JPH06152137A - 多層プリント板構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線収容性、給電容量を向上し、かつ高速な
同時動作を可能とする多層プリント板構造の提供 【構成】 少なくとも１層以上の信号用配線層７５と、
少なくとも１層以上からなるグランド層（リフアレンス
層）７０から構成される、少なくとも１つ以上の信号用
サブ基板２００と、少なくとも２層以上の電源層１００
を有し、基板上に搭載される部品への電流供給および電
流帰路となる電源ペア間を、高誘電率基材１０２を使用
してラミネートするとともに、上記電源ペア以外の間
は、低誘電基材１０３を使用してラミネートして構成さ
れる、少なくとも１つ以上の給電用サブ基板３００とを
具備し、前記信号用サブ基板２００と前記給電用サブ基
板３００とを接着材９０にてラミネートし、前記信号用
サブ基板２００と前記給電用サブ基板３００の間を、所
定の大口径スルーホール６２で接続を採った多層プリン
ト板構造

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多層プリント板構造に関
するもので、特に電子装置システムの高速化、高密度実
装化により、優れた伝送性能、高い配線密度、優れた給
電能力を必要とする多層プリント板構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の多層プリント板構造の断
面図であって、３は部品を半田付けするための表面パッ
ド、６３は信号層間あるいは電源層間の電気的接続をと
るためのスルーホール、７６は信号配線層、８１は電源
層、８２は絶縁層である。なお、図で電源層８１等は黒
線で示し、絶縁層８２及び後記の８０，８０ａ，１０３
は白地で示してある。（以下他の図も同じ） 前記構造は、信号層数６層、表面層２層、電源層６層か
らなる極めて代表的な多層プリント板構造である。信号
層７６は、２層を組にして電源層８１にはさみこまれた
オフセット（ダブル）ストリップライン構成採用したも
のである。また信号層７６の間、信号層７６と表面パッ
ド３の間、電源層８１の間、あるいは電源層８１と表面
パッド３との間を接続するため、スルーホール６３によ
り電気的な接続を採った構造である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の多層
プリント板構造では、各基材をラミネートした後に、機
械的なドリリングにより穴あけを行ない、さらにメッキ
を施すことにより図４に示す（以下同様）スルーホール
６３を形成し電気的な接続を採っている。このため、通
常２．５４ｍｍピッチにスルーホール６３を設ける場合
を例にとると、スルーホール６３の間隙をぬって通過で
きる配線本数は、３〜４本程度である。従ってその配線
密度は低く、多層プリント板に搭載された部品間の接続
ネット数の増加に対しては、信号層数を増すことによっ
て対処することが行なわれてきた。しかし多層化は、基
板製造コストの急激な増加を招く問題があった。即ち配
線密度向上には、信号層７６に設けるパターンの微細化
もさることながら、スルーホール径の微細化が、もっと
も重要なキー技術となる。

【０００４】これを解決するため、電着レジストを用い
たサブトトラクト法や、フルもしくはセミアディティブ
法による新たな製造プロセスが開発され、スルーホール
６３形成用のドリル径も１００μｍφのものが一部使用
され、ファインパターン、ファインなスルーホール６３
が形成できるようになってきた。またベリードヴィアの
ような技術によって、電気接続が必要な層間のみ接続す
ることも可能となってきた。しかしファインなスルーホ
ール形成には、微細なドリルを使用するため、そのドリ
ル長は短く、形成できるスルーホール長には制限があ
り、例えば１００μｍφのドリルを使用すると、スルー
ホール長は１ｍｍ程度に制限される。このため多層構造
のプリント板に微細スルーホールを設けることができな
い問題があった。

【０００５】一方電子装置は、高速かつ高密度化の要求
が高く、その結果プリント板から給電する電流容量も増
加の一途をたどっている。電流容量増加への対処策とし
ては、電源層８１の導体厚を増すことが最も有効な手立
てである。しかしながら、上記に示した新しいファイン
化へ対応した技術の使用を前提とした場合、厚い導体を
有する電源層８１を多数同時にラミネートすると、プリ
ント板のトータル厚さが増し、その結果、微細なパター
ン形成はできるものの、微細なドリリングが不可能とな
り（ドリル径と穴に深さの比で定義するアスペクト比が
大きいと、ドリリング、メッキともに困難となる）、最
初に示したように、比較的大きな径を有するドリルを使
用する以外、手立てがなく、ひいては高密度化ができな
くなるといった問題を有していた。

【０００６】また高速・高密度化と、デバイスの同時動
作数増加によって、電源雑音量（電源のゆらぎに起因し
た雑音）が増加するため、表面層には多数のディカップ
リングコンデンサを搭載し、電源ノイズ低減を図ること
が行なわれてきた。しかし多数のコンデンサ搭載は、デ
バイス実装領域を減らし、ファインパターンのプリント
板を用いても、部品搭載領域制限により高密度化制限さ
れてしまう問題もあった。また表面搭載したコンデンサ
では、インダクタンス成分を無視することができないた
め、特に高周波領域でコンデンサとして有効に作用させ
ることが困難となる問題があった。

【０００７】本発明は、微細なパターン、微細なスルー
ホールを有する高密度配線が可能な、信号用サブ基板
と、電源ペア層間には、高誘電率絶縁性基材を用いてラ
ミネートすることにより、良好な特性を有するディカッ
プリングコンデンサを形成し、かつ導体厚の厚い導体の
使用により大電流を給電できる、給電用サブ基板とをス
ルーホールにより接続した構造を提供することにより、
配線収容性、給電容量を向上し、かつ高速な同時動作を
可能とする多層プリント板構造を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１において、本発明は、少なくとも１層以上
の信号用配線層と、インピーダンス整合をとるための少
なくとも１層以上からなるグランド層（リファレンス
層）から構成される、少なくとも１つ以上の信号用サブ
基板と、少なくとも２層以上の電源層を有し、基板上に
搭載される部品への電流供給および電流帰路となる電源
ペア間を、高誘電率基材を使用してラミネートするとと
もに、上記電源ペア以外の間は、低誘電率基材を使用し
てラミネートして構成される、少なくとも１つ以上の給
電用サブ基板とを具備し、前記信号用サブ基板と前記給
電用サブ基板とを接着材にてラミネートし、前記信号用
サブ基板と前記給電用サブ基板の間の電気的接続をとる
ため、所定の大きさの大口径のスルーホール（以下大口
径スルーホールという）で接続を採った多層プリント板
構造を構成した。

【０００９】また請求項２において、請求項１記載の信
号用サブ基板と、給電用サブ基板とを、交互に複数枚ラ
ミネートし、相互の電気接続を、大口径スルーホールで
接続を採った多層プリント板構造を構成した。

【００１０】

【作用】本発明を請求項１のように構成したので、この
ことにより、微細なパターン、微細なスルーホールを有
する高密度配線が可能な、信号用サブ基板を複数使用す
ることにより、配線収容性を大幅に向上でき、デバイス
を高密度実装できるのである。また給電用サブ基板の電
源ペア層間には、高誘電率絶縁性基材を用いてラミネー
トすることにより、インダクタンス成分を大きく低減
し、高周波特性に優れ、かつプリント板全面にコンデン
サ形成ができる。この時、プリント板内部に形成され
た、ディカップリングコンデンサの容量値は、電源雑音
低減に十分なものであり、プリント板表面層にコンデン
サを搭載する必要がないため、デバイスの実装密度を大
きく向上させることができ、さらに動作周波数を向上で
きるのである。給電用サブ基板には、厚い導体を使用し
た電源層を形成できるため、大電流を給電できるのであ
る。また請求項２のように構成し、請求項１の構成を、
複合することにより、高い配線収容性、電源雑音低減に
よる高速動作、コンデンサの表面層搭載が不要なことに
起因した、実装領域低減、高い給電能力を同時に満足で
きるのである。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明による第１の実施例の多層プ
リント板断面図を示したものである。ここで１はＬＳＩ
チップを搭載したパッケージ、２はＩ／Ｏリード、３は
表面パッド、６０は小径スルーホールで１００〜２００
μｍφのもの、６１はベリードヴィア、６２は大口径ス
ルーホールで、３００〜５００μｍφのもの、７０はリ
ファレンス層、７５は信号層、８０は低誘電率材料から
なる絶縁層、９０は接着層、１００ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆは電源層、１０２は高誘電率材料からなる絶縁
層、１０３は低誘電率材料からなる絶縁層、２００は信
号用サブ基板、３００は給電用サブ基板である。

【００１２】図１に示すように、本発明の第１の実施例
は、信号用サブ基板２００と給電用サブ基板３００とを
接着層９０によりラミネートし、大口径スルーホール６
２により電気的接続を形成するものであって、詳細に説
明すると、本構造は、ＬＳＩパッケージ１を多数搭載す
るために必要となる配線層を、信号用サブ基板２００内
に、ファインパターンで形成するとともに、配線収容性
向上の決め手となるスルーホールの微細化に関しては、
小径のドリルを用いた小径スルーホール６０と、信号層
７５間には、さらに径の細いベリードヴィア６１を用い
た形成したものである。本構造では２つの信号層７５が
リファレンス層７０にサンドイッチされたオフセットス
トリップライン構造となっており、インピーダンスの整
合を採った構造となっている。また径の小さいベリード
ヴィア６１により信号層７５間を接続するため、そのヴ
ィア容量を減らすことができ、高速化にも容易に対応で
きる。このように、信号用サブ基板２００には、主に信
号層７５と、そのリファレンス層７０のみを含むため、
その厚さは薄く、容易に微細なドリルを用いてスルーホ
ール６０，６１を形成できる。このため高い配線収容性
を確保することができる。

【００１３】一方給電用サブ基板３００は、電源層ペア
（この図では１００ａ−１００ｂ，１００ｃ−１００
ｄ，１００ｅ−１００ｆ）間には、高誘電率を有する絶
縁性材料を、できるだけ薄くラミネートするとともに、
電源ペア以外の間の絶縁層には低誘電率材料を用いてラ
ミネートした構造であるため、電源ペア間のディカップ
リング効果（ディカップリングコンデンサとして作用）
を高めることができる。特に、ここで構成されるディカ
ップリングコンデンサは、電源層１００間に直接形成さ
れるため、そのインダクタンス成分が少なく、高周波特
性にすぐれたコンデンサとして機能する。このためデバ
イスの高速かつ多数の同時動作を容易に実現できる。さ
らにコンデンサ内蔵により、表面層にディスクリートな
部品で構成されるコンデンサを多数搭載する必要がなく
なるため、実装効率を大きく改善できる。さらに電源層
１００は、比較的厚い導体で形成されるため、給電容量
のおおきなプリント板を簡便に実現できる。また給電用
サブ基板３００から表面へ接続すべき本数は少ない。

【００１４】図２は、図１に示した多層プリント板の製
造工程を示す分解説明図である。図２において、ａは信
号配線用サブ基板製造工程、ｂは給電用サブ基板製造工
程、ｃはラミネート工程、ｄはドリリング工程を示す。
図示の如く、ａ，ｂ，に示すように、公知の技術により
信号用サブ基板２００と、給電用サブ基板３００を個別
に製造しておき、矢印で示すようにｃにおいてその後接
着層９０により両者を最終ラミネートし、さらにｄにお
いて給電用スルーホールとして、大口径スルーホール６
２を設けることにより、信号用サブ基板２００と給電用
サブ基板３００との電気的接続を容易に形成できる。

【００１５】このように、信号層には、ファインな製造
技術を使用して配線収容性を高めるとともに、給電層に
は、電源ペア間に埋め込み形ディカップリングコンデン
サを形成し、デバイスの高速動作を可能とするととも
に、表面搭載部品を大幅に減らせるため、部品コスト、
アセンブルコストを大きく低減できる。さらには、厚い
導体にて電源層１００を形成できるため、大電流の給電
も同時に可能となる。

【００１６】図３は、本発明による第２の実施例の多層
プリント板断面図を示したものである。ここで３，３ａ
は表面パッド、６０は小径スルーホール、６１，６１ａ
はベリードヴィア、６２は大口径スルーホール、７０，
７０ａはリファレンス層、７５，７５ａは信号層、８０
は低誘電率材料からなる絶縁層、９０は接着層、１００
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは電源層、１０２は高誘電率材
料からなる絶縁層、１０３は低誘電率材料からなる絶縁
層、２００，２０１は信号用サブ基板、３００は給電用
サブ基板である。本実施例では、配線収容性を増すた
め、給電用サブ基板３００の両側に、信号用サブ基板２
００，２０１をラミネートし、これを大口径スルーホー
ル６２により電気的な接続をした構成となっており、そ
の利点は第１の実施例で示したとうりである。

【００１７】また図示は省略したがさらに複数の給電用
サブ基板３００と、信号用サブ基板２００を交互にラミ
ネートしていくことにより、配線収容性を増すととも
に、大電流給電ができることはいうまでもない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１，請求項
２による本発明は、少なくとも１層以上の信号用配線層
７５と、インピーダンス整合をとるための少なくとも１
層以上からなるグランド層（リファレンス層）７０から
構成される、少なくとも１つ以上の信号用サブ基板２０
０と、少なくとも２層以上の電源層１００を有し、基板
上に搭載される部品への電流供給および電流帰路となる
電源ペア間を、高誘電率基材１０２を使用してラミネー
トするとともに、上記電源ペア以外の間は、低誘電率基
材１０３を使用してラミネートして構成される、少なく
とも１つ以上の給電用サブ基板３００とを具備し、前記
信号用サブ基板２００と前記給電用サブ基板３００とを
接着材９０にてラミネートし、前記信号用サブ基板２０
０と前記給電用サブ基板３００の間の電気的接続をとる
ため、比較的大きな径のスルーホール６２で接続を採っ
たことを最も大きな特徴とするもので、このことによ
り、微細なパターン、微細なスルーホールを有する高密
度配線が可能な、信号用サブ基板２００を複数使用する
ことにより、配線収容性を大幅に向上でき、デバイスを
高密度実装できる利点がある。また給電用サブ基板３０
０の電源ペア層間には、高誘電率絶縁性基材を用いてラ
ミネートすることにより、インダクタンス成分を大きく
低減し、高周波特性に優れ、かつプリント板全面にコン
デンサ形成ができる。プリント板内蔵コンデンサは電源
雑音低減に十分なものであり、プリント板表面層にコン
デンサを搭載する必要がないため、デバイスの実装密度
を大きく向上させることができる利点がある。さらに受
動部品で形成されるコンデンサを無くすることによっ
て、部品コスト、さらにはアセンブルコストを大幅に低
減できる利点がある。またインダクタンス成分の少ない
コンデンサ搭載により、高周波のデバイス動作を保証す
るとともに、動作可能なＩ／Ｏ数を増すことができる利
点がある。信号用サブ基板２００で全ての配線を収容し
ているため、給電用サブ基板３００には、厚い導体を使
用した電源層１００を形成でき、大電流を給電できる。
このため高速化、高密度化に伴って、高パワー化するデ
バイスを容易に搭載できる利点もある。従って、本発明
による総合的な効果として、今後の高密度化、高速化に
よってますます実装が難しくなる複数デバイスを、容易
に搭載することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例の多層プリント板構
造断面図

【図２】図１に示した多層プリント板の製造工程を示す
分解説明図

【図３】本発明による第２の実施例の多層プリント板構
造断面図

【図４】従来の多層プリント板構造の断面図

【符号の説明】

１ ＬＳＩ搭載ケース ２ Ｉ／Ｏリード ３ 表面パッド ３ａ 表面パッド ６０ 小径スルーホール ６１ ベリードヴィア ６１ａ ベリードヴィア ６２ 大口径スルーホール ６３ 大口径スルーホール ７０ リファレンス層 ７０ａ リファレンス層 ７５ 信号層 ７５ａ 信号層 ８０ 低誘電率材料からなる絶縁層 ８０ａ 低誘電率材料からなる絶縁層 ９０ 接着層 １００ａ 電源層 １００ｂ 電源層 １００ｃ 電源層 １００ｄ 電源層 １００ｅ 電源層 １００ｆ 電源層 １０２ 高誘電率材料からなる絶縁層材料 １０３ 高誘電率材料からなる絶縁層材料 ２００ 信号用サブ基板 ２０１ 信号用サブ基板 ３００ 給電用サブ基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１層以上の信号用配線層と、
   インピーダンス整合をとるための少なくとも１層以上か
   らなるグランド層（リフアレンス層）から構成される、
   少なくとも１つ以上の信号用サブ基板と、少なくとも２
   層以上の電源層を有し、基板上に搭載される部品への電
   流供給および電流帰路となる電源ペア間を、高誘電率基
   材を使用してラミネートするとともに、上記電源ペア以
   外の間は、低誘電率基材を使用してラミネートして構成
   される、少なくとも１つ以上の給電用サブ基板とを具備
   し、前記信号用サブ基板と前記給電用サブ基板とを接着
   材にてラミネートし、前記信号用サブ基板と前記給電用
   サブ基板の間の電気的接続をとるため、所定の大口径ス
   ルーホールで接続を採ったことを特徴とする、多層プリ
   ント板構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の信号用サブ基板と同じく
   給電用サブ基板とを、交互に複数枚を接着材にてラミネ
   ートし、相互の電気接続を、所定の大口径スルーホール
   で接続を採ったことを特徴とする、多層プリント板構
   造。