JP2019096809A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な配線基板を提供すること。【解決手段】少なくとも４つの角部分を有する第１絶縁体１と、第１絶縁体１に互いに隣接間隔をあけて位置するスルーホール導体７と、第１絶縁体１の上面に位置する複数の第２絶縁体２と、第２絶縁体２に位置するビアホール導体１０と、最上層の第２絶縁体２の上面中央にあり縦横の並びに位置する複数の接続パッド１１と、上下の第２絶縁体２同士の間に位置し、上側の第２絶縁体２にある上側のビアホール導体１０の下面と、下側の第２絶縁体２において上側のビアホール導体１０よりも外周側にある下側のビアホール導体１０の上面とをつなぐ配線導体３とを備えており、第１絶縁体１は、角部分に偏っており互いに隣接間隔よりも大きい間隔の中間領域８をあけて位置する少なくとも４つのスルーホール形成領域５を有しているとともに、配線導体３の一部は平面視において中間領域８に対応する領域に位置している。【選択図】図２

Description

本開示は、半導体素子を搭載する配線基板に関するものである。

ＤＮＡ検査装置等に代表される医療用機器の小型化、高機能化が進むのに伴い、高機能な半導体素子を搭載した配線基板の開発が進められている。このような配線基板は、コア用絶縁体の上下面に積層された複数のビルドアップ用絶縁体を有している。そして、ビルドアップ用絶縁体の表面に高密度に位置する線状の配線導体を有している。

特許第３８６４８３６号公報

それぞれのビルドアップ用絶縁体は、ビアホール導体を備えた複数のビアホールを有している。最上層にあるビルドアップ用絶縁体の上面中央には、半導体素子に接続される複数の接続パッドが位置している。また、コア用絶縁体には、スルーホール導体を備えた複数のスルーホールが位置している。そして、接続パッドとスルーホール導体とは、ビアホール導体および線状の配線導体を介して電気的に接続される。しかしながら、配線導体の高密度化に伴い、例えば線状の配線導体とビアホール導体との配置領域が干渉してしまうことがある。このため、線状の配線導体の配置領域を確保するためにビルドアップ用絶縁体の層数を増やす必要が生じてしまい配線基板の小型化が困難になる虞がある。

本開示の配線基板は、平面視において少なくとも４つの角部分を有する平板状の第１絶縁体と、第１絶縁体に互いに隣接間隔をあけて位置する複数のスルーホールと、スルーホール内に位置するスルーホール導体と、第１絶縁体の上面に積層された状態で位置する複数の平板状の第２絶縁体と、第２絶縁体のそれぞれに位置する複数のビアホールと、ビアホール内に位置するビアホール導体と、最上層の第２絶縁体の上面中央にあり、平面視において縦横の並びに位置する複数の接続パッドと、上下の第２絶縁体同士の間に位置し、上側の第２絶縁体に位置する上側のビアホール導体の下面と、下側の第２絶縁体において上側のビアホール導体よりも外周側に位置する下側のビアホール導体の上面とをつなぐ配線導体と、を備えており、第１絶縁体は、平面視においてそれぞれの角部分に偏っており、互いに隣接間隔よりも大きい間隔の中間領域をあけて位置する少なくとも４つのスルーホール形成領域を有しているとともに、配線導体の一部は、平面視において中間領域に対応する領域に位置していることを特徴とするものである。

本開示の配線基板によれば、絶縁体の層数を抑制して小型化が可能な配線基板を提供することができる。

図１は、本開示に係る配線基板を説明するための概略断面図である。 図２は、本開示に係る配線基板を説明するための概略平面図である。 図３は、本開示に係る配線基板を説明するための概略平面図である。 図４は、本開示に係る配線基板を説明するための概略平面図である。 図５は、本開示に係る配線基板を説明するための概略平面図である。 図６は、本開示に係る配線基板を説明するための概略平面図である。 図７は、本開示に係る配線基板の異なる実施例を説明するための概略平面図である。

図１〜図６を基に、本開示の配線基板２０の実施形態例を説明する。図１は、配線基板２０の概略断面図を示している。

図１に示すように、配線基板２０は、第１絶縁体１と、第２絶縁体２と、配線導体３と、ソルダーレジスト４とを備えている。配線基板２０は、例えば、平面視において四角形状を有している。配線基板２０の厚さは、例えば０．３〜１．５ｍｍ程度に設定されている。

第１絶縁体１は、例えば、配線基板２０の剛性を確保して配線基板２０の平坦性を保持する等の機能を有している。第１絶縁体１は、ガラスクロス、およびエポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁材料を含んでいる。このような第１絶縁体１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸した半硬化状態のプリプレグを、加熱しながら平坦にプレス加工することで形成される。

図２は、第１絶縁体１の概略平面図である。第１絶縁体１は、四角形状（矩形状）であり、４つの角部を有している。第１絶縁体１が四角形状であるときには、複数の第１絶縁体１を、より大きい基板に複数配列して製作することが容易である。

第１絶縁体１は、４つのスルーホール形成領域５を有している。スルーホール形成領域５は、第１絶縁体１の４つの角部分にそれぞれ偏って位置している。スルーホール形成領域５には、第１絶縁体１の上下面を貫通する複数のスルーホール６が位置している。互いに隣接するスルーホール６同士は、所定の隣接間隔をあけて縦横の並びで位置している。なお、隣接間隔Ｌ１は隣接するスルーホール６同士の最短間隔のことを指す。この例は、スルーホール６同士のピッチが、第１絶縁体１の角部分で比較的小さく、中央部分で比較的大きい形態とみなすこともできる。

スルーホール６の直径は、例えば１００〜３００μｍに設定されている。スルーホール６の隣接間隔Ｌ１は、例えば１５０〜３５０μｍに設定されている。スルーホール６のピッチは、例えば２００〜５５０μｍに設定されている。ピッチは、隣接するそれぞれのスルーホール６の中心間距離のことを指す。スルーホール６は、例えばブラスト加工やドリル加工により形成される。スルーホール６内には、配線導体３の一部により構成されているスルーホール導体７が位置している。スルーホール導体７は、第１絶縁体１の上面および下面に位置する配線導体３同士を電気的につないでいる。

第１絶縁体１は、４つのスルーホール形成領域５を隔てる中間領域８を有している。中間領域８は、第１絶縁体１の対辺同士をつなぐ２つの帯状の領域が交差した十字形状を有している。帯状の領域の幅Ｌ２は、スルーホール６の隣接間隔Ｌ１よりも大きく、例えば６００〜５０００μｍに設定されている。つまり、中間領域８は、スルーホール６の隣接間隔Ｌ１よりも大きい間隔を有している。本例では、スルーホール形成領域５が第１絶縁体１の４つの角部分に位置しているが、この他の部分にあっても構わない。この例については後述する。

第２絶縁体２は、例えば、後で詳しく説明する配線導体３の引き出し用スペースを確保する機能を有している。第２絶縁体２は、絶縁粒子、およびエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の絶縁材料を含んでいる。このような第２絶縁体２は、例えばシリカが分散したエポキシ樹脂を含む樹脂フィルムを、真空下で第１絶縁体１の表面、または第２絶縁体２の表面に貼着して熱硬化することで形成される。第２絶縁体２は、上記機能を有するため、第１絶縁体１よりも薄い。

第２絶縁体２は、下側の第２絶縁体２上面、または第１絶縁体１上面に位置する配線導体３を底面とする複数のビアホール９を有している。ビアホール９の直径は、例えば３０〜１００μｍに設定されている。ビアホール９は、例えばレーザー加工により形成される。ビアホール９内には、配線導体３の一部により構成されているビアホール導体１０が位置している。

なお、図１に示す例では、第１絶縁体１の下面にも複数の第２絶縁体２が互いに積層されて位置している。第１絶縁体１の下面側の第２絶縁体２も複数のビアホール９を有している。これらのビアホール９は、上側の第２絶縁体２下面、または第１絶縁体１下面に位置する配線導体３を底面としている。

配線導体３は、第１絶縁体１の上下面、第２絶縁体２の上面または下面、スルーホール６内、およびビアホール９内に位置している。配線導体３は、例えばセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のめっき技術を用いて、銅等の良導電性金属により形成されている。以下に、配線基板２０の上層側から配線導体３の配置関係を説明する。

まず、図３を基にして、上から１番目に位置する第２絶縁体２ａの上面にある配線導体３について説明する。第２絶縁体２ａの上面には、配線導体３の一部により構成される複数の接続パッド１１が位置している。接続パッド１１は、例えば半導体素子等の電子部品の電極と半田を介して接続される。電子部品との接続が容易にできるように、配線基板２０の最上面に複数の接続パッド１１が位置している。

接続パッド１１は、例えば円形状を有しており、一定のピッチで縦横の並びで位置している。接続パッド１１のピッチは、隣接するそれぞれの接続パッド１１の中心間距離のことを指す。接続パッド１１のピッチは、例えば、対向して実装される電子部品の電極の並びに対応して設定されている。接続パッド１１の下面は、ビアホール導体１０とつながっている。そして、ビアホール導体１０の下面が、上から２番目に位置する第２絶縁体２ｂの上面にある配線導体３とつながっている。接続パッド１１の直径は、例えば１００〜２００μｍに設定されている。接続パッド１１のピッチは、例えば１３０〜２３０μｍに設定されている。

次に、図４を基にして、上から２番目に位置する第２絶縁体２ｂにある配線導体３について説明する。第２絶縁体２ｂの上面には、配線導体３の一部により構成される複数の線状の配線導体１２および複数のビアランド１３が位置している。ビアランド１３は、第２絶縁体２ｂの中央部に位置する内側ビアランド１３ａ、および内側ビアランド１３ａよりも外周側に位置する外側ビアランド１３ｂを含んでいる。

内側ビアランド１３ａの上面は、上から１番目に位置する第２絶縁体２ａにある上側のビアホール導体１０とつながっている。内側ビアランド１３ａの一部は、外側ビアランド１３ｂと線状の配線導体１２によって電気的に接続される。外側ビアランド１３ｂの下面は、上から２番目に位置する第２絶縁体２ｂにあるビアホール導体１０とつながっている。外側ビアランド１３ｂは、電気的に接続されるスルーホール６の直上に位置している。言い換えれば、高密度に位置している中央部にある導電経路の一部が、線状の配線導体１２によって外周部に引き出され、導電経路が低密度に再配置されて下側の導電経路と垂直状につながれる。

ビアランド１３の直径は、例えば９０〜１００μｍに設定されている。内側ビアランド１３ａ同士のピッチは、接続パッド１１のピッチと同じである。外側ビアランド１３ｂのピッチは、スルーホール６のピッチと同じである。

線状の配線導体１２は、内側ビアランド１３ａの一部と、外側ビアランド１３ｂとをつなぐ状態で位置している。線状の配線導体１２の幅は、例えば１２〜５０μｍに設定されている。隣接する内側ビアランド１３ａ同士の最短間隔は、４０〜１４０μｍ程度であるため、この間隔に位置することができる線状の配線導体１２は１本が限界である。線状の配線導体１２は、例えば電気信号を伝播する機能を有している。

次に、図５を基にして、上から３番目に位置する第２絶縁体２ｃにある配線導体３について説明する。第２絶縁体２ｃの上面には、配線導体３の一部により構成される複数の線状の配線導体１４および複数のビアランド１５が位置している。ビアランド１５は、第２絶縁体２ｃの中央部に位置する内側ビアランド１５ａ、および内側ビアランド１５ａよりも外周側に位置する外側ビアランド１５ｂを含んでいる。

内側ビアランド１５ａの上面は、上から２番目の第２絶縁体２ｂにおいて外側ビアランド１３ｂとつながっていない上側のビアホール導体１０とつながっている。内側ビアランド１５ａの一部は、外側ビアランド１５ｂと線状の配線導体１４によって電気的に接続される。外側ビアランド１５ｂの下面は、上から３番目に位置する第２絶縁体２ｃにあるビアホール導体１０とつながっている。外側ビアランド１５ｂは、電気的に接続されるスルーホール６の直上に位置している。言い換えれば、高密度に位置している中央部にある導電経路の一部が、線状の配線導体１４によって外周部に引き出され、導電経路が低密度に再配置されて下側の導電経路に垂直状につながれる。

次に、図６を基にして、上から４番目に位置する第２絶縁体２ｄにある配線導体３について説明する。第２絶縁体２ｄの上面には、配線導体３の一部により構成される複数の線状の配線導体１６および複数のビアランド１７が位置している。ビアランド１７は、第２絶縁体２ｄの中央部に位置する内側ビアランド１７ａ、および内側ビアランド１７ａよりも外周側に位置する外側ビアランド１７ｂを含んでいる。

内側ビアランド１７ａの上面は、上から３番目の第２絶縁体２ｃにおいて外側ビアランド１５ｂとつながっていない上側のビアホール導体１０とつながっている。内側ビアランド１７ａの一部は、外側ビアランド１７ｂと線状の配線導体１６によって電気的に接続される。外側ビアランド１７ｂの下面は、上から４番目に位置する第２絶縁体２ｄにあるビアホール導体１０とつながっている。外側ビアランド１７ｂは、電気的に接続されるスルーホール６の直上に位置している。言い換えれば、高密度に位置している中央部にある導電経路の残部が、線状の配線導体１６によって外周部に引き出され、導電経路が低密度に再配置されて下側の導電経路に垂直状につながれる。

上記の様に、上から２番目〜４番目に位置する第２絶縁体２ｂ〜２ｄにおいては、中間領域８に対応する領域に、外側ビアランド１３ｂ、１５ｂ、１７ｂが位置していない。これらの外側ビアランド１３ｂ、１５ｂ、１７ｂとつながっているビアホール導体１０も位置していない。このため、線状の配線導体１２、１４、１６のそれぞれの一部が、中間領域８に対応する領域を経由して内側ビアランド１３ａ、１５ａ、１７ａと外側ビアランド１３ｂ、１５ｂ、１７ｂとをつなぐことができる。これにより、一つの第２絶縁体２において、多くの内側ビアランド１３ａ、１５ａ、１７ａと外側ビアランド１３ｂ、１５ｂ、１７ｂとをつなぐことができる。

中間領域８は、第２絶縁体２における線状の配線導体１２、１４、１６の配置スペースを広くする機能を有している。中間領域８は、図２に示す例では、四角形状の第１絶縁体１の対辺間に垂直状に位置する帯状の領域が交差する十字形状である。中間領域８が十字形状であるときには、４つのスルーホール形成領域５の間に、偏りなく、線状の配線導体１２、１４、１６の配置スペースを確保することが容易である。

十字形状の中間領域８は、配線導体３の配置パターンに応じて、縦横の帯状の領域の幅が互いに異なっていてもよい。中間領域８は、平面視において、十字形状の一部に凹凸があってもよい。言い換えれば、帯状の領域の幅が、一部において他の部分と異なっていてもよい。帯状の領域は、対辺の中央部から端の方にずれていてもよい。ただし、帯状の領域が中央部に位置している場合は、４つのスルーホール形成領域５から同じように線状の配線導体１２、１４、１６を引き出せる点で有利である。また、伸縮の不均一に起因した反り等の変形抑制にも有効である。

次に、先に示した図２を基にして、第１絶縁体１の上面にある配線導体３について説明する。第１絶縁体１は、上述のように４つのスルーホール形成領域５を有している。それぞれのスルーホール形成領域５には、複数のスルーホール６が位置している。それぞれのスルーホール６の直上および直下を含む第１絶縁体１の上下面には、配線導体３の一部により構成される複数のスルーホールランド１８が位置している。

スルーホールランド１８は、例えば円形状を有しておりスルーホール６と同じピッチで縦横の並びで位置している。スルーホールランド１８の直径は、例えば２００〜５００μｍに設定されている。

第１絶縁体１の下面側においては、第１絶縁体１の上面側と同数の第２絶縁体２が積層された状態で位置している。そして、最下層にある第２絶縁体２の下面には、マザーボード等の外部基板に接続される接続パッド１９が位置している。接続パッド１９は、それぞれの第２絶縁体２の下面およびビアホール導体１０によって、第１絶縁体１下面のスルーホールランド１８と電気的につながっている。これにより、配線基板２０の上面に接続される電子部品と下面に接続される外部基板との間で信号の送受信が可能になる。

接続パッド１９の配置は、外部基板の電極の配置に対応して任意の配置をとることができる。例えば、第１絶縁体１のスルーホール６の配置に合わせても構わないし、縦横の位置に等間隔で配置しても構わない。

ソルダーレジスト４は、最上層の第２絶縁体２の上面および最下層の第２絶縁体２の下面に位置している。上面のソルダーレジスト４は、接続パッド１１を露出する開口４ａを有している。下面のソルダーレジスト４は、接続パッド１９を露出する開口４ｂを有している。このようなソルダーレジスト４は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂のフィルムを第２絶縁体２の上面または下面に貼着して、所定のパターンに露光および現像した後、紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。ソルダーレジスト４は、例えば配線基板２０に半導体素子を実装するときの熱から配線導体３を保護する機能を有している。

このように、本開示に係る配線基板２０によれば、上から２番目〜４番目に位置する第２絶縁体２ｂ〜２ｄにおいては、中間領域８に対応する領域に、外側ビアランド１３ｂ、１５ｂ、１７ｂが位置していない。また、これらの外側ビアランド１３ｂ、１５ｂ、１７ｂとつながっているビアホール導体１０も位置していない。このため、線状の配線導体１２、１４、１６のそれぞれの一部が、中間領域８に対応する領域を経由して内側ビアランド１３ａ、１５ａ、１７ａと外側ビアランド１３ｂ、１５ｂ、１７ｂとをつなぐことができる。

これにより、一層の第２絶縁体２において、多くの内側ビアランド１３ａ、１５ａ、１７ａと外側ビアランド１３ｂ、１５ｂ、１７ｂとを線状の配線導体１２、１４、１６によってつなぐことができる。その結果、第２絶縁体２の層数が増加することを抑えて、小型化が可能な配線基板を提供することができる。

なお、本開示は、上述の実施形態例に限定されるものではなく、本開示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る。例えば、上述の実施形態例においては、４つのスルーホール形成領域５がある場合を示したが、図７に示すように、中間領域８における帯状の領域が交差する部分に第２のスルーホール形成領域５ａが位置していても構わない。

この場合、電子部品接続用の接続パッド１１の数量がさらに多く、配置密度がさらに高い場合等に、第２のスルーホール形成領域５ａの直上に位置する配線導体３と、スルーホール６とを垂直状につなぐことが可能になる。言い換えれば、線状の配線導体により導電経路を外周部に引き出す必要がない。このため、線状の配線導体を低減することが可能になり、第２絶縁体２の層数を抑えて小型化が可能な配線基板を提供することにさらに有利である。

なお、本開示の配線基板２０は、中間領域８の幅の分、従来よりも平面視における外形寸法が大きくなるように見えるが、スルーホール６を配線基板２０の外周方向に寄せることで中間領域８を確保しているので、その点は問題ない。言い換えれば、配線基板２０の外径寸法を大きくすることなく、第２絶縁体２の層数を抑えることで配線基板２０の小型化が可能である。

１ 第１絶縁体
２ 第２絶縁体
３ 配線導体
５ スルーホール形成領域
６ スルーホール
７ スルーホール導体
８ 中間領域
９ ビアホール
１０ ビアホール導体
１１ 接続パッド
２０ 配線基板

Claims (3)

1. 平面視において少なくとも４つの角部分を有する平板状の第１絶縁体と、
   該第１絶縁体に互いに隣接間隔をあけて位置する複数のスルーホールと、
   該スルーホール内に位置するスルーホール導体と、
   前記第１絶縁体の上面に積層された状態で位置する複数の平板状の第２絶縁体と、
   該第２絶縁体のそれぞれに位置する複数のビアホールと、
   該ビアホール内に位置するビアホール導体と、
   最上層の前記第２絶縁体の上面中央にあり、平面視において縦横の並びに位置する複数の接続パッドと、
   上下の前記第２絶縁体同士の間に位置し、上側の前記第２絶縁体に位置する上側の前記ビアホール導体の下面と、下側の前記第２絶縁体において上側の前記ビアホール導体よりも外周側に位置する下側の前記ビアホール導体の上面とをつなぐ配線導体と、
   を備えており、
   前記第１絶縁体は、平面視においてそれぞれの前記角部分に偏っており、互いに前記隣接間隔よりも大きい間隔の中間領域をあけて位置する少なくとも４つのスルーホール形成領域を有しているとともに、前記配線導体の一部は、平面視において前記中間領域に対応する領域に位置していることを特徴とする配線基板。
2. 前記第１絶縁体は、平面視において四角形状を有しており、前記中間領域は、前記第１絶縁体の各対辺間に垂直状に位置する帯状の領域が交差する十字形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記第１絶縁体は、十字形状の前記中間領域における交差部に第２のスルーホール形成領域をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。

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