説明

放熱性に優れる配線板の製造方法

【課題】 強度を向上させることができ、例えスルーホール接続する場合でも製法の簡素化を図ることのできる安価な放熱性に優れる配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】 所定の成形材料1を使用して絶縁基板3を圧縮成形し、圧縮成形した絶縁基板3の両面のうち少なくとも表面に銅箔層を積層し、銅箔層をエッチングしてパターン層を形成する。成形材料1を、少なくとも粉末の熱可塑性樹脂と大量の熱伝導フィラーとを用いて調製する。粉末化された熱可塑性樹脂と熱伝導フィラーの材料選択により、配線板の強度を向上させ、使用時の損傷を有効に防止することができる。また、加熱で軟化して塑性を示す熱可塑性樹脂を使用するので、生産性や取扱性の向上を図ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車、液晶テレビ、コンピュータ、携帯電話等に使用される放熱性に優れる配線板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年の自動車のエンジンルーム、大型の液晶テレビ、コンピュータのマザーボード、あるいは電源等に配線板を使用する場合には、電気特性や信頼性の他、実装部品の発熱拡散等の観点から高い放熱性が要求される(特許文献1、2参照)。
【0003】
この種の配線板を製造する従来の製造方法としては、(1)導体基板上に絶縁層を積層するとともに、この絶縁層上に銅箔層を積層し、この銅箔層を加工してパターン層を形成する方法、(2)セラミックからなる放熱性の絶縁基板に銅箔層を積層し、この銅箔層を加工してパターン層を形成する方法があげられる。(1)の導体基板はアルミニウムや銅を使用して形成され、絶縁層は熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と熱伝導フィラーとを使用して形成される。
【特許文献1】特開2004‐83964号公報
【特許文献2】特開2002‐280502号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来における配線板は、以上のように製造されているが、(1)の場合には、実用上の強度が低く、損傷しやすいという問題がある。また、スルーホール接続するときには、導体基板に貫通孔を設けてその内部に絶縁性の被覆層を形成し、この被覆層にパターン層と導通するスルーホールメッキを施さなければならないので、製造方法の煩雑化や複雑化を招いたり、コスト削減を図ることのできないおそれが少なくない。さらに、(2)の場合には、セラミックからなる絶縁基板が非常に高価なので、経済的に問題がある。
【0005】
本発明は上記に鑑みなされたもので、強度を向上させることができ、例えスルーホール接続する場合でも製法の簡素化を図ることのできる安価な放熱性に優れる配線板の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明においては上記課題を解決するため、成形材料を使用して絶縁基板を圧縮成形し、この圧縮成形した絶縁基板の両面のうち少なくとも片面に導電層を設け、この導電層を加工してパターン層を形成する放熱性に優れる配線板の製造方法であって、
成形材料を、少なくとも粉末の熱可塑性樹脂と熱伝導フィラーとを用いて調製することを特徴としている。
【0007】
なお、絶縁基板の両面に導電層をそれぞれ設け、各導電層を加工してパターン層を形成し、絶縁基板に設けた貫通孔の内部にパターン層と導通するスルーホールメッキを施すことができる。
また、成形材料の熱可塑性樹脂を液晶ポリマーとし、成形材料の熱伝導フィラーをアルミナ、窒化アルミ、窒化ボロン、及び又はシリコンカーバイトとすることができる。
【0008】
また、金型に成形材料を投入して絶縁基板を圧縮成形する際、金型をバンピングすることができる。
また、成形材料を使用して貫通孔付きの絶縁基板を圧縮成形することができる。
また、絶縁基板の両面に導電層をそれぞれ設け、各導電層を加工してパターン層を形成し、絶縁基板に貫通孔を設けてその内部にパターン層と導通するスルーホールメッキを施すこともできる。
【0009】
さらに、絶縁基板の両面に導電層をそれぞれ設けるとともに、絶縁基板の厚さ方向に貫通孔を設け、各導電層を加工してパターン層を形成し、貫通孔の内部には、パターン層と導通するスルーホールメッキを施すこともできる。
【0010】
ここで、特許請求の範囲における成形材料には、粉末の熱可塑性樹脂、熱伝導フィラー、及び顔料等を含有させることができる。この成形材料の熱可塑性樹脂は、ポリイミド、ポリアミドイミド等とすることができる。また、導電層は、例えば圧延銅箔や電解銅箔等が使用され、絶縁基板の表面、裏面、表裏両面に設けることができる。貫通孔は、単数複数を特に問うものではない。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、強度を向上させることができる安価な放熱性に優れる配線板を提供することができるという効果がある。また、成形材料を圧縮成形するので、成形材料の配向による不具合を抑制することができ、しかも、反りの少ない配線板を従来よりも容易に得ることができる。
【0012】
また、絶縁基板の両面に導電層をそれぞれ設けて各導電層を加工することによりパターン層を形成し、絶縁基板に設けた貫通孔の内部にパターン層と導通するスルーホールメッキを施すようにすれば、貫通孔の内部に絶縁性の被覆層を別に形成する必要がない。
さらに、成形材料の熱可塑性樹脂を液晶ポリマーとすれば、高熱伝導率、高強度、高剛性、低収縮率、高速固化、低バリ性の配線板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における放熱性に優れる配線板の製造方法は、図1ないし図4に示すように、調製した所定の成形材料1を金型2に投入して絶縁基板3を圧縮成形し、この圧縮成形した絶縁基板3の表裏両面のうち少なくとも表面に銅箔層4を積層し、この銅箔層4をエッチングして配線用のパターン層5を形成するようにしている。
【0014】
成形材料1は、粉末化された熱可塑性樹脂と大量の熱伝導フィラーとを用いて調製され、必要に応じて粉末の顔料が添加される。粉末の熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマー(LCP)、耐熱性に優れるポリイミド、ポリアミドイミド、EPS等があげられ、取扱性の観点から5〜90μmの範囲、好ましくは6〜80μmの範囲の粒径が良い。これらの中では、機械的強度や熱伝導性に優れ、熱伝導フィラーの効果を向上させる液晶ポリマーの選択が好ましい。
【0015】
粉末の熱伝導フィラーとしては、アルミナ、窒化アルミ、窒化ボロン、又はシリコンカーバイト等があげられ、10〜85μmの範囲の粒径が好ましい。これらの中では、機械的強度や熱伝導性に優れる硬質で安価なアルミナの選択が好ましい。熱伝導フィラーとしてアルミナを使用する場合には、粒径の異なる複数のタイプ(例えば、10μmタイプと85μmタイプ)を使用して充填率等を向上させても良い。
【0016】
このような成形材料1は、液晶ポリマーとアルミナが使用される場合、優れた放熱性を向上させる観点から、例えば50:50の体積比で配合され、図示しない混合機により混合・分散された状態で圧縮成形用の金型2に投入される。
【0017】
上記において、放熱性に優れる配線板を製造する場合には、先ず、粉末化された熱可塑性樹脂に粉末の熱伝導フィラーを大量に加えて均一に混合・分散させることにより、粉体の成形材料1を調製し、この成形材料1を分散させて金型2の雌型に投入(図1参照)し、金型2の雄型を型締めして熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱加圧(図2参照)し、0.5〜1mm程度の厚さを有するシート状の絶縁基板3を圧縮成形する。
【0018】
粉末化された熱可塑性樹脂と熱伝導フィラーとは、市販の粉末品を購入しても良いし、そうでなくても良い。これらの混合には、例えばタンブラー式の混合機等が使用される。また、圧縮成形の際、金型2の雄型を複数回僅かに型開き(バンピング)してエアやガスを抜き、再度型締めすれば、絶縁基板3の成形不良を有効に防止することができる(図2の点線参照)。
【0019】
こうして絶縁基板3を圧縮成形したら、冷却水により金型2を強制冷却して絶縁基板3を短時間で硬化させ、金型2を型開きして絶縁基板3を脱型し、この取り出した絶縁基板3の全表面に薄い銅箔層4をエポキシ系の接着剤により積層接着したり、融着する(図3参照)。そして、銅箔層4の不要領域をエッチング液によりエッチングして所定形状のパターン層5を形成すれば、放熱性に優れ、実装する電子部品を傷めることのない配線板を製造することができる(図4参照)。
【0020】
上記方法によれば、粉末化された熱可塑性樹脂と熱伝導フィラーの材料選択により、ガラスクロス等を使用することなく配線板の強度を著しく向上させ、使用時の損傷をきわめて有効に防止することができる。また、焼成により製造されたセラミック製の高価な絶縁基板を使用しないので、安価に製造することができる。また、他の熱可塑性樹脂よりも高い熱伝導性の液晶ポリマーを選択すれば、放熱性をさらに向上させることができる。また、液状のエポキシ樹脂等からなる脆い熱硬化性樹脂ではなく、加熱で軟化して塑性を示す熱可塑性樹脂を使用するので、強度、生産性、取扱性の大幅な向上を図ることが可能になる。
【0021】
さらに、絶縁基板3を射出成形するのではなく、粉末の成形材料1を用いて圧縮成形するので、成形材料1が特定の方向に優先的に配列する配向(orientation)による不具合を確実に防止することができ、しかも、反りのないフラットで熱の逃げやすい厚肉の絶縁基板3をきわめて容易に得ることが可能になる。この反りの抑制防止は、電子部品の実装の観点からきわめて有意義な効果である。
【0022】
次に、図5ないし図7は本発明の第2の実施形態を示すもので、この場合には、圧縮成形した絶縁基板3の表裏両面に薄い銅箔層4をそれぞれ積層接着し、各銅箔層4の不要領域をエッチングして所定形状のパターン層5を形成し、絶縁基板3の厚さ方向に複数の貫通孔10を必要数ドリルで穿孔して各貫通孔10の内周面には一対のパターン層5のスルーホールランドと導通するスルーホールメッキ11を施すようにしている。
【0023】
スルーホールメッキ11は、各種の金属メッキ、例えば銅メッキ等からなり、一対のパターン層5間を相互に導通するよう機能する。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【0024】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、貫通孔10の内周面に絶縁性の被覆層を形成した後、この被覆層にスルーホールメッキ処理を施すのではなく、穿孔した貫通孔10の内周面にスルーホールメッキ11を直接施せば良いので、製造方法の煩雑化や複雑化を防止したり、被覆材料の省略を通じて大幅なコスト削減を図ることができるのは明らかである。
【0025】
なお、上記実施形態では粉末の熱伝導フィラーとして、アルミナ、窒化アルミ、窒化ボロン、又はシリコンカーバイトを単に使用したが、何らこれに限定されるものではなく、これらを混合して使用しても良い。また、平坦な銅箔層4を表面処理して凹凸に形成し、この凸凹の銅箔層4の粗面を絶縁基板3に積層してアンカー効果により固定しても良い。
【0026】
さらに、圧縮成形した絶縁基板3の表裏両面に銅箔層4をそれぞれ積層接着した後、絶縁基板3の厚さ方向に必要数の貫通孔10をドリルで穿孔して各貫通孔10の内周面には銅箔層4と導通するスルーホールメッキ11を施し、各銅箔層4の不要領域をエッチングして所定形状のパターン層5を形成しても良い。
【実施例】
【0027】
以下、本発明に係る放熱性に優れる配線板の製造方法の実施例を比較例と共に説明する。
実施例1
粉末化された液晶ポリマーと複数のアルミナとをタンブラー式の混合機により均一に混合・分散させることにより、粉体の成形材料を調製し、この成形材料をシート成形用の加熱プレス成形機の金型に投入し、金型を型締めして加熱加圧し、厚さ1.0mmのシートを圧縮成形した。
【0028】
液晶ポリマーとしては、平均粒径が6μmのE6MP〔住友化学製:商品名〕100重量部を使用した。複数のアルミナとしては、平均粒径が85μmのA12C〔昭和電工製:商品名〕200重量部、平均粒径が38μmのAS10〔昭和電工製:商品名〕100重量部を用いた。また、加熱プレス成形機の加熱加圧は、加熱400℃、加圧580kgf/cm2の条件で実施した。
【0029】
実施例2
基本的には、実施例1と同様だが、液晶ポリマーとして、平均粒径が70μmのE6MP〔住友化学製:商品名〕100重量部を使用した。複数のアルミナとして、平均粒径が85μmのA12C〔昭和電工製:商品名〕200重量部、平均粒径が38μmのAS10〔昭和電工製:商品名〕100重量部を用いた。
【0030】
実施例3
基本的には、実施例1と同様だが、液晶ポリマーとして、平均粒径が6μmのE6MP〔住友化学製:商品名〕100重量部を使用した。また、アルミナを1種類に減じ、平均粒径が85μmのA12C〔昭和電工製:商品名〕200重量部のみを用いた。
【0031】
実施例4
基本的には、実施例1と同様だが、アルミナを1種類に減じ、平均粒径が85μmのA12C〔昭和電工製:商品名〕300重量部を用いた。
【0032】
比較例1
粉末化された液晶ポリマーとアルミナとをタンブラー式の混合機により均一に混合・分散させることにより、粉体の成形材料を調製し、この成形材料をシート成形用の金型に投入し、金型を型締めして射出成形し、厚さ2.0mmのシートを成形した。
【0033】
液晶ポリマーは、平均粒径が6μmのE6MP〔住友化学製:商品名〕100重量部を使用した。アルミナは、平均粒径が85μmのA12C〔昭和電工製:商品名〕200重量部を用いた。また、射出成形は、温度400℃、射出圧495kgf/cm2の条件で実施した。
【0034】
比較例2
アルミナとして、平均粒径が85μmのA12C〔昭和電工製:商品名〕300重量部を用い、比較例1と同様に射出成形しようとしたが、成形材料を射出することができず、厚さ2.0mmのシートを成形することができなかった。
【0035】
実施例、比較例のシートをそれぞれ成形したら、各シートの加工性、曲げ強度、熱伝導率をそれぞれ測定してその結果を表1、2、3にまとめた。表1、2、3から明らかなように、実施例のシートの場合には、きわめて良好、あるいは実用に支障のない良好な結果を得ることができたが、比較例のシートの場合には、不十分な結果しか得ることができなかった。
【0036】
【表1】

【0037】
【表2】

【0038】
【表3】

【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明に係る放熱性に優れる配線板の製造方法の実施形態における成形材料を分散させて金型に投入する状態を模式的に示す説明図である。
【図2】本発明に係る放熱性に優れる配線板の製造方法の実施形態における絶縁基板を圧縮成形する状態を模式的に示す説明図である。
【図3】本発明に係る放熱性に優れる配線板の製造方法の実施形態における絶縁基板の全表面に銅箔層を積層した状態を模式的に示す説明図である。
【図4】図3の銅箔層の不要領域をエッチングしてパターン層を形成した状態を模式的に示す説明図である。
【図5】本発明に係る放熱性に優れる配線板の製造方法の第2の実施形態における絶縁基板の表裏両面に銅箔層をそれぞれ積層する状態を模式的に示す説明図である。
【図6】図5の絶縁基板の厚さ方向に複数の貫通孔を穿孔した状態を模式的に示す断面説明図である。
【図7】図6の各貫通孔の内周面にスルーホールメッキを施した状態を模式的に示す断面説明図である。
【符号の説明】
【0040】
1 成形材料
2 金型
3 絶縁基板
4 銅箔層(導電層)
5 パターン層
10 貫通孔
11 スルーホールメッキ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
成形材料を使用して絶縁基板を圧縮成形し、この圧縮成形した絶縁基板の両面のうち少なくとも片面に導電層を設け、この導電層を加工してパターン層を形成する放熱性に優れる配線板の製造方法であって、
成形材料を、少なくとも粉末の熱可塑性樹脂と熱伝導フィラーとを用いて調製することを特徴とする放熱性に優れる配線板の製造方法。
【請求項2】
絶縁基板の両面に導電層をそれぞれ設け、各導電層を加工してパターン層を形成し、絶縁基板に設けた貫通孔の内部にパターン層と導通するスルーホールメッキを施す請求項1記載の放熱性に優れる配線板の製造方法。
【請求項3】
成形材料の熱可塑性樹脂を液晶ポリマーとし、成形材料の熱伝導フィラーをアルミナ、窒化アルミ、窒化ボロン、及び又はシリコンカーバイトとする請求項1又は2記載の放熱性に優れる配線板の製造方法。

【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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【図7】
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