JPH05291748A - 金属芯入り印刷配線用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放熱性、耐熱性に優れかつスルーホール形成
が可能な金属芯入り印刷配線用基板を、安定に提供する
こと。 【構成】 平板状キャビティを有する成形金型に、内面
に接するような突起を設けた金属板を配置し、ついで熱
硬化性樹脂組成物を注入して硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に放熱性を必要とす
る電子機器等に用いられる印刷配線用基板の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器等に用いられる印刷配線
用基板は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を含浸させ
た紙やガラス布等（プリプレグ）と金属箔を積層しプレ
スにより加熱、加圧成形して得られる。このような紙や
ガラス布と樹脂からなる基板は熱伝導率が低く、発熱量
の多い大電力半導体素子等が直接搭載できず、別途放熱
板等に搭載する必要がある。一方、放熱性を付与した配
線板としては金属芯配線板があり、これは金属板表面に
樹脂を塗布して絶縁層を形成し金属箔を接着して得られ
る。このような金属芯基板では、表裏両面の回路形成は
可能であるがこれらを電気的に接続するスルーホールの
形成は金属板が電気的に導体であるため困難である。こ
れに対し、金属板にあけた透孔に絶縁樹脂を充填してか
らプリプレグと積層する方法（例えば特開昭59-105216
号公報）や、金属板にあけた孔にプリプレグの過剰の樹
脂を充填するような方法（例えば特開昭59-213431号公
報、特開昭59-213432号公報）が提案されている。しか
し、これらの方法ではプリプレグを使用しているため、
透孔中に充填された樹脂には基材が含まれず、熱膨張率
等の物性が絶縁層部分とは異なり、スルーホール部の電
気的信頼性に不安が残る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような問題に対
し、成形材料を用いて金属芯入り基板を成形する方法が
あるが、一般の成形基板に主に用いられている熱可塑性
樹脂、例えばポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテ
ルスルフォン、ポリエーテルイミド等は、成形温度が３
００℃前後と非常に高く寸法安定性等に問題がある。ま
た、溶融粘度が高いため、成形中に金属芯が成形圧で移
動、変形しやすい。さらに、耐熱性が良い樹脂は高価格
である。これに対し、熱硬化性樹脂は成形温度を低くで
き寸法安定性が良好である。また、耐熱性が良好であり
ながら低価格である。しかし溶融粘度の高い樹脂を用い
たり、金属芯の上下での移送圧差が大きくなるような基
板構造では、内挿する金属芯の変形を生じる場合があ
る。このような変形を生じた場合、絶縁樹脂の厚さが部
分的に異なり、基板のそりやねじれ等を発生し易くな
る。また、金属芯と導体が接触して短絡を生じたり、接
近して耐電圧等の特性を低下させる恐れがある。 本発
明はかかる状況に鑑みなされたもので、放熱性、耐熱性
に優れかつスルーホール形成が可能な金属芯入り印刷配
線用基板を、安定に提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、平板
状キャビティを有する成形金型に、内面に接するような
突起を設けた金属板を配置し、ついで熱硬化性樹脂組成
物を注入して硬化させてなることを特徴とする金属芯入
り印刷配線用基板の製造方法に関する。以下、本発明を
詳細に説明する。図１に本発明方法で用いられる芯材と
なる金属板を金型に配置したものの例の断面図を示す。
上型１と下型２から構成されるキャビティ３に芯材とな
る金属板４を配置するが、該金属板には突起５が設けて
ある。この突起はキャビティ内面に接するような高さを
もっており、これにより金属芯は固定され成形時の変形
を防ぐことができる。

【０００５】突起の位置と数は、キャビティと金属芯の
形状や絶縁樹脂の成形特性、基板の成形条件等から適
宜、適量設定できる。また、突起の形状は丸や四角等ど
のようなものでもよい。これらの突起は、芯材である金
属板そのものの一部を加工して得ることができる。例え
ば、金属板の一部をプレス加工等により突起、Ｌ字状、
波状にしたり、板厚を厚くする、他の部分を薄くする、
折り曲げて重ねる等の方法が挙げられる。また、これら
の突起は別の部品や素材から形成することができる。例
えば、金属や成形材料、ゴム、セラミックス等を用い
て、溶接やはんだ等のろう付け、ネジ止め、成形、接
着、圧着、スナップ等の方法により形成する。この方法
により、回路形成時のエッチング液や酸などに対しての
耐食性をもたせたり、絶縁性を保持することができる。

【０００６】このような突起を設けてある芯材となる金
属板は、１枚でもよいし複数を用いてもよい。金属板の
材質は、それぞれ異なってもよいし同一であってもよ
く、銅、アルミニウム、鉄等の金属、またはステンレス
等の合金や、亜鉛や錫、ニッケル等のめっきを施したも
の等どのようなものでもよいが、放熱性の必要な部分で
は熱伝導率の高いものが好ましく、回路として使用する
部分では電気伝導率の高いものが好ましい。金属板の形
状は必要に応じてどのようなものでもよく、それぞれ異
なってもよいし同一であってもよい。また、基板内での
これらの金属板の配置関係は、平面上に配置されていて
もよいし厚さ方向で一部または全部が重なっていてもよ
く、また入れ子になっていてもよい。隣りあう２枚の金
属板同士は、溶接やはんだ付け等で接合されたりはめ込
み等で固定されて接触していてもよいが、絶縁が必要な
場合は一定間隔で離れていてもよい。また、これらの金
属芯の表面には脱脂や粗化、カップリング剤処理等を行
なうことができ、樹脂との接着性を向上することができ
る。

【０００７】スルーホールを形成する部分の金属板に
は、スルーホールより大きな透孔や切り欠きを設けてあ
ることが好ましい。このことにより、金属板と絶縁樹脂
を介して絶縁性に優れたスルーホールを得ることができ
る。絶縁層となる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、トリアジン樹脂等どのようなものでもよく、何
種類か併用してもよい。特に、エポキシ樹脂に硬化剤と
してフェノール樹脂を配合した系では耐熱性、電気特性
等に優れている。また、これらの樹脂には硬化反応を促
進する硬化促進剤や難燃性を付与する難燃助剤、着色
剤、離型剤などの添加剤を適宜適量配合することができ
る。

【０００８】このような樹脂系には種々の充填剤を配合
することにより、熱伝導率を向上したり熱膨張係数を芯
材に整合することができる。例えば溶融シリカ、結晶シ
リカ、アルミナ、窒化珪素等の無機物や、シリコーン、
テフロン等の有機物の粉末等が使用でき、単独または何
種か併用してもよいが、本発明の目的からは熱伝導率の
高いものが好ましい。充填剤の粒径は成形金型のゲート
に詰まらない程度の大きさ以下であればよく、またその
形状はどのようなものでもよい。充填剤の配合量は特に
限定するものではないが、樹脂組成物の溶融粘度や硬化
物の熱伝導率、熱膨張係数等から２０〜８０体積％の範
囲が好ましい。充填剤を配合する場合、樹脂との接着性
を高めるためシラン系カップリング剤に代表されるよう
な表面処理剤を添加してもよい。

【０００９】成形方法については注型、移送成形、射出
成形、圧縮成形等一般の成形材料の成形方法を用いるこ
とができ、必要に応じて加熱、加圧してもよい。また、
成形金型のキャビティ形状は成形可能であれは特に限定
はしない。回路形成方法については、無電解めっきを用
いるアディティブ法など公知の方法が使用できるが、コ
ストの面からは成形時に金型キャビティ内面と金属芯と
の間に回路形成用の金属箔を配置して、一体成形する方
法が好ましい。この方法により得られた銅張基板に、エ
ッチング等の公知の方法で回路を形成することができ
る。

【００１０】

【作用】成形金型のキャビティ内に固定するための突起
を設けた金属板を芯材として熱硬化性樹脂組成物で成形
することにより、放熱性、耐熱性に優れかつスルーホー
ルが形成可能な印刷配線用基板を安定して製造すること
ができる。すなわち、金属板を芯材として基板に内挿す
るため優れた放熱性が得られ、かつ熱硬化性樹脂を用い
て成形するため優れた耐熱性とスルーホール形成性が得
られる。さらに、内挿する金属芯は金属芯に設けた突起
により固定されるため、成形時の変形を防ぐことができ
る。このことにより、使用できる樹脂組成物の範囲が広
がり、また基板の構造設計の自由度が増し、安価な印刷
配線板を安定して製造することができる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明するが、
本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【００１２】実施例１ ＥＳＣＮ−１９５（住友化学(株)製オルソクレゾール ノボラック型エポキシ樹脂、商品名） ：１００重量部 ＨＰ−８００Ｎ（日立化成工業(株)製フェノールノボ ラック樹脂、商品名） ： ５０重量部 アルミナ粉 ：９５０重量部 エポキシシランカップリング剤 ： ３重量部 トリフェニルホスフィン ： ５重量部 カーボンブラック着色剤 ： １重量部 上記化合物を充分混練して熱硬化性樹脂組成物を得た。
一方、直径１．５mmのスルーホール形成用の貫通孔を設
けた厚さ１mmの銅板の一部を、コの字形に切って高さが
０．３mmになるようにクランク状に曲げて突起とした金
属芯を得た。この金属芯と厚さ３５μm の金属箔２枚
を、上下とも深さ０．３mmのキャビティを有する金型に
配置して、上記樹脂組成物を移送プレスで１７５℃、９
０秒で成形したものを１７５℃、５時間後硬化して、厚
さ１．６７mm、１００mm角の金属芯入り銅張基板を得
た。

【００１３】実施例２ 直径１．５mmのスルーホール形成用の貫通孔を設けた厚
さ１mmのアルミ板に、エポキシ系接着剤を滴下して高さ
０．３mmの半球状に硬化させ突起を設けたものを金属芯
として用いたこと以外は実施例１と同様に成形して、厚
さ１．６７mm、１００mm角の金属芯入り銅張基板を得
た。

【００１４】比較例１ ジシアンジアミド硬化系エポキシ樹脂ワニスを厚さ０．
２mmのガラス布に含浸させた後、乾燥させプリプレグを
得た。これを８枚積層し両面に厚さ３５μm の銅箔を配
置し、プレスにより１７０℃、９０分加熱、加圧成形し
て厚さ１．６７mmの銅張積層板を得た。

【００１５】比較例２ ジシアンジアミド硬化系エポキシ樹脂ワニスを厚さ０．
１mmのガラス布に含浸させた後、乾燥させプリプレグを
得た。厚さ１．５mmのアルミ板の片面にこのプリプレグ
１枚と比較例１で用いた銅箔１枚を配置し、比較例１と
同様に成形して厚さ１．６４mmのアルミベース銅張積層
板を得た。

【００１６】比較例３ 突起を形成していない、直径１．５mmのスルーホール形
成用の貫通孔を設けた厚さ１mmの銅板を金属芯として用
いたこと以外は実施例１と同じ方法で作製し、金属芯入
り銅張り基板を得た。

【００１７】以上のようにして得られた基板を用いて、
金属芯の変形、熱伝導率、はんだ耐熱性、スルーホール
形成性を評価した。金属芯の変形は、基板を切断しその
断面を観察した。熱伝導率の測定は、銅箔を除去した１
００mm角の基板を、平面プローブを用いた熱線法による
熱伝導率計（ＱＴＭＤ３：京都電子工業(株)製）で行な
った。はんだ耐熱性の測定は、基板を２５mm角に切断
し、８５℃、８５％ＲＨの恒湿高温槽内で５０時間加湿
し、３００℃のはんだ浴に５分間浮かべた後のふくれの
有無を目視観察した。スルーホール形成性の評価は、ド
リルを用いて孔明けした内面に無電解銅めっきを施して
めっきスルーホールを形成し、断面を顕微鏡観察した。
結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１から明らかなように、比較例３では金
属芯の変形を生じたのに対し、本発明方法で製造した実
施例１及び２では全く変形を生じなかった。また、実施
例１及び２の熱伝導率は比較例１に比べ高く、比較例
２、３と同様に放熱性が良好であった。さらに、実施例
１、２及び比較例３のスルーホール形成は比較例１と同
等で容易であり、スルーホール部にはボイド、未充填の
発生がなく、絶縁性も良好であった。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
方法は従来の金属ベース基板と同等以上の放熱性を有
し、かつ耐熱性に優れ、スルーホール形成が可能である
金属芯入り基板を安価に安定して製造することができ、
その産業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法で用いられる金型に、芯材となる金
属板を配置したもの断面図である。

【符号の説明】

１…上型、２…下型、３…キャビティ、４…金属芯、５
…金属芯固定用突起

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状キャビティを有する成形金型に、
   内面に接するような突起を設けた金属板を配置し、つい
   で熱硬化性樹脂組成物を注入して硬化させてなることを
   特徴とする金属芯入り印刷配線用基板の製造方法。
2. 【請求項２】 平板状キャビティを有する成形金型内面
   に接して、回路となる金属箔と突起を設けた金属板を配
   置し、ついで熱硬化性樹脂組成物を注入して硬化させて
   なることを特徴とする金属芯入り印刷配線用基板の製造
   方法。
3. 【請求項３】 金属板に設けた突起が該金属板の一部を
   加工してなるものである請求項１または２に記載の金属
   芯入り印刷配線用基板の製造方法。
4. 【請求項４】 金属板に設けた突起が該金属板以外の部
   材からなるものである請求項１または２に記載の金属芯
   入り印刷配線用基板の製造方法。
5. 【請求項５】 金属板が予めスルーホール形成用の透孔
   を設けたものである請求項１または２に記載の金属芯入
   り印刷配線用基板の製造方法。