JPH0332099A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放熱性の良好な多層プリント配線板に関する
。

〔従来の技術〕

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も外
側の導体回路面、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す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、このために最も外側の導体
回路面１の表面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、導体回路面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限界があったり
、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、てしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、最も外側の導体回路面とそのすぐ内側の導体
回路面との間に、熱伝導性のセラ兆ソク性板状体を配置
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、この手段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図は、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図においては、最も外側の導体回路面
１とそのすぐ内側の導体回路面２との間に、熱伝導性の
セラミック性板状体６が配置されている。

セラ業７り性板状体６の配置は、上面の導体回路面１と
そのすぐ内側の導体回路面２との間でも下面の導体回路
面ｌとそのすぐ内側の導体回路面２との間でもいずれで
もよく、また、上面の導体回路面ｌとそのすぐ内側の導
体回路面２との間および下面の導体回路面ｌとそのすぐ
内側の導体回路面２との間の両方であってもよい。

セラミック性板状体６は、放熱性の良好な熱伝導性のよ
いセラミック性のものであり、例えば、アルミナ、チン
化アルミニウム、チン化ボロン等のセラミックを板状又
はシート状にしたもの或いはセラミック繊維を布状にし
たものである。板状又はシート状にするには、例えば、
これらのセラミックを粉末化したものを少量のバインダ
ーで固めることによればよい。また、他のセラミック短
繊維と一緒に布状としてもよい。セラミック性板状体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、１０μ
ｍ〜５．０　ｍｍ、好ましくは５０μｍ〜２ｍｍである
ことが適当である。このセラミック性板状体６には、ス
ルーホール５が貫通する部分に予め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
若干大きめの径でセラミック性板状体６の適当箇所に予
め穴が開けられている。

このようにセラミック性板状体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、導体回路面１と
セラミック性板状体６との間に又は第２図において７で
示すようにセラミック性板状体６の周囲に、絶縁性の放
熱材料を配置してもよい。この放熱材料としては、熱伝
導率が０．５　ｘ　１０−’ｃａｔ／ｃｍ−ｓｅｃ　・
℃以上のものがよく、例えば、アル壽すやチン化アルミ
ニウム等のセラ主ツタの粉末、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。この放熱材料の配置により
、搭載した電子部品から発生した熱を該放熱材料を通し
てセラミック性板状体６に放散させ易くなり、また、セ
ラミック性板状体６に放散した熱を該放熱材料を通して
配線板の表面から放散させ易くなる。

さらに放熱効果を高めるために、第４図、に示すように
、搭載した電子部品と配線板の表面との間に放熱性を有
する材料を配置してその空隙をなくしてもよい。第４図
において、フラット型ＩＣである電子部品８と導体回路
面１との間およびＤＩＰ型ＩＣである電子部品９と導体
回路面１との間に、それぞれ、放熱材料７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７
を介して配線板に、ひいてはセラミック性板状体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。なお、放熱材料７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、最も外側の導体回路面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、セラミック性板状体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。

第５図および第６図に示されるように、セラ４ツク性板
状体６　（例えば、アルミナ板）にスルーホールが貫通
する部分のクリアランス加工を行う。すなわち、スルー
ホールの穴径よりも若干大きめの径で穴１０を開ける。

この穴１０を開けるには、ドリル加工による方法やレー
ザー加工による方法によればよい。

このセラミック性板状体６の表面には、第５図に示され
るように、周囲に絶縁性の放熱材料７を配置する。その
上に銅箔１１を張り合わせる。また、第６図に示される
ように、セラミック性板状体６の片面に絶縁性の放熱材
料７を配置し、その上に銅箔１１を張り合わせてもよい
。銅箔１１の張り合わせは、ホン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。

第５図に示される外層材は、第７図に示されるように、
プリプレグ４を介して内層材に重ね合わされる。また、
第６図に示される外層材は、第８図に示されるように、
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。

また、予め外層材だけを加熱或いは加熱圧着して放熱材
料や穴埋め材等を硬化させた後、プリプレグ４を介して
内層材に重ね合わせ、加熱圧着して同様に両面に銅Ｍｌ
ｌを貼り合わせた多層板を得ることができる。

なお、セラミック性板状体６の穴１０の深さが深い場合
、すなわちセラミック性板状体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１０への樹脂等の流れ込み不足により穴
ＩＯ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１０に相当するｗ４箔１１の面に凹み
が生じてしまう。これらの不具合はセラミック性板状体
６が薄い場合には問題とはならないが、セラミック性板
状体６の厚さが０．２　ｍｒａを超えると顕在化してく
る。この対策としては、例えば、穴１０の容積に見合っ
た樹脂配合物を穴１０内に注入すればよい。樹脂配合物
としては、放熱材料７と同様の組成のものが好ましいが
樹脂配合物内におけるセラミックの粉末やマイカなどの
配合量が多い場合には注入しにくいので、この場合には
、その遣を少なくしたものがよい。

また、溶剤量が多い場合には溶剤が乾燥するとその部分
の凹みが多くなるため、好ましくは無溶剤型のエポキシ
樹脂等を用いるのが最良である。樹脂配合物を穴１０内
に注入する方法としては、例えば、微量成分を高精度に
注入することができる最近市販されているデスペンサー
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。このように穴１０内に樹脂配合物を注入した場
合には、その樹脂配合物が穴１０から流出しないように
するために、銅箔１１の反対側のセラミ・ツク性板状体
６の表面に１層の流動しない樹脂配合物層を貼り合わせ
た方がよい、この樹脂配合物層としては、前述した絶縁
性の放熱材料を用いることができる。

■　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９
図（Ａ）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、第９図（Ｂ）に示すようにスルー
ホール５内を化学銅メツキして銅２０を付着させ、その
上に第９図（Ｃ）に示すようにパネルメッキ（電気銅メ
ツキ）して電気銅２１を付着させる。ついで、第９図（
Ｄ）に示すように電気銅２１の上にフォトレジスト２２
を設けて回路のイメージング（焼付）を行い、第９図（
Ｅ）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、第９図（Ｆ）に示すようにフォトレジスト２２
を剥離してエツチングを行い、第９図（Ｇ）に示すよう
にはんだリフロー（フェージング）を行うか又は第９図
（Ｈ）に示すようにはんだ落としを行う。つぎに、第９
図（ｒ）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）、シンボル印刷２４を設け、その上に第９図
（Ｊ）に示すようにはんだ２５（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。

以下に実施例および比較例を示す。

実施例１ 予め所定の場所に直径２ＩＩＩＩＩ＋の穴をドリルで多
数個あけ、ａ脂処理した厚さ５０μのアルミナ板を作製
した。

つぎに、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）を介して上記アルミナ板を重
ね、そのアルミナ板の上にプリプレグ（厚さ１００μ、
２枚）を重ね、その上に１８μの銅箔を重ねて、プレス
にて１７０℃で２時間、４０　ｋｇ／ｃｆｆｌの圧力で
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。この多層板のｌｉ　９５表面には、凹みや膨
れは見られなかった。

この多層板に、通常の多層プリント配′ｆａ板の製造法
により、直径１ｍｍのスルーホールの穴あけ等を行って
本発明の多層プリント配線板を得た。

実施例２ １８μの厚さの電解銅箔の非光沢面に、放熱材料を乾燥
後の固形分の厚さが５０μとなるようにコンマコーター
を用いて塗布し、乾燥させた。なお、ここで用いた放熱
材料は、平均粒径３μのアルミナ粉末８０重量部、ＣＴ
ＢＮ変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当
１Ｅ２５０）　４５重量部、ジアミノジフェニルメタン
５重量部、メチルエチルケトン１００重量部を高速攪拌
機を用いて混合したものである。

このようにして得られた放熱材料付き銅箔の放熱材料表
面に、予め所定の場所に直径２ｍｍの穴を炭酸ガスレー
ザーを用いて多数個あけ、脱脂処理した厚さ１５０μの
アルミナ板を合わせ、１２０℃の加熱したホントロール
ラミネータを通して貼り合わせて外層材を作製した（第
６図に相当）。

つぎに、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）を介して上記外層材を両側に
重ね、プレスにて１７０℃で２時間、４０　ｋｇ／ｃＩ
＋１の圧力で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。この多層板の銅箔表面には、凹
みや膨れは見られなかった。

この多層板に、通常の多層プリント配線板の製造法によ
り、直径１ｍｍのスルーホールの穴あけ等を行って本発
明の多層プリント配線板を得た。ただし、最も外側の導
体回路面の端部に、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
促進エリアと最も外側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３ １８μの厚さの電解銅箔の非光沢面に、放熱材料を乾燥
後の固形分の厚さが５０μとなるようにコンマコーター
を用いて塗布し、乾燥させた。なお、ここで用いた放熱
材料は、熱伝導率が５．Ｉ　Ｘ　１０−’ｃａｌ／ｃｍ
　−ｓｅｃ　−”Ｃであって、平均粒径５μのアルミナ
粉末８０重量部、ＣＴＢＮ変性ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂（エポキシ当量２５０）　２５重量部、固形ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当１２６Ｑ）
２０重量部、ジアミノジフェニルスルホン５重量部、メ
チルエチルケトン１００重量部を高速攪拌機を用いて混
合し、乾燥、硬化させたものである。

このようにして得られた放熱材料付き銅箔の放熱材料表
面に、予め所定の場所に直径２１の穴を炭酸ガスレーザ
ーで多数個あけた厚さ１５０　μのアルミナ板を合わせ
、その後、該穴に樹脂配合物を埋め込むために、液状の
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０
）　５０重量部とジアミノジフェニルスルホン５重量部
の２ｔ２分を用いて無溶剤型エポキシ樹脂配合物を作製
し、これをスキージ−にて該穴に埋め込み、その表面を
平滑にした。

つぎに、別に離型フィルムに塗布して得られた放熱材料
の厚さ１００μのシートを、アルミナ表面に１２０℃に
加熱したホントロールラミネータで貼り合わせた。得ら
れた積層物をプレスで２００℃で２時間、加熱圧着させ
て硬化させた。これにより、アルミナコア外層材が得ら
れた。このアルミナコア外層材の表面は、銅箔面も放熱
材料面も平滑であった。

ついで、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）を介して上記外層材を両側に重ね、
プレスにて１７０℃で２時間、４０　ｋｇ／−の圧力で
硬化させ、両面に銅箔を貼り合わせた多層板を得た。こ
の多Ｎ板の銅箔表面には、凹みや膨れは見られなかった
。

この多層板から、実施例２と同様にして本発明の多層プ
リント配線板を得た。ただし、最も外側の導体回路面の
端部に、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も外
側の導体回路面とを合わせた全体の面積の１５％であっ
た。

比較例 セラミック板を入れ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１〜３におけ
ると同様に１００μのプリプレグ２枚を用いた。

つぎに、これらの多層プリント配線板（実施例１〜３、
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の多層プリン
ト配線Ｆｉ、３０にフラット型ＩＣである電子部品８と
ＤＴＰ型ＩＣである電子部品９とを載せた場合、第１３
図に示すように実施例２の放熱促進エリア３２付き多層
プリント配線板３０にフラソト型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１４図に示すように実施例３の放熱促進エリア３２
付き多層プリント配線板３０にフラソト型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と多層プリント配線板３０
との間に放熱材料７を２００μの厚さにスクリーン印刷
して設けた場合のそれぞれについて、電子部品８９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１４図中、矢印は放熱の様子を示す。

執の　　　炉・　　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１０図の場合（放熱フィンなし）を
０％とし、第Ｉ１図の場合（放熱フィンあり）を１００
％として評価した。

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、最も外側の導体回
路面とそのすぐ内側の導体回路面との間に熱伝導性のセ
ラミック性板状体を配置したために、下記の効果を奏す
ることが４゜ 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、カードアソセンブリ
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。

■　セラミック性板状体は熱膨張率が小さいので、多層
プリント配線板にセラくソク性板状体の熱膨張によるソ
リの発生がみられない。

【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図は多層プリント配
線板に電子部品を搭載した様子を示す説明図である。 第５図、第６図、第７図、第８図、および第９図（Ａ）
〜（Ｊ）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１０図〜第１４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。 １．２．３・・・導体回路面、４・・・プリプレグ、５
・・・スルーホール、６・・・セラミック性板状体、７
・・・放熱材料、８，９・・・電子部品、１１・・・銅
箔、３０・・・多層プリント配ｖＡ板、３１・・・放熱
フィン、３２・・・放熱促進エリア。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　最も外側の導体回路面とそのすぐ内側の導体回路面と
   の間に、熱伝導性のセラミック性板状体を配置してなる
   多層プリント配線板。