多層回路基板

【目的】インピーダンスのマッチングが図れ、さらに矩形の擬似同軸構造によりクロストークが抑えられる。
【構成】ビア付きフィルム１０が信号層を挟んで２層以上の多層に積層され、隣接するフィルム１０間の信号層１４を挾む両フィルム１０のビア１３が導通され、かつ両フィルム１０の他面に形成された接地層１２にビア１３が接続されて、信号層１４を囲む断面矩形の擬似同軸構造が形成されている。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多層回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】信号層、電源プレーン、接地プレーンをポリイミド等の絶縁性フィルムを介在させて積層した多層リードフレームが知られている。また半導体素子を搭載するパッケージでは電気的特性に優れるセラミックパッケージが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記多層リードフレームでは、信号層と別に面積の大きな電源層と接地層をもっているため、信号層に対してはストリップラインとしてクロストークを抑えられるうえ、電源系に対してはインダクタンスが低いためバウンスと呼ばれる一種の電源雑音を小さくできるメリットがある。しかしながら昨今では、クロック周波数が数ＧＨｚ以上、あるいは立ち上がり時間が１ｎｓ以下のデバイスが出現しており、このような超高速、超高周波数のデバイスに対しては、上記多層のリードフレームであっても、信号の反射やロスにより信号が通らず、またクロストークが大きくなって使用できないという問題点がある。上記のように、クロック周波数が数ＧＨｚ以上という超高周波数のデバイスでは、インピーダンスのマッチングがとれないと使用できないが、基本的に、通常のリードフレームでは、インナーリードとアウターリードの幅を同じくすることは強度上の点で難点があり、インピーダンス制御（Ｚｏ＝５０オーム）をすることは非常に難しい。またクロストーク防止のための同軸構造をとることも構造上から極めて困難である。このため、上記の超高速、超高周波数のデバイスでは、電気的特性に優れるセラミックパッケージを用いるしかなかったが、セラミックパッケージでは高価であると共に、メタライズ配線パターンによるため、多ピン化に限界があるという問題点があった。
【０００４】そこで、本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、比較的安価に形成できると共に、多ピン化が可能であり、インピーダンスのマッチングが容易に図れ、さらにクロストークを抑えることができて超高速、超高周波数のデバイスを搭載可能となる多層回路基板を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。すなわち、ビア付きフィルムが信号層を挟んで２層以上の多層に積層され、隣接する前記フィルム間の信号層を挾む両フィルムの前記ビアが導通され、かつ該両フィルムの他面に形成された接地層に前記ビアが接続されて、前記信号層を囲む断面矩形の擬似同軸構造が形成されていることを特徴としている。また、単層リードフレームと、該単層リードフレームの、インナーリード側に積層され、搭載される半導体素子と電気的に接続される端子部を有し、かつ前記単層リードフレームのアウターリードに導通がとられる多層回路基板とを具備し、該多層回路基板が、ビア付きフィルムが信号層を挟んで２層以上の多層に積層され、隣接する前記フィルム間の信号層を挾む両フィルムの前記ビアが導通され、かつ該両フィルムの他面に形成された接地層に前記ビアが接続されて、前記信号層を囲む断面矩形の擬似同軸構造が形成されている多層回路基板であることを特徴としている。前記多層回路基板の回路パターンを信号層と、電源層および／または接地層とで構成すると好適である。また本発明では、上面に回路パターンが形成され、該回路パターンにアウターリードが接続されたメタルコアパッケージと、該メタルコアパッケージの、半導体素子が搭載されるインナー側に積層され、前記搭載される半導体素子と電気的に接続される端子部を有し、かつメタルコアパッケージに導通がとられる多層回路基板とを具備し、該多層回路基板が、ビア付きフィルムが信号層を挟んで２層以上の多層に積層され、隣接する前記フィルム間の信号層を挾む両フィルムの前記ビアが導通され、かつ該両フィルムの他面に形成された接地層に前記ビアが接続されて、前記信号層を囲む断面矩形の擬似同軸構造が形成されている多層回路基板であることを特徴としている。前記多層回路基板の回路パターンを信号層と、電源層および／または接地層とで構成すると好適である。
【０００６】
【作用】本発明に係る多層回路基板によれば、比較的安価に提供できると共に、インピーダンスのマッチングが容易にとれ、さらに擬似同軸構造が形成できるのでクロストークを効果的に抑えることができ、超高速、超高周波数のデバイス用に用いることができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明で基本的に用いるビア付きフィルム１０を示す。このビア付きフィルム１０は、熱可塑性のポリイミドフィルム１１にエキシマレーザー等により、微細なスルーホールを開口し、片面に銅箔１２を加圧加熱することによって貼着し、電解銅めっきを行って、スルーホール内の銅箔上に銅を盛り上げ、スルーホール内に銅を充填してビア１３を形成する。ビア１３の上面はポリイミドフィルム１１上面側に若干突出して形成される。熱可塑性のポリイミドフィルム１１は加熱することによって粘着性を帯び、複数枚重ねて加熱、加圧することによって積層が可能となる。スルーホールは最小５０μｍピッチ程度の微細なパターンに形成でき、またスルーホールの孔径も数μｍのものが可能なので、微細パターンのビア１３を形成できる。また、ポリイミドフィルム１１は数１０〜数１００μｍのものが使用できる。
【０００８】図２は他面に回路パターンを形成したビア付きフィルム１０を示す。このビア付きフィルム１０は、上記のようにビア１３を形成したポリイミドフィルム１１の他面側に銅箔を貼着し、この銅箔をエッチング加工して回路パターン（信号層）１４を形成したものである。図３は多層回路基板１６を示し、図１、図２に示すビア付きフィルム１０、１０のビア１３、１３が互いに当接するようにして重ね合わせ、加熱、加圧して２層の回路基板に形成されている。ビア付きフィルム１０、１０を上記のようにして重ね合わせ、加熱、加圧すると、熱可塑性のポリイミドフィルム１１が軟化し、上下のビア付きフィルム１０に形成したビア１３、１３が確実に当接した状態で、かつ信号層１４がポリイミドフィルム１１中に埋没した状態にて接合される。上下のビア１３、１３は単に当接している状態であるが、ポリイミドフィルム１１、１１の熱収縮が加わることから強固に当接し、電気的導通が確実に確保される。図３から明らかなように、両ビア付きフィルム１０、１０間の信号層１４はビア１３によって両側から挟まれ、また上下を銅箔１２、１２によって挟まれた構造となる。銅箔１２、１２を接地層に設定すれば、信号層１４はビア１３と銅箔１２による断面矩形の擬似同軸構造となり、クロストークを防止できる構造となる。また、信号層１４の幅、ポリイミドフィルム１１の厚さ、ビア１３のピッチを調整することにより、インピーダンス（Ｚｏ＝５０オーム）のマッチングを容易にとることができる。上記実施例では、２層の回路基板に形成したが、３層以上の多層の回路基板に形成することもできる。この場合信号層のみならず電源層や接地層等を形成することによりより電気的特性に優れる多層回路基板に構成できる。
【０００９】図４は多層リードフレーム２０に形成した実施例を示す。２１は単層リードフレームであり、素子搭載部２２、インナーリード２３、アウターリード２４を有する通常のリードフレーム形状に形成されている。３０は多層回路基板であり、素子搭載部２２近傍のインナーリード２３上に搭載される。多層回路基板３０は、前記実施例の多層回路基板１６の例にならって形成される。すなわち、上層から接地層３１、信号層３２、電源層３３、接地層３４に構成されている。また信号層３２の各信号ラインは、図３に示されるのと同様にビア１３と上下の接地層３１、３４とで断面矩形状に囲まれる擬似同軸構造に形成されている。上記の多層回路基板３０は、素子搭載部２２を囲む枠状に形成され、その内壁側に半導体素子２９とワイヤにより接続される、接地層３１のワイヤボンディングエリア、信号層３２のワイヤボンディングエリア、電源層３３のワイヤボンディングエリアが階段状に露出する構造となっている。各接地層３１、信号層３２、電源層３３、接地層３４はビアを介してインナーリード２３に接続される。
【００１０】上記のようにして多層リードフレーム２０が形成されている。この多層リードフレーム２０によれば、信号層３２が銅箔をエッチング加工して形成されるので、信号ラインの多ピン化が可能であり、また線幅をほぼ一定にでき、該線幅、ポリイミドフィルム１１の厚さ等を選択することで、各信号ラインのインピーダンスのマッチングが図れる。さらに擬似同軸構造により各信号線路間のクロストークを効果的に抑えることができるので、超高速、超高周波数のデバイスに対応できる。もちろん、電源層３３、接地層３４を信号層３２と別途構成して重ねた構造にしているので、前記従来の多層リードフレームの電源ノイズの排除等の特性にも優れている。
【００１１】図５はメタルコアパッケージ３５に多層回路基板３６を搭載した多層パッケージ３７の実施例を示す。メタルコアパッケージ３５は金属製のヒートシンク３８上に絶縁シート３９を介して回路パターン４０が形成され、該回路パターン４０に上記の多層回路基板３６が接続され、またアウターリード４１が接続されてなる。図５に示す例では、多層回路基板３６は図３に示す多層回路基板１６、すなわち上下に接地層１２、１２が形成され、中間の信号層１４がビア１３と接地層１２、１２で矩形に囲まれた擬似同軸構造のものに形成されている。本実施例では、ヒートシンク３８を有する放熱性に優れるパッケージに形成されているので、高速、高周波数のデバイスにより好適に対応できる。また本実施例でも、多層回路基板は上記に限られず、図４等に示される任意の構造の多層回路基板を搭載することにより、種々の電気的特性を満足できる多層パッケージを提供できる。
【００１２】以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００１３】
【発明の効果】本発明に係る多層回路基板によれば、比較的安価に提供できると共に、多ピン化が図れ、インピーダンスのマッチングが容易にとれ、さらに擬似同軸構造を形成したのでクロストークを効果的に抑えることができ、超高速、超高周波数のデバイス用に用いることができるという著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビア付きフィルムの断面説明図である。
【図２】信号層を形成したビア付きフィルムの断面説明図である。
【図３】擬似同軸構造の多層回路基板の一例を示す断面説明図である。
【図４】多層リードフレームの実施例を示す断面説明図である。
【図５】多層パッケージの一例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１０ビア付きフィルム
１１ポリイミドフィルム
１２銅箔
１３ビア
１４信号層
１６多層回路基板
２０単層リードフレーム
２９半導体素子
３０多層回路基板
３１接地層
３２信号層
３３電源層
３４接地層
３５メタルコアパッケージ

【特許請求の範囲】
【請求項１】ビア付きフィルムが信号層を挟んで２層以上の多層に積層され、隣接する前記フィルム間の信号層を挾む両フィルムの前記ビアが導通され、かつ該両フィルムの他面に形成された接地層に前記ビアが接続されて、前記信号層を囲む断面矩形の擬似同軸構造が形成されていることを特徴とする多層回路基板。
【請求項２】単層リードフレームと、該単層リードフレームの、インナーリード側に積層され、搭載される半導体素子と電気的に接続される端子部を有し、かつ前記単層リードフレームのアウターリードに導通がとられる多層回路基板とを具備し、該多層回路基板が、ビア付きフィルムが信号層を挟んで２層以上の多層に積層され、隣接する前記フィルム間の信号層を挾む両フィルムの前記ビアが導通され、かつ該両フィルムの他面に形成された接地層に前記ビアが接続されて、前記信号層を囲む断面矩形の擬似同軸構造が形成されている多層回路基板であることを特徴とする多層リードフレーム。
【請求項３】前記多層回路基板の回路パターンが信号層と、電源層および／または接地層とを具備することを特徴とする請求項２記載の多層リードフレーム。
【請求項４】上面に回路パターンが形成され、該回路パターンにアウターリードが接続されたメタルコアパッケージと、該メタルコアパッケージの、半導体素子が搭載されるインナー側に積層され、前記搭載される半導体素子と電気的に接続される端子部を有し、かつメタルコアパッケージに導通がとられる多層回路基板とを具備し、該多層回路基板が、ビア付きフィルムが信号層を挟んで２層以上の多層に積層され、隣接する前記フィルム間の信号層を挾む両フィルムの前記ビアが導通され、かつ該両フィルムの他面に形成された接地層に前記ビアが接続されて、前記信号層を囲む断面矩形の擬似同軸構造が形成されている多層回路基板であることを特徴とする多層パッケージ。
【請求項５】前記多層回路基板の回路パターンが信号層と、電源層および／または接地層とを具備することを特徴とする請求項４記載の多層パッケージ。

【図１】