(57)【要約】【課題】複数の配線を交差させる場合であっても、同一平面での交差を実現可能にし、これにより装置大型化や製造コスト上昇等を抑制する。【解決手段】配線基板１に、スリット状に形成された断線部２１を有し当該断線部２１での信号伝送を容量結合によって行うように構成された第一の配線２０と、前記断線部２１におけるスリット間を通り抜けるように配されて前記第一の配線２０と交差する方向に延びる第二の配線３０とを形成し、前記第一の配線２０と前記第二の配線３０とを同一平面にて交差させるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット状に形成された断線部を有し当該断線部での信号伝送を容量結合によって行うように構成された第一の配線と、
前記断線部におけるスリット間を通り抜けるように配されて前記第一の配線と交差する方向に延びる第二の配線と
を備える配線基板。
【請求項２】
前記第一の配線は、前記断線部に面する箇所の線幅が当該箇所以外の線幅より広く形成されている
請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記第二の配線は、前記スリット間を通り抜ける部分の線幅が当該部分以外の線幅より狭く形成されている
請求項１または２記載の配線基板。
【請求項４】
前記断線部での前記第一の配線から前記第二の配線へのリーク成分を取り除くためのフィルタ部
を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項５】
前記断線部を埋める誘電体
を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項６】
半導体素子と、
前記半導体素子が搭載される配線基板と、
前記配線基板に形成され、スリット状に形成された断線部を有し当該断線部での信号伝送を容量結合によって行うように構成された第一の配線と、
前記配線基板に形成され、前記断線部におけるスリット間を通り抜けるように配されて前記第一の配線と交差する方向に延びる第二の配線と
を備える半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板および当該配線基板を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、配線基板において複数の配線を交差させる場合には、一方の配線をビア構造やワイヤ構造等を用いて基板厚み方向に退避させるという手法が採られている。すなわち、同一平面で交差させるのではなく、階層的な基板構造を利用して三次元的に各配線を交差させるのである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９４６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、三次元的に各配線を交差させる構造では、必然的にビア数やワイヤ数、配線層数等の増加を伴う。したがって、配線基板の大型化や製造コスト上昇等を招いてしまう。このことは、当該配線基板を用いて構成される装置（例えば、配線基板上に半導体素子を搭載した半導体装置。）の大型化や製造コスト上昇等に繋がるため、回避すべきである。
【０００５】
そこで、本発明は、複数の配線を交差させる場合であっても、同一平面での交差を実現可能にし、これにより大型化や製造コスト上昇等を抑制することのできる配線基板および半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために案出された配線基板で、スリット状に形成された断線部を有し当該断線部での信号伝送を容量結合によって行うように構成された第一の配線と、前記断線部におけるスリット間を通り抜けるように配されて前記第一の配線と交差する方向に延びる第二の配線とを備える配線基板である。
【０００７】
上記構成の配線基板では、第一の配線がスリット状の断線部を有している。そして、その断線部におけるスリット間を通り抜けるように第二の配線が配されている。したがって、第二の配線が第一の配線と交差する方向に延びていても、これら第一の配線と第二の配線とは、それぞれが同一平面で交差することになる。しかも、その場合であっても、断線部での信号伝送を容量結合によって行われるので、第一の配線と第二の配線とのいずれもが、それぞれ独立した配線としての機能を果たすことになる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第一の配線と第二の配線とがそれぞれが同一平面で交差する。したがって、複数の配線を交差させる場合であっても、三次元的に各配線を交差させる構造に比べて、必要なビア数、ワイヤ数、配線層数等を削減することができる。さらには、パターニングの工夫のみにより実現できるため、複雑な三次元設計を行う必要がなく、基板設計が容易化する。つまり、本発明によれば、三次元的に各配線を交差させる構造に比べて、配線基板の大型化や製造コスト上昇等を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づき本発明に係る配線基板および半導体装置について説明する。
【００１０】
＜第１の実施の形態＞
先ず、第１の実施の形態として、本発明に係る配線基板の一具体例について説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る配線基板の概略構成例を示す説明図である。
図例の配線基板１は、基板１０と、第一の配線２０と、第二の配線３０と、を備えて構成されている。なお、ここでは、基板１０上に第一の配線２０および第二の配線３０のみが存在している場合を例に挙げているが、他の配線や電子部品等が存在していてもよいことは勿論である。
【００１２】
基板１０は、配線基板１の基材となるものである。具体的には、セラミック等の無機系基材、ガラスエポキシ等からなる有機系のリジッド基材、ポリイミド等からなる有機系のフレキシブル基材が、これに相当する。
【００１３】
第一の配線２０は、銅等からなる高周波信号用の金属配線である。ここで、「高周波」とは、第二の配線３０を流れる信号に比べて高周波という意である。
【００１４】
第二の配線３０は、銅等からなる低周波信号用の金属配線である。ここで、「低周波」とは、第一の配線２０を流れる信号に比べて低周波という意であり、周波数成分がない直流信号をも含む。
この第二の配線３０は、第一の配線２０と交差する方向に延びるように配設されている。交差する方向の一例としては、第一の配線２０と直交する方向が挙げられる。
【００１５】
なお、図例では、基板１０の表面に第一の配線２０および第二の配線３０が配設されている場合を示しているが、これら第一の配線２０および第二の配線３０の配設箇所は基板１０内であっても構わない。すなわち、第一の配線２０および第二の配線３０は、基板１０の内層配線であってもよい。
【００１６】
図２は、図１に示した配線基板１の要部構成例を示す説明図である。図例は、第一の配線２０と第二の配線３０との交差部分の構成例を示している。
図例にように、第一の配線２０と第二の配線３０との交差部分において、第一の配線２０は、スリット状に形成された断線部２１を有している。すなわち、第一の配線２０は、細い切り込みからなる断線部２１によって、連続状態が途切れている。
また、第一の配線２０は、断線部２１に面する箇所の線幅が、当該箇所以外の線幅より広く形成されている。したがって、断線部２１に面する箇所からは、当該箇所以外に向けて線幅が狭くなるテーパ形状部分２２が延びることになる。そして、そのテーパ形状部分２２は、断線部２１を挟んで対向するように、それぞれの側に配されている。
【００１７】
一方、第一の配線２０と第二の配線３０との交差部分において、第二の配線３０は、第一の配線２０が有する断線部２１におけるスリット間を通り抜けるように配されている。そのために、第二の配線３０は、スリット間を通り抜ける部分（以下、この部分を「狭小線幅部」という。）３１の線幅が、当該スリット間の大きさ、すなわち断線部２１の間隔の大きさよりも、狭く形成されている。
また、第二の配線３０は、狭小線幅部３１の線幅が、当該狭小線幅部３１以外の線幅より狭く形成されている。つまり、少なくとも狭小線幅部３１が断線部２１の間隔より狭ければよく、当該狭小線幅部３１以外の線幅については断線部２１の間隔より広くても構わない。したがって、狭小線幅部３１とそれ以外の部分との間には、狭小線幅部３１からそれ以外の部分に向けて線幅が広くなるテーパ形状部分３１が配されることになる。そして、そのテーパ形状部分３１は、狭小線幅部３１を挟んで対向するように、それぞれの側に配されている。
【００１８】
このような構成の配線基板１では、第一の配線２０がスリット状の断線部２１を有している。そして、その断線部２１におけるスリット間を通り抜けるように、第二の配線における狭小線幅部３１が配されている。したがって、第二の配線３０が第一の配線２０と交差する方向に延びていても、これら第一の配線２０と第二の配線３０とは、それぞれが同一平面で交差することになる。
【００１９】
しかも、第一の配線２０と第二の配線３０とが同一平面で交差する場合であっても、断線部２１では、容量結合による信号伝送が行われる。したがって、第一の配線２０と第二の配線３０のいずれもが、それぞれ独立した配線としての機能を果たすことになる。
【００２０】
詳しくは、第一の配線２０は、スリット状の断線部２１を有している。そして、断線部２１に面する箇所は、その線幅がテーパ形状部分２２を介して広げられており、これによりスリット間の容量結合が高められている。その一方で、第一の配線２０には、高周波信号が流れるようになっている。したがって、スリット間が開いていても、すなわち断線部２１によって第一の配線２０の連続状態が途切れていても、容量結合により当該高周波信号を通過させることが可能である。そして、断線部２１のスリット間隔を適宜設定することにより、信号の伝送特性（＝透過率）を制御することも可能である。なお、容量結合自体については、公知技術であるため、ここではその説明を省略する。
【００２１】
一方、第二の配線３０については、第一の配線２０と同一平面内に形成されているが、スリット間を通り抜ける狭小線幅部３１において線幅が狭められ、配線インダクタンスが高められている。そのため、第一の配線２０からの信号の一部が第二の配線３０にリークしても、このインダクタンス成分がローパスフィルタとして働き、その影響を抑えることができる。このインダクタンス成分は低周波信号には影響が少ないため、第二の配線３０における低周波信号の伝送には問題がない。
【００２２】
以上により、上述した構成の配線基板１では、同一平面上で２種の信号配線を極めて単純なプロセス（具体的には、パターニングの工夫のみ。）によって交差させることができるのである。
しかも、上述した構成のように、第一の配線２０の断線部２１に面する箇所の線幅がテーパ形状部分２２を介して広げられれば、これにより当該断線部２１におけるスリット間の容量結合が高められるので、良好な信号伝送特性を得る上で非常に有効なものとなる。
また、第二の配線３０について狭小線幅部３１により線幅を狭めれば、これにより断線部２１におけるスリット間を狭めることが可能となり、また第二の配線３０自体の配線インダクタンスも高められる。したがって、このことによっても、良好な信号伝送特性が得られるようになる。
【００２３】
図３は、本発明に係る配線基板の回路構成例を示す説明図である。図例は、上述した配線構成を等価回路で示したものである。図例では、第一の配線２０が有する断線部２１を跨ぐ容量成分をＣ１、第一の配線２０と第二の配線３０との間の容量成分をＣ２、第二の配線３０における狭小線幅部３１のインダクタンスをＬ１で表現している。
このような回路構成において、重要となるキーパラメータは、第一の配線２０における高い信号透過率の確保と、第一の配線２０から第二の配線３０への信号リーク量の抑制との二つである。この点について、上述した構成の配線基板１では、図例の回路構成からも自明な通り、第一の配線２０を流れる高周波信号と第二の配線３０を流れる低周波信号との周波数差が大きければ大きいほど、優れた高周波信号透過率およびリーク量の抑制効果が得られる。
【００２４】
図４は、本発明に係る配線基板における信号伝送特性の一具体例を示す説明図である。図例は、断線部２１を跨ぐ第一の配線２０での信号伝送特性（通過量）、第一の配線２０から第二の配線３０の一方の側（例えば、図１中の右側。）への信号伝送特性（リーク量その１）、第一の配線２０から第二の配線３０の他方の側（例えば、図１中の左側。）への信号伝送特性（リーク量その２）について、数値解析により求めた結果を示している。なお、数値解析の結果は、第一の配線２０における断線部２１に面する箇所の線幅と当該断線部２１のスリット間隔との比を１００対１とした場合の具体例である。
図例の数値解析結果によれば、５０ＧＨｚを超える高い周波数帯において、高い信号通過量を実現しながら、信号リーク量が抑えられていることが確認できる。
【００２５】
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態として、本発明に係る半導体装置の一具体例について説明する。ここでは、半導体装置として、画像を撮像するイメージセンサモジュールを例に挙げる。
【００２６】
図５は、一般的なイメージセンサモジュールの構成例を示す説明図である。
図例のように、イメージセンサモジュールは、配線基板１０１上に、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサまたはＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサといった半導体素子１０２や、コンデンサといった電子回路部品１０３等が搭載されて構成されている。
このような構成のイメージセンサモジュールにおいては、例えば、電子回路部品１０３への電源供給のために、遠く離れたパターン部分１０４から配線１０５を引き回す必要がある。そのために、配線基板１０１は、階層的な多層基板構造Ｌ１〜Ｌ４を利用して三次元的に各配線を交差させている。
【００２７】
このような一般的な構成例に対し、本発明を適用したイメージセンサモジュールは、以下に述べるような構成となる。
図６は、本発明が適用されたイメージセンサモジュールの構成例を示す説明図である。
図例のイメージセンサモジュールにおいても、配線基板１上には、半導体素子２、電子回路部品３、当該電子回路部品３への給電のためのパターン部分４等が配設されている。
ところで、イメージセンサモジュールにおいて処理する信号は、デジタル信号であれば、多少の信号劣化が許容される場合がある。また、電源電圧についても、多少の揺れが許容される場合がある。
このことから、配線基板１における配線の一部については、上述した第１の実施の形態で説明したように、同一平面で複数の配線が交差するように形成されている。
【００２８】
具体的には、図例のように、第一の配線２０に相当する半導体素子２からの信号線に対して、第二の配線３０に相当する電源線が、当該第一の配線２０と直交する方向に延びている。そして、第一の配線２０が有する断線部２１のスリット間を通り抜けるように、第二の配線３０が配されている。
【００２９】
このような構成の配線基板１では、第一の配線２０に高周波信号が流れ、第二の配線３０に直流の低周波信号が流れるので、それぞれが同一平面で交差しつつ、それぞれが独立した配線としての機能を果たすことになる。つまり、半導体素子２からの信号伝送を阻害することなく、電子回路部品３への給電を行うことが可能となる。
【００３０】
しかも、第一の配線２０と第二の配線３０とが同一平面で交差しているので、上述した一般的な構成例（図５参照）の場合に比べて、必要なビア数、ワイヤ数、配線層数等を削減することができる。具体的には、各配線層Ｌ１〜Ｌ３を積層させれば済む。さらには、配線のパターニングの工夫のみにより実現できるため、複雑な三次元設計を行う必要がなく、基板設計が容易化する。
【００３１】
したがって、本発明を適用したイメージセンサモジュールは、一般的な構成例の場合に比べて、装置構成の大型化や製造コスト上昇等を抑制することができる。
【００３２】
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態として、本発明に係る半導体装置の他の具体例について説明する。
図７は、本発明が適用されたイメージセンサモジュールの他の構成例を示す説明図である。
図例のイメージセンサモジュールは、上述した構成例（図６参照）に加えて、断線部２１での第一の配線２０から第二の配線３０へのリーク成分を取り除くためのフィルタ部４１を備えている。
【００３３】
上述したように、配線基板１上では、第一の配線２０と第二の配線３０とが同一平面で交差している。そのために、配線基板１におけるビア数、ワイヤ数、配線層数等を削減することが可能であるが、副作用的に直流成分側へも交流成分が乗ってしまうおそれがある。すなわち、同一平面での交差を実現する断線部２１において、第一の配線２０から第二の配線３０へ高周波信号成分がリークしてしまうおそれがある。以下、このリークする信号成分を、単に「リーク成分」という。
【００３４】
このことから、配線基板１上における第二の配線３０の近傍には、当該第二の配線３０へのリーク成分を取り除くためのフィルタ部４１が配設されているのである。
フィルタ部４１としては、例えば、最もリーク成分が大きくなる周波数をターゲットに設計したラジアルフィルタを用いることが考えられる。ラジアルフィルタは、ラジアルスタブ等からなるローパスフィルタである。
【００３５】
ラジアルフィルタは、図７（ａ）に示すように、半径ｒの平面扇状に形成されたものであるが、その半径rをリーク成分の伝播波長の１／４で形成する必要がある。
具体的には、例えば、５０ＧＨｚのリーク成分を抑制したい場合に、配線基板１の基材がＦＲ４ガラスエポキシ基板（誘電率４．４）であれば、半径ｒを７２０μｍ程度とすることが考えられる。
また、例えば、５０ＧＨｚのリーク成分を抑制したい場合に、配線基板１の基材がセラミック基板（誘電率９．８）であれば、半径ｒを４８０μｍ程度とすることが考えられる。
ラジアルフィルタの配設箇所の直下には、図７（ｂ）に示すように、高誘電体膜４２を配置することも考えられる。その場合には、High−Ｋ誘電膜（誘電率１０００）に相当することになり、半径ｒが４７μｍ程度となる。
【００３６】
このようなフィルタ部４１を第二の配線３０に付加するようにその近傍に配設すれば、断線部２１を利用して第一の配線２０と第二の配線３０とを同一平面で交差させる場合であっても、第二の配線３０へ高周波信号成分がリークしてしまうのを抑制することができる。つまり、断線部２１を利用して第一の配線２０と第二の配線３０とを同一平面で交差させる場合であっても、第一の配線２０と第二の配線３０とのそれぞれについて、良好な信号伝送特性を実現し得るようになる。
【００３７】
なお、ここでは、フィルタ部４１としてラジアルフィルタを用いる場合を例に挙げたが、これに限定されることはなく、第二の配線３０へのリーク成分を取り除くことができれば他の公知技術を利用して実現したものであっても構わない。
【００３８】
＜第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態として、本発明に係る半導体装置のさらに他の具体例について説明する。
図８は、本発明が適用されたイメージセンサモジュールのさらに他の構成例を示す説明図である。
図例のイメージセンサモジュールは、上述した構成例（図６参照）に加えて、断線部２１におけるスリット間を埋めるように配設された誘電体４３を備えている。
【００３９】
誘電体４３としては、例えば公知の高誘電シートを用いることが考えられる。高誘電シートは、比誘電率１０〜１０００程度のものが一般的に利用されている。
なお、高誘電シートは、第一の配線２０および第二の配線３０が配線基板１の表面に形成されている場合には、当該表面に貼付することで、断線部２１のスリット間に配すればよい。ただし、第一の配線２０および第二の配線３０を配線基板１の層内で交差させる場合であれば、高誘電シートについても配線基板１の層内に埋め込むようにする。
【００４０】
このような誘電体４３によって断線部２１におけるスリット間を埋めれば、当該誘電体４３がない場合に比べて、断線部２１での交流結合の効果をさらに増すことが可能になり、信号伝播特性を向上させることができる。
【００４１】
＜第５の実施の形態＞
次に、第５の実施の形態として、信号伝送特性の具体例について説明する。
【００４２】
図９は、第一の配線と第二の配線との交差部分の構成例を示す説明図である。
図中において、（イ）は第一の配線２０の断線部２１に面する箇所の線幅である。（ロ）は第二の配線３０の狭小線幅部３１の線幅である。（ハ）は第二の配線３０の狭小線幅部３１の線厚（形成高さ）である。（ニ）は第一の配線２０の断線部２１におけるスリット幅（間隔）である。（ホ）は断線部２１におけるスリット間を埋める誘電体（高誘電シート）４２である。
【００４３】
図１０は、第一の配線と第二の配線との交差部分における信号伝送特性の具体例を示す説明図である。図例は、図９中の（イ）〜（ホ）に関する具体例１〜６について、第一の配線２０に１００ＧＨｚの高周波信号を流した場合の当該第一の配線２０の断線部２１を跨いだ信号伝播量および当該第一の配線２０から第二の配線３０への信号リーク量を示している。
図例によれば、いずれの具体例についても、断線部２１を跨いで信号伝送が行われることが分かる。例えば、具体例３の場合であれば、入力電圧振幅１Ｖに対して、断線部２１を跨いだ交差後も、第一の配線２０において０．２３Ｖの振幅が得られる（図中破線部分参照。）。
この程度の振幅が得られれば、動作閾値電圧のチューニング次第で、半導体素子２等を問題なく動作させることが可能である。
【００４４】
なお、上述した各実施の形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上述した実施の形態では、半導体装置の一具体例として、イメージセンサモジュールを例に挙げて説明したが、配線基板上に半導体素子が搭載されてなる半導体装置であれば、他装置であっても本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る配線基板の概略構成例を示す説明図である。
【図２】図１に示した配線基板の要部構成例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る配線基板の回路構成例を示す説明図である。
【図４】本発明に係る配線基板における信号伝送特性の一具体例を示す説明図である。
【図５】一般的なイメージセンサモジュールの構成例を示す説明図である。
【図６】本発明が適用されたイメージセンサモジュールの構成例を示す説明図である。
【図７】本発明が適用されたイメージセンサモジュールの他の構成例を示す説明図である。
【図８】本発明が適用されたイメージセンサモジュールのさらに他の構成例を示す説明図である。
【図９】第一の配線と第二の配線との交差部分の構成例を示す説明図である。
【図１０】第一の配線と第二の配線との交差部分における信号伝送特性の具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…配線基板、２…半導体素子、１０…基板、２０…第一の配線、２１…断線部、３０…第二の配線、３１…狭小線幅部、４１…フィルタ部、４３…誘電体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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