JP5981265B2 - Wiring board - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子を搭載するための配線基板に関するものである。 The present invention relates to a wiring board for mounting a semiconductor element.
従来、半導体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多層構造を有する配線基板が用いられている。このような配線基板の従来例を図7に示す。図7に示すように、従来の配線基板200は、コア基板31の上下面にビルドアップ部32が積層されて成る。配線基板200は、一辺の長さが数十mm程度で、厚みが250〜1500μm程度の方形の平板状である。
Conventionally, a wiring board having a multilayer structure formed by a build-up method is used as a wiring board for mounting a semiconductor element. A conventional example of such a wiring board is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the
コア基板31は、複数のスルーホール33を有するコア絶縁板34と、スルーホール33内およびコア絶縁板34の上下面に被着されたコア配線導体35とを具備している。コア絶縁板34は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂板により形成されている。コア絶縁板34の厚みは、200〜800μm程度である。スルーホール33の直径は、100〜200μm程度である。コア配線導体35は、銅箔や銅めっきから成る。コア配線導体35の厚みは10〜30μm程度である。
The
ビルドアップ部32は、複数のビアホール36を有するビルドアップ絶縁層37と、ビアホール36内およびビルドアップ絶縁層37の表面に被着されたビルドアップ配線導体38とをコア基板31の上下面に交互に複数層積層することにより形成されている。ビルドアップ絶縁層37は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂中に酸化ケイ素等の無機絶縁フィラーを分散させたフィラー含有樹脂層により形成されている。ビルドアップ絶縁層37の厚みは、25〜50μm程度である。ビアホール36の直径は50〜100μm程度である。ビルドアップ配線導体38は、銅めっきから成る。ビルドアップ配線導体38の厚みは、10〜30μm程度である。
The build-
上下面のビルドアップ部32の表面には、最表層のビルドアップ配線導体38を保護するためのソルダーレジスト層39が被着されている。ソルダーレジスト層39は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。ソルダーレジスト層39の厚みは、20〜50μm程度である。
A
上面側のビルドアップ部32の上面中央部には半導体素子Sが搭載される搭載部32Aが形成されている。搭載部32Aは、半導体素子Sに対応する大きさの方形の領域である。一般的には、搭載部32Aの各辺は、配線基板200の外周辺と平行になっている。搭載部32Aには、上面側の最表層のビルドアップ絶縁層37上に被着されたビルドアップ配線導体38から成る複数の半導体素子接続パッド40が形成されている。半導体素子接続パッド40の直径は、50〜150μm程度である。半導体素子接続パッド40は、数百〜数千個が格子状に配列されている。半導体素子接続パッド40の配列は、搭載部32Aを形成する方形の各辺に平行な格子点を100〜300μm程度のピッチで有している。
A
下面側のビルドアップ部32の下面には、下層側の最表層のビルドアップ絶縁層37の下面に被着されたビルドアップ配線導体38から成る複数の外部接続パッド41が形成されている。外部接続パッド41の直径は、250〜1000μm程度である。外部接続パッド41は、数百〜数千個が格子状に配列されている。外部接続パッド41の配列は、配線基板200の外周辺に平行な格子点を500〜2000μm程度のピッチで有している。なお、各半導体素子接続パッド40と外部接続パッド41とは、それぞれ対応するもの同士がビルドアップ配線導体38およびコア配線導体35を介して電気的に接続されている。
A plurality of
ところで、一般に現在の半導体素子は、高速化、大容量伝送化が顕著になってきている。それに伴い、半導体素子が搭載される配線基板には高周波伝送における電気的ロスの少ない形態が要求されている。そのため、特に高周波信号を伝送する伝送路を有する配線基板においては、高周波信号用の伝送路として差動線路を用いたものが増えている。差動線路は、2本の伝送線路を互いに所定間隔をあけて隣接して並設するとともに、それらの伝送線路に逆位相の信号を伝送させることにより高周波伝送における伝送ロスを低減させるものである。 By the way, in general, the current semiconductor elements have been noticeably increased in speed and capacity. Accordingly, a wiring board on which a semiconductor element is mounted is required to have a form with less electrical loss in high frequency transmission. For this reason, in particular, in a wiring board having a transmission path for transmitting a high-frequency signal, an increase in the number of transmission lines using a differential line as a transmission path for the high-frequency signal. In the differential line, two transmission lines are arranged adjacent to each other with a predetermined interval therebetween, and a transmission loss in high-frequency transmission is reduced by transmitting signals having opposite phases to the transmission lines. .
このような差動線路について、図8、図9および図10を基に説明する。図8は、図7に示した配線基板200における上面図であり、主として一組の差動線路を示している。図8においては、配線基板200の外形および半導体素子接続パッド40を実線で示しており、配線基板200の内部および下面において差動線路を構成する配線導体38およびコア配線導体35を破線により示している。また、半導体素子搭載部32Aを二点鎖線で示している。図9は、図8に示す差動線路の信号線のみを抜き出して示した斜視図である。
Such a differential line will be described with reference to FIGS. 8, 9, and 10. FIG. FIG. 8 is a top view of the
図8,図9に示すように、半導体素子接続パッド40は、差動線路用のペア40Pを有している。半導体素子接続パッドのペア40Pは、互いに隣接して並んでいる。また、外部接続パッド41は、半導体素子接続パッドのペア40Pに対応するペア41Pを有している。そして、半導体素子接続パッドのペア40Pと外部接続パッドのペア41Pとは、それぞれ対応するもの同士が、上面側のビルドアップ配線導体38に設けた帯状配線導体のペア42Pを介して互いに電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the semiconductor
帯状配線導体のペア42Pは、それぞれ対応する半導体素子接続パッドのペア40Pの下方から外部接続パッドのペア41Pの上方まで延在している。そして、半導体素子接続パッドのペア40Pと帯状配線導体のペア42Pとは、半導体素子接続パッドのペア40Pの直下においてビアホール36を介して接続されている。また、外部接続パッドのペア41Pと帯状配線導体のペア42Pとは、外部接続パッドのペア41Pの上方においてスルーホール33およびビアホール36を介して接続されている。帯状配線導体のペア42Pは、半導体素子接続パッドのペア40Pとの接続端近傍および外部接続パッドのペア41Pとの接続端近傍を除いて、所定の幅および隣接間隔で互いに平行に延在する平行延在部42Aを有している。
Each pair of strip-
ここで、帯状配線導体のペア42Pの周囲に配置された接地または電源導体層の様子を図10に斜視図で示す。図10は、上面側のコア配線導体35およびビルドアップ配線導体38の一部のみを切り出して示した部分的な透視斜視図である。帯状配線導体のペア42Pの上面側に位置する最上層のビルドアップ配線導体38には、帯状配線導体のペア42Pにおける半導体素子接続パッドのペア40Pとの接続端およびその近傍を除いた領域と対向するようにして、接地または電源導体層G1が配置されている。また、帯状配線導体のペア42Pと同一層のビルドアップ配線導体38には、帯状配線導体のペア42Pの周囲を所定の間隔で取り囲むようにして接地または電源導体層G2が配置されている。さらに帯状配線導体のペア42Pよりも下方のビルドアップ配線導体38およびコア配線導体35には、帯状配線導体のペア42Pにおける外部接続パッドのペア41Pとの接続端およびその近傍を除いた領域と対向するようにして接地または電源導体層G3〜G5が配置されている。なお、接地または電源導体層G3〜G5には、帯状配線導体のペア42Pと外部接続パッドのペア41Pとを接続するビアホール36、スルーホール33を所定の間隔で取り囲むようにして長円形の開口部Aが形成されている。そして、この差動線路においては、帯状配線導体のペア42Pの特性インピーダンスが、例えば概ね100Ωとなるように帯状配線導体のペア42Pの線幅および隣接間隔や接地または電源導体層G1〜G5との間隔が調整されている。
Here, FIG. 10 is a perspective view showing a state of the ground or power supply conductor layer disposed around the pair of strip-
そして、この配線基板200によれば、半導体素子Sの電極Tを半導体素子接続パッド40に半田を介して接続して半導体素子Sを搭載するとともに、外部接続パッド41を外部の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、搭載する半導体素子Sが外部の電気回路基板に電気的に接続されることとなる。
According to this
しかしながら、この従来の配線基板200においては、半導体素子接続パッドのペア40Pから外部接続パッドのペア41Pまでの経路における特性インピーダンスが例えば100Ωに近似した値となるように設計されているものの、半導体素子接続パッドのペア40Pに接続される半導体素子Sの電極Tに容量成分が付加されている場合には、半導体素子Sの電極Tと半導体素子接続パッドのペア40Pとの間で高周波信号の反射損や透過損が大きくなってしまうという問題があった。
However, although this
本発明は、搭載する半導体素子の電極に容量成分が付加されている場合に、高周波信号を低損失で伝送することが可能な配線基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a wiring board capable of transmitting a high-frequency signal with low loss when a capacitance component is added to an electrode of a semiconductor element to be mounted.
本発明の配線基板は、表層の絶縁層の下に内層の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、前記表層の絶縁層上に形成された信号用の半導体素子接続パッドのペアを含む複数の半導体素子接続パッドと、前記内層の絶縁層上に形成されており、前記信号用の半導体素子接続パッドのペアの直下で該パッドにビアホールを介して接続された接続端を有するとともに該接続端の近傍から前記内層の絶縁層上を互いに平行に延在する平行延在部を有する帯状配線導体のペアと、前記表層の絶縁層上および前記内層の絶縁層の下に、前記帯状配線導体のペアを上下から挟むように配置された接地または電源導体層と、を具備して成る配線基板であって、前記接地または電源導体層は、前記帯状配線導体のペアの前記接続端から前記平行延在部の一部にかけて前記接地または電源導体層と前記帯状配線導体のペアとを非対向とする開口部が前記平行延在部に沿って部分的に張り出すように前記帯状配線導体のペアを伝播する信号の波長の16分の1以下の長さで形成されていることを特徴とするものである。
The wiring board of the present invention includes a plurality of pairs of an insulating substrate formed by laminating an inner insulating layer under a surface insulating layer and a signal semiconductor element connection pad formed on the surface insulating layer. The semiconductor element connection pad is formed on the inner insulating layer, and has a connection end connected to the pad via a via hole immediately below the pair of signal semiconductor element connection pads. A pair of strip-shaped wiring conductors having parallel extending portions extending parallel to each other on the inner insulating layer from the vicinity, and the pair of strip-shaped wiring conductors on the surface insulating layer and below the inner insulating layer A grounding or power supply conductor layer disposed so as to be sandwiched from above and below, wherein the grounding or power supply conductor layer extends in parallel from the connection end of the pair of strip-shaped wiring conductors. Over some parts Of the wavelength of the signal propagating through the pair of the ground or power supply conductor layers and the strip line conductor pairs and said strip line conductors so that the opening of the non-opposing partially protruding along the parallel extending portion It is characterized by being formed with a length of 1/16 or less.
本発明の配線基板によれば、接地または電源導体層は、信号用の半導体素子接続パッドにビアホールを介して接続された帯状配線導体のペアの接続部から平行延在部の一部にかけて接地または電源導体層と帯状配線導体のペアとを非対向とする開口部が平行延在部に沿って部分的に張り出すように帯状配線導体のペアを伝播する信号の波長の16分の1以下の長さで形成されていることから、この開口部が形成された部分での容量成分が小さくなる。その結果、この部分の容量成分の減少と半導体素子の電極に付加された容量成分とが相殺されて、搭載する半導体素子の電極に容量成分が付加されている場合に、高周波信号を低損失で伝送することが可能となる。 According to the wiring board of the present invention, the ground or power supply conductor layer is grounded or connected to a part of the parallel extending portion from the connection portion of the pair of strip-like wiring conductors connected to the signal semiconductor element connection pads through the via holes. Less than 1/16 of the wavelength of the signal propagating through the pair of band-shaped wiring conductors so that the opening that makes the power supply conductor layer and the pair of band-shaped wiring conductors non-oppose partially extends along the parallel extending portion Since the length is formed, the capacitance component in the portion where the opening is formed becomes small. As a result, when the capacitance component added to the electrode of the semiconductor element is offset by the decrease in the capacitance component of this portion and the capacitance component added to the electrode of the semiconductor element, the high-frequency signal is reduced with low loss. It becomes possible to transmit.
次に、本発明の配線基板における実施形態の一例を説明する。図1は、本発明の配線基板100を示す概略断面図である。図1に示すように、本発明の配線基板100は、コア基板1の上下面にビルドアップ部2が積層されて成る。配線基板100は、一辺の長さが数十mm程度で、厚みが250〜1500μm程度の方形の平板状である。
Next, an example of an embodiment of the wiring board of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a
コア基板1は、複数のスルーホール3を有するコア絶縁板4と、スルーホール3内およびコア絶縁板4の上下面に被着されたコア配線導体5とを具備している。コア絶縁板4は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂板により形成されている。コア絶縁板4の厚みは、200〜800μm程度である。スルーホール3の直径は、100〜200μm程度である。コア配線導体5は、銅箔や銅めっきから成る。コア配線導体5の厚みは10〜30μm程度である。なお、以後の説明においては、スルーホール3は、その内部に被着されたコア配線導体5を含んだものを意味するものとする。
The
ビルドアップ部2は、複数のビアホール6を有するビルドアップ絶縁層7と、ビアホール6内およびビルドアップ絶縁層7の表面に被着されたビルドアップ配線導体8とをコア基板1の上下面に交互に複数層積層することにより形成されている。ビルドアップ絶縁層7は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂中に酸化ケイ素等の無機絶縁フィラーを分散させたフィラー含有樹脂層により形成されている。ビルドアップ絶縁層7の厚みは、25〜50μm程度である。ビアホール6の直径は50〜100μm程度である。ビルドアップ配線導体8は、銅めっきから成る。ビルドアップ配線導体8の厚みは、10〜30μm程度である。なお、以後の説明においては、ビアホール6は、その内部に被着されたビルドアップ配線導体8を含んだものを意味するものとする。
The build-up
上下面のビルドアップ部2の表面には、最表層のビルドアップ配線導体8を保護するためのソルダーレジスト層9が被着されている。ソルダーレジスト層9は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。ソルダーレジスト層9の厚みは、20〜50μm程度である。
A solder resist
上面側のビルドアップ部2の上面中央部には半導体素子Sが搭載される搭載部2Aが形成されている。搭載部2Aは、半導体素子Sに対応する大きさの方形の領域である。一般的には、搭載部2Aの各辺は、配線基板100の外周辺と平行になっている。搭載部2Aには、上面側の最表層のビルドアップ配線導体8から成る複数の半導体素子接続パッド10が形成されている。半導体素子接続パッド10の直径は、50〜150μm程度である。また、半導体素子接続パッド10の配列ピッチは、100〜300μm程度である。なお、半導体素子接続パッド10は、図面作成の都合で少ない数しか示されていないが、実際には数百〜数千個が格子状に配列されている。
A mounting
下面側のビルドアップ部2の下面には、下層側の最表層のビルドアップ配線導体8から成る複数の外部接続パッド11が形成されている。外部接続パッド11の直径は、250〜1000μm程度である。外部接続パッド11の配列ピッチは、500〜2000μm程度である。なお、外部接続パッド11は、図面作成の都合で少ない数しか示されていないが、実際には数百〜数千個が格子状に配列されている。各半導体素子接続パッド10と外部接続パッド11とは、それぞれ対応するもの同士がビルドアップ配線導体8およびコア配線導体5を介して電気的に接続されている。
A plurality of
そして、半導体素子Sの電極Tを半導体素子接続パッド10に半田バンプを介して接続するとともに外部接続パッド11を外部電気回路基板の配線導体に半田ボールを介して接続することにより、搭載部2Aに搭載する半導体素子Sと外部電気回路基板との間が電気的に接続されることとなる。
Then, the electrode T of the semiconductor element S is connected to the semiconductor
ところで、この配線基板100は、高周波信号用の伝送路として差動線路を備えている。差動線路は、2本の伝送線路を互いに所定間隔をあけて隣接して並設するとともに、それらの伝送線路に逆位相の信号を伝送させることにより高周波伝送における伝送ロスを低減させるものである。
By the way, the
ここで、本発明の配線基板100における差動線路の例を図2、図3および図4を基に説明する。図2は、図1に示した配線基板100における上面図であり、主として一組の差動線路を示している。図2においては、配線基板100の外形および半導体素子接続パッド10を実線で示しており、配線基板100の内部および下面において差動線路を構成するビルドアップ配線導体8およびスルーホール3を破線により示している。また、半導体素子搭載部2Aを二点鎖線で示している。図3は、図2に示す差動線路のみを抜き出して示した斜視図である。なお、図2および図3では、一組の差動線路を代表して示しているが、実際にはさらに多数組の差動線路が配置されている。
Here, an example of the differential line in the
図2および図3に示すように、半導体素子接続パッド10は、差動線路用のペア10Pを有している。半導体素子接続パッドのペア10Pは、互いに隣接して並んでいる。また、外部接続パッド11は、半導体素子接続パッドのペア10Pに対応する外部接続パッドのペア11Pを有している。これらの外部接続パッドのペア11Pは、配線基板100の下面外周部に互いに隣接して並んでいる。そして、これらの半導体素子接続パッドのペア10Pと外部接続パッドのペア11Pとは、それぞれ対応するもの同士が、上面側のビルドアップ配線導体8に設けた帯状配線導体のペア12Pを介して互いに電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor
帯状配線導体のペア12Pは、搭載部2Aにおける半導体素子接続パッドのペア10Pの下方から外部接続パッドのペア11Pの上方まで延在している。そして、半導体素子接続パッドのペア10Pと帯状配線導体のペア12Pとは、半導体素子接続パッドのペア10Pの直下においてビアホール6を介して接続されている。また、外部接続パッドのペア11Pと帯状配線導体のペア12Pとは、外部接続パッドのペア11Pの上方においてスルーホール3およびビアホール6を介して接続されている。帯状配線導体のペア12Pは、半導体素子接続パッドのペア10Pとの接続端近傍および外部接続パッドのペア11Pとの接続端近傍を除いて、所定の幅および隣接間隔で互いに平行に延在する平行延在部12Aを有している。
The strip-shaped
ここで、帯状配線導体のペア12Pの周囲に配置された接地または電源導体層の様子を図4に斜視図で示す。図4は、上面側のコア配線導体5およびビルドアップ配線導体8の一部のみを切り出して示した部分的な透視斜視図である。帯状配線導体のペア12Pの上面側に位置する最上層のビルドアップ配線導体8には、帯状配線導体のペア12Pにおける半導体素子接続パッドのペア10Pとの接続端およびその近傍を除いた領域と対向するようにして、接地または電源導体層G1が配置されている。また、帯状配線導体のペア12Pと同一層のビルドアップ配線導体8には、帯状配線導体のペア12Pの周囲を所定の間隔で取り囲むようにして接地または電源導体層G2が配置されている。さらに帯状配線導体のペア12Pよりも下方のビルドアップ配線導体8およびコア配線導体5には、帯状配線導体のペア12Pにおける半導体素子接続パッドのペア10Pとの接続端およびその近傍を除いた領域ならびに外部接続パッドのペア11Pとの接続端およびその近傍を除いた領域と対向するようにして接地または電源導体層G3〜G5が配置されている。なお、接地または電源導体層G3〜G5には、帯状配線導体のペア12Pと外部接続パッドのペ11Pとを接続するビアホール6やスルーホール3を所定の間隔で取り囲むようにして長円形の開口部Aが形成されている。
Here, the state of the ground or power supply conductor layer disposed around the pair of strip-
さらに本発明においては、接地または電源導体層G1〜G5は、帯状配線導体のペア12Pにおける半導体素子接続パッドのペア10Pとの接続端から平行延在部12Aの一部にかけて接地または電源導体層G1〜G5と帯状配線導体のペア12Pとを非対向とする開口部Bが設けられている。なお、平行延在部12Aにおいては、接地または電源導体層G1〜G5と非対向となっている部分を除いては、その特性インピーダンスが例えば概ね100Ωとなっている。逆に接地または電源導体層G1〜G5と非対向となっている部分では、その特性インピーダンスが100Ωよりも大きくなっている。そして、このように、接地または電源導体層G1〜G5は、半導体素子接続パッドのペア10Pにビアホール6を介して接続された接続端から平行延在部12Aの一部にかけて接地または電源導体層G1〜G5と帯状配線導体のペア12Pとを非対向とする開口部Bが形成されていることから、この開口部Bが形成された部分での容量成分が小さくなる。その結果、この部分の容量成分の減少と半導体素子Sの電極Tに付加された容量成分とが相殺されて、搭載する半導体素子Sの電極Tに容量成分が付加されている場合に、高周波信号を低損失で伝送することが可能となる。なお、開口部Bにおいて接地または電源導体層G1〜G5と帯状配線導体のペア12Aとの非対向部分が平行延在部12Aの一部を含まない場合、この帯状配線導体のペア12Aと非対向部分の容量成分を十分に小さくすることができない。また、開口部Bにおいて接地または電源導体層G1〜G5と帯状配線導体のペア12Aとの非対向部分の長さが帯状配線導体のペア12Aを伝播する信号の波長の16分の1を超えると、帯状配線導体のペア12Aにおけるインピーダンス不整合領域が信号の波長に対して長くなりすぎて信号の反射が大きくなる。したがって、開口部Bにおいて接地または電源導体層G1〜G5と帯状配線導体のペア12Aとの非対向部分は、平行延在部12Aを含みかつその長さが帯状配線導体のペア12Aを伝播する信号の波長の16分の1以下である必要がある。
Furthermore, in the present invention, the ground or power supply conductor layers G1 to G5 are connected to the ground or power supply conductor layer G1 from the connection end of the strip-like
なお、本発明は上述の実施形態の一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であれば種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施形態の一例では、帯状配線導体のペア12Pの線幅は一定であったが、図5に示すように、帯状配線導体のペア12Pにおける開口部Bに対応する領域の線幅を残余の領域の線幅よりも狭いものとしても良い、この場合、開口部Bに対応する領域において帯状配線導体のペア12Pのインダクタンス成分が大きくなり、この部分におけるインダクタンス成分の増加と半導体素子Sの電極Tに付加された容量成分とがさらに相殺されて、搭載する半導体素子Sの電極Tに容量成分が付加されている場合に、高周波信号をさらに低損失で伝送することが可能となる。なお、帯状配線導体のペア12Aにおいて幅が狭い部分が平行延在部12Aの一部を含まない場合、この幅が狭い部分のインダクタンスを十分に大きくすることができない。また、帯状配線導体のペア12Aにおいて幅が狭い部分の長さが帯状配線導体のペア12Aを伝播する信号の波長の16分の1を超えると、帯状配線導体のペア12Aにおけるインピーダンス不整合領域が信号の波長に対して長くなりすぎて信号の反射が大きくなる。したがって、帯状配線導体のペア12Aにおける幅が狭い部分は、平行延在部12Aを含みかつその長さが帯状配線導体のペア12Aを伝播する信号の波長の16分の1以下である必要がある。
The present invention is not limited to an example of the above-described embodiment, and various modifications are possible as long as they do not depart from the gist of the present invention. Although the line width of the
本発明者は、本発明の効果を確かめるため、本発明による解析モデルと比較のための解析モデルとを作成し、それらを電磁界シミュレーターを用いて解析した。 In order to confirm the effect of the present invention, the present inventor created an analysis model according to the present invention and an analysis model for comparison, and analyzed them using an electromagnetic field simulator.
本発明による第1の解析モデルは、大きさが13mm角であり、厚みが400μmのコア絶縁板の上下面に厚みが33μmのビルドアップ絶縁層を4層ずつ積層したものとした。上面側の最表層のビルドアップ絶縁層における上面中央部に差動線路用の半導体素子接続パッドのペアを設けるとともに下面側の最表層のビルドアップ絶縁層の下面外周部に差動線路用の外部接続パッドのペアを設けた。半導体素子接続パッドのペアは、直径を120μmとし、ピッチを220μmとした。外部接続パッドのペアは、直径を600μmとし、ピッチを1000μmとした。 In the first analytical model according to the present invention, a build-up insulating layer having a thickness of 13 μm and a build-up insulating layer having a thickness of 33 μm was stacked on each of the upper and lower surfaces of the core insulating plate having a thickness of 400 μm. A pair of semiconductor element connection pads for differential lines is provided at the center of the upper surface of the uppermost build-up insulating layer on the upper surface side, and an external for differential lines is provided on the outer periphery of the lower surface of the uppermost build-up insulating layer on the lower surface side. A pair of connection pads was provided. The pair of semiconductor element connection pads had a diameter of 120 μm and a pitch of 220 μm. The pair of external connection pads had a diameter of 600 μm and a pitch of 1000 μm.
上面側の最表層のビルドアップ絶縁層における半導体素子接続パッドのペアの直下にビアホールを設けるとともにその下のビルドアップ絶縁層の上面にビアホールと接続する円形の第1ランドを設けた。さらにこのビルドアップ絶縁層の上面における外部接続パッドのペアの上方に円形の第2ランドを設けた。ビアホールの直径は50μmとし、第1および第2ランドの直径は100μmとした。第1ランドのピッチは半導体素子接続パッドのペアのピッチと同じピッチとし、第2ランドのピッチは外部接続パッドのペアのピッチと同じピッチとした。 A via hole was provided immediately below the pair of semiconductor element connection pads in the uppermost buildup insulating layer on the upper surface side, and a circular first land connected to the via hole was provided on the upper surface of the underlying buildup insulating layer. Further, a circular second land is provided above the pair of external connection pads on the upper surface of the buildup insulating layer. The diameter of the via hole was 50 μm, and the diameters of the first and second lands were 100 μm. The pitch of the first land was the same as the pitch of the pair of semiconductor element connection pads, and the pitch of the second land was the same as the pitch of the pair of external connection pads.
さらに、このビルドアップ絶縁層の上面に、一端が第1ランドに接続されており、他端が第2ランドに接続された帯状配線導体のペアを設けた。帯状配線導体のペアは、その両端部を除いて互いに平行に延在する平行延在部を有して並行している。帯状配線導体のペアにおける平行延在部のピッチは、109μmである。そして、帯状配線導体のペアの一端部は第1ランドから100μm離れた位置から第1ランドの中心向けてその間隔が拡がるようにした。また帯状配線導体のペアの他端部は第2ランドから900μm離れた位置から第2ランドの中心向けてその間隔が拡がるようにした。
Furthermore, a pair of strip-shaped wiring conductors having one end connected to the first land and the other end connected to the second land are provided on the upper surface of the buildup insulating layer. The pair of strip-shaped wiring conductors have parallel extending portions extending in parallel with each other except for both end portions thereof, and are parallel to each other. The pitch of the parallel extending portions in the pair of strip-shaped wiring conductors is 109 μm. The distance between the ends of the pair of strip-shaped wiring conductors increases from the
一方、コア絶縁板における外部接続パッドのペアの上方にスルーホールを設けるとともにスルーホールの上下にスルーホールランドを設けた。スルーホールの直径は150μmとし、スルーホールランドの直径は250μmとした。スルーホールのピッチは、外部接続パッドのペアのピッチと同じピッチとした。なお、スルーホール内部は孔埋め樹脂で充填した。 On the other hand, through holes were provided above the pair of external connection pads on the core insulating plate, and through hole lands were provided above and below the through holes. The diameter of the through hole was 150 μm, and the diameter of the through hole land was 250 μm. The pitch of the through holes was the same as the pitch of the pair of external connection pads. The inside of the through hole was filled with a hole filling resin.
さらに、最表層よりも下の上面側のビルドアップ絶縁層におけるスルーホールランドと第2ランドとの間に、上下に積み重なったビアホールを設けて第2ランドとスルーホールランドとを接続した。なお、上下に積み重なった各ビアホールの上にはビアランドを設けた。また、下面側のビルドアップ絶縁層における外部接続パッドのペアとスルーホールランドとの間に、上下に積み重なったビアホールを設けて外部接続パッドのペアと対応するスルーホールとを接続した。なお、上下に積み重なったビアホールの間には円形のビアランドを設けた。これらの上下に積み重なったビアホールの直径は50μmとし、ビアランドの直径は100μmとした。またこれらのビアホールおよびビアランドのピッチは外部接続パッドのペアのピッチと同じピッチとした。 Furthermore, via holes stacked in the vertical direction were provided between the through-hole lands and the second lands in the build-up insulating layer on the upper surface side below the outermost layer to connect the second lands and the through-hole lands. A via land was provided on each via hole stacked vertically. In addition, via holes stacked in the vertical direction were provided between the pair of external connection pads and the through-hole lands in the build-up insulating layer on the lower surface side to connect the pair of external connection pads and the corresponding through-holes. A circular via land was provided between the via holes stacked one above the other. The diameter of the via holes stacked above and below was 50 μm, and the diameter of the via land was 100 μm. The pitch of these via holes and via lands was the same as the pitch of the external connection pad pairs.
帯状配線導体のペアは、第1ランドから第2ランドまでの長さを11mmとした。また、帯状配線導体のペアの線幅をそれぞれ29μmとした。平行延在部における帯状配線導体のペアの間隔は80μmとした。 The length of the pair of strip-shaped wiring conductors from the first land to the second land was 11 mm. Further, the line width of each pair of strip-shaped wiring conductors was set to 29 μm. The interval between the pair of strip-like wiring conductors in the parallel extending portion was 80 μm.
さらに、帯状配線導体のペアおよびこれらに接続された第1および第2ランドの周囲に80〜90μm程度の間隔をあけて水平方向に取り囲む接地用のベタ層を配置した。また、帯状配線導体のペアの上下にも各ビルドアップ絶縁層の表面およびコア絶縁板の表面に帯状配線導体のペアと対向する接地用のベタ層を配置した。コア絶縁板よりも上面側の接地用のベタ層には、第1ランドから帯状配線導体のペアに沿って接地用のベタ層と帯状配線導体のペアとが非対向となるように、幅が298μmで長さが1mmの第1開口部を設けた。また、最上層を除く接地用のベタ層には、第2ランドに接続されたビアランド、スルーホールランドおよび外部接続パッドのペアを取り囲むようにして長円形の第2開口部を形成した。これらの第2開口部は、ビアランド、スルーホールランドおよび外部接続パッドと同心の円を2つ繋ぎ合わせて形成した。これらの第2開口部を形成する円の直径は、コア絶縁板より上面側の第2開口部で550μmとし、コア絶縁板より下面側の第2開口部で800μmとした。なお、半導体素子接続パッド、外部接続パッド、帯状配線導体、ランド等の導体は、銅と同じ物性を持つものとし、厚みは15μmとした。そして、半導体素子接続パッドのペアに半導体素子の電極を接続させた。半導体素子の電極には、200fFの容量成分が付加されているものとした。 Further, a ground solid layer surrounding the pair of strip-shaped wiring conductors and the first and second lands connected thereto with a spacing of about 80 to 90 μm in the horizontal direction was disposed. Also, a solid ground layer facing the pair of strip-shaped wiring conductors was disposed on the surface of each build-up insulating layer and the surface of the core insulating plate above and below the pair of strip-shaped wiring conductors. The solid ground layer on the upper surface side of the core insulating plate has a width so that the solid ground layer and the pair of strip-shaped wiring conductors are not opposed to each other along the pair of strip-shaped wiring conductors from the first land. A first opening having a length of 298 μm and a length of 1 mm was provided. Further, in the solid ground layer except for the uppermost layer, an oval second opening was formed so as to surround a pair of via land, through-hole land, and external connection pad connected to the second land. These second openings were formed by connecting two concentric circles with via lands, through-hole lands, and external connection pads. The diameter of the circle forming these second openings was 550 μm at the second opening on the upper surface side from the core insulating plate and 800 μm at the second opening on the lower surface side from the core insulating plate. The semiconductor element connection pads, external connection pads, strip-shaped wiring conductors, lands, and other conductors had the same physical properties as copper and had a thickness of 15 μm. And the electrode of the semiconductor element was connected to the pair of semiconductor element connection pads. It was assumed that a capacitance component of 200 fF was added to the electrode of the semiconductor element.
また、本発明による第2の解析モデルは、帯状配線導体のペアにおける第1ランドとの接続端から平行延在部の一部にかけての線幅を長さ1mmにわたり12μmとし、残部の幅を29μmとし、平行延在部における帯状配線導体のペアの間隔を幅が12μmの部分で97μm、幅が29μmの部分で80μmとした以外は上述の本発明による第1の解析モデルと同様のものとした。 In the second analysis model according to the present invention, the line width from the connection end with the first land to a part of the parallel extending portion in the pair of strip-shaped wiring conductors is 12 μm over a length of 1 mm, and the remaining width is 29 μm. And the interval between the pair of strip-like wiring conductors in the parallel extending portion is the same as that of the first analysis model according to the present invention described above except that the width is 97 μm at the 12 μm portion and 80 μm at the 29 μm width portion. .
比較のための解析モデルは、コア絶縁板よりも上面側の接地用のベタ層において、第1ランドから帯状配線導体のペアに沿って接地用のベタ層と帯状配線導体のペアとが非対向となる第1開口部を設けない以外は上述の本発明による第1の解析モデルと同様のものとした。 In the analysis model for comparison, in the solid ground layer on the upper surface side than the core insulating plate, the solid ground layer and the strip wiring conductor pair are not opposed to each other along the pair of strip wiring conductors from the first land. The first analysis model according to the present invention is the same as that described above except that the first opening is not provided.
これらの解析モデルについて、ANSYS社製のHFSSを用いて電磁界解析を行なったシミュレーション結果を図6に示す。図6に示すように、本発明による第1の解析モデルおよび第2の解析モデルでは、比較のための解析モデルよりも反射特性および透過特性ともに損失が少ないことが分かる。なお、本発明による第2の解析モデルでは、第1の解析モデルよりも反射特性および透過特性ともにさらに損失が少ないことが分かる。 About these analysis models, the simulation result which performed the electromagnetic field analysis using HFSS by ANSYS is shown in FIG. As shown in FIG. 6, it can be seen that the first analysis model and the second analysis model according to the present invention have less loss in both reflection characteristics and transmission characteristics than the analysis model for comparison. It can be seen that the second analysis model according to the present invention has less loss in both reflection characteristics and transmission characteristics than the first analysis model.
6・・・・・ビアホール
7・・・・・絶縁層
10・・・・・半導体素子接続パッド
10P・・・・信号用の半導体素子接続パッドのペア
12A・・・・平行延在部
12P・・・・帯状配線導体のペア
B・・・・・開口部
6... Via
Claims (2)
The band-shaped wiring conductor pair has a width from the connecting end to a part of the parallel extending portion that is not more than 1/16 of the wavelength of a signal propagating through the band-shaped wiring conductor pair. The wiring board according to claim 1, wherein the wiring board is also narrow.
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