JPH0332100A

JPH0332100A - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JPH0332100A
Application number: JP1165439A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Takahashi; 敏信高橋; Makio Goto; 後藤　萬喜男; Toshio Komine; 小峰　俊男; Hiroshi Fujii; 博藤井
Original assignee: TOGOSHI KK; Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: TOGOSHI KK; Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1989-06-29
Publication date: 1991-02-12

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外層
表面、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。これらの最外層表面および導体回路
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ず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、このために最外層表面１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、最外層表面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じてしま
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、最外層表面に、導体部分を設けるべき箇所を
クリアランス加工した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である。第１図では、セラ
ミック性板状体６が最外層表面１に埋め込まれた状態で
配置されている。第２図では、セラミック性板状体６が
最外層表面１上に突出した状態で配置されている。セラ
ミック性板状体６は、クリアランス加工されていて、導
体部分であるスルーホール５と接触しないようになって
いる。７は、スルーホール５の廻りに配される銅である
。

セラミック性板状体６の配置は、上面の最外層表面１又
は下面の最外層表面１のいずれでもよく、また、上面の
最外層表面１および下面の最外層表面１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、アル藁す、チソ
化アル柔ニウム、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
繊維と一緒に布状にしてもよい。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問、好ましくは５０μｍ〜２１１ＩＩｌ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、
導体部分を設けるべき箇所、例えば前述したようにスル
ーホール５が貫通する部分に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、搭載した電子部
品と配線板の表面との間に空隙がある場合には、第４図
に示すように、そ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と最外層表面１との間およびＤ
ＩＰ型ＩＣである電子部品９と最外層表面１との間に、
それぞれ、放熱材料１０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１０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。この放
熱材料１０としては、熱伝導率が０．５　Ｘ　１Ｏ−３
ｃａｌ／ｃｍ　ＨＳｅｃ　Ｈ’ｃ組以上ものがよく、例
えば、アルミナやチン化アルξニウム等のセラミックの
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。

第５図に示すように電子部品をセラミック性根状体６の
上に配置してもよく、電子部品とセラミック性板状体６
との間に空隙がある場合には、その間に上述した放熱材
料を配置してその空隙をなくしてもよい。第５図におい
て、セラミック性板状体６の上にフラット型ＩＣである
電子部品８がＳ！置され、また、セラミック性板状体６
の上にＤＩＰ型ＩＣである電子部品９が載置されている
。電子部品９とセラミンク性板状体６の間の空隙には放
熱材料１０が置かれている。なお、第４図および第５図
のいずれにおいても、放熱材料１０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、最外層表面１には、その適当箇所（端部でも中央
耶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かできる。

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。

セラミック性板状体く例えば、アルξす板）の導体部分
を設けるべき箇所にクリアランス加工を行う、すなわち
、導体部分がスルーホールの場合には、該スルーホール
の穴径よりも若干大きめの径で穴をセラミック性板状体
に開ける。この穴を開けるには、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の片面に、接着剤を介して又は
そのまま銅箔を張り合わせる。

銅箔の張り合わせは、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。

外層材は、第６図に示されるように、セラミック性板状
体６を内側とし銅箔１１を外側としてプリプレグ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。

セラミック性板状体６のクリアランス加工により形成さ
れた穴１２の深さが深い場合、すなわちセラミンク性板
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１２への樹
脂等の流れ込み不足により穴１２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１２に相
当する銅箔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問を超
えると顕在化してくる。この対策としては、例えば、穴
１２の容積に見合った樹脂配合物を外層材と内側との重
ね合わせに先立って穴１２内に注入すればよい。樹脂配
合物としては、プリプレグ４に使用されている樹脂組成
物と同様の組成のものを用いてもよい。

樹脂配合物を穴１２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、コし、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。

■　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７
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、スルーホール５内を化学銅メツキ
して銅を付着させ、その上に第７図（Ｂ）に示すように
パネルメッキ（電気銅メツキ）して電気ｆＩ２２を付着
させる。ついで、電気銅２２の上にフォトレジストを設
けて回路のイメージング（焼付）を行い、第７図（Ｃ）
に示すようにパターンメツキ（１！気メツキ＝銅メツキ
およびはんだメツキ）を行って洞・はんだ２３を付着さ
せ、フォトレジストを剥離してエツチングを行う。第７
図（Ｄ）に示すようにはんだ落しをした後、最外層表面
の残渣物を薬品で除去してセラミック性板状体６の表面
を露出させ、第７図（Ｅ）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）、その上にはんだ２４（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。

また、本発明の多層プリント配線板は、他の方法によっ
ても作製することができる。すなわち、第８図（Ａ）示
すように内層材として従来の方法により従来の多層プリ
ント配線板３０を作製した後、これに対して第８図（Ｂ
）に示すように予めクリアランス加工したセラミック性
板状体６を接着剤２５を介して貼り合わせて第８図（Ｃ
）示すような多層板を得る。

つぎに、この多層板を第７図＜Ａ）〜第７図（Ｅ）にお
けると同様に処理し、これにより第８図（Ｄ）に示すよ
うにセラミック性板状体６が最外層表面上に突出した状
態の多層プリント配線板を得ることができる。

第９図に本発明の多層プリント配線板の完成品の一例を
示す。第９図では、スルーホール５などの導体部分がク
リアランス加工されたセラミソク性板状体が表面に露出
している。

以下に実施例および比較例を示す。

実施例１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）を介して所定の貫通穴（直径２φ）を
有するアルミナ板およびその上に１８μΦ銅箔を重ねて
積層させ、熱プレスにて１７０℃で２時間、４０　ｋｇ
／ｃ＋ｄの圧力で加熱加圧して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（第６図）つぎ
に、通常の多層プリント配線板を作製する方法で多層板
の表面をエツチングして回路を形成させた。この場合、
銅箔を除去した表面部分には加熱加圧時にｗ４箔とアル
旦す板との間に浸み込んだ接着剤が僅かに残っていたの
で、それを濃硫酸に２０秒浸漬して除去した。

最外層表面の端部には、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外層表面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２まず、外層材のアルξす板（厚さ１５０μ）を、すでに
多層プリント配線板として加工ずみの内層板のスルーホ
ール部と表面の導体部に合わせてクリアランス加工した
。

この際のクリアランス加工は、レーザー加工法にて行っ
た。すなわち、炭酸ガスレーザーを用いて所定のクリア
ランス（＋０．５　ｍｍ）の貫通部分を有するアルミナ
板を作製した。

このアルミナ板の片面に均一に１０μの厚さにロールコ
ータでエポキシ樹脂系接着剤を塗布したものを、多層プ
リント配線板の表面に重ね（第８図）、プレスで加熱加
圧して接着剤を硬化させ、最終的に本発明の多層プリン
ト配線板を得た（第９図）。

比較例セラミック板を用い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１〜２におけ
ると同様にプリプレグを用いた。

つぎに、これらの多層プリント配線板（実施例１〜２、
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
配り％　Ｆｉｓ　ｏ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工の放
熱促進エリア３２付き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、および第１３図に示すように実施
例２の多層プリント配線板３０にフラー／　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
せた場合のそれぞれについて、電子部品８．９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１
Ｏ図〜第１３図中、矢印は放熱の様子を示す。

執の　　　の示　　゛　：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１１図の場合（放熱フィンあり）を１００
％として評価した。

（本Ｒ以下余白）・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、導体部分を設ける
べき箇所をクリアランス加工した熱伝導性のセラミック
性板状体を最外層表面に配置したために、下記の効果を
奏することができる。

■　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。

４゜ ■　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、カードアッセンブリ
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ミッ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図および第５図はそ
れぞれ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６図、第７図（Ａ）〜（Ｅ〉、および第８図（Ａ）〜
（Ｄ）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９図は本発明の多層プリント配線板の完成品の一例を
示す説明図、第１０図〜第１３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・・・最外層表面、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・・・銅、８．９・・・電子部品、１
１・・・＃Ｒ箔、１２・・・穴、３０・・・多層プリン
ト配線板、３１・・・放熱フィン、３２・・・放熱促進
エリア。

Claims

【特許請求の範囲】

　最外層表面に、導体部分を設けるべき箇所をクリアラ
ンス加工した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。