JP2004186372A - プリント配線板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マザーボード等への実装の際、半田接続強度の低下がなく、またソルダーレジストと絶縁基材との密着強度の低下のない、スルーホールの片側がソルダーレジストで塞がれているプリント配線板の提供。
【解決手段】フィルム状のソルダーレジストを温度３０〜６０℃の範囲内でラミネートしてスルーホールの片側を塞ぐ。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スルーホールの片側がソルダーレジストで塞がれているプリント配線板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板にＩＣやＬＥＤ等の電子部品を搭載してなる端面スルーホールを備えた表面実装部品は、生産効率を上げるために、面付け用のプリント配線板に電子部品を搭載し、樹脂により当該電子部品を封止した後、スルーホールの中心部をダイシング等にて分割するという製造方法がとられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような製造方法においては、上記の如く電子部品を樹脂で封止する作業があるため、プリント配線板に設けられたスルーホールを伝って樹脂が裏面に流れ出ないように、また、半田面から印刷した半田が、リフロー時に電子部品搭載面側に流れ出ないように、当該電子部品搭載面側のスルーホール開口部をドライフィルム状のソルダーレジストで塞ぐなどの対策がとられている。以下、従来のプリント配線板について、図２乃至図３を用いて説明する。
【０００４】
まず、少なくとも絶縁基材２の表裏に外層パターン３を有し、当該表裏の外層パターン３間を接続するスルーホール４を備えたベース基板５を用意し（図２（ａ）参照）、当該ベース基板５の表裏にドライフィルム状のソルダーレジスト６を真空ラミネーターを用いて積層する（図２（ｂ）参照）。続いて、露光・現像処理等を行い、少なくとも電子部品搭載面側Ａのスルーホール開口部４ａを塞ぐようにしたソルダーレジストパターン６ａを形成することによって、図２（ｃ）に示したプリント配線板１ａを得るというものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２５１７０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ソルダーレジスト６のラミネートを従来の一般的なラミネート条件（例えば、ラミネート温度：７０〜９０℃、真空度：０〜１０ｈＰａ、圧着時間：１〜６０ｓｅｃ）で行うと、外層パターン間３ａへのソルダーレジスト６の充填は良好に行われるものの、スルーホール４内へのソルダーレジスト埋め込み量Ｌが大きくなるため（当該ソルダーレジスト埋め込み量Ｌは、絶縁基材厚のおよそ２５％以内となるのが、後の半田付け領域を確保する上で好ましいとされている）、後に、個々の表面実装部品に分割し、マザーボード等に実装しようとした場合に、端面スルーホールの半田付け面積（図中Ｓは、後に端面スルーホールとなった場合の半田付け領域を示している）が少なくなり、半田接続強度が低下するという不具合があった。
【０００７】
このような不具合を回避するために、ラミネート温度を従来よりも低く設定し、スルーホール４内へのソルダーレジスト埋め込み量Ｌを小さくしようとすると、図３に示したように、外層パターン間３ａにボイド７が発生して、ソルダーレジストと絶縁基材との密着強度の低下とポップコーン現象が起こってしまうという不具合があった。
【０００８】
本発明は、スルーホールの片側をソルダーレジストで塞いだ際、当該スルーホール内へのソルダーレジスト埋め込み量が大きくなることがなく、また、外層パターン上にソルダーレジストを形成する製品においても、当該外層パターン間にソルダーレジストのボイドを発生させることなく、スルーホール内へのソルダーレジスト埋め込み量を僅かな量とすることができるプリント配線板とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１に係る本発明は、少なくとも表裏の外層パターン間を接続するスルーホールの片側がソルダーレジストで塞がれているプリント配線板であって、当該スルーホール内には絶縁基材厚の２５％以下にソルダーレジストが埋め込まれていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、個々の表面実装部品とした場合に、端面スルーホールの半田接続信頼性を確保することができる。更に、ソルダーレジストが僅かではあるがスルーホール内に埋め込まれる形態であるため、スルーホール部におけるソルダーレジストの密着性を向上することができる。その結果、金めっき処理の際に、めっき液がソルダーレジストとベース基板の間にしみ込むことがなくなるため、ソルダーレジストの剥離を防止することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明は、請求項１に係る発明において、外層パターン間に充填されているソルダーレジストには、ボイドがないことを特徴とする。
【００１２】
これにより、スルーホールの片側をソルダーレジストで塞ぎ、尚且つ外層パターン上にソルダーレジストを形成する製品の場合、上記請求項１の作用に加えてソルダーレジストと絶縁基材との密着強度の低下、並びにポップコーン現象を防止することができる。
【００１３】
また、請求項３に係る本発明は、請求項１に係る発明において、スルーホール内のソルダーレジストが、当該スルーホールの中心部が窪んだ断面円弧状に埋め込まれていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、埋め込まれたソルダーレジストの形状がめっき液の循環を助ける断面円弧状となっているため、スルーホールが擬似的なアスペクト比の高いブラインドバイアホール形状であったとしても、液循環が促進され、ニッケルめっき、及び金めっきの未着不良を防止することができる。
【００１５】
また、請求項４に係る本発明は、少なくとも表裏の外層パターン間を接続するスルーホールの片側がソルダーレジストで塞がれているプリント配線板の製造方法であって、フィルム状のソルダーレジストを温度３０〜６０℃の範囲内でラミネートすることを特徴とする。
【００１６】
これにより、外層パターン間におけるソルダーレジストのボイドがなく、且つ、スルーホール内にソルダーレジストが僅かに埋め込まれたプリント配線板を容易に得ることができる。
【００１７】
また、請求項５に係る本発明は、請求項４に係る発明において、スルーホールを塞ぐ側を下にして、当該フィルム状のソルダーレジストをラミネートすることを特徴とする。
【００１８】
これにより、ソルダーレジストのスルーホール内への埋め込みを、より確実に抑制することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１を用いて簡単に説明する。尚、図２及び図３と同じ部位に関しては同じ符号を付した。
【００２０】
図１（ｃ）は本発明プリント配線板１の一実施例を示したもので、絶縁基材２の表裏に形成された外層パターン３と、当該表裏の外層パターン３間を接続するスルーホール４と、少なくとも電子部品搭載面側Ａのスルーホール開口部４ａを塞ぎ、且つ、ソルダーレジスト埋め込み量Ｌを絶縁基材厚の２５％以下にしたソルダーレジストパターン６ａとを備えている。
【００２１】
続いて、図１（ａ）乃至図１（ｃ）を用いて本発明プリント配線板１の製造方法について説明する。
【００２２】
まず、絶縁基材２の表裏に一般的なサブトラクティブ法やアディティブ法等によって、外層パターン３と表裏の外層パターン３間を接続するスルーホール４とを備えたベース基板５を得る（図１（ａ）参照）。次に、真空ラミネーターを用いて、当該ベース基板５の表裏にドライフィルム状のソルダーレジスト６をラミネートするのであるが、この時のラミネート条件として、ラミネート温度を３０〜６０℃の範囲（真空度と圧着時間は上記従来例と同様）でラミネートする。この理由として、ラミネート温度が３０℃未満だとスルーホール４内へのソルダーレジスト埋め込み量Ｌを絶縁基材厚の２５％以下とすることができるものの、外層パターン３間のソルダーレジストにボイドが発生するおそれがあり、他方６０℃を超えるとスルーホール４内へのソルダーレジスト埋め込み量Ｌが絶縁基材厚の２５％よりも大きくなってしまうからである。また、ラミネートの際、図１（ｂ）に示したように、電子部品搭載面側Ａを下側にしてラミネートすることが好ましい。この理由として、重力の関係上、若干ではあるが、ソルダーレジスト６のスルーホール内への埋め込み量Ｌを抑制する効果が得られるからである。また、当該電子部品搭載面側Ａのラミネート温度をこれとは反対の面のラミネート温度よりも低い温度でラミネートするのが好ましく、具体的には、電子部品搭載面側Ａを３５〜４５℃、これとは反対面側を４５〜５５℃の範囲でラミネートすれば、より確実に所望のソルダーレジストパターン６ａ（外層パターン間３ａでのボイドがなく、且つ、スルーホール４内への埋め込み量Ｌが絶縁基材厚の２５％以内となるソルダーレジストパターン）を形成することができる。次に、露光・現像処理等を行うことによって、少なくとも電子部品搭載面側Ａのスルーホール開口部４ａが、ソルダーレジストパターン６ａによって被覆された図１（ｃ）のプリント配線板１を得る（図１（ｃ）には電子部品搭載面側Ａを上にした状態を示した）。
【００２３】
本発明を説明するにあたって、便宜上、端面スルーホールを備えた表面実装部品を得るためのプリント配線板を例にして説明したが、本発明はこの限りでなく、スルーホールの片側をソルダーレジストで塞ぐその他の仕様のものでも有効に利用することができる。また、スルーホールの片側をソルダーレジストで塞ぎ、且つ、外層パターン上にソルダーレジストを形成した例を用いて説明したが、スルーホールを塞ぐだけの形態においても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２４】
試験例
以下の仕様のサンプル基板（ワークボート）を作成し、ラミネート温度を変えて、フィルム状のソルダーレジスト（太陽インキ（株）製：ＰＦＲ−８００ ＡＵＳ４０２（厚さ５０μｍ））をラミネートした場合の各温度条件におけるパターン間でのボイド発生状況、スルーホール内への埋め込み量、並びに分割して個片基板にし、これをマザーボードに実装した後の温度サイクル試験について評価を行った。
【００２５】
※サンプル基板仕様（図４参照）
個片基板（ピース）：４ｍｍ口／ピースで、シート状態から個片に分割した際、向かい合う２辺に３個づつ端面スルーホールを有する。
シート：上記個片基板を２０列×２５段（５００個／シート）備える。
ワークボート：ワークサイズ３４０ｍｍ×４０６ｍｍ、板厚（０．４ｍｍ）、導体厚（素材銅１２μｍ＋めっき厚１５μｍ＝２７μｍ）、スルーホール径φ０．３５ｍｍ（キリ径）で、上記シートを３列×３段（９シート／ボード）備える。
金めっき：スルーホールにＮｉ／Ａｕめっき（５μｍ／０．５μｍ）を施した。
【００２６】
上記評価については、ワークボート内で最もスルーホール内にソルダーレジストが埋め込まれ易い、真中のシート内にある個片基板４５個（穴数として１５０穴）を評価対象とした。その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
※ボイドの有無
観察方法：実体顕微鏡（×５０）による表面観察と、金属顕微鏡（×２００）による断面観察。
評 価：◎＝なし ○＝僅かにマイクロボイド有り △＝ボイド有り ×＝浮き発生
【００２９】
※ソルダーレジスト埋め込み量
観察方法：金属顕微鏡（×２００）による断面観察。
◎＝２０％以下（絶縁基材厚に対して） ○＝２５％以下 △＝５０％以下 ×＝５０％以上
【００３０】
※温度サイクル試験
−２０℃（３０ｍｉｎ）⇔１２５℃（３０ｍｉｎ） １０００サイクル
観察方法：上記温度サイクル後のサンプル（個片基板）における端面スルーホールと半田との界面を金属顕微鏡で断面観察し、クラックの発生率を評価した。
【００３１】
上記表１の評価結果により、ラミネート温度３０℃〜６０℃の範囲が、ほぼ有効範囲であることが確認できた。
【００３２】
【発明の効果】
スルーホールの片側をフィルム状のソルダーレジストで塞ぐようにしたプリント配線板を本発明の構成とすることによって、当該プリント配線板に電子部品を搭載して、端面スルーホールを有する表面実装部品とした場合に、マザーボード等との半田接続信頼性を確保することができ、また、本発明のプリント配線板の製造方法を用いれば、当該プリント配線板を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明プリント配線板の構成及び製造工程を説明するための概略断面説明図。
【図２】従来のラミネート条件により、ドライフィルム状のソルダーレジストをラミネートした場合のプリント配線板の製造工程を説明するための概略断面説明図。
【図３】他のラミネート条件による従来のプリント配線板の概略断面説明図。
【図４】試験例で用いたサンプル基板の模式説明図。
【符号の説明】
１、１ａ：プリント配線板
２：絶縁基材
３：外層パターン
３ａ：外層パターン間
４：スルーホール
４ａ：スルーホール開口部
５：ベース基板
６：ソルダーレジスト
６ａ：ソルダーレジストパターン
７：ボイド
Ｌ：スルーホール埋め込み量
Ｓ：半田付け領域

Claims (5)

1. 少なくとも表裏の外層パターン間を接続するスルーホールの片側がソルダーレジストで塞がれているプリント配線板であって、当該スルーホール内には絶縁基材厚の２５％以下にソルダーレジストが埋め込まれていることを特徴とするプリント配線板。
2. 当該外層パターン間に充填されているソルダーレジストには、ボイドがないことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. 当該スルーホール内のソルダーレジストが、当該スルーホールの中心部が窪んだ断面円弧状に埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
4. 少なくとも表裏の外層パターン間を接続するスルーホールの片側がソルダーレジストで塞がれているプリント配線板の製造方法であって、フィルム状のソルダーレジストを温度３０〜６０℃の範囲内でラミネートして当該スルーホールの片側を塞ぐことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
5. スルーホールを塞ぐ側を下にして、当該フィルム状のソルダーレジストをラミネートすることを特徴とする請求項４に記載のプリント配線板の製造方法。

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