JP2020013917A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】層数を削減することができる配線基板を提供する。【解決手段】配線基板１０は、少なくとも１層の絶縁層１と、絶縁層１に配置されるビア２と、絶縁層１の表面に配置され、ビア２と接続される接続用パッド３と、隣り合う接続用パッド３の直下のビア２同士の間に、互いに平行に配置される複数の信号配線４と、を含む。ビア２が信号配線４に沿うように位置しており、信号配線４に平行なビア２の中心線２ａと直交する方向のビア２の最大幅Ｘが、信号配線４と直交する方向の接続用パッド３の最大幅Ｙの５０％以下である。【選択図】図１

Description

本開示は、配線基板に関する。

近年、ロジック（回路素子）とメモリ（記憶素子）とを実装した有機基板（配線基板）の引き合いが活発化している。中でも、２．１次元（２．１Ｄ）基板として対応が急がれている。

配線基板上にメモリとしての半導体チップを実装する方法の１つとして、フリップチップ実装がある。これは、チップ表面と配線基板とを電気的に接続する際、配線基板の表面の接続用パッドにバンプと呼ばれる突起状の端子を設け、これにより接続する方法である。この接続用パッドは配線基板の絶縁層の表面に設けられ、その下部に電気的に接続されたビアを設けて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−０２６８３５号公報

本開示の配線基板は、少なくとも１層の絶縁層と、絶縁層に配置されるビアと、絶縁層の表面に配置され、ビアと接続される接続用パッドと、隣り合う接続用パッドの直下のビア同士の間に、互いに平行に配置される複数の信号配線とを含む。ビアが信号配線に沿うように位置しており、信号配線に平行なビアの中心線と直交する方向のビアの最大幅が、信号配線と直交する方向の接続用パッドの最大幅の５０％以下である。

（ａ）は本開示の一実施形態に係る配線基板を示す概略断面図であり、（ｂ）は概略上面図である。 本開示の他の実施形態に係る配線基板を示す概略上面図である。 本開示のさらに他の実施形態に係る配線基板を示す概略上面図である。 （ａ）は本開示のさらに他の実施形態に係る配線基板を示す概略断面図であり、（ｂ）は概略上面図である。 図４に示す配線基板を示す上面図である。

従来の配線基板では、ビアの幅（径）が接続用パッドの幅（径）とほぼ同じである。そのため、接続用パッドの直下の領域に信号配線を配置することができない。その結果、この領域の配線密度が低くなってしまい、信号配線を配置するための絶縁層の層数が増えて配線基板が厚くなる。

これに対して、本開示の一実施形態に係る配線基板では、接続用パッドの直下の領域にビアが信号配線に沿うように位置しており、信号配線に平行なビアの中心線と直交する方向のビアの最大幅が、前記信号配線と直交する方向の接続用パッドの最大幅の５０％以下である。これにより、接続用パッドの直下の領域における配線密度を向上させることができるため、層数を削減することができる。

以下、本開示の一実施形態に係る配線基板を、図１（ａ）および（ｂ）に基づいて説明する。

図１（ａ）に示す配線基板１０は、２層の絶縁層１と、絶縁層１に配置されるビア２と、絶縁層１の表面に配置され、ビア２と接続される接続用パッド３と、２層の絶縁層１間において、隣り合う接続用パッド３の直下のビア２同士の間に、互いに平行に配置される複数の信号配線４とを含む。すなわち、配線基板１０は、絶縁層１、信号配線４層および絶縁層１の３層構造を有している。

２層の絶縁層１のうち、上面側の絶縁層１の表面には、接続用パッド３が設けられている。上面側の絶縁層１と下面側の絶縁層１との間には、信号配線４が形成されている。絶縁層１には、配線基板１０の厚み方向に導通するビア２が形成されている。

絶縁層１は、絶縁性を有する素材（絶縁板）で形成されていれば特に限定されない。このような絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ケイ素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）樹脂などの有機樹脂などが挙げられる。これらの有機樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。さらに、絶縁層１には例えばシリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機充填材（フィラー）が含まれていてもよい。

ビア２は、接続用パッド３の直下の領域に設けられる。このビア２は、絶縁層１に設けられ、信号配線４と電気的に接続されるランド２１と、このランド２１を配線基板１０の上下方向において接続用パッド３と電気的に接続するビアホール２２とを含む。なお、図示されていないが、ランド２１は、信号配線４の他に、電源用配線または接地用配線とも電気的に接続されてもよい。

ランド２１およびビアホール２２は、導体により形成される。この導体としては、例えば銅などが挙げられる。ビアホール２２の構造は特に限定されず、ビアホール２２の内部は中空状で壁面のみに導体があっても、あるいは導体が充填されているフィルドビアであってもよい。

一般的に、ランド２１の幅（径）の方がビアホール２２の幅（径）よりも大きい。したがって、本明細書においては、ランド２１の幅（径）をビア２の幅（径）とする。

図１（ｂ）に示すように、ビア２（ランド２１）は、信号配線４の長さ方向に沿うように位置しており、複数のビア２の中心を結ぶ中心線２ａが信号配線４に平行となっている。

ビア２の中心線２ａと直交する方向のビア２の最大幅をＸ、信号配線４と直交する方向の接続用パッド３の最大幅をＹとしたとき、ＸはＹの５０％以下の長さであり、ＸはＹの３０％以下の長さであってもよく、ビア２の総抵抗値を考慮すると、ＸはＹの１５％以上の長さであるのがよい。なお、図１（ｂ）では、図１（ａ）に示すバンプ５およびソルダーレジスト９は省略している。

ビア２の最大幅Ｘおよび接続用パッド３の最大幅Ｙが上記した範囲であれば、接続用パッド３の直下の領域で、信号配線４をよりビア２の周縁部まで配置することができる。これにより、隣り合う接続用パッド３の間での信号配線４の配置本数を増やし、配線密度を向上させることができる。接続用パッド３の間での信号配線４の配線密度を向上させると、信号配線４を配置するための絶縁層１の層数の削減をすることができる。

ビア２の中心線２ａは、このビア２が接続された接続用パッド３の略中心を通っていてもよい。中心線２ａが接続用パッド３の略中心を通れば、ビア２の周縁部に均等に信号配線４を配置することができる。

上記したように、ビア２が信号配線４に沿うように位置しており、ビア２の中心線２ａが信号配線４に平行であり、ビア２の中心線２ａと直交する方向のビア２の最大幅Ｘが、信号配線と直交する方向の接続用パッド３の最大幅Ｙの５０％以下であるならば、配置されるビア２の形状や個数は特に限定されない。

ビア２は、配線基板１０を平面視した場合、少なくとも２つに分割されていればよい。分割されたビア２の数は特に限定されず、２〜５個であればよい。

配線基板１０を平面視した場合、例えば図１（ｂ）に示すように、分割された複数のビア２は互いに非接触状態であってもよいし、図２に示すように、ビア２が互いに接触した状態であってもよい。この場合、複数のビア２は、信号配線４と平行な中心線２ａを有しており、それぞれの中心線２ａは略同一直線状に存在している。

さらに、図３に示すように、配線基板１０を平面視した場合、ビア２が、信号配線４と平行な方向を長径とする略長円形状を有していてもよい。

絶縁層１の少なくとも一方の表面には接続用パッド３が設置される。この接続用パッド３は表面実装用チップ部品の実装を可能にしたものであり、下部に設けたビア２および信号配線４と電気的に接続される。なお、図示されていないが、接続用パッド３は、信号配線４の他に、電源用配線または接地用配線とも電気的に接続されてもよい。

接続用パッド３は、端子であるバンプ５を通してチップ部品を実装可能であり、複数個が間隙を設けて配置される。隣り合う接続用パッド３間の間隙の幅は特に制限されないが、２０〜１００μｍであるのがよい。

この接続用パッド３は、所定の導体、例えば銅箔または銅箔上に更にめっきした導体などから形成される。接続用パッド３は、配線基板１０を平面視した場合、略真円形状を有しており、例えば８０〜２００μｍの直径を有している。

隣り合う接続用パッド３のそれぞれの下部に設けたランド２１間の間隙には、複数の信号配線４が互いに平行に間隙を設けて設置される。この信号配線４は、ビア２のランド２１の周縁部に非接触に設けられる。上記したように、接続用パッド３の径よりもビア２（ランド２１）の径は小さいため、信号配線４は、接続用パッド３の下部において、ランド２１と接触しない範囲まで配置することができる。信号配線４の幅は２〜１２μｍ、信号配線４同士の間隙は２〜１２μｍであるのがよく、この信号配線４の幅と間隙の長さは同じであってもよい。

この信号配線４の素材としては例えば銅が挙げられる。信号配線４は、高周波信号を通しやすくなる２本１組の差動配線などであってもよい。信号配線４は、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、ＭＳＡＰ(Modified Semi Additive Process)などの公知の工法により形成される。

絶縁層１の表面には保護のためのソルダーレジスト９が設けられる。このソルダーレジスト９は開口部を有し、この開口部より接続用パッド３を露出させる。

ソルダーレジスト９の開口部から露出した接続用パッド３は、部品（図示せず）と接続するための端子であるバンプ５と接続される。なお、部品を実装する場合の方式は、バンプを用いるフリップチップ実装に限定されない。例えば、ワイヤボンディングを用いてもよいし、リードを基板に挿入するリード挿入実装であってもよい。

図４（ａ）および（ｂ）は、本開示のさらに他の実施形態に係る配線基板１０´を示している。この配線基板１０´は、絶縁層１が２層以上積層された多層構造を有している。なお、上記した部材と同じ作用を示す部材には同符号を付して説明を省略する。

配線基板１０´は、上記した配線基板１０の上下面にさらに接地用導体層６を積層したものである。より具体的には、配線基板１０´は、信号配線４層と、その上下方向に絶縁層１（絶縁層１ａ、１ｂ）を挟んで配置された接地用導体層６とに、配線基板１０の厚み方向に導通するビア２が形成される。信号配線４層の上方向の接地用導体層６の上面には絶縁層１ｂが配置され、この絶縁層１ｂの表面にはビア２と接続される接続用パッド３が配置される。接地用導体層６はベタ層であり、信号配線４の範囲と同じく、隣り合う接続用パッド３の間に設けられる。このように、信号配線４が接続用パッド３と重なり合う場合でも、信号配線４の上下方向の絶縁層１ｂに接地用導体層６を配置することができ、電気特性を確保することが容易となる。

図５は配線基板１０´の全体の一部（４分割された配線基板の右上部分）を示す上面図である。図５に示すように、信号配線４は、配線基板１０´の外周部に配置されており、その中央部に接地用ビア７と電源用ビア８とを格子状になるよう交互に配置している。なお、破線で描かれた接続用パッド３は最上層の電極である。

上記した本実施形態の配線基板１０、１０´は、接続用パッド３の直下の領域にビア２が信号配線４に沿うように位置している。このビア２の中心線２ａが信号配線４に平行であり、中心線２ａと直交する方向のビア２の最大幅Ｘが、信号配線４と直交する方向の接続用パッド３の最大幅Ｙの５０％以下とした。これにより、配線基板１０、１０´は、接続用パッド３の直下の領域にて配線密度を向上させられるので、層数を削減することができる。

本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更や改良が可能である。例えば、上述の実施形態においてビア２は、配線基板１０を平面視した場合、略真円形状を有している。しかし、ビアは略真円形状に限定されず、例えば略長円形状を有していてもよく、三角形状や四角形状など多角形状を有していてもよい。多角形状の場合、角が面取りされたような形状であってもよい。

上述の実施形態において接続用パッド３は、配線基板１０を平面視した場合、略真円形状を有している。しかし、接続用パッドは略真円形状に限定されず、例えば略長円形状を有していてもよく、三角形状や四角形状など多角形状を有していてもよい。多角形状の場合、角が面取りされたような形状であってもよい。

１ 絶縁層
２ ビア
２ａ 中心線
２１ ランド
２２ ビアホール
３ 接続用パッド
４ 信号配線
５ バンプ
６ 接地用導体層
７ 接地用ビア
８ 電源用ビア
９ ソルダーレジスト
１０、１０´ 配線基板

Claims (5)

1. 少なくとも１層の絶縁層と、
   前記絶縁層に配置されるビアと、
   前記絶縁層の表面に配置され、ビアと接続される接続用パッドと、
   隣り合う前記接続用パッドの直下のビア同士の間に、互いに平行に配置される複数の信号配線と、を含み、
   前記ビアが信号配線に沿うように位置しており、信号配線に平行なビアの中心線と直交する方向のビアの最大幅が、前記信号配線と直交する方向の接続用パッドの最大幅の５０％以下であることを特徴とする配線基板。
2. 前記ビアの中心線が、前記接続用パッドの略中心を通る請求項１に記載の配線基板。
3. 平面視した場合、前記ビアが少なくとも２つに分割されている請求項１または２に記載の配線基板
4. 平面視した場合、前記ビアが、ビアの中心線に沿う方向を長手方向にする略長円形状を有している請求項１または２に記載の配線基板。
5. 前記信号配線の上下の少なくとも一方の絶縁層に、接地用導体層がさらに積層されている請求項１〜４のいずれかに記載の配線基板。

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