JP2014099543A - プリント基板およびプリント基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも1つの貫通孔が設けられた絶縁基板と、絶縁基板の両面に形成された導体パターン層と、貫通孔の内壁と絶縁基板の両面に形成された導体パターン層とを被覆する第1の金属めっき層と、貫通孔中に第1の金属めっき層と密着して配置された金属製の熱伝導部材と、絶縁基板の両面に、導体パターン層と熱伝導部材の端面とを連続被覆して形成された第2の金属めっき層とを備えるプリント基板を用いる。
【選択図】図1
Description
図7は、熱伝導部材115を挿入したプリント基板110の断面図である。図8は、図7のプリント基板110の製造工程を示す断面図である。
本発明は、斯かる実情に鑑み、振動環境下においても絶縁基板の貫通孔に挿入された熱伝導部材が貫通孔内に安定的に保持されるプリント基板およびプリント基板の製造方法を提供しようとするものである。
絶縁基板の両面に形成された導体パターン層と、
貫通孔の内壁と絶縁基板の両面に形成された導体パターン層とを被覆する第1の金属めっき層と、
貫通孔中に第1の金属めっき層と密着して配置された金属製の熱伝導部材と、
絶縁基板の両面に、導体パターン層と熱伝導部材の端面とを連続被覆して形成された第2の金属めっき層とを備えることを特徴とする。
絶縁基板と導体層とを貫通する貫通孔を少なくとも1つ形成し、
貫通孔の内壁と導体層の表面とを被覆する第1の金属めっき層を形成し、
貫通孔から突出する形状を有する金属製の熱伝導部材を貫通孔に挿入し、
熱伝導部材を、熱伝導部材の軸方向にプレス加工して、貫通孔の内壁に形成された第1の金属めっき層と熱伝導部材とを密着させ、
絶縁基板の表面に露出する第1の金属めっき層と熱伝導部材の端面とを連続して被覆する第2の金属めっき層を、絶縁基板の両面にそれぞれ形成し、
積層して形成された導体層、第1の金属めっき層および第2の金属めっき層の一部を除去して、回路パターンを形成することを特徴とする。
1.本発明の実施の形態
(1−1)プリント基板の構成
図1は、本発明にかかるプリント基板10の断面構造を示す断面図である。図1に示すように、プリント基板10は、絶縁基板11と、導体パターン層12と、貫通孔13と、第1の金属めっき層であるスルーホールめっき層14と、熱伝導部材15と、第2の金属めっき層である表面めっき層16とを備える。プリント基板10の表面には、半導体部品等の電子部品(図示せず)が実装される。
スルーホールめっき層14は、例えば銅からなり、無電解銅めっきにより形成される。
スルーホールめっき層14は、銅以外の金属材料、例えばコバルト(Co)、ニッケルもしくは銀等、またはこれら金属材料を主体とする合金等であってもよい。スルーホールめっき層14の厚みは、20μm以上40μm以下であることが好ましい。
なお、金属材料同士の界面には大きな摩擦力が生じ、同種の金属同士の界面にはさらに大きな摩擦力が生じる。金属材料同士は結合しやすく、同種の金属材料同士は異種の金属材料同士と比較してより結合しやすいためである。このため、熱伝導部材15は、スルーホールめっき層14と同種の金属材料で形成されることがより好ましい。熱伝導部材15が貫通孔13内でより安定的に保持されるからである。
図2(a)〜図2(f)は、図1のプリント基板10の製造工程を示す断面図である。プリント基板10は、以下のようにして製造される。
まず、絶縁基板11の両面に、例えば銅箔を貼り付けることにより導体層12aを設ける。導体層12aは、パターン形成前の一様な層である。この後、絶縁基板11および導体層12aを貫通する貫通孔13を形成する(図2(a))。貫通孔13は、切削ドリル加工や打ち抜き加工等によって形成される。次に、貫通孔13の内壁の表面と絶縁基板11の両面に設けられた導体層12aの表面とに、スルーホールめっき層14を形成する(図2(b))。
本発明のプリント基板10は、絶縁基板11の代わりに、図3で示すような、絶縁層21aと導体層(内層)21bとが積層された多層構造の絶縁基板21を備えてもよい。絶縁基板21の絶縁層11aは、FR−4からなることが好ましい。図4は、変形例のプリント基板10の断面写真である。
条件1では、次のようにしてプリント基板を作製した。
まず、厚さ1.0mmの絶縁基板の両面に、導体層である厚さ35μmの銅(Cu)箔層を貼り付けた。なお、絶縁基板として、図3で示すような、FR−4からなる絶縁層と銅からなる導体層(内層)とが積層された多層基板を用いた。両面に導体層が設けられた絶縁基板に、切削ドリル加工によって直径5.05mmの貫通孔を形成した。導体層の表面と貫通孔の内壁とに、無電解めっきにより、銅からなる厚さ25μmのスルーホールめっき層を設けた。
貫通孔に圧入された銅ピンの端面とスルーホールめっき層の表面とに、無電解めっきにより、銅からなる厚さ15〜40μmの表面めっき層を形成した。最後に、積層して形成された導体層、スルーホールめっき層および表面めっき層の一部をエッチング処理により除去して回路パターンを形成し、プリント基板を得た。
条件2では、次のようにしてプリント基板を作製した。
まず、厚さ1.0mmのFR−4からなる絶縁基板の両面に、導体層である厚さ35μmの銅層を貼り付けた。なお、絶縁基板として、図1で示すような、絶縁層(FR−4)のみからなる単層基板を用いた。両面に導体層が設けられた絶縁基板に、切削ドリル加工によって直径5.05mmの貫通孔を形成した。次に、貫通孔内に、熱伝導部材である条件1と同様の銅ピンを挿入し、銅ピンをプレス加工して貫通孔内に銅ピンを圧入した。
上述のようにして得たプリント基板のそれぞれについて、以下のような各試験を行い、銅ピンの保持状態を評価した。
(a)振動試験
プリント基板を振動試験機にて振動させ、目視および実体顕微鏡にて銅ピンの状態を確認した。まず、プリント基板を動電式振動試験装置(IMV株式会社製、動電式振動試験装置VS−2000A−140)にセットして、プリント基板をX・Y軸方向(水平方向)に振動させる振動試験を行った後、プリント基板をZ軸方向(鉛直方向)に振動させる振動試験を行った。振動試験では、条件1または条件2で作製したプリント基板をそれぞれ5サンプルずつ(条件1:サンプル1−1〜サンプル1−5、条件2:サンプル2−1〜サンプル2−5)準備して評価を行った。
加振周波数:10Hz〜150Hz
加速度:2G
加振方向:X方向、Y方向およびZ方向
試験時間:各方向それぞれ2時間
上述の各条件で作製したプリント基板を、プリント基板の貫通孔に圧入された銅ピンの軸方向(プリント基板の厚さ方向)に切断し、金属顕微鏡を使用して銅ピンと回路パターンを観察した。断面観察試験では、条件1または条件2で作製したプリント基板をそれぞれ5サンプルずつ(条件1:サンプル1−1〜サンプル1−5、条件2:サンプル2−1〜サンプル2−5)準備して評価を行った。
上述の各条件で作製したプリント基板の銅ピン部分に、押出試験機(株式会社島津製作所製、万能試験機AG−1kNX)にて銅ピンの軸方向に圧力をかけ、銅ピンがプリント基板から落下した際の圧力を測定した。押出試験では、条件1または条件2で作製したプリント基板をそれぞれ5サンプルずつ(条件1:サンプル1−1〜サンプル1−5、条件2:サンプル2−1〜サンプル2−5)準備して評価を行った。
以下の表1に、プリント基板の評価結果を示す。
図6(a)および図6(b)は、断面観察試験により確認したサンプル1−1およびサンプル2−1それぞれの銅ピン挿入部分の断面を示す写真である。
銅ピン挿入部分の断面観察試験において、本発明のプリント基板では、銅ピンとスルーホールめっき層と表面めっき層との境界に隙間が形成されていなかった。一方、条件2により作製したプリント基板では、回路パターンと銅ピンとの間に隙間が確認された。
11,21,111・・・絶縁基板
12,112・・・導体パターン層
12a,112a・・・導体層
13,113・・・貫通孔
14・・・スルーホールめっき層(第1の金属めっき層)
15,115・・・熱伝導部材
16・・・表面めっき層(第2の金属めっき層)
17,117・・・プレス金型
20・・・回路パターン
21a・・・絶縁層
21b・・・内層
Claims (6)
- 少なくとも1つの貫通孔が設けられた絶縁基板と、
前記絶縁基板の両面に形成された導体パターン層と、
前記貫通孔の内壁と前記絶縁基板の両面に形成された前記導体パターン層とを被覆する第1の金属めっき層と、
前記貫通孔中に前記第1の金属めっき層と密着して配置された金属製の熱伝導部材と、
前記絶縁基板の両面に、前記導体パターン層と前記熱伝導部材の端面とを連続被覆して形成された第2の金属めっき層と、
を備えるプリント基板。 - 互いに密着する前記第1の金属めっき層の表面と前記熱伝導部材の表面とが、同種の金属材料で形成された
請求項1に記載のプリント基板。 - 前記第1の金属めっき層の表面と前記熱伝導部材の表面とが、銅で形成された
請求項2に記載のプリント基板。 - 前記第1の金属めっき層全体と前記熱伝導部材全体とが、銅で形成された
請求項3に記載のプリント基板。 - 絶縁基板の両面に導体層を形成し、
前記絶縁基板と前記導体層とを貫通する貫通孔を少なくとも1つ形成し、
前記貫通孔の内壁と前記導体層の表面とを被覆する第1の金属めっき層を形成し、
前記貫通孔から突出する形状を有する金属製の熱伝導部材を該貫通孔に挿入し、
前記熱伝導部材を、該熱伝導部材の軸方向にプレス加工して、前記貫通孔の内壁に形成された前記第1の金属めっき層と該熱伝導部材とを密着させ、
前記絶縁基板の表面に露出する前記第1の金属めっき層と前記熱伝導部材の端面とを連続して被覆する第2の金属めっき層を、該絶縁基板の両面にそれぞれ形成し、
積層して形成された前記導体層、前記第1の金属めっき層および前記第2の金属めっき層の一部を除去して、回路パターンを形成する、
プリント基板の製造方法。 - 前記熱伝導部材の体積が、該熱伝導部材が挿入される前の該貫通孔の容積に対して101%以上110%以下である
請求項5に記載のプリント基板の製造方法。
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