JP3968092B2 - 配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板に関する。

近年、電子機器における高機能化並びに軽薄短小化の要求により、ＩＣチップやＬＳＩ等の電子回路部品では高密度集積化が急速に進んでおり、これに伴い、電子回路部品を搭載するパッケージ基板には、従来にも増して高密度配線化及び多端子化が求められている。

このようなパッケージ基板としては、現状において、ビルドアップ多層配線基板が採用されている（以下、単に配線基板ともいう）。ビルドアップ多層配線基板とは、補強繊維に樹脂を含浸させた絶縁性のコア基板（ＦＲ−４等のガラスエポキシ基板）のリジッド性を利用し、その両主表面上に、絶縁層と導体層とが交互に配された配線積層部を形成したものである。

特開２００１−８５８４５号公報

ところで、電子回路における信号伝送方式は、一般的に、ディファレンシャル（差動）方式が用いられる。ディファレンシャル方式では、１つの信号伝送のために、互いに平行な部分を有する２本の配線（以下、ディファレンシャル配線ともいう）を必ず使用する。各配線に同振幅かつ逆位相の信号を伝送させることにより、伝送線路からの不要輻射ノイズを低減することができる。

通常、配線積層部において、ディファレンシャル配線の上下には、導体層をなす電源層又はグランド層が絶縁層を隔てて形成されている。この電源層又はグランド層は、絶縁層の表面の大部分を被覆する面導体として形成され、多数の貫通孔を有する。例えば、ガス抜き孔（degassing hall）として形成され、絶縁層との間に気泡が溜まらないようにしている。しかしながら、ディファレンシャル配線が、貫通孔上を通る場合に、その位置で短絡を起こしてしまうことがあるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、互いに平行な部分を有する２本の配線が貫通孔上を通る場合であっても短絡を生じず、電気的特性の良好な配線基板を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段・発明の効果

上記課題を解決するため、本発明の配線基板では、
絶縁層と導体層とが交互に積層され、前記導体層をなす電源層又はグランド層を厚さ方向に貫く貫通孔を備える配線基板であって、
前記貫通孔を有する導体層上に配された前記絶縁層の上面に、該貫通孔上を通る互いに平行な部分を有する２本の配線を備えるとともに、
当該絶縁層の上面にて前記貫通孔の位置に対応して生じる窪みの深さに対して、前記２本の配線の配線間距離が大きく形成されてなることを特徴とする。

本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、互いに平行な部分を有する２本の配線がガス抜き孔等の貫通孔上を通る場合に短絡を生じやすいのは、貫通孔を有する導体層上に配された絶縁層の形状が、該貫通孔の影響を受けやすいためであることを見出した（詳細は後述）。具体的には、絶縁層の上面は、貫通孔の位置に対応して窪みが生じる（図５参照）。この窪みの傾斜によって、例えば、めっきレジストなどが浮いて、メッキ液がもぐりこんで、２本の配線を製造する際に短絡が生じるのである。そこで、本発明の配線基板では、かかる影響を低減するために、上記のごとく、窪みの深さに対して、２本の配線の配線間距離を大きく形成することとした。これにより、当該２本の配線の短絡を著しく低減することが可能となるのである。２本の配線の配線間距離の窪みの深さに対する比は、０．０３５以上０．２０以下であることが好ましい。０．０３５よりも小さいと高密度配線化に対応できないし、０．２０よりも大きいと、例えば、めっきの際にめっきレジストなどが浮きやすく、短絡が生じやすい。さらには、０．０６以上０．１４３以下であることがより好ましい。また、窪みの深さは５μｍ以下（０を含まず）であることが好ましい。５μｍよりも大きいと、例えば、めっきの際にめっきレジストなどが浮きやすく、短絡が生じやすいからである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る配線基板１の断面構造を模式的に示すものである。該配線基板は、耐熱性樹脂板（例えばビスマレイミド−トリアジン樹脂板）や、繊維強化樹脂板（例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等で構成された板状コア２の両表面に、所定のパターンに配線金属層をなすコア導体層Ｍ１、Ｍ１１がそれぞれ形成される。これらコア導体層Ｍ１、Ｍ１１は板状コア２の表面の大部分を被覆する面導体パターンとして形成され、電源層又はグランド層として用いられるものである。他方、板状コア２には、ドリル等により穿設されたスルーホール２０が形成され、その内壁面にはコア導体層Ｍ１、Ｍ１１を互いに導通させるスルーホール導体３０が形成されている。また、スルーホール１２は、エポキシ樹脂等の樹脂製穴埋め材３１により充填されている。

また、コア導体層Ｍ１、Ｍ１１の上層には、感光性樹脂組成物６にて構成された第一ビルドアップ層（誘電体層）Ｂ１、Ｂ１１がそれぞれ形成されている。さらに、その表面にはそれぞれ金属配線７を有する第一導体層Ｍ２、Ｍ１２がＣｕメッキにより形成されている。なお、コア導体層Ｍ１、Ｍ１１と第一導体層Ｍ２、Ｍ１２とは、それぞれビア３４により層間接続がなされている。同様に、第一導体層Ｍ２、Ｍ１２の上層には、感光性樹脂組成物６を用いた第二ビルドアップ層（誘電体層）Ｂ２、Ｂ１２がそれぞれ形成されている。その表面には、金属端子パッド８、１８を有する第二導体層Ｍ３、Ｍ１３が形成されている。これら第一導体層Ｍ２、Ｍ１２と第二導体層Ｍ３、Ｍ１３とは、それぞれビア３４により層間接続がなされている。

ビア３４は、フィルドビアにて構成され、ビアホール３４ｈとその内部を充填するビア導体３４ｆと、底面側にてビア導体３４ｆと導通するように設けられたビアパッド３４ｐとを有している。

また、各第二導体層Ｍ３、Ｍ１３上には、それぞれ、エポキシ樹脂を主成分とし、シリカフィラーを含有する感光性樹脂組成物よりなるソルダーレジスト層９、１９（ＳＲ１、ＳＲ１１）が形成されている。いずれも金属端子パッド８、１８を露出させるために、各パッドに一対一に対応する形で開口部９ａ、１９ａが形成されている。

ビルドアップ層Ｂ１、Ｂ１１、Ｂ２、Ｂ１２、及びソルダーレジスト層ＳＲ１、ＳＲ１１は例えば以下のようにして製造されたものである。すなわち、感光性樹脂組成物ワニスをフィルム化した感光性接着フィルムをラミネート（貼り合わせ）し、ビアホール３４ｈに対応したパターンを有する透明マスク（例えばガラスマスクである）を重ねて露光する。ビアホール３４ｈ以外のフィルム部分は、この露光により硬化する一方、ビアホール３４ｈ部分は未硬化のまま残留するので、これを溶剤に溶かして除去すれば、所期のパターンにてビアホール３４ｈを簡単に形成することができる（いわゆるフォトビアプロセス）。また、レーザー加工によりビアホール３４ｈを穿設することもできる（いわゆるレーザビアプロセス）。

板状コア２の第一主表面ＭＰ１上においては、コア導体層Ｍ１、第一ビルドアップ層Ｂ１、第一導体層Ｍ２及び第二ビルドアップ層Ｂ２が主面側配線積層部Ｌ１を形成している。また、板状コア２の第二主表面ＭＰ２上においては、コア導体層Ｍ１１、第一ビルドアップ層Ｂ１１、第一導体層Ｍ１２及び第二ビルドアップ層Ｂ１２が裏面側配線積層部Ｌ２を形成している。

以上のように構成された配線基板１は、主面ＯＰ及び裏面ＲＰがいずれも誘電体層（ソルダーレジスト層９、１９）にて形成されており、該主面ＯＰ及び該裏面ＲＰには、複数の金属端子パッド８、１８がそれぞれ形成されている。主面側配線積層部Ｌ１側の金属端子パッド８は、集積回路チップなどをフリップチップ接続するためのパッドであるハンダランドを構成する。また、裏面側配線積層部Ｌ２側の金属端子パッド１８は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）等により接続するための裏面ランドとして利用されるものである。

主面ＯＰでは、図２に示すように、略中央部分にハンダランド（金属端子パッド８）が格子状に配列形成され、各々その上に形成されたバンプ１０（図１）とともにチップ搭載部４０を形成している。また、裏面ＲＰでは、図３に示すように、裏面ランド（金属端子パッド１８）も格子状に配列形成されている。

図４は、本発明の配線基板１の要部拡大図である。コア基板２の両表面に形成されたコア導体層Ｍ１、Ｍ１１は、電源層又はグランド層（本明細書中においては、これらを総括して電源層とも記載する）ＶＧをなすものである。この電源層ＶＧは、絶縁層Ｂ１、Ｂ１１の表面の大部分を被覆する面導体として形成されるので、厚さ方向に貫通するガス抜き孔（degassing hall）ＤＧＨが多数形成されており、絶縁層Ｂ１、Ｂ１１との間に気泡が溜まらないようにしている。図では、一つのガス抜き孔ＤＧＨとその周辺を拡大している。

絶縁層Ｂ１、Ｂ１１上の導体層Ｍ２、Ｍ１２は、主に信号伝送のための配線を有する配線層として形成される。当該配線層には、互いに平行な部分を有する２本の配線（ディファレンシャル配線）ＤＰが形成されるが、配線の設計上、下側の導体層Ｍ１、Ｍ１１（電源層ＶＧ）に多数形成されたガス抜き孔ＤＧＨ上を通るものがある（図６に、上部から見た構成例を示す）。

図４に示したそれぞれの部位は、その大きさが次のように規定される。ガス抜き孔ＤＧＨは、径Ｗを１６０μｍ以上２５０μｍ以下とすることができる。径Ｗが１６０μｍ未満では、ガス抜きの効果が十分に得られない場合がある。他方、径Ｗが２５０μｍを超えると、絶縁層Ｂ１、Ｂ１１の上面に生じる窪みＫＢが過度なものとなり、ディファレンシャル配線ＤＰが短絡を起こすおそれがある。また、ガス抜き孔ＤＧＨは、隣接するガス抜き孔ＤＧＨとの中心間隔Ｐ（図６参照）を４００μｍ以上５５０μｍ以下とすることができる。中心間隔Ｐが４００μｍ未満では、ガス抜き孔ＤＧＨが多くなりすぎてノイズを十分に遮蔽できない場合がある。他方、中心間隔Ｐが５５０μｍを超えると、ガス抜き孔ＤＧＨが少なくなりすぎてガス抜きの効果が十分に得られない場合がある。なお、ガス抜きの効果を得つつ、ノイズを遮蔽効果も得るには、電源層又はグランド層ＶＧの開口率を、例えば６％以上３０％以下とすることができる。

２本の配線ＤＰは、配線間距離Ｓが２５μｍ以上８５μｍ以下とすることができる。配線間距離Ｓが２５μｍ未満では、短絡のおそれが生じる。他方、８５μｍを超えると、配線の高密度化が図れなくなるとともに、伝送線路からの不要輻射ノイズを十分に低減することができなくなるおそれがある。また、配線ＤＰの厚さｔ１は、１０μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。ガス抜き孔ＤＧＨを有する導体層ＶＧの厚さｔ２は、２５μｍ以上３５μｍ以下とすることができる。なお、絶縁層Ｂ１、Ｂ１１の厚さｔ３は、２０μｍ以上４１μｍ以下とすることができる。

なお、ガス抜き孔ＤＧＨを有する導体層ＶＧ上に形成された絶縁層Ｂ１、Ｂ１１は、実際には図５の要部拡大図に示すように、その上面にガス抜き孔ＤＧＨの位置に対応した窪みＫＢを有する。この窪みＫＢ内では、その傾斜によって製造時に２本の配線ＤＰに短絡が生じやすいので（詳細は後述）、窪みＫＢの深さｄに対して、２本の配線ＤＰの配線間距離Ｓを大きく形成することが好ましい。さらには、２本の配線ＤＰの配線間距離Ｓの窪みＫＢの深さｄに対する比Ｓ／ｄは、０．０３５以上０．２０以下とするのがよい。さらには、０．０６以上０．１４３以下であることが好ましい。

ディファレンシャル配線ＤＰが、ガス抜き孔ＤＧＨ上にて短絡を起こすという問題は、以下のようにして生じると考えられる。すなわち、図７に示すように、製造過程において、ガス抜き孔ＤＧＨを有する導体層ＶＧ上に形成された絶縁層Ｂ１、Ｂ１１には、その上面にガス抜き孔ＤＧＨの位置に対応した窪みＫＢが生じる（図７（ａ））。その後、絶縁層Ｂ１、Ｂ１１の上面には、配線層（ディファレンシャル配線ＤＰ等）を形成するため、絶縁層Ｂ１、Ｂ１１上に、配線層の下地となる薄メッキ層ＷＭ、配線層をパターン形成するためのレジスト層ＲＧをこの順に形成する（図７（ｂ））。そして、図７（ｃ）に示すように、レジスト層ＲＧのうちの配線となるべき部分を選択的に除去するわけであるが、窪みＫＢの部分を通る２本の配線ＤＰを形成する場合、その間に残るレジストＨＯは窪みＫＢの傾斜によって薄メッキ層ＷＭとの間に隙間を生じやすくなる。この状態で薄メッキ層ＷＭの露出部分に配線を形成すると、間に残ったレジストＨＯの下にもメッキが形成され、薄メッキ層ＷＭの除去後に残ることとなってしまい、２本の配線ＤＰは短絡を起こす。

従来の配線基板では、ガス抜き孔ＤＧＨの径が例えば２９０μｍ程度と上記のものと比較して比較的大きく、それによって、窪みＫＢの径、深さ及び傾斜も大きいものであったため、上記のような問題が生じやすかったと考えられる。しかしながら、本発明では、配線基板１の各部位を上記の構成とすることで、このような問題の発生を著しく低減することが可能となった。

本発明の配線基板の断面構造の一例を示す模式図 同じく主面を示す模式図 同じく裏面を示す模式図 本発明の配線基板の要部を拡大した模式図（その１） 同じく要部を拡大した模式図（その２） 絶縁層を上面を表す模式図 ディファレンシャル配線の短絡が生じる原因を説明する図

符号の説明

１ 配線基板
２ コア基板
Ｂ 絶縁層
Ｍ 導体層
Ｌ 配線積層部
ＤＰ ディファレンシャル配線
ＤＧＨ ガス抜き孔
ＶＧ 電源層又はグランド層
ＫＢ 窪み

Claims (2)

1. 絶縁層と導体層とが交互に積層され、前記導体層をなす電源層又はグランド層を厚さ方向に貫く貫通孔を備える配線基板であって、
   前記貫通孔を有する導体層上に配された前記絶縁層の上面に、該貫通孔上を通る互いに平行な部分を有するメッキ形成された２本の配線を備えるとともに、
   前記２本の配線は、当該絶縁層の上面にて前記貫通孔の位置に対応して生じる窪みの深さに対して配線間距離が大きく、かついずれも前記窪みを横切って形成されてなり、
   前記２本の配線の配線間距離の前記窪みの深さに対する比は、０．０３５以上０．２０以下であることを特徴とする配線基板。
2. 前記２本の配線は、前記窪みの底面を通るように形成されている請求項１記載の配線基板。

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