JP2002223070A - メタルコアプリント配線板用金属板の製造方法及びメタルコアプリント配線板の製造方法 - Google Patents

メタルコアプリント配線板用金属板の製造方法及びメタルコアプリント配線板の製造方法

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JP2002223070A
JP2002223070A JP2001019919A JP2001019919A JP2002223070A JP 2002223070 A JP2002223070 A JP 2002223070A JP 2001019919 A JP2001019919 A JP 2001019919A JP 2001019919 A JP2001019919 A JP 2001019919A JP 2002223070 A JP2002223070 A JP 2002223070A
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JP
Japan
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metal
wiring board
printed wiring
metal plate
metal core
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JP2001019919A
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Koji Sato
光司 佐藤
Shingo Kumamoto
晋吾 熊本
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正芳 伊達
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Hitachi Metals Ltd
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  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタルコアプリント配線板の製造工程を簡略
化すると同時に安価とし、さらにメタルコア用金属板の
スルーホール用金属窓の密度上昇と絶縁信頼性を高める
ことが可能となるメタルコアプリント配線板用金属板の
製造方法及びメタルコアプリント配線板の製造方法を提
供する。 【解決手段】 メタルコアプリント配線板に用いられる
金属板の製造方法において、該金属板のスルーホール用
金属窓を打ち抜き加工により形成するメタルコアプリン
ト配線板用金属板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板等の
配線を確保する基板であって、樹脂中にコアとなるメタ
ルを複合したメタルコアプリント配線板用金属板の製造
方法及びメタルコアプリント配線板の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】メタルコアプリント配線板に用いられる
金属板には、メタルコア用金属板を挟んで上下の導通を
取るためのスルーホールを通すために、スルーホール用
金属窓を必須とする。従来、このスルーホール用金属窓
の穴開け工程は、エッチング法により実施されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】スルーホールとは、プ
リント配線板の縦方向の導通を取る金属導体を指すが、
メタルコア基板において、このスルーホール用の金属窓
をエッチング法で開口する場合、エッチングレジスト貼
り付け、金属窓部の露光、現像、金属板のエッチングに
よる窓部の穴開け、及びレジスト剥離の工程を取る。こ
れらの工程は、メタルコア基板が高価格であることの主
因となっており、簡略な工程が望まれている。
【0004】さらに、近年のメタルコアプリント配線板
の配線数増加に伴うスルーホール密度上昇に伴い、スル
ーホール用金属窓にも高密度化と小径化が要求されてい
る。従来のエッチング法では、図2-c)の例で示すよう
に、金属板(3)の両面エッチング時に板厚の中央部付近
で生じる最終エッチング部のエッチ残りが起こる。この
部分は、環状の微小突起の形を取り、これが金属窓の有
効径となる。さらに有効径は、エッチング時に溶け残る
介在物によっても狭められ、これはエッチング法による
絶縁信頼性を落とす大きな問題である。さらに、これら
の突起は、樹脂の流動を阻害し、樹脂中のボイド形成と
それに伴う水溜まりによる電食の問題にもつながる。こ
れらの理由により、この有効径とスルーホール外径の間
に充填される樹脂の厚さが厚いほど、絶縁の信頼性を高
くすることができる。したがって、スルーホール密度上
昇のために、より直線性の高い側壁を持つ有効径の大き
い金属窓がメタルコアプリント配線板用の金属基板に求
めれてるようになってきた。
【0005】本発明の目的は、メタルコアプリント配線
板の製造工程を簡略化すると同時に安価とし、さらにメ
タルコア用金属板のスルーホール用金属窓の密度上昇と
絶縁信頼性を高めることが可能となるメタルコアプリン
ト配線板用金属板の製造方法及びメタルコアプリント配
線板の製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、メタルコア
プリント配線板のメタルコア用金属板のスルーホール用
金属窓の形成に関わる従来のエッチング法の問題を検討
し、従来のエッチング法に替わり、新たに打ち抜き加工
により、製造プロセスの簡略化と低コスト化とを同時に
達成し、さらにスルーホール用金属窓の側壁の直線性を
改善することにより、金属窓密度とそれに伴うスルーホ
ール密度を大きく改善できることを見いだし本発明に到
達した。尚、ここでいう金属窓密度とスルーホール密度
は、それぞれ単位面積あたりの金属窓とスルーホールの
個数を指す。
【0007】即ち本発明はメタルコアプリント配線板に
用いられる金属板の製造方法において、該金属板のスル
ーホール用金属窓を打ち抜き加工により形成することを
特徴とするメタルコアプリント配線板用金属板の製造方
法である。好ましくは、金属板の厚さが、50μm以
上、300μm以下であるメタルコアプリント配線板用
金属板の製造方法であり、更に好ましくはスルーホール
用金属窓の密度が、1ヶ/mm以上、30ヶ/mm
以下であるメタルコアプリント配線板用金属板の製造方
法である。また更に好ましくは金属板がFe−Ni系合
金または、ステンレス鋼のいずれかであるメタルコアプ
リント配線板用金属板であり、更に好ましくは上述のF
e−Ni系合金または、ステンレス鋼のいずれかの金属
板の表面がCu被覆されているメタルコアプリント配線
板用金属板の製造方法である。
【0008】また本発明は、上述のメタルコアプリント
配線板用金属板の製造方法によって製造された金属板の
両面に、絶縁層、配線層を形成し、さらに該両面配線層
の導通をとるスルーホールを形成するメタルコアプリン
ト配線板の製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】上述したように、本発明の重要な
特徴はメタルコアプリント配線板に用いられる金属板の
製造方法において、該金属板のスルーホール用金属窓を
打ち抜き加工により形成することにある。金属板の厚さ
が50μm未満の場合、メタルコアプリント配線板の特
徴である高いスティフネスが得られず、逆に300μm
を超えるとスルーホール用金属窓の孔径が微細化でき
ず、高密度スルーホール配線に適さなくなる。したがっ
て、打ち抜き加工される金属板の厚さは、50μm以
上、300μm以下であることが望ましい。
【0010】また、微細に打ち抜かれる金属板のスルー
ホール用金属窓の密度は、1ヶ/mm以上、30ヶ/
mm以下が望ましい。スルーホール用金属窓の密度
が、1ヶ/mm未満の場合、金属窓の側壁の直線性は
さほど必要とされず、本発明が意図するほどの高密度配
線を得ることが困難となる。一方、スルーホール用金属
窓の密度が、30ヶ/mmを上回る配線密度は、現状
の打ち抜き加工性の限界に近づくと同時に、微細銅配線
の限界にも近づくため、上限は30ヶ/mm以下が望
ましい。尚、金属窓の形状は目的とするスルーホールの
配置と形状に合わせ、四角柱や円柱等打ち抜き可能な形
状であれば、いかなる形も可能である。
【0011】さらにメタルコア配線板用金属板の材質
は、Fe−Ni系合金、または、ステンレス鋼のいずれ
かが望ましい。メタルコア配線板にSiチップにより近
い熱膨張係数が要求されるプリント配線板の場合は、常
温から100℃までの平均熱膨張係数が1.0〜1.5ppm/℃
であるFe−36mass%Ni合金や平均熱膨張係数が4.0
〜4.5ppm/℃であるFe−42mass%Ni合金のように熱
膨張係数が低くてヤング率が高く、スティフネス特性に
有利に働く合金が望ましい。一方、熱膨張係数がガラス
布エポキシ樹脂やガラス布BT(ビスマレイミド・トリ
アジン)樹脂により近い特性が要求される場合には、平
均熱膨張係数が12.0ppm/℃程度であるフェライト系ステ
ンレス鋼や、平均熱膨張係数が、16.0ppm/℃程度である
オーステナイト系ステンレス鋼が高ヤング率の観点と併
せ望ましい。これらの金属板はそれら自体の熱膨張係数
とそれらの板厚を変化させることにより、所望するプリ
ント配線板のスティフネス特性と熱膨張係数を制御する
ことが可能となる。
【0012】さらにこれらの材質を用いた金属板は、メ
タルコアを電源層や、グランド層で、用いる場合に導通
抵抗の低減を目的として表面にCuを被覆してもよい。
このCu被覆は、無電解めっき、あるいは、電解めっき
のいずれか、または、両方を用いることで形成でき、さ
らに被覆したCuの表面を粗化めっき処理、あるいは、
黒化処理等で樹脂との密着性を向上させることもでき
る。さらに、Cuめっきは、前処理として、下地金属の
表面活性化を行なう必要があるが、この処理を打ち抜き
後の金属板に適用すれば、プレス打ち抜き時のバリ取り
効果も期待できる。Cuめっきを行なわない場合でも、
バリ取りのための酸洗処理を打ち抜き後の工程で実施す
ることが望ましい。
【0013】また、上述の方法によって製造された金属
板の両面に、絶縁層、配線層を形成し、さらに該両面配
線層の導通をとるスルーホールを形成することで、メタ
ルコアプリント配線板を製造すれば、従来になく安価
で、高いスルーホール密度と高い信頼性を得ることが可
能となる。このプリント配線板の樹脂材料には、エポキ
シ樹脂、ガラス布エポキシ樹脂、BT(ビスマレイミド
・トリアジン)樹脂、ガラス布BT樹脂、ポリイミド系
樹脂等、ポリアミドイミド系樹脂、アラミド不織布エポ
キシ樹脂、等市場で入手可能なプリント配線板用樹脂材
料はすべて使用可能である。また、このメタルコア配線
板の配線材料には、Cu配線が主に用いられる。この配
線形成には、銅箔単体とプリプレグの組みあわせや樹脂
付き銅箔を用いるサブトラクティブ法、または、めっき
によるアディティブ法、さらに両者を併用するセミアデ
ィティブ法等が用いられる。
【0014】微細スルーホールの形成は、レーザー穴開
けが一般的で、極細ドリルも使用可能である。レーザー
光源には、孔開け速度を優先する場合は炭酸ガスを、よ
り微細な孔径を必要とする場合にはUV−YAGを、さ
らに高エネルギーを要求される場合には、エキシマを光
源に用いることができる。また、このメタルコア配線板
を用いてビルドアップ基板を作製すれば、従来のエッチ
ング法によるものに比べ、高スルーホール密度の特徴を
活かし、ビルドアップの総数を低減することも可能とな
り、従来の基板に比べ、より安価で信頼性の高いビルド
アップ基板が製造できる。
【0015】
【実施例】Fe−Ni系合金である42Ni合金及び3
6Ni合金、フェライト系ステンレス鋼であるJIS SUS402、オーステナイト系ステンレス鋼であるJ
IS SUS304を用いて、超硬製プレス打ち抜き金型を用
い、メタルコアプリント配線板用金属板を製造した。詳
細条件を表1に示す。表1に本発明と記した材料は、い
ずれも打ち抜きにより四角柱状の金属窓を成形した。一
方、比較例では、従来のエッチング法により金属窓を成
形した。
【0016】
【表1】
【0017】これらのスルーホール用金属窓(2)の開い
た金属板(3)を用いて、以下の工程でメタルコア配線板
を製造した。本発明例のNo.3、No.4の製造工程
を図1に併せ示す。 上記金属板(3)の両面に樹脂付き銅箔(4),(1)(銅箔厚
さ18μm、樹脂厚さ80μm、樹脂材質:エポキシ
系)を熱間真空プレス 銅箔をエッチングで除去 金属窓上部の炭酸ガスレーザーによる樹脂部のスルー
ホール穴開け スルーホール部を含む樹脂表面の全面Cuめっき(5) Cuめっきのエッチングによる配線形成 なお、同様の工程で、予め金属板(3)に銅被覆層(6)を形
成したNo.1、No.2、No.5及びNo.6も製
造した。
【0018】この配線形成した配線板のスルーホール部
の断面形状のミクロ観察模式図を図2に示す。図2よ
り、比較例No.10の断面(図2-c)は、あきらかに最
終エッチング部のエッチ残りが見られた。実際に、本発
明例No.3(図2-a)、No.2(図2-b)及び比較例N
o.10について金属窓開口後の有効径に関し、50点
の測定を行なった。その結果本発明例No.3が、平均
値101.5μm、標準偏差2.4μm、No.2が平
均値97.1μm、標準偏差3.1μmであったのに対
し、比較例No.10は、それぞれ、92.3μm、
6.3μmであった。評価材は、ともに一辺100μm
の正方形状の窓形状を狙ったにも関わらず、従来法の有
効径はあきらかに本発明例よりも小さく、さらに、有効
径のバラツキも大きいことがわかった。さらに、両者の
スルーホール部の絶縁抵抗を測定した結果、No.10
は、明らかに本発明例No.2及びNo.3よりも低い
絶縁抵抗を示し、エッチング法による金属窓形成は、打
ち抜き法によるそれよりも配線板の信頼性が低く、かつ
スルーホール密度向上に不利であることがわかった。
【0019】
【発明の効果】本発明によればメタルコア配線板の製造
プロセス削減による低コスト化と金属窓の直線性が高い
ことによる信頼性向上を同時に達成することができ、メ
タルコア配線板の実用化にとって書くことのできない技
術となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】メタルコア配線板の製造プロセスの一例を示す
模式図である。
【図2】スルーホール部の断面形状の断面模式図であ
る。
【符号の説明】
1.銅箔、 2.金属窓、 3.金属板、 4.樹脂、
5.銅めっき、6.銅被覆層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E048 AB01 5E315 AA05 AA11 BB02 BB05 BB07 BB15 BB16 CC15 CC16 DD01 DD05 DD13 DD20 GG20 5E317 AA24 BB05 BB12 CC31 CD25 CD32 GG16

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メタルコアプリント配線板に用いられる
    金属板の製造方法において、該金属板のスルーホール用
    金属窓を打ち抜き加工により形成することを特徴とする
    メタルコアプリント配線板用金属板の製造方法。
  2. 【請求項2】 金属板の厚さが、50μm以上、300
    μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のメタ
    ルコアプリント配線板用金属板の製造方法。
  3. 【請求項3】 スルーホール用金属窓の密度が、1ヶ/
    mm以上、30ヶ/mm以下であることを特徴とす
    る請求項1または2に記載のメタルコアプリント配線板
    用金属板の製造方法。
  4. 【請求項4】 金属板がFe−Ni系合金または、ステ
    ンレス鋼のいずれかであることを特徴とする請求項1な
    いし3のいずれかに記載のメタルコアプリント配線板用
    金属板の製造方法。
  5. 【請求項5】 金属板の表面がCu被覆されていること
    を特徴とする請求項4に記載のメタルコアプリント配線
    板用金属板の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5に記載の方法によって
    製造された金属板の両面に、絶縁層、配線層を形成し、
    さらに該両面配線層の導通をとるスルーホールを形成す
    ることを特徴とするメタルコアプリント配線板の製造方
    法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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