JPH06342986A - 多層回路基板構造およびその多層回路基板を用いてなる多層金属ベース基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 基体３の片面に上層回路用導体パターン４
が、その裏面に大面積導体パターン５もしくは導体パタ
ーン５で囲まれた大面積非導体パターンが形成されてな
る多層回路基板１０に、電気的導通用スルーホール２０
に加えて前記大面積導体パターン部もしくは大面積非導
体パターン部を貫通する貫通孔８が増設されて、それら
開口部の総面積が、上記大面積導体パターン面積もしく
は大面積非導体パターン面積１cm² 当たり０．５〜１０
％を占める割合に設けられなる多層回路基板１０、およ
び、上記多層回路基板１０の裏面と金属ベース基材１の
絶縁層９とを絶縁性接着剤６を介して貼合わせてなる多
層金属ベース基板Ｔ。 【効果】 多層回路基板の接着面に残存する空気が排出
できて、接着性に優れるとともに、電気的接続の信頼性
に優れる多層金属ベース基板が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御機能付きパワーモ
ジュール・ハイブリッドＩＣ等の電子装置部品の実装に
好適な多層金属ベース基板の製造に用いる多層回路基板
の構造およびその構造を有する多層回路基板を用いてな
る多層金属ベース基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワー回路等の熱を発生する回路部品を
実装するための基板として、アルミニウム等の金属をベ
ース基材として放熱性に優れる金属ベース基板が多用さ
れるなか、より多くの機能回路部品の実装を可能にすべ
く、リジッド型やフレキシブル型の多層回路基板を金属
ベース基材に接続してなる多層金属ベース基板が知られ
ている。この多層回路基板の裏面には、電磁シールドの
ために大面積導体パターンが形成されることが多い。上
記多層金属ベース基板は、多層回路基板の大面積導体パ
ターン側を、接着剤の塗布や接着シートまたはフィルム
等により形成する絶縁性接着剤層を介して、ベース金
属、金属ベース基板等の金属ベース基材に貼合わせて製
造されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記多層回路基板と金
属ベース基材との貼合わせにおいては、接着剤層形成時
に空気を巻き込むことが避けられない。この空気は、多
層回路基板に設けられる上層回路用導体パターン部と下
層回路用の大面積導体パターン部とを電気的に接続する
スルーホールや、真空プレス法などによって強制的に排
出させることがなされているが、その除去効率には限界
があって、十分に除去しきれないのが現状である。この
ため、上記大面積導体パターン部と接着剤層との密着が
不十分となって、多層金属ベース基板の製造において接
着不良が発生する問題がある。したがって、上記多層金
属ベース基板の製造においては、上記空気を十分に排出
できる多層回路基板構造にする必要がある。

【０００４】本発明は上記課題を解決し、上記大面積導
体パターン部と接着剤層間に存在する空気を排出できる
多層回路基板構造を提供することを目的とする。本発明
の他の目的は、多層回路基板と金属ベース基材との接着
性に優れた多層金属ベース基板を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の多層回路基板構
造は、基体の片面に上層回路用導体パターンが、その裏
面に大面積導体パターンが形成されてなる多層回路基板
に、電気的導通用スルーホールに加えて貫通孔が増設さ
れて、それら開口部の総面積が、大面積導体パターン面
積１cm² 当たり０．５〜１０％を占める割合に設けられ
てなるもので、該貫通孔が上記大面積導体パターン部を
貫通する場合も包含するものである。また、本発明の多
層金属ベース基板は、請求項１に記載の構造を有する多
層回路基板の裏面を、絶縁性接着剤層を介して金属ベー
ス基材に貼合わせてなるものである。

【０００６】以下、本発明の一実施例を示す図面に基づ
き本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明の多層
金属ベース基板の一例を示す部分断面図である。同図に
おいて、Ｔは多層金属ベース基板を示し、絶縁層９を有
する金属ベース基材１と多層回路基板１０とを、絶縁性
接着剤層６を介して貼合わせた構造である。上記多層回
路基板１０は、基体３の上面には上層回路用導体パター
ン４が、裏面には電磁シールドを兼ねる大面積導体パタ
ーン５が形成されている。図２は、上記多層回路基板１
０の回路用導体パターンの一例を示す平面図であり、図
２（ａ）は上層回路用導体パターン４を、図２（ｂ）は
大面積導体パターン５を示しており、本発明では、電気
的導通用スルーホール２０に加えて上記上層回路用導体
パターン４および大面積導体パターン５を貫通する貫通
孔８ａ，８ｂ，８ｃを増設している。図３は、上記多層
回路基板に貫通孔を増設した部分を示す部分拡大断面図
である。同図において、１０は多層回路基板で、基体３
の片面に設けた上層回路用導体パターン４と、裏面に設
けた大面積導体パターン５とを電気的に接続するスルー
ホール２０に加えて、貫通孔８（８ａ，８ｂ，８ｃ）を
増設している。

【０００７】上記構成によれば、多層回路基板の大面積
導体パターンに貫通孔を増設したので、多層回路基板を
貼合わせる際に、該大面積導体パターン部に残存する空
気を、上記貫通孔を通じて外部へ効果的に除去できるよ
うになる。また、接着剤層が増設した貫通孔中にくい込
む、所謂アンカー効果によって多層回路基板との接着力
が向上するようになる。

【０００８】上記多層回路基板には、通常、１箇所必要
に応じて数箇所にスルーホールが形成される。このスル
ーホールの内壁は、銅、金、銀等の導電性金属を無電解
メッキおよび／または電解メッキ方法によってメッキが
施されて、上層回路用導体パターンと大面積導体パター
ンとを電気的に接続している。本発明では、上記スルー
ホールに加えて貫通孔を増設しているので、上記メッキ
処理を施す際に、貫通孔の内壁にもメッキによって導体
が形成される。したがって、貫通孔が上層回路用導体パ
ターンを貫通するときは、貫通孔がスルーホールと同等
の機能を奏するようになる。

【０００９】上記説明では、貫通孔は大面積導体パター
ン部を貫通したものであるが、本発明では、貫通孔が導
体パターン部を貫通せず導体パターンで包囲された大面
積非導体パターン内部に通じるように設けることもでき
る。図４は、この一例を示す回路用導体パターンの平面
図である。例えば貫通孔８は、図４（ａ）に示すよう
に、上層回路用導体パターン４を貫通せず、図４（ｂ）
に示すように、導体パターン５で包囲された大面積非導
体パターン内部７の各コーナー部近傍に増設している。
上記構成によれば、導体パターンで包囲された大面積非
導体パターン内部に存在する空気を、増設した貫通孔を
通じて効果的に外部へ排出できるようになる。したがっ
て、多層回路基板を貼合わせる際に、接着剤が大面積非
導体パターン内部に十分に入り込み、さらに増設した貫
通孔中にくい込む、所謂アンカー効果によって、多層回
路基板の接着力が向上するようになる。

【００１０】上記貫通孔は、ＮＣ位置決めによりドリル
で加工する、所謂スルーホール穴あけ法、金型にて打抜
きする打抜金型加工法などの公知の方法で形成される。

【００１１】なお、本発明では、上記スルーホールおよ
び増設する貫通孔の総開口部面積を、大面積導体パター
ン面積１cm² 当たり０．５〜１０％、好ましくは１〜５
％に相当する開口部面積に形成すると、上記空気除去効
率や接着力の増強等の機能向上に、また、生産コストと
効率とのバランスがとれて好ましい。上記増設する貫通
孔の開口部面積が、０．５％未満であれば接着剤層中の
空気を十分に除去する機能が発揮できず、一方、１０％
を越えると製造コストが増加して好ましくない。

【００１２】本発明で用いる多層回路基板の基体として
は、リジッド型やフレキシブル型の多層回路基板が使用
でき、その基体としては例えばエポキシ樹脂含浸ガラス
クロス基体（所謂ガラエポ基板）やポリイミドフィルム
ベース基体（所謂フレキシブルポリイミド基板）等が使
用できる。上記多層回路基板に形成される導体層として
は、銅、ニッケル、金、アルミニウム等の金属や、それ
らのメッキ、クラッド等による複合体が好適に使用でき
るが、これら以外にも、適宜な導体が使用できる。上記
各導体層の回路パターンは公知の方法で形成でき、例え
ばレジストとパターンマスクを介したエッチング方式等
によって導体層の不要部分を除去することにより形成さ
れる。

【００１３】一方、金属ベース基材としては、アルミニ
ウム、鉄、銅等の熱伝導性に優れる金属やその複合体が
使用できる。上記金属ベース基材上には、通常、絶縁層
が形成される。この絶縁層としては、一般的に使用され
る各種絶縁材料が使用できるが、特に金属ベース基材に
よる放熱を効率良く行うため、熱伝導性に優れる、例え
ばエポキシ、アクリルエポキシ、ポリイミド、ポリアミ
ドイミド等の樹脂が好適に使用できる。上記絶縁層の厚
さは、通常、１０〜３００μm 、好ましくは５０〜２０
０μm 程度に形成される。なお、上記の樹脂に無機酸化
物微粉やその他の良熱伝導性の微粉を充填し、熱伝導性
をさらに向上させることができる。なお、本発明では、
金属ベース基材として、上記金属ベース基材の絶縁層上
に下層回路用導体パターンを形成してなる金属ベース基
板を用いることができる。

【００１４】上記多層回路基板や金属ベース基板に形成
される導体層としては、銅、ニッケル、金、アルミニウ
ム等の金属や、それらのメッキ、クラッド等による複合
体が好適に使用できるが、これら以外にも、適宜な導体
が使用できる。回路パターンは公知の方法で形成でき、
例えば上記各導体層をレジストとパターンマスクを介し
たエッチング方式等によって導体層の不要部分を除去す
ることにより形成される。

【００１５】上記金属ベース基材と多層回路基板との貼
合わせ用接着剤としては、電気絶縁性を有するととも
に、前記絶縁層および上記導体層と良好な接着性を示す
接着剤であればいずれも使用でき、例えばエポキシ系接
着剤、アクリル系接着剤、ポリイミド系接着剤等の耐熱
性に優れるものが好適に使用できる。

【００１６】上記絶縁性接着剤層は、多層回路基板の大
面積導体パターン側に接着剤を塗布する方法、半硬化状
態とした接着剤シートを被着しておく方法等により形成
される。また、ポリイミド等の電気絶縁性樹脂フィルム
の両面に接着剤層を形成したもの、あるいは、ガラス織
布に上記接着剤を含浸させたもの等を絶縁性接着剤層と
してもよい。この絶縁性接着剤層の厚さは、電気絶縁性
が損なわれない程度で、かつ、基板が厚くなり過ぎない
程度であればよく、通常１０〜３００μｍ、好ましくは
４０〜１５０μｍ程度に形成される。

【００１７】

【作用】上記したように本発明の構成によれば、多層回
路基板に常設される電気的導通用のスルーホールに加え
て貫通孔を増設したので、多層回路基板と金属ベース基
材との貼合わせにおいて、上記大面積導体パターン面あ
るいは導体パターンで包囲された内部に存在する空気
を、上記増設した貫通孔をから外部へ効果的に排出でき
るようになる。また、貫通孔が増加するので、接着剤層
がスルーホールの孔中にくい込み、所謂アンカー効果に
よって多層回路基板と金属ベース基材との接着が向上す
るようになる。また、増設する貫通孔の内壁にもメッキ
によって導体が形成され、貫通孔が上層回路用導体パタ
ーンを貫通するときは、貫通孔がスルーホールと同等の
機能を奏するようになる。さらに、上記構造の多層回路
基板を金属ベース基材に貼合わせるので、空気の残存に
よる多層回路基板面の密着不良が抑止でき、接着性が向
上するようになる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例を示し本発明をより具体的に説
明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。 実施例１ 基体厚さ０．１mm、銅箔厚さ１８μｍの多層回路基板の
所定位置に、上層回路層と電磁遮蔽用回路層とを電気的
に接続させるためのスルーホール（孔径１．０mmφ）１
箇所と、別に３箇所に貫通孔（孔径１．０mmφ）を形成
するとともに、その回路平面・内壁に銅スルーホールめ
っきを施した。ついで、この多層回路基板の上層回路層
の必要部分にのみニッケルめっきがのるように、めっき
レジストを施した後、厚さ５μｍの電解質ニッケルめっ
きを施した。さらに上層回路層と電磁遮蔽用回路層とを
エッチングして、図２に示す上層用および下層用回路パ
ターンを形成した多層回路基板を作製した。最後に、こ
の多層回路基板を所定の形状に打ち抜いた。上記４箇所
のスルーホールの開口部の総面積は、上記電磁遮蔽用回
路層の面積１cm² 当たり４％であった。多層回路基板の
上記電磁遮蔽用回路層にエポキシ系接着シート（商品名
パイララックス デュポン社製）をラミネートして、厚
さ１００μｍの接着剤層を形成した。一方、厚さ２mmの
アルミニウム板の上に、厚さ１００μｍの高熱伝導性樹
脂モールド部からなる絶縁層を設けたアルミニウムベー
ス板を作製した。ついで、上記接着シートをラミネート
した多層回路基板を、アルミニウムベース板の所定位置
に載置し、１８０℃×６０分×２０kg／cm² の条件で加
熱加圧接着して貼合わせて多層アルミニウムベース基板
を製造した。

【００１９】実施例２〜３ 実施例１において貫通孔の数を加減して、スルーホール
および貫通孔の開口部総面積を、上記電磁遮蔽用回路層
の面積１cm² 当たり表１に示す割合にかえた以外はすべ
て同様にして多層アルミニウムベース基板を製造した。

【００２０】比較例１ 上記実施例１において、多層回路基板にスルーホールの
みを設けた以外はすべて同様にして多層アルミニウムベ
ース基板を製造した。上記スルーホールの開口部面積
は、電磁遮蔽用回路層の面積１cm² 当たり０．３％であ
った。

【００２１】〔実験例〕実施例１〜３および比較例１で
作製した各２０個の多層金属ベース基板を、２６０℃の
はんだバスに２０分、２８０℃のはんだバスに１０分そ
れぞれ浮かせて加熱し、ピール試験強度、接着面の剥が
れ、膨れなどの外観変化を調べた。なお、ピール強度
は、ＪＩＳ−Ｃ−６４８１の方法で、多層回路基板を引
き剥がして、その電磁遮蔽用回路層（接着面）と接着層
との接着力を測定した。その結果は、表１および表２に
示す通りであった。なお、数値はいずれも平均値であ
る。

【００２２】

【表１】

【００２３】上記表１から明らかなように、実施例の多
層アルミニウムベース基板は、比較例のものに比べて、
ピール強度が大幅に向上し優れた接着性を示し、また、
外観変化が極めて少なく、多層回路基板とアルミニウム
ベース基板との密着に優れたものであった。なお、上記
加熱試験において、多層回路基板の上層回路とアルミニ
ウムベース基板の下層回路との電気的接続状態には、何
ら異常は認められなかった。

【００２４】実施例４ 実施例１において、増設する貫通孔（孔径１．０mmφ）
を、図４に示す幅５mmの電磁遮蔽用回路用導体パターン
５の包囲部（５mm×１０mm) を１箇所に形成した包囲部
内部のコーナー部４箇所に形成するようにした以外はす
べて同様にして多層アルミニウムベース基板を製造し
た。上記スルーホールの開口部の面積は、電磁遮蔽用回
路用導体パターンで包囲された非導体パターン部の面積
１cm² 当たり４．９％であった。

【００２５】実施例５ 実施例１において、エポキシ系接着剤の使用にかえて、
厚さ２５μｍのポリイミド製電気絶縁性樹脂フィルムの
両面に厚さ１５μｍのエポキシ系接着剤層をそれぞれ形
成したものを用いて接着剤層とした以外はすべて同様に
して多層アルミニウムベース基板を製造した。

【００２６】実施例６ 実施例１において、エポキシ系接着剤の使用にかえて、
厚さ１００μｍのガラス織布に上記エポキシ系接着剤を
含浸させたものを用いて接着剤層とした以外はすべて同
様にして多層アルミニウムベース基板を製造した。

【００２７】上記実施例４〜６で製造された多層アルミ
ニウムベース基板は、いずれも実施例１の多層アルミニ
ウムベース基板と同様に、優れたピール強度を有するも
のであった。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の多層回路
基板構造によると、多層回路基板に常設されるスルーホ
ールに加えて貫通孔を増設したので、絶縁性接着剤にて
多層回路基板の大面積導体パターン側と金属ベースとを
貼合わせる際に、多層回路基板と接着剤層間に存在する
空気を、上記増設した貫通孔を通じて外部へ効果的に排
出できるようになる。また、貫通孔が増加するので、接
着剤層がスルーホールの孔中にくい込み、所謂アンカー
効果によって多層回路基板と金属ベース基材との接着が
向上するようになる。したがって、多層回路基板と金属
ベース基材との貼合わせの際に、残存空気による密着不
良を低減でき、接着性が向上するようになり、多層金属
ベース基板の生産性を向上できる。また、増設する貫通
孔の内壁にもメッキによって導体が形成され、貫通孔が
上層回路用導体パターンを貫通するときは、貫通孔がス
ルーホールと同等の機能を奏するようになるので、多層
回路基板の電気的接続部分が増加して、多層金属ベース
基板の電気的接続の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による多層金属ベース基板を
示す断面図である。

【図２】多層回路基板の回路用導体パターンの一例を示
す平面図であり、（ａ）は上層回路パターンを、（ｂ）
は下層回路パターンを示す。

【図３】多層回路基板の貫通孔増設部を示す部分拡大断
面図である。

【図４】多層回路基板の回路用導体パターンの他の例を
示す平面図であり、（ａ）は上層回路パターンを、
（ｂ）は下層回路パターンを示す。

【符号の説明】

１ 金属ベース ３ 基体 ４ 上層回路用導体パターン ５ 下層回路用導体パターン ６ 絶縁接着剤層 ８ 貫通孔 ９ 絶縁層 １０ 多層回路基板 ２０ スルーホール Ｔ 金属ベース基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 英史 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体の片面に上層回路用導体パターン
   が、その裏面に大面積導体パターンもしくは導体パター
   ンで囲まれた大面積非導体パターンが形成されてなる多
   層回路基板に、電気的導通用スルーホールに加えて上記
   大面積導体パターン部もしくは導体パターンで囲まれた
   大面積非導体パターン部を貫通する貫通孔が増設され
   て、それら開口部の総面積が、上記大面積導体パターン
   面積もしくは大面積非導体パターン１cm² 当たり０．５
   〜１０％を占める割合に設けられてなる多層回路基板構
   造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の多層回路基板構造を有
   する多層回路基板裏面を、絶縁性接着剤層を介して金属
   ベース基材に貼合わせてなる多層金属ベース基板。