JP2001210958A - 多層プリント配線板のスルーホール補強方法 - Google Patents

多層プリント配線板のスルーホール補強方法

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JP2001210958A
JP2001210958A JP2000018092A JP2000018092A JP2001210958A JP 2001210958 A JP2001210958 A JP 2001210958A JP 2000018092 A JP2000018092 A JP 2000018092A JP 2000018092 A JP2000018092 A JP 2000018092A JP 2001210958 A JP2001210958 A JP 2001210958A
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hole
printed wiring
wiring board
solder
multilayer printed
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Wataru Urano
渡 浦野
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  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層プリント配線板は、スルーホ
ールを構成する材料である銅と絶縁材料の板厚方向の熱
膨張係数の差によりスルーホールに熱応力が発生し、こ
れに耐えられないスルーホールにクラックが入り、クラ
ックが進むと断線となって電気的導通がとれなくなる。 【解決手段】 多層プリント配線板8を用意し、
部品搭載用開口部以外にスルーホール1の補強を行う部
分に開口部を持つクリームはんだ印刷用メタルマスク4
を用い、部品搭載位置とスルーホール1の補強を行う部
分にクリームはんだ5を印刷する。印刷後、部品搭載を
終えた多層プリント配線板をはんだ接合のためにリフロ
ー加熱する。リフロー加熱とリフロー加熱後の冷却の工
程中で搭載部品がはんだ接合すると同時に補強するスル
ーホール上に印刷したクリームはんだ5は溶融し、スル
ーホール1内に溶融クリームはんだ5が濡れ広がりはん
だ層が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層プリント配線
板のスルーホール補強方法に関し、特に、表面実装対応
の高信頼性を要求される基板に対し部品搭載と同時に、
補強するスルーホールの壁面に、はんだ層を形成するこ
とを特徴とし、上がり、スルーホールの信頼性を向上さ
せることができるものであり、部品搭載と同時に、かつ
選択的に補強するスルーホール補強方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】多層プリント配線板は、スルーホールを
構成する材料である銅と絶縁材料の板厚方向の熱膨張係
数の差によりスルーホールに熱応力が発生し、これに耐
えられないスルーホールにクラックが入り、クラックが
進むと断線となって電気的導通がとれなくなる。高信頼
性を要求される装置やシステムではプリント配線板の高
信頼性が要求される。
【0003】従来、プリント配線板の信頼性を向上させ
るためには、プリント板を構成する絶縁材料に高耐熱性
を有するエポキシ材料やイミド材料が使用される。また
は、スルーホールを構成する銅メッキの厚さを大きくす
ることによりスルーホール強度を上げて信頼性を向上さ
せている。
【0004】しかるに、これらの方法では基板材料が高
価であり、また製造工程も特殊であるなどの問題があ
る。
【0005】叙上の従来技術の問題点を解決しようとす
る第1の従来例としてあげられる特開平4−24075
8号(特許第259622号)公報に開示された技術が
ある。
【0006】上記第1の従来例は、基板内部につながり
導体材料の充填されたスルーホール部と接続され基板表
面の所望の位置に形成されたランドと、このランド上に
予めヘッダー部に前記基板と熱膨張係数をほぼあわせた
金属板を第1のろう材により接着した外部接続用のピン
を前記第1のろう材より低い融点をもつ第2のろう材に
よって接着したことを特徴とするセラミック多層配線基
板、である。
【0007】また、第2の従来例としてあげられる特開
平5−291718号公報には、スルーホールの外周面
から外方に向かって張り出すランド状のフィンを基板本
体内に係入させる形で装備してなる補強スルーホールを
備えた構造のプリント配線板が開示されており、しかし
てこの補強スルーホールを基板本体から離脱させる方向
の外力が作用しても当該補強スルーホールは基板本体か
ら離脱しない機能を有している。
【0008】第3の従来例としてあげられる特開平7−
283540号公報には、めっきスルーホールを有する
絶縁樹脂を含浸した紙基材からなる内装用パネルに絶縁
樹脂層および外層の配線パターンを設けた多層プリント
配線板において、このめっきスルーホールの一部または
全部には導電物質が形成されて、多層の配線パターンと
電気的に接続されていることを特徴とする多層プリント
配線板が開示されており、内層用スルーホール補強にみ
られるように非導電樹脂、導電ペースト等の充填による
補強が行われている。
【0009】第4の従来例としてあげられる特開平8−
162765号公報には、絶縁基材を介して積層された
複数の導体回路の層と、所望の導体回路の層に配設され
ると共に同層の導体回路とパターン接続された複数の接
続ランドと、各接続ランド間に形成され前記所望の導体
回路の層間を電気的に接続するスルーホールとを備え、
このスルーホールに樹脂が充填された多層プリント配線
板において、前記スルーホールにおける各接続ランド間
に、同層の導体回路とパターン接続のないダミーランド
を、前記接続ランドまたは他のダミーランドから0.5
mm以内の間隔で設けたことを特徴とする多層プリント
配線板が開示されており、スルーホールの軸方向に狭い
ピッチでダミーランドを設けバレルクラックが発生する
場所を作らないように構造的な強度の向上を行ってい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、叙上の
第1、第2の従来例は構造が複雑であり、製造上におい
て困難性を伴なう欠点がある。
【0011】また叙上の第3、第4の従来例は、それら
の強度は基板設計時にあらかじめ考慮する必要があり、
配線の自由度がなくなり、また基板構造後の簡易的な修
正、補強は不可能であるという欠点が伴う。
【0012】本発明は従来の上記実情に鑑みてなされた
ものであり、従って本発明の目的は、従来の技術に内在
する上記諸欠点を解消することを可能とした多層プリン
ト配線板の新規なスルーホール補強方法を提供すること
にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係る多層プリント配線板のスルーホール補
強方法は、多層プリント配線板を用意し、該多層プリン
ト配線板のスルーホールの補強を行う部分に開口部を有
するクリームはんだ印刷用マスクを用い、部品搭載位置
と前記スルーホールの補強を行う部分にクリームはんだ
を印刷し、前記部品搭載位置に部品搭載を終了した前記
多層プリント配線板をリフロー加熱し、該リフロー加熱
と該リフロー加熱後の冷却工程中において前記搭載部品
がはんだ接合すると共に前記スルーホール上に印刷され
たクリームはんだが溶融して該スルーホール内に溶融し
た前記クリームはんだが濡れ広がり該スルーホール内に
はんだ層を形成することを特徴としている。
【0014】本発明においては、前記スルーホールの壁
面にはんだ層を形成する工程と前記プリント配線板に搭
載された部品のはんだ接合とを同時に実行することを特
徴としている。
【0015】本発明においてはまた、前記スルーホール
のランド部分の周囲をソルダーレジストにより押さえる
ように包囲することを特徴としている。
【0016】本発明においてはまた、前記クリームはん
だ印刷用マスクを設計変更して必要な部分のみマスクす
る第2の印刷用マスクを形成し、該第2のマスクを使用
することによって補強したいスルーホールのみを選択的
に補強することを特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明をその好ましい各実
施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0018】[第1の実施の形態]図1〜図4は本発明
による第1の実施の形態の工程を説明するための概略断
面図である。
【0019】[第1の実施の形態の構成]図1にスルー
ホール部分の断面を示す。本発明ではスルーホール1の
ランド周囲の構造はソルダーレジスト3で周囲を押さえ
られていることが望ましい。これはリフロー時に溶融し
たクリームはんだ5がスルーホール1の上部ランドに表
面張力により凝集し易くし、スルーホール1内に無駄な
く濡れ広がるようにするためである。
【0020】図1〜図4を参照するに、本発明に係る多
層プリント配線板のスルーホールの補強方法は、図1に
示す如く、多層プリント配線板8を用意し、部品搭載用
開口部以外にスルーホール1の補強を行う部分に開口部
を持つクリームはんだ印刷用メタルマスク4を用い、部
品搭載位置(図示せず)とスルーホール1の補強を行う
部分にクリームはんだ5を印刷する(図2参照)。
【0021】クリームはんだ5の印刷後に、部品搭載を
終えた多層プリント配線板をはんだ接合のためにリフロ
ー加熱する。リフロー加熱とリフロー加熱後の冷却の工
程中で、搭載部品がはんだ接合されると同時に、補強す
るスルーホール上に印刷したクリームはんだ5は溶融さ
れ、スルーホール1内に溶融クリームはんだ5が漏れ広
がり図4に示される如くはんだ層6が形成される。
【0022】はんだコート層6で補強されたスルーホー
ル1は、はんだコート層6の形成されていないスルーホ
ールと比較すると、温度サイクル試験による耐久性が向
上することが実験により確認されている。
【0023】[第1の実施の形態の動作]次に本発明に
よる第1の実施の形態の動作について説明する。
【0024】図2、図3に、補強を行うスルーホール1
と、印刷マスク4と、印刷するクリームはんだ5の断面
位置を示す。
【0025】クリームはんだ5の印刷時に、印刷マスク
4を位置決めし、クリームはんだ5がスルーホール1の
中央に配置されるように印刷する。
【0026】クリームはんだ5の印刷後に、リフロー加
熱工程により、クリームはんだ5を溶融させはんだ5の
漏れ広がりを利用して実装部品の接合、スルーホール1
内へのはんだ層の形成を行う。
【0027】図4にリフロー加熱後に、クリームはんだ
5が溶融されて、漏れ広がり、スルーホール1内にはん
だコート層6を形成したスルーホール断面を示す。
【0028】図5は本発明による第1の実施の形態の動
作(操作)を説明するためのフローチャート(通常の実
装工程)である。
【0029】図5を参照するに、動作が開始され、ステ
ップS1において、部品搭載位置(図1〜図4には図示
せず)とスルーホール1の補強を行う部分にクリームは
んだ5が印刷される。この場合に、部品搭載用開口部以
外にスルーホール1の補強を行う部分に開口部を有する
クリームはんだ印刷用メタルマスク4が使用され、ま
た、スルーホール1のランド周囲の構造は、ソルダーレ
ジスト3で周囲が押さえられている。
【0030】次に、ステップS2において、前記部品搭
載位置に一般部品(図示せず)が搭載される。
【0031】ステップS1、S2の後にステップS3に
おいて、クリームはんだ5の印刷及び部品搭載を終了し
た多層プリント配線板8を、はんだ接合のためにリフロ
ー加熱により加熱処理する。
【0032】リフロー加熱及び冷却処理された多層プリ
ント配線板を、ステップS4において検査する。ステッ
プS4による検査工程が終了することによって、実装、
補強が完了する。
【0033】[第2の実施の形態]次に、本発明による
第2の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説
明する。
【0034】図6、図7は本発明による第2の実施の形
態を説明するための概略断面図である。
【0035】図6、図7を参照するに、前述した第1の
実施の形態では、本発明を部品搭載すると同時に、スル
ーホールを補強する方法について述べたが、スルーホー
ル1の断線の修理にも適用することができる。このスル
ーホールの断線の修理に適用したのが第2の実施の形態
である。
【0036】図6に示したようなバレルクラック7が発
生して断線が考えられるスルーホールについて、図2〜
図4の過程と同様に印刷マスクを当て適量のクリームは
んだ5をその上部に印刷、またはへら等で途布した後
に、リフロー層、スポットヒータなどを用いてクリーム
はんだ5をリフローすることで、図7に示したように、
漏れ広がり形成されたはんだ層によって導通を回復する
ことが可能となる。
【0037】図8は本発明による第2の実施の形態の動
作(操作)を説明するためのフローチャート(断線修理
工程)である。
【0038】図8を参照するに、操作が開始され、ステ
ップS11において、断線したスルーホール(T/H)
1におけるバレルクラック7の位置の確認を行う。
【0039】次にステップS12において、断線が確認
されたスルーホール(T/H)1のランド部分にクリー
ムはんだ5の印刷が行われる。
【0040】続いて、ステップS13で、T/Hのスポ
ット加熱またはリフロー加熱が実行される。
【0041】最後のステップS14の検査が実行され、
良好な検査結果が出力されれば修理が完了する。
【0042】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成され、
作用するものであり、本発明によれば、以下に示すよう
な効果が得られる。
【0043】本発明により、通常のFR−4材を用いた
多層プリント配線板において部品を搭載する実装工程に
おいて部品搭載と同時にスルーホールを補強することが
でき、またクリームはんだ印刷に用いるメタルマスクの
設計により、補強したいスルーホールのみ選択的に補強
することが可能となり、簡易に多層プリント配線板の信
頼性を向上させることができる。
【0044】本発明によればまた、バレルクラックの発
生に起因して断線したスルーホールについて、図2〜図
4と同様の工程を実行することによって図6、図7に示
されるように、はんだ層により断線したスルーホールの
導通を回復させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施の形態における補強方
法の工程を説明するための図である。
【図2】本発明による第1の実施の形態における補強方
法の工程を説明するための図である。
【図3】本発明による第1の実施の形態における補強方
法の工程を説明するための図である。
【図4】本発明による第1の実施の形態における補強方
法の工程を説明するための図である。
【図5】本発明による第1の実施の形態の動作フローチ
ャートである。
【図6】本発明による第2の実施の形態における補強方
法の工程を説明するための図である。
【図7】本発明による第2の実施の形態における補強方
法の工程を説明するための図である。
【図8】本発明による第2の実施の形態の動作フローチ
ャートである。
【符号の説明】
1…スルーホール 2…絶縁基材 3…ソルダーレジスト 4…印刷用メタルマスク 5…クリームはんだ 6…はんだコート層 7…バレルクラック 8…多層プリント配線板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多層プリント配線板を用意し、該多層プ
    リント配線板のスルーホールの補強を行う部分に開口部
    を有するクリームはんだ印刷用マスクを用い、部品搭載
    位置と前記スルーホールの補強を行う部分にクリームは
    んだを印刷し、前記部品搭載位置に部品搭載を終了した
    前記多層プリント配線板をリフロー加熱し、該リフロー
    加熱と該リフロー加熱後の冷却工程中において前記搭載
    部品がはんだ接合すると共に前記スルーホール上に印刷
    されたクリームはんだが溶融して該スルーホール内に溶
    融した前記クリームはんだが濡れ広がり該スルーホール
    内にはんだ層を形成することを特徴とした多層プリント
    配線板のスルーホール補強方法。
  2. 【請求項2】 前記スルーホールの壁面にはんだ層を形
    成する工程と前記プリント配線板に搭載された部品のは
    んだ接合とを同時に実行することを更に特徴とする請求
    項1に記載の多層プリント配線板のスルーホール補強方
    法。
  3. 【請求項3】 前記スルーホールのランド部分の周囲を
    ソルダーレジストにより押さえるように包囲することを
    更に特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載
    の多層プリント配線板のスルーホール補強方法。
  4. 【請求項4】 前記クリームはんだ印刷用マスクを設計
    変更して必要な部分のみマスクする第2の印刷用マスク
    を形成し、該第2のマスクを使用することによって補強
    したいスルーホールのみを選択的に補強することを更に
    特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の多層プ
    リント配線板のスルーホール補強方法。
  5. 【請求項5】 前記スルーホールが断線した場合に、前
    記請求項1と同様の方法により前記断線した部分を修
    理、補強することを特徴とした多層プリント配線板のス
    ルーホール補強方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011254050A (ja) * 2010-06-04 2011-12-15 Mitsubishi Electric Corp プリント基板の製造方法
CN104519679A (zh) * 2013-09-27 2015-04-15 安华高科技通用Ip(新加坡)公司 制作具有腔的印刷电路板(pcb)衬底的方法

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