JP2012204803A - プリント配線板およびプリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁層3を間に挟む第1導電層2と第2導電層4とを導電体7により接続したブラインドビア5を有するプリント配線板の製造方法であって、規格外ブラインドビアが断線し、かつ規格内ブラインドビアが断線しない通電条件で、ブラインドビア5を通電する。
【選択図】図5
Description
ブラインドビアを通電すると、規格外ブラインドビアが焼損し、粉塵が生じることがある。粉塵がプリント配線板上に残存する場合、その後プリント配線板に電子部品等が搭載されて電気回路として動作させるときに粉塵が電子部品の端子の間に挟まって、動作不良を生じさせるおそれがある。本発明では、この点を考慮し、焼損による粉塵が移動しないように、ブラインドビアを被覆層により覆う。これにより、上記のような粉塵による動作不良が生じることを抑制することができる。
この発明によれば、上記製造方法によりブラインドビアが通電されているため、通電により選別された規格内ブラインドビアには規格外ブラインドビアが殆ど含まれていない。このため、プリント配線板が周囲の環境変化により変形または膨張収縮することがあっても、規格内ブラインドビアが断線することは殆どない。すなわち、通電を行っていないプリント配線板に比べて、プリント配線板の変形または膨張収縮により、ブラインドビアが断線する頻度を小さくすることができる。
図1を参照して、プリント配線板の断面構造について説明する。
プリント配線板1は、金属箔により形成された第1導電層2と、第1導電層2の表面上に設けられた絶縁層3と、絶縁層3の表面上に設けられ、所定の配線パターンを形成する第2導電層4と、第1導電層2と第2導電層4とを接続するブラインドビア5と、第2導電層4を被覆する被覆層11とを備えている。なお、第1導電層2と第2導電層4とはブラインドビア5以外の部分では電気的に接続されていない。
ブラインドビア5は、貫通孔6に導電性ペースト30を充填し加熱処理することにより形成される。加熱処理により、溶剤が除去されるとともにバインダは硬化収縮して、導電性フィラー同士が互いに押圧された状態で接触する。導電性フィラーとして、平均粒径の異なる2種類のものが用いられているため、貫通孔6に導電性ペースト30を充填したとき、第1導電性フィラー21同士の隙間に第2導電性フィラー22が入り込む。このため、平均粒径の異なる2種類の導電性フィラーを用いて形成されたブラインドビア5は、第1導電性フィラー21のみを用いて形成されたブラインドビア5に比べて、貫通孔6の内部の導電性フィラーの密度が高く、かつ抵抗値が小さい。また、導電性フィラー同士の接点が多いため、導電体7が膨張したときの抵抗変化は、第1導電性フィラー21のみを用いて形成されたブラインドビア5に比べて小さい。
図3(A)に示すように、絶縁層3の一方の面にセミアディティブ法により第2導電層4を形成する。
図4(A)に示されるようにブラインドビア5の内部に未充填部50が形成される場合や、ブラインドビア5の内部に気泡が含まれる場合がある。以降では、内部に未充填部50が存在するブラインドビア5や気泡を含むブラインドビア5を「未充填ブラインドビア5X」という。
良否判定検査では、規格外ブラインドビア5Bを断線状態にするとともに、規格内ブラインドビア5Aと規格外ブラインドビア5Bとを判別し、さらに、目視で両者の判別をすることができるように、マーキングをする。
通電工程では、規格内ブラインドビア5Aを断線させず、かつ規格外ブラインドビア5Bを断線させる必要がある。このような通電条件は通電条件設定式により設定される。通電条件設定式は、規格外ブラインドビア5Bをモデル化したものに基づいて求められる。
第1モデルでは、気泡または未充填部50または絶縁性異物51には電流が流れないものとして扱う。そして、気泡および未充填部50および絶縁性異物51の形状や個数に関係なく、ブラインドビア5内の導電材料充填容積に対する導電体7の体積の比率を示す充填率に応じて、ブラインドビア5の断面積を小さくする。例えば、完全に充填されているブラインドビア5の充填率を1とし、導電体7の断面積をSとするとき、充填率が0.3のブラインドビア5の断面積を「S×0.3」とする。
通電によるブラインドビア5の発熱量をJ1とする。一方、ブラインドビア5が室温にある状態から導電体7が溶融して断線状態に至るまでの熱容量をQ1とする。すると、充填率が第1基準値Cであるブラインドビア5を断線させるための条件式は次のように与えられる。
J1/Q1≧1 … (1)
一方、充填率が1であるブラインドビア5を断線させない条件は次のようになる。
JA/QA<1 … (2)
一般に、発熱量(J)は、通電の電流を「I」、通電時間を「t」、ブラインドビア5の抵抗を「R」とするとき、「J=I2・t・R」として与えられる。導電体7の比抵抗を「ρ」、導電体7と第1導電層2との接触抵抗を「Rc」、接触抵抗による発熱が導電体7の加熱に寄与する割合を「α」、導電体7の断面積を「S」とするとき、抵抗は「R=(ρ・d+α・Rc)/S」として与えられる。第1モデルでは充填率と断面積とを比例関係にあると仮定するため、この仮定と上記抵抗の式に基づけば、抵抗は充填率に反比例する。すなわち、充填率が1のブラインドビア5の発熱量(JA)と、充填率が第1基準値Cであるブラインドビア5の発熱量(J1)との関係は次のようになる。
J1=JA/C … (3)
ブラインドビア5が室温にある状態から導電体7が溶融して断線状態に至るまでの熱容量(Q)は、導電体7の熱容量密度を「A」とし、ブラインドビア5の導電材料充填容積を「V」とし、室温と導電体7の溶融温度との差を「Td」とするとき、「Q=A・V・Td」として与えられる。この式において、「A」と「Td」は定数であるため、熱容量(Q)は導電体7の体積に比例する。すなわち、充填率が1のブラインドビア5の熱容量(QA)と、充填率が第1基準値Cであるブラインドビア5の熱容量(Q1)との関係は次のようになる。
Q1=QA・C … (4)
上記式(1)および式(2)をまとめ、上記式(3)および式(4)に基づいて変形すると、以下の式(通電条件設定式)が成立する。
C2≦JA/QA<1 … (5)
すなわち、上記式(5)を満たすように電流および通電時間を設定することにより、充填率が1であるブラインドビア5を断線させず、かつ充填率が第1基準値C以下のブラインドビア5を断線させることができる。
発熱量は上記したように「JA=I2・t・R」として与えられる。抵抗Rは「R=(ρ・d+α・Rc)/S」により与えられる。電流Iと通電時間t以外の各パラメータとして次の値を用いた。
・導電体7の比抵抗(ρ)を1.0×10−4Ω・cmとした。
・ブラインドビア5の深さ(d)は25μmとした。
・導電体7の断面積(S)を半径30μmの円面積とした。
・導電体7と第1導電層2(ステンレス)との接触抵抗Rcは2.4×10−6Ω・cm2とした。
・接触抵抗による発熱が導電体7の加熱に寄与する割合αは0.5とした。接触部分における発熱量の半分が導電体7に伝わり、残りの半分が第1導電層2に伝わると仮定して、この値を設定した。
熱容量は上記したように「QA=A・V・Td」として与えられる。ここで、各パラメータとして次の値を用いた。
・導電材料充填容積(V)は、ブラインドビア5の貫通孔6を半径30μm、深さ25μmの円柱とみなして算出した。
・室温と導電体7の溶融温度との差(Td)は、銀が溶融温度962℃と室温20℃とを用いて算出した。
・導電体7の熱容量密度(A)は2.02J/(K・cm3)とした。
第2モデルは、導電体7と第1導電層2との接触面7Aに未接触の部分があるブラインドビア5をモデル化したものである。このモデルでは、ブラインドビア5には、気泡または未充填部50または絶縁性異物51が含まれていないものとする。すなわち、充填率を1とする。
通電によるブラインドビア5の発熱量をJ2とする。一方、ブラインドビア5が室温にある状態から導電体7が溶融して断線状態に至るまでの熱容量をQ2とする。すると、接触率が第2基準値Dであるブラインドビア5を断線させるための条件式は次のように与えられる。
J2/Q2≧1 … (6)
接触率が1であるブラインドビア5を断線させない条件は、第1モデルと同様に求められる。すなわち、次の条件式が成立する。
JA/QA<1 … (7)
一般に、発熱量(J)は、上記したように「J=I2・t・R」として与えられる。抵抗は、接触率に反比例すると考えられるため、接触率が1の抵抗をRAとすると、接触率が第2基準値Dの抵抗は「RA/D」となる。すると、接触率が1のブラインドビア5の発熱量(JA)と、接触率が第2基準値Dであるブラインドビア5の発熱量(J2)との関係は、次のようになる。
J2=JA/D … (8)
ブラインドビア5が室温にある状態から導電体7が溶融して断線状態に至るまでの熱容量(Q)は、接触率とは無関係であるため、接触率が1のブラインドビア5の熱容量(QA)と、接触率が第2基準値Dであるブラインドビア5の熱容量(Q2)との関係は次のようになる。
Q2=QA … (9)
上記式(6)および式(7)をまとめ、上記式(8)および式(9)に基づいて変形すると、以下の式(通電条件設定式)が成立する。
D≦JA/QA<1 … (10)
すなわち、上記式(10)を満たすように電流および通電時間を設定することにより、接触率が1であるブラインドビア5を断線させず、かつ接触率が第2基準値Dであるブラインドビア5を断線させることができる。
(1)本実施形態では、規格外ブラインドビア5Bが断線しかつ規格内ブラインドビア5Aが断線しない通電条件で、ブラインドビア5を通電する。この構成によれば、通電により、規格内ブラインドビア5Aを断線させず、かつ規格外ブラインドビア5Bを断線させることができる。これにより、規格内ブラインドビア5Aと規格外ブラインドビア5Bとを電気検査により容易に判別することが可能となる。
なお、本発明の実施態様は上記各実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、上記各実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
Claims (10)
- 絶縁層を間に挟む第1導電層と第2導電層とを導電体により接続したブラインドビアを有するプリント配線板の製造方法において、
前記ブラインドビアのうち、前記ブラインドビアが規格内にあるものを規格内ブラインドビアとし、前記ブラインドビアが規格外にあるものを規格外ブラインドビアとして、
前記規格外ブラインドビアが断線しかつ前記規格内ブラインドビアが断線しない通電条件で前記ブラインドビアを通電する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 請求項1に記載のプリント配線板において、
前記ブラインドビアの通電後、前記ブラインドビアの断線状態について電気検査することにより前記規格外ブラインドビアと前記規格内ブラインドビアとを区別する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 請求項1または2に記載のプリント配線板の製造方法において、
前記ブラインドビアの導電材料充填容積に対する前記導電体の充填率が第1基準値以下である前記ブラインドビアを前記規格外ブラインドビアとして、
前記通電条件を前記第1基準値の2乗に基づいて設定する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 請求項3に記載のプリント配線板の製造方法において、
前記充填率が1である前記ブラインドビアを断線状態にするために必要な熱量を熱容量とし、
前記充填率が1の前記ブラインドビアに前記通電条件で通電することにより前記ブラインドビアが発する熱量を発熱量として、
前記熱容量に対する前記発熱量の比が前記第1基準値の2乗以上かつ1より小さい値となるように、前記通電条件を設定する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 請求項1または2に記載のプリント配線板の製造方法において、
前記第1導電層が前記導電体と接触するものとして、
前記第1導電層と前記導電体との接触面に対する接触率が第2基準値以下である前記ブラインドビアを前記規格外ブラインドビアとして、
前記通電条件を前記第2基準値に基づいて設定する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 請求項5に記載のプリント配線板の製造方法において、
前記接触率が1である前記ブラインドビアを断線状態にするために必要な熱量を熱容量とし、
前記接触率が1である前記ブラインドビアに前記通電条件で通電することにより前記ブラインドビアが発熱する熱量を発熱量として、
前記熱容量に対する前記発熱量の比が前記第2基準値以上かつ1より小さい値となるように、前記通電条件を設定する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法において、
前記導電体には、平均粒径が0.5μm〜2.0μmの銀粒子と平均粒径が10nm〜500nmの銀粒子とが含まれる
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法において、
前記第1導電層および前記第2導電層の少なくとも一方をステンレスにより形成する
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法において、
前記ブラインドビアを被覆層により覆う
ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法により製造されたプリント配線板。
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