(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一辺の長さが０．１０〜０．１５ｍｍである方形のガス抜き用の開口部が複数形成された接地または電源導体層と、該接地または電源導体層に絶縁層を介して対向配置され、前記絶縁層上を前記開口部の大きさよりも狭い間隔で並行に延びる２本の帯状配線導体から成る複数の差動信号配線とを具備し、複数の前記差動信号配線が前記開口部の大きさよりも広い間隔で互いに隣接する第１の領域と、複数の前記差動信号配線が前記開口部の大きさよりも狭い間隔で互いに隣接する第２の領域とが形成されて成る配線基板であって、前記開口部は、前記第１の領域においては前記差動信号配線同士の間に対向する位置に該開口部同士の間隔が０．３〜０．６ｍｍである第１の間隔で配置されているとともに前記第２の領域においては前記差動信号配線に沿った方向における前記開口部同士の間隔が前記第１の間隔よりも広い第２の間隔で配置されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第２の間隔が１．０〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を搭載するための配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、現在の電子機器は、移動体通信機器に代表されるように、小型・薄型・軽量・高性能・高機能・高品質・高信頼性が要求されてきており、このような電子機器に搭載される半導体装置も小型・高密度化が要求されるようになってきている。そのため、半導体装置を構成する配線基板にも小型化・薄型化・多端子化が求められてきており、それを実現するために信号配線等の配線の幅を細くするとともにその間隔を狭くし、さらに配線の多層化により高密度配線化が図られている。
【０００３】
このような高密度配線が可能な配線基板として、ビルドアップ法を採用して製作された多層配線基板が知られている。ビルドアップ法とは、例えば、ガラスクロスやアラミド不布織等の補強材に耐熱性や耐薬品性を有するエポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させて複合化した絶縁基板上に、間に配線導体を挟んでエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る接着材を塗布して絶縁層を形成するとともに絶縁層を加熱硬化させた後、配線導体上部の絶縁層にレーザで径が５０〜２００μｍ程度のビアホールを形成し、しかる後、絶縁層表面を化学粗化し、さらに無電解銅めっき法および電解銅めっき法を用いてビアホール側面およびビアホール底面の配線導体上に導体膜を被着してビアホール導体を形成するとともに絶縁層表面にビアホール導体と接続する配線導体を形成し、さらに、絶縁層やビアホール導体・配線導体の形成を複数回繰り返すことにより配線基板を製作する方法である。
【０００４】
このような配線基板の配線導体は、用途によって、電源導体層・接地導体層および信号配線に機能化されている。このうち電源導体層は、配線基板に実装される半導体素子に電源を供給するために機能し、絶縁層の略全面をめっきしたベタパターンの薄膜導体から構成されている。また、信号配線は、電気信号を電磁波障害なしに伝播させるために機能し、所定の回路形状にパターン化した導体から構成されている。さらに、接地導体層は、電源導体層や信号配線を流れる電流によって発生する電磁波をシールドし、他の配線導体に生じるノイズを防止するために機能し、電源導体層と同様に絶縁層の略全面をめっきしたベタパターンの薄膜導体から構成されている。すなわち、信号配線などから発生する電磁波を、接地導体層で渦電流に変換することによってシールドし、かかるシールド効果によって他の信号配線でノイズが発生しないように構成されている。
【０００５】
このような役割を担う電源導体層・信号配線および接地導体層は、それぞれ配線基板の表面に設けられた外部電気回路接続用の実装用電極にビアホール導体を介して電気的に接続され、配線基板に搭載される半導体素子への電力の供給・信号の伝達あるいは電磁波のシールドを行うことができるような積層構造に配置されている。
【０００６】
また、電源導体層および接地導体層のベタパターンには、絶縁層の樹脂が硬化する際に発生するガスを逃すために格子状に配列された方形の開口部が設けられている。このような格子状に配列された開口部は、配線基板を平面視した時に、電源導体層および接地導体層の全面にわたって均一に配列されているとともに信号配線と平行に配列されている。
【０００７】
しかしながら、このような従来の配線基板では、これを平面視した時に、格子状に配列された開口部と信号配線とが平行に配列されているので、信号配線によっては、絶縁層を介して対向配置された開口部と重なって形成されたり、あるいは開口部と重ならずに形成されたりして、各信号配線間で特性インピーダンスが異なってしまい、高周波領域で特性インピーダンスの不整合による反射ノイズが発生し搭載する半導体素子が誤作動してしまうという問題点を有していた。また、開口部が大きすぎるとベタパターンによるシールド効果が小さくなり、信号の漏れによるクロストークノイズが発生してしまい、逆に開口部が小さすぎると絶縁層の樹脂が硬化する際に発生するガスが容易に抜けず、接地または電源導体層が膨れたり剥れたりしてしまうという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、信号配線を一方向に延びる配線導体および一方向に対して４５度の角度で延びる配線導体により形成するとともに、開口部の一辺が０．１０〜０．１５ｍｍである開口部を一方向に対して１５〜３０度の方向に開口部間の間隔が０．３〜０．６ｍｍとなるように配列した配線基板が提案されている。この配線基板によれば、一方向に延びる配線導体および一方向に対して４５度の方向に延びる配線導体で形成された信号配線に対して接地または電源導体層に形成した開口部を１５〜３０度の方向に配列したことから、配線基板を平面視した時、信号配線と開口部とが平均的に重ね合わさり各信号配線間で特性インピーダンスの差が生じることはなく、その結果、反射ノイズの発生が抑制され、高周波信号領域でも安定して信号が伝達される配線基板とすることができる。また、この配線基板によれば、開口部の一辺を０．１０〜０．１５ｍｍとするとともに開口部間の間隔を０．３〜０．６ｍｍとしたことから、接地および電源導体層のシールド効果で高周波領域における信号配線間のクロストークノイズが低減できるとともに、絶縁層の樹脂が硬化する際に発生するガスを容易に逃がすことができ、その結果、接地または電源導体層に膨れや剥れのない配線基板とすることができる。
【０００９】
ところで近時、半導体素子を搭載するための配線基板においては、高周波伝送における電気的ロスの少ない形態が要求されている。そこで、信号用の配線導体として差動信号配線を備えた配線基板が使用されている。差動信号配線は、絶縁基板の表面または内部に互いに所定間隔で並行に延びる２本の帯状配線導体をペアとして設けるとともに、このペアをなす２本の帯状配線導体の上下や左右に接地または電源用導体を所定の間隔で設けてインピーダンス整合させることにより形成されている。
【００１０】
しかしながら、上述したように信号配線を一方向に延びる配線導体および一方向に対して４５度の角度で延びる配線導体により形成するとともに、開口部の一辺が０．１０〜０．１５ｍｍである開口部を一方向に対して１５〜３０度の方向に開口部間の間隔が０．３〜０．６ｍｍとなるように配列した配線基板に差動信号配線を適用すると、差動信号配線を構成する２本の帯状配線導体のいずれか一方が接地または電源導体層に設けた開口部と対向する頻度が高くなる。したがって一組の差動信号配線としては、０．３〜０．６ｍｍの間隔で開口部と対向する部分が現れる。このように一組の差動信号配線として、０．３〜０．６ｍｍの間隔で開口部と対向する部分があると、その部分でインピーダンスの整合が良好にとれずに信号の反射損や挿入損が発生し、差動信号配線に信号を良好に伝播させることが困難となる。
【００１１】
なお、接地または電源導体層に設ける開口部を信号用の配線導体と対向しない位置に設けるようになした配線基板も提案されているが、多数の信号用の配線導体が開口部の大きさよりも狭い間隔で密集して設けられた領域を有している配線基板の場合には、その領域に開口部を設けることができずに接地または電源導体層に膨れや剥がれが発生してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４５４０２６２号公報
【特許文献２】特許第３８０１８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、接地または電源導体層に膨れや剥がれが発生することがないとともに、差動信号配線を伝播する信号の反射損や挿入損が小さく、信号を正常に伝播させることが可能な配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の配線基板は、一辺の長さが０．１０〜０．１５ｍｍである方形のガス抜き用の開口部が複数形成された接地または電源導体層と、該接地または電源導体層に絶縁層を介して対向配置され、前記絶縁層上を前記開口部の大きさよりも狭い間隔で並行に延びる２本の帯状配線導体から成る複数の差動信号配線とを具備し、複数の前記差動信号配線が前記開口部の大きさよりも広い間隔で互いに隣接する第１の領域と、複数の前記差動信号配線が前記開口部の幅よりも狭い間隔で互いに隣接する第２の領域とが形成されて成る配線基板であって、前記開口部は、前記第１の領域においては前記差動信号配線同士の間に対向する位置に該開口部同士の間隔が０．３〜０．６ｍｍである第１の間隔で配置されているとともに前記第２の領域においては前記差動信号配線に沿った方向における前記開口部同士の間隔が前記第１の間隔よりも広い第２の間隔で配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の配線基板によると、接地または電源導体層に形成されたガス抜き用の開口部は、複数の差動信号配線が開口部の大きさよりも広い間隔で互いに隣接する第１の領域においては、差動信号配線同士の間に対向する位置に開口部同士の間隔が０．３〜０．６ｍｍである第１の間隔で配置されていることから差動信号配線と開口部とが重なることがなく差動信号配線の特性インピーダンスが所定の値に整合される。また、複数の差動信号配線が開口部の大きさよりも狭い間隔で互いに隣接する第２の領域においては、差動信号配線に沿った方向における開口部同士の間隔が第１の間隔よりも広い第２の間隔で配置されていることから、一組の差動信号配線において開口部と重なり合う部分同士の間隔が広いものとなり、その部分の特性インピーダンスの不整合による影響を小さいものとすることができる。さらに複数の差動信号配線が開口部の大きさよりも狭い間隔で互いに隣接する第２の領域においても接地または電源導体層の開口部を介してガスが抜けるので、接地または電源導体層に膨れや剥がれが発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す配線基板の要部透視平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の配線基板における実施形態の一例を説明する。本例の配線基板は、図１に示すように、スルーホール２３を有する絶縁板１３の上下面にビアホール２１，２２，２４，２５を有する複数の絶縁層１１，１２，１４，１５が積層されて成る絶縁基板１０の表面および内部に配線導体用の複数の導体層３１，３２，３３，３４，３５，３６が配置されているとともにスルーホール２３内に被着されたスルーホール導体４３およびビアホール２１，２２，２４，２５内に被着されたビアホール導体４１，４２，４４，４５により上下の配線導体同士が接続された多層配線構造をしている。絶縁基板１０の上面中央部には半導体素子Ｓの電極が半田バンプＢ１を介して電気的に接続される複数の半導体素子接続パッド５０が格子状に配列形成されており、絶縁基板１０の下面には外部電気回路基板の配線導体に半田ボールＢ２を介して電気的に接続される外部接続パッド６０が形成されている。これらの半導体素子接続パッド５０と外部接続パッド６０とは、所定のもの同士が導体層３１，３２，３３，３４，３５，３６およびスルーホール導体２３およびビアホール導体２１，２２，２４，２５により互いに電気的に接続されている。なお、導体層３１，３２，３３，３４，３５，３６は、差動信号配線やこれに対向する接地または電源導体を含んでいる。さらに、最上層の絶縁層１１および導体層３１の表面には半導体素子接続パッド５０の中央部を露出させる開口部を有するソルダーレジスト層７１が被着されており、最下層の絶縁層１５および導体層３６の表面には外部接続パッド６０の中央部を露出させる開口部を有するソルダーレジスト層７２が被着されている。
【００１８】
絶縁板１３は、配線基板のコア基板となる部材であり、例えばガラス繊維束を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成り、厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．１〜０．３ｍｍ程度の複数のスルーホール２３を有している。そして、その上下面には導体層３３，３４が被着されており、スルーホール２３の内面にはスルーホール導体４３が被着されている。なお、スルーホール導体４３が被着されたスルーホール２３内は樹脂により充填されている。
【００１９】
このような絶縁板１３は、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてスルーホール２３をドリル加工することにより製作される。なお、絶縁板１３上下面の導体層３３，３４は、絶縁板１３用の絶縁シートの上下全面に厚みが３〜５０μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともに、この銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。また、スルーホール２３内面のスルーホール導体４３は、スルーホール２３内面に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。なお、スルーホール２３内を樹脂により充填するには、スルーホール導体４３が形成されたスルーホール２３内に未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスクリーン印刷法により充填し、その後、充填された樹脂を熱硬化させる方法が採用される。
【００２０】
絶縁板１３の上下面に積層された各絶縁層１１，１２，１４，１５は、ビルドアップ絶縁層であり、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に酸化珪素粉末等の無機絶縁物フィラーを３０〜７０質量％程度分散させた絶縁材料から成る。絶縁層１１，１２，１４，１５は、それぞれの厚みが２０〜６０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数のビアホール２１，２２，２４，２５を有している。ビアホール２１，２２，２４，２５内には、ビアホール導体４１，４２，４４，４５がそれぞれ充填されており、これらのビアホール導体４１，４２，４４，４５を介して導体層３１，３２，３３，３４，３５，３６の所定の配線パターン同士を電気的に接続することにより高密度配線が立体的に形成可能となっている。このような各絶縁層１１，１２，１４，１５は、厚みが２０〜６０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂から成る絶縁フィルムを絶縁板１３の上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工によりビアホール２２，２４を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１１，１５を順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１１，１２，１４，１５の表面に被着された導体層３１，３２，３５，３６およびビアホール２１，２２，２４，２５内に充填されたビアホール導体４１，４２，４４，４５は、各絶縁層１１，１２，１４，１５を形成する毎に各絶縁層１１，１２，１４，１５の表面およびビアホール２１，２２，２４，２５内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００２１】
また、ソルダーレジスト層７１，７２は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカやタルク等のフィラーを含有させて成り、上面側のソルダーレジスト層７１であれば、半導体素子接続パッド５０の中央部を露出させる開口部を有しているとともに、下面側のソルダーレジスト層７２であれば、外部接続パッド６０の中央部を露出させる開口部を有している。このようなソルダーレジスト層７１，７２は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有するソルダーレジスト層７１，７２用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して絶縁層１１，１５の上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって半導体素子接続パッド５０や外部接続パッド６０の中央部を露出させる開口部を形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。
【００２２】
ここで、図１に示した配線基板における差動信号配線およびそれに対向する接地または電源導体層の一部を図２に要部透視平面図で示す。なお図２では、差動信号配線８０と、これに対向するように配置された接地または電源導体層９０を示している。図２に示すように、差動信号配線８０は、互いに並行に延びる一組の帯状配線導体８０ａと８０ｂとがペアになっている。帯状配線導体８０ａ，８０ｂは、その厚みが１０〜２０μｍ、幅が２０〜３０μｍ、互いの間隔が３０〜７５μｍ程度であり、その特性インピーダンスが概ね１００Ωとなるように配置されている。他方、接地または電源導体層９０は、概ねベタパターンであり、その一部にガス抜き用の方形の開口部９０ａが多数形成されている。開口部９０ａは一辺の長さが０．１０〜０．１５ｍｍ程度である。
【００２３】
この配線基板では、複数の差動信号配線８０が開口部９０ａの大きさよりも広い間隔で隣接する第１の領域Ａ１と、複数の差動信号配線８０が開口部９０ａの大きさよりも狭い間隔で互いに隣接する第２の領域Ａ２とが形成されている。半導体素子Ｓを搭載する配線基板では、半導体素子Ｓが搭載される上面中央部から外周部に向けて多数の差動信号配線８０が互いの間隔を広げるようにして延びるため、このような第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とが形成される。
【００２４】
そして本例の配線基板においては、開口部９０ａが第１の領域Ａ１においては差動信号配線８０同士の間に対向する位置に開口部９０ａ同士の間隔が０．３〜０．６ｍｍとなるように配置されているとともに、第２の領域Ａ２においては差動信号配線８０に沿った方向における開口部９０ａ同士の間隔が１．０〜１．５ｍｍとなるように配置されている。
【００２５】
このように第１の領域Ａ１では、差動信号配線８０同士の間に対向する位置に開口部９０ａが配置されていることから、差動信号配線８０と開口部９０ａとが重なることがない。したがって差動信号配線８０の特性インピーダンスが所定の値に整合される。また、第２の領域Ａ２においては、差動信号配線８０に沿った方向における開口部９０ａ同士の間隔が１．０〜１．５ｍｍの間隔となるように開口部９０が配置されていることから、一組の差動信号配線８０において開口部９０ａと重なり合う部分同士の間隔が広いものとなり、その部分の特性インピーダンスの不整合による影響を小さいものとすることができる。さらに第２の領域Ａ２に形成された開口部９０ａからもガスが抜けるので、接地または電源導体層９０に膨れや剥がれが発生することを防止することができる。したがって、本例の配線基板によれば、接地または電源導体層９０に膨れや剥がれが発生することがないとともに、差動信号配線８０を伝播する信号の反射損や挿入損が小さく、信号を正常に伝播させることが可能な配線基板を提供することができる。
【００２６】
なお、開口部９０ａの開口部の一辺が、０．１０ｍｍより小さいと絶縁層１１，１２，１４，１５の樹脂が硬化する際に発生するガスが絶縁層１１，１２，１４，１５から容易に抜けず、接地または電源導体層９０が膨れたり剥れたりしてしまう傾向があり、０．１５ｍｍより大きいと接地または電源導体層９０のシールド効果が小さくなり、クロストークノイズが発生して半導体素子Ｓが誤作動してしまう危険性がある。したがって、開口部９０ａの開口部の一辺は、０．１０〜０．１５ｍｍであることが好ましい。また、第１の領域Ａ１における開口部９０ａ同士の間隔が０．３ｍｍ未満であると、接地または電源導体層９０のシールド効果が小さくなりクロストークノイズが発生して半導体素子Ｓが誤作動してしまう傾向にあり、０．６ｍｍより大きいと配線基板全体における開口部９０ａの数が少なくなり、絶縁層１１，１２，１４，１５の樹脂が硬化する際に発生するガスが絶縁層１１，１２，１４，１５から容易に抜けず、接地または電源導体層９０が膨れたり剥れたりしてしまう傾向にある。したがって、第１の領域Ａ１における開口部９０ａの開口部間の間隔は、０．３〜０．６ｍｍであることが好ましい。さらに、第２の領域Ａ２における差動信号配線８０に沿った方向における開口部９０ａ同士の間隔が１．０ｍｍ未満であると、差動信号配線８０の特性インピーダンスの不整合が大きくなって差動信号配線８０に高速の信号を良好に伝播させることが困難となり、１．５ｍｍを超えると、第２の領域において絶縁層１１，１２，１４，１５の樹脂が硬化する際に発生するガスが絶縁層１１，１２，１４，１５から容易に抜けず、接地または電源導体層９０が膨れたり剥れたりしてしまう傾向にある。したがって、第２の領域Ａ２における差動信号配線８０に沿った方向における開口部９０ａ同士の間隔は、１．０〜１．５ｍｍの範囲が好ましい。
【符号の説明】
【００２７】
１１，１２，１４，１５    絶縁層
８０    差動信号配線
８０ａ，８０ｂ    帯状配線導体
９０      接地または電源導体層
９０ａ    ガス抜き用の開口部
Ａ１    第１の領域
Ａ２    第２の領域
【図１】
0005473074.tif 000002
【図２】
0005473074.tif 000003