JP2011187769A - 多層プリント配線板の製造方法及び多層プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まりが向上した多層プリント配線板の製造方法及び多層プリント配線板を提供することを課題とする。
【解決手段】本実施例の多層プリント配線板の製造方法は、絶縁基板１０に複数の貫通孔１４を形成し、絶縁基板１０と同一形状及び大きさの絶縁基板１０ａに絶縁基板１０に形成された複数の貫通孔１４と同一形状、位置、及び大きさの複数の貫通孔１４を形成し、絶縁基板１０側の貫通孔１４の少なくとも１つに導電部材５０を充填し、絶縁基板１０ａ側の貫通孔の少なくとも１つに導電部材５０を充填し、絶縁基板１０、１０ａを積層する。
【選択図】図２

Description

本発明は、多層プリント配線板の製造方法及び多層プリント配線板に関する。

特許文献１〜４には、基板に形成された孔への加工に関する技術が開示されている。

特開平９−１６２５１７号公報 特開平１０−２８４８３７号公報 特開昭６２−０９８６４号公報 特開２００６−１２０７６９号公報

多層プリント配線板の場合、積層される基板毎に異なる設計条件が課せられる。基板毎に異なる設計条件に従って基板が加工され、異なる設計条件により加工された複数の基板が積層される。このように多層プリント配線板は、異なる設計条件が課せられた複数の基板を積層して製造されるので、歩留まりは向上しにくい。

本発明は、歩留まりが向上した多層プリント配線板の製造方法及び多層プリント配線板を提供することを目的とする。

本明細書に開示の多層プリント配線板の製造方法は、第１絶縁基板に第１貫通孔群を形成し、前記第１絶縁基板と同一形状及び大きさの第２絶縁基板に前記第１貫通孔群と同一形状、位置、及び大きさの第２貫通孔群を形成し、前記第１貫通孔群の少なくとも１つに第１導電部材を充填し、前記第２貫通孔群の少なくとも１つに第２導電部材を充填し、前記第１及び第２絶縁基板を積層する。

本明細書に開示の多層プリント配線板は、第１貫通孔群を有した第１絶縁基板と、前記第１貫通孔群と同一形状、位置、及び大きさの第２貫通孔群を有し、前記第１絶縁基板と同一形状及び大きさであり、前記第１絶縁基板に積層された第２絶縁基板と、前記第１貫通孔群の少なくとも１つに充填された第１導電部材と、前記第２貫通孔群の少なくとも１つに充填された第２導電部材と、を備えている。

歩留まりが向上した多層プリント配線板の製造方法及び多層プリント配線板を提供できる。

図１は、本実施例の多層プリント配線板の製造方法のフローチャート。 図２Ａ〜２Ｆは、多層プリント配線板の製造方法の模式図。 図３Ａ〜３Ｃは、絶縁部材を充填するための機構の説明図。 図４Ａは、絶縁部材を充填する充填機構の説明図、図４Ｂは、絶縁部材を排出する排出機構の説明図。 図５Ａは、導電部材を充填する充填機構の説明図、図５Ｂは、導電部材を充填する充填機構の変形例に説明図。 図６は、配線パターンの形成の説明図。 図７は、積層方法の変形例の説明図。 図８Ａ〜８Ｃは、導電部材の変形例の説明図。

本実施例の多層プリント配線板の製造方法について説明する。
図１は、本実施例の多層プリント配線板の製造方法のフローチャートである。図２Ａ〜２Ｆは、多層プリント配線板の製造方法の模式図である。図１、図２Ａ、２Ｂに示すように、絶縁基板１０に複数の貫通孔１４を形成する（ステップＳ１）。絶縁基板１０は、剛性を有する合成樹脂製の板であり、例えばポリミイド樹脂やガラスエポキシ樹脂などである。貫通孔１４は、例えば、パンチング、機械式ドリル、又はレーザ等により形成する。複数の貫通孔１４を等間隔に形成する。例えば、絶縁基板１０の平面に含まれる第１方向での貫通孔１４の間隔を等間隔にし、絶縁基板１０の平面に含まれる第２方向での貫通孔１４の間隔も等間隔する。

図２Ｃに示すように、貫通孔１４のうちの少なくとも一つに絶縁部材３０を充填する（ステップＳ２）。図２Ｃに示した例では、２つの貫通孔１４に絶縁部材３０を充填した例を示している。絶縁部材３０の充填については詳しくは後述する。絶縁部材３０は、例えば、エポキシ系の合成樹脂製や、放熱性の高いアルミナを樹脂に混ぜたものであってもよい。

図２Ｄに示すように、複数の貫通孔１４にうち少なくとも一つに導電部材５０を充填する（ステップＳ３）。図２Ｄでは、２つの貫通孔１４に導電部材５０を充填した例を示している。導電部材５０は、金属製であり、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金、銀、パラジウムや又はこれらの合金等である。導電部材５０の充填については詳しくは後述する。

図２Ｅに示すように、導電部材５０を導通させるための配線パターン７０を絶縁基板１０の表面に形成する（ステップＳ４）。具体的には、ディスペンサーによる塗布や、転写方法、メッキ方法、又はスクリーン印刷方法により配線パターン７０を形成する。配線パターン７０は、例えば銅箔や、銅ペーストにより形成する。配線パターン７０を形成する際には、配線パターン７０が導電部材５０の表面上を通過するように形成する。このように、配線パターン７０を形成する前に配線パターン７０が形成される部分の貫通孔１４に、導電部材５０を予め充填する。

ステップＳ１〜Ｓ４の方法により、更に絶縁基板１０とは別の絶縁基板１０ａを形成して、絶縁基板１０、１０ａを積層する（ステップＳ５）。絶縁基板１０、１０ａは、接着部材２０により接着されている。接着部材２０は、絶縁性を有し、例えばシート状であり材料は熱硬化性の樹脂やプリプレグであってもよい。尚、接着部材２０は、詳しくは後述するが異方性樹脂であってもよい。図２Ｆに示した例にでは、２層のみの多層プリント配線板を示しているが２層以上であってもよい。

ここで、加工前の絶縁基板１０、１０ａは同一形状である。絶縁基板１０ａに形成された複数の貫通孔１４の形状及び位置は、絶縁基板１０に形成された複数の貫通孔１４の形状、大きさ、位置と同一である。即ち、複数の貫通孔１４を形成された直後での絶縁基板１０、１０ａは、同一形状及び大きさである。

このように、本実施例の多層プリント配線板は、共通化された絶縁基板を用いて製造される。これに対し、異なる設計条件に従って絶縁基板毎に個別に加工してこれら絶縁基板を複数用いる場合、設計条件が複雑化して歩留りが低下するおそれがある。本実施例の多層プリント配線板の場合、共通化された絶縁基板を用いているので歩留まりが向上する。

尚、同一形状の絶縁基板１０、１０ａのそれぞれに複数の貫通孔１４を形成する場合には、絶縁基板１０、１０ａを互いに重ねて、一括で絶縁基板１０、１０ａにそれぞれ複数の貫通孔１４を形成してもよい。この場合も、パンチング、機械式ドリル又はレーザで貫通孔１４を形成してもよい。

図２Ｆに示したように、複数の貫通孔１４の少なくとも一つは空洞のままである。このように、空洞のままの貫通孔１４が絶縁基板１０に形成されていることにより、空洞の貫通孔１４が多層プリント配線板の反りを吸収できる。これにより、多層プリント配線板の反りが抑制される。

この空洞の貫通孔１４近傍に形成された配線パターンでの信号伝搬遅延時間は、短縮化される。一般的に、信号伝搬遅延時間τは、次式で与えられる。
τ＝１／ｖ＝√ε／Ｃ
ここで、ｖは伝搬速度を示し、εは比誘電率を示し、Ｃは光速を示している。ここで、比誘電率εが小さいほど信号伝搬遅延時間τは短くなる。空気の誘電率は１であり、一般的なガラスエポキシ樹脂の誘電率は４．５程度である。絶縁基板１０の空洞の貫通孔１４内には空気が流入する。したがって、多層プリント配線板全体の誘電率を低下させることができる。これにより、信号伝搬遅延時間を短縮できる。

絶縁部材３０を充填するための機構について説明する。
図３Ａ〜３Ｃは、絶縁部材３０を充填するための充填排出機構２００の説明図である。図３Ａに示すように、複数の貫通孔１４が形成された絶縁基板１０を搬送機構１００により搬送する。図３Ｂに示すように、搬送機構１００の搬送路上には、搬送機構１００よりも上側に充填排出機構２００が配置され、搬送機構１００よりも下側に回収機構２９０が配置されている。図３Ｃに示すように、充填排出機構２００は、搬送方向上流側に充填機構２３０が設けられ、搬送方向下流側に排出機構２５０が設けられている。搬送機構１００は、平行に配置された２本のレールと、２本のレール間で回転可能レールに支持されたローラとを含む。搬送機構１００は、このような構造に限定されない。

充填機構２３０には、排出管２３２、吸引管２３４が接続されている。排出管２３２は、圧縮空気を利用して充填機構２３０内に複数の絶縁部材３０を送り込む。吸引管２３４は、充填機構２３０内の空気を吸引し、充填機構２３０内にある余分な絶縁部材３０を回収する。排出管２３２、吸引管２３４のそれぞれには不図示のポンプが連結される。

図４Ａは、絶縁部材３０を充填する充填機構２３０の説明図である。充填機構２３０は、上壁２１０、下壁２２０を有している。充填機構２３０内には、複数の絶縁部材３０が導入されている。下壁２２０には、複数の排出孔２２４が形成されている。充填機構２３０内に導入された圧縮空気により、絶縁部材３０は排出孔２２４から絶縁基板１０に向けて飛び出す。排出孔２２４から飛び出した絶縁部材３０の幾つかは、貫通孔１４に充填される。貫通孔１４に充填されなかった絶縁部材３０は、搬送機構１００から落下して回収機構２９０により回収される。これにより、絶縁基板１０に形成された貫通孔１４の全てに絶縁部材３０が充填される。絶縁基板１０が充填機構２３０を通過して排出機構２５０の下部へと移動する。

図４Ｂは、絶縁部材３０を排出する排出機構２５０の説明図である。
上壁２１０には、昇降可能にプレス治具２６０が連結されている。例えばプレス治具２６０は、油圧シリンダーや空圧シリンダーにより昇降可能である。プレス治具２６０は、絶縁基板１０に向けて突出した複数の突部２６４が形成されている。上壁２１０には、搬送機構１００によって搬送中の絶縁基板１０を所定の位置にさせるストッパ２７０が連結されている。ストッパ２７０は上壁２１０に揺動可能に連結されており、絶縁基板１０に当接する位置、絶縁基板１０から退避した位置の間を揺動可能である。

ストッパ２７０により絶縁基板１０を停止させ、プレス治具２６０を絶縁基板１０に向けて下降させて、突部２６４により絶縁部材３０を貫通孔１４から押し出す。突部２６４の位置は、絶縁基板１０の貫通孔１４の位置に対応させてある。突部２６４の位置は、所望の位置の絶縁部材３０のみを排出するように予め設定されている。貫通孔１４から押し出された絶縁部材３０は、搬送機構１００の下部に配置された回収機構２９０により回収される。絶縁部材３０を押し出した後、プレス治具２６０は再び上昇して絶縁基板１０から離れ、ストッパ２７０も絶縁基板１０から離れる。これにより、絶縁基板１０は、所望の貫通孔１４にのみ絶縁部材３０が充填された状態で搬送機構１００により搬送される。

尚、突部２６４の位置が異なる複数のプレス治具２６０を用意しておき、絶縁基板に応じてプレス治具２６０を取り替えて絶縁部材３０の排出工程を実行してもよい。

以上の方法により、所望の貫通孔１４にのみ絶縁部材３０を充填できる。このように、一括の工程で貫通孔１４の全てに絶縁部材３０を充填し、一括の行程で不要な絶縁部材３０を排出することができる。これにより、複数の貫通孔１４のうち予め選択された所定の貫通孔１４にのみ個別に絶縁部材３０を充填する場合と比較し、作業時間が短縮化し、歩留まりが向上する。

導電部材５０を充填する充填機構について説明する。
図５Ａは、導電部材５０を充填する充填機構の説明図である。図５Ａに示すように、搬送機構１００の搬送路上に充填機構３００が配置される。充填機構３００の上板３１０には昇降可能なプレス治具３６０が連結されている。プレス治具３６０は、例えば油圧シリンダー又は空圧シリンダーにより昇降可能である。プレス治具３６０は、所望の位置に突部３６４が形成されている。突部３６４は絶縁基板１０に向けて突出している。突部３６４の先端には、導電部材５０が固定されている。突部３６４の位置は、所望の位置の貫通孔１４にのみ導電部材５０が充填されるように予め設定されている。上板３１０にはストッパ３７０が揺動可能に連結されている。ストッパ３７０は、絶縁基板１０に当接する位置及び絶縁基板１０から退避した位置の間を揺動可能に連結されている。

ストッパ３７０により絶縁基板１０を停止させ、プレス治具３６０を絶縁基板１０に向けて下降させて、突部３６４に取り付けられた導電部材５０を所望の貫通孔１４に充填する。これにより、所望の貫通孔１４に導電部材５０を充填させることができる。導電部材５０を充填した後、プレス治具３６０は再び上昇して絶縁基板１０から離れ、ストッパ３７０も絶縁基板１０から離れる。これにより、絶縁基板１０は、所望の貫通孔１４にのみ導電部材５０、絶縁部材３０が充填された状態で搬送機構１００により搬送される。

尚、突部３６４の位置が異なる複数のプレス治具３６０を用意しておき、絶縁基板に応じてプレス治具３６０を取り替えて導電部材５０の充填工程を実行してもよい。

導電部材５０を充填する充填機構の変形例について説明する。
図５Ｂは、導電部材５０を充填する充填機構の変形例の説明図である。機構４００は、充填機構４３０を有している。機構４００は、搬送機構１００の上部に配置されている。充填機構４３０は、上板４１０、下板４２０を有している。充填機構４３０内には複数の導電部材５０が送られている。充填機構４３０には、上述した充填機構２３０と同様に、排出管及び吸引管が接続されている。排出管は、圧縮空気を利用して充填機構４３０内に複数の導電部材５０を送り込む。吸引管は、充填機構４３０内の空気を吸引し、充填機構４３０内にある余分な導電部材５０を回収する。

下板４２０には、複数の排出孔４２４が形成されている。排出孔４２４を介して導電部材５０が絶縁基板１０側に向けて飛び出す。絶縁部材３０が充填されていない貫通孔１４に、導電部材５０が充填される。充填機構４００は、絶縁部材３０が充填されていない貫通孔１４の全てに導電部材５０を充填する場合に有効である。貫通孔１４に充填されなかった導電部材５０は搬送機構１００の下部に配置された回収機構４９０により回収される。

配線パターンの形成について説明する。
図６は配線パターンの形成の説明図である。図６に示すように、貫通孔１４に充填された導電部材５０を接続するように配線パターン７０を形成する。配線パターン７０は、ディスペンサー５００により絶縁基板１０の表面に形成する。配線パターン７０は、貫通孔１４に充填された絶縁部材３０上を通過するように形成する。これにより、貫通孔１４が形成されていることに起因して、配線パターン７０の形状や位置の自由度が制限されることが防止される。

積層方法の変形例について説明する。
図７は、積層方法の変形例の説明図である。
絶縁基板１０の貫通孔１４に充填される導体は図７に示すように、導電部材５０ａであってもよい。導電部材５０ａの長さは、絶縁基板１０の厚みよりも長く形成されている。絶縁基板１０、１０ａは、接着部材２０ａにより接着されている。絶縁基板１０、１０ａを積層した場合に、絶縁基板１０の貫通孔１４に充填された導電部材５０ａの先端と絶縁基板１０ａの貫通孔１４に充填された導電部材５０ａの基端とが接触する。これにより、絶縁基板１０、１０ａの層間接続を確保できる。

尚、導電部材は、図７に示したように絶縁基板１０から突出しないものであってもよい。絶縁基板１０の貫通孔１４に充填された導電部材の先端が絶縁基板１０から突出しない場合、異方性接着剤を使用することにより絶縁基板１０、１０ａを積層する。絶縁基板１０側の導電部材の先端と、絶縁基板１０ａ側の導電部材の基端とは、異方性接着剤に含まれる金属粉により導通する。このような導電部材を採用してもよい。

図８Ａ〜８Ｃは、導電部材の変形例の説明図である。
図８Ａに示すように、導電部材５０ａは、鍔部５２ａ、胴部５４ａを含む。胴部５４ａは略截頭円錐形である。鍔部５２ａは、絶縁基板１０の貫通孔１４の径よりも大きい。胴部５４ａは、絶縁基板１０の厚みよりも長い。図８Ｂは、胴部５４ａの先端の拡大図である。胴部５４ａには、突起部５６ａが形成されている。突起部５６ａは、３つ設けられている。突起部５６ａが形成されていることにより、下層の絶縁基板に保持された導電部材との導通接触を確保できる。

図８Ｃは、導電部材５０ｂの説明図である。導電部材５０ｂは、鍔部５２ｂ、胴部５４ｂを含む。胴部５４ｂは、略円錐状である。胴部５４ｂは、絶縁基板１０の厚みよりも長い。このような形状によっても、下層にある絶縁基板に保持された導電部材との導通接触を確保できる。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

上記実施例においては貫通孔１４に予め製造された導電部材５０を充填する方法について説明したが、このような方法に限定されず、ディスペンサーなどを用いて貫通孔１４に銅ペースト（導電部材）を充填し、銅ペーストが充填された貫通孔１４上に配線パターンを形成してもよい。

１０、１０ａ 絶縁基板
２０、２０ａ
３０ 絶縁部材
５０、５０ａ、５０ｂ 導電部材
５２ａ、５２ｂ 鍔部
５４ａ、５４ｂ 胴部
５６ａ 突起部
７０ 配線パターン
１００ 搬送機構
２００ 充填排出機構
２２４、４２４ 排出孔
２３０、４３０ 充填機構
２３２ 排出管
２３４ 吸引管
２５０ 排出機構
２６０、３６０ プレス治具
２６４ 突部
２７０、３７０ ストッパ
２９０、４９０ 回収機構
３００ 充填機構
３６０ プレス治具

Claims (6)

1. 第１絶縁基板に第１貫通孔群を形成し、
   前記第１絶縁基板と同一形状及び大きさの第２絶縁基板に前記第１貫通孔群と同一形状、位置、及び大きさの第２貫通孔群を形成し、
   前記第１貫通孔群の少なくとも１つに第１導電部材を充填し、
   前記第２貫通孔群の少なくとも１つに第２導電部材を充填し、
   前記第１及び第２絶縁基板を積層する、多層プリント配線板の製造方法。
2. 前記第１貫通孔群の少なくとも１つに絶縁部材を充填し、
   前記絶縁部材上を通過するように前記第１絶縁基板に配線パターンを形成する、請求項１の多層プリント配線板の製造方法。
3. 前記第１貫通孔群の少なくとも１つは空洞である、請求項１又は２の多層プリント配線板の製造方法。
4. 第１貫通孔群を有した第１絶縁基板と、
   前記第１貫通孔群と同一形状、位置、及び大きさの第２貫通孔群を有し、前記第１絶縁基板と同一形状及び大きさであり、前記第１絶縁基板に積層された第２絶縁基板と、
   前記第１貫通孔群の少なくとも１つに充填された第１導電部材と、
   前記第２貫通孔群の少なくとも１つに充填された第２導電部材と、
   を備えた多層プリント配線板。
5. 前記第１貫通孔群の少なくとも１つに充填された絶縁部材と、
   前記絶縁部材上を通過するように前記第１絶縁基板に形成された配線パターンと、を備えた請求項４の多層プリント配線板。
6. 前記第１貫通孔群の少なくとも１つは空洞である、請求項４又は５の多層プリント配線板。
   
   

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