JP2857261B2 - 多層プリント基板 - Google Patents

多層プリント基板

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JP2857261B2
JP2857261B2 JP3123502A JP12350291A JP2857261B2 JP 2857261 B2 JP2857261 B2 JP 2857261B2 JP 3123502 A JP3123502 A JP 3123502A JP 12350291 A JP12350291 A JP 12350291A JP 2857261 B2 JP2857261 B2 JP 2857261B2
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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層プリント基板、特
に金属コアを内蔵した多層プリント基板に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】金属コアを内蔵した多層プリント基板
は、該金属コアを電源層とし、金属コアと信号回路層と
の間、あるいは信号回路層の間に絶縁層を介在させてい
る。上記金属コアは、厚さ数百μm程度の銅板、アルミ
ニウム板等が使用され、該金属コアには、必要に応じて
信号回路層どうしを導通させるスルーホールが貫通する
箇所にクリアランスホールが形成される。上記絶縁層と
しては、ガラス織布にポリイミドやエポキシ等の接着性
を有する熱硬化性合成樹脂を含浸させたプリプレグが多
用され、このとき上記クリアランスホールにもスルーホ
ールと金属コアとを互いに絶縁する絶縁物が充填され
る。クリアランスホールに絶縁物を充填する方法として
は、積層時に金属コアと信号回路層との間の絶縁層をク
リアランスホールに押し込む方法と、積層に先立つ組込
み工程でクリアランスホール内に例えばガラス系のフィ
ラを含浸させたポリイミド等の熱硬化性樹脂からなる絶
縁物を充填しておく方法とがある。
【0003】更に、例えば特開平1−307294号公
報に開示するように、発泡弗素樹脂シート、ポリイミド
等の熱硬化性樹脂で両面(あるいは片面)をコーティン
グされた発泡弗素樹脂シート(以下、両面(片面)コー
ティングシートという)、ポリイミド等の熱硬化性樹脂
を含浸させた発泡弗素樹脂シート(以下、含浸シートと
いう)等を使用するものがある。なお、含浸シートに
は、更に、ポリイミド等の熱硬化性樹脂で両面(あるい
は片面)をコーティングするとともに、ポリイミド等の
熱硬化性樹脂を含浸させた発泡弗素樹脂シート(以下含
浸両面(片面)コーティングシートという)も含まれ
る。
【0004】発泡弗素樹脂シート、コーティングシー
ト、あるいは含浸シートを絶縁層として使用する場合に
は、金属コアのクリアランスホール内が積層時に加圧に
よって完全に樹脂で充填される上に、積層時に加圧によ
り生じる内部応力が絶縁層によって緩和されるので、熱
ストレスによる層間剥離の発生を防止する上で有利にな
る。また、誘電率を低くして信号の伝播遅延時間を短縮
する上でも有利になる。更に、発泡弗素樹脂シートに比
べるとコーティングシート、あるいは含浸シートの方が
スルーホール等の孔加工の加工性、成形性、クリアラン
スホールへの充填性及び耐熱性が改善されることが確か
められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにクリアラ
ンスホール内に積層過程でポリイミド等の絶縁物を充填
する方法によると、樹脂充填が不充分であったり、ある
いはガラスフィラのクリアランスホール内での分散が不
均一であったりすることが原因でこの部分に樹脂クラッ
ク(樹脂自体に発生するクラック)が発生し易くなる。
このように樹脂クラックが発生すると、その部分からメ
ッキ液が浸み込んでスルーホールと金属コアとの短絡が
生じる原因となる。
【0006】絶縁物として、発泡弗素樹脂シート、コー
ティングシート、あるいは含浸シートを使用する場合、
金属コアと絶縁層との熱膨張率の差がエポキシ等のプリ
プレグを使用する場合に比してかなり大きくなる。この
ため、基板に熱ストレスを加えた時の板厚変動が大きく
なり、スルーホールのバレルクラック(スルーホールの
メッキ層に発生するクラック)が発生し易く、基板やス
ルーホールの信頼性が損なわれるという問題がある。
【0007】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、絶縁層にプリプレグを使用する従来の多層プ
リント基板よりも樹脂クラックが発生し難い上に誘電率
が低く、また、絶縁層に発泡弗素樹脂シート、コーティ
ングシート、あるいは含浸シートを使用する従来の多層
プリント基板よりもスルーホールのバレルクラックの発
生確率が低い、従って信頼性が高い多層プリント基板を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図1に
示すように、信号回路層3と、金属コア5と又は他の信
号回路層3を絶縁層4を介して積層した多層プリント基
板において、上記の目的を達成するため、上記絶縁層4
として発泡弗素樹脂シートにガラス系のフィラ6を含浸
しフィラ含浸シートを用いたことを特徴としている。
【0009】
【作用】本発明においては、絶縁層4がガラス系のフィ
ラ6を含浸させた発泡弗素樹脂シートで構成されている
ので、従来のプリプレグからなる絶縁層を使用する多層
プリント基板に比べて、積層時の加圧によりクリアラン
スホール内にフィラが均一かつ十分に充填される。ま
た、絶縁層4にガラス系のフィラ6を含浸させているの
で、従来のプリプレグからなる絶縁層を使用する多層プ
リント基板に比べて誘電率が低くなる。更に、絶縁層4
にガラス系のフィラ6を含浸させているので、発泡弗素
樹脂シート、コーティングシート、あるいは含浸シート
よりも金属コアと絶縁層との熱膨張率の差が小さくな
り、熱ストレスを加えた時の板厚変動が小さくなる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき具体的
に説明する。図1に示す本発明の一実施例に係る多層プ
リント基板Fは、表面回路1、プリプレグ2、内層信号
層3、絶縁層4、金属コア5、絶縁層4、内層信号層
3、プリプレグ2及び表面回路1を順に組込み、積層
し、キュアリングすることにより製造される。
【0011】各表面回路1、各プリプレグ2、各内層信
号層3及び金属コア5としては、それぞれ公知の方法で
作られたものが使用されるので、これらの詳細な説明は
省略する。また、これらの組込み、積層及びキュアリン
グの方法も公知の方法を採用すればよいので詳細な説明
は省略する。ただし、組込みに際して、金属コア5のク
リアランスホール5aには例えばポリイミド等の熱硬化
性樹脂7を充填した。この熱硬化性樹脂7にはガラス系
のフィラ6を含浸させてもよいが、この実施例では、ガ
ラス系のフィラ6は含浸させていない。また、積層条件
は200℃、40kg/cm2で1時間程度に設定した。
【0012】上記絶縁層(以下、フィラ含浸シートとい
う)4はガラス系のフィラ6を20〜40%含浸させた
発泡弗素樹脂シートからなり、例えば、ポリテトラフル
オロエチレン(PTFE)等の弗素樹脂にガラス系のフ
ィラ6を含浸させた後、シート状に形成し、更に、発泡
させるという手順で作られる。本発明の他の実施例に係
る多層プリント基板Eでは図2に示すように、上記のフ
ィラ含浸シート4の両面をポリイミド等の熱硬化性樹脂
8でコーティングした絶縁層(以下、フィラ含浸シート
という)14が使用される。その他の構成は上記の一実
施例と同様である。
【0013】また上記の一実施例に係る多層プリント基
板Fのフィラ含浸シート4に代えて、比較例として両面
コーティングシートを絶縁層として使用する金属コアを
内蔵した多層プリント基板を実施例と同様の手順(但し
積層条件は200℃、40kg/cm2、1時間)で作った。
この比較例に係る金属コア内蔵多層プリント基板と上記
の実施例に係る金属コア内蔵多層プリント基板とについ
て熱処理の繰り返しによるバレルクラックの発生率を調
べた。すなわち、260℃に加熱されたグリセリン液に
10秒間浸漬した後、常温中に放置するという熱処理を
1サイクルとして、50サイクルの熱処理を繰り返し、
5サイクルごとにバレルクラックの発生率を調べた。そ
の結果は表1に示す通りである。
【0014】
【表1】
【0015】上記表1から明らかなように、上記比較例
に係る金属コア内蔵多層プリント基板では35サイクル
以後にバレルクラックの発生が観察され、しかも、50
サイクルでは78.0%ものスルーホールでバレルクラ
ックの発生が観察されているのに対して、上記の一実施
例に係る金属コア内蔵多層プリント基板Fによれば、5
0サイクルになってもバレルクラックが発生していな
い。これは、含浸シートよりも金属コア5とフィラ含浸
シート4との熱膨張率の差が小さくなり、熱ストレスを
加えた時の板厚変動が小さくなるため、スルーホール導
体に作用する内部応力が小さくなるためであると考えら
れる。
【0016】次に、上記フィラ含浸シート4あるいは1
4に代えて、絶縁層としてそれぞれ以下の材料を使用し
た金属コア内蔵の多層プリント基板を上記の各実施例と
同様の手順で作った。但し、積層条件として、プリプレ
グの積層圧を多層プリント基板Gでは10kg/cm2、他は
20kg/cm2、温度200℃、1時間とした。 多層プリント基板A:両面コーティングシート 多層プリント基板B:含浸シート 多層プリント基板C,D:含浸両面コーティングシート 多層プリント基板G:従来のプリプレグによる絶縁層 上記各実施例に係る金属コア内蔵多層プリント基板E,
F及びこれらの比較例に係る金属コア内蔵多層プリント
基板A〜D,Gについて温度サイクル試験法に従って熱
衝撃試験による板厚変化量(%)を調べた。すなわち、
260℃のグリセリン液に10秒間浸漬した後常温中に
放置するという熱処理を1サイクルとして、4サイクル
の熱処理を一律に行い、この後、冷却して−65℃に1
5分間に保持した後、常温に5分間放置し、その後加熱
して、125℃に15分間保持し、更に常温に戻して5
分間保持するという熱処理を1サイクルとして200サ
イクルの熱処理を繰り返して各金属コア内蔵多層プリン
ト基板A〜Gにバレルクラックが発生するまでの板厚変
化量(%)を調べた。その結果は図3に示す通りであ
る。
【0017】図3から明らかなように、従来のコーティ
ングシートあるいは含浸シートを絶縁層として使用する
各比較例に係る金属コア内蔵多層プリント基板A〜Dに
比べると上記各実施例に係る金属コア内蔵多層プリント
基板E,Fは板厚変化及びこれに基づくクラックがプリ
プレグを絶縁層に使用する比較例に係る金属コア内蔵多
層プリント基板Gと同様に発生し難いことが分かる。
【0018】更に、上記フィラ含浸シート4あるいは1
4に代えて従来のプリプレグを使用する金属コア内蔵多
層プリント基板G、上記フィラ含浸シート4あるいは1
4に代えてコーティングシートを使用する金属コア内蔵
多層プリント基板A、上記フィラ含浸シート4あるいは
14に代えて含浸両面コーティングシートを絶縁層とし
て使用する金属コア内蔵多層プリント基板C(または
D)及び上記の一実施例に係る金属コア内蔵多層プリン
ト基板Fについて誘電率ε及び実効誘電率Tpdを測定し
た。その結果は表2に示す通りである。
【0019】
【表2】
【0020】表2に示すように、上記の一実施例に係る
金属コア内蔵多層プリント基板Fは従来のプリプレグを
使用する金属コア内蔵多層プリント基板Gに比べると明
らかに誘電率が低く、信号の伝播遅延時間を短縮する上
でも有利になることがわかる。最後に上記コーティング
シートを使用した上記金属コア内蔵多層プリント基板
A、含浸シートを使用した金属コア内蔵多層プリント基
板B及び本発明の実施例にかかる多層プリント基板Fの
加工性(ドリル回転数と、樹脂クラック発生確率の関
係)を調べた結果を図4に示す。この図4によると本発
明にかかる多層プリント基板Fで、樹脂クラックの発生
確率が最も小さいことが理解できる。
【0021】尚、以上の説明では金属コアと信号層の絶
縁層として、フィラ含浸シートを使用する場合を説明し
たが、この発明を信号層間の絶縁層に適用することも勿
論可能である。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明の多層プリント基
板においては、絶縁層がガラス系のフィラを含浸させた
発泡弗素樹脂シートで構成しているので、ガラス織布に
熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグで絶縁層を構成し
た従来の多層プリント基板に比べると、積層時に加圧に
より生じる内部応力が絶縁層によって緩和され、熱スト
レスによる樹脂クラックが発生し難くなり、基板の信頼
性を高めることかできるとともに、誘電率が低くなり、
信号伝播遅延時間を短くすることができ、高速化を図る
ことができる。また、発泡弗素樹脂シート、コーティン
グシート、あるいは含浸シートを使用する他の従来の金
属コア内蔵多層プリント基板に比べると、金属コアと絶
縁層との熱膨張率の差が小さくなり、熱ストレスを加え
た時の板厚変動が小さくなる結果、スルーホールのバレ
ルクラックが発生し難くなり、スルーホールの信頼性が
高められる。更に、加工性が向上し歩留りが大きくな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す断面模式図であ
る。
【図2】本発明の他の実施例の構成を示す断面模式図で
ある。
【図3】本発明の各実施例及び各比較例の熱衝撃特性図
である。
【図4】本発明実施例及び比較例の加工特性図である。
【符号の説明】
3 信号回路層 4 絶縁層(フィラ含浸シート) 5 金属コア 6 フィラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−307294(JP,A) 特開 昭63−48340(JP,A) 特開 平3−82195(JP,A) 実開 昭63−33675(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/46 H05K 1/05

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号回路層(3) と、金属コア(5) 又は他
    の信号回路層(3) とを絶縁層(4) を介して積層した多層
    プリント基板において、上記絶縁層(4) として発泡弗素
    樹脂シートにガラス系のフィラ(6)を含浸させたフィラ
    含浸シートを用いたことを特徴とする多層プリント基
    板。
JP3123502A 1991-05-28 1991-05-28 多層プリント基板 Expired - Lifetime JP2857261B2 (ja)

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JP4119205B2 (ja) * 2002-08-27 2008-07-16 富士通株式会社 多層配線基板
JP4762943B2 (ja) * 2007-03-16 2011-08-31 古河電気工業株式会社 車両の電気接続箱用金属コア多層プリント配線板

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