JP3797205B2 - 多層配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は多層配線基板およびその製造方法、特に、スルーホールにもとづく浮遊容量を低減した多層配線基板およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
信号配線を複数の信号層を使って配線する場合に、スルーホールを用いる。このスルーホールは、通常、配線基板およびその製造方法の表面と裏面を貫通するようにドリルで穴を開け、銅メッキを行い形成する。
【0003】
しかしながら、この方法で形成されたスルーホールは、接地層および電源層との間に電荷を蓄えるため、静電容量として作用する。
【0004】
従来の多層配線基板およびその製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
【0005】
図3は第1の従来例を示す断面図である。図において、信号層201から信号層202への接続において、接続に無関係な部分のスルーホール401には、接地層/電源層302および接地層/電源層303との間に生じた電荷により、伝送線路の途中に余分な静電容量が付加された形となる。この静電容量により、特性インピーダンスの不整合(低下)が起こり、反射ノイズが発生する。これは、信号伝送上、大きな問題である。
【0006】
図4は第2の従来例を示す断面図である。(例えば、実開昭61−065774号公報参照)。配線基板に形成された部品取付座105および部品取付座105に続くスルーホール101の一部を、座ぐり加工等により配線基板の板厚方向に座ぐり、スルーホール101および部品取付座105のコーナー部104の表面積を所定の間隔を持つように板厚方向に増加し、スルーホール101と隣接回路102との絶縁間隔aを拡大する。
【0007】
図5(a),(b)は第3の従来例を示す断面図である。(例えば、特開2001−111222号公報参照)。
【0008】
多層セラミック基板11は、たとえば絶縁体としての低温焼結セラミック材料を含む、複数の基体用セラミック層12を備えている。低温焼結セラミック材料は、比較的低温で焼結可能であり、そのため、たとえば、結晶化ガラス、またはガラスとセラミックとの混合物をもって構成される。より具体的には、低温焼結セラミック材料として、BaO−Al2 O3 −SiO2 系低温焼結セラミック材料等が好適に用いられる。
【0009】
多層セラミック基板11は、また、上述の基体用セラミック層12の特定のものに接するように配置される、第1の素子用セラミック層13を備えている。素子用セラミック層13は、前述した低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない誘電体セラミック材料を含んでいる。この誘電体セラミック材料としては、たとえば、BaTiO3 系の誘電体セラミック材料が用いられる。また、この素子用セラミック層13には、多層セラミック基板11を得るための焼成工程の結果、基体用セラミック層12に含まれる材料の一部が浸透している。
【0010】
また、多層セラミック基板11は、上述した第1の素子用セラミック層13の他に、基体用セラミック層12の特定のものに接するように配置される、第2の素子用セラミック層14を備えている。この第2の素子用セラミック層14は、前述した低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない磁性体セラミック材料を含んでいる。この磁性体セラミック材料として、たとえば、Mn−Zn−フェライト系磁性体セラミック材料またはNi−Zn−フェライト系磁性体セラミック材料が用いられる。また、この第2の素子用セラミック層14にも、多層セラミック基板およびその製造方法11を得るための焼成工程の結果、基体用セラミック層12に含まれる材料の一部が浸透している。
【0011】
上述した素子用セラミック層13および14は、この多層セラミック基板11を得るための焼成工程において、基体用セラミック層12の主面方向での収縮を抑制する機能も有している。
【0012】
この収縮抑制機能をより高めるため、多層セラミック基板11は、さらに、基体用セラミック層12の特定のものに接するように配置される、シート状の収縮抑制用支持体15を備えている。収縮抑制用支持体15は、前述した低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない絶縁体セラミック材料を含んでいる。この絶縁体セラミック材料としては、たとえば、アルミナまたはジルコニアが用いられる。また、この収縮抑制用支持体15にも、多層セラミック基板およびその製造方法11を得るための焼成工程の結果、基体用セラミック層12に含まれる材料の一部が浸透している。
【0013】
なお、図5(a)においては、各基体用セラミック層12、第1の素子用セラミック層13、第2の素子用セラミック層14および各収縮抑制用支持体15は、それぞれ、1つの層として図示されているが、これらは、それぞれ、複数の層からなる積層構造を有していて、その積層数に応じて必要な厚みが与えられるようにされてもよい。
【0014】
多層セラミック基板11の内部および表面には、種々の配線導体が設けられる。これら配線導体は、たとえば、銅、銀または金等を導電成分として含む導電性ペーストを焼き付けることによって形成される。図5(a)には、このような配線導体のいくつかが図示されている。
【0015】
第1の素子用セラミック層13に関連して、より具体的には、第1の素子用セラミック層13を介して互いに対向するように、コンデンサ電極16および17ならびに18および19がそれぞれ形成されている。
【0016】
また、第2の素子用セラミック層14に関連して、インダクタ導体20および21がそれぞれ形成されている。
【0017】
また、第1および第2の素子用セラミック層13および14を貫通するように、ビアホール導体22および23がそれぞれ設けられている。ビアホール導体の各端部は、多層セラミック基板11の表面に形成された外部導体24および内部に形成された内部導体25にそれぞれ電気的に接続されている。ビアホール導体23の各端部は、多層セラミック基板およびその製造方法11の内部に形成された内部導体26および27にそれぞれ電気的に接続されている。
【0018】
また、第2の素子用セラミック層14を貫通するように、ビアホール導体28が設けられている。ビアホール導体28の各端部は、多層セラミック基板およびその製造方法11の表面に形成された外部導体29および内部に形成された内部導体30にそれぞれ電気的に接続されている。
【0019】
図5(b)には、ビアホール導体22が第1の素子用セラミック層13を貫通する部分が拡大されて示されている。
【0020】
図5(b)によく示されているように、ビアホール導体22の周囲において、第1の素子用セラミック層13の一部が、絶縁体31によって構成されている。この絶縁体31は、前述した誘電体または磁性体セラミック材料とは異なる、低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない絶縁体セラミック材料を含んでいる。また、絶縁体31にも、多層セラミック基板11を得るための焼成工程の結果、基体用セラミック層12に含まれる材料の一部が浸透している。
【0021】
絶縁体31に含まれる絶縁体セラミック材料としては、前述した収縮抑制用支持体15に含まれる絶縁体セラミック材料と同じものを用いることができる。すなわち、たとえば、アルミナまたはジルコニアのような絶縁体セラミック材料を絶縁体31を形成するために用いることができる。
【0022】
図5(b)を参照して、絶縁体31の存在は、コンデンサ電極16〜19とビアホール導体22との間の結合の度合いを弱めるように作用し、そのため、コンデンサ電極16〜19とビアホール導体22との間に形成される浮遊容量を低減することができる。
【0023】
図5(b)に示した絶縁体31の他、このような絶縁体31は、図5(a)に示すように、ビアホール導体22が第2の素子用セラミック層14を貫通する部分、ビアホール導体23が第1および第2の素子用セラミック層13および14を貫通する各部分、ならびにビアホール導体28が第2の素子用セラミック層14を貫通する部分にも設けられている。
【0024】
以上のような多層セラミック基板およびその製造方法11を製造するため、焼成することによって、それぞれ、基体用セラミック層12、第1および第2の素子用セラミック層13および14ならびに収縮抑制用支持体15となるべき複数のグリーンシートが用意される。これらのグリーンシートには、コンデンサ電極16〜19、インダクタ導体20および21、ビアホール導体22、23および28、外部導体24および29、ならびに内部導体25〜27および30を含む種々の配線導体を形成するための導電性ペーストが必要に応じて印刷等によって付与される。
【0025】
なお、ビアホール導体22、23および28のための導電性ペーストの付与にあたっては、対応のグリーンシートに穴を設け、この穴内に印刷等により導電性ペーストを充填することが行なわれる。また、特に第1および第2の素子用セラミック層13および14の各々のためのグリーンシートにビアホール導体22、23および28のための導電性ペーストを付与するにあたっては、対応のグリーンシートに、絶縁体31およびビアホール導体22等を形成すべき領域の大きさの穴を設け、この穴内に、ビアホール導体22等を形成すべき領域を残して、絶縁体31となるべき絶縁性ペーストを印刷により付与した後、ビアホール導体22等となるべき導電性ペーストを印刷により付与することが行なわれる。
【0026】
このような複数のグリーンシートは、所定の順序に従って積層され、生の状態にある多層セラミック基板が作製される。次いで、この生の多層セラミック基板が焼成され、それによって、焼結後の多層セラミック基板11が得られる。
【0027】
上述した焼成工程において、基体用セラミック層12は、素子用セラミック層13および14ならびに収縮抑制用支持体15によって、その主面方向での収縮が抑制されながら、基体用セラミック層12に含まれる低温焼結セラミック材料が焼結される。他方、素子用セラミック層13および14ならびに収縮抑制用支持体15においては、それぞれ、誘電体セラミック材料、磁性体セラミック材料および絶縁体セラミック材料を含むとともに、基体用セラミック層12に含まれる材料の一部が浸透する。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の多層配線基板およびその製造方法は、スルーホールと接地層および電源層との間に生ずる静電容量が大きいのでスルーホール歩で発生する容量性の反射ノイズが低減できないという欠点があった。
【0029】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基盤の製造方法は、複数の信号層と、複数の接地層、複数の電源層と、前記信号層の1つである信号層Aに含まれる第1の配線信号と、前記信号層の1つである信号層Bに含まれる第2の配線と、前記第1の配線信号と前記第2の配線信号とを接続する表面から裏面までのメッキ領域を持つスルーホールとを含む多層配線基盤の製造方法であって、
前記スルーホールと前記接地層および前記電源層との間の静電容量を低減するように、前記第1の配線信号と前記第2の配線信号との接続を損傷しない範囲で、前記多層基盤の表面、または、裏面から、前記接地層、前記電源層に当たらないように前記スルーホールの前記メッキ領域を機械的に除去する工程を含む。
【0030】
本発明の多層配線基盤は、複数の信号層と、複数の接地層、複数の電源層と、前記信号層の1つである信号層Aに含まれる第1の配線信号と、前記信号層の1つである信号層Bに含まれる第2の配線と、前記第1の配線信号と前記第2の配線信号とを接続する表面から裏面までのメッキ領域を持つスルーホールとを含む多層配線基盤であって、
前記スルーホールと前記接地層および前記電源層との間の静電容量を低減するように、前記第1の配線信号と前記第2の配線信号との接続を損傷しない範囲で、前記多層基盤の表面、または、裏面から、前記接地層、前記電源層に当たらないように前記メッキ領域を機械的に除去された前記スルーホールを有する。
【0035】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【0036】
図1は本発明の第1の実施形態を示す斜視図である。図1に示す多層配線基板は、信号配線201aと信号配線202aの接続をスルーホール402で行っているが、スルーホールの信号層203〜信号層206は接続に無関係な部分であり、接地層/電源層302および接地層/電源層303により、スルーホールの静電容量が増大しないように、スルーホール402の直径より大きく、接地配線および電源配線のするホール・クリアランスより小さいドリルで、配線基板裏面から配線接続に無関係な部分に穴を開け、該部分を除去する。
【0037】
尚、ドリルする位置(X−Y座標)、および、深さ(Z座標)は、配線設計データより抽出する。 これにより、スルーホールの静電容量を低減することができ、容量性の反射ノイズを低減することができる。
【0038】
図2は、本発明の第2の実施形態を示すの断面図である。図1では、配線基板の裏面からのみ配線接続に無関係な部分を除去しているが、信号配線203aと信号配線204aの接続のように、接続が基板およびその製造方法断面の中心付近にある場合は、表面および裏面の両方から、接続に無関係な部分を除去する。
【0039】
【発明の効果】
本発明の多層配線基板およびその製造方法は、スルーホールと接地層および電源層との間に生ずる静電容量を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態を示す断面図である。
【図3】第1の従来例を示す断面図である。
【図4】第2の従来例を示す断面図である。
【図5】(a),(b)は第3の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
201a 信号配線
202a 信号配線
203 信号層
302 接地層/電源層
303 接地層/電源層
402 スルーホール
Claims (2)
- 複数の信号層と、複数の接地層、複数の電源層と、前記信号層の1つである信号層Aに含まれる第1の配線信号と、前記信号層の1つである信号層Bに含まれる第2の配線と、前記第1の配線信号と前記第2の配線信号とを接続する表面から裏面までのメッキ領域を持つスルーホールとを含む多層配線基盤の製造方法であって、
前記スルーホールと前記接地層および前記電源層との間の静電容量を低減するように、前記第1の配線信号と前記第2の配線信号との接続を損傷しない範囲で、前記多層基盤の表面、または、裏面から、前記接地層、前記電源層に当たらないように前記スルーホールの前記メッキ領域を機械的に除去する工程を含むことを特徴とする多層配線基盤の製造方法。 - 複数の信号層と、複数の接地層、複数の電源層と、前記信号層の1つである信号層Aに含まれる第1の配線信号と、前記信号層の1つである信号層Bに含まれる第2の配線と、前記第1の配線信号と前記第2の配線信号とを接続する表面から裏面までのメッキ領域を持つスルーホールとを含む多層配線基盤であって、
前記スルーホールと前記接地層および前記電源層との間の静電容量を低減するように、前記第1の配線信号と前記第2の配線信号との接続を損傷しない範囲で、前記多層基盤の表面、または、裏面から、前記接地層、前記電源層に当たらないように前記メッキ領域を機械的に除去された前記スルーホールを有すること特徴とする多層配線基盤。
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