JPH01287994A - 多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、放熱性の良好な多層プリント配線板に関する
。

〔従来技術〕

従来、多層プリント配線板は、第３図に示すように複数
層の導電回路を絶縁層を介して積層させた構造となって
いる。第３図において、１は導電回路を形成する最外層
表面、２はそのすぐ内側の導体回路面、３はその内側の
導体回路面である。これらの最外層表面および導体回路
面は、絶縁層であるプリプレグ４を介して積層している
。５は、上面から下面に連通ずるスルーホールである。

このスルーホール５は、部品を取り付けたり、導体回路
面間に電気的回路を形成したりするための穴である。プ
リプレグ４としては、ガラスクロスを基材とし、これに
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂等
を含浸させたものである。

しかしながら、このようなプリプレグ４を絶縁層とした
ものは、放熱性の点で劣り、このために最外層表面１に
発熱部品を搭載した場合や高密度実装の場合などに発熱
又は蓄熱による故障が発生したりするなどの欠点があっ
た。また、この故障防止のために発熱部品の搭載に限界
がある等の問題があった。そこで、熱の放散を促進させ
るために、搭載する発熱部品の上に放熱フィンを設けた
り、最外層表面１の端部に放熱フィンを設けたりしてい
るが、これでは放熱フィン自体が高張るために、得られ
る電子機器の小型化に眼界があったり、カードアッセン
ブリーの実装密度を高められない等の問題が生じてしま
う。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した欠点および問題点を解消するために
なされたものであって、放熱性の良好な多層プリント配
線板を提供することを目的とする。この多層プリント配
線板は、特に高速・高密度集積回路素子を用いた電子機
器、例えば高速コンピュータ、ＬＳＩテスター等に好適
に利用可能である。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、最外層表面に、導体部分を設ける
べき箇所をクリアランス加工した熱伝導性の金属性板状
体を配置してなる多層プリント配線板を提供することを
要旨とする。

以下、本発明の構成につき詳しく説明する。

なお、第３図におけると同様な箇所および部品は同じ番
号で表わす。

第１図および第２図は、それぞれ、本発明の多層プリン
ト配線板の一例の断面説明図である。第１図では、金属
性板状体６が最外層表面１に埋め込まれた状態で配置さ
れている。

第２図では、金属性板状体６が最外層表面１上に突出し
た状態で配置されている。金属性板状体６は、クリアラ
ンス加工されていて、導体部分であるスルーホール５と
は導通しないようになっている。７は、スルーホール５
の廻りに配される銅である。

金属性板状体６の配置は、上面の最外層表面１又は下面
の最外層表面１のいずれでもよく、また、上面の最外層
表面ｌおよび下面の最外層表面１の両方であってもよい
。

金属性板状体６は、放熱性の良好な熱伝導性のよいもの
であり、例えば、アルミニウム板、ケイ素鋼板、鉄板、
ステンレス板、銅板等で代表される金属板、又はこれら
金属を粉末化、繊維化、もしくはカットファイバー化し
たものを少量のバインダーで固めてシート状或いは層状
としたものである。金属性板状体６の厚さは、特に限定
されるものではないが、薄すぎると放熱効果が少なくな
り厚すぎると重くなるので、１０μｍ〜５．０　ｍｍ、
好ましくは５０μｍ〜２ｍｍであることが適当である。

この金属性板状体６には、導体部分を設けるべき箇所、
例えば前述したようにスルーホール５が貫通する部分に
クリアランス加工が施されている。すなわち、スルーホ
ール５の穴径よりも若干大きめの径で金属性板状体６の
適当箇所に穴が開けられている。

このように金属性板状体６を配置することにより、搭載
した電子部品が発熱した場合でも配線板全体に熱を分散
させることができるため熱の集中を避けることができ、
したがって配線板全体が放熱エリアとなるので放熱効果
が向上する。

また、さらに放熱効果を高めるために、搭載した電子部
品と配線板の表面との間に空隙がある場合には、第４図
に示すように、その間に放熱性を有する材料を配置して
その空隙をな（してもよい。第４図において、フラント
型ＩＣである電子部品８と最外層表面１との間およびＤ
ＩＰ型ＩＣである電子部品９と最外層表面１との間に、
それぞれ、放熱材料１０が配置されている。これにより
、電子部品で発生した熱を放熱材料１０を介して配線板
に、ひいては金属性板状体６に放散させることができ、
いっそう放熱効果を高めることができる。この放熱材料
１０としては、熱伝導率が０゜５　Ｘ　１Ｏ−３ｃａｌ
／ｃｍ−ｓｅｃ　・’Ｃ以上のものがよく、例えば、ア
ルミナやチフ化アルミニウム等のセラミックの粉末、マ
イカなどを有機材料に配合したものである。有機材料と
しては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂
、変性ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等である。

第５図に示すように電子部品を金属性板状体６の上に配
置してもよ（、電子部品と金属性板状体６との間に空隙
がある場合には、その間に上述した絶縁性の放熱材料を
配置してその空隙をなくしてもよい。第５図において、
金属性板状体６の上にフラット型ＩＣである電子部品８
が載置され、また、金属性板状体６の上にＤＩＰ型ＩＣ
である電子部品９が載置されている。電子部品９と金属
性板状体６の間の空隙には放熱材料ｌＯが置かれている
。

なお、第４図および第５図のいずれにおいても、放熱材
料１０はスクリーン印刷或いはデイスペンサーなどによ
り配置すればよい。

また、最外層表面１には、その適当箇所（端部でも中央
部でもいずれの箇所でもよい）に回路を形成しない部分
を放熱促進エリアとして残しておくとよい。これにより
、金属性板状体６に放散された熱をこの放熱促進エリア
に誘導して外部に放散させることができるので、放熱効
果をさらにいっそう高めることができる。

つぎに、本発明の多層プリント配線板の製造する手順の
一例を具体的に説明する。

■　内層材の調製。

内層材は、通常の多層板の製造方法によって製造すれば
よい。例えば、両面銅張り積層板を整面し、その面に感
光性フォトレジストをラミネートし、露光、現像、エツ
チング、フォトレジスト剥離等の工程を経て両面に回路
を形成させ、さらに必要に応じて黒色酸化銅処理して乾
燥させる。このようにして両面に回路を形成させた積層
板の１枚が内層材であり、或いはその複数枚を、ガラス
クロスにエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミ
ド樹脂等を含浸させてなるプリプレグを介して積層させ
たものが内層材である。

■　外層材の調製。

金属性板状体（例えば、アルミニウム板）の導体部分を
設けるべき箇所にクリアランス加工を行う。すなわち、
導体部分がスルーホールの場合には、該スルーホールの
穴径よりも若干大きめの径で穴を金属性板状体に開ける
。この穴を開けるには、ドリル加工による方法やエツチ
ングによる方法によればよい。

つぎに、好ましくは接着性を安定させるために、金属性
板状体６の表面をエツチング処理したりプライマー処理
したりする等の表面処理を行う。

この金属性板状体の片面に、接着剤を介して又はそのま
ま銅箔を張り合わせる。、銅箔の張り合わせは、ホット
ロールラミネータや加熱プレスを適宜用いて行えばよい
。このようにして、外層材が得られる。

■　内層材と外層材との積層。

外層材は、第６図に示されるように、金属性板状体６を
内側とし銅箔１１を外側としてプリプレグ４を介して内
層材に重ね合わされる。

つぎに、加熱圧着することにより、両面に銅箔１１を貼
り合わせた多層板が得られる。

金属性板状体６のクリアランス加工により形成された穴
１２の深さが深い場合、すなわち金属性板状体６の厚さ
が厚い場合には、プリプレグ４を介して外層材と内層材
を重ね合わせて積層させると穴１２への樹脂等の流れ込
み不足により穴１２にエアー溜りが生じることがある。

このエアー溜りを防ぐために、真空プレスやオートクレ
ーブを用いて真空成形を行うと穴１２に相当する銅箔１
１の面に凹みが生じてしまう。これらの不具合は金属性
板状体６が薄い場合には問題とはならないが、金属性板
状体６の厚さが０．２　ｍｍを超えると顕在化してくる
。この対策としては、例えば、穴１２の容積に見合った
樹脂配合物を外層材と内側との重ね合わせに先立って穴
１２内に注入すればよい。樹脂配合物としては、プリプ
レグ４に使用されている樹脂組成物と同様の組成のもの
を用いてもよい。樹脂配合物を穴１２内に注入する方法
としては、例えば、最近市販されている微量成分を高精
度に注入することができるデスペンサーを用いることも
できるし、また、簡易な方法として樹脂配合物をスキー
ジ−で埋め込み、その表面を平滑にしてもよい。

■　積層後の加工。

このようにして得られた多層板の上面から下面に、第７
図（λ）に示すようにスルーホール５を貫通させ、デス
ミア処理しくスルーホール５内に付着した樹脂分等の残
渣を除去すること）、スルーホール５内を化学銅メツキ
前処理する。つぎに、スルーホール５内を化学銅メツキ
して銅を付着させ、その上に第７図（Ｂ）に示すように
パネルメッキ（電気銅メツキ）して電気銅２２を付着さ
せる。ついで、電気銅２２の上にフォトレジストを設け
て回路のイメージング（焼付）を行い、第７図（Ｃ）に
示すようにパターンメツキ（電気メツキ−銅メツキおよ
びはんだメツキ）を行って銅・はんだ２３を付着させ、
フォトレジストを剥離してエツチングを行う。第７図（
Ｄ）に示すようにはんだ落しをした後、最外層表面の残
漬物を薬品で除去して金属性板状体６の表面を露出させ
、第７図（Ｂ）に示すようにソルダーレジスト印刷しく
発熱部品が搭載される箇所はクリアとするか又は印刷し
ない場合がある）、その上にはんだ２４（はんだレベラ
ー）を設ける。このようにして、多層プリント配線板を
得ることができる。

また、本発明の多層プリント配線板は、他の方法によっ
ても作製することができる。すなわち、第８図（Ａ）示
すように内層材として従来の方法により従来の多層プリ
ント配線板３０を作製した後、これに対して第８図（Ｂ
）に示すように予めクリアランス加工した金属性板状体
６を接着剤２５を介して貼り合わせて第８図（Ｃ）示す
ような多層板を得る。つぎに、この多層板を第７図（Ａ
）〜第７図（Ｅ）におけると同様に処理し、これにより
第８図（Ｄ）に示すように金属性板状体６が最外層表面
上に突出した状態の多層プリント配線板を得ることがで
きる。

第９図に本発明の多層プリント配線板の完成品の一例を
示す。第９図では、スルーホール５などの導体部分がク
リアランス加工された金属性板状体が表面に露出してい
る。

以下に実施例および比較例を示す。

実施例１ すでに両面に回路を形成した内層材にプリプレグ（厚さ
１００μ、２枚）を介して所定の貫通穴（直径２φ）を
有するアルミ板およびその上に１８μの銅箔を重ねて積
層させ、熱プレスにて１７０℃で２時間、４０　ｋｇ／
ｃｄの圧力で加熱加圧してプリプレグを硬化させ、両面
に銅箔を貼り合わせた多層板を得た（第６図）。

つぎに、通常の多層プリント配線板を作製する方法で多
層板の表面をエツチングして回路を形成させた。この場
合、銅箔を除去した表面部分には加熱加圧時に銅箔とア
ルミ板との間に浸み込んだ接着剤が僅かに残うていたの
で、それを濃硫酸に２０秒浸漬して除去した。

最外層表面の端部には、回路を形成しない部分を放熱促
進エリアとして残した。この放熱促進エリアの面積は、
放熱促進エリアと最外層表面の導体回路面とを合わせた
全体の面積の１５％であった。

実施例２ まず、外層材のアルミ板（厚さ１５０μ）を、すでに多
層プリント配線板として加工ずみの内層板のスルーホー
ル部と表面の導体部に合わせてクリアランス加工した。

この際のクリアランス加工は、エツチング法にて行った
。すなわち、アルミ板の表面を整面機にて整面し、感光
性フォトレジストのラミネートを行い、露光、現像、エ
ツチング、フォトレジスト剥離の工程を経て、所定のク
リアランス（＋Ｑ、５　ｍｍ）の貫通部分を有するアル
ミ板を作製した。

このアルミ板の片面に均一に１０μの厚さにロールコー
タでエポキシ樹脂系接着剤を塗布したものを、多層プリ
ント配線板の表面に重ね（第８図）、プレスで加熱加圧
して接着剤を硬化させ、最終的に本発明の多層プリント
配線板を得た（第９図）。

比較例 金属板（層）を用いないで従来の方法により多層プリン
ト配線板を得た。

この際、両側の最外層に用いた銅箔の厚さは１８μであ
り、その下の回路間の絶縁層として実施例１〜２におけ
ると同様にプリプレグを用いた。

つぎに、これらの多層プリント配線板（実施例１〜２、
比較例）の放熱効果を見るために、第１０図に示すよう
に比較例の多層プリント配線板３０にフラット型ＩＣで
ある電子部品８とＤＩＰ型ＩＣである電子部品９とを載
せた場合、第１１図に示すように比較例の多層プリント
配線板３０にフラット型ＩＣである電子部品８とＤＩＰ
型ＩＣである電子部品９とを載せ、さらにこれらの電子
部品８．９の上に放熱フィン（ヒートシンク）３１を設
けた場合、第１２図に示すように実施例１の放熱促進エ
リア３２付き多層プリント配線板３０にフラット型ＩＣ
である電子部品８とＤＩＰ型ＩＣである電子部品９とを
載せた場合、および第１３図に示すように実施例２の多
層プリント配線板３０にフラット型ＩＣである電子部品
８とＤＩＰ型ＩＣである電子部品９とを載せた場合のそ
れぞれについて、電子部品８．９が発生した熱の放散性
を評価した。この結果を表１に示す。第１０図〜第１３
図中、矢印は放熱の様子を示す。

軌の　　　のｉ　　法： 電子部品８，９を実装した多層プリント配線板を２３±
２℃の室内の机の上に水平に置き、電源を入れ、熱平衡
状態となるまで３０分間放置した。つぎに、電子部品８
．９の表面に温度測定用プローブを当て、約５分間後の
温度を測定した。第１１図の場合（放熱フィンなし）を
０％とし、第１２図の場合（放熱フィンあり）を１００
％として評価した。

（本頁以下余白） 表１から明らかなように、本発明の多層プリント配線板
は、従来の多層プリント配線板（第１０図の放熱フィン
なしの場合）に比して熱の放散性、すなわち放熱性に優
れていることが判る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば下記の効果を奏する
ことができる。

■　多層プリント配線板全体に熱が分散されるため、熱
の集中が避けられる。

■　多層プリント配線板全体が放熱エリアとなり、放熱
効果が大きくなる。

■　放熱促進エリアを設けることにより放熱エリアから
外部に熱を誘導することができ、さらに放熱効果を高め
ることができる。

■　放熱フィンが不要となるので、カードアッセンブリ
の実装密度を高めることができる。

■　多層プリント配線板を設けた機器内温度が高くなら
ないので、機器の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はおよび第２図はそれぞれ本発明の多層プリント
配線板の一例の断面説明図、第３図は従来の多層プリン
ト配線板の一例の断面説明図、第４図および第５図はそ
れぞれ多層プリント配線板に電子部品を搭載した様子を
示す説明図である。 第６図、第７図（Ａ）〜（Ｅ）、および第８図（Ａ）〜
（Ｄ）は本発明の多層プリント配線板の製造工程の一例
を示す説明図である。 第９図は本発明の多層プリント配線板の完成品の一例を
示す説明図、第１０図〜第１３図は多層プリント配線板
に電子部品を搭載して放熱試験を行う様子を示した説明
図である。 ｌ・・・最外層表面、２，３・・・導体回路面、４・・
・プリプレグ、５・・・スルーホール、６・・・金属性
板状体、７・・・銅、８．９・・・電子部品、１１・・
・銅箔、１２・・・穴、３０・・・多層プリント配線板
、３１・・・放熱フィン、３２・・・放熱促進エリア。 代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 最外層表面に、導体部分を設けるべき箇所 をクリアランス加工した熱伝導性の金属性板状体を配置
   してなる多層プリント配線板。