(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面と裏面とを有する配線基板であって、
上記主面に形成され、ＩＣチップの端子と接続するための多数の接続端子であって、多数の第１接続端子および第２接続端子を含み、
上記第１接続端子および第２接続端子の少なくとも一部は、上記第１接続端子と第２接続端子とが密集する密集領域をなして配置された接続端子と、
上記裏面に形成された第１外部接続端子および第２外部接続端子からなる外部接続端子と、
上記配線基板の内部に、高誘電体層を介して上記密集領域を厚さ方向に投影した投影密集領域およびその周縁領域に積層され、
コンデンサの電極を構成する複数の略平板状の導体層であって、
第１貫通孔を有し、電源電位に接続される第１導体層と、
第２貫通孔を有し、接地電位に接続される第２導体層と、
上記第１接続端子と上記第１導体層と上記第１外部接続端子とを接続し、上記第２貫通孔内に位置し、第２導体層と絶縁する第１接続配線と、
上記第２接続端子と上記第２導体層と上記第２外部接続端子とを接続し、上記第１貫通孔内に位置し、第１導体層と絶縁する第２接続配線と、からなり、
上記第１貫通孔および第２貫通孔は、それぞれ第１導体層および第２導体層のうち、上記投影密集領域内に集中的に形成され、
前記接続端子は、第３接続端子を含み、
前記外部接続端子は、第３接続端子を含み、
前記第１導体層に形成された第３貫通孔と、
前記第２導体層に形成された第４貫通孔と、
上記第３貫通孔内および第４貫通孔内に位置し、第１導体層と第２導体層のいずれとも絶縁されつつ、上記第３接続端子と上記第３外部接続端子とを接続し、信号伝達用に用いられる第３接続配線と、を備え、
上記第３貫通孔および第４貫通孔は、それぞれ第１導体層および第２導体層のうち、上記密集領域を厚さ方向に投影した投影密集領域の外側の周縁領域内に集中的に形成されており、
第３貫通孔同士の間隔および第４貫通孔同士の間隔は、いずれも第１貫通孔同士の間隔および第２貫通孔同士の間隔よりも大きい
ことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第４貫通孔は、第３貫通孔を厚み方向に投影した位置に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板内部にコンデンサが内蔵された配線基板に関し、特にこの内蔵コンデンサの高容量化と電源配線および接地配線の低インダクタンス化を同時に改善した配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、主面側にＩＣチップ等を、または裏面側にマザーボード等を接続することができ、基板内部にコンデンサが内蔵形成された配線基板が知られている。このような配線基板においては、主面側にＩＣチップ等の接続端子に対応した接続端子（ハンダバンプ）が多数形成され、一方、裏面側には、マザーボード等の接続端子に対応した外部接続端子が多数形成されている。
【０００３】
このうち、主面に形成された接続端子は電源電位と接続する第１接続端子と、接地電位を接続する第２接続端子と、信号を出入力するための第３接続端子とをそれぞれ多数有している。これらの接続端子は、主面に略格子状に密集して配置されている。
【０００４】
また、内蔵されたコンデンサは、第１導体層および第２導体層と、第１導体層および第２導体層の間に挟まれた高誘電体層からなる。第１導体層は第１接続配線を介して第１接続端子および第１外部接続端子と接続されている。第１接続配線は、第２導体層に形成された第２貫通孔内を通り、第２導体層とは絶縁されている。また、第２導体層は第２接続配線を介して第２接続端子および第２外部接続端子と接続されている。第２接続配線は第１導体層に形成された第１貫通孔内を通り、第１導体層とは絶縁されている。
【０００５】
ところで、このような内蔵コンデンサでは、一方の導体層（電極層）と絶縁する貫通孔に対応する部位にて他方の導体層（電極層）と接続することが行われる。また、各導体層と接続するための接続配線は、通常多数形成されるため、その分、絶縁するための貫通孔も多く必要となる。製造を容易とするためには、貫通孔を導体層（電極層）に均一に配置することが好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、主面上に形成された接続端子は例えば配線基板の略中央付近に密集領域をなして形成されており、貫通孔を導体層に均一に配置しようとすると、各接続端子と導体層とを接続（または絶縁）する接続配線を配線基板のほぼ全域に分散させる必要がある。ところが、上記理由から、接続配線を分散させると、接続端子と導体層とを結ぶ接続配線が長くなり、各接続配線のインダクタンスを増大させるという問題点を有している。
【０００７】
また、インダクタンスを低減するために、コンデンサの電極である各導体層を密集領域を厚さ方向に投影した部分に限って形成し、信号用の配線等はコンデンサ部分を避けてその周囲の配線基板周縁部に配置された構造も知られている。この場合には、コンデンサの電極をなす導体層の外形で囲まれた面積が小さくなり、さらに、貫通孔が集約されて集中するため導体層の実面積が極めて小さくなり、コンデンサの有効面積が極端に小さくなるため、コンデンサの容量が小さくなるという問題点がある。さらに、隣接する信号用の配線間には相互容量によるクロストークノイズが発生するという問題点がある。特に、信号用の配線が高誘電体層を貫通する構造では特にこのクロストークノイズの問題が顕著である。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、コンデンサの電極をなす導体層と接続端子とを接続する接続配線のインダクタンスを低減し、かつ、コンデンサの高容量化を実現できる配線基板を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
しかして、その手段は、主面と裏面とを有する配線基板であって、上記主面に形成され、ＩＣチップの端子と接続するための多数の接続端子であって、多数の第１接続端子および第２接続端子を含み、密集して配置された密集領域に形成された接続端子と、上記裏面に形成された第１外部接続端子および第２外部接続端子からなる外部接続端子と、上記配線基板の内部に、高誘電体層を介して上記密集領域を厚さ方向に投影した投影密集領域およびその周縁領域に積層され、コンデンサの電極を構成する複数の略平板状の導体層であって、第１貫通孔を有し、電源電位に接続される第１導体層と、第２貫通孔を有し、接地電位に接続される第２導体層と、上記第１接続端子と上記第１導体層と上記第１外部接続端子とを接続し、上記第２貫通孔内に位置し、第２導体層と絶縁する第１接続配線と、上記第２接続端子と上記第２導体層と上記第２外部接続端子とを接続し、上記第１貫通孔内に位置し、第１導体層と絶縁する第２接続配線と、からなり、上記第１貫通孔および第２貫通孔は、それぞれ第１導体層および第２導体層のうち、上記投影密集領域内に集中的に形成され、前記接続端子は、第３接続端子を含み、前記外部接続端子は、第３外部接続端子を含み、前記第１導体層に形成された第３貫通孔と、前記第２導体層に形成された第４貫通孔と、上記第３貫通孔内および第４貫通孔内に位置し、第１導体層と第２導体層のいずれとも絶縁されつつ、上記第３接続端子と上記第３外部接続端子とを接続し、信号伝達用に用いられる第３接続配線と、を備え、上記第３貫通孔および第４貫通孔は、それぞれ第１導体層および第２導体層のうち、上記密集領域を厚さ方向に投影した投影密集領域の外側の周縁領域内に集中的に形成されており、第３貫通孔同士の間隔および第４貫通孔同士の間隔は、いずれも第１貫通孔同士の間隔および第２貫通孔同士の間隔よりも大きいことを特徴とする配線基板である。
なお、投影密集領域内に集中的に形成されているとは、あくまでも相対的疎密をいうのであって、必ずしもすべてが投影密集領域内に形成されているという意味ではなく、必要に応じて投影領域外、すなわち周縁領域に設けることができる。
【００１０】
上記配線基板によれば、第１導体層および第２導体層は、投影密集領域およびその周縁領域に形成され、第１接続配線および第２接続配線が投影密集領域に集中している。すなわち、投影密集領域においては、第１導体層についていえば、第１導体層と接続する第１接続配線と、第１導体層と第２接続配線とを絶縁するための第１貫通孔とが多数密集して形成される。他方、第２導体層についていえば、第２導体層と接続する第２接続配線と、第２導体層と第１接続配線とを絶縁するための第２貫通孔とが多数密集して形成される。
【００１１】
このような構成によれば、第１接続配線および第２接続配線は、密集領域内の第１接続端子および第２接続端子と、そのほぼ真下に位置する投影密集領域にて第１導体層および第２導体層とそれぞれ接続すればよいので、それぞれの配線長さを短くすることができ、各配線のインダクタンスを低減できる。特に、第１接続端子と第１導体層とを接続する第１接続配線および第２接続端子と第２導体層とを接続する第２接続配線は、主として厚み方向（垂直方向）の配線（ビア導体など）で構成され、絶縁層表面に平面方向に形成される配線の長さはできるだけ小さくするのが好ましく、各配線においてそれぞれ合計で１ｍｍ以下とするのが好ましい。上記投影密集領域においては、コンデンサの容量が小さくなってしまうが、上記周縁領域においては、貫通孔の数が少なくてよいため、コンデンサの容量を大きくでき、コンデンサ全体としてみれば、容量を大きくすることができる。
【００１３】
周縁領域内に形成される第３貫通孔および第４貫通孔同士の間隔は、比較的大きく設定できるため、コンデンサの容量低下を小さくできる。また、信号伝達用の第３接続配線は、その周囲を第１導電層および第２導電層に包囲された構造となっているため、隣接する第３接続配線同士の相互干渉を抑制することができる。
【００１４】
さらに、前記第４貫通孔は、第３貫通孔を厚み方向に投影した位置に形成するとよい。すなわち、第３貫通孔と第４貫通孔とは、厚み方向で同じ位置に形成されているため、それぞれの貫通孔の略中心に第３接続配線を形成するとよく、シールド効果により、第２接続配線相互間のキャパシタンスが小さくなり、信号用の第３接続配線間のクロストークノイズを低減することができる。また、第３貫通孔および第４貫通孔とを互いに厚さ方向で重ねることにより、各電極層が互いに対向する面積を増すことができ、コンデンサの容量を効果的に得ることができる。
【００１５】
なお、本発明において、第１接続配線、第２接続配線、および第３接続配線とは、絶縁層（誘電体層）の表面に形成された配線パターンや複数の配線パターン同士を相互に接続するためのビア導体やスルーホール導体等を含むものであり、公知の材料により形成される。
【００１６】
また、高誘電体層としては、電極となる導体層や高誘電体層ではない絶縁層などの材質、製法等を勘案して選択すればよいが、ＢａＴｉＯ３の他、たとえば、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺｒＯ３、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＫＮｂＯ３、ＮｂＯ３、ＮａＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＲｂＴａＯ３、（Ｎａ１／２Ｂｉ１／２）ＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｍｇ１／２Ｗ１／２）Ｏ３、（Ｋ１／２Ｂｉ１／２）ＴｉＯ３などを主成分とした高誘電率セラミックが挙げられる。また、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、ガラスセラミックなどのセラミックに、あるいはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂などの樹脂に、上記高誘電率セラミックのフィラーを添加した複合材料なども用いることができる。これらは要求されるコンデンサの静電容量その他に応じて適宜選択すればよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の配線基板１について、図１（ａ）に平面図を、図１（ｂ）に側面図を、図２に部分拡大断面図を示す。この配線基板１は、図１（ｂ）に示すように主面１Ａと裏面１Ｂを有し、略矩形状の略板形状をなしている。配線基板１の主面１Ａ側には図中に破線で示すＩＣチップＣＨ搭載することができる一方、裏面１Ｂ側には、図中に破線で示すマザーボードＭＢなど他の配線基板を接続することができる。
【００１８】
搭載予定のＩＣチップＣＨは、配線基板１とのＩＣ接続端子として、ハンダバンプＴを多数備えている。このハンダバンプＴは、信号を入出力するための信号バンプＴＳの他、電源電位を受け入れる電源バンプＴＰ、および接地電位を受け入れる接地バンプＴＧを多数有している。一方、この配線基板１を接続する予定のマザーボードＭＢも、配線基板１との接続端子として、信号バンプＵＳ、電源バンプＵＰ、および接地バンプＵＧ等のハンダバンプＵを多数有している。
【００１９】
本実施形態の配線基板１は、図１（ｂ）に示すように、その主面１Ａに、ＩＣチップＣＨのハンダバンプＴと接続する接続端子として、多数のハンダバンプ３を有し、また、裏面１Ｂに、マザーボードＭＢのハンダバンプＵと接続する接続端子として、多数の接続パッド（外部接続端子）５を有している。
このうち、主面１Ａに形成された接続端子は、ＩＣのハンダバンプＴ（電源バンプＴＰ、接地バンプＴＧ、信号バンプＴＳ）に対応した電源バンプ（第１接続端子）３Ｐ、接地バンプ（第２接続端子）３Ｇ、および信号バンプ（第３接続端子）３Ｓをそれぞれ有している。これらのハンダバンプ３は、図１（ａ）に示すように、配線基板１の主面１Ａに略格子状に並び、略矩形状のバンプ領域ＢＲを形成している。
さらに詳細にいうと、このバンプ領域ＢＲの略中央には、多数の電源バンプ３Ｐと接地バンプ３Ｇとが、１５０μｍの格子間隔で互い違いに略格子状に密集して並んだ略矩形状の密集領域ＭＲが形成されている。また、バンプ領域ＢＲのうち密集領域ＭＲを取り囲む領域に、信号バンプ３Ｓ、電源バンプ３Ｐ、および接地バンプ３Ｇが格子状に多数並んだ周囲領域ＳＲが形成されている。
【００２０】
一方、裏面１Ｂに形成された接続パッド５も、マザーボードのハンダバンプＵに対応した信号パッド５Ｓ、電源パッド５Ｐ、および接地パッド５Ｇをそれぞれ多数有し、略矩形状のパッド領域を形成している。そして、パッド領域の略中央には、多数の電源パッド５Ｐと接地パッドが互い違いに略格子状に配置されている。また、それらの周囲には、信号パッド５Ｓ、電源パッド５Ｐ、および接地パッド５Ｇが多数配置されている。
【００２１】
この配線基板１は、図２に示すように、主面１Ａを形成する第１絶縁層７１から裏面１Ｂを形成する第１１絶縁層８１まで全部で１１層のセラミック絶縁層が積層されたものである。そして、これらの絶縁層７１〜８１の層内や層間にはそれぞれビア導体や配線パターンが形成されている。
【００２２】
この配線基板１の内部構造を大きく分類すると、第１絶縁層７１〜第５絶縁層７５からなる展開部９と、ＢａＴｉＯ３を主成分とする高誘電体層からなる第６絶縁層７６〜第１０絶縁層８０等からなる内蔵コンデンサ１３とに分けられる。
【００２３】
このうち展開部９は、主として、前述したバンプ領域ＢＲのうち、周縁領域ＳＲに形成されたハンダバンプ３とこれらと対応する接続パッド５とを電気的に接続させるために、これらのハンダバンプと接続する配線、特に信号バンプ３Ｓと信号パッド５Ｓとを電気的に接続するためにの信号配線（第３接続配線）１９等を引き回して配線基板１の周縁方向へ展開（ファンアウト）させるためのものである。一方、図２に示す投影密集領域ＴＭＲ内では、電源バンプ３Ｐに接続した電源配線（第１接続配線）１５、および、接地バンプ３Ｇに接続した接地配線（第２接続配線）１７がそれぞれ主面１Ａ側から裏面１Ｂ側へ向かって厚さ方向に延びている。
【００２４】
また、内蔵コンデンサ１３は、主として、投影密集領域ＴＭＲ内において、電源バンプ３Ｐから延びた電源配線（第１接続配線）１５が電源電極層（第１導体層）２９、３１、３３に接続しており、また、接地バンプ３Ｇから延びた接地配線（第２接続配線）１７が接地電極層（第２導体層）３０、３２、３４に接続している。このように各電極層に接続するための電源配線１５、接地配線１７を投影密集領域ＴＭＲに集中させたために電源配線１５、接地配線１７のインダクタンスを低減できる。
【００２５】
また、投影密集領域ＴＭＲ内においては、上述した通り、電源配線１５および接地配線１７が集中するために、接地配線１７と電源電極層２９、３１、３３とを絶縁するために電源電極層２９、３１、３３に設けられた第１貫通孔２９Ｋ、３１Ｋ、３３Ｋも密集して形成されることとなる。同様に、電源配線１９と接地電極層３０、３２、３４とを絶縁するために接地電極層３０、３２、３４に設けられた第２貫通孔３０Ｋ、３２Ｋ、３４Ｋも密集して形成されることとなる。
【００２６】
具体的には、投影密集領域ＴＭＲ内においては、電源配線１５と、これと隣接する接地配線１７との間隔は、例えば１５０μｍ〜４５０μｍ程度に設定されている。したがって、第１貫通孔２９Ｋ、３１Ｋ、３３Ｋ、第２貫通孔３０Ｋ、３２Ｋ、３４Ｋとの間隔も、１５０μｍ〜４５０μｍ程度に設定されている。したがって、投影密集領域ＴＭＲ内においては、各配線のインダクタンスを低減できる反面、電源電極層２９、３１、３３と接地電極層３０、３２、３４とが厚さ方向にて互いに重なりあう対向面積が小さくなり、コンデンサの容量はあまり得られない。
【００２７】
次に、投影密集領域ＴＭＲの周囲に設けられた周縁領域ＴＳＲについて説明する。周縁領域ＴＳＲにおいては、展開部９にハンダバンプ３から展開された配線が形成されており、特に、信号バンプ３Ｓから延びて形成された信号配線１９が集中的に配置されている。内蔵コンデンサ１３部分においては、信号配線１９は、電源電極層２９、３１、３３に設けられた第３貫通孔２９Ｓ、３１Ｓ、３３Ｓ内を貫通し、さらに接地電極層３０、３２、３４に設けられた第４貫通孔３０Ｓ、３２Ｓ、３４Ｓ内を貫通し、いずれの電極層とも絶縁されつつ、信号パッド５Ｓと接続されている。
【００２８】
信号配線１９は、相互の間隔が１ｍｍ〜１．２５ｍｍ程度に設定されており、第３貫通孔２９Ｓ、３１Ｓ、３３Ｓ、第４貫通孔３０Ｓ、３２Ｓ、３４Ｓも同じく１ｍｍ〜１．２５ｍｍ程度の間隔で設けられている。このように投影密集領域ＴＭＲよりも貫通孔の間隔が広くなっているため、電源電極層２９、３１、３３および接地電極層３０、３２、３４の面積が大きくなり、コンデンサの容量を大きくすることができる。
【００２９】
また、図２に示したように、第３貫通孔２９Ｓ、３１Ｓ、３３Ｓ、第４貫通孔３０Ｓ、３２Ｓ、３４Ｓは、同径で互いに厚さ方向に形成した位置に形成されている。したがって、電源電極層２９、３１、３３および接地電極層３０、３２、３４が互いに対向する面積が大きくなり、コンデンサの容量をより効果的に大きくすることができる。
【００３０】
さらに、信号配線１９は、その周囲を電源電極層２９、３１、３３および接地電極層３０、３２、３４に包囲されているため、シールド効果により、互いのクロストークノイズが防止される。
【００３１】
以上説明した通り、本実施形態の配線基板１によれば、投影密集領域においては、コンデンサの容量をある程度犠牲にしながらも、インダクタンスの小さい電源配線１５および接地配線１７と各電極層とを接続し、周縁領域ＳＲにおいては、信号配線をシールドしつつ、大容量のコンデンサを得ることができるため、内蔵コンデンサ１３全体としてみれば、大容量で、かつ、低インダクタンスの接続配線により接続されたコンデンサとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る配線基板を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る配線基板の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１    配線基板
３    ハンダバンプ（接続端子）
３Ｐ  電源バンプ（第１接続端子）
３Ｇ  接地バンプ（第２接続端子）
３Ｓ  信号バンプ（第３接続端子）
５    接続パッド（外部接続端子）
５Ｐ  電源パッド（第１外部接続端子）
５Ｇ  接地パッド（第２外部接続端子）
５Ｓ  信号パッド（第３外部接続端子）
９    展開部
１３  内蔵コンデンサ
１５  電源配線（第１接続配線）
１７  接地配線（第２接続配線）
１９  信号配線（第３接続配線）
２９、３１、３３  電源電極層（第１導電層）
３０、３２、３４  接地電極層（第２電極層）
２９Ｋ、３１Ｋ、３３Ｋ  第１貫通孔
３０Ｋ、３２Ｋ、３４Ｋ  第２貫通孔
２９Ｓ、３１Ｓ、３３Ｓ  第３貫通孔
３０Ｓ、３２Ｓ、３４Ｓ  第４貫通孔
７６〜８０  高誘電体層
【図１】
0003554885.tif 000002
【図２】
0003554885.tif 000003