(57)【要約】  配線基板が、第１面と前記第１面とは反対の第２面とを有する基板と；前記第１面と前記第２面とに露出しかつ前記基板の内部に形成された平行する２本の貫通配線を有する伝送路と；を備え、前記２本の貫通配線のうちの少なくとも一方は、前記第１面における前記貫通配線の径及び前記第２面における前記貫通配線の径よりも小さい径を有するくびれ部を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板であって、
第１面と前記第１面とは反対の第２面とを有する基板と；
前記第１面と前記第２面とに露出しかつ前記基板の内部に形成された平行する２本の貫通配線を有する伝送路と；を備え、
前記２本の貫通配線のうちの少なくとも一方は、前記第１面における前記貫通配線の径及び前記第２面における前記貫通配線の径よりも小さい径を有するくびれ部を有する配線基板。
【請求項２】
前記２本の貫通配線の両方が、前記くびれ部を有しており、
前記２本の貫通配線の前記くびれ部は前記第１面から互いに等しい距離に配置されている請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記くびれ部のうち、その径が最小になる部分は、前記基板の厚み方向における中央に設けられている請求項２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記２本の貫通配線の前記第１面に平行な断面における形状が、前記基板の全厚さにわたって互いに同一である請求項２又は３に記載の配線基板。
【請求項５】
前記基板は一体構造である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項６】
前記伝送路は、前記配線基板の前記第１面上に平行に配置された２本の表面配線を含み、
前記２本の表面配線と前記２本の貫通配線とは、各々の配線ピッチを調整するためのピッチ調整部を介して接続されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項７】
配線基板の製造方法であって、
第１面と前記第１面とは反対の第２面とを有する基板を準備し、
前記第１面及び前記第２面の両面上であって、貫通孔を形成する部分以外の部分にレジストを配し、
前記第１面及び前記第２面の両面上のレジスト越しにサンドブラスト行うことで、前記基板の内部に、前記第１面における前記貫通配線の径及び前記第２面における前記貫通配線の径より小さい径を有するくびれ部を有する貫通孔を形成することを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に関し、特に貫通配線を含む伝送路を備えた配線基板に関する。
本願は、２０１２年９月７日に、日本に出願された特願２０１２−１９７３８８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ストレージまたはサーバー間において、数十Ｇｂｐｓというデータ伝送速度の高速データ通信が求められており、このような高速デジタル信号の伝送技術においては、差動伝送方式がよく用いられている。【０００３】
差動伝送方式とは、２本の並走する線路に互いに逆極性の信号を伝送する伝送方式であり、互いの電位差にて信号を認識するため、コモン・モード・ノイズに強いという特長がある。差動伝送路を備える配線基板は、例えば特許文献１に開示されている。【０００４】
差動伝送方式の利点として、低消費電力、外来ノイズ耐性、及びグランド電位の影響を受けにくいこと、等が挙げられる。このようなデータ伝送システムは、信号送信ＩＣ（トランスミッター）−チャネル（信号伝送経路）−信号受信ＩＣ（レシーバ）から構成される。
ＩＣの端子間隔とプリント回路基板のようなチャネルの端子間隔とでは、配線デザインルールが異なる。従って、ＩＣとチャネルとの間にはインターポーザー基板（貫通配線基板）がしばしば挿入される。【０００５】
図１１Ａ及び１１Ｂは、従来の差動信号が流れる貫通配線を備えたインターポーザー基板１００の一例である。ＩＣ１２０から出た信号は、インターポーザー基板１００の主面上に形成された表面配線を通り、次いでインターポーザー基板内部の貫通配線１１０を通り、実装部を経てプリント回路基板１３０へと導かれる。上述したように、差動信号が流れる表面配線および貫通配線は、２本の並走する線路である。【０００６】
従来の、差動信号が流れる貫通配線を備えたインターポーザー基板の透過斜視図を図１２に示す。仮に、真の差動伝送モードの信号が流れるのであれば、２本の貫通配線同士は電界で結合していると考えられる。また、差動伝送路は、良好な伝送特性を実現するために、ある特定の差動インピーダンス（例えば１００Ω）となるように設計される。この差動インピーダンスを決定する要因のひとつとして、並走する２本の貫通配線の離間距離が挙げられる。一般的には、基板表面上に形成される表面配線よりも、基板を貫通する貫通配線を形成することが技術的に困難である。そのため、貫通配線の太さは表面配線よりも太くなる。しかも、貫通配線で構成される差動伝送路の場合は、目標とする差動インピーダンスを実現するために、並走する２本の貫通配線の線間距離をある程度確保する必要がある。つまり、良好な伝送特性を実現するという制約下では、２本の貫通配線の線間距離を狭くすることはできない。したがって、基板において２本の貫通配線が占有する領域を一定以上確保する必要があり、基板の小型化及び貫通配線を高密度に形成することが困難であるという問題があった。【０００７】
上述した従来の問題を、伝送線路理論を用いてより詳細に説明する。マイクロストリップラインまたは同軸線路といった伝送路の伝送モードとして、ＴＥＭモードが知られている。
ここではＴＥＭ波の伝送について議論する。【０００８】
一般的には、ＴＥＭモードは２導体間の高周波信号伝送モードであるという見方ができる。例えば２導体のうちの１導体は信号線、他導体はＧＮＤと呼ばれる形態が考えられる。
同軸ケーブルの場合、前者は芯線、後者は外皮導体ということになる。
信号線路には、単位長さあたり、Ｌ[Ｈ／ｍ]のインダクタンスが直列に分布し、また２導体間には単位長さあたりＣ[Ｆ／ｍ]の静電容量が形成され、さらには線路には導体の抵抗に起因する直列抵抗Ｒ[Ω/ｍ]と２導体間の信号リーク量を定義する並列コンダクタンスＧ[Ｓ／ｍ]が分布している。【０００９】
さて、現在議論している伝送系の電信方程式を解く過程で、ある位置での電圧Ｖと電流Ｉの比として、特性インピーダンスＺｘが定義され、それは下記に示す関係式で表現できる。【００１０】
【数１】
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ここで、ｊは虚数単位、ωは交流電流の角周波数[rad/s]を表す。【００１１】
この式において、周波数が高い場合、且つ、または単に導体の抵抗Ｒ及び誘電体の損失Ｇが少ない場合、
Ｒ≪ωＬ、Ｇ≪ωＣとなり、式は
【数２】
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と簡略化される。即ち、特性インピーダンスＺｘは、導体線路のインダクタンスＬと２導体間のキャパシタンスＣで定義できる。【００１２】
差動貫通配線に関し、差動伝送路設計という観点から議論する。差動で動作する貫通配線であるから、貫通配線は２本並走する形態であると容易に予想される。また、この貫通配線は上で議論された２導体間の信号伝送モードと考えられるため、上の議論の内容がそのまま適用できると考えられる。【００１３】
さて、通常のプリント配線板においては、貫通配線の貫通孔は、ドリル加工またはレーザー加工等の加工法によって製作され、その径は加工法に依存する。一般的には貫通配線の貫通孔の径は３００μｍ程度であると予想される。そして、貫通配線の長さは基板の厚みで決まる。また、基板は材料に特有の誘電率を有する。【００１４】
差動設計において、一般的には差動インピーダンスＺｄｉｆｆ＝１００Ωが適用される場合が多い。差動インピーダンスは、これまで議論してきた特性インピーダンスである。したがって、そのインピーダンスは、単位長さあたりのインダクタンスとキャパシタンスとで決まるはずである。【００１５】
従来技術によると、貫通配線のインダクタンスは貫通孔の径で決定され、キャパシタンスを定義する、貫通孔同士が対向している部分の表面積（対向面積）及び材料の誘電率も、使っている基板技術（テクノロジー）によって一意的に決定されると考えられる。よって、差動設計において目標のＺｄｉｆｆ＝１００Ωを実現するには、貫通孔間の距離を調節するしか方法がないと考えられる。【００１６】
しかしながら、一般的に、貫通孔はその加工寸法に起因し、大きな表面積を有するので、１００Ωという比較的高いインピーダンスを実現するには、それらをある程度離間させなければならなかった。例えば、貫通孔の離間距離は貫通孔径よりも大きな３５０〜４００μｍ程度である。【００１７】
そして、目標のインピーダンスを達成するには、この離間距離は今まで述べた議論の結果により一意的に決まってしまう。従って、差動貫通配線間距離は、差動インピーダンスの設計値により縛りを受けるために、変えられないという問題が生じる。
これは特に、差動端子が複数並ぶ場合に、フットプリントの縮小ができないという、近年の高密度実装とは相反することを意味している。【００１８】
ここで、図１３は、従来の差動貫通配線を示す断面図である。
まとめると、従来の差動貫通配線では、図１３に示すように、貫通孔１１１Ａ，１１１Ｂの径Ｄ、高さＨ、誘電体材料特性（比誘電率ε）の冗長性が少ない場合、差動伝送線路設計で規定される、特定の差動インピーダンスを満たすためには、差動貫通配線の間隔Ｘは、１つの値しか取ることができない。
なお、ここで、貫通孔１１１Ａ，１１１Ｂの見かけの単位長さ（ここでは、基板の厚みで規定される）あたりのインダクタンスは、貫通孔の径Ｄ[ｍｍ]と貫通孔の高さＨ[ｍｍ]とにより、
【数３】
2014038542.tif 000005
と表現できる。また、貫通孔１１１Ａ，１１１Ｂ間の単位長さあたりのキャパシタンスＣは、貫通孔１１１Ａ，１１１Ｂの対向面積をＳ、貫通孔１１１Ａ，１１１Ｂに充填される誘電体の比誘電率をεと定義すると、
【数４】
2014038542.tif 000006
と表現される。ここで、差動インピーダンスＺｄｉｆｆ＝√Ｌ０／Ｃ０＝１００Ωを満たすＣ０は、ひとつしかない。すなわち、貫通孔間隔Ｘを変えられない。
即ち、従来の差動貫通配線では、この差動貫通配線１１０Ａ，１１０Ｂの間隔距離Ｘが大きいため、フットプリントの増大を招いてしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】日本国特許第２７３６１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、ペア貫通配線同士の距離を狭くすることを可能とし、伝送特性の劣化を抑制しつつ高密度に配された伝送路を実現可能な配線基板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】
【００２１】
本発明の第１態様に係る配線基板は、第１面と前記第１面とは反対の第２面とを有する基板と；前記第１面と前記第２面とに露出しかつ前記基板の内部に形成された平行する２本の貫通配線を有する伝送路と；を備え、前記２本の貫通配線のうちの少なくとも一方は、前記第１面における前記貫通配線の径及び前記第２面における前記貫通配線の径よりも小さい径を有するくびれ部を有する。
前記２本の貫通配線の両方が、前記くびれ部を有しており、前記２本の貫通配線の前記くびれ部は前記第１面から互いに等しい距離に配置されていてもよい。
前記くびれ部のうち、その径が最小になる部分は、前記基板の厚み方向における中央に設けられていてもよい。
前記２本の貫通配線の前記第１面に平行な断面における形状が、前記基板の全厚さにわたって互いに同一であってもよい。
前記基板は一体構造であってもよい。
前記伝送路は、前記配線基板の前記第１面上に平行に配置された２本の表面配線を含み、前記２本の表面配線と前記２本の貫通配線とは、各々の配線ピッチを調整するためのピッチ調整部を介して接続されていてもよい。
本発明の第２態様に係る配線基板の製造方法は、第１面と前記第１面とは反対の第２面とを有する基板を準備し、前記第１面及び前記第２面の両面上であって、貫通孔を形成する部分以外の部分にレジストを配し、前記第１面及び前記第２面の両面上のレジスト越しにサンドブラスト行うことで、前記基板の内部に、前記第１面における前記貫通配線の径及び前記第２面における前記貫通配線の径より小さい径を有するくびれ部を有する貫通孔を形成する。
【発明の効果】
【００２２】
上記本発明の一態様に係る配線基板は、差動伝送路を構成する２本の貫通配線において、前記２本の貫通配線の少なくとも一方は、前記２本の貫通配線同士の離間距離が局所的に大きくなるような、くびれ部を有している。
２本の貫通配線の少なくとも一方がくびれ部を有することにより、従来のストレート形状の貫通配線間隔が広がったことと同様な効果を実現することができる。即ち、従来のストレート形状の貫通配線において、所定のインピーダンス条件を満たすための貫通孔間隔がＸである場合、くびれを有する貫通配線間の距離をＹとすると、Ｙ＜Ｘの関係が必ず成り立つ。【００２３】
根本的な原理としては、くびれ部を有する貫通配線と、従来のストレート形状の貫通配線とで間隔が等しい場合、前者の容量成分Ｃ０（Ｆ）と後者の容量成分Ｃ１（Ｆ）ではＣ０＞Ｃ１の関係が成り立つことにある。くびれ部を有する貫通配線では、間隔を狭くすることで不足分の容量成分が増加する。結果として、貫通孔同士の距離を狭くすることが可能となる。
その結果、本発明では、差動伝送信号が流れる２本の貫通配線部同士の距離を狭くすることを可能とし、伝送特性の劣化を抑制しつつ高密度に配された差動伝送路を備えた配線基板を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明に係る配線基板の一構成例を示す透過斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係る配線基板の変形例を示す透過斜視図である。
【図２】図１に示す配線基板において、貫通配線の部分を拡大して示す透過斜視図である。
【図３】図１に示す配線基板において、貫通配線の部分を拡大して示す平面図である。
【図４Ａ】本発明の原理を説明するための図であり、本発明に係る配線基板の貫通配線の一例の断面図である。
【図４Ｂ】本発明に係る配線基板の貫通配線の変形例の断面図である。
【図４Ｃ】本発明に係る配線基板の貫通配線の変形例の断面図である。
【図５Ａ】ストレート形状の貫通配線を有する配線基板において、貫通配線の部分を拡大した平面図である。
【図５Ｂ】ストレート形状の貫通配線を有する配線基板を示す透過斜視図である。
【図６】図５に示す配線基板において、反射係数の周波数特性の電磁界シミュレーション結果を示す図である。
【図７】図１に示す配線基板について、反射係数の周波数特性の電磁界シミュレーション結果を示す図である。
【図８】貫通配線の他の例を示す断面図である。
【図９】貫通配線の他の例を示す断面図である。
【図１０】貫通配線の他の例を示す断面図である。
【図１１Ａ】従来の貫通配線基板の一例を示す断面図である。
【図１１Ｂ】従来の貫通配線基板の一例を示す透過斜視図である。
【図１２】従来の差動伝送方式の貫通配線の一例を示す透過斜視図である。
【図１３】従来の差動貫通配線を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態に係る配線基板について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１Ａは、本発明の一実施形態に係る配線基板１の一構成例を示す透過斜視図である。
本発明の一実施形態に係る配線基板１は、基板１０の一面（第１面）１０ａ上に、平行に配置された２本の表面配線１１Ａ，１１Ｂから構成される伝送路１２と、前記基板１０に形成された貫通孔１４Ａ，１４Ｂに導体を充填又は成膜することで形成され、前記２本の表面配線１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ電気的に接続された、２つの貫通配線１６Ａ，１６Ｂを有する。
なお、以下の本発明の実施形態の説明では伝送路１２を差動伝送路として用いる場合について言及しているが本発明の伝送路１２は差動伝送路に限定されない。また、伝送路１２を差動伝送路として用いる場合、配線基板１に不図示のグランド配線を適宜設けてもよい。
【００２７】
基板１０は、高周波領域での誘電損失が小さい材料からなる。基板１０の材料として、例えば石英、ホウ珪酸ガラス、高絶縁シリコン、ファインセラミックス、液晶ポリマー、及びテフロン（登録商標）などのフッ素系樹脂材料が挙げられる。比誘電率が特に小さいため、石英、液晶ポリマー、及びテフロンなどのフッ素系樹脂材料が基板１０の材料として好適に用いられる。基板１０の厚さは、配線基板１が所定の薄さ以上でウエハの搬送性を満たせば良く、例えば０.１〜２.０ｍｍとする。また、本発明において基板１０は一体構造であることが好ましい。
【００２８】
伝送路１２は、平行に配置された２本の表面配線１１Ａ，１１Ｂ（表面配線）から構成される。２本の表面配線１１Ａ，１１Ｂはそれぞれ＋極と−極の極性を持ち、１組で伝送路を構成する。
表面配線１１Ａ，１１Ｂは、抵抗値が低い導体で形成される。例えばＣｕの電解めっきで形成される。表面配線１１Ａ（＋極）と配線１１Ｂ（−極）との膜厚、配線幅、間隔は、所望の特性インピ−ダンスとなるように設計される。
また、図１Ｂに示すように、表面配線を形成する際に発生する基板１０への熱応力を低減するため、基板１０の一面１０ａ上に熱緩和樹脂１７を設け、その上に表面配線１１Ａ，１１Ｂを形成してもよい。熱緩和樹脂１７の材料としては、高耐熱性を有するポリイミド樹脂またはシリコン樹脂を用いることが好ましい。なお、図１Ｂでは基板１０の他方の面（第２面）１０ｂ上にも熱緩和樹脂１７が設けられているが、１０ａ及び１０ｂのどちらか一面のみに熱緩和樹脂１７が形成されていてもよい。  
【００２９】
電極パッド１３Ａ，１３Ｂは、表面配線１１Ａ，１１Ｂとそれぞれ電気的に接続されている。電極パッド１３Ａ，１３Ｂは、基板１０の一面１０ａに設けられ、少なくとも一部が、貫通孔１４Ａ，１４Ｂの一方の開口部から孔内に露呈するようにして設けられている。
電極パッド１３Ａ，１３Ｂの材質としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）合金、またはアルミニウム−シリコン−銅（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）合金等の導電性に優れる材質が好適に用いられる。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に係る配線基板１において、貫通配線１６Ａ，１６Ｂの部分を拡大して示す透過斜視図である。また、図３は、本発明の一実施形態に係る配線基板１において、貫通配線１６Ａ，１６Ｂの部分を拡大して示す平面図である。
貫通配線１６Ａ，１６Ｂは、前記基板１０の他方の面１０ｂ側から一方の面１０ａ側に貫通するように配置され、前記電極パッド１３Ａ，１３Ｂの一部を露呈する貫通孔１４Ａ，１４Ｂと、前記貫通孔１４Ａ，１４Ｂの内に充填又は成膜された導体から構成されている。貫通配線１６Ａ，１６Ｂは、電極パッド１３Ａ，１３Ｂを介して、伝送路１２を構成する前記２本の表面配線１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
【００３１】
そして本発明の一実施形態に係る配線基板１は、図２に示すように、２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂの少なくとも一方は、２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂの側壁面同士の距離が局所的に大きくなるような、くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有している。すなわち、２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂの内部に導体を充填又は成膜することで形成された２本の貫通配線１６Ａ，１６Ｂの少なくとも一方は、前記２本の貫通配線１６Ａ，１６Ｂの離間距離が局所的に大きくなるような、くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有している。
【００３２】
図２では、２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂの双方が、くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有している場合を例に挙げて示している。また、２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂのくびれ部１５Ａ，１５Ｂが、基板１０の一面から互いに等しい距離に配置されている。ここでは、くびれ部１５Ａ，１５Ｂは、基板１０の厚み方向において中央に設けられている。また、図２に示す例では、２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂの形状が、基板１０の一面から等距離にある位置においては、貫通孔の径が互いに同じである。つまり、２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂの基板１０の一面に平行な断面の形状は、前記基板の全厚さにわたって互いに同一である。２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂが、互いに同一の断面形状であると、双方の貫通配線に流れる高周波信号の位相が時間的にずれにくくなるので好ましい。具体的には、貫通孔の一端から信号伝送方向に対して垂直方向をＸ軸とし、貫通孔の前記一端を信号位相の原点とした場合、Ｘ＝０におけるプラス極性側の貫通孔と、マイナス側極性の貫通孔との信号位相差は０となる。他方、くびれ部１５Ａ，１５Ｂが基板１０の一面から互いに異なる距離に配置されていると、プラス極性側の貫通孔と、マイナス側極性貫通孔とで信号経路の長さが異なることとなるため、位相差は０とはならない。これは位相差を生じさせ、スキューと呼ばれる波形歪みを生じさせる要因となる。
【００３３】
２つの貫通配線１６Ａ，１６Ｂにおいて、貫通孔１４Ａ，１４Ｂの少なくとも一方が、くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有することにより、従来のストレート形状の貫通孔間隔が広がったことと同様な効果を実現することができる。即ち、従来のストレート形状の貫通配線において、所定のインピーダンス条件を満たすための貫通孔間隔がＸである場合、くびれ部を有する貫通配線間の距離をＹとすると、Ｙ＜Ｘの関係が必ず成り立つ。
【００３４】
本発明の根本的な原理は、本発明の一実施形態に係るくびれ部１５Ａ，１５Ｂを有する貫通配線１６Ａ，１６Ｂと、従来のストレート形状の貫通配線との間隔が等しい場合、前者の容量成分Ｃ０（Ｆ）と後者の容量成分Ｃ１（Ｆ）ではＣ０＞Ｃ１の関係が成り立つことである。くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有する貫通孔１４Ａ，１４Ｂでは、間隔を狭くすることで不足分の容量成分を増加させる。結果として、貫通孔１４Ａ，１４Ｂ同士の距離を狭くすることが可能となる。
【００３５】
その結果、本発明では、貫通配線１６Ａ，１６Ｂ部同士の距離を狭くすることを可能とし、高密度実装を実現することが可能な、配線基板１を提供することができる。
【００３６】
なお、従来（図１１Ａ〜図１３）、基板１００の表面には、２本の並走して形成された伝送路１１１Ａ、１１１Ｂ（１１２）と貫通配線１１０Ａ、１１０Ｂとの間に、両者のピッチを調整するためのＶの字状のピッチ調整部１１１Ａｐ（１１１Ａ）、１１１Ｂｐ（１１１Ｂ）が形成されている。このＶの字状のピッチ調整部においては、配線間距離が一定でないためインピーダンス不整合が生じて信号波形が崩れ、伝送特性が劣化するという問題があった。
しかしながら、本発明（図１〜図３）によれば、前述したとおり、貫通配線１６Ａ，１６Ｂ同士の距離を狭くすることが可能となるので、Ｖの字状のピッチ調整部１１Ａｐ（１１Ａ）、１１Ｂｐ（１１Ｂ）においては線間距離を大きく変更する必要がない。つまり、ピッチ調整部１１Ａｐ（１１Ａ）、１１Ｂｐ（１１Ｂ）における線間距離を、表面配線１１Ａ、１１Ｂの線間距離に近づけることができる。その結果、ピッチ調整部１１Ａｐ（１１Ａ）、１１Ｂｐ（１１Ｂ）においては、インピーダンス不整合が生じにくくなるので、伝送特性の劣化が抑えられる。
【００３７】
図４Ａは、本発明の原理を説明するための図であり、配線基板１において貫通配線１６Ａ，１６Ｂの部分を示す断面図である。貫通配線１６Ａ，１６Ｂの貫通孔１４Ａ，１４Ｂは、底面部及び上面部の径をＤとした場合、貫通孔１４Ａ，１４Ｂ内部の径がΔＤだけ小さくなる部分（くびれ部１５Ａ，１５Ｂ）を有する。すなわち、くびれ部１５Ａ，１５Ｂの径は（Ｄ−ΔＤ）となる。
ここで、貫通配線１６Ａ，１６Ｂの見かけの単位長さあたりのインダクタンスＬ０は、貫通配線１６Ａ，１６Ｂの径Ｄ［ｍｍ］と高さＨ［ｍｍ］により、
【数５】
2014038542.tif 000007
と表現できる。なお、ここでいう単位長さとは、基板１０の厚みで定義している。また、貫通配線１６Ａ，１６Ｂ間の、見かけの単位長さあたりのキャパシタンスＣ０は、見かけの対向面積をＳ’、誘電体の比誘電率をεと定義すると、
【数６】
2014038542.tif 000008
と表現される。
【００３８】
しかし、本発明の実施形態によると、貫通配線１６Ａ，１６Ｂ上面と底面の径を変えなくても、内部にくびれ部１５Ａ，１５Ｂを導入することにより、みかけの単位長さあたりの貫通配線１６Ａ，１６Ｂのインダクタンスを上昇させ、且つ、貫通配線１６Ａ，１６Ｂ間のみかけの単位長さあたりのキャパシタンスを低下させることができる。つまり、見かけの差動インピーダンスをＺ０ｄｉｆｆとすると、
【数７】
2014038542.tif 000009
に対して、実際のインダクタンスＬ１がＬ０よりも大きくなり、実際の単位長さあたりのキャパシタンスＣ１がＣ０よりも小さくなる。従って、実際の差動インピーダンスをＺｄｉｆｆ−ｄａｓｈとすると、
【数８】
2014038542.tif 000010
は、１００Ωよりも大きくなる。
【００３９】
差動インピーダンスＺｄｉｆｆ−ｄａｓｈを１００Ωにしたい場合、何らかの方法でＺｄｉｆｆ−ｄａｓｈを下げなければならない。もし、これをキャパシタンスＣ１を大きくすることによって実現する場合、後述するように貫通配線１６Ａ，１６Ｂ間距離をδＸだけ短縮することで実現される。
【００４０】
すなわち、前述したメカニズムにより、本発明を適用することにより、従来では実現できなかった、貫通配線１６Ａ，１６Ｂの配線間距離の短縮化、いわゆるフットプリントの縮小化が量δＸだけ実現できる。
【００４１】
具体的には、例えば、ガラス基板１０に、くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有する貫通配線１６Ａ，１６Ｂを設けたような場合、従来例でＸ＝３５０μｍだったのに対し、本実施形態では、Ｙ＝Ｘ−δＸ＝３００μｍまで距離を短くすることができた。従って、δＸ＝５０μｍだけフットプリントを縮小化できるという効果を発揮する。
しかしながら、くびれ部１５Ａ，１５Ｂのくびれ方をより急峻にする等すれば、上記具体例よりも大きなδＸが得られることは想像に難くない。
また、くびれ部１５Ａ，１５Ｂは、図４Ａに示すような貫通配線の径が基板の厚さ方向の中央に向かって線形的に小さくなる形状に限定されない。例えば、くびれ部が図４Ｂに示すように曲面で構成されてもよい。また、図４Ｃに示すようにくびれ部が一定の径で基板の厚さ方向に一定の長さを有するように形成されていてもよい。本発明において、くびれ部とは、貫通配線のうち基板の底面部１０ｂ及び上面部１０ａにおける貫通配線の径よりも小さい径を有する部分を含む領域を指す。
インダクタンス及びキャパシタンスの制御のしやすさの観点から、くびれ部は貫通配線の径が基板の厚さ方向の中央（もしくは基板の厚さ方向の中央以外の任意の箇所）に向かって連続的に小さくなるように形成されることが好ましい。
【００４２】
本実施形態の効果は、貫通配線１６Ａ，１６Ｂのくびれ部１５Ａ，１５Ｂによる、みかけの単位長さあたりのインダクタンスの上昇と、貫通配線１６Ａ，１６Ｂのくびれ部１５Ａ，１５Ｂの導入による、みかけの単位長さあたりの貫通孔１４Ａ，１４Ｂ間キャパシタンスの低下によってもたらされていることである。  
【００４３】
従来のストレート形状の貫通配線１１０Ａ，１１０Ｂを有する配線基板１００（図５Ａ及び図５Ｂ参照）について、反射係数の周波数特性の電磁界シミュレーション結果を図６に示す。電磁界解析には、アンシス社の３次元電磁界解析ソフと「ＨＦＳＳ」を用いた。
【００４４】
ポートのインピーダンスは１００Ωに設定している。貫通配線とポート間を結ぶ、伝送線路（差動伝送線路）は、差動インピーダンス＝１００Ωで設計されている。貫通配線１１０Ａ，１１０Ｂの間隔を３００μｍと３５７．５μｍでシミュレーションした。反射損ＳｄｄＩＩが、間隔３００μｍの場合よりも、３５７.５μｍの方が良好である（＝反射が少ない）ことから、３５７.５μｍの貫通配線の方が、１００Ωに近い差動インピーダンスを有していると考えられる。反射損はおおよそ−２５ｄＢ以下となる。
【００４５】
一方、本発明の実施形態に係る貫通配線１６Ａ，１６Ｂがくびれ部１５Ａ，１５Ｂを有する配線基板１（図１参照）について、シミュレーション結果を、図７に示す。
貫通配線１６Ａ，１６Ｂの間隔は３００μｍとした。反射損はおおよそ−２５ｄＢ以下となった。よって、ストレート形状で間隔３５７.５μｍの場合の効果を、くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有する本発明の実施形態に係る貫通配線１６Ａ，１６Ｂでは、３００ｕｍで実現できている。
【００４６】
すなわち、本発明実施形態に係る貫通配線を用いた場合、貫通配線１６Ａ，１６Ｂの間隔を従来の貫通配線よりも５７.５μｍ短縮できる。なお、貫通配線１６Ａ，１６Ｂは、貫通孔１４Ａ，１４Ｂの内部が金属で充填されていても、内壁のみが被覆されていても本発明の効果は有効である。
【００４７】
また、本実施形態の配線基板１において、図３に示すように、伝送路１２を構成する２つの表面配線１１Ａ，１１Ｂは、貫通配線１６Ａ，１６Ｂとの接続部近傍において、２つの表面配線１１Ａ，１１Ｂが、非平行である。図２に示す例では、貫通配線１６Ａ，１６Ｂとの接続部近傍において、２つの表面配線１１Ａ，１１Ｂ間の距離が、広がっている場合を示している。
【００４８】
従来の配線基板では、決まった差動配線のピッチが、差動貫通配線にいたるまでの間に崩れてしまうため、インピーダンス不整合を起こし、波形に影響を与えるという問題があった。一方、本実施形態の配線基板１では、貫通配線１６Ａ，１６Ｂがくびれ部１５Ａ，１５Ｂを有することで、伝送路１２を構成する２本の表面配線１１Ａ，１１Ｂのピッチ間隔と、貫通孔１４Ａ，１４Ｂ間隔の差を小さくすることができ、インピーダンス不連続部による波形への影響を軽減することができる。
【００４９】
なお、上述した説明では、くびれ部１５Ａ，１５Ｂのうち、その径が最小になる部分は、基板１０の厚み方向において中央に設けられている場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図８に示すように、くびれ部１５Ａ，１５Ｂの径が最小になる部分が、基板１０の厚み方向において中央以外に設けられていてもよい。
くびれ部の径が最小になる部分を基板の厚さ方向における中央に設けた場合、導体間の静電容量を最大にできる。一方、くびれ部の径が最小になる部分を基板１０の厚み方向の中央以外に設ける場合、くびれ部の離間距離を変えずにくびれ部の径が最小になる部分の厚み方向における位置をずらすことで、静電容量を調整することができる。
【００５０】
また、２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂの双方が、くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有している場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図９に示すように、２つの貫通孔の片方（貫通孔１４Ａ）のみが、くびれ部１５Ａを有していてもよい。
【００５１】
また、２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂの双方が、くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有している場合、例えば図１０に示すように、前記２つの貫通孔１４Ａ，１４Ｂのくびれ部１５Ａ，１５Ｂが、基板１０の一面からそれぞれ異なる距離に配置されていてもよい。
【００５２】
このような、くびれ部１５Ａ，１５Ｂを有する貫通孔１４Ａ，１４Ｂの形成方法は、特に限定されない。例えば、貫通孔１４Ａ，１４Ｂを形成する部分以外の基板１０上にレジスト（保護膜）を配し、基板１０の両側から、サンドブラストを行う。最後にレジストを剥離することにより、形成することができる。
具体的には、基板１０の一面１０ａ及び他方の面１０ｂの両面上であって、貫通孔１４Ａ，１４Ｂを形成する部分以外の部分にレジストを配し、レジスト越しに基板１０に対してサンドブラストを行うことで、前記基板の内部に、基板１０の一面１０ａにおける前記貫通配線の径及び基板１０の他方の面１０ｂにおける前記貫通配線の径より小さい径を有するくびれ部１５Ａ，１５Ｂを有する貫通孔を形成することができる。
【００５３】
以上、本発明の配線基板について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、伝送路を備える配線基板に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  配線基板、１０  基板、１１Ａ、１１Ｂ  表面配線、１１Ａｐ、１１Ｂｐ  ピッチ調整部、１２  伝送路、１３Ａ、１３Ｂ  電極パッド、１４Ａ、１４Ｂ  貫通孔、１５Ａ、１５Ｂ  くびれ部、１６Ａ、１６Ｂ  貫通配線。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月9日(2015.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板であって、
第１面と前記第１面とは反対の第２面とを有する基板と；
前記第１面と前記第２面とに露出しかつ前記基板の内部に形成された平行する２本の貫通配線を有する伝送路と；を備え、
前記２本の貫通配線のうちの少なくとも一方は、前記第１面における前記貫通配線の径及び前記第２面における前記貫通配線の径よりも小さい径を有するくびれ部を有する配線基板。
【請求項２】
前記２本の貫通配線の両方が、前記くびれ部を有しており、
前記２本の貫通配線の前記くびれ部は前記第１面から互いに等しい距離に配置されている請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記くびれ部のうち、その径が最小になる部分は、前記基板の厚み方向における中央に設けられている請求項２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記２本の貫通配線の前記第１面に平行な断面における形状が、前記基板の全厚さにわたって互いに同一である請求項２又は３に記載の配線基板。
【請求項５】
前記基板は一体構造である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項６】
前記伝送路は、前記配線基板の前記第１面上に平行に配置された２本の表面配線を含み、
前記２本の表面配線と前記２本の貫通配線とは、各々の配線ピッチを調整するためのピッチ調整部を介して接続されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の第１態様に係る配線基板は、第１面と前記第１面とは反対の第２面とを有する基板と；前記第１面と前記第２面とに露出しかつ前記基板の内部に形成された平行する２本の貫通配線を有する伝送路と；を備え、前記２本の貫通配線のうちの少なくとも一方は、前記第１面における前記貫通配線の径及び前記第２面における前記貫通配線の径よりも小さい径を有するくびれ部を有する。
前記２本の貫通配線の両方が、前記くびれ部を有しており、前記２本の貫通配線の前記くびれ部は前記第１面から互いに等しい距離に配置されていてもよい。
前記くびれ部のうち、その径が最小になる部分は、前記基板の厚み方向における中央に設けられていてもよい。
前記２本の貫通配線の前記第１面に平行な断面における形状が、前記基板の全厚さにわたって互いに同一であってもよい。
前記基板は一体構造であってもよい。
前記伝送路は、前記配線基板の前記第１面上に平行に配置された２本の表面配線を含み、前記２本の表面配線と前記２本の貫通配線とは、各々の配線ピッチを調整するためのピッチ調整部を介して接続されていてもよい。
【国際調査報告】
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