伝導性制約コアを含む軽量回路板
【課題】熱特性が改良されたプリント配線板の構築を可能にするプリプレグ、積層品、プリント配線板構造及び材料及びプリント配線板を構築する。
【解決手段】１実施形態においては、プリプレグ１２４は、導電性及び熱伝導性をもつ樹脂で含浸された基材を含む。その他の実施形態では、プリプレグ１２４は、炭素を含む基材材料を有する。その他の実施形態では、プリプレグ１２４は、熱伝導性樹脂が含浸された基材を含む。その他の実施形態では、プリント配線板構造は、グラウンド及び／又はパワー面として作用できる導電性及び熱伝導性をもつ積層品１２０，１２２を含む。
【解決手段】１実施形態においては、プリプレグ１２４は、導電性及び熱伝導性をもつ樹脂で含浸された基材を含む。その他の実施形態では、プリプレグ１２４は、炭素を含む基材材料を有する。その他の実施形態では、プリプレグ１２４は、熱伝導性樹脂が含浸された基材を含む。その他の実施形態では、プリント配線板構造は、グラウンド及び／又はパワー面として作用できる導電性及び熱伝導性をもつ積層品１２０，１２２を含む。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
連邦政府が後援する研究又は開発に関する供述
本発明に対する背景技術の一部は、ＮＡＳ３−２７７４３；ＮＡＳ３−９７０４０；及びＦ２９６０１−９４−Ｃ−００９３という米国政府契約のうちの単数又は複数のものの下で作られたものである。従って米国政府が幾分かの権利を有する可能性がある。
【０００２】
発明の背景
集積回路（ＩＣ）及びその他のコンポーネントを取付けるために、多層プリント回路板又はプリント配線板（ＰＷＢ）が使用される。回路のサイズ及び重量を縮減させ、より高い周波数及びクロック速度で動作させたいとする要請により、より大きな熱を発生しそしてＰＷＢ上にさらに密に設置される、より小さなコンポーネントになってきている。リードレスチップキャリヤを用いることによりコンポーネントの設置場所を減少させることでも、さらなるサイズ及び速度の改善が達成されてきた。
【０００３】
ＰＷＢ上のコンポーネントの密度の増大及びコンポーネントの温度上昇の結果、熱管理の問題がもたらされた。ＰＷＢとコンポーネントの間の熱膨張率（「ＣＴＥ」）の不整合は、より高い温度が生じた場合に、さらに重大になる。ＰＷＢとコンポーネントとの間のＣＴＥの不整合は、電子デバイスの電源のオンオフ切換えによりひき起こされる熱サイクル中に破損又は疲労を結果としてもたらすことがある。リードレスチップキャリヤは、ＣＴＥの不整合が存在する場合に特にＰＷＢからの脱離を受けやすい。はんだの継目及び接続部分は、ＣＴＥの不整合により生じる「タグオフウォー」においてひき離される傾向がある。
【０００４】
以前のＰＷＢ設計では、銅−インバー−銅、アルミニウム又は鋼といったような金属制約層又はコアが回路板のＣＴＥを低下させる目的で使用されてきた。しかしながら、これらの材料は、望ましくない重量を追加する。Jensenに対する米国特許第４，３１８，９５４号明細書は、回路板のＣＴＥを低下させるべく軽量炭素ベースの制約層を使用する、熱サイクル環境内で使用するためのＰＷＢ設計の一例を提供している。Leibowitzに対する米国特許第４，５９１，６５９号明細書も同様に、炭素制約層が、回路板のＣＴＥを低下させることに加えてＰＷＢ上に取付けられたコンポーネントから熱を運び去るための熱伝導体としても役立つことができる、ということを示している。Jensenに対する米国特許第４，３１８，９５４号明細書及びLeibowitzに対する米国特許第４，５９１，６５９号明細書を、その全体を参照により本明細書の開示に取り込む。
【０００５】
表面に取付けられたコンポーネントから熱を除去することについての従来のＰＷＢの能力は、ＰＷＢの機能層の間の導電性を防止するのに用いられるプリプレグによって制限される。プリプレグ内に用いられる材料は、低い熱伝導特性を有する。従って、回路板の表面から熱を除去する炭素制約層の能力は、それと回路板表面の間のプリプレグの量によって制限されていた。炭素制約層内で使用される炭素材料は導電性をもち、このため、短絡及びクロストークを防ぐため、従前の構造におけるＰＷＢの機能層が炭素制約層から電気的に絶縁されていることが必要であった。以前の設計では、この必要条件は、回路板の機能層を互いから絶縁しそして炭素制約層から絶縁するのに必要とされるプリプレグの最小量と等価である、炭素制約層と回路板表面間の距離についての下限を課している。この下限は、ＰＷＢの表面から除去されうる熱の量に対する上限であると解釈されていた。従って、従来の設計において固有のものであったＰＷＢの表面から除去されうる熱量に対する上限を上回ると共に低いＣＴＥを伴って機械的強度を有したＰＷＢに対するニーズが存在していた。
【発明の開示】
【０００６】
発明の要約
１つの態様において、本発明は熱伝導性層がＰＷＢ又はその一部分の中に具備されている構造及び方法に関する。例えば、本発明は、熱伝導性をもちかつ場合によって導電性も有する樹脂が含浸された基材からなるプリプレグ層を含むことができる。かかるプリプレグ層から積層品を形成することができ、この積層品は、プリプレグの上及び下に配置された第１の金属層及び第２の金属層を有する。または、積層品はそれ自体熱伝導性及び／又は導電性を有し、高性能プリント配線板内でのその使用を可能にすることができる。
【０００７】
発明の詳細な説明
ここで図面を参照すると、図１は、本発明に従った軽量多層ＰＷＢを例示している。ＰＷＢ１０は、金属又はその他の導電性材料の第１層１６と金属又はその他の導電性材料の第２層１８の間にはさまれた炭素含有層１４を含む積層品１２を含む。積層品は第１のプリプレグ層２０及び第２のプリプレグ層２２の間にはさまれている。ＰＷＢの上部層は、金属又はその他の導電性材料２４の第３層から構築される。ＰＷＢの下部層は、金属又はその他の導電性材料の第４層２６を用いて構築されている。以下で規定するように、導電性層１６、１８、２４及び２６及び本明細書に記述されているその他の実施形態の対応する層は、金属又は適切な電気伝導特性をもつさまざまな金属含有組成物のうちのいずれかから作ることができる。ただし、便宜上、本明細書ではこれらの層を単に「金属」層と呼ぶことが多い。
【０００８】
積層品１２は導電性を有し、そのためＰＷＢ内のグラウンド面、ＰＷＢ内のパワー面又はＰＷＢ内のグラウンド面及びパワー面の両方としてこの積層品を使用することができ、ここで、積層品の一部を電気的に絶縁するためにルーティングが使用される。ＰＷＢ内で積層品１２を使用すると、結果としてＰＷＢは、ＣＴＥを低下させるために電気絶縁された炭素含有層を利用する以前のＰＷＢ設計に比べて薄くかつ少ない重量を有するものとなる。ＰＷＢ１０の厚みを低減することで、電気絶縁された炭素制約層を利用するＰＷＢよりも回路板表面に近いところに炭素含有層１４を配置することも可能となる。この構成の利点は、それが以前の設計に比べその表面から熱を除去する能力が高められたＰＷＢを得ることができるという点にある。この構成のもう１つの利点は、それが、このような半導体の利用分野といった利用分野で重要である低い表面ＣＴＥを提供するということにある。
【０００９】
プリプレグは、樹脂が含浸されている繊維質材料から成る基材又は支持材料を含む複合層である。プリプレグはまた、フィルムであってもよい。フィルムは、基材を含まず、その代りに、樹脂のみを含む複合材であるプリプレグの１つのタイプである。第１のプリプレグ層２０及び第２のプリプレグ層２２は、第３の金属層２４及び第４の金属２６から導電性積層品１２を電気絶縁する。１つの好ましい実施形態においては、金属又はその他の導電性材料の第３及び第４層は電気回路でのパターン化を受けている。例えば、第３の金属層、導電性積層品又は第４の金属層の間の電気的接触は、第３及び第４の金属層上にパターン化された電気回路の機能の中断を結果としてもたらす可能性がある。その他の実施形態では、第３及び第４の金属層のうちの１つのみが電気回路でのパターン化を受ける。
【００１０】
本発明に従ったＰＷＢの１つの好ましい実施形態においては、積層品１２の構築において使用される炭素含有層は、カリフォルニア州サニーヴィルのMitsubishi Chemical America Inc.製で０．００６インチの厚みをもつ織物Ｋ１３Ｃ２Ｕなどの炭素繊維織物から作られている。もう１つの実施形態においては、炭素含有層は、１１０msiの引張弾性率、５４０ksiの引張り強度、６１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、２．１５ｇ／ccの繊維密度及び０．５％の繊維伸び率をもち平衡化された織り方(balanced weave)で織られた炭素繊維から構築され得る。その他の実施形態においては、炭素含有層は、０．００２インチを超える厚み、１０Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率、−３．０〜３．０ppm／Ｃの範囲内の熱膨張率、２０msiを上まわる剛性、２５０ksiを上回る引張り強度、２．２５gm／cc未満の密度をもつあらゆる炭素繊維織物から構築することができる。好ましくは、炭素含有層は、７５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率、−１．２５〜１．０ppm／Ｃの範囲内の熱膨張率、３５msiを上回る剛性、３５０ksiを上回る引張り強度、２．２２gm／cc未満の密度をもつ炭素繊維織物から構築されている。より好ましくは、炭素含有層は、０．０ppm／Ｃの熱膨張率をもつ炭素繊維織物から構築されている。その他の実施形態では、炭素含有層は、ＰＷＢのＣＴＥ必要条件を裏づけ、ＰＷＢの所望の剛性を達成するため、ＰＷＢ１０の表面から所要量の熱を散逸させる能力をもつどの炭素繊維織物からでも構築される。
【００１１】
１つの好ましい実施形態では、炭素繊維織物は、図２Ｂとの関係において上述した方法に従ってエポキシ熱分解炭素樹脂といったような導電性及び熱伝導性をもつ樹脂で含浸されている。導電性というのは、１ＭＨｚで６．０より大きい誘電率をもつものとして定義される。熱伝導性というのは、１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつものとして定義される。好ましくは、熱伝導性をもつ材料は、２．５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつことになる。その他の実施形態では、炭素繊維織物には、ポリイミド（シアネートエステル）ベースの熱分解炭素樹脂、エポキシ又はポリイミドベースの酸化銀樹脂、エポキシ又はポリイミドベースの炭素粉末樹脂又は１００°Ｆを上回るガラス転移温度、低い吸湿性、高い耐化学腐食性、高い微細割れ性、高い構造耐久性、制御された流動性、優れた接着性、０．２Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率及び１Ｍｈｚで６．０を上回る誘電率をもつその他のあらゆる樹脂といったような樹脂が含浸されている。好ましくは、炭素繊維織物は、２５０°Ｆを上回るガラス転移温度及び２．０Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつ樹脂で含浸される。
【００１２】
１つの好ましい実施形態においては、第１及び第２の金属層は、Glenside, PhiladelphiaのCircuit Foil Trading, Inc製のＮＴ−ＴＷ−ＨＴＥといったような１／４ｏｚの銅箔から構築される。その他の実施形態においては、厚みが０．００００３インチ〜０．０２１インチのＣｕ、パラジウム、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ及びＳｎ又はそれらの合金又はその他の組成物といったようなその他の導電性材料を、第１及び第２の金属層の構築において使用することができる。その他の実施形態においては、どんな厚みの導電性材料を第１及び第２の金属層の構築において使用してもよいが、但し、導電性積層品１２の全体としての伝導度が積層品内で電気的負荷を伝えるのに充分なものである。
【００１３】
好ましい１実施形態においては、第１のプリプレグ層及び第２のプリプレグ層は、０．００１５インチの厚み、約８０％の樹脂含有量、約５０％の樹脂流動性及び９０〜１１０秒の範囲内のゲル化時間をもつRancho Cucamonga, CaliforniaのArlon Materials for Electronics社製のプリプレグ４４Ｎ０６８０といったような熱伝導性誘電性材料から構築される。その他の実施形態においては、ＦＲ−４、ポリイミド、テフロン（登録商標）、セラミクス、ＧＩＬ、Gtek又は、酸化アルミニウム、ダイヤモンド粒子又は窒化ホウ素といったような添加剤を含むRogers Corporation製の高周波回路材料といったようなその他のプリプレグ、又は、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率及び１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつその他のあらゆるプリプレグを、第１及び第２のプリプレグ層の構築において使用することができる。より好ましくは、第１及び第２のプリプレグ層は、１Ｍｈｚで４．０未満の誘電率及び２．０Ｗ／ｍ・Ｋより大きい熱伝導率をもつ誘電性材料から構築される。その他の実施形態においては、１．２５Ｗ／ｍ・Ｋ未満の熱伝導率をもつプリプレグを第１及び第２のプリプレグ層の構築において使用することができる。１．２５Ｗ／ｍ・Ｋ未満の熱伝導率をもつプリプレグ層の使用により、その表面から熱を除去するＰＷＢの能力を低減させることがある。
【００１４】
１つの好ましい実施形態においては、伝導性材料の上面及び底面層は、上述の通りの第１及び第２の金属層の構築において使用されるものと類似の材料から構築される。
【００１５】
本発明に従ったＰＷＢを製造する方法の１つの好ましい実施形態が図２Ａに例示されている。第１の積層はステップ３２で実施される。第１の積層には、上述の通りのエポキシベースの熱分解性炭素樹脂で含浸された炭素繊維織物層の片面上に１／４ｏｚの銅箔層を設置する段階及び炭素繊維織物層のもう１方の面の上に第２の１／４ｏｚの銅箔層を設置する段階を伴う。その後、層は、真空内に置かれ、室温から３５０°Ｆまで加熱される。温度の増加は、温度が１５０°Ｆから３００°Ｆまで上昇するにつれて温度上昇が８〜１２°Ｆ／分の範囲内に維持されるような形で制御される。温度が１５０°Ｆ〜１６５°Ｆの範囲内にあるとき、層上の圧力は２５０ＰＳＩまで増加させられる。ひとたび温度が３５０°Ｆに達した時点で、温度は７０分間その温度に維持される。７０分の時間が完了した後、層は室温及び大気圧を上回る圧力に３０分間さらされる。第１の積層サイクルは、上述の導電性積層品１２を作り出す。好ましくは、導電性積層品は可能なかぎり平坦に製造される。
【００１６】
第１の積層サイクルの後には、ステップ３４において第２の積層サイクルを行なう。第２の積層サイクルには、第１の積層サイクルで生成された導電性積層品の片面上に４４ＮＯ６８０プリプレグ層を設置する段階及び導電性積層品のもう１方の面上に第２の４４ＮＯ６８０プリプレグ層を設置する段階を伴う。さらに、１／２ｏｚの銅箔層が、４４ＮＯ６８０プリプレグの２層の外側表面上に設置される。その後、層は、真空下に置かれ室温から３５０°Ｆまで加熱される。温度の増加は、温度が１５０°Ｆから３００°Ｆまで上昇するにつれて温度上昇が８〜１２°Ｆ／分の範囲内に維持されるような形で制御される。温度が１５０°Ｆ〜１６５°Ｆの範囲内にあるとき、層上の圧力は２５０ＰＳＩまで増加させられる。ひとたび温度が３５０°Ｆに達した時点で、温度は９０分間その温度に維持される。９０分の時間が完了した後、層は室温及び大気圧を上回る圧力に３０分間さらされる。第１の積層サイクルは、上述の導電性積層品１２を作り出す。第２の積層サイクルは、図１に示されているＰＷＢ１０を生成する。図１に示されているＰＷＢ１０の第３及び第４の金属層は、次にステップ３６において電気回路でのパターン化を受ける。
【００１７】
炭素繊維織物で構築された炭素含有層に導電性樹脂を含浸させるための方法４０の１つの好ましい実施形態が、図２Ｂに例示されている。この方法における第１のステップ４２には、樹脂を形成する成分を合わせて添加することが関与している。大部分の樹脂は、エポキシ又はポリイミド固体状態樹脂、溶剤、アセトン、触媒及び添加剤を用いて形成される。標準的には、特定の樹脂の特性は、樹脂中に含まれるさまざまな添加剤がなにか及びこれらの添加剤の量によって決定される。樹脂の導電率又は熱特性を増大させるために添加剤を用いることができる。樹脂の導電率又は熱伝導率を増大させるのに添加剤が用いられる場合には、樹脂の熱伝導率又は導電率は、樹脂中に混合される添加剤の量と共に増大する。１つの好ましい実施形態においては、樹脂重量の１０％に等しい量の粉末形状の熱分解性炭素が、樹脂の導電率及び熱特性を増大させるための成分として添加される。その他の実施形態では、樹脂の熱特性及び電気特性を改善するためにどんな量の熱分解性炭素を添加してもよい。好ましくは、樹脂に添加される熱分解性炭素の量は、樹脂の重量の５％〜５０％の間である。このとき、実質的に均質の樹脂を形成するべくステップ４４でさまざまな樹脂成分が混合される。
【００１８】
ひとたび樹脂が形成されたならば、この樹脂は、ステップ４６でプリプレグ処理装置内に入れられる。プリプレグ処理装置は、基材に樹脂を含浸させるために用いられる。次のステップ４８では、含浸させるべき基材は、プリプレグ処理装置の中を通過させられる。この方法の１つの好ましい実施形態においては、基材材料は、上述の炭素繊維織物材料といったような炭素繊維織物である。炭素繊維織物基材を用いた好ましい１つの実施形態においては、基材に４５重量％の樹脂が含浸させられる。その他の実施形態では、基材は、５〜８０重量％の樹脂が含浸させられる。
【００１９】
基材がひとたびプリプレグ処理装置を通過させられると、Ｂ段階硬化サイクルがステップ５０で実施される。Ｂ段階硬化サイクルには、基材と樹脂を２５０°Ｆ〜３００°Ｆの間の温度に露呈することが伴う。基材及び樹脂がこの温度に露呈される時間は、基材上に投入される樹脂の量及び必要とされる硬化の程度によって決定される。１つの好ましい実施形態においては、図２Ａに関連して上述した方法で使用するのに適したものとなるように、Ｂ段階まで硬化された４５％の樹脂で炭素繊維織物基材を含浸させるためには、１５分の時間が必要とされる。Ｂ段階硬化サイクルが完了した時点で、樹脂は、ステップ５２での使用に先立ち、制御された環境内に保管される。
【００２０】
その他の実施形態では、樹脂の導電率及び熱特性を増大させるため樹脂添加剤として酸化銀粒子が使用される。１つの好ましい実施形態において、樹脂の４０重量％に等しい量の酸化銀は添加される。その他の実施形態では、樹脂の熱特性を増大させるために、任意の量の酸化銀を添加することができる。好ましくは、樹脂に添加される酸化銀の量は樹脂の５〜７０重量％である。
【００２１】
その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるための樹脂添加剤として、窒化ホウ素粒子が用いられる。１つの好ましい実施形態においては、樹脂の重量で４０％に等しい量の窒化ホウ素が添加される。その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるために、任意の量の窒化ホウ素を添加することができる。好ましくは、樹脂に添加される窒化ホウ素の量は、樹脂の重量で５％〜７０％である。
【００２２】
その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるための樹脂添加剤としてダイヤモンド粒子が使用される。１つの好ましい実施形態においては、樹脂の重量で１５％に等しい量のダイヤモンド粒子が添加される。その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるために、任意の量のダイヤモンド粒子を添加することができる。好ましくは、樹脂に添加されるダイヤモンド粒子の量は、樹脂の重量で２％〜５０％である。
【００２３】
その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるための樹脂添加剤として酸化アルミニウム粒子が使用される。１つの好ましい実施形態においては、樹脂の重量で４０％に等しい量の酸化アンモニウムが添加される。その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるために、任意の量の酸化アンモニウムを添加することができる。好ましくは、樹脂に添加される酸化アンモニウムの量は、樹脂の重量で５％〜７０％である。その他の実施形態では、上述の添加剤のうちの２つ以上を添加剤として用いて、樹脂を形成することができる。
【００２４】
その他の実施形態では、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつ基材材料を使用することにより、上述の方法を用いて、プリプレグを製造することができる。１つの好ましい実施形態においては、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつ熱伝導性プリプレグを生成するために、ガラス繊維基材に窒化ホウ素含有樹脂が含浸させられる。好ましくは、ガラス繊維には７０重量％の樹脂が含浸させられる。その他の実施形態では、ガラス繊維には２０〜８０重量％の樹脂が含浸させられる。
【００２５】
その他の実施形態では、ケブラー、石英、アラミド又は、又は、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率、２５０°Ｆを上回るガラス転移温度、０．１Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率、−４．５ppm／℃〜３０ppm／℃のＣＴＥ、高い引張り強度及び高い熱耐久性をもつその他のあらゆる材料又は材料混合物を、プリプレグ層の構築において使用することができる。好ましくは、基材材料は、４００°Ｆを上回るガラス転移温度、−４．５ppm／℃〜１２ppm／℃のＣＴＥをもち、７００°Ｆでその強度の５０％〜６０％を保持し、１Ｍｈｚで３．０未満の誘電率を有する。この方法を用いて製造されたプリプレグは、図１に例示されている本発明に従ったＰＷＢ１０の第１及び第２のプリプレグ層の構築において使用することができる。
【００２６】
その他の実施形態においては、炭素含有層には、エポキシ又はポリイミドベースの窒化ホウ素樹脂、エポキシ又はポリイミドベースの酸化アンモニウム、エポキシ又はポリイミドベースのセラミックス樹脂、エポキシ又はポリイミドベースのダイヤモンド粒子樹脂、又は樹脂の誘電率が１Ｍｈｚで６．０未満であるという点を除いて上述の導電性及び熱伝導性をもつ樹脂に類似した特性をもつその他のあらゆる樹脂といったような熱伝導性樹脂が含浸される。
【００２７】
その他の実施形態では、炭素含有層は、０．００１インチの厚みをもつ、Mitsubishi Chemical America Inc.製の一方向性Ｋ１３Ｃ２Ｕといったような一方向性炭素繊維シートから構築される。炭素含有層の構築において用いるように選択された一方向性炭素繊維材料は、好ましくは炭素含有層の構築で用いることのできる炭素繊維織物について上述したものと類似の特性を有する。
【００２８】
その他の実施形態においては、一方向性炭素繊維シートには樹脂が含浸される。炭素繊維織物のシートを含む積層品の実施形態に関して上述したものと類似の特性をもつ樹脂を、本発明に従った積層品の構築において用いられる一方向性炭素繊維シートを含浸させるのにも使用することができる。
【００２９】
その他の実施形態では、各層内の繊維が実質的に平行となるように整列された複数層の一方向性炭素繊維の層を、炭素含有層の構築において使用することができる。
【００３０】
４つの一方向性炭素繊維層を用いて本発明に従って構築した積層品１２′の１つの好ましい実施形態が、図３に例示されている。この実施形態においては、積層品は、第１の一方向性炭素繊維層６０、第２の一方向性炭素繊維層６２、第３の一方向性炭素繊維層６４及び第４の一方向性炭素繊維層６６から構築されている。各々の一方向性炭素繊維層は、同じ厚み及び繊維面積重量をもつ。第１及び第４の一方向性炭素繊維層は、各層内の炭素繊維が実質的に平行になるように整列されて構築される。第２及び第３の一方向性炭素繊維層は、一方向性炭素繊維シートから構築され、ここで繊維は、第１及び第４の層内の炭素繊維に対し実質的に垂直に整列されている。
【００３１】
一方向性炭素繊維層を用いて本発明に従って構築された積層品１２″のもう１つの好ましい実施形態は、図４に例示されている。この実施形態において、積層品１２″は、第１の一方向性炭素繊維層７０、第２の一方向性炭素繊維層７２、第３の一方向性炭素繊維層７４及び第４の一方向性炭素繊維層７６から構築されている。各々の一方向性炭素繊維層は、同じ厚み及び繊維面積重量をもつ。第１及び第３の一方向性炭素繊維層は、実質的に同じ方向に整列された繊維を有する一方向性炭素繊維シートから構築されている。第２及び第４の一方向性炭素繊維層は、第１及び第３の一方向性炭素繊維層が整列されている方向に対し実質的に垂直な方向で整列された繊維をもつ一方向性炭素シートで構築されている。
【００３２】
一方向性炭素繊維層を用いて本発明に従って構築された積層品１２’’’のもう１つの好ましい実施形態は、図５に例示されている。この実施形態において、積層品１２’’’ は、０．００２インチの厚みをもつ第１の一方向性炭素繊維層８０、０．００４インチの厚みをもつ第２の一方向性炭素繊維層８２、０．００２インチの厚みをもつ第３の一方向性炭素繊維層８４から構築されている。第１及び第３の一方向性炭素繊維層の繊維面積重量は、第２の一方向性炭素繊維層の繊維面積重量の半分である同じ繊維面積重量を有する。第１及び第３の一方向性炭素繊維層は、同じ方向に整列された繊維をもつ一方向性炭素繊維シートから構築されている。第２の一方向性炭素繊維層は、第１及び第３の一方向性炭素繊維層内の繊維が整列されている方向に対して垂直な方向に整列された繊維をもつ一方向性炭素シートから構築されている。
【００３３】
その他の実施形態では、プリント回路板の構築において４層を超える数の一方向性炭素繊維層を用いることができるが、但し、炭素繊維含有層はバランスされている。
【００３４】
その他の実施形態においては、本発明に従った積層品には、実質的に等方性である炭素含有層が含まれる。等方性炭素含有層を含む本発明に従った積層品の１つの実施形態が図６に例示されている。積層品１２’’’’ は、第１の参照方向に整列された繊維を有する一方向性炭素繊維シートから構築された第１の一方向性炭素繊維９０、第１の参照方向に対して４５°の角度でその繊維が整列されて配置された一方向性炭素繊維シートから構築された第２の一方向性炭素繊維層９２、第１の参照方向に対して９０°の角度でその繊維が整列されて配置された一方向性炭素繊維シートから構築された第３の一方向性炭素繊維層９４、及び第１の参照方向に対して１３５°の角度でその繊維が整列されて配置された一方向性炭素繊維シートから構築された第４の一方向性炭素繊維層９６を含む。一方向性炭素繊維シートには、上述の樹脂と同様の樹脂を含浸させることができる。
【００３５】
本発明に従ったＰＷＢは図７に例示されている。ＰＷＢ１０′は、第１のプリプレグ層１００と第２プリプレグ層１０２の間にある炭素含有層１４′をもつ積層品構造１２’’’’’を含む。第１の金属層１６′が第１のプリプレグ層の上にあり、第２の金属層１８′が第２のプリプレグ層の下にある。第３のプリプレグ層２０′が第１の金属層の上にあり、第２のプリプレグ層２２′が第２の金属層の下にある。第３の金属層２４′が第３のプリプレグ層の上にあり、第４の金属層２６′が第４のプリプレグ層の下にある。
【００３６】
１つの好ましい実施形態においては、炭素含有層１４′は、炭素繊維織物シートから構築され、金属層は、図１に１０として示されたＰＷＢの実施形態の構築に使用された金属層の構築において上述したものと類似の材料から構築されている。さらに、第３及び第４のプリプレグ層は、図１に１０として示されているＰＷＢの実施形態の第１及び第２のプリプレグ層の構築において上述したものと類似の材料から構築されている。
【００３７】
好ましい１実施形態においては、図２Ｂに関連して上述した方法に従って製造されかつ上述の熱分解性炭素樹脂と類似の特性をもつエポキシベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグといったような導電性及び熱伝導性をもつプリプレグ層が、第１及び第２のプリプレグ層の構築において使用される。炭素含有層と第１及び第２の導電性層の間に導電性経路が確実に存在するようにするために、第１及び第２のプリプレグ層の構築においては導電性及び熱伝導性をもつプリプレグが用いられる。その他の実施形態においては、ポリイミドベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグ又はポリイミドベースの酸化銀樹脂プリプレグ又は１００°Ｆを上回るガラス転移温度、低い吸湿性、高い耐化学腐食性、高い微細割れ耐性、高い構造耐久性、制御された流動性、優れた接着性、０．２Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率及び１Ｍｈｚで６．０を上回る誘電率をもつその他のあらゆるプリプレグといったようなその他の導電性及び熱伝導性をもつプリプレグを第１及び第２のプリプレグ層の構築に使用することができる。好ましくは第１及び第２のプリプレグ層は、２５０°Ｆを上回るガラス転移温度及び２．０Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつプリプレグから構築される。
【００３８】
図７に例示されているＰＷＢ１０′を製造する方法は、図２Ａで例示した方法と同様である。エポキシベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグの層が炭素繊維織物層の片面上に配置され、第２のエポキシベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグが炭素繊維織物層のもう１方の面上に配置される。その後、エポキシベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグ層の外側表面上に１／４ｏｚの銅箔の層が設置される。これらの層はその後、図２Ａに関連して上述した第１の積層サイクルに付され、積層品１２’’’’’を生成する。第２の積層サイクル及びＰＷＢ１０1のパターン化も同様に、図２Ａに関連して上述した方法に類似している。
【００３９】
その他の実施形態においては、上述のような、図１に示されたＰＷＢ１０の実施形態の第１及び第２のプリプレグ層の構築で使用されたものと類似した熱伝導性プリプレグ層を、図７に示されたＰＷＢ１０′の実施形態の第１及び第２のプリプレグ層の構築で使用することができる。導電性の低い熱伝導性プリプレグ層を使用するＰＷＢ１０′の実施形態においては、第１及び第２の金属層と炭素含有層の間に、メッキされた貫通孔により電気的接触が作り出される。メッキされた貫通孔は、導電性材料でライニングされて第１及び第２の金属層と炭素含有層の間に電気的接触を確立する、積層品１２’’’’’を通って穿孔された孔である。
【００４０】
その他の実施形態においては、積層品１２’’’’’は、図３〜６に例示されている本発明に従った積層品の実施形態に関連して上述した配置に類似する配置を有する一方向性炭素繊維層から作られた炭素含有層から構築されている。その他の実施形態では、一方向性炭素繊維層には、積層品１２’’’’’の構築に先立って上述したものと類似の樹脂が含浸されている。
【００４１】
その他の実施形態では、積層品１２’’’’’は、０．００１インチの厚みをもつMitsubishi Chemical America Inc.製の炭素板といったような炭素複合シート又はプレートから作られる炭素含有層から構築されている。炭素複合シート又はプレートは、圧縮粉体成形型を用いて構築することができる。その他の実施形態においては、炭素含有層は、炭素繊維織物に関連して上述したものに類似する物理的特性をもつ任意の炭素複合シート又はプレートから構築することができる。
【００４２】
炭素複合シート又はプレートから作られた炭素含有層を用いて構築された積層品１２’’’’’の実施形態については、第１のプリプレグ層１００及び第２のプリプレグ層１０２を上述のものと類似の樹脂から構築することができる。
【００４３】
本発明に従ったＰＣＢが、図８に例示されている。ＰＣＢ１０″は、導電性及び熱伝導性をもつ層１１０を含む。導電性及び熱伝導性をもつ層の上に第１の金属層１６″があり、導電性及び熱伝導性をもつ層の下に第２の金属層１８″がある。第１のプリプレグ層２０″が第１の金属層の上にあり、第２のプリプレグ層２２′が第２の金属層の下にある。第３の金属層２４″が第１のプリプレグ層の上にあり、第４の金属層２６″が第２のプリプレグ層の下にある。導電性及び熱伝導性をもつ層及び第１及び第２の金属層は、導電性積層品１１２を形成する。
【００４４】
１つの好ましい実施形態においては、図１に例示されている本発明に従ったＰＷＢ１０の実施形態の構築において使用できるものに類似した材料を、第１及び第２のプリプレグ層及び第１、第２、第３及び第４の金属層の構築において使用することもできる。１つの好ましい実施形態では、第３及び第４の金属層は、電気回路を含むようにパターン化される。
【００４５】
１つの好ましい実施形態においては、導電性及び熱伝導性をもつ層は、図２Ｂに関連して上述した方法に従って導電性エポキシ熱分解性炭素樹脂が含浸されたガラス繊維織物基材から構築されている。好ましくは、導電性及び熱伝導性をもつ層の構築で使用されるガラス繊維織物は、カナダのオンタリオ州South CickeringにあるＪＰＳGlass社製のＥガラスである。その他の実施形態においては、不織ガラス繊維、ケブラー、石英、アラミド又は２５０°Ｆを超えるガラス転移温度、０．１Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率、−４．５ppm／℃〜３０ppm／℃のＣＴＥ、高い引張り強度及び高い耐熱性をもつその他の材料といったような他の基材材料が使用できる。好ましくは、基材は、４００°Ｆを上回るガラス転移温度、−４．５ppm／℃〜１２ppm／℃のＣＴＥを有し、７００°Ｆでその強度の５０％〜６０％を保持する。好ましくはガラス繊維基材には、１０重量％の熱分解性炭素添加剤を含有するエポキシ樹脂（樹脂の７０重量％）が含浸される。その他の実施形態では、導電性及び熱伝導性をもつ層は、１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率をもつ上述の樹脂のうちのいずれかが５％〜８０％で含浸された基材を用いて形成される。その他の実施形態においては、１Ｍｈｚで６．０を上回る誘電率をもつ導電性及び熱伝導性をもつ層１４′をもたらすあらゆる樹脂と基材の組合せを使用することができる。
【００４６】
図８に例示されているＰＷＢ１０″の実施形態は、図２Ａ及び図２Ｂに例示されている方法に従って製造可能である。
【００４７】
本発明に従ったＰＷＢの１つの実施形態が、図９に例示されている。ＰＷＢ１０’’’は、炭素含有層が上述の基材材料のいずれかで置き換えられ、第１及び第２のプリプレグ層が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有するという点を除いて、図７に例示されているＰＷＢ１０′と類似している。
【００４８】
上述のＰＷＢの実施形態では、単一の積層品が利用されていた。本発明に従ったＰＷＢのその他の実施形態においては、複数の積層品を使用することができる。
【００４９】
２枚の積層品を含む本発明に従ったＰＷＢが、図１０に例示されている。ＰＷＢ１０’’’’ は、第１の積層品１２０、第２の積層品１２２、複数のプリプレグ層１２４及び複数の金属層１２６を含む。１つの好ましい実施形態において、第１の積層品は、グラウンド面を形成し、第２の積層品はパワー面を形成する。その他の実施形態においては、積層品の機能を逆転することもでき、又両方の積層品が同じ機能を共有することもでき、又は、積層品をその改善された熱特性だけのために利用することもできる。複数の積層品の使用は、先行技術のＰＷＢに比べたとき、その表面から熱を除去するＰＷＢの能力を増大させ、ＰＷＢのＣＴＥを改善し、ＰＷＢの厚み及び重量を減少させることができる。
【００５０】
好ましい１実施形態においては、第１の積層品１２０及び第２の積層品１２２は、図１の積層品１２と類似の形で構成される。その他の実施形態においては、上述の積層品構造のいずれかを用いて、第１又は第２の積層品を構築することができる。好ましくは、プリプレグ層１２４及び金属層は、図１に例示されているＰＷＢ１０における金属層及びプリプレグ層を構築するために使用できるものと類似の材料から構築される。その他の実施形態においては、上述の積層品のいずれかを、第１及び第２の積層品の構築において使用することができる。
【００５１】
図１０をさらに詳しく見てみると、ＰＷＢ１０’’’’が一定数のメッキされた孔を含んでいることが明らかになる。ＰＷＢ１０’’’’は、熱伝導性材料で充てんされた孔であるチムニー１２８を含む。チムニーは、ＰＷＢの表面からＰＷＢの内部の導電性及び熱伝導性をもつ積層品まで熱を輸送するために使用される。チムニーは、ＰＷＢを貫通していない。チムニーが第１及び第２の積層品の両方と接触した場合には、チムニーはＰＷＢを短絡させることがある。ＰＷＢ１０’’’’はまた、ＰＷＢ内の機能層の間で電気的接触を確立するのに使用される導電性材料でライニングされた貫通孔１３０をも含む。メッキされた貫通孔と第１及び第２の積層品の間の接続が望まれない場合には、貫通孔の導電性ライニングと積層品の間に電気的接続が確かに存在しないようにするため、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつエポキシ樹脂といったような誘電性材料１３２の環状部分を使用することができる。
【００５２】
図１０に例示されているＰＷＢ１０’’’’を製造するための本発明に従った方法が、図１１Ａに示されている。この方法１５０は、ステップ１５２で始まり、このステップには、図２Ａに関連して上述した方法を用いて形成される本発明に従った２つの積層品を構築することが伴う。その後、ステップ１５４で、積層品上にパワー又はグラウンド領域がパターン化される。パターン化により、積層品内部の領域を電気的に絶縁させることができ、このことにより、積層品がＰＷＢ内部でグラウンド又はパワー面として機能できるようにすることができる。
【００５３】
パターン化がひとたび完了した時点で、積層品は、ステップ１５６で酸化物処理に付される。酸化物処理の後、クリアランスホールの穿孔がステップ１５８で実施される。クリアランスホールの穿孔には、第１の直径の孔を積層品に穿孔すること及び、得られた孔に１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつ上述の樹脂のいずれかといったような誘電性材料を充てんすることを伴う。穿孔された孔の充てんに先立ち、これらの孔は、高圧乾燥空気を用いて、検査され清浄される。
【００５４】
ひとたびクリアランスホールが穿孔された時点で、第２の積層サイクルがステップ１６０で実施される。第２の積層サイクルは、図２Ａに関連して上述した第２の積層品サイクルと類似している。第２の積層サイクルの後、ステップ１６２でＰＷＢ内にチムニーホールが穿孔される。チムニーホールがひとたび穿孔されたならば、チムニーホールのライニングは、ステップ１６４において熱伝導性材料でライニングされる。好ましくは、熱伝導性材料は銅である。その他の実施形態では、５Ｗ／ｍ・Ｋより高い熱伝導性をもつ任意の材料を使用することができる。
【００５５】
チムニーホールがライニングされた後、仕上がったＰＷＢの内部に配置されることになる金属層の上にエッチングされる回路が、ステップ１６６でパターン化され、その後、ステップ１６８で酸化物処理に付される。
【００５６】
酸化物処理に続いて、第３の積層はステップ１７０で実施される。第３の積層は、第２の積層で生成された２つの構造を、さらなるプリプレグ層と整列させて、図１０に例示されているＰＷＢ０’’’’ の層と対応させることを伴う。次に、層は、第２の積層サイクル中に遭遇するものと類似の温度及び圧力にさらされる。
【００５７】
第３の積層サイクルの後、最後の貫通孔穿孔がステップ１７２で実施される。最後の貫通孔穿孔には、上述の第１の直径よりも小さい第２の直径をもつ全ＰＷＢを通る孔を穿孔することを伴う。貫通孔は、その後、ステップ１７４でライニングされる。好ましくは、貫通孔は、銅でライニングされる。その他の実施形態においては、貫通孔は、金属層の構築において使用可能であるものに類似した材料でメッキされ得る。貫通孔が、積層品内の充てんされたクリアランスホールの１つを通る場合には、貫通孔のライニングは、クリアランスホールが穿孔されている積層品から電気的に絶縁される。貫通孔が、積層品内の充てんされたクリアランスホールの１つを通過しない場合には、貫通孔のライニングは、積層品と電気的に接触している。
【００５８】
ＰＷＢ内でチムニーホールを穿孔する場所を選択するための方法の１実施形態が図１１Ｂに例示されている。方法１９０には、ＰＷＢの構造のモデルを作ることを伴う第１のステップ１９２が含まれている。第２のステップ１９４には、銅といったような熱伝導性材料をモデル上の最も外側の金属層に付加することを伴う。熱伝導性材料が、その上に付加される金属層上にパターン化された回路といかなる電気的接触も作り出さないようにして、熱伝導性材料はモデルに付加される。
【００５９】
熱伝導性材料がひとたび付加されたならば、チムニーホールの場所は、ステップ１９６で決定される。チムニーホールの場所は、熱伝導性材料がステップ１９４の間に付加された領域内にあるＰＷＢの表面上の場所を選択することによって決定される。この場所は、ＰＷＢの内部の金属層上にパターン化された電気回路のいずれとも交差することなく、チムニーの直径に対応する特定の直径の孔をＰＷＢを通って穿孔できる場合に、チムニーにとって適切な場所である。そうでなければ、選択された場所は、チムニーホールを穿孔する場所として不適当である。発見しなくてはならない場所の数は、回路板の表面から除去される必要のある熱の量によって左右される。
【００６０】
積層品内の充てんされたクリアランスホールの場所を選択するための方法の一実施形態が、図１１Ｃに例示されている。方法２００には、ＰＷＢのモデルの構築を伴う第１のステップ２０２が含まれている。ＰＷＢ内の貫通孔の場所は、ステップ２０４で、貫通孔がグラウンド面積層品又はパワー面積層品と交差する場所を決定するために使用される。これらの場所がひとたび決定されたならば、クリアランスホールの場所は、貫通孔がグラウンド又はパワー面積層品と交差しかつメッキされた貫通孔のライニングとグラウンド又はパワー面積層品の間の電気的接続が望まれない場所として、ステップ２０６で選択される。
【００６１】
本発明に従った積層品及び追加の炭素含有層を含む本発明に従ったＰＷＢが図１２に例示されている。ＰＷＢ１０’’’’は、第１の積層品１２０′、第２の積層品１２２′、追加の炭素含有層２１０、プリプレグ層１２４′及び金属層１２６′を有する。好ましくは、第１の積層品は、グラウンド面を形成し、第２の積層品はパワー面を形成する。追加の炭素含有層２１０は、グラウンド又はパワー面として作用せず、積層品及び金属層から電気的に絶縁されている。追加の炭素含有層は、ＰＷＢの熱伝導率及び剛性を増大させ、ＰＷＢのＣＴＥを改善する。図１に例示されているＰＷＢ１０の積層品、プリプレグ層及び金属層の構築で使用されたものと類似の材料を図１２に例示されているＰＷＢ１０’’’’’の積層品、プリプレグ層及び金属層を構築するためにも使用することができる。追加の炭素含有層を、図１の１２、図３の１２′、図４の１２″、図５の１２’’’及び図６の１２’’’’で例示されている積層品の炭素含有層の構築で使用することのできるものと類似した材料を用いて、追加の炭素含有層を構築することができる。
【００６２】
図１２のＰＷＢ１０’’’’’を、図１１Ａ〜１１Ｃに関連して上述したものと類似の方法を用いて構築することができる。唯一の差異は、第３の積層サイクルの構築において用いられる材料の配置ならびに、追加の炭素含有層がＰＷＢ内に存在するあらゆる貫通孔のライニングから電気的に絶縁されるように、充てんされたクリアランスホールが追加の炭素含有層２１０内にも穿孔されなくてはならないという事実にある。
【００６３】
上述の実施形態は、本発明に従った単一の又は２つの積層品を含むが、当業者であれば、上述の方法を用いて３つ以上の積層品を含むＰＷＢも構築できるということがわかるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】導電性及び熱伝導性をもつ積層品を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図２Ａ】本発明に従ったＰＷＢを構築するための方法を例示するフローチャートである。
【図２Ｂ】本発明に従った、基材に樹脂を含浸させるための方法を例示するフローチャートである。
【図３】一方向性炭素繊維の層を４層含む積層品を示すやや概略的な断面図である。
【図４】一方向性炭素繊維の層を４層含む積層品のもう１つの実施形態を示すやや概略的な断面図である。
【図５】一方向性炭素繊維の層を３層含む積層品を示すやや概略的な断面図である。
【図６】等方性構成で一方向性炭素繊維の層を４層含む積層品を示すやや概略的な断面図である。
【図７】プリプレグ層を含む積層品を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図８】導電性及び熱伝導性をもつ樹脂が含浸されたガラス繊維層を含む、導電性及び熱伝導性をもつ積層品を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図９】プリプレグ層内に含まれた導電性及び熱伝導性をもつ樹脂が含浸されたガラス繊維層をもつ導電性及び熱伝導性をもつ積層品を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図１０】２つの導電性及び熱伝導性をもつ積層品及びある数のチムニー及びメッキされた貫通孔を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図１１Ａ】複数の導電性及び熱伝導性をもつ積層品、チムニーホール及びメッキされた貫通孔を含む、本発明に従ったＰＷＢを製造するための方法を例示するフローチャートである。
【図１１Ｂ】ＰＷＢ内でチムニーホールを穿孔すべき場所を決定するための方法を例示するフローチャートである。
【図１１Ｃ】本発明に従ったＰＷＢの構築中に導電性及び熱伝導性をもつ積層品において充てんされたクリアランスホールを穿孔すべき場所を決定するための方法を例示するフローチャートである。
【図１２】２つの導電性及び熱伝導性をもつ積層品及び１つの電気絶縁された炭素支持層を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【背景技術】
【０００１】
連邦政府が後援する研究又は開発に関する供述
本発明に対する背景技術の一部は、ＮＡＳ３−２７７４３；ＮＡＳ３−９７０４０；及びＦ２９６０１−９４−Ｃ−００９３という米国政府契約のうちの単数又は複数のものの下で作られたものである。従って米国政府が幾分かの権利を有する可能性がある。
【０００２】
発明の背景
集積回路（ＩＣ）及びその他のコンポーネントを取付けるために、多層プリント回路板又はプリント配線板（ＰＷＢ）が使用される。回路のサイズ及び重量を縮減させ、より高い周波数及びクロック速度で動作させたいとする要請により、より大きな熱を発生しそしてＰＷＢ上にさらに密に設置される、より小さなコンポーネントになってきている。リードレスチップキャリヤを用いることによりコンポーネントの設置場所を減少させることでも、さらなるサイズ及び速度の改善が達成されてきた。
【０００３】
ＰＷＢ上のコンポーネントの密度の増大及びコンポーネントの温度上昇の結果、熱管理の問題がもたらされた。ＰＷＢとコンポーネントの間の熱膨張率（「ＣＴＥ」）の不整合は、より高い温度が生じた場合に、さらに重大になる。ＰＷＢとコンポーネントとの間のＣＴＥの不整合は、電子デバイスの電源のオンオフ切換えによりひき起こされる熱サイクル中に破損又は疲労を結果としてもたらすことがある。リードレスチップキャリヤは、ＣＴＥの不整合が存在する場合に特にＰＷＢからの脱離を受けやすい。はんだの継目及び接続部分は、ＣＴＥの不整合により生じる「タグオフウォー」においてひき離される傾向がある。
【０００４】
以前のＰＷＢ設計では、銅−インバー−銅、アルミニウム又は鋼といったような金属制約層又はコアが回路板のＣＴＥを低下させる目的で使用されてきた。しかしながら、これらの材料は、望ましくない重量を追加する。Jensenに対する米国特許第４，３１８，９５４号明細書は、回路板のＣＴＥを低下させるべく軽量炭素ベースの制約層を使用する、熱サイクル環境内で使用するためのＰＷＢ設計の一例を提供している。Leibowitzに対する米国特許第４，５９１，６５９号明細書も同様に、炭素制約層が、回路板のＣＴＥを低下させることに加えてＰＷＢ上に取付けられたコンポーネントから熱を運び去るための熱伝導体としても役立つことができる、ということを示している。Jensenに対する米国特許第４，３１８，９５４号明細書及びLeibowitzに対する米国特許第４，５９１，６５９号明細書を、その全体を参照により本明細書の開示に取り込む。
【０００５】
表面に取付けられたコンポーネントから熱を除去することについての従来のＰＷＢの能力は、ＰＷＢの機能層の間の導電性を防止するのに用いられるプリプレグによって制限される。プリプレグ内に用いられる材料は、低い熱伝導特性を有する。従って、回路板の表面から熱を除去する炭素制約層の能力は、それと回路板表面の間のプリプレグの量によって制限されていた。炭素制約層内で使用される炭素材料は導電性をもち、このため、短絡及びクロストークを防ぐため、従前の構造におけるＰＷＢの機能層が炭素制約層から電気的に絶縁されていることが必要であった。以前の設計では、この必要条件は、回路板の機能層を互いから絶縁しそして炭素制約層から絶縁するのに必要とされるプリプレグの最小量と等価である、炭素制約層と回路板表面間の距離についての下限を課している。この下限は、ＰＷＢの表面から除去されうる熱の量に対する上限であると解釈されていた。従って、従来の設計において固有のものであったＰＷＢの表面から除去されうる熱量に対する上限を上回ると共に低いＣＴＥを伴って機械的強度を有したＰＷＢに対するニーズが存在していた。
【発明の開示】
【０００６】
発明の要約
１つの態様において、本発明は熱伝導性層がＰＷＢ又はその一部分の中に具備されている構造及び方法に関する。例えば、本発明は、熱伝導性をもちかつ場合によって導電性も有する樹脂が含浸された基材からなるプリプレグ層を含むことができる。かかるプリプレグ層から積層品を形成することができ、この積層品は、プリプレグの上及び下に配置された第１の金属層及び第２の金属層を有する。または、積層品はそれ自体熱伝導性及び／又は導電性を有し、高性能プリント配線板内でのその使用を可能にすることができる。
【０００７】
発明の詳細な説明
ここで図面を参照すると、図１は、本発明に従った軽量多層ＰＷＢを例示している。ＰＷＢ１０は、金属又はその他の導電性材料の第１層１６と金属又はその他の導電性材料の第２層１８の間にはさまれた炭素含有層１４を含む積層品１２を含む。積層品は第１のプリプレグ層２０及び第２のプリプレグ層２２の間にはさまれている。ＰＷＢの上部層は、金属又はその他の導電性材料２４の第３層から構築される。ＰＷＢの下部層は、金属又はその他の導電性材料の第４層２６を用いて構築されている。以下で規定するように、導電性層１６、１８、２４及び２６及び本明細書に記述されているその他の実施形態の対応する層は、金属又は適切な電気伝導特性をもつさまざまな金属含有組成物のうちのいずれかから作ることができる。ただし、便宜上、本明細書ではこれらの層を単に「金属」層と呼ぶことが多い。
【０００８】
積層品１２は導電性を有し、そのためＰＷＢ内のグラウンド面、ＰＷＢ内のパワー面又はＰＷＢ内のグラウンド面及びパワー面の両方としてこの積層品を使用することができ、ここで、積層品の一部を電気的に絶縁するためにルーティングが使用される。ＰＷＢ内で積層品１２を使用すると、結果としてＰＷＢは、ＣＴＥを低下させるために電気絶縁された炭素含有層を利用する以前のＰＷＢ設計に比べて薄くかつ少ない重量を有するものとなる。ＰＷＢ１０の厚みを低減することで、電気絶縁された炭素制約層を利用するＰＷＢよりも回路板表面に近いところに炭素含有層１４を配置することも可能となる。この構成の利点は、それが以前の設計に比べその表面から熱を除去する能力が高められたＰＷＢを得ることができるという点にある。この構成のもう１つの利点は、それが、このような半導体の利用分野といった利用分野で重要である低い表面ＣＴＥを提供するということにある。
【０００９】
プリプレグは、樹脂が含浸されている繊維質材料から成る基材又は支持材料を含む複合層である。プリプレグはまた、フィルムであってもよい。フィルムは、基材を含まず、その代りに、樹脂のみを含む複合材であるプリプレグの１つのタイプである。第１のプリプレグ層２０及び第２のプリプレグ層２２は、第３の金属層２４及び第４の金属２６から導電性積層品１２を電気絶縁する。１つの好ましい実施形態においては、金属又はその他の導電性材料の第３及び第４層は電気回路でのパターン化を受けている。例えば、第３の金属層、導電性積層品又は第４の金属層の間の電気的接触は、第３及び第４の金属層上にパターン化された電気回路の機能の中断を結果としてもたらす可能性がある。その他の実施形態では、第３及び第４の金属層のうちの１つのみが電気回路でのパターン化を受ける。
【００１０】
本発明に従ったＰＷＢの１つの好ましい実施形態においては、積層品１２の構築において使用される炭素含有層は、カリフォルニア州サニーヴィルのMitsubishi Chemical America Inc.製で０．００６インチの厚みをもつ織物Ｋ１３Ｃ２Ｕなどの炭素繊維織物から作られている。もう１つの実施形態においては、炭素含有層は、１１０msiの引張弾性率、５４０ksiの引張り強度、６１０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、２．１５ｇ／ccの繊維密度及び０．５％の繊維伸び率をもち平衡化された織り方(balanced weave)で織られた炭素繊維から構築され得る。その他の実施形態においては、炭素含有層は、０．００２インチを超える厚み、１０Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率、−３．０〜３．０ppm／Ｃの範囲内の熱膨張率、２０msiを上まわる剛性、２５０ksiを上回る引張り強度、２．２５gm／cc未満の密度をもつあらゆる炭素繊維織物から構築することができる。好ましくは、炭素含有層は、７５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率、−１．２５〜１．０ppm／Ｃの範囲内の熱膨張率、３５msiを上回る剛性、３５０ksiを上回る引張り強度、２．２２gm／cc未満の密度をもつ炭素繊維織物から構築されている。より好ましくは、炭素含有層は、０．０ppm／Ｃの熱膨張率をもつ炭素繊維織物から構築されている。その他の実施形態では、炭素含有層は、ＰＷＢのＣＴＥ必要条件を裏づけ、ＰＷＢの所望の剛性を達成するため、ＰＷＢ１０の表面から所要量の熱を散逸させる能力をもつどの炭素繊維織物からでも構築される。
【００１１】
１つの好ましい実施形態では、炭素繊維織物は、図２Ｂとの関係において上述した方法に従ってエポキシ熱分解炭素樹脂といったような導電性及び熱伝導性をもつ樹脂で含浸されている。導電性というのは、１ＭＨｚで６．０より大きい誘電率をもつものとして定義される。熱伝導性というのは、１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつものとして定義される。好ましくは、熱伝導性をもつ材料は、２．５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつことになる。その他の実施形態では、炭素繊維織物には、ポリイミド（シアネートエステル）ベースの熱分解炭素樹脂、エポキシ又はポリイミドベースの酸化銀樹脂、エポキシ又はポリイミドベースの炭素粉末樹脂又は１００°Ｆを上回るガラス転移温度、低い吸湿性、高い耐化学腐食性、高い微細割れ性、高い構造耐久性、制御された流動性、優れた接着性、０．２Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率及び１Ｍｈｚで６．０を上回る誘電率をもつその他のあらゆる樹脂といったような樹脂が含浸されている。好ましくは、炭素繊維織物は、２５０°Ｆを上回るガラス転移温度及び２．０Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつ樹脂で含浸される。
【００１２】
１つの好ましい実施形態においては、第１及び第２の金属層は、Glenside, PhiladelphiaのCircuit Foil Trading, Inc製のＮＴ−ＴＷ−ＨＴＥといったような１／４ｏｚの銅箔から構築される。その他の実施形態においては、厚みが０．００００３インチ〜０．０２１インチのＣｕ、パラジウム、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ及びＳｎ又はそれらの合金又はその他の組成物といったようなその他の導電性材料を、第１及び第２の金属層の構築において使用することができる。その他の実施形態においては、どんな厚みの導電性材料を第１及び第２の金属層の構築において使用してもよいが、但し、導電性積層品１２の全体としての伝導度が積層品内で電気的負荷を伝えるのに充分なものである。
【００１３】
好ましい１実施形態においては、第１のプリプレグ層及び第２のプリプレグ層は、０．００１５インチの厚み、約８０％の樹脂含有量、約５０％の樹脂流動性及び９０〜１１０秒の範囲内のゲル化時間をもつRancho Cucamonga, CaliforniaのArlon Materials for Electronics社製のプリプレグ４４Ｎ０６８０といったような熱伝導性誘電性材料から構築される。その他の実施形態においては、ＦＲ−４、ポリイミド、テフロン（登録商標）、セラミクス、ＧＩＬ、Gtek又は、酸化アルミニウム、ダイヤモンド粒子又は窒化ホウ素といったような添加剤を含むRogers Corporation製の高周波回路材料といったようなその他のプリプレグ、又は、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率及び１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつその他のあらゆるプリプレグを、第１及び第２のプリプレグ層の構築において使用することができる。より好ましくは、第１及び第２のプリプレグ層は、１Ｍｈｚで４．０未満の誘電率及び２．０Ｗ／ｍ・Ｋより大きい熱伝導率をもつ誘電性材料から構築される。その他の実施形態においては、１．２５Ｗ／ｍ・Ｋ未満の熱伝導率をもつプリプレグを第１及び第２のプリプレグ層の構築において使用することができる。１．２５Ｗ／ｍ・Ｋ未満の熱伝導率をもつプリプレグ層の使用により、その表面から熱を除去するＰＷＢの能力を低減させることがある。
【００１４】
１つの好ましい実施形態においては、伝導性材料の上面及び底面層は、上述の通りの第１及び第２の金属層の構築において使用されるものと類似の材料から構築される。
【００１５】
本発明に従ったＰＷＢを製造する方法の１つの好ましい実施形態が図２Ａに例示されている。第１の積層はステップ３２で実施される。第１の積層には、上述の通りのエポキシベースの熱分解性炭素樹脂で含浸された炭素繊維織物層の片面上に１／４ｏｚの銅箔層を設置する段階及び炭素繊維織物層のもう１方の面の上に第２の１／４ｏｚの銅箔層を設置する段階を伴う。その後、層は、真空内に置かれ、室温から３５０°Ｆまで加熱される。温度の増加は、温度が１５０°Ｆから３００°Ｆまで上昇するにつれて温度上昇が８〜１２°Ｆ／分の範囲内に維持されるような形で制御される。温度が１５０°Ｆ〜１６５°Ｆの範囲内にあるとき、層上の圧力は２５０ＰＳＩまで増加させられる。ひとたび温度が３５０°Ｆに達した時点で、温度は７０分間その温度に維持される。７０分の時間が完了した後、層は室温及び大気圧を上回る圧力に３０分間さらされる。第１の積層サイクルは、上述の導電性積層品１２を作り出す。好ましくは、導電性積層品は可能なかぎり平坦に製造される。
【００１６】
第１の積層サイクルの後には、ステップ３４において第２の積層サイクルを行なう。第２の積層サイクルには、第１の積層サイクルで生成された導電性積層品の片面上に４４ＮＯ６８０プリプレグ層を設置する段階及び導電性積層品のもう１方の面上に第２の４４ＮＯ６８０プリプレグ層を設置する段階を伴う。さらに、１／２ｏｚの銅箔層が、４４ＮＯ６８０プリプレグの２層の外側表面上に設置される。その後、層は、真空下に置かれ室温から３５０°Ｆまで加熱される。温度の増加は、温度が１５０°Ｆから３００°Ｆまで上昇するにつれて温度上昇が８〜１２°Ｆ／分の範囲内に維持されるような形で制御される。温度が１５０°Ｆ〜１６５°Ｆの範囲内にあるとき、層上の圧力は２５０ＰＳＩまで増加させられる。ひとたび温度が３５０°Ｆに達した時点で、温度は９０分間その温度に維持される。９０分の時間が完了した後、層は室温及び大気圧を上回る圧力に３０分間さらされる。第１の積層サイクルは、上述の導電性積層品１２を作り出す。第２の積層サイクルは、図１に示されているＰＷＢ１０を生成する。図１に示されているＰＷＢ１０の第３及び第４の金属層は、次にステップ３６において電気回路でのパターン化を受ける。
【００１７】
炭素繊維織物で構築された炭素含有層に導電性樹脂を含浸させるための方法４０の１つの好ましい実施形態が、図２Ｂに例示されている。この方法における第１のステップ４２には、樹脂を形成する成分を合わせて添加することが関与している。大部分の樹脂は、エポキシ又はポリイミド固体状態樹脂、溶剤、アセトン、触媒及び添加剤を用いて形成される。標準的には、特定の樹脂の特性は、樹脂中に含まれるさまざまな添加剤がなにか及びこれらの添加剤の量によって決定される。樹脂の導電率又は熱特性を増大させるために添加剤を用いることができる。樹脂の導電率又は熱伝導率を増大させるのに添加剤が用いられる場合には、樹脂の熱伝導率又は導電率は、樹脂中に混合される添加剤の量と共に増大する。１つの好ましい実施形態においては、樹脂重量の１０％に等しい量の粉末形状の熱分解性炭素が、樹脂の導電率及び熱特性を増大させるための成分として添加される。その他の実施形態では、樹脂の熱特性及び電気特性を改善するためにどんな量の熱分解性炭素を添加してもよい。好ましくは、樹脂に添加される熱分解性炭素の量は、樹脂の重量の５％〜５０％の間である。このとき、実質的に均質の樹脂を形成するべくステップ４４でさまざまな樹脂成分が混合される。
【００１８】
ひとたび樹脂が形成されたならば、この樹脂は、ステップ４６でプリプレグ処理装置内に入れられる。プリプレグ処理装置は、基材に樹脂を含浸させるために用いられる。次のステップ４８では、含浸させるべき基材は、プリプレグ処理装置の中を通過させられる。この方法の１つの好ましい実施形態においては、基材材料は、上述の炭素繊維織物材料といったような炭素繊維織物である。炭素繊維織物基材を用いた好ましい１つの実施形態においては、基材に４５重量％の樹脂が含浸させられる。その他の実施形態では、基材は、５〜８０重量％の樹脂が含浸させられる。
【００１９】
基材がひとたびプリプレグ処理装置を通過させられると、Ｂ段階硬化サイクルがステップ５０で実施される。Ｂ段階硬化サイクルには、基材と樹脂を２５０°Ｆ〜３００°Ｆの間の温度に露呈することが伴う。基材及び樹脂がこの温度に露呈される時間は、基材上に投入される樹脂の量及び必要とされる硬化の程度によって決定される。１つの好ましい実施形態においては、図２Ａに関連して上述した方法で使用するのに適したものとなるように、Ｂ段階まで硬化された４５％の樹脂で炭素繊維織物基材を含浸させるためには、１５分の時間が必要とされる。Ｂ段階硬化サイクルが完了した時点で、樹脂は、ステップ５２での使用に先立ち、制御された環境内に保管される。
【００２０】
その他の実施形態では、樹脂の導電率及び熱特性を増大させるため樹脂添加剤として酸化銀粒子が使用される。１つの好ましい実施形態において、樹脂の４０重量％に等しい量の酸化銀は添加される。その他の実施形態では、樹脂の熱特性を増大させるために、任意の量の酸化銀を添加することができる。好ましくは、樹脂に添加される酸化銀の量は樹脂の５〜７０重量％である。
【００２１】
その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるための樹脂添加剤として、窒化ホウ素粒子が用いられる。１つの好ましい実施形態においては、樹脂の重量で４０％に等しい量の窒化ホウ素が添加される。その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるために、任意の量の窒化ホウ素を添加することができる。好ましくは、樹脂に添加される窒化ホウ素の量は、樹脂の重量で５％〜７０％である。
【００２２】
その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるための樹脂添加剤としてダイヤモンド粒子が使用される。１つの好ましい実施形態においては、樹脂の重量で１５％に等しい量のダイヤモンド粒子が添加される。その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるために、任意の量のダイヤモンド粒子を添加することができる。好ましくは、樹脂に添加されるダイヤモンド粒子の量は、樹脂の重量で２％〜５０％である。
【００２３】
その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるための樹脂添加剤として酸化アルミニウム粒子が使用される。１つの好ましい実施形態においては、樹脂の重量で４０％に等しい量の酸化アンモニウムが添加される。その他の実施形態においては、樹脂の熱特性を増大させるために、任意の量の酸化アンモニウムを添加することができる。好ましくは、樹脂に添加される酸化アンモニウムの量は、樹脂の重量で５％〜７０％である。その他の実施形態では、上述の添加剤のうちの２つ以上を添加剤として用いて、樹脂を形成することができる。
【００２４】
その他の実施形態では、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつ基材材料を使用することにより、上述の方法を用いて、プリプレグを製造することができる。１つの好ましい実施形態においては、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつ熱伝導性プリプレグを生成するために、ガラス繊維基材に窒化ホウ素含有樹脂が含浸させられる。好ましくは、ガラス繊維には７０重量％の樹脂が含浸させられる。その他の実施形態では、ガラス繊維には２０〜８０重量％の樹脂が含浸させられる。
【００２５】
その他の実施形態では、ケブラー、石英、アラミド又は、又は、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率、２５０°Ｆを上回るガラス転移温度、０．１Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率、−４．５ppm／℃〜３０ppm／℃のＣＴＥ、高い引張り強度及び高い熱耐久性をもつその他のあらゆる材料又は材料混合物を、プリプレグ層の構築において使用することができる。好ましくは、基材材料は、４００°Ｆを上回るガラス転移温度、−４．５ppm／℃〜１２ppm／℃のＣＴＥをもち、７００°Ｆでその強度の５０％〜６０％を保持し、１Ｍｈｚで３．０未満の誘電率を有する。この方法を用いて製造されたプリプレグは、図１に例示されている本発明に従ったＰＷＢ１０の第１及び第２のプリプレグ層の構築において使用することができる。
【００２６】
その他の実施形態においては、炭素含有層には、エポキシ又はポリイミドベースの窒化ホウ素樹脂、エポキシ又はポリイミドベースの酸化アンモニウム、エポキシ又はポリイミドベースのセラミックス樹脂、エポキシ又はポリイミドベースのダイヤモンド粒子樹脂、又は樹脂の誘電率が１Ｍｈｚで６．０未満であるという点を除いて上述の導電性及び熱伝導性をもつ樹脂に類似した特性をもつその他のあらゆる樹脂といったような熱伝導性樹脂が含浸される。
【００２７】
その他の実施形態では、炭素含有層は、０．００１インチの厚みをもつ、Mitsubishi Chemical America Inc.製の一方向性Ｋ１３Ｃ２Ｕといったような一方向性炭素繊維シートから構築される。炭素含有層の構築において用いるように選択された一方向性炭素繊維材料は、好ましくは炭素含有層の構築で用いることのできる炭素繊維織物について上述したものと類似の特性を有する。
【００２８】
その他の実施形態においては、一方向性炭素繊維シートには樹脂が含浸される。炭素繊維織物のシートを含む積層品の実施形態に関して上述したものと類似の特性をもつ樹脂を、本発明に従った積層品の構築において用いられる一方向性炭素繊維シートを含浸させるのにも使用することができる。
【００２９】
その他の実施形態では、各層内の繊維が実質的に平行となるように整列された複数層の一方向性炭素繊維の層を、炭素含有層の構築において使用することができる。
【００３０】
４つの一方向性炭素繊維層を用いて本発明に従って構築した積層品１２′の１つの好ましい実施形態が、図３に例示されている。この実施形態においては、積層品は、第１の一方向性炭素繊維層６０、第２の一方向性炭素繊維層６２、第３の一方向性炭素繊維層６４及び第４の一方向性炭素繊維層６６から構築されている。各々の一方向性炭素繊維層は、同じ厚み及び繊維面積重量をもつ。第１及び第４の一方向性炭素繊維層は、各層内の炭素繊維が実質的に平行になるように整列されて構築される。第２及び第３の一方向性炭素繊維層は、一方向性炭素繊維シートから構築され、ここで繊維は、第１及び第４の層内の炭素繊維に対し実質的に垂直に整列されている。
【００３１】
一方向性炭素繊維層を用いて本発明に従って構築された積層品１２″のもう１つの好ましい実施形態は、図４に例示されている。この実施形態において、積層品１２″は、第１の一方向性炭素繊維層７０、第２の一方向性炭素繊維層７２、第３の一方向性炭素繊維層７４及び第４の一方向性炭素繊維層７６から構築されている。各々の一方向性炭素繊維層は、同じ厚み及び繊維面積重量をもつ。第１及び第３の一方向性炭素繊維層は、実質的に同じ方向に整列された繊維を有する一方向性炭素繊維シートから構築されている。第２及び第４の一方向性炭素繊維層は、第１及び第３の一方向性炭素繊維層が整列されている方向に対し実質的に垂直な方向で整列された繊維をもつ一方向性炭素シートで構築されている。
【００３２】
一方向性炭素繊維層を用いて本発明に従って構築された積層品１２’’’のもう１つの好ましい実施形態は、図５に例示されている。この実施形態において、積層品１２’’’ は、０．００２インチの厚みをもつ第１の一方向性炭素繊維層８０、０．００４インチの厚みをもつ第２の一方向性炭素繊維層８２、０．００２インチの厚みをもつ第３の一方向性炭素繊維層８４から構築されている。第１及び第３の一方向性炭素繊維層の繊維面積重量は、第２の一方向性炭素繊維層の繊維面積重量の半分である同じ繊維面積重量を有する。第１及び第３の一方向性炭素繊維層は、同じ方向に整列された繊維をもつ一方向性炭素繊維シートから構築されている。第２の一方向性炭素繊維層は、第１及び第３の一方向性炭素繊維層内の繊維が整列されている方向に対して垂直な方向に整列された繊維をもつ一方向性炭素シートから構築されている。
【００３３】
その他の実施形態では、プリント回路板の構築において４層を超える数の一方向性炭素繊維層を用いることができるが、但し、炭素繊維含有層はバランスされている。
【００３４】
その他の実施形態においては、本発明に従った積層品には、実質的に等方性である炭素含有層が含まれる。等方性炭素含有層を含む本発明に従った積層品の１つの実施形態が図６に例示されている。積層品１２’’’’ は、第１の参照方向に整列された繊維を有する一方向性炭素繊維シートから構築された第１の一方向性炭素繊維９０、第１の参照方向に対して４５°の角度でその繊維が整列されて配置された一方向性炭素繊維シートから構築された第２の一方向性炭素繊維層９２、第１の参照方向に対して９０°の角度でその繊維が整列されて配置された一方向性炭素繊維シートから構築された第３の一方向性炭素繊維層９４、及び第１の参照方向に対して１３５°の角度でその繊維が整列されて配置された一方向性炭素繊維シートから構築された第４の一方向性炭素繊維層９６を含む。一方向性炭素繊維シートには、上述の樹脂と同様の樹脂を含浸させることができる。
【００３５】
本発明に従ったＰＷＢは図７に例示されている。ＰＷＢ１０′は、第１のプリプレグ層１００と第２プリプレグ層１０２の間にある炭素含有層１４′をもつ積層品構造１２’’’’’を含む。第１の金属層１６′が第１のプリプレグ層の上にあり、第２の金属層１８′が第２のプリプレグ層の下にある。第３のプリプレグ層２０′が第１の金属層の上にあり、第２のプリプレグ層２２′が第２の金属層の下にある。第３の金属層２４′が第３のプリプレグ層の上にあり、第４の金属層２６′が第４のプリプレグ層の下にある。
【００３６】
１つの好ましい実施形態においては、炭素含有層１４′は、炭素繊維織物シートから構築され、金属層は、図１に１０として示されたＰＷＢの実施形態の構築に使用された金属層の構築において上述したものと類似の材料から構築されている。さらに、第３及び第４のプリプレグ層は、図１に１０として示されているＰＷＢの実施形態の第１及び第２のプリプレグ層の構築において上述したものと類似の材料から構築されている。
【００３７】
好ましい１実施形態においては、図２Ｂに関連して上述した方法に従って製造されかつ上述の熱分解性炭素樹脂と類似の特性をもつエポキシベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグといったような導電性及び熱伝導性をもつプリプレグ層が、第１及び第２のプリプレグ層の構築において使用される。炭素含有層と第１及び第２の導電性層の間に導電性経路が確実に存在するようにするために、第１及び第２のプリプレグ層の構築においては導電性及び熱伝導性をもつプリプレグが用いられる。その他の実施形態においては、ポリイミドベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグ又はポリイミドベースの酸化銀樹脂プリプレグ又は１００°Ｆを上回るガラス転移温度、低い吸湿性、高い耐化学腐食性、高い微細割れ耐性、高い構造耐久性、制御された流動性、優れた接着性、０．２Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率及び１Ｍｈｚで６．０を上回る誘電率をもつその他のあらゆるプリプレグといったようなその他の導電性及び熱伝導性をもつプリプレグを第１及び第２のプリプレグ層の構築に使用することができる。好ましくは第１及び第２のプリプレグ層は、２５０°Ｆを上回るガラス転移温度及び２．０Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率をもつプリプレグから構築される。
【００３８】
図７に例示されているＰＷＢ１０′を製造する方法は、図２Ａで例示した方法と同様である。エポキシベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグの層が炭素繊維織物層の片面上に配置され、第２のエポキシベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグが炭素繊維織物層のもう１方の面上に配置される。その後、エポキシベースの熱分解性炭素樹脂プリプレグ層の外側表面上に１／４ｏｚの銅箔の層が設置される。これらの層はその後、図２Ａに関連して上述した第１の積層サイクルに付され、積層品１２’’’’’を生成する。第２の積層サイクル及びＰＷＢ１０1のパターン化も同様に、図２Ａに関連して上述した方法に類似している。
【００３９】
その他の実施形態においては、上述のような、図１に示されたＰＷＢ１０の実施形態の第１及び第２のプリプレグ層の構築で使用されたものと類似した熱伝導性プリプレグ層を、図７に示されたＰＷＢ１０′の実施形態の第１及び第２のプリプレグ層の構築で使用することができる。導電性の低い熱伝導性プリプレグ層を使用するＰＷＢ１０′の実施形態においては、第１及び第２の金属層と炭素含有層の間に、メッキされた貫通孔により電気的接触が作り出される。メッキされた貫通孔は、導電性材料でライニングされて第１及び第２の金属層と炭素含有層の間に電気的接触を確立する、積層品１２’’’’’を通って穿孔された孔である。
【００４０】
その他の実施形態においては、積層品１２’’’’’は、図３〜６に例示されている本発明に従った積層品の実施形態に関連して上述した配置に類似する配置を有する一方向性炭素繊維層から作られた炭素含有層から構築されている。その他の実施形態では、一方向性炭素繊維層には、積層品１２’’’’’の構築に先立って上述したものと類似の樹脂が含浸されている。
【００４１】
その他の実施形態では、積層品１２’’’’’は、０．００１インチの厚みをもつMitsubishi Chemical America Inc.製の炭素板といったような炭素複合シート又はプレートから作られる炭素含有層から構築されている。炭素複合シート又はプレートは、圧縮粉体成形型を用いて構築することができる。その他の実施形態においては、炭素含有層は、炭素繊維織物に関連して上述したものに類似する物理的特性をもつ任意の炭素複合シート又はプレートから構築することができる。
【００４２】
炭素複合シート又はプレートから作られた炭素含有層を用いて構築された積層品１２’’’’’の実施形態については、第１のプリプレグ層１００及び第２のプリプレグ層１０２を上述のものと類似の樹脂から構築することができる。
【００４３】
本発明に従ったＰＣＢが、図８に例示されている。ＰＣＢ１０″は、導電性及び熱伝導性をもつ層１１０を含む。導電性及び熱伝導性をもつ層の上に第１の金属層１６″があり、導電性及び熱伝導性をもつ層の下に第２の金属層１８″がある。第１のプリプレグ層２０″が第１の金属層の上にあり、第２のプリプレグ層２２′が第２の金属層の下にある。第３の金属層２４″が第１のプリプレグ層の上にあり、第４の金属層２６″が第２のプリプレグ層の下にある。導電性及び熱伝導性をもつ層及び第１及び第２の金属層は、導電性積層品１１２を形成する。
【００４４】
１つの好ましい実施形態においては、図１に例示されている本発明に従ったＰＷＢ１０の実施形態の構築において使用できるものに類似した材料を、第１及び第２のプリプレグ層及び第１、第２、第３及び第４の金属層の構築において使用することもできる。１つの好ましい実施形態では、第３及び第４の金属層は、電気回路を含むようにパターン化される。
【００４５】
１つの好ましい実施形態においては、導電性及び熱伝導性をもつ層は、図２Ｂに関連して上述した方法に従って導電性エポキシ熱分解性炭素樹脂が含浸されたガラス繊維織物基材から構築されている。好ましくは、導電性及び熱伝導性をもつ層の構築で使用されるガラス繊維織物は、カナダのオンタリオ州South CickeringにあるＪＰＳGlass社製のＥガラスである。その他の実施形態においては、不織ガラス繊維、ケブラー、石英、アラミド又は２５０°Ｆを超えるガラス転移温度、０．１Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導率、−４．５ppm／℃〜３０ppm／℃のＣＴＥ、高い引張り強度及び高い耐熱性をもつその他の材料といったような他の基材材料が使用できる。好ましくは、基材は、４００°Ｆを上回るガラス転移温度、−４．５ppm／℃〜１２ppm／℃のＣＴＥを有し、７００°Ｆでその強度の５０％〜６０％を保持する。好ましくはガラス繊維基材には、１０重量％の熱分解性炭素添加剤を含有するエポキシ樹脂（樹脂の７０重量％）が含浸される。その他の実施形態では、導電性及び熱伝導性をもつ層は、１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率をもつ上述の樹脂のうちのいずれかが５％〜８０％で含浸された基材を用いて形成される。その他の実施形態においては、１Ｍｈｚで６．０を上回る誘電率をもつ導電性及び熱伝導性をもつ層１４′をもたらすあらゆる樹脂と基材の組合せを使用することができる。
【００４６】
図８に例示されているＰＷＢ１０″の実施形態は、図２Ａ及び図２Ｂに例示されている方法に従って製造可能である。
【００４７】
本発明に従ったＰＷＢの１つの実施形態が、図９に例示されている。ＰＷＢ１０’’’は、炭素含有層が上述の基材材料のいずれかで置き換えられ、第１及び第２のプリプレグ層が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有するという点を除いて、図７に例示されているＰＷＢ１０′と類似している。
【００４８】
上述のＰＷＢの実施形態では、単一の積層品が利用されていた。本発明に従ったＰＷＢのその他の実施形態においては、複数の積層品を使用することができる。
【００４９】
２枚の積層品を含む本発明に従ったＰＷＢが、図１０に例示されている。ＰＷＢ１０’’’’ は、第１の積層品１２０、第２の積層品１２２、複数のプリプレグ層１２４及び複数の金属層１２６を含む。１つの好ましい実施形態において、第１の積層品は、グラウンド面を形成し、第２の積層品はパワー面を形成する。その他の実施形態においては、積層品の機能を逆転することもでき、又両方の積層品が同じ機能を共有することもでき、又は、積層品をその改善された熱特性だけのために利用することもできる。複数の積層品の使用は、先行技術のＰＷＢに比べたとき、その表面から熱を除去するＰＷＢの能力を増大させ、ＰＷＢのＣＴＥを改善し、ＰＷＢの厚み及び重量を減少させることができる。
【００５０】
好ましい１実施形態においては、第１の積層品１２０及び第２の積層品１２２は、図１の積層品１２と類似の形で構成される。その他の実施形態においては、上述の積層品構造のいずれかを用いて、第１又は第２の積層品を構築することができる。好ましくは、プリプレグ層１２４及び金属層は、図１に例示されているＰＷＢ１０における金属層及びプリプレグ層を構築するために使用できるものと類似の材料から構築される。その他の実施形態においては、上述の積層品のいずれかを、第１及び第２の積層品の構築において使用することができる。
【００５１】
図１０をさらに詳しく見てみると、ＰＷＢ１０’’’’が一定数のメッキされた孔を含んでいることが明らかになる。ＰＷＢ１０’’’’は、熱伝導性材料で充てんされた孔であるチムニー１２８を含む。チムニーは、ＰＷＢの表面からＰＷＢの内部の導電性及び熱伝導性をもつ積層品まで熱を輸送するために使用される。チムニーは、ＰＷＢを貫通していない。チムニーが第１及び第２の積層品の両方と接触した場合には、チムニーはＰＷＢを短絡させることがある。ＰＷＢ１０’’’’はまた、ＰＷＢ内の機能層の間で電気的接触を確立するのに使用される導電性材料でライニングされた貫通孔１３０をも含む。メッキされた貫通孔と第１及び第２の積層品の間の接続が望まれない場合には、貫通孔の導電性ライニングと積層品の間に電気的接続が確かに存在しないようにするため、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつエポキシ樹脂といったような誘電性材料１３２の環状部分を使用することができる。
【００５２】
図１０に例示されているＰＷＢ１０’’’’を製造するための本発明に従った方法が、図１１Ａに示されている。この方法１５０は、ステップ１５２で始まり、このステップには、図２Ａに関連して上述した方法を用いて形成される本発明に従った２つの積層品を構築することが伴う。その後、ステップ１５４で、積層品上にパワー又はグラウンド領域がパターン化される。パターン化により、積層品内部の領域を電気的に絶縁させることができ、このことにより、積層品がＰＷＢ内部でグラウンド又はパワー面として機能できるようにすることができる。
【００５３】
パターン化がひとたび完了した時点で、積層品は、ステップ１５６で酸化物処理に付される。酸化物処理の後、クリアランスホールの穿孔がステップ１５８で実施される。クリアランスホールの穿孔には、第１の直径の孔を積層品に穿孔すること及び、得られた孔に１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつ上述の樹脂のいずれかといったような誘電性材料を充てんすることを伴う。穿孔された孔の充てんに先立ち、これらの孔は、高圧乾燥空気を用いて、検査され清浄される。
【００５４】
ひとたびクリアランスホールが穿孔された時点で、第２の積層サイクルがステップ１６０で実施される。第２の積層サイクルは、図２Ａに関連して上述した第２の積層品サイクルと類似している。第２の積層サイクルの後、ステップ１６２でＰＷＢ内にチムニーホールが穿孔される。チムニーホールがひとたび穿孔されたならば、チムニーホールのライニングは、ステップ１６４において熱伝導性材料でライニングされる。好ましくは、熱伝導性材料は銅である。その他の実施形態では、５Ｗ／ｍ・Ｋより高い熱伝導性をもつ任意の材料を使用することができる。
【００５５】
チムニーホールがライニングされた後、仕上がったＰＷＢの内部に配置されることになる金属層の上にエッチングされる回路が、ステップ１６６でパターン化され、その後、ステップ１６８で酸化物処理に付される。
【００５６】
酸化物処理に続いて、第３の積層はステップ１７０で実施される。第３の積層は、第２の積層で生成された２つの構造を、さらなるプリプレグ層と整列させて、図１０に例示されているＰＷＢ０’’’’ の層と対応させることを伴う。次に、層は、第２の積層サイクル中に遭遇するものと類似の温度及び圧力にさらされる。
【００５７】
第３の積層サイクルの後、最後の貫通孔穿孔がステップ１７２で実施される。最後の貫通孔穿孔には、上述の第１の直径よりも小さい第２の直径をもつ全ＰＷＢを通る孔を穿孔することを伴う。貫通孔は、その後、ステップ１７４でライニングされる。好ましくは、貫通孔は、銅でライニングされる。その他の実施形態においては、貫通孔は、金属層の構築において使用可能であるものに類似した材料でメッキされ得る。貫通孔が、積層品内の充てんされたクリアランスホールの１つを通る場合には、貫通孔のライニングは、クリアランスホールが穿孔されている積層品から電気的に絶縁される。貫通孔が、積層品内の充てんされたクリアランスホールの１つを通過しない場合には、貫通孔のライニングは、積層品と電気的に接触している。
【００５８】
ＰＷＢ内でチムニーホールを穿孔する場所を選択するための方法の１実施形態が図１１Ｂに例示されている。方法１９０には、ＰＷＢの構造のモデルを作ることを伴う第１のステップ１９２が含まれている。第２のステップ１９４には、銅といったような熱伝導性材料をモデル上の最も外側の金属層に付加することを伴う。熱伝導性材料が、その上に付加される金属層上にパターン化された回路といかなる電気的接触も作り出さないようにして、熱伝導性材料はモデルに付加される。
【００５９】
熱伝導性材料がひとたび付加されたならば、チムニーホールの場所は、ステップ１９６で決定される。チムニーホールの場所は、熱伝導性材料がステップ１９４の間に付加された領域内にあるＰＷＢの表面上の場所を選択することによって決定される。この場所は、ＰＷＢの内部の金属層上にパターン化された電気回路のいずれとも交差することなく、チムニーの直径に対応する特定の直径の孔をＰＷＢを通って穿孔できる場合に、チムニーにとって適切な場所である。そうでなければ、選択された場所は、チムニーホールを穿孔する場所として不適当である。発見しなくてはならない場所の数は、回路板の表面から除去される必要のある熱の量によって左右される。
【００６０】
積層品内の充てんされたクリアランスホールの場所を選択するための方法の一実施形態が、図１１Ｃに例示されている。方法２００には、ＰＷＢのモデルの構築を伴う第１のステップ２０２が含まれている。ＰＷＢ内の貫通孔の場所は、ステップ２０４で、貫通孔がグラウンド面積層品又はパワー面積層品と交差する場所を決定するために使用される。これらの場所がひとたび決定されたならば、クリアランスホールの場所は、貫通孔がグラウンド又はパワー面積層品と交差しかつメッキされた貫通孔のライニングとグラウンド又はパワー面積層品の間の電気的接続が望まれない場所として、ステップ２０６で選択される。
【００６１】
本発明に従った積層品及び追加の炭素含有層を含む本発明に従ったＰＷＢが図１２に例示されている。ＰＷＢ１０’’’’は、第１の積層品１２０′、第２の積層品１２２′、追加の炭素含有層２１０、プリプレグ層１２４′及び金属層１２６′を有する。好ましくは、第１の積層品は、グラウンド面を形成し、第２の積層品はパワー面を形成する。追加の炭素含有層２１０は、グラウンド又はパワー面として作用せず、積層品及び金属層から電気的に絶縁されている。追加の炭素含有層は、ＰＷＢの熱伝導率及び剛性を増大させ、ＰＷＢのＣＴＥを改善する。図１に例示されているＰＷＢ１０の積層品、プリプレグ層及び金属層の構築で使用されたものと類似の材料を図１２に例示されているＰＷＢ１０’’’’’の積層品、プリプレグ層及び金属層を構築するためにも使用することができる。追加の炭素含有層を、図１の１２、図３の１２′、図４の１２″、図５の１２’’’及び図６の１２’’’’で例示されている積層品の炭素含有層の構築で使用することのできるものと類似した材料を用いて、追加の炭素含有層を構築することができる。
【００６２】
図１２のＰＷＢ１０’’’’’を、図１１Ａ〜１１Ｃに関連して上述したものと類似の方法を用いて構築することができる。唯一の差異は、第３の積層サイクルの構築において用いられる材料の配置ならびに、追加の炭素含有層がＰＷＢ内に存在するあらゆる貫通孔のライニングから電気的に絶縁されるように、充てんされたクリアランスホールが追加の炭素含有層２１０内にも穿孔されなくてはならないという事実にある。
【００６３】
上述の実施形態は、本発明に従った単一の又は２つの積層品を含むが、当業者であれば、上述の方法を用いて３つ以上の積層品を含むＰＷＢも構築できるということがわかるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】導電性及び熱伝導性をもつ積層品を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図２Ａ】本発明に従ったＰＷＢを構築するための方法を例示するフローチャートである。
【図２Ｂ】本発明に従った、基材に樹脂を含浸させるための方法を例示するフローチャートである。
【図３】一方向性炭素繊維の層を４層含む積層品を示すやや概略的な断面図である。
【図４】一方向性炭素繊維の層を４層含む積層品のもう１つの実施形態を示すやや概略的な断面図である。
【図５】一方向性炭素繊維の層を３層含む積層品を示すやや概略的な断面図である。
【図６】等方性構成で一方向性炭素繊維の層を４層含む積層品を示すやや概略的な断面図である。
【図７】プリプレグ層を含む積層品を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図８】導電性及び熱伝導性をもつ樹脂が含浸されたガラス繊維層を含む、導電性及び熱伝導性をもつ積層品を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図９】プリプレグ層内に含まれた導電性及び熱伝導性をもつ樹脂が含浸されたガラス繊維層をもつ導電性及び熱伝導性をもつ積層品を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図１０】２つの導電性及び熱伝導性をもつ積層品及びある数のチムニー及びメッキされた貫通孔を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【図１１Ａ】複数の導電性及び熱伝導性をもつ積層品、チムニーホール及びメッキされた貫通孔を含む、本発明に従ったＰＷＢを製造するための方法を例示するフローチャートである。
【図１１Ｂ】ＰＷＢ内でチムニーホールを穿孔すべき場所を決定するための方法を例示するフローチャートである。
【図１１Ｃ】本発明に従ったＰＷＢの構築中に導電性及び熱伝導性をもつ積層品において充てんされたクリアランスホールを穿孔すべき場所を決定するための方法を例示するフローチャートである。
【図１２】２つの導電性及び熱伝導性をもつ積層品及び１つの電気絶縁された炭素支持層を含む、本発明に従ったＰＷＢを示すやや概略的な断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性樹脂が含浸された基材を含んでなる、プリプレグ。
【請求項２】
基材材料が炭素を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項３】
基材が炭素繊維織物を含む、請求項２に記載のプリプレグ。
【請求項４】
基材が一方向性炭素繊維を含む、請求項２に記載のプリプレグ。
【請求項５】
基材がガラス繊維を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項６】
基材がケブラーを含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項７】
基材がアラミドを含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項８】
基材が石英を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項９】
熱伝導性樹脂が窒化ホウ素添加剤を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１０】
熱伝導性樹脂がダイヤモンド粉末添加剤を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１１】
熱伝導性樹脂が酸化アルミニウム添加剤を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１２】
熱伝導性樹脂が１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱伝導性を有する、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１３】
熱伝導性樹脂が２．５Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱伝導性を有する、請求項１２に記載のプリプレグ。
【請求項１４】
熱伝導性樹脂が導電性をも有する、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１５】
プリプレグが１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項１６】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が熱分解炭素添加剤を含む、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項１７】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が酸化銀添加剤を含む、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項１８】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が添加剤として炭素粉末を含む、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項１９】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項２０】
熱伝導性樹脂が含浸された基材を含むプリプレグ；
前記プリプレグより上に配置された導電性材料の第１層；及び
前記プリプレグより下に配置された導電性材料の第２層、
を含んでなる、積層品。
【請求項２１】
熱伝導性樹脂が１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱伝導性を有する、請求項２０に記載の積層品。
【請求項２２】
熱伝導性樹脂が２．５Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱伝導性を有する、請求項２１に記載の積層品。
【請求項２３】
熱伝導性樹脂が導電性をも有している、請求項２０に記載の積層品。
【請求項２４】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項２３に記載の積層品。
【請求項２５】
基材；
前記基材より上に配置された第１のプリプレグ層；
前記基材より下に配置された第２のプリプレグ層；
前記第１のプリプレグ層の上に配置された導電性材料の第１層；及び
前記第２のプリプレグ層の下に配置された導電性材料の第２層、
を含んでなり、
１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率をもつ積層品。
【請求項２６】
前記プリプレグが導電性及び熱伝導性をもつ樹脂を含む、請求項２５に記載の積層品。
【請求項２７】
前記プリプレグが１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項２６に記載の積層品。
【請求項２８】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項２６に記載の積層品。
【請求項２９】
導電性及び熱伝導性をもつ積層品；
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品より上に配置された第１の誘電体層；及び
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品より下に配置された第２の誘電体層、を含んでなる、プリント配線板。
【請求項３０】
導電性及び熱伝導性をもつ積層品が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有し；
前記第１及び第２のプリプレグ層が１ＭＨｚで６．０未満の誘電率を有する、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３１】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品は、それがプリント配線板内でグラウンド面として作用するのに充分な電気的負荷を伝えるように構成されている請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３２】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品は、それがプリント配線板内でパワー面として作用するのに充分な電気的負荷を伝えるように構成されている、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３３】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品は、その第１の部分がプリント配線板内でパワー面として作用するのに充分な電気的負荷を伝えるように構成され、その第２の部分がプリント配線板内でグラウンド面として作用するのに充分な電気的負荷を伝えるように構成されることになるような形で分割されている、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３４】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品は、
導電性及び熱伝導性をもつ樹脂が含浸された基材を含むプリプレグ；
前記プリプレグより上に配置された導電性材料の第１層；及び
前記プリプレグより下に配置された導電性材料の第２層、
を含んでなる、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３５】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品が、
基材；
前記基材より上に配置された第１のプリプレグ層；
前記基材より下に配置された第２のプリプレグ層；
前記第１のプリプレグ層の上に配置された導電性材料の第１層；及び
前記第２のプリプレグ層の下に配置された導電性材料の第２層、
を含んでなり、
１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率をもつ、請求項２９に記載の積層品。
【請求項３６】
少なくとも１つのさらなるプリプレグ層；
導電性材料の少なくとも１つのさらなる層；
をも含んでなり、
導電性及び熱伝導性をもつ積層品、さらなるプリプレグ層及び導電性材料層のさらなる層が互いに隣接して配置されており、
少なくとも１つのプリプレグ層が導電性材料のさらなる層の各々の間にあり、
少なくとも１つのプリプレグ層が導電性材料のさらなる層の各々と、導電性及び熱伝導性をもつ積層品の間にある、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３７】
少なくとも１つの導電性及び熱伝導性をもつさらなる積層品をも含んでなり；
少なくとも１つのプリプレグ層が導電性材料層のさらなる層の各々と、付加的な導電性及び熱伝導性をもつさらなる積層品の間にあり；
少なくとも１つのプリプレグ層が導電性及び熱伝導性をもつ積層品の各々の間にある、請求項３６に記載のプリント配線板。
【請求項３８】
炭素を含有する少なくとも１の層を含んでなり；
少なくとも１つのプリプレグ層が、導電性材料のさらなる層の各々と、炭素含有層の間にあり；
前記少なくとも１つのプリプレグ層が、導電性及び熱伝導性をもつ積層品と、炭素含有層の間にある、請求項３７に記載のプリント配線板。
【請求項３９】
プリント配線板が、プリント配線板の表面から導電性及び熱伝導性をもつ積層品を通って延びる複数のライニングされた孔を含む、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項４０】
前記ライニングされた孔のライニングが熱伝導性材料である、請求項３９に記載のプリント配線板。
【請求項４１】
前記ライニングされた孔のライニングが、１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導性を有する、請求項４０に記載のプリント配線板。
【請求項４２】
前記ライニングされた孔のライニングが２．５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導性を有する、請求項４１に記載のプリント配線板。
【請求項４３】
前記ライニングされた孔のライニングが、導電性及び熱伝導性をもつ材料である、請求項３９に記載のプリント配線板。
【請求項４４】
前記ライニングされた孔のライニングが銅である、請求項４３に記載のプリント配線板。
【請求項４５】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品が、
前記層のうちの少なくとも２つ層の間に電気的接続を提供するための前記プリント配線板を通って延びる複数の貫通孔；
前記貫通孔内の導電性ライニング；及び
前記導電性ライニングと、前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品の間の予め選択された場所に配置されている誘電性材料の少なくとも１つの環状部分、
を含んでなる、請求項３７に記載のプリント配線板。
【請求項４６】
前記環状部分が、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつ材料で作られている、請求項４５に記載のプリント配線板。
【請求項４７】
前記環状部分が、１ＭＨｚで４．０未満の誘電率をもつ材料で作られている、請求項４６に記載のプリント配線板。
【請求項４８】
前記環状部分が、貫通孔のライニングと、前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品の間の望ましくない電気的接触を防止している、請求項４５に記載のプリント配線板。
【請求項４９】
外部表面上にパターン化された回路及び伝導性材料からなる内部層上にパターン化された回路を有するプリント配線板を構築する方法であって、
プリント配線板のモデルを構築する工程；
パターン化された回路を含まないプリント配線板の外部表面の部分を決定する工程；
プリント配線板の内部層上でパターン化された回路と望ましくない電気的接続をもたらさない、前記決定された部分内において穿孔場所を決定する工程；
前記決定された部分が、熱伝導性材料でメッキもしくはプレートされるようにプリント配線板を構築する工程；
前記決定された穿孔場所で、構築されたプリント配線板内に穿孔する工程；及び
前記孔を熱伝導性材料でライニングする工程、
を含んでなる方法。
【請求項５０】
導電性及び熱伝導性をもつ積層品、複数の導電性材料層であって、それらの層の上にパターン化された回路を有しそしてそれらの層の上の回路どうしを接続するライニングされた貫通孔を有する複数の導電性材料層を有するプリント配線板を構築する方法であって、
プリント配線板のモデルを構築する工程；
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品を構築する工程；
ライニングされた貫通孔が導電性及び熱伝導性をもつ積層品と交差する場所を識別する工程；
前記場所の各々においてライニングされた貫通孔のライニングと導電性及び熱伝導性をもつ積層品との間に電気的接続が望まれるか否かを決定する工程、
前記場所で電気的接続が望まれない場合には、前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品の中の前記場所に孔を穿孔し、この孔に誘電性材料を充てんする工程、を含んでなる方法。
【請求項５１】
熱伝導性樹脂を基材に含浸させる工程を含んでなる、プリプレグを構築する方法。
【請求項５２】
熱伝導性樹脂が導電性をも有する、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
熱伝導性樹脂を基材に含浸させ、上面及び底面をもつプリプレグを作る工程；及び
プリプレグの上部表面に導電性材料の第１の層およびプリプレグの下部表面に導電性材料の第２層を積層させる工程、
を含んでなる、積層品を構築する方法。
【請求項５４】
熱伝導性樹脂が導電性をも有する、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
上部表面及び下部表面を有する導電性及び熱伝導性をもつ積層品を構築する工程；
積層品の上部表面に第１のプリプレグ層および積層品の下部表面に第２のプリプレグ層を積層する工程、
を含んでなる、プリント配線板を構築する方法。
【請求項１】
熱伝導性樹脂が含浸された基材を含んでなる、プリプレグ。
【請求項２】
基材材料が炭素を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項３】
基材が炭素繊維織物を含む、請求項２に記載のプリプレグ。
【請求項４】
基材が一方向性炭素繊維を含む、請求項２に記載のプリプレグ。
【請求項５】
基材がガラス繊維を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項６】
基材がケブラーを含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項７】
基材がアラミドを含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項８】
基材が石英を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項９】
熱伝導性樹脂が窒化ホウ素添加剤を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１０】
熱伝導性樹脂がダイヤモンド粉末添加剤を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１１】
熱伝導性樹脂が酸化アルミニウム添加剤を含む、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１２】
熱伝導性樹脂が１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱伝導性を有する、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１３】
熱伝導性樹脂が２．５Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱伝導性を有する、請求項１２に記載のプリプレグ。
【請求項１４】
熱伝導性樹脂が導電性をも有する、請求項１に記載のプリプレグ。
【請求項１５】
プリプレグが１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項１６】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が熱分解炭素添加剤を含む、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項１７】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が酸化銀添加剤を含む、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項１８】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が添加剤として炭素粉末を含む、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項１９】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項１４に記載のプリプレグ。
【請求項２０】
熱伝導性樹脂が含浸された基材を含むプリプレグ；
前記プリプレグより上に配置された導電性材料の第１層；及び
前記プリプレグより下に配置された導電性材料の第２層、
を含んでなる、積層品。
【請求項２１】
熱伝導性樹脂が１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱伝導性を有する、請求項２０に記載の積層品。
【請求項２２】
熱伝導性樹脂が２．５Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱伝導性を有する、請求項２１に記載の積層品。
【請求項２３】
熱伝導性樹脂が導電性をも有している、請求項２０に記載の積層品。
【請求項２４】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項２３に記載の積層品。
【請求項２５】
基材；
前記基材より上に配置された第１のプリプレグ層；
前記基材より下に配置された第２のプリプレグ層；
前記第１のプリプレグ層の上に配置された導電性材料の第１層；及び
前記第２のプリプレグ層の下に配置された導電性材料の第２層、
を含んでなり、
１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率をもつ積層品。
【請求項２６】
前記プリプレグが導電性及び熱伝導性をもつ樹脂を含む、請求項２５に記載の積層品。
【請求項２７】
前記プリプレグが１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項２６に記載の積層品。
【請求項２８】
導電性及び熱伝導性をもつ前記樹脂が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有する、請求項２６に記載の積層品。
【請求項２９】
導電性及び熱伝導性をもつ積層品；
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品より上に配置された第１の誘電体層；及び
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品より下に配置された第２の誘電体層、を含んでなる、プリント配線板。
【請求項３０】
導電性及び熱伝導性をもつ積層品が１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率を有し；
前記第１及び第２のプリプレグ層が１ＭＨｚで６．０未満の誘電率を有する、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３１】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品は、それがプリント配線板内でグラウンド面として作用するのに充分な電気的負荷を伝えるように構成されている請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３２】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品は、それがプリント配線板内でパワー面として作用するのに充分な電気的負荷を伝えるように構成されている、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３３】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品は、その第１の部分がプリント配線板内でパワー面として作用するのに充分な電気的負荷を伝えるように構成され、その第２の部分がプリント配線板内でグラウンド面として作用するのに充分な電気的負荷を伝えるように構成されることになるような形で分割されている、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３４】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品は、
導電性及び熱伝導性をもつ樹脂が含浸された基材を含むプリプレグ；
前記プリプレグより上に配置された導電性材料の第１層；及び
前記プリプレグより下に配置された導電性材料の第２層、
を含んでなる、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３５】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品が、
基材；
前記基材より上に配置された第１のプリプレグ層；
前記基材より下に配置された第２のプリプレグ層；
前記第１のプリプレグ層の上に配置された導電性材料の第１層；及び
前記第２のプリプレグ層の下に配置された導電性材料の第２層、
を含んでなり、
１ＭＨｚで６．０を上回る誘電率をもつ、請求項２９に記載の積層品。
【請求項３６】
少なくとも１つのさらなるプリプレグ層；
導電性材料の少なくとも１つのさらなる層；
をも含んでなり、
導電性及び熱伝導性をもつ積層品、さらなるプリプレグ層及び導電性材料層のさらなる層が互いに隣接して配置されており、
少なくとも１つのプリプレグ層が導電性材料のさらなる層の各々の間にあり、
少なくとも１つのプリプレグ層が導電性材料のさらなる層の各々と、導電性及び熱伝導性をもつ積層品の間にある、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項３７】
少なくとも１つの導電性及び熱伝導性をもつさらなる積層品をも含んでなり；
少なくとも１つのプリプレグ層が導電性材料層のさらなる層の各々と、付加的な導電性及び熱伝導性をもつさらなる積層品の間にあり；
少なくとも１つのプリプレグ層が導電性及び熱伝導性をもつ積層品の各々の間にある、請求項３６に記載のプリント配線板。
【請求項３８】
炭素を含有する少なくとも１の層を含んでなり；
少なくとも１つのプリプレグ層が、導電性材料のさらなる層の各々と、炭素含有層の間にあり；
前記少なくとも１つのプリプレグ層が、導電性及び熱伝導性をもつ積層品と、炭素含有層の間にある、請求項３７に記載のプリント配線板。
【請求項３９】
プリント配線板が、プリント配線板の表面から導電性及び熱伝導性をもつ積層品を通って延びる複数のライニングされた孔を含む、請求項２９に記載のプリント配線板。
【請求項４０】
前記ライニングされた孔のライニングが熱伝導性材料である、請求項３９に記載のプリント配線板。
【請求項４１】
前記ライニングされた孔のライニングが、１．２５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導性を有する、請求項４０に記載のプリント配線板。
【請求項４２】
前記ライニングされた孔のライニングが２．５Ｗ／ｍ・Ｋを上回る熱伝導性を有する、請求項４１に記載のプリント配線板。
【請求項４３】
前記ライニングされた孔のライニングが、導電性及び熱伝導性をもつ材料である、請求項３９に記載のプリント配線板。
【請求項４４】
前記ライニングされた孔のライニングが銅である、請求項４３に記載のプリント配線板。
【請求項４５】
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品が、
前記層のうちの少なくとも２つ層の間に電気的接続を提供するための前記プリント配線板を通って延びる複数の貫通孔；
前記貫通孔内の導電性ライニング；及び
前記導電性ライニングと、前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品の間の予め選択された場所に配置されている誘電性材料の少なくとも１つの環状部分、
を含んでなる、請求項３７に記載のプリント配線板。
【請求項４６】
前記環状部分が、１ＭＨｚで６．０未満の誘電率をもつ材料で作られている、請求項４５に記載のプリント配線板。
【請求項４７】
前記環状部分が、１ＭＨｚで４．０未満の誘電率をもつ材料で作られている、請求項４６に記載のプリント配線板。
【請求項４８】
前記環状部分が、貫通孔のライニングと、前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品の間の望ましくない電気的接触を防止している、請求項４５に記載のプリント配線板。
【請求項４９】
外部表面上にパターン化された回路及び伝導性材料からなる内部層上にパターン化された回路を有するプリント配線板を構築する方法であって、
プリント配線板のモデルを構築する工程；
パターン化された回路を含まないプリント配線板の外部表面の部分を決定する工程；
プリント配線板の内部層上でパターン化された回路と望ましくない電気的接続をもたらさない、前記決定された部分内において穿孔場所を決定する工程；
前記決定された部分が、熱伝導性材料でメッキもしくはプレートされるようにプリント配線板を構築する工程；
前記決定された穿孔場所で、構築されたプリント配線板内に穿孔する工程；及び
前記孔を熱伝導性材料でライニングする工程、
を含んでなる方法。
【請求項５０】
導電性及び熱伝導性をもつ積層品、複数の導電性材料層であって、それらの層の上にパターン化された回路を有しそしてそれらの層の上の回路どうしを接続するライニングされた貫通孔を有する複数の導電性材料層を有するプリント配線板を構築する方法であって、
プリント配線板のモデルを構築する工程；
前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品を構築する工程；
ライニングされた貫通孔が導電性及び熱伝導性をもつ積層品と交差する場所を識別する工程；
前記場所の各々においてライニングされた貫通孔のライニングと導電性及び熱伝導性をもつ積層品との間に電気的接続が望まれるか否かを決定する工程、
前記場所で電気的接続が望まれない場合には、前記導電性及び熱伝導性をもつ積層品の中の前記場所に孔を穿孔し、この孔に誘電性材料を充てんする工程、を含んでなる方法。
【請求項５１】
熱伝導性樹脂を基材に含浸させる工程を含んでなる、プリプレグを構築する方法。
【請求項５２】
熱伝導性樹脂が導電性をも有する、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
熱伝導性樹脂を基材に含浸させ、上面及び底面をもつプリプレグを作る工程；及び
プリプレグの上部表面に導電性材料の第１の層およびプリプレグの下部表面に導電性材料の第２層を積層させる工程、
を含んでなる、積層品を構築する方法。
【請求項５４】
熱伝導性樹脂が導電性をも有する、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
上部表面及び下部表面を有する導電性及び熱伝導性をもつ積層品を構築する工程；
積層品の上部表面に第１のプリプレグ層および積層品の下部表面に第２のプリプレグ層を積層する工程、
を含んでなる、プリント配線板を構築する方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１６４５８２（Ｐ２００９−１６４５８２Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−２９７１０１（Ｐ２００８−２９７１０１）
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【分割の表示】特願２００２−５４９４５７（Ｐ２００２−５４９４５７）の分割
【原出願日】平成１３年１２月１１日（２００１．１２．１１）
【出願人】（５０５４５６２０７）シー−コア テクノロジーズ インコーポレイティド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９７１０１（Ｐ２００８−２９７１０１）
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【分割の表示】特願２００２−５４９４５７（Ｐ２００２−５４９４５７）の分割
【原出願日】平成１３年１２月１１日（２００１．１２．１１）
【出願人】（５０５４５６２０７）シー−コア テクノロジーズ インコーポレイティド (3)
【Ｆターム（参考）】
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