金属コア多層プリント配線板
【課題】低コストで熱衝撃環境下での信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供する。
【解決手段】プリント配線板の導体層として内部に金属コア１１１と内層導体１１２，１１３を有し、更に外部に外層導体１１４，１１５を有し、金属コアと内層導体の間には内側絶縁層を有し、金属コア又は内層導体と外層導体の間には外側絶縁層を有し、当該プリント配線板の厚さ方向にスルーホール１０１が形成され、スルーホールの内面には前記外層導体間を電気的に接続するように金属めっきが形成され、内側絶縁層及び外側絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、金属めっきと金属コア及び／又は前記内層導体の間に絶縁部が形成され、絶縁部は厚さ方向に０．６ｍｍ以上連続して形成されており、金属めっきと導体層間の絶縁部がスルーホールの径方向で０．５ｍｍ以下となっている。
【解決手段】プリント配線板の導体層として内部に金属コア１１１と内層導体１１２，１１３を有し、更に外部に外層導体１１４，１１５を有し、金属コアと内層導体の間には内側絶縁層を有し、金属コア又は内層導体と外層導体の間には外側絶縁層を有し、当該プリント配線板の厚さ方向にスルーホール１０１が形成され、スルーホールの内面には前記外層導体間を電気的に接続するように金属めっきが形成され、内側絶縁層及び外側絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、金属めっきと金属コア及び／又は前記内層導体の間に絶縁部が形成され、絶縁部は厚さ方向に０．６ｍｍ以上連続して形成されており、金属めっきと導体層間の絶縁部がスルーホールの径方向で０．５ｍｍ以下となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属コアを内部に有し、実装密度が高くかつ放熱性や量産性に優れた信頼性の高い金属コア多層プリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば車両のエンジンルーム内や室内に装着される電気接続箱には、大電流の電気回路を形成するために３次元的に折れ曲がった金属導体からなるバスバーの代わりに、金属コアを含む厚肉の導体層を内部に備えた金属コアプリント配線板が用いられ、これらの基板を収容する電気接続箱の小型化を図っている。
【０００３】
これは、電子機器の性能が向上するに伴い、搭載する部品の大容量化、配線板自身の高密度化により放熱の必要性が増大しているため、放熱性に優れた金属コアを有する金属コアプリント配線板の必要性が高まっているためである。
【０００４】
そのため、特許文献１に記載されているような、放熱性、均熱性に優れた内層導体（金属コア）を備えた金属コアプリント配線板が用いられている。
【０００５】
また、この金属コアプリント配線板の構造上、金属コアプリント配線板の厚さ方向を貫き任意の導体層との接続を取るべく当該任意の導体層間を金属めっきにより電気的に接続したスルーホールが用いられている。
【０００６】
このような例えば車両に搭載される電子機器の性能が向上するに伴い、搭載する電子部品の大容量化、配線板自身の高密度化により放熱の必要性が増大しているため、放熱性に優れた金属コアを有する金属コア多層プリント配線板の必要性が高まっている。また、金属コア多層プリント配線板を搭載する電子機器は、従来のように良好な環境ばかりではなく、氷点下から高温度まで曝される厳しい環境下で使用される場合が増えている。特に車両のエンジンルームなどに搭載された電気接続箱等に収容され、過酷な冷熱衝撃環境下におかれる金属コア多層プリント配線板に関して、導体層間の電子回路を接続するスルーホールには以下のような問題点がある。
【０００７】
具体的には金属コア多層プリント配線板は、多層プリント配線板に比べて厚さが厚くなるため、スルーホールを形成する金属めっき層と絶縁層の接触長さが長くなる。
【０００８】
そして、金属めっき層と絶縁層とでは、それぞれの熱膨張率が異なるので、両者の熱膨張率の違いにより金属めっき層と絶縁層の境界において冷熱衝撃環境下の温度上昇により引っ張り応力が発生すると共に、温度下降により圧縮応力が発生する。このようにして、スルーホールの金属めっき層は、冷熱衝撃環境下で温度の変動による熱応力による伸び縮みの繰り返しの応力疲労を受けるため、塑性歪が蓄積して破断が生じることで電気抵抗の増加を招き、金属コア多層プリント配線板が熱サイクルの実用的な繰り返し回数まで耐えらない問題が発生する。
【０００９】
このような問題を回避するため特許文献２には、多層プリント配線板の材料に適用した場合にスルーホール信頼性に優れた特性を与えるエポキシ樹脂の耐熱性並びに厚さ方向の寸法安定性を得るために、使用する絶縁層の樹脂の熱膨張率をスルーホールに施された金属めっきの熱膨張率に合わせ、絶縁層が接した部分における金属めっきの熱応力の緩和を図ることが記載されている。
【特許文献１】特開平８−２９３６５９号公報
【特許文献２】特開平５−３０１９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載されているような熱膨張率の低い樹脂は高価でありかつ膨張率を低く抑えるために添加物が多く配合されているため加工性が著しく悪いので、このような対策は適切な対策とは言えない。
【００１１】
また、スルーホールに施された金属めっきの厚さを厚くして絶縁層に接した部分の金属めっきが熱応力に耐えるようにすることも可能であるが、このような対策は工程管理上煩雑になり、かつ製造コストが増加することになって適切な対策とは言えない。
【００１２】
本発明の目的は、低コストで熱衝撃環境下での信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる金属コア多層プリント配線板は、
プリント配線板の導体層として内部に金属コアと内層導体を有し、更に外部に外層導体を有し、
前記金属コアと前記内層導体の間には内側絶縁層を有し、前記金属コア又は前記内層導体と前記外層導体の間には外側絶縁層を有し、
前記プリント配線板には、当該プリント配線板の厚さ方向にスルーホールが形成され、前記スルーホールの内面には前記外層導体間を電気的に接続するように金属めっきが形成され、
前記内側絶縁層及び前記外側絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、
前記金属めっきと前記金属コア及び／又は前記内層導体の間に絶縁部が形成され、前記絶縁部は厚さ方向に０．６ｍｍ以上連続して形成されており、
前記金属めっきと前記導体層間の前記絶縁部が前記スルーホールの径方向で０．５ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００１４】
ここで、内層導体は金属コアの両側に配置しても良いし片側のみ配置しても良く、プリント配線板の内部に存在する各導体層の配置は任意のもので良い。また、プリント配線板の内部の導体層がスルーホールの金属めっきと接続されていても良い。
【００１５】
本発明にかかる金属コア多層プリント配線板がこのような構成を有することで、各絶縁層及びこの絶縁層から流れ出た絶縁材を含む絶縁部の、スルーホールの金属めっきに連続して接する領域の体積を少なくすることができる。その結果、スルーホールの金属めっき層が冷熱衝撃環境下で温度の変動による熱応力による伸び縮みの繰り返しの応力疲労を受ける程度が低くなり、この部分の塑性歪が蓄積し難く破断による電気抵抗の増加を招き難くなり、金属コア多層プリント配線板が熱サイクルの実用的な繰り返し回数まで耐えらない問題が解消する。
【００１６】
また、このような問題を解消するために熱膨張係数の低い高価な絶縁材を用いなくて済み、金属コア多層プリント配線板の製造コストを抑えることができる。
【００１７】
また、各絶縁層及び当該絶縁層から流れ出た絶縁材を含む絶縁のスルーホールに連続して接する部分の厚さが０．６ｍｍ以上であると、従来ではスルーホールの金属めっき層が冷熱衝撃環境下で温度の変動による熱応力による伸び縮みの繰り返しの応力疲労を受けて、この部分の塑性歪が蓄積し、スルーホールの信頼性を低下させる原因となるバレルクラック（スルーホール穴内の金属めっき層に生じるひび割れ）やコーナークラック（プリント配線板の外層の導体とスルーホールとの接続部分となるコーナー部分の金属めっき層に生じるひび）が生じ易くなるが、本発明にかかる金属コア多層プリント配線板がこのような構成を有することでこのようなバレルクラックやコーナークラックを発生し難くする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、低コストで熱衝撃環境下での信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１をスルーホール（貫通導通穴）１０１の中心軸線に沿って配線板の厚さ方向に切断した断面図である。なお、本発明に関する図面においては、説明の理解の容易化を図るために、導体層を図中右上がりのハッチングで示し、絶縁層を図中波線のハッチングで示し、絶縁層から流れ出て隣接する空間に充填された樹脂材を図中右下がりのハッチングで示している。また、金属めっきは図中右下がりの目の細かいハッチングで示している。
【００２０】
本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１は、図１に示すように、内部に厚さ４００μｍ程度の金属コア１１１を有すると共に、金属コア１１１の両側に（図中上下に）厚さ２００μｍ程度の内側絶縁層１２１，１２２を介して厚さ１７５μｍ程度の内層導体１１２，１１３をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ内層導体１１２，１１３の両側に（図中上下に）厚さ１５０μｍ程度の外側絶縁層１２３，１２４を介して厚さ１８μｍ程度の外層導体１１４，１１５をそれぞれ１枚ずつ有した構成を備えることで、金属コア１１１を含む導体層が５層構造をなす金属コア多層プリント配線板となっている。
【００２１】
なお、金属コア１１１は圧延銅箔でできており、内層導体１１２，１１３、外層導体１１４，１１５は電解銅箔でできており、内側絶縁層１２１，１２２及び外側絶縁層１２３，１２４は、各絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃のガラスエポキシ樹脂でできている。
【００２２】
また、金属コア多層プリント配線板１には、プリント配線板の厚さ方向を貫くスルーホール１０１が形成されている。そして、スルーホール１０１の内面全体及び内層導体１１２，１１３並びに外層導体１１４，１１５には厚さ２５μｍ程度の金属めっき１４１が施され、図中上下の外層導体１１４，１１５を金属めっき１４１により電気的に接続している。
【００２３】
また、金属コア１１１とスルーホール１０１の金属めっき１４１とは互いに離間しており、その間の距離（図１におけるＡ）は０．５ｍｍ以下となっている。そして、この隙間は内側絶縁層１２１,１２２から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材１３１で充填されている。
【００２４】
また、内層導体１１２，１１３とスルーホール１０１の金属めっき１４１とも互いに離間しており、その間の距離（図１におけるＡ）はそれぞれ０．５ｍｍ以下となっている。そして、この隙間は外側絶縁層１２３，１２４から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材１３２，１３３で充填されている。
【００２５】
そして、各絶縁層１２１〜１２４及びこの絶縁層１２１〜１２４から流れ出た絶縁材１３１〜１３３の、スルーホール１０１に連続して接する領域の厚さ（図１におけるＢ）は０．６ｍｍ以上となっている。
【００２６】
図２は、この各絶縁層１２１〜１２４及びこの絶縁層１２１〜１２４から流れ出た絶縁材１３１〜１３３の、スルーホール１０１に連続して接する領域Ｒを細かいドットで示した図１に対応する断面図である。なお、同図ではこの発明の理解の容易化を図るためにスルーホール１０１の金属めっき１４１を除いてハッチング等の断面表示を省略している。図２からも、この領域Ｒ１の厚さ（図２におけるＢ）が０．６ｍｍ以上となっており、かつ金属コア１１１及び内層導体１１２，１１３とスルーホール１０１の金属めっき１４１とが互いに離間しており、その離間距離（図２におけるＡ）がそれぞれ０．５ｍｍ以下となっていることが分かる。
【００２７】
なお、２つの内層導体１１２，１１３は、図１及び図２の断面図では図示しない所定の回路パターンとして構成され、それぞれ内側絶縁層１２１，１２２と外側絶縁層１２３，１２４との間に延在している。
【００２８】
続いて、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１の具体的な作用について説明する。金属コア多層プリント配線板１がこのような構造、即ち、各絶縁層１２１〜１２４の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、金属コア１１１及び内層導体１１２，１１３とスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離がそれぞれ０．５ｍｍ以下となっていることで（図１及び図２のＡ参照）、各絶縁層１２１〜１２４及びこの絶縁層１２１〜１２４から流れ出た絶縁材１３１〜１３３の、スルーホール１０１に連続して接する領域（図２における領域Ｒ１参照）の厚さ（図１及び図２におけるＢ参照）が０．６ｍｍ以上となっていても、金属めっき１４１のこの部分における熱サイクルによって蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。
【００２９】
即ち、金属めっき１４１とこれに接する各絶縁層１２１〜１２４が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことで金属めっき１４１が歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、金属めっき１４１の疲労破断を生じ難くすることができる。その結果、従来の金属コア多層プリント配線板とは異なり、スルーホール１０１の金属めっき１４１にバレルクラックやコーナークラックが発生し難くなる。
【００３０】
なお、この第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１を従来例にかかる金属コア多層プリント配線板と比較した優位性については後述する実施例でより明らかにする。
【００３１】
続いて、本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板について図３に基づいて説明する。なお、上述の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２は、各絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、金属コア１１１及び上側の内層導体１１２とスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離がそれぞれ０．５ｍｍ以下となっている点については第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１と構成上一致するが、下側の内層導体１１９がスルーホール１０１の金属めっき１４１と直接接続されている点で第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１とは構成上異なっている。
【００３２】
即ち、スルーホール１０１の金属めっき１４１は一方の内層導体１１９に接すると共に、それ以外の部分には金属コア多層プリント配線板２の加圧成型時において金属コア１１１や内層導体１１２に形成された空間が内側絶縁層１２１，１２２及び外側絶縁層１２３から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材１３１，１３２で充填されてこの領域が金属めっき１４１に接している。そして、金属コア１１１とスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離（図３におけるＡ）は０．５ｍｍ以下となっている。また、上側の内層導体１１２とスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離（図３におけるＡ）も０．５ｍｍ以下となっている。
【００３３】
また、スルーホール１０１の金属めっき１４１に接する下側の内層導体１１９より上側であって内側絶縁層１２１，１２２及び上側の外側絶縁層１２３並びにこの絶縁層間に充填した絶縁材１３１，１３２からなる、スルーホール１０１の金属めっき１４１に連続して接する領域の厚さ（図３におけるＣ）は０．６ｍｍ以上になっている。また、下側の外側絶縁層１２４は１５０μｍ程度の厚さを有している。
【００３４】
図４は、この各絶縁層１２１〜１２３及びこの絶縁層１２１〜１２３から流れ出た絶縁材１３１，１３２の、スルーホール１０１に連続して接する領域Ｒ２を細かいドットで示した図３に対応する断面図である。なお、同図ではこの発明の理解の容易化を図るためにスルーホール１０１の金属めっき１４１を除いてハッチング等の断面表示を省略している。図４からも、この領域Ｒ２の厚さ（図４におけるＣ）が０．６ｍｍ以上となっており、かつ内層導体１１２，１１３とスルーホール１０１の金属めっき１４１とも互いに離間しており、その間の距離（図４におけるＡ）がそれぞれ０．５ｍｍ以下となっていることが分かる。
【００３５】
金属コア多層プリント配線板２がこのような構造を有することで、下側の内層導体１１９より上側に積層され、内側絶縁層１２１，１２２及び上側の外側絶縁層１２３並びにこの絶縁層間に充填した絶縁材１３１，１３２からなる、スルーホール１０１に連続して接する領域Ｒ２の体積が少なくなり、熱サイクルによって金属めっき１４１のこの領域Ｒ２に接する部分に蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。即ち、金属めっき１４１とこれに接する各絶縁層１２１〜１２３及びこの各絶縁層間に充填された絶縁材１３１，１３２が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことでスルーホール１０１の金属めっき１４１が歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、金属めっき１４１の疲労破断を生じ難くすることができる。その結果、従来の金属コア多層プリント配線板とは異なり、スルーホール１０１の金属めっき１４１にバレルクラックやコーナークラックが発生し難くなる。
【００３６】
なお、この第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２を従来例にかかる金属コア多層プリント配線板と比較した優位性については後述する実施例でより明らかにする。
【００３７】
続いて、本実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１の製造方法について図５に基づいて説明する。図５中の各構成要素の符号については主要な符号のみを示す。また、図５においては図示簡略化のために断面ハッチングを省略して示している。また、以下の製造方法の説明においても主要な構成要素の符号についてのみ記載する。
【００３８】
本実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板の製造を実施するにあたって、最初に、厚さ４００μｍの圧延銅箔からなる金属コア１１１を用意し（図５（ａ）参照）、この金属コアの表面と裏面とを貫通するスルーホール用の下穴をエッチングやパンチングにより形成する（図５（ｂ）参照）。この際、金属コアのスルーホール用の下穴の内径は金属コア多層プリント配線板１の完成時に金属コアとスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離が０．５ｍｍ以下となるような寸法でこの下穴を形成する。
【００３９】
次いで、金属コア１１１の表面を粗面化処理する（図５では図示せず）。この金属コア表面に粗面を形成する方法としては、プリント配線基板の製造方法で一般的に行われているように、金属コア表面に酸化物を形成する方法、この酸化物層の形状を維持して還元剤により金属銅に還元する方法（例えば、特許第３３９５８５４号公報参照）、又は無電解めっき又は電解めっきにより粒径の粗い金属銅を形成する方法を用いる。
【００４０】
次いで、金属コア１１１の両面に厚さ２００μｍで熱膨張係数の厚さ方向が４５〜７０ｐｐｍ／℃のいわゆるＦＲ−４材と呼ばれるガラスエポキシ樹脂からなる内側絶縁層１２１，１２２と厚さ１７５μｍの電解銅箔からなる内層導体１１２，１１３（１１９）とを積層し、金属コア、絶縁層、及び内層導体を加熱状態にしてプレス加工して一体化した１次基板を形成する（図５（ｃ）参照）。
【００４１】
この加圧成型により、内側絶縁層のエポキシ樹脂のみがスルーホール周囲の金属コアの非導通穴に流れ込んで充填される。なお、エポキシ樹脂は熱硬化性樹脂なので、加圧プレスするときに樹脂が溶融して溶融状態での樹脂の流れで隙間が埋められる。
【００４２】
次いで、内層導体１１２，１１３に金属めっき１４１を施す（図５（ｄ）参照）。
【００４３】
次いで、インナービアホール（プリント配線板内の別々の層にある導体を互いに接続する埋め込まれた穴）が必要な際は、ここでは図示しないがインナービアホールを形成する部分だけに貫通穴をドリル又はプレス抜きで開け、上下の内層導体間の導通を得るためにこの貫通穴の内側に金属めっきを施す。
【００４４】
次いで、内層導体をエッチングして内層導体に所望の回路パターンを形成する。（図５（ｅ）参照）。ここで図５（ｅ）の左下側の内層導体は本発明の第１の実施形態に対応するようにエッチングされ、図５（ｅ）の右下側の内層導体は本発明の第２の実施形態に対応するようにエッチングされている。なお、内層導体のエッチングに際して、金属コア多層プリント配線板の完成時に内層導体とスルーホールの金属めっきとが離間する場合は両者の離間距離が０．５ｍｍ以下となるように内層導体をエッチングする。
【００４５】
内層導体の回路パターンが形成された後に、上述の金属コア表面を粗面化処理したのと同様に内層導体表面の粗面化処理を行なう（図５では図示せず）。
【００４６】
次いで、外側絶縁層１２３，１２４を形成する厚さ１５０μｍで熱膨張係数の厚さ方向が４５〜７０ｐｐｍ／℃のいわゆるＦＲ−４材と呼ばれるガラスエポキシ樹脂からなる外側絶縁層と厚さ１８μｍの電解銅箔からなる外層導体１１４，１１５とを内層導体の両側に積層して加圧成型して２次基板を形成する（図５（ｆ）参照）。ここで、内層導体の表面を粗面化処理しているので、内層導体の両側に外側絶縁層をしっかりと積層することができる。この加圧成型の際、図５では図示しないインナービアホールの内部に外側絶縁層のエポキシ樹脂が一部流れ込んで、インナービアホールの内部がエポキシ樹脂で充填される。また、内層導体と外層絶縁層との間に形成された空間（図５ではスルーホールが形成される部分）にもエポキシ樹脂が同様に流れ込んでこの空間がエポキシ樹脂で充填される。
【００４７】
次いで、外側絶縁層及び外層導体のプレス成形が終わった後、２次基板の両面に形成された外層導体を貫通するスルーホール用の貫通穴を明ける（図５（ｇ）参照）。
【００４８】
次いで、外層導体及び貫通穴に金属めっき１４１を施し（図５（ｈ）参照）、外層導体及びめっき層をエッチングして所定の回路パターンを形成して所望の回路パターンとスルーホール１０１を完成させ（図５（ｉ）参照）、金属コア多層プリント配線板の製造を終了する。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明の有用性を評価する評価試験を行なったので、この試験内容と試験結果について説明する。評価試験には、以下の寸法を有する金属コア多層プリント配線板のうち本発明の上述した第１の実施形態の構成を有する金属コア多層プリント配線板、即ち金属コア及び内層導体とスルーホールの金属めっきとが全て離間した金属コア多層プリント配線板であってスルーホールの金属めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．６ｍｍ以上、金属コア及び内層導体とスルーホールの金属めっき間の距離Ａが０．５ｍｍのものを第１実施例とし、上述した第２の実施形態の構成を有する金属コア多層プリント配線板、即ち下側内層導体とスルーホールの金属めっきとが接続されている以外、金属コア及び上側内層導体とスルーホールの金属めっきとが全て離間した金属コア多層プリント配線板であってスルーホールの金属めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．６ｍｍ以上、金属コア及び上側内層導体とスルーホールの金属めっき間の距離Ａが０．５ｍｍのものを第２実施例とした。
【００５０】
一方、上述した第１の実施形態に対応する構成を有する金属コア多層プリント配線板、即ち金属コア及び内層導体とスルーホールの金属めっきとが全て離間した金属コア多層プリント配線板であってスルーホールの金属めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．６ｍｍ以上、金属コア及び内層導体とスルーホールの金属めっき間の距離Ａが１．０ｍｍのものを第１比較例とし、上述した第２の実施形態に対応する構成を有する金属コア多層プリント配線板、即ち下側内層導体とスルーホールの金属めっきとが接続されている以外、金属コア及び上側内層導体とスルーホールの金属めっきとが全て離間した金属コア多層プリント配線板であってスルーホールの金属めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．６ｍｍ以上、金属コア及び上側内層導体とスルーホールの金属めっき間の距離Ａが１．０ｍｍのものを第２比較例とした。
【００５１】
なお、この評価試験におけるスペックは具体的に以下の通りとした。
・絶縁層をなすガラスエポキシ樹脂の熱膨張係数は、厚さ方向４５ｐｐｍ／℃とし、
・ランドサイズについては、スルーホールの径に０．４ｍｍから１．０ｍｍを加えた寸法とし、
・スルーホールの金属めっきについては、厚さ２５μｍの硫酸銅めっきを使用し、
・スルーホールの穴径としては、金属めっき後の内径０．３ｍｍとし、
・導体間の絶縁層厚さを２００μｍとし、
・金属コアを厚さ４００μｍの圧延銅箔とし、
・内層導体を厚さ１７５μｍの電解銅箔とし、
・外層導体を厚さ１８μｍの電解銅箔とした。
【００５２】
このような評価スペックのもと、信頼性試験条件として−４０℃〜１２０℃の冷熱衝撃試験を行った。そして、判定基準としては、スルーホール導通抵抗値の変動１０％以下のものを合格とし、スルーホール導通抵抗値の変動１０％を超えるものを不合格とした。なお、導通抵抗値の変化率は、試験前の値と試験後の値の比を表している。
【００５３】
この評価試験結果を図６及び図７に示す。同図に示す評価試験結果から明らかなように、熱衝撃サイクル数が３０００サイクルと大幅に増えても、第１実施例と第２実施例にかかる金属コア多層プリント配線板の場合、電気抵抗率の変化がかなり抑えられていることが分かった。より具体的には、図６及び図７の評価試験結果から明らかなように、第１実施例及び第２実施例は、熱衝撃サイクル数が少なくとも３０００サイクルまで信頼試験で合格していることが確認できた。
【００５４】
一方、第１比較例は図６に示すように熱衝撃サイクル数が１５００サイクルで不合格となり、第２比較例は図７に示すように熱衝撃サイクル数が１２００サイクルで不合格となることが分かった。
【００５５】
そして、本評価試験に基づく知見により、金属コア多層プリント配線板の冷熱衝撃環境下でのスルーホールの電気抵抗値の増加や破断に関しては、金属コア多層プリント配線板の厚み方向のスルーホールに連続して接触する絶縁層及び絶縁層から流れ出た絶縁材の体積に関連があることが明らかになった。
【００５６】
以上のことから、例えば車両の電気接続箱に使用される金属コア多層プリント配線板のように、最も過酷な使用条件では、冷熱衝撃試験３０００サイクルを満足させることが求められており、このためには、上述した第１の実施形態や第２の実施形態の構成を有する金属コア多層プリント配線板の構造が優れていることが分かった。
【００５７】
以上説明したように、本発明によると放熱性に優れかつ過酷な冷熱衝撃環境に耐えられる金属コア多層プリント配線板を提供できた。
【００５８】
また、熱膨張率が金属めっきの熱膨張率に近い樹脂を絶縁層に適用することなしに安価な樹脂を用いて過酷な冷熱衝撃環境に耐えられる金属コア多層プリント配線板を製造できた。
【００５９】
また、スルーホールを形成する金属めっきを手間が掛かり煩雑な厚付けすることなしに、過酷な冷熱衝撃環境に耐えられる金属コア多層プリント配線板を製造できた。
【００６０】
なお、上述した各実施形態では、金属コアを含む導体層が５層構造の金属コア多層プリント配線板について説明したが、必ずしもこれに限定されず、導体層が５層を超えた金属コアプリント多層プリント配線板に対しても本発明が適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるプリント配線板をスルーホールの中心軸線に沿って配線板厚さ方向に示した断面図である。
【図２】図１に示した第１の実施形態にかかるプリント配線板の断面を補足説明する断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかるプリント配線板をスルーホールの中心軸線に沿ってプリント配線板厚さ方向に示した断面図である。
【図４】図３に示した第２の実施形態に係るプリント配線板の断面を補足説明する断面図である。
【図５】図１に示したプリント配線板の製造プロセスの工程図である。
【図６】本発明の評価試験において第１実施例と第１比較例を比較した第１の評価試験結果である。
【図７】本発明の評価試験において第２実施例と第２比較例を比較した第２の評価試験結果である。
【符号の説明】
【００６２】
１，２ 金属コア多層プリント配線板
１０１ スルーホール
１１１ 金属コア
１１２，１１３ 内層導体
１１４，１１５ 外層導体
１１９ 内層導体
１２１，１２２ 内側絶縁層
１２３，１２４ 外側絶縁層
１３１，１３２，１３３ 絶縁材
１４１ 金属めっき
Ｒ 領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属コアを内部に有し、実装密度が高くかつ放熱性や量産性に優れた信頼性の高い金属コア多層プリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば車両のエンジンルーム内や室内に装着される電気接続箱には、大電流の電気回路を形成するために３次元的に折れ曲がった金属導体からなるバスバーの代わりに、金属コアを含む厚肉の導体層を内部に備えた金属コアプリント配線板が用いられ、これらの基板を収容する電気接続箱の小型化を図っている。
【０００３】
これは、電子機器の性能が向上するに伴い、搭載する部品の大容量化、配線板自身の高密度化により放熱の必要性が増大しているため、放熱性に優れた金属コアを有する金属コアプリント配線板の必要性が高まっているためである。
【０００４】
そのため、特許文献１に記載されているような、放熱性、均熱性に優れた内層導体（金属コア）を備えた金属コアプリント配線板が用いられている。
【０００５】
また、この金属コアプリント配線板の構造上、金属コアプリント配線板の厚さ方向を貫き任意の導体層との接続を取るべく当該任意の導体層間を金属めっきにより電気的に接続したスルーホールが用いられている。
【０００６】
このような例えば車両に搭載される電子機器の性能が向上するに伴い、搭載する電子部品の大容量化、配線板自身の高密度化により放熱の必要性が増大しているため、放熱性に優れた金属コアを有する金属コア多層プリント配線板の必要性が高まっている。また、金属コア多層プリント配線板を搭載する電子機器は、従来のように良好な環境ばかりではなく、氷点下から高温度まで曝される厳しい環境下で使用される場合が増えている。特に車両のエンジンルームなどに搭載された電気接続箱等に収容され、過酷な冷熱衝撃環境下におかれる金属コア多層プリント配線板に関して、導体層間の電子回路を接続するスルーホールには以下のような問題点がある。
【０００７】
具体的には金属コア多層プリント配線板は、多層プリント配線板に比べて厚さが厚くなるため、スルーホールを形成する金属めっき層と絶縁層の接触長さが長くなる。
【０００８】
そして、金属めっき層と絶縁層とでは、それぞれの熱膨張率が異なるので、両者の熱膨張率の違いにより金属めっき層と絶縁層の境界において冷熱衝撃環境下の温度上昇により引っ張り応力が発生すると共に、温度下降により圧縮応力が発生する。このようにして、スルーホールの金属めっき層は、冷熱衝撃環境下で温度の変動による熱応力による伸び縮みの繰り返しの応力疲労を受けるため、塑性歪が蓄積して破断が生じることで電気抵抗の増加を招き、金属コア多層プリント配線板が熱サイクルの実用的な繰り返し回数まで耐えらない問題が発生する。
【０００９】
このような問題を回避するため特許文献２には、多層プリント配線板の材料に適用した場合にスルーホール信頼性に優れた特性を与えるエポキシ樹脂の耐熱性並びに厚さ方向の寸法安定性を得るために、使用する絶縁層の樹脂の熱膨張率をスルーホールに施された金属めっきの熱膨張率に合わせ、絶縁層が接した部分における金属めっきの熱応力の緩和を図ることが記載されている。
【特許文献１】特開平８−２９３６５９号公報
【特許文献２】特開平５−３０１９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載されているような熱膨張率の低い樹脂は高価でありかつ膨張率を低く抑えるために添加物が多く配合されているため加工性が著しく悪いので、このような対策は適切な対策とは言えない。
【００１１】
また、スルーホールに施された金属めっきの厚さを厚くして絶縁層に接した部分の金属めっきが熱応力に耐えるようにすることも可能であるが、このような対策は工程管理上煩雑になり、かつ製造コストが増加することになって適切な対策とは言えない。
【００１２】
本発明の目的は、低コストで熱衝撃環境下での信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる金属コア多層プリント配線板は、
プリント配線板の導体層として内部に金属コアと内層導体を有し、更に外部に外層導体を有し、
前記金属コアと前記内層導体の間には内側絶縁層を有し、前記金属コア又は前記内層導体と前記外層導体の間には外側絶縁層を有し、
前記プリント配線板には、当該プリント配線板の厚さ方向にスルーホールが形成され、前記スルーホールの内面には前記外層導体間を電気的に接続するように金属めっきが形成され、
前記内側絶縁層及び前記外側絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、
前記金属めっきと前記金属コア及び／又は前記内層導体の間に絶縁部が形成され、前記絶縁部は厚さ方向に０．６ｍｍ以上連続して形成されており、
前記金属めっきと前記導体層間の前記絶縁部が前記スルーホールの径方向で０．５ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００１４】
ここで、内層導体は金属コアの両側に配置しても良いし片側のみ配置しても良く、プリント配線板の内部に存在する各導体層の配置は任意のもので良い。また、プリント配線板の内部の導体層がスルーホールの金属めっきと接続されていても良い。
【００１５】
本発明にかかる金属コア多層プリント配線板がこのような構成を有することで、各絶縁層及びこの絶縁層から流れ出た絶縁材を含む絶縁部の、スルーホールの金属めっきに連続して接する領域の体積を少なくすることができる。その結果、スルーホールの金属めっき層が冷熱衝撃環境下で温度の変動による熱応力による伸び縮みの繰り返しの応力疲労を受ける程度が低くなり、この部分の塑性歪が蓄積し難く破断による電気抵抗の増加を招き難くなり、金属コア多層プリント配線板が熱サイクルの実用的な繰り返し回数まで耐えらない問題が解消する。
【００１６】
また、このような問題を解消するために熱膨張係数の低い高価な絶縁材を用いなくて済み、金属コア多層プリント配線板の製造コストを抑えることができる。
【００１７】
また、各絶縁層及び当該絶縁層から流れ出た絶縁材を含む絶縁のスルーホールに連続して接する部分の厚さが０．６ｍｍ以上であると、従来ではスルーホールの金属めっき層が冷熱衝撃環境下で温度の変動による熱応力による伸び縮みの繰り返しの応力疲労を受けて、この部分の塑性歪が蓄積し、スルーホールの信頼性を低下させる原因となるバレルクラック（スルーホール穴内の金属めっき層に生じるひび割れ）やコーナークラック（プリント配線板の外層の導体とスルーホールとの接続部分となるコーナー部分の金属めっき層に生じるひび）が生じ易くなるが、本発明にかかる金属コア多層プリント配線板がこのような構成を有することでこのようなバレルクラックやコーナークラックを発生し難くする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、低コストで熱衝撃環境下での信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１をスルーホール（貫通導通穴）１０１の中心軸線に沿って配線板の厚さ方向に切断した断面図である。なお、本発明に関する図面においては、説明の理解の容易化を図るために、導体層を図中右上がりのハッチングで示し、絶縁層を図中波線のハッチングで示し、絶縁層から流れ出て隣接する空間に充填された樹脂材を図中右下がりのハッチングで示している。また、金属めっきは図中右下がりの目の細かいハッチングで示している。
【００２０】
本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１は、図１に示すように、内部に厚さ４００μｍ程度の金属コア１１１を有すると共に、金属コア１１１の両側に（図中上下に）厚さ２００μｍ程度の内側絶縁層１２１，１２２を介して厚さ１７５μｍ程度の内層導体１１２，１１３をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ内層導体１１２，１１３の両側に（図中上下に）厚さ１５０μｍ程度の外側絶縁層１２３，１２４を介して厚さ１８μｍ程度の外層導体１１４，１１５をそれぞれ１枚ずつ有した構成を備えることで、金属コア１１１を含む導体層が５層構造をなす金属コア多層プリント配線板となっている。
【００２１】
なお、金属コア１１１は圧延銅箔でできており、内層導体１１２，１１３、外層導体１１４，１１５は電解銅箔でできており、内側絶縁層１２１，１２２及び外側絶縁層１２３，１２４は、各絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃のガラスエポキシ樹脂でできている。
【００２２】
また、金属コア多層プリント配線板１には、プリント配線板の厚さ方向を貫くスルーホール１０１が形成されている。そして、スルーホール１０１の内面全体及び内層導体１１２，１１３並びに外層導体１１４，１１５には厚さ２５μｍ程度の金属めっき１４１が施され、図中上下の外層導体１１４，１１５を金属めっき１４１により電気的に接続している。
【００２３】
また、金属コア１１１とスルーホール１０１の金属めっき１４１とは互いに離間しており、その間の距離（図１におけるＡ）は０．５ｍｍ以下となっている。そして、この隙間は内側絶縁層１２１,１２２から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材１３１で充填されている。
【００２４】
また、内層導体１１２，１１３とスルーホール１０１の金属めっき１４１とも互いに離間しており、その間の距離（図１におけるＡ）はそれぞれ０．５ｍｍ以下となっている。そして、この隙間は外側絶縁層１２３，１２４から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材１３２，１３３で充填されている。
【００２５】
そして、各絶縁層１２１〜１２４及びこの絶縁層１２１〜１２４から流れ出た絶縁材１３１〜１３３の、スルーホール１０１に連続して接する領域の厚さ（図１におけるＢ）は０．６ｍｍ以上となっている。
【００２６】
図２は、この各絶縁層１２１〜１２４及びこの絶縁層１２１〜１２４から流れ出た絶縁材１３１〜１３３の、スルーホール１０１に連続して接する領域Ｒを細かいドットで示した図１に対応する断面図である。なお、同図ではこの発明の理解の容易化を図るためにスルーホール１０１の金属めっき１４１を除いてハッチング等の断面表示を省略している。図２からも、この領域Ｒ１の厚さ（図２におけるＢ）が０．６ｍｍ以上となっており、かつ金属コア１１１及び内層導体１１２，１１３とスルーホール１０１の金属めっき１４１とが互いに離間しており、その離間距離（図２におけるＡ）がそれぞれ０．５ｍｍ以下となっていることが分かる。
【００２７】
なお、２つの内層導体１１２，１１３は、図１及び図２の断面図では図示しない所定の回路パターンとして構成され、それぞれ内側絶縁層１２１，１２２と外側絶縁層１２３，１２４との間に延在している。
【００２８】
続いて、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１の具体的な作用について説明する。金属コア多層プリント配線板１がこのような構造、即ち、各絶縁層１２１〜１２４の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、金属コア１１１及び内層導体１１２，１１３とスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離がそれぞれ０．５ｍｍ以下となっていることで（図１及び図２のＡ参照）、各絶縁層１２１〜１２４及びこの絶縁層１２１〜１２４から流れ出た絶縁材１３１〜１３３の、スルーホール１０１に連続して接する領域（図２における領域Ｒ１参照）の厚さ（図１及び図２におけるＢ参照）が０．６ｍｍ以上となっていても、金属めっき１４１のこの部分における熱サイクルによって蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。
【００２９】
即ち、金属めっき１４１とこれに接する各絶縁層１２１〜１２４が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことで金属めっき１４１が歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、金属めっき１４１の疲労破断を生じ難くすることができる。その結果、従来の金属コア多層プリント配線板とは異なり、スルーホール１０１の金属めっき１４１にバレルクラックやコーナークラックが発生し難くなる。
【００３０】
なお、この第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１を従来例にかかる金属コア多層プリント配線板と比較した優位性については後述する実施例でより明らかにする。
【００３１】
続いて、本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板について図３に基づいて説明する。なお、上述の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２は、各絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、金属コア１１１及び上側の内層導体１１２とスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離がそれぞれ０．５ｍｍ以下となっている点については第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１と構成上一致するが、下側の内層導体１１９がスルーホール１０１の金属めっき１４１と直接接続されている点で第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１とは構成上異なっている。
【００３２】
即ち、スルーホール１０１の金属めっき１４１は一方の内層導体１１９に接すると共に、それ以外の部分には金属コア多層プリント配線板２の加圧成型時において金属コア１１１や内層導体１１２に形成された空間が内側絶縁層１２１，１２２及び外側絶縁層１２３から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材１３１，１３２で充填されてこの領域が金属めっき１４１に接している。そして、金属コア１１１とスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離（図３におけるＡ）は０．５ｍｍ以下となっている。また、上側の内層導体１１２とスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離（図３におけるＡ）も０．５ｍｍ以下となっている。
【００３３】
また、スルーホール１０１の金属めっき１４１に接する下側の内層導体１１９より上側であって内側絶縁層１２１，１２２及び上側の外側絶縁層１２３並びにこの絶縁層間に充填した絶縁材１３１，１３２からなる、スルーホール１０１の金属めっき１４１に連続して接する領域の厚さ（図３におけるＣ）は０．６ｍｍ以上になっている。また、下側の外側絶縁層１２４は１５０μｍ程度の厚さを有している。
【００３４】
図４は、この各絶縁層１２１〜１２３及びこの絶縁層１２１〜１２３から流れ出た絶縁材１３１，１３２の、スルーホール１０１に連続して接する領域Ｒ２を細かいドットで示した図３に対応する断面図である。なお、同図ではこの発明の理解の容易化を図るためにスルーホール１０１の金属めっき１４１を除いてハッチング等の断面表示を省略している。図４からも、この領域Ｒ２の厚さ（図４におけるＣ）が０．６ｍｍ以上となっており、かつ内層導体１１２，１１３とスルーホール１０１の金属めっき１４１とも互いに離間しており、その間の距離（図４におけるＡ）がそれぞれ０．５ｍｍ以下となっていることが分かる。
【００３５】
金属コア多層プリント配線板２がこのような構造を有することで、下側の内層導体１１９より上側に積層され、内側絶縁層１２１，１２２及び上側の外側絶縁層１２３並びにこの絶縁層間に充填した絶縁材１３１，１３２からなる、スルーホール１０１に連続して接する領域Ｒ２の体積が少なくなり、熱サイクルによって金属めっき１４１のこの領域Ｒ２に接する部分に蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。即ち、金属めっき１４１とこれに接する各絶縁層１２１〜１２３及びこの各絶縁層間に充填された絶縁材１３１，１３２が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことでスルーホール１０１の金属めっき１４１が歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、金属めっき１４１の疲労破断を生じ難くすることができる。その結果、従来の金属コア多層プリント配線板とは異なり、スルーホール１０１の金属めっき１４１にバレルクラックやコーナークラックが発生し難くなる。
【００３６】
なお、この第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２を従来例にかかる金属コア多層プリント配線板と比較した優位性については後述する実施例でより明らかにする。
【００３７】
続いて、本実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１の製造方法について図５に基づいて説明する。図５中の各構成要素の符号については主要な符号のみを示す。また、図５においては図示簡略化のために断面ハッチングを省略して示している。また、以下の製造方法の説明においても主要な構成要素の符号についてのみ記載する。
【００３８】
本実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板の製造を実施するにあたって、最初に、厚さ４００μｍの圧延銅箔からなる金属コア１１１を用意し（図５（ａ）参照）、この金属コアの表面と裏面とを貫通するスルーホール用の下穴をエッチングやパンチングにより形成する（図５（ｂ）参照）。この際、金属コアのスルーホール用の下穴の内径は金属コア多層プリント配線板１の完成時に金属コアとスルーホール１０１の金属めっき１４１との距離が０．５ｍｍ以下となるような寸法でこの下穴を形成する。
【００３９】
次いで、金属コア１１１の表面を粗面化処理する（図５では図示せず）。この金属コア表面に粗面を形成する方法としては、プリント配線基板の製造方法で一般的に行われているように、金属コア表面に酸化物を形成する方法、この酸化物層の形状を維持して還元剤により金属銅に還元する方法（例えば、特許第３３９５８５４号公報参照）、又は無電解めっき又は電解めっきにより粒径の粗い金属銅を形成する方法を用いる。
【００４０】
次いで、金属コア１１１の両面に厚さ２００μｍで熱膨張係数の厚さ方向が４５〜７０ｐｐｍ／℃のいわゆるＦＲ−４材と呼ばれるガラスエポキシ樹脂からなる内側絶縁層１２１，１２２と厚さ１７５μｍの電解銅箔からなる内層導体１１２，１１３（１１９）とを積層し、金属コア、絶縁層、及び内層導体を加熱状態にしてプレス加工して一体化した１次基板を形成する（図５（ｃ）参照）。
【００４１】
この加圧成型により、内側絶縁層のエポキシ樹脂のみがスルーホール周囲の金属コアの非導通穴に流れ込んで充填される。なお、エポキシ樹脂は熱硬化性樹脂なので、加圧プレスするときに樹脂が溶融して溶融状態での樹脂の流れで隙間が埋められる。
【００４２】
次いで、内層導体１１２，１１３に金属めっき１４１を施す（図５（ｄ）参照）。
【００４３】
次いで、インナービアホール（プリント配線板内の別々の層にある導体を互いに接続する埋め込まれた穴）が必要な際は、ここでは図示しないがインナービアホールを形成する部分だけに貫通穴をドリル又はプレス抜きで開け、上下の内層導体間の導通を得るためにこの貫通穴の内側に金属めっきを施す。
【００４４】
次いで、内層導体をエッチングして内層導体に所望の回路パターンを形成する。（図５（ｅ）参照）。ここで図５（ｅ）の左下側の内層導体は本発明の第１の実施形態に対応するようにエッチングされ、図５（ｅ）の右下側の内層導体は本発明の第２の実施形態に対応するようにエッチングされている。なお、内層導体のエッチングに際して、金属コア多層プリント配線板の完成時に内層導体とスルーホールの金属めっきとが離間する場合は両者の離間距離が０．５ｍｍ以下となるように内層導体をエッチングする。
【００４５】
内層導体の回路パターンが形成された後に、上述の金属コア表面を粗面化処理したのと同様に内層導体表面の粗面化処理を行なう（図５では図示せず）。
【００４６】
次いで、外側絶縁層１２３，１２４を形成する厚さ１５０μｍで熱膨張係数の厚さ方向が４５〜７０ｐｐｍ／℃のいわゆるＦＲ−４材と呼ばれるガラスエポキシ樹脂からなる外側絶縁層と厚さ１８μｍの電解銅箔からなる外層導体１１４，１１５とを内層導体の両側に積層して加圧成型して２次基板を形成する（図５（ｆ）参照）。ここで、内層導体の表面を粗面化処理しているので、内層導体の両側に外側絶縁層をしっかりと積層することができる。この加圧成型の際、図５では図示しないインナービアホールの内部に外側絶縁層のエポキシ樹脂が一部流れ込んで、インナービアホールの内部がエポキシ樹脂で充填される。また、内層導体と外層絶縁層との間に形成された空間（図５ではスルーホールが形成される部分）にもエポキシ樹脂が同様に流れ込んでこの空間がエポキシ樹脂で充填される。
【００４７】
次いで、外側絶縁層及び外層導体のプレス成形が終わった後、２次基板の両面に形成された外層導体を貫通するスルーホール用の貫通穴を明ける（図５（ｇ）参照）。
【００４８】
次いで、外層導体及び貫通穴に金属めっき１４１を施し（図５（ｈ）参照）、外層導体及びめっき層をエッチングして所定の回路パターンを形成して所望の回路パターンとスルーホール１０１を完成させ（図５（ｉ）参照）、金属コア多層プリント配線板の製造を終了する。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明の有用性を評価する評価試験を行なったので、この試験内容と試験結果について説明する。評価試験には、以下の寸法を有する金属コア多層プリント配線板のうち本発明の上述した第１の実施形態の構成を有する金属コア多層プリント配線板、即ち金属コア及び内層導体とスルーホールの金属めっきとが全て離間した金属コア多層プリント配線板であってスルーホールの金属めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．６ｍｍ以上、金属コア及び内層導体とスルーホールの金属めっき間の距離Ａが０．５ｍｍのものを第１実施例とし、上述した第２の実施形態の構成を有する金属コア多層プリント配線板、即ち下側内層導体とスルーホールの金属めっきとが接続されている以外、金属コア及び上側内層導体とスルーホールの金属めっきとが全て離間した金属コア多層プリント配線板であってスルーホールの金属めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．６ｍｍ以上、金属コア及び上側内層導体とスルーホールの金属めっき間の距離Ａが０．５ｍｍのものを第２実施例とした。
【００５０】
一方、上述した第１の実施形態に対応する構成を有する金属コア多層プリント配線板、即ち金属コア及び内層導体とスルーホールの金属めっきとが全て離間した金属コア多層プリント配線板であってスルーホールの金属めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．６ｍｍ以上、金属コア及び内層導体とスルーホールの金属めっき間の距離Ａが１．０ｍｍのものを第１比較例とし、上述した第２の実施形態に対応する構成を有する金属コア多層プリント配線板、即ち下側内層導体とスルーホールの金属めっきとが接続されている以外、金属コア及び上側内層導体とスルーホールの金属めっきとが全て離間した金属コア多層プリント配線板であってスルーホールの金属めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．６ｍｍ以上、金属コア及び上側内層導体とスルーホールの金属めっき間の距離Ａが１．０ｍｍのものを第２比較例とした。
【００５１】
なお、この評価試験におけるスペックは具体的に以下の通りとした。
・絶縁層をなすガラスエポキシ樹脂の熱膨張係数は、厚さ方向４５ｐｐｍ／℃とし、
・ランドサイズについては、スルーホールの径に０．４ｍｍから１．０ｍｍを加えた寸法とし、
・スルーホールの金属めっきについては、厚さ２５μｍの硫酸銅めっきを使用し、
・スルーホールの穴径としては、金属めっき後の内径０．３ｍｍとし、
・導体間の絶縁層厚さを２００μｍとし、
・金属コアを厚さ４００μｍの圧延銅箔とし、
・内層導体を厚さ１７５μｍの電解銅箔とし、
・外層導体を厚さ１８μｍの電解銅箔とした。
【００５２】
このような評価スペックのもと、信頼性試験条件として−４０℃〜１２０℃の冷熱衝撃試験を行った。そして、判定基準としては、スルーホール導通抵抗値の変動１０％以下のものを合格とし、スルーホール導通抵抗値の変動１０％を超えるものを不合格とした。なお、導通抵抗値の変化率は、試験前の値と試験後の値の比を表している。
【００５３】
この評価試験結果を図６及び図７に示す。同図に示す評価試験結果から明らかなように、熱衝撃サイクル数が３０００サイクルと大幅に増えても、第１実施例と第２実施例にかかる金属コア多層プリント配線板の場合、電気抵抗率の変化がかなり抑えられていることが分かった。より具体的には、図６及び図７の評価試験結果から明らかなように、第１実施例及び第２実施例は、熱衝撃サイクル数が少なくとも３０００サイクルまで信頼試験で合格していることが確認できた。
【００５４】
一方、第１比較例は図６に示すように熱衝撃サイクル数が１５００サイクルで不合格となり、第２比較例は図７に示すように熱衝撃サイクル数が１２００サイクルで不合格となることが分かった。
【００５５】
そして、本評価試験に基づく知見により、金属コア多層プリント配線板の冷熱衝撃環境下でのスルーホールの電気抵抗値の増加や破断に関しては、金属コア多層プリント配線板の厚み方向のスルーホールに連続して接触する絶縁層及び絶縁層から流れ出た絶縁材の体積に関連があることが明らかになった。
【００５６】
以上のことから、例えば車両の電気接続箱に使用される金属コア多層プリント配線板のように、最も過酷な使用条件では、冷熱衝撃試験３０００サイクルを満足させることが求められており、このためには、上述した第１の実施形態や第２の実施形態の構成を有する金属コア多層プリント配線板の構造が優れていることが分かった。
【００５７】
以上説明したように、本発明によると放熱性に優れかつ過酷な冷熱衝撃環境に耐えられる金属コア多層プリント配線板を提供できた。
【００５８】
また、熱膨張率が金属めっきの熱膨張率に近い樹脂を絶縁層に適用することなしに安価な樹脂を用いて過酷な冷熱衝撃環境に耐えられる金属コア多層プリント配線板を製造できた。
【００５９】
また、スルーホールを形成する金属めっきを手間が掛かり煩雑な厚付けすることなしに、過酷な冷熱衝撃環境に耐えられる金属コア多層プリント配線板を製造できた。
【００６０】
なお、上述した各実施形態では、金属コアを含む導体層が５層構造の金属コア多層プリント配線板について説明したが、必ずしもこれに限定されず、導体層が５層を超えた金属コアプリント多層プリント配線板に対しても本発明が適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるプリント配線板をスルーホールの中心軸線に沿って配線板厚さ方向に示した断面図である。
【図２】図１に示した第１の実施形態にかかるプリント配線板の断面を補足説明する断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかるプリント配線板をスルーホールの中心軸線に沿ってプリント配線板厚さ方向に示した断面図である。
【図４】図３に示した第２の実施形態に係るプリント配線板の断面を補足説明する断面図である。
【図５】図１に示したプリント配線板の製造プロセスの工程図である。
【図６】本発明の評価試験において第１実施例と第１比較例を比較した第１の評価試験結果である。
【図７】本発明の評価試験において第２実施例と第２比較例を比較した第２の評価試験結果である。
【符号の説明】
【００６２】
１，２ 金属コア多層プリント配線板
１０１ スルーホール
１１１ 金属コア
１１２，１１３ 内層導体
１１４，１１５ 外層導体
１１９ 内層導体
１２１，１２２ 内側絶縁層
１２３，１２４ 外側絶縁層
１３１，１３２，１３３ 絶縁材
１４１ 金属めっき
Ｒ 領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板の導体層として内部に金属コアと内層導体を有し、更に外部に外層導体を有し、
前記金属コアと前記内層導体の間には内側絶縁層を有し、前記金属コア又は前記内層導体と前記外層導体の間には外側絶縁層を有し、
前記プリント配線板には、当該プリント配線板の厚さ方向にスルーホールが形成され、前記スルーホールの内面には前記外層導体間を電気的に接続するように金属めっきが形成され、
前記内側絶縁層及び前記外側絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、
前記金属めっきと前記金属コア及び／又は前記内層導体の間に絶縁部が形成され、前記絶縁部は厚さ方向に０．６ｍｍ以上連続して形成されており、
前記金属めっきと前記導体層間の前記絶縁部が前記スルーホールの径方向で０．５ｍｍ以下であることを特徴とする金属コア多層プリント配線板。
【請求項１】
プリント配線板の導体層として内部に金属コアと内層導体を有し、更に外部に外層導体を有し、
前記金属コアと前記内層導体の間には内側絶縁層を有し、前記金属コア又は前記内層導体と前記外層導体の間には外側絶縁層を有し、
前記プリント配線板には、当該プリント配線板の厚さ方向にスルーホールが形成され、前記スルーホールの内面には前記外層導体間を電気的に接続するように金属めっきが形成され、
前記内側絶縁層及び前記外側絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５〜７０ｐｐｍ／℃であり、
前記金属めっきと前記金属コア及び／又は前記内層導体の間に絶縁部が形成され、前記絶縁部は厚さ方向に０．６ｍｍ以上連続して形成されており、
前記金属めっきと前記導体層間の前記絶縁部が前記スルーホールの径方向で０．５ｍｍ以下であることを特徴とする金属コア多層プリント配線板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２３５３７５（Ｐ２００８−２３５３７５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６９５５４（Ｐ２００７−６９５５４）
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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