JP2018152508A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線板の放熱性の向上。
【解決手段】実施形態のプリント配線板１は、内層とされる第１導体層１１と、第１導体層１１の両面側の最表層にそれぞれ形成される第２導体層１２および第３導体層１３と、第１導体層１１と第２導体層１２および第３導体層１３との間に設けられる第１絶縁層２１および第２絶縁層２２と、第１絶縁層２１に形成され、第１導体層１１と第２導体層１２とを接続する複数の第１ビア導体４１と、第２絶縁層２２に形成され、第１導体層１１と第３導体層１３とを接続する複数の第２ビア導体４２とを有する。第１導体層１１は、第２および第３の導体層１２、１３よりも厚く形成され、第２導体層１２に部品実装パッド１２ａが、第３導体層１３に接続用導体パッド１３ａがそれぞれ形成され、複数の第１ビア導体４１が、部品実装領域Ｒの直下の他、外側にも複数個形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリント配線板に関する。

特許文献１には、順に積層されている基体、枠体および回路板、ならびに枠体内に収容される導電性部材からなる回路基板が開示されている。回路板上には電子部品が実装される。電子部品から発生する熱は、主に、回路板、導電性部材および基体を介して外部に放熱される。

特開２０１１−１３８８３８号公報

特許文献１の回路基板では、電子部品から発生する熱は、導電性部材に向かって回路板内を伝導する。また、導電性部材に伝わった熱は基体内を伝導し、外部（たとえば回路基板が配置されるマザーボードなど）に放散される。回路板や基体は、銅などの金属と比べて熱伝導性の低いアルミナなどの絶縁性材料で形成されている。また、導電性部材としてはアルミニウム、銅、銀又はこれらの複合材からなる各種金属が用いられ、その金属を層状に積層して枠体の空間内に収容することが示されている。しかし、空間内に導電性部材を隙間なく収容することは大変な作業になると推察される。さらに、導電性部材と回路板および基体とは単に互いに接触しているだけなので、熱収縮などにより各界面において隙間が生じ易いと推察される。そのため、特許文献１に開示の構造では、十分な放熱特性が得られ難いと考えられる。

本発明のプリント配線板は、内層とされる第１導体層と、前記第１導体層の一面およびその反対面である他面の両面側の最表層にそれぞれ形成される第２導体層および第３導体層と、前記第１導体層と前記第２導体層および前記第３導体層との間に、それぞれ少なくとも１層設けられる第１絶縁層および第２絶縁層と、前記第１絶縁層に形成され、前記第１導体層と前記第２導体層とを接続する複数の第１ビア導体と、前記第２絶縁層に形成され、前記第１導体層と前記第３導体層とを接続する複数の第２ビア導体と、を有している。そして、前記第１導体層は、前記第２導体層および前記第３導体層よりも厚く形成されており、前記第２導体層に部品実装パッドが、実装される電子部品の前記第２導体層への投影領域である部品実装領域よりも前記電子部品の外側に延びて形成されており、前記複数の第１ビア導体が、前記部品実装パッドの前記部品実装領域の直下および前記部品実装パッドの前記部品実装領域の前記外側に複数個形成されている。

本発明の実施形態によれば、電子部品などの実装パッドが、電子部品の部品実装領域よりも外側に延びて広く形成され、第１導体層と第２導体層とを接続する第１ビア導体も接続領域の外側にも形成されている。そのため、電子部品で発生した熱は、容易に面積の大きい部品実装パッドに伝導し、さらに多くの第１ビア導体を介して厚い第１導体層に容易に伝導する。その結果、第１導体層で熱が放散したり、第２ビア導体を介して第３導体層の接続用導体パッドに熱が伝導したりして、放熱がなされると考えられる。接続用導体パッドからは、接続用導体パッドに接続されるマザーボードなどにも熱が放散されると考えられる。

本発明の一実施形態のプリント配線板の一方の表面を示す平面図。 図１のプリント配線板の他方の表面の導体パターンを示す図。 図１のプリント配線板のIII−III線での断面図。 一実施形態のプリント配線板の部品実装領域の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板の部品実装領域の他の例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 図５ＢのＶＢａ部分の凹凸を誇張して示す拡大図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 図５ＤのＶＤａ部分の凹凸を誇張して示す拡大図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 図５ＥのＶＥａ部分の凹凸を誇張して示す拡大図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 図５ＦのＶＦａ部分の凹凸を誇張して示す拡大図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 図５ＧのＶＧａ部分の凹凸を誇張して示す拡大図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。

本発明の一実施形態のプリント配線板が図面を参照して説明される。図１〜３には、一実施形態のプリント配線板１が示されており、内層とされる第１導体層１１と、第１導体層１１の一面およびその反対面である他面の両面側の最表層にそれぞれ形成される第２導体層１２および第３導体層１３と、第１導体層１１と第２導体層１２および第３導体層１３との間に、それぞれ少なくとも１層設けられる第１絶縁層２１および第２絶縁層２２と、第１絶縁層２１に形成され、第１導体層１１と第２導体層１２とを接続する複数の第１ビア導体４１と、第２絶縁層２２に形成され、第１導体層１１と第３導体層１３とを接続する複数の第２ビア導体４２と、を有している。そして、第１導体層１１は、第２導体層１２および第３導体層１３よりも厚く形成されており、第２導体層１２に部品実装パッド１２ａが、部品実装領域Ｒよりも部品Ｅの外側に延びて形成されており、第３導体層１３に接続用導体パッド１３ａが形成されており、複数の第１ビア導体４１が、部品実装領域Ｒの直下の他、部品実装領域Ｒの外側にも複数個形成されている。

図１〜３に示されるように、一実施形態のプリント配線板１は、内層の第１導体層１１が、第２導体層１２や第３導体層１３よりも遥に厚く形成されている。これにより熱放散が向上すると考えられる。しかも、第１導体層１１には、図１に破線で配線１１ｄの例が示されているように、配線パターンが形成されている。従って、ただ単に放熱用として導体層が埋め込まれているのではなく、第１導体層１１は回路の一部として形成されている。この第１導体層１１は、熱伝導および電気伝導の優れた銅が好ましいが、これに限定されるものではなく、ニッケルなどの他の金属で形成されてもよい。このような厚い導体層でも、金属箔または金属板を用いることにより、容易に必要な厚さが確保される。所望の厚さの金属箔がない場合には、所望の厚さより薄い金属箔１１ａと、その金属箔１１ａ上にめっき、真空蒸着やスパッタリングなどにより被膜形成された導体被膜１１ｂとで第１導体層１１は形成されてもよい。この場合、金属箔１１ａの一面であるマット面（凹凸のある面）が第２導体層１２側になることが好ましい。その間に挟まれる第１絶縁層２１と第１導体層１１との密着性が向上すると考えられる。また、金属箔１１ａの他面は通常平坦面であるが、たとえば電解めっきなどにより形成される導体被膜１１ｂに粗化処理がなされることにより、表面が粗化面となり、他面側も第２絶縁層２２との密着力が向上すると考えられる。

図１〜３に示されるように、第１導体層１１の両面側の最表層には、第２導体層１２と第３導体層１３とが設けられている。そして、第２導体層１２には、部品実装パッド１２ａが一対で形成されている。部品実装パッド１２ａは、実装される電子部品Ｅ１の異なる電極にそれぞれ接続される一対の導体パッドを有している。図１に示される例では、第２導体層１２には、第２部品実装パッド１２ｂが並んで形成されている。しかし、機能的には、部品実装パッド１２ａと同じなので、その説明は省略される。部品実装パッド１２ａは、一対で形成されており、外部の電子部品Ｅ１が、はんだなどの接合材（図３参照）によりフリップチップ方式などで実装される。また、図２に示されるように、第３導体層１３には、接続用導体パッド１３ａおよび第２接続用導体パッド１３ｂが形成されている。接続用導体パッド１３ａは、この接続用導体パッド１３ａに接続される電子部品（図示せず）の異なる電極にそれぞれ接続される一対の導体パッドを有している。接続用導体パッド１３ａは、部品実装パッド１２ａと平面視で重なる位置に形成されており、第２接続用導体パッド１３ｂは、第２部品実装パッド１２ｂと平面視で重なる位置に形成されている。接続用導体パッド１３ａなどは、たとえば、マザーボードなどの図示されない外部要素と接続される。すなわち、プリント配線板１では、第１面１Ｆが部品実装面であり、第２面１Ｓ側が、たとえばマザーボードなどの外部要素との接続面である。また、プリント配線板１の第１面１Ｆには、適切な位置に開口３２を有するソルダーレジスト層３１（図３参照）が形成されている。また、図示されていないが、第２面１Ｓにもソルダーレジスト層が形成されていてもよい。

図１および図３に示されるように、部品実装パッド１２ａは、電子部品Ｅ１の部品実装領域Ｒ（電子部品Ｅ１が実装される領域で、電子部品Ｅ１の第２導体層１２への投影領域に相当）よりも遥かに電子部品Ｅ１の外方に延びて形成されている。この電子部品Ｅ１の端部と部品実装パッド１２ａの端部との距離ｄ（図１参照）は、好ましくは、２００μｍ以上で、５００μｍ以下である。距離ｄは、さらに好ましくは、３００μｍ以上であって、４００μｍ以下である。熱が放散され易くなる。加えて、後述される第１ビア導体４１の数を増やすことが可能になり、第１導体層１１側への熱伝導が良くなると考えられる。第１導体層１１の接続用導体パッド１３ａ側は部品実装パッド１２ａ側よりも温度が低下しているため、放熱の必要性は下がるが、接続用導体パッド１３ａも同様に、電子部品Ｅ１の部品実装領域Ｒの第３導体層１３への投影領域より遙かに電子部品Ｅ１の外方に延びて形成されている。その目的は、部品実装パッド１２ａと同様であり、外方に延びる量も部品実装パッド１２ａの距離ｄと同程度である。そうすることにより、第２ビア導体４２の数の増加により、熱が放散しやすい。

プリント配線板１は、前述のように、第１導体層１１と第２導体層１２との間の第１絶縁層２１、および第１導体層１１と第３導体層１３との間の第２絶縁層２２を含んでいる。この第１絶縁層２１と第２絶縁層２２は、それぞれ１層とは限らず、導体層を介して積層された複数層を有する絶縁層でもよい。第１および第２の絶縁層２１、２２となる絶縁材は、たとえば、フィルム状に形成されたエポキシ樹脂や、ガラス繊維などの補強材にエポキシ樹脂を含浸してなるプリプレグでもよい。

また、第１および第２の絶縁層２１、２２それぞれには、密集して形成されている複数の第１ビア導体４１および第２ビア導体４２が形成されている。第１ビア導体４１は、第１導体層１１と第２導体層１２とを接続している。第２ビア導体４２は、第１導体層１１と第３導体層１３とを接続している。第１および第２のビア導体４１、４２は、第１〜第３の各導体層１１、１２、１３間を、高い熱伝導性を備えて熱的に接続する、所謂サーマルビアとして機能する。従って、第１および第２のビア導体４１、４２は、少なくとも熱に関して良好な伝導性を備えていることが好ましい。一方で、第１および第２のビア導体４１、４２は第１〜第３の各導体層１１、１２、１３間をそれぞれ電気的にも接続するので、電気的にも良好な伝導体であることも好ましい。

この第１ビア導体４１は、部品実装パッド１２ａが電子部品Ｅ１の部品実装領域Ｒより外方に延びて形成されている部分にも形成されている。この部分のビア導体４１は、部品実装領域Ｒに形成されたビア導体４１と同様の大きさおよび間隔で形成されてもよい。その結果、部品実装パッド１２ａで外方に広がった熱は表面からの輻射による放熱のみならず、第１ビア導体４１を介して効率的に第１導体層１１に伝導により放熱される。前述のように、接続用導体パッド１３ａも部品実装領域Ｒの投影領域よりも外方に延びて形成されている。そして、その外方に延びて形成されている部分にも第２ビア導体４２が複数個形成されている。その結果、第１導体層１１に伝導した熱は、この外方に延びた部分に形成される第２ビア導体４２を介して接続用導体パッド１３ａに容易に伝導する。そして、接続用導体パッド１３ａに伝導した熱は、接続用導体パッド１３ａでの輻射、および接続用導体パッド１３ａに接続される図示しないマザーボードなどへの伝導により放熱される。

複数の第１ビア導体４１は、部品実装パッド１２ａと、内層の導体層である第１導体層１１とを接続しており、複数の第２ビア導体４２は接続用導体パッド１３ａと第１導体層１１とを接続している。このように、本実施形態では、部品実装パッド１２ａと内層の厚い第１導体層１１とが、サーマルビアの機能を有する第１ビア導体４１により接続され、第１導体層１１と接続用導体パッド１３ａとの間もサーマルビアの機能を有する第２ビア導体４２で接続されている。サーマルビアとして機能する各ビア導体４１、４２は、後述のように、銅などの熱伝導率の高い金属で形成され得る。従って、第１面１Ｆ側の部品実装パッド１２ａから第１および第２のビア導体４１、４２および第１導体層１１を介して図示しないマザーボードなどに効率よく熱が伝導し得ると考えられる。

部品実装パッド１２ａおよび接続用導体パッド１３ａに対してそれぞれ複数個形成される各ビア導体４１、４２は、前述のようにサーマルビアとしての機能を有し得る。第１および第２のビア導体４１、４２は、それぞれ、第２導体層１２および第３導体層１３との接触面積に関して、たとえば、２，０００μｍ²以上、７０，６８０μｍ²以下の面積で形成され、好ましくは、１７，６００μｍ²以上の面積で形成される。また、部品実装パッド１２ａに対する、複数の第１ビア導体４１の占有面積率（部品実装パッド１２ａと個々の第１ビア導体４１との接触面積の合計／部品実装パッド１２ａの面積×１００）は、好ましくは、１５％以上、４０％以下である。同様に、接続用導体パッド１３ａに対する第２ビア導体４２の占有面積率も、好ましくは、１５％以上、４０％以下である。部品実装パッド１２ａおよび接続用導体パッド１３ａと第１導体層１１とが十分に低い熱抵抗で接続され、かつ、第１および第２の絶縁層２１、２２の機械的強度も一定以上に維持されると考えられる。

部品実装パッド１２ａに実装される電子部品Ｅ１は、たとえば、半導体装置のような能動部品や、抵抗やインダクタなどの受動部品である。しかし、電子部品Ｅ１はこれらに限定されない。高い放熱性を有し得る実施形態のプリント配線板は、動作時に発熱を伴う電子部品、たとえば、電力系半導体、電力系抵抗器、および、発光ダイオードなどの実装に特に適していると考えられる。

部品実装パッド１２ａは、一対の導体パッドからなる部品実装パッドである。また、接続用導体パッド１３ａは、部品実装パッド１２ａに対応して設けられる一対の導体パッドである。プリント配線板１では、前述のように、複数の第１ビア導体４１が部品実装領域Ｒよりも外方に延びて大きく形成された部品実装パッド１２ａのほぼ全面にわたって設けられている。複数の第１ビア導体４１は、互いにほぼ同じ配置ピッチで配列されている。接続用導体パッド１３ａの平面視での大きさは、部品実装パッド１２ａの平面視とほぼ同じ大きさであるため、第１ビア導体４１の数は第２ビア導体４２の数とほぼ等しい。

図１および図２の例では、それぞれ複数設けられている第１および第２のビア導体４１、４２は、一行ごとに半ピッチずらして並べられ、所謂千鳥配列で配置されている。隣接するビア導体間の間隔についての設計面や製造面からの制約の下で、より高密度に複数のビア導体４１、４２が配置され得ると考えられる。しかし、複数設けられる各ビア導体の配置は、千鳥配列に限定されない。複数の各ビア導体は、たとえば、格子状（マトリックス状）に配置されてもよく、全くランダムに配置されてもよい。円形の断面を有する断面積の大きいビア導体がマトリックス状に形成され、２行間でそれぞれ隣接する４個の大きなビア導体の中心部に断面積の小さいビア導体が配置されてもよい。そうすることにより、全体として広い断面積のビア導体４１、４２が得られる可能性がある。

また、プリント配線板１は、一対の部品実装パッド１２ａに対応して一対の接続用導体パッド１３ａが形成される例であるが、第２面１Ｓ側の接続用導体パッド１３ａの１つと重なる２以上の部品実装パッド１２ａが形成されてもよい。また、部品実装パッド１２ａの１個に対応して複数個の接続用導体パッド１３ａが形成されてもよい。部品実装パッド１２ａが複数個形成される場合、そのうちの少なくとも１つにおいて、部品実装パッド１２ａが部品実装領域Ｒよりも電子部品Ｅ１の外方に遥かに延びて形成され、第１ビア導体４１が部品実装領域Ｒより外方にも形成されていればよい。また、接続用導体パッド１３ａが複数個形成される場合、好ましくは、そのうちの少なくとも１つにおいて、接続用導体パッド１３ａが部品実装領域Ｒの投影位置よりも電子部品Ｅ１の外方に延びて形成され、第２ビア導体４２が、その外方に延びている部分に形成されることが好ましい。

部品実装パッド１２ａまたは接続用導体パッド１３ａを含む第２および第３の導体層１２、１３は、たとえば、金属箔およびめっき膜などにより形成される（なお、図３では、第２および第３の導体層１２、１３は、簡略化されて一層構造で示されている）。第２および第３の導体層１２、１３の材料としては、銅やニッケルなどが例示される。しかし、第２および第３の導体層１２、１３の材料はこれらに限定されない。第２および第３の導体層１２、１３は、後述のように、サブトラクティブ法やアディティブ法により任意の導体パターンを有するように形成され得る。図１の例では、第２導体層１２は、部品実装パッド１２ａ、１２ｂの他に、一対の導体パッドからなる２つの第３部品実装パッド１２ｄ、および第３部品実装パッド１２ｄと第２部品実装パッド１２ｂとを接続する配線パターン１２ｃを含んでいる。

プリント配線板１の第１導体層１１は所定の導体パターンを含んでいる。図１および図３に示されるように、第１導体層１１には、部品実装パッド１２ａと接続用導体パッド１３ａとの間に形成されている内層の導体パッド１１ｃや第３部品実装パッド１２ｄと接続する内層の配線パターン１１ｄが形成されている。内層の配線パターン１１ｄは、図１に示されるように、その先端で、第３ビア導体４３によって第２導体層１２の第３部品実装パッド１２ｄに接続されている。すなわち、前述のようにプリント配線板１の放熱構造において良好な熱伝導体かつ熱拡散体として高い放熱性の実現に寄与する第１導体層１１は、プリント配線板１内の所定の電気回路の形成にも利用されている。本実施形態の第１導体層１１は、後述の製造方法に記載されるように、たとえばエッチングにより容易にパターニングされ得る。すなわち、第１導体層１１は、基本的に任意の導体パターンを有し得る。第２および第３の導体層１２、１３だけでは所望の電気回路が構成され得ない場合に、さらなる導体層の追加無く所望の電気回路を形成し得ることがある。放熱用の導電性部材を回路基板内に埋設する前述の特許文献１の開示と異なり、単純な構造および容易な製法で、より複雑な電気回路を含む放熱性の高いプリント配線板が得られると考えられる。

第１導体層１１の厚さは、たとえば、１００μｍ以上、２０００μｍ以下であり、好ましくは、２００μｍ以上、３００μｍ以下である。その理由は、第１導体層１１の厚さが薄すぎると平面方向への熱拡散効果が十分に得られないし、逆に厚過ぎると厚さ方向の熱抵抗が過度に増加するからである。しかし、第１導体層１１の厚さは、これらに限定されない。図３に示されるように、第１導体層１１が２層構造を有する場合は、好ましくは、金属箔１１ａは第１導体層１１の厚さの９割以上を占める厚さを有する。導体被膜１１ｂの厚さを薄くすることができ、導体被膜１１ｂの形成時間が短くなり得る。

図３の例では、２層構造の第１導体層１１は、金属箔１１ａ側が部品実装パッド１２ａ側となるように設けられている。プリント配線板用の金属箔は、面粗度の大きなマット面を一面に有し得る。このマット面を部品実装パッド１２ａ側に向けることで、第１導体層１１と、第１絶縁層２１や第１ビア導体４１との接触面積が、面粗度の大きいマット面の凹凸によって大きくなる。第１導体層１１と第１面１Ｆ側の各要素とが強固に密着する。第１面１Ｆ側の温度は、部品実装パッド１２ａに実装される電子部品Ｅ１などの発熱により、第２面１Ｓ側の温度よりも高くなることがある。金属箔１１ａを部品実装パッド１２ａ側とすることで、より大きな温度上昇に晒されがちな第１面１Ｆ側の要素と第１導体層１１との間での熱膨張率の違いによる剥離が防止されると考えられる。

第１導体層１１は、前述のように、部品実装パッド１２ａと接続用導体パッド１３ａとの間に形成される内層の導体パッド１１ｃ、ならびに内層の配線パターン１１ｄなどの導体パターンを含んでいる。図３に示されるように、第１導体層１１の各導体パターンの側面は、接続用導体パッド１３ａ側（第２面１Ｓ側）から部品実装パッド１２ａ側（第１面１Ｆ側）に向かって、各導体パターンの平面視でのサイズが大きくなるように傾斜している。第１導体層１１と第１絶縁層２１との接触面積は、第１導体層１１と第２絶縁層２２との接触面積より大きいと考えられる。前述のように、より大きな温度上昇に晒されがちな第１面１Ｆ側の第１絶縁層２１と第１導体層１１との間での熱膨張率の違いによる剥離がいっそう防止されると考えられる。

図３に示されるように、第１導体層１１の各導体パターンの間には、絶縁物の充填により層内絶縁体２３が形成されている。層内絶縁体２３により、第１導体層１１の各導体パターン間が確実に絶縁される。第１導体層１１の厚さ方向の両方の表面と層内絶縁体２３の両方の表面とは、それぞれほぼ面一である。層内絶縁体２３により、第１導体層１１と、第１および第２の絶縁層２１、２２との界面がほぼ全面的に平坦となり得る。第２および第３の導体層１２、１３の導体パターンを第１および第２の絶縁層２１、２２の平坦な表面上に形成することができると考えられる。層内絶縁体２３は、たとえば、エポキシ樹脂などにより形成される。しかし、層内絶縁体２３の材料はエポキシ樹脂に限定されず、エポキシ樹脂以外の任意の絶縁性材料が層内絶縁体２３の形成に用いられ得る。

第１および第２の絶縁層２１、２２は、たとえば樹脂からなる任意の絶縁性材料により形成される。好ましくは、第１および第２の絶縁層２１、２２は、プリプレグのようにガラス繊維などの補強材を含む、または、含まないエポキシ樹脂により形成される。ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、フェノール樹脂などが、第１および第２の絶縁層２１、２２の材料として用いられてもよい。各絶縁層を形成する樹脂は、シリカなどの無機フィラーを含んでいてもよい。第１および第２の絶縁層２１、２２の厚さは、たとえば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であり、好ましくは３０μｍである。

第１〜第３のビア導体４１〜４３は、第１絶縁層２１または第２絶縁層２２に設けられたビアホール内に形成されている。第１および第２のビア導体４１、４２は、金属などの熱伝導性の高い材料で形成され、好ましくは導電性の材料で形成される。また、各ビア導体４１〜４３は、好ましくは、第２導体層１２および第３導体層１３と同じ材料で形成される。各ビア導体４１〜４３の好ましい材料としては、銅のめっき膜が例示される。各ビア導体は、好ましくは、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、より好ましくは、３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する材料で形成される。第３ビア導体４３は、熱伝導よりも電気伝導に関して良導体であることが好ましい。第３ビア導体４３は、銅のめっき膜などにより形成される。各ビア導体４１〜４３は、第１導体層１１側に向かって細くなるテーパー形状を有している。各ビア導体４１〜４３の大きさは、第１および第２の絶縁層２１、２２の厚さや、各ビア導体の配置ピッチなどに応じて任意に選択される。たとえば、ほぼ円形の平面形状を有する各ビア導体の場合、第１導体層１１との界面における各ビア導体４１〜４３の直径は、３０μｍ以上、３００μｍ以下である。好ましくは、各ビア導体４１〜４３の直径は第１導体層１１との界面において１５０μｍ以上である。サーマルビアとして機能する第１および第２のビア導体４１、４２でも十分な熱伝導性が得られると考えられる。

前述の「部品実装領域Ｒ」は、先の説明のように、その上に現に電子部品が置かれる部品実装パッド１２ａ内の領域である。すなわち、電子部品Ｅ１が部品実装パッド１２ａに配置されたときに、現に電子部品Ｅ１が置かれたときの投影領域が部品実装領域Ｒ（電子部品Ｅ１とほぼ同じ面積）である。従って、「部品実装領域Ｒ」は、電子部品Ｅ１の配置前に部品実装パッド１２ａ内で明確に画定されていなくてもよい。しかし、図４Ａおよび図４Ｂに示される例のように、部品実装領域Ｒは、部品実装パッド１２ａにおいて何らかの構成要素により近似されていてもよい。

図４Ａの例では、部品実装領域Ｒは、ソルダーレジスト層３１に設けられた開口３２により近似され得る。ソルダーレジスト層３１は部品実装パッド１２ａの電子部品Ｅ１のハンダ付け部分のみを開口して形成される。そのため、部品実装領域Ｒは、電子部品Ｅ１の端子などの位置によっても変わり得る。しかし、端子が電子部品Ｅ１の外周近くに形成されていれば、部品実装領域Ｒは、ほぼ電子部品Ｅ１の外形と一致する。端子などが電子部品Ｅ１の中心部側に形成されていれば、部品実装領域Ｒがソルダーレジスト層３１の開口３２と一致しない場合があり得るが、ソルダーレジスト層３１の形成されていない領域を部品実装領域Ｒと見做すこともできる。部品実装パッド１２ａ内では、電子部品Ｅ１の端子との接続部分の温度が一番高く、その真下に第１ビア導体４１が形成されることが、熱伝導の観点からは好ましい。しかし、本実施形態では、その部分のみならず、その部分よりも電子部品Ｅ１の外側、すなわちソルダーレジスト層３１の下側にも第１ビア４１が形成されている。

図４Ｂの例では、部品実装領域Ｒは、部品実装パッド１２ａに設けられたスリット状の開口３３により部品実装領域Ｒの近似領域が示されている。部品実装パッド１２ａの一対の導体パッドそれぞれには、スリット状の開口３３が３つずつ形成されている（開口３３内には第１絶縁層２１が露出している）。６つの開口３３のたとえば内周で囲まれた領域を、部品実装領域Ｒと近似することができる。開口３３は、図４Ｂの例のようにスリット状の単一の開口で無くてもよく、ミシン目のように複数個連なって形成されてもよい。

前述のように、実施形態のプリント配線板は、内層の厚い第１導体層１１の両面側それぞれに、２つ以上の絶縁層および導体層を有していてもよい。各絶縁層にはビア導体が形成される。内層の厚い第１導体層１１と、一方の最表層の第２導体層１２に形成される部品実装パッド１２ａおよび他方の最表層の第３導体層１３に形成される接続用導体パッド１３ａとは、複数の絶縁層にそれぞれ形成されるビア導体により接続される。その場合も、部品実装パッド１２ａおよび接続用導体パッド１３ａと内層の厚い第１導体層１１とを接続する第１および第２のビア導体４１、４２は部品実装領域Ｒより外側にも形成されている。

図１に示されるプリント配線板１を例に、一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例が、図５Ａ〜５Ｊを参照して以下に説明される。図５Ａ〜５Ｊは、図３に相当する断面を示している。

図５Ａに示されるように、表面に金属箔１２ｃが設けられている支持板８０が用意される。金属箔１２ｃはプリント配線板１の完成時には第２導体層１２（図３参照）の一部を構成する。金属箔１２ｃは一面に接着されたキャリア金属箔８１を備えており、キャリア金属箔８１の金属箔１２ｃと反対側の面が支持板８０の一面に熱圧着などにより接合されている。金属箔１２ｃとキャリア金属箔８１とは、たとえば、熱可塑性接着剤などの分離可能な接着剤で接着されている。金属箔１２ｃとキャリア金属箔８１とは、外周付近の余白部分だけで接着されてもよい。支持板８０には、たとえば、ガラス繊維などの芯材にエポキシ樹脂などの樹脂材料を含浸してなるプリプレグが用いられる。このプリプレグは、キャリア金属箔８１との熱圧着時に本硬化され得る。銅などの金属板が支持板８０に用いられてもよい。また、両面銅張積層板が、キャリア金属箔８１を備えた支持板８０として用いられてもよい。金属箔１２ｃおよびキャリア金属箔８１は好ましくは銅箔である。ニッケル箔などの他の金属箔が用いられてもよい。金属箔１２ｃの厚さは、たとえば３μｍ以上、１０μｍ以下である。なお、図５Ａ〜５Ｊにおいて、各構成要素の厚さの正確な比率を示すことは意図されていない。

図５Ａの例では、支持板８０の表裏両面に金属箔１２ｃが設けられている。支持板８０の両面において、プリント配線板１が同時に形成され得る。プリント配線板１を効率よく製造することができる。しかし、金属箔１２ｃは、必ずしも支持板８０の表裏両面に設けられていなくてもよい。図５Ｂ〜５Ｇおよび以下の説明では、各図面上、支持板８０の上側で形成されるプリント配線板に関しては、各構成要素の形成工程を示す図面だけにその符号が記載され、その後の工程を示す図面中の符号、およびその説明は適宜省略されている。また、図５Ｂ〜５Ｇには、支持板８０の各面に製造途中のプリント配線板１が１つだけ示されている。しかし、支持板８０の各面において複数のプリント配線板１が並置状態で同時に形成されてもよい。

図５Ｂに示されるように、金属箔１２ｃの表面上に第１絶縁層２１となる絶縁材が積層され、さらにその絶縁材上に第１導体層１１（図３参照）となる厚い金属箔１１ａが積層される。金属箔１１ａ側から加圧され、さらに加熱されることにより、絶縁材が金属箔１２ｃおよび金属箔１１ａと接合すると共に、第１絶縁層２１が形成される。この金属箔１１ａの積層は、図５Ｂａに図５ＢのＶＢａで示される部分の拡大図が凹凸を誇張して示されるように、金属箔１１ａのマット面（凹凸１１ａＧ）を第１絶縁層２１に向けて重ねられる。なお、この凹凸１１ａＧ、および、以下で説明される他の部分の凹凸は、誇張された拡大図でのみ示され、図５Ｂや図５Ｂと同等の大きさで描かれている図面では省略されている。

図５Ｃに示されるように、金属箔１１ａの一面上の全面にめっき膜からなる導体被膜１１ｂが形成される。めっき膜からなる導体被膜１１ｂは、無電解めっきや、金属箔１１ａをシード層とする電解めっきにより形成される。金属箔１１ａおよびめっき膜からなる導体被膜１１ｂにより第１導体層１１が得られる。たとえば、金属箔１１ａが第１導体層１１の所望の厚さよりも薄い場合、必要に応じてめっき膜などの導体被膜１１ｂが形成される。従って、実施形態のプリント配線板の製造において、めっき膜からなる導体被膜１１ｂは必ずしも形成されなくてもよい。なお、スパッタリングや蒸着法により、めっき膜と異なる導体被膜が金属箔１１ａの一面上に形成されてもよい。

図５Ｄに示されるように、第１導体層１１が、所望の導体パターンを有するようにパターニングされる。たとえば、第１導体層１１の所望の導体パターンに応じた開口を有するエッチングマスクが第１導体層１１上に形成される。そして、開口内に露出する部分をエッチングで除去することにより第１導体層１１がパターニングされる。その結果、第１導体層１１は、内層の導体パッド１１ｃおよび内層の配線パターン１１ｄ（図１参照）などの個々の導体パターンに分離される。エッチングによる除去部分は、エッチング液の特性やエッチングの条件によって、図５Ｄに示されるように、第１絶縁層２１側に向かって狭小となるテーパー形状を有し得る。しかし、ドライエッチングやサンドブラストなどによりほぼ垂直にエッチングされてもよい。なお、エッチングは、第１導体層１１の厚さに応じた時間をかけて実施される。第１導体層１１のエッチングは複数回に分けて行われてもよい。

第１導体層１１のパターニング後、好ましくは、第１導体層１１の各導体パターンの側面を含む第１導体層１１の露出面が粗化処理される。その結果、図５Ｄａおよび図５Ｅａに、それぞれ図５Ｄおよび図５ＥのＶＤａおよびＶＥａで示される部分の拡大図が凹凸を誇張して示されるように、第１導体層１１の露出面に凹凸１１Ｇが形成される。この凹凸１１Ｇは、前述の金属箔１１ａのマット面の凹凸１１ａＧよりも小さい。なお、これらの拡大図は粗化処理の効果を示す目的で描かれており、第１絶縁層２１に残存する凹凸は示されていない。後述される図５Ｆａ、図５Ｇａにおいても同様である。粗化処理としては、たとえば、強アルカリ性溶液への浸漬による黒化処理や、有機酸系のエッチング剤への浸漬によるマイクロエッチングが例示される。粗化処理により、後述の層内絶縁体２３（図５Ｅ参照）と第１導体層１１との密着性が向上すると考えられる。

図５Ｅに示されるように、第１導体層１１の各導体パターン１１ｃ間のエッチングによる除去部分に層内絶縁体２３が形成される。たとえば、エポキシ樹脂が第１導体層１１上に印刷される。印刷されたエポキシ樹脂のうち各導体パターン１１ｃの間に入り込んだ樹脂により層内絶縁体２３が形成される。必要に応じて、加熱などによりエポキシ樹脂が硬化される。前述のように、層内絶縁体２３は、エポキシ以外の任意の絶縁性材料を用いて形成されてもよい。

層内絶縁体２３を構成する材料は、印刷などにより塗布される場合、図５Ｅに示されるように、第１導体層１１の各導体パターン１１ｃ間だけでなく、各導体パターン１１ｃの第１絶縁層２１と反対側の表面上にも塗布され得る。その場合、図５Ｆに示されるように、第１導体層１１の各導体パターン１１ｃの表面が露出するまで、第１導体層１１の各導体パターン１１ｃ上に塗布された層内絶縁体２３の構成材料が、ＣＭＰ（化学機械研磨）などにより除去される。第１導体層１１の各導体パターン１１ｃの一面が露出すると共に、その一面と、層内絶縁体２３の第１絶縁層２１と反対側の一面とがほぼ面一にされる。

その後、好ましくは、第１導体層１１の露出面が、黒化処理やマイクロエッチングにより粗化処理される。前述のように、第１導体層１１の金属箔１１ａと反対側の表面は、好ましくは、第１導体層１１のパターニング工程後に粗化処理されている。しかし、前述の研磨工程により、その表面状態が変化し得るため、好ましくは、第１導体層１１の導体被膜１１ｂの露出面が再度粗化される。すなわち、図５Ｆａに、図５ＦのＶＦａで示される部分で、黒化処理がされる前の拡大図が、凹凸を誇張して示されるように、第１導体層１１の導体被膜１１ｂの表面は凹凸１１Ｇが研磨により殆どなくなり僅かに残る程度になる。また、黒化処理後には、図５Ｇａに図５ＧのＶＧａで示される部分の拡大図が凹凸を誇張して示されるように、導体被膜１１ｂの露出面に凹凸１１ｂＧが形成される。前述の研磨工程では、多少の凹凸が残ることがあり、その場合、残った凹凸も再度粗化処理され得る。そのため、凹凸１１ｂＧは、第１導体層１１の凹凸１１Ｇよりも若干大きくなり得る。粗化処理により、後述の第２絶縁層２２（図５Ｇ参照）と第１導体層１１との密着性が向上すると考えられる。

図５Ｇに示されるように、第１導体層１１および層内絶縁体２３の露出面上に、第２絶縁層２２となる絶縁材が積層され、さらにその絶縁材上に第３導体層１３（図３参照）となる金属箔１３ｃが積層される。金属箔１３ｃ側から加圧され、さらに加熱されることにより、絶縁材が第１導体層１１、層内絶縁体２３および金属箔１３ｃと接合すると共に、第２絶縁層２２が形成される。第２絶縁層２２となる絶縁材は、たとえば、フィルム状に成形されたエポキシ樹脂やプリプレグであり、好ましくは、前述の第１絶縁層２１となる絶縁材と同じものである。金属箔１３ｃは、銅箔やニッケル箔などの任意の金属箔であり、好ましくは、金属箔１２ｃと同じ材料およびほぼ同じ厚さの金属箔が、金属箔１３ｃに用いられる。

第２絶縁層２２の形成後、キャリア金属箔８１と金属箔１２ｃとが分離される。その結果、製造工程中のプリント配線板と支持板８０とが分離される。たとえば、金属箔１２ｃとキャリア金属箔８１とを接着している熱可塑性接着剤が加熱されることにより軟化し、その状態で、金属箔１２ｃとキャリア金属箔８１とが引き離される。金属箔１２ｃとキャリア金属箔８１とが外周部分だけで接着されている場合は、接着部分が除去されるように、その接着部分よりも内周側で金属箔１２ｃおよびキャリア金属箔８１それぞれが切断されてもよい。

図５Ｈに示されるように、第１および第２のビア導体４１、４２（図３参照）および図示しない第３ビア導体４３（図１参照）の形成場所に金属箔１２ｃおよび第１絶縁層２１、または、金属箔１３ｃおよび第２絶縁層２２を貫通するビアホール４４が形成される。この第１ビア導体４１の形成場所は、部品実装領域Ｒ（図１参照）よりも電子部品Ｅ１の外方にも延びている。そのため、電子部品Ｅ１が接続される部分よりも外側に多くのビアホール４４が形成される。第２ビア導体４２も、第１ビア導体４１と同様に、部品実装領域Ｒよりも外方まで形成されることが好ましい。そのため、好ましくは、第２絶縁層２２の部品実装領域Ｒの投影位置よりも外側に、多くのビアホール４４が形成される。図５Ｈには図示されていないが、第３ビア導体４３（図１参照）の形成場所にも同様にビアホールが形成される。ビアホール４４の形成は、たとえばＣＯ₂レーザー光が金属箔１２ｃ上および金属箔１３ｃ上の所定の位置に照射される。金属箔１２ｃおよび金属箔１３ｃの第１導体層１１と反対側からのレーザー光の照射により、第１導体層１１に向って縮径するテーパー形状のビアホール４４が第１導体層１１の両側の各絶縁層２１、２２に形成される。

続いて、ビアホール４４内および金属箔１２ｃ、１３ｃそれぞれの表面上に、無電解めっきもしくはスパッタリングなどにより、図示されない金属膜が形成される。そして、この金属膜をシード層として電解めっきが行われ、ビアホール４４内および金属箔１２ｃ、１３ｃの上に電解めっき膜が形成される。電解めっきは、ビアホール４４の穴径や深さおよび数に応じた適切なめっき時間をかけて行われる。電解めっき工程は、めっき液の特性やめっき条件などに応じて複数回にわたって行われてもよい。その結果、図５Ｉに示されるように、ビアホール４４内に第１〜第３のビア導体４１〜４３および第１絶縁層２１上に第２導体層１２が形成され、第２絶縁層２２上に第３導体層１３が形成される。第２および第３の導体層１２、１３は、金属箔１２ｃまたは金属箔１３ｃ（図５Ｈ参照）、無電解めっきなどにより形成された金属膜、およびその金属膜をシード層として形成された電解めっき膜により構成され得る。しかし、図５Ｉおよび後述の図５Ｊでは、第２および第３の導体層１２、１３は、それぞれ、便宜上、単層構造で示されている。

前述のように、ビアホール４４が部品実装領域Ｒ（図１参照）よりも外側にも多数個形成されているため、第１ビア導体４１も部品実装領域Ｒよりも外側に多く形成される。同様に、第２ビア導体４２も、部品実装領域Ｒよりも外側にも形成されることが好ましい。なお、第２および第３の導体層１２、１３の形成後、好ましくは、表面の平坦化のために、第２および第３の導体層１２、１３が過酸化水素や硫酸などからなる薬液を用いてソフトエッチングされる。

その後、第２および第３の導体層１２、１３が所望の導体パターンにパターニングされる。すなわち、部品実装パッド１２ａおよび接続用導体パッド１３ａ（図３参照）などの第２および第３の導体層１２、１３の各導体パターンが形成される。図５Ｊに示されるように、第２および第３の導体層１２、１３のうちの各導体パターンとなる領域上を覆うエッチングレジスト膜８２が形成される。部品実装パッド１２ａの形成領域および接続用導体パッド１３ａの形成領域などが、エッチングレジスト膜８２によりマスクされる。そして、第２および第３の導体層１２、１３のうちのエッチングレジスト膜８２に覆われずに露出している部分がエッチングにより除去される。その結果、第２および第３の導体層１２、１３が所望の導体パターンを有するようにパターニングされる。すなわち、部品実装パッド１２ａは、第１ビア導体４１の形成領域に、接続用導体パッド１３ａは、第２ビア導体４２の形成領域を覆うように形成されている。その結果、部品実装パッド１２ａや接続用導体パッド１３ａは部品実装領域Ｒよりも外側まで延びて形成されている。これらの工程を経ることにより、図１〜３に示されるプリント配線板１が完成する。

プリント配線板１には、前述のように、ソルダーレジスト層３１（図３参照）が形成されてもよい。ソルダーレジスト層３１は、たとえば、感光性のエポキシ樹脂などを第１面１Ｆおよび第２面１Ｓのほぼ全面に印刷や吹き付けなどにより塗布することにより形成され得る。そして、ソルダーレジスト層３１には、フォトリソグラフィ技術を用いて部品実装パッド１２ａや接続用導体パッド１３ａなどの接続部（ハンダ付け部）を露出させる開口３２が設けられる。また、さらに、部品実装パッド１２ａや接続用導体パッド１３ａのソルダーレジスト層３１の開口３２から露出する表面上に、ニッケルやパラジウムまたは金などの無電解めっきにより表面保護膜が必要に応じて形成されてもよい。

また、内層の厚い第１導体層１１の両面側それぞれに２つ以上の絶縁層および導体層を有するプリント配線板が製造される場合は、たとえば、図５Ｊに示される両側の導体層１２、１３のパターニング後に、さらに、上層の絶縁層となる絶縁材と金属箔が積層される。そして、図５Ｈ〜５Ｊに示される工程と同様の工程が繰り返される。内層の厚い第１導体層１１の両側それぞれに任意の数の絶縁層および導体層ならびにビア導体（サーマルビア）を形成することができる。

なお、所望の導体パターンを有する第２および第３の導体層１２、１３は、図５Ｉおよび図５Ｊに示されるサブトラクティブ法と異なり、所謂セミアディティブ法により形成されてもよい。また、第１導体層１１は、図５Ｂ〜５Ｄに示されるように金属箔１１ａの積層後にパターニングされなくてもよい。たとえば、第１導体層１１は、事前にエッチングやサンドブラストにより所望の導体パターンを有するようにパターニングされ、その後第１絶縁層２１上に積層されてもよい。実施形態のプリント配線板の製造方法は、図５Ａ〜５Ｊを参照して説明された方法に限定されない。実施形態のプリント配線板の製造方法には、前述の各工程以外に任意の工程が追加されてもよく、前述の説明で説明された工程のうちの一部が省略されてもよい。

１ プリント配線板
１Ｆ 第１面
１Ｓ 第２面
４１ 第１ビア導体
４２ 第２ビア導体
４３ 第３ビア導体
４４ ビアホール
１１ 第１導体層
１１ａ 金属箔
１１ｂ 導体被膜
１１ｃ 内層の導体パッド
１１ｄ 内層の配線パターン
１２ 第２導体層
１２ａ 部品実装パッド
１３ 第３導体層
１３ａ 接続用導体パッド
２１ 第１絶縁層
２２ 第２絶縁層
２３ 層内絶縁体
３１ ソルダーレジスト層
８０ 支持板
８２ エッチングレジスト膜
Ｒ 部品実装領域
Ｅ１ 電子部品

Claims (10)

1. 内層とされる第１導体層と、
   前記第１導体層の一面およびその反対面である他面の両面側の最表層にそれぞれ形成される第２導体層および第３導体層と、
   前記第１導体層と前記第２導体層および前記第３導体層との間に、それぞれ少なくとも１層設けられる第１絶縁層および第２絶縁層と、
   前記第１絶縁層に形成され、前記第１導体層と前記第２導体層とを接続する複数の第１ビア導体と、
   前記第２絶縁層に形成され、前記第１導体層と前記第３導体層とを接続する複数の第２ビア導体と、
   を有するプリント配線板であって、
   前記第１導体層は、前記第２導体層および前記第３導体層よりも厚く形成されており、
   前記第２導体層に部品実装パッドが、実装される電子部品の前記第２導体層への投影領域である部品実装領域よりも前記電子部品の外側に延びて形成されており、
   前記複数の第１ビア導体が、前記部品実装パッドの前記部品実装領域の直下および前記部品実装パッドの前記部品実装領域の前記外側に複数個形成されている。
2. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記部品実装パッドが、前記電子部品の異なる電極にそれぞれ接続される一対の導体パッドからなっている。
3. 請求項１記載のプリント配線板であって、
   前記第３導体層に接続用導体パッドが形成されており、前記接続用導体パッドが、前記部品実装領域の前記第３導体層への投影位置よりも外側に延びて形成され、前記部品実装領域の前記第３導体層への投影位置の他に、前記部品実装領域の投影位置より外側にも前記第２ビア導体が複数個形成されている。
4. 請求項３記載のプリント配線板であって、前記接続用導体パッドが、前記接続用導体パッドに接続される電子部品の異なる電極にそれぞれ接続される一対の導体パッドからなっている。
5. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記第１導体層に配線パターンが形成されている。
6. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記第１導体層が金属箔と、該金属箔の一面に被膜形成された導体被膜とで形成されている。
7. 請求項６記載のプリント配線板であって、前記金属箔側の露出面がマット面であり、前記金属箔側の面に前記第２導体層が形成されている。
8. 請求項６記載のプリント配線板であって、前記導体被膜がめっき膜である。
9. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記部品実装パッドの前記部品実装領域の周囲にソルダーレジストが形成されている。
10. 請求項９記載のプリント配線板であって、前記ソルダーレジスト層の直下の前記第１絶縁層に前記第１ビア導体が複数個形成されている。

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