JP2017011053A - プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路及びその絶縁信頼性評価試験方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図10〜図13に従来例の評価回路200を示す。図10は従来例の評価回路200の透視平面図、図11は図10に示した評価回路200のf断面位置線に該当する断面図、図12は図10に示した評価回路200のg断面位置線に該当する断面図、図13は図10に示した評価回路200のh断面位置線に該当する断面図である。
図10に示すように、従来例の評価回路200は、複数の上部導体層12(実線部)と、複数の下部導体層13(鎖線部)と、複数の層間接続回路用のビア14とビア33とを有する。
図11及び12に示すように、この評価回路200は、絶縁層19と、その一方の面に設けられた複数の上部導体層12と、他方の面に設けられた複数の下部導体層13とを有する銅張積層板に、内壁導体層15を有する層間接続回路用のビア14とビア33が複数設けられたものである。複数の上部導体層12(実線部)と、複数の下部導体層13(鎖線部)とは、複数の層間接続回路用のビア14の内壁導体層15を介して、電気回路用の配線201(以下、「電気配線201」ともいう)を構成し、複数の層間接続回路用のビア33の内壁導体層15を介して、電気回路用の配線202(以下、「電気配線202」ともいう)を構成している。
図10〜12に示すように、該電気配線201は、複数の上部導体層12(実線部)と、複数の下部導体層13(鎖線部)とが、層間接続回路用のビア14の内壁導体層15を介して、直列のチェーン配線を形成し、該電気配線202は、複数の上部導体層12(実線部)と、複数の下部導体層13(鎖線部)とが、層間接続回路用のビア33の内壁導体層15を介して、直列のチェーン配線を形成している。
図10及び13に示すように、該2つの直列のチェーン配線(電気配線201と電気配線202)は、ビア14とビア33間の壁間絶縁距離Oを保って、評価回路200の面方向に向かって、平行に設けられている。
このように、従来例の評価回路200では、平行するチェーン配線間のビア14とビア33との間に壁間絶縁距離Oを設けることで、絶縁信頼性を評価していた。
評価回路に生じた絶縁劣化部位を観察する方法として、層間接続回路間の抵抗値を基に絶縁劣化が発生したビアを特定し、該ビアを含む基板の断面観察が行われる。その際、評価回路のビアは電気配線で繋がっているため、ビア間で電気配線を一箇所ずつ切断しながら、その都度、抵抗値を確認する必要があり、絶縁劣化が生じたビアを特定することは容易ではなかった。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[9]を提供する。
[1]絶縁層と、
前記絶縁層によって厚み方向に隔てられた上部回路群と下部回路群と、
前記上部回路群と前記下部回路群との間における前記絶縁層を貫通する複数のビアを有するビア列と、を備え、
前記上部回路群は少なくとも2つの上部回路を有し、
前記下部回路群は少なくとも2つの下部回路を有し、
前記少なくとも2つの上部回路のうち2つの上部回路、前記少なくとも2つの下部回路のうち2つの下部回路、及び前記複数のビアが、電源のプラス極に接続される電気回路(P)、及びマイナス極に接続される電気回路(N)を形成し、
前記ビア列は、前記複数のビアのうち、電気回路(P)に接続されたビア(p)、電気回路(N)に接続されたビア(n)を有し、
前記ビア列は、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とが交互になるように、複数の繰り返しの単位を有し、
前記電気回路(P)と前記電気回路(N)との壁間絶縁距離が、ビア(p)と、これに隣接するビア(n)との間で最も近接する、プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
[2]前記繰り返し単位を構成する、前記1つ以上のビア(p)が2つのビア(p)であり、前記1つ以上のビア(n)が2つのビア(n)である、上記[1]に記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
[3]絶縁層と、
前記絶縁層によって厚み方向に隔てられた上部回路群と下部回路群と、
それぞれが、前記上部回路群と前記下部回路群との間における前記絶縁層を貫通する複数のビアを有する5つのビア列と、を備え、
前記上部回路群は少なくとも2つの上部回路を有し、
前記下部回路群は少なくとも2つの下部回路を有し、
前記少なくとも2つの上部回路のうち2つの上部回路、前記少なくとも2つの下部回路のうち2つの下部回路、及び前記複数のビアが、電源のプラス極に接続される電気回路(P)、及びマイナス極に接続される電気回路(N)を形成し、
各ビア列のそれぞれは、前記複数のビアのうち、電気回路(P)に接続されたビア(p)、電気回路(N)に接続されたビア(n)、及び電気回路(P)にも電気回路(N)にも接続されていないビア(f)から選ばれる1種以上の複数のビアを有し、
各ビア列に対応する複数のビアは、均一なピッチ間隔で直線上に形成されており、
前記5つのビア列のうちビア列Aは、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Bは、ビア列Aの一方の隣に設けられ、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(f)とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(f)とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Cは、ビア列Bのビア列Aとは反対側の隣に設けられ、1つ以上のビア(p)を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Dは、ビア列Aの他方の隣に設けられ、1つ以上のビア(f)とこれに続く1つ以上のビア(n)とを繰り返しの単位として、1つ以上のビア(f)とこれに続く1つ以上のビア(n)とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Eは、ビア列Dのビア列Aとは反対側の隣に設けられ、1つ以上のビア(n)を有し、
前記ビア列A、ビア列B、及びビア列Dの繰り返し単位を構成するビア(p)、ビア(n)、及びビア(f)の数が各々同一であり、
前記電気回路(P)と前記電気回路(N)との壁間絶縁距離が、ビア列Aのビア(p)と、これに隣接するビア列Aのビア(n)との間で最も近接する、プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
[4]前記ビア列A、ビア列B、及びビア列Dの繰り返し単位を構成する、前記1つ以上のビア(p)が2つのビア(p)であり、前記1つ以上のビア(n)が2つのビア(n)であり、前記1つ以上のビア(f)が2つのビア(f)である、上記[3]に記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
[5]前記ビア列Aのビア(n)と前記ビア列Bのビア(f)とが隣り合う位置にあり、前記ビア列Aのビア(p)と前記ビア列Dのビア(f)とが隣り合う位置にある、上記[3]又は[4]に記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
[6]前記ビア列A〜Eが、互いに平行に並び、かつ、互いに列間隔が略等しい、上記[3]〜[5]のいずれかに記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
[7]前記ビア列A〜Eの列間隔が、各列のビアのピッチ間隔と略等しい、上記[3]〜[6]のいずれかに記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
[8]前記ビア(p)と、これに隣接するビア(n)との壁間絶縁距離が、0.1〜1.5mmである、上記[1]〜[7]のいずれかに記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路
[9]上記[1]〜[8]のいずれかに記載の絶縁信頼性評価回路のプラス極に接続される電気回路(P)とマイナス極に接続される電気回路(N)に電源を接続し、吸湿環境下で電圧を印加して、ビア間の絶縁抵抗を測定する、プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価試験方法。
本発明の評価回路は、絶縁層と、
前記絶縁層によって厚み方向に隔てられた上部回路群と下部回路群と、
前記上部回路群と前記下部回路群との間における前記絶縁層を貫通する複数のビアを有するビア列と、を備え、
前記上部回路群は少なくとも2つの上部回路を有し、
前記下部回路群は少なくとも2つの下部回路を有し、
前記少なくとも2つの上部回路のうち2つの上部回路、前記少なくとも2つの下部回路のうち2つの下部回路、及び前記複数のビアが、電源のプラス極に接続される電気回路(P)、及びマイナス極に接続される電気回路(N)を形成し、
前記ビア列は、前記複数のビアのうち、電気回路(P)に接続されたビア(p)、電気回路(N)に接続されたビア(n)を有し、
前記ビア列は、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とが交互になるように、複数の繰り返しの単位を有し、
前記電気回路(P)と前記電気回路(N)との壁間絶縁距離が、ビア(p)と、これに隣接するビア(n)との間で最も近接する、プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路である。
本発明の評価回路は、前記電気回路(P)と前記電気回路(N)とが、ビア(p)と、これに隣接するビア(n)との間で最も近接し、該ビア(p)とビア(n)との間が絶縁測定部位となるため、従来の評価回路より絶縁劣化部位の特定が容易となる。
前記絶縁層によって厚み方向に隔てられた上部回路群と下部回路群と、
それぞれが、前記上部回路群と前記下部回路群との間における前記絶縁層を貫通する複数のビアを有する5つのビア列と、を備え、
前記上部回路群は少なくとも2つの上部回路を有し、
前記下部回路群は少なくとも2つの下部回路を有し、
前記少なくとも2つの上部回路のうち2つの上部回路、前記少なくとも2つの下部回路のうち2つの下部回路、及び前記複数のビアが、電源のプラス極に接続される電気回路(P)、及びマイナス極に接続される電気回路(N)を形成し、
各ビア列のそれぞれは、前記複数のビアのうち、電気回路(P)に接続されたビア(p)、電気回路(N)に接続されたビア(n)、及び電気回路(P)にも電気回路(N)にも接続されていないビア(f)から選ばれる1種以上の複数のビアを有し、
各ビア列に対応する複数のビアは、均一なピッチ間隔で直線上に形成されており、
前記5つのビア列のうちビア列Aは、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Bは、ビア列Aの一方の隣に設けられ、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(f)とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(f)とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Cは、ビア列Bのビア列Aとは反対側の隣に設けられ、1つ以上のビア(p)を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Dは、ビア列Aの他方の隣に設けられ、1つ以上のビア(f)とこれに続く1つ以上のビア(n)とを繰り返しの単位として、1つ以上のビア(f)とこれに続く1つ以上のビア(n)とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Eは、ビア列Dのビア列Aとは反対側の隣に設けられ、1つ以上のビア(n)を有し、
前記ビア列A、ビア列B、及びビア列Dの繰り返し単位を構成するビア(p)、ビア(n)、及びビア(f)の数が各々同一であり、
前記電気回路(P)と前記電気回路(N)との壁間絶縁距離が、ビア列Aのビア(p)と、これに隣接するビア列Aのビア(n)との間で最も近接する、プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路である。
図1は本発明の用語を説明する図である。
本発明におけるピッチ間隔とは、各ビア列の隣り合うビア100の中心間距離(図1のL)のことであり、列間隔とは、隣り合うビア列の隣り合う位置のビア100の中心間距離(図1のM)のことである。ビア径とはビア100の直径(図1のN)のことである。また、壁間絶縁距離とは、ビア100の内壁絶縁距離(図1のO)のことである。
図2は本発明の評価回路1の透視平面図、図3は図2に示した本発明の評価回路1のa断面位置線に該当する断面図、図4は図2に示した本発明の評価回路1のb断面位置線に該当する断面図、図5は図2に示した本発明の評価回路1のc断面位置線に該当する断面図、図6は図2に示した本発明の評価回路1のd断面位置線に該当する断面図、図7は図2に示した本発明の評価回路1のe断面位置線に該当する断面図、図8は図6のVIII−VIII線の断面図、図9は図7のIX−IX線の断面図である。
評価回路1は、絶縁層2と、絶縁層2によって厚み方向に隔てられた上部回路群20と、下部回路群30と、5つのビア列A〜Eとを備える。
ビア列A〜Eのそれぞれは、上部回路群20と下部回路群30との間における絶縁層2を貫通する複数のビア3〜5を有する。
上部回路群20と、下部回路群30と、複数のビア3〜5とは、電源のプラス極に接続される電気回路(P)101、及びマイナス極に接続される電気回路(N)102を形成する。
本発明の評価回路1の絶縁信頼性評価試験は、電気回路(P)101に電源のプラス極を、電気回路(N)102に電源のマイナス極を接続し、電圧を印加する方法により行われる。
絶縁層2は、その一方の面に上部回路群20と、他方の面に下部回路群30とを有する。
絶縁層2は、板状の形状を有するものであり、その厚さは、絶縁信頼性評価の目的に応じて適宜選択すればよい。絶縁層2の厚さとしては、例えば、0.1〜2mmとすることができる。
絶縁層2の材質は、絶縁信頼性評価の目的に応じて適宜選択すればよい。絶縁層2の材質としては、例えば、樹脂フィルム、無機フィラー含有樹脂フィルム、プリプレグ等を使用することができる。
プリプレグとしては、ガラスクロス、フェルト等の織布、紙などの基材と、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シアネートエステル樹脂、変性PPE、PTFE等の樹脂とを有するプリプレグを使用することができる。このようなプリプレグは1枚だけ使用してもよく、複数枚を積層して使用してもよい。
ビア3〜5は、上部回路群20と下部回路群30との間における絶縁層2を貫通する孔であって、その内壁に内壁導体層11を有するものである。
また、各々のビア3〜5は、ランド8を有する。
上部回路群20及び下部回路群30は、絶縁層2によって厚み方向に隔てられた回路である。
上部回路群20は、絶縁層2の一方の面に形成されており、下部回路群30は絶縁層2の他方の面に形成されている。
上部回路群20は2つの上部回路21、22を有し、下部回路群30は2つの下部回路31、32を有する。
複数のビア3〜5の内壁導体層11が、2つの上部回路21、22、及び2つの下部回路31、32に接続することにより、2つの上部回路21、22、2つの下部回路31、32、及び複数のビア3〜5が、電源のプラス極に接続される電気回路(P)101、及び電源のマイナス極に接続される電気回路(N)102を形成する。
すなわち、上部回路群20は、電気回路(P)101を構成する上部回路21と、電気回路(N)102を構成する上部回路22との2つを有する。また、下部回路群30は、電気回路(P)101を構成する下部回路31と、電気回路(N)102を構成する下部回路32との2つを有する。
なお、本発明の評価回路における上部回路群及び下部回路群は、評価回路1のように、各々が、電気回路(P)及び電気回路(N)の2つの回路を有するものであるが、更に、これらのいずれにも接続されていないダミー回路を有していてもよい。
5つのビア列A〜Eは、上部回路群20と下部回路群30との間における絶縁層2を貫通する複数のビア3〜5を有する。
5つのビア列A〜Eのそれぞれは、複数のビア3〜5のうち、電気回路(P)101に接続されたビア(p)3、電気回路(N)102に接続されたビア(n)5、及び電気回路(P)101にも電気回路(N)102にも接続されていないビア(f)4から選ばれる1種以上の複数のビアを有する。
ビア列Aは、1つ以上のビア(p)3とこれに続く1つ以上のビア(n)5とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)3とこれに続く1つ以上のビア(n)5とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有する。
ビア列Bは、ビア列Aの一方の隣に設けられ、1つ以上のビア(p)3とこれに続く1つ以上のビア(f)4とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)3とこれに続く1つ以上のビア(f)4とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有する。
ビア列Cは、ビア列Bのビア列Aとは反対側の隣に設けられ、1つ以上のビア(p)3を有する。
ビア列Dは、ビア列Aの他方の隣に設けられ、1つ以上のビア(f)4とこれに続く1つ以上のビア(n)5とを繰り返しの単位として、1つ以上のビア(f)4とこれに続く1つ以上のビア(n)5とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有する。
ビア列Eは、ビア列Dのビア列Aとは反対側の隣に設けられ、1つ以上のビア(n)5を有する。
ビア列A、ビア列B、及びビア列Dの繰り返し単位を構成するビア(p)3、ビア(n)5、及びビア(f)4の数が各々同一である。
図2において、最上側のビア列C、その下に位置するビア列B、その下に位置するビア列A、その下に位置するビア列D、その下に位置するビア列Eのビアのピッチ間隔Lは均一で等しく、各々の列間隔Mはビアのピッチ間隔Lと等しく設けられている。その結果、電気回路(P)101と電気回路(N)102との壁間絶縁距離が、ビア列Aのビア(p)3と、これに隣接するビア列Aのビア(n)5との間で最も近接する。
本発明の評価基板(1)は、同様の観点から、ビア列A〜Eを、互いに平行に並び、かつ、互いに列間隔Mを略等しくしてもよく、ビア列A〜Eの列間隔Mを、各列のビアのピッチ間隔Lと略等しくしてもよい。
各ビア列A〜Eの列間隔Mとしては、評価の目的に応じて適宜選択すればよいが、例えば、0.1〜1.5mmとすることができる。
各ビア列A〜Eのピッチ間隔Lとしては、評価の目的に応じて適宜選択すればよいが、例えば、0.1〜1.5mmとすることができる。
すなわち、本発明の評価回路(1)においては、ビア列A、ビア列B、及びビア列Dの繰り返し単位を構成する、1つ以上のビア(p)は、2つのビア(p)であってもよく、1つ以上のビア(n)は、2つのビア(n)であってもよく、1つ以上のビア(f)は、2つのビア(f)であってもよい。
この場合、電気回路(P)においては、ビア列Aにおける隣接する2つのビア(p)を互いに接続し、かつ該ビア列Aの隣接する2つのビア(p)を、各々隣接するビア列Bにおけるビア(p)を介して、ビア列Cにおけるビア(p)に接続することができる。このとき、ビア列Bのビア(p)と直接接続されるビア列Cにおける隣接する2つのビア(p)は、ビア列B及びビア列Aのビア(p)を介して互いに接続されているため、互いに直接接続させる必要がなく、電気回路(P)は枝分かれすることがない。
同様に、電気回路(N)においては、ビア列Aにおける隣接する2つのビア(n)を互いに接続し、かつ該ビア列Aの隣接する2つのビア(n)を、各々隣接するビア列Dにおけるビア(n)を介して、ビア列Eにおけるビア(n)に接続することができる。このとき、ビア列Dのビア(n)と直接接続されるビア列Eにおける隣接する2つビア(n)は、ビア列D及びビア列Aのビア(n)を介して互いに接続されているため、互いに直接接続させる必要がなく、電気回路(N)は枝分かれすることがない。このようにすることで、試験前の配線不良がわかりやすくなるため、好ましい。
図3、図5、及び図6の断面図に示すとおり、ビア列A、ビア列D、及びビア列Eのビア(n)5は、その内壁導体層11が、上部導体層6から下部導体層7に至るように形成されており、ビア(n)5の内壁導体層11は、電気回路(N)102を形成する上部導体層6又は下部導体層7の少なくとも一方と接続され、ビア列Aとビア列Dとビア列Eのビア(n)5間が接続されている。
図6と図8、及び図7と図9に示すとおり、ビア列Bとビア列Dのビア(f)4は、その内壁導体層11が、上部導体層6から下部導体層7に至るように形成されており、ビア(f)4の内壁導体層11と接続する上部導体層6及び下部導体層7は、電気回路(P)101及び電気回路(N)102を形成する上部回路又は下部回路のいずれとも接続されていない。
これにより、電気回路(P)101は、ビア列Aとビア列Bとビア列Cのビア(p)3間を接続する電気配線からなり、電気回路(N)102は、ビア列Aとビア列Dとビア列Eのビア(n)5間を接続する電気配線からなるので、電気回路(P)101と電気回路(N)102との壁間絶縁距離Oが最近接する箇所がビア列Aとなる。
その結果、ピッチ間隔Lと列間隔Mを同値でビアを形成しても、絶縁信頼性評価試験時にビア列Aとビア列Bとビア列Cとを接続する電気回路(P)101にプラスの電源を接続し、ビア列Aとビア列Dとビア列Eとを接続する電気回路(N)102にマイナスの電源を接続することにより、ビア列Aの層間接続回路部での絶縁信頼性評価試験が可能となる。
また、ビア列Aは、1つ以上のビア(p)3とこれに続く1つ以上のビア(n)5とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)3とこれに続く1つ以上のビア(n)5とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を同一直線上に有するため、層間接続回路部の絶縁信頼性を評価する部位が、ビア列Aに形成されたビア間を結ぶ2本の接線に挟まれた範囲となる。
その結果、絶縁劣化が発生した評価回路の、ビア列Aのビア間を結ぶ2本の接線に挟まれた部位のいずれか一方の接線の側より研磨等により、他方の側の接線方向に断面観察位置を進めていくことで、絶縁劣化部位を特定することができる。
以上のとおり、本発明の評価回路は、従来の評価回路に対して層間接続回路部であるビアの形成密度が高くなり、絶縁層とする材料のドリル加工性の影響が絶縁信頼性に現れ易くなることで、プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価試験に関して、材料の良否判定に要する時間が短く、かつ、絶縁劣化部位の特定及び観察が可能となる。
本発明のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価試験方法(以下、単に「絶縁信頼性評価試験方法」ともいう)は、本発明の評価回路のプラス極に接続される電気回路(P)とマイナス極に接続される電気回路(N)に電源を接続し、吸湿環境下で電圧をかけて、ビア間の絶縁抵抗を測定する方法である。
図2に示す本発明の評価回路1の電気回路(P)101に接続する電源接続用端子9に電源のプラス極を、本発明の評価回路1の電気回路(N)102に接続する電源接続用端子10に電源のマイナス極を接続する。このようにして、通常、評価回路を構成する2つの電気配線のすべてに逆性の電源を接続する。
次に、この電源から電圧を印加し、絶縁抵抗値が一定以下になる時間を計測する。その結果から試験に供した評価回路の寿命を計算することができる。
評価試験の際、劣化加速条件となるように、評価試験雰囲気は吸湿条件下とする。例えば、温度85℃、湿度85%RH、又は40℃、90〜95%RHの定常加湿試験を採用してもよい。さらに、半導体実装基板では、半導体デバイスの評価試験を想定した温度110〜130℃、湿度85%RH等の高度加速寿命試験(HAST)も採用することができる。
本発明の評価回路として、図2に示す構成を有する評価回路を作製した。以下にその手順を示す。
絶縁層として、ポリフェニレンエーテル(旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名:S202A)50質量部、ブタジエンポリマー(日本曹達株式会社製、商品名:B−3000)100質量部、2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン(大和化成工業株式会社製、商品名:BMI−4000)40質量部、及び1,1−ビス(t−ヘキシルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(日本油脂株式会社製、商品名:パーヘキサTMH)0.5質量部からなるポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーと、球状シリカ(株式会社アドマテックス製、商品名:SO−25R)110質量部と、エチレンビステトラブロモフタルイミド(アルベマール社製、商品名:BT−93W)70質量部と、α、α’−ビス(t−ブチルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン(日本油脂株式会社製、商品名:パーブチルP)5質量部とからなる樹脂組成物と、厚さ0.1mmのガラスクロス(日東紡績株式会社製、商品名GA−7010)とからなるプリプレグを6枚と、銅箔(三井金属鉱業株式会社製、商品名:3EC−VLP−18)とを積層してなる絶縁層厚み0.6mmの銅張積層板を準備した。
該銅張積層板に対して、ビア(ビア径0.3mm)を、0.6mmのピッチ間隔(壁間絶縁距離0.3mm)で直線上に8個設けてビア列を形成した後、同様のビア列を列間距離が0.6mmとなる間隔で、平行、かつ、各列間の各ビアが列に対して90度の方向で隣り合うように、5列、形成した後、無電解めっき及び電解めっきを行い、ビア内壁面に厚さ0.02mmの金属導体層が形成されるように銅張積層板にめっきを施した。
次いで、めっきを施した後の銅張積層板の表面上に、エッチング性のレジスト層を形成して焼付け、現像して、所定のパターンに形成後、ビア入口をマスクした後、エッチング、及び剥離等の工程を経て、銅張積層板の一方の面にビアとビアの間を接続する電気回路(p)101となる電気配線である実線回路と電気回路(N)102となる電気配線である実線回路及び電気配線と接続しないランドを所定の位置に形成し、該銅張積層板の他方の面にも、前記同様にビアとビアの間を接続する電気回路(P)101と電気回路(N)102となる電気配線である鎖線回路と鎖線回路及び電気配線と接続しないランドを所定の位置に形成し、ビア内壁の導体層を介して両面の電気回路(P)101となる実線回路と鎖線回路及び電気回路(N)102となる実線回路と鎖線回路が連続で接続されるように電気配線を形成してなる評価回路を作製した。
ビアのピッチ間隔を0.5mm(壁間絶縁距離0.2mm)、列間隔を0.5mmとした以外は、実施例1と同様にして評価回路を作製した。
ビア径を0.2mmに変更し、ピッチ間隔を0.4mm(壁間絶縁距離0.2mm)、列間隔を0.4mmとした以外は、実施例1と同様にして評価回路を作製した。
絶縁層として、ポリフェニレンエーテル(SABICイノベーティブプラスチック社製、商品名:PPO640)32.4質量部、p−アミノフェノール(試薬)0.44質量部、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン(大和化成工業株式会社製、商品名:BMI−1000)1.46質量部、t−ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート(日本油脂株式会社製、商品名:パーブチルI)0.65質量部、及びナフテン酸マンガン(試薬)0.05質量部からなるポリフェニレンエーテル誘導体と、2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン(大和化成工業株式会社製、商品名:BMI−4000)30.4質量部、及び2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン(和歌山精化工業株式会社製、商品名:BAPP)4.6質量部からなる熱硬化性樹脂と、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン(試薬)0.1質量部と、球状シリカ(株式会社アドマテックス製:商品名:SO−25R)63質量部と、ジアルキルホスフィン酸アルミニウム塩(クラリアント社製、商品名:OP−935)6質量部と、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド(三光株式会社製、商品名:HCA−HQ)5質量部と、α、α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(日本油脂株式会社製、商品名:パーブチルP)0.7質量部と、イソシアネートマスクイミダゾール(第一工業株式会社製、商品名:G−8009L)0.7質量部とからなる樹脂組成物と、厚さ0.1mmのガラスクロス(日東紡績株式会社製、商品名GA−7010)とからなるプリプレグ6枚と、銅箔(三井金属鉱業株式会社製、商品名:3EC−VLP−18)とを積層してなる絶縁層厚み0.6mmの銅張積層板を準備した。絶縁層として該銅張積層板を用いた以外は、実施例1と同様にして評価回路を作製した。
絶縁層を、実施例4で用いた銅張積層板とした以外は、実施例2と同様にして評価回路を作製した。
絶縁層を、実施例4で用いた銅張積層板とした以外は、実施例3と同様にして評価回路を作製した。
比較用の評価回路として、図10に示す構成を有する評価回路を作製した。以下にその手順を示す。
絶縁層として、実施例1で用いた銅張積層板を準備した。
該銅張積層板に対して、ビア(ビア径0.3mm)を1.0mmのピッチ間隔で直線上に複数個設けてビア列を形成した後、その列の隣にビアが0.5mmの列間隔で隣り合うように平行に同様のビア列を形成した後、無電解めっき及び電解めっきを行い、ビア内壁面に厚さ0.02mmの金属導体層が形成されるようにめっきを施した。
次いでめっきを施した後の銅張積層板の表面上に耐エッチング性のレジスト層を形成して焼付け、現像して、所定のパターンを形成し、ビア入口をマスクした後、エッチング、及び剥離等の工程を経て、銅張積層板の一方の面に1.0mmのピッチ間隔で直線上に形成されたビアとビアの間を接続した複数の実線回路が0.5mmの列間隔で平行に形成され、該銅張積層板の他方の面にも複数の鎖線回路が0.5mmの列間隔で平行に形成され、ビア内壁の導体層を介して両面の鎖線回路と実線回路とが連続で接続されるように電気配線を形成してなる平行な2本の電気配線からなる評価回路を作製した。
絶縁層として、実施例4で用いた銅張積層板を用いたこと以外は、比較例1と同様にして評価回路を作製した。
評価回路のドリル加工性は、評価回路を樹脂(エピコート815〔登録商標、三菱化学株式会社製〕及びトリエチレンテトラミンを混合したもの)で注形し、樹脂が硬化した後、該評価回路のビアを結ぶ接線に該当する位置よりビア壁面と平行にビアの直径の半分の位置まで断面研磨した。その研磨面を観察して、ビア壁面位置から絶縁層内部方向に生じているガラスクロスと樹脂の界面の剥離長さ(ビア壁面位置から剥離の先端までの距離)を評価した。なお、ビアは20個を観察し、ビア毎の最大剥離長さを用い、平均値を算出した。
評価回路の吸湿絶縁信頼性は、評価回路を評価回路の表面温度が最高260℃となる条件でリフロー処理を8回繰り返し、さらに温度85℃、湿度85%RHに調整された槽内に160時間放置した後、該評価回路の電気配線の各端子に、電源のプラス極とマイナス極とを交互に接続して6Vの電圧を印加し、温度130℃、湿度85%RHの温湿度条件下で、電気配線間の吸湿絶縁抵抗を絶縁抵抗計(イオンマイグレーションテスター、IMV株式会社製、商品名:MIG−8600B)で測定した。なお、絶縁劣化の判定は吸湿絶縁抵抗値が106Ω以下に達したときとした。
絶縁劣化が生じた評価回路の表面部分の観察を行い、表面部分に絶縁劣化の痕跡がない場合は、該評価回路を樹脂(エピコート815〔登録商標、三菱化学株式会社製〕及びトリエチレンテトラミンを混合したもの)で注形し、樹脂を常温(25℃)で硬化させた後、ビア列Aのビア間を接点で結ぶ2本の接線のいずれか一方の接線に該当する位置よりビア壁面と平行に反対側の接線方向に断面研磨を進めて、層間接続回路と層間接続回路の間の絶縁層内部に生じた絶縁劣化部位に至ったところで半導体検査顕微鏡(オリンパス株式会社製、商品名:MX50 A/T)を用いて断面観察を実施した。
これに対して、比較例1と同じ樹脂が絶縁層を構成する実施例1〜3において、最近接壁間絶縁距離が0.2mmである実施例2及び3の評価回路は、比較例1と同程度の剥離長さを有しているにもかかわらず、実施例2は279時間、実施例3は282時間が経過したところでCAFによる絶縁劣化が確認された。一方、最近接壁間絶縁距離が0.3mmである実施例1の評価回路は、1000時間の試験で絶縁劣化は生じなかった。すなわち、実施例1〜3の評価回路を用いることにより、従来の評価回路である比較例1よりも短い試験時間でプリント配線板層間接続回路部の良否判定が可能であることが確認できた。
また、比較例2と同じ樹脂が絶縁層を構成する実施例4〜6では、1000時間の試験で絶縁劣化は生じなかった。実施例4〜6と実施例1〜3とを比較することにより、実施例4〜6で作製した積層板が、実施例1〜3で作製した積層板より、絶縁信頼性に優れていると判断することができる。
これらのことから、本発明の評価回路を用いることにより、プリント配線板層間接続回路部の耐絶縁信頼性に関して、従来よりも短い試験時間で良否判定が可能であることが確認できた。さらに、絶縁劣化部位の特定が容易であり、その原因がCAFによる絶縁劣化であることを確認することができた。
2 絶縁層
3 ビア(p)
4 ビア(f)
5 ビア(n)
6 上部導体層
7 下部導体層
8 ランド
9 端子
10 端子
11 内壁導体層
12 上部導体層
13 下部導体層
14 ビア
33 ビア
15 内壁導体層
16 ランド
17 端子
18 端子
19 絶縁層
20 上部回路群
21 上部回路
22 上部回路
30 下部回路群
31 下部回路
32 下部回路
100 ビア
101 電気回路(P)
102 電気回路(N)
200 従来例の評価回路
201 電気回路
202 電気回路
Claims (9)
- 絶縁層と、
前記絶縁層によって厚み方向に隔てられた上部回路群と下部回路群と、
前記上部回路群と前記下部回路群との間における前記絶縁層を貫通する複数のビアを有するビア列と、を備え、
前記上部回路群は少なくとも2つの上部回路を有し、
前記下部回路群は少なくとも2つの下部回路を有し、
前記少なくとも2つの上部回路のうち2つの上部回路、前記少なくとも2つの下部回路のうち2つの下部回路、及び前記複数のビアが、電源のプラス極に接続される電気回路(P)、及びマイナス極に接続される電気回路(N)を形成し、
前記ビア列は、前記複数のビアのうち、電気回路(P)に接続されたビア(p)、電気回路(N)に接続されたビア(n)を有し、
前記ビア列は、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とが交互になるように、複数の繰り返しの単位を有し、
前記電気回路(P)と前記電気回路(N)との壁間絶縁距離が、ビア(p)と、これに隣接するビア(n)との間で最も近接する、プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。 - 前記繰り返し単位を構成する、前記1つ以上のビア(p)が2つのビア(p)であり、前記1つ以上のビア(n)が2つのビア(n)である、請求項1に記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
- 絶縁層と、
前記絶縁層によって厚み方向に隔てられた上部回路群と下部回路群と、
それぞれが、前記上部回路群と前記下部回路群との間における前記絶縁層を貫通する複数のビアを有する5つのビア列と、を備え、
前記上部回路群は少なくとも2つの上部回路を有し、
前記下部回路群は少なくとも2つの下部回路を有し、
前記少なくとも2つの上部回路のうち2つの上部回路、前記少なくとも2つの下部回路のうち2つの下部回路、及び前記複数のビアが、電源のプラス極に接続される電気回路(P)、及びマイナス極に接続される電気回路(N)を形成し、
各ビア列のそれぞれは、前記複数のビアのうち、電気回路(P)に接続されたビア(p)、電気回路(N)に接続されたビア(n)、及び電気回路(P)にも電気回路(N)にも接続されていないビア(f)から選ばれる1種以上の複数のビアを有し、
各ビア列に対応する複数のビアは、均一なピッチ間隔で直線上に形成されており、
前記5つのビア列のうちビア列Aは、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(n)とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Bは、ビア列Aの一方の隣に設けられ、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(f)とを繰り返しの単位とし、1つ以上のビア(p)とこれに続く1つ以上のビア(f)とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Cは、ビア列Bのビア列Aとは反対側の隣に設けられ、1つ以上のビア(p)を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Dは、ビア列Aの他方の隣に設けられ、1つ以上のビア(f)とこれに続く1つ以上のビア(n)とを繰り返しの単位として、1つ以上のビア(f)とこれに続く1つ以上のビア(n)とが交互になるように、複数のこの繰り返しの単位を有し、
前記5つのビア列のうちビア列Eは、ビア列Dのビア列Aとは反対側の隣に設けられ、1つ以上のビア(n)を有し、
前記ビア列A、ビア列B、及びビア列Dの繰り返し単位を構成するビア(p)、ビア(n)、及びビア(f)の数が各々同一であり、
前記電気回路(P)と前記電気回路(N)との壁間絶縁距離が、ビア列Aのビア(p)と、これに隣接するビア列Aのビア(n)との間で最も近接する、プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。 - 前記ビア列A、ビア列B、及びビア列Dの繰り返し単位を構成する、前記1つ以上のビア(p)が2つのビア(p)であり、前記1つ以上のビア(n)が2つのビア(n)であり、前記1つ以上のビア(f)が2つのビア(f)である、請求項3に記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
- 前記ビア列Aのビア(n)と前記ビア列Bのビア(f)とが隣り合う位置にあり、前記ビア列Aのビア(p)と前記ビア列Dのビア(f)とが隣り合う位置にある、請求項3又は4に記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
- 前記ビア列A〜Eが、互いに平行に並び、かつ、互いに列間隔が略等しい、請求項3〜5のいずれか1項に記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
- 前記ビア列A〜Eの列間隔が、各列のビアのピッチ間隔と略等しい、請求項3〜6のいずれか1項に記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路。
- 前記ビア(p)と、これに隣接するビア(n)との壁間絶縁距離が、0.1〜1.5mmである、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価回路
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の絶縁信頼性評価回路のプラス極に接続される電気回路(P)とマイナス極に接続される電気回路(N)に電源を接続し、吸湿環境下で電圧を印加して、ビア間の絶縁抵抗を測定する、プリント配線板層間接続回路部の絶縁信頼性評価試験方法。
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