JP2004289114A - 実装基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 炭素繊維2を一方向に揃えて配列させたプリプレグ1を、前記炭素繊維2の配向方向が異なるように積層して成型した炭素繊維樹脂板4の少なくとも一方の表面に導電体回路パターン8を設ける。
【選択図】 図1
Description
なお、その際、繊維の織り方としては、二軸織物、三軸織物、或いは、四軸織物があるが、単層で擬似等方性を持たせるためには繊維の方向を60°ずつずらした三軸織物が好適であることも知られている(例えば、前記特許文献6参照)。
図1及び図2参照
上記の課題を解決するために、本発明は、実装回路基板において、炭素繊維2を一方向に揃えて配列させたプリプレグ1を、前記炭素繊維2の配向方向が異なるように積層して成型された炭素繊維樹脂板4の少なくとも一方の表面に導電体回路パターン8を設けたことを特徴とする。
なお、本発明における「炭素繊維樹脂基板」とは、「炭素繊維強化樹脂基板」を指すものである。
このように、炭素繊維樹脂板4/絶縁性繊維強化樹脂板/炭素繊維樹脂板4からなる3層構造にすることによって、低熱膨張板をより低コストで提供することができる。
即ち、本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、パッケージ基板で必要となるスルーホールは、プリント配線板等に実装するためのピンピッチであることに着目し、薄くて寸法安定性が高い炭素繊維樹脂板4を用いれば、ドリル加工と、既存のプリント配線板製造プロセスを用いて、パッケージ基板用の低熱膨張ビア入り基板を製造することが可能になる。
図3参照
まず、直径が、例えば、7μmの炭素繊維11を一方向に揃えて配列させたのち、熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂12を含浸させて厚さが、例えば、50μmの一方向プリプレグ13を作製する。
なお、樹脂含有量が30重量%未満の場合には安定したプリプレグを構成することが困難になり、50重量%を超えると低熱膨張率の実装基板を得ることが困難になる。
ついで、この一方向プリプレグ13を炭素繊維11の配向方向が順次0°,90°,90°,0°となるように積層させたのち、例えば、200℃において加圧加熱成型することによって厚さが、例えば、200μmの炭素繊維強化樹脂板14を形成する。
ついで、直径φが、例えば、300μmのドリルを用いて、炭素繊維強化樹脂板14に例えば、500μmピッチのスルーホール15を開口する。
この場合、炭素繊維強化樹脂板14の厚さが200μmと薄く、且つ、規則正しいピッチであるので、炭素繊維11の存在がドリル加工の障害になることはなく、容易にスルーホール15を開口することができる。
次いで、エポキシ系の穴埋め樹脂16をスルーホール15に流し込み、熱硬化させ、バフ研磨によって平坦化する。
なお、この穴埋め工程自体は、プリント配線板製造プロセスで一般に行われているものである。
ついで、スルーホール15が穴埋め樹脂16により埋め込まれた炭素繊維強化樹脂板14の両面に銅箔18に樹脂19を粘着させた樹脂付き銅箔17を積層して絶縁層と導体層を同時に形成する。
なお、この場合の樹脂付き銅箔17における樹脂19の厚さは、例えば、30μmであり、銅箔18の厚さは、例えば、12μmである。
次いで、直径φが、例えば、200μmのドリルを用いて、スルーホール15を埋め込んだ穴埋め樹脂16の中心部に改めてスルーホール20を形成する。
次いで、銅メッキを施すことによって、スルーホール20の側面にスルービア21を形成して両面の樹脂付き銅箔17の銅箔18と電気的に接続する。
最後に、通常の両面回路基板の製造プロセスと同様に、両面の樹脂付き銅箔17の銅箔18をそれぞれ半導体素子及びプリント配線板と接続するための配線パターン22にエッチングプロセスで形成することによってスルービア基板の基本構成が得られる。
図11参照
まず、直径が、例えば、7μmの炭素繊維31を一方向に揃えて配列させたのち、例えば、ガラス転移温度が250℃のエポキシ樹脂32を含浸させて厚さが、例えば、45μm程度の一方向プリプレグ33を作製する。
この場合、炭素繊維31としては、弾性率が、例えば、250GPaの炭素繊維を用いるとともに、一方向プリプレグ33における樹脂含有量が30〜50重量%、例えば、30重量%になるようにする。
図12参照
まず、直径が、例えば、7μmの炭素繊維41を一方向に揃えて配列させたのち、例えば、ガラス転移温度が250℃のエポキシ樹脂42を含浸させて厚さが、例えば、50μmの一方向プリプレグ43を作製する。
この場合、炭素繊維41としては、弾性率が、例えば、650GPaの炭素繊維を用いるとともに、一方向プリプレグ43における樹脂含有量が30〜50重量%、例えば、30重量%になるようにする。
ついで、厚さが、例えば、2mmで表面に未硬化の樹脂が存在するガラス強化繊維樹脂基板44の両面に、一方向プリプレグ43を炭素繊維41の配向方向が順次90°,0°,0°,90°の配向方向になるように重ね合わせたのち、真空中で例えば、200℃において加圧加熱成型することによって厚さが、例えば、200μmの炭素繊維強化樹脂層45を有する低熱膨張基板46を形成する。
ついで、エンドミルを用いて、炭素繊維強化樹脂層45のみに、例えば、直径が350μmで500μmピッチの開口47を形成する。
この場合も、炭素繊維強化樹脂層45の厚さが200μmと薄く、且つ、規則正しいピッチであるので、炭素繊維41の存在が開口形成の障害になることはなく、容易に開口47を形成することができる。
ついで、厚さが、例えば、100μmのガラス繊維強化樹脂プリプレグ48と厚さが、例えば、18μmの銅箔49を低熱膨張基板45の両面に真空加熱プレスにより貼り付ける。
次いで、開口47に対応する500μmピッチで200μmの貫通したスルーホール50をドリル加工によって形成する。
次いで、無電解Cuメッキ及び電解Cuメッキを順次施すことによって、スルーホール50の側面にスルービア51を形成して両面の銅箔49と電気的に接続する。
最後に、通常の両面回路基板の製造プロセスと同様に、低熱膨張基板46の両面の銅箔49をそれぞれ半導体素子及びプリント配線板と接続するための配線パターン52になるようにエッチングプロセスで形成することによってスルービア基板の基本構成が得られる。
この値は炭素繊維強化樹脂層45の厚さ、炭素繊維41の弾性率、あるいはガラス繊維強化樹脂板44の厚さを変えることにより、両材料の熱膨張率の範囲である0ppm/℃〜15ppm/℃の範囲で調節が可能である。
例えば、上記の各実施例の説明においては、プリプレグを構成する樹脂としてエポキシ樹脂を用いているが、エポキシ樹脂に限られるものではなく、熱硬化性樹脂であれば良い。
なお、一般の所謂光硬化性樹脂も、加熱によって硬化するので本発明の熱硬化性樹脂の範疇に入るものである。
なお、最下層と最上層は、樹脂付き銅箔を貼り付けたのち、パターニングして配線パターンを形成しても良いものである。
再び、図1及び図2参照
(付記1) 炭素繊維を一方向に揃えて配列させたプリプレグ1を、前記炭素繊維2の配向方向が異なるように積層して成型した炭素繊維樹脂板4の少なくとも一方の表面に導電体回路パターンを設けたことを特徴とする実装基板。
(付記2) 炭素繊維2を一方向に揃えて配列させたプリプレグ1を、前記炭素繊維2の配向方向が異なるように積層して成型した炭素繊維樹脂板4を、前記炭素繊維樹脂板4より厚い絶縁性繊維強化樹脂板の外側に重ねるとともに、前記炭素繊維樹脂板4の少なくとも一方の表面に導電体回路パターンを設けたことを特徴とする実装基板。
(付記3) 上記炭素繊維樹脂板4の厚さが、上記絶縁性繊維強化樹脂板の厚さの1/10以下であることを特徴とする付記2記載の実装基板。
(付記4) 上記絶縁性繊維強化樹脂板が、ガラス繊維強化樹脂板からなることを特徴とする付記2または3に記載の実装基板。
(付記5) 上記ガラス繊維強化樹脂板として、扁平加工されたガラス繊維布を用いたことを特徴とする付記4記載の実装基板。
(付記6) 上記炭素繊維2の方向が、最表面の方向を0°としたときに、0°/90°/90°/0°の積層構造になるように4層積層したことを特徴とする付記1乃至5のいずれか1に記載の実装基板。
(付記7) 上記炭素繊維2の方向が60°ずつ異なる3種類のプリプレグ1を順次少なくとも5層積層したことを特徴とする付記1乃至5のいずれか1に記載の実装基板。
(付記8) 上記炭素繊維樹脂板4の両方の表面に導電体回路パターンを設け、それらをスルーホール5内に樹脂6を介して設けたスルービア7によって電気的に接続したことを特徴とする付記1乃至7のいずれか1に記載の実装基板。
(付記9) 炭素繊維2を一方向に揃えて配列させたプリプレグ1を、前記炭素繊維2の配向方向が異なるように積層して硬化させて炭素繊維樹脂板4を成型する工程、前記炭素繊維樹脂板4の少なくとも一方の表面に樹脂付き導電体箔をラミネートする工程とを有することを特徴とする実装基板の製造方法。
(付記10) 上記炭素繊維樹脂板4をドリル加工してスルーホール5を形成し、次いで、穴埋め用の樹脂6によって前記スルーホール5を埋めたのち、上記樹脂付き導電体箔を前記炭素繊維樹脂板4の両面にラミネートすることを特徴とする付記9記載の実装基板の製造方法。
2 炭素繊維
3 樹脂
4 炭素繊維樹脂板
5 スルーホール
6 樹脂
7 スルービア
8 導電体回路パターン
11 炭素繊維
12 エポキシ樹脂
13 一方向プリプレグ
14 炭素繊維強化樹脂板
15 スルーホール
16 穴埋め樹脂
17 樹脂付き銅箔
18 銅箔
19 樹脂
20 スルーホール
21 スルービア
22 配線パターン
31 炭素繊維
32 エポキシ樹脂
33 一方向プリプレグ
34 炭素繊維強化樹脂板
41 炭素繊維
42 エポキシ樹脂
43 一方向プリプレグ
44 ガラス繊維強化樹脂板
45 炭素繊維強化樹脂層
46 低熱膨張基板
47 開口
48 ガラス繊維強化樹脂プリプレグ
49 銅箔
50 スルーホール
51 スルービア
52 配線パターン
Claims (5)
- 炭素繊維を一方向に揃えて配列させたプリプレグを、前記炭素繊維の配向方向が異なるように積層して成型した炭素繊維樹脂板の少なくとも一方の表面に導電体回路パターンを設けたことを特徴とする実装基板。
- 炭素繊維を一方向に揃えて配列させたプリプレグを、前記炭素繊維の配向方向が異なるように積層して成型した炭素繊維樹脂板を、前記炭素繊維樹脂板より厚い絶縁性繊維強化樹脂板の外側に重ねるとともに、前記炭素繊維樹脂板の少なくとも一方の表面に導電体回路パターンを設けたことを特徴とする実装基板。
- 上記炭素繊維樹脂板の両方の表面に導電体回路パターンを設け、それらをスルーホール内に樹脂を介して設けたスルービアによって電気的に接続したことを特徴とする請求項1または2に記載の実装基板。
- 炭素繊維を一方向に揃えて配列させたプリプレグを、前記炭素繊維の配向方向が異なるように積層して硬化させて炭素繊維樹脂板を成型する工程、前記炭素繊維樹脂板の少なくとも一方の表面に樹脂付き導電体箔をラミネートする工程とを有することを特徴とする実装基板の製造方法。
- 上記炭素繊維樹脂板をドリル加工してスルーホールを形成し、次いで、穴埋め用の樹脂によって前記スルーホールを埋めたのち、上記樹脂付き導電体箔を前記炭素繊維樹脂板の両面にラミネートすることを特徴とする請求項4記載の実装基板の製造方法。
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