JP2008218497A - プリント配線板の製造方法、プリント配線板、および電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プリント配線板の、特にスルーホールの形成に特徴を有する製造方法等に関し、後で加工する必要がなく、かつ、必要なスルーホールについてのみ、そのスルーホール内壁面の一部のみに導体膜を形成する。
【解決手段】製造後にプリント配線板の構成要素となる基板にスルーホール用の穴明け加工を施す穴明け工程と、穴明け工程で形成された穴に、その穴の内壁面の一部分が穴の外部に通じるとともにその穴の内壁面の他の一部分に密着する冶具を挿入する冶具挿入工程と、冶具挿入工程で冶具が挿入された穴の内壁面のうちの外部に通じる一部分のみに導体膜を形成する導体膜形成工程とを有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プリント配線板の、特にスルーホールの形成に特徴を有する製造方法、その製造方法により製造されたプリント配線板、およびプリント配線板を備えた電子装置に関する。

従来よりプリント配線板に電子部品を搭載し、電子部品内部の電子回路とプリント配線板上の信号線等の配線とによって所要の動作を行なう電子回路を構成することが広く行なわれている。

プリント配線板には、電子部品搭載のため、あるいはプリント配線板の異なる層に形成された配線を接続するためにスルーホールが形成され、そのスルーホールの内壁面にメッキ処理等により導体膜が形成され、その導体膜により、複数層の配線を接続したり、そのスルーホールに電子部品のリード線を挿入させて半田づけすることによりその電子部品とプリント配線板の配線とを接続することが行なわれている。

ここで、高速信号伝送を担う、複数層に跨る配線をスルーホール内壁面の導体膜により接続する場合、そのスルーホールの導体膜による伝送損失を低減化するために、スルーホール内壁面の導体膜を、そのスルーホールの、プリント配線板表面から裏面に至る全長に渡って形成するのではなく、高速信号伝送用の複数層に跨る配線の接続に必要な一部のみ残し、他の部分の導体膜を削り取ることが行なわれている。

図１は、プリント配線板のスルーホール内に形成された導体膜を削り取る様子を示した図、図２は、プリント配線板のスルーホールの、導体膜の一部を削り取った後の様子を示した図である。図１、図２には、プリント配線板１０の、着目しているスルーホール１１の部分のみが示されている。

ここには、スルーホール１１の内壁面に導体膜１１１が形成され、ここに示す４層の配線１０１，１０２，１０３，１０４のうち、２層の配線１０１，１０２をその導体膜１１１で接続するものとする。このとき、先ずは、スルーホール１１の内壁面の全域、すなわちプリント配線板１０の表面から裏面までの全域に亘って導体膜が一旦形成され、その後、図１に示すようにドリル２０で、スルーホール１１の内壁面に形成された導体膜１１１を削り取っていき、図２に示すようにそのスルーホール１１の内壁面の導体膜１１１を、２層の配線層１０１，１０２を接続する部分のみ残す。この場合、スルーホール１１の内壁面の、ドリルで加工された部分と、ドリルによる加工が加わらなかった部分との間には導体膜１１１を除いて考えてもそこに段差１１２が形成される。こうすることにより、配線１０１，１０２により伝送される高速信号のスルーホール１１での伝送損失を低減化することができる。

しかしながら、この方法では、スルーホール内壁面の導体層を形成した後で削り取るため、その分工数が増え、コストアップの要因となり、また、除去し切れずに残存していた削りカスで表面層の配線どうしが短絡されてしまうといった事故を生じるおそれがある。

特許文献１には、上記の問題点解決のために、プリント基板の中にメッキ等による導体膜が付着しないメッキ防止層を埋め込んでおき、スルーホール内壁面の、そのメッキ防止層が内壁面に表われた部分で導体膜を途切れさせる技術が提案されている。

また、特許文献２には、多量のプリント配線板における中間の一層の絶縁板をメッキ処理不能な材料で形成しておき、スルーホール内壁面の、その絶縁板が内壁面に表われた部分には導体膜を形成させないようにする技術が提案されている。
特開２００３−２０４１５７号公報 特開平２−１４３５８８号公報

しかしながら、上掲の特許文献１に提案されている技術の場合、スルーホール内壁面の導体膜は薄いメッキ防止層の端面でのみ分離されているため、高速信号の場合は電気的にカップリングしてしまい、伝送損失を十分には低減できない可能性が高い。

また、上掲の特許文献２に提案されている技術の場合、スルーホール間の導体膜は、ある程度の厚みのある絶縁板の厚さ分だけ分離されるため、高速信号であってもカップリングは生じにくく伝送損失を低減化することは可能である。しかしながら、この特許文献２の技術では、どのスルーホールにおいても内壁面の導体膜がその絶縁板で分離されてしまうこととなり、高速信号の伝送を担う配線どうしを接続しているスルーホールの導体膜のみを分離することはできず、１枚のプリント配線板に、内壁面の導体膜を分離させるべきスルーホールと内壁面の導体膜を分離させることが好ましくないスルーホールとが混在している場合には、適用することができない。

本発明は、上記事情に鑑み、後で加工する必要がなく、かつ、必要なスルーホールについてのみ、そのスルーホール内壁面の一部のみに導体膜が形成されたプリント配線板を製造するプリント配線板の製造方法、その製造方法により製造されたプリント配線板、およびそのプリント配線板を備えた電子装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のプリント配線板の製造方法は、
製造後にプリント配線板の構成要素となる基板にスルーホール用の穴明け加工を施す穴明け工程と、
穴明け工程で形成された穴に、穴の内壁面の一部分が穴の外部に通じるとともに穴の内壁面の他の一部分に密着する冶具を挿入する冶具挿入工程と、
冶具挿入工程で冶具が挿入された穴の内壁面のうちの外部に通じる一部分のみに導体膜を形成する導体膜形成工程とを有することを特徴とする。

本発明のプリント配線板の製造方法は、スルーホール用の穴を開けた後、その穴に、その穴の内壁面の一部に密着する治具を挿入してから導体膜を形成するものであり、スルーホール内壁面の治具が密着していない一部分のみに導体膜を形成することができる。したがって、前述したようなドリルでの後加工や、特許文献１，２で提案されたような特殊な材料を使うことは不要であり、後で加工する必要がなく、かつ、必要なスルーホールについてのみ、そのスルーホール内壁面の一部のみに導体膜を形成することができる。

ここで、本発明のプリント配線板の製造方法において、上記導体膜形成工程は、典型的には、めっき処理により、穴の内壁面のうちの外部に通じる一部分に、基板の外面とともに導体膜を形成する工程である。

また、上記目的を達成する本発明のプリント配線板は、 スルーホールが形成されたプリント配線板において、
当該プリント配線板の、少なくとも上記スルーホール内壁面を形成している部分には、導体膜の付着を阻害する材料が不使用であって、かつ
上記スルーホールが、そのスルーホールの内壁面の一部分にのみ導体膜が形成されるとともに、その導体膜を仮に取り除いたときの、そのスルーホールの内壁面の、その導体膜が形成されていた一部分と導体膜が形成されていない一部分との間が連続面を成していることを特徴とする。

本発明のプリント配線板は前掲の特許文献１，２の提案のようなスルーホール内壁面への導体膜の付着を妨げる材料を使う必要はなく、かつ、ドリルで後加工したときに必然的に発生するスルーホール内壁面の段差も生じない。

ここで、本発明のプリント配線板は、典型的には、スルーホール内壁面に形成された導体膜が、複数の層の信号伝送パターンどうしを電気的に接続するものである。

また、上記目的を達成する本発明の電子装置は、本発明のプリント配線板と、該プリント配線板に搭載された電子部品とを備えたことを特徴とする。

以上の本発明によれば、後加工が不要であって、かつ必要なスルーホールについてのみ、そのスルーホールの内壁面の一部分のみに、導体膜を形成することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。プリント配線板の製造プロセス全体の説明は後回しにし、ここでは本発明の特徴部分について先に説明する。

図３は、基板に形成された穴に治具を挿入した状態を示した図である。

この図３に示す基板３０Ａは、製造後にプリント配線板となる基板であり、この基板３０Ａの内層には既に複数の配線３０１〜３０５が形成されている。この基板３０Ａには、製造後にスルーホールとして作用する穴４０Ａが形成されており、この穴４０Ａに治具５０が挿入されている。この治具５０は、穴４０Ａの内壁面に密着する太径部分５０１と、内壁面から離れた細径部分５０２を有する。この治具５０を穴４０Ａ内に挿入するにあたっては、図３に示すように、穴４０Ａの内壁面の、２本の信号線３０１，３０２の端面が覗いている部分に細径部分５０２が位置し、その内壁面の、他の部分に太径部分５０１が密着するように挿入される。

ここでは、穴４０Ａにこのような治具５０を挿入した状態で、メッキ処理により、穴４０Ａの内壁面の、治具５０の細径部分５２が配置された領域にのみ、銅などの導体膜が形成される。

図４は、穴に治具を挿入した状態でメッキ処理を行なう工程を経て製造されたプリント配線を示した図である。

このプリント配線３０Ｂは、図３に示す、穴４０Ａに治具５０を挿入した状態でメッキ処理を行なって製造されたプリント配線板であり、スルーホール４０Ｂの内壁面にはその表面から裏面までの全域ではなく、２本の信号線３０１，３０２を接続する領域にのみ、導体膜４０１が形成されている。またここでは、そのメッキ処理により、プリント配線板３０Ｂの表面および裏面にも配線３０６，３０７が形成されていることが示されている。

本実施形態では、上記のような製造方法を採用しているため、スルーホール内壁面の導体膜４０１を取り除いて考えたとき、その内壁面には、治具の挿入時に治具が内壁面を押圧することによって僅かに生じるかもしれない径の太りを除き、本質的には段差のない内壁面が形成される。

図５は、基板に形成された穴に、図３に示す治具とは異なる形態の治具を挿入した状態を示した図である。

基板３０Ａは、図３に示す基板３０Ａと同一である。

この図５には、貫通孔５１１が形成された中空の治具５１が、穴４０Ａの内壁面の、２本の信号線３０１，３０２の端面が覗いている領域を除く領域に密着するように配置されている。

ここでは、中空の治具５１が用いられているため、メッキ処理を行なう際にメッキ液が穴４０Ａを貫通して流れることができ、メッキ液の流れが改善され、穴４０Ａの内壁面に導体膜を一層確実に形成することができる。

図６は、基板に形成された穴に治具を挿入した状態の別の例を示す図、図７は、図６に示す状態でメッキ処理を行なう工程で製造されたプリント配線板を示した図である。

この図６に示す基板３０Ｃには、穴４０Ｃが形成されており、その穴４０Ｃの内壁面に形成される導体膜で接続されるべき２本の信号線３０１′，３０２′は、それらの端面が穴４０Ｃの中央部分に覗いている。このため、ここでは、それぞれ貫通孔５３１，５４１が形成された２つの治具５３，５４が、穴４０Ｃの両側からそれぞれ挿入されて、その穴４０Ｃの、２本の信号線３０１′，３０２′の端面が覗いた中央部分を除く両側の部分に密着している。この状態でメッキ処理を施すことにより、図７に示すように、スルーホール４０Ｄの内壁面のうちの中央領域のみに導体膜４０２が形成されたプリント配線板３０Ｄが製造される。

以下では、プリント配線板の製造工程について概括する。ここでは、図３に示す形状の治具５０を採用するものとする。

図８は、プリント配線板の製造工程の第１例を示す図である。

ここで説明する図８およびその後に説明する図９〜図１１において、プリント配線板の内層の配線については図示および説明を省略する。

ここでは、先ず図８（Ａ）に示すように、樹脂６０１の表裏面に銅の層６０２が形成された基板６０を用意してその基板６０に、穴明け加工を施して穴６１を形成する。

次に、図８（Ｂ）に示すように、その穴６１に治具５０が挿入されてメッキ処理により銅の層６０３が形成する。

次に、図８（Ｃ）に示すように、治具５０は抜き取られてメッキレジスト膜６０４が形成され、さらに、図８（Ｄ）に示すように、そのメッキレジスト膜６０４が形成されていない領域にメッキ処理により銅の層６０５とその上に半田層６０６が形成される。

今度は、図８（Ｅ）に示すように、エッチング処理によりそのメッキレジスト膜６０４とその下部の銅層が取り去られ、さらに図８（Ｆ）に示すように印刷によりレジスト膜６０７が形成され、さらに、図８（Ｇ）に示すように防錆処理６０８が施される。

このようにして、図８（Ｂ）のメッキ処理の工程で治具５０を挿入した状態でメッキ処理を施すことにより、内壁面の一部領域のみに銅の膜が形成されたスルーホールを有するプリント配線板が製造される。

図９は、プリント配線板の製造工程の第２例を示す図である。

図９（Ａ）〜（Ｅ）の各工程は、図８（Ａ）〜（Ｅ）の各工程とそれぞれ同一であり、重複説明は省略する。

図９（Ｆ）では、表面の半田層６０６の剥離処理が行なわれる。

図９（Ｇ）〜（Ｈ）の各工程は、図８（Ｆ）〜（Ｇ）の各工程とそれぞれ同一である。

この図９に示す製造方法の場合、図８に示す製造方法と比べ、図９（Ｆ）の、半田層６０７の剥離工程が追加されているため、図８に示す製造方法では、配線の幅は１３０μｍ程度の細さまでが限界であるところ、さらに細い配線を形成することができる。

図１０は、プリント配線板の製造方法の第３例を示す図である。

図１０（Ａ）〜（Ｇ）の各工程は、第２例における、図９（Ａ）〜（Ｇ）の各工程をそれぞれ同一であり、重複説明は省略する。

図１０（Ｈ）では、図８（Ｇ）および図９（Ｈ）の防錆処理に代わり、半田スプレーにより半田層６０９が形成される。

図１１は、プリント配線板の製造方法の第４例を示す図である。

図１１（Ａ）、（Ｂ）では、図８（Ａ）、（Ｂ）と同様、樹脂６０１の表裏面に銅の層６０２が形成された基板６０が用意されその基板６０に穴明は加工が施されて穴６１が形成され、その穴６１に治具５０が挿入されてメッキ処理により銅の層６０３が形成される。

次に、図１１（Ｃ）に示すように、ドライフィルムを使った露光、現像によりエッチングレジスト膜６１１が形成され、図１１（Ｄ）に示すように、エッチング処理により、エッチングレジスト膜６１１で覆われていない領域の銅層が取り去られ、さらにエッチングレジスト膜６１１も取り去られる。その後は、図８（Ｆ）、（Ｇ）と同様、レジスト膜６０７が形成され（図１１（Ｅ））、防錆処理６０８が施される。

これら図８〜図１１に示すように、本発明は、プリント配線板の様々な製造工程に適用可能である。

プリント配線板のスルーホール内に形成された導体膜を削り取る様子を示した図である。 プリント配線板のスルーホールの、導体膜の一部を削り取った後の様子を示した図である。 基板に形成された穴に治具を挿入した状態を示した図である。 穴に治具を挿入した状態でメッキ処理を行なう工程を経て製造されたプリント配線を示した図である。 基板に形成された穴に、図３に示す治具とは異なる形態の治具を挿入した状態を示した図である。 基板に形成された穴に治具を挿入した状態の別の例を示す図である。 図６に示す状態でメッキ処理を行なう工程で製造されたプリント配線板を示した図である。 プリント配線板の製造工程の第１例を示す図である。 プリント配線板の製造工程の第２例を示す図である。 プリント配線板の製造方法の第３例を示す図である。 プリント配線板の製造方法の第４例を示す図である。

符号の説明

３０Ａ，３０Ｃ 基板
３０Ｂ，３０Ｄ プリント配線
３０１，３０１′，３０２，３０２′，３０３，３０４，３０５ 信号線
４０Ａ，４０Ｃ 穴
４０Ｂ，４０Ｄ スルーホール
４０１，４０２ 導体膜
５０ 治具
５０１ 太径部分
５０２ 細径部分
５１，５２，５３ 中空の治具
５１１，５１２，５１３ 貫通孔

Claims (5)

1. 製造後にプリント配線板の構成要素となる基板にスルーホール用の穴明け加工を施す穴明け工程と、
   前記穴明け工程で形成された穴に、該穴の内壁面の一部分が該穴の外部に通じるとともに該穴の内壁面の他の一部分に密着する冶具を挿入する冶具挿入工程と、
   前記冶具挿入工程で前記冶具が挿入された穴の内壁面のうちの外部に通じる一部分のみに導体膜を形成する導体膜形成工程とを有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
2. 前記導体膜形成工程が、めっき処理により、前記穴の内壁面のうちの外部に通じる一部分に、前記基板の外面とともに導体膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造方法。
3. スルーホールが形成されたプリント配線板において、
   当該プリント配線板の、少なくとも前記スルーホール内壁面を形成している部分には、導体膜の付着を阻害する材料は不使用であって、かつ
   前記スルーホールが、該スルーホールの内壁面の一部分にのみ導体膜が形成されるとともに、該導体膜を仮に取り除いたときの、該スルーホールの内壁面の、該導体膜が形成されていた一部分と該導体膜が形成されていない一部分との間が連続面を成していることを特徴とするプリント配線板。
4. 前記スルーホール内壁面に形成された導体膜が、複数の層の信号伝送パターンどうしを電気的に接続するものであることを特徴とする請求項３記載のプリント配線板。
5. 請求項３記載のプリント配線板と、該プリント配線板に搭載された電子部品とを備えたことを特徴とする電子装置。

Images