(57)【要約】【課題】外部接続用パッドを狭い配列ピッチで設けたとしても、電子部品への接地または電源電位の供給電流経路を十分に確保し、搭載する電子部品を正常に作動させることが可能な配線基板を提供すること。【解決手段】接地用または電源用の導体層４ｂｐ・４ｃｐにおける信号用の外部接続用パッド３ａに対向する部位に設けた開口Ａを、外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃの並びに平行および垂直な辺で構成される四角形状とした。【選択図】  図２
2004273718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、該絶縁基板の上面に形成された信号用，接地用および電源用の複数の電子部品接続用パッドと、前記絶縁基板の下面に縦横の並びに配列形成された信号用，接地用および電源用の複数の外部接続用パッドと、前記絶縁基板の前記上面から前記下面にかけて配設されており、前記電子部品接続用パッドと前記外部接続用パッドとをそれぞれ互いに電気的に接続する信号用，接地用および電源用の配線導体と、前記絶縁層間に前記接地用または電源用の配線導体の一部として配設されており、前記信号用の外部接続用パッドに対向する部位に該信号用の外部接続用パッドより大きな開口を有する接地用または電源用の導体層とを具備して成る配線基板であって、前記開口は前記縦横の並びに平行および垂直な辺から構成される四角形状であることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、移動体通信機器に代表されるような電子機器の小型化・薄型化の要求に伴い、このような電子機器に使用される半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板にも小型化・薄型化・多端子化が求められてきている。そして、そのような小型化・薄型化・多端子化を実現するための配線基板として、外部電気回路基板上に半田バンプを介して表面実装可能としたボール・グリッド・アレイパッケージ（ＢＧＡ）用やチップ・スケール・パッケージ（ＣＳＰ）用の配線基板が実用化されている。
【０００３】
このようなボール・グリッド・アレイパッケージ用やチップ・スケール・パッケージ用の配線基板は、複数の絶縁層を積層して成る絶縁基板の上面に電子部品の電極が半田を介して接続される電子部品接続用パッドを、下面に外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続される外部接続用パッドを設けるとともに絶縁基板の上面から下面にかけて電子部品接続用パッドと外部接続用パッドとを電気的に接続するための配線導体を設けて成る。
【０００４】
そして、このような配線基板によれば、絶縁基板上に電子部品をその電極が電子部品接続用パッドに半田を介して接続されるようにして搭載することにより電子装置となり、この電子装置は、その外部接続用パッドを外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続することにより外部電気回路基板上に実装されるとともに搭載する電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【０００５】
このような配線基板における配線導体は、用途によって信号用と接地用と電源用の配線導体に機能化されている。
このうち信号用の配線導体は、半導体素子等の電子部品と外部電気回路基板との間で電気信号を伝播させるための導電路として機能し、絶縁層間に細い帯状の導体パターンを有するとともに、絶縁層を貫通する貫通導体により上下の導体パターン同士が接続されており、さらに、絶縁層を貫通する貫通導体により信号用の電子部品接続用パッドおよび外部接続用パッドに接続されている。
【０００６】
また、接地用の配線導体や電源用の配線導体は、配線基板に搭載される電子部品にそれぞれ接地電位や電源電位を供給する供給路としての機能を有しているとともに信号用の配線導体に対する電磁シールド機能や特性インピーダンスの調整機能を有しており、信号用の配線導体に対向する広面積の導体層を絶縁層間に有するとともに、絶縁層を貫通する貫通導体によりそれぞれ接地用・電源用の電子部品接続用パッドおよび外部接続用パッドに接続されている。
【０００７】
しかしながら、このような配線基板においては、絶縁基板の絶縁層間に広面積の接地用または電源用の導体層が設けられていることから、絶縁基板の下面に設けた信号用の外部接続用パッドとこの導体層との間に大きなキャパシタンスが発生し、それにより、信号用の配線導体に反射ノイズが発生して、配線基板に搭載した電子部品を誤動作させてしまうという問題点を有していた。そこで、このような問題点を解決するために特開２００１−１６０５９８号公報には、絶縁層の間に設けた接地用または電源用の導体層における信号用の外部接続用パッドに対向する部位に信号用の外部接続用パッドより大きな円形の開口を設けることが提案されている。このような開口を設けることにより信号用の外部接続用パッドと接地用または電源用の導体層との間に形成されるキャパシタンスを低減させている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１６０５９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで現在、上述のような配線基板における外部接続用パッドの配列ピッチは、１．２７ｍｍピッチや１．０ｍｍピッチが主流であるが、更なる小型化・多端子化の実現に向けて、０．８ｍｍピッチや０．５ｍｍピッチの開発が進んでいる。しかしながら、このように外部接続用パッドの配列ピッチを狭くすると、絶縁層間に設けられた接地または電源用の導体層に形成される開口間の間隔も狭くなってくる。これは、接地または電源用の導体層に設けられた開口間において、電子部品との間の接地または電源電位の供給電流経路が充分に確保できないことを意味し、接地用または電源用の導体層のインダクタンスが増加して、それにより電源・グランドノイズが発生してしまい、その結果、搭載する電子部品に誤動作を発生させてしまうという問題点を誘発する。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、外部接続用パッドを狭い配列ピッチで設けたとしても、電子部品への接地または電源電位の供給電流経路を十分に確保し、搭載する電子部品を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、この絶縁基板の上面に形成された信号用，接地用および電源用の複数の電子部品接続用パッドと、前記絶縁基板の下面に縦横の並びに配列形成された信号用，接地用および電源用の複数の外部接続用パッドと、前記絶縁基板の前記上面から前記下面にかけて配設されており、前記電子部品接続用パッドと前記外部接続用パッドとをそれぞれ互いに電気的に接続する信号用，接地用および電源用の配線導体と、前記絶縁層間に前記接地用または電源用の配線導体の一部として配設されており、前記信号用の外部接続用パッドに対向する部位にこの信号用の外部接続用パッドより大きな開口を有する接地用または電源用の導体層とを具備して成る配線基板であって、前記開口は前記縦横の並びに平行および垂直な辺から構成される四角形状であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の配線基板によれば、絶縁層間に配設された接地用または電源用の導体層における信号用の外部接続用パッドと対向する部位に設けられた開口は、外部接続用パッドの縦横の並びに平行および垂直な辺から構成される四角形状であることから、外部接続用パッドの配列ピッチを狭いものとしても同じ面積の円形の開口に対して開口間の間隔を大きなものとすることができ、それにより信号用の外部接続用パッドと接地用または電源用の導体層との間のキャパシタンスを小さいものとするとともに、それらの開口間における電子部品への接地または電源電位の供給経路を十分に確保することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板を半導体素子を搭載するための配線基板に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図であり、図中、１は絶縁層１ａおよび１ｂから成る絶縁基板、２ａ・２ｂ・２ｃはそれぞれ信号用・接地用・電源用の電子部品接続用パッド、３ａ・３ｂ・３ｃはそれぞれ信号用・接地用・電源用の外部接続用パッド、４ａ・４ｂ・４ｃはそれぞれ信号用・接地用・電源用の配線導体である。
【００１４】
なお、本例では、ガラス織物に熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁層１ａの上下面に熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂを３層ずつ積層して絶縁基板１を形成しており、最表層の絶縁層１ｂはソルダーレジスト層である。また、絶縁基板１の上面にはそれぞれ信号用・接地用および電源用の電子部品接続用パッド２ａ・２ｂ・２ｃが形成されているとともに絶縁基板１の下面にはそれぞれ信号用・接地用および電源用の外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃが縦横の並びに配列形成されており、絶縁基板１の上面から下面にかけてはそれぞれ対応する電子部品接続用パッド２ａ・２ｂ・２ｃと外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃとを互いに電気的に接続する信号用・接地用および電源用の配線導体４ａ・４ｂ・４ｃが配設されている。
【００１５】
絶縁層１ａは、本例の配線基板の芯体となる部材であり、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０．１〜１ｍｍ程度の複数の貫通孔５を有している。そして、その上下面および各貫通孔５の内面には配線導体４ａ・４ｂ・４ｃの一部が被着されており、上下面の配線導体４ａ・４ｂ・４ｃが貫通孔５を介して電気的に接続されている。
【００１６】
このような絶縁層１ａ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ドリル加工を施すことにより製作される。なお、絶縁層１ａ上下面の配線導体４ａ・４ｂ・４ｃは、絶縁層１ａ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、貫通孔５内面の配線導体４ａ・４ｂ・４ｃは、絶縁層１ａに貫通孔５を設けた後に、この貫通孔５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。
【００１７】
さらに、絶縁層１ａは、その貫通孔５の内部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から成る樹脂柱６が充填されている。樹脂柱６は、貫通孔５を塞ぐことにより貫通孔５の直上および直下に各絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔５内にスクリーン印刷法により充填し、それを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱６を含む絶縁層１ａの上下面に絶縁層１ｂがそれぞれ３層ずつ積層されている。
【００１８】
絶縁層１ａの上下面に積層された各絶縁層１ｂ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程度の複数の貫通孔７を有している。これらの各絶縁層１ｂは、配線導体４ａ・４ｂ・４ｃを高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体４ａ・４ｂ・４ｃと下層の配線導体４ａ・４ｂ・４ｃとを貫通孔７を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。このような各絶縁層１ｂは、厚みが２０〜６０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂の絶縁フィルムを絶縁層１ａ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貫通孔７を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁樹脂層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１ｂの表面および貫通孔７内に被着された配線導体４ａ・４ｂ・４ｃは、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔７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やサブトラク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。
【００１９】
また、絶縁基板１の上面に形成された電子部品接続用パッド２ａ・２ｂ・２ｃおよび絶縁基板１の下面に形成された外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃは、厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜から成り、それぞれ電子部品の電極および外部電気回路基板の配線導体と各配線導体２ａ・２ｂ・２ｃとを電気的に接続するための接続用電極として機能する。そして、それぞれの露出表面には半田８ａ・８ｂが接合されており、電子部品接続用パッド２ａ・２ｂ・２ｃには半田８ａを介して電子部品の各電極が接続され、外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃには半田８ｂを介して外部電気回路基板の配線導体が接続される。このような電子部品接続用パッド２ａ・２ｂ・２ｃおよび外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃは、絶縁層２ｂの表面に公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法により銅めっき膜を所定のパターンに被着させることにより形成され、その表面に半田ペーストを塗布するとともにそれをリフローすることにより半田８ａ・８ｂが接合される。
【００２０】
なお、信号用の電子部品接続用パッド２ａは直径が５０〜１００μｍ程度の円形であり、接地用や電源用の電子部品接続用パッド２ｂ・２ｃは直径が５０〜１００μｍ程度の円形または連続した広面積のパターンである。また、信号用の外部接続用パッド３ａは直径が２００〜５００μｍ程度の円形であり、接地用や電源用の外部接続用パッド３ｂ・３ｃは直径が２００〜５００μｍ程度の円形または連続した広面積のパターンである。
【００２１】
これらの電子部品接続用パッド２ａ・２ｂ・２ｃと外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃとを接続するようにして絶縁基板１の上面から下面にかけて配設された信号用・接地用および電源用の各配線導体４ａ・４ｂ・４ｃは、それぞれ電子部品の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、信号用の配線導体４ａであれば、主として細い帯状のパターンであり、接地用および電源用の配線導体４ｂ・４ｃであれば、広面積の導体層４ｂｐ・４ｃｐを含んでいる。そして、信号用の配線導体４ａは、電子部品に信号の出し入れを行なうための導体として機能し、接地用および電源用の配線導体４ｂ・４ｃは、電子部品に接地電位や電源電位を供給するための導体として機能するとともに信号用の配線導体４ａを電磁的に遮蔽するシールドとしても機能する。また、例えは信号用の配線導体４ａと接地用の導体層４ｂｐとが絶縁層１ｂを挟んで対向することにより信号用の配線導体４ａに所定の特性インピーダンスが付与される。
【００２２】
さらに、本例の配線基板においては、接地用の導体層４ｂｐにおける信号用の外部接続用パッド３ａに対向する部位に、信号用の外部接続パッド３ａより大きな開口Ａが形成されており、それにより信号用の外部接続パッド３ａと接地用の導体層４ｂｐとの間に形成されるキャパシタンスが低減され、信号用の配線導体４ａに大きな反射ノイズが発生することを防止している。
【００２３】
なお、開口Ａは、図２に下面側の最表層およびその次の層の絶縁層１ｂを除いた部分下面図で示すように、外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃの並びに平行および垂直な辺で構成される四角形状であり、このように開口Ａが外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃの並びに平行および垂直な辺で構成される四角形状であることから、これを同じ面積の円形で形成した場合と比較して開口Ａ間の間隔Ｇを約１０％程度広いものとすることができる。したがってこの開口Ａ同士の間を通って電子部品に接地電位を良好に供給することができ、外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃを狭い配列ピッチで設けたとしても、電子部品への接地電位の供給電流経路を十分に確保し、搭載する電子部品を正常に作動させることが可能となる。
【００２４】
なお、開口Ａの一辺の長さをＬ、信号用の外部接続用パッド３ａの直径をＤ、開口Ａ同士の間隔をＧとしたとき、開口Ａの一辺の長さＬが信号用の外部接続用パッド３ａの直径Ｄ以下であると、信号用の外部接続用パッド３ａと接地用の導体層４ｂｐとの間に形成されるキャパシタンスが大きくなり、信号用の配線導体４ａに大きな反射ノイズが発生し易くなるので、開口Ａの一辺の長さＬは、信号用の外部接続パッド３ａの直径Ｄより長い必要がある。また、開口Ａの一辺の長さＬに対する開口Ａ間の間隔Ｇの割合が１０％未満となると、開口Ａ同士の間を通って電子部品に接地電位を良好に供給することが困難となる。したがって、開口Ａの一辺の長さＬに対する開口Ａ間の間隔Ｇの割合は１０％以上であることが好ましい。
【００２５】
かくして、本発明の配線基板によれば、絶縁基板１の上面に電子部品をその電極が半田８ａを介して各電子部品接続用パッド２ａ・２ｂ・２ｃに接続されるようにして搭載することにより電子装置となり、この電子装置における外部接続用パッド３ａ・３ｂ・３ｃを外部電気回路基板の配線導体に半田８ｂを介して接続することにより電子装置が外部電気回路基板に実装されるとともに搭載する電子部品の各電極が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２６】
なお、本発明は上述の実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば上述の実施の形態例では配線導体４ｂを接地用、配線導体４ｃを電源用として用いたが、配線導体４ｂを電源用、配線導体４ｃを接地用として用いてもかまわない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、絶縁層間に配設された接地用または電源用の導体層における信号用の外部接続用パッドと対向する部位に設けられた開口は、外部接続用パッドの縦横の並びに平行および垂直な辺から構成される四角形状であることから、外部接続用パッドの配列ピッチを狭いものとしても同じ面積の円形の開口に対して開口間の間隔を大きなものとすることができ、それにより信号用の外部接続用パッドと接地用または電源用の導体層との間のキャパシタンスを小さいものとするとともに、それらの開口間における電子部品への接地または電源電位の供給経路を十分に確保することができる。したがって、外部接続用パッドを狭い配列ピッチで設けたとしても、電子部品への接地または電源電位の供給電流経路を十分に確保し、搭載する電子部品を正常に作動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】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す配線基板の下面側の最表層およびその次の層の絶縁層を除いた部分下面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・絶縁基板
１ａ、１ｂ・・絶縁層
２ａ・・・・・信号用の電子部品接続用パッド
２ｂ・・・・・接地用の電子部品接続用パッド
２ｃ・・・・・電源用の電子部品接続用パッド
３ａ・・・・・信号用の外部接続用パッド
３ｂ・・・・・接地用の外部接続用パッド
３ｃ・・・・・電源用の外部接続用パッド
４ａ・・・・・信号用の配線導体
４ｂ・・・・・接地用の配線導体
４ｂｐ・・・・接地用の導体層
４ｃ・・・・・電源用の配線導体
【図１】
2004273718.tif 000003
【図２】
2004273718.tif 000004