JP6711122B2 - 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。

電子機器の小型化及び高性能化に伴い、電子機器の中に搭載されるプリント配線板は、高多層化、薄物化、スルーホールの小径化、スルーホールの間隔の狭小化等による高密度化が進んでいる。さらに、携帯電話、モバイルコンピュータ等の携帯情報端末機器に搭載されるプリント配線板には、マイクロプロセッシングユニット（Micro Processing Unit：ＭＰＵ）をプリント配線板上に直接搭載するプラスチックパッケージ及び各種モジュール用のプリント配線板をはじめとして、大容量の情報を高速に処理することが求められている。そのため、信号処理の高速化、低伝送損失化、更なるダウンサイジング化が必要となってきており、プリント配線板はより一層の高密度化が進み、これまで以上の微細配線が要求されている。

上記のような事情に伴い、ＭＰＵを搭載するプリント配線板及びモジュール用プリント配線板には、これまで以上の接続信頼性を確保するために、耐熱性に優れた材料が要求されるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。

また、近年の環境問題に対する急速な関心の高まりに伴い、プリント配線板の薄型化も進んでいる。しかし、基材が薄くなればなるほど、基材のそりの発生が問題となりやすく、基材の破れも起こりやすい。また、基材として用いるプリプレグ（ガラスクロス、炭素繊維のような繊維状補強材に、硬化剤などの添加物を混合したエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させ、加熱又は乾燥して半硬化状態にした強化プラスチック成形材料をいう。）が薄くなると、樹脂量が少ない為、埋め込み性は以前より厳しくなっている。

特開２０１５−２２９２８６号公報

上記を鑑みて、本発明は、従来のプリント配線板よりもそりが小さく、埋め込み性が良く、かつ、破れが発生しにくいプリント配線板を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下の本発明を完成するに到った。

（１） 基材と、
前記基材のうち少なくとも所定範囲の基材の領域である基材部分領域の一方の表面に形成された金属製の複数の小円形パターンと、
前記基材部分領域の他方の表面に形成された金属製の複数の大円形パターンとを有し、
各大円形パターンは各小円形パターンより大きく、
前記基材部分領域の一方の表面に直交する平面視方向において、見かけ上、各小円形パターンの一部が各大円形パターンの一部に重なっている、プリント配線板。

（２） 前記基材部分領域は、前記基材の周囲の領域の全部又はその一部である、（１）に記載のプリント配線板。

（３） 前記平面視方向において、見かけ上、各大円形パターンの４つの部分は、それぞれ、前記複数の小円形パターンのうちの４つの小円形パターンの一部に重なっている、（１）又は（２）に記載のプリント配線板。

（４） 各大円形パターンの直径は、各小円形パターンの直径の１．２〜１．６倍である、（１）から（３）のいずれかに記載のプリント配線板。

（５） 前記平面視方向において、見かけ上、各大円形パターンの縁部と各小円形パターンの縁部とが交わる鋭角の角度が、３０°以上である、（１）から（４）のいずれかに記載のプリント配線板。

本発明によれば、基材のそりが小さく、埋め込み性が良く、かつ、破れが発生しにくいプリント配線板を提供することができる。

本発明に係るプリント配線板の一部の断面図である。 図１に示したプリント配線板の一部を基材の一方の表面に直交する平面視方向に見た場合の平面図である。 図１に示したプリント配線板の小円形パターンと大円形パターンとの重なり具合状態を説明するための模式図である。 図１に示したプリント配線板にプリプレグを積層し、加熱加圧処理することにより得た四層板の概略の断面図である。 比較例１のプリント配線板の一部の平面図である。 比較例４のプリント配線板の一部の平面図である。

図１から図３を参照して、本発明に係るプリント配線板１及びその製造方法を説明する。
図１に示すように、プリント配線板１は、基材２と、金属製の複数の小円形パターン４と、金属製の複数の大円形パターン６とを有する。

（基材）
基材２は、一方の表面３と他方の表面（裏面）５とを有する板状の基板であり、プリプレグの硬化物等の従来公知の絶縁材料が挙げられる。
図２に示すように、基材２は、基材２の周囲（所定幅の周囲）の領域（額縁状の領域）である基材周囲部分領域（基材部分領域）２Ａと、その中央の範囲の領域である基材中央部分領域２Ｂとを有する。
一方の表面３は、基材周囲部分領域２Ａの表面である周囲表面３ａと、基材中央部分領域２Ｂの表面であり、周囲表面３ａの内側である中央表面３ｂとを有する。
他方の表面５も、基材周囲部分領域２Ａの表面である周囲表面５ａと、基材中央部分領域２Ｂの表面であり、周囲表面５ａの内側である中央表面５ｂとを有する。
基材２の一方の表面３に直交する平面視方向Ｖ（基材周囲部分領域２Ａの一方の表面に直交する平面視方向、図１参照）において、見かけ上、周囲表面３ａと周囲表面５ａとは重なり、中央表面３ｂと中央表面５ｂとが重なる。

（基材周囲部分領域（基材部分領域））
図１及び図２に示すように、基材周囲部分領域２Ａは、非パターン形成部分２ａと、小円形パターン形成部分２ｂと、重複円形パターン形成部分２ｃと、大円形パターン形成部分２ｄとを有する。
非パターン形成部分２ａは、平面視方向Ｖにおいて、見かけ上、後述する小円形パターン４及び大円形パターン６の両方ともが形成されていない部分である。
小円形パターン形成部分２ｂは、平面視方向Ｖにおいて、見かけ上、小円形パターン４のみが形成されている部分である。
重複円形パターン形成部分２ｃは、平面視方向Ｖにおいて、見かけ上、小円形パターン４及び大円形パターン６の両方ともが形成されている部分である。
大円形パターン形成部分２ｄは、平面視方向Ｖにおいて、見かけ上、大円形パターン６のみが形成されている部分である。

（円形パターン）
図２に示すように、複数の小円形パターン４は、周囲表面３ａに、縦横に整列した配列状に形成されている。複数の大円形パターン６は、周囲表面５ａに、縦横に整列した配列状に形成されている。
各大円形パターン６及び各小円形パターン４は、いずれも、円であるが、これに限定されず、円のアスペクト比（１つの円における長径と短径との比率）が、０．９〜１．０の範囲であればよく、好ましくは、０．９５〜１．０がよい。
各大円形パターン６は、各小円形パターン４より大きい。
各小円形パターン４は、表面３のうち、基材２の小円形パターン形成部分２ｂの表面と、４つの重複円形パターン形成部分２ｃの表面とに形成されている。
各大円形パターン６は、表面５のうち、基材２の大円形パターン形成部分２ｄの表面と、４つの重複円形パターン形成部分２ｃの表面とに形成されている。
したがって、平面視方向Ｖにおいて、見かけ上、各小円形パターン４の一部が各大円形パターン６の一部に重なっている。

図２に示すように、大円形パターン６の直径ｂは、小円形パターン４の直径ａの１．２〜１．６倍であることが好ましく、基材２のそりの発生防止の観点から、１．２５〜１．５５倍であることがより好ましく、１．３〜１．５倍であることが特に好ましい。
小円形パターン４の直径ａは、特に制限されないが、密度の観点から、０．５〜３．５ｍｍであることが好ましく、１〜３ｍｍであることがより好ましい。
大円形パターン６の直径ｂは、小円形パターン４の直径ａより大きければ、特に制限されないが、基材２のそりの発生防止の観点から、０．６〜５．３ｍｍであることが好ましく、１．３〜４．５ｍｍであることがより好ましい。
小円形パターン４及び大円形パターン６は、金属製の円形パターンであれば、特に限定されないが、安価で電気伝導率が高いという観点から、銅が好ましい。

図３に示すように、平面視方向Ｖにおいて、各大円形パターン６の縁部（円周部）と各小円形パターン４の縁部（円周部）とが交わる交点Ｑにおける、大円形パターン６の縁部の接線６ｚと、小円形パターン４の縁部の接線４ｚとが為す角度のうち鋭角の角度ｄは、３０°以上であることが好ましく、４０°以上であることが好ましく、５０°以上であることが好ましい。

なお、プリント配線板１では、基材２は、基材周囲部分領域２Ａと基材中央部分領域２Ｂとで形成されたとして、説明したが、少なくとも基材周囲部分領域２Ａがあればよく、基材中央部分領域２Ｂが無くてもよい。
また、基材２は、基材部分領域として、額縁状に基材周囲部分領域２Ａがある（領域の全部）として説明したが、対向する両辺のみを基材部分領域としてもよい（領域の一部）し、隣接する２辺のみを基材部分領域としてもよい（領域の一部）。また、上述の基材部分領域は、中央部の一部も含まれていてもよい。

また、プリント配線板１は、基材２の一方の表面３には、小円形パターン４しか形成せず、他方の表面５には、大円形パターン６しか形成していないとして説明したが、これに限定されず、例えば、基材２を３つのブロックに分け、第１のブロックでは、一方の表面３には、小円形パターン４しか形成せず、他方の表面５には、大円形パターン６しか形成せず、第２のブロックでは、一方の表面３には、大円形パターン６しか形成せず、他方の表面５には、小円形パターン４しか形成せず、第３のブロックでは、小円形パターン４及び大円形パターン６を形成しないようにした大小混載のプリント配線板としてもよい。
このとき、前記大小混載のプリント配線板の第１ブロックと第２ブロックとで、額縁状の領域を形成してもよい。

また、各小円形パターン４は、表面３のうち、基材２の小円形パターン形成部分２ｂの表面と、４つの重複円形パターン形成部分２ｃの表面とに形成されているとして説明したが、これに限定されず、小円形パターン４が形成されている重複円形パターン形成部分２ｃの数は、１以上であればよく、好ましくは２から６であり、より好ましくは、３から５であり、さらに好ましくは、４である。

プリント配線板１の大円形パターン６及び小円形パターン４は、金属箔貼り積層板の両面の金属をサブトラクト法（金属板の不要な部分を除去して必要な部分を残し導電部とする方法）などのプリント配線板の製造方法において公知の方法により加工することで得ることができる。

金属箔貼り積層板としては、例えば、プリント配線板用として用いられる従来公知のものを使用できる。
金属箔貼り積層板は、例えば、目的とするプリント配線板１の厚みに合わせて、プリプレグを単層のままとする、又は、２枚以上積層し、その片面又は両面に金属箔を重ね、加熱加圧して製造することができる。
金属箔貼り積層板に使用する金属としては、主に、銅箔又はアルミ箔を用いるが、他の金属箔を用いてもよい。金属箔の厚みは、通常、２〜２００μｍであることが好ましい。
また、加熱加圧は、一般的な方法により行えばよく、例えば、多段プレス、多段真空プレス、連続成形、オートクレーブ成形機等を使用することが好ましい。加熱加圧は、好ましくは、温度１３０〜２３０℃、圧力０．５〜１０ＭＰａ、より好ましくは、温度１６０〜２１０℃、圧力１〜４ＭＰａの条件で０．１〜５時間行う。これらの条件は、プリプレグの特性、使用する熱硬化性樹脂の反応性、プレス機の能力、目標とする積層板の厚み等により適宜決定することが好ましい。

本発明のプリント配線板をプリプレグ、金属箔等と適宜組み合わせて積層、加工することで、多層配線板を得ることもできる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。実施例及び比較例では、表面５に形成された円形パターンの直径ｂと表面３に形成された円形パターンの直径ａの比（直径比ｂ／ａ）、表面３及び表面５の円形パターンの重なり具合を種々変化させている積層板を作製した。

（実施例１）
５００×５００ｍｍの銅張積層板（商品名「MCL-E-679FG」、日立化成株式会社製）の両面の周囲に、図２に示すパターン（小円形パターン４の直径ａが１ｍｍ、大円形パターン６の直径ｂが１．４ｍｍ、直径比（ｂ／ａ）が１．４）を形成したプリント配線板１を作製した。
次に、図４に示すように、プリプレグＰ（商品名「GEA-679FG」、日立化成株式会社製）と、金属箔Ｍ（導体、商品名「GTS」、古河電気工業株式会社製）を用いて、温度１８５℃、圧力３ＭＰａ、時間９０分の条件下で加熱加圧処理することにより、四層板を作製した。

（実施例２）
大円形パターン６の直径を１．３ｍｍにし、直径比（ｂ／ａ）を１．３に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を行った。

（実施例３）
大円形パターン６の直径を１．５ｍｍにし、直径比（ｂ／ａ）を１．５に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を行った。

（比較例１）
図５に示すように、実施例１で形成した表面３の小円形パターン４と同じパターン（円形パターン６ａ）を表面５に形成したプリント配線板を作製した。すなわち、直径比（円形パターン６ａの直径ｂ／小円形パターン４の直径ａ）は１であり、また、基材２の一方の表面３を見た場合において、表面３に形成された小円形パターン４は、表面５に形成された円形パターン６ａに重なっている。換言すると、基材周囲部分領域２Ａは、非パターン形成部分２ａと重複円形パターン形成部分２ｃとしかない。なお、加熱加圧処理は実施例１と同様の条件で行った。

（比較例２）
図２において、直径比（ｂ／ａ）を１に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を行った。

（比較例３）
実施例１で用いた銅張積層板（商品名「MCL-E-679FG」、日立化成株式会社）において、その両面の周囲にベタで銅を存在するプリント配線板（額縁状に銅が存在するプリント配線板）を用意した。該プリント配線基板を使用して、実施例１と同様に四層板を作製した。

（比較例４）
図６に示すように、小円形パターン４の直径ａ及び大円形パターン６の直径ｂは実施例１と同様であるが、平面視方向Ｖにおいて、見かけ上、小円形パターン４の中心と大円形パターン６の中心と一致するように、小円形パターン４が大円形パターン６の中に配置されたプリント配線板を作製した。

＜評価＞
以上のように作製した四層板のそり特性評価、埋め込み性の評価方法及びパターン端部の破れ状態を確認した。

（そりの測定方法）
そりは四層板を平置きにした状態で、四隅のそり最大値を、直尺により測定した。

（埋め込み性の評価方法）
四層板の両表面の導体をエッチングし、プリント配線板の周囲を目視にて観察し、ボイドなど異常の有無を確認し、表１中に「○」「×」で記した。表１中の「○」は「ボイドなし」、「×」は「ボイドあり」である。

（破れ状態の評価方法）
破れ状態については、パターンにおいて、導体の有無による導体とプリプレグとの間の界面における破れ状態を、最外層の金属箔をエッチング後、目視にて確認した。

以上の評価結果を表１に示した。

表１から、実施例１〜３では、そりが小さく、埋め込み性が良く、破れが発生しにくいプリント配線板を得ることができた。
一方で、比較例１は、直径比（ｂ／ａ）が１であるため、反りが大きく、また、プリント配線板の表裏で円形パターンが重なり、円形パターンのリング状の縁部が一致しているため、そこを起点に破れが発生した。
また、比較例２は、直径比（ｂ／ａ）が１であるため、反りが大きかった。
比較例３は、プリント配線板の周囲にベタで銅層が形成されているため、反りが大きく、また、埋め込み性が良好ではなかった。
比較例４は、プリント配線板の表裏で銅パターンが重なり、円形パターンのリング状の縁部が一致しているため、そこを起点に破れが発生した。

１ プリント配線板
２ 基材
２Ａ 基材周囲部分領域（基材部分領域）
２Ｂ 基材中央部分領域
２ａ 非パターン形成部分
２ｂ 小円形パターン形成部分
２ｃ 重複円形パターン形成部分
２ｄ 大円形パターン形成部分
３ 基材の一方の表面
３ａ 周囲表面
３ｂ 中央表面
４ 小円形パターン
５ 基材の他方の表面（裏面）
５ａ 周囲表面
５ｂ 中央表面
６ 大円形パターン
ａ 小円形パターンの直径
ｂ 大円形パターンの直径
ｐ プリプレグ

Claims (5)

1. 基材と、
   前記基材のうち少なくとも所定範囲の基材の領域である基材部分領域の一方の表面に形成された金属製の複数の小円形パターンと、
   前記基材部分領域の他方の表面に形成された金属製の複数の大円形パターンとを有し、
   前記基材部分領域は、前記基材の周囲の領域の全部又はその一部であり、
   各大円形パターンは各小円形パターンより大きく、
   前記基材部分領域の一方の表面に直交する平面視方向において、見かけ上、各小円形パターンの一部が各大円形パターンの一部に重なっている、プリント配線板。
2. 前記大円形パターン及び前記小円形パターンにおいて、円のアスペクト比（１つの円における長径と短径との比率）がいずれも０．９〜１．０である、請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記平面視方向において、見かけ上、各大円形パターンの４つの部分は、それぞれ、前記複数の小円形パターンのうちの４つの小円形パターンの一部に重なっている、請求項１又は２に記載のプリント配線板。
4. 各大円形パターンの直径は、各小円形パターンの直径の１．２〜１．６倍である、請求項１から３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
5. 前記平面視方向において、見かけ上、各大円形パターンの縁部と各小円形パターンの縁部とが交わる交点における、前記大円形パターンの縁部の接線と、前記小円形パターンの縁部の接線とが為す角度のうち鋭角の角度が、３０°以上である、請求項１から４のいずれか１項に記載のプリント配線板。