JP2005019732A - 配線基板およびこれを用いた電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】信号用電極パッドの特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に調整すること。
【解決手段】絶縁基板１の主面に、エポキシ樹脂，無機絶縁性フィラーを含有した比誘電率２．５〜３の絶縁層２と、配線導体層３とが交互に複数積層されているとともに、絶縁層２の層間に位置する接地導体または電源導体に対向して最外層の絶縁層２の表面に、四角形状で信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００〜４００μｍの電極パッドが形成された配線基板であって、電極パッドに対向する接地導体または電源導体との間の絶縁層２の厚みが電極パッドの辺の長さの０．２５〜０．３倍であり、電極パッドに対向する接地導体または電源導体は、電極パッドと対向する部位に電極パッドと各辺が平行な四角形状の開口が形成されており、開口の電極パッドの辺と平行な辺の長さが、電極パッドの辺と同じかまたはこの辺よりもその辺方向の両側に辺の長さの０．５倍以下ずつ長い。
【選択図】 図３
【解決手段】絶縁基板１の主面に、エポキシ樹脂，無機絶縁性フィラーを含有した比誘電率２．５〜３の絶縁層２と、配線導体層３とが交互に複数積層されているとともに、絶縁層２の層間に位置する接地導体または電源導体に対向して最外層の絶縁層２の表面に、四角形状で信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００〜４００μｍの電極パッドが形成された配線基板であって、電極パッドに対向する接地導体または電源導体との間の絶縁層２の厚みが電極パッドの辺の長さの０．２５〜０．３倍であり、電極パッドに対向する接地導体または電源導体は、電極パッドと対向する部位に電極パッドと各辺が平行な四角形状の開口が形成されており、開口の電極パッドの辺と平行な辺の長さが、電極パッドの辺と同じかまたはこの辺よりもその辺方向の両側に辺の長さの０．５倍以下ずつ長い。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を搭載するために用いられる配線基板およびこの配線基板に電子部品を搭載して成る電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、現在の電子機器は、移動体通信機器に代表されるように小型，薄型，軽量，高性能，高機能，高品質，高信頼性が要求されてきており、このような電子機器に搭載される電子装置も小型，高密度化が要求されるようになってきている。そのため、電子装置を構成する配線基板にも小型化，薄型化，多端子化が求められてきており、それを実現するために信号配線導体の幅、すなわち信号配線導体の信号伝送方向と直交する方向の長さを２０〜５０μｍ程度に細くするとともに信号配線導体間の間隔を狭くし、さらに信号配線導体の多層化、上下に位置する信号配線導体間を接続する貫通導体の小径化により高密度配線化が図られている。
【０００３】
このような高密度配線が可能な配線基板として、ビルドアップ法を採用して製作された配線基板が知られている。ビルドアップ法とは以下のような方法である。例えば、ガラスクロスやアラミド不織布等の補強材に耐熱性や耐薬品性を有するエポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させるとともに熱硬化させて複合化した絶縁基板上に、信号配線導体、接地導体または電源導体としての配線導体層を間に挟んでエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に無機絶縁性フィラーを含有させた接着材を塗布して絶縁層を形成するとともにこの絶縁層を加熱硬化させる。その後、配線導体層の上部に位置する絶縁層にレーザ光を照射して径が３０〜１００μｍ程度の貫通孔を穿設し、しかる後、絶縁層表面および貫通孔内面を化学的に粗化し、さらに無電解めっき法および電解めっき法を用いて貫通孔内面と貫通孔底面に露出した配線導体層表面とに導体膜を被着して貫通導体を形成する。そして、絶縁層表面に貫通導体と接続する配線導体層を形成し、さらに、絶縁層や貫通導体，配線導体層の形成を複数回繰り返すことにより配線基板を製作する。
【０００４】
なお、配線基板の一方の主面にはこれに搭載されるコンデンサ素子や抵抗器等の電子部品の信号用電極が接続される、四角形状の信号用電極パッドが少なくとも１対形成されており、これら１対の信号用電極パッドは、配線基板の一方の主面に形成された引出し導体および絶縁層に形成された貫通導体を介して配線基板内部に位置する信号配線導体と電気的に接続されている。また、配線基板の他方の主面には外部電気回路基板の端子と電気的に接続される、配線基板内部に位置する信号配線導体等の配線導体層と電気的に接続している外部接続用パッドが形成されている。
【０００５】
また、絶縁層はその厚みが絶縁性や配線基板の薄型化，絶縁層の取扱い性の観点から、２０〜１５０μｍ程度となっている。さらに、幅が２０〜５０μｍ程度の信号配線導体の特性インピーダンスを一般に配線基板の信号配線導体に要求される５０Ω±１０％の範囲内に制御するために絶縁層の比誘電率は２．５〜３の範囲に調整されているとともに、信号配線導体は上下に位置するいずれかの絶縁層を介して接地導体または電源導体と対向するように配置されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３３５０８１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の配線基板は、幅が２０〜５０μｍ程度の信号配線導体の特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に良好に制御することができるものの、配線基板に搭載される電子部品の信号用電極と接続される信号用電極パッドの幅、すなわち信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００μｍ以上と信号配線導体の幅２０〜５０μｍに比べて非常に大きいので、信号用電極パッドと接地導体または電源導体との間の容量結合によるキャパシタンス値が大きくなる。その結果、信号用電極パッドの特性インピーダンスが４５Ωよりも極端に小さくなり信号配線導体の特性インピーダンスとの差が大きくなってしまい、信号配線導体に高周波信号、特に１０ＧＨｚ以上の高周波信号を通した時に反射ノイズが発生してしまい、電子部品を誤作動させてしまうという問題点を有していた。
【０００８】
また、信号用電極パッドの幅を信号配線導体の幅と同じ２０〜５０μｍ程度とした場合には、電子部品の信号用電極と信号用電極パッドとの接合強度が極端に小さなものとなり、電子部品を配線基板に実装後にこれらが温度サイクル試験等によって加熱，冷却されると電子部品が配線基板から容易に剥離，脱落してしまうという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、信号用電極パッドの特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に調整することにより信号配線導体の特性インピーダンスと整合させて反射ノイズの発生を低減し、搭載する電子部品を誤作動させることがない配線基板およびそれを用いた電子装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、絶縁基板の主面に、エポキシ樹脂および無機絶縁性フィラーを含有して成る比誘電率が２．５〜３である絶縁層と、信号配線導体、接地導体または電源導体としての配線導体層とが交互に複数積層されているとともに、前記絶縁層の層間に位置する前記接地導体または前記電源導体に対向するように最外層の前記絶縁層の表面に、四角形状で信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００〜４００μｍの電子部品接続用の信号用電極パッドが少なくとも１対形成されている配線基板であって、前記信号用電極パッドとそれに対向する前記接地導体または前記電源導体との間の前記絶縁層の厚みが前記信号用電極パッドの前記辺の長さの０．２５〜０．３倍であり、前記信号用電極パッドに対向する前記接地導体または前記電源導体は、前記信号用電極パッドと対向する部位に前記信号用電極パッドと各辺が平行な四角形状の開口が形成されているとともに、この開口の前記信号用電極パッドの前記辺と平行な辺の長さが、前記信号用電極パッドの前記辺と同じであるかまたはこの辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ前記辺の長さの０．５倍以下ずつ長いことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の電子装置は、上述の配線基板に電子部品を搭載するとともに、前記信号用電極パッドと前記電子部品の信号用電極とを導電性接合材を介して電気的に接続して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、四角形状の信号用電極パッドに対向する接地導体または電源導体との間の絶縁層の厚みが信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッドとそれに対向する接地導体または電源導体は、信号用電極パッドと対向する部位にこの信号用電極パッドと各辺が平行な四角形状の開口が形成されているとともに、この開口の信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さが、信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長いことから、信号用電極パッドの幅が２００〜４００μｍと信号配線導体の幅に比べて非常に大きい場合においても、信号用電極パッドの特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に制御することができ、その結果、信号配線導体内での反射ノイズの発生を低減することができ、高周波数領域、特に１０ＧＨｚ以上の周波数領域でも搭載する電子部品を誤作動させることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の配線基板およびこれを用いた電子装置を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の配線基板に電子部品を搭載して成る電子装置の実施の形態の一例を示す断面図、図２は配線基板の要部拡大平面図、図３は図２のＸ−Ｘ’線における要部拡大断面図である。
【００１５】
これらの図において、１は絶縁基板、２は絶縁層、３は配線導体層、４は信号配線導体、５は接地導体または電源導体、５ａは接地導体または電源導体に形成された開口、６は信号用電極パッド、６ａは引出し導体、７ａは貫通孔、７ｂは貫通導体、８は外部接続用パッドで、主にこれらで本発明の配線基板が構成される。また、この配線基板に電子部品９を搭載し信号用電極パッド６と電子部品９の信号用電極（図示せず）とを導電性接合材（図示せず）を介して電気的に接続することにより本発明の電子装置と成る。なお、配線導体層３は、信号配線導体４と接地導体または電源導体５とで構成されている。
【００１６】
配線基板は、電子部品９を支持する支持部材としての機能を有し、絶縁基板１の上下面、あるいは上面または下面に複数の絶縁層２を積層することによって形成されている。なお、図１には、絶縁基板１の上面および下面にそれぞれ４層ずつの絶縁層２を積層して成る配線基板を示している。
【００１７】
配線基板を構成する絶縁基板１は、絶縁層２の支持体としての機能を有する平板状であり、例えばガラスクロス−エポキシ樹脂やガラスクロス−ビスマレイミドトリアジン樹脂，ガラスクロス−ポリフェニレンエーテル樹脂，アラミド繊維−エポキシ樹脂等で形成されている。
【００１８】
絶縁基板１は厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．１〜１．０ｍｍ程度の複数のスルーホール１ａを有している。また、その上下面には配線導体層３が、さらに各スルーホール１ａの内面にはスルーホール導体１ｂが被着されており、上下面の配線導体層３がスルーホール１ａの内部に形成されたスルーホール導体１ｂを介して電気的に接続されている。
【００１９】
このような絶縁基板１は、ガラスクロスやアラミド繊維等から成る補強材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，熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、絶縁基板１の上下面の配線導体層３は、例えば絶縁基板１ａ用の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１ａの内部に形成されたスルーホール導体１ｂは、絶縁基板１にドリル加工によりスルーホール１ａを設けた後に、このスルーホール１ａの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、例えば銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００２０】
さらに、絶縁基板１は、そのスルーホール１ａの内部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から成る樹脂柱１ｃが充填されている。樹脂柱１ｃは、スルーホール１ａを塞ぐことによりスルーホール１ａの直上および直下に絶縁層２を形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスルーホール１ａ内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱１ｃを含む絶縁基板１の上下面に絶縁層２が積層されている。
【００２１】
絶縁層２は、配線導体層３の支持部材として機能し、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と無機絶縁性フィラーとから成る。なお、絶縁層２に、可撓性を付与するためにエラストマーや、配線導体層３との密着性を良好となすために表面を粗化するための熱可塑性樹脂を添加してもよい。
【００２２】
このような絶縁層２は、例えばエポキシ樹脂および無機絶縁性フィラーにエラストマー，熱可塑性樹脂，溶剤等を添加した混合物を混練して液状ワニスを得、この液状ワニスをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製離型シート上に塗布し、６０〜１００℃の温度で乾燥することによりフィルム状に成形される。そしてこのフィルムを絶縁基板１の表面に真空ラミネータを用いて圧着し、オーブンで熱硬化することにより絶縁基板１の表面に絶縁層２が積層されることとなる。
【００２３】
また、絶縁層２には、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザ，ＵＶレーザ等の従来周知のレーザを用いて直径が３０〜３００μｍ程度の貫通孔７ａが形成されるとともに、この内面に金属薄膜を被着することにより上下に位置する配線導体層３同士を電気的に接続する貫通導体７ｂが形成されている。なお、絶縁層２の厚みは、絶縁層２の絶縁性の観点から２０μｍ以上が好ましく、また、配線基板の薄型化や後述する貯蔵性の観点からは１５０μｍ以下が好ましい。従って、絶縁層２の厚みは２０〜１５０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００２４】
なお、絶縁層２となる乾燥後のフィルムは、絶縁層２がエラストマーを含有する場合には、フィルム上面にポリエチレンシートを積層しロール状に巻き取ることにより容易に貯蔵することができる。
【００２５】
また、絶縁層２は、その厚みが２０〜１５０μｍ程度であるので後述する幅が２０〜５０μｍである信号配線導体４の特性インピーダンスを５０Ω±１０％に合わせるために、その比誘電率が２．５〜３の範囲に調整されており、このことが重要である。絶縁層２の比誘電率の調整は、絶縁層２に用いられるエポキシ樹脂に、平均粒子径が０．１〜１０μｍ程度のシリカやアルミナ等の無機絶縁フィラーを１０〜５０重量％添加することにより行なわれる。
【００２６】
さらに、絶縁層２の表面には、金属薄膜から成る配線導体層３が、貫通導体７ｂと電気的に接続するように被着されている。なお、配線導体層３は、信号を伝達する導電路としての機能を有する信号配線導体４と、必要な接地または電源電位を供給する接地導体または電源導体５とに機能化されており、信号配線導体４はその幅が２０〜５０μｍ程度の直線状や回路状に形成されており、接地導体または電源導体は回路状や必要に応じてべた状（面状）に形成されている。
【００２７】
配線導体層３や貫通導体７ｂを形成する金属材料としては、電気抵抗値が低いという観点からは銅や金，ニッケル，アルミニウム等の金属が好ましく、安価という観点からは銅が好ましい。なお、配線導体層３等の金属薄膜の厚みは、高速の信号を伝達させるという観点からは１μｍ以上であることが好ましく、金属薄膜を絶縁層２に被着形成する際に金属薄膜に大きな応力を残留させず、金属薄膜が絶縁層２から剥離しにくいものとするためには３０μｍ以下としておくことが好ましい。
【００２８】
このような配線導体層３や貫通導体７ｂは、次に述べる方法により製作される。
【００２９】
まず、絶縁層２の所望の箇所に、例えば炭酸ガスレーザを用いて貫通孔７ａを形成した後に、絶縁層２の表面および貫通孔７ａ内面を過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬して粗化する。次に、絶縁層２の表面および貫通孔７ａ内面を無電解めっきの触媒と成る、例えばパラジウムの水溶液中に浸漬して絶縁層２表面と貫通孔７ａ内面に触媒を被着させ、さらに、硫酸銅やロッセル塩，ホルマリン，ＥＤＴＡ（エチレンジアミンテトラアセチックアシッド）ナトリウム塩，安定剤（酢酸鉛）等から成る無電解めっき液に約３０分間浸漬して、数μｍの無電解銅めっき膜を析出させる。次に、絶縁層２の表面に感光性ドライフィルムレジストをラミネートし露光と現像により配線導体層３と成る所定の配線パターンを形成し、しかる後、硫酸や硫酸銅５水和物，塩素，光沢剤等から成る電解銅めっき液に数Ａ／ｄｍ２の電流を流しながら数時間浸漬することにより貫通導体７ｂが貫通孔７ａ内面や内部に形成される。その後、水酸化ナトリウムを用いて感光性ドライフィルムレジストを剥離することにより、絶縁層２の表面に配線導体層３が形成される。なお、配線導体層３の表面を硫酸や過酸化水素水溶液でエッチングして粗化しておくと、配線導体層３と上部の絶縁層２との密着性を良好とすることができる。
【００３０】
そして、このような配線導体層３や貫通導体７ｂを形成した絶縁層２の上面に、次層の絶縁層２を積層するとともに上記と同じ工程を繰り返して配線導体層３や貫通導体７ｂを形成し、さらにこれを複数回繰り返すことにより絶縁層２および配線導体層３が複数層積層される。
【００３１】
なお、信号配線導体４の特性インピーダンスを一般に配線基板の信号配線導体４に要求される５０Ω±１０％の範囲内に制御するために、信号配線導体４は上下に位置する絶縁層２のいずれかを挟んで接地導体または電源導体５と対向するように配置されている。
【００３２】
また、本発明の配線基板においては、最外層の一方の絶縁層２の表面に、四角形状で信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷが２００〜４００μｍの電子部品接続用の信号用電極パッド６が少なくとも１対形成されている。この信号用電極パッド６は、最外層の絶縁層２の表面に形成された引出し導体６ａおよび最外層の絶縁層２に形成された貫通導体７ｂを介して配線基板内部に位置する信号配線導体４と電気的に接続されている。なお、ここで四角形状とは、正方形や長方形、その他に角部に丸みが形成された略正方形や略長方形、角部が面取りされた略正方形や略長方形を含むものである。
【００３３】
さらに、最外層の他方の絶縁層２の表面には、外部電気回路基板（図示せず）の端子と電気的に接続される、配線基板内部に位置する信号配線導体４等の配線導体層３と電気的に接続している外部接続用パッド８が形成されており、電子部品９の信号用電極を導電性接合材を介して信号用電極パッド６に接続することにより、電子部品９の信号用電極が外部電気回路基板に電気的に接続されることとなる。
【００３４】
なお、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷが２００μｍ未満であると、電子部品９の信号用電極と信号用電極パッド６との接合強度が小さくなり、電子部品９を配線基板に実装した後にこれらが温度サイクル試験等によって加熱，冷却されると電子部品９が配線基板から容易に剥離，脱落する危険性がある。また、４００μｍを超えると、信号用電極パッド６と接地導体または電源導体５との間の容量結合によるキャパシタンス値が大きくなるために、信号用電極パッド６の特性インピーダンスを５０Ω±１０％（４５〜５５Ω）に制御することが困難となり、信号配線導体４に高周波信号、特に１０ＧＨｚ以上の高周波信号を通した時に反射ノイズが発生し、電子部品９を誤作動させてしまう危険性がある。従って、本発明の配線基板においては、信号用電極パッド６の幅Ｗを２００〜４００μｍとする。
【００３５】
なお、ここで反射ノイズとは、特性インピーダンスの不整合により電圧反射が生じることにより信号配線導体４を伝送する信号の波形が階段状に乱れる現象であり、特に高周波領域では小さな特性インピーダンスの不整合でも反射ノイズが生じ易く、これにより配線基板に搭載されている電子部品９が誤動作することがある。
【００３６】
また、信号用電極パッド６の信号伝送方向と平行な方向の辺の長さは、１００〜５００μｍ程度、１対の信号用電極パッド６間の距離は数１０μｍ〜数ｍｍであり、搭載される電子部品９の電極の大きさや、電子部品９の大きさにより適宜決められる。さらに、引出し導体６ａは、その幅が配線基板内部に位置する信号配線導体４の幅と同じく２０〜５０μｍ程度となっている。さらに、外部接続用パッド８は、その直径が４００〜１０００μｍ程度であり、外部電気回路基板の接続端子の大きさによって適宜決められる。
【００３７】
そして、本発明の配線基板においては、四角形状の信号用電極パッド６に対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッド６に対向する接地導体または電源導体５は、信号用電極パッド６と対向する部位にこの信号用電極パッド６と各辺が平行な四角形状の開口５ａが形成されているとともに、この開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもこの辺方向の両側にそれぞれ信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長くなっている。すなわち図２および図３に示す要部拡大平面図において、０≦Ｌ１≦Ｗ／２となっている。ここで、Ｌは開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さであり、そしてＬ＝Ｗ＋２Ｌ１となっている。
【００３８】
本発明の配線基板によれば、四角形状の信号用電極パッド６とそれに対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッド６に対向する接地導体または電源導体５は、信号用電極パッド６と対向する部位にこの信号用電極パッド６と各辺が平行な四角形状の開口５ａが形成されているとともに、この開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長いことから、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷが２００〜４００μｍと信号配線導体４の幅に比べて大きい場合においても、信号用電極パッド６の特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に確実に制御することができ、その結果、信号配線導体４内での反射ノイズの発生を低減することができ、高周波数領域、特に１０ＧＨｚ以上の周波数領域でも搭載する電子部品９を誤作動させることがない。
【００３９】
なお、四角形状の信号用電極パッド６とそれに対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．２５倍未満の場合、および開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺よりも短い場合は、信号用電極パッド６と接地導体または電源導体５との間の容量結合によるキャパシタンス値が大きくなりすぎて、信号用電極パッド６の特性インピーダンスが４５Ωより低い値になる傾向がある。
【００４０】
また、四角形状の信号用電極パッド６とそれに対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．３倍を超える場合、および開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍を超えて長い場合は、信号用電極パッド６と接地導体または電源導体５との間の容量結合によるキャパシタンス値が小さくなりすぎて、信号用電極パッド６の特性インピーダンスが５５Ωより高い値になる傾向がある。
【００４１】
従って、本発明の配線基板においては、四角形状の信号用電極パッド６とそれに対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッド６に対向する接地導体または電源導体５は、信号用電極パッド６と対向する部位にこの信号用電極パッド６と各辺が平行な四角形状の開口５ａが形成されているとともに、この開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもこの辺方向の両側にそれぞれ信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長くなっていることが重要である。
【００４２】
なお、開口５ａの信号伝送方向と平行な方向の辺の長さは、信号用電極パッド６の信号伝送方向と平行な方向の辺と同じかそれよりも長くしておけばよい。
【００４３】
また、最外層の絶縁層２の表面に形成される信号用電極パッド６，引出し導体６ａ，外部接続用パッド８は、信号配線導体４等の配線導体層３と同様な方法により形成される。
【００４４】
また、配線基板を外部電気回路基板に接続する際に絶縁層２および外部接続用パッド８に加わる熱履歴の影響を小さくするために、絶縁層２の最外層表面に、例えば感光性樹脂から成る耐半田樹脂層１１を被着形成してもよい。この場合、耐半田樹脂層１１の外部接続用パッド８上部に位置する領域には露光，現像により外部接続用パッド８と外部電気回路基板の電極とを接続する半田等の導電性接合材から成る導体バンプ１０用の開孔が形成される。さらに、その開孔の底の外部接続用パッド８表面にニッケル，金等の良導電性で耐腐蝕性に優れた金属をめっき法により１〜２０μｍの厚さで被着させておくと、外部接続用パッド８表面の酸化腐食を有効に防止できるとともに、外部接続用パッド８と半田等の導電性接合材から成る導体バンプ１０との接続を良好とすることができる。
【００４５】
なお、耐半田樹脂層１１の開孔の形状は円形状であることが望ましく、その直径は外部接続用パッド８の直径とほぼ同じとなっている。
【００４６】
また、本発明の電子装置は、上述の配線基板に電子部品９を搭載するとともに、信号用電極パッド６とコンデンサ素子や抵抗器等の電子部品９の信号用電極とを半田等の導電性接合材を介して電気的に接続することにより製作される。
【００４７】
導電性接合材は、電子部品９の信号用電極と信号用電極パッド６とを電気的に接続する機能を有するとともに、電子部品９を配線基板に固定する機能を有し、金や鉛−錫合金や錫−亜鉛合金，錫−銀−ビスマス合金等の導電材料から成る。
【００４８】
また、電子部品９の信号用電極と信号用電極パッド６との接合は、例えば導電性接合材が鉛−錫合金から成る半田の場合、鉛−錫合金から成るぺーストをスクリーン印刷法によって信号用電極パッド６表面に印刷し、その後、電子部品９をその信号用電極が信号用電極パッド６上になるように載置し、しかる後、リフロー炉を通すことによって行なわれる。なお、電子部品９と配線基板表面との間に、熱硬化性樹脂とフィラーとから成るアンダーフィル材（図示せず）を注入することによって、信号用電極パッド６や導電性接合材が保護されるとともに電子部品９が配線基板に強固に固着される。
【００４９】
かくして、本発明の電子装置によれば、上述の配線基板に電子部品９を搭載するとともに、信号用電極パッド６とコンデンサ素子や抵抗器等の電子部品９の信号用電極とを半田等の導電性接合材を介して電気的に接続して成ることから、信号配線導体４内での反射ノイズの発生を低減することができ、高周波数領域、特に１０ＧＨｚ以上の周波数領域でも搭載する電子部品９を誤作動させることがない電子装置とすることができる。
【００５０】
なお、本発明の配線基板および電子装置は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であることは言うまでもない。例えば、上述の実施の携帯では、電子部品９としてコンデンサ素子および抵抗器を例示したが、電子部品９として半導体素子を用いても良い。また、半導体素子やコンデンサ素子、抵抗器等の電子部品９を複数搭載してもよい。さらに、図１では耐半田樹脂層１１を配線基板の外部接続パッド８側の表面に被着形成した例を示したが、耐半田樹脂層１１を配線基板の信号用電極パッド６側の表面に被着形成してもよい。
【００５１】
【実施例】
以下に説明する配線基板を製作し、ＴＤＲ（タイム・ドメイン・リフレクトメトリ）測定を行なって信号用電極パッド６の特性インピーダンスを評価した。なお、ＴＤＲ測定とは、信号用電極パッド６にステップジェネレータを用いて急峻なエッジをもつ入力信号を入力し、この入力信号の電圧とそれの反射波の電圧とをオシロスコープにて測定することにより信号用電極パッド６の特性インピーダンス（Ｚｏ値）を測定する方法である。
【００５２】
まず、エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂，エラストマー，無機絶縁性フィラーに溶剤等を添加した混合物を混練して液状ワニスを得、この液状ワニスをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製離型シート上に塗布し、１００℃の温度で乾燥することにより絶縁層２となるフィルムを成形した。次に、厚みが１ｍｍでガラスクロス−エポキシ樹脂から成る絶縁基板１主面に、得られたフィルムを積層し、しかる後１８０℃の温度で熱硬化を行なって絶縁層２を形成した。
【００５３】
次に、絶縁層２に炭酸ガスレーザ光を照射して直径が１５０μｍ程度の貫通孔を形成し、その後、絶縁層２の表面および貫通孔内面を過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬して粗化した。
【００５４】
次に、絶縁層２の表面および貫通孔内面を無電解めっきの触媒と成るパラジウムの水溶液中に浸漬して絶縁層２表面と貫通孔内面に触媒を被着させ、その後、硫酸銅，ロッセル塩，ホルマリン，ＥＤＴＡナトリウム塩，安定剤等から成る無電解めっき液に約３０分間浸漬して、１０μｍ程度の無電解銅めっき膜を析出させた。
【００５５】
次に、絶縁層２の表面に感光性ドライフィルムレジストをラミネートし露光と現像により薄膜導体と成る所定の配線パターンを形成し、しかる後に、硫酸，硫酸銅５水和物，塩素，光沢剤等から成る電解銅めっき液に３Ａ／ｄｍ２の電流を印加しながら１時間浸漬することにより貫通孔内面に貫通導体を形成した。
【００５６】
次に、水酸化ナトリウムを用いて感光性ドライフィルムレジストを剥離し、しかる後、硫酸，過酸化水素水溶液でめっき膜表面をエッチングすることにより、絶縁層２の表面に信号配線導体４および電源導体から成る配線導体層３を形成した。さらに、これらを３回繰り返して、４層の絶縁層２と配線導体層３を形成した。なお、最外層の絶縁層２の表面には所定形状の信号用電極パッド６を形成した。
【００５７】
また、試料の配線基板の信号用電極パッド６の幅、絶縁層２の比誘電率および厚み、電源導体の開口の幅方向の長さは、表１および表２に示したとおりである。表１および表２に、試料の信号用電極パッド６の特性インピーダンス値を示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
表１，表２より、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００μｍ未満の場合には、特性インピーダンスが５５Ωを超えることがわかった。
【００６１】
また、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さ４００μｍを超えた場合には、特性インピーダンスが４５Ω未満となることがわかった。
【００６２】
さらに、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００〜４００μｍの範囲でも、絶縁層２の厚みが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．２５倍未満の場合は特性インピーダンスが４５Ω未満となり、絶縁層２の厚みが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．３倍を超える場合は特性インピーダンスが５５Ωを超えることがわかった。
【００６３】
これに対して、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００〜４００μｍの範囲、絶縁層２の厚みが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．２５〜０．３倍の範囲、さらに、開口の信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもこの辺方向の両側にそれぞれ信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長い場合には、特性インピーダンスが５０Ω±１０％の範囲に入ることがわかった。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、四角形状の信号用電極パッドに対向する接地導体または電源導体との間の絶縁層の厚みが信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッドとそれに対向する接地導体または電源導体は、信号用電極パッドと対向する部位にこの信号用電極パッドと各辺が平行な四角形状の開口が形成されているとともに、この開口の信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さが、信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長いことから、信号用電極パッドの幅が２００〜４００μｍと信号配線導体の幅に比べて非常に大きい場合においても、信号用電極パッドの特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に制御することができ、その結果、信号配線導体内での反射ノイズの発生を低減することができ、高周波数領域、特に１０ＧＨｚ以上の周波数領域でも搭載する電子部品を誤作動させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板に電子部品を搭載して成る電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の配線基板の要部拡大平面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ’方向の拡大断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基板
２：絶縁層
３：配線導体層
４：信号配線導体
５：接地導体または電源導体
５ａ：開口
６：信号用電極パッド
９：電子部品
Ｗ：信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さ
ｔ：最外層の絶縁層の厚み
Ｌ：開口の信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を搭載するために用いられる配線基板およびこの配線基板に電子部品を搭載して成る電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、現在の電子機器は、移動体通信機器に代表されるように小型，薄型，軽量，高性能，高機能，高品質，高信頼性が要求されてきており、このような電子機器に搭載される電子装置も小型，高密度化が要求されるようになってきている。そのため、電子装置を構成する配線基板にも小型化，薄型化，多端子化が求められてきており、それを実現するために信号配線導体の幅、すなわち信号配線導体の信号伝送方向と直交する方向の長さを２０〜５０μｍ程度に細くするとともに信号配線導体間の間隔を狭くし、さらに信号配線導体の多層化、上下に位置する信号配線導体間を接続する貫通導体の小径化により高密度配線化が図られている。
【０００３】
このような高密度配線が可能な配線基板として、ビルドアップ法を採用して製作された配線基板が知られている。ビルドアップ法とは以下のような方法である。例えば、ガラスクロスやアラミド不織布等の補強材に耐熱性や耐薬品性を有するエポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させるとともに熱硬化させて複合化した絶縁基板上に、信号配線導体、接地導体または電源導体としての配線導体層を間に挟んでエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に無機絶縁性フィラーを含有させた接着材を塗布して絶縁層を形成するとともにこの絶縁層を加熱硬化させる。その後、配線導体層の上部に位置する絶縁層にレーザ光を照射して径が３０〜１００μｍ程度の貫通孔を穿設し、しかる後、絶縁層表面および貫通孔内面を化学的に粗化し、さらに無電解めっき法および電解めっき法を用いて貫通孔内面と貫通孔底面に露出した配線導体層表面とに導体膜を被着して貫通導体を形成する。そして、絶縁層表面に貫通導体と接続する配線導体層を形成し、さらに、絶縁層や貫通導体，配線導体層の形成を複数回繰り返すことにより配線基板を製作する。
【０００４】
なお、配線基板の一方の主面にはこれに搭載されるコンデンサ素子や抵抗器等の電子部品の信号用電極が接続される、四角形状の信号用電極パッドが少なくとも１対形成されており、これら１対の信号用電極パッドは、配線基板の一方の主面に形成された引出し導体および絶縁層に形成された貫通導体を介して配線基板内部に位置する信号配線導体と電気的に接続されている。また、配線基板の他方の主面には外部電気回路基板の端子と電気的に接続される、配線基板内部に位置する信号配線導体等の配線導体層と電気的に接続している外部接続用パッドが形成されている。
【０００５】
また、絶縁層はその厚みが絶縁性や配線基板の薄型化，絶縁層の取扱い性の観点から、２０〜１５０μｍ程度となっている。さらに、幅が２０〜５０μｍ程度の信号配線導体の特性インピーダンスを一般に配線基板の信号配線導体に要求される５０Ω±１０％の範囲内に制御するために絶縁層の比誘電率は２．５〜３の範囲に調整されているとともに、信号配線導体は上下に位置するいずれかの絶縁層を介して接地導体または電源導体と対向するように配置されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３３５０８１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の配線基板は、幅が２０〜５０μｍ程度の信号配線導体の特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に良好に制御することができるものの、配線基板に搭載される電子部品の信号用電極と接続される信号用電極パッドの幅、すなわち信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００μｍ以上と信号配線導体の幅２０〜５０μｍに比べて非常に大きいので、信号用電極パッドと接地導体または電源導体との間の容量結合によるキャパシタンス値が大きくなる。その結果、信号用電極パッドの特性インピーダンスが４５Ωよりも極端に小さくなり信号配線導体の特性インピーダンスとの差が大きくなってしまい、信号配線導体に高周波信号、特に１０ＧＨｚ以上の高周波信号を通した時に反射ノイズが発生してしまい、電子部品を誤作動させてしまうという問題点を有していた。
【０００８】
また、信号用電極パッドの幅を信号配線導体の幅と同じ２０〜５０μｍ程度とした場合には、電子部品の信号用電極と信号用電極パッドとの接合強度が極端に小さなものとなり、電子部品を配線基板に実装後にこれらが温度サイクル試験等によって加熱，冷却されると電子部品が配線基板から容易に剥離，脱落してしまうという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、信号用電極パッドの特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に調整することにより信号配線導体の特性インピーダンスと整合させて反射ノイズの発生を低減し、搭載する電子部品を誤作動させることがない配線基板およびそれを用いた電子装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、絶縁基板の主面に、エポキシ樹脂および無機絶縁性フィラーを含有して成る比誘電率が２．５〜３である絶縁層と、信号配線導体、接地導体または電源導体としての配線導体層とが交互に複数積層されているとともに、前記絶縁層の層間に位置する前記接地導体または前記電源導体に対向するように最外層の前記絶縁層の表面に、四角形状で信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００〜４００μｍの電子部品接続用の信号用電極パッドが少なくとも１対形成されている配線基板であって、前記信号用電極パッドとそれに対向する前記接地導体または前記電源導体との間の前記絶縁層の厚みが前記信号用電極パッドの前記辺の長さの０．２５〜０．３倍であり、前記信号用電極パッドに対向する前記接地導体または前記電源導体は、前記信号用電極パッドと対向する部位に前記信号用電極パッドと各辺が平行な四角形状の開口が形成されているとともに、この開口の前記信号用電極パッドの前記辺と平行な辺の長さが、前記信号用電極パッドの前記辺と同じであるかまたはこの辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ前記辺の長さの０．５倍以下ずつ長いことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の電子装置は、上述の配線基板に電子部品を搭載するとともに、前記信号用電極パッドと前記電子部品の信号用電極とを導電性接合材を介して電気的に接続して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、四角形状の信号用電極パッドに対向する接地導体または電源導体との間の絶縁層の厚みが信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッドとそれに対向する接地導体または電源導体は、信号用電極パッドと対向する部位にこの信号用電極パッドと各辺が平行な四角形状の開口が形成されているとともに、この開口の信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さが、信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長いことから、信号用電極パッドの幅が２００〜４００μｍと信号配線導体の幅に比べて非常に大きい場合においても、信号用電極パッドの特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に制御することができ、その結果、信号配線導体内での反射ノイズの発生を低減することができ、高周波数領域、特に１０ＧＨｚ以上の周波数領域でも搭載する電子部品を誤作動させることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の配線基板およびこれを用いた電子装置を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の配線基板に電子部品を搭載して成る電子装置の実施の形態の一例を示す断面図、図２は配線基板の要部拡大平面図、図３は図２のＸ−Ｘ’線における要部拡大断面図である。
【００１５】
これらの図において、１は絶縁基板、２は絶縁層、３は配線導体層、４は信号配線導体、５は接地導体または電源導体、５ａは接地導体または電源導体に形成された開口、６は信号用電極パッド、６ａは引出し導体、７ａは貫通孔、７ｂは貫通導体、８は外部接続用パッドで、主にこれらで本発明の配線基板が構成される。また、この配線基板に電子部品９を搭載し信号用電極パッド６と電子部品９の信号用電極（図示せず）とを導電性接合材（図示せず）を介して電気的に接続することにより本発明の電子装置と成る。なお、配線導体層３は、信号配線導体４と接地導体または電源導体５とで構成されている。
【００１６】
配線基板は、電子部品９を支持する支持部材としての機能を有し、絶縁基板１の上下面、あるいは上面または下面に複数の絶縁層２を積層することによって形成されている。なお、図１には、絶縁基板１の上面および下面にそれぞれ４層ずつの絶縁層２を積層して成る配線基板を示している。
【００１７】
配線基板を構成する絶縁基板１は、絶縁層２の支持体としての機能を有する平板状であり、例えばガラスクロス−エポキシ樹脂やガラスクロス−ビスマレイミドトリアジン樹脂，ガラスクロス−ポリフェニレンエーテル樹脂，アラミド繊維−エポキシ樹脂等で形成されている。
【００１８】
絶縁基板１は厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．１〜１．０ｍｍ程度の複数のスルーホール１ａを有している。また、その上下面には配線導体層３が、さらに各スルーホール１ａの内面にはスルーホール導体１ｂが被着されており、上下面の配線導体層３がスルーホール１ａの内部に形成されたスルーホール導体１ｂを介して電気的に接続されている。
【００１９】
このような絶縁基板１は、ガラスクロスやアラミド繊維等から成る補強材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，熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、絶縁基板１の上下面の配線導体層３は、例えば絶縁基板１ａ用の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１ａの内部に形成されたスルーホール導体１ｂは、絶縁基板１にドリル加工によりスルーホール１ａを設けた後に、このスルーホール１ａの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、例えば銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００２０】
さらに、絶縁基板１は、そのスルーホール１ａの内部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から成る樹脂柱１ｃが充填されている。樹脂柱１ｃは、スルーホール１ａを塞ぐことによりスルーホール１ａの直上および直下に絶縁層２を形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスルーホール１ａ内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱１ｃを含む絶縁基板１の上下面に絶縁層２が積層されている。
【００２１】
絶縁層２は、配線導体層３の支持部材として機能し、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と無機絶縁性フィラーとから成る。なお、絶縁層２に、可撓性を付与するためにエラストマーや、配線導体層３との密着性を良好となすために表面を粗化するための熱可塑性樹脂を添加してもよい。
【００２２】
このような絶縁層２は、例えばエポキシ樹脂および無機絶縁性フィラーにエラストマー，熱可塑性樹脂，溶剤等を添加した混合物を混練して液状ワニスを得、この液状ワニスをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製離型シート上に塗布し、６０〜１００℃の温度で乾燥することによりフィルム状に成形される。そしてこのフィルムを絶縁基板１の表面に真空ラミネータを用いて圧着し、オーブンで熱硬化することにより絶縁基板１の表面に絶縁層２が積層されることとなる。
【００２３】
また、絶縁層２には、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザ，ＵＶレーザ等の従来周知のレーザを用いて直径が３０〜３００μｍ程度の貫通孔７ａが形成されるとともに、この内面に金属薄膜を被着することにより上下に位置する配線導体層３同士を電気的に接続する貫通導体７ｂが形成されている。なお、絶縁層２の厚みは、絶縁層２の絶縁性の観点から２０μｍ以上が好ましく、また、配線基板の薄型化や後述する貯蔵性の観点からは１５０μｍ以下が好ましい。従って、絶縁層２の厚みは２０〜１５０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００２４】
なお、絶縁層２となる乾燥後のフィルムは、絶縁層２がエラストマーを含有する場合には、フィルム上面にポリエチレンシートを積層しロール状に巻き取ることにより容易に貯蔵することができる。
【００２５】
また、絶縁層２は、その厚みが２０〜１５０μｍ程度であるので後述する幅が２０〜５０μｍである信号配線導体４の特性インピーダンスを５０Ω±１０％に合わせるために、その比誘電率が２．５〜３の範囲に調整されており、このことが重要である。絶縁層２の比誘電率の調整は、絶縁層２に用いられるエポキシ樹脂に、平均粒子径が０．１〜１０μｍ程度のシリカやアルミナ等の無機絶縁フィラーを１０〜５０重量％添加することにより行なわれる。
【００２６】
さらに、絶縁層２の表面には、金属薄膜から成る配線導体層３が、貫通導体７ｂと電気的に接続するように被着されている。なお、配線導体層３は、信号を伝達する導電路としての機能を有する信号配線導体４と、必要な接地または電源電位を供給する接地導体または電源導体５とに機能化されており、信号配線導体４はその幅が２０〜５０μｍ程度の直線状や回路状に形成されており、接地導体または電源導体は回路状や必要に応じてべた状（面状）に形成されている。
【００２７】
配線導体層３や貫通導体７ｂを形成する金属材料としては、電気抵抗値が低いという観点からは銅や金，ニッケル，アルミニウム等の金属が好ましく、安価という観点からは銅が好ましい。なお、配線導体層３等の金属薄膜の厚みは、高速の信号を伝達させるという観点からは１μｍ以上であることが好ましく、金属薄膜を絶縁層２に被着形成する際に金属薄膜に大きな応力を残留させず、金属薄膜が絶縁層２から剥離しにくいものとするためには３０μｍ以下としておくことが好ましい。
【００２８】
このような配線導体層３や貫通導体７ｂは、次に述べる方法により製作される。
【００２９】
まず、絶縁層２の所望の箇所に、例えば炭酸ガスレーザを用いて貫通孔７ａを形成した後に、絶縁層２の表面および貫通孔７ａ内面を過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬して粗化する。次に、絶縁層２の表面および貫通孔７ａ内面を無電解めっきの触媒と成る、例えばパラジウムの水溶液中に浸漬して絶縁層２表面と貫通孔７ａ内面に触媒を被着させ、さらに、硫酸銅やロッセル塩，ホルマリン，ＥＤＴＡ（エチレンジアミンテトラアセチックアシッド）ナトリウム塩，安定剤（酢酸鉛）等から成る無電解めっき液に約３０分間浸漬して、数μｍの無電解銅めっき膜を析出させる。次に、絶縁層２の表面に感光性ドライフィルムレジストをラミネートし露光と現像により配線導体層３と成る所定の配線パターンを形成し、しかる後、硫酸や硫酸銅５水和物，塩素，光沢剤等から成る電解銅めっき液に数Ａ／ｄｍ２の電流を流しながら数時間浸漬することにより貫通導体７ｂが貫通孔７ａ内面や内部に形成される。その後、水酸化ナトリウムを用いて感光性ドライフィルムレジストを剥離することにより、絶縁層２の表面に配線導体層３が形成される。なお、配線導体層３の表面を硫酸や過酸化水素水溶液でエッチングして粗化しておくと、配線導体層３と上部の絶縁層２との密着性を良好とすることができる。
【００３０】
そして、このような配線導体層３や貫通導体７ｂを形成した絶縁層２の上面に、次層の絶縁層２を積層するとともに上記と同じ工程を繰り返して配線導体層３や貫通導体７ｂを形成し、さらにこれを複数回繰り返すことにより絶縁層２および配線導体層３が複数層積層される。
【００３１】
なお、信号配線導体４の特性インピーダンスを一般に配線基板の信号配線導体４に要求される５０Ω±１０％の範囲内に制御するために、信号配線導体４は上下に位置する絶縁層２のいずれかを挟んで接地導体または電源導体５と対向するように配置されている。
【００３２】
また、本発明の配線基板においては、最外層の一方の絶縁層２の表面に、四角形状で信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷが２００〜４００μｍの電子部品接続用の信号用電極パッド６が少なくとも１対形成されている。この信号用電極パッド６は、最外層の絶縁層２の表面に形成された引出し導体６ａおよび最外層の絶縁層２に形成された貫通導体７ｂを介して配線基板内部に位置する信号配線導体４と電気的に接続されている。なお、ここで四角形状とは、正方形や長方形、その他に角部に丸みが形成された略正方形や略長方形、角部が面取りされた略正方形や略長方形を含むものである。
【００３３】
さらに、最外層の他方の絶縁層２の表面には、外部電気回路基板（図示せず）の端子と電気的に接続される、配線基板内部に位置する信号配線導体４等の配線導体層３と電気的に接続している外部接続用パッド８が形成されており、電子部品９の信号用電極を導電性接合材を介して信号用電極パッド６に接続することにより、電子部品９の信号用電極が外部電気回路基板に電気的に接続されることとなる。
【００３４】
なお、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷが２００μｍ未満であると、電子部品９の信号用電極と信号用電極パッド６との接合強度が小さくなり、電子部品９を配線基板に実装した後にこれらが温度サイクル試験等によって加熱，冷却されると電子部品９が配線基板から容易に剥離，脱落する危険性がある。また、４００μｍを超えると、信号用電極パッド６と接地導体または電源導体５との間の容量結合によるキャパシタンス値が大きくなるために、信号用電極パッド６の特性インピーダンスを５０Ω±１０％（４５〜５５Ω）に制御することが困難となり、信号配線導体４に高周波信号、特に１０ＧＨｚ以上の高周波信号を通した時に反射ノイズが発生し、電子部品９を誤作動させてしまう危険性がある。従って、本発明の配線基板においては、信号用電極パッド６の幅Ｗを２００〜４００μｍとする。
【００３５】
なお、ここで反射ノイズとは、特性インピーダンスの不整合により電圧反射が生じることにより信号配線導体４を伝送する信号の波形が階段状に乱れる現象であり、特に高周波領域では小さな特性インピーダンスの不整合でも反射ノイズが生じ易く、これにより配線基板に搭載されている電子部品９が誤動作することがある。
【００３６】
また、信号用電極パッド６の信号伝送方向と平行な方向の辺の長さは、１００〜５００μｍ程度、１対の信号用電極パッド６間の距離は数１０μｍ〜数ｍｍであり、搭載される電子部品９の電極の大きさや、電子部品９の大きさにより適宜決められる。さらに、引出し導体６ａは、その幅が配線基板内部に位置する信号配線導体４の幅と同じく２０〜５０μｍ程度となっている。さらに、外部接続用パッド８は、その直径が４００〜１０００μｍ程度であり、外部電気回路基板の接続端子の大きさによって適宜決められる。
【００３７】
そして、本発明の配線基板においては、四角形状の信号用電極パッド６に対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッド６に対向する接地導体または電源導体５は、信号用電極パッド６と対向する部位にこの信号用電極パッド６と各辺が平行な四角形状の開口５ａが形成されているとともに、この開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもこの辺方向の両側にそれぞれ信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長くなっている。すなわち図２および図３に示す要部拡大平面図において、０≦Ｌ１≦Ｗ／２となっている。ここで、Ｌは開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さであり、そしてＬ＝Ｗ＋２Ｌ１となっている。
【００３８】
本発明の配線基板によれば、四角形状の信号用電極パッド６とそれに対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッド６に対向する接地導体または電源導体５は、信号用電極パッド６と対向する部位にこの信号用電極パッド６と各辺が平行な四角形状の開口５ａが形成されているとともに、この開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長いことから、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷが２００〜４００μｍと信号配線導体４の幅に比べて大きい場合においても、信号用電極パッド６の特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に確実に制御することができ、その結果、信号配線導体４内での反射ノイズの発生を低減することができ、高周波数領域、特に１０ＧＨｚ以上の周波数領域でも搭載する電子部品９を誤作動させることがない。
【００３９】
なお、四角形状の信号用電極パッド６とそれに対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．２５倍未満の場合、および開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺よりも短い場合は、信号用電極パッド６と接地導体または電源導体５との間の容量結合によるキャパシタンス値が大きくなりすぎて、信号用電極パッド６の特性インピーダンスが４５Ωより低い値になる傾向がある。
【００４０】
また、四角形状の信号用電極パッド６とそれに対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．３倍を超える場合、および開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍を超えて長い場合は、信号用電極パッド６と接地導体または電源導体５との間の容量結合によるキャパシタンス値が小さくなりすぎて、信号用電極パッド６の特性インピーダンスが５５Ωより高い値になる傾向がある。
【００４１】
従って、本発明の配線基板においては、四角形状の信号用電極パッド６とそれに対向する接地導体または電源導体５との間の絶縁層２の厚みｔが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さＷの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッド６に対向する接地導体または電源導体５は、信号用電極パッド６と対向する部位にこの信号用電極パッド６と各辺が平行な四角形状の開口５ａが形成されているとともに、この開口５ａの信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さＬが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもこの辺方向の両側にそれぞれ信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長くなっていることが重要である。
【００４２】
なお、開口５ａの信号伝送方向と平行な方向の辺の長さは、信号用電極パッド６の信号伝送方向と平行な方向の辺と同じかそれよりも長くしておけばよい。
【００４３】
また、最外層の絶縁層２の表面に形成される信号用電極パッド６，引出し導体６ａ，外部接続用パッド８は、信号配線導体４等の配線導体層３と同様な方法により形成される。
【００４４】
また、配線基板を外部電気回路基板に接続する際に絶縁層２および外部接続用パッド８に加わる熱履歴の影響を小さくするために、絶縁層２の最外層表面に、例えば感光性樹脂から成る耐半田樹脂層１１を被着形成してもよい。この場合、耐半田樹脂層１１の外部接続用パッド８上部に位置する領域には露光，現像により外部接続用パッド８と外部電気回路基板の電極とを接続する半田等の導電性接合材から成る導体バンプ１０用の開孔が形成される。さらに、その開孔の底の外部接続用パッド８表面にニッケル，金等の良導電性で耐腐蝕性に優れた金属をめっき法により１〜２０μｍの厚さで被着させておくと、外部接続用パッド８表面の酸化腐食を有効に防止できるとともに、外部接続用パッド８と半田等の導電性接合材から成る導体バンプ１０との接続を良好とすることができる。
【００４５】
なお、耐半田樹脂層１１の開孔の形状は円形状であることが望ましく、その直径は外部接続用パッド８の直径とほぼ同じとなっている。
【００４６】
また、本発明の電子装置は、上述の配線基板に電子部品９を搭載するとともに、信号用電極パッド６とコンデンサ素子や抵抗器等の電子部品９の信号用電極とを半田等の導電性接合材を介して電気的に接続することにより製作される。
【００４７】
導電性接合材は、電子部品９の信号用電極と信号用電極パッド６とを電気的に接続する機能を有するとともに、電子部品９を配線基板に固定する機能を有し、金や鉛−錫合金や錫−亜鉛合金，錫−銀−ビスマス合金等の導電材料から成る。
【００４８】
また、電子部品９の信号用電極と信号用電極パッド６との接合は、例えば導電性接合材が鉛−錫合金から成る半田の場合、鉛−錫合金から成るぺーストをスクリーン印刷法によって信号用電極パッド６表面に印刷し、その後、電子部品９をその信号用電極が信号用電極パッド６上になるように載置し、しかる後、リフロー炉を通すことによって行なわれる。なお、電子部品９と配線基板表面との間に、熱硬化性樹脂とフィラーとから成るアンダーフィル材（図示せず）を注入することによって、信号用電極パッド６や導電性接合材が保護されるとともに電子部品９が配線基板に強固に固着される。
【００４９】
かくして、本発明の電子装置によれば、上述の配線基板に電子部品９を搭載するとともに、信号用電極パッド６とコンデンサ素子や抵抗器等の電子部品９の信号用電極とを半田等の導電性接合材を介して電気的に接続して成ることから、信号配線導体４内での反射ノイズの発生を低減することができ、高周波数領域、特に１０ＧＨｚ以上の周波数領域でも搭載する電子部品９を誤作動させることがない電子装置とすることができる。
【００５０】
なお、本発明の配線基板および電子装置は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であることは言うまでもない。例えば、上述の実施の携帯では、電子部品９としてコンデンサ素子および抵抗器を例示したが、電子部品９として半導体素子を用いても良い。また、半導体素子やコンデンサ素子、抵抗器等の電子部品９を複数搭載してもよい。さらに、図１では耐半田樹脂層１１を配線基板の外部接続パッド８側の表面に被着形成した例を示したが、耐半田樹脂層１１を配線基板の信号用電極パッド６側の表面に被着形成してもよい。
【００５１】
【実施例】
以下に説明する配線基板を製作し、ＴＤＲ（タイム・ドメイン・リフレクトメトリ）測定を行なって信号用電極パッド６の特性インピーダンスを評価した。なお、ＴＤＲ測定とは、信号用電極パッド６にステップジェネレータを用いて急峻なエッジをもつ入力信号を入力し、この入力信号の電圧とそれの反射波の電圧とをオシロスコープにて測定することにより信号用電極パッド６の特性インピーダンス（Ｚｏ値）を測定する方法である。
【００５２】
まず、エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂，エラストマー，無機絶縁性フィラーに溶剤等を添加した混合物を混練して液状ワニスを得、この液状ワニスをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製離型シート上に塗布し、１００℃の温度で乾燥することにより絶縁層２となるフィルムを成形した。次に、厚みが１ｍｍでガラスクロス−エポキシ樹脂から成る絶縁基板１主面に、得られたフィルムを積層し、しかる後１８０℃の温度で熱硬化を行なって絶縁層２を形成した。
【００５３】
次に、絶縁層２に炭酸ガスレーザ光を照射して直径が１５０μｍ程度の貫通孔を形成し、その後、絶縁層２の表面および貫通孔内面を過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬して粗化した。
【００５４】
次に、絶縁層２の表面および貫通孔内面を無電解めっきの触媒と成るパラジウムの水溶液中に浸漬して絶縁層２表面と貫通孔内面に触媒を被着させ、その後、硫酸銅，ロッセル塩，ホルマリン，ＥＤＴＡナトリウム塩，安定剤等から成る無電解めっき液に約３０分間浸漬して、１０μｍ程度の無電解銅めっき膜を析出させた。
【００５５】
次に、絶縁層２の表面に感光性ドライフィルムレジストをラミネートし露光と現像により薄膜導体と成る所定の配線パターンを形成し、しかる後に、硫酸，硫酸銅５水和物，塩素，光沢剤等から成る電解銅めっき液に３Ａ／ｄｍ２の電流を印加しながら１時間浸漬することにより貫通孔内面に貫通導体を形成した。
【００５６】
次に、水酸化ナトリウムを用いて感光性ドライフィルムレジストを剥離し、しかる後、硫酸，過酸化水素水溶液でめっき膜表面をエッチングすることにより、絶縁層２の表面に信号配線導体４および電源導体から成る配線導体層３を形成した。さらに、これらを３回繰り返して、４層の絶縁層２と配線導体層３を形成した。なお、最外層の絶縁層２の表面には所定形状の信号用電極パッド６を形成した。
【００５７】
また、試料の配線基板の信号用電極パッド６の幅、絶縁層２の比誘電率および厚み、電源導体の開口の幅方向の長さは、表１および表２に示したとおりである。表１および表２に、試料の信号用電極パッド６の特性インピーダンス値を示す。
【００５８】
【表１】
【表２】
表１，表２より、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００μｍ未満の場合には、特性インピーダンスが５５Ωを超えることがわかった。
【００６１】
また、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さ４００μｍを超えた場合には、特性インピーダンスが４５Ω未満となることがわかった。
【００６２】
さらに、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００〜４００μｍの範囲でも、絶縁層２の厚みが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．２５倍未満の場合は特性インピーダンスが４５Ω未満となり、絶縁層２の厚みが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．３倍を超える場合は特性インピーダンスが５５Ωを超えることがわかった。
【００６３】
これに対して、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００〜４００μｍの範囲、絶縁層２の厚みが信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．２５〜０．３倍の範囲、さらに、開口の信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さが、信号用電極パッド６の信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもこの辺方向の両側にそれぞれ信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長い場合には、特性インピーダンスが５０Ω±１０％の範囲に入ることがわかった。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の配線基板およびこれを用いた電子装置によれば、四角形状の信号用電極パッドに対向する接地導体または電源導体との間の絶縁層の厚みが信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．２５〜０．３倍であり、信号用電極パッドとそれに対向する接地導体または電源導体は、信号用電極パッドと対向する部位にこの信号用電極パッドと各辺が平行な四角形状の開口が形成されているとともに、この開口の信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さが、信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と同じであるかまたはこの辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さの０．５倍以下ずつ長いことから、信号用電極パッドの幅が２００〜４００μｍと信号配線導体の幅に比べて非常に大きい場合においても、信号用電極パッドの特性インピーダンスを５０Ω±１０％の範囲内に制御することができ、その結果、信号配線導体内での反射ノイズの発生を低減することができ、高周波数領域、特に１０ＧＨｚ以上の周波数領域でも搭載する電子部品を誤作動させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板に電子部品を搭載して成る電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の配線基板の要部拡大平面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ’方向の拡大断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基板
２：絶縁層
３：配線導体層
４：信号配線導体
５：接地導体または電源導体
５ａ：開口
６：信号用電極パッド
９：電子部品
Ｗ：信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺の長さ
ｔ：最外層の絶縁層の厚み
Ｌ：開口の信号用電極パッドの信号伝送方向と直交する方向の辺と平行な辺の長さ
Claims (2)
- 絶縁基板の主面に、エポキシ樹脂および無機絶縁性フィラーを含有して成る比誘電率が２．５〜３である絶縁層と、信号配線導体、接地導体または電源導体としての配線導体層とが交互に複数積層されているとともに、前記絶縁層の層間に位置する前記接地導体または前記電源導体に対向するように最外層の前記絶縁層の表面に、四角形状で信号伝送方向と直交する方向の辺の長さが２００〜４００μｍの電子部品接続用の信号用電極パッドが少なくとも１対形成されている配線基板であって、前記信号用電極パッドとそれに対向する前記接地導体または前記電源導体との間の前記絶縁層の厚みが前記信号用電極パッドの前記辺の長さの０．２５〜０．３倍であり、前記信号用電極パッドに対向する前記接地導体または前記電源導体は、前記信号用電極パッドと対向する部位に前記信号用電極パッドと各辺が平行な四角形状の開口が形成されているとともに、該開口の前記信号用電極パッドの前記辺と平行な辺の長さが、前記信号用電極パッドの前記辺と同じであるかまたは前記辺よりもその辺方向の両側にそれぞれ前記辺の長さの０．５倍以下ずつ長いことを特徴とする配線基板。
- 請求項１記載の配線基板に電子部品を搭載するとともに、前記信号用電極パッドと前記電子部品の信号用電極とを導電性接合材を介して電気的に接続して成ることを特徴とする電子装置。
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