JP2019201070A - 多層基板及び多層基板を用いて素子に電流を供給する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力が供給される電源パッドとバイアを介さずに直接接続する配線層に電流が集中することを抑制する多層基板を提供する。【解決手段】多層基板１０は、第１配線層１５と、第１配線層１５上に配置される絶縁層１６と、絶縁層１６上に配置される第２配線層１７と、絶縁層１６上に配置され、電流が供給される電源パッド２０と、電源パッド２０と電気的に接続しており、第１配線層１５と第２配線層１７とを電気的に接続する第１バイア２１と、第１バイア２１に対して前記電源パッド２０とは反対側に配置され、第１配線層１５と第２配線層１７とを電気的に接続する第２バイア２２と、を備え、第２配線層１７は、第１バイア２１と第２バイア２２とを電気的に接続する配線部２５を有し、第１バイア２１の電気抵抗は、前線部２５の電気抵抗よりも小さい。【選択図】図４

Description

本発明は、多層基板及び多層基板を用いて素子に電流を供給する方法に関する。

従来、複数の配線層と絶縁層とが順番に積層された多層基板が用いられている。

多層基板を用いることにより、回路素子を基板に高密度に搭載して、コストを抑えつつ高機能を有する電子装置を形成することが図られている（例えば、特許文献１）。

図１は、従来例の多層基板の平面図である。図２は、図１のＺ−Ｚ線端面図である。

多層基板１１０は、配線層１１１と、配線層１１１上に配置される絶縁層１１２と、絶縁層１１２上に配置される配線層１１３と、配線層１１３上に配置される絶縁層１１４と、絶縁層１１４上に配置される配線層１１５と、配線層１１５上に配置される絶縁層１１６と、絶縁層１１６上に配置される配線層１１７を備える。

多層基板１１０は、配線層１１１が配置される第１面１１０ａと、配線層１１７が配置される第２面１１０ｂを有する。

配線層１１７は、電流が供給される電源パッド１２０と、電源パッド１２０と電気的に接続する配線部１２４と、配線部と接続する素子パッド１２７を有する。配線部１２４は、電源パッド１２０と、電力を消費する負荷である素子１２８と電気的に接続する。

多層基板１１０は、第１面１０ａから第２面１０ｂを貫通する複数の第１バイア１２１と、複数の第２バイア１２２と、複数の第３バイア１２３を備える。複数の第１バイア１２１は、電源パッド１２０から素子１２８に向かう方向と交差する向きに並んで配置される。複数の第２バイア１２２及び複数の第３バイア１２３は、複数の第１バイア１２１が配置される方向と平行に並べて配置される。

第１バイア１２１は、第１配線層１１１と第２配線層１１３と第３配線層１１５と第４配線層１１７を電気的に接続する。

同様に、第２バイア１２２及び第３バイア１２３も、第１配線層１１１と第２配線層１１３と第３配線層１１５と第４配線層１１７を電気的に接続する。

図１に示すように、配線層１１７の配線部１２４は、絶縁層１１６の上をほぼ覆うように配置される導電体であり、いわゆるベタ配線である。同様に、配線層１１１、１１３、１１５も、ベタ配線である。

電源パッド１２０から供給される電流は、複数の第１バイア１２１及び第２バイア１２２及び第３バイア１２３を介して、第２面１１０ｂ側の配線層１１７と共に、内部の配線層１１３、１１５、及び第１面１１０ａ側の配線層１１１を流れる。多層基板１１０は、電源パッド１２０から流れる電流を、複数の経路を用いて素子１２８へ供給することにより、素子１２８に対して大きな電流を供給し得る。

特開２０００−３４０９５６号公報

しかし、実際に多層基板１１０を用いて電源パッド１２０から素子１２８に対して電流を供給した場合、図２中の矢印に示すように、電流の多くが第１バイア１２１を介さずに直接接続する配線層１１７の配線部１２４を通って素子１２８へ流れる。また、配線部１２４におけるジュール熱の発生による温度上昇も大きい。図２に示す電流の流れは、例えば、熱流体解析を用いて求めることができる。

このように、多層基板１１０では、電流が電源パッド１２０から素子１２８に対してバイアを介して流れ得る複数の経路を用意しているにも関わらず、多くの電流が配線層１１７の配線部１２４を流れるので、他の経路が有効に用いられていない問題がある。

また、多層基板１１０では、第２面１１０ｂ側に配置される配線層１１７に集中する電流及びそれに伴う発熱に対応するように配線部１２４の厚さを厚くすることが求められる。そのため、配線部１２４に配線パターンを形成する場合には、配線幅に対して、配線部の厚さとの関係による制限から配線幅の下限値に決まるので、狭い幅の配線パターンを配置できない問題も生じる。例えば、配線幅を、配線の厚さの２倍以上にするという配線パターンの設計ルールがある。

そこで、本明細書では、電力が供給される電源パッドとバイアを介さずに直接接続する配線層に電流が集中することを抑制する多層基板を提供することを課題とする。

また、電力が供給される電源パッドとバイアを介さずに直接接続する配線層に電流が集中することを抑制する多層基板を用いて、素子に電力を供給する方法を提供することを課題とする。

本明細書に開示する多層基板によれば、第１配線層と、第１配線層上に配置される絶縁層と、絶縁層上に配置される第２配線層と、絶縁層上に配置され、電流が供給される電源パッドと、電源パッドと電気的に接続しており、第１配線層と第２配線層とを電気的に接続する第１バイアと、第１バイアに対して電源パッドとは反対側に配置され、第１配線層と第２配線層とを電気的に接続する第２バイアと、を備え、第２配線層は、第１バイアと第２バイアとを電気的に接続する配線部を有し、第１バイアの電気抵抗は、配線部の電気抵抗よりも小さい。

また、本明細書に方法によれば、上述した多層基板を用いて、電源パッドから第１バイアと電気的に接続する素子に電流を供給する。

上述した本明細書に開示する方法によれば、電流が供給される電源パッドとバイアを介さずに直接接続する配線層に電流が集中することを抑制できる。

また、上述した本明細書に開示する方法によれば、電流が供給される電源パッドとバイアを介さずに直接接続する配線層に電流が集中することを抑制する多層基板を用いて、素子に電流を供給できる。

従来例の多層基板の平面図である。 図１のＺ−Ｚ線端面図である。 本明細書に開示する多層基板の平面図である。 図３のＸ−Ｘ線端面図である。 電源パッドの平面図である。 本明細書に開示する多層基板の等価回路図である 実施例の多層基板の平面図及び電流密度を示す図である。 実施例の多層基板の部分平面図及び電流密度を示す図（その１）である。 実施例の多層基板の部分平面図及び電流密度を示す図（その２）である。 実施例の多層基板のバイア及び配線部を説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施例の多層基板の端面図及び電流密度を示す図である。 比較例の多層基板の平面図を示す図である。 比較例の多層基板の部分平面図及び電流密度を示す図（その１）である。 比較例の多層基板の部分平面図及び電流密度を示す図（その２）である。 比較例の多層基板のバイア及び配線部を説明する図である。 比較例の多層基板の端面図及び電流密度を示す図である。

以下、本明細書で開示する多層基板の好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

図３は、本明細書に開示する多層基板の平面図である。図４は、図３のＸ−Ｘ線端面図である。

本実施形態の多層基板１０は、電力が供給される電源パッド２０から素子２８へ大きな電流を供給可能である。

多層基板１０は、配線層１１と、配線層１１上に配置される絶縁層１２と、絶縁層１２上に配置される配線層１３と、配線層１３上に配置される絶縁層１４と、絶縁層１４上に配置される配線層１５と、配線層１５上に配置される絶縁層１６と、絶縁層１６上に配置される配線層１７を備える。

多層基板１０は、配線層１１が配置される第１面１０ａと、配線層１７が配置される第２面１０ｂを有しており、両面に素子を実装可能である。

配線層１７は、電流が供給される電源パッド２０と、素子２８が配置される素子パッド２７を有する。電源パッド２０及び素子パッド２７は、絶縁層１６上に配置された導電層がパターニングされて形成され得る。

図５に示すように、電源パッド２０は、円弧形状の輪郭の周縁部２１を有する。電源パッド２０の周縁部２１は、例えば、電源パッド２０内に位置する点Ｏを中心として半径ｒ円弧形状を有する。

素子パッド２７も、電源パッド２０と同様に、円弧形状の輪郭の周縁部を有する。

また、多層基板１０は、配線層１７と他の配線層１１、１３、１５とを電気的に接続する複数の第１バイア２１ａ〜２１ｅを備える。

複数の第１バイア２１ａ〜２１ｅは、電源パッド２０を中心として円弧状に配置される。複数の第１バイア２１ａ〜２１ｅは、例えば、電源パッド２０内に位置する点Ｏを中心とする円弧上に配置される。

第１バイア２１ａ〜２１ｅは、第１面１０ａから第２面１０ｂを貫通するバイアホールＶｈ内に円筒形状を有する導電層Ｖｃが配置されて形成され得る。導電層Ｖｃは、配線層１１、１３、１５、１７のぞれぞれと電気的に接続する。

配線層１７は、電源パッド２０と第１バイア２１ａ〜２１ｅとを電気的に接続する配線部２４ａ〜２４ｅを有する。具体的には、第１バイア２１ａは、配線部２４ａを介して、電源パッド２０と電気的に接続し、第１バイア２１ｂは、配線部２４ｂを介して、電源パッド２０と電気的に接続し、第１バイア２１ｃは、配線部２４ｃを介して、電源パッド２０と電気的に接続し、第１バイア２１ｄは、配線部２４ｄを介して、電源パッド２０と電気的に接続し、第１バイア２１ｅは、配線部２４ｅを介して、電源パッド２０と電気的に接続する。なお、バイアは２列で配置されることを例示したが、３列またはそれ以上で配置されても良い。

配線部２４ａ〜２４ｅは、絶縁層１６上に配置された導電層がパターニングされて形成され得る。

多層基板について熱流体解析法を用いて、配線層を流れる電流密度分布を解析した結果、電源パッドから流れる電流は、電源パッドの輪郭線に対して直交する方向に向かって流れることが判明した。そこで、多層基板１０では、電源パッド２０に円弧形状の輪郭の周縁部２１を設け、更に配線部２４ａ〜２４ｅ及び第１バイア２１ａ〜２１ｅを、電源パッド２０を中心として円弧状に配置することにより、電流が電源パッド２０から第１バイア２１ａ〜２１ｅへ効率よく流れるようになされている。

また、多層基板１０は、第１バイア２１ａ〜２１ｅに対して電源パッド２０とは反対側に配置され、配線層１７と他の配線層１１、１３、１５とを電気的に接続する第２バイア２２ａ〜２２ｅを備える。第２バイア２２ａ〜２２ｅは、第１バイア２１ａ〜２１ｅと同じ構造を有する。

第２バイア２２ａ〜２２ｅが、第１バイア２１ａ〜２１ｅに対して電源パッド２０とは反対側に配置されることは、第２バイア２２ａ〜２２ｅが、電源パッド２０に対して、第１バイア２１ａ〜２１ｅよりも遠い位置に配置されることを含む意味である。

配線層１７は、第２バイア２２ａ〜２２ｅと第１バイア２１ａ〜２１ｅとを電気的に接続する配線部２５ａ〜２５ｇを有する。

具体的には、第１バイア２１ａは、配線部２５ａを介して、第２バイア２２ａと電気的に接続し、第１バイア２１ｂは、配線部２５ｂを介して、第２バイア２２ｂと電気的に接続し、第１バイア２１ｃは、配線部２５ｆを介して、第２バイア２２ｂと電気的に接続し、第１バイア２１ｃは、配線部２５ｃを介して、第２バイア２２ｃと電気的に接続し、第１バイア２１ｃは、配線部２５ｇを介して、第２バイア２２ｄと電気的に接続し、第１バイア２１ｄは、配線部２５ｄを介して、第２バイア２２ｄと電気的に接続し、第１バイア２１ｅは、配線部２５ｅを介して、第２バイア２２ｅと電気的に接続する。

配線部２５ａ〜２５ｇは、一の第１バイア２１ａ〜２１ｅと、一の第２バイア２２ａ〜２２ｅとのみを電気的に接続する。

配線部２５ａ〜２５ｇは、絶縁層１６上に配置された導電層がパターニングされて形成され得る。

更に、多層基板１０は、第２バイア２２ａ〜２２ｅに対して電源パッド２０とは反対側に配置され、配線層１７と他の配線層１１、１３、１５とを電気的に接続する第３バイア２３ａ〜２３ｅを備える。第３バイア２３ａ〜２３ｅは、第１バイア２１ａ〜２１ｅと同じ構造を有する。

第３バイア２３ａ〜２３ｅは、第１バイア２１ａ〜２１ｅ及び第２バイア２２ａ〜２２ｅと、配線層１１、１３、１５を介して電気的に接続する。

配線層１７は、第３バイア２３ａ〜２３ｅと素子パッド２７とを電気的に接続する配線部２６ａ〜２６ｅを有する。具体的には、第３バイア２３ａは、配線部２６ａを介して、素子パッド２７と電気的に接続し、第３バイア２３ｂは、配線部２６ｂを介して、素子パッド２７と電気的に接続し、第３バイア２３ｃは、配線部２６ｃを介して、素子パッド２７と電気的に接続し、第３バイア２３ｄは、配線部２６ｄを介して、素子パッド２７と電気的に接続し、第３バイア２３ｅは、配線部２６ｅを介して、素子パッド２７と電気的に接続する。

素子２８は、素子パッド２７と電気的に接続しており、電源パッド２０から供給される電流が素子パッド２７を介して供給されて動作する。素子２８は、図示しない接地端子と接続される。

配線層１５は、絶縁層１４の上を覆うように配置されるベタ配線であり、配線層１３は、絶縁層１２の上を覆うように配置されるベタ配線である。また、配線層１１は、絶縁層１２における第１面１０ａ側の面を覆うように配置されるベタ配線である。

第１バイア２１ａ〜２１ｅ、第２バイア２２ａ〜２２ｅ及び第３バイア２３ａ〜２３ｅは、格子状に配置されてもよい。これにより、複数のバイアを、高密度に所定の間隔で多層基板１０に配置できる。例えば、第１バイア２１ａ〜２１ｅ、第２バイア２２ａ〜２２ｅ及び第３バイア２３ａ〜２３ｅは、正方格子状又は斜方格子状に配置され得る。

配線層１１、１３、１５、１７は、例えば、銅又はアルミニウムを用いて形成される。絶縁層１２、１４、１６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の電気絶縁性の高分子材料、又は、酸化ケイ素等の電気絶縁性の無機材料を用いて形成され得る。

多層基板１０は、電源パッド２０から素子２８へ電流が流れる経路として、第１バイア２１ａ〜２１ｅ、第２バイア２２ａ〜２２ｅ及び第３バイア２３ａ〜２３ｅと、配線層１１、１３、１５、１７とが組み合わされて形成される複数の経路を有する。

図６は、図４に示す多層基板の端面図の等価回路を示す。

抵抗ＲＴ１は、配線層１７と配線層１５とを接続する第１バイア２１ｃの部分の抵抗であり、抵抗ＲＴ２は、配線層１５と配線層１３とを接続する第１バイア２１ｃの部分の抵抗であり、抵抗ＲＴ３は、配線層１３と配線層１１とを接続する第１バイア２１ｃの部分の抵抗である。

抵抗ＲＴ４は、配線層１７と配線層１５とを接続する第２バイア２２ｃの部分の抵抗であり、抵抗ＲＴ５は、配線層１５と配線層１３とを接続する第２バイア２２ｃの部分の抵抗であり、抵抗ＲＴ６は、配線層１３と配線層１１とを接続する第２バイア２２ｃの部分の抵抗である。

抵抗ＲＴ７は、配線層１７と配線層１５とを接続する第３バイア２３ｃの部分の抵抗であり、抵抗ＲＴ８は、配線層１５と配線層１３とを接続する第３バイア２３ｃの部分の抵抗であり、抵抗ＲＴ９は、配線層１３と配線層１１とを接続する第３バイア２３ｃの部分の抵抗である。

抵抗Ｒ１は、配線部２５ｃの抵抗であり、抵抗Ｒ２は、第１バイア２１ｃと第２バイア２２ｃとを接続する配線層１５の部分の抵抗であり、抵抗Ｒ３は、第１バイア２１ｃと第２バイア２２ｃとを接続する配線層１３の部分の抵抗であり、抵抗Ｒ４は、第１バイア２１ｃと第２バイア２２ｃとを接続する配線層１１の部分の抵抗である。

抵抗Ｒ５は、第２バイア２２ｃと第３バイア２３ｃとを接続する配線層１５の部分の抵抗であり、抵抗Ｒ６は、第２バイア２２ｃと第３バイア２３ｃとを接続する配線層１３の部分の抵抗であり、抵抗Ｒ７は、第２バイア２２ｃと第３バイア２３ｃとを接続する配線層１１の部分の抵抗である。

多層基板１０では、抵抗ＲＴ１は抵抗Ｒ１よりも小さい。そのため、電流源３０から供給される電流は、抵抗Ｒ１よりも主に抵抗ＲＴ１を通り、配線層１１、１３、１５を通って、第３バイア２３ｃを介して素子２８へ供給される。なお、電極パッド２０、素子パッド２７、配線部２４ｃ及び配線部２６ｃの等価回路の部分は省略した。

例えば、電流源３０から供給される電流は、抵抗ＲＴ１を通り、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ５及び抵抗ＲＴ７を通って、素子２８へ供給される。また、電流源３０から供給される電流は、抵抗ＲＴ１及び抵抗ＲＴ２を通り、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ６及び抵抗ＲＴ８及び抵抗ＲＴ７を通って、素子２８へ流れる。また、電流源３０から供給される電流は、抵抗ＲＴ１及び抵抗ＲＴ２及び抵抗ＲＴ３を通り、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ７及び抵抗ＲＴ９及び抵抗ＲＴ８及び抵抗ＲＴ７を通って、素子２８へ流れる。

配線層１７において、一の第１バイア２１ａ〜２１ｅは、配線部２５ａ〜２５ｇを用いて、一つ又は二つ又は三つの第２バイア２２ａ〜２２ｅとのみ電気的に接続されることが、抵抗ＲＴ１を抵抗Ｒ１よりも小さくする観点から好ましい。

一の第１バイア２１ａ〜２１ｅと電気的に接続する第２バイア２２ａ〜２２ｅの数を多くすると、配線部の合成抵抗が小さくなるので、抵抗Ｒ１が小さくなるため、抵抗ＲＴ１を通る電流が減少するおそれがある。

本明細書において、一の第１バイア２１ａ〜２１ｅと第２バイア２２ａ〜２２ｅとを電気的に接続する配線部２５ａ〜２５ｇの電気抵抗は、配線層１７において、一の第１バイア２１ａ〜２１ｅと一又は複数の第２バイア２２ａ〜２２ｅとを電気的に接続する導電体の部分の電気抵抗を意味する。

例えば、一の第１バイア２１ａと第２バイア２２ａとを電気的に接続するのは、一つの配線部２５ａであり、一の第１バイア２１ａと第２バイア２２ａとを電気的に接続する配線部の電気的抵抗は、配線部２５ａの電気的抵抗を意味する。

また、一の第１バイア２１ｃと第２バイア２２ｂ〜２２ｄとを電気的に接続するのは、三つの配線部２５ｂ，２５ｃ、２５ｄであり、一の第１バイア２１ａと第２バイア２２ｂ〜２２ｄとを電気的に接続する配線部の電気抵抗は、３つの配線部２５ｂ，２５ｃ、２５ｄの電気的抵抗の合成抵抗を意味する。

上述した本実施形態の多層基板１０によれば、電流が供給される電源パッド２０とバイアを介さずに直接接続する配線層１７に電流が集中することを抑制できる。また、電源パッド２０から大電流を素子２８へ供給することができる。

これにより、電流源３０から供給される電流は、第２面１０ｂ側に配置される配線層１７を流れる量が減って発熱量が減少するので、配線層１７の配線パターンの厚さを薄くできるため、配線幅を狭くすることが可能となる。そのため、第２面１０ｂ側に配置される配線層１７の配線パターンを微細化して、第２面１０ｂにより多くの素子を配置可能な領域を確保できる。

本発明では、上述した実施形態の多層基板及び多層基板を用いて素子に電流を供給する方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態に示す多層基板が有する配線層又は絶縁層の数は一例であり、特にこれに制限されるものではない。また、多層基板が有する第１バイア及び第２バイアの数は一例であり、特にこれに制限されるものではない。また、図３において、第１バイア２１ｃは、第２バイア２２ｂ及び第２バイア２２ｄと電気的に接続しておらず、一の第１バイア２１ａ〜２１ｅは、電源パッド２０及び一の第２バイア２２ａ〜２２ｅとのみ電気的に接続していてもよい。これにより、電源パッド２０から供給される電流を第１バイア２１ａ〜２１ｅに対してより多く流すことができる。

以下、本明細書に開示する多層基板について、実施例を用いて更に説明する。ただし、本発明の範囲はかかる実施例に制限されるものではない。

（実施例）
図７〜図１１に示す構造を有する実施例の多層基板を設計して、熱流体解析法を用いて、電流密度分布を求めた。図７は、実施例の多層基板の平面図及び電流密度を示す図である。図８は、実施例の多層基板の部分平面図及び電流密度を示す図（その１）である。図９は、実施例の多層基板の部分平面図及び電流密度を示す図（その２）である。図１０は、実施例の多層基板のバイア及び配線部を説明する図である。図１１（Ａ）は、図９に示す実施例の多層基板のＹ１−Ｙ１線端面図及び電流密度を示す図であり、図１１（Ｂ）は、図９に示す実施例の多層基板のＹ２−Ｙ２線端面図及び電流密度を示す図である。

図７に示すように、多層基板は、平面視して横長の長方形の形状を有する。左側の短辺側に電源パッドが配置され、右側の短辺側に接地パッドが配置される。電源パッドから供給される電流は、複数の配線層及び複数のバイアを通って、接地パッドへ流れ得る。

図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、多層基板は、４つの配線層Ｌ１〜Ｌ４と、配線層間に配置される３つの絶縁層を有する。

図８に示すように、多層基板には、電源パッドと電気的に接続しており、配線層同士を電気的に接続する複数の第１バイアが配置される。また、多層基板には、第１バイアに対して電源パッドとは反対側に配置され、配線層同士を電気的に接続する第２バイアが配置される。更に、第２バイアと接地パッドとの間には、配線層同士を電気的に接続する複数の他のバイアが配置される。

第１面側の配線層Ｌ４には、バイア同士を電気的に接続する配線部が配置され、他の配線層Ｌ１〜Ｌ３には、ベタ配線が配置される。具体的には、図１０に示すように、電源パッドと第１バイアとは配線部により電気的に接続される。また、第１バイアと第２バイアとは、配線部により電気的に接続される。他のバイア同士も、配線部により電気的に接続される。配線層Ｌ４では、一のバイアは、電源パッド側から接地パッド側へ向かって、他の２つのバイアのそれぞれと、配線部により電気的に接続される。また、電源パッドにも、配線層同士を電気的に接続するバイアが配置される。

第１バイアと第２バイア及び他のバイアは、斜方格子状に配置される。各バイアが配置される間隔は、ピッチ１の方向では１．０（ｍｍ）であり、ピッチ２の方向では１．１５（ｍｍ）である。

配線部の幅は、０．２（ｍｍ）であり、配線部の厚さは、０．０７（ｍｍ）であり、配線部の長さは、１．１５４（ｍｍ）である。配線層Ｌ１〜Ｌ３の厚さは、０．０７（ｍｍ）である。

第１バイアと第２バイア及び他のバイアの内径は、０．６（ｍｍ）であり、各バイアの導電層の厚さは０．０２５（ｍｍ）であり、隣接する配線層同士を接続するバイアの部分の長さは、０．４（ｍｍ）である。

配線部及び配線層及びバイアの導電層は、銅により形成されており、電気抵抗率は、１７（μΩ・ｍｍ）である。

多層基板の電源パッドに定電流９０アンペアを供給した時の電流密度分布を、熱流体解析法を用いて計算した。図７〜図１１に、電流密度分布を示す。色の濃い領域が、電流密度の高い領域を示しており、色の薄い領域が、相対的に電流密度の低い領域を示す。図９には、電流の流れる向きを矢印で示している。

図１１（Ａ）は、図９のＹ１―Ｙ１線端面における電流密度分布を示しており、図１１（Ｂ）は、図９のＹ２―Ｙ２線端面における電流密度分布を示す。図１１（Ａ）において、第１面側の配線部の電流密度は、配線部の電流密度をＹ１―Ｙ１線端面へ射影した値に基づいて示されている。同様に、図１１（Ｂ）においても、第１面側の配線部の電流密度は、配線部の電流密度をＹ２―Ｙ２線端面へ射影した値に基づいて示されている。また、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）には、配線層Ｌ１〜Ｌ３の電流密度を数値で示している。

図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、配線層Ｌ４における配線部の中央における電流密度は、色の濃淡で示される下限値以下となっていて、白色で示されており非常に小さい値を示している。配線層Ｌ３の電流密度は、配線層Ｌ１及びＬ２及びＬ４よりも高い。配線層Ｌ１及びＬ２の電流密度は同程度である。実施例の多層基板では、電源パッドから供給される電流は、配線層Ｌ１〜Ｌ３に分散した経路を通って接地パッドへ流れている。

（実施例の多層基板のＲＴ１の計算）
図７〜図１１に示す多層基板の実施例について、配線層Ｌ４と配線層Ｌ３と接続する第１バイアの部分の抵抗（図６のＲＴ１に対応する、以下この抵抗を抵抗ＲＴ１ともいう）を以下のように求めた。

配線層Ｌ４と配線層Ｌ３と接続する第１バイアの部分は、円筒形状を有する。以下、配線層Ｌ４と配線層Ｌ３と接続する第１バイアの部分を、円筒部ともいう。

抵抗ＲＴ１を、円筒部の長さ×電気抵抗率／円筒部の断面積により求める。

円筒部の長さは、０．４（ｍｍ）であり、電気抵抗率は、１７（μΩ・ｍｍ）である。円筒部の断面積は、円筒部の円周の長さ×円筒部の厚さにより求められるので、０．６（ｍｍ）×３．１４×０．０２５（ｍｍ^２）＝０．０４７１（ｍｍ^２）である。

抵抗ＲＴ１は、０．４（ｍｍ）×１７（μΩ・ｍｍ）／０．０４７１（ｍｍ^２）＝１４４．３７（μΩ）＝１．４４Ｅ−０４（Ω）である。

（実施例の多層基板のＲ１の計算）
次に、図７〜図１１に示す多層基板の実施例について、第１バイアと第２バイアとを電気的に接続する配線部の抵抗（図６のＲ１に対応する、以下、配線部の抵抗Ｒ１ともいう）を以下のように求めた。

配線部は、図１０に示すようにほぼ直方体の形状を有すると仮定する。

配線部の抵抗Ｒ１を、配線部の長さ×電気抵抗率／配線部の断面積により求める。

配線部の長さは、１．１５４（ｍｍ）であり、電気抵抗率は、１７（μΩ・ｍｍ）である。配線部の断面積は、配線部の幅×配線部の厚さにより求められるので、０．２（ｍｍ）×０．０７（ｍｍ）＝０．０１４（ｍｍ^２）である。ここで、一の第１バイアは、２つの配線部を介して、２つの第２バイアと電気的に接続しているので、配線部の断面積は、２倍して、０．０１４（ｍｍ^２）×２＝０．０２８（ｍｍ^２）となる。

配線部の抵抗Ｒ１は、１．１５４（ｍｍ）×１７（μΩ・ｍｍ）／０．０２８（ｍｍ^２）＝７００．６４（μΩ）＝７．０１Ｅ−０４（Ω）である。

従って、配線部の抵抗Ｒ１は７．０１Ｅ−０４（Ω）であり、円筒部の抵抗ＲＴ１は１．４４Ｅ−０４（Ω）であるので、
ＲＴ１ ＜ Ｒ１
の関係であることが分る。

従って、実施例の多層基板では、電源パッドから供給される電流は、配線層Ｌ４の配線部よりも抵抗の低い第１バイアを通って、接地パッド側へ流れると考えられる。

（比較例）
図１２〜図１６に示す構造を有する比較例の多層基板を設計して、熱流体解析法を用いて、電流密度の分布を求めた。図１２は、比較例の多層基板の平面図を示す図である。図１３は、比較例の多層基板の部分平面図及び電流密度を示す図（その１）である。図１４は、比較例の多層基板の部分平面図及び電流密度を示す図（その２）である。図１５は、比較例の多層基板のバイア及び配線部を説明する図である。図１６は、図１４に示す比較例の多層基板のＹ３−Ｙ３線端面図及び電流密度を示す図である。

図１２に示すように、多層基板は、平面視して横長の長方形の形状を有する。左側の短辺側に電源パッドが配置され、右側の短辺側に接地パッドが配置される。電源パッドから供給される電流は、複数の配線層及び複数のバイアを通って、接地パッドへ流れ得る。

図１６に示すように、多層基板は、４つの配線層Ｌ１〜Ｌ４と、配線層間に配置される３つの絶縁層を有する。

図１３に示すように、多層基板には、電源パッドと電気的に接続しており、配線層同士を電気的に接続する複数の第１バイアが配置される。また、多層基板には、第１バイアに対して電源パッドとは反対側に配置され、配線層同士を電気的に接続する第２バイアが配置される。更に、第２バイアと接地パッドとの間には、配線層同士を電気的に接続する複数の他のバイアが配置される。

第１面側の配線層Ｌ４には、バイア同士を電気的に接続する配線部であるベタ配線が配置され、他の配線層Ｌ１〜Ｌ３にも、ベタ配線が配置される。

図１５に示すように、電源パッドと第１バイアとは配線層Ｌ４のベタ配線により電気的に接続される。また、第１バイアと第２バイアとは、配線層Ｌ４のベタ配線により電気的に接続される。他のバイア同士も、配線層Ｌ４のベタ配線により電気的に接続される。電源パッドと接地パッドとは、配線層Ｌ４のベタ配線により電気的に接続される。

第１バイアと第２バイア及び他のバイアは、正方格子状に配置される。各バイアが配置される間隔は、０．９５（ｍｍ）である。第１バイアと第２バイアとの距離は、０．６５（ｍｍ）である。

配線層Ｌ１〜Ｌ４の厚さは、０．０７ｍｍである。

第１バイアと第２バイア及び他のバイアの内径は、０．３（ｍｍ）であり、バイアの導電層の厚さは０．０．２５（ｍｍ）であり、隣接する配線層同士を接続するバイアの部分の長さは、０．４（ｍｍ）である。

配線部及び配線層及びバイアの導電層は、銅により形成されており、電気抵抗率は、１７（μΩ・ｍｍ）である。

多層基板の電源パッドに定電流１５アンペアを供給した時の電流密度分布を、熱流体解析法を用いて計算した。図１２〜図１６に、電流密度分布を示す。色の濃い領域が、電流密度の高い領域を示しており、色の薄い領域が、相対的に電流密度の低い領域を示す。図１４には、電流の流れる向きを矢印で示している。図１６は、図１４のＹ３―Ｙ３線端面における電流密度分布を示す。また、図１６には、配線層Ｌ１〜Ｌ４の電流密度を数値で示している。

図１６に示すように、配線層Ｌ４を流れる電流の電流密度は、配線層Ｌ３よりも高い。配線層Ｌ１及び配線層Ｌ２を流れる電流の電流密度は、配線層Ｌ３よりも低い。比較例の多層配線では、電源パッドから供給される電流は、主に配線層Ｌ４を通って接地パッドへ流れている。特に、第１バイアと第２バイアとを接続する配線層Ｌ４の部分の電流密度が高い値を示している。

（比較例の多層基板のＲＴ１の計算）
図７〜図１１に示す多層基板の実施例について、配線層Ｌ４と配線層Ｌ３と接続する第１バイアの部分の抵抗（図６のＲＴ１に対応する、以下この抵抗を抵抗ＲＴ１ともいう）を以下のように求めた。

配線層Ｌ４と配線層Ｌ３と接続する第１バイアの部分は、円筒形状を有する。以下、配線層Ｌ４と配線層Ｌ３と接続する第１バイアの部分を、円筒部ともいう。

図１３及び図１４を参照すると、電源パッドから流れる電流は、円形状を有する第１バイアにおける電源パッド側の半分の領域を流れているが、電源パッドに対して反対側の半分の領域を流れる電流は小さいことが分る。そこで、配線層Ｌ４から配線層Ｌ３へ電流を流すのに機能している第１バイアの領域は、電源パッド側の半分の領域であると仮定して、配線層Ｌ４と配線層Ｌ３と接続する第１バイアの部分は半円筒の部分であると考えて、抵抗ＲＴ１を求める。

即ち、抵抗ＲＴ１を、円筒部の長さ×電気抵抗率／半円筒部の断面積により求める。

円筒部の長さは、０．４（ｍｍ）であり、電気抵抗率は、１７（μΩ・ｍｍ）であり、半円筒部の断面積は、半円筒部の円弧の長さ×円筒部の厚さにより求められるので、０．３（ｍｍ）×３．１４／２×０．０２５（ｍｍ^２）＝０．０１１７８（ｍｍ^２）である。

抵抗ＲＴ１は、０．４（ｍｍ）×１７（μΩ・ｍｍ）／０．０１１７８（ｍｍ^２）＝５７７．４９（μΩ）＝５．７７Ｅ−０４（Ω）である。

（比較例の多層基板のＲ１の計算）
次に、図１２〜図１６に示す多層基板の比較例について、第１バイアと第２バイアとを電気的に接続する配線層の部分の抵抗（図６のＲ１に対応する、以下、配線層の部分の抵抗Ｒ１ともいう）を以下のように求めた。

配線層の部分は、図１５に示すようにほぼ直方体の形状を有すると仮定する。

配線層の部分の抵抗Ｒ１を、配線部の長さ×電気抵抗率／配線部の断面積により求める。

配線層の部分の長さは、０．６５（ｍｍ）であり、電気抵抗率は、１７（μΩ・ｍｍ）であり、配線層の部分の断面積は、配線層の部分の幅×配線層の部分の厚さにより求められる。ここで、配線層の部分の幅は、第１バイアの円周の半分とする。配線層の部分の断面積は、０．３（ｍｍ）×３．１４／２×０．０７（ｍｍ^２）＝０．０３２９７（ｍｍ^２）である。

配線層の部分の抵抗Ｒ１は、０．６５（ｍｍ）×１７（μΩ・ｍｍ）／０．０３２９７（ｍｍ^２）＝３３５．１３（μΩ）＝３．３５Ｅ−０４（Ω）である。

従って、配線部の抵抗Ｒ１は３．３５Ｅ−０４（Ω）であり、円筒部の抵抗ＲＴ１は５．７７Ｅ−０４（Ω）であるので、
ＲＴ１ ＞ Ｒ１
の関係であることが分る。

従って、比較例の多層基板では、電源パッドから供給される電流は、第１バイアよりも抵抗の低い配線層Ｌ４を通って、接地パッド側へ流れると考えられる。

１０ 多層基板
１０ａ 第１面
１０ｂ 第２面
１１ 配線層
１２ 絶縁層
１３ 配線層
１４ 絶縁層
１５ 配線層
１６ 絶縁層
１７ 配線層
２０ 電源パッド
２１ａ〜２１ｅ 第１バイア
２２ａ〜２２ｅ 第２バイア
２３ａ〜２３ｅ 第３バイア
２４ａ〜２４ｅ 配線部
２５ａ〜２５ｇ 配線部
２６ａ〜２６ｅ 配線部
２７ 素子パッド
２８ 素子
３０ 電流源
Ｖｈ バイアホール
Ｖｃ 導電層

Claims (7)

1. 第１配線層と、
   前記第１配線層上に配置される絶縁層と、
   前記絶縁層上に配置される第２配線層と、
   前記絶縁層上に配置され、電流が供給される電源パッドと、
   前記電源パッドと電気的に接続しており、前記第１配線層と前記第２配線層とを電気的に接続する第１バイアと、
   前記第１バイアに対して前記電源パッドとは反対側に配置され、前記第１配線層と前記第２配線層とを電気的に接続する第２バイアと、
   を備え、
   前記第２配線層は、前記第１バイアと前記第２バイアとを電気的に接続する配線部を有し、
   前記第１バイアの電気抵抗は、前記配線部の電気抵抗よりも小さい多層基板。
2. 前記第１バイアは、前記電源パッドと、前記第２バイアとのみ電気的に接続する請求項１に記載の多層基板。
3. 複数の前記第１バイアと、複数の前記第２バイアと、複数の前記配線部とを備え、
   一の前記配線部は、一の前記第１バイアと一の前記第２バイアとのみを電気的に接続する請求項１又は２に記載の多層基板。
4. 前記電源パッドは円弧形状の輪郭を有し、
   複数の前記第１バイアは、前記電源パッドを中心として円弧状に配置される請求項３に記載の多層基板。
5. 複数の前記第１バイア及び複数の前記第２バイアは、格子状に配置される請求項３又は４に記載の多層基板。
6. 前記第２バイアに対して前記電源パッドとは反対側に配置され、前記第１配線層と前記第２配線層とを電気的に接続する第３バイアと、
   前記第３バイアと電気的に接続する素子と、
   を備える請求項１〜５の何れか一項に記載の多層基板。
7. 請求項１に記載の多層基板を用いて、前記電源パッドから前記第１バイアと電気的に接続する素子に電流を供給する方法。