メタルコアプリント配線板およびその製造方法
【課題】ハンダレジストが塗布された後に外周の不要な部分を金型加工により除去して製造するメタルコアプリント配線板において、金型加工時にハンダレジストにクラックが入ったり、ハンダレジストが欠けたりすることを抑制し、銅のマイグレーション等の発生を防止する。
【解決手段】一列に並んだ複数の端子を有するコネクタを実装するために一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板の製造方法において、メタルコアとなるコア板21の両面にプリプレグ31を積層する際に、前記スルーホールを形成するためにコア板21に形成された孔22の配列方向yとプリプレグ31の製造時にテンションがかけられガラスクロス33の密度が高くなった方向Xとが直交するように積層する。このような方向性の設定により、前記孔22の形成部分におけるコア板21両面側の絶縁層の強度を高くして、ハンダレジストの損傷を抑制する。
【解決手段】一列に並んだ複数の端子を有するコネクタを実装するために一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板の製造方法において、メタルコアとなるコア板21の両面にプリプレグ31を積層する際に、前記スルーホールを形成するためにコア板21に形成された孔22の配列方向yとプリプレグ31の製造時にテンションがかけられガラスクロス33の密度が高くなった方向Xとが直交するように積層する。このような方向性の設定により、前記孔22の形成部分におけるコア板21両面側の絶縁層の強度を高くして、ハンダレジストの損傷を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、金型加工により切断、または外周を除去して製造するメタルコアプリント配線板に関し、より詳しくは、表面に塗布されたハンダレジストが金型加工時に損傷することを抑え、高性能化を図るとともに不良品の発生を抑制することができるようなメタルコアプリント配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
メタルコアプリント配線板は、おおよそ次のように製造されている。
まず、銅やアルミニウムからなるコア板に、後にスルーホールなどとなる孔を形成する。つぎに、孔あきコア板の両面にプリプレグを積層し、そのプリプレグの上に銅箔を積層する。そして、高温真空プレスによりプリプレグの樹脂を溶融・硬化させて銅張積層板を得る。この後、所定の位置に孔をあけ、スルーホールめっきをしてスルーホールを形成する。続いて、エッチングをして所定の配線パターンを形成し、絶縁が必要な部分にハンダレジストを塗布する。そして最後に、周囲の不要な部分を除去したり製品サイズに個分けしたりする。
【0003】
このような不要部分の除去や個分けの方法には、メタルコアプリント配線板においては金型加工が用いられる。しかし、金型加工はせん断により打ち抜く方法であるので、短時間で大量の加工が行えるという利点を有するものの、基板の端面には破断が起こるという難点がある。
【0004】
この点、下記特許文献1には、打ち抜いた際に前記の孔あきコア板からなるメタルコアにバリが生じにくいように、メタルコアに対して切断を行う部分(切断予定線)の肉厚を薄くする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−133913号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に係る発明によればバリの発生は抑制される。しかし、ハンダレジストの損傷については一切考慮されていない。
【0007】
すなわち、メタルコアプリント配線板に実装する部品が複数の端子を一列に配置したコネクタであると、そのための多数のスルーホールがメタルコアプリント配線板上に一列に並ぶことになる。しかも、そのスルーホールの位置が、メタルコアプリント配線板の外周縁に近い位置である一辺側に形成されることが多い。
【0008】
しかし、スルーホールは前述のようにコア板に孔をあけ、この孔にプリプレグの樹脂を充填したのち、コア板の孔よりも小さい孔を形成してから、スルーホールめっきをして形成されるので、メタルコアプリント配線板における複数のスルーホールが近接した部分では、メタルコアによる硬さは得られず、撓み易い状態となる。
【0009】
このため、金型加工による打ち抜き時に作用するせん断力によって、スルーホールが配列された部位とその近傍には大きな曲げ応力がかかり、局所的に変形を起こし易い。金型加工時には金型で挟んでいるが、金型では曲げ応力がかかることを完全に阻止することはできない。この結果、メタルコアプリント配線板が部分的に撓み、クラック(ひび)が入り易い。
【0010】
特に、メタルコアプリント配線板の場合には、メタルコアが硬い一方で、プリプレグで構成した絶縁層がそれよりも柔らかく、せん断力がかかった時の破断に違いが生じる。そのうえ、メタルコアが硬いため、せん断に要する力は大きくなければならない。このため、絶縁層の表面に塗布されたハンダレジストにはクラックが入り易い。
【0011】
ハンダレジストにクラックが入ると、高湿度で長期間置かれた場合に銅のマイグレーションが起こり、絶縁破壊につながる。
【0012】
そこで、この発明は、ハンダレジストの損傷を抑制し、高性能化を図るとともに、不良品の発生を抑制することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
そのための手段は、メタルコア板と、ガラスクロスに樹脂を含浸させてなるプリプレグを積層して形成されるメタルコアプリント配線板であって、一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列され、前記スルーホールの配列方向と、プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交しているメタルコアプリント配線板である。
【0014】
また、一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板の製造方法であって、メタルコアとなるコア板の両面にプリプレグを積層する際に、前記スルーホールを形成するためにコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向とプリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交するように積層するメタルコアプリント配線板の製造方法である。
【発明の効果】
【0015】
以上のように、この発明によれば、メタルコアとなるコア板の両面に積層されるプリプレグについて、一辺側に形成された複数個のスルーホールの配列方向、換言すればコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向と、プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交しているので、一辺側におけるプリプレグからなる絶縁層の変形を起こりにくくすることができる。
【0016】
つまり、プリプレグはガラスクロスにワニスを含浸させて製造されるが、ガラスクロスの織り工程およびワニスの含浸工程においてガラスクロスには長手方向にテンションがかけられた状態で搬送されるので、長手方向においてガラスクロスが密になる。このため、プリプレグの曲げ弾性係数は、長手方向のほうが長手方向と直交する方向に比べて高くなる。つまり長手方向の方が、機械的強度が高い。
【0017】
このようなプリプレグの強度の高い方向を、直線状に配列された複数個のスルーホールの存在によって変形し易くなると考えられる部分の方向とを略直交させた結果、せん断力が作用したときでも、スルーホールを直線状に配列した部分が撓みにくくなって、絶縁層の表面に塗布されたハンダレジストにクラックが入ることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】積層されるコア板とプリプレグの概略構造を示す斜視図。
【図2】メタルコアプリント配線板の一部破断平面図。
【図3】メタルコアプリント配線板の製造工程を示す説明図。
【図4】スルーホール部分の横断面図。
【図5】複数個のスルーホールが直線状に配列された部分の断面図。
【図6】複数個のスルーホールが直線状に配列された部分の断面図。
【図7】複数個のスルーホールが直線状に配列された部分の断面図。
【図8】プリプレグの斜視図。
【図9】プリプレグの製造工程を示す説明図。
【図10】プリプレグの模式図。
【図11】金型加工の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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、メタルコアプリント配線板11を製造するためのコア板21とプリプレグ31の概略構造を示す斜視図、図2はそれらを用いて製造されたメタルコアプリント配線板11の概略構造を示す一部破断平面図、図3はメタルコアプリント配線板11の製造工程を示す説明図である。
【0020】
まず、図3を用いてメタルコアプリント配線板11の製造方法の概略を説明する。
メタルコアプリント配線板11のメタルコアには、銅やアルミニウム製の矩形の金属板からなる前記コア板21が用いられる(a)。このコア板21の所定位置に対して孔22をあける(b)。この孔22は後にスルーホールなどとなる孔である。
【0021】
そして、孔22あきのコア板21の両面に、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ31を積層し、さらにプリプレグ31の両外側には銅箔41を積層する(c)。
【0022】
この状態で高温真空プレスを行い、孔あきコア板21の孔22の中にプリプレグ31の溶けた樹脂32を充填させる。樹脂32が固化するとコア板21の両面に絶縁層12が形成されてコア板21に接着され、さらにその外側に銅箔41が接着された1枚の銅張積層板13となる(d)。
【0023】
この後、銅張積層板13の樹脂32を充填した部位に、コア板21の孔22よりも小径で厚み方向に貫通するスルーホール用の孔14をあけ(e)、スルーホールめっき15をしてスルーホール16を形成し、両面の銅箔41を電気的に接続する(f)。つまり、スルーホール16部分では図4の横断面図に示したように、コア板21の孔22の中に樹脂32が位置し、その樹脂32の内側にスルーホールめっき15が存在する状態となる。
【0024】
図2に図示したメタルコアプリント配線板11の一辺11a側において複数のスルーホール16が直線状に配列された部分Aは、複数の端子が一列に配置されたコネクタ(図示せず)を実装する部分であり、この部分においてはコネクタの端子のピッチが狭いので、コア板21にあける孔22が、図5(a)に示したように、複数の孔が連続して一列に並ぶ団子状に連なった1個の連続孔22aに形成されたり、図6(a)に示したように、スリット状の長孔22bに形成されたりする。
【0025】
なお、図5、図6、図7において(a)は、複数のスルーホール16が直線状に配列された部分Aの横断面図、(b)は(a)におけるB−B部分の縦断面図である。
【0026】
このようにコア板21の孔22が連通孔22aや長孔22bになると、スルーホール16間にコア板21が存在しないため(図5(b),図6(b)参照)、強度が低い。端子のピッチが孔22の径よりも大きい場合には、図7(a)に示したような独立した孔22cとして形成されるも、孔22c同士の間隔は狭いので(図7(b)参照)、この場合も高い強度は望めない。
【0027】
図5、図6、図7のいずれのスルーホール16の場合でも、図4に示したスルーホール16と同様で、コア板21の孔22の中に樹脂32が位置し、その樹脂32の内側にスルーホールめっき15が存在する状態となる。
【0028】
スルーホール16を形成した後は、エッチングにより配線パターン17を形成し(図3(g)参照)、表面における絶縁が必要な部分にハンダレジスト18を塗布する(図3(h)参照)。
【0029】
最後に、周囲の不要な部分を除去したり製品サイズに個分けしたりするため、金型による打ち抜きを行って(図11参照)、配線パターンごとの所望のメタルコアプリント配線板11(図2参照)を得る。
【0030】
この発明においては、前述したようにメタルコアプリント配線板11の一辺11a側において複数のスルーホール16を直線状に配列した部分Aの強度が低いので、金型による抜き打ち加工時に前記ハンダレジスト18が損傷するのを抑えることができるように、前記コア板21に対するプリプレグ31の積層がなされる。すなわち、図1、図2に示したように、コア板21の両面に積層されるプリプレグ31について、一辺11a側にこの辺と平行に直線状に配列される複数のスルーホール16の配列方向y、換言すればコア板21に形成された孔22の配列方向y(図5、図7参照)又は長さ方向y(図6参照)と、プリプレグ31の製造時にテンションがかけられた方向X(製造時の長手方向、プリプレグ31を構成するガラスクロス33の繊維の密度が高くなっている方向)とが略直交するように積層をする。なお、この発明において「略直交」とは、直交を含む意味である。
【0031】
ここで、プリプレグ31について説明する。
プリプレグ31は、図8に示したようにガラスクロス33に樹脂(熱硬化性樹脂)としてのワニスを含浸させた構造であり、板状をなす。
【0032】
前記ガラスクロス33は、以下のようなものである。
1本が直径数μm〜十数μmのガラス繊維のフィラメントを、数十〜数百本束ねたものをストランドと呼び、ストランドに撚りをかけたものをヤーンと呼ぶ。このヤーンを経糸(たて糸)と緯糸(よこ糸)とし、平織りしたものがガラスクロスである。経糸と緯糸は、一般に同じ仕様のヤーンが用いられ、所定の密度(単位幅あたりのヤーンの本数)に配列されるよう、平織りされている。また、ヤーンでなくストランドを経糸と緯糸として平織りする場合もある。
【0033】
そして、このプリプレグ31の製造は、図9に示したように行われる。
【0034】
帯状のガラスクロス33を長手方向にテンションをかけた状態で搬送しながらワニス32aに浸漬する。そして、ワニス32aから出たところで、ヒータ61で熱をかけてワニス32aを乾燥・半硬化させる。その後、長い板状になったものをカッタ62で所定の寸法に裁断する。
【0035】
このように製造されるプリプレグ31においては、上記のようにテンションがかかった状態で製造されるので、長手方向Xであるか、それと直交する方向Yであるかによって機械的強度が異なる。
【0036】
すなわち、ガラスクロス33は、平織りの際の縦糸方向が長手となって製造されるので、その後プリプレグ31に加工する際にも、連続で製造するために、平織りの際の縦糸方向が長手となって加工される。そのため、前述のように縦糸方向(長手方向X)にテンションがかけられている。いわば、プリプレグ31になる前のガラスクロス33の状態から、縦方向のヤーン密度が高いといえる。
【0037】
また、テンションのかかった方向にはガラスクロス33がぴんと張った状態になり、テンション方向と直交する方向では、ぴんと張ったガラスクロス33の間を縫うようにガラスクロス33が編まれるので、プリプレグ31内において、長手方向Xのガラスクロス33は、長手方向Xと直交するY方向に比べてより真っ直ぐで、Y方向のガラスクロス33はより波打っている。これにより、X方向の曲げ剛性が、Y方向の曲げ剛性よりも高くなる。
【0038】
このように、テンションのかかった方向にはヤーンの密度が高くなり、引張り強度、曲げ剛性ともに高くなる。
【0039】
具体的には、ガラスクロスとエポキシ樹脂からなるプリプレグを8枚積層して硬化させた状態での曲げ弾性係数は、長手方向Xにおいては2400kN/cm2で、それと直交する方向Yにおいては2200kN/cm2である。この他にも、長手方向Xにおいては2500kN/cm2で、それと直交する方向Yにおいては2300kN/cm2のものや、長手方向Xにおいて2300kN/cm2で、それと直交する方向Yにおいて2100kN/cm2のものなど、複数の仕様のプリプレグ31がある。使用するプリプレグ31には、メタルコアプリント配線板11のサイズや孔22の仕様、要求されている強度等によって適宜の曲げ弾性係数のものが選択される。
【0040】
このようにプリプレグ31には曲げ弾性係数が異なるものがあるが、いずれにおいても長手方向Xの強度が高い。
【0041】
外観観察を行うと、図10に模式的に示したように、テンションがかけられた長手方向Xのほうがそれと直交する方向Yよりもガラスクロス33の密度が高くなっていて視認により識別が可能である。現実にも、ガラスクロス33は、長手方向X(縦方向)の密度(幅25mm当たりのヤーンの本数)が44本程度で、長手方向Xと直交する方向Y(横方向)の密度が32本程度である。
【0042】
このようなプリプレグ31を孔あきコア板21の両面に積層するときに、図1に示したように、コア板21における後に打ち抜きを行う部分に近い位置に形成された孔22の配列方向y又は長さ方向yと、プリプレグ31の製造時にガラスクロス33の長手方向にテンションがかけられてガラスクロス33の繊維の密度が高くなっている方向Xとを直交させる。すると、これらコア板21とプリプレグ31を用いて製造されたメタルコアプリント配線板11は、図1、図2のX方向において絶縁層12の機械的強度が高くなる。
【0043】
前述した金型による打ち抜き加工は、図11に示したように、製品側部分を上下一対の金型51,52によって厚さ方向に挟持し、除去側部分も上下一対の金型53,54によって厚さ方向に挟持して、上下方向で相対移動して打ち抜きを行う。図中、製品側部分を挟持している金型51,52の内面に形成された逃げ部51a,52aは配線パターン18部分の厚さを吸収して、配線パターン18等を保護する部分である。
【0044】
前述のように絶縁層12の機械的強度が高いので、どのような仕様のプリプレグを用いた場合であっても、金型51,52,53,54で打ち抜きを行うときに、せん断力が作用して曲げ応力がかかった時に、絶縁層12の表面に塗布されたハンダレジスト18にクラックが入ったり欠けが生じたりして損傷することを抑制できる。
【0045】
すなわち、打ち抜きを行うべき外周縁に近い位置である一辺11a側に複数個のスルーホール16が直線状に配列されており、コア板21の空間が大きくて強度の低下が考えられる場合であっても、コア板21を挟む絶縁層12の強度が高いので、せん断時に曲げ応力がかかっても一辺11a側の部分における撓みを抑制できる。このため、積層された構造のメタルコアプリント配線板11であっても、曲げ強度が向上するから、せん断時に金型の中での撓みが小さくなり、せん断がきれいに行える。
【0046】
この結果、前述のように絶縁層12の表面のハンダレジスト18の損傷を抑制することが可能である。そして、ハンダレジスト18にクラックや欠けが生じることを抑制できるため、銅のマイグレーションなどの不都合が発生しないようにすることができ、メタルコアプリント配線板11の高性能化を図れるとともに、製造において不良品の発生を抑制できる。
【0047】
以上はこの発明を実施するための一形態であって、この発明は上記の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することもできる。
たとえば、スルーホールの配列方向yやコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向yと、プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向Xやプリプレグを構成するガラスクロスの繊維の密度が高くなっている方向Xとは、直交するほか、適宜角度で交差しているものであってもよい。
【符号の説明】
【0048】
11…メタルコアプリント配線板
11a…一辺
16…スルーホール
21…コア板
22…孔
22a…連続孔
22b…スリット状の長孔
22c…独立した孔
31…プリプレグ
33…ガラスクロス
y…スルーホールの配列方向、コア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向
X…プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向、プリプレグを構成するガラスクロスの繊維の密度が高くなっている方向
【技術分野】
【0001】
この発明は、金型加工により切断、または外周を除去して製造するメタルコアプリント配線板に関し、より詳しくは、表面に塗布されたハンダレジストが金型加工時に損傷することを抑え、高性能化を図るとともに不良品の発生を抑制することができるようなメタルコアプリント配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
メタルコアプリント配線板は、おおよそ次のように製造されている。
まず、銅やアルミニウムからなるコア板に、後にスルーホールなどとなる孔を形成する。つぎに、孔あきコア板の両面にプリプレグを積層し、そのプリプレグの上に銅箔を積層する。そして、高温真空プレスによりプリプレグの樹脂を溶融・硬化させて銅張積層板を得る。この後、所定の位置に孔をあけ、スルーホールめっきをしてスルーホールを形成する。続いて、エッチングをして所定の配線パターンを形成し、絶縁が必要な部分にハンダレジストを塗布する。そして最後に、周囲の不要な部分を除去したり製品サイズに個分けしたりする。
【0003】
このような不要部分の除去や個分けの方法には、メタルコアプリント配線板においては金型加工が用いられる。しかし、金型加工はせん断により打ち抜く方法であるので、短時間で大量の加工が行えるという利点を有するものの、基板の端面には破断が起こるという難点がある。
【0004】
この点、下記特許文献1には、打ち抜いた際に前記の孔あきコア板からなるメタルコアにバリが生じにくいように、メタルコアに対して切断を行う部分(切断予定線)の肉厚を薄くする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−133913号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に係る発明によればバリの発生は抑制される。しかし、ハンダレジストの損傷については一切考慮されていない。
【0007】
すなわち、メタルコアプリント配線板に実装する部品が複数の端子を一列に配置したコネクタであると、そのための多数のスルーホールがメタルコアプリント配線板上に一列に並ぶことになる。しかも、そのスルーホールの位置が、メタルコアプリント配線板の外周縁に近い位置である一辺側に形成されることが多い。
【0008】
しかし、スルーホールは前述のようにコア板に孔をあけ、この孔にプリプレグの樹脂を充填したのち、コア板の孔よりも小さい孔を形成してから、スルーホールめっきをして形成されるので、メタルコアプリント配線板における複数のスルーホールが近接した部分では、メタルコアによる硬さは得られず、撓み易い状態となる。
【0009】
このため、金型加工による打ち抜き時に作用するせん断力によって、スルーホールが配列された部位とその近傍には大きな曲げ応力がかかり、局所的に変形を起こし易い。金型加工時には金型で挟んでいるが、金型では曲げ応力がかかることを完全に阻止することはできない。この結果、メタルコアプリント配線板が部分的に撓み、クラック(ひび)が入り易い。
【0010】
特に、メタルコアプリント配線板の場合には、メタルコアが硬い一方で、プリプレグで構成した絶縁層がそれよりも柔らかく、せん断力がかかった時の破断に違いが生じる。そのうえ、メタルコアが硬いため、せん断に要する力は大きくなければならない。このため、絶縁層の表面に塗布されたハンダレジストにはクラックが入り易い。
【0011】
ハンダレジストにクラックが入ると、高湿度で長期間置かれた場合に銅のマイグレーションが起こり、絶縁破壊につながる。
【0012】
そこで、この発明は、ハンダレジストの損傷を抑制し、高性能化を図るとともに、不良品の発生を抑制することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
そのための手段は、メタルコア板と、ガラスクロスに樹脂を含浸させてなるプリプレグを積層して形成されるメタルコアプリント配線板であって、一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列され、前記スルーホールの配列方向と、プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交しているメタルコアプリント配線板である。
【0014】
また、一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板の製造方法であって、メタルコアとなるコア板の両面にプリプレグを積層する際に、前記スルーホールを形成するためにコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向とプリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交するように積層するメタルコアプリント配線板の製造方法である。
【発明の効果】
【0015】
以上のように、この発明によれば、メタルコアとなるコア板の両面に積層されるプリプレグについて、一辺側に形成された複数個のスルーホールの配列方向、換言すればコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向と、プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交しているので、一辺側におけるプリプレグからなる絶縁層の変形を起こりにくくすることができる。
【0016】
つまり、プリプレグはガラスクロスにワニスを含浸させて製造されるが、ガラスクロスの織り工程およびワニスの含浸工程においてガラスクロスには長手方向にテンションがかけられた状態で搬送されるので、長手方向においてガラスクロスが密になる。このため、プリプレグの曲げ弾性係数は、長手方向のほうが長手方向と直交する方向に比べて高くなる。つまり長手方向の方が、機械的強度が高い。
【0017】
このようなプリプレグの強度の高い方向を、直線状に配列された複数個のスルーホールの存在によって変形し易くなると考えられる部分の方向とを略直交させた結果、せん断力が作用したときでも、スルーホールを直線状に配列した部分が撓みにくくなって、絶縁層の表面に塗布されたハンダレジストにクラックが入ることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】積層されるコア板とプリプレグの概略構造を示す斜視図。
【図2】メタルコアプリント配線板の一部破断平面図。
【図3】メタルコアプリント配線板の製造工程を示す説明図。
【図4】スルーホール部分の横断面図。
【図5】複数個のスルーホールが直線状に配列された部分の断面図。
【図6】複数個のスルーホールが直線状に配列された部分の断面図。
【図7】複数個のスルーホールが直線状に配列された部分の断面図。
【図8】プリプレグの斜視図。
【図9】プリプレグの製造工程を示す説明図。
【図10】プリプレグの模式図。
【図11】金型加工の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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、メタルコアプリント配線板11を製造するためのコア板21とプリプレグ31の概略構造を示す斜視図、図2はそれらを用いて製造されたメタルコアプリント配線板11の概略構造を示す一部破断平面図、図3はメタルコアプリント配線板11の製造工程を示す説明図である。
【0020】
まず、図3を用いてメタルコアプリント配線板11の製造方法の概略を説明する。
メタルコアプリント配線板11のメタルコアには、銅やアルミニウム製の矩形の金属板からなる前記コア板21が用いられる(a)。このコア板21の所定位置に対して孔22をあける(b)。この孔22は後にスルーホールなどとなる孔である。
【0021】
そして、孔22あきのコア板21の両面に、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ31を積層し、さらにプリプレグ31の両外側には銅箔41を積層する(c)。
【0022】
この状態で高温真空プレスを行い、孔あきコア板21の孔22の中にプリプレグ31の溶けた樹脂32を充填させる。樹脂32が固化するとコア板21の両面に絶縁層12が形成されてコア板21に接着され、さらにその外側に銅箔41が接着された1枚の銅張積層板13となる(d)。
【0023】
この後、銅張積層板13の樹脂32を充填した部位に、コア板21の孔22よりも小径で厚み方向に貫通するスルーホール用の孔14をあけ(e)、スルーホールめっき15をしてスルーホール16を形成し、両面の銅箔41を電気的に接続する(f)。つまり、スルーホール16部分では図4の横断面図に示したように、コア板21の孔22の中に樹脂32が位置し、その樹脂32の内側にスルーホールめっき15が存在する状態となる。
【0024】
図2に図示したメタルコアプリント配線板11の一辺11a側において複数のスルーホール16が直線状に配列された部分Aは、複数の端子が一列に配置されたコネクタ(図示せず)を実装する部分であり、この部分においてはコネクタの端子のピッチが狭いので、コア板21にあける孔22が、図5(a)に示したように、複数の孔が連続して一列に並ぶ団子状に連なった1個の連続孔22aに形成されたり、図6(a)に示したように、スリット状の長孔22bに形成されたりする。
【0025】
なお、図5、図6、図7において(a)は、複数のスルーホール16が直線状に配列された部分Aの横断面図、(b)は(a)におけるB−B部分の縦断面図である。
【0026】
このようにコア板21の孔22が連通孔22aや長孔22bになると、スルーホール16間にコア板21が存在しないため(図5(b),図6(b)参照)、強度が低い。端子のピッチが孔22の径よりも大きい場合には、図7(a)に示したような独立した孔22cとして形成されるも、孔22c同士の間隔は狭いので(図7(b)参照)、この場合も高い強度は望めない。
【0027】
図5、図6、図7のいずれのスルーホール16の場合でも、図4に示したスルーホール16と同様で、コア板21の孔22の中に樹脂32が位置し、その樹脂32の内側にスルーホールめっき15が存在する状態となる。
【0028】
スルーホール16を形成した後は、エッチングにより配線パターン17を形成し(図3(g)参照)、表面における絶縁が必要な部分にハンダレジスト18を塗布する(図3(h)参照)。
【0029】
最後に、周囲の不要な部分を除去したり製品サイズに個分けしたりするため、金型による打ち抜きを行って(図11参照)、配線パターンごとの所望のメタルコアプリント配線板11(図2参照)を得る。
【0030】
この発明においては、前述したようにメタルコアプリント配線板11の一辺11a側において複数のスルーホール16を直線状に配列した部分Aの強度が低いので、金型による抜き打ち加工時に前記ハンダレジスト18が損傷するのを抑えることができるように、前記コア板21に対するプリプレグ31の積層がなされる。すなわち、図1、図2に示したように、コア板21の両面に積層されるプリプレグ31について、一辺11a側にこの辺と平行に直線状に配列される複数のスルーホール16の配列方向y、換言すればコア板21に形成された孔22の配列方向y(図5、図7参照)又は長さ方向y(図6参照)と、プリプレグ31の製造時にテンションがかけられた方向X(製造時の長手方向、プリプレグ31を構成するガラスクロス33の繊維の密度が高くなっている方向)とが略直交するように積層をする。なお、この発明において「略直交」とは、直交を含む意味である。
【0031】
ここで、プリプレグ31について説明する。
プリプレグ31は、図8に示したようにガラスクロス33に樹脂(熱硬化性樹脂)としてのワニスを含浸させた構造であり、板状をなす。
【0032】
前記ガラスクロス33は、以下のようなものである。
1本が直径数μm〜十数μmのガラス繊維のフィラメントを、数十〜数百本束ねたものをストランドと呼び、ストランドに撚りをかけたものをヤーンと呼ぶ。このヤーンを経糸(たて糸)と緯糸(よこ糸)とし、平織りしたものがガラスクロスである。経糸と緯糸は、一般に同じ仕様のヤーンが用いられ、所定の密度(単位幅あたりのヤーンの本数)に配列されるよう、平織りされている。また、ヤーンでなくストランドを経糸と緯糸として平織りする場合もある。
【0033】
そして、このプリプレグ31の製造は、図9に示したように行われる。
【0034】
帯状のガラスクロス33を長手方向にテンションをかけた状態で搬送しながらワニス32aに浸漬する。そして、ワニス32aから出たところで、ヒータ61で熱をかけてワニス32aを乾燥・半硬化させる。その後、長い板状になったものをカッタ62で所定の寸法に裁断する。
【0035】
このように製造されるプリプレグ31においては、上記のようにテンションがかかった状態で製造されるので、長手方向Xであるか、それと直交する方向Yであるかによって機械的強度が異なる。
【0036】
すなわち、ガラスクロス33は、平織りの際の縦糸方向が長手となって製造されるので、その後プリプレグ31に加工する際にも、連続で製造するために、平織りの際の縦糸方向が長手となって加工される。そのため、前述のように縦糸方向(長手方向X)にテンションがかけられている。いわば、プリプレグ31になる前のガラスクロス33の状態から、縦方向のヤーン密度が高いといえる。
【0037】
また、テンションのかかった方向にはガラスクロス33がぴんと張った状態になり、テンション方向と直交する方向では、ぴんと張ったガラスクロス33の間を縫うようにガラスクロス33が編まれるので、プリプレグ31内において、長手方向Xのガラスクロス33は、長手方向Xと直交するY方向に比べてより真っ直ぐで、Y方向のガラスクロス33はより波打っている。これにより、X方向の曲げ剛性が、Y方向の曲げ剛性よりも高くなる。
【0038】
このように、テンションのかかった方向にはヤーンの密度が高くなり、引張り強度、曲げ剛性ともに高くなる。
【0039】
具体的には、ガラスクロスとエポキシ樹脂からなるプリプレグを8枚積層して硬化させた状態での曲げ弾性係数は、長手方向Xにおいては2400kN/cm2で、それと直交する方向Yにおいては2200kN/cm2である。この他にも、長手方向Xにおいては2500kN/cm2で、それと直交する方向Yにおいては2300kN/cm2のものや、長手方向Xにおいて2300kN/cm2で、それと直交する方向Yにおいて2100kN/cm2のものなど、複数の仕様のプリプレグ31がある。使用するプリプレグ31には、メタルコアプリント配線板11のサイズや孔22の仕様、要求されている強度等によって適宜の曲げ弾性係数のものが選択される。
【0040】
このようにプリプレグ31には曲げ弾性係数が異なるものがあるが、いずれにおいても長手方向Xの強度が高い。
【0041】
外観観察を行うと、図10に模式的に示したように、テンションがかけられた長手方向Xのほうがそれと直交する方向Yよりもガラスクロス33の密度が高くなっていて視認により識別が可能である。現実にも、ガラスクロス33は、長手方向X(縦方向)の密度(幅25mm当たりのヤーンの本数)が44本程度で、長手方向Xと直交する方向Y(横方向)の密度が32本程度である。
【0042】
このようなプリプレグ31を孔あきコア板21の両面に積層するときに、図1に示したように、コア板21における後に打ち抜きを行う部分に近い位置に形成された孔22の配列方向y又は長さ方向yと、プリプレグ31の製造時にガラスクロス33の長手方向にテンションがかけられてガラスクロス33の繊維の密度が高くなっている方向Xとを直交させる。すると、これらコア板21とプリプレグ31を用いて製造されたメタルコアプリント配線板11は、図1、図2のX方向において絶縁層12の機械的強度が高くなる。
【0043】
前述した金型による打ち抜き加工は、図11に示したように、製品側部分を上下一対の金型51,52によって厚さ方向に挟持し、除去側部分も上下一対の金型53,54によって厚さ方向に挟持して、上下方向で相対移動して打ち抜きを行う。図中、製品側部分を挟持している金型51,52の内面に形成された逃げ部51a,52aは配線パターン18部分の厚さを吸収して、配線パターン18等を保護する部分である。
【0044】
前述のように絶縁層12の機械的強度が高いので、どのような仕様のプリプレグを用いた場合であっても、金型51,52,53,54で打ち抜きを行うときに、せん断力が作用して曲げ応力がかかった時に、絶縁層12の表面に塗布されたハンダレジスト18にクラックが入ったり欠けが生じたりして損傷することを抑制できる。
【0045】
すなわち、打ち抜きを行うべき外周縁に近い位置である一辺11a側に複数個のスルーホール16が直線状に配列されており、コア板21の空間が大きくて強度の低下が考えられる場合であっても、コア板21を挟む絶縁層12の強度が高いので、せん断時に曲げ応力がかかっても一辺11a側の部分における撓みを抑制できる。このため、積層された構造のメタルコアプリント配線板11であっても、曲げ強度が向上するから、せん断時に金型の中での撓みが小さくなり、せん断がきれいに行える。
【0046】
この結果、前述のように絶縁層12の表面のハンダレジスト18の損傷を抑制することが可能である。そして、ハンダレジスト18にクラックや欠けが生じることを抑制できるため、銅のマイグレーションなどの不都合が発生しないようにすることができ、メタルコアプリント配線板11の高性能化を図れるとともに、製造において不良品の発生を抑制できる。
【0047】
以上はこの発明を実施するための一形態であって、この発明は上記の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することもできる。
たとえば、スルーホールの配列方向yやコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向yと、プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向Xやプリプレグを構成するガラスクロスの繊維の密度が高くなっている方向Xとは、直交するほか、適宜角度で交差しているものであってもよい。
【符号の説明】
【0048】
11…メタルコアプリント配線板
11a…一辺
16…スルーホール
21…コア板
22…孔
22a…連続孔
22b…スリット状の長孔
22c…独立した孔
31…プリプレグ
33…ガラスクロス
y…スルーホールの配列方向、コア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向
X…プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向、プリプレグを構成するガラスクロスの繊維の密度が高くなっている方向
【特許請求の範囲】
【請求項1】
メタルコア板と、ガラスクロスに樹脂を含浸させてなるプリプレグを積層して形成されるメタルコアプリント配線板であって、
一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列され、
前記スルーホールの配列方向と、プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交している
メタルコアプリント配線板。
【請求項2】
一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板であって、
前記スルーホールの配列方向と、プリプレグを構成するガラスクロスのヤーンまたはストランドの密度が高い方向とが略直交している
メタルコアプリント配線板。
【請求項3】
前記スルーホールを形成するためにメタルコアとなるコア板に設けられた孔が、複数の孔が連続して一列に並ぶ1個の連続孔である
請求項1または請求項2に記載のメタルコアプリント配線板。
【請求項4】
前記スルーホールを形成するためにメタルコアとなるコア板に形成された孔が、スリット状の長孔である
請求項1または請求項2に記載のメタルコアプリント配線板。
【請求項5】
一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板の製造方法であって、
メタルコアとなるコア板の両面にプリプレグを積層する際に、前記スルーホールを形成するためにコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向とプリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交するように積層する
メタルコアプリント配線板の製造方法。
【請求項6】
一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板の製造方法であって、
メタルコアとなるコア板の両面にプリプレグを積層する際に、前記スルーホールを形成するためにコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向とプリプレグを構成するガラスクロスのヤーンまたはストランドの密度が高い方向とが略直交するように積層する
メタルコアプリント配線板の製造方法。
【請求項1】
メタルコア板と、ガラスクロスに樹脂を含浸させてなるプリプレグを積層して形成されるメタルコアプリント配線板であって、
一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列され、
前記スルーホールの配列方向と、プリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交している
メタルコアプリント配線板。
【請求項2】
一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板であって、
前記スルーホールの配列方向と、プリプレグを構成するガラスクロスのヤーンまたはストランドの密度が高い方向とが略直交している
メタルコアプリント配線板。
【請求項3】
前記スルーホールを形成するためにメタルコアとなるコア板に設けられた孔が、複数の孔が連続して一列に並ぶ1個の連続孔である
請求項1または請求項2に記載のメタルコアプリント配線板。
【請求項4】
前記スルーホールを形成するためにメタルコアとなるコア板に形成された孔が、スリット状の長孔である
請求項1または請求項2に記載のメタルコアプリント配線板。
【請求項5】
一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板の製造方法であって、
メタルコアとなるコア板の両面にプリプレグを積層する際に、前記スルーホールを形成するためにコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向とプリプレグの製造時にテンションがかけられた方向とが略直交するように積層する
メタルコアプリント配線板の製造方法。
【請求項6】
一辺側に複数個のスルーホールが直線状に配列されたメタルコアプリント配線板の製造方法であって、
メタルコアとなるコア板の両面にプリプレグを積層する際に、前記スルーホールを形成するためにコア板に形成された孔の配列方向又は長さ方向とプリプレグを構成するガラスクロスのヤーンまたはストランドの密度が高い方向とが略直交するように積層する
メタルコアプリント配線板の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2010−182719(P2010−182719A)
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−22404(P2009−22404)
【出願日】平成21年2月3日(2009.2.3)
【出願人】(000005290)古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】(391045897)古河AS株式会社 (571)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年2月3日(2009.2.3)
【出願人】(000005290)古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】(391045897)古河AS株式会社 (571)
【Fターム(参考)】
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