JP5430494B2 - 配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、高速度化した半導体素子などの電子部品が搭載される配線基板に関する。

半導体素子の動作速度の高速化によって、半導体素子をはじめとする電子部品が搭載される配線基板においては、高速信号が配線基板内を伝搬する。高速信号が配線基板内を伝播すると、信号の反射および減衰によって信号品質が劣化し半導体素子やシステムの誤動作を引き起こすといった問題がある。そのため、従来の配線基板では、図10に示すように、信号貫通導体66の周囲を接地貫通導体67で囲んで擬似同軸構造とすることによって配線基板61内の信号配線層63と信号貫通導体66との特性インピーダンスの不連続性を低減するということが行なわれていた。

また、信号貫通導体66の一端に電気的に接続される、配線基板61の外部回路との接続用の電極65と、配線基板61内の接地配線層64との間に発生する容量成分によって特性インピーダンスが低下するという問題点があった。

このような問題点に対して、図10に示すように、信号貫通導体66を取り囲むように接地配線層64に設けられた開口部64ａの開口径を電極65の径よりも大きくして、電極65と接地配線層64との重なりをなくすことで不要な容量成分を抑えるようにした配線基板がある（例えば、特許文献１を参照。）。また、電極65に最も近い接地貫通導体67の径を他の貫通導体よりも小さくすることで、実効インダクタンスを増加させ、増加した実効インダクタンスによって不要な容量成分を相殺するようにした配線基板がある（例えば、特許文献２を参照。）。

特開2001−160598号公報 特開2008−251784号公報

しかしながら、擬似同軸構造を有する配線基板において、図10に示す例ように、電極65に最も近い接地配線層64に設けられる開口部64ｂを大きくすると、開口部64ｂの外側で接地配線層64に接続されて信号貫通導体66の周囲を取り囲む接地貫通導体67は、信号貫通導体66との距離が離れてしまうこととなり、これによって特性インピーダンスが上昇してしまい、25Ｇｂｐｓ以上の高速信号の伝送が困難になるという問題点があった。この対策として大きい開口部を有する接地配線層の上下に位置する絶縁層を貫通する信号貫通導体の直径を大きくして特性インピーダンスを整合させることが考えられるが、１つの絶縁層に異なる径の貫通導体が存在することで以下のような問題点があった。これは、電極に最も近い接地貫通導体の径を他の貫通導体よりも小さくする場合でも同様であった。

例えば、絶縁基板がセラミックスからなる配線基板の場合であれば、配線基板にビア導体を形成する方法としては、絶縁層となるセラミックグリーンシートに形成した貫通孔に、貫通導体となる導体ペーストを充填して焼成するという製造過程を経るのが一般的である。ここで、ビア導体と絶縁基板となるセラミックスとの収縮挙動の違いによる、ビア導体の周辺に発生するクラック等を抑制するために、貫通導体を形成する導体ペーストにセラミック粉末を添加することが行なわれている。しかし、同じ比率でセラミック粉末を添
加した導体ペーストを同時に異なる径の貫通孔に充填することから、径の小さい貫通導体は、電気抵抗が大きくなってしまう一方で、径の大きい貫通導体では、熱伝導のよい導体成分の絶対量が多いことから、焼成時に収縮挙動が変わって、また、径の大きい貫通導体は熱膨張の絶対値が大きくなるので、焼成後に冷却された際に貫通導体の周囲にクラックが発生しやすくなる場合があった。

また、配線基板の作製工程においては、異なる径の貫通孔に同一条件で導体を充填しようとすると、貫通導体用の貫通孔への導体の充填不足や、充填過多による充填不良が発生しやすいものであった。絶縁層に貫通導体用の貫通孔を加工する際には、同一条件で異なる径の貫通孔を形成するのが困難な場合があり、また、それぞれの直径に対応する金型や加工条件を準備すると、加工に要する手間やコストが増大するものであった。このようなことから、配線基板の製造歩留まりの低下や製品のコスト増を引き起こすという問題があった。

本発明の配線基板は、複数の絶縁層が積層された絶縁基板と、該絶縁基板の内部または一方主面に形成された信号配線層と、前記絶縁基板の他方主面に形成された電極と、前記絶縁層の層間に形成され、開口部を有する複数の接地配線層と、前記開口部を通って複数の前記絶縁層を貫通し、一端が前記信号配線層に電気的に接続され、他端が前記電極に接続された信号貫通導体と、該信号貫通導体を取り囲むようにして前記絶縁層を貫通するとともに、前記開口部の外側で前記接地配線層に接続された複数の接地貫通導体とを備えており、少なくとも前記他方主面に最も近い前記接地配線層の前記開口部は、平面視の大きさが前記電極よりも大きい大開口部であり、該大開口部を有する前記接地配線層の上下に位置する前記絶縁層を貫通する前記信号貫通導体は複数の貫通導体からなることを特徴とするものである。

また本発明の配線基板は、上記構成において、前記開口部は円形状であり、前記複数の接地貫通導体は、平面視して前記信号貫通導体を中心とする同心円上に配列されていることを特徴とするものである。

また本発明の配線基板は、上記構成において、前記複数の信号貫通導体は、前記絶縁層間に配置された接続導体で互いに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、少なくとも他方主面に最も近い接地配線層の開口部は、平面視の大きさが電極よりも大きい大開口部であり、大開口部を有する接地配線層の上下に位置する絶縁層を貫通する信号貫通導体は複数の貫通導体からなることから、大開口部によって接地配線層と電極との重なりがないので、これらの間に発生する不用な容量を抑えることができるとともに、信号貫通導体が複数で形成されることで擬似的に信号貫通導体の径が大きい場合と同じになるので、特性インピーダンスが大きくなることを抑制することができる。結果として電極に近い部位においても特性インピーダンスが整合された、高周波信号を伝送することのできる配線基板となる。

また、信号貫通導体は複数の貫通導体からなることから、この貫通導体を同一の絶縁層に形成された他の貫通導体と同じ径にすることができるので、貫通導体の周囲のクラックや、貫通導体の充填不良のない配線基板となる。

また本発明の配線基板によれば、上記構成において、開口部が円形状であり、複数の接地貫通導体が平面視して信号貫通導体を中心とする同心円上に配列されているときには、信号貫通導体を中心として同心円状に接地貫通導体が配列されることから、伝送される信
号の漏洩を全ての方向に対して抑制することができるので、伝送する信号の損失がさらに低減された配線基板となる。

また本発明の配線基板によれば、上記構成において、複数の信号貫通導体が、絶縁層間に配置された接続導体で互いに接続されているときには、複数の信号貫通導体の内の１つが断線している場合であっても、絶縁層間に配置された接続導体を介して複数の信号貫通導体間が接続されていることから、長さ方向の一部のみが径の小さい信号貫通導体となるだけなので、伝送特性の急激な劣化が抑制されたものとなる。

本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 図１のＡ部を拡大して示す断面図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は図２のＣ−Ｃ線における断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の配線基板の実施の形態の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の配線基板の実施の形態の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 （ａ）は図５のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の配線基板の実施の形態の他の例の要部を拡大して示す断面図である。 本発明の配線基板の伝送特性を示すグラフである。 本発明の配線基板が信号貫通導体の１つにおいて断線した場合の伝送特性を示すグラフである。 従来の配線基板を示す断面図である。

添付の図面を参照して、本発明の配線基板について以下に詳細に説明する。図１〜図７において、１は配線基板、２は絶縁基板、２ａ〜２ｈは絶縁層、３は信号配線層、４は接地配線層、４ａは開口部、４ｂは大開口部、５は電極、６は信号貫通導体、６ａは信号貫通導体６が電極５に接続する側において複数になった部分の貫通導体、６ｂは複数の貫通導体６ａ同士を電気的に接続する接続導体、信号貫通導体７は接地貫通導体、８は表層配線層である。

図１は、本発明の配線基板１を模式的に示すものであり、絶縁基板２の絶縁層２ａ〜２ｈの層数や厚み、信号配線層３，接地配線層４，開口部４ａ，大開口部４ｂ，電極５，信号貫通導体６，接地貫通導体７および表層配線層８の大きさや配置については、配線基板１に要求される特性に応じて設定されるものである。また、配線基板１には電源導体層や電源貫通導体も形成されるが、図１においては省略している。

図１に示す例では、絶縁基板２は８層の絶縁層２ａ〜２ｈで構成されており、絶縁基板２の内部に信号配線層３，接地配線層４，信号貫通導体６および接地貫通導体７が形成されている。絶縁基板２の主面のうち、一方主面（図１における上面）には表層配線層８が形成され、他方主面（図１における下面）には電極５が形成されている。図１に示す例では、表層配線層８は半導体素子の端子が接続される接続パッドである例で示している。電極５は、はんだ等の接合材やピンを介して外部回路基板等に電気的に接続するためのものである。この表層配線層８と電極５とが、絶縁基板２の内部に形成された信号配線層３，接地配線層４，信号貫通導体６および接地貫通導体７によって接続されている。

図１に示す例では、信号配線層３は絶縁基板２の内部の絶縁層２ｃ,２ｄ間に形成され
ており、この信号配線層３を絶縁層２ｃ，２ｄを介して挟むようにして、絶縁層２ｂ，２ｃ間および絶縁層２ｄ，２ｅ間に広面積の接地配線層４が形成され、所謂ストリップ線路構造を形成している。このようにストリップ線路構造とすることで、信号配線層３は、信号配線層３の配線幅および信号配線層３と接地配線層４との間に介在する絶縁層２ｃ，２ｄの厚みを設定することによって、その特性インピーダンスを任意の値、一般的には50Ωに設定することができる。特性インピーダンスを整合させた信号配線層３によって、良好な伝送特性を有する配線基板１とすることが可能となる。

信号配線層３は、高周波信号を伝送するのに適した構造であればよく、上記のようなストリップ線路に限られるものではない。例えば、２つの平行な線路導体からなる差動線路構造としてもよい。この場合は、２つの線路導体のそれぞれから電極５までの間を本発明の配線基板のような擬似同軸構造とすればよく、その場合は、電極５に接続される部分においては、信号貫通導体６は４つの貫通導体６ａからなるものとなる。

また、配線基板１の厚み方向への信号の伝送は信号貫通導体６によって行なわれる。信号貫通導体６は、一端が信号配線層３に電気的に接続され、絶縁層２ｄ〜２ｈを貫通して他端が電極５に接続されている。絶縁層２ｄ，２ｅ間、絶縁層２ｅ，２ｆおよび絶縁層２ｇ，２ｈ間に形成された接地配線層４も貫通するが、接地配線層４に開口部４ａが形成されることで接地配線層４とは絶縁されている。各開口部４ａは、信号貫通導体６の径より大きく、開口部４ａの内周は信号貫通導体６の外周面から離間して設けられている。

この開口部４ａの外側で接地配線層４に接続するとともに、信号貫通導体６を取り囲むようにして絶縁層２ｃ〜２ｈを貫通する複数の接地貫通導体７が設けられている。このような、信号貫通導体６とその周囲の複数の接地貫通導体７とによって擬似同軸線路が構成されている。このような擬似同軸構造となっていることで、複数の信号貫通導体６は、その直径および接地貫通導体７と間の距離を設定することによって、特性インピーダンスを任意の値に設定することができる。

本発明の配線基板においては、図１および図２に示す例のように、少なくとも電極５が形成された、絶縁基板２の他方主面に最も近い接地配線層４の開口部４ａは、平面視の大きさが電極５よりも大きい大開口部４ｂである。平面視で電極５が大開口部４ｂ内に位置するようにすることで、少なくとも最下層の接地配線層４と電極５との重なりがなくなるので、これらの間に発生する不用な容量を抑えることができる。図１および図２に示す例では、最下層の接地配線層４の開口部のみを大開口部４ｂとしているが、絶縁層２ｅ〜２ｆの厚みや比誘電率によっては、電極５からさらに離れた接地配線層４の開口部４ａも大開口部４ｂとして、接地配線層４と電極５との間に発生する不用な容量をさらに抑えるようにしてもよい。通常は、少なくとも最下層の接地配線層４の開口部４ａを大開口部４ｂとすれば、不要な容量成分を特性インピーダンスに影響を与えない程度にすることができるので、図１に示す例のように擬似同軸線路構造は、その途中までは通常の開口部４ａと１つの信号貫通導体６とを有し、電極５に近い側では大開口部４ｂと複数の貫通導体６ａとを有するものとなる。このようにすることで、配線基板１の内部における電極５から離れた部分では、大開口部４ｂおよび複数の貫通導体６ａを設けるスペースが必要でないので、その分だけ周囲の配線の配置の自由度が高くなる。

そして、本発明の配線基板においては、大開口部４ｂを有する接地配線層４の上下に位置する絶縁層２ｆ〜２ｈを貫通する信号貫通導体６、言い換えれば大開口部４ｂの外側で接地配線層４に接続される接地貫通導体７に囲まれる信号貫通導体６は、複数の貫通導体６ａ・６ａからなることを特徴とするものである。接地配線層４に大開口部４ｂを設けると、大開口部４ｂの外側で接地配線層４に接続される接地貫通導体７とそれらに囲まれた
信号貫通導体６との間の距離が大きくなるので、信号貫通導体６の特性インピーダンスが大きくなってしまうが、信号貫通導体６を複数の貫通導体６ａ・６ａで形成することで擬似的に信号貫通導体６の直径を太くしたことになるので、特性インピーダンスが大きくなることを抑制することができる。結果として電極５に近い部位においても特性インピーダンスが整合された、高周波信号を伝送することのできる配線基板１となる。このとき、開口部４ｂを有する接地配線層４の上下に位置する絶縁層２ｆ〜２ｈを貫通する信号貫通導体６の特性インピーダンスは、複数の貫通導体６ａ・６ａ間の距離および貫通導体６ａと接地貫通導体７と間の距離によって任意の値に設定することができる。

図３（ａ）に示す例では、電極５が形成された配線基板１の他方主面から離れた位置においては、接地導体層４の開口部４ａを通る信号貫通導体６は１つだけであり、図３（ｃ）に示す例のように、電極５が形成された、絶縁基板２の他方主面に最も近い接地配線層４に形成された大開口部４ｂを通る信号貫通導体６は２つの貫通導体６ａ・６ａである。上部の１つの信号貫通導体６と下部の２つの貫通導体６ａ・６ａとは、図３（ｂ）に示す例のように、接続導体６ｂを介して接続されている。接続導体６ｂは、複数の貫通導体６ａ・６ａの並びに沿った形状とすればよい。

図３に示す例のように、開口部４ａは円形状であり、開口部４ａの外側に開口部４ａに沿って、複数の接地貫通導体７が平面視して信号貫通導体６を中心とする同心円上に配列されているのが好ましい。大開口部４ｂを有する接地配線層４の上下に位置する絶縁層２ｆ〜２ｈにおいては、大開口部４ｂの外側に複数の信号貫通導体６ａ・６ａ間の略中心を中心とする同心円状に配列される。このようにしたときには、信号貫通導体６，６ａ・６ａを中心として同心円状に接地貫通導体７が配列されることから、伝送される信号の漏洩を全ての方向に対して抑制することができるので、伝送する信号の損失がさらに低減された配線基板となる。同心円状に配列とは、同心円上に等間隔で配置することである。

接地貫通導体７は、信号貫通導体６または複数の貫通導体６ａ・６ａを取り囲むように配置するためには、信号貫通導体６または複数の貫通導体６ａ・６ａの周囲に少なくとも３つ配置するのが好ましく、より好ましくは、図３（ａ）に示す例のように、信号貫通導体６の周囲に４つ以上の接地貫通導体７を配置するのが好ましい。また、同心円状に配列された接地貫通導体７は、近接する２つの接地貫通導体７・７間の距離が信号貫通導体６（貫通導体６ａ）によって伝送される信号の波長の１／４以下となるようにすると、信号が接地貫通導体７・７間を通って漏洩するのを抑制することができるので好ましい。

大開口部４ｂを通る信号貫通導体６は、図４（ａ）および（ｂ）に示す例のように、３つおよび４つのように２つより多くてもよい。複数の貫通導体６ａで擬似的に径の大きい信号貫通導体６とするためには、大開口部４ｂの中心を通る信号貫通導体６の径であってもそれほど大きいものとする必要はないことから、また、３つ以上の貫通導体６ａを同心円上に配列するのが好ましいが、多数の貫通導体６ａを近接させて形成するのは困難であることから、通常は２つの貫通導体６ａ，６ａであっても構わない。図４（ａ）に示す例のように、平面視で３つの貫通導体６ａ，６ａ，６ａが正三角形の頂点となるように配置され、図４（ｂ）に示す例のように、平面視で４つの貫通導体６ａ，６ａ，６ａ，６ａが正方形の頂点となるように配置されるのが好ましい。このように、貫通導体６ａが３つ以上の多数である場合にその配置を正多角形とすることで、擬似的に径の大きい信号貫通導体６とその周囲に同心円状に配列された接地貫通導体７との距離が全周にわたって同程度となり、インピーダンスをより細かく整合させることができる。

信号貫通導体６（貫通導体６ａ）や接地貫通導体７等の貫通導体は、配線基板１を作製する際の上下の絶縁層の位置ずれよる断線を防止するために、上下の絶縁層間に貫通導体の径よりも大きい、位置ずれを吸収する大きさの接続導体を配置して、接続導体を介して
接続するのが好ましい。

そして、図５に示す例のように、複数の信号貫通導体６ａは、絶縁層２ｆ〜２ｈ間に配置された接続導体６ｂで互いに接続されているのが好ましい。複数の信号貫通導体６ａが互いに接続されていない場合は、例えば上記のような位置ずれや、導体材料の充填不良によって複数の信号貫通導体６ａの内の１つが断線状態になると、信号貫通導体が径の小さいものとなってしまうので伝送特性が大幅に劣化してしまう。そして、並列に接続された他の信号貫通導体６は断線していないので、導通検査ではこの断線不良を判別することが困難であった。複数の信号貫通導体６ａを絶縁層間２ｆ〜２ｈに配置された接続導体６ｂで互いに接続すると、長さ方向に断線した信号貫通導体６ａは断線箇所の上下において信号を伝送することができ、断線箇所のみが径の小さい信号貫通導体となるので、伝送特性の大幅な劣化を抑制することが可能となる。

複数の信号貫通導体６ａを互いに接続する接続導体６ｂは、信号貫通導体６ａが２つである場合は、図６（ａ）に示す例のように、上述した、上部の１つの信号貫通導体６と下部の２つの貫通導体６ａ・６ａとを接続する接続導体６ｂと同様の形状の、信号貫通導体６ａの直径以上の導体幅のものとしてもよいし、あるいは図６（ｂ）に示す例のように、上下の信号貫通導体６ａ・６ａ同士の断線を防止するための信号貫通導体６ａの径よりも大きい部分とそれらを接続する幅の狭い部分とで形成されるダンベル型のような形状としてもよい。接続導体６ｂの２つの貫通導体６ａ・６ａ間で幅が小さくなることによって伝送特性が低下することがないように、接続導体６ｂは、２つの信号貫通導体６ａの直径以上の導体幅であって、２つの貫通導体６ａ・６ａ間において幅が一定であることが好ましい。

また、複数の信号貫通導体６ａが４つの貫通導体６で形成される場合は、図７（ａ）に示す例のように４つの貫通導体６ａをベタ状の四角形、図７（ｂ）に示す例のように、図７（ａ）に示す例に対して４つの貫通導体６ａの並びの中心部に孔を有する環状、あるいは図７（ｃ）に示す例のように４つの貫通導体６ａの並びの中心部から４つの貫通導体６ａのそれぞれに延びた形状（＋字形状）であってもよい。１つの貫通導体６ａから他の貫通導体６ａへの信号の伝送経路がいずれも最短距離となって、伝送損失が小さくなることから、図７（ａ）に示す例のようなベタ状の四角形であるのが好ましい。同様に、図４（ａ）に示す例のように信号貫通導体６ａが３つの貫通導体６ａで形成される場合であれば、角部に貫通導体６ａが接続されるような三角形であるのが好ましい。即ち、接続導体６ｂは、複数の信号貫通導体６ａに囲まれた部分、複数の信号貫通導体６ａのうちの任意の２つの信号貫通導体６ａ・６ａ間に挟まれた部分において、信号貫通導体６ａの径以上の幅で形成されるのが好ましい。

複数の信号貫通導体６ａを互いに接続する接続導体６ｂは、多くの信号貫通導体６ａの断線パターンによる特性の低下を抑えることができるので、信号貫通導体６ａが複数の貫通導体から成る部分の全ての絶縁層間に配置するのが好ましい。

このような擬似同軸構造の信号貫通導体６の特性インピーダンスの値は、伝送する信号の周波数が10ＧＨｚ以上である場合には、要求される伝送特性に応じて一般的な50Ωよりも高い60〜70Ω程度に設定するのが好ましい。これは、電極５の特性インピーダンスは、接地配線層４と電極５との間に発生する容量によって50Ωよりも低い値となるため、擬似同軸構造の信号貫通導体６の特性インピーダンスを50Ωよりも高い値にすることによって、擬似同軸構造の信号貫通導体６から電極５にかけての平均の特性インピーダンスを50Ωに近づけることで伝送特性を改善することができるからである。

具体的には、絶縁基板２の比誘電率が5.2であり、信号配貫通導体６および接地貫通導
体７の直径が75μｍである場合には、１つの信号貫通導体６を取り囲むように信号貫通導体６の中心から半径230μｍの同心円上に等間隔に４つの直径75μｍの接地貫通導体７を
配列（信号貫通導体６と接地貫通導体７との間の距離は155μｍ）することで特性インピ
ーダンスを50Ωとすることができる。このとき、接地導体４の開口部４ａの直径は460μ
ｍとすればよい。

絶縁基板２の他方主面に形成された電極５の直径が800μｍであり、他方主面から100μｍの位置にある接地配線層４に直径が1800μｍの大開口部４ｂを設けて不要な容量を低減させた場合に、図６に示す例のような、大開口部４ｂを有する接地配線層４の上下に位置する絶縁層２ｆ〜２ｈを貫通する信号貫通導体６を直径75μｍとして、この信号貫通導体６の中心から半径900μｍの同心円上に等間隔に４つの接地貫通導体７を配列（信号貫通
導体６と４つの各接地貫通導体７それぞれとの間の距離は825μｍ）とした、従来の配線
基板における擬似同軸構造の信号貫通導体66の特性インピーダンスの値は、90Ω程度と大きいものとなってしまう。

これに対して、図１に示す例のように、上記と同様の大開口部４ｂを有する接地配線層４および接地貫通導体７で、大開口部４ｂを有する接地配線層４の上下に位置する絶縁層２を貫通する信号貫通導体６を２つの貫通導体２ａ・２ａとして、２つの貫通導体２ａ・２ａそれぞれの直径を75μｍ、それらの間の距離を225μｍとして配置した、本発明の配
線基板における擬似同軸構造の信号貫通導体６の特性インピーダンスの値は63Ω程度となり、大開口部４ｂを設けても特性インピーダンスの上昇を抑制することができる。

また、上記本発明の配線基板および従来の配線基板の、擬似同軸構造の信号貫通導体の電気特性をシミュレーションによって算出した。図８はそのシミュレーション結果における伝送特性のうち、反射特性（Ｓ11）を示すグラフであり、縦軸は反射量を、横軸は周波数を示している。また、図８において、実線は本発明の配線基板の特性を示し、破線は従来の配線基板の特性を示している。

本発明の配線基板のシミュレーションモデルでは、信号配線層３は、幅が65μｍで厚みが10μｍであって、その上下に厚さ100μｍの絶縁層を介して接地配線層４を配置するこ
とで、特性インピーダンスが50Ωであるストリップ線路とした。この信号配線層３から0.2ｍｍまでは上記した、１つの直径75μｍの信号貫通導体６と、直径460μｍの開口部４ａを有する接地配線層４と、直径75μｍの４つの接地貫通導体７とからなる擬似同軸構造として、そこから電極５までの0.6ｍｍは、上記した、２つの直径75μｍの貫通導体６ａ・
６ａを225μｍ離間させて配置した信号貫通導体６と、直径が1800μｍの大開口部４ｂを
有する接地配線層４と、４つの直径75μｍの接地貫通導体７とからなる擬似同軸構造とした。２つの直径75μｍの貫通導体６ａ・６ａおよび信号貫通導体６は125μｍ×425μｍの接続導体６ｂで接続した。

これに対して従来の配線基板のシミュレーションモデルは、信号配線層３から電極５までは図10に示す例のような構造で、上記本発明のモデルに対して、信号配線層63から電極65まで直径75μｍの１つの信号貫通導体66とした以外は同じにした。

図８から、従来の配線基板は、信号貫通導体の特性インピーダンス値が、信号配線層３の50Ωに対して90Ωと非常に高いものであるため、15ＧＨz以上で反射損失が−15dＢ以上となっているのに対して、本発明の配線基板は、30ＧＨz程度まで反射損失が−15dＢ以下となっていることがわかる。通常、反射損失が−15ｄＢ以下であると、信号を伝送するのに問題がないとされる。

このようなことから、本発明の配線基板は、電極５に近い部位においても特性インピー
ダンスが整合された、高周波信号を伝送することのできる配線基板であるといえる。

また、上記本発明の配線基板のシミュレーションモデルにおいて、信号貫通導体６ａの１つが長さ方向の１箇所において断線状態になっている場合（以下、断線モデル１という。）と、図５に示す例のように、複数の信号貫通導体６ａを絶縁層間２ｆ〜２ｈに配置された接続導体６ｂで互いに接続した配線基板のシミュレーションモデル（以下、断線モデル２という。）において、信号貫通導体６ａの１つが長さ方向の１箇所において断線状態になっている場合の電気特性をシミュレーションによって算出した。断線モデル２は、上記の本発明の配線基板のシミュレーションモデルに対して、電極５から0.1ｍｍ毎に、２
つの貫通導体６ａ・６ａを上述した接続導体６ｂで接続して、１つの貫通導体６ａの長さ方向の１箇所において断線でさせたもの（断線モデル１に電極５から0.1ｍｍ毎に接続導
体６ｂを設けたもの）である。

図９は断線モデル１および断線モデル２の伝送特性を示すものである。図８と同様に反射特性（Ｓ11）を示すグラフであり、縦軸は反射量を、横軸は周波数を示している。また、図９において、実線は断線モデル２の特性を示し、破線は断線モデル１の特性を示している。

図９から、断線モデル１は、15ＧＨｚ以上で反射損失が−15ｄＢ以上となっているのに対して、断線モデル２は、30ＧＨｚ程度まで反射損失が−15dＢ以下となっていることが
わかる。

このようなことから、複数の信号貫通導体６ａを接続導体６ｂによって互いに接続すると、信号貫通導体６ａの１つが断線状態であっても、特性の急激な劣化が抑制されて高周波信号を伝送することのできる配線基板となるといえる。

絶縁基板２の絶縁層２ａ〜２ｈ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，ムライト質焼結体または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樹脂材料、あるいはセラミック材料の粉末を有機樹脂材料中に分散して成る複合絶縁材料等の電気絶縁材料から成るものである。

絶縁層２ａ〜２ｈは、例えばセラミックグリーンシート積層法や、アディティブ法等の基板形成手段によって形成される。

絶縁基板２が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウムまたは酸化マグネシウム等の原料粉末に適当な有機バインダーや溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これをドクターブレード法等のシート形成方法によってシート状となすことによって絶縁層２ａ〜２ｈとなるセラミックグリーンシートを得る。このセラミックグリーンシートを適当な大きさに切断して、上下に積層して積層体を作製し、この積層体を還元雰囲気中で約1600℃の温度で焼成することによって複数の絶縁層２ａ〜２ｈが積層された絶縁基板２が製作される。

絶縁基板２がエポキシ樹脂から成る場合であれば、例えば、まず、ガラス繊維を織り込んだ布にエポキシ樹脂を含浸させて成るガラスエポキシ樹脂から成る基板を最下層の絶縁層２ｈとし、その上面に液状の熱硬化性や感光性のエポキシ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被着させ、これを加熱あるいは紫外線等の光を照射することで硬化処理することによって絶縁層２ｇを形成する。さらにこの上に必要な層数に応じて繰り返し絶縁層を形成することで複数の絶縁層２ａ〜２ｆを形成することができる。

信号配線層３，接地配線層４，電極５，信号貫通導体６（貫通導体６ａ），接地貫通導体７，および表層配線層８等の配線導体は、絶縁基板２がセラミック材料から成る場合であれば、例えばタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ）または銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）等の金属粉末によるメタライズで形成することができ、絶縁基板２が有機樹脂材料から成る場合であれば、例えば銅（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から成る薄膜等で形成することができる。

絶縁基板２がセラミック材料から成る場合であれば、上記した絶縁基板２を作製する工程において、セラミックグリーンシートに金型による打ち抜き加工やレーザー加工によって信号貫通導体６（貫通導体６ａ）および接地貫通導体７用の貫通孔を形成して、この貫通孔を上記金属の粉末に適当な有機バインダーや溶剤等を添加混合して得た金属ペーストで充填しておき、セラミックグリーンシートの表面には信号配線層３，接地配線層４，電極５および表層配線層８の所定のパターンで金属ペーストを印刷塗布しておいて、セラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成することができる。

絶縁基板２が有機樹脂材料から成る場合であれば、上記のように形成する絶縁層と、銅層を無電解めっき法や蒸着法等の薄膜形成技術およびフォトリソグラフィ技術を採用することによって形成して成る配線導体とを交互に作製すればよい。例えば、感光性樹脂を用いて貫通孔を有する絶縁層を形成し、絶縁層上に所定パターン形状のマスクを形成して、スパッタリング法，真空蒸着法またはメッキ法によって貫通孔内および絶縁層の表面に所定形状の金属薄膜を形成すればよい。または、マスクを形成せずに絶縁層の上面の全面に金属薄膜を形成した後に、所定形状のマスクを形成して不要な部分をエッチングによって除去する方法で形成してもよい。あるいは、例えば銅から成る金属箔を所定形状に加工して絶縁層上に転写することで信号配線層３，接地配線層４，電極５および表層配線層８を形成してもよい。また、信号貫通導体６（貫通導体６ａ）および接地貫通導体７は、上記金属の粉末とバインダーとから成るペーストを貫通孔に充填することで形成してもよい。

１：配線基板
２：絶縁基板
２ａ〜２ｈ：絶縁層
３：信号配線層
４：接地配線層
４ａ：開口部
４ｂ：大開口部
５：電極
６：信号貫通導体
６ａ：貫通導体
６ｂ：接続導体
７：接地貫通導体
８：表層配線層

Claims (3)

1. 複数の絶縁層が積層された絶縁基板と、
   該絶縁基板の内部または一方主面に形成された信号配線層と、
   前記絶縁基板の他方主面に形成された電極と、
   前記絶縁層の層間に形成され、開口部を有する複数の接地配線層と、
   前記開口部を通って複数の前記絶縁層を貫通し、一端が前記信号配線層に電気的に接続され、他端が前記電極に接続された信号貫通導体と、
   該信号貫通導体を取り囲むようにして前記絶縁層を貫通するとともに、前記開口部の外側で前記接地配線層に接続された複数の接地貫通導体と
   を備えており、少なくとも前記他方主面に最も近い前記接地配線層の前記開口部は、平面視の大きさが前記電極よりも大きい大開口部であり、該大開口部を有する前記接地配線層の上下に位置する前記絶縁層を貫通する前記信号貫通導体は複数の貫通導体からなることを特徴とする配線基板。
2. 前記開口部は円形状であり、前記複数の接地貫通導体は、平面視して前記信号貫通導体を中心とする同心円上に配列されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記複数の信号貫通導体は、前記絶縁層間に配置された接続導体で互いに接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板。

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