(57)【要約】【課題】半導体装置と回路基板、或いは回路基板同士で高周波信号の伝送の際に生じる反射を低減し、高密度接続の容易性を損なうことなく、信号信頼度の高い実装構造を提供する。【解決手段】第１の回路基板１の少なくとも一方の面に設けられた複数のパッドと、それに対向する第２の回路基板２の面に複数のパッド３ｂとその引き出し線５が設けられ内層にグラウンドプレーン８を有する第２の回路基板２の前記パッド３ｂを、導体バンプ６によって接続する回路基板の実装構造であって、信号パッド３ｂに対面する位置の第２の回路基板２のグランドプレーン８は排除され、信号パッド３ｂに近接するグランドプレーン８の輪郭が対応するパッド３ｂ形状の相似形であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回路基板の少なくとも一方の面に設けられた複数のパッドと、それに対向する第２の回路基板の面に複数のパッドとその引き出し線が設けられ内層にグランドプレーンを有する第２の回路基板の前記パッドを、導体バンプによって接続する回路基板の実装構造であって、信号パッドに対面する位置の第２の回路基板のグランドプレーンは排除され、信号パッドに近接するグランドプレーンの輪郭が対応するパッド形状の相似形であることを特徴とする回路基板の実装構造。
【請求項２】
信号パッドに近接するグランドプレーンの輪郭が、当該信号パッドの中心を頂点とし、当該信号パッドの引き出し線と隣接するグランドパッド中心で形成される角の範囲で、当該パッドの形状の相似形であることを特徴とする請求項１項記載の回路基板の実装構造。
【請求項３】
信号パッドに近接するグランドプレーンの輪郭が、当該信号パッドの中心を頂点とし、当該信号パッドの引き出し線と隣接するグランドパッド中心で形成される角のうち、180°以下となる角の範囲で、当該パッドの形状の相似形であることを特徴とする請求項１項記載の回路基板の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロストリップ構造などの伝送路による信号配線を有する配線基板の実装構造に係り、特に周波数特性の劣化を抑え、かつ高密度実装に適した高周波配線基板の実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報機器の高性能化に伴い、回路も高集積、高密度配線が一層進み、ＩＣパッケージの小型化と多端子化が進んでいる。一方、信号周波数は高周波、高域化し、信号信頼性が厳しく問われるようになった。
【０００３】
このことから、パッケージ構造は、ピン挿入型や表面実装型（Quad Flat Package等）からＢＧＡ(Ball Grid Array) 構造に発展してきた。特に、パッケージの接続端子として半田ボール等を用いたＢＧＡパッケージは、接続距離の短縮や、狭ピッチ、多端子化が容易である。
【特許文献１】特開平１１−０１７０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高周波基板内では、一般に、マイクロストリップラインやストリップライン等の伝送路を形成するのが一般的であるが、パッケージの実装構造は、ＢＧＡ構造に見られるように一般に伝送路の形態とならないため、信号信頼性を損なう部位であった。
【０００５】
特に、BGA構造を考えると、一般的な1ｍｍピッチでは、バンプ間が離れすぎており周囲も誘電率の低い空気であるため、バンプにおける特性インピーダンスは高い状態にある。一方、バンプによる接続を可能にするパッドは、一般に隣接するグランドプレーンとの間で容量を持つため、特性インピーダンスは低い状態にある。
【０００６】
この様に、伝送路との特性インピーダンスの不整合が生じるため、BGA等の実装構造では、信号が高周波になるに従い反射が増え波形品質の低下が問題となっている。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体装置と回路基板、或いは回路基板同士で高周波信号の伝送の際に生じる反射を低減し、高密度接続の容易性を損なうことなく、信号信頼度の高い実装構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係る回路基板の実装構造は、第１の回路基板の少なくとも一方の面に設けられた複数のパッドと、それに対向する第２の回路基板の面に複数のパッドとその引き出し線が設けられ内層にグランドプレーンを有する第２の回路基板の前記パッドを、導体バンプによって接続する回路基板の実装構造であって、信号パッドに対面する位置の第２の回路基板のグランドプレーンは排除され、信号パッドに近接するグランドプレーンの輪郭が対応するパッド形状の相似形であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に関わる回路基板の実装構造は、請求項１に記載の回路基板の実装構造において、信号パッドに近接するグランドプレーンの輪郭が、当該信号パッドの中心を頂点とし、当該信号パッドの引き出し線と隣接するグランドパッド中心で形成される角の範囲で、当該パッドの形状の相似形であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３関わる回路基板の実装構造は、請求項１に記載の回路基板の実装構造において、信号パッドに近接するグランドプレーンの輪郭が、当該信号パッドの中心を頂点とし、当該信号パッドの引き出し線と隣接するグランドパッド中心で形成される角のうち、180°以下となる角の範囲で、当該パッドの形状の相似形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上のような構成であるから、半導体装置と回路基板、或いは回路基板同士で高周波信号の伝送の際に生じる反射を低減し、高密度接続の容易性を損なうことなく、信号信頼度の高い実装構造とすることができる。
【００１２】
また本発明は、第１の回路基板の少なくとも一方の面に設けられた複数のパッドと、それに対向する面に複数のパッドとその引き出し線が設けられ内層にグランドプレーンを有する第２の回路基板の前記パッドを導体バンプによって接続する回路基板の実装構造であって、信号パッドに対面する位置の第２の回路基板のグランドプレーンは排除され、信号パッドに近接するグランドプレーンの輪郭が、当該信号パッドの中心を頂点とし、当該信号パッドの引き出し線と隣接するグランドパッド中心で形成される角のうち、180°以下となる角の範囲で、当該パッドの形状の相似形とし、相似形状の倍率を選択することにより、導体バンプとグランドプレーンの間の容量を変化し、導体バンプにおける特性インピーダンスを伝送路と整合させ得る。その結果、反射を抑制し、高周波信号の伝送を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上記請求項１の構成では、信号パッドと対面する位置のグランドプレーンを排除することにより容量が大きくなることを防ぎ、なおかつ、パッドとグランドプレーンの輪郭の一部で、擬似的なスリットライン伝送路を形成し電気特性の向上を可能としている。
【００１４】
上記請求項２の構成では、引き出し線からグランドパッドの方向まで前記擬似的なスリットラインが形成され、連続した伝送路とすることで電気特性の向上を可能としている。
【００１５】
上記請求項３の構成では、パッドの周上でグランドパッドの方向まで２通りの擬似的なスリットラインを形成できる場合は、最短の長さで形成される方を選択することで電気特性の向上を可能としている。
以下図１〜図２を参照して本発明の実施の形態例を説明する。
図1は本発明の回路基板の実装構造について実施の形態の例を示す部分断面図である。
【００１６】
図１において、回路基板１はビルドアップBGA基板であり、パッド３、バンプ６を介して、PCBの回路基板２と接続されている。回路基板1と回路基板２のパッド径７は６００μｍとし、パッドピッチは1ｍｍである。バンプはSn-Pb共晶半田で、高さ約５００μｍ、横径約６８０μｍである。回路基板２のグランドパッド３ａはビアによってグランドプレーン４と接続される。
【００１７】
図２は本発明の回路基板の実装構造について実施の形態の例を示す回路基板上部から部分透視した平面図である。
【００１８】
図２において、回路基板２は、信号パッド３ｂの引き出し線５とグランドプレーン４によりマイクロストリップラインを形成している。導体厚３５μｍ、線幅１４０μｍである。絶縁層は、比誘電率４．３、厚さ１００μｍである。信号パッド３ｂの中心９から、引き出し線方向１０からグランドパッド３ａの方向11の間のグランドプレーンの輪郭８ａでパッド３ｂと擬似的なスリットラインを形成した。パッド３ｂとグランドプレーン輪郭８ａ間の水平距離は150μｍとしている。なお、この水平距離は、グランドプレーン輪郭の相似形状の倍率を選択する事により変えられ、これにより導体バンプとグランドプレーン間の容量も変えられる。従って、導体バンプにおける特性インピーダンスを伝送路と整合させることができる。グランドプレーン輪郭８は、輪郭８ａを除いた部分は中心から６００μｍの円形としている。なお、本発明の効果を高めるため、回路基板1についても同じ形状でグランドプレーンを除去した。また、図1は、図２の方向１１の延長線の部分断面図である。
【００１９】
図３は、上記で示した回路基板及びその接続構造について、回路基板２の引き出し線５から、立ち上がり時間５ｐｓｅｃのステップ波形を与えた場合の反射波を電磁界解析によりシミュレートした結果である。50psec付近の反射波形が、バンプに由来するものであり、反射波形の絶対値は、0.0353Vとなった。
【００２０】
本接続構造の優位性を示すため、回路基板２のグランドプレーン４がパッド３ｂにも面している場合（開口径０μｍ）、また円状に開口している場合のバンプ部の反射波絶対値を図４に示す。開口径に対し極小値（0.04１９V）が存在するが、本発明による接続構造の値よりも大きい。それは、単純な円状開口では、開口部の輪郭全体にリターン電流が回り込み、複数の流路が生じて特性を悪くしているためである。本発明によれば、最短距離のみをリターン電流の経路に選択できるため、電気特性が向上する。
【００２１】
なお、本発明は、信号パッドに対面する位置のグランドプレーンを除去する際、開口となることを限定するものではない。図５のように、グランドプレーン外周８ｂの一部を除去し、輪郭８ａと信号パッド３ｂによりスリットラインを形成して本発明を構成し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の回路基板の実装構造について実施の形態の例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の回路基板の実装構造について実施の形態の例を示す回路基板上部から見た部分透視平面図である。
【図３】本発明の回路基板の実装構造の実施の形態の例について、ステップ波形のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】回路基板の他の実装構造について、ステップ波形のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】本発明の半導体装置の実装構造について、他の実施の形態の例を示す回路基板上部から見た部分透視平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：回路基板1
２：回路基板２
３：パッド
３ａ：グランドパッド
３ｂ：信号パッド
４：グランドプレーン
５：引き出し線
６：バンプ
７：パッド径
８：グランドプレーン輪郭
８ａ：擬似スリットライン伝送路部
９：パッド中心
１０：引き出し線方向
１１：グランドパッド方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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