JP2001284488A

JP2001284488A - 配線基板

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Publication number: JP2001284488A
Application number: JP2000095178A
Authority: JP
Inventors: Kazuro Tokushige; 和朗徳重; Yukihiro Kimura; 幸広木村; Masao Kuroda; 正雄黒田; Yasuhiro Sugimoto; 康宏杉本
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-12
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP3554886B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板内部にコンデンサが内蔵された配線基板に
おいて、信号ビア間の容量およびインダクタンスを低減
することができる配線基板を提供すること。【構成】配線基板１は、その主面１Ａに密集領域ＭＲを
形成する第１接続端子３Ｐおよび第２接続端子３Ｇを備
える。また、内部に、電源電極層２９等、接地電極層３
０等、および高誘電体層７６等からなる内蔵コンデンサ
１３を備える。高誘電体層７６等を貫通する信号ビア１
９Ｖの間には接地ビア１８を設け、信号ビア１９Ｖ間の
容量およびインダクタンスをシールド効果により低減す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板内部に高誘電
体層と電極層とからなるコンデンサが内蔵された配線基
板に関し、特に高誘電体層を貫通する部位での信号配線
間のキャパシタンスおよびクロストークノイズを低減さ
せる構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数の絶縁層と導体層を交互
に積層して形成され、主面側にＩＣチップ等を、または
裏面側にマザーボード等を接続することができ、基板内
部にコンデンサが内蔵形成された配線基板が知られてい
る。このような配線基板においては、主面側にＩＣチッ
プ等の接続端子に対応したハンダバンプ（接続端子）が
多数形成され、一方、裏面側には、マザーボード等の接
続端子に対応した接続パッド（外部接続端子）が多数形
成されている。

【０００３】このうち、主面に形成されたハンダバンプ
は電源電位と接続する電源バンプ（第１接続端子）と、
接地電位を接続する接地バンプ（第２接続端子）と、信
号を出入力するための信号バンプ（第３接続端子）とを
それぞれ多数有している。これらの接続端子は、主面に
略格子状に密集して配置されている。特に、電源バンプ
と接地バンプとは略格子状に密集した密集領域をなして
いる。

【０００４】また、内蔵されたコンデンサは、上記密集
領域を含んで形成された第１導体層および第２導体層
と、第１導体層および第２導体層の間に挟まれた高誘電
体層からなる。第１導体層は第１接続配線を介して電源
バンプ（第１接続端子）および電源パッド（第１外部接
続端子）と接続されている。第１接続配線は、第２導体
層に形成された第２貫通孔内を通るため、第２導体層と
は絶縁されている。また、第２導体層は第２接続配線を
介して接地バンプ（第２接続端子）および接地パッド
（第２外部接続端子）と接続されている。第２接続配線
は第１導体層に形成された第１貫通孔内を通り、第１導
体層とは絶縁されている。

【０００５】ところで、このようなコンデンサ内蔵型配
線基板は、多数積層された絶縁層の一部を高誘電体材料
からなる高誘電体層とし、この高誘電体層を電極層によ
り挟持した構造の内蔵コンデンサを有している。各電極
層とハンダバンプとを結ぶ接続配線のインダクタンスを
下げるため、内蔵コンデンサはハンダバンプ（接地バン
プ、電源バンプ）の真下部分、すなわち、密集領域を厚
さ方向に投影した投影密集領域に設けられる。このよう
な構造の配線基板において、投影密集領域の外側の周縁
領域においては、電極層を設けず、信号用の配線（ビア
導体）等が多数形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電極層が設け
られない周縁領域においても、絶縁層はコンデンサ部分
と同じ高誘電体層からなるため、高誘電体層表面に設け
られる信号用の配線やビア導体相互間でキャパシタンス
が大きくなり、また、隣接する信号用の配線やビア間で
クロストークノイズが発生するという問題がある。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、本発明の目的は、内蔵コンデンサの
外側の周縁領域において、信号配線間のキャパシタンス
およびクロストークノイズを低減させることができるコ
ンデンサ内蔵型配線基板を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】しかして、その手段は、
主面と裏面とを有する配線基板であって、上記主面に形
成され、ＩＣチップの端子と接続するための多数の接続
端子であって、多数の第１接続端子、第２接続端子、お
よび第３接続端子を含み、上記第１接続端子および第２
接続端子の少なくとも一部は、上記第１接続端子と第２
接続端子とが密集する密集領域をなして配置された接続
端子と、上記裏面に形成された第１外部接続端子、第２
外部接続端子、および第３外部接続端子からなる外部接
続端子と、上記配線基板の内部に、高誘電体層を介して
少なくとも上記密集領域を厚さ方向に投影した投影密集
領域に積層され、コンデンサの電極を構成する複数の略
平板状の導体層であって、第１貫通孔を有し、電源電位
に接続される第１導体層と、第２貫通孔を有し、接地電
位に接続される第２導体層と、上記第１接続端子と上記
第１導体層と上記第１外部接続端子とを接続し、上記第
２貫通孔内に位置し、第２導体層と絶縁する第１接続配
線と、上記第２接続端子と上記第２導体層と上記第２外
部接続端子とを接続し、上記第１貫通孔内に位置し、第
１導体層と絶縁する第２接続配線と、上記密集領域を厚
さ方向に投影した投影密集領域の外側の周縁領域内の高
誘電体層を貫通するビア導体を含み、上記第３接続端子
と上記第３外部接続端子とを接続する信号伝達用の第３
接続配線と、からなり、上記ビア導体相互間には、上記
高誘電体層を貫通する接地電位に接続される接地ビア導
体が形成されていることを特徴とする配線基板である。

【０００９】上記配線基板によれば、高誘電体層を貫通
する信号用のビア導体相互の間に接地電極に繋がった接
地ビア導体を形成したため、シールド効果により、信号
用のビア導体間のキャパシタンスおよびクロストークノ
イズを低減できる。

【００１０】なお、高誘電体層としては、電極となる導
体層や高誘電体層ではない絶縁層などの材質、製法等を
勘案して選択すればよいが、ＢａＴｉＯ_３の他、たとえ
ば、ＰｂＴｉＯ_３、ＰｂＺｒＯ_３、ＴｉＯ_２、ＳｒＴｉ
Ｏ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＭｇＴｉＯ_３、ＫＮｂＯ_３、Ｎｂ
Ｏ_３、ＮａＴｉＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＲｂＴａＯ_３、（Ｎ
ａ_１／２Ｂｉ_１／２）ＴｉＯ_３、Ｐｂ（Ｍｇ_１／２Ｗ
_１／２）Ｏ_３、（Ｋ_１／ _２Ｂｉ_１／２）ＴｉＯ_３などを
主成分とした高誘電率セラミックが挙げられる。また、
アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、ガラスセラミ
ックなどのセラミックに、あるいはエポキシ樹脂やポリ
イミド樹脂、ＢＴ樹脂などの樹脂に、上記高誘電率セラ
ミックのフィラーを添加した複合材料なども用いること
ができる。これらは要求されるコンデンサの静電容量そ
の他に応じて適宜選択すればよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。本実施形態の配線基板１につい
て、図１（ａ）に平面図を、図１（ｂ）に側面図を、図
２に部分拡大断面図を示す。この配線基板１は、図１
（ｂ）に示すように主面１Ａと裏面１Ｂを有し、略矩形
状の略板形状をなしている。配線基板１の主面１Ａ側に
は図中に破線で示すＩＣチップＣＨ搭載することができ
る一方、裏面１Ｂ側には、図中に破線で示すマザーボー
ドＭＢなど他の配線基板を接続することができる。

【００１２】搭載予定のＩＣチップＣＨは、配線基板１
とのＩＣ接続端子として、ハンダバンプＴを多数備えて
いる。このハンダバンプＴは、信号を入出力するための
信号バンプＴＳの他、電源電位を受け入れる電源バンプ
ＴＰ、および接地電位を受け入れる接地バンプＴＧを多
数有している。一方、この配線基板１を接続する予定の
マザーボードＭＢも、配線基板１との接続端子として、
信号バンプＵＳ、電源バンプＵＰ、および接地バンプＵ
Ｇ等のハンダバンプＵを多数有している。

【００１３】本実施形態の配線基板１は、図１（ｂ）に
示すように、その主面１Ａに、ＩＣチップＣＨのハンダ
バンプＴと接続する接続端子として、多数のハンダバン
プ３を有し、また、裏面１Ｂに、マザーボードＭＢのハ
ンダバンプＵと接続する接続端子として、多数の接続パ
ッド（外部接続端子）５を有している。このうち、主面
１Ａに形成された接続端子は、ＩＣのハンダバンプＴ
（電源バンプＴＰ、接地バンプＴＧ、信号バンプＴＳ）
に対応した電源バンプ（第１接続端子）３Ｐ、接地バン
プ（第２接続端子）３Ｇ、および信号バンプ（第３接続
端子）３Ｓをそれぞれ有している。これらのハンダバン
プ３は、図１（ａ）に示すように、配線基板１の主面１
Ａに略格子状に並び、略矩形状のバンプ領域ＢＲを形成
している。さらに詳細にいうと、このバンプ領域ＢＲの
略中央には、多数の電源バンプ３Ｐと接地バンプ３Ｇと
が、１５０μｍの格子間隔で互い違いに略格子状に密集
して並んだ略矩形状の密集領域ＭＲが形成されている。
また、バンプ領域ＢＲのうち密集領域ＭＲを取り囲む領
域に、信号バンプ３Ｓ、電源バンプ３Ｐ、および接地バ
ンプ３Ｇが格子状に多数並んだ周囲領域ＳＲが形成され
ている。

【００１４】一方、裏面１Ｂに形成された接続パッド５
も、マザーボードのハンダバンプＵに対応した信号パッ
ド５Ｓ、電源パッド５Ｐ、および接地パッド５Ｇをそれ
ぞれ多数有し、略矩形状のパッド領域を形成している。
そして、パッド領域の略中央には、多数の電源パッド５
Ｐと接地パッド５Ｇが互い違いに略格子状に配置されて
いる。また、それらの周囲には、信号パッド５Ｓ、電源
パッド５Ｐ、および接地パッド５Ｇが多数配置されてい
る。

【００１５】この配線基板１は、図２に示すように、主
面１Ａを形成する第１絶縁層７１から裏面１Ｂを形成す
る第１１絶縁層８１まで全部で１１層の絶縁層が積層さ
れたものである。そして、これらの絶縁層７１〜８１の
層内や層間にはそれぞれビア導体や配線パターンが形成
されている。

【００１６】この配線基板１の内部構造を大きく分類す
ると、第１絶縁層７１〜第５絶縁層７５からなる展開部
９と、ＢａＴｉＯ_３を主成分とする高誘電体層からなる
第６絶縁層７６〜第１０絶縁層８０等からなる内蔵コン
デンサ１３とに分けられる。なお、絶縁層７１〜７５、
および８１の材質は特に限定されないがセラミックやガ
ラスセラミックなどを好適に用いることができる。

【００１７】このうち展開部９は、主として、前述した
バンプ領域ＢＲのうち、周縁領域ＳＲに形成されたハン
ダバンプ３とこれらと対応する接続パッド５とを電気的
に接続させるために、これらのハンダバンプと接続する
配線、特に信号バンプ３Ｓと信号パッド５Ｓとを電気的
に接続するためにの信号配線（第３接続配線）１９等を
引き回して配線基板１の周縁方向へ展開（ファンアウ
ト）させるためのものである。一方、図２に示す投影密
集領域ＴＭＲ内では、電源バンプ３Ｐに接続した電源配
線（第１接続配線）１５、および、接地バンプ３Ｇに接
続した接地配線（第２接続配線）１７がそれぞれ主面１
Ａ側から裏面１Ｂ側へ向かって厚さ方向に延びている。

【００１８】また、内蔵コンデンサ１３は、主として、
投影密集領域ＴＭＲ内において、電源バンプ３Ｐから延
びた電源配線（第１接続配線）１５が電源電極層（第１
導体層）２９、３１、３３に接続しており、また、接地
バンプ３Ｇから延びた接地配線（第２接続配線）１７が
接地電極層（第２導体層）３０、３２、３４に接続して
いる。このように各電極層に接続するための電源配線１
５、接地配線１７を投影密集領域ＴＭＲに集中させたた
めに電源配線１５、接地配線１７のインダクタンスを低
減できる。

【００１９】また、投影密集領域ＴＭＲ内においては、
上述した通り、電源配線１５および接地配線１７が集中
するために、接地配線１７と電源電極層２９、３１、３
３とを絶縁するために電源電極層２９、３１、３３に設
けられた第１貫通孔２９Ｋ、３１Ｋ、３３Ｋも密集して
形成されることとなる。同様に、電源配線１９と接地電
極層３０、３２、３４とを絶縁するために接地電極層３
０、３２、３４に設けられた第２貫通孔３０Ｋ、３２
Ｋ、３４Ｋも密集して形成されることとなる。

【００２０】具体的には、投影密集領域ＴＭＲ内におい
ては、電源配線１５と、これと隣接する接地配線１７と
の間隔は、例えば１５０μｍ〜４５０μｍ程度に設定さ
れている。したがって、第１貫通孔２９Ｋ、３１Ｋ、３
３Ｋ、第２貫通孔３０Ｋ、３２Ｋ、３４Ｋとの間隔も、
１５０μｍ〜４５０μｍ程度に設定されている。

【００２１】次に、投影密集領域ＴＭＲの周囲に設けら
れた配線基板内部の周縁領域ＴＳＲについて説明する。
周縁領域ＴＳＲにおいては、展開部９にハンダバンプ３
から展開された配線が形成されており、特に、信号バン
プ３Ｓから延びて形成された信号配線１９が集中的に配
置されている。内蔵コンデンサ１３周縁部分において
は、信号配線１９は、高誘電体層７６〜８０を貫通する
信号ビア１９Ｖを介して、いずれの電極層とも絶縁され
つつ、信号パッド５Ｓとそれぞれ接続されている。

【００２２】信号配線１９は、相互の間隔が１ｍｍ〜
１．５ｍｍ程度（例えば１．２７ｍｍ）に設定されてい
る。このように信号配線１９は、電源配線１５や接地配
線１７と比べると、比較的間隔が広くなるように展開部
９で展開（ファンアウト）されている。しかし、信号配
線１９は、高誘電体層７６〜８０を貫通するので、特に
隣接する信号ビア１９Ｖ同士のキャパシタンスが大きく
なり、クロストークノイズが大きくなりがちである。

【００２３】これに対し、本実施形態の配線基板１にお
いては、図３の平面図に示すように、信号ビアＶ（φ７
５μｍ）の間隔１．２７ｍｍの場合で、信号ビア１９Ｖ
の中間に接地ビア１８を設けている。なお、高誘電体層
７６〜８０の誘電率は約５０００である。このような構
造にすることにより、接地ビア１８によるシールド効果
により、接地ビアを設けない場合の信号ビア間のキャパ
シタンスである２５．８ｐＦと比べ、信号ビア１９Ｖ間
のキャパシタンスを０．１６ｐＦまで低減できる。ま
た、クロストークノイズも、接地ビアを設けない場合の
数％〜１０％から、シールド効果により、０．１７％ま
で低減できる。

【００２４】さらに、本実施形態では、接地ビア１８の
径（φ３００μｍ）を信号ビア１９Ｖの径（φ７５μ
ｍ）よりも大きくしているので、信号ビア１９Ｖの径と
同径にした場合よりも、信号ビア１９Ｖ間のキャパシタ
ンスおよびクロストークノイズをより効果的に低減する
ことができる。

【００２５】なお、信号ビア１９Ｖと接地ビア１８の配
置の仕方は、図３の形態に限定されることなく、例え
ば、図４や図５に示すような配置も採用できる。すなわ
ち、図４に示した構造では、図３のものと比べて信号ビ
ア１９Ｖがより高密度に形成されている。また、図５に
示した構造では、図３や図４に示したものに比べて、接
地ビア１８が信号ビア１９Ｖを包囲するように列設され
ており、シールド効果がさらに強化されている。

【００２６】以上説明した通り、コンデンサを内蔵した
配線基板において、コンデンサの周囲の高誘電体層を貫
通する信号ビア相互間に、接地ビアを設けてあるため、
信号ビア相互間の容量およびクロストークノイズを低減
できる。さらに、接地ビアの径を信号ビアの径よりも大
きくすると、隣接する信号ビア間の容量およびクロスト
ークノイズの低減をより効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る配線基板を示す図であ
り、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。

【図２】本発明の実施形態に係る配線基板の部分拡大断
面図である。

【図３】本発明の実施形態に係る信号ビアおよび接地ビ
アの配置を示す平面図である。

【図４】図３とは異なる信号ビアおよび接地ビアの配置
を示す平面図である。

【図５】図３、図４とは異なる信号ビアおよび接地ビア
の配置を示す平面図である。

【符号の説明】１配線基板３ハンダバンプ（接続端子）３Ｐ電源バンプ（第１接続端子）３Ｇ接地バンプ（第２接続端子）３Ｓ信号バンプ（第３接続端子）５接続パッド（外部接続端子）５Ｐ電源パッド（第１外部接続端子）５Ｇ接地パッド（第２外部接続端子）５Ｓ信号パッド（第３外部接続端子）９展開部１３内蔵コンデンサ１５電源配線（第１接続配線）１７接地配線（第２接続配線）１８接地ビア１９信号配線（第３接続配線）１９Ｖ信号ビア２９、３１、３３電源電極層（第１導電層）３０、３２、３４接地電極層（第２電極層）２９Ｋ、３１Ｋ、３３Ｋ第１貫通孔３０Ｋ、３２Ｋ、３４Ｋ第２貫通孔７６〜８０高誘電体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉本康宏愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 5E346 AA13 AA15 AA42 AA43 BB02 BB03 BB04 BB06 BB16 BB20 CC17 CC31 CC40 FF01 FF45 HH01 HH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主面と裏面とを有する配線基板であって、上記主面に形成され、ＩＣチップの端子と接続するため
の多数の接続端子であって、多数の第１接続端子、第２
接続端子、および第３接続端子を含み、上記第１接続端子および第２接続端子の少なくとも一部
は、上記第１接続端子と第２接続端子とが密集する密集
領域をなして配置された接続端子と、上記裏面に形成された第１外部接続端子、第２外部接続
端子、および第３外部接続端子からなる外部接続端子
と、上記配線基板の内部に、高誘電体層を介して少なくとも
上記密集領域を厚さ方向に投影した投影密集領域に積層
され、コンデンサの電極を構成する複数の略平板状の導
体層であって、第１貫通孔を有し、電源電位に接続される第１導体層
と、第２貫通孔を有し、接地電位に接続される第２導体層
と、上記第１接続端子と上記第１導体層と上記第１外部接続
端子とを接続し、上記第２貫通孔内に位置し、第２導体
層と絶縁する第１接続配線と、上記第２接続端子と上記第２導体層と上記第２外部接続
端子とを接続し、上記第１貫通孔内に位置し、第１導体
層と絶縁する第２接続配線と、上記密集領域を厚さ方向に投影した投影密集領域の外側
の周縁領域内の高誘電体層を貫通するビア導体を含み、
上記第３接続端子と上記第３外部接続端子とを接続する
信号伝達用の第３接続配線と、からなり、上記ビア導体相互間には、上記高誘電体層を貫通する接
地電位に接続される接地ビア導体が形成されていること
を特徴とする配線基板。