説明

差動伝送回路基板の製造方法及び差動伝送回路基板

【課題】 差動伝送回路基板の製造方法及び差動伝送回路基板に関し、安価で、安定した差動伝送特性を保証した回路基板構造を提供する。
【解決手段】 絶縁層1上に形成された導電層2に、機械的加工で間隙4を形成することで、隣り合う2本の配線5,6を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は差動伝送回路基板の製造方法及び差動伝送回路基板に関するものであり、特に、高周波で動作する半導体素子間を差動伝送によって電気的に接続するための差動伝送路の配線間隔を精度良く一定にするための構成に特徴のある差動伝送回路基板の製造方法及び差動伝送回路基板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年の通信基地局やサーバなどの電子機器における処理速度の高速化にともない、30cm以上の配線長を有する大型回路基板において、差動伝送回路を形成することが要求されている。
【0003】
差動伝送は、並行する一対の信号線を使ってデータを伝送する方式であり、対をなす2本の信号線にはそれぞれ逆位相の信号を伝送することで信号振幅を小さくできる分、データ伝送速度を高速にできるという特徴を持つ(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
この場合、差動伝送に用いる配線は2本の配線を一組としているために、その配線間の間隔を均一に保証することが伝送特性の保証に必要となり、現在の大型回路基板の製造においては、銅箔表面にレジストによって配線パターンを形成したのち、エッチングによって配線形成を行なうのが一般的である。
【0005】
しかし、30cm以上の配線長を有する大型回路基板では配線レイアウトによる配線パターンの粗密のために、エッチング後の配線パターンには±10%程度の程度の誤差が生じ、2本の配線間の間隔を均一することは困難であり、同一層内における差動伝送特性を保証することが困難であった。
【0006】
このため、従来、長距離の差動伝送回路においては、多層回路基板の異なる層を介して向かい合う2本の配線を差動回路として用いることで、2本の配線間距離を保証していた(例えば、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平02−240994号公報
【特許文献2】特開2004−349406号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、多層回路基板の異なる層を介して向かい合う2本の配線で差動回路を構成した場合には、構造的・製造工程的な制約が多くなるため、回路基板設計の自由度の点から同一の配線層に形成する要求があり、2本の配線間距離を保証するための新たな手段が必要となっている。
【0008】
したがって、本発明は、安価で、安定した差動伝送特性を保証した回路基板構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
図1は本発明の原理的構成図であり、ここで図1を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1参照
上記課題を解決するために、本発明は、差動伝送回路基板の製造方法であって、絶縁層1上に形成された導電層2に、機械的加工で間隙4を形成することで、隣り合う2本の配線5,6を形成することを特徴とする。
【0010】
このように、機械的加工により間隙4を形成した場合には、間隙4は加工治具のサイズになり、エッチングにおけるバラツキ等が発生することがないため、2本の配線5,6間の間隙4の均一性を保証することができる。
【0011】
この場合の間隙4を機械的加工で形成する工程としては、絶縁層1上に設けられた導電層2にエンドミル3により溝を形成する工程が好適であり、エンドミル3を用いることによって、絶縁層1に過大のダメージを与えることなく間隙4を形成することができる。
【0012】
また、2本の配線5,6間の間隙4を、差動伝送回路を構成する配線5,6間以外の配線5,6間とは異なる絶縁材料で埋め込む工程を有することが望ましく、それによって、表面の凹凸が少なくなって平坦性が増すので、差動配線5,6上に多層配線構造8を形成することが容易になる。
【0013】
また、この差動伝送回路を構成する配線5,6間以外の配線7間とは異なる絶縁材料で埋め込む工程は、配線5,6の形成工程の前に行っても良いし、或いは、後に行っても良いが、後に行った場合には、表面全体の平坦化が可能になる。
【0014】
この場合、差動伝送回路を構成する2本の配線5,6間に充填された絶縁材料が、SiO2 より低誘電率の有機絶縁材料からなることが望ましく、それによって、2本の配線5,6間の寄生容量を低減することができる。
【0015】
また、差動伝送回路上に多層配線構造8を設ける場合には、プリプレグを用いて多層配線構造8を形成することが望ましく、それによって、多層配線構造8の微細化が容易になる。
【0016】
上述の製造方法によって差動伝送回路基板を製造することにより、2本の配線5,6間の間隙4の均一性を保証した差動伝送回路基板を実現することができ、それによって、差動伝送特性を高い水準で保証することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、差動配線として用いる2 本の配線間距離を機械加工によって保証することが可能になると同時に、その他の回路基板製造プロセスには何ら変更を必要としないため、同一層内に差動回路を形成した多層回路基板を安価で提供することが可能となる。
【0018】
また、本発明によれば、差動配線間だけを独立した工程によって加工するために、電気特性に優れた低誘電率絶縁材料を差動配線間だけに充填することによって、伝送特性以外の回路基板性能を損なうことなく、回路基板の伝送特性を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明は、差動伝送回路基板を構成するベース樹脂層等の絶縁層上に設けられた銅箔等の導電層にエンドミルにより溝を形成する等の機械的加工によって溝を形成したのち、導電層を選択的にエッチングすることによって間隙を挟んで対向する一対の配線からなる差動配線を形成したのち、プリプレグ等を用いて、その上に多層配線構造を形成するものである。
【実施例1】
【0020】
次に、図2乃至図4を参照して本発明の実施例1の差動伝送回路基板の製造工程を説明する。
図2参照
まず、例えば、厚さが、例えば、100μmのガラス繊維強化エポキシ樹脂からなるベース樹脂層12の両面に、厚さが、例えば、35μmの銅箔13,14を張りつけたコア材11を用意する。
【0021】
次いで、外径が、例えば、100μmのエンドミル15を用いて溝堀加工を行うことによって、ベース樹脂層12を露出させる溝16を形成する。
この場合の溝16の幅は、エンドミル15の外径で規定されるために、100μmの均一な間隔となる。
【0022】
次いで、レジストを塗布したのち、露光・現像することによって、溝16を完全に覆うレジストパターン17を形成したのち、レジストパターン17をマスクとしてウェット・エッチングを行うことによって、線幅が例えば、90μmの一対の差動配線18,19とそれ以外の配線20,21を形成する。
【0023】
なお、この場合には、上述の配線パターンの粗密及び位置合わせ誤差により一対の差動配線18,19及びそれ以外の配線20,21の線幅に±10%程度の誤差が発生するが、一対の差動配線18,19の間隙は極めて均一であるので、差動伝送特性は十分に保証される。
【0024】
図3参照
以降は、レジストパターン17を除去したのち、配線を形成したコア材11の両面に厚さが、例えば、100μmのプリプレグ22,23及び厚さが、例えば、35μmの銅箔24,25を圧着する。
【0025】
次いで、ドリル加工によって上下の銅箔24,25を貫通するスルービア26を形成する。
【0026】
図4参照
次いで、スルービア26の内側面も覆うように全面に無電解銅メッキ、電解銅メッキからなる導体膜27を形成して、スルービア26を導体被覆したのち、再び、レジストパターン(図示を省略)を用いて銅箔24,25及び導体膜27をエッチングすることによって、所定の配線28及びスルー導体膜29を形成することによって、本発明の実施例1の差動伝送回路基板の基本構成が完成する。
【0027】
このように、本発明の実施例1においては、差動配線として用いる2本の配線間距離はエンドミルの外径に等しくなる。
即ち、2本の配線の対向面は、それぞれ平行となるので、2本の配線間隔は場所によらず一定となる。
【0028】
したがって、差動伝送特性を高い水準で保証することが可能になると同時に、その他の回路基板製造プロセスには何ら変更を必要としないため、同一層内に差動回路を形成した多層回路基板を安価で提供することが可能となる。
【実施例2】
【0029】
次に、図5を参照して本発明の実施例2の差動伝送回路基板の製造工程を説明するが、この実施例2は差動配線の間の間隙を低誘電率樹脂で埋め込んだ以外は上記の実施例1と全く同様である。
図5参照
まず、上記の実施例1と同様に、例えば、厚さが、例えば、100μmのガラス繊維強化エポキシ樹脂からなるベース樹脂層12の両面に、厚さが、例えば、35μmの銅箔13,14を張りつけたコア材11を用意する。
【0030】
次いで、外径が、例えば、100μmのエンドミル15を用いて溝堀加工を行うことによって、ベース樹脂層12を露出させる溝16を形成する。
この場合の溝16の幅は、エンドミル15の外径で規定されるために、100μmの均一な間隔となる。
【0031】
次いで、全面に、例えば、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂からなる誘電率が3.5の低誘電率材料を塗布したのち、不必要な部分を除去して、溝16を低誘電率材料30で埋め込む。
【0032】
以降は、再び、実施例1と同様に、レジストを塗布したのち、露光・現像することによって、溝16を完全に覆うレジストパターン17を形成したのち、レジストパターン17をマスクとしてウェット・エッチングを行うことによって、線幅が例えば、90μmの一対の差動配線18,19とそれ以外の配線20,21を形成する。
【0033】
次いで、レジストパターン17を除去したのち、配線を形成したコア材11の両面に厚さが、例えば、100μmのプリプレグ及び厚さが、例えば、35μmの銅箔を圧着し、次いで、ドリル加工によって上下の銅箔を貫通するスルービアを形成する。
【0034】
次いで、スルービアの内側面も覆うように全面に無電解銅メッキ、電解銅メッキからなる導体膜27を形成して、スルービアを導体被覆したのち、再び、レジストパターン(図示を省略)を用いて上下の銅箔及び導体膜27をエッチングすることによって、所定の配線28及びスルー導体膜29を形成することによって、本発明の実施例2の差動伝送回路基板の基本構成が完成する。
【0035】
このように、本発明の実施例2においても、差動配線として用いる2本の配線間距離はエンドミルの外径に等しくなるので、差動伝送特性を高い水準で保証することが可能になると同時に、その他の回路基板製造プロセスには何ら変更を必要としないため、同一層内に差動回路を形成した多層回路基板を安価で提供することが可能となる。
【0036】
さらに、実施例2においては、差動配線間だけを独立した工程によって加工するために、電気特性に優れた低誘電率絶縁材料を差動配線間だけに充填することによって、伝送特性以外の回路基板性能を損なうことなく、回路基板の伝送特性を向上することが可能となる。
【実施例3】
【0037】
次に、図6を参照して本発明の実施例3の差動伝送回路基板の製造工程を説明するが、この実施例3は差動配線を含む各配線の間の間隙を低誘電率樹脂で埋め込んだ以外は上記の実施例1と全く同様である。
図6参照
まず、上記の実施例1と同様に、例えば、厚さが、例えば、100μmのガラス繊維強化エポキシ樹脂からなるベース樹脂層12の両面に、厚さが、例えば、35μmの銅箔13,14を張りつけたコア材11を用意する。
【0038】
次いで、外径が、例えば、100μmのエンドミル15を用いて溝堀加工を行うことによって、ベース樹脂層12を露出させる溝16を形成する。
この場合の溝16の幅は、エンドミル15の外径で規定されるために、100μmの均一な間隔となる。
【0039】
次いで、レジストを塗布したのち、露光・現像することによって、溝16を完全に覆うレジストパターン17を形成したのち、レジストパターン17をマスクとしてウェット・エッチングを行うことによって、線幅が例えば、90μmの一対の差動配線18,19とそれ以外の配線20,21を形成する。
【0040】
次いで、レジストパターン17を除去したのち、全面に、例えば、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂からなる誘電率が3.5の低誘電率材料を塗布したのち、不必要な部分を除去して、溝16を含む各配線の間を低誘電率材料31で埋め込む。
【0041】
以降は、再び上記実施例1と同様に、配線及び低誘電率材料31を形成したコア材11の両面に厚さが、例えば、80μmのプリプレグ及び厚さが、例えば、35μmの銅箔を圧着し、次いで、ドリル加工によって上下の銅箔を貫通するスルービアを形成する。
【0042】
次いで、スルービアの内側面も覆うように全面に無電解銅メッキ、電解銅メッキからなる導体膜27を形成して、スルービアを導体被覆したのち、再び、レジストパターン(図示を省略)を用いて上下の銅箔をエッチングすることによって、所定の配線28及びスルー導体膜29を形成することによって、本発明の実施例3の差動伝送回路基板の基本構成が完成する。
【0043】
このように、本発明の実施例3においても、差動配線として用いる2本の配線間距離はエンドミルの外径に等しくなるので、差動伝送特性を高い水準で保証することが可能になると同時に、その他の回路基板製造プロセスには何ら変更を必要としないため、同一層内に差動回路を形成した多層回路基板を安価で提供することが可能となる。
【0044】
さらに、実施例3においては、差動配線間を含む各配線間に電気特性に優れた低誘電率絶縁材料を充填しているので、寄生容量を低減することができ、また、全体の表面が平坦になるので、プリプレグを用いてビルトアップ法により多層配線構造を形成する際のパターン精度が向上する。
【0045】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記実施例2及び実施例3においては、低誘電率材料として熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂を用いているが、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂に限られるものではなく、フッ素樹脂、シアネートエステル樹脂等のSiO2 より低誘電率の他の絶縁性樹脂を用いても良いものである。
【0046】
ここで、再び、図1を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図1参照
(付記1) 差動伝送回路基板の製造方法であって、絶縁層1上に形成された導電層2に、機械的加工で間隙4を形成することで、隣り合う2本の配線5,6を形成することを特徴とする差動伝送回路基板の製造方法。
(付記2) 上記機械的加工は、エンドミル3を用いて行うことを特徴とする付記1記載の差動伝送回路基板の製造方法。
(付記3) 上記2本の配線5,6間の間隙4を、差動伝送回路を構成する配線5,6間以外の配線7間とは異なる絶縁材料で埋め込む工程を有することを特徴とする付記1または2に記載の差動伝送回路基板の製造方法。
(付記4) 上記2本の配線5,6間の間隙4を絶縁材料で埋め込む工程が、上記差動伝送回路を構成する一対の配線5,6のエッチングにより形成する工程の後であることを特徴とする付記3記載の差動伝送回路基板の製造方法。
(付記5) 上記差動伝送回路を構成する2本の配線5,6間に充填された絶縁材料が、SiO2 より低誘電率の有機絶縁材料からなることを特徴とする付記3または4に記載の差動伝送回路基板の製造方法。
(付記6) 上記差動伝送回路上にプリプレグを用いて多層配線構造8を形成する工程を有することを特徴とする付記1乃至5のいずれか1に記載の差動伝送回路基板の製造方法。
(付記7) 絶縁層1と、前記絶縁層1上に形成された隣り合う2本の配線5,6とを有し、前記2本の配線5,6の対向面は、互いに平行に形成されていることを特徴とする差動伝送回路基板。
(付記8) 上記2本の配線5,6間に充填された第2の絶縁層を有することを特徴とする付記7記載の差動伝送回路基板。
(付記9) 上記2本の配線5,6を覆う第3の絶縁層を有することを特徴とする付記7また8に記載の差動伝送回路基板。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本発明の活用例としては、通信基地局やサーバなどの電子機器に用いる差動伝送回路基板が典型的なものであるが、デジタル複写機、プリンタ等の画像処理装置におけるデータ伝送用等の他の用途にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の実施例1の差動伝送回路基板の途中までの製造工程の説明図である。
【図3】本発明の実施例1の差動伝送回路基板の図2以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図4】本発明の実施例1の差動伝送回路基板の図3以降の製造工程の説明図である。
【図5】本発明の実施例2の差動伝送回路基板の製造工程の説明図である。
【図6】本発明の実施例3の差動伝送回路基板の製造工程の説明図である。
【符号の説明】
【0049】
1 絶縁層
2 導電層
3 エンドミル
4 間隙
5 配線
6 配線
7 配線
8 多層配線構造
11 コア材
12 ベース樹脂層
13,14 銅箔
15 エンドミル
16 溝
17 レジストパターン
18,19 差動配線
20,21 配線
22,23 プリプレグ
24,25 銅箔
26 スルービア
27 導体膜
28 配線
29 スルー導体膜
30,31 低誘電率材料

【特許請求の範囲】
【請求項1】
差動伝送回路基板の製造方法であって、絶縁層上に形成された導電層に、機械的加工で間隙を形成することで、隣り合う2本の配線を形成することを特徴とする差動伝送回路基板の製造方法。
【請求項2】
上記機械的加工は、エンドミルを用いて行うことを特徴とする請求項1記載の差動伝送回路基板の製造方法。
【請求項3】
上記2本の配線間の間隙を、差動伝送回路を構成する配線間以外の配線間とは異なる絶縁材料で埋め込む工程を有することを特徴とする請求項1または2に記載の差動伝送回路基板の製造方法。
【請求項4】
上記差動伝送回路を構成する2本の配線間に充填された絶縁材料が、SiO2 より低誘電率の有機絶縁材料からなることを特徴とする請求項3記載の差動伝送回路基板の製造方法。
【請求項5】
絶縁層と、前記絶縁層上に形成された隣り合う2本の配線とを有し、前記2本の配線の対向面は、互いに平行に形成されていることを特徴とする差動伝送回路基板。
【請求項6】
上記2本の配線間に充填された第2の絶縁層を有することを特徴とする請求項5記載の差動伝送回路基板。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2008−235408(P2008−235408A)
【公開日】平成20年10月2日(2008.10.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−70125(P2007−70125)
【出願日】平成19年3月19日(2007.3.19)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】