(57)【要約】【課題】平衡伝送経路と不平衡伝送経路とが混在する多層配線基板において、双方の特性インピーダンスを容易に整合させ、配線密度が高く、半導体素子の高速動作に対応可能な多層配線基板を提供すること。【解決手段】一般信号線１と、互いに波形が反転した差動信号をそれぞれ伝送する一対の信号配線から成る差動信号線２と、一般信号線１および差動信号線２に間隔をあけて配置され、差動信号線２と電磁結合する部位に非形成部を有する基準電位層４と、を具備する。【選択図】図１
2007288180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般信号線と、
互いに波形が反転した差動信号をそれぞれ伝送する一対の信号配線から成る差動信号線と、
前記一般信号線および前記差動信号線に間隔をあけて配置され、前記差動信号線と電磁結合する部位に非形成部を有する基準電位層と、
を具備することを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記基準電位層を平面視して、前記非形成部が前記差動信号線と重なることを特徴とする請求項１記載の配線構造。
【請求項３】
前記一般信号線および前記差動信号線は同一面に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線構造。
【請求項４】
前記非形成部は、複数のものが間隔をあけて配置されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線構造。
【請求項５】
前記複数の非形成部の各々は、前記差動信号線の延在方向に沿った長さが前記差動信号線で伝送される信号の波長の１／４以下であることを特徴とする請求項４記載の配線構造。
【請求項６】
前記一般信号線および前記差動信号線に対して前記基準電位層と反対側に第二の基準電位層をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の配線構造。
【請求項７】
一般信号線と、
互いに波形が反転した差動信号をそれぞれ伝送する一対の信号配線から成る差動信号線と、
前記一般信号線および前記差動信号線に間隔をあけて配置された基準電位層とを具備しており、
前記基準電位層を平面視したときに、前記差動信号線の面積に対する前記基準電位層の前記差動信号線と電磁結合する部位の面積の比率が、前記一般信号線の面積に対する前記基準電位層の前記一般信号線と電磁結合する部位の面積の比率よりも小さいことを特徴とする配線構造。
【請求項８】
前記基準電位層の前記差動信号線と電磁結合する部位の面積が、前記基準電位層と前記差動信号線との重なり面積であり、前記基準電位層の前記一般信号線と電磁結合する部位の面積が、前記基準電位層と前記一般信号線との重なり面積であることを特徴とする請求項７記載の配線構造。
【請求項９】
前記一般信号線および前記差動信号線は同一面に形成されていることを特徴とする請求項７または請求項８記載の配線構造。
【請求項１０】
一般信号線と、
互いに波形が反転した差動信号をそれぞれ伝送する一対の信号配線から成る差動信号線と、
前記一般信号線および前記差動信号線に絶縁層を介して配置され、前記差動信号線と電磁結合する部位に非形成部を有する基準電位層と、
を具備することを特徴とする多層配線基板。
【請求項１１】
前記基準電位層を平面視して、前記非形成部が前記差動信号線と重なることを特徴とする請求項１０記載の多層配線基板。
【請求項１２】
前記一般信号線および前記差動信号線は同一面に形成されていることを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の多層配線基板。
【請求項１３】
前記非形成部は、複数のものが間隔をあけて配置されたものであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の多層配線基板。
【請求項１４】
前記複数の非形成部の各々は、前記差動信号線の延在方向に沿った長さが前記差動信号線で伝送される信号の波長の１／４以下であることを特徴とする請求項１３記載の多層配線基板。
【請求項１５】
前記一般信号線および前記差動信号線に対して前記基準電位層と反対側に絶縁層を介して第二の基準電位層をさらに有することを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載の多層配線基板。
【請求項１６】
一般信号線と、
互いに波形が反転した差動信号をそれぞれ伝送する一対の信号配線から成る差動信号線と、
前記一般信号線および前記差動信号線に絶縁層を介して配置された基準電位層とを具備しており、
前記基準電位層を平面視したときに、前記差動信号線の面積に対する前記基準電位層の前記差動信号線と電磁結合する部位の面積の比率が、前記一般信号線の面積に対する前記基準電位層の前記一般信号線と電磁結合する部位の面積の比率よりも小さいことを特徴とする多層配線基板。
【請求項１７】
前記基準電位層の前記差動信号線と電磁結合する部位の面積が、前記基準電位層と前記差動信号線との重なり面積であり、前記基準電位層の前記一般信号線と電磁結合する部位の面積が、前記基準電位層と前記一般信号線との重なり面積であることを特徴とする請求項１６記載の多層配線基板。
【請求項１８】
前記一般信号線および前記差動信号線は同一面に形成されていることを特徴とする請求項１６または請求項１７記載の多層配線基板。
【請求項１９】
請求項１０乃至請求項１８のいずれかに記載の多層配線基板と、前記一般信号線および前記差動信号線に電気的に接続された電子部品とを具備することを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速で動作する半導体素子および光半導体素子等の電子部品を接続するのに好適な差動信号線を有する配線構造、およびそれを用いた多層配線基板、ならびに電子装置に関するものであり、特に差動信号線と一般信号線とを備えた配線構造、多層配線基板および電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロプロセッサやＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等に代表される半導体素子をはじめとする電子部品が多層配線基板に搭載され、電子装置として使用される。情報処理能力の向上の要求が高まる中で、半導体素子の動作速度の高速化が進んでいるため、多層配線基板の内部配線のうちの信号配線について、特性インピーダンスの整合や信号配線間のクロストークノイズの低減等の電気特性の向上が求められてきた。
【０００３】
このような要求に対応するために、信号配設の線路構造として、ストリップ線路構造やマイクロストリップ線路構造が用いられるようになっている。マイクロストリップ線路構造は、信号配線の上または下に絶縁層を介して広面積の接地（グランド）導体層を具備する構造である。ストリップ線路構造は、信号配線の上下に絶縁層を介して広面積の接地（グランド）導体層を具備する構造である。
【０００４】
近年の半導体素子のさらなる高速化に対応して数ＧＨｚ程度の高周波信号を伝送するようになった。高周波信号の伝送には不平衡伝送経路と平衡伝送経路との２つの方法がある。不平衡伝送経路は、接地導体層と単一の信号配線（一般信号線）で高周波信号を伝送するものである。また、平衡伝送経路は、接地導体層と略平行な２本の信号配線（差動信号線）で高周波信号を伝送するものである。この差動信号線では、反転信号と非反転信号との２相信号をそれぞれの信号配線に入力し、それぞれの差分を取って一つの信号と見なす。その結果、ノイズは相殺され、歪みの少ない信号を伝送することができ、より高速化が可能となる。その具体例が、特許文献１に記載されている。
【０００５】
特に、ＡＳＩＣ等の半導体素子を搭載する多層配線基板では、高性能化により多ピン化が加速している。多ピン化によるパッケージの大型化を抑制するため、ノイズ等が重大な影響を及ぼす信号の伝送に差動信号線を用い、その他の信号には従来からの一般信号線を用いることによって、１つの多層配線基板内に差動信号線と一般信号線とが混在して用いられるようになってきている。このような多層配線基板では、それぞれの伝送方式に合った、異なる特性インピーダンスに整合させる必要があり、一般的には一般信号線は50Ωに、差動信号線は100Ωに整合される。
【０００６】
一般的に、信号配線の特性インピーダンスの整合は、（１）信号配線幅の調整で行う方法と、（２）信号配線と接地導体層との間の絶縁層の厚さまたは誘電率の調整で行う方法がある。
【０００７】
信号配線幅の調整で特性インピーダンス整合を行なう方法では、差動信号線の配線幅よりも一般信号線の配線幅を大きくする必要があるので、配線密度を高くすることができないという問題があった。一方、絶縁層の厚みまたは誘電率の調整でインピーダンスの整合を行なう方法では、一つの絶縁層の厚みを全体的に変えることはできるが、実際には一つの絶縁層において部分的に厚みを変えることや絶縁層の材質を部分的に変えることが必要であり、そのようなことは現実的ではなく実施が非常に困難である。
【０００８】
このような問題を解決するために、特許文献２において、図５に断面図で示すような多層配線基板16が提案されている。最上層に形成した電源導体層18または接地導体層14と、最下層に形成した電源導体層18または接地導体層14との間で平衡伝送線路を形成する差動信号線12が配置された領域がある。また、差動信号線12と同一面に電源導体層18または接地導体層14を配置し、この電源導体層18または接地導体層14と最上下それぞれの電源導体層18または接地導体層14との間に一般信号線11を配置することにより不平衡伝送線路が垂直方向に積層された状態で配置された領域とを有する。
【０００９】
１つの多層配線基板16内の一般信号線11、差動信号線12および電源導体層18や接地導体層14の配置により、１つの絶縁層13において部分的に厚みを変えたり絶縁層13の材質を部分的に変えたりすることなくそれぞれのインピーダンスを整合させることができるという利点がある。
【特許文献１】特開平２−240994号公報
【特許文献２】特開2002−158452号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、１つの差動信号線12を形成するのに少なくとも５層の絶縁層13を要するものであることから、多層配線基板16の厚みが厚くなり、多層配線基板に対する小型化の一つである薄型化に対応できないという問題点があった。
【００１１】
また、絶縁層の層数が多く多層配線基板の厚みが厚いと、多層配線基板の表面に形成された半導体素子接続用電極と多層配線基板の裏面に形成された外部接続用電極との間の電源インダクタンスが増大するため、半導体素子の高速動作を妨げてしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点を解決するために完成されたものであり、その目的は、平衡伝送経路と不平衡伝送経路とが混在する多層配線基板において、双方の特性インピーダンスを容易に整合させ、配線密度が高く、半導体素子の高速動作に対応可能な多層配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の配線構造は、一般信号線と、互いに波形が反転した差動信号をそれぞれ伝送する一対の信号配線から成る差動信号線と、前記一般信号線および前記差動信号線に間隔をあけて配置され、前記差動信号線と電磁結合する部位に非形成部を有する基準電位層と、を具備することを特徴とする配線構造。
【００１４】
本発明の配線構造において好ましくは、前記基準電位層を平面視して、前記非形成部が前記差動信号線と重なることを特徴とする。
【００１５】
本発明の配線構造において好ましくは、前記一般信号線および前記差動信号線は同一面に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の配線構造において好ましくは、前記非形成部は、複数のものが間隔をあけて配置されたものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の配線構造において好ましくは、前記複数の非形成部の各々は、前記差動信号線の延在方向に沿った長さが前記差動信号線で伝送される信号の波長の１／４以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の配線構造において好ましくは、前記一般信号線および前記差動信号線に対して前記基準電位層と反対側に第二の基準電位層をさらに有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の配線構造は、一般信号線と、互いに波形が反転した差動信号をそれぞれ伝送する一対の信号配線から成る差動信号線と、前記一般信号線および前記差動信号線に間隔をあけて配置された基準電位層とを具備しており、前記基準電位層を平面視したときに、前記差動信号線の面積に対する前記基準電位層の前記差動信号線と電磁結合する部位の面積の比率が、前記一般信号線の面積に対する前記基準電位層の前記一般信号線と電磁結合する部位の面積の比率よりも小さいことを特徴とする。
【００２０】
本発明の配線構造において好ましくは、前記基準電位層の前記差動信号線と電磁結合する部位の面積が、前記基準電位層と前記差動信号線との重なり面積であり、前記基準電位層の前記一般信号線と電磁結合する部位の面積が、前記基準電位層と前記一般信号線との重なり面積であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の配線構造において好ましくは、前記一般信号線および前記差動信号線は同一面に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の多層配線基板は、一般信号線と、互いに波形が反転した差動信号をそれぞれ伝送する一対の信号配線から成る差動信号線と、前記一般信号線および前記差動信号線に絶縁層を介して配置され、前記差動信号線と電磁結合する部位に非形成部を有する基準電位層と、を具備することを特徴とする。
【００２３】
本発明の多層配線基板において好ましくは、前記基準電位層を平面視して、前記非形成部が前記差動信号線と重なることを特徴とする。
【００２４】
本発明の多層配線基板において好ましくは、前記一般信号線および前記差動信号線は同一面に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の多層配線基板において好ましくは、前記非形成部は、複数のものが間隔をあけて配置されたものであることを特徴とする。
【００２６】
本発明の多層配線基板において好ましくは、前記複数の非形成部の各々は、前記差動信号線の延在方向に沿った長さが前記差動信号線で伝送される信号の波長の１／４以下であることを特徴とする。
【００２７】
本発明の多層配線基板において好ましくは、前記一般信号線および前記差動信号線に対して前記基準電位層と反対側に絶縁層を介して第二の基準電位層をさらに有することを特徴とする。
【００２８】
本発明の多層配線基板は、一般信号線と、互いに波形が反転した差動信号をそれぞれ伝送する一対の信号配線から成る差動信号線と、前記一般信号線および前記差動信号線に絶縁層を介して配置された基準電位層とを具備しており、前記基準電位層を平面視したときに、前記差動信号線の面積に対する前記基準電位層の前記差動信号線と電磁結合する部位の面積の比率が、前記一般信号線の面積に対する前記基準電位層の前記一般信号線と電磁結合する部位の面積の比率よりも小さいことを特徴とする。
【００２９】
本発明の多層配線基板において好ましくは、前記基準電位層の前記差動信号線と電磁結合する部位の面積が、前記基準電位層と前記差動信号線との重なり面積であり、前記基準電位層の前記一般信号線と電磁結合する部位の面積が、前記基準電位層と前記一般信号線との重なり面積であることを特徴とする。
【００３０】
本発明の多層配線基板において好ましくは、前記一般信号線および前記差動信号線は同一面に形成されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明の多層配線基板において好ましくは、上記本発明の多層配線基板と、前記一般信号線および前記差動信号線に電気的に接続された電子部品とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、差動信号線と接地導体層との間の容量が小さくなり、差動信号線の特性インピーダンスが大きくなる。その結果、一般信号線および差動信号線と接地導体層との間に形成された絶縁層の厚みを大きく異ならせたり、差動信号線の配線幅よりも一般信号線の配線幅を大きくしたりすることなく、一般信号線および差動信号線それぞれの特性インピーダンスを整合させることができる。よって、配線密度を高く設計することが可能となる。
【００３３】
また、絶縁層の総数を少なくすることができ、多層配線基板の厚みを抑えることができる。その結果、多層配線基板に搭載された半導体素子の高速動作が可能となる。
【００３４】
また、接地導体層の開口部を複数の開口部が間隔をあけて配置された構造を採用すると、電流が接地導体層内を差動信号線と交差する方向に流れるための経路を開口部間に有する構造となるので、開口部による電源インダクタンスの上昇やそれに伴う電源ノイズの増大が抑えられ、半導体素子をより高速に動作させることができる。
【００３５】
また、上記構成において開口部の差動信号線の長さ方向に沿った長さが、差動信号線に伝送される信号の波長の１／４以下としたときには、差動信号線に伝送される信号が開口部から漏れてしまうことを抑えることができるので、高速信号の伝送をより良好なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の多層配線基板について以下に詳細に説明する。図１は本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す図であり、図１（ａ）は本発明の多層配線基板の断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）における要部を上面から透視した要部拡大図である。これらの図において、１は一般信号線、２は差動信号線、２ａは差動信号線２を成す第１の信号線路、２ｂは差動信号線２を成す第２の信号線路、３は絶縁層、４は基準電位層としての接地導体層、５は接地導体層４の中の非形成部（以下、開口部ともいう）、６は多層配線基板、７は表面配線である。
【００３７】
なお、本発明において基準電位層とは、いわゆる接地導体層や電源層を含み、基準電位に設定された導体層をいう。また、一般信号線は、単一の信号配線が基準電位層に対して一定間隔をあけて配置されたものであり、高周波信号を伝送する不平衡伝送経路を構成するものである。一方、差動信号線は、一定間隔をあけて略平行に並設された一対の信号配線から成り、基準電位層に対して、それぞれの信号配線が略同じ間隔をあけて配置されている。この差動信号線の一方の信号配線には非反転信号が入力され、他方の信号配線には反転信号が入力されて高周波信号を伝送する平衡伝送経路が構成される。この入力された反転信号と非反転信号との２相信号の差分を取って一つの信号と見なすことにより、ノイズは相殺され、歪みの少ない信号を伝送することができ、より高速化が可能となる。
【００３８】
また、本発明において、例えば、一般信号線は１ＧＨｚ以下の信号を伝送し、差動信号線は２ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送する。
【００３９】
本発明の多層配線基板６は、多層基板を構成する絶縁層３間の同一面に配置された一般信号線１と差動信号線２とに上面視で重なるように絶縁層３を介して配置された接地導体層４を有し、接地導体層４は上面視で差動信号線２と重なる部分に開口部５を有することを特徴とするものである。
【００４０】
図１に示した実施形態では、図１（ａ）に示すように、絶縁層３ｂの上面に一般信号線１と、略平行に形成された２つの信号線２ａおよび２ｂからなる差動信号線２とが形成されている。下方の絶縁層３ｂを介して一般信号線１および差動信号線２に対向させて広面積の接地導体層４が形成されている。図１（ｂ）に示すように、接地導体層４は上面視で差動信号線２と重なる部分に開口部５（破線で示した領域）が形成されている。一般信号線１および差動信号線２の各信号配線と接地導体層４とでマイクロストリップ構造を構成している。多層配線基板６の表面には表面配線７が設けられている。上面には半導体素子等の電子部品を接続するための電極パッド７ａが、下面には多層配線基板６を外部配線板に接続するための端子電極７ｂが設けられている。表面配線７、電極パッド７ａ、端子電極７ｂ、一般信号線１、差動信号線２および接地導体層４は、絶縁層３を貫通する貫通導体（図示せず）で適宜に電気的に接続される。
【００４１】
この構造を採用した本発明の多層配線基板６では、差動信号線２に対向する接地導体層４の面積が小さくなることで差動信号線２と接地導体層４との間の容量が小さくなり、差動信号線２の特性インピーダンスが大きくなる。よって、一般信号線１および差動信号線２と接地導体層４との間に配置された絶縁層３（絶縁層３ｂ）の厚みを同一にして、差動信号線２の配線幅よりも一般信号線１の配線幅を大きくすることなく一般信号線１および差動信号線２それぞれの特性インピーダンスを整合させることができる。
【００４２】
また、差動信号線２の配線幅よりも一般信号線１の配線幅を大きくする必要がないことから、いずれの配線の配線幅も同じく小さいものとすることができるので、配線密度を高く設計することが可能となる。
【００４３】
そして、一般信号線１と差動信号線２とを同一層に形成するとともに接地導体層４との間の絶縁層３（絶縁層３ｂ）の厚みも同一とした状態で一般信号線１および差動信号線２の特性インピーダンスを整合できる。従来例のように、一般信号線１と差動信号線２とをそれぞれ垂直方向に異なる絶縁層３上に形成する必要がなく、一般信号線１および差動信号線２の上下に各１層ずつの２層の絶縁層３があれば良い簡単な構造である。多層配線基板６に不平衡伝送経路と平衡伝送経路との両方を形成しても、多層基板の厚みを増加させる必要がない。よって、電源インダクタンスの増大およびそれに伴う電源ノイズの増大がないので、多層配線基板６に搭載された半導体素子の高速動作が可能となる。
【００４４】
一般的に、一般信号線１の特性インピーダンスは50Ωに、差動信号線２の特性インピーダンスは100Ωに設定される場合が多い。絶縁層３ｂの比誘電率、絶縁層３ｂの厚み、一般信号線１や差動信号線２の幅および差動信号線２の信号線路２ａと信号線路２ｂとの間隔に応じて開口部５の幅を設計することで、それぞれの特定インピーダンスを上記の好適な値に設定することが容易になる。
【００４５】
なお、図２に図１（ａ）と同様の断面図で示すように、一般信号線１および差動信号線２の上にも絶縁層３ｄを介して接地導体層４を形成したストリップ線路構造としてもよく、この場合は上方の接地導体層４にも同様に上面視で差動信号線２と重なる部分に開口部５を設ける。なお、この場合の上下の接地導体層４のうち一方は電源導体層であってもよい。また、図１に示した例では接地導体層４は一般信号線１および差動信号線２の下方に配置されているが、上方に接地導体層４を配置してもよい。
【００４６】
また、開口部５は、複数の開口部５が差動信号線２の長さ方向に沿って間隔をあけて配置されたものであるのが好ましい。これにより、電流が接地導体層４内を差動信号線２と交差する方向に流れるための経路を開口部５間に有する構造となるので、開口部５の形成による電源インダクタンスの上昇やそれに伴う電源ノイズの増大が抑えられ、搭載される半導体素子が高速で動作することができる。
【００４７】
複数の開口部５間の間隔は可能な限り小さい方が好ましい。これは、開口部５間の間隔の部分では接地導体層４と差動信号線２とが対向することからその間の容量が開口部５を設けた部分より大きくなり、この部分において差動信号線２のインピーダンスが低下するからである。なお、開口部５間の間隔を小さくすることによってこの部分の抵抗値が大きくなり、また電源インダクタンスの上昇を招いてしまうことがある。その場合には、図１（ｂ）と同様の要部拡大図である図３に示すように、適当な抵抗値となるような間隔としておき、この間隔の部分の横にインピーダンス調整用の開口部５ａを設けてインピーダンスを調整することで、差動信号線２のインピーダンスの低下の影響を最小に抑えることができる。
【００４８】
さらに、複数の開口部５の各々は、その開口部５と重なる差動信号線２の長さ方向に沿った開口部５の長さ（図１（ｂ）に示す長さＬ）が、この差動信号線２に伝送される高周波信号の波長の１／４以下であることが好ましい。このことから、差動信号線２に伝送される信号が開口部５から漏れてしまうことを抑えることができるので、伝送される信号のロスを抑え高速信号の伝送をより良好なものとすることができる。
【００４９】
なお、図１（ｂ）に示すように、差動信号線２が屈曲部を有し、接地導体層４にはこの屈曲部に重なる部分に開口部５が形成される場合は、差動信号線２の長さ方向に沿った開口部５の長さとは、屈曲部の外側の長い方（図１（ｂ）に示す長さＬ１）である。
【００５０】
また、この例における開口部５は、図１に示すように差動信号線２を構成する一対の信号線２ａ・２ｂの各々に重なるように一対の開口部５が設けられているが、図４に図１（ｂ）と同様の要部拡大図で示すように、１つの開口部５を一対の信号線２ａ・２ｂの両方に重なるように設けてもよい。
【００５１】
例えば、差動信号線２と接地導体層４との間の絶縁層３ｂの比誘電率が5.4で絶縁層３ｂの厚みが58μｍの場合に、一般信号線１の線幅を50μｍとし、厚みを10μｍにすると、一般信号線１の特性インピーダンスは50Ωに整合される。このとき、差動信号線２を構成する一対の信号線２ａ・２ｂをいずれも線幅を50μｍ、厚みを10μｍとし、配線間隔を150μｍとして、差動信号線２の信号線２ａ・２ｂの各々に重なる一対の開口部５のそれぞれの幅を40μｍ〜95μｍとすると、差動信号線２の特性インピーダンスは略100Ωに整合することができる。ここで、略100Ωとは通常のインピーダンス整合に求められる±５％の範囲にあることであり、95〜105Ωである。なお、この幅は、一対の開口部５のそれぞれを、上面視して開口部５の幅の中心を通る中心線と一対の信号線２ａ・２ｂのそれぞれの中心線とが重なるように配置した場合である。このとき接地導体層４に開口部５を設けないと、差動信号線２の特性インピーダンスは93Ωとなってしまう。
【００５２】
この例において差動信号線２を構成する一対の信号線２ａ・２ｂのそれぞれの線幅は同じ50μｍで配線間隔のみを100μｍとした場合は、一対の開口部５のそれぞれの幅を80μｍ〜160μｍとすることで差動信号線２の特性インピーダンスを略100Ωに整合することができる。この場合は、開口部５の幅が150μｍ以上では図４に示すような一対の信号線２ａ・２ｂの両方に重なる１つの開口部５となり、150μｍを超えると一対の開口部５が重なることとなる。例えば、幅が160μｍの場合は一対の開口部５が互いに10μｍずつ重なって幅が310μｍの１つの開口部５となる。
【００５３】
また、上記の例において絶縁層３ｂの厚みを50μｍとした場合は、一般信号線１の線幅を40μｍとすると一般信号線１の特性インピーダンスは50Ωに整合される。同時に、差動信号線２を構成する一対の信号線２ａ・２ｂのそれぞれの線幅を同じく40μｍとし、配線間隔を全て150μｍとすると、差動信号線２の特性インピーダンスを略100Ωに整合するには開口部５の幅を15μｍ〜75μｍに調整すればよい。
【００５４】
また、上記の例において一般信号線１および差動信号線２の線幅や配線間隔が同じで絶縁層３ｂの比誘電率が7.6の場合は、絶縁層３ｂの厚みを80μｍとすると、一般信号線１の特性インピーダンスは50Ωに整合される。同時に、差動信号線２の特性インピーダンスを略100Ωに整合するには開口部５の幅を115μｍ〜260μｍとすればよい。
【００５５】
このように開口部５の幅は、絶縁層３ｂの比誘電率および厚み、また差動信号線２の信号線２ａ・２ｂの線幅や配線間隔に応じて適宜設計すればよい。
【００５６】
また、開口部５の差動信号線２の長さ方向に沿った長さは、特性インピーダンスの値には関係しないが、上述したように差動信号線２に伝送される信号が開口部５から漏れてしまうことを抑えるためには差動信号線２で伝送する高周波信号の波長の１／４以下であることが好ましい。例えば、差動信号線２で伝送する信号の周波数が10ＧＨｚの場合には、開口部５の長さは3.2ｍｍ以下とするとよい。
【００５７】
開口部５間の間隔は、上述したように可能な限り小さくするのが好ましいが、0.3ｍｍ程度であれば、差動信号線２の長さ方向での部分的なインピーダンスの低下の影響も小さく、電源インダクタンスへの影響も小さい。また、インピーダンス調整用の開口部５ａの大きさは、開口部５と同様に絶縁層３ｂの比誘電率および厚み、また差動信号線２の信号線２ａ・２ｂの線幅や配線間隔に応じて適宜設計すれば良い。開口部５ａの差動信号線２の長さ方向に沿った長さは開口部５の間隔に等しいのが差動信号線２の長さ方向の全域でより確実に特性インピーダンスが整合される点で好ましい。
【００５８】
そして、このような本発明の多層配線基板６は、半導体素子収納用パッケージ等の電子部品収納用パッケージや電子部品搭載用基板、多数の半導体素子が搭載されるいわゆるマルチチップモジュールやマルチチップパッケージ、あるいはマザーボード等として使用される。また、この多層配線基板６にコイルインダクタ・クロスインダクタ・チップコンデンサまたは電解コンデンサ等といったものを取着して、電子回路モジュール等を構成することができる。そして、本発明の多層配線基板６に半導体素子などの電子部品を搭載し、電子部品と一般信号線１および差動信号線２とを電気的に接続することにより本発明の電子装置となる。
【００５９】
本発明の多層配線基板６における絶縁層３は、酸化アルミニウム質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ムライト質焼結体・ガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいはポリイミド・エポキシ樹脂・フッ素樹脂・ポリノルボルネンまたはベンゾシクロブテン等の有機絶縁材料からなるものである。有機絶縁材料からなる場合は、樹脂中にセラミック粉末の無機絶縁物粉末を分散させたり、ガラス繊維に有機絶縁材料を含浸させたりした複合絶縁材料としてもよい。
【００６０】
絶縁層３がセラミック材料の場合は、例えば以下のような従来周知のセラミックグリーンシート積層法を用いて作製することができる。すなわち、セラミック材料の原料粉末に適当な有機バインダや溶剤、必要に応じて分散剤や可塑剤等を添加し、ボールミル法等の混合方法により混合して作製したスラリーをドクターブレード法等の成形方法を採用してシート状となすことによってセラミックグリーンシートを得ることができる。
【００６１】
得られたセラミックグリーンシートを上下に積層し、この積層体を100〜800℃の温度で加熱して脱バインダした後、800〜1600℃の温度で焼成することによって製作される。絶縁層３が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、還元性雰囲気中で1600℃の温度で焼成される。また、ガラスセラミックスからなる場合は、用いる配線導体に応じて、窒素雰囲気中または大気中で800〜1100℃の温度で焼成される。なお、還元性雰囲気や窒素雰囲気の場合は、加湿することにより脱バインダ性を高めることが行なわれる。
【００６２】
このときの、一般信号線１および差動信号線２、接地導体層４、表面配線７は、絶縁層３が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、タングステン（Ｗ）・モリブデン（Ｍｏ）・モリブデンマンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）の高融点金属粉末メタライズからなり、絶縁層３がガラスセラミックスからなる場合は、銅（Ｃｕ）・銀（Ａｇ）または銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）等の低融点金属粉末メタライズからなる。これらの金属粉末に適当な有機バインダや溶剤、必要に応じて分散剤等を添加混合し、ボールミル・三本ロールミル・プラネタリーミキサー等の混練手段により混練して金属ペーストを作製する。金属ペーストをセラミックグリーンシートに所定のパターンで印刷塗布し、これをセラミックグリーンシートの積層体とともに焼成することによって多層配線基板を形成することができる。
【００６３】
絶縁層３がセラミック材料の場合は、高周波の信号を伝送するためには比較的比誘電率の小さいガラスセラミックスおよび低抵抗の銅系や銀系メタライズを用いるのが好ましい。
【００６４】
また、絶縁層３が有機絶縁材料、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る場合であれば、有機樹脂前駆体をスピンコート法もしくはカーテンコート法等により形成し、これを熱硬化処理することによって形成されるエポキシ樹脂等の有機樹脂から成る絶縁層３と、薄膜配線導体層とを交互に積層することによって製作される。
【００６５】
このときの薄膜配線導体層からなる一般信号線１および差動信号線２、接地導体層４、表面配線７は、銅（Ｃｕ）・銀（Ａｇ）・ニッケル（Ｎｉ）・クロム（Ｃｒ）・チタン（Ｔｉ）・金（Ａｕ）またはニオブ（Ｎｂ）やそれらの合金等の金属材料により形成すればよく、例えばスパッタリング法・真空蒸着法またはめっき法により金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ法により所定の配線パターンに形成することができる。あるいは、絶縁層３の上面に所定の配線パターン形状の開口部を有するマスクを形成しておいて金属膜を形成した後、マスクを除去することでも形成することができる。
【００６６】
これらの絶縁層３の厚みは、使用する材料の特性に応じて、要求される仕様に対応する機械的強度や電気的特性等の条件を満たすように適宣設定される。
【００６７】
なお、本発明は上記の実施の形態の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種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。例えば、一般信号線１および差動信号線２は、図１および図２に示したマイクロストリップ線路構造およびストリップ線路構造の他にも、一般信号線や差動信号線が形成された絶縁層の同一面上に、これらと間隔を設けて（これらと絶縁されて）これらを挟むように電源配線層もしくは接地配線層を形成したコプレーナ線路構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（ａ）は本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は要部を上面から透視した要部拡大図である。
【図２】本発明の多層配線基板における他の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例の要部を上面から透視した要部拡大図である。
【図４】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例の要部を上面から透視した要部拡大図である。
【図５】従来の多層配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・・・・一般信号線
２・・・・・・差動信号線
２ａ，２ｂ・・信号線路
３・・・・・・絶縁層
４・・・・・・接地導体層
５・・・・・・開口部
６・・・・・・多層配線基板
７・・・・・・表面配線
【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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