JP2008193001A - 金属コア多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで熱衝撃環境下での信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供する。
【解決手段】金属コアを含む導体層が少なくとも５層構造をなす金属コア多層プリント配線板であって、金属コア多層プリント配線板の厚さ方向を貫き任意の導体層との接続を取るべくこの任意の導体層間を銅めっき１４１により電気的に接続したスルーホール１０１か、内層導体同士を銅めっき２４１により電気的に接続したインナービアホール２０１の少なくとも何れか一方が形成され、スルーホール又はインナービアホールを構成するバイアホールに施された銅めっきに接する各絶縁層及び当該各絶縁層から流れ出た絶縁材の、当該バイアホールの銅めっきに連続して接する部分の厚さが０．８ｍｍ以下になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属コアを内部に有し、実装密度が高くかつ放熱性や量産性に優れた信頼性の高い金属コア多層プリント配線板に関する。

近年、例えば車両のエンジンルーム内や室内に装着される電気接続箱には、大電流の電気回路を形成するために３次元的に折れ曲がった金属導体からなるバスバーの代わりに、金属コアを含む厚肉の導体層を内部に備えた金属コアプリント配線板が用いられ、これらの基板を収容する電気接続箱の小型化を図っている。

そして、この金属コアプリント配線板の構造上、導体層が積層されたプリント基板において任意の導体層同士を接続する手段としてバイアホールが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

バイアホールの形成方法としては、プリント基板厚さ方向に貫通穴（スルーホール）をあけ、貫通穴壁面に厚さ２０〜５０μｍの銅めっきを施し、任意の導体層間を電気的に接続する方法が一般的に用いられる。なお、プリント基板は、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させた熱硬化性の絶縁材料が用いられ、導体層として電解銅箔が用いられ、バイアホールには前述した銅めっきが施されている。
特開平８−１６２７６５号公報（第４−５頁、図１）

このような例えば車両に搭載される電子機器の性能が向上するに伴い、搭載する電子部品の大容量化、配線板自身の高密度化により放熱の必要性が増大しているため、放熱性に優れた金属コアを有する金属コア多層プリント配線板の必要性が高まっている。また、金属コア多層プリント配線板を搭載する電子機器は、従来のように良好な環境ばかりではなく、氷点下から高温度まで曝される厳しい環境下で使用される場合が増えている。特に車両のエンジンルームなどに搭載された電気接続箱等に収容され、過酷な冷熱衝撃環境下におかれる金属コア多層プリント配線板に関して、導体層間の電子回路を接続するスルーホールやインナービアホールには以下のような問題点がある。

具体的には金属コア多層プリント配線板は、多層プリント配線板に比べて厚さが厚くなるため、スルーホールやインナービアホールを形成する銅めっき層と絶縁層の接触長さが長くなる。

そして、銅めっき層と絶縁層とでは、それぞれの熱膨張率が異なるので、両者の熱膨張率の違いにより銅めっき層と絶縁層の境界において冷熱衝撃環境下の温度上昇により引っ張り応力が発生すると共に、温度下降により圧縮応力が発生する。このようにして、スルーホールやインナービアホールの銅めっき層は、冷熱衝撃環境下で温度の変動による熱応力による伸び縮みの繰り返しの応力疲労を受けるため、塑性歪が蓄積し破断が生じ電気抵抗の増加を招き、金属コア多層プリント配線板が熱サイクルの実用的な繰り返し回数まで耐えらない問題が生じる。

このような問題を回避するため従来から以下のような具体的対策がとられている。

第１の対策として、使用する絶縁層の樹脂の熱膨張率をスルーホールやインナービアホールに施された銅めっきの熱膨張率に合わせ、絶縁層が接した部分における銅めっきの熱応力の緩和を図ることである。しかしながら、熱膨張率の低い樹脂は高価でありかつ膨張率を低く抑えるために添加物が多く配合されているため加工性が著しく悪いので、このような対策は適切な対策とは言えない。

第２の対策として、スルーホールやインナービアホールに施された銅めっきの厚さを厚くして絶縁層に接した部分の銅めっきが熱応力に耐えるようにすることである。しかしながら、工程管理上煩雑になり、かつ製造コストが増加することになって適切な対策とは言えない。

本発明の目的は、低コストで熱衝撃環境下での信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明にかかる金属コア多層プリント配線板は、
プリント配線板厚さ方向断面における導体層として、内部に金属コアを有すると共に、前記金属コアの両側に内側絶縁層を介して内層導体をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ前記内層導体の両側に外側絶縁層を介して外層導体をそれぞれ１枚ずつ有することで前記金属コアを含む導体層が少なくとも５層構造をなす金属コア多層プリント配線板において、
前記金属コア多層プリント配線板には、当該金属コア多層プリント配線板の厚さ方向を貫き任意の導体層との接続を取るべく当該任意の導体層間を銅めっきにより電気的に接続したスルーホールか、前記内層導体同士を銅めっきにより電気的に接続したインナービアホールの少なくとも何れか一方が形成され、
前記スルーホール又はインナービアホールを構成するバイアホールに施された銅めっきに接する各絶縁層及び当該各絶縁層から流れ出た絶縁材の、当該バイアホールの銅めっきに連続して接する部分の厚さが０．８ｍｍ以下になったことを特徴としている。

金属コア多層プリント配線板がこのような構造を有することで、各絶縁層及び各絶縁層から流れ出た絶縁材の、バイアホールの銅めっきに連続して接する部分の厚さが薄くなり、熱サイクルによって銅めっきの部分に蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。即ち、銅めっきとこれに接する各絶縁層や絶縁材が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことで銅めっきが歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、銅めっきの疲労破断を生じ難くすることができる。

また、本発明の請求項２に記載の金属コア多層プリント配線板は、請求項１に記載の金属コア多層プリント配線板において、
前記金属コアに当該金属コア及び前記内層導体と電気的に絶縁されかつ前記バイアホールに施された銅めっきにのみ接続したダミーランドを設けたことを特徴としている。

金属コア多層プリント配線板が金属コアに形成したダミーランドを有することで、各絶縁層及び各絶縁層から流れ出た絶縁材の、バイアホールの銅めっきに接する部分の厚さをより積極的に薄くすることができ、熱サイクルによって銅めっきの部分に蓄積される歪エネルギーをより低下させることができる。即ち、銅めっきとこれに接する各絶縁層が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことで銅めっきが歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、銅めっきの疲労破断を生じ難くすることができる。

また、本発明の請求項３に記載の金属コア多層プリント配線板は、請求項１又は請求項２に記載の金属コア多層プリント配線板において、
前記各絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５ｐｐｍ／℃以上であることを特徴としている。

請求項１又は請求項２に記載の金属コア多層プリント配線板を構成する各絶縁層にこのような厚さ方向の熱膨張係数をもたせることで、本発明の作用を十分に発揮することができる。

本発明によると、低コストで熱衝撃環境下での信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１を図面に基いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１をスルーホール（貫通導通穴）１０１の中心軸線に沿って配線板の厚さ方向に切断した断面図である。なお、本発明に関する図面においては、説明の理解の容易化を図るために、導体層を図中右上がりのハッチングで示し、絶縁層を図中波線のハッチングで示し、絶縁層から流れ出て隣接する空間に充填された樹脂材を図中右下がりのハッチングで示している。また、銅めっきは太い実線で示している。

本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１は、図１に示すように、内部に厚さ２００μｍ程度の金属コア１１１を有すると共に、金属コア１１１の両側に（図中上下に）厚さ１５０μｍ程度の内側絶縁層１２１，１２２を介して厚さ１５０μｍ程度の内層導体１１２，１１３をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ内層導体１１２，１１３の両側に（図中上下に）厚さ１５０μｍ程度の外側絶縁層１２３，１２４を介して外層導体１１４，１１５をそれぞれ１枚ずつ有した構成を備えることで、金属コア１１１を含む導体層が５層構造をなす金属コア多層プリント配線板となっている。

なお、金属コア１１１、内層導体１１２，１１３、外層導体１１４，１１５は銅箔でできており、内側絶縁層１２１，１２２及び外側絶縁層１２３，１２４は熱膨張係数が４５ｐｐｍ／℃以上のガラスエポキシ樹脂でできている。

また、金属コア多層プリント配線板１には、プリント配線板の厚さ方向を貫くスルーホール１０１が形成されている。そして、スルーホール１０１の内面全体には厚さ５０μｍ程度の銅めっき１４１が施され、図中上下の外層導体１１４，１１５と上下の内層導体１１２を銅めっき１４１により電気的に接続している。また、スルーホール１０１の一部が金属コア１１１を貫通し、金属コア１１１の一部がダミーランド１１１Ａとしてスルーホール１０１の銅めっき１４１と電気的に接続されている。また、金属コア１１１には、図２に示すように、ダミーランド１１１Ａをこの周囲の金属コア本体１１１Ｂと画成するために略１／４円弧状をなす４つの切欠きであって、隣接する各切欠き同士の端部同士が僅かな距離で離間している４つの切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄが予めエッチング等により形成されている。そして、この切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄには内側絶縁層１２１,１２２から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材で充填されている（図２では図示せず）。

また、各切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄの隣接する端部には、図３に示すように、この隣接する端部を除去して切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄの各端部を繋ぐような大きさの非導通穴１３４〜１３７が形成されている。非導通穴１３４〜１３７は、金属コア１１１と内層導体１１２，１１３の間に形成された内側絶縁層１２１,１２２を貫きかつ外側絶縁層１２３，１２４から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材で充填されている。

このように、スルーホール１０１と銅めっき１４１により電気的に接続された金属コア１１１の穴周辺部分はダミーランド１１１Ａを形成している。そして、ダミーランド１１１Ａは、金属コア１１１の４つの切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄ及び非導通穴１３４〜１３７によりその周囲の金属コア本体１１１Ｂと絶縁することで、ダミーランド１１１Ａをこの周囲の金属コア本体１１１Ｂと分離して電気的に別回路を形成している。

なお、２つの内層導体１１２，１１３は、図１の断面図では図示しない所定の回路パターンとして構成され、それぞれ内側絶縁層と外側絶縁層間に延在している。

また、内層導体１１２，１１３の所定位置には上述した非導通穴１３４〜１３７が形成されている。非導通穴１３４〜１３７には、内層導体１１２，１１３と外側絶縁層１２３，１２４との間に空間が形成され、この空間は外側絶縁層１２３，１２４から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材で充填されている。

金属コア多層プリント配線板１が上述の構成を有することから明らかなように、内側絶縁層１２１，１２２及び外側絶縁層１２３，１２４の、スルーホール１０１の銅めっき１４１に連続して接する部分の厚さ（図１中、Ｘ１，Ｘ２参照）は１５０μｍであり０．８ｍｍ（８００μｍ）よりかなり薄くなっている。

続いて、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１の具体的な作用について説明する。金属コア多層プリント配線板１がこのような構造を有することで、スルーホール１０１の銅めっき１４１に連続して接する各絶縁層の厚さが０．８ ｍｍ以下と薄くなり、銅めっき１４１のこの部分における熱サイクルによって蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。即ち、銅めっき１４１とこれに接する各絶縁層が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことで銅めっき１４１が歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、銅めっき１４１の疲労破断を生じ難くすることができる。なお、本発明において各絶縁層のスルーホールに連続して接する部分の厚さが０．８ ｍｍ以下とすることを必須の構成要件とする理由については、後の実施例において詳細に説明する。

続いて、上述の実施形態に関連する金属コア多層プリント配線板の製造方法を図４に基づいて説明する。なお、この図４に基づく製造方法の説明においては、ダミーランド１１１Ａが金属コア１１１に形成されている点で上述の実施形態と共通するが、スルーホール近傍の内層導体１１２，１１３のパターンについては、図１に示す上下の内層導体１１２，１１３と若干異なっている。

この金属コア多層プリント配線板を製造するにあたって、図４（ａ）に示すように、最初に金属コア１１１と内層導体１１３をなすＣＣＬ（Copper clad laminate：銅張積層板）をエッチングする。このとき、金属コア１１１のダミーランド１１１Ａになる部分を形成するために、略１／４円弧状の切欠きであって、隣接する端部がわずかな間隔を有する切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄができるようにエッチングする（図２参照）。この際、隣接する各切欠き穴間を繋ぐブリッジ状の接続部を残してエッチングする。

次いで、図４（ｂ）に示すように、反対側の内層導体、即ち上側の内層導体１１２をなすＣＣＬを積層して加圧プレスする。この際、内側絶縁層１２１，１２２から流れ出た絶縁材が金属コア１１１と内側絶縁層１２１，１２２との間に形成された空間に充填される。そして、上側の内層導体１１２をエッチングして必要な箇所を残す。

次いで、上下の内層導体を貫通する非導通穴１３４〜１３７（図３参照）をドリル等で開けることで金属コア１１１の略１／４円弧状の切欠き穴間を連結するブリッジ状の接続部を除去する。

次いで、上下の内層導体１１２，１１３にそれぞれ外層導体１１４，１１５をなすＣＣＬを積層して加圧プレスする。この加圧プレスによって外側絶縁層１２３，１２４から流れ出た樹脂が内層導体１１２，１１３と外側絶縁層１２３，１２４との間に形成された空間に充填される。

次いで、上下の外層導体間をドリル等で貫通してスルーホール用の貫通穴を開ける（図４（ｃ）参照）。

次いで、外層導体１１４，１１５の周囲に銅めっき１４１を施すと共に、スルーホール用の貫通穴の内側面にも銅めっき１４１を施してスルーホール１０１を完成させる。

これによって、スルーホール１０１の周囲に金属コア１１１のダミーランドを形成する。また、エッチングにより外層導体１１４，１１５に所定のパターンを形成してメタルコア多層プリント配線板を完成させる（図４（ｄ）参照）。

図４（ｄ）の場合は、金属コア１１１にダミーランド１１１Ａが形成されると共に、上側の内層導体１１２と上下の外層導体１１４，１１５がスルーホールで接続され、金属コア１１１のダミーランドでスルーホールが補強されていることが分かる。

続いて、この第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板の変形例について説明する。なお、上述の金属コア多層プリント配線板と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この変形例にかかる金属コア多層プリント配線板１’は、第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１とは異なり、金属コア１１１（図５では図示せず）にダミーランドが形成されておらず、下側の内層導体１１３のみがスルーホール１０１の銅めっき１４１に接している。

即ち、スルーホール１０１の銅めっき１４１は内層導体１１３の一方のみに接すると共に、それ以外の部分には金属コア多層プリント配線板１’の加圧成型時において金属コア１１１や内層導体１１２，１１３に形成された空間が内側絶縁層１２１，１２２及び外側絶縁層１２３，１２４から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材１３１，１３２で充填されてこのエポキシ樹脂が銅めっき１４１に接している。そして、スルーホール１０１の銅めっき１４１に接する下側の内層導体より上側であって内側絶縁層及び外側絶縁層並びにこの絶縁層間に充填した絶縁材からなる、スルーホール１０１の銅めっき１４１に連続して接する部分の厚さＹ１は０．８ｍｍ以下になっている。また、下側の外側絶縁層１２４は１５０μｍ程度の厚さを有している。

金属コア多層プリント配線板１’がこのような構造を有することで、下側の内層導体１１３より上側に積層され、内側絶縁層１２１，１２２及び外側絶縁層１２３並びにこの絶縁層間に充填した絶縁材からなる、スルーホール１０１に連続して接する部分の厚さＹ１は０．８ｍｍ以下と薄くなり、熱サイクルによって銅めっき１４１のこの部分に蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。即ち、銅めっき１４１とこれに接する各絶縁層１２１〜１２３及びこの各絶縁層間に充填された絶縁材が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことで銅めっきが歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、銅めっきの疲労破断を生じ難くすることができる。

続いて、本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２について説明する。なお、上述の金属コア多層プリント配線板１、１’と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図６は、本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２をインナービアホール２０１の中心軸線に沿って配線板の厚さ方向に切断した断面図である。

本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２は、図６に示すように、内部に厚さ２００μｍの金属コア２１１を有すると共に、金属コア２１１の両側（図中上下）に厚さ１５０μｍの内側絶縁層２２１，２２２を介して厚さ１５０μｍの内層導体２１２，２１３をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ内層導体２１２，２１３の両側に厚さ１５０μｍの外側絶縁層２２３，２２４を介して外層導体２１４，２１５をそれぞれ１枚ずつ有した構成を備えることで、金属コア２１１を含む導体層が５層構造をなす金属コア多層プリント配線板となっている。

また、金属コア多層プリント配線板２には、内層導体同士を銅めっき２４１により電気的に接続されたインナービアホール（内部導通穴）２０１が形成され、インナービアホール２０１は銅めっき２４１により金属コア２１１のダミーランド２１１Ａ及び上下の内層導体２１２，２１３に接続されている。そして、インナービアホール２０１と銅めっき２４１により接続された金属コア２１１のダミーランド２１１Ａは、ここでは詳細には図示しないが、金属コアに形成され図２に対応する４つの切欠き穴と、金属コア２１１と内層導体２１２，２１３、内側絶縁層２２１，２２２を貫く４つの非導通穴（第１の実施形態における非導通穴１３４〜１３７に対応）により絶縁を取ることでインナービアホール２０１の銅めっき２４１と接した金属コア２１１のダミーランド２１１Ａをその周囲の金属コア本体（図６では図示せず）と分離させる。また、ダミーランド２１１Ａその周囲の金属コア本体及び内層導体の間に形成された空間には内側絶縁層２２１，２２２及び外側絶縁層２２３，２２４として用いられているガラスエポキシ樹脂から流れ出たエポキシ樹脂のみが充填されている。なお、内層導体２１２，２１３は、図６の断面図では図示しない所定の回路パターンとして構成され、それぞれ内側絶縁層と外側絶縁層間に延在している。

金属コア多層プリント配線板２がこのような構造を有することで、インナービアホール２０１の銅めっき２４１に連続して接する各絶縁層の厚さが０．８ ｍｍ以下と薄くなり、銅めっき２４１のこの部分における熱サイクルによって蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。即ち、銅めっき２４１とこれに接する各絶縁層が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことで銅めっき２４１が歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、銅めっき２４１の疲労破断を生じ難くすることができる。

続いて、この第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板の変形例について説明する。なお、上述の金属コア多層プリント配線板と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この変形例にかかる金属コア多層プリント配線板２’は、図７に示すように、第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２とは異なり、金属コア（図７には図示せず）にダミーランドが形成されておらず、インナービアホール２０１に施された銅めっき２４１には上下の内層導体２１２，２１３が接すると共に、それ以外の部分にはガラスエポキシ樹脂からなる内側絶縁層２２１，２２２及び金属コア多層プリント配線板２’の加圧成型時において内側絶縁層及び内側絶縁層から流れ出て金属コアに形成された空間に充填されたエポキシ樹脂からなる絶縁材２３１が接している。なお、内層導体２１２，２１３は、図７の断面図では図示しない所定の回路パターンとして構成され、それぞれ内側絶縁層と外側絶縁層間に延在している。そして、インナービアホールの銅めっきの外側に接する内側絶縁層２２１，２２２及びこの絶縁層間に充填した絶縁材からなるスルーホールの銅めっきに連続して接する部分の厚さ（図７のＵ１参照）は０．８ｍｍ以下になっている。

金属コア多層プリント配線板２’がこのような構造、即ち内側絶縁層２２１，２２２及びこの絶縁層間に充填した絶縁材２３１によって形成される、インナービアホール２０１に施された銅めっき２４１の外側に連続して接する部分の厚さ０．８ｍｍ以下と薄くなることで、銅めっき２４１のこの部分に熱サイクルによって蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。即ち、銅めっき２４１とこれに接する各内側絶縁層２２１，２２２が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことで銅めっき２４１が歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、銅めっき２４１の疲労破断を生じ難くすることができる。

なお、本発明にかかる金属コア多層プリント配線板は、本発明の作用を発揮するものであれば必ずしも上述の各実施形態及びその変形例における構成要素の組み合わせに限定されず、金属コアを含む導体層が６層以上の構造をなす金属コア多層プリント配線板であっても良いことは言うまでもない。

また、本発明にかかる金属コア多層プリント配線板を製造するにあたって、ＣＣＬを必ずしも使用する必要はなく、銅箔と絶縁樹脂層とをそれぞれ積層させても良いことは言うまでもない。

以下、本発明の有用性を評価する評価試験を行なったので、この試験内容と試験結果について説明する。評価試験には、以下の寸法を有する金属コア多層プリント配線板のうち本発明の構成を有する金属コア多層プリント配線板としてスルーホールやインナービアホール（バイアホール）の銅めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．５ｍｍのものを第１実施例とし、バイアホールの銅めっきに連続して接する絶縁層の厚さが０．８ｍｍのものを第２実施例とした。一方、従来の構成を有する金属コア多層プリント配線板であってバイアホールの銅めっきに連続して接する絶縁層の厚さが１．０ｍｍのものを第１比較例とし、バイアホールの銅めっきに連続して接する絶縁層の厚さが２．０ｍｍのものを第２比較例とした。

なお、この評価試験におけるスペックは具体的に以下の通りとした。
・絶縁材料の熱膨張係数は、厚さ方向４５ｐｐｍ／℃とし、
・ランドサイズについては、スルーホールやインナービアホールの径に０．４ｍｍから１．０ｍｍを加えた寸法とし、
・スルーホールやインナービアホールの銅めっきについては、合計厚さ５０μｍの硫酸銅めっきを使用し、
・スルーホールやインナービアホールの穴径としては、銅めっき後の内径０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとし、
・導体間の絶縁層厚さを０．２ｍｍとし、
・金属コアの厚さを圧延銅箔０．２ｍｍ〜０．４ｍｍとし、
・内層導体の厚さを電解銅箔０．０７ｍｍとし、
・外層導体の厚さを電解銅箔０．０７ｍｍとし、
・非導通孔の穴径を０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとした。

このような評価スペックのもと、信頼性試験条件として−４０℃〜１２０℃の冷熱衝撃試験を行った。そして、判定基準としては、バイアホール導通抵抗値の変動１０％以下のものを合格とし、バイアホール導通抵抗値の変動１０％を超えるものを不合格とした。なお、導通抵抗値の変化率は、試験前の値と試験後の値の比を表している。

この評価試験結果を図８及び図９に示す。同図に示す評価試験結果から明らかなように、熱衝撃サイクル数が３０００サイクルと大幅に増えても、絶縁層の厚さが０．８ｍｍ以下の金属コア多層プリント配線板の場合、電気抵抗率の変化がかなり抑えられていることが分かった。より具体的には、図８及び図９の評価試験結果から明らかなように、第１実施例及び第２実施例は、熱衝撃サイクル数が少なくとも３０００サイクルまで信頼試験で合格しているのに対し、第１比較例は熱衝撃サイクル数が３０００サイクルで不合格となり、第２比較例は熱衝撃サイクル数が１０００サイクルで不合格となった。

そして、本評価試験に基づく知見により、金属コア多層プリント配線板の冷熱衝撃環境下でのスルーホールやインナービアホールの電気抵抗値の増加や破断に関しては、金属コア多層プリント配線板の厚み方向のスルーホールやインナービアホールに接触する絶縁層の長さに関連があることが明らかになった。

以上のことから、例えば車両の電気接続箱に使用される金属コア多層プリント配線板のように、最も過酷な使用条件では、冷熱衝撃試験３０００サイクルを満足させることが求められており、このためには、スルーホールやインナービアホールの銅めっきに連続して接する絶縁層や絶縁層から流れ出た絶縁材の層の厚さを少なくとも０．８ｍｍ以下にしなければならないことが分かった。そのため、上述した第１の実施形態の変形例や第２の実施形態の変形にかかる構成を有する金属コア多層プリント配線板の構造が優れていることが分かった。

また、このようなバイアホールの銅めっきに連続して接する絶縁層や絶縁層から流れ出た絶縁材の層の厚さを０．８ｍｍ以下とできない場合、上述した第１の実施形態や第２の実施形態のような金属コアにダミーランドを設けた構造をとれば、かかる厚さを０．８ｍｍ以下にでき、電気抵抗値の増加や破断を免れることが分かった。

この場合、電気回路の一部をなす金属コアや内層導体をバイアホールの銅めっきにむやみに接続することは電気的な接続を乱すこととなるため、好ましくない場合にも生ずるが、上述の実施形態のような他の電気回路と電気的に接続していないダミーランドを設けることによりこの問題を回避して絶縁層の長さを無理なく０．８ｍｍ以下にすることができることが分かった。

以上説明したように、本発明によると放熱性に優れかつ過酷な冷熱衝撃環境に耐えられる金属コア多層プリント配線板を提供できた。

また、熱膨張率が銅めっきの熱膨張率に近い樹脂を絶縁層に適用することなしに安価な樹脂を用いて過酷な冷熱衝撃環境に耐えられる金属コア多層プリント配線板を製造できた。

また、スルーホールやインナービアホールを形成する銅めっきを手間が掛かり煩雑な厚付けすることなしに、過酷な冷熱衝撃環境に耐えられる金属コア多層プリント配線板を製造できた。

本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板をスルーホールの中心軸線に沿って配線板の厚さ方向に切断した断面図である。 図１に示した金属コア多層プリント配線板の金属コアの平面図である。 図１に示した金属コア多層プリント配線板のIII-III断面図である。 図１に示した金属コア多層プリント配線板の製造プロセスを説明する工程図である。 図１に示した金属コア多層プリント配線板の変形例を示す図１に対応する断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板をインナービアホールの中心軸線に沿って配線板の厚さ方向に切断した断面図である。 図６に示した金属コア多層プリント配線板の変形例を図６に対応して示す図である。 本発明の評価試験において本実施例と比較例を比較した評価試験結果を示す表である。 本発明の評価試験において本実施例と比較例を比較した評価試験結果を示す特性図である。

符号の説明

１，１’，２，２’ 金属コア多層プリント配線板
１０１ スルーホール
１１１ 金属コア
１１１ａ〜１１１ｄ 切欠き穴
１１１Ａ ダミーランド
１１１Ｂ 金属コア本体
１１２，１１３ 内層導体
１１４，１１５ 外層導体
１２１，１２２ 内側絶縁層
１２３，１２４ 外側絶縁層
１３４〜１３７ 非導通穴
１３１，１３２ 絶縁材
１４１ 銅めっき
２０１ インナービアホール
２１１ 金属コア
２１１Ａ ダミーランド
２１２ 内層導体
２１３ 内層導体
２１４，２１５ 外層導体
２２１，２２２ 内側絶縁層
２２３，２２４ 外側絶縁層
２３１ 絶縁材
２４１ 銅めっき

Claims (3)

1. プリント配線板厚さ方向断面における導体層として、内部に金属コアを有すると共に、前記金属コアの両側に内側絶縁層を介して内層導体をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ前記内層導体の両側に外側絶縁層を介して外層導体をそれぞれ１枚ずつ有することで前記金属コアを含む導体層が少なくとも５層構造をなす金属コア多層プリント配線板において、
   前記金属コア多層プリント配線板には、当該金属コア多層プリント配線板の厚さ方向を貫き任意の導体層との接続を取るべく当該任意の導体層間を銅めっきにより電気的に接続したスルーホールか、前記内層導体同士を銅めっきにより電気的に接続したインナービアホールの少なくとも何れか一方が形成され、
   前記スルーホール又はインナービアホールを構成するバイアホールに施された銅めっきに接する各絶縁層及び当該各絶縁層から流れ出た絶縁材の、当該バイアホールの銅めっきに連続して接する部分の厚さが０．８ｍｍ以下になったことを特徴とする金属コア多層プリント配線板。
2. 前記金属コアに当該金属コア及び前記内層導体と電気的に絶縁されかつ前記バイアホールに施された銅めっきにのみ接続したダミーランドを設けたことを特徴とする、請求項１に記載の金属コア多層プリント配線板。
3. 前記各絶縁層の厚さ方向の熱膨張係数が４５ｐｐｍ／℃以上であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の金属コア多層プリント配線板。
   

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