(57)【要約】【課題】多層基板の内層と外層とを接続する貫通ビアホールのインピーダンスを制御する。【解決手段】一方の基板表面の導体層に形成された外層パターンと内層パターンとの間に、内層パターンを非貫通であって、グランドに接続されるベリードビアホール、ベリードビアホールの内側に形成された管状の絶縁体、及び、管状絶縁体の管内面に形成され、外層パターンと内層パターンとを少なくとも接続する貫通ビアホールを設ける。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の基板表面の導体層に形成された外層パターン、
内層である一乃至複数の導体層に形成された内層パターン、
前記外層パターンと前記内層パターンとの間に、前記内層パターンを非貫通に形成されて、グランドに接続されるベリードビアホール、
前記ベリードビアホールの内側に形成された管状の絶縁体、及び、
前記管状絶縁体の管内面に形成され、前記外層パターンと前記内層パターンとを少なくとも接続する貫通ビアホール
を備えることを特徴とする多層基板。
【請求項２】
前記管状絶縁体は、前記内層パターン、前記貫通スルーホール、及び、前記外層パターンの間のインピーダンス整合を図るために定められた管厚を有することを特徴とする請求項１に記載の多層基板。
【請求項３】
前記外層パターンと前記内層パターンとの間に位置する複数の導体層からなる第１の導体層群と、前記内層パターンを形成した第２の導体層群を備え、
前記ベリードビアホールは、貫通した前記第１の導体層群の断面が露出する内面を有する第１の穴、及び、前記第１の穴の内面に形成された第１のメッキ層を備え、少なくとも前記第１の穴に露出した前記第１の導体層群を互いに接続し、
前記第１の穴と異なる口径を有し、貫通した前記内層パターンの断面が露出する内面を有し、前記第１の穴と連接して当該多層基板を貫通する第２の穴を備え、
前記貫通ビアホールは、前記第２の穴の内面、前記第１及び第２の穴の段差面、及び、前記管状絶縁体の管内に少なくとも形成された第２のメッキ層からなる
ことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれかに記載の多層基板。
【請求項４】
前記ベリードビアホール及び貫通ビアホールからなる組を複数備え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多層基板。
【請求項５】
前記ベリードビアホール及び貫通ビアホールからなる組を2組備え、一方の組は差動信号の正位相信号を印加するための貫通ビアホールを備え、他方の組は前記差動信号の逆位相信号を印加するための貫通ビアホールを備え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多層基板。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の多層基板を備える半導体装置。
【請求項７】
グランドに接続されるベリードビアホールを、一方の基板表面と、内層である一乃至複数の導体層に形成された内層パターンとの間に、前記内層パターンを非貫通に形成する段階と、
前記ベリードビアホールの内側に管状の絶縁体を形成する段階と、
前記管状絶縁体の管内面に、前記一方の基板表面に形成される外層パターンと前記内層パターンとを少なくとも接続するための貫通ビアホールを形成する段階と
を含むことを特徴とする多層基板の製造方法。
【請求項８】
前記管状絶縁体は、前記内層パターン、前記貫通スルーホール、及び、前記外層パターンの間のインピーダンス整合を図るために定められた管厚を有することを特徴とする請求項７に記載の多層基板の製造方法。
【請求項９】
前記多層基板は、前記一方の基板表面と前記内層パターンとの間に位置する複数の導体層からなる第１の導体層群と、前記内層パターンを形成した第２の導体層群を備え、
前記ベリードビアホールは、貫通した前記第１の導体層群の断面が露出する内面を有する第１の穴、及び、前記第１の穴の内面に形成された第１のメッキ層を備え、少なくとも前記第１の穴に露出した前記第１の導体層群を互いに接続し、
前記第１の穴と異なる口径を有し、貫通した前記内層パターンの断面が露出する内面を有し、前記第１の穴と連接して当該多層基板を貫通する第２の穴を備え、
前記貫通ビアホールは、前記第２の穴の内面、前記第１及び第２の穴の段差面、及び、前記管状絶縁体の管内に少なくとも形成された第２のメッキ層からなる
ことを特徴とする請求項８及び請求項９のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【請求項１０】
前記ベリードビアホール及び貫通ビアホールからなる組を複数形成することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多層基板のビアホールに関し、特に、ビアホールのインピーダンス制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板において、伝送線路は電子デバイスに応じた特性の特性インピーダンスを実現する事が求められる。そのため配線パターンは絶縁層の誘電率、配線幅、グランドプレーンからの距離を考慮して一定の特性インピーダンスが得られるように製造される。貫通ビアホールにおいても同様のインピーダンス制御が必要である。
【０００３】
多層基板に設けた貫通ビアホールのインピーダンス制御に関連して、特許文献１には、外層パターンを互いに接続する貫通ビアホールを設けることが記載されている。また、特許文献２には、内層パターンを互いに接続する外側ビアを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４６５３
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００６／１００７６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、多層基板の内層と外層とを接続する貫通ビアホールのインピーダンスを制御することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明は、その一態様として、一方の基板表面の導体層に形成された外層パターン、内層である一乃至複数の導体層に形成された内層パターン、前記外層パターンと前記内層パターンとの間に、前記内層パターンを非貫通であって、グランドに接続されるベリードビアホール、前記ベリードビアホールの内側に形成された管状の絶縁体、及び、前記管状絶縁体の管内面に形成され、前記外層パターンと前記内層パターンとを少なくとも接続する貫通ビアホールを備えることを特徴とする多層基板を提供する。
【０００７】
また、本発明は、他の一態様として、一方の基板表面と、内層である一乃至複数の導体層に形成された内層パターンとの間に、前記内層パターンを非貫通であって、グランドに接続されるベリードビアホールを形成する段階と、前記ベリードビアホールの内側に管状の絶縁体を形成する段階と、前記管状絶縁体の管内面に、前記一方の基板表面に形成される外層パターンと前記内層パターンとを少なくとも接続するための貫通ビアホールを形成する段階とを含むことを特徴とする多層基板の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ベリードビアホール内部の管状絶縁体の更に内部に形成された貫通ビアホールを介して、ベリードビアホールの開口部を有する側の多層基板の外層パターンと、内層パターンとの間を、インピーダンス制御可能な貫通ビアホールを介して接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態である多層基板の製造過程を説明するための貫通穴８を有する多層基板の断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である多層基板の製造過程を説明するための多層基板の断面図であり、表面、裏面及び貫通穴８の内面にメッキ層１０〜１２を形成したものの断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である多層基板の製造過程を説明するための多層基板の断面図であり、エッチングを施して表面及び裏面に外層パターン１０、１２を形成したものの断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態である多層基板の製造過程を説明するための多層基板の断面図であり、裏面から穴加工を施して非貫通穴１３を形成したものの断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である多層基板の製造過程を説明するための多層基板の断面図であり、貫通穴８及び非貫通穴１３の内部に絶縁体柱２０を形成し、表面及び裏面に絶縁層２１、２２及び導体層２３、２４を形成したものの断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態である多層基板の製造過程を説明するための多層基板の断面図であり、貫通穴３０、管状絶縁体３１及び非貫通穴３２を形成したものの断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態である多層基板の製造過程を説明するための多層基板の断面図であり、貫通穴３０、段差面及び非貫通穴３２に導体層４０〜４２を形成したものの断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態である多層基板の製造過程を説明するための多層基板の断面図であり、エッチングを施して外層パターンを形成したものの断面図である。
【図９】本発明の一変形である多層基板の断面図であり、ベリードビアホール及び貫通ビアホールの組を２組備え、それぞれの貫通ビアホールに対して、差動信号の正位相信号及び逆位相信号を印加するものの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施の形態である多層基板の製造方法について説明する。
【００１１】
基板１は導体層と絶縁体層が交互に積層した多層基板であり、６つの導体層２〜７の間、導体層２の導体層の上、導体層７の導体層の下をそれぞれ絶縁体で覆っている。導体層２は不図示の配線によりグランドに接続されている。このうち、２つの導体層２、５を接続するベリードビアホール（buried via hole, BVH）、及び、基板１の上面に形成される外層パターンと導体層６の内層パターンとを接続する貫通ビアホールを、以下のような手順で形成する。尚、説明の便宜上、基板１の図中上側の面を表面、下側の面を裏面と呼ぶものとする。
【００１２】
（１）図１に示すように基板１に貫通穴８を形成する。このとき、貫通穴８の内面には導体層２の一部が露出部２ａとして露出している。同様に導体層５の一部が露出部５ａとして貫通穴８の内面に露出している。
【００１３】
（２）貫通穴８を形成した基板１に対し、図２のように、基板１の表面、貫通穴８の内面、基板１の裏面にかけてメッキを施して導体層１０、１１、１２を形成する。これにより、基板１の表面（導体層１０）から貫通穴８（導体層１１）を経て裏面（導体層１２）に至り、その過程で露出部２ａ、５ａを電気的に接続して、導体層２を介して導体層５、１０〜１２をグランドに接続する。次に導体層１０、１２に対してエッチングを施す。これにより、導体層１０、１１、１２からなる図３のような貫通ビアホールＴＶＨ１を形成する。
【００１４】
（３）図４に示すように、基板１の裏面から穴加工を行ない、導体層１２、及び、導体層６上部の絶縁層の深さまでの導体層１１を除去して、基板１を貫通しない非貫通穴１３を形成する。穴加工後の貫通ビアホールＴＶＨ１は、導体層１０、１１からなるベリードビアホールＢＶＨ１となる。非貫通穴１３は貫通穴８と連接する。本例では、貫通穴８、非貫通穴１３は共に同心の円孔であり、非貫通穴１３は貫通穴８よりも大きい口径を有する。非貫通穴１３は導体層６を貫通し、導体層６の直上の絶縁層は貫通しない。導体層６の一部は露出部６ａとして非貫通穴１３の内面に露出する。
【００１５】
（４）図５に示すように、樹脂剤等の絶縁材料を貫通穴８及び非貫通穴１３に充填して絶縁体柱２０を形成すると共に、基板１の表面及び裏面に絶縁層２１、２２を形成し、更に、各絶縁層の上に導体層２３、２４を形成する。絶縁体柱２０は、貫通穴８に充填された絶縁材料からなる円柱と、非貫通穴１３に充填された絶縁材料からなる円柱を積み重ねた形状、即ち、直径が異なる２つの円柱を同心に積み重ねた形状となる。
【００１６】
（５）導体層２３、絶縁体柱２０、導体層２４を貫通する穴加工を行ない、導体層１１を覆う絶縁体を残すようにして貫通穴３０を形成する。例えば貫通穴３０を貫通穴８と同心かつ貫通穴８よりも口径が小さくすれば、導体層１１を覆う絶縁体を残しつつ貫通穴３０を形成することができる。貫通穴３０の内面には絶縁体柱２０の外周部が絶縁層３１として残る。
【００１７】
（６）基板１の裏面側から絶縁体柱２０に対して穴加工を行ない、非貫通穴３２を形成する。非貫通穴３２は貫通穴３０と連接し、貫通穴３０を介して基板の表面側と繋がるように形成される。貫通穴３０と非貫通穴３２の段差面に絶縁層３３が残るように、非貫通穴３２を非貫通穴１３よりも浅く形成する。このため、非貫通穴１３は、絶縁層３３の層厚、導体層６の基板１裏面からの深さ、導体層６の層厚を特に考慮した深さを有することが好ましい。また、非貫通穴３２の内面に露出部６ａが露出するように形成される。例えば、非貫通穴３２は非貫通穴１３と同心に、かつ、非貫通穴１３と同じ或いはより大きい口径を有するように形成される。絶縁体柱２０に貫通穴３０及び非貫通穴３２を形成した後の状態を図６に示す。貫通穴３０及び非貫通穴３２の形成により、絶縁体柱２０は管状の絶縁層３１となる。
【００１８】
（７）図７に示すように、貫通穴３０の内面、貫通穴３０と非貫通穴３２との段差面、非貫通穴３２の内面にメッキを施し、導体層４０、４１、４２からなる貫通ビアホールＴＶＨ２を形成する。これにより、導体層６と導体層２３、２４とを接続する導体経路が形成される。（６）で述べたように、露出部６ａは非貫通穴３２の内面に露出しているので、導体層６は露出部６ａを介して導体層４２と電気的に接続される。
【００１９】
（８）最後に、図８に示すように、導体層２３、２４にエッチングを施して所望の外層パターンを形成する。
【００２０】
ベリードビアホールＢＶＨ１は、導体層２を介して不図示のグランドに接続される一方、導体層６に形成された内層パターンは、貫通ビアホールＴＶＨ２を介して、導体層２３、２４に形成された外層パターンに接続される。ベリードビアホールＢＶＨ１と貫通ビアホールＴＶＨ２の間には、管状絶縁体３１が挟まれているので、管状絶縁体３１の材質や管厚を適宜選択することにより、貫通ビアホールＴＶＨ２のインピーダンスを制御することが可能である。このようにして、外層パターン（導体層２３、２４）と内層パターン（導体層６）とを、インピーダンス制御可能な貫通ビアホールＴＶＨ２にて接続することができるので、外層パターン、貫通ビアホール、内層パターンの区間でインピーダンスの整合を図ることができる。
【００２１】
また、ここで用いた工程はいずれも現在の製造設備を用いて実現可能であり、特殊な製造設備を新たに用意することなく上述のような多層基板を製造することができる。
【００２２】
次に、図９を参照して上述の多層基板の変形である多層基板５０について説明する。外層基板５０は、上述のベリードビアホールＢＶＨ１と貫通ビアホールＴＶＨ２からなる組を２組備え、差動信号を適用する。ＴＶＨ２ａには正位相信号を印加し、ＴＶＨ２ｂにはその逆位相信号を印加する。図８の多層基板と同様、ベリードビアホールＢＶＨ１ａと貫通ビアホールＴＶＨ２ａの間の絶縁体の材質、厚さを適宜選択し、貫通ビアホールＴＶＨ２ａのインピーダンスを制御することにより、外層パターン５１ａ、貫通ビアホールＴＶＨ２ａ、内層パターン５２ａの区間のインピーダンス整合を図ることができる。また同様にして、外層パターン５１ｂ、貫通ビアホールＴＶＨ２ｂ、内層パターン５２ｂの区間のインピーダンス整合を図ることができる。
【００２３】
尚、ベリードビアホールＢＶＨ１ａ、ＢＶＨ１ｂ、貫通ビアホールＴＶＨ２ａ、ＴＶＨ２ｂはいずれも円孔の内面に沿ってメッキ層を形成してなることが考えられるが、これ以外にも、円孔の代わりに楕円孔を用いて、楕円孔の内面にメッキ層を形成してなることとしてもよい。
【００２４】
円孔の貫通ビアホールを２つ並べる場合と、楕円孔の貫通ビアホールを短手方向に２つ並べる場合とを比較する。どちらの場合も、円孔及び楕円孔の円周の長さは等しく、円孔または楕円孔間の間隔は等しいものとする。このとき、楕円孔を短手方向に２つ並べたものは、円孔を２つ並べたものに比べて狭い面積に配置することができるので、基板密度の向上に寄与する。
【００２５】
また、インピーダンス制御の観点からは、外層パターンと、グランドに接続された内層の導体層とが、なるべく互いに重なるように配置することが好ましいが、貫通ビアホールの開口部には外層パターンも内層パターンも存在しないので、開口部が広くなるほど外層パターンと内層導体層とが互いに重ならない部分が大きくなり、好ましくない。この点で上述のような円孔と楕円孔の貫通ビアホールとを互いに比較すると、楕円孔の短径は円孔の直径よりも短いので、その分、楕円孔の貫通ビアホールから伸びた外層パターンと、グランドに接続された内層導体層とが重なる領域が長くなる。このため、インピーダンス制御の観点からも楕円孔に形成した導体層からなる貫通ビアホールは好ましい。
【００２６】
上記の実施形態及び実施例の一部又は全部は以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
（付記１）
一方の基板表面の導体層に形成された外層パターン、
内層である一乃至複数の導体層に形成された内層パターン、
前記外層パターンと前記内層パターンとの間に、前記内層パターンを非貫通に形成されて、グランドに接続されるベリードビアホール、
前記ベリードビアホールの内側に形成された管状の絶縁体、及び、
前記管状絶縁体の管内面に形成され、前記外層パターンと前記内層パターンとを少なくとも接続する貫通ビアホール
を備えることを特徴とする多層基板。
【００２８】
（付記２）
前記管状絶縁体は、前記内層パターン、前記貫通スルーホール、及び、前記外層パターンの間のインピーダンス整合を図るために定められた管厚を有することを特徴とする付記１に記載の多層基板。
【００２９】
（付記３）
前記外層パターンと前記内層パターンとの間に位置する複数の導体層からなる第１の導体層群と、前記内層パターンを形成した第２の導体層群を備え、
前記ベリードビアホールは、貫通した前記第１の導体層群の断面が露出する内面を有する第１の穴、及び、前記第１の穴の内面に形成された第１のメッキ層を備え、少なくとも前記第１の穴に露出した前記第１の導体層群を互いに接続し、
前記第１の穴と異なる口径を有し、貫通した前記内層パターンの断面が露出する内面を有し、前記第１の穴と連接して当該多層基板を貫通する第２の穴を備え、
前記貫通ビアホールは、前記第２の穴の内面、前記第１及び第２の穴の段差面、及び、前記管状絶縁体の管内に少なくとも形成された第２のメッキ層からなる
ことを特徴とする付記１及び付記２のいずれかに記載の多層基板。
【００３０】
（付記４）
前記ベリードビアホール及び貫通ビアホールからなる組を複数備えることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の多層基板。
【００３１】
（付記５）
前記ベリードビアホール及び貫通ビアホールからなる組を2組備え、一方の組は差動信号の正位相信号を印加するための貫通ビアホールを備え、他方の組は前記差動信号の逆位相信号を印加するための貫通ビアホールを備えることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の多層基板。
【００３２】
（付記６）
付記１乃至付記５のいずれかに記載の多層基板を備える半導体装置。
【００３３】
（付記７）
グランドに接続されるベリードビアホールを、一方の基板表面と、内層である一乃至複数の導体層に形成された内層パターンとの間に、前記内層パターンを非貫通に形成する段階と、
前記ベリードビアホールの内側に管状の絶縁体を形成する段階と、
前記管状絶縁体の管内面に、前記一方の基板表面に形成される外層パターンと前記内層パターンとを少なくとも接続するための貫通ビアホールを形成する段階と
を含むことを特徴とする多層基板の製造方法。
【００３４】
（付記８）
前記管状絶縁体は、前記内層パターン、前記貫通スルーホール、及び、前記外層パターンの間のインピーダンス整合を図るために定められた管厚を有することを特徴とする付記７に記載の多層基板の製造方法。
【００３５】
（付記９）
前記多層基板は、前記一方の基板表面と前記内層パターンとの間に位置する複数の導体層からなる第１の導体層群と、前記内層パターンを形成した第２の導体層群を備え、
前記ベリードビアホールは、貫通した前記第１の導体層群の断面が露出する内面を有する第１の穴、及び、前記第１の穴の内面に形成された第１のメッキ層を備え、少なくとも前記第１の穴に露出した前記第１の導体層群を互いに接続し、
前記第１の穴と異なる口径を有し、貫通した前記内層パターンの断面が露出する内面を有し、前記第１の穴と連接して当該多層基板を貫通する第２の穴を備え、
前記貫通ビアホールは、前記第２の穴の内面、前記第１及び第２の穴の段差面、及び、前記管状絶縁体の管内に少なくとも形成された第２のメッキ層からなる
ことを特徴とする付記８及び付記９のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【００３６】
（付記１０）
前記ベリードビアホール及び貫通ビアホールからなる組を複数形成することを特徴とする付記７乃至付記９のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【００３７】
（付記１１）
前記ベリードビアホール及び貫通ビアホールからなる組を2組形成し、一方の組では差動信号の正位相信号を印加するための貫通ビアホールを形成し、他方の組では前記差動信号の逆位相信号を印加するための貫通ビアホールを形成することを特徴とする付記７乃至付記９のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
【符号の説明】
【００３８】
１  基板
８、３０  貫通穴
２〜７、１０〜１２、２３、２４、４０〜４２  導体層
２ａ、５ａ  露出部
ＴＶＨ１、ＴＶＨ２ａ、ＴＶＨ２ｂ  貫通ビアホール
１３、３２  非貫通穴
ＢＶＨ１、ＢＶＨ１ａ、ＢＶＨ１ｂ  ベリードビアホール
２０  絶縁体柱
２１、２２、３３  絶縁層
３１  絶縁層（管状絶縁体）
５０  多層基板
５１ａ、５１ｂ  内層パターン
５２ａ、５２ｂ  外層パターン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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