(57)【要約】【課題】多層基板内におけるエレクトロケミカルマイグレーションの発生を防止した絶縁性の高いプリント配線基板を提供する。【解決手段】基体となる第１の絶縁層上に積層された導体層をエッチングして形成されるマイクロストリップラインを覆って前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層を形成し、この第２の絶縁層上に前記マイクロストリップラインの背後電極を形成する。そして前記第２の絶縁層の前記マイクロストリップラインに接する面とは反対側の面に前記背後電極を設けることで前記マイクロストリップラインを多層基板の中層に設けたプリント配線基板構造とする。【選択図】      図１
2017112191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を介して複数の導体層を積層形成した多層のプリント配線基板であって、
基体となる第１の絶縁層上に積層された導体層をエッチングして形成されるマイクロストリップラインと、
このマイクロストリップラインを覆って前記第１の絶縁層上に積層された第２の絶縁層と、
この第２の絶縁層上に積層して形成された前記マイクロストリップラインの背後電極と
を備えたことを特徴とするプリント配線基板。
【請求項２】
前記背後電極が形成される前記第２の絶縁層の面は、該第２の絶縁層の前記マイクロストリップラインに接する面とは反対側の面である請求項１に記載のプリント配線基板。
【請求項３】
前記第２の絶縁層の前記マイクロストリップラインに接する面は、前記導体層をエッチングして形成される前記マイクロストリップラインのエッチング面である請求項２に記載のプリント配線基板。
【請求項４】
前記背後電極は、多層のプリント配線基板における中層に設けられるものである請求項１に記載のプリント配線基板。
【請求項５】
ダイシングされて露出したバルク端面を樹脂封止剤にて水密に封止してなる請求項１〜４のいずれかに記載のプリント配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層基板内におけるエレクトロケミカルマイグレーションの発生を防止した絶縁性の高いプリント配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、電気電子回路の集積化に伴ってプリント配線基板の多層化が進められている。またプリント配線基板の小型化のみならず、高電界や高温多湿環境下での使用に対応する絶縁技術の開発要求が高まっている。中でもプリント配線基板におけるエレクトロケミカルマイグレーション等に起因する絶縁性劣化の問題を回避することが強く要望されている。
【０００３】
ちなみにエレクトロケミカルマイグレーション（以下、ここでは「マイグレーション」称す）とは、プリント配線基板に加わる直流電界より該プリント配線基板の製造過程において用いられるハロゲン系材料のイオン化が進み、導電性の電極材料との電気化学反応によって前記プリント配線基板の絶縁層内に導電性部材が析出する現象である。このようなマイグレーションにより形成される導電性部材は、前記プリント配線基板における電極に向かって徐々に導電路を形成し、短絡による前記プリント配線基板の絶縁破壊等の原因となる。しかもこのようなマイグレーションは、主に前記プリント配線基板の電極間に加わる直流高電圧下で該プリント配線基板の表層に設けられた電極部において発生し易い。
【０００４】
尚、前記ハロゲン系材料は、例えばプリント配線基板の製造過程において用いられる塩化鉄等のエッチング材や、絶縁物としてコア材等に用いられるガラスエポキシ材料が含有する難燃剤等に配合されている。
【０００５】
またプリント配線基板の電極間には交流が印加される個所も多くある。従って、例えば導電体の配線パターンからなる高周波ラインのＥＭＣ（電磁環境適合性）を確保する為には、後述する誘電体バリア放電によって発生するマイグレーションを抑制することも重要である。ちなみに上記誘電体バリア放電に起因するマイグレーションは前記プリント配線基板における配線インピーダンスの変化を招く要因となる。
【０００６】
このような問題に対して、例えば特許文献１にはプリント配線基板における作動配線や制御配線等のセンシティブな高速配線をマイクロストリップラインとして形成することが提唱されている。尚、後部電極（背後電極）を備えたマイクロストリップラインを形成したプリント配線基板の構造と、マイクロストリップラインの導体損失を軽減する技術については、例えば特許文献２に開示される。
【０００７】
ここでマイクロストリップラインを備えたプリント配線基板の構造について簡単に説明する。図５は従来一般的なプリント配線基板１の概略構成を示す図で、２は配線基板のベースをなす第１の絶縁層である。また３は前記第１の絶縁層２上に積層された背後電極であり、４は前記背後電極３上に積層された第２の絶縁層である。そして５は前記第２の絶縁層４上に形成されたマイクロストリップラインである。尚、６は前記マイクロストリップライン５を覆って前記プリント配線基板１の表面に設けられたレジスト層である。
【０００８】
ちなみに上記構造のプリント配線基板１の製作は、先ず図６(ａ)に示すように前記第１の絶縁層２、前記背後電極３をなす第１の導体層３ａ、前記第２の絶縁層４、そして前記マイクロストリップライン５を形成する為の第２の導体層５ａを順に積層した積層基板材１ａを準備する。そして図６(ｂ)に示すように、前記積層基板材１ａの表層に位置付けられた前記第２の導体層５ａをエッチング処理して所定の配線パターンの前記マイクロストリップライン５を形成することで製造される。図７はこのようにしてマイクロストリップライン５を設けて製作されたプリント配線基板１の例を示す外観斜視図である。尚、図７において、７,８は該プリント配線基板１に装着された電子部品である。
【０００９】
このような構造のプリント配線基板１において前記マイクロストリップライン５と前記背後電極３との間に直流の高電界が加わった際に前述したマイグレーションが発生し易い。また前記マイクロストリップライン５と前記背後電極３との間に交流の高電界が加わると前述した誘電体バリア放電Ａが発生することがある。この誘電体バリア放電Ａは、例えば図８に示すように前記プリント配線基板１の表層における前記マイクロストリップライン５の配線ラインの両側から気中に向けて発生する。ちなみに誘電体バリア放電Ａが生じる部位は、図８において●印として示すトリプルジャンクション部位Ｂである。ここで前記トリプルジャンクション部位Ｂとは、前記第２の絶縁層４、前記マイクロストリップライン５をなす前記第２の導体層５ａ、および前記レジスト層６が互いに接する部位を指す。
【００１０】
すると前記誘電体バリア放電Ａを要因として前記プリント配線基板１内における前記第２の絶縁層４の沿面に沿ってマイグレーションが発生する。図９は前記誘電体バリア放電Ａを要因として前記プリント配線基板１内に発生したマイグレーションＭの様子を模式的に示した図である。このようなマイグレーションＭについては、前記マイクロストリップライン５を横切る前記プリント配線基板１の切断面をＳＥＭ像として観察することによって確認することができる。
【００１１】
ちなみに上述したマイグレーションは、高湿度環境において発生し易い。そこで従来、マイグレーションの問題を解決する手法として、例えば前記プリント配線基板１の表面をオンタデカンチオール溶液等で撥水コートし、前記プリント配線基板１の表層での吸湿を抑えることが提唱されている。また前記プリント配線基板１の封止材料に前記背後電極３よりもイオン化傾向の大きい金属材料を分散させて配合することで、前記背後電極３から前記第２の絶縁層４の沿面に沿って発生するマイグレーションを抑制することも提唱されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２０１１４２号公報
【特許文献２】特開２００６−６６５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで前記プリント配線基板１におけるマイグレーションは、前記プリント回路基板１の製作過程において発生するものではなく、前記プリント回路基板１を使用している際に電極間に長期的に加わる電界に加えて、温度や湿度等の外的ストレス環境により徐々に進行するものである。しかし前記プリント回路基板１の使用環境は様々であり、前述した従来のマイグレーション対策だけでは前記プリント回路基板１の絶縁信頼性を十分に確保することが困難である。
【００１４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、長期に亘る使用環境下においても多層基板内におけるエレクトロケミカルマイグレーションの発生を確実に防止することのできる絶縁信頼性の高いプリント配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は絶縁層を介して複数の導体層を積層形成した多層構造をなすプリント配線基板に係り、特に直流電界の印加時におけるエレクトロケミカルマイグレーションや交流電界印加時における前述した誘電体バリア放電がプリント配線基板の表層において発生し易いことに着目してなされている。
【００１６】
そこで本発明に係るプリント配線基板は上述した目的を達成するべく、基体となる第１の絶縁層上に積層された導体層をエッチングしてマイクロストリップラインを形成し、このマイクロストリップラインを覆って前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層を形成し、この第２の絶縁層上に前記マイクロストリップラインの背後電極を積層して形成した多層構造としたことを特徴としている。
【００１７】
ちなみに前記背後電極が形成される前記第２の絶縁層の面は、該第２の絶縁層の前記マイクロストリップラインに接する面とは反対側の面である。具体的には前記第２の絶縁層の前記マイクロストリップラインに接する面は、前記導体層をエッチングして形成される前記マイクロストリップラインのエッチング面である。従って前記マイクロストリップラインは、多層構造をなすプリント配線基板の中層として形成されることになる。
【００１８】
尚、前記背後電極は、前記配線基板の表層を形成するものであっても良いが、多層構造をなすプリント配線基板における中層であっても良い。
【００１９】
またプリント配線基板が、例えば前記マイクロストリップラインを含む複数の回路配線パターンを並列に形成した大型の１枚のプリント配線基板をダイシングし、これによって前記複数の回路配線パターンを個々に備えた複数の回路部品として実現される場合、ダイシングにより分割されて露出した個々のバルク端面（基板端面）をそれぞれ樹脂封止剤にて水密に封止することも好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば第１の絶縁層上に形成されるマイクロストリップラインは、そのエッチング面が第２の絶縁層に覆われて多層構造をなすプリント配線基板の中層に位置付けられる。そして前記第２の絶縁層上に前記マイクロストリップラインの背後電極が形成されることになる。換言すれば前記マイクロストリップラインは、前記第１および第２の絶縁層により囲まれてプリント配線基板の中層として封じ込まれる。この結果、電極間に直流電圧が加わっても、前記マイクロストリップラインのエッチング処理が施された界面でのエレクトロケミカルマイグレーションが発生し難くなる。
【００２１】
またマイクロストリップラインのプリント配線基板の中層として設けられるので、該マイクロストリップラインのエッチング面における前述したトリプルジャンクション部位に加わる交流電界を弱めて前述した誘電体バリア放電の発生を抑制することができる。この結果、電極間に交流電圧が加わった場合においても、前記誘電体バリア放電に起因するエレクトロケミカルマイグレーションの発生を抑えることが可能となる。
【００２２】
更にはダイシングされた基板端面を樹脂封止することでプリント配線基板の中層への水分の浸透を抑制することができ、プリント配線基板が高温多湿の環境で使用される場合であっても該プリント配線基板の吸湿を防ぐことができる。この結果、種々の環境下で使用されるプリント配線基板の絶縁信頼性を十分に確保することが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリント配線基板の層構造を模式的に示す図。
【図２】図１に示すプリント配線基板の製作工程を模式的に示す図。
【図３】本発明の別の実施形態に係るプリント配線基板の層構造を模式的に示す図。
【図４】本発明の更に別の実施形態に係るプリント配線基板の例を示す外観斜視図。
【図５】従来一般的なプリント配線基板の概略構成を示す図
【図６】プリント配線基板の製作過程を模式的に示す図。
【図７】プリント配線基板の例を示す外観斜視図。
【図８】交流電圧が加わった際にプリント配線基板の表層に生じる誘電体バリア放電の様子を模式的に示す図。
【図９】誘電体バリア放電に起因してプリント配線基板内に発生したエレクトロケミカルマイグレーションの様子を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係るプリント配線基板について説明する。
【００２５】
図１は本発明の一実施形態に係るプリント配線基板１０の層構造を模式的に示す図である。このプリント配線基板１０は、ベースとなる第１の絶縁層１１の上に形成されたマイクロストリップライン１２と、このマイクロストリップライン１２を覆って前記第１の絶縁層１１の上に形成された第２の絶縁層１３を備える。更に前記プリント配線基板１０は、前記第２の絶縁層１３上に形成された前記マイクロストリップライン１２の背後電極１４を備えた多層構造をなす。尚、前記プリント配線基板１０の表面には、前記背後電極１４を覆ってレジスト層１５が設けられる。
【００２６】
即ち、前記プリント配線基板１０は、前記マイクロストリップライン１２を前記第１の絶縁層１１と前記第２の絶縁層１３とにより挟まれた多層構造の中層に設け、このマイクロストリップライン１２に対する前記背後電極１４を表層側に設けた層構造の部材として実現される。
【００２７】
このような層構造をなす前記プリント配線基板１０の製作は、例えば図２(ａ)に示すように、先ず前記第１の絶縁層１１と、前記マイクロストリップライン１２を形成する為の第１の導体層１２ａを積層した積層基板材１１ａを準備する。次いで図２(ｂ)に示すように前記積層基板材１１ａにおける前記第１の導体層１２ａをエッチング処理して所定の配線パターンの前記マイクロストリップライン１２を形成する。
【００２８】
その後、図２(ｃ)に示すように前記マイクロストリップライン１２を覆って前記第１の絶縁層１１上に前記第２の絶縁層１３を形成し、前記マイクロストリップライン１２を前記第１および第２の絶縁層１１,１３間に埋め込む。しかる後、図２(ｄ)に示すように前記第２の絶縁層１３上に前記背後電極１４としての第２の導体層を形成する。このようにして形成された前記背後電極１４を覆って前記レジスト層１５を形成することで、前記背後電極１４を表層に位置付けた多層構造のプリント配線基板１０が実現される。
【００２９】
尚、図３に示すように前記背後電極１４の上に更に第３の絶縁層１６を設け、前記背後電極１４を中層に位置付けた多層構造のプリント配線基板２０とすることも可能である。
【００３０】
このようにして前記マイクロストリップライン１２を中層に設けた多層構造の前記プリント配線基板１０,２０によれば、前記マイクロストリップライン１２のエッチング面が前記第２の絶縁層１３によって覆われる。そして前記第２の絶縁層１３における前記マイクロストリップライン１２のエッチング面に接する面とは反対側の面に前記背後電極１４が設けられることになる。
【００３１】
従って従来の一般的な層構造のプリント配線基板１においてエレクトロケミカルマイグレーションが発生し易かった表層での前記マイクロストリップライン５の沿面に比較して、中層に設けた前記マイクロストリップライン１２の沿面での電界集中を避けることが可能となる。この結果、前記マイクロストリップライン１２の沿面に沿うエレクトロケミカルマイグレーションの伸展を効果的に抑制することが可能となる。
【００３２】
即ち、従来のプリント配線基板１においては、前記マイクロストリップライン５のエッチング面が多層基板の表層面に沿って形成される構造であるが故にエレクトロケミカルマイグレーションの発生要因となる電界集中は、専ら、多層基板における表層において発生し易い。この点、上述した層構造のプリント配線基板１０,２０によれば、前記背後電極１４が前記第２の絶縁層１３を挟んで前記マイクロストリップライン１２のエッチング面とは反対側の面に設けられ、多層基板の中層に位置付けられている。従って電極間に直流の高電界が加わっても前記第２の絶縁層１３によって前記マイクロストリップライン１２のエッチング面への電界集中が阻止される。この結果、前記マイクロストリップライン１２の沿面に沿うエレクトロケミカルマイグレーションが発生し難くなる。
【００３３】
また前記マイクロストリップライン１２が多層基板の中層に位置付けられているので、前記プリント配線基板１０,２０を高湿度環境下で使用した場合であっても、水分が前記マイクロストリップライン１２に浸透し難い。従って前記マイクロストリップライン１２を乾いた条件に保つことができるので、この点でも電界集中を抑えてエレクトロケミカルマイグレーションの発生を効果的に防止することが可能となる。
【００３４】
更にはプリント配線基板１０,２０に交流電界が加わった場合であっても前述したように前記マイクロストリップライン１２が多層基板の中層に位置付けられているので、該プリント配線基板１０,２０の表層に誘電体バリア放電が生じることがなくなる。従って誘電体バリア放電に起因するマイグレーションの発生についても効果的に防止することができる。この結果、種々の環境下で使用されるプリント配線基板１０,２０の絶縁信頼性を十分に確保することができ、その実用的利点が多大である。
【００３５】
ところで上述したエレクトロケミカルマイグレーションは、プリント配線基板１０,２０に電界が加わった状態で高温度、且つ高湿度の環境下で加速進行する。また前記プリント配線基板１０,２０は、その表層よりもダイシングされて露出したバルク露出面から多く吸湿する。即ち、前記マイクロストリップライン１２を含む複数の回路配線パターンを並列に形成した大型の１枚のプリント配線基板（図示せず）をダイシングし、これによって個々に前記マイクロストリップライン１２を含む複数のプリント配線基板１０,２０を切り出した場合、これらの各プリント配線基板１０,２０のダイシングによって露出したバルク端面が露出することが否めない。
【００３６】
このようなバルク端面は、プリント配線基板１０,２０の表層よりも吸湿性が高い。従って前述したエレクトロケミカルマイグレーションを抑制するには、図４に示すようにプリント配線基板１０,２０のダイシングによって露出したバルク端面を樹脂封止剤１７にて水密に封止することが好ましい。前記樹脂封止剤１７としては、例えばシリコーンやシリコーン系接着剤、更にはエポキシ系接着剤等、水分を遮断する性質のものであれば十分である。但し、シリコーンゲルやその他のゲル系材料については、ゲル性を持つが故に微視的には多くの隙間を有し、その隙間からの水分の透過性が高いものが多くある。従ってこの種のゲル性を持つ材料については前記樹脂封止剤１７として用いることは不適当である。
【００３７】
このようにして前記プリント配線基板１０,２０のバルク端面を前記樹脂封止剤１７にて封止すれば、高温多湿環境下においても前記プリント配線基板１０,２０の中層への水分（湿気）の進入を抑えることができる。従ってマイグレーションの発生をより確実に防止することが可能となる。
【００３８】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここでは図１に示す４層、および図３に示す５層のプリント配線基板１０,２０について説明したが、更に多層のプリント配線基板についても本発明を同様に適用することができる。また上述した構成に加えて前記プリント配線基板１０,２０のレジスト層１５を形成した表層面に、更にシリコーンパテやシリコーン系樹脂、またはエポキシ系樹脂等を塗布して表層面の撥水性を高くし、プリント配線基板の吸湿性を抑えることも有効である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  プリント配線基板
２  第１の絶縁層
３  背後電極
３ａ  第１の導体層
４  第２の絶縁層
５  マイクロストリップライン
５ａ  第２の導体層
６  レジスト層
１０,２０  プリント配線基板
１１  第１の絶縁層
１２  マイクロストリップライン
１３  第２の絶縁層
１４  背後電極
１５  レジスト層
１６  第３の絶縁層
１７  樹脂封止剤
【図１】
2017112191.tif 000003
【図２】
2017112191.tif 000004
【図３】
2017112191.tif 000005
【図４】
2017112191.tif 000006
【図５】
2017112191.tif 000007
【図６】
2017112191.tif 000008
【図７】
2017112191.tif 000009
【図８】
2017112191.tif 000010
【図９】
2017112191.tif 000011