JP2011119598A

JP2011119598A - 配線回路基板

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Publication number: JP2011119598A
Application number: JP2009277758A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Motogami; 満本上; Daisuke Yamauchi; 大輔山内
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-07
Also published as: JP5513091B2

Abstract

【課題】特性インピーダンスを所望の値に設定しつつ信号線路における電気信号の伝送損失を低減することが可能でかつ小型化が可能な配線回路基板を提供する。
【解決手段】配線回路基板１は金属基板１０、絶縁層４１および信号線路Ｐを備える。金属基板１０上に絶縁層４１が形成される。また、絶縁層４１上に信号線路Ｐが形成される。信号線路Ｐには、長さ方向に沿って並ぶように複数の孔部Ｈが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線回路基板に関する。

配線回路基板の信号線路を介して伝送される電気信号の周波数が高くなると、信号線路における伝送損失が増加する。信号線路の幅を大きくすることにより、信号線路における電気信号の伝送損失を低減することが可能である。しかしながら、この場合、信号線路の特性インピーダンスが所望の値からずれてしまう。そのため、信号線路と回路素子との間にインピーダンス不整合が生じる。

特許文献１に記載された高周波伝送線路は、グランド平面上に誘電体を介してマイクロストリップ線路が形成された構造を有する。また、マイクロストリップ線路は、複数の細い信号線路に分岐する。

この高周波伝送線路においては、各信号線路の断面の縦横の寸法の少なくとも一方が、伝送信号の最大周波数に対応する表皮深さと同じかまたはそれよりも小さい値に設定される。これにより、信号線路の表皮効果および誘電損失に起因する伝送信号の減衰および遅延が抑制される。

特開２００６−３５２３４７号公報

特許文献１の高周波伝送線路では、複数の信号線路の幅を調整することによりマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを特定の値に調整することが可能であると考えられる。

しかしながら、この高周波伝送線路では、マイクロストリップ線路が複数の信号線路に分岐することによりマイクロストリップ線路が幅方向に広がっている。幅方向の広がりを小さくするために複数の信号線路間の間隔を小さくすると、信号線路間の近接効果に起因する伝送損失が増加する。そのため、高周波伝送線路を小型化することができない。

本発明の目的は、特性インピーダンスを所望の値に設定しつつ信号線路における電気信号の伝送損失を低減することが可能でかつ小型化が可能な配線回路基板を提供することである。

（１）本発明に係る配線回路基板は、導体層上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成された導体線路とを備え、導体線路には、長さ方向に沿って並ぶように複数の開口が形成されるものである。

この配線回路基板においては、導体線路に長さ方向に沿って並ぶように複数の開口が形成される。これにより、導体線路の特性インピーダンスを増加させることができる。ここで、複数の開口を形成することによる導体線路の抵抗の増加率は導体線路の特性インピーダンスの増加率に比べて小さい。

したがって、特性インピーダンスを所望の値に設定しつつ導体線路の抵抗を低下させることにより導体線路における電気信号の伝送損失を低減することが可能である。また、導体線路の幅を大きく増加させることなく電気信号の伝送損失を十分に低減することができる。その結果、配線回路基板を小型化することが可能になる。

（２）複数の開口は等間隔で並ぶように形成されてもよい。この場合、導体線路の抵抗のばらつきを小さくすることができる。

（３）複数の開口は略円形状または略多角形状を有してもよい。この場合、容易に導体線路に複数の開口を形成することができる。

（４）導体線路の面積に対する複数の開口の合計の面積の割合が４０％以上９５％以下であってもよい。この場合、より確実に特性インピーダンスを所望の値に設定しつつ導体線路における電気信号の伝送損失を十分に低減することが可能になる。

（５）導体線路の幅は、幅方向における複数の開口の最大寸法よりも１０％以上大きくてもよい。この場合、導体線路の局所的な抵抗の増加を十分に防止することができる。

特性インピーダンスを所望の値に設定しつつ信号線路における電気信号の伝送損失を低減することが可能になりかつ配線回路基板を小型化することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る配線回路基板の上面図であり、（ｂ）は（ａ）の配線回路基板のＡ−Ａ線断面図である。図１の配線回路基板の製造工程を示す模式的工程断面図である。図１の配線回路基板の製造工程を示す模式的工程断面図である。他の実施の形態に係る配線回路基板の上面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る配線回路基板およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。

（１）配線回路基板の構造
図１（ａ）は本発明の一実施の形態に係る配線回路基板１の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の配線回路基板１のＡ−Ａ線断面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、配線回路基板１は厚さｔ１の金属基板１０を備える。金属基板１０上に厚さｔ２の絶縁層４１が形成される。また、絶縁層４１上には、信号線路Ｐが形成されている。信号線路Ｐの幅はｗであり、厚さはｔ３である。

信号線路Ｐには、長さ方向に沿って並ぶように複数の孔部Ｈが等間隔に形成されている。各孔部Ｈは直径ｄの円形状を有する。また、複数の孔部Ｈの端部間の間隔はｓである。

信号線路Ｐの面積に対する複数の孔部Ｈの合計の面積の割合は４０％以上９５％以下に設定されることが好ましい。また、配線パターンＰの幅ｗは、幅方向における複数の孔部Ｈの最大寸法よりも１０％以上大きく設定されることが好ましい。

信号線路Ｐを覆うように、絶縁層４１上に厚さｔ４の被覆層４３が形成されている。なお、図１（ａ）では、被覆層４３（図１（ｂ）参照）の図示は省略する。

（２）配線回路基板の製造方法
図１の配線回路基板１の製造工程について説明する。図２および図３は、図１の配線回路基板１の製造工程を示す模式的工程断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、ステンレス鋼からなる金属基板１０上に、感光性ポリイミド樹脂前駆体４１ｐを塗布する。金属基板１０の厚さｔ１は例えば５μｍ以上４０μｍ以下である。本実施の形態では、金属基板１０の厚さｔ１は１２μｍである。

次に、図２（ｂ）に示すように、露光機において所定のマスクを介して金属基板１０上の感光性ポリイミド樹脂前駆体４１ｐに２００ｍＪ／ｃｍ^２以上７００ｍＪ／ｃｍ^２以下の紫外線を照射する。これにより、ポリイミドからなる絶縁層４１が形成される。絶縁層４１の厚さｔ２は例えば８μｍ以上５０μｍ以下である。本実施の形態では、絶縁層４１の厚さｔ２は１２．５μｍである。

その後、図２（ｃ）に示すように、金属基板１０上および絶縁層４１上に、クロムおよび銅の連続的なスパッタリングにより、例えば厚さ１００Å以上６００Å以下のクロム膜１７および例えば厚さ５００Å以上２０００Å以下で０．６Ω／□以下のシート抵抗を有する銅めっきベース１３を順に形成する。

次に、図２（ｄ）に示すように、銅めっきベース１３上に、所定のパターンを有するめっき用のレジスト１４を形成する。そして、図２（ｅ）に示すように、レジスト１４のパターンに、銅の電解めっきにより銅めっき層１５を形成する。

次いで、図３（ｆ）に示すように、レジスト１４を除去した後、アルカリ性処理液により銅めっきベース１３の露出した部分をエッチングにより除去する。さらに、図３（ｇ）に示すように、アルカリ性処理液（フェリシアン化カリウム液）によりクロム膜１７の露出した部分をエッチングにより除去する。ここで、絶縁層４１上に残存するクロム膜１７、銅めっきベース１３および銅めっき層１５により複数の孔部Ｈを有する信号線路Ｐが形成される。

本実施の形態では、信号線路Ｐの形成と同時に複数の孔部Ｈが形成されるが、複数の孔部Ｈを有しない信号線路Ｐを形成した後に、エッチング等により信号線路Ｐに複数の孔部Ｈを形成してもよい。

信号線路Ｐの厚さｔ３は例えば５μｍ以上４０μｍ以下である。本実施の形態では、信号線路Ｐの厚さｔ３は１２μｍである。また、信号線路Ｐの幅ｗは例えば４０μｍ以上１５０μｍ以下である。本実施の形態では、信号線路Ｐの幅ｗは１００μｍである。

複数の孔部Ｈの直径ｄは例えば２０μｍ以上１２０μｍ以下である。本実施の形態では、各孔部Ｈの直径ｄは４０μｍである。また、各孔部Ｈの端部間の間隔ｓは例えば１０μｍ以上２００μｍ以下である。本実施の形態では、各孔部Ｈの端部間の間隔ｓは３０μｍである。

次に、ニッケルの無電解めっきにより絶縁層４１上および信号線路Ｐ上に、例えば厚さ０．０５μｍ以上０．１μｍ以下の図示しないニッケル膜を形成する。このニッケル膜は、銅めっき層１５と後の工程で形成される被覆層４３との密着性を向上させるためおよび銅のマイグレーションを防止するために設けられる。

次いで、図３（ｈ）に示すように、絶縁層４１上および信号線路Ｐ上に感光性ポリイミド樹脂前駆体を塗布し、露光処理、加熱処理、現像処理および加熱硬化処理を順に行うことにより、絶縁層４１上およびニッケル膜上にポリイミドからなる被覆層４３を形成する。被覆層４３の厚さｔ４は例えば２μｍ以上５０μｍ以下である。本実施の形態では、被覆層４３の厚さｔ４は１２．５μｍである。最後に、水洗を行う。このようにして、図１に示した配線回路基板１が製造される。

（３）効果
信号線路の特性インピーダンスは信号線路と金属基板との対向面積により変化する。一方、信号線路の抵抗は信号線路の断面積により変化する。そのため、信号線路の幅を大きくすることにより信号線路の抵抗を低下させることができる。しかしながら、信号線路の特性インピーダンスが所望の値よりも低下する。

上記のように、本実施の形態によれば、複数の孔部Ｈを形成することにより、信号線路Ｐの特性インピーダンスを増加させることができる。ここで、複数の孔部Ｈを形成することによる信号線路Ｐの抵抗の増加率は信号線路Ｐの特性インピーダンスの増加率に比べて小さい。

したがって、特性インピーダンスを所望の値に設定しつつ信号線路Ｐの抵抗を低下させることにより信号線路Ｐにおける電気信号の伝送損失を低減することが可能である。また、信号線路Ｐの幅を大きく増加させることなく電気信号の伝送損失を十分に低減することができる。その結果、配線回路基板１を小型化することが可能になる。

また本実施の形態において、複数の孔部Ｈは等間隔で並ぶように形成される。これにより、信号線路Ｐの抵抗のばらつきを小さくすることができる。また、複数の孔部Ｈは円形状を有する。これにより、容易に信号線路Ｐに複数の孔部Ｈを形成することができる。

上記のように、信号線路Ｐの面積に対する複数の孔部Ｈの合計の面積の割合は４０％以上９５％以下に設定されることが好ましい。この場合、より確実に特性インピーダンスを所望の値に設定しつつ信号線路Ｐにおける電気信号の伝送損失を十分に低減することが可能になる。

また、上記のように、信号線路Ｐの幅は、幅方向における複数の孔部Ｈの最大寸法よりも１０％以上大きく設定されることが好ましい。この場合、信号線路Ｐの局所的な抵抗の増加を十分に防止することができる。

（４）他の実施の形態
（４−１）
上記実施の形態に係る配線回路基板１においては、信号線路Ｐ上に、長さ方向に沿って１列に並ぶように複数の孔部Ｈが形成されているが、これに限定されない。信号線路Ｐ上に、長さ方向に沿って複数列に並ぶように複数の孔部Ｈが形成されてもよい。

図４は、他の実施の形態に係る配線回路基板１の上面図である。図４に示すように、他の実施の形態に係る配線回路基板１においては、信号線路Ｐ上に、長さ方向に沿って２列に並ぶように複数の孔部Ｈ１および複数の孔部Ｈ２が形成される。各孔部Ｈ１は直径ｄ１の円形状を有する。また、各孔部Ｈ２は直径ｄ２の円形状を有する。

この場合、信号線路Ｐの幅ｗは、幅方向における複数の孔部Ｈ１，Ｈ２の最大寸法よりも１０％以上大きく設定されることが好ましい。幅方向における複数の孔部Ｈ１，Ｈ２の最大寸法は、各孔部Ｈ１の直径ｄ１と各孔部Ｈ２の直径ｄ２との合計である。これにより、信号線路Ｐの局所的な抵抗の増加を十分に防止することができる。

（４−２）
配線回路基板１の絶縁層４１および被覆層４３の材料として、ポリイミドに代えてエポキシ等の他の絶縁材料を用いてもよく、信号線路Ｐの材料として、銅に代えて金（Ａｕ）、アルミニウム等の他の金属、または銅合金、アルミニウム合金等の合金を用いてもよい。

また、上記実施の形態において、信号線路Ｐに複数の孔部Ｈが等間隔に形成されるが、信号線路Ｐの抵抗のばらつきが許容される場合には、信号線路Ｐに形成される複数の孔部Ｈの間隔は等しくなくてもよい。

また、上記実施の形態において、信号線路Ｐに形成される複数の孔部Ｈは円形状を有するが、これに限定されない。例えば、複数の孔部Ｈは楕円形状もしくは三角形、四角形または六角形等の多角形状を有してもよく、その他の形状を有してもよい。

（５）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態においては、金属基板１０が導体層の例であり、絶縁層４１が絶縁層の例であり、信号線路Ｐが導体線路の例であり、孔部Ｈ，Ｈ１，Ｈ２が開口の例であり、配線回路基板１が配線回路基板の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

（６）実施例
（６−１）配線回路基板
以下の実施例および比較例１，２では、種々の信号線路Ｐを有する図１の配線回路基板１について、信号線路Ｐの特性インピーダンスおよび抵抗を評価した。

実施例の配線回路基板１においては、金属基板１０の厚さｔ１が１２μｍ、絶縁層４１の厚さｔ２が１２．５μｍ、信号線路Ｐの厚さｔ３が１２μｍ、被覆層４３の厚さｔ４が１２．５μｍに設定された。また、信号線路Ｐの幅ｗが１００μｍ、各孔部Ｈの直径ｄが４０μｍ、各孔部Ｈの端部間の間隔ｓが３０μｍに設定された。

比較例１の配線回路基板１は、信号線路Ｐに複数の孔部Ｈが形成されない点、および信号線路Ｐの幅ｗが８０μｍである点を除いて、実施例の配線回路基板１と同様の構成を有する。また、比較例２の配線回路基板１は、信号線路Ｐに複数の孔部Ｈが形成されない点を除いて、実施例の配線回路基板１と同様の構成を有する。

（７−２）信号線路の特性インピーダンスおよび抵抗に関して
実施例および比較例１，２の配線回路基板１において、信号線路Ｐの特性インピーダンスＺ０および単位長当たりの抵抗Ｒをシミュレーションにより求めた。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例の配線回路基板１における信号線路Ｐの特性インピーダンスＺ０および単位長当たりの抵抗Ｒはそれぞれ２７．４Ωおよび０．０８５Ω／ｍｍであった。

比較例１の配線回路基板１における信号線路Ｐの特性インピーダンスＺ０および単位長当たりの抵抗Ｒはそれぞれ２７．５Ωおよび０．０９５Ω／ｍｍであった。

比較例２の配線回路基板１における信号線路Ｐの特性インピーダンスＺ０および単位長当たりの抵抗Ｒはそれぞれ２４．３Ωおよび０．０８１Ω／ｍｍであった。

比較例１および比較例２の結果から、信号線路Ｐの幅ｗを大きくすることにより、信号線路Ｐの抵抗Ｒを低減できることがわかる。しかしながら、この場合、信号線路Ｐの特性インピーダンスは所望の値（本例では２７．５Ω）からずれてしまう。そのため、信号線路Ｐと回路素子との間にインピーダンス不整合が生じる。

一方、実施例および比較例１の結果から、信号線路Ｐの幅ｗを大きくするとともに信号線路Ｐに複数の孔部Ｈを形成することにより、信号線路Ｐの特性インピーダンスを所望の値に設定するとともに信号線路Ｐの抵抗Ｒを小さくすることができることがわかる。これにより、信号線路Ｐと回路素子との間のインピーダンス不整合を防止しつつ信号線路Ｐにおける電気信号の伝送損失を低減することができる。

本発明は、種々の配線回路基板に有効に利用できる。

１配線回路基板
１０金属基板
１３銅めっきベース
１４レジスト
１５銅めっき層
１７クロム膜
４１絶縁層
４１ｐ感光性ポリイミド樹脂前駆体
４３被覆層
Ｈ，Ｈ１，Ｈ２孔部
Ｐ信号線路

Claims

導体層と、
前記導体層上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された導体線路とを備え、
前記導体線路には、長さ方向に沿って並ぶように複数の開口が形成されることを特徴する配線回路基板。
前記複数の開口は等間隔で並ぶように形成されることを特徴とする請求項１記載の配線回路基板。
前記複数の開口は略円形状または略多角形状を有することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の配線回路基板。
前記導体線路の面積に対する前記複数の開口の合計の面積の割合が４０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線回路基板。
前記導体線路の幅は、幅方向における前記複数の開口の最大寸法よりも１０％以上大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の配線回路基板。