专利名称：元件搭载用基板及半导体模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及元件搭载用基板，特别是涉及具有差动传输线路的元件搭载用基板。
背景技术：
随着用于电子设备的电路装置的信号处理速度及传输速度等的高速化， 作为数据传输，从现有的单端传输方式转变为采用差动传输方式。差动传输 方式是从一个信号产生正相信号和反相信号这两相信号，使用两条信号线进 行传输的方式。该方式中，由于正相信号和反相信号的信号线间电磁耦合， 故两相信号线与信号电流彼此成回程电流经路的关系，与现有的单端传输方 式相比，可减少差动模式的电磁放射噪声，且能够高速传输。近年来，随着电路装置的小型化、高密度化，构成电路装置的配线基板 也要求其小面积化。但是，在采用差动传输方式时， 一个信号需要两条信号线，因此，配线基板上形成的信号关系的配线成为2倍，从而与现有的单端 传输方式相比，存在配线基板上的配线效率恶化的问题。为克服这样的问题， 而提出通过在层叠了两条信号线的状态下将信号线彼此相向平行地配置来进 行差动传输的方法(例如参照专利文献l)。在专利文献1中公开的配线基板中，将两条信号配线(信号线)在配线 基板内部相向平行地层叠配置，并且分别将这两条信号线经由埋入通路与形 成于配线基板最上层的连接焊盘(电极焊盘)连接。进而经由这样的连接焊 盘将两个集成电路芯片(电路元件)搭载于配线基板的最上层并将其彼此连 接。专利文献1:特开2001 — 210959号公报但是，在实际的电路装置(元件搭载用基板)采用传输差动信号的信号 线的情况下，为确保差动线对内的正相信号和反相信号的电等效性，而需要 将含信号线的两个传输线路整体设为等长的线路。但是，在上述配线基板中， 由于埋入通路的线路长度(通路深度)在两条信号线上不同，故含信号线的整体的等长性失效，产生由此带来的差动阻抗的不匹配。因此，具有反射噪 声产生，且配线基板上的电路元件产生误动作的问题点。发明内容本发明就是鉴于所述问题而提出的，其目的在于，提供一种差动信号的 传输特性优良且小型化的元件搭载用基板。为解决上述课题，本发明提供一种元件搭载用基板，其特征在于，具备 将导电层和绝缘层交互层叠了多个的配线层、设于配线层的一侧主面的一对 第一电极、设于配线层内的不同的导电层上且彼此相向平行地配置的信号配 线、设于配线层的灵一侧主面的一对第二电极、贯通绝缘层设置且将第一电 极和信号配线之间及信号配线和第二电极之间分别电连接的导体部，由从第 一电极一侧到所述第二电极一侧的第 一线路和从第 一电极的另 一侧到第二电 极的另一侧的第二线路构成等长的一对差动传输线路。根据本发明，在配线层内将信号配线彼此相向平行地层叠配置的状态下， 可将元件搭载用基板的第 一 电极和第二电极之间的经由这样的信号配线的两 个线路设为一对等长的差动传输线路。因此，可作成能够正确地传输规定的 信号且使搭载的电路元件正常工作的元件搭载用基板。另外，与在相同平面 内将信号配线平行配置的情况相比，可消减信号配线的占有面积，因此，能 够实现具有这种信号配线的元件搭载用基板的小型化。在上述构成中，具有如下特征，具备元件搭载用基板和设于元件搭载用 基板的配线层的一侧主面上的电路元件，将电路元件的一对信号电极与一对 第一电极分别电连接，且使一对第二电极作为外部引出电极起作用。由此，能够将来自搭载于元件搭载用基板的电路元件的规定的信号准确且高速地向外部传输。根据本发明，提供信号的传输特性优良且小型化的元件搭载用基板。
图1是表示本发明第一实施例的元件搭载用基板及半导体模块的结构的 平面图；图2 (A)、 (B)是沿图1中X-X线及Y-Y线的元件搭载用基板及半 导体模块的剖面图；图3是表示本发明第二实施例的元件搭载用基板及半导体模块的结构的平面图；图4 (A)、 (B)是沿图3中X-X线及Y-Y线的元件搭载用基板及半 导体模块的剖面图；图5是表示本发明第三实施例的元件搭载用基板及半导体模块的结构的 平面图；图6 (A)、 (B)是沿图5中X-X线及Y-Y线的元件搭载用基板及半 导体模块的剖面图；图7是表示第四实施例的对母板安装半导体模块的安装状态的模式图； 图8是表示第五实施例的对母板安装半导体^^莫块的安装状态的模式图。 标记i兌明1绝缘层la连接孔lb导体部2导电层2a信号配线2b通路接合面3导电层3a信号配线3b通路接合面4绝缘层4a连接孔4b导体部5导电层5a焊盘电极5b焊盘电极6绝缘层连接孔6b导体部7导电层7a焊盘电极7b 焊盘电极 7c焊盘电极8 配线层9 电路元件 9a 4言号电核^ 9b 信号电^L 10a 导电部件 10b 导电部件100元件搭载用基板 150半导体模块具体实施方式
下面，参照
将本发明具体化的实施例。需要说明的是，所有附 图中，同样的结构要素使用相同的符号，适当省略说明。 (第一实施例)图1是本发明第一实施例的元件搭载用基板及半导体模块的结构的平面 图。图2(A)是沿图1中X-X线的元件搭载用基板及半导体模块的剖面图， 图2 (B)是沿图1中Y-Y线的元件搭载用基板及半导体模块的剖面图。第一实施例的元件搭载用基板100具备将导电层2、 3、 5、 7及绝缘层1、 4、 6交互层叠多个的配线层8、设于导电层2和导电层3上且彼此相向平行 配置的信号配线2a、 3a、设于配线层8上面侧的导电层5上的一对焊盘电极 5a、 5b、设于配线层8下面侧的导电层7上的一对焊盘电极7a、 7b、贯通各 绝缘层设置且将上下导电层间电连接的导体部lb、 4b、 6b。另外，第一实施 例的半导体模块150具备元件搭载用基板100、搭载于元件搭载用基板100 的配线层8的一侧主面即上面侧的电路元件9、设于该电路元件9上且经由导 电部件10a、 10b与一对焊盘电极5a、 5b连接的一对信号电极9a、 9b。由此， 元件搭载用基板100及具备该基板的半导体模块150由从焊盘电极5a经由信 号配线2a直至焊盘电极7a的线路、和从焊盘电极5b经由信号配线32a直至 焊盘电极7b的线路构成一对差动传输线路。绝缘层1设于导电层2和导电层3之间。由绝缘层1将导电层2和导电 层3之间电绝缘。绝缘层1上采用以环氧树脂为主成分的膜，其厚度例如约为80jum。在此，作为以环氧树脂为主成分的绝缘层1,既可以为编织的玻璃 纤维中含浸了树脂的类型的膜，或者也可以为在绝缘层1中添加了具有约2 Mm 10ym程度的直径的填料的膜。作为该填料，有氧化铝(八1203 )、 二氧 化硅(Si02)、氮化铝(A1N)、氮化硅(SiN)、及氮化硼(BN)等。这种填 料的重量充填率优选约30% ~约80% 。导电层2及导电层3分别形成于绝缘层1的上下面。导电层2及导电层3 上例如采用铜(Cu)及铝(Al)等金属，其厚度例如约为20ym。导电层2 加工成信号配线2a及通路接合面2b等规定的配线图案，导电层3加工成信 号配线3a及通路接合面3b等规定的配线图案。在此，信号配线2a和信号配 线3a在规定的区域A彼此相向而平行配置，构成传输差动信号的一对信号配 线。在导电层2和导电层3之间的绝缘层1上，自其上面朝向下面具有连接 孔la,在该连接孔la内形成有由铜等构成的导体部lb。该导体部lb配置于 规定的位置，将形成于绝缘层1的上下面的导电层2和导电层3电连接。绝缘层4在绝缘层1的上面覆盖导电层2而形成。利用绝缘层4将导电 层2和导电层5之间电绝缘。绝缘层4采用具有与绝缘层1相同的组成的材 料，其膜厚例如约为60|am。导电层5形成于绝缘层4的上面。导电层5采用与导电层2、 3相同的金 属，其膜厚例如约为20 M m。导电层5加工成一对焊盘电极5a、 5b及配线部 (未图示)等规定的配线图案。在该一对焊盘电极5a、 5b上，电路元件9的 一对信号电极9a、 9b经由导电部件10a、 10b电连接。在导电层2和绝缘层5之间的绝缘层4上，自其上面朝向下面具有连接 孔4a,在该连接孔4a内形成有由铜等构成的导体部4b。该导体部4b配置于 规定的位置，将绝缘层4的上下面形成的导电层2和导电层5电连接。绝缘层6在绝缘层1的下面覆盖导电层3而形成。利用绝缘层6将导电 层3和导电层7之间电绝缘。绝缘层6采用具有与绝缘层1相同的组成的材 料，其膜厚例如约为60jum。导电层7形成于绝缘层6的下面。导电层7采用与导电层2、 3相同的金 属，其膜厚例如约为20|am。导电层7加工成一对焊盘电极7a、 7b及配线部 (未图示)等规定的配线图案。在此，该一对焊盘电极7a、 7b作为用于将来 自电路元件9的信号向外部传输的外部引出电极起作用。在导电层3和绝缘层7之间的绝缘层6上，自其下面朝向上面具有连接 孔6a,在该连接孔6a内形成有由铜等构成的导体部6b。该导体部6b配置于 规定的位置，将绝缘层6的上下面形成的导电层3和导电层7电连接。配线层8通过由上述的导电层2、 3、 5、 7及绝缘层1、 4、 6构成四层构 造的配线层而形成。电路元件9例如为IC芯片及LSI芯片等半导体元件。在此采用其上面具 备一对信号电极9a、 9b的LSI芯片。电路元件9经由粘接层(未图示)安装 于规定区域的绝缘层4上。导电部件10a、 10b采用金线等，导电层5的焊盘电极5a、 5b和电路元 件9的信号电极9a、 9b分别电引线连接。需要说明的是，为保护设于配线层 8 (绝缘层4)上的电路元件9不受来自外部的影响，也可以按照覆盖电路元 件9的方式形成由环氧树脂构成的密封树脂层(未图示)等。本实施例的元件搭载用基板100中，导体部4b和导体部lb、 6b的长度 和与导体部ib、 4b和导体部6b的长度和相等，其中，导体部4b将焊盘电极 5a和信号配线2a之间电连接、导体部lb、 6b将信号配线2a和焊盘电极7a 之间电连接、导体部lb、 4b将焊盘电极5b和信号配线3a之间电连接、导体 部6b将信号配线3a和焊盘电极7b之间电连接。另外，本实施例的元件搭载 用基板100中，配置有信号配线2a的导电层2的含有信号配线2a的配线长 度与配置有信号配线3a的导电层3的含有信号配线3a的配线长度相等。块，可得到如下这样的效果。(1 )在配线层8内将信号配线2a、 3a彼此相向而平行地层叠配置的状 态下，可将经由元件搭载用基板的焊盘电极5a、 5b和焊盘电极7a、 7b之间 的这样的信号配线2a、 3a的两条线路设为一对等长的差动传输线路。这是由 于，自焊盘电极5a到信号配线2a的线路长度和自焊盘电极5b到信号配线3a 的线路长度之差(相当于导体部lb的深度)由自信号配线2a到焊盘电极7a 的线路和自信号配线3a到焊盘电极7b的线路长度之差抵消。因此，由于能 够抑制差动阻抗的不匹配，故可得到能够正确地传输规定的信号且能够使搭 载的电路元件正常动作的元件搭载用基板。(2)由于将信号配线2a、 3a彼此相向而平行地层叠配置，从而与在相 同平面平行地配置信号配线的情况相比，可消减信号配线的占有面积，因此，可实现具有这样的信号配线的元件搭载用基板的小型化。(3)将电路元件9的一对信号电极9a、 9b与一对焊盘电极5a、 5b分别 电连接，使一对焊盘电极7a、 7b作为用于将电路元件9的信号向外部传输的 外部引出电极起作用，由此，能够准确且高速地传输来自搭载于元件搭载用 基板上的电路元件9的规定的信号。需要说明的是，在上述实施例中，表示了四层构造的配线层8的例子， 但本发明不限于此，例如也可以应用于具有两层构造或五层构造以上的构造 的配线层。该情况下，通过将一对信号配线在配线层内的不同的导电层间彼 此相向而平行地配置设置，并且将设于配线层的一侧主面的一对焊盘电极和 设于配线层的另一侧主面的一对焊盘电极经由将各导电层在元件搭载用基板 的垂直方向贯通设置的导体部连接，可享有同样的效果。在上述实施例中，表示了搭载有电路元件9的元件搭载用基板及半导体 模块的例子，但本发明不限于此，例如也可以为不搭载电路元件9的状态的 元件搭载用基板。在上述实施例中，表示了使元件搭载用基板的一对焊盘电极7a、 7b作为 外部引出电极起作用的例子，但不限于此，例如也可以在元件搭载用基板的 下面搭载其它电路元件，并将该电路元件的一对信号电极与元件搭载用基板 的一对焊盘电极7a、 7b分别连接。据此，可在元件搭载用基板的上面的电路 元件9和下面的电路元件之间准确且高速地传输规定的信号。另外，在将元 件搭载用基板的上面侧的电路元件9和下面侧的电路元件重叠配置的情况下， 可将元件4荅载用基板进一 步小型化。下面详述这样的实施例。 (第二实施例)图3是表示本发明第二实施例的元件搭载用基板及半导体模块的结构的 平面图。图4 ( A)是沿图3中X-X线的元件搭载用基板及半导体模块的剖 面图，图4 ( B)是沿图3中Y-Y线的元件搭载用基板及半导体模块的剖面图。半导体模块250中，在元件搭载用基板200的配线层8下面侧的导电层7 上设有多个焊盘电极7c。本实施例的电路元件11是BGA型IC芯片，在平的 封装的下面，外部输入输出用焊盘(未图示)格子状地并排设置，且该焊盘 和焊盘电极7c经由焊锡球12连接。在图3、图4所示的半导体模块250中， 由从焊盘电极5a经由信号配线2a直至焊盘电极7a的线路、和从焊盘电极5b经由信号配线3a直至焊盘电极7b的线路构成等长度的一对差动传输线路。 需要说明的是，也可以由等长度的一对差动传递线路将电路元件9及电路元 件11的焊盘电极彼此之间连接。 (第三实施例)图5是表示本发明第三实施例的元件搭载用基板及半导体模块的结构的 平面图。图6 (A)是沿图5中X-X线的元件搭载用基板及半导体模块的剖 面图，图6 (B )是沿图5中Y - Y线的元件搭载用基板及半导体模块的剖面图。第三实施例的半导体模块350中，不仅搭载有第一实施例的半导体模块 150的电路元件9，而且还在搭载有电路元件9的面的相反一侧的面上搭载有 电路元件13。需要说明的是，本实施例的元件搭载用基板300实质上与第一 实施例的元件搭载用基板100是相同的，因此，相同要素使用相同符号，适 当省略说明。电路元件13例如为IC芯片及LSI芯片等半导体元件。本实施例中，采 用电路元件13的下面具备多对信号电极14a、 14b、 15a、 15b的LSI芯片。 电路元件13通过粘接层(未图示)安装于规定区域的绝缘层6上。导电部件16a、 16b采用金线等，将导电层7的焊盘电极7a、 7b和电路 元件13的信号电极14a、 14b分别电引线连接。另外，导电部件17a、 17b采 用金线等，将导电层7的焊盘电极18a、 18b和电路元件13的信号电极15a、 15b分别电引线连接。需要说明的是，为保护设于配线层8 (绝缘层6)上的 电路元件13不受来自外部的影响，也可以按照覆盖电路元件13的方式形成 由环氧树脂构成的密封树脂层(未图示)等。 (第四实施例)本实施例中，对将上述各实施例中说明的半导体模块嵌入安装于母板上 的方法进行说明。图7是表示第四实施例的对母板安装半导体模块的安装状 态的模式图。母板440是可层叠地构成用于构成电子装置的多个部件的电子 电路基板。本实施例的母板440上，按照不与层叠的半导体模块450具备的 元件搭载用基板400的一侧面设置的电路元件400干涉的方式形成有贯通孔 420。半导体模块450的元件搭载用基板400具有将电路元件409和电路元件 411电连接的彼此等长度的一对差动传输线路402、将电路元件409和母板440电连接的彼此等长的一对差动传输线路403。需要说明的是，为便于说明，图 7所示的各差动传输线路402、 403由一条线表示，但由两条配线成对的点与 上述各实施例中说明的元件搭载用基板相同。 (第五实施例)本实施例中，对将上述各实施例中说明的半导体模块垂直安装于母板上 的方法进行说明。图8是表示第五实施例的对母板安装半导体模块的安装状 态的模式图。本实施例的母板540上形成有按照插入安装的半导体模块550 的端部并将其固定的方式构成的插入口 520。半导体才莫块550,以插入到插入 口 520内的状态，与在母板540上形成有设于端部的外部连接端子522的未 图示的电极接触、固定。半导体模块550的元件搭载用基板550具有将电路元件509和电路元件 511电连接的彼此等长度的一对差动传输线路502、 503、将电路元件509和 母板540电连接的彼此等长度的一对差动传输线路504，将电路元件511和母 板540电连接的彼此等长度的一对差动传输线路505。需要说明的是，为便于 说明，图8所示的各差动传输线路502、 503、 504、 505由一条线表示，但由 两条配线成对的点与上述各实施例中说明的元件搭载用基板相同。以上参照上述的各实施例对本发明进行了说明，但本发明不限于上述的 各实施例，即使将各实施例的结构适当组合及置换也是属于本发明的。另夕卜， 基于本领域技术人员的知识，也可以对各实施例增加各种设计变更等变形， 增加这种变形的实施例也属于本发明的范围。
权利要求
1、一种元件搭载用基板，其特征在于，具备将导电层和绝缘层交互层叠了多个的配线层、设于所述配线层的一侧主面的一对第一电极、设于所述配线层内的不同的导电层上且彼此相向平行地配置的信号配线、设于所述配线层的另一侧主面的一对第二电极、贯通所述绝缘层设置且将所述第一电极和所述信号配线之间及所述信号配线和所述第二电极之间分别电连接的导体部，由从所述第一电极一侧到所述第二电极一侧的第一线路和从所述第一电极的另一侧到所述第二电极的另一侧的第二线路构成等长的一对差动传输线路。
2、 如权利要求1所述的元件搭载用基板，其特征在于，所述第一线路 的所述导体部从一侧主面朝向另 一侧主面在每个绝缘层上各设置一个，所述 第二线路的所述导体部从一侧主面朝向另一侧主面在每个绝缘层上各设置 一个。
3、 一种元件搭载用基板，其特征在于，具备 将导电层和绝缘层交互层叠了多个的配线层、 设于所述配线层的 一侧主面的 一对第 一 电极、,置的信号配线、设于所述配线层的另一侧主面的一对第二电极、贯通所述绝缘层设置且将所述一对第一电极的一个和所述一对信号配 线的 一个之间电连接的第 一导体部、贯通所述绝缘层设置且将所述一对信号配线的一个和所述一对第二电 极的一个之间电连接的第二导体部、贯通所述绝缘层设置且将所述一对第一电极的另一个和所述一对信号 配线的另 一个之间电连接的第三导体部、贯通所述绝缘层设置且将所述一对信号配线的另一个和所述一对第二 电极的另一个之间电连接的第四导体部，配置有所述一对信号配线的一个的导电层的含有所述一对信号配线的 一个的配线长度、与配置有所述一对信号配线的另一个的导电层的含有所述 一对信号配线的另 一个的配线长度相等，垂直于配线层的主面的方向上的所述第一导体部和所述第二导体部的 长度之和、与垂直于配线层的主面的方向上的所述第三导体部和所述第四导 体部的长度之和相等，由从所述第 一 电极的 一侧到所述第二电极的 一侧的第 一线路和从所述 第一电极的另一侧到所述第二电极的另一侧的第二线路构成等长的一对差 动传输线路。
4、 一种半导体模块，其特征在于，具备如权利要求1~3中任一项所述的元件搭载用基板和所述元件搭载用基 板的所述配线层的一侧主面上设置的电路元件，将所述电路元件的一对信号电极与所述一对第一电极分别电连接，所述 一对第二电极作为外部引出电极起作用。
5、 一种半导体模块，其特征在于，具备如权利要求1~3中任一项所述的元件搭载用基板、所述元件搭载用基 板的所述配线层的一侧主面上设置的第一电路元件和所述元件搭载用基板 的所述配线层的另 一侧主面上设置的第二电路元件，将所述第一电路元件的一对信号电极与所述一对第一电极分别电连接， 将所述第二电路元件的一对信号电极与所述一对第二电极分别电连接。
全文摘要
本发明涉及差动信号的传输特性优良且小型化的元件搭载用基板及半导体模块。其具备配线层(8)、设于导电层(2)和导电层(3)上且彼此相向平行配置的信号配线(2a、3a)、设于配线层上面侧的一对焊盘电极(5a、5b)、设于配线层下面侧的焊盘电极(7a、7b)、贯通各绝缘层设置且将上下导电层间电连接的导体部(1b、4b、6b)、搭载于配线层上面侧的电路元件(9)、设于该电路元件且经导电部件(10a、10b)与焊盘电极连接的信号电极(9a、9b)，由从焊盘电极(5a)经信号配线(2a)至焊盘电极(7a)的线路、和从焊盘电极(5b)经信号配线(3a)至焊盘电极(7b)的线路构成等长的一对差动传输线路。
文档编号H01L23/48GK101271879SQ200710161780
公开日2008年9月24日 申请日期2007年9月26日 优先权日2006年9月29日
发明者今冈俊一, 泽井彻郎 申请人:三洋电机株式会社