JP3896864B2

JP3896864B2 - Method for manufacturing printed wiring board

Info

Publication number: JP3896864B2
Application number: JP2002044164A
Authority: JP
Inventors: 一男三田村; 満紀子笹木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: JP2003243838A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高速高周波信号を必要とするプリント配線板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高性能・多機能化により、電子回路は高速・高周波化している。
【０００３】
プリント配線板は、電気的接続を果たすだけでなく、電子回路の使用周波数に適合した信号伝達機能を有する必要がある。
【０００４】
安定した信号伝達を行うためには、特性インピーダンス（characteristic impedance：電子回路を高周波信号が伝播するときに生じる抵抗（電圧と電流の比）で電子回路に固有のパラメータ。電子機器の出力側と入力側のインピーダンスが合わない場合、回路上に反射による定在波が発生し、エネルギーロスが生じる。）を安定させるということが重要となる。
【０００５】
電子回路の入出力デバイスの特性インピーダンスをマッチングさせることで信号を効率よく伝送し、デバイス性能およびセット性能を向上させることが必要となる。
【０００６】
特性インピーダンスは、プリント配線板を構成している材料にも影響される。特に材料の誘電体と導体の構造に影響され、比誘電率が安定していると特性インピーダンスも安定することとなる。
【０００７】
以下に従来のプリント配線板の構造を説明する。
【０００８】
図９は従来のプリント配線板の構造の概略を示す図であり、絶縁基板２１上に信号層２３が形成されており、図９に示すように絶縁基板２１は誘電体であるガラス繊維の長繊維２４に、樹脂２５を含浸させたものである。なお２２はグランド層である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
構成材料の比誘電率が安定していれば、均一な誘電体が形成されるのであるが、上記従来のプリント配線板の構造では絶縁基板としての誘電体の比誘電率は樹脂と繊維の条件に左右されやすく、前記誘電体であるガラス繊維と樹脂の比誘電率は６．６：３．９と異なっている。
【００１０】
上記の場合、ガラス繊維はＥガラスを用い、樹脂はエポキシ樹脂を用いている。
【００１１】
さらに、図９に示すように、ガラス長繊維の縦糸と横糸がランダムに分布配置しているため、樹脂の充填量のバラツキが発生し、総合的な比誘電率にバラツキを生じさせるものとなっている。
【００１２】
また、ガラス長繊維の縦糸と横糸がクロスする部分では厚み寸法が異なるため（図１０）、この誘電体層の上に配置された回路の位置によっては比誘電率が異なり、安定した特性インピーダンスを保つことが困難になる。
【００１３】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、プリント配線板の構成材料である誘電体層の比誘電率を均一にさせるために絶縁基材の樹脂と繊維の分布を均一にし、特性インピーダンスを安定させることで、高速信号および高周波回路に適する伝送線路を形成することのできるプリント配線板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、以下の構成を有する。
【００１５】
本発明の請求項１に記載の発明は、基材に樹脂が含浸されたシートを用いて銅張の絶縁基板を形成する工程と、前記絶縁基板に導体回路を形成する工程とを備え、基材に樹脂が含浸された前記シートは、一定の大きさをもつ容器に基材を構成する短繊維を敷き詰め、前記短繊維の高さ近傍となるように樹脂を前記容器内に均一に分布させ、前記樹脂が半硬化状態となった単位シートを形成し、複数の前記単位シートから構成されたプリプレグシートであることを特徴とするプリント配線板の製造方法というもので、基材と樹脂が、ほぼ同体積で、かつ略均一に混在・含浸されたシートを用いて、絶縁基板および導体回路を形成する工程を有することにより、均一な誘電率を備えた絶縁基板上に導体回路を形成することができ、特性インピーダンスを安定させることで、高速信号および高周波回路に適したプリント配線板を提供することができる。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明は、基材に樹脂が含浸されたシートを用いて銅張の絶縁基板を形成する工程と、前記絶縁基板に導体回路を形成する工程と、前記絶縁基板の両側に基材に樹脂が含浸されたシートを絶縁層とし、最外層に銅はくを積層する工程と、それを加熱・加圧する工程と、最外層に導体回路を形成する工程とを備え、基材に樹脂が含浸された前記シートは、一定の大きさをもつ容器に基材を構成する短繊維を敷き詰め、前記短繊維の高さ近傍となるように樹脂を前記容器内に均一に分布させ、前記樹脂が半硬化状態となった単位シートを形成し、複数の前記単位シートから構成されたプリプレグシートであることを特徴とするプリント配線板の製造方法というものであり、基材と樹脂が、ほぼ同体積で、かつ、略均一に混在・含浸されたシートを用いることにより、均一な誘電率を備えた絶縁基板上ならびに絶縁層に導体回路を形成することができ、特性インピーダンスを安定させることで、高速信号および高周波回路に適したプリント配線板を提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の発明は、基材は、同一平面上において互いに重なり合わない複数の短繊維で構成された不織布であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリント配線板の製造方法というもので、前記基材と前記樹脂は絶縁基板または絶縁層の平面上及び断面上において略均一に混在・分布させることを特徴としている。これにより、不織布の地合のムラがなく、基材の繊維と樹脂の分布を平面上及び積層後の断面構造において均一にすることで、絶縁基板または絶縁層の誘電率を安定することができるという作用を有する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
以下に本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３２】
図１は本発明の実施の形態におけるシートを材料として形成したプリプレグを使用したプリント配線板の断面を示す図であり、図２は本発明の実施の形態におけるシートを材料として形成したプリプレグの不織布を構成する短繊維の概略を示す図であり、図３、図４は本発明の実施の形態におけるシートを材料として形成したプリプレグの不織布を構成する短繊維と樹脂のシートの概略を示す図であり、図５、図６、図７は本発明の実施の形態におけるシートを材料として形成したプリプレグの概略を示す図であり、図８は本発明の実施の形態におけるシートを材料として形成したプリプレグの断面を示す図である。
【００３３】
図１〜図８において、１はプリント配線板、２は絶縁基板、３は絶縁層、４は導体回路、５は短繊維、６は樹脂、７はプリプレグ、８は電源層、９はグランド層、１０は信号層、１１は導通孔、１２ａはシート、１２ｂは単位シート、１３は容器である。
【００３４】
まず、本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法について説明する。基材に樹脂が略均一に混在・含浸されたシート１２ａを用いて、それを複数枚重ね合わせ、図５に示すような半硬化状態のプリプレグ７を形成する。このプリプレグ７を複数枚積層し、加熱・加圧して硬化し、銅張の絶縁基板を形成する。この前記絶縁基板に導体回路を形成していく。また、前記絶縁基板の両側に前記シートを１枚あるいは複数枚を積層して絶縁層として配置し、最外層に銅はくを積層し、加熱・加圧して、硬化させ、さらに最外層に導体回路を形成すれば、図１に示すような多層のプリント配線板１を形成することができる。
【００３５】
以下に本発明のプリント配線板の製造方法を用いて形成したプリント配線板の構成について説明する。
【００３６】
図１は本発明の実施の形態による４層構造の多層のプリント配線板の断面図である。
【００３７】
このプリント配線板１は、電源層８とグランド層９と信号層１０を、絶縁基板２あるいは絶縁層３に形成した導体回路４部分を有する。
【００３８】
前記絶縁基板２は基材に樹脂が含浸されたものであり、前記基材と樹脂は略均一に混在・分布されており、また前記基材は不織布に樹脂を含浸したものを複数枚積層し構成されている。
【００３９】
このプリント配線板を構成する絶縁基板２、絶縁層３は、図５、図６、図７に示すように基材に樹脂を含浸させた半硬化状態のプリプレグ７を複数枚積層したのち加熱・加圧し硬化されたものである。
【００４０】
ここでプリプレグ７の構成について図面を用いて説明する。
【００４１】
本発明のプリプレグ７は、基材とそれに含浸された樹脂からなる複合材料であり、基材は短繊維を用いた不織布として構成されている。短繊維を使用することによって、地合にムラのないプリプレグを構成し、誘電率を安定させるのである。
【００４２】
すなわち長繊維で織布として構成されている基材は強度は高いものの、従来の課題において説明したように、布の地合にムラが出やすく、均一な分布になりにくいのでプリプレグシートの上面に形成される導体回路の誘電率が不安定になる要因となる。
【００４３】
また短繊維にアラミド繊維を使用することによって基材の強靭性や耐熱性を向上させるとともに、含浸する樹脂の誘電率を近似させることが可能である。
【００４４】
ここで、本発明の基材の構成について以下詳細に説明する。
【００４５】
図２に短繊維として切断されたアラミド繊維を簡易的に示す。
【００４６】
アラミドの短繊維５の直径をｒ、長さをｈとすると、その体積はπｒ²ｈとなる。
【００４７】
また、図３に示すような一定の大きさをもつ容器１３に配置、敷き詰められた短繊維５の個数をｋとすると、容器１３内の全ての短繊維５の占める体積は、πｒ²ｈ×ｋとなる。
【００４８】
この短繊維の総体積とほぼ同体積の樹脂を所定の樹脂量として、短繊維の高さｒ近傍となるように同一平面上において均一に分布させ、半硬化状態の単位シー１２ｂを形成する。
【００４９】
容器１３内へｋ個の短繊維５を均一に敷き詰める方法および樹脂を均一に分布させる方法は、拡大鏡で観察しながら人為的に行うこともできるし、容器１３に一定時間超音波により振動を与えることによって均一に分布させる方法もある。また、敷き詰められた短繊維の上方から治具で軽く加圧を加えながら揺動することによって短繊維どうしが重ならないようにすることもできるが、特に限定するものではない。ただ、短繊維５を容器１３内へ敷き詰める前に、容器１３内に不揮発性の溶剤やアルコールによって数μｍ程度の薄い層を形成しておくことによって作業性を向上させることができる。
【００５０】
また上記の事例では、容器１３内の短繊維の方向を一定方向としている。この利点は、短繊維と樹脂との混在状態を均一にしやすいという点である。
【００５１】
また、図４に示すように異なる方向を混在・配置させることも可能である。この場合、短繊維を比較的容易に配置することができ、さらに不織布としての物理的強度を得やすいという利点がある。
【００５２】
いずれの場合においても、特に重要なことは、短繊維どうしが重ならない不織布構成となる基材を製作することである。
【００５３】
この単位シート１２ｂを複数枚準備し、同一平面上で隣接接合して１枚のシート１２ａ、さらにそれを積層することによって、図５に示すような一定の大きさ及び厚みを有するプリプレグ７を形成することができる。
【００５４】
なお、複数枚の単位シート１２ｂを隣接接合して１枚のシート１２ａにする方法は、次の通りである。
（１）ステンレス板上に離型フィルム（下側）を載置し、その上に複数枚の単位シート１２ｂを隙間がないように隣接して配置する。
（２）その上に、さらに離型フィルム（上側）を載置し、その上からプレート状の熱盤で加熱・加圧する。加熱温度は、樹脂の溶融開始温度とし、加熱温度は５〜１０分程度とし、加圧も熱盤の自重程度とする。
（３）プレート状の熱盤を離型フィルム（上側）から離した後、室温まで冷却する。
（４）離型フィルム(上側)をゆっくりと引き剥がす。
（５）複数枚の単位シートが隣接接合された１枚のシートを離型フィルム（下側）からゆっくり引き剥がして作業を完了する。
【００５５】
プリプレグ７は、短繊維と樹脂が均一に分布している単位シート１２ｂを複数枚用いて構成されたものであるから、全体的に短繊維で構成された基材とそれに含浸された樹脂は均一な分布の構成を有するものであるといえる。
【００５６】
また図６に示すように、シート１２ａ、あるいは端子シート１２ｂ内の短繊維の方向が積層する毎に互いに垂直になるように積層することも可能であるし、互いに所定の角度をもたせて積層することも可能である。
【００５７】
さらに、図７に示すように、シート１２ａ、あるいは単位シート１２ｂの位置を積層する毎に一定量ずつ横方向へずらすことによってプリプレグ７の物理的強度を向上させることができる。
【００５８】
具体的な実施の形態として、現在プリント配線板の材料として電気的、物理的強度が最も安定している場合におけるプリプレグの構成について説明する。
【００５９】
この場合におけるプリプレグ（厚さ約１００μｍ）の単位面積（１ｃｍ×１ｃｍ）当たりのアラミド不織布基材を構成する短繊維の総量は、０．００７２〜０．００７５ｇである。
【００６０】
また、プリプレグを構成するアラミド不織布基材とそれに含浸された樹脂との割合は、５３：４７〜５０：５０で構成されたものが最も適したものである。
【００６１】
この構成を本発明の実施の形態として適用すると以下の通りとなる。
（１）直径１５μｍのアラミド繊維を長さ３ｍｍにカットし、アラミドの短繊維とする。
（２）前記短繊維を容器（縦１ｃｍ×横１ｃｍ×高さ０．５ｃｍ）内に互いに重ならないように配置、敷き詰める。敷き詰める短繊維の総数は、３３３〜３５４本とする。
（３）短繊維の総量と含浸させる樹脂量の割合が４７：５３〜５０：５０となるような所定の樹脂量、すなわち０．００７２〜０．０８５ｇの熱硬化性のエポキシ樹脂を容器に入れ、短繊維と樹脂を略均一に混在・分布させる。
【００６２】
なお、本実施の形態において使用したアラミド繊維の比誘電率は３．６〜３．９であるので、エポキシ樹脂の比誘電率を約３．６〜３．９であるものを選定し使用することによって、略同一の比誘電率とすることができる。従来のガラス繊維に含浸させて使用したエポキシ樹脂等多数の種類があり、選定は比較的容易である。物理的機械的強度特性を考慮して選定することが望ましい。
（４）容器内の樹脂を指触乾燥し、半硬化状態の単位シートを作成する。
（５）単位シートを複数枚作成し、平面上で隣接接合して１枚のシートとし、さらにそれを積層することによって、図５〜図７に示すようなプリプレグ（厚さ９０〜１１０μｍ）を形成することができる。
【００６３】
なお、シート１２ａ、あるいは単位シート１２ｂの積層枚数あるいは樹脂の比重及び短繊維の間隔によって、プリプレグ７の厚さを決定することができる。
【００６４】
この不織布基材と樹脂を含浸した単位シートを複数枚用いて形成したプリプレグにおいては、いかなる大きさや厚みであっても単位体積あたりの樹脂の分布は均一であるので短繊維と樹脂の分布は略均一となる。
【００６５】
すなわち基材と樹脂の関係は図８に示すように、前記絶縁層上の平面上および断面上において略均一に混在・分布されており、しかも基材の比誘電率と樹脂の比誘電率を略同一とすることができる。
【００６６】
したがって本実施の形態のプリプレグを採用することにより、プリント配線板の絶縁層の誘電率も安定させることができ、板厚のバラツキも低減することができる。
【００６７】
なお本実施の形態においては、単位シート１２ｂの大きさを縦１ｃｍ×横１ｃｍとしたが、これに限定するものではない。上記の容器の整数倍の大きさの容器を用いて単位シートを形成することもできる。
【００６８】
さらに複数枚の単位シートを隣接接合することなく、直接１枚のシートを形成することも可能である。
【００６９】
上記構成の本発明のプリプレグを絶縁層として用いた場合のプリント配線板における特性インピーダンスについて従来と比較しながら説明する。
【００７０】
通常、特性インピーダンスは絶縁層を構成する材料の比誘電率によって、影響をうける。
【００７１】
従来のプリント配線板においては、ガラス長繊維と樹脂の混合比率が７：３という値のプリプレグを採用しているものが多く、ガラス長繊維と樹脂の比誘電率は６．６：３．９と２倍近く異なるため、特性インピーダンスをコントロールするのは困難であった。
【００７２】
また長繊維を用いているため、繊維と樹脂の配置にバラツキがでやすく、このことも特性インピーダンスをコントロールさせにくい要因の一つとなっていた。
【００７３】
本発明の多層のプリント配線板を用いた場合、誘電体としての絶縁基板、あるいは絶縁層のアラミド短繊維とエポキシ樹脂の混合比率は４７：５３〜５０：５０であり、アラミド短繊維とエポキシ樹脂の比誘電率は略同一にすることが可能となる。
【００７４】
この構成により絶縁基板、あるいは絶縁層の比誘電率が安定した構造となるので、絶縁層と導体の構造が一定及び同一寸法との条件であれば、プリント配線板のどの回路上においても特性インピーダンスは安定する。特に、信号層の導体回路に使用する周波数帯域が８００ＭＨｚ〜５ＧＨｚである場合においてその効果は顕著となる。
【００７５】
本発明の短繊維の体積と樹脂の体積をほぼ一定量にし、短繊維の直径の高さにあわせたシートを作成し、前記シートを積層した不織布をプリプレグとして用いることによって、積層時の板厚のバラツキを軽減させ、比誘電率を安定させることによって、特性インピーダンスを安定させることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明の製造方法は、プリント配線板の構成材料である絶縁基材を短繊維とし、前記短繊維の体積と樹脂の体積をほぼ一定量にして、分布が均一なシートを材料として形成したプリプレグを用いるので、基材と樹脂の比誘電率の分布を一定にすることができ、特性インピーダンスを安定させることができるプリント配線板を提供することができる。
【００７７】
また、基材と樹脂の比誘電率を同一、あるいは近似値のものを選ぶことによって、さらに特性インピーダンスを安定させ、高速信号および、高周波回路に適する伝送線路が形成できるプリント配線板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるプリント配線板の概略図
【図２】本発明の実施の形態における短繊維の概略図
【図３】本発明の実施の形態における短繊維と樹脂のシートの概略図
【図４】本発明の実施の形態における短繊維と樹脂のシートの概略図
【図５】本発明の実施の形態におけるプリプレグの概略図
【図６】本発明の実施の形態におけるプリプレグの概略図
【図７】本発明の実施の形態におけるプリプレグの概略図
【図８】本発明の実施の形態におけるプリプレグの断面図
【図９】従来のプリント配線板の概略図
【図１０】従来のプリント配線板の絶縁基板の拡大図
【符号の説明】
１プリント配線板
２絶縁基板
３絶縁層
４導体回路
５短繊維
６樹脂
７プリプレグ
８電源層
９グランド層
１０信号層
１１導通孔
１２ａシート
１２ｂ単位シート
１３容器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a printed wiring board that requires a high-speed high-frequency signal.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electronic circuits have become faster and higher in frequency due to the higher performance and multifunctionality of electronic devices.
[0003]
The printed wiring board needs to have not only electrical connection but also a signal transmission function adapted to the frequency of use of the electronic circuit.
[0004]
In order to achieve stable signal transmission, the characteristic impedance (characteristic impedance) is a resistance (voltage / current ratio) that occurs when a high-frequency signal propagates through the electronic circuit, a parameter specific to the electronic circuit. When the impedances on the sides do not match, it is important to stabilize standing waves by reflection on the circuit and energy loss.
[0005]
By matching the characteristic impedance of the input / output device of the electronic circuit, it is necessary to efficiently transmit the signal and improve the device performance and the set performance.
[0006]
The characteristic impedance is also affected by the material constituting the printed wiring board. In particular, it is influenced by the structure of the dielectric material and conductor of the material, and if the relative dielectric constant is stable, the characteristic impedance is also stabilized.
[0007]
The structure of a conventional printed wiring board will be described below.
[0008]
FIG. 9 is a diagram showing an outline of the structure of a conventional printed wiring board. A signal layer 23 is formed on an insulating substrate 21. As shown in FIG. 9, the insulating substrate 21 is a long glass fiber as a dielectric. A fiber 24 is impregnated with a resin 25. Reference numeral 22 denotes a ground layer.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
If the relative dielectric constant of the constituent material is stable, a uniform dielectric is formed. In the conventional printed wiring board structure, the relative dielectric constant of the dielectric as the insulating substrate is the condition of the resin and fiber. The relative dielectric constant of the glass fiber as the dielectric and the resin is different from 6.6: 3.9.
[0010]
In the above case, E glass is used for the glass fiber, and epoxy resin is used for the resin.
[0011]
Furthermore, as shown in FIG. 9, since the warp yarns and weft yarns of the long glass fibers are randomly distributed, the resin filling amount varies, and the overall relative dielectric constant varies. ing.
[0012]
In addition, since the thickness dimension is different at the portion where the warp and weft of the long glass fiber cross (FIG. 10), the relative dielectric constant differs depending on the position of the circuit disposed on the dielectric layer, and a stable characteristic impedance is obtained. It becomes difficult to keep.
[0013]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, in order to make the relative dielectric constant of the dielectric layer, which is a constituent material of the printed wiring board, uniform, the resin and fiber distribution of the insulating base material is uniform, and the characteristic impedance It is an object of the present invention to provide a printed wiring board manufacturing method capable of forming a transmission line suitable for high-speed signals and high-frequency circuits.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention has the following configuration.
[0015]
The invention according to claim 1 of the present invention includes a step of forming a copper-clad insulating substrate using a sheet having a base material impregnated with a resin, and a step of forming a conductor circuit on the insulating substrate. The sheet in which the resin is impregnated with the resin is formed by spreading short fibers constituting the base material in a container having a certain size, and uniformly distributing the resin in the container so as to be close to the height of the short fibers. , A method of manufacturing a printed wiring board, wherein the resin is a semi-cured unit sheet, and is a prepreg sheet composed of a plurality of the unit sheets. Forming a conductive circuit on an insulating substrate having a uniform dielectric constant by having a process of forming the insulating substrate and the conductive circuit using a sheet that is mixed and impregnated substantially uniformly with substantially the same volume. A characteristic impeder Scan to be to stabilize, it is possible to provide a printed wiring board suitable for high-speed signals and high-frequency circuit.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a step of forming a copper-clad insulating substrate using a sheet having a base material impregnated with a resin, a step of forming a conductor circuit on the insulating substrate, and the insulating substrate. A sheet having a base material impregnated with a resin as an insulating layer on both sides of the substrate, a step of laminating copper foil on the outermost layer, a step of heating and pressing it, and a step of forming a conductor circuit on the outermost layer The sheet having the base material impregnated with the resin is laid with a short fiber constituting the base material in a container having a certain size, and the resin is uniformly placed in the container so as to be close to the height of the short fiber. Distributing, forming a unit sheet in which the resin is in a semi-cured state, a prepreg sheet composed of a plurality of the unit sheets, a printed wiring board manufacturing method, characterized in that Resin is mixed almost uniformly with the same volume. -By using the impregnated sheet, a conductor circuit can be formed on an insulating substrate having a uniform dielectric constant and on an insulating layer, and by stabilizing the characteristic impedance, it is suitable for high-speed signals and high-frequency circuits. A wiring board can be provided.
[0017]
In the invention described in claim 3 of the present invention, the substrate is a nonwoven fabric composed of a plurality of short fibers that do not overlap each other on the same plane. The printed wiring board manufacturing method is characterized in that the base material and the resin are mixed and distributed substantially uniformly on a plane and a cross section of the insulating substrate or the insulating layer. As a result, there is no unevenness in the formation of the nonwoven fabric, and the dielectric constant of the insulating substrate or insulating layer can be stabilized by making the fiber and resin distribution of the base material uniform on the plane and in the cross-sectional structure after lamination. It has the action.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 is a view showing a cross section of a printed wiring board using a prepreg formed from a sheet according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams showing an outline of a short fiber and a resin sheet constituting a non-woven fabric of a prepreg formed using the sheet in the embodiment of the present invention as a material. FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are diagrams showing an outline of a prepreg formed from a sheet according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a prepreg formed from a sheet according to an embodiment of the present invention. FIG.
[0033]
1 to 8, 1 is a printed wiring board, 2 is an insulating substrate, 3 is an insulating layer, 4 is a conductor circuit, 5 is a short fiber, 6 is a resin, 7 is a prepreg, 8 is a power supply layer, and 9 is a ground layer. 10 is a signal layer, 11 is a conduction hole, 12a is a sheet, 12b is a unit sheet, and 13 is a container.
[0034]
First, the manufacturing method of the printed wiring board in Embodiment 1 of this invention is demonstrated. Using a sheet 12a in which a resin is mixed and impregnated substantially uniformly on a base material, a plurality of the sheets 12a are overlapped to form a semi-cured prepreg 7 as shown in FIG. A plurality of the prepregs 7 are stacked and cured by heating and pressing to form a copper-clad insulating substrate. Conductor circuits are formed on the insulating substrate. Also, one or a plurality of the sheets are laminated on both sides of the insulating substrate and arranged as an insulating layer, copper foil is laminated on the outermost layer, heated and pressurized, cured, and further a conductor on the outermost layer. If a circuit is formed, a multilayer printed wiring board 1 as shown in FIG. 1 can be formed.
[0035]
Below, the structure of the printed wiring board formed using the manufacturing method of the printed wiring board of this invention is demonstrated.
[0036]
FIG. 1 is a sectional view of a multilayer printed wiring board having a four-layer structure according to an embodiment of the present invention.
[0037]
This printed wiring board 1 has a conductor circuit 4 portion in which a power supply layer 8, a ground layer 9 and a signal layer 10 are formed on an insulating substrate 2 or an insulating layer 3.
[0038]
The insulating substrate 2 is obtained by impregnating a base material with a resin. The base material and the resin are mixed and distributed substantially uniformly, and the base material is formed by laminating a plurality of non-woven fabrics impregnated with a resin. It is configured.
[0039]
As shown in FIGS. 5, 6, and 7, the insulating substrate 2 and the insulating layer 3 constituting the printed wiring board are laminated by heating a plurality of semi-cured prepregs 7 impregnated with a resin. Pressurized and cured.
[0040]
Here, the configuration of the prepreg 7 will be described with reference to the drawings.
[0041]
The prepreg 7 of the present invention is a composite material composed of a base material and a resin impregnated therein, and the base material is configured as a nonwoven fabric using short fibers. By using short fibers, a prepreg with no unevenness is formed, and the dielectric constant is stabilized.
[0042]
In other words, although the base material configured as a woven fabric with long fibers has high strength, as explained in the conventional problem, unevenness of the fabric formation tends to occur, and it is difficult to achieve a uniform distribution on the upper surface of the prepreg sheet. It becomes a factor that the dielectric constant of the formed conductor circuit becomes unstable.
[0043]
Moreover, by using an aramid fiber for the short fiber, it is possible to improve the toughness and heat resistance of the base material and approximate the dielectric constant of the resin to be impregnated.
[0044]
Here, the structure of the base material of the present invention will be described in detail below.
[0045]
FIG. 2 simply shows an aramid fiber cut as a short fiber.
[0046]
If the diameter of the aramid short fiber 5 is r and the length is h, the volume is πr ² h.
[0047]
Further, assuming that the number of short fibers 5 arranged and spread in a container 13 having a certain size as shown in FIG. 3 is k, the volume occupied by all the short fibers 5 in the container 13 is πr ² h × k.
[0048]
A semi-cured unit sea 12b is formed by uniformly distributing the resin having the same volume as the total volume of the short fibers as a predetermined resin amount on the same plane so as to be near the height r of the short fibers.
[0049]
The method of uniformly spreading the k short fibers 5 in the container 13 and the method of uniformly distributing the resin can be performed artificially while observing with a magnifying glass, or the container 13 is vibrated by ultrasonic waves for a certain period of time. There is also a method of even distribution by giving. Moreover, it is possible to prevent the short fibers from overlapping each other by swinging while applying light pressure with a jig from above the spread short fibers, but it is not particularly limited. However, workability can be improved by forming a thin layer of about several μm in the container 13 with a non-volatile solvent or alcohol before spreading the short fibers 5 in the container 13.
[0050]
Moreover, in said example, the direction of the short fiber in the container 13 is made into the fixed direction. This advantage is that it is easy to make the mixed state of the short fibers and the resin uniform.
[0051]
Also, different directions can be mixed and arranged as shown in FIG. In this case, there is an advantage that the short fibers can be arranged relatively easily and the physical strength as a nonwoven fabric can be easily obtained.
[0052]
In any case, it is particularly important to manufacture a base material having a nonwoven fabric structure in which short fibers do not overlap each other.
[0053]
A plurality of unit sheets 12b are prepared, adjacently joined on the same plane, and one sheet 12a is further laminated to form a prepreg 7 having a certain size and thickness as shown in FIG. can do.
[0054]
A method of joining a plurality of unit sheets 12b adjacently to form one sheet 12a is as follows.
(1) A release film (lower side) is placed on a stainless steel plate, and a plurality of unit sheets 12b are arranged adjacent to each other so that there is no gap.
(2) A release film (upper side) is further placed thereon, and heated and pressurized with a plate-shaped hot platen from above. The heating temperature is the melting start temperature of the resin, the heating temperature is about 5 to 10 minutes, and the pressurization is about the weight of the hot platen.
(3) After separating the plate-shaped heating plate from the release film (upper side), it is cooled to room temperature.
(4) Gently peel off the release film (upper side).
(5) The sheet is slowly peeled off from the release film (lower side) and the operation is completed.
[0055]
Since the prepreg 7 is composed of a plurality of unit sheets 12b in which short fibers and a resin are uniformly distributed, the base material composed of short fibers as a whole and the resin impregnated therein are uniform. It can be said that it has the composition of a simple distribution.
[0056]
Moreover, as shown in FIG. 6, it is possible to laminate the short fibers in the sheet 12a or the terminal sheet 12b so that they are perpendicular to each other, or they are laminated at a predetermined angle. It is also possible.
[0057]
Furthermore, as shown in FIG. 7, the physical strength of the prepreg 7 can be improved by shifting the position of the sheet 12a or the unit sheet 12b by a certain amount in the lateral direction every time the sheets are stacked.
[0058]
As a specific embodiment, a configuration of a prepreg in the case where the electrical and physical strength is most stable as a material of a printed wiring board will be described.
[0059]
In this case, the total amount of short fibers constituting the aramid nonwoven fabric substrate per unit area (1 cm × 1 cm) of the prepreg (thickness: about 100 μm) is 0.0072 to 0.0075 g.
[0060]
Moreover, the ratio of 53:47 to 50:50 is the most suitable for the ratio of the aramid nonwoven fabric substrate constituting the prepreg and the resin impregnated therein.
[0061]
When this configuration is applied as an embodiment of the present invention, it is as follows.
(1) An aramid fiber having a diameter of 15 μm is cut into a length of 3 mm to obtain an aramid short fiber.
(2) The short fibers are arranged and spread so as not to overlap each other in a container (length 1 cm × width 1 cm × height 0.5 cm). The total number of short fibers to be spread is 333 to 354.
(3) Put a predetermined resin amount such that the ratio of the total amount of short fibers and the amount of resin to be impregnated is 47:53 to 50:50, that is, 0.0072 to 0.085 g of thermosetting epoxy resin. , Short fiber and resin are mixed and distributed almost uniformly.
[0062]
In addition, since the relative dielectric constant of the aramid fiber used in the present embodiment is 3.6 to 3.9, an epoxy resin having a relative dielectric constant of about 3.6 to 3.9 is selected and used. Accordingly, substantially the same dielectric constant can be obtained. There are many types such as epoxy resins used by impregnating conventional glass fibers, and selection is relatively easy. It is desirable to select in consideration of physical mechanical strength characteristics.
(4) The resin in the container is dried by touch to produce a semi-cured unit sheet.
(5) A plurality of unit sheets are prepared, adjacently joined on a plane to form one sheet, and further laminated to form a prepreg (thickness 90 to 110 μm) as shown in FIGS. Can be formed.
[0063]
The thickness of the prepreg 7 can be determined by the number of sheets 12a or unit sheets 12b stacked, the specific gravity of the resin, and the distance between the short fibers.
[0064]
In the prepreg formed using a plurality of unit sheets impregnated with the nonwoven fabric base material and the resin, the distribution of the resin per unit volume is uniform regardless of the size and thickness. It becomes uniform.
[0065]
That is, as shown in FIG. 8, the relationship between the base material and the resin is almost uniformly mixed and distributed on the plane and cross section on the insulating layer, and the relative dielectric constant of the base material and the relative dielectric constant of the resin are It can be substantially the same.
[0066]
Therefore, by employing the prepreg of the present embodiment, the dielectric constant of the insulating layer of the printed wiring board can be stabilized, and variations in the plate thickness can be reduced.
[0067]
In the present embodiment, the size of the unit sheet 12b is 1 cm in length × 1 cm in width, but is not limited to this. The unit sheet can also be formed using a container that is an integral multiple of the above container.
[0068]
Furthermore, it is possible to directly form a single sheet without adjoining a plurality of unit sheets.
[0069]
The characteristic impedance in the printed wiring board when the prepreg of the present invention having the above-described configuration is used as an insulating layer will be described in comparison with the conventional one.
[0070]
Usually, the characteristic impedance is influenced by the relative dielectric constant of the material constituting the insulating layer.
[0071]
Many conventional printed wiring boards employ a prepreg having a mixing ratio of long glass fibers and resin of 7: 3, and the relative dielectric constant of long glass fibers and resin is 6.6: 3.9. Therefore, it is difficult to control the characteristic impedance.
[0072]
In addition, since long fibers are used, the arrangement of the fiber and the resin is likely to vary, which is one of the factors that make it difficult to control the characteristic impedance.
[0073]
When the multilayer printed wiring board of the present invention is used, the mixing ratio of the aramid short fibers and the epoxy resin in the insulating substrate as a dielectric or the insulating layer is 47:53 to 50:50, and the aramid short fibers and the epoxy resin The relative dielectric constants of can be made substantially the same.
[0074]
With this configuration, the insulating substrate or the insulating layer has a stable relative dielectric constant. Therefore, if the insulating layer and the conductor structure are constant and have the same dimensions, the characteristic impedance can be measured on any circuit on the printed wiring board. Is stable. In particular, when the frequency band used for the conductor circuit of the signal layer is 800 MHz to 5 GHz, the effect becomes remarkable.
[0075]
By making the volume of the short fibers and the volume of the resin of the present invention substantially constant, creating a sheet according to the height of the diameter of the short fibers, and using the nonwoven fabric laminated with the sheets as a prepreg, the thickness at the time of lamination It is possible to stabilize the characteristic impedance by reducing the variation and stabilizing the relative dielectric constant.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, the manufacturing method of the present invention uses a short fiber as the insulating base material, which is a constituent material of the printed wiring board, and makes the volume of the short fiber and the volume of the resin substantially constant to form a sheet having a uniform distribution. Since the prepreg formed as above is used, it is possible to provide a printed wiring board in which the distribution of the relative dielectric constant between the base material and the resin can be made constant and the characteristic impedance can be stabilized.
[0077]
Also, to provide a printed wiring board capable of forming a transmission line suitable for a high-speed signal and a high-frequency circuit by further stabilizing the characteristic impedance by selecting a base material and a resin having the same or similar relative dielectric constants. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a printed wiring board according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a short fiber according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram of a short fiber and resin sheet in an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram of a prepreg in an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a prepreg in an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic view of a prepreg in an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a sectional view of a prepreg in an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic view of a conventional printed wiring board. Enlarged view of the insulation board of the printed wiring board of the board 【Explanation of symbols】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printed wiring board 2 Insulating board 3 Insulating layer 4 Conductor circuit 5 Short fiber 6 Resin 7 Prepreg 8 Power supply layer 9 Ground layer 10 Signal layer 11 Conductive hole 12a Sheet 12b Unit sheet 13 Container

Claims

基材に樹脂が含浸されたシートを用いて銅張の絶縁基板を形成する工程と、前記絶縁基板に導体回路を形成する工程とを備え、
基材に樹脂が含浸された前記シートは、一定の大きさをもつ容器に基材を構成する短繊維を敷き詰め、前記短繊維の高さ近傍となるように樹脂を前記容器内に均一に分布させ、前記樹脂が半硬化状態となった単位シートを形成し、複数の前記単位シートから構成されたプリプレグシートであることを特徴とするプリント配線板の製造方法。A step of forming a copper-clad insulating substrate using a sheet impregnated with resin on a base material; and a step of forming a conductor circuit on the insulating substrate,
The sheet, in which the base material is impregnated with resin, spreads the short fibers constituting the base material in a container having a certain size, and the resin is uniformly distributed in the container so as to be close to the height of the short fibers. And a unit sheet in which the resin is in a semi-cured state, and a prepreg sheet composed of a plurality of the unit sheets.

基材に樹脂が含浸されたシートを用いて銅張の絶縁基板を形成する工程と、前記絶縁基板に導体回路を形成する工程と、前記絶縁基板の両側に基材に樹脂が含浸されたシートを絶縁層とし、最外層に銅はくを積層する工程と、それを加熱・加圧する工程と、最外層に導体回路を形成する工程とを備え、
基材に樹脂が含浸された前記シートは、一定の大きさをもつ容器に基材を構成する短繊維を敷き詰め、前記短繊維の高さ近傍となるように樹脂を前記容器内に均一に分布させ、前記樹脂が半硬化状態となった単位シートを形成し、複数の前記単位シートから構成されたプリプレグシートであることを特徴とするプリント配線板の製造方法。Forming a copper-clad insulating substrate using a sheet impregnated with resin on the base material; forming a conductor circuit on the insulating substrate; and sheet having the base material impregnated with resin on both sides of the insulating substrate And a step of laminating copper foil on the outermost layer, a step of heating and pressing it, and a step of forming a conductor circuit on the outermost layer,
The sheet, in which the base material is impregnated with resin, spreads the short fibers constituting the base material in a container having a certain size, and the resin is uniformly distributed in the container so as to be close to the height of the short fibers. And a unit sheet in which the resin is in a semi-cured state, and a prepreg sheet composed of a plurality of the unit sheets.

基材は、同一平面上において互いに重なり合わない複数の短繊維で構成された不織布であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリント配線板の製造方法。 3. The method for manufacturing a printed wiring board according to claim 1, wherein the base material is a non-woven fabric composed of a plurality of short fibers that do not overlap with each other on the same plane.