JP2012222187A - プリント基板の製造方法およびプリント基板 - Google Patents

Abstract

【課題】バックドリル加工におけるドリル加工の深さを適切に決定することが容易なプリント基板製造方法の提供。
【解決手段】プリント基板１には、バックドリル加工をするドリル４の径より狭い幅のテストパターン１１を配線パターンと同じ内層に設けておく。テストパターン１１は、スルーホールビア１２，１３を介して抵抗測定器２に接続されている。バックドリル加工を施す側のプリント基板１の表面におけるテストパターン対応領域からの軸に平行に、テストパターンの幅方向の中央に指向してドリル４でテストドリル加工を施し、電極１２ｂ，１３b間の導通がなくなった時を抵抗測定器２で検出する。この時におけるテストドリル穴の深さを基に、バックドリル加工の目標深さを決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スルーホールビア（貫通ビア）におけるスタブの短縮が容易なプリント基板製造方法、およびその製造方法の適用に好適なプリント基板に関する。

ＬＳＩ（大規模集積回路）等を実装する多層プリント基板では、内層の所定の導体配線パターンと表面のＬＳＩとを接続するための端子としてスルーホールビアが設けられる。スルーホールビアは、プリント基板に空けられた貫通孔の内壁に導電メッキを施した構造である。その貫通孔の内壁にメッキされた導体層は、その貫通孔の開口周縁における表面導体層に接続されている。その開口周縁における表面導体層は端子として用いることができ、ＬＳＩ等の電子部品のリード線や端子は、そのスルーホールビア開口周縁の端子（スルーホールビアの端子）に接続される。スルーホールビアの端子に接続された電子部品の端子は、スルーホールビアを介して内層の所定の配線パターンに接続される。

電子部品が実装される側（「表面側」と称することにする。）のスルーホールビアの端子から内層の所定の配線パターンに至るまでのメッキ層は必要な導体として作用するが、その配線パターンから先のメッキ層（該電子部品が実装されない側のプリント基板表面導体から該導体配線パターンに至るまでのメッキ層）は不要であるばかりでなく、インピーダンス不整合や信号遅延、波形なまりを生じさせることがある。該電子部品が実装されない側（「裏面側」と称することにする。）のプリント基板表面導体から該導体配線パターンに至るまでのメッキ層はスタブと称され、除去することが望ましい。

スタブの除去は、貫通孔にメッキした後に裏面側から当該貫通孔の径より僅かに大きな径のドリルで、裏面側からその配線パターンの手前まで穴明け加工（以下、バックドリル加工という。）をし、裏面側からその配線パターンの手前までの間のメッキ層を剥がすことにより行う。高周波部品が実装されるプリント基板の製造では、このバックドリル加工が行われることが多い。

多層プリント基板をなす多層構造は、通常、樹脂層と導電配線層とを交互に重ね、交互に重ねられた樹脂層と導電配線層とを加熱しながら圧縮するという加熱圧縮工程により製造される。加熱圧縮工程では、各層の厚さや板厚にばらつきが発生し、配線パターンが形成されている導電配線層の位置には６０〜１００μｍのばらつきを生ずる場合がある。

バックドリル加工において、ドリル加工が浅過ぎると、スタブの除去が不十分であり、他方、ドリル加工が深過ぎると、電子部品と内層の所定の配線パターンとを接続する導体メッキが除去され、電子部品と内層の所定の配線パターンとの電気的接続が遮断される。そこで、バックドリル加工では、ドリル加工の深さの制御が重要である。

ドリル加工の深さの制御を容易にすることを目的とする「プリント基板の製造方法及びプリント基板」なる名称の発明が特許文献１（特開２００９−００４５８５号公報）に開示されている。特許文献１のプリント基板の製造方法では、テストパターン層および表面導体層を、多層プリント基板の内層および表層に、夫々予め設けておき、テストパターン層と表面導体層との間に電圧を印加しておき、テストパターン層に向かって、ドリルで穴明け加工を行って、ドリルがテストパターン層に接触した時に生ずる電流の検出によりテストパターン層の深さを測定し、テストパターン層の深さを基準として導体配線層の手前までドリル加工を行う。

特開２００９−００４５８５号公報

上述のとおり、特許文献１に記載されたプリント基板の製造方法では、ドリルがテストパターン層に接触した時に生ずる電流の検出により、テストパターン層の深さを測定している。しかしながら、ドリルとテストパターン層との接触の状態は安定性に欠け、ひいては接触時の抵抗値が極めて不安定であるので、ドリルがテストパターン層に接触したことを電流により検出する特許文献１記載のプリント基板の製造方法では、バックドリル加工におけるドリル加工の深さを適切に決定することが容易でない場合が有る。

また、特許文献１記載のプリント基板の製造方法では、ドリルに電流を通すことが必須であるから、ドリルを保持する穴空け装置（ボール盤）本体が検出電流の経路に含まれることとなる。ドリルとテストパターン層との接触の検出するための電流供給路に穴空け装置本体までが含まれると、ドリルとテストパターン層との接触を検出するための構成が大掛かりとなり、バックドリル加工装置が大規模となるので、プリント基板の製造費が高価となる。このように、特許文献１記載のプリント基板の製造方法には、バックドリル加工におけるドリル加工の深さを適切に決定することが容易でない場合が有り、プリント基板の製造費が高価になるという、解決するべき課題があった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決するために、バックドリル加工におけるドリル加工の深さを適切に決定することが容易であり、プリント基板の製造費を低廉にし易いプリント基板製造方法およびプリント基板の提供を目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明によるプリント基板製造方法およびプリント基板は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）本発明によるプリント基板製造方法は、内層の配線パターンに接続されたスルーホールビアに対しバックドリル加工を施すことにより、該スルーホールビアにおけるスタブの深さを軽減するプリント基板製造方法であって、
前記バックドリル加工をするドリルの径より狭い幅のテストパターンを前記配線パターンと同じ内層に設けておき、バックドリル加工を施す側のプリント基板表面における該テストパターン対応領域から前記スルーホールビアに平行に、該テストパターンの所定点に指向して該ドリルでテストドリル加工を施し、該所定点を挟む該テストパターンの２点間の導通がなくなった時におけるテストドリル穴の深さを基に、前記バックドリル加工の目標深さを決定する
ことを特徴とする。
（２）本発明によるプリント基板は、内層の配線パターンに接続されたスルーホールビアにおけるスタブがバックドリル加工により軽減されているプリント基板であって、前記バックドリル加工をするドリルの径より狭い幅のテストパターンが前記配線パターンと同じ内層に設けてあることを特徴とする。

本発明によれば、バックドリル加工におけるドリル加工の深さを適切に決定することが容易であり、プリント基板の製造費を低廉にし易いプリント基板製造方法およびプリント基板を提供できる。

本発明の一実施の形態であるプリント基板製造方法およびプリント基板の概要を示す概念図である。 図１のプリント基板製造方法におけるテストドリル穴深さを説明する図である。 図１のプリント基板製造方法におけるバックドリル加工の目標深さを説明する図である。 本発明のプリント基板製造方法を適用して、１つの大型プリント基板を複数の子領域に切り分けることにより、複数の小型プリント基板を製造するときのテストパターン領域を例示する図である。

以下、本発明によるプリント基板製造方法およびプリント基板の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明によるプリント基板製造方法およびプリント基板について主に説明するが、かかる方法の一部をコンピュータにより実行可能なプログラムとして実施するようにしても良いし、あるいはそのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。

図において、１は本発明の実施形態であるプリント基板、２は抵抗測定器、３は穴明け加工装置（ボール盤）、４はバックドリル加工用のドリル、５は本発明の別の実施形態であるプリント基板、５ａ，５ｂは子領域、１０ａ，１０ｂはテストパターン領域、１１はテストパターン、１２，１３，１４はスルーホールビア、１２ａ，１３ａ，１４ａは導体メッキ層、１２ｂ，１３ｂは電極、１４ｂはスタブ、１５はテストドリル穴、１７は配線パターン、１９は標準バックドリル穴、ｄはテストドリル穴深さ、ｄ0は標準バックドリル穴の深さ、ｄ1はバックドリル加工の目標深さ、Δｄはバックドリル穴の深さの補正値をそれぞれ示す。

図１（Ａ）は、本発明の実施形態であるプリント基板１に、本発明の実施形態であるプリント基板製造方法を適用するときにおける抵抗測定器２の接続態様を例示する概念図である。図１（Ｂ）は、同図（Ａ）のプリント基板１の断面図である。この図１（Ｂ）の断面図における断面は、２つのスルーホールビア１２及び１３の軸線を通る平面である。図１（Ｃ）は、同図（Ａ），（Ｂ）を参照して本発明の実施形態のプリント基板製造方法を説明するために、その製造方法で用いる穴明け加工装置３を示す概念図である。この穴明け加工装置３には、バックドリル加工用のドリル４が装着されている。このバックドリル加工用のドリル４は、本発明の実施形態のプリント基板製造方法におけるテストドリル加工にも用いられる。

プリント基板１は、図１（Ａ）および図３（Ｂ）では平面図で示してあり、図１（Ｂ）、図２及び図３（Ａ）では断面図で示してある。図２及び図３（Ａ）の断面図における断面は、図１（Ｂ）と同じく、スルーホールビア１２及び１３の軸線を通る平面である。このプリント基板１には、テストパターン１１及び配線パターン１７が設けてある。テストパターン１１及び配線パターン１７は、プリント基板１における同じ内層にある。テストパターン１１の幅は、バックドリル加工およびテストドリ加工で用いるドリル４の径より狭い。

テストパターン１１は、本発明の実施形態のプリント基板製造方法を適用して、テストドリル穴深さｄを求めるために設けてある。バックドリル加工の目標深さｄ1は、テストドリル穴深さｄに基づき決められる。バックドリル加工の目標深さｄ1は、バックドリル加工においてドリル４が配線パターン１７を削ることのない範囲で、できるだけ大きく、ひいてはスタブ１４ｂができるだけ小さくなるように決められる。

本発明の実施形態のプリント基板製造方法では、図１（Ａ）に示すように、抵抗測定器２のリード線２１および２２をプリント基板１における電極１２ｂおよび１３ｂに夫々接続する。電極１２ｂおよび１３ｂはスルーホールビア１２の導体メッキ層１２ａ及びスルーホールビア１３の導体メッキ層１３ａに接続されている。導体メッキ層１２ａ及び１３ａはテストパターン１１の両端にそれぞれ接続されている。図１（Ａ）の状態では、抵抗測定器２で測定される抵抗値はほぼゼロである。

図２に概念的に示すように、穴明け装置３のドリル４の軸をスルーホールビア１２，１３の軸に平行にして、かつ、テストパターン１１の幅方向の中心に指向して、プリント基板１に穴明け加工を施す。テストドリル穴１５が図２に示す深さまで形成されたとき、テストパターン１１が切断され、電極１２ａおよび１３ｂ間の導通が遮断される。このとき、抵抗測定器２はほぼ無限大の抵抗値を示す。ドリル４が金属でなり、その先端に絶縁加工が施されていないときは、図２の状態でもドリル４の回転に応じて、抵抗測定器２で計測される抵抗値が大きく変動する。このように抵抗値が振動的に大きく変動したときには、テストパターン１１は切断されているので、ドリル４を上に引き上げると、抵抗測定器２はほぼ無限大の抵抗値を示す。

このように、ドリル４がテストパターン１１を切断した時は、抵抗測定器２の表示が、ほぼ無限大を示すか、または振動的に大きく変動することにより、判明する。かくして、ドリル４の下げ量から、テストパターン１１を切断した時のドリル加工による穴の深さ、即ちテストドリル穴深さｄが分かる。テストドリル深さｄは、別の深さ測定器により、テストドリル穴１５の深さｄを直接に測定することによっても、知ることができる。

テストパターン１１は、配線パターン１７と同一の内層に設けてあるので、テストドリル穴深さｄに基づき、バックドリル加工の目標深さｄ1を求めることができる。図３（Ａ）に示す標準バックドリル深さｄ0は、多層基板であるプリント基板１における配線パターン１７までの厚みとして、予め計算により求めた値である。図３（Ａ）の上側表面層から配線パターン１７までの間にある絶縁層および導体層の数、それら絶縁層および導体層の厚みから、標準バックドリル深さｄ0を計算する。

図３（Ｂ）に示すドリル４の先端角度ψ、ドリル４の位置精度、ドリル４の先端長さｔのうちの少なくとの１つのデータを基に、テストドリル穴深さｄを補正することにより、バックドリル加工の目標深さｄ1を決定することができる。図３（Ｂ）におけるｓは、テストパターン１１の長さ方向の中心線とテストドリル穴１５の中心とのずれ量を示す。ドリル４の位置精度は、プリント基板１の表面に平行な面であって、テストパターン１１の長さ方向に直交する方向における精度である。ずれ量ｓはドリル４の位置精度に依存する。ずれ量ｓが所定値より大きいときは、ドリル４によるテストドリル穴が図２の深さｄまでにまで深くなっても、ドリル４によって削られるテストパターン１１の範囲がその幅全域にまでは至らないので、テストパターン１１がドリル４によって切断されない。この状態では、テストドリル穴深さｄを測定できず、本発明のプリント基板製造方法は実施できない。したがって、ドリル４の位置精度は、所定精度以上であることが必要である。

前述の特許文献１に記載のプリント基板製造方法では、ドリルとテストパターン層との接触の有無により、ドリルがテストパターン層に到達したか否か、すなわち接触抵抗によりを判定するので、ドリルがテストパターン層に到達したか否かの判定が不安定になることがあった。これに対し、図１、図２および図３を参照して説明した、本発明の実施の形態のプリント基板製造方法では、ドリル４がテストパターン１１を切断した時はテストパターン１１の両端間の抵抗値がほぼゼロからほぼ無限大に変化するか、またはほぼゼロから振動的に変動するので、ドリル４がテストパターン１１を切断したか否かが明確に分かる。したがって、本発明の実施の形態のプリント基板製造方法により、テストドリル穴深さｄが正確に測定でき、このテストドリル穴深さｄを補正することにより、バックドリル加工の目標深さｄ1を正確に決定することができる。すなわち、本発明の実施の形態のプリント基板製造方法の採用により、バックドリル加工におけるドリル加工の深さを適切に決定することが容易である。

また、特許文献１に記載のプリント基板製造方法では、穴明け加工装置やドリルを介した電流をテストパターン層に流すことにより、テストパターン層の深さ（Ｄ１，Ｄ２）を測定する必要があるから、テストパターン層の深さ（Ｄ１，Ｄ２）を測定するための装置が大型化し、高価になった。これに対し、図１、図２および図３を参照して説明した、本発明の実施の形態のプリント基板製造方法では、テストパターン１１の切断の有無は、テストパターン１１にプリント基板１に造り付けられたスルーホールビア１２，１３を介して、抵抗測定器２をテストパターン１１に接続することにより検出できるので、テストドリル穴深さｄ測定のための装置が安価である。したがって、この実施の形態の方法およびプリント基板を採用することにより、プリント基板の製造費を容易に低廉にすることができる。

図４は、大型のプリント基板５の平面図であり、プリント基板５を子領域５ａおよび５ｂに区切り、これら子領域５ａおよび５ｂをプリント基板５から切り分けることにより、２つの小型のプリント基板を製造する場合に、本発明のプリント基板製造方法およびプリント基板において、プリント基板５に形成するテストパターン領域を例示する図である。このように、１つの大型のプリント基板５を子領域５ａおよび５ｂに切り分けることにより、２つの小型プリント基板を製造するとき、プリント基板５における子領域５ａおよび５ｂの外の領域１０ｂにテストパターンを設け、そのテストパターンについて、図１ないし図３を参照して説明した前述のテストドリル加工を行うことによりテストドリル穴深さｄを求め、このテストドリル穴の深さｄを基に、２つの小型プリント基板に共通のバックドリル加工の目標深さｄ1を決定することができる。図４のように、プリント基板５における子領域５ａおよび５ｂの外の領域１０ｂに、両プリント基板に適用できる共通のテストパターンを設けることにより、子領域５ａの内側の領域１０ａにテストパターン領域を設ける場合に比べ、小型のプリント基板用の領域を広く確保できる。

以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。例えば、プリント基板の製造ロットにおける複数のプリント基板についてテストドリル加工を行うことにより取得した複数のテストドリル穴の深さｄの平均を該製造ロットにおける各プリント基板のテストドリル穴の深さとすることにより、より安価にプリント基板を製造することができる。

１ プリント基板
２ 抵抗測定器
３ 穴明け加工装置（ボール盤）
４ バックドリル加工用のドリル
５ プリント基板
５ａ，５ｂ プリント基板５における子領域
１０ａ，１０ｂ テストパターン領域
１１ テストパターン
１２，１３，１４ スルーホールビア
１２ａ，１３ａ，１４ａ 導体メッキ層
１２ｂ，１３ｂ 電極
１４ｂ スタブ
１５ テストドリル穴
１７ 配線パターン
１９ 標準バックドリル穴
ｄ テストドリル穴深さ
ｄ0 標準バックドリル穴の深さ
ｄ1 バックドリル加工の目標深さ
Δｄ バックドリル穴の深さの補正値

Claims (8)

1. 内層の配線パターンに接続されたスルーホールビアに対しバックドリル加工を施すことにより、該スルーホールビアにおけるスタブの深さを軽減するプリント基板製造方法であって、
   前記バックドリル加工をするドリルの径より狭い幅のテストパターンを前記配線パターンと同じ内層に設けておき、バックドリル加工を施す側のプリント基板表面における該テストパターン対応領域から前記スルーホールビアに平行に、該テストパターンの所定点に指向して該ドリルでテストドリル加工を施し、該所定点を挟む該テストパターンの２点間の導通がなくなった時におけるテストドリル穴の深さを基に、前記バックドリル加工の目標深さを決定する
   ことを特徴とするプリント基板製造方法。
2. 前記テストパターンは、各前記内層の配線パターンに対応してそれぞれ設けることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板製造方法。
3. １つの大型プリント基板を複数の子領域に切り分けることにより、複数の小型プリント基板を製造するとき、該大型プリント基板における該子領域の外の領域に前記テストパターンを設け、該テストパターンについて前記テストドリル加工を行うことにより取得した前記テストドリル穴の深さを基に、該複数の小型プリント基板に共通の前記バックドリル加工の目標深さを決定することを特徴とする請求項１または２の何れか一方に記載のプリント基板製造方法。
4. プリント基板の製造ロットにおける複数のプリント基板について前記テストドリル加工を行うことにより取得した複数の前記テストドリル穴の深さの平均を該製造ロットにおける各プリント基板の前記テストドリル穴の深さとすることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のプリント基板製造方法。
5. 前記バックドリル加工の目標深さは、前記ドリルの先端角度、該ドリルの位置精度、該ドリルの先端長さのうちの少なくとの１つのデータを基に、前記テストドリル穴の深さを補正することにより決定することを特徴とする請求項２ないし４のうちの何れかに記載のプリント基板製造方法。
6. 内層の配線パターンに接続されたスルーホールビアにおけるスタブがバックドリル加工により軽減されているプリント基板であって、前記バックドリル加工をするドリルの径より狭い幅のテストパターンが前記配線パターンと同じ内層に設けてあることを特徴とするプリント基板。
7. 前記テストパターンは、各前記内層の配線パターンに対応してそれぞれ設けてあることを特徴とする請求項６に記載のプリント基板。
8. 複数の小型プリント基板とするべく複数の子領域にそれぞれ切り分けられるプリント基板であって、前記テストパターンが前記子領域の外の領域に設けてあることを特徴とする請求項６または７の何れか一方に記載のプリント基板。
   

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