JP5461212B2

JP5461212B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP5461212B2
Application number: JP2010019109A
Authority: JP
Inventors: 誠一阿部
Original assignee: 京セラＳｌｃテクノロジー株式会社
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: JP2011159734A

Description

本発明は、半導体集積回路素子を搭載するための配線基板に関するものである。

従来、半導体集積回路素子を搭載するための配線基板として、ビルドアップ法により形成された配線基板が知られている。図４はビルドアップ法により形成された従来の配線基板の一例を示す概略断面図であり、図５は図４の切断線Ａ−Ａにおける横断面図である。

図４に示すように、従来の配線基板２０は、コア基板１１の上下面にビルドアップ絶縁層１２およびビルドアップ配線層１３が交互に積層されている。

コア基板１１の上下面には銅箔や銅めっき層から成るコア導体層１４が被着されている。また、コア基板１１の上面から下面にかけてコア導体層１４の一部として機能する銅めっき層が被着された多数のスルーホール１５が形成されている。

ビルドアップ絶縁層１２には、それぞれに複数のビアホール１６が形成されており、ビアホール１６を含む各ビルドアップ絶縁層１２の表面には銅めっき層から成るビルドアップ配線層１３が被着形成されている。そしてビルドアップ配線層１３は、ビアホール１６を介して上下のものが互い接続されているとともにスルーホール１５に電気的に接続している。さらに、このビルドアップ配線層１３のうち、上面側における最外層のビルドアップ絶縁層１２上に被着された一部は、半導体集積回路素子Ｓの電極端子に導電バンプＢ１を介して電気的に接続される円形の半導体素子接続パッド１３ａを形成しており、これらの半導体素子接続パッド１３ａは格子状の並びに多数並んで形成されている。また、下面側における最外層のビルドアップ絶縁層１２上に被着された一部は、外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続される円形の外部接続パッド１３ｂであり、この外部接続パッド１３ｂは格子状の並びに複数並んで形成されている。

さらに、最外層のビルドアップ絶縁層１２およびその上のビルドアップ配線層１３上には、半導体素子接続パッド１３ａおよび外部接続パッド１３ｂを露出させるソルダーレジスト層１７が被着されている。そして、半導体素子接続パッド１３ａの露出部に半導体集積回路素子Ｓの電極端子が半田や金等から成る導電バンプＢ１を介して電気的に接続されるとともに外部接続パッド１３ｂの露出部に図示しない外部電気回路基板の配線導体が半田ボールＢ２を介して電気的に接続される。

ところで、半導体集積回路素子Ｓは、配線基板２０からの十分な電源供給を確保するためにその下面の中央部に接地用と電源用との電極端子を多数設けるとともに下面の外周部に信号用の電極端子を多数設けた端子配置を採用する場合が増えている。このような半導体素子Ｓを搭載する場合、配線基板２０におけるビルドアップ配線層１３の接地配線および電源配線を介してコア基板１１の中央部に設けたスルーホール１５に接続し、信号配線をコア基板１１の外周部に設けたスルーホール１５に接続する方法が採用されている。さらに、近時の配線基板においては、図５に示すように、コア基板１１の中央部に例えば直径が１００μｍの小径のスルーホール１５Ｓを３００μｍのピッチで設けるとともにコア基板１１の外周部に例えば直径が３００μｍの大径のスルーホール１５Ｌを６００μｍのピッチで設け、中央部の小径のスルーホール１５Ｓには接地配線および電源配線を接続し、外周部の大径のスルーホール１５Ｌには信号配線を接続することにより、多数の電源線および接地線を設けて電源供給を行なう配線基板が提案されている。

しかしながら、信号配線を直径が３００μｍの大径のスルーホールに接続した場合、その大径のスルーホールと接地配線や電源配線との間に形成される静電容量が大きくなるため大径のスルーホールにおけるインピーダンスが小さくなって、大径のスルーホールに接続した信号配線に例えば２．５ＧＨｚを超える高速信号を伝送させると、信号の反射損が大きくなり、信号を良好に伝送することができなくなってしまう。また、スルーホールの直径が３００μｍと大径である場合、スルーホール内にめっき液が良好に供給されるので例えば１５〜２０μｍ程度の厚みの銅めっき層を容易に被着させることが可能であるが、スルーホールの直径を１００μｍ程度の小径なものとした場合、そのような小径のスルーホール内にはめっき液を十分に供給することが困難であることから、厚みが１５〜２０μｍ程度の厚い銅めっき層を被着させることができず、必然的にスルーホール内に被着させた銅めっき層の厚みが薄いものとなる。スルーホール内に被着させた銅めっき層の厚みが薄い場合、スルーホールにおける電気抵抗がその分高くなるので、例えば直径が１００μｍ程度のスルーホールを３００μｍの狭いピッチで多数設けて、それらに接地配線や電源配線を接続したとしても十分な電源供給を行なうことはできなくなってしまう。

特許第４２８２１９０号公報

本発が解決しようとする課題は、信号配線に例えば２．５ＧＨｚを超える高速信号を低損失で良好に伝送させることが可能であるとともに、良好な電源供給が可能な配線基板を提供することにある。

外周部および中央部に、銅めっき層が被着された多数のスルーホールを有するコア基板の上下面にビルドアップ絶縁層を介して信号配線および接地配線および電源配線を含むビルドアップ配線層を積層してなる配線基板であって、前記外周部に小径スルーホールを第１の隣接間隔で配列するとともに前記中央部に大径スルーホールを前記第１の隣接間隔以下の第２の隣接間隔で配置し、かつ前記大径スルーホールの直径を、該大径スルーホールに被着された前記銅めっき層の総横断面積が、前記小径スルーホールと同径のスルーホールを前記中央部に前記第２の隣接間隔で配置して該同径のスルーホールに前記銅めっき層と同じ厚みの銅めっき層を被着させた場合の該銅めっき層の総横断面積よりも大きくなる大きさとし、前記小径スルーホールに前記信号線を接続するとともに前記大径スルーホールに前記接地配線および電源配線を接続したことを特徴とするものである。

本発明の配線基板によると、信号配線を小径スルーホールに接続したことから、信号配線に接続された小径スルーホールにおける接地配線または電源配線との間に形成される静電容量を小さいものとしてインピーダンスの低下を防止することができ、それにより、信号の反射を低減して例えば２．５ＧＨｚを超える高速の信号を低損失で良好に伝送させることができる。また、接地配線および電源配線が接続される大径スルーホールを小径スルーホールの隣接間隔以下の隣接間隔で配列し、かつ大径スルーホールの直径を、大径スルーホールに被着された銅めっき層の総横断面積が、小径スルーホールと同径のスルーホールをコア基板の中央部に大径スルーホールと同じ隣接間隔で配置してそれらの同径のスルーホールに大径スルーホールに被着された銅めっき層と同じ厚みの銅めっき層を被着させた場合の、それらの同径のスルーホールに被着される銅めっき層の総横断面積よりも大きくなる大きさとすることにより、大径スルーホールに被着された銅めっき層の総横断面積を大きなものとすることでき、それにより、良好な電源供給が行なえる。

図１は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。図２は、図１の切断線Ａ−Ａにおける横断面図である。図３は、多数のスルーホールを所定の面積の領域に所定の隣接間隔で配列した場合におけるスルーホール内の銅めっき層の総横断面積を示すグラフである。図４は、従来の配線基板を示す概略断面図である。図５は、図４の切断線Ａ−Ａにおける横断面図である。

以下、本発明にかかる配線基板について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明における配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図であり、半導体集積回路素子をフリップチップ接続により搭載した場合を示している。

図１に示すように、本例の配線基板１０は、コア基板１の上下面に複数のビルドアップ絶縁層２およびビルドアップ配線層３が交互に積層されている。

コア基板１は、厚みが５０〜８００μｍ程度であり、例えばガラス繊維束を縦横に織ったガラスクロスにビスマレイミドトリアジン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る絶縁基板の上下面に銅箔や銅めっき層から成るコア導体層４が被着されているとともに絶縁基板の上面から下面にかけてコア導体層４の一部として機能する銅めっき層が被着された多数のスルーホール５が形成されている。なお、スルーホール５の直径は１００〜３００μｍ程度であり、その内部は樹脂により充填されている。

ビルドアップ絶縁層２は、厚みが２０〜５０μｍ程度であり、それぞれに直径が３５〜１００μｍ程度の複数のビアホール６が形成されており、各ビルドアップ絶縁層２の表面およびビアホール６の内面には、ビルドアップ配線層３が被着形成されている。そしてビルドアップ配線層３は、スルーホール５に電気的に接続している。さらに、このビルドアップ配線層３のうち、配線基板１０の上面側における最外層のビルドアップ絶縁層２上に被着された一部は、半導体集積回路素子Ｓの電極端子に導電バンプＢ１を介してフリップチップ接続により電気的に接続される円形の半導体素子接続パッド３ａを形成しており、これらの半導体素子接続パッド３ａは格子状の並びに複数並んで形成されている。そして、これらの半導体素子接続パッド３ａはその外周部がソルダーレジスト層７により覆われているとともに上面の中央部がソルダーレジスト層７から露出しており、半導体素子接続パッド３ａの露出部に半導体素子Ｓの電極端子が半田や金等から成る導電バンプＢ１を介して電気的に接続される。

他方、配線基板１０の下面側における最外層のビルドアップ絶縁層２上に被着された一部は、外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続される円形の外部接続パッド３ｂであり、この外部接続パッド３ｂは格子状の並びに複数並んで形成されている。この外部接続パッド３ｂはその外周部がソルダーレジスト層７により覆われているとともに、その下面中央部がソルダーレジスト層７から露出しており、外部接続パッド７の露出部に、図示しない外部電気回路基板の配線導体が半田ボールＢ２を介して電気的に接続される。なお、ソルダーレジスト層７は、最外層のビルドアップ配線層３を保護するとともに、半導体素子接続パッド３ａや外部接続パッド３ｂの露出部を画定する。なお、ビルドアップ配線層３は、信号配線および接地配線および電源配線を含んでいる。

そして、配線基板１０においては、コア基板１の外周部に形成されたスルーホール５が例えば直径が１００〜２００μｍ程度の小径スルーホール５Ｓであり、コア基板１の中央部に形成されたスルーホール５が例えば直径が２５０〜３５０μｍ程度の大径スルーホール５Ｌである。

小径スルーホール５Ｓは、互いの隣接間隔が例えば２５０μｍ以上となる第１の隣接間隔で配列されており、信号配線が接続されている。小径スルーホール５Ｓは、その直径が例えば１００〜２００μｍと小さく、スルーホール５Ｓと接地配線や電源配線との間に形成される静電容量を小さいものとすることができる。したがって、小径スルーホール５Ｓに接続される信号配線に例えば２．５ＧＨｚを超える高速の信号を伝送させたとしても、その信号を低損失で良好に伝送させることができる。なお、小径スルーホール５Ｓは、その直径が１００μｍ未満となると、その形成が煩雑になるとともに内面への銅めっき層の良好な被着が困難となる傾向にあり、２００μｍを超えると、小径スルーホール５Ｓと接地配線や電源配線との間に形成される静電容量が大きくなりすぎて例えば２．５ＧＨｚを超える高速の信号を低損失で伝送することが困難となる。したがって、小径スルーホール５Ｓは、その直径が１００〜２００μｍであることが好ましい。

大径スルーホール５Ｌは、前記第１の隣接間隔以下の第２の隣接間隔で配列されており、接地配線および電源配線が接続されている。大径スルーホール５Ｌは、その直径が２５０〜３００μｍと大きいものの、小径のスルーホール５Ｓの隣接間隔以下の隣接間隔で配列することにより、２５０〜３５０μｍと大径であったとしても大径スルーホール５に被着された銅めっき層の総横断面積を大きなものとすることができる。図３は、直径を５０〜４００μｍの間でそれぞれ５０μｍきざみに変化させたスルーホールを１０ｍｍ角の領域に隣接間隔２５０μｍとして配列するとともにスルーホール内に１５μｍの銅めっき層を被着させた場合における各スルーホール径毎の銅めっき層の総横断面積を示すグラフである。図３に示すように、直径が２５０μｍのスルーホールの場合、直径が１００μｍの小径スルーホールの場合と比較して銅めっき層の総横断面積は約１．４倍となる。したがって大径スルーホール５Ｌを介して良好に電源供給を行なうことができる。なお、大径スルーホール５Ｌの直径が２５０μｍ未満であると、小径スルーホール５Ｓを含むスルーホール５の数が増加してスルーホール５の加工に長時間を要する傾向にあり、３５０μｍを超えると、大径スルーホール５Ｌに被着させた銅めっき層の総横断面積が減少して電源供給能力が低下してしまう傾向にある。さらに、大径スルーホール５Ｌの直径を２５０〜３５０μｍとすることにより、大径スルーホール５Ｌ内に銅めっき層を被着させる際、大径スルーホール５Ｌ内にめっき液が良好に供給されるので大径スルーホール５Ｌに例えば１５〜２０μｍ程度の厚みの銅めっき層を容易に被着させることが可能である。したがって、大径スルーホール５Ｌの直径は２５０〜３５０μｍの範囲が好ましい。

かくして、本発明の配線基板によれば、信号配線に例えば２．５ＧＨｚを超える高速信号を低損失で良好に伝送させることが可能であるとともに、良好な電源供給が可能な配線基板を提供することができる。

１コア基板
２ビルドアップ絶縁層
３ビルドアップ配線層
５スルーホール
５Ｓ小径スルーホール
５Ｌ大径スルーホール

Claims

外周部および中央部に、銅めっき層が被着された多数のスルーホールを有するコア基板の上下面にビルドアップ絶縁層を介して信号配線および接地配線および電源配線を含むビルドアップ配線層を積層してなる配線基板であって、前記外周部に小径スルーホールを第１の隣接間隔で配列するとともに前記中央部に大径スルーホールを前記第１の隣接間隔以下の第２の隣接間隔で配置し、かつ前記大径スルーホールの直径を、該大径スルーホールに被着された前記銅めっき層の総横断面積が、前記小径スルーホールと同径のスルーホールを前記中央部に前記第２の隣接間隔で配置して該同径のスルーホールに前記銅めっき層と同じ厚みの銅めっき層を被着させた場合の該銅めっき層の総横断面積よりも大きくなる大きさとし、前記小径スルーホールに前記信号線を接続するとともに前記大径スルーホールに前記接地配線および電源配線を接続したことを特徴とする配線基板。
前記小径スルーホールの直径が１００〜２００μｍであり、前記大径スルーホールの直径が２５０〜３５０μｍであることを特徴とする請求項１記載の配線基板。