多層プリント配線板
【課題】 クロストークノイズを低減し、信号の波形の立ち上がりを急峻にしながら、高密度化を図れる多層プリント配線板を提供する。
【解決手段】 信号線４０Ｓ、グランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐ間を絶縁する線間絶縁層３６を高誘電率にすると共に、層間を絶縁する層間絶縁層３０、１３０を低誘電率に形成する。層間絶縁層３０の誘電率が低いため、上下層の信号線４０Ｓ、１４０Ｓの結合容量が低下するので、上下の層の信号線間でのクロストークが低減される。また、同一導体層の信号線４０Ｓ、グランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐ間を絶縁する線間絶縁層３６の誘電率が高いために、等価的に信号線４０Ｓ、グランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐを近接させて配設したのと同様になり、信号線を伝送される信号（パルス）を波形を鈍らせなくなる。即ち、電界の漏れが小さくなり、信号の波形の立ち上がりが速くなる。
【解決手段】 信号線４０Ｓ、グランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐ間を絶縁する線間絶縁層３６を高誘電率にすると共に、層間を絶縁する層間絶縁層３０、１３０を低誘電率に形成する。層間絶縁層３０の誘電率が低いため、上下層の信号線４０Ｓ、１４０Ｓの結合容量が低下するので、上下の層の信号線間でのクロストークが低減される。また、同一導体層の信号線４０Ｓ、グランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐ間を絶縁する線間絶縁層３６の誘電率が高いために、等価的に信号線４０Ｓ、グランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐを近接させて配設したのと同様になり、信号線を伝送される信号（パルス）を波形を鈍らせなくなる。即ち、電界の漏れが小さくなり、信号の波形の立ち上がりが速くなる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、同一の導体層において、電源線およびグランド線で信号線が挟まれるか、もしくは同一の導体層において、電源線またはグランド線で信号線が囲まれてなり、上層と下層の導体回路が層間絶縁剤により絶縁される多層プリント配線板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多層プリント配線板は、信号線間のクロストークノイズを低減すると共に、信号の波形の立ち上がりが鈍るのを防ぐ必要がある。ここで、クロストークノイズとは、１の信号線が隣接する他の信号線との容量結合により、該他の信号線上の信号の影響を受けることを言う。信号の波形の立ち上がりの鈍りとは、１の信号線上に図７（Ａ）に示すようにパルスＰが伝送される際に、他の信号線との間の影響を受けると、図７（Ｂ）に示すようにパルスＰの立ち上がりが鈍ることを言う。ここで、かかる立ち上がりの鈍りがあると、時刻Ｔ１にてパルスを送出した際に、受信側でｔ時間遅延した時刻Ｔ２にてパルスＰの立ち上がりを検出することになり、信号の伝送に遅れが発生する。かかる、伝送の遅れを最小限に止めるため、波形の立ち上がりを急峻となるようにする必要がある。
【０００３】このように、信号線間のクロストークノイズを低減すると共に、信号の波形の立ち上がりを急峻にするために、図８（Ａ）に示すように一層の全面に電源膜４０Ｐを設けた電源層Ｌ１を形成し、また、全面にグランド３４０Ｇを設けたグランド層Ｌ４とし、その間の層Ｌ２、Ｌ３に信号線４０Ｓ、１４０Ｓを設ける構成が採用されていた。しかしながら、図８（Ａ）に示す構成では、電源層Ｌ１およびグランド層Ｌ４に一層全てが費やされるため、高密度化に一定の限界が見られた。そこで、図８（Ｂ）に示すように同一の導体層Ｌ２において、信号線１４０Ｓをグランド線１４０Ｇおよび電源線１４０Ｐで挟み、同様に導体層Ｌ１において、信号線４０Ｓをグランド線４０Ｇおよび電源線４０Ｐで挟む構成や、或いは、図８（Ｃ）に示すような信号線４０Ｓをグランド線４０Ｇ（または電源線）で囲む構成が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示す構成ではクロストークノイズが大きく、また、信号の波形の立ち上かりが遅いという問題が見られた。本発明者は、この問題の原因が、信号線−電源線間、信号線−グランド線間の材料と信号線同士を絶縁する層間の材料が同一であり、誘電率が同じであることに問題があることを知見した。
【０００５】本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、クロストークノイズを低減し、信号の波形の立ち上がりを急峻にしながら、高密度化を図れる多層プリント配線板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記目的を達成するため、同一の導体層において、電源線およびグランド線で信号線が挟まれるか、もしくは同一の導体層において、電源線またはグランド線で信号線が囲まれてなる構成を、少なくとも２層以上有する多層プリント配線板において、線間を絶縁する材料は層間を絶縁する材料よりも誘電率が高いことを技術的特徴とする。
【０００７】請求項２では、請求項１において、同一の導体層において、電源線およびグランド線で、もしくは、電源線またはグランド線で複数の信号線が囲まれてなることを技術的特徴する。
【０００８】請求項３では、請求項１又は２において、前記線間を絶縁する材料、及び、前記層間を絶縁する材料は、樹脂に無機粒子を添加してなることを技術的特徴とする。
【０００９】請求項１では、層間を絶縁する材料の誘電率が低いため、上下層の信号線の結合容量が低下するので、上下の層の信号線間でのクロストークが低減される。また、同一導体層の信号線間を絶縁する材料が誘電率が高いために、等価的に信号線に隣接する電源線又はグランド線と近接させて配設したのと同様になり、信号線を伝送される信号（パルス）を波形を鈍らせなくなる。即ち、電界の漏れが小さくなり、信号の波形の立ち上がりが速くなる。
【００１０】請求項２では、複数の信号線を、電源線およびグランド線、もしくは、電源線またはグランド線で挟むことで、配線中の信号線の割合を高め、多層プリント配線板の高密度化を図ることが可能となる。
【００１１】請求項３では、線間を絶縁する材料及び層間を絶縁する材料を、樹脂に無機粒子を添加して構成するため、容易に誘電率を調整することができる。ここで、無機粒子としては、アルミナ、チタニア、ガラスなどがよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板について図を参照して説明する。先ず、多層プリント配線板の構成について、図４（Ａ）を参照して説明する。この第１実施形態のプリント配線板は、第１の導体層Ｌ１と第２の相対層Ｌ２とを絶縁する層間絶縁層１３０が低い誘電率となるように構成されている。また、第１導体層Ｌ１上に配設される信号線４０Ｓが、グランド線４０Ｇと電源線４０Ｐとの間に配設され、該信号線４０Ｓ、グランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐを絶縁する線間絶縁層３６の誘電率が、上述した層間絶縁層３０の誘電率よりも高いように構成されている。同様に、第２導体層Ｌ２上の信号線１４０Ｓ、グランド線１４０Ｇ、電源線１４０Ｐ、及び、線間絶縁層１３６が形成されている。
【００１３】ここで、第１導体層Ｌ１上の信号線４０Ｓと、第２導体層Ｌ２上の信号線１４０Ｓとの間を層間絶縁層１３０は、誘電率が低く構成されているため、該信号線４０Ｓと信号線１４０Ｓとの間の容量結合係数が下がり、両信号線４０Ｓ、１４０Ｓ間のクロストークが軽減される。
【００１４】また、信号線４０Ｓと電源線４０Ｐ又はグランド線４０Ｇとの間の線間絶縁層３６は、誘電率が高いため、等価的に信号線４０Ｓに隣接する電源線４０Ｐ又はグランド線４０Ｇと近接させて配設したのと同等になり、信号線４０Ｓを伝送される信号（パルス）を波形を鈍らせなくなる。即ち、電界の漏れが小さくなり、信号の波形の立ち上がりが速くなる。
【００１５】この現象について、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して説明する。図５（Ａ）は、信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを離して配置した場合の磁力線分布を破線で示し、電力線分布を実線で示している。また、図５（Ｂ）に信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを近接させて配置した場合の磁力線分布及び電力線分布を示している。図５（Ａ）に示すように信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを離して配置した場合には、第１導体層Ｌ１の信号線４０Ｓからの磁力線及び電力線が、第２導体層Ｌ２の信号線１４０Ｓと多く交差している。これに対して、図５（Ｂ）に示すように信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを近接して配置した場合には、第１導体層Ｌ１の信号線４０Ｓからの磁力線及び電力線が、第２導体層Ｌ２の信号線１４０Ｓと交差し難くなる。ここで、該信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐと間を絶縁する線間絶縁層３６（図４（Ａ）参照）の誘電率を高めることは、等価的に図５（Ｂ）に示すように信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを近接して配置することに相当し、第１導体層Ｌ１の信号線４０Ｓからの影響を第２導体層Ｌ２の信号線１４０Ｓが受け難くなる。このため、図７（Ａ）、図７（Ｂ）を参照して上述したように信号線４０Ｓを伝送される信号（パルス）の波形を鈍らせなくなり、等価的にパルスの伝送速度を高めることが可能となる。
【００１６】引き続き、該低誘電率の層間絶縁剤と、高誘電率の線間絶縁剤の製造方法に付いて述べる。ここでは、先ず、層間絶縁剤の調製について説明する。
（ａ）脂環式エポキシ樹脂（大日本インキ株式会社製、ＥＰｌＣＬＯＮＨＰ−７２００）を４５重量部、感光性モノマー（東亜合成製：商品名アロニックスＭ３１５）１０重量部、消泡剤（サンノプコ製 Ｓ−６５）０．５重量部、ＮＭＰを３．６重量部を撹拌混合する。
【００１７】（ｂ）ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）１２重量部、エポキシ樹脂粒子（三洋化成製 商品名 ポリマーポール）の平均粒径１．０μｍを７．２重量部、平均粒径０．５μｍのものを３．０９重量部を混合した後、さらにＮＭＰ３０重量部を添加し、ビーズミルで撹拌混合する。
【００１８】（ｃ）イミダゾール硬化剤（四国化成製：商品名２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）２重量部、光開始剤（チバガイギー製 イルガキュア ｌ−９０７）２重量部、光増感剤（日本化薬製：ＤＥＴＸ−Ｓ）０．２重量部、ＮＭＰｌ．５重量部を撹拌混合する。これら（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を混合して層間絶縁剤を得る。誘電率は約３．３である。
【００１９】引き続き、線間絶縁剤の製造について説明する。
（ｄ）クレゾールノポラック型エポキシ樹脂（日本化薬製）のエポキシ基５０％をアクリル化した感光性付与のオリゴマー（分子量４０００）を１００重量部、メチルエチルケトンに溶解させた２０重量％のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル製 エピコート１００１）３２重量部、感光性モノマーである多価アクリルモノマー（日本化薬製 Ｒ６０４）６．４重量部、同じく感光性モノマーである多価アクリルモノマー（共栄社化学製、ＤＰＥ６Ａ）３．２重量部を混合し、さらにレベリング剤（共栄社化学製 ポリフローＮｏ．７５）を全重量１００重量部に対して０．５重量部混合して撹拌混合する。
【００２０】（ｅ）イミダゾール硬化剤（四国化成製：商品名２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）３．４重量部、光開始剤（チバガイギー製 イルガキュア Ｉ−９０７）２重量部、光増感剤（日本化薬製：ＤＥＴＸ−Ｓ）０．２重量部、チタニア（平均粒径１．６μｍ）を６０重量部、ＮＭＰ１．５重量部を撹拌混合する。これら（ｄ）、（ｅ）を混合して線間絶縁剤を得る。誘電率は約４．７である。
【００２１】引き続き、上述した層間絶縁剤及び線間絶縁剤を用いる多層プリント配線板の製達行程について、図１〜図３を参照して説明する。
（１）厚さ１ｍｍのガラスエポキシ樹脂またはＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂からなる基板２０の両面に１８μｍの銅箔２２がラミネートされている銅張積層板２０ａを出発材料とする（図１（Ａ））。まず、この銅張積層板２０ａをドリル削孔し、スルーホール用の通孔２４を形成してから、めっきレジストを形成した後、無電解めっき処理してスルーホール２６を形成する（図１（Ｂ））さらに、銅箔２２を常法に従いパターン状にエッチングすることにより、基板２０の両面に内層銅パターン２８を形成する（図１（Ｃ））。
【００２２】（２）上述したように調製した樹脂絶縁剤群（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を撹拌混合し、樹脂絶縁剤を調製した後、該樹脂絶縁剤を基板２０表面にロールコータにて均一に塗布すると共に、スルーホール２６内に充填する。さらに水平状態で２０分間放置してから、６０℃で３０分の乾燥を行い、厚さ３５μｍの層間絶縁層３０を形成する（図１（Ｄ））
【００２３】（３）層間絶縁層３０を形成した基板２０の両面に、８５μｍφの黒円３２ａが印刷されたフォトマスクフィルム３２を密着させ、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2 で露光する（図１（Ｅ））。これをＤＭＴＧ溶液でスプレー現像することにより、層間絶縁層３０に８５μｍφのバイアホールとなる開口を形成する。さらに、当該基板を超高圧水銀灯により３０００ｍＪ／ｃｍ2 で露光し、１００℃で１時間、その後１５０℃で５時間の加熱処理をすることにより、フォトマスクフィルムに相当する寸法精度に優れた開口（バイアホール形成用開口）３０ａを形成する。（図２（Ｆ））
【００２４】（４）開口３０ａの形成された基板２０を、クロム酸に２分間浸漬し、樹脂マトリックス中のエポキシ樹脂粒子を溶解して、当該樹脂層間絶縁層３０の表面を粗面とし、その後、中和溶液（シプレイ社製）に浸漬した後に水洗いする（図２（Ｇ））。
【００２５】（５）この粗面化処理（粗化深さ６μｍ）を行った基板にパラジウム触媒（アトテック製）を付与することにより、樹脂層間絶縁層３０及びバイアホール用開口３０ａに触媒核を付ける。
【００２６】（６）上述したように調整した線間絶縁層の組成物（ｄ）、（ｅ）を撹拌混合し液状レジストを用意する。
（７）上記の触媒核付与の処理を終えた基板の両面に、上記液状レジストをロールコーターを用いて塗布し、６０℃で３０分の乾燥塊を行い厚さ３０μｍレジスト層３２を形成する（図２（Ｈ））。
【００２７】（８）ついで、導体回路に対応するパターン３４ａの形成されたフォトマスクフィルム３４を載置して４００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線を照射し、露光する（図２（Ｉ））。
【００２８】（９）フォトマスクフィルム３４を取り除き、レジスト層をＤＭＴＧで溶解現像し、基板２０上に導体回路パターン部の抜けたメッキ用レジストを形成し、更に、超高圧水銀灯にて６０００ｍＪ／ｃｍ2 で露光し、１０００℃で１時間、その後、１５０℃で３時間の加熱処理を行い、層間絶縁層３０の上に線間絶縁層となる永久レジスト３６を形成する（図３（Ｊ））。
【００２９】（１０）上記永久レジスト３６の形成された基板２０に、予めめっき前処理（具体的には触媒核の活性化）を施し、その後、無電解銅めっき浴による無電解めっきによって、レジスト非形成部に厚さ１５μｍ程度の無電解銅めっき３８を析出させて、外層銅パターン（図４（Ａ）中に示すグランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐ、信号線４０Ｓ）４０、バイアホール４２を形成することにより、アディティプ法による第１導体層Ｌ１を形成する。
金属塩…ＣｕＳＯ4 ・５Ｈ2 Ｏ：８．６ｍＭ錯化剤…ＴＥＡ（トリエタノールアミン）：０．１５Ｍ還元剤…ＨＣＨＯ ： ０．０２Ｍその他…安定剤（ビピリジル、フェロシアン化カリウム等）：少量析出速度は、６μｍ／時間
【００３０】（１１）このようにしてアディティプ法による導体層Ｌ１を形成した後、＃６００のベルト研磨紙を用いたベルトサンダー研磨により、基板２０の片面を、永久レジスト３６の表層とバイアホール４２の銅（無電解めっき）３８の最上面とが揃うまで研磨する（図３（Ｌ））。引き続き、ベルトサンダーによる傷を取り除くためにバフ研磨を行う（バフ研磨のみでもよい）。そして、他方の面についても同様に研磨して、基板両面が平滑なプリント配線基板を形成する。このプリント配線板は、図４（Ａ）を参照して上述したように電源線４０Ｐおよびグランンド線４０Ｇにより信号線４０Ｓが挟まれている構成を採用した。
【００３１】（１２）（２）〜（１１）を繰り返して、線間絶縁層１３６、及び層間絶縁層１３０、外層銅パターン１４０から成る第２導体層Ｌ２をビルトアップすることにより、多層プリント配線板を完成する（図３（Ｍ））。
【００３２】なお、図４（Ａ）に示す多層プリント配線板では、電源線４０Ｐとグランド線４０Ｇの間に１本の信号線４０Ｓを配設したが、電源線４０Ｐと電源線４０Ｐとの間に信号線を配設することも、また、グランド線４０Ｇとグランド線４０Ｇとの間に信号線４０Ｓを配設することも可能である。
【００３３】更に、第１実施形態の多層プリント配線板では、図４（Ｂ）に示すように、電源線４０Ｐ−グランド線４０Ｇ間、電源線４０Ｐ−電源線４０Ｐ間、又は、グランド線４０Ｇ−グランド線４０Ｇ間に複数の信号線４０Ｓを配設することも可能である。このように複数の信号配線を配設することで、配線中の信号線の割合を高め、多層プリント配線板の高密度化を図ることが可能となる。
【００３４】引き続き、本発明の第２実施形態に係る多層プリント配線板について図６を参照して説明する。図１〜図３を参照して上述したように第１実施形態の多層プリント配線板においては、基板２０の直上に形成されている内層銅パターン２８間には高誘電率の線間絶縁層が設けられていなかった。これに対して、図６に示すように第２実施形態の多層プリント配線板では、内層銅パターン２８間に高誘電率の線間絶縁層２９が設けられて、該内層銅パターン２８でのクロストークが低減され、信号（パルス）を波形の立ち上がりの改善が図られている。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、請求項１では、層間を絶縁する材料の誘電率が低いため、上下層の信号線の結合容量が低下するので、上下の層の信号線間でのクロストークが低減される。また、同一導体層の信号線間を絶縁する材料が誘電率が高いために、電界の漏れが小さくなり、信号の波形の立ち上がりが速められる。
【００３６】請求項２では、複数の信号線を、電源線およびグランド線、もしくは、電源線またはグランド線で挟むことで、配線中の信号線の割合を高め、多層プリント配線板の高密度化を図ることが可能となる。
【００３７】請求項３では、線間を絶縁する材料及び層間を絶縁する材料を、樹脂に無機粒子を添加して構成するため、容易に誘電率を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造を示す行程図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造を示す行程図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造を示す行程図である。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、第１実施形態の多層プリント配線板の構成を示す説明図である。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、信号線と電源線との距離に応じた磁力線分布及び電力線分布を示す説明図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る多層プリント配線板の構成を示す説明図である。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は信号線上のパルスの伝送波形を示す波形図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、従来技術に係る多層プリント配線板の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
２０ 基板
２２ 銅箔
２８ 内層銅パターン
３０ 層間絶縁層
３６ 線間絶縁層
４０ 外層銅パターン
４０Ｓ 信号線
４０Ｇ グランド線
４０Ｐ 電源線
４２ バイヤホール
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、同一の導体層において、電源線およびグランド線で信号線が挟まれるか、もしくは同一の導体層において、電源線またはグランド線で信号線が囲まれてなり、上層と下層の導体回路が層間絶縁剤により絶縁される多層プリント配線板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多層プリント配線板は、信号線間のクロストークノイズを低減すると共に、信号の波形の立ち上がりが鈍るのを防ぐ必要がある。ここで、クロストークノイズとは、１の信号線が隣接する他の信号線との容量結合により、該他の信号線上の信号の影響を受けることを言う。信号の波形の立ち上がりの鈍りとは、１の信号線上に図７（Ａ）に示すようにパルスＰが伝送される際に、他の信号線との間の影響を受けると、図７（Ｂ）に示すようにパルスＰの立ち上がりが鈍ることを言う。ここで、かかる立ち上がりの鈍りがあると、時刻Ｔ１にてパルスを送出した際に、受信側でｔ時間遅延した時刻Ｔ２にてパルスＰの立ち上がりを検出することになり、信号の伝送に遅れが発生する。かかる、伝送の遅れを最小限に止めるため、波形の立ち上がりを急峻となるようにする必要がある。
【０００３】このように、信号線間のクロストークノイズを低減すると共に、信号の波形の立ち上がりを急峻にするために、図８（Ａ）に示すように一層の全面に電源膜４０Ｐを設けた電源層Ｌ１を形成し、また、全面にグランド３４０Ｇを設けたグランド層Ｌ４とし、その間の層Ｌ２、Ｌ３に信号線４０Ｓ、１４０Ｓを設ける構成が採用されていた。しかしながら、図８（Ａ）に示す構成では、電源層Ｌ１およびグランド層Ｌ４に一層全てが費やされるため、高密度化に一定の限界が見られた。そこで、図８（Ｂ）に示すように同一の導体層Ｌ２において、信号線１４０Ｓをグランド線１４０Ｇおよび電源線１４０Ｐで挟み、同様に導体層Ｌ１において、信号線４０Ｓをグランド線４０Ｇおよび電源線４０Ｐで挟む構成や、或いは、図８（Ｃ）に示すような信号線４０Ｓをグランド線４０Ｇ（または電源線）で囲む構成が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示す構成ではクロストークノイズが大きく、また、信号の波形の立ち上かりが遅いという問題が見られた。本発明者は、この問題の原因が、信号線−電源線間、信号線−グランド線間の材料と信号線同士を絶縁する層間の材料が同一であり、誘電率が同じであることに問題があることを知見した。
【０００５】本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、クロストークノイズを低減し、信号の波形の立ち上がりを急峻にしながら、高密度化を図れる多層プリント配線板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記目的を達成するため、同一の導体層において、電源線およびグランド線で信号線が挟まれるか、もしくは同一の導体層において、電源線またはグランド線で信号線が囲まれてなる構成を、少なくとも２層以上有する多層プリント配線板において、線間を絶縁する材料は層間を絶縁する材料よりも誘電率が高いことを技術的特徴とする。
【０００７】請求項２では、請求項１において、同一の導体層において、電源線およびグランド線で、もしくは、電源線またはグランド線で複数の信号線が囲まれてなることを技術的特徴する。
【０００８】請求項３では、請求項１又は２において、前記線間を絶縁する材料、及び、前記層間を絶縁する材料は、樹脂に無機粒子を添加してなることを技術的特徴とする。
【０００９】請求項１では、層間を絶縁する材料の誘電率が低いため、上下層の信号線の結合容量が低下するので、上下の層の信号線間でのクロストークが低減される。また、同一導体層の信号線間を絶縁する材料が誘電率が高いために、等価的に信号線に隣接する電源線又はグランド線と近接させて配設したのと同様になり、信号線を伝送される信号（パルス）を波形を鈍らせなくなる。即ち、電界の漏れが小さくなり、信号の波形の立ち上がりが速くなる。
【００１０】請求項２では、複数の信号線を、電源線およびグランド線、もしくは、電源線またはグランド線で挟むことで、配線中の信号線の割合を高め、多層プリント配線板の高密度化を図ることが可能となる。
【００１１】請求項３では、線間を絶縁する材料及び層間を絶縁する材料を、樹脂に無機粒子を添加して構成するため、容易に誘電率を調整することができる。ここで、無機粒子としては、アルミナ、チタニア、ガラスなどがよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板について図を参照して説明する。先ず、多層プリント配線板の構成について、図４（Ａ）を参照して説明する。この第１実施形態のプリント配線板は、第１の導体層Ｌ１と第２の相対層Ｌ２とを絶縁する層間絶縁層１３０が低い誘電率となるように構成されている。また、第１導体層Ｌ１上に配設される信号線４０Ｓが、グランド線４０Ｇと電源線４０Ｐとの間に配設され、該信号線４０Ｓ、グランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐを絶縁する線間絶縁層３６の誘電率が、上述した層間絶縁層３０の誘電率よりも高いように構成されている。同様に、第２導体層Ｌ２上の信号線１４０Ｓ、グランド線１４０Ｇ、電源線１４０Ｐ、及び、線間絶縁層１３６が形成されている。
【００１３】ここで、第１導体層Ｌ１上の信号線４０Ｓと、第２導体層Ｌ２上の信号線１４０Ｓとの間を層間絶縁層１３０は、誘電率が低く構成されているため、該信号線４０Ｓと信号線１４０Ｓとの間の容量結合係数が下がり、両信号線４０Ｓ、１４０Ｓ間のクロストークが軽減される。
【００１４】また、信号線４０Ｓと電源線４０Ｐ又はグランド線４０Ｇとの間の線間絶縁層３６は、誘電率が高いため、等価的に信号線４０Ｓに隣接する電源線４０Ｐ又はグランド線４０Ｇと近接させて配設したのと同等になり、信号線４０Ｓを伝送される信号（パルス）を波形を鈍らせなくなる。即ち、電界の漏れが小さくなり、信号の波形の立ち上がりが速くなる。
【００１５】この現象について、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して説明する。図５（Ａ）は、信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを離して配置した場合の磁力線分布を破線で示し、電力線分布を実線で示している。また、図５（Ｂ）に信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを近接させて配置した場合の磁力線分布及び電力線分布を示している。図５（Ａ）に示すように信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを離して配置した場合には、第１導体層Ｌ１の信号線４０Ｓからの磁力線及び電力線が、第２導体層Ｌ２の信号線１４０Ｓと多く交差している。これに対して、図５（Ｂ）に示すように信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを近接して配置した場合には、第１導体層Ｌ１の信号線４０Ｓからの磁力線及び電力線が、第２導体層Ｌ２の信号線１４０Ｓと交差し難くなる。ここで、該信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐと間を絶縁する線間絶縁層３６（図４（Ａ）参照）の誘電率を高めることは、等価的に図５（Ｂ）に示すように信号線４０Ｓとグランド線４０Ｐとを近接して配置することに相当し、第１導体層Ｌ１の信号線４０Ｓからの影響を第２導体層Ｌ２の信号線１４０Ｓが受け難くなる。このため、図７（Ａ）、図７（Ｂ）を参照して上述したように信号線４０Ｓを伝送される信号（パルス）の波形を鈍らせなくなり、等価的にパルスの伝送速度を高めることが可能となる。
【００１６】引き続き、該低誘電率の層間絶縁剤と、高誘電率の線間絶縁剤の製造方法に付いて述べる。ここでは、先ず、層間絶縁剤の調製について説明する。
（ａ）脂環式エポキシ樹脂（大日本インキ株式会社製、ＥＰｌＣＬＯＮＨＰ−７２００）を４５重量部、感光性モノマー（東亜合成製：商品名アロニックスＭ３１５）１０重量部、消泡剤（サンノプコ製 Ｓ−６５）０．５重量部、ＮＭＰを３．６重量部を撹拌混合する。
【００１７】（ｂ）ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）１２重量部、エポキシ樹脂粒子（三洋化成製 商品名 ポリマーポール）の平均粒径１．０μｍを７．２重量部、平均粒径０．５μｍのものを３．０９重量部を混合した後、さらにＮＭＰ３０重量部を添加し、ビーズミルで撹拌混合する。
【００１８】（ｃ）イミダゾール硬化剤（四国化成製：商品名２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）２重量部、光開始剤（チバガイギー製 イルガキュア ｌ−９０７）２重量部、光増感剤（日本化薬製：ＤＥＴＸ−Ｓ）０．２重量部、ＮＭＰｌ．５重量部を撹拌混合する。これら（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を混合して層間絶縁剤を得る。誘電率は約３．３である。
【００１９】引き続き、線間絶縁剤の製造について説明する。
（ｄ）クレゾールノポラック型エポキシ樹脂（日本化薬製）のエポキシ基５０％をアクリル化した感光性付与のオリゴマー（分子量４０００）を１００重量部、メチルエチルケトンに溶解させた２０重量％のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル製 エピコート１００１）３２重量部、感光性モノマーである多価アクリルモノマー（日本化薬製 Ｒ６０４）６．４重量部、同じく感光性モノマーである多価アクリルモノマー（共栄社化学製、ＤＰＥ６Ａ）３．２重量部を混合し、さらにレベリング剤（共栄社化学製 ポリフローＮｏ．７５）を全重量１００重量部に対して０．５重量部混合して撹拌混合する。
【００２０】（ｅ）イミダゾール硬化剤（四国化成製：商品名２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）３．４重量部、光開始剤（チバガイギー製 イルガキュア Ｉ−９０７）２重量部、光増感剤（日本化薬製：ＤＥＴＸ−Ｓ）０．２重量部、チタニア（平均粒径１．６μｍ）を６０重量部、ＮＭＰ１．５重量部を撹拌混合する。これら（ｄ）、（ｅ）を混合して線間絶縁剤を得る。誘電率は約４．７である。
【００２１】引き続き、上述した層間絶縁剤及び線間絶縁剤を用いる多層プリント配線板の製達行程について、図１〜図３を参照して説明する。
（１）厚さ１ｍｍのガラスエポキシ樹脂またはＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂からなる基板２０の両面に１８μｍの銅箔２２がラミネートされている銅張積層板２０ａを出発材料とする（図１（Ａ））。まず、この銅張積層板２０ａをドリル削孔し、スルーホール用の通孔２４を形成してから、めっきレジストを形成した後、無電解めっき処理してスルーホール２６を形成する（図１（Ｂ））さらに、銅箔２２を常法に従いパターン状にエッチングすることにより、基板２０の両面に内層銅パターン２８を形成する（図１（Ｃ））。
【００２２】（２）上述したように調製した樹脂絶縁剤群（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を撹拌混合し、樹脂絶縁剤を調製した後、該樹脂絶縁剤を基板２０表面にロールコータにて均一に塗布すると共に、スルーホール２６内に充填する。さらに水平状態で２０分間放置してから、６０℃で３０分の乾燥を行い、厚さ３５μｍの層間絶縁層３０を形成する（図１（Ｄ））
【００２３】（３）層間絶縁層３０を形成した基板２０の両面に、８５μｍφの黒円３２ａが印刷されたフォトマスクフィルム３２を密着させ、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2 で露光する（図１（Ｅ））。これをＤＭＴＧ溶液でスプレー現像することにより、層間絶縁層３０に８５μｍφのバイアホールとなる開口を形成する。さらに、当該基板を超高圧水銀灯により３０００ｍＪ／ｃｍ2 で露光し、１００℃で１時間、その後１５０℃で５時間の加熱処理をすることにより、フォトマスクフィルムに相当する寸法精度に優れた開口（バイアホール形成用開口）３０ａを形成する。（図２（Ｆ））
【００２４】（４）開口３０ａの形成された基板２０を、クロム酸に２分間浸漬し、樹脂マトリックス中のエポキシ樹脂粒子を溶解して、当該樹脂層間絶縁層３０の表面を粗面とし、その後、中和溶液（シプレイ社製）に浸漬した後に水洗いする（図２（Ｇ））。
【００２５】（５）この粗面化処理（粗化深さ６μｍ）を行った基板にパラジウム触媒（アトテック製）を付与することにより、樹脂層間絶縁層３０及びバイアホール用開口３０ａに触媒核を付ける。
【００２６】（６）上述したように調整した線間絶縁層の組成物（ｄ）、（ｅ）を撹拌混合し液状レジストを用意する。
（７）上記の触媒核付与の処理を終えた基板の両面に、上記液状レジストをロールコーターを用いて塗布し、６０℃で３０分の乾燥塊を行い厚さ３０μｍレジスト層３２を形成する（図２（Ｈ））。
【００２７】（８）ついで、導体回路に対応するパターン３４ａの形成されたフォトマスクフィルム３４を載置して４００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線を照射し、露光する（図２（Ｉ））。
【００２８】（９）フォトマスクフィルム３４を取り除き、レジスト層をＤＭＴＧで溶解現像し、基板２０上に導体回路パターン部の抜けたメッキ用レジストを形成し、更に、超高圧水銀灯にて６０００ｍＪ／ｃｍ2 で露光し、１０００℃で１時間、その後、１５０℃で３時間の加熱処理を行い、層間絶縁層３０の上に線間絶縁層となる永久レジスト３６を形成する（図３（Ｊ））。
【００２９】（１０）上記永久レジスト３６の形成された基板２０に、予めめっき前処理（具体的には触媒核の活性化）を施し、その後、無電解銅めっき浴による無電解めっきによって、レジスト非形成部に厚さ１５μｍ程度の無電解銅めっき３８を析出させて、外層銅パターン（図４（Ａ）中に示すグランド線４０Ｇ、電源線４０Ｐ、信号線４０Ｓ）４０、バイアホール４２を形成することにより、アディティプ法による第１導体層Ｌ１を形成する。
金属塩…ＣｕＳＯ4 ・５Ｈ2 Ｏ：８．６ｍＭ錯化剤…ＴＥＡ（トリエタノールアミン）：０．１５Ｍ還元剤…ＨＣＨＯ ： ０．０２Ｍその他…安定剤（ビピリジル、フェロシアン化カリウム等）：少量析出速度は、６μｍ／時間
【００３０】（１１）このようにしてアディティプ法による導体層Ｌ１を形成した後、＃６００のベルト研磨紙を用いたベルトサンダー研磨により、基板２０の片面を、永久レジスト３６の表層とバイアホール４２の銅（無電解めっき）３８の最上面とが揃うまで研磨する（図３（Ｌ））。引き続き、ベルトサンダーによる傷を取り除くためにバフ研磨を行う（バフ研磨のみでもよい）。そして、他方の面についても同様に研磨して、基板両面が平滑なプリント配線基板を形成する。このプリント配線板は、図４（Ａ）を参照して上述したように電源線４０Ｐおよびグランンド線４０Ｇにより信号線４０Ｓが挟まれている構成を採用した。
【００３１】（１２）（２）〜（１１）を繰り返して、線間絶縁層１３６、及び層間絶縁層１３０、外層銅パターン１４０から成る第２導体層Ｌ２をビルトアップすることにより、多層プリント配線板を完成する（図３（Ｍ））。
【００３２】なお、図４（Ａ）に示す多層プリント配線板では、電源線４０Ｐとグランド線４０Ｇの間に１本の信号線４０Ｓを配設したが、電源線４０Ｐと電源線４０Ｐとの間に信号線を配設することも、また、グランド線４０Ｇとグランド線４０Ｇとの間に信号線４０Ｓを配設することも可能である。
【００３３】更に、第１実施形態の多層プリント配線板では、図４（Ｂ）に示すように、電源線４０Ｐ−グランド線４０Ｇ間、電源線４０Ｐ−電源線４０Ｐ間、又は、グランド線４０Ｇ−グランド線４０Ｇ間に複数の信号線４０Ｓを配設することも可能である。このように複数の信号配線を配設することで、配線中の信号線の割合を高め、多層プリント配線板の高密度化を図ることが可能となる。
【００３４】引き続き、本発明の第２実施形態に係る多層プリント配線板について図６を参照して説明する。図１〜図３を参照して上述したように第１実施形態の多層プリント配線板においては、基板２０の直上に形成されている内層銅パターン２８間には高誘電率の線間絶縁層が設けられていなかった。これに対して、図６に示すように第２実施形態の多層プリント配線板では、内層銅パターン２８間に高誘電率の線間絶縁層２９が設けられて、該内層銅パターン２８でのクロストークが低減され、信号（パルス）を波形の立ち上がりの改善が図られている。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、請求項１では、層間を絶縁する材料の誘電率が低いため、上下層の信号線の結合容量が低下するので、上下の層の信号線間でのクロストークが低減される。また、同一導体層の信号線間を絶縁する材料が誘電率が高いために、電界の漏れが小さくなり、信号の波形の立ち上がりが速められる。
【００３６】請求項２では、複数の信号線を、電源線およびグランド線、もしくは、電源線またはグランド線で挟むことで、配線中の信号線の割合を高め、多層プリント配線板の高密度化を図ることが可能となる。
【００３７】請求項３では、線間を絶縁する材料及び層間を絶縁する材料を、樹脂に無機粒子を添加して構成するため、容易に誘電率を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造を示す行程図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造を示す行程図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造を示す行程図である。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、第１実施形態の多層プリント配線板の構成を示す説明図である。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、信号線と電源線との距離に応じた磁力線分布及び電力線分布を示す説明図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る多層プリント配線板の構成を示す説明図である。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は信号線上のパルスの伝送波形を示す波形図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、従来技術に係る多層プリント配線板の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
２０ 基板
２２ 銅箔
２８ 内層銅パターン
３０ 層間絶縁層
３６ 線間絶縁層
４０ 外層銅パターン
４０Ｓ 信号線
４０Ｇ グランド線
４０Ｐ 電源線
４２ バイヤホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】 同一の導体層において、電源線およびグランド線で信号線が挟まれるか、もしくは同一の導体層において、電源線またはグランド線で信号線が囲まれてなる構成を、少なくとも２層以上有する多層プリント配線板において、線間を絶縁する材料は層間を絶縁する材料よりも誘電率が高いことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】 同一の導体層において、電源線およびグランド線で、もしくは、電源線またはグランド線で複数の信号線が囲まれてなることを特徴する請求項１の多層プリント配線板。
【請求項３】 前記線間を絶縁する材料、及び、前記層間を絶縁する材料は、樹脂に無機粒子を添加してなることを特徴とする請求項１又は請求項２の多層プリント配線板。
【請求項１】 同一の導体層において、電源線およびグランド線で信号線が挟まれるか、もしくは同一の導体層において、電源線またはグランド線で信号線が囲まれてなる構成を、少なくとも２層以上有する多層プリント配線板において、線間を絶縁する材料は層間を絶縁する材料よりも誘電率が高いことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】 同一の導体層において、電源線およびグランド線で、もしくは、電源線またはグランド線で複数の信号線が囲まれてなることを特徴する請求項１の多層プリント配線板。
【請求項３】 前記線間を絶縁する材料、及び、前記層間を絶縁する材料は、樹脂に無機粒子を添加してなることを特徴とする請求項１又は請求項２の多層プリント配線板。
【図５】
【図１】
【図２】
【図６】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図１】
【図２】
【図６】
【図３】
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【公開番号】特開平１１−６８３２２
【公開日】平成１１年（１９９９）３月９日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−２２７２３１
【出願日】平成９年（１９９７）８月９日
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【公開日】平成１１年（１９９９）３月９日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）８月９日
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
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