JPH11112142A

JPH11112142A - 多層配線基板

Info

Publication number: JPH11112142A
Application number: JP26828597A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Tanahashi; 成夫棚橋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】格子状のグランド配線を有する多層配線基板
において、信号配線の特性インピーダンスを均一にしつ
つ信号配線を高密度に配設する。【解決手段】グランド配線Ｇ１が格子状に配設された
絶縁層Ｉ１と、一方の格子子方向に信号配線Ｓ１が配設
された絶縁層Ｉ２と、グランド配線Ｇ２がグランド配線
Ｇ１と略同形状の格子状に配設された絶縁層Ｉ３と、他
方の格子子方向に信号配線Ｓ２が配設された絶縁層Ｉ４
と、グランド配線Ｇ３がグランド配線Ｇ１と略同形状の
格子状に配設された絶縁層Ｉ５とが順次積層されて成
り、信号配線Ｓ１の線幅がグランド配線Ｇ１・Ｇ２の線
幅以下、信号配線Ｓ２の線幅がグランド配線Ｇ２・Ｇ３
の線幅以下であり、かつ、信号配線Ｓ１と信号配線Ｓ２
とが絶縁層Ｉ３・Ｉ４とグランド配線Ｇ２をグランド配
線Ｇ２と絶縁されて貫通する貫通導体Ｔを介して接続さ
れている多層配線基板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子回路基板等に使
用される多層配線基板に関し、より詳しくは多層配線基
板における電気配線用導電層の構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路素子等の半導体素
子が搭載されて電子回路基板等に使用される多層配線基
板においては、電気配線用導電層の形成にあたって、ア
ルミナ等のセラミックスから成る絶縁層とタングステン
等の高融点金属から成る電気配線用導電層とを交互に積
層して多層配線基板を形成していた。

【０００３】従来の多層配線基板においては、電気配線
用導電層のうち信号配線は通常はストリップ線路構造と
されており、信号配線として形成された線路導体層の上
下に絶縁層を介していわゆるベタパターン形状のグラン
ド（接地）層が形成された構造とされていた。

【０００４】また、多層配線基板に搭載される半導体素
子への電源供給を安定させるため、多層配線基板内に形
成されたベタパターン形状のグランド層と電源配線とし
ての導電層とを絶縁層を介して交互に積層することによ
り、グランド層と電源配線用の導電層との間に容量を形
成することが行なわれていた。

【０００５】また、多層配線基板が取り扱う電気信号の
高速化に伴い、比誘電率が10程度であるアルミナセラミ
ックスに代えて比誘電率が3.5 〜５と比較的小さいポリ
イミド樹脂やエポキシ樹脂を絶縁層として形成し、この
絶縁層上に蒸着法やスパッタリング法等の気相成長法に
よる薄膜形成技術を用いて銅（Ｃｕ）からなる電気配線
用導電層を形成し、フォトリソグラフィ法により微細な
配線パターンを形成して、この絶縁層と導電層とを多層
化することにより高密度・高機能でかつ半導体素子の高
速動作が可能となる多層配線基板を得ることも行なわれ
ていた。

【０００６】さらに、このポリイミド樹脂やエポキシ樹
脂により絶縁層が形成された多層配線基板においては、
多層プロセスにおける樹脂のキュア工程において、下層
にある樹脂中に存在する未反応成分および樹脂が吸着し
た水分の蒸発により、樹脂上に形成されたソリッドプレ
ーンにおいて前記未反応成分や水分が外気中に放散する
経路が断たれるためソリッドプレーンが膨れるという問
題点があることから、グランド層がメッシュ（格子）状
に形成され、従来のセラミックス絶縁層を用いた多層配
線基板にて形成していたベタパターン形状のグランド導
体層と電源配線用導電層との積層による容量の形成が困
難であるため、半導体素子への電源供給の安定化のため
に、多層配線基板上にチップコンデンサを搭載すること
が行なわれていた。

【０００７】しかしながら、従来のポリイミド樹脂やエ
ポキシ樹脂の絶縁層を用いて多層化する場合、グランド
層がメッシュ状に形成されているため、そのグランド層
に上下から絶縁層を介して挟まれた信号配線用の導電層
はメッシュ状のグランド層を形成する金属層が形成され
ている部分と金属層の欠損している部分とに対向して配
線されることとなり、信号配線の特性インピーダンスは
その信号配線とグランド層との位置関係により変化して
しまうこととなっていた。

【０００８】このため上記従来の多層配線基板では、半
導体素子のさらなる高速化に伴って電気信号の高速化が
進められる中で、信号配線を通過する高速の電気信号は
異なった特性インピーダンスを持つ信号配線を伝播する
こととなるために信号の一部が反射されてしまい、入力
された電気信号が正しく出力側に伝送されず電子回路や
半導体素子の誤動作を起こしてしまうという問題点があ
った。

【０００９】また、多層配線基板上に実装された半導体
素子への電源供給において、電源供給の安定化のための
チップコンデンサから半導体素子までの配線のインダク
タンスおよび供給線路の長さのため、半導体素子への電
源供給として必要な電力を高速に伝送することができな
いという問題点もあった。

【００１０】そこで、上記従来の多層配線基板の欠点を
解消するために、例えば特開平９−18156 号公報ならび
に米国アーカンソ大学の研究発表"Modeling and Experi
mental Verification of the Interconnected Mesh Pow
er System (IMPS) MCM Topology" IEEE TRANSACTION ON
COMPONENTS, PACKAGING, AND MANUFACTURING TECHNOLO
GY - PART B. VOL.20, NO.1, FEBRUARY 1997, p42-49に
おいて、多層プリント配線板において電源配線部とグラ
ンド配線部と信号配線部とを同一層内に形成し、電源配
線部とグランド配線部に挟まれる位置に信号配線部を配
置することによりコプレーナ線路構造を形成し、さらに
このコプレーナ線路をねじれの位置に多層化することに
より多層回路基板を形成し、メッシュ状グランド構造の
問題点である信号配線部の特性インピーダンスの不均一
化を解消することが提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
素子から多数の信号配線を取り出す場合、上記のコプレ
ーナ線路構造による多層配線基板においては各層で電源
配線部とグランド配線部と信号配線部とが同一層内に配
置されることとなるため、ストリップ線路構造を基本と
した多層配線基板においては信号配線部のみが同一層内
に配置されるのに比べて、約１／３の配線密度しか得ら
れず、配線の高密度化の要求に応えられないという問題
点があった。

【００１２】特に近年では半導体素子の高性能化に伴
い、半導体素子の信号配線は100 本を超える本数を必要
としているため、上記のコプレーナ線路構造の多層配線
基板では多数の信号配線を効率よく半導体素子と接続す
ることが一層困難となっているという問題点もあった。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑み案出されたもの
であり、信号配線の特性インピーダンスを均一にして高
速の信号を伝播する際に特性インピーダンスの不均一性
から生ずる反射によるノイズの発生を防止するとともに
半導体素子の誤動作を防止することができ、しかも多数
の信号配線を効率よく半導体素子と接続することができ
る多層配線基板を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の多層配線
基板は、上面に第１のグランド配線が格子状に配設され
た第１の絶縁層と、上面に第１の信号配線が前記第１の
グランド配線の一方の格子子方向の配線に重なるように
配設された第２の絶縁層と、上面に第２のグランド配線
が前記第１のグランド配線と重なる略同形状の格子状に
配設された第３の絶縁層と、上面に第２の信号配線が前
記第１のグランド配線の他方の格子子方向の配線に重な
るように配設された第４の絶縁層と、上面に第３のグラ
ンド配線が前記第１のグランド配線と重なる略同形状の
格子状に配設された第５の絶縁層とが順次積層されて成
る多層配線基板であって、前記第１の信号配線の線幅が
前記第１および第２のグランド配線の線幅以下であると
ともに前記第２の信号配線の線幅が前記第２および第３
のグランド配線の線幅以下であり、かつ、前記第１の信
号配線と前記第２の信号配線とが、前記第３および第４
の絶縁層ならびに前記第２のグランド配線をこの第２の
グランド配線と絶縁されて貫通する貫通導体を介して接
続されていることを特徴とするものである。

【００１５】また本発明の第２の多層配線基板は、上面
に第１のグランド配線が格子状に配設された第１の絶縁
層と、上面に第１の信号配線が前記第１のグランド配線
の一方の格子子方向の配線に重なるように配設された第
２の絶縁層と、上面に第２の信号配線が前記第１のグラ
ンド配線の他方の格子子方向の配線に重なるように配設
された第３の絶縁層と、上面に第２のグランド配線が前
記第１のグランド配線と重なる略同形状の格子状に配設
された第４の絶縁層とが順次積層されて成る多層配線基
板であって、前記第１および第２の信号配線の線幅が前
記第１および第２のグランド配線の線幅以下であり、か
つ、前記第１の信号配線と前記第２の信号配線とが前記
第３の絶縁層を貫通する貫通導体を介して接続されてい
ることを特徴とするものである。

【００１６】また、本発明の第３の多層配線基板は、上
面に第１のグランド配線が格子状に配設された第１の絶
縁層と、上面に第１の信号配線が前記第１のグランド配
線の一方の格子子方向の配線に重なるように配設された
第２の絶縁層と、上面に電源配線が前記第１のグランド
配線と重なる略同形状の格子状に配設された第３の絶縁
層と、上面に第２の信号配線が前記第１のグランド配線
の他方の格子子方向の配線に重なるように配設された第
４の絶縁層と、上面に第２のグランド配線が前記第１の
グランド配線と重なる略同形状の格子状に配設された第
５の絶縁層とが順次積層されて成る多層配線基板であっ
て、前記第１の信号配線の線幅が前記第１のグランド配
線および前記電源配線の線幅以下であるとともに前記第
２の信号配線の線幅が前記電源配線および前記第２のグ
ランド配線の線幅以下であり、かつ、前記第１の信号配
線と前記第２の信号配線とが、前記第３および第４の絶
縁層ならびに前記電源配線をこの電源配線と絶縁されて
貫通する貫通導体を介して接続されていることを特徴と
するものである。

【００１７】さらに、本発明の多層配線基板は、上記第
１〜第３の各構成の多層配線基板において、格子状に配
設された前記第１乃至第３のグランド配線および前記電
源配線の各格子の開口面積率が５〜80％であることを特
徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施例に基づき詳細に説明する。図１および図２は本発明
の第１の多層配線基板の実施の形態の例を示す平面図お
よび断面図であり、積層したグランド配線・信号配線の
位置関係を分かりやすくするために第１および第２の信
号配線ならびに第２のグランド配線を透視した状態の平
面図と各配線の接続状態を表わす断面図（ただし単一の
断面ではない）とを示している。

【００１９】これらの図において、Ｉ１〜Ｉ５はそれぞ
れ第１〜第５の絶縁層であり、これらは上下に順次積層
されている。Ｇ１は第１の絶縁層Ｉ１の上面に格子状に
配設された第１のグランド配線、Ｇ２は第３の絶縁層Ｉ
３の上面に第１のグランド配線Ｇ１と略同形状の格子状
に配設された第２のグランド配線、Ｇ３は第５の絶縁層
Ｉ５の上面に第１のグランド配線Ｇ１と略同形状の格子
状に配設された第３のグランド配線である。

【００２０】なお、第３のグランド配線Ｇ３が配設され
た第５の絶縁層Ｉ５の上に、さらに絶縁層を積層しても
よい。

【００２１】また、第１〜第３のグランド配線Ｇ１〜Ｇ
３は、同じグランド状態とするために互いに電気的に接
続されていることが望ましいが、その接続には、第１お
よび第２の信号配線Ｓ１・Ｓ２とは絶縁された貫通導体
Ｔ_G・Ｔ_G’を用いてもよいし、各絶縁層Ｉ１〜Ｉ５の
側面に形成した接続用導体層Ｇ_Sを用いてもよい。

【００２２】これら第１〜第３のグランド配線Ｇ１〜Ｇ
３が配設される格子形状は、格子子が直交する直交格子
であっても、格子子が斜めに交差する斜め格子であって
もよい。また、各格子子の間隔は一様であってもよく、
各格子子間で任意に異ならせたものであってもよい。こ
れらは多層配線基板の仕様により適宜選択され設定され
る。

【００２３】Ｓ１は第２の絶縁層Ｉ２の上面に第１のグ
ランド配線Ｇ１の一方の格子子方向、例えば直交格子で
あればいわゆるｘ方向、斜め格子であれば斜めに交差す
る格子子のうちの一方の格子子方向の配線に第２の絶縁
層Ｉ２を介して重なるように配設された第１の信号配
線、Ｓ２は第４の絶縁層Ｉ４の上面に第１のグランド配
線Ｇ１の他方の格子子方向、例えば直交格子であればい
わゆるｙ方向、斜め格子であれば斜めに交差する格子子
のうちの他方の格子子方向の配線に第２の絶縁層Ｉ２〜
第４の絶縁層Ｉ４を介して重なるように配設された第２
の信号配線である。このように配設されることにより、
第１の信号配線Ｓ１は第３の絶縁層Ｉ３を介して第２の
グランド配線Ｇ２の一方の格子子方向の配線とも重なっ
ており、第２の信号配線Ｓ２は第４の絶縁層Ｉ４を介し
て第２のグランド配線Ｇ２の他方の格子子方向の配線
と、また第５の絶縁層Ｉ５を介して第３のグランド配線
Ｇ３の他方の格子子方向の配線とも重なっている。

【００２４】また、第１の信号配線Ｓ１の線幅は第１の
グランド配線Ｇ１および第２のグランド配線Ｇ２の線幅
以下とされ、第２の信号配線Ｓ２の線幅は第２のグラン
ド配線Ｇ２および第３のグランド配線Ｇ３の線幅以下と
される。

【００２５】なお、第１の信号配線Ｓ１および第２の信
号配線Ｓ２は、それぞれの格子子方向において多層配線
基板の仕様により必要とされる箇所に選択的に配設され
るものである。

【００２６】このような構成により、第１の信号配線Ｓ
１は第１のグランド配線Ｇ１と第２のグランド配線Ｇ２
との間でストリップ線路構造を構成し、第２の信号配線
Ｓ２は第２のグランド配線Ｇ２と第３のグランド配線Ｇ
３との間でストリップ線路構造を構成することとなる。

【００２７】Ｔはスルーホール導体またはビアホール導
体として形成される貫通導体であり、第３の絶縁層Ｉ３
および第４の絶縁層Ｉ４ならびに第２のグランド配線Ｇ
２を、第２のグランド配線Ｇ２とは電気的に絶縁されて
貫通して、第１の信号配線Ｓ１と第２の信号配線Ｓ２と
を電気的に接続するものである。この貫通導体Ｔは、第
１の信号配線Ｓ１と第２の信号配線Ｓ２との間で同じ電
気信号を伝送させる場合にその信号配線Ｓ１・Ｓ２間を
接続するように、多層配線基板の仕様に応じて適宜配設
されるものである。

【００２８】また貫通導体Ｔは、異なる層で互いに異な
る格子子方向に配設された第１の信号配線Ｓ１と第２の
信号配線Ｓ２とを最短距離で接続するものであるため、
格子状に配設された第２のグランド配線Ｇ２の格子点部
分の配線を貫通するように形成され、その格子点部分の
配線に貫通導体Ｔの断面積より大きな面積の穴を開けて
その中を通すことにより、第２のグランド配線Ｇ２の配
線とは必要な間隙を確保して電気的に絶縁されている。

【００２９】このような本発明の第１の多層配線基板に
よれば、第１〜第３のグランド配線Ｇ１〜Ｇ３がそれぞ
れ互いに重なる略同形状の格子状に配設され、第１のグ
ランド配線Ｇ１と第２のグランド配線Ｇ２間に第１の信
号配線Ｓ１が第１のグランド配線Ｇ１の一方の格子子方
向の配線に重なるように配設され、第２のグランド配線
Ｇ２と第３のグランド配線Ｇ３間に第２の信号配線Ｓ２
が第１のグランド配線Ｇ１の他方の格子子方向の配線に
重なるように配設されており、各信号配線Ｓ１・Ｓ２の
線幅がそれぞれその上下のグランド配線Ｇ１〜Ｇ３の線
幅以下であることから、各信号配線Ｓ１・Ｓ２のすべて
の領域においてその上下のグランド配線Ｇ１〜Ｇ３との
間にいわゆるストリップ線路構造を構成することとな
り、高速の電気信号が信号配線Ｓ１・Ｓ２中を上下のグ
ランド配線Ｇ１〜Ｇ３との間に安定した電磁結合を行な
いつつ伝播するため特性インピーダンスの均一化を図る
ことができ、この信号配線Ｓ１・Ｓ２に接続される半導
体素子に対して入出力される信号を安定して伝送するこ
とができ、半導体素子の誤動作を防止することができ
る。

【００３０】また、このように信号配線Ｓ１・Ｓ２とそ
の上下に位置する格子状のグランド配線Ｇ１〜Ｇ３とに
よりストリップ線路構造を構成して特性インピーダンス
の均一化を図ることから、従来のコプレーナ線路構造を
用いる配線基板のように信号配線の配線密度が低下する
ことはなく、配線の高密度化にも対応できるものとな
る。

【００３１】さらに、一方の格子子方向に配設された第
１の信号配線Ｓ１と他方の格子子方向に配設された第２
の信号配線Ｓ２とが、第３および第４の絶縁層Ｉ３・Ｉ
４ならびに第２のグランド配線Ｇ２を第２のグランド配
線Ｇ２と電気的に絶縁されて貫通する貫通導体Ｔを介し
て電気的に接続されていることから、貫通導体Ｔの中間
部において、第２のグランド配線Ｇ２と容量を形成する
ため、貫通導体Ｔのインダクタンス成分による特性イン
ピーダンスの貫通導体Ｔ部での増加が抑えられ、貫通導
体Ｔを含んだ信号配線全体において均一な特性インピー
ダンスを得ることができるものとなる。

【００３２】次に、図３および図４は、本発明の第２の
多層配線基板の実施の形態の一例を示す、図１および図
２と同様の平面図および断面図である。

【００３３】これらの図において、Ｉ１〜Ｉ４はそれぞ
れ第１〜第４の絶縁層であり、これらは上下に順次積層
されている。Ｇ１は第１の絶縁層Ｉ１の上面に格子状に
配設された第１のグランド配線、Ｇ２は第４の絶縁層Ｉ
４の上面に第１のグランド配線Ｇ１と略同形状の格子状
に配設された第２のグランド配線である。

【００３４】なお、第２のグランド配線Ｇ２が配設され
た第４の絶縁層Ｉ４の上に、さらに絶縁層を積層しても
よい。

【００３５】また、第１および第２のグランド配線Ｇ１
・Ｇ２は、同じグランド状態とするために互いに電気的
に接続されていることが望ましいが、その接続にも、貫
通導体Ｔ_G・Ｔ_G’を用いてもよいし、各絶縁層Ｉ１〜
Ｉ４の側面に形成した接続用導体層Ｇ_Sを用いてもよ
い。

【００３６】これら第１および第２のグランド配線Ｇ１
・Ｇ２の格子形状も直交格子であっても斜め格子であっ
てもよく、各格子子の間隔も一様であっても各格子子間
で任意に異ならせたものであってもよい。

【００３７】Ｓ１は第２の絶縁層Ｉ２の上面に第１のグ
ランド配線Ｇ１の一方の格子子方向の配線に第２の絶縁
層Ｉ２を介して重なるように配設された第１の信号配
線、Ｓ２は第３の絶縁層Ｉ３の上面に第１のグランド配
線Ｇ１の他方の格子子方向の配線に第２の絶縁層Ｉ２お
よび第３の絶縁層Ｉ３を介して重なるように配設された
第２の信号配線である。このように配設されることによ
り、第１の信号配線Ｓ１は第３および第４の絶縁層Ｉ３
・Ｉ４を介して第２のグランド配線Ｇ２の一方の格子子
方向の配線とも重なっており、第２の信号配線Ｓ２は第
４の絶縁層Ｉ４を介して第２のグランド配線Ｇ２の他方
の格子子方向の配線とも重なっており、第１および第２
の信号配線Ｓ１・Ｓ２が共に第１のグランド配線Ｇ１と
第２のグランド配線Ｇ２間に配設されることとなる。

【００３８】また、第１および第２の信号配線Ｓ１・Ｓ
２の線幅はいずれも第１のグランド配線Ｇ１および第２
のグランド配線Ｇ２の線幅以下とされる。

【００３９】なお、これら第１の信号配線Ｓ１および第
２の信号配線Ｓ２も、それぞれの格子子方向において多
層配線基板の仕様により必要とされる箇所に選択的に配
設されるものである。

【００４０】このような構成により、第１および第２の
信号配線Ｓ１・Ｓ２はそれぞれ第１のグランド配線Ｇ１
と第２のグランド配線Ｇ２との間でストリップ線路構造
を構成することとなる。

【００４１】Ｔはスルーホール導体またはビアホール導
体として形成される貫通導体であり、第３の絶縁層Ｉ３
を貫通して第１の信号配線Ｓ１と第２の信号配線Ｓ２と
を電気的に接続するものである。この貫通導体Ｔも、第
１の信号配線Ｓ１と第２の信号配線Ｓ２との間で同じ電
気信号を伝送させる場合にその信号配線Ｓ１・Ｓ２間を
接続するように、多層配線基板の仕様に応じて適宜配設
される。

【００４２】また貫通導体Ｔは、異なる層で互いに異な
る格子子方向に配設された第１の信号配線Ｓ１と第２の
信号配線Ｓ２とを最短距離で接続するものであるため、
格子状に配設された第１のグランド配線Ｇ１の格子点部
分に対応した位置に形成される。

【００４３】このような本発明の第２の多層配線基板に
よれば、第１および第２のグランド配線Ｇ１・Ｇ２が互
いに重なる略同形状の格子状に配設され、これらの間に
第１の信号配線Ｓ１が第１のグランド配線Ｇ１の一方の
格子子方向の配線に、第２の信号配線Ｓ２が第１のグラ
ンド配線Ｇ１の他方の格子子方向の配線に重なるように
配設されており、各信号配線Ｓ１・Ｓ２の線幅がそれぞ
れ上下のグランド配線Ｇ１・Ｇ２の線幅以下であること
から、各信号配線Ｓ１・Ｓ２のすべての領域においてそ
の上下のグランド配線Ｇ１・Ｇ２との間にいわゆるスト
リップ線路構造を構成することとなり、高速の電気信号
が信号配線Ｓ１・Ｓ２中を上下のグランド配線Ｇ１・Ｇ
２との間に安定した電磁結合を行ないつつ伝播するため
特性インピーダンスの均一化を図ることができ、この信
号配線Ｓ１・Ｓ２に接続される半導体素子に対して入出
力される信号を安定して伝送することができ、半導体素
子の誤動作を防止することができる。

【００４４】また、第１の多層配線基板と同様に、従来
のコプレーナ線路構造を用いる場合のように信号配線の
配線密度が低下することはなく、配線の高密度化にも対
応できるものとなる。

【００４５】さらに、一方の格子子方向に配設された第
１の信号配線Ｓ１と他方の格子子方向に配設された第２
の信号配線Ｓ２とが、第３の絶縁層Ｉ３を貫通する貫通
導体Ｔを介して電気的に接続されていることから、貫通
導体Ｔの長さを最小限にすることとなり、貫通導体Ｔの
インダクタンス成分による特性インピーダンスの増加を
無視できるほど小さくできるものとなる。

【００４６】次に、図５および図６は、本発明の第３の
多層配線基板の実施の形態の一例を示す、図１および図
２と同様の平面図および断面図である。

【００４７】これらの図において、Ｉ１〜Ｉ５はそれぞ
れ第１〜第５の絶縁層であり、これらは上下に順次積層
されている。Ｇ１は第１の絶縁層Ｉ１の上面に格子状に
配設された第１のグランド配線、Ｇ２は第５の絶縁層Ｉ
５の上面に第１のグランド配線Ｇ１と略同形状の格子状
に配設された第２のグランド配線である。

【００４８】なお、第２のグランド配線Ｇ２が配設され
た第４の絶縁層Ｉ４の上に、さらに絶縁層を積層しても
よい。

【００４９】また、第１および第２のグランド配線Ｇ１
・Ｇ２は、同じグランド状態とするために互いに電気的
に接続されていることが望ましいが、その接続にも、貫
通導体Ｔ_G・Ｔ_G’を用いてもよいし、各絶縁層Ｉ１〜
Ｉ５の側面に形成した接続用導体層Ｇ_Sを用いてもよ
い。

【００５０】また、Ｐは第３の絶縁層Ｉ３の上面に第１
のグランド配線Ｇ１と略同形状の格子状に配設された電
源配線である。

【００５１】この電源配線Ｐに外部電気回路から電源供
給を行なうには、例えば第１のグランド配線Ｇ１および
第１の信号配線Ｓ１と絶縁された貫通導体Ｔ_Pを設ける
等すればよい。

【００５２】これら第１および第２のグランド配線Ｇ１
・Ｇ２ならびに電源配線Ｐの格子形状も直交格子であっ
ても斜め格子であってもよく、各格子子の間隔も一様で
あっても各格子子間で任意に異ならせたものであっても
よい。

【００５３】Ｓ１は第２の絶縁層Ｉ２の上面に第１のグ
ランド配線Ｇ１の一方の格子子方向の配線に第２の絶縁
層Ｉ２を介して重なるように配設された第１の信号配
線、Ｓ２は第４の絶縁層Ｉ４の上面に第１のグランド配
線Ｇ１の他方の格子子方向の配線に第２の絶縁層Ｉ２〜
第４の絶縁層Ｉ４を介して重なるように配設された第２
の信号配線である。このように配設されることにより、
第１の信号配線Ｓ１は第３の絶縁層Ｉ３を介して電源配
線Ｐの一方の格子子方向の配線とも重なっており、第２
の信号配線Ｓ２は第４の絶縁層Ｉ４を介して電源配線Ｐ
の他方の格子子方向の配線と、また第５の絶縁層Ｉ５を
介して第２のグランド配線Ｇ２の他方の格子子方向の配
線とも重なっている。

【００５４】また、第１の信号配線Ｓ１の線幅は第１の
グランド配線Ｇ１および電源配線Ｐの線幅以下とされ、
第２の信号配線Ｓ２の線幅は電源配線Ｐおよび第２のグ
ランド配線Ｇ２の線幅以下とされる。

【００５５】なお、これら第１の信号配線Ｓ１および第
２の信号配線Ｓ２も、それぞれの格子子方向において多
層配線基板の仕様により必要とされる箇所に選択的に配
設されるものである。

【００５６】このような構成により、第１の信号配線Ｓ
１は第１のグランド配線Ｇ１と電源配線Ｐとの間でスト
リップ線路構造を構成し、第２の信号配線Ｓ２は電源配
線Ｐと第２のグランド配線Ｇ２との間でストリップ線路
構造を構成することとなる。

【００５７】Ｔはスルーホール導体またはビアホール導
体として形成される貫通導体であり、第３の絶縁層Ｉ３
および第４の絶縁層Ｉ４ならびに電源配線Ｐを、電源配
線Ｐとは電気的に絶縁されて貫通して、第１の信号配線
Ｓ１と第２の信号配線Ｓ２とを電気的に接続するもので
ある。この貫通導体Ｔも、第１の信号配線Ｓ１と第２の
信号配線Ｓ２との間で同じ電気信号を伝送させる場合に
その信号配線Ｓ１・Ｓ２間を接続するように、多層配線
基板の仕様に応じて適宜配設されるものである。

【００５８】また貫通導体Ｔは、異なる層で互いに異な
る格子子方向に配設された第１の信号配線Ｓ１と第２の
信号配線Ｓ２とを最短距離で接続するものであるため、
格子状に配設された電源配線Ｐの格子点部分の配線を貫
通するように形成され、その格子点部分の配線に貫通導
体Ｔの断面積より大きな面積の穴を開けてその中を通す
ことにより、電源配線Ｐの配線とは必要な間隙を確保し
て電気的に絶縁されている。

【００５９】このような本発明の第３の多層回路基板に
よれば、第１および第２のグランド配線Ｇ１・Ｇ２なら
びに電源配線Ｐがそれぞれ互いに重なる略同形状の格子
状に配設され、第１のグランド配線Ｇ１と電源配線Ｐ間
に第１の信号配線Ｓ１が第１のグランド配線Ｇ１の一方
の格子子方向の配線に重なるように配設され、電源配線
Ｐと第２のグランド配線Ｇ２間に第２の信号配線Ｓ２が
第１のグランド配線Ｇ１の他方の格子子方向の配線に重
なるように配設されており、各信号配線Ｓ１・Ｓ２の線
幅がそれぞれその上下のグランド配線Ｇ１・Ｇ２および
電源配線Ｐの線幅以下であることから、各信号配線Ｓ１
・Ｓ２のそれぞれ一方の面が電源配線Ｐと対向している
が各信号配線Ｓ１・Ｓ２はグランド配線Ｇ１・Ｇ２に対
して電気的に同じ位置関係にあり、各信号配線Ｓ１・Ｓ
２のすべての領域において上下のグランド配線Ｇ１・Ｇ
２との間にいわゆるストリップ線路構造を構成すること
となる。従って、高速の電気信号が信号配線Ｓ１・Ｓ２
中を上下のグランド配線Ｇ１・Ｇ２との間に安定した電
磁結合を行ないつつ伝播するため特性インピーダンスの
均一化を図ることができ、この信号配線Ｓ１・Ｓ２に接
続される半導体素子に対して入出力される信号を安定し
て伝送することができ、半導体素子の誤動作を防止する
ことができる。

【００６０】また、第１の多層配線基板と同様に、従来
のコプレーナ線路構造を用いる場合のように信号配線の
配線密度が低下することはなく、配線の高密度化にも対
応できるものとなる。

【００６１】さらに、一方の格子子方向に配設された第
１の信号配線Ｓ１と他方の格子子方向に配設された第２
の信号配線Ｓ２とが、第３および第４の絶縁層Ｉ３・Ｉ
４ならびに電源配線Ｐを電源配線Ｐと電気的に絶縁され
て貫通する貫通導体Ｔを介して電気的に接続されている
ことから、貫通導体Ｔの中間部において、電源配線Ｐと
容量を形成するため、貫通導体Ｔのインダクタンス成分
による特性インピーダンスの貫通導体Ｔ部での増加が抑
えられ、貫通導体Ｔを含んだ信号配線全体において均一
な特性インピーダンスを得ることができるものとなる。

【００６２】さらに、本発明の多層配線基板によれば、
上記第１〜第３の多層配線基板において格子状に配設さ
れた第１〜第３のグランド配線Ｇ１〜Ｇ３および電源配
線Ｐの各格子の開口面積率を５〜80％としたときには、
絶縁層と格子状の配線間および格子状の配線を介した絶
縁層間の剥離等が発生することがなく、また格子状の配
線間に形成される信号配線Ｓ１・Ｓ２に対して十分安定
したグランド状態を確保したストリップ線路構造とする
ことができることから、より一層良好な信号伝送を安定
して行なうことができるとともに配線基板としての信頼
性も高いものとなる。

【００６３】各格子の開口面積率が５％未満であると、
絶縁層Ｉ１〜Ｉ５を熱処理して硬化させる際、あるいは
焼成する際に、絶縁層Ｉ１〜Ｉ５から未反応ガスや作製
工程中に吸着した水分等のガスが発生したとしても、こ
れらのガスは格子状の配線の開口部を介して良好に揮散
させることが困難となり、ガスの溜まりを形成して絶縁
層Ｉ１〜Ｉ５にいわゆるフクレを発生させたり、このフ
クレに起因して信号配線Ｓ１・Ｓ２との層間剥離を発生
させたり、信号配線Ｓ１・Ｓ２に断線を発生させたりす
る傾向がある。他方、各格子の開口面積率が80％を超え
ると、配線の線幅が狭くなってグランド配線Ｇ１〜Ｇ３
のインダクタンスが大きくなり、信号配線Ｓ１・Ｓ２に
対して十分に安定したグランドとして機能しなくなって
特性インピーダンスの不均一が発生して信号の反射や減
衰を生じ、また配線に剥がれが生じやすくなる傾向があ
る。従って、第１〜第３のグランド配線Ｇ１〜Ｇ３およ
び電源配線Ｐの各格子の開口面積率を５〜80％とするこ
とが好ましい。

【００６４】以上のような本発明の多層配線基板におい
て、第１〜第５の絶縁層Ｉ１〜Ｉ５は、アルミナセラミ
ックス・ムライトセラミックス・窒化アルミニウムセラ
ミックス・炭化珪素質セラミックス等のセラミックス材
料やガラスセラミックス等の無機絶縁物、あるいはフッ
素樹脂・ポリイミド樹脂等の各種の絶縁性樹脂、または
無機絶縁物粉末を絶縁性樹脂で結合して成るもの等の電
気絶縁材料から成る。

【００６５】例えばアルミナセラミックスから成る場合
であれば、アルミナ・シリカ・マグネシア・カルシア等
の原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散
剤等を添加混合して泥漿物を作り、これを従来周知のド
クターブレード法等のシート成形法を採用してシート状
のセラミックグリーンシートとなし、しかる後、それら
セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工ならび
に導体ペーストの印刷塗布を施すとともにこれを積層
し、高温で焼成することによって作製される。

【００６６】また、ポリイミド樹脂から成る場合であれ
ば、支持基板上に樹脂前駆体をスピンコーティング法等
により塗布し、加熱処理を行なうことによって作製され
る。

【００６７】この場合、貫通導体が形成される貫通孔は
フォトリソグラフィ法により形成される。

【００６８】なお、高周波信号に対応した多層配線基板
を作製する場合は、第１の絶縁層Ｉ１を支持基板を兼ね
てセラミック材料により作製し、その上に積層される第
２〜第５の絶縁層Ｉ２〜Ｉ５を１〜20μｍの厚みのポリ
イミド樹脂等の樹脂絶縁材料により作製すると、高周波
特性に優れた多層配線基板を得ることができる。

【００６９】第１〜第３のグランド配線Ｇ１〜Ｇ３・第
１および第２の信号配線Ｓ１・Ｓ２ならびに電源配線Ｐ
としては、絶縁層が高温焼成が必要な材料から成る場合
にはメタライズ配線層が、高温焼成が不要な材料から成
る場合は導電性ペーストにより配線層が用いられる。ま
たいずれの場合もスパッタリング法や蒸着法・イオンプ
レーティング法等の気相成長法による導体配線層やメッ
キ法による導体配線層を用いることもできる。

【００７０】例えばメタライズ配線層を用いる場合であ
れば、タングステン・モリブデン・マンガン等の高融点
金属粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤を添加混
合して得た金属ペーストを絶縁層となるセラミックグリ
ーンシートに所定パターンに印刷塗布しておき、これを
セラミックグリーンシートと同時焼成することによって
絶縁層に所定パターンの配線が被着され配設される。

【００７１】また、導電性ペーストを用いる場合であれ
ば、銅・銀・金等の金属粉末に適当な有機バインダ・溶
剤・可塑剤を添加混合して得た導電性ペーストを絶縁層
に所定パターンに印刷塗布し、所定の熱処理を行なうこ
とによって絶縁層に所定パターンの配線が被着され配設
される。

【００７２】また、気相成長法による場合であれば、絶
縁層に対して銅・金・アルミニウム・クロム等の金属薄
膜を気相成長法により被着し、フォトリソグラフィ法に
よって所定パターンの配線が形成され配設される。

【００７３】なお、ポリイミド樹脂から成る絶縁層に対
する信号配線Ｓ１・Ｓ２として、例えば銅・銀または金
等を主導体金属層とし、必要に応じてクロム・チタン・
モリブデン・ニオブ等を密着金属層として用いると、絶
縁層と信号配線Ｓ１・Ｓ２との密着性が良好となるとと
もに高周波信号の伝送特性に優れたものとなる。

【００７４】このような主導体金属層の厚みは１〜10μ
ｍとすることが好ましく、１μｍ未満であると配線の抵
抗が大きくなるため半導体素子への良好な電源供給や安
定したグランドの確保・良好な信号の伝搬が困難となる
傾向が見られ、また、10μｍを超えるとこの上に積層さ
れる絶縁層による被覆が不十分となって絶縁不良となる
場合がある。

【００７５】また、密着金属層の厚みは0.03〜0.2 μｍ
とすることが好ましく、0.03μｍ未満では主導体金属層
の密着性を向上させる効果が十分でなく、また、0.2 μ
ｍを超えると例えば10ＧＨｚの信号を伝送する場合にそ
の信号伝搬にかかわる金属の厚み（スキンデプス）がお
およそ0.6 μｍとなってその３分の１以上を密着金属層
が占めることとなり、低い抵抗を持つ銅・銀・金等の主
導体金属層の役割が不十分となってしまう傾向がある。

【００７６】なお、本発明の多層配線基板は、以上の各
構成をさらにそれぞれ繰り返して積層したり、種々組み
合わせて積層してもよい。

【００７７】なお、本発明は以上の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。

【００７８】例えば、信号配線Ｓ１・Ｓ２の主導体をニ
オブの気相成長法による金属薄膜で形成すると、動作温
度９Ｋ以下において主導体は超伝導状態となり、電気抵
抗が０Ωとなって電気信号を減衰させることなく伝搬す
ることが可能となる。

【００７９】また、絶縁層Ｉ１〜Ｉ５として用いたポリ
イミド樹脂の代わりに、例えばエポキシ樹脂・ベンゾシ
クロブテン樹脂・ポリノルボルネン樹脂・フッ素樹脂等
の絶縁性有機材料を使用してもよい。

【００８０】

【発明の効果】本発明の第１の多層回路基板によれば、
第１〜第３のグランド配線がそれぞれ互いに重なる略同
形状の格子状に配設され、第１のグランド配線と第２の
グランド配線間に第１の信号配線が第１のグランド配線
の一方の格子子方向の配線に重なるように配設され、第
２のグランド配線と第３のグランド配線間に第２の信号
配線が第１のグランド配線の他方の格子子方向の配線に
重なるように配設されており、各信号配線の線幅がそれ
ぞれその上下のグランド配線の線幅以下であることか
ら、各信号配線のすべての領域においてその上下のグラ
ンド配線との間にストリップ線路構造を構成することと
なり、特性インピーダンスの均一化を図ることができて
この信号配線に接続される半導体素子に対して入出力さ
れる信号を安定して伝送することができる。

【００８１】また、このように信号配線とその上下に位
置する格子状のグランド配線とによりストリップ線路構
造を構成して特性インピーダンスの均一化を図ることか
ら、信号配線の高密度化にも対応できる。

【００８２】さらに、一方の格子子方向に配設された第
１の信号配線と他方の格子子方向に配設された第２の信
号配線とが、第３および第４の絶縁層ならびに第２のグ
ランド配線を第２のグランド配線と電気的に絶縁されて
貫通する貫通導体を介して電気的に接続されていること
から、貫通導体の中間部において、第２のグランド配線
と容量を形成するため、貫通導体のインダクタンス成分
による特性インピーダンスの貫通導体部での増加が抑え
られ、貫通導体を含んだ信号配線全体において均一な特
性インピーダンスを得ることができる。

【００８３】また、本発明の第２の多層配線基板によれ
ば、第１および第２のグランド配線が互いに重なる略同
形状の格子状に配設され、これらの間に第１の信号配線
が第１のグランド配線の一方の格子子方向の配線に、第
２の信号配線が第１のグランド配線の他方の格子子方向
の配線に重なるように配設されており、各信号配線の線
幅がそれぞれ上下のグランド配線の線幅以下であること
から、各信号配線のすべての領域においてその上下のグ
ランド配線との間にストリップ線路構造を構成すること
となり、特性インピーダンスの均一化を図ることができ
てこの信号配線に接続される半導体素子に対して入出力
される信号を安定して伝送することができる。

【００８４】また、第１の多層配線基板と同様に信号配
線の高密度化にも対応でき、さらに、一方の格子子方向
に配設された第１の信号配線と他方の格子子方向に配設
された第２の信号配線とが、第３の絶縁層を貫通する貫
通導体を介して電気的に接続されていることから、貫通
導体の長さを最小限にすることとなり、貫通導体のイン
ダクタンス成分による特性インピーダンスの増加を無視
できるほど小さくできる。

【００８５】また、本発明の第３の多層回路基板によれ
ば、第１および第２のグランド配線ならびに電源配線が
それぞれ互いに重なる略同形状の格子状に配設され、第
１のグランド配線と電源配線間に第１の信号配線が第１
のグランド配線の一方の格子子方向の配線に重なるよう
に配設され、電源配線と第２のグランド配線間に第２の
信号配線が第１のグランド配線の他方の格子子方向の配
線に重なるように配設されており、各信号配線の線幅が
それぞれその上下のグランド配線および電源配線の線幅
以下であることから、各信号配線はグランド配線に対し
て電気的に同じ位置関係となり、各信号配線のすべての
領域において上下のグランド配線との間にストリップ線
路構造を構成することとなって、特性インピーダンスの
均一化を図ることができてこの信号配線に接続される半
導体素子に対して入出力される信号を安定して伝送する
ことができる。

【００８６】また、第１の多層配線基板と同様に信号配
線の高密度化にも対応でき、さらに、一方の格子子方向
に配設された第１の信号配線と他方の格子子方向に配設
された第２の信号配線とが、第３および第４の絶縁層な
らびに電源配線を電源配線と電気的に絶縁されて貫通す
る貫通導体を介して電気的に接続されていることから、
貫通導体の中間部において、電源配線と容量を形成する
ため、貫通導体のインダクタンス成分による特性インピ
ーダンスの貫通導体部での増加が抑えられ、貫通導体を
含んだ信号配線全体において均一な特性インピーダンス
を得ることができる。

【００８７】さらに、本発明の多層配線基板によれば、
上記第１〜第３の多層配線基板において格子状に配設さ
れた第１〜第３のグランド配線および電源配線の各格子
の開口面積率を５〜80％としたときには、絶縁層と格子
状の配線間および格子状の配線を介した絶縁層間の剥離
等が発生することがなく、また格子状の配線間に形成さ
れる信号配線に対して十分安定したグランド状態を確保
したストリップ線路構造とすることができ、より一層良
好な信号伝送を安定して行なうことができるとともに配
線基板としての信頼性も高いものとなる。

【００８８】以上のように、本発明によれば、信号配線
の特性インピーダンスを均一にして高速の信号を伝播す
る際に特性インピーダンスの不均一性から生ずる反射に
よるノイズの発生を防止するとともに半導体素子の誤動
作を防止することができ、しかも多数の信号配線を効率
よく半導体素子と接続することができる多層配線基板を
提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の多層配線基板の実施の形態の一
例を示す平面図である。

【図２】本発明の第１の多層配線基板の実施の形態の一
例を示す断面図である。

【図３】本発明の第２の多層配線基板の実施の形態の一
例を示す平面図である。

【図４】本発明の第２の多層配線基板の実施の形態の一
例を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の多層配線基板の実施の形態の一
例を示す平面図である。

【図６】本発明の第３の多層配線基板の実施の形態の一
例を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｉ１〜Ｉ５・・・・第１〜第５の絶縁層Ｇ１〜Ｇ３・・・・第１〜第３のグランド配線Ｓ１、Ｓ２・・・・第１、第２の信号配線Ｐ・・・・・・・・電源配線Ｔ・・・・・・・・貫通導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に第１のグランド配線が格子状に配
設された第１の絶縁層と、上面に第１の信号配線が前記
第１のグランド配線の一方の格子子方向の配線に重なる
ように配設された第２の絶縁層と、上面に第２のグラン
ド配線が前記第１のグランド配線と重なる略同形状の格
子状に配設された第３の絶縁層と、上面に第２の信号配
線が前記第１のグランド配線の他方の格子子方向の配線
に重なるように配設された第４の絶縁層と、上面に第３
のグランド配線が前記第１のグランド配線と重なる略同
形状の格子状に配設された第５の絶縁層とが順次積層さ
れて成る多層配線基板であって、前記第１の信号配線の
線幅が前記第１および第２のグランド配線の線幅以下で
あるとともに前記第２の信号配線の線幅が前記第２およ
び第３のグランド配線の線幅以下であり、かつ、前記第
１の信号配線と前記第２の信号配線とが、前記第３およ
び第４の絶縁層ならびに前記第２のグランド配線を該第
２のグランド配線と絶縁されて貫通する貫通導体を介し
て接続されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】上面に第１のグランド配線が格子状に配
設された第１の絶縁層と、上面に第１の信号配線が前記
第１のグランド配線の一方の格子子方向の配線に重なる
ように配設された第２の絶縁層と、上面に第２の信号配
線が前記第１のグランド配線の他方の格子子方向の配線
に重なるように配設された第３の絶縁層と、上面に第２
のグランド配線が前記第１のグランド配線と重なる略同
形状の格子状に配設された第４の絶縁層とが順次積層さ
れて成る多層配線基板であって、前記第１および第２の
信号配線の線幅が前記第１および第２のグランド配線の
線幅以下であり、かつ、前記第１の信号配線と前記第２
の信号配線とが前記第３の絶縁層を貫通する貫通導体を
介して接続されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項３】上面に第１のグランド配線が格子状に配
設された第１の絶縁層と、上面に第１の信号配線が前記
第１のグランド配線の一方の格子子方向の配線に重なる
ように配設された第２の絶縁層と、上面に電源配線が前
記第１のグランド配線と重なる略同形状の格子状に配設
された第３の絶縁層と、上面に第２の信号配線が前記第
１のグランド配線の他方の格子子方向の配線に重なるよ
うに配設された第４の絶縁層と、上面に第２のグランド
配線が前記第１のグランド配線と重なる略同形状の格子
状に配設された第５の絶縁層とが順次積層されて成る多
層配線基板であって、前記第１の信号配線の線幅が前記
第１のグランド配線および前記電源配線の線幅以下であ
るとともに前記第２の信号配線の線幅が前記電源配線お
よび前記第２のグランド配線の線幅以下であり、かつ、
前記第１の信号配線と前記第２の信号配線とが、前記第
３および第４の絶縁層ならびに前記電源配線を該電源配
線と絶縁されて貫通する貫通導体を介して接続されてい
ることを特徴とする多層配線基板。
【請求項４】請求項１乃至請求項３記載の多層配線基
板において、格子状に配設された前記第１乃至第３のグ
ランド配線および前記電源配線の各格子の開口面積率が
５〜80％であることを特徴とする多層配線基板。