(57)【要約】【課題】伝送損失を効率的に低減した多層配線板を提供する。【解決手段】グランドまたは電源である２層の導体層に挟まれて形成された導体ラインを伝送線路として備えた多層配線板において、伝送線路の特性インピーダンスが３５〜４５Ωであり、かつグランドまたは電源である２層の導体層間の距離が２００〜４００μｍであり、かつ少なくとも１本の伝送線路のライン幅が１００〜２５０μｍであることを特徴とする多層配線板。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランドまたは電源である２層の導体層に挟まれて形成された導体ラインを伝送線路として備えた多層配線板において、伝送線路の特性インピーダンスが３５〜４５Ωであり、かつグランドまたは電源である２層の導体層間の距離が２００〜４００μｍであり、かつ少なくとも１本の伝送線路のライン幅が１００〜２５０μｍであることを特徴とする多層配線板。
【請求項２】
２５℃、１ＭＨｚにおける比誘電率が３〜５、かつ誘電正接が０．００１〜０．０３０である絶縁材料を伝送線路の誘電体としたことを特徴とする請求項１に記載の多層配線板。
【請求項３】
絶縁材料が熱硬化性樹脂と、織布または不織布とを含むことを特徴とする請求項２記載の多層配線板。
【請求項４】
絶縁材料が熱硬化性樹脂と、織布または不織布と、平均粒径１μｍ以下のフィラーとを含むことを特徴とする請求項２記載の多層配線板。
【請求項５】
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂、変性ポリイミド樹脂、変性トリアジン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂及び変性シアネートエステル樹脂の少なくとも１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項３または４記載の多層配線板。
【請求項６】
伝送線路の導体ラインの表面粗さが１〜９μｍであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の多層配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送損失が小さい多層配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の発達にともない、ギガヘルツ帯の高周波アナログ信号やギガビットレートの高速デジタル信号が配線板の導体ラインを伝搬するようになってきた。このような信号伝搬では、信号レベルの減衰や反射現象による伝送損失増大が誤動作を招くために、伝送損失の低減が強く求められている。アナログ信号では伝送損失が大きいと信号の検出が難しくなり、デジタル信号では伝送損失が大きいと波形が変形するために信号の誤検出が発生するためである。
【０００３】
信号レベルの減衰抑制を目的として、誘電体損失の低い低誘電率・低誘電正接の多層配線板材料が開発され、その特性が開示されている（例えば、特許文献１及び２、非特許文献１参照。）。また、導体表面の凹凸低減により導体損失低減を図る方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。これらの方法は、入力された信号エネルギーの誘電体損失や導体損失を改善するものであり、結果として伝送損失の低減が図れるものである。
さらに、基板の特性インピーダンスの不整合によって起こる信号の反射現象抑制を目的として、インピーダンス整合を効率的に行う方法が開示されている（例えば、特許文献４〜７参照。）。これらの方法は、入力される信号エネルギーの反射による損失を改善するものであり、結果として伝送損失の低減が図れるものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１―２１４５３号公報
【特許文献２】
特開２００１−４４５８４号公報
【非特許文献１】
高木清著「多層プリント配線板製造技術」日刊工業新聞社出版、１９９３年５月３１日発行、Ｐ７２、表６．３
【特許文献３】
特開２００１−３０８５１８号公報
【特許文献４】
特開平５―１５２７６８号公報
【特許文献５】
特開平８―１５３９７５号公報
【特許文献６】
特開２０００―３２３８４７号公報
【特許文献７】
特開２００１―５３５０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、伝送損失の低減を目的に、誘電体損失や導体損失の低減や特性インピーダンスの整合性を図る方法が各々開示されている。しかしながら、これらの損失を生じさせる現象は複合的に発生しており、それぞれの特長を活かした総合的な多層配線板設計が必要となっている。例えば、５０Ωの特性インピーダンスに整合させた伝送線路のライン幅を太くした場合、抵抗低下による導体損失低減とコンダクタンス増加による誘電体損失増加及び特性インピーダンス低下のために起こる反射による損失増加が複合的に発生し、配線板の材料仕様や設計仕様によって、伝送損失の増減は異なる。したがって、特性インピーダンスを５０Ω等の回路系で要求される値に整合させることが、伝送損失低減に必ずしも最善でないことが推測できる。しかし、このような多層配線板を得るためには、試作を繰り返すことにより、もっとも低損失になるような基板仕様を見出す方法しかなく、材料や設計ルールの変更ごとの検討が必要なために効率的でなかった。本発明においては、伝送損失の小さい多層配線板を容易に設計・作製できることを課題とした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、グランドまたは電源である２層の導体層に挟まれて形成された導体ラインを伝送線路として備えた多層配線板において、伝送線路の特性インピーダンスが３５〜４５Ωであり、かつグランドまたは電源である２層の導体層間の距離が２００〜４００μｍであり、かつ少なくとも１本のライン幅が１００〜２５０μｍである多層配線板である。５０Ω系の回路に対して、従来技術では伝送特性を低下させるとされていた３５〜４５Ωの特性インピーダンスを有するが、ライン幅を太くすることにより導体損失を低下させ、総合的な伝送損失を低減させた多層配線板を提供するものである。
本発明において用いられる特性インピーダンスは、３５Ω以上４５Ω以下であって、４０Ω以上４５Ω以下が好ましく、４２．５Ω以上４５Ω以下がさらに好ましい。特性インピーダンスが３５Ωを下回ると、反射による損失が大きくなり、伝送損失が大きい。また、特性インピーダンスが４５Ωを超えると導体損失低減が現れるライン幅に達することができない。
【０００７】
また、本発明において用いられるグランドまたは電源である２層の導体層間の距離は、２００μｍ以上４００μｍ以下であって、２００μｍ以上３００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以上２５０μｍ以下がさらに好ましい。２層の導体層間の距離が２００μｍを下回ると、ライン幅が太い場合には、特性インピーダンスが３５Ω未満となり、伝送損失が大きい。また、ライン幅が細い場合には、導体損失が大きく、伝送損失が大きい。２層の導体層間の距離が４００μｍを超えると、多層配線板の板厚が増大する。
また、本発明において用いられる少なくとも１本のライン幅は、１００μｍ以上２５０μｍ以下であって、１００μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上１５０μｍ以下がさらに好ましい。ライン幅が１００μｍを下回ると、導体損失が大きい。ライン幅が２５０μｍを超えると高密度配線設計が困難となる。
【０００８】
本発明は、さらに、２５℃、１ＭＨｚにおける比誘電率が３以上５以下、かつ誘電正接が０．００１以上０．０３０以下である絶縁材料を伝送線路の誘電体とした多層配線板である。本発明において用いられる絶縁材料の比誘電率は３以上５以下が好ましく、３以上４以下がより好ましい。また、本発明において用いられる絶縁材料の誘電正接は０．００１以上０．０３０以下が好ましく、０．００１以上０．０２０以下がより好ましく、０．００１以上０．０１０以下がさらに好ましい。比誘電率が３、または誘電正接が０．００１を下回ると、経済的にコストが高い絶縁材料の使用が必要となる。比誘電率が５、または誘電正接が０．０３０を超えると、誘電体損失が大きくなる傾向にある。
【０００９】
本発明は、さらに、絶縁材料が熱硬化性樹脂と、織布または不織布とを含む多層配線板である。熱硬化性樹脂と、織布または不織布とを含む絶縁材料は、経済性に優れ、加工性、接続信頼性にも優れている。
【００１０】
本発明は、さらに、絶縁材料が熱硬化性樹脂と、織布または不織布と、平均粒径１μｍ以下のフィラーとを含む多層配線板である。熱硬化性樹脂と、織布または不織布と、平均粒径１μｍ以下のフィラーとを含む絶縁材料は、経済性、加工性、接続信頼性に加え、剛性や表面平滑性、低誘電正接性にも優れている。
【００１１】
本発明は、さらに熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、変性ポリイミド樹脂、変性トリアジン樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂及び変性シアネートエステル樹脂の少なくとも何れか１種又は２種以上の樹脂を含んだ絶縁材料を用いた多層配線板である。市販のものとして、エポキシ樹脂を用いた絶縁材料を使用した銅張積層板としては、ＭＣＬ−Ｅ−６７、ＭＣＬ−Ｅ−６７９、ＭＣＬ−Ｅ−６５（Ｋ）、ＭＣＬ−Ｅ−６７９Ｆ、ＭＣＬ−ＢＥ−６７Ｇ（Ｈ）（以上、日立化成工業株式会社製、商品名）、Ｒ−５７１５シリーズ、Ｒ−１７６６／Ｔ、Ｒ−１５５１（以上、松下電工株式会社製、商品名）、ＥＬＣ−４７８１、ＥＬＣ−４７６５、ＥＬＣ−４７７７、ＥＬＣ−４７８８（以上、住友ベークライト株式会社製、商品名）、ＣＳ−３６６５、ＣＳ−３３７５、ＣＳ−３２８７（以上、利昌工業株式会社製、商品名）などがある。また、変性ポリイミド樹脂を用いた絶縁材料を使用した銅張積層板としては、ＭＣＬ−Ｉ−６７１（日立化成工業株式会社製、商品名）、Ｒ−４７０５（松下電工株式会社製、商品名）などがある。また、変性トリアジン樹脂を用いた絶縁材料としては、ＣＣＬ−８３０、ＣＣＬ−８３２、ＣＣＬ−８３２ＨＳ、ＣＣＬ−８３２ＴＦ、ＣＣＬ−８３２ＴＦ、ＣＣＬ−８３２ＲＴ、ＣＣＬ−８３２ＮＢ（以上、三菱ガス化学株式会社製、商品名）などの銅張積層板を使用できる。また、変性ポリフェニレンエーテル樹脂を用いた絶縁材料としては、ＣＳ−３３７６Ａ、ＣＳ−３３７６Ｂ、ＣＳ−３３７６Ｃ（以上、利昌工業株式会社製、商品名）、ＴＬＣ−Ｗ−５９６（京セラケミカル株式会社製、商品名）などの銅張積層板を使用できる。また、変性シアネートエステル樹脂を用いた絶縁材料としては、ＭＣＬ−ＬＸ−６７（日立化成工業株式会社製、商品名）などの銅張積層板を使用できる。上記の各々の銅張り積層板に対応する多層化絶縁材料（プリプレグ）も、各メーカから市販されており、多層配線板を作製することができる。
【００１２】
本発明は、さらに、伝送線路の導体ラインの表面粗さが１〜９μｍである多層配線板である。ここで使用する表面粗さとは、断面形状中で、最大高さを５点と最小高さを５点の合計１０点を平均したパラメータＲｚ（ＪＩＳ規格の十点平均粗さ）を指すものである。本発明において用いられる導体ラインの表面粗さは、１μｍ以上９μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５μｍ以下がより好ましく、１μｍ以上３μｍ以下がさらに好ましい。表面粗さが１μｍを下回ると、絶縁材料との接着力が低く信頼性が劣る傾向がある。９μｍを超えると導体損失により伝送損失が大きくなる傾向がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例によって具体的に述べる。
【００１４】
【実施例】
多層配線板１
銅箔厚１８μｍ、板厚０．１ｍｍ両面銅箔張積層板ＭＣＬ−ＢＥ−６７Ｇ（Ｈ）（日立化成工業株式会社製、商品名）の基板表面に所望のエッチングレジストを形成し、不要な銅を塩化第二鉄水溶液を用いてエッチング除去して、ラインやグランドを含む回路パターンを有する回路板を作製した。
この回路板の回路表面に、多層化接着前処理として、ＨＩＳＴ−５００（日立化成工業株式会社製、商品名）による酸化銅処理と、ＨＩＳＴ−１００（日立化成工業株式会社製、商品名）による還元処理を行った（回路板１とした）。（１）ＧＴＳ１８μｍ銅箔（古河サーキットフォイル株式会社製、商品名）、（２）厚み６０μｍのプリプレグＧＥＡ−６７ＢＥ（Ｈ）（日立化成工業株式会社製、商品名）を２枚、（３）回路板１、（４）厚み６０μｍのプリプレグＧＥＡ−６７ＢＥ（Ｈ）（日立化成工業株式会社製、商品名）を２枚、（５）回路板１、（６）厚み６０μｍのプリプレグＧＥＡ−６７ＢＥ（Ｈ）（日立化成工業株式会社製、商品名）を２枚、（７）回路板１、（８）厚み６０μｍのプリプレグＧＥＡ−６７ＢＥ（Ｈ）（日立化成工業株式会社製、商品名）を２枚、（９）ＧＴＳ１８μｍ銅箔（古河サーキットフォイル株式会社製、商品名）の順に重ね、温度１８５℃、圧力２．５ＭＰａ、加熱加圧時間７０分のプレス条件で積層一体化した。
【００１５】
この基板の所望の箇所に径がφ０．２ｍｍとφ１．５ｍｍのドリルを用いて貫通穴を形成した。超音波洗浄とアルカリ過マンガン酸液で炭化した樹脂カスを除去後、洗浄触媒付与、密着促進後、ＣＵＳＴ３０００（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いて無電解銅めっきを行い、貫通穴内壁と銅箔表面に約２０μｍの無電解銅めっき層を形成した。この基板表面のパッドや回路パターンなど必要な箇所にエッチングレジストを形成し、不要な銅を塩化第二鉄水溶液を用いてエッチング除去して、外層回路を形成し、図１に示すような多層配線板１を得た。
【００１６】
多層配線板２
銅箔厚１８μｍ、板厚０．１ｍｍ両面銅箔張積層板ＭＣＬ−ＬＸ−６７（日立化成工業株式会社製、商品名）の基板表面に所望のエッチングレジストを形成し、不要な銅を塩化第二鉄水溶液を用いてエッチング除去して、ラインやグランドを含む回路パターンを有する回路板を作製した。
この回路板の回路表面に、多層化接着前処理として、有機酸系マイクロエッチング剤ＣＺ−８１００Ｂ（メック株式会社製、商品名）による粗化処理を行った（回路板２とした）。（１）ＶＬＰ１８μｍ銅箔（三井金属鉱山株式会社製、商品名）、（２）厚み６０μｍのプリプレグＧＸＡ−６７Ｎ（日立化成工業株式会社製、商品名）を２枚、（３）回路板２、（４）厚み６０μｍのプリプレグＧＸＡ−６７Ｎ（日立化成工業株式会社製、商品名）を２枚、（５）回路板２、（６）厚み６０μｍのプリプレグＧＸＡ−６７Ｎ（日立化成工業株式会社製、商品名）を２枚、（７）回路板２、（８）厚み６０μｍのプリプレグＧＸＡ−６７Ｎ（日立化成工業株式会社製、商品名）を２枚、（９）ＶＬＰ１８μｍ銅箔（三井金属鉱山株式会社製、商品名）の順に重ね、温度２１０℃、圧力１．５ＭＰａ、加熱加圧時間６０分のプレス条件で積層一体化した。
【００１７】
この基板の所望の箇所に径がφ０．２ｍｍとφ１．５ｍｍのドリルを用いて貫通穴を形成した。超音波洗浄とアルカリ過マンガン酸液で炭化した樹脂カスを除去後、洗浄触媒付与、密着促進後、ＣＵＳＴ３０００（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いて無電解銅めっきを行い、貫通穴内壁と銅箔表面に約２０μｍの無電解銅めっき層を形成した。この基板表面のパッドや回路パターンなど必要な箇所にエッチングレジストを形成し、不要な銅を塩化第二鉄水溶液を用いてエッチング除去して、外層回路を形成し、図１に示すような多層配線板２を得た。
【００１８】
実施例１〜３、比較例１
多層配線板１について、３５〜４５Ω及び５０Ωの特性インピーダンスラインの伝送損失特性を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2004172484.tif 000003
【００２０】
実施例４，５、比較例２
多層配線板２について、３５〜４５Ω及び５０Ωの特性インピーダンスラインの伝送損失特性を表２に示す。
【００２１】
【表２】
2004172484.tif 000004
【００２２】
評価方法は以下の通りである。
（特性インピーダンス）
特性インピーダンスの測定には、ＴＤＲ機能付きデジタイジングオシロスコープシステム５４７５４Ａ（アジレントテクノロジー株式会社製、商品名）を用いた。この測定機に、５０Ω同軸ケーブルＳＵＣＯＦＬＥＸ１０４／１００（ＳＵＨＮＥＲ社製、商品名）を介して基板にはんだにより取り付けた高周波用コネクタＨＲＭ−３００−１３４Ｂ（ヒロセ電機株式会社製、商品名）に接続した。オシロスコープシステム５４７５４Ａの取り扱い説明書にある校正を行い、２５℃一定の環境で測定した。
（伝送損失）
伝送損失の測定には、ベクトルネットワークアナライザ８７５３ＥＳ（アジレントテクノロジー株式会社製、商品名）を用いた。この測定機に、５０Ω同軸ケーブルＳＵＣＯＦＬＥＸ１０４／１００（ＳＵＨＮＥＲ社製、商品名）を介して基板にはんだにより取り付けた高周波用コネクタＨＲＭ−３００−１３４Ｂ（ヒロセ電機株式会社製、商品名）に接続した。ベクトルネットワークアナライザ８７５３ＥＳの取り扱い説明書にあるＳＯＬＴ法の校正を行い、２５℃一定の環境でＳパラメータを測定し、Ｓ２１を伝送損失とした。
【００２３】
実施例１〜５は、いずれも、伝送線路の特性インピーダンスが３５〜４５Ωであり、かつグランド２層の導体層間の距離が２００〜４００μｍであり、かつ伝送線路のライン幅が１００〜２５０μｍであることを特徴としている。また、比較例１，２は、伝送線路の特性インピーダンスが５０Ωである。実施例は、比較例に対して０．５ｄＢ／ｍ以上伝送損失が小さく、良好な伝送特性を示すことがわかる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、伝送損失を効率的に低減した多層配線板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１．導体ライン（伝送線路）、２．導体層（グランド）、３．銅張り積層板の絶縁層、４．プリプレグの絶縁層、５．伝送線路のライン幅、６．導体層（グランド）間の距離
【図１】
2004172484.tif 000005