JPH07106770A - 多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型薄型化電子部品との接続信頼性に優れ，
絶縁密度が高く，高密度実装が可能な多層プリント配線
板を提供すること。 【構成】 繊維，粒子等の副材料と合成樹脂との混合体
よりなる絶縁基板２１〜２３と，該絶縁基板の表面に設
けたパターン１１０，１２０，１２１，１３０とにより
構成したプリント基板３１〜３３を用い，該プリント基
板を複数枚積層した多層プリント配線板３である。多層
プリント配線板３における少なくとも最外層のパターン
１１０，１３０は，上記絶縁基板よりも低い熱膨張率を
有する金属よりなる。最外層のパターン１１０，１３０
の面積は，上記プリント基板３１，３３の片面の全面積
に対して４０％以上を占有していることが好ましい。上
記低い熱膨張率を有する金属としては，４２アロイ，コ
バール等がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，小型薄型化された半導
体集積回路パッケージを搭載するための，多層プリント
配線板に関する。

【０００２】

【従来技術】プリント基板材料は，ガラスエポキシ等の
有機材料とアルミナ等の無機材料とに大別される。無機
材料を使用したセラミック基板は高耐熱性，高放熱性，
かつ低熱膨張性を生かして特徴のある分野を築いてい
る。しかし，セラミック基板は，加工工程が複雑であ
り，量産性に劣る。これに対し，有機絶縁基板は軽量
で，加工し易い等の点から量産性に富み，更にパターン
の微細加工や多層化が容易なため，民生機器用のみなら
ず，産業機器用にも広く使用されている。ところで，電
子機器の高密度実装化が進み，高速化が要求される昨今
においては，小型薄型化された半導体集積回路パッケー
ジ（Ｔｈｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋ
ａｇｅ 以下，「ＴＳＯＰ」という）が多用されるよう
になってきた。

【０００３】このＴＳＯＰは，高密度化及び高精密化の
ため熱膨張率が従来より遙に小さくなり，プリント基板
との熱膨張率に差が生じるようになった。そのため，図
１０に示すごとく，プリント基板９１の表面に形成され
たパッド９１０の上に，半田９３によりＴＳＯＰ９２の
接続部９４を接合した場合，次の損傷を生ずるおそれが
ある。即ち，まず，接続部９４と接触する部分の半田９
３に破損９５が生ずることがある。また，ＴＳＯＰ９２
自体に，接続部９４の近くにおいて，亀裂９６が入る等
の不都合が発生する。それ故，プリント基板の低熱膨張
化が望まれている。

【０００４】その要望に応えるために，熱膨張率の小さ
い金属を導通用のパターンに用いたプリント基板材料の
開発が近年成されつつある。例えば，上記プリント基板
材料としては，絶縁基板の表面に銅箔を積層した銅張り
積層板がある。上記絶縁基板はガラスクロスに樹脂を含
浸させたものである。この絶縁基板の熱膨張率は約１
４．０ｐｐｍであり，これに銅箔を積層した上記銅張り
積層板の熱膨張率は１１〜１２ｐｐｍが，低熱膨張率化
の限界である。また，他方では，低熱膨張材の開発がガ
ラス─エポキシ樹脂材料を主体として行われてきた。そ
の中では，この基板中の樹脂含有量を極限まで減らすこ
とにより，９〜１２ｐｐｍの低熱膨張率が得られてい
る。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，その反面，こ
の基板は樹脂が少ないため，パターンとの密着性が乏し
い。また，スルーホールメッキ等の各種メッキ液が基板
内に浸み込み，パターンを形成する段階でショートする
おそれがある。また，長期に渡って使用していると，マ
イグレーションを生じ，ショート或いは絶縁性の劣化と
いった欠点を有している。

【０００６】更に，プリント基板材料として，銅─イン
バ─銅等の合金層を中心としてその上下にガラス繊維入
りの樹脂層を形成した多層基板がある。しかし，この多
層基板に導通性のスルーホールを設けた場合，合金層に
予めスルーホール径より大きい穴を明け，絶縁性の樹脂
を充填し，スルーホールと合金層とを絶縁しておく必要
があり，複雑な工程を必要とする。

【０００７】また大きい穴を形成するため，高密度実装
化を図ることが困難であった。また，スルーホールと合
金との絶縁信頼性に欠け，更には基板の品質安定供給が
困難といった問題があった。本発明はかかる従来の問題
点に鑑み，絶縁密度が高く，小型薄型化電子部品との接
続信頼性に優れ，高密度実装が可能な，多層プリント配
線板を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題の解決手段】本発明は，繊維，粒子等の副材料と
合成樹脂との混合体よりなる絶縁基板と，該絶縁基板の
表面に設けたパターンとにより構成したプリント基板を
用い，該プリント基板を複数枚積層した多層プリント配
線板において，該多層プリント配線板における少なくと
も最外層のパターンは，上記絶縁基板よりも低い熱膨張
率を有する金属よりなることを特徴とする多層プリント
配線板にある。

【０００９】本発明において，上記多層プリント配線板
における少なくとも最外層のパターンは，絶縁基板より
も低い熱膨張率を有する金属よりなる。該金属として
は，４２アロイ，コバール，銅─インバ─銅合金，及び
ステンレススチールのグループから選ばれた合金等があ
る。上記最外層のパターンは，低熱膨張の部品等が実装
され，直接接着する箇所である。

【００１０】上記最外層のパターンの面積は，プリント
基板の片面の全面積に対して４０％以上を占有している
ことが好ましい。４０％未満の場合には，多層プリント
配線板の表面に低熱膨張性のＴＳＯＰを実装した場合，
ＴＳＯＰと多層プリント配線板との接続信頼性に欠ける
おそれがある。また，多層プリント配線板の最外層にお
いて，低熱膨張性を有するＴＳＯＰを実装する部分だけ
に，絶縁基板よりも低い熱膨張率を有する金属からなる
パターンを形成してもよい。また，上記多層プリント配
線板の最外層以外，例えば多層プリント配線板の内部に
も，絶縁基板よりも低い熱膨張率を有する金属からなる
パターンを設けることができる。

【００１１】上記絶縁基板は，副材料と合成樹脂との混
合体よりなる。副材料としては，ガラス繊維，アラミド
等の繊維，又はセラミック（アルミナ）等の粒子等があ
る。合成樹脂としては，エポキシ樹脂，ポリイミド樹
脂，フェノール樹脂等がある。上記絶縁基板としては，
例えば繊維に樹脂を含浸させたプリプレグ，ガラスエポ
キシ樹脂基板の表面に上記プリプレグを積層プレスした
ものなどがある。

【００１２】

【作用及び効果】本発明の多層プリント配線板において
は，少なくとも多層プリント配線板の最外層のパターン
が，絶縁基板よりも低い熱膨張率を有する金属よりな
る。そのため，多層プリント配線板の表面を低熱膨性と
することができる。それ故，上記多層プリント配線板の
表面に，低熱膨張率を有するＴＳＯＰを搭載する場合に
も，上記多層プリント配線板とＴＳＯＰとの接続部でク
ラックが発生することがなく，接続信頼性を確保するこ
とができる。

【００１３】また，上記多層プリント配線板の少なくと
も最外層には，低い熱膨張率を有する金属からなるパタ
ーンが形成されている。そのため，この金属は，該パタ
ーンから離れた位置にある絶縁基板の熱膨張を抑制する
ことは困難であるが，ＴＳＯＰが直接実装される最外層
のパターン付近の熱膨張を抑制することができる。その
ため，本発明によれば，最も効率的に低熱膨張化を図る
ことができる。

【００１４】また，上記多層プリント配線板を構成して
いる絶縁基板は，繊維，粒子等の副材料と合成樹脂との
混合体よりなり，絶縁密度が高い。そのため，この多層
プリント配線板にスルーホールを設けた場合，該スルー
ホール内の導電膜と絶縁基板との間に改めて絶縁材料を
充填する必要がなく，スルーホールの口径を最小限にす
ることができる。従って，高密度実装化を図ることがで
きる。本発明によれば，絶縁密度が高く，小型薄型化電
子部品との接続信頼性に優れ，高密度実装が可能な，多
層プリント配線板を提供することができる。

【００１５】

【実施例】実施例１ 本発明にかかる多層プリント配線板について，図１〜図
９を用いて説明する。本例の多層プリント配線板３は，
図１に示すごとく，プリント基板３１，３２，３３を積
層したものである。上記プリント基板３１〜３３は，繊
維，粒子等の副材料と合成樹脂との混合体よりなる絶縁
基板２１，２２，２３とを有している。

【００１６】また，多層プリント配線板３の最外層には
外層パターン１１０，１３０が，多層プリント配線板３
の内部には内層パターン１２０，１２１が形成されてい
る。外層パターン１３０の上には，半田６により，ＴＳ
ＯＰ５の接続部５４が接合されている。

【００１７】外層パターン１１０，１３０，内層パター
ン１２０，１２１は，上記絶縁基板よりも低い熱膨張率
を有する４２アロイよりなり，これらのパターンの面積
は，図２に示すごとく，各プリント基板３１〜３３の片
面の全面積に対して４０％以上を占有している。即ち，
上記絶縁基板２１，２３の熱膨張率は１４ｐｐｍであ
り，絶縁基板２２の熱膨張率は１４ｐｐｍである。外層
パターン１１０，１３０，及び内層パターン１２０，１
２１の熱膨張率は，１６ｐｐｍである。また，上記多層
プリント配線板２には，導電膜１０により被覆されたス
ルーホール２５が設けられている。

【００１８】次に，上記多層プリント配線板の製造方法
について，図３〜図９を用いて説明する。まず，図３に
示すごとく，厚さ０．０３５ｍｍ，熱膨張率５ｐｐｍの
４２アロイ板を圧延成形した。次いで，この４２アロイ
板１の裏表両面を，塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₂ ）によって
ソフトエッチングし，選択的に鉄のみエッチングした。
これにより，ニッケルのアンカー１１を平均高さ１０μ
ｍ以上に形成した。上記アンカー１１を設けることによ
り，４２アロイ板１とプリプレグ４１との接着性を向上
させることができる。

【００１９】次に，板厚０．１ｍｍのガラスエポキシ基
板４を中心にして，その上下に，板厚０．０５ｍｍのプ
リプレグ４１，及び上記４２アロイ板１を配置した。上
記プリプレグ４１には，ガラスクロス繊維等の副材料に
樹脂が含浸させてある。次いで，これらを温度１７７
℃，圧力３０ｋｇ／ｃｍ² ｔｏｒｒで積層プレスした。
これにより，図４に示すごとく，繊維等と合成樹脂との
混合体からなる絶縁基板２２が形成された。該絶縁基板
２２の熱膨張率は１０ｐｐｍであった。

【００２０】次に，絶縁基板２２の上下両面にある上記
４２アロイ板１を塩化第二鉄液と接触させることによ
り，エッチングして，図５に示すごとく，内層パターン
１２０，１２１を形成し，プリント基板３２とした。内
層パターン１２０，１２１の面積は，それぞれ上記プリ
ント基板３２の片面の全面積に対して５０％に相当し
た。

【００２１】次に，図６，図７に示すごとく，上記プリ
ント基板３２の表裏両面に更に，０．１０ｍｍのプリプ
レグを絶縁基板２１，２３として配置した。次いで，該
絶縁基板２１，２３の表裏両面に，前記と同様に処理し
た４２アロイ板１を配置し，同様にプレスした。次い
で，図８に示すごとく，塩化第二鉄液を用いて上記４２
アロイ板１をエッチングした。これにより，プリント基
板３２の上下に積層され，外層パターン１３０，１１０
を各々有するプリント基板３３，３１が得られた。

【００２２】次に，図９に示すごとく，積層された上記
プリント基板３１〜３３にスルーホール２５を穿設し，
その内壁にメッキにより導体膜１０を形成した。これに
より，４層からなり，外層パターン１１０，１３０を有
する，多層プリント配線板３が得られた。該多層プリン
ト配線板３の熱膨張率は９ｐｐｍであった。

【００２３】次に，前記図１に示すごとく，この多層プ
リント配線板３の最外層における，外層パターン１３０
の表面に，半田６を介して，４Ｍ─ＴＳＯＰ５を実装し
た。そして，─６５℃〜１２５℃の熱サイクルで接続信
頼性を評価した。その結果，１％半田剥がれ不良が発生
したのは，３００サイクルのときであり，優れた接続性
があった。上記の「１％半田剥がれ不良」とは，ＴＳＯ
Ｐとプリント配線板の半田接続部のクラック又は離脱に
よる導通不良をいう。

【００２４】また，本例の多層プリント配線板３におい
ては，スルーホール２５の口径は，メッキによる薄い導
体膜１０を形成するために必要とされる大きさだけでよ
い。そのため，スルーホール２５を必要最小限の大きさ
とすることができ，多層プリント配線板３の高密度実装
化を図ることができた。

【００２５】実施例２ 本例においては，実施例１の多層プリント配線板につい
て，以下の諸条件を変えた場合（試料１〜試料６）の，
外層パターンの熱膨張率，及び接続不良が発生した時の
発生サイクル数（回）を測定した。 各絶縁基板の板厚 プリプレグの厚みを変えて，各絶縁基板の板厚を調整し
た。絶縁基板の熱膨張率は１０〜１４ｐｐｍである。 絶縁基板の積層枚数 実施例１と同じく２層の場合，又は更にプリント基板２
１の裏表面に厚み０．２ｍｍのプリプレグを積層プレス
して４層とした場合について行った。

【００２６】外層パターン形成に用いられる金属の種
類 実施例１と同様の４２アロイ板，又は銅箔の場合につい
て行った。４２アロイ板，銅箔の熱膨張率は，５ｐｐ
ｍ，１６ｐｐｍである。 多層プリント配線板の最外層のパターンの面積占有率 多層プリント配線板の表面側の全面積に対する外層パタ
ーンの面積占有率を変えた。 測定の結果を表１に示す。

【００２７】同表より知られるように，外層パターンが
４２アロイよりなり，その面積占有率が５０％の多層プ
リント配線板（試料１，２）は，熱膨張率が１０ｐｐｍ
以下であった。また，ＴＳＯＰの接続不良発生時のサイ
クル数については，本発明にかかる多層プリント配線板
（試料１，２）が，他の多層プリント配線板（試料３〜
６）と比べて，格段に優れていた。

【００２８】また，絶縁基板２２の全面積に対する，多
層プリント配線板の内部に形成された内層パターン１２
０，１２１（図１参照）の面積占有率をそれぞれ４０％
未満とし，上記と同様の測定を行った。その結果，外層
パターンが４２アロイよりなり，その面積占有率が５０
％以上の多層プリント配線板の表面は，低い熱膨張率で
あった。また，ＴＳＯＰの接続不良も，２００サイクル
以上の時に発生した。

【００２９】このことから，外層パターンが，絶縁基板
よりも低い熱膨張率を有する４２アロイよりなる場合に
は，多層プリント配線板の表面を低熱膨張率とすること
ができ，ＴＳＯＰ等の接続信頼性を向上できることがわ
かる。

【００３０】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の多層プリント配線板の断面図。

【図２】実施例１の多層プリント配線板の平面図。

【図３】実施例１のプリント基板の製造方法を示す説明
図。

【図４】実施例１のプリント基板の断面図。

【図５】実施例１の，パターンを形成したプリント基板
の断面図。

【図６】実施例１の，上下両面にプリプレグ及び４２ア
ロイ板を積層したプリント基板の断面図。

【図７】実施例１の，積層プレスされた多層のプリント
基板の断面図。

【図８】実施例１の，上下両面にパターンを形成した多
層プリント配線板の断面図。

【図９】実施例１の，スルーホールを形成した多層プリ
ント配線板の断面図。

【図１０】従来例のプリント基板の断面図。

【符号の説明】

１．．．４２アロイ板， １１．．．アンカー， １１０，１３０．．．外層パターン， １２０，１２１．．．内層パターン， ２１，２２，２３．．．絶縁基板， ３．．．多層プリント配線板， ３１，３２，３３．．．プリント基板， ５．．．ＴＳＯＰ，

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維，粒子等の副材料と合成樹脂との混
   合体よりなる絶縁基板と，該絶縁基板の表面に設けたパ
   ターンとにより構成したプリント基板を用い，該プリン
   ト基板を複数枚積層した多層プリント配線板において， 該多層プリント配線板における少なくとも最外層のパタ
   ーンは，上記絶縁基板よりも低い熱膨張率を有する金属
   よりなることを特徴とする多層プリント配線板。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記低い熱膨張率を
   有する金属により形成されたパターンの面積は，上記プ
   リント基板の片面の全面積に対して４０％以上を占有し
   ていることを特徴とする多層プリント配線板。
3. 【請求項３】 請求項１において，上記低い熱膨張率を
   有する金属は，４２アロイ，コバール，銅─インバ─銅
   合金，及びステンレススチールのグループから選ばれた
   合金であることを特徴とする多層プリント配線板。