JP2012004351A - 配線基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】製造コストの上昇を抑え、配線に対するガラス繊維密度の疎密の影響を低減することが可能な配線基板を提供すること。
【解決手段】本配線基板は、一対の差動配線15,16と、前記差動配線15,16の両面に前記差動配線15,16の進行方向に並設された繊維束13a,13b、及び23a、23bを含む各2層の絶縁層11a、11b、及び12a、12bを設け、前絶縁層11a、11bの繊維束13a,13bの間隔は、絶縁層12a、12bの繊維束23a、23bの間隔よりも狭く、前記差動配線は、隣接する絶縁層11a、11bの繊維束13a,13bと平面視で重ならない位置に配置されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、絶縁層上に差動配線が形成された配線基板に関する。
図1は、従来の配線基板の主要部を例示する平面透視図である。図2は、従来の配線基板の主要部を例示する断面図である。なお、図1において、図2に示す構成要素の一部は省略されている。又、図2は図1のA−A断面を示している。
図1及び図2を参照するに、従来の配線基板100において、リファレンス170と、絶縁層110aと、配線150及び160と、絶縁層110bと、リファレンス180とが積層されている。
絶縁層110aは、ガラス繊維束120a及び130aと、絶縁樹脂140aとを有する。ガラス繊維束120a及び130aは、絶縁樹脂140aを含浸している。絶縁層110bは、ガラス繊維束120b及び130bと、絶縁樹脂140bとを有する。ガラス繊維束120b及び130bは、絶縁樹脂140bを含浸している。
ガラス繊維束120aはX軸と平行な方向に並設されており、ガラス繊維束130aはY軸と平行な方向に並設されている。そして、ガラス繊維束120aとガラス繊維束130aとは、格子状に織られている。同様に、ガラス繊維束120bはX軸と平行な方向に並設されており、ガラス繊維束130bはY軸と平行な方向に並設されている。そして、ガラス繊維束120bとガラス繊維束130bとは、格子状に織られている。ガラス繊維束120b及び130bは、ガラス繊維束120a及び130aに対応する位置に設けられている。
配線150及び160は絶縁層110aの一方の側に選択的に形成されており、リファレンス170は絶縁層110aの他方の側の略全面に形成されている。リファレンス180は、絶縁層110bの配線150及び160とは反対側の面の略全面に形成されている。配線150及び160は所定の電気信号が流れる導体であり、リファレンス170及び180は配線150及び160を流れる所定の電気信号の帰路となる導体である。
配線150及び160は並走しており、差動伝送方式に対応した差動配線である。一般に、差動伝送方式は良好な高速伝送を実現できる。しかしながら、配線150はガラス繊維束130a上(ガラス繊維束130b上)に配置されており、配線160は隣接するガラス繊維束130a間(隣接するガラス繊維束130b間)に配置されている。
近年、ガラス繊維束のピッチに対して配線が細くなってきたため、このようにガラス繊維束上に配置される配線とガラス繊維束間に配置される配線とが混在する場合が多い。ガラス繊維束上とガラス繊維束間(絶縁樹脂上)ではガラス繊維密度の疎密の差異により比誘電率が異なるため、ガラス繊維束上に配置される配線とガラス繊維束間に配置される配線とが混在すると、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差が問題となる。特に、現在では高速伝送の周波数が3〜5GHzの領域に差し掛かり、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差が問題となりつつある。
そこで、このような問題を解消するために、格子状に織られているガラス繊維束に対して配線をある一定の長さのところで角度を変えてジグザグに配置する技術や、配線基板の材料に低誘電材を使用し高周波信号を伝播させる技術等が用いられている。又、ジグザグに配線する技術と同じ効果を得るために、配線基板を傾斜させて積層を行う技術が用いられている。
特開2009−73946号公報
しかしながら、配線をジグザグに配置する技術の場合は、余計な配線が必要となり、製造コストが上昇するという問題がある。又、配線基板の材料に低誘電材を使用し高周波信号を伝播させる技術の場合には、低誘電材が高価であるため、製造コストが上昇するという問題がある。又、配線基板を傾斜させて積層を行う技術の場合には、傾斜角度が大きくなるに従い板取り効率が極端に悪くなり、製造コストが上昇するという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、製造コストの上昇を抑え、配線に対するガラス繊維密度の疎密の影響を低減することが可能な配線基板を提供することを課題とする。
本配線基板の一形態は、一対の差動配線と、前記差動配線の進行方向に並設された第1の繊維束を含み、前記差動配線の一方の側に隣接する第1の絶縁層と、前記差動配線の進行方向に並設された、前記第1の繊維束と同一ピッチの第2の繊維束を含み、前記差動配線の他方の側に隣接する第2の絶縁層と、前記差動配線の進行方向に並設された第3の繊維束を含み、前記第1の絶縁層の前記差動配線の反対側に設けられた第3の絶縁層と、前記差動配線の進行方向に並設された第4の繊維束を含み、前記第2の絶縁層の前記差動配線の反対側に設けられた第4の絶縁層と、を有し、前記第3及び第4の繊維束の間隔は、それぞれ前記第1及び第2の繊維束の間隔よりも狭く、前記差動配線は、隣接する前記第1の繊維束間の前記第1の繊維束と平面視で重ならない位置、かつ、隣接する前記第2の繊維束間の前記第2の繊維束と平面視で重ならない位置に配置されていることを要件とする。
又、本配線基板の他の形態は、一対の差動配線と、前記差動配線の進行方向に並設された第1の繊維束、及び隣接する前記第1の繊維束間に前記第1の繊維束と同一方向に設けられた第3の繊維束を含み、前記差動配線の一方の側に隣接する第1の絶縁層と、前記差動配線の進行方向に並設された前記第1の繊維束と同一ピッチの第2の繊維束、及び隣接する前記第2の繊維束間に前記第2の繊維束と同一方向に設けられた第4の繊維束を含み、前記差動配線の他方の側に隣接する第2の絶縁層と、を有し、前記第3及び第4の繊維束の幅は、それぞれ前記第1及び第2の繊維束の幅よりも狭く、前記差動配線は、隣接する前記第1の繊維束間の前記第1の繊維束と平面視で重ならない位置、かつ、隣接する前記第2の繊維束間の前記第2の繊維束と平面視で重ならない位置に配置されていることを要件とする。
開示の技術によれば、製造コストの上昇を抑え、配線に対するガラス繊維密度の疎密の影響を低減することが可能な配線基板を提供することができる。
従来の配線基板の主要部を例示する平面透視図である。 従来の配線基板の主要部を例示する断面図である。 第1の実施の形態に係る配線基板の主要部を例示する平面透視図である。 第1の実施の形態に係る配線基板の主要部を例示する断面図である。 絶縁層21aのガラス繊維束を例示する図である。 第1の実施の形態の変形例1に係る配線基板の主要部を例示する平面透視図である。 第1の実施の形態の変形例2に係る配線基板の主要部を例示する断面図である。 第1の実施の形態の変形例3に係る配線基板の主要部を例示する断面図である。 第2の実施の形態に係る配線基板の主要部を例示する平面透視図である。 第2の実施の形態に係る配線基板の主要部を例示する断面図である。 多層の配線基板について説明するための図である。 図3及び図4に示した配線基板の製造方法について例示する図(その1)である。 図3及び図4に示した配線基板の製造方法について例示する図(その2)である。 図3及び図4に示した配線基板の製造方法について例示する図(その3)である。 図3及び図4に示した配線基板の製造方法について例示する図(その4)である。 図3及び図4に示した配線基板の製造方法について例示する図(その5)である。 図3及び図4に示した配線基板の製造方法について例示する図(その6)である。 図3及び図4に示した配線基板の製造方法について例示する図(その7)である。 図3及び図4に示した配線基板の製造方法について例示する図(その8)である。
以下、図面を参照して、実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第1の実施の形態〉
図3は、第1の実施の形態に係る配線基板の主要部を例示する平面透視図である。図4は、第1の実施の形態に係る配線基板の主要部を例示する断面図である。なお、図3において、図4に示す構成要素の一部は省略されている。又、図4は図3のB−B断面を示している。図3及び図4を参照するに、配線基板10において、絶縁層21aと、リファレンス17と、絶縁層11aと、配線15及び16と、絶縁層11bと、リファレンス18と、絶縁層21bとが積層されている。以下、配線基板10の各構成要素について詳説する。
絶縁層11aは、ガラス繊維束12a及び13aと、絶縁樹脂14aとを有する。ガラス繊維束12a及び13aは、絶縁樹脂14aを含浸している。絶縁樹脂14aの材料としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。絶縁樹脂14aは、シリカ、アルミナ等のフィラーを有していても構わない。
幅Wであるガラス繊維束12aは、X軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。幅Wであるガラス繊維束13aは、Y軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。そして、ガラス繊維束12aとガラス繊維束13aとは、格子状に平織りされている。なお、ガラス繊維束が格子状に平織りされている部材をカラスクロスという場合がある。ガラス繊維束12a及び13aは、それぞれ1本が例えば数μm程度のガラス繊維を複数本束ねて例えば数100μm程度の幅にしたものである。ガラス繊維束12a及び13aにより形成される空隙部12x(所謂バスケットホール)には、ガラス繊維は存在せず、絶縁樹脂14aが充填されている。
絶縁層11bは、ガラス繊維束12b及び13bと、絶縁樹脂14bとを有する。ガラス繊維束12b及び13bは、絶縁樹脂14bを含浸している。絶縁樹脂14bの材料等は、絶縁樹脂14aと同様であるため、その説明は省略する。
幅Wであるガラス繊維束12bは、X軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。幅Wであるガラス繊維束13bは、Y軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。そして、ガラス繊維束12bとガラス繊維束13bとは、格子状に平織りされている。ガラス繊維束12b及び13bの詳細については、ガラス繊維束12a及び13aと同様であるため、その説明は省略する。なお、幅W=幅W、間隔S=間隔Sとしても構わない。
ガラス繊維束12b及び13bは、ガラス繊維束12a及び13aに対応する位置に設けられている。すなわち、ガラス繊維束12b及び13bは、ガラス繊維束12a及び13aと平面視で重なる位置に設けられている。なお、平面視とは、対象物を、図3及び図4に示すZ軸の+方向から−方向(又は−方向から+方向)に見ることを言う(以降、同様)。
なお、ガラス繊維束12aと12bとは同一方向に同一ピッチで並設されていれば良く、それぞれの幅及び間隔は完全に一致していなくても構わない。同様に、ガラス繊維束13aと13bとは同一方向に同一ピッチで並設されていれば良く、それぞれの幅及び間隔は完全に一致していなくても構わない。
又、ガラス繊維を複数本束ねたガラス繊維束12a等の代替物として、炭素繊維、ポリエステル繊維、テトロン繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維等を複数本束ねた繊維束を用いても構わない。又、ガラス繊維束12a等(又は、その代替物である繊維束)の織り方は平織りには限定されず、朱子織り、綾織り等であっても構わない。
配線15及び16は絶縁層11aの一方の側に選択的に形成されており、リファレンス17は絶縁層11aの他方の側の略全面に形成されている。リファレンス18は、絶縁層11bの配線15及び16とは反対側の略全面に形成されている。配線15及び16は所定の電気信号が流れる導体であり、リファレンス17及び18は配線15及び16を流れる所定の電気信号の帰路となる導体である。配線15やリファレンス17の材料は、導体であれば特に限定はされないが、例えばCu、Al、Au、Ag等を用いることができる。
配線15及び16は、差動伝送方式に対応した差動配線であり、並走している。ここで、差動伝送方式とはPOS信号及びNEG信号(POS信号の反転した信号)を用いて信号を伝送する方式であり、特に高速伝送に使用される。POS信号は例えば配線15を通り、NEG信号は例えば配線15と並走する配線16を通る。配線15と配線16とに特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差がなければ、良好な高速伝送を実現できる。
配線15及び16は、隣接するガラス繊維束12aの間のガラス繊維束12aと平面視で重ならない位置、かつ、隣接するガラス繊維束13aの間のガラス繊維束13aと平面視で重ならない位置に配置されている。又、配線15及び16は、隣接するガラス繊維束12bの間のガラス繊維束12bと平面視で重ならない位置、かつ、隣接するガラス繊維束13bの間のガラス繊維束13bと平面視で重ならない位置に配置されている。配線15及び16の幅は、例えば100〜200μmとすることができる。配線15と配線16とのピッチは、例えば150〜400μmとすることができる。
ガラス繊維束12aの幅W(ガラス繊維束12bの幅W)、及びガラス繊維束13aの幅W(ガラス繊維束13bの幅W)は、任意に設定して構わないが、配線15及び16の幅より狭くすると好適である。より具体的には、ガラス繊維束の幅は従来300μm程度であったが、本実施の形態では幅W及びWを配線15及び16の幅より狭い例えば100μm以下にすると好適である。
ガラス繊維束12aの間隔S(ガラス繊維束12bの間隔S)、及びガラス繊維束13aの間隔S(ガラス繊維束13bの間隔S)は、『配線15の幅+配線16の幅+配線15と配線16の間隔』よりも広く設定されている。間隔S及びSは、例えば500μmとすることができる。
このように、ガラス繊維束の間隔S及びSを『配線15の幅+配線16の幅+配線15と配線16の間隔』よりも大きく設定することにより、配線15及び16を隣接するガラス繊維束12aの間のガラス繊維束12aと平面視で重ならない位置、かつ、隣接するガラス繊維束13aの間のガラス繊維束13aと平面視で重ならない位置に配置することができる。又、配線15及び16を隣接するガラス繊維束12bの間のガラス繊維束12bと平面視で重ならない位置、かつ、隣接するガラス繊維束13bの間のガラス繊維束13bと平面視で重ならない位置に配置することができる。その結果、配線15及び16の多くの部分が比誘電率が小さくて伝送特性に優れた絶縁樹脂上を通り、ガラス繊維束を横切る部分が少なくなるため、従来の配線基板と比べてガラス繊維密度の疎密の差異の影響を低減することが可能となり、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差を低減し良好な高速伝送を実現することができる。
なお、配線をジグザグに配置したり、配線基板の材料に高価な低誘電材を使用したり、配線基板を傾斜させて積層を行ったりする従来の方法に比べて、製造コストの上昇を抑えることができる。
特に、ガラス繊維束の幅W及びWを配線15及び16の幅よりも狭くすることにより、配線15及び16の更に多くの部分が比誘電率が小さくて伝送特性に優れた絶縁樹脂上を通り、ガラス繊維束を横切る部分が更に少なくなるため、ガラス繊維密度の疎密の差異の影響を更に低減することが可能となり、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差を更に低減し良好な高速伝送を実現することができる。
なお、ガラス繊維束の間隔S及びSは『配線15の幅+配線16の幅+配線15と配線16の間隔』よりも広く設定すれば良いが、間隔S及びSが広すぎると絶縁樹脂が流れ出てしまい絶縁層の厚さが保てなくなるため、必要十分な広さとすべきである。
ところで、配線基板10では従来の配線基板と比べてガラス繊維束の幅を狭くし間隔を広くしているため、従来の配線基板と比べて単位面積当たりのガラス繊維量が減少し絶縁樹脂量が増加している。そのため、強度不足や熱膨張率の増大が問題となる虞がある。本実施の形態では、このような問題を回避するため、配線基板10に絶縁層21a及び21bを設けている。絶縁層21a及び21bの役割について以下に説明する。
図5は、絶縁層21aのガラス繊維束を例示する図である。図4及び図5を参照するに、絶縁層21aは、ガラス繊維束22a及び23aと、絶縁樹脂24aとを有する。ガラス繊維束22a及び23aは、絶縁樹脂24aを含浸している。絶縁樹脂24aの材料等は、絶縁樹脂14aと同様であるため、その説明は省略する。
ガラス繊維束12aと同じ幅Wであるガラス繊維束22aは、X軸と平行な方向にガラス繊維束12aよりも狭い間隔Sで並設されている。ガラス繊維束13aと同じ幅Wであるガラス繊維束23aは、Y軸と平行な方向にガラス繊維束13aよりも狭い間隔Sで並設されている。そして、ガラス繊維束22aとガラス繊維束23aとは、格子状に平織りされている。ガラス繊維束22a及び23aの詳細については、ガラス繊維束12a及び13aと同様であるため、その説明は省略する。
絶縁層21bは、ガラス繊維束22b及び23bと、絶縁樹脂24bとを有する。ガラス繊維束22b及び23bは、絶縁樹脂24bを含浸している。絶縁樹脂24bの材料等は、絶縁樹脂14a等と同様であるため、その説明は省略する。
ガラス繊維束12bと同じ幅Wであるガラス繊維束22bは、X軸と平行な方向にガラス繊維束12bよりも狭い間隔Sで並設されている。ガラス繊維束13bと同じ幅Wであるガラス繊維束23bは、Y軸と平行な方向にガラス繊維束13bよりも狭い間隔Sで並設されている。そして、ガラス繊維束22bとガラス繊維束23bとは、格子状に平織りされている。ガラス繊維束22b及び23bの詳細については、ガラス繊維束12a及び13aと同様であるため、その説明は省略する。なお、幅W=幅W、間隔S=間隔Sとしても構わない。
このように、ガラス繊維束12aの幅Wと同じ幅でガラス繊維束12aの間隔Sよりも間隔の狭いガラス繊維束22aと、ガラス繊維束13aの幅Wと同じ幅でガラス繊維束13aの間隔Sよりも間隔の狭いガラス繊維束23aとを有する絶縁層21aを設ける。又、ガラス繊維束12bの幅Wと同じ幅でガラス繊維束12bの間隔Sよりも間隔の狭いガラス繊維束22bと、ガラス繊維束13bの幅Wと同じ幅でガラス繊維束13bの間隔Sよりも間隔の狭いガラス繊維束23bとを有する絶縁層21bを設ける。その結果、絶縁層11a及び11bの空隙部(所謂バスケットホール)と平面視で重なる領域にガラス繊維束22a、23a、22b、及び23bが配置されるため、ガラス繊維量の減少を補うことが可能となり、配線基板10の強度不足や熱膨張率の増大を防止することができる。
以上のように、本実施の形態では、ガラス繊維束12a及び12bの幅W、並びにガラス繊維束13a及び13bの幅Wを従来に比べて狭くし、かつ、ガラス繊維束12a及び12bの間隔S、並びにガラス繊維束13a及び13bの間隔Sを従来に比べて広くしている。そして、配線15及び16を隣接するガラス繊維束12aの間のガラス繊維束12aと平面視で重ならない位置、かつ、隣接するガラス繊維束13aの間のガラス繊維束13aと平面視で重ならない位置に配置している。又、配線15及び16を隣接するガラス繊維束12bの間のガラス繊維束12bと平面視で重ならない位置、かつ、隣接するガラス繊維束13bの間のガラス繊維束13bと平面視で重ならない位置に配置している。これにより、配線15及び16の多くの部分は、比誘電率が小さくて伝送特性に優れた絶縁樹脂が充填された空隙部(所謂バスケットホール)上を通り、ガラス繊維束を横切る部分が少なくなる。その結果、配線基板10は、従来の配線基板と比較して、ガラス繊維密度の疎密の差異の影響を低減することが可能となり、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差を低減し良好な高速伝送を実現することができる。
更に、本実施の形態では、絶縁層11a及び11bに隣接するように、絶縁層11a及び11bよりも多くのガラス繊維を有する絶縁層21a及び21bを設けている。その結果、絶縁層11a及び11bの空隙部(所謂バスケットホール)上に絶縁層21a及び21bのガラス繊維束が配置されるため、ガラス繊維量の減少を補うことが可能となり、配線基板10の強度不足や熱膨張率の増大を防止することができる。
なお、本実施の形態に係る配線基板10の伝搬遅延時間の差(配線15の伝搬遅延時間と配線16の伝搬遅延時間との差)を測定したところ、5ps/100mmであった。一方、従来の配線基板100の伝搬遅延時間の差を測定したところ、7ps/100mmであった。このように、本実施の形態に係る配線基板10では、従来の配線基板100と比較して、伝搬遅延時間の差が約30%改善することが確認された。
〈第1の実施の形態の変形例1〉
図6は、第1の実施の形態の変形例1に係る配線基板の主要部を例示する平面透視図である。なお、図6に示す配線基板30は、ガラス繊維束12a及び12bがそれぞれガラス繊維束32a及び32b(図示せず)に置換され、配線15及び16がそれぞれ配線35及び36に置換されたた点が図3及び図4に示す配線基板10と異なる。以下、配線基板30について、配線基板10と異なる部分を中心に説明し、その他の部分の説明は省略する。
ガラス繊維束32a及び32bのそれぞれの幅Wは、ガラス繊維束12a及び12bのそれぞれの幅と同一である。又、ガラス繊維束32a及び32bのそれぞれの間隔Sは、ガラス繊維束12a及び12bのそれぞれの間隔Sよりも狭い。なお、図示しないガラス繊維束32bは、ガラス繊維束32aに対応する位置に設けられている。すなわち、ガラス繊維束32bは、ガラス繊維束32aと平面視で重なる位置に設けられている。配線35及び36は、Y方向のみに並走しており、隣接するガラス繊維束13aの間のガラス繊維束13aと平面視で重ならない位置、かつ、隣接するガラス繊維束13bの間のガラス繊維束13bと平面視で重ならない位置に配置されている。
このように、差動配線である配線35及び36が一方向にのみ並走している場合には、一方向のみのガラス繊維束の間隔を『配線35の幅+配線36の幅+配線35と配線36の間隔』よりも広く設定することにより、配線35及び36を隣接する隣接するガラス繊維束13aの間のガラス繊維束13aと平面視で重ならない位置、かつ、隣接するガラス繊維束13bの間のガラス繊維束13bと平面視で重ならない位置に配置することができる。その結果、配線35及び36の多くの部分が比誘電率が小さくて伝送特性に優れた絶縁樹脂上を通り、ガラス繊維束を横切る部分が少なくなるため、従来の配線基板と比べてガラス繊維密度の疎密の差異の影響を低減することが可能となり、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差を低減し良好な高速伝送を実現することができる。
但し、配線35及び36がガラス繊維束を横切る部分は、図3に示す配線基板10よりも多くなるため、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差をより低減したい場合には、第1の実施の形態の方が好ましい。
〈第1の実施の形態の変形例2〉
図7は、第1の実施の形態の変形例2に係る配線基板の主要部を例示する断面図である。なお、図7に示す配線基板40は、ガラス繊維束22a、23a、22b、及び23bがそれぞれガラス繊維束42a、43a、42b、及び43bに置換された点が図3及び図4に示す配線基板10と異なる。以下、配線基板40について、配線基板10と異なる部分を中心に説明し、その他の部分の説明は省略する。
ガラス繊維束42a及び43aのそれぞれの幅は、ガラス繊維束12a及び13aのそれぞれの幅W及びWよりも狭い。又、ガラス繊維束42b及び43bのそれぞれの幅は、ガラス繊維束12b及び13bのそれぞれの幅W及びWよりも狭い。
このように、ガラス繊維束42a、43a、42b、及び43bの幅を狭くすることにより、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差を第1の実施の形態に比べて、更に低減できる場合がある。すなわち、ガラス繊維束42a、43a、42b、及び43bは、ガラス繊維束12a、13a、12b、及び13cと比較して、配線15及び16との距離が離れているため、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差への影響は比較的小さい。しかしながら、絶縁層11aや11bが比較的薄い場合には、ガラス繊維束42a、43a、42b、及び43bが特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差に影響を及ぼす場合がある。このような場合は、ガラス繊維束42a、43a、42b、及び43bの幅をより狭くすることにより、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差を第1の実施の形態に比べて、更に低減することできる。
なお、ガラス繊維束42a、43a、42b、及び43bの幅をより狭くしても、絶縁層11a及び11bの空隙部(所謂バスケットホール)上にガラス繊維束が配置されるため、ガラス繊維量の減少を補うことが可能となり、配線基板40の強度不足や熱膨張率の増大を防止することができる。
〈第1の実施の形態の変形例3〉
図8は、第1の実施の形態の変形例3に係る配線基板の主要部を例示する断面図である。なお、図8に示す配線基板50は、ガラス繊維束22a、23a、22b、及び23bがそれぞれガラス繊維束52a、53a、52b、及び53bに置換された点が図3及び図4に示す配線基板10と異なる。以下、配線基板50について、配線基板10と異なる部分を中心に説明し、その他の部分の説明は省略する。
ガラス繊維束52a及び53aのそれぞれの幅は、ガラス繊維束12a及び13aのそれぞれの幅W及びWよりも広い。又、ガラス繊維束52b及び53bのそれぞれの幅は、ガラス繊維束12b及び13bのそれぞれの幅W及びWよりも広い。
例えば、絶縁層11aや11bが比較的厚い場合には、ガラス繊維束52a、53a、52b、及び53bが特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差に影響を及ぼす虞が少ない。このような場合は、図8に示すように、ガラス繊維束52a、53a、52b、及び53bの幅が比較的太くても構わない。ガラス繊維束52a、53a、52b、及び53bの幅を太くすることは、配線基板50の強度不足や熱膨張率の増大を防止するのにより効果的である。
〈第2の実施の形態〉
図9は、第2の実施の形態に係る配線基板の主要部を例示する平面透視図である。図10は、第2の実施の形態に係る配線基板の主要部を例示する断面図である。なお、図9において、図10に示す構成要素の一部は省略されている。又、図10は図9のC−C断面を示している。図9及び図10を参照するに、配線基板60において、リファレンス67と、絶縁層61aと、配線65及び66と、絶縁層61bと、リファレンス68とが積層されている。以下、配線基板60の各構成要素について詳説する。
絶縁層61aは、ガラス繊維束62a、63a、及び63bと、絶縁樹脂64aとを有する。ガラス繊維束62a、63a、及び63bは、絶縁樹脂64aを含浸している。絶縁樹脂64aの材料は、絶縁樹脂14aと同様であるため、その説明は省略する。
幅Wであるガラス繊維束62aは、X軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。幅Wであるガラス繊維束63aは、Y軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。隣接するガラス繊維束63a間には、幅Wであるガラス繊維束63bがY軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。そして、ガラス繊維束62aとガラス繊維束63a及び63bとは、格子状に平織りされている。ガラス繊維束62a、63a、及び63bは、それぞれ1本が例えば数μm程度のガラス繊維を複数本束ねたものである。ガラス繊維束62aとガラス繊維束63a又は63bとにより形成される空隙部62x(所謂バスケットホール)には、ガラス繊維は存在せず、絶縁樹脂64aが充填されている。なお、幅W>幅W、間隔S>間隔Sである。
絶縁層61bは、ガラス繊維束62b、63c、及び63dと、絶縁樹脂64bとを有する。ガラス繊維束62b、63c、及び63dは、絶縁樹脂64bを含浸している。絶縁樹脂64bの材料は、絶縁樹脂14aと同様であるため、その説明は省略する。
幅Wであるガラス繊維束62bは、X軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。幅Wであるガラス繊維束63cは、Y軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。隣接するガラス繊維束63c間には、幅Wであるガラス繊維束63dがY軸と平行な方向に間隔Sで並設されている。そして、ガラス繊維束62bとガラス繊維束63c及び63dとは、格子状に平織りされている。ガラス繊維束62b、63c、及び63dの詳細については、ガラス繊維束62a、63a、及び63bと同様であるため、その説明は省略する。なお、幅W=幅W、間隔S=間隔Sとしても構わない。
ガラス繊維束62b、63c、及び63dは、ガラス繊維束62a、63a、及び63bに対応する位置に設けられている。すなわち、ガラス繊維束62b、63c、及び63dは、ガラス繊維束62a、63a、及び63bと平面視で重なる位置に設けられている。
配線65及び66は絶縁層61aの一方の側に選択的に形成されており、リファレンス67は絶縁層61aの他方の側の略全面に形成されている。リファレンス68は、絶縁層61bの配線65及び66とは反対側の略全面に形成されている。配線65及び66は所定の電気信号が流れる導体であり、リファレンス67及び68は配線65及び66を流れる所定の電気信号の帰路となる導体である。配線65及び66は、差動信号に対応している。配線65等の材料は、配線15等と同様であるため、その説明は省略する。
ガラス繊維束62aの幅W(ガラス繊維束62bの幅W)、及びガラス繊維束63aの幅W(ガラス繊維束63bの幅W)は、任意に設定して構わないが、配線65及び66の幅より狭くすると好適である。より具体的には、ガラス繊維束の幅は従来300μm程度であったが、本実施の形態では幅W及びWを配線65及び66の幅より狭い例えば100μm以下にすると好適である。
ガラス繊維束63aの間隔S(ガラス繊維束63cの間隔S)は、『配線65の幅+配線66の幅+配線65と配線66の間隔』よりも広く設定されている。間隔Sは、例えば800μmとすることができる。
ガラス繊維束63bの幅W(ガラス繊維束63dの幅W)は、配線65及び66の幅より狭くされている。幅Wは、例えば100μm以下にすることができる。ガラス繊維束63bの間隔S(ガラス繊維束63dの間隔S)は、例えば、ガラス繊維束63aの間隔S(ガラス繊維束63cの間隔S)を均等に分割するような値とすることができる。但し、ガラス繊維束63b及び63dの本数は3本には限定されず、任意の本数として構わない。
このように、ガラス繊維束の間隔Sを『配線65の幅+配線66の幅+配線65と配線66の間隔』よりも広く設定することにより、配線65及び66を隣接するガラス繊維束63aの間のガラス繊維束63aと平面視で重ならない位置、かつ、隣接するガラス繊維束63cの間のガラス繊維束63cと平面視で重ならない位置に配置することができる。これにより、配線65及び66の多くの部分は、比誘電率が小さくて伝送特性に優れた絶縁樹脂が充填された空隙部(所謂バスケットホール)上を通り、ガラス繊維束を横切る部分が少なくなる。その結果、配線基板60は、従来の配線基板と比較して、ガラス繊維密度の疎密の差異の影響を低減することが可能となり、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差を低減し良好な高速伝送を実現することができる。
特に、ガラス繊維束の幅Wを配線65及び66の幅より狭くすることにより、配線65及び66の更に多くの部分が比誘電率が小さくて伝送特性に優れた絶縁樹脂上を通り、ガラス繊維束を横切る部分が更に少なくなるため、ガラス繊維密度の疎密の差異の影響を更に低減することが可能となり、特性インピーダンスの不整合や伝搬遅延時間の差を更に低減し良好な高速伝送を実現することができる。
又、隣接するガラス繊維束63aの間にガラス繊維束63aよりも幅の狭いガラス繊維束63bを設け、かつ、隣接するガラス繊維束63cの間にガラス繊維束63cよりも幅の狭いガラス繊維束63dを設けている。その結果、ガラス繊維量の減少を補うことが可能となり、配線基板60の強度不足や熱膨張率の増大を防止することができる。なお、ガラス繊維束63b及び63dの幅Wは、配線65及び66の幅よりも狭く設定されているため、高速伝送に与える影響は少ない。
なお、図11に示す配線基板70のように、多数の配線層71〜71が、格子状に織られたガラス繊維束(図示せず)を有する絶縁層72〜72n−1を介して積層されている場合には、全配線層及び全絶縁層に第1の実施の形態や第2の実施の形態に係る構造を適用する必要はない。例えば、配線層71が差動配線を有する配線層であれば、配線層71及び絶縁層72〜72のみに図4に示す構造を適用すれば良い。他の絶縁層の有するガラス繊維束の幅や間隔は、配線層71の差動配線の高速伝送に影響しないため、配線基板70の強度不足や熱膨張率の増大を防止できるように適宜設定すればよい。
又、配線層71が差動配線を有する配線層であれば、配線層71及び絶縁層72〜72のみに図10に示す構造を適用すれば良い。他の絶縁層の有するガラス繊維束の幅や間隔は、配線層71の差動配線の高速伝送に影響しないため、配線基板70の強度不足や熱膨張率の増大を防止できるように適宜設定すればよい。
〈配線基板の製造方法〉
続いて、図12〜図19を参照しながら、図3及び図4に示した配線基板10の製造方法について説明する。ここでは、リファレンス17、絶縁層11a、配線15及び16、及び絶縁層11bを積層形成する部分についてのみ説明する。他の部分は、同様の方法で製造することが可能である。
始めに図12及び図13に示すように、絶縁層11aの両面に配線層であるベタ銅箔17及び81を形成したコア層82を準備し、コア層82に基準穴82xを形成する。基準穴82xは、例えば対角方向に、例えば2個形成する。ここで、図12は平面透視図であり、図13は図12のC−C断面を示している。なお、図12において、図13に示す構成要素の一部は省略されている。なお、ベタ銅箔17はリファレンス17と同じものを示している。
具体的には、例えばコア層82にX線を照射してガラス繊維束12a及び13aの位置を認識し、原点位置Rを決定する。原点位置Rは任意の位置として構わないが、ここでは、ガラス繊維束12aとガラス繊維束13aが形成する空隙部12xの一つの頂点を原点位置Rとしている。次に、決定した原点位置Rを基準として所定の位置にコア層82を貫通する基準穴82xを形成する。ここで、ガラス繊維束12a及び13aの幅や間隔に関する情報は、設計情報として予め認識されているので、基準穴82xを基準としたガラス繊維束12a及び13aの存在する領域の座標を算出することができる。
次いで、差動配線である配線15及び16を形成する。具体的には、図14に示すように、配線層であるベタ銅箔81上にレジスト層83を形成する。そして、図15に示すように、レジスト層83上にマスク84を配置する。マスク84には、例えばコア層82の基準穴82xに対応する位置決め穴84x(基準マーク)と、配線15及び16に対応する開口部15x及び16xが予め形成されている。前述のように、基準穴82xを基準としたガラス繊維束12a及び13aが存在する座標が算出されているため、基準穴82xと位置決め穴84xとの位置を合わせたときに、開口部15x及び16xが隣接するガラス繊維束12a間又は隣接するガラス繊維束13a間に配置されるようにマスク84を作製することができる。
次いで、マスク84を介してレジスト層83を露光及び現像し、図16に示すように、ベタ箔81上の配線15及び16の形成位置に対応する部分のみのレジスト層83を残し、その他の部分のレジスト層83を除去する。そして、図17に示すように、レジスト層83をマスクとしてベタ箔81をエッチングした後、レジスト層83を除去し、配線15及び16を形成する。
次いで、絶縁層11bを準備し、図12及び図13に示したコア層82の基準穴82xと同じ位置に、基準穴11x(2カ所)を形成する。すなわち、基準穴11xの位置は、基準穴11xと基準穴82xとを位置合わせしたときに、ガラス繊維束12a及び12bの中心位置が一致し、かつ、ガラス繊維束13a及び13bの中心位置が一致する位置に形成される。そして、ピンラミネーションによりコア層82及び絶縁層11bを位置合わせする。具体的には、図18に示すように、位置決めピン88を有する載置部89を用いてコア層82及び絶縁層11bを位置決めし、コア層82上に絶縁層11bを固着する。なお、載置部89には、図12及び図13に示した絶縁層11aの2つの基準穴82xに対応する位置、及び絶縁層11bの2つの基準穴11xに対応する位置に2本の位置決めピン88が設けられている。その後、コア層82及び絶縁層11bを位置決めピン88を有する載置部89から取り外すことにより、図19に示すコア層82上に絶縁層11bが固着された積層体が形成される。
このように、絶縁層にX線等を照射してガラス繊維束の位置を認識して原点位置Rを決定し、決定した原点位置Rを基準として所定の位置に絶縁層を貫通する基準穴を形成する。基準穴を基準としたガラス繊維束の位置を認識できるので、隣接するガラス繊維束の間に配置されるように差動配線を形成する。そして、他の絶縁層に対しても同様の方法で基準穴を形成する。そして、差動配線が形成された絶縁層上にピンラミネーションにより位置合わせを行い他の絶縁層を積層する。その結果、差動配線を、差動配線が形成された絶縁層の隣接するガラス繊維束の間のガラス繊維束と平面視で重ならない位置、かつ、他の絶縁層の隣接するガラス繊維束の間のガラス繊維束と平面視で重ならない位置に配置することができる。
なお、コア層82上に絶縁層11bが固着された積層体に、更に絶縁層21aを積層する際に、ガラス繊維束12a及び13aとガラス繊維束22a及び23aとの位置関係は、さほど重要とはならない。ガラス繊維束22a及び23aは、空隙部12xを補強するためのものであり、空隙部12x上に存在していればその役割を果たすからである。絶縁層21bを積層する際も同様である。
第1の実施の形態の変形例1に係る配線基板30、第1の実施の形態の変形例2に係る配線基板40、第1の実施の形態の変形例3に係る配線基板50、及び第2の実施の形態に係る配線基板60も配線基板10と同様の方法で製造することができる。
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、第2の実施の形態において、隣接するガラス繊維束62a間や隣接するガラス繊維束62b間に、ガラス繊維束62aや62bより幅の狭いガラス繊維束をY軸と平行な方向に設けても構わない。
以上の第1の実施の形態及びその変形例、並びに第2の実施の形態を含む実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
一対の差動配線と、
前記差動配線の進行方向に並設された第1の繊維束を含み、前記差動配線の一方の側に隣接する第1の絶縁層と、
前記差動配線の進行方向に並設された、前記第1の繊維束と同一ピッチの第2の繊維束を含み、前記差動配線の他方の側に隣接する第2の絶縁層と、
前記差動配線の進行方向に並設された第3の繊維束を含み、前記第1の絶縁層の前記差動配線の反対側に設けられた第3の絶縁層と、
前記差動配線の進行方向に並設された第4の繊維束を含み、前記第2の絶縁層の前記差動配線の反対側に設けられた第4の絶縁層と、を有し、
前記第3及び第4の繊維束の間隔は、それぞれ前記第1及び第2の繊維束の間隔よりも狭く、
前記差動配線は、隣接する前記第1の繊維束間の前記第1の繊維束と平面視で重ならない位置、かつ、隣接する前記第2の繊維束間の前記第2の繊維束と平面視で重ならない位置に配置されている配線基板。
(付記2)
一対の差動配線と、
前記差動配線の進行方向に並設された第1の繊維束、及び隣接する前記第1の繊維束間に前記第1の繊維束と同一方向に設けられた第3の繊維束を含み、前記差動配線の一方の側に隣接する第1の絶縁層と、
前記差動配線の進行方向に並設された前記第1の繊維束と同一ピッチの第2の繊維束、及び隣接する前記第2の繊維束間に前記第2の繊維束と同一方向に設けられた第4の繊維束を含み、前記差動配線の他方の側に隣接する第2の絶縁層と、を有し、
前記第3及び第4の繊維束の幅は、それぞれ前記第1及び第2の繊維束の幅よりも狭く、
前記差動配線は、隣接する前記第1の繊維束間の前記第1の繊維束と平面視で重ならない位置、かつ、隣接する前記第2の繊維束間の前記第2の繊維束と平面視で重ならない位置に配置されている配線基板。
(付記3)
前記差動配線の各配線幅は、前記第1及び第2の繊維束の幅よりも広い付記1又は2記載の配線基板。
(付記4)
前記第3及び第4の繊維束の幅は、前記差動配線の各配線幅よりも狭い付記1乃至3の何れ一に記載の配線基板。
(付記5)
前記第1の絶縁層は、前記第1の繊維束と直交する第5の繊維束を含み、
前記第2の絶縁層は、前記第2の繊維束と直交する第6の繊維束を含み、
前記第5及び第6の繊維束のピッチは、それぞれ前記第1及び第2の繊維束のピッチよりも狭い付記1乃至4の何れ一に記載の配線基板。
(付記6)
並設された第1の繊維束を含む第1の絶縁層における前記第1の繊維束の幅及び間隔、並びに、前記第1の繊維束と同一方向に同一ピッチで並設された第2の繊維束を含む第2の絶縁層における前記第2の繊維束の幅及び間隔に関する情報を入手する第1工程と、
前記第1及び第2の絶縁層にそれぞれ形成する第1及び第2の基準穴の位置を決定し、前記情報に基づいて前記第1及び第2の基準穴を基準とした前記第1及び第2の繊維束の存在する領域の座標を算出する第2工程と、
前記第1の絶縁層上に配線層を積層し、前記第1の絶縁層及び前記配線層並びに前記第2の絶縁層の前記第2工程で決定した位置に、それぞれ前記第1及び第2の基準穴を形成する第3工程と、
前記第2工程で算出した座標に基づいて前記配線層の一部を除去し、前記第1の絶縁層上の隣接する前記第1の繊維束間の前記第1の繊維束と平面視で重ならない位置に差動配線を形成する第4工程と、
前記第1の基準穴と前記第2の基準穴とを位置合わせし、前記第1の絶縁層上に前記差動配線を覆うように前記第2の絶縁層を積層する第5工程と、
それぞれ前記第1及び第2の繊維束と同一方向に並設され、それぞれ前記第1及び第2の繊維束の間隔よりも狭い第3及び第4の繊維束を含む第3及び第4の絶縁層を、それぞれ前記第1及び第2の絶縁層の両側に積層する第6工程と、を有し、
前記第2工程において、前記第1及び第2の基準穴の位置は、前記第1及び第2の基準穴を位置合わせしたときに、前記第1の繊維束と前記第2の繊維束の中心位置が一致する位置に決定される配線基板の製造方法。
(付記7)
並設された第1の繊維束及び隣接する前記第1の繊維束間に前記第1の繊維束と同一方向に設けられた第3の繊維束を含む第1の絶縁層における前記第1の繊維束の幅及び間隔、並びに、前記第1の繊維束と同一ピッチで並設された第2の繊維束及び隣接する前記第2の繊維束間に前記第2の繊維束と同一方向に設けられた第4の繊維束を含む第2の絶縁層における前記第2の繊維束の幅及び間隔に関する情報を入手する第1工程と、
前記第1及び第2の絶縁層にそれぞれ形成する第1及び第2の基準穴の位置を決定し、前記情報に基づいて前記第1及び第2の基準穴を基準とした前記第1及び第2の繊維束の存在する領域の座標を算出する第2工程と、
前記第1の絶縁層上に配線層を積層し、前記第1の絶縁層及び前記配線層並びに前記第2の絶縁層の前記第2工程で決定した位置に、それぞれ前記第1及び第2の基準穴を形成する第3工程と、
前記第2工程で算出した座標に基づいて前記配線層の一部を除去し、前記第1の絶縁層上の隣接する前記第1の繊維束間の前記第1の繊維束と平面視で重ならない位置に差動配線を形成する第4工程と、
前記第1の基準穴と前記第2の基準穴とを位置合わせし、前記第1の絶縁層上に前記差動配線を覆うように前記第2の絶縁層を積層する第5工程と、を有し、
前記第2工程において、前記第1及び第2の基準穴の位置は、前記第1及び第2の基準穴を位置合わせしたときに、前記第1の繊維束と前記第2の繊維束の中心位置が一致する位置に決定される配線基板の製造方法。
(付記8)
前記第4工程において、前記差動配線の各配線幅は、前記第1及び第2の繊維束の幅よりも広く形成する付記6又は7記載の配線基板の製造方法。
(付記9)
前記第3及び第4の繊維束の幅は、前記差動配線の各配線幅よりも狭い付記6乃至8の何れ一に記載の配線基板の製造方法。
(付記10)
前記第1の絶縁層は、前記第1の繊維束と直交する第5の繊維束を含み、
前記第2の絶縁層は、前記第2の繊維束と直交する第6の繊維束を含み、
前記第5及び第6の繊維束のピッチは、それぞれ前記第1及び第2の繊維束のピッチよりも狭い付記6乃至9の何れ一に記載の配線基板の製造方法。
(付記11)
前記第4工程は、前記第2工程で算出した座標に基づいて、前記第1の基準穴の位置に対応する基準マーク、及び前記第1の基準穴と前記基準マークとを位置合わせすると、前記第1の絶縁層上の隣接する前記第1の繊維束間の前記第1の繊維束と平面視で重ならない位置に配置される前記差動配線に対応する開口部が形成されたマスクを作製する工程と、
前記配線層上にレジスト層を形成する工程と、
前記第1の基準穴と前記基準マークとを位置合わせし、前記配線層上に前記レジスト層を介して前記マスクを配置する工程と、
前記マスクを介して前記レジスト層を露光及び現像し、前記差動配線の形成位置に対応する部分のみの前記レジスト層を残し、その他の部分の前記レジスト層を除去する工程と、
残した前記レジスト層をマスクとして前記配線層をエッチングした後、前記レジスト層を除去し前記差動配線を形成する工程と、を含む付記6乃至10の何れ一に記載の配線基板の製造方法。
10、30、40、50、60、70 配線基板
11a、11b、21a、21b、61a、61b、72〜72n−1 絶縁層
12a、12b、13a、13b、22a、22b、23a、23b、32a、32b、42a、43a、42b、43b、52a、53a、52b、53b、62a、63a、63b、62b、63c、63d ガラス繊維束
12x 空隙部
14a、14b、24a、24b、64a、64b 絶縁樹脂
15、16、35、36、65、66 配線
17、18、67、68 リファレンス
71〜71 配線層
81 ベタ銅箔
82 コア層
11x、82x 基準穴
83 レジスト層
84 マスク
88 位置決めピン
89 載置部
〜S 間隔
〜W

Claims (5)

  1. 一対の差動配線と、
    前記差動配線の進行方向に並設された第1の繊維束を含み、前記差動配線の一方の側に隣接する第1の絶縁層と、
    前記差動配線の進行方向に並設された、前記第1の繊維束と同一ピッチの第2の繊維束を含み、前記差動配線の他方の側に隣接する第2の絶縁層と、
    前記差動配線の進行方向に並設された第3の繊維束を含み、前記第1の絶縁層の前記差動配線の反対側に設けられた第3の絶縁層と、
    前記差動配線の進行方向に並設された第4の繊維束を含み、前記第2の絶縁層の前記差動配線の反対側に設けられた第4の絶縁層と、を有し、
    前記第3及び第4の繊維束の間隔は、それぞれ前記第1及び第2の繊維束の間隔よりも狭く、
    前記差動配線は、隣接する前記第1の繊維束間の前記第1の繊維束と平面視で重ならない位置、かつ、隣接する前記第2の繊維束間の前記第2の繊維束と平面視で重ならない位置に配置されている配線基板。
  2. 一対の差動配線と、
    前記差動配線の進行方向に並設された第1の繊維束、及び隣接する前記第1の繊維束間に前記第1の繊維束と同一方向に設けられた第3の繊維束を含み、前記差動配線の一方の側に隣接する第1の絶縁層と、
    前記差動配線の進行方向に並設された前記第1の繊維束と同一ピッチの第2の繊維束、及び隣接する前記第2の繊維束間に前記第2の繊維束と同一方向に設けられた第4の繊維束を含み、前記差動配線の他方の側に隣接する第2の絶縁層と、を有し、
    前記第3及び第4の繊維束の幅は、それぞれ前記第1及び第2の繊維束の幅よりも狭く、
    前記差動配線は、隣接する前記第1の繊維束間の前記第1の繊維束と平面視で重ならない位置、かつ、隣接する前記第2の繊維束間の前記第2の繊維束と平面視で重ならない位置に配置されている配線基板。
  3. 前記差動配線の各配線幅は、前記第1及び第2の繊維束の幅よりも広い請求項1又は2記載の配線基板。
  4. 前記第3及び第4の繊維束の幅は、前記差動配線の各配線幅よりも狭い請求項1乃至3の何れ一項記載の配線基板。
  5. 前記第1の絶縁層は、前記第1の繊維束と直交する第5の繊維束を含み、
    前記第2の絶縁層は、前記第2の繊維束と直交する第6の繊維束を含み、
    前記第5及び第6の繊維束のピッチは、それぞれ前記第1及び第2の繊維束のピッチよりも狭い請求項1乃至4の何れ一項記載の配線基板。
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