JP2005183800A - 多層プリント配線板、多層プリント配線板の製造方法およびプリント配線板設計cadシステム - Google Patents

多層プリント配線板、多層プリント配線板の製造方法およびプリント配線板設計cadシステム Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は信頼性の高いブラインドビアを設けた多層プリント配線板、および信頼性の高いブラインドビアを容易に形成可能な多層プリント配線板の製造方法、プリント配線板設計CADシステムおよびプログラムを提供することを課題とする。
【解決手段】ビア受けランド12の形成面に対向する配線層に於いて、ブラインドビア11,11の形成面直下の周面に信号パターンを配線するための絶縁体領域(NP)を形成し、その絶縁体領域(NP)を除く配線層に信号パターンを配線する。
【選択図】 図1

Description

本発明はドリル加工によるブラインドビアを設けた各種電子回路基板の製造に適用される多層プリント配線板、多層プリント配線板の製造方法およびプリント配線板設計CADシステムに関する。
情報処理機器をはじめ各種の小型電子機器に於いては、絶縁層(プリプレグ)とコア(銅張積層板)とを交互に積層した多層プリント配線板が広く用いられる。この種、多層プリント配線板には、配線パターンに加え、上記積層された配線板を貫通するスルーホール、上記配線板を貫通しないブラインドビア(blind via hole)等が設けられる。
この種多層プリント配線板の製造技術に於いて、ドリル加工でコア部材に所定径の孔を穿設し、その孔の穿設方向先端をコア部材に形成したランドに当接させてブラインドビアを形成するブラインドビアの加工技術に関して、歩留まりを改善する効果的な技術が存在しなかった。特に、近年では、多層プリント配線板のより高密度化、薄形化が要求されている。この要求に応えるべく、高密度化、薄形化とした際、上記したようなドリル加工でコア部材に穿設し、その穿設方向先端をコア部材に形成したランドに当接させてブラインドビアを形成するブラインドビアの加工技術に於いて、ドリル加工の深さ制御が正常なブラインドビア形成に大きく影響する。具体的にはコア部材に形成した穴が浅い場合は回路の未接続による不良を招き、上記穴が深い場合はその穿設方向先端にある他層との回路接続による不良を招くという歩留まりの問題が生じる。
特開2001−308536
上述したように、従来では、ドリル加工でコア部材に穿設し、その穿設方向先端をコア部材に形成したランドに当接させてブラインドビアを形成するブラインドビアの加工技術に於いて、ドリル加工の深さ制御が正常なブラインドビア形成に大きく影響し、ブラインドビア加工の容易化並びに歩留まりの面で問題があった。
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、信頼性の高いブラインドビアを設けた多層プリント配線板、および信頼性の高いブラインドビアを容易に形成可能な多層プリント配線板の製造方法およびプリント配線板設計CADシステムを提供することを目的とする。
本発明は、ブラインドビアを形成する基材と、前記ブラインドビアを形成する基材の内層側に積層され、前記ブラインドビア直下の周辺に信号パターンを配した配線層を形成する基材とを具備した多層プリント配線板を特徴とする。
また、本発明は、ブラインドビアを形成する基材と、前記ブラインドビアを形成する基材の内層側に積層され、前記ブラインドビア直下に信号パターンとは独立したダミーパターンを配した配線層を形成する基材とを具備した多層プリント配線板を特徴とする。
また、本発明は、ブラインドビアを形成するコアと、前記ブラインドビアを形成するコアの内層側と対向する面の前記ブラインドビア直下の周辺に信号パターンを配した配線層を形成するコアとを含んでコアとプリプレグとを交互に積層した配線板本体を製造する工程と、前記前記ブラインドビアを形成するコアの表層側から同コアの内層側に向けてドリル加工により所定径の穴を穿設し、その穴の内壁にめっきを施して前記ブラインドビアを形成する工程とを具備した多層プリント配線板の製造方法を特徴とする。
また、本発明は、ドリル加工で穿設した穴にブラインドビアを形成する基材を含んだ多層プリント配線板の設計CADシステムに於いて、前記ブラインドビアを形成する基材および同基材上のブラインドビア形成箇所を入力する手段と、前記入力したブラインドビア形成箇所の直下に信号パターンが存在するか否かを判定し当該判定内容を外部に出力する手段とを具備したことを特徴とする。
また、本発明は、ドリル加工で穿設した穴にブラインドビアを形成する基材を含んだ多層プリント配線板の設計CADシステムに於いて、前記ブラインドビアを形成する基材および同基材上のブラインドビアが形成可能な箇所を検索する手段と、前記検索したブラインドビアの形成可能な箇所を外部に出力する手段とを具備したことを特徴とする。
また、本発明は、多層プリント配線板の設計CAD機能を実現するコンピュータに、ドリル加工で穿設した穴にブラインドビアを形成する基材および同基材上のブラインドビア形成箇所を入力する機能と、前記入力したブラインドビア形成箇所の直下に信号パターンが存在するか否かを判定し、その判定内容を外部に出力する機能とを実現させるためのプログラムを特徴とする。
また、本発明は、多層プリント配線板の設計CAD機能を実現するコンピュータに、ドリル加工の穿設によるブラインドビアの形成可能な箇所を検索する手段と、前記検索したブラインドビアの形成可能な箇所を外部に出力する手段とを実現させるためのプログラムを特徴とする。
ドリル加工でコア部材に所定径の穿設し、その孔の穿設方向先端をコア部材に形成したランドに当接させてブラインドビアを形成した多層プリント配線板に於いて、信頼性の高いブラインドビアを設けた多層プリント配線板を歩留まり良く容易に実現できる。
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
先ず図1を参照して本発明の第1実施形態を説明する。
図1に本発明の第1実施形態による多層プリント配線板1Aの構成を示している。この多層プリント配線板1Aは、絶縁層(プリプレグ)18と、コア部材(銅張積層板)10(10b含む)とを交互に温度および圧力をかけて積層したn層で構成している。このn層構成の多層プリント配線板1Aには、全層を貫通するスルーホール13と、所定の層までしか貫通しないブラインドビア11と、配線パターン14(内層配線パターン14(1),14(2),…)とを有して構成される。
図1に示す多層プリント配線板1Aは、第2層(L2)と第3層(L3)に設けられるコア部材10の第3層(L3)、および第n−1層(Ln−1)と第n−2層(Ln−2)に設けられるコア部材10の第n−2層(Ln−2)に、それぞれ上記ブラインドビア11,11の受けランド12,12を設けて、そのブラインドビア11,11により、第1層(表層)と第3層(L3)、および第n層(表層)と第n−2層(Ln−2)をそれぞれ回路接続した例を示している。
上記ビア受けランド12,12を設けたコア部材10,10に、ドリル加工で、絶縁層18,18を介して上記ビア受けランド12,12と対向する面方向より、上記ビア受けランド12,12に接する深さまで所定径の孔を穿設し、その孔の内壁に所定のめっきを施すことで、上記各層間(L1,L3間、およびLn,Ln−2間)を回路接続するブラインドビア11,11が形成される。
また、上記ブラインドビア11,11、およびビア受けランド12,12を設けたコア部材10,10の内層側に、それぞれ絶縁層18,18を介して積層される内層のコア部材10b,10bには、コア部材10,10の内層側の面で形成する第3層(L3)、および第n−2層(Ln−2)と対向する第4層(L4)、および第n−3層(Ln−3)の各配線層に於いて、上記ブラインドビア11,11の形成面直下の周面に信号パターンを配線するための絶縁体領域(NP)を形成し、この絶縁体領域(NP)を除く配線層に信号パターン14(3),…、14(n−2),…を配線している。
このように、ブラインドビア11,11の形成面直下の配線層に於いて、ブラインドビア11,11の形成面直下の周辺に信号パターンを配線するための絶縁体領域(NP)を形成し、この絶縁体領域(NP)を除く配線層に信号パターンを配線する構成としたことにより、ドリル加工で、ビア受けランド12,12に接する深さまで所定径の孔を穿設する際に、例えばその間に介在する絶縁層(プリプレグ)の厚さのばらつき等により、ドリルの先端がビア受けランド12,12を突き抜けて、ビア受けランド12,12直下の配線層の信号パターンに接触し、その孔の内壁にめっきを施してブラインドビア11,11を形成した際に発生する信号回路の短絡(パターン)による配線板加工不良を防止することができる。この際、例え、ドリルの先端がビア受けランド12,12を突き抜けて、ビア受けランド12,12直下の配線層に侵入したとしても、その侵入箇所は絶縁体領域(NP)であり、信号パターンが存在しないことから、上記した信号回路の短絡(パターン)を回避できるとともに、目的とする層間のブラインドビア接続を全く妨げない。従って多層プリント配線板の各層を薄くしてもドリル加工によるブラインドビア接続を常に歩留まりの良い状態で形成することができる。
尚、上記した第1実施形態では、ビア受けランド12,12の形成面直下の配線層に絶縁体領域(NP)を形成したが、その絶縁体領域(NP)に、信号パターンと一切関係のないランドまたはパターンを銅張積層板のエッチング工程に於いて設ける構成であってもよい。
次に、本発明の第2実施形態を図2を参照して説明する。
上記した第1実施形態では、表層を絶縁層(プリプレグ)で形成した配線板基材の積層構造としていたが、この図2に示す第2実施形態では、表層をコア(銅張積層板)とした配線板基材の積層構造としている。
この第2実施形態による多層プリント配線板1Bは、コア部材(銅張積層板)20を表層に、絶縁層(プリプレグ)28と、コア部材20(20b含む)とを交互に温度および圧力をかけて積層したn層で構成している。このn層構成の多層プリント配線板1Bには、全層を貫通するスルーホール23と、所定の層までしか貫通しないブラインドビア21と、配線パターン24(内層配線パターン24(1),24(2),…)とを有して構成される。
図2に示す多層プリント配線板1Bは、表層となる第1層(L1)と第2層(L2)に設けられるコア部材20の第2層(L2)、および第n層(Ln)と第n−1層(Ln−1)に設けられるコア部材20の第n−1層(Ln−1)に、それぞれ上記ブラインドビア21,21の受けランド22,22を設けて、そのブラインドビア21,21により、第1層(表層)と第2層(L2)、および第n層(表層)と第n−1層(Ln−1)をそれぞれ回路接続した例を示している。
上記ビア受けランド22,22を設けたコア部材20,20に、ドリル加工で、上記ビア受けランド22,22と対向する面方向(表層側)より、上記ビア受けランド22,22に接する深さまで所定径の孔を穿設し、その孔の内壁に所定のめっきを施すことで、上記各層間(L1−L2、およびLn−Ln−1)を回路接続するブラインドビア21,21が形成される。
また、上記ブラインドビア21,21、およびビア受けランド22,22を設けたコア部材20,20の内層側に、それぞれ絶縁層28,28を介して積層される内層のコア部材20b,20bには、コア部材20,20の内層側の面で形成する第2層(L2)、および第n−1層(Ln−1)と対向する第3層(L3)、および第n−2層(Ln−2)の各配線層に於いて、上記ブラインドビア21,21の形成面直下の周面に信号パターンを配線するための絶縁体領域(NP)を形成し、この絶縁体領域(NP)を除く配線層に信号パターン24(3),…、24(n−2),…を配線している。
この第2実施形態に於いては、上記した第1実施形態に比して、ブラインドビア21,21を形成するためのドリル加工の穴の深さ制御に於いて、その誤差範囲を少なく抑えることができる。即ち、一般に、この種多層プリント配線板は、表層側にプリプレグを配して、プリプレグとコアを交互に積層し、温度と圧力をかけて積層一体化する。この際、コアとプリプレグの各絶縁層の仕上がり精度には大きな差がある。コアはプリプレグに比べ絶縁層の仕上がり精度が高い。その理由は、コアはプリント配線板を製造する前段階で、銅箔と絶縁層が一体に形成してあり、銅箔と絶縁層と各平坦面の精度が高く、従ってコアの絶縁層の厚さのばらつきは少ない。それに比べ、プリプレグは内層のパターンの段差を絶縁樹脂で埋める役目があることから、絶縁層の厚さについては、内層のパターン密度に左右されたり、積層の条件によっても変わる。このためプリプレグの厚さのばらつきは大きく、面内の位置によってもセンター値やばらつきの程度が変わる。また、プリント配線板の設計が変わる毎にパターン形状やパターン密度が変わる。従ってプリプレグを使った絶縁層の厚さは一定せず変動が大きく、仕上がり精度はコアに比べて非常に悪い。上記した第2実施形態は、表層側をコアにし、そのコアにブラインドビア21,21を形成することで、ドリル加工の穴の深さ制御に於いて、その誤差範囲を少なく抑えることができる。また、ブラインドビア21,21の形成面直下の配線層に於いて、ブラインドビア21,21の形成面直下の周辺に信号パターンを配線するための絶縁体領域(NP)を形成し、この絶縁体領域(NP)の周囲に信号パターンを配線する構成としたことにより、ドリル加工で、ビア受けランド22,22に接する深さまで所定径の孔を穿設する際に、例えばその間に介在する絶縁層(プリプレグ)の厚さのばらつき等により、ドリルの先端がビア受けランド22,22を突き抜けて、ビア受けランド22,22直下の配線層の信号パターンに接触し、その孔の内壁にめっきを施してブラインドビア21,21を形成した際に発生する信号回路の短絡による配線板加工不良を防止することができる。この際、例え、ドリルの先端がビア受けランド22,22を突き抜けて、ビア受けランド22,22直下の配線層に侵入したとしても、その侵入箇所は絶縁体領域(NP)であり、信号パターンが存在しないことから、上記した信号回路の短絡(パターン)を回避できるとともに、目的とする層間のブラインドビア接続を全く妨げない。従って多層プリント配線板の各層を薄くしてもドリル加工によるブラインドビア接続を常に歩留まりの良い状態で形成することができる。尚、上記した第2実施形態では、ビア受けランド22,22形成面直下の配線層に絶縁体領域(NP)を形成したが、その絶縁体領域(NP)に、信号パターンと一切関係のないランドまたはパターンを銅張積層板のエッチング工程に於いて設ける構成であってもよい。
次に図3および図4を参照して本発明の第3実施形態を説明する。
この第3実施形態では、ブラインドビアの受けランドの導体厚を信号パターンの導体厚より厚くして、上記したブラインドビア形成時に於けるドリル加工に要求される深さ方向の寸法精度の許容範囲を拡げた構造としている。
図3(a)には、本発明の第3実施形態に於ける、ブラインドビアを形成するためのドリル加工による穴の開口先端とビア受けランドとの関係とを示し、同図(b)には上記ドリル加工した穴の内壁にめっきを施してブラインドビアを形成した状態を示している。この第3実施形態に於いても、ビア受けランド35の形成面に対向する配線層に於いて、ブラインドビアの形成面直下の周面に信号パターンを配線するための絶縁体領域(NP)を形成し、この絶縁体領域(NP)を除いた配線層に信号パターン31,31,…を配線している。
図3(a)に示すように、ブラインドビアを形成するためのドリル加工による穴は、ビア受けランド35に接する深さまで切削される。この際、ランド35の肉厚を内層の上記各信号パターン31より所定量肉厚に形成しておくことにより、上記ドリル加工に要求される深さ方向の寸法精度の許容範囲を拡げることができることから、常に歩留まりの良い状態で信頼性の高いブラインドビアを有した多層プリント配線板を製造できる。さらにビア受けランド35の導体厚を信号パターン31の導体厚より厚くしたことにより、ブラインドビア35に於けるビア受けランド31の接合面積が増し、電気的抵抗の少ない安定したブラインドビアの回路を構成できる。さらにこの構造に加えて、上記ビア受けランド35を設けた配線層と対向する内層側の配線層に上記第1、第2実施形態と同様の絶縁体領域(NP)を設けることで、より電気的接続の信頼性が高い、かつ歩留まりの良いブラインドビアの形成が可能となる。
上記信号パターン31の導体厚より厚くしたビア受けランド35の加工例を図4に示している。この図4に示すビア受けランドの加工工程は、ブラインドビアが形成される表層側に配したコア30の各面の銅箔31a,31b(図4(a)参照)を各々面毎にエッチングして、各面毎に、配線パターン31−1,31−2,…を形成するとともに、内層側となる面に上記受けランド35の基となるランド32−1を同時に形成する(図4(b)参照)。その後、スキージ40により、上記ランド32−1の上に導電ペースト41−1を印刷し、硬化する(図4(c)参照)。この工程により、図4(d)に示すように、コア30に、ブラインドビアを受ける受けランド35の部分だけ導体厚を厚くした多層プリント配線板が形成できる。
次に、本発明の第4実施形態を図5乃至図7を参照して説明する。
図5には、上記した第1、第2実施形態に示すドリル加工によるブラインドビア加工工程を支援する、本発明の第4実施形態に係るプリント配線板設計CADシステムの構成を示している。
図5に示すプリント配線板設計CADシステムは、プリント配線板設計CAD110、入力部120、データベース130、および表示部140、プリント配線板設計支援モジュール150等を有して構成される。
プリント配線板設計CAD110は、入力部120より入力される設計者の指示に従い、例えば多層プリント配線板に於ける各層のパターン、スルーホール、ノンスルーホール、ビアパターン等の配置並びに接続の処理を行う。ここでは、プリント配線板設計支援モジュール150に、プリント配線板のパターンレイアウトの設計情報を供給する。
データベース130は、プリント配線板の設計並びに部品実装に用いる、設計プログラム、実装部品情報、はんだ溶融時の基板および実装部品を含む熱変動要素の情報、プリント配線板の設計情報等、プリント配線板の設計並びに部品実装に係る各種の情報を格納する。
プリント配線板設計支援モジュール150は、上記プリント配線板設計CAD110より、パターンレイアウトされたプリント配線板の設計情報を取得して、配線板加工処理工程に於ける各種加工工程の支援を行う。この実施形態では、図6および図7に示すような、ブラインドビアの設計支援を行う。
このプリント配線板設計支援モジュール150によるブラインドビアの設計支援処理についてその各処理手順を説明する。
この図6および図7に示すパターン設計支援処理ルーチンでは、プリント配線板設計CAD110より配線板加工処理工程の対象となる多層プリント配線板のパターンレイアウトされた設計情報を取得し、その配線板加工処理工程に於いて、加工処理対象がブラインドビアであるか否かを入力部120および表示部140を用いたユーザインタフェースを介してユーザ(設計者)に入力させる(図6ステップS11)。加工処理対象がブラインドビアでないときは(図6ステップS11 No)、その他の加工対象の処理を行う。加工処理対象がブラインドビアであるときは(図6ステップS11 Yes)、上記ユーザインタフェースを介して、その加工処理手順を選択させる(図6ステップS12)。
この選択操作でルールAが選択された際は(図6ステップS12 A)、上記ユーザインタフェースにより、ブラインドビアを形成する基材(コア)および層を指定させ(図6ステップS13)、その指定した基材(コア)および層について、上記プリント配線板設計CAD110より取得したパターンレイアウトされたプリント配線板の設計情報をもとに、ブラインドビアが配置可能な箇所を検索する(図6ステップS14,S15)。
ここで、ブラインドビアが配置可能な箇所が見つからなければ(図6ステップS15 No)、その旨をユーザ(設計者)に通知して(図6ステップS17)今回の加工工程の支援を終了する。
また、ブラインドビアが配置可能な箇所が見つかった場合は(図6ステップS15 Yes)、その配置可能な箇所のすべてを表示部140に出力しユーザに提示する(図6ステップS16)。この提示に従い、ユーザがブラインドビアの配置個所を特定する(図6ステップS17)。このユーザが設定したブラインドビアの配置情報は、プリント配線板設計CAD110に送出され、上記パターンレイアウトされたプリント配線板に於ける以後のブラインドビアおよびその受けランドの加工処理に供される。
また、上記加工処理手順の選択(図6ステップS12)に於いて、ルールBが選択された際は(図6ステップS12 B)、上記ユーザインタフェース上で、ユーザ主導によるブラインドビアの形成処理が実行される(図7ステップS21)。
このユーザ主導によるブラインドビアの形成処理に於いて、ユーザが処理を終了せずに継続し(図7ステップS22 No)、ブラインドビアの配置位置を指定すると、その位置指定の都度、ユーザが設定したブラインドビア配置位置直下の配線層の同位置に、信号パターンが配設されているか否かをチェックする(図7ステップS23)。
ここで、ユーザが設定したブラインドビア配置位置直下の配線層の同位置に、信号パターンが配設されている際は(図7ステップS23 Yes)、その状態を表示部140に出力してユーザにその旨を報知示する(図7ステップS24)。
また、ユーザが設定したブラインドビア配置位置直下の配線層の同位置に、信号パターンが配設されていなければ(図7ステップS23 No)、ユーザが今回のブラインドビアの加工処理を終了する(図7ステップS22 Yes)まで、上記した処理を繰り返し実行する(図7ステップS21〜S25)。
このようなブラインドビアの設計支援機能をもつことで、例えば上述した第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態に示したような各種ブラインドビアの配置作業を容易に行うことができる。
尚、上記したプリント配線板設計支援モジュール150に於ける、図6および図7に示すようなブラインドビアの設計支援処理機能は、通常のコンピュータ上で実行するアプリケーションソフトウェアとして単体で提供することも可能である。
本発明の第1実施形態に係る多層プリント配線板の構成を示す断面図。 本発明の第2実施形態に係る多層プリント配線板の構成を示す断面図。 本発明の第3実施形態に係る多層プリント配線板の構成を示す断面図。 本発明の第3実施形態に係るビア受けランドの加工工程を示す工程図。 本発明の第4実施形態に係るプリント配線板設計CADシステムの構成を示す図。 本発明の第4実施形態に係るプリント配線板設計CADシステムの処理手順を示すフローチャート。 本発明の第4実施形態に係るプリント配線板設計CADシステムの処理手順を示すフローチャート。
符号の説明
1A,1B…多層プリント配線板、10,10b,20,20b…コア部材(銅張積層板)、11,21…ブラインドビア、12,22,35…ビア受けランド、13,23…スルーホール、14−1,14−2,24−1,24−2,24−3,31…配線パターン(信号パターン)、18,28…絶縁層(プリプレグ)、110…プリント配線板設計CAD、120…入力部、130…データベース、140…表示部、150…プリント配線板設計支援モジュール、NP…絶縁体領域。

Claims (7)

  1. ブラインドビアを形成する基材と、
    前記ブラインドビアを形成する基材の内層側に積層され、前記ブラインドビア直下の周辺に信号パターンを配した配線層を形成する基材と
    を具備したことを特徴とする多層プリント配線板。
  2. 前記ブラインドビアを形成する基材の内層側の面に前記ブラインドビアの形成位置に対応して受けランドを設け、
    前記ブラインドビアは、ドリル加工で前記表層側コアの表層面から前記受けランド内に達する穴を穿設して、その穴の内壁にめっきを施すことにより形成した請求項1記載の多層プリント配線板。
  3. 前記受けランドは、前記ブラインドビアを形成する基材の内層側の面に設けた他の導体パターンより肉厚に形成される請求項2記載の多層プリント配線板。
  4. 前記配線層を形成する基材の前記ブラインドビア直下に、信号パターンとは独立したダミーパターンを配したことを特徴とする請求項1記載の多層プリント配線板。
  5. ブラインドビアを形成するコアと、
    前記ブラインドビアを形成するコアの内層側と対向する面の前記ブラインドビア直下の周辺に信号パターンを配した配線層を形成するコアとを含んでコアとプリプレグとを交互に積層した配線板本体を製造する工程と、
    前記前記ブラインドビアを形成するコアの表層側から同コアの内層側に向けてドリル加工により所定径の穴を穿設し、その穴の内壁にめっきを施して前記ブラインドビアを形成する工程と
    を具備したことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
  6. ドリル加工で穿設した穴にブラインドビアを形成する基材を含んだ多層プリント配線板の設計CADに於いて、
    前記ブラインドビアを形成する基材および同基材上のブラインドビア形成箇所を入力する手段と、
    前記入力したブラインドビア形成箇所の直下に信号パターンが存在するか否かを判定し当該判定内容を外部に出力する手段と
    を具備したことを特徴とするプリント配線板設計CADシステム。
  7. ドリル加工で穿設した穴にブラインドビアを形成する基材を含んだ多層プリント配線板の設計CADに於いて、
    前記ブラインドビアを形成する基材および同基材上のブラインドビアが形成可能な箇所を検索する手段と、
    前記検索したブラインドビアの形成可能な箇所を外部に出力する手段と
    を具備したことを特徴とするプリント配線板設計CADシステム。
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