JP2009290043A

JP2009290043A - 配線基板

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Publication number: JP2009290043A
Application number: JP2008141918A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Abe; 誠一阿部
Original assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Current assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP5370883B2

Abstract

【課題】、配線基板に搭載する電子部品に高速の信号を出し入れした場合であっても、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。
【解決手段】複数の絶縁層１ａ，１ｂを積層して成る絶縁基板１の最外層の絶縁層１ｂ上に、同軸コネクタ２０の信号ピンが接続される信号用線路２（Ｓ）とその両側に配設された第一の接地導体２（Ｇ１）とが形成されているとともに、絶縁基板１の内部に、前記最外層の絶縁層１ｂを挟んで信号用線路２（Ｓ）および第一の接地導体２（Ｇ１）に対向する第二の接地導体２（Ｇ２）が配設されて成る配線基板であって、前記最外層の絶縁層１ｂにおける信号用線路２（Ｓ）の両側に第二の接地導体２（Ｇ２）の一部を露出させる開口または切欠きＣを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板に関し、より詳細には搭載する電子部品に高周波の信号を出し入れするための同軸コネクタが接続されるコネクタ接続部を有する配線基板に関する。

従来、半導体素子等の高周波作動する電子部品を搭載するために用いられる配線基板は、図７に示すようにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料から成る複数の絶縁層が積層された絶縁基板３１の表面および各絶縁層間に銅箔や銅めっき層等の金属膜から成る導体層３２が複数配設されており、その上面中央部に電子部品Ｅがフリップチップ搭載されるとともに、その外周部に高周波信号を出し入れするための同軸コネクタが接続されるコネクタ接続部３３を有している。また、電子部品Ｅとの接続部およびコネクタ接続部３３を除いた上面をソルダーレジスト層３４が被覆している。そして、電子部品Ｅとの接続部とコネクタ接続部３３との間は、グランド付きコプレナー線路で接続されており、このグランド付きコプレナー線路を介して外部と電子部品Ｅとの間で高周波信号の出し入れをすることにより電子部品Ｅを作動させる。なお、この図では簡略化のために２層の導体層３２のみを示しているが実際にはさらに複数の導体層３２を有している。さらに、導体層３２の配置に対する理解を容易とするために導体層３２を絶縁基板３１の外周側面に露出させた状態で示しているが、実際には導体層３２は絶縁基板３１の外周側面から数百μｍ〜数ｍｍ程度内側の領域に配置されている。

コネクタ接続部３３は、図８に要部拡大斜視図で示すように、最外層の絶縁層３１ｂの上面に絶縁基板１の外周部から電子部品Ｅとの接続部にかけて延びるように被着形成された細い帯状の信号用線路３２（Ｓ）と、その両側に所定の間隔をあけて被着形成された第一の接地導体３２（Ｇ１）と、最外層の絶縁層３１ｂを挟んで信号用線路３２（Ｓ）および第一の接地導体３２（Ｇ１）と対向する第二の接地導体３２（Ｇ２）とを具備しており、信号用線路３２（Ｓ）の端部およびその周辺の第一の接地導体３２（Ｇ１）をソルダーレジスト層３４から露出させることにより形成されている。なお、第一の接地導体３２（Ｇ１）と第二の接地導体３２（Ｇ２）とは最外層の絶縁層３１ｂを貫通するビア導体３５により互に電気的に接続されている。そして、コネクタ接続部３３に露出した信号用線路３２（Ｓ）に同軸コネクタ４０の信号ピン４１を接続するとともにコネクタ接続部３３に露出した第一の接地導体３２（Ｇ１）に同軸コネクタ４０の接地金具４２を接続し、コネクタ接続部３３に接続された同軸コネクタ４０を介して高周波信号の出し入れが行なわれる。
特開２００３−２５８１４２号公報

しかしながら、この従来の配線基板によると、同軸コネクタ４０の接地金具４２は第一の接地導体３２（Ｇ１）のみに直接接続されており、第二の接地導体３２（Ｇ２）には第一の接地導体３２（Ｇ１）と第二の接地導体３２（Ｇ２）とを接続するビア導体３５を介して電気的に接続されている。ビア導体３５はその直径が３０〜１００μｍ程度あり、１個あたり数十ｐＨ程度のインダクタンス成分として作用するので、その分、同軸コネクタ４０の接地金具４２から電子部品Ｅとの接続部までの第一の接地導体３２（Ｇ１）と第二の接地導体３２（Ｇ２）とを合わせた電気的な経路におけるインダクタンスを高めることになる。第一の接地導体３２（Ｇ１）と第二の接地導体３２（Ｇ２）とを合わせた電気的な経路におけるインダクタンスが高い場合、配線基板に搭載する電子部品Ｅに同軸コネクタ４０を通して例えば３ＧＨｚ以上の高速の信号を出し入れすると、信号にリンギングノイズと呼ばれるノイズが発生して搭載する電子部品Ｅを正常に作動させることが困難となる。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、配線基板に搭載する電子部品に３ＧＨｚ以上の高速の信号を出し入れした場合であっても、信号にノイズの発生が少なく、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。

本発明の配線基板は、複数の絶縁層を積層して成る絶縁基板の最外層の絶縁層上に、同軸コネクタの信号ピンが接続される信号用線路と該信号用線路の両側に配設された第一の接地導体とが形成されているとともに、前記絶縁基板の内部に、前記最外層の絶縁層を挟んで前記信号用線路および前記第一の接地導体に対向する第二の接地導体が配設されて成る配線基板であって、前記最外層の絶縁層における前記信号用線路の両側に前記第二の接地導体の一部を露出させる開口または切欠きを有することを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、信号用線路および第一の接地導体が形成された最外層の絶縁層における前記信号用線路の両側に第二の接地導体の一部を露出させる開口または切欠きを有することから、同軸コネクタの接地金具を第一の接地導体のみならず、最外層の絶縁層に設けた開口または切欠きから露出する第二の接地導体にもビア導体を介することなく直接接合することができる。したがって、同軸コネクタの接地金具から電子部品との接続部までの第一の接地導体と第二の接地導体とを合わせた電気的な経路におけるインダクタンスを低いものとすることができる。これにより、配線基板に搭載する電子部品に３ＧＨｚ以上の高速の信号を出し入れした場合であっても、信号にノイズの発生が少なく、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ができる。

次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略斜視図である。図１において１は絶縁基板、２は配線導体、３はコネクタ接続部、４はソルダーレジスト層である。

本実施形態例の配線基板は、図１に示すようにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料から成る複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板１の表面および各絶縁層間に銅箔や銅めっき層等の金属膜から成る導体層２が複数配設されており、その上面中央部に電子部品Ｅがフリップチップ搭載されるとともに、その外周部に高周波信号を出し入れするための同軸コネクタが接続されるコネクタ接続部３を有している。また、電子部品Ｅとの接続部およびコネクタ接続部３を除いた上面をソルダーレジスト層４が被覆している。そして、電子部品Ｅとの接続部とコネクタ接続部３との間は、グランド付きコプレナー線路で接続されており、このグランド付きコプレナー線路を介して外部と電子部品との間で高周波信号の出し入れをすることにより電子部品Ｅを作動させる。なお、この図では簡略化のために２層の導体層２のみを示しているが実際にはさらに複数の導体層２を有している。さらに、導体層２の配置に対する理解を容易とするために導体層２を絶縁基板１の外周側面に露出させた状態で示しているが、実際には導体層２は絶縁基板１の外周側面から数百μｍ〜数ｍｍ程度内側の領域に配置されている。また、この例ではコネクタ接続部３を一箇所だけ有する場合を示しているが、実際には同様のコネクタ接続部３を複数箇所有していてもよい。

絶縁基板１は、図２に断面図で示すように、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成るコア用の絶縁層１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成るビルドアップ用の絶縁層１ｂがそれぞれ複数層ずつ積層されて成り、各絶縁層１ａ，１ｂの表面に銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る複数の導体層２が形成されているとともに、コア用の絶縁層１ａを貫通して貫通導体（以下スルーホール導体と呼ぶ）５および各ビルドアップ用の絶縁層１ｂを貫通して貫通導体（以下ビア導体と呼ぶ）６が形成されている。

絶縁基板１を構成するコア用の絶縁層１ａは、厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．２〜１．０ｍｍ程度の複数の貫通孔（以下スルーホールと呼ぶ）７を有している。そして、その上下面には導体層２が被着されているとともに各スルーホール７の内面には、スルーホール導体５が被着されており、絶縁層１ａの上下面の導体層２がスルーホール導体５を介して電気的に接続されている。

このような絶縁層１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、絶縁層１ａ上下面の導体層２は、絶縁層１ａ用のシートの上下全面に厚みが５〜５０μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともに、この銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。また、スルーホール７内面のスルーホール導体５は、絶縁層１ａにスルーホール７を設けた後に、このスルーホール７内面に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが５〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。

さらに、絶縁層１ａは、そのスルーホール７の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る孔埋め樹脂８が充填されている。孔埋め樹脂８は、スルーホール７を塞ぐことによりスルーホール７の直上および直下にビルドアップ用の絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスルーホール７内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この孔埋め樹脂８を含む絶縁層１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。

絶縁層１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜５０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数の貫通孔（以下ビアホールと呼ぶ）９を有している。これらの絶縁層１ｂは、複数の導体層２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものであり、絶縁層１ｂにはその表面に導体層２およびビアホール９内にビア導体６が形成されている。そして、上層の導体層２と下層の導体層２とをビアホール９内のビア導体６を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。

このような絶縁層１ｂは、厚みが２０〜５０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂フィルムを絶縁層１ａの上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工によりビアホール９を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面に形成された導体層２およびビアホール９内に形成されたビア導体６は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面およびビアホール９内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。

さらに、この例では最外層の絶縁層１ｂ上にソルダーレジスト層４が被着されている。ソルダーレジスト層４は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを３０〜７０質量％程度分散させた絶縁材料から成り、最外層の導体層２同士の電気的絶縁信頼性を高める作用をなす。

このようなソルダーレジスト層４は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有するソルダーレジスト層４用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最外層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって所定の開口を形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、ソルダーレジスト層４用の未硬化の樹脂フィルムを最上層の絶縁層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、硬化した樹脂フィルムをレーザ光を照射して部分的に除去することによって所定の開口を有するように形成される。

絶縁基板１の各絶縁層１ａ，１ｂの表面に形成された導体層２は、電子部品Ｅの各電極（信号用，接地用および電源用電極）を外部電気回路基板（不図示）に電気的に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面側における最外層の絶縁層１ｂの表面に設けた導体層２の一部が半導体素子等の電子部品Ｅの電極に半田バンプＢを介して電気的に接続される電子部品接続パッド１１を形成しているとともに絶縁基板１の下面側における最外層の絶縁層１ｂの表面に設けた導体層２の一部が外部電気回路基板（不図示）に半田ボール等の外部接続端子Ｔを介して電気的に接続される外部接続パッド１２を形成している。

さらに、絶縁基板１の上面側における最外層の絶縁層１ｂの表面に設けた導体層２の一部は、その両側に第一の接地導体（不図示）を備える信号用線路２（Ｓ）として電子部品接続パッド１１とコネクタ接続部３とを接続するための導電路を形成しており、その下方にはコプレナー線路と対向する第二の接地導体２（Ｇ２）が最外層の絶縁層１ｂを挟んで配設されている。そしてこれらの信号用線路２（Ｓ），第一の接地導体（不図示）および第二の接地導体２（Ｇ２）はコネクタ接続部３において同軸コネクタ２０と接続される。

コネクタ接続部３は、図３に要部拡大斜視図で示すように、最外層の絶縁層１ｂの上面に絶縁基板１の外周部から電子部品接続パッド１１にかけて延びるように被着形成された細い帯状の信号用線路２（Ｓ）と、その両側に所定の間隔をあけて被着形成された第一の接地導体２（Ｇ１）と、最外層の絶縁層１ｂ挟んで信号用線路２（Ｓ）および第一の接地導体２（Ｇ１）と対向する第二の接地導体２（Ｇ２）とを具備しており、信号用線路２（Ｓ）の端部およびその周辺の第一の接地導体２（Ｇ１）をソルダーレジスト層４から露出させることにより形成されている。さらに、最外層の絶縁層１ｂには信号用線路２（Ｓ）の両側で第二の接地導体２（Ｇ２）を露出させる切欠きＣが形成されている。

そして、図４に要部拡大斜視図で示すように、コネクタ接続部３に露出した信号用線路２（Ｓ）に同軸コネクタ２０の信号ピン２１を接続するとともにコネクタ部３に露出した第一の接地導体２（Ｇ１）および第二の接地導体２（Ｇ２）に同軸コネクタ２０の接地金具２２を接続し、コネクタ接続部３に接続された同軸コネクタ２０を介して高周波信号の出し入れが行なわれる。なお、同軸コネクタ２０の接地金具２２には、切欠きＣに嵌合する突起部２２ａを設けておき、この突起部２２ａの下面と第二の接地導体２（Ｇ２）の露出面が当接するようにしておく。このとき、同軸コネクタ２０の接地金具２２を第一の接地導体２（Ｇ１）のみならず、最外層の絶縁層１ｂに設けた切欠きＣから露出する第二の接地導体２（Ｇ２）にもビア導体６を介することなく直接接合することができる。したがって、同軸コネクタ２０の接地金具２２から電子部品接続パッド１１までの第一の接地導体２（Ｇ１）と第二の接地導体２（Ｇ２）とを合わせた電気的な経路におけるインダクタンスを低いものとすることができる。これにより、配線基板に搭載する電子部品Ｅに３ＧＨｚ以上の高速の信号を出し入れした場合であっても、信号にノイズの発生が少なく、搭載する電子部品Ｅ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ができる。

なお、コネクタ接続部３は、図５に示すように、上面側の絶縁層１ｂの上に信号用線路２（Ｓ）と第一の接地導体２（Ｇ１）を形成するとともにコネクタ接続部３となる領域を除いてソルダーレジスト層４を被覆する。このとき、切欠きＣとなる部分の第一の接地導体２（Ｇ１）は除去しておく。次に、図６に示すように、絶縁基体１のコネクタ接続部３となる領域の一部に同軸コネクタ２０の接地金具２２の一部が嵌合する大きさの切欠きをルータにより形成する。最後に、最外層の絶縁層１ｂの切欠きＣとなる部分をレーザ加工により除去した後、切欠きＣ内に露出する第二の接地導体２（Ｇ２）の表面に残る樹脂残渣を化学的あるいは物理的に除去する方法が採用される。

なお、本発明は上述の実施形態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り、例えば上述の実施形態例ではコネクタ接続部３における最外層の絶縁層１ｂに第二の接地導体２（Ｇ２）を露出させる切欠きＣを設けたが、切欠きに限らず、第二の接地導体２（Ｇ２）を露出させる開口を設けてもよい。

本発明の配線基板の一実施形態例を示す概略斜視図である。図１に示す配線基板の断面模式図である。図１に示す配線基板の要部拡大斜視図である。図１に示す配線基板の要部拡大斜視図である。図１に示す配線基板の製造方法を説明するための要部拡大斜視図である。図１に示す配線基板の製造方法を説明するための要部拡大斜視図である。従来の配線基板を示す概略斜視図である。図７に示す配線基板の要部拡大斜視図である。

符号の説明

１：絶縁基板
１ａ，１ｂ：絶縁層
２：導体層
２（Ｓ）：信号用線路
２（Ｇ１）：第一の接地導体
２（Ｇ２）：第二の接地導体
３：コネクタ接続部
２０：同軸コネクタ
２１：同軸コネクタの信号ピン
Ｃ：最外層の絶縁層１ｂに設けた切欠き

Claims

複数の絶縁層を積層して成る絶縁基板の最外層の絶縁層上に、同軸コネクタの信号ピンが接続される信号用線路と該信号用線路の両側に配設された第一の接地導体とが形成されているとともに、前記絶縁基板の内部に、前記最外層の絶縁層を挟んで前記信号用線路および前記第一の接地導体に対向する第二の接地導体が配設されて成る配線基板であって、前記最外層の絶縁層における前記信号用線路の両側に前記第二の接地導体の一部を露出させる開口または切欠きを有することを特徴とする配線基板。