JP2008211152A - プリント配線板及び電子部品実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ランドの小径化が可能になると共に、ランドと下層の配線層との接続抵抗を大きくすることなく、ランドに電子部品を実装した際の電子部品の位置ずれの発生を防止して、ランドと電子部品との所望の接合強度が得られるプリント配線板及び電子部品実装基板を提供する。
【解決手段】第１の配線層１０と、第１の配線層上に設けられた絶縁層２と、絶縁層上に設けられた第２の配線層１２と、絶縁層を貫通して第１の配線層と第２の配線層とを電気的に接続する導通部４と、を有し、導通部は、第２の配線層側の穴径Ｒ４ｂが、第１の配線層側の穴径Ｒ４ａよりも小さい略円錐台形状を有する構成とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、プリント配線板及び電子部品実装基板に係り、特に小径ランドを有するプリント配線板及び電子部品実装基板に関する。

近年、電子機器の高性能化及び小型化に対応するために、電子部品が実装されるプリント配線板の高密度化及び薄型化が強く求められている。
プリント配線板の高密度化及び薄型化の一手段として、ビアフィリング（Via filling）法がある。
ビアフィリング法は、絶縁層の表面とこの絶縁層に形成された有底穴の内面とに銅めっき処理を施すことによって、めっき銅で、絶縁層の表面全体を覆うと共に有底穴全体を埋めるものである。
その後、めっき銅を部分的にエッチングすることにより、有底穴全体を埋めるランドを形成する。ランドの表面は略平坦な面なので、このランド上に電子部品を実装することが可能になるため、電子部品の実装密度を向上させることができる。
このようなビアフィリング法を用いて製造されたプリント配線板の一例が特許文献１に記載されている。
特開平１１−２５１７５４号公報

ここで、本発明が解決しようとする課題を、図８を用いて説明する。
図８は本発明が解決しようとする課題を説明するための模式的断面図であり、図８中の（ａ）は第１の課題を、（ｂ）は第２の課題をそれぞれ説明するための図である。

まず、第１の課題について、図８（ａ）を用いて説明する。
電子部品の実装密度をさらに向上させる手段として、ランドの小径化がある。
ところで、特許文献１に記載されているようなプリント配線板１００は、有底穴１０１の形状が、開口側｛図８（ａ）における上側｝の穴径Ｒ１０１ａが底面側｛図８（ａ）における下側｝の穴径Ｒ１０１ｂよりも大きい逆円錐台形状となっている。
これは、絶縁層１０２をレーザ加工して有底穴１０１を形成する際に、照射されるレーザ光のエネルギー量が、絶縁層１０２の内部に比べて表面近傍の方が大きいため、上記逆円錐台形状となるものと推察される。

また、有底穴１０１全体を埋めるように形成されたランド１０３と下層の配線層１０４との接続部における直径、即ち、有底穴１０１の底面側の穴径Ｒ１０１ｂを小さくしすぎると、この接続部における導通抵抗値が大きくなったり、ランド１０３と下層の配線層１０４との密着性が悪化するため、有底穴１０１の底面側の穴径Ｒ１０１ｂを適切な値に設定しなければならない。
従って、特許文献１に記載されているようなプリント配線板では、有底穴１０１の開口側の穴径Ｒ１０１ａが底面側の穴径Ｒ１０１ｂよりも大きいので、この開口側に形成されるランド１０３の直径Ｒ１０３、即ち、電子部品が実装される実装面の直径Ｒ１０３は、開口側の穴径Ｒ１０１ａよりもさらに大きくなってしまうため、ランドの小径化が難しく、その改善が望まれている。

次に、第２の課題について、図８（ｂ）を用いて説明する。
電子部品が実装されるランドの表面は、その平坦性が重要である。
ランドの表面が平坦でないと、このランドに電子部品を実装した際に電子部品の位置ずれが発生したり、ランドと電子部品との接合強度が設計値よりも低い値となる場合がある。
しかしながら、特許文献１に記載されているようなプリント配線板、即ちビアフィリング法を用いて製造されたプリント配線板は、初期のめっき条件設定が最適でなかったりランニングによるめっき液等の経時的な変化によって、めっき銅の有底穴への埋め込み性が悪化する場合がある。

そのため、図８（ｂ）に示すように、プリント配線板１００を製造するにあたり、絶縁層１０２にレーザ加工で有底穴１０１を形成し、有底穴１０１を埋めるようにランド１０３を形成した際に、ランド１０３の表面は部分的に窪んだ凹み部１１０を有する面となる。
特に、ランド１０３を小径化した場合には、ランド１０３の表面に対する凹み部１１０の占める領域の比率が大きくなるため、このランドに電子部品を実装した際に、電子部品の位置ずれが発生したり、ランドと電子部品との接合強度が設計値よりも低い値となる可能性がさらに高くなる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ランドの小径化が可能になると共に、ランドと下層の配線層との接続抵抗を大きくすることなく、ランドに電子部品を実装した際の電子部品の位置ずれの発生を防止して、ランドと電子部品との所望の接合強度が得られるプリント配線板及び電子部品実装基板を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願各発明は次の手段を有する。
１）プリント配線板において、第１の配線層（１０）と、前記第１の配線層上に設けられた絶縁層（２）と、前記絶縁層上に設けられた第２の配線層（１２）と、前記絶縁層を貫通して前記第１の配線層と前記第２の配線層とを電気的に接続する導通部（４）と、を有し、前記導通部は、前記第２の配線層との接続面積が、前記第１の配線層との接続面積よりも小さい略円錐台形状を有することを特徴とするプリント配線板（５０）である。
２）１）項記載のプリント配線板に電子部品が実装された電子部品実装基板であって、前記第２の配線層は、前記導通部上にランド部（１１）を有し、前記電子部品は、前記ランド部と電気的に接続されてなることを特徴とする電子部品実装基板である。

本発明によれば、プリント配線板及び電子部品実装基板において、ランドの小径化が可能になると共に、ランドの接続抵抗を大きくすることなく、ランドに電子部品を実装した際の電子部品の位置ずれの発生を防止して、ランドと電子部品との所望の接合強度が得られるという効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図６を用いて説明する。
ここでは、実施例を第１工程〜第５工程として、工程毎に順次説明する。
図１〜図５は、本発明のプリント配線板の実施例における第１工程〜第５工程をそれぞれ説明するための模式的断面図である。
また、図５中の（ａ），（ｂ）は第５工程における各過程をそれぞれ説明するための図である。

＜実施例＞
［第１工程］(図１参照)
まず、絶縁層２と銅箔３とが貼り合わされた基板１を準備する。
絶縁層２及び銅箔３の表面は、それぞれ平坦な面である。
基板１は市販のものを用いることができる。
絶縁層２は、絶縁性樹脂、または、ガラスクロス等に絶縁性樹脂を含浸させて硬化させたものである。
実施例では、絶縁層２の厚さｔ２を６０μｍとし、銅箔３の厚さｔ３を１８μｍとした。

次に、絶縁層２にレーザ加工を行って、有底穴４を形成する。
通常、レーザ加工で有底穴を形成する場合、照射されるレーザ光のエネルギー量が、絶縁層の内部に比べて表面近傍の方が大きいため、図１に示すように、有底穴４の形状は、開口側（図１における上側）の穴径Ｒ４ａが底面側（図１における下側）の穴径Ｒ４ｂよりも大きい逆円錐台形状となる。換言すれば、有底穴４の形状は、開口側（図１における上側）の断面積が底面側（図１における下側）の断面積よりも大きい逆円錐台形状となる。
また、有底穴４の底面側の穴径Ｒ４ｂは、後述する第２のランド１１と下層の第１配線層１０との接続部における直径に相当し、有底穴４の底面側の断面積は、後述する第２のランド１１と下層の第１配線層１０との接続部における接続面積に相当する。この接続部における直径、即ち、接続面積を小さくしすぎると、この接続部における導通抵抗値が大きくなったり、第２のランド１１と下層の第１配線層１０との密着性が悪化するため、実施例では有底穴４の底面側の穴径Ｒ４ｂを６０μｍとした。このときの有底穴４の開口側の穴径Ｒ４ａは１００μｍ、有底穴４の底面側の断面積は９００π、開口側の断面積は２５００πである。
なお、πは円周率である。

［第２工程］(図２参照)
絶縁層２の表面及び有底穴４の内面に、周知の方法により、デスミア処理を含む粗面化処理、無電解銅めっき処理、及びビアフィリング（Via filling）法による電気銅めっき処理を行って、絶縁層２の表面全体を覆うと共に有底穴４全体を埋めるように導電層６を形成する。
実施例では、絶縁層２の表面上の導電層６の厚さｔ６を３０μｍとした。

また、導電層６を形成する際、例えば、初期のめっき条件設定が最適でなかったりランニングによるめっき液等の経時的な変化によって、めっき銅の有底穴への埋め込み性が悪化した場合に、形成された導電層６における有底穴４が設けられた領域に、部分的に窪んだ凹み部７が形成されることがあるが、本実施例では、凹み部７が形成されていても構わない。
その理由については後述する。

［第３工程］(図３参照)
フォトリソ法を用いて、導電層６を部分的にエッチングすることによって、第１のランド９を有する第１配線層１０を形成し、同様に、銅箔３を部分的にエッチングすることによって、第２のランド１１を有する第２配線層１２を形成する。
また、第１のランド９の直径Ｒ９（または断面積）は有底穴４の開口側の穴径Ｒ４ａ（または断面積）に応じて、第２のランド１１の直径Ｒ１１（または断面積）は有底穴４の底面側の穴径Ｒ４ｂ（または断面積）に応じて、それぞれ設定される。
従って、第２のランド１１側の穴径（または断面積）、即ち、底面側（図３における下側）の穴径Ｒ４ｂ（または断面積）は、第１のランド９側の穴径（または断面積）、即ち、開口側（図３における上側）の穴径Ｒ４ａ（または断面積）よりも小さいので、第２のランド１１の直径Ｒ１１（または断面積）を、第１のランド９の直径Ｒ９（または断面積）よりも小さくすることができる。
この第２のランド１１は電子部品を実装するためのランドとなる。
実施例では、第１のランド９の直径Ｒ９を２５０μｍとし、第２のランド１１の直径Ｒ１１を２００μｍとした。

上述した第１工程〜第３工程により、第１配線層１０及び第２配線層１２の２層の配線層を有する第１の配線板１５を得る。

［第４工程］(図４参照)
上述した第１工程〜第３工程と同様に工程により、一面側に、第３のランド２９を有する第３配線層３０を備え、他面側に、第４のランド３１を有する第４配線層３２を備えた、第２の配線板３５を得る。

実施例では、第１の配線板１５と同様に、基板２１における絶縁層２２の厚さｔ２２を６０μｍ、銅箔２３の厚さｔ２３を１８μｍとし、有底穴２４における開口側の穴径Ｒ２４ａを１００μｍ、底面側の穴径Ｒ２４ｂを６０μｍとし、絶縁層２２の表面上の導電層２６の厚さｔ２６を３０μｍとした。
絶縁層２２及び銅箔２３の表面は、それぞれ平坦な面である。
また、導電層６と同様に、導電層２６における有底穴２４が設けられた領域に、部分的に窪んだ凹み部２７が形成されていても構わない。
その理由については後述する。

また、第３のランド２９の直径Ｒ２９（または断面積）は有底穴２４の開口側の穴径Ｒ２４ａ（または断面積）に応じて、第４のランド３１の直径Ｒ３１（または断面積）は有底穴２４の底面側の穴径Ｒ２４ｂ（または断面積）に応じて、それぞれ設定される。
従って、第２の配線板３５の有底穴２４は、第１の配線板１５の有底穴４と同様に、第４のランド３１側の穴径（または断面積）、即ち、底面側（図４における下側）の穴径Ｒ２４ｂ（または断面積）が、第３のランド２９側の穴径（または断面積）、即ち、開口側（図４における上側）の穴径Ｒ２４ａ（または断面積）よりも小さいので、第４のランド３１の直径Ｒ３１（または断面積）を、第３のランド２９の直径Ｒ２９（または断面積）よりも小さくすることができる。
この第４のランド３１は電子部品を実装するためのランドとなる。
実施例では、第３のランド２９の直径Ｒ２９を２５０μｍとし、第４のランド３１の直径Ｒ３１を２００μｍとした。

［第５工程］(図５参照)
図５（ａ）に示すように、プリプレグ４０に貫通孔４１を形成し、この貫通孔４１に導電性材料４２を充填する。
プリプレグ４０は、ガラスクロス等の不織布に未硬化状態の絶縁性樹脂を含浸させたものであり、市販のものを用いることができる。
貫通孔４１は、レーザ加工，ドリル加工，及びパンチング加工等により形成することができる。
導電性材料４２として、市販の半田ペーストや銅ペーストを用いることができる。半田ペーストは半田粒子をフラックスに練り込んだものであり、銅ペーストは銅粒子を未硬化状態の樹脂に練り込んだものである。
また、導電性材料４２を貫通孔４１に充填する方法として、スクリーン印刷法やロールコート法等の周知の方法を用いることができる。

実施例では、プリプレグ４０の厚さｔ４０を６０μｍ、貫通孔４１の孔径Ｒ４１を２００μｍとし、導電性材料４２として市販の半田ペーストを用いた。

次に、プリプレグ４０の一面側{図５（ａ）における上側}に、この一面と第１配線層１０とが互いに向き合うように第１の配線板１５を配置し、プリプレグ４０の他面側{図５（ａ）における下側}に、この他面と第３配線層３０とが互いに向き合うように第２の配線板３５を配置する。
さらに、第１の配線板１５における第１のランド９、及び、第２の配線板３５における第３のランド２９を、プリプレグ４０の貫通孔４１にそれぞれ位置合わせした後、第１の配線板１５と第２の配線板３５とをプリプレグ４０を介して熱圧着することにより、図５（ｂ）に示す、第１配線層１０，第２配線層１２，第３配線層３０，及び第４配線層３２の４層の配線層を有するプリント配線板５０を得る。

熱圧着の際、プリプレグ４０は未硬化状態の絶縁性樹脂が硬化して絶縁層４４となり、導電性材料４２である半田ペーストは溶融して半田４５となる。

また、第１のランド９及び第３のランド２９の少なくともいずれかに凹み部７，２７が形成されていても、上記熱圧着によって、これら凹み部７，２７に導電性材料４２（半田４５）が充填されるため、第１のランド９と第３のランド２９とは半田４５を介して電気的に接続されると共に、第１のランド９及び第３のランド２９と半田４５とを良好な密着性を有して接合することができる。

また、第２のランド１１及び第４のランド３１は電子部品を実装するランドであり、第２のランド１１の表面(実装面ともいう)及び第４のランド３１の表面(実装面ともいう)は、それぞれ平坦な面である。

次に、上述したプリント配線板５０に後述する電子部品７０を実装した電子部品実装基板８０について、図６を用いて説明する。
図６は、本発明の電子部品実装基板を説明するための模式的断面図である。

図６に示すように、電子部品実装基板８０は、プリント配線板５０に電子部品７０が半田７２を介して実装されたものである。
電子部品７０は、長手形状を有しその長手方向の各端部に電極７１をそれぞれ備えている。
また、電子部品７０の電極７１とプリント配線板５０の第２のランド１１とは、半田７２によってそれぞれ電気的に接続されている。
この電子部品実装基板８０は、例えば、半田印刷法を用いてプリント配線板５０にクリーム半田を塗布し、その後、電子部品７０をプリント配線板５０にクリーム半田を介して載置し、さらに、このプリント配線板５０をリフロー炉等を用いて半田７２の融点よりも高い温度で熱処理することにより得られる。

前述したように、電子部品７０が実装されるプリント配線板５０の第２のランド１１表面は平坦な面なので、この第２のランド１１に電子部品７０を実装した際に、電子部品の位置ずれの発生を防止して、第２のランド１１と電子部品７０との所望の接合強度を得ることが可能になる。

以上、詳述したように、本発明のプリント配線板及び電子部品実装基板によれば、有底穴の穴径の小さい側に電子部品を実装するランドを設けたので、ランドと下層の配線層との接続抵抗を大きくすることなく、ランドの小径化が可能になる。
また、本発明のプリント配線板及び電子部品実装基板によれば、電子部品を実装するランドを、ビアフィリング（Via filling）法によって形成された導電層を用いずに、平坦な面を有する銅箔を用いて形成するため、例えば、初期のめっき条件設定やランニングによるめっき液等の経時的な変化の影響を受けることなく、上記ランド表面(実装面ともいう)を平坦な面とすることができる。
従って、従来発生していた、ランドに電子部品を実装した際の電子部品の位置ずれを防止すると共に、ランドと電子部品との所望の接合強度を得ることができる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

例えば、実施例では、電子部品７０を、プリント配線板５０の第２のランド１１に実装したが、これに限定されるものではなく、プリント配線板５０の第４のランド３１に実装しても、実施例と同様の効果が得られる。

また、実施例の第１工程では、絶縁層２と銅箔３とが貼り合わされた基板１を用い、第４工程では、絶縁層２２と銅箔２３とが貼り合わされた基板２１を用いたがこれに限定されるものではない。

ここで、実施例に対する変形例、詳しくは、実施例の第１工程〜第２工程に対する変形例を、図７を用いて説明する。
図７は、本発明のプリント配線板の実施例に対する変形例を説明するための模式的断面図であり、図７中の（ａ），（ｂ）は変形例のプリント配線板を製造する各過程をそれぞれ説明するための図である。

まず、図７（ａ）に示すように、実施例の基板１，２１に替えて、絶縁層６２の両側に銅箔６３ａ，６３ｂが貼り合わされた、所謂、両面銅張り基板６１を準備する。
次に、一方の銅箔６３ａに、フォトリソ法により、絶縁層６２が露出するように開口部Ｓ６３ａを形成し、銅箔６３ａをマスクとしてこの露出した絶縁層６２にレーザ加工を行うことによって、有底穴６４を形成する。
その後、図７（ｂ）に示すように、銅箔６３ａの表面全体を覆うと共に有底穴６４全体を埋めるように導電層６６を形成する。
以降の工程は実施例と同様である。

また、銅箔６３ａの厚さが例えば２μｍ程度と薄い場合には、開口部Ｓ６３ａを形成せずに、銅箔３ａ及び絶縁層２を一括してレーザ加工を行い、有底穴６４を形成してもよいし、また、有底穴６４を形成した後に、薄い銅箔３ａをエッチングし、露出した絶縁層２の表面を覆うと共に有底穴６４全体を埋めるように導電層６６を形成してもよい。

本発明のプリント配線板の実施例における第１工程を説明するための模式的断面図である。 本発明のプリント配線板の実施例における第２工程を説明するための模式的断面図である。 本発明のプリント配線板の実施例における第３工程を説明するための模式的断面図である。 本発明のプリント配線板の実施例における第４工程を説明するための模式的断面図である。 本発明のプリント配線板の実施例における第５工程を説明するための模式的断面図である。 本発明の電子部品実装基板を説明するための模式的断面図である。 本発明のプリント配線板の実施例に対する変形例を説明するための模式的断面図である。 本発明が解決しようとする課題を説明するための模式的断面図である。

符号の説明

１，２１ 基板、２，２２，４４ 絶縁層、 ３，２３ 銅箔、 ４，２４ 有底穴、 ６，２６ 導電層、 ７，２７ 凹み部、 ９，１１，２９，３１ ランド、 １０，１２，３０，３２ 配線層、 １５，３５ 配線板、 ４０ プリプレグ、 ４１ 貫通孔、 ４２ 導電性材料、 ４５ 半田、 ５０ プリント配線板、 ｔ２，ｔ３，ｔ６，ｔ２２，ｔ２３，ｔ２６，ｔ４０ 厚さ、 Ｒ４ａ，Ｒ４ｂ，Ｒ９，Ｒ１１，Ｒ２４ａ，Ｒ２４ｂ，Ｒ２９，Ｒ３１，Ｒ４１ 直径(穴径，孔径)

Claims (2)

1. プリント配線板において、
   第１の配線層と、
   前記第１の配線層上に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層上に設けられた第２の配線層と、
   前記絶縁層を貫通して前記第１の配線層と前記第２の配線層とを電気的に接続する導通部と、
   を有し、
   前記導通部は、前記第２の配線層との接続面積が、前記第１の配線層との接続面積よりも小さい略円錐台形状を有することを特徴とするプリント配線板。
2. 請求項１記載のプリント配線板に電子部品が実装された電子部品実装基板であって、
   前記第２の配線層は、前記導通部上にランド部を有し、
   前記電子部品は、前記ランド部と電気的に接続されてなることを特徴とする電子部品実装基板。

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