JPH05220892A - 銅張積層板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チップ部品とプリント配線板との熱膨張係数
差により発生する応力を低減し、チップ部品とプリント
配線板との接続信頼性の高い銅張積層板及びその製造方
法を提供する。 【構成】 銅はく１と繊維強化プラスチック層５との間
に、銅はく１側に溶射セラミック層２を、繊維強化プラ
スチック層５側にエラストマー層３を配した銅張積層板
及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント配線板に用いら
れる銅張積層板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、電子機器の小型化、高密度化が進
むにつれて、使用される電子部品は従来のリード付部品
からチップ部品に移行してきており、そのためプリント
配線板への実装方式も表面実装方式が主流になりつつあ
る。これに伴い、プリント配線板として用いられる銅張
積層板に対する種々の要求も厳しくなってきている。す
なわち、チップ部品をプリント配線板に表面実装する場
合、その接続信頼性の点から熱膨張係数の整合が問題に
なる。ところがプリント配線板として一般に広く用いら
れているガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板などの繊
維強化プラスチック系の基板の熱膨張係数は、チップ部
品のそれに比べてかなり大きい。そのためにチップ部品
を表面実装した場合、実用に耐える接続信頼性を確保す
ることができない。チップ部品との接続信頼性を向上さ
せるためには、よりチップ部品に近い熱膨張係数の基
板、すなわち低熱膨張係数を有する基板が必要になって
くる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】熱膨張係数の低い基板
材料としては、上記の有機系基板とは異なったアルミナ
や窒化アルミニウムなどのセラミック基板、インバーや
４２合金などの低熱膨張金属をコアとして用いた金属コ
ア基板が利用されている。ところがこれらについてみる
と、セラミック基板は非常に硬質なため有機系基板と同
様なドリル加工や切断加工などの機械加工ができない、
大型の基板ができない、回路加工や多層化の工程が煩雑
でコスト高になるなどの欠点がある。また、低熱膨張金
属を芯にした金属コア基板は、重量が重く軽量化に対応
できない、スルーホール形成時に金属芯の穴内に絶縁被
覆を施す必要があるなどの欠点がある。したがって従来
の有機系基板で熱膨張係数の低い基板の開発が望まれて
いる。低熱膨張の有機系基板としては以前から芳香族ポ
リアミド繊維や石英繊維などの低熱膨張基材を用いたも
のが開発されているが、機械加工性に難点があり実用化
には至っていない。

【０００４】本発明は、上記した問題点を解決し、有機
系基板をベースにして従来の銅張積層板と同様な取り扱
いが可能で、しかもチップ部品を表面実装した場合、そ
の接続信頼性に優れる銅張積層板及びその製造方法を提
供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、銅はくと繊維
強化プラスチック層との間に、銅はく側に溶射セラミッ
ク層、繊維強化プラスチック層側にエラストマー層を配
した銅張積層板及びその製造方法に関する。

【０００６】溶射セラミック層は銅はくの片面にプラズ
マ溶射やガス溶射によりセラミックを溶射することによ
り形成する。溶射するセラミックはアルミナ、チタニ
ア、ジルコニア、マグネシア、ムライト、スピネル、ジ
ルコン、コージェライト、ステアタイト、フォルステラ
イト、チタン酸アルミニウムなどの電気絶縁性のセラミ
ックを用いることができるが、その中でも熱膨張係数の
低いコージェライトが好適である。溶射セラミック層の
厚さは、本発明の範囲を限定するものではないが、２５
〜２００μｍの範囲が好ましい。溶射セラミック層の厚
さが薄いとチップ部品との接続信頼性向上への効果が認
められず、厚いとドリル加工性などの機械加工性が低下
するためである。

【０００７】エラストマー層には、イソプレンゴム、ス
チレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレ
ンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチ
レン−酢酸ビニル共重合ゴム、クロロスルホン化ポリエ
チレン、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、
シリコーンゴム、１，２−ポリブタジエン、ブタジエン
−アクリロニトリルゴム、フッ素ゴムなどが用いられる
が、その中でも耐熱性や取り扱いやすさの点からシリコ
ーンゴムが好適である。また、エラストマー層の厚さ
は、２０〜２００μｍの範囲が好適である。薄いとチッ
プ部品、溶射セラミック層と繊維強化プラスチック層と
の間に生ずる熱膨張係数差による応力を緩和する効果が
十分でなく、厚いと基板としての機械加工性や剛性に悪
影響を及ぼすためである。また必要に応じてエラストマ
ー層にシリカ、アルミナをはじめとする充てん剤を混合
してもよい。

【０００８】なお、繊維強化プラスチック層の繊維は、
ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維などの織布、あるい
は不織布が用いられ、樹脂はエポキシ樹脂、ポリイミド
樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、あ
るいはフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリフェニ
レンオキサイドなどの熱可塑性樹脂が用いられる。

【０００９】

【作用】本発明において銅はくと繊維強化プラスチック
層との間に溶射セラミック層とエラストマー層を設ける
のは次の理由による。まず、銅はくと接して溶射セラミ
ック層を設けるのはチップ部品と熱膨張係数が近似した
層をチップ部品のすぐ下に確保してチップ部品との接続
信頼性を向上するためである。チップ部品との熱膨張係
数差が大きな層がチップ部品の真下に存在すると、熱膨
張差による熱応力によりそのはんだ接続部が破壊されや
すく、実用上十分な信頼性が得られない。そこで繊維強
化プラスチック層に比べて熱膨張係数の低い溶射セラミ
ック層を設けることによって接続信頼性を確保すること
ができる。また、溶射セラミック層は、一般に５〜２０
体積パーセントの気孔を有するため、セラミック基板と
して用いられている緻密質な焼結体に比べるとドリル加
工などの機械加工性も良好である。したがって従来の銅
張積層板の加工性の良さをほとんど損なうことがない。
すなわち溶射セラミック層が存在しても従来の銅張積層
板と同様な回路加工が可能である。

【００１０】次に上記溶射セラミック層と繊維強化セラ
ミック層との間に設けるエラストマー層の作用について
述べる。溶射セラミック層の熱膨張係数は低く、チップ
部品と近似したものであるが、繊維強化プラスチック層
の熱膨張係数はそれらに比べて非常に大きい。そのた
め、溶射セラミック層と繊維強化プラスチック層とを直
接接着すると複合則からも明らかなように繊維強化プラ
スチック層の厚さが溶射セラミック層の厚さより厚くな
るに連れてこの複合体の熱膨張係数は大きくなってしま
う。そのためチップ部品との接続信頼性は低下する。こ
れを避けるために溶射セラミック層の厚さを厚くすると
ドリル加工性などの機械加工性を損なう結果になる。と
ころが本発明のように溶射セラミック層と繊維強化プラ
スチック層との間にエラストマー層を設けると、エラス
トマー層が溶射セラミック層と繊維強化プラスチック層
との熱膨張係数差によって生ずる応力を吸収する。その
ために溶射セラミック層は熱膨張係数の高い繊維強化プ
ラスチック層の影響を受けにくくなり低熱膨張層として
の役割を十分に発揮するのである。

【００１１】ところで溶射セラミック層を設けずにエラ
ストマー層のみを設けてもチップ部品との接続信頼性向
上にある程度の効果は期待できるが、チップ部品の真下
に軟質の層が配されるため、実装工程で基板の実装部が
動きやすく、精密で信頼性の十分な実装が行えない。実
装するチップ部品のすぐ下に硬質の溶射セラミック層が
存在してはじめて良好な実装が行えるのである。また、
エラストマー層は熱膨張係数がチップ部品に比べて極め
て高いため、その弾性率が非常に低くてもエラストマー
層とチップ部品との間に発生する熱応力を十分に吸収す
ることはできない。チップ部品とエラストマー層との間
に熱膨張係数がチップ部品のそれに近似した溶射セラミ
ック層が存在することによってはじめてエラストマー層
が応力吸収層としての役割を十分に発揮するのである。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図１に示す
ように、厚さ１８μｍの電解銅はく１の粗化面にプラズ
マ溶射機によりコージェライトを溶射して、厚さ１００
μｍのコージェライト層２を形成した。さらにコージェ
ライト層２の上にシリコーンゴムを厚さ１００μｍにな
るように塗布して加熱硬化し、シリコーンゴム層３を形
成した。次いでその２個を図１に示すようにシリコーン
ゴム層３を向かい合わせ、その間にガラス布基材エポキ
シ樹脂プリプレグ４の４枚を挟んでプレス成形し、図２
に示すように中間にガラス布基材エポキシ樹脂５を有す
る銅張積層板を得た。

【００１３】この積層板にチップをはんだにより表面実
装して、その接続信頼性を−５５℃から１２５℃の熱サ
イクル試験により評価した結果、１０００サイクル後で
も接続不良は発生しなかった。なお、溶射セラミック層
とエラストマー層のない従来のガラス布基材エポキシ樹
脂銅張積層板では、同じ熱サイクル試験で５０〜１００
サイクルで接続部が破壊されて接続不良が発生した。

【００１４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、従来の銅張積層
板と同様に取り扱うことがてき、しかもチップ部品との
接続信頼性に優れた基板を、容易にしかも安価に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における銅張積層板の製造方法
を示す断面模式図である。

【図２】本発明の実施例で得られた銅張積層板の構造を
示す断面模式図である。

【符号の説明】

１ 銅はく ２ コージュライト層 ３ シリコーンゴム層 ４ ガラス布基材エポキシ樹脂プリプレグ ５ ガラス布基材エポキシ樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 1/03 Ｄ 7011−4Ｅ 3/38 Ｂ 7011−4Ｅ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅はくと繊維強化プラスチック層との間
   に、銅はく側に溶射セラミック層、繊維強化プラスチッ
   ク層側にエラストマー層を配した銅張積層板。
2. 【請求項２】 エラストマーがシリコーンゴムである請
   求項１記載の銅張積層板。
3. 【請求項３】 溶射セラミック層のセラミックがコージ
   ェライトを主体とするものである請求項１記載の銅張積
   層板。
4. 【請求項４】 銅はくの片面にセラミックを溶射して溶
   射セラミック層を形成し、該溶射セラミック層の上にエ
   ラストマー層を塗布した後、該エラストマー層と接する
   ようにプリプレグを積層載置して熱圧成形することを特
   徴とする請求項１〜３記載の銅張積層板の製造方法。