JPH0477874A - 樹脂多層配線板の配線パターン設計法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、複数のチップ状電子部品を高密度に搭載し
た電子回路モジュールを構成する樹脂多層配線層の配線
パターン設計技術に関するものである。

（従来の技術） 従来、高分子樹脂を層間絶縁膜とし、その内部に複数の
配線層を有する樹脂多層配線層を多層セラミック基板」
−に形成した樹脂多層配線板が開発されている。この樹
脂多層配線板に複数のチップ状電子回路部品を搭載する
方法は、小型で高機能な高速電子回路モジュールを実現
するのに有効な方法である。中でも、樹脂多層配線層の
導体として、抵抗率が小さくめっき等の技術で容易に成
膜可能な銅を用い、配線層間の絶縁材料として、誘電率
の小さいポリイミド樹脂を用いる銅ポリイミド樹脂多層
配線板技術が注目されている。この技術については、既
に、本出願人より銅ポリイミド樹脂多層配線板を用いた
電子回路モジュール（特願平１−５３５００号）が提案
されている。

これら電子回路モジュールの樹脂多層配線層は、銅ポリ
イミド絶縁層に熱伝導率の高い材料からなる複数の冷却
用伝熱柱ラインおよび、高速信号伝送に不可欠な線路の
特性インピーダンス整合用の薄膜抵抗を内蔵しており、
さらに、信号の特性インピーダンスを高精度に制御する
ために、信号線はストリップライン構造となっている。

第７図（ａｌは、従来の樹脂多層配線板の構成例を示し
た斜視図である。電子回路モジュールは、多層セラミッ
ク基板１．　Ｉ：、に銅ポリイミド樹脂多層配線層２が
形成され、その表面にチップ状電子回路部品３が搭載さ
れたものである。チップ状電子回路部品３はワイヤ９で
多層セラミック基板］−１−に接続され、多層セラミッ
ク基板Ｊの裏面には放熱フィン１０が設けられている。

また、デツプＩ−電子部品３を搭載した銅ポリイミド樹
脂多層配線層２にはキャップ１１が被せられ、多層セラ
ミック基板１上のキャップ１１の周囲には入出力（Ｉｌ
ｏ）ピンＩＪが突設されている。

第７図（１））は第１図（ａｌのＡ−Ａ’線におりる詳
細な断面構造を部分的に示したものである。多層セラミ
ック基板１内には、電源用の配線層８を数層内蔵してお
り、表面に整合用の薄膜抵抗４が形成されている。チッ
プ状電子回路部品３の真下の銅ポリイミド樹脂多層配線
層２内には、チップ状電子回路部品からの熱を効率良く
伝えるための伝熱柱状ライン７が形成されている。伝熱
柱状ライン７の表面層−にの様子は円Ｂ内に示される。

銅ポリイミド樹脂多層配線層２内の電源層５は、チップ
状電子回路部品３にその裏面および電源端子を介し給電
する。更に、電源層５は銅ポリイミド樹脂多層配線層２
内の信号用配線６を上下がら挟み込んだストリップライ
ン構造を構成している。

この電源層５は、多層樹脂層の製造行程におけるガス抜
き等のためと、層間を接続するライン（柱）のために、
穴を開けた構造にする必要がある。これらの理由により
、電源層５は円Ｅ内に示すようにメツシュ状構造となっ
ている。

メツシュ電源層５に挟まれる信号用配線６は、Ｘ信号線
を有するＸ層およびＹ信号を有するＹ層の２層で構成さ
れ、配線層２は、その上下をメツシュ電源層５で挟まれ
ており、Ｘ信号線を表面層側から見た形状が円Ｃ内に示
され、Ｙ信号線を表面層側から見た形状が円り内に示さ
れる。

第８図に、メツシュ電源層５と配線層２の詳細関係を表
面側から見た図を示す。Ｘ信号線を有するＸ層およびＹ
信号を存するＹ層の２層で構成される配線層２は、その
上下をメツシュ電源層５で挟まれており、配線層２はこ
の様な構造が繰り返されて多層構造となる。層間を接続
するライン７は実線で示す主格子Ｍ」−にあり、信号用
配線６の格子は点線で示す副格子Ｓ上にあり、これらは
下路子分ずれた位置関係にある。ここで信号用配線（信
号線）６は、ストリップライン構造を実現し特性インピ
ータンスの偏差を小さくするために、必ず電源層５の投
影されるハツチングを付した領域５０に限定する必要が
ある。

前述の構造の樹脂多層配線板の設計に関しては、既存の
配線板設計システムにおいて、信号線６のピッチ（ｔｒ
ａｃｋ　ｔｏ　ｔｒａｃｋ　ｐｉｔｃｈ）を、ライン７
が存在する主格子Ｍの１／２のピッチにすることにより
、ライン７と信号線６の結線を含め自動配線は可能であ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の設計法では、第９図に示すように
信号線６が形成される領域をメツシュ状電源線５の投影
上に制限することができず、ライン７が存在する主格子
Ｍ上も含めて、任意の位置に指定した配線ピッチで配線
が形成されてしまう問題があった。このため、従来の配
線板設計システムにおいては、メツシュ状の電源線５に
対しては、ストリップライン構造を維持して特性インピ
ーダンス偏差を最小に保ちつつ、配線を自動に行うのは
困難であるという問題があった。更に、従来技術では、
表面搭載型部品と貫通ビン型部品を重ねて搭載すること
は、不可能であったため、前述の構造の配線板の設計が
困難であった。

本発明は前記従来技術の欠点を解消することを課題とし
、その目的とするところは、樹脂多層配線板を用いた電
子回路モジュールにおける樹脂配線層の配線設計システ
ムにおいて、 （１）配線基板については電源端子を有する仮想的な部
品として登録し、樹脂多層配線層の裏面に配置させるこ
と、 （２）搭載するチップ状電子回路部品については放熱用
の伝熱柱状ヴィア部品、接続用柱状ヴィア部品、電極パ
ッドを有する部品、配線経路制御部品等の仮想部品とし
て登録すると共に、チップ状電子回路部品をこれらの仮
想部品の集合体とじて仮想電子部品として登録し、樹脂
配線層に配置することにより、」１記構造の部品を自動
的に発生させること、 （３）配線経路を制御するための仮想配線経路制御部品
を樹脂配線層の必要な箇所に配置することにより、スト
リップライン構造で特性インピータンス偏差の小さ（保
ちつつ信号線を自動配線可能とすること、 を実現することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成する本発明の樹脂多層配線板の配線パタ
ーン設計法の原理構成が第１図に示される。本発明は、
単層板あるいは多層板からなる第１の配線基板と、高分
子樹脂を層間絶縁膜と（７内部に導体配線層を形成した
第２の樹脂多層配線層とから構成される樹脂多層配線基
板りに、複数のチップ状電子部品を搭載した電子回路モ
ジュールに於ける、前記第２の樹脂多層配線層の配線パ
ターン設計法である。

段階Ｉでは、回路図を基にして部品データベースＤＢに
、前記第１の配線基板が電源端子を有する部品として登
録され、ｎｆ記チップ状電子部品が端子位置を発生させ
る機能、伝熱柱を発生する機能、貫通ヴィアを発生する
機能、配線経路を制御する機能等を必要に応じて合わせ
持たせた仮想部品として登録され、更に、配線経路を制
御する機能を有する制御板想部品が登録される。

段階■では、部品データベースＤＢを基に、前記第１の
配線基板が前記第２の樹脂多層配線層の裏面に配置され
、前記チップ状電子部品が前記第２の樹脂多層配線層の
表裏面の所定位置に配置され、前記制御板想部品が前記
第２の樹脂多層配線層に必要に応じて配置される。

そして、段階■では、自動配線ルータΔＲ等により、前
記第２の樹脂多層配線層における信号配線がストリップ
ライン構造として自動配線される。

（作用） 本発明の樹脂多層配線板の配線パターン設計法によれば
、回路図を基に各部品がＣＡＤデータベースに登録され
る。その際には、樹脂多層配線板の特徴ある各部分も仮
想部品として登録される。

次に、各部品（仮想電子部品、仮想薄膜抵抗部品、およ
び経路制御用要素等）が配置された後に、コンピュータ
援用設計（ＣＡ、　Ｄ　）の自動配線ルータにより、配
線パターンが形成される。

（実施例） 以下、この発明を実施例により図面を参照しつつ詳細に
説明する。

第２図は本発明の樹脂多層配線板の配線パターン設計法
を適用する電子回路モジュールの外観及び電子回路モジ
ュールの要部の構成を示す部分拡大図であり、本発明に
おいて多層配線基板１、チップ状電子回路部品３、薄膜
抵抗等を登録する際の仮想部品の概念を説明する図であ
る。

電子回路モジュールは多層配線基板１」−に樹脂多層配
線層２が形成され、その表面にチップ状電子回路部品３
が搭載されたものである。ここで、多層配線基板板１は
多層セラミック基板より構成され、樹脂多層配線層２は
銅ポリイミド樹脂多層】　０ 配線層より構成されており、多層セラミック基板１と銅
ポリイミド樹脂多層配線層２の界面に整合用薄膜抵抗が
形成される場合もある。

はじめに、各仮想部品の詳細を説明する。仮想基板部品
１０１は表面に電極パッドを有する部品である。第２図
の右上に示すチップ状電子回路部品３は、複数の仮想部
品を必要に応じて合わせ持たせた仮想電子部品１０３と
して登録し取り扱う。

即ち、チップ状電子回路部品３は、伝熱柱状１グイアを
意味する第１の仮想部品１０５、貫通した柱状ヴィアを
意味する第２の仮想部品１０６、電極パッドを意味する
第３の仮想部品１０７及び配線経路を自動制御する第４
、第５の仮想部品１０８゜１０９を必要に応じて合わせ
持たせた仮想電子部品１０３として登録し取り扱う。

ここで、第１の仮想部品１０５は、チップ状電子回路部
品３が搭載される樹脂多層配線層２の表面からこれを貫
通して裏面まで達する伝熱柱状ヴィアを意味し、柱状ヴ
ィアを形成するために従来のピングリッドアレイと同形
状となっている。第２の仮想部品１０６はチップ状電子
回路部品３を搭載する樹脂多層配線層２の表面からこれ
を貫通して裏面まで達して電気的接続を実現させるもの
であって、内層配線と表面のボンディング用パッドとを
最短距離で直線に接続する機能を有している。第３の仮
想備品１０７はワイヤボンディング用電極を意味するも
のであって、形状は従来のＱＦＰ用電極電極様の形状を
している。第４、第５の仮想部品１０８．１０９は配線
経路を制御する仮想配線制御要素の集合体である。

仮想抵抗１０４は薄膜抵抗を意味するものであって、ピ
ンおよびリード端子を有する部品構造である。このピン
は、柱状であり、信号用の電極もしくは配線に接続され
る。一方、リード端子はグランド用の電極に接続される
。仮想薄膜抵抗１０４の抵抗体部分を導体金属とするこ
とにより、セラミック多層配線基板１からの電源供給用
パッドおよび接続用ピンを意味する仮想パッド１　］、
　］とすることができる。これら薄膜抵抗１０４と電源
供給用パッド部品１１１は実際には、樹脂多層配線層２
の裏面に形成される。しかし、ここでは、樹脂多層配線
層２を仮想両面配線板１０２として取扱い、この底面側
に仮想的に配置する。

第３図は以」二のような仮想部品を定義し、部品データ
ベースを構築する概略を示すものである。

仮想部品の定義は、多層基板、チップ状電子部品や薄膜
抵抗などの機能を先ず抽出し、その機能に基づいて電極
パッド、伝熱柱状ヴィア、貫通柱状ヴィア、配線経路制
御要素、薄膜抵抗、電源供給パッド等の仮想部品登録を
部品データベースに行う。そして、部品データベースに
基づいて、登録した仮想電子部品をグループ化し、グル
ープ化したものを再度部品データベースに登録する。

次に、第４、第５の仮想部品１０８、】０９は仮想配線
制御要素（仮想部品）１１０の集合体であるものとして
、この仮想部品１１０の配置原理と仮想部品１１０より
なる第４、第５の仮想部品１０８．１０９の構成法を第
４図を用いて説明する。ここでは、ヴィアおよび表面パ
ッドが位置する格子を設計の際の主格子Ｍ、メツシュ状
の電源線が位置する格子を副格子Ｓと呼ぶこととする。

なお、主格子Ｍ１副格子Ｓとも同じピッチであり、副格
子Ｓは主格子Ｍから半ピツチずれている。

最初に、信号線を副格子Ｓ上に生成する原理を説明する
。配線板設計システムにおいて、信号用配線のピッチ（
ｔｒａｃｋ　ｔｏ　ｔｒａｃｋ　ｐｉｔｃｈ）を、主格
子Ｍの１／２のピッチに設定し、例えば、始点と終点に
経路を制御する仮想部品１１０を配置した後に自動配線
を行うと、第４図に示すように信号線はメツシュ状電源
位置と同じ副格子Ｓの」−を通るようになる。したがっ
て、チップ状電子回路部品３の近傍の配線経路を制御す
るためには、仮想部品１１０を、チップ状電子回路部品
３を搭載する面の内側、外側それぞれの副格子Ｓに、第
４図に示すように千鳥状に配置した第４、第５の仮想部
品１０８．１０９を設ければ良いことになる。

本発明では以上のような仮想基板部品１０１、仮想電子
部品１０３、仮想抵抗１０４、仮想パッド１１１、及び
仮想配線制御要素１１０をＣＡ、　Ｄ上の部品データベ
ースに登録するとともに、仮想基板部品１０１、仮想電
子部品１０３、仮想抵抗１０４、仮想パッド】１１、及
び仮想配線制御要素１１０を仮想両面配線板１０２の所
定の位置に配置させる情報を同じ＜ＣＡＤ−ヒに登録さ
ぜることによって、電子回路モジュールの樹脂配線層２
の信号配線をストリップライン構造に維持しつつ自動配
線パターンを生成させるとともに、周波数特性を確保す
るための整合用薄膜抵抗４をチップ状電子回路部品の近
傍に配置することができ、しかもチップ状電子回路部品
３の直下に冷却用伝熱柱状ヴィアを配置さぜることがで
きる。

第５図（ａ）〜（Ｃ）は仮想配線制御要素１１０の配置
例を示すものである。

第６図に本発明の方法を用いて設計した銅ポリイミド樹
脂多層配線板の設計例を示す。

以−１−説明したように、本発明の樹脂多層配線板の配
線パターン設計法によれば、樹脂多層配線板に搭載する
チップ状電子回路部品３を、伝熱柱状ヴィアを意味する
第１の仮想部品１０５、貫通上ヴィアを意味する第２の
仮想部品１０６、電極パッドを意味する第３の仮想部品
１０７および自動配線経路を制御する第４、第５の仮想
部品１０８１０９から構成させる仮想電子部品１．０３
として登録し、これら仮想電子部品１０３、配線回路を
制御する仮想配線制御要素１．１０．仮想基板部品１０
１等を所定の位置に配置させる情報を取り込まぜること
によって、信号用配線の特性インピーダンスを高精度に
制御可能で、整合用薄膜抵抗および伝熱柱状ヴィアを内
蔵した高機能な銅ポリイミド樹脂多層配線板の配線パタ
ーンを自動設計することができる。

なお、以−に説明した実施例では、チップ状電子回路部
品３を伝熱柱状ヴィアを意味する第１の仮想部品１０５
、貫通トヴィアを意味する第２の仮想部品１０６、電極
パッドを意味する第３の仮想部品１０７、及び自動配線
経路を制御する第４、第５の仮想部品１０８、］、　０
９がら構成される仮想電子部品１０３として取り扱った
が、本発明ではその主旨に沿って色々な形態の部品とす
ることができ、種々の実施形態を取りうるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、樹脂多層配線板を
用いた電子回路モジュールにおける樹脂配線層の配線設
計システムにおいて、 （１）配線基板については電源端子を有する仮想的な部
品として登録し、樹脂多層配線層の裏面に配置さぜるこ
と、 （２）搭載するチップ状電子回路部品については放熱用
の伝熱柱状ヴィア部品、接続用柱状ヴィア部品、電極パ
ットを有する部品、配線経路制御部品等の仮想部品とし
て登録すると共に、チップ状電子回路部品をこれらの仮
想部品の集合体として仮想電子部品として登録し、樹脂
配線層に配置することにより、」−記構造の部品を自動
的に発生させること、 （３）配線経路を制御するための仮想配線経路制御部品
を樹脂配線層の必要な箇所に配置することにより、スト
リップライン構造で特性インピーダンス偏差の小さく保
ちつつ信号線を自動配線可能とすること、 を実現することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の樹脂多層配線板の配線パターン設計法
の原理説明図、 第２図はチップ状電子回路部品の部品データベースへの
登録方法の説明図、 第３図は仮想部品を定義するフロー図、第４図は自動副
格子配線の実現方法の説明図、第５図（ａ）〜（Ｃ１は
仮想配線経路制御要素の配置例を示す図、 第６図は本発明の設計方法による銅ポリイミド配線板の
設計例を示すパターン図、 第７図（ａ）は従来の樹脂多層配線板を用いた電子回路
モジュールの斜視図、 第７図（ｂ）は（ａｌに示す電子回路モジュールの断面
図、 第８図は銅ポリイミド樹脂多層配線板における樹脂層内
の信号線および電源線の構造及び位置関係の説明図、 第９図は従来の設計法による配線、パターン例を示すパ
ターン図である。 １・・・セラミック多層配線基板、 ２・・・銅ポリイミド樹脂多層配線層、３・・・チップ
状電子回路部品、 ４・・・薄膜抵抗、 ５・・・電源用配線層、 ６・・・信号用配線層、 ７・・・伝熱柱状ヴィア、 ８・・・電源層、 １０１・・・多層配線基板を意味する仮想基板部品、１
０２・・・樹脂多層配線板を意味する仮想両面配線板、 １０３・・・チップ状電子回路部品に各種機能を持たせ
た仮想電子部品、 １０４・・・薄膜抵抗を意味する仮想抵抗、１０５・・
・伝熱柱状ヴィアを意味する第１の仮想部品、 １０６・・・貫通柱状ヴィアを意味する第２の仮想部品
、 １０７・・・電極パッドを意味する第３の仮想部品、１
・・・セラミック多層配線基板、 ２・・・銅ポリイミド樹脂多層配線層、３・・・チップ
状電子回路部品、 ４・・・薄膜抵抗、 ５・・・電源用配線層、 ６・・・信号用配線層、 ７・・・伝熱柱状ヴィア、 ８・・・電源層、 １０１・・・多層配線基板を意味する仮想基板部品、１
０２・・・樹脂多層配線板を意味する仮想両面配線板、 １０３・・・チップ状電子回路部品に各種機能を持たせ
た仮想電子部品、 １０４・・・薄膜抵抗を意味する仮想抵抗、１０５・・
・伝熱柱状ヴィアを意味する第１の仮想部品、 １０６・・・貫通柱状ヴィアを意味する第２の仮想部品
、 １０７・・・電極パッドを意味する第３の仮想部品、１
０８．１０９・・・自動配線経路を制御する第４、第５
の仮想部品、 ＋１０・・・配線経路を制御する仮想配線制御要素、１
１１・・・セラミック多層基板からの電源供給用パッド
および接続用パッドを意味する仮想パッド。 ０８．１０９・・・自動配線経路を制御する第４．５の
仮想部品、 １０・・・配線経路を制御する仮想配線制御要素、１１
・・・セラミック多層基板からの電源供給用パドおよび
接続用パッドを意味する仮想パッド。 代私弁理士三好秀和 Ｒ 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　単層板あるいは多層板からなる第１の配線基板と、高
   分子樹脂を層間絶縁膜とし内部に導体配線層を形成した
   第２の樹脂多層配線層とから構成される樹脂多層配線基
   板上に、複数のチップ状電子部品を搭載した電子回路モ
   ジュールに於ける、前記第２の樹脂多層配線層の配線パ
   ターン設計法であって、 回路図を基にして部品データベースに、前記第１の配線
   基板を電源端子を有する部品として登録し、前記チップ
   状電子部品を端子位置を発生させる機能、伝熱柱を発生
   する機能、貫通ヴィアを発生する機能、配線経路を制御
   する機能等を必要に応じて合わせ持たせた仮想部品とし
   て登録し、配線経路を制御する機能を有する制御仮想部
   品を登録する段階と、部品データベースを基に、前記第
   １の配線基板を前記第２の樹脂多層配線層の裏面に配置
   させ、前記チップ状電子部品を前記第２の樹脂多層配線
   層の表裏面の所定位置に配置させ、前記制御仮想部品を
   前記第２の樹脂多層配線層に必要に応じて配置させる段
   階と、 前記第２の樹脂多層配線層における信号配線をストリッ
   プライン構造として自動配線する段階と、を備えること
   を特徴とする樹脂多層配線板の配線パターン設計法。