JP2004022729A

JP2004022729A - 実装基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004022729A
Application number: JP2002174258A
Authority: JP
Inventors: Toru Tanaka; 田中　亨
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】半田めっきを行わないことで、チップ部品に係る不具合を生じなくさせるとともに、貫通スルーホール等の内周面の腐食を防止することのできる実装基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の基板１、２、３を有する実装装置であって、外部に露出する開口部が形成された貫通スルーホール５または層間スルーホール７が、金属接合材料８で充填・固化されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層のプリント基板に設けた貫通スルーホール等での腐食などを防止することができる実装基板及びこの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の電子機器、例えばパソコンなどに備えたハードディスク記録装置や携帯電話機などには、筐体内部に各種の電子部品を実装させた実装基板が各種開発され、用いられている。
【０００３】
以下、この実装基板について、その製造工程を簡単に説明する。
例えば、貫通スルーホール（または層間スルーホール等）を有する多層基板を形成する場合、図６に示すような工程（第１工程から第７工程）を経て多層基板が形成される。
【０００４】
即ち、
（１）予め、図示外の所定の工程を経て所要の内層回路を形成した各基板Ａ，Ｂ及びプリプレグＣ〜Ｅを接合して一体に積層した多層基板（図７（Ａ）参照）を形成する。
（２）次に、この多層基板において、所定の必要部位にドリル１０１で貫通スルーホール用の孔１０２を開口する（同図（Ｂ）参照）。なお、この図７において、１０３は各基板のずれ防止として設けたガイドピン、１０４Ａ、１０４Ｂはパターン配線となる銅箔を示す。
【０００５】
（３）そして、図８に示すように、パターン配線部分となる外側基板上の銅箔１０４Ａ、１０４Ｂ及び貫通スルーホール用孔１０２の内周面に対して、銅めっき１０５（無電解銅めっき１０５Ａ（図８（Ａ）参照）及び電解銅めっき１０５Ｂ（同図（Ｂ）参照））を施す。これにより、貫通スルーホールめっきが完成する。
（４）その後、フォトマスク（版下）１０６によりフォトレジスト（ドライフィルム）１０７に紫外線で露光（図９（Ａ）参照）及び現像（同図（Ｂ）参照）を行って所定パターンのフォトレジストを形成する。そして、このフォトレジストを用いて現像液によりエッチングを行う（同図（Ｃ）参照）とともに、その後、そのフォトレジスト１０７を剥離液で除去する（同図（Ｄ）参照）。同様の工程を反対面にも行い（図９では簡単に説明するため、片側面のみ記載してある）これにより、パターン配線が外側基板に形成される。
【０００６】
（５）次に、図１０（Ａ）に示すように、外側基板の全面（プリプレレグ１０４及びめっき層１０５）に亙ってレジスト１０８を塗布・乾燥させた後、そのレジスト１０８の上にフォトマスク１０９をセットしてその上からから紫外線で露光（同図（Ｂ）参照）する。その後、同図（Ｃ）に示すように現像してから加熱すると、レジスト膜１０８Ａが形成される。
（５）次に、スクリーンマスク１０９をセットしてスキージ１１０を用いてシルクインク１１１を外側基板に塗布する（図１１（Ａ）参照）とともに、その後、シルクインク１１１を加熱・硬化させる（同図（Ｂ）参照）。
（６）このようにして、両側の外側基板にパターン配線などが形成されたならば、これを金型間に配置して不要部分を切り落とすと、多層基板が完成する。
【０００７】
このようにして形成された多層基板には、その後、以下のような工程を経て部品が実装された実装基板が形成される。
（７）即ち、前述の方法で形成された多層基板に対して、メタルマスクを用いてクリームハンダを所要のパターンで印刷塗布する。
（８）その後に、実装すべき所定の電子部品などをその上に搭載し、リフローによってフラックス処理が施されるとともに、洗浄・乾燥がなされる。
（９）さらに、必要な電子部品に対して金線でワイヤボンディングなどを行ったのち、樹脂封止その他の必要な処理を行うとともに必要な検査工程を経て、実装基板が完成する。
【０００８】
このようにして形成された実装基板の貫通スルーホールまたは層間スルーホール等の孔の内周面には、隣の基板層やその他の基板層のパターン配設面に設けたパターン配線との間の導通を図るための導通用のめっき層を構成する導体薄膜が形成されている。
【０００９】
しかし、これら貫通スルーホール等が開口部を経由して空気に触れ、空気中に含まれる湿気その他の影響で、貫通スルーホール等の内周面に腐食を生じ、導通不良などを発生する虞があるため、例えば、パターン配線部分に対応して孔を設けたスクリーンマスクなどを用いて、外側基板の貫通スルーホールの孔や層間スルーホールの穴などを含むパターン配線部分の全体に対して半田めっきして保護することが検討されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記スクリーンマスクを利用した半田めっきにおいては、半田めっきの表面が荒くなり、近年小型化が進んでいるチップコンデンサなどのチップ部品を半田コートされたランド上に実装させる場合に、図１２に示すように、半田コート膜１１２上のチップ部品１１３が斜めに傾斜した状態で実装されたり、起立した状態で実装される虞があるという問題がある。一方、半田めっきを行わないと、貫通スルーホール等の内周面に半田めっきがされずに、腐食するという問題もあった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、半田めっきを行わないことで、チップ部品に係る上記不具合を生じなくさせるとともに、貫通スルーホール等の内周面の腐食を防止することのできる実装基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の実装基板は、複数の基板を有する実装基板であって、
外部に露出する開口部が形成された貫通スルーホールまたは層間スルーホールが、金属接合材料で充填・固化されていることを特徴としている。
【００１３】
この構成により、スルーホールの孔や層間スルーホールの穴などの内周面の導体部分に腐食をもたらす虞がなく、信頼度及び耐久性の向上を図ることができる。
【００１４】
また、本発明の実装基板の製造方法は、複数の基板を有する実装基板の部品実装部分にクリーム半田を塗布するクリーム半田塗布工程を含む実装基板の製造方法であって、
前記クリーム半田塗布工程は、前記部品実装部分に前記クリーム半田を塗布するとともに、外部に露出する開口部が形成された貫通スルーホール内部または層間スルーホール内部にも、前記クリーム半田を充填・塗布する方法であることを特徴としている。
【００１５】
この方法により、同様に、スルーホールの孔や層間スルーホールの穴などの内周面の導体部分に腐食をもたらす虞がなく、信頼度及び耐久性の向上を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の実装基板の製造方法は、前記クリーム半田塗布工程は、前記クリーム半田を所定の領域に塗布するための孔を有し、かつ、前記貫通スルーホール内部または層間スルーホール内部にも前記クリーム半田を充填・塗布するための孔を有したメタルマスクを用いる方法であることを特徴としている。
【００１７】
この方法により、通常のクリーム半田塗布動作によって、同時に、スルーホールの孔や層間スルーホールの穴にクリーム半田を充填・塗布することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る実装基板１０Ａを示すものである。この実装基板１０Ａは、３枚の基板１，２，３を積層させた構成のものであり、４層のパターン配線面４Ａ〜４Ｄを有しており、全基板１〜３を貫通する貫通スルーホール５と一部の基板を穿設して設けた層間スルーホール６，７とを設けている。なお、図中符号９はチップコンデンサなどのチップ部品を示す。
【００１９】
また、貫通スルーホール５には、上下に設けた外側基板１，３の配線パターン４Ａ，４Ｄどうしを導通するための銅箔膜５１がこの孔の内周面に形成されているとともに、この孔の内部空間にクリーム半田８が充填・固化されている。従って、このクリーム半田８が貫通スルーホール５の内部に空気や侵食性のあるガスなどが進入するのを阻止しているので、この貫通スルーホール５内周面の銅箔膜５１が腐食するのを防止できるようになっている。
【００２０】
また、層間スルーホール６にも、この孔の内周面に内部基板２の層間（パターン配線４Ｂ，４Ｃ）接続を行うために銅箔膜６１が形成されているが、この層間スルーホール６は内側基板２に穿設されているために、湿った空気や侵食性のあるガスなどが直接進入して触れることがない。従って、この層間スルーホール６には、クリーム半田８を充填させてはいない。なお、この層間スルーホール６にも、多層基板としての積層工程のときなどに、高湿度の空気や侵食性のあるガスなどが進入する虞があるようならば、貫通スルーホール５と同様に、クリーム半田を充填させておいてもよい。
【００２１】
一方、層間スルーホール７にも、この孔の内周面に外側基板１と内部基板２とのそれぞれ設けたパターン配線４Ａ，４Ｂ同士を接続するための銅箔膜７１が形成されている。また、特にこの層間スルーホール７は、外側基板１の外部に向けて開口部が開口されているために、湿った空気や侵食性のあるガスなどに触れる虞があることから、クリーム半田８が充填・固化されている。
【００２２】
なお、この実施の形態では、層間スルーホール７に対して穴の全部を半田で塞ぐ構成としたが、層間スルーホール７に対して穴の全部を完全に半田で塞ぐために、例えば、真空引きを行うような適宜の補助手段を講じてもよい。
また、実装基板１０Ｂとして、図２に示すように、貫通スルーホール５の孔内周面の入り口近傍のみを塞ぐような構成のものでもよい。
即ち、この貫通スルーホール５の内部に湿った空気や侵食性のある気体が進入して、腐食に弱い銅箔膜がこの空気や気体にさらされて腐食する、といったことが防止できればよいからである。
【００２３】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る実装基板１０Ｃについて説明する。なお、この実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
図３は、第２の実施の形態に係る実装基板１０Ｃを示すものであり、この実装基板１０Ｃは、両面基板１１で構成されており、上下両面にパターン配線４Ｅ，４Ｆが設けられている。
【００２４】
この第２の実施の形態の貫通スルーホール５のうち、少なくとも外部に剥き出し状態となっている貫通スルーホール５Ａについては、第１の実施の形態と同様に、孔内部が完全にクリーム半田８で充填・固化させている。なお、この貫通スルーホール５Ａについても、両面基板１１の厚さがうすいので、完全にクリーム半田８で塞いだが、この両面基板１１にある程度の厚さがあるようであれば、図２に示すように、両側の入り口近傍のみをクリーム半田８で塞ぐように構成してもよい。
【００２５】
また、図３において、貫通スルーホール５の上下両側の孔入り口のうち、一方の入り口のみがチップ部品９などの電子部品で塞がれている貫通スルーホール５Ｂについては、開口されている反対側の開口部からクリーム半田８が充填・固化されているが、孔全体を充填させる必要はなく、要はこの孔から空気などが進入するのを防止できればよい。
【００２６】
なお、同図において、貫通スルーホール５の上下両側の孔入り口が、ともにチップ部品９などの電子部品で塞がれている貫通スルーホール５Ｃについては、空気の進入する虞がない限り、クリーム半田８をその貫通スルーホール５Ｃの孔に充填・固化する必要はない。
【００２７】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る実装基板の製造方法について説明する。なお、この第３の実施の形態では、第１の実施の形態に係る多層基板１０Ａを製造するようになっており、この第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
この実装基板の製造方法は、図４に示すクリーム半田印刷工程に用いるメタルマスク１２に、図５に示すように、通常のクリーム半田塗布部位に対応して開口した孔１２Ａのほかに、貫通スルーホール５及び層間スルーホール７内にクリーム半田を充填するための孔１２Ｂ及び穴１２Ｃが開口されている。
なお、このクリーム半田印刷工程は、電子部品の実装工程に先立って行われるものであり、第１工程Ｓ１（図４（Ａ）参照）から第５工程Ｓ５（図４（Ｅ）参照）から構成されている。
【００２８】
次に、このクリーム半田印刷工程について説明する。
（１）第１工程Ｓ１では、多層基板１０Ａをメタルマスク１２を備えたクリーム半田印刷機にセットする（図４（Ａ）参照）。このメタルマスク１２には、前述したように、通常の半田塗布部位に対応して開口した孔１２Ａのほかに、貫通スルーホール５及び層間スルーホール７内にクリーム半田を充填するための孔１２Ｂ及び１２Ｃを開口したものを用いる。また、このメタルマスク１２には、クリーム半田８に対する離型性を確保するために、適宜の離型剤を塗布してある。
（２）第２工程Ｓ２では、メタルマスク１２を多層基板１０Ａに被せる（図４（Ｂ）参照）。
（３）第３工程Ｓ３では、スキージ１３を用いて、クリーム半田８の塗布動作を開始する（図４（Ｃ）参照）。
（４）第４工程Ｓ４では、スキージ１３の移動によって、クリーム半田８をメタルマスク１２の開口された各孔１２Ａ，１２Ｂ・・・に流し込む（図４（Ｄ）参照）。これにより、通常の半田塗布部位ばかりでなく、貫通スルーホール５の孔内部及び外部に向けて開口された層間スルーホール７の穴内部にクリーム半田が充填されていく。
（５）第５工程Ｓ５では、メタルマスク１３を多層基板１０Ａの上面から外すと、クリーム半田の印刷が完了する（図４（Ｅ）参照）。
【００２９】
ところで、従来、例えば基板の製造工程の最後で、スクリーンマスクを用いてパターン配線部分の全体を半田めっきする際に、貫通スルーホールや層間スルーホールにも半田めっきしてこれらの孔を塞ぐように充填することが検討されていた。ところが、この貫通スルーホールや層間スルーホールを設けているランド部分の表面は粗く形成されて凹凸が形成されやすいので、そこにチップ部品などの小型の電子部品を実装させるとチップ立ちの現象を起こす虞がある。
【００３０】
一方、この実施の形態に係る実装基板の製造方法よれば、メタルマスク１２を用いてこのメタルマスク１２に貫通スルーホールや層間スルーホールを充填する孔１２Ｂ、１２Ｃを形成したものを用いている。
従って、この実施の形態に係る実装基板の製造方法よれば、メタルマスク１２が、クリーム半田８が塗布されたランドに直接上から接触することがないから、ランドでのクリーム半田８の表面平坦性が確保される。これにより、チップ部品などの微細な電子部品を実装させても、チップ立ちなどの不具合を生じることが回避できる。
【００３１】
しかも、本発明によれば、貫通スルーホールの孔や層間スルーホールの穴などを導電性の半田で充填させてあるから、その分、この貫通スルーホールや層間スルーホール部分でのインピーダンスを抑えることが可能になるといった効果も得られる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の実装基板では、多層基板の外部に向けて開口部が露出した貫通スルーホール又は層間スルーホールに、半田が充填・固化されて前記開口部を塞ぐ構成を有していることにより、貫通スルーホールの孔や層間スルーホールの穴などの内周面に腐食をもたらす虞がなく、信頼度及び耐久性の向上を図ることができるという効果を有する実装基板を提供することができるものである。
【００３３】
また、本発明の実装基板の製造方法によれば、クリーム半田塗布工程において、外部に向けて開口部が露出した貫通スルーホール内部及び空気と触れる外側基板に開口部が露出した層間スルーホール内部にも半田クリームを充填・塗布する方法であるので、クリーム半田と塗布動作によって、同時に貫通スルーホール及び層間スルーホールに半田クリームを充填・塗布できるという効果を有する実装基板の製造方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る実装基板を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す本発明の第１の実施形態に係る実装基板の変形例を示すものであって、貫通スルーホールに充填させた半田の充填状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る実装基板を示す概略断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、図１に示す本発明の第１の実施形態に係る実装基板の製造方法を示すものであって、特に、クリーム半田印刷工程の構成を示す説明図である。
【図５】図４に示す本発明の実装基板の製造方法のうち、特にクリーム半田印刷工程に用いるメタルマスク及び実装基板を示す拡大斜視図である。
【図６】本発明及び従来に共通な実装基板の基板製造までの主な流れを示す工程図である。
【図７】本発明及び従来に共通な実装基板の基板製造までの工程のうち、ドリル穴あけ工程を示すものであって、それぞれ、（Ａ）はドリルで穴をあける直前の状態を示す断面図、（Ｂ）はドリルで穴をあけた後の状態を示す断面図である。
【図８】本発明及び従来に共通な実装基板の基板製造までの工程のうち、スルーホールめっき工程を示すものであって、それぞれ、（Ａ）は無電解めっき工程、（Ｂ）は電解めっき工程を示す断面図である。
【図９】本発明及び従来に共通な実装基板の基板製造までの工程のうち、外側基板のパターン配線工程の構成を示すものであって、それぞれ、（Ａ）は露光工程、（Ｂ）は現像工程、（Ｃ）はエッチング工程、（Ｄ）はフォトレジストの剥離工程を示す断面図である。
【図１０】本発明及び従来に共通な実装基板の基板製造までの工程のうち、レジスト印刷工程の構成を示すものであって、それぞれ、（Ａ）は塗布したレジスト液の乾燥工程、（Ｂ）は紫外線の露光工程、（Ｃ）は現像工程を示す断面図である。
【図１１】本発明及び従来に共通な実装基板の基板製造までの工程のうち、シルク印刷（スクリーン印刷）の構成を示すものであって、それぞれ、（Ａ）はスクリーンマスク及びスキージを用いたインク塗布工程、（Ｂ）はインクの加熱・硬化工程を示す断面図である。
【図１２】従来の欠点を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　基板
２　　　基板
３　　　基板
４Ａ〜４Ｆ
パターン配線面
５　　　貫通スルーホール
５１　　銅箔膜
６　　　層間スルーホール
６１　　銅箔膜
７　　　層間スルーホール
７１　　銅箔膜
８　　　（クリーム）半田（金属接合材料）
９　　　チップ部品（チップコンデンサ）
１０Ａ〜１０Ｃ
実装基板
１１　　両面基板
１２　　メタルマスク
１２Ａ　孔
１２Ｂ　孔（貫通スルーホール５用）
１２Ｃ　孔（層間スルーホール７用）
１３　　スキージ

Claims

複数の基板を有する実装基板であって、
外部に露出する開口部が形成された貫通スルーホールまたは層間スルーホールが、金属接合材料で充填・固化されていることを特徴とする実装基板。
複数の基板を有する実装基板の部品実装部分にクリーム半田を塗布するクリーム半田塗布工程を含む実装基板の製造方法であって、
前記クリーム半田塗布工程は、前記部品実装部分に前記クリーム半田を塗布するとともに、外部に露出する開口部が形成された貫通スルーホール内部または層間スルーホール内部にも、前記クリーム半田を充填・塗布することを特徴とする実装基板の製造方法。
前記クリーム半田塗布工程は、前記クリーム半田を所定の領域に塗布するための孔を有し、かつ、前記貫通スルーホール内部または層間スルーホール内部にも前記クリーム半田を充填・塗布するための孔を有したメタルマスクを用いることを特徴とする請求項２に記載の実装基板の製造方法。