JP5311669B2 - 配線基板 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するための配線基板に関するものである。
半導体素子を搭載するための小型の配線基板は、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板の内部および表面に配線導体用の複数の導体層が配置されているとともに絶縁層を貫通する貫通導体により上下の配線導体同士が接続された多層配線構造をしている。絶縁基板の上面中央部には半導体素子の電極が半田バンプ等を介して電気的に接続される複数の半導体素子接続パッドが形成されており、絶縁基板の下面には外部電気回路基板の配線導体に半田ボール等を介して電気的に接続される外部接続パッドが形成されている。これらの半導体素子接続パッドと外部接続パッドとは、所定のもの同士が絶縁基板の表面および内部に配置された配線導体および貫通導体により互いに電気的に接続されている。
ところで近時、半導体素子を搭載するための配線基板においては、高周波伝送における電気的ロスの少ない形態が要求されている。そこで、信号用の伝送線路として互いに差動線路として機能するペア伝送路を備えた配線基板が使用されている。ペア伝送路は、絶縁基板の表面または内部に互いに所定間隔で平行に延びる2本の帯状配線導体をペアとして設けるとともに、このペアをなす2本の帯状配線導体の上下や左右に接地または電源用導体を所定の間隔で設けてインピーダンス整合させることにより形成されている。また、ペアをなす帯状配線導体と上下の導体層との接続に使用される貫通導体も所定の間隔でペアをなして隣接するようして設けられている。
上述のようなペア伝送路を有する配線基板における従来の例を図4に示す。従来の配線基板200は、図4に示すように、コア用の絶縁層113の上面にビルドアップ用の絶縁層112および111を積層するとともに絶縁層113の下面にビルドアップ用の絶縁層114および115を積層して成る絶縁基板110の上下面および絶縁層111,112,113,114,115の間に配線導体用の導体層121,122,123,124,125,126が配置されて成る。絶縁基板110の上面中央部には半導体素子Sの電極端子に半田バンプB1を介して電気的に接続される半導体素子接続パッド130が形成されており、絶縁基板110の下面には外部電気回路基板の配線導体に半田ボールを介して電気的に接続される外部接続パッド140が形成されている。これらの半導体素子接続パッド130と外部接続パッド140とは導体層121〜126内に形成された配線導体および各絶縁層111,112,113,114,115をそれぞれ貫通する貫通導体151,152,153,154,155を介して互いに電気的に接続されている。さらに、最上層の絶縁層111および導体層121の表面には半導体素子接続パッド130の中央部を露出させる開口部を有するソルダーレジスト層161が被着されており、最下層の絶縁層115および導体層126の表面には外部接続パッド140の中央部を露出させる開口部を有するソルダーレジスト層162が被着されている。
図5は、上述した配線基板200における導体層121,122,123,124,125,126の一部および貫通導体151,152,153,154,155の一部のみを抜き出して示した斜視図である。半導体素子接続パッド130のうち、一部のものは互いに隣接する2個がペア131,132を形成している。一方の半導体素子接続パッドのペア131には導体層121により形成された帯状配線導体のペア171が接続されている。帯状配線導体のペア171は、その端部を除いて互いに所定間隔で平行に延びており、その他端部が貫通導体151a,152a,153a,154a,155aおよびランドを介して外部接続パッドのペア141に電気的に接続されている。他方、半導体素子接続パッドのペア132には導体層123により形成された帯状配線導体のペア172が貫通導体151b,152b,153b,154bおよびランドを介して接続されている。帯状配線導体のペア172は、帯状配線導体のペア171と同様にその端部を除いて互いに所定間隔で平行に延びており、その他端部が貫通導体155bおよびランドを介して外部接続パッドのペア142に電気的に接続されている。
ここで、図5に示した半導体素子接続パッドのペア131,132、帯状配線導体のペア171,172、外部接続パッドのペア141,142、ランドの一部を各導体層121,122,123,124,125,126別に図6(a)〜(f)にそれぞれ平面図で示す。図6(a)に示すように、導体層121においては、半導体素子接続パッドのペア131,132と帯状配線導体のペア171とランド181aと接地または電源用導体層191が形成されている。半導体素子接続パッドのペア131,132および帯状配線導体のペア171ならびにランド181aと接地または導体層191との間には所定間隔が形成されている。
図6(b)に示すように、導体層122においては、ランド182aおよび182bと接地または電源用導体層192とが形成されている。ランド182aは、図示しない貫通導体151aを介して上層のランド181aに接続されている。ランド182bは、図示しない貫通導体151bを介して上層の半導体素子接続パッドのペア132に接続されている。
図6(c)に示すように、導体層123においては、ランド183aおよびランド183bと接地または電源用導体層193とが形成されている。ランド183aは図示しない貫通導体152aを介して上層のランド182aに接続されている。ランド183bは、図示しない貫通導体152bを介して上層のランド182bに接続されている。
図6(d)に示すように、導体層124においては、ランド184aおよびランド184bと接地または電源用導体層194とが形成されている。ランド184aは図示しない貫通導体153aを介して上層のランド183aに接続されている。ランド184bは、図示しない貫通導体153bを介して上層のランド183bに接続されている。
図6(e)に示すように、導体層125においては、帯状配線導体のペア172と、ランド185a,185b,185cと接地または電源用導体層195とが形成されている。ランド185aは図示しない貫通導体154aを介して上層のランド184aに接続されている。ランド185bは、図示しない貫通導体154bを介して上層のランド184bに接続されている。
図6(f)に示すように、導体層126においては、外部接続パッドのペア141,142とランド186a,186bと接地または電源用導体層196とが形成されている。ランド186aは図示しない貫通導体155aを介して上層のランド185aに接続されている。ランド186bは、図示しない貫通導体155bを介して上層のランド185cに接続されている。
ところで、このような高速信号が伝送されるペア伝送路を有する配線基板200においては、ペア伝送路の帯状配線導体のペア171,172に接続される外部接続パッドのペア141,142に対向する位置の接地または電源用導体層191,192,193,194,195,196に、長円形の開口部191a,192a,193a,194a,195a,196aを設けている。このような開口部191a,192a,193a,194a,195a,196aを設けることにより、接地または電源用導体層191,192,193,194,195,196とペア伝送路帯状配線導体のペア171,172に接続される外部接続パッドのペア141,142との間の静電容量が低減され、それにより外部接続用パッドのペア141,142における信号の反射が抑制されて高周波信号を効率よく外部に伝送することが可能となる。
しかしながら、このような配線基板200においては、図6(e)に示すように、帯状配線導体のペア172が互いに隣接して設けられた開口部195aの間を抜けるようにして延在する場合がある。このように、帯状配線導体のペア172が互いに隣接して設けられた開口部195aの間を抜けるようにして延在する場合、それらの開口部195aと帯状配線導体のペア172との間に十分な幅の接地または電源用導体層195を設けることが困難となり、場合によっては開口部195aと帯状配線導体のペア172との間に接地または電源用導体層195を設けることができなくなる。したがって、帯状配線導体のペア172の両側に沿ってシールド用の接地または電源用の複数の貫通導体154c,155cを所定間隔で並べて設けることにより帯状配線導体のペア172を外部からシールドしようとすると、開口部195aの間を抜ける部分では、帯状配線導体のペア172の両側に接地または電源用の貫通導体154c,155cを設けることができずに、シールド用の貫通導体154c,155cの間隔が広いものとなってしまい、その結果、帯状配線導体のペア172を良好にシールドすることが困難となってしまう。
特開2003−249760号公報 特開2003−273525号公報
本発明の課題は、互いに隣接して対向するように並んだ2個ずつの外部接続パッドのペアに対応して、上面視で前記外部接続パッドのペアをそれぞれ囲繞する長孔形状の開口部が互いに隣接して形成された接地または電源用導体層を有する配線基板において、前記隣接する開口部の間を帯状配線導体のペアが抜けるようにして延在する場合に、帯状配線導体のペアが開口部の間を抜ける部分においても、帯状配線導体のペアの両側にシールド用の接地または電源用の貫通導体を設けることができ、それにより帯状配線導体のペアの両側に沿ってシールド用の貫通導体を所定の間隔で形成して帯状配線導体のペアを外部から良好にシールドすることが可能な配線基板を提供することにある。
本発明の配線基板は、少なくとも第1の絶縁層と該第1の絶縁層上に積層された第2の絶縁層とを含む複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、前記絶縁基板の下面に被着されており、互いに隣接して対向するように並んだ2個ずつがそれぞれペアをなすように配置された複数の外部接続パッドと、前記第1の絶縁層の下面に被着されており、前記外部接続パッドのペアに対応する位置に上面視で前記外部接続パッドのペアをそれぞれ囲繞する長孔形状の第1の開口部が形成された第1の接地または電源用導体層と、前記第1の絶縁層と第2の絶縁層との間に被着されており、前記外部接続パッドの前記ペアに対応する位置に上面視で前記外部接続パッドのペアをそれぞれ囲繞する長孔形状の第2の開口部が形成された第2の接地または電源用導体層と、前記第2の絶縁層の上面に被着されており、前記外部接続パッドのペアに対応する位置に上面視で該外部接続パッドのペアをそれぞれ囲繞する長孔形状の第3の開口部が形成された第3の接地または電源用導体層と、前記第1の絶縁層と第2の絶縁層との間に被着されており、前記第2の開口部同士の間を抜けるようにして互いに所定間隔で平行に延在する帯状配線導体のペアと、を具備して成る配線基板であって、前記第1乃至第3の接地または電源用導体層は、前記第1乃至第3の開口部における長孔形状の中央部の内側に張り出した突起部または島部を有し、該突起部および/または島部における前記帯状配線導体のペアの両側に前記第1乃至第3の接地または電源用導体層を接続する貫通導体が接続されていることを特徴とするものである。
本発明の配線基板によれば、第1乃至第3の接地または電源用導体層は、第1乃至第3の開口部における長孔形状の中央部の内側に張り出した突起部または島部を有し、これらの突起部または島部における帯状配線導体のペアの両側に第1乃至第3の接地または電源用導体層を接続する貫通導体が接続されていることから、帯状配線導体のペアが第2の開口部の間を抜ける部分においても、帯状配線導体のペアの両側にシールド用の接地または電源用の貫通導体を設けることができ、それにより帯状配線導体のペアの両側に沿ってシールド用の貫通導体を所定の間隔で形成して帯状配線導体のペアを外部から良好にシールドすることが可能となる。
図1は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。 図2は、図1に示す配線基板の導体層の一部および貫通導体の一部のみを抜き出して示した斜視図である。 図3は、図1および図2に示した配線基板の各導体層の一部を導体層別に示した平面図である。 図4は、従来の配線基板を示す概略断面図である。 図5は、図4に示す配線基板の導体層の一部および貫通導体の一部のみを抜き出して示した斜視図である。 図6は、図4および図5に示した配線基板の各導体層の一部を導体層別に示した平面図である。
次に、本発明の配線基板における実施形態の一例を説明する。図1は、本例の配線基板100を示す概略断面図であり、図中、10は絶縁層11,12,13,14,15が積層されて成る絶縁基板、21,22,23,24,25,26は導体層、30は半導体素子接続パッド、40は外部接続パッド、51,52,53,54,55は貫通導体、61,62はソルダーレジスト層である。本例の配線基板100は、コア用の絶縁層13の上面にビルドアップ用の絶縁層12および11を積層するとともに絶縁層13の下面にビルドアップ用の絶縁層14および15を積層して成る絶縁基板10の上下面および絶縁層11,12,13,14,15の間に配線導体用の導体層21,22,23,24,25,26が配置されて成る。絶縁基板10の上面中央部には半導体素子Sの電極端子に半田バンプB1を介して電気的に接続される半導体素子接続パッド30が形成されており、絶縁基板10の下面には外部電気回路基板の配線導体に半田ボールを介して電気的に接続される外部接続パッド40が形成されている。これらの半導体素子接続パッド30と外部接続パッド40とは導体層21,22,23,24,25,26に形成された配線導体および各絶縁層11,12,13,14,15をそれぞれ貫通する貫通導体51,52,53,54,55を介して互いに電気的に接続されている。さらに、最上層の絶縁層11および導体層21の表面には半導体素子接続パッド30の中央部を露出させる開口部を有するソルダーレジスト層61が被着されており、最下層の絶縁層15および導体層26の表面には外部接続パッド40の中央部を露出させる開口部を有するソルダーレジスト層62が被着されている。
絶縁層13は、配線基板100のコア基板となる部材であり、例えばガラス繊維束を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成り、厚みが0.3〜1.5mm程度であり、その上面から下面にかけて直径が0.1〜0.3mm程度の複数のスルーホール13aを有している。そして、その上下面には導体層23,24が被着されており、スルーホール13aの内面には貫通導体53が被着されている。なお、貫通導体53が被着されたスルーホール13a内は樹脂により充填されている。
このような絶縁層13は、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてスルーホール13aをドリル加工することにより製作される。なお、絶縁層13上下面の導体層23,24は、絶縁層13用の絶縁シートの上下全面に厚みが3〜50μm程度の銅箔を貼着しておくとともに、この銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。また、スルーホール13a内面の貫通導体53は、スルーホール13a内面に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが3〜50μm程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。なお、スルーホール13a内を樹脂により充填するには、貫通導体53が形成されたスルーホール13a内に未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスクリーン印刷法により充填し、その後、充填された樹脂を熱硬化させる方法が採用される。
絶縁層13の上下面に積層された各絶縁層11,12,14,15は、ビルドアップ絶縁層であり、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に酸化珪素粉末等の無機絶縁物フィラーを30〜70質量%程度分散させた絶縁材料から成る。絶縁層11,12,14,15は、それぞれの厚みが20〜60μm程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が30〜100μm程度の複数のビアホール11a,12a,14a,15aを有している。ビアホール11a,12a,14a,15a内には、貫通導体51,52,54,55がそれぞれ充填されており、これらの貫通導体51,52,54,55を介して導体層21,22,23,24,25,26の所定の配線パターン同士を電気的に接続することにより高密度配線が立体的に形成可能となっている。このような各絶縁層11,12,14,15は、厚みが20〜60μm程度の未硬化の熱硬化性樹脂から成る絶縁フィルムを絶縁層13の上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工によりビアホール12a,14aを穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層11,15を順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層11,12,14,15の表面に被着された導体層21,22,25,26およびビアホール11a,12a,14a,15a内に充填された貫通導体51,52,54,55は、各絶縁層11,12,14,15を形成する毎に各絶縁層11,12,14,15の表面およびビアホール11a,12a,14a,15a内に5〜50μm程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
また、ソルダーレジスト層61,62は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカやタルク等のフィラーを含有させて成り、上面側のソルダーレジスト層61であれば、半導体素子接続パッド30の中央部を露出させる開口部を有しているとともに、下面側のソルダーレジスト層62であれば、外部接続パッド40の中央部を露出させる開口部を有している。このようなソルダーレジスト層61,62は、その厚みが10〜50μm程度であり、感光性を有するソルダーレジスト層61,62用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して絶縁層11,15の上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって半導体素子接続パッド30や外部接続パッド40の中央部を露出させる開口部を形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。
図2に、上述した配線基板100における導体層21,22,23,24,25,26の一部および貫通導体51,52,53,54,55の一部のみを抜き出した斜視図を示す。半導体素子接続パッド30のうち、一部のものは互いに隣接する2個がペア31,32を形成している。一方の半導体素子接続パッドのペア31には導体層21により形成されたペア伝送路の帯状配線導体のペア71が接続されている。帯状配線導体のペア71は、その端部を除いて互いに所定間隔で平行に延びており、その他端部が貫通導体51a,52a,53a,54a,55aおよびランドを介して外部接続パッドのペア41に電気的に接続されている。他方、半導体素子接続パッドのペア32には導体層25により形成されたペア伝送路の帯状配線導体を形成する帯状配線導体のペア72が貫通導体51b,52b,53b,54bおよびランドを介して接続されている。帯状配線導体のペア72は、帯状配線導体のペア71と同様にその端部を除いて互いに所定間隔で平行に延びており、その他端部が貫通導体55bおよびランドを介して外部接続パッドのペア42に電気的に接続されている。
ここで、図2に示した半導体素子接続パッドのペア31,32、帯状配線導体のペア71,72、外部接続パッドのペア41,42およびランドの一部を各導体層21,22,23,24,25,26別に図3(a)〜(f)に平面図で示す。図3(a)に示すように、導体層21においては、半導体素子接続パッドのペア31,32と帯状配線導体のペア71とランド81aと接地または電源用導体層91が形成されている。半導体素子接続パッドのペア31,32および帯状配線導体のペア71ならびにランド81aと接地または導体層91との間には所定間隔が形成されている。
図3(b)に示すように、導体層22においては、ランド82aおよび82bと接地または電源用導体層92とが形成されている。ランド82aは、図示しない貫通導体51aを介して上層のランド81aに接続されている。ランド82bは、図示しない貫通導体51bを介して上層の半導体素子接続パッドのペア32に接続されている。
図3(c)に示すように、導体層23においては、ランド83aおよびランド83bと接地または電源用導体層93とが形成されている。ランド83aは図示しない貫通導体52aを介して上層のランド82aに接続されている。ランド83bは、図示しない貫通導体52bを介して上層のランド82bに接続されている。
図3(d)に示すように、導体層24においては、ランド84aおよびランド84bと接地または電源用導体層94とが形成されている。ランド84aは図示しない貫通導体53aを介して上層のランド83aに接続されている。ランド84bは、図示しない貫通導体53bを介して上層のランド83bに接続されている。
図3(e)に示すように、導体層25においては、帯状配線導体のペア72と、ランド85a,85b,85cと接地または電源用導体層95とが形成されている。ランド85aは図示しない貫通導体54aを介して上層のランド84aに接続されている。ランド85bは、図示しない貫通導体54bを介して上層のランド84bに接続されている。
図3(f)に示すように、導体層26においては、外部接続パッドのペア41,42とランド86a,86bと接地または電源用導体層96とが形成されている。ランド86aは図示しない貫通導体55aを介して上層のランド85aに接続されている。ランド86bは、図示しない貫通導体55bを介して上層のランド85cに接続されている。
そして、この配線基板100においては、ペア伝送路の帯状配線導体のペア71,72に接続される外部接続パッドのペア41,42に対向する位置の接地または電源用導体層91,92,93,94,95,96に、長孔形状の開口部91a,92a,93a,94a,95a,96aを設けている。このような開口部91a,92a,93a,94a,95a,96aを設けることにより、接地または電源用の導体層91,92,93,94,95,96とペア伝送路の帯状配線導体のペア71,72に接続される外部接続パッドのペア41,42との間の静電容量が低減され、それにより外部接続用パッドのペア41,42における信号の反射が抑制されて高周波信号を効率よく外部に伝送することが可能となる。
なお、開口部91a,92a,93aは概ね長円状の長孔形状であり、上面視で外部接続パッドのペア41,42をそれぞれ囲繞する大きさである。また、開口部94a,95a,96aは、概ね鉄アレイ形の長孔形状であり、上面視で外部接続パッドのペア41,42を囲繞する大きさである。そして、接地または電源用導体層94は、開口部94aの中央部の内側に張り出した突起部94bを各開口部94aの両側に有し、接地または電源用導体層95は、開口部95aの中央部の内側に張り出した突起部95bまたは島部95cを各開口部95aの両側に有し、接地または電源用導体層96は、開口部96aの中央部の内側に張り出した突起部96bを各開口部96aの両側に有している。
さらに、絶縁層14,15には、帯状配線導体のペア72の両側に沿って上下の接地または電源用導体層94,95,96の間を接続するシールド用の貫通導体54c,55cが所定間隔で並べて設けられている。このようなシールド用の貫通導体54c,55cを設けることによって、帯状配線導体のペア72を伝送する信号に外部からノイズが入ったり、帯状配線導体のペア72から外部にノイズが漏れたりするのを有効に防止している。そして、本例の配線基板100においては、シールド用の貫通導体54c,55cが突起部94b,95b,96bおよび島部95cにおける帯状配線導体のペア72の両側に設けられている。そのため、帯状配線導体のペア72が開口部95aの間を抜ける部分においても、帯状配線導体のペア72の両側にシールド用の貫通導体54c,55cを設けることができ、それにより帯状配線導体のペア72の両側に沿ってシールド用の貫通導体54c,55cを所定の間隔で形成して帯状配線導体のペア72を外部から良好にシールドすることが可能となる。なお、突起部94b,95b,96bおよび島部95cが、開口部94a,95a,96aの中央部の内側に張り出す長さおよび幅は、突起部94b,95b,96bおよび島部95cにシールド用の貫通導体54c,55cが所定の間隔で接続できる幅であればよい。
10・・・絶縁基板
11,12,13,14,15・・・絶縁層
41,42・・・外部接続パッドのペア
71,72・・・帯状配線導体のペア
91,92,93,94,95・・・接地または電源用導体層
91a,92a,93a,94a,95a,96a・・・開口部
94b,95b,96b・・・突起部
95c・・・島部
54c,55c・・・シールド用の貫通導体
100・・・配線基板

Claims (1)

  1. 少なくとも第1の絶縁層と該第1の絶縁層上に積層された第2の絶縁層とを含む複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、前記絶縁基板の下面に被着されており、互いに隣接して対向するように並んだ2個ずつがそれぞれペアをなすように配置された複数の外部接続パッドと、前記第1の絶縁層の下面に被着されており、前記外部接続パッドのペアに対応する位置に上面視で前記外部接続パッドのペアをそれぞれ囲繞する長孔形状の第1の開口部が形成された第1の接地または電源用導体層と、前記第1の絶縁層と第2の絶縁層との間に被着されており、前記外部接続パッドの前記ペアに対応する位置に上面視で前記外部接続パッドのペアをそれぞれ囲繞する長孔形状の第2の開口部が形成された第2の接地または電源用導体層と、前記第2の絶縁層の上面に被着されており、前記外部接続パッドのペアに対応する位置に上面視で該外部接続パッドのペアをそれぞれ囲繞する長孔形状の第3の開口部が形成された第3の接地または電源用導体層と、前記第1の絶縁層と第2の絶縁層との間に被着されており、前記第2の開口部同士の間を抜けるようにして互いに所定間隔で平行に延在する帯状配線導体のペアと、を具備して成る配線基板であって、前記第1乃至第3の接地または電源用導体層は、前記第1乃至第3の開口部における長孔形状の中央部の内側に張り出した突起部または島部を有し、該突起部および/または島部における前記帯状配線導体のペアの両側に前記第1乃至第3の接地または電源用導体層を接続する貫通導体が接続されていることを特徴とする配線基板。
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