JP2005294650A - 回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な形状設計をしなくとも基板のそりを抑えることが可能な回路基板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】基板本体１１と、この基板本体１１の表面に形成された導体パターン１０ａと、基板本体１１の裏面に形成され、導体パターン１０ａと略同一のパターンを有する導体のダミーパターン２０とを備え、
ダミーパターン２０は、導体パターン１０ａが形成されている位置と略同じ位置において、導体パターン１０ａと基板本体１１を挟んで重畳するように、基板本体１１の裏面に形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品を搭載し接続を行うため少なくとも基板の片面側に導体回路が形成された回路基板およびその製造方法に関する。

この種の回路基板は、例えば、ガラスエポキシ基板や紙フェノール基板等の絶縁基板の表面に銅等の導体パターン（導電材料）からなる導体回路が形成されており、この導体回路が絶縁基板の片面に設けられているものがある。

回路基板は、その製造過程および電子部品の実装時において、種々の条件で高温環境下に置かれる。とりわけ、片面に導体回路を設けた回路基板では、絶縁基板とその表面に形成された導体パターンとの熱膨張率の違いにより両部材の伸縮量が異なるため、そりが生じ易いことが知られている。

そこで、回路基板の裏面において、基板表面に形成された導体回路の配線方向と同じ方向の線要素からなる導体のダミーパターンを特別に設け、高温環境下では導体回路とダミーパターンとが基板両面に対し同じ方向の力が作用するようにし、そり要素を相殺するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２８８１０２９号

しかしながら、上記のように構成した場合、基板表面に形成された導体回路の種類に応じて、導体回路と同じ方向の線要素を正確に抽出し、その都度導体回路の配線方向と同じ方向の線要素からなるダミーパターンを特別に形状設計する必要があり、多大な工数が必要となる。また、導体回路と同じ方向の線要素の抽出が不正確であるとそり要素の相殺が不十分となりやすい。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、特別な形状設計をしなくとも基板のそりを抑えることが可能な回路基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１〜７に記載の技術的手段を採用する。

請求項１に記載した発明によれば、基板本体と、この基板本体の表面に形成された導体パターンと、前記基板本体の裏面に形成され、前記導体パターンと略同一のパターンを有する導体のダミーパターンとを備え、
前記ダミーパターンは、前記導体パターンが形成されている位置と略同じ位置において、前記導体パターンと前記基板本体を挟んで重畳するように、前記基板本体の前記裏面に形成されていることを特徴とする。

それにより、本発明では同じ形状の導体パターンを向かい合わせるようにして、基板本体の表裏面の略同じ位置に形成されるため、基板の各部、並びに基板全体としても基板表裏面に形成された被膜の熱膨張率を合わせることができ、そり要素を低減して基板のそりを抑えることが可能になる。しかも、ダミーパターンの形成には、基板表面に形成する導体パターンの形状情報を元情報として共通利用可能なため、特別な形状設計は不要にできる。

請求項２に記載した発明によれば、前記ダミーパターンは、前記導体パターンと同一の導電材料により構成され、基板表裏面に形成された被膜の熱膨張率を確実に合わせることが可能になる。

また、請求項３に記載した発明によれば、前記基板本体の前記表面には絶縁パターンが形成されており、前記ダミーパターンは、前記基板本体の前記裏面のうち前記絶縁パターンが形成されている位置と略同じ位置において、前記絶縁パターンと前記基板本体を挟んで重畳するように形成されることで、基板表面に形成された導体パターンに加え、基板のそりに影響のある絶縁パターンの形状も考慮してダミーパターンの形状を設定でき、基板表裏面に形成された被膜の熱膨張率を一層確実に合わせることが可能になる。

請求項４に記載した発明によれば、前記ダミーパターンは、前記導体パターンと合致した形状を有しており、また請求項５に記載した発明によれば、前記ダミーパターンは、前記絶縁パターンと合致した形状部分を有しており、基板表裏面に形成された被膜の熱膨張率をより一層確実に合わせることが可能になる。また、請求項６に記載した発明によれば、前記導体パターンは銅より構成されており、前記ダミーパターンとの導電材料の合わせ込みが容易である。

さらに、請求項７に記載した発明によれば、基板本体の表面に形成された導体パターンと略同一のパターンを有する導体のダミーパターンを、前記基板本体の裏面に、前記両パターンが略同じ位置で前記基板本体を挟んで重畳するように形成する方法であって、
前記導体パターンを反転した形状のパターンを有する印刷パターンを用いて、前記ダミーパターンを前記基板本体の前記裏面に形成している。

それにより、請求項１の効果に加え、ダミーパターンの形成には、基板表面に形成する導体パターンの形状情報を元情報として共通利用して反転形状の印刷パターンを設定することが可能となり、特別な形状設計は不要にできる。

以下、本発明の実施形態を図に従って説明する。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、回路基板１の表面Ａの形成された導体回路１０の一部を拡大した部分平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す導体回路１０と対応した位置にある回路基板１の裏面Ｂに形成されたダミーパターン２０の一部を拡大した部分平面図で、回路基板１を裏面からみた図である。（ａ）、（ｂ）中の破線で囲んだ枠部分は、回路基板１の表裏面が一致する領域を示している。

図１（ａ）において、回路基板１は、ここでは１層配線構造のプリント配線板であり、その両面に金属箔（例えば、厚さ３５μｍ程度の銅箔）等の導電層が形成された、ガラスエポキシ樹脂や紙フェノール樹脂等からなる絶縁基板（つまり基板本体）からなる。導体回路１０は、所望の電子回路を実現するための種々の導体パターン１０ａが形成されている。

この絶縁基板は、その両面に付着された金属箔を所定のパターンで、例えばエッチングすることによって除去し、所望の回路（導体）パターンが形成される。さらには、その表面の回路（導体）パターンの一部の表面には、例えば半田の付着等による配線間の短絡を防止したり、半田の流れを規制するためのソルダーレジストが形成されている。このソルダーレジストを絶縁層とみることもできる。

図１（ｂ）において、回路基板１の裏面Ｂには、表面Ａに形成された所望の回路（導体）パターンと同一のパターンを有し、この導体パターンを反転した形状のパターンがダミーパターン２０として形成されている。このダミーパターン２０を構成する種々の導体パターン２０ａは、基板表面Ａに形成された導体パターンと同一の導電材料（例えば銅）で構成されており、かつ絶縁基板（基板本体）を挟んで重畳関係にある表面Ａに形成された導体パターン１０ａと同一形状であり、しかも両パターン１０ａ、２０ａは略同じ位置に形成されている。つまり、基板表面Ａの導体パターン１０ａと裏面Ｂに形成された導体パターン２０ａの外形は、絶縁基板を挟んで略合致（つまり重畳）した関係に設定されている。

ここで、基板表面Ａに形成された導体パターンを裏面に利用するとは、通常、導体パターンをＣＡＤ（computer aided design）等を用いて形状設計しており、その設計データを元データ（元情報）として共通利用することである。本例では基板表面Ａに形成された導体パターン１０ａを示す設計データをベース（元データ）とし、導体パターン１０ａを見掛け上反転させた形状となるように設計データを出力させることで、裏面のダミーパターン２０を構成する導体パターン２０ａの形状設計を行っている。

実用的には、回路基板１の裏面Ｂには、主要部は基板表面Ａに形成された導体パターン１０ａと同一パターン形状であるものの、例えば、図示しないケースや計器等への取付部品、またはコネクタ等の個別部品（デイスクリート部品）を取り付ける必要があるとき、必要に応じて、回路基板１の一部において基板表面Ａの導体パターン１０ａを一部変更した導体パターン２０ａが利用される。本実施形態では、このような場合でも、基板表面Ａに形成された導体パターンの設計データを元データとして共通利用しており、この元データを一部変更することで、基板表面Ａの導体パターン１０ａと略同一の導体パターンを効率よく形成することが可能である。

次に、図２は、図１（ａ）、（ｂ）を実現するための製造工程の一例を示す要部工程図である。

まず、前工程において、両面に金属箔（導電層）が形成された所定形状の絶縁基板を用意する。続いて、表面パターン印刷工程１０１では、例えばスクリーン印刷にてエッチングの保護パターンである所望のレジストパターン（つまりエッチングパターン）を形成する。その際、例えばスクリーン印刷で使用されるスクリーン部材（インクを通す所望形状が形成された印刷版など）が、上記した形状設計データに基いて形成されることになる。続いて、露出する金属箔を例えばエッチングすることによって除去し、所望の導体パターンを形成する。続いて、ソルダーレジスト印刷工程１０２では、その導体パターンの一部の表面にソルダーレジストを形成する。

次に、工程１０２に続けて、もしくは基板表面に対する所定の工程を終えた後に、ダミーパターン形成のための裏面パターン印刷工程１０３を行う。この工程１０３では、工程１０１と同様にして基板裏面の全面に、例えばスクリーン印刷にて所望のレジストパターン（つまりエッチングパターン）を形成する。その際、例えばスクリーン印刷で使用されるスクリーン部材の形成には、工程１０１で用いた形状設計データを元データとして共通利用し、基板表面Ａに形成された導体パターン１０ａを見掛け上反転させた形状となる設計データを取出し、その設計データに基づいて作成される。続いて、露出する金属箔を例えばエッチングすることによって除去し、所望の導体パターンからなるダミーパターンを形成する。

上記のように形成した回路基板１では、基板表面に形成された導体パターン１０ａに対応し、それと略同じ位置の基板裏面において、その導体パターン１０ａと基板を挟んで重畳するようにダミーパターン２０の各導体パターン２０ａが形成されているため、基板の各部位、並びに全体において基板表裏の熱膨張率を合わせることができ、基板のそりをより確実に抑えることが可能になる。しかも、ダミーパターン２０の形成に際し、基板表面の導体パターン１０ａの形成に用いた形状設計データを共通利用できるため、その設計や製造に必要な工数を低減することが可能になる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、基板表面に１層で配線が構成された例であるが、第２実施形態では、基板表面に形成された配線が交差する、いわゆるジャンパー構造を有する場合の対応例であり、図３を用いて説明する。

図３は、例えば図１に示すような回路基板１を構成する導体回路１０の中で、ジャンパー構造の部分を取出した図であり、（ａ）は基板表面の上面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ線に沿ってみた要部断面図、（ｃ）は基板裏面に形成されたダミーパターン２０を示す図である。（ｄ）はダミーパターン２０の変形例を示す図である。

回路基板１において、絶縁基板１１（基板本体）上には導体配線１２と、この導体配線１２に直角に位置する両導体配線１３、１４とが配置され、両導体配線１３、１４は、導体配線１２に対して互いに逆方向に対称的に延在している。導体配線１３、１４には、銅や銀等の導電材料（ペースト材）からなるジャンパー線１８を接続するための円板状端子部１３ａ、１４ａが形成されている。

ソルダーレジスト１５は、電気的絶縁材料で構成され、導体配線１２、１３、１４のうち接続箇所を除く大部分の基板表面に形成されている。第１アンダーコート層１６および第２アンダーコート層１７は、ともに電気的絶縁材料で構成され、両円板状端子部１３ａ、１４ａ間のソルダーレジスト１５上および両円板状端子部１３ａ、１４ａ間の一部上に形成されている。これは、ジャンパー線１８と下地層との密着性を向上させるためと、導体配線１２との電気的絶縁性を確保するために設けられている。特にアンダーコート層１６、１７を２層にした理由は、ジャンパー線１８と導体配線１２との電気的絶縁性をより高めるためである。オーバーコート層１９は、電気的絶縁材料で構成され、ジャンパー線１８およびその周辺部分を確実に被覆するように形成されている。

他方、絶縁基板１１の裏面には、導体配線１２、１３、１４とジャンパー線１８とを絶縁基板１１の基板表面に投影したとき形成される合成形状と同じ形状の導体パターン２０ａが、ダミーパターン２０として形成されている。しかも、この導体パターン２０ａは、基板表面に導体配線１２、１３、１４が形成されている基板投影位置と略同じ位置において、絶縁基板１１を挟んで重畳するように形成されている。

上記のように形成した回路基板１では、基板表面に多層に形成された導体配線１２、１３、１４とジャンパー線１８の基板投影形状に合致させるように、基板裏面に導体パターン２０ａからなるダミーパターン２０を形成しているため、基板表面および多層上の各部位、並びに全体において基板表裏の熱膨張率を合わせることができ、基板のそりを一層確実に抑えることが可能になる。しかも、ダミーパターン２０には、基板表面の各導体パターン１２〜１４およびジャンパー線１８の形成に用いた形状設計データを元データとして共通利用し、その一部を変更、もしくは組み合わせて対応できるため、設計や製造に必要な工数を低減可能になる。

（変形例）
第２実施形態では、図３（ｃ）に示すように多層に形成された導体部分の合成形状に合致させるように導体パターン２０ａを形成しているが、回路基板１のそりの原因として、導体部分以外にも、多層に形成された第１、２アンダーコート層１６、１７の影響も無視できない。そこで、第２実施形態の変形例として、図３（ｄ）に示すように、基板表面に多層に形成された導体配線１２、１３、１４とジャンパー線１８に加えて、第１、２アンダーコート層１６、１７を合わせた基板投影形状に合致させるように、基板裏面に導体パターン２０ａからなるダミーパターン２０が形成され、しかも基板投影位置と略同じ位置において、絶縁基板１１を挟んで重畳するように形成されている。

それにより、基板表面および多層上の各部位、並びに全体において基板表裏の熱膨張率をより確実に合わせることができ、基板のそりを抑えることが可能になる。

また、その他の変形例として、上記した導体パターンやアンダーコート層の他に、絶縁パターンであるレジストパターン１５やオーバーコート層１９、その他被膜の中で、基板のそりに影響を与える被膜のパターンも基板投影形状に反映させ、ダミーパターン２０の形状に盛込むようにしてもよい。

（ａ）は本発明の第１実施形態を示す回路基板表面側の部分平面図であり、（ｂ）はその基板裏面側の部分平面図である。 図１（ａ）、（ｂ）を実現するための製造工程の一例を示す要部工程図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態を示す基板表面の上面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ線に沿ってみた要部断面図、（ｃ）は基板裏面に形成されたダミーパターン２０を示す説明図、（ｄ）はダミーパターン２０の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１ 回路基板
１０ 導体回路
１０ａ 導体パターン
１１ 絶縁基板（基板本体）
１２、１３、１４ 導体配線
１５ レジストパターン（絶縁パターン）
１６ 第１アンダーコート層（絶縁パターン）
１７ 第２アンダーコート層（絶縁パターン）
１８ ジャンパー線
１９ オーバーコート層
２０ ダミーパターン
２０ａ 導体パターン

Claims (7)

1. 基板本体と、この基板本体の表面に形成された導体パターンと、前記基板本体の裏面に形成され、前記導体パターンと略同一のパターンを有する導体のダミーパターンとを備え、
   前記ダミーパターンは、前記導体パターンが形成されている位置と略同じ位置において、前記導体パターンと前記基板本体を挟んで重畳するように、前記基板本体の前記裏面に形成されていることを特徴とする回路基板。
2. 前記ダミーパターンは、前記導体パターンと同一の導電材料により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
3. 前記基板本体の前記表面には絶縁パターンが形成されており、前記ダミーパターンは、前記基板本体の前記裏面のうち前記絶縁パターンが形成されている位置と略同じ位置において、前記絶縁パターンと前記基板本体を挟んで重畳するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回路基板。
4. 前記ダミーパターンは、前記導体パターンと合致した形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板。
5. 前記ダミーパターンは、前記絶縁パターンと合致した形状部分を有することを特徴とする請求項３に記載の回路基板。
6. 前記導体パターンは銅より構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路基板。
7. 基板本体の表面に形成された導体パターンと略同一のパターンを有する導体のダミーパターンを、前記基板本体の裏面に、前記両パターンが略同じ位置で前記基板本体を挟んで重畳するように形成する方法であって、
   前記導体パターンを反転した形状のパターンを有する印刷パターンを用いて、前記ダミーパターンを前記基板本体の前記裏面に形成することを特徴とする回路基板の製造方法。

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