JP6889090B2

JP6889090B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP6889090B2
Application number: JP2017207053A
Authority: JP
Inventors: 拓己大園
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2037-10-26
Also published as: JP2019079988A

Description

本開示は、半導体素子を搭載する配線基板に関するものである。

携帯型のゲーム機や通信機器に代表される電子機器の小型化、高機能化が進むに伴い、高機能な半導体素子を搭載した配線基板の開発が進められている。このような配線基板は、絶縁層の表面に高密度に位置する微細な線状の信号用導体、および面状の接地用導体を有している。

特許第３８０１８８０号公報

面状の接地用導体は、例えば製造時に絶縁層から生じるガスが速やかに外部に抜けていくためのガス抜き用の開口を有している。これによって、配線基板内部にガスが残留して配線導体と絶縁層との間の膨れ等の不具合が生じることを抑制している。さらに、接地用導体は、信号用導体と所定の間隔を保って位置することで、信号用導体のインピーダンス整合をとる機能を有している。しかしながら、上記のような信号用導体や接地用導体の高密度化に伴い、接地用導体と信号用導体との間隔を保ちつつ開口を位置させる領域を確保することが難しくなり、信号用導体のインピーダンスの不整合を引き起こしてしまい電気特性が低下してしまう虞がある。

本開示の配線基板は、少なくとも第１絶縁層、第２絶縁層が積層された複数の絶縁層と、第１絶縁層上面に、互いに隣接して位置する複数の線状の信号用導体と、第１絶縁層上面に位置する面状の第１接地用導体、信号用導体の上側の第２絶縁層の上面に位置する面状の第２接地用導体、および信号用導体の下側の第１絶縁層の下面に位置する面状の第３接地用導体と、互いに隣接する信号用導体同士間に位置しており、一端部がビアランドを有するとともにビアランドの幅よりも細い幅で延在して他端部が第１接地用導体に繋がる線状の接地用導体と、第２接地用導体およびビアランド間の第２絶縁層に位置する上側のビアホールと、上側のビアホール内に位置する上側のビア導体と、第３接地用導体およびビアランド間の第１絶縁層に位置する下側のビアホールと、下側のビアホール内に位置する下側のビア導体と、第３接地用導体に、平面視において前記信号用導体と重ならない領域に位置する開口と、を備えており、互いに隣接する信号用導体同士間は、信号用導体同士間の幅がビアランドの位置で部分的に広くなる拡幅部を有し、ビアランドは、拡幅部における信号用導体の長手方向に沿った長尺状であり、開口は、平面視においてビアランドの一部と対向する領域に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、インピーダンス整合がとれた電気特性に優れた配線基板を提供することができる。

図１は、本開示に係る配線基板を説明するための概略断面図である。図２は、本開示に係る配線基板を説明するための概略平面図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、本開示に係る配線基板の第１の実施例の要部を示す概略断面図および概略平面図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、本開示に係る配線基板の第２の実施例の要部を示す概略断面図および概略平面図である。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、本開示に係る配線基板の第３の実施例の要部を示す概略断面図および概略平面図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、本開示に係る配線基板の第４の実施例の要部を示す概略断面図および概略平面図である。

図１および図２を基に、本開示の配線基板１０の実施形態例を説明する。図１は、配線基板１０の概略断面図を示している。図２は、後述する信号用導体２Ｓが位置する絶縁層１ｂの一部を示す概略平面図である。配線基板１０は、絶縁基板１と、回路導体２と、ソルダーレジスト３とを備えている。

絶縁基板１は、コア用の絶縁層１ａと、コア用の絶縁層１ａの上面および下面にそれぞれ位置する複数のビルドアップ用の絶縁層１ｂとを備えている。絶縁基板１は、例えば、平面視において四角形状を有している。絶縁基板１の厚さは、例えば０．３〜１．５ｍｍ程度に設定されている。

コア用の絶縁層１ａは、例えば、絶縁基板１の剛性を確保して配線基板１０の平坦性を保持する等の機能を有している。コア用の絶縁層１ａは、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等を含浸した半硬化状態のプリプレグを、加熱しながら平坦にプレス加工することで形成される。

ビルドアップ用の絶縁層１ｂは、例えば、後で詳しく説明する回路導体２の引き回し用スペースを確保する等の機能を有している。ビルドアップ用の絶縁層１ｂは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を含む樹脂フィルムを、真空下でコア用の絶縁層１ａに貼着して熱硬化することで形成される。

コア用の絶縁層１ａは、上下を貫通する複数のスルーホール４を有している。スルーホール４の直径は、例えば５０〜３００μｍに設定されている。スルーホール４は、例えばブラスト加工やドリル加工により形成される。

ビルドアップ用の絶縁層１ｂは、回路導体２を底面とする複数のビアホール５を有している。ビアホール５の直径は、例えば３０〜１００μｍに設定されている。ビアホール５は、例えばレーザー加工により形成される。

回路導体２は、コア用の絶縁層１ａの表面、ビルドアップ用の絶縁層１ｂの表面、スルーホール４内、およびビアホール５内に位置している。スルーホール４内に位置する回路導体２は、スルーホール導体２ａを構成しており、コア用の絶縁層１ａの上下表面の回路導体２同士の導通をとる機能を有している。ビアホール５内に位置する回路導体２は、ビア導体２ｂを構成しており、ビルドアップ用の絶縁層１ｂの上下表面の回路導体２同士、あるいはコア用の絶縁層１ａ表面およびビルドアップ用の絶縁層１ｂ表面に位置する回路導体２同士の導通をとる機能を有している。

回路導体２は、例えば無電解銅めっきおよび電解銅めっき、あるいは銅箔等の良導電性金属により構成されている。このような回路導体２は、例えばセミアディティブ法やサブトラクティブ法といっためっき技術により形成される。

絶縁基板１において最上層のビルドアップ用の絶縁層１ｂの上面に位置する回路導体２は、例えば半導体素子の電極と接続する第１パッド６として機能する、第１パッド６は、回路導体２の他の部分と電気的につながっている。

絶縁基板１において最下層のビルドアップ用の絶縁層１ｂの下面に位置する回路導体２は、例えば外部基板の電極と接続する第２パッド７として機能する、第２パッド７も、回路導体２の他の部分と電気的につながっている。第１パッド６と第２パッド７とは、回路導体２を介して電気的につながっている。

回路導体２は、信号用導体２Ｓ、接地用導体２Ｇ、電源用導体２Ｐを含んでいる。第１パッド６は、信号用第１パッド６Ｓ、接地用第１パッド６Ｇ、電源用第１パッド６Ｐを含んでいる。第２パッド７は、信号用第２パッド７Ｓ、接地用第２パッド７Ｇ、電源用第２パッド７Ｐを含んでいる。

信号用導体２Ｓは、半導体素子と外部基板との間で電気信号の伝播を行う機能を有している。信号用導体２Ｓは、例えば折れ線状である。複数の信号用導体２Ｓが、平面視において信号用第１パッド６Ｓに対応する領域から、信号用第２パッド７Ｓに対応する領域にかけて位置している。信号用導体２Ｓは、スルーホール導体２ａおよびビア導体２ｂを介して、信号用第１パッド６Ｓと信号用第２パッド７Ｓとを電気的に接続している。

接地用導体２Ｇは、電源用導体２Ｐとの間で電位差を設けるとともに、信号用導体２Ｓのインピーダンス整合をとる機能を有している。信号用導体２Ｓの上に在るビルドアップ用の絶縁層１ｂの上面、および下に在るビルドアップ用の絶縁層１ｂの下面において、面状の接地用導体２Ｇが、信号用導体２Ｓを挟む状態で位置している。

さらに、信号用導体２Ｓが位置している同じビルドアップ用の絶縁層１ｂの外周縁には、図２に示すように、面状の接地用導体２Ｇが位置している。そして外周縁から信号用導体２Ｓ同士の間にかけて、面状の接地用導体２Ｇから延びる線状の接地用導体２ＧＬが位置している。線状の接地用導体２ＧＬの先端には、ビアランド８が位置している。接地用導体２Ｇは、スルーホール導体２ａおよびビア導体２ｂを介して、接地用第１パッド６Ｇと接地用第２パッド７Ｇとを電気的に接続している。

なお、ビアランド８は、例えばビアランド８の上面および下面に位置するビア導体２ｂ同士を電気的に接続するための導体であり、製造上の位置ずれ誤差等を考慮した領域を有している。

上述のように、面状の接地用導体２Ｇおよび線状の接地用導体２ＧＬが、信号用導体２Ｓの周囲に所定の間隔をあけて位置していることで、面状の接地用導体２Ｇおよび線状の接地用導体２ＧＬと信号用導体２Ｓとの間に生じる静電容量を調整して信号用導体２Ｓのインピーダンス整合をとることができる。特に、線状の接地用導体２ＧＬが隣接する信号用導体２Ｓ同士の間に位置していることで、インピーダンス調整の精度が向上している。

さらに、線状の接地用導体２ＧＬは、面状の接地用導体２Ｇと直接につながっている。線状の接地用導体２ＧＬは、互いに隣り合う信号用導体２Ｓ間の狭い隙間に接地電位を与える機能も有している。

ビアランド８は、互いに隣接する信号用導体２Ｓ同士の間に位置している。ビアランド８は、信号用導体２Ｓの長手方向に沿った長円形状をしている。これは、ビアランド８を、信号用導体２Ｓの長手方向に延ばした形態とみなすこともできる。ビアランド８と近接する信号用導体２Ｓとの間隔は、例えば一定の設定値に対して±１０％の間隔幅を保っている。

なお、信号用導体２Ｓの上に在る面状の接地用導体２Ｇと、信号用導体２Ｓの下に在る面状の接地用導体２Ｇとは、ビアランド８に接続された上側および下側のビア導体２ｂにより互いに導通がとられている。

本例においては、ビアランド８に接続された上側および下側のビア導体２ｂは、図３および図４に示すように、平面視において互いに重ならない領域に位置している。このような場合、例えば配線基板１０に熱が加わったときに、ビア導体２ｂとビアランド８との接合部、およびビア導体２ｂと面状の接地用導体２Ｇとの接合部に生じる熱応力を分散させて各接合部の破断を抑制するという点で有利である。

この例で、ビアランド８の下側に、面状の接地導体２Ｇの開口９が位置している。さらに、接地電位を有するビアランド８は、平面視で開口９に重なる領域を確保するために長円形状を有している。このように開口９が、信号用導体２Ｓの下側に位置しないで、接地電位を有するビアランド８の下側に位置することで、面状の接地用導体２Ｇと信号用導体２Ｓとの間の静電容量の低下を抑制している。さらにビアランド８は、開口９に重なる領域を確保しつつ、同じ絶縁層に隣接して位置する信号用導体２Ｓとの間隔を保持しているため、静電容量の低下を抑制している。これらにより、信号用導体２Ｓのインピーダンス整合をとることが可能になる。

なお、開口９は、例えば製造時に絶縁層から生じるガスを速やかに外部に抜くための機能を有している。これにより、回路導体２とコア用の絶縁層１ａとの間、あるいは回路導体２とビルドアップ用の絶縁層１ｂとの間に膨れが生じることを抑制することができる。

開口９は、例えば四角形状を有しており、外径寸法は、例えば５０〜１５０μｍに設定されている。互いに隣り合う信号用導体２Ｓ間の距離が小さい（間隔が狭い）ときには、開口９の位置は、上記のようにビアランド８と平面視で重なる位置に設定してよい。

ビアランド８は、例えば図示したような角が丸く成形された長円形状の他、隣接する信号用導体２Ｓと平行な辺を有する多角形状であっても構わない。このような場合には、ビアランド８と信号用導体２Ｓとの間の間隔を一定にすることが可能になり、インピーダンス整合に有利である。

ビアランド８と信号用導体２Ｓとの間の距離は、線状の接地用導体２ＧＬと信号用導体２Ｓとの間の距離と同じ程度である。

電源用導体２Ｐは、例えば配線基板１０の上面に実装される半導体素子等の電子部品に対して電力を供給する機能を有している。電源用導体２Ｐは、例えば電源用第１パッド６Ｐに対応する領域から、電源用第２パッド７Ｐに対応する領域にかけて位置している。電源用導体２Ｐは、スルーホール導体２ａおよびビア導体２ｂを介して、電源用第１パッド６Ｐと電源用第２パッド７Ｐとを電気的に接続している。

ソルダーレジスト３は、絶縁基板１の上面および下面に位置している。上面のソルダーレジスト３は、第１パッド６を露出するパッド用開口３ａを有している。下面のソルダーレジスト３は、第２パッド７を露出するパッド用開口３ｂを有している。このようなソルダーレジスト３は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂のフィルムを絶縁基板１の上下面に貼着して、所定のパターンに露光および現像した後、紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。ソルダーレジスト３は、例えば配線基板１０に半導体素子を実装するときの熱から回路導体２を保護する機能を有している。

このように、本開示に係る配線基板１０によれば、ビアランド８が信号用導体２の長手方向に沿った長尺状であるとともに、開口９が、平面視においてビアランド８の一部と対向する領域に位置している。このため、線状の接地用配線導体２ＧＬの一部であるビアランド８と、隣接する信号用導体２Ｓとの間隔を保つことができる。さらに、ビアランド８は、ビア導体２ｂと接続する領域と開口９と対向する領域の両方を確保することができる。これにより、信号用配線２Ｓが高密度に位置する領域においてもガス抜き用の開口９を設けつつ、インピーダンス整合のとれた電気特性に優れた配線基板を提供することができる。

なお、本開示は、上述の実施形態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、上述の実施形態例においては、ビアランド８の上側に位置するビアホール５と下側に位置するビアホール５とが、平面視において互いに重なり合わない領域に位置する場合を示したが、図５あるいは図６に示すように、両ビアホール５が、互いに重なり合う領域に位置していても構わない。このような場合、導通経路が短くなることから配線基板１０の電気特性の向上に有利である。

また、両ビアホール５が、互いに重なり合う領域に位置していることから、ビアランド８の面積を小さくすることが可能になり、配線導体の高密度化に有利である。

また、上述の実施形態例においては、開口９が四角形状である場合を示したが、円形状であっても構わない。このような場合、角を有する四角形状の開口９を形成するよりも製造上形成が容易になり、特に製造上形成が難しくなる小さい開口９を要する場合に有利である。

１ｂ（ビルドアップ用の）絶縁層
２Ｇ面状の接地用導体
２ＧＬ線状の接地用導体
２Ｓ信号用導体
５ビアホール
６ビア導体
８ビアランド
９開口
１０配線基板

Claims

少なくとも第１絶縁層、第２絶縁層が積層された複数の絶縁層と、
前記第１絶縁層上面に、互いに隣接して位置する複数の線状の信号用導体と、
前記第１絶縁層上面に位置する面状の第１接地用導体、前記信号用導体の上側の前記第２絶縁層の上面に位置する面状の第２接地用導体、および前記信号用導体の下側の前記第１絶縁層の下面に位置する面状の第３接地用導体と、
互いに隣接する前記信号用導体同士間に位置しており、一端部がビアランドを有するとともに該ビアランドの幅よりも細い幅で延在して他端部が前記第１接地用導体に繋がる線状の接地用導体と、
前記第２接地用導体および前記ビアランド間の前記第２絶縁層に位置する上側のビアホールと、
該上側のビアホール内に位置する上側のビア導体と、
前記第３接地用導体および前記ビアランド間の前記第１絶縁層に位置する下側のビアホールと、
該下側のビアホール内に位置する下側のビア導体と、
前記第３接地用導体に、平面視において前記信号用導体と重ならない領域に位置する開口と、を備えており、
互いに隣接する前記信号用導体同士間は、該信号用導体同士間の幅が前記ビアランドの位置で部分的に広くなる拡幅部を有し、
前記ビアランドは、前記拡幅部における前記信号用導体の長手方向に沿った長尺状であり、
前記開口は、平面視において前記ビアランドの一部と対向する領域に位置していることを特徴とする配線基板。
前記上側のビアホールと前記下側のビアホールとは、平面視において互いに重なり合わない領域に位置していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記上側のビアホールと前記下側のビアホールとは、平面視において互いに重なり合う領域に位置していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。