JP4776555B2 - 金属コア多層プリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、金属コアを内部に有し、実装密度が高くかつ放熱性や量産性に優れた信頼性の高い金属コア多層プリント配線板に関する。

近年、例えば車両のエンジンルーム内や室内に装着される電気接続箱には、電気回路を形成するために３次元的に折れ曲がった金属導体からなるバスバーで基板間を接続する代わりに、金属コアを内部に備えたプリント配線板が用いられ、これらの基板を収容する電気接続箱の小型化を図っている。

そして、この金属コアプリント配線板の構造上、導体層が積層されたプリント基板において任意の導体層同士を接続する手段としてバイアホールが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

バイアホールの形成方法としては、プリント基板厚さ方向に貫通穴（スルーホール）をあけ、貫通穴壁面に厚さ２０〜５０μｍの銅めっきを施し、任意の導体層間を電気的に接続する方法が一般的に用いられる。なお、プリント基板は、エポキシ樹脂とガラス繊維をベースとした絶縁材料が用いられ、導体層として電解銅箔が用いられ、バイアホールには前述した銅めっきが施されている。
特開平８−１６２７６５号公報（第４−５頁、図１）

このような金属コアプリント配線板の電気的特性の信頼性を損なう要因として、バイアホールに施された薄膜の銅めっきの疲労破断が挙げられる。銅めっきの疲労破断発生は、高温、低温の温度サイクル環境下における絶縁樹脂と銅めっきとの熱膨張差に起因している。具体的には、例えば車両のエンジンルーム内のような高温と低温を繰り返すいわゆる温度差の大きい熱サイクルの環境下において、絶縁樹脂は銅めっきよりも高温時に大きく膨張し、低温時に大きく縮む。そのため、銅めっきは、それ自体の膨張や縮みとこれに隣接する熱膨張差の異なる絶縁樹脂の膨張や縮みとの関係でより大きな歪を受け、温度サイクルの増加によりその歪が蓄積して疲労破断を生ずるようになる。

銅めっきの破断寿命を延ばす対策として効果的なものは、絶縁樹脂から受ける熱応力を低下させることである。これを実現するためには、絶縁樹脂自体の熱膨張係数を低下させることが考えられるが、この場合、このような絶縁樹脂は著しく高価となり、コスト的に問題が生じる。他の対策としては、銅めっきと接した絶縁材から受ける熱応力によって発生する歪エネルギーを低下させることが考えられる。この歪エネルギーを低下させる具体策としては、絶縁材の厚さを薄くするなどしてバイアホール周辺の絶縁材の容積を少なくすることなどが挙げられる。しかしながら、車両に使用される金属コアプリント配線板は一般民製品に使用される金属コアプリント配線板とは異なり、常に温度差の大きな熱サイクルや振動を受ける劣悪な環境下で使用されるため、絶縁材の厚さを薄くすることには限界がある。

このような従来技術の問題点を、図面を用いて説明する。図８乃至図１０に示すプリント配線板は、その厚さ方向断面における導体層が、中央層に厚さ２００μｍの金属コアを有すると共に、金属コアの両側に厚さ１５０μｍの内側絶縁層を介して厚さ１５０μｍの内層導体をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ内層導体の両側に厚さ１５０μｍの外側絶縁層を介して外層導体をそれぞれ１枚ずつ有した構成を備えることで、金属コアを含む導体層が５層構造をなす金属コア多層プリント配線板となっている。なお、図８乃至図１０においては、説明の理解の容易化を図るために、導体層を図中右上がりのハッチングで示し、絶縁層を図中波線のハッチングで示し、絶縁層から流れ出て隣接する空間に充填された樹脂材を図中右下がりのハッチングで示している。また、銅めっきは太い実線で示している。

具体的には、図８において、金属コア多層プリント配線板５には、プリント配線板の厚さ方向を貫き外層導体５１４，５１５と内層導体５１２，５１３との接続を取るべくこれらの導体層間を銅めっき５４１により電気的に接続したスルーホール５０１が形成されている。また、金属コア５１１や内層導体５１３とスルーホール５０１との間にはエポキシ樹脂のみからなる絶縁材５３１，５３３が充填されている。この絶縁材５３１，５３３は、プリント配線板製造中の加圧プレス工程においてガラスエポキシ樹脂からなる内側絶縁層５２１，５２２及び外側絶縁層５２３，５２４から流れ出たものである。

また、図９において、金属コア多層プリント配線板５’には、プリント配線板の厚さ方向を貫き外層導体同士のみの接続を取るべくこれらの導体層間を銅めっき５４１により電気的に接続したスルーホール５０１が形成されている。そして、金属コア５１１及び内層導体５１８，５１９並びに外層導体５１４，５１５とスルーホール５０１との間に形成された空間にはエポキシ樹脂のみからなる絶縁材５３１，５３３，５３５が充填されている。

また、図１０において、金属コア多層プリント配線板６には、内層導体同士を銅めっき６４１により電気的に接続したインナーバイアホール６０１が形成されている。そして、金属コア６１１、内層導体６１２，６１３及び外層導体６１４，６１５とインナーバイアホール６０１との間に形成された空間及びインナーバイアホール６０１の内側にはエポキシ樹脂のみからなる絶縁材６３１〜６３３が充填されている。

このように、従来型の金属コア多層プリント配線板には、プリント配線板厚さ方向を貫き金属コアを除く任意の導体同士のみの接続を確保するためにこれらの導体層間を銅めっきにより電気的に接続したスルーホールやインナーバイアホールからなるバイアホールが形成されている。そして、内側導体並びに外側導体とバイアホールとの間に形成された空間には絶縁材のエポキシ樹脂のみが充填されていると共に、金属コアと任意の導体層とを非導通とするために金属コアにバイアホール径よりも大きな貫通穴を形成し、バイアホール外側と金属コア下穴の間には、絶縁材としてのエポキシ樹脂を充填する構造となっている。

一方、特に車両の電気接続箱に使用される金属コア多層プリント配線板は、電気接続箱自体の小型化を図るために金属コア多層プリント配線板も薄型化する必要がある。その結果、金属コアの厚さが絶縁層の絶縁材として使用するいわゆるプリプレグと呼ばれる絶縁材料の厚さよりも厚くなり、バイアホール外側と金属コア下穴間へのエポキシ樹脂のみからなる絶縁材の充填密度が低くなりがちである。その上、バイアホール外側と金属コア下穴間に充填された絶縁材料の熱膨張係数は、ガラスエポキシ樹脂等からなるプレプリグが本来有する絶縁材料の熱膨張係数よりも高い値となる。

特に、インナーバイアホールの長さは、金属コア厚さ、絶縁層２層の厚さ、内層導体２層の厚さを足した長さとなり、その長いインナーバイアホール内部にガラスフィラーを含まないエポキシ樹脂のみが充填されると、この部分のエポキシ樹脂の充填密度が低下する。そのため、この部分の熱サイクルにおける熱応力に起因する銅めっきの歪エネルギーが大きくなり、バイアホールに施された銅めっきに大きな歪を与える要因となる。この要因によりバイアホールの銅めっきにおける疲労破断が生じ易くなる。

本発明の目的は、実装密度が高くかつ放熱性や量産性に優れた信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明にかかる金属コア多層プリント配線板は、
プリント配線板厚さ方向断面における導体層として、中央層に金属コアを有すると共に、前記金属コアの両側に内側絶縁層を介して内層導体をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ前記内層導体の両側に外側絶縁層を介して外層導体をそれぞれ１枚ずつ有することで前記金属コアを含む導体層が少なくとも５層構造をなす金属コア多層プリント配線板において、
前記金属コア多層プリント配線板には、当該金属コア多層プリント配線板の厚さ方向を貫き任意の導体層との接続を取るべく当該任意の導体層間を銅めっきにより電気的に接続した貫通導通穴が形成され、
前記貫通導通穴の銅めっきは前記金属コアと接続され、
前記金属コアの貫通導通穴周辺部分は、当該貫通導通穴周辺部分をその周囲の金属コア本体と画成するために形成されかつ前記内側絶縁層の絶縁材が充填された切欠き穴と、前記内層導体及び内側絶縁層並びに前記金属コアを貫きかつ前記外側絶縁層の絶縁材で充填された非導通穴により前記金属コア本体と分離され当該金属コア本体と電気的に別回路を形成し、
かつ前記金属コア本体と分離された金属コアの部分が前記貫通導通穴の銅めっきの周囲に接すると共に、当該金属コアの部分を挟んで前記内側絶縁層の一方と内側絶縁層の他方とが前記貫通導通穴の銅めっきの周囲に接していることを特徴としている。

金属コア多層プリント配線板がこのような構造をとることで、貫通導通穴の銅めっきの一部が金属コアの貫通導通穴周辺部分と接続されるようになり、従来のように貫通導通穴外側と金属コア下穴の間に内側絶縁層の絶縁材が充填されなくなる。その結果、金属コアの接した部分を除く貫通導通穴の銅めっきと、内層導体及び外層導体間に形成される空間にのみ絶縁層の絶縁材が充填されるようになり、熱サイクルによる銅めっきに蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。即ち、銅めっきとこれに接する絶縁材が温度変化による膨張や縮みを繰り返すことで銅めっきが歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、銅めっきの疲労破断を生じ難くすることができる。

また、本発明の請求項２に記載の金属コア多層プリント配線板は、
プリント配線板厚さ方向断面における導体層として、中央層に金属コアを有すると共に、前記金属コアの両側に内側絶縁層を介して内層導体をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ前記内層導体の両側に外側絶縁層を介して外層導体をそれぞれ１枚ずつ有することで前記金属コアを含む導体層が少なくとも５層構造をなす金属コア多層プリント配線板において、
前記金属コア多層プリント配線板には、前記内層導体同士を銅めっきにより電気的に接続した内部導通穴が形成され、
前記内部導通穴の銅めっきは金属コアと接続され、
前記金属コアの内部導通穴周辺部分は、当該内部導通穴周辺部分をその周囲の金属コア本体と画成するために形成され前記内側絶縁層の絶縁材が充填された切欠き穴と、前記内層導体及び内側絶縁層並びに前記金属コアを貫きかつ前記外側絶縁層の絶縁材で充填された非導通穴により前記金属コア本体と分離され当該金属コア本体と電気的に別回路を形成し、
かつ前記金属コア本体と分離された金属コアの部分が前記内部導通穴の銅めっきの周囲に接すると共に、当該金属コアの部分を挟んで前記内側絶縁層の一方と内側絶縁層の他方とが前記内部導通穴の銅めっきの周囲に接していることを特徴としている。

金属コア多層プリント配線板がこのような構造をとることで、内部導通穴の銅めっきの一部が金属コアの内部導通穴周辺部分と接続されるようになり、従来のように内部導通穴外側と金属コア下穴の間に内側絶縁層の絶縁材が充填されなくなる。その結果、内部導通穴の内側の他に内部導通穴の銅めっきと金属コアの接した部分を除く内部導通穴の銅めっきと内層導体及び外層導体との間に形成された空間にのみ絶縁層の絶縁材が充填されるようになり、銅めっきに蓄積される歪エネルギーを低下させることができる。即ち、銅めっきとこれに接する絶縁材が膨張したり縮んだりすることにより歪を受けても温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、疲労破断を生じ難くすることができる。

また、本発明の請求項３に記載の金属コア多層プリント配線板は、請求項２に記載の金属コア多層プリント配線板において、
前記内部導通穴には前記外側絶縁層の絶縁材に用いられる樹脂が充填されていることを特徴としている。

貫通導通穴以外の導体の導通穴に絶縁材に用いられる樹脂が充填されていることで、上述した銅めっきの疲労破断の問題が生じ易くなるが、請求項１又は請求項２に記載の金属コア多層プリント配線板の構成をとることで、このような問題を発生し難くすることができる。

また、本発明の請求項４に記載の金属コア多層プリント配線板は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の金属コア多層プリント配線板において、
前記金属コアの厚さが２００μｍ以上で、前記各導体層間の絶縁層の厚さが０．１５ｍｍ以上で、前記外側絶縁層及び内側絶縁層を構成する絶縁材料の熱膨張係数が４５ｐｐｍ／℃以上で、前記銅めっきの厚さが５０μｍ以下であることを特徴としている。

請求項１乃至請求項３の何れかに記載の金属コア多層プリント配線板をこのような寸法とすることで、本発明の作用を十分に発揮することができる。

本発明によると、実装密度が高くかつ放熱性や量産性に優れた信頼性の高い金属コア多層プリント配線板を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１を図面に基いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１をスルーホール（貫通導通穴）１０１の中心軸線に沿って配線板の厚さ方向に切断した断面図である。また、図２は、図１に示した金属コア多層プリント配線板１のII-II断面図である。なお、本発明に関する図面においては、説明の理解の容易化を図るために、導体層を図中右上がりのハッチングで示し、絶縁層を図中波線のハッチングで示し、絶縁層から流れ出て隣接する空間に充填された樹脂材を図中右下がりのハッチングで示している。また、銅めっきは太い実線で示している。

本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１は、図１に示すように、中央層に厚さ２００μｍ程度の厚肉の金属コア１１１を有すると共に、金属コア１１１の両側に（図中上下に）厚さ１５０μｍ程度の内側絶縁層１２１，１２２を介して厚さ１５０μｍ程度の内層導体１１２，１１３をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ内層導体１１２，１１３の両側に（図中上下に）厚さ１５０μｍ程度の外側絶縁層１２３，１２４を介して外層導体１１４，１１５をそれぞれ１枚ずつ有した構成を備えることで、金属コア１１１を含む導体層が５層構造をなす金属コア多層プリント配線板となっている。

なお、金属コア１１１、内層導体１１２，１１３、外層導体１１４，１１５は銅箔でできており、内側絶縁層１２１，１２２及び外側絶縁層１２３，１２４は熱膨張係数が４５ｐｐｍ／℃以上のガラスエポキシ樹脂でできている。

また、金属コア多層プリント配線板１には、プリント配線板の厚さ方向を貫くスルーホール（貫通導通穴）１０１が形成されている。そして、スルーホール１０１の内面全体には厚さ５０μｍ程度の銅めっきが施され、図中上下の外層導体１１４，１１５と上側の内層導体１１２を銅めっきにより電気的に接続している。また、スルーホール１０１の一部が金属コア１１１を貫通し、金属コア１１１の一部が穴周辺部分１１１Ａとしてスルーホール１０１の銅めっき１４１と電気的に接続されている。また、金属コア１１１には、穴周辺部分１１１Ａをこの周囲の金属コア本体１１１Ｂと画成するために略菱形の四辺をなし、隣接する各辺の端部同士が僅かな距離で離間している４つの切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄ（図２参照）が予めプレス等により形成されている。そして、この切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄには内側絶縁層１２１,１２２から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材で充填されている。

また、各切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄの隣接する端部には、図２に示すようにこの切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄの各端部を繋ぐような大きさの非導通穴１３４〜１３７が形成されている。非導通穴１３４〜１３７は、金属コア１１１と内層導体１１２，１１３の間に形成された内側絶縁層１２１,１２２を貫きかつ外側絶縁層から流れ出たエポキシ樹脂からなる絶縁材１３４〜１３７で充填されている。

そして、スルーホール１０１と銅めっき１４１により電気的に接続された金属コア１１１の穴周辺部分１１１Ａは、金属コア１１１の４つの切欠き穴１１１ａ〜１１１ｄ及び非導通穴１３４〜１３７により絶縁を取ることで、この穴周辺部分１１１Ａの周囲の金属コア本体１１１Ｂと分離して電気的に別回路を形成している。また、スルーホール以外の内層導体１１２，１１３及び外層導体１１４，１１５の空間には金属コア多層プリント配線板の製造工程において、加圧プレスを介して絶縁層に用いられるガラスエポキシ樹脂のエポキシ樹脂のみが充填されている。

続いて、本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１の具体的な作用について説明する。金属コア多層プリント配線板１がこのような構造を有することで、スルーホール１０１の一部が銅めっき１４１により金属コア１１１の穴周辺部分１１１Ａと接続されるようになり、従来の金属コア多層プリント配線板のようにスルーホール外側と金属コア下穴の間に絶縁材のエポキシ樹脂が充填されなくなる。その結果、スルーホール１０１の銅めっき１４１と内層導体１１８，１１３及び外層導体１１４，１１５との間に形成された空間にのみ絶縁材のエポキシ樹脂が充填されるようになり、スルーホール１０１の銅めっき１４１と接する絶縁材との関連で銅めっき自体の膨張や縮みにより歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪が余り蓄積することがなく、この部分の歪エネルギーを低下させることができ、スルーホールの銅めっきの疲労破断を生じ難くすることができる。

続いて、この第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板の変形例について説明する。なお、上述の金属コア多層プリント配線板と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この変形例にかかる金属コア多層プリント配線板１’は、第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板１とは異なり、図３に示すように上側の内層導体１１２がスルーホール１０１の銅めっき１４１と接しておらず、この空間に外側絶縁層１２３のエポキシ樹脂からなる絶縁材１３８が充填されている。この場合、スルーホール１０１の銅めっき１４１と絶縁材の接触面積が第１の実施形態より大きくなるが、金属コア１１１の穴周辺部分１１１Ａと銅めっき１４１とが接触しているので、結果的に上述した歪エネルギーが銅めっきにあまり蓄積されず、銅めっき１４１の破断を極力抑えることができる。

続いて、本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２について説明する。なお、上述の金属コア多層プリント配線板と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図４は、本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２をインナーバイアホール２０１の中心軸線に沿って配線板厚さ方向に切断した断面図である。

本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板２は、図４に示すように、中央層に厚さ２００μｍの厚肉の金属コア２１１を有すると共に、金属コア２１１の両側に厚さ１５０μｍの内側絶縁層２２１，２２２を介して厚さ１５０μｍの内層導体２１２，２１３をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ内層導体２１２，２１３の両側に厚さ１５０μｍの外側絶縁層２２３，２２４を介して外層導体２１４，２１５をそれぞれ１枚ずつ有した構成を備えることで、金属コア２１１を含む導体層が５層構造をなす金属コア多層プリント配線板となっている。

また、金属コア多層プリント配線板２には、内層導体同士を銅めっき２４１により電気的に接続されたインナーバイアホール（内部導通穴）２０１が形成され、インナーバイアホール２０１は銅めっき２４１により金属コア２１１及び上下の内層導体２１２，２１３と接続されている。そして、インナーバイアホール２０１と銅めっき２４１により電気的に接続された金属コア２１１は、金属コア自体に形成されここでは図示しない図２に対応する４つの切欠き穴と、金属コア２１１と内層導体２１２，２１３、内側絶縁層２２１，２２２を貫く４つの非導通穴（第２の実施形態では図４において非導通穴２３５，２３７のみ図示）により絶縁を取ることでインナーバイアホール２０１の銅めっき２４１と接した金属コア２１１の穴周辺部分２１１Ａをその周囲の金属コア本体２１１Ｂと分離させて電気的に別回路を形成している。また、インナーバイアホール２０１の内側及び内層導体２１２，２１３に形成された空間には内側絶縁層２２１，２２２及び外側絶縁層２２３，２２４として用いられているガラスエポキシ樹脂のエポキシ樹脂のみが充填されている。

金属コア多層プリント配線板２がこのような構造をとることで、インナーバイアホール２０１の一部が銅めっき２４１により金属コア２１１の穴周辺部分２１１Ａと接続されるようになり、従来の金属コア多層プリント配線板のようにインナーバイアホール外側と金属コア下穴の間に絶縁材のエポキシ樹脂を充填する必要がなくなる。その結果、インナーバイアホール２０１の内側及びインナーバイアホール２０１の銅めっき２４１と内層導体２１２，２１３及び外層導体２１４，２１５との間にのみ形成された空間に内側絶縁層２２１，２２２及び外側絶縁層２２３，２２４から流れ出た絶縁材のエポキシ樹脂が充填されるようになり、この部分の熱サイクルに伴って発生する熱応力に起因する銅めっき２４１の歪エネルギーを低下させることができる。即ち、銅めっき２４１がこれと接するエポキシ樹脂との関係で温度変化に伴う膨張や縮みにより歪を受けても、温度サイクルの増加によりその歪があまり蓄積することがなく、インナーバイアホール２０１の銅めっき２４１の疲労破断を生じ難くすることができる。

特に、インナーバイアホール２０１の長さは、金属コア２１１の厚さ、上下の内側絶縁層２２１，２２２の厚さ、上下の内層導体２１２，２１３の厚さを加えた長さとなり、その長いインナーバイアホール内部にガラスフィラーを含まないエポキシ樹脂が充填されることとなるので、この部分のエポキシ樹脂の充填密度が低下する。そのため、この部分の熱サイクルにおける熱による歪エネルギーが大きくなり、インナーバイアホール２０１に施された銅めっきに大きな歪を与える要因となる。この要因によりインナーバイアホール２０１の銅めっきにおける疲労破断が生じ易くなるが、本実施形態の構成を有することで、インナーバイアホール２０１の銅めっき２４１と上述した空間内に流れ込んだエポキシ樹脂との接触面積を従来に比べてかなり減らすことができ、このような不具合を極力少なくすることができる。

続いて、本願発明にかかる金属コア多層プリント配線板の図５に示す製造方法を、図６に示す従来技術の製造方法と比較して説明する。

本願発明の製造方法においては、最初にドリル又はプレス打抜きにより金属コアのスルーホール又はインナーバイアホールを形成すべき位置の周囲に図２に示す４つの切欠き穴を形成する（図５（ａ）参照）。なお、従来技術の製造方法においては、これに対応する工程としてスルーホール又はインナーバイアホールの非導通下穴を形成する（図６（ａ）参照）。即ち、従来の金属コア多層プリント配線板を製造する際、金属コアとスルーホールの銅めっきとを接続しないようになっているので、金属コアと内層導体や外層導体との接続を取らないためにスルーホールよりも大きな穴を開ける必要があるが、本発明の場合はこのような工程を必要としない。

次いで、金属コアの両側に内側絶縁層を形成するガラスエポキシ樹脂を貼り付け、この内側絶縁層の外側に内層導体を貼り付けて加圧成型する（図５（ｂ）参照）。この加圧成型により、内側絶縁層のエポキシ樹脂のみが４つの切欠き穴に流れ込んでこの切欠き穴に充填される（図５（ｃ）参照）。なお、エポキシ樹脂は熱硬化性の樹脂なので、加圧プレスするときに樹脂が溶融して溶融状態での樹脂の流れで隙間が埋められる。

次いで、インナーバイアホールを形成する部分だけに貫通穴をドリル又はプレス抜きで開け（図５（ｄ）参照）、上下の内層導体間の導通を得るためにこの貫通穴の内側に銅めっきを施す。（図５（ｅ）参照）。

次いで、本発明特有の工程として、金属コアの４つの切欠き穴の各端部内をドリル又はプレスで打抜き、スルーホール又はインナーバイアホールと接した金属コアの穴周辺部分をその周囲の金属コア本体と縁切りする（図５（ｆ）参照）。この図５（ｆ）に対応する工程が従来の製造方法を示す図６には存在せず、この工程が本発明特有の工程となっている。

次いで、内層導体をエッチングして内層導体に所望の回路パターンを形成する。（図５（ｇ）参照）。内層導体の回路パターンが形成された後に、外側絶縁層を形成するガラスエポキシ樹脂を貼り付け（図５（ｈ）参照）、この外側絶縁層の外側に外層導体を積層して加圧成型する（図５（ｉ）参照）。この加圧成型の際、インナーバイアホールの内部にガラスエポキシ樹脂からなる外側絶縁層の一部をなすエポキシ樹脂絶縁材として流れ込んで、インナーバイアホールの内部がエポキシ樹脂で充填される。また、内層導体と外層絶縁層との間に形成された空間にもエポキシ樹脂が同様に流れ込んでこの空間がエポキシ樹脂で充填される。

次いで、外層導体のプレス成形が終わった後、スルーホールの成形位置に穴を開け（図５（ｊ）参照）、スルーホールの内側に銅めっきを施す（図５（ｋ）参照）。

次いで、エッチングを介して外層導体に所望の回路パターンを形成し（図５（ｌ）参照）、金属コア多層プリント配線板の製造を終了する。

なお、本発明にかかる金属コア多層プリント配線板は、本発明の作用を発揮するものであれば必ずしも上述の各実施形態及びその変形例における構成要素の組み合わせに限定されず、金属コアを含む導体層が６層以上の構造をなす金属コア多層プリント配線板であっても良いことは言うまでもない。

以下、本発明の有用性を評価する評価試験を行なったので、この試験内容と試験結果について説明する。評価試験には、以下の寸法を有する金属コア多層プリント配線板について本発明の構成を有する金属コア多層プリント配線板を第１実施例乃至第３実施例とした。なお、第１実施例には上述した第１の実施形態に係る構成を有し、第２実施例には第１の実施形態の変形例に係る構成を有し、第３実施例には第２の実施形態の構成を有する金属コア多層プリント配線板を利用した。一方、従来の構成を有する金属コア多層プリント配線板であって前記第１実施例乃至第３実施例に対応する金属コア多層プリント配線板をそれぞれ第１比較例乃至第３比較例として使用した。

なお、この評価試験におけるスペックは具体的に以下の通りとした。
・絶縁材料の熱膨張係数は、厚さ方向４５ｐｐｍ／℃とし、
・ランドサイズは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとし、
・スルーホール及びインナーバイアホールのめっきには、無電解銅めっき及び硫酸銅電解めっきを使用し、合計厚さ５０μｍとし、
・スルーホール及びインナーバイアホールの穴径は、めっき後の内径０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとし、
・導体間の絶縁層厚さは、０．１５ｍｍとし、
・金属コア厚さは、圧延銅箔で０．２ｍｍとし、
・内層銅箔厚さは、電解銅箔で０．０７ｍｍとし、
・外層銅箔厚さは、電解銅箔０．０７ｍｍとし、
・非導通穴の穴径は、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとし、
・信頼性試験条件は、冷熱衝撃試験で４０℃〜１２０℃とした。

そして、評価試験の合否判定基準としては、バイアホールの導通抵抗変化率が１０％以下のものを合格とし、バイアホールの導通抵抗変化率が１０％を超えるものを不合格とした。なお、ここで導通抵抗変化率は、試験前と試験後変動値の比のことである。

この評価試験結果を図７に示す。同図に示す評価試験から明らかなように、上述した第１の実施形態に対応する第１実施例とこれに対応する構成の従来型の第１比較例の場合、評価試験結果（１）に示すようにバイアホールの銅めっきに金属コアが接続していない第１比較例の冷熱衝撃試験不合格サイクル数が１０００〜２０００サイクルであったのに対し、バイアホールの銅めっきに金属コアが接続している第１実施例の冷熱衝撃試験不合格サイクル数は２５００〜３０００サイクルとなり、バイアホールへの銅めっきに金属コアが接続している第１実施例がバイアホールの銅めっきに金属コアが接続していない第１比較例に対して信頼性向上に関する効果がある判定となった。

また、第１の実施形態の変形例に対応する第２実施例とこれに対応する構成の従来型の第２比較例の場合、評価試験結果（２）に示すようにバイアホールの銅めっきに金属コアが接続していない第１比較例の冷熱衝撃試験不合格サイクル数が１５００〜２５００サイクルであったのに対し、バイアホールの銅めっきに金属コアが接続している第２実施例の冷熱衝撃試験不合格サイクル数は３０００〜４０００サイクルとなり、バイアホールの銅めっきに金属コアが接続している第１実施形態の変形例がバイアホールの銅めっきに金属コアが接続していない第２比較例に対して信頼性向上に関する効果がある判定となった。

また、第２の実施形態に対応する第３実施例とこれに対応する構成の従来型の第３比較例の場合、評価試験結果（３）に示すようにバイアホールの銅めっきに金属コアが接続していない第３比較例の冷熱衝撃試験不合格サイクル数が５００〜１５００サイクルであったのに対し、バイアホールの銅めっきに金属コアが接続している第３実施例の冷熱衝撃試験不合格サイクル数は２５００〜３５００サイクルとなり、バイアホールの銅めっきに金属コアが接続している第３実施例がバイアホールの銅めっきに金属コアが接続していない第３比較例に対して信頼性向上に関する効果がある判定となった。

本発明の第１の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板をスルーホールの中心軸線に沿って配線板厚さ方向に切断した断面図である。 図１に示した金属コア多層プリント配線板のII-II断面図である。 図１に示した金属コア多層プリント配線板の変形例を示す図１に対応する断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる金属コア多層プリント配線板をインナーバイアホールの中心軸線に沿って配線板厚さ方向に切断した断面図である。 図１に示した金属コア多層プリント配線板の製造プロセスの工程図である。 従来の金属コア多層プリント配線板の製造プロセスの工程図である。 本発明の評価試験において本実施例と比較例を比較した評価試験結果である。 従来の金属コア多層プリント配線板をスルーホールの中心軸線に沿って配線板厚さ方向に切断した断面図である。 図８とは異なる従来の金属コア多層プリント配線板をスルーホールの中心軸線に沿って配線板厚さ方向に切断した断面図である。 図８及び図９とは異なる従来の金属コア多層プリント配線板をインナーバイアホールの中心軸線に沿って配線板厚さ方向に切断した断面図である。

符号の説明

１，１’，２，５，５’，６ 金属コア多層プリント配線板
１０１ 貫通導通穴
１１１ 金属コア
１１１ａ〜１１１ｄ 切欠き穴
１１２，１１３ 内層導体
１１４，１１５ 外層導体
１１８ 内層導体
１２１，１２２ 内側絶縁層
１２３，１２４ 外側絶縁層
１３４〜１３７ 非導通穴
１３８ 絶縁材
１４１ 銅めっき
２０１ インナーバイアホール
２１１ 金属コア
２１２，２１３ 内層導体
２１４，２１５ 外層導体
２２１，２２２ 内側絶縁層
２２３，２２４ 外側絶縁層
２３５，２３７ 非導通穴
２４１ 銅めっき
５０１ スルーホール
５１１ 金属コア
５１２，５１３ 内層導体
５１４，５１５ 外層導体
５１８，５１９ 内層導体
５２１，５２２ 内側絶縁層
５２３，５２４ 外側絶縁層
５３１，５３３，５３５ 絶縁材
５４１ 銅めっき
６０１ インナーバイアホール
６１１ 金属コア
６１２，６１３ 内層導体
６１４，６１５ 外層導体
６２１，６２２ 内側絶縁層
６２３，６２４ 外側絶縁層
６３１〜６３３ 絶縁材
６４１ 銅めっき

Claims (4)

1. プリント配線板厚さ方向断面における導体層として、中央層に金属コアを有すると共に、前記金属コアの両側に内側絶縁層を介して内層導体をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ前記内層導体の両側に外側絶縁層を介して外層導体をそれぞれ１枚ずつ有することで前記金属コアを含む導体層が少なくとも５層構造をなす金属コア多層プリント配線板において、
   前記金属コア多層プリント配線板には、当該金属コア多層プリント配線板の厚さ方向を貫き任意の導体層との接続を取るべく当該任意の導体層間を銅めっきにより電気的に接続した貫通導通穴が形成され、
   前記貫通導通穴の銅めっきは前記金属コアと接続され、
   前記金属コアの貫通導通穴周辺部分は、当該貫通導通穴周辺部分をその周囲の金属コア本体と画成するために形成されかつ前記内側絶縁層の絶縁材が充填された切欠き穴と、前記内層導体及び内側絶縁層並びに前記金属コアを貫きかつ前記外側絶縁層の絶縁材で充填された非導通穴により前記金属コア本体と分離され当該金属コア本体と電気的に別回路を形成し、
   かつ前記金属コア本体と分離された金属コアの部分が前記貫通導通穴の銅めっきの周囲に接すると共に、当該金属コアの部分を挟んで前記内側絶縁層の一方と内側絶縁層の他方とが前記貫通導通穴の銅めっきの周囲に接していることを特徴とする金属コア多層プリント配線板。
2. プリント配線板厚さ方向断面における導体層として、中央層に金属コアを有すると共に、前記金属コアの両側に内側絶縁層を介して内層導体をそれぞれ１枚ずつ有し、かつ前記内層導体の両側に外側絶縁層を介して外層導体をそれぞれ１枚ずつ有することで前記金属コアを含む導体層が少なくとも５層構造をなす金属コア多層プリント配線板において、
   前記金属コア多層プリント配線板には、前記内層導体同士を銅めっきにより電気的に接続した内部導通穴が形成され、
   前記内部導通穴の銅めっきは金属コアと接続され、
   前記金属コアの内部導通穴周辺部分は、当該内部導通穴周辺部分をその周囲の金属コア本体と画成するために形成され前記内側絶縁層の絶縁材が充填された切欠き穴と、前記内層導体及び内側絶縁層並びに前記金属コアを貫きかつ前記外側絶縁層の絶縁材で充填された非導通穴により前記金属コア本体と分離され当該金属コア本体と電気的に別回路を形成し、
   かつ前記金属コア本体と分離された金属コアの部分が前記内部導通穴の銅めっきの周囲に接すると共に、当該金属コアの部分を挟んで前記一方の内側絶縁層の一方と内側絶縁層の他方とが前記内部導通穴の銅めっきの周囲に接していることを特徴とする金属コア多層プリント配線板。
3. 前記内部導通穴には前記外側絶縁層の絶縁材に用いられる樹脂が充填されていることを特徴とする、請求項２に記載の金属コア多層プリント配線板。
4. 前記金属コアの厚さが２００μｍ以上で、前記各導体層間の絶縁層の厚さが０．１５ｍｍ以上で、前記外側絶縁層及び内側絶縁層を構成する絶縁材料の熱膨張係数が４５ｐｐｍ／℃以上で、前記銅めっきの厚さが５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の金属コア多層プリント配線板。

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