(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、前記絶縁基板の一面に形成されたグラウンドと、前記絶縁基板の他面に形成されて電気信号を伝送する伝送線を含む回路基板において、
前記絶縁基板の他面上に所定の間隔で配置してある複数のサポータを有し、
上記伝送線が上記複数のサポータによって支持されて前記絶縁基板に対して離隔して配してあり、前記伝送線と前記グラウンドとの間の有効誘電率及び誘電損失を減らせるようになっており、
且つ、前記伝送線をつつみながら一端が前記グラウンドに接地されるキャップをさらに具備してなり、
該キャップは、その内部が真空状態になっていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記グラウンドにキャップが接地されるように一端が前記キャップに接続され、他端が前記絶縁基板を貫通して前記グラウンドに接続される通電電極がさらに備わることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
備えられた絶縁基板上に所定高さで第１ポリマーをコーティングした後、その上に接着層及びシード層を蒸着し、このシード層をパターニングしてサポータ対応領域、パッド対応領域またはグラウンド対応領域を形成する段階と、
前記パターニングされたシード層上に第２ポリマーをコーティングした後パターニングしメッキして伝送線用金属層を形成する段階と、
続いて前記第２ポリマーを除去し前記接着層を蝕刻して前記第１ポリマーが露出されればこの第１ポリマーを異方性蝕刻する段階と、
異方性蝕刻後、前記伝送線用金属層の下部にある第１ポリマーを等方性蝕刻してサポータを形成する段階とを含み、
前記シード層をパターニングする段階では、サポータ対応領域、パッド対応領域またはグラウンド対応領域を前記伝送線用金属層の幅より大きい幅を有するようにパターニングすることを特徴とする回路基板製造方法。
【請求項４】
前記伝送線をつつみ、一端が前記グラウンドに接地されるキャップを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の回路基板製造方法。
【請求項５】
前記キャップは、
その内部が真空状態になっていることを特徴とする請求項４に記載の回路基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回路基板及びその製造方法に係り、詳細には高周波信号または高速データ伝送時誘電損失及び伝送信号の歪曲を最小化できるようにした回路基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、通信及びコンピュータ分野で用いられるＣＰＵなどのチップは、その駆動速度において既にＧＨｚ単位に近く変わっている。しかし、これらチップが装着され、相互電気的または光学的に連結される回路基板はチップの駆動速度よりずっと遅く動作する。前記回路基板は一層または多層構造を有する。
【０００３】
図１を参照するに、従来の回路基板は絶縁基板１と、この絶縁基板１の一面に配置され導電性金属よりなったグラウンド３と、前記絶縁基板１の他面に配置されチップの装着される構成要素間に信号を伝送する導電性金属よりなった伝送線５とを含む。前記絶縁基板１は空気に比べて誘電率がだいぶ大きいＦＲ４／エポキシ、セラミック、テフロンなどの材質でなされる。前記伝送線５及びグラウンド３は前記絶縁基板１上に圧縮焼成などの方法で形成される。ここで、前記伝送線５の電気的特性はその材質及び構造以外に前記絶縁基板１の電気的特性により決定される。このように構成された回路基板は伝送線５が絶縁基板１に直接接触された構造であるので、ストレイキャパシタンスや誘電損失が大きく発生する。
【０００４】
図２は、図１の構造を有する回路基板の概略的な等価回路を示す。図１及び図２を参照するに、所定誘電率εｓを有する絶縁基板１は静電容量Ｃｓを有するキャパシタの役割をする。このような静電容量Ｃｓを前記ストレイキャパシタンスという。ここで、絶縁基板１の誘電率εｓが大きいほど、周波数が大きい信号及び高速データをバイパスさせて伝送線を通じて伝送される信号の相当部分がバイパスされるので、高周波成分及び高速データ伝送時電気信号の損失及びデータ歪曲を招く問題点がある。図２で抵抗Ｒｄは誘電損失による仮想損失を示す。
【０００５】
高周波信号の伝送はウェーブ理論によって解釈される。この時、前記絶縁基板の誘電率εｓは実数部誘電率εｓ１と虚数部誘電率εｓ２に分けて解釈する。即ち、εｓ＝εｓ１＋ｊεｓ２である。また、伝送信号はＡｅ−ｊｋｚ、
【０００６】
【外１】
0003616007.tif 000002
の形態で表現されるので、誘電率εｓの虚数部誘電率εｓ２による損失項が発生する。このような伝送信号の損失を誘電損失といい、この誘電損失により高周波成分の電気信号の損失を招く。
【０００７】
また、従来の回路基板は、伝送線と接触された絶縁基板の表面での表面波の影響で伝送線と隣り合った伝送線との干渉が大きくなるという問題点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を勘案して案出されたものであって、伝送線の大部分が絶縁基板に対して離隔して配置されて、伝送線とグラウンドとの間の有効誘電率を低めて高周波信号または高速データ伝送時誘電損失及び伝送信号の歪曲を最小化できるようにした回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明に係る回路基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の少なくとも一面に形成されたグラウンドと、前記絶縁基板の一面に形成されて電気信号を伝送する伝送線を含み、前記伝送線の少なくとも一部分が前記絶縁基板に対して離隔して配置されて、前記伝送線と前記グラウンドとの間の有効誘電率及び誘電損失を減らせるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また本発明に係る回路基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の一面に形成されたグラウンドと、前記絶縁基板の一面に形成されて電気信号を伝送する伝送線を含む回路基板において、前記伝送線の少なくとも一部分が前記絶縁基板に対して離隔して配置されて、前記伝送線と前記グラウンドとの間の有効誘電率及び誘電損失を減らせるようになっており、前記伝送線をつつみながら一端が前記グラウンドに接地されるキャップをさらに具備したことを特徴とする。
【００１１】
また本発明に係る回路基板製造方法は、備えられた絶縁基板上に所定高さの犠牲層を形成する段階と、前記犠牲層をパターニングしてサポータ用及び伝送線用パターンを形成し、この形成されたパターンにサポータ及び伝送線を形成する段階と、前記伝送線が前記絶縁基板に対して離隔するように前記犠牲層を除去する段階と、前記絶縁基板の少なくとも一面にグラウンドを形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また本発明に係る回路基板製造方法は、備えられた絶縁基板上に所定高さで第１ポリマーをコーティングした後、その上に接着層及びシード層を蒸着し、このシード層をパターニングしてサポータ対応領域、パッド対応領域またはグラウンド対応領域を形成する段階と、前記パターニングされたシード層上に第２ポリマーをコーティングした後パターニングしメッキして伝送線用金属層を形成する段階と、続いて前記第２ポリマーを除去し前記接着層を蝕刻して前記第１ポリマーが露出されればこの第１ポリマーを異方性蝕刻する段階と、異方性蝕刻後、前記伝送線用金属層の下部にある第１ポリマーを等方性蝕刻してサポータを形成する段階とを含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例に対して詳細に説明する。
【００１４】
本実施例に係る回路基板は、一層基板または複数の絶縁基板が積層された多層基板構造を有することができ、図３は一層回路基板を例として示したものである。
【００１５】
図３を参照するに、本発明の第１実施例に係る回路基板は絶縁基板１１と、この絶縁基板１１の少なくとも一面に配置された導電性金属よりなったグラウンド１３と、前記絶縁基板１１の一面に配置され少なくとも一部分が前記絶縁基板１１に対して離隔して配置された伝送線２０とを含む。ここで、前記伝送線２０が前記絶縁基板１１に対して所定間隔離隔するように前記絶縁基板１１と前記伝送線２０との間には前記伝送線２０を支持する複数のサポータ３０が備えられる。
【００１６】
前記絶縁基板１１はＦＲ４／エポキシ、セラミック、テフロンなどの材質でなされる。前記グラウンド１３は前記絶縁基板１１の一面に圧縮焼成などの方法で形成されるものであって、前記伝送線２０に印加される電気的信号が周辺機器から影響されないようにする。
【００１７】
前記伝送線２０は、前記サポータ３０に支持されて前記絶縁基板１１に対して所定間隔離隔して位置する。ここで、前記伝送線２０は、電気伝導度に優れた金属、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）より構成されることが望ましい。このように、伝送線２０を絶縁基板１１に対して離隔して配置した場合は絶縁基板１１と伝送線２０との空気層誘電率が反映されるので、前記伝送線２０と前記グラウンド１３との有効誘電率εｅｆｆを図１及び図２を参照して説明された従来の回路基板構造の誘電率εｓに比べて大幅に低くできる。
【００１８】
従って、前記伝送線２０は、前記回路基板と結合される構成要素（図示せず）からまたは構成要素への高周波または高速デジタル信号の伝送時、発生できる誘電損失及びストレイキャパシタンスを縮められる。このように構成された伝送線２０は、コンピュータのＣＰＵとキャッシュを含むメモリ部品との信号伝送、通信装備での高周波信号伝送、光送受信装備での電気的信号伝送用で使われる。ここで、前記伝送線２０と連結されたボンディングパッド１６を通じて伝送線２０と電子部品のボンディングが可能である。
【００１９】
前記サポータ３０は、前記伝送線２０が前記絶縁基板１１に接触しないように支持するものであって、絶縁体より構成される。特に前記サポータ３０はポリマーで製造して電気的な損失を縮めることが望ましい。
【００２０】
これ以外に、本発明の第２実施例に係る回路基板は、図４に示したように前記絶縁基板１１の一面にグラウンド１３’と伝送線２０を全て備えられる。そしてボンディングパッド１６’を前記伝送線２０の同一線上の両側に形成できる。このボンディングパッド１６’は金属でだけでなく絶縁体でも製造できる。
【００２１】
また、本発明の第３及び第４実施例に係る回路基板は、図５及び図６に示したように前記伝送線２０を覆えるキャップ４０をさらに備えたことに特徴がある。
【００２２】
前記キャップ４０はその一端がグラウンド１３に接地されるものであって、有効誘電率εｅｆｆを低め、外部からの不純物や電子波による影響を防止するためのものである。ここで、図５に示したように、前記絶縁基板１１の一面には伝送線２０が、他面にはグラウンド１３が位置した場合、キャップ４０を前記グラウンド１３に接地させるために、一端が前記キャップに接続され他端が前記絶縁基板１１を貫通して前記グラウンド１３に接続される通電電極１５がさらに備わる。
【００２３】
また、図６に示したように、絶縁基板１１の一面にグラウンド１３’と伝送線２０を全て備え、キャップ４０が前記グラウンド１３’に直接接続するように設けられる。この場合、絶縁基板１１を貫通して形成された貫通電極（図５の１５）が要らないという利点がある。
【００２４】
一方、前記のように前記伝送線２０の外部にキャップを覆う場合、キャップ４０の内部を空気で充填して有効誘電率を低められる。特に、前記キャップ４０の内部を真空状態で維持して有効誘電率εｅｆｆをさらに低められる。すなわち、空気より真空状態の誘電率が低いので、前記伝送線２０と絶縁基板１１との間に空気が介在された場合より真空状態になった場合が誘電損失がさらに減る効果がある。
【００２５】
以下、本発明の望ましい実施例に係る回路基板製造方法を詳細に説明する。
【００２６】
図７Ａを参照するに、絶縁基板１１を備え、この絶縁基板１１上に所定高さの第１犠牲層４１を形成する。次いで、前記第１犠牲層４１をパターニングしてサポータ用パターン４１ａを形成する。前記第１犠牲層４１は、伝送線の製造が終った後除去される層であって、ポリイミド、フォトレジスト、金属膜で構成される。
【００２７】
以後、図７Ｂに示したように、前記サポータ用パターン４１ａにサポータ３０を形成する。ここで、前記サポータ３０は蒸着工程またはメッキ工程により形成されるものであって、蒸着及びメッキ工程自体は広く知られているのでその詳細な説明を省略する。
【００２８】
前記サポータ３０が形成された後、図７Ｃに示したように、第１犠牲層４１上に第２犠牲層４５を形成し、この第２犠牲層４５をパターニングして伝送線用パターン４５ａを形成する。次いで、図７Ｄに示したように、伝送線用パターン４５ａに蒸着またはメッキ工程を通じて伝送線２０を形成する。
【００２９】
以後、図７Ｅに示したように、前記の第１及び第２犠牲層４１、４５を除去することによって、サポータ３０に支持されて絶縁基板１１上で離隔したまま形成される伝送線３０を製造できる。次いで、前記絶縁基板の少なくとも一面にグラウンド１３を形成する。このグラウンド１３形成工程は、図７Ａ乃至図７Ｄを参照して説明された工程以前にも行えることはもちろんである。
【００３０】
本発明の他の実施例に係る回路基板製造方法に対して図８Ａ乃至図８Ｈを参照して説明する。
【００３１】
図８Ａに示したように、絶縁基板５０上に所定の高さで第１ポリマー５２をコーティングした後熱処理する。これは、製造完成時前述したサポータ３０になる部分で前記サポータ３０の高さに対応する高さでコーティングする。その上に接着層５５及びシード層５７を蒸着する。この接着層５５はメッキされる経路であるので一定厚さ以上を維持すべきで、特に５００−１０００Åにすることが望ましく、ＴｉまたはＣｒ材質ですることが望ましい。また、前記シード層５７はＮｉ、ＣｕまたはＡｕで形成し厚さは５００−２０００Åにすることが望ましい。
【００３２】
続いて、図８Ｂのように、前記シード層５７をパターニングしてグラウンド対応領域１３’ａ、パッド対応領域１６ａまたはサポータ対応領域３０ａを形成する。その上に図８Ｃ及び図８Ｄのように、再び第２ポリマー６０をコーティングした後パターニングしてメッキ枠を形成する。このメッキ枠に図８Ｅ、図８Ｆ及び図８Ｇのように伝送線用金属層６３をメッキし、メッキ枠で使われた第２ポリマー６０を溶媒で除去した後前記接着層５５を蝕刻する。この接着層５５を蝕刻すれば前記絶縁基板５０上に熱処理された第１ポリマー５２が露出されるが、これはプラズマを用いて異方性蝕刻を行う。異方性蝕刻後図８Ｈのように等方性蝕刻して前記伝送線用金属層６３の下部にある第１ポリマー５２ｂを除去する。
【００３３】
一方、図９を参照するに、前記シード層５７をパターニングする段階で、前記パッド対応領域１６ａ、サポータ対応領域３０ａ及びグラウンド対応領域１３’ａを前記伝送線用金属層６３の幅ｄより大きい幅ｄ’を有するようにパターニングする。前記シード層５７は、前記異方性蝕刻時エッチングマスクの役割をして前記シード層５７と前記伝送線用金属層６３の下にある部分は蝕刻されない。従って、前記異方性蝕刻が終れば、前記パッド対応領域１６ａ、サポータ対応領域３０ａ及びグラウンド対応領域１３’ａ下の第１ポリマーが他の領域の第１ポリマーより広く形成される。
【００３４】
これは、前記等方性蝕刻時、前記パッド対応領域１６ａ、サポータ対応領域３０ａまたはグラウンド対応領域１３’ａの下部の第１ポリマーまで蝕刻されることを考えて設計されたものである。ここで前記パッド対応領域１６ａ、サポータ対応領域３０ａまたはグラウンド対応領域１３’ａの下部の第１ポリマーを非蝕刻ポリマー領域５２ａとし、残りの部分の第１ポリマーを蝕刻ポリマー領域５２ｂとする。すると、前記伝送線用金属層６３の下部が同一速度で等方性蝕刻が進む場合、前記非蝕刻ポリマー領域５２ａが前記蝕刻ポリマー領域５２ｂより幅が大きいために（ｄ’＞ｄ）、前記蝕刻ポリマー領域５２ｂが両方向（図９の矢印方向）から蝕刻されて貫通されても前記非蝕刻ポリマー領域５２ａは完全に蝕刻されずに残っている部分があるようになる。このように蝕刻した後残存する部分が各々パッド１６、サポータ３０またはグラウンド１３’で形成される。
【００３５】
前記のように等方性蝕刻方向や速度などを考えて蝕刻完了時各領域が希望する大きさを有するように前記シード層５７をパターニングする。このようにしてポリマーよりなるサポータ３０が形成される。このようにサポータをポリマーで製造すれば生産コストが低廉でメッキ処理を一回だけすることですむので製造過程が単純化される。
【００３６】
一方、前記他の実施例に係る回路基板製造方法は、前記グラウンド１３’が絶縁基板１１上に伝送線２０と共に形成された場合を示したことであって、前記伝送線２０がある面と他面に備わった場合にも同じように形成できる。また前記のような工程以後に図５及び図６に示した伝送線を包むキャップ４０を形成する工程をさらに含む場合もある。ここで前記キャップ４０の内部を空気で充填したり真空状態にして有効誘電率をさらに低くできる。
【００３７】
【発明の効果】
前記のように、構成された本発明に係る回路基板は、伝送線が絶縁基板から離隔するようにして伝送線と絶縁基板との間に空気層を形成することによって、伝送線とグラウンドとの有効誘電率を大幅低め、これにより高周波信号及び高速デジタル信号伝送時の誘電損失及び信号の歪曲を最小化できる。また、絶縁基板上にいくつかの伝送線が近接して配置される場合、通常的な回路基板に比べて高い特性インピーダンスを有すると共に表面波などのよる絶縁基板に対する干渉を遮断することによって、伝送線相互間の干渉を最小化できる。また、前記のように有効誘電率を低めることによって、波動速度をさらに速めることができて高速信号伝送を可能にするという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一例に係る回路基板を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の等価回路を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る回路基板を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る回路基板を概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る回路基板を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施例に係る回路基板を概略的に示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図７Ｄ】本発明の一実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図７Ｅ】本発明の一実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図８Ａ】本発明の他の実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図８Ｂ】本発明の他の実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図８Ｃ】本発明の他の実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図８Ｄ】本発明の他の実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図８Ｅ】本発明の他の実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図８Ｆ】本発明の他の実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図８Ｇ】本発明の他の実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図８Ｈ】本発明の他の実施例に係る回路基板の製造方法を示す概略的な図である。
【図９】図８Ｇの平面図である。
【符号の説明】
１１  絶縁基板
１３  グラウンド
１６  ボンディングパッド
２０  伝送線
３０  サポータ
【図１】
0003616007.tif 000003
【図２】
0003616007.tif 000004
【図３】
0003616007.tif 000005
【図４】
0003616007.tif 000006
【図５】
0003616007.tif 000007
【図６】
0003616007.tif 000008
【図７Ａ】
0003616007.tif 000009
【図７Ｂ】
0003616007.tif 000010
【図７Ｃ】
0003616007.tif 000011
【図７Ｄ】
0003616007.tif 000012
【図７Ｅ】
0003616007.tif 000013
【図８Ａ】
0003616007.tif 000014
【図８Ｂ】
0003616007.tif 000015
【図８Ｃ】
0003616007.tif 000016
【図８Ｄ】
0003616007.tif 000017
【図８Ｅ】
0003616007.tif 000018
【図８Ｆ】
0003616007.tif 000019
【図８Ｇ】
0003616007.tif 000020
【図８Ｈ】
0003616007.tif 000021
【図９】
0003616007.tif 000022