JP2007189043A

JP2007189043A - 配線基板およびその製造方法

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Publication number: JP2007189043A
Application number: JP2006005688A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hozumi; 剛史保住; Nobuhiko Wada; 信彦和田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】スルーホールの内周面のメッキ膜の破損、剥がれが生ずるのを防止し、また生産コストが増大するのを防止する。
【解決手段】複数の絶縁基板１ａ〜１ｃにスルーホール用の孔２ａ〜２ｃを設け、孔２ａ〜２ｃの径をそれぞれ１、１．５、２ｍｍとし、絶縁基板１ａ〜１ｃの両面に配線層３を形成し、絶縁基板１ａ〜１ｃを接着剤４によって接着し、孔２ａ〜２ｃの内周面に銅メッキ膜５を形成することにより、断面が階段状のスルーホール６が形成し、スルーホール６の内周面に半田コーティング７を設け、半田コーティング７によりスルーホール６の内部の階段状の段差を埋める。
【選択図】図１

Description

本発明は複数の絶縁基板を積層して形成した配線基板およびその製造方法に関するものである。

複数の絶縁基板を積層して形成した配線基板のスルーホールに電子部品のピンを挿入して接続する場合、一般的にスルーホールの位置やピンの位置に製造バラツキ等による誤差が生じるので、スルーホールとピンとの位置合わせが困難になるという問題がある。特に、近年パワーエレクトロニクス等でモジュール化された大型多ピン電子部品が多く採用される傾向にあるから、上記問題は顕著となっている。

そこで、特許文献１に示されるように、各絶縁基板の孔径をピンの挿入方向に向かって小さくし、スルーホールの断面を階段状に形成することにより、ピンの挿入を容易としており、また特許文献２に示されるように、多数の配線パッドのうちの一部の配線パッド上に半田からなるテーパー形状ガイドを設けて、テーパー形状ガイドにより電子部品のピンを案内しており、さらに特許文献３に示されるように、スルーホール自体をテーパー形状に形成している。
実開平５−４８３７８号公報特開平６−３３４３２５号公報特開平８−１２５２９７号公報

しかし、スルーホールの断面を階段状に形成したときには、スルーホールの内周面に段差があるから、電子部品のピンをスルーホールに挿入するときに、ピンの先端がスルーホールの内周面の段差部に接触し、スルーホールの内周面のメッキ膜が破損し、またはメッキ膜が剥がれることがある。また、半田からなるテーパー形状ガイドを設けたときには、配線パッド上にテーパー形状ガイドを形成する際に、基板上の温度分布を厳密に管理する必要があるから、専用設備の導入が不可欠であり、生産コストが増大する。さらに、スルーホール自体をテーパー形状に形成したときには、スルーホール用の孔の加工時間が増加するから、生産コストが増大する。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、スルーホールの内周面のメッキ膜の破損、剥がれが生ずることがなく、また生産コストが増大することがない配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明においては、内周面が導電性金属からなるメッキ膜で形成されたスルーホールの断面を階段状に形成し、上記スルーホールの内部に上記スルーホールの段差を埋める接続部案内部材を設ける。

本発明においては、スルーホールの段差を埋める接続部案内部材を設けているから、スルーホールに電子部品の接続部を挿入するときに、スルーホールの内周面のメッキ膜が破損することがなく、また銅メッキ膜が剥がれることがなく、また配線基板の製造に専用設備を導入する必要がないので、生産コストが増大することがない。

（第１の実施の形態）
図１は本発明に係る配線基板の一部を示す断面図である。図に示すように、複数の絶縁基板１ａ〜１ｃにスルーホール用の孔２ａ〜２ｃが設けられ、孔２ａ〜２ｃの径はそれぞれ１、１．５、２ｍｍである。また、絶縁基板１ａ〜１ｃの両面に配線層３が形成され、絶縁基板１ａ〜１ｃが樹脂からなる接着剤４によって接着されている。また、孔２ａ〜２ｃの内周面に銅メッキ膜５が形成され、断面が階段状のスルーホール６が形成されている。また、スルーホール６の内周面に半田コーティング７（融点は約２２０℃）が設けられ、半田コーティング７によりスルーホール６の内部の階段状の段差が埋められ、半田コーティング７の内周面は電子部品の接続部であるピンの挿入方向に向かって細くなるテーパー形状（すりばち状）となっている。

図２は図１に示した配線基板に電子部品を実装した状態を示す断面図である。図に示すように、電子部品のピン１１がスルーホール６の内部に挿入され、ピン１１が接続用半田１２（融点は約１８０℃）によりスルーホール６（半田コーティング７）に固定されるとともに、電気的に接続されている。

図１に示した配線基板においては、断面が階段状のスルーホール６の内周面に半田コーティング７が設けられているから、電子部品のピン１１をスルーホール６に挿入するときに、スルーホール６の内周面の銅メッキ膜５が破損することがなく、また銅メッキ膜５が剥がれることがない。また、半田コーティング７によりスルーホール６の内部の階段状の段差が埋められ、かつ半田コーティング７の内周面はテーパー形状となっているから、ピン１１をスルーホール６に挿入するときに、ピン１１の先端部がスルーホール６の中心部に案内されるので、ピン１１を容易に挿入することができる。また、スルーホール６の内周面に半田コーティング７が設けられているから、ピン１１を接続用半田１２により半田コーティング７に半田付けすることができるので、ピン１１をスルーホール６に強固に固定することができる。また、半田コーティング７が接続用半田１２の融点よりも高い融点を有する材料からなるから、半田付け時に半田コーティング７が溶融してピン１１の位置がずれるのを防止することができる。

つぎに、図１に示した配線基板の製造方法、すなわち本発明に係る配線基板の製造方法を図３、図４により説明する。まず、図３(ａ)に示すように、両面に銅箔２１が設けられた複数の絶縁基板１ａを重ね合わせて基板積層体とし、基板積層体に加工ドリルにより孔２ａを設けることにより、各絶縁基板１ａに孔２ａを設ける。同様に、絶縁基板１ｂ、１ｃに孔２ｂ、２ｃを設ける。すなわち、絶縁基板１ａ〜１ｃを複数枚重ねた複数の基板積層体にそれぞれ径の異なる孔２ａ〜２ｃを設けることにより、各絶縁基板１ａ〜１ｃにそれぞれ径の異なる孔２ａ〜２ｃを設ける。つぎに、銅箔２１を選択的にエッチングすることにより、絶縁基板１ａ〜１ｃに配線層３を形成する。つぎに、図３(ｂ)に示すように、絶縁基板１ａ〜１ｃを接着剤４によって接着する。すなわち、孔２ａ〜２ｃの径が小さい順に絶縁基板１ａ〜１ｃを重ねて、各絶縁基板１ａ〜１ｃを接着剤４で接着する。つぎに、図３(ｃ)に示すように、孔２ａ〜２ｃの内周面に銅メッキ膜５を形成することにより、断面が階段状のスルーホール６を形成する。つぎに、図４(ａ)に示すように、絶縁基板１ｃの配線層３のランド表面すなわちスルーホール６の上部にクリーム半田２２をディスペンサーにより塗布する。つぎに、図４(ｂ)に示すように、図４(ａ)に示す基板をリフロー槽に通し、リフロー槽の熱風を矢印の方向に送ることにより、クリーム半田２２を溶融する。この場合、溶融した半田は表面張力によりスルーホール６の内周面を滑らかに覆う。つぎに、溶融した半田を冷却することにより、スルーホール６の内周面に半田コーティング７を設ける。

また、電子部品の実装工程では、電子部品のピン１１をスルーホール６内に挿入し、フロー槽により接続用半田１２による半田付けを行なう。

このような配線基板の製造方法においては、絶縁基板１ａ〜１ｃを複数枚重ねた複数の基板積層体にそれぞれ径の異なる孔２ａ〜２ｃを設けることにより、各絶縁基板１ａ〜１ｃにそれぞれ径の異なる孔２ａ〜２ｃを設けるから、一度に多数の絶縁基板１ａ〜１ｃに孔２ａ〜２ｃを設けることができ、また絶縁基板１ａ〜１ｃを接着剤４によって接着する工程、孔２ａ〜２ｃの内周面に銅メッキ膜５を形成する工程を従来の多層配線基板の製造設備と同様の製造設備を使用することができるから、生産性の悪化や専用設備の導入の必要がないので、生産コストが増大することがない。

なお、この実施の形態においては、クリーム半田２２をディスペンサーにより塗布し、リフロー槽の熱風によりクリーム半田２２を溶融して、スルーホール６の内周面に半田コーティング７を設けたが、スルーホール６の内周面にペースト状の導電性ペーストを塗布し、導電性ペーストを硬化して、スルーホール６の内部にスルーホール６の段差を埋める硬化した導電性ペースト（接続部案内部材）を形成してもよい。この場合、導電性ペーストとして硬化した導電性ペーストの融点が接続用半田の融点よりも高いものを用いるのが望ましい。

（第２の実施の形態）
図５は本発明に係る他の配線基板の一部を示す断面図、図６は図５に示した配線基板に使用するテーパー形状部品を示す斜視図である。図に示すように、スルーホール６の内部にフッ素樹脂（融点は２５０℃以上）からなる筒状部品であるテーパー形状部品３１が載置されている。また、テーパー形状部品３１の外周部はスルーホール６の最下層の絶縁基板（最も径の小さい孔２ａが設けられた絶縁基板）１ａ以外の絶縁基板１ｂ、１ｃ部と接触しており、またテーパー形状部品３１の内周面は電子部品のピンの挿入方向に向かって細くなるテーパー形状となっている。

図５に示した配線基板を製造するには、図３(ｃ)に示した配線基板のスルーホール６内に部品自動挿入機を使用してテーパー形状部品３１を挿入する。

図７は図５に示した配線基板に電子部品を実装した状態を示す断面図である。図に示すように、電子部品のピン４１がスルーホール６、テーパー形状部品３１の内部に挿入され、ピン４１が接続用半田４２（融点は約１８０℃）によりスルーホール６の最下層の絶縁基板１ａ部に固定されるとともに、電気的に接続されている。

図５に示した配線基板においては、スルーホール６の内部にテーパー形状部品３１が載置されているから、電子部品のピン４１をスルーホール６に挿入するときに、スルーホール６の内周面の銅メッキ膜５が破損することがなく、また銅メッキ膜５が剥がれることがない。また、テーパー形状部品３１の内周部は電子部品のピン４１の挿入方向に向かって細くなるテーパー形状となっているから、ピン４１をスルーホール６に挿入するときに、ピン４１の先端部がスルーホール６の中心部に案内されるので、ピン４１を容易に挿入することができる。また、テーパー形状部品３１の外周部はスルーホール６の最下層の絶縁基板１ａ以外の絶縁基板１ｂ、１ｃ部と接触しているから、フロー槽によりピン４１とスルーホール６の内周面とを確実に半田付けすることができる。また、テーパー形状部品３１の材料の融点は接続用半田４２の融点よりも高いから、半田付け時にテーパー形状部品３１が溶融してピン４１の位置がずれるのを防止することができる。また、テーパー形状部品３１はスルーホール６内に載置されているから、従来の部品挿入機を使用してテーパー形状部品３１をスルーホール６内に挿入することができるので、生産コストが増大することがない。また、テーパー形状部品３１の材料をフッ素樹脂としたから、テーパー形状部品３１の生産性を向上することができ、生産コストを低減することができる。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、以上の実施の形態のいずれかを組み合わせてもよい。

また、上述実施の形態においては、スルーホール６の段差を埋める接続部案内部材として半田コーティング７、筒状部品（テーパー形状部品３１）を用いたが、他の接続部案内部材を用いてもよい。また、上述実施の形態においては、孔２ａ〜２ｃの内周面に銅メッキ膜５を形成したが、他の導電性金属からなるメッキ膜を形成してもよい。また、上述実施の形態においては、テーパー形状部品３１の材料をフッ素樹脂としたが、筒状部品（テーパー形状部品）の材料として金属を用いてもよい。また、上述実施の形態においては、テーパー形状部品３１の材料を半田付けが不能なフッ素樹脂としたが、筒状部品（テーパー形状部品）の材料として半田付けが可能な材料を用いれば、半田付け後の固定強度を向上することができる。

本発明に係る配線基板の一部を示す断面図である。図１に示した配線基板に電子部品を実装した状態を示す断面図である。図１に示した配線基板の製造方法の説明図である。図１に示した配線基板の製造方法の説明図である。本発明に係る他の配線基板の一部を示す断面図である。図５に示した配線基板に使用するテーパー形状部品を示す斜視図である。図５に示した配線基板に電子部品を実装した状態を示す断面図である。

符号の説明

１ａ〜１ｃ…絶縁基板
２ａ〜２ｃ…孔
４…接着剤
５…銅メッキ膜
６…スルーホール
７…半田コーティング
２２…クリーム半田
３１…テーパー形状部品

Claims

複数の絶縁基板を積層して形成した配線基板において、内周面に導電性金属からなるメッキ膜が設けられたスルーホールの断面を階段状に形成し、上記スルーホールの内部に上記スルーホールの段差を埋める接続部案内部材を設けたことを特徴とする配線基板。
上記接続部案内部材の内周面をテーパー形状にしたことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
上記接続部案内部材が半田コーティングであることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
上記接続部案内部材が硬化した導電性ペーストであることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
上記接続部案内部材が、外周面が上記スルーホールの内周面と接触した筒状部品であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
上記筒状部品の外周部を上記スルーホールの最下層の上記絶縁基板以外の上記絶縁基板部と接触させたことを特徴とする請求項５に記載の配線基板。
上記筒状部品が半田付け可能な材料からなることを特徴とする請求項５または６に記載の配線基板。
上記接続部案内部材が、電子部品の接続部を上記スルーホールに半田付けする接続用半田の融点よりも高い融点を有する材料からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の配線基板。
上記接続部案内部材が上記スルーホール内に載置されたことを特徴とする請求項１、２または８に記載の配線基板。
複数の絶縁基板を積層して形成した配線基板の製造方法において、内周面が導電性金属からなるメッキ膜で形成されかつ断面が階段状のスルーホールを形成し、上記スルーホールの上部にクリーム半田を塗布し、上記クリーム半田を溶融して上記スルーホールの内部に上記スルーホールの段差を埋める半田コーティングを形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
複数の絶縁基板を積層して形成した配線基板の製造方法において、内周面が導電性金属からなるメッキ膜で形成されかつ断面が階段状のスルーホールを形成し、上記スルーホールの内周面に導電性ペーストを塗布し、上記導電性ペーストを硬化して、上記スルーホールの内部に上記スルーホールの段差を埋める硬化した導電性ペーストを形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
複数の絶縁基板を積層して形成した配線基板の製造方法において、内周面が導電性金属からなるメッキ膜で形成されかつ断面が階段状のスルーホールを形成し、上記スルーホール内に外周面が上記スルーホールの内周面と接触する筒状部品を挿入することを特徴とする配線基板の製造方法。
上記絶縁基板を複数重ねた複数の基板積層体にそれぞれ径の異なる孔を設け、上記孔の径が小さい順に上記絶縁基板を複数重ねて、各上記絶縁基板を接着剤で接着し、上記の孔の内面にメッキ膜を形成することにより上記スルーホールを形成することを特徴とする請求項１０、１１または１２に記載の配線基板の製造方法。