(57)【要約】【課題】従来技術における製造工程を大幅に変更せずに、クロストークがなく、しかも、高密度実装が可能な高周波デバイスに適した配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板上に展延する中空の第１導電路の中空内に、第１導電路の軸に沿って第２導電路を展延させ、第１導電路の展延する方向に直交する断面において、第１導電路と第２導電路の一つの対向部位間に設けられた絶縁層によって第２導電路が第１導電路の内壁から一定間隔に保持されたシールド配線構造を有する配線基板である。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に展延する中空の第１導電路と、該中空内に、該第１導電路に沿って展延する第２導電路と、該第１導電路の展延する方向に直交する断面において、該第１導電路と該第２導電路の一つの対向部位間に設けられた絶縁層とを有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記第１導電路は、使用される高周波信号の１／４波長以下の口径と１／４波長以上の間隔とを持つ複数の開口を有することを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
絶縁層と犠牲層の各々によって内壁から離間された信号導電路を管内に有する管状導電路を基板上に形成する工程と、該管状導電路の管壁に複数の開口を形成し該開口内に該犠牲層を露出させる工程と、該開口を介して該犠牲層を除去する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記の管状導電路の犠牲層を除去する工程の後、前記の複数の開口の全部又は一部を、導電体又は絶縁体により塞ぐ工程を有することを特徴とする請求項３記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記の絶縁層と犠牲層の各々によって内壁から離間された信号導電路を管内に有する管状導電路を基板上に形成する工程において、該管状導電路の管内に、該管状導電路の展延する方向に沿って、空洞を予め設けておくことを特徴とする請求項３記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，集積回路の配線基板およびその製造方法に関する、特に高周波信号に適した配線基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高周波信号をプリント配線基板などにより伝送する場合，クロストーク（漏話）の影響を回避するためには，信号線導体間隔を充分に広げる必要があるため，その結果配線密度の低下や信号の伝送損失などが問題となる。また、信号導体間にグランド導体を設けると同一信号線導体層でのクロストークは改善される。これらを基本としたプリント配線基板の構造として，信号線導体の回路パターン層をグランド線のパターン層で挟んだストリップ・ライン構造やマイクロストリップ・ライン構造を用いることにより，所望の特性インピーダンスの実現とクロストークの低減を図っている。しかし、異なる信号線導体層のクロストークはほとんど改善されない。また、プリント配線基板自体にシールド層が無いため外来ノイズの影響を受けやすく、導電性シールドケースなどを取り付けて遮蔽する必要があった。更に、高周波信号の伝播特性はプリント配線基板材料の比誘電率に依存しており、高周波信号の伝播損失を少なくする信号線を構成するためには低誘電率材料を用いる必要がある。例えば、昨今において出現しているクロック周波数がギガヘルツ以上の高周波デバイスでは、ポリイミドなど比誘電率が３程度のプリント配線基板材料を用いているが、さらなるプリント配線基板材料の低誘電率化には限界があるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術における製造工程を大幅に変更することなく、しかも、高周波デバイスの高密度実装が可能で、クロストークがなく高周波信号を取り扱う回路に適した配線基板およびその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による配線基板は、基板上に展延する中空の第１導電路の中空内に、第１導電路の軸に沿って信号線である第２導電路を展延させ、第１導電路の展延する方向に直交する断面において、第１導電路と第２導電路の一つの対向部位間に設けられた絶縁層によって信号線が第１導電路の内壁から一定間隔に保持されたシールド配線構造を有することを特徴とする。
上記の配線基板において、前記の第１導電路は、用いられる信号波の１／４波長以下の口径と１／４波長以上の間隔とを持つ複数の開口を有する構成にしてもよい。
【０００５】
更に、上記の配線基板の製造方法において、絶縁層と犠牲層の各々によって内壁から離間された信号導電路を管内に有する管状導電路を基板上に形成する工程と、その管状導電路の管壁に複数の開口を形成し開口内に犠牲層を露出させる工程と、その開口を介して管内の犠牲層を除去する工程とを有することを特徴とする。
【０００６】
上記の配線基板の製造方法において、前記の開口を介して管内の犠牲層を除去する工程の後、複数の開口の全部又は一部を、導電体又は絶縁体により塞ぐ工程を有することを特徴とする。
【０００７】
更に、上記の配線基板の製造方法では、前記の絶縁層と犠牲層の各々によって内壁から離間された信号導電路を管内に有する管状導電路を基板上に形成する工程において、管状導電路の管内に、管状導電路の展延する方向に沿って、空洞を予め設けておいてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
第１実施形態例
図１は本発明の第１実施形態例による配線基板要部の説明図であって、（Ａ）は要部の上面図と、（Ｂ）　はその上面図に示されたＸ−Ｘ’での断面図である。
【０００９】
図において、１は基板、２は第１グランド層、３は第１遮蔽層、４は絶縁層、５は信号導電路、６は第２遮蔽層、９は第３遮蔽層、１０は開口部、１１は第２グランド層、１２は空洞部を各々示している。第１実施形態例による配線基板においては、空洞部１２の上方の第２グランド層１１に開口部１０が各信号導電路５の軸に沿って、　６列で配置されている。
【００１０】
信号導電路５は底面で絶縁層４を介して第１グランド層２上に固定されている以外の周囲は、空洞部１２を介して左右を第１、２、３遮蔽層と上方を第２グランド層１１に囲まれており、信号導電路５から出た電気力線は全て周囲の第１、２グランド層と第１、２、３遮蔽層の内壁に終端する。開口部１０の口径は使用信号波の波長の１／４以下に、又、開口部の間隔は波長の１／４以上にするので、使用信号波が開口部１０から漏れ出したり、又、その波長より長い波長の外部ノイズが開口部１０から侵入することもなく、信号導電路５は中空の同軸ケーブルと実質的に同等のシールド特性を持つことができる。
【００１１】
第２実施形態例
図２から図５は本発明の第２実施形態例による配線基板主要部の工程順の断面図を示している。
図２（Ａ）に示すように、初めに、基板１にはホウケイ酸ガラスを使用した。ついで、この基板の表面に電解銅めっきを行うためのシード電極層をスパッタ法を用いて形成した。その後、電解銅めっきを行い、シード電極層の表面に第１グランド層２　を厚さ５μｍ　形成した。
図２（Ｂ）に示すように、第１グランド層２　の表面にレジストを厚さ１０μｍ　塗布し、ガラスマスクを重ねて水銀ランプにて４００ＭｍＪ／ｃｍ２の露光を行い、アルカリ現像液にて露光部を溶解除去する。その後，電解めっきを行い、第１グランド層２　上に第１遮蔽層３　を厚さ５μｍ　形成した。
【００１２】
図２（Ｃ）に示すように、この第１グランド層２　および第１遮蔽層３　上に絶縁性樹脂（ポリイミド）をスピンコート法を用いて１０μｍ　塗布する。ついで、８０℃、３０分の乾燥を行う。その後，３５０　℃、３０分の加熱により絶縁性樹脂を硬化させ、絶縁層４　を形成した。
【００１３】
図３（Ｄ）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて第１遮蔽層３　の上面を露出させる。
図３（Ｅ）に示すように、この露出させた第１遮蔽層３　の上面および第１絶縁層４　の表面に電解銅めっきを行うためのシード電極層をスパッタ法を用いて形成した。ついで，シード電極層の表面にレジストを厚さ１０μｍ　塗布し，ガラスマスクを重ねて水銀ランプにて４００ＭｍＪ／ｃｍ２の露光を行い，アルカリ現像液にて露光部を溶解除去する。その後，電解銅めっきを行い，第１遮蔽層３　の上面に第２遮蔽層６　と第１絶縁層４　の表面に信号導電路５　を厚さ５μｍ　形成した。
【００１４】
図３（Ｆ）に示すように、この信号導電路５　および第２遮蔽層６　上に厚さ１０μｍ　のドライフィルムレジストを貼付し犠牲層７　を形成すると共に信号導電路５　と第２遮蔽層６　に挟まれた部分には穴を連結したトンネル８　の形態を有している図３（Ｆ）。
図４（Ｇ）に示すように、ガラスマスクを重ねて水銀ランプにて４００ＭｍＪ／ｃｍ２の露光を第２遮蔽層６　上に行い，アルカリ現像液にて露光部を溶解除去する。
【００１５】
図４（Ｈ）に示すように、電解銅めっきを行い、第２遮蔽層６　上に第３遮蔽層８　を厚さ５　μｍ　形成した。
図４（Ｉ）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ）を用いて第３遮蔽層８　の上面と犠牲層７　を平坦化する。
【００１６】
図５（Ｊ）に示すように、この露出させた第３遮蔽層８　の上面および犠牲層７　の表面に電解銅めっきを行うためのシード電極層をスパッタ法を用いて形成した。ついで、シード電極層の表面にレジストを厚さ１０μｍ　塗布し、ガラスマスクを重ねて水銀ランプにて４００ＭｍＪ／ｃｍ２の露光を行い、アルカリ現像液にて露光部を溶解除去する。その後、電解銅めっきを行い、ついでシード電極層をエッチング除去し，第３遮蔽層８　および犠牲層７　の上面に開口部１０を有する第２グランド層１１を厚さ５μｍ　形成した。
【００１７】
図５（Ｋ）に示すように、第２グランド層１１に形成した開口部１０およびトンネル８　よりエッチング液を浸入させ犠牲層７　をエッチング除去し、空洞部１２を形成した。
【００１８】
第３実施形態例
図６から図７は本発明の第３実施形態例による配線基板主要部の工程順の断面図を示している。
図６（Ａ）に示すように、絶縁性基板１　上に第１グラウンド層２、絶縁層４及び信号導電路５を順次形成し、フォトプロセスにより、信号導電路５をパターニングし、パターニングされた信号導電路５をマスクにして絶縁層４をパターニングした後、信号導電路５の上面が充分に埋没する厚さに、犠牲層７を形成した。
【００１９】
図６（Ｂ）に示すように、信号導電路５の両側に、間隔を保って第１グラウンド層２に達する溝１３を犠牲層７に形成する。
図６（Ｃ）に示すように、溝１３内を充填し、しかも、犠牲層７の上面を埋没させる厚さに第２グラウンド層１４を形成する。第２グラウンド層１４は溝１３底面に露出する第１グラウンド層２と機械的電気的に一体化し、信号導電路５を完全に包囲した構造をなす。
【００２０】
図７（Ｄ）に示すように、犠牲層７の上面の第２グラウンド層に複数の開口１０を形成し、犠牲層７の上面を開口１０内に露出させる。
図７（Ｆ）に示すように、開口１０を閉鎖する場合、開口遮蔽層１５に導体層を選択するのであれば、口径及び間隔は、各々使用波長の１／４以下と１／４以上である必要はなくなる。それらは、製造プロセスの条件から決定される。
【００２１】
図７（Ｅ）に示すように、第２グラウンド層に設けた複数の開口１０を介して犠牲層７を除去することにより、その後に空洞部１２を形成する。
図７（Ｆ）に示すように、第２グラウンド層上に開口遮蔽層１５を形成し、犠牲層７を除去するために利用した複数の開口１０を閉鎖する。
【００２２】
以上に、第３実施形態例による配線基板主要部の基本的な工程を述べたが、各工程における単位プロセスや使用する材質については、隣接する他の材質との組み合わせにおいて、種々の変形や選択肢が考えられる。例えば、犠牲層７としては、図６（Ａ）の工程において、液体の有機樹脂を塗布すれば、溶剤が蒸発し、或いは、それ自身重合反応等で固化した時、下地表面の凹凸にもかかわらず、液体の性質である液面の平坦性が継承される利点がある。
【００２３】
この他に、半導体製造で良く用いられる非単結晶性のシリコンやシリコン酸化物或いはモリブデンを気相成長などで堆積してもよく、それらの場合でも、堆積後の表面の平坦性が良ければ、機械的化学的研磨などによる追加的平坦化プロセスを不必要になる。シリコンやシリコン酸化物を用いた場合は、それらを選択的にエッチングするためには、他の残すべき部位は、エッチングされにくい材質か、或いは、それらの材質で保護される必要がある。モリブデンは、酸化雰囲気中で極めて昇華し易い性質を有するので、小さく、且つ、数少ない開口で、容易に空洞を形成できるが、他の残すべき部位には、或る程度の耐熱性が要求されるので、グリーンシートを用いた多層配線基板などに適している。
【００２４】
図７（Ｆ）に示すように、第２グラウンド層上に開口遮蔽層１５形成し、犠牲層７を除去するために利用した複数の開口１０を閉鎖する具体的プロセスも、種々の方法が可能である。例えば、開口遮蔽層１５の物質を、開口内には侵入しないように斜めから、表面に蒸着またはスパッタリングしてもよく、又、基板を反転して、表面のみが電解液に触れる状態で金属めっきを施す方法でもよい、更に、第２グラウンド層１４を適当な電位に保持すれば、基板を電解液に沈めても、開口側面を含め第２グラウンド層１４の表面のみに金属めっきを成長させることができる。或いは、金又は銅のような柔らかい金属箔を全面あるいは開口部を含む領域に圧着する方法でもよい。
【００２５】
犠牲層７を除去するためには、開口の口径は大きい程、又、開口の間隔は密である程、除去時間は短縮できるので、開口遮蔽層１５を設けるのであれば、開口の口径と間隔はプロセス条件から決定されればよく、又、開口遮蔽層１５を設ける工程を省略したければ、使用高周波信号の１／４波長以下の口径で、且つ、１／４波長以上の間隔にすべきである。
【００２６】
口径が１／４波長以下であっても、間隔が１／４波長以上は離れていないと、隣接した開口間での波の回折現象により、漏話や空中からのノイズを拾う恐れが生じる。
【００２７】
（付記１）基板上に展延する中空の第１導電路と、該中空内に、該第１導電路に沿って展延する第２導電路と、該第１導電路の展延する方向に直交する断面において、該第１導電路と該第２導電路の一つの対向部位間に設けられた絶縁層とを有することを特徴とする配線基板。
【００２８】
（付記２）前記第１導電路は、使用される高周波信号の１／４波長以下の口径と１／４波長以上の間隔とを持つ複数の開口を有することを特徴とする付記１記載の配線基板。
（付記３）絶縁層と犠牲層の各々によって内壁から離間された信号導電路を管内に有する管状導電路を基板上に形成する工程と、該管状導電路の管壁に複数の開口を形成し該開口内に該犠牲層を露出させる工程と、該開口を介して該犠牲層を除去する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【００２９】
（付記４）前記の管状導電路の犠牲層を除去する工程の後、前記の複数の開口の全部又は一部を、導電体又は絶縁体により塞ぐ工程を有することを特徴とする付記３記載の配線基板の製造方法。
【００３０】
（付記５）前記の絶縁層と犠牲層の各々によって内壁から離間された信号導電路を管内に有する管状導電路を基板上に形成する工程において、該管状導電路の管内に、該管状導電路の展延する方向に沿って、空洞を予め設けておくことを特徴とする付記３記載の配線基板の製造方法。
【００３１】
（付記６）基板上の第１グランド層上の少なくとも信号線形成予定領域に絶縁層を形成する工程と、該絶縁層上に信号線と、該信号線の両側に該信号線と間隔をおいて延在する、第１グランド層に接続された第１および第２遮蔽層を形成する工程と、該信号線の両側の側壁に沿って延在するトンネル状空洞を残し、該信号線上と該第２遮蔽層上の一部に延在する犠牲層を形成する工程と、該第２遮蔽層上の、該犠牲層の延在していない領域に、該第２遮蔽層に導通する第３遮蔽層を選択的に形成する工程と、該犠牲層上および該第３遮蔽層上に、該第３遮蔽に導通する第２グランド層を形成する工程と、該第２グランド層に、該信号線を伝播する信号周波数の１／４波長以下の口径と該信号周波数の１／４波長以上の間隔とを有する複数の開口を設けることにより、該開口内に少なくとも該犠牲層を露出させる工程と、該開口および該トンネル状空洞を介して該犠牲層を蝕刻除去することにより、該信号線の周囲に空間部を形成する工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【００３２】
（付記７）基板上の第１グランド層上に該第１グランド層と導通する第１遮蔽層を形成する工程と、該第１グランド層および該第１遮蔽層上を覆い上面が平坦な絶縁層を形成する工程と、該第１遮蔽層が露出するまで該絶縁層の表面を平坦に後退させる工程と、該絶縁層上には信号線を、露出した第１遮蔽層上には該第１遮蔽層と導通する第２の遮蔽層を各々形成する工程と、該信号線と該第２遮蔽層上とに延在する犠牲層を設け該信号線に沿って延在するトンネル状空洞を形成する工程と，該第２遮蔽層上に該第２遮蔽層と導通する上面が該犠牲層と同一な第３の遮蔽層を選択的に形成する工程と，該第３遮蔽層と該犠牲層上に延在し、該第３遮蔽層と導通し、内部に該犠牲の１部を露出する開口を有する第２のグランド層を形成する工程と，該トンネル状空洞および該開口を介して該犠牲層を蝕刻除去する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【００３３】
（付記８）前記トンネル状空洞は，前記犠牲層により形成された穴，もしくは前記犠牲層が多孔質状に堆積された状態であることを特徴とする付記６又は７のいずれかに記載の配線基板。
（付記９）前記トンネル状空洞は，前記犠牲層に隣接した領域に形成されることを特徴とする付記６又は７のいずれかに記載の配線基板。
【００３４】
（付記１０）前記犠牲層が有機高分子材料、非単結晶シリコン、シリコン酸化物、金属のいずれかからなることを特徴とする付記１又は６又は７のいずれかに記載の配線基板。
（付記１１）前記絶縁層はテフロン，エポキシ，ポリイミド，ベンゾシクロブテン，ポリベンゾオキサゾール、シリコン酸化物、シリコン窒化物の少なくとも１つの材料から構成することを特徴とする付記１又は６又は７のいずれかに記載の配線基板。
【００３５】
（付記１２）前記信号線は金，銀，銅，アルミニウム，ニッケル、タングステン、チタンの少なくとも一つの材料から構成することを特徴とする付記１又は６又は７のいずれかに記載の配線基板。
（付記１３）前記信号線は少なくとも１本以上であることを特徴とする付記１又は６又は７のいずれかに記載の配線基板。
【００３６】
（付記１４）基板上の第１導電層上に第１絶縁層を介して第２導電層からなる信号線をパターニングする工程と、該信号線をマスクに該第１絶縁層を蝕刻し該第１導電層を選択的に露出させる工程と、該信号線を埋没し上面が略平坦な犠牲層を形成する工程と、該信号線の両側に該信号線と間隔をおいて平行な該第１導電層に達する溝を該犠牲層に形成する工程と、該犠牲層の溝内および上面に第３導電層を形成する工程と、該犠牲層上面の該第３導電層に複数の開口を形成する工程と、該複数の開口を介して該犠牲層を除去する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【００３７】
（付記１５）付記１記載の配線基板において、前記配線基板上に層間絶縁層を介して、前記の平面的に展延された中空の第１導電路が多層に積層され、各層の中空の第１導電路は共通のグラウンドに接続され、前記の第２導電路は、各層の中空の第１導電路層に設けた開口を介して、層間で適宜縦方向に接続されたことを特徴とする配線基板。
（付記１６）基板上に展延する中空の第１導電路と、該中空内に、該第１導電路に沿って展延する第２導電路と、該第１導電路の展延する方向に直交する断面において、該基板に接する該第１導電路の対向面と該第２導電路との間に絶縁層とを有することを特徴とする配線基板。
【００３８】
【発明の効果】
本発明では、信号線は管状導体でシールドされているので、漏話や空中からのノイズを拾う恐れが無いばかりでなく、信号線が管状導体の内壁に設けられた絶縁層で支持されている部分を除いて中空であるため、従来の信号線の周囲を絶縁層で満たした場合に比べ、信号線と信号線間及び信号線とグラウンド間の誘電結合係数が低下でき、高周波伝送が可能な高密度配線基板が提供できる。
【００３９】
請求項２及び５とその実施例に示されるように、予め管状導体に、使用高周波信号の１／４波長以下の口径で、且つ、１／４波長以上の間隔を有する複数の開口を設けておくことにより、使用高周波信号は管状導体の開口から漏れ出すことを避けられるので、製造工程において、開口を介して管内の犠牲層を除去できるのみならず、犠牲層を除去する工程の後、開口を塞ぐ工程を省略しても、高周波特性に悪影響を及ぼすことはない。
【００４０】
更に、予め、管状導体の管内にトンネルを設けておくので、犠牲層の除去が容易になる利点が生じる。請求項３及びその実施例に示されるように、管状のシールド導体に複数の開口を設けることにより、内部の信号線の周囲の犠牲層を容易に除去し、管状のシールド導体内に実質的に中空に保持された配線基板の形成が可能になった。
【００４１】
請求項４及びその実施例に示されるように、開口を介して犠牲層の除去後、開口を導体層によって塞ぐ場合は、犠牲層を除去する開口の口径は、使用高周波信号の１／４波長以上にして、犠牲層の除去を迅速化することが可能である。又、完全なシールド配線を作成できるので、通常使用する高周波信号の１／４波長以下の波長を有する高周波成分が漏れたり、逆に外部より侵入する恐れが無い。
【００４２】
開口を絶縁層によって塞ぐ場合は、開口の口径は、絶縁層の誘電率を考慮した実効的な意味での使用高周波信号の１／４波長以下にする必要があるが、いずれの場合も、開口を塞ぐことにより、配線基板を積層することが可能になり、高周波用多層配線基板の製造を可能にする。
【００４３】
以上本発明のいくつかの実施形態例について述べたが、適宜に、変形や他の技術との組み合せによっても本発明の目的は達成されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例による配線基板主要部の上面図（Ａ）とその上面図のＸ−Ｘ’での断面図（Ｂ）
【図２】本発明の第２実施形態例による配線基板主要部の工程断面図（その１）
【図３】本発明の第２実施形態例による配線基板主要部の工程断面図（その２）
【図４】本発明の第２実施形態例による配線基板主要部の工程断面図（その３）
【図５】本発明の第２実施形態例による配線基板主要部の工程断面図（その４）
【図６】本発明の第３実施形態例による配線基板主要部の工程断面図（その１）
【図７】本発明の第３実施形態例による配線基板主要部の工程断面図（その２）
【符号の説明】
１、基板
２、第１グランド層
３、第１遮蔽層
４、絶縁層
５、信号導電路
６、第２遮蔽層
７、犠牲層
８、トンネル
９、第３遮蔽層
１０、開口部
１１、１４、第２グランド層
１２　　空洞部
１３、溝部
１５、開口遮蔽層
【図１】
2004079818.tif 000003
【図２】
2004079818.tif 000004
【図３】
2004079818.tif 000005
【図４】
2004079818.tif 000006
【図５】
2004079818.tif 000007
【図６】
2004079818.tif 000008
【図７】
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