專利名稱：配線基板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種配線基板，尤其涉及具有被提供接地電位的接地層和通過差動傳 送方式傳送信號的配線的配線基板。
背景技術：
使用于便攜式電腦的數據的傳送速度日漸高速化。對于傳送信號的配線基板的高 速傳送特性的要求也隨之達到高的等級。近年來，在主基板與硬盤驅動器(HDD)的連接等 使用高速信號的部分使用的是例如撓性印制線路板(FPC)等的配線基板。例如，專利文獻1中提出了一種具有屏蔽平面的基板，該屏蔽平面具有用來控制 傳送時間和阻抗的各種開口圖案。該文獻所公開的基板中，通過在接地層空出開口圖案來 使電感值變更，從而進行特性阻抗控制或傳播延遲控制。現有技術文獻[專利文獻1]日本特開2000-77802號公報但是，近些年的數碼產品制品正高速地向輕量化、小型/薄型化發展。因此，改變 配線的形狀和面積是比較困難的。而且，被供給電路的信號非常高速化，需要進一步改善傳 送特性。
發明內容
本發明正是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種不改變配線的形狀和面 積、傳送特性良好的配線基板。本發明的配線基板，其特征在于，包括被供給接地電位的接地層；配置于所述接 地層上的絕緣層；通過所述絕緣層與所述接地層相對配置的、通過差動傳送方式傳送信號 的第一配線和第二配線；所述接地層由電阻率比所述第一配線和所述第二配線高的材料形 成。采用本發明，可以提供一種不改變配線的形狀和面積、傳送特性良好的配線基板。
圖1是用來說明本發明的一實施形態的配線基板的一個構成例的圖。圖2是顯示對于圖1所示的配線基板，改變接地層的電阻率并測定傳送信號的衰 減率的結果的一個例子的圖。圖3是顯示對于圖1所示的配線基板，改變接地層的 電阻率并測定傳送信號的衰 減率的結果的一個例子的圖。圖4是顯示對于圖1所示的配線基板，改變接地層的電阻率并測定傳送信號的衰 減率的結果的另一例子的圖。圖5是顯示圖1所示的配線基板的傳送配線的等價電路的圖。圖6是用來說明圖1所示的配線基板的差動配線的磁場的一個例子的圖。
圖7是顯示對于圖1所示的配線基板，改變接地層的厚度并測定傳送信號的衰減 率的結果的一個例子的圖。圖8是顯示對于圖1所示的配線基板，改變接地層的電阻率以及膜厚并測定傳送 信號的衰減率的結果的一個例子的圖。
具體實施方式
以下，對本發明的第1實施形態的配線基板進行說明。如圖1所示，本實施形態的 配線基板具有被供給接地電位的接地層GND、通過絕緣層Ll配置在接地層GND上的第一 配線WL以及第二配線WR。接地層GND呈平面狀地配置在本實施形態的配線基板的基板面 上。在圖1所示的截面中，第一配線WL以及第二配線WR在X方向上并列配置。在本實施形態中，第一配線WL以及第二配線WR例如由銅形成。接地層GND由電 阻率比第一配線WL和第二配線WR高的材料來形成。在本實施形態中，接地層GND例如由 電阻比銅高的高電阻材料來形成。電阻比銅高的高電阻材料例如是作為導電膏的銀膏等由導電材料和非導電性材 料混合而成的材料。銀膏通過銀粒子彼此的接觸來確保導電性。因此，銀膏與單質銀的狀 態相比，其電阻率大幅提高。又，導電膏能夠通過調整所混合的導電材料和非導電材料的比 例將電阻設定為所希望的大小。又，電阻比銅高的高電阻材料是硅等半導體材料。第一配線WL和第二配線WR例如使用于采用了差動傳送方式的高速信號的傳送。 因此，第一配線WL和第二配線WR通過相互供給的信號來傳送規定的信號。通過差動傳送 方式傳送信號的話，與采用單端方式的情況相比，能減輕噪音對所傳送的信號的影響，并能 高速地傳送信號。在此，在上述配線基板中，為了改善第一配線WL和第二配線WR的信號傳送特 性，改變了接地層GND的電阻率，并對第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減率 進行了測定。另外，圖2和圖3所示的情形中，第一配線WL和第二配線WR是由電阻率為 1.724Χ10-8[Ω .m]的銅所形成。圖2和圖3將橫軸作為頻率，將縱軸作為衰減率，表示出 傳送各頻率的信號時信號的衰減率。對例如由電阻率為1.724Χ10-8[Ω ·m]、厚度(Y方向的寬度)TG為35 μ m的銅形 成接地層GND的情況(圖2所示的曲線Gl)和具有電阻率為2Χ10-7[Ω ·m]、厚度TG為 35μπι的接地層GND的情況(圖2所示的曲線G2)下由第一配線WL和第二配線WR所傳送 的信號的衰減率進行比較所得到的結果在圖2中示出。如圖2所示，在使接地層GND的電 阻率為銅的大致10倍左右時，與使用銅的情況相比，其衰減率變大。又，對例如由電阻率為1.724Χ10-8[Ω ·m]、厚度TG為35 μ m的銅形成接地層GND 的情況(圖3所示的曲線Gl)和具有電阻率為1[Ω ·m]、厚度TG為35 μ m的接地層GND的 情況下(圖3所示的曲線G3)由第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減率進行比 較所得到的結果在圖3中示出。如圖3所示，當接地層GND的材料使用電阻率比銅足夠高的材料時，由第一配線WL 和第二配線WR所傳送的信號的衰減率得到了改善。進一步的，對形成了使用例如電阻率為銅的IXlO5以上的材料的接地層GND的情 況(圖4所示的曲線G3’)和采用銅形成了厚度TG相同的接地層GND的情況(圖4所示的曲線Gl’ )下由第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減率進行比較所得到的結果 在圖4中示出。如圖4所示，當接地層GND的材料使用電阻率為銅的1 X IO5以上的材料時，與使 用銅的情況相比，由第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減率得到了改善。如上所述，接地層GND采用電阻率比第一配線WL和第二配線WR的電阻率足夠高 的材料形成的情況下，第一配線WL和第二配線WR的信號傳送特性得到了改善。圖5示出第一配線WL和第二配線WR的等效電路。第一配線WL和第二配線WR的 電參數能夠由圖5所示的電阻R、電感L、電導G、電容C的分布常數來表示。作為表示第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減的手法之一，采用衰減 常數α。衰減常數α為((R+jcoL) (G+j C))2的實數項。根據該衰減常數α的公式，對 上述那樣的接地層GND的電阻率與第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減率的關 系進行研究。圖5所示的電阻R的大小是第一配線WL(或第二配線WR)以及成為信號的返回通 道的接地層GND的電阻成分。電導G是第一配線WL(或第二配線WR)和接地層GND之間的 絕緣體的漏電流所產生的成分。又，電容C和電感L是隨著第一配線WL(或第二配線WR)和接地層GND之間的結 合關系或絕緣層的材質而變化的成分。電導G與電容C成比例。也就是說，電容C越大，電 導G越大。鑒于上述關系，衰減常數α中，電感L的值是衰減常數α的值變動的主要原因， 但僅有它與衰減常數α的值沒有比例關系。也就是說，即使電感L變大，衰減常數α也不 會變大。相反，電阻R、電導G以及電容C的值與衰減常數α具有比例關系，它們的值越大， 衰減常數α也相應變大。在安裝上，由于配線基板的體積是有限的，因此電阻R、電導G以 及電容C變大容易，但是變小就困難了。因此，在本實施形態中，不改變電阻R、電導G以及電容C，使電感L上升來降低信 號的衰減率。從算出衰減常數α的公式可知，電感L達到一定大小以上的話，衰減率反而 會變大，但本發明的發明者確認了以下情況通常的撓性印制線路板(FPC)或配線基板所 使用的參數大多可以通過僅使電感L上升來降低衰減率。為此，在本實施形態的配線基板中，減弱了第一配線WL以及第二配線WR和 接地層 GND之間的結合關系。圖6示出在本實施形態的配線基板中利用第一配線WL和第二配線 WR傳送差動信號時的磁場分布。如圖6所示，在第一配線WL和第二配線WR周圍產生的磁場，如箭頭所示那樣貫通 接地層GND而生成。也就是說，在第一配線WL和第二配線WR周圍產成的磁場的狀態與無 接地層GND的狀態下的磁場的狀態大致相同。這是因為接地層GND中使用了電阻率足夠高 的材料(例如硅等半導體材料、導電膏)。例如，當接地層GND的材料中采用了電阻率與第一配線WL和第二配線WR大致相 同程度的材料時，第一配線WL和第二配線WR周圍所產生的磁場不貫通接地層GND，磁場只 產生在第一配線WL和第二配線WR側，而不產生在接地層側。另外，電阻率足夠高的材料是指，相對于第一配線WL和第二配線WR所使用的材料的電阻率具有IXio5倍以上的電阻率的材料，例如如圖3以及圖4所示的測定所使用的材 料， 在利用電阻率為1.724Χ10_8[Ω .m]的銅來形成第一配線WL和第二配線WR的情況下， 電阻率足夠高的材料是電阻率為1[Ω ·πι]的材料。 如上所述，在利用電阻率比第一配線WL和第二配線WR足夠高的材料來形成接地 層GND的情況下，與接地層GND中使用了銅等的導體的情況相比，接地層GND與差動信號配 線(第一配線WL和第二配線WR)之間的結合變弱，因此電感L的值變高。
關于電阻R，無視接地層GND，電流基本只在被供給差動信號的第一配線WL和第二 配線WR中流動，因此與接地層GND中具有銅等的導體的情形沒有什么大的變化。又，關于電容C和電導G，它們是由電場定義的項目，而不是由磁場定義的。無論是 銅等的導體，還是硅等的電阻率足夠高的材料，在接地層GND的表面能儲蓄電荷這一點上 是沒有差異的，在第一配線WL和第二配線WR的周圍產生的電場沒有發生變動。因此，電容 C和電導G的值不變動。由此，在本實施形態的配線基板中，通過將接地層GND的電阻率設置得足夠高來 僅使第一配線WL和第二配線WR的電感L的值發生改變，從而提供與將銅等導體使用于接 地層GND的情形相比衰減率少的差動傳送通路。也就是說，如上所述，采用本實施形態的配線基板，可以提供一種不改變配線的形 狀和面積、且傳送特性良好的配線基板。接著，下面參照附圖對本發明的第二實施形態的配線基板進行說明。另外，在以下 的說明中，對于與上述第一實施形態的配線基板相同的構成標注相同的符號，并省略其說 明。本實施形態的配線基板，與上述第一實施形態的配線基板相同地具有被供給接 地電位的接地層GND、通過絕緣層Ll配置在接地層GND上的第一配線WL以及第二配線WR。 接地層GND呈平面狀地配置在本實施形態的配線基板的基板面上。第一配線WL以及第二 配線WR例如使用于采用了差動傳送方式的高速信號的傳送。在本實施形態中，第一配線WL以及第二配線WR例如由銅形成。接地層GND由電 阻率比第一配線WL和第二配線WR高的材料來形成。在本實施形態中，接地層GND例如由 電阻比銅高的高電阻材料形成，并形成得足夠薄。電阻比銅高的高電阻材料例如是硅等半導體材料或銀膏等導電膏，是電阻率比例 如銅的電阻率的大致10倍還大的材料。例如，銀膏這樣材料其在涂敷之前的狀態是具有流 動性的液體，且在涂敷后通過使銀粒子以外的溶劑干燥來進行粘合。考慮到干燥工程的話， 難以增加膜厚，與一般的銅箔相比，其膜厚變薄。又，電阻比銅高的高電阻材料是硅等半導體材料。在利用半導體材料形成足夠薄 的層的時候，例如可以通過旋轉涂覆法涂覆半導體材料來形成薄膜。在此，在上述配線基板中，為了改善第一配線WL和第二配線WR的信號傳送特 性，改變接地層GND的厚度TG，并對第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減 率進行了測定。另外，圖7所示的情形中，第一配線WL和第二配線WR是由電阻率為 1.724Χ10_8[Ω .m]的銅所形成。圖7將橫軸作為頻率，將縱軸作為衰減率，表示出傳送各 頻率的信號時信號的衰減率。對例如由電阻率為1. 724 X IO"8 [ Ω · m]、厚度TG為35 μ m的銅形成接地層GND的情況(圖7所示的曲線Gl)和具有電阻率為2Χ10_7[Ω · m]、厚度TG為0.01 μ m的接地層 GND的情況(圖7所示的曲線G4)下由第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減率進 行比較所得到的結果在圖7中示出。如圖7所示，使接地層GND的電阻率為銅的大致10倍左右、且使接地層GND的厚 度TG變薄的情況，與圖2所示的情況相比，其衰減率降低得到改善，有時其衰減率比銅高。如上所述，在接地層GND的電阻率比第一配線WL和第二配線WR的電阻率高，且充 分薄的情況下，第一配線WL和第二配線WR的信號傳輸特性得到改善。在本實施形態中，并沒有改變電阻R、電導G以及電容C，而是使得電感L上升，降 低信號的衰減率。也就是說，在本實施形態中，由于在接地層GND中使用了電阻率高且足夠薄的材 料，因此降低了信號的衰減率。另外，電阻率高且足夠薄的材料是使接地層GND的電阻率相 對于第一配線WL和第二配線WR所使用的材料的電阻率為大致10倍以上的材料，例如如圖 7所示，在利用電阻率為1.724Χ10_8[Ω .m]的銅來形成第一配線WL和第二配線WR的情 況下，采用的是電阻率為2χ10_7[Ω · m]、厚度TG為0.01 μ m的材料。此時，接地層GND的 厚度TG最好為至少3 μ m以下。如上所述，在采用電阻率比第一配線WL和第二配線WR高且薄的材料來形成接地 層GND的情況下，與接地層GND中使用了銅等導體時相比，接地層GND與差動信號配線(第 一配線WL和第二配線WR)之間的結合變弱，因此電感L的值變高。關于電阻R，無視接地層GND，電流基本只在被供給差動信號的第一配線WL和第二 配線WR中流動，因此與接地層GND中具有銅等的導體的情形沒有什么變化。又，關于電容C和電導G，它們是由電場定義的項目，而不是由磁場定義的。無論是 銅等的導體，還是電阻率比銅高的材料，在接地層GND的表面能儲蓄電荷這一點上是沒有 差異的，在第一配線WL和第二配線WR的周圍產生的電場沒有發生變動。因此，電容C和電 導G的值不會變動。由此，在本實施形態的配線基板中，通過利用電阻率高的材料來形成接地層GND， 并使得其足夠薄，來僅使第一配線WL和第二配線WR的電感L的值發生改變，從而提供與將 銅等導體使用于接地層GND的情形相比衰減率少的差動傳送通路。也就是說，如上所述，采用本實施形態的配線基板，可以提供一種不改變配線的形 狀和面積、且傳送特性良好的配線基板。接著，下面參照附圖對本發明的第三實施形態的配線基板進行說明。本實施形態 的配線基板，與上述第一實施形態的配線基板相同地具有被供給接地電位的接地層GND、 通過絕緣層Ll配置在接地層GND上的第一配線WL以及第二配線WR。接地層GND呈平面狀 地配置在本實施形態的配線基板的基板面上。第一配線WL以及第二配線WR例如使用于采 用了差動傳送方式的高速信號的傳送。在本實施形態中，第一配線WL以及第二配線WR例如由銅形成。接地層GND由電 阻率比第一配線WL和第二配線WR高的材料來形成。在本實施形態中，接地層GND例如由 電阻比銅足夠高的高電阻材料形成。 電阻比銅足夠高的高電阻材料例如是硅等半導體材料或銀膏等導電膏。例如，銀膏這樣材料其在涂敷之前的狀態是具有流動性的液體，且在涂敷后通過使銀粒子以外的溶 劑干燥來進行粘合。考慮到干燥工程的話，難以增加膜厚，與一般的銅箔相比，其膜厚變薄。 在利用半導體材料形成足夠薄的層的時候，例如可以通過例如旋轉涂覆法涂覆半導體材料 來形成薄膜。在此，在上述配線基板中，為了改善第一配線WL和第二配線WR的信號傳送特性， 改變了接地層GND的電阻率和厚度TG，并對第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的 衰減率進行了測定。另外，圖8所示的情形中，第一配線WL和第二配線WR是由電阻率為 1.724Χ10_8[Ω .m]的銅所形成。圖8將橫軸作為頻率，將縱軸作為衰減率，表示出傳送各 頻率的信號時信號的衰減率。對例如由電阻率為1. 724 X IO"8 [ Ω · m]、厚度TG為35 μ m的銅形成接地層GND的 情況(圖8所示的曲線Gl)和具有電阻率為1[Ω ·πι]、厚度TG為0. Ιμπι的接地層GND的 情況(圖8所示的曲線G5)下由第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減率進行比 較所得到的結果在圖8中示出。如圖8所示，在接地層GND的材料使用電阻率比銅足夠高的材料、且使接地層GND 的厚度TG變薄的情況下，與圖7所示的情況相比，其衰減率得到進一步的改善，即便在傳送 高頻信號的情況下，其傳送特性也是良好的。如上所述，在接地層GND的電阻率比第一配線WL和第二配線WR的電阻率足夠高 且足夠薄的情況下，第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的傳送特性得到了改善。在本實施形態中，并沒有改變電阻R、電導G以及電容C，僅使得電感L上升，就降 低了信號的衰減率。也就是說，在本實施形態中，由于在接地層GND中使用了電阻率足夠高且足夠薄 的材料，因此降低了信號的衰減率。另外，電阻率足夠高且足夠薄的材料是使接地層GND的 電阻率相對于第一配線WL和第二配線WR所使用的材料的電阻率為大致IxlO5倍以上的材 料，例如如圖8所示，在利用電阻率為1.724Χ10_8[Ω -m]的銅來形成第一配線WL和第二 配線WR的情況下，采用的是電阻率為1[Ω ·πι]、厚度TG為Ο. μπι的材料。此時，接地層 GND的厚度TG最好為至少3 μ m以下。如上所述，在采用電阻率比第一配線WL和第二配線WR足夠高且足夠薄的材料來 形成接地層GND的情況下，與接地層GND中使用了銅等導體時相比，接地層GND與差動信號 配線(第一配線WL和第二配線WR)之間的結合變弱，因此電感L的值變高。關于電阻R，無視接地層GND，電流基本只在被供給差動信號的第一配線WL和第二 配線WR中流動，因此與接地層GND中具有銅等的導體的情形沒有什么變化。又，關于電容C和電導G，它們是由電場定義的項目，而不是由磁場定義的。無論是 銅等的導體，還是電阻率比銅高的材料，在接地層GND的表面能儲蓄能電荷這一點上是沒 有差異的，在第一配線WL和第二配線WR的周圍產生的電場沒有發生變動。因此，電容C和 電導G的值不會變動。由此，在本實施形態的配線基板中，通過利用電阻率足夠 高的材料來形成接地層 GND,并使得其足夠薄，來僅使第一配線WL和第二配線WR的電感L的值發生改變，從而提供 與將銅等導體使用于接地層GND的情形相比衰減率少的差動傳送通路。也就是說，如上所述，采用本實施形態的配線基板，可以提供一種不改變配線的形狀和面積、且傳送特性良好的配線基板。如果要提高配線的衰減率的話，已提出增粗信號配線或者改變絕緣層的材料這樣 的改善方法。但是，如果采用上述第一乃至第三是實施形態的配線基板，可以通過改變接地 層GND的導體材料來改善特性，并增加傳送特性的改善的幅度。以往，雖然意識到使用高電 阻時衰減變大，但是通過使接地層GND足夠薄或者使得電阻率足夠高，可以通過與以往完 全不同的方法來改善特性。也就是說，如上所述，通過采用電阻率比第一配線WL和第二配線WR的材料足夠高 的材料、電阻率高且足夠薄的材料、或者電阻率足夠高且足夠薄的材料來形成接地層GND， 可以改善第一配線WL和第二配線WR所傳送的信號的衰減率。因此，如果采用上述第一乃至第三是實施形態的配線基板，可以提供一種不改變 配線的形狀和面積、且傳送特性良好的配線基板。另外，本發明并不限于上述實施形態所限定的特征，在其實施階段可以在不脫離 其主旨的范圍內對構成要素進行變形并具體化。即使在適用于例如作成與上述實施形態 的配線基板相同的構造的撓性印制線路板(FPC)、柔性扁平排線(FFC)、雙面印刷線路板 (PWB)等的情況下，也可以得到同樣的效果。尤其是在接地層GND采用電阻率高且薄的材料 的情況下，可以容易地使撓性印制線路板、柔性扁平排線彎曲，并實現輕量化。
又，即便是在通過例如差動傳送方式傳送信號的電纜的外皮配置接地層GND的情 況下，在接地層GND使用電阻率足夠高的材料、電阻率高且薄的材料、或者電阻率足夠高且 薄的材料時，可以得到與上述實施形態的配線基板相同的效果。又，即便是在具有與上述實施形態相同的結構、接地電位被供給第一配線WL和第 二配線WR中的一個的情況下，在接地層GND使用電阻率足夠高的材料、電阻率高且薄的材 料、或者電阻率足夠高且薄的材料時，可以得到與上述實施形態的配線基板相同的效果。又，通過對上述實施形態所公開的多個構成要素進行適當地組合，可以形成各種 發明。例如，可以從實施形態所揭示的所有構成要素中刪除幾個構成要素。進一步的，也可 以將不同的實施形態的構成要素進行適當的組合。
權利要求
一種配線基板，其特征在于，包括被供給接地電位的接地層；配置于所述接地層上的絕緣層；通過所述絕緣層與所述接地層相對配置的、通過差動傳送方式傳送信號的第一配線和第二配線；所述接地層由電阻率比所述第一配線和所述第二配線高的材料形成。
2.如權利要求1所述的配線基板，其特征在于，所述接地層的材料是半導體材料。
3.如權利要求1所述的配線基板，其特征在于，所述接地層的材料是銀膏。
4.如權利要求1所述的配線基板，其特征在于，所述配線基板是撓性配線基板。
5.如權利要求1所述的配線基板，其特征在于，所述接地層的材料的電阻率為所述第 一配線和所述第二配線的電阻率的IxlO5倍以上。
6.如權利要求1所述的配線基板，其特征在于，所述接地層的厚度為3μπι以下。
全文摘要
本發明提供一種不改變配線的形狀和面積、且傳送特性良好的配線基板。該配線基板包括被供給接地電位的接地層GND；配置于接地層GND上的絕緣層L1；通過絕緣層L1與接地層相對配置的、通過差動傳送方式傳送信號的第一配線WL和第二配線WR，接地層GND由電阻率比第一配線WL和第二配線WR高的材料形成。
文檔編號H05K1/00GK101990356SQ200910252870
公開日2011年3月23日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年8月5日
發明者鳥越保輝 申請人:株式會社東芝