JP3023492B2

JP3023492B2 - 複合プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP3023492B2
Application number: JP7038492A
Authority: JP
Inventors: 洋吾川崎
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 2000-03-21
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: JPH06216524A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板に種々
の形状を有する構造物を一体化した複合プリント配線板
の製造方法に関し、特に、高脆性プリント配線板に異形
状の構造物を一体化したり、あるいは高脆性プリント配
線板を多層化する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板を構成する絶縁材料は、
ガラスエポキシ等の有機材料とアルミナ、ムライト等の
無機材料とに大別される。中でも、無機材料を使用した
セラミック配線板は高耐熱性や高放熱性、低熱膨張性を
生かして特徴のある利用分野を築いている。しかしなが
ら、セラミック配線板の多層化技術は、蒸着、スパッタ
リングによる薄膜多層化方法、あるいはグリーンシート
を使用し、印刷した導体ペーストとコファイヤーによる
厚膜多層化方法によるものが一般的であり、これらの方
法は加工工程が複雑であり量産性に劣るものであった。

【０００３】一方、有機材料を使用したプリント配線板
は量産性に富み、さらに導体回路の微細加工や多層化が
比較的容易なため、民生機器用のほか産業機器用にも広
く使用されている。しかし、電子機器の軽薄短小化に伴
ってプリント配線板における配線回路の高密度化、実装
部品の高集積化および信号処理の高速化が要求される昨
今においては、プリント配線板に対して高放熱特性が要
求されるに到った。

【０００４】また、半導体搭載装置の小型薄型化の要求
から、プリント配線板へのＴＳＯＰ（ＴｈｉｎＳｍａ
ｌｌＯｕｔｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）、ベアチップ
が実装される場合が多くなり、プリント配線板の低熱膨
張化の要求も高まってきている。即ち、プリント配線板
に搭載される半導体部品として、部品厚みが著しく薄型
化されたことによりシリコンの熱膨張係数に極めて近い
半導体集積回路パッケージや半導体素子そのものがが使
用されるため、それを搭載すプリント配線板の熱膨張係
数を搭載される半導体部品に近似させないと、実装時に
熱膨張差により接続部に破損が生じたり、半導体部品に
亀裂が入る等の不良が発生するのである。

【０００５】このようなプリント配線板の低熱膨張化の
要求に対応するために、セラミックと熱硬化性樹脂によ
る複合体を用いたプリント配線板が注目されている。例
えば、熱膨張係数が約２．５ｐｐｍのコージェライト
（２ＭｇＯ₂・２ＡｌＯ₃・５ＳｉＯ）の多孔質セラミッ
ク焼結体の気孔部にエポキシ樹脂を含浸した絶縁層を用
いてプリント配線板を形成する試みがなされている。し
かしながら、このように絶縁層が非常に脆い材料によっ
て構成されたプリント配線板と他の構造材料とを真空多
段プレスで積層すると、加圧時において前記絶縁層に亀
裂が生じ、耐湿性を低下させるという問題点があった。

【０００６】すなわち、通常のガラス・エポキシ複合材
から成るプリント配線板の多層化方法は、内層基板の上
下に接着層を介して外層基板を積層して成る積層体を真
空状態で上下から熱板により加熱加圧する多段プレスに
よるものであった。また、層間でのボイド発生を防止す
るために適宜真空多段プレスを用いていた。しかしなが
ら、これらの多段プレスは圧力源である熱板は平行・平
滑板であるために、プリント配線板の起伏に合わせて接
触することは無く、プリント配線板全体に成形に必要な
圧力を均等に加えるには基板の凹凸の凹の部分に焦点を
合わせる必要が有り、凸の部分には必要以上の圧力が加
わるものであった。特にセラミック等の高脆性材料に対
しては、部分的に応力がかかると、割れ、クラックが発
生するものであった。また、セラミック等の高脆性材料
から成る平板同士を接着する際にも、割れ、クラックが
発生する割合が非常に高いものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の経緯
を鑑みてなされたものでありその解決しようとする課題
は、セラミック等の高脆性材料を基板のコアとしたプリ
ント配線板に種々の形状を有する成形物を接着する際の
割れ、クラックが発生であり、その目的とすることろ
は、セラミック等の高脆性材料を基板のコアとしたプリ
ント配線板に種々の形状を有する成形物を接着する際の
割れ、クラックが発生しない複合プリント配線板の製造
方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決する為
に、本発明が採った手段を実施例に於いて使用する符号
を付して説明すると、「セラミックあるいはガラスの緻
密体あるいはこれらの多孔質体を焼結して成る絶縁性骨
材の気孔部に樹脂が充填されて成る絶縁層を有するプリ
ント配線板（１０）と、樹脂、セラミック、金属、ガラ
スから選ばれる少なくとも１種を主成分とする構造物と
を、熱硬化性樹脂接着層（１３）を介して積層し、次い
で、この積層体を厚み０．５mm〜５．０mmの耐熱性およ
び柔軟性のある不織布あるいは織布から成るクッション
（１４）で覆い、さらに、この積層体およびこのクッシ
ョンを厚み０．０３mm〜２．０mmの耐熱性および柔軟性
のあるフィルム（１５）で密封し、内部を真空脱気した
後に、耐圧密閉容器内にて気体あるいは液体により加熱
加圧して一体化する。」であり、さらには、「この構造
物のプリント配線板と接するコーナー部が０．２mm以上
面取りされていること」である。

【０００９】

【作用】セラミック等の高脆性材料によって構成される
プリント配線板（１０）に他の構造物を接着一体化する
際に、プリント配線板（１０）と被接着構造物とを接着
層（１３）を介して積層した積層体を耐熱性および柔軟
性のあるクッション（１４）によって被覆し、さらに、
これらをフィルム（１５）によって密封し内部を真空脱
気した後に、耐圧密閉容器内にて等方的に加熱加圧する
のであるが、積層体と密封フィルム（１５）の間に耐熱
性および柔軟性のあるクッション（１４）を介在させる
のは、積層体の形状が起伏に富み、その凹部が非常に深
い場合に、耐熱性および柔軟性のあるフィルム（１５）
をもってしても積層体の形状に追従することができず、
積層体全体に等方的に加熱加圧することが困難だからで
あり、極端な場合、積層体の凸部によってフィルム（１
５）が破損する恐れがあるからである。つまり、積層体
と密封フィルム（１５）の間に耐熱性および柔軟性のあ
るクッション（１４）を介在させることによって、起伏
に富んだ形状を有する積層体であっても、フィルム（１
５）を破損すること無く積層体に対して等方的に加熱加
圧処理を施すことが可能となるのである。

【００１０】なお、クッション（１４）の厚みは０．５
mm〜５．０mmであることが望ましい。厚みが０．５mm未
満のクッションであると、積層体の起伏に追従すること
ができずクッションと積層体の間に空隙が生じ、積層体
凸部に集中的に圧力が加わり割れ、クラックを防止する
ことがてきないのであり、逆に、厚みが０．５mmより厚
いと、積層体とフィルムとの間隔が大きくなり、積層体
へ十分な熱や圧力が加わらず密着が悪くなるからであ
る。よって、クッションとなる材料としては、ガラス繊
維、セラミック繊維、紙、ポリイミド繊維、テフロン線
から選ばれるいずれか少なくとも１種の不織布あるいは
織布がより好ましい。

【００１１】また、耐熱性、柔軟性のあるフィルム（１
５）としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレ
ン、ポリカーボネート、ポリメチルペンテンから選ばれ
るいずれか少なくとも１種のフィルムを使うことがより
好ましい。その厚みに関しては、厚み０．０３mm〜２．
０mmであることが好ましい。つまり、積層体を密封し内
部を真空にするため、厚みが０．０３mm未満であるとフ
ィルム自身の強度が弱く、かつフィルムにピンホールが
出やすくなるため不利であり、逆に、厚みが２mmより厚
いと積層体への追従が悪く、積層体へ均一に温度や圧力
がいきわたらないからである。

【００１２】さらに、高脆性のプリント配線板（１０）
に他の構造物を接着一体化するにあたり、耐圧密閉容器
内にて気体あるいは液体を媒体として加熱加圧して行う
ことによって、積層対の起伏に追従したフィルム（１
５）の仮想接面に対して垂直な方向に均一な圧力を加え
ることができるのである。すなわち、所謂等方加圧がで
きるのである。これによって、積層体の一部分に局所的
に圧力が加えられることによる割れ、クラックの発生を
防止できるのである。

【００１３】

【表１】

【００１４】さらにまた、表１に面取り量とその形状に
対する割れやクラック不良発生頻度を示す。これによる
と、被接着物である構造物のコーナーが少なくとも０．
２mm面取りされていることによって、面取り形状に関わ
らずプリント配線板（１０）や他の構造物に割れやクラ
ックは発生しない。また、ここでの不良数は、構造物の
不良数とプリント配線板（１０）の不良数の合計を示
す。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の複合プリント配線板の製造
方法に関する実施例を示す。（実施例１）図１に本実施例に係わるプリント配線板
（１０）の製造方法を示し、製造方法を順に説明する
と、絶縁性骨材原料としてコージェライト（２ＭｇＯ₂
・２ＡｌＯ₃・５ＳｉＯ）を用い、これをシート成形し
て厚み０．５mm、３８０×３００mmの成形体を得た。こ
れを１２４０℃で焼成し、厚み０．４７mm、３５２×２
７０mm、気孔率３０％の多孔質コージェライト焼結体と
し、その焼結体にエポキシ樹脂をオートクレーブにて真
空含浸した後に、その焼結体の両面に１８μｍ銅箔をラ
ミネートし、次いで、この基板に面取りを０．２０〜
０．２５mm施した。その後、露光、現像、エッチングに
より回路形成をしセラミック複合プリント配線板（１
０）とした。

【００１６】このセラミック複合プリント配線板（１
０）を内層基板として、その両面に０．１mmの樹脂含有
量７０％のガラスクロス・エポキシ樹脂プリプレグ（１
３）を介して１８μｍ銅箔を積層して積層体とした。そ
して、この積層体をその表面に鏡面加工を施したステン
レス板を介して１５組積み重ね、厚み１．５mmのガラス
織布（１４）で全面を覆い、プレス治具であるアルミプ
レート（１８）と厚み０．８mmのポリアミドフィルム
（１５）を粘土（１７）で貼り合わせ、積層体群を密封
し内部を真空脱気した後、耐圧密閉容器内にてＮ₂ガス
を加圧媒体（１６）として等方加圧・加熱して接着一体
化させた。圧力は１分間あたり１Ｋｇｆ／ｃｍ²の速さ
で９Ｋｇｆ／ｃｍ²まで加圧し、温度は最大１８０℃ま
で加熱した。接着した積層体の穴、端面、コーナー等か
らクラックの発生は無く、接着強度は３．５Ｋｇｆ／ｃ
ｍと高いものであった。同様に板厚を変えて積層プレス
した結果を真空多段プレスと比較して次の表２に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】表２からも明らかなように、耐圧密閉容器
による等方加圧はセラミック厚み、基板面取り量に係わ
らず積層体の良好な接着が出来た。しかしながら真空多
段プレスはセラミック厚みが厚い時は良好な接着が出来
たが、セラミック厚みが薄くなると基板の破断が多くな
りプリント配線板としての機能を果たさなくなってい
た。

【００１９】

【表３】

【００２０】同様に、ガラス織布（１４）の厚み、ポリ
アミドフィルム（１５）の厚みを変えた場合の結果を表
３に示す。表からも明かなように、ガラス織布（１
４）、ポリアミドフィルム（１５）のいずれか一方でも
最適数値範囲外のものは接着強度が低くなったり、クラ
ックが発生し、良好な接着がえられなかった。

【００２１】（実施例２）実施例１と同様の絶縁性骨材
を有するスルーホールおよび導体回路形成した電子部品
搭載用のセラミック複合プリント配線板（１０）の所定
の位置に、保護膜として光感光型のソルダーレジストを
形成した。そのソルダーレジストには回路形成基板に貼
り合わせる封止樹脂流れ防止のためのセラミックダムの
（大きさ＋片側０．１５mm以上）のクリアランスを含む
電子部品搭載のための開口が形成されている。そのセラ
ミックダムのコーナー部には０．２mmのＲ面取りが施さ
れるとともに、その底面には接着温度１５０℃の熱硬化
性接着シートが予め仮接着されている。そのセラミック
ダムをプリント配線板（１０）の所定の位置に接合する
為に、治具板を回路形成基板とピンを用いて合わせてお
く。治具板のセラミックダムを入れる箇所にはセラミッ
クダムの大きさより片側０．０５mmの中抜きを設けた。
治具板の厚み精度は、セラミックダムに熱硬化性接着シ
ートを貼り付けた時の厚みに対し±３０μｍとした。前
記積層体に厚み１．５mmのガラス織布（１４）で全面を
覆い、プレス治具であるアルミプレート（１８）と厚み
０．８mmのポリアミドフィルム（１５）を粘土（１７）
で貼り合わせ、積層体を密封し内部を真空脱気した後
に、耐圧密閉容器にて圧力を１Ｋｇｆ／ｃｍ₂の速さで
５Ｋｇｆ／ｃｍ₂まで等方的に加圧し、１６０℃まで加
熱した。

【００２２】その結果、セラミックダムおよびプリント
配線板（１０）には割れ、クラック、カケは発生せず、
プリント配線板（１０）に対するセラミックダムの接着
強度は３．２Ｋｇｆ／ｃｍと良好であった。一方、比較
として真空多段プレスで同様な積層をした場合には熱板
によりセラミックダムに応力が集中しセラミックダムに
割れ、クラック、カケを発生させ、尚且つプリント配線
板にもクラックを発生させた。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の複合プリ
ント配線板の製造方法によれば、種々の形状をしたセラ
ミックあるいはガラスの緻密体またはこれらの多孔質体
からなる焼結体の気孔部に樹脂が充填された絶縁層をコ
アとしたプリント配線板に、樹脂、セラミック、金属、
ガラスからなる種々の形状をした構造物を強固に、しか
も欠陥無く接着一体化できる。従って、セラミック複合
プリント配線板のような高脆性のプリント配線板に対し
て、放熱板、ダム付き、ネジ付き、取りつけ穴付きの基
板とする加工が容易にでき、さらに、湾曲したり直角に
曲がった基板など複雑な形状をした基板を製造すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合プリント配線板の断面図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０プリント配線板１３接着剤層（プリプレグ）１４クッション（ガラス織布）１５フィルム１６加圧媒体１７粘土１８アルミプレート

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックあるいはガラスの緻密体あるい
はこれらの多孔質体を焼結して成る絶縁性骨材の気孔部
に樹脂が充填されて成る絶縁層を有するプリント配線板
と、樹脂、セラミック、金属、ガラスから選ばれる少な
くとも１種を主成分とする構造物とを、熱硬化性樹脂接
着層を介して積層し、次いで、この積層体を厚み０．５mm〜５．０mmの耐熱性
および柔軟性のある不織布あるいは織布から成るクッシ
ョンで覆い、さらに、前記積層体および前記クッションを厚み０．０
３mm〜２．０mmの耐熱性および柔軟性のあるフィルムで
密封し、内部を真空脱気した後に、耐圧密閉容器内にて気体あるいは液体により加熱加圧し
て一体化することを特徴とする複合プリント配線板の製
造方法。
【請求項２】前記構造物の前記プリント配線板と接する
コーナー部が０．２mm以上面取りされていることを特徴
とする請求項１に記載の複合プリント配線板の製造方
法。