JP2005032969A

JP2005032969A - 電気配線基板用基材

Info

Publication number: JP2005032969A
Application number: JP2003196101A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsuzukiyama; 浩二續山
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】不要電磁波放射を抑制し、高周波電気ノイズ伝導を抑制した多層プリント配線板のための基材を提供すること。
【解決手段】エポキシ樹脂などの合成樹脂またはセラミックなどから成る電気絶縁層２ａの片面または両面に、フェライト層２ｂを、いわゆるフェライトめっき法によって形成して積層体５を構成する。この積層体５の両面に、導電層２ｄ，２ｃを形成する。両導電層２ｄ，２ｃに流れる高周波電流は、フェライト層２ｂの磁気損失特性によって抑制され、その結果、不要電磁波放射を抑制することができ、また高周波電気ノイズ伝導を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば多層プリント配線板などの電気配線基板に用いられる基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子機器における不要電磁波放射の問題、いわゆるＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）問題対策としては、図４のようなコンデンサ１ａとインダクタ１ｂとを使ったデカップリング回路１ｃが用いられている。この図４に示される先行技術では、コンデンサ１ａおよびインダクタ１ｂを使用できる周波数には制限があるという問題がある。大規模集積回路（ＬＳＩ）１ｄの直流電源１ｅに接続される一方の端子（ＶＤＤ）１ｆと他方の端子（ＧＮＤ）１ｇとの間に、前述のデカプリッング回路１ｃが介在され、不要電磁波の放射を防いでいる。さらに、電子機器において放射される不要電磁波は、回路基板における電気的共振が原因である。この電気的共振に対する従来の対策は、コンデンサを回路基板内に配置することで共振周波数や共振位置を変えるという方法が行われているが、共振ピーク強度を抑制する効果は少ない。このように、従来のコンデンサ１ａやインダクタ１ｂを使った対策に限界が見えてきたので、新たなＥＭＩ対策手法が求められている。
【０００３】
回路基板にフェライト粒子とエポキシ樹脂から成る複合材料を使用する他の先行技術では、本件出願人によって特許文献１で提案されている。これら複合材料では、フェライト粒子間に樹脂成分が挿入されるので、磁気特性や不要電磁波放射の抑制効果のさらなる改良が求められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであって、ＥＭＩ問題対策能を持ち、不要な電磁波を放射しないようにした多層プリント配線板などの電気配線基板用基材、電気回路装置およびその基材の製造方法を提供することを目的する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０８２２７
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電気絶縁層と、
電気絶縁層の片面または両面に設けられるフェライト層と、
導電層とが、
積層されて構成されることを特徴とする電気配線基板用基材である。
【０００７】
また本発明は、導電層は、電気絶縁層とフェライト層とを含む積層体の両表面に形成されることを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、前述の電気配線基板用基材と、
この電気配線基板用基材に積層されるもう１つの電気絶縁層と、
前記もう１つの電気絶縁層の電気配線基板用基材とは反対側に積層され、電気信号線が形成される電気配線層とを含むことを特徴とする電気配線基板である。
【０００９】
また本発明は、第１電気絶縁層とフェライト層とを含む積層体の両表面に、一対の第１導電層が設けられる電気配線基板用基材と、
この基材の両面にそれぞれ設けられる一対の第２電気絶縁層と、
各第２電気絶縁層の基材とは反対側に積層され、電気信号線が形成される一対の電気配線層とを含む電気配線基板を備え、
前記一対の第１導電層間に、電源が接続されることを特徴とする電気回路装置である。
【００１０】
本発明に従えば、フェライト層は電気絶縁層の片面または両面に設けられ、このフェライト層の磁気損失特性によって、導電層を流れる高周波電流を抑制することができる。したがって本件基材を含む電気配線基板から、不要電磁波の放射が抑制され、いわゆるＥＭＩ抑制効果が達成される。
【００１１】
フェライトとは、化学式ＭＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３（ＭはＦｅ以外の２価の金属で、たとえばＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉが等が挙げられる。）で表される磁性酸化物の総称である。本発明のこれらの酸化物系軟質磁性材料には、高透磁率、高磁束密度のＭｎ−Ｚｎ系と、比抵抗が極めて高いＮｉ−Ｚｎ系が好適する。フェライトは、高周波磁気特性に優れる。
【００１２】
導電層は、積層体の両表面にそれぞれ形成され対を成す構成とすることによって、一方の導電層をたとえば直流電源の正極に接続する電源層とし、他方の導電層を負極に接続して接地するグランド層とし、こうして電源層である前記一方の導電層に流れる高周波電流を抑制し、不要電磁波放射の抑制を行うことができる。
【００１３】
さらに本発明の基材に電気絶縁層を介して前記配線層を形成し、この電気配線層は、たとえば銅箔などのエッチングなどの手法によって電気信号線が形成され、こうして不要電磁波放射が抑制されて電気ノイズ伝導の抑制が実現された多層プリント配線基板などの電気配線基板が実現される。
【００１４】
また本発明は、表面にＯＨ基を有する電気絶縁層を、２価鉄イオンＦｅ^２＋と他の金属イオンとを含むめっき反応液中に浸すことによって、電気絶縁層の一方面または両面に、この２価鉄イオンＦｅ^２＋および他の金属イオンをＯＨ基を介して吸着させ、
酸化剤によって、Ｆｅ^２＋の一部をＦｅ^２＋→Ｆｅ^３＋の酸化反応を行うことによって、すでに吸着していた前記金属イオンに再び２価鉄イオンＦｅ^２＋を吸着させつつ、加水分解を行いながら、
電気絶縁層の前記一方面または両面に、スピネル生成反応を生じさせ、スピネル形フェライト層を形成して電気絶縁層とスピネル形フェライト層とから成る積層体を得、
この積層体の表面に導電層を形成することを特徴とする電気配線基板用基材の製造方法である。
【００１５】
本発明に従えば、電気配線基板用基材のフェライト層に関して、電気絶縁層の一方面または両面に、いわゆるフェライトめっきと呼ばれるフェライト層を、常温〜１００℃未満の比較的低い温度でフェライト層を形成することが容易に可能となる。
【００１６】
金属イオンの吸着席となるＯＨ基が表面に有する固体基板である電気絶縁層を、２価鉄イオンＦｅ^２＋および金属イオンを含むめっき反応液に浸すと、これらのイオンがＯＨ基を介して固体表面に吸着される。次に亜硝酸ナトリウムＮａＮＯ_２、空気（Ｏ_２）などの酸化剤によって、Ｆｅ^２＋→Ｆｅ^３＋の酸化反応を行うと、すでに吸着していた金属イオン上に再びＦｅ^２＋が吸着しつつ、加水分解を伴いながら、スピネル生成反応が起こる。この吸着→酸化→スピネル生成というプロセスが繰返され、スピネル膜または粒子が成長してゆく。このフェライト層生成の反応式は、次のように表される。
【００１７】

Ｆｅのみを含むマグネタイトめっきでは、（３）式でＭ＝Ｆｅとおいて、
３Ｆｅ^２＋＋４Ｈ_２Ｏ ←→ Ｆｅ_３Ｏ_４＋８Ｈ^＋＋２ｅ⁻ …（４）
【００１８】
フェライトめっきは、酸化剤（Ｏ_２，ＮａＮＯ_２など）を用いた場合、一種の無電解めっきに相当する。フェライトめっきは、酸化反応である。
【００１９】
このように１００℃以下の水溶液中で結晶質フェライトを合成できるのは、現在のところ、スピネル形に限定されている。その理由は、スピネル形フェライトが遷移金属イオンのみしか含まないために、結晶化に必要とする活性化エネルギが低いためである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の電気配線基板用基材２の断面図である。電気絶縁層２ａの片面に、フェライト層２ｂが形成される。フェライト層２ｂの表面および電気絶縁層２ａのフェライト層２ｂとは反対側の表面に、導電層２ｄ，２ｃが形成される。電気絶縁層２ａは、アルミナなどのセラミックであってもよく、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの合成樹脂であってもよく、さらにガラスファイバの織布などから成るガラスクロスにエポキシ樹脂などの合成樹脂を含浸して構成された複合材料シートによって実現されてもよい。
【００２１】
フェライト層２ｂを電気絶縁層２ａの表面に形成するには、種々の方法で形成することができる。電気絶縁層２ａ上へフェライト層２ｂを形成する方法としては、（１）フェライトめっき法（たとえば松下、他；日本応用磁気学会誌、Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．４、ｐ．４７５（２００２）参照）によって電気絶縁層２ａ上にフェライト層２ｂを形成する方法が好ましいが、そのほか（２）フェライト粉末を燒結した燒結フェライトシートを接着剤等を用いて電気絶縁層に接着する方法や、（３）電気絶縁層上にスパッタやＣＶＤ（化学的気相成長法）等の真空蒸着法により成膜する方法を選ぶことができる。この中でも、前述のフェライトめっき法にてフェライト層２ｂを電気絶縁層２ａ上に形成する方法は、低温でのフェライト形成が可能であり、さらには、電気絶縁層１ａの両面へ一度に形成できるという点で好ましい。このように、面上にフェライト層２ｂを形成することにより、不要電磁波の吸収および／または遮蔽の機能をシートに付与することができる。このフェライト層２ｂの厚みは、たとえば１０ｎｍ〜１ｍｍであってもよく、好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。
【００２２】
積層体５の両面に形成される導電層２ｄ，２ｃは、銅箔などによって実現されてもよく、このような銅箔などの金属層を、接着剤によって接着して全面にわたって固定される。導電層２ｄ，２ｃの接着のために用いられる接着剤は、耐熱性、電気絶縁性を有する材料であればよく、たとえばポリイミド系接着剤、エポキシ系接着剤などであってもよい。
【００２３】
基材２において、図１の上下の導電層２ｄ，２ｃを流れる高周波電流は、フェライト層２ｂの磁気損失特性によって抑制される。その結果、不要電磁波放射を抑制することができる。
【００２４】
図２は、本発明の実施の他の形態の電気配線基板用基材３の断面図である。電気絶縁層３ａの両面に、一対のフェライト層３ｂ，３ｅが形成されて積層体６が構成される。フェライト層３ｂ，３ｅの電気絶縁層３ａとは反対側の表面に、一対の導電層３ｄ，３ｃがそれぞれ形成される。電気絶縁層３ａは、前述の図１の実施の形態における電気絶縁層２ａと同様な構成を有し、フェライト層３ｂ，３ｅは前述の図１のフェライト層２ｂと同様な構成を有し、さらに導電層３ｄ，３ｃは前述の図１の導電層２ｄ，２ｃと同様な構成を有する。一対のフェライト層３ｂ，３ｅの磁気損失特性を利用することによって、図２の上下の導電層３ｄ，３ｃを流れる高周波電流を抑制し、その結果、不要電磁波放射を抑制することができる。
【００２５】
図３は、本発明の実施の一形態の電気回路装置７の構成を示す簡略化した断面図である。この電気回路装置７は基本的に、多層プリント配線板である電気配線基板４と、この電気配線基板４に搭載された電子回路素子９と、直流電源１１とを含む。電気配線基板４は、本発明に従う電気配線基板用基材４ｅと、この基材４ｅの両面にそれぞれ設けられる一対の電気絶縁層４ｇ，４ｆと、各電気絶縁層４ｇ，４ｆの基材４ｅとは反対側に積層される一対の電気配線層４ａ，４ｄとを含む。基材４ｅを構成する導電層４ｂ，４ｃは、たとえば矩形の金属材料、たとえば銅箔などから成り、たとえば矩形であってもよい。積層体４ｈは、前述の図１および図２に示される積層体５，６であり、導電層４ｂ，４ｃは、前述の実施の形態における導電層２ｄ，２ｃまたは３ｄ，３ｃである。電気配線基板用基材４ｅは、前述の図１および図２に示される基材２，３である。電気配線層４ａ，４ｄは、銅箔がたとえばエッチングなどの手法によって選択的に削除された電気信号線が形成され、これらの電気信号線に抵抗、コンデンサ、集積回路などの電子回路素子８，９が電気的に接続されて搭載される。
【００２６】
電気配線層４ａは、一対の電源端子を有し、一方の電源端子は、導電層４ｂと電気絶縁された導体１２によって基材４ｅの導電層４ｃに接続され、また他方の電源端子はもう１つの導体１３を介して基材４ｅの導電層４ｂに接続される。これらの導体１２，１３は、電気配線基板４の厚み方向に挿通し、スルーホールによって実現されてもよい。もう１つの電気配線層４ｄもまた、一対の電源端子を有し、一方の電源端子は導体１４を介して、他方の電源端子は導電層４ｃと電気絶縁された導体１５を介して、基材４ｅの各導電層４ｃ，４ｂに電気的に接続される。これらの導体１４，１５は、前述の導体１２，１３と同様にスルーホールによって実現されてもよい。
【００２７】
基材４ｅの一方の導電層４ｃは直流電源１１の正電極端子に接続され、他方の導電層４ｂは直流電源１１の負電極端子に接続されて接地される。こうして基材４ｅの一方の導電層４ｃは電源層として働き、電気配線基板４の電源供給ラインを集めた構成とされ、他方の導電層４ｂはグランド層として働き、電気配線基板４のグランド層として働く。このような電源層である基材４ｅの導電層４ｃと、グランド層として働く他方の導電層４ｂとの間に、参照符４ｆで示されるフェライト層を含む層が介在されていることによって、その磁気損失特性を利用し、導電層４ｂ，４ｃに流れる電流に主として起因する電源層である導電層４ｃに流れる高周波電流を抑制することができ、不要電磁波の放射を抑制することができる。
【００２８】
前述の図３の実施の形態では、電気配線層４ａ，４ｄの２層が形成されたプリント配線板が示されているが、本発明の実施の他の形態では、さらに２以上の基材４ｅを用いて３層以上の電気配線層を設けた多層プリント配線板が実現されてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、電気絶縁層によって補強されたフェライト層の磁気損失特性を利用し、導電層に流れる高周波電流を抑制することができ、これによって不要電磁波放射を抑制した高品質のたとえば多層プリント配線板などに好適な基材が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の電気配線基板用基材２の断面図である。
【図２】本発明の実施の他の形態の電気配線基板用基材３の断面図である。
【図３】本発明の実施の一形態の電気回路装置７の構成を示す簡略化した断面図である。
【図４】先行技術の電気回路図である。
【符号の説明】
２，３，４ｅ電気配線基板用基材
２ａ，３ａ，４ｇ，４ｆ電気絶縁層
２ｂ，３ｂ，３ｅフェライト層
２ｄ，２ｃ，３ｄ，３ｃ，４ｂ，４ｃ導電層
４電気配線基板
４ａ，４ｄ電気配線層
５，６，４ｈ積層体
７電気回路装置
１１直流電源

Claims

電気絶縁層と、
電気絶縁層の片面または両面に設けられるフェライト層と、
導電層とが、
積層されて構成されることを特徴とする電気配線基板用基材。
導電層は、電気絶縁層とフェライト層とを含む積層体の両表面に形成されることを特徴とする請求項１記載の電気配線基板用基材。
請求項１または２の電気配線基板用基材と、
この電気配線基板用基材に積層されるもう１つの電気絶縁層と、
前記もう１つの電気絶縁層の電気配線基板用基材とは反対側に積層され、電気信号線が形成される電気配線層とを含むことを特徴とする電気配線基板。
第１電気絶縁層とフェライト層とを含む積層体の両表面に、一対の第１導電層が設けられる電気配線基板用基材と、
この基材の両面にそれぞれ設けられる一対の第２電気絶縁層と、
各第２電気絶縁層の基材とは反対側に積層され、電気信号線が形成される一対の電気配線層とを含む電気配線基板を備え、
前記一対の第１導電層間に、電源が接続されることを特徴とする電気回路装置。
表面にＯＨ基を有する電気絶縁層を、２価鉄イオンＦｅ^２＋と他の金属イオンとを含むめっき反応液中に浸すことによって、電気絶縁層の一方面または両面に、この２価鉄イオンＦｅ^２＋および他の金属イオンをＯＨ基を介して吸着させ、
酸化剤によって、Ｆｅ^２＋の一部をＦｅ^２＋→Ｆｅ^３＋の酸化反応を行うことによって、すでに吸着していた前記金属イオンに再び２価鉄イオンＦｅ^２＋を吸着させつつ、加水分解を行いながら、
電気絶縁層の前記一方面または両面に、スピネル生成反応を生じさせ、スピネル形フェライト層を形成して電気絶縁層とスピネル形フェライト層とから成る積層体を得、
この積層体の表面に導電層を形成することを特徴とする電気配線基板用基材の製造方法。