(57)【要約】【課題】  製造工程の短縮化および低コスト化が可能な金属芯入り多層基板の製造方法を提供する。【解決手段】  熱プレス工程が、真空引きを行いながら熱プレス温度を上昇させて、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂を溶融しながら熱プレスを行うことにより、金属板４の貫通孔４ａに樹脂を充填する第１の充填工程と、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂がゲル化する前に、常圧に戻しながら熱プレスのプレス圧力を高めることにより、貫通孔４ａに樹脂を補充充填する第２の充填工程と、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂を硬化させる熱硬化工程とを備える金属芯入り多層基板の製造方法である。【選択図】  図３
2010016143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の導電箔間に電気絶縁体が介在され、前記電気絶縁体の内部に金属芯が設けられた金属芯入り多層基板の製造方法であって、
一方の前記導電箔に第１の絶縁体を形成する第１の絶縁体形成工程と、
貫通孔を有する金属板を前記第１の絶縁体に配置する金属板配置工程と、
前記金属板に第２の絶縁体を形成する第２の絶縁体形成工程と、
前記第２の絶縁体に他方の前記導電箔を配置して積層体を形成する導電箔配置工程と、
前記積層体を熱プレスする熱プレス工程とを備え、
前記第１の絶縁体及び第２の絶縁体は、繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させたＢステージ状態のプリプレグシートからなり、
前記熱プレス工程は、
真空引きを行いながら熱プレス温度を上昇させて、前記第１の絶縁体及び第２の絶縁体の樹脂を溶融しながら熱プレスを行うことにより、前記金属板の貫通孔に樹脂を充填する第１の充填工程と、
前記第１の絶縁体及び第２の絶縁体の樹脂がゲル化する前に、常圧に戻しながら熱プレスのプレス圧力を高めることにより、前記貫通孔に樹脂を補充充填する第２の充填工程と、
前記第１の絶縁体及び第２の絶縁体の樹脂を硬化させる熱硬化工程とを備える金属芯入り多層基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２の充填工程は、雰囲気圧力の上昇を開始した後に、プレス圧力の上昇を開始する請求項１に記載の金属芯入り多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属芯入り多層基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等に使用される従来の多層基板として、放熱性の付与等を目的とする金属芯を内層に有する構成が知られている。例えば、特許文献１には、貫通孔を有する金属板の片面に絶縁層を介して導電箔を設け、導電箔で一方を閉鎖した貫通孔を穴埋め樹脂で埋めた後、金属板の他面にプリプレグを配置して加熱硬化させる金属芯入りプリント配線板の製造方法において、加熱時に穴埋め樹脂を硬化させた後プリプレグを硬化させることが開示されている。
【特許文献１】特開平７−１９３３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記従来の製造方法は、貫通孔を穴埋め樹脂で埋める工程が必要になるだけでなく、穴埋め樹脂を硬化させた後にプリプレグを硬化させる必要があるため、製造に長時間を要するという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、製造工程の短縮化および低コスト化が可能な金属芯入り多層基板の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の前記目的は、一対の導電箔間に電気絶縁体が介在され、前記電気絶縁体の内部に金属芯が設けられた金属芯入り多層基板の製造方法であって、一方の前記導電箔に第１の絶縁体を形成する第１の絶縁体形成工程と、貫通孔を有する金属板を前記第１の絶縁体に配置する金属板配置工程と、前記金属板に第２の絶縁体を形成する第２の絶縁体形成工程と、前記第２の絶縁体に他方の前記導電箔を配置して積層体を形成する導電箔配置工程と、前記積層体を熱プレスする熱プレス工程とを備え、 前記第１の絶縁体及び第２の絶縁体は、繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させたＢステージ状態のプリプレグシートからなり、前記熱プレス工程は、真空引きを行いながら熱プレス温度を上昇させて、前記第１の絶縁体及び第２の絶縁体の樹脂を溶融しながら熱プレスを行うことにより、前記金属板の貫通孔に樹脂を充填する第１の充填工程と、前記第１の絶縁体及び第２の絶縁体の樹脂がゲル化する前に、常圧に戻しながら熱プレスのプレス圧力を高めることにより、前記貫通孔に樹脂を補充充填する第２の充填工程と、前記第１の絶縁体及び第２の絶縁体の樹脂を硬化させる熱硬化工程とを備える金属芯入り多層基板の製造方法により達成される。
【０００６】
この金属芯入り多層基板の製造方法において、前記第２の充填工程は、雰囲気圧力の上昇を開始した後に、プレス圧力の上昇を開始することが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の金属芯入り多層基板の製造方法によれば、製造工程の短縮化および低コスト化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る金属芯入り多層基板の製造方法を説明するための工程断面図である。
【０００９】
まず、図１（ａ）に示すように、銅箔やアルミ箔などの導電性金属材料からなる導電箔１の表面に、補助プリプレグシート２を配置した後、補助プリプレグシート２の表面に、第１の絶縁体３を形成する（第１の絶縁体形成工程）。
【００１０】
補助プリプレグシート２は、含有する基材によって最小限の厚みを保証することにより、導電箔１及び後述する金属板４間の厚み方向の耐電圧性を確保できるものが好ましく、例えば、厚みが０．０６〜０．１ｍｍのＦＲ−４積層板など、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを好ましく挙げることができる。補助プリプレグシート２は、本発明の効果を奏する上で必須のものではなく、導電箔１の表面に第１の絶縁体３を直接形成することも可能である。或いは、補助プリプレグシート２の表面に第１の絶縁体３を貼り合わせて一体化したものを使用することも可能であり、工程の短縮化を図ることができる。
【００１１】
第１の絶縁体３は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂をＢステージ化したものであり、ガラスクロスの代わりに無機充填材を有する基材レスのプリプレグを好ましく使用することができる。熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合、ビスフェノール型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ビフェニル型、ナフタレン型などを使用可能であり、常温で固形のものの他、常温固形のものに常温液状のものを混合してＢステージ状態での脆性を改善したものであってもよい。エポキシ樹脂は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）などの溶剤に溶解させて常温で液状のものを、離型紙や離型フィルム上に所定の厚みとなるように塗布し、乾燥により溶剤を揮発させて、常温で固形状にすることができる。
【００１２】
エポキシ樹脂に対する硬化剤としては、ジシアンジアミド、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどが挙げられ、硬化促進剤としてイミダゾール化合物などを用いることができる。また、硬化後の強度向上、熱膨張の低減、熱伝導率の向上などを目的として、無機充填材を含むことが好ましい。無機充填材としては、シリカやアルミナの他、金属のチッ化物（例えば窒化ホウ素、窒化アルミニウム）の微粒子粉末（最大粒径が５０μｍ以下で、好ましくは２０μｍ以下）が好ましく、例えば、エポキシ樹脂との混合物中に６０〜９０重量％（好ましくは７０〜８０重量％）を単独或いは組み合わせて配合することができる。
【００１３】
上記の含浸樹脂は、１５０℃でのゲルタイムが、約３〜５分であることが好ましい。ゲルタイムは、熱盤法やキュラストメーターにより測定することができる。第１の絶縁体３は、Ｂステージ化されて補助プリプレグシート２に積層されるため、補助プリプレグシート２のゲルタイム（例えば、約１〜２分）とほぼ一致するように、Ｂステージ化する際の乾燥温度や乾燥時間を適宜調整することが好ましい。乾燥条件の一例を挙げると、乾燥温度が６０〜１５０℃（より好ましくは１００〜１２０℃）で、乾燥時間が５〜２０分程度である。
【００１４】
ついで、図１（ｂ）に示すように、貫通孔４ａが形成された金属板４を、絶縁性樹脂３上に配置する（金属板配置工程）。金属板４は、アルミニウム板や銅板など熱伝導性に優れたものを好ましく用いることができる。
【００１５】
次に、図１（ｃ）に示すように、金属板４の表面に第２の絶縁体５を配置した後、補助プリプレグシート６を配置する（第２の絶縁体形成工程）。第２の絶縁体５は、第１の絶縁体３と同様にＢステージ化したプリプレグであり、第１の絶縁体３の材料として例示したものを使用可能である。また、補助プリプレグシート６についても、上記の補助プリプレグシート２と同様の材料を使用可能である。
【００１６】
そして、図１（ｄ）に示すように、導電性金属材料からなる導電箔７を補助プリプレグシート６上に配置し、一対の導電箔１，７の間に、補助プリプレグシート２、第１の絶縁体３、金属板４、第２の絶縁体５及び補助プリプレグシート６が積層された積層体１０を形成する（導電箔配置工程）。
【００１７】
最後に、真空熱プレス機（図示せず）のチャンバ内に積層体１０を収容した後、この積層体１０を熱プレスすることにより、図１（ｅ）に示すように、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の内部に金属板４からなる金属芯が設けられた金属芯入り多層基板を得る（熱プレス工程）。
【００１８】
熱プレス工程においては、チャンバ内の雰囲気圧力、プレス圧力及びプレス温度の制御が重要になる。この制御パターン及び状態変化を、それぞれ図２及び図３を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、図３（ａ）に示すように、一対の導電箔１，７の両側を、それぞれ鏡面板１２，１４及びクッション材１６，１８を介して、一対の熱板２０，２２により挟持する。そして、チャンバ内の真空引きを行うことにより真空度を高めながら（すなわち、雰囲気圧力を低下させながら）、一対の熱板２０，２２のプレス圧力を５００〜１０００ｋＰａ程度の接触圧に維持し、熱板２０，２２の温度を徐々に上昇させていくことにより、第１の充填工程を行う（図２の工程ａ）。真空引き後のチャンバ内の雰囲気圧力は、例えば、１３３〜１３３０Ｐａ程度に設定することが好ましい。
【００２０】
第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５は、当初は固体状であるため、金属板４の貫通孔４ａは、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５と金属板４との界面に存在する微細な隙間を介して積層体１０の外部と連通している。したがって、チャンバ内の真空引きに伴い、貫通孔４ａの内部が減圧される。
【００２１】
一方、熱プレスのプレス温度は徐々に上昇するため、貫通孔４ａの内部が十分減圧された後に第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂が溶融を開始するようにプレス温度を設定し（例えば、１２０〜１３０℃）、樹脂を溶融しながら熱プレスを行うことにより、貫通孔４ａ内への樹脂の充填が行われる。また、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５や補助プリプレグシート２，６に混入している気泡Ａは、樹脂の溶融に伴いこの段階で脱気される。こうして、貫通孔４ａの大部分には、図３（ａ）に示すように、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂Ｒが充填される。
【００２２】
ところで、上記第１の充填工程においては、貫通孔４ａの高さ方向の中央付近に空隙Ｓが存在し易く、プレス圧力を高めても貫通孔４ａに充填されずに外方へ流出する溶融樹脂の量が増加するだけであり、貫通孔４ａの内部全体に樹脂Ｒを充填することが困難である。このような空隙Ｓは、貫通孔４ａ内の樹脂Ｒが硬化すると密封されるため、最終的にボイドとして残存することになる。
【００２３】
そこで、本実施形態においては、上記第１の充填工程の後、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂がゲル化する前に、雰囲気圧力を常圧に戻しながら熱プレスのプレス圧力を徐々に高めることにより、貫通孔４ａ内に樹脂を補充充填する第２の充填工程を行う（図２の工程ｂ）。貫通孔４ａ内に存在していた空隙Ｓは、図３（ｂ）に示すように、雰囲気圧力を常圧に戻すことで樹脂Ｒにより押し潰されてほぼ消滅し、これによって嵩減りした分の樹脂Ｒは、プレス圧力を高めることで第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５から補充される。すなわち、プレス圧力によって樹脂が外方に向かって流動しているにも拘わらず、外部の雰囲気圧力を高めることで空隙Ｓの体積を十分低減することができるので、貫通孔４ａ内の全体に樹脂を確実に行き渡らせることができる。第２の充填工程におけるプレス圧力は、例えば３０００〜４０００ｋＰａまで上昇させることが好ましい。第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂がゲル化するタイミングは、上記のようにゲルタイムを適宜調整することで制御可能である。
【００２４】
上記の第２の充填工程においては、雰囲気圧力の上昇を開始してから、プレス圧力を上昇させることが好ましく、これによって、空隙Ｓをほぼ消滅させた後に補充充填を確実に行うことができる。但し、プレス圧力の上昇を、雰囲気圧力の上昇とほぼ同時に行ってもよく、或いは、雰囲気圧力の上昇より若干先行させることも可能である。また、本実施形態において、第２の充填工程における熱プレス温度は、第１の充填工程の熱プレス温度を維持するようにしているが、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂がゲル化する前に補充充填を行うことが可能であれば、第１の充填工程の熱プレス温度より高い温度であってもよい。
【００２５】
第１の充填工程及び第２の充填工程においては、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂の一部が外方へはみ出して流出し、第２の充填工程後も、一部が金属板４の表裏面に層状に残存するため、これらを考慮した上で貫通孔４ａの全体に樹脂を確実に充填できるように、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の合計厚みを設定することが好ましい。例えば、貫通孔４ａの容積合計が金属コアの体積の３０〜５０％である場合、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の合計厚みは、５０〜２００μｍであることが好ましく、１００〜１５０μｍであることがより好ましい。
【００２６】
第２の充填工程後は、プレス温度を更に上昇させて（例えば、１５０〜１８０℃）、第１の絶縁体３及び第２の絶縁体５の樹脂が完全に硬化するまでこの状態を維持することにより（例えば、６０〜１８０分）、熱硬化工程を行う（図２の工程ｃ）。熱硬化工程においては、プレス温度を第２の充填工程よりも高めることが好ましいが、第２の充填工程で十分高温になっている場合には、第２の充填工程のプレス温度を熱硬化工程において維持するようにしてもよい。
【００２７】
この後、プレス温度を降下させて常温に戻すと共に、プレス圧力を解放して、積層体１０を取り出す（図２の工程ｄ）。本実施形態の金属芯入り多層基板の製造方法によれば、貫通孔４ａの内部に絶縁性樹脂３，５を迅速且つ確実に充填することができ、製造工程の短縮化及び低コストを図ることができる。絶縁性樹脂３，５に埋設された金属板４は、高い放熱効果が得られるだけでなく、多層基板にスルーホールを形成して接続することにより、電源回路として利用することも可能である。
【００２８】
本実施形態においては、金属芯入りの３層基板について説明したが、層構成は限定されるものではなく、例えば、５層や６層以上の多層基板についても本実施形態と同様の製造方法を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属芯入り多層基板の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２】前記金属芯入り多層基板の製造方法の一工程における制御パターン図である。
【図３】図２の制御パターンによる状態変化を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，７  導電箔
２，６  補助プリプレグシート
３      第１の絶縁体
４      金属板
４ａ    貫通孔
５      第２の絶縁体
１０      積層体
２０，２２  熱板
【図１】
2010016143.tif 000003
【図２】
2010016143.tif 000004
【図３】
2010016143.tif 000005