JP2017050367A - プリント配線板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線密度の高密度化への対応と、伝熱性能の改善の両立に対して、エッチング工法を変える事無く、かつ配線幅も太くする事無く、配線の銅体積を増やす事を可能とした放熱性に優れたプリント配線板、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 絶縁基材と、その絶縁基材の片面若しくは両面に設けられる導体層からなる配線と、その配線を構成する導体層の中の１層の導体層のみと接続した絶縁基材内部に設けられた放熱用銅層の係止部を有することを特徴とするプリント配線板。
【選択図】 図１（ａ）

Description

本発明は、レーザー加工によりバイアホールを形成するプリント配線板に係り、特に放熱性に優れたプリント配線板及びその製造方法に関する。

ＬＥＤ素子、パワーアンプ等、各種素子の発熱対策として、プリント基板への放熱、伝熱性能の改善が以前から要求されている。
そこで、各種放熱基板が報告されているが、近年の電子機器の小型化により、プリント基板の多層化及び実装密度が高くなり、既知の工法では十分な放熱、伝熱性を得る事が困難となってきている。

より具体的には、伝熱経路として銅または他の金属ピンを挿入する工法（例えば特許文献１）、銅柱を配置する工法（例えば特許文献２）等が報告されているが、金属ピンを挿入する工法では多層化への対応が困難であり、銅柱を配置する工法では多層化は可能であるが発熱源の近くに伝熱体を配置する事が困難という問題があった。

特開２０１０−２６３００３号公報 特開２００４−２６５９３０号公報

高密度化と伝熱性能の改善を両立させるには、回路幅を変えず導体厚を厚くする事も考えられるが、アディティブ、セミアディティブ等のパターンめっきを実施する工法では専用の高額な装置が必要となる。
そこで、本発明は配線密度の高密度化への対応と、伝熱性能の改善を両立させるという要求への検討を重ねた結果、エッチング工法を変える事無く、かつ配線幅も太くする事無く、配線の銅体積を増やす事を可能とした放熱性に優れたプリント配線板、及びその製造方法を提供することを目的とする。

このような状況に鑑み、本発明の第１の発明は、絶縁基材と、その絶縁基材の片面若しくは両面に設けられる導体層からなる配線と、その配線を構成する導体層の中の１層の導体層のみと接続した絶縁基材内部に設けられた放熱用銅層の係止部を有することを特徴とするプリント配線板である。

本発明の第２の発明は、第１の発明における係止部が、絶縁基材に設けられ、絶縁基材における非貫通孔に充填された放熱用銅層からなることを特徴とするプリント配線板である。

本発明の第３の発明は、絶縁基材の片面若しくは両面に導体層を備える積層板の前記導体層に設けられる係止部となる非貫通孔の位置に存在する前記導体層を除去して開口部を形成し、レーザー加工用マスクとなる開口部付導体層を形成するマスク作製工程と、前記開口部付導体層をレーザー加工用マスクに用い、前記開口部からレーザー加工により絶縁基材を除去して前記係止部となる非貫通孔を形成する孔加工工程と、孔加工工程後の積層板の導体層面に、放熱用銅層となる銅めっきを施し、前記非貫通孔を有する導体層面側では、前記孔の内部を前記銅めっきの充填により、係止部と前記係止部と連続した導体層を設ける銅層形成工程と、所定の配線パターンのエッチング用マスクを用い、前記係止部と連続した導体層及び前記積層板の導体層のエッチング加工を行う回路形成工程を経ることによって、配線を構成する導体層の中の１層の導体層のみと接続した絶縁基材内部に設けられた放熱用銅層の係止部を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法である。

本発明によれば、配線密度の高密度化への対応と伝熱性能の改善を両立させるという要求に対して、新たな工程を追加することなく、また従来のエッチング工法を変える事無く、かつ配線幅も太くする事無く、配線の銅体積を増やす事を可能とし、よって放熱性を向上させたプリント配線板を得ることができる。

本発明のプリント配線板に形成された配線を示す図で部分平面図である。 本発明のプリント配線板に形成された配線を示す図で部分平面図で図１（ａ）のＡ−Ａ’線における概略断面図である。 本発明のプリント配線板に形成された配線を示す図で部分平面図で絶縁基材１が厚く、先に層間接続孔５を接続めっき層４で埋める場合の図１（ａ）のＡ−Ａ’線における概略断面図である。 本発明のプリント配線板に形成された配線の他の例を示す部分平面図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は本発明のプリント配線板の製造方法の概略を説明する工程図である。

［プリント配線板］
本発明のプリント配線板を、図１（ｂ）の概略断面図を参照して説明すると、本発明のプリント配線板２０は、絶縁基材１の片面に設けられる配線８と、その配線８を構成する導体層の中の１層の導体層３２のみと接続した絶縁基材内部に設けられた放熱用銅層７の係止部７ａを有するプリント配線板である。なお、係止部７ａの大きさは、配線８の幅より大きくても効果を発揮するが、配線を形成するためのエッチング加工などの影響を考慮して適宜決められる。
図１（ｂ）において、２、３は導体層、４は接続めっき層、５は層間接続孔、６は非貫通孔、７は放熱用銅層、８は導体層２、３２からなる配線、９は導体層３、３３からなる配線で、図１（ｂ）、図１（ｃ）は、部分平面図を同じとする図１（ａ）のＡ−Ａ’線における概略断面図である。

図１（ａ）及び図２は、本発明のプリント配線板の部分平面図で、最上面に係止部７ａを構成する放熱用銅層７と同時に形成された連続する導体層３２を備えている。
概略断面図の図１（ｂ）には、絶縁基材１に食い込んだ形で絶縁基材１に密着する係止部７ａが、配線８で発生する熱を絶縁基材１に伝達、拡散させる放熱機構が示されている。
即ち、放熱用銅層７の係止部７ａを絶縁基材１内に設け、その係止部と連続した導体層３２を設け、さらに適宜係止部を増やすことにより、放熱に寄与するプリント配線板の銅体積を増加させることが可能であることがわかる。
また、図１（ｃ）は、絶縁基材１が厚い場合で、層間接続孔５にビアフィルめっきを先に行い、接続めっき層４と、接続めっき層と連続した導体層３４を形成する。次に放熱用銅層７をめっき形成することにより連続する導体層３２が設けられ、図１（ｂ）と同様に、導体層３２、３４、２で形成される配線８ａで発生する熱を絶縁基材１に伝達、拡散させる放熱機構を示している。

［プリント配線板の製造方法］
本発明に係るプリント配線板の製造方法を、図３（ａ）〜（ｄ）に示す製造工程図を用いて説明する。
先ず、絶縁基材の両面に銅層である導体層を有する積層板を用意し、その積層基板の導体層上にレジスト層を形成して上面側の導体層に開口部を形成するためのレジストマスクを形成する。

次に、エッチング加工によって導体層２に、層間接続孔５となる開口部１０と非貫通孔６となる開口部１１を形成した後、レジストマスクを剥離除去することで、開口部を持つ導体層２を形成してレーザー加工用マスクとする。なお、この開口部は、層間接続が必要な位置（開口部１０）と、本発明の放熱用銅層の係止部を形成する位置（開口部１１）に設ける（図３（ａ）参照）。なお、図３において、１は絶縁基材、３０は積層板である。

次に、導体層２のレーザー加工用マスクのパターンに沿って、レーザー加工を用いて本発明の放熱用銅層の係止部を形成する位置（図３（ａ）の開口部１１）には、絶縁基材１の途中までの孔を形成する。この孔は下面の導体層３に届かず非貫通孔６となる。
一方、層間接続が必要な位置（図３（ａ）の開口部１０）には、下面側の導体層３に届く孔の層間接続孔５を形成する（図３（ｂ）参照）。

その形成した各非貫通孔６、層間接続孔５に、ビアフィルめっきにより銅を充填して放熱用基板の係止部７ａと接続めっき層４を形成すると同時に、係止部７ａと連続する新たな導体層３２と、導体層３上に導体層３３となる銅層を設ける（図３（ｃ）参照）。
なお、厚い絶縁基材などの使用などにより、層間接続孔にビアフィルめっきによる銅の充填が難しい場合には、層間接続孔を貫通孔とし、導体層２、３間の導通を図るスルーホールめっきを行って層間接続孔を形成し、同時又はその後に係止部７ａとなる非貫通孔６に銅を充填すると共に導体層３２を形成する。

その後、回路を形成することで上面の配線に接続し、絶縁基材１中に係止部７ａとして埋め込まれた放熱用銅層７を有するプリント配線板２０を作製する（図３（ｄ）参照）。なお、このプリント配線板２０の回路（配線）は、銅体積が増えることで放熱性を向上させることができるものである。

以上、本発明のプリント配線板及びその製造方法を、２面の導体層２、３に挟まれた絶縁層である絶縁基材１からなる積層板３０に、放熱用銅層の係止部７ａを構成する非貫通孔６を設けて放熱用銅層７を形成する製造方法として説明するが、両面積層板に限らず多層板の各層に適用する事が可能である。
以下に本実施例を説明するが、各工程での前処理や後処理は従来から実施されている処理であるので説明を省略する。

まず絶縁基材１の一面（上面）に銅層の導体層２、他の一面（下面）にも同じく銅層である導体層３を有する積層板３０を用意する。次に、エッチング加工によって導体層２に層間接続孔及び係止部となる非貫通孔を形成するための開口部１０、１１を形成した（図３（ａ）参照）。
次に、コンフォーマル法によって、開口部１０、１１にレーザー加工を実施し、積層板３０に層間接続孔５及び非貫通孔６を形成した（図３（ｂ）参照）。
次に、積層板３０に形成した層間接続孔５及び非貫通孔６に銅を充填めっきし、接続めっき層４及び放熱用銅層の係止部７ａを形成すると共に、更に導体層２上に放熱用銅層の係止部７ａと連続した新たな導体層３２と、導体層３上に銅層を形成して新たな導体層３３を設けた（図３（ｃ）参照）。
次に導体層２と３２、及び導体層３と３３を所定の配線パターンとなるようエッチング加工を行って必要な回路を形成し、所望のプリント配線板２０を形成した（図３（ｄ）参照）。

本実施例ではレーザー加工による層間接続孔５及び非貫通孔６の形成方法を説明したが、ドリル加工等でも可能である。また、別工程で層間接続孔５と非貫通孔６をそれぞれ形成することもできる。
そして、レーザー加工には炭酸ガスレーザー、ＵＶレーザー、エキシマレーザー等が使用出来るが、絶縁基材（樹脂）を除去出来る波長であれば特に指定は無い。また本実施例ではコンフォーマル法としているが、開口部にダイレクトにレーザー加工する事も可能である。

１ 絶縁基材
２ 導体層（銅層）
３ 導体層（銅層）
４ 接続めっき層（銅層）
５ 層間接続孔
６ 非貫通孔
７ 放熱用銅層
７ａ 放熱用銅層の係止部
８、８ａ、９ 配線
１０ 開口部（層間接続孔用）
１１ 開口部（非貫通孔用）
２０ プリント配線板
３０ 積層板
３２、３３、３４ 導体層

Claims (3)

1. 絶縁基材と、前記絶縁基材の片面若しくは両面に設けられる導体層からなる配線と、前記配線を構成する導体層の中の１層の導体層のみと接続した前記絶縁基材内部に設けられた放熱用銅層の係止部を有することを特徴とするプリント配線板。
2. 前記係止部が、前記絶縁基材に設けられ、前記絶縁基材における非貫通孔に充填された放熱用銅層からなることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
3. 絶縁基材の片面若しくは両面に導体層を備える積層板の前記導体層に設けられる係止部となる非貫通孔の位置に存在する前記導体層を除去して開口部を形成し、レーザー加工用マスクとなる開口部付導体層を形成するマスク作製工程と、
   前記開口部付導体層をレーザー加工用マスクに用い、前記開口部からレーザー加工により絶縁基材を除去して前記係止部となる非貫通孔を形成する孔加工工程と、
   孔加工工程後の積層板の導体層面に、放熱用銅層となる銅めっきを施し、前記非貫通孔を有する導体層面側では、前記孔の内部を前記銅めっきの充填により、係止部と前記係止部と連続した導体層を設ける銅層形成工程と、
   所定の配線パターンのエッチング用マスクを用い、前記係止部と連続した導体層及び前記積層板の導体層のエッチング加工を行う回路形成工程を経ることによって、配線を構成する導体層の中の１層の導体層のみと接続した絶縁基材内部に設けられた放熱用銅層の係止部を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。

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