JP3878795B2

JP3878795B2 - Multilayer wiring board

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Publication number: JP3878795B2
Application number: JP2000160573A
Authority: JP
Inventors: 正尚株元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001339170A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路基板等に使用される多層配線基板に関し、より詳細には高速で作動する半導体素子を搭載する多層配線基板における配線構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体集積回路素子等の半導体素子が搭載され、電子回路基板等に使用される多層配線基板においては、内部配線用の配線導体の形成にあたって、アルミナ等のセラミックスからなる絶縁層とタングステン（Ｗ）等の高融点金属からなる配線導体とを交互に積層して多層配線基板を形成していた。
【０００３】
従来の多層配線基板においては、内部配線用配線導体のうち信号配線は通常、ストリップ配線構造とされており、信号配線として形成された配線導体の上下に絶縁層を介していわゆるベタパターン形状の広面積の接地（グランド）層または電源層が形成されていた。
【０００４】
また、多層配線基板が取り扱う電気信号の高速化に伴い、絶縁層を比誘電率が10程度であるアルミナセラミックスに代えて比誘電率が3.5〜５と比較的小さいポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を用いて形成し、この絶縁層上に蒸着法やスパッタリング法等の気相成長法による薄膜形成技術を用いて銅（Ｃｕ）からなる内部配線用導体層を形成し、フォトリソグラフィ法により微細なパターンの配線導体を形成して、この絶縁層と配線導体とを多層化することにより高密度・高機能でかつ半導体素子の高速作動が可能となる多層配線基板を得ることも行なわれていた。
【０００５】
一方、多層配線基板の内部配線の配線構造として、配線のインピーダンスの整合によるリンギングノイズの低減や信号配線間のクロストークの低減等を図り、しかも高密度配線を実現するために、各絶縁層の上面に平行配線群を形成し、これを多層化して各層の配線群のうち所定の配線同士をビア導体やスルーホール導体等の貫通導体を介して電気的に接続する構造が提案されている。
【０００６】
このような平行配線群を有する多層配線基板においては、この多層配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品とこの多層配線基板が実装される実装ボードとを電気的に接続するために、多層配線基板内で各平行配線群のうちから適当な配線を選択し、異なる配線層間における配線同士の接続はビア導体等の貫通導体を介して行なわれる。
【０００７】
そして、このような多層配線基板によれば、信号線をストリップ線路で構成する場合に比べて配線層の層数を削減できるとともに、平行配線群内および平行配線群間において、信号配線間のクロストークを低減することができるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の平行配線群を有する多層配線基板においては、搭載される半導体素子等の電子部品の高速化に伴い、各種電子機器等から不要な電磁波が放射されることによりこの電磁波が電子機器内もしくは周辺の他の電気機器に対して侵入し、電子回路にノイズとして影響を与え、電子機器に誤動作を引き起こす原因となるという、ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference：電磁波妨害）ノイズが問題とされるようになっている。
【０００９】
これに対し、本発明者は、特願平11−82253号において、第１の絶縁層に形成され、この第１の絶縁層の中央部に交点を有する２〜４本の直線で中心角が略等しくなるように区分された各区分領域においてそれぞれ前記交点側に向かう平行配線群から成る第１の配線層と、前記第１の絶縁層に積層された第２の絶縁層に形成され、前記各区分領域においてそれぞれ前記第１の配線層と直交する平行配線群から成る第２の配線層とを貫通導体群で電気的に接続する積層配線体を具備することを特徴とする多層配線基板を提案した。
【００１０】
これによれば、第２の配線層を構成する平行配線群の配線は絶縁層の中央部を取り囲むようにほぼ環状の配線構造をとることとなり、配線間のクロストークノイズを低減させることができるとともに、ＥＭＩノイズ対策としても効果を有するものとなる。特に、第２の配線層が各区分領域の配線が接続されてなる環状配線を有し、最外周側の環状配線が接地配線である場合には、ＥＭＩノイズ対策として非常に有効なものである。
【００１１】
しかしながら、この多層配線基板においても、より完全なＥＭＩノイズ対策を求める際には、第１の配線層が各区分領域において絶縁層の中央部側に向かう平行配線群から成るものであり、各平行配線がそれぞれ分離して形成されているため、この配線層に対する外部からのＥＭＩノイズの侵入を完全には抑えきれず、半導体素子等のさらなる高速化に伴い、高レベルで安定した電気特性を維持して良好な動作をさせることが困難となる傾向が見られた。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、所定の区分領域で交互に直交させて積層された平行配線群で構成され、同一層内および上下層間における配線間のクロストークを低減させる配線構造を有しつつ、各区分領域でそれぞれ絶縁層の中央部側に向かう平行配線群に対してもＥＭＩノイズの影響を低減させることができる、高速で作動する半導体素子等の電子部品を搭載する電子回路基板等に好適な多層配線基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板は、第１の絶縁層に形成され、この第１の絶縁層の中央部に交点を有する２〜４本の直線で中心角が略等しくなるように区分された各区分領域においてそれぞれ前記交点側に向かう第１の平行配線群と、前記第１の絶縁層に積層された第２の絶縁層に形成され、前記各区分領域においてそれぞれ前記第１の平行配線群と直交する第２の平行配線群と、前記第１および第２の平行配線群を電気的に接続する貫通導体群とから成る積層配線体を具備して成り、前記第１の平行配線群は各区分領域においてそれぞれ接地配線および信号配線を有するとともに前記第１の絶縁層の外周部に形成した環状接地配線により取り囲まれており、かつこの環状接地配線に前記接地配線が電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記第１および第２の平行配線群は、それぞれ複数の信号配線と、各信号配線に隣接する電源配線または接地配線とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の多層配線基板によれば、第１および第２の平行配線群を各区分領域において互いに直交配置して上下に積層し、貫通導体群で電気的に接続して成る積層配線体を具備して成ることから、各平行配線群同士の配線間におけるクロストークノイズを減少させて最小とすることができ、第２の配線層を構成する平行配線群の配線は絶縁層の中央部を取り囲むようにほぼ環状の配線構造をとることとなり、配線間のクロストークノイズを低減させることができるとともに、ＥＭＩノイズ対策としても効果を有するものとなり、しかも、第１の平行配線群を第１の絶縁層の外周部に形成した環状接地配線により取り囲んでこの環状接地配線に第１の平行配線群中の接地配線を電気的に接続したことから、第１の平行配線群内の各区分領域における接地配線を同一の接地電位に保つことができるため半導体素子等の作動に伴う同時スイッチングノイズを低減することが可能となるとともに、環状接地配線が電磁的なシールドとしても機能するので第１の平行配線群に対するＥＭＩノイズの侵入も効果的に低減させることが可能となる。
【００１６】
また、第２の平行配線群についても、各区分領域の平行配線は第２の絶縁層の中央部を取り囲むようにほぼ環状の配線構造をとることとなり、配線間のクロストークノイズを低減させることができるとともにＥＭＩノイズの影響を低減できるものである。特に、第２の配線層が各区分領域の配線が電気的に接続されてなる環状配線を有し、さらに最外周側の環状配線を接地配線とした場合には、ＥＭＩノイズの影響を第１の平行配線群における環状接地配線と同様に有効に低減させることができる。
【００１７】
これにより、本発明の多層回路基板によれば、積層配線体により配線間のクロストークノイズを低減させることができるとともに、第１の平行配線群についても接地配線の電位を安定に保つことができて同時スイッチングノイズを低減することができ、ＥＭＩノイズの侵入も効果的に低減することができるので、ノイズ発生や高周波信号の伝送損失の発生・搭載される半導体素子等の電子部品の誤動作の発生等を引き起こすことなく、高速で作動する半導体素子等の電子部品を正確かつ安定に動作させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多層配線基板について添付図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
【００１９】
本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を図１〜図６に示す。図１〜図６はそれぞれ本発明の多層配線基板の実施の形態の一例における各絶縁層毎の上面図であり、図１は上面に集積回路素子が搭載される第１層目の絶縁層の上面図、図２はその下の第２層目の絶縁層の上面図、図３は第３層目の絶縁層の上面図、図４は第４層目の絶縁層の上面図、図５は第５層目の絶縁層の上面図、図６は第５層目の絶縁層の下面図を示している。
【００２０】
これらの図において、Ｉ１〜Ｉ５はそれぞれ第１層目〜第５層目の絶縁層であり、この例では、第１層目の絶縁層Ｉ１は多層配線基板の最上層となり、第５層目の絶縁層Ｉ５は最下層となっている。また、Ｍは第１層目の絶縁層Ｉ１の上面、すなわちこの多層配線基板の上面側の表面の中央部に設けられた集積回路素子等の半導体素子の搭載領域である。
【００２１】
Ｃは搭載領域Ｍの下部で第３層目および第５層目の絶縁層Ｉ３・Ｉ５の上面に配設されたストリップ線路部の線路導体である。この例では、第３層目の絶縁層Ｉ３上の線路導体Ｃは、第２層目の絶縁層Ｉ２の表面に形成された接地導体層ＧＬと、第４層目の絶縁層Ｉ４の表面に形成された電源導体層ＰＬとによりストリップ線路部を形成している。また、複数の線路導体Ｃはそれぞれ接続用の貫通導体群ＴＣを介して多層配線基板表面の搭載領域Ｍに導出され、搭載される半導体素子の各端子電極に電気的に接続される。なお、図１〜図６中において、接続用の貫通導体群ＴＣを始めとする各貫通導体はいずれも丸印で示している。
【００２２】
ＧＬは第２の絶縁層Ｉ２の表面に形成された接地導体層である。この接地導体層ＧＬは、半導体素子を第１の平行配線群Ｌ１に線路導体Ｃを介して効率よく電気的に接続するための再配列を可能にするとともに、搭載されるデバイスの周波数に応じた接地導体層の面積を最適化し、デバイスへの電位の供給を安定化させることにより電磁ノイズに対するシールド効果を有するものである。この接地導体層ＧＬは、多層配線基板において第２層目の導体層Ｉ２の上面に、下方に形成される各線路導体Ｃおよび各平行配線群Ｌ１・Ｌ２の仕様に応じて適宜形成される。このような接地導体層ＧＬを形成することにより、半導体素子と第１の平行配線群Ｌ１との間で接地配線を効率的に接続できるように再配列させることができ、また電磁ノイズに対して良好なシールド効果を有する多層配線基板を得ることができる。
【００２３】
また、ＰＬは第４層目の絶縁層Ｉ４の表面に形成された電源導体層である。この電源導体層ＰＬは、接地導体層ＧＬと同様に、電源配線を半導体素子から第１の平行配線群Ｌ１に効率よく電気的に接続するための再配列を可能とするものである。この電源配線層ＰＬは、接地導体層ＧＬと同様に、多層配線基板の仕様に応じて適宜形成されるものであり、このような電源導体層ＰＬを形成することにより、半導体素子と第１の平行配線群Ｌ１との間で電源配線を効率的に接続できるように再配列させることができる。
【００２４】
これら接地導体層ＧＬおよび電源導体層ＰＬは、必要に応じて格子状としてもよく、また電源と接地とを入れ替えて用いてもよいものである。これら各層を接地または電源のいずれに設定するかは多層配線基板の仕様に応じて適宜選択すればよい。
【００２５】
なお、接続用の貫通導体群ＴＣはこの接地導体層ＧＬとは電気的に絶縁されてこれらの層を貫通している。
【００２６】
次に、Ｌ１およびＬ２はそれぞれ第３〜第５の絶縁層Ｉ３〜Ｉ５の上面に形成された第１および第２の平行配線群である。この例では、第３および第５の絶縁層Ｉ３・Ｉ５の上面に第１の平行配線群Ｌ１が、第４の絶縁層Ｉ４の上面に第２の平行配線群Ｌ２が形成されて、交互に積層されている。また、Ｐ１およびＰ２はそれぞれ第１および第２の平行配線群Ｌ１・Ｌ２中の電源配線、Ｇ１およびＧ２はそれぞれ第１および第２の平行配線群Ｌ１・Ｌ２中の接地配線、Ｓ１およびＳ２はそれぞれ第１および第２の平行配線群Ｌ１・Ｌ２中の信号配線を示している。
【００２７】
なお、同じ平面に配設された複数の信号配線Ｓ１・Ｓ２はそれぞれ異なる信号を伝送するものとしてもよく、同じ平面に配設された複数の電源配線Ｐ１・Ｐ２はそれぞれ異なる電源を供給するものとしてもよい。
【００２８】
また、外部電気回路との接続は、第２の平行配線群Ｌ２または第１の平行配線群Ｌ１の各配線から外部接続用の貫通導体群ＴＣＬを介してそれぞれ電気的に接続された、第５層目の絶縁層Ｉ５の下面に配設された接続ランドＣＬに、それぞれ半田バンプ等の接続導体を取着し、これらを外部電気回路の接続電極に電気的に接続することによって行なわれる。なお、これら多数の接続ランドＣＬのうちＣＬＰは電源配線Ｐ１またはＰ２が接続された電源用接続ランドを、ＣＬＧは接地配線Ｇ１またはＧ２が接続された接地用接続ランドを、ＣＬＳは信号配線Ｓ１またはＳ２が接続された信号用接続ランドを示している。また、接続ランドＣＬには必要に応じて接地導体層ＧＬ・電源導体層ＰＬ・線路導体Ｃ等もそれぞれ貫通導体を介して電気的に接続される。
【００２９】
第３層目および第５層目の絶縁層Ｉ３・Ｉ５上の第１の平行配線群Ｌ１は、各絶縁層Ｉ３・Ｉ５の中央部に対応する搭載領域Ｍ内に交点を有する、図３・図５中に一点鎖線で示した２本の直線で中心角が略等しくなるように区分された各区分領域において、それぞれ交点側すなわち各絶縁層Ｉ３・Ｉ５の中央部の搭載領域Ｍ側に向かう平行配線群で構成されている。ここでは、略正方形状の各絶縁層Ｉ３・Ｉ５の対角線に沿った、交点が搭載領域Ｍ内に位置する２本の直線で中心角が約90度になるように区分された４つの区分領域を設定した場合の例を示している。
【００３０】
また、第４層目の絶縁層Ｉ４上に形成された第２の平行配線群Ｌ２は、この各区分領域（図４中にも一点鎖線で示す）においてそれぞれ第１の平行配線群Ｌ１の平行配線群と直交する平行配線群で構成されている。そして、ここでは、第２の平行配線群Ｌ２のうち各区分領域の平行配線群の電源配線Ｐ２および接地配線Ｇ２が接続されて、略正方形状の第４層目の絶縁層Ｉ４の各辺に平行な配線を有する略正方形状の環状配線を形成している場合の例を示している。
【００３１】
そして、これら第１の平行配線群Ｌ１と第２の平行配線群Ｌ２とは、第３層目および第４層目の絶縁層Ｉ３・Ｉ４に形成された貫通導体群Ｔにより対応する配線同士が適当な箇所において電気的に接続されており、これにより各区分領域毎に直交する平行配線群が形成された積層配線体である平行配線部を構成している。
【００３２】
また、この例では第１および第２の平行配線群Ｌ１・Ｌ２は、信号配線Ｓ１・Ｓ２に電源配線Ｐ１・Ｐ２または接地配線Ｇ１・Ｇ２がそれぞれ隣接するように配設されている。これにより、同じ絶縁層Ｉ３〜Ｉ５上の信号配線Ｓ１・Ｓ２間を電磁気的に遮断して、同じ平面上の左右の信号配線Ｓ１・Ｓ２間のクロストークノイズを良好に低減することができる。
【００３３】
なお、信号配線Ｓ１・Ｓ２の配置は、この平行配線群Ｌ１・Ｌ２内に所望の配線回路を構成するように、多層配線基板の仕様に応じて適宜設定される。
【００３４】
また、この例では第２の平行配線群Ｌ２の信号配線Ｓ２の一部に対しては、それに隣接する電源配線として電源導体層ＰＬを利用しており、本発明の多層配線基板は、平行配線群とストリップ線路部とを備える場合には、このように変形してもよい。
【００３５】
さらに、信号配線Ｓ１・Ｓ２に必ず電源配線Ｐ１・Ｐ２または接地配線Ｇ１・Ｇ２を隣接させることで、信号配線Ｓ１・Ｓ２間のクロストークノイズを遮断して効果的に低減させることができる。また、同じ平面上の電源配線Ｐ１・Ｐ２と信号配線Ｓ１・Ｓ２、ならびに接地配線Ｇ１・Ｇ２と信号配線Ｓ１・Ｓ２との相互結合が最大となり、信号配線Ｓ１・Ｓ２の電流経路を最短にできる。このため、信号配線Ｓ１・Ｓ２から電源配線Ｐ１・Ｐ２および接地配線Ｇ１・Ｇ２へ至るインダクタンス値を減少させることができ、デバイスのスイッチング時の電源ノイズおよび接地ノイズを効果的に低減することができる。
【００３６】
なお、このことは、第１の平行配線群Ｌ１の下方または第２の平行配線群Ｌ２をさらに積層して多層化した場合には、これらの配線層についても同様に該当するものである。
【００３７】
本発明の多層配線基板によれば、このように区分領域を設定し、各区分領域においてそれぞれ互いに直交する平行配線群が形成された積層配線体を具備するものとすることにより、第２の平行配線群Ｌ２を構成する平行配線群の電源配線Ｐ２および接地配線Ｇ２は第４層目の絶縁層Ｉ４の中央部を取り囲むようにほぼ環状の配線構造をとることとなり、さらに環状に配置される電源配線Ｐ２および接地配線Ｇ２を最適化することにより外部からのＥＭＩノイズの侵入や外部への不要な電磁波ノイズの放射をシールドする効果を有するものとなり、信号配線間のクロストークノイズを低減させることができるとともに、ＥＭＩ対策としても効果を有するものとなる。
【００３８】
さらに、この第２の平行配線群Ｌ２は、図４に示すようにその配線層中の最外周側の環状配線が接地配線Ｇ２である場合には、この環状の接地配線Ｇ２の面積や貫通導体群との接続を最適化することにより、より効果的にＥＭＩノイズに対してシールド効果を有するものとなり、有効なＥＭＩ対策を施すことができる。
【００３９】
これら第１の平行配線群Ｌ１は第３層目および第５層目の絶縁層Ｉ３・Ｉ５上に、すなわちストリップ線路部の複数の線路導体Ｃと同一面内に形成されており、例えばそのうちの信号配線Ｓ１が、信号配線である複数の線路導体Ｃのそれぞれとその面内で搭載領域Ｍの周辺において接続されている。また、第２の平行配線群Ｌ２は第４層目の絶縁層Ｉ４上に形成されており、第１の平行配線群Ｌ１とは貫通導体群Ｔで電気的に接続されている。これにより、搭載領域Ｍに搭載される半導体素子の各端子電極と第１または第２の平行配線群Ｌ１・Ｌ２とが、ストリップ線路部を介して電気的に接続されている。
【００４０】
このような配線構造とした本発明の多層配線基板によれば、狭ピッチで極めて高密度に配設された半導体素子の入出力電極に接続された配線をストリップ線路部において線路導体Ｃの配線ピッチ（配線間隔）を拡げ、また信号配線・電源配線・接地配線を再配列して、平行配線群に適した広ピッチの配線に展開し再配列して接続することができるので、平行配線群が有する優れた電気的特性を活かしつつ高密度化された入出力電極を有する半導体素子と効率よく電気的接続を行なうことができる。しかも、ストリップ線路部により、さらには信号配線がすべて展開されるまでこのストリップ線路部を複数積層して設けてそれぞれに対応した平行配線群を併設することにより、半導体素子からの信号配線・電源配線・接地配線を効率よく再配列してその周囲の平行配線群との接続に最適な配線に設定して平行配線群に展開することができるので、半導体素子の高密度化に対応して多層化を図る場合にも、配線設計を最適化してその積層数を低減させることが可能となる。
【００４１】
そして、本発明の多層配線基板においては、第３層目および第５層目の絶縁層Ｉ３・Ｉ５の外周部に環状接地配線ＧＲを形成して第１の平行配線群Ｌ１を取り囲み、この環状接地配線ＧＲに第１の平行配線群Ｌ１の接地配線Ｇ１を電気的に接続している。
【００４２】
これにより、多層配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品の同時スイッチングにより、電源配線および接地配線の電位が変動してしまうことによって、第１の平行配線群Ｌ１中の電源配線Ｐ１および接地配線Ｇ１の端部において電源配線Ｐ１と接地配線Ｇ１間の電磁気的な結合からの高周波電流によるＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference：電磁波妨害）ノイズの自由空間への放射、いわゆる高周波電流の縁飾りの発生によるＥＭＩノイズの自由空間への放射を環状接地配線ＧＲによってシールドすることができるとともに、第１の平行配線群Ｌ１中の接地配線Ｇ１を貫通導体群Ｔを介することなく外周部において電気的に接続することができるため、貫通導体群Ｔによる電位降下等の影響を受けることなく第１の平行配線群Ｌ１の電位を安定な状態に保つことができる。この結果、多層配線基板の周辺部から発生し放射されるＥＭＩノイズを大幅に低減させることが可能となるとともにＥＭＩノイズの侵入も効果的に低減することもでき、第１の平行配線群Ｌ１についても接地配線Ｇ１の電位を安定に保つことができて同時スイッチングノイズを低減することができ、搭載される電子部品について高レベルで安定した電気特性を維持して良好な動作をさせることができるものとなる。
【００４３】
このように、環状接地配線ＧＲを形成する場合、第１の平行配線群Ｌ１の周囲を取り囲むように第３および第５の絶縁層Ｉ３・Ｉ５の外周部に配置し、特に第２の平行配線群Ｌ２の最外周部の配線が環状の接地配線Ｇ２の場合であれば、これに大体重なり合うように配置するとよい。また、第２の平行配線群Ｌ２の最外周部の配線が環状の電源配線Ｐ１の場合手あれば、これに対して第１の平行配線群Ｌ１と第２の平行配線群Ｌ２間の間隔の２倍以上外側に環状接地配線ＧＲが位置するように配置するとよい。これにより、電源配線Ｐ１と接地配線Ｇ１間における高周波電流の縁飾りの発生によるＥＭＩノイズの自由空間への放射をより効果的に防止することができる。
【００４４】
本発明の多層配線基板においては、平行配線部を構成する各区分領域の設定として上述の例の他にも、第３層目および第５層目の絶縁層Ｉ３・Ｉ５の中央部に対応する搭載領域Ｍ内に交点を有する、略正方形状の各絶縁層Ｉ３・Ｉ５の辺のほぼ中央を通る辺に平行な直線に沿った２本の直線で中心角が約90度になるように区分された４つの区分領域を設定してもよく、３本の直線で中心角が約60度と略等しくなるように区分された６つの区分領域を設定してもよく、さらに、４本の直線で中心角が約45度と略等しくなるように区分された８つの区分領域を設定してもよい。
【００４５】
これらいずれの場合であっても、上述の例と同様に、同じ平面上の左右の信号配線Ｓ１・Ｓ２間だけでなく上下層の平行配線群が直交しているため上下層間のクロストークノイズを良好に低減することができ、信号配線Ｓ１・Ｓ２の電流経路を最短にできる。このため、信号配線Ｓ１・Ｓ２から電源配線Ｐ１・Ｐ２および接地配線Ｇ１・Ｇ２へのインダクタンス値を減少させることができ、デバイスのスイッチング時電源ノイズおよび接地ノイズを効果的に低減することができる。また、第１の平行配線群Ｌ１に対して環状接地配線ＧＲを設けることによって同時スイッチングノイズの低減やＥＭＩノイズの影響の低減が行なえるとともに、第２の平行配線群Ｌ２を構成する平行配線群の電源配線Ｐ２および接地配線Ｇ２がそれらが形成された絶縁層の中央部を取り囲むように環状の配線構造をとっている場合には、これら電源配線Ｐ２および接地配線Ｇ２を最適化することにより外部からのＥＭＩノイズの侵入や外部への不要な電磁波ノイズの放射をシールドする効果を有し、信号配線間のクロストークノイズを低減させることができるとともに、ＥＭＩ対策としても効果を有する。
【００４６】
この第２の平行配線群Ｌ２の最外周側の環状配線を接地配線Ｇ２としたときには、この環状の接地配線Ｇ２の面積や貫通導体群との接続を最適化することによりさらに効果的にＥＭＩノイズに対してシールド効果を有するものとなり、有効なＥＭＩ対策を施すことができる。
【００４７】
このような本発明の多層配線基板には、例えばその表面にＭＰＵ（Micro Processing Unit）・ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）・ＤＳＰ（Digital Signal Processor）のような半導体素子等の電子部品が搭載される。そして、半導体素子収納用パッケージ等の電子部品収納用パッケージや電子部品搭載用基板、多数の半導体集積回路素子が搭載されるいわゆるマルチチップモジュールやマルチチップパッケージ、あるいはマザーボード等として使用される。これらの電子部品は、例えばいわゆるバンプ電極によりこの多層配線基板の表面に実装されて、あるいは接着剤・ろう材等により搭載部に取着されるとともにボンディングワイヤ等を介して、貫通導体等により第１または第２の平行配線群Ｌ１・Ｌ２と電気的に接続される。なお、外部電気回路との接続部ならびに搭載される半導体素子等の電子部品との接続部は図示していない。
【００４８】
貫通導体群Ｔは、ここでは例えば絶縁層Ｉ３・Ｉ４を貫通して上下の配線同士を、あるいは配線と半導体素子または多層配線基板の表面に形成される外部接続端子等とを電気的に接続するものであり、通常はスルーホール導体やビア導体等が用いられ、接続に必要な箇所に形成される。
【００４９】
本発明の多層配線基板においては、積層配線体の上下には種々の配線構造の多層配線部を積層して多層配線基板を構成することができる。例えば、積層配線体と同様に平行配線群を直交させて積層した構成の配線構造、あるいはストリップ線路構造の配線構造、その他、マイクロストリップ線路構造・コプレーナ線路構造等を多層配線基板に要求される仕様等に応じて適宜選択して用いることができる。
【００５０】
また、例えば、ポリイミド絶縁層と銅蒸着による導体層といったものを積層して、電子回路を構成してもよい。また、チップ抵抗・薄膜抵抗・コイルインダクタ・クロスコンデンサ・チップコンデンサ・電解コンデンサといったものを取着して半導体素子収納用パッケージを構成してもよい。
【００５１】
また、各絶縁層の形状は、図示したような略正方形状のものに限られるものではなく、長方形状や菱形状・多角形状等の形状であってもよい。
【００５２】
なお、第１および第２の平行配線群Ｌ１・Ｌ２は、各絶縁層の表面に形成するものに限られず、それぞれの絶縁層の内部に形成したものであってもよい。
【００５３】
本発明の多層配線基板において、第３層目〜第５層目の絶縁層Ｉ３〜Ｉ５を始めとする各絶縁層は、例えばセラミックグリーンシート積層法によって、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ムライト質焼結体・ガラスセラミックス等の無機絶縁材料を使用して、あるいはポリイミド・エポキシ樹脂・フッ素樹脂・ポリノルボルネン・ベンゾシクロブテン等の有機絶縁材料を使用して、あるいはセラミックス粉末等の無機絶縁物粉末をエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂で結合して成る複合絶縁材料等の電気絶縁材料を使用して形成される。
【００５４】
これら絶縁層は、それぞれの絶縁層の特性に応じて、グリーンシート積層法やビルドアップ法等の方法により所望の多層配線基板を構成するように形成すればよい。これら絶縁層の厚みとしては、使用する材料の特性に応じて、また要求される仕様に対応する機械的強度や電気的特性・貫通導体群の形成の容易さ等の条件を満たすように適宜設定される。
【００５５】
第１および第２の平行配線群Ｌ１・Ｌ２や環状接地配線ＧＲ、その他の配線層ならびに貫通導体群Ｔ等は、例えばタングステンやモリブデン・モリブデン−マンガン・銅・銀・銀−パラジウム等の金属粉末メタライズ、あるいは銅・銀・ニッケル・クロム・チタン・金・ニオブやそれらの合金等の金属材料の薄膜等から成る。
【００５６】
これら配線導体および貫通導体は、それぞれの材料の特性や絶縁層への形成方法に従って、例えば厚膜印刷法により、あるいはスパッタリング法・真空蒸着法またはメッキ法により金属層を形成した後フォトリソグラフィ法により、所定のパターン形状・大きさに設定されて形成され、各絶縁層に配設される。
【００５７】
第１および第２の平行配線群Ｌ１・Ｌ２の各配線の幅および配線間の間隔は、使用する材料の特性に応じて、要求される仕様に対応する電気的特性や各絶縁層への配設の容易さ等の条件を満たすように適宜設定される。
【００５８】
なお、各平行配線群Ｌ１・Ｌ２の厚みは１〜20μｍ程度とすることが好ましい。この厚みが１μｍ未満となると配線の抵抗が大きくなるため、配線群による半導体素子への良好な電源供給や安定したグランドの確保・良好な信号の伝搬が困難となる傾向が見られる。他方、20μｍを超えるとその上に積層される絶縁層による被覆が不十分となって絶縁不良となる場合がある。
【００５９】
貫通導体群Ｔの各貫通導体は、横断面形状が円形のものの他にも楕円形や正方形・長方形等の矩形、その他の異形状のものを用いてもよい。その位置や大きさは、使用する材料の特性に応じて、要求される仕様に対応する電気的特性や絶縁層への形成・配設の容易さ等の条件を満たすように適宜設定される。
【００６０】
例えば、絶縁層にガラスセラミックスを用い、平行配線群に銅を主成分とする導体材料を用いた場合であれば、絶縁層の厚みを100μｍとし、配線の線幅を100μｍ、配線間の間隔を100μｍ、貫通導体の径を100μｍとすることによって、信号配線のインピーダンスを50Ωとし、上下の平行配線群間を高周波信号の反射を抑えた接続をすることができる。
【００６１】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、上述の実施例では本発明を半導体素子を搭載する多層配線基板として説明したが、これを半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージや、あるいはマルチチップモジュールに適用するものとしてもよい。また、絶縁層として放熱を考慮した窒化アルミニウム質焼結体・炭化珪素質焼結体や、低誘電率を考慮したガラスセラミックス質焼結体を用いたものとしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の多層回路基板によれば、第１および第２の平行配線群を各区分領域において互いに直交配置して上下に積層し、貫通導体群で電気的に接続して成る積層配線体を具備して成ることから、各平行配線群同士の配線間におけるクロストークノイズを減少させて最小とすることができ、第２の配線層を構成する平行配線群の配線は絶縁層の中央部を取り囲むようにほぼ環状の配線構造をとることとなり、配線間のクロストークノイズを低減させることができるとともに、ＥＭＩノイズ対策としても効果を有するものとなり、しかも、第１の平行配線群を第１の絶縁層の外周部に形成した環状接地配線により取り囲んでこのこの環状接地配線に第１の平行配線群中の接地配線を電気的に接続したことから、第１の平行配線群内の各区分領域における接地配線を同一の接地電位に保つことができるため半導体素子等の作動に伴う同時スイッチングノイズを低減することが可能となるとともに、環状接地配線が電磁的なシールドとしても機能するので第１の平行配線群に対するＥＭＩノイズの侵入も効果的に低減させることが可能となる。
【００６３】
また、第２の平行配線群についても、各区分領域の平行配線は第２の絶縁層の中央部を取り囲むようにほぼ環状の配線構造をとることとなり、配線間のクロストークノイズを低減させることができるとともにＥＭＩノイズの影響を低減できるものである。特に、第２の配線層が各区分領域の配線が電気的に接続されてなる環状配線を有し、さらに最外周側の環状配線を接地配線とした場合には、ＥＭＩノイズの影響を第１の平行配線群における環状接地配線と同様に有効に低減させることができる。
【００６４】
以上により、本発明によれば、所定の区分領域で交互に直交させて積層された平行配線群で構成され、同一層内および上下層間における配線間のクロストークを低減させる配線構造を有しつつ、各区分領域でそれぞれ絶縁層の中央部側に向かう平行配線群に対してもＥＭＩノイズの影響を低減させることができる、高速で作動する半導体素子等の電子部品を搭載する電子回路基板等に好適な多層配線基板を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す、第１層目の絶縁層の上面図である。
【図２】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す、第２層目の絶縁層の上面図である。
【図３】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す、第３層目の絶縁層の上面図である。
【図４】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す、第４層目の絶縁層の上面図である。
【図５】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す、第５層目の絶縁層の上面図である。
【図６】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す、第５層目の絶縁層の下面図である。
【符号の説明】
Ｉ１〜Ｉ５・・・・第１層目〜第５層目の絶縁層
Ｌ１、Ｌ２・・・・第１、第２の平行配線群
Ｐ１、Ｐ２・・・・第１、第２の電源配線
Ｇ１、Ｇ２・・・・第１、第２の接地配線
Ｓ１、Ｓ２・・・・第１、第４の信号配線
Ｔ・・・・・・・・貫通導体群
ＧＲ・・・・・・・環状接地配線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer wiring board used for an electronic circuit board or the like, and more particularly to a wiring structure in a multilayer wiring board on which a semiconductor element that operates at high speed is mounted.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a multilayer wiring board mounted with a semiconductor element such as a semiconductor integrated circuit element and used for an electronic circuit board or the like, an insulating layer made of ceramics such as alumina and tungsten (W ) And other high-melting point metal wiring conductors are alternately laminated to form a multilayer wiring board.
[0003]
In the conventional multilayer wiring board, the signal wiring among the wiring conductors for internal wiring is usually a strip wiring structure, and a so-called solid pattern-shaped wide wiring is formed above and below the wiring conductor formed as the signal wiring via insulating layers. An area ground (ground) layer or power supply layer was formed.
[0004]
In addition, with the increase in the speed of electrical signals handled by the multilayer wiring board, a relatively small polyimide resin or epoxy resin having a relative dielectric constant of 3.5 to 5 is used instead of alumina ceramic having a relative dielectric constant of about 10. Then, a conductive layer for internal wiring made of copper (Cu) is formed on the insulating layer by using a thin film formation technique such as vapor deposition or sputtering, and a fine pattern wiring is formed by photolithography. By forming a conductor and multilayering the insulating layer and the wiring conductor, a multilayer wiring board capable of high density and high function and capable of operating a semiconductor element at high speed has been obtained.
[0005]
On the other hand, the wiring structure of the internal wiring of the multilayer wiring board is designed to reduce ringing noise by matching the impedance of the wiring, reduce crosstalk between signal wirings, etc. There has been proposed a structure in which parallel wiring groups are formed on the upper surface, which are multilayered, and predetermined wirings of the wiring groups of each layer are electrically connected through through conductors such as via conductors and through-hole conductors.
[0006]
In a multilayer wiring board having such a parallel wiring group, in order to electrically connect an electronic component such as a semiconductor element mounted on the multilayer wiring board and a mounting board on which the multilayer wiring board is mounted, Appropriate wiring is selected from each parallel wiring group in the wiring board, and wiring between different wiring layers is connected through through conductors such as via conductors.
[0007]
According to such a multilayer wiring board, the number of wiring layers can be reduced as compared with the case where the signal lines are constituted by strip lines, and the cross-between signal wirings in the parallel wiring group and between the parallel wiring groups can be reduced. Talk can be reduced.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional multilayer wiring board having the parallel wiring group, unnecessary electromagnetic waves are radiated from various electronic devices due to the speeding up of electronic components such as mounted semiconductor elements. EMI (Electro-Magnetic Interference) noise, which intrudes into other electrical devices inside or around, affects electronic circuits as noise and causes malfunctions in electronic devices, is a problem. It is like that.
[0009]
On the other hand, the present inventor 82253 In each of the divided regions formed in the first insulating layer and divided so that the central angles are substantially equal by 2 to 4 straight lines having an intersection at the central portion of the first insulating layer, Formed in a first wiring layer composed of parallel wiring groups directed to the side and a second insulating layer stacked on the first insulating layer, and parallel to the first wiring layer in each of the divided regions. A multilayer wiring board comprising a multilayer wiring body that electrically connects a second wiring layer composed of a wiring group with a through conductor group has been proposed.
[0010]
According to this, the wiring of the parallel wiring group constituting the second wiring layer has a substantially annular wiring structure so as to surround the central portion of the insulating layer, and crosstalk noise between the wirings can be reduced. At the same time, it has an effect as a measure against EMI noise. In particular, when the second wiring layer has an annular wiring formed by connecting the wirings of the respective divided regions, and the outermost annular wiring is a ground wiring, it is very effective as a measure against EMI noise. .
[0011]
However, even in this multilayer wiring board, when a more complete countermeasure against EMI noise is required, the first wiring layer is composed of parallel wiring groups directed toward the central portion of the insulating layer in each divided region. Since the wiring is formed separately, the intrusion of EMI noise from the outside to this wiring layer cannot be completely suppressed, and high-level and stable electrical characteristics are maintained as the semiconductor devices and the like are further increased in speed. As a result, there was a tendency that it was difficult to perform a good operation.
[0012]
The present invention has been devised in view of the above problems, and the object thereof is composed of parallel wiring groups that are stacked alternately and orthogonally in a predetermined segmented area, and between the wirings in the same layer and between upper and lower layers. A semiconductor element or the like that operates at high speed that can reduce the influence of EMI noise on a parallel wiring group that has a wiring structure that reduces crosstalk and that is directed toward the center of the insulating layer in each divided region. Another object of the present invention is to provide a multilayer wiring board suitable for an electronic circuit board on which the electronic parts are mounted.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The multilayer wiring board of the present invention is formed in the first insulating layer, and is divided into two to four straight lines having intersections at the center of the first insulating layer so that the central angles are substantially equal. Formed in a first parallel wiring group directed toward the intersection in the region and a second insulating layer stacked on the first insulating layer, and orthogonal to the first parallel wiring group in each of the divided regions. And a laminated wiring body that includes a through conductor group that electrically connects the first and second parallel wiring groups, and the first parallel wiring group is divided into sections. Ground wiring in each area And signal wiring And is surrounded by an annular ground wiring formed on the outer periphery of the first insulating layer, and the ground wiring is electrically connected to the annular ground wiring.
[0014]
The multilayer wiring board of the present invention is characterized in that, in the above configuration, each of the first and second parallel wiring groups has a plurality of signal wirings and a power supply wiring or a ground wiring adjacent to each signal wiring. It is what.
[0015]
According to the multilayer wiring board of the present invention, the first and second parallel wiring groups are arranged perpendicularly to each other in each divided region, stacked vertically, and electrically connected by the through conductor group. Therefore, the crosstalk noise between the wirings of each parallel wiring group can be reduced and minimized, and the wiring of the parallel wiring group constituting the second wiring layer surrounds the central portion of the insulating layer. Thus, the cross-talk noise between the wirings can be reduced, and it is effective as a measure against EMI noise. Moreover, the first parallel wiring group is connected to the first insulation. Surrounded by an annular ground wire formed on the outer periphery of the layer Ring of Since the ground wiring in the first parallel wiring group is electrically connected to the grounded ground wiring, the ground wiring in each divided region in the first parallel wiring group can be kept at the same ground potential. It is possible to reduce the simultaneous switching noise accompanying the operation of the above and the like, and since the annular ground wiring also functions as an electromagnetic shield, it is possible to effectively reduce the intrusion of EMI noise into the first parallel wiring group. It becomes possible.
[0016]
In addition, for the second parallel wiring group, the parallel wiring in each segmented region has a substantially annular wiring structure so as to surround the central portion of the second insulating layer, thereby reducing crosstalk noise between the wirings. And the influence of EMI noise can be reduced. In particular, when the second wiring layer has an annular wiring formed by electrically connecting the wirings of the respective divided regions, and the annular wiring on the outermost peripheral side is a ground wiring, the influence of the EMI noise is first. As in the case of the annular ground wiring in the parallel wiring group, it can be effectively reduced.
[0017]
As a result, according to the multilayer circuit board of the present invention, the cross-talk noise between the wirings can be reduced by the multilayer wiring body, and the potential of the ground wiring can be kept stable for the first parallel wiring group. Simultaneous switching noise can be reduced, and intrusion of EMI noise can be effectively reduced, resulting in generation of noise, transmission loss of high-frequency signals, and malfunction of electronic components such as mounted semiconductor elements. Thus, an electronic component such as a semiconductor element that operates at high speed can be operated accurately and stably.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the multilayer wiring board of the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings.
[0019]
An example of an embodiment of a multilayer wiring board of the present invention is shown in FIGS. 1 to 6 are each a top view of each insulating layer in an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention, and FIG. 1 shows a first insulating layer on which an integrated circuit element is mounted. 2 is a top view of the second insulating layer, FIG. 3 is a top view of the third insulating layer, FIG. 4 is a top view of the fourth insulating layer, FIG. Is a top view of the fifth insulating layer, and FIG. 6 is a bottom view of the fifth insulating layer.
[0020]
In these figures, I1 to I5 are first to fifth insulating layers, respectively. In this example, the first insulating layer I1 is the uppermost layer of the multilayer wiring board, and the fifth layer. The insulating layer I5 is the lowermost layer. Further, M is a mounting region of a semiconductor element such as an integrated circuit element provided at the center of the upper surface of the first insulating layer I1, that is, the upper surface of the multilayer wiring board.
[0021]
C is a line conductor of a strip line portion disposed below the mounting region M and on the upper surfaces of the third and fifth insulating layers I3 and I5. In this example, the line conductor C on the third insulating layer I3 is connected to the ground conductor layer GL formed on the surface of the second insulating layer I2 and the surface of the fourth insulating layer I4. A strip line portion is formed by the formed power supply conductor layer PL. The plurality of line conductors C are led out to the mounting area M on the surface of the multilayer wiring board through the connecting through conductor groups TC, and are electrically connected to the terminal electrodes of the semiconductor elements to be mounted. 1 to 6, each through conductor including the connecting through conductor group TC is indicated by a circle.
[0022]
GL is a ground conductor layer formed on the surface of the second insulating layer I2. The ground conductor layer GL enables rearrangement for efficiently electrically connecting the semiconductor element to the first parallel wiring group L1 via the line conductor C, and according to the frequency of the mounted device. It has a shielding effect against electromagnetic noise by optimizing the area of the ground conductor layer and stabilizing the supply of potential to the device. The ground conductor layer GL is appropriately formed on the upper surface of the second conductor layer I2 in the multilayer wiring board according to the specifications of the line conductors C and the parallel wiring groups L1 and L2 formed below. By forming such a ground conductor layer GL, it is possible to rearrange so that the ground wiring can be efficiently connected between the semiconductor element and the first parallel wiring group L1, and against electromagnetic noise. A multilayer wiring board having a good shielding effect can be obtained.
[0023]
PL is a power supply conductor layer formed on the surface of the fourth insulating layer I4. Similar to the ground conductor layer GL, the power supply conductor layer PL enables rearrangement for efficiently and electrically connecting the power supply wiring from the semiconductor element to the first parallel wiring group L1. The power supply wiring layer PL is appropriately formed in accordance with the specifications of the multilayer wiring board, similarly to the ground conductor layer GL. By forming such a power supply conductor layer PL, the semiconductor element and the first wiring layer PL are formed. The power supply wiring can be rearranged so as to be efficiently connected to the parallel wiring group L1.
[0024]
The ground conductor layer GL and the power source conductor layer PL may be formed in a lattice shape as necessary, or the power source and the ground may be interchanged. Whether each of these layers is set to ground or power may be appropriately selected according to the specifications of the multilayer wiring board.
[0025]
The connecting through conductor group TC is electrically insulated from the ground conductor layer GL and penetrates these layers.
[0026]
Next, L1 and L2 are first and second parallel wiring groups formed on the top surfaces of the third to fifth insulating layers I3 to I5, respectively. In this example, the first parallel wiring group L1 is formed on the upper surface of the third and fifth insulating layers I3 and I5, and the second parallel wiring group L2 is formed on the upper surface of the fourth insulating layer I4. Are stacked. P1 and P2 are power supply wirings in the first and second parallel wiring groups L1 and L2, G1 and G2 are ground wirings in the first and second parallel wiring groups L1 and L2, respectively, and S1 and S2 are Signal wirings in the first and second parallel wiring groups L1 and L2 are shown, respectively.
[0027]
The plurality of signal lines S1 and S2 arranged on the same plane may transmit different signals, and the plurality of power supply lines P1 and P2 arranged on the same plane supply different power sources. It is good.
[0028]
In addition, the connection to the external electric circuit is electrically connected from each wiring of the second parallel wiring group L2 or the first parallel wiring group L1 through a through conductor group TCL for external connection. A connection conductor such as a solder bump is attached to each connection land CL disposed on the lower surface of the insulating layer I5 as a layer, and these are electrically connected to connection electrodes of an external electric circuit. Of these many connection lands CL, CLP is a power connection land to which the power supply wiring P1 or P2 is connected, CLG is a ground connection land to which the ground wiring G1 or G2 is connected, and CLS is a signal wiring S1 or The signal connection land to which S2 is connected is shown. In addition, the grounding conductor layer GL, the power supply conductor layer PL, the line conductor C, and the like are electrically connected to the connection land CL through through conductors as necessary.
[0029]
The first parallel wiring group L1 on the third and fifth insulating layers I3 and I5 has an intersection in the mounting region M corresponding to the central portion of each insulating layer I3 and I5. In each segmented region that is segmented so that the central angles are approximately equal by two straight lines shown by the alternate long and short dash line in FIG. 5, each crossing point, that is, toward the mounting region M side of the central portion of each of the insulating layers I3 and I5 It consists of parallel wiring groups. Here, four segmented regions that are segmented along two diagonal lines of the substantially square insulating layers I3 and I5 so that the center angle is about 90 degrees with two straight lines located in the mounting region M. An example in which is set is shown.
[0030]
In addition, the second parallel wiring group L2 formed on the fourth insulating layer I4 is parallel to the first parallel wiring group L1 in each segmented region (shown by a one-dot chain line in FIG. 4). It consists of a parallel wiring group orthogonal to the wiring group. Here, the power supply wiring P2 and the ground wiring G2 of the parallel wiring group in each divided region of the second parallel wiring group L2 are connected to each side of the substantially square fourth-layer insulating layer I4. The example in which the substantially square-shaped annular wiring which has parallel wiring is formed is shown.
[0031]
The first parallel wiring group L1 and the second parallel wiring group L2 have wirings corresponding to each other by the through conductor group T formed in the third and fourth insulating layers I3 and I4. Electrical connection is made at an appropriate location, thereby constituting a parallel wiring portion which is a laminated wiring body in which parallel wiring groups orthogonal to each divided region are formed.
[0032]
In this example, the first and second parallel wiring groups L1 and L2 are arranged such that the power wirings P1 and P2 or the ground wirings G1 and G2 are adjacent to the signal wirings S1 and S2, respectively. Thereby, the signal wirings S1 and S2 on the same insulating layers I3 to I5 can be electromagnetically cut off, and the crosstalk noise between the left and right signal wirings S1 and S2 on the same plane can be satisfactorily reduced.
[0033]
The arrangement of the signal wirings S1 and S2 is appropriately set according to the specifications of the multilayer wiring board so as to constitute a desired wiring circuit in the parallel wiring groups L1 and L2.
[0034]
In this example, the power supply conductor layer PL is used as a power supply wiring adjacent to a part of the signal wiring S2 of the second parallel wiring group L2, and the multilayer wiring board according to the present invention includes When the group and the strip line portion are provided, the deformation may be performed in this way.
[0035]
Furthermore, the power lines P1 and P2 or the ground lines G1 and G2 are always adjacent to the signal lines S1 and S2, so that the crosstalk noise between the signal lines S1 and S2 can be cut off and effectively reduced. In addition, the mutual coupling between the power supply lines P1 and P2 and the signal lines S1 and S2 and the ground lines G1 and G2 and the signal lines S1 and S2 on the same plane is maximized, and the current path of the signal lines S1 and S2 can be minimized. . For this reason, the inductance value from the signal wirings S1 and S2 to the power supply wirings P1 and P2 and the ground wirings G1 and G2 can be reduced, and power supply noise and ground noise at the time of device switching can be effectively reduced. .
[0036]
This also applies to these wiring layers when the first parallel wiring group L1 or the second parallel wiring group L2 is further laminated to form a multilayer.
[0037]
According to the multilayer wiring board of the present invention, the second parallel region is formed by setting the segmented areas as described above and including the laminated wiring body in which the parallel interconnect groups orthogonal to each other are formed in each segmented area. The power supply wiring P2 and the ground wiring G2 of the parallel wiring group constituting the wiring group L2 have a substantially annular wiring structure so as to surround the central portion of the fourth insulating layer I4. By optimizing the wiring P2 and the ground wiring G2, it has an effect of shielding intrusion of EMI noise from the outside and radiation of unnecessary electromagnetic noise to the outside, and can reduce crosstalk noise between signal wirings. In addition to being effective as an EMI countermeasure.
[0038]
Further, as shown in FIG. 4, when the outermost ring in the wiring layer is the ground line G2, the second parallel line group L2 has an area of the ring-shaped ground line G2 and a through conductor. By optimizing the connection with the group, it has a shielding effect against EMI noise more effectively, and effective EMI countermeasures can be taken.
[0039]
These first parallel wiring groups L1 are formed on the third and fifth insulating layers I3 and I5, that is, in the same plane as the plurality of line conductors C of the strip line portion, for example, The signal wiring S1 is connected to each of the plurality of line conductors C, which are signal wirings, in the periphery of the mounting region M within the plane. The second parallel wiring group L2 is formed on the fourth insulating layer I4, and is electrically connected to the first parallel wiring group L1 by the through conductor group T. Thereby, each terminal electrode of the semiconductor element mounted in the mounting region M and the first or second parallel wiring group L1 and L2 are electrically connected via the strip line portion.
[0040]
According to the multilayer wiring board of the present invention having such a wiring structure, the wiring connected to the input / output electrodes of the semiconductor element arranged at a very high density with a narrow pitch is connected to the wiring pitch of the line conductor C in the strip line portion. (Wiring spacing) can be expanded, and signal wiring, power supply wiring, and ground wiring can be rearranged and expanded into a wide-pitch wiring suitable for parallel wiring groups. Efficient electrical connection can be made with a semiconductor element having high-density input / output electrodes while taking advantage of the excellent electrical characteristics. In addition, a plurality of strip line portions are stacked by the strip line portion until all the signal wirings are developed, and a parallel wiring group corresponding to each of them is provided, so that signal wiring and power source wiring from the semiconductor element are provided.・ Easy to rearrange the ground wiring and set it as the optimal wiring for connection to the surrounding parallel wiring group, and deploy it to the parallel wiring group. Even in this case, it is possible to optimize the wiring design and reduce the number of stacked layers.
[0041]
In the multilayer wiring board of the present invention, an annular ground wiring GR is formed on the outer periphery of the third and fifth insulating layers I3 and I5 to surround the first parallel wiring group L1. The ground wiring G1 of the first parallel wiring group L1 is electrically connected to the ground wiring GR.
[0042]
As a result, the potential of the power supply wiring and the ground wiring fluctuates due to simultaneous switching of electronic components such as semiconductor elements mounted on the multilayer wiring board, so that the power supply wiring P1 and the ground in the first parallel wiring group L1 are changed. Emission of EMI (Electro-Magnetic Interference) noise to free space due to high frequency current from electromagnetic coupling between the power supply wiring P1 and the ground wiring G1 at the end of the wiring G1, that is, generation of so-called high frequency current edge decoration The radiation of EMI noise to free space can be shielded by the annular ground wiring GR, and the ground wiring G1 in the first parallel wiring group L1 is electrically connected at the outer periphery without passing through the through conductor group T. Therefore, the potential of the first parallel wiring group L1 can be reduced without being affected by the potential drop due to the through conductor group T. It can be kept in a state. As a result, it is possible to greatly reduce the EMI noise generated and radiated from the peripheral portion of the multilayer wiring board and to effectively reduce the intrusion of the EMI noise, and the first parallel wiring group L1. In addition, the potential of the ground wiring G1 can be kept stable, the simultaneous switching noise can be reduced, and the electronic components to be mounted can maintain a high level and stable electrical characteristics and perform a good operation. It becomes.
[0043]
As described above, when the annular ground wiring GR is formed, it is disposed on the outer peripheral portion of the third and fifth insulating layers I3 and I5 so as to surround the first parallel wiring group L1, and particularly the second parallel wiring. If the outermost peripheral line of the group L2 is an annular ground line G2, it may be arranged so as to have a large weight. In addition, if the outermost peripheral wiring of the second parallel wiring group L2 is an annular power supply wiring P1, a distance of 2 between the first parallel wiring group L1 and the second parallel wiring group L2 is available. It may be arranged so that the annular ground wiring GR is positioned outside the double or more times. As a result, it is possible to more effectively prevent EMI noise from being radiated to the free space due to the generation of high-frequency current edge decoration between the power supply wiring P1 and the ground wiring G1.
[0044]
In the multilayer wiring board of the present invention, in addition to the above-described example, the setting of each divided region constituting the parallel wiring portion corresponds to the central portion of the third and fifth insulating layers I3 and I5. Segmented so that the center angle is about 90 degrees with two straight lines along a straight line passing through the approximate center of the sides of each of the substantially square insulating layers I3 and I5 having an intersection in the mounting region M Four segmented areas may be set, six segmented areas may be set such that the center angle is approximately equal to about 60 degrees with three straight lines, and four straight lines may be set. In this case, the eight divided areas may be set so that the central angle is approximately equal to about 45 degrees.
[0045]
In any of these cases, as in the above example, not only between the left and right signal wirings S1 and S2 on the same plane but also the upper and lower parallel wiring groups are orthogonal, so that crosstalk noise between the upper and lower layers is reduced. The current path of the signal wirings S1 and S2 can be minimized. For this reason, the inductance values from the signal wirings S1 and S2 to the power supply wirings P1 and P2 and the ground wirings G1 and G2 can be reduced, and power supply noise and ground noise can be effectively reduced during device switching. Further, by providing the annular ground wiring GR with respect to the first parallel wiring group L1, it is possible to reduce the simultaneous switching noise and the influence of EMI noise, and the parallel wiring group constituting the second parallel wiring group L2. When the power supply wiring P2 and the ground wiring G2 have an annular wiring structure so as to surround the central portion of the insulating layer on which they are formed, the power supply wiring P2 and the ground wiring G2 are optimized by optimizing the power supply wiring P2 and the ground wiring G2. In addition to shielding the invasion of EMI noise from the outside and the radiation of unnecessary electromagnetic noise to the outside, it is possible to reduce crosstalk noise between signal wirings, and also as an EMI countermeasure.
[0046]
When the outermost annular wiring of the second parallel wiring group L2 is the ground wiring G2, the area of the annular ground wiring G2 and the connection with the through conductor group are optimized to further effectively reduce the EMI noise. Therefore, effective EMI countermeasures can be taken.
[0047]
On such a multilayer wiring board of the present invention, electronic parts such as semiconductor elements such as MPU (Micro Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and DSP (Digital Signal Processor) are mounted on the surface. . It is used as an electronic component storage package such as a semiconductor element storage package, an electronic component mounting substrate, a so-called multichip module or multichip package on which a large number of semiconductor integrated circuit elements are mounted, or a motherboard. These electronic components are mounted on the surface of the multilayer wiring board by so-called bump electrodes, for example, or attached to a mounting portion by an adhesive, a brazing material, etc. It is electrically connected to the first or second parallel wiring group L1 and L2. Note that a connection portion with an external electric circuit and a connection portion with an electronic component such as a semiconductor element to be mounted are not shown.
[0048]
Here, the through conductor group T, for example, electrically connects the upper and lower wirings through the insulating layers I3 and I4, or the wirings and the external connection terminals formed on the surface of the semiconductor element or the multilayer wiring board. Usually, a through-hole conductor, a via conductor, or the like is used, and is formed at a place necessary for connection.
[0049]
In the multilayer wiring board of the present invention, a multilayer wiring board can be configured by laminating multilayer wiring portions having various wiring structures above and below the multilayer wiring body. For example, a wiring structure with a configuration in which parallel wiring groups are stacked orthogonally like a multilayer wiring body, a wiring structure with a strip line structure, and other specifications required for a multilayer wiring board such as a microstrip line structure and a coplanar line structure It can be appropriately selected and used according to the above.
[0050]
Also, for example, an electronic circuit may be configured by laminating a polyimide insulating layer and a conductor layer formed by copper deposition. Further, a semiconductor element housing package may be configured by attaching chip resistors, thin film resistors, coil inductors, cross capacitors, chip capacitors, electrolytic capacitors, and the like.
[0051]
Further, the shape of each insulating layer is not limited to the substantially square shape as illustrated, and may be a rectangular shape, a rhombus shape, a polygonal shape, or the like.
[0052]
The first and second parallel wiring groups L1 and L2 are not limited to those formed on the surface of each insulating layer, and may be formed inside each insulating layer.
[0053]
In the multilayer wiring board of the present invention, each of the insulating layers including the third to fifth insulating layers I3 to I5 is made of an aluminum oxide sintered body or an aluminum nitride material by, for example, a ceramic green sheet laminating method. Using inorganic insulating materials such as sintered body, silicon carbide sintered body, silicon nitride sintered body, mullite sintered body, glass ceramics, or polyimide, epoxy resin, fluororesin, polynorbornene, benzocyclo It is formed using an organic insulating material such as butene, or an electrical insulating material such as a composite insulating material formed by bonding an inorganic insulating powder such as ceramic powder with a thermosetting resin such as an epoxy resin. .
[0054]
These insulating layers may be formed so as to constitute a desired multilayer wiring board by a method such as a green sheet lamination method or a build-up method according to the characteristics of each insulating layer. The thickness of these insulating layers is appropriately set according to the characteristics of the materials used and to satisfy the conditions such as mechanical strength, electrical characteristics, and ease of formation of through conductor groups corresponding to the required specifications. Is done.
[0055]
The first and second parallel wiring groups L1 and L2, the annular ground wiring GR, the other wiring layers, and the through conductor group T are made of metal powder such as tungsten, molybdenum, molybdenum-manganese, copper, silver, silver-palladium, etc. It consists of metallized or thin films of metallic materials such as copper, silver, nickel, chromium, titanium, gold, niobium and their alloys.
[0056]
These wiring conductors and through conductors are formed by a photolithography method after forming a metal layer by, for example, a thick film printing method, a sputtering method, a vacuum deposition method or a plating method, according to the characteristics of each material and the method of forming the insulating layer. Are formed in a predetermined pattern shape and size, and are disposed on each insulating layer.
[0057]
The width of each wiring of the first and second parallel wiring groups L1 and L2 and the spacing between the wirings are determined according to the characteristics of the material used, the electrical characteristics corresponding to the required specifications and the distribution to each insulating layer. It is set as appropriate so as to satisfy conditions such as ease of installation.
[0058]
In addition, it is preferable that the thickness of each parallel wiring group L1 * L2 shall be about 1-20 micrometers. When the thickness is less than 1 μm, the resistance of the wiring increases, so that there is a tendency that it is difficult to supply a good power to the semiconductor element by the wiring group, to secure a stable ground, and to transmit a good signal. On the other hand, if the thickness exceeds 20 μm, the coating with the insulating layer laminated thereon may be insufficient, resulting in insulation failure.
[0059]
Each through conductor of the through conductor group T may have an elliptical shape, a rectangular shape such as a square / rectangular shape, or other irregular shapes in addition to a circular cross-sectional shape. The position and size are appropriately set according to the characteristics of the material to be used so as to satisfy conditions such as electrical characteristics corresponding to required specifications and ease of formation and arrangement on the insulating layer.
[0060]
For example, if glass ceramics is used for the insulating layer and a conductor material mainly composed of copper is used for the parallel wiring group, the thickness of the insulating layer is 100 μm, the line width of the wiring is 100 μm, and the spacing between the wirings is By setting the diameter of the through conductor to 100 μm, the impedance of the signal wiring can be set to 50Ω, and the connection between the upper and lower parallel wiring groups can be made while suppressing the reflection of the high frequency signal.
[0061]
In addition, this invention is not limited to the example of the above embodiment, A various change may be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the above-described embodiments, the present invention has been described as a multilayer wiring board on which a semiconductor element is mounted. However, the present invention may be applied to a package for housing a semiconductor element that houses a semiconductor element or a multichip module. Further, an aluminum nitride sintered body / silicon carbide sintered body considering heat dissipation or a glass ceramic sintered body considering low dielectric constant may be used as the insulating layer.
[0062]
【The invention's effect】
According to the multilayer circuit board of the present invention, there is provided a multilayer wiring body in which the first and second parallel wiring groups are arranged perpendicularly to each other in the respective divided regions and are laminated vertically and electrically connected by the through conductor group. Therefore, the crosstalk noise between the wirings of each parallel wiring group can be reduced and minimized, and the wiring of the parallel wiring group constituting the second wiring layer surrounds the central portion of the insulating layer. Thus, the cross-talk noise between the wirings can be reduced, and it is effective as a measure against EMI noise. Moreover, the first parallel wiring group is connected to the first insulation. Since the ground wiring in the first parallel wiring group is electrically connected to the annular ground wiring surrounded by the annular ground wiring formed on the outer peripheral portion of the layer, each divided region in the first parallel wiring group Since the ground wiring can be kept at the same ground potential, simultaneous switching noise associated with the operation of the semiconductor element or the like can be reduced, and the annular ground wiring also functions as an electromagnetic shield. Intrusion of EMI noise into the parallel wiring group can be effectively reduced.
[0063]
In addition, for the second parallel wiring group, the parallel wiring in each segmented region has a substantially annular wiring structure so as to surround the central portion of the second insulating layer, thereby reducing crosstalk noise between the wirings. And the influence of EMI noise can be reduced. In particular, when the second wiring layer has an annular wiring formed by electrically connecting the wirings of the respective divided regions, and the annular wiring on the outermost peripheral side is a ground wiring, the influence of the EMI noise is first. As in the case of the annular ground wiring in the parallel wiring group, it can be effectively reduced.
[0064]
As described above, according to the present invention, the wiring structure is configured by parallel wiring groups stacked alternately and orthogonally in a predetermined section area, and has a wiring structure that reduces crosstalk between wirings in the same layer and between upper and lower layers. In an electronic circuit board on which electronic components such as semiconductor elements that operate at high speed can be reduced, even in parallel wiring groups that are directed to the central part of the insulating layer in each divided region, and which can reduce the influence of EMI noise. A suitable multilayer wiring board could be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a first insulating layer showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is a top view of a second insulating layer showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 3 is a top view of a third insulating layer showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 4 is a top view of a fourth insulating layer showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 5 is a top view of a fifth insulating layer showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 6 is a bottom view of a fifth insulating layer showing an example of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
I1 to I5... First to fifth insulating layers
L1, L2... First and second parallel wiring groups
P1, P2... First and second power supply wirings
G1, G2... First and second ground wiring
S1, S2... First and fourth signal wiring
T ... Penetration conductor group
GR ········ Round ground wiring

Claims

2 to 4 straight lines having an intersection at the center of the first insulating layer and formed in the first insulating layer, and each segmented region is divided so that the central angles are substantially equal to each other. A first parallel wiring group and a second parallel wiring group formed in a second insulating layer stacked on the first insulating layer and orthogonal to the first parallel wiring group in each of the divided regions; And a laminated wiring body that includes a through conductor group that electrically connects the first and second parallel wiring groups, and the first parallel wiring group includes a ground wiring and a signal wiring in each of the divided regions. A multilayer wiring board characterized in that it is surrounded by an annular ground wiring formed on the outer periphery of the first insulating layer, and the ground wiring is electrically connected to the annular ground wiring.

2. The multilayer wiring board according to claim 1, wherein each of the first and second parallel wiring groups has a plurality of signal wirings and a power supply wiring or a ground wiring adjacent to each signal wiring.