JPH02194696A - 多層プリント配線板 - Google Patents

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〕 本発明は多層プリント配線板、特にスルーホールめっき
部を有する多層プリント配線板に関する。

〔従来の技術〕

一般に多層プリント配線板は、電子部品挿入を兼ねた貫
通孔を初め、信号伝達のための経由孔（バイア・ホール
）など、めっきにより孔内壁に導体層を形成させること
によって、配線板の表裏の外層導体回路間もしくはこれ
らと内層導体回路との間が電気的に接続されている。最
近では高密度実装に伴う配線板の高多層化やスルーホー
ルの小径化が顕著で、特に多層プリント配線板において
は、パライト・ホールあるいはブラインド・ホールなど
のインターステイシャル・バイア・ホール（ＩＶＨ１埋
め込み孔や盲孔の総称）等を用いることによって数々の
高密度化に対処している。しかしながら、高多層化に伴
ってプリント配線板の板厚は増加し、−高密度に伴って
導体パターンやめっき厚は従来のものに比較して一層細
く、薄くなる傾向にあり、配線板のスルーホールの信頼
性はますます重要になってきている。このためスルーホ
ールの断線等の不具合を生じさせないためにも。

設計段階において十分な検討が行われ、Ｉｌｌ待時はん
だリフロー工程や熱サイクル試験等の信頼性検証試験に
耐える構造にすることが必要である。

さらにプリント配線板として完成した後にも１周囲の温
度変化による配線板の膨張、収縮に起因する機械的応力
（熱応力）に対する長期信頼性の保証が重要となってい
る。

従来の多層プリント配線板は、たとえばプリント回路技
術便覧（社団法人日本プリント回路工業会編１日刊工業
新聞社刊、昭和６２年２月発行）Ｐ８６〜８７に記載の
ように、（１）高信頼度および小形化ができる、（２）
配線の収容量を増大することができる。（３）電源イン
ピーダンスを低く、かつ均一に設定でき、雑音レベルが
低下し、動作を安定させる。（４）内層にグランド層を
設けることで、特性インピーダンスも整合できる、など
の特長を生かすように考え゛られており、たとえば同便
覧中の表２・５・２　（ｐ８７）に示されているような
積層構成をしている。

第４図はこのような従来の多層プリント配線板のスルー
ホール部を示す断面図であり１図において、（１）はガ
ラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板（以下銅張積層板と
称する）からなる多層プリント配線板、（２）はこの多
層プリント配線板（１）を構成するガラス布基材エポキ
シ樹脂積層板（以下ガラス・エポキシ積層板と称する）
からなる絶縁基板、（３）はこの絶縁基板の表裏最外層
に形成された外層導体回路、（４）は多層プリント配線
板（１）を貫通するように設けられたスルーホール、（
５）は表裏の外層導体回路（３）を接続するようにスル
ーホール（４）に形成されたスルーホールめっき部、（
６）〜（９）は絶縁基板（２）の内部に設けられた内層
導体回路であって、（６）は信号回路、（７）は内層電
源回路。

（８）はアース回路、（９）は信号回路である。それぞ
れの内層導体回路（６）〜（９）は断面に対してほぼ均
等に位置し、プリント配線板（１）の中心線（ｌＯ）に
対してほぼ対称な構造になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の多層プリント配線板は上記のような構造であり、
設計の主眼は上述したように主として静電誘導、電磁誘
導などに起因するクロストークの低減や、特性インピー
ダンスの向上などの電気的特性の追求に注力されていた
。このため温度変化がプリント配線板に加わった場合、
絶縁基板（２）とスルーホールめっき部（５）との線膨
張係数の違いにより、スルーホールめっき部（５）に対
して、加熱時には引張応力が、冷却時には圧縮応力が生
じ、過大な熱応力が加わった場合、あるいは長期間に及
ぶ繰り返し熱応力が作用した場合の疲労現象により、ス
ルーホール部においていわゆるコーナークラックやバレ
ルクラックが発生し、断線する危険性があった。

このような熱膨張・熱収縮に対する従来の対策としては
、たとえば上記便覧ｐ２３２〜２３３に記載のようなサ
ーマルランド付内層導体回路が用いられる。しかしなが
らこの方法によっても内層部にはランドが存在するため
、後述するように内層導体回路（６）〜（９）とスルー
ホールめっき部（５）との接続部における応力集中に対
してはさほど効果が認められない、加えてこの方法は、
設計上の自由度が低いこと、工作精度が要求されること
、高密度実装には適さないこと、内層導体回路が高価で
あるなどの欠点があり、必ずしも有効な方法とは言えな
かった。従って従来、プリント配線板に熱応力が生じる
環境において、スルーホールめっき部（５）の厚さが薄
い場合には１発生する熱応力に対処できず、断線の危険
性がつきまとった。

たとえば第５図はサーマルランド付きの４層配線板にお
ける熱応力を構造解析シミュレーションプログラムで解
析した例であるが、サーマルランド（１１）付き内層導
体回路（１２）を用いてもスルーホールめっき部（５）
と内層導体回路（１２）の接続部に応力集中が認められ
、この部分で断線が生じ易いことがわかる。解析の正当
性は実際の熱衝撃試験あるいは熱サイクル試験において
も確認されており、断線の危険性があるめっき厚は、サ
ーマルランド付き４層配線板で、たとえばガラス・エポ
キシ積層板の厚さ１　、６＋ｕａに対して、温度変化が
１００℃の場合、２５μ−以下である。これに対処する
ためには、厚いスルーホールめっき部（５）を施し、ス
ルーホールめっき部（５）自体の機械的強度を上げるこ
とによって信頼性を確保する必要があった（たとえば上
記の場合５０μ−以上のめつき厚が必要）。

しかしこの方法ではめっき工程に多大な時間を要する。

仕上りの精度が悪い（表面が粗面化する）ため歩留りが
低下する、などの理由から製造コストが高くなる欠″点
があり、製造コストを抑えようとすると、熱応力に対応
できる限界に近い薄いめっきを施さなければならず、工
程上の困難性に加えて信頼性の観点から不安が残されて
いた。このような危険性は多層プリント配線板において
特に顕著で・あって、第６図に示すように、内層導体回
路を有しない両面配線板の場合はそれほどでもなり嘱。

本発明はこのような従来の多層プリント配線板の構造上
の欠点を除去するためになされたもので。

プリント配線板の内層導体回路の位置を、最適位置に配
置することによって応力の集中を緩和し、従来の製造プ
ロセスになんら手を加えることなしに、耐熱応力性に優
れためっきスルーホールを有する多層プリント配線板を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の多層プリント配線板は、スルーホールを有する
多層プリント配線板において、内層導体回路を絶縁基板
内の表裏最外層に近い位置に設けたものである。

本発明の多層プリント配線板においては、すべての内層
導体回路が、配線板を厚さ方向に４等分した領域のうち
、最外部の領域に位置するように設けることができる。

また内層電源回路およびアース回路をそれぞれ表裏最外
層の導体回路の次の層であって、配線板を厚さ方向に４
等分した領域のうち、最外部の領域に位置するように設
けることもできる。

〔作　用〕

多層プリント配線板の応力集中を両面配線板値に近づけ
ることを主眼に、内層導体回路の位置を変えながら構造
解析を行ったところ、第３図に示すように、内層導体回
路の位置が配線板の中心線上から外側に離れるほど発生
応力が低くなることがわかり、最も応力の低い配置は絶
縁基板の厚さをｄとした場合、内層導体回路が絶縁基板
を厚さ方向に４等分した領域のうち、最外部のｄ／４の
領域（第３図の領域Ａ）に位置する場合であることがわ
かった。このような、位置の影響を受けやすい内層導体
回路は内層導体回路の中でも特に占有面積の大きい内層
電源回路およびアース回路であり、信号回路のようにあ
まり面積を取らないものに関しては、はとんど影響がな
い。

すなわち本発明のように、多層プリント配線板の内層導
体回路をできるだけ絶縁基板の表裏最外層に近い位置に
配置すれば、繰り返し熱応力に対応できるスルーホール
めっき部を有する多層プリント配線板が得られる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。第
１図は実施例の多層プリント配線板のスルーホール部を
示す断面図である０図において、（１）〜（１１）は第
４図と同一または相当部分を示す。

多層プリント配線板（１）が形成される銅張積層板は、
たとえば厚さ１．６−−のガラス・エポキシ積層板から
なる絶縁基板（２）の表裏両面に外層導体回路（導体パ
ターン）（３）を形成するためのたとえば厚さ３５μ醜
の電解銅箔を有している。また内層導体回路（６）〜（
９）には、たとえば厚さ３５μ墓の電解銅箔を使用して
いる。上記の多層プリント配線板（１）は絶縁基板（２
）の厚さｄに対し１表裏ｄ／４以内の領域Ａに、占有面
積の大きい内層電源回路（７）およびアース回路（８）
が位置し、さらに信号回路（６）、（９）もこの部分に
位置している。

このため熱による絶縁基板（２）の膨張、収縮が生じて
も、スルーホールめっき部（５）自体が受ける引張ある
いは圧縮応力は両面プリント配線板波に押えることがで
き、サーマルランドを用いなくとも耐熱応力性が著しく
向上した高信頼性多層プリント配線板が得られる。−例
として、内層導体回路（６）〜（９）の厚さ３５μｍ、
スルーホールめっき部（５）の厚さ２０μｍ、基板（２
）の仕上り厚さ１．６ｓ＋ａの６層構成のプリント配線
板（１）に対し、温度変化が±１００℃の繰り返し熱サ
イクル試験を実施したところ、従来のプリント配線板の
場合は約４００サイクルでスルーホール断線を生じたが
１本発明のプリント配線板の場合は１０００サイクル以
上耐えることがわかった。

なお上記実施例ではすべての内層導体回路（６）〜（９
）を、表裏ｄ／４以内の位置に配置した例を示したが、
信号回路（６）、　（９）の位置は発生応力には大きく
影響しないので、第２図に示すように占有面積の大きい
内層電源回路（７）およびアース回路（８）のみを表裏
ｄ／４以内に位置するようにし、信号回路（６）、　（
９）はｄ／４よりも中心線に近い位置に配置しても同様
な効果を奏する。また上記実施例では６層プリント配線
板を例として記述したが、それ以下の層構成あるいはそ
れ以上の層構成の多層プリント配線板であっても、同様
な効果を奏する。さらに本発明はサブトラクティブ法（
エツチドフォイル法）やフルアデイティブ法などのプリ
ント配線板製造方法による差はなく、どのようなプリン
ト配線板製造方法であっても効果は全く同じである。

〔発明の効果〕

本発明の多層プリント配線板は、内層導体回路を最外層
に近い部分に設けたので、従来のものに比較して熱応力
に強く、製造時のはんだリフロー工程や熱サイクル試験
等の信頼性検証試験を初め、長期間に及ぶ繰り返し熱応
力にも耐えるものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は別の実施例による多層プリント配
線板のスルーホール部を示す断面図、第３図は内層導体
回路の位置を変化させた場合に、プリント配線板のスル
ーホール部で発生する応力を構造解析シミュレーション
プログラムで解析した結果を示すグラフ、第４図は従来
の多層プリント配線板のスルーホール部を示す断面図、
第５図は従来法の４層プリント配線板のスルーホール部
で発生する応力を構造解析シミュレーションプログラム
で解析した結果を示すグラフ、第６図は従来の両面プリ
ント配線板のスルーホール部で発生する応力を構造解析
シミュレーションプログラムで解析した結果を示すグラ
フである。 各図中、同一符号は同一または相当部分を示し、（１）
は多層プリント配線板、（２）は絶縁基板、（３）は外
層導体回路、（４）はスルーホール、（５）はスルーホ
ールめっき部、（６）〜（９）は内層導体回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スルーホールを有する多層プリント配線板におい
   て、内層導体回路を絶縁基板内の表裏最外層に近い位置
   に設けたことを特徴とする多層プリント配線板。