JP2009267162A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】ベタパターンの配置位置に制約があったとしても、プリント配線板の反りを抑制することができるプリント配線板を提供すること。
【解決手段】基材１１の上下両面に対向するように形成される各ベタパターン１４，１５は、平面視において重合し合う重合領域Ｓ１，Ｓ３を有するようにそれぞれ設けられ、各ベタパターン１４，１５において重合し得ない領域Ｓ２，Ｓ４には応力緩和部としてのメッシュＭ１，Ｍ２をそれぞれ形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、配線パターンが形成されたプリント配線板に関する。

従来のプリント配線板において、一般に、基材の厚さ方向の中心線に対して上側と下側に形成された信号用配線導体や全面導体層（ベタパターン）を含む配線パターンの配置形態が不均一である場合がある。この場合、プリント配線板を作成する際や電子部品の実装時に加えられる熱によって、配線パターンと基材との熱膨張係数が異なること等から、基材に対して上又は下に凸状に反るような方向に応力が作用する。その結果、プリント配線板に、上方向又は下方向に凸となるような反り等の変形が生じてしまうという問題がある。

特許文献１のプリント配線板において、信号用配線導体及びベタパターンは、基材の厚さ方向の中心線に対して線対称とされて形成されている。この構成により、基材に信号用配線導体やベタパターンとなる金属ペーストを印刷形成して焼成することによりプリント配線板を形成する際に、基材の厚さ方向の中心線に対して上側と下側に信号用配線導体及びベタパターンが線対称に均一に配置される。その結果、上側と下側とで基材を反らせようとする応力の大きさが同じで逆方向のものとなるため、基材を上方向又は下方向に反らせようとする応力とを相殺させることができ、プリント配線板に反り等の変形が発生することを効果的に防止することができる。
特開２００５−１３６２３２号公報

しかしながら、プリント配線板の小型化を考慮に入れつつ、かつ、信号配線用導体やベタパターン等の部品点数を多くしたい場合に、基材の小型化に伴って、信号用配線導体やベタパターンの配置位置に制約が出てしまう。その結果、基材の厚さ方向の中心線に対して上側と下側に形成された信号用配線導体及びベタパターンを含む配線パターンを線対称に均一に配置することが困難となる虞がある。

本発明の目的は、ベタパターンの配置位置に制約があったとしても、プリント配線板の反りを抑制することができるプリント配線板を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基材の厚さ方向の中心線を挟んで対向する上下両面に接地用又は電源用のベタパターンを含む配線パターンがそれぞれ形成されるプリント配線板であって、前記基材の上下両面に対向するように形成される前記ベタパターンは、平面視において重合し合う重合領域を有するようにそれぞれ設けられ、前記ベタパターンにおいて重合し得ない領域には応力緩和部を形成することを要旨とする。

この発明によれば、基材の上下両面に対向するように形成されるベタパターンは、平面視において重合し合う重合領域を有するように設けられ、ベタパターンにおいて重合し得ない領域には応力緩和部を形成する。各応力緩和部では、プリント配線板を作成する際や電子部品を実装する際に上又は下に凸状に反るような方向に作用する応力を緩和することができる。よって、基材の厚さ方向の中心線を挟んで対向する上下両面にベタパターンを線対称に均一に配置することができない場合でも、ベタパターンが重合し得ない領域では、応力緩和部によって応力が緩和されており、ベタパターンの重合領域では、上下の応力が相殺される。したがって、ベタパターンの配置位置に制約があったとしても、プリント配線板の反りを抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記応力緩和部は、メッシュ構造からなることを要旨とする。
メッシュ構造は、ベタパターンの厚さ方向にパターン化された孔を複数個形成することで設けることができ、応力緩和部を形成する上で容易である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、複数の前記基材が積層された多層型であることを要旨とする。
多層型のプリント配線板は、基材の厚さ方向の中心線を挟んで対向する上下両面にベタパターンを線対称に均一に配置することができない場合、両面型のプリント配線板と比べて、プリント配線板を作成する際や電子部品を実装する際に上又は下に凸状に反るような方向に作用する応力が大きい。しかしながら、基材の上下両面に対向するように形成されるベタパターンを、平面視において重合し合う重合領域を有するように設け、重合し得ない領域に応力緩和部を形成することで、基材を上又は下に凸となるように反らせようとする応力を緩和させることができる。したがって、多層型のプリント配線板において、ベタパターンの配置位置に制約があったとしても、多層型のプリント配線板の反りを抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記基材の単位面積当りにおける上側の前記ベタパターンの占有率及び下側の前記ベタパターンの占有率を、前記応力緩和部を形成することでほぼ同一としたことを要旨とする。

この発明によれば、基材の単位面積当りにおける上側のベタパターンの占有率及び下側のベタパターンの占有率を、応力緩和部によってほぼ同一にすることで、上側と下側とで基材を反らせようとする応力の大きさが同じで逆方向のものとなる。よって、基材を上又は下に反らせようとする応力を相殺させることができ、プリント配線板の反りを抑制することができる。

この発明によれば、ベタパターンの配置位置に制約があったとしても、プリント配線板の反りを抑制することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１，図２にしたがって説明する。
図１に示す両面型のプリント配線板１０は、絶縁層をなす基材１１の上下両面に第１層の配線パターン１２と第２層の配線パターン１３とが形成されるとともに、ソルダレジスト層１８，１９が形成されてなる。第１層の配線パターン１２は、基材１１の厚さ方向における上側に設けられるとともに、第２層の配線パターン１３は、基材１１の厚さ方向における下側に設けられている。第１層の配線パターン１２及び第２層の配線パターン１３は、基材１１の厚さ方向の中心線Ｌを挟んで対向するようにそれぞれ形成されている。本実施形態のプリント配線板１０では、第１層の配線パターン１２と第２層の配線パターン１３とは、銅箔によって形成されている。なお、図１では、基材１１、各配線パターン１２，１３及びソルダレジスト層１８，１９の各厚み（厚み比率）を誇張して描いている。

図２は、各配線パターン１２，１３において、特にベタパターン１４，１５が形成されている部分を一部拡大するとともに、プリント配線板１０を概略的に示した斜視図である。

基材１１の厚さ方向の中心線Ｌを挟んで対向する上下両面には、ベタパターン１４，１５が基材１１の中心線Ｌを挟んで対向配置されるようにそれぞれ形成されている。第１層のベタパターン１４は、基材１１の厚さ方向における上側に設けられているとともに、第２層のベタパターン１５は、基材１１の厚さ方向における下側に設けられている。本実施形態のプリント配線板１０では、図２に示すように、第１層のベタパターン１４は、例えば、平面視略Ｌ字型をしているとともに、第２層のベタパターン１５は平面視略矩形状をしている。よって、第１層のベタパターン１４と第２層のベタパターン１５とは、パターンの形状がそれぞれ相違する。

第１層のベタパターン１４は、平面視において第２層のベタパターン１５と重合し合う重合領域Ｓ１（図２において斜線を付した領域）を有するように設けられている。また、第１層のベタパターン１４は、第２層のベタパターン１５と重合し得ない領域Ｓ２（図２において斜線を付していない領域）を有している。なお、図２には、一方のベタパターンに対し他方のベタパターンを上下に重ねた時に両ベタパターンの重なる領域と重ならない領域とを分かり易くするために、第２層のベタパターン１５を模した仮想パターンＡ１を二点鎖線で描いている。第１層のベタパターン１４において、第２層のベタパターン１５と重合し得ない領域Ｓ２には、応力緩和部としてのメッシュＭ１が形成されている。メッシュＭ１は、図２に拡大して示すように、第１層のベタパターン１４の厚さ方向に形成される四角形状の複数の孔Ｈが、格子状にパターン化されてなる。メッシュＭ１は、第１層のベタパターン１４の剛性を低減させる。

一方、第２層のベタパターン１５は、平面視において第１層のベタパターン１４と重合し合う重合領域Ｓ３（図２において斜線を付した領域）を有するように設けられている。また、第２層のベタパターン１５は、第１層のベタパターン１４と重合し得ない領域Ｓ４（図２において斜線を付していない領域）を有している。なお、図２には、一方のベタパターンに対し他方のベタパターンを上下に重ねた時に両ベタパターンの重なる領域と重ならない領域とを分かり易くするために、第１層のベタパターン１４を模した仮想パターンＡ２を二点鎖線で描いている。第２層のベタパターン１５において、第１層のベタパターン１４と重合し得ない領域Ｓ４には、応力緩和部としてのメッシュＭ２が形成されている。メッシュＭ２は、図２に拡大して示すように、第１層のベタパターン１４の厚さ方向に形成されるメッシュＭ１のような格子状にパターン化された孔Ｈが、第２層のベタパターン１５の厚さ方向に形成されてなる。メッシュＭ２は、第２層のベタパターン１５の剛性を低減させる。

メッシュＭ１，Ｍ２の製造方法としては、公知の方法であるエッチング処理によって形成される。具体的には、銅箔にエッチング加工を施して所定の形状の孔Ｈを有するメッシュＭ１，Ｍ２を形成する。エッチング工程では、銅箔の片面にフォトレジストにより、所定の形状及び大きさの孔Ｈを有するマスクを形成する。フォトレジストは、ネガ型及びポジ型のいずれであってもよい。次にエッチング処理を行い、銅箔のマスクで覆われていない部分をエッチング除去した後、マスクを除去することにより、メッシュＭ１，Ｍ２が完成する。なお、各ベタパターン１４，１５は、メッシュＭ１，Ｍ２と同期して製作される。

第１層のベタパターン１４及び第２層のベタパターン１５における重合し得ない領域Ｓ２，Ｓ４にメッシュＭ１，Ｍ２をそれぞれ形成することにより、基材１１の単位面積当りにおける第１層のベタパターン１４の占有率と、基材１１の単位面積当りにおける第２層のベタパターン１５の占有率とをほぼ同一となるようにしている。すなわち、第１層のベタパターン１４及び第２層のベタパターン１５の剛性がほぼ同一となる。

このように構成されたプリント配線板１０は、プリント配線板１０を作成する際や電子部品を実装する際に、基材１１の厚さ方向の中心線Ｌに対して上側と下側とで基材１１を上方向又は下方向に凸となるように反らせようする応力の大きさが同じで逆方向のものとなる。よって、基材１１の単位面積当りにおける第１層のベタパターン１４の占有率と、基材１１の単位面積当りにおける第２層のベタパターン１５の占有率とをメッシュＭ１，Ｍ２を形成することでほぼ同一としたことにより、基材１１を上方向又は下方向に反らせようとする応力を相殺させることができる。

第１実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）重合し得ない領域Ｓ２，Ｓ４では、メッシュＭ１，Ｍ２を形成されているので、プリント配線板１０の作成時や電子部品の実装時に上又は下に凸状に反るような方向に作用する応力が緩和される。よって、基材１１の厚さ方向の中心線Ｌを挟んで対向する上下両面に各ベタパターン１４，１５を線対称に均一に配置することができない場合でも、重合し得ない領域Ｓ２，Ｓ４では、メッシュＭ１，Ｍ２によって応力が緩和され、重合領域Ｓ１，Ｓ３では、上下の応力が相殺される。したがって、ベタパターン１４，１５の配置位置に制約があったとしても、プリント配線板１０の反りを抑制することができる。

（２）メッシュＭ１，Ｍ２構造は、ベタパターン１４，１５の厚さ方向にパターン化された孔Ｈを複数個形成することで設けることができ、応力緩和部を形成する上で容易である。

（３）基材１１の単位面積当りにおける第１層のベタパターン１４の占有率及び第２層のベタパターン１５の占有率を、メッシュＭ１，Ｍ２をそれぞれ形成することによってほぼ同一にすることで、基材１１の厚さ方向の中心線Ｌに対して上側と下側とで基材１１を反らせようとする応力の大きさが同じで逆方向のものとなる。よって、基材１１を上方向又は下方向に反らせようとする応力を相殺させることができ、プリント配線板１０の反りを抑制することができる。

（４）各ベタパターン１４，１５の重合し得ない領域Ｓ２，Ｓ４において、各ベタパターン１４，１５の厚さ方向に孔Ｈを形成することによって設けられる残りのベタパターン部分は、余分な周波数を拾ってしまい、ノイズを起こす原因となる虞がある。しかしながら、応力緩和部をメッシュＭ１，Ｍ２構造とした構成は、各ベタパターン１４，１５の厚さ方向にパターン化された孔Ｈを細かく形成することができ、外部から余分な周波数を拾うことによって、ノイズを起こしてしまうことを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図３，図４を用いて説明する。なお、図３，図４において、第１実施形態の図１，図２に付した符号と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示し、その重複する説明を省略する。

図３は、多層型のプリント配線板３０を示す。多層型のプリント配線板３０は、基材１１の上下両面に第１層の配線パターン１２と第２層の配線パターン１３及び絶縁層をなす基材としてのプリプレグ層３１，３２とが積層されるとともに、各プリプレグ層３１，３２の各片面に第３層の配線パターン３３と第４層の配線パターン３４及びソルダレジスト層３８，３９とが積層されてなる。第３層の配線パターン３３は、基材１１の厚さ方向における上側に設けられるとともに、第４層の配線パターン３４は、基材１１の厚さ方向における下側に設けられている。第３層の配線パターン３３及び第４層の配線パターン３４は、基材１１の厚さ方向の中心線Ｌを挟んで対向するようにそれぞれ形成されるとともに、第１層の配線パターン１２及び第２層の配線パターン１３の配置位置よりも中心線Ｌから離れた位置に配置されている。プリプレグ層３１は、第１層の配線パターン１２と第３層の配線パターン３３とによって挟まれるとともに、プリプレグ層３２は、第２層の配線パターン１３と第４層の配線パターン３４とによって挟まれている。本実施形態において第３層の配線パターン３３及び第４層の配線パターン３４は、銅箔によって形成されている。なお、図３では、基材１１、各配線パターン１２，１３，３３，３４、プリプレグ層３１，３２及びソルダレジスト層３８，３９の各厚み（厚み比率）を誇張して描いている。

図４は、各配線パターン１２，１３，３３，３４において、特にベタパターン１４，１５，３５，３６が形成されている部分を一部拡大するとともに、プリント配線板３０を概略的に示した斜視図である。

基材１１の厚さ方向の中心線Ｌを挟んで対向するプリプレグ層３１，３２の上下両面には、ベタパターン３５，３６が基材１１の中心線Ｌを挟んで対向配置されるようにそれぞれ形成されている。第３層のベタパターン３５は、基材１１の厚さ方向における上側に設けられているとともに、第４層のベタパターン３６は、基材１１の厚さ方向における下側に設けられている。本実施形態のプリント配線板３０では、図４に示すように、第３層のベタパターン３５は平面視略凹字型をしているとともに、第４層のベタパターン３６は平面視略矩形状をしている。よって、第３層のベタパターン３５と第４層のベタパターン３６とは、パターンの形状がそれぞれ相違する。

第３層のベタパターン３５は、平面視において第４層のベタパターン３６と重合し合う重合領域Ｓ５（図４において斜線を付した領域）を有するように設けられている。また、第３層のベタパターン３５は、第４層のベタパターン３６と重合し得ない領域Ｓ６（図４において斜線を付していない領域）を有している。なお、図４には、一方のベタパターンに対し他方のベタパターンを上下に重ねた時に両ベタパターンの重なる領域と重ならない領域とを分かり易くするために、第４層のベタパターン３６を模した仮想パターンＡ３を二点鎖線で描いている。第３層のベタパターン３５において、第４層のベタパターン３６と重合し得ない領域Ｓ６には、応力緩和部としてのメッシュＭ３が形成されている。メッシュＭ３は、図２に拡大して示すように、第１層のベタパターン１４の厚さ方向に形成されるメッシュＭ１のような格子状にパターン化された孔Ｈが、第３層のベタパターン３５の厚さ方向に形成されてなる。メッシュＭ３は、第３層のベタパターン３５の剛性を低減させる。

一方、第４層のベタパターン３６は、平面視において第３層のベタパターン３５と重合し合う重合領域Ｓ７（図４において斜線を付した領域）を有するように設けられている。また、第４層のベタパターン３６は、第３層のベタパターン３５と重合し得ない領域Ｓ８（図４において斜線を付していない領域）を有している。なお、図４には、一方のベタパターンに対し他方のベタパターンを上下に重ねた時に両ベタパターンの重なる領域と重ならない領域とを分かり易くするために、第３層のベタパターン３５を模した仮想パターンＡ４を二点鎖線で描いている。第４層のベタパターン３６において、第３層のベタパターン３５と重合し得ない領域Ｓ８には、応力緩和部としてのメッシュＭ４が形成されている。メッシュＭ４は、図２に拡大して示すように、第１層のベタパターン１４の厚さ方向に形成されるメッシュＭ１のような格子状のパターン化された孔Ｈが、第４層のベタパターン３６の厚さ方向に形成されてなる。メッシュＭ４は、第４層のベタパターン３６の剛性を低減させる。

メッシュＭ３，Ｍ４の製造方法としては、公知の方法であるエッチング処理によって形成され、その具体的な方法は、メッシュＭ１，Ｍ２の製造方法と同一であり、その重複する説明を省略する。

第３層のベタパターン３５及び第４層のベタパターン３６における重合し得ない領域Ｓ６，Ｓ８にメッシュＭ３，Ｍ４をそれぞれ形成することにより、プリプレグ層３１の単位面積当りにおける第３層のベタパターン３５の占有率と、プリプレグ層３２の単位面積当りにおける第４層のベタパターン３６の占有率とをほぼ同一となるようにしている。すなわち、第３層のベタパターン３５及び第４層のベタパターン３６の剛性がほぼ同一となる。プリント配線板３０の厚み方向の中心線Ｌに対して対となるベタパターン、本実施形態の場合、第１層のベタパターン１４と第２層のベタパターン１５との組み合わせ及び第３層のベタパターン３５と第４層のベタパターン３６との組み合わせにおいて、各ベタパターン１４，１５，３５，３６の占有率に一致性を持たせている。

多層型のプリント配線板３０は、基材１１の厚さ方向の中心線Ｌを挟んで対向する上下両面にベタパターンを線対称に均一に配置することができない場合、第１実施形態の両面型のプリント配線板１０と比べて、プリント配線板３０を作成する際や電子部品を実装する際に上又は下に凸状に反るような方向に作用する応力が大きい。しかし、プリント配線板３０は、第１層のベタパターン１４と第２層のベタパターン１５との組み合わせ及び第３層のベタパターン３５と第４層のベタパターン３６との組み合わせにおいて、各ベタパターン１４，１５，３５，３６の占有率に一致性を持たせることで、基材１１を上方向又は下方向に反らせようとする応力を相殺させる。

第２実施形態では、第１実施形態の（１）〜（４）に対応する効果を得ることができるとともに、以下の効果を得ることができる。
（５）多層型のプリント配線板３０において、ベタパターンの配置位置に制約があったとしても、多層型のプリント配線板３０の反りを抑制することができる。

なお、本実施形態では以下のような実施形態も可能である。
○ 上記各実施形態において、重合し得ない領域Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８を完全にメッシュ構造にしなくてもよい。この場合、プリント配線板１０，３０の厚み方向の中心線Ｌに対して対となる各ベタパターン１４，１５，３５，３６の占有率がほぼ同一であることが好ましく、メッシュを構成する複数の孔Ｈの大きさを適宜変更して各ベタパターン１４，１５，３５，３６の占有率に一致性を持たせるとよい。

○ 上記各実施形態において、メッシュＭ１〜Ｍ４を構成する複数の孔Ｈは、四角形状に限らず、例えば、丸状であってもよいが、メッシュＭ１〜Ｍ４を構成する複数の孔Ｈの形状がパターン化されていることが好ましい。

○ 上記各実施形態において、各配線パターン１２，１３，３３，３４を構成する金属は銅に限らず他の金属、例えば、銀、アルミでもよい。
○ 本発明は、配線パターンが５層以上形成されたプリント配線板に適用してもよいが、プリント配線板は、配線パターンが偶数層からなる構成が好ましい。

第１実施形態のプリント配線板を示す断面図。 第１実施形態のプリント配線板を概略的に示す斜視図。 第２実施形態のプリント配線板を示す断面図。 第２実施形態のプリント配線板を概略的に示す斜視図。

符号の説明

１０，３０…プリント配線板、１１…基材、１２…第１層の配線パターン、１３…第２層の配線パターン、１４…第１層のベタパターン、１５…第２層のベタパターン、３１，３２…基材としてのプリプレグ層、３３…第３層の配線パターン、３４…第４層の配線パターン、３５…第３層のベタパターン、３６…第４層のベタパターン、Ｌ…中心線、Ｍ１〜Ｍ４…応力緩和部としてのメッシュ、Ｈ…メッシュを構成する孔、Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７…重合領域、Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８…重合し得ない領域。

Claims (4)

1. 基材の厚さ方向の中心線を挟んで対向する上下両面に接地用又は電源用のベタパターンを含む配線パターンがそれぞれ形成されるプリント配線板であって、
   前記基材の上下両面に対向するように形成される前記ベタパターンは、平面視において重合し合う重合領域を有するようにそれぞれ設けられ、前記ベタパターンにおいて重合し得ない領域には応力緩和部を形成することを特徴とするプリント配線板。
2. 前記応力緩和部は、メッシュ構造からなる請求項１に記載のプリント配線板。
3. 複数の前記基材が積層された多層型であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプリント配線板。
4. 前記基材の単位面積当りにおける上側の前記ベタパターンの占有率及び下側の前記ベタパターンの占有率を、前記応力緩和部を形成することでほぼ同一としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のプリント配線板。

Images