(57)【要約】      （修正有）【課題】冷熱衝撃試験を実施してもベリードホールの導通抵抗値の上昇を抑制できるビルドアップ多層プリント配線板を提供する。【解決手段】内層回路２、４と、充填材７が充填されたベリードホール６とを備えた、厚みが１．２ｍｍ以下のコア基板１の上下に、絶縁樹脂層９と導体層１１（外層回路）とが交互に積層された４〜１０層の総板厚が１．２〜１．６ｍｍのビルドアップ多層プリント配線板１００であって、コア基板を形成する絶縁基材の熱膨張係数αｚが４２ｐｐｍ／℃以下、かつ、当該充填材の熱膨張係数αが３６ｐｐｍ／℃以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内線回路と、充填材が充填されたベリードホールとを備えた、厚みが１．２ｍｍ以下のコア基板の上下に、絶縁樹脂層と導体層とが交互に積層された４〜１０層の総板厚が１．２〜１．６ｍｍのビルドアップ多層プリント配線板であって、当該コア基板を形成する絶縁基材の熱膨張係数αｚが４２ｐｐｍ／℃以下、かつ当該充填材の熱膨張係数αが３６ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするビルドアップ多層プリント配線板。
【請求項２】
前記ベリードホールが、−６５℃の低温で３０分間保持後１２５℃の高温で３０分間保持を１サイクルとする冷熱衝撃試験を３０００サイクル繰り返した後の導通抵抗値変化率１０％以下を示すものであることを特徴とする請求項１記載のビルドアップ多層プリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビルドアップ多層プリント配線板に関し、特に車載製品に使用されるビルドアップ多層プリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載用基板としては、貫通４層から貫通１０層の貫通めっきスルーホール基板が主に使用されていた。しかし、最近では、車載に搭載される基板の点数が増え、基板に小型化・高密度化が求められる。そのため、貫通めっきスルーホール基板から、コア基板の上下に絶縁樹脂層と導体層とを交互に積層する、所謂ビルドアップ多層プリント配線板への切り替えが増えている。
【０００３】
車載基板では、重量部品を搭載すること、耐振動性を有すること、層間の絶縁信頼性が要求されること等から、プリント配線基板の総板厚は、１．２ｍｍから１．６ｍｍが要求される。
【０００４】
さらに、車載基板は、信頼性が厳しく、温度サイクル特性は必須である。
この温度サイクル特性評価としては冷熱衝撃試験が挙げられ、当該試験では、過酷な条件として、−６５℃の低温で３０分間保持後１２５℃の高温で３０分間保持を１サイクルとして３０００サイクルが実施される。
このような温度サイクルを繰り返すと、銅めっきからなる貫通めっきスルーホールの場合、貫通めっきスルーホールと絶縁樹脂層の熱膨張係数の違いから貫通めっきスルーホールの中心部に応力が発生し、片面に引張り応力あるいは圧縮応力を受けて、中太の太鼓状に変形あるいは中細の鼓形状に変形することが知られている（例えば、特許文献１）が、スルーホールの内壁部分は空洞のため、ひずみを吸収し、抵抗値は極端に上昇することは少なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２４１０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ビルドアップ多層プリント配線板の場合、一般的に、コア基板に銅めっきを施したベリードホールが設けられ、このベリードホールには充填材が充填されるため、ベリードホールの銅めっきは、コア基板に含まれる絶縁樹脂と充填材に含まれる樹脂に挟まれ、これら樹脂の熱膨張係数と金属である銅めっきの熱膨張係数の違いから温度サイクルの影響を受け易い。とりわけコア基板の厚みが１．０ｍｍを超えると、ベリードホールの中心部に応力が加わり、銅めっきに疲労が蓄積し、前記冷熱衝撃試験３０００サイクルを実施するとマイクロクラックが発生し易くなるため、ベリードホールの導通抵抗値が上昇する問題が発生していた。
【０００７】
他方、例えば、ベリードホールの穴径を大きくしたり、ベリードホールの銅めっき厚を厚くしたりする対策も考えられるが、配線の高密度化・基板の剛性には適さないのが実状であった。
従って、本発明は、上記の如き従来の問題と実状に鑑みてなされたものであり、冷熱衝撃試験を実施してもベリードホールの導通抵抗値の上昇を抑制できるビルドアップ多層プリント配線板を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記の課題を解決すべく種々研究を重ねた結果、コア基板を形成する絶縁基材とベリードホールに充填される充填材の熱膨張係数を特定の範囲とすれば、極めて良い結果が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、内線回路と、充填材が充填されたベリードホールとを備えた、厚みが１．２ｍｍ以下のコア基板の上下に、絶縁樹脂層と導体層とが交互に積層された４〜１０層の総板厚が１．２〜１．６ｍｍのビルドアップ多層プリント配線板であって、当該コア基板を形成する絶縁基材の熱膨張係数αｚが４２ｐｐｍ／℃以下、かつ当該充填材の熱膨張係数αが３６ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするビルドアップ多層プリント配線板により上記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のビルドアップ多層プリント配線板によれば、コア基板を形成する絶縁基材のＺ軸方向の熱膨張係数とベリードホールに充填される充填材の熱膨張係数とがそれぞれ特定範囲となっているので、冷熱衝撃試験を３０００サイクル実施してもベリードホールの導通抵抗値の上昇率を１０％以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るビアオンビア構造のビルドアップ多層プリント配線板の概略断面説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るスタガード構造のビルドアップ多層プリント配線板の概略断面説明図である。
【図３】従来のビアオンビア構造のビルドアップ多層プリント配線板の断面図である。
【図４】従来のスタガード構造のビルドアップ多層プリント配線板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るビルドアップ多層プリント配線板例を示す概略断面説明図である。
図１において、ビルドアップ多層プリント配線板１００は、総板厚が１．２ｍｍ〜１．６ｍｍである６層のプリント配線板であり、４層のコア基板１の厚みは０．８ｍｍ〜１．２ｍｍである。尚、本明細書において、コア基板の厚みは、導体層を除く絶縁樹脂層の厚みである。
【００１４】
ビルドアップ多層プリント配線板１００は、４層のコア基板１と、該コア基板１の上下に積層された絶縁樹脂層９と、該絶縁樹脂層９にレーザ加工にて非貫通穴が形成され、銅めっきによるビアフィーリングで形成されたブラインドビアホール（ＢＶＨ）１０と、ドライフィルムなどで露光・現像により最外層に形成された配線回路１１、１２と、表裏を貫通する貫通めっきスルーホール１３と、図示しない最外層のソルダーレジストから構成されている。
【００１５】
４層のコア基板１は、絶縁基材から形成され、内層回路２、３、４、５と、充填材７が充填されたベリードホール６と、穴を塞ぐ蓋めっき８を備えている。ベリードホール６は銅めっきが形成され、その厚さ（銅めっき厚）は２５μｍ以下であり、また、穴径は０．３ｍｍである。
コア基板１を形成する絶縁基材の熱膨張係数αｚは４２ｐｐｍ／℃以下である。ここで、絶縁基材の熱膨張係数αｚは、絶縁基材のＺ軸方向（多層プリント配線板の厚さ方向）の熱膨張係数αである。
また、ベリードホール６に充填された充填材７の熱膨張係数αは３６ｐｐｍ／℃以下である。尚、本明細書において、絶縁基材の熱膨張係数αｚと充填材の熱膨張係数αの測定は、後掲の試験例に記載の方法に従うものとする。
このような熱膨張係数により、ビルドアップ多層プリント配線板の冷熱衝撃試験においてベリードホール６の中心部に応力が集中することを緩和することができ、従って、ベリードホール６の導通抵抗値の上昇を抑制することが可能である。具体的には、後記試験例に示すように、−６５℃の低温で３０分間保持後１２５℃の高温で３０分間保持を１サイクルとした冷熱衝撃試験を３０００サイクル実施しても導通抵抗値変化率を１０％以下に抑制することが可能である。
【００１６】
６層のビルドアップ多層プリント配線板１００では、４層コア基板１の厚みを０．８ｍｍより薄くすると総板厚が１．２ｍｍに到達せず、重量部品を搭載する上で剛性が弱くなる恐れがある。また、４層コア基板１の厚みを１．２ｍｍよりも厚くすると、総板厚が１．６ｍｍを超えてしまうため、顧客要求を満たさず、筐体機器への搭載が難しくなる恐れがある。
特に、車載機器の中でも振動試験に厳しい条件が課せられる場合は、剛性の強さがより重要で総板厚１．６ｍｍ、コア基板の厚み１．２ｍｍを要求されることがある。
また、配線の高密度化・基板の剛性の観点から、さらに本発明の効果が有効に発揮される観点から、ベリードホール６の銅めっき厚は好ましくは２５μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ超から２５μｍ以下である。同様に、ベリードホールの穴径は好ましくは０．３ｍｍ以下である。
【００１７】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るスタガード構造のビルドアップ多層プリント配線板の概略断面説明図である。
図２において、ビルドアップ多層プリント配線板２００は、総板厚が１．２ｍｍ〜１．６ｍｍである６層のプリント配線板であり、４層のコア基板２１の厚みは０．８ｍｍ〜１．２ｍｍである。
【００１８】
ビルドアップ多層プリント配線板２００は、４層のコア基板２１と、該コア基板の上下に積層された絶縁樹脂層２９と、該絶縁樹脂層２９にレーザ加工にて非貫通穴が形成され、銅めっきによるビアフィーリングで形成されたＢＶＨ３０と、ドライフィルムなどで露光・現像により最外層に形成された配線回路３１、３２と、表裏を貫通する貫通めっきスルーホール３３と、図示しない最外層のソルダーレジストから構成されている。
【００１９】
４層のコア基板２１は、絶縁基材から形成され、内層回路２２、２３、２４、２５と、充填材２７が充填されたベリードホール２６とを備えている。ベリードホール２６は銅めっきが形成され、その厚さ（銅めっき厚）は２５μｍ以下であり、また、穴径は０．３ｍｍである。
コア基板２１を形成する絶縁基材のＺ軸方向の熱膨張係数αｚは４２ｐｐｍ／℃以下である。また、ベリードホール２６に充填された充填材２７の熱膨張係数αは３６ｐｐｍ／℃以下である。
ビルドアップ多層プリント配線板２００は、第１の実施の形態であるビアオンビア構造のビルドアップ多層プリント配線板と比べて蓋めっきが存在しない分、微細回路が形成し易い利点がある。
【００２０】
また、前記熱膨張係数により、ビルドアップ多層プリント配線板の冷熱衝撃試験においてベリードホール２６の中心部に応力が集中することを緩和することができ、従って、ベリードホール２６の導通抵抗値の上昇を抑制することが可能である。具体的には、後記試験例に示すように、−６５℃の低温で３０分間保持後１２５℃の高温で３０分間保持を１サイクルとした冷熱衝撃試験を３０００サイクル実施しても導通抵抗値変化率を１０％以下に抑制することが可能である。
【００２１】
６層のビルドアップ多層プリント配線板２００では、４層のコア基板２１の厚みを０．８ｍｍより薄くすると総板厚が１．２ｍｍに到達せず、重量部品を搭載する上で剛性が弱くなる恐れがある。また、４層のコア基板２１の厚みを１．２ｍｍよりも厚くすると、総板厚が１．６ｍｍを超えてしまうため、顧客要求を満たさず、筐体機器への搭載が難しくなる恐れがある。
特に、車載機器の中でも振動試験に厳しい条件が課せられる場合は、剛性の強さがより重要で総板厚１．６ｍｍ、コア基板の厚み１．２ｍｍを要求されることがある。
また、配線の高密度化・基板の剛性の観点から、さらに本発明の効果が有効に発揮される観点から、ベリードホール２６の銅めっき厚は好ましくは２５μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ超から２５μｍ以下である。同様に、ベリードホールの穴径は好ましくは０．３ｍｍ以下である。
【００２２】
前記した本発明の両実施の形態において、コア基板を形成する絶縁基材は、その熱膨張係数αｚが４２ｐｐｍ／℃以下であるが、好ましくは２８ｐｐｍ／℃以上４２ｐｐｍ／℃以下である。また、当該絶縁基材としては一般的に銅張積層板が用いられ、その絶縁樹脂としてはエポキシ系の樹脂が好ましい。
また、コア基板を形成する絶縁基材は、ヤング率が１９．３〜２７ＧＰａであり、ポアソン比が０．１８〜０．２であることが好ましい。
【００２３】
前記した本発明の両実施の形態において、ベリードホールに充填される充填材は、その熱膨張係数αが３６ｐｐｍ／℃以下であるが、好ましくは２０ｐｍ／℃以上３６ｐｐｍ／℃以下である。当該充填材は、絶縁性の樹脂、導電性ペースト、非導電性ペーストの何れを使用しても構わない。好ましくは絶縁性の樹脂である。また、充填材にはフィラー等が含有されていてもよい。
絶縁性の樹脂は、エポキシ系の樹脂が好ましい。
また、ベリードホールに充填される充填材は、ヤング率が７．３ＧＰａ以上であり、ポアソン比が０．２４以下であることが好ましい。
【００２４】
試験例１
図１に示した本発明のビルドアップ多層プリント配線板１００において、以下の表１に示した絶縁基材及び表２に示したベリードホールの穴埋め樹脂を使用したものについて、冷熱衝撃試験（−６５℃の低温で３０分間保持後１２５℃の高温で３０分間保持を１サイクルとして３０００サイクル実施、以下同様。）を行った際のベリードホールの導通抵抗値の変化率をシミュレーションした。
導通抵抗値は次のとおり測定し、導通抵抗値の変化率は次式より算出した。導通抵抗値の変化率が１０％以下を合格「○」とし、１０％を越えた場合は不合格「×」とした。
【００２５】
［導通抵抗値の測定方法］
ＪＩＳ  Ｃ  ５０１２に準拠し、測定プローブをＫＹ回路両端に接触させ、４端子法により導通抵抗値を測定した。電流は直流とした。
［導通抵抗値の変化率］
変化率（％）＝［（Ｒ1−Ｒ0）／Ｒ0］×１００
（Ｒ0は冷熱衝撃試験開始前（初期）の導通抵抗値を示し、Ｒ1は冷熱衝撃試験後の導通抵抗値を示す。）
【００２６】
絶縁基材の熱熱膨張係数αｚは、ＪＩＳ  Ｃ  ６４８１に準拠しＴＭＡ法により測定した。具体的には、熱分析装置（ＴＭＡ  ＥＸＳＴＡＲ６０００  セイコーインスツル（株）製）を使用し、５ｇの荷重を加えながら１０℃／ｍｉｎの昇温速度で２０〜３００℃の温度範囲で測定した。
また、充填材の熱膨張係数αは、ＪＩＳ  Ｃ  ６４８１に準拠し、ＴＭＡ法により測定した。
結果を表３に示す。
【００２７】
【表１】
2017157588.tif 000003
【００２８】
【表２】
2017157588.tif 000004
【００２９】
【表３】
2017157588.tif 000005
【００３０】
シミュレーションの結果からも分るように、絶縁基材のＺ軸方向の熱膨張係数αｚを４２ｐｐｍ／℃以下、かつ穴埋め樹脂の熱膨張係数αを３６ｐｐｍ／℃以下にすることによって、ベリードホールの導通抵抗値の変化率を１０％以下に抑制することが可能となった。
【００３１】
試験例２
表４に示した絶縁基材及びベリードホールの穴埋め樹脂を使用して冷熱衝撃試験を実施した。
尚、本発明品１のビルドアップ多層プリント配線板は図１に示したもの、比較品１と２のビルドアップ多層プリント配線板は図３に示した従来のもの（ビルドアップ多層プリント配線板４００）をそれぞれ用いた。
その結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】
2017157588.tif 000006
【００３３】
試験例３
表５に示した絶縁基材及びベリードホールの穴埋め樹脂を使用して冷熱衝撃試験を実施した。
尚、本発明品２のビルドアップ多層プリント配線板は図２に示したもの、比較品３と４のビルドアップ多層プリント配線板は図４に示した従来のもの（ビルドアップ多層プリント配線板６００）をそれぞれ用いた。
その結果を表５に示す。
【００３４】
【表５】
2017157588.tif 000007
【００３５】
表４及び表５に示すように、絶縁基材のＺ軸方向の熱膨張係数αｚを４２ｐｐｍ／℃以下、かつ穴埋め樹脂の熱膨張係数αを３６ｐｐｍ／℃以下にすることによって、ベリードホールの導通抵抗値の変化率を１０％以下に抑制することが可能となった。
【符号の説明】
【００３６】
１、２１、４１、６１：４層コア基板
２、３、４、５、２２、２３、２４、２５：内層回路
６、２６、４６、６６：ベリードホール
７、２７、４７、６７：充填材
８：蓋めっき
９、２９：絶縁層（ビルドアップ材）
１０、３０：ＢＶＨ
１１、１２、３１、３２：外層回路
１３、３３：貫通めっきスルーホール
【図１】
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【図２】
2017157588.tif 000009
【図３】
2017157588.tif 000010
【図４】
2017157588.tif 000011