JP5194722B2 - 配線基板及び半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板及び半導体装置に関する。

携帯機器等の内部では、複数の異なるプリント基板間を電気的に接続する必要が生じる。従来はリジッドなプリント基板上にコネクタを半田実装し、そこにケーブルを接続することによって基板間を接続していた。しかし、コネクタによる実装方式は基板上にコネクタの面積を必要とし、機器の小型化の要求に対応することが難しい。さらに、並列に配置された複数本の配線をコネクタに接続する場合、図２０に示されるようにプリント配線板の配線ピッチよりもコネクタのピンピッチの方が大きいため、コネクタを使用することによって配線に要する幅が広がり、基板の大型化が引き起こされる。

この問題を解決する手段の一つとして、近年リジッドフレキ配線基板が提案されている。例えば特許文献１では、同文献の図１に示されるようにフレキシブル基板の一部の領域にリジッド基板を形成する構造が示されており、これにより、コネクタを使用せずにリジッド基板同士をフレキシブルケーブルで接続することができる。

また、特許文献２では、フレキシブル基板が開示されており、差動伝送を行う場合、＋線と−線を異なる層に段違いに平行に配置することで、終端抵抗とインピーダンスの整合が容易にとれ、高品質の信号が送れ、反射ノイズを下げることができるとされている。このような構造をとることによって特性インピーダンスの調整幅が大きくなり、終端抵抗とインピーダンスの整合が容易にとれ、高品質の信号が送れ、反射ノイズを下げることができるとされている。同文献の図２には信号配線を段違いの平行線として配置した構造、同文献の図１０には差動信号線の間にガードパターンであるグランド線を配置する構造が示されている。特許文献４においても類似の差動平衡信号伝送基板が開示されている。

特許文献３には、高周波用配線基板の信号品質を向上するための配線基板が示されている。同文献の高周波用配線基板はリジッド基板を前提にしている。同文献の図１の伝送線路は誘電体基板の上面に二つの信号線路が差動対を成すように形成されており、その信号線路の両側と誘電体基板の下面に導体層を形成し、伝送線路を構成している。また、同文献の図３の伝送線路は、上面側信号線路及び下面側信号配線を略平行かつ対向するように設けてなる上下差動信号線路と、上面側信号線路の両側及び下面側信号線路の両側にそれぞれ形成された上面側同一面導体層及び下面側同一面導体層と、上面側同一面導体層及び下面側同一面導体層を電気的に接続するとともに上下差動信号線路の線路方向に並ぶように形成された複数の貫通導体とを具備し、線路方向における貫通導体７間の間隔及び誘電体基板の厚さが上下差動信号線路で伝送される高周波信号の波長の４分の１以下である構成である。こうした構成を採用することにより、第１の信号線路と第２の信号線路の電解のカップリングが強くなり、上下差動信号線路同士の間のアイソレーションが低下して上下差動信号線路同士の間のクロストークノイズが低減される。
特公平７−１０９９４２号公報（図１参照） 特開平１０−３０３５２号公報（第００１６段落、第００２９段落、図２、及び図１０参照） 特開２００３−２２４４０８号公報（第００１２段落、第００１９段落〜第００２１段落、図１、及び図３参照） 特開２００１−７４５８号公報（図１０参照）

しかしながら、これらの関連技術に示される伝送線路構造は、リジッド部とフレキシブル部とを併せて総合的に良好な伝送特性を確保する点に課題を残すものとなっている。

特許文献１に示されるリジッドフレキ配線基板のリジッド部は、低・中間周波数信号線の配線に用いられるものであって高周波向けに設計された配線とはなっていない。高周波信号用の伝送線路は、特性インピーダンスを適正に制御したり、クロストークや電磁放射を抑える構造にする必要があるが、特許文献１ではフレキシブル部の伝送線路はそのような検討がなされておらず、低・中間周波数信号に限定したものとなっている。

特許文献２に示される配線基板には以下のようなさらなる課題がある。同文献の図２に示される配線基板は、隣接する配線の間にガードパターンとなるグラウンド線が存在しないため直接電磁結合してしまいクロストークが発生しやすい。また基板外からの電磁ノイズの影響を受けやすい。一方、同文献の図１０に示される配線基板は、ガードパターンが存在するためクロストークを抑制する効果が高いが、配線に要する基板の幅が広くなってしまい、高密度に多数の配線を収容することが難しい。

特許文献３に示される配線基板には、次のような課題がある。具体的には、同文献の図１に示される配線基板は、近年の薄膜誘電体基板を使用した場合に、差動特性インピーダンスが下がりすぎて１００Ωに合わせることができない、という課題がある。

また、同文献の図１に示される配線基板は、２本の信号配線を横に並べる構造のため、配線に要する基板の幅が広くなってしまい、高密度に多数の配線を収容することが難しい。

さらに、同文献の図３に示される配線基板も同様に、薄い基板を使用した場合、現在加工可能な最も細い配線パターンを用いても１００Ωよりも低い差動特性インピーダンスになってしまい、所望の差動特性インピーダンスを達成することができない、という課題がある。

以上のように、関連技術に関する配線基板は、隣接配線のクロストークが大きい又は配線に要する面積が大きいという課題、薄膜基板では差動特性インピーダンスを１００Ωまで上げることができないという課題がある。加えて、リジッド基板同士をフレキシブル基板（ベース基板）で接続するリジッドフレキ配線基板の配線基板において、リターン電流が、リジッド基板がフレキシブル基板（ベース基板）を挟むリジッド部とリジッド基板が存在しないフレキシブル部とで分断されてしまい、リジッド部とフレキシブル部との接続部で伝送特性が劣化するという課題もある。

本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものである。第一義的には、ベースフィルムの両面に信号配線を形成したベース基板を有し、このベース基板の一部を挟むようにリジッド基板が設けられた配線基板において、所望の差動特性インピーダンスに合わせ込むことが可能な配線基板を提供することにある。そして、第二義的には、高密度に配置することができ、低クロストークを実現でき、リジッド部とフレキシブル部との接続部でもリターン電流が分断されにくい配線基板を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の配線基板は、ベースフィルム、該ベースフィルムの一方の面及び他方の面にそれぞれ設けられた第１配線層及び第２配線層、及び該第１配線層と該第２配線層との上にそれぞれ設けられたカバーレイから構成されたベース基板と、該ベース基板の一部を挟むようにして設けられた２つのリジッド基板と、を少なくとも有する配線基板であって、第１信号配線群と第２信号配線群とがそれぞれ前記第１配線層と前記第２配線層に同方向にストライプ状に設けられ、前記第１信号配線群の各信号配線は前記第２信号配線群の各信号配線と差動ペアを形成し、前記第１信号配線群及び前記第２信号配線群が前記ベースフィルムの水平方向にずらして配置されるとともに、前記差動ペアが、前記２つのリジッド基板に挟まれていない前記ベース基板の領域から前記２つのリジッド基板に挟まれている前記ベース基板の領域まで連続的に形成される構造を有し、前記リジッド基板における、前記ベース基板と接する面とは反対側の面にのみグラウンドプレーンが形成され、前記第１信号配線群の隣り合う信号配線同士の間に第１グラウンド線が設けられ、前記第２信号配線群の隣り合う信号配線同士の間に第２グラウンド線が設けられることを特徴とする。

本発明の配線基板の好ましい態様においては、前記ベースフィルムを介して最も近くに位置する第１グラウンド線と第２グラウンド線とが、それぞれ前記第１信号配線群及び前記第２信号配線群と同方向にずらして配置されている。

本発明の配線基板の好ましい態様においては、前記リジッド基板において、前記ベース基板と接する面とは反対側の面にグラウンドプレーンが形成される。

本発明の配線基板の好ましい態様においては、前記グラウンドプレーンと前記第１信号配線群及び／又は前記第２信号配線群との距離が、前記ベースフィルムの厚さの２倍以上である。

本発明の配線基板の好ましい態様においては、前記グラウンドプレーンと前記第１グラウンド線及び／又は前記第２グラウンド線とが、層間接続ビアによって接続されている。

本発明の配線基板の好ましい態様においては、前記グラウンドプレーンと前記第１信号配線群及び／又は前記第２信号配線群との距離が、前記ベースフィルムの厚さの２倍以下である。

本発明の配線基板の好ましい態様においては、前記ベース基板がフレキシブル基板である。

上記課題を解決するための本発明の半導体装置は、上記の配線基板のリジッド基板に半導体装置又は半導体パッケージを搭載する、ことを特徴とする。

本発明の配線基板によれば、第１信号配線群と第２信号配線群とがそれぞれ第１配線層と第２配線層に同方向にストライプ状に設けられ、第１信号配線群の各信号配線は第２信号配線群の各信号配線と差動ペアを形成し、第１信号配線群及び第２信号配線群がベースフィルムの水平方向にずらして配置されるとともに、前記差動ペアが、前記２つのリジッド基板に挟まれていない前記ベース基板の領域から前記２つのリジッド基板に挟まれている前記ベース基板の領域まで連続的に形成される構造を有するので、その結果、所望の特性インピーダンスに合わせ込むことが可能となる配線基板を提供することができる。

さらに、本発明の配線基板の好ましい態様を用いることにより、高密度に配置することができ、低クロストークを実現でき、リジッド部とフレキシブル部との接続部でもリターン電流が分断されにくい配線基板を提供することができる。

より具体的には、本発明の配線基板は、薄いベースフィルムを使用した場合でも所望の差動特性インピーダンスを実現することができ、また低クロストークの信号配線を高密度に形成することができる。また、リジッド部でリジッド基板の上下の面のうちベース基板と接する面とは反対側の面にグラウンドプレーンが形成されている場合でも、ずらし量を変化させることによりリジッド部とフレキシブル部とで差動特性インピーダンスを一定に保つことができ、優れた高速信号伝送特性を実現することができる。

本発明の半導体装置によれば、上記の配線基板のリジッド基板に半導体装置又は半導体パッケージを搭載するので、その結果、所望の特性インピーダンスを達成し高速信号伝送特性に優れる配線基板を有する半導体装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例につき説明するが、本発明は以下の実施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において任意に変形して実施することができる。

（参考例１：ベース基板）
図１は、参考例１のベース基板の模式的な断面図である。同図に示されるベース基板３０はフレキシブル基板の一例である。

ベース基板３０は、ベースフィルム３、ベースフィルム３の一方の面３１及び他方の面３２にそれぞれ設けられた第１配線層１及び第２配線層２、及び第１配線層１と第２配線層２との上にそれぞれ設けられたカバーレイ４から構成されている。そして、第１配線層１及び第２配線層２がそれぞれ同方向に設けられたストライプ状の第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３で構成され、第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３がベースフィルム３の水平方向にずらして配置されている。さらに、第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３の各信号配線（以下、第１信号配線群の信号配線を第１信号配線という場合がある。）は第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３の各信号配線（以下、第２信号配線群の信号配線を第２信号配線という場合がある。）と差動ペアを形成している。差動ペアを形成する各信号配線は特に制限されないが、ベース基板３０においては、ベースフィルム３を介して位置する、第１信号配線５ａ_１と第２信号配線５ｂ_１と、第１信号配線５ａ_２と第２信号配線５ｂ_２と、第１信号配線５ａ_３と第２信号配線５ｂ_３と、がそれぞれ差動ペアを形成する。

ベース基板３０は、より具体的には、ベースフィルム３の一方の面３１（上面）に第１配線層１が、他方の面３２（下面）に第２配線層２が形成され、その上下にカバーレイ４が形成される。カバーレイ４はカバー層として機能する。そして、第１配線層１として第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３が、第２配線層２として第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３が形成されている。

第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３は、それぞれ信号配線として機能し、直線状に形成されるとともに互いに略平行に配置されストライプ状となっている。より詳しくは、第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３は、図１において紙面を突き抜けるように形成されており、互いに同方向に形成されている。そして、第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３のうち、ベースフィルム３を介して反対側に位置する第１信号配線５ａ_１と第２信号配線５ｂ_１とが差動ペアを構成している。同様に、第１信号配線５ａ_２及び第２信号配線５ｂ_２も他の差動ペアを構成し、第１信号配線５ａ_３及び第２信号配線５ｂ_３もさらに他の差動ペアを構成している。

第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３の隣り合う信号配線同士の間、及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３の隣り合う信号配線同士の間には、それぞれ第１グラウンド線６ａ_１，６ａ_２，６ａ_３及び第２グラウンド線６ｂ_１，６ｂ_２，６ｂ_３が設けられる。より詳しくは、隣り合う第１信号配線５ａ_１，５ａ_２同士の間に第１グラウンド線６ａ_２が、隣り合う第１信号配線５ａ_２，５ａ_３同士の間に第１グラウンド線６ａ_３が、それぞれ設けられ、隣り合う第２信号配線５ｂ_１，５ｂ_２同士の間に第２グラウンド線６ｂ_２が、隣り合う第２信号配線５ｂ_２，５ｂ_３同士の間に第２グラウンド線６ｂ_３が設けられる。

第１グラウンド線６ａ_１，６ａ_２，６ａ_３及び第２グラウンド線６ｂ_１，６ｂ_２，６ｂ_３のうち、ベースフィルム３を介して最も近くに位置する、第１グラウンド線６ａ_１と第２グラウンド線６ｂ_１と、第１グラウンド線６ａ_２と第２グラウンド線６ｂ_２と、第１グラウンド線６ａ_３と第２グラウンド線６ｂ_３とが、それぞれ第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３と同方向にずらして配置されている。このように、第１グラウンド線６ａ_１，６ａ_２，６ａ_３及び第２グラウンド線６ｂ_１，６ｂ_２，６ｂ_３を、それぞれ第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３と同方向にずらして配置することにより、高密度化を達成しやすくなる。

ベース基板３０における配線幅、配線間隔、及びずらし量を以下のように設定する。すなわち、第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３の配線幅、第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３の配線幅、第１グラウンド線６ａ_１，６ａ_２，６ａ_３の配線幅、及び第２グラウンド線６ｂ_１，６ｂ_２，６ｂ_３の配線幅は、それぞれＬとする。各信号配線たる第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３と、第１グラウンド線６ａ_１，６ａ_２，６ａ_３及び第２グラウンド線６ｂ_１，６ｂ_２，６ｂ_３との配線間隔はそれぞれＳである。そして、差動ペアを構成する、第１信号配線５ａ_１及び第２信号配線５ｂ_１、第１信号配線５ａ_２及び第２信号配線５ｂ_２、及び第１信号配線５ａ_３及び第２信号配線５ｂ_３は、それぞれベースフィルム３の水平方向にずらし量Ｄの距離だけずらして配置されている。これに伴い、第１グラウンド線６ａ_１及び第２グラウンド線６ｂ_１、第１グラウンド線６ａ_２及び第２グラウンド線６ｂ_２、第１グラウンド線６ａ_３及び第２グラウンド線６ｂ_３も、それぞれベースフィルム３の水平方向にずらし量Ｄだけずらして配置されることになる。このように、各信号配線たる第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３及び第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３の間に第１グラウンド線６ａ_１，６ａ_２，６ａ_３及び第２グラウンド線６ｂ_１，６ｂ_２，６ｂ_３をそれぞれ配置することにより、隣接する信号配線との電磁結合を抑制しクロストークを低減することができる。また、差動ペアを構成する、第１信号配線５ａ_１及び第２信号配線５ｂ_１、第１信号配線５ａ_２及び第２信号配線５ｂ_２、及び第１信号配線５ａ_３及び第２信号配線５ｂ_３を、それぞれ水平方向にずらして配置することにより、特性インピーダンスを所望の値に設計することができる。こうした具体例について以下さらに説明する。

ベース基板３０において、ベースフィルム３の厚さを５０μｍ、カバーレイ４の厚さを３７μｍ、第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３、第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３、第１グラウンド線６ａ_１，６ａ_２，６ａ_３、及び第２グラウンド線６ｂ_１，６ｂ_２，６ｂ_３の配線幅Ｌをそれぞれ１００μｍ、配線間隔Ｓを１００μｍとした。基板材料であるベースフィルム３及びカバーレイ４の材料にはポリイミドを用い、ベースフィルム３の比誘電率を３．６６、カバーレイ４の比誘電率を３．２とした。そして、図１に示すずらし量Ｄを変化させて差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを計算した。

図２は、参考例１のベース基板における差動特性インピーダンスの計算結果を示すグラフである。具体的には、同図は、横軸にずらし量Ｄ（μｍ）が示され、縦軸に差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆ（Ω）が示されている。同図の結果から、ずらし量Ｄが増加するに従って差動特性インピーダンスが増加し、ずらし量が１８０μｍ程度の時に約１００Ωになることがわかる。このように、薄いベースフィルム３を使用した場合でも、ずらし量Ｄを適切に調整することによって差動特性インピーダンスを１００Ωに合わせることができる。

（参考例２：ベース基板の説明）
図３は、参考例２のベース基板の模式的な断面図である。同図に示されるベース基板４０はフレキシブル基板の一例である。

ベース基板４０は、図１に示すベース基板３０において、第１グラウンド線７ａ、第２グラウンド線７ｂの配線幅Ｌｇを変化させたこと以外は、ベース基板３０と同様の構成を採用している。より具体的には、ベースフィルム３とカバーレイ４の厚さ、材質、誘電率は実施例１と同様とした。また、配線幅Ｌと配線間隔Ｓはそれぞれ１００μｍとするが、グラウンド線の幅Ｌｇは２００μｍとし、第１信号配線及び第２信号配線の配線幅Ｌよりも太くしている。

ベース基板４０のようにグラウンド線７ａ，７ｂの幅を太くした場合でも、信号配線の差動特性インピーダンスは、各信号配線の配線幅Ｌ、配線間隔Ｓ、及びずらし量Ｄによって決まり、Ｌｇには依存しないので、ずらし量Ｄに対する差動特性インピーダンスは図２に示した特性と同じになる。

（参考例３：ベース基板の説明）
参考例３においては、図１に示すベース基板３０のベースフィルム３の基板材料にリジッドなＦＲ４基板を用いたこと以外は、参考例１と同様のベース基板を用いた。具体的には、図１のベース基板３０において、ベースフィルム３として厚さ１００μｍ、誘電率４．９のＦＲ４を用い、カバーレイ４として厚さ２５μｍ、誘電率３．２のソルダーレジストを用いる。そして、第１信号配線群５ａ_１，５ａ_２，５ａ_３、第２信号配線群５ｂ_１，５ｂ_２，５ｂ_３、第１グラウンド線６ａ_１，６ａ_２，６ａ_３、及び第２グラウンド線６ｂ_１，６ｂ_２，６ｂ_３の配線幅Ｌをそれぞれ１００μｍ、配線間隔Ｓを１００μｍとして、ずらし量Ｄを変化させた時の差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを計算した。

図４は、参考例３のベース基板における差動特性インピーダンスの計算結果を示すグラフである。同図は、横軸にずらし量Ｄ（μｍ）が示され、縦軸に差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆ（Ω）が示されている。同図の結果から、ずらし量Ｄが０、すなわち差動ペアを構成する第１信号配線群及び第２信号配線群が重なっている時は、差動特性インピーダンスは１００Ωよりも小さい値になっているが、ずらし量Ｄが増加するに従って差動特性インピーダンスが増加し、ずらし量が１００μｍ程度の時に約１００Ωになる。このように、リジッドな配線基板を使用した場合でも、ずらし量を適切に調整することによって差動特性インピーダンスを１００Ωに合わせることができる。

（実施例１）
図５は、実施例１の配線基板の一例の模式的な断面図である。図６は、図５のＣ−Ｃ’面での模式的な断面図である。図７は、図５のＥ−Ｅ’面での模式的な断面図である。図６は、ベース基板がリジッド基板で挟まれた領域（リジッド部）における模式的な断面を示すものである。図７は、ベース基板がリジッド基板で挟まれていない領域（フレキシブル部）における模式的な断面を示すものである。

配線基板３５は、ベースフィルム１４、ベースフィルム１４の一方の面及び他方の面にそれぞれ設けられた第１配線層９及び第２配線層１０、及び第１配線層９及び第２配線層１０の上にそれぞれ設けられたカバーレイ１３から構成されたベース基板５０と、ベース基板５０の一部を挟むようにして設けられた２つのリジッド基板１２と、を少なくとも有する。具体的には、配線基板３５においては、リジッド基板１２ａ，１２ｂと、リジッド基板１２ｃ，１２ｄとを、ベース基板５０で接続する構造となっている。ベース基板５０は、図１で説明したベース基板３０と同様のものを用いることができる。

配線基板３５においては、図６，７に示すように、第１配線層９及び第２配線層１０がそれぞれ同方向に設けられたストライプ状の第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３で構成され、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び該第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３がベースフィルム１４の水平方向にずらして配置されるとともに、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３の各信号配線は前記第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３の各信号配線と差動ペアを形成している。具体的には、ベースフィルム１４の反対側の配線層に位置する、第１信号配線１６ａ_１と第２信号配線１６ｂ_１と、第１信号配線１６ａ_２と第２信号配線１６ｂ_２と、第１信号配線１６ａ_３と第２信号配線１６ｂ_３とが、それぞれ差動ペアを形成し、これら差動ペアが、２つのリジッド基板１２ａ，１２ｂ又は２つのリジッド基板１２ｃ，１２ｄに挟まれていないベース基板５０の領域から２つのリジッド基板１２ａ，１２ｂ又は２つのリジッド基板１２ｃ，１２ｄに挟まれているベース基板５０の領域まで連続的に形成されている。

配線基板３５は、より詳しくは、ベースフィルム１４の両面に第１配線層９と第２配線層１０が形成され、さらにそれらの配線層の外側にカバーレイ１３が形成されて、これらがベース基板５０を構成している。配線基板３５では、ベース基板５０はフレキシブル基板を構成している。このフレキシブル基板の一部の上下にリジッド基板１２ａ，１２ｂと、リジッド基板１２ｃ，１２ｄと、が接着されている。リジッド基板１２ａ，１２ｂ及びリジッド基板１２ｃ，１２ｄは、図５に示すように、それぞれベース基板５０の両端に接着されている。また、リジッド基板１２ａ，１２ｃの上部には第３配線層８が、リジッド基板１２ｂ，１２ｄの下部には第４配線層１１がそれぞれ形成されている。リジッド基板１２ｃの上部には半導体装置１５が搭載されている。半導体装置１５は、実際にはリジッド基板１２ｃの上面に半田によって実装されている。半導体装置１５の代わりに半導体パッケージを用いてもよい。さらに、第２配線層１０に形成された第２信号配線１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３と、層間接続用貫通スルーホール３３と、によって高速信号が入出力されている。このように配線基板３５のリジッド基板１２ｃに半導体装置１５又は半導体パッケージを搭載することにより半導体装置が形成される。

配線基板３５のリジッド部においては、図６に示すように、第１配線層９には第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３が形成され、それに対応して第２配線層１０には第２信号配線群１６ｂ_１、１６ｂ_２、１６ｂ_３、が形成されている。第１信号配線１６ａ_１と第２信号配線１６ｂ_１と、第１信号配線１６ａ_２と第２信号配線１６ｂ_２と、第１信号配線１６ａ_３と第２信号配線１６ｂ_３と、がそれぞれ差動ペアを構成している。また、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３の隣り合う信号配線同士の間、及び第２信号配線群１６ｂ_１、１６ｂ_２、１６ｂ_３の隣り合う信号配線同士の間にはグラウンド線１７が配置されている。また、第３配線層８及び第４配線層１１には、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３、第２信号配線群１６ｂ_１、１６ｂ_２、１６ｂ_３、及びグラウンド線１７を挟み込むようにグラウンドプレーン１８が形成されている。すなわち、図５を参照して説明すれば、リジッド基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにおける、ベース基板５０と接する面とは反対側の面にグラウンドプレーン１８がそれぞれ形成されている。

配線基板３５のリジッド部においては、図６に示すように、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３、第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３、及びグラウンド線１７の配線幅はそれぞれＬ_ｒである。また、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３と、これら信号配線に隣接するグラウンド線１７と、の配線間隔はＳ_ｒである。また、差動ペアを構成する第１信号配線１６ａ_１と第２信号配線１６ｂ_１とは、互いに距離（ずらし量）Ｄ_ｒだけ水平方向にずらして配置される。同様に、第１信号配線１６ａ_１及び第２信号配線１６ｂ_１の右隣又は左隣に隣接するそれぞれのグラウンド線１７も互いに距離（ずらし量）Ｄ_ｒだけ水平方向にずらして配置される。ずらし量Ｄ_ｒだけ水平方向にずらして配置される点については、差動ペアを構成する第１信号配線１６ａ_２と第２信号配線１６ｂ_２、及びこれら信号配線に隣接するグラウンド線１７、さらには、差動ペアを構成する第１信号配線１６ａ_３と第２信号配線１６ｂ_３、及びこれら信号配線に隣接するグラウンド線１７においても同様である。

配線基板３５のフレキシブル部においては、図７に示すように、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３、第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３、及びグラウンド線１７の配線幅はそれぞれＬ_ｆである。また、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３と、これら信号配線に隣接するグラウンド線１７と、の配線間隔はＳ_ｆである。また、差動ペアを構成する第１信号配線１６ａ_１と第２信号配線１６ｂ_１とは、互いに距離（ずらし量）Ｄ_ｆだけ水平方向にずらして配置される。同様に、第１信号配線１６ａ_１及び第２信号配線１６ｂ_１の右隣又は左隣に隣接するそれぞれのグラウンド線１７も互いに距離（ずらし量）Ｄ_ｆだけ水平方向にずらして配置される。ずらし量Ｄ_ｆだけ水平方向にずらして配置される点については、差動ペアを構成する第１信号配線１６ａ_２と第２信号配線１６ｂ_２、及びこれら信号配線に隣接するグラウンド線１７、さらには、差動ペアを構成する第１信号配線１６ａ_３と第２信号配線１６ｂ_３、及びこれら信号配線に隣接するグラウンド線１７においても同様である。

配線基板３５のリジッド部及びフレキシブル部において、図６，７に示すように、隣接する第１配線層９及び第２配線層１０に、差動ペアを構成する、第１信号配線１６ａ_１及び第２信号配線１６ｂ_１、第１信号配線１６ａ_２及び第２信号配線１６ｂ_２、及び第１信号配線１６ａ_３及び第２信号配線１６ｂ_３をそれぞれ配置し、かつ、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３に対して第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３をベースフィルムの水平方向にずらすことによって、差動特性インピーダンスを調整することができる。また、隣接する第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３同士の間、及び隣接する第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３同士の間にグラウンド線１７を配置することにより、グラウンド線１７に流れるリターン電流がフレキシブル部とリジッド部で連続して流れて、信号の不要な反射・放射を抑制することができる。また、グラウンド線１７によってクロストークを低減することもできる。さらに、グラウンド線１７を第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３と同方向にずらすことにより、グラウンド線１７を重ねて配置した場合よりも高密度に配線を収容することができる。

配線基板３５において、グラウンド線１７に流れるリターン電流についてより詳細に説明する。本発明の配線基板における伝送線路は、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３の２本の配線（差動ペア）からなる差動線路構造であるが、差動線路においては、２本の配線（第１信号配線及び第２信号配線）に位相が逆で振幅の等しい信号を伝送する。すなわち、一本の線路には中間電位に対して正の信号が、もう一本の線路には負の信号が伝送される。そして、中間電位に当たるのがグラウンドである。差動線路を構成する２本の伝送線路（第１、第２信号配線）が近い位置にありグラウンド線１７が遠くにある場合には、信号が伝搬する時に発生する電磁界は２本の伝送線路（第１、第２信号配線）の間に集中し、グラウンド線１７にはリターン電流はほとんど発生しない。しかし、伝送線路（第１、第２信号配線）と、グラウンド線１７とが相対的に近くにある場合には、伝送線路（第１、第２信号配線）はグラウンド線１７との間にも電磁界的に結合して、グラウンド線１７にリターン電流が発生する。リターン電流とは、グラウンド線１７上に伝送線路（第１、第２信号配線）と逆向きに同振幅で発生する電流である。そして、リターン電流が発生する場合、信号の伝搬経路全域に渡ってリターン電流が連続していれば信号の伝送品質は良好に保たれるが、リターン電流の経路が不連続になるとリターン電流は大きく迂回しなければならず、電磁放射や共振が発生して高周波における信号品質が劣化する。従って、本発明のようにリジッド部とフレキシブル部とで伝送線路構造が異なる場合は、その両者においてリターン電流を連続するようにすることが、信号品質を良好に保つために重要である。

配線基板３５のように、差動ペアを形成する２本の、第１信号配線１６ａ_１と第２信号配線１６ｂ_１との距離、第１信号配線１６ａ_２と第２信号配線１６ｂ_２との距離、及び第１信号配線１６ａ_３と第２信号配線１６ｂ_３との距離、に比べてグラウンド線１７が相対的に近くに位置する場合、グラウンド線１７にリターン電流が流れる。その場合、図７に示す配線基板３５のフレキシブル部では、リターン電流は、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３に隣接したグラウンド線１７に流れるが、図６に示す配線基板３５のリジッド部では、ベース基板５０のグラウンド線１７と、リジッド基板１２ｃの上面及びリジッド基板１２ｄの下面それぞれのグラウンドプレーン１８のどちらか、あるいは両方に流れる。

配線基板３５において、図６に示すリジッド部でグラウンドプレーン１８にリターン電流が多く流れると、リジッド部と図７に示すフレキシブル部とでリターン電流の経路が異なるため、信号品質が劣化する傾向となる。しかし、図５，６に示すように、リジッド基板１２ａ，１２ｃのグラウンドプレーン１８が、ベース基板５０の第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３から遠くに位置し、またリジッド基板１２ｂ，１２ｄのグラウンドプレーン１８が、ベース基板５０の第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３から遠くに位置すれば、リターン電流はグラウンドプレーン１８にはほとんど流れなくなる。このため、リターン電流は隣接したグラウンド線１７に流れるか、あるいは差動線路内に電磁界結合が集中してリターン電流が発生しないため、フレキシブル部とリジッド部でリターン電流の経路が分断されること無く、伝送特性が良好に保たれる。種々の電磁界解析の結果、伝送線路とグラウンドプレーンとの距離は差動伝送線路の２本の配線の厚み方向の距離の２倍以上離れていれば、信号線路とグラウンドプレーンとの結合は弱まって信号品質が良好に保たれることを見出した。具体的には、伝送線路たる第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び／又は第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３とグラウンドプレーン１８との距離は、差動ペアを構成する、第１信号配線１６ａ_１と第２信号配線１６ｂ_１との間の厚さ方向の距離、第１信号配線１６ａ_２と第２信号配線１６ｂ_２との間の厚さ方向の距離、及び第１信号配線１６ａ_３と第２信号配線１６ｂ_３と間の厚さ方向の距離の２倍以上離れていれば、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３と、グラウンドプレーン１８との結合は弱まって信号品質が良好に保たれる。こうした配線基板３５の具体例をいくつか以下説明する。

図８は、信号配線（伝送線路）からグラウンドプレーンまでの距離と、電磁界結合の強さとの関係を表すグラフである。図５〜７に示す配線基板３５において、ベースフィルム１４の厚さを５０μｍとし、カバーレイ１３の厚みを３７μｍとし、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３、第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３、及びグラウンド線１７それぞれの配線幅Ｌ_ｒ＝Ｌ_ｆを１００μｍとし、ずらし量Ｄ_ｒ＝Ｄ_ｆを１５０μｍとした。また、ベース基板（フレキシブル基板）５０の材料はポリイミドを仮定して、ベースフィルム１４の比誘電率を３．６６、カバーレイ１３の比誘電率を３．２とし、リジッド基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの材料はＦＲ４を仮定して比誘電率を４．７とした。

配線基板３５において、Ｓ_ｒ＝Ｓ_ｆを１００μｍとした場合、２００μｍとした場合、３００μｍとした場合、及び隣接するグラウンド線を設けない場合、の４つの場合について、リジッド基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの厚みｔ_ｒ、すなわち、グラウンドプレーン１８と、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び／又は第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３（伝送線路）との距離を変化させて差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを計算した。図８では、横軸はリジッド基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの厚みｔ_ｒをベース基板５０のベールフィルム１４の厚さｔ_ｆで規格化しており、縦軸は電磁界解析した差動特性インピーダンスをｔ_ｒ／ｔ_ｆ＝１０、すなわちｔ_ｒ＝５００μｍの時の差動特性インピーダンスで規格化してある。差動特性インピーダンスの規格化に用いたｔ_ｒ＝５００μｍは、グラウンドプレーンと伝送線路とが十分に離れており、電磁界結合が無いとみなすことができる。

図８に示す解析結果から、リジッド基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの厚みｔ_ｒがベースフィルムの厚みｔ_ｆの２倍以上であれば、差動特性インピーダンスの変動は８〜５％以下となる。配線基板の一般的な仕様においては、差動特性インピーダンスは製造ばらつきで１０％程度はばらつくため、８〜５％程度の差動特性インピーダンスの低下は許容範囲で、電磁界結合は弱いものとみなすことができる。すなわち、ｔ_ｒ／ｔ_ｆ≧２であれば、グラウンドプレーン１８にはリターン電流は発生しないといえる。また、ｔ_ｒの厚さはリジッド基板の製造容易性・信頼性等の観点から２００μｍ≦ｔ_ｒ≦５００μｍの範囲の厚さであることが好ましく、ｔ_ｒ／ｔ_ｆの上限としてはｔ_ｒ／ｔ_ｆ≦１０とすることが望ましい。

図９は、信号配線（伝送線路）からグラウンドプレーンまでの距離と、電磁界結合の強さとの関係を表す他のグラフである。同図に示すグラフにおいては、配線幅Ｌ_ｒ＝Ｌ_ｆを１００μｍ、ずらし量Ｄ_ｒ＝Ｄ_ｆを２００μｍとし、その他の条件は図８と同一にして計算した特性インピーダンスの解析結果である。この場合においても、リジッド基板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの厚さがベースフィルム１４の厚さの２倍以上であれば、特性インピーダンスの変化はｔ_ｒ／ｔ_ｆ＝１０の場合から１０％以内に収まっており、電磁界結合がほとんど無いといえる。

図８，９に示した結果から、グラウンドプレーンと第１信号配線及び／又は第２信号配線との距離が、ベースフィルムの厚さの２倍以上であることが好ましいことがわかる。より具体的には、第１信号配線や第２信号配線の伝送線路とグラウンドプレーンの距離は、ベースフィルムの厚さ、すなわち第１信号配線と第２信号線路との間の厚さ方向の距離の２倍以上離れていれば、グラウンドプレーンとの電磁界結合は弱く、リターン電流はグラウンドプレーン上にほとんど発生しないため、リジッド部とフレキシブル部でリターン電流の経路が変化せず、信号品質を良好に保つことができる。

なお、ベース基板５０及びリジッド基板１２に用いる材料としては、特に制限はないが例えば以下のものを挙げることができる。具体的には、フレキシブル基板たるベース基板５０のベースフィルム１４とカバーレイ１３には、エポキシ、ポリイミド、ポリエステル等の樹脂を用いることができる。ベースフィルム１４とカバーレイ１３はアクリル系接着剤等の接着剤によって接着される。リジッド基板１２にはガラスなどの基材にエポキシ、ポリイミド、フェノールなどの樹脂を含浸させたものを用いることができる。また、フレキシブル基板たるベース基板５０を構成するカバーレイ１３とベースフィルム１４には、樹脂にガラス等の基材を含浸させたリジッド基板を用いることもできる。

（実施例２）
図１０は、ずらし量Ｄを変化させて差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを計算した結果を示すグラフである。同図に示した計算結果は、実施例１の図５〜７の配線基板３５と同様の構造を有しつつもパラメータを変化させることにより得られたものである。具体的には、ベース基板には実施例１と同様の構造のフレキシブル基板を用い、リジッド基板には比誘電率４．７、厚さ２５０μｍのＦＲ４基板を用いて、配線幅Ｌ_ｆ，Ｌ_ｒを１００μｍ、配線間隔Ｓ_ｆ，Ｓ_ｒを１００μｍ又は２００μｍとした場合に、ずらし量Ｄ（Ｄ_ｆ，Ｄ_ｒ）を変化させて差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを計算したものである。なお、図１０中において「フレキシブル部：（Ｌ，Ｓ）＝（１００，２００）」とある場合、リジッド基板に挟まれないベース基板部分（フレキシブル部）におけて、配線幅Ｌ_ｆ＝１００μｍ、配線間隔Ｓ_ｆ＝２００μｍとしたという意味である。同様に、「リジッド部：（Ｌ，Ｓ）＝（１００，２００）」とある場合、リジッド基板に挟まれたベース基板部分（リジッド部）において、配線幅Ｌ_ｒ＝１００μｍ、配線間隔Ｓ_ｆ＝２００μｍとしたという意味である。他のプロット例についても同様である。

リジッド部とフレキシブル部それぞれの配線幅、配線間幅、ずらし量の組み合わせは複数通り考えられる。例えば、配線幅Ｌ_ｆ＝Ｌ_ｒ＝１００μｍ、配線間幅Ｓ_ｆ＝Ｓ_ｒ＝１００μｍとし、リジッド部におけるずらし量Ｄ_ｒ＝２５０μｍ、フレキシブル部におけるずらし量Ｄ_ｆ＝２５０μｍとすることによって、リジッド部とフレキシブル部において配線幅と配線間幅を保ちつつずらし量だけ変化させて、差動インピーダンスを１００Ωに保つことができる。または、配線幅Ｌ_ｆ＝Ｌ_ｒ＝１００μｍ、配線間幅Ｓ_ｆ＝Ｓ_ｒ＝２００μｍ、ずらし量Ｄ_ｆ＝Ｄ_ｒ＝１２０μｍとすることにより、配線幅・配線間幅・ずらし量を一定に保ちつつ、リジッド部とフレキシブル部それぞれにおいて差動特性インピーダンスを１００Ω±５Ωに保つこともできる。このように、差動ペアを構成する第１信号配線及び第２信号配線のずらし量を調整することにより、リジッド部とフレキシブル部における差動特性インピーダンスを適切に保つことができる。

（実施例３）
実施例３においては、リジッド部（リジッド基板）の断面構造を異なるものとした以外は、基本的には実施例１の配線基板と同様のものを用いた。具体的には、配線基板は、実施例１と同様にして図５に示す配線基板３５と同様のものを用いた。また、フレキシブル部における断面構造も実施例１と同じく図７の構造を有するものを用いた。

リジッド基板については断面構造を変化させた。図１１は、実施例３の配線基板のリジッド部の模式的な断面図である。実施例２と異なる点は、第３配線層８と第４配線層１１の全面がグラウンドプレーン１８で占められているのではなく、それらの配線層に制御信号線１９、２２や電源プレーン２０，２１，２３，２４が配置されている点である。このように、リジッド部において、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３の上下に別の配線や電源／グラウンドプレーンが配置されていてもよい。これは、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３等の信号配線においては、差動ペアを構成するもう一方の信号配線やグラウンド線と主に電磁結合し、信号のリターン電流が信号配線の隣に配置されたグラウンド線に流れるため、リジッド基板の第３配線層８や第４配線層１１の電極の形態の如何に関わらず高周波信号特性を維持することができるからである。すなわち、リジッド部において隣接配線層にどのような電極が形成されてもその影響を受けにくく、高周波信号特性を維持することができるからである。

（実施例４）
実施例４の配線基板は、基本的には実施例１の図５に示す配線基板３５を同様のものであるが、リジッド部とフレキシブル部の断面構造を変化させている。図１２は、実施例４の配線基板のリジッド部の模式的な断面図である。また、図１３は、実施例４の配線基板のフレキシブル部の模式的な断面図である。

配線基板４５は、図１２に示すように、リジッド部においては、ベースフィルム１４の反対の面に形成された第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３と第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３とで構成される差動ペア（差動配線）により第１配線層９及び第２配線層１０が形成され、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３の各信号配線同士の間に第１グラウンド線１７ａが、第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３の各信号配線同士の間に第２グラウンド線１７ｂが形成されている。また、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３と、第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３とは、互いに対して水平方向にずらして配置されているが、第１グラウンド線１７ａ及び第２グラウンド線１７ｂは、ベースフィルム１４を介して重なり合うように配置されている。そして、第１グラウンド線１７ａ、第２グラウンド線１７ｂは、上下の配線層である第３配線層８（グラウンドプレーン１８）及び第３配線層１１（グラウンドプレーン１８）と層間接続用ビア２５で接続されている。

配線基板４５においては、図１３に示すように、フレキシブル部の断面構造は、ベースフィルム１４の反対の面に形成された第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３と第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３とで構成される差動ペア（差動配線）が第二配線層９と第三配線層１０とを構成し、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３の各信号配線同士の間に第１グラウンド線１７ａが、第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３の各信号配線同士の間に第２グラウンド線１７ｂが形成されている。また、第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３と、第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３とは、互いに対して水平方向にずらして配置されているが、第１グラウンド線１７ａ及び第２グラウンド線１７ｂは、ベースフィルム１４を介して重なり合うように配置されている。

配線基板４５においては、隣接する配線層に配置された第１グラウンド線１７ａと第２グラウンド線１７ｂとが互いに対して重なり合うように配置されていること、そしてリジッド部において、第１グラウンド線１７ａと第２グラウンド線１７ｂとが上下の配線層（第３配線層８、第４配線層１１）に配置されたグラウンドプレーン１８と接続されていることが、実施例１の配線基板と相違する。

図８，９で説明したように、リジッド基板の厚みがベースフィルムの厚みの２倍よりも薄く、相対的に上下のグラウンドプレーン１８が第１信号配線及び／又は第２信号配線に近くなると、グラウンドプレーンと第１信号配線及び／又は第２信号配線との電磁界結合が強くなり、グラウンドプレーンに流れるリターン電流が無視できなくなる。フレキシブル部においては上下にグラウンドプレーンが無いため、リジッド部のグラウンドプレーン上のリターン電流はいずれかの経路を通ってフレキシブル部のリターン電流とつながる必要がある。こうした直接接続する経路が無い場合、周囲のプレーンとの容量結合や遠く迂回する経路によって接続することになり、リターン電流の経路が信号の経路ほど直接的でないために共振等が発生してしまい、伝送品質が低下する傾向となる。

配線基板４５においては、リジッド部とフレキシブル部を通じて第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３等の信号配線に隣接して第１グラウンド線１７ａ、第２グラウンド線１７ｂが形成されることにより、リジッド部とフレキシブル部とで信号のリターン電流が途切れることなく流れ、不要な信号の反射や放射を抑制して良好な信号伝送特性を保つことができる。このように、リジッド部とフレキシブル部とで伝送線路構造が異なる場合にも、接続部での信号品質の劣化を抑制することができる。

配線基板４５においては、さらにリジッド部においては図１２に示すように上下のグラウンドプレーン１８と第１グラウンド線１７ａ、第２グラウンド線１７ｂを接続することにより、両者を同電位に保ちグラウンドの揺れを抑えることができる。この層間接続用ビア２５はできるだけ多く配置する方がその効果が高くなり、同じグラウンド線１７ａ，１７ｂに配置する層間接続用ビア２５同士の間隔は、伝送する信号の半波長よりも短くすることが望ましい。また、リジッド基板とベース基板（フレキシブル基板）の境界にできるだけ近い領域に配置することにより、リターン電流の連続性を高めて高周波特性を良好に保つことができる。

配線基板４５のリジッド部においては、上述のとおり、上下のグラウンドプレーン１８と第１グラウンド線１７ａ、第２グラウンド線１７ｂを接続することにより、両者を同電位に保っている。このため、グラウンドプレーン１８と第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び／又は第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３との距離を近づけて、配線基板の薄型化を実現しやすい。具体的には、グラウンドプレーン１８と第１信号配線群１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３及び／又は前記第２信号配線群１６ｂ_１，１６ｂ_２，１６ｂ_３との距離を、ベースフィルム１４の厚さの２倍以下とすることができる。

配線基板４５においては、第１グラウンド線１７ａ、第２グラウンド線１７ｂによって信号配線間のクロストークを抑制することもできる。第１グラウンド線１７ａ及び第２グラウンド線１７ｂは、実施例１の配線基板のようにずらして配置する必要はなく、本実施例のように重なっていてもよい。

（比較例１）
図１４（ａ）は、比較例１に用いたベース基板（フレキシブル基板）の模式的な断面図である。同図のベース基板１ｈは、特開２００３−２２４４０８号公報（特許文献３）の図１に示される高周波用配線基板の断面図と同様の構造を用いている。

図１４（ａ）に示されるベース基板（フレキシブル基板）１ｈでは、近年の薄膜誘電体基板を使用した場合、差動特性インピーダンスが下がりすぎて１００Ωに合わせることができなくなる。具体的には、機器の小型化・高密度化に対応するため、リジッドフレキ配線基板には高密度配線・微細配線の要求が高まっている。そして、ベース基板においてリジッド基板に挟まれない領域であるフレキシブル部に高密度で微細な配線を形成するためには、ベースフィルムを薄くすることが有効であるので、近年はベースフィルムの薄膜化が進んでいる。しかし、ベースフィルムが薄くなると図１４（ａ）におけるグラウンドプレーン６ｈと信号配線３ｈ，４ｈとの距離が近づき、特性インピーダンスが低くなる。

この点を定性的に説明する。差動ペアを構成する二本の信号配線に同振幅・逆位相の信号を入力した時の差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆは、信号配線の単位長あたりの自己インダクタンスＬ_ｓ、対地容量Ｃ_ｓ、線間容量Ｃ_ｍを用いると、下記式（１）で表される。

式（１）において、Ｃ_ｓは主にベースフィルムの厚さ、ベースフィルムの誘電率、配線幅によって決定し、ベースフィルムが薄くなるほど大きくなり、また配線幅が細くなると小さくなる。一方、Ｌ_ｓは主に信号配線の配線幅によって決定し、配線が細くなると大きくなる。従って、差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆはベースフィルムが薄くなると小さくなり、配線幅が細くなると大きくなる。上述したように、一般に差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆは１００Ωで設計されるが、現在入手できる最も薄いベースフィルムを使用した場合、加工可能な最も細い配線パターンを用いても１００Ωよりも低い差動特性インピーダンスになってしまい、所望の差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを達成することができない。

以下に、図１４（ａ）のベース基板１ｈの差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを電磁界シミュレーションで計算した結果を示す。電磁界シミュレーションを行う前提として、現在の一般的なベースフィルム２ｈは、材料はポリイミドが広く使用されており、その厚さは２００μｍ〜２５μｍ、信号配線３ｈ，４ｈの最小の配線幅／配線間隔は１００μｍ程度である。そこで、シミュレーションモデルのベースフィルム２ｈの厚さは最も薄い膜厚よりも少し厚くした５０μｍ、配線間隔を最小の１００μｍとし、ベースフィルム２ｈの比誘電率を３．６６、カバーレイ（図１４（ａ）では図示していない。）の比誘電率を３．２として、配線幅ｗを変化させて差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを計算した。なお、カバーレイの厚みは３７μｍとした。また、ここでは差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆが最も高くなる場合を示すために、シミュレーションモデルには左右のグラウンド線５ｈを含めていない。

図１５は、比較例１のベース基板の差動特性インピーダンスの計算結果を示すグラフである。同図のグラフは、横軸に信号配線３ｈ，４ｈの配線幅ｗ（μｍ）が示され、縦軸に差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆが示されている。同図からわかるように、信号配線３ｈ，４ｈの配線幅ｗが細くなるほど差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆは高くなるが、最小の配線幅である１００μｍの場合でも差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆが１００Ωを下回る結果となっている。また、式（１）で説明したとおり、ベースフィルムの厚さがこのモデルよりも薄くなるとさらに差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆは小さくなる。このように、図１４（ａ）に示すベース基板では、現在加工可能な最も細い配線パターンを用いても１００Ωよりも低い差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆとなる。そして、差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを大きくするために厚いベースフィルムを用いると、微細な信号配線の加工が困難になって信号配線の最小の配線幅が太くなり、差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆの減少やベース基板における配線に要する幅の増加を招くことになる。

（比較例２）
図１４（ｂ）は、比較例２に用いたベース基板（フレキシブル基板）の模式的な断面図である。同図のベース基板１ａｈは、特開２００３−２２４４０８号公報（特許文献３）の図３に示される高周波用配線基板の断面図と同様の構造を用いている。

図１４（ｂ）に示されるベース基板（フレキシブル基板）１ａｈでは、近年の薄膜誘電体基板を使用した場合、現在加工可能な最も細い配線パターンを用いても１００Ωよりも低い差動特性インピーダンスになってしまい、所望の差動特性インピーダンスを達成することができない、という課題がある。

以下に、図１４（ｂ）のベース基板１ａｈの差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを電磁界シミュレーションで計算した結果を示す。ベース基板１ａｈのパラメータ値は、比較例１のシミュレーションモデルと同様にした。具体的には、ベースフィルム２ｈの厚みは５０μｍ、配線間隔は最小の１００μｍとし、ベースフィルム２ｈの比誘電率を３．６６、カバーレイ（図１４（ｂ）には図示していない。）の比誘電率を３．２として、信号配線３ａｈ，４ａｈの配線幅ｗを変化させて差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを計算した。なお、カバーレイ（図１４（ｂ）には図示していない。）の厚みは３７μｍとした。また、左右のグラウンド線５ａｈ、６ａｈ、７ｈはシミュレーションモデルから除き、差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆが最も高くなる構造とした。

図１６は、比較例２のベース基板の差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆの計算結果を示すグラフである。同図のグラフは、横軸に信号配線３ａｈ，４ａｈの配線幅ｗ（μｍ）が示され、縦軸に差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆが示されており、図１４（ｂ）における信号配線３ａｈ、４ａｈの配線幅ｗを変化させた時の差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆの計算結果を示している。同図からわかるように、配線幅ｗが細くなるほど差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆは高くなるが、配線幅ｗが１００μｍの時にはＺ_ｄｉｆｆ＝７０Ω程度であり、一般に用いられるＺ_ｄｉｆｆ＝１００Ωとするためには配線幅ｗを５０μｍ程度まで細くしなければならない。現在の最小の配線幅ｗは１００μｍ程度であり、５０μｍまで細くすることは、製造管理上非常に困難である。このように、図１４（ｂ）に示されるベース基板１ａｈでは、近年の薄膜誘電体基板を使用した場合、差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆが低くなりすぎて１００Ωに合わせ込むことができなくなる。

（比較例３）
図１７は、比較例３の配線基板（リジッドフレキ基板）の模式的な断面図である。図１８は、図１７のＡ−Ａ’面での模式的な断面図である。図１９は、図１７のＢ−Ｂ’面での模式的な断面図である。比較例３の配線基板では、信号配線層Ｒ３に各信号配線を配置し、図１９に示す点線で囲まれる２つの信号配線が差動ペアを構成する。

比較例３の配線基板（リジッドフレキ基板）には以下のような課題がある。

まず、比較例１，２と同様に、ベース基板を薄くした場合（具体的にはベースフィルムを薄くした場合）に差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆが低くなって、現在のフレキシブル基板の配線加工の能力では、Ｚ_ｄｉｆｆ＝１００Ωを達成できない。

また、図１９からわかるように、ガードパターンとなるグラウンド線が信号配線同士の間に存在しないために、隣接配線同士が電磁結合してクロストークが発生しやすい、という課題もある。

さらに、図１８に示すベース基板がリジッド基板に挟まれる領域であるリジッド部では、信号配線層Ｒ３の信号配線の下の配線層Ｒ４にグラウンドプレーンが存在するが、図１９のフレキシブル部ではそのグラウンドプレーンが存在しないため、信号配線の配線幅が一定の場合リジッド部とフレキシブル部で差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆが変化し、フレキシブル部とリジッド部とで差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを一定にできなくなる。このことは、リジッド部とフレキシブル部とでリターン電流の経路が変化する、ということを意味する。すなわちリターン電流は、図１９のフレキシブル部では信号配線の信号配線層Ｒ２のグラウンドプレーンだけに流れるのに対し、図１８のリジッド部では信号配線層Ｒ２とＲ４のグラウンドプレーンに流れる。このため、フレキシブル部とリジッド部との接続部において信号の反射が発生し、信号特性が劣化する。

これに対して、本発明においては、リターン電流は第１信号配線に隣り合う第１グラウンド線、及び第２信号配線に隣り合う第２グラウンド線に主に流れるため、リジッド部とフレキシブル部でリターン電流の経路が変化するのを防ぐことができる。

また、本発明においては、ベースフィルムの一方の面及び他方の面にそれぞれ第１信号配線群及び第２信号配線群を設け、これら第１信号配線群及び第２信号配線群のうち一本ずつの信号配線で差動ペアを構成し、かつ、差動ペアを構成する第１信号配線と第２信号配線とを水平方向に一定距離ずらして配置する。これにより、差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆは、配線幅Ｌ、ベースフィルムの厚さ、ずらし量Ｄ、配線間隔Ｓ、ベースフィルム及びカバーレイの誘電率εによって一意に決まる。そして、上記説明した、式（１）との関係は、Ｃ_ｓは、主に誘電率εと配線間隔Ｓによって決定し、Ｃ_ｍは、配線幅Ｌ、ベースフィルムの厚さ、ずらし量Ｄによって決定する。ベースフィルム及びカバーレイの厚さを固定した場合、図１８の構造ではＣ_ｓは一定となってある値以下にすることができないが、本発明の配線基板では、配線間隔Ｓとずらし量Ｄとを大きくすればＣ_ｓ、Ｃ_ｍを任意の値まで下げることができる。従って、薄いベースフィルムを用いた場合でも容量が大きくなりすぎることがなく、差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを所望の値に合わせることができる。

また、差動ペアにおいてはずらし量Ｄを変化させることによって差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを調整することができる。上下にグラウンドプレーンが存在しないベース基板のみで構成されるフレキシブル部に対して、ベース基板をリジッド基板で挟むことによって上下にグラウンドプレーンが存在するリジッド部では、対地容量Ｃ_ｓが増加してしまうが、リジッド部ではフレキシブル部よりもずらし量Ｄを大きくすることにより、リジッド部とフレキシブル部とで特性インピーダンスを一定に保つことができる。さらに、第１グラウンド線及び第２グラウンド線を、それぞれ第１信号配線及び第２信号配線と同じ方向にずらすことにより、グラウンド線たるガードパターンがあっても高密度に信号を配置することができる。そして、リターン電流は第１信号配線に隣り合う第１グラウンド線、及び第２信号配線に隣り合う第２グラウンド線に主に流れるため、リジッド部とフレキシブル部でリターン電流の経路が変化するのを防ぐことができる。さらに、差動ペアにおいて、隣接する第１信号配線の間には第１グランド線、隣接する第２信号配線の間には第２グランド線を設ければ、異なる差動信号配線同士が直接電磁結合するのを防ぐことができ、クロストークを低減することができる。

参考例１のベース基板の模式的な断面図である。 参考例１のベース基板における差動特性インピーダンスの計算結果を示すグラフである。 参考例２のベース基板の模式的な断面図である。 参考例３のベース基板における差動特性インピーダンスの計算結果を示すグラフである。 実施例１の配線基板の一例の模式的な断面図である。 図５のＣ−Ｃ’面での模式的な断面図である。 図５のＥ−Ｅ’面での模式的な断面図である。 信号配線（伝送線路）からグラウンドプレーンまでの距離と、電磁界結合の強さとの関係を表すグラフである。 信号配線（伝送線路）からグラウンドプレーンまでの距離と、電磁界結合の強さとの関係を表す他のグラフである。 ずらし量Ｄを変化させて差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆを計算した結果を示すグラフである。 実施例３の配線基板のリジッド部の模式的な断面図である。 実施例４の配線基板のリジッド部の模式的な断面図である。 実施例４の配線基板のフレキシブル部の模式的な断面図である。 比較例１，２に用いたベース基板（フレキシブル基板）の模式的な断面図である。 比較例１のベース基板の差動特性インピーダンスの計算結果を示すグラフである。 比較例２のベース基板の差動特性インピーダンスＺ_ｄｉｆｆの計算結果を示すグラフである。 比較例３の配線基板（リジッドフレキ基板）の模式的な断面図である。 図１７のＡ−Ａ’面での模式的な断面図である。 図１７のＢ−Ｂ’面での模式的な断面図である。 プリント配線基板とコネクタとの接続構造を示す模式的な平面図である。

符号の説明

１，９ 第１配線層
２，１０ 第２配線層
３，１４，２ｈ，Ｒ７ ベースフィルム
４，１３，Ｒ６ カバーレイ
５，１６，３ｈ，４ｈ，３ａｈ，４ａｈ 信号配線（第１信号配線群、第２信号配線群）
６，７，１７，５ｈ，５ａｈ，６ａｈ，７ｈ グラウンド線（第１グラウンド線、第２グラウンド線）
８ 第３配線層
１１ 第４配線層
１２，Ｒ５ リジッド基板
１５ 半導体装置
１８，６ｈ グランドプレーン
１９，２２ 制御信号線
２０，２１，２３，２４ 電源プレーン
２５ 層間接続用ビア
３１ 一方の面
３２ 他方の面
３３ 層間接続用貫通スルーホール
３０，４０，５０，１ｈ，１ａｈ ベース基板
３５，４５ 配線基板
Ｒ１，Ｒ４ 配線層
Ｒ２，Ｒ３ 信号配線層

Claims (7)

1. ベースフィルム、該ベースフィルムの一方の面及び他方の面にそれぞれ設けられた第１配線層及び第２配線層、及び該第１配線層と該第２配線層との上にそれぞれ設けられたカバーレイから構成されたベース基板と、該ベース基板の一部を挟むようにして設けられた２つのリジッド基板と、を少なくとも有する配線基板であって、
   第１信号配線群と第２信号配線群とがそれぞれ前記第１配線層と前記第２配線層に同方向にストライプ状に設けられ、前記第１信号配線群の各信号配線は前記第２信号配線群の各信号配線と差動ペアを形成し、前記第１信号配線群及び前記第２信号配線群が前記ベースフィルムの水平方向にずらして配置されるとともに、前記差動ペアが、前記２つのリジッド基板に挟まれていない前記ベース基板の領域から前記２つのリジッド基板に挟まれている前記ベース基板の領域まで連続的に形成される構造を有し、
   前記リジッド基板における、前記ベース基板と接する面とは反対側の面にのみグラウンドプレーンが形成され、
   前記第１信号配線群の隣り合う信号配線同士の間に第１グラウンド線が設けられ、前記第２信号配線群の隣り合う信号配線同士の間に第２グラウンド線が設けられることを特徴とする配線基板。
2. 前記ベースフィルムを介して最も近くに位置する前記第１グラウンド線と前記第２グラウンド線とが、それぞれ前記第１信号配線群及び前記第２信号配線群と同方向にずらして配置されている、請求項１に記載の配線基板。
3. 前記グラウンドプレーンと前記第１信号配線群及び／又は前記第２信号配線群との距離が、前記ベースフィルムの厚さの２倍以上である、請求項１又は２に記載の配線基板。
4. 前記グラウンドプレーンと前記第１グラウンド線及び／又は前記第２グラウンド線とが、層間接続ビアによって接続されている、請求項１又は２に記載の配線基板。
5. 前記グラウンドプレーンと前記第１信号配線群及び／又は前記第２信号配線群との距離が、前記ベースフィルムの厚さの２倍以下である、請求項４に記載の配線基板。
6. 前記ベース基板がフレキシブル基板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の配線基板。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の配線基板のリジッド基板に半導体装置又は半導体パッケージを搭載する、ことを特徴とする半導体装置。
   

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