JP6882069B2

JP6882069B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP6882069B2
Application number: JP2017102253A
Authority: JP
Inventors: 久義和田; 誠司服部
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-05-24
Also published as: JP2018198257A

Description

本開示は、電子部品を搭載する配線基板に関するものである。

現在、高周波信号を１０Ｇｂｐｓ以上の高速で伝送するための配線基板が開発されており、大容量の信号を高速で伝送するスーパーコンピューター等の電子機器に用いられる。このような配線基板には、信号用導体にＤＣカットコンデンサと呼ばれる電子部品が接続されることがある。ＤＣカットコンデンサは、直流電流成分を除去して高周波信号を効率的に伝送することで電子機器を安定的に作動させる機能を有している。

特開２００３−２９８２０４号公報

配線基板は、信号用導体の微細化が進んでいる。しかし、ＤＣカットコンデンサ等の電子部品の電極サイズは、信号用導体のサイズよりも大きい。このため、電子部品の電極と信号用導体とを電気的に接続する接続パッドは、信号用導体よりも大きくなることから、接続パッドと信号用導体との間のインピーダンス整合をとることが困難になり高周波信号の伝送特性が悪くなるため電子機器が安定的に作動しない場合がある。

本開示の配線基板は、第１絶縁層と、第１絶縁層の上面に、第２絶縁層、第３絶縁層および第４絶縁層の順番で積層されて成る積層体と、第４絶縁層の上面に互いに対向して位置しており、電子部品を介して互いに電気的に接続される一対の接続パッドと、第２〜第４絶縁層に位置する複数のビアホールと、第２絶縁層の上面に位置し、前記ビアホールを介して前記一対の接続パッドのそれぞれに電気的に接続している信号用導体と、第１〜第４絶縁層の上面に位置する接地用導体と、を有しており、第１絶縁層、第３絶縁層および第４絶縁層の上面に位置する接地用導体は、平面透視で一対の接続パッドと重なる領域に、それぞれ一対の第１非形成部、一対の第３非形成部および一対の第４非形成部を有し、第２絶縁層の上面に位置する接地用導体は、信号用導体に沿って位置しており、少なくとも接続パッドに重なる領域に一対の第２非形成部を有しており、第１絶縁層の上面および第３絶縁層の上面に位置する接地用導体は、第２絶縁層上面の信号用導体に重なる領域に位置する部分を有しており、一対の第１非形成部同士の間、一対の第２非形成部同士の間、一対の第３非形成部同士の間、および一対の第４非形成部同士の間に、接地用導体が位置していることを特徴とするものである。

本開示の配線基板によれば、電子機器が安定的に作動することが可能な伝送特性に優れた配線基板を提供することができる。

図１は、本開示の配線基板の第１の実施形態例を示す概略上面図である。図２は、本開示の配線基板の第１の実施形態例を示す概略断面図である。図３Ａ〜図３Ｄは、本開示の配線基板の第１の実施形態例の要部である第４、第３、第２および第１各絶縁層の上面を示す上面図である。図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の配線基板の第２の実施形態例の要部である第４、第３、第２および第１各絶縁層の上面を示す上面図である。

次に、図１〜図３を基にして本開示の実施形態に係る配線基板１について説明する。図１は、本開示の配線基板１の第１の実施形態例を示す上面図である。図２は、図１に示すＸ−Ｘ間を通る断面図である。図３Ａ〜図３Ｄは、上面視における第４絶縁層１０、第３絶縁層９、第２絶縁層８、および第１絶縁層２の同一領域を示したものである。

配線基板１は、第１絶縁層２と、積層体３と、配線導体４と、接続パッド５と、ソルダーレジスト６と、を有している。

第１絶縁層２は、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁樹脂を含浸させた絶縁材料で構成されている。第１絶縁層２は、上面と下面とを貫通する複数のスルーホール７を有している。第１絶縁層２は、配線基板１としての機械的な強度を確保する部分である。第１絶縁層２の厚みは、１００〜１２００μｍに設定されている。スルーホール７の直径は、５０〜３００μｍに設定されている。

第１絶縁層２は、例えば強化用のガラス繊維にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを複数積層して、加熱下でプレス加工を行うことで平板状に形成される。スルーホール７は、第１絶縁層２にドリル加工、レーザー加工またはブラスト加工等の処理を行うことで形成される。

積層体３は、第１絶縁層２の上面に位置している。積層体３は、第１絶縁層２の上面方向に、第２絶縁層８、第３絶縁層９および第４絶縁層１０の順番で積層された各絶縁層により構成されている。積層体３は、配線導体４の配置領域を確保する機能を有している。

第２〜第４絶縁層８〜１０は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁材料から成り、内部には絶縁粒子が分散されている。第２〜第４絶縁層８〜１０は、配線導体４を底面とする複数のビアホール１１を有している。第２〜第４絶縁層８〜１０の厚みは、５〜５０μｍに設定されている。ビアホール１１の直径は、１０〜６５μｍに設定されている。

第２〜第４絶縁層８〜１０は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含む絶縁層用のフィルムを、真空下で被着物の表面に貼着して熱硬化することで形成される。熱硬化性樹脂内には、酸化ケイ素等の絶縁粒子を分散させておいても構わない。

なお、第１絶縁層２の下面には、複数の積層用の絶縁層１２が位置している。これらの絶縁層１２も、第１絶縁層２の下面において、配線導体４の配置領域を確保する機能を有している。各積層用の絶縁層１２も、複数のビアホール１１を有している。積層用の絶縁層１２は、第２〜第４絶縁層８〜１０と同じ方法で形成される。

配線導体４は、第１〜第４絶縁層２、８〜１０の上面、スルーホール７の内部、およびビアホール１１の内部に位置している。配線導体４は、信号用導体４Ｓ、接地用導体４Ｇを含んでいる。第４絶縁層１０の表面に位置する配線導体４の一部は、半導体素子と接続される半導体素子用パッド１３として機能する。また、積層用の絶縁層１２についても、第１〜第４絶縁層２、８〜１０と同様に、配線導体４が位置している。上下の配線導体４のうち電気的な接続が必要なもの同士は、例えばスルーホール７を介して互いに電気的に接続されている。

信号用導体４Ｓは、第２絶縁層８の上面において帯状に延びているとともに、第３絶縁層９および第４絶縁層１０に位置するビアホール１１内に位置している。

接地用導体４Ｇは、第２絶縁層８の上面において帯状の信号用導体４Ｓに沿って所定の間隔をあけて平坦状に位置している。さらに、第２絶縁層８の上面に位置する接地用導体４Ｇは、上面視において少なくとも接続パッド５に重なる領域に非形成部を有している。接続パッド５の詳細については後述する。また、第１絶縁層２の上面および第３絶縁層９の上面に位置する接地用導体４Ｇは、上面視において、少なくとも第２絶縁層８上面の信号用導体４Ｓに重なる領域に位置しており、接続パッド５に重なる領域に非形成部を有している。言い換えれば、信号用導体４Ｓを挟む上下において、接地用導体４Ｇが信号用導体４Ｓの上下に位置している。また、この接地用導体４Ｇは、接続パッド５には重ならないようになっている。

このような配線導体４は、例えばセミアディティブ法を用いて、銅めっき等の良導電性金属により形成されている。

接続パッド５は、第４絶縁層１０の上面に位置している。接続パッド５は、互いに対向する２つがペアを形成しており、複数のペアが配置されている。各ペアにおけるそれぞれの接続パッド５は、第４絶縁層１０のビアホール１１内に位置する信号用導体４Ｓと電気的に接続されている。そして、各ペアのそれぞれの接続パッド５に橋渡しする態様で、電子部品Ｄが接続される。言い換えれば、各ペアのぞれぞれの接続パッド５が、電子部品Ｄを介して電気的に接続される。電子部品Ｄは、例えばＤＣカットコンデンサが挙げられる。ＤＣカットコンデンサは、直流電流成分を除去するとともに、高速伝送に有利な高周波信号を効率的に伝送する機能を有している。

ソルダーレジスト６は、第４絶縁層１０の上面側および第１絶縁層２の下面側に位置する積層用の絶縁層１２の最下面に位置している。ソルダーレジスト６は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の絶縁材料から成る。ソルダーレジスト６は、主に配線導体４を外部環境から保護するためのものである。ソルダーレジスト６は、第４絶縁層１０の上面側において接続パッド５を露出する開口６Ａ、および半導体素子を搭載するための半導体素子用パッド１３を露出する開口６Ｂを有している。また、積層用の絶縁層１２の下面側において配線導体４の一部を露出する開口６Ｃを有している。開口６Ｃ内に露出する配線導体４の一部は、外部の電気基板と接続するための外部基板用パッド１４として機能する。

上述のように、本例の配線基板１は、第２絶縁層８の上面において接地用導体４Ｇが、帯状の信号用導体４Ｓに沿って所定の間隔をあけて平坦状に位置している。さらに、第２絶縁層８の上面において接地用導体４Ｇが、上面視において少なくとも接続パッド５に重なる領域に非形成部を有している。また、第１絶縁層２の上面および第３絶縁層９の上面において、接地用導体４Ｇが、上面視において、少なくとも第２絶縁層８上面の信号用導体４Ｓに重なる領域に位置しており、接続パッド５に重なる領域に非形成部を有している。これにより、信号用導体４Ｓは、帯状に延びる部分においてインピーダンス整合の調整が容易になる。また、接続パッド５が接地用導体４Ｇとの間で静電容量を持つことを抑制することで、接続パッド５と信号用導体４Ｓとの接続部分においてもインピーダンス整合の調整が容易になる。その結果、高周波信号の伝送特性に優れた配線基板を提供することができる。

この場合、単に接続パッド５の直下にある第３絶縁層９の上面のみにおいて接地用導体４Ｇが非形成部を有しているのではなく、信号用導体４Ｓが位置する第２絶縁層８よりも下にある第１絶縁層２の上面においても、接地用導体４Ｇが非形成部を有している。そのため、第２〜第４絶縁層８〜１０の厚みが薄く、接続パッド５と接地用導体４Ｇとの間で静電容量を形成され易い場合でも、接続パッド５と対向する接地用導体４Ｇが存在しないため、静電容量を持つことを抑制することが容易になる。

なお、本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示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る。例えば、上述の実施形態の一例においては、信号用導体４Ｓが位置するビアホール１１の周囲に、接地用導体４Ｇの一部が位置するビアホール１１が位置していない場合を示したが、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、信号用導体４Ｓが位置するビアホール１１の周囲に、接地用導体４Ｇの一部が位置するビアホール１１が複数位置していても構わない。これにより、接続パッド５と信号用導体４Ｓとの接続部分におけるインピーダンス整合の調整がさらに容易になる。また、信号用導体４Ｓから放出される電磁波および外部から侵入する電磁波を、接地用導体４Ｇにより吸収する効率性も向上することで、さらに高周波信号の伝送特性を向上させることができる。図４Ａ〜図４Ｄは、上面視における第４絶縁層１０、第３絶縁層９、第２絶縁層８、および第１絶縁層２の同一領域を示したものである。

また、上述の実施形態の一例においては、第３絶縁層９上に位置する接地用導体４Ｇの非形成部の大きさと、第１絶縁層２上に位置する接地用導体４Ｇの非形成部の大きさとが同じ場合を示したが、第３絶縁層９上に位置する接地用導体４Ｇの非形成部の大きさを、第１絶縁層２上に位置する接地用導体４Ｇの非形成部の大きさよりも大きく形成しても構わない。これにより、接続パッド５が、より近い位置にある接地用導体４Ｇと静電容量を形成することをさらに効果的に抑制することができる。

１配線基板
２第１絶縁層
３積層体
４Ｓ信号用導体
４Ｇ接地用導体
５接続パッド
８第２絶縁層
９第３絶縁層
１０第４絶縁層
１１ビアホール
Ｄ電子部品

Claims

第１絶縁層と、該第１絶縁層の上面に、第２絶縁層、第３絶縁層および第４絶縁層の順番で積層されて成る積層体と、
前記第４絶縁層の上面に互いに対向して位置しており、電子部品を介して互いに電気的に接続される一対の接続パッドと、
前記第２〜第４絶縁層に位置する複数のビアホールと、
前記第２絶縁層の上面に位置し、前記ビアホールを介して前記一対の接続パッドのそれぞれに電気的に接続している信号用導体と、
前記第１〜第４絶縁層の上面に位置する接地用導体と、を有しており、
前記第１絶縁層、前記第３絶縁層および前記第４絶縁層の上面に位置する前記接地用導体は、平面透視で前記一対の接続パッドと重なる領域に、それぞれ一対の第１非形成部、一対の第３非形成部および一対の第４非形成部を有し、
前記第２絶縁層の上面に位置する前記接地用導体は、前記信号用導体に沿って位置しており、少なくとも前記接続パッドに重なる領域に一対の第２非形成部を有しており、
前記第１絶縁層の上面および前記第３絶縁層の上面に位置する前記接地用導体は、前記第２絶縁層上面の前記信号用導体に重なる領域に位置する部分を有しており、
前記一対の第１非形成部同士の間、前記一対の第２非形成部同士の間、前記一対の第３非形成部同士の間、および前記一対の第４非形成部同士の間に、前記接地用導体が位置していることを特徴とする配線基板。
前記信号用導体が差動線路であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記第３絶縁層は、前記一対の第２非形成部の間に位置する前記接地用導体と前記一対の第３非形成部の間に位置する前記接地用導体との間、および前記第４絶縁層は、前記一対の第３非形成部の間に位置する前記接地用導体と前記一対の第４非形成部の間に位置する前記接地用導体との間、に前記ビアホールを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。