JP4173433B2 - 高熱伝導性プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線板に関する。特に、放熱性に優れた高熱伝導性プリント配線板に関し、さらには、プリント配線板に搭載された半導体部品等から発生するノイズを低減するための技術分野に属する。

各種電子機器から発生するノイズは、回路上を伝導し、もしくは外部に放射されることによって、その電子機器自身に、あるいは他の電子機器に悪影響を与える恐れがある。そのため、ノイズを出さないように、又はノイズを受けても障害を発生しないように従来様々な対策が施されている。特に近年では、携帯電話、ＰＨＳ、無線ＬＡＮ、衛星放送等のＧ（ギガ）帯域の機器が日常生活で一般的に使用されるようになり、それらの誤動作防止等を目的として、高周波帯域でのノイズ対策が求められている。
ノイズ対策の一つとして、コイル、コンデンサ、抵抗等を組み合わせたフィルタを電子回路に接続する方法が一般的に行われている。

例えば、（特許文献１）には、基板の厚さ方向に形成したスルーホールにチップコイルを挿入した多層配線基板が開示されている。この技術では、チップコイルを縦に挿入し、ＩＣのピンそばに実装することでノイズを低減するとともに、基板の実装密度を高くしている。
また、（特許文献２）には、電源層とグランド層と信号層がそれぞれ絶縁材を介在して積層された多層プリント基板において、前記電源層と接続されたヴィアホール又はスルーホール中にコイルを埋め込んだ多層プリント基板が開示されている。これにより、スルーホールがインダクターとして働き、高周波インピーダンスを大きくしてノイズの電源層への回り込みを防止している。
さらに、（特許文献３）には、異なる層間を接続するバイアホールを、カーボンブラックを含む抵抗性の樹脂組成物で形成したプリント配線板が開示されている。樹脂組成物の抵抗値を１オーム以上とすることで、信号の反射による誤動作の防止や放射ノイズの低減を行っている。

上記従来の技術により、ある程度までノイズを低減することができるが、ノイズ対策の重要性が高まるにつれ、さらに効果的なフィルタリングが望まれていた。

また、プリント配線板は、それに実装される素子の種類にもよるが、使用の際に発熱することがある。熱が蓄積されて回路の温度が上昇すると、素子の性能低下や熱暴走等の不測の障害を発生する恐れがあるため、熱を速やかに放散させることが求められる。また、熱により回路のインピーダンスが低下し、その分フィルタの効果が低下してしまうという問題もあった。
しかしながら、従来のプリント配線板には、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の合成樹脂の基板が多用されており、そのような基板は熱伝導性が劣るので、蓄積した熱を放散し難く、それゆえ上記の（特許文献１）〜（特許文献３）の構成によっては、フィルタの性能を十分に発揮できなかった。

特開平９−３１２４７８号公報（請求項１、４） 特開平１０−２７０８５５号公報（請求項１、９） 特開平１１−２６９０７号公報（請求項１、３）

そこで本発明は、上記従来の状況に鑑み、熱伝導性に優れて回路上の熱を速やかに放熱することができ、また、基板を利用してフィルタを構成し、それによってプリント配線板に発生するノイズをより効果的に低減することができ、さらに、基板の放熱性能が優れるため上記フィルタを十分に機能させることができる、新規な高熱伝導性プリント配線板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、請求項１として、炭素質基板に、複数の導電層がそれぞれ絶縁層を介して積層された高熱伝導性プリント配線板であって、前記高熱伝導性プリント配線板にスルーホールが形成され、前記スルーホールには、５０〜８０ｗｔ％のカーボンマイクロコイルが混合された充填材が埋め込まれて前記複数の導電層を接続し、前記充填材と前記スルーホールの内周面との間に絶縁層が設けられてなり、前記スルーホールの中で多数のカーボンマイクロコイルが３次元的に絡み合って接触し、前記複数の導電層の間においてローパスフィルタを構成することを特徴とする。

上記構成によれば、充填材中の個々のカーボンマイクロコイルが、インダクタンスをもつ微小なコイル素子として機能する。その結果、見かけ上では、複数の導電層同士が多数のコイルの集合体を介して直列に接続された状態となる。そして、炭素質基板が導電性を有するため、基板をグランド層としたとき、各導電層と炭素質基板との間、及び充填材とスルーホール内周面との間がコンデンサとして機能する。これにより、全体としてコンデンサ入出力型（π型）のフィルタが構成され、回路上を伝導するノイズや外部から放射されるノイズを低減する。また、炭素質基板の熱伝導性が高いため、回路に蓄積する熱が速やかに放熱される。
なお、ここでカーボンマイクロコイルとは、アセチレンの熱分解等によって製造される、直径数μｍのコイル状炭素繊維をいう。

また、請求項２は、炭素質基板の両面に、導電層がそれぞれ絶縁層を介して積層された高熱伝導性プリント配線板であって、前記高熱伝導性プリント配線板にスルーホールが形成され、前記スルーホールには、５０〜８０ｗｔ％のカーボンマイクロコイルが混合された充填材が埋め込まれて前記両面の導電層を接続し、前記充填材と前記スルーホールの内周面との間に絶縁層が設けられ、前記スルーホールの中で多数のカーボンマイクロコイルが３次元的に絡み合って接触し、前記両面の導電層を接続する充填材に対し並列となるように、前記導電層と前記炭素質基板、及び前記充填材と前記炭素質基板によってコンデンサが形成されコンデンサ入出力型フィルタの等価回路が構成されてなる高熱伝導性プリント配線板である。

上記構成によれば、入力側及び出力側がともに高インピーダンスの回路に適した高性能ローパスフィルタが構成される。

また、請求項１又は２記載の高熱伝導性プリント配線板において、充填材におけるカーボンマイクロコイルの混合量が５０〜８０ｗｔ％であることを特徴とする。

上記構成によれば、個々のカーボンマイクロコイルを相互に接続させ、かつスルーホールに埋め込んだ充填材全体を有効なインダクタとして機能させるため、カーボンマイクロコイルの混合量が最適化される。

また、請求項３は、請求項１または２記載の高熱伝導性プリント配線板において、充填材と絶縁層との間に導電コーティングが施され、前記導電コーティングにより複数の導電層が接続されることを特徴とする。

上記構成によれば、導電コーティングによって複数の導電層の間の導通が確保される。

また、請求項４は、請求項１〜３のいずれか記載の高熱伝導性プリント配線板において、充填材に、グラファイト粉末、カーボンナノチューブ、フェライト粉末、金属粉末、マイクロバルーンから選ばれる一以上の添加物がさらに混合されることを特徴とする。

上記構成によれば、各添加物の電磁気的性質によって、充填材全体の見かけのインダクタンスが調節される。

また、請求項５は、請求項１〜４のいずれか記載の高熱伝導性プリント配線板において、炭素質基板は、炭素繊維が基板の厚さ方向に沿って配列した炭素複合材料であることを特徴とする。

上記構成によれば、炭素質基板の厚さ方向における熱伝導率が向上し、放熱性が高まる。

また、請求項６は、請求項１〜５のいずれか記載の高熱伝導性プリント配線板において、炭素質基板が微細孔を有しており、前記微細孔に、無機コーティング剤、熱硬化性樹脂、又は金属が含浸されていることを特徴とする。

上記構成によれば、無機コーティング剤等を含浸させることにより炭素質基板が非多孔質化し、熱伝導率がさらに高まる。

さらに、請求項７は、請求項１〜６のいずれか記載の高熱伝導性プリント配線板において、絶縁層に、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素から選ばれる一以上の熱伝導性フィラーが含有されることを特徴とする。

上記構成によれば、導電層と炭素質基板との絶縁が確保されつつ、絶縁層の熱伝導率が向上して回路上の熱が速やかに炭素質基板へ移行する。

本発明によれば、基板として熱伝導率の高い炭素質基板を用いたため、回路上の熱を速やかに放熱して素子の性能を維持することができる。
また、微小なコイル素子として機能するカーボンマイクロコイルの充填材によって複数の導電層間を接続し、さらにその充填材に対して並列に、導電性の炭素質基板を利用してコンデンサを形成したため、全体にコンデンサ入出力型の高性能フィルタとして機能させることができる。したがって、プリント配線板の回路を伝導するノイズや外部から放射されるノイズを効果的に低減することができる。
さらに、高熱伝導性の炭素質基板を用いたことに伴い、回路上の熱が速やかに放熱されてインピーダンスが安定し、これによってフィルタ効果の熱による低下を防止することができる。

以下、実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の高熱伝導性プリント配線板（以下、単にプリント配線板と呼ぶ）の実施の形態（１）を図１及び図２に示す。図１はプリント配線板の断面図であり、図２はプリント配線板に形成したスルーホール近傍の等価回路である。図１のプリント配線板１は、炭素質基板１０の両面に、複数の導電層１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ絶縁層１１Ａ、１１Ｂを介して積層された多層プリント配線板であり、この例では、導電層１２Ａを信号層、導電層１２Ｂを電源層として用いている。また、炭素質基板１０は導電性を有しており、アースする等してグランド層を構成している。

プリント配線板１にはスルーホール１３が形成され、そのスルーホール１３中には充填材１４が埋め込まれている。充填材１４は、微小なコイル状炭素繊維であるカーボンマイクロコイル１４１がバインダー１４２中に多数混合されたものである。カーボンマイクロコイル１４１自体は高い導電性を有し、それらが充填材１４中で相互に接触した状態となっているため、充填材１４全体として導電性を有し、これにより導電層１２Ａと導電層１２Ｂとが直列に接続されている。また、充填材１４とスルーホールの内周面１３１の間には絶縁層１５が形成され、電気的に絶縁されている。

このとき、スルーホール近傍の等価回路は図２のように表される。すなわち、充填材１４中では、多数のコイル素子（Ｌ１〜Ｌｎ）が直列に接続されるとともに、絶縁層１５を誘電体として、充填材１４と炭素質基板１０との間でコンデンサ（Ｃ２_１〜Ｃ２_ｎ）が形成された状態となる。また、導電層１２Ａと炭素質基板１０との間で、絶縁層１１Ａを誘電体とするコンデンサ（Ｃ１）が形成され、一方の導電層１２Ｂと炭素質基板１０との間でも、絶縁層１１Ｂを誘電体とするコンデンサ（Ｃ３）が形成されることになる。
したがって、スルーホール１３に埋め込んだコイル成分（Ｌ１〜Ｌｎ）に対して、コンデンサＣ１〜Ｃ３が並列に接続された、いわゆるπ型のローパスフィルタを構成することになる。これにより、電源ラインや導電層１２Ａに実装されるＩＣ／ＬＳＩ等の動作に伴って回路上を伝導し、あるいは外部から放射される高周波のノイズを効果的に低減することができる。なお、図１で構成するπ型のローパスフィルタは、入力側、出力側ともにインピーダンスが比較的高い回路と整合性が良く、その場合に最も高い性能を発揮する。
なお、それぞれのカーボンマイクロコイル１４１は、実際にはコイル成分とともに抵抗成分とコンデンサ成分とを同時に有しており、また、充填材１４中では多数のカーボンマイクロコイル１４１が３次元的に絡み合って接触しているため、真の等価回路はより複雑である。しかし、フィルタ特性の測定結果等から、図２のような回路と見なしても矛盾がないことを知見している。

さらに、カーボンマイクロコイル１４１は、一般的に二重らせんを形成し、対称軸を持たないキラル（不斉）構造を有している。これにより、ノイズの入射時に、コイル成分による誘電損失、磁性損失が見かけ上大きくなるという効果を有している。キラルな構造に起因するこの効果は、特に高い周波数帯域で顕著であり、ノイズの低減作用を相乗的に高めることができる。

続いて、プリント配線板１を構成する各要素について詳述する。
まず、炭素質基板１０としては、炭素繊維を補強材とし、炭素をマトリックスとする炭素複合材料や、あるいは等方性高密度炭素材料等の板状物が用いられる。炭素質基板１０の厚さは、薄すぎると基板の強度低下を招き、またインピーダンスが増加するためグランド層として好ましくない。逆に厚すぎると熱伝導性が低下し、重量増加やコストアップにもつながるので、これらを考慮して適宜設定される。一般には、０．３〜５ｍｍが適当である。

炭素繊維を補強材とする炭素複合材料としては、炭素繊維の配列の仕方によって幾つかの種類がある。具体的には、炭素繊維を一方向に揃えて配列させた一次配向のもの、炭素繊維を平織、綾織、朱子織等の織布にした２次配向のもの、炭素繊維をいわゆる立体織した３次配向のもの、炭素繊維をフェルトや短繊維にして用いたもの等があり、いずれも適用可能である。
上記のような炭素複合材料は、各種配向状態の炭素繊維複合体に、フェノール樹脂等の熱硬化性合成樹脂、あるいは石油ピッチ等のマトリックス材を含浸させてプリグレグを調製し、そのプレグレグを必要に応じて複数枚積層し、加圧下で加熱してマトリックス材を硬化させ、さらに不活性雰囲気中で高温焼成しマトリックス材を炭素化ないし黒鉛化させて製造することができる。なお、炭素複合材料は、予め炭素質基板１０の厚さになるよう板状に成形しても良いし、あるいはブロック状に成形した炭素複合材料から、ワイヤーソー、回転ダイヤモンドソー等の公知の切断手段により所定の厚さに切り出しても良い。

上記のような炭素繊維を補強材とする種々の炭素複合材料の中でも、炭素マトリックス中で炭素繊維が一方向に配列した１次配向の炭素複合材料ブロックを、炭素繊維の配列方向に対して直角に切断して得られる板状物は、厚さ方向の熱伝導性に優れるため特に好ましく用いられる。

また、上述の等方性高密度炭素材料については、生コークスやメソカーボンマイクロビーズ等の焼結性を有する黒鉛前駆体の微粒子を加圧成形しつつ高温で焼成するか、あるいは黒鉛微粒子やカーボンウイスカー粉体等を、ピッチや合成樹脂等の炭素前駆体からなるバインダーと混合して加圧成形し、焼成することによって製造することができる。なお、上述の炭素複合材料の場合と同様に、等方性高密度炭素材料は、予め炭素質基板１０の厚さになるよう板状に成形しても良いし、ブロック状に成形された等方性高密度炭素材料から所定の厚さに切り出しても良い。

上述のような炭素質基板１０は、一般に、その製造過程に由来して多孔質であり、微細孔を有している。そこで炭素質基板１０には、必要に応じて、微細孔に無機コーティング剤、熱硬化性樹脂、又は金属を含浸させることができる。これにより、炭素質基板１０が非多孔質化し、基板全体の熱伝導性（放熱性）をさらに高めることができる。したがって、回路に蓄積する熱を速やかに除去できると共に、回路全体のインピーダンスが安定し、フィルタの性能を十分に引き出すことができる。

上記無機コーティング剤としては、具体例として、常温もしくは加熱条件下で架橋反応が進行しセラミック様の硬化物を形成するケイ素含有ポリマー、アルミナセメント等のセメント、水ガラス類等の無機系バインダーを挙げることができる。なお、これらの無機コーティング剤は、その含浸性を高めるために、有機溶媒で希釈しても良い。
また、無機コーティング剤を含浸させる方法としては、炭素質基板１０に無機コーティング剤を刷毛等により塗布する方法、炭素質基板１０を無機コーティング剤中に浸漬する方法、炭素質基板１０に高圧で無機コーティング剤を圧入する方法、炭素質基板１０に高真空にて無機コーティング剤を吸入する方法等を適宜採用することができる。

また、熱硬化性樹脂を含浸させる場合、その種類としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が耐熱性に優れるため好適に用いられる。
含浸させる方法は、流動性を有する熱硬化性樹脂を炭素質基板１０に塗布する等して微細孔に浸透させ、その後加熱する等して硬化させることによって行うことができる。熱硬化性樹脂を用いると、低コストで炭素質基板１０の熱伝導性を向上させることができるため有利である。

さらに、金属を含浸させる場合、その金属の種類は特に限定されないが、アルミニウム、銅等が熱伝導率が高いため好ましく用いられる。金属を含浸させる方法としては、溶融したアルミニウムや銅等の金属を、高温高圧下にて含浸させる方法や、真空を利用して含浸させる方法等を適宜用いることができる。なお、アルミニウムを含浸させた材料として、ＣＣ−ＭＡ（商品名；炭素繊維が一次配列した先端材料社製の炭素複合材料）等があり、これらの材料を炭素質基板１０として用いても良い。

次に、絶縁層１１Ａ、１１Ｂとしては、導電層１２Ａ、１２Ｂ、及び炭素質基板１０との密着性に優れ、電気絶縁性を有するものであれば適用可能である。また、回路上の熱を炭素質基板１０に伝えるため、熱伝導性を有することが好ましい。
具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を挙げることができる。これらの樹脂材料は、一般的に、炭素質基板１０上にディッピング、スプレー、電着等の手段により塗布し、硬化させることで層を形成することができる。その他、樹脂フィルムを炭素質基板１０に積層させた後に熱溶融させる方法や、炭素質基板１０上に蒸着重合して層を形成する方法等を挙げることができる。また、上記の樹脂材料の他にも、ＳｉＯ_２等の無機塗料を用いることができる。無機塗料を用いると、薄く均一な絶縁層を形成できるため、安定したフィルタを構成する観点から好ましい。

絶縁層１１Ａ、１１Ｂの厚さは、導電層１２Ａ、１２Ｂと炭素質基板１０との絶縁を確保することを条件として適宜設定することができる。なお、絶縁層１１Ａ、１１Ｂは、コンデンサにおける誘電体として機能するため、厚さを変えることによって電気容量を制御することができる。それゆえ、所望のカットオフ周波数等を考慮して厚さを設定することが好ましい。具体的には、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚのノイズに対しては、５〜１００μｍ、就中３０〜１００μｍ程度の厚さが適当である。
また、導電層１２Ａ（信号層）、及び導電層１２Ｂ（電源層）のそれぞれの側におけるインピーダンスに応じて、絶縁層１１Ａと絶縁層１１Ｂの厚さを異なるように設定することもできる。

また、必要に応じて、絶縁層１１Ａ、１１Ｂには、熱伝導性のフィラーを含有させることができる。これにより、回路上の熱をより速やかに炭素質基板１０に伝え、放熱性をさらに高めることができる。したがって、プリント配線板のインピーダンスが安定し、フィルタの効果を維持することができる。

熱伝導性フィラーとしては、熱伝導性が高く電気絶縁性を有する物質であれば適宜用いることができる。その中でも、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化ホウ素（ＢＮ）は、電気絶縁性が非常に高く、また高温まで安定であるため特に好ましく用いられる。これらの熱伝導性フィラーは、いずれか一種を用いても良いし、二種以上を併用しても良い。また、熱伝導性フィラーの形状は、球状、ウィスカー状等いずれも適用可能であるが、均一に分散させる観点から球状のものが好ましい。熱伝導性フィラーの粒径は、大き過ぎると、絶縁層１１Ａ、１１Ｂの膜厚が必要以上に大きくなって表面の平滑性が損なわれる恐れがあるので、０．５〜１０μｍ程度、就中０．５〜２μｍとすることが好ましい。また、絶縁層１１Ａ、１１Ｂにおける熱伝導性フィラーの含有割合は、フィラーの種類等によって異なるが、一般的には、熱伝導性フィラー：その他の固形分の重量比を、３：５〜２０：５程度に設定することが好ましい。

そして、導電層１２Ａ、１２Ｂとしては、銅、アルミニウム、ニッケル等の金属箔や、あるいは金属板を所望の配線パターンに打ち抜いたリードフレーム等を用いることができる。金属箔及びリードフレームの厚さは、その用途によって適宜設定することができる。具体的には５００μｍ以下が好ましい。また、ノイズを低減するため、例えば電源層となる導電層１２Ｂの方をより厚くしてインピーダンスを小さくしても良い。
これらの金属箔やリードフレームは、各種接着剤を用いて絶縁層１１Ａ、１１Ｂに積層させる。あるいは、電気絶縁性を有する接着剤を用いることにより、絶縁層１１Ａ、１１Ｂを形成しつつ炭素質基板１０に貼り合わせても良い。

また、導電層１２Ａ、１２Ｂは、絶縁層１１Ａ、１１Ｂの上に無電解めっき等して形成することもできる。その際には、絶縁層１１Ａ、１１Ｂの表面に親水性を付与するため予め化学エッチング処理を施すことができる。また、無電解めっきによる初期の金属析出を効率的に行うため、絶縁層１１Ａ、１１Ｂの表面に予め、パラジウム、銀、金、白金等の触媒層を形成させておいても良い。
上記の無電解めっきによる方法の他にも、真空蒸着、低温スパッタ、イオンプレーティング等の乾式法が適用可能である。このような、めっき等による導電層の厚さは、回路として機能させるために、少なくとも１５μｍ以上有することが好ましい。
なお、導電層１２Ａ、１２Ｂは、炭素質基板１０と相対してコンデンサを構成しているため、導電層の回路パターンの面積を変えることによって電気容量を制御することができる。したがって、種々のノイズに応じた最適なフィルタを構成することができる。

プリント配線板１にスルーホール１３を形成するに当たっては、導電層の所定の位置をエッチングにより除去し、続いてＣＯ_２レーザ等を照射して絶縁層及び炭素質基板に孔を形成する方法が、寸法精度が高く生産効率にも優れるため好適に用いられる。その他、ドリル等を用いて機械的に加工しても良い。

次に、カーボンマイクロコイル１４１は、一般的に、所定の条件下で微量のイオウ不純物を添加したアセチレンを金属触媒存在下で熱分解することによって製造することができる。例えば、アセチレン、水素ガス、窒素ガス、チオフェンからなる原料ガスを、ニッケル等の金属触媒粉末を塗布したグラファイト基板に対し垂直に導入することによって基板上に成長させることができる。その際の反応温度は７５０〜８００℃である。なお、製造方法は上記に限定されるものではなく、同様のコイル構造が得られる方法であれば適用可能である。
上記方法により得られるカーボンマイクロコイルは、非晶質の微小なコイル状炭素繊維（通常は２本のらせんがコイル状に巻いた炭素繊維）であり、そのらせんピッチは０．０１〜１μｍ、コイルの直径は１〜１０μｍ、コイルの長さは１μｍ〜１０ｍｍ程度である。

上記カーボンマイクロコイル１４１のらせんピッチ、直径、長さは、触媒の種類・粒度、原料ガスの流量、反応時間等の諸条件により任意に制御することができる。例えば、触媒の粒度を小さくすると、粗い粒子を用いた場合に比べてコイル径を小さくすることができ、また、長時間反応させるとコイルを長くすることができる。コイルの形状が異なると、そのインダクタンスが変化するため、これを利用してノイズの周波数に適したフィルタを構成することができる。一般的には、様々なコイル径のものを混在させた場合や、コイルを長くした場合に、対応するノイズの周波数領域が広くなる傾向がある。

以上のカーボンマイクロコイル１４１を、種々のバインダー１４２に所定量混合し、スルーホール１３の形状（例えば円柱状）に合わせて成形し、その成形した充填材１４を、予め絶縁層１５を形成したスルーホール１３内に挿入することによって目的のプリント配線板１を製造することができる。

あるいは、別の方法として、カーボンマイクロコイル１４１とバインダー１４２との混合物を、予め絶縁層１５を形成したスルーホール１３内に流し込んで硬化させることにより製造することもできる。

充填材１４中におけるカーボンマイクロコイル１４１の混合量は、少な過ぎると充填材１４の導電性が失われるため不適であり、逆に多過ぎるとインピーダンスが低下してフィルタとして機能しなくなるため、これらを考慮して適宜設定される。具体的には、充填材１４全体に対して３０〜９０ｗｔ％、就中５０〜８０ｗｔ％が好ましい。

バインダー１４２としては、電気絶縁性を有し、かつ回路近傍で想定される熱に対し安定でカーボンマイクロコイル１４１の偏在を生じないような物質であれば適用可能である。具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が好適に用いられる。その他、シリコーンゴムや、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂等の比較的耐熱性に優れた熱可塑性樹脂を用いても良い。

また、充填材１４には、必要に応じて、ノイズの低減作用を高めるために各種の添加物をさらに混合することができる。有効な添加物の例としては、グラファイト粉末、カーボンナノチューブ、フェライト粉末、銅やアルミニウム等の金属粉末、マイクロバルーン（樹脂等からなる中空粒子）等が挙げられる。これらはいずれか一種を用いることもできるし、２種以上を併用することもできる。添加物の混合量は、得られるフィルタの特性等に応じて適宜設定できるが、好ましくは充填材１４全体に対し１〜１０ｗｔ％程度である。
上記の各添加物は、充填材１４の誘電損失、磁性損失を大きくしたり、充填材１４中におけるカーボンマイクロコイル１４１の密度を低下させたりして、全体の見かけのインダクタンスを変化させ、フィルタの性能を向上させることができる。一般的には、添加物の混合量を多くすると、除去されるノイズの周波数領域が広くなる傾向がある。

充填材１４とスルーホールの内周面１３１とを絶縁するための絶縁層１５は、上述の絶縁層１１Ａ、１１Ｂと同様に、電気絶縁性に優れた物質から構成される。具体的には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料や、各種セラミック等が挙げられる。絶縁層１５を形成するに際しては、例えば、プリント配線板１にレーザ等によってスルーホール１３を形成した後、スルーホールの内周面１３１以外の部位をマスクし、内周面１３１上に樹脂等を塗布、硬化させる等の方法により行うことができる。
また、絶縁層１５の厚さは、上述の絶縁層１１Ａ、１１Ｂの場合と同様に、絶縁層１５がコンデンサにおける誘電体として機能することを考慮して適宜設定することができる。具体的には、５〜１００μｍ程度とすることが適当である。

次に、本発明の実施の形態（２）について説明する。
図３のプリント配線板１は、充填材１４と絶縁層１５との間に導電コーティング１６を形成したことを特徴としている。導電コーティング１６は、導電層１２Ａと導電層１２Ｂとを接続している。この実施形態は、充填材１４の導電性が比較的低い場合に適しており、層間の導通を確保しつつ有効なフィルタを構成することができるため好ましい。

導電コーティング１６を形成するに当たっては、スルーホール１３中に絶縁層１５を形成した後に、該当部位以外をマスクし、銅、アルミニウム、ニッケル等の金属材料を無電解めっきする方法により行うことができる。あるいは、真空蒸着、低温スパッタ、イオンプレーティング等の乾式法によっても良い。
また、上述のように、カーボンマイクロコイル１４１とバインダー１４２との混合物から柱状等の充填材１４を成形し、その充填材１４の周面に、金属材料をめっき等して導電コーティング１６を施し、それをスルーホール１３内に挿入しても良い。
上記の導電コーティング１６の厚さは、導通を確保するため１５μｍ以上有することが好ましい。その他の構成については、上記実施の形態（１）に準ずる。

なお、図１及び図３では、スルーホール１３を一つしか図示していないが、必要に応じて複数設けても良いことは無論である。
さらに、上記実施の形態（１）及び（２）では、プリント配線板１が、単一の炭素質基板１０の両面に導電層１２Ａ、１２Ｂを設けた２層のプリント配線板であるが、これに限定されることなく、例えば、上から導電層（信号層）、絶縁層、炭素質基板（グランド層）、絶縁層、導電層（電源層）、絶縁層、炭素質基板（グランド層）、絶縁層、導電層（信号層）、等のように３層以上の多層プリント配線板を構成することもできる。

本発明の実施の形態（１）に係るプリント配線板の断面図である。 本発明の実施の形態（１）に係るプリント配線板の等価回路である。 本発明の実施の形態（２）に係るプリント配線板の断面図である。

符号の説明

１ プリント配線板
１０ 炭素質基板
１１Ａ、１１Ｂ 絶縁層
１２Ａ、１２Ｂ 導電層
１３ スルーホール
１３１ 内周面
１４ 充填材
１４１ カーボンマイクロコイル
１４２ バインダー
１５ 絶縁層
１６ 導電コーティング

Claims (7)

1. 炭素質基板に、複数の導電層がそれぞれ絶縁層を介して積層された高熱伝導性プリント配線板であって、前記高熱伝導性プリント配線板にスルーホールが形成され、前記スルーホールには、５０〜８０ｗｔ％のカーボンマイクロコイルが混合された充填材が埋め込まれて前記複数の導電層を接続し、前記充填材と前記スルーホールの内周面との間に絶縁層が設けられてなり、
   前記スルーホールの中で多数のカーボンマイクロコイルが３次元的に絡み合って接触し、前記複数の導電層の間においてローパスフィルタを構成することを特徴とする高熱伝導性プリント配線板。
2. 炭素質基板の両面に、導電層がそれぞれ絶縁層を介して積層された高熱伝導性プリント配線板であって、前記高熱伝導性プリント配線板にスルーホールが形成され、前記スルーホールには、５０〜８０ｗｔ％のカーボンマイクロコイルが混合された充填材が埋め込まれて前記両面の導電層を接続し、前記充填材と前記スルーホールの内周面との間に絶縁層が設けられ、前記スルーホールの中で多数のカーボンマイクロコイルが３次元的に絡み合って接触し、前記両面の導電層を接続する充填材に対し並列となるように、前記導電層と前記炭素質基板、及び前記充填材と前記炭素質基板によってコンデンサが形成されコンデンサ入出力型フィルタの等価回路が構成されてなる高熱伝導性プリント配線板。
3. 請求項１又は２記載の高熱伝導性プリント配線板において、充填材と絶縁層との間に導電コーティングが施され、前記導電コーティングにより複数の導電層が接続されることを特徴とする高熱伝導性プリント配線板。
4. 請求項１〜３のいずれか記載の高熱伝導性プリント配線板において、充填材に、グラファイト粉末、カーボンナノチューブ、フェライト粉末、金属粉末、マイクロバルーンから選ばれる一以上の添加物がさらに混合されることを特徴とする高熱伝導性プリント配線板。
5. 請求項１〜４のいずれか記載の高熱伝導性プリント配線板において、炭素質基板は、炭素繊維が基板の厚さ方向に沿って配列した炭素複合材料であることを特徴とする高熱伝導性プリント配線板。
6. 請求項１〜５のいずれか記載の高熱伝導性プリント配線板において、炭素質基板が微細孔を有しており、前記微細孔に、無機コーティング剤、熱硬化性樹脂、又は金属が含浸されていることを特徴とする高熱伝導性プリント配線板。
7. 請求項１〜６のいずれか記載の高熱伝導性プリント配線板において、絶縁層に、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素から選ばれる一以上の熱伝導性フィラーが含有されることを特徴とする高熱伝導性プリント配線板。

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