(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
絶縁層の少なくとも一方の面にランド部が形成された複数のプリント配線基材を、各ランド部が積層方向に沿って重なるように一括積層してなるプリント配線板の製造方法であって、
前記絶縁層の一方の面に前記ランド部を形成し、他方の面側から前記ランド部に到達する開口部を前記ランド部の周囲に沿って形成した後、前記開口部内に導電ペーストを充填することにより層間接続用のビアを形成したプリント配線基材を製造する工程と、
前記絶縁層の両面における対応位置に前記ランド部をそれぞれ形成し、一方の面側のランド部から他方の面側のランド部に到達するように、又は前記両面のランド部を貫通するように開口部を前記ランド部の周囲に沿って形成した後、前記開口部内にめっきを施すことにより導体間接続用のビアを形成したプリント配線基材を製造する工程と、
複数の前記プリント配線基材を、各ランド部が前記積層方向に沿って重なるように一括積層する工程と、
前記複数のプリント配線基材の前記各ランド部の内側を前記積層方向に貫通するリード挿入用のスルーホールを、前記層間接続用及び前記導体間接続用のビアがその周囲に配置されるように形成する工程とを備え、
前記層間接続用及び前記導体間接続用のビアは、それぞれ前記ランド部の周囲に沿って複数形成され、
前記複数のプリント配線基材を一括積層する際に、前記層間接続用のビアが前記積層方向にスタック構造となるように配置すると共に、前記導体間接続用のビアが前記積層方向から見て前記層間接続用のビアに対してずれるように配置して積層する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献1に開示された従来技術のプリント配線板のように、スルーホールにめっきを施したものの場合、積層数が増えて配線板の厚みが厚くなると、スルーホールのめっき部分のアスペクト比が高くなる。この場合、応力が加わることでスルーホール内のめっきに亀裂等が生じ易くなり、電気的接続信頼性が低下するという問題がある。また、信頼性を向上させるためには、めっき厚を厚くしなければならず、コストアップにつながってしまう。
【0005】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、電気的接続信頼性を確保することができるプリント配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係るプリント配線板は、絶縁層の少なくとも一方の面にランド部が形成された複数のプリント配線基材を、各ランド部が積層方向に沿って重なるように一括積層してなるプリント配線板であって、前記複数のプリント配線基材の前記各ランド部の内側を前記積層方向に貫通するリード挿入用のスルーホールと、前記複数のプリント配線基材に形成され、前記ランド部に接触すると共に前記スルーホールの周囲に配置された前記各プリント配線基材を貫通するビアとを備えたことを特徴とする。
【0007】
本発明によれば、電子部品のリード挿入用のスルーホールの周囲にランド部に接触すると共に各プリント配線基材を貫通するビアが配置されているので、これらビアを介してスルーホールの両側の電気的接続が図れ、スルーホールにめっきを施す必要がない。また、各ビアのいずれかに亀裂等が生じてもスルーホールにめっきを施した場合と比べて電気的接続信頼性が低下することはない。このため、電気的接続信頼性を確保することが可能となる。
【0008】
本発明の一実施形態においては、前記複数のプリント配線基材の一部が、片面に前記ランド部が形成された片面配線基材であり、前記複数のプリント配線基材の他の一部が、両面に前記ランド部が形成された両面配線基材であり、前記片面配線基材に形成されたビアが、導電ペーストからなる層間接続用のビアであり、前記両面配線基材に形成されたビアが、両面に形成されたランド部を接続するめっきからなる導体間接続用のビアである。
【0009】
この場合、前記層間接続用のビアは、前記スルーホールの周囲に複数配置されると共に前記積層方向にスタック構造となるように配置され、前記導体間接続用のビアは、前記スルーホールの周囲に複数配置されると共に前記積層方向から見て前記層間接続用のビアに対して前記スルーホールの周方向にずれるように配置されていることが望ましい。
【0010】
本発明に係るプリント配線板の製造方法は、絶縁層の少なくとも一方の面にランド部が形成された複数のプリント配線基材を、各ランド部が積層方向に沿って重なるように一括積層してなるプリント配線板の製造方法であって、前記絶縁層の一方の面に前記ランド部を形成し、他方の面側から前記ランド部に到達する開口部を前記ランド部の周囲に沿って形成した後、前記開口部内に導電ペーストを充填することにより層間接続用のビアを形成したプリント配線基材を製造する工程と、前記絶縁層の両面における対応位置に前記ランド部をそれぞれ形成し、一方の面側のランド部から他方の面側のランド部に到達するように、又は前記両面のランド部を貫通するように開口部を前記ランド部の周囲に沿って形成した後、前記開口部内にめっきを施すことにより導体間接続用のビアを形成したプリント配線基材を製造する工程と、複数の前記プリント配線基材を、各ランド部が前記積層方向に沿って重なるように一括積層する工程と、前記複数のプリント配線基材の前記各ランド部の内側を前記積層方向に貫通するリード挿入用のスルーホールを、前記層間接続用及び前記導体間接続用のビアがその周囲に配置されるように形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、複数のプリント配線基材の一括積層後に形成された電子部品のリード挿入用のスルーホールの周囲に、層間接続用及び導体間接続用のビアが配置されるので、配線板の表裏接続のためにスルーホールにめっきを施す工程が不要となる。また、各ビアのいずれかに亀裂等が生じても電気的接続信頼性が低下することはない。このため、製造工程数を増やさずに、電気的接続信頼性を向上させることができるプリント配線板を製造可能となる。
【0012】
本発明の一実施形態においては、前記層間接続用及び前記導体間接続用のビアは、それぞれ前記ランド部の周囲に沿って複数形成され、前記複数のプリント配線基材を一括積層する際に、前記層間接続用のビアが前記積層方向にスタック構造となるように配置すると共に、前記導体間接続用のビアが前記積層方向から見て前記層間接続用のビアに対してずれるように配置して積層する。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、電気的接続信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係るプリント配線板及びその製造方法を詳細に説明する。
【0016】
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るプリント配線板の構造を示す断面図である。
図1に示すように、第1の実施形態に係るプリント配線板1は、第1プリント配線基材10、第2プリント配線基材20、第3プリント配線基材30、第4プリント配線基材40及び第5プリント配線基材50を、熱圧着により一括積層した構造を備えている。
【0017】
また、プリント配線板1には、第1〜第5プリント配線基材10〜50を積層方向に貫通するスルーホール60が形成されている。このスルーホール60には、プリント配線板1に実装される、後述する電子部品のリード(端子)が挿入される。スルーホール60は、例えば半径(φ1/2)が約500μm程度となるように、レーザ加工、金型加工又はドリル加工などで形成される。
【0018】
第1〜第5プリント配線基材10〜50は、それぞれ絶縁層としての第1樹脂基材11、第2樹脂基材21、第3樹脂基材31、第4樹脂基材41及び第5樹脂基材51と、これら第1〜第5プリント配線基材10〜50の少なくとも一方の面(片面)に形成された配線12,22,32,42,52とを備える。
【0019】
また、第1〜第5プリント配線基材10〜50は、それぞれ第1、第2、第4及び第5樹脂基材11,21,41,51の片面に形成されたランド部13,23,43,53と、第3樹脂基材31の両面における対応位置に形成されたランド部33a,33bとを備える。従って、第3プリント配線基材30は、いわゆるコア基板である両面板(両面CCL)からなり、これ以外は片面板(片面CCL)からなる。プリント配線板1は、各プリント配線基材10〜50を、各ランド部13〜53が積層方向に沿って重なるように一括積層してなる。
【0020】
第1、第2、第4及び第5プリント配線基材10,20,40,50は、例えばスルーホール60の周囲に配置されるように形成されたビアホール内に導電ペーストを充填して形成され、ランド部13,23,43,53と接触して電気的に接続される複数の層間接続用のビア14,24,44,54を備える。また、第3プリント配線基材30は、例えばスルーホール60の周囲に配置されるように形成されたビアホール内にめっき形成され、各ランド部33a,33bに接触して電気的に接続される複数の導体間接続用のビア34を備える。
【0021】
なお、ビア34は、例えば一方のランド部33aを貫通させることなく、他方のランド部33b側から形成したビアホール(貫通孔)内にめっきを施した構造のLVHのめっきビアからなり、例えば銅めっきにより形成される。この場合、ランド部33aや配線32上にはめっき層32aが形成される。
【0022】
また、ビア34は、ビアホール内をめっきする代わりに導電ペーストを充填させる構造としてもよい。その他、ビア34は、図示は省略するが、各ランド部33a,33b間を貫通するスルーホール(貫通孔)内にめっきを施した構造のIVHのめっきスルーホールにより構成されてもよい。
【0023】
ビア14〜54は、
図2に示すように、スルーホール60の周囲に複数配置されると共に各プリント配線基材10〜50の積層方向にスタック構造となるように配置される。一方、ビア34は、同様にスルーホール60の周囲に複数配置されるが、上記積層方向から見て各ビア14〜54に対してスルーホール60の周方向に、例えばスルーホール60の中心に対して45°ずつずれるように配置されている。
【0024】
従って、
図1においては断面構造を図示する便宜上、ビア34が他のビア14,24,44,54と同一断面上に配置されているかのように記載してあるが、実際にはそれぞれずれて配置されている。このため、ビア34の凹み部分には、一括積層時に層間接着のための接着層9が流入する。なお、これら各ビア14〜54の直径φ2は、上述したような加工法により約100μm程度となるように形成されている。
【0025】
このように、ビア34を他のビア14,24,44,54に対してずれるように配置することにより、積層時の加圧圧力がビア34の凹み部分に作用してビア34が潰れ、各ビア14〜54に対して加圧圧力が不足することを防止し、確実に各ランド部13〜53間を層間接続することが可能となる。なお、ビア34をずらさずにスタック構造となるように配置する場合は、このビア34の凹み部分に十分充填されるように、ビア44のめっき又は導電ペースト量を設定する必要がある。
【0026】
第1〜第5樹脂基材11〜51は、樹脂フィルムにより構成されている。樹脂フィルムとしては、例えば熱可塑性のポリイミド、ポリオレフィン、液晶ポリマーなどからなる樹脂フィルムや、熱硬化性のエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂からなる樹脂フィルムなどを用いることができる。
【0027】
なお、配線12〜52やランド部13〜53は、例えば銅箔などの導電材をパターン形成してなる。また、導電ペーストは、例えばニッケル、金、銀、銅、アルミニウム、鉄などから選択される少なくとも1種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛などから選択される少なくとも1種類の低融点の金属粒子とを含み、エポキシ、アクリル、ウレタンなどを主成分とするバインダ成分を混合したペーストからなる。
【0028】
このように構成された導電ペーストは、含有された低融点の金属が200℃以下で溶融し合金を形成することができ、特に銅や銀などとは金属間化合物を形成することができる特性を備える。従って、各ビア14,24,44,54と各ランド部13,23,43,53(めっき層32aを含む)との接続部は、一括積層時に金属間化合物により合金化される。なお、導電ペーストは、例えば粒子径がナノレベルの金、銀、銅、ニッケル等のフィラーが、上記のようなバインダ成分に混合されたナノペーストで構成することもできる。
【0029】
その他、導電ペーストは、上記ニッケル等の金属粒子が、上記のようなバインダ成分に混合されたペーストで構成することもできる。この場合、導電ペーストは、金属粒子同士が接触することで電気的接続が行われる特性となる。導電ペーストのビアホールへの充填方法としては、例えば印刷法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペンス工法、ラミネート工法、及びこれらを併用した工法などを用いることができる。
【0030】
接着層9を介して積層された各プリント配線基材10〜50のうち、最表層に配置されるプリント配線基材10,50の表面は、露出する配線やランド部を除いてソルダーレジスト8により覆われている。接着層9は、例えばエポキシ系やアクリル系の接着剤など、揮発成分が含まれた有機系接着剤などからなる。
【0031】
このように構成されたプリント配線板1は、導電ペーストからなる層間接続用のビア14,24,44,54及び導体間接続用のビア34が複数形成されているので、例えばいずれかに亀裂等が生じても他のビアで最表層の表面間の電気的導通をとることができる。これにより、電気的接続信頼性を確保することができる。
【0032】
また、各ビア14〜54で電気的導通をとっているので、スルーホール60の部分の導通をとる必要がない。このため、プリント配線基材10〜50の積層後に、プリント配線板1の表裏接続のためにスルーホール60に別途めっきを施す必要がなく、その分の製造工程数やめっき材料を削減して、コストの低減を図ることができる。
【0033】
次に、第1の実施形態に係るプリント配線板1の製造方法について説明する。
図3〜
図5は、プリント配線板の製造工程を示すフローチャートである。
図6〜
図8は、プリント配線板を製造工程毎に示す断面図である。なお、
図3及び
図6は第1、第2、第4及び第5プリント配線基材10,20,40,50について、
図4及び
図7は第3プリント配線基材30について、
図5及び
図8プリント配線板の最終工程についてそれぞれの製造工程の詳細を示している。
【0034】
まず、
図3を参照しながら、第1、第2、第4及び第5プリント配線基材10,20,40,50の製造工程について説明する。なお、これらは同様の工程で製造することができるので、ここでは代表して第1プリント配線基材10の製造工程について説明するが、第2、第4及び第5プリント配線基材20,40,50についても同様である。
【0035】
図6(a)に示すように、第1樹脂基材11の一方の面に導体層7が形成された片面銅張積層板(片面CCL)を準備する(ステップS100)。次に、導体層7上にフォトリソグラフィによりエッチングレジストを形成した後にエッチングを行って、
図6(b)に示すように、配線12及びランド部13等の導体パターンを形成する(ステップS102)。
【0036】
ステップS100にて使用する片面CCLは、例えば厚さ12μmの銅箔からなる導体層7に、厚さ25μm程度の第1樹脂基材11を貼り合わせた構造からなる。なお、この片面CCLとしては、例えばキャスティング法により、銅箔にポリイミドのワニスを塗布してそのワニスを硬化させて作製されたものを使用することができる。
【0037】
キャスティング法は、押出機によって溶融された樹脂を、平坦なダイに設けられた直線状のスリットから押し出して、その溶融膜を冷却されたロールで急速に冷やして圧延しながら巻き取ることで、平坦なフィルムやシートを成形する公知の方法である。この方法は信頼性が高く多用されている。
【0038】
その他、片面CCLとしては、ポリイミドフィルム上にシード層をスパッタリングにより形成し、めっきにより銅を成長させて導体層7を形成したものや、圧延或いは電解銅箔とポリイミドフィルムとを接着材により貼り合わせて作製されたものなどを使用することもできる。なお、第1樹脂基材11は必ずしもポリイミドからなるものである必要はなく、上記のように液晶ポリマー等のプラスチックフィルムからなるものであってもよい。また、ステップS102でのエッチングには塩化第二鉄を主成分とするエッチャントや、塩化第二銅を主成分とするエッチャントなどを用いることができる。上記はサブトラクティブ法を用いて回路形成する説明を行ったが、セミアディティブ法を用いて回路形成をしてもよい。
【0039】
導体パターンを形成したら、
図6(c)に示すように、第1樹脂基材11の配線12及びランド部13形成面側と反対側の面に、接着材9a及びマスク材6を加熱圧着により貼り付ける(ステップS104)。このステップS104にて貼り付けられる接着材9aとしては、例えば厚さ25μm程度のエポキシ系熱硬化性フィルムを使用することができる。加熱圧着には真空ラミネータを用い、減圧下の雰囲気中にて、接着材9aの硬化温度以下の温度で0.3MPaの圧力によりプレスしてこれらを貼り合わせることが挙げられる。
【0040】
なお、接着層9を構成する接着材9aに用いられる層間接着材は、エポキシ系の熱硬化性フィルムのみならず、アクリル系の接着材や、熱可塑性ポリイミドなどに代表される熱可塑性接着材などが挙げられる。また、層間接着材は必ずしもフィルム状である必要はなく、ワニス状の樹脂を塗布したものであってもよい。マスク材6は、上述した樹脂フィルムやPET,PENなどのプラスチックフィルムの他、UV照射によって接着や剥離が可能な各種フィルムを用いることができる。
【0041】
そして、
図6(d)に示すように、貼り付けたマスク材6側から、ランド部13の周囲に沿ってマスク材6、接着材9a及び第1樹脂基材11を貫通するビアホール5を所定箇所に複数形成し(ステップS106)、ビアホール5内に例えばプラズマデスミア処理を施す。
【0042】
ステップS106にて形成されるビアホール5は、上述したように直径φ100μm程度であり、例えばUVレーザを使用して所定箇所に複数形成される。ビアホール5は、その他、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなどで形成してもよいし、ドリル加工や化学的なエッチングなどにより形成してもよい。
【0043】
また、プラズマデスミア処理は、CF
4及びO
2(四フッ化メタン+酸素)の混合ガスにより行うことができるが、Ar(アルゴン)などのその他の不活性ガスを用いることもでき、いわゆるドライ処理ではなく、薬液を用いたウェットデスミア処理としてもよい。
【0044】
その後、
図6(e)に示すように、形成したビアホール5内に、例えばスクリーン印刷により導電ペーストを充填して層間接続用のビア14を形成し(ステップS108)、
図6(f)に示すように、マスク材6を剥離して除去し(ステップS110)、配線12及びランド部13が形成されると共に、接着層9が備えられた第1樹脂基材11を有する第1プリント配線基材10を形成する。このような処理を行って、第2、第4及び第5プリント配線基材20,40,50や、更に多層の場合はその他のプリント配線基材を形成して準備しておく。
【0045】
次に、
図4を参照しながら第3プリント配線基材30の製造工程について説明する。なお、既に説明した箇所には同一の符号を附して説明を割愛する場合があり、各ステップの具体的な処理内容については上述した内容を適用可能であるとする。まず、
図7(a)に示すように、第3樹脂基材31の両面に導体層7が形成された両面銅張積層板(両面CCL)を準備し(ステップS200)、
図7(b)に示すように、導体間接続が必要なランド部となる部分の周囲に沿った箇所やその他の所望箇所などの所定箇所であって、各ビア14,24,44,54とずれる位置にビアホール5を形成して(ステップS202)、例えばプラズマデスミア処理を行う。
【0046】
次に、
図7(c)に示すように、第3樹脂基材31の全面にパネルめっき処理を施して(ステップS204)、導体層7上及びビアホール5内にめっき層32aを形成する。なお、ビアホール5内のめっき層32aのうちの一部は、後に導体間接続用のビア34として用いられるめっきビアとなり、第3樹脂基材31の両面の導体層7を電気的に導通している。
【0047】
最後に、
図7(d)に示すように、第3樹脂基材31の両面にエッチング等により配線32やランド部33a,33b、導体間接続用のビア34などの配線パターンを形成し(ステップS206)、第3プリント配線基材30を形成する。なお、ステップS202にてビアホール5を形成する代わりに、図示しないスルーホールを形成してステップS204にてめっき処理を施し、めっきスルーホールを導体間接続用のビア34として形成するようにしてもよい。
【0048】
次に、
図5を参照しながら各プリント配線基材10〜50の積層工程以降の製造工程について説明する。上記のように、第1〜第5プリント配線基材10〜50を作製したら、
図8(a)に示すように、各ランド部13〜53及び各ビア14〜54を、例えば電子部品用実装機で位置合わせする。このとき、上述したように、導体間接続用のビア34は各ビア14,24,44,54とずれるように位置合わせされる。
【0049】
そして、
図8(b)に示すように、第1、第2、第4及び第5プリント配線基材10,20,40,50の接着層9及び層間接続用のビア14,24,44,54の導電ペーストが硬化していない状態で、各プリント配線基材10〜50を仮固定する(ステップS300)。
【0050】
その後、各プリント配線基材10〜50を熱圧着して一括積層する(ステップS302)。このステップS302においては、例えば真空プレス機を用いて、1kPa以下の減圧雰囲気中にて加熱加圧することで熱圧着により一括積層し、
図1に示すようなプリント配線板1を製造する。このとき、層間の各接着層9や各樹脂基材11等の硬化と同時に、ビアホール5に充填された導電ペーストの硬化及び合金化が行われる。従って、導電ペーストと接する各ランド部13等との間には、金属間化合物の合金層が形成される。
【0051】
そして、
図8(c)に示すように、プリント配線板1における最表層のプリント配線基材10,50のランド部13,53側の樹脂基材11,51上に、ソルダーレジスト8をパターン形成する(ステップS304)。なお、この時点でのプリント配線板1においては、
図9に示すように、ランド部13等の周囲に、層間接続用のビア14,24,44,54と導体間接続用のビア34とがずれて配置されている。
【0052】
最後に、各ランド部13〜53の中心に、
図1及び
図2に示すようなスルーホール60を形成すれば(ステップS306)、スルーホール60の周囲にビア14〜54が配置された本実施形態に係るプリント配線板1が形成される。なお、
図10に示すように、プリント配線板1に電子部品90を実装する場合は、例えば第1プリント配線基材10側から電子部品90のリード91をスルーホール60に挿入し、第5プリント配線基材50のランド部53とリード91とを半田99により接続して、電子部品90をプリント配線板1に実装する(ステップS308)。
【0053】
このように電子部品90を実装することができるので、上記作用効果のみならず、第1プリント配線基材10のランド部13側に半田付けを行う必要がなく、半田99の材料コストを抑えることができると共に、電気的接続信頼性を確保することができる。
【0054】
[第2の実施形態]
図11は、本発明の第2の実施形態に係るプリント配線板の構造を示す断面図である。
図12は、
図11のC矢視図である。
図11及び
図12に示すように、第2の実施形態に係るプリント配線板1Aは、第1〜第5プリント配線基材10〜50における各ビア14〜54の構造が、第1の実施形態に係るものと相違している。
【0055】
すなわち、層間接続用のビア14,24,44,54は、各ランド部13,23,43,53に対してそれぞれ大きく一つ形成されたビアホール内に充填形成され、導体間接続用のビア34は、これら各ビア14,24,44,54のビアホールと同等かそれ以上の大きさをもって形成されたビアホール内にめっき形成されている。
【0056】
この場合、ビア34の凹み部分に対して確実に接続されるように、例えば層間接続用のビア44は他の層間接続用のビア14,24,54よりも高さ(厚さ)が高くなる(厚くなる)ように形成されている。そして、スルーホール60は、これら各ビア14〜54及び各ランド部13〜53を貫通するように形成される。このような構造によっても、上記第1の実施形態に係るプリント配線板1と同等の作用効果を奏することができる。