JP2003249742A

JP2003249742A - 大電流回路基板の製造法

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Publication number: JP2003249742A
Application number: JP2002049013A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Noda; 雅之野田; Minoru Yonekura; 稔米倉
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】厚肉導体パターンを配した大電流回路基板を製
造するに当たり、ボイドの発生を抑える。【解決手段】所定回路形状の厚肉導体パターン３と当該
厚肉導体パターン３の空所に対応する形状の絶縁基板２
を準備する。前記空所に絶縁基板２を嵌め込んだ厚肉導
体パターン構成体の両側又は片側にプリプレグ４を積層
し、これらを加熱加圧成形により一体化して、大電流回
路基板を製造する。前記加熱加圧成形時に絶縁基板２は
流動せず、厚肉導体パターン３の空所位置では、絶縁基
板２がバックアップ材となって、他の箇所と同様にプリ
プレグ４には十分な成形圧力がかかり、ボイド発生を防
止できる。絶縁基板２の厚みは、好ましくは、厚肉導体
パターン３の厚みより３００μｍ薄い厚みと３００μｍ
厚い厚みの間とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚肉導体パターン
を配した大電流回路基板の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器は、部品実装の高密度化・処理
スピードの高速化に伴って、ＣＰＵ素子の消費電力が増
大し、供給電流の増大と放熱特性の改善が望まれてい
る。このような要望に対して、プリント回路基板は、導
体パターンの細線化を図る一方で導体パターンの厚肉化
が検討されている。

【０００３】通常、プリント回路基板の製造は、７５μ
ｍ厚銅箔を用いた両面銅張り積層板をエッチング加工に
供し、所定回路形状の導体パターンを形成する。多層プ
リント回路基板の製造は、前記プリント回路基板にさら
にプリプレグと銅箔を積層して加熱加圧成形により一体
化し、表面の銅箔をエッチング加工して、所定回路形状
の導体パターンを形成する。上記銅箔の代わりに厚肉の
銅板を使用して、厚肉導体パターンを配した大電流回路
基板を製造する場合は、銅板を所定回路形状に打ち抜き
加工して厚肉導体パターンを準備し、当該厚肉導体パタ
ーンをプリプレグ層中に配置して、これらを加熱加圧成
形により一体化することが提案されている（特開平１−
１９０４１９号公報）。しかし、導体パターンの空所
は、前記加熱加圧成形時にプリプレグから溶融し流出し
た樹脂で埋めなければならないため、導体パターンが厚
肉になり、かつ、導体パターンの空所に補助材料が配置
されない場合は、前記空所を埋める樹脂が不足し、ボイ
ドが発生しやすくなる。

【０００４】そこで、所定回路形状の厚肉導体パターン
と当該厚肉導体パターンの空所に対応する形状に打ち抜
いた埋込み用プリプレグを準備し、前記空所に前記埋込
み用プリプレグを所定厚さに重ねて嵌め込み、その両側
又は片側にプリプレグを配置して、これらを加熱加圧成
形により一体化することことが提案されている（特開平
９−５５５８２号公報）。しかし、前記所定枚数重ねて
空所に嵌め込んだ埋込み用プリプレグは、加熱加圧成形
時に溶融して位置ずれを起こしやすいし、厚肉導体パタ
ーンの厚みに規制されて十分に加圧できないので、ボイ
ドが発生する懸念がある。一般に、ボイドの存在は、回
路基板の耐熱・絶縁特性を著しく低下させるので、極力
避けるようにしなければならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、厚肉導体パターンを配した大電流回路基板
を製造するに当たり、ボイドの発生を抑えることであ
る。さらに次の課題は、ボイドの発生を抑えつつ、厚肉
導体パターンが回路基板表面の平坦性確保に悪影響を及
ぼさないようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る製造法は、所定回路形状の厚肉導体パ
ターンと当該厚肉導体パターンの空所に対応する形状の
絶縁基板を準備する。そして、前記空所に前記絶縁基板
を嵌め込んだ厚肉導体パターン構成体の両側又は片側に
プリプレグを積層し、これらを加熱加圧成形により一体
化して、大電流回路基板を製造する。

【０００７】上記本発明に係る製造法においては、厚肉
導体パターンの空所に嵌め込んだ絶縁基板は、厚肉導体
パターン構成体とこれに積層したプリプレグを加熱加圧
成形する時には流動しない。従って、厚肉導体パターン
の空所の位置においては、この絶縁基板がバックアップ
材となり、他の箇所と同様にプリプレグには十分な成形
圧力がかかることになる。プリプレグから溶融した樹脂
は十分に流動し、厚肉導体パターンとその空所に嵌め込
んだ絶縁基板との間にできる隙間も埋め、ボイドの発生
を抑えた加熱加圧成形を実施することができる。

【０００８】絶縁基板の厚みは、厚肉導体パターンの厚
みより３００μｍ薄い厚みと厚肉導体パターンの厚みよ
り３００μｍ厚い厚みの間にあることが好ましい。これ
によって、回路基板表面の平坦性を確保することができ
る。絶縁基板が厚すぎると、これが回路基板表面に凹凸
を付与する原因となり、表面平滑性が損なわれる。一
方、絶縁基板が薄すぎると、厚肉導体パターンが回路基
板表面に凹凸を付与する原因となり、これによっても表
面平滑性が損なわれる。また、ボイドも発生しやすくな
る。絶縁基板は、好ましくは、繊維で補強された樹脂板
である。例えば、プリプレグの層を加熱加圧成形して製
造した積層板である。この絶縁基板は、厚肉導体パター
ン構成体とこれに積層したプリプレグを加熱加圧成形す
る時に流動せず軟化の程度も少なく、しかもプリプレグ
との一体化も良好に行なわれることから、成形圧力のバ
ックアップ材として最適である。また、この絶縁基板は
強度が大きいので、厚肉導体パターンとの間の熱膨張率
差により熱応力が生じても、これに起因するクラック発
生を防止することができる。

【０００９】絶縁基板は、厚肉導体パターンの空所に対
応する配置でシート状材料に仮固定して供するとよい。
絶縁基板を厚肉導体パターンの空所に嵌め込む作業が容
易になる。嵌め込み作業を終えた後シート状材料を剥が
し、厚肉導体パターン構成体の両側又は片側にプリプレ
グを積層する。

【００１０】

【発明の実施の形態】所定回路形状の厚肉導体パターン
（１００μｍ以上）は、例えば、圧延銅板を加工してな
り、エッチング、打抜き又は切取り加工等から選ばれる
工法により、要求精度に適合したものを製作し準備す
る。この厚肉導体パターンは、その周囲に保持フレーム
を付加してこれに連結した形で製作し、取扱い性をよく
する。保持フレームの部分は、製品の段階では取除かれ
る。打抜加工により厚肉導体パターンを製作する場合、
打抜金型は、金型リクアランスを片側１０〜３０μｍに
すると、打抜き時のかえりがなく良好な加工をすること
ができる。厚肉導体パターンの材質は、銅、アルミニウ
ム、ニッケル、銀などであり、導電性の金属であれば特
に限定しない。圧延金属箔又は圧延金属板が適当であ
る。厚肉導体パターンの表面には、後工程でのプリプレ
グ樹脂との接着性を確保するために粗化処理を施す。粗
化処理としては、機械的な粗化と化学的な粗化の両方法
があるが、樹脂との接着性の点では化学的粗化処理の方
が望ましい。両方の粗化処理を併用することもできる。

【００１１】上記厚肉導体パターンの空所に対応する形
状の絶縁基板は、生産量が少ない場合は、樹脂板から切
取り加工により製作し準備する。しかし、多量に同一の
絶縁基板を製作する場合には、金型による打抜き加工に
より製作する。前記打抜き加工を、いわゆるプッシュバ
ック方式で、厚肉導体パターンの空所に対応する配置で
行ない、厚肉導体パターンの空所に対応する形状の絶縁
基板をシート状材料上に突き出し、仮固定するとよい。
これによって、絶縁基板を厚肉導体パターンの空所に対
応する配置で、シート状材料上に位置決めすることがで
きる。図５は、シート状材料１上に絶縁基板２を位置決
めして配置し、仮固定した状態を示している。厚肉導体
パターンは、絶縁基板２の配置箇所に対応する箇所がち
ょうど空所となっており、絶縁基板２の配置とは逆のパ
ターン形状である。このように、絶縁基板２をシート状
材料１上に配置し仮固定して位置決めした上で厚肉導体
パターンの空所への嵌め込みを行なえば、その作業を一
括して行なえるので効率的である。シート状材料１は、
絶縁基板２を厚肉導体パターンの空所への嵌め込んだ後
に剥がして取除くが、シート状材料１が粘着シートの場
合は、シート状材料１を剥がした後に、粘着剤が絶縁基
板ならびに厚肉導体パターン上に残留しないものを選択
する。粘着剤の粘着力が熱及び／又はＵＶ光によって低
減するような特性の粘着シートの選択は、好ましいもの
である。粘着剤が残留していると、製造した回路基板の
耐熱性や絶縁特性に悪影響を及ぼす心配がある。

【００１２】また、絶縁基板は、厚肉導体パターンの厚
みより３００μｍ薄い厚みと厚肉導体パターンの厚みよ
り３００μｍ厚い厚みの間にあることが好ましく、さら
に好ましくは、繊維で補強された樹脂板である。後工程
でのプリプレグ樹脂との接着性を考慮して、その表面に
は予め化学的及び／又は機械的粗化処理を施しておいて
もよい。前記繊維で補強された樹脂板は、例えば、積層
板であり、以下に述べるようなプリプレグの層を加熱加
圧成形したものである。すなわち、ガラス繊維織布、ガ
ラス繊維不織布、アルミナ繊維不織布等のシート状繊維
基材に熱硬化性樹脂や耐熱性の熱可塑性樹脂を含浸し乾
燥して製造したプリプレグである。前記樹脂は、エポキ
シ樹脂、ＢＴレジン、ポリイミドなどの熱硬化樹脂や耐
熱性を有する熱可塑性液晶ポリマなどであり、特に限定
しない。前記樹脂には、必要に応じて、硬化剤、硬化促
進剤を配合し、無機充填材などを添加してもよい。

【００１３】厚肉導体パターンの空所へ絶縁基板を嵌め
込んだ厚肉導体パターン構成体にプリプレグを積層し、
これらを加熱加圧成形により一体化するのであるが、プ
リプレグは、上記積層板を成形するためのプリプレグと
同様のプリプレグを選択することができる。

【００１４】図１に示すように、厚肉導体パターン３の
空所へ絶縁基板２を嵌め込んだ厚肉導体パターン構成体
の片側にプリプレグ４を所定枚数積層し、これらを加熱
加圧成形により一体化する。図２に示すように、厚肉導
体パターン構成体の両側にプリプレグ４を所定枚数積層
し、これらを加熱加圧成形により一体化することもでき
る。この場合、表面はプリプレグ４を成形してなる絶縁
層で覆われるが、この絶縁層の所定位置に厚肉導体パタ
ーン３に達する穴をあけ、接続用端子となる部分を露出
させる。さらに、図１に示した構成物の場合は、プリプ
レグ４側の表面に金属箔を配置して、加熱加圧成形によ
り一体化してもよい。また、図２に示した構成物の片側
又は両側表面に金属箔を配置して、加熱加圧成形により
一体化してもよい。図３は、両側表面に金属箔５を配置
して一体化する場合を示している。金属箔５は、銅、ア
ルミニウム、ニッケル、銀などの材質であり、導電性を
有していれば特に限定しない。通常使用されている７５
μｍ厚以下の電解金属箔が適当である。

【００１５】そのほか、厚肉導体パターン構成体を、プ
リプレグを介して２層以上積層し、上述したそれぞれの
加熱加圧成形による一体化を行なうこともできる。この
場合は、絶縁層を介して厚肉導体パターンを２層以上配
置したプリント回路基板となる。また、厚肉導体パター
ン構成体と、別途用意した内層用プリント回路基板と
を、プリプレグを介して積層し、上述の説明に準じた方
法で加熱加圧成形による一体化を行なうこともできる。
内層に厚肉導体パターンと通常の薄い導体パターンを配
置した多層プリント回路基板となる。

【００１６】図４は、図３で説明した構成で全体を加熱
加圧成形により一体化し、金属箔５をエッチング加工し
て外層導体パターン６を形成し、スルーホール７により
外層導体パターン６と厚肉導体パターン３を接続したプ
リント回路基板の断面図を示している。プリプレグ４は
加熱加圧成形により絶縁層８となり、前記成形時にプリ
プレグから流動した樹脂が、厚肉導体パターン３とその
空所に嵌め込んだ絶縁基板２との間の隙間を埋め、ボイ
ドの発生が抑えられている。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例、従来例を説明する。実施例１〜５０．６mm厚の圧延銅箔を所定回路形状に打抜き加工し、
これを亜鉛素酸ナトリウムを主体とした薬液で黒化処理
（化学的粗化処理）して、厚肉導体パターンとする。こ
の厚肉導体パターンは、その周囲に保持フレームを付加
してこれに連結してあり、前記打抜き加工時に保持フレ
ームを一緒に形成する。一方、絶縁基板は、次のように
して準備した。まず、エポキシ樹脂として、ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン製「Ｅ
ｐ−１００１」，エポキシ当量：５２０）とクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂（東都化成製「ＹＤＣＮ−７
０４」，エポキシ当量：２１０）を用い、これに硬化剤
としてジシアンジアミド、硬化促進剤として２−エチル
４−メチルイミダゾールを配合したワニスを準備する。
これをガラス繊維織布（厚み０．２mm）に含浸し加熱乾
燥してプリプレグを得る。このプリプレグを所定枚数積
み重ね、その両側に離型フィルムを配置し、圧力４MP
a、温度１７０度で１時間加熱・加圧成形して積層板を
得る。この積層板を厚肉導体パターンの空所に対応する
所定形状に打抜き加工して絶縁基板とする。絶縁基板
は、厚みが、１.０mm（実施例１）、０.９mm（実施例
２）、０.６mm（実施例３）、０.３mm（実施例４）、
０.２mm（実施例５）のものを準備した。上記絶縁基板
の打抜き加工は、厚肉導体パターンの空所に対応する配
置で行ない、所定形状に打抜いた絶縁基板を打抜き金型
から払い出す際に、絶縁基板を粘着性のシート状材料
（ソマタック製「１２５ＵＶ」）に押しつける。これに
より、絶縁基板は、厚肉導体パターンの空所に対応する
配置でシート状材料上に仮固定される。この状態で、絶
縁基板を厚肉導体パターンの空所に一括して嵌め込む。
前記シート状材料は、ＵＶ光を照射すると、粘着性が消
失する特性を有する。絶縁基板の嵌め込み作業の後、シ
ート状材料に裏面からＵＶ光（照射条件：６００mJ／cm
^２）を照射してからシート状材料を剥がす。シート状材
料の粘着性が消失しているので、この剥がし作業は極め
て容易である。絶縁基板や厚肉導体パターン上に粘着剤
が付着したまま残ることがない。このようにして、空所
に絶縁基板を嵌め込んだ厚肉導体パターン構成体を準備
する。図３に示すように、上記厚肉導体パターン構成体
の両側に上記と同様のプリプレグ３枚と金属箔（３５μ
ｍ厚電解銅箔）をこの順序で重ね、これらを圧力４MP
a、温度１７０℃で１時間加熱・加圧成形して一体化
し、1．８mm厚の金属箔張り板とした。この金属箔張り
積層板に、常法に従いドリル穴あけ、メッキ、エッチン
グを施して、図４に示すように、厚肉導体パターンと外
層導体パターンをスルーホールにより接続した３層プリ
ント回路基板を製造した。このプリント回路基板の特性
を表１に示す。

【００１８】従来例１上記実施例において、厚肉導体パターンの空所に嵌め込
む材料として、絶縁基板の代わりに、厚肉導体パターン
の空所に対応する形状に打抜き加工したプリプレグを用
意し、これを空所に２枚重ねて嵌め込んだ。このプリプ
レグは、上記実施例で使用したものと同様である。その
ほかは、実施例と同様にして３層プリント回路基板を製
造した。このプリント回路基板の特性を表１に示す。

【００１９】従来例２上記実施例において、厚肉導体パターンの空所に絶縁基
板を嵌め込まず、これを省略し、そのほかは、実施例と
同様にして３層プリント回路基板を製造した。このプリ
ント回路基板の特性を表１に示す。

【００２０】表１には、各例のプリント回路基板につい
て、厚肉導体パターンの空所に相当する箇所に発生する
ボイドの有無を断面観察した結果を示した。また、表面
の凹凸を測定した結果を示した。この凹凸は、表面に回
路を形成する前の金属箔張り積層板について測定したも
のである。所定長さ範囲に亘って測定した凹凸の平均線
からの最大の山の高さ寸法と最大の谷の深さ寸法を加算
した値で示した。表１から明らかなように、本発明に係
る方法によれば、ボイド発生のない大電流回路基板を製
造することができる。また、厚肉導体パターンに嵌め合
せる絶縁基板の厚さを、厚肉導体パターンの厚さより３
００μｍ薄い厚さと３００μｍ厚い厚さの範囲とするこ
とにより（実施例２〜４）、プリント回路基板表面の凹
凸も小さくすることができる。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】上述したように、本発明に係る方法によ
れば、厚肉導体パターンの空所にボイドが発生しない大
電流回路基板を製造することができる。さらには、厚肉
導体パターンの空所に嵌め合せる絶縁基板の厚さを所定
範囲に限定することにより、表面の凹凸が小さい大電流
回路基板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】大電流回路基板を成形するための構成を示す本
発明の実施の形態の説明図である。

【図２】大電流回路基板を成形するための構成を示す本
発明の別の実施の形態の説明図である。

【図３】大電流回路基板を成形するための構成を示す本
発明のさらに別の実施の形態の説明図である。

【図４】図３に示した構成の成形を経て製造した大電流
基板の断面説明図である。

【図５】本発明に係る発明の形態において、厚肉導体パ
ターンの空所に嵌め込む絶縁基板の配置例を示した説明
図である。

【符号の説明】

１は、シート状材料２は、絶縁基板３は、厚肉導体パターン４は、プリプレグ５は、金属箔６は、外層導体パターン７は、スルーホール８は、絶縁層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定回路形状の厚肉導体パターンと当該厚
肉導体パターンの空所に対応する形状の絶縁基板を準備
し、前記空所に前記絶縁基板を嵌め込んだ厚肉導体パターン
構成体の両側又は片側にプリプレグを積層して、これら
を加熱加圧成形により一体化することを特徴とする大電
流回路基板の製造法。
【請求項２】厚肉導体パターン構成体がプリプレグを介
して２層以上積層される請求項１記載の大電流回路基板
の製造法。
【請求項３】所定回路形状の厚肉導体パターンと当該厚
肉導体パターンの空所に対応する形状の絶縁基板と内層
用プリント回路基板を準備し、プリプレグを介して、前記空所に前記絶縁基板を嵌め込
んだ厚肉導体パターン構成体と前記内層用プリント回路
基板とを積層し、さらにその両側又は片側にプリプレグ
を積層して、これらを加熱加圧成形により一体化するこ
とを特徴とする大電流回路基板の製造法。
【請求項４】絶縁基板の厚みが、厚肉導体パターンの厚
みより３００μｍ薄い厚みと厚肉導体パターンの厚みよ
り３００μｍ厚い厚みの間にあることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の大電流回路基板の製造法。
【請求項５】絶縁基板が、繊維で補強されている樹脂板
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
の大電流回路基板の製造法。
【請求項６】表面に金属箔が一体化される請求項１〜５
のいずれかに記載の大電流回路基板の製造法。
【請求項７】絶縁基板を厚肉導体パターンの空所に対応
する配置でシート状材料に仮固定し、この状態で絶縁基
板を前記空所に嵌め込みその後シート状材料を除去する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の大電
流回路基板の製造法。
【請求項８】シート状材料が粘着シートであり、粘着剤
は、その粘着力が熱及び／又はＵＶ光によって低減する
性質を有することを特徴とする請求項７記載の大電流回
路基板の製造法。