JP2001177207A - プリント回路用基板材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント回路基板をより高密度化でき、寸法
精度に優れ、しかも高周波特性に優れるプリント回路用
の基板材を提供する。 【解決手段】 プラスチックとセラミックから構成さ
れ、板状に形成された複合材料１１に、導電性を有する
金属線１２が所定ピッチで配設されてなるプリント回路
用の基板材１０である。基板材１０の一表面と他表面と
が金属線１２にて電気的に導通されており、かつ金属線
１２が銅めっきされた鋼線から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、プリント回路基
板を構成する中間材料たるプリント回路用基板材に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】 プリント回路基板は、一面側に集積回
路のためのスロットや各種電子部品のための接続端子群
が形成されており、他面側には部品をつなぐ導電路が印
刷されたもので、従来から電子機器の要素部材として大
量に利用されている。図２はプリント回路基板の一例を
示す斜視図で、エポキシ樹脂、ガラスなどの絶縁材料か
らなる板状体に、その表面間を導通するように導電性金
属２がメッキなどで設置されてなる基板材１の両面に、
所定の回路が形成されたフォトプロセス層３が積層さ
れ、さらに該フォトプロセス層３の外側に、接続端子群
や導電路４が印刷などで形成されて、プリント回路基板
が構成されている。

【０００３】 このようなプリント回路基板に用いる基
板材１は、例えば、エポキシ樹脂、ガラスなどの絶縁材
料からなる板状体を作製した後、ドリル加工によって所
定位置に導通用スルーホールを穿設し、次いでそのスル
ーホールに銅などの導電性金属をメッキ等の手段で被覆
し、さらに封止材によって当該スルーホールを密封して
作製されていた。

【０００４】 しかしながら、板状体にドリル加工する
と、加工に伴って加工屑が発生し、製品不良が生じるお
それがあるほか、メッキは基板材の縁端部でクラックが
生じるおそれが高く、電気的導通不良を引き起こすとい
う問題があった。また、ドリル加工では、加工できるス
ルーホールの長さ（基板の厚さ）／孔径の比は５程度が
限度であり、例えば、厚さ１ｍｍの基板の場合、直径
０．２ｍｍ程度が下限となる。しかし、プリント回路基
板の高密度化のためには、より小さい孔径とすることが
好ましく、ドリル加工ではそれが困難であった。

【０００５】 また、枠体内に、Ｎｉ、Ｃｏなどの電気
線を挿入し、エポキシ樹脂などの絶縁材料を溶融して流
し込み、硬化後金属線に垂直な面で切断して、両面間を
電気的に接続した回路板が提案されている（特開昭４９
−８７５９号公報参照）。しかしながら、この回路板で
はエポキシ樹脂などを用いているため、樹脂が硬化する
ときに体積収縮が２〜３％程度起こり、スルーホールの
ピッチなどの寸法精度を損なうという問題があった。高
密度化されたプリント回路基板においては、寸法精度が
極めて重要であり、このことは大きな欠点であった。さ
らに、この回路板では、両面に積層されるフォトプロセ
ス層との熱膨張差を何ら考慮していないため、使用に際
しての衝撃や温度差などにより、基板材とフォトプロセ
ス層とが剥離するおそれがある。さらに、絶縁材料と金
属線との間においても剥離するおそれがあった。

【０００６】 そこで、本発明者らは、上記した従来の
回路板の欠点を解消した熱膨張性を制御することができ
るプリント回路用の基板材を提案した（特願平１０−１
２３２８９号）。この基板材によれば、熱膨張性が低
く、硬化時の体積収縮が小さくなることから、プリント
回路用の基板材として極めて好適であるが、近年になっ
て、より狭ピッチの（高密度化された）プリント回路板
の要請が強くなってきており、金属線として通常使用さ
れる銅線では所定以上に線径を細くすることができない
という問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】 従って、本発明は、
上記した問題に鑑みてなされたものであり、その主な目
的は、良好な電気的導通を確保し、使用に際して基板材
とフォトプロセス層、および絶縁材料と金属線とが剥離
しないように縦・横両方向の熱膨張性を制御することが
できるプリント回路用基板材を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、プリント回路基板をより高密
度化でき、寸法精度に優れ、しかも高周波特性に優れる
プリント回路用の基板材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、プラスチックとセラミックから構成され、板状に
形成された複合材料に、導電性を有する金属線が所定ピ
ッチで配設されてなるプリント回路用の基板材であっ
て、該基板材の一表面と他表面とが該金属線にて電気的
に導通されているとともに、該金属線が銅めっきされた
鋼線から構成されていることを特徴とするプリント回路
用基板材が提供される。

【０００９】 本発明においては、複合材料におけるセ
ラミックの含有量が４０体積％以上、９０体積％以下で
あることが、硬化時の体積収縮をより少なくすることが
できるため、好ましい。又、金属線と複合材料とがカッ
プリング剤により接合していることが、金属線と複合材
料との剥離防止の観点から好ましい。また、複合材料
は、低熱膨張材料であるシリカとエポキシ樹脂とから構
成されていると、基板材の熱膨張係数が約２０−１０ｐ
ｐｍ／℃と低く、かつ異方性がなく、しかも所定の強度
を付与できることから望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】 以下、本発明を実施例に基づき
更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限ら
れるものではない。図１は、本発明に係るプリント回路
用基板材の一例を示す断面図で、基板材１０は、プラス
チックとセラミックから構成され、平板状に形成された
複合材料１１に、金属線１２が所定ピッチで配設されて
いる。そして、基板材１０の一表面と他表面とが、金属
線１２で電気的に導通されている。このように構成され
る基板材１０は、例えば、図２に示すように、その両面
を、所定の回路が形成されたフォトプロセス層３、接続
端子群４が配設されて、プリント回路基板を構成する。

【００１１】 ここで、本発明に係る基板材において
は、金属線１２として、銅めっきされた鋼線を用いてい
る。鋼線は銅線に比較して強度が大きいため、線径を細
くして張設しても所定の引張力で切断を起こさない。す
なわち、本発明の基板材を製造するに際しては、後述す
るように、金型内において、多数の金属線を張設してい
るが、銅線を用いる場合には、強度に劣るため所定以上
には線径を細くすることが出来ない。そこで、本発明に
おいては、金属線として、銅めっきした鋼線を用いた。
軸線として、鋼線を用いたことにより、さらなる狭ピッ
チに対応することができ、回路をより高密度化すること
ができる。一方、鋼線では銅線に比べて電気伝導度（導
電性）が低いことから、それを補うため、鋼線に銅めっ
きを施している。

【００１２】 ここで、鋼線の径としては、０．０２〜
０．１ｍｍφ程度まで細くすることができる。また、銅
めっきの厚さは０．００１〜０．０３ｍｍ程度であり、
トータルな金属線の線径としても、従来、一般に使用さ
れる銅線に比べて大幅に細くすることができる。鋼線と
しては、例えば、軟鋼線、硬鋼線、あるいはピアノ線な
どを用いることができる。さらに、本発明のように、鋼
線の表面に銅めっきを施すことにより、１〜２ＧＨｚ程
度以上の高周波では、金属線の表面付近に電流が流れる
ようになるため、導電特性が向上するという利点も有す
るものである。

【００１３】 次に、本発明の基板材の構成材について
説明する。本発明の基板材を構成する複合材料は、プラ
スチックとセラミックからなるもので、プラスチックか
らなるマトリックスにセラミック粒子等を分散させて構
成される。両者の配合量は、絶縁性、低熱膨張性、耐磨
耗性などの特性や目的に応じて適宜選定されるが、セラ
ミック粒子等を４０体積％以上、９０体積％以下含有す
ることが、低熱膨張性及び硬化時の体積収縮が小さくな
ることに鑑みて、好ましい。本発明の複合材料において
は、硬化時の体積収縮は１％以下、さらに０．５％以下
とすることができ、基板材における金属線の寸法精度向
上に極めて有利である。

【００１４】 このような配合量とすることにより、複
合材料に、低熱膨張性、耐磨耗性などを効果的に付与す
ることができる。なお、セラミック粒子やセラミックフ
ァイバー等の含有量が９０体積％を超えると、プラスチ
ックの含有量が少なくなり過ぎ、成形時の流動性が失な
われる可能性がある。セラミックとしては、アルミナ、
ジルコニア、窒化珪素などのほか、シリカガラス等のガ
ラスを含む。セラミックは、粒子やファイバー状として
配合される。特に、低熱膨張特性を得るためにはセラミ
ックスとしてシリカを用いることが望ましい。

【００１５】 また、プラスチックとしては、熱可塑性
樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。熱
可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等、各種の樹脂を用いることがで
き、これらの樹脂を２種以上組み合わせて用いても良
い。一方、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、尿素樹脂等を用いることができ、又、これ
らの樹脂を２種以上組み合わせて用いても良い。

【００１６】 本発明の複合材料においては、セラミッ
クとしてガラスファイバーを所定長さに切断したチッ
プ、あるいはガラスビーズをエポキシ樹脂などのプラス
チックに混合したものが、熱膨張について異方性がな
く、絶縁性、低熱膨張性、耐磨耗性、強度などの特性に
優れるため、好ましい。

【００１７】 次に、本発明に係るプリント回路用基板
材の製造方法の一例について説明する。図３に示すよう
に、所定の容積を有する金型２０に、多数の金属線２１
を所定間隔で張設する。次いで、この金型２０内に、プ
ラスチックとセラミックからなる複合材料２２を流し込
む。この場合、金型２０内を真空としてガスが残存しな
いような、真空注型とすることが好ましい。

【００１８】 次に、複合材料２２を硬化させて、図４
に示すような、金属線が所定ピッチで配設された複合ブ
ロック体３０を作製する。図４において、複合ブロック
体３０は、プラスチックとセラミックからなる複合材料
２２に、導電性を有する金属線２１が所定ピッチで配設
されて構成されている。金属線２１は、複合ブロック体
３０の一表面３１から当該一表面に対向する他表面３２
まで直線的に延びた状態で配設されており、一表面３１
及び他表面３２において金属線２１が突出している状態
で形成されている。

【００１９】 以上のような複合ブロック体３０を作製
した後、この複合ブロック体３０の表面における金属線
２１のピッチ、即ち、ビア間のピッチの精度を測定し、
所望のものが得られているかを確認する。次いで、目的
とするビア間のピッチとするための金属線２１に対する
傾斜角度を決定した後、当該傾斜角度となるように複合
ブロック体３０を所定の面Ａ１、Ａ２、Ａ２、・・で、
バンドソー、ワイヤーソー等により所定の厚さに切断す
ることにより、本発明における基板材を製造することが
できる。

【００２０】

【実施例】 以下、本発明を具体的な実施例により説明
する。 （実施例１）図３に示すように、ワイヤブロック用の金
型内に、ワイヤとしてφ０．０５ｍｍのピアノ線２１を
用い、特願平１１−１７５０６６号に記載するワイヤ整
列装置により、縦２００列（ピッチ０．５ｍｍ）、横２
００列（ピッチ０．５ｍｍ）、長さ３００ｍｍにワイヤ
を整列し、この金型を真空注型機内に設置した。次い
で、エポキシ樹脂の主剤としてビスフェノールＡ−ジグ
リシジルエーテル型エポキシ樹脂を１００重量部、硬化
剤としてメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を８５重量
部、硬化促進剤として３級アミンを１重量部、平均粒径
１５μｍの球状の非晶質シリカを５５０重量部、エポキ
シ系シランカップリング剤を５重量部、難燃化剤として
ヘキサブロモベンゼンを５０重量部とした複合材料を、
９０℃、真空の雰囲気で金型内に流し込み、１０時間放
置して硬化させ、硬化物（ワイヤブロック）を得た。

【００２１】 このワイヤブロックを、ワイヤを横切る
面でワイヤソーによりスライスし、１１０×１１０×１
（厚さ）ｍｍの基板を作製した。この基板をローラー研
磨機で＃６００に仕上げた。得られた基板は、ピッチが
０．５ｍｍの格子状であり、その位置精度は、設計値に
対する絶対値のずれとして最大０．１ｍｍとなり、良好
な精度であった。

【００２２】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、より高密度化でき、寸法精度に優れ、しかも高周波
特性に優れるプリント回路用の基板材を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るプリント回路用基板材の一例を
示す斜視図である。

【図２】 プリント回路基板の一例を示す斜視図であ
る。

【図３】 本発明に係るプリント回路用基板材の製造方
法の一例を示す斜視図である。

【図４】 本発明で製造された複合ブロック体の一例を
示す一部斜視図である。

【符号の説明】

１…基板材、２…導電性金属、３…フォトプロセス層、
４…接続端子群、１０…基板材、１１…複合材料、１２
…金属線、２０…金型、２１…金属線、２２…複合材
料、３０…複合ブロック体、３１…複合ブロック体の一
表面、３２…一表面に対向する他表面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックとセラミックから構成さ
   れ、板状に形成された複合材料に、導電性を有する金属
   線が所定ピッチで配設されてなるプリント回路用の基板
   材であって、 該基板材の一表面と他表面とが該金属線にて電気的に導
   通されているとともに、該金属線が銅めっきされた鋼線
   から構成されていることを特徴とするプリント回路用基
   板材。
2. 【請求項２】 板状複合材料におけるセラミックの含有
   量が４０体積％以上、９０体積％以下である請求項１記
   載のプリント回路用基板材。
3. 【請求項３】 板状複合材料が、シリカとエポキシ樹脂
   とから構成されている請求項１又は２記載のプリント回
   路用基板材。