布線板的製作方法
2023-06-26 20:30:56 5
專利名稱：布線板的製作方法
技術領域：
本發明涉及布線板。
背景技術：
作為其上貼裝有諸如LSI和IC等半導體組件或其中內建有各種厚的印刷元件的一種布線板，多層布線板——其中在由玻璃加固型樹脂之類物質所形成的平板核心的相對表面上交替地層疊有樹脂電介質層和金屬導體層——得到了使用。金屬導體層包括用於信號傳輸的布線部分。近年，在高時鐘頻率的計算機設備和光學通信設備等中所使用的板已經支持高於1GHz的高頻段信號頻率。在這種板的布線部分中，使用了諸如帶線或微帶線等高頻防護線。
以公知的方式使用了具有額定阻值(50Ω)的匹配特性阻抗，以增強多層布線板的布線部分中的信號傳輸效率。根據使用位於每一個表面導體(接地層或電源層)和與之相對的線路之間的間隔、線寬、以及位於表面導體和線路之間的介電常數等作為參數的分布參數電路理論，設計的帶線或微帶線可具有帶有額定特性阻抗的傳輸線結構。
在多層布線板中形成的信號傳輸路徑的範圍是從在平板核心的第一主表面側上形成的焊盤(例如，用於製造與半導體組件相連接的倒裝晶片的焊臺)到在平板核心的第二主表面側上形成的焊盤(例如，用於連接主板的BGA或PGA)。在這種情況下，如上所述，根據眾所周知的形成高頻防護線路的理論設計技術，能夠相對較容易地達到在導體層中所成形的導線部分的期望特性阻抗。不過，考慮到實際產品中的板安裝，需要使整個多層布線板的特性阻抗，也就是焊盤之間的整個信號傳輸路徑與額定值相匹配。
除了諸如帶線或微帶線等理論上具有額定特性阻抗(下面稱為「標準阻抗部分」)的線路部分以外，具有非額定值的特性阻抗(下面稱為「非標準阻抗部分」)的許多部分混合於信號傳輸路徑上。非標準阻抗部分的例子包括通路導體、穿透平板核心的通孔導體部分、貼裝於板表面的焊盤等。每一個非標準阻抗部分是造成阻抗不匹配的一個因素。在這種情況下，假設可以通過改變組成標準阻抗部分的帶線或微帶線的線寬和每一個電介質層的厚度等，來獲得阻抗匹配。這被看作是其中由非標準阻抗部分所引起的問題被加載到所謂的標準阻抗部分一側上的一種解決方案。很有可能甚至整個板的設計都會受到這一解決方案的影響。如果可能的話，最好不要使用這種解決方案。
非標準阻抗部分，例如，通孔導體，不包括一般必須被包括在任何標準阻抗部分中的表面導體(用於接地或電源)。因此，存在一種趨勢，即與標準阻抗部分相比，非標準阻抗部分的電容較低，而電抗較高。另一方面，在每一個導體焊盤和置於導體焊盤周圍或通過電介質層與導體焊盤相對放置的表面導體之間形成了高寄生電容。因此，存在一種趨勢，即電抗反而下降。當在電容和電感之間形成耦合時，在阻抗的頻率特性中存在零點或極值，它對期望頻段中的阻抗匹配具有重要影響。
例如，根據日本專利未決第2001-160598號，提出了在包括電極焊盤的板中用於實現阻抗匹配的方法如下。也就是說，設定了條件0＜d≤w，其中w為電極焊盤的直徑，d為通孔開口的內邊緣和電極焊盤的外邊緣之間的平面內距離，通孔開口形成於中間夾有電介質層的兩個相對的表面導體層中電極焊盤的正下方位置處。這樣，在電極焊盤和每一個表面導體層之間形成的寄生電容大大得到減小，因此能夠抵消由於電極焊盤的形成而導致的阻抗不匹配。
發明內容
不過，考慮到包括有如上非標準阻抗部分的信號傳輸路徑的阻抗匹配，必須指出諸如通路、信號通孔導體、導體焊盤等每一個元件改變了傳輸路徑的電抗項(阻抗虛部)。也就是說，當形成非標準阻抗部分時，出現的有關預期阻抗匹配狀態的微分項根據信號頻率作為電抗使用，以便阻抗的頻率特性發生大的變化。特別是，當包括有對電感項或電容項的貢獻不同的大量非標準阻抗部分時，或者當除了非標準阻抗部分之外產生了在結構上不能被準確確定的寄生電容或寄生電感(一般稱之為「寄生電抗」)時，在電容和電感之間的耦合行為是複雜的，以便實際上在理論上不可能追溯阻抗的頻率特徵。
因此，如日本專利未決公開第2001-160598中的技術，使得無法在期望信號頻率上獲得整個焊盤-焊盤傳輸路徑的阻抗匹配，其中對諸如電極焊盤等單個非標準阻抗部分進行了分析，以用於有目的地減少電抗項的影響。特別是，在不低於1GHz的高頻帶中由阻抗不匹配導致的傳輸效率損耗就很明顯，其中寄生電容的影響較為顯著。
本發明的目標是提供布線板，其中可以容易地在期望信號頻率上獲得通過導線、形成於板核心中的信號通孔導體以及通路在板的前表面和後表面之間的整個焊盤-焊盤信號傳輸路徑的阻抗匹配。
為了解決這一問題，根據本發明的第一構造，所提供的布線板包括平板核心(平板形式的核心)，具有第一主表面和第二主表面；導體層，包括有導線；電介質層，在平板核心的第一和第二主表面的至少一個之上與導體層交替層疊；通路導體，穿過電介質層；信號通孔，在平板的厚度方向上穿過平板核心；信號通孔導體，它覆蓋信號通孔的內表面；第一路徑終端焊盤，位於平板核心的第一主表面側上；第二路徑終端焊盤，形成於平板核心的第二主表面側上；防護通孔，在平板的厚度方向上穿過平板核心，並且其位置與平板核心中的信號通孔鄰近；以及防護通孔導體，與平板核心中的第一主表面側上的表面導體和第二主表面側上的表面導體中的至少一個相連；其中形成的信號傳輸路徑的範圍從第一路徑終端焊盤到第二路徑終端焊盤，並且包括導線、通路導體，以及信號通孔導體；導體層的至少一個置於平板核心的第一和第二主表面側的每一個上，以形成表面導體，用作電源層或接地層；第一主表面導體側上的表面導體和導線形成了帶有恆定特性阻抗Z0的共面波導或帶線、微帶線；為了屏蔽穿過信號通孔導體的高頻信號，用防護通孔導體來覆蓋防護通孔的內表面；以及調整信號通孔導體和防護通孔導體之間的軸間距，以便通過信號通孔導體和防護通孔導體形成的防護傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』的範圍為Z0±20Ω。
在上述構造中，防護通孔導體的形成位置與平板核心中的信號通孔導體相鄰近。進而，調整信號通孔導體和防護通孔導體之間的軸間距，以便通過信號通孔導體和防護通孔導體形成的防護傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』(下面稱為「通孔傳輸路徑結構」)處於Z0±20Ω，這裡Z0表示組成從第一路徑終端焊盤到第二路徑終端焊盤的信號傳輸路徑的主要部分的帶線、微帶線或共面波導(標準阻抗部分)的特性阻抗。根據軸間距的調整，信號通孔導體和防護通孔導體之間的寄生電容大幅度地變化，以便通過使用作為調整裕度的寄生電容的變化寬度，可以在較寬的範圍內調整整個信號傳輸路徑的特性阻抗。從第一路徑終端焊盤到第二路徑終端焊盤的信號傳輸路徑包括大量的導致阻抗不匹配的非標準阻抗部分，諸如通路、信號通孔導體和導體焊盤等。不過，可以容易地對信號傳輸路徑的特性阻抗進行調整，以與其額定值相匹配，並且還可以減少無法從結構上準確確定的寄生電容或寄生電感的影響。
進而，根據本發明的第二構造，提供的布線板包括平板核心，具有第一主表面和第二主表面；導體層，包括有導線；電介質層，在平板核心的第一和第二主表面的至少一個之上與導體層交替層疊；通路導體，穿過電介質層；信號通孔，在平板的厚度方向上穿過平板核心；信號通孔導體，它覆蓋信號通孔的內表面；第一路徑終端焊盤，位於平板核心的第一主表面側上；第二路徑終端焊盤，形成於平板核心的第二主表面側上；防護通孔，在平板的厚度方向上穿過平板核心，並且其位置與平板核心中的信號通孔鄰近；以及防護通孔導體，與平板核心中的第一主表面側上的表面導體和第二主表面側上的表面導體中的至少一個相連；其中形成的信號傳輸路徑的範圍從第一路徑終端焊盤到第二路徑終端焊盤，並且包括導線、通路導體、以及信號通孔導體；導體層的至少一個置於平板核心的第一和第二主表面側的每一個上，以形成表面導體，用作電源層或接地層；第一主表面側上的表面導體和導線形成了帶有恆定特性阻抗Z0的共面波導或帶線、微帶線；為了屏蔽穿過信號通孔導體的高頻信號，用防護通孔導體來覆蓋防護通孔的內表面；並且調整信號通孔導體和防護通孔導體中每一個的外徑，以便通過信號通孔導體和防護通孔導體形成的防護傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』的範圍為Z0±20Ω。
也就是說，在本發明的第二構造中，根據導體外徑的調整，信號通孔導體和防護通孔導體之間的寄生電容大幅度地變化，以便可以通過使用作為調整裕度的寄生電容的變化寬度，來在較寬的範圍內調整整個信號傳輸路徑的特性阻抗。因此，與本發明的第一構造類似，可以容易地對信號傳輸路徑的特性阻抗進行調整，以與其額定值匹配，並且可以減少不能從結構上準確確定的寄生電容或寄生電感的影響。理所當然的是，可以對信號通孔導體和防護通孔導體之間的軸間距和每一個信號通孔導體和防護通孔導體的外徑進行調整，以便在信號傳輸路徑的特性阻抗的調整中的自由度能夠得到更好的加強。
為了減少高頻電路中的傳輸損耗，從而實現有效的信號傳輸，主要是要儘可能地使在傳輸方向上的信號傳輸路徑的阻抗結構同質化，也就是說，主要是要使用帶有恆定特性阻抗Z0的結構，以防止由多餘的反射和輻射等導致的損耗。為了在其中有導體層和電介質層交替層疊的布線板結構中實現這一目標，當然，除了出於設計之類原因的異常部分之外，帶線、微帶線或共面波導用作帶有恆定特性阻抗Z0的傳輸線結構。
信號通孔導體通常在尺寸上大於任何其他的非標準阻抗部分。因此，信號通孔導體對於整個信號傳輸路徑的阻抗不匹配具有顯著影響。當單獨提供一單個信號通孔導體時，可以將信號通孔導體的影響看作是由於沒有防護導體而導致寄生電容減少，從而可以將其看作是特性阻抗中電抗項的增加。因此，當提供的在維度上基本等價的防護通孔導體與信號通孔導體相鄰接時，可以有效抑制電抗項的增加，以便能夠在較大幅度內減少由信號洩漏等導致的損耗。然而，導體面積增大。因此，當位於兩個通孔導體之間的軸間距過度減少，或者每一個導體的外徑過度增加時(在每一個導體的外徑增加的情況下，即使通孔之間的軸間距是固定的，通孔的外圍表面之間的距離也是減少的，從而寄生電容增加)，通孔傳輸路徑結構中的寄生電容過度增加。結果，電抗項就會不足，從而導致阻抗不匹配。換句話說，兩個通孔導體之間的軸間距或者導體外徑對整個信號傳輸路徑的特性阻抗中的變化具有非常大的影響。因此，當通孔傳輸路徑結構的特性阻抗過分偏離作為參考匹配值的標準阻抗部分的特性阻抗Z0時，就不可能實現整個信號傳輸路徑的阻抗匹配。為了防止出現這種問題，要調整軸間距或導體外徑，以便通孔傳輸路徑的特性阻抗Z0』的範圍在Z0±20Ω內。
順便說一下，作為參考技術，日本專利未決公開第2004-158553中公開了一種多層板，其中由一對信號傳輸線組成的差分線路之間的間隔和與線路電氣相連的一對信號通路之間的間隔是一致的，以便差分線路的阻抗與這對信號通路的阻抗是匹配的。不過，在根據日本專利未決公開第2004-158553中的多層板中，只考慮了基於差分線路和與之相應的信號通路對的阻抗匹配。這一事實在日本專利未決公開第2004-158553中的表達式(1)(段落 )中非常明顯，其中信號通路對的微分阻抗Zdif的表達式只包括信號通路之間的間距和每一個信號通路的直徑，而沒有考慮每一個信號通路和相應的接地通路之間的軸間距或接地通路的直徑。因此，在該布線板中，由於沒有考慮到在與GND層(或電源層)相耦合的差分線路部分形成了阻抗標準部分這一事實，因此差分線路部分的特性阻抗高達約100Ω。日本專利未決公開第2004-158553在段落 中提到，「這裡，假設GND通路6對由信號通路5形成的傳輸部分的差分阻抗Zdif的值的影響很小，也就是說，假設每一個GND通路6和相應的信號通路5之間的間隔與信號通路5的間距Pv相比足夠大。」因此，無法知道信號通路與GND通路或電源通路相耦合以用於減少阻抗。因此，在日本專利未決公開第2004-158553中，對將在組成非標準阻抗部分的每一個GND通路和相應的信號通路之間的間距做得更短，以及進而對GND通路和信號通路之間的間距或每一個GND通路和信號通路的直徑根據需要進行調整以使非標準阻抗部分與標準阻抗部分相匹配(例如，Z0＝50Ω)這一塊技術內容沒有做任何講述或建議(日本專利未決公開第2004-158553中只公開了將差分線路之間的間隔和信號通路對之間的間隔做得相互一致)。
順便說一下，多個防護通孔導體可以置於信號通孔導體的周圍。因此，增強了對信號通孔導體的屏蔽效應，以便能夠更有效地抑制傳輸損耗。
可以對根據本發明的布線板進行改造，以便在平板核心的第二主表面上按照到平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括第三表面導體的第四導體層、第三電介質層、包括第四表面導體的第五導體層，以及第四電介質層；通孔開口形成於第四導體層中並處於與信號通孔導體相對應的第三表面導體的位置上，並且與信號通孔導體電氣相連的通孔焊盤置於通孔開口的內部中，以在通孔焊盤和通孔開口之間形成環形隙縫；通路開口形成於第五導體層中並處於與信號通孔導體相對應的第四表面導體的位置上，並且穿過第三電介質層和第四電介質層並同時與通孔焊盤相連的第三信號通路導體位於通路開口的內部中；並且第三表面導體和第四表面導體形成了接地導體或電源導體，並且用於屏蔽穿過第三信號通路導體的高頻信號的防護通路導體位於第三電介質層中，以與第三表面導體和第四表面導體的至少一個相連接。
根據本發明的第三構造，所提供的布線板包括平板核心，具有第一主表面和第二主表面；導體層，包括有導線；電介質層，在平板核心的第一和第二主表面的每一個之上與導體層交替層疊；通路導體，穿過電介質層；信號通孔，在平板的厚度方向上穿過平板核心；信號通孔導體，它覆蓋信號通孔的內表面；第一路徑終端焊盤，位於平板核心的第一主表面側上；以及第二路徑終端焊盤，形成於平板核心的第二主表面側上；其中形成的信號傳輸路徑的範圍從第一路徑終端焊盤到第二路徑終端焊盤，並且包括導線、通路導體、以及信號通孔導體；在平板核心的第二主表面上，按照到平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括第三表面導體的第四導體層、第三電介質層、包括第四表面導體的第五導體層、以及第四電介質層；通孔開口形成於第四導體層中並處於與信號通孔導體相對應的第三表面導體的位置上，並且與信號通孔導體電氣相連的通孔焊盤置於通孔開口的內部中，以在通孔焊盤和通孔開口之間形成環形隙縫；通路開口形成於第五導體層中並處於與信號通孔導體相對應的第四表面導體的位置上，並且穿過第三電介質層和第四電介質層並同時與通孔焊盤相連的第三信號通路導體位於通路開口的內部中；並且第三表面導體和第四表面導體形成了接地導體或電源導體，並且用於屏蔽穿過第三信號通路導體的高頻信號的防護通路導體位於第三電介質層中，以與第三表面導體和第四表面導體中的至少一個相連接。
在上述構造中，防護通路導體的放置位置與作為用於將第二路徑終端焊盤連接到信號通孔導體的非標準阻抗部分的第三信號通路導體相鄰接。因此，除了增強對第三信號通路導體的屏蔽效應以便傳輸損耗可以得到抑制之外，防護通路導體還有效實現了整個信號傳輸路徑的阻抗匹配。
防護通路導體可以連接到通路開口的內圍邊緣部分中的第四表面導體。這樣，可以使防護通路導體與信號通孔導體更接近，以便可以更加有效地彌補第三信號通路導體寄生電容的缺乏。多個防護通路導體可以置於第三信號通路導體的周圍。因此，可以增強對第三信號通路導體的屏蔽效應，以便能夠更為有效地抑制傳輸損耗。
下面來講述可進一步附於根據本發明的布線板的要求。
用於調整信號傳輸路徑特性阻抗的阻抗調整開口可以形成於表面導體中，並處於朝向穿過電介質層的信號傳輸路徑的位置上。當以開口的形式來去除與信號傳輸路徑相對的表面導體的部分時，在去除表面導體的部分，信號傳輸路徑和每一個表面導體之間所產生的電容減少了。因此，當提供有上述阻抗調整開口時，可以獲得信號傳輸路徑阻抗中的電抗項的調整裕度，以便可以在期望頻帶中容易地對信號傳輸路徑的特性阻抗進行調整，以與其額定值相匹配。當相應的阻抗調整開口改變時信號傳輸路徑和每一個表面導體之間的L/C耦合的改變行為，與當通孔傳輸路徑結構中的信號通孔導體和防護通孔導體之間的軸間距或導體外徑變化時L/C耦合的改變行為非常不同。因此，由於阻抗調整開口而在其中出現阻抗調整效果的頻帶與由於通孔傳輸路徑結構而在其中出現阻抗調整效果的頻帶是不同的。因此，結合阻抗調整開口和通孔傳輸路徑結構，在調整中能夠新近獲得顯著增加自由度的效果。也就是說，除了可以在較寬的頻帶中來調整阻抗之外，也可以在所選擇的頻帶中根據需要來調整阻抗。
具體地說，可以對根據本發明的布線板進行改造，以便在平板核心的第一主表面上，按照到平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括第一表面導體的第一導體層、第一電介質層、包括導線的第二導體層，以及第二電介質層；形成的信號通孔在平板的厚度方向上穿過平板核心並處於與導線的第一終端部分相對的位置上，並且用於覆蓋信號通孔內表面的信號通孔導體第一主表面側終端部分通過穿過第一電介質層的第一信號通路導體連接到導線的第一終端部分，同時與信號通孔導體的第二主表面側終端部分相連的第二路徑終端焊盤位於平板核心的第二主表面側上；穿過第二電介質層的第二信號通路導體與導線的第二終端部分相連接，並且與第二信號通路導體電氣相連的第一路徑終端焊盤位於第二電介質層上；並且用於調整從第一路徑終端焊盤到第二路徑終端焊盤的信號傳輸路徑特性阻抗的第一阻抗調整開口形成於第一表面導體中並處於與導線的第二終端部分相對的位置上。
在該構造中，當使用用於將導線的第二終端部分連接到第一路徑終端焊盤的通路來作為第二信號通路時，提供的第一阻抗調整開口與導線的第二終端部分相對並位於在與第二信號通路的相對導線來說的相對側上的第一表面導體中。與導線相對的第一表面導體的部分與線路導體一起，基本形成了具有額定特性阻抗的帶線或微帶線(標準阻抗部分)。另一方面，雖然在第一表面導體的部分和第一路徑終端焊盤之間插入了兩個電介質層，但是在它們之間也產生了較高的寄生電容。結果，當在第一表面導體的部分中形成開口時，寄生電容成為所謂的調整裕度，以便可以在較寬的範圍中對整個信號傳輸路徑的特性阻抗進行調整。從第一路徑終端焊盤到第二路徑終端焊盤的信號傳輸路徑包括大量導致阻抗不匹配的非標準阻抗部分，諸如通路、信號通孔導體、導體焊盤等。不過，由於開口尺寸的調整，可以容易地對信號傳輸路徑的特性阻抗進行調整，以與其額定值匹配，同時可以減少在結構上不能準確確定的寄生電容或寄生電感的影響。
進而，可以對根據本發明的布線板進行改造，以便在平板核心的第一主表面上，按照到平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括有第一表面導體的第一導體層、第一電介質層、包括有導線的第二導體層、第二電介質層，以及包括有第二表面導體的第三導體層；在第一表面導體和第二表面導體之間插入導線，以形成帶線；形成的信號通孔在平板的厚度方向上穿過平板核心並處於與導線的第一終端部分相對的位置上，並且用於覆蓋信號通孔內表面的信號通孔導體第一主表面側終端部分通過穿過第一電介質層的第一信號通路導體與導線的第一終端部分相連，同時與信號通孔導體的第二主表面側終端部分相連的第二路徑終端焊盤位於平板核心的第二主表面側上；並且提供的用於調整信號傳輸路徑特性阻抗的第二阻抗調整開口的位置與第二表面導體中的導線的第一終端部分相對。
在該構造中，當使用用於將導線的第一終端部分連接到信號通孔導體的通路來作為第一信號通路時，提供的第二阻抗調整開口與導線的第一終端部分相對，並位於在與第一信號通路的相對導線來說的相對側上的第二表面導體中。與導線相對的第二表面導體的部分與線路導體一起，基本形成具有額定特性阻抗的帶線(標準阻抗部分)。由於形成於第二表面導體的部分中的第二阻抗調整開口，信號傳輸路徑的阻抗中的電抗項可以被用作調整裕度，以便可以在期望頻帶中來容易地對信號傳輸路徑的特性阻抗進行調整，以與其額定值相匹配。
第一阻抗調整開口和第二阻抗調整開口可以被單獨提供或者一起提供。因此，可以使信號傳輸路徑阻抗中的電抗項的調整裕度更大一些，以便可以在期望頻帶中容易地對信號傳輸路徑的特性阻抗進行調整，以與其額定值匹配。與第一阻抗調整開口相對的信號傳輸路徑側導體在形狀上和面積上和與第二阻抗調整開口相對的信號傳輸路徑側導體不同(例如，除此之外，後一種情況主要包括傳輸線和通路導體，而前者包括具有較大面積的第一路徑終端焊盤)。因此，與第一阻抗調整開口附近的寄生電容相耦合的導體側電感分布和與第二阻抗調整開口附近的寄生電容相耦合的導體側電感分布不同。因此，當第一阻抗調整開口的尺寸改變時L/C耦合的改變行為與當第二阻抗調整開口的尺寸發生改變時的情況顯著不同。因此，阻抗調整開口具有不同的頻帶，其中由於其內徑調整而出現了阻抗調整效果。因此，如上所述，當組合使用與形成有開口的相應表面導體一起來產生寄生電容的信號傳輸路徑側導體的形狀、信號傳輸路徑側導體的尺寸、以及在信號傳輸路徑側導體和表面導體之間的相對位置關係方面中的至少一方面有不同的多種阻抗調整開口時，在調整中增強自由度的效果就會更加明顯。
假設第一阻抗調整開口的內徑為d1，並且第一路徑終端焊盤的外徑為d2。然後，優選情況下將第一阻抗調整開口的內徑d1設定在d1≤d2的範圍內。該設定出於以下原因。當使第一路徑終端焊盤和第一阻抗調整開口的尺寸相等時(也就是，d1＝d2)，由於第一表面導體和第一路徑終端焊盤之間的寄生電容的電抗調整裕度幾乎被抵消了，使得對信號傳輸路徑特性阻抗的調整效果達到最大。另一方面，當在滿足d1＞d2的條件下增大第一阻抗調整開口時，與線路導體相對的表面導體部分是不足的，因此使得由信號洩漏所導致的損耗非常明顯。
順便說一下，由於沒有伴隨任何防護導體的第一信號通路的形成在這裡，優選情況下設定的第二阻抗調整開口的內徑要能夠防止由信號洩漏所導致的明顯損耗。例如，在優選情況下將第二阻抗調整開口的內徑d7調整在d7＜5w的範圍中，其中w表示線路導體的寬度。
特別明顯的是，尤其是在寄生電容影響特別大的不低於1GHz的高頻帶(例如，高達10GHz，特別是高達5GHz)中，本發明在整個信號傳輸路徑上都具有阻抗匹配改善效果以及傳輸效率改善效果。
接下來，可以對根據本發明的布線板進行改造，以便在平板核心的第二主表面上，按照到平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括有第三表面導體的第四導體層、第三電介質層、包括有第四表面導體的第五導體層、第四電介質層，以及包括有第五表面導體的第六導體層；通孔開口形成於第四導體層中並處於與信號通孔導體相對應的第三表面導體的位置上，並且與信號通孔導體電氣相連的通孔焊盤位於通孔開口的內部中，以在通孔焊盤和通孔開口之間形成環形隙縫；通路開口形成於第五導體層中並處於與信號通孔導體相對應的第四表面導體的位置上，並且穿過第三電介質層和第四電介質層且同時與通孔焊盤相連的第三信號通路導體位於通路開口的內部中；第二路徑終端開口形成於第六導體層中並處於與信號通孔導體相對應的第五表面導體的位置上，並且與第三信號通路導體電氣相連的第二路徑終端焊盤位於第二路徑終端焊盤開口的內部中，以在第二路徑終端焊盤和第二路徑終端焊盤開口之間形成環形隙縫；並且通孔焊盤、通路開口、第二路徑終端焊盤和第二路徑終端焊盤開口都同心地放置，並且將通路開口的內徑d4調整在d3≤d4≤d5的範圍中，其中d3為通孔焊盤的外徑，d4為通路開口的內徑，d5為第二路徑終端焊盤開口的內徑，以便通路開口用作阻抗調整孔。
在平板核心的第二主表面側上用作接地層或電源層的多個表面導體的形成，對於在母板側確保有多個接地或接電源的連接是有效的，其中這些連接對於LSI和IC等是必要的。形成的作為位於第一主表面側上的焊盤的第一路徑終端焊盤，作為焊臺等，用於進行與LSI和IC等的倒裝晶片連接。因此，第一路徑終端焊盤的尺寸較小。另一方面，為了進行BGA連接或PGA連接到母板，形成的作為位於第二主表面側的焊盤的第二路徑終端焊盤在尺寸上要比第一路徑終端焊盤大。當三個表面導體以上述方式形成於第二主表面側，並且通孔焊盤、通路開口、第二路徑終端焊盤和第二路徑終端焊盤開口都同心地放置時，將通路開口的內徑d4調整到d3≤d4≤d5的範圍中。通過使用位於具有較大面積的第二路徑終端焊盤和在三個層中間的第四表面導體之間的寄生電容，並且根據內徑d4，可以在較寬的範圍內調整信號傳輸路徑阻抗中的電抗項的調整裕度。結果，可以在期望頻帶中更加容易地對信號傳輸路徑的特性阻抗進行調整，以與額定值匹配。特別地，通過基於通路開口內徑d4的上述調整裕度，可以有效減小容易造成阻抗不匹配的信號通孔導體的影響。
作為非標準阻抗部分的第二路徑終端焊盤和通孔焊盤(和信號通孔導體)在形狀上與傳輸線(通常形成的傳輸線具有固定的寬度)完全不同，並且面積較大。因此，在第二路徑終端焊盤和通孔焊盤(以及信號通孔導體)中的電感分布也與傳輸線的完全不同。因此，當開口尺寸變化時，L/C耦合的改變行為也是明顯不同的。因此，當結合第一主表面側上的第一或第二阻抗調整開口的內徑調整來使用通路開口(阻抗調整開口)的內徑調整時，其中可以對阻抗進行調整的頻帶進一步加寬，使得阻抗調整的自由度得到進一步提高。
在這種情況下，優選情況下將通路開口的內徑d4調整到d3≤d4＜d6的範圍內，其中d6表示第二路徑終端焊盤的外徑。這樣的調整出於以下原因。當使第二路徑終端焊盤和通路開口的尺寸相等時(也就是，d4＝d6)，由於在第二路徑終端焊盤和第五表面導體之間的寄生電容的電抗調整裕度幾乎被抵消了，使得對信號傳輸路徑的特性阻抗調整效果達到最大。另一方面，當在滿足d4＞d6的條件下增大通路開口時，對第三通路或信號通孔導體的屏蔽效應是不足的，使得由於信號洩漏所導致的損耗非常明顯。
可以在組合中提供與在開口周圍的相應表面導體一起來產生寄生電容的信號傳輸路徑側導體部分的形狀、信號傳輸路徑側導體部分的尺寸、以及表面導體部分和信號傳輸路徑側導體部分之間的相對位置關係中的至少一個方面有不同的多種阻抗調整開口。
當與阻抗調整開口相對的信號傳輸路徑側導體或區域互不相同時，在待耦合的導體中的電感分布是不同的。因此，當開口尺寸改變時，L/C耦合的L/C改變行為也是明顯不同的。不用說，當表面導體部分和信號傳輸路徑側導體部分之間的相對位置關係有不同時，L/C耦合的改變行為也是不同的。因此，根據上述不同類型阻抗調整開口的內徑調整，在不同的頻帶中出現了阻抗調整效果。因此，當在組合中提供與形成了開口的相應表面導體一起來產生寄生電容的信號傳輸路徑側導體的形狀、信號傳輸路徑側導體的尺寸、以及信號傳輸路徑側導體和表面導體之間的相對位置關係中的至少一個方面有不同的多種阻抗調整開口時，調整的自由度可以得到進一步增強。
形成的根據本發明的布線板可以作為所謂的有機板，其中平板核心和電介質層都是由聚合材料(或者包含作為基座的有聚合材料以及無機材料的複合材料)形成的，或者作為陶瓷板，其中平板核心和電介質層都是由陶瓷(概念上包括玻璃)形成的。另外，形成的根據本發明的布線板可以作為複合板，其中平板核心的整個或部分層區是由陶瓷形成的，而其餘部分是由聚合材料形成的，並且電介質層是由聚合材料形成的。
其中導體層和電介質層交替層疊的疊片(其中一個導體層或者兩個或更多導體層中的至少一個用作布線層，其中在布線層中形成了導線)可以形成於平板核心的第一主表面和第二主表面的每一個或其中一個(本發明的第三構造除外)上。形成的平板核心可以為包括有導體層(不包括導線，而只包括表面導體)和電介質層的疊片。
圖1為剖面圖，示意性地示出了根據本發明的布線板的第一實施例。
圖2為平面圖，示出了第一路徑終端焊盤的形成實例。
圖3為平面圖，示意性地示出了阻抗調整開口的第一形成模式。
圖4為平面圖，示出了阻抗調整開口內徑調整的概念。
圖5為示意性平面圖，示出了第一實例，其中提供有多個防護通孔導體。
圖6為示意性平面圖，示出了第二實例，其中提供有多個防護通孔導體。
圖7為剖面圖，示意性地示出了根據本發明的布線板的第二實施例。
圖8為平面圖，示出了作為阻抗調整開口的通孔開口的內徑調整的概念。
圖9為剖面圖，示意性地示出了根據本發明的布線板的第三實施例。
圖10為示意性平面圖，示出了防護通孔導體部署的例子。
圖11為剖面圖，示意性地示出了根據本發明的布線板的第四實施例。
圖12為解釋性視圖，示出了在效果確認測試中使用的布線板中的各種零件規格。
圖13為圖形，示出了根據比較性實例1的板的反射係數的頻率依賴性。
圖14為圖形，示出了根據比較性實例2的板的反射係數的頻率依賴性。
圖15為圖形，示出了根據實例1的板的反射係數的頻率依賴性。
圖16為圖形，示出了根據實例2的板的反射係數的頻率依賴性。
圖17示出了由一或多個防護通孔導體所引起的特性阻抗的第一計算結果。
圖18示出了由一或多個防護通孔導體所引起的特性阻抗的第二計算結果。
圖19為示意性視圖，示出了一個例子，其中形成根據本發明的布線板形成為陶瓷板。
圖20示出了由一或多個防護通孔導體所引起的特性阻抗的第三計算結果。
附圖標記說明1、100、200、300、400 布線板2 平板核心5 第一表面導體5b 第一阻抗調整開口7 導線9 第二表面導體
9a 第一路徑終端焊盤開口9b 第二阻抗調整開口10 第一路徑終端焊盤10c隙縫12 信號通孔15 第三表面導體15a通孔開口17 第四表面導體17a通路開口18 通孔焊盤18c隙縫19 第五表面導體20 第二路徑終端焊盤30、230信號通孔導體34a第一信號通路導體34b第二信號通路導體34c、34d 第三信號通路導體112防護通孔130、231 防護通孔導體134防護通路導體MP1第一主表面MP2第二主表面M1 第一導體層M2 第二導體層M3 第三導體層M11第四導體層M12第五導體層M13第六導體層V1 第一電介質層V2 第二電介質層
V11 第三電介質層V12 第四電介質層具體實施方式
下面參考附圖，來講述本發明的實施例。
圖1為剖面圖，示意性地示出了根據本發明的布線板的第一實施例。布線板1具有由抗熱樹脂平板(諸如bismaleimide triazine樹脂平板)、光纖加固型樹脂平板(諸如玻璃光纖加固型環氧樹脂平板)之類物質製成的平板核心2。
在平板核心2的第一主表面MP1上，按照到平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括有第一表面導體5的第一導體層M1、第一電介質層V1、包括有導線7的第二導體層M2、第二電介質層V2，以及包括有第二表面導體9的第三導體層M3。在第一表面導體5和第二表面導體9之間插入導線7，以形成帶線。通過鑽孔等製造的在平板厚度方向上穿過平板核心2的信號穿孔12形成於平板核心2中，並處於與導線7的第一終端部分相對的位置上。信號通孔12的內表面由信號通孔導體30所覆蓋，並且信號通孔導體30的內部被由諸如環氧樹脂等樹脂形成的填充材料30所填滿。另一方面，也如圖2所示，第一路徑終端焊盤開口9a形成於第二表面導體9中，以包圍第二信號通路導體34b。與第二信號通路導體34b電氣相連的第一路徑終端焊盤10位於第一路徑終端焊盤開口9a的內部中，以在第一路徑終端焊盤10和第一路徑終端焊盤開口9a之間形成環形隙縫10c。
信號通孔導體30的第一主表面MP1側終端部分通過穿過第一電介質層V1的第一信號通路導體34a與導線7的第一終端部分相連。另一方面，穿過第二電介質層V2的第二信號通路導體34b與導線7的第二終端部分相連，並且與第二信號通路導體34b電氣相連的第一路徑終端焊盤10位於第二電介質層V2上。
接下來，在平板核心2的第二主表面MP2上，按照到平板核心不斷增加的距離的順序，連續地層疊有包括有第三表面導體15的第四導體層M11、第三電介質層V11、包括有第四表面導體17的第五導體層M12、第四電介質層V12，以及包括有第五表面導體19的第六導體層M13。通孔開口15a形成於第四導體層M11中，並處於與信號通孔導體30相應的第三導體15的位置上。與信號通孔導體30電氣相連的通孔焊盤18位於通孔開口15a的內部中，以便在通孔焊盤18和通孔開口15a之間形成環形隙縫18c。通路開口17a形成於第五導體層M12中，並處於與信號通孔導體30相應的第四表面導體17的位置上。穿過第三電介質層V11和第四電介質層V12且同時與通孔焊盤18相連的第三信號通路導體34c和34d位於通路開口17a的內部中。第三電介質層V11上的通路導體34c和第四電介質層V12上的通路導體34d通過通路焊盤34p置於彼此上部，以形成堆疊型通路。通孔焊盤18、通路開口17a、第二通路終端焊盤20，以及第二通路終端焊盤開口19a都是同心地放置。
每一個電介質層V1、V2、V11和V12都是由樹脂電介質薄片製成的，並且可由感光樹脂複合物具體形成組合層。在該實施例中，感光樹脂複合物包括環氧樹脂等，其中混合有10％至30％(包括10％和30％)質量比例的絕緣填充物SiO2，以便感光樹脂複合物的相對電介質常數ε調整到2～4(例如約為3)。順便說一下，電介質層可以由非感光樹脂複合物形成，或者可以由除了諸如樹脂等聚合材料之外的陶瓷電介質形成。
另一方面，第一路徑終端焊盤10為焊臺，用於通過倒裝晶片貼裝技術來貼裝諸如集成電路等半導體組件(圖中未顯示)，並且在其結構中無電Ni-P鍍層被Au鍍層所覆蓋。第二路徑終端焊盤20為臺面，用於以諸如BGA或PGA等眾所周知的連接方法將布線板1連接到諸如母板等主板上，並且在其類似結構中無電Ni-P鍍層被Au鍍層所覆蓋。在第三導體層M3和第六導體層M13上，分別形成了每一個由感光樹脂複合物製成的抗焊層SR1和SR2。在第三導體層M3側上的抗焊層SR1中，形成的開口部分10d與第一路徑終端焊盤10一一對應，以便露出第一路徑終端焊盤10作為焊臺。雖然每一個第一路徑終端焊盤10和第二路徑終端焊盤20在圖1中只示出了一個，但是根據所貼裝的半導體組件的終端個數，路徑終端焊盤10和20實際上也可以是多個(例如以陣列的形式)。
每一個表面導體5、19、15、17和19用作接地層或電源層，並且通過處於板第二主表面側上的臺面(第二路徑終端焊盤20)的任一個與母板的接地終端或電源終端相連。在該實施例中，每一個表面導體9、15和19為電源層，而每一個表面導體5和17為接地層。當電源層以交流電接地時，每一個表面導體即使是電源層或接地層，但在功能上也起到導體層的作用，用於給出電勢參照(或電勢零點)。
然後，在鄰近平板核心2中的信號通孔12的位置上，形成的防護通孔112在平板的厚度方向上穿過平板核心2。為了屏蔽穿過信號通孔30的高頻信號，防護通孔112的內表面由防護通孔導體130所覆蓋。提供的防護通孔導體130與第一表面導體5相連，第一表面導體5是位於平板核心2的第一主表面MP1側上的表面導體。調整位於信號通孔導體30和防護通孔導體130之間的軸間距w，以便通過信號通孔導體30和防護通孔導體130所形成的防護傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』的範圍在Z0±20Ω內。
與導線7相對的第一表面導體5和第二表面導體9的部分與導線7一起形成了帶線。選擇通路層V1和V2的電介質常數和厚度以及導線7的線寬和厚度(在趨膚效應(skin effect)很突出的高頻帶中，厚度不是很重要)，以便所設計的帶線的特性阻抗具有額定值Z0(例如50Ω)。如上所述，在從第一路徑終端焊盤10到第二路徑終端焊盤20的信號傳輸路徑上，除了作為帶線的部分(標準阻抗部分)，也包括了不是帶線的組成部分的通路導體34b、34a、34c和34d，信號通孔導體30，第一路徑終端焊盤10和第二路徑終端焊盤20等。由於由表面導體5和9所導致的屏蔽效應幾乎沒有對這些元件產生影響，因此結果必然是這些元件形成了非標準阻抗部分，該部分的阻抗等效電路結構與帶線的結構不同。因此，即使所設計的標準阻抗部分的特性阻抗具有額定值，但是由於非標準阻抗部分的影響，因此從第一路徑終端焊盤10到第二路徑終端焊盤20的整個信號傳輸路徑的特性阻抗將以複數形式偏離額定值，從而產生阻抗不匹配。
不過，在圖1所示的實施例中，防護通孔導體130位於與平板核心2中的信號通孔導體30相鄰近的位置上。進而，調整位於兩個通孔導體30和130之間的軸間距w，以便通過信號通孔導體30和防護通孔導體130所形成的防護傳輸路徑結構(下面被稱為「通孔傳輸路徑結構」)的特性阻抗Z0』的範圍在Z0±20Ω內，這裡Z0表示組成信號傳輸路徑的主要部分的帶線或微帶線(標準阻抗部分)的特性阻抗。位於信號通孔導體30和防護通孔導體130之間的寄生電容根據軸間距w的調整大幅度地改變，以便在使用寄生電容的寬度變化作為調整裕度的相對寬度範圍中，可以調整整個信號傳輸路徑的特性阻抗。因此，通過調整軸間距w，可以容易地調整信號傳輸路徑的特性阻抗，以與額定值匹配。例如，在軸間距w的尺寸(內徑)變化的同時，可以模擬處於期望頻率的信號傳輸路徑的特性阻抗(或是作為特性阻抗倒數的導納)。將模擬結果繪製在Smith圖上，這樣就可以找出提供了與Smith圖的中心點最近的繪製點的軸間距w。特別地，位於兩個通孔導體30和130之間的寄生電容根據軸間距w的變化而大幅度改變。在信號傳輸路徑的特性阻抗的等效電路中，軸間距w的改變引起與傳輸線並聯的電容的改變。因此，例如，當使用示出了導納的Smith圖時，由軸間距w所導致的寄生電容的增加或減少顯示出具有在常數電納圈上移動導納繪製點的效果。
順便說一下，如圖5和6所示，多個防護通孔導體130可以置於信號通孔導體30的周圍。這樣，對信號通孔導體30的屏蔽效應得到了增強，使得傳輸損耗可以得到更為有效地抑制。在圖5示出的例子中，兩個防護通孔導體130位於信號通孔導體30周圍的對稱位置上。在圖6示出的例子中，四個防護通孔導體130以信號通孔導體30為中心具有相等的角距。順便說一下，當防護通孔導體130的數目增加時，在信號通孔導體30和防護通孔導體130之間產生的寄生電容也增加。因此，當通孔傳輸路徑結構的特性阻抗被設定為相同的值時，隨著防護通孔導體130數目的增加，位於每一個防護通孔導體130和信號通孔導體30之間的軸間距w也應該增加。為了增加軸間距w調整特性阻抗的自由度，當多個信號通孔導體30形成於平板核心2中時，位於相鄰信號通孔導體30之間的軸間距1優選地被設定為2倍，更為優選地被設定為2.5倍，與位於每一個信號通孔導體30和每一個防護通孔導體130之間的軸間距w的大小相同。
接下來，當調整防護通孔導體130和信號通孔導體30的外徑D1和D2時，由防護通孔導體130和信號通孔導體30所形成的防護傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』被設定在Z0±20Ω的範圍內。位於信號通孔導體30和防護通孔導體130之間的寄生電容不僅根據軸間距w而且根據導體外徑D2和D1而大幅度改變。因此，在使用寄生電容的寬度變化作為調整裕度的相對寬度範圍中，可以調整整個信號傳輸路徑的特性阻抗。因此，通過調整導體外徑D2和D1，可以容易地調整信號傳輸路徑的特性阻抗，以與額定值匹配。例如，在導體外徑D2和D1(必要時可將外徑的值設定為彼此相等或不等)改變的同時，可以模擬處於期望頻率的信號傳輸路徑的特性阻抗(或作為特性阻抗倒數的導納)。將模擬結果繪製在Smith圖上，這樣就可以找出提供了與Smith圖的中心點最近的繪製點的導體外徑D1和D2。特別地，位於兩個通孔導體30和130之間的寄生電容和感應係數根據導體外徑D1和D2的改變而大幅度改變。在信號傳輸路徑特性阻抗的等效電路中，導體外徑D1和D2的改變引起與傳輸線並聯的電容和電感的改變。這兩個改變都只對電納項產生影響。因此，當使用示出了導納的Smith圖時，與軸間距被改變的情況相同，由導體外徑D1和D2所導致的寄生電容的增加或減少顯示出在常數電納圈上具有移動導納繪製點的效果。
接下來，在與導線7的第二終端部分相對的第一表面導體5的位置上，提供了用於調整信號傳輸路徑特性阻抗的第一阻抗調整開口5b。在與導線7的第一終端部分相對的第二表面部分9的位置上，提供了用於調整信號傳輸路徑特性阻抗的第二阻抗調整開口9b。圖3在平面圖中示出了阻抗調整開口5b和9b的形成模式實例。
通過調整每一個第一阻抗調整開口5b和第二阻抗調整開口9b的開口尺寸，可以容易地調整信號傳輸路徑的特性阻抗，以與額定值匹配。在這種情況下，在開口5b和9b的尺寸(內徑)改變的同時，可以模擬處於期望頻率的信號傳輸路徑的特性阻抗(或作為特性阻抗倒數的導納)。將模擬結果繪製在Smith圖上，這樣就可以得到提供了與Smith圖的中心點最近的繪製點的開口5b和9b的尺寸。特別地，儘管在第一表面導體5和第一路徑終端焊盤10之間插入了兩個電介質層，但是它們之間仍產生了較大的寄生電容。因此，在第一表面導體5中形成的第一阻抗調整開口5b的優點是可以設定較大的阻抗調整裕度。
如圖4所示，假設第一阻抗調整開口5b的內徑為d1，並且第一路徑終端焊盤10的外徑為d2。在這種情況下，如圖4中的鏈條線所示，當d1＜d2時，在第一表面導體5和第一路徑終端焊盤10之間產生了直徑差為t(＝d2-d1)的層疊。由於寄生電容，該層疊就成為電抗調整裕度。隨著直徑差t的減少，寄生電容也減少，使得電抗增加。不過，當t＝0時(也就是說，當d1＝d2在實施例中使用了這一條件)，效果幾乎達到了最大。雖然可以將條件設定為d1＞d2，但是這會導致電抗調整效果減少。因此，在對線導體7的屏蔽效應得到降低的區域中，優選設定的d1不要不必要增大，也就是說，應該防止過量產生的由信號洩漏所導致的損耗。由於隨著開口的尺寸增加，寄生電容減少，因此在阻抗匹配的情況下電抗項儘可能地增大時，優選設定的d1要儘可能地接近d2。另外，優選情況下將第二阻抗調整開口9b的內徑d7調整到d7＜5w的範圍內，其中w為線導體的寬度，以便以此方式來防止由信號洩漏所導致的損耗的大量產生。
圖7示出了根據本發明第二實施例的布線板100。其基本結構與圖1所示的布線板1的結構相同。因此，對與布線板1共用的元件，包括尺寸等，也進行了相應地標註，並且省略了對它們的詳細講述。下面只詳細講述與布線板1的不同點。在布線板100中，各個元件，也就是通孔焊盤18、通路開口17a和第二通路終端焊盤開口19a同心地置於第二主表面MP2側上。如圖8所示，調整的通路開口17a的內徑d4處於d3≤d4≤d5的範圍內，其中d3為通孔焊盤18的外徑，d4為通路開口17a的內徑，並且d5為第二通路終端焊盤開口19a的內徑。在該構造中，根據通路開口17a的內徑d4，調整位於具有較大區域的第二路徑終端焊盤20和在三個表面導體15、17和19中間的第四表面導體17之間的寄生電容，以便可以將信號傳輸路徑的阻抗中的電抗項的調整裕度設定得更大。特別是在不低於1GHz的高頻帶(例如，高達10GHz，特別是高達5GHz)中，整個信號傳輸路徑的特性阻抗中的電抗項的百分比增加了，這樣，對非標準阻抗部分的阻抗匹配的不利影響就變得更加明顯。不過，在前述構造中，除了位於第一主表面MP1側上的阻抗調整開口5b和9b之外，可以使用通路開口17a來作為阻抗調整開口。因此，在高頻帶中可以容易地進行整個信號傳輸路徑的阻抗匹配。當在阻抗匹配中的電抗項儘可能地增加時，調整擴大三個開口，以便可以更加有效地減少寄生電容。這三個開口在寄生電容和傳輸路徑側導體電感之間具有不同的耦合模式，因此它們也可以具有不同的可調頻帶。例如，只有當通路開口17a的尺寸增加時，才不總是在期望頻帶中獲得阻抗匹配。當增加了阻抗調整孔5b和9b的調整效果時，可以在更寬的帶中獲得好的阻抗匹配。
當通路開口17a的內徑d4等於第二路徑終端焊盤20的外徑d6時，由於d4的擴大，難以增強位於第二路徑終端焊盤20和第四表面導體17之間的寄生電容的減少效果。雖然可以將條件設定為d4＞d6，但是這樣會減少電抗調整效果。因此，在優選情況下，在對第三信號通路導體34c和34d或信號通孔導體30的屏蔽效應得到降低的區域中，優選設定的d4不要不必要增加，也就是說，應該防止由信號洩漏所導致的損耗的大量產生。當d4增加時，寄生電容減少。因此，當在阻抗匹配中儘可能地增加電抗項時，優選設定的d4要儘可能地接近d6(在該實施例中，d4＝d6)。在任何情況下，當條件被設定為d3≤d4時，同樣也可以減少位於第三表面導體15和通孔焊盤18之間的寄生電容。
圖9示出了根據本發明第三實施例的布線板200。其基本結構與圖1中所示的布線板1的結構相同。因此，對與布線板1共用的元件，包括尺寸等，也進行了相應地標註，並且省略了對它們的詳細講述。下面只詳細講述與布線板1的不同點。在該構造中，在第三電介質層V11中，提供了用於屏蔽穿過第三信號通路導體34c和34d的高頻信號的防護通路導體134，以將第三表面導體15和第四表面導體17相互連接起來。當將防護通路導體134置於鄰近屬於非標準阻抗部分的第三信號通路導體34c和34d的位置上時，對第三信號通路導體34c和34d的屏蔽效應得到了加強，這樣就可以抑制傳輸損耗。另外，防護通路導體134有效實現了整個信號傳輸路徑的阻抗匹配。在該實施例中，為了使防護通路導體134儘可能地接近信號通孔導體30，放置的防護通路導體134與通路開口17a的內圍邊緣部分中的第四表面導體17相連。在該實施例中，如圖10所示，多個防護通路導體134，特別是兩個防護通路導體134置於第三信號通路導體34c和34d的周圍，以便對第三信號通路導體34c和34d的屏蔽效應可以得到加強。順便說一下，如圖10中的鏈條線所示，可以進一步增加防護通路導體134的個數。
圖11示出了布線板300，其中以例子的方式，將圖9所示的防護通路導體134添加到圖7所示的布線板100中。
在圖19示出的例子中，與圖7的板結構相對應的板結構是作為陶瓷板來實現的。在布線板400中，按照到平板核心102的距離增加的順序，連續地層疊有包括有第一表面導體107的第一導體層M1、第一電介質層V1、導線109，以及包括有第二表面導體105的第二導體層M2。導線109和第二表面導體105形成了共面波導。每一個電介質層全部是由陶瓷(例如氧化鋁或玻璃陶瓷)製成的，而平板核心102是通過將第一表面導體105(例如，用於接地)和第二表面導體107(例如，用於接電源)與陶瓷電介質層交替層疊而形成的。
由堆疊型通路(通過位於層之間的通路焊盤134p來將穿過各個電介質層的防護通路導體134相互連接起來而形成的)製成的穿過平板核心102的信號通孔導體230，與導線109的第一終端部分相連。
每一個由堆疊通路製成的防護通孔導體231同樣地形成於平板核心102中並處於與信號通孔導體230相鄰近的位置上，以便在平板的厚度方向上穿過平板核心102。提供的防護通孔導體231與組成平板核心102的第一導體107相連。調整位於信號通孔導體230和每一個防護通孔導體231之間的軸間距或導體外徑(在這種情況下由防護通路導體134的外徑來表示)，以便由信號通孔導體230和防護通孔導體231組成的防護傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』的範圍在Z0±20Ω內。順便說一下，位於平板核心102的第二主表面MP2側上的層疊結構幾乎與圖7中的相同。
例子下面來講述用於確認本發明效果的測試結果。通過已知的製造方法產生了布線板，在該布線板中對圖1和圖7中的布線板1和100中的每一層的厚度和每一個部分的尺寸(對應於圖1和圖7中所使用的標號)進行了調整，如圖12所示。每一個第一阻抗調整開口5b和第二阻抗開口9b的內徑是115μm。進而，通路開口17a的內徑d4為250μm(圖1中的布線板的類型)，並且形成的一個或兩個防護通孔導體130具有的尺寸和厚度與信號通孔導體30的相同。如圖17所示，單個信號通孔導體30的特性阻抗為91.2Ω。圖17示出了當一個、兩個、三個或四個防護通孔導體130形成時由信號通孔導體30和(多個)防護通孔導體130形成的通孔傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』的值如何根據位於導體30和130之間的軸間距(間距)而改變的情況(也示出了在兩個或四個防護通孔導體130的情況下的計算結果，以用於參照)來進行計算的結果。在該實施例中，調整間距，以便將通孔傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』設定在50Ω。每一個防護通孔導體130和信號通孔導體30的外徑(開口直徑)被設定為150μm。
產生兩種用於測量的板。也就是說，一種板(板樣本(3)例子1)具有一個防護通孔導體130，而另一種板(板樣本(4)例子2)具有兩個防護通孔導體130。另外，產生了其中從板樣本(3)除去防護通孔導體130的板(板樣本(2)比較性例子2)，以及其中從板樣本(3)除去防護通孔導體130並且沒有形成第一阻抗調整開口5b和第二阻抗調整開口9b的板(板樣本(1)比較性例子1)。
探針(特性阻抗50Ω)貼裝於每一個板樣本(1)～(4)之上，以便板樣本的第一路徑終端焊盤10(終端1)起到信號輸入側的作用，而它的第二路徑終端焊盤20(終端2)起到信號輸出側的作用。商業上可用的網絡分析器(Agilent Technologies公司製造的8510C)測量了第一路徑終端焊盤10在高達50GHz的頻帶中的反射係數S11。
圖13示出了板樣本(1)(比較性例子1)的測量結果。在圖13中，雖然衰減極值接近5GHz，但是在不低於1GHz的頻帶中，通常出現不小於-20dB的高反射係數。因此，不可能獲得較好的阻抗匹配狀態。另一方面，圖14示出了板樣本(2)(比較性例子2)的測量結果。雖然在高達5GHz的頻帶中反射係數有所提高，但是還不能說這種提高是充分的。如圖15所示，在具有形成於其中的一個防護通孔導體130的板樣本(3)(例子1)中，反射係數小於-20dB的頻帶擴大到9GHz附近，並且除了頻帶的一部分之外，反射係數甚至能夠減小到不大於-25dB。如圖16所示，已經證明在具有形成於其中的兩個防護通孔導體130的板樣本(4)(例子2)中，發射係數小於-20dB的頻帶可高達10GHz附近。因此，證明可以獲得更好的阻抗匹配狀態。
除了每一個防護通孔導體130和信號通孔導體30的外徑(截面直徑)被設定為100μm之外，圖18以與圖17所示的完全相同的產生方式，示出了對板樣本(1)～(4)所做的相同計算的結果。根據該結果，在每一個板例子中，提供幾乎與50Ω相匹配的特性阻抗Z0的軸間距的值明顯要比圖17小。例如，在圖17中的板樣本的情況下，其中出於設計需要，軸間距難以固定但必須要固定在280μm，當導體外徑為150μm時，Z0約為30Ω，並且不與50Ω匹配。如圖18所示，當導體外徑改變/調整到100μm時，Z0幾乎可以與50Ω匹配。
進而，除了每一個防護通孔導體130和信號通孔導體30的外徑(截面直徑)發生各種變化，同時導體30和130之間的軸間距被固定在280μm之外，圖20以與圖17所示的完全相同的產生方式，示出了對板樣本(1)～(4)所做的相同計算的結果。可以證明，雖然軸間距被固定在280μm，但是當適當地選擇導體外徑時，Z0幾乎可以與50Ω匹配。
該應用基於2003年2月28日提交的日本專利申請JP 2003-52695，其全部內容都作為本發明的參考。
權利要求
1.一種布線板，包括平板核心，具有第一主表面和第二主表面；導體層，包括有導線；電介質層，在所述平板核心的第一和第二主表面的至少一個之上與所述導體層交替層疊；通路導體，穿過所述電介質層；信號通孔，在平板的厚度方向上穿過所述平板核心；信號通孔導體，它覆蓋了所述信號通孔的內表面；第一路徑終端焊盤，位於所述平板核心的第一主表面側上；第二路徑終端焊盤，形成於所述平板核心的第二主表面側上；防護通孔，在所述平板的厚度方向上穿過所述平板核心，並處於與所述平板核心中的所述信號通孔鄰近的位置上；以及防護通孔導體，與所述平板核心中的所述第一主表面側上的表面導體和所述第二主表面側上的表面導體中的至少一個相連；其中信號傳輸路徑，其範圍從所述第一路徑終端焊盤到所述第二路徑終端焊盤，並且包括所述導線、所述通路導體，以及所述信號通孔導體；所述導體層的至少一層位於所述平板核心的所述第一和第二主表面側的每一個上，以形成所述表面導體，用作電源層或接地層；所述第一主表面導體側上的所述表面導體和所述導線形成了帶有恆定特性阻抗Z0的共面波導或帶線、微帶線；所述防護通孔的內表面上覆蓋有所述防護通孔導體，以便屏蔽穿過所述信號通孔導體的高頻信號；並且所述信號通孔導體和所述防護通孔導體之間的軸間距被調整，以便通過所述信號通孔導體和所述防護通孔導體形成的防護傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』的範圍在Z0±20Ω內。
2.一種布線板，包括平板核心，具有第一主表面和第二主表面；導體層，包括有導線；電介質層，在所述平板核心的所述第一和第二主表面的至少一個之上與所述導體層交替層疊；通路導體，穿過所述電介質層；信號通孔，在平板的厚度方向上穿過所述平板核心；信號通孔導體，它覆蓋了所述信號通孔的內表面；第一路徑終端焊盤，位於所述平板核心的第一主表面側上；第二路徑終端焊盤，形成於所述平板核心的第二主表面側上；防護通孔，在所述平板的厚度方向上穿過所述平板核心，並處於與所述平板核心中的所述信號通孔相鄰近的位置上；以及防護通孔導體，與所述平板核心中的所述第一主表面側上的所述表面導體和所述第二主表面側上的所述表面導體中的至少一個相連；其中信號傳輸路徑，其範圍從第一路徑終端焊盤到第二路徑終端焊盤，並且包括所述導線、所述通路導體，以及所述信號通孔導體；所述導體層的至少一個位於所述平板核心的所述第一和第二主表面側的每一個上，以形成表面導體，用作電源層或接地層；所述第一主表面側上的所述表面導體和所述導線形成了帶線、微帶線或帶有恆定特性阻抗Z0的共面波導；所述防護通孔的內表面上覆蓋有所述防護通孔導體，以便屏蔽穿過所述信號通孔導體的高頻信號；並且所述信號通孔導體和所述防護通孔導體的每一個的外徑被調整，以便通過所述信號通孔導體和所述防護通孔導體形成的防護傳輸路徑結構的特性阻抗Z0』的範圍在Z0±20Ω內。
3.如權利要求1所述的布線板，其中多個所述防護通孔導體位於所述信號通孔導體的周圍。
4.如權利要求2所述的布線板，其中與所述防護通孔導體類似且替代它的多個防護通孔導體位於所述信號通孔導體的周圍。
5.如權利要求1所述的布線板，其中在所述平板核心的所述第二主表面上，按照到所述平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括第三表面導體的第四導體層、第三電介質層、包括第四表面導體的第五導體層，以及第四電介質層；通孔開口形成於所述第四導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第三表面導體的位置上，並且與所述信號通孔導體電氣相連的通孔焊盤位於所述通孔開口的內部中，以在所述通孔焊盤和所述通孔開口之間形成環形隙縫；通路開口形成於所述第五導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第四表面導體的位置上，並且穿過所述第三電介質層和所述第四電介質層且同時與所述通孔焊盤相連的第三信號通路導體位於所述通路開口的內部中；並且所述第三表面導體和所述第四表面導體形成了接地導體或電源導體，並且用於屏蔽穿過所述第三信號通路導體的高頻信號的防護通路導體位於所述第三電介質層中，以與所述第三表面導體和所述第四表面導體的至少一個相連接。
6.如權利要求2所述的布線板，其中在所述平板核心的所述第二主表面上，按照到平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括第三表面導體的第四導體層、第三電介質層、包括第四表面導體的第五導體層，以及第四電介質層；通孔開口形成於所述第四導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第三表面導體的位置上，並且與所述信號通孔導體電氣相連的通孔焊盤位於所述通孔開口的內部中，以在所述通孔焊盤和所述通孔開口之間形成環形隙縫；通路開口形成於所述第五導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第四表面導體的位置上，並且穿過所述第三電介質層和所述第四電介質層且同時與所述通孔焊盤相連的第三信號通路導體置於所述通路開口的內部中；並且所述第三表面導體和所述第四表面導體形成了接地導體或電源導體，並且用於屏蔽穿過所述第三信號通路導體的高頻信號的防護通路導體位於所述第三電介質層中，以與所述第三表面導體和所述第四表面導體的至少一個相連接。
7.一種布線板，包括平板核心，具有第一主表面和第二主表面；導體層，包括有導線；電介質層，在所述平板核心的所述第一和第二主表面的每一個之上與所述導體層交替層疊；通路導體，穿過所述電介質層；信號通孔，在平板的厚度方向上穿過所述平板核心；信號通孔導體，它覆蓋了所述信號通孔的內表面；第一路徑終端焊盤，位於所述平板核心的第一主表面側上；以及第二路徑終端焊盤，形成於所述平板核心的第二主表面側上；其中信號傳輸路徑，其範圍從所述第一路徑終端焊盤到所述第二路徑終端焊盤，並且包括所述導線、所述通路導體，以及所述信號通孔導體；在所述平板核心的所述第二主表面上，按照到所述平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括第三表面導體的第四導體層、第三電介質層、包括第四表面導體的第五導體層，以及第四電介質層；通孔開口形成於所述第四導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第三表面導體的位置上，並且與所述信號通孔導體電氣相連的通孔焊盤位於所述通孔開口的內部中，以在所述通孔焊盤和所述通孔開口之間形成環形隙縫；通路開口形成於所述第五導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第四表面導體的位置上，並且穿過所述第三電介質層和所述第四電介質層且同時與所述通孔焊盤相連的第三信號通路導體位於所述通路開口的內部中；並且所述第三表面導體和所述第四表面導體形成了接地導體或電源導體，並且用於屏蔽穿過所述第三信號通路導體的高頻信號的防護通路導體位於所述第三電介質層中，以與所述第三表面導體和所述第四表面導體的至少一個相連接。
8.如權利要求7所述的布線板，其中所述防護通路導體與所述通路開口的內圍邊緣部分中的所述第四表面導體相連。
9.如權利要求7所述的布線板，其中與所述防護通路導體類似且替代它的多個防護通路導體位於所述第三信號通路導體的周圍。
10.如權利要求1所述的布線板，其中用於調整所述信號傳輸路徑的特性阻抗的阻抗調整開口是在通過所述電介質層朝向所述信號傳輸路徑的位置中的所述表面導體中形成的。
11.如權利要求2所述的布線板，其中用於調整所述信號傳輸路徑的特性阻抗的阻抗調整開口是在通過所述電介質層朝向所述信號傳輸路徑的位置中的所述表面導體中形成的。
12.如權利要求10所述的布線板，其中在所述平板核心的所述第一主表面上，按照到所述平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括第一表面導體的第一導體層、第一電介質層、包括導線的第二導體層，以及第二電介質層；形成的所述信號通孔在所述平板的厚度方向上穿過所述平板核心，並處於與所述導線的第一終端部分相對的位置上，並且用於覆蓋所述信號通孔的所述內表面的所述信號通孔導體的第一主表面側終端部分，通過穿過所述第一電介質層的所述第一信號通路導體與所述導線的所述第一終端部分相連接，而與所述信號通孔導體的第二主表面側終端部分相連的所述第二路徑終端焊盤位於所述平板核心的所述第二主表面側上；穿過所述第二電介質層的第二信號通路導體與所述導線的第二終端部分相連接，並且與所述第二信號通路導體電氣相連的所述第一路徑終端焊盤位於所述第二電介質層上；並且用於調整從所述第一路徑終端焊盤到所述第二路徑終端焊盤的所述信號傳輸路徑的特性阻抗的第一阻抗調整開口形成於所述第一表面導體中，並處於與所述導線的所述第二終端部分相對的位置上。
13.如權利要求11所述的布線板，其中在所述平板核心的所述第一主表面上，按照到所述平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括第一表面導體的第一導體層、第一電介質層、包括導線的第二導體層，以及第二電介質層；形成的所述信號通孔在所述平板的厚度方向上穿過所述平板核心，並處於與所述導線的第一終端部分相對的位置上，並且用於覆蓋所述信號通孔的所述內表面的所述信號通孔導體的第一主表面側終端部分，通過穿過所述第一電介質層的第一信號通路導體與所述導線的所述第一終端部分相連接，而與所述信號通孔導體的第二主表面側終端部分相連的所述第二路徑終端焊盤位於所述平板核心的所述第二主表面側上；穿過所述第二電介質層的第二信號通路導體與所述導線的第二終端部分相連接，並且與所述第二信號通路導體電氣相連的所述第一路徑終端焊盤位於所述第二電介質層上；並且用於調整從所述第一路徑終端焊盤到所述第二路徑終端焊盤的所述信號傳輸路徑的特性阻抗的第一阻抗調整開口形成於所述第一表面導體中，並處於與所述導線的所述第二終端部分相對的位置上。
14.如權利要求12所述的布線板，其中所述第一阻抗調整開口的內徑d1被設定在d1≤d2的範圍中，其中所述第一阻抗調整開口的所述內徑為d1，而所述第一路徑終端焊盤的外徑為d2。
15.如權利要求13所述的布線板，其中所述第一阻抗調整開口的內徑被設定在d1≤d2的範圍中，其中所述第一阻抗調整開口的所述內徑為d1，而所述第一路徑終端焊盤的外徑為d2。
16.如權利要求10所述的布線板，其中在所述平板核心的所述第一主表面上，按照到所述平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有所述第一導體層、所述第一電介質層、所述第二導體層、所述第二電介質層，以及包括有第二表面導體的第三導體層；在所述第一表面導體和所述第二表面導體之間插入所述導線，以形成帶線；第一路徑終端焊盤開口形成於所述第二表面導體中，以包圍所述第二信號通路導體，並且與所述第二信號通路導體電氣相連的所述第一路徑終端焊盤位於所述第一路徑終端焊盤開口的內部中，以在所述第一路徑終端焊盤和所述第一路徑終端焊盤開口之間形成環形隙縫；並且用於調整所述信號傳輸路徑的特性阻抗的第二阻抗調整開口的位置與所述第二表面導體中的所述導線的所述第一終端部分相對。
17.如權利要求11所述的布線板，其中在所述平板核心的所述第一主表面上，按照到所述平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有所述第一導體層、所述第一電介質層、所述第二導體層、所述第二電介質層，以及包括有第二表面導體的第三導體層；在所述第一表面導體和所述第二表面導體之間插入所述導線，以形成帶線；第一路徑終端焊盤開口形成於所述第二表面導體中，以包圍所述第二信號通路導體，並且與所述第二信號通路導體電氣相連的所述第一路徑終端焊盤位於所述第一路徑終端焊盤開口的內部中，以在所述第一路徑終端焊盤和所述第一路徑終端焊盤開口之間形成環形隙縫；並且用於調整所述信號傳輸路徑的特性阻抗的第二阻抗調整開口的位置與所述第二表面導體中的所述導線的所述第一終端部分相對。
18.如權利要求10所述的布線板，其中在所述平板核心的所述第二主表面上，按照到所述平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括有第三表面導體的第四導體層、第三電介質層、包括有第四表面導體的第五導體層、第四電介質層，以及包括有第五表面導體的第六導體層；通孔開口形成於所述第四導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第三表面導體的位置上，並且與所述信號通孔導體電氣相連的通孔焊盤位於所述通孔開口的內部中，以在所述通孔焊盤和所述通孔開口之間形成環形隙縫；通路開口形成於所述第五導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第四表面導體的位置上，並且穿過所述第三電介質層和所述第四電介質層同時與所述通孔焊盤相連的第三信號通路導體位於所述通路開口的內部中；第二路徑終端開口形成於所述第六導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第五表面導體的位置上，並且與所述第三信號通路導體電氣相連的所述第二路徑終端焊盤位於所述第二路徑終端焊盤開口的內部中，以在所述第二路徑終端焊盤和所述第二路徑終端焊盤開口之間形成環形隙縫；並且所述通孔焊盤、所述通路開口、所述第二路徑終端焊盤和所述第二路徑終端焊盤開口同心地放置，並且將所述通路開口的內徑d4調整在d3≤d4≤d5的範圍內，其中d3為所述通孔焊盤的外徑，d4為所述通路開口的內徑，d5為所述第二路徑終端焊盤開口的內徑，以便所述通路開口用作阻抗調整孔。
19.如權利要求11所述的布線板，其中在所述平板核心的所述第二主表面上，按照到所述平板核心的距離增加的順序，連續地層疊有包括有第三表面導體的第四導體層、第三電介質層、包括有第四表面導體的第五導體層、第四電介質層，以及包括有第五表面導體的第六導體層；通孔開口形成於所述第四導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第三表面導體的位置上，並且與所述信號通孔導體電氣相連的通孔焊盤位於所述通孔開口的內部中，以在所述通孔焊盤和所述通孔開口之間形成環形隙縫；通路開口形成於所述第五導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第四表面導體的位置上，並且穿過所述第三電介質層和所述第四電介質層同時與所述通孔焊盤相連的第三信號通路導體位於所述通路開口的內部中；第二路徑終端開口形成於所述第六導體層中，並處於與所述信號通孔導體相對應的所述第五表面導體的位置上，並且與所述第三信號通路導體電氣相連的所述第二路徑終端焊盤位於所述第二路徑終端焊盤開口的內部中，以在所述第二路徑終端焊盤和所述第二路徑終端焊盤開口之間形成環形隙縫；並且所述通孔焊盤、所述通路開口、所述第二路徑終端焊盤和所述第二路徑終端焊盤開口同心地放置，並且將所述通路開口的內徑d4調整在d3≤d4≤d5的範圍內，其中d3為所述通孔焊盤的外徑，d4為所述通路開口的所述內徑，d5為所述第二路徑終端焊盤開口的內徑，以便所述通路開口用作阻抗調整孔。
20.如權利要求18所述的布線板，其中將所述通路開口的所述內徑d4調整在d3≤d4＜d6的範圍內，其中d6為所述第二路徑終端焊盤的外徑。
21.如權利要求19所述的布線板，其中將所述通路開口的所述內徑d4調整在d3≤d4＜d6的範圍內，其中d6為所述第二路徑終端焊盤的外徑。
22.如權利要求10所述的布線板，其中，所述阻抗調整開口是多種類型的開口的組合，這些開口在與圍繞著所述開口的表面導體部分一起來形成寄生電容的每一個開口的信號傳輸路徑側導體部分的形狀、所述信號傳輸路徑側導體部分的尺寸、以及所述表面導體部分和所述信號傳輸路徑側導體部分之間的相對位置關係中的至少一個方面是不同的。
23.如權利要求11所述的布線板，其中，所述阻抗調整開口是多種類型的開口的組合，這些開口在與圍繞著所述開口的表面導體部分一起來形成寄生電容的每一個開口的信號傳輸路徑側導體部分的形狀、所述信號傳輸路徑側導體部分的尺寸、以及所述表面導體部分和所述信號傳輸路徑側導體部分之間的相對位置關係中的至少一個方面是不同的。
全文摘要
一種布線板包括平板核心，具有第一主表面和第二主表面；導體層，包括導線；電介質層，在所述第一和第二主表面的至少一個上與所述導體層交替層疊；所定義的通路導體；所定義的信號通孔；所定義的信號通孔導體；所定義的第一路徑終端焊盤；所定義的第二路徑終端焊盤；所定義的防護通孔；以及所定義的防護通孔導體；其中如所定義的形成了信號傳輸路徑；所述導體層的至少一個置於所述第一和第二主表面側的每一個上；所述第一主表面導體側上的所述表面導體和所述導線形成了帶有恆定特性阻抗Z0的共面波導或帶線、微帶線；所述防護通孔的內表面由所述防護通孔導體所覆蓋；以及如所定義的對所述信號通孔導體和所述防護通孔導體之間的軸間距進行調整。
文檔編號H05K3/42GK1741706SQ20041006832
公開日2006年3月1日 申請日期2004年8月27日 優先權日2004年8月27日
發明者杉本康宏, 肥後一詠, 鈴木一廣 申請人:日本特殊陶業株式會社