JP3495315B2 - 電源/接地コア、プリント回路基板及びプリント回路基板製造方法 - Google Patents
電源/接地コア、プリント回路基板及びプリント回路基板製造方法Info
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Description
ュータ製造の分野に関し、より詳細には、コンピュータ
で使用される基板の層剥離及び基板上のカソード/アノ
ード・フィラメント成長の低減に関する。
々の生活に普及している要素である。多くの企業、銀
行、及び政府機関が、日常活動をコンピュータに頼って
いる。社会の広い層で、コンピュータが、経済、社会、
及びコミュニケーションの基盤の信頼性の高い安定した
要素であることを必要としている。コンピュータは現
在、従来よりも長時間稼働し、停止時間がより少ない必
要がある。
るため、コンピュータ設計者はますます信頼性を重視す
るようになっている。現在、多くのシステムは、コンピ
ュータ・システムを構成する障害構成要素を交換するの
に要する長い停止時間を許容することができない。各構
成要素の寿命が長くなり、信頼性が向上するように設計
すれば、構成要素のみから成り立っている各コンピュー
タの寿命が長くなり信頼性が向上する。
は、プリント回路基板(PCB)にも注がれている。コ
ンピュータ・システムの大部分の構成要素は、PCB上
に半導電性パッケージまたはチップを配置することによ
って設計される。PCBが「プリント」基板と呼ばれる
のは、元々は新聞印刷プロセスに類似していた技法を使
用して、基板上に回路のラン(run)または銅線が配置
されるためである。このような回路配線は、半導電性パ
ッケージまたはチップを互いに接続する。PCBは、片
面または両面に印刷された配線と、片面または両面に装
着された1つまたは複数の構成要素とを有する絶縁体の
ように単純なものとすることもできる。しかし、PCB
は一般に、もっと複雑であり、通常は、導電性の金属製
電源面及び接地面と、絶縁層の間にサンドイッチ状に挟
まれた回路配線を含むいくつかの信号面とから成り、こ
のサンドイッチの上面と下面に金属線とパッドがある。
金属めっきスルー・ホール(PTH)を使用して上部導
電体部と下部導電体部が互いに接続され、内部回路層と
も接続される。
工学の分野で標準になっている。製造方法の進歩によっ
て、PCBは比較的安価になっており、しかも単純なた
めに信頼性が高い。しかし、PCBにはいくつかの問題
がある。これらの問題のうちのいくつかの問題の原因の
1つは水分である。PCB内の絶縁体は透水性の傾向が
あり、比較的高濃度の水分を自然に吸収する傾向があ
る。構成要素組立て工程が完了したときにPCBが乾燥
していた場合であっても、湿った空気や他の処理ステッ
プによる水分をすぐに吸収することがある。したがっ
て、PCBは水分を含み、この水分が絶縁層中に自由に
浸透する。残念ながら、電源面及び接地面は、通常、銅
製であり、透水性ではない。
障害の原因となることがある。水分は、電源/接地面
と、電源/接地面を挟む絶縁層との間の界面に集まる。
チップ、チップ・キャリヤ・パッケージ、またはその他
の構成要素は、(通常はウェーブはんだ付けまたは赤外
線加熱により)PCBにはんだ付けされる。この温度上
昇によって、電源/接地面と絶縁層との界面に集まって
いた水が急速に蒸発する可能性がある。水は水蒸気にな
るときに体積が大きくなり、この膨張した水/水蒸気混
合物によって、絶縁体の剥離が起こることがある。実際
に、絶縁体の表面に「膨れ」が生じることがあり、その
結果、絶縁体の亀裂、破線、パッケージ破損、PTH筒
内亀裂、及びその他の類似の悪影響が生じる。
は、水は絶縁体を通って水分の濃度がより低い領域に拡
散しなければならない。この水分の濃度がより低い領域
は、一般に、積層が空気に接する上面及び下面を含むP
CBの周縁部にのみ存在する。空気が実際に低濃度の水
分を有すると仮定すれば、誘電層を通って大気中に抜け
る水の拡散は長時間にわたって起こることになる。しか
し、PCBから水分が除去されるまでに、水分によって
膨れ損傷が起こる可能性がある。
ニズムは、カソード−アノード・フィラメント成長(C
AF)であり、これは、ガラス繊維に沿って回路基板短
絡が形成されると発生する。この短絡は、水が、隣接す
る導電体からガラス繊維と誘電体との界面に金属イオン
を浸出させると形成される。電気バイアスが加えられる
と銅イオンが付着され、この付着の結果、導電性のデン
ドライトが形成される。材料が溶液中にある場合、一般
にイオンを含み、それによって、異極に帯電した金属フ
ィーチャの方に移動する。カソードはプラスに帯電した
領域であり、アノードはマイナスに帯電した領域であ
る。したがって、金属デンドライトは通常、相反する極
に帯電した2つの局在的カソード/アノード領域の間に
成長する。このような導電性金属デンドライトによっ
て、電気短絡が起こる。
キャリヤにPCBが使用されていることによって多少悪
化している。チップ・キャリヤは、基板に接続する前に
チップを配置し、接続する装置である。かつては、これ
らのチップ・キャリヤはほとんど例外なくセラミクス製
であった。チップ・キャリヤにセラミクスが使用されて
いたために、電子部品製造の標準を作成するために組織
された団体である電子素子技術連合評議会(JEDE
C)は、基板材料が水をまったく吸収しないことを基本
的に前提としたチップ・キャリヤの試験標準を作成し
た。しかし、チップ・キャリヤにPCBが使用され始め
た現在では、このような有機材料中により多くの水分が
あるということだけのために、水の移動とそれに付随す
る問題が一般化している。有機積層材料でできたチップ
・キャリヤを、積層チップ・キャリヤ(LCC)と呼
ぶ。
Cにおけるカソード/アノード・デンドライト成長及び
絶縁体の層剥離によって生じる障害を最小限にする方法
がなければ、障害件数と信頼性の問題が増大し続けるこ
とになる。
施形態は、プリント回路基板(PCB)において使用さ
れ、多孔性の導電材料を含む電源面及び接地面を提供す
る。多孔性の電源面及び接地面材料によって、水または
その他の溶媒あるいはその両方が、電源面及び接地面を
通過することができ、したがってカソード/アノード・
フィラメント成長及び絶縁層剥離によって生じるPCB
(または積層チップ・キャリヤとして使用されるPC
B)における障害が低減される。多孔導電材料は、金属
被覆された布(ポリエステルなど)または布(炭素/グ
ラファイト繊維またはガラス繊維製のものなど)を使用
するか、金属シートの代わりに金属ワイヤ・メッシュを
使用するか、焼結金属を使用するか、または、金属シー
ト内に穴の配列を形成することによって金属シートを多
孔性にすることによって形成することができる。金属メ
ッシュまたは布は織物構造または不織紙構造に形成する
ことができる。金属シート内に穴の配列を形成する場
合、そのような配列は、従来の方法を使用して行われる
以外の追加の処理ステップを使用せずに形成することが
できる。
は、添付図面に図示されている本発明の好ましい実施形
態の以下の詳細な説明を読めば明らかになろう。
源面及び接地面のための導電性多孔材料を有するプリン
ト回路基板(PCB)を設けることによって従来の技術
の限界を克服する。これらの材料は、水及びその他の溶
媒に対して多孔性であることが好ましい。本発明はPC
Bの製造に関する。PCBの一般的製造技法について以
下に簡単に概説した後、好ましい実施形態について説明
する。
繊維ガラス及びエポキシ樹脂から成るシートである。予
備処理中に繊維に樹脂を含浸させるため、これはしばし
ば「プリプレグ」と呼ばれる。この樹脂は本質的に、基
板に繊維を結合させる結合剤の役割を果たす。繊維ガラ
ス布の代わりに、圧搾紙またはその他の適合する材料を
使用することも可能である。したがって、基板は、最終
的にプリント回路として製作されることになる、平坦で
硬質またはわずかに柔軟性のある誘電性材料である。こ
の出発材料には、適切な接着によって基板の両面に薄い
銅の層を積層(ラミネート)することができる。この組
合せは一般に銅クラッド・ラミネート(CCL)と呼ば
れる。このCCLは、(銅線から成る2つの面を有す
る)単純な両面板とするか、または、回路形成し、追加
の誘電体によって積層化(ラミネート)して多層複合体
にすることもできる。
する様々な電気構成要素の電気接続に対応するように
(通常は穿孔(drill)によって)穴が開けられる。こ
れらの穴は、通常、高速穿孔機を使用して穿孔され、穴
の場所は、基板の図面または設計図で指定される。
まで電気接続を行うために、穴のプラスチック壁を導電
性にしなければならない。これは、当業界で一般にメタ
ライゼーションと呼ばれている化学プロセスによって行
われ、このプロセスは、比較的複雑な一連の貯槽及びす
すぎと、穴の壁面に薄い銅層を塗布するアクチベーティ
ング・ステップとから成る。
成された銅層は一般に薄すぎて基板の2つの層の間に適
切な電気ブリッジを形成することができないので、電流
を伝える適合する銅断面を形成するために銅電気めっき
を使用して穴内に銅の厚い層を付着させる。銅めっきの
後に、はんだ付け性を向上させるために錫−鉛めっきま
たは錫めっきを行うことができる。
必要とする面上に、回路形成を行う。回路パターンは、
仕様または設計要件に従って、穿孔済み基板の金属面に
適用される回路設計である。この像は、乾性膜として塗
布される有機フォトレジスト被覆を塗布することによっ
て形成することができる。マスクを通してフォトレジス
ト上に紫外線(UV)光を投影する。マスクは、UV光
を遮断する形状を含む。ネガ型フォトレジストの場合、
フォトレジストのうちのUV光に露光されない領域が、
後続の現像ステップ中に除去される。次に、化学エッチ
ングを使用して露光面の金属を除去する。次に、残りの
フォトレジストを除去し、金属パターンのみを残す。
の6層PCBを構成する層とが図示されている。図6に
は、様々な製造段階におけるPCBの各部分が示されて
いる。6層PCB120は、2つの信号コア101及び
130と、1つの電源コア111と、誘電層150及び
152とを互いにプレス(「ラミネート(積層化)」と
呼ぶ)することによって形成された「複合体」を含む。
これらのコアを個々にパターン形成してから、プレスし
て複合PCBを形成する。このプレス中に、コアと誘電
層との間にある隙間に誘電体が再流する。プレス後、複
合体に穿孔し、露出した穿孔銅層上に付いたエポキシを
除去し、スルー・ホールをめっきし、さらに処理を行
う。図を簡単にするために、図6には、誘電再流領域が
誘電体ではなく空気を含むものとして図示されている。
さらに、めっきスルー・ホール(PTH)は中実の金属
として図示されているが、これらのスルー・ホールは一
般に円筒形の金属ホールである。最後に、アートワーク
を積層及び層に位置合わせするために使用する位置決め
穴は図示していない。
05の間に挟まれた誘電層104を含む。信号コア10
0は、処理が施されていないCCLである。銅層102
及び105は、その上に銅線が形成される信号伝達層に
なる。銅層102は、チップ、またはチップを含む表面
実装パッケージがはんだ付けされるパッドも有すること
ができる。信号コア101は、信号コア100をパター
ン形成した後の信号コア100を表したものである。信
号コア101は、銅層102及び105を含み、銅層1
02及び105は、回路と、PTH及びその他のクリア
ランス/位置決め穴(tooling hole)のためのスペース
と、誘電層104とによってパターン形成されている。
銅層102は、2本の線(参照番号なし)と2つのパッ
ド107及び103を有し、銅層105は5本の線を有
する。さらに、銅層105はクリアランス領域170を
有し、このクリアランス領域170には、信号コア10
1が複合体として積層され、穿孔が施され、穴にめっき
が施された後でPTHが存在することになる。
2と115の間に挟まれた誘電層114を含む。銅層1
12及び115は、銅層102及び104よりも厚く
て、余分の電流伝導機能をもたせることができる。電源
コア110は、処理が施されていないCCLである。銅
層112は、PCBの電源面になり、銅層115はPC
Bの接地面になる(あるいはその逆になる)。電源コア
111は、電源コア110がパターン形成された後の電
源コア110を表したものである。電源コア111は、
パターン形成された銅層112及び115と誘電層11
4とを含む。銅層112には、2つのクリアランス領域
182及び179がパターン形成され、銅層115には
2つのクリアランス領域184及び180がパターン形
成されている。これらのクリアランス領域は、電源コア
111が複合体にプレスされ、スルー・ホールが穿孔さ
れてめっきされた後に、これらの場所に穿孔されるPT
Hに電源面及び接地面が接触するのを防止する。
20として示す。このPCBは、6つの導電層を有する
ため、一般に「6層」基板と呼ばれる。信号コア101
及び130と電源コア111と誘電層150及び152
がプレスされて複合体が形成された後の6層PCB部分
120が図示されている。この複合体は、穿孔され、穴
からエポキシ・スミアが除去され、穴にめっきが施され
ている。さらに、完成したPCBに構成要素を装着する
ことができる。たとえば、信号コア101の銅層102
のパッド107及び103に、J字リード付きパッケー
ジ160がはんだ付けされている。信号コア130は、
信号コア101と類似したパターン形成信号コアであ
る。信号コア130は、銅層132及び135と誘電層
134を含む。銅層132及び135は、パターン形成
によって線が形成されている。電源コア111の電源面
(銅層112)と信号コア101の銅層105との間に
は誘電層150が付加されており、電源コア111の接
地面(銅層)115と信号コア130の銅層132との
間には誘電層152が付加されている。各誘電層15
0、152は、複数の誘電層で形成することもできる。
されている。PTH109は、電源面112を、J字リ
ード161と、パターン形成済み銅層105上の線と、
パターン形成済み銅層135上の線とに接続する。クリ
アランス領域180によって、PTH109が接地に短
絡するのを防ぐ。クリアランス領域180は、積層後に
再流した誘電体によって満たされるが、これは図を簡単
にするために図6には図示されていないことに留意され
たい。PTH108は、銅層102、105、132、
及び135上の信号線を接続する。クリアランス領域1
84及び182は、PTH108がそれぞれ接地面11
5または電源面112と接触するのを防ぐ。PTH10
6は、接地面115を銅層135、132、及び102
上の線またはパッドと接続する。
量の局在的な水を通過させるが、カソード/アノード・
フィラメント成長効果または層剥離を防止または解消す
るのに必要な、水分に対する十分な多孔性を持たないこ
とに留意されたい。たとえば、図6で、クリアランス領
域180は、その領域付近のある程度の水を通すことが
できるが、この領域の大きさは、わかりやすいように誇
張されており、実際のLCCではこれよりもはるかに小
さい。PTH間の距離とPTHのサイズもわかりやすい
ように誇張されており、実際には距離はほとんどの領域
でこれよりはるかに大きく、サイズはより小さい。した
がって、一般に、接地面または電源面とPTHとの間に
は、そこを通って少量の水分が拡散することができるい
くつかの場所があるが、PTH付近のこのような小さな
場所は、カソード/アノード・フィラメント成長効果ま
たは層剥離を防止または低減するのに必要な多孔性を与
えるのに十分ではない。
料は、比較的多量の水分を保持することができる。これ
らの材料は処理中に水を吸収する。これらの材料は、適
度の拡散定数も有し、それによって水を通過させる。そ
れに対して、電源面及び接地面は一般に銅であり、水を
通さない。水が絶縁体内を拡散するとき、金属の電源面
及び接地面は本質的に拡散を止める障壁となる。したが
って、水は電源/接地面と誘電層との界面に集まる。
B)(または積層チップ・キャリヤ(LCC)として使
用されるPCB)で使用され、導電性の多孔材料を含む
電源面及び接地面を設けることによって、従来技術の限
界を克服する。高い多孔性を備えることにより、これら
の電源面及び接地面材料は、水またはその他の溶媒が電
源/接地面を通過することができるようにし、それによ
って、溶媒の膨張によるカソード/アノード・フィラメ
ント(CAF)成長及び膨れを低減または解消する。C
AFの主要な原因は水であるが、その他の溶媒も層剥離
を引き起こすことが知られている。具体的には、トリク
ロロエチレン、塩化メチレン、ベンジル・アルコール、
及び炭酸プロピレンは、層剥離または泡効果を生じさせ
る可能性のある溶媒である。
接地面に使用可能な様々な導電性多孔材料を含む。多孔
電源面及び接地面の条件を満たすいくつかの材料が使用
可能である。たとえば、本発明の実施形態は、完全に金
属製(穴の配列を有する金属箔、焼結/粉末金属、金属
ワイヤ・メッシュなど)とすることもでき、メタライゼ
ーションによって導電性を向上させた繊維基材(金属被
覆炭素繊維、金属被覆ガラス繊維、金属被覆ポリエステ
ルなど)を有することもできる。使用する導電性基材の
タイプに応じて、異なるプロセスを使用して、小さい水
分拡散穴と機能電気クリアランス・ホールの両方を形成
することができる。
について簡単に説明しておけば有益であろう。前述のよ
うに、「プリプレグ」とは一般に繊維ガラスまたはエポ
キシ樹脂を意味する。処理中に繊維に樹脂を含浸させる
ため、これはしばしば「プリプレグ」と呼ばれる。繊維
材料のシートを「ファイバ複合体」と呼び、樹脂を含む
繊維材料のシートを一般に「ファイバ樹脂複合体」と呼
ぶ。残念ながら、1つまたは複数の信号層を1つまたは
複数の電源/接地面と共に積層した場合、またはプリプ
レグのシートの間に電源/接地面を積層した場合にその
結果として形成されるものも「複合体」と呼ばれる。こ
の複合体構造とファイバ複合体またはファイバ樹脂複合
体との混同を避けるため、ファイバ複合体とファイバ樹
脂複合体を「ファイバ・ラミネート」と呼ぶことにす
る。「ファイバ・ラミネート」という用語は、PCB製
造で使用されるあらゆるタイプのプリプレグ、ファイバ
複合体、ファイバ樹脂複合体、誘電体、絶縁体、及びそ
の他の材料を含むものとする。さらに、本発明の実施形
態では、(銅をしみ込ませたプリプレグなど)導電性フ
ァイバ・ラミネートを使用することができる。また、本
明細書では「ファイバ・ラミネート」という用語を使用
するが、この用語は、現在PCBを製作するために使用
されているあらゆるタイプの熱硬化性樹脂及び熱可塑性
プラスチックを指すものとし、これには、繊維または充
填剤が含まれているかを問わず、エポキシ、ビスマレイ
ミド・トリアジン・エポキシ、シアン酸エステル、ポリ
イミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、及
びその他のフルオロポリマーなどが含まれるが、これら
には限定されないことに留意されたい。
かの方法で製作することができる。多孔金属電源面を製
作する最も好ましい方法は、PCB製造プロセスで通常
使用される金属箔に複数の穴を付加することである。金
属箔に穴の配列を付加することによって、金属箔は比較
的水を通すようになる。このような穴の大きさは、直径
が約0.00254〜約0.0254cm(0.001
〜0.010インチ)であることが好ましく、最大約
0.127cm(0.050インチ)の間隔を置いて水
またはその他の溶媒に対する十分な多孔性が得られるよ
うにすることが好ましい。最も好ましい直径は約0.0
0508cm(0.002インチ)であり、これはこの
直径が一般的なリソグラフィによって形成することがで
き、約0.127cm(0.050インチ)未満の間隔
であっても十分な配電が可能であるためである。レーザ
穿孔などの非標準プロセスによって、より小さな穴を形
成する必要がある場合もある。一般には、穴の間の最小
間隔は、電流伝導能力の電気設計要件によって決まる。
他の大きさ及び間隔によって電源/接地面の水/溶媒移
動度が増すが、上記の間隔及び大きさを使用すれば十分
な水移動が可能になると同時に金属層の電流分配能力が
あまり損なわれない。したがって、上記の間隔と大きさ
が好ましい。
うに穴を開けるかによっても多少影響される可能性があ
る。金属積層に穴を開ける好ましい段階は、イメージン
グ/エッチング・ステップである。電源面及び接地面の
イメージングをすでに行なわれ、PTHが接続されない
クリアランス・ホールのために金属が除去されている。
さらに、同じPCB上にディジタルとアナログの両方の
構成要素を有する設計は、通常、別々の電源面と接地面
を有する。ディジタル回路が一組の電源面と接地面を有
し、アナログ構成要素がもう一組の電源面と接地面を有
する。これらの面の分離には、イメージング・ステップ
中に電源/接地面の領域を除去する必要がある。これら
のステップ中にイメージングがすでに行われるため、イ
メージング・プロセスに単純な変更を加えることによっ
て、電源/接地面の多孔性を増すように穴を形成するこ
とができる。
これらの面の部分を除去する場合、その面の表面にフォ
トレジストを塗布する。前述のように、マスクを通して
フォトレジストを紫外線(UV)光に露光し、露出した
(重合した)フォトレジストの領域を形成し、これらの
領域はレジストが現像された後に残ることになる。露光
されないフォトレジストを除去すると、下層の銅層が露
出する。次に、レジストによって覆われた銅の領域をエ
ッチング剤から保護しながら、この露出した銅の領域を
エッチング中に除去する。銅層内に穴の配列または複数
の穴を形成するために、積層内に穴の配列を形成する複
数の不透明な領域を含むようにマスクを変えることがで
きる。配列を形成するようにマスクを変える方法は、使
用する処理のタイプによって異なる。たとえば、ポジ型
フォトレジストを使用する場合、マスク上の像は、ネガ
型フォトレジストに使用されるマスクの反転になる。特
定のフォトレジストを使用してパターンを形成するため
のマスクの制作は、当技術分野で周知である。フォトリ
ソグラフィは、かなり小さな穴を形成することができる
という利点がある。
にパターンを形成することも当技術分野でよく知られて
いる。このスクリーンは、スクリーンを通過して層上に
押し出されるインクを遮断するという意味で、マスクと
類似している。したがって、スクリーン上の像は、層上
に形成される像の反転(ネガ)である。インクは、後の
エッチング・ステップで層をエッチング剤から保護す
る。層のうちのインクのない領域はエッチングされ、そ
れらの領域内の金属が除去されることになる。金属箔内
に穴の配列があることが望ましい場合、一般にスクリー
ン上に「島」の配列を形成する。スクリーン上の島は、
インクを遮断し、層の表面上に付着させたインク内に穴
を形成する。インク内のこれらの穴は、後でエッチング
が行われた後に金属積層内の穴になる。エッチング後
に、別の処理ステップによってこのインクを除去する。
スクリーニングによって積層中に複数の穴を形成する方
法では、小さな穴の形成が不可能とは言わないまでも困
難であるために、大き目の穴を形成せざるを得ないとい
う欠点がある。
形成された電源コアの一部200を示す。電源コア20
0は、電源面202(銅層)と、誘電層204と、接地
層205(第2の銅層)とを含む。このとき(穿孔など
の前の)電源コア200は、上記の図6で示した電源コ
ア110と類似した通常のCCLである。フォトリソグ
ラフィとエッチングを行って、空隙穴220とクリアラ
ンス・ホール210、250の配列が形成されている。
クリアランス・ホール210及び250は、電源面20
2または接地面205をPTH(または位置決め穴)か
ら分離する役割を果たす。空隙穴220は、比較的平行
な行と列に配列されている。場所260は、配列内の空
隙穴220があるはずであるが、空隙穴220がクリア
ランス・ホール210に近過ぎて省かれた場所を示して
いる。この例では、場所260の空隙穴220が省かれ
ている様子が示されているが、これを省いた理由は、ク
リアランス・ホール210によって得られるある程度の
多孔性がすでにあるためである。望ましい場合は、場所
260にあったはずの空隙穴を形成することもできる。
(位置決め穴は位置決め穴ステップ中に形成することが
できるが)両方のクリアランス・ホール210、250
は、処理中にフォトリソグラフィ・プロセスによって形
成することができる。したがって、空隙穴220は、ク
リアランス・ホール210、250を形成するために使
用するのと同じフォトリソグラフィ・ステップ中に形成
することができる。
いるが、他の配列も可能である。たとえば、図2に示す
ように列または行を千鳥状にずらすこともできる。図2
には、電源コア280の一部の上面(銅層202)が図
示されている。穴220の列は平行線に沿っており、穴
220の行も平行線に沿っているが、これらの線に沿っ
た穴の場所は千鳥状または交互になっている。
るが、この技法は、他の金属及び銅/インバー/銅や銅
/ステンレス鋼/銅などの金属の組合せから成る電源面
導電体にも適用可能であることに留意されたい。
有する電源コアは、フォトリソグラフィ・ステップまた
はスクリーン・インク・ステップに前述のわずかな変更
を加える以外には処理ステップにほとんど変更を加えず
に、図6に示すように使用することができる。
用して、PCBまたはLCCで使用するのに適した多孔
電源面または接地面を形成することもできる。これらの
材料の中には、PCBまたはLCC製造の穿孔段階中に
比較的損傷しやすいものもある。たとえば、繊維材料は
穿孔中に金属箔よりも損傷しやすい可能性がある。さら
に、これらの多孔電源面または接地面の中にはフォトリ
ソグラフィ技法及びエッチング技法によってパターン形
成することができないものもあるため、通常のPCB制
作ステップまたはLCC制作ステップに特定の変更を加
えることが好ましい。多孔電源面または接地面に使用可
能なその他の材料に進む前に、多孔金属を使用し、多孔
金属で多孔電源/接地面を形成するのに必要な一般的ス
テップについて説明する。
の3つの好ましい構成が図示されている。これらの各構
成は、PCB/LCCにおける多孔電源面または接地面
の形成と使用のために、若干異なる処理ステップを必要
とする。多孔電源面及び接地面の最も好ましい構成を、
電源/接地コア300として示す。電源/接地コア30
0は、ファイバ・ラミネートの2つの層302、305
の間に挟まれた多孔面304を含む。2つのクリアラン
ス・ホール310が図示されている。これらの穴は、電
源/接地コア300が他の電源/接地コア及び1つまた
は複数の信号コアと共に積層された後に、PTHのため
のクリアランスを設けるように電源/接地コア300内
に穿孔されている。積層化によって複合体が形成され、
この複合体は後で穿孔され、メタライゼーションされ
て、PCBまたはLCCが形成される。2つのファイバ
・ラミネート層302,305の間に多孔面304を積
層することにより、ファイバ・ラミネート層が穿孔中及
び取り扱い中に多孔面を保護する。ファイバ・ラミネー
ト層302、305は、非導電性または導電性とするこ
とができる。後者の実施形態では、電源/接地コア30
0は導電性複合体となる。次に、電源/接地コア300
を非導電性ファイバ・ラミネートの層の間に積層してよ
り大きな「コア」を形成するか、または電源/接地コア
300を他の信号層、電源/接地コア、及び非導電性フ
ァイバ・ラミネート層と共に積層して、PCB複合体に
することができる。
り受けやすい多孔電源面及び接地面のより好ましくない
第2及び第3の構成も図示されている。電源/接地コア
320は、多孔面の2つの層322、325の間に挟ま
れたファイバ・ラミネート324の層を含む。この場合
も、ファイバ・ラミネート層324は、導電性または非
導電性とすることができる。電源/接地コア320には
クリアランス・ホール330が穿孔されている。電源/
接地コア350は多孔面352を含む。同様に、電源/
接地コア350にもクリアランス・ホール360が穿孔
されている。これらは、多孔面が穿孔損傷及び取り扱い
損傷の可能性にさらされるため、電源/接地コアのより
好ましくない実施形態である。しかし、取り扱い中及び
穿孔中に十分な注意を払えば、電源/接地面を形成する
多孔材料の損傷を最小限またはまったくなくすことがで
きる。取り扱い損傷または穿孔損傷を受けやすい多孔材
料をファイバ・ラミネート中に封じ込めることによって
損傷の可能性が少なくなり、したがってそれが好まし
い。
ることができる。一般に、電源/接地コア300は、多
孔面304に対して(シランなどの化学物質を使用し
て)任意選択の接着促進プロセスを行った後で積層され
る。次に、一般には電源/接地コアにクリアランス・ホ
ール310を穿孔する。(誘電性または導電性構成にお
ける)ファイバ・ラミネートは一般にエッチングするこ
とができないため、フォトレジストによるパターン形成
とエッチングの代わりにこの段階で穿孔を使用する。さ
らに、このステップにおいてクリアランス・ホール31
0に絶縁体/誘電体を充填することができる。次に、穿
孔された電源/接地コア300を、他の電源/接地コア
及び1つまたは複数の信号コアと共に複合体として積層
することができる。次に、この複合体に(PTHのため
の)穿孔とメタライゼーションを行って、PCBまたは
LCCを形成する。任意選択により、電源/接地コア3
50を穿孔し、接着促進プロセスを施し、次に2枚のフ
ァイバ・ラミネートのシートと共に積層して電源/接地
コア300とすることができる。クリアランス・ホール
と位置決め穴の形成には電源/接地コア350の機械穿
孔が適合するが、穿孔損傷を受けやすい電源/接地面材
料の場合には、レーザまたはその他のより損傷を与えな
い穿孔が好ましい。
322、325を(任意選択の)接着促進プロセスによ
って処理することによって形成することができる。次に
この2つの多孔層の間に1枚の(導電性または非導電
性)ファイバ・ラミネートを積層する。穿孔は、通常、
クリアランス(または位置決め)ホール330の形成の
次に行う。穿孔損傷を受けやすい電源/接地面材料に
は、レーザまたはその他のより損傷の少ない穿孔を使用
することが好ましい。この実施形態では、レーザ穿孔に
は、2つの導電性多孔層を異なるクリアランス・ホール
・パターンにパターン形成できるという他の利点もあ
る。次に、クリアランス・ホールまたは位置決め穴への
絶縁/誘電材料の充填を行うことができる。次に、電源
/接地コア320を他の電源/接地コア及び1つまたは
複数の信号面と共に積層して複合体とすることができ
る。
任意選択の接着促進材料(シランまたは酸化銅処理な
ど)によって処理し、(導電性または非導電性の)ファ
イバ・ラミネートの2つの層と共に積層してコア300
を形成することができる。任意選択により、電源/接地
コア350を穿孔し、接着促進ステップで処理し、次に
他の電源/接地コア、ファイバ・ラミネートのいくつか
の層、及び1つまたは複数の信号コアと共に積層して複
合体とすることができる。たとえば、6層複合体を形成
するには、複合体の「最上部」から「最下部」までの層
は以下のようになる。すなわち、(図6の信号コア10
1などの)信号コア、1つまたは複数のファイバ・ラミ
ネート層、電源/接地コア352、1つまたは複数のフ
ァイバ・ラミネート層、電源/接地コア352、1つま
たは複数のファイバ・ラミネート層、及び(図6の信号
コア130などの)第2の信号コアの順である。次に、
この複合体に穿孔とメタライゼーションを行ってPCB
/LCCを形成する。
損傷を受けやすい多孔電源面または接地面に使用される
導電材料は、多孔性導電材料が2つのファイバ・ラミネ
ート層の間に挟まれているかまたは封じ込められた電源
/接地コアとして形成することが好ましい。このように
して電源コアまたは接地コアを形成することによって、
穿孔ステップ中に多孔性導電材料が支持され、保護され
る。この保護により、穿孔プロセスによって破損する可
能性のある繊維材料の量が減少する。(図6の電源コア
110に類似した)電源コア320または電源コア35
0のような電源コアも形成することができるが、穿孔ま
たは取り扱いによって多孔材料にある種の割れや亀裂が
生じる可能性がある。さらに、遊離した繊維材料によっ
てある種の処理ステップが汚染される可能性がある。繊
維材料を封じ込め、穿孔された穴に絶縁体/誘電体を付
加することによって、繊維材料が後続の処理ステップが
汚染される可能性が低くなる。
コアのいくつかの断面図が、それらのコアを使用して形
成された6層PCB/LCCと共に図示されている。図
4は、電源コア1000、穿孔済み電源コア1001、
接地コア1010、穿孔済み接地コア1011、及び6
層PCB/LCC1020を示す一例である。電源コア
1000を、多孔電源面1004に対して接着促進プロ
セスを行い、次にこの面を2つの誘電層1002及び1
005と共に積層することによって形成した。次に電源
コア1000を穿孔してクリアランス・ホール1082
及び1079を形成した。フォトレジスト・マスクを塗
布した後で「通常の」CCL電源コアをエッチングすれ
ば、イメージングされた電源コア(すなわち図6の電源
コア111)が形成されることになる。電源/接地面ま
たはファイバ・ラミネートに使用される多孔導電材料の
中にはエッチングすることができないものもあるため、
穿孔はクリアランス・ホールの好ましい形成方法であ
る。この例の電源コア1000及び1001は、本質的
に、2つの非導電性ファイバ・ラミネートの間に挟まれ
た多孔導電層である。多孔接地面1012、1015に
対して接着促進プロセスを行い、次に導電ファイバ・ラ
ミネート層の両面上にこれらの面を積層することによっ
て、接地コア1010を形成した。次に、接地コア10
10に穿孔してクリアランス・ホール1084及び10
80を形成した。この例の接地コア1010は、本質的
に、3つの導電層(多孔導電材料の2つの層の間に1つ
の導電ファイバ・ラミネート層が挟まれている)を有す
る1つの導電面である。図4には図示されていないが、
電源コア1001及び接地コア1011に誘電体または
その他の絶縁体を付加してこれらのコア内のクリアラン
ス・ホールを満たすことができる。
層を形成する好ましい方法は、繊維または繊維/樹脂層
に40体積パーセントの粉末銅を加えることである。積
層中に、この銅を繊維層全体に均一に分散させる必要が
ある。その他の導電性充填剤も他のタイプの層材料と共
に使用可能であるが、この充填剤及び層材料は、比較的
安価であり、PCB製造で一般的に使用されている。
は絶縁体を付加した後で)、電源コア1001と接地コ
ア1011を、パターン形成済み信号コア101、13
0及びファイバ・ラミネート層1099と共に互いにプ
レスして、複合体を形成する。この複合体に穿孔とメタ
ライゼーションを施してPTHを形成する。PCB/L
CCに構成要素を装着すると、例示の6層PCB/LC
C部分1020ができる。ファイバ・ラミネート層10
99は、信号面132を接地コア1011、詳細には接
地コア1011の多孔面1015から分離するために使
用される非導電性の誘電層である。電源コア1001と
接地コア1011の間にも同等のファイバ・ラミネート
層があり、これらの面を互いに接着する。
08が、信号コア101の信号層102及び105の線
を、信号コア130の信号層132及び135の線と接
続する。クリアランス領域1082及び1084は、接
地層及び電源層がPTHと接触するのを防止する。クリ
アランス領域1082及び1084は、「空気」が満た
されているように図示されているが、実際には、これら
の領域には通常、誘電体が充填される。すなわち、これ
らの領域には電源コアまたは接地コアの穿孔時に誘電体
(または他の絶縁体)が充填されるか、あるいは積層時
に誘電体/絶縁体が充填される。
09が、信号コア130の層135上のパッド103及
び線を電源面1001に接続する。クリアランス領域1
080は、PTH1009が接地コア1011と接触す
るのを防止する。同様に、図6のPTH106と類似し
たPTH1006が、信号コア101の層102上の線
及び信号コア130の層135、132上の線を、接地
コア1011と接続する。この例では、接地コア101
1は、3つの導電層(2つの多孔面1012及び101
5と、1つの導電ファイバ・ラミネート1014)を含
み、それらはすべてPTH1006に接続されている。
クリアランス領域1079が、PTH1006が電源層
1004と接触するのを防ぐ。
んどのファイバ・ラミネート層は比較的薄い層として図
示されている。たとえば、ファイバ・ラミネート層10
02及び1005は薄い。これは、代表例として示した
に過ぎず、必要ならファイバ・ラミネートのより多くの
層、より厚い層またはより薄い層を追加することができ
ることが当業者ならわかる。図4の6層PCB/LCC
1020を図6の6層PCB/LCC120と比較する
と、PCB/LCC1020が別々の電源コアと接地コ
アを有する以外には、ほとんど相違がない。PCB/L
CC1020も、水またはその他の溶媒がPCB/LC
C1020を構成する様々な層を通って自由に拡散する
ことができるようにする多孔電源面と接地面を有する。
多孔電源面と接地面は、カソード/アノード・フィラメ
ント(CAF)成長及び絶縁体層剥離によって起こる障
害を最小限に抑える。
ア1000のような)電源コアまたは接地コアを形成す
る好ましい方法を、図5に示す。電源コアと接地コアの
両方を形成し、電源コアと接地コアとを組み合わせて複
合PCBまたはLCCとするために、図5の方法400
を使用することが好ましい。この方法は、電源面100
0におけるように、2つのファイバ・ラミネート層の間
に多孔導電材料が挟まれた好ましい実施形態にも使用さ
れる。この実施形態によって、内部多孔導電材料の保護
をより強化することができる。さらに、ファイバ・ラミ
ネートは、金属被覆繊維材料及びその他の遊離性材料を
「密封」しやすくし、それによって繊維材料を積層の内
部に閉じ込めるのに役立つ。これは、PCB/LCCの
各部分や製造プロセスを汚染する可能性のある炭素材料
の場合に特に有用である。方法400は、使用する多孔
金属の上に任意選択の金属被覆の薄い層を形成するとこ
ろから始まる(ステップ410)。本発明の金属被覆繊
維材料は、一般に、必要な電流を伝導するのに十分な材
料を有する。追加の電流伝導容量が必要な場合は、ステ
ップ410で繊維上にさらに金属を形成することができ
る。
ライゼーションが施されていない場合、このステップで
材料にメタライゼーションを行うこともできる。たとえ
ば、メタライゼーションされていない炭素繊維トウ(to
w)を多孔材料として使用する場合、ステップ410で
トウをメタライズした後、織物の形に形成することがで
きる。所望の場合は、次に、ステップ410でこの織物
の上に追加の金属を付加することもできる。要するに、
ステップ410は、金属で被覆されていない材料のメタ
ライゼーションと、すでに金属被覆されている材料への
追加の金属の付加の両方に使用することができる。電源
面及び接地面に使用する好ましい材料のタイプについて
は、方法400について説明した後で詳述する。
進化学プロセスまたは酸化銅処理を施す(ステップ42
0)。次に、ファイバ・ラミネートの間に導体を積層す
るかまたは挟み(ステップ430)、封じ込められた多
孔電源または接地コアを形成する。一般には、標準積層
プロセスを使用して、多孔接地/電源材料を積層する。
あるいは、標準含浸プロセスを使用して繊維多孔材料に
樹脂を含浸することもできる(ステップ433)。この
標準含浸プロセスによって、本質的に繊維材料が封じ込
められる。次に、この樹脂が含浸された布を剥離シート
または粗面銅箔に接して積層する。粗面箔を使用する場
合、エッチングにより除去するか(ステップ437)、
または穿孔処理を通して残しておくことができる(ステ
ップ440)。剥離シートは一般に、穿孔の前に除去す
る(ステップ435)。
気クリアランス・ホール(及びその他の開口部)を形成
するようにエッチングすることができないため、これら
の開口部は電源/接地コア内に形成する(ステップ44
0)。一般に、開口部は、積層及び多孔面中及びそれら
を貫通してクリアランス・ホール・パターンまたは位置
決め穴を穿孔することによって形成される。穿孔は、機
械穿孔によって、あるいはレーザまたはその他の同様の
穴開け装置を使用して行うことができる。多孔材料上に
粗面箔を積層しており(ステップ435)、除去してい
ない(ステップ437)場合、この時点でエッチングに
よって除去する(ステップ445)。この時点で、開口
部に純粋樹脂、非導電性充填剤を含む樹脂、またはその
他の適切な絶縁体/誘電体を充填することができる(ス
テップ450)。電源/接地コアは、好ましくは複合基
板構造に再積層またはプレスすることによって、複合体
に組み込むことができる(ステップ460)。穿孔され
た電源面の穴がステップ450で満たされていなかった
場合、この積層サイクル中に、ファイバ・ラミネートか
らの余分の樹脂がそれらの穴に流れ込んで満たす。次
に、PTHに使用される穴を形成するための再穿孔と、
これらの穴のメタライゼーションを行うことができる
(ステップ470)。ステップ470の後、PCB/L
CC1020と同様のPCB/LCCができることにな
る。
PCBまたはLCCを形成する好ましい方法であるが、
方法400の各ステップは、使用する電源/接地コアの
構成に応じて多少変更することができる。たとえば、前
に図3の電源及び接地コア320に示したように、ファ
イバ・ラミネート上に2つの多孔導電材料層を積層する
ことができる。この実施形態では、処理ステップは方法
400に示すものときわめて類似している。たとえば、
方法400のステップ410及び420を行って、導電
材料に追加の金属の付加及び接着促進をそれぞれ行うこ
とができる。次に、2つの多孔層の間に1枚のファイバ
・ラミネート(導電性または不導電性)を積層すること
ができる。次に、通常は穿孔を行ってクリアランス・ホ
ールまたは位置決め穴を形成する(ステップ440)。
穿孔による損傷を受けやすい電源/接地面材料には、レ
ーザまたはその他の損傷の少ない穿孔方法を使用するこ
とが好ましい。異なるクリアランス・ホール・パターン
を有する2つの導電性多孔層をパターン形成するこの実
施形態では、レーザ穿孔にはこの追加の利点がある。こ
の段階でクリアランス・ホールまたは位置決め穴への絶
縁材料の充填を行うことができる(ステップ450)。
次に、電源/接地コア320を、他の電源/接地コア、
1つまたは複数の信号面、及び非導電性ファイバ・ラミ
ネート層と共にプレスして複合体とすることができる
(ステップ460)。次に、この複合体に穿孔とメタラ
イゼーションを施してPCB/LCCを形成する(ステ
ップ470)。
似した電源/接地コアを使用して、電源面または接地面
を形成することもできる。この実施形態では、電源面及
び接地面を形成するために使用される処理ステップは、
方法400とは多少異なる。たとえば、穿孔(ステップ
440)を、ステップ410(行う場合)の前または後
に行うことができる。次に、多孔導電面を任意選択の接
着促進材料で処理し(ステップ420)、(導電性また
は非導電性の)2つのファイバ・ラミネート層と共に積
層して図3のコア300を形成することができる。この
実施形態では、積層プロセスによってファイバ・ラミネ
ート内の穴が埋められるため、ステップ450は通常不
要である。任意選択により、電源/接地コア350に類
似した多孔導電面に穿孔し、接着促進ステップで処理し
(ステップ420)、次に、他の電源/接地コア、いく
つかのファイバ・ラミネート層、及び1つまたは複数の
信号コアと共にプレスして複合体とすることができる
(ステップ460)。次にこの複合体に穿孔し、積層し
てPCB/LCCを形成することができる(ステップ4
70)。
CBの他に、他の構成のPCBにも適用可能である。方
法400のプロセスを特定の数の層に合わせて適応させ
ることによって、より少ない層や多くの層を形成するこ
とができる。たとえば(図4を参照して)、4層のPC
Bを望む場合、1002の外側の面に銅ラミネートと共
に電源コア1000を積層することができる。次に、穿
孔によって電源コア1001を形成することができる。
同様に、1015の外側の面にファイバ・ラミネート及
び銅ラミネートと共に、接地コア1010を積層するこ
とができる。次に、穿孔によって接地コア1011を形
成することができる。穿孔中に電源コア及び接地コアに
形成された開口部には絶縁体を充填することができる。
次に2つの銅ラミネート層にパターン形成を施し、2つ
の電源コア及び接地コアを複合体として形成する。PT
Hの穿孔とめっき処理を行ってPCBを形成することが
できる。あるいは、穿孔された電源コア1001と穿孔
された接地コア1011を、以下の順序で各層と共に複
合体として形成することもできる。すなわち、銅層、任
意選択の非導電性ファイバ・ラミネート層、電源コア1
001、接地コア1011、非導電性ファイバ・ラミネ
ート層、及び銅層の順である。次に、2つの銅層を信号
層としてパターン形成し、複合体に穿孔とメタライゼー
ションを施して4層PCBを形成する。
及び接地面を形成する方式について一般的に説明した。
これらの方法及び材料は、以下に述べる特定の多孔導電
材料のいずれとも併用可能である。材料を電源コアまた
は接地コアとして形成するために使用するのに好ましい
追加の処理ステップがある場合、それらのステップにつ
いて電源/接地材料に関連して説明する。
適合した好ましい材料は、焼結金属である。焼結金属
は、加圧と加熱によって互いに結合した金属粒子で形成
される。焼結金属電源面は、低融点金属(スズなど)で
被覆された高融点かつ高導電率の金属粒子(銅など)を
熱と圧力を加えて互いにプレスすることによって形成す
ることができる。スズ被覆銅粒子が互いに融合して、導
電性でしかも多孔性のシートが形成される。
ア300、320、または350と類似した電源/接地
コアを形成することができる。さらに、これらのコアを
製作し、それらをPCB/LCCに組み込む前述の方法
のいずれかを行うことができる。
めの他の好ましい材料を、大まかに繊維導電材料と呼
ぶ。このような好ましい追加の材料には、シート(また
は「布」)状に形成された細いワイヤ、メタライズされ
た布(ポリエステルなど)、メタライズされた炭素繊維
布、及びメタライズされたガラス繊維が含まれる。布は
さらに、織布(何らかの非ランダム構造を有する布)と
不織布に分けられる。不織布は、一般に、ランダムな向
きに配置された繊維から成る。
めに使用される好ましい「布」材料は、織物シートまた
は不織布シート状に形成された金属ワイヤである。シー
トを構成するワイヤは、薄いシートになるように小径に
することが好ましい。また、ワイヤの直径は、この応用
分野の期待電流を伝えるのに十分な大きさであることも
好ましい。不織小径ワイヤの金属層を、多孔電源面及び
接地面の材料として使用することもできる。さらに、織
布シートまたは不織布シートは、各交差点でのワイヤの
電気接続が良くなるように、オーバーめっき処理も施す
必要がある。これによって、個々の「繊維」の間の導電
性を確実に向上させることができる。
て、電源/接地コア300、320、または350に類
似した電源/接地コアを形成することができる。さら
に、これらのコアを製作してPCB/LCCに込み込む
前述の方法のいずれかを行うことができる。
使用するのに適合する他のメタライズされた繊維材料
は、液晶ポリマー(LCP)(たとえば、デュポン社製
のアラミド、Hoechst-Celanse社製のVECTRAN)
及び、ポリエステルのような他の布、SPECTRA
(Allied Signal社製ポリエチレン)、ナイロンなどの
金属被覆有機繊維である。アラミド及びその他のLCP
繊維は、(後述のように)熱膨張率が低く、耐熱性があ
るために好ましい。ポリエステルも、(織られた状態
で)単一フィラメントであり、取り扱いによる損傷を受
けにくいため、好ましい繊維である。これらの材料は、
織られた状態でも不織布でも購入可能である。
入可能なものもあるが、電源面または接地面として使用
するのに適合した金属被覆有機繊維材料は次のようなス
テップで形成することもできる。まず、有機繊維材料を
反応室に入れ、わずかに広げた位置または平らな位置あ
るいばその両方に保持する。材料を広げたり平らにした
りすることによって、金属は露出面を均一に覆うように
保証される。次に、この有機繊維材料の上に金属を付着
させる。このような付着は、めっき、スパッタリング、
蒸発、または化学気相付着を含め、多くの方式で行うこ
とができる。プロセスで望ましい場合または必要な場合
は、有機繊維材料を裏返して、さらに金属を付着させる
ことができる。たとえば、スパッタリングを使用する場
合、金属は通常、布の片面にのみ付着する。布はこの形
でも使用可能であるが、布の電流伝導能力を向上させる
ために、一般には布の他方の面にも金属を加える。ある
いは、回転形式を使用して同時に両面にスパッタリング
することもできる。スパッタリングまたは化学気相付着
後、従来のめっきを使用してさらに金属を付加すること
もできる。この追加の金属によって、金属布電源/接地
面の電流伝導能力が向上する。
後は、これらの多孔導電シートを使用して、電源/接地
コア300、320、または350に類似した電源/接
地コアを製作することができる。さらに、これらのコア
を製作してPCB/LCCに組み込む前述の方法のいず
れかを行うことができる。
接地面として使用するのに適合する他の好ましいメタラ
イズされた繊維材料は、金属被覆炭素繊維である。炭素
繊維は、織布とより糸の両方があるため、繊維のメタラ
イゼーションを両方の状態で行うことができる。たとえ
ば、炭素繊維布に金属を付着させることができる。ある
いは、炭素繊維より糸に金属を付着させ、炭素繊維より
糸を織ってクロスまたは布にすることができる。炭素繊
維は、すでに金属被覆された状態や、すでにトウとして
形成された状態で購入することもできる。このトウを使
用して、比較的平坦な布を織ることができる。さらに、
炭素繊維は不織布で購入することもできる。
は、メタライズされた炭素繊維でできたこれらの多孔導
電シートを使用して、電源/接地コア300、320、
または350に類似した電源/接地コアを製作すること
ができる。さらに、これらのコアを製作し、PCB/L
CCに組み込む前述の方法のいずれかを行うことができ
る。
ズされたガラス繊維である。炭素繊維の場合と同様、ガ
ラスも、個別の繊維より糸としても織られた繊維のシー
トとしても購入可能である。個別のより糸をメタライズ
した後、織って布にするか、または織った繊維シートを
メタライズすることができる。現在、この種の繊維は、
金属被覆された状態で購入することはできない。金属被
覆繊維または布を作るには、前述の方法を使用して金属
被覆された繊維を作るか、または金属被覆された織布を
作ることができる。さらに、不織布のガラス繊維シート
も購入可能である。これらのシートを、前述の金属付着
方法を使用してメタライズすることができる。
後は、これらのガラス繊維製多孔導電シートを使用し
て、電源/接地コア300、320、または350と類
似した電源/接地コアを製作することができる。さら
に、これらのコアを製作し、PCB/LCCに組み込む
前述の方法のいずれかを行うことができる。
用される繊維材料の中には、熱膨張率(CTE)が低い
ものもあることに留意されたい。電源/接地面の低熱膨
張率によって、PCBまたは積層チップ・キャリヤ(L
CC)の「全」CTEが低くなる。これは、特にLCC
の場合には、実装チップの亀裂を防止するという利点が
ある。さらに、低CTE電源/接地面には、同時係属特
許出願EN9−98−010「LOW CTE POWER AND GROU
ND PLANES」で概説されている他の利点もある。
について述べたが、銅を付着させるために使用する技法
を使用して銀、金、アルミニウム、スズなどを付着させ
ることもできることが当業者ならわかるであろう。さら
に、メタライゼーションのために主成分金属として銅を
使用する場合であっても、特定の処理ステップで追加の
量の他の金属を加えることもできる。たとえば、製造業
者によっては、処理中に少量の金を加えてベース接続の
導電性を向上させる場合もある。
よって、PCBにおける接地面及び電源面として使用可
能な多孔導電材料が形成される。これらの材料は、水ま
たはその他の溶媒が原因で生じる層剥離やカソード/ア
ノード・フィラメント成長などの、PCBによく見られ
る問題が低減される。これらの問題の低減により、PC
B欠陥が減少し、PCBの信頼性が向上する。これは、
より厳しい耐湿性を必要とするチップ・キャリヤの場合
は特に言えることである。
び接地面の実施形態例を参照しながら詳細に図示し、説
明したが、これらのこの好ましい実施形態は、多孔導電
平面材料が望ましいその他の応用分野にも適用可能であ
ることと、本発明の主旨及び範囲から逸脱することな
く、態様及び詳細に様々な変更を加えることができるこ
とが、当業者ならわかるであろう。
の事項を開示する。
電源/接地コアであって、少なくとも1つのファイバ・
ラミネート層と、少なくとも1つの溶媒に対して多孔性
である少なくとも1つの導電材料層とを含む電源/接地
コア。 (2)前記少なくとも1つの導電材料層が2つの導電材
料層であり、前記少なくとも1つのファイバ・ラミネー
ト層が前記2つの導電材料層の間に挟まれた、上記
(1)に記載の電源/接地コア。 (3)前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層が
2つのファイバ・ラミネート層であり、前記少なくとも
1つの導電材料層が前記2つのファイバ・ラミネート層
の間に挟まれた、上記(1)に記載の電源/接地コア。 (4)前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層が
非導電性である、上記(1)に記載の電源/接地コア。 (5)前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層が
導電性である、上記(1)に記載の電源/接地コア。 (6)前記少なくとも1つの溶媒が水である、上記
(1)に記載の電源/接地コア。 (7)前記導電材料が、多孔性が得られるような間隔及
びサイズの複数の穴を有する金属を含む、上記(1)に
記載の電源/接地コア。 (8)前記穴が約0.127cm(0.05インチ)以
下の間隔を置いて配置された、上記(7)に記載の電源
/接地コア。 (9)前記穴の直径が少なくとも約0.00254cm
(0.001インチ)で約0.0254cm(0.01
0インチ)未満である、上記(7)に記載の電源/接地
コア。 (10)各穴の直径が約0.00508cm(約0.0
02インチ)である、上記(9)に記載の電源/接地コ
ア。 (11)前記導電材料が焼結金属を含む、上記(1)に
記載の電源/接地コア。 (12)前記導電材料が、布として織られているかまた
は不織布である繊維材料を含む、上記(1)に記載の電
源/接地コア。 (13)前記繊維材料が、金属被覆炭素繊維、金属被覆
ポリエステル、金属被覆液晶ポリマー、金属被覆ポリエ
チレン、金属被覆ガラス繊維、及び金属ワイヤから成る
グループから選択された、上記(12)に記載の電源/
接地コア。 (14)前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層
が、エポキシ、ビスマレイミド・トリアジン・エポキ
シ、シアン酸エステル、ポリイミド、ポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)、及びフルオロポリマーから成
るグループから選択された、電源/接地コア。 (15)少なくとも1つの信号層と少なくとも1つのフ
ァイバ・ラミネート層とを含む少なくとも1つの信号コ
アと、少なくとも1つの電源/接地コアとを含むプリン
ト回路基板(PCB)であって、前記少なくとも1つの
電源/接地コアが、少なくとも1つのファイバ・ラミネ
ート層と、少なくとも1つの溶媒に対して十分な多孔性
である導電材料の少なくとも1つの層とを含むプリント
回路基板。 (16)前記少なくとも1つの導電材料層が2つの導電
材料層であり、前記少なくとも1つの電源/接地コアの
前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層が2つの
前記導電材料層の間に挟まれた、上記(15)に記載の
PCB。 (17)前記少なくとも1つの電源/接地コアの前記少
なくとも1つのファイバ・ラミネート層が2つのファイ
バ・ラミネート層であり、前記少なくとも1つの導電材
料層が2つの前記ファイバ・ラミネート層の間に挟まれ
た、上記(15)に記載のPCB。 (18)前記少なくとも1つの電源/接地コアの前記少
なくとも1つのファイバ・ラミネート層が非導電性であ
る、上記(15)に記載のPCB。 (19)前記少なくとも1つの電源/接地コアの前記少
なくとも1つのファイバ・ラミネート層が導電性であ
る、上記(15)に記載のPCB。 (20)前記少なくとも1つの溶媒が水である、上記
(15)に記載のPCB。 (21)前記導電材料が、多孔性が得られるような間隔
及びサイズの複数の穴を有する金属を含む、上記(1
5)に記載のPCB。 (22)前記穴が約0.127cm(0.05インチ)
以下の間隔を置いて配置された、上記(21)に記載の
PCB。 (23)前記穴の直径が少なくとも約0.00254c
m(0.001インチ)で約0.0254cm(0.0
10インチ)未満である、上記(21)に記載のPC
B。 (24)各穴の直径が約0.00508cm(約0.0
02インチ)である、上記(21)に記載のPCB。 (25)前記導電材料が焼結金属を含む、上記(15)
に記載のPCB。 (26)前記導電材料が、布として織られているかまた
は不織布である繊維材料を含む、上記(15)に記載の
PCB。 (27)前記繊維材料が、金属被覆炭素繊維、金属被覆
ポリエステル、金属被覆液晶ポリマー、金属被覆ポリエ
チレン、金属被覆ガラス繊維、及び金属ワイヤから成る
グループから選択された、上記(26)に記載のPC
B。 (28)前記少なくとも1つの電源/接地コアの前記少
なくとも1つのファイバ・ラミネート層が、エポキシ、
ビスマレイミド・トリアジン・エポキシ、シアン酸エス
テル、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン(PT
FE)、及びフルオロポリマーから成るグループから選
択された、上記(15)に記載のPCB。 (29)プリント回路基板(PCB)を製作する方法で
あって、 a)少なくとも1つの多孔性導電材料層を含む少なくと
も1つの電源/接地面を設けるステップと、 b)前記少なくとも1つの電源/接地面に複数の開口部
を形成するステップと、 c)前記少なくとも1つの電源/接地面と少なくとも1
つの信号層とによって複合体を形成するステップと、 d)前記複合体内に複数の開口部を形成するステップ
と、 e)前記複合体内の複数のめっきスルー・ホールを形成
するステップとを含む方法。 (30)前記少なくとも1つの電源/接地面を設ける前
記ステップが、少なくとも1つのファイバ・ラミネート
層と前記少なくとも1つの多孔性導電材料層とによって
電源/接地コアを形成するステップをさらに含む、上記
(29)に記載の方法。 (31)前記電源/接地コアの前記少なくとも1つのフ
ァイバ・ラミネート層が、エポキシ、ビスマレイミド・
トリアジン・エポキシ、シアン酸エステル、ポリイミ
ド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、及びフ
ルオロポリマーから成るグループから選択される、上記
(30)に記載の方法。 (32)前記少なくとも1つの多孔性導電材料層が2つ
の多孔性導電材料層であり、電源/接地コアを形成する
前記ステップが、2つの前記多孔性導電材料層の間に前
記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層を挟むステ
ップを含む、上記(30)に記載の方法。 (33)2つの前記導電材料層の間に前記少なくとも1
つのファイバ・ラミネート層を挟む前記ステップが、含
浸プロセスを使用して前記少なくとも1つの導電材料層
を封じ込めるステップと、封じ込められた前記導電材料
を剥離シート(release sheet)または粗面銅箔と共に
積層するステップとを含む、上記(32)に記載の方
法。 (34)前記少なくともファイバ・ラミネート層が2つ
のファイバ・ラミネート層であり、電源/接地コアを形
成する前記ステップが、2つの前記ファイバ・ラミネー
ト層の間に前記少なくとも1つの多孔性導電材料層を挟
むステップを含む、上記(30)に記載の方法。 (35)前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層
が非導電性である、上記(30)に記載の方法。 (36)前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層
が導電性である、上記(30)に記載の方法。 (37)前記多孔性導電材料が溶媒に対して十分に多孔
性である、上記(29)に記載の方法。 (38)前記多孔性導電材料を金属で被覆するステップ
をさらに含む、上記(29)に記載の方法。 (39)前記多孔性導電材料に対して接着促進プロセス
を行うステップをさらに含む、上記(29)に記載の方
法。 (40)前記接着促進プロセスが酸化銅処理またはシラ
ン処理である、上記(39)に記載の方法。 (41)前記多孔性導電材料が焼結金属を含む、上記
(29)に記載の方法。 (42)前記導電材料が布として織られているかまたは
不織布である繊維材料を含む、上記(29)に記載の方
法。 (43)前記繊維材料が、金属被覆炭素繊維、金属被覆
ポリエステル、金属被覆液晶ポリマー、金属被覆ポリエ
チレン、金属被覆ガラス繊維、及び金属ワイヤから成る
グループから選択される、上記(42)に記載の方法。 (44)プリント回路基板(PCB)を製作する方法で
あって、 a)少なくとも1つの金属シートと共にファイバ・ラミ
ネートを積層して電源/接地コアを形成するステップ
と、 b)少なくとも1つの溶媒に対して十分な多孔性を与え
る間隔及びサイズの複数の穴を前記少なくとも1つの金
属シート内に形成するステップと、 c)少なくとも1つの電源/接地コアと少なくとも1つ
の信号層とによって複合体を形成するステップと、 d)前記複合体内に複数の開口部を形成するステップ
と、 e)前記複合体内に複数のめっきスルー・ホールを形成
するステップとを含む方法。 (45)前記少なくとも1つの溶媒が水である、上記
(44)に記載の方法。 (46)前記穴が約0.127cm(0.05インチ)
以下の間隔を置いて配置される、上記(44)に記載の
方法。 (47)前記穴の直径が少なくとも約0.00254c
m(0.001インチ)で約0.0254cm(0.0
10インチ)未満である、上記(44)に記載の方法。 (48)各穴の直径が約0.00508cm(約0.0
02インチ)である、上記(44)に記載の方法。
された電源コアの断面を示す透視図である。
形成された電源コアの上面図である。
い電源面または接地面の断面図である。
ト回路基板と、6層プリント回路基板を構成する層とを
示す断面図である。
接地面の製作と使用の方法を示すプロセス・フローチャ
ートである。
を構成する層とを示す断面図である。
Claims (34)
- 【請求項1】プリント回路基板において使用する電源/
接地コアであって、 少なくとも1つのファイバ・ラミネート層と、 少なくとも1つの溶媒に対して多孔性である少なくとも
1つの導電材料層を含む電源/接地面とを含み、 前記導電材料が焼結金属を含む、 電源/接地コア。 - 【請求項2】プリント回路基板において使用する電源/
接地コアであって、 少なくとも1つのファイバ・ラミネート層と、 少なくとも1つの溶媒に対して多孔性である少なくとも
1つの導電材料層を含む電源/接地面とを含み、 前記導電材料が、布として織られているかまたは不織布
である繊維材料を含む、 電源/接地コア。 - 【請求項3】プリント回路基板において使用する電源/
接地コアであって、 少なくとも1つのファイバ・ラミネート層と、 少なくとも1つの溶媒に対して多孔性である少なくとも
1つの導電材料層を含む電源/接地面とを含み、 前記導電材料層は、多孔性が得られるような間隔及びサ
イズの複数の穴を有する金属を含み、 前記穴の直径が少なくとも約0.00254cm(0.
001インチ)で約0.0254cm(0.010イン
チ)未満である、 電源/接地コア。 - 【請求項4】前記繊維材料が、金属被覆炭素繊維、金属
被覆ポリエステル、金属被覆液晶ポリマー、金属被覆ポ
リエチレン、金属被覆ガラス繊維、及び金属ワイヤから
成るグループから選択された、請求項2に記載の電源/
接地コア。 - 【請求項5】前記穴が約0.127cm(0.05イン
チ)以下の間隔を置いて配置された、請求項3に記載の
電源/接地コア。 - 【請求項6】各穴の直径が約0.00508cm(約
0.002インチ)である、請求項3に記載の電源/接
地コア。 - 【請求項7】前記少なくとも1つの導電材料層が2つの
導電材料層であり、前記少なくとも1つのファイバ・ラ
ミネート層が前記2つの導電材料層の間に挟まれた、請
求項1、2もしくは3に記載の電源/接地コア。 - 【請求項8】前記少なくとも1つのファイバ・ラミネー
ト層が2つのファイバ・ラミネート層であり、前記少な
くとも1つの導電材料層が前記2つのファイバ・ラミネ
ート層の間に挟まれた、請求項1、2、もしくは3に記
載の電源/接地コア。 - 【請求項9】前記少なくとも1つのファイバ・ラミネー
ト層が非導電性である、請求項1、2、もしくは3に記
載の電源/接地コア。 - 【請求項10】前記少なくとも1つのファイバ・ラミネ
ート層が導電性である、請求項1、2、もしくは3に記
載の電源/接地コア。 - 【請求項11】前記少なくとも1つの溶媒が水である、
請求項1、2、もしくは3に記載の電源/接地コア。 - 【請求項12】少なくとも1つの信号層と少なくとも1
つのファイバ・ラミネート層とを含む少なくとも1つの
信号コアと、少なくとも1つの電源/接地コアとを含む
プリント回路基板(PCB)であって、前記少なくとも
1つの電源/接地コアが、 少なくとも1つのファイバ・ラミネート層と、 少なくとも1つの溶媒に対して十分な多孔性である導電
材料の少なくとも1つの層を含む電源/接地面とを含
み、 前記導電材料が焼結金属を含む、 プリント回路基板。 - 【請求項13】少なくとも1つの信号層と少なくとも1
つのファイバ・ラミネート層とを含む少なくとも1つの
信号コアと、少なくとも1つの電源/接地コアとを含む
プリント回路基板(PCB)であって、前記少なくとも
1つの電源/接地コアが、 少なくとも1つのファイバ・ラミネート層と、 少なくとも1つの溶媒に対して十分な多孔性である導電
材料の少なくとも1つの層を含む電源/接地面とを含
み、 前記導電材料が、布として織られているかまたは不織布
である繊維材料を含む、 プリント回路基板。 - 【請求項14】少なくとも1つの信号層と少なくとも1
つのファイバ・ラミネート層とを含む少なくとも1つの
信号コアと、少なくとも1つの電源/接地コアとを含む
プリント回路基板(PCB)であって、前記少なくとも
1つの電源/接地コアが、 少なくとも1つのファイバ・ラミネート層と、 少なくとも1つの溶媒に対して十分な多孔性である導電
材料の少なくとも1つの層を含む電源/接地面とを含
み、 前記導電材料層は、多孔性が得られるような間隔及びサ
イズの複数の穴を有する金属を含み、 前記穴の直径が少なくとも約0.00254cm(0.
001インチ)で約0.0254cm(0.010イン
チ)未満である、 プリント回路基板。 - 【請求項15】前記繊維材料が、金属被覆炭素繊維、金
属被覆ポリエステル、金属被覆液晶ポリマー、金属被覆
ポリエチレン、金属被覆ガラス繊維、及び金属ワイヤか
ら成るグループから選択された、請求項13に記載のプ
リント回路基板。 - 【請求項16】前記穴が約0.127cm(0.05イ
ンチ)以下の間隔を置いて配置され、請求項14に記載
のプリント回路基板。 - 【請求項17】各穴の直径が約0.00508cm(約
0.002インチ)である、請求項14に記載のプリン
ト回路基板。 - 【請求項18】前記少なくとも1つの導電材料層が2つ
の導電材料層であり、前記少なくとも1つの電源/接地
コアの前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層が
2つの前記導電材料層の間に挟まれた、請求項12、1
3もしくは14に記載のプリント回路基板。 - 【請求項19】前記少なくとも1つの電源/接地コアの
前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層が2つの
ファイバ・ラミネート層であり、前記少なくとも1つの
導電材料層が2つの前記ファイバ・ラミネート層の間に
挟まれた、請求項12、13もしくは14に記載のプリ
ント回路基板。 - 【請求項20】前記少なくとも1つの電源/接地コアの
前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層が非導電
性である、請求項12、13もしくは14に記載のプリ
ント回路基板。 - 【請求項21】前記少なくとも1つの電源/接地コアの
前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層が導電性
である、請求項12、13もしくは14に記載のプリン
ト回路基板。 - 【請求項22】前記少なくとも1つの溶媒が水である、
請求項12、13もしくは14に記載のプリント回路基
板。 - 【請求項23】前記少なくとも1つの電源/接地コアの
前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層が、エポ
キシ、ビスマレイミド・トリアジン・エポキシ、シアン
酸エステル、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、及びフルオロポリマーから成るグループ
から選択された、請求項12、13もしくは14に記載
のプリント回路基板。 - 【請求項24】プリント回路基板(PCB)を製作する
方法であって、 a)少なくとも1つの溶媒に対して十分に多孔性である
ように、焼結金属を含む多孔性導電材料層を含む少なく
とも1つの電源/接地面を設けるステップと、 b)前記少なくとも1つの電源/接地面に複数の開口部
を形成するステップと、 c)前記少なくとも1つの電源/接地面と少なくとも1
つの信号層とによって複合体を形成するステップと、 d)前記複合体内に複数の開口部を形成するステップ
と、 e)前記複合体内の複数のめっきスルー・ホールを形成
するステップとを含む方法。 - 【請求項25】プリント回路基板(PCB)を製作する
方法であって、 a)少なくとも1つの溶媒に対して十分に多孔性である
ように、布として織られているかまたは不織布である繊
維材料を含む多孔性導電材料層を含む少なくとも1つの
電源/接地面を設けるステップと、 b)前記少なくとも1つの電源/接地面に複数の開口部
を形成するステップと、 c)前記少なくとも1つの電源/接地面と少なくとも1
つの信号層とによって複合体を形成するステップと、 d)前記複合体内に複数の開口部を形成するステップ
と、 e)前記複合体内の複数のめっきスルー・ホールを形成
するステップとを含む方法。 - 【請求項26】プリント回路基板(PCB)を製作する
方法であって、 a)電源/接地面として少なくとも1つの金属シートを
含む電源/接地コアを形成するステップと、 b)少なくとも1つの溶媒に対して十分な多孔性を与え
る間隔及びサイズの複数の穴を前記少なくとも1つの金
属シート内に形成するステップであって、前記穴の直径
が少なくとも約0.00254cm(0.001イン
チ)で約0.0254cm(0.010インチ)未満で
ある、ステップと、 c)少なくとも1つの電源/接地コアと少なくとも1つ
の信号層とによって複合体を形成するステップと、 d)前記複合体内に複数の開口部を形成するステップ
と、 e)前記複合体内に複数のめっきスルー・ホールを形成
するステップとを含む方法。 - 【請求項27】前記繊維材料が、金属被覆炭素繊維、金
属被覆ポリエステル、金属被覆液晶ポリマー、金属被覆
ポリエチレン、金属被覆ガラス繊維、及び金属ワイヤか
ら成るグループから選択される、請求項25に記載の方
法。 - 【請求項28】前記前記穴が約0.127cm(0.0
5インチ)以下の間隔を置いて配置される、請求項26
に記載の方法。 - 【請求項29】各穴の直径が約0.00508cm(約
0.002インチ)である、請求項26に記載の方法。 - 【請求項30】前記少なくとも1つの電源/接地面を設
ける前記ステップが、少なくとも1つのファイバ・ラミ
ネート層と前記少なくとも1つの多孔性導電材料層とに
よって電源/接地コアを形成するステップをさらに含
む、請求項24、25もしくは26に記載の方法。 - 【請求項31】前記少なくとも1つの多孔性導電材料層
が2つの多孔性導電材料層であり、電源/接地コアを形
成する前記ステップが、2つの前記多孔性導電材料層の
間に前記少なくとも1つのファイバ・ラミネート層を挟
むステップを含む、請求項30に記載の方法。 - 【請求項32】前記少なくともファイバ・ラミネート層
が2つのファイバ・ラミネート層であり、電源/接地コ
アを形成する前記ステップが、2つの前記ファイバ・ラ
ミネート層の間に前記少なくとも1つの多孔性導電材料
層を挟むステップを含む、請求項30に記載の方法。 - 【請求項33】前記多孔性導電材料に対して接着促進プ
ロセスを行うステップをさらに含む、請求項24、25
もしくは26に記載の方法。 - 【請求項34】前記接着促進プロセスが酸化銅処理また
はシラン処理である、請求項33に記載の方法。
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