JP2003101183A - 回路基板と電力変換モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い接続信頼性を有するスルーホールを備え
る回路基板とその実装体およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 無機フィラー７０〜９５重量％と少なく
とも熱硬化性樹脂を含む絶縁性樹脂５〜３０重量％から
なる樹脂組成物の硬化体である絶縁層１０１と、その表
裏面に配置された配線層１０２と、前記絶縁層を貫通し
て前記配線層および内壁に付着しためっき層１０３によ
り前記配線層を電気的に接続するスルーホール１０４を
備え、開口部から内部へ湾曲して丸みを帯びた前記スル
ーホールの内壁に、前記配線層の一部が接着して内部に
入り込んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気電子機器に使
用される回路基板およびその製造方法に関するものであ
り、特に比較的大電流を使用するパワーエレクトロニク
ス分野に好適な回路基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高性能化、小型化の要
求に伴い、半導体の高密度、高機能化が要請されてい
る。これによりそれらを実装するため回路基板もまた小
型高密度なものが望まれている。その結果、回路基板の
放熱を考慮した設計が重要となってきている。回路基板
の放熱性を改良する技術として、一般的なガラス−エポ
キシ樹脂によるプリント基板に対し、絶縁基材自体の熱
伝導率を高め、局所的な温度上昇を押さえる基板が求め
られている。ガラス−エポキシ樹脂よりも高い熱伝導率
をもつ基板としては、銅やアルミニウムなどの金属板を
使用し、この金属板の片面に電気絶縁層を介して回路パ
ターンを形成する金属ベース基板が知られているが、比
較的厚い金属板を使用するために重量が大きくなり、小
型軽量化が困難である。

【０００３】また、基板の熱伝導を高めるためには絶縁
層の厚みを薄くしなければならず、絶縁耐圧の低下や浮
遊容量が大きくなるなどの課題がある。また、セラミッ
ク基板やガラス−セラミック基板はガラス−エポキシ基
板よりも熱伝導率は高いが、導電体として金属粉末やそ
の焼成体を使用しているため比較的配線抵抗が高くな
り、大電流を使用する場合の損失や、そこで発生するジ
ュール熱が大きくなるという課題がある。

【０００４】この課題を解決して、一般的なガラス−エ
ポキシに近いプロセスで作製でき、高い熱伝導性を持つ
回路基板としては、例えば特開平１０−１７３０９７号
公報に開示されている。その熱伝導基板の製造方法を図
８に示す。これによると、無機フィラーと熱硬化性樹脂
とを少なくとも含む混合物スラリーを造膜してシート状
の熱伝導混合物（絶縁性樹脂）８０５を作製し、それを
乾燥させた後、図８（ａ）に示すように金属箔８０６と
重ねあわせ、次いで図８（ｂ）に示すように加熱加圧し
てシート状の熱伝導混合物８０５を硬化させ電気絶縁層
８０１とする。その後図８（ｃ）に示すように貫通穴８
０７加工を行い、その後、銅のめっき層８０３を形成し
てスルーホール８０４による層間接続を行い、金属箔を
加工して配線層８０２としての回路パターンを形成して
図８（ｄ）に示すような熱伝導基板を作製している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】貫通スルーホールに銅
めっきを施して層間接続を行う構成としての一般的なガ
ラス−エポキシ基板や、上記の熱伝導基板などの銅めっ
きスルーホール付き回路基板では、銅箔と貫通穴の周辺
との接着部分や、銅めっきスルーホールの角部の接続の
信頼性が最も重要となってくる。例えば、部品をはんだ
実装する際に加わる熱、機器の動作時の発熱、或いは使
用環境温度の変動により、回路基板の熱膨張収縮が繰り
返される。その際、絶縁層や、めっき層などの熱膨張係
数の差により応力が発生する。例えば、一般的なガラス
−エポキシ基板では、絶縁層の厚み方向の熱膨張係数が
銅めっきと比較して大きく、特にスルーホールの角部の
めっきに大きなストレスが加わる。スルーホールの角部
に加えられるストレスにめっきの強度が耐えられなくな
ると、角部の断線やクラックが発生してスルーホールの
接続不良を起こし、電子機器の欠陥を招く原因となって
いた。特に、大電流を使用するパワーエレクトロニクス
分野においては、動作時の発熱が大きいゆえに、回路基
板のスルーホールには高い信頼性が要求されている。

【０００６】スルーホールの構造上、ストレスは角の部
分に集中することから、角部の強度は信頼性に影響す
る。めっき厚さは角部の強度を大きく左右するが、スル
ーホール角部も中央部もほぼおなじ厚さになっており、
従って、特に角部の強度を強くすることができないとい
う課題を有している。この課題に対し、例えば、特開平
０４−９６３９１号公報で開示されたスルーホールプリ
ント配線板では、基板表面と貫通穴壁面との間に傾斜角
を設けることにより、スルーホール角部のめっきを厚く
する構造が示されている。傾斜を設けるためには、完全
に硬化した回路基板の貫通穴に円錐形のピンを押し当て
て加重により開口部を変形させている。

【０００７】また、実装密度を高めるために、スルーホ
ールの径を小さくすることが求められているが、この場
合、小径のスルーホールにはめっき液が流入し難く、め
っき欠損や、めっき層が薄くなる課題を有している。こ
の課題に対し、例えば、特開平１１−９７８１３号公報
で開示されたプリント配線板では、貫通穴の開口部をロ
ート状に形成することにより、めっき液をスルーホール
内部へ流入し易くする構造が示されている。ロート状と
するためには、完全に硬化した回路基板に貫通穴を開け
る際にピンで打ち抜くことにより、同時に貫通穴の周囲
をピンにより押圧して開口部を変形させている。

【０００８】しかしながら、これらの方法においては、
完全に硬化して硬い絶縁層を圧力で無理に変形させるた
め、絶縁層にクラックを発生させる恐れがあり、さら
に、絶縁層に接着した銅箔ごと加重を加えるため接着強
度を低下させ、接続信頼性を低下させる恐れがあるとい
う課題を有している。

【０００９】本発明は上記のような課題を鑑みて、高い
接続信頼性を有するスルーホールを備え、特に動作時の
発熱が大きいゆえに高い信頼性を要求するパワーエレク
トロニクス分野に好適な回路基板とその実装体およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明にかかる回路基板の構成は、無機フィラー７
０〜９５重量％と少なくとも熱硬化性樹脂を含む絶縁性
樹脂５〜３０重量％からなる樹脂組成物の硬化体である
絶縁層と、その表裏面に配置された配線層と、前記絶縁
層を貫通して前記配線層および内壁に付着しためっき層
により前記配線層を電気的に接続するスルーホールを備
え、開口部から内部へ湾曲して丸みを帯びた前記スルー
ホールの内壁に、前記配線層の一部が接着して内部に入
り込んだことを特徴とする。本発明者らは、スルーホー
ルの接続信頼性を向上させ、特に温度サイクルに対する
信頼性が高い回路基板を得るために鋭意研究を重ねた結
果、スルーホール形状を上記構成とすれば、熱膨張収縮
に伴うめっき層のストレスの集中部分が無くなり接続信
頼性が向上することを見出し、本発明に到達した。ま
た、このような構成によれば、めっき液をスルーホール
内部へ流入させ易く、均一な厚みのめっき層が得られ、
めっき欠損やめっき層が薄くなることはない。従って、
径が小さくても高信頼なスルーホールとすることがで
き、さらに実装密度を高めることが可能な回路基板とで
きる。

【００１１】本発明にかかる回路基板の構成は、前記回
路基板の構成において、前記スルーホール形成位置に貫
通穴が設けられた金属板を前記絶縁層に埋設しているこ
とを特徴とする。これにより、絶縁層の熱膨張係数を小
さくしてめっき層との熱膨張係数の差を抑えることが可
能であり、上記のスルーホール形状と合わせてさらに高
信頼の回路基板となる。また、金属板は絶縁層の放熱性
を向上し、パワーエレクトロニクス分野に好適な回路基
板とすることができる。

【００１２】また、前記回路基板の構成において、前記
絶縁性樹脂が、未硬化状態において室温で液状の熱硬化
性樹脂、熱可塑性樹脂、潜在性硬化剤を少なくとも含有
し、かつ未硬化状態において前記熱可塑性樹脂が熱可塑
性樹脂粉末であることが望ましい。このような組成物
は、熱処理して熱可塑性樹脂粉末に液状成分を吸収させ
膨潤させることにより、未硬化状態のまま粘度を上昇し
て非可逆的に固形化するが可能である。さらに、加熱す
ることにより、硬化することができる。なお、室温と
は、通常２０℃である。この場合、前記室温で液状の熱
硬化性樹脂が、液状エポキシ樹脂であることが望まし
い。耐熱性、電気絶縁性に優れるからである。

【００１３】また、前記回路基板の構成においては、前
記無機フィラーが、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢＮ、Ｓｉ
Ｏ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄及びＡｌＮから選ばれた少なく
とも１種のフィラーであることが望ましい。無機フィラ
ーを選択することにより、絶縁層の熱膨張係数を変化さ
せてめっき層との熱膨張係数の差を小さくすることが可
能であり、上記のスルーホール形状と合わせてさらに高
信頼な回路基板となる。また、これらの無機フィラーは
熱伝導性に優れるため、絶縁層の熱伝導率の向上に有効
であり、高い信頼性と同時に優れた熱放散性を要求する
パワーエレクトロニクス分野に好適な回路基板とするこ
とができる。

【００１４】また、前記回路基板の構成においては、前
記絶縁層がガラス繊維、セラミック繊維、耐熱有機繊維
から選ばれた少なくとも１種の補強材の織布または不織
布と一体化されたことが望ましい。これにより、回路基
板の強度を向上することができる。

【００１５】また、前記回路基板の構成においては、前
記配線層が金属箔であることが望ましく、特に、片面が
粗化された銅箔であることが好ましい。

【００１６】さらに、本発明の電力変換モジュールは、
上記構成の回路基板に、半導体および受動部品を実装し
てなる電力変換モジュールであって、少なくとも一つの
前記半導体および受動部品の端子がリードを備えてお
り、湾曲して丸みを帯びている前記スルーホールの開口
部から前記リードが挿入されていることを特徴とする。
これにより、動作時の部品の発熱にさらされても、回路
基板のスルーホールの高い信頼性に基づき、モジュール
としての信頼性を高く維持できる。なお、ここでいう電
力変換モジュールとはパワーエレクトロニクスモジュー
ルであって、単体もしくは補助的な回路と接続すること
により、電圧や電力を変換させる機能を有するモジュー
ルのことを指し、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやインバ
ータなどを指す。

【００１７】本発明にかかる回路基板の製造方法は、
（１）無機フィラー７０〜９５重量％と、少なくとも熱
硬化性樹脂を含む絶縁性樹脂５〜３０重量％からなる未
硬化の樹脂組成物を作製する工程と、（２）２枚の金属
箔で前記樹脂組成物を挟み込む工程と、（３）前記樹脂
組成物が硬化しない条件で加熱加圧して、前記金属箔と
Ｂステージの前記樹脂組成物を接着させて回路基板前駆
体を作製する工程と、（４）前記回路基板前駆体の任意
の位置にスルーホール用の貫通穴を形成する工程と、
（５）前記回路基板前駆体中の前記熱硬化性樹脂を硬化
させる工程と、（６）貫通穴にめっき層を形成して前記
金属箔を電気的に接続させる工程と、（７）前記金属箔
を加工して配線層としての回路パターンを形成する工
程、とをこの順で含んだ回路基板の製造方法であって、
前記貫通穴を形成する工程において、前記貫通穴の内壁
が開口部から内部へ湾曲して丸みを帯び、前記金属箔の
一部が前記貫通穴の内壁に接着して内部に入り込んだ形
状とすることを特徴とする。

【００１８】また、前記製造方法においては、回路基板
前駆体を作製する（３）の工程までが、（１）無機フィ
ラー７０〜９５重量％と、室温で液状の熱硬化性樹脂、
熱可塑性樹脂粉末および潜在性硬化剤を少なくとも含む
樹脂組成物５〜３０重量％からなる未硬化の樹脂組成物
を作製する工程と、（２）２枚の金属箔で前記樹脂組成
物を挟み込む工程と、（３）前記樹脂組成物中の前記熱
硬化性樹脂が硬化開始する温度よりも低い温度で加熱加
圧して前記金属箔と前記樹脂組成物を接着させると共
に、前記熱可塑性樹脂粉末に液状成分を吸収させ膨潤さ
せることにより前記樹脂組成物の粘度を上昇させて非可
逆的に固形化して回路基板前駆体を作製する工程、とす
る製造方法もまた有効であり、望ましい。

【００１９】また、前記貫通穴を形成する工程が、前記
金属箔上から回路基板前駆体の貫通穴形成位置に部分的
に圧力を加えて、前記貫通穴形成位置の全周にわたる近
傍を陥没させる工程を含み、前記貫通穴の内壁が開口部
から内部へ湾曲して丸みを帯び、前記金属箔の一部が前
記貫通穴の内壁に沿って内部に入り込んだ形状とするこ
とが望ましい。この場合、貫通穴加工の方法がパンチン
グマシンによる打ち抜き加工、金型による打ち抜き加工
およびドリル加工から選ばれたいずれかの方法であるこ
とが好ましい。

【００２０】これらの回路基板の製造方法によれば、回
路基板前駆体は樹脂組成物中の熱硬化性樹脂が未硬化状
態であるため比較的柔らかく可撓性があり、部分的圧力
に追従して容易に変形でき、絶縁層にクラックを発生す
ることなく所望の貫通穴形状とすることができる。ま
た、貫通穴加工を施した後に、回路基板前駆体中の熱硬
化性樹脂を硬化させるので、湾曲して丸みを帯びた貫通
穴において、その内壁形状に沿って変形加工させた金属
箔と樹脂組成物の接着強度をより強固にすることが可能
となる。

【００２１】本発明にかかる回路基板の製造方法は、上
記回路基板の製造方法において、２枚の金属箔で前記樹
脂組成物を挟み込む工程を、スルーホール形成位置に予
め貫通穴が設けられた金属板を前記樹脂組成物を介して
２枚の金属箔で挟み込む工程とすることを特徴とする。
これにより、絶縁層に金属板を埋設している回路基板で
あって、かつ、高信頼なスルーホールを備えた回路基板
を製造することができる。

【００２２】また、本発明の回路基板の製造方法は、上
記の工程（１）の後で、樹脂組成物を補強材に一体化す
る工程を追加したものである。これにより、回路基板の
強度が向上する。また補強材が含まれるために金属箔と
の接着時に絶縁層の厚みが保持され、樹脂組成物の過剰
な流出を防ぐことができる。

【００２３】また、本発明の回路基板の製造方法は、回
路基板前駆体を作製する工程（３）における加熱加圧
が、前記樹脂組成物中の前記熱硬化性樹脂を半硬化させ
る条件で行われるものである。

【００２４】また、本発明の回路基板の製造方法は、前
記樹脂組成物の粘度が１０〜１００Ｐａ・ｓの範囲であ
り、前記回路基板前駆体とした時の前記脂組成物の粘度
が１００００〜１０００００Ｐａ・ｓであるものであ
る。

【００２５】本発明にかかる電力変換モジュールの製造
方法は、上記回路基板の製造方法の後、リードを備える
少なくとも一つの半導体および受動部品の前記リード
を、回路基板の湾曲して丸みを帯びている前記スルーホ
ールの開口部から挿入して実装する工程を含むことを特
徴とする。これにより、信頼性の高いモジュールが製造
でき、かつ、小径スルーホールであっても、スルーホー
ル開口部の湾曲がリードを挿入する際のガイドとなるた
め、部品の実装を容易に行うことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２７】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における回路基板の構成を示す断面図である。図
１に示したように回路基板は、絶縁層１０１と、その表
裏面に配置された配線層１０２と、絶縁層を貫通して配
線層および内壁に付着しためっき層１０３により配線層
を電気的に接続するスルーホール１０４を備え、開口部
から内部へ湾曲して丸みを帯びたスルーホールの内壁
に、配線層の一部が接着して内部に入り込んでいる。

【００２８】このようなスルーホール形状をもつ回路基
板は、温度サイクルに対して極めて高い信頼性を有す
る。これは、絶縁層やめっき層の熱膨張の差により応力
が生じても、スルーホールの角部がなく丸みを帯びてい
るのでストレスが一点に集中することを抑制できる構成
であり、従って、めっき層における断線やクラックの発
生を防止できるからである。また、このような構成によ
れば、めっき液をスルーホール内部へ流入させ易く、均
一な厚みのめっき層が得られ、めっき欠損やめっき層が
薄くなることはない。従って、径が小さくても高信頼な
スルーホールとすることができ、さらに実装密度を高め
ることが可能な回路基板とできる。

【００２９】図２は、（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施
の形態１における回路基板の製造方法を示す工程別断面
図である。図１に示した回路基板の製造方法の一実施形
態を説明する。

【００３０】図２（ａ）において、樹脂組成物（絶縁性
樹脂）２０５を金属箔２０６で挟み込む。樹脂組成物は
無機フィラーと少なくとも熱硬化性樹脂を含む絶縁性樹
脂からなる。

【００３１】樹脂組成物を構成する絶縁性樹脂は、室温
で液状の熱硬化性樹脂を主成分とし、熱可塑性樹脂、潜
在性硬化剤を少なくとも含有し、かつ未硬化状態におい
て前記熱可塑性樹脂が熱可塑性樹脂粉末である組成物で
ある。このような組成物は、熱可塑性樹脂粉末が液状成
分を吸収して膨潤することにより、未硬化状態のまま粘
度を上昇して非可逆的に固形化するが可能である。さら
に、加熱して潜在性硬化剤の活性化温度以上にすること
により、硬化することができる。

【００３２】室温で液状の熱硬化性樹脂としては、液状
エポキシ樹脂や液状フェノール樹脂など各種を用いるこ
とができるが、本発明では特に液状エポキシ樹脂が耐熱
性、電気絶縁性の点から好ましい。また液状であるため
に樹脂組成物の粘度が低減され、溶剤を含まない場合で
も樹脂組成物の加工性が良好になり、絶縁層として加工
することが容易になるという利点がある。さらに溶剤を
含まないために絶縁層のボイド発生を低減することがで
き、絶縁層の絶縁性を向上させることができる点で好ま
しい。このような液状エポキシ樹脂として、ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂などが使用できる。またこの他
にも室温で固体状であるエポキシ樹脂を添加してもよ
く、その場合でも上記と同様なエポキシ樹脂が使用でき
る。また一部を臭素化したエポキシ樹脂を添加してもよ
く、この場合、樹脂組成物およびその硬化体である絶縁
層の難燃性が向上する点で好ましい。

【００３３】潜在性硬化剤としては、使用する熱硬化性
樹脂の種類に応じて選択され、公知のものが使用でき
る。液状エポキシ樹脂に対しては、例えば、ジシンジア
ミド系硬化剤、尿素系硬化剤、有機酸ヒドラジド系硬化
剤、ポリアミン塩系硬化剤、アミンアダクト系硬化剤な
どが使用できる。

【００３４】熱可塑性樹脂粉末は、液状の熱硬化性樹脂
を主成分とする絶縁性樹脂に含まれる液状成分を吸収し
て膨潤する性質を有するものであれば良く、特に限定さ
れないが、使用する熱硬化性樹脂の種類に応じて、膨潤
するものが選択される。液状エポキシ樹脂に対しては、
ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレ
ン、ポリアミドが好ましい。熱可塑性樹脂粉末の平均粒
径は１〜１００μｍが望ましい。この場合、無機フィラ
ーと液状エポキシ樹脂との混合が容易になるからであ
る。液状成分を含有する絶縁性樹脂に対する熱可塑性樹
脂粉末の混入量は、熱可塑性樹脂粉末が自由に流動する
液状成分を吸収し、混合物が実質的に固形化するのに十
分な量であれば良い。熱可塑性樹脂粉末の液状成分に対
する膨潤は、熱処理によって促進される。この熱処理
は、熱可塑性樹脂粉末の軟化点以上であり溶融点未満の
温度で行われる。この場合、絶縁性樹脂に含まれる熱硬
化性樹脂の硬化温度以下で行い、少なくとも仮硬化反応
段階の半硬化状態に熱硬化性樹脂の状態を保持するよう
に行うのが望ましく、熱処理温度は７０〜１１０℃の温
度範囲で行われることが望ましい。加熱時間は絶縁性樹
脂が実質的に固形化するのに十分であれば良い。

【００３５】樹脂組成物を構成する無機フィラーは、絶
縁性に優れた材料を適宜選択すればよいが、Ａｌ₂Ｏ₃、
ＭｇＯ、ＢＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄及びＡｌＮ
から選ばれた少なくとも１種のフィラーであることが望
ましい。無機フィラーを選択することにより、絶縁層の
熱膨張係数を変化させてめっき層との熱膨張係数の差を
小さくすることが可能であり、本発明におけるスルーホ
ール形状と合わせてさらに高信頼な回路基板とできる。
また、これらの無機フィラーは熱伝導性に優れるため、
絶縁層の熱伝導率の向上に有効であり、高い信頼性と同
時に優れた熱放散性を要求するパワーエレクトロニクス
分野に好適な回路基板とすることができる。さらに、無
機フィラーの平均粒子径は、０．１〜１００μｍの範囲
が適当であり、この範囲から外れた粒径の場合、フィラ
ーの充填性や基板の放熱性が低下する。より好ましくは
７〜１２μｍである。

【００３６】樹脂組成物における各成分の含有量は、樹
脂組成物全体を１００重量部とした時、前記の絶縁性樹
脂を５〜３０重量部、好ましくは７〜１５重量部、更に
好ましくは９〜１２重量部とし、無機フィラーを７０〜
９５重量部、好ましくは８６〜９３重量部、更に好まし
くは８９〜９３重量部とするのが適当である。無機フィ
ラーの配合比率がこの範囲より多い場合には、樹脂組成
物の流動性および接着性が低下し、金属箔と接着させる
ことが困難になる。またこの範囲より小さい場合、基板
の放熱性が不良になる。

【００３７】また、樹脂組成物は、必要に応じて、カッ
プリング剤、分散剤、着色剤、離型剤などの添加剤を含
有していることが好ましい。各種添加剤を含有すること
により、絶縁層の特性の改善を図ることができるからで
ある。例えば、カップリング剤は、無機フィラーおよび
金属箔と樹脂組成物との接着性を改善することができ
る。また、分散剤は、無機フィラーの分散性を改善し、
樹脂組成物内の組成ムラの低減に有効である。また、着
色剤は、例えば、カーボン粉末などの黒色の着色剤であ
れば、熱放散性の改善に有効である。

【００３８】樹脂組成物２０５の製造方法としては、各
原料を秤量し、混合すればよい。混合の方法としては、
例えばボールミル、プラネタリーミキサー、攪拌機を使
用できる。また樹脂組成物の性状としては粘土状もしく
はペースト状であることが好ましく、この時の樹脂組成
物の粘度は１０〜５００Ｐａ・ｓであることが好まし
く、１０〜１００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。
この範囲であれば樹脂組成物の取り扱いが容易になり、
またその後の加熱加圧により基板状に加工することが容
易になるからである。なお、この粘度は、樹脂組成物中
の熱可塑性樹脂粉末の液状成分に対する膨潤を促進する
熱処理温度よりも低い温度での粘度を示しており、室温
から上記加熱温度の範囲におけるある一定温度での粘度
が上記範囲に該当すればよい。

【００３９】また、樹脂組成物２０５をシート状に加工
することが好ましい。これによると樹脂組成物の取り扱
いが容易になり、またその後の加熱加圧により基板状に
加工することが容易になり、かつ樹脂組成物中のボイド
の含有量を減少させることができるからである。シート
状に加工する方法としては特に限定されず、樹脂組成物
の粘度や性状に応じて適宜選択すればよいが、例えば押
出し成形機による押出し方法、ロールコーターやカーテ
ンコーターによる塗膜方法、印刷による方法、ドクター
ブレード法が使用できる。

【００４０】金属箔２０６としては、導電性に優れ配線
層としての回路パターンを形成できるものであればよ
く、例えば銅、ニッケル、アルミニウムおよびこれらの
いずれかの金属を主成分とする合金が使用できるが、特
に銅および銅を主成分とする合金が好ましい。銅は電気
伝導性に優れ、安価で回路パターン形成が容易に行える
からである。また、金属箔の樹脂組成物と接する片方の
面は粗化されていることが好ましい。金属箔と樹脂組成
物との接着強度が向上するからである。

【００４１】図２（ｂ）において、金属箔２０６で挟み
込んだ樹脂組成物２０５を加熱加圧し金属箔と樹脂組成
物を接着させると共に基板状に成型し、樹脂組成物中の
熱可塑性樹脂粉末に液状成分を吸収させ膨潤させること
により樹脂組成物の粘度を上昇させて非可逆的に固形化
して回路基板前駆体２０７を作製する。この時の加熱温
度は樹脂組成物中の熱硬化性樹脂が硬化開始する温度よ
りも低い温度で行い、少なくとも仮硬化反応段階の半硬
化状態に熱硬化性樹脂を保持するように行わなければな
らず、同時に熱可塑性樹脂粉末のガラス転移点温度もし
くは軟化点より高く、溶融開始温度よりも低い温度で行
われる。具体的には７０〜１１０℃であることが好まし
く、８０〜１００℃であることがより好ましい。

【００４２】加圧圧力は特に限定されず、金属箔と樹脂
組成物との接着や基板状に成形することが可能であれば
良いが、通常２〜２０ＭＰａ、好ましくは２〜５ＭＰａ
である。上記の加熱加圧には、例えば熱板付プレス装置
が使用できる。さらに、上記の加熱加圧が真空中で行わ
れることが好ましい。金属箔の酸化を防止し、樹脂組成
物中のボイドを除去する効果が得られるからである。こ
の場合の真空とは大気圧以下の減圧状態を示す。

【００４３】上記の加熱加圧により、樹脂組成物を非可
逆的に固形化させた時の粘度は、１００００〜５０００
００Ｐａ・ｓであることが好ましく、１００００〜１０
００００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。この好ま
しい範囲にあれば、通常の取り扱いにおいても基板形状
状態を保持することができる。またこの好ましい範囲よ
りも粘度が高い場合は以下の貫通穴加工が困難になる。

【００４４】次に、図２（ｃ）で回路基板前駆体２０７
の任意の位置に穴開け加工を施してスルーホール用の貫
通穴２０８を形成する。この貫通穴２０８を形成する工
程において、貫通穴の内壁が開口部から内部へ湾曲して
丸みを帯び、金属箔２０６の一部が貫通穴の内壁に接着
して内部に入り込んだ形状とする。ここで、図３（ａ）
〜（ｃ）に、パンチングマシンによる打ち抜き加工を用
いた図２（ｃ）における貫通穴加工の工程の細部を示
す。

【００４５】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形
態１における回路基板の貫通穴形成方法を示す工程別断
面図である。図２（ｃ）に示した貫通穴加工の方法の一
実施形態を説明する。

【００４６】図３（ａ）において、図２（ａ）〜（ｂ）
までの工程で作製される、２枚の金属箔３０２に接着
し、かつ、固形化した樹脂組成物（絶縁性樹脂）３０１
で構成される回路基板前駆体３０３を準備する。この回
路基板前駆体を穴部３０６を備えたダイ３０５上に、貫
通穴形成位置をダイの穴部に位置あわせして配置する。
一方、回路基板前駆体をはさんでダイの穴部３０６の直
上には、円筒状のピン３０４が配置される。

【００４７】次に、図３（ｂ）で、回路基板前駆体３０
３を貫通させてピン３０４をダイ３０５の穴部３０６に
挿入することにより、回路基板前駆体の貫通穴形成位置
に貫通穴３０７を形成する。この際、ピンが接触した金
属箔３０２上から回路基板前駆体の貫通穴形成位置に部
分的に圧力を加えて、前記貫通穴形成位置の全周にわた
る近傍を陥没させると同時に、貫通穴が形成される。従
って、貫通穴の内壁が開口部から内部へ湾曲して丸みを
帯び、金属箔の一部が前記貫通穴の内壁に沿って内部に
入り込んだ形状となる。回路基板前駆体は樹脂組成物中
の熱硬化性樹脂が未硬化状態であるため比較的柔らかく
可撓性があり、部分的圧力に追従して容易に変形でき、
絶縁層にクラックを発生することなく所望の貫通穴形状
とすることができる。

【００４８】この工程を所望の貫通穴形成位置に行うこ
とにより、図３（ｃ）に示す、スルーホール用の貫通穴
３０７を持つ、回路基板前駆体３０３が作製される。こ
こで、貫通穴の加工方法をパンチングマシンによる打ち
抜き加工としたが、これに特に限定されないのはもちろ
んであり、回路基板前駆体の厚みや所望の穴径に応じて
適宜選択すればよい。例えば、金型による打ち抜き加工
法、ドリルによる加工法が利用できる。これらは簡便で
高い位置精度で穴加工できる点で好ましい。

【００４９】図３（ａ）〜（ｃ）に示した工程によっ
て、作成された図２（ｃ）の貫通穴を備えた回路基板前
駆体は、図２（ｄ）において、加熱して貫通穴２０８の
形状を保持したまま樹脂組成物２０５を硬化させて絶縁
層２０１にする。貫通穴加工を施した後に、回路基板前
駆体中の熱硬化性樹脂を硬化させるので、湾曲して丸み
を帯びた貫通穴において、その内壁形状に沿って変形加
工させた金属箔と樹脂組成物の接着強度をより強固にす
ることが可能となる。加熱温度は熱硬化性樹脂および潜
在性硬化剤の反応に応じて適宜選択すればよいが、１４
０〜２４０℃であることが好ましく、１５０〜２００℃
であることがより好ましい。この好ましい範囲よりも低
い場合、硬化が不十分になる恐れや硬化に時間がかかる
恐れがあり、好ましい範囲より高い場合、樹脂が熱分解
を開始する恐れがあるからである。また、この加熱時に
同時に加圧することが好ましい。これによると熱硬化時
の基板のそりが抑制され平坦度の高い基板が作製でき、
また金属箔と絶縁基板との接着性が向上するからであ
る。加圧圧力は適宜決定すればよいが、通常５ＭＰａ以
下、好ましくは０．０１〜３ＭＰａである。この範囲よ
り高い場合、貫通穴が変形する恐れがある。上記の加熱
加圧には、例えば密閉チャンバー内で高圧気体により加
圧する加圧オーブン装置が使用できる。また、非酸化性
雰囲気中とすることにより金属箔の酸化を防止できるの
で好ましい。

【００５０】その後、図２（ｅ）に示すようにめっきを
施して、めっき層２０３により両面の金属箔２０６を電
気的に接続させるスルーホール２０４を形成する。めっ
き層の形成方法としては、全面銅めっきによる方法が好
ましい。抵抗値が低く許容電流値が大きいからである。
この場合にも金属箔２０６は銅箔であることが好まし
い。銅箔と銅めっき間の熱膨張係数がマッチしてスルー
ホールの信頼性がさらに向上するからである。

【００５１】さらに、図２（ｆ）に示すように金属箔２
０６を加工して配線層２０２としての回路パターンを形
成して回路基板を得る。回路パターンの形成方法として
は特に限定されず、従来公知の方法が使用でき、例えば
化学的エッチングによる方法が使用できる。

【００５２】以上により、図１で説明した高信頼なスル
ーホールを備えた回路基板が作製される。

【００５３】（実施の形態２）図４（ａ）〜（ｆ）は、
本発明の実施の形態２における回路基板の製造方法を示
す工程別断面図である。実施の形態２では、本発明にか
かる回路基板およびその製造方法の一実施の形態を説明
する。用いられる材料は、特に説明の無い限り、上記の
各実施の形態で述べたものであり、同じ呼称の構成部材
および製造方法についても同様の機能を持つ。

【００５４】図４（ａ）において、スルーホール形成位
置に予め貫通穴が設けられた金属板４０９を樹脂組成物
（絶縁性樹脂）４０５を介して２枚の金属箔４０６で挟
み込む。樹脂組成物は無機フィラーと少なくとも熱硬化
性樹脂を含む絶縁性樹脂からなり、さらに、補強材に樹
脂組成物を塗布或いは含浸させて一体化したシート状樹
脂組成物である。補強材としては、例えばガラス繊維、
セラミック繊維、耐熱有機繊維を使用した織布または不
織布などが使用できる。これらの繊維は耐熱性に優れて
いるので高信頼性であり、さらに回路基板の強度を向上
することができる。セラミックとしては、例えばアルミ
ナやシリカ、窒化珪素が使用できる。

【００５５】また、耐熱有機繊維の不織布としては、例
えばアラミド不織布が使用できる。前記の繊維を使用し
た場合、補強材が不織布であることが好ましい。不織布
は職布に比べて補強材の密度が低くポーラスであるの
で、樹脂組成物を塗布もしくは含浸させる際に無機フィ
ラーを取り込み易く、樹脂組成物の組成比を変化させず
に塗布もしくは含浸することが容易になるからである。
さらに、前記の繊維の直径は１０μｍ以下であることが
好ましい。これより大きすぎると、基板成形時の圧縮性
が減少し、無機フィラー同士の熱伝導が妨げられ易くな
り、その結果基板の熱抵抗が高くなる恐れがある。

【００５６】上記の補強材と樹脂組成物とを一体化して
シート状の樹脂組成物４０５を製造する方法としては特
に限定されず、例えば樹脂組成物を補強材に塗布する方
法、樹脂組成物を補強材に含浸させる方法、シート状に
加工した樹脂組成物を補強材に張り合わせる方法が使用
できる。

【００５７】金属板４０９としては、例えば銅、アルミ
ニウムおよびこれらのいずれかの金属を主成分とする合
金が使用できる。銅板は熱伝導性に優れるため、回路基
板の熱放散性を高めることができ好ましい。アルミ板は
銅板に比べて、軽量化がはかれので好ましい。また、金
属板は樹脂組成物との接着強度を向上するため、表面は
粗化されていることが好ましい。

【００５８】図４（ｂ）において、金属箔４０６で挟み
込んだ樹脂組成物４０５および金属板４０９を加熱加圧
して、金属板に設けられた貫通穴に樹脂組成物を充填
し、かつ、金属箔とＢステージの樹脂組成物を接着させ
て基板状に成型し回路基板前駆体４０７を作製する。こ
の時の加熱温度は樹脂組成物中の熱硬化性樹脂が硬化し
ない条件で行い、少なくとも仮硬化反応段階の半硬化状
態に熱硬化性樹脂を保持するように行わなければならな
い。具体的には７０〜１３０℃であることが好ましく、
８０〜１２０℃であることがより好ましい。

【００５９】次に、図４（ｃ）で回路基板前駆体４０７
に埋設されている金属板の貫通穴の位置に穴開け加工を
施して、スルーホール用の貫通穴４０８を形成する。こ
の貫通穴４０８を形成する工程において、貫通穴の内壁
が開口部から内部へ湾曲して丸みを帯び、金属箔４０６
の一部が貫通穴の内壁に接着して内部に入り込んだ形状
とする。ここで、図３（ａ）〜（ｃ）に、ドリル加工を
用いた貫通穴加工の工程の細部を示す。

【００６０】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形
態２における回路基板の貫通穴形成方法を示す工程別断
面図である。図４（ｃ）に示した貫通穴加工の方法の一
実施形態を説明する。

【００６１】図５（ａ）において、図４（ａ）〜（ｂ）
までの工程で作製される、２枚の金属箔５０２に接着
し、かつ、金属板５０３を埋設したＢステージの樹脂組
成物（絶縁性樹脂）５０１で構成される回路基板前駆体
５０４を準備する。この回路基板前駆体をエントリーボ
ード５０６およびバックアップボード５０７ではさみ固
定する。ここで、エントリーボードはドリルの加工位置
精度の向上に効果があり、例えばアルミ製シートやそれ
に樹脂被覆したシートが利用できる。バックアップボー
ドは、ドリルが貫通した際のドリル先の防具であり、例
えばベーク板が利用できる。

【００６２】次に、図５（ｂ）で、回路基板前駆体５０
４の貫通穴形成位置に回転するドリル５０５を押し当て
ることにより、切削により貫通穴５０８を形成する。こ
の際、ドリルが接触したエントリーボード５０６上から
金属箔５０２ごと回路基板前駆体の貫通穴形成位置に部
分的に圧力を加えるので、剛性の低いエントリーボード
は切削されて貫通するまで変形し、前記貫通穴形成位置
の全周にわたる近傍を陥没させると同時に、貫通穴が形
成される。従って、貫通穴の内壁が開口部から内部へ湾
曲して丸みを帯び、金属箔の一部が前記貫通穴の内壁に
沿って内部に入り込んだ形状となる。回路基板前駆体は
樹脂組成物中の熱硬化性樹脂が未硬化状態であるため比
較的柔らかく可撓性があり、部分的圧力に追従して容易
に変形でき、絶縁層にクラックを発生することなく所望
の貫通穴形状とすることができる。

【００６３】この工程を所望の貫通穴形成位置に行うこ
とにより、図５（ｃ）に示す、スルーホール用の貫通穴
５０８を持つ、回路基板前駆体５０４が作製される。こ
こで、貫通穴の加工方法をドリルによる加工としたが、
これに特に限定されないのはもちろんであり、実施の形
態１で説明した各方法が使用できる。

【００６４】図５（ａ）〜（ｃ）に示した工程によっ
て、作成された図４（ｃ）の貫通穴を備えた回路基板前
駆体は、図４（ｄ）において、加熱して貫通穴４０８の
形状を保持したまま樹脂組成物４０５を硬化させて絶縁
層４０１にする。貫通穴加工を施した後に、回路基板前
駆体中の熱硬化性樹脂を硬化させるので、湾曲して丸み
を帯びた貫通穴において、その内壁形状に沿って変形加
工させた金属箔と樹脂組成物の接着強度をより強固にす
ることが可能となる。その後図４（ｅ）に示すようにめ
っき層を形成して両面の金属箔４０６を電気的に接続さ
せるスルーホール４０４を形成し、さらに図４（ｆ）に
示すように金属箔４０６を加工して配線層４０２を形成
して回路基板を得る。

【００６５】以上により、金属板を絶縁層に埋設してい
る本発明にかかる回路基板が完成する。これにより、絶
縁層の熱膨張係数を小さくしてめっき層との熱膨張係数
の差を抑えることが可能であり、上記のスルーホール形
状と合わせてさらに高信頼の回路基板となる。また、金
属板は絶縁層の放熱性を向上し、パワーエレクトロニク
ス分野に好適な回路基板とすることができる。

【００６６】（実施の形態３）図６は、本発明の実施の
形態３における回路基板の構成を示す断面図である。実
施の形態３では、本発明にかかる回路基板の他の一実施
の形態を説明する。用いられる材料は、特に説明の無い
限り、上記の各実施の形態で述べたものであり、同じ呼
称の構成部材および製造方法についても同様の機能を持
つ。

【００６７】図６は本発明の回路基板におけるスルーホ
ールの取り得る好ましい構成例である。回路基板は、絶
縁層６０１と、その表裏面に配置された配線層６０２
と、絶縁層を貫通して配線層および内壁に付着しためっ
き層６０３により配線層を電気的に接続するスルーホー
ル６０４を備え、回路基板の両面において、開口部から
内部へ湾曲して丸みを帯びたスルーホールの内壁に、配
線層の一部が接着して内部に入り込んでいる。この構成
により、本発明の高信頼なスルーホールの開口部形状を
両面で備え、温度サイクルに対して極めて高い信頼性を
有する回路基板とすることができる。

【００６８】さらに、上述した実施の形態においては、
スルーホールの断面形状として円形を用いているが、他
の形状であってもよいのはもちろんである。例えば、パ
ンチングマシンによる打ち抜き加工において、四角柱や
三角柱の多角形状のピンを用いても、金属箔の展延性に
より、ピンの形状に応じた断面の貫通穴の内壁が開口部
から内部へ湾曲して丸みを帯び、金属箔の一部が前記貫
通穴の内壁に沿って内部に入り込んだ形状となる。

【００６９】（実施の形態４）図７は、本発明の実施の
形態４における電力変換モジュールの構成を示す断面図
である。実施の形態４では、本発明にかかる回路基板の
実装体の一実施の形態を説明する。用いられる材料は、
特に説明の無い限り、上記の各実施の形態で述べたもの
であり、同じ呼称の構成部材および製造方法についても
同様の機能を持つ。

【００７０】図７において、７０８は上記各実施の形態
で説明した方法で作製した回路基板であり、その上に各
種の半導体素子７０６および受動部品７０５が実装され
て電力変換回路を形成しており、さらに外部取り出し電
極などの機構部品７０９が接続されている。かつ、リー
ドを備えた半導体および受動部品、または機構部品な
ど、スルーホールに挿入実装される部品は湾曲して丸み
を帯びている前記スルーホールの開口部側から端子が挿
入されている。このモジュールは、動作時の部品の発熱
にさらされても、回路基板のスルーホールの高い信頼性
に基づき、信頼性が高い。また、挿入実装される端子
は、回路基板の湾曲して丸みを帯びている前記スルーホ
ールの開口部から挿入して実装される。これにより、小
径スルーホールであっても、スルーホール開口部の湾曲
がリードを挿入する際のガイドとなるため、部品の実装
を容易に行うことができる。他の各部品の実装方法とし
ては、従来公知の技術を使用すればよく、例えばリフロ
ー半田付け、フロー半田付け、ワイヤボンディング、フ
リップチップ接続が使用できる。

【００７１】以上、上記の各実施の形態は本発明を限定
するものではなく、本特許の請求の範囲に基づきさらに
他の実施の形態を取ってもよいことは言うまでもない。

【００７２】

【実施例】以下、具体的実施例により本発明をさらに詳
細に説明する。

【００７３】（実施例１）図２（ｆ）と同様な構造を有
する回路基板を、以下の要領で作製した。まず、樹脂組
成物を作製するために、無機フィラーと絶縁性樹脂を混
合した。それらの材料および配合比を以下に示す。

【００７４】（１）無機フィラー：Ａｌ₂Ｏ₃（昭和電工
（株）製「ＡＳ−４０」（商品名）、球状、平均粒子径
１２μｍ）８８重量部、（２）熱硬化性樹脂：ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８、油化シェ
ルエポキシ（株）製）７．５重量部、（３）潜在性硬化
剤：第３アミン塩系潜在性硬化剤（アミキュアＰＮ−２
３、味の素（株）製）１．０重量部、（４）熱可塑性樹
脂粉末：ポリメタクリル酸メチル粉末（関東科学（株）
製）３．０重量部、（５）添加剤：カーボンブラック
（東洋カーボン（株）製）０．３重量部、分散剤（第一
工業製薬（株）製「プライサーフ、Ｆ−２０８Ｆ」（商
品名））０．２重量部。

【００７５】これらの材料を秤量し、攪拌混練機で混合
して樹脂組成物を作製した。その後、この樹脂組成物を
押出し成形機で厚さ約１．０ｍｍのシート状に加工し
た。この樹脂組成物の粘度をＥ型粘度計（英弘精機
（株）製）で昇温させながら測定したところ、５０℃で
約５０Ｐａ・ｓ、１１０℃で約８００００Ｐａ・ｓであ
った。

【００７６】厚さ７０μｍの片面粗化銅箔（古河電工
（株）製）を、その粗化面が樹脂組成物に接するように
して図２（ａ）に示したように挟み込んだ。但し、樹脂
組成物はシート状であり図面とは異なる。これらを減圧
した１００℃の熱プレス機で加熱しながら３ＭＰａの圧
力で１５分間加圧して、銅箔と樹脂組成物を接着させる
と共に図２（ｂ）に示すような基板形状に成形し、同時
に樹脂組成物を非可逆的に固形化して厚さ約１．０ｍｍ
の回路基板前駆体を形成した。次いで、上記の回路基板
前駆体にパンチングマシン（ＵＨＴ社製）加工により図
２（ｃ）に示すようなφ０．６ｍｍおよびφ０．３ｍｍ
の貫通穴を設けた。

【００７７】その後、上記の回路基板前駆体を減圧した
熱プレス機で１ＭＰａの圧力で加圧しながら１７０℃で
２時間加熱して樹脂組成物中のエポキシ樹脂を硬化させ
て図２（ｄ）に示すような銅箔付き絶縁基板を作製し
た。その後全面に厚さ約３０μｍの銅めっきを施して図
２（ｅ）に示すような銅めっきスルーホールを形成し
た。さらに金属箔上に光硬化性のドライフィルムレジス
ト（ニチゴーモートン製）をラミネートし、回路パター
ンを露光、現像してから、塩化鉄水溶液中でエッチング
して配線層を形成し、その後ドライフィルムレジスト膜
を除去して図２（ｆ）に示すような回路基板を完成させ
た。

【００７８】銅めっきスルーホールを観察した結果、φ
０．６ｍｍおよびそれより小径なφ０．３ｍｍのスルー
ホールとも、めっき欠損やめっき層が極端に薄くなって
いる部分は見られず、一様な厚みのめっき層が形成され
ていた。

【００７９】φ０．６ｍｍおよびφ０．３ｍｍのスルー
ホールそれぞれを、５００個連結したチェーンパターン
を形成した回路基板において、その抵抗値を測定しなが
ら、２０℃と２５５℃の油中に各１０秒ずつ浸漬を繰り
返すホットオイル試験を行った。その結果、φ０．６ｍ
ｍのスルーホールを備えた基板、およびφ０．３ｍｍの
スルーホールを備えた基板とも、８０００サイクルを超
えても、抵抗値の増大はみられず接続性は良好であっ
た。このことから本実施例による回路基板が高信頼性で
あることが分かる。

【００８０】（実施例２）図４（ｆ）と同様な構造を有
する回路基板を、以下の要領で作製した。まず、樹脂組
成物を作製するために、無機フィラーと絶縁性樹脂を混
合した。それらの材料および配合比を以下に示す。

【００８１】（１）無機フィラー：Ａｌ₂Ｏ₃（昭和電工
（株）製「ＡＳ−４０」（商品名）、球状、平均粒子径
１２μｍ）９０重量部、（２）熱硬化性樹脂：エポキシ
樹脂（日本ペルノックス（株）製、「ＷＥ−３０２５」
（商品名）、酸無水硬化剤を４５重量％含む。）９重量
部、（３）添加剤：カーボンブラック（東洋カーボン
（株）製）０．３重量部、分散剤（第一工業製薬（株）
製「プライサーフ、Ｆ−２０８Ｆ」（商品名））０．２
重量部。

【００８２】これらの材料を秤量し、プラネタリーミキ
サーで混合して樹脂組成物を作製した。補強材としてガ
ラス不織布（厚み約０．２ｍｍ、繊維径９μｍ）を用意
し、上記の樹脂組成物をガラス不織布の両面からロール
で塗布して、図４（ａ）に示すような厚さ０．４ｍｍの
補強材入りシート状樹脂組成物を作製した。ここで、前
記熱硬化エポキシ樹脂は、硬化開始温度が１３０℃であ
るため、それ以下の熱処理条件下では未硬化状態（Ｂス
テージ）でなものである。

【００８３】厚さ０．２ｍｍのアルミ板を準備し、φ
０．６ｍｍのスルーホール形成予定位置に、ドリル加工
によりφ１．４ｍｍの貫通穴を形成した。さらに、両面
をサンドブラスト（研磨粉：Ａｌ₂Ｏ₃、モランダムＡ−
４０（商品名）、昭和電工（株）製）で粗化処理した。
次に、このアルミ板を、上記補強材入りシート状樹脂組
成物を介して、厚さ７０μｍの片面粗化銅箔（古河電工
（株）製）で粗化面が樹脂組成物に接するようにして図
４（ａ）に示したように挟み込んだ。これらを減圧した
１２０℃の熱プレス機で加熱しながら３ＭＰａの圧力で
３０分間加圧して、アルミ板に設けられた貫通穴に樹脂
組成物を充填し、かつ、銅はくとＢステージの樹脂組成
物を接着させると共に図４（ｂ）に示すような基板形状
に成形し厚さ約０．９ｍｍの回路基板前駆体を形成し
た。

【００８４】上記の回路基板前駆体に埋設されたアルミ
板の貫通穴位置に位置あわせしながら、ドリル加工によ
り図４（ｃ）に示すようなφ０．６ｍｍの貫通穴を設け
た。その後、上記の回路基板前駆体を加圧オーブン装置
を用いて窒素雰囲気中で０．５ＭＰａで加圧しながら１
７０℃１時間加熱して、樹脂組成物中のエポキシ樹脂を
硬化させ、図４（ｄ）に示すような銅箔付き絶縁基板を
作製した。その後全面に厚さ約３０μｍの銅めっきを施
して図４（ｅ）に示すような銅めっきスルーホールを形
成した。さらに実施例１と同様な方法で回路パターンを
形成して図４（ｆ）に示すような金属板を埋設した回路
基板を完成させた。

【００８５】スルーホールを５００個連結したチェーン
パターンを形成したこの回路基板において、その抵抗値
を測定しながら、２０℃と２５５℃の油中に各１０秒ず
つ浸漬を繰り返すホットオイル試験を行った。その結
果、８０００サイクルを超えても、抵抗値の増大はみら
れず接続性は良好であった。このことから本実施例によ
る回路基板が高信頼性であることが分かる。

【００８６】（実施例３）上記実施例１で作製した回路
基板に、メタルマスクを用いてスクリーン印刷法で半田
ペースト（千手金属社製）を印刷し、その上に半導体素
子（三菱電機（株）製）およびコンデンサ、抵抗などの
各種受動部品（松下電子部品（株）製）を搭載してから
リフロー炉（松下電工社製）で半田付けを行った。次
に、トランスやチョークなどのリードを備えた部品およ
び外部取り出し端子電極について、そのリードまたは端
子電極を回路基板の湾曲して丸みを帯びている前記スル
ーホールの開口部側から挿入し、はんだ付けを行って、
ＤＣ−ＤＣコンバータを完成した。

【００８７】このＤＣ−ＤＣコンバータの信頼性の評価
として、−５５℃の低温条件下に３０分間保持した後、
１２５℃の高温条件下で３０分間保持するヒートサイク
ル試験を１０００回繰り返したが、断線、動作異常等は
発生しなかった。

【００８８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明により得
られる回路基板は、絶縁層と、その表裏面に配置された
配線層と、絶縁層を貫通して配線層および内壁に付着し
ためっき層により配線層を電気的に接続するスルーホー
ルを備え、開口部から内部へ湾曲して丸みを帯びたスル
ーホールの内壁に、配線層の一部が接着して内部に入り
込んでいる構成を基本とする。このようなスルーホール
形状をもつ回路基板は、温度サイクルによる絶縁層やめ
っき層の熱膨張の差により応力が生じても、スルーホー
ルの角部がなく丸みを帯びているのでストレスが一点に
集中することを抑制できる構成であり、従って、めっき
層における断線やクラックの発生を防止できる。ゆえ
に、温度サイクルに対して極めて高い信頼性を有する回
路基板である。

【００８９】また、このような構成によれば、めっき液
をスルーホール内部へ流入させ易く、均一な厚みのめっ
き層が得られ、めっき欠損やめっき層が薄くなることは
ない。従って、径が小さくても高信頼なスルーホールと
することができ、さらに実装密度を高めることが可能な
回路基板とできる。

【００９０】また、本発明の回路基板の実装体である電
力変換モジュールによれば、動作時の部品の発熱が大き
くても、回路基板のスルーホールの高い信頼性に基づ
き、信頼性の高いモジュールとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における回路基板を示す
断面図

【図２】本発明の一実施の形態における回路基板の製造
方法を示す工程別断面図

【図３】本発明の一実施の形態における回路基板の貫通
穴形成方法を示す工程別断面図

【図４】本発明の一実施の形態における回路基板の製造
方法を示す工程別断面図

【図５】本発明の一実施の形態における回路基板の貫通
穴形成方法を示す工程別断面図

【図６】本発明の一実施の形態における回路基板を示す
断面図

【図７】本発明の一実施の形態における電力変換モジュ
ールを示す断面図

【図８】従来例の回路基板の製造方法を示す工程別断面
図

【符号の説明】

１０１，２０１，４０１，６０１，７０１，８０１ 絶
縁層 １０２，２０２，４０２，６０２，７０２，８０２ 配
線層 １０３，２０３，４０３，６０３，７０３，８０３ め
っき層 １０４，２０４，４０４，６０４，７０４，８０４ ス
ルーホール ２０５，３０１，４０５，５０１，８０５ 絶縁性樹脂 ２０６，３０２，４０６，５０２ 金属箔 ２０７，３０３，４０７，５０４ 回路基板前駆体 ２０８，３０７，４０８，５０８，８０７ スルーホー
ル用の貫通穴 ３０４ ピン ３０５ ダイ ３０６ ダイの穴部 ４０９，５０３ 金属板 ５０５ ドリル ５０６ エントリーボード ５０７ バックアップボード ７０５ 受動部品 ７０６ 半導体素子 ７０７ リード付き部品 ７０８ 回路基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/42 ６２０ Ｈ０５Ｋ 3/42 ６２０Ａ 3/44 3/44 Ｂ (72)発明者 中谷 誠一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E315 AA05 AA10 BB03 BB04 BB15 BB18 CC16 CC21 DD05 GG01 GG05 GG16 5E317 AA24 BB02 BB05 BB12 BB18 CC31 CD11 CD17 CD32 GG03 GG20 5E336 AA01 CC01 CC51 CC55 GG30 5E343 AA07 AA17 AA22 BB24 BB67 DD21 EE41 GG20

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機フィラー７０〜９５重量％と少なく
   とも熱硬化性樹脂を含む絶縁性樹脂５〜３０重量％から
   なる樹脂組成物の硬化体である絶縁層と、その表裏面に
   配置された配線層と、前記絶縁層を貫通して前記配線層
   および内壁に付着しためっき層により前記配線層を電気
   的に接続するスルーホールを備え、開口部から内部へ湾
   曲して丸みを帯びた前記スルーホールの内壁に、前記配
   線層の一部が接着して内部に入り込んだことを特徴とす
   る回路基板。
2. 【請求項２】 前記スルーホール形成位置に貫通穴が設
   けられた金属板を、前記絶縁層に埋設していることを特
   徴とする請求項１記載の回路基板。
3. 【請求項３】 前記絶縁性樹脂が、未硬化状態において
   室温で液状の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、潜在性硬化
   剤を少なくとも含有し、かつ未硬化状態において前記熱
   可塑性樹脂が熱可塑性樹脂粉末である請求項１または２
   に記載の回路基板。
4. 【請求項４】 前記室温で液状の熱硬化性樹脂が、液状
   エポキシ樹脂である請求項３に記載の回路基板。
5. 【請求項５】 前記無機フィラーが、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｍｇ
   Ｏ、ＢＮ、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄及びＡｌＮから
   選ばれた少なくとも１種のフィラーである請求項１また
   は２に記載の回路基板。
6. 【請求項６】 前記絶縁層がガラス繊維、セラミック繊
   維、耐熱有機繊維から選ばれた少なくとも１種の補強材
   の織布または不織布と一体化されたことを特徴とする請
   求項１または２に記載の回路基板。
7. 【請求項７】 前記配線層が金属箔であることを特徴と
   するである請求項１または２に記載の回路基板。
8. 【請求項８】 前記金属箔が少なくとも片面が粗化され
   た銅箔であることを特徴とする請求項７記載の回路基
   板。
9. 【請求項９】 請求項１または２に記載の回路基板に半
   導体および受動部品を実装してなる電力変換モジュール
   であって、少なくとも一つの前記半導体および受動部品
   の端子がリードを備えており、湾曲して丸みを帯びてい
   る前記スルーホールの開口部から前記リードが挿入され
   ていることを特徴とする電力変換モジュール。
10. 【請求項１０】 （１）無機フィラー７０〜９５重量％
    と、少なくとも熱硬化性樹脂を含む絶縁性樹脂５〜３０
    重量％からなる未硬化の樹脂組成物を作製する工程と、 （２）２枚の金属箔で前記樹脂組成物を挟み込む工程
    と、 （３）前記樹脂組成物が硬化しない条件で加熱加圧し
    て、前記金属箔とＢステージの前記樹脂組成物を接着さ
    せて回路基板前駆体を作製する工程と、 （４）前記回路基板前駆体の任意の位置にスルーホール
    用の貫通穴を形成する工程と、 （５）前記回路基板前駆体中の前記熱硬化性樹脂を硬化
    させる工程と、 （６）貫通穴にめっき層を形成して前記金属箔を電気的
    に接続させる工程と、 （７）前記金属箔を加工して配線層としての回路パター
    ンを形成する工程、とをこの順で含んだ回路基板の製造
    方法であって、前記貫通穴を形成する工程において、前
    記貫通穴の内壁が開口部から内部へ湾曲して丸みを帯
    び、前記金属箔の一部が前記貫通穴の内壁に接着して内
    部に入り込んだ形状とすることを特徴とする回路基板の
    製造方法。
11. 【請求項１１】 （１）無機フィラー７０〜９５重量％
    と、室温で液状の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂粉末およ
    び潜在性硬化剤を少なくとも含む樹脂組成物５〜３０重
    量％からなる未硬化の樹脂組成物を作製する工程と、 （２）２枚の金属箔で前記樹脂組成物を挟み込む工程
    と、 （３）前記樹脂組成物中の前記熱硬化性樹脂が硬化開始
    する温度よりも低い温度で加熱加圧して前記金属箔と前
    記樹脂組成物を接着させると共に、前記熱可塑性樹脂粉
    末に液状成分を吸収させ膨潤させることにより前記樹脂
    組成物の粘度を上昇させて非可逆的に固形化して回路基
    板前駆体を作製する工程と、 （４）前記回路基板前駆体の任意の位置にスルーホール
    用の貫通穴を形成する工程と、 （５）前記回路基板前駆体中の前記熱硬化性樹脂を硬化
    させる工程と、 （６）貫通穴にめっき層を形成して前記金属箔を電気的
    に接続させる工程と、 （７）前記金属箔を加工して配線層としての回路パター
    ンを形成する工程、とをこの順で含んだ回路基板の製造
    方法であって、前記貫通穴を形成する工程において、前
    記貫通穴の内壁が開口部から内部へ湾曲して丸みを帯
    び、前記金属箔の一部が前記貫通穴の内壁に接着して内
    部に入り込んだ形状とすることを特徴とする回路基板の
    製造方法。
12. 【請求項１２】 （１）無機フィラー７０〜９５重量％
    と、少なくとも熱硬化性樹脂を含む絶縁性樹脂５〜３０
    重量％からなる未硬化の樹脂組成物を作製する工程と、 （２）スルーホール形成位置に予め貫通穴が設けられた
    金属板を前記樹脂組成物を介して２枚の金属箔で挟み込
    む工程と、 （３）前記樹脂組成物が硬化しない条件で加熱加圧し
    て、前記金属箔とＢステージの前記樹脂組成物を接着さ
    せて回路基板前駆体を作製する工程と、 （４）前記回路基板前駆体の任意の位置にスルーホール
    用の貫通穴を形成する工程と、 （５）前記回路基板前駆体中の前記熱硬化性樹脂を硬化
    させる工程と、 （６）貫通穴にめっき層を形成して前記金属箔を電気的
    に接続させる工程と、 （７）前記金属箔を加工して配線層としての回路パター
    ンを形成する工程、とをこの順で含んだ絶縁層に金属板
    を埋設している回路基板の製造方法であって、前記貫通
    穴を形成する工程において、前記貫通穴の内壁が開口部
    から内部へ湾曲して丸みを帯び、前記金属箔の一部が前
    記貫通穴の内壁に接着して内部に入り込んだ形状とする
    ことを特徴とする回路基板の製造方法。
13. 【請求項１３】 （１）無機フィラー７０〜９５重量％
    と、室温で液状の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂粉末およ
    び潜在性硬化剤を少なくとも含む樹脂組成物５〜３０重
    量％からなる未硬化の樹脂組成物を作製する工程と、 （２）スルーホール形成位置に予め貫通穴が設けられた
    金属板を前記樹脂組成物を介して２枚の金属箔で挟み込
    む工程と、 （３）前記樹脂組成物中の前記熱硬化性樹脂が硬化開始
    する温度よりも低い温度で加熱加圧して前記金属箔と前
    記樹脂組成物を接着させると共に、前記熱可塑性樹脂粉
    末に液状成分を吸収させ膨潤させることにより前記樹脂
    組成物の粘度を上昇させて非可逆的に固形化して回路基
    板前駆体を作製する工程と、 （４）前記回路基板前駆体の任意の位置にスルーホール
    用の貫通穴を形成する工程と、 （５）前記回路基板前駆体中の前記熱硬化性樹脂を硬化
    させる工程と、 （６）貫通穴にめっき層を形成して前記金属箔を電気的
    に接続させる工程と、 （７）前記金属箔を加工して配線層としての回路パター
    ンを形成する工程、とをこの順で含んだ絶縁層に金属板
    を埋設している回路基板の製造方法であって、前記貫通
    穴を形成する工程において、前記貫通穴の内壁が開口部
    から内部へ湾曲して丸みを帯び、前記金属箔の一部が前
    記貫通穴の内壁に接着して内部に入り込んだ形状とする
    ことを特徴とする回路基板の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記（１）の工程の後に、前記樹脂組
    成物を補強材と一体化する工程を付加した請求項１０〜
    １３のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
15. 【請求項１５】 回路基板前駆体を作製する工程（３）
    における加熱加圧が、前記樹脂組成物中の前記熱硬化性
    樹脂を半硬化させる条件で行われることを特徴とする請
    求項１０〜１３のいずれかに記載の回路基板の製造方
    法。
16. 【請求項１６】 前記樹脂組成物の粘度が１０〜１００
    Ｐａ・ｓの範囲であり、前記回路基板前駆体とした時の
    前記脂組成物の粘度が１００００〜１０００００Ｐａ・
    ｓである請求項１０〜１３のいずれかに記載の回路基板
    の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記貫通穴を形成する工程が、前記金
    属箔上から回路基板前駆体の貫通穴形成位置に部分的に
    圧力を加えて、前記貫通穴形成位置の全周にわたる近傍
    を陥没させる工程を含み、前記貫通穴の内壁が開口部か
    ら内部へ湾曲して丸みを帯び、前記金属箔の一部が前記
    貫通穴の内壁に沿って内部に入り込んだ形状とする請求
    項１０〜１３のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
18. 【請求項１８】 貫通穴加工の方法がパンチングマシン
    による打ち抜き加工、金型による打ち抜き加工およびド
    リル加工から選ばれたいずれかの方法である請求項１７
    に記載の回路基板の製造方法。
19. 【請求項１９】 請求項１０〜１３のいずれかに記載の
    方法で回路基板を製造する工程と、リードを備える少な
    くとも一つの半導体および受動部品の前記リードを、回
    路基板の湾曲して丸みを帯びている前記スルーホールの
    開口部から挿入して実装する工程を含むことを特徴とす
    る電力変換モジュールの製造方法。