JP7449743B2 - 配線基板 - Google Patents

Description

本開示は、配線基板に関する。

特許文献１に記載のような従来の配線基板において、各絶縁層間の密着性を向上させるために、各絶縁層の外周縁から所定幅の領域には導体が形成されておらず、この領域の絶縁層同士が直に接着する接着代が存在する。信号用配線などの配線導体は、電子部品が実装されている実装領域から絶縁層の接着代近傍まで延伸されていることが多い。そのため、一部の信号用パッドやランドなども絶縁層の接着代近傍に位置することになる。

このようなパッドやランドは、通常、外部からの電磁的なノイズをガードするために、周囲に所定の間隔を設けて接地用導体層で囲まれている。しかし、絶縁層の接着代近傍に位置する信号用パッドやランドは、接地用導体層で完全に囲まれずに、一部が絶縁層の接着代に開放された状態になる。信号用パッドやランドが開放された状態にあると、外部からの電磁的なノイズが十分にガードされずに、伝送特性に影響を及ぼすことがある。

国際公開第２０１６／０６７９０８号

本開示の課題は、外部からの電磁的なノイズを十分にガードすることができる配線基板を提供することである。

本開示に係る配線基板は、コア絶縁層およびコア絶縁層の上下面にコア導体層を有するコア層と、コア層の上面に位置する第１ビルドアップ部と、コア層の下面に位置する第２ビルドアップ部と、第１ビルドアップ部の上面に位置する第１実装領域と、第２ビルドアップ部の下面に位置する第２実装領域とを備えている。第１ビルドアップ部は、少なくとも一層の第１ビルドアップ絶縁層と、第１ビルドアップ絶縁層の上面に位置して第１実装領域に繋がる第１ビルドアップ導体層とを含んでいる。第２ビルドアップ部は、少なくとも一層の第２ビルドアップ絶縁層と、第２ビルドアップ絶縁層の上面に位置して第２実装領域に繋がる第２ビルドアップ導体層とを含んでいる。第２ビルドアップ絶縁層は、外周縁を含む部分に接着代を有している。第２ビルドアップ導体層は、接地用導体層と、第２実装領域に行列状に位置する複数のパッドと、第１開口とを含んでいる。パッドは、第１開口内において接地用導体層と離れて外周縁に沿う方向に隣接して位置する一組の差動線路用の信号用パッドを含んでいる。第１開口および差動線路用の信号用パッドは、最外列よりも内側の列に位置し、差動線路用の信号用パッドと接着代の間の前記最外列に、接地用導体層が位置しているとともに、パッドが位置していない。

本開示に係る実装構造体は、上記の配線基板と、上記の配線基板に実装された電子部品と、上記の配線基板に接続された電気基板とを含む。

本開示によれば、外部からの電磁的なノイズを十分にガードすることができる配線基板を提供することができる。さらに、本開示によれば、より小型化（薄型化）された実装構造体を提供することができる。

（Ａ）は本開示の一実施形態に係る配線基板の要部を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す領域Ｘを下から見た平面図である。 図１において第２ビルドアップ部およびコア層を下から見た平面図であり、（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ第２ビルドアップ部を下から見た平面図であり、（Ｃ）はコア層を下から見た平面図である。 （Ａ）は本開示の一実施形態に係る実装構造体の要部を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す領域Ｙを上から見た平面図である。

本開示の一実施形態に係る配線基板を、図１に基づいて説明する。図１（Ａ）は、本開示の一実施形態に係る配線基板１の要部を示す断面図である。一実施形態に係る配線基板１は、コア層２、第１ビルドアップ部３１、第２ビルドアップ部３２およびソルダーレジスト４を含む。

コア層２は、コア絶縁層２１およびコア絶縁層２１の上下面に位置するコア導体層２２を含む。コア絶縁層２１は、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド－トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などの樹脂が挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。コア絶縁層２１の厚みは特に限定されず、例えば２００μｍ以上８００μｍ以下である。コア絶縁層２１の厚みは、後述の第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ導体層３２１の厚みよりも厚い。

コア絶縁層２１には、補強材が含まれていてもよい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などの絶縁性布材が挙げられる。補強材は２種以上を併用してもよい。さらに、コア絶縁層２１には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機絶縁性フィラーが分散されていてもよい。

コア絶縁層２１には、コア絶縁層２１の上下面を電気的に接続するために、スルーホール導体２２Ｔが位置している。スルーホール導体２２Ｔは、コア絶縁層２１の上下面を貫通するスルーホール内に位置している。スルーホール導体２２Ｔは、例えば銅などの金属、具体的には銅めっきなどの金属めっきで形成されている。

スルーホール導体２２Ｔは、コア絶縁層２１の上下面に位置するコア導体層２２を接続している。スルーホール導体２２Ｔは、図１（Ａ）に示すようにスルーホールの内壁面のみに形成されていてもよく、スルーホール内に充填されていてもよい。コア導体層２２は、例えば銅などの金属、具体的には銅箔などの金属箔または銅めっきなどの金属めっきで形成されている。

スルーホール導体２２Ｔは、接続されるコア導体層２２に応じて、グランド用スルーホール導体、電源用スルーホール導体および信号用スルーホール導体が存在する。すなわち、グランド用スルーホール導体はグランド導体に接続され、電源用スルーホール導体は電源導体に接続され、信号用スルーホール導体は信号導体に接続されている。

コア層２の上面には第１ビルドアップ部３１が位置しており、コア層２の下面には第２ビルドアップ部３２が位置している。

第１ビルドアップ部３１は、第１ビルドアップ絶縁層３１１と第１ビルドアップ導体層３１２とが交互に積層された構造を有している。第１ビルドアップ絶縁層３１１には、第１ビルドアップ絶縁層３１１の上下面を電気的に接続するために、第１ビアホール導体３１Ｖが位置している。第１ビアホール導体３１Ｖは、第１ビルドアップ絶縁層３１１を介して上下に対向する第１ビルドアップ導体層３１２同士、または第１ビルドアップ導体層３１２とコア導体層２２とを電気的に接続している。

第２ビルドアップ部３２は、第２ビルドアップ絶縁層３２１と第２ビルドアップ導体層３２２とが交互に積層された構造を有している。第２ビルドアップ絶縁層３２１には、第２ビルドアップ絶縁層３２１の上下面を電気的に接続するために、第２ビアホール導体３２Ｖが位置している。第２ビアホール導体３２Ｖは、第２ビルドアップ絶縁層３２１を介して上下に対向する第２ビルドアップ導体層３２２同士、または第２ビルドアップ導体層３２２とコア導体層２２とを電気的に接続している。

第１ビアホール導体３１Ｖおよび第２ビアホール導体３２Ｖは、それぞれ第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ絶縁層３２１の上下面を貫通するビアホール内に位置している。第１ビアホール導体３１Ｖおよび第２ビアホール導体３２Ｖは、例えば銅などの金属、具体的には銅めっきなどの金属めっきで形成されている。

第１ビアホール導体３１Ｖおよび第２ビアホール導体３２Ｖは、図１（Ａ）に示すようにビアホール内に充填されていてもよく、ビアホールの内壁面のみに形成されていてもよい。第１ビアホール導体３１Ｖおよび第２ビアホール導体３２Ｖは、接続される第１ビルドアップ導体層３１２および第２ビルドアップ導体層３２２に応じて、グランド用ビアホール導体、電源用ビアホール導体および信号用ビアホール導体を含んでいる。すなわち、グランド用ビアホール導体はグランド導体に接続され、電源用ビアホール導体は電源導体に接続され、信号用ビアホール導体は信号導体に接続されている。

第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ絶縁層３２１は、コア絶縁層２１と同様、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド－トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などの樹脂が挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。

第１ビルドアップ導体層３１２および第２ビルドアップ導体層３２２は、コア導体層２２と同様、導体で形成されていれば特に限定されない。第１ビルドアップ導体層３１２および第２ビルドアップ導体層３２２は、例えば銅などの金属、具体的には銅箔などの金属箔または銅めっきなどの金属めっきで形成されている。

一実施形態に係る配線基板１では、第１ビルドアップ部３１および第２ビルドアップ部３２のそれぞれに、第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ絶縁層３２１が二層存在している。この場合、それぞれの絶縁層は、同じ樹脂で形成されていてもよく、異なる樹脂で形成されていてもよい。コア絶縁層２１、第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ絶縁層３２１は、同じ樹脂で形成されていてもよく、異なる樹脂で形成されていてもよい。

さらに、第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ絶縁層３２１には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機絶縁性フィラーが、分散されていてもよい。第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ絶縁層３２１の厚みは特に限定されず、例えば２５μｍ以上５０μｍ以下である。第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ絶縁層３２１が二層以上存在する場合、それぞれの絶縁層は同じ厚みを有していてもよく、異なる厚みを有していてもよい。

第１ビルドアップ部３１は、上面に第１実装領域３１ａを有している。第１実装領域３１ａは、最外層に位置する第１ビルドアップ導体層３１２の一部からなる複数の第１パッドＰ１を備えている。

第１実装領域３１ａには、例えば半導体集積回路素子などの電子部品が、はんだを介して実装される。電子部品は、一般的に配線基板に搭載される電子部品であれば限定されない。このような電子部品としては、上記の半導体集積回路素子の他、オプトエレクトロニクス素子などが挙げられる。

第２ビルドアップ部３２は、下面に第２実装領域３２ａを有している。第２実装領域３２ａは、最外層に位置する第２ビルドアップ導体層３２２の一部からなる複数の第２パッドＰ２を備えている。第２実装領域３２ａに備えられる第２パッドＰ２は、第１実装領域３１ａに備えられる第１パッドＰ１よりも大きな径を有している。第２実装領域３２ａには、例えばマザーボードなどの電気基板が、はんだを介して実装される。

一実施形態に係る配線基板１の両表面の一部には、ソルダーレジスト４が形成されている。ソルダーレジスト４は、例えば、アクリル変性エポキシ樹脂で形成されている。ソルダーレジスト４は、例えば第１実装領域３１ａに電子部品を実装するときの熱や、第２実装領域３２ａをマザーボードなどに接続するときの熱から第１ビルドアップ導体層３１２および第２ビルドアップ導体層３２２を保護する機能を有している。

図１（Ａ）に示すように、一実施形態に係る配線基板１において第２実装領域３２ａは、第２ビルドアップ絶縁層３２１の外周縁から所定幅で位置する接着代３２１ａを開けて位置している。言い換えれば、第２実装領域３２ａは、接着代３２１ａに囲まれている状態である。第２ビルドアップ絶縁層３２１の縁を含む接着代３２１ａは、基本的に導体などが形成されておらず、第２ビルドアップ絶縁層３２１同士または第２ビルドアップ絶縁層３２１とコア絶縁層２１とが直に接着した状態である。接着代３２１ａは、第２ビルドアップ絶縁層３２１同士または第２ビルドアップ絶縁層３２１とコア絶縁層２１との密着性を向上させるために設けられている。

第２実装領域３２ａに備えられる第２パッドＰ２には、電源用第２パッド、信号用第２パッドおよび接地用第２パッドが含まれる。信号用第２パッドには、差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓのペアが含まれる。差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓのペアは、第２ビルドアップ絶縁層３２１の縁に沿う方向に隣接して位置している。差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓは、第２パッドよりも上層に位置する第１ビルドアップ導体層３１２や第２ビルドアップ導体層３２２の一部で形成された差動線路用の信号導体に接続されている。差動線路用の信号導体は、差動信号が伝送される２本の細い帯状導体が互いに隣接して延在するペアの配線である。

図１（Ｂ）において、接地用第２パッドは、ソルダーレジスト４に形成された円形状を有する開口から露出しているため、円形状を有している。しかし、接地用第２パッドを形成している第２ビルドアップ導体層３２２は、ソルダーレジスト４の１層内側で面状の接地用導体層３２２Ｇとして存在している。

図１（Ｂ）に示すように、第２実装領域３２ａの最外列（接着代３２１ａ側）には差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓが存在していない。具体的には、差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓは、第２実装領域３２ａの最外列より一列内側の列に存在している。差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓは、図１（Ｂ）に示すように、差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓと同一層に位置する接地用導体層３２２Ｇに形成された第１開口５１内に、接地用導体層３２２Ｇと隙間を介して存在している。

一実施形態に係る配線基板１においては、図１（Ｂ）に示すように、差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓと第２ビルドアップ絶縁層３２１の接着代３２１ａとの間には、第２パッドＰ２が存在していない。すなわち、ソルダーレジスト４の一層内側において、差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓは、面状の接地用導体層３２２Ｇに囲まれた状態で位置している。そのため、差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓが、第２ビルドアップ絶縁層３２１の接着代３２１ａ側において開放された状態にならない。その結果、外部からの電磁的なノイズが十分にガードされ、伝送特性に影響を及ぼさない。

第２ビルドアップ絶縁層３２１の接着代３２１ａの幅、すなわち第２ビルドアップ絶縁層３２１の外周縁から接地用導体層３２２Ｇの外周辺までの平均の幅は、第２ビルドアップ絶縁層３２１同士を密着し得る幅であれば限定されない。例えば、第２ビルドアップ絶縁層３２１の接着代３２１ａの幅は、例えば３００μｍ以上５００μｍ以下であってもよい。

図２は、第２ビルドアップ部３２およびコア層２を下から見た平面図である。第２ビルドアップ部３２の下面のソルダーレジスト４は、除去した状態を示している。図２（Ａ）は、第２ビルドアップ部３２を形成している第２ビルドアップ絶縁層３２１および第２ビルドアップ導体層３２２のうち、最外層に位置する第２ビルドアップ絶縁層３２１および第２ビルドアップ導体層３２２を下からみた平面図である。図２（Ａ）において、「Ｐ」は配線基板１の電源用第２パッドを示し、「Ｓ」は配線基板１の信号用第２パッドを示し、「Ｇ」は配線基板１の接地用第２パッドを示す。図２（Ｂ）は、第２ビルドアップ部３２を形成している第２ビルドアップ絶縁層３２１および第２ビルドアップ導体層３２２のうち、最外層よりも一層コア層２側に位置する第２ビルドアップ絶縁層３２１および第２ビルドアップ導体層３２２を下からみた平面図である。図２（Ｃ）はコア層２を下から見た平面図である。

図２に示すように、最外層以外に位置する第２ビルドアップ絶縁層３２１および第２ビルドアップ導体層３２２や、コア絶縁層２１およびコア導体層２２についても、図２（Ａ）に示す構造と同様の構造が採用される。すなわち、差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓの代わりに、差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓと電気的に接続されるランド３２２ｂである以外は、図２（Ａ）に示す構造と同様の構造を有している。

差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓと電気的に接続されるランド３２２ｂも差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓと同様、ランド３２２ｂと同一層に位置する接地用導体層３２２Ｇに形成された第２開口５２内に、接地用導体層３２２Ｇと隙間を介して存在している。第２開口５２とは、コア絶縁層２１の下面および最外層以外に位置する第２ビルドアップ絶縁層３２１の下面において、第２実装領域３２ａの最外列より一列内側の列に位置する差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓと電気的に接続されているランド３２２ｂが存在する開口を意味する。

一般的にランド３２２ｂは差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓよりも小さい。そのため、第２開口５２は第１開口５１よりも小さくてもよい。しかし、第２開口５２を小さくして、例えば、電位の異なる差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓと接地用導体層３２２Ｇとが対向すると、対向部分がコンデンサとなり、静電容量が増加してインピーダンスの不整合が生じる。したがって、第２ビルドアップ部３２に存在する第２ビルドアップ導体層３２２を平面透視した場合、第２開口５２は第１開口５１と重なる位置に存在しているのがよく、第１開口５１と第２開口５２とは、ほぼ同じ位置でほぼ同じ大きさで重なり合っているのがよい。

一実施形態に係る配線基板１には、上記のように、電子部品および電気基板が実装され、実装構造体として使用される。一実施形態に係る実装構造体１０は、具体的には、図３（Ａ）に示すように、配線基板１の第１実装領域３１ａに、電子部品６がはんだ８を介して実装され、配線基板１の第２実装領域３２ａに、マザーボードなどの電気基板７がはんだ８を介して実装された構造を有する。電子部品６としては上述の通りであり、詳細な説明は省略する。

一実施形態に係る配線基板１には、上記のように、差動線路用の信号用第２パッドＰ２Ｓと第２ビルドアップ絶縁層３２１の接着代３２１ａとの間には、第２パッドが存在していない。そのため、電気基板７の上面に位置する信号用パッド７２ａに接続される信号回路を形成する場合、電気基板７の最上面、すなわち電気基板７に備えられたソルダーレジスト４の一層内側に形成することができる。したがって、電気基板７に信号回路を形成するための絶縁層を設ける必要がなく、より小型化（薄型化）された実装構造体１０を得ることができる。さらに、絶縁層を設ける必要がなくなるため、コストも低く抑えることができ、電気基板７を製造する時間も短縮することが可能となる。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す領域Ｙを上から見た平面図である。図３（Ｂ）において、「Ｐ」は電気基板７の電源用パッドを示し、「Ｓ」は電気基板７の信号用パッド７２ａを示し、「Ｇ」は電気基板７の接地用パッドを示す。

上述の配線基板１では、第１ビルドアップ部３１および第２ビルドアップ部３２のそれぞれに、第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ絶縁層３２１がそれぞれ５層存在している。しかし、本開示の配線基板１において、第１ビルドアップ絶縁層３１１および第２ビルドアップ絶縁層３２１が、第１ビルドアップ部３１および第２ビルドアップ部３２のそれぞれに、少なくとも１層存在していればよい。

１ 配線基板
２ コア層
２１ コア絶縁層
２２ コア導体層
２２Ｔ スルーホール導体
３１ 第１ビルドアップ部
３１１ 第１ビルドアップ絶縁層
３１２ 第１ビルドアップ導体層
３１ａ 第１実装領域
３１Ｖ 第１ビアホール導体
３２ 第２ビルドアップ部
３２１ 第２ビルドアップ絶縁層
３２１ａ 接着代
３２２ 第２ビルドアップ導体層
３２２Ｇ 接地用導体層
３２ａ 第２実装領域
３２Ｖ 第２ビアホール導体
４ ソルダーレジスト
５１ 第１開口
５２ 第２開口
６ 電子部品
７ 電気基板
７２ａ 信号用パッド
７４ ソルダーレジスト
８ はんだ
１０ 実装構造体
Ｐ１ 第１パッド
Ｐ２ 第２パッド
Ｐ２Ｓ 差動線路用の信号用第２パッド

Claims (5)

1. コア絶縁層および該コア絶縁層の上下面にコア導体層を有するコア層と、
   前記コア層の上面に位置する第１ビルドアップ部と、
   前記コア層の下面に位置する第２ビルドアップ部と、
   前記第１ビルドアップ部の上面に位置する第１実装領域と、
   前記第２ビルドアップ部の下面に位置する第２実装領域と、
   を備え、
   前記第１ビルドアップ部は、少なくとも一層の第１ビルドアップ絶縁層と、該第１ビルドアップ絶縁層の上面に位置して前記第１実装領域に繋がる第１ビルドアップ導体層とを含み、
   前記第２ビルドアップ部は、少なくとも一層の第２ビルドアップ絶縁層と、該第２ビルドアップ絶縁層の上面に位置して前記第２実装領域に繋がる第２ビルドアップ導体層とを含み、
   前記第２ビルドアップ絶縁層は、外周縁を含む部分に接着代を有し、
   前記第２ビルドアップ導体層は、接地用導体層と、前記第２実装領域に前記外周縁に平行および垂直方向に同一ピッチで行列状に位置する複数のパッドと、第１開口とを含み、
   前記第２ビルドアップ部の下面には、前記第２ビルドアップ導体層の一部を前記パッドとして露出させる開口を有するソルダーレジストが位置し、
   前記パッドは、前記第１開口内において前記接地用導体層と離れて前記外周縁に沿う方向に隣接して位置する一組の差動線路用の信号用パッドを含み、
   前記第１開口および前記差動線路用の信号用パッドは、最外列よりも内側の列に位置し、
   前記差動線路用の信号用パッドと前記接着代の間の前記最外列に、前記接地用導体層が位置しているとともに、前記ソルダーレジストの前記開口から露出する前記パッドが位置していないことを特徴とする配線基板。
2. 前記差動線路用の信号用パッドが、前記第２実装領域の最外列より一列内側の列に位置している請求項１に記載の配線基板。
3. 前記外周縁から前記接地用導体層までの幅が、３００μｍ以上５００μｍ以下である請求項１または２に記載の配線基板。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の配線基板と、該配線基板に実装された電子部品と、前記配線基板に接続された電気基板とを含む実装構造体。
5. 前記電気基板は、前記パッドと接続されており、前記電気基板の最上面に信号回路が位置している請求項４に記載の実装構造体。