(57)【要約】【課題】  放熱効率が大きく、高密度実装に対応可能なプリント配線板を得ることを目的とする。【解決手段】  プリント配線板は、繊維、織物、粉末のうち少なくとも１種類を含み、コア部分が樹脂複合板１／金属箔３／樹脂複合板１の順に積層されている。樹脂複合板１を貫通して中心の金属箔３に接する孔をレーザで穿設する。その後、中心の金属箔３を給電層として電解銅メッキを行い、穿設した孔に銅を充填して銅ビアポスト６を形成している。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維、織物、粉末のうち少なくとも１種類を含む樹脂複合板をコア材として用いるプリント配線板において、
コアが前記樹脂複合板／金属箔／前記樹脂複合板の構造に積層され、
前記樹脂複合板を貫通して前記中心の金属箔に接する孔を穿設し、前記中心の金属箔を給電層として電解メッキを行い、前記孔に金属を充填して形成したビアホールを有することを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
繊維、織物、粉末のうち少なくとも１種類を含む複合樹脂板をコア材として用いるプリント配線板において、
コアが金属箔／前記樹脂複合板／金属箔の順に積層され、
一方の前記金属箔と前記複合樹脂板を貫通して他方の前記金属箔に接する孔を穿設し、前記未貫通の金属箔を給電層として電解メッキを行い、前記孔に金属を充填して形成したビアホールを有することを特徴とするプリント配線板。
【請求項３】
前記コアの上にビルドアップした積層部を貫通して前記金属箔に接する孔を穿設し、前記金属箔を給電層として電解メッキを行い、前記孔に金属を充填して形成したビアホールを有することを特徴とする請求項２記載のプリント配線板。
【請求項４】
前記樹脂複合板は、熱伝導率が４００〜１１００Ｗ／ｍＫの炭素繊維で形成した織物を含有していることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のプリント配線板。
【請求項５】
前記金属箔が銅箔で、前記電解メッキが電解銅メッキであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のプリント配線板。
【請求項６】
前記孔がレーザにより穿設されたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高熱伝導性繊維と樹脂の複合材（ＦＲＰ）をコア材とするプリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高熱伝導性繊維と樹脂の複合材（以下、ＦＲＰ）をコアに適用したプリント配線板は、主に熱膨張を抑える目的で開発されている。高熱伝導性繊維を用いたＦＲＰコア基板は金属ベース基板よりも軽量であり、航空機や人工衛星分野で注目されている。
特に、カーボン繊維と樹脂の複合材（以下、ＣＦＲＰ）の基板にスルーホールをあけた後、両面を絶縁層で積層し、その上に配線層を形成することにより、熱膨張率の低いプリント配線板が得られることが開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
また、得られたＣＦＲＰコアは放熱性に優れていることが記載されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
ＦＲＰ板の熱伝導率は繊維方向である平面方向に対しては高いものの厚さ方向に対しては低い傾向にあるので、熱はＦＲＰ板の表層を伝導して端部に達する。この場合、熱伝導は主に表層で行われるため、ＦＲＰ板の厚さを十分に生かしているとは言えない。そのため、金属ベース基板に比べ、放熱特性はかなり劣っていた。
ＦＲＰ板表面に効率良く伝熱するためには、ＦＲＰ板表面に繊維が露出するまで表面を研磨する必要があった。また、ＦＲＰ板を貫通させてサーマルスルーホールを設けることにより、ＦＲＰ板の内部から効率的に放熱を行うことができるが、スルーホールは裏面の配線スペースが犠牲になる等、高密度実装を妨げる問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３２８２８号公報
【特許文献２】特開２００４−８７８５６号公報
【特許文献３】特開平１１−４０９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のプリント配線板は、以上のように構成されていたので、コア材となるＦＲＰ板は平面方向（繊維方向）の熱伝導率は高いものの、厚さ方向の熱伝導率が一桁以上低いため、ＦＲＰ板の表層のみしか放熱に寄与せず、ＦＲＰ板の熱伝導性が十分に活用されていないという課題があった。
また、放熱効率を上げるためにスルーホールを設けると、高密度実装の妨げになるという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、放熱効率が大きく、高密度実装に対応可能なプリント配線板を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るプリント配線板は、繊維、織物、粉末のうち少なくとも１種類を含み、コアが樹脂複合板／金属箔／樹脂複合板の構造に積層されている。樹脂複合板を貫通して中心の金属箔に接する孔を穿設する。その後、中心の金属箔を給電層として電解メッキを行い、穿設した孔に金属を充填したビアホールを形成している。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、軽量で高密度実装に対応可能であり、実装部品の放熱に有効なビアホールを有するプリント配線板を得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。
図１は、実施の形態１に係るプリント配線板の製造プロセスの一例を示す断面図である。また、図２、図３は、それぞれ図１、図２に続くプリント配線板の製造プロセスの一例を示す断面図である。
実施の形態１では、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂やＢＴレジン等）を母材とし、熱伝導率が４００〜１１００Ｗ／ｍＫの高熱伝導性ピッチ系炭素繊維の織物（不織布を含む）を含有する、厚さ０．１〜１ｍｍの高熱伝導性ＣＦＲＰプリプレグを用いた。このＣＦＲＰプリプレグを硬化させると、平面方向の熱伝導率が５０〜８００Ｗ／ｍＫ、厚さ方向の熱伝導率が１〜５Ｗ／ｍＫ程度のＣＦＲＰ板となる。
なお、樹脂複合板としては、本ＣＦＲＰ板以外に、ＳｉＣ、ポリベンゾイミダゾール等の高熱伝導性繊維や、繊維ではなく高熱伝導性粉末を含有しているものを用いてもよい。
【００１０】
厚さ０．０１８〜１ｍｍの金属箔３の両面を表面処理した後、その両面をこのＣＦＲＰプリプレグ１で片面１〜３枚ずつ挟み込み、その上に厚さ０．０６〜０．２ｍｍの絶縁樹脂プリプレグ２を１枚ずつ両側にかぶせ、更に厚みが０．０１８〜０．０３５ｍｍの金属箔３で覆う。最後にこれらを熱プレスしてＣＦＲＰプリプレグ１と絶縁樹脂プリプレグ２を硬化させた。そして、得られた基板の周囲を、形を整えるために切り取り、図１（ａ）に示す高熱伝導性コア基板を作製した。なお、図１（ａ）では積層するＣＦＲＰプリプレグ１を１枚としている。
【００１１】
ここで、金属箔３としては、コストや加工性、熱伝導性の観点から電解銅箔または圧延銅箔を用いるのが望ましい。実施の形態１では、厚みが０．０１８ｍｍの電解銅箔を用いた。また、絶縁樹脂プリプレグ２は、ガラスクロス基材とエポキシ樹脂またはＢＴレジンからなっている。なお、プリプレグ２の代用として、ＲＣＣやドライフィルムなどの絶縁性フィルムを用いることも可能である。
【００１２】
続いて、得られた高熱伝導性コア基板（図１（ａ））に対して、コアビアホールの下孔あけを行う。下孔は、その直径が実際の「コアビアホール直径」＋０．２〜０．６ｍｍとなるようにドリルであける。次に、埋め込み樹脂４をスクリーン印刷を用いて孔に埋め込み、軽く熱硬化した後にバフロールで研磨した。埋め込み樹脂４を更に実用硬度まで硬化させた後、埋めた部分のセンタにドリルで孔をあける。この状態を図１（ｂ）に示す。
【００１３】
埋め込み樹脂４は絶縁性を有し、エポキシやアクリル等のベース樹脂にシリカ、アルミナ等の粒子を充填することにより、その熱膨張率を低くしている。また、充填剤にアルミナや窒化珪素等を用いると、埋め込み樹脂４に熱伝導性が付与されるので好ましい。埋め込み樹脂４としては、例えば、（株）アサヒ化学研究所製ＦＰ−Ｒ１７０があり、同製品は熱伝導率１．２Ｗ／ｍＫを有している。
【００１４】
続いて、無電解メッキ、電解メッキを行い、コアビアホールを形成する。無電解メッキ、電解メッキ共にコストや加工性、熱伝導性の観点から、銅メッキが好ましい。更に、フォトレジストを用いて回路形成を行い、図１（ｃ）に示すような高熱伝導性両面基板を得た。図１（ｃ）において、コアビアホールの埋め込み樹脂４の更に内側には銅メッキ５が施されている。
【００１５】
次に、図１（ｃ）の高熱伝導性両面基板の導体に表面処理を施し、その両面に絶縁樹脂プリプレグ２、更にその上に金属箔３を重ねた後、図１（ｄ）に示すように、熱プレスで積層する。
【００１６】
次に、孔あけ予定部分の金属箔３を、フォトレジストをマスクとしてエッチングを行なった後、レーザを用いてビアホールを形成する。ビアホールの直径はレーザの能力、後工程の難易度を考慮すると０．０５〜０．１５ｍｍが好ましい。
過マンガン酸アルカリ水溶液またはプラズマを用いてホールクリーニングを行った後、無電解または電解メッキを施し、ビアホール及びスルーホールを形成する。
更に、フォトレジストを用いて回路形成を行い、図２（ａ）に示すような高熱伝導性４層基板を得た。図２（ａ）中の最上層と最下層のビアホールには、銅メッキ５が施されている。
【００１７】
図２（ａ）の高熱伝導性４層基板に対して導体表面処理を施し、両面に絶縁樹脂プリプレグ２、更にその上に金属箔３を重ねた後に熱プレスで積層する。
次に、孔あけ予定部分の金属箔３を、フォトレジストをマスクとしてエッチングを行なった後、レーザを用いてビアホールを形成する。またこの基板の周囲にドリルを用いてスルーホールを２０〜１００ｍｍ間隔に１〜３列形成する。周囲２０ｍｍ幅はベタ銅箔パターンとし、ビアホール及びスルーホール内の銅メッキ５と、高熱伝導性コア基板中心の金属箔３とが同電位になるように接続する。この状態を図２（ｂ）に示す。
【００１８】
次に、発熱実装部品を搭載する部分に直径０．１ｍｍの孔をレーザであける。この時、孔は高熱伝導性コア基板の中心の金属箔３で止まるようにする。
続いて、プラズマを用いてホールクリーニングを行う。周囲ベタ導体部分とコア金属箔に接するビアホール部分を除き、回路部分をフォトレジストで保護する。
基板周囲のベタ銅部分に電極を取り付け、電解銅メッキを行う。電圧はコア中心の金属箔にかかるため、図３（ａ）に示すように、ビアホールに沿って銅柱６が形成される。この銅柱を以下、銅ビアポスト６と呼ぶ。
【００１９】
銅ビアポスト６は周辺回路導体の厚みより数ミクロン高めに積層する。次にフォトレジストを剥離し、研磨することにより、回路導体の厚みと銅ビアポスト６の高さをほぼ等しくする。次にソルダレジスト７を形成し、基板周囲ベタ銅部分をカットすることにより、図３（ｂ）に示す高熱伝導性６層基板を得た。
【００２０】
図４は、実施の形態１に係るプリント配線板の金属筐体との接続部分を示す断面図である。得られた高熱伝導性のプリント配線板について、その周囲をアルミニウム等の金属筐体に固定する場合、固定部分（基板周囲）に銅ビアポスト６を形成することにより、金属筐体への放熱が効率良く行われる。図４では、プリント配線板の金属筐体９との固定部分に、２つの銅ビアポスト６が形成されている。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、ＣＦＲＰ板１とその上層を厚さ方向に貫く銅ビアポスト６を形成することにより、厚さ方向に対する熱伝導率の低さを改善したプリント配線板が得られる効果がある。
【００２２】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。
図５は、実施の形態２に係るプリント配線板の製造プロセスの一例を示す断面図である。図５（ａ）に基づいて説明する。実施の形態１で説明したＣＦＲＰプリプレグ１を１〜４枚重ね、更に０．０１８〜０．０４ｍｍ厚の金属箔３をその両側に重ねて熱プレスする。片側の金属箔３に直径０．０７５〜０．２ｍｍの円形抜きパターンを形成した。パターン形成する場所は放熱が必要な場所を選択しても、一定間隔に並べても良い。このパターニングの際、前記円パターンの他、両面基板周囲から電解メッキ給電電極が当たる部分のフォトレジスト８も抜いておく。なお、図５（ａ）では積層するＣＦＲＰプリプレグ１を１枚としている。
【００２３】
エッチングの際は、円パターンが形成されている面と反対面のフォトレジスト８が抜いてある基板周囲抜き部分の銅がエッチングされないよう、マスキングテープ１０でマスクする。エッチング後も、フォトレジスト８は剥離せずにそのまま貼り付けておく。
続いて、この抜き円パターンの中心を狙ってレーザドリリングを行った。レーザは炭酸ガスレーザ、ＵＶレーザが効率及び加工形状の点から好ましい。この際、レーザが反対側の金属箔３を貫通しないように注意する。以上の状態を図５（ｂ）に示す。
【００２４】
次に孔のあいていない方の金属箔３のみに給電し、電解銅メッキを行う。電解銅メッキは給電されていて、かつフォトレジスト８に覆われていない部分に成長するので、図５（ｃ）に示すように、孔に銅が成長して充填される。孔が銅で充填された時点で基板をメッキ浴から取り出し、フォトレジスト８を剥離し、表面研磨により銅メッキ表面の凹凸を平滑にすることで、図５（ｄ）に示す高熱伝導性コア基板を得た。
【００２５】
以上のように、この実施の形態２によれば、得られた高熱伝導性コア基板を通常のＣＦＲＰコア基板や金属コア基板と同様のプロセスでビルドアップして片面１層ずつの４層基板を作製し、高熱伝導性のプリント配線板が得られる効果がある。
【００２６】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について説明する。
図６は、実施の形態３に係るプリント配線板の断面図である。図３（ｂ）の高熱伝導性６層基板において、実施の形態１の高熱伝導性コア基板（図１（ａ））を、実施の形態２で得られた高熱伝導性コア基板（図５（ｄ））に置き換えることで、図６に示すような高熱伝導性のプリント配線板を得ることが出来た。図６において、実施の形態１と同様に、熱伝導性コア基板の上にビルドアップした積層部から同コア基板の金属箔３の上までレーザで孔をあけ、同金属箔３を給電層として電解銅メッキし、ビアホールに銅ビアポスト６を形成している。
【００２７】
以上のように、この実施の形態３によれば、ＣＦＲＰ板１を厚さ方向に貫く銅ビアポスト６をＣＦＲＰ板１に対しても形成することにより、更に高熱伝導性のプリント配線板が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の製造プロセスの一例を示す断面図である。
【図２】図１に続くプリント配線板の製造プロセスの一例を示す断面図である。
【図３】図２に続くプリント配線板の製造プロセスの一例を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るプリント配線板の金属筐体との接続部分を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るプリント配線板の製造プロセスの一例を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るプリント配線板の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ＣＦＲＰプリプレグ、２  絶縁樹脂プリプレグ、３  金属箔、４  埋め込み樹脂、５  銅メッキ、６  銅ビアポスト、７  ソルダレジスト、８  フォトレジスト、９  金属筐体、１０  マスキングテープ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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