JP4508540B2

JP4508540B2 - 配線基板および電子装置

Info

Publication number: JP4508540B2
Application number: JP2003056644A
Authority: JP
Inventors: 久義和田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2023-03-04
Also published as: JP2004266180A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板およびかかる配線基板に電子部品を搭載した電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、現在の電子機器は、移動体通信機器に代表されるように小型・薄型・軽量・高性能・高機能・高品質・高信頼性が要求されてきており、このような電子機器に搭載される電子装置も小型・高密度化が要求されるようになってきている。そのため、電子装置を構成する配線基板にも小型化・薄型化・多端子化が求められてきており、それを実現するために配線基板における信号用の配線導体等の配線幅を細くするとともにその間隔を狭くし、さらに配線層を間に絶縁層を介して多層化することにより高密度配線化が図られている。
【０００３】
このような高密度配線が可能な配線基板としてビルドアップ法を採用して製作された配線基板が知られている。このビルドアップ法により製作された配線基板は、例えば図２に示すように、ガラスクロスやアラミド不布織等の補強材にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成り、上面から下面にかけて形成された複数の貫通孔11ａを有する絶縁基板11と、この絶縁基板11の貫通孔11ａ内に被着された銅めっき等のめっき導体層から成る貫通導体12と、この貫通導体12に電気的に接続されるようにして絶縁基板11の上下面にそれぞれ被着されたランド導体13と、絶縁基板11の上下面に積層されたエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る複数の絶縁層14と、絶縁基板11の上下面のランド導体13に電気的に接続されるようにして上面側の絶縁層14の上面および下面側の絶縁層14の下面に導出する配線導体15と、上面側の絶縁層14の上面に被着されて配線導体15に電気的に接続された電子部品接続用パッド16と、下面側の絶縁層14の下面に被着されて配線導体15に電気的に接続された外部接続用パッド17とを具備している。
【０００４】
そしてこの配線基板は、絶縁基板11の上面から下面にかけてドリル加工やレーザ加工により複数の貫通孔11ａを形成するとともに、それらの貫通孔11ａ内面に無電解めっき法および電解めっき法により貫通導体12を被着させ、次に貫通孔11ａ内を熱硬化性樹脂等の充填剤で充填するとともに、その上下に無電解めっき法および電解めっき法によりランド導体13を被着形成し、次にその上下に一番目の絶縁層14を積層するとともにその絶縁層14に貫通孔を穿孔し、その絶縁層14の上下面および貫通孔内面に無電解めっき法および電解めっき法により配線導体15を形成し、次にその上下に次の絶縁層14および配線導体15を形成して行き、最後に、無電解めっき法および電解めっき法により絶縁層14の上面に電子部品接続用パッド16を、下面に外部接続用パッド17を形成することによって製作される。
【０００５】
このような配線基板における配線導体15は、用途によって信号用，接地用および電源用の配線導体に機能化されている。
このうち信号用の配線導体は、半導体素子等の電子部品と外部電気回路基板との間で電気信号を伝播させるための導電路として機能し、接地用の配線導体および電源用の配線導体は、配線基板に搭載される電子部品にそれぞれ接地電位および電源電位を供給する供給路としての機能を有しているとともに信号用の配線導体に対する電磁シールド機能や特性インピーダンスの調整機能を有している。
【０００６】
そして、電子部品をその電極が電子部品接続用パッド16に半田を介して接続されるようにして搭載し、外部接続用パッド17を外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続することにより搭載する電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【０００７】
【特許文献１】
特開2002-359469号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の配線基板においては、信号用の配線導体に伝播する信号が例えば10ＧＨｚ以上の高周波信号となると、信号用の配線導体に発生する不要な反射ノイズが大きくなり、そのため搭載する電子部品に誤動作が発生してしまうという問題点を有していた。
【０００９】
そこで、本願発明者は鋭意研究の結果、外部電気回路基板に実装するために面積が大きなものとなっている外部接続用パッドとこれに信号用の配線導体を介して接続されたランド導体との間に電磁波の反射が起こってキャパシタンスが形成され、このキャパシタンスと、外部接続用パッドおよびランド導体を接続する信号用の配線導体の有するインダクタンスとで並列共振回路が形成されて自己共振が起こり、それにより信号用の配線導体に発生する不要な反射ノイズが大きくなることを知り、本発明を案出するに至った。
本発明の目的は、信号用の配線導体に発生する不要な反射ノイズを抑制し、搭載する電子部品を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、上面から下面にかけて形成された複数の貫通孔を有する絶縁基板と、該絶縁基板の前記貫通孔内に形成された複数の貫通導体と、該貫通導体に接続されるとともに前記貫通孔を覆うようにして前記絶縁基板の前記下面に被着された複数の下面側ランド導体と、前記絶縁基板の下面側に４層以上積層された絶縁層と、前記下面側の絶縁層の下面に被着された複数の外部接続用パッドと、前記下面側の絶縁層に配設された、前記下面側ランド導体と前記外部接続用パッドとを互いに電気的に接続し、前記各絶縁層の層間に３層以上の配線層を有する複数の信号用配線導体と、を具備し、１０ＧＨｚ以上の高周波信号が前記信号用配線導体を伝播する配線基板であって、前記複数の下面側ランド導体は、前記外部接続用パッドそれぞれに対して、前記信号用配線導体を介して電気的に接続された第１下面側ランド導体と、該第１下面側ランド導体に隣接した複数の第２下面側ランド導体と、を有し、前記複数の外部接続用パッドは、前記第１下面側ランド導体及び前記複数の第２下面側ランド導体と互いに上下に重ならない位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の配線基板によれば、複数の外部接続用パッドは、第１下面側ランド導体及び複数の第２下面側ランド導体と互いに上下に重ならない位置に配置されていることから、信号用の配線導体を介して互いに電気的に接続されたランド導体と外部接続用パッドとの間に形成されるキャパシタンスが小さなものとなり、信号用の配線導体に自己共振により発生する不要な反射ノイズを抑制することができ、その結果、搭載する電子部品を正常に作動させることができる。
【００１２】
また、本発明の配線基板は、上記構成において、前記信号用配線導体は、前記絶縁層を上下方向に貫通して前記配線層の上面又は下面に接続されるビア導体を有し、少なくとも１つの前記配線層は、下面に接続された前記ビア導体が前記下面側ランド導体の下方に位置し、且つ上面に接続された前記ビア導体が前記下面に接続されたビア導体よりも前記外部接続用パッド側に位置し、前記信号用の配線導体は、前記下面側ランド導体の前記外部接続用パッド側外周端部の下面に接続されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の配線基板によれば、上記構成において、信号用配線導体は、絶縁層を上下方向に貫通して配線層の上面又は下面に接続されるビア導体を有し、少なくとも１つの配線層は、下面に接続されたビア導体が下面側ランド導体の下方に位置し、且つ上面に接続されたビア導体が下面に接続されたビア導体よりも外部接続用パッド側に位置し、信号用の配線導体は、下面側ランド導体の外部接続用パッド側外周端部の下面に接続されている場合には、信号用の配線導体に自己共振により発生する不要な反射ノイズを抑制することができ、その結果、搭載する電子部品を正常に作動させることができる。
【００１４】
さらに、本発明の電子装置は、上記の配線基板と、前記配線基板の上面に搭載され、前記信号用配線導体に電気的に接続された電子部品と、を具備して成ることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の電子装置によれば、上記の配線基板と、配線基板の上面に搭載され、信号用配線導体に電気的に接続された電子部品と、を具備して成ることから、信号用の配線導体を介して互いに電気的に接続されたランド導体と外部接続用パッドとの間に形成されるキャパシタンスが小さなものとなり、信号用の配線導体に自己共振により発生する不要な反射ノイズを抑制することができ、その結果、電子部品を正常に作動させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
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は貫通導体、３はランド導体、４は絶縁層、５は配線導体、６は電子部品接続用パッド、７は外部接続用パッドであり、主にこれらで本発明の配線基板が構成されている。なお、本例では、絶縁基板１の上下面にそれぞれ４層ずつの絶縁層４を積層するとともに、上面側の絶縁層４の上面および下面側の絶縁層４の下面にソルダーレジスト層８を設け、さらに電子部品接続用パッド６および外部接続用パッド７に半田バンプ９を接合させた例を示している。
【００１７】
絶縁基板１は、本発明の配線基板のコア部材となるものであり、例えばガラスクロス−エポキシ樹脂やガラスクロス−ビスマレイミドトリアジン樹脂・ガラスクロス−ポリフェニレンエーテル樹脂・アラミド繊維−エポキシ樹脂等の樹脂材料から成り、その上面から下面にかけて複数の貫通孔１ａを有している。このような絶縁基板１は、ガラスクロスやアラミド繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工やレーザ加工により貫通孔１ａを穿孔することにより製作される。
【００１８】
また、貫通孔１ａは、その内面に銅めっき層から成る貫通導体２が被着されているとともにその内部が樹脂等で充填されている。貫通導体２は、絶縁基板１の上下面間の電気的な導通を得るための導電路であり、貫通孔１ａ内面に公知の無電解銅めっき法および電解めっき法により銅めっき層を被着させることにより形成される。なお、貫通孔１ａ内部への樹脂の充填は、貫通導体２が被着された貫通孔１ａ内部にエポキシ樹脂等の樹脂ペーストを充填するとともに、それを熱硬化させることにより行なわれる。
【００１９】
さらに、絶縁基板１の上面および下面には貫通導体２に電気的に接続された銅めっき層から成るランド導体３が貫通孔１ａを覆うようにして被着されている。ランド導体３は、貫通導体２と後述する配線導体５とを電気的に良好に接続するための中継部材として機能し、絶縁基板１の貫通孔１ａを樹脂で充填した後にその上下面に無電解めっき法および電解めっき法により銅めっき膜を被着させるとともに、それを所定のパターンにエッチングすることにより形成される。
【００２０】
絶縁基板１の上下面に積層された絶縁層４は、絶縁基板１上下に複数の配線導体５を互いに絶縁を保って支持する絶縁支持部材として機能し、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂・ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂とエラストマーと無機絶縁性フィラーとから成り、絶縁基板１の上面側では各層の上面から下面にかけて、絶縁基板１の下面側では各層の下面から上面にかけて上下に位置する配線導体５同士を接続するための複数の貫通孔４ａが形成されている。なお、絶縁層４は、配線導体５との密着性を良好となすために表面を粗化可能とする熱可塑性樹脂成分を含有してもよい。
【００２１】
このような絶縁層４は、エポキシ樹脂や熱可塑性樹脂・エラストマー・無機絶縁性フィラー等に溶剤等を含有する未硬化の熱硬化性樹脂の絶縁フィルムを絶縁基板１の上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工により貫通孔４ａを穿孔し、さらにその上下に同様にして次の絶縁層４を順次積み重ねることによって形成される。
【００２２】
また、各絶縁層４の上下面および貫通孔４ａ内面には銅めっき層から成る配線導体５が被着形成されている。配線導体５は、所望のランド導体３と後述する電子部品接続用パッド６や外部接続用パッド７とを電気的に接続する導電路として機能し、それぞれの機能によって電子部品（図示せず）と外部電気回路（図示せず）との間の信号の伝達をするための信号用と、電子部品に接地電位や電源電位を供給するための接地用および電源用とに分かれている。
【００２３】
このような配線導体５は、無電解めっき法および電解めっき法を用いたセミアディティブ法やサブトラクティブ法を採用して各絶縁層４を形成する毎にその絶縁層４の表面および貫通孔４ａの内面に銅めっき層を所定のパターンに被着させることにより形成される。
【００２４】
なお、信号用の配線導体５は、ランド導体３の中央部に接続させておくと、ランド導体３で電界の広がりが発生し、それによりランド導体３の外周部がスタブとして働いて信号の反射が起こりやすくなる。したがって、信号用の配線導体５はランド導体３の外周端部、すなわち外周を含む外周近傍に接続させておくことが好ましい。
【００２５】
さらに、上面側の絶縁層４の露出表面には、電子部品の電極が半田９を介して接続される電子部品接続パッド６が形成されており、下面側の絶縁層４の露出表面には外部電気回路基板の配線導体に半田９を介して接続される外部接続用パッド７が形成されている。これらの電子部品接続用パッド６や外部接続用パッド７は、配線導体５と同様の銅めっき層から成り、最表層の絶縁層４上下面に配線導体５と同様の方法によって形成され、それぞれ信号用や接地用、あるいは電源用の配線導体５を介して対応するランド導体３に電気的に接続されている。
【００２６】
なお、本発明の配線基板においては、信号用の配線導体５を介して互いに電気的に接続されたランド導体３と外部接続用パッド７とは、互いに上下に重ならない位置に配置されている。そして、そのことが重要である。このように、信号用の配線導体５を介して互いに電気的に接続されたランド導体３と外部接続用パッド７とが互いに上下に重ならない位置に配置されていることから、ランド導体３と外部接続用パッド７との間の電磁波のカップリングが少なくなり両者の間に大きなキャパシタンスが形成されないので、不要な反射ノイズを低減することができる。したがって、信号用の配線導体５を伝播する信号が10ＧＨｚ以上の高周波信号であったとしても搭載する電子部品を正常に作動させることが可能である。
【００２７】
さらに、信号用の配線導体５を介して互いに電気的に接続された下面側のランド導体３と外部接続用パッド７との間の絶縁基板１上下面に平行な方向における距離をランド導体３の直径以下としておくと、両者を接続する信号用の配線導体５を短くしてそのインダクタンスを小さいものとすることができ、それによりランド導体３と外部接続用パッド７との間の特性インピーダンスが大きくなることがなく両者間に信号を極めて良好に伝達させることができる。したがって、信号用の配線導体５で互いに接続されたランド導体３と外部接続用パッド７との間の絶縁基板１上下面に平行な方向における距離はランド導体３の直径以下としておくことが好ましい。なお、ここで距離とはランド導体３および外部接続用パッド７の中心間の距離ではなく、絶縁基板１上下面に平行な方向におけるランド導体３および外部接続用パッド７間の間隔を意味する。
【００２８】
なお、信号用の配線導体５を介して互いに電気的に接続されたランド導体３と外部接続用パッド７との間の絶縁基体１上下面に平行な方向における距離がランド導体３の直径を超えると、両者間を接続する信号用の配線導体５の線路長が長くなり、両者間のインダクタンスが増大してしまうことにより特性インピーダンスが大きなものとなって信号の反射が発生しやすくなる。
【００２９】
また、上面側および下面側の絶縁層４の表面に積層されたソルダーレジスト層８は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを30〜70質量％程度分散させた絶縁材料から成り、絶縁層４を保護するとともに電子部品接続用パッド６同士および外部接続用パッド７同士の電気的な短絡を防止するための保護層として機能する。このようなソルダーレジスト層８は、ソルダーレジスト層８用の感光性を有する未硬化の樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最表層の絶縁層４の表面に塗布し、これを乾燥させた後、フォトリソグラフィー技術を採用して露光および現像処理を行なって電子部品接続用パッド６や外部接続用パッド７を露出させる開口部を形成した後、これを紫外線および熱硬化させることによって形成される。あるいは、ソルダーレジスト層８用の未硬化の樹脂フィルムを最表層の絶縁層４の表面に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、電子部品接続用パッド６や外部接続用パッド７に対応する位置にレーザビームを照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって電子部品接続用パッド６や外部接続用パッド７を露出させる開口部を有するように形成される。
【００３０】
さらにまた、電子部品接続用パッド６および外部接続用パッド７の表面には電子部品の電極を電子部品接続用パッド６に接続するため、および外部接続用パッド７を外部電気回路基板の配線導体に接続するための半田バンプ９が接合されており、これらの半田バンプ９を介して電子部品の電極と電子部品接続用パッド６および外部接続用パッド７と外部電気回路基板の配線導体とが電気的に接続される。このような半田バンプ９は、電子部品接続用パッド６および外部接続用パッド７の表面に半田ペーストを印刷するとともにその半田ペーストをリフローして溶融させることにより形成される。
【００３１】
かくして、本発明の配線基板によれば、電子部品を、その電極が電子部品接続パッドに半田バンプ９を介して接続されるようにして搭載するとともに外部接続用パッド７を外部電気回路基板の配線導体に半田バンプ９を介して接続することにより搭載する電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００３２】
なお、本発明は上記の実施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であれば種々の変更は、何等差し支えない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、複数の外部接続用パッドは、第１下面側ランド導体及び複数の第２下面側ランド導体と互いに上下に重ならない位置に配置されていることから、信号用の配線導体を介して互いに電気的に接続されたランド導体と外部接続用パッドとの間に形成されるキャパシタンスが小さなものとなり、信号用の配線導体に自己共振により発生する不要な反射ノイズを抑制することができ、その結果、搭載する電子部品を正常に作動させることができる。
【００３４】
また、本発明の配線基板によれば、信号用配線導体は、絶縁層を上下方向に貫通して配線層の上面又は下面に接続されるビア導体を有し、少なくとも１つの配線層は、下面に接続されたビア導体が下面側ランド導体の下方に位置し、且つ上面に接続されたビア導体が下面に接続されたビア導体よりも外部接続用パッド側に位置し、信号用の配線導体は、下面側ランド導体の外部接続用パッド側外周端部の下面に接続されている場合には、信号用の配線導体に自己共振により発生する不要な反射ノイズを抑制することができ、その結果、搭載する電子部品を正常に作動させることができる。
【００３５】
さらに、本発明の電子装置によれば、上記の配線基板と、配線基板の上面に搭載され、信号用配線導体に電気的に接続された電子部品と、を具備して成ることから、信号用の配線導体を介して互いに電気的に接続されたランド導体と外部接続用パッドとの間に形成されるキャパシタンスが小さなものとなり、信号用の配線導体に自己共振により発生する不要な反射ノイズを抑制することができ、その結果、電子部品を正常に作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】従来の配線基板の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・絶縁基板
２・・・・・・・貫通導体
３・・・・・・・ランド導体
４・・・・・・・絶縁層
５・・・・・・・配線導体
６・・・・・・・電子部品接続用パッド
７・・・・・・・外部接続用パッド

Claims

上面から下面にかけて形成された複数の貫通孔を有する絶縁基板と、
該絶縁基板の前記貫通孔内に形成された複数の貫通導体と、
該貫通導体に接続されるとともに前記貫通孔を覆うようにして前記絶縁基板の前記下面に被着された複数の下面側ランド導体と、
前記絶縁基板の下面側に４層以上積層された絶縁層と、
前記下面側の絶縁層の下面に被着された複数の外部接続用パッドと、
前記下面側の絶縁層に配設された、前記下面側ランド導体と前記外部接続用パッドとを互いに電気的に接続し、前記各絶縁層の層間に３層以上の配線層を有する複数の信号用配線導体と、
を具備し、１０ＧＨｚ以上の高周波信号が前記信号用配線導体を伝播する配線基板であって、
前記複数の下面側ランド導体は、前記外部接続用パッドそれぞれに対して、前記信号用配線導体を介して電気的に接続された第１下面側ランド導体と、該第１下面側ランド導体に隣接した複数の第２下面側ランド導体と、を有し、
前記複数の外部接続用パッドは、前記第１下面側ランド導体及び前記複数の第２下面側ランド導体と互いに上下に重ならない位置に配置されていることを特徴とする配線基板。
請求項１に記載の配線基板において、
前記信号用配線導体は、前記絶縁層を上下方向に貫通して前記配線層の上面又は下面に接続されるビア導体を有し、
少なくとも１つの前記配線層は、下面に接続された前記ビア導体が前記下面側ランド導体の下方に位置し、且つ上面に接続された前記ビア導体が前記下面に接続されたビア導体よりも前記外部接続用パッド側に位置し、
前記信号用の配線導体は、前記下面側ランド導体の前記外部接続用パッド側外周端部の下面に接続されていることを特徴とする配線基板。
請求項１に記載の配線基板と、
前記配線基板の上面に搭載され、前記信号用配線導体に電気的に接続された電子部品と、
を具備して成ることを特徴とする電子装置。