JP4249601B2

JP4249601B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP4249601B2
Application number: JP2003397230A
Authority: JP
Inventors: 浩二山下; 洋昭今屋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: JP2005159125A

Description

本発明は、半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するための配線基板に関するものである。

従来、例えば半導体素子や容量素子等の電子部品を搭載するための配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の有機樹脂、または酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料からなる絶縁層を複数積層して形成された絶縁基板と、絶縁層に形成された信号用や接地用等の複数の配線導体とを具備した構造である。

絶縁基板の上面には電子部品が搭載される搭載部が形成されており、通常、信号用や接地用の配線導体は、搭載部または搭載部の周辺から絶縁基板の内部にかけて形成された貫通導体を介して、絶縁基板の内部に形成された内部配線導体と電気的に接続されている。内部配線導体は、一部が絶縁基板の側面や下面等の外表面に露出している。

搭載部に電子部品を搭載し、電子部品の電極を配線導体の露出している部位にボンディングワイヤやはんだ等の接続材を介して接続し、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等で封止することにより、パワーアンプモジュール等の電子装置が形成される。

この電子装置について、内部配線導体の導出部位を外部電気回路にはんだ等を介して接続することにより、電子部品の電極が信号用や接地用の配線導体，貫通導体および内部配線導体を介して外部の電気回路と電気的に接続される。

なお、パワーアンプモジュール等の電子装置において、信号用配線導体は、高密度で形成するために、２つが隣接するようにして形成される場合が多い。

また、信号用の配線導体は、伝送される高周波信号が約８００ＭＨｚ〜２ＧＨｚ程度とより高周波になってきているため、隣接する２つの信号用配線導体の外側には接地用の配線導体が隣接するようにして形成され、信号用配線導体との間で容量成分を発生させて信号用配線導体のインピーダンスを低減するようにされている。

なお、一般に、隣接する２つの信号用配線導体およびその両側の２つ接地用導体のそれぞれに電気的に接続する４つの貫通導体は、それぞれ、信号用配線導体や接地用配線導体の幅方向の中央部分に接続されるようにして形成されている。
特開２００１−２３７５４７号公報

しかしながら、このような従来の配線基板においては、小型化に応じて、信号用配線導体の線幅および隣接間隔が狭くなってきていることから、隣接する２つの信号用配線導体と電気的に接続されて形成されている２つの信号用の貫通導体の間の間隔が狭くなり、これら隣接する２つの信号用の貫通導体はそれらに発生するノイズの影響を互いに受け、高周波信号を正確に伝送することができなくなるという問題があった。

このような問題は、特にパワーアンプモジュール等の電子装置において伝送される高周波信号の周波数が約８００ＭＨｚ〜２ＧＨｚ程度に進んできているため、より顕著なものとなってきている。

本発明は、上記従来の技術の問題を解決するために完成されたものであり、その目的は、隣接する２つの信号用配線導体の間隔が狭くなったとしても、これらにそれぞれ接続された２つの貫通導体がノイズの影響を互いに受けたり与えたりすることを効果的に防止することが可能な、高周波信号の伝送特性に優れた配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成り、上面に電子部品の搭載部が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の上面に形成された隣接し合う２つの信号用配線導体および該２つの信号用配線導体の外側の接地用配線導体と、２つの前記信号用配線導体および前記接地用配線導体からそれぞれ貫通導体を介して前記絶縁基板の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された内部配線導体とを具備しており、前記貫通導体は、前記絶縁基板の上面において隣接する２つの前記信号用配線導体およびそれらの両側の前記接地用配線導体にそれぞれ電気的に接続された４つの貫通導体を含んでおり、該４つの貫通導体は、隣接する２つの前記信号用配線導体に接続されたものが前記接地用配線導体側に近づけて形成されており、該隣接する２つの前記信号用配線導体にそれぞれ接続されたもの同士の間の間隔が、前記信号用配線導体に接続されたものとそれに隣接する前記接地用配線導体に接続されたものとの間の間隔よりも大きいことを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、貫通導体は、絶縁基板の上面において隣接する２つの信号用配線導体およびそれら２つの信号用配線導体の両側の接地用配線導体にそれぞれ電気的に接続された４つの貫通導体を含んでおり、４つの貫通導体は、隣接する２つの信号用配線導体に接続されたものが接地用配線導体側に近づけて形成されており、隣接する２つの信号用配線導体にそれぞれ接続されたもの同士の間の間隔が、信号用配線導体に接続されたものとそれに隣接する接地用配線導体に接続されたものとの間の間隔よりも大きいことから、隣接する２つの信号用の貫通導体の間隔を十分に広く確保することができ、互いにノイズの影響を受けたり与えたりすることが効果的に防止され、信号の伝送特性に優れた配線基板を提供することができる。

また、本発明の配線基板によれば、接地用配線導体側に近づけて形成され、信号用配線導体に接続された貫通導体と、それに隣接する接地用配線導体に接続された貫通導体との間隔が狭いため、信号が伝送される貫通導体のインピーダンスを効果的に低減することができ、信号の伝送特性をより優れたものとすることができる。

本発明の配線基板について図面に基づき以下に説明する。図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は絶縁基板、２は信号用配線導体、３は接地用配線導体、４は貫通導体、５は内部配線導体である。これらの絶縁基板１、信号用配線導体２、接地用配線導体３、貫通導体４および内部配線導体５により、本発明の配線基板が基本的に構成される。

絶縁基板１は、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等のセラミック焼結体、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の有機樹脂、または酸化アルミニウム等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合してなる複合材料等の電気絶縁材料からなる絶縁層６を複数積層して形成されている。

絶縁基板１は、例えば各絶縁層６が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には以下のようにして作製される。まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム，酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーを作製し、このセラミックスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形技術を採用してシート状となすことによって、セラミックグリーンシート（セラミック生シートで、以下、グリーンシートともいう）を得る。しかる後、グリーンシートを所定の順に上下に積層して生セラミック成形体と成す。この生セラミック成形体を還元雰囲気中で約１６００℃の高温で焼成することによって、絶縁基板１が製作される。

この絶縁基板１の上面には、電子部品の搭載部が形成されるとともに複数の信号用配線導体２およびその周囲に接地用配線導体３が形成されている。

信号用配線導体２は、電子部品の信号用の電極と電気的に接続されて信号（高周波信号）を伝送するためのものであり、接地用配線導体３は、電子部品の接地用の電極と電気的に接続されて電子部品の接地を確実とするためのものである。

また、接地用配線導体３を信号用配線導体２の両側に形成しておくと、接地用配線導体３と信号用配線導体２との間で容量成分が生じ、信号用配線導体２のインピーダンスを低減することができる。

なお、信号用配線導体２は、高密度で形成して配線基板を小型化するために、２つが隣接して形成された部位を含んでいる。この場合、接地用配線導体３は、隣接する２つの信号用配線導体２の外側に形成されている。

電子部品（図示せず）を搭載部に搭載するとともにろう材や有機樹脂接着剤等を介して接着固定し、その後、電子部品の電極を信号用配線導体２や接地用配線導体３にボンディングワイヤやはんだ等の接続材を介して電気的に接続することにより、電子部品が配線基板に実装され、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂等の封止材（図示せず）で封止することにより、パワーアンプモジュール等の電子装置が作製される。

また、絶縁基板１の内部から絶縁基板１の側面および下面の少なくとも一方にかけて内部配線導体５が形成されている。

複数の信号用配線導体２および接地用配線導体３は、それぞれ貫通導体４を介して内部配線導体５と電気的に接続されている。

そして、内部配線導体５のうち絶縁基板１の下面や側面に露出した部位を外部電気回路に接続することにより、電子部品の電極は、信号用配線導体２または接地用配線導体３から、貫通導体４および内部配線導体５を介して外部電気回路と電気的に接続される。

なお、信号用配線導体２，接地用配線導体３，貫通導体４および内部配線導体５は、タングステン，モリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金等の金属材料からなり、メタライズ導体や蒸着層，金属箔，めっき層等の形態で絶縁基板１の絶縁層６に形成される。

信号用配線導体２，接地用配線導体３，貫通導体４および内部配線導体５は、例えば、タングステンのメタライズ導体からなる場合、タングステン粉末に有機溶剤，樹脂バインダ等を添加して作製した金属ペーストを、絶縁層６となるグリーンシートの表面や、予めグリーンシートに打抜き形成しておいた貫通孔の内部に、印刷塗布，充填することにより形成される。

本発明の配線基板において、貫通導体４は、絶縁基板１の上面において隣接する２つの信号用配線導体２およびそれらの両側の接地用配線導体３にそれぞれ電気的に接続された４つの貫通導体４を含んでおり、４つの貫通導体４は、隣接する２つの信号用配線導体２に接続されたものが接地用配線導体３側に近づけて形成されており、隣接する２つの信号用配線導体２にそれぞれ接続されたもの同士の間の間隔Ｌ２が、信号用配線導体２に接続されたものとそれに隣接する接地用配線導体３に接続されたものとの間の間隔Ｌ１よりも大きい。

これにより、隣接する２つの信号用の貫通導体４の間隔を十分に広く確保することができ、互いにノイズの影響を受けたり与えたりすることが効果的に防止され、信号の伝送特性に優れた配線基板を作製することができる。

また、本発明の配線基板によれば、接地用配線導体３側に近づけて形成され、信号用配線導体２に接続された貫通導体４と、信号用配線導体２に隣接する接地用配線導体３に接続された貫通導体４との間隔が狭いため、信号が伝送される貫通導体４のインピーダンスを効果的に低減することができ、信号の伝送特性をより優れたものとすることができる。

貫通導体４について、隣接する２つの信号用配線導体２にそれぞれ接続されたもの同士の間の間隔Ｌ２を、信号用配線導体２に接続されたものとそれに隣接する接地用配線導体３に接続されたものとの間の間隔Ｌ１よりも大きくするには、貫通導体４を形成するためにグリーンシートに形成する貫通孔の打抜き位置を調節して、信号用配線導体２に接続する貫通導体４となる貫通孔の位置を接地用配線導体３側に適宜ずらしておけばよい。

この場合、隣接する２つの信号用配線導体２にそれぞれ接続されたもの同士の間の間隔Ｌ２を大きくし、信号用配線導体２に接続されたものとそれに隣接する接地用配線導体３に接続されたものとの間の間隔Ｌ１を小さくする上では、信号用配線導体２に接続する貫通導体４は、その端面の全面が信号用配線導体２の直下に直接接するような範囲で、極力外側（接地用配線導体３側）に近づけて形成することが好ましい。ただし、貫通孔を形成する際の打抜き位置の精度等を考慮して、信号用配線導体２の端から貫通孔（貫通導体４）の端までの間の間隔を２５μｍ〜１００μｍ程度あけるようにしておいてもよい。

本発明において、Ｌ１，Ｌ２は、信号用配線導体２を伝送する高周波信号の周波数が１GＨｚ、絶縁層６の比誘電率が９の場合、Ｌ１は１５０μｍ〜４００μｍ程度、Ｌ２は５００μｍ〜８００μｍ程度である。

貫通導体４は、断面形状が円形や楕円形であり、その直径は５０〜３００μｍ程度である。

また、貫通導体４について、隣接する２つの信号用配線導体２にそれぞれ接続されたもの同士の間の間隔Ｌ２は、信号用配線導体２に接続されたものとそれに隣接する接地用配線導体３に接続されたものとの間の間隔Ｌ１に比べて、大きくなるようにしておく。

この構成としておくと、例えば、パワーアンプモジュール等の電子装置において、隣接する２つの信号用配線導体２に８００ＭＨｚ〜２ＧＨｚ等の周波数の高い高周波信号を伝送させたとしても、隣接する信号用配線導体２にそれぞれ接続した貫通導体４間で、ノイズが授受されるのを小さく抑えるとともに、接地用配線導体３に接続された貫通導体４の作用により信号が伝送される貫通導体４のインピーダンスを効果的に低減することができ、貫通導体４で伝送される信号の伝送効率を向上させることができる。

なお、これらの信号用配線導体２，接地用配線導体３は、その露出表面にニッケル，銅，金等のめっき層（図示せず）を被着させておくのがよく、酸化腐蝕を効果的に防止することができるとともに、電子部品の電極をボンディングワイヤやはんだ等を介して接続するときのボンディングワイヤやはんだの接続性をより優れたものとすることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態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内であれば種々の変更は可能である。たとえば、隣接する２つの信号用配線導体２が互いに平行に形成された差動線路であるとともに接地用配線導体３が信号用配線導体２に沿って平行に形成されたコプレーナ構造である場合、２つの信号用配線導体２間の間隔と、信号用配線導体２とそれに隣接する接地用配線導体３との間の間隔とは同程度であることがよい。すなわち、隣接する２つの信号用配線導体２は、位相が反対の高周波信号がそれぞれ伝送されるとともに電磁的に結合する必要があるため、それらの間の間隔は、接地用配線導体３との間の間隔と同程度であることがよい。

本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁基板
２・・・信号用配線導体
３・・・接地用配線導体
４・・・貫通導体
５・・・内部配線導体
６・・・絶縁層

Claims

複数の絶縁層が積層されて成り、上面に電子部品の搭載部が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の上面に形成された隣接し合う２つの信号用配線導体および該２つの信号用配線導体の外側の接地用配線導体と、２つの前記信号用配線導体および前記接地用配線導体からそれぞれ貫通導体を介して前記絶縁基板の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された内部配線導体とを具備しており、前記貫通導体は、前記絶縁基板の上面において隣接する２つの前記信号用配線導体およびそれらの両側の前記接地用配線導体にそれぞれ電気的に接続された４つの貫通導体を含んでおり、該４つの貫通導体は、隣接する２つの前記信号用配線導体に接続されたものが前記接地用配線導体側に近づけて形成されており、該隣接する２つの前記信号用配線導体にそれぞれ接続されたもの同士の間の間隔が、前記信号用配線導体に接続されたものとそれに隣接する前記接地用配線導体に接続されたものとの間の間隔よりも大きいことを特徴とする配線基板。