JP2009126115A - 積層板及びこれを用いた製品 - Google Patents

Abstract

【課題】短絡不具合や樹脂層のデラミネーションをなくし、電磁波シールド性も得られるようにする。
【解決手段】メタルコア構造のプリント配線板１１のメタルコア（芯材２１）として、導電性の線状体を織成して得た金属メッシュ２５を用いる。これにより製造に際して、短絡不具合の原因になる粗化のためのめっきを不要にするとともに、金属メッシュ２５と樹脂との密着性を高める。また、金属メッシュ２５を電磁波シールド層として利用し、電磁波シールド効果を得る。
【選択図】図１

Description

この発明は、放熱性を有するプリント配線板に関し、より詳しくは、短絡不具合やデラミネーションなどのない高性能化を図ることができるような、プリント配線板およびその部品に関する。

放熱性を有するプリント配線板としては、銅板をコア（芯材）として有するメタルコア構造のプリント配線板がある。この種のプリント配線板は図１６に示すような工程を経て製造されている。

まず、コアとなる所定厚の銅板を所定大所定形状に裁断して基材１０１を得る（図１６（ａ）参照）。続いて、この基材１０１の所定位置に貫通孔１０２をあける穴あけ加工をする（図１６（ｂ）参照）。

つぎに、下記特許文献１に開示されている方法にて穴あき基材１０３の表面に粗化処理を施す（図１６（ｃ）参照）。この粗化処理は、電解めっきにより樹枝状銅電着層を形成した後、電解処理により樹枝状銅をコブ状銅１０１ａに変化させるというものである。

この後は、下記特許文献２に示すように、粗化処理後の穴あき基材１０３の両面にプリプレグ１０４と銅箔１０５とを重ね（図１６（ｄ）参照）、これらを熱プレスにより積層一体化させる（図１６（ｅ）参照）。すなわち、穴あき基材１０３の両面には樹脂層１０４ａを介して銅箔１０５が存在する。これが銅張積層板１０６である。

つぎに、所定位置にスルーホール１０７をあけ（図１６（ｆ）参照）、この後、スルーホールめっき１０８、パターン１０９形成、ソルダレジスト１１０などの必要な処理を行って、メタルコア構造のプリント配線板１１１を得る（図１６（ｇ）参照）。

特開２００５−３５３９２０号公報 特開昭６４−８９５９２号公報

穴あき基材に対する粗化処理は、メタルコアと樹脂層との密着性を高めるために不可欠であり、大切な処理である。しかし、上記のような方法で粗化処理を行うと、基材の貫通孔周りに電流が集中するため、その部分に優先的に樹枝状銅が付着し、この結果、貫通孔周りにコブ状銅１０１ａが大きく堆積する。

このため、後の熱プレス時に、プリプレグの樹脂が貫通孔に流入するに際してコブ状銅１０１ａが剥がれ落ちて、バリ１０１ｂとなって貫通孔１０２内の樹脂中に遊離した状態になることがある（図１６（ｅ）参照）。

このような状態になると、スルーホール１０７穴あけをし、スルーホールめっき１０８を施すと、バリ１０１ｂがスルーホールめっき１０８と接触し、短絡不具合が発生してしまう。

また、導電性を有する銅板をベース（芯材）として有するメタルコア構造のプリント配線板では、コアとしての銅板を電磁波シールドのためのシールド材として用いることが可能である。しかし、メタルベースを電磁波シールド材として利用しようとすると、機器の重量が重くなるという欠点がある。

そこで、この発明は、短絡不具合がなく、樹脂層のデラミネーションもないようにすることを主たる目的とする。また、導電性を有する芯材を電磁波シールド材として利用することもできるようにすることを目的とする。

そのための手段は、樹脂層の上に導電層を有する積層板であって、上記樹脂層の内部に、多孔状で導電性を持ったシート状の芯材がコアとして備えられた積層板である。

別の手段は、樹脂層の上に導電層を有する積層板であって、上記樹脂層の内部に、厚み内において面方向への広がりを有し表裏両面に開口した空間を有する多孔状で導電性を持ったシート状の芯材がコアとして備えられた積層板である。

上記の芯材は、金属メッシュで形成されたものであるとよい。

別の手段は、上記の積層板における導電層で配線パターンが形成されたプリント配線板である。

以上のように、この発明によれば、コアとしての芯材が金属メッシュ等からなる多孔状のシート状であって、プリプレグを積層して行う熱プレス時における溶融樹脂は多孔状の孔をなす空間内に入り込むことが可能であるので、別途に粗化処理を施さずとも樹脂層の一体化を行うことができる。このため、従来のような短絡不具合が発生しないようにすることができる。

また、多孔状の程度によって、製品に必要なアンカー効果を得て、密着性を高め、デラミネーションの発生をなくすこともできる。

さらに、芯材は導電性を有しているので、放熱性を有することはもちろんのこと、電磁波シールド性も得られる。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図１は、メタルコア構造のプリント配線板１１の一例を示す断面図であり、図２は、その製造工程を示す模式図、図３はメタルコアとして用いられる芯材２１とこれを用いた銅張積層板４１の断面図、図４は芯材２１の平面図である。

これらの図に示されたように、短絡不具合がなく、樹脂層３１ａのデラミネーションもないようにするという目的を、樹脂層３１ａの内部に、多孔状で導電性を持ったシート状の芯材２１をコアとして備えるという構成にて実現した。

上記の芯材２１は、導電性の金属メッシュ２５，２６やパンチングメタル（図示せず）で構成されて、芯材２１全体が導電性を有する導電性部分（図１、図５参照）であるも、非導電性の織布２８ａや不織布２７ａの表面に形成されためっき被膜２７ｂ，２８ｂが形成されてめっき被膜２７ｂ，２８ｂのみが導電性を有する導電性部分（図７、図９参照）であるもよい。

また、多孔状の孔を形成する空間は、単独発泡状のものではなく連続発泡状のものであって、芯材２１の表裏両面から溶融樹脂が流入したときに円滑に入り込む形態の空間であるのがよく、より好ましくは、芯材２１の表裏で連通している形態のものや、芯材２１の厚み内において面方向への広がりを有し表裏両面に開口したものであるのがよい。

以下、具体的に説明する。
図１は、メタルコア構造のプリント配線板１１を示す断面図であり、この図に示すように、コア部分、すなわち芯材２１は、導電性を有する金属線からなる金属メッシュ２５で構成されている。図２は、このようなプリント配線板１１の製造工程を模式的に表現したもので、この図においては芯材２１を破線であらわしている。製造は順に、シート状の材料２１ａ（図２（ａ）参照）に対する裁断及び穴あけ工程（図２（ｂ））、積層一体化工程（図２（ｃ）、（ｄ）参照）と、スルーホール形成工程（図２（ｅ）参照）と、スルーホールめっき、パターン形成などの適宜必要な工程（図示せず）を経て行われ、所望のプリント配線板１１（図２（ｆ）参照）が得られる。

上記の裁断及び穴あけ工程は、材料２１ａをあらかじめ定められた所定の大きさ・形状に裁断するとともに必要な位置に貫通孔２２をあける工程である。貫通孔２２は材料に応じてダイスとポンチを用いた金型加工、ドリル加工などの適宜手段によって行われ、これによって芯材２１としての穴あき基材が得られる。

積層一体化工程は、芯材２１（穴あけが完了した穴あき基材）の両面に、プリプレグ３１と銅箔３２とを順に重ね合わせて、熱プレスをする工程である。熱プレスは、真空雰囲気中で熱と圧力をかけて行い、溶けたプリプレグ３１の樹脂を芯材２１の貫通孔２２等に充填し、樹脂と芯材２１との密着化を図る。この積層一体化によって、芯材２１の両面に樹脂層３１ａと、導電層としての銅箔３２が配設された銅張積層板４１が得られる。上記の銅箔３２の一部が、後にパターン３２ａとなる。

スルーホール形成工程は、芯材２１の貫通孔２２のうちの必要な貫通孔２２に対応する位置に、その貫通孔２２よりも小径の孔（スルーホール４２）をあける工程で、後に行われるスルーホールめっき４３（図２（ｆ）参照）によってスルーホール４３の内面に導電性を付与すると、表裏の銅箔３２が電気的に接続可能となる。

図３は、金属線で構成された多孔状の金属メッシュ２５からなる材料２１ａを銅張積層板４１にするまでの製造工程を示す説明図である。すなわち、より具体的には、図４に示したごとく格子状に織成された金属メッシュ２５からなる材料２１ａ（図３（ａ）参照）を所定大所定形状に裁断するとともに、所定位置に貫通孔２２を形成する（図３（ｂ）参照）。続いて、穴あき基材である芯材２１の両面にプリプレグ３１と銅箔３２とを順に重ねて、熱プレスを行ってすべてを一体化して銅張積層板４１を得る（図３（ｃ）、（ｄ）参照）。

この一体化においては、熱で溶けたプリプレグの樹脂が、貫通孔２２はもちろんのこと、金属メッシュ２５の網目内にも流入し、流入した樹脂は、金属線同士の隙間を埋めた状態で表裏両面からつながって、芯材２１を介在した状態で一体となる。

金属メッシュ２５は、多孔状でその網目（多孔状の孔を形成する空間）は、金属メッシュ２５の厚み内において面方向への広がりを有し、表裏両面に開口している。このため、網目内に入り込んだ樹脂は、抜けとめがなされたようになって、アンカー効果の高い一体化ができる。

しかも、樹脂の横への広がりが抑制され、樹脂分の不足による樹脂板のボイドなども起こらず、厚さも均一になる。このような銅張積層板４１では、内側から両外側に向けて、芯材２１、樹脂層３１ａ、銅箔３２が順に形成されたものとなる。

芯材２１は、その他の材料で構成することもできるので、図５〜図１０を用いて他の若干の例を説明する。
図５、図６は、導電性を有する金属メッシュの他の例として、エキスパンドメタルで構成された多孔状の金属メッシュ２６を芯材２１として用いたプリント配線板１１の例である。すなわち、図５に示したように、プリント配線板１１は、エキスパンドメタルで構成された金属メッシュ２６全体を樹脂で包み込んで構成された銅張積層板４１を用いて製造されている。製造は、図６に示したように、ひし形の網目を有した金属メッシュ２６からなる材料２１ａ（図６（ａ）参照）を所定大所定形状に裁断するとともに、所定位置に貫通孔２２を形成する（図６（ｂ）参照）。続いて、穴あき基材である芯材２１の両面にプリプレグ３１と銅箔３２とを順に重ねて、熱プレスを行ってすべてを一体化して銅張積層板４１を得る（図６（ｃ）、（ｄ）参照）。

この一体化においては、熱で溶けたプリプレグの樹脂が、貫通孔２２はもちろんのこと、ひし形の網目内にも流入し、流入した樹脂は、芯材２１のすべての隙間を埋めた状態で表裏両面からつながって、芯材２１を介在した状態で一体となる。

エキスパンドメタルからなる金属メッシュ２６は、多孔状でその網目（多孔状の孔を形成する空間）は、金属メッシュ２５の厚み内において面方向への広がりを有し、表裏両面に開口している。このため、金属メッシュ２６の網目内に入った樹脂は、網目を形成する傾斜した線部分と絡み合って高い一体性が得られる。また図３の例と同様に、樹脂の横への広がりが抑制され、樹脂分の不足による樹脂板のボイドなども起こらず、厚さも均一になる。

図７、図８は、表面に導電性のめっきが施されたシート材２７を芯材２１として用いたプリント配線板１１の例である。すなわち、図７に示したように、プリント配線板１１は、粗面状の不織布２７ａの表面に導電性のめっき被膜２７ｂを有するシート材２７全体を樹脂で包み込んで構成された銅張積層板４１を用いて製造されている。不織布２７ａとしては、適宜の材料のものが使用できるが、強度の点からガラス繊維からなるものが好適に使用できる。製造は、図８に示したように、不織布２７ａの表裏両面にめっき被膜２７ｂが形成されたシート材２７からなる材料２１ａ（図８（ａ）参照）を所定大所定形状に裁断するとともに、所定位置に貫通孔２２を形成する（図８（ｂ）参照）。続いて、穴あき基材である芯材２１の両面にプリプレグ３１と銅箔３２とを順に重ねて、熱プレスを行ってすべてを一体化して銅張積層板４１を得る（図８（ｃ）、（ｄ）参照）。

この一体化においては、熱で溶けたプリプレグ３１の樹脂が、貫通孔２２に流入するとともに、多孔孔の不織布２７ａ内の空間内にも入り込む。そして、貫通孔２２や空間内に流入した樹脂は、芯材２１のすべての貫通孔２２を埋めた状態で表裏両面からつながって、芯材２１を介在した状態で一体となる。

図９、図１０は、表面に導電性のめっきが施されたシート材２８を芯材として用いたプリント配線板１１の他の例である。すなわち、図９に示したように、プリント配線板１１は、多孔状又は粗面状の織布２８ａの表面に導電性のめっき被膜２８ｂを有するシート材２８全体を樹脂で包み込んで構成された銅張積層板４１を用いて製造されている。織布２８ａとしては、適宜のものが使用できるが、強度の点からガラス繊維からなるものが好適に使用できる。また、織布２８ａは、メッシュ状のものであるも、網目のない状態のものであるもよい。製造は、図１０に示したように、織布２８ａの表裏両面にめっき被膜２８ｂが形成されたシート材２８からなる材料２１ａ（図１０（ａ）参照）を所定大所定形状に裁断するとともに、所定位置に貫通孔２２を形成する（図１０（ｂ）参照）。続いて、穴あき基材である芯材２１の両面にプリプレグ３１と銅箔３２とを順に重ねて、熱プレスを行ってすべてを一体化して銅張積層板４１を得る（図１０（ｃ）、（ｄ）参照）。

この一体化においては、熱で溶けたプリプレグ３１の樹脂が、貫通孔２２に流入するとともに、網目を有する場合にはその網目である空間や繊維間の空間内にも流入する。そして、貫通孔２２や網目内等に流入した樹脂は芯材２１のすべての貫通孔２２を埋めた状態で表裏両面からつながって、芯材２１を介在した状態で一体となる。

なお、上記の例では、芯材２１を一枚備えた銅張積層板４１とプリント配線板１１について説明したが、芯材２１は、複数枚備えることもできる。たとえば、図１１に示したように、２枚の芯材２１，２１の間にプリプレグ３１を挟みこむことで、２枚の芯材２１を備えた銅張積層板４１とプリント配線板３１を得ることができる。

複数枚の芯材２１を備える場合であって、芯材が図１２に示したように金属メッシュ２５からなる場合には、金属メッシュ２５同士をあらかじめ接合しておくもよい。接合はスポット溶接２５ａなどの適宜手段で容易に行える。接合しておくことで、熱プレス時の位置ずれを防止できる。

さらに、上記の例では、メタルコア構造のプリント配線板１１を用いて両面配線のものを説明したが、図１３に示したように、片面配線構造のプリント配線板１１を構成することもできる。図１３（ａ）は、金属線からなる金属メッシュ２５を芯材２１として用いた例、図１３（ｂ）は、エキスパンドメタルからなる金属メッシュ２６を芯材２１として用いた例、図１３（ｃ）は、めっき付き不織布からなるシート材２７を芯材２１として用いた例、図１３（ｄ）は、めっき付き織布からなるシート材２８を芯材２１として用いた例である。上述の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

以上のように、銅張積層板４１の製造に際して、芯材２１に対しての従来のような粗化処理が不要である。粗化処理をしないので、粗化処理によって形成された銅めっきが剥がれ落ちて、これがバリとなって短絡不良を引き起こすようなことはない。

しかも、芯材２１は多孔状に形成されているので、樹脂との密着性を得ることができ、デラミネーションの発生をなくすこともできる。

また、金属板を用いる場合よりも軽量にすることができ、車載用等として有益である。その上、それ自体に導電性が備わっているので、適当な均熱性・放熱性、それに電磁波シールド性を得ることができる。

電磁波シールド性については、芯材２１の目の大きさなどの条件設定によって、遮蔽する電磁波の周波数帯域を変えることができる。また、複数枚の芯材２１を重ねることによって、遮蔽効果を高められるほか、遮蔽する電磁波の周波数帯域が異なるものを組み合わせることによって、より広い周波数帯域の電磁波を遮蔽することができるようになる。

上述のようにして製造したプリント配線板を試料として用い、電磁波シールド効果を試す実験を行った。実験は、銅線からなる金属メッシュを試料として用いて目の大きさによるシールド効果の違いを試す第１試験（図１４参照）と、金属メッシュを構成する材料を異にした場合のシールド効果の違いを試す第２試験（図１５参照）とを行った。

実験では、ＫＥＣ（関西電子工業振興センター）法を用いて、１０MHz〜１０GHzの周波数帯域の電磁波に対するシールド効果を調べた。なお、図４に示したように、線径ｄは金属線の太さであり、開目ｗは、金属線間の間隔である。

第１実験の結果によれば、開目が小さいほど、電磁波シールド効果が高いことがわかる（図１４参照）。

第２実験の結果によれば線径および開目を同じくしても、材料によって電磁波シールド性が異なることがわかる（図１５参照）。また、導電性の金属としては、銅や銀を用いるのが好ましいことがわかる。

この発明の構成と、上述の一形態の構成との対応において、
この発明の導電層は、上述の銅箔３２に対応し、
以下同様に、
積層板は、銅張積層板４１に対応するも、
この発明は上述の構成のみに限定されるものではなく、その他の形態を採用することができる。
たとえば、導電層や芯材は銅以外の材料で形成することもできる。

プリント配線板の断面図。 プリント配線板の製造工程の模式図。 積層板の製造工程の説明図。 金属線で構成された金属メッシュからなる芯材の平面図。 プリント配線板の断面図。 積層板の製造工程の説明図。 プリント配線板の断面図。 積層板の製造工程の説明図。 プリント配線板の断面図。 積層板の製造工程の説明図。 他の例に係る銅張積層板の構造を示す説明図。 他の例に係る芯材の構造を示す断面図。 他の例に係るプリント配線板の断面図。 開目の違いによる電磁波シールド効果を示す表。 材質の違いによる電磁波シールド効果を示す表。 従来のプリント配線板の製造工程を示す説明図。

符号の説明

１１…プリント配線板
２１…芯材
２５，２６…金属メッシュ
２７ａ…不織布
２８ａ…織布
２７ｂ，２８ｂ…めっき被膜
３１ａ…樹脂層
３２…銅箔
４１…銅張積層板

Claims (4)

1. 樹脂層の上に導電層を有する積層板であって、
   上記樹脂層の内部に、多孔状で導電性を持ったシート状の芯材がコアとして備えられた
   積層板。
2. 樹脂層の上に導電層を有する積層板であって、
   上記樹脂層の内部に、厚み内において面方向への広がりを有し表裏両面に開口した空間を有する多孔状で導電性を持ったシート状の芯材がコアとして備えられた
   積層板。
3. 前記芯材が、金属メッシュで形成された
   請求項１または請求項２に記載の積層板。
4. 前記請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の積層板における導電層で配線パターンが形成された
   プリント配線板。

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