JP2006165299A - プリント基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層されるカーボン含有部材からのカーボン片の脱落を防止することにより、配線不良の発生が抑制されるプリント基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】 放熱性を付与するためにカーボン含有部材が内部に積層されたプリント基板を製造するために、プリント基板用積層板形成工程において、絶縁材部を形成する電気絶縁性材料により予め被覆された板状のカーボン含有部材である被覆カーボン含有部材を用いる。よって、プリント基板用積層板形成工程の際に、カーボン片がカーボン含有部材から脱落することを防止でき、その結果として、製造されたプリント基板における配線不良の発生率を低減できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、プリント基板の製造方法に関し、特に、積層されるカーボン含有部材からのカーボン片の脱落を防止することにより、配線不良の発生が抑制されるプリント基板の製造方法に関する。

プリント基板に実装されたトランジスタやＩＣ等の電子部品は通電によって高熱を発するため、電子機器（例えば、自動車用エンジンコントロールユニット「ＥＣＵ」）の分野においては、これら電子部品の発熱に対する冷却方法が重要な技術の一つとなっている。電子部品の冷却方法としては、通常、熱伝導性に優れる材料からなる放熱板（ヒートシンク）を電子部品の発熱面に取り付ける方法が一般的である（特許文献１）。更に、放熱フィンを冷却ファンにて空冷する方法もある。

しかし、近年では、電子機器の小形・軽量化を達成するべく、その薄形化および高密度実装化が急速に進められており、そのため、放熱板を実装するための十分なスペースをプリント基板上に確保することができなかった。即ち、電子部品を適切に冷却するためには、放熱板を大きくする必要があり、その分、電子機器全体としての大型化を招く。その一方、放熱板を小さく構成したのでは、放熱効率が低下して、電子部品を適切に冷却することができなかった。
特開平７−２３５７８１号公報（図２など）

そこで、本出願人は、カーボンを主体として構成されるカーボンシートなどのカーボン含有部材を表面又は内層にカーボン層部として配設することによって、電子部品を冷却するための放熱板を不要として、電子機器の大型化を抑制しつつ、その電子部品を高効率に冷却することができるプリント基板を開発した（未公知）。

しかしながら、そのような放熱性に優れたプリント基板に用いられるカーボン含有部材は、元々、カーボン間の結合力が弱いために、縁端部からカーボン片が脱落し易いという問題点があった。特に、プリント基板にカーボン層として配設されるカーボン含有部材には、スルーホールとの接触を回避するための開口部が多数穿設されており、カーボン片が脱落し易い状況が生じる。

プリント基板の製造過程において、積層されるカーボン含有部材からカーボン片が脱落すると、そのカーボン片がプリント基板における銅箔部分や内層コア材の導電パターン部分に付着し、その結果として、配線不良のプリント基板が製造されてしまうことになる。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、積層されるカーボン含有部材からのカーボン片の脱落を防止することにより、配線不良の発生が抑制されるプリント基板の製造方法を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載のプリント基板の製造方法は、電気絶縁性材料から形成される板状の絶縁材部と、その絶縁材部の少なくとも一方の表面に配設される配線パターン層、又は、その絶縁材部の少なくとも一方の表面および内部に配設される配線パターン層と、カーボンを主体として構成され、前記絶縁材部を介することにより前記導電パターン層と離間されて積層状に配設される少なくとも１層の板状のカーボン含有部材とを備えたプリント基板を製造するためのものであって、前記絶縁材部を形成する電気絶縁性材料により予め被覆された前記板状のカーボン含有部材である被覆カーボン含有部材と、前記配線パターン層又は前記配線パターンを形成するための導体層との間に、前記絶縁材部を形成する電気絶縁性材料を介在させて圧着してプリント基板用積層板を形成するプリント基板用積層板形成工程を備えている。

請求項２記載のプリント基板の製造方法は、請求項１記載のプリント基板の製造方法において、前記プリント基板用積層板形成工程に先立って、前記絶縁材部を形成する電気絶縁性材料を前記板状のカーボン含有部材の両面に圧着することにより、前記被覆カーボン含有部材を形成する被覆カーボン含有部材形成工程を備えている。

請求項３記載のプリント基板の製造方法は、請求項２記載のプリント基板の製造方法において、前記被覆カーボン含有部材形成工程は、前記板状のカーボン含有部材の両面に、前記絶縁材部を形成する電気絶縁性材料を積層すると共に、その電気絶縁性材料の外側にエッチング除去可能な金属から構成される金属板を積層する積層工程と、その積層工程により積層された前記カーボン含有部材と前記電気絶縁性材料と前記金属板とを圧着して積層体を得る圧着工程と、その圧着工程による圧着により得られた積層板から、エッチングにより前記金属板を除去して前記被覆カーボン含有部材を得る金属板除去工程とを備えている。

請求項４記載のプリント基板の製造方法は、請求項２又は３記載のプリント基板の製造方法において、前記プリント基板が、前記絶縁材部の介在によって互いに絶縁されて配置されたた前記配線パターン層を電気的に接続するための導電用孔を備えている場合に、前記プリント基板用積層板形成工程に先立って、前記被覆カーボン含有部材形成工程により得られた被覆カーボン含有部材に対し、前記導電用孔に対応する位置に、その導電用孔の外周より大きい外周の孔を穿設する被覆カーボン含有部材穿孔工程を備えている。

請求項５記載のプリント基板の製造方法は、請求項１から４のいずれかに記載のプリント基板の製造方法において、前記プリント基板用積層板形成工程により形成されたプリント基板用積層板における前記絶縁材部の表面に設けられた前記導体層から配線パターンを形成し、配線パターン層とする外層配線パターン形成工程と、その外層配線パターン形成工程により形成された配線パターン上にソルダレジスト膜を形成して前記プリント基板を得るソルダレジスト膜形成工程とを備えている。

請求項６記載のプリント基板の製造方法は、請求項５記載のプリント基板の製造方法において、前記プリント基板が、前記絶縁材部の介在によって互いに絶縁されて配置された前記配線パターン層を電気的に接続するための導電用孔を備えている場合に、前記プリント基板用積層板形成工程により形成されたプリント基板用積層板に、前記導電用孔を穿設する導電用孔穿孔工程と、その導電用孔穿孔工程により穿設された導電用孔に、前記絶縁材部の介在によって互いに絶縁された前記配線パターン層を電気的に接続するめっきを施す通電用孔めっき工程とを備えている。

請求項７記載のプリント基板の製造方法は、請求項５又は６記載のプリント基板の製造方法において、前記プリント基板が、前記絶縁材部の表面に設けられ、その上に１又は複数の電子部品が実装される前記配線パターン層と、前記カーボン含有部材とを連結するための放熱用孔を備えている場合に、前記プリント基板用積層板形成工程により形成されたプリント基板用積層板に、前記放熱用孔を穿設する放熱用孔穿孔工程と、その放熱用孔穿孔工程により穿設された放熱用孔に放熱性材料を充填する放熱性材料充填工程とを備えている。

請求項８記載のプリント基板の製造方法によれば、請求項１から７のいずれかに記載のプリント基板の製造方法において、前記板状のカーボン含有部材は、熱伝導性材料から編成された網状体の空隙にカーボンを主体とする材料を充填したものである。

請求項１記載のプリント基板の製造方法によれば、絶縁材部を介することにより導電パターン層と離間されて積層状に配設されるカーボン含有部材を備えたプリント基板を製造する場合に、絶縁材部を形成する電気絶縁性材料により予め被覆された板状のカーボン含有部材である被覆カーボン含有部材が使用される。プリント基板用積層板形成工程により、この被覆カーボン含有部材と配線パターン層又は配線パターンを形成するための導体層とが、絶縁材部を形成する電気絶縁性材料を介して圧着され、それによって、プリント基板用積層板が形成される。

よって、被覆カーボン含有部材、即ち、電気絶縁性材料によって予め被覆されているカーボン含有部材（被覆カーボン含有部材）を使用するので、プリント基板用積層板形成工程の際に、カーボン片がカーボン含有部材から脱落することを防止できるという効果がある。その結果として、製造されたプリント基板における配線不良の発生率を低減できるという効果がある。

なお、請求項１における「絶縁材部を形成する電気絶縁性材料」とは、１種類だけでなく、２種類以上である場合も含むものとする。即ち、請求項１のプリント基板の製造方法において、被覆カーボン含有部材においてカーボン含有部材を被覆する電気絶縁性材料と、プリント基板用積層板形成工程において被覆カーボン含有部材と配線パターン層又は配線パターンを形成するための導体層との間に介在させる電気絶縁性材料とが、同じ電気絶縁性材料である場合も、異なる電気絶縁性材料である場合もいずれも含む。

請求項２記載のプリント基板の製造方法によれば、請求項１記載のプリント基板の製造方法の奏する効果に加えて、プリント基板用積層板形成工程に先立って、被覆カーボン含有部材形成工程により、絶縁材部を形成する電気絶縁性材料が、板状のカーボン含有部材の両面に圧着され、それによって、電気絶縁性材料によって被覆されているカーボン含有部材（被覆カーボン含有部材）が形成される。

この被覆カーボン含有部材は、カーボン含有部材が電気絶縁性材料により被覆されているので、縁端部からカーボン片が脱落し難い。よって、プリント基板用積層板形成工程の際に、カーボン含有部材からカーボン片が脱落することを防止できるという効果がある。その結果として、製造されたプリント基板における配線不良の発生率を低減できるという効果がある。

請求項３記載のプリント基板の製造方法によれば、請求項２記載のプリント基板の製造方法の奏する効果に加えて、被覆カーボン含有部材形成工程により形成される被覆カーボン含有部材は、まず、積層工程により、板状のカーボン含有部材の両面に電気絶縁性材料が積層されると共に、その電気絶縁性材料の外側にエッチング除去可能な金属から構成される金属板が積層され、これらが圧着工程により圧着されて積層体が形成される。形成された積層体は、金属板除去工程によりエッチングされて金属板が除去されて、被覆カーボン含有部材とされる。よって、エッチングにより除去可能な金属板を用いることによって、被覆カーボン含有部材を容易に作製することができるという効果がある。

請求項４記載のプリント基板の製造方法によれば、請求項２又は３記載のプリント基板の製造方法の奏する効果に加えて、プリント基板が、絶縁材部の介在によって互いに絶縁されて配置されている配線パターン層を電気的に接続するための導電用孔を備えている場合には、プリント基板用積層板形成工程に先立って、被覆カーボン含有部材穿孔工程において、被覆カーボン含有部材形成工程により得られた被覆カーボン含有部材に対し、導電用孔に対応する位置に、その導電用孔の外周より大きい外周の孔が穿設される。よって、各配線パターン層を電気的に接続する導電用孔と、カーボン含有部材との接触が回避されるので、プリント基板において電気的接続に無関係であるカーボン含有部材への電流の流出を防止できるという効果がある。

請求項５記載のプリント基板の製造方法によれば、請求項１から４のいずれかに記載のプリント基板の製造方法の奏する効果に加えて、外層配線パターン形成工程により、プリント基板用積層板形成工程により形成されたプリント基板用積層板における絶縁材部の表面に設けられた導体層は、その導体層から配線パターンが形成されて配線パターン層とされる。次いで、ソルダレジスト膜形成工程により、配線パターンの上にソルダレジスト膜が形成されると、プリント基板が得られる。このプリント基板は内層にカーボン含有部材を有するものであるので、放熱性に優れたプリント基板を得ることができるという効果がある。

請求項６記載のプリント基板の製造方法によれば、請求項５記載のプリント基板の製造方法の奏する効果に加えて、プリント基板が、絶縁材部の介在によって互いに絶縁されて配置された配線パターン層を電気的に接続するための導電用孔を備えている場合には、導電用孔穿孔工程により、プリント基板用積層板形成工程により形成されたプリント基板用積層板に導電用孔が穿設される。次いで、通電用孔めっき工程において、めっきが施されることにより、絶縁材部の介在によって互いに絶縁されて配置された配線パターン層が電気的に接続される。よって、カーボン含有部材を内層に有することにより放熱性に優れた多層プリント基板を得ることができるという効果がある。

請求項７記載のプリント基板の製造方法によれば、請求項５又は６記載のプリント基板の製造方法の奏する効果に加えて、プリント基板が、絶縁材部の表面に設けられ、その上に１又は複数の電子部品が実装される配線パターン層と、カーボン含有部材とを連結するための放熱用孔を備えている場合には、放熱用孔穿孔工程において、プリント基板用積層板形成工程により形成されたプリント基板用積層板に放熱用孔が穿設される。次いで、放熱性材料充填工程において、放熱用孔穿孔工程により穿設された放熱用孔に放熱性材料が充填される。よって、この製造方法により製造されたプリント基板は、電子部品を熱源として発生される熱をカーボン含有部材に効率的に伝達できる。即ち、電子部品から発せられる熱を高効率で放熱し、電子部品の冷却を高効率に行い得るプリント基板を得ることができるという効果がある。

請求項８記載のプリント基板の製造方法によれば、請求項１から７のいずれかに記載のプリント基板の製造方法の奏する効果に加えて、板状のカーボン含有部材は、熱伝導性材料から編成された網状体の空隙にカーボンを主体とする材料を充填したものであるので、網状体によって、カーボン間の結合の弱さが補強される。よって、プリント基板用積層板形成工程の際に、カーボン含有部材からカーボン片が脱落することを効果的に防止できるという効果がある。その結果として、製造されたプリント基板における配線不良の発生率を低減できるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例におけるプリント基板１の上面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線におけるプリント基板１の側断面の一部（表面部分）を示す図である。なお、図１及び図２では、プリント基板１の一部が省略して図示されている。また、図１では、電子部品２の図示が省略されると共に、その電子部品２の仮想的な外形が２点鎖線を用いて図示されている。

プリント基板１は、例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）などの電子機器を構成する基板であり、その上面側（図１紙面手前側、図２上側）に実装される複数の電子部品２と、それら各電子部品２を電気的に接続する導電パターン３と、その導電パターン３が少なくとも一方の表面（絶縁板４における図２上側に相当する面）に形成される絶縁板４と、その絶縁板４の内層に積層状に配設されるカーボンシート５とを主に備えている。

なお、電子部品２としては、例えば、抵抗器やコンデンサ、トランジスタ、ＩＣなどが例示されるが、これらに特に限定されるものではなく、広くプリント基板に実装される他の電子部品も含まれる。

導電パターン３は、絶縁板４の少なくとも一方の表面（絶縁板４における図２上側に相当する面）に、電子部品２の間を電気的に接続する電気配線回路（特許請求の範囲における「配線パターン」に相当する）として形成されており、銅箔層３ａとその銅箔層３ａの上面に積層されるめっき層３ｂとから構成されるものである。導電パターン３（銅箔層３ａ及びめっき層３ｂ）の表面には、導電パターン３が短絡されることを防止するために、レジスト層１２が被覆されている。

なお、導電パターン３は、絶縁板４における他方の表面（絶縁板４における図２上側の面とは反対側の面（非図示））及び／又は絶縁板４の内層に設けられていてもよく、多層の導電パターン３が設けられている場合には、各層の導電パターン３における電気的接続をすべき位置にスルーホールＴＨが設けられ、このスルーホールＴＨの表面に設けられためっき層１１を介して、各層の導電パターン３が接続される。

絶縁板４は、電気絶縁性を有する略平板状体であり、その四隅部に穿設されたねじ穴４ａを利用して電子機器の筺体（非図示）に螺合固定されるものである。この絶縁板４は、紙、ガラスクロス（織布又は不織布）などに含浸させた電気絶縁性樹脂（本実施例ではエポキシ樹脂）を硬化させたものである。なお、後述する被覆カーボンシートＡの表層を構成する被覆層１５もまた、絶縁板４の一部として構成される。

この絶縁板４には、図１及び図２に示すように、断面略円形の受熱孔部６及び放熱孔部７が板厚方向（図２上下方向）に複数穿設されており、これら受熱孔部６及び放熱孔部７の端部は、後述するカーボンシート５に接続されている。受熱孔部６は、電子部品２が通電により発熱した場合に、その熱を後述するカーボンシート５へ伝えるための部材であり、放熱孔部７は、カーボンシート５の熱を外部へ放熱するするための部材である。

なお、図２では、受熱孔部６と放熱孔部７とが、互いに連通されて、後述するカーボンシート５を貫通しつつ延びる一本の貫通孔として構成されたものを図示しているが、受熱孔部６及び放熱孔部７が、後述するカーボンシート５までの深さの孔部としてそれぞれ異なる位置に独立に凹設されていてもよい。

受熱孔部６の内部には、カーボンを主体として構成され熱伝導性に優れるカーボンペースト８が充填されているので、通電により電子部品２が発熱した場合には、このカーボンペースト８を介して、電子部品２の熱を後述するカーボンシート５へ確実かつ高効率に伝達できる。更に、受熱孔部６の開口部（図１紙面手前側、図２上側）は、図１及び図２に示すように、電子部品２の裏面（図２上側の面と反対側の面（非図示））側に臨む位置に配設されているので、電子部品２の熱を確実かつ高効率にカーボンシート５へ伝えることができる。

同様に、放熱孔部７の内部にもカーボンペースト８が充填されているので、電子部品２からカーボンシート５へ伝えられた熱を、このカーボンペースト８を介して、外部へ確実かつ高効率に放熱することができる。更に、放熱孔部７の開口部（図１紙面奥側、図２上側の面と反対側の面（非図示））は、電子部品２の裏面側に臨まないように配設されているので、その放熱孔部７（カーボンペースト８）から放熱された熱により電子部品２が影響を受ける（発熱する）ことを抑制することができる。

ここで、受熱孔部６に充填されたカーボンペースト８は、図２に示すように、その頂部（図２上側）が絶縁板４の表層から盛り上げられており、その分、カーボンペースト８と電子部品２の裏面側（図２に示す電子部品２の下面側）との間隙が小さくされているので、電子部品２からカーボンペースト８への熱伝導を確実かつ高効率に行うことができ、電子部品２の冷却効率のより一層の向上を図ることができる。

また、受熱孔部６の開口部近傍、即ち、電子部品２の裏面に対応する範囲には、図１及び図２に示すように、受熱パターン９が形成されている。受熱パターン９は、電子部品２からの熱を受熱して、受熱孔部６のカーボンペースト８へ伝えるためのものであり、図１に示すように、上面視において各受熱孔部６に充填された複数のカーボンペースト８を含む広い範囲にわたって面状に形成されている。各カーボンペースト８は、この受熱パターン９により互いに接続されている。

よって、この受熱パターン９の面積分だけ電子部品２に対する受熱面積を拡大することができ、また、その受熱パターン９で受熱された熱は、その受熱パターン９内で拡散され、各カーボンペースト８へ伝えられるので、電子部品２から各カーボンペースト８への熱伝導をより確実かつ高効率に行うことができ、その結果、電子部品２の冷却効率のより一層の向上を図ることができる。

更に、受熱パターン９は、上述した導電パターン３と同様に、銅箔層９ａ、めっき層およびレジスト層１２から構成されているので、その形成を導電パターン３の形成と同じ工程で行うことができる。即ち、かかる受熱パターン９を形成するための工程を別途行う必要がないので、その分、製造コストの低減を図ることができる。

なお、受熱孔部６に充填されたカーボンペースト８の頂部を絶縁板４の表層から更に盛り上げて、電子部品２の裏面（図２における電子部品２の下側の面）に接触させても良い。これにより、電子部品２からカーボンペースト８への熱伝導をより確実かつ高効率に行うことができる。この場合、カーボンペースト８は、電子部品２の裏面に直接接触していても良く、或いは、受熱パターン９を介して間接的に接触していても良い。

ここで、カーボンペースト８は、メタノールにカーボン粉末およびバインダーとしてのフェノール樹脂を混合しペースト状にした後、各孔部６，７に充填して硬化させたものである。この場合、カーボン粉末は、２０μｍ以下の粒径のものを用いることが好ましい。なお、フェノール樹脂およびメタノールに代えて、他の樹脂や溶剤を使用することは当然可能である。

カーボンシート５は、カーボンを主体として構成された熱伝導性に優れるシート状体であり、図１及び図２に示すように、絶縁板４の内層に積層状に配設されると共に、その絶縁板４のほぼ全面にわたる範囲に広がって配設されている。そのため、電子部品２が通電により発熱した場合には、その熱は、上述した受熱孔部６（カーボンペースト８）を介してカーボンシート５へ伝わり、そのカーボンシート５における熱拡散によって、プリント基板１の全域へ拡散される。

その結果、プリント基板１における熱の分布は、従来のプリント基板のように電子部品２近傍のみが極端に高温となることがなく、カーボンシート５による熱拡散によって電子部品２近傍の熱を四方へ移動させることにより、プリント基板１全体としてよりなだらかな熱の分布とすることができるので、その分、電子部品２近傍における熱のピーク（絶対値）を抑制することができる。

また、カーボンシート５は、その端部が絶縁板４の周端縁（図２右側）から露出して構成されているので、上述した放熱孔部７（カーボンペースト８）からだけでなく、かかる露出部からも熱を外部に高効率に放熱することができる。

その結果、電子部品２を適切に冷却することができるので、従来のプリント基板のように電子部品２を冷却するための放熱板を別途設けることを不要とすることができる。よって、その分、プリント基板上の限られたスペースにおける電子部品２の実装密度を高めることができ、電子機器全体としての小型化を図ることができると共に、部品点数を低減して、部品コストや組み立てコストを抑制することができる。

更に、カーボンシート５を絶縁板４の内層のほぼ全域にわたる広い範囲に積層状に配設することにより、いわゆるシールド効果を得ることができるので、電子部品２から発生する電磁波が外部へ放出されたり、或いは、外来のノイズにより電子部品２が影響を受けたりすることを抑制することができる。

ここで、プリント基板１には、グランドパターン１０が形成されており、このグランドパターン１０には、カーボンシート５が電気的に接続されている。よって、その分、グランドパターン１０（グランド）の容量（面積）を拡大することができるので、グランドの電位を安定させることができ、その結果、ノイズによる影響を抑制して、電子部品２の動作を安定させることができる。なお、グランドパターン１０は、ねじ穴４ａに螺合されるねじを介してグランドに接続される。

また、カーボンシート５が電気的に孤立した状態となると、コンデンサとして作用してしまい、電子部品２に悪影響を及ぼすおそれがある。特に、上述のように、シールド効果を得るべくカーボンシート５の面積を大きくした場合には、その問題が顕著となる。そこで、かかるカーボンシート５をグランドパターン１０（グランド）へ電気的に接続することにより、カーボンシート５がコンデンサとして作用することが回避して、電機部品２へ悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

更に、このグランドパターン１０とカーボンシート５との接続は、図１及び図２に示すように、放熱孔部７に充填されたカーボンペースト８によって行われる。即ち、このカーボンペースト８は、放熱用の熱伝導経路と電気的な接続経路とを兼ねているので、カーボンシート５の熱を外部へ確実かつ高効率に放熱することができるだけでなく、カーボンシート５とグランドパターン１０とを電気的に接続するための接続経路を別途設ける必要がなく、その分、加工コストや材料コストなどを抑制することができる。

カーボンシート５は、カーボン単体により構成されるシートであり、例えば、天然黒鉛を酸処理後膨張させ圧延加工でシートにした膨張カーボンシートや樹脂シートを２０００℃以上の高温で炭化処理したグラファイトシートなどを使用できる。

このカーボンシート５は、カーボン間の結合が弱いために、縁端部（外周縁部や開口部５ａの縁端部）からカーボン片が脱落しやすい。そこで、後述するように、本実施例のプリント基板１を製造する場合には、カーボンシート５は、絶縁板４を構成する電気絶縁性樹脂を含有する材料（電気絶縁性材料）から形成される被覆層１５を表面に被覆した被覆カーボンシートＡの状態で他の材料と共に圧着される。カーボンシート５が被覆層１５により被覆されているので、縁端部からのカーボン片の脱落を防止することができるので、脱落したカーボン片に起因してプリント基板１に生じる配線不良を防止することができる。

また、カーボンシート５には、図１及び図２に示すように、上面視略円形の開口部５ａが開口形成されており、スルーホールＴＨの表面に設けられためっき層１１との接触が回避されており、めっき層１１を介して通電される電流が、カーボンシート５へ流出しないように構成されている。

次に、図３〜図５を参照して、上記の構成を有するプリント基板１の製造方法を説明する。なお、以下の説明では、プリント基板１を４層プリント基板として説明する。

図３は、プリント基板１の製造方法における各工程のフローチャートである。また、図４は、被覆カーボンシートＡを形成する各工程を模式的に示す図であり、図５は、積層板を形成する各工程を模式的に示す図である。

図３に示すように、４層プリント基板であるプリント基板１の製造方法では、まず、被覆カーボンシート形成工程（Ｓ１）により、被覆カーボンシートＡを形成する。この被覆カーボンシート形成工程（Ｓ１）では、まず、レイアップ工程を行う（Ｓ１ａ）。このレイアップ工程（Ｓ１ａ）は、カーボンシート５の両面に、それぞれ、エポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させて半硬化状態とさせたプリプレグＰと銅箔層Ｃｕとを積層する工程である（図４（ａ）参照）。

レイアップ工程（Ｓ１ａ）の後、積層プレス工程を行う（Ｓ１ｂ）。積層プレス工程（Ｓ１ｂ）は、レイアップ工程（Ｓ１ａ）により積層されたカーボンシート５、プリプレグＰ、銅箔層Ｃｕを、真空状態で加熱圧着する工程である。加熱圧着により、プリプレグＰを硬化させて、カーボンシート５を被覆する被覆層１５が形成される（図４（ｂ）参照）。また、積層プレス工程（Ｓ１ｂ）によりプリプレグＰが硬化されると、レイアップ工程（Ｓ１ａ）により積層された各層が一体化されて一枚の板状体が形成される。

積層プレス工程（Ｓ１ｂ）の後、銅箔層除去工程を行う（Ｓ１ｃ）。銅箔層除去工程（Ｓ１ｃ）は、積層プレス工程（Ｓ１ｂ）により得られた板状体（図４（ｂ）参照）から、銅箔層Ｃｕをエッチングにより除去する工程であり、その結果として、カーボンシート５が被覆層１５により被覆された被覆カーボンシートＡが得られる（図４（ｃ）参照）。

上記した通り、カーボンシート５はカーボン単体により構成されるために、カーボン間の結合が弱く、縁端部（外周縁部や開口部５ａの縁端部）からカーボン片が脱落しやすい。しかし、被覆カーボンシートＡは、カーボンシート５が被覆層１５により被覆されているので、カーボンシート５の縁端部が補強されており、その結果として、カーボン片の脱落を防止することができる。

また、この被覆カーボンシート形成工程（Ｓ１）では、取り扱いが容易であり、エッチングにより容易に除去可能な銅箔層Ｃｕを用いるので、被覆カーボンシートＡを容易に作製することができる。

被覆カーボンシート形成工程（Ｓ１）（銅箔層除去工程（Ｓ１ｃ））の後、孔開け工程を行う（Ｓ３）。この孔開け工程（Ｓ３）では、被覆カーボンシート形成工程（Ｓ１）により得られた被覆カーボンシートＡに、プリント基板１に設けられるスルーホールＴＨの位置に応じて、そのスルーホールＴＨの外周より大きな外周の孔（開口部５ａ）を穿設する工程である（図４（ｄ）参照）。

この孔開け工程（Ｓ３）により、被覆カーボンシートＡ（カーボンシート５）にスルーホールＴＨの外周より大きな外周を有する孔が穿設されることによって、めっき層１１からカーボンシート５への電流の流出が防止されたプリント基板１を得ることができる。

また、本実施例におけるプリント基板１の製造方法では、図３に示すように、上記のような被覆カーボンシート形成工程（Ｓ１）により被覆カーボンシートＡを形成する一方で、内層の導電パターンを両面に備える内層コア材Ｉ（図５参照）を形成する内層コア材形成工程を行う（Ｓ２）。

この内層コア材形成工程（Ｓ２）では、プリプレグＰと同様のプリプレグを両側から銅箔で挟み、真空下で加熱圧着してプリプレグを硬化させて内層コア材用の銅張り基板を得、次いで、得られた内層コア材用の銅張り基板をエッチングして内層の導電パターンを形成することにより、内層コア材Ｉを形成する。

次に、孔開け工程（Ｓ３）により開口部５ａが穿設された被覆カーボンシートＡと、内層コア材形成工程（Ｓ２）により形成された内層コア材Ｉとを用い、積層板形成工程（Ｓ４）により、銅張り積層板（特許請求の範囲における「プリント基板用積層板」に相当する）を形成する。

この積層板形成工程（Ｓ４）では、まず、レイアップ工程を行う（Ｓ４ａ）。このレイアップ工程（Ｓ４ａ）では、孔開け工程（Ｓ３）により開口部５ａが穿設された被覆カーボンシートＡと、内層コア材形成工程により形成された内層コア材Ｉと、プリプレグＰと、銅箔層３ａとが、図５（ａ）に示す順序で積層される。

レイアップ工程（Ｓ４ａ）の後、積層プレス工程を行う（Ｓ４ｂ）。この積層プレス工程（Ｓ４ｂ）では、レイアップ工程（Ｓ４ａ）により積層された被覆カーボンシートＡ、内層コア材Ｉ、プリプレグＰ、銅箔層３ａを、真空状態で加熱圧着する工程である。加熱圧着によりプリプレグＰが硬化され、それによって、積層された各層が一体化されて一枚の銅張り積層板が形成される（図５（ｂ）参照）。なお、積層プレス工程（Ｓ４ｂ）において配置されたプリプレグＰと、被覆カーボンシートＡの被覆層１５とから、絶縁板４が形成される。

積層板形成工程（Ｓ４）の後、孔開け工程が行われる（Ｓ５）。この孔開け工程（Ｓ５）では、積層板形成工程（Ｓ４）により形成された銅張り積層板の所定位置に、後述する外層回路形成工程（Ｓ８）により形成される外層の導電パターン３と内層コア材Ｉに設けられた導電パターンとを電気的に接続するためのスルーホールＴＨ、並びに、受熱孔部６及び放熱孔部７が所定の位置に穿設される。

孔開け工程（Ｓ５）の後、カーボンペースト充填工程（Ｓ６）を行い、受熱孔部６及び放熱孔部７にカーボンペースト８を充填して硬化させる。これによって、受熱孔部６及び放熱孔部７とカーボンシート５とが、カーボンペースト８により連結される。このカーボンペースト充填工程（Ｓ６）により、受熱孔部６及び放熱孔部７がカーボンペースト８により連結されたことによって、電子部品２から発生される熱がカーボンシート５へ効率的に伝えられるので、放熱性に優れたプリント基板１を得ることができる。

次いで、めっき工程（Ｓ７）を行い、銅箔層３ａ及びスルーホールＴＨに、それぞれ、めっき層３ｂ及びめっき層１１を形成する。めっき工程（Ｓ６）の後、銅箔層３ａ及びめっき層３ｂをエッチングすることにより、外層の導電パターン３を形成する外層回路形成工程（Ｓ８）を行う。

外層回路形成工程（Ｓ８）の後、レジストインク塗布工程（Ｓ９）を行う。レジストインク塗布工程（Ｓ９）は、外層回路形成工程（Ｓ８）により形成された外層の導電パターン３上にレジストインクを塗布することにより、導電パターン３（銅箔層３ａ及びめっき層３ｂ）の表面にレジスト層１２を被覆する工程である。

このレジストインク塗布工程（Ｓ９）によりレジスト層１２が導電パターン３上に被覆されると、４層プリント基板であるプリント基板１が得られる。このプリント基板１は、内層に配設されたカーボンシート５の存在により、優れた放熱性を有する。

次に、図６を参照して、第２実施例のプリント基板１について説明する。図６は、第２実施例のプリント基板に用いられるカーボンシート５０を説明する図である。なお、前記した第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。

上記したように、第１実施例のプリント基板１では、カーボンシート５として、カーボン単体により構成されるシートを用いた。これに対し、第２実施例のプリント基板では、カーボンシート５に換えて、後述するカーボンシート５０を用いる。

カーボンシート５０は、図６に示すように、銅線５０ｂをメリヤス編みによって編成した網状体（銅ニット）の空隙に、カーボン含有材料５０ａを充填して圧延加工して得られたものである。

このカーボンシート５０は、カーボン間の結合の弱さが銅線５０ｂによって補強されているために、カーボン単体から構成されるカーボンシート５に比べてカーボン片の脱落をより効果的に防止できる。よって、そのようなカーボンシート５０を用いることにより、カーボンシート５０の表面に被覆層１５を被覆して得られた被覆カーボンシートからのカーボン片の脱落はより効果的に抑制されることになる。

その結果、積層板形成工程（Ｓ４）において、カーボンシート５０からカーボン片が脱落することがより効果的に防止されるので、配線不良を有するプリント基板１の発生をより効果的に防止することができる。

なお、請求項１記載のプリント基板用積層板形成工程としては、図３のフローチャートにおける積層板形成工程（Ｓ４）が該当する。また、請求項２記載の被覆カーボン含有部材形成工程としては、図３のフローチャートにおける被覆カーボンシート形成工程（Ｓ１）が該当する。

また、請求項３記載の積層工程としては、図３のフローチャートにおけるレイアップ工程（Ｓ１ａ）が該当し、請求項３記載の圧着工程としては、図３のフローチャートにおける積層プレス工程（Ｓ１ｂ）が該当し、請求項３記載の金属板除去工程としては、図３のフローチャートにおける銅箔層除去工程（Ｓ１ｃ）が該当する。

また、請求項４記載の被覆カーボン含有部材穿孔工程としては、図３のフローチャートにおける孔開け工程（Ｓ３）が該当する。また、請求項５記載の外層配線パターン形成工程としては、図３のフローチャートにおける外層回路形成工程（Ｓ８）が該当し、請求項５記載のソルダレジスト膜形成工程としては、図３のフローチャートにおけるレジストインク塗布工程（Ｓ９）が該当する。

また、請求項６記載の導電用孔穿孔工程としては、図３のフローチャートにおける孔開け工程（Ｓ５）が該当し、請求項６記載のめっき工程としては、図３のフローチャートにおけるめっき工程（Ｓ７）が該当する。

また、請求項７記載の放熱用孔穿孔工程としては、図３のフローチャートにおける孔開け工程（Ｓ５）が該当し、請求項７記載の放熱性材料充填工程としては、図３のフローチャートにおけるカーボンペースト充填工程（Ｓ６）が該当する。

以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定される物ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記実施例では、プリプレグＰに含まれる電気絶縁性樹脂としてエポキシ樹脂を用いたが、これは電気絶縁性樹脂がエポキシ樹脂に限定されることを意味するものではない。即ち、エポキシ樹脂に換えて、フェノール樹脂や変形ポリイミドやポリイミドなどの電気絶縁性樹脂を使用してプリプレグＰを構成することは当然可能である。

また、上記実施例は、被覆カーボンシート形成工程（Ｓ１）及び積層板形成工程（Ｓ３）においても、エポキシ樹脂を含むプリプレグＰを使用したが、被覆層１５を形成するためのプリプレグＰに含まれる電気絶縁性樹脂と、積層板を形成するためのプリプレグＰに含まれる電気絶縁性樹脂とが異なる樹脂であってもよい。

また、上記第１実施例では、カーボンシート５としてカーボン単体により構成されるシートを用いたが、必ずしもカーボン単体のみから構成されるシートに限定されるものではなく、他の材料を混合させて構成されたシートを用いることは当然推察可能である。即ち、カーボンシート５は、少なくともカーボンを含むものであればよい。

同様に、第２実施例で使用したカーボンシート５０において、銅線５０ｂから編成される網状体を充填するカーボン含有材料５０ａは、カーボン単体により構成されるものであってもよいし、カーボンと他の材料との混合物であってもよい。

また、上記第２実施例で使用したカーボンシート５０では、銅線５０ｂから編成された網状体にカーボン含有材料５０ａを充填するように構成したが、網状体を形成する部材は、銅線５０ｂに限定されるものではなく、熱伝導性を有する材料であれば置換できることは当然推察可能である。例えば、銅線５０ｂに換えて、銀線などの金属線を用いてもよい。また、網状体の網目の形状は、図２に示したようなメリヤス編み形状に限定されるものではなく、他の網目形状とすることは当然推測可能である。

また、上記各実施例のプリント基板１では、いずれも受熱孔部６及び放熱孔部７を備えて構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるわけではなく、これら受熱孔部６及び放熱孔部７のいずれか一方又は両方を省略して構成することは当然可能である。

更に、上記各実施例のプリント基板１では、受熱孔部６及び放熱孔部７にカーボンペースト８が充填される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるわけではなく、カーボンペースト８に代えて金属ペーストを充填することは当然可能である。なお、金属ペーストとしては、例えば、銅や銀などを用いたペーストが例示される。

ここで、１枚にプリント基板１に受熱孔部６又は放熱孔部７が複数ある場合には、それらすべての孔部６，７に同じ種類のペースト（金属ペースト又はカーボンペースト８）を充填する必要は必ずしもなく、１枚のプリント基板１に金属ペーストとカーボンペースト８との両ペーストを使用することは当然可能である。

また、第１実施例のプリント基板１では、カーボンシート５の端部の一部が絶縁板４の周端縁（図２右側）から露出して構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるわけではなく、カーボンシート５の端部全域が絶縁板４の周端縁から露出されないように構成することは当然可能である。これにより、例えば、絶縁板４の周端縁に端面端子（導電パターン）を形成する場合に、カーボンシート５との接触（導通）を考慮する必要がなくなり、好適である。

また、第１実施例のプリント基板１では、絶縁板４の電子部品２が実装される側と反対側の面（図２上側とは反対側に表面（非図示））に放熱孔部７を設ける場合を説明したが、かかる実装面と反対側の表層に放熱孔部７を設けないようにしても良い。即ち、放熱孔部７を設けないか、或いは、放熱孔部７を電子部品２が実装される側と同じ側の表層（図２上側）のみに設けるのである。これにより、かかる実装面と反対側の表面（図２上側とは反対側の表面（非図示））が筺体などにより囲まれている場合には、放熱孔部７から放熱された熱が筺体との対向面間にこもってしまうことを防止することができる。

また、上記実施例では、プリント基板１の製造方法として、４層プリント基板の製造方法を例示したが、これに限定されるものではなく、片面基板，両面基板，４層以外の多層基板の製造方法に適用可能であることは当然推測可能である。

また、上記各実施例のプリント基板１では、カーボンシート５又はカーボンシート５０が、各層の導電パターン（表層の導電パターン３（銅箔３ａ）及び内層コア材Ｉの導電パターン）の間に絶縁板４を介して一層ずつ配設される場合（図２又は図５（ｂ）参照）について説明したが、カーボンシート５又はカーボンシート５０の配設位置はこれに限定されるものではなく、カーボンシート５又はカーボンシート５０が、導電パターン（表層の導電パターン３（銅箔３ａ）及び内層コア材Ｉの導電パターン）から絶縁板４を介して離間された位置に少なくとも一層配設されていればよい。

例えば、図５（ｂ）に示した４層プリント基板用の銅張り積層板において、２層設けられたカーボンシート５（被覆カーボンシートＡ）のうち、一方のカーボンシート５（被覆カーボンシートＡ）を非設置とする構成であってもよい。また、片面基板において、カーボンシート５又はカーボンシート５０を、導電パターンが設けられていない側の表面に設けるような構成であってもよい。

また、上記各実施例のプリント基板１では、カーボンシート５又はカーボンシート５０が、絶縁板４を介して各層の導電パターン（表層の導電パターン３（銅箔３ａ）及び内層コア材Ｉの導電パターン）の間に一層ずつ配設される場合（図２又は図５（ｂ）参照）について説明したが、これに限定されるものではなく、各層の導電パターン（表層の導電パターン３（銅箔３ａ）及び内層コア材Ｉの導電パターン）の間に絶縁板４を介して二層以上のカーボンシート５，５０が積層状に配設されていても良く、或いは、カーボンシート５，５０が組み合わされて積層状に配設されていても良い。

本発明の第１実施例におけるプリント基板の上面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線におけるプリント基板の側断面の一部を示す図である。 第１実施例のプリント基板の製造方法における各工程のフローチャートである。 被覆カーボンシートを形成する各工程を模式的に示す図である。 積層板を形成する各工程を模式的に示す図である。 第２実施例のプリント基板に用いられるカーボンシートを説明する図である。

符号の説明

１ プリント基板
２ 電子部品
３ 導電パターン（配線パターン層）
３ａ 銅箔層（配線パターン層，導体層）
３ｂ めっき層（配線パターン層）
４，１５ 絶縁板（絶縁材部）
４ａ ねじ穴
５，５０ カーボンシート（カーボン含有部材）
５ａ 開口部（孔）
６ 受熱孔部（放熱用孔）
７ 放熱孔部（放熱用孔）
８ カーボンペースト（放熱性材料）
９ 受熱パターン
９ａ 銅箔層
９ｂ めっき層
１０ グランドパターン
１１ めっき層
１２ レジスト層（ソルダレジスト膜）
５０ａ カーボン含有材料（カーボンを主体とする材料）
５０ｂ 銅線（熱伝導性材料）
Ａ 被覆カーボンシート（被覆カーボン含有部材）
Ｉ 内層コア材（配線パターン層）
Ｐ プリプレグ（電気絶縁性材料）
Ｃｕ 銅箔層（金属板）
ＴＨ スルーホール（導電用孔）

Claims (8)

1. 電気絶縁性材料から形成される板状の絶縁材部と、その絶縁材部の少なくとも一方の表面に配設される配線パターン層、又は、その絶縁材部の少なくとも一方の表面および内部に配設される配線パターン層と、カーボンを主体として構成され、前記絶縁材部を介することにより前記導電パターン層と離間されて積層状に配設される少なくとも１層の板状のカーボン含有部材とを備えたプリント基板の製造方法において、
   前記絶縁材部を形成する電気絶縁性材料により予め被覆された前記板状のカーボン含有部材である被覆カーボン含有部材と、前記配線パターン層又は前記配線パターンを形成するための導体層との間に、前記絶縁材部を形成する電気絶縁性材料を介在させて圧着してプリント基板用積層板を形成するプリント基板用積層板形成工程を備えていることを特徴とするプリント基板の製造方法。
2. 前記プリント基板用積層板形成工程に先立って、前記絶縁材部を形成する電気絶縁性材料を前記板状のカーボン含有部材の両面に圧着することにより、前記被覆カーボン含有部材を形成する被覆カーボン含有部材形成工程を備えていることを特徴とする請求項１記載のプリント基板の製造方法。
3. 前記被覆カーボン含有部材形成工程は、
   前記板状のカーボン含有部材の両面に、前記絶縁材部を形成する電気絶縁性材料を積層すると共に、その電気絶縁性材料の外側にエッチング除去可能な金属から構成される金属板を積層する積層工程と、
   その積層工程により積層された前記カーボン含有部材と前記電気絶縁性材料と前記金属板とを圧着して積層体を得る圧着工程と、
   その圧着工程による圧着により得られた積層板から、エッチングにより前記金属板を除去して前記被覆カーボン含有部材を得る金属板除去工程とを備えていることを特徴とする請求項２記載のプリント基板の製造方法。
4. 前記プリント基板は、前記絶縁材部の介在によって互いに絶縁されて配置された前記配線パターン層を電気的に接続するための導電用孔を備えており、
   前記プリント基板用積層板形成工程に先立って、前記被覆カーボン含有部材形成工程により得られた被覆カーボン含有部材に対し、前記導電用孔に対応する位置に、その導電用孔の外周より大きい外周の孔を穿設する被覆カーボン含有部材穿孔工程を備えていることを特徴とする請求項２又は３記載のプリント基板の製造方法。
5. 前記プリント基板用積層板形成工程により形成されたプリント基板用積層板における前記絶縁材部の表面に設けられた前記導体層から配線パターンを形成し、配線パターン層とする外層配線パターン形成工程と、
   その外層配線パターン形成工程により形成された配線パターン上にソルダレジスト膜を形成して前記プリント基板を得るソルダレジスト膜形成工程とを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプリント基板の製造方法。
6. 前記プリント基板は、前記絶縁材部の介在によって互いに絶縁されて配置された前記配線パターン層を電気的に接続するための導電用孔を備えており、
   前記プリント基板用積層板形成工程により形成されたプリント基板用積層板に、前記導電用孔を穿設する導電用孔穿孔工程と、
   その導電用孔穿孔工程により穿設された導電用孔に、前記絶縁材部の介在によって互いに絶縁された前記配線パターン層を電気的に接続するめっきを施す通電用孔めっき工程とを備えていることを特徴とする請求項５記載のプリント基板の製造方法。
7. 前記プリント基板は、前記絶縁材部の表面に設けられ、その上に１又は複数の電子部品が実装される前記配線パターン層と、前記カーボン含有部材とを連結するための放熱用孔を備えており、
   前記プリント基板用積層板形成工程により形成されたプリント基板用積層板に、前記放熱用孔を穿設する放熱用孔穿孔工程と、
   その放熱用孔穿孔工程により穿設された放熱用孔に放熱性材料を充填する放熱性材料充填工程とを備えていることを特徴とする請求項５又は６記載のプリント基板の製造方法。
8. 前記板状のカーボン含有部材は、熱伝導性材料から編成された網状体の空隙にカーボンを主体とする材料を充填したものであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のプリント基板の製造方法。
   
   
   

Images