JPH03180096A

JPH03180096A - 配線板の製造方法

Info

Publication number: JPH03180096A
Application number: JP32031589A
Authority: JP
Inventors: Fujio Kojima; 富士男小島; Yorio Iwasaki; 順雄岩崎; Toshiro Okamura; 岡村　寿郎; Mitsuhiro Inoue; 光弘井上; Hiroshi Hasegawa; 寛士長谷川; Tokuo Okano; 岡野　徳雄; Toru Furusawa; 古沢　亨
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1991-08-06

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】（産業上の利用分野）本発門は、必要な配線パターンに絶縁電線を用いた配線
板において、表面搭載部品との熱膨脹係数の整合性、お
よび放熱性などに優れた配線板の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術）必要な配線のパターンに絶縁電線を用いて製造される配
線板（以下、マルチワイヤ配線板という）は、絶縁基板
上に接着剤層を設け、数値制御装置により絶縁電線を上
記接着剤層上に所要の配線パターンに従って配線し、か
つ固着させてなる配線板である。

この種の配線板は、信号回路に絶縁電線を使用するため
に、同一平面上での交差配線が可能で高密度化が容易で
あり、また数値制御装置により直接配線パターンを形成
できるため、配線設計の変更が容易にでき少量多品種生
産に適しているなどの特長を有している。

ところで、近年の半導体の高集積性化に伴い、配線板の
高密度配線化に対応するために、マルチワイヤ配線板で
は、絶縁電線の導体径を細線化したり、多チャンネル化
や斜め配線方式の適用などにより配線密度の増加を図っ
てきている。

また、電子機器の高性能化、小型化により高密度実装化
が望まれ、電子部品の形態が従来のＤＩＰ型からフラッ
トパック、チップキャリア、　ＴＡＢなどの種々の表面
搭載型の部品が現れてきている。

従って、これらの新しい部品を搭載するために、マルチ
ワイヤ配線板では、従来の基板表面にプリプレグを介し
て銅箔を積層する方法や、銅箔に接着剤層を設けて絶縁
電線を配線して信号回路層とし、それらとは別に作製し
た内層回路板とを互いに積層する方法などを用いて対応
している。

しかしながら、このように高密度配線化、高密度実装化
が進むにつれて、搭載部品からの発熱量の増大や使用環
境条件の悪化などによって、熱放散の問題が重要視され
るようになり、高熱伝導性。

高耐熱性、低熱膨脂、高寸法安定性などの特性の確保が
要求されるようになってきている。

このような要求に対しては、例えば有機質系基板では、
熱伝導性が悪いために熱放散性に劣る。

熱膨脹係数が大きく寸法安定性が悪い、耐熱性に乏しい
などの点から、セラミック基板や金属板を芯材としたメ
タルコア基板などが注目されている。

マルチワイヤ配線板でも、特公昭６２−４０００号公報
に示されているような銅、アルミニウム。

鉄合金などを芯祠として用いたメタルコア基板を適用し
てきており、そのようなものの１例としては特開昭６２
−９２４９５号公報にも示されている。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、有機質系基板に比べるとセラミック基板は、
熱伝導性、熱膨脹係数、耐熱性などの点で優れているが
、反面、製造工程が複雑である。

焼結時の収縮が大きく寸法精度が出しにくい、ドリル加
圧性が悪い、もろい、大型基板ができない。

高価であるなどの欠点を有している。

一方、金属板を芯材に用いたメタルコア基板では、金属
板全体が樹脂からなる絶縁層で葭われるために、金属板
の持つ熱伝導性を十分に生かしきれていない、基板表面
は樹脂層であるために基板表面からの熱放散効果が望め
ないという欠点を有している。

また、有機質系基板に比べて接続端子ピッチが狭く、大
型サイズのセラミックチップキャリヤを搭載した場合な
どには、基板とチップキャリアが熱膨脹係数の差から接
続部のはんだに亀裂を生じ、接続不良を起し易い等の欠
点を有している。

本発門は、上記のような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、従来の有機質系基板にセ
ラミック基板の長所を取り入れるとともに、メタルコア
基板の有する短所を改善し、かつ従来の製造・加工方法
が可能で熱伝導性、熱放散性１寸法安定性などに優れ、
表面搭載部品との熱膨脹係数の整合をとることができる
マルチワイヤ配線板の製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段〉一ヒ記のような目的を達成するために、請求項１に記載
の発明の如く、従来のマルチワイヤ配線板の表面層側に
セラミック層を設け、そのセラミック層上に表面搭載部
品用パッド、および表面回路層が形成されることを特徴
とする配線板の製造方法を提供する。

配線板の表面層側にセラミック層を形成する手段として
は、回路形成された絶縁電線の上にプリプレグ等の絶縁
層を形成した後、プラズマ溶射等によりセラミック層を
形成する方法などが用いられる。

また、この際にはセラミック層に熱硬化性樹脂を含浸す
るのであるが、これはセラミック層に存在する気孔を、
未硬化あるいは半硬化の樹脂で封孔し、プリプレグや銅
箔、メツキ等との密着性を向上させるためであり、その
含浸方法としてははけ塗り、スプレー法、デイツプ法等
で行うことができる。

勿論、このようにして形成された基板は、絶縁電線を切
断するように貫通穴や非貫通穴を穴あけし、メツキによ
り穴内壁や基板表面に金属層を設け、その後は従来のサ
ブトラクト法と同様に表面回路パターンが形成されたセ
ラミック層を有するマルチワイヤ配線板として形成され
るものである。

次に、基板表面にセラック層を設ける有効な手段として
は、請求項２に記載の発明の如く、銅箔にアルミナなど
を溶射してセラミック層を形成するとともに、そのセラ
ミック層の気孔に絶縁樹脂を含浸させてなるセラミック
コート銅箔を形成し、このセラミックコート銅箔を用い
て表面層および表面回路層などを形成する配線板の製造
方法を提供する。

なお、この場合には既に絶縁電線で回路形成された基板
上に、プリプレグあるいは絶縁樹脂シートなどを介して
前記のセラミックコート銅箔を積層させて配線板を形成
するのであるが、その他請求項３に記載された発明の如
く、セラミツクコ−１−銅箔のセラミック層上に布線用
接着剤を形成するとともに、その接着剤上に、絶縁電線
で回路形成した布線層と電源・グランド層などが形成さ
れた内層回路板を、プリプレグ等よりなる絶縁層を介し
て積層する配線板の製造方法としてもよい。

この場合には、セラミックコート銅箔側と内層回路板側
とを並行して作製することができるので、多層化する場
合など従来のビルドアップ方式よりも製造時間の短縮を
図ることができる。

なお、セラミック層形成の手段としては、種々の方法が
適用可能であるが、成膜速度が速く、高生産性で大面積
への形成が可能である溶射方法が適当である。

しかして、セラミックコート銅箔の作製方法については
、例えば特開昭６３−１７８０４２号公報などに詳しく
述べられている。

次に、セラミック層を用いた配線板が厚くなる場合に特
に有効な手段として、請求項４に記載の発明の如く、絶
縁基板は金属基板上に電気的に絶縁された回路パターン
が形成されたものであることを特徴とする配線板の製造
方法を提供する。

すなわち、基板の板厚方向に山める有機質部分が多くな
ると、基板からの放熱性が低下し、チップキャリアなど
を搭載した場合など基板の熱膨脹係数が表面搭載部品の
それと大きく異なる場合があり、このような場合には、
一般にメタル基板と呼ばれているような金属基板上に電
気的に絶縁された内層回路層を形成した配線板として形
成する。

金属基板としては、銅、アルミおよびアルミ合金、鉄お
よび鉄合金などが使用可能であるが、搭載部品との熱膨
脹係数の整合を良好に取るために、請求項５に記載の発
明の如く、金属基板の熱膨脹係数は、配線板上に実装さ
れる搭載部品の熱膨脹係数と一致させたものであること
を特徴とする配線板の製造方法が好適となる。

また、搭載部品からの発熱を効率よく放散させるために
、請求項６に記載の発明の如く、表面回路層の部品搭載
部分に電気的接続に関与しないパッドを設け、そのパッ
ドと金属基板との間を熱的に結合させる接続手段を設け
ることを特徴とする配線板の製造方法が好適となる。

すなわち、上記のパッドと金属基板を熱的に結合させる
接続手段によって、搭載部品からの熱を金属基板に伝え
て基板横方向への熱流とし、さらに基板裏面のパッドか
ら気中への放熱を図るものである。

パッドと金属基板の接続手段としては、ドリルまたはレ
ーザービーム等で穴あけした貫通穴または非貫通穴に金
属メツキを施したり、あるいは伝導率の大きい金属棒を
差し込んでなる金属スタッド、あるいは金属メツキした
のちに金属スタッドを設けるなどの方法があるが、配線
板の表面層側にセラミック層が設けられている請求項１
に記載のような配線板にあっては、請求項７に記載の発
明の如く、層間接続のための貫通穴および非貫通穴を形
成する手段として、レーザービームを用いた配線板の製
造方法が好適である。

特にセラミック層が厚くなると、ドリル刃の摩耗が大き
くドリル寿命が短くなったり、不適正な穴あけ条件では
セラミック層割れやセラミックと樹脂の界面でのはがれ
が生じる場合があるので、レー→ノ１−ビーム方式によ
る穴あけ加工が有効となり、レーザービームとしては、
エキシマレーザやＣＯ２ガスレーザなどが適用でき、エ
キシマレーザを用いた場合には銅箔、セラミック、有機
質ともに穴あけすることができる。

一方、ＣＯ２ガスレーザでは、銅に対するＣ０２レーザ
の吸収率が小さいため、低出力のＣＯ２レーザで銅箔や
メッキ銅を穴あけすることは困難である。

しかし、芯線に銅もしくは銅合金を用いた絶縁電線を貫
くようにＣＯ２ガスレーザで穴あけすれば、穴内に芯線
だけを露出させることができることが知られている（特
開昭５９−７９５９４号公報など参照）。

そして、この場合には穴壁に金属層を形成する際、穴内
に露出した芯線にもとり聞むように金属層が形成される
ため、従来のような絶縁電線を切断した面との接続より
も絶縁電線と穴壁金属層との接続信頼性が向上する。

したがって、層間接続用の貫通穴および非貫通穴を形成
するためのレーザービームによるより好適な穴あけ手段
としては、請求項８に記載の如く、ＣＯ２ガスレーザー
ビームであることを特徴とする配線板の製造方法を提供
する。なお、このＣＯ２ガスレーザービームを用いる場
合には、基板表面の全体もしくは穴加工される所だけ銅
のない状態でレーザ照射をすることが適当である。

（作用）各発明に係る製造方法により得られるマルチワイヤ配線
板は、いずれも有機質基板の表面側にセラミック層を有
するため、従来のものと比べて熱放散性、耐熱性１表面
硬度性などに優れ、搭載部品と基板との熱膨脹係数の整
合が容易である。

また、請求項２に記載の発明によれば、銅箔にセラミッ
ク層を形成するとともに、表面に露出したセラミック層
は樹脂によって気孔が封孔されたセラミックコート銅箔
を用いるため、一般の銅箔と同様に取り扱うことができ
るので、通常の製造方法がそのまま適用可能であり、か
つ吸水率も従来のものよりも低く設定することができる
ので、吸湿時の電気特性１機械適時性も良好である。

また、請求項３に記載の発明によれば、セラミックコー
ト銅箔側と内層回路板側とを並行して作製することがで
きるので、多層化する場合など従来のビルドアップ方式
よりも製造時間を短縮することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、絶縁基板は金属
基板上に電気的に絶縁された回路パターンが形成された
ものであるので、特に放熱性に優れるため、セラミック
層を用いた配線板が厚くなった場合にも載部品との熱膨
脹係数の整合を良好に取ることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、金属基板の熱膨
脹係数と配線板上に実装される搭載部品の熱膨脹係数と
が互いに一致されているので、より一層搭載部品との熱
膨脹係数の整合を良好に取ることができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、表面回路層の部
品搭載部分に電気的接続に関与しないパッドと金属基板
との間を熱的に結合させる接続手段が設けられているの
で、特に搭載部品からの発熱を効率よく放散させること
ができる。

また、請求項７記戦の発明によれば、従来のようにドリ
ル加工によって穴あけするのではないため、特にセラミ
ック層が厚くなった場合にも良好に貫通孔を形成するこ
とができ、高い接続信頼性の確保を図ることができる。

また、請求項８に記載の発明によれば、ＣＯ２ガスレー
ザーを用いて穴あけするため、芯線に銅もしくは銅合金
を用いた絶縁電線を貫くように穴あけすれば穴内に芯線
だけを露出させることができるので、穴壁に金属層を形
成する際穴内に露出した芯線にもとり囲むように金属層
が形成されるため、従来のような絶縁電線を切断した面
との接続よりも絶縁電線と穴壁金属層との接続信頼性を
一層向上することができる。

（実施例の説明）以下、各発明に係る実施例を図面とともに詳細に説明す
る。

（実施例−１）第１図（ａ）〜（ｅ）は、マルチワイヤ配線板の製造方
法における一実施列を示す各製造工程の説明用断面図で
ある。

（１）まず、図（ａ）に示すように、厚さ３５μｍの銅
箔１に、プラズマ溶ａｔ法によってアルミナを溶射して
約１００μｍの厚さのセラミック層２を形成する。

そして、このセラミック層２に、後述するプリプレグ８
と同じエポキシ樹脂を溶剤で希釈した液をスプレーを用
いて浸透、含浸し、１７０℃で約２分間加熱処理して溶
剤を除去し、封孔処理した樹脂３をを有するセラミック
層２を設けてなるセラミックコート銅箔Ｓ１を形成する
。

（２）次に、図（ｂ）に示すように、上記セラミック層
２の封孔処理した樹脂３上に、布線用接着剤４を１５０
℃、　２０１ｔｇ／ｃｒｌ、　３０分で積層した後、絶
縁電線５で所定の配線パターンを形成した積層体Ｓ２を
作製する。

（３）一方、上記工程（ａ）〜（ｂ）とは別工程におい
て、図（Ｃ）に示すように、ガラス布エポキシ製鋼張積
層板、例えば商品名、ＭＣＬ−Ｅ−１６８（日立化成工
業（株）製）を公知のサブトラクト法によって加工処理
し、電源・グランド層７を形成した内層回路板６を作製
する。

（４）そして、上記内層回路板６の上下両面に、同図（
Ｃ）に示すように、ガラス布エポキシ樹脂含浸プリプレ
グ８、例えば商品名；ＧＥＡ−１６８Ｎ（日立化成工業
（株）製）を配して、図（ｂ）に示す積層体Ｓ２を１７
５℃、４０ｋｇ／ｃＪ、１時間の条件でビンラミネーシ
ョン積層法により・積層した積層体Ｓ３を作製する。

（５）次に、図（ｄ）に示すように、積層体Ｓ３をドリ
ルにより穴あけした後、各貫通穴９の内壁および銅箔１
上に無電解銅メツキ１０をメッキ厚２０〜４０μｍとな
るように施す。

続いて、公知のサブトラクト法で表面回路パターンを形
成することにより、図（ｅ）に示すような配線板を得る
。

（実施伐り−２）第２図（ａ）〜（ｇ）は、マルチワイヤ配線板の製造方
法における池の実施例を示す各製造工程の説明用断面図
である。

なお、この実施例にあっては、」二記実施例１と同一部
材には同一符号を付して説明する。

（１）まず、図（ａ）に示すように、板厚０．　５〜１
．０ｍｍの銅板１１の所定部位に、すなわち後述する内
層回路板６と接続する貫通穴９が設けられる部位に、貫
通穴９の径よりも大きいドリル径で穴１１ａを穴あけし
た後、エポキシ樹脂とガラスフィラーからなるＢステー
ジの穴埋め樹脂シート１２を上記銅板１１にプレスして
積層し、穴１１ａ内を穴埋めしてなる積層体Ｓ、を形成
する。

（２）次に、図（ｂ）に示すように、」二記積層体Ｓ４
の銅板１１の上下両面に、ガラス布エポキシ樹脂含浸プ
リプレグ８、り１１えば商品名、ＧＥＡ−１６８Ｎ（日
立化成工業（株）製）を配するとともに、３５〜１００
μｍ厚の銅箔１を１７０℃。

４０　ｋｇ／　ｃｏ？、　　１時間の条件で積層し、金
属芯入り銅張積層体Ｓ５を作製する。

（３）次に、図（Ｃ）に示すように、」二記積層体Ｓ、
を公知のサブ！・ラクト法で電源・グランド層７および
レーサ光遮へい用パッド１３を形成した内層回路板６を
形成し、しかる後この内層回路板６の」二下両面にそれ
ぞれプリプレグ８を積層する。

（４）続いて、同図（Ｃ）に示すように、内層回路板６
のプリプレグ８上に布線用接着剤４を積層した後、この
布線用接着剤４」二に絶縁電線５で所定の配線パターン
を形成して積層体Ｓ６を形成する。

（５）次に、図（ｄ）に示すように、上記積層体Ｓ６上
にプリプレグ８を積層して絶縁電線５を固定するととも
に、プラズマ溶射法によりアルミナを約５０μｍの厚さ
に溶射してセラミック層２を形成し、その後エポキシ樹
脂を溶剤で希釈した液をスプレーで浸透、含浸して１７
０℃で約２分間加熱処理し、セラミック層２の気孔を封
止処理した積層体Ｓ７を形成する。

（６）そして、図（ｅ）に示すように、この積層体Ｓ７
に内層回路板６の電源・グランド層７と接続する貫通穴
９と、熱伝達のために部品搭載部位に設ける熱伝達用貫
通穴１４とをドリルで孔あけし、さらにワイヤと接続す
る非貫通穴１５を炭酸ガスレーザで穴あけした積層体Ｓ
８を形成する。

（７）次いで、図（ｆ）に示すように、上記積層体Ｓ８
の各貫通穴９，１４．１５内のスミア除去およびレーザ
による炭化物除去のために、粗化処理とメツキ析出のた
めのメッキ核付与処理を行った後、無電解銅メツキ１０
と電気銅メツキ１６を施す。

（８）続いて、公知のサブトラクト法で表面回路パター
ンを形成することにより、図（ｇ）に示すような配線板
を得る。

（発明の効果）以上説明したように、各発明に係わる製造方法により得
られるマルチワイヤ配線板は、いずれも有機質基板の最
外層側すなわち表面側にセラミック層を有するため、従
来のものと比べて熱放散性、耐熱性２表面硬度性などに
優れ、搭載部品と基板との熱膨脹係数の笹合を容易に取
ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、銅箔にセラミッ
ク層を形成するとともに、そのセラミック層は樹脂によ
って気孔が封孔されたセラミックコート銅箔を用いるた
め、一般の銅箔と同様に取り扱うことができるので、通
常の製造方法がそのまま適用可能であり、かつ吸水率も
従来のものよりも低く設定することができるので、吸湿
時の電気特性１機械適特性等を良好とすることができる
。

また、請求項４に記載の発明によれば、絶縁基板は金属
基板上に電気的に絶縁された回路パターンが形成された
ものであるので、特に放熱性に優れるため、セラミック
層を用いた配線板が厚くなる場合にも搭載部品との熱膨
脹係数の整合を良好に取ることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、金属基板の熱膨
脹係数と配線板」二に実装される搭載部品の熱膨脹係数
とが互いに一致されているので、より一層搭載部品との
熱膨脹係数の整合を良好に取ることができる。

また、請求項７記載の発明によれば、従来のようにドリ
ル加工によって穴あけするのではないため、特にセラミ
ック層が厚くなった場合にも良好に貫通孔を形成するこ
とができ、高い接続信頼性の確保を図ることができる。

また、請求項８に記載の発明によれば、ＣＯ２ガスレー
ザーを用いて穴あけするため、芯線に銅もしくは銅合金
を用いた絶縁電線を貫くように穴あけすれば穴内に芯線
だけを露出させることができるので、穴壁に金属層を形
成する際穴内に露出した芯線にもとり囲むように金属層
が形成されるため、従来のような絶縁電線を切断した面
との接続よりも絶縁電線と穴壁金属層との接続信頼性を
一層向」ニすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は、表面搭載部品との急膨脹係数
の整合性および放熱性などに優れた配線板における製造
方法の一実施例を示す各製造工程の税目用断面図、第２
図（ａ）〜（ｇ）は、同配線板における製造方法の他の
実施料を示す各製造工程の説明用断面図である。１・・・銅箔２・・・セラミックス層４・・・布線用接着剤５・・・絶縁電線６・・・内層回路板８・・・プリプレグ９・・・貫通穴１０・・・無電解銅メツキ１１・・・銅板１４・・・熱伝導用貫通穴１５・・・非貫通穴１６・・・電気鋼メツキ ←−二二二セン［ａ）（ｂ）（Ｃ）第図（ｄ）（ｅ）第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁基板上に接着材層を形成し、その接着剤層上
に絶縁電線を所要の配線パターンにそって配線するとと
もに固着してなる配線板の製造方法において、上記配線板の表面層側にセラミック層を設け、そのセラ
ミック層上に表面搭載部品用パッド、および表面回路層
などを形成することを特徴とする配線板の製造方法。
（２）銅箔にアルミナなどを溶射してセラミック層を形
成するとともに、そのセラミック層の気孔に絶縁樹脂を
含浸させてなるセラミックコート銅箔を形成し、このセ
ラッミクコート銅箔を用いて表面層および表面回路層な
どを形成することを特徴とする請求項１に記載の配線板
の製造方法。
（３）セラミックコート銅箔のセラミック層上に布線用
接着剤層を形成するとともに、その接着剤層上に、絶縁
電線で回路形成した布線層と電源・グランド層などが形
成された内層回路板を、プリプレグ等よりなる絶縁層を
介して積層することを特徴とする請求項２に記載の配線
板の製造方法。
（４）絶縁基板は、金属基板上に電気的に絶縁された回
路パターンが形成されたものであることを特徴とする請
求項１に記載の配線板の製造方法。
（５）金属基板の熱膨脹係数は、配線板上に実装される
表面搭載部品の熱膨脹係数と一致されたものであること
を特徴とする請求項４に記載の配線板の製造方法。
（６）表面回路層の部品搭載部分に電気的接続に関与し
ないパッドを設け、そのパッドと金属基板との間を熱的
に結合させる接続手段を設けることを特徴とする請求項
４に記載の配線板の製造方法。
（７）層間接続用の貫通穴および非貫通穴などを形成す
る手段として、レーザービームを用いることを特徴とす
る請求項１に記載の配線板の製造方法。
（８）層間接続用の貫通穴および非貫通穴などを形成す
るレーザービームは、ＣＯ＿２ガスレーザービームであ
ることを特徴とする請求項７に記載の配線板の製造方法
。