JP2007250882A - プリント配線基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 平均開口比2.5以下で形成された複数のコア孔4のユニットを有するメタルコア1の両面にプリプレグ2を配置し、プリプレグの樹脂をコア孔4に充填するプリント配線基板の製造方法。一次温度までの昇温速度がT℃/分の場合に、プリプレグの公称厚さの合計がメタルコアの厚さより大きいまたは等しい状態で、樹脂流れが7%〜45%で、全てのユニットについて平均開口比Yとプリプレグの樹脂分Xが,Y≧−5X+0.07T+4.12という条件を満たす。
【選択図】 図1
Description
また、特許文献3には、コア孔110の内径に対するその高さの比、即ちアスペクト比が12以下という条件で、最低溶融粘度600〜1000Pa・sのプリプレグ102を用いて成形圧を10kg/cm2 以上にして加圧し、同時に加熱することにより、プリプレグ102からコア孔104の中に流出した絶縁被膜104に気泡が観察できなかったことが記載されている。
すなわち特許文献2に記載されたプリント配線基板の製造方法による条件により、厚さ0.2mmのプリプレグ(樹脂分49±2%、樹脂流れ12±5%)と、所定の大きさ及び間隔の円穴と長穴をコア孔として有する厚さ0.4mmのメタルコアとを用いてプリント配線基板を形成したところ、複数のコア孔が高密度に形成された場合、樹脂を十分に充填できず、コア孔の内部に気泡が発生して上述した問題が依然として存在する。
従って、上述した従来のプリント配線基板では、その上に実装される電子部品の高密度化に十分に対応できないことになる。
まず本発明において開口比の計算方法は次のとおりである。すなわち図8に示すように、コア孔Aとコア孔Bを想定した場合に、開口比=ピッチP/直径Dを算出する。これがコア孔Aとコア孔Bとの開口比である。なおコア孔A,Bは円形、楕円形、長円形などいろいろな形が想定され、さらにそのようなコア孔がいろいろな向きに配置されていることが想定されるが、いずれの場合も図8に示すように、コア孔Aとコア孔Bの重心Oa,Ob(円形の場合は中心)同士を結ぶ直線上のそれぞれの直径Da,Dbのうち大きい方の直径を直径Dとして採用し、該重心Oa,Ob同士の距離をピッチPとして採用することで一般化されている。
そしてユニットはコア孔同士が隣接状態に形成された集団であり、より詳細には、あるコア孔Aについて隣接するコア孔Bの開口比が2.5以内となる場合にはコア孔Bもコア孔Aと同じユニットに含まれるコアである、と判断する。
またこのようなユニットについて平均開口比とは、ユニットの中心に近いいずれか一つのコア孔Aに着目し、その周囲に存在する全てのコア孔(隣接するコア孔に限定されない)についてコア孔Aとの開口比を個別に計算し、そのうち開口比が2.5以内の全てのコア孔のみを選択し、その平均値を計算する。この平均値をそのユニットの平均開口比と称する。
なお、あるコア孔を基準にして周囲の全てのコア孔の開口比を算出してみたときに全て2.5より大きくなる場合は、そのコア孔は孤立したものであり、本発明のユニットに該当しないものとし、平均開口比の算出の対象外とする。
またプリント配線基板が後加工においてコア孔とともに一部切除されるなど、実際に使用されないコア孔が生じる場合には、そのコア孔も本発明の対象となるコア孔から外すものとする。
また一枚のプリント配線基板から複数枚のプリント配線基板を切り出して使用する場合でも、本発明はそのように切り出される一枚のプリント配線基板を基準に考えるものとする。
このような前提において、本発明の第1の態様は、平均開口比2.5以下で形成された複数のコア孔のユニットを有するメタルコアの両面にそれぞれプリプレグを配置し、該プリプレグの樹脂を前記コア孔に充填するプリント配線基板の製造方法であって、一次温度までの昇温速度がT℃/分の場合に、前記メタルコアの両面側を覆う前記プリプレグの公称厚さの合計が前記メタルコアの厚さより大きいまたは等しい状態で、かつ樹脂流れが7%〜45%であり、かつプリント配線基板上の全てのユニットについて、平均開口比Yとプリプレグの樹脂分Xが,
Y≧−5X+0.07T+4.12
という条件を満たすことを特徴とするプリント配線基板の製造方法である。
本発明の第2の態様は、コア孔が形成されたメタルコアの両面にそれぞれプリプレグ及び金属箔を積層した基板を1セットとし、該基板を複数セット積み重ねて所定の真空度以下の環境に置く工程と、前記複数セットの前記基板を一次温度まで昇温させて加熱するとともに、一次圧力で加圧する工程と、前記基板の加熱温度を前記一次温度に所定時間保持する工程と、前記一次温度を所定時間保持した後、前記基板の加熱温度を二次温度まで昇温させるとともに、前記基板の加圧力を前記一次圧力よりも高い二次圧力とする工程と、前記二次温度と前記二次圧力を所定時間保持する工程とを有することを特徴とする第1の態様に記載のプリント配線基板の製造方法である。ここで、「所定の真空度」は、例えば真空度20torrである。また、「プリプレグ」は、ガラスクロスやガラスマット等の基材に、熱硬化性樹脂等の樹脂を含浸、乾燥させて半硬化させたものをいう。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るプリント配線基板の製造方法を示す斜視図、図2は、その製造方法により形成されたプリント配線基板を示す断面図である。
こうして作製されたプリント配線基板をドリル加工することによりメタルコア1のコア孔4内を通るスルーホールを形成し、スルーホール内にメッキを施した場合、メッキ層とメタルコア1との絶縁抵抗の劣化や耐電圧の低下を防止できる。また、鉛フリーはんだを使用してプリント配線基板に電子部品を実装する際に230℃〜250℃の温度でスルーホール内での層間剥離の発生を防止できる。
図4に示すテストコアは試験に用いられるメタルコア1であって、丸穴は内径が2.6mm、3.6mm、4.6mm、6.8mmの4種類の大きさがあり、それぞれの丸穴は同じ大きさの丸穴をそれぞれ5個×5個で配置して1つのユニットとして配置され、また、長穴は幅が2.5mmであって長さが6.9mm、9.1mm、11.3mm、13.5mm、15.7mm、17.9mmの6種類の大きさがあり、それぞれの長穴は同じ大きさの長穴をそれぞれ4列で配置して1つのユニットとして配置されている。
以上のようなテストコアであるメタルコア1を用い、図1に示したようなメタルコア1の両面側にプリプレグ2及び電解銅箔3を重ねた基板を10セット積み重ねて、5段真空ホットプレスのうちの一段目に入れて真空度10〜20torr以下の環境で図3に示すような温度と圧力に調整して加熱、加圧した。5段真空ホットプレスとして、株式会社名機製作所製の装置を使用した。
そして、一次温度T1 までの昇温速度を2.0℃/分とした場合と、3.5℃/分とした場合の2つについて試験を行った。
図5から、次のことが理解される。
a.プリプレグの樹脂分X(%)とコア孔の平均開口比Y(-)との関係においてコア孔の穴埋め性を満たすための境界は直線で近似される。ここで、「Y(-)」の「-」は平均開口比Yが無次元数である旨の表記である。
b.昇温速度Tを向上させると、その直線の切片が小さくなる。
c.昇温速度3.5℃/分のとき境界線は次のとおりである。
Y=−5X+4.15・・・式(1)
昇温速度2℃/分のとき境界線は次のとおりである。
Y=−5X+4.25・・・式(2)
d.昇温速度と、上記関係式(1)、(2)のY切片に直線関係があるとして、次の一般式が導き出される。
Y=−5X+0.07T+4.12・・・式(3)
したがって、平均開口比Yが下記の式を満たすように複数のコア孔4が高密度に配置されている場合でも、各コア孔4の各々にプリプレグの樹脂が十分埋まり、絶縁層5に気泡が残存しないようになる。その結果、絶縁層5に気泡が残存することによる不具合が解消され、各コア孔4内の絶縁層5が剥離しにくくなる。
Y=−5X+0.07T+4.12 ・・・式(3)
図6は、本発明の第2実施形態に係るプリント配線基板を構成するメタルコアを示す平面図である。
図6に示すメタルコア11は、厚さ0.4mmのテストコアであって、内径が6.0mm〜30mmの丸穴41a〜41hと、幅3.0mmであって長さ23.3mmの長穴を列方向に1個〜8個形成された第1の長穴42と、幅3.3mmで長さ5.7mm〜38.3mmを有し且つ平均開口比1.7で2列設けられた第2の長穴43a〜43gと、両端が内径16.3mmの半円を有し且つ長辺が17.4mm〜39.4mmの第3の長穴44aとを有している。なお、2以上隣接した第1の長穴42の平均開口比は1.7である。
即ち、樹脂分47%〜53%のプリプレグを使用するときには、1つの丸穴として内径16mm以下の場合に丸穴内に気泡が発生しなかった。また、樹脂分47%〜53%のプリプレグを使用するときには幅2mm〜7mmの長穴は3列以下の場合に長穴内に気泡が観察されなかった。
2:プリプレグ
3:電解銅箔
4:コア孔
4a〜4d:丸穴
4e〜4j:長穴
41a〜41h:丸穴
42:長穴
43a〜43g:長穴
44a〜44g:長穴
Claims (4)
- 平均開口比2.5以下で形成された複数のコア孔のユニットを有するメタルコアの両面にそれぞれプリプレグを配置し、該プリプレグの樹脂を前記コア孔に充填するプリント配線基板の製造方法であって、
一次温度までの昇温速度がT℃/分の場合に、前記メタルコアの両面側を覆う前記プリプレグの公称厚さの合計が前記メタルコアの厚さより大きいまたは等しい状態で、かつ樹脂流れが7%〜45%であり、かつプリント配線基板上の全てのユニットについて、平均開口比Yとプリプレグの樹脂分Xが,
Y≧−5X+0.07T+4.12
という条件を満たすことを特徴とするプリント配線基板の製造方法。 - コア孔が形成されたメタルコアの両面にそれぞれプリプレグ及び金属箔を積層した基板を1セットとし、該基板を複数セット積み重ねて所定の真空度以下の環境に置く工程と、
前記複数セットの前記基板を一次温度まで昇温させて加熱するとともに、一次圧力で加圧する工程と、
前記基板の加熱温度を前記一次温度に所定時間保持する工程と、
前記一次温度を所定時間保持した後、前記基板の加熱温度を二次温度まで昇温させるとともに、前記基板の加圧力を前記一次圧力よりも高い二次圧力とする工程と、
前記二次温度と前記二次圧力を所定時間保持する工程と
を有することを特徴とする請求項1に記載のプリント配線基板の製造方法。 - 前記一次温度は120〜130℃であり、前記二次温度は170℃以上であり、前記一次圧力は10kgf/cm2以下であり、前記二次圧力は10kgf/cm2より高い圧力であり、前記一次温度までの昇温速度は2〜3.5℃/秒であり、前記一次温度から前記二次温度までの昇温速度は3℃/秒であることを特徴とする請求項2に記載のプリント配線基板の製造方法。
- コア孔を有する厚さ0.2〜0.4mmのメタルコアと、前記メタルコアの両面側に順に積層されるプリプレグと金属箔を有するプリント配線基板において、
前記コア孔が丸穴の場合に直径が2〜7mmであって3個×3個以上の個数に配列され、前記コア孔が長穴の場合に幅が2〜7mm、長さが24mm以下で3列以上で配列され、且つ前記丸穴と前記長穴の少なくとも一方の平均開口比が1.6〜2.5であることを特徴とするプリント配線基板。
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