JPWO2020203665A1 - 複合プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

はんだを用いて電子部品を実装するためのリフロー加熱を行うことが可能な複合プリント配線板（１）は、第１プリント配線板（２）と、中間部材（４）と、第２プリント配線板（３）と、接合層（５，６）とを備える。中間部材（４）は、第１プリント配線板（２）に積層配置される。中間部材（４）は空隙（７）を有する。第２プリント配線板（３）は、中間部材（４）において第１プリント配線板（２）と対向する面と反対側の面上に積層配置される。接合層（５，６）は、第１プリント配線板（２）と中間部材（４）との接合部および第２プリント配線板（３）と中間部材（４）との接合部に配置される。接合層（５，６）は、高融点金属と低融点金属とを含む。接合層（５，６）の融点は、低融点金属の融点より高い。

Description

本開示は、複合プリント配線板およびその製造方法に関する。

近年、ウェアラブル機器やスマートフォンを代表とする携帯端末等の電子機器の小型化が進んでいる。当該電子機器の小型化に伴い、電子機器に用いられるプリント配線板や電子部品が実装されたプリント回路板は高機能化、小型化、高密度化、微細化される傾向にある。たとえば、小型のプリント配線板に発熱する電子部品が搭載されるため、プリント配線板について放熱性能の向上が必要である。そこで、電子部品が搭載されたプリント配線板を、電気導通路を有する媒体を介して積層した複合プリント配線板が開発されている。このような複合プリント配線板では、電子部品を搭載したプリント配線板の間には放熱のため空間が設けられている。上記複合プリント配線板では、プリント配線板同士の接合にはんだを用いることが多い。たとえば、特開２００１−２１０９５４号公報では、プリント配線板に電子部品を実装した後、当該電子部品が実装されたプリント配線板が枠体を介してはんだボールにより接合されている。

特開２００１−２１０９５４号公報

しかし、上記公報に開示された構造では、プリント配線板がはんだボールを用いて積層されているため、当該プリント配線板を積層した後に電子部品をプリント配線板へはんだを用いて追加実装するためのリフロー加熱を行うと、プリント配線板を枠体に接続しているはんだボールが溶融し、枠体からプリント配線板が外れてしまう恐れがある。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、はんだを用いて電子部品を実装するためのリフロー加熱を行うことが可能な複合プリント配線板を提供することである。

本開示に従った複合プリント配線板は、第１プリント配線板と、中間部材と、第２プリント配線板と、相互拡散接合層とを備える。中間部材は、第１プリント配線板に積層配置される。中間部材は空隙を有する。第２プリント配線板は、中間部材において第１プリント配線板と対向する面と反対側の面上に積層配置される。相互拡散接合層は、第１プリント配線板と中間部材との接合部および第２プリント配線板と中間部材との接合部に配置される。接合層は、高融点金属と低融点金属とを含む。接合層の融点は、低融点金属の融点より高い。

本開示に従った複合プリント配線板の製造方法は、第１プリント配線板、空隙を有する中間部材、および第２プリント配線板を積層配置した積層体を準備する工程を備える。積層体を準備する工程では、第１プリント配線板と中間部材との接触領域および第２プリント配線板と中間部材との接触領域に、高融点金属を含む層と低融点金属を含む層とからなる積層構造が形成される。さらに、上記複合プリント配線板の製造方法は、積層体を、低融点金属の融点以上の温度に加熱することで、積層構造において高融点金属と低融点金属とを相互拡散させて接合層を形成する工程を備える。

上記によれば、はんだを用いて電子部品を実装するためのリフロー加熱を行うことが可能な複合プリント配線板が得られる。

実施の形態１に係る複合プリント配線板の断面模式図である。 実施の形態１に係る複合プリント回路板の断面模式図である。 図１に示した複合プリント配線板を構成する中間部材の斜視模式図である。 実施の形態１に係る複合プリント配線板の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示した複合プリント配線板の製造方法を説明するための模式図である。 図１に示した複合プリント配線板の製造方法を説明するための模式図である。 実施の形態２に係る複合プリント配線板の断面模式図である。 図７に示した複合プリント配線板に電子部品を実装した複合プリント回路板の断面模式図である。 図８に示した複合プリント回路板の第１変形例を示す断面模式図である。 図８に示した複合プリント回路板の第２変形例を示す断面模式図である。 図８に示した複合プリント回路板の第３変形例を示す断面模式図である。 実施の形態２に係る複合プリント配線板の製造方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３に係る複合プリント配線板の断面模式図である。 図１３に示した複合プリント配線板に電子部品を実装した複合プリント回路板の断面模式図である。 実施の形態３に係る複合プリント配線板の製造方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態４に係る、図６に示した複合プリント配線板の製造方法を説明するための模式図である。 実施の形態４に係る、図６に示した複合プリント配線板の製造方法を説明するための模式図である。 実施の形態５に係る複合プリント配線板の一部の断面模式図である。 実施の形態５に係る複合プリント配線板の一部の第１変形例を示す断面模式図である。 実施の形態５に係る複合プリント配線板の一部の第２変形例を示す断面模式図である。

以下、添付の図面を用いて、本開示の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

実施の形態１．
＜複合プリント配線板の構成＞
図１は、実施の形態１に係る複合プリント配線板の断面模式図である。図１に示す複合プリント配線板１は、第１プリント配線板２と、中間部材４と、第２プリント配線板３と、接合層５、６とを主に備える。

第１プリント配線板２は、多層プリント配線板であって、樹脂等の絶縁体からなる絶縁基板の表面に導電体からなる配線層３１が形成されている。配線層３１は、たとえば後述する図５に示すように銅箔１０とめっき層１１との多層構造であってもよい。絶縁基板において配線層３１が形成された表面と反対側の裏面には銅箔１０が形成されている。銅箔１０の厚さはたとえば１８μｍ程度である。銅箔１０上には図５に示すようにめっき層１１が形成されていてもよい。めっき層１１はたとえば銅箔１０の腐食防止のために形成される。めっき層１１はたとえばＮｉ／Ａｕフラッシュめっきである。

中間部材４は、第１プリント配線板２に積層配置される。具体的には、中間部材４は第１プリント配線板２において銅箔１０が形成された裏面側に配置される。中間部材４と第１プリント配線板２との間には接合層５が配置されている。接合層５は、後述するように高融点金属と低融点金属との液相拡散により形成された相互拡散層である。接合層５は第１プリント配線板２と中間部材４とを接続する。つまり接合層５は第１プリント配線板２と中間部材４との接続部に配置される。ここで、高融点金属とは、相対的に低融点金属より融点が高い金属を意味し、たとえば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）およびこれらの合金を用いることができる。低融点金属とは、上記高融点金属より融点が低い金属を意味し、たとえば錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）およびこれらの合金を用いることができる。

中間部材４は空隙７を有する。空隙７は、電波や冷却媒体の経路となる。空隙７はたとえば座繰り加工などの機械加工により形成されてもよい。中間部材４はたとえば金属により構成される。中間部材４を構成する金属は、上述した接合層５を構成する高融点金属であってもよい。

図１に示す中間部材４において、左側に形成されている空隙７の外周は部分的に金属により覆われている。具体的には、当該空隙７の第１プリント配線板２側の外周では、第１プリント配線板２の絶縁基板上に銅箔部分１０ａが形成されている。当該銅箔部分１０ａに隣接する部分では、絶縁基板の表面が露出している。当該空隙７の外周の他の部分は、第２プリント配線板３の銅箔１０、中間部材４および接合層５、６により構成されている。一方、中間部材４において右側に形成されている空隙７の外周は金属により覆われている。具体的には、当該空隙７の外周は第１プリント配線板２の銅箔１０、第２プリント配線板の銅箔１０、中間部材４および接合層５、６などの金属により覆われている。

第２プリント配線板３は、多層プリント配線板であって、中間部材４において第１プリント配線板２と対向する面と反対側の面上に積層配置される。第２プリント配線板３の構成は基本的に第１プリント配線板２の構成と同様である。すなわち、第２プリント配線板３は、絶縁基板の表面に導電体からなる配線層３２が形成されている。配線層３２は配線層３１と同様の構成であってもよい。つまり、配線層３２は図５に示すように銅箔１０とめっき層１３との積層構造であってもよい。絶縁基板において配線層３２が形成された表面と反対側の裏面には銅箔１０が形成されている。銅箔１０上には図５に示すようにめっき層１３が形成されていてもよい。第２プリント配線板３において銅箔１０が形成された側の面が中間部材４と対向する。

接合層６は、第２プリント配線板３と中間部材４との接合部に配置される。接合層６は、高融点金属と低融点金属とを含む。接合層６は基本的に接合層５と同様の組成であってもよい。接合層５、６の融点は、接合層５、６を構成する低融点金属の融点より高い。つまり、接合層５、６では、上述した高融点金属またはその合金に上記低融点金属が溶融拡散することで、結果的に接合層５，６の融点は上記低融点金属の融点より高くなっている。たとえば、低融点金属として錫（Ｓｎ）を用いる場合、接合層５，６の融点をたとえば２６０℃を超える温度とすることができる。このため、複合プリント配線板１に対して電子部品を搭載するためのはんだリフロー加工を実施する場合に、当該はんだリフロー加工における加熱温度（２４０℃〜２６０℃）となっても複合プリント配線板１の接合層５、６が溶融することは無い。

なお、第１プリント配線板２、中間部材４、第２プリント配線板３の接合部の信頼性を向上させる観点から、複合プリント配線板１の平面視における接合層５、６の面積は極力大きくすることが好ましい。

＜複合プリント回路板の構成＞
図２は、実施の形態１に係る複合プリント回路板の断面模式図である。図２に示した複合プリント回路板８は、本実施形態に係る複合プリント配線板の配線層３１、３２に電子部品９ａ〜９ｃを実装することにより得られる。電子部品９ａ〜９ｃは、たとえばリフローはんだ付け工程により配線層３１、３２に接合される。電子部品９ａはたとえばパワー半導体などの発熱部品である。電子部品９ａは、複合プリント回路板８の平面視において冷却媒体の流路となる空隙７と重なる領域に配置される。このようにすれば、電子部品９ａを効率的に冷却できる。なお、空隙７を導波管として利用してもよい。

なお、図２に示した中間部材４における空隙７の外周は、全体が金属により覆われているが、図１に示したように空隙７の外周を部分的に金属により覆う構成としてもよい。

＜中間部材の構成＞
図３は、図１に示した複合プリント配線板を構成する中間部材の斜視模式図である。図３に示した中間部材４は、金属からなり、溝となる空隙７が形成されている。図３に示すように、空隙７は中間部材４の側面において２カ所に開口するとともに、当該２カ所の開口をつなぐ屈曲した流路となっている。このような空隙７では、たとえば一方の開口から冷却風などの冷却媒体を流入させるとともに、他法の開口から当該冷却媒体を排出させることができる。また、空隙７を電波の経路となる導波管として利用してもよい。また、中間部材４には筒状の穴である空隙７が形成されていてもよい。

＜複合プリント配線板の製造方法＞
図４は、実施の形態１に係る複合プリント配線板の製造方法を説明するためのフローチャートである。図５および図６は、図１に示した複合プリント配線板の製造方法を説明するための模式図である。図４〜図６を参照して、複合プリント配線板の製造方法を説明する。

図４に示すように、まず多層プリント配線板の製造工程（Ｓ１１）を実施する。この工程（Ｓ１１）では、多層プリント配線板である第１プリント配線板２および第２プリント配線板３を従来周知の方法により作製する。なお、このとき第１プリント配線板２の銅箔１０の表面には図５に示すようにめっき層１１が形成されていてもよい。また、第２プリント配線板３の銅箔１０の表面には図５に示すようにめっき層１３が形成されていてもよい。めっき層１１，１３としては、たとえばＮｉ／Ａｕめっき、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき、Ａｕ／Ｐｄ／Ａｕめっき、Ａｇめっきなどを用いることができる。めっき層１１，１３がたとえばニッケルを含む場合、銅箔１０からは接合層５，６は生成されない。また、この工程（Ｓ１１）でソルダーレジストの形成を実施する。

次に、金属板へ低融点金属めっきを行う工程（Ｓ１２）を実施する。この工程（Ｓ１２）では、図５に示すように中間部材４となる金属板４ａの表面および裏面にめっき層１２を形成する。めっき層１２は低融点金属を含む。めっき層１２はたとえばＳｎめっき層である。接合層５，６における均一な濃度分布を得るため、めっき層１２の厚さはたとえば２０μｍ以下とする。なお、金属板４ａの表面にＡｇなどに代表される高融点金属を電解めっきしたあと、当該高融点金属のめっき層上に上記めっき層１２を形成してもよい。

次に、加工工程（Ｓ１３）を実施する。この工程（Ｓ１３）では、中間部材４に対して空隙７を形成する。空隙７の形成には、穴加工および座繰り加工といった切削加工など従来周知の機械加工方法を用いることができる。なお、金属板へ低融点金属めっきを行う工程（Ｓ１２）と加工工程（Ｓ１３）の順序は逆でもよい。

次に、多層プリント配線板と中間部材とをレイアップする工程（Ｓ１４）を実施する。この工程（Ｓ１４）では、図５に示すように上記第１プリント配線板２、中間部材４，第２プリント配線板３を積層配置し積層体を得る。このとき、第１プリント配線板２と中間部材４との接触領域および第２プリント配線板３と中間部材４との接触領域に、高融点金属を含む層（金属板４ａにおいてめっき層１２に隣接する領域）と低融点金属を含む層であるめっき層１２とからなる積層構造が形成される。

次に、加熱真空プレス工程（Ｓ１５）を実施する。この工程では、上記積層体を加熱真空プレスすることにより、上記積層構造における低融点金属を溶融させ、液相拡散により低融点金属と高融点金属との相互拡散層である金属間化合物１５、１６を形成する。また、金属間化合物１５、１６においてめっき層１１，１３と隣接する領域には、めっき層１１，１３を構成する元素（たとえばニッケル）が拡散した金属間化合物１４、１７がされる。この金属間化合物１４〜１７が接合層５，６となる。接合層５，６は、たとえばＣｕ_６Ｓｎ_５（融点４１５℃）、Ｃｕ_３Ｓｎ（融点６８０℃）、Ｎｉ_３Ｓｎ_４（融点７９５℃）、ＣｕＳｎにＮｉが拡散したものなどである。このように接合層５，６の融点がはんだリフロー温度（２４０℃〜２６０℃）より高くなるため、複合プリント配線板１に対して電子部品をはんだ付けできる。このようにして、図６に示した構造を得る。この工程（Ｓ１５）では、真空状態下で加熱温度を２４０℃以上２６０℃以下、加熱保持時間を１０分、図５の矢印４０に示す方向での加圧力を０．５ＭＰａ以上１ＭＰａ以下という低圧とする条件を用いることができる。

この工程（Ｓ１５）では、接合層５，６の融点を低融点金属の融点より上昇させている。上記工程（Ｓ１５）では、真空にすることで、接合層５，６での良好な接合性を得ることができる。上述した加熱温度は、めっき層１２を構成する低融点金属の融点（たとえば錫の融点２３２℃）に対し、相対的に高い温度（たとえば温度バラツキを考慮して上記のように２４０℃以上２６０℃以下）とすることが好ましい。加熱保持時間は第１プリント配線板２および第２プリント配線板３の面内温度バラツキを考慮して１０分程度とする。また、このように加熱保持時間を短くすることで、第１プリント配線板２等に含まれる絶縁基板中の樹脂の熱分解を抑制できる。加圧力に関しては、第１プリント配線板２および第２プリント配線板３と中間部材４とが密着する圧力にする必要がある。しかし、空隙７があるため、当該加圧力を０．５ＭＰａ以上１ＭＰａの低圧力とすることが望ましい。

次に、複合プリント配線板１を得るための残工程（Ｓ１６）を実施する。この工程（Ｓ１６）では、上記工程（Ｓ１５）で得られた構造に対して穴開け加工、外形加工などを実施する。このようにして、図１に示した複合プリント配線板１を得る。ソルダーレジストの形成は、多層プリント配線板の製造工程（Ｓ１１）で実施したが、この工程（Ｓ１６）で実施してもよい。

＜作用効果＞
本開示に従った複合プリント配線板１は、第１プリント配線板２と、中間部材４と、第２プリント配線板３と、接合層５、６とを備える。中間部材４は、第１プリント配線板２に積層配置される。中間部材４は空隙７を有する。第２プリント配線板３は、中間部材４において第１プリント配線板２と対向する面と反対側の面上に積層配置される。接合層５、６は、第１プリント配線板２と中間部材４との接合部および第２プリント配線板３と中間部材４との接合部に配置される。接合層５、６は、高融点金属と低融点金属とを含む。接合層５、６の融点は、低融点金属の融点より高い。

この場合、複合プリント配線板１に電子部品９ａ、９ｂ、９ｃを実装するためのはんだリフロー温度が低融点金属の融点程度である場合に、当該はんだリフロー工程により接合層５、６が溶融することを防止できる。このため、電子部品９ａ、９ｂ、９ｃを実装するためにはんだリフロー工程を実施しても、上記接合層５、６が溶融して複合プリント配線板１が分解するといった問題の発生を抑制できる。

また、中間部材４において空隙７が形成されているので、当該空隙７に冷却風などの冷媒を流通させることで、複合プリント配線板１に実装された電子部品９ａを効率的に冷却できる。また、当該空隙７を利用してシールド空間または導波管を形成できる。

上記複合プリント配線板１において、中間部材４は高融点金属からなる。この場合、接合層５、６を構成する高融点金属の供給源として中間部材４を利用できる。そのため、当該接合層５、６を形成するために中間部材４の表面にあらかじめ高融点金属の層を形成するといった必要がなく、複合プリント配線板１の製造工程を簡略化できる。

上記複合プリント配線板１において、図２に示すように空隙７は外周が金属により覆われている。この場合、当該空隙７を冷媒の流路や導波管として利用できる。

上記複合プリント配線板１において、図１に示すように空隙７の外周は部分的に金属により覆われている。この場合、空隙７の外周を覆う金属の配置や面積を調整することで、空隙７を含む複合プリント配線板１の誘電率や誘電正接を調整することができる。

本開示に従った複合プリント配線板の製造方法は、第１プリント配線板２、空隙を有する中間部材４、および第２プリント配線板３を積層配置した積層体を準備する工程Ｓ１１〜Ｓ１４を備える。積層体を準備する工程Ｓ１１〜Ｓ１４では、第１プリント配線板２と中間部材４との接触領域および第２プリント配線板３と中間部材４との接触領域に、高融点金属を含む層（金属板４ａにおいてめっき層１２に隣接する領域）と低融点金属を含む層であるめっき層１２とからなる積層構造が形成される。さらに、上記複合プリント配線板１の製造方法は、積層体を、低融点金属の融点以上の温度に加熱することで、積層構造において高融点金属と低融点金属とを相互拡散させて接合層５、６を形成する工程Ｓ１５を備える。

このようにすれば、上述した本開示に従った複合プリント配線板１を得ることができる。

上記複合プリント配線板の製造方法において、中間部材４は高融点金属からなる。積層体を準備する工程Ｓ１１〜Ｓ１４は、中間部材４の表面に低融点金属からなる層であるめっき層１２を形成する工程を含む。この場合、接合層５、６を構成する高融点金属の供給源として中間部材４を用い当該接合層５、６を形成できる。

実施の形態２．
＜複合プリント配線板の構成＞
図７は、実施の形態２に係る複合プリント配線板の断面模式図である。図７に示した複合プリント配線板１は、基本的には図１に示した複合プリント配線板１と同様の構成を備えるが、中間部材４が第３プリント配線板１９である点が図１に示した複合プリント配線板１と異なっている。

図７に示した複合プリント配線板１では、中間部材４としての第３プリント配線板１９に空隙７が形成されている。また、第１プリント配線板２、第３プリント配線板１９および第２プリント配線板３を貫通するようにスルーホール２０およびスルーホール４１が形成されている。スルーホール２０およびスルーホール４１の内部には配線層３１、２３に連なる導電体が形成されている。導電体は第１プリント配線板２の表面の配線層と第２プリント配線板３の配線層とを電気的に接続する。スルーホール４１の周囲には隙間４５が形成されている。

図７に示した複合プリント配線板１では、空隙７の外周は部分的に金属により覆われている。具体的には、当該空隙７の第２プリント配線板３側の外周では、第２プリント配線板３の絶縁基板上に銅箔部分１０ａが形成されている。当該銅箔部分１０ａに隣接する部分では、絶縁基板の表面が露出している。当該空隙７の外周の他の部分は、第１プリント配線板２の銅箔１０、中間部材４としての第３プリント配線板１９の無電解めっき層２５および接合層５、６により構成されている。第３プリント配線板１９の無電解めっき層２５は、無電解低融点金属めっきからなる層でありたとえばニッケルめっき層である。無電解めっき層２５は、無電解低融点金属めっきと無電解銅めっきからなる層、または無電解低融点金属めっきと無電解銅めっきからなる層と銅箔とからなる層としてもよい。

＜複合プリント回路板の構成＞
図８は、図７に示した複合プリント配線板に電子部品を実装した複合プリント回路板の断面模式図である。図９〜図１１は、図８に示した複合プリント回路板の第１〜第３変形例を示す断面模式図である。

図８に示した複合プリント回路板８は、図７に示した複合プリント配線板１の配線層３１、３２に電子部品９ａ〜９ｃを実装することにより得られる。図８に示した複合プリント回路板８は、基本的には図２に示した複合プリント回路板８と同様の構成を備えるが、中間部材４として第３プリント配線板１９を用いている点が図２に示した複合プリント回路板８と異なっている。図８に示した複合プリント回路板８では、スルーホール２０およびスルーホール４１内部に形成された導電体により第１プリント配線板２に形成された回路と第２プリント配線板３に形成された回路とが電気的に接続されている。

図９に示した複合プリント回路板８は、基本的には図８に示した複合プリント回路板８と同様の構成を備えるが、第３プリント配線板１９の空隙７の構成が図８に示した複合プリント回路板８と異なっている。具体的には、図９に示した複合プリント回路板８の空隙７の第１プリント配線板２側の外周では、第１プリント配線板２の絶縁基板上に銅箔部分１０ａが形成されている。当該銅箔部分１０ａに隣接する部分では、絶縁基板の表面が露出している。当該空隙７の外周の他の部分は、第２プリント配線板３の銅箔１０、第３プリント配線板１９の無電解めっき層２５および接合層５、６により構成されている。

図１０に示した複合プリント回路板８は、基本的には図８に示した複合プリント回路板８と同様の構成を備えるが、第３プリント配線板１９の空隙７の構成が図８に示した複合プリント回路板８と異なっている。具体的には、図１０に示した複合プリント回路板８の空隙７の外周は、金属により覆われている。すなわち、空隙７の外周は、第１プリント配線板２の絶縁基板上に形成された銅箔１０、第２プリント配線板３の銅箔１０、第３プリント配線板１９の無電解めっき層２５および接合層５、６により構成されている。

図１１に示した複合プリント回路板８は、基本的には図８に示した複合プリント回路板８と同様の構成を備えるが、第３プリント配線板１９の空隙７の構成が図８に示した複合プリント回路板８と異なっている。具体的には、図１１に示した複合プリント回路板８の空隙７の第１プリント配線板２側の外周では、第１プリント配線板２および第２プリント配線板３のそれぞれの絶縁基板上に銅箔部分１０ａが形成されている。当該銅箔部分１０ａに隣接する部分では、絶縁基板の表面が露出している。当該空隙７の外周の他の部分は、第３プリント配線板１９の無電解めっき層２５および接合層５、６により構成されている。

＜複合プリント配線板の製造方法＞
図１２は、実施の形態２に係る複合プリント配線板の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１２を参照して、図７に示す複合プリント配線板の製造方法を説明する。

図１２に示すように、まず多層プリント配線板の製造工程（Ｓ２１）を実施する。この工程（Ｓ２１）は、基本的には図４に示した工程（Ｓ１１）と同様である。

次に、第３プリント配線板加工工程（Ｓ２２）を実施する。この工程（Ｓ２２）では、第３プリント配線板を加工する。具体的には、第３プリント配線板１９となるべき両面プリント配線板を準備する。当該両面プリント配線板は、表面および裏面に銅箔が形成されている。銅箔の厚さはたとえば１５μｍ以上４０μｍ以下であり、１８μｍでもよく、３５μｍでもよい。当該両面プリント配線板に図４の加工工程（Ｓ１３）と同様に空隙を形成する機械加工を施す。

次に、無電解めっき工程（Ｓ２３）を実施する。この工程（Ｓ２３）では、たとえば空隙７が形成された両面プリント配線板の全面にニッケル無電解めっき層２５を形成する。

次に、電解めっき工程（Ｓ２４）を実施する。この工程（Ｓ２４）では、上記両面プリント配線板の全面に低融点金属のめっき層を形成する。なお、工程（Ｓ２４）に代えて、両面プリント配線板の全体を溶融した低融点金属に浸漬し、当該両面プリント配線板の全面に低融点金属の層を形成してもよい。この工程（Ｓ２４）において形成されるめっき層または低融点金属の層の厚さは２０μｍ以下としてもよい。当該めっき層または低融点金属の層の表面は平坦であることが好ましい。

次に、多層プリント配線板と第３プリント配線板とをレイアップする工程（Ｓ２５）を実施する。この工程（Ｓ２５）では、まず、第１プリント配線板２，第３プリント配線板１９，第２プリント配線板３のそれぞれに、スルーホール４１を形成する。次に、第１プリント配線板２，第３プリント配線板１９，第２プリント配線板３をこの順番に積層配置する。第１プリント配線板２，第３プリント配線板１９，第２プリント配線板３を積層配置後に、第１プリント配線板２，第３プリント配線板１９，第２プリント配線板３にスルーホール２０を形成する機械加工を施す。形成されたスルーホール２０にめっきにより導電体を形成する。

次に、加熱真空プレス工程（Ｓ２６）および残工程（Ｓ２７）を実施する。この工程（Ｓ２６）および工程（Ｓ２７）は、図４に示した工程（Ｓ１５）および工程（Ｓ１６）と同様である。このようにして、図７に示した複合プリント配線板１を得る。

＜作用効果＞
上記複合プリント配線板１において、中間部材は、第３プリント配線板１９である。この場合、第３プリント配線板１９に第１プリント配線板２と第２プリント配線板３とを電気的に接続する導電体を配置するためのスルーホール２０とスルーホール４１による縦型の電気的接合経路とを形成できる。この結果、複合プリント配線板１における回路の設計の自由度を大きくできる。また、スルーホール４１による縦型の電気的接合経路では、第１プリント配線板２，第３プリント配線板１９，第２プリント配線板３を積層配置後にめっきを施さない。この結果、複合プリント配線板１の空隙７が開口部を有する場合、複合プリント配線板１の内部にめっき液が残留することを防止することができる。

上記複合プリント配線板の製造方法において、中間部材は第３プリント配線板１９である。積層体を準備する工程Ｓ２１〜Ｓ２５は、中間部材である第３プリント配線板１９の表面に高融点金属からなる層および低融点金属からなる層を形成する工程Ｓ２２〜Ｓ２４を含む。第３プリント配線板１９には、当該第３プリント配線板１９を貫通するスルーホール２０とスルーホール４１とが形成されていてもよい。当該スルーホール２０およびスルーホール４１の内部には第１プリント配線板２と第２プリント配線板３とを電気的に接続する導電体が配置されていてもよい。この場合、複合プリント配線板１の回路設計の自由度を大きくできる。また、スルーホール４１による縦型の電気的接合経路では、第１プリント配線板２，第３プリント配線板１９，第２プリント配線板３を積層配置後にめっきを施さない。この結果、複合プリント配線板１の空隙７が開口部を有する場合、複合プリント配線板１の内部にめっき液が残留することを防止することができる。

実施の形態３．
＜複合プリント配線板の構成＞
図１３は、実施の形態３に係る複合プリント配線板の断面模式図である。図１３に示した複合プリント配線板１は、基本的には図１に示した複合プリント配線板１と同様の構成を備えるが、中間部材４が、高融点金属からなる複数の部材３４ａ、３４ｂが積層配置された構造体である点が図１に示した複合プリント配線板１と異なっている。

図１３に示した複合プリント配線板１では、中間部材４を構成する部材３４ｂに空隙７が形成されている。一方、部材３４ａには空隙は形成されていない。部材３４ａと部材３４ｂとの接合部には接合層２１が形成されている。接合層２１は基本的に接合層５，６と同様の構成を備える。

＜複合プリント回路板の構成＞
図１４は、図１３に示した複合プリント配線板に電子部品を実装した複合プリント回路板の断面模式図である。

図１４に示した複合プリント回路板８は、図１３に示した複合プリント配線板１の配線層３１、３２に電子部品９ａ〜９ｃを実装することにより得られる。図１４に示した複合プリント回路板８は、基本的には図２に示した複合プリント回路板８と同様の構成を備えるが、中間部材４として高融点金属からなる複数の部材３４ａ、３４ｂが積層配置された構造体を用いている点が図２に示した複合プリント回路板８と異なっている。

＜複合プリント配線板の製造方法＞
図１５は、実施の形態３に係る複合プリント配線板の製造方法を説明するためのフローチャートである。

図１５に示すように、多層プリント配線板の製造工程（Ｓ３１）を実施する。この工程Ｓ３１）は、図４に示した工程（Ｓ１１）と同様である。

次に、金属板へ低融点金属めっきを行う工程（Ｓ３２）を実施する。この工程（Ｓ３２）では、中間部材４を構成する部材３４ａ、３４ｂとなる金属板の表面および裏面にめっき層を形成する。この工程（Ｓ３２）は、基本的に工程（Ｓ１２）と同様である。

次に、加工工程（Ｓ３３）を実施する。この工程（Ｓ３３）では、中間部材４となるべき部材３４ａ、３４ｂの少なくともいずれか一方に対して空隙７を形成する。この工程（Ｓ３３）は、基本的に図４の工程（Ｓ１３）と同様である。

次に、多層プリント配線板と中間部材とをレイアップする工程（Ｓ３４）を実施する。この工程（Ｓ３４）では、第１プリント配線板２，中間部材となるべき部材３４ａ、３４ｂ、第２プリント配線板３をこの順番に積層配置する。

次に、加熱真空プレス工程（Ｓ３５）および残工程（Ｓ３６）を実施する。この工程（Ｓ３５）および工程（Ｓ３６）は、図４に示した工程（Ｓ１５）および工程（Ｓ１６）と同様である。このようにして、図１３に示した複合プリント配線板１を得る。

＜作用効果＞
上記複合プリント配線板１において、中間部材４は、複数の部材３４ａ、３４ｂが積層配置された構造体である。この場合、中間部材４を構成する複数の部材３４ａ、３４ｂ毎に空隙７の位置を変更できる。このため、冷媒の流通経路や導波管といった目的に沿って中間部材４中での空隙７の配置を決定する際の自由度を大きくできる。なお、部材３４ａ、３４ｂは高融点金属以外の任意の材料により構成されていてもよい。

上記複合プリント配線板の製造方法において、中間部材４は、高融点金属からなる複数の部材３４ａ、３４ｂを含む。積層体を準備する工程Ｓ３１〜Ｓ３４は、複数の部材３４ａ、３４ｂの表面に低融点金属からなる層を形成した後、複数の部材を積層配置する工程Ｓ３２、Ｓ３４を含む。この場合、複数の部材３４ａ、３４ｂ毎に空隙７を形成するとともに、各部材３４ａ、３４ｂごとに空隙７の配置を変更することができる。

実施の形態４．
＜複合プリント配線板の製造方法＞
図１６および図１７は、実施の形態４に係る、図６に示した複合プリント配線板の製造方法を説明するための模式図である。図１６〜図１７に示した模式図のめっき層１１およびめっき層１２は、基本的には図５に示しためっき層１１およびめっき層１２と同様の構成を備えるが、めっき層１１とめっき層１２との接触領域に凹凸形状が設けられている。この点が平坦な面である図５のめっき層１１とめっき層１２との接触領域と異なっている。図１６〜図１７を参照して、実施の形態４の複合プリント配線板の製造方法を説明する。

図１６に示すように、図４の工程（Ｓ１１）〜（Ｓ１４）において、図５に示す第１プリント配線板２の銅箔１０の表面にめっき層１１が形成されることが好ましい。図５に示す中間部材４となる金属板４ａの表面にめっき層１２が形成される。つまり図５において中間部材４は金属板４ａとめっき層１２とからなる。ここで、めっき層１１の形成に先立って、銅箔１０の表面が部分的にエッチングされる。まためっき層１２の形成に先立って、金属板４ａの表面が部分的にエッチングされる。このエッチングは、銅箔１０および金属板４ａの表面に沿う方向について間隔をあけて周期的に複数個所でなされる。これにより銅箔１０および金属板４ａには、エッチングにより除去された領域が凹部、それ以外の領域が凸部となるように、凹部と凸部とが周期的に繰り返された凹凸形状が形成される。銅箔１０の凹凸形状が形成された表面上にめっき層１１が形成される。金属板４ａの凹凸形状が形成された表面上にめっき層１２が形成される。

以上のように、めっき層１１，１２の表面にも凹凸形状が設けられる。なおここで形成されるめっき層１１，１２の凹凸形状は、凹部と凸部との厚み方向の寸法の差が５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。またここでは、めっき層１１の凹形状とめっき層１２の凸形状とが嵌合し、かつめっき層１２の凹形状とめっき層１１の凸形状とが嵌合するように、銅箔１０および金属板４ａの表面に凹凸形状が形成されることが好ましい。

図１７を参照して、図４の工程（Ｓ１５）において、めっき層１１の凹形状とめっき層１２の凸形状とが嵌合し、かつめっき層１２の凹形状とめっき層１１の凸形状とが嵌合するように、図５に示すように上記第１プリント配線板２および中間部材４を積層配置し接合することにより接触領域に凹凸形状が設けられた接合層５を得る。また以上と同様の要領により、上記第２プリント配線板３および中間部材４を積層配置し接合することにより接触領域に凹凸形状が設けられた接合層６（図６参照）を得る。図１７に示すめっき層１１と接合層５とがともに凹凸形状を有し互いに接合された構成は、図６中の点線で囲まれためっき層１１と接合層５とが接合された領域の構成に相当する。

＜作用効果＞
上記複合プリント配線板１において、接合層５，６に凹凸形状が設けられていてもよい。この場合、硬くて脆い図６の金属間化合物１４〜１７に加わるせん断歪みを緩和し、耐ひずみ性を向上することができる。

上記複合プリント配線板の製造方法において、積層体を準備する工程Ｓ１１〜Ｓ１４では、第１プリント配線板２の中間部材４に対向する表面であるたとえば高融点金属のめっき層１１が形成される表面、および中間部材４の低融点金属からなるめっき層１２が形成される表面に凹凸形状が形成される。接合層を形成する工程Ｓ１５では、凹凸形状が嵌合された状態で積層構造が得られる。これにより、図１７に示すような凹凸形状が設けられた接合層５，６が得られる。この場合、硬くて脆い図６の金属間化合物１４〜１７に加わるせん断歪みを緩和し、耐ひずみ性を向上することができる。

実施の形態５．
＜複合プリント配線板の構成＞
図１８は、実施の形態５に係る複合プリント配線板の一部の断面模式図である。図１８に示した複合プリント配線板は、基本的には図１に示した複合プリント配線板１と同様の構成を備えるが、第１プリント配線板２および第２プリント配線板３と中間部材４との接続部の構造が図１の複合プリント配線板１と異なっている。

図１８に示した複合プリント配線板の一部を示す図では、第１プリント配線板２に設けられた銅箔１０およびめっき層１１の幅が、中間部材４の幅よりも大きい。つまり銅箔１０およびめっき層１１は、中間部材４よりも、図１８の左の端面から右の端面までの距離を示す寸法が大きい。同様に第２プリント配線板３に設けられた銅箔１０およびめっき層１３の幅が、中間部材４の幅よりも大きい。つまり銅箔１０およびめっき層１３は、中間部材４よりも、図１８の左の端面から右の端面までの距離を示す寸法が大きい。平面視において中間部材４の外側の銅箔１０およびめっき層１１，１３と重なる領域には、フィレット形状５１を有する錫などの低融点金属のめっき層１２が、中間部材４の外側にはみ出るように形成されている。つまりフィレット形状５１を有するめっき層１２は、中間部材４とめっき層１１，１３との間の接合層５，６の平面視における外側にはみ出るように形成されている。接合層５，６の外側にはみ出ためっき層１２は、その外縁がフィレット形状５１となるように湾曲している。めっき層１２の外縁のフィレット形状５１は、第１プリント配線板２および第２プリント配線板３を結ぶ方向の中央部にて中間部材４に近づき、そこから離れるにつれて中間部材４から離れるようなカーブを描いている。

図１９は、実施の形態５に係る複合プリント配線板の一部の第１変形例を示す断面模式図である。図１９に示した複合プリント配線板は、基本的には図１８に示した複合プリント配線板の一部と同様の構成を備えるが、銅箔１０、めっき層１１，１３、低融点金属のめっき層１２の構成が図１８と異なっている。具体的には、図１９に示した複合プリント配線板の一部では、中間部材４の左側と右側との双方に、銅箔１０およびめっき層１１，１３が長く延び、フィレット形状５１を有するめっき層１２が配置されている。この点において図１９は、中間部材４の片側すなわちたとえば左側のみに、銅箔１０およびめっき層１１，１３が長く延び、フィレット形状５１を有するめっき層１２が配置された図１８と異なっている。図１８のように中間部材４の片側のみにめっき層１２を形成するか、図１９のように中間部材４の左右両側にめっき層１２を形成するかは、求められる接合強度などに応じて適宜決められる。

図２０は、実施の形態５に係る複合プリント配線板の一部の第２変形例を示す断面模式図である。図２０に示した複合プリント配線板は、基本的には図１８に示した複合プリント配線板の一部と同様の構成を備えるが、めっき層１２の湾曲した外縁の外側に、さらに低融点金属が追加するように形成された構成である。具体的には、たとえば図１８のように中間部材４側に凸形状となるフィレット形状５１を有するめっき層１２の外側に、さらにめっき層１２と同一の低融点金属の材料、または他の種類の低融点金属の材料が追加で形成される。これにより、もとからあった分と追加された分とを合わせた全体として、図１８および図１９と反対向きのカーブを描く外縁を有するめっき層１２が形成される。当該めっき層１２は、その外縁が、第１プリント配線板２および第２プリント配線板３を結ぶ方向の中央部にて中間部材４から離れ、そこから離れるにつれて中間部材４に近づくようなカーブを描いている。

図２０には図１８のめっき層１２に低融点金属が追加された構成が示される。しかし図１９の中間部材４の左右両側に位置するめっき層１２の外側に低融点金属が追加された構成とされてもよい。あるいは中間部材４の右側のみにめっき層１２が形成されてもよく、そのめっき層１２に低融点金属が追加されてもよい。

＜複合プリント配線板の製造方法＞
図１８〜図２０の複合プリント配線板を製造する際には、積層体を準備する工程Ｓ１１〜Ｓ１４にて準備される第１プリント配線板２は銅箔１０およびめっき層１１を含み、第２プリント配線板３は銅箔１０およびめっき層１３を含む。第１プリント配線板２の銅箔１０およびめっき層１１は、中間部材４よりも外周の寸法が大きくなるように準備される。第２プリント配線板３の銅箔１０およびめっき層１３は、中間部材４よりも外周の寸法が大きくなるように準備される。また中間部材４には低融点金属のめっき層１２が形成される。

これにより、銅箔１０およびめっき層１１，１３は、めっき層１２よりも外側まで延びるように形成される。このため中間部材４と平面視にて重なる領域には低融点金属のめっき層１２と第１プリント配線板２、第２プリント配線板３の高融点金属との相互拡散層である金属間化合物１４〜１７が形成可能である。しかし平面視での中間部材４の外側の領域には、金属間化合物１４〜１７が形成できない。中間部材４に形成されためっき層１２がめっき層１１，１３に届かず、めっき層１２とめっき層１１，１３との間で金属拡散ができないためである。このため中間部材４より図１８の左側に配置されるめっき層１１と相互拡散しようとするめっき層１２がめっき層１１に届かず相互拡散できないために中間部材４の外側にはみ出る。このため接合層を形成する工程Ｓ１５においては、平面視での中間部材４の外側にフィレット形状５１を有するめっき層１２が形成される。

なお図２０のようにめっき層１２にさらに低融点金属の材料を追加する場合には、いったん接合層を形成する工程Ｓ１５がなされ、金属間化合物１４，１５からなる接合層５などが形成された後に追加の低融点金属の材料が供給される。

＜作用効果＞
上記複合プリント配線板１において、平面視での接合層５，６の外側には、フィレット形状５１を有する低融点金属の層としてのめっき層１２が形成されている。フィレット形状５１が設けられることで、めっき層１２のフィレット形状５１およびこれに隣接する領域が、図中にて丸で囲まれた応力集中箇所５２となる。これにより、硬くて脆い金属間化合物１４〜１７が形成されている接合層５，６に大きな応力が加わることが抑制できる。したがって硬くて脆い接合層５，６に加わるせん断歪みを緩和し、耐ひずみ性を向上することができる。また接合層５，６の耐ひずみ性が向上することにより、複合プリント配線板１の一部の領域に穴あけ加工またはルータ加工などの大きな応力が加わる加工がなされる際に、接合層５，６の剥離を抑制できる。

上記複合プリント配線板の製造方法において、積層体を準備する工程にて準備される第１プリント配線板２および第２プリント配線板３は導電層としての銅箔１０およびめっき層１１，１３を含む。第１プリント配線板２および第２プリント配線板３は、中間部材４よりも導電層の外周の寸法が大きくなるように準備される。接合層５，６を形成する工程においては、平面視での中間部材４の外側にフィレット形状５１を有する低融点金属の層としてのめっき層１２が形成される。銅箔１０およびめっき層１１，１３が中間部材４よりも図１８の左右方向の寸法が大きくなるように形成されるため、中間部材４の外側にはフィレット形状５１を有するめっき層１２が形成される。このため、中間部材４のめっき層１２とめっき層１１，１３とを接合する接合層５，６の外側にめっき層１２が形成された上記複合プリント配線板１の構成が得られる。したがって上記のように、硬くて脆い接合層５，６に加わるせん断歪みを緩和し、耐ひずみ性を向上することができる。

以上のように本開示の実施の形態について説明を行なったが、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 複合プリント配線板、２ 第１プリント配線板、３ 第２プリント配線板、４ 中間部材、４ａ 金属板、５，６，２１ 接合層、７ 空隙、８ 複合プリント回路板、９ａ〜９ｃ 電子部品、１０ 銅箔、１０ａ 銅箔部分、１１，１２，１３ めっき層、１４，１５，１６，１７ 金属間化合物、１９ 第３プリント配線板、２０，４１ スルーホール、２５ 無電解めっき層、３１，３２ 配線層、３４ａ，３４ｂ 部材 ４０ 矢印、４５ 隙間、５１ フィレット形状、５２ 応力集中箇所。

Claims (14)

1. 第１プリント配線板と、
   前記第１プリント配線板に積層配置され、空隙を有する中間部材と、
   前記中間部材において前記第１プリント配線板と対向する面と反対側の面上に積層配置された第２プリント配線板と、
   前記第１プリント配線板と前記中間部材との接合部および前記第２プリント配線板と前記中間部材との接合部に配置された、高融点金属と低融点金属とを含む接合層とを備え、
   前記接合層の融点は、前記低融点金属の融点より高い、複合プリント配線板。
2. 前記中間部材は、前記高融点金属からなる、請求項１に記載の複合プリント配線板。
3. 前記中間部材は、複数の部材が積層配置された構造体である、請求項１または請求項２に記載の複合プリント配線板。
4. 前記中間部材は、第３プリント配線板である、請求項１に記載の複合プリント配線板。
5. 前記空隙は外周が金属により覆われている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の複合プリント配線板。
6. 前記空隙の外周が部分的に金属により覆われている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の複合プリント配線板。
7. 前記接合層に凹凸形状が設けられている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の複合プリント配線板。
8. 平面視での前記接合層の外側には、フィレット形状を有する前記低融点金属の層が形成されている、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の複合プリント配線板。
9. 第１プリント配線板、空隙を有する中間部材、および第２プリント配線板を積層配置した積層体を準備する工程を備え、前記積層体を準備する工程では、前記第１プリント配線板と前記中間部材との接触領域および前記第２プリント配線板と前記中間部材との接触領域に、高融点金属を含む層と低融点金属を含む層とからなる積層構造が形成され、さらに、
   前記積層体を、前記低融点金属の融点以上の温度に加熱することで、前記積層構造において前記高融点金属と前記低融点金属とを相互拡散させて接合層を形成する工程を備える、複合プリント配線板の製造方法。
10. 前記中間部材は前記高融点金属からなり、
    前記積層体を準備する工程は、前記中間部材の表面に前記低融点金属からなる層を形成する工程を含む、請求項９に記載の複合プリント配線板の製造方法。
11. 前記中間部材は、前記高融点金属からなる複数の部材を含み、
    前記積層体を準備する工程は、前記複数の部材の表面に前記低融点金属からなる層を形成した後、前記複数の部材を積層配置する工程を含む、請求項９に記載の複合プリント配線板の製造方法。
12. 前記中間部材は第３プリント配線板であり、
    前記積層体を準備する工程は、前記中間部材の表面に前記高融点金属からなる層および前記低融点金属からなる層を形成する工程を含む、請求項９に記載の複合プリント配線板の製造方法。
13. 前記積層体を準備する工程は、前記第１プリント配線板の前記中間部材に対向する表面および前記中間部材の前記低融点金属からなる層が形成される表面に凹凸形状を形成する工程を含み、
    前記接合層を形成する工程は、前記凹凸形状が嵌合された状態で前記積層構造が得られる、請求項９〜請求項１２のいずれか１項に記載の複合プリント配線板の製造方法。
14. 前記積層体を準備する工程にて準備される前記第１プリント配線板および前記第２プリント配線板は導電層を含み、
    前記第１プリント配線板および前記第２プリント配線板は、前記中間部材よりも前記導電層の外周の寸法が大きくなるように準備され、
    前記接合層を形成する工程においては、平面視での前記中間部材の外側にフィレット形状を有する前記低融点金属の層が形成される、請求項９〜請求項１３のいずれか１項に記載の複合プリント配線板の製造方法。

Images