多層プリント配線板及びその製造方法
【課題】 この発明は、熱伝導率が高く、熱膨張係数が小さく、かつ、放熱性、低膨張性に優れた新規な多層プリント配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】この発明係る多層プリント配線板は、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板１の両面に、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔３を設けたプリプレグシート２をそれぞれ設け、上記銅張セラミック板１及び上記プリプレグシート２にスルーホール４、５を形成し、このスルーホール４、５に銅薄層を形成したものである。
【解決手段】この発明係る多層プリント配線板は、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板１の両面に、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔３を設けたプリプレグシート２をそれぞれ設け、上記銅張セラミック板１及び上記プリプレグシート２にスルーホール４、５を形成し、このスルーホール４、５に銅薄層を形成したものである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、各種電子機器に用いら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】近年、携帯電話、ビデオカメラ、パソコン等に代表されるように、電子機器の高機能化、小型化、薄型化、軽量化の要求に伴い、電子機器を実現する電子部品のＬＳＩパッケージは、従来のＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）のリード付からＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ），ＣＳＰ(Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ)のリードレスに変遷し、従来の表面実装からチップサイズ実装技術へと進展している。 これに伴い、プリント配線板は、チップ部品の実装の増大や高密度化に伴なって部品からの発熱量が増加しているほか、熱膨張係数が大きく熱放散性・耐熱性に関するほか、高性能・多機能な電子機器における高密度実装後の基板信頼性に関して種々の問題が生じつつある。 一方、従来の多層プリント配線板には、ガラスエポキシ多層プリント基板、セラミック基板のほか、メタルコア基板がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のガラスエポキシ多層プリント配線板は、ガラスエポキシ銅張板をサブトラクト法によりエッチングして所望の内層パターンを形成した後、ガラスエポキシのプリプレグシートと交互に重ね合わせ、表裏に銅箔をセットして積層成形を行い、穴あけ、スルーホール銅めっき、外装パターン形成等を施して製造されている。 かかる多層プリント配線板は、一般特性として、ガラス転移温度１２５〜１３５℃、熱膨張係数ＸＹ方向１５〜１６ｐｐｍ、Ｚ方向５０〜６０ｐｐｍ、熱伝導性０．２Ｗ／ＭＫであって種々の分野で広く利用されているが、表面実装部品の低熱膨張部品、発熱するパワー部品の搭載、高温環境下における信頼性に関して十分ではないという課題があった。
【０００４】また、従来、プリント配線板に放熱性・低熱膨張性を付与すべく、絶縁層としてセラミックを用いたセラミック基板があるが、セラミックは機械加工性、穴あけ加工性が極めて悪いため、セラミック製造前のグリーンシートの状態でスルーホールより大きい下穴をあけて焼成後に穴埋めをする必要があり、ドリル穴あけ加工ができない等の課題があった。 また、プリプレグシートの合成樹脂からなるセラミック多層プリント配線板は、セラミックの熱膨張係数が低いため、半田耐熱試験・ヒートサイクル試験時にセラミックの熱膨張差により剥離し易い等の課題もあった。
【０００５】更に、従来では、パワー部品の搭載、放熱性の向上のため、アルミ・銅板を用いたメタルコア多層基板は、メタルに予めスルーホールより大きい下穴をドリル又はプレスにて穴あけをした後、メタル表面処理、穴あけ用プリプレグや樹脂シートや銅箔による穴埋め成形し、次にサブトラクト法による内層パターン成形、プリプレグシートと交互の配置・積層成形、穴あけ・スルーホール銅めっき・外層パターン成形により製造されている。 従って、メタルコア多層基板は挿入部品に対して実装後の信頼性が高く、放熱効果も期待できるが、表面実装部品のＱＦＰ搭載品等に関し、実装後の信頼性に次のような課題もあった。 即ち、メタルコア基板は、ガラスエポキシ多層プリント配線板に比べて弾性率が極めて大きく、熱伝導性が良く放熱性似優れているが、ヒートサイクル時に基板温度の上昇・下降が急激に生じるため、弾性率と基板の温度差の積なる歪みが大きくなり、表面実装部品の半田接合部にストレスが生じ、基板のパッドと半田間や実装部品と半田間にクラックが発生し易く、ヒートサイクル試験の進行に伴い破断を引き起こす等の信頼性に関する課題もあった。
【０００６】このように従来のガラスエポキシ多層プリント配線板は基板の放熱性、耐熱性、熱膨張性等の点で、またセラミック多層基板は加工性、プリプレグシートとの熱膨張係数の差による剥離し易い等の点で、更にメタルコア多層基板は表面実装部品の基板と半田接合部に熱ストレスの歪みがかかり、クラックが発生し易い等の点で課題があった。そこで、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、熱伝導率が高く、熱膨張係数が小さく、かつ、放熱性、低膨張性に優れた新規な多層プリント配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係る多層プリント配線板は、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板と、この銅張セラミック板の両面にそれぞれ設けられ、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔を設けたプリプレグシートと、上記銅張セラミック板及び上記プリプレグシートにスルーホールを形成し、このスルーホールに形成された銅薄層とを備えたものである。
【０００８】この発明の請求項２に係る多層プリント配線板は、上記プリプレグシートにメタルコアを埋設したことを特徴とする請求項１に記載のものである。
【０００９】この発明の請求項３に係る多層プリント配線板は、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板と、この銅張セラミック板の両面にそれぞれ設けられ、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔を設けたプリプレグシートとを有するプリント配線板を複数段積層したことを特徴とする請求項１に記載のものである。
【００１０】この発明の請求項４に係る多層プリント配線板は、上記銅箔の上記プリプレグシートの接触面をその反対側の面よりも粗面としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のものである。
【００１１】この発明の請求項５に係る多層プリント配線板の製造方法は、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させた銅張セラミック板に内層パターンを形成する第１の工程と、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させたプリプレグシートを上記銅張セラミック板の両面にそれぞれ重畳する第２の工程と、上記各プリプレグシート上に銅箔を加圧成形する第３の工程と、上記銅張セラミック板、上記プリプレグシート及び上記銅箔にスルーホールを形成し、そのスルーホールに銅めっき層を形成する第４の工程と、しかる後に上記各プリプレグシート上に上記銅箔を介して上記プリプレグシートと同一のプリプレグシートを更に重畳して加圧成形を行い、このプリプレグシートの表面に設けた銅箔の所定部分をエッチングにより除去する第５の工程と、上記所定部分にスルーホールを形成して、そのスルーホールに銅めっき層を形成する第６の工程とを備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態１】以下、この発明の実施の形態１に係る多層プリント配線板について図１を用いて説明する。図１は、この実施の形態１に係る多層プリント配線板の断面構成図である。 図１において、１は両面銅張セラミック絶縁板で、主成分のアルミナにホウ素（Ｂ）を添加し、一般に熱硬化性樹脂として呼ばれているものを介在して穴あけ機械加工を可能としたものであり、サブトラクト法により内層パターンを形成したものである。この両面銅張セラミック絶縁板１は、熱伝導率１８Ｗ／ｍＫのアルミナを主成分としてホウ素を添加することにより、可とう性を付与したものである。
【００１３】２は、両面銅張セラミック絶縁板の両面にそれぞれ重ね合わせたプリプレグシートで、強化繊維としてのアラミド繊維ペーパ（デュポン製）に耐熱性エポキシ樹脂を含浸し、１３０℃で１０分乾燥したものである。このプリプレグシート２として、アラミド繊維ペーパを用いるとしたのは、熱膨張係数が小さく、セラミックとの接着界面においてセラミックとの熱膨張係数の差が小さいため、ヒートサイクル試験時においてセラミックとの界面剥離が発生し難いからである。 また、このプリプレグシート２は耐熱性エポキシ樹脂を含浸し、セラミックとの複合材を形成しているので、反り等によるクラック、割れに対する補強を行うとともに、耐振動性の向上を図っている。 このプリプレグシート２の膜厚は０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍを用いる。例えば、プリプレグシート２の厚さが０．０５ｍｍ以下の場合には絶縁耐圧、耐湿性が低下するので好ましくなく、一方０．１ｍｍ以上の場合には積層成形時にミクロボイドが残存し、プリプレグシート２の熱伝導率の低下、熱膨張係数の増加を招くなど好ましくないからである。 このプリプレグシート２は両面銅張セラミック絶縁板１に密着させるが、この両面銅張セラミック絶縁板１の銅箔はセラミックに密着すべき面を粗面化しているため、その銅箔をエッチング除去して内層の回路形成をするとき、そのセラミックに銅箔の粗面化した面の形状が残ってプリプレグシート２、２の密着性を向上させている。 また、両面銅張セラミック絶縁板１とアラミド繊維ペーパに耐熱性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシート２との構成により、アラミドプリプレグシートのみを使用した場合に比して熱膨張係数が小さくなることから、熱膨張の低下により表面実装部品の実装後の半田接合部における信頼性も向上する。
【００１４】３はプリプレグシート２、２上に片面を粗面化し、その粗面がプリプレグシート２、２に接するように重ね合わせた銅箔であり、真空プレスを用いて圧力３０ｋｇ／平方ｃｍ、温度１８０℃、９０分加圧成形したものである。このように、両面銅張セラミック絶縁板１にアラミド繊維ペーパに耐熱性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシート２を接着させ、外部からの機械的応力に対するクラックや割れの耐力を向上させている。
【００１５】ここで、ＮＣドリルマシンを用いて、スルーホール形成用の穴あけを行い、スルーホール銅めっきを施すことにより銅めっき層を形成する。 次に、これらの銅箔３、３上に上述のプリプレグシート２、２を積層し、更にその上に片面を粗面化した銅箔３、３をそれぞれ重ね合わせ、真空プレスを用いて圧力３０ｋｇ／平方ｃｍ、温度１８０℃、９０分加圧・加熱成形し、積層コア材を形成する。この積層コア材にフイルム合わせ穴をあけ、ドライフイルムをラミネートし、非貫通スルーホール４の径にプラス逃げを設けたマスクフイルムを積層コア材の表裏にセットして露光、現像、エッチングを行い、予め非貫通スルーホール４に該当する個所の銅箔３を除去する。次に、ＮＣドリルを用いて両面銅張セラミック絶縁板１を貫通する貫通スルーホール５の穴あけを行うとともに、アラミド繊維は高分子繊維であるため炭酸ガス（ＮＣ−ＣＯ２）レーザ装置を用いて非貫通スルーホール４の穴あけを行う。 炭酸ガスレーザによるビアの穴あけ時に、予め銅箔を所望のビア径よりも大きい径の逃げを設けてエッチングを行う。 従って、レーザによるビア周辺における残存銅箔の密着性が低下するのも効果的に防止でき、レーザによるビアの穴形状がすり鉢状となるため、めっき付きまわり性・非貫通スルーホールの信頼性も大幅に向上する。 次いで、過マンガン酸にて残膜処理をしてスルーホール銅めっきを施す。最後に、通常のサブトラクト法により回路形成を行って多層プリント配線板を構成する。このようにして、両面銅張セラミック絶縁板１に貫通スルーホール５を形成して放熱性を向上させている。また、貫通スルーホール５の形成時に、セラミックにクラックや割れを生じないようにフイルムを貼っている。
【００１６】
【発明の実施の形態２】この発明の実施の形態２について、図２を用いて説明する。この実施の形態２は、実施の形態１と同様な両面銅張セラミック絶縁板１を２枚用い、これらの間に同様なアラミド繊維ペーパからなるプリプレグシート２を介在させて重ね合わせ、これらの両面銅張セラミック絶縁板１、１の上方側にそれぞれプリプレグシート２、２をさらに重ね合わせる。これらのプリプレグシート２、２上には片面を、例えば１８μｍに粗面化した銅箔を重ね合わせ、真空プレスにより加圧・加熱して積層成形を行う。この積層成形品にＮＣドリルにより貫通スルーホール４を形成し、プラズマによるデスミアー処理・スルーホールめっき処理を施して、通常のサブトラクト法により回路形成を行う。 このようにＮＣドリルにより貫通スルーホール４の形成時のデスミアー処理としてプラズマによるとしたのは、デスミアー処理が同時にできるためである。
【００１７】次に、この表裏面にさらにプリプレグシート２を重ね合わせ、それらの上にそれぞれ片面を、例えば１２μｍに粗面化した銅箔を重ね、真空プレスにより積層成形を行う。この成形品にフイルム合わせ穴を設け、ドライフイルムをラミネートし、非貫通スルーホールの径のプラス逃げを設けたマスクフイルムを用いて露光、現像、銅箔のエッチング処理を施す。 次いで、ＮＣドリルにより貫通スルーホール５を設け、炭酸レーザ装置により非貫通スルーホール４を形成する。その後は、実施の形態１で説明したと同様にして図２に示すような多層プリント配線板を完成する。 尚、アラミド繊維ペーパからなるプリプレグシート２のレーザによる非貫通スルーホール４のビア形成時においても、その残膜処理にプラズマ処理を用いる。このように、実施の形態２によれば、図２に示すような２枚の両面銅張セラミック絶縁板を使用しているため放熱性が向上するほか、両面銅張セラミック絶縁板１、１を基本構成したときに対象配置の構成となるので、反りやねじれが低減できる。 また、高多層構造となっても両面銅張セラミック絶縁板に直接に貫通スルーホール５を形成するため、この貫通スルーホール５を介しても放熱が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態３】この発明の実施の形態３は、メタルコアを使用した多層プリント配線板であり、図３を用いて説明する。 図３は、この実施の形態３に係る多層プリント配線板の断面構成図である。 同図中、６は、例えばアルミを用いたメタルコアであり、予めスルーホール径よりも１ｍｍ程度の大きな穴をＮＣドリルにより形成する。 このメタルコア６の両側に対して耐熱性樹脂を含浸させたプリプレグシート２を重ね、その上に片面を、例えば１８μｍに粗面化した銅箔を重ね、真空プレスにより所定条件下で加圧・加熱成形を行って２層金属芯銅張板を構成する。この２層金属芯銅張板にＮＣドリルにより貫通スルーホールを形成し、この貫通スルーホールとの密着性を向上させるため、過マンガン酸処理を施す。しかる後、スルーホール銅めっきを施し、通常のサブトラクト法により回路構成をして２層金属芯基板を構成する。この２層金属芯基板の表裏にプリプレグシート２を重ね、その上にそれぞれ実施の形態１で説明した両面銅張セラミック絶縁板１を重ねる。更に両面銅張セラミック絶縁板１上にそれぞれプリプレグシート２及び銅箔３を重ねて所定条件下で積層成形する。その後の工程は、実施の形態１で説明したと同様にして、図３に示すような多層プリント配線板を完成する。この実施の形態３によれば、金属芯基板の表裏側にプリプレグシート２及び両面銅張セラミック絶縁板を接着することにより、金属芯基板の低熱膨張化を実現し得、これにより寸法安定化も向上するほか、金属芯基板を用いることによりＱＦＰ等の表面実装部品の搭載も可能となる。更に、低熱膨張化に伴い、ヒートサイクル試験時におけるスルーホール導通抵抗の信頼性も向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態４】この発明の実施の形態４について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３で説明した２層金属芯基板を２枚用い、その表裏側に実施の形態３で説明したと同様の工程により積層成形した多層プリント配線板の断面構成図である。この実施の形態４では、メタルコア６を２枚用い、その上に両面導張セラミック絶縁板及びプリプレグシート２の複合体構成としているため、大幅な放熱性が期待できるはか、表面実装部品の搭載、ヒートサイクル試験時の半田接合部における信頼性も更に向上する。
【００２０】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在したので、穴あけ機械加工が可能となり、放熱性が向上し、かつ、銅張セラミック絶縁板とアラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させたプリプレグシートとの構成により熱膨張係数が小さくなり、表面実装部品の実装後の信頼性が向上するとともに、ヒートサイクル試験時にセラミックとの界面剥離が発生し難く、セラミックとの複合材を形成しているので、反り等によるクラック、割れに対する補強をも行い得るという効果を奏する。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る多層プリント配線板の断面構成図である。
【図２】 この発明に係る多層プリント配線板の断面構成図である。
【図３】 この発明に係る多層プリント配線板の断面構成図である。
【図４】 この発明に係る多層プリント配線板の断面構成図である。
【符号の説明】
１…両面銅張セラミック絶縁板、…低熱膨張プリプレグシート、３…銅箔、４…非貫通スルーホール、５…貫通スルーホール、６…メタルコア
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、各種電子機器に用いら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】近年、携帯電話、ビデオカメラ、パソコン等に代表されるように、電子機器の高機能化、小型化、薄型化、軽量化の要求に伴い、電子機器を実現する電子部品のＬＳＩパッケージは、従来のＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）のリード付からＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ），ＣＳＰ(Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ)のリードレスに変遷し、従来の表面実装からチップサイズ実装技術へと進展している。 これに伴い、プリント配線板は、チップ部品の実装の増大や高密度化に伴なって部品からの発熱量が増加しているほか、熱膨張係数が大きく熱放散性・耐熱性に関するほか、高性能・多機能な電子機器における高密度実装後の基板信頼性に関して種々の問題が生じつつある。 一方、従来の多層プリント配線板には、ガラスエポキシ多層プリント基板、セラミック基板のほか、メタルコア基板がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のガラスエポキシ多層プリント配線板は、ガラスエポキシ銅張板をサブトラクト法によりエッチングして所望の内層パターンを形成した後、ガラスエポキシのプリプレグシートと交互に重ね合わせ、表裏に銅箔をセットして積層成形を行い、穴あけ、スルーホール銅めっき、外装パターン形成等を施して製造されている。 かかる多層プリント配線板は、一般特性として、ガラス転移温度１２５〜１３５℃、熱膨張係数ＸＹ方向１５〜１６ｐｐｍ、Ｚ方向５０〜６０ｐｐｍ、熱伝導性０．２Ｗ／ＭＫであって種々の分野で広く利用されているが、表面実装部品の低熱膨張部品、発熱するパワー部品の搭載、高温環境下における信頼性に関して十分ではないという課題があった。
【０００４】また、従来、プリント配線板に放熱性・低熱膨張性を付与すべく、絶縁層としてセラミックを用いたセラミック基板があるが、セラミックは機械加工性、穴あけ加工性が極めて悪いため、セラミック製造前のグリーンシートの状態でスルーホールより大きい下穴をあけて焼成後に穴埋めをする必要があり、ドリル穴あけ加工ができない等の課題があった。 また、プリプレグシートの合成樹脂からなるセラミック多層プリント配線板は、セラミックの熱膨張係数が低いため、半田耐熱試験・ヒートサイクル試験時にセラミックの熱膨張差により剥離し易い等の課題もあった。
【０００５】更に、従来では、パワー部品の搭載、放熱性の向上のため、アルミ・銅板を用いたメタルコア多層基板は、メタルに予めスルーホールより大きい下穴をドリル又はプレスにて穴あけをした後、メタル表面処理、穴あけ用プリプレグや樹脂シートや銅箔による穴埋め成形し、次にサブトラクト法による内層パターン成形、プリプレグシートと交互の配置・積層成形、穴あけ・スルーホール銅めっき・外層パターン成形により製造されている。 従って、メタルコア多層基板は挿入部品に対して実装後の信頼性が高く、放熱効果も期待できるが、表面実装部品のＱＦＰ搭載品等に関し、実装後の信頼性に次のような課題もあった。 即ち、メタルコア基板は、ガラスエポキシ多層プリント配線板に比べて弾性率が極めて大きく、熱伝導性が良く放熱性似優れているが、ヒートサイクル時に基板温度の上昇・下降が急激に生じるため、弾性率と基板の温度差の積なる歪みが大きくなり、表面実装部品の半田接合部にストレスが生じ、基板のパッドと半田間や実装部品と半田間にクラックが発生し易く、ヒートサイクル試験の進行に伴い破断を引き起こす等の信頼性に関する課題もあった。
【０００６】このように従来のガラスエポキシ多層プリント配線板は基板の放熱性、耐熱性、熱膨張性等の点で、またセラミック多層基板は加工性、プリプレグシートとの熱膨張係数の差による剥離し易い等の点で、更にメタルコア多層基板は表面実装部品の基板と半田接合部に熱ストレスの歪みがかかり、クラックが発生し易い等の点で課題があった。そこで、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、熱伝導率が高く、熱膨張係数が小さく、かつ、放熱性、低膨張性に優れた新規な多層プリント配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係る多層プリント配線板は、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板と、この銅張セラミック板の両面にそれぞれ設けられ、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔を設けたプリプレグシートと、上記銅張セラミック板及び上記プリプレグシートにスルーホールを形成し、このスルーホールに形成された銅薄層とを備えたものである。
【０００８】この発明の請求項２に係る多層プリント配線板は、上記プリプレグシートにメタルコアを埋設したことを特徴とする請求項１に記載のものである。
【０００９】この発明の請求項３に係る多層プリント配線板は、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板と、この銅張セラミック板の両面にそれぞれ設けられ、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔を設けたプリプレグシートとを有するプリント配線板を複数段積層したことを特徴とする請求項１に記載のものである。
【００１０】この発明の請求項４に係る多層プリント配線板は、上記銅箔の上記プリプレグシートの接触面をその反対側の面よりも粗面としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のものである。
【００１１】この発明の請求項５に係る多層プリント配線板の製造方法は、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させた銅張セラミック板に内層パターンを形成する第１の工程と、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させたプリプレグシートを上記銅張セラミック板の両面にそれぞれ重畳する第２の工程と、上記各プリプレグシート上に銅箔を加圧成形する第３の工程と、上記銅張セラミック板、上記プリプレグシート及び上記銅箔にスルーホールを形成し、そのスルーホールに銅めっき層を形成する第４の工程と、しかる後に上記各プリプレグシート上に上記銅箔を介して上記プリプレグシートと同一のプリプレグシートを更に重畳して加圧成形を行い、このプリプレグシートの表面に設けた銅箔の所定部分をエッチングにより除去する第５の工程と、上記所定部分にスルーホールを形成して、そのスルーホールに銅めっき層を形成する第６の工程とを備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態１】以下、この発明の実施の形態１に係る多層プリント配線板について図１を用いて説明する。図１は、この実施の形態１に係る多層プリント配線板の断面構成図である。 図１において、１は両面銅張セラミック絶縁板で、主成分のアルミナにホウ素（Ｂ）を添加し、一般に熱硬化性樹脂として呼ばれているものを介在して穴あけ機械加工を可能としたものであり、サブトラクト法により内層パターンを形成したものである。この両面銅張セラミック絶縁板１は、熱伝導率１８Ｗ／ｍＫのアルミナを主成分としてホウ素を添加することにより、可とう性を付与したものである。
【００１３】２は、両面銅張セラミック絶縁板の両面にそれぞれ重ね合わせたプリプレグシートで、強化繊維としてのアラミド繊維ペーパ（デュポン製）に耐熱性エポキシ樹脂を含浸し、１３０℃で１０分乾燥したものである。このプリプレグシート２として、アラミド繊維ペーパを用いるとしたのは、熱膨張係数が小さく、セラミックとの接着界面においてセラミックとの熱膨張係数の差が小さいため、ヒートサイクル試験時においてセラミックとの界面剥離が発生し難いからである。 また、このプリプレグシート２は耐熱性エポキシ樹脂を含浸し、セラミックとの複合材を形成しているので、反り等によるクラック、割れに対する補強を行うとともに、耐振動性の向上を図っている。 このプリプレグシート２の膜厚は０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍを用いる。例えば、プリプレグシート２の厚さが０．０５ｍｍ以下の場合には絶縁耐圧、耐湿性が低下するので好ましくなく、一方０．１ｍｍ以上の場合には積層成形時にミクロボイドが残存し、プリプレグシート２の熱伝導率の低下、熱膨張係数の増加を招くなど好ましくないからである。 このプリプレグシート２は両面銅張セラミック絶縁板１に密着させるが、この両面銅張セラミック絶縁板１の銅箔はセラミックに密着すべき面を粗面化しているため、その銅箔をエッチング除去して内層の回路形成をするとき、そのセラミックに銅箔の粗面化した面の形状が残ってプリプレグシート２、２の密着性を向上させている。 また、両面銅張セラミック絶縁板１とアラミド繊維ペーパに耐熱性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシート２との構成により、アラミドプリプレグシートのみを使用した場合に比して熱膨張係数が小さくなることから、熱膨張の低下により表面実装部品の実装後の半田接合部における信頼性も向上する。
【００１４】３はプリプレグシート２、２上に片面を粗面化し、その粗面がプリプレグシート２、２に接するように重ね合わせた銅箔であり、真空プレスを用いて圧力３０ｋｇ／平方ｃｍ、温度１８０℃、９０分加圧成形したものである。このように、両面銅張セラミック絶縁板１にアラミド繊維ペーパに耐熱性エポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシート２を接着させ、外部からの機械的応力に対するクラックや割れの耐力を向上させている。
【００１５】ここで、ＮＣドリルマシンを用いて、スルーホール形成用の穴あけを行い、スルーホール銅めっきを施すことにより銅めっき層を形成する。 次に、これらの銅箔３、３上に上述のプリプレグシート２、２を積層し、更にその上に片面を粗面化した銅箔３、３をそれぞれ重ね合わせ、真空プレスを用いて圧力３０ｋｇ／平方ｃｍ、温度１８０℃、９０分加圧・加熱成形し、積層コア材を形成する。この積層コア材にフイルム合わせ穴をあけ、ドライフイルムをラミネートし、非貫通スルーホール４の径にプラス逃げを設けたマスクフイルムを積層コア材の表裏にセットして露光、現像、エッチングを行い、予め非貫通スルーホール４に該当する個所の銅箔３を除去する。次に、ＮＣドリルを用いて両面銅張セラミック絶縁板１を貫通する貫通スルーホール５の穴あけを行うとともに、アラミド繊維は高分子繊維であるため炭酸ガス（ＮＣ−ＣＯ２）レーザ装置を用いて非貫通スルーホール４の穴あけを行う。 炭酸ガスレーザによるビアの穴あけ時に、予め銅箔を所望のビア径よりも大きい径の逃げを設けてエッチングを行う。 従って、レーザによるビア周辺における残存銅箔の密着性が低下するのも効果的に防止でき、レーザによるビアの穴形状がすり鉢状となるため、めっき付きまわり性・非貫通スルーホールの信頼性も大幅に向上する。 次いで、過マンガン酸にて残膜処理をしてスルーホール銅めっきを施す。最後に、通常のサブトラクト法により回路形成を行って多層プリント配線板を構成する。このようにして、両面銅張セラミック絶縁板１に貫通スルーホール５を形成して放熱性を向上させている。また、貫通スルーホール５の形成時に、セラミックにクラックや割れを生じないようにフイルムを貼っている。
【００１６】
【発明の実施の形態２】この発明の実施の形態２について、図２を用いて説明する。この実施の形態２は、実施の形態１と同様な両面銅張セラミック絶縁板１を２枚用い、これらの間に同様なアラミド繊維ペーパからなるプリプレグシート２を介在させて重ね合わせ、これらの両面銅張セラミック絶縁板１、１の上方側にそれぞれプリプレグシート２、２をさらに重ね合わせる。これらのプリプレグシート２、２上には片面を、例えば１８μｍに粗面化した銅箔を重ね合わせ、真空プレスにより加圧・加熱して積層成形を行う。この積層成形品にＮＣドリルにより貫通スルーホール４を形成し、プラズマによるデスミアー処理・スルーホールめっき処理を施して、通常のサブトラクト法により回路形成を行う。 このようにＮＣドリルにより貫通スルーホール４の形成時のデスミアー処理としてプラズマによるとしたのは、デスミアー処理が同時にできるためである。
【００１７】次に、この表裏面にさらにプリプレグシート２を重ね合わせ、それらの上にそれぞれ片面を、例えば１２μｍに粗面化した銅箔を重ね、真空プレスにより積層成形を行う。この成形品にフイルム合わせ穴を設け、ドライフイルムをラミネートし、非貫通スルーホールの径のプラス逃げを設けたマスクフイルムを用いて露光、現像、銅箔のエッチング処理を施す。 次いで、ＮＣドリルにより貫通スルーホール５を設け、炭酸レーザ装置により非貫通スルーホール４を形成する。その後は、実施の形態１で説明したと同様にして図２に示すような多層プリント配線板を完成する。 尚、アラミド繊維ペーパからなるプリプレグシート２のレーザによる非貫通スルーホール４のビア形成時においても、その残膜処理にプラズマ処理を用いる。このように、実施の形態２によれば、図２に示すような２枚の両面銅張セラミック絶縁板を使用しているため放熱性が向上するほか、両面銅張セラミック絶縁板１、１を基本構成したときに対象配置の構成となるので、反りやねじれが低減できる。 また、高多層構造となっても両面銅張セラミック絶縁板に直接に貫通スルーホール５を形成するため、この貫通スルーホール５を介しても放熱が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態３】この発明の実施の形態３は、メタルコアを使用した多層プリント配線板であり、図３を用いて説明する。 図３は、この実施の形態３に係る多層プリント配線板の断面構成図である。 同図中、６は、例えばアルミを用いたメタルコアであり、予めスルーホール径よりも１ｍｍ程度の大きな穴をＮＣドリルにより形成する。 このメタルコア６の両側に対して耐熱性樹脂を含浸させたプリプレグシート２を重ね、その上に片面を、例えば１８μｍに粗面化した銅箔を重ね、真空プレスにより所定条件下で加圧・加熱成形を行って２層金属芯銅張板を構成する。この２層金属芯銅張板にＮＣドリルにより貫通スルーホールを形成し、この貫通スルーホールとの密着性を向上させるため、過マンガン酸処理を施す。しかる後、スルーホール銅めっきを施し、通常のサブトラクト法により回路構成をして２層金属芯基板を構成する。この２層金属芯基板の表裏にプリプレグシート２を重ね、その上にそれぞれ実施の形態１で説明した両面銅張セラミック絶縁板１を重ねる。更に両面銅張セラミック絶縁板１上にそれぞれプリプレグシート２及び銅箔３を重ねて所定条件下で積層成形する。その後の工程は、実施の形態１で説明したと同様にして、図３に示すような多層プリント配線板を完成する。この実施の形態３によれば、金属芯基板の表裏側にプリプレグシート２及び両面銅張セラミック絶縁板を接着することにより、金属芯基板の低熱膨張化を実現し得、これにより寸法安定化も向上するほか、金属芯基板を用いることによりＱＦＰ等の表面実装部品の搭載も可能となる。更に、低熱膨張化に伴い、ヒートサイクル試験時におけるスルーホール導通抵抗の信頼性も向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態４】この発明の実施の形態４について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態３で説明した２層金属芯基板を２枚用い、その表裏側に実施の形態３で説明したと同様の工程により積層成形した多層プリント配線板の断面構成図である。この実施の形態４では、メタルコア６を２枚用い、その上に両面導張セラミック絶縁板及びプリプレグシート２の複合体構成としているため、大幅な放熱性が期待できるはか、表面実装部品の搭載、ヒートサイクル試験時の半田接合部における信頼性も更に向上する。
【００２０】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在したので、穴あけ機械加工が可能となり、放熱性が向上し、かつ、銅張セラミック絶縁板とアラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させたプリプレグシートとの構成により熱膨張係数が小さくなり、表面実装部品の実装後の信頼性が向上するとともに、ヒートサイクル試験時にセラミックとの界面剥離が発生し難く、セラミックとの複合材を形成しているので、反り等によるクラック、割れに対する補強をも行い得るという効果を奏する。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る多層プリント配線板の断面構成図である。
【図２】 この発明に係る多層プリント配線板の断面構成図である。
【図３】 この発明に係る多層プリント配線板の断面構成図である。
【図４】 この発明に係る多層プリント配線板の断面構成図である。
【符号の説明】
１…両面銅張セラミック絶縁板、…低熱膨張プリプレグシート、３…銅箔、４…非貫通スルーホール、５…貫通スルーホール、６…メタルコア
【特許請求の範囲】
【請求項１】 主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板と、この銅張セラミック板の両面にそれぞれ設けられ、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔を設けたプリプレグシートと、上記銅張セラミック板及び上記プリプレグシートにスルーホールを形成し、このスルーホールに形成された銅薄層とを備えたことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】 上記プリプレグシートにメタルコアを埋設したことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項３】 主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板と、この銅張セラミック板の両面にそれぞれ設けられ、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔を設けたプリプレグシートとを有するプリント配線板を複数段積層したことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項４】 上記銅箔の上記プリプレグシートの接触面をその反対側の面よりも粗面としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多層プリント配線板。
【請求項５】 主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させた銅張セラミック板に内層パターンを形成する第１の工程と、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させたプリプレグシートを上記銅張セラミック板の両面にそれぞれ重畳する第２の工程と、上記各プリプレグシート上に銅箔を加圧成形する第３の工程と、上記銅張セラミック板、上記プリプレグシート及び上記銅箔にスルーホールを形成し、そのスルーホールに銅めっき層を形成する第４の工程と、しかる後に上記各プリプレグシート上に上記銅箔を介して上記プリプレグシートと同一のプリプレグシートを更に重畳して加圧成形を行い、このプリプレグシートの表面に設けた銅箔の所定部分をエッチングにより除去する第５の工程と、上記所定部分にスルーホールを形成して、そのスルーホールに銅めっき層を形成する第６の工程とを備えたことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【請求項１】 主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板と、この銅張セラミック板の両面にそれぞれ設けられ、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔を設けたプリプレグシートと、上記銅張セラミック板及び上記プリプレグシートにスルーホールを形成し、このスルーホールに形成された銅薄層とを備えたことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】 上記プリプレグシートにメタルコアを埋設したことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項３】 主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させて内層パターンを形成した銅張セラミック板と、この銅張セラミック板の両面にそれぞれ設けられ、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させてその表面に銅箔を設けたプリプレグシートとを有するプリント配線板を複数段積層したことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項４】 上記銅箔の上記プリプレグシートの接触面をその反対側の面よりも粗面としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多層プリント配線板。
【請求項５】 主成分のアルミナにホウ素を添加し、熱硬化性樹脂を介在させた銅張セラミック板に内層パターンを形成する第１の工程と、アラミド繊維ペーパに耐熱性樹脂を含浸させたプリプレグシートを上記銅張セラミック板の両面にそれぞれ重畳する第２の工程と、上記各プリプレグシート上に銅箔を加圧成形する第３の工程と、上記銅張セラミック板、上記プリプレグシート及び上記銅箔にスルーホールを形成し、そのスルーホールに銅めっき層を形成する第４の工程と、しかる後に上記各プリプレグシート上に上記銅箔を介して上記プリプレグシートと同一のプリプレグシートを更に重畳して加圧成形を行い、このプリプレグシートの表面に設けた銅箔の所定部分をエッチングにより除去する第５の工程と、上記所定部分にスルーホールを形成して、そのスルーホールに銅めっき層を形成する第６の工程とを備えたことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０００−２７７９１７（Ｐ２０００−２７７９１７Ａ）
【公開日】平成１２年１０月６日（２０００．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−８３０２５
【出願日】平成１１年３月２６日（１９９９．３．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１２年１０月６日（２０００．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年３月２６日（１９９９．３．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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