JP6379453B2 - 配線基板及び電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、配線基板及び電子装置に関する。
AC(Alternating Current)カップリングを行って信号伝送を行う技術が知られている。ACカップリングの一手法として、半導体装置等の電子部品を搭載する配線基板にコンデンサ(キャパシタ)を内蔵する手法がある。例えば、或る絶縁層の上下面にそれぞれ設けられる信号線の、互いのパッドを対向させ、絶縁層を挟んで対向するそれらのパッドによってコンデンサを形成する配線基板が知られている。
特開2009−200108号公報
上記のようなキャパシタを内蔵する配線基板において、キャパシタの容量値を大きくする場合には、例えば、絶縁層を挟んで対向するパッドの面積を大きくすることが行われる。しかし、このように大きな容量値を得るためにパッドの面積を大きくすると、配線基板内におけるキャパシタの占有領域が増大してしまう。それにより、例えば、配線基板内に配置できる配線の密度が低下するといったことが起こり得る。
本発明の一観点によれば、第1絶縁層と、前記第1絶縁層の第1面に設けられ、第1信号を伝送する第1配線と、前記第1絶縁層の前記第1面とは反対側の第2面に前記第1配線と並行して設けられ、前記第1配線を伝送される前記第1信号の第1成分を伝送する第2配線と、前記第1面の、前記第2配線の一端部と対向する位置に設けられ、前記第1配線の一端部に接続された第1ランドと、前記第2面の、前記第1配線の他端部と対向する位置に設けられ、前記第2配線の他端部に接続された第2ランドとを含み、前記第1配線は、前記第1ランドから前記第2ランドと対向する位置まで設けられ、前記第2配線は、前記第2ランドから前記第1ランドと対向する位置まで設けられる配線基板が提供される。
また、本発明の一観点によれば、このような配線基板を用いた電子装置が提供される。
開示の技術によれば、配線基板に所望の容量値のキャパシタをその占有領域の増大を抑えて設けることが可能になる。また、そのような配線基板を用いた電子装置を実現することが可能になる。
配線基板の一例を示す図である。 容量値を変更した配線基板の例を示す図(その1)である。 容量値を変更した配線基板の例を示す図(その2)である。 配線基板の構成例を示す図である。 第1の実施の形態に係る配線基板の第1の例を示す図である。 第1の実施の形態に係る配線基板の第2の例を示す図である。 第1の実施の形態に係る配線基板の第3の例を示す図である。 第1の実施の形態に係る配線基板の構成例を示す図である。 第1の実施の形態に係る配線基板の第1の変形例を示す図である。 第1の実施の形態に係る配線基板の第2の変形例を示す図である。 第2の実施の形態に係る配線基板の一例を示す図(その1)である。 第2の実施の形態に係る配線基板の一例を示す図(その2)である。 第2の実施の形態に係る配線基板の一例を示す図(その3)である。 配線基板の比較例を示す図(その1)である。 配線基板の比較例を示す図(その2)である。 配線基板の比較例を示す図(その3)である。 第3の実施の形態に係る配線基板の一例を示す図である。 第4の実施の形態に係る配線基板の一例を示す図である。 電子装置の構成例を示す図(その1)である。 電子装置の構成例を示す図(その2)である。 配線基板の形成方法の一例を示す図(その1)である。 配線基板の形成方法の一例を示す図(その2)である。 配線基板の形成方法の一例を示す図(その3)である。 配線基板の形成方法の一例を示す図(その4)である。
まず、キャパシタを内蔵する配線基板の一例について述べる。
図1は配線基板の一例を示す図である。図1において、(A)は上面模式図、(B)は(A)のL1−L1断面模式図である。
図1(A)及び図1(B)に示す配線基板100は、絶縁層101aの上下面にそれぞれ設けられた導体部102及び導体部103を有している。導体部102及び導体部103は、例えば、円形状又は多角形状の平面形状とされ、同一又は略同一の平面形状とされる。導体部102及び導体部103は、絶縁層101aを挟んで対向するように設けられている。尚、導体部102及び導体部103は、パッドとも称される。
絶縁層101a上には、絶縁層101bが設けられ、その絶縁層101b上には、信号配線として配線104(ここでは一例として直線状の配線104を図示)が設けられている。配線104の両端部にはそれぞれ、配線104に連続し、配線104よりも幅広のランド104a及びランド104bが設けられている。配線104の一方のランド104aは、絶縁層101bを貫通するビア105により、絶縁層101a上の導体部102と接続されている。絶縁層101b上には、絶縁層101cが設けられ、絶縁層101c上には、導体部106が設けられている。配線104のもう一方のランド104bは、絶縁層101cを貫通するビア107により、絶縁層101c上の導体部106と接続されている。絶縁層101c上の導体部106は、例えば、配線基板100上に搭載される半導体装置等の電子部品の端子が接続されるパッドとして、或いはそのようなパッドに接続される導体部として、用いられる。
絶縁層101a下には、絶縁層101dが設けられ、その絶縁層101d下には、導体部108が設けられている。絶縁層101d下の導体部108は、絶縁層101dを貫通するビア109により、絶縁層101a下の導体部103と接続されている。絶縁層101d下の導体部108は、例えば、配線基板100をマザーボード等の他の配線基板と接続するためのパッドとして、或いはそのようなパッドに接続される導体部として、用いられる。
尚、上記の導体部102、導体部103、配線104、ランド104a、ランド104b、ビア105、導体部106、ビア107、導体部108、ビア109は、所定の導電材料を用いて形成される。導電材料としては、銅(Cu)、Cuを含む材料、アルミニウム(Al)、Alを含む材料等が用いられる。
また、導体部102及び導体部103の径は、例えば、100μm〜500μmとすることができる。配線104の幅は、例えば、20μm〜30μmとすることができる。ランド104a及びランド104b、並びに、導体部106及び導体部108の径は、例えば、100μmとすることができる。ビア105、ビア107及びビア109の径は、例えば、50μmとすることができる。
上記のような構造部100aを有する配線基板100の、絶縁層101aを挟んで対向する導体部102及び導体部103が、キャパシタ110を形成している。このような配線基板100に内蔵されるキャパシタ110は、ACカップリングに利用される。
例えば、近年の電子機器における半導体装置の性能向上に伴い、半導体装置内を伝送する信号の周波数も、数GHzから数十GHzのレベルまで上昇している。高速信号伝送では、低周波領域の成分をカット(遮断)するACカップリングが行われることがある。ACカップリングを実現する手法としては、例えば、高速信号の伝送線路上にチップコンデンサを設ける手法のほか、上記のように配線基板100にキャパシタ110を内蔵する手法がある。
配線基板100では、例えば、一方の面(表面)側の導体部106からビア107を通じて配線104を伝送される高速信号が、更にビア105を通じ、絶縁層101aを挟んで対向する導体部102及び導体部103で形成されるキャパシタ110に伝送される。伝送された高速信号は、キャパシタ110を通過する際、その高速信号に含まれる低周波領域の成分がカットされ、低周波領域の成分がカットされた高速信号が、ビア109を通じて、他方の面(裏面)側の導体部108へと伝送される。
このような配線基板100におけるキャパシタ110の容量値は、導体部102及び導体部103の面積(平面サイズ)S、絶縁層101aの厚さt(導体部102と導体部103の間の距離)、及び絶縁層101aの材料特性(比誘電率ε、誘電正接tanδ)によって調整することができる。配線基板100のキャパシタ110の容量値は、ACカップリングによりカットする周波数領域の要求値を基に設定される。
例えば、導体部102及び導体部103の面積でキャパシタ110の容量値を調整する場合において、その容量値を大きくするためには、導体部102及び導体部103の面積を大きくする。
図2及び図3は容量値を変更した配線基板の例を示す図である。図2において、(A)は上面模式図、(B)は(A)のL2−L2断面模式図である。図3において、(A)は上面模式図、(B)は(A)のL3−L3断面模式図である。
上記の図1(A)及び図1(B)に示したようなキャパシタ110の容量値を大きくする場合には、例えば、図2(A)及び図2(B)に示す構造部100bのように、絶縁層101aを挟んで対向する導体部102及び導体部103の面積を大きくする。キャパシタ110の容量値を更に大きくする場合には、図3(A)及び図3(B)に示す構造部100cのように、絶縁層101aを挟んで対向する導体部102及び導体部103の面積を更に大きくすればよい。このように導体部102及び導体部103の面積を変更することで、容量値の異なるキャパシタ110を備える配線基板100が実現される。
配線基板100には、上記の図1〜図3に示したような構造部100a、構造部100b及び構造部100cが、それぞれ複数、存在する場合がある。また、配線基板100には、上記の図1〜図3に示したような構造部100a、構造部100b及び構造部100cが、2種以上、混在する場合がある。
図4は配線基板の構成例を示す図である。
図4(A)には一例として、上記の図1〜図3に示したような構造部100a、構造部100b及び構造部100cのうち、図3に示した構造部100cを3つ配置した配線基板100の上面模式図を示している。図4(A)に示すように、配線基板100には、一定の容量値のキャパシタ110を含む構造部100cが複数存在する場合がある。また、図4(B)には一例として、上記の図1〜図3に示したような構造部100a、構造部100b及び構造部100cを1つずつ配置した配線基板100の上面模式図を示している。図4(B)に示すように、配線基板100には、異なる容量値のキャパシタ110を含む構造部100a、構造部100b及び構造部100cが混在する場合がある。配線基板100の構成は、例えば、配線基板100の用途(搭載される電子部品の種類等)、配線基板100を伝送される信号の種類を基に、決定される。
ところで、上記のようにキャパシタ110の容量値を大きくするために、導体部102及び導体部103の面積を大きくすると、キャパシタ110の占有領域が増大し、それにより、配線基板100の信号配線である配線104の配置密度が低下する場合がある。
例えば、上記の図4(A)のように複数の構造部100c(図3)を配置する場合、それらは、互いの導体部102及び導体部103を一定距離離して配置される。そのため、例えば導体部102及び導体部103の面積がより小さい構造部100b(図2)を複数配置するような場合に比べて、配線104間のピッチが広がる。同様に、構造部100b(図2)を複数配置する場合は、例えば導体部102及び導体部103の面積がより小さい構造部100a(図1)を複数配置するような場合に比べて、配線104間のピッチが広がる。このような結果、配線104の配置密度は低下してしまう。また、図4(B)のように構造部100a、構造部100b及び構造部100c(図1〜図3)を配置する場合も、面積の大きい導体部102及び導体部103が含まれることで、配線104間のピッチが広がり、配線104の配置密度が低下してしまう。
このように、配線基板100では、キャパシタ110の容量値を増大させると、その占有領域が増大してしまい、その結果、信号配線である配線104の配置密度が低下することが起こり得る。
尚、配線基板100の絶縁層101a上下に、対向しない配線を設け、それらの端部に設けられる互いのパッド(ランド)同士を対向させ、この対向するパッドを用いてキャパシタを形成することも可能である。しかし、この場合も、キャパシタの容量値増大のためにパッドの面積を大きくすると、キャパシタの占有領域が増大する結果、上記同様、信号配線の配置密度の低下が起こり得る。
以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような配線基板を提供する。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図5は第1の実施の形態に係る配線基板の第1の例を示す図である。図5において、(A)は上面模式図、(B)は(A)のL4−L4断面模式図である。
図5(A)及び図5(B)に示す配線基板10Aは、絶縁層11aの上下面にそれぞれ設けられた配線12及び配線13(ここでは一例として直線状の配線12及び配線13を図示)を有している。配線12及び配線13は、信号を伝送する信号配線である。配線12及び配線13は、絶縁層11aを挟んで対向するように設けられ、絶縁層11a下の配線13は、絶縁層11a上の配線12の一部に並行するように設けられている。配線12及び配線13は、例えば、同一又は略同一の配線幅とすることができ、また、配線基板10Aに設けられる他の信号配線と同一又は略同一の配線幅とすることができる。
絶縁層11a上には、絶縁層11bが設けられ、その絶縁層11b上には、導体部14が設けられている。絶縁層11a上の配線12の一端部には、配線12に連続し、配線12よりも幅広のランド12aが設けられている。尚、配線12の他端部には、ランドは設けられない。配線12のランド12aは、絶縁層11bを貫通するビア15により、絶縁層11b上の導体部14と接続されている。絶縁層11b上の導体部14は、例えば、配線基板10A上に搭載される半導体装置等の電子部品の端子が接続されるパッドとして、或いはそのようなパッドに接続される導体部として、用いられる。
絶縁層11a下には、絶縁層11cが設けられ、その絶縁層11c下には、導体部16が設けられている。絶縁層11c下の配線13の一端部には、配線13に連続し、配線13よりも幅広のランド13aが設けられている。尚、配線13の他端部には、ランドは設けられない。配線13のランド13aは、絶縁層11cを貫通するビア17により、絶縁層11c下の導体部16と接続されている。絶縁層11c下の導体部16は、例えば、配線基板10Aをマザーボード等の他の配線基板と接続するためのパッドとして、或いはそのようなパッドに接続される導体部として、用いられる。
尚、上記の配線12、ランド12a、配線13、ランド13a、導体部14、ビア15、導体部16、ビア17は、所定の導電材料を用いて形成される。導電材料としては、Cu、Cuを含む材料、Al、Alを含む材料等が用いられる。
また、配線12及び配線13の幅は、例えば、20μm〜30μmとすることができる。ランド12a及びランド13a、並びに、導体部14及び導体部16の径は、例えば、100μmとすることができる。ビア15及びビア17の径は、例えば、50μmとすることができる。配線12と配線13の対向する部分の長さは、例えば、2mmとすることができる。
上記のような構造部10aを有する配線基板10Aの、配線12及び配線13は、信号配線として用いられる。配線基板10Aの構造部10aでは、信号配線である配線12及び配線13が、絶縁層11aを挟んで対向し、並行するように配置されることで、キャパシタ18が形成されている。このようなキャパシタ18が、ACカップリングに利用される。例えば、一方の面(表面)側の導体部14からビア15を通じて配線12を伝送される高速信号が、絶縁層11aを介して対向する配線12と配線13の部分で形成されるキャパシタ18へと伝送される。伝送された高速信号は、キャパシタ18を通過する際、その高速信号に含まれる低周波領域の成分がカットされ、配線13へと伝送される。配線13に伝送された高速信号は、ビア17を通じて、他方の面(裏面)側の導体部16へと伝送される。
このように絶縁層11aを介して対向する配線12と配線13で形成されるキャパシタ18の容量値は、配線12と配線13の対向する部分の長さを変えることで調整することができる。
図6は第1の実施の形態に係る配線基板の第2の例を示す図である。図6において、(A)は上面模式図、(B)は(A)のL5−L5断面模式図である。図7は第1の実施の形態に係る配線基板の第3の例を示す図である。図7において、(A)は上面模式図、(B)は(A)のL6−L6断面模式図である。
上記の図5(A)及び図5(B)に示したような構造部10aのキャパシタ18の容量値を大きくする場合には、例えば、図6(A)及び図6(B)に示す構造部10bのように、配線12と絶縁層11aを挟んで対向する配線13の長さを長くする。例えば、配線12と配線13の対向する部分の長さを、2mm(構造部10a)から、5mm(構造部10b)とする。これにより、所定の配線幅を有する配線12と配線13の、対向する部分の面積を大きくし、キャパシタ18の容量値を大きくすることができる。キャパシタ18の容量値を更に大きくする場合には、図7(A)及び図7(B)に示す構造部10cのように、配線12と絶縁層11aを挟んで対向する配線13の長さを更に長くし、対向する部分の面積を更に大きくすればよい。例えば、配線12と配線13の対向する部分の長さを、5mm(構造部10b)から、10mm(構造部10c)とする。このように配線12と配線13の対向する部分の長さを変えることで、容量値の異なるキャパシタ18を備えた配線基板10Aが実現される。
配線基板10Aには、上記の図5〜図7に示したような構造部10a、構造部10b及び構造部10cが、それぞれ複数、存在する場合がある。また、配線基板10Aには、上記の図5〜図7に示したような構造部10a、構造部10b及び構造部10cが、2種以上、混在する場合がある。
図8は第1の実施の形態に係る配線基板の構成例を示す図である。
図8(A)には一例として、上記の図5〜図7に示したような構造部10a、構造部10b及び構造部10cのうち、図5に示した構造部10aを3つ配置した配線基板10Aの上面模式図を示している。図8(A)に示すように、配線基板10Aには、一定の容量値のキャパシタ18を含む構造部10aが複数存在する場合がある。また、図8(B)には一例として、上記の図5〜図7に示したような構造部10a、構造部10b及び構造部10cを1つずつ配置した配線基板10Aの上面模式図を示している。図8(B)に示すように、配線基板10Aには、異なる容量値のキャパシタ18を含む構造部10a、構造部10b及び構造部10cが混在する場合がある。配線基板10Aの構成は、例えば、配線基板10Aの用途(搭載される電子部品の種類等)、配線基板10Aを伝送される信号の種類を基に、決定される。
このように上記の図5〜図7に示したような構造部10a、構造部10b及び構造部10cを1種又は2種以上含む配線基板10Aでは、信号配線である配線12及び配線13の配置密度が低下するのを抑えて、各キャパシタ18について所望の容量値を得ることができる。
即ち、この第1の実施の形態に係る配線基板10Aでは、絶縁層11aを挟んで配置される配線12及び配線13を用いてキャパシタ18が形成され、その配線12と配線13の対向する部分の長さによってキャパシタ18の容量値が調整される。そのため、キャパシタ18の容量値を大きくする場合は、配線12及び絶縁層11aの下に設ける配線13を長くすればよく、その場合、構造部10a、構造部10b及び構造部10cのキャパシタ18の占有領域(上面側から見た投影サイズ)は増大しない。上記の配線基板100のような、容量値増大のためにキャパシタ110の導体部102及び導体部103の面積を大きくすることによる、キャパシタ110の占有領域の増大を回避することができる。配線基板10Aでは、キャパシタ18の占有領域の増大を回避することができるため、構造部10a、構造部10b及び構造部10cを一定の間隔で配線基板10A内に配置することができる。その結果、信号配線である配線12及び配線13の配置密度の低下を抑えることができる。
第1の実施の形態に係る配線基板10Aによれば、キャパシタ18の占有領域の増大を抑え、信号配線の配置密度の低下を抑えて、所望の容量値を得ることができる。
尚、以上の説明では、絶縁層11a上の配線12を、ビア15が接続される一端部のランド12aから、絶縁層11a下のビア17が接続される配線13のランド13aに対応する位置まで、設けるようにした。このほか、配線12は、次の図9に示すように設けることもできる。
図9は第1の実施の形態に係る配線基板の第1の変形例を示す図である。
図9には、配線基板10Aの変形例の断面を模式的に図示している。図9に示すように、配線基板10Aでは、絶縁層11a上の配線12を、その一端部のランド12aから、絶縁層11a下の配線13のランド13aに対応する位置よりも手前までの長さとなるように、設けることもできる。このような場合でも、配線12と配線13の、絶縁層11aを挟んで対向する部分でキャパシタ18が形成され、配線12と配線13の間を伝送される信号のACカップリングを行うことが可能である。
また、以上の説明では、配線13(或いは配線12と配線13)の配線長を変更することによってキャパシタ18の容量値を調整するようにした。キャパシタ18の容量値を調整する際には、配線長のほか、配線12及び配線13の配線幅を、それらの配置密度が低下しないような範囲で(例えばランド12a及びランド13aの幅を超えない範囲で)、変更する(例えば太くする)ことも可能である。
また、配線12と配線13の間に設ける絶縁層11aには、他の絶縁層11b及び絶縁層11cよりも誘電率の高いものを用いることができる。キャパシタ18の容量値は、絶縁層11aの誘電率によって調整することもできる。キャパシタ18の容量値は、絶縁層11aの厚みによって調整することもできる。
また、以上の説明では、信号配線である配線12及び配線13を直線状としたが、配線12及び配線13は、そのような直線状に限定されるものではない。
また、上記の配線基板10Aを一部に含む配線基板を形成することも可能である。
図10は第1の実施の形態に係る配線基板の第2の変形例を示す図である。
図10(A)及び図10(B)には、上記の配線基板10Aを一部に含む配線基板10Aa及び配線基板10Abの断面を模式的に図示している。
図10(A)に示す配線基板10Aaは、上記の配線基板10Aの更に表面側に、絶縁層91aと、絶縁層91aを貫通し導体部14と接続されたビア92aと、絶縁層91a上に設けられビア92aに接続された配線93aとを含む層90aを有している。配線基板10Aaは、上記の配線基板10Aの裏面側にも同様に、絶縁層91bと、絶縁層91bを貫通し導体部16と接続されたビア92bと、絶縁層91b上に設けられビア92bに接続された配線93bとを含む層90bを有している。
尚、ここでは配線基板10Aの表面側及び裏面側にそれぞれ層90a及び層90bを設ける場合を例示したが、配線基板10Aの表面側及び裏面側のいずれか一方にのみ、層90a或いは層90bを設けるようにしてもよい。また、配線基板10Aaには、層90a及び層90bの上に、同様の構成を有する層が更に積層形成されてもよい。
図10(B)に示す配線基板10Abは、所定の導体パターンを設けたコア基板95の上に、上記の配線基板10Aが積層された構成を有している。ここでは一例として、配線基板10Aに層90aを設けたものを、コア基板95の上に積層したものを例示している。コア基板95には、その表裏面側に、ビア96a及び配線96bを含む層96が設けられ、表裏面側の層96間は、コア基板95を貫通するように設けられたビア95aで接続されている。配線基板10Aに含まれる導体部16は、例えば、コア基板95の表面側の層96に接続され、コア基板95のビア95aを通じて裏面側の層96へと引き回される。
このように、上記配線基板10Aを一部に採用し、図10(A)及び図10(B)に示すような配線基板10Aa及び配線基板10Abを形成することも可能である。
次に、第2の実施の形態について説明する。
図11〜図13は第2の実施の形態に係る配線基板の一例を示す図である。図11は第2の実施の形態に係る配線基板の一例の上面模式図である。図12(A)は図11のL7−L7断面模式図、図12(B)は図11のL8−L8断面模式図である。図13は図11のL9−L9断面模式図である。
図11〜図13に示す配線基板10Bは、容量値の異なるキャパシタ18を含む構造部、ここでは一例として上記の図5及び図7に示した構造部10a及び構造部10cを有している。
配線基板10Bには、信号配線及びキャパシタ18として機能する配線12及び配線13が設けられた絶縁層11aの上下面に、グランド(GND)電位とされる導体パターンのGNDプレーン層20が、配線12及び配線13の近傍に設けられている。GNDプレーン層20は、配線12及び配線13よりも外側に(上面側から見て投影的にオーバーラップしないように)、それらと非接触で、設けられている。更に、配線基板10Bには、配線13に接続されたビア17及び導体部16の近傍に、GNDプレーン層20に接続された導体パターンのGNDビア21、GND導体部22及びGND導体部23が設けられている。GNDビア21は、絶縁層11a、絶縁層11b及び絶縁層11cをそれぞれ貫通するGNDビア部21a、GNDビア部21b及びGNDビア部21cを含む。GND導体部22は、GNDビア部21bと接続されるように絶縁層11b上に設けられ、GND導体部23は、GNDビア部21cと接続されるように絶縁層11c下に設けられる。
このように配線基板10Bでは、所定の信号がそれぞれ伝送される構造部10a及び構造部10cの周囲にGND電位とされる導体パターンを設ける。これにより、配線基板10Bでは、高速信号伝送におけるリターン電流の影響の抑制、特性インピーダンスZ0の不整合の抑制等、伝送特性の向上が図られている。尚、構造部10a及び構造部10cの信号配線(配線12及び配線13)と、GND電位とされる導体パターン(GNDプレーン層20)との間隔は、例えば、30μm〜100μmに設定される。
配線基板10Bにおいて、或る容量値のキャパシタ18を含む構造部10aのビア17とその近傍のGNDビア21との距離をd1とし、別の容量値のキャパシタ18を含む構造部10cのビア17とその近傍のGNDビア21との距離をd2とする。配線基板10Bでは、キャパシタ18の容量値が異なる構造部10a及び構造部10cであっても、キャパシタ18の占有領域を同等サイズにすることができるため、距離d1と距離d2を一定にすることができる。例えば、距離d1及び距離d2を、200μmとすることができる。
ここで比較のため、上記の図1及び図3に示したような、容量値の異なるキャパシタ110を含む構造部100a及び構造部100cを有する配線基板100に、更にGND電位とされる導体パターンを設けた場合について述べる。
図14〜図16は配線基板の比較例を示す図である。図14は配線基板の比較例の上面模式図である。図15(A)は図14のL10−L10断面模式図、図15(B)は図14のL11−L11断面模式図である。図16は図14のL12−L12断面模式図である。
図14〜図16に示す配線基板100は、容量値の異なるキャパシタ110を含む構造部として、上記の図1及び図3に示した構造部100a及び構造部100cを有している。
この配線基板100には、信号配線である配線104が設けられた絶縁層101b上、及び導体部108が設けられた絶縁層101d下に、GNDプレーン層120が、配線104及び導体部108の近傍にそれらと非接触で、設けられている。また、GNDプレーン層120は、キャパシタ110として機能する導体部102及び導体部103よりも外側に(上面側から見て投影的にオーバーラップしないように)、設けられている。配線104及び導体部108と、キャパシタ110の導体部102及び導体部103とを接続するビア105及びビア109の近傍には、GNDプレーン層120に接続されたGNDビア121、GND導体部122及びGND導体部123が設けられている。GNDビア121は、絶縁層101a、絶縁層101b及び絶縁層101dをそれぞれ貫通するGNDビア部121a、GNDビア部121b及びGNDビア部121dを含む。GND導体部122は、GNDビア部121a及びGNDビア部121bと接続されるように絶縁層101a上に設けられ、GND導体部123は、GNDビア部121a及びGNDビア部121dと接続されるように絶縁層101a下に設けられる。
このように配線基板100でも、所定の信号がそれぞれ伝送される構造部100a及び構造部100cの周囲にGND電位とされる導体パターンを設けることができる。
この配線基板100の、構造部100aのビア105及びビア109とその近傍のGNDビア121との距離をd3とし、構造部100cのビア105及びビア109とその近傍のGNDビア121との距離をd4とする。この配線基板100では、構造部100aに比べて、より容量値の大きいキャパシタ110を含む構造部100cの導体部102及び導体部103の面積が大きくなるため、距離d4の方が、距離d3よりも大きくなる。また、配線基板100における構造部100cのキャパシタ110の容量値と、配線基板10Bにおける構造部10cのキャパシタ18の容量値とが同じであるとすると、距離d4は、距離d1(d2)よりも大きくなる。配線基板100の場合には、キャパシタ110の容量値によって、信号ビアであるビア105及びビア109と、GNDビア121との距離が、例えば、200μm〜500μmの範囲で変動する。GNDビア121が、信号ビアであるビア105及びビア109から離れた位置に配置されると、特性インピーダンスの不整合により伝送特性が劣化してしまうことが起こり得る。
これに対し、上記のように配線基板10Bでは、キャパシタ18の容量値が異なる構造部10a及び構造部10cであっても、信号ビアであるビア17とその近傍のGNDビア21との距離d1及び距離d2を一定にすることができる。第2の実施の形態に係る配線基板10Bによれば、キャパシタ18の占有領域の増大を抑え、信号配線の配置密度の低下を抑えて、所望の容量値を得ることができ、更に良好な伝送特性を得ることができる。
次に、第3の実施の形態について説明する。
図17は第3の実施の形態に係る配線基板の一例を示す図である。図17には、第3の実施の形態に係る配線基板の一例の上面模式図を示している。
図17に示す配線基板10Cは、一例として上記の図5及び図7に示した構造部10a及び構造部10cをそれぞれ並設した構成を有している。そして、それらの近傍に、上記の図12及び図13に示したのと同様に、GNDプレーン層20、GNDビア21、GND導体部22及びGND導体部23が設けられている。配線基板10Cは、このような構成を有している点で、上記第2の実施の形態に係る配線基板10Bと相違する。
配線基板10Cの、並設された構造部10aのペア及び構造部10cのペアはそれぞれ、差動伝送方式で信号を伝送するペア伝送路(P配線及びN配線)として用いられる。即ち、構造部10aのペアにおける、一方の構造部10aの配線12及び配線13と、他方の構造部10aの配線12及び配線13に、差動信号が伝送される。同様に、構造部10cのペアにおける、一方の構造部10cの配線12及び配線13と、他方の構造部10cの配線12及び配線13に、差動信号が伝送される。
ペア伝送路では、伝送路の間隔を一定にすることが望ましい。ペア伝送路に構造部10a及び構造部10cを用いた配線基板10Cでは、各ペア伝送路の伝送路の間隔(一方の配線12及び配線13と、他方の配線12及び配線13との間隔)を一定にすることができる。
配線基板10Cでは、図12及び図13と同様に、構造部10aのペアの周囲にGNDプレーン層20が設けられ、信号ビアである各ビア17の近傍にGNDビア21が設けられ、それに接続されるGND導体部22及びGND導体部23が設けられる。各GNDビア21は、直近のビア17から距離d1の位置に設けることができる。また、回路基板10Cでは、図12及び図13と同様に、構造部10cのペアの周囲にGNDプレーン層20が設けられ、信号ビアである各ビア17の近傍にGNDビア21が設けられ、それに接続されるGND導体部22及びGND導体部23が設けられる。各GNDビア21は、直近のビア17から距離d2の位置に設けることができる。
上記のように、構造部10a及び構造部10cを用いると、信号ビアであるビア17とGNDビア21との距離d1及び距離d2を一定にすることができる。これにより、特性インピーダンスの不整合の抑制等、伝送特性の向上を図ることができる。
第3の実施の形態に係る配線基板10Cによれば、キャパシタ18の占有領域の増大を抑え、一定の間隔の信号配線(差動配線)をその配置密度の低下を抑えて配置することができると共に、各差動配線のキャパシタ18について所望の容量値を得ることができる。差動伝送方式を採用する配線基板10Cにおいて、特性インピーダンスの不整合を抑制し、良好な伝送特性を得ることができる。
次に、第4の実施の形態について説明する。
図18は第4の実施の形態に係る配線基板の一例を示す図である。図18には、第4の実施の形態に係る配線基板の一例の断面模式図を示している。
上記第1の実施の形態では、配線基板10Aの表面と裏面の間で信号を伝送する形態を例示したが、この図18に示す第4の実施の形態に係る配線基板10Dのように、表面の或る領域から別の領域に信号を伝送する形態とすることもできる。
配線基板10Dでは、配線基板10Aと同様に、絶縁層11aの上下面に、それぞれ配線12及び配線13が信号配線として設けられている。配線12のランド12aには、絶縁層11bを貫通するビア15を介して、絶縁層11b上の導体部14が接続されている。配線13のランド13aには、絶縁層11aを貫通するビア30が接続されている。ビア30は、絶縁層11a上に設けられた導体部31、及び絶縁層11bを貫通するビア32を介して、絶縁層11b上の導体部33に接続されている。
このような構造部10dを有する配線基板10Dにおいて、導体部14は、例えば、配線基板10D上に搭載される半導体装置等の電子部品の端子が接続されるパッドとして、或いはそのようなパッドに接続される導体部として、用いられる。導体部33も同様に、例えば、配線基板10D上に搭載される半導体装置等の電子部品(導体部14に接続される電子部品と同じ又は異なる電子部品)の端子が接続されるパッドとして、或いはそのようなパッドに接続される導体部として、用いられる。
配線基板10Dでも、配線基板10Aと同様に、配線12及び配線13が、絶縁層11aを挟んで対向し、並行するように配置され、キャパシタ18が形成されている。キャパシタ18の容量値は、配線12と配線13の対向する部分の長さを変えることで調整することができる。
配線基板10Dでは、例えば、一方の面(表面)側の導体部14からビア15を通じて配線12を伝送される高速信号が、絶縁層11aを介して対向する配線12と配線13の部分で形成されるキャパシタ18へと伝送される。伝送された高速信号は、キャパシタ18を通過する際、その高速信号に含まれる低周波領域の成分がカットされ、配線13へと伝送される。配線13に伝送された高速信号は、ビア30、導体部31及びビア32を通じて、表面側の導体部33へと伝送される。
このように表面の異なる領域に信号を伝送する配線基板10Dでも、キャパシタ18の占有領域の増大を抑え、信号配線の配置密度の低下を抑えて、所望の容量値を得ることができる。
尚、配線基板10Dにおいても、上記第2の実施の形態で述べた配線基板10Bの例に従い、構造部10dの周囲に、GNDプレーン層やGNDビアといった、GND電位とされる所定の導体パターンを設けることが可能である。
また、上記第3の実施の形態で述べた配線基板10Cの例に従い、差動信号を伝送するペア伝送路に、上記のような構造部10dを用いることも可能である。
次に、第5の実施の形態について説明する。
以上述べたような配線基板10A〜10D,10Aa,10Ab上には、半導体装置等の電子部品を搭載することができる。また、そのような電子部品を搭載した配線基板10A〜10D,10Aa,10Abは、マザーボード等の他の配線基板上に搭載することができる。
図19及び図20は電子装置の構成例を示す図である。
図19には一例として、構造部10cを有する配線基板10A上に半導体装置210が搭載された電子装置200aを示している。半導体装置210は、その端子211が、はんだ等のバンプ212を用いて配線基板10Aの導体部14に接続され、配線基板10A上に搭載されている。
また、図20には一例として、図19のように半導体装置210が搭載された配線基板10Aが、マザーボード220上に搭載された電子装置200bを示している。半導体装置210が搭載された配線基板10Aは、その導体部16が、マザーボード220の端子221に、はんだ等のバンプ222を用いて接続され、マザーボード220上に搭載されている。
尚、他の配線基板10B〜10D,10Aa,10Abを用いて、上記同様、電子装置を得ることが可能である。
次に、第6の実施の形態について説明する。
ここでは、配線基板の形成方法の一例を、第6の実施の形態として説明する。
図21〜図24は配線基板の形成方法の一例を示す図である。図21〜図24には、配線基板の各形成工程の断面を模式的に図示している。以下、図21〜図24を参照して、配線基板の形成方法の一例について、順に説明する。
まず、配線基板の基本構造の形成工程について述べる。
ここでは、セミアディティブ法によるビルドアップ基板の形成を例にして述べる。はじめに、図21(A)に示すようなコア層40を準備する。コア層40は、ガラスエポキシやセラミック等のコア基板41と、その表裏面にパターニングされたCuの導体層42と、コア基板41を貫通し表裏面の導体層42を接続するCuのビア43とを含む。
次いで、図21(B)に示すように、コア層40の表裏面に、絶縁層44となるエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の絶縁フィルムを積層し、その絶縁フィルムの所定の箇所にレーザーを照射し、導体層42に通じる開口部44aを形成する。
次いで、図21(C)に示すように、絶縁層44(絶縁フィルム)の開口部44aにビア45を形成し、絶縁層44上に、そのビア45に接続された導体層46を形成する。ビア45及び導体層46は、上記のように絶縁層44にレーザーで開口部44aを形成した後、その絶縁層44上に無電解CuメッキでCuシード層を形成する。次いで、ドライフィルムレジストの形成とそのパターニングを行い、導体層46を形成する領域に開口部を形成したレジストパターンを形成する。次いで、そのレジストパターンをマスクにして無電解Cuメッキ又は電解Cuメッキを行い、その後、そのレジストパターンを剥離し、更に、剥離後に露出するCuシード層を除去する。これにより、図21(C)に示したようなビア45及び導体層46を形成することができる。
図21(B)及び図21(C)に示したような工程を繰り返し、所定層数の絶縁層44、ビア45及び導体層46(ビルドアップ層51)を形成したビルドアップ基板50aを得る。図21(D)には、コア層40の表裏面にそれぞれ2層のビルドアップ層を形成したビルドアップ基板50aを例示している。
続いて、キャパシタの形成について述べる。
ここでは、上記のようにして形成したビルドアップ基板50aの上に、フィルム状キャパシタを積層し、キャパシタを内蔵する配線基板を形成する場合を例にして述べる。
はじめに、図22(A)に示すようなフィルム状キャパシタ60を準備する。フィルム状キャパシタ60は、絶縁層61と、その表裏面に設けられた導体層62とを含む。絶縁層61には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド等の有機系材料、セラミック等の無機系材料が用いられる。このような絶縁層61の表裏面に、例えばCuの導体層62が設けられる。
次いで、図22(B)に示すように、準備したフィルム状キャパシタ60の導体層62をパターニングする。この導体層62のパターニングにより、絶縁層61の表裏面に、信号配線のほか、電源配線(GNDプレーン層を含む)等の所定の導体パターンを形成することができる。
次いで、導体層62をパターニングしたフィルム状キャパシタ60を、図23(A)に示すように、絶縁フィルムを絶縁層47として積層したビルドアップ基板50aの上に、積層する。
次いで、図23(B)に示すように、レーザーを用いて、フィルム状キャパシタ60の絶縁層61及びその下の絶縁層47(絶縁フィルム)を一括で除去し、ビアホール63を形成する。
次いで、図23(C)に示すように、ビアホール63にビア64を形成し、更にビルドアップ層51を形成する。ビア64は、ビアホール63の形成後、無電解CuメッキによるCuシード層の形成、ドライフィルムレジストの形成とそのパターニング、それをマスクにした無電解又は電解Cuメッキ、マスクの剥離、及びCuシード層の除去を行うことで、形成される。ビルドアップ層51は、上記の図21(B)及び図21(C)に示したような手順で絶縁層44、ビア45及び導体層46を形成することで、得られる。これにより、キャパシタを内蔵する配線基板50が形成される。
配線基板50には、このような方法を用いて、上記第1〜第4の実施の形態で述べたような構造部10a〜10dのほか、信号配線、電源配線(GNDプレーン層を含む)等の所定の導体パターンが、所定の位置に形成される。
続いて、端子の形成について述べる。
上記のようにして形成される配線基板50には、図24(A)に示すような端子70、又は図24(B)に示すような端子80を形成することができる。
例えば、配線基板50上にソルダーレジスト等の保護膜71の形成後、無電解ニッケル(Ni)メッキ、無電解金(Au)メッキの工程を経て、Ni/Auの積層膜を形成することで、図24(A)に示すような端子70を形成することができる。無電解Auメッキ後、又は無電解Auメッキに替えて、はんだメッキを行ってもよい。
また、保護膜71の形成後、はんだメッキ、はんだペーストの印刷、はんだボールの搭載等によってはんだバンプを形成することで、図24(B)に示すような端子80を形成することができる。尚、はんだバンプの形成後には、リフロー処理を行うことができる。
以上のような工程により、キャパシタを内蔵する配線基板50を形成することができる。
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1) 第1絶縁層と、
前記第1絶縁層の第1面に設けられ、第1信号を伝送する第1配線と、
前記第1絶縁層の前記第1面と反対側の第2面に設けられ、前記第1配線の少なくとも一部と並行する第1部分を有し、前記第1配線を伝送される前記第1信号の第1成分を伝送する第2配線と
を含むことを特徴とする配線基板。
(付記2) 前記第1部分の長さによって前記第1配線と前記第2配線の間の容量値を可変としたことを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記3) 前記第1面に設けられ、前記第1配線に接続された第1ランドと、
前記第2面の、前記第1ランドと対向する位置とは異なる位置に設けられ、前記第2配線に接続された第2ランドと
を更に含み、
前記第1ランドと前記第2ランドの間に、前記第1部分を有することを特徴とする付記1又は2に記載の配線基板。
(付記4) 前記第1絶縁層の前記第1面側に設けられ、前記第1ランドに接続された第1ビアと、
前記第1絶縁層の前記第2面側に設けられ、前記第2ランドに接続された第2ビアと
を更に含むことを特徴とする付記3に記載の配線基板。
(付記5) 前記第1絶縁層の前記第1面側に設けられ、前記第1ランドに接続された第1ビアと、
前記第1絶縁層を貫通し、前記第2ランドに接続された第2ビアと
を更に含むことを特徴とする付記3に記載の配線基板。
(付記6) 前記第1面に設けられ、第2信号を伝送する第3配線と、
前記第2面に設けられ、前記第3配線の少なくとも一部と並行する部分であって前記第1部分とは異なる長さの第2部分を有し、前記第3配線を伝送される前記第2信号の第2成分を伝送する第4配線と
を更に含むことを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の配線基板。
(付記7) 前記第1絶縁層の前記第2面側に設けられ、前記第2配線及び前記第4配線にそれぞれ接続された第1ビア及び第2ビアと、
前記第1ビアの近傍及び前記第2ビアの近傍にそれぞれ設けられ、グランド電位とされる第3ビア及び第4ビアと
を含み、
前記第1ビアと前記第3ビアの距離、及び前記第2ビアと前記第4ビアの距離が一定であることを特徴とする付記6に記載の配線基板。
(付記8) 前記第1面に、前記第1配線と並行して設けられ、第3信号を伝送する第5配線と、
前記第2面に、前記第2配線と並行して設けられ、前記第5配線の少なくとも一部と並行する第3部分を有し、前記第5配線を伝送される前記第3信号の第3成分を伝送する第6配線と
を更に含むことを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の配線基板。
(付記9) 前記第1絶縁層の前記第1面側又は前記第2面側に設けられ、前記第1絶縁層よりも誘電率が低い第2絶縁層を更に含むことを特徴とする付記1乃至8のいずれかに記載の配線基板。
(付記10) 配線基板と、
前記配線基板に搭載された電子部品と
を含み、
前記配線基板は、
第1絶縁層と、
前記第1絶縁層の第1面に設けられ、第1信号を伝送する第1配線と、
前記第1絶縁層の前記第1面と反対側の第2面に設けられ、前記第1配線の少なくとも一部と並行する第1部分を有し、前記第1配線を伝送される前記第1信号の第1成分を伝送する第2配線と
を含むことを特徴とする電子装置。
(付記11) 配線基板を準備する工程と、
前記配線基板に電子部品を搭載する工程と
を含み、
前記配線基板は、
第1絶縁層と、
前記第1絶縁層の第1面に設けられ、第1信号を伝送する第1配線と、
前記第1絶縁層の前記第1面と反対側の第2面に設けられ、前記第1配線の少なくとも一部と並行する第1部分を有し、前記第1配線を伝送される前記第1信号の第1成分を伝送する第2配線と
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
10A,10Aa,10Ab,10B,10C,10D,50,100 配線基板
10a,10b,10c,10d,100a,100b,100c 構造部
11a,11b,11c,44,47,61,91a,91b,101a,101b,101c,101d 絶縁層
12,13,93a,93b,96b,104 配線
12a,13a,104a,104b ランド
14,16,31,33,102,103,106,108 導体部
15,17,30,32,43,45,64,92a,92b,95a,96a,105,107,109 ビア
18,110 キャパシタ
20,120 GNDプレーン層
21,121 GNDビア
21a,21b,21c,121a,121b,121d GNDビア部
22,23,122,123 GND導体部
40 コア層
41,95 コア基板
42,46,62 導体層
44a 開口部
50a ビルドアップ基板
51 ビルドアップ層
60 フィルム状キャパシタ
63 ビアホール
70,80,211,221 端子
71 保護膜
90a,90b,96 層
200a,200b 電子装置
210 半導体装置
212,222 バンプ
220 マザーボード

Claims (5)

  1. 第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層の第1面に設けられ、第1信号を伝送する第1配線と、
    前記第1絶縁層の前記第1面とは反対側の第2面に前記第1配線と並行して設けられ、前記第1配線を伝送される前記第1信号の第1成分を伝送する第2配線と、
    前記第1面の、前記第2配線の一端部と対向する位置に設けられ、前記第1配線の一端部に接続された第1ランドと、
    前記第2面の、前記第1配線の他端部と対向する位置に設けられ、前記第2配線の他端部に接続された第2ランドと
    を含み、
    前記第1配線は、前記第1ランドから前記第2ランドと対向する位置まで設けられ、
    前記第2配線は、前記第2ランドから前記第1ランドと対向する位置まで設けられる
    ことを特徴とする配線基板。
  2. 前記第1面に設けられ、第2信号を伝送する第3配線と、
    前記第2面に設けられ、前記第3配線の少なくとも一部と並行する第1分を有し、前記第3配線を伝送される前記第2信号の第2成分を伝送する第4配線と
    を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
  3. 前記第1絶縁層の前記第2面側に設けられ、前記第2配線及び前記第4配線にそれぞれ接続された第1ビア及び第2ビアと、
    前記第1ビアの近傍及び前記第2ビアの近傍にそれぞれ設けられ、グランド電位とされる第3ビア及び第4ビアと
    を含み、
    前記第1ビアと前記第3ビアの距離、及び前記第2ビアと前記第4ビアの距離が一定であることを特徴とする請求項に記載の配線基板。
  4. 前記第1面に、前記第1配線と並行して設けられ、第3信号を伝送する第5配線と、
    前記第2面に、前記第2配線及び前記第5配線と並行して設けられ、前記第5配線を伝送される前記第3信号の第3成分を伝送する第6配線と
    を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
  5. 配線基板と、
    前記配線基板に搭載された電子部品と
    を含み、
    前記配線基板は、
    第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層の第1面に設けられ、第1信号を伝送する第1配線と、
    前記第1絶縁層の前記第1面とは反対側の第2面に前記第1配線と並行して設けられ、前記第1配線を伝送される前記第1信号の第1成分を伝送する第2配線と、
    前記第1面の、前記第2配線の一端部と対向する位置に設けられ、前記第1配線の一端部に接続された第1ランドと、
    前記第2面の、前記第1配線の他端部と対向する位置に設けられ、前記第2配線の他端部に接続された第2ランドと
    を含み、
    前記第1配線は、前記第1ランドから前記第2ランドと対向する位置まで設けられ、
    前記第2配線は、前記第2ランドから前記第1ランドと対向する位置まで設けられる
    ことを特徴とする電子装置。
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