JP2001144451A - 積層配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 層数を多くしたり無駄な部分を内蔵したりす
ることなく高集積化が可能であり，また１枚の基板の中
に異なる特性インピーダンスの信号線を共存させること
も容易にできる積層配線板を提供すること。 【解決手段】 積層配線板１では，あるブロックでグラ
ンド層として用いられている導体層と異なる導体層が，
他のあるブロックでグランド層として用いられている。
例えば，ブロックＡでグランド層１２Ａとして用いられ
ている導体層１２と異なる導体層１１が，ブロックＢで
グランド層１１Ｂとして用いられている。また，あるブ
ロックで信号線として用いられている導体層と異なる導
体層が，他のあるブロックで信号線として用いられてい
る。例えば，ブロックＡで信号線１１Ａとして用いられ
ている導体層１１と異なる導体層１２が，ブロックＢで
信号線１２Ｂとして用いられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，導体層と絶縁層と
を積層してなる積層配線板に関する。さらに詳細には，
導体層の一部である信号線が，他の導体層との関係で特
定の特性インピーダンスを持つように構成されている積
層配線板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から，積層配線板においては，信号
線の厚さ方向両側もしくは片側にグランド層を配置し
て，信号線に特定の特性インピーダンスを持たせるよう
にしている。そのような配線板には，１枚の基板の中の
複数の信号線に異なる特性インピーダンスを持たせてい
るものがある。

【０００３】例えば，図１６に示すストリップライン
や，図１７に示すマイクロストリップラインがその例で
ある。図１６のストリップラインは，信号線１０１，１
０２，１０３を，上下に設けられた全面ベタのグランド
層１０４，１０５で挟んで構成されている。各信号線お
よび各グランド層は，絶縁層１０６，１０７により相互
に絶縁されている。図１７のマイクロストリップライン
は，信号線１１１，１１２，１１３の片側に全面ベタの
グランド層１１５を配置して構成されている。各信号線
およびグランド層は，絶縁層１１７により相互に絶縁さ
れている。図１６のストリップラインでは，絶縁層厚さ
は一定として信号線幅に差を付けることにより，各信号
線１０１，１０２，１０３の特性インピーダンスに差を
付けている。図１７のマイクロストリップラインでも同
様である。

【０００４】あるいは，図１８（ストリップライン），
図１９（マイクロストリップライン）のように，線幅は
一定として代わりに層間距離に差を付けることによって
も，各信号線の特性インピーダンスに差を付けることが
可能である。すなわち図１８のストリップラインでは，
全面ベタのグランド層１２４，１２５と信号線１２１，
１２２，１２３との間に，部分的なグランド層１２８，
１２９を設けている。また，図１９のマイクロストリッ
プラインでは，全面ベタのグランド層１３５と信号線１
３１，１３２，１３３との間に，部分的なグランド層１
３８，１３９を設けている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，前記し
た従来の積層配線板における特性インピーダンスの調整
技術には以下のような問題点があった。

【０００６】図１６のストリップラインや図１７のマイ
クロストリップラインの問題点は，設計上の要求と製造
上の要求との両立が困難なことである。その理由は以下
の通りである。すなわち，特性インピーダンス７５Ωの
信号線１０１，１１１の線幅が一般的に多用される０．
１ｍｍとなるように層間距離等を設定したとする。する
と，特性インピーダンス５０Ωの信号線１０２，１１２
の線幅は０．２５ｍｍと太く，特性インピーダンス２８
Ωの信号線１０３，１１３の線幅に至っては０．６ｍｍ
を要することとなる。このため，信号線が板面内に占め
る面積が大きく，高集積化の障害要因となる。これによ
り，設計が著しく困難なのである。

【０００７】一方，特性インピーダンス２８Ωの信号線
１０３，１１３の線幅が設計しやすい０．１ｍｍとなる
ようにした場合には，特性インピーダンス７５Ωの信号
線１０１，１１１の線幅を０．０１ｍｍ程度にまで小さ
くしなければならない。これでは製造が困難である。こ
のため，１枚の基板の中に異なる特性インピーダンスの
信号線を共存させようとすると，設計上の要求と製造上
の要求とが両立しがたいのである。

【０００８】一方，図１８のストリップラインや図１９
のマイクロストリップラインの問題点は，層数が多いこ
とである。このために製造プロセスにおける工程数も多
いこととなる。また，部分的なグランド層１２８，１２
９，１３８，１３９は広い面積のブランク部分を含んで
いる。ブランク部分は，信号を通さないと言う意味では
無駄な部分である。このことが配線の高集積化に対する
妨げになっていると見ることもできる。

【０００９】本発明は，前記した従来の積層配線板が有
する問題点を解決するためになされたものである。すな
わちその課題とするところは，信号線やグランド層とし
て用いる導体層の組み合わせをブロックごとに変えるこ
とにより，層数を多くしたり無駄な部分を内蔵したりす
ることなく高集積化が可能であり，また１枚の基板の中
に異なる特性インピーダンスの信号線を共存させること
も容易にできる積層配線板を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的と
してなされた本発明は，導体層と絶縁層とを積層してな
る積層配線板であって，ある導体層が信号線として用い
られるとともに他のある導体層がそのグランド層として
用いられる複数のブロックを有し，あるブロックでグラ
ンド層として用いられる導体層と異なる導体層が他のあ
るブロックでグランド層として用いられ，前述のあるブ
ロックで信号線として用いられる導体層と異なる導体層
が前述の他のあるブロックで信号線として用いられるも
のである。

【００１１】この積層配線板では，信号線として用いら
れる導体層と，グランド層として用いられる導体層との
組み合わせがブロックごとにより異なる。このため，ブ
ロックごとに信号線が所望の特性インピーダンスを持つ
ように構成したり，なるべく少ない層数でなるべく多く
の信号線を内蔵するように構成したりすることが，設計
上あるいは製造上の難点なくして可能である。すなわち
設計上の自由度が高い。なお，本願でいうグランド層に
は，電源層を含むものとする。

【００１２】本発明の積層配線板では，全面ベタのグラ
ンド層を有する必要はない。言い換えると，信号線の上
下もしくはその一方にのみ，信号線の線幅とほぼ同等の
線幅を持つグランド層が存在すれば十分なのである。よ
って本発明は，導体層と絶縁層とを積層してなる積層配
線板であって，ある導体層が信号線として用いられると
ともに他のある導体層がそのグランド層として用いられ
るブロックを有し，あるブロックでは，グランド層の幅
が，信号線の幅の０．８〜３倍の範囲内にあることとし
ても成立する。特に好ましいのはその中でも０.９〜１.
６倍の範囲内である。

【００１３】グランド層の役割として，信号層との配置
関係による特性インピーダンスの調整の他に，信号線を
流れる電流と外部の電磁場との相互作用の遮断がある。
本発明の積層配線板では，各ブロックごとに少なくとも
１つの導体層がグランド層として用いられている。よっ
て，全面ベタのグランド層がなくても，基板のほぼ全域
でいずれかの導体層がグランド層として存在している。
よって，実用上十分な遮断性が確保されている。

【００１４】本発明の積層配線板は，あるブロックで信
号線として用いられる導体層を他のあるブロックでグラ
ンドとして用いるように構成することに特に意義があ
る。あるいは，信号線およびそのグランド層の特性イン
ピーダンスがブロックにより異なるように構成したりす
ることにも意義がある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下，本発明の積層配線板を具体
化した実施の形態について，図面を参照しつつ詳細に説
明する。図１に，本発明を６層基板として具体化した形
態の一例を断面図として示す。図１に示す積層配線板１
は，層間絶縁層により互いに絶縁された導体層１１〜１
６の６層の導体層を有している。図１には，積層配線板
１のうち，ブロックＡ，Ｂ，Ｃの３つのブロックにわた
る部分の断面が現れている。

【００１６】導体層１１は，ブロックＡで信号線１１Ａ
をなし，ブロックＢでグランド層もしくは電源層（以下
単に「グランド層」という，他のグランド層も同じ）１
１Ｂをなし，ブロックＣで信号線１１Ｃをなしている。
導体層１２は，ブロックＡでグランド層１２Ａをなし，
ブロックＢで信号線１２Ｂをなし，ブロックＣで信号線
１２Ｃをなしている。導体層１３は，ブロックＡで信号
線１３Ａをなし，ブロックＢからブロックＣにわたるグ
ランド層１３Ｂをなしている。導体層１４は，ブロック
Ａで信号線１４Ａをなし，ブロックＢで信号線１４Ｂを
なし，ブロックＣでグランド層１４Ｃをなしている。導
体層１５は，ブロックＡからブロックＢにわたるグラン
ド層１５Ａをなし，ブロックＣで信号線１５Ｃをなして
いる。導体層１６は，ブロックＡで信号線１６Ａをな
し，ブロックＢで信号線１６Ｂをなし，ブロックＣで信
号線１６Ｃをなしている。

【００１７】積層配線板１では，あるブロックでグラン
ド層として用いられている導体層と異なる導体層が，他
のあるブロックでグランド層として用いられている。例
えば，ブロックＡでグランド層１２Ａとして用いられて
いる導体層１２と異なる導体層１１が，ブロックＢでグ
ランド層１１Ｂとして用いられている。また，あるブロ
ックで信号線として用いられている導体層と異なる導体
層が，他のあるブロックで信号線として用いられてい
る。例えば，ブロックＡで信号線１１Ａとして用いられ
ている導体層１１と異なる導体層１２が，ブロックＢで
信号線１２Ｂとして用いられている。また，あるブロッ
クで信号線として用いられるとともに他のあるブロック
でグランド層として用いられる導体層が存在する。例え
ば，導体層１１は，ブロックＡで信号線１１Ａとして用
いられるとともにブロックＢではグランド層１１Ｂとし
て用いられている。そして，全面ベタのグランド層は存
在しない。

【００１８】また，各信号線の線幅は，いずれも０．１
ｍｍである。これに対し，各ブロックのブロック幅およ
び各グランド層の幅はいずれも，その３倍の０．３ｍｍ
である。そして，ブロックＡ，Ｂ，Ｃのいずれのブロッ
クでも，グランド層として使用されている導体層が必ず
存在する。

【００１９】積層配線板１ではまた，ストリップライン
構造の信号線１２Ｂ，１３Ａ，１４Ａ，１４Ｂと，マイ
クロストリップライン構造の信号線１１Ａ，１１Ｃ，１
２Ｃ，１５Ｃ，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃとが共存してい
る。また，各信号線の特性インピーダンスは，１１Ｃ，
１３Ａ，１４Ａ，１６Ｃが５０Ωであり，１１Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃ，１４Ｂ，１５Ｃ，１６Ａ，１６Ｂが２８Ω
である。すなわち，異なる特性インピーダンスを持つ信
号線が共存している。

【００２０】積層配線板１の製造過程の概要は，以下の
通りである。まず、両面銅貼り板を２枚用意して、それ
ぞれの銅箔を両面ともパターン加工する。そして、これ
ら２枚の両面銅貼り板の間に層間絶縁層を挟み、さら
に、この２枚の両面銅貼り板の外側にプリプレグ及び導
体層を配置してプレスするのである。あるいは他の製造
方法として、１枚の両面銅貼り板の両面に層間絶縁層及
び導体層を順次積層して行く方法でもよい。あるいはま
た、３枚の両面銅貼り板を用意して、それぞれの両面銅
貼り板の間にプリプレグを挟んでプレスする方法もあ
る。

【００２１】上記により積層配線板１では，６層×３ブ
ロックの領域内に１１本もの信号線が集積されている。
また，特性インピーダンスの異なる信号線が同一基板内
に共存している。それでいて，信号線の線幅はみな同じ
なので，設計上あるいは製造上の難点が生じることもな
い。そして，いずれのブロックにもグランド層が存在し
ているので，全面ベタのグランド層を有する場合と比較
してもさほど遜色のない遮断性を有している。

【００２２】図２に，本発明を７層基板として具体化し
た形態の一例を断面図として示す。図２に示す積層配線
板２は，各ブロックにおいて，グランド層と信号線とを
交互に積層するとともに，グランド層と信号線との順序
を隣接するブロック間で入れ違いにしたものである。こ
れにより，７層×３ブロックの領域内に１０本の信号線
を集積している。もし，従来のように全面ベタのグラン
ド層を前提として図２に類似する構成を実現しようとす
ると，図２０のようになってしまう。これでは，７層×
３ブロックの領域内に９本しか信号線がない。このよう
に図２の積層配線板２では，信号線およびグランド層と
して用いる導体層の組み合わせをブロックごとに変える
ことにより，集積度を向上させているのである。

【００２３】また、図２０の構造では、信号線として用
いられる導体層は３層しかないのに対し、図２の構造で
は７層すべてが信号線として用いられている。このた
め、信号線として用いられる導体層が４層以上必要な回
路であっても図２の構造のものを使用することができ
る。一方、図２０の構造のものはこのような用途には使
用できない。このような用途としては、例えば、ＣＳＰ
パッケージからの信号引き出しが挙げられる。また、図
２０の構造では、信号線の側方にグランド層を挟むこと
なしに他の信号線が配置されているため、信号線同士の
相互干渉が生じやすい。これに対し、図２の構造では、
信号線とその側方に配置された他の信号線の間には、グ
ランド層が挟まれている。これにより、信号線同士の相
互干渉が防止されている。

【００２４】

【実施例】本発明者がコンピュータシミュレーションに
より試験した結果によれば，本発明の積層配線板では，
信号線の線幅による特性インピーダンスの調整を，従来
の積層配線板の場合と同様に行うことができる。また，
グランド層の幅によっても特性インピーダンスの調整を
行うことができる。そして，グランド層がベタ膜でない
にもかかわらず，信号線とグランド層との間に少々の位
置ずれがあってもさほど大きな影響はない。以下，これ
らの試験結果について説明する。

【００２５】（試験１）この試験は，信号線の線幅と特
性インピーダンスとの関係についての試験である。この
試験は，図３及び図４の２種類の構造について行った。
図３に示すのは，信号線３０をベタのグランド層３１と
幅狭のグランド層３２とで挟んだ構造である。図４に示
すのは，信号線３０を上下とも幅狭のグランド層３２，
３３で挟んだ構造である。試験条件は，表１と表２との
２通りとした。表１の条件は，グランド層３２，３３の
幅Ｇを，信号線３０の幅Ｓの０．１２５ｍｍ増しとした
条件である。表２の条件は，グランド層３２，３３の幅
Ｇを，信号線３０の幅Ｓの０．０２５ｍｍ増しとした条
件である。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】表１の条件での試験結果は，図５のグラフ
のようになった。このグラフにおいて，横軸は，信号線
３０の幅Ｓ（ｍｍ）であり，また，縦軸はその特性イン
ピーダンス（Ω）である。このグラフで，「基本」とあ
るカーブは，信号線を上下ともベタのグランド層で挟ん
だ構造についてのものである。このグラフによれば，図
３の構造，図４の構造ともこれらの特性インピーダンス
は「基本」とあるカーブとほぼ並行して傾斜している。
さらに，「基本」とあるカーブと図３の構造，図４の構
造のカーブとがごく近いところに位置している。従っ
て，信号線の線幅による特性インピーダンスの調整を，
従来の積層配線板の場合と同様に行うことができる。

【００２９】表２の条件での試験結果は図６のグラフの
ようになった。この場合においても，図３の構造，図４
の構造とも，「基本」とほぼ並行して傾斜している。さ
らに，「基本」とあるカーブと図３の構造，図４の構造
のカーブとがごく近いところに位置している。これによ
り，信号線の線幅による特性インピーダンスの調整を，
従来の積層配線板の場合と同様に行うことができる。

【００３０】（試験２）次の試験はグランド層の幅と特
性インピーダンスとの関係の試験である。この試験は，
図７〜図９の３種類の構造について行った。図７に示す
のは，上下から信号線３０をベタのグランド層３１と幅
狭のグランド層３４とで挟み，幅狭のグランド層３４の
幅を変化させるものである。また，図８に示すのは，信
号線３０を上下とも幅狭のグランド層３４，３６で挟
み，そして，一方のグランド層３４のみの幅を変化させ
るものである。図９に示すのは，信号線３０を上下とも
幅狭のグランド層３４，３６で挟み，両方のグランド層
３４，３６の幅を変化させるものである。また，図７〜
図９のいずれにおいても，信号線３０の側方にも幅狭の
グランド層３５，３５を配置している。ここで，信号線
３０の幅Ｓは，０．１ｍｍであり，グランド層３５の幅
は０．１２５ｍｍであり，さらに，グランド層３５と信
号線３０とのギャップは０．１１２５ｍｍである。ま
た，上下のグランド層のうち幅を固定されているものに
ついては，その幅Ｇを０．１２５ｍｍとしている。そし
て，上下のグランド層のうち幅を変化させるものについ
ては，その幅を記号Ｇ′で表している。そして，試験条
件は，表３の通りとした。

【００３１】

【表３】

【００３２】上記の条件での試験結果は，図１０のグラ
フのようになった。このグラフで，横軸はグランド層の
幅Ｇ′（ｍｍ）であり，縦軸は特性インピーダンス
（Ω）である。このグラフによれば，図７，図８，図９
の構造におけるすべてのカーブはほぼ直線状に傾斜して
いる。さらに，これらのカーブは図示の範囲内におい
て，ほぼ近いところに位置している。これにより，当該
範囲内において，グランド層の幅Ｇ′によって特性イン
ピーダンスを調整できることがわかる。

【００３３】（試験３）この試験は，信号線とグランド
層との間における位置ずれによって特性インピーダンス
がどのように影響されるかを確認するための試験であ
る。この試験は，図１１〜図１４の４種類の構造につい
て行った。図１１に示すのは，信号線３０を上下からベ
タのグランド層３１と幅狭のグランド層３４とで挟み，
さらに，グランド層３４の位置ズレ量Δを変化させるも
のである。図１２に示すのは，信号線３０を上下とも幅
狭のグランド層３４，３６で挟み，さらに，一方のグラ
ンド層３６のみの位置ズレ量Δを変化させるものであ
る。また，図１３に示すのは，信号線３０を上下とも幅
狭のグランド層３４，３６で挟み，両方のグランド層３
４及びグランド層３６の位置ズレ量Δを上下とも同じ向
きに変化させるものである。また，図１４に示すのは，
信号線３０を上下とも幅狭のグランド層３４，３６で挟
み，さらに，両方のグランド層３４及びグランド層３６
の位置ズレ量Δを上下で逆向きに変化させるものであ
る。

【００３４】尚，図１１，図１２，図１３及び図１４と
もに信号線３０の側方にも幅狭のグランド層３５，３５
を配置している。ここで，信号線の幅Ｓは，０．１ｍｍ
であり，グランド層３５の幅は０．１２５ｍｍであり，
さらに，グランド層３５と信号線３０とのギャップは
０．１１２５ｍｍである。また，グランド層３４，３６
の幅Ｇは０．１２５ｍｍである。位置ズレ量Δは０〜
０．０８ｍｍの範囲内で０．０２ｍｍずつ変化させた。

【００３５】上記の条件での試験結果は，図１５のグラ
フのようになった。このグラフで横軸はグランド層の位
置ズレ量Δ（ｍｍ）であり，縦軸は特性インピーダンス
（Ω）である。尚，図１３及び図１４の構造の試験結果
は一致した。このグラフによれば，図１１，図１２，図
１３及び図１４ともに，位置ズレ量Δが０．０８ｍｍ範
囲内であれば，特性インピーダンスは，位置ズレ量Δが
０ｍｍのときと比較して，それほど大きい変化がない。
従って，信号線３０とグランド層３４，３６との間に少
々の位置ずれがあっても特性インピーダンスにさほど大
きな影響はない。

【００３６】以上詳細に説明したように，本形態の積層
配線板１では，図１に示すように，信号線として用いら
れる導体層と，グランド層として用いられる導体層との
組み合わせがブロックごとにより異なっている。また，
導体層によっては，あるブロックで信号線として用いら
れるとともに，他のあるブロックでグランド層として用
られている。これにより，特性インピーダンスの異なる
信号線が同一基板内に共存している。また，いずれのブ
ロックにもグランド層が存在しているので，全面ベタの
グランド層を有する必要はない。また，グランド層の幅
が，信号線の幅の０．８〜３倍の範囲内であって，特
に，その中でも０.９〜１.６倍の範囲内であれば，全面
ベタのグランド層がなくても，実用上十分な遮断性が確
保されている。従って，積層配線板１では，従来のもの
と比較して高集積化が達成されている。

【００３７】なお，本実施の形態は単なる例示にすぎ
ず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本
発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改
良，変形が可能である。例えば，信号線とグランド層と
の具体的な配置は図１及び図２に示されたものでなくて
も良い。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば，信号線やグランド層として用いる導体層の組み
合わせをブロックごとに変えることにより，層数を多く
したり無駄な部分を内蔵したりすることなく高集積化が
可能であり，また１枚の基板の中に異なる特性インピー
ダンスの信号線を共存させることも容易にできる積層配
線板が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】６層基板として具体化した実施の形態の一例を
示す断面図である。

【図２】７層基板として具体化した実施の形態の一例を
示す断面図である。

【図３】試験１における積層配線板の構成を示す図であ
る。

【図４】試験１における積層配線板の構成を示す図であ
る。

【図５】表１の条件によって試験１を行った結果を示す
グラフである。

【図６】表２の条件によって試験１を行った結果を示す
グラフである。

【図７】試験２における積層配線板の構成を示す図であ
る。

【図８】試験２における積層配線板の構成を示す図であ
る。

【図９】試験２における積層配線板の構成を示す図であ
る。

【図１０】試験２を行った結果を示すグラフである。

【図１１】試験３における積層配線板の構成を示す図で
ある。

【図１２】試験３における積層配線板の構成を示す図で
ある。

【図１３】試験３における積層配線板の構成を示す図で
ある。

【図１４】試験３における積層配線板の構成を示す図で
ある。

【図１５】試験３を行った結果を示すグラフである。

【図１６】従来のストリップラインにおける積層配線板
の構成を示す断面図である。

【図１７】従来のマイクロストリップラインにおける積
層配線板の構成を示す断面図である。

【図１８】従来のストリップラインにおける積層配線板
の構成を示す断面図である。

【図１９】従来のマイクロストリップラインにおける積
層配線板の構成を示す断面図である。

【図２０】従来の７層構成の積層配線板を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 積層配線板 ２ 積層配線板 １１Ｂ，１２Ａ，１３Ｂ グランド層 １４Ｃ，１５Ａ グランド層 １１Ａ，１１Ｃ，１２Ｂ 信号線 １２Ｃ，１３Ａ，１４Ａ 信号線 １４Ｂ，１５Ｃ，１６Ａ 信号線 １６Ｂ，１６Ｃ 信号線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体層と絶縁層とを積層してなる積層配
   線板において，ある導体層が信号線として用いられると
   ともに他のある導体層がそのグランド層として用いられ
   る複数のブロックを有し，あるブロックでグランド層と
   して用いられる導体層と異なる導体層が，他のあるブロ
   ックでグランド層として用いられ，前記あるブロックで
   信号線として用いられる導体層と異なる導体層が，前記
   他のあるブロックで信号線として用いられることを特徴
   とする積層配線板。
2. 【請求項２】 導体層と絶縁層とを積層してなる積層配
   線板において，ある導体層が信号線として用いられると
   ともに他のある導体層がそのグランド層として用いられ
   るブロックを有し，あるブロックでは，前記グランド層
   の幅が，前記信号線の幅の０．８〜３倍の範囲内にある
   ことを特徴とする積層配線板。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載する積層
   配線板において，あるブロックで信号線として用いられ
   るとともに他のあるブロックでグランド層として用いら
   れる導体層が存在することを特徴とする積層配線板。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれか１
   つに記載する積層配線板において，信号線およびそのグ
   ランド層の特性インピーダンスがブロックにより異なる
   ことを特徴とする積層配線板。