(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルーホールを有する絶縁板の上下面にビアホールを有する絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、前記絶縁基板の上面側の前記絶縁層の上面を前記絶縁基板の中央部から外周部にかけて第１の特性インピーダンスを有して互いに隣接して延在し、前記外周部において特性インピーダンスが前記第１の特性インピーダンスより大きくなるように互いの間隔が広がる帯状配線導体のペアと、該帯状配線導体のペアの前記外周部側の端部に対応して設けられた互いに隣接する前記スルーホール内に被着されており、前記帯状配線導体のペアと前記絶縁基板の上面側のビアホール内に形成された上面側ビアホール導体のペアを介して電気的に接続されており、前記第１の特性インピーダンスと同等の特性インピーダンスを有するスルーホール導体のペアと、前記絶縁基板の下面の前記スルーホール導体のペアに対応する位置に互いに隣接して被着されており、前記スルーホール導体のペアに前記絶縁基板の下面側のビアホール内に形成された下面側ビアホール導体のペアを介して電気的に接続された外部接続パッドのペアとを有する配線基板であって、前記スルーホール導体のペアが形成されるスルーホールの直径のみが他のスルーホールの直径よりも小さく、かつ該スルーホール導体のペアの中心間ピッチおよび前記下面側ビアホール導体のペアの中心間ピッチが前記外部接続パッドのペアの中心間ピッチよりも狭いことを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路素子等の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】
従来、半導体素子を搭載するための小型の配線基板は、図３に示すように、スルーホール１２３を有する絶縁板１１３の上下面にビアホール１２１，１２２，１２４，１２５を有する複数の絶縁層１１１、１１２，１１４，１１５が積層されて成る絶縁基板１１０の表面および内部に配線導体用の複数の導体層１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６が配置されているとともにスルーホール１２３内に被着されたスルーホール導体１４３およびビアホール１２１，１２２，１２４，１２５内に被着されたビアホール導体１４１，１４２，１４４，１４５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１１０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１５０が形成されており、絶縁基板１１０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１６０が形成されている。これらの半導体素子接続パッド１５０と外部接続パッド１６０とは、所定のもの同士が導体層１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６およびスルーホール導体１２３およびビアホール導体１２１，１２２，１２４，１２５により互いに電気的に接続されている。さらに、最上層の絶縁層１１１および導体層１３１の表面には半導体素子接続パッド１５０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１７１が被着されており、最下層の絶縁層１１５および導体層１３６の表面には外部接続パッド１６０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１７２が被着されている。
【０００３】
この従来の配線基板においては、２本の帯状配線導体が対になって互いに差動線路として機能するペア伝送路を備えている。ペア伝送路は、高周波伝送における電気的ロスの少ない形態であり、高周波信号を伝送する伝送路として有用である。
【０００４】
ここで、図３に示した従来の配線基板におけるペア伝送路の例を図４に示す。図４は、導体層１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６およびスルーホール導体１４３およびビアホール導体１４１，１４２，１４４，１４５の一部のみを抜き出したものを示した要部斜視図である。なお、ペア伝送路は通常、その周囲を接地または電源用導体層により所定間隔で取り囲まれているが、この図４では、ペア伝送路を構成する信号配線のみを示しており、その周囲の接地または電源導体層は省略している。
【０００５】
ペア伝送路は絶縁基板１１０の上面中央部に互いに隣接して配置された半導体素子接続パッドのペア１５０ａ，１５０ｂを有している。そしてこの半導体素子接続パッドのペア１５０ａ，１５０ｂからは細い帯状配線導体のペア１８０ａ，１８０ｂが絶縁基板１１０の外周部に向けて所定の間隔で延びている。帯状配線導体１８０ａ，１８０ｂは、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。そして帯状配線導体のペア１８０ａ，１８０ｂは、絶縁基板１１０の外周部において、その間隔がスルーホール導体のペア１４３ａ，１４３ｂに向けて広がっている。この間隔が広がった部分では、帯状配線導体のペア１８０ａ，１８０ｂの特性インピーダンスは１００Ωよりも大きくなる。そして、帯状配線導体１８０ａ，１８０ｂの広がった端部がビアホール導体のペア１４１ａ，１４１ｂおよび１４２ａ，１４２ｂを介してスルーホール導体のペア１４３ａ，１４３ｂに接続されている。また、絶縁基板１１０の下面には、スルーホール導体のペア１４３ａ，１４３ｂに対応する位置に、スルーホール導体１４３ａ，１４３ｂのピッチと同じピッチで外部接続パッドのペア１６０ａ，１６０ｂが配置されている。そしてスルーホール導体１４３ａ，１４３ｂはビアホール導体のペア１４４ａ，１４４ｂおよび１４５ａ，１４５ｂを介して外部接続パッドのペア１６０ａ，１６０ｂに接続されている。
【０００６】
このように、従来の配線基板においては、ペア伝送路は、絶縁基板１１０の上面を絶縁基板１１０の中央部から外周部に向けて所定間隔で延びるとともに、絶縁基板１１０の外周部においてスルーホール導体のペア１４３ａ，１４３ｂに対応する間隔に広がり、そのピッチのままで外部接続パッドのペア１６０ａ，１６０ｂに接続されていた。すなわち、スルーホール導体１４３ａ，１４３ｂは外部接続パッドのペア１６０ａ，１６０ｂと同じピッチであり、そのピッチに対応する間隔まで帯状配線導体のペア１８０ａ，１８０ｂの間隔を広げる必要があった。そのため、帯状配線導体のペア１８０ａ，１８０ｂの間隔が広がる部分の長さが長くなるとともに、その端部における間隔が大きくなる。この間隔が大きいと特性インピーダンスの増大も大きくなりやすい。
【０００７】
しかしながら、上述したように、帯状配線導体のペア１８０ａ，１８０ｂの間隔が広がる部分では、特性インピーダンスが大きくなるため、この部分の長さが長かったり特性インピーダンスの増大が大きかったりすると、ペア伝送路を伝播する信号の反射損や挿入損が大きくなったり、特定の周波数で共振が発生しやすくなる。したがって、従来の配線基板おいては、ペア伝送路を伝播する信号が例えば１０ＧＨｚを超えるような高周波となると、信号を正常に伝播させることが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２８９０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、ペア伝送路を伝播する信号が例えば１０ＧＨｚを超えるような高周波であったとしても、信号の反射損や挿入損が小さいとともに共振が発生しにくく、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】
【００１０】
本発明の配線基板は、スルーホールを有する絶縁板の上下面にビアホールを有する絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、前記絶縁基板の上面側の前記絶縁層の上面を前記絶縁基板の中央部から外周部にかけて第１の特性インピーダンスを有して互いに隣接して延在し、前記外周部において特性インピーダンスが前記第１の特性インピーダンスより大きくなるように互いの間隔が広がる帯状配線導体のペアと、該帯状配線導体のペアの前記外周部側の端部に対応して設けられた互いに隣接する前記スルーホール内に被着されており、前記帯状配線導体のペアと前記絶縁基板の上面側のビアホール内に形成された上面側ビアホール導体のペアを介して電気的に接続されており、前記第１の特性インピーダンスと同等の特性インピーダンスを有するスルーホール導体のペアと、前記絶縁基板の下面の前記スルーホール導体のペアに対応する位置に互いに隣接して被着されており、前記スルーホール導体のペアに前記絶縁基板の下面側のビアホール内に形成された下面側ビアホール導体のペアを介して電気的に接続された外部接続パッドのペアとを有する配線基板であって、前記スルーホール導体のペアが形成されるスルーホールの直径のみが他のスルーホールの直径よりも小さく、かつ該スルーホール導体のペアの中心間ピッチおよび前記下面側ビアホール導体のペアの中心間ピッチが前記外部接続パッドのペアの中心間ピッチよりも狭いことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配線基板によれば、前記スルーホール導体のペアが形成されるスルーホールの直径のみが他のスルーホールの直径よりも小さく、かつ該スルーホール導体のペアの中心間ピッチおよび下面側ビアホール導体のペアの中心間ピッチが前記外部接続パッドのペアの中心間ピッチよりも狭いことから、これに接続される帯状配線導体の間隔がスルーホール導体のピッチに対応して広がる部分の長さが短くなるとともに広がる間隔も小さくなり、この部分での特性インピーダンスの増大も小さくできる。そのためペア伝送路を伝播する信号が例えば１０ＧＨｚを超えるような高周波であったとしても、信号の反射損や挿入損が小さいとともに共振が発生しにくく、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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示す配線基板の導体層の一部および貫通導体の一部のみを抜き出して示した要部斜視図である。
【図３】図３は、従来の配線基板を示す概略断面図である。
【図４】図４は、図３に示す配線基板の導体層の一部および貫通導体の一部のみを抜き出して示した要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
ここで、図１に示した本例の配線基板におけるペア伝送路の例を図２に示す。図２は、導体層３１，３２，３３，３４，３５，３６およびスルーホール導体４３およびビアホール導体４１，４２，４４，４５の一部のみを抜き出したものを示した要部斜視図である。なお、ペア伝送路は通常、その周囲を接地または電源用導体層により所定間隔で取り囲まれているが、この図２では、ペア伝送路を構成する信号配線のみを示しており、その周囲の接地または電源導体層は省略している。
【００１９】
本例のペア伝送路は、絶縁基板１０の上面中央部互いに隣接して配置された半導体素子接続パッドのペア５０ａ，５０ｂと、絶縁基板１０の下面外周部に互いに隣接して配置された外部接続パッドのペア６０ａ，６０ｂとを有している。そしてこれらの半導体素子接続パッドのペア５０ａ，５０ｂと外部接続パッドのペア６０ａ，６０ｂとの間が、帯状配線導体のペア８０ａ，８０ｂ、ビアホール導体のペア４１ａ，４１ｂ、４２ａ，４２ｂ、４４ａ，４４ｂ、４５ａ，４５ｂ、スルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂ、接続ランドのペア９１ａ，９１ｂ、９２ａ，９２ｂを介して互いに電気的に接続されている。なお、本例のペア伝送路においては、外部接続パッドのペア６０ａ，６０ｂのピッチよりもスルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂのピッチが狭いものとなっており、そのことが重要である。
【００２０】
半導体素子接続パッドのペア５０ａ，５０ｂは、その直径が１００〜２００μｍ程度の概ね円形であり、互いに１１０〜２５０μｍ程度のピッチで隣接している。そしてこの半導体素子接続パッドのペア５０ａ，５０ｂからは細い帯状配線導体のペア８０ａ，８０ｂが絶縁基板１０の外周部に向けて所定の間隔で延びている。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。そして帯状配線導体のペア８０ａ，８０ｂは、絶縁基板１０の外周部において、その間隔がスルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂに向けて２５０〜５００μｍ程度となるように広がっている。この間隔が広がった部分では、帯状配線導体のペア８０ａ，８０ｂの特性インピーダンスは１００Ωよりも大きくなる。しかしながら、広がる間隔が２５０〜５００μｍであり、あまり広くないことから、従来と比較して特性インピーダンスの増大はそれほど大きなものとはならない。また、広がる部分の長さもそれほど長いものとはならない。
【００２１】
帯状配線導体１８０ａ，１８０ｂの広がった端部の下面には、ビアホール導体のペア４１ａ，４１ｂが接続されており、このビアホール導体のペア４１ａ，４１ｂ下端には、導体層３２により形成された接続ランドのペア９１ａ，９１ｂに接続されている。接続ランド９１ａ，９１ｂは、帯状配線導体のペア８０ａ，８０ｂが広がるのと同じ方向に互いの間隔が３５０〜６００μｍ程度となるように延びており、その外側端部がビアホール導体のペア４２ａ，４２ｂを介してスルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂに接続されている。スルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂは、その直径が１００〜１５０μｍ程度であり、互いの間隔が３５０〜６００μｍ程度である。この直径と互いの間隔はスルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂの特性インピーダンスが概ね１００Ωとなるように設定されているが、直径は従来のものより小さいく、間隔は従来のものよりも狭くなっている。なお、スルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂが形成されるスルーホール２３の直径のみを、その他のスルーホール２３の直径よりも小さいものとすることが好ましい。
【００２２】
スルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂの下端には、ビアホール導体のペア４４ａ，４４ｂが接続されており、このビアホール導体のペア４４ａ，４４ｂの下端には導体層３５により形成された接続ランドのペア９２ａ，９２ｂが接続されている。接続ランドのペア９２ａ，９２ｂは、スルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂの下方から外部接続パッド６０ａ，６０ｂへ向かう方向に互いの間隔が５００〜１０００μｍ程度となるように延びており、その外側端部がビアホール導体のペア４５ａ，４５ｂを介して外部接続パッドのペア６０ａ，６０ｂに接続されている。外部接続パッドのペア６０ａ，６０ｂのペアはその直径が３００〜５００μｍ程度の概ね円形であり、互いに５００〜１０００μｍのピッチで隣接している。
【００２３】
本発明においては、上述したように、外部接続パッドのペア６０ａ，６０ｂのピッチよりもスルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂのピッチが狭いものとなっている。それにより、帯状配線導体のペア８０ａ，８０ｂが絶縁基板１０の外周部でスルーホール導体のペア４３ａ，４３ｂに向けて広がる部分の長さが短くなるとともに広がる間隔も小さくなり、この部分での特性インピーダンスの増大も小さくできる。そのためペア伝送路を伝播する信号が例えば１０ＧＨｚを超えるような高周波であったとしても、信号の反射損や挿入損が小さいとともに共振が発生しにくく、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。
【符号の説明】
【００２４】
１０・・・絶縁基板
１１，１２，１４，１５・・・絶縁層
１３・・・絶縁板
２１，２２，２４，２５・・・ビアホール
２３・・・スルーホール
４３ａ，４３ｂ・・・スルーホール導体のペア
６０ａ，６０ｂ・・・外部接続パッドのペア
８０ａ，８０ｂ・・・帯状配線導体のペア
【図１】
0005565949.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0005565949.tif 000005