドアップ層間用の誘電体層およびソルダーレジストからなるが、ここでは、区別しないで用いている。符号1S1は、信号用ビアであり、符号1G1は、GND(グランド)用ビアである。
A configuration of the
符号1S2は、信号用ビアランドである。この信号用ビアランド1S2は、各層における信号用ビア1S1の周囲を囲んで設けられている。符号1G2は、GND用ビアランドである。このGND用ビアランド1G2は、各層におけるGND用ビア1G1の周囲を囲んで設けられている。符号1S3は、信号用ハンダボールである。この信号用ハンダボール1S3は、前記した信号用外部接続端子である。符号1G3は、GND用ハンダボールである。このGND用ハンダボール1G3は、前記したグランド用外部接続端子である。 Reference numeral 1S2 is a signal via land. The signal via land 1S2 is provided so as to surround the signal via 1S1 in each layer. Reference numeral 1G2 is a via land for GND. The GND via land 1G2 is provided so as to surround the periphery of the GND via 1G1 in each layer. Reference numeral 1S3 denotes a signal solder ball. The signal solder ball 1S3 is the signal external connection terminal described above. Reference numeral 1G3 denotes a GND solder ball. The GND solder ball 1G3 is the ground external connection terminal described above.
符号1S4は、信号用ボールパッドである。この信号用ボールパッド1S4は、第4層1L4における信号用ビアランド1S2の周囲を囲んで設けられている。符号1G4は、GND用ボールパッドである。このGND用ボールパッド1G4は、第4層1L4におけるGND用ビアランド1G2の周囲を囲んで設けられている。符号1S5は、各層に設けられる信号用配線導体である。符号1G6は、各層の間に設けられるGNDプレーンである。 Reference numeral 1S4 denotes a signal ball pad. The signal ball pad 1S4 is provided so as to surround the periphery of the signal via land 1S2 in the fourth layer 1L4. Reference numeral 1G4 is a ball pad for GND. The GND ball pad 1G4 is provided to surround the GND via land 1G2 in the fourth layer 1L4. Reference numeral 1S5 denotes a signal wiring conductor provided in each layer. Reference numeral 1G6 is a GND plane provided between the layers.
プリント配線板200での構成を説明する。図1〜図4において、符号201は、誘電体層である。誘電体層201は、一般には、層間用の誘電体層およびソルダーレジストからなるが、ここでは、区別しないで用いている。符号2G1は、GND用スルーホールであり、符号2G2は、GND用スルーホールランドである。符号2S4は、信号用ボールパッドであり、符号2G4は、GND用ボールパッドである。符号2S5は、信号用配線導体である。この信号用配線導体2S5は、第1層2L1において信号用ボールパッド2S4と接続されている。符号2G6は、2層の間に設けられるGNDプレーンである。
A configuration of the printed
このように、パッケージ基板100は、接続端子長を短縮できるボールグリッドアレイ(Ball Grid Array)構造を用いてプリント配線板200上に実装されている。
As described above, the
以上の構成において、パッケージ基板100とプリント配線板200との間での高速信号の伝送特性を説明する。高速シリアル信号の伝送では、正相信号と逆相信号の2系統信号を一組とする差動伝送方式が採用される場合もあるので、この差動伝送方式の例も説明できるように図1〜図4では、信号用外部接続端子として2個の信号用ハンダボール1S3が示され、GND用外部接続端子として2個のGND用ハンダボール1G3が示されている。つまり、2個の信号用ハンダボール1S3の一方と2個のGND用ハンダボール1G3の一方とを用いて2系統信号の一方を伝送し、2個の信号用ハンダボール1S3の他方と2個のGND用ハンダボール1G3の他方とを用いて2系統信号の他方を伝送することができる。ただし、GND用ハンダボールは、差動伝送一組に対して、1個のみ、あるいは、3個以上の場合もある。
In the above configuration, transmission characteristics of high-speed signals between the
パッケージ基板100からプリント配線板200への高速シリアル信号出力では、高レベルと低レベルが互いに逆の関係になる2系統信号のそれぞれが、図示しない半導体集積回路からパッケージ基板100の各層に設けた信号用配線導体1S5の対応するものに印加される。信号用配線導体1S5に印加された高速シリアル信号は、各層に設けた信号用ビアランド1S2、信号用ビア1S1、ボールパッド1S4、対応する信号用ハンダボール1S3およびプリント配線板200側のボールパッド2S4を介して、プリント配線板200側の信号用配線導体2S5へと伝達される。プリント配線板200からパッケージ基板100への高速シリアル信号入力では、以上の経路を逆向きに伝達される。
In the high-speed serial signal output from the
ここで、パッケージ基板100の各層に設けた信号用配線導体1S5およびプリント配線板200側の信号用配線導体2S5は、それぞれ、入出力インピーダンスと整合するインピーダンスとなるように、配線幅や配線間スペース、配線とGNDプレーンとの間のスペースなどの寸法が設計されている。例えば、一般的な差動信号の場合、配線の差動インピーダンスZdiffが100Ωになるように設計されている。また、同相モードインピーダンスZcommについても、各種の規格内に収まるように設計されている。これによって、パッケージ基板100に搭載されている図示しない半導体集積回路の入出力インピーダンスと整合し、信号の反射を抑え、信号波形の品質を保つようにしている。
Here, the signal wiring conductor 1S5 provided on each layer of the
ところが、近年では、伝送信号の更なる高速化要請に応える必要が生じてきている。この場合に問題となるのが、縦方向信号伝達経路とその周囲を囲むGNDとの間に発生する寄生容量の影響である。具体的には、信号用ボールパッド1S4,2S4、信号用ビアランド1S2、および信号用ビア1S1と、周辺のGNDハンダボール1G3、およびGNDプレーン1G6,2G6との間に発生する寄生容量の影響である。 However, in recent years, it has become necessary to respond to requests for further speeding up of transmission signals. The problem in this case is the influence of the parasitic capacitance generated between the vertical signal transmission path and the GND surrounding it. Specifically, this is the influence of parasitic capacitance generated between the signal ball pads 1S4 and 2S4, the signal via land 1S2 and the signal via 1S1, and the peripheral GND solder balls 1G3 and the GND planes 1G6 and 2G6. .
すなわち、図5に示すように、パッケージ基板100とプリント配線板200との間の縦方向信号伝達経路は、パッケージ基板100の各層に設けた信号用配線導体1S5とプリント配線板200側の信号用配線導体2S5との間の接続端と、GNDとの間に寄生容量(値Cp1[pF])5C1が存在する伝送回路として等価的に表される。なお、一般には、寄生容量と共に寄生インダクタンスも同時に発生するが、ここでは、寄生インダクタンスの影響は、寄生容量に比べて小さい場合を想定しているので、図5では図示を省略した。
That is, as shown in FIG. 5, the vertical signal transmission path between the
この寄生容量5C1は、周波数が高くなると、縦方向信号伝達経路・GND間のインピーダンスを低くするので、縦方向信号伝達経路において反射が生じ、正常な信号伝送が行われなくなる。この現象は、伝送信号が高速になればなるほど顕著になる。 When the frequency increases, the parasitic capacitance 5C1 lowers the impedance between the vertical signal transmission path and GND, so that reflection occurs in the vertical signal transmission path and normal signal transmission is not performed. This phenomenon becomes more prominent as the transmission signal becomes faster.
この問題を解決するため、前記した特許文献1や非特許文献1では、パッケージ基板100において、外部接続端子である信号用ハンダボール1G3の上部に在る各層(第1層〜第4層)の信号用ビアランド1S2の周囲を囲むGNDプレーン1G6を、信号用ボールパッド1S4と同じ径か、または、それ以上の径でくり抜いて第1層〜第4層の各層において誘電体層101の領域を広げる手法が提案されている。しかし、この手法では、前記したように、最上層の1L1で発生する段差部分を跨ぐ信号配線に断線が起こる危険性があり、また、信号経路の周辺にGNDの無い領域が生ずることによって放射ノイズの増大が有り得る。
In order to solve this problem, in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 described above, in the
そこで、この発明は、図1〜図4に示す構成例で言えば、パッケージ基板100の各層において信号用ビアランド1S2の周囲における誘電体層101の領域を広げるのではなく、パッケージ基板100の信号用配線導体1S5と外部接続端子である信号用ハンダボール1S3との間の縦方向信号伝達経路に、上記のように発生する寄生容量の影響を相殺ないしは緩和するインダクタンス成分を有するコイル構造体を介在させて縦方向信号伝達経路と周囲のGNDとのインピーダンス整合を図り、高周波特性を改善するようにした。
Therefore, according to the configuration examples shown in FIGS. 1 to 4, the present invention does not widen the area of the
以下に図面を参照して、この発明にかかる多層基板の好適な実施の形態を詳細に説明するが、先に、実施の形態1,2としてこの発明の構成であるコイル構造体を縦方向信号伝達経路に介在させる方法と高周波特性の改善効果とについて説明し、その後に、実施の形態3〜12としてコイル構造体の具体的な構成例を説明する。なお、実施の形態1〜12では、図1〜図4に示したボールグリッドアレイタイプのパッケージ基板への適用例を示すが、この発明が適用できるパッケージ基板は、このボールグリッドアレイタイプに限定されるものではない。 A preferred embodiment of a multilayer substrate according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. First, as a first and second embodiment, a coil structure which is a configuration of the present invention is used as a longitudinal signal. The method of interposing in the transmission path and the improvement effect of the high frequency characteristics will be described, and then specific configuration examples of the coil structure will be described as Embodiments 3 to 12. In the first to twelfth embodiments, application examples to the ball grid array type package substrate shown in FIGS. 1 to 4 are shown. However, the package substrate to which the present invention can be applied is limited to this ball grid array type. It is not something.
実施の形態1,2.
図6は、この発明の実施の形態1として、この発明によるコイル構造体を縦方向信号伝達経路に介在させる方法(その1)を説明する伝送回路の等価回路図である。図7は、この発明の実施の形態2として、この発明によるコイル構造体を縦方向信号伝達経路に介在させる方法(その2)を説明する伝送回路の等価回路図である。なお、図6,図7は、図5に示す伝送回路に寄生容量の影響を相殺ないしは緩和するインダクタンス成分を有するこの発明によるコイル構造体を介在させた場合の等価回路図である。
Embodiments 1 and 2.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a transmission circuit for explaining a method (No. 1) of interposing a coil structure according to the present invention in a longitudinal signal transmission path as Embodiment 1 of the present invention. FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a transmission circuit for explaining a method (part 2) of interposing a coil structure according to the present invention in a longitudinal signal transmission path as a second embodiment of the present invention. 6 and 7 are equivalent circuit diagrams in the case where the coil structure according to the present invention having an inductance component that cancels or reduces the influence of the parasitic capacitance is interposed in the transmission circuit shown in FIG.
まず、図6では、図5に示す寄生容量5C1(値Cp1[pF])を、寄生容量5C2(値Cp2[pF]),5C3(値Cp3[pF])の2つに分け、つまり、寄生容量5C2,5C3の合成容量値「Cp1+Cp2」は、寄生容量5C1の値Cp1にほぼ等しいが、寄生容量5C2,5C3間の信号経路に、コイル構造体5L1を介在させた構成が示されている。 First, in FIG. 6, the parasitic capacitance 5C1 (value Cp1 [pF]) shown in FIG. 5 is divided into two parasitic capacitances 5C2 (value Cp2 [pF]) and 5C3 (value Cp3 [pF]). The combined capacitance value “Cp1 + Cp2” of the capacitors 5C2 and 5C3 is substantially equal to the value Cp1 of the parasitic capacitor 5C1, but a configuration in which the coil structure 5L1 is interposed in the signal path between the parasitic capacitors 5C2 and 5C3 is shown.
コイル構造体5L1が有するインダクタンス成分の値Lc1[nH]は、寄生容量5C2,5C3の影響、つまり寄生容量5C1の影響を相殺ないしは緩和して、GNDとのインピーダンス整合が図れる値になっている。 The inductance component value Lc1 [nH] of the coil structure 5L1 is a value that can achieve impedance matching with GND by canceling or mitigating the influence of the parasitic capacitances 5C2 and 5C3, that is, the influence of the parasitic capacitance 5C1.
次に、図7では、図5に示す寄生容量5C1(値Cp1[pF])を、寄生容量5C4(値Cp4[pF]),5C5(値Cp5[pF]),5C6(値Cp6[pF])の3つに分け、つまり、寄生容量5C4,5C5,5C6の合成容量値「Cp3+Cp4+Cp6」は、寄生容量5C1の値Cp1にほぼ等しいが、寄生容量5C3,5C4間の信号経路に、コイル構造体5L2を介在させ、寄生容量5C5,5C6間の信号経路に、コイル構造体5L3を介在させた構成が示されている。 Next, in FIG. 7, the parasitic capacitance 5C1 (value Cp1 [pF]) shown in FIG. 5 is replaced with the parasitic capacitances 5C4 (value Cp4 [pF]), 5C5 (value Cp5 [pF]), 5C6 (value Cp6 [pF]). ), That is, the combined capacitance value “Cp3 + Cp4 + Cp6” of the parasitic capacitances 5C4, 5C5, and 5C6 is substantially equal to the value Cp1 of the parasitic capacitance 5C1, but in the signal path between the parasitic capacitances 5C3 and 5C4, the coil structure A configuration in which a coil structure 5L3 is interposed in the signal path between the parasitic capacitors 5C5 and 5C6 is shown.
コイル構造体5L2が有するインダクタンス成分の値は、Lc2[nH]であり、コイル構造体5L3が有するインダクタンス成分の値は、Lc3[nH]であり、コイル構造体5L2,5L3が有するインダクタンス成分の合成値「Lc2+Lc3」は、コイル構造体5L1が有するインダクタンス成分の値Lc1にほぼ等しい。 The value of the inductance component that the coil structure 5L2 has is Lc2 [nH], the value of the inductance component that the coil structure 5L3 has is Lc3 [nH], and the synthesis of the inductance components that the coil structures 5L2 and 5L3 have The value “Lc2 + Lc3” is substantially equal to the inductance component value Lc1 of the coil structure 5L1.
つまり、図7では、発生する寄生容量を3つに分け、それぞれの間の信号経路にコイル構造体を介在させて、図6と同様に、寄生容量の影響を相殺ないしは緩和してGNDとのインピーダンス整合を図る場合が示されている。 In other words, in FIG. 7, the generated parasitic capacitance is divided into three, and the coil structure is interposed in the signal path between them to cancel or alleviate the influence of the parasitic capacitance as in FIG. A case of impedance matching is shown.
次に、図8、図9を参照して図6、図7に示すインダクタンス成分を有するコイル構造体を介在させるこの発明の構成による高周波特性の改善効果について説明する。なお、図8は、TDR法(Time Domain Reflectometry:時間領域反射測定法)を用いて測定した図5〜図7に示す各伝送回路のインピーダンス特性を比較して示すTDR波形図である。図9は、図5〜図7に示す各伝送回路の通過損失特性を比較して示す図である。 Next, the improvement effect of the high frequency characteristic by the structure of this invention which interposes the coil structure which has an inductance component shown in FIG. 6, FIG. 7 with reference to FIG. 8, FIG. 9 is demonstrated. FIG. 8 is a TDR waveform diagram showing a comparison of impedance characteristics of the transmission circuits shown in FIGS. 5 to 7 measured using the TDR method (Time Domain Reflectometry). FIG. 9 is a diagram comparing the passage loss characteristics of the transmission circuits shown in FIGS.
図8において、横軸は時間[ns]であり、縦軸はインピーダンスZ[Ω]である。符号5TAは、図5に示す伝送回路でのインピーダンス特性のTDR波形である。符号5TBは、図6に示す伝送回路でのインピーダンス特性のTDR波形である。符号5TCは、図7に示す伝送回路でのインピーダンス特性のTDR波形である。 In FIG. 8, the horizontal axis represents time [ns], and the vertical axis represents impedance Z [Ω]. Reference numeral 5TA denotes a TDR waveform of impedance characteristics in the transmission circuit shown in FIG. Reference numeral 5TB denotes a TDR waveform of impedance characteristics in the transmission circuit shown in FIG. Reference numeral 5TC denotes a TDR waveform of impedance characteristics in the transmission circuit shown in FIG.
図5に示すように縦方向信号伝達経路に寄生容量5C1が存在すると、図8におけるTDR波形5TAに示すように、インピーダンスが急激に低くなる。これは、大きな負の反射が発生することを示している。 As shown in FIG. 5, when the parasitic capacitance 5C1 is present in the vertical signal transmission path, as shown by the TDR waveform 5TA in FIG. This indicates that a large negative reflection occurs.
これに対して、図6に示すように縦方向信号伝達経路にコイル構造体5L1を介在させると、図8におけるTDR波形5TBに示すように、寄生容量5C1の影響を相殺ないしは緩和して、インピーダンスが高い方に変化するが、その変動範囲はTDR波形5TAに比べて小さくなる。 On the other hand, when the coil structure 5L1 is interposed in the longitudinal signal transmission path as shown in FIG. 6, the influence of the parasitic capacitance 5C1 is canceled or alleviated as shown by the TDR waveform 5TB in FIG. However, the fluctuation range is smaller than that of the TDR waveform 5TA.
さらに、図7に示すように縦方向信号伝達経路にコイル構造体5L2,5L3を介在させると、図8におけるTDR波形5TCに示すように、寄生容量5C1の影響を相殺ないしは緩和して、インピーダンスが高い方に変化するが、その変動範囲はTDR波形5TBよりも小さくなる。 Further, when the coil structures 5L2 and 5L3 are interposed in the vertical signal transmission path as shown in FIG. 7, the influence of the parasitic capacitance 5C1 is canceled or reduced as shown by the TDR waveform 5TC in FIG. Although it changes to the higher side, the fluctuation range is smaller than the TDR waveform 5TB.
次に、図9において、横軸は周波数[Hz]、縦軸は通過パラメータS21[dB]である。符号5FAは、図5に示す伝送回路での通過損失特性である。符号5FBは、図6に示す伝送回路での通過損失特性である。符号5FCは、図7に示す伝送回路での通過損失特性である。 Next, in FIG. 9, the horizontal axis represents the frequency [Hz], and the vertical axis represents the passing parameter S21 [dB]. Reference numeral 5FA denotes a passage loss characteristic in the transmission circuit shown in FIG. Reference numeral 5FB denotes a passage loss characteristic in the transmission circuit shown in FIG. Reference numeral 5FC denotes a passage loss characteristic in the transmission circuit shown in FIG.
通過損失特性5FAに示すように、図5に示す伝送回路では、通過損失は、周波数の低い段階から配線損失よりも大きく、周波数の増加に伴って大きな傾きでほぼ直線的に増大していく。それ故、伝送信号が高速になるほど、正常な信号伝送が行われなくなる。 As shown in the passage loss characteristic 5FA, in the transmission circuit shown in FIG. 5, the passage loss is larger than the wiring loss from the low frequency stage, and increases almost linearly with a large slope as the frequency increases. Therefore, as the transmission signal becomes faster, normal signal transmission cannot be performed.
これに対して、通過損失特性5FBに示すように、図6に示す伝送回路では、通過損失が直流と見なせる周波数から或る周波数まで、配線損失と同程度まで回復する。つまり、通過損失が急激に増大する周波数を高い方に移行させ得るので、高周波伝送特性が図5に示す伝送回路よりも良好な特性に改善される。 On the other hand, as shown in the passage loss characteristic 5FB, in the transmission circuit shown in FIG. 6, the passage loss recovers from a frequency that can be regarded as direct current to a certain frequency to the same level as the wiring loss. That is, since the frequency at which the passage loss increases rapidly can be shifted to a higher frequency, the high frequency transmission characteristics are improved to be better than the transmission circuit shown in FIG.
さらに、通過損失特性5FCに示すように、図7に示す伝送回路では、通過損失が急激に増大する周波数を、通過損失特性5FBよりもさらに高くすることができ、一層、高周波伝送特性が改善される。 Furthermore, as shown in the passage loss characteristic 5FC, in the transmission circuit shown in FIG. 7, the frequency at which the passage loss rapidly increases can be made higher than the passage loss characteristic 5FB, and the high frequency transmission characteristic is further improved. The
この場合、図8と図9に示す特性比較から理解できるように、発生する寄生容量の値を4以上に分割し、各分割寄生容量の間の信号経路に、コイル構造体を介在させるようにすれば、つまり、3以上のコイル構造体を縦方向信号伝達経路に分散して介在させれば、高周波伝送特性のさらなる改善効果が得られる。 In this case, as can be understood from the characteristic comparison shown in FIGS. 8 and 9, the value of the generated parasitic capacitance is divided into four or more, and the coil structure is interposed in the signal path between the divided parasitic capacitances. In other words, if three or more coil structures are dispersed and interposed in the longitudinal signal transmission path, a further improvement effect of the high-frequency transmission characteristics can be obtained.
以上のように、実施の形態1,2によれば、パッケージ基板100内の縦方向信号伝達経路において、寄生容量が存在する近傍に、寄生容量の影響を相殺ないしは緩和するインダクタンス成分を有するコイル構造体を少なくとも1つ介在させることで、周囲のGNDとのインピーダンス整合を図ることができ、高周波特性を改善することができる。
As described above, according to the first and second embodiments, in the longitudinal signal transmission path in the
以下、この発明によるコイル構造体の具体的な構成例を説明する。なお、説明の便宜から、図1〜図4に示したプリント配線板200に実装される4層構成のパッケージ基板100に配置するコイル構造体を示し、図1〜図4にて使用した符号・部材名称を用いて説明するが、この発明によるコイル構造体は、4層構成の多層基板に限定適用されるものではない。
Hereinafter, a specific configuration example of the coil structure according to the present invention will be described. For convenience of explanation, the coil structure disposed on the four-
実施の形態3.
図10は、この発明の実施の形態3として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その1)を示す概念斜視図である。なお、図10では、理解を容易にするため、縦方向信号伝達経路におけるコイル構造体を設ける信号経路部分のみを示し、周囲を囲むGNDは省略してある。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 10 is a conceptual perspective view showing a configuration example (No. 1) of a coil structure provided in a vertical direction signal transmission path of a multilayer board according to the present invention as Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 10, for easy understanding, only the signal path portion where the coil structure in the vertical signal transmission path is provided is shown, and the surrounding GND is omitted.
図10において、プリント配線板200とパッケージ基板100との間は、プリント配線板200での信号配線用導体2S5が接続される信号ボールパッド2S4と、パッケージ基板100での第4層1L4に設けられる信号ボールパッド1S4とが、パッケージ基板100の信号用外部接続端子としての信号用ハンダボール1S3を介して接続される。
10, between the printed
パッケージ基板100での縦方向信号伝達経路は、信号ボールパッド1S4からパッケージ基板100内の各層(第3層1L3〜最上層の第1層1L1)における信号用配線導体に至る経路である。その縦方向信号伝達経路において、寄生容量が存在する近傍の信号経路に、図6に示すコイル構造体5L1を実現する1つのコイル構造体110が図10に示した方法で挿入される。
The vertical direction signal transmission path in the
コイル構造体110は、複数の2層間を接続する複数のビアと、それぞれの層に配置され前記のビアにビアランドを介して接続される信号用配線導体との組み合わせで構成されている。図10では、その一例として、信号ボールパッド1S4と最上層の第1層1L1における信号用配線導体1S51との間の縦方向信号伝達経路に設ける構造例が示されている。
The
ビア1S1は、第4層1L4と第1層1L1との間を接続するビアである。ビア1S1の第1層1L1側端は、ビアランド1S21を介して信号用配線導体1S51に接続されている。そして、ビア1S1の第2層1L2ではビアランド1S22が接続され、第3層1L3ではビアランド1S23が接続され、第4層1L4端側ではビアランド1S24が接続されている。 The via 1S1 is a via that connects the fourth layer 1L4 and the first layer 1L1. The first layer 1L1 side end of the via 1S1 is connected to the signal wiring conductor 1S51 via the via land 1S21. The via land 1S22 is connected to the second layer 1L2 of the via 1S1, the via land 1S23 is connected to the third layer 1L3, and the via land 1S24 is connected to the end of the fourth layer 1L4.
図10に示すコイル構造体110は、次のように構成されている。図10において、信号ボールパッド1S4と、ビア1S1の第4層1L4側に設けられるビアランド1S24との間の経路に、第4層1L4と第3層1L3との間を接続する複数のビア112〜ビア119がジグザグ状に設けられ、信号ボールパッド1S4が第4層1L4に設けた信号用配線導体1S54およびビアランド1S24を介してビア112の第4層1L4側端に接続され、また、ビア113とビア114の各第4層1L4側端間、ビア115とビア116の各第4層1L4側端間、ビア117とビア118の各第4層1L4側端間、およびビア119とビア1S1の各第4層1L4側端間が、それぞれ、第4層1L4に設けた信号用配線導体1S54およびビアランド1S24を介して接続されている。そして、ビア112とビア113の各第3層1L3側端間、ビア114とビア115の各第3層1L3側端間、ビア116とビア117の各第3層1L3側端間、およびビア118とビア119の各第3層1L3側端間が、それぞれ、第3層1L3に設けた信号用配線導体1S53およびビアランド1S23を介して接続されている。
The
この構成によれば、信号ボールパッド1S4とビア1S1の第1層1L1側端に接続される信号用配線用導体1S51との間の縦方向信号伝達経路を信号が通過する場合に、途中に設けたコイル構造体110の自己インダクタンスにより、信号ボールパッド1S4やコイル構造体110の配置場所以外に存するビア(1S1)、ビアランド(1S21〜1S24)での寄生容量の影響が相殺ないしは緩和されるので、TDR波形は、図8示したTDR波形5TBのように改善され、通過損失は、図9に示した特性5FBのように改善される。
According to this configuration, when the signal passes through the vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 connected to the end of the via 1S1 on the first layer 1L1 side, it is provided in the middle. Because of the self-inductance of the
以上のように、実施の形態3によれば、縦方向信号伝達経路の途中の寄生容量発生箇所付近に、複数の2層間を接続する複数のビアとそれぞれの層に配置され前記ビアにビアランドを介して接続される信号用配線導体との組み合わせで構成される1つのコイル構造体110を介在させたので、図6にて説明したように、寄生容量による特性劣化を改善することができる。そして、特性改善のための部品追加は不要であるので、コストの増加は無い。
As described above, according to the third embodiment, a plurality of vias connecting the plurality of two layers and the via lands are arranged in the respective layers in the vicinity of the parasitic capacitance generation portion in the middle of the vertical signal transmission path. Since one
なお、図10では、コイル構造体110は、第4層1L4と第3層1L3とを使って形成したが、隣接する2層である必要はなく、隣接しない2層を用いてもよく、また隣接する2層と隣接しない2層との組み合わせを用いてもよく、使用する2層の選択は任意である。
In FIG. 10, the
また、図10では、コイル構造体110は、用いる2層の層面に水平な方向に形成する場合を示したが、2以上の多数の層を用いてコイル構造体110を層面に垂直な方向に形成してもよい。
FIG. 10 shows the case where the
図10では、最上層の第1層1L1に設ける信号用配線用導体に至る経路を対象とする場合を示したが、第2層1L2や第3層1L3に設ける信号用配線用導体に至る経路を対象としてコイル構造体110を配置してもよい。
FIG. 10 shows the case where the route to the signal wiring conductor provided in the uppermost first layer 1L1 is targeted, but the route to the signal wiring conductor provided in the second layer 1L2 or the third layer 1L3. The
実施の形態4.
図11は、この発明の実施の形態4として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その2)を示す概念斜視図である。なお、図11では、理解を容易にするため、縦方向信号伝達経路におけるコイル構造体を設ける信号経路部分のみを示し、周囲を囲むGNDは省略してある。また、説明の便宜から、実施の形態1(図10)に示した構成要素と同一ないしは同等となる構成には、同一の符号を付してある。ここでは、この実施の形態4に関わる部分を中心に説明する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 11 is a conceptual perspective view showing a configuration example (No. 2) of the coil structure provided in the longitudinal signal transmission path of the multilayer substrate according to the present invention as Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 11, for easy understanding, only the signal path portion where the coil structure in the vertical signal transmission path is provided is shown, and the surrounding GND is omitted. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as those shown in the first embodiment (FIG. 10). Here, the description will be focused on the portion related to the fourth embodiment.
図11に示すように、この実施の形態4によるコイル構造体125aは、曲線状の信号用配線導体127を同心円形状をした渦巻き状(曲線渦巻き状)に配置した構成である。なお、図11では、渦巻きの周回数を複数回として示してあるが、1周未満でも1周以上でもよい。
As shown in FIG. 11, the
図11では、一例として、実施の形態1(図10)と同様に、信号ボールパッド1S4と最上層の第1層1L1における信号用配線導体1S51との間の縦方向信号伝達経路に設ける構造例が示されている。図11において、信号ボールパッド1S4の近傍に、第4層1L4と第3層1L3との間を接続するビア128が設けられ、このビア128の第4層1L4側端に、信号ボールパッド1S4が第4層1L4に設けた信号用配線導体1S54およびビアランド1S24を介して接続されている。コイル構造体125aを構成する曲線渦巻き状配置の信号用配線導体127は、第3層1L3に設けられている。すなわち曲線渦巻き状配置の信号用配線導体127の一端は、ビア128の第3層1L3側端に設けたビアランド1S23に接続され、その信号用配線導体127の他端は、ビア1S1の第3層1L3側端に設けたビアランド1S23に接続されている。
In FIG. 11, as an example, as in the first embodiment (FIG. 10), a structural example provided in the vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 in the uppermost first layer 1L1. It is shown. In FIG. 11, a via 128 connecting the fourth layer 1L4 and the third layer 1L3 is provided in the vicinity of the signal ball pad 1S4, and the signal ball pad 1S4 is provided at the end of the via 128 on the fourth layer 1L4 side. The signal wiring conductor 1S54 and via land 1S24 provided on the fourth layer 1L4 are connected to each other. The
この構成によれば、信号ボールパッド1S4とビア1S1の第1層1L1側端に接続される信号用配線用導体1S51との間の縦方向信号伝達経路を信号が通過する場合に、途中に設けたコイル構造体125aの自己インダクタンスにより、信号ボールパッド1S4やコイル構造体125aの配置場所以外に存するビア(1S1)、ビアランド(1S21〜1S24)での寄生容量の影響が相殺ないしは緩和されるので、TDR波形は、図8示したTDR波形5TBのように改善され、通過損失は、図9に示した特性5FBのように改善される。
According to this configuration, when the signal passes through the vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 connected to the end of the via 1S1 on the first layer 1L1 side, it is provided in the middle. Because of the self-inductance of the
以上のように、実施の形態4によれば、縦方向信号伝達経路の途中の寄生容量発生箇所付近に、曲線渦巻き状に配置した信号用配線導体127による1つのコイル構造体125aを介在させたので、図6にて説明したように、寄生容量による特性劣化を改善することができる。そして、特性改善のための部品追加は不要であるので、コストの増加は無い。
As described above, according to the fourth embodiment, one
なお、図11では、1つのコイル構造体125aを、第3層1L3に形成したが、4つの層のうちの任意の層を用いればよく、使用する層の選択は任意である。また、渦巻きの態様としては、2重巻きの態様でもよい。
In FIG. 11, one
図11では、最上層の第1層1L1に設ける信号用配線用導体に至る経路を対象とする場合を示したが、第2層1L2や第3層1L3に設ける信号用配線用導体に至る経路を対象としてコイル構造体125aを配置してもよい。
FIG. 11 shows the case where the route to the signal wiring conductor provided in the uppermost first layer 1L1 is targeted, but the route to the signal wiring conductor provided in the second layer 1L2 or the third layer 1L3. The
実施の形態5.
図12は、この発明の実施の形態5として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その3)を示す概念斜視図である。なお、図12では、理解を容易にするため、縦方向信号伝達経路におけるコイル構造体を設ける信号経路部分のみを示し、周囲を囲むGNDは省略してある。また、説明の便宜から、実施の形態3(図10)や実施の形態4(図11)に示した構成要素と同一ないしは同等となる構成には、同一の符号を付してある。ここでは、この実施の形態5に関わる部分を中心に説明する。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 12 is a conceptual perspective view showing a configuration example (No. 3) of the coil structure provided in the longitudinal signal transmission path of the multilayer substrate according to the present invention as Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 12, for easy understanding, only the signal path portion where the coil structure is provided in the vertical signal transmission path is shown, and the surrounding GND is omitted. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as those shown in the third embodiment (FIG. 10) or the fourth embodiment (FIG. 11). Here, the description will be focused on the portion related to the fifth embodiment.
図12に示すように、この実施の形態5によるコイル構造体130は、実施の形態3(図10)に示したコイル構造体110と、実施の形態4(図11)に示したコイル構造体125aとを直列に接続した構成である。図12では、一例として、実施の形態3(図10)および実施の形態4(図11)と同様に、信号ボールパッド1S4と最上層の第1層1L1における信号用配線導体1S51との間の縦方向信号伝達経路に設ける構造例が示されている。
As shown in FIG. 12, the
図12に示すコイル構造体130は、次のように構成されている。図12において、信号ボールパッド1S4とビア1S1の第4層1L4端側との間にビアランド1S24が配置され、また、その第4層1L4にコイル構造体125aを構成する曲線渦巻き状をした信号用配線導体127が配置され、そのビアランド1S24に、信号ボールパッド1S4が第4層1L4に設けた信号用配線導体1S54を介して接続されるとともに、曲線渦巻き状配置の信号用配線導体127の一端が接続されている。この曲線渦巻き状の信号用配線導体127の他端は、ビア1S1の第4層1L4端側に設けたビアランド1S24に接続されている。
The
コイル構造体110は、ビア1S1の第2層1L2側に設けたビアランド1S22と第1層1L1に設けた信号用配線導体1S51との間に設けられている。すなわち、ビア1S1の第2層1L2側に設けたビアランド1S22と第1層1L1に設けた信号用配線導体1S51との間の信号経路に、第2層1L2と第1層1L1との間を接続する複数のビア132〜ビア136がジグザグ状に設けられ、ビア1S1の第2層1L2側に設けたビアランド1S22は、第2層1L2に設けた信号用配線導体1S52およびビアランド1S22を介してビア132の第2層1L2側端に接続されている。
The
そして、ビア132とビア133の各第1層1L1側端間、およびビア134とビア135の各第1層1L1側端間が、それぞれ、第1層1L1に設けた信号用配線導体1S51およびビアランド1S21を介して接続され、また、ビア133とビア134の各第2層1L2側端間、およびビア135とビア136の各第2層1L2側端間が、それぞれ、第2層1L2に設けた信号用配線導体1S52およびビアランド1S22を介して接続され、ビア136の第1層1L1側端に設けたビアランド1S21に第1層1L1に設けた信号用配線導体1S51が接続されている。
A signal wiring conductor 1S51 and a via land provided in the first layer 1L1 are respectively provided between the via 132 and the via 133 on the first layer 1L1 side end, and between the via 134 and the via 135 on the first layer 1L1 side end. 1S21, and the second layer 1L2 side end of the via 133 and the via 134 and the second layer 1L2 side end of the via 135 and the via 136 are respectively provided in the second layer 1L2. The signal wiring conductor 1S52 and the via land 1S22 are connected to each other, and the signal wiring conductor 1S51 provided on the first layer 1L1 is connected to the via land 1S21 provided on the first layer 1L1 side end of the
この構成によれば、信号ボールパッド1S4と第1層1L1に配置される信号用配線用導体1S51との間の縦方向信号伝達経路を信号が通過する場合に、途中に設けたコイル構造体130の自己インダクタンスにより、信号ボールパッド1S4やコイル構造体130の配置場所以外に存するビア(1S1)、ビアランド(1S21〜1S24)での寄生容量の影響が相殺ないしは緩和される。この場合、コイル構造体130は、コイル構造体110とコイル構造体125aとを直列に接続配置し、図7に示した分散配置構成としたので、TDR波形は、図8に示したTDR波形5TCのように改善され、通過損失は、図9に示した特性5FCのように改善される。
According to this configuration, when a signal passes through the vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 disposed on the first layer 1L1, the
以上のように、実施の形態5によれば、縦方向信号伝達経路の途中の寄生容量発生箇所付近に、曲線渦巻き状に配置した信号用配線導体127によるコイル構造体125aと、複数の2層間を接続する複数のビアとそれぞれの層に配置され前記ビアにビアランドを介して接続される信号用配線導体との組み合わせで構成されるコイル構造体110とを直列に配置したコイル構造体130を介在させたので、図7にて説明したように、コイル構造体を分散配置することができ、寄生容量による特性劣化を更に改善することができる。そして、特性改善のための部品追加は不要であるので、コストの増加は無い。
As described above, according to the fifth embodiment, the
なお、図12では、コイル構造体125aを第4層1L4に設け、コイル構造体110を第2層1L2と第1層1L1とを用いて構成した場合を示したが、それらの配置層および配置順序は、任意である。
FIG. 12 shows the case where the
また、図12では、分散配置するコイル構造体として、コイル構造体110とコイル構造体125aとを用いたが、いずれか一方のコイル構造体を分散配置することでもよい。例えば、曲線渦巻き状にした信号用配線導体127を複数の層に配置し、それらの間をビアによって接続することにより、コイル構造体125aを複数に分割して配置する構成でもよい。また、コイル構造体110の分散配置構成としては、例えば、実施の形態3(図10)に示す構成と実施の形態5(図12)に示すコイル構造体130とに分割して配置する構成としてもよい。
In FIG. 12, the
実施の形態6.
図13は、この発明の実施の形態6として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その4)を示す概念斜視図である。なお、図13では、理解を容易にするため、縦方向信号伝達経路におけるコイル構造体を設ける信号経路部分のみを示し、周囲を囲むGNDは省略してある。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 13: is a conceptual perspective view which shows the structural example (the 4) of the coil structure provided in the vertical direction signal transmission path | route of the multilayer substrate concerning this invention as Embodiment 6 of this invention. In FIG. 13, for easy understanding, only the signal path portion where the coil structure in the vertical signal transmission path is provided is shown, and the surrounding GND is omitted.
図13において、符号135は、差動対信号の一方の信号を伝達する縦方向伝達経路であり、符号136は、差動対信号の他方の信号を伝達する縦方向伝達経路である。図13では、縦方向伝達経路135,136は、それぞれ、信号ボールパッド1S4と、第1層1L1に設けられている信号用配線導体1S51との間の経路であるとしている。このように、差動対信号を扱うパッケージ基板100では、この差動対信号のそれぞれにおいて寄生容量による特性劣化が生ずる。
In FIG. 13,
そこで、この実施の形態6では、差動対信号の各信号が通る縦方向伝達経路135,136のそれぞれに、コイル構造体138,139を配置してある。これによって、差動対信号の信号毎に、寄生容量の影響を相殺ないしは緩和して特性劣化を改善することができる。
Therefore, in the sixth embodiment, the
なお、コイル構造体138,139としては、図13では、実施の形態3(図10)に示したコイル構造体110を用いる場合を示したが、実施の形態4(図11)に示したコイル構造体125aや実施の形態5(図12)に示したコイル構造体130も同様に用いることができる。
As the
以上のように、実施の形態6によれば、差動対信号を扱う場合に、差動対信号の各信号が通る縦方向伝達経路のそれぞれに、コイル構造体を配置してあるので、寄生容量による特性劣化を改善することができる。そして、特性改善のための部品追加は必要ないので、コストの増加は無い。 As described above, according to the sixth embodiment, when the differential pair signal is handled, the coil structure is disposed in each of the vertical transmission paths through which each signal of the differential pair signal passes. The characteristic deterioration due to the capacity can be improved. Further, there is no need to add parts for improving characteristics, so there is no increase in cost.
実施の形態7.
図14は、この発明の実施の形態7として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その5)を示す概念斜視図である。なお、図14では、理解を容易にするため、縦方向信号伝達経路におけるコイル構造体を設ける信号経路部分のみを示し、周囲を囲むGNDは省略してある。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 14 is a conceptual perspective view showing a configuration example (No. 5) of the coil structure provided in the vertical direction signal transmission path of the multilayer substrate according to the present invention as Embodiment 7 of the present invention. In FIG. 14, for easy understanding, only the signal path portion where the coil structure in the vertical signal transmission path is provided is shown, and the surrounding GND is omitted.
図14に示すように、この実施の形態7による多層基板では、図13(実施の形態6)に示した構成において、差動対信号の各信号が通る縦方向伝達経路135,136のそれぞれに配置するコイル構造体が、コイル構造体138,139からコイル構造体140,141に変更されている。
As shown in FIG. 14, in the multilayer substrate according to the seventh embodiment, in the configuration shown in FIG. 13 (the sixth embodiment), each of the
差動対信号の各信号に対する外部接続端子であるハンダボール1S3は、通常、近接して配置され、縦方向伝達経路135,136も近接した経路になるので、相互間での磁力線の鎖交数が増加し、差動対信号の伝送特性に影響を与える。
The solder balls 1S3 that are external connection terminals for each signal of the differential pair signal are usually arranged close to each other and the
そこで、この実施の形態7では、コイル構造体140,141は、相互インダクタンスが正極性となるように形成されている。これによって、差動モードの伝送では、インダクタンスが減るので、差動モードインピーダンスは低下する。一方、同相モードの伝送では、インダクタンスが増えるので、同相モードインピーダンスは上昇する。
Therefore, in the seventh embodiment, the
なお、コイル構造体140,141としては、図14では、実施の形態3(図10)に示したコイル構造体110を用いる場合を示したが、実施の形態4(図11)に示したコイル構造体125aや実施の形態5(図12)に示したコイル構造体130も同様に用いることができる。
As the
以上のように、実施の形態7によれば、差動対信号の各信号が通る縦方向伝達経路のそれぞれに配置するコイル構造体を、相互インダクタンスが正極性となるように形成することができるので、差動モードインピーダンスを低くして、同相モードインピーダンスを高くすることができる。そして、特性改善のための部品追加は必要ないので、コストの増加は無い。 As described above, according to the seventh embodiment, the coil structure disposed in each of the longitudinal transmission paths through which each signal of the differential pair signal passes can be formed so that the mutual inductance is positive. Therefore, the differential mode impedance can be lowered and the common mode impedance can be increased. Further, there is no need to add parts for improving characteristics, so there is no increase in cost.
実施の形態8.
図15は、この発明の実施の形態8として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その6)を示す概念斜視図である。なお、図15では、理解を容易にするため、縦方向信号伝達経路におけるコイル構造体を設ける信号経路部分のみを示し、周囲を囲むGNDは省略してある。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 15 is a conceptual perspective view showing a configuration example (No. 6) of a coil structure provided in a vertical direction signal transmission path of a multilayer board according to the present invention as Embodiment 8 of the present invention. In FIG. 15, for easy understanding, only the signal path portion where the coil structure in the vertical signal transmission path is provided is shown, and the surrounding GND is omitted.
図15に示すように、この実施の形態8による多層基板では、図13(実施の形態6)に示した構成において、差動対信号の各信号が通る縦方向伝達経路135,136のそれぞれに配置するコイル構造体が、コイル構造体138,139からコイル構造体142,143に変更されている。
As shown in FIG. 15, in the multilayer substrate according to the eighth embodiment, in the configuration shown in FIG. 13 (the sixth embodiment), each of the
差動対信号の各信号に対する外部接続端子であるハンダボール1S3は、通常、近接して配置され、縦方向伝達経路135,136も近接した経路になるので、相互間での磁力線の鎖交数が増加し、差動対信号の伝送特性に影響を与える。
The solder balls 1S3 that are external connection terminals for each signal of the differential pair signal are usually arranged close to each other and the
そこで、この実施の形態8では、コイル構造体142,143は、相互インダクタンスが負極性となるように形成されている。これによって、差動モードの伝送では、インダクタンスが増えるので、差動モードインピーダンスは上昇する。一方、同相モードの伝送では、インダクタンスが減るので、同相モードインピーダンスは低下する。
Therefore, in the eighth embodiment, the
なお、コイル構造体142,143としては、図15では、実施の形態3(図10)に示したコイル構造体110を用いる場合を示したが、実施の形態4(図11)に示したコイル構造体125aや実施の形態5(図12)に示したコイル構造体130も同様に用いることができる。
As the
以上のように、実施の形態8によれば、差動対信号の各信号が通る縦方向伝達経路のそれぞれに配置するコイル構造体を、相互インダクタンスが負極性となるように形成することができるので、差動モードインピーダンスを高くして、同相モードインピーダンスを低くすることができる。そして、特性改善のための部品追加は必要ないので、コストの増加は無い。 As described above, according to the eighth embodiment, the coil structure disposed in each of the vertical transmission paths through which each signal of the differential pair signal passes can be formed so that the mutual inductance is negative. Therefore, the differential mode impedance can be increased and the common mode impedance can be decreased. Further, there is no need to add parts for improving characteristics, so there is no increase in cost.
実施の形態9.
図16は、この発明の実施の形態9として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その7)を示す概念斜視図である。なお、図16では、理解を容易にするため、縦方向信号伝達経路におけるコイル構造体を設ける信号経路部分と、そのコイル構造体の周囲を囲むGNDのみとを示してある。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 16 is a conceptual perspective view showing a configuration example (No. 7) of a coil structure provided in a vertical direction signal transmission path of a multilayer board according to the present invention as Embodiment 9 of the present invention. In FIG. 16, for easy understanding, only a signal path portion in which a coil structure is provided in the longitudinal signal transmission path and only GND surrounding the periphery of the coil structure are shown.
図16に示すように、この実施の形態9による多層基板では、図13(実施の形態6)に示した構成において、差動対信号の各信号が通る縦方向伝達経路135,136のそれぞれに配置するコイル構造体が、コイル構造体138,139からコイル構造体144,145に変更されている。
As shown in FIG. 16, in the multilayer substrate according to the ninth embodiment, in the configuration shown in FIG. 13 (the sixth embodiment), each of the
そして、コイル構造体144,145は、図示例では、第4層1L4と第3層1L3とに配置されるので、コイル構造体144,145を囲むGNDとして、第4層1L4のGNDプレーン1G64と、第3層1L3のGNDプレーン1G63とが示されている。なお、コイル構造体144,145の間や周辺に示す符号1G23は、GNDプレーン1G63とGNDプレーン1G64との間を接続するGND用ビア(1G1)に設けられるランドである。
Since the
この構成によれば、コイル構造体144,145の間や周辺には、GND用ビア(1G1)およびビアランド1G23が配置されるので、コイル構造体144,145の間での磁束の遣り取りが制限されて、相互インダクタンスの絶対値が非常に小さくなり、コイル構造体144,145それぞれの自己インダクタンスだけが増加する。つまり、差動モード、同相モード、シングルモードのいずれの伝送においても、コイル構造体144,145それぞれの自己インダクタンスが増えるので、差動モードインピーダンス、同相モードインピーダンス、特性インピーダンスの全てを高めることができる。
According to this configuration, since the GND via (1G1) and the via land 1G23 are disposed between and around the
なお、コイル構造体144,145としては、図16では、実施の形態3(図10)に示したコイル構造体110を用いる場合を示したが、実施の形態4(図11)に示したコイル構造体125aや実施の形態5(図12)に示したコイル構造体130も同様に用いることができる。そして、コイル構造体144,145間に配置するGNDとしてのGNDプレーンも、選択するコイル構造体に応じたものになる。
As the
以上のように、実施の形態9によれば、差動対信号の各信号が通る縦方向伝達経路のそれぞれに配置するコイル構造体の間にコイル構造体間の結合を遮断するGNDを配置したので、差動モードインピーダンス、同相モードインピーダンス、特性インピーダンスの全てを上昇させることができる。そして、特性改善のための部品追加は必要ないので、コストの増加は無い。 As described above, according to the ninth embodiment, the GND for blocking the coupling between the coil structures is arranged between the coil structures arranged in the longitudinal transmission paths through which the signals of the differential pair signal pass. Therefore, the differential mode impedance, common mode impedance, and characteristic impedance can all be increased. Further, there is no need to add parts for improving characteristics, so there is no increase in cost.
なお、実施の形態6〜9では、差動対信号の各信号が通る縦方向伝達経路として、信号ボールパッド1S4と第1層1L1に設けられる信号用配線導体1S51との間の経路を示したが、ボールパッド1S4と第2層1L2に設けられる信号用配線導体1S52との間の経路、さらには、ボールパッド1S4と第3層1L3に設けられる信号用配線導体1S53との間の経路であってもよい。 In the sixth to ninth embodiments, a path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 provided in the first layer 1L1 is shown as a vertical transmission path through which each signal of the differential pair signal passes. Is a path between the ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S52 provided on the second layer 1L2, and further a path between the ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S53 provided on the third layer 1L3. May be.
実施の形態10.
図17は、この発明の実施の形態10として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その8)を示す概念斜視図である。なお、図17では、理解を容易にするため、コイル構造のみを示し、周囲を囲むGNDは省略してある。また、説明の便宜から、実施の形態4(図11)および実施の形態5(図12)に示した構成要素と同一ないしは同等となる構成には、同一の符号を付してある。ここでは、この実施の形態10に関わる部分を中心に説明する。
Embodiment 10 FIG.
FIG. 17: is a conceptual perspective view which shows the structural example (the 8) of the coil structure provided in the vertical direction signal transmission path | route of the multilayer substrate concerning this invention as Embodiment 10 of this invention. In FIG. 17, for easy understanding, only the coil structure is shown, and the surrounding GND is omitted. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as those shown in the fourth embodiment (FIG. 11) and the fifth embodiment (FIG. 12). Here, the description will be focused on the portion related to the tenth embodiment.
図17に示すように、この実施の形態10によるコイル構造体125bは、折れ線形状の信号用配線導体127を多角形形状にした渦巻き状(多角形渦巻き状)に配置した構成である。なお、図17では、渦巻きの周回数を複数回として示してあるが、1周未満でも1周以上でもよい。
As shown in FIG. 17, the
図17では、一例として、実施の形態4(図11)と同様に、信号ボールパッド1S4と最上層の第1層1L1における信号用配線導体1S51との間の縦方向信号伝達経路に設ける構造例が示されている。図17において、信号ボールパッド1S4の近傍に、第4層1L4と第3層1L3との間を接続するビア128が設けられ、このビア128の第4層1L4側端に、信号ボールパッド1S4が第4層1L4に設けた信号用配線導体1S54およびビアランド1S24を介して接続されている。コイル構造体125bを構成する多角形渦巻き状配置の信号用配線導体127は、第3層1L3に設けられている。すなわち、多角形渦巻き状配置の信号用配線導体127の一端は、ビア128の第3層1L3側端に設けたビアランド1S23に接続され、その信号用配線導体127の他端は、ビア1S1の第3層1L3側端に設けたビアランド1S23に接続されている。
In FIG. 17, as an example, as in the fourth embodiment (FIG. 11), a structural example provided in the vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 in the uppermost first layer 1L1. It is shown. In FIG. 17, a via 128 that connects the fourth layer 1L4 and the third layer 1L3 is provided in the vicinity of the signal ball pad 1S4. The signal wiring conductor 1S54 and via land 1S24 provided on the fourth layer 1L4 are connected to each other. The polygonal spiral arrangement
この構成によれば、信号ボールパッド1S4とビア1S1の第1層1L1側端に接続される信号用配線用導体1S51との間の縦方向信号伝達経路を信号が通過する場合に、途中に設けたコイル構造体125bの自己インダクタンスにより、信号ボールパッド1S4やコイル構造体125bの配置場所以外に存するビア(1S1)、ビアランド(1S21〜1S24)での寄生容量の影響が相殺ないしは緩和されるので、TDR波形は、図8示したTDR波形5TBのように改善され、通過損失は、図9に示した特性5FBのように改善される。
According to this configuration, when the signal passes through the vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 connected to the end of the via 1S1 on the first layer 1L1 side, it is provided in the middle. Because of the self-inductance of the
このとき、多角形渦巻き状のコイル構造体125bは、折れ線状の信号用配線導体127で構成されるため、基板設計CADでの配線設計は、多角形のコーナー位置の指定だけで設計できるので、基板設計CADに特別な機能を必要としない。
At this time, since the polygonal
以上のように、実施の形態10によれば、縦方向信号伝達経路の途中の寄生容量発生箇所付近に、多角形渦巻き状に配置した信号用配線導体127による1つのコイル構造体125bを介在させたので、図6にて説明したように、寄生容量による特性劣化を改善することができる。そして、特性改善のための部品追加は不要であるので、コストの増加は無い。加えて、コイル構造体125bの設計では、多角形のコーナー位置の指定だけで設計できるので、特別な機能を持つ高価な基板設計CADも不要となる。
As described above, according to the tenth embodiment, one
実施の形態11.
図18は、この発明の実施の形態11として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その9)を示す概念斜視図である。なお、図18では、理解を容易にするため、コイル構造のみを示し、周囲を囲むGNDは省略してある。また、説明の便宜から、実施の形態10(図17)に示した構成要素と同一ないしは同等となる構成には、同一の符号を付してある。ここでは、この実施の形態11に関わる部分を中心に説明する。
Embodiment 11 FIG.
FIG. 18 is a conceptual perspective view showing a configuration example (No. 9) of the coil structure provided in the vertical signal transmission path of the multilayer board according to the invention as Embodiment 11 of the invention. In FIG. 18, for easy understanding, only the coil structure is shown, and the surrounding GND is omitted. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as those shown in the tenth embodiment (FIG. 17). Here, the description will be focused on the portion related to the eleventh embodiment.
図18に示すように、この実施の形態11によるコイル構造体125cは、曲線状部分とその端部から折れ曲がった直線状部分とからなる信号用配線導体127を渦巻き状(組み合わせ渦巻き状)に配置した構成である。なお、図18では、信号用配線導体127の形態例として、曲線状部分とその端部から折れ曲がった直線状部分とを、それぞれ1つ有する場合が示され、渦巻き周回の周回数として、1周未満の場合が示されている。勿論、信号用配線導体127は、曲線状部分とその端部から折れ曲がった直線状部分とを交互に複数回繰り返す形態でもよく、渦巻き周回の周回数として、1周以上としてもよい。このように1周以上の渦巻き状にすれば、この実施の形態11によるコイル構造体125cの渦巻き形状は、明確に曲線形状と多角形形状とを組み合わせた形状になることが解る。
As shown in FIG. 18, in the
図18では、一例として、実施の形態10(図17)と同様に、信号ボールパッド1S4と最上層の第1層1L1における信号用配線導体1S51との間の縦方向信号伝達経路に設ける構造例が示されている。図18において、信号ボールパッド1S4の近傍に、第4層1L4と第3層1L3との間を接続するビア128が設けられ、このビア128の第4層1L4側端に、信号ボールパッド1S4が第4層1L4に設けた信号用配線導体1S54およびビアランド1S24を介して接続されている。コイル構造体125cを構成する組み合わせ渦巻き状配置の信号用配線導体127は、第3層1L3に設けられている。すなわち、組み合わせ渦巻き状配置の信号用配線導体127の一端は、ビア128の第3層1L3側端に設けたビアランド1S23に接続され、その信号用配線導体127の他端は、ビア1S1の第3層1L3側端に設けたビアランド1S23に接続されている。
In FIG. 18, as an example, as in the tenth embodiment (FIG. 17), a structural example provided in the vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 in the uppermost first layer 1L1. It is shown. In FIG. 18, a via 128 connecting the fourth layer 1L4 and the third layer 1L3 is provided in the vicinity of the signal ball pad 1S4, and the signal ball pad 1S4 is provided at the end of the via 128 on the fourth layer 1L4 side. The signal wiring conductor 1S54 and via land 1S24 provided on the fourth layer 1L4 are connected to each other. The
この構成によれば、信号ボールパッド1S4とビア1S1の第1層1L1側端に接続される信号用配線用導体1S51との間の縦方向信号伝達経路を信号が通過する場合に、途中に設けたコイル構造体125cの自己インダクタンスにより、信号ボールパッド1S4やコイル構造体125cの配置場所以外に存するビア(1S1)、ビアランド(1S21〜1S24)での寄生容量の影響が相殺ないしは緩和されるので、TDR波形は、図8示したTDR波形5TBのように改善され、通過損失は、図9に示した特性5FBのように改善される。また、コイル構造体125cの一部が直線部分で構成されるため、基板設計CADでの配線作業が、実施の形態4(図11)に示すコイル構造体125aのように全て曲線状の場合よりも簡易になる。
According to this configuration, when the signal passes through the vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 connected to the end of the via 1S1 on the first layer 1L1 side, it is provided in the middle. Because of the self-inductance of the
以上のように、実施の形態11によれば、縦方向信号伝達経路の途中の寄生容量発生箇所付近に、曲線形状と多角形形状との組み合わせ渦巻き状に配置した信号用配線導体127による1つのコイル構造体125cを介在させたので、図6にて説明したように、寄生容量による特性劣化を改善することができる。そして、特性改善のための部品追加は不要であるので、コストの増加は無い。加えて、コイル構造体125cの一部が直線部分で構成されているため、基板設計CADでの配線作業も容易となり、作業時間短縮によるコスト低減が図れる。
As described above, according to the eleventh embodiment, one
実施の形態12.
図19は、この発明の実施の形態12として、この発明にかかる多層基板の縦方向信号伝達経路に設けるコイル構造体の構成例(その10)を示す概念斜視図である。なお、図19では、理解を容易にするため、コイル構造のみを示し、周囲を囲むGNDは省略してある。また、説明の便宜から、実施の形態4(図11)に示した構成要素と同一ないしは同等となる構成には、同一の符号を付してある。ここでは、この実施の形態12に関わる部分を中心に説明する。
Embodiment 12 FIG.
FIG. 19 is a conceptual perspective view showing a configuration example (No. 10) of a coil structure provided in a vertical direction signal transmission path of a multilayer board according to the present invention as Embodiment 12 of the present invention. In FIG. 19, for easy understanding, only the coil structure is shown, and the surrounding GND is omitted. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as those shown in the fourth embodiment (FIG. 11). Here, the description will be focused on the portion related to the twelfth embodiment.
図19では、一例として、実施の形態4(図11)と同様に、信号ボールパッド1S4と最上層の第1層1L1における信号用配線導体1S51との間の縦方向信号伝達経路に設ける構造例が示されている。 In FIG. 19, as an example, as in the fourth embodiment (FIG. 11), a structural example provided in the vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 in the uppermost first layer 1L1. It is shown.
図19に示すように、この実施の形態12によるコイル構造体125dは、実施の形態4(図11)に示したコイル構造体125aと同様に曲線渦巻き状の信号用配線導体127で構成されるが、それの配置位置をこの実施の形態12では、例えば、信号ボールパッド1S4の上部に移した構成になっている。
As shown in FIG. 19, the
図19において、信号ボールパッド1S4の近傍に、第4層1L4と第3層1L3との間を接続するビア128が設けられ、このビア128の第4層1L4側端に、信号ボールパッド1S4が第4層1L4に設けたビアランド1S24を介して接続されている。ただし、この実施の形態12では、このビアランド1S24は、信号ボールパッド1S4内に設けられていて、図19では点線で示した。このため、実施の形態4(図11)に示す第4層1L4の信号用配線導体1S54に該当するものは、図19では見えていない。コイル構造体125dを構成する曲線渦巻き状配置の信号用配線導体127は、第3層1L3に設けられている。すなわち、曲線渦巻き状配置の信号用配線導体127の一端は、ビア128の第3層1L3側端に設けたビアランド1S23に接続され、その信号用配線導体127の他端は、ビア1S1の第3層1L3側端に設けたビアランド1S23に接続されている。
In FIG. 19, a via 128 connecting the fourth layer 1L4 and the third layer 1L3 is provided in the vicinity of the signal ball pad 1S4, and the signal ball pad 1S4 is provided at the end of the via 128 on the fourth layer 1L4 side. It is connected via a via land 1S24 provided in the fourth layer 1L4. However, in the twelfth embodiment, the via land 1S24 is provided in the signal ball pad 1S4, and is indicated by a dotted line in FIG. For this reason, what corresponds to the signal wiring conductor 1S54 of the fourth layer 1L4 shown in the fourth embodiment (FIG. 11) is not visible in FIG. The
この構成によれば、信号ボールパッドの上方にはGNDプレーンが入り込めないので、信号ボールパッドとGNDプレーンとの間の容量を減らすことができる。また、信号ボールパッド1S4とビア1S1の第1層1L1側端に接続される信号用配線用導体1S51との間の縦方向信号伝達経路を信号が通過する場合に、途中に設けたコイル構造体125dの自己インダクタンスにより、信号ボールパッド1S4やコイル構造体125dの配置場所以外に存するビア(1S1)、ビアランド(1S21〜1S24)での寄生容量の影響が、相殺ないしは緩和される。これらによって、TDR波形は、図8示したTDR波形5TBのように改善され、通過損失は、図9に示した特性5FBのように改善される。
According to this configuration, since the GND plane cannot enter above the signal ball pad, the capacity between the signal ball pad and the GND plane can be reduced. A coil structure provided in the middle when a signal passes through a vertical signal transmission path between the signal ball pad 1S4 and the signal wiring conductor 1S51 connected to the end of the via 1S1 on the first layer 1L1 side. Due to the self-inductance of 125d, the influence of the parasitic capacitance in the via (1S1) and via land (1S21 to 1S24) existing outside the place where the signal ball pad 1S4 and the
以上のように、実施の形態12によれば、信号ボールパッドの上部で、縦方向信号伝達経路の途中の寄生容量発生箇所付近に、曲線渦巻き状に配置した信号用配線導体127による1つのコイル構造体125dを介在させたので、図6にて説明したように、寄生容量を減らし、さらに残った寄生容量による特性劣化を改善することができる。そして、特性改善のための部品追加は不要であるので、コストの増加は無い。
As described above, according to the twelfth embodiment, one coil is formed by the
なお、実施の形態12では、実施の形態4への適用例を示したが、実施の形態10,11にも同様に適用することができる。 In the twelfth embodiment, the application example to the fourth embodiment is shown, but the present invention can be similarly applied to the tenth and eleventh embodiments.
ここで、実施の形態10〜12では、1つのコイル構造体125(b,c,d)を、第3層1L3のビアランド1S23と同一の層に形成したが、実施の形態4に示したコイル構造体125aと同様に、4つの層のうちの任意の層を用いればよく、使用する層の選択は任意である。また、渦巻きの態様としては、2重巻きの態様でもよい。
Here, in the tenth to twelfth embodiments, one coil structure 125 (b, c, d) is formed in the same layer as the via land 1S23 of the third layer 1L3, but the coil shown in the fourth embodiment is used. Similar to the
また、実施の形態10〜12に示したコイル構造体125(b,c,d)も、実施の形態4に示したコイル構造体125aと同様に、実施の形態5〜9に適用できることは言うまでもない。その際、実施の形態5,6に適用する場合、実施の形態4を適用する場合と同様、最上層の第1層1L1に設ける信号用配線用導体に至る経路を対象にするだけでなく、第2層1L2や第3層1L3に設ける信号用配線用導体に至る経路を対象として、コイル構造体125(b,c,d)を配置してもよい。
Further, it goes without saying that the coil structure 125 (b, c, d) shown in the tenth to twelfth embodiments can be applied to the fifth to ninth embodiments similarly to the
そして、実施の形態1〜12の各実施の形態では、多層基板である半導体集積回路用パッケージ基板での伝送特性を改善する構成を詳細に説明したが、その内容は、当該半導体集積回路用パッケージ基板に搭載される半導体集積回路側での伝送特性を改善する場合にも同様に適用できるものである。そして、半導体集積回路用パッケージ基板を含む半導体集積回路を搭載する半導体集積回路実装用プリント配線板においても、その実装される半導体集積回路用パッケージ基板を含む半導体集積回路側での伝送特性を改善する場合にも同様に適用できるものである。 In each of the first to twelfth embodiments, the configuration for improving the transmission characteristics in the semiconductor integrated circuit package substrate which is a multilayer substrate has been described in detail. The present invention can be similarly applied to the case of improving the transmission characteristics on the side of the semiconductor integrated circuit mounted on the substrate. Also in the printed wiring board for mounting a semiconductor integrated circuit including the semiconductor integrated circuit including the semiconductor integrated circuit package substrate, the transmission characteristics on the semiconductor integrated circuit side including the mounted semiconductor integrated circuit package substrate are improved. The same applies to the case.
以上、説明したように、この発明による多層基板は、外部接続端子と各層の信号用配線導体との間縦方向信号伝達経路に存在する静電容量の影響を相殺ないしは緩和し、周囲のGNDとのインピーダンス整合を図る手段としてコイル構造体を用いるので、従来例のように信号用配線導体の断線を危惧する必要がなく、また放射ノイズの増大を招来することなく、静電容量の影響による伝送特性の劣化を改善することができる。したがって、更なる高速化が要請される半導体集積回路用パッケージ基板や半導体集積回路実装用プリント配線板として用いるのに好適な多層基板を実現することができる。 As described above, the multilayer substrate according to the present invention cancels or reduces the influence of the capacitance existing in the vertical signal transmission path between the external connection terminal and the signal wiring conductor of each layer, and the surrounding GND and Because the coil structure is used as a means for impedance matching, there is no need to worry about disconnection of the signal wiring conductor as in the conventional example, and transmission due to the influence of capacitance without causing an increase in radiation noise. The deterioration of characteristics can be improved. Therefore, it is possible to realize a multilayer substrate suitable for use as a package substrate for a semiconductor integrated circuit or a printed wiring board for mounting a semiconductor integrated circuit, which is required to be further increased in speed.
以上のように、この発明にかかる多層基板は、外部接続端子と各層の信号用配線導体との間の縦方向信号伝達経路とその周囲を囲むグランドとの間のインピーダンス整合を図って寄生容量による伝送特性の劣化を改善するのに有用であり、特に、ディジタル信号の更なる高速伝送が要請される半導体集積回路用パッケージ基板や半導体集積回路実装用プリント配線板として用いるのに適している。 As described above, the multilayer substrate according to the present invention uses the parasitic capacitance by matching the impedance between the vertical signal transmission path between the external connection terminal and the signal wiring conductor of each layer and the ground surrounding it. It is useful for improving the deterioration of transmission characteristics, and is particularly suitable for use as a package substrate for a semiconductor integrated circuit and a printed wiring board for mounting a semiconductor integrated circuit that require further high-speed transmission of digital signals.
100 半導体集積回路用パッケージ基板(パッケージ基板)
200 プリント配線板
1L1〜1L4 パッケージ基板の第1層〜第4層
101 パッケージ基板の誘電体層
1S1 パッケージ基板の信号用ビア
1S2 パッケージ基板の信号用ビアのランド(信号ビアランド)
1S21〜1S24 パッケージ基板の第1層〜第4層での信号ビアランド
1S3 パッケージ基板の信号用ハンダボール(信号用外部接続端子)
1S4 パッケージ基板の信号用ハンダボールのパッド(信号ボールパッド)
1S5 パッケージ基板の信号用配線導体
1S51〜1S54 パッケージ基板の第1層〜第4層での信号用配線導体
1G1 パッケージ基板のGND用ビア
1G2 パッケージ基板のGND用ビアのランド
1G3 パッケージ基板のGND用ハンダボール(GND用外部接続端子)
1G4 パッケージ基板のGND用ハンダボールのパッド(GNDボールパッド)
1G6 パッケージ基板の各層に設けられるGNDプレーン
1G63 パッケージ基板の第3層に設けられるGNDプレーン
1G64 パッケージ基板の第4層に設けられるGNDプレーン
201 誘電体
2S4 信号用ボールパッド
2S5 信号配線用導体
2G1 GND用スルーホール
2G2 GND用スルーホールランド
2G4 GND用ボールパッド
2G6 GNDプレーン
5C1 パッケージ基板内の信号伝達経路に生ずる寄生容量
5C2,5C3 寄生容量5C1を2つに分けた寄生容量
5C4,5C5,5C6 寄生容量5C1を3つに分けた寄生容量
5L1,5L2,5L3 寄生容量間の信号経路に介在させたコイル構造体
110 信号用配線導体、ビアおよびランドの組み合わせによるコイル構造体
112〜119 コイル構造体110を構成するビア
125a,125b,125c,125d 信号用配線導体を渦巻き状に形成して構成したコイル構造体
127 渦巻き状に形成した信号用配線導体
130 2つのコイル構造体を直列に接続したコイル構造体
135 差動対信号の一方の信号の縦方向伝達経路
136 差動対信号の他方の信号の縦方向伝達経路
138,139 差動対信号の各縦方向伝達経路に設けたコイル構造体
140,141 差動対信号の各縦方向伝達経路に相互インダクタンスが正極性となるように設けられるコイル構造体
142,144 差動対信号の各縦方向伝達経路に相互インダクタンスが負極性となるように設けられるコイル構造体
144,145 差動対信号の各縦方向伝達経路に相互間の結合を阻止するGNDが介在する形で設けられるコイル構造体
100 Package substrate for semiconductor integrated circuit (package substrate)
200 Printed wiring board 1L1 to 1L4 First layer to fourth layer of
1S21 to 1S24 Signal via land in the first to fourth layers of the package substrate 1S3 Signal solder ball (signal external connection terminal) of the package substrate
1S4 Package board signal solder ball pad (signal ball pad)
1S5 Signal Wiring Conductor for Package Substrate 1S51 to 1S54 Signal Wiring Conductor for First to Fourth Layers of Package Substrate 1G1 Package Via GND Ground 1G2 Package Substrate GND Via Land 1G3 Package Substrate GND Solder Ball (External connection terminal for GND)
1G4 Solder ball pad for GND on package substrate (GND ball pad)
1G6 GND plane provided in each layer of package substrate 1G63 GND plane provided in third layer of package substrate 1G64 GND plane provided in fourth layer of package substrate 201 Dielectric 2S4 Signal ball pad 2S5 Signal wiring conductor 2G1 For GND Through hole 2G2 GND through hole land 2G4 GND ball pad 2G6 GND plane 5C1 Parasitic capacitance generated in signal transmission path in package substrate 5C2, 5C3 Parasitic capacitance 5C1, 5C5, 5C6 Parasitic capacitance 5C1 5L1, 5L2, 5L3 Coil structure interposed in signal path between parasitic capacitances 110 Coil structure by combination of signal wiring conductor, via and land 112 to 119 Coil structure 1 Vias 125a, 125b, 125c, and 125d constituting the coil structure having a signal wiring conductor formed in a spiral shape 127 A signal wiring conductor formed in a spiral shape 130 A coil in which two coil structures are connected in series Structure 135 Vertical transmission path 136 of one signal of the differential pair signal 136 Vertical transmission path 138, 139 of the other signal of the differential pair signal Coil structure 140 provided in each vertical transmission path of the differential pair signal 140 , 141 Coil structure provided so that the mutual inductance is positive in each longitudinal transmission path of the differential pair signal 142, 144 so that the mutual inductance is negative in each longitudinal transmission path of the differential pair signal Coil structure to be provided 144, 145 Provided in such a manner that GND is interposed in each longitudinal transmission path of the differential pair signal to prevent mutual coupling. Yl structures
Claims (16)
前記多層基板の外部接続端子と、前記外部接続端子が配置される層以外の層に配置される信号用配線導体と、の間における縦方向信号伝達経路中の寄生容量発生箇所付近に、発生する寄生容量の影響を相殺ないしは緩和するインピーダンス成分を有するコイル構造体が少なくとも1つ配置されている、
ことを特徴とする多層基板。 In a multilayer substrate on which a semiconductor integrated circuit is mounted as an apparatus for realizing a certain function,
Occurs in the vicinity of the parasitic capacitance generation location in the vertical signal transmission path between the external connection terminal of the multilayer substrate and the signal wiring conductor disposed in a layer other than the layer in which the external connection terminal is disposed. At least one coil structure having an impedance component that cancels or mitigates the influence of parasitic capacitance is disposed;
A multilayer substrate characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008196712A JP2009055019A (en) | 2007-07-30 | 2008-07-30 | Multi-layered substrate, package substrate for semiconductor integrated circuit, and printed wiring board for semiconductor integrated circuit packaging |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007198130 | 2007-07-30 | ||
JP2008196712A JP2009055019A (en) | 2007-07-30 | 2008-07-30 | Multi-layered substrate, package substrate for semiconductor integrated circuit, and printed wiring board for semiconductor integrated circuit packaging |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009055019A true JP2009055019A (en) | 2009-03-12 |
Family
ID=40505762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008196712A Pending JP2009055019A (en) | 2007-07-30 | 2008-07-30 | Multi-layered substrate, package substrate for semiconductor integrated circuit, and printed wiring board for semiconductor integrated circuit packaging |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009055019A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013105904A (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
JP2014027212A (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Ibiden Co Ltd | Printed wiring board |
JP2014072311A (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Kyocera Circuit Solutions Inc | Multilayer wiring board and manufacturing method therefor |
JP2016103623A (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | ツーハイ アドバンスド チップ キャリアーズ アンド エレクトロニック サブストレート ソリューションズ テクノロジーズ カンパニー リミテッド | Polymer frame used for chip and comprising at least one via in series with capacitor |
JP2017511602A (en) * | 2014-03-28 | 2017-04-20 | クアルコム,インコーポレイテッド | Inductor embedded in package substrate |
US9754830B2 (en) | 2012-07-20 | 2017-09-05 | Fujitsu Limited | Wiring substrate, method for manufacturing wiring substrate, electronic device and method for manufacturing electronic device |
US10580728B2 (en) | 2016-06-23 | 2020-03-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fan-out semiconductor package |
US11189581B2 (en) | 2018-08-30 | 2021-11-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device including semiconductor package including package ball |
-
2008
- 2008-07-30 JP JP2008196712A patent/JP2009055019A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013105904A (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
US9754830B2 (en) | 2012-07-20 | 2017-09-05 | Fujitsu Limited | Wiring substrate, method for manufacturing wiring substrate, electronic device and method for manufacturing electronic device |
JP2014027212A (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Ibiden Co Ltd | Printed wiring board |
JP2014072311A (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Kyocera Circuit Solutions Inc | Multilayer wiring board and manufacturing method therefor |
JP2017511602A (en) * | 2014-03-28 | 2017-04-20 | クアルコム,インコーポレイテッド | Inductor embedded in package substrate |
JP2016103623A (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | ツーハイ アドバンスド チップ キャリアーズ アンド エレクトロニック サブストレート ソリューションズ テクノロジーズ カンパニー リミテッド | Polymer frame used for chip and comprising at least one via in series with capacitor |
US10580728B2 (en) | 2016-06-23 | 2020-03-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fan-out semiconductor package |
US11094623B2 (en) | 2016-06-23 | 2021-08-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fan-out semiconductor package |
US11810848B2 (en) | 2016-06-23 | 2023-11-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fan-out semiconductor package |
US11189581B2 (en) | 2018-08-30 | 2021-11-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device including semiconductor package including package ball |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009055019A (en) | Multi-layered substrate, package substrate for semiconductor integrated circuit, and printed wiring board for semiconductor integrated circuit packaging | |
JP4734282B2 (en) | Semiconductor chip and semiconductor device | |
JP4273098B2 (en) | Multilayer printed circuit board | |
US6606014B2 (en) | Filter structures for integrated circuit interfaces | |
JP4047351B2 (en) | Multilayer printed circuit board | |
US8174843B2 (en) | Printed circuit board | |
US8659365B2 (en) | Common mode noise suppression circuit | |
US9894751B2 (en) | Printed circuit board | |
CN107969065B (en) | Printed circuit board | |
US20090066457A1 (en) | Electronic device having transformer | |
US9257955B2 (en) | Common mode noise reduction circuit | |
US9048232B2 (en) | Package with integrated pre-match circuit and harmonic suppression | |
US7427904B2 (en) | Ultra-high-frequency notch filter having an inductance set by selecting a conductor width | |
JPWO2018150881A1 (en) | Common mode choke coil, module parts and electronic equipment | |
US20100108369A1 (en) | Printed Circuit Boards, Printed Circuit Board Capacitors, Electronic Filters, Capacitor Forming Methods, and Articles of Manufacture | |
JP4830539B2 (en) | Multilayer printed circuit board | |
JP2013030528A (en) | Formed capacitor-embedded multilayer printed wiring board | |
JP2011077581A (en) | Common mode choke coil mounting structure, and common mode choke coil mounting method | |
US20150071333A1 (en) | Filtering high speed signals | |
JP6278117B2 (en) | High frequency module | |
JP6344482B2 (en) | Flexible cable connection structure to printed circuit board | |
WO2015040727A1 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
CN110752085B (en) | Multi-turn inductor with balanced response and method of making same | |
JP2014154593A (en) | High frequency package | |
JP6441850B2 (en) | Multilayer printed wiring board |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100519 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110701 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120619 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120703 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130129 |