JP2015119098A - 配線板及び配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板が絶縁基板から剥離しにくくすること。【解決手段】配線板は、絶縁基板の表面に、第１の金属板を有するとともに、絶縁基板の裏面に第２の金属板３１を有する。第１の金属板と第２の金属板３１は、層間接続部によって接続されている。絶縁基板には、厚み方向に貫通する基材貫通孔が設けられている。第１の金属板には、基材貫通孔と対向して厚み方向に貫通する貫通孔が設けられている。第２の金属板３１には、複数の検査用貫通孔３３が設けられている。複数の検査用貫通孔３３に囲まれる領域には、凸部３２が設けられている。第２の金属板３１に凸部３２及び検査用貫通孔３３を形成するときには、検査用貫通孔３３を形成した後に、孔用金型５０によるプレス加工によって凸部３２が形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、絶縁基板に設けられた第１の金属板と第２の金属板を層間接続部で導電した配線板の製造方法に関する。

絶縁基板の両面に金属板を設けて、それぞれの金属板を層間接続した配線板としては、例えば、特許文献１に記載の基板が知られている。
図９に示すように、特許文献１に記載の基板１００は、セラミックプレート１０１の両面に、金属プレート１０２，１０３が設けられている。セラミックプレート１０１には、スルーホール１０４が形成されている。また、金属プレート１０２にも、セラミックプレート１０１のスルーホール１０４と対向してスルーホール１０５が設けられている。金属プレート１０２に設けられたスルーホール１０５の周縁は、セラミックプレート１０１のスルーホール１０４に向けて屈曲している。そして、基板１００は、スルーホール１０４，１０５に充填された半田によって両金属プレート１０２，１０３が接続されている。特許文献１の基板１００では、スルーホール１０４を形成したセラミックプレート１０１に金属プレート１０２，１０３を接合した後に、金属プレート１０２にエッチングでスルーホール１０５を形成した後、スルーホール１０５よりも径の大きな円柱状部材１０６をスルーホール１０５に挿入することでスルーホール１０５の周縁を屈曲させている。スルーホール１０５の周縁を屈曲させることで、半田を位置決めしやすくしている。

特開２００１−２８４８００号公報

ところで、特許文献１のように、金属プレート１０２を加工する場合、スルーホール１０５の周辺には円柱状部材１０６によってセラミックプレート１０１に向けた力が作用する。一方、金属プレート１０２では、円柱状部材１０６によって押圧される場所から離れるほど、セラミックプレート１０１から離間する方向への力が作用し、この力により金属プレート１０２がセラミックプレート１０１から剥離するおそれがある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属板が絶縁基板から剥離しにくい配線板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する配線板の製造方法は、絶縁基板の表面に設けられた第１の金属板と、前記絶縁基板の裏面に設けられるとともに凸部が形成された第２の金属板とを有し、前記第１の金属板と前記凸部とを対向させた配線板の製造方法であって、前記第２の金属板に、複数の金属板貫通孔を形成する第１の工程と、前記第２の金属板に、前記複数の金属板貫通孔に対して１つの凸部を形成する第２の工程と、前記凸部が前記絶縁基板と対向するように前記第１の金属板と前記第２の金属板とを前記絶縁基板に設ける第３の工程と、を含むことを要旨とする。

これによれば、第２の金属板に金属板貫通孔及び凸部を形成した後、すなわち、第２の金属板を加工した後に、第１の金属板と第２の金属板が絶縁基板に設けられる。金属板を加工した後に絶縁基板に設けることで、絶縁基板に設けられた状態の金属板を加工する必要がなく、金属板の加工に伴い、金属板が絶縁基板から剥離することがない。

上記配線板の製造方法について、前記凸部と前記第１の金属板との間に導電材を充填して前記第１の金属板と前記第２の金属板の層間接続部を形成する第４の工程を含むことが好ましい。

これによれば、第１の金属板と第２の金属板が絶縁基板に設けられた状態で層間接続部を形成するため、層間接続部を形成しやすい。
上記配線板の製造方法について、前記第１の工程において、前記複数の金属板貫通孔は前記凸部の基端となる位置に形成されることが好ましい。

これによれば、凸部を形成するときに、金属板貫通孔によって第２の金属板の剛性が低下しているため、凸部を形成しやすい。
上記配線板の製造方法について、前記第１の工程において、前記金属板貫通孔は、プレスして形成されることが好ましい。

これによれば、容易に金属板貫通孔を形成することができる。
上記配線板の製造方法について、前記金属板貫通孔は、導電材の充填状態を確認する検査用貫通孔又はガス抜き用貫通孔であることが好ましい。

これによれば、導電材が十分に充填されたか否かを確認することができる。また、層間接続部を形成するときに生じるガスを排出することができる。
上記配線板の製造方法について、前記層間接続部を形成する前記凸部は複数形成され、前記第２の金属板の端部とは異なる領域にも前記凸部が形成されることが好ましい。

これによれば、層間接続部が複数形成されるので、絶縁基板から第１の金属板又は第２の金属板が剥がれ難い。

本発明によれば、金属板が絶縁基板から剥離しにくい。

（ａ）は第１の実施形態における配線板の一部を破断して示す第１の金属板側の平面図、（ｂ）は第１の実施形態における配線板の断面図を示す（ａ）の１ｂ−１ｂ線断面図、（ｃ）は第１の実施形態における配線板の一部を破断して示す第２の金属板側の平面図。 （ａ）は第１の実施形態における第２の金属板の平面図、（ｂ）は凸部と検査用貫通孔を拡大して示す拡大図。 （ａ）は第１の実施形態における孔用金型の斜視図、（ｂ）は第１の実施形態における凸用金型の斜視図。 （ａ）〜（ｄ）は第１の実施形態における第２の金属板に検査用貫通孔及び凸部を形成する工程を示す概要図。 （ａ）及び（ｂ）は第１の実施形態における第１の金属板に折曲がり部を形成する工程を示す概要図。 第１の実施形態における配線板の製造工程を説明するための概要図。 第１の実施形態における配線板の製造工程を説明するための概要図。 第２の実施形態における配線板を示す断面図。 従来技術を示す基板の断面図。

（第１の実施形態）
以下、配線板の第１の実施形態について説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、配線板１０は、厚銅基板を用いて構成されている。配線板１０は、絶縁基板１１の表面１１ａに、第１の金属板２１（銅板）を有するとともに、絶縁基板１１の裏面１１ｂに第２の金属板３１（銅板）を有する。絶縁基板１１は、例えば、ガラスエポキシ樹脂基板が用いられる。第１の金属板２１と第２の金属板３１は、接着剤によって絶縁基板１１に接合されている。第１の金属板２１及び第２の金属板３１は、所望の形状にパターニングされ、電流経路となる。

第１の金属板２１と第２の金属板３１は、層間接続部４１によって接続されている。絶縁基板１１には、厚み方向に貫通する基材貫通孔１３が設けられている。第１の金属板２１には、基材貫通孔１３と対向して厚み方向に貫通する貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２の径は、基材貫通孔１３の径よりも小さい。貫通孔２２の周縁は、基材貫通孔１３に向けて折り曲げられており、これにより、絶縁基板１１の表面１１ａ側から裏面１１ｂ側（第２の金属板３１側）に向けて折り曲がる折曲がり部２３が構成されている。

第２の金属板３１には、絶縁基板１１の裏面１１ｂ側から表面１１ａ側（第１の金属板２１側）へ突出する凸部３２が設けられている。凸部３２は、円形状の底部３２ａと、底部３２ａの周縁に設けられた円筒状の筒部３２ｂとを有している。凸部３２は、その外周面が絶縁基板１１における基材貫通孔１３の内面と対向して設けられている。凸部３２は、基材貫通孔１３及び貫通孔２２に挿入されている。これにより、凸部３２は、第１の金属板２１における貫通孔２２の内周面と対向している。凸部３２は、折曲がり部２３とともに基材貫通孔１３の内面を覆っている。

第２の金属板３１には、厚み方向に貫通する金属板貫通孔としての円形状の検査用貫通孔３３が、基材貫通孔１３に対向して設けられている。検査用貫通孔３３は、検査用貫通孔３３の軸方向が凸部３２の軸方向に対して傾斜する状態に設けられている。検査用貫通孔３３は、基材貫通孔１３と連通している。検査用貫通孔３３は、四箇所に設けられており、凸部３２を囲むように設けられている。検査用貫通孔３３は、凸部３２の基端（凸部３２の周縁）となる位置に設けられている。

そして、折曲がり部２３と凸部３２は、層間接続部４１によって接続されている。層間接続部４１は、貫通孔２２、基材貫通孔１３及び検査用貫通孔３３のそれぞれに充填された半田である。折曲がり部２３と凸部３２との間にも半田が充填され、層間接続部４１によって折曲がり部２３と凸部３２が接続されている。

なお、図１では、説明の便宜上、配線板１０に設けられる一つの層間接続部４１のみを図示して説明したが、配線板１０には、配線板１０の端部に加え、端部と異なる領域にも層間接続部４１が設けられている。

次に、本実施形態の配線板１０の製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の金属板３１に複数の検査用貫通孔３３を形成する。第２の金属板３１の検査用貫通孔３３は、金型によってプレス加工される。

図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、第２の金属板３１に検査用貫通孔３３をプレス加工するための孔用金型５０は、孔形成金型５１と、支持金型５５とを有している。孔形成金型５１は、柱状の支持部５２の一面に、円柱状の孔形成用突起５３を有している。孔形成用突起５３の数は、任意に設定することができ、第２の金属板３１に形成する検査用貫通孔３３の数に合わせて設定される。本実施形態では、各層間接続部４１に対応する四つの孔形成用突起５３を一組として、四組の孔形成用突起５３が設けられている。支持金型５５は、一組の孔形成用突起５３を囲む領域に対応した凹部５４を四箇所に有している。

そして、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２の金属板３１を、支持金型５５に載置する。次に、孔形成金型５１で第２の金属板３１をプレスすると、各孔形成用突起５３によって第２の金属板３１が打ち抜かれ、その打ち抜いた位置に検査用貫通孔３３が形成される（第１の工程）。

次に、第２の金属板３１に凸部３２を形成する。第２の金属板３１の凸部３２は、金型によってプレス加工される。
図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、第２の金属板３１に凸部３２をプレス加工するための凸用金型６０は、凸形成金型６１と支持金型６５とを有している。凸形成金型６１は、柱状の支持部６２の一面に、円柱状の凸部用突起６３を有している。凸部用突起６３は、層間接続部４１に対応して一つずつ設けられている。凸部用突起６３の直径は、底部３２ａの内端面（第２の金属板３１における絶縁基板１１の接合面とは反対側の面）の直径と同一になっている。支持金型６５には、凸部用突起６３に対応して凹部６４が形成されている。

そして、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、第２の金属板３１を支持金型６５に載置する。次に、凸部用突起６３の先端縁が複数の検査用貫通孔３３に沿うように、凸形成金型６１で検査用貫通孔３３に囲まれる領域をプレスすると、４つの検査用貫通孔３３に対して１つの凸部３２が形成される（第２の工程）。

検査用貫通孔３３を形成した後に、凸部３２をプレス加工しているため、検査用貫通孔３３は、変形している。具体的にいえば、第２の金属板３１は、凸形成金型６１によってプレスされると、変形して、伸張する。このため、凸部３２を形成した後に検査用貫通孔３３を形成する場合に比べて、検査用貫通孔３３が歪む。本実施形態において、検査用貫通孔３３は、その軸方向が凸部３２の軸方向に対して傾斜するように変形する。

次に、第１の金属板２１に折曲がり部２３を形成する。
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の金属板２１に、貫通孔２２を形成する。この貫通孔２２は、プレス加工や、エッチングなど、どのような方法で形成されていてもよい。この貫通孔２２に、貫通孔２２の直径よりも直径の大きい円柱状部材６９を挿入することで、貫通孔２２の周縁が折れ曲がり、折曲がり部２３が形成される。

次に、絶縁基板１１に第１の金属板２１及び第２の金属板３１を接合する。
図６に示すように、絶縁基板１１の表面１１ａに第１の金属板２１を接合するとともに、絶縁基板１１の裏面１１ｂに第２の金属板３１を接合する。このとき、絶縁基板１１の基材貫通孔１３に折曲がり部２３が挿入され、凸部３２が第１の金属板２１の貫通孔２２に挿入されるように位置決めを行う。第１の金属板２１と第２の金属板３１の絶縁基板１１への接合は、絶縁基板１１と第１の金属板２１との間及び絶縁基板１１と第２の金属板３１との間に接着剤を塗布するとともに、第１の金属板２１及び第２の金属板３１を絶縁基板１１に向けて加圧することで行われる（第３の工程）。

図７に示すように、第１の金属板２１における貫通孔２２及びその周囲に、導電材としての半田ペースト２８を塗布する。この半田ペースト２８の塗布は、基材貫通孔１３での半田ペースト２８の塗布領域以外の領域はメタルマスクで覆った状態で行われる。つまり、第１の金属板２１における絶縁基板１１との接合面とは反対側の面は平坦であり、凹凸のない銅板表面を確保しており、所望の領域に半田ペースト２８を印刷することができる。また、当該半田ペースト２８の塗布工程において、電子部品の配置領域においても、半田ペースト２８を塗布する。

そして、塗布された半田ペースト２８を、炉において加熱することにより、流動性を有する半田が貫通孔２２、基材貫通孔１３、検査用貫通孔３３に流入していく。そして、半田が硬化することで、基材貫通孔１３の内部に層間接続部４１が形成される（第４の工程）。これにより、第１の金属板２１と第２の金属板３１が層間接続部４１によって導電された配線板１０が製造される。

次に、本実施形態における配線板１０の製造方法の作用について説明する。
第１の金属板２１及び第２の金属板３１を加工した後に、それぞれの金属板２１，３１を絶縁基板１１に接合している。このため、絶縁基板１１に金属板２１，３１が接合された状態で、金属板２１，３１を加工する必要がない。

また、第２の金属板３１に凸部３２を形成する前に、検査用貫通孔３３を形成している。検査用貫通孔３３を形成することで、この検査用貫通孔３３が変形を許容する領域となり、第２の金属板３１の剛性が低下する。第２の金属板３１の剛性が低下することで、凸部３２を形成するときに、第２の金属板３１が変形しやすい。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）絶縁基板１１に金属板２１，３１が接合された状態で、金属板２１，３１を加工する必要がないため、加工に伴い絶縁基板１１から金属板２１，３１から剥離することがない。

（２）凸部３２を形成するときに、検査用貫通孔３３が設けられていることで第２の金属板３１が変形しやすく、凸形成金型６１（凸部用突起６３）にかかる負荷が少ない。このため、凸形成金型６１の摩耗が抑えられ、凸形成金型６１の寿命が短くなりにくい。

（３）また、検査用貫通孔３３は、凸部３２の基端となる位置に設けられているため、検査用貫通孔３３によって第２の金属板３１の剛性が低下しており、凸部３２を形成しやすい。

（４）また、検査用貫通孔３３が、凸部３２の基端となる位置に設けられていることで、検査用貫通孔３３が、層間接続部４１に埋まりにくく、検査用貫通孔３３による半田の充填状態の検査を阻害しにくい。

（５）検査用貫通孔３３は、凸部３２を形成する前に、孔形成金型５１によって形成されている。凸部３２を形成した後に、検査用貫通孔３３を形成すると、凸部３２が形成され、屈曲した部分に検査用貫通孔３３を形成することになり、孔形成金型５１が摩耗しやすい。検査用貫通孔３３を凸部３２よりも先に形成することで、平坦な第２の金属板３１に検査用貫通孔３３を形成することができる。このため、孔形成金型５１が摩耗しにくく、孔形成金型５１の寿命が短くなりにくい。

（６）検査用貫通孔３３によって、第１の金属板２１と第２の金属板３１の接合不良を判定することができる。具体的にいえば、検査用貫通孔３３内に、半田が充填されていない場合、検査用貫通孔３３を通して半田を視認することができない。これにより、接合不良であると判断することができる。

（７）特許文献１に記載の基板１００の場合、セラミックプレート１０１に金属プレート１０２が接合された状態で、円柱状部材１０６をスルーホール１０５に挿入するため、金属プレート１０２の剥離を抑制するために、円柱状部材１０６のプレス圧を小さくする必要がある。一方、本実施形態では、第１の金属板２１に折曲がり部２３を形成するときに、絶縁基板１１からの剥離を考慮する必要がないため、プレス圧を小さくする必要がない。

（８）凸部３２を形成するときには既に検査用貫通孔３３が設けられている。このため、凸部３２を形成するときに凸部３２における金属板３１を伸ばして、検査用貫通孔３３の軸方向を凸部３２の軸方向に対して傾斜させることができる。この場合、検査用貫通孔３３に充填された半田を配線板１０の厚み方向に対して傾斜させることができるので、絶縁基板１１から第２の金属板３１を剥がれ難くすることができる。

（９）凸部３２は複数形成されているため、層間接続部４１が複数形成される。このため、絶縁基板１１から第１の金属板２１又は第２の金属板３１が剥がれ難い。
（第２の実施形態）
以下、配線板の第２の実施形態について説明する。

図８に示すように、本実施形態の配線板７０は、絶縁基板１１の周縁に層間接続部７１を有する。第１の金属板７２には、絶縁基板１１の周縁を覆うように折れ曲がる折曲がり部７３が設けられている。第２の金属板８１には、折曲がり部７３とともに絶縁基板１１の周縁を覆うように突出する凸部８２が設けられている。凸部８２は、絶縁基板１１における周縁と対向している。凸部８２の基端には、第２の金属板８１の厚み方向に貫通する検査用貫通孔３３が設けられている。折曲がり部７３と凸部８２との間及び検査用貫通孔３３には、半田が充填され、これにより層間接続部７１が構成されている。

第２の金属板８１に凸部８２を形成する際には、凸部８２よりも先に検査用貫通孔３３を形成する。第２の実施形態の配線板７０についても、第１の実施形態に記載の配線板１０と同様な効果を得ることができる。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○検査用貫通孔３３は、ドリルや、エッチングなどで形成されてもよい。
○金属板貫通孔は、検査用貫通孔３３以外でもよい。すなわち、接合不良の判定用ではなく、例えばガス抜き孔であってもよい。ガス抜き孔の場合、半田付け時のガスを抜くことができる。

○銀ペーストなど他の導電材を用いて層間接続部４１を形成してもよい。
○第２の金属板３１，８１の凸部３２，８２は、第２の金属板３１，８１の端部にのみ設けられていてもよいし、第２の金属板３１，８１の端部以外の領域にのみ設けられていてもよい。

○第１の実施形態では、第２の金属板３１を加工した後に、第１の金属板２１を加工したが、第１の金属板２１と加工した後に、第２の金属板３１を加工してもよい。
○検査用貫通孔３３及び凸部３２，８２の形状は、円形状以外の、多角形状などであってもよい。

○接着剤は、塗布するものではなく、予め絶縁基板１１の面に接着剤層が形成されて加熱によって接着剤層が液化するものでもよい。
○層間接続部４１，７１は設けられていなくてもよい。

○検査用貫通孔３３は、凸部３２の軸方向に対して傾斜していなくてもよい。
○検査用貫通孔３３は、凸部３２の基端以外に設けられていてもよい。
○凸部３２は、単数設けられていてもよい。

○凸部３２は、プレス加工以外の方法で形成されてもよい。

１０，７０…配線板、１１…絶縁基板、１１ａ…表面、１１ｂ…裏面、１３…基材貫通孔、２１，７２…第１の金属板、２２…貫通孔、２８…半田ペースト、３１，８１…第２の金属板、３２，８２…凸部、３３…検査用貫通孔、４１，７１…層間接続部、５０…孔用金型、６０…凸用金型。

本発明は、絶縁基板に設けられた第１の金属板と第２の金属板を層間接続部で導電した配線板及び該配線板の製造方法に関する。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属板が絶縁基板から剥離しにくい配線板及び該配線板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する配線板の製造方法は、絶縁基板の表面に設けられた第１の金属板と、前記絶縁基板の裏面に設けられるとともに凸部が形成された第２の金属板とを有し、前記第１の金属板と前記凸部とを対向させた配線板の製造方法であって、前記第２の金属板に、複数の金属板貫通孔を形成する第１の工程と、前記第２の金属板に、前記複数の金属板貫通孔に対して１つの凸部を形成することにより、前記複数の金属板貫通孔の軸方向を前記凸部の軸方向に対して傾斜させる第２の工程と、前記凸部が前記絶縁基板と対向するように前記第１の金属板と前記第２の金属板とを前記絶縁基板に設ける第３の工程と、を含むことを要旨とする。

これによれば、層間接続部が複数形成されるので、絶縁基板から第１の金属板又は第２の金属板が剥がれ難い。
また、上記課題を解決する配線板は、絶縁基板の表面に設けられた第１の金属板と、前記絶縁基板の裏面に設けられるとともに凸部が形成された第２の金属板とを有し、前記第１の金属板と前記凸部とを対向させた配線板であって、前記第２の金属板に、複数の金属板貫通孔が形成されており、前記複数の金属板貫通孔に対して１つの凸部が形成されており、前記複数の金属板貫通孔の軸方向が前記凸部の軸方向に対して傾斜しており、前記凸部が前記絶縁基板と対向するように前記第１の金属板と前記第２の金属板とが前記絶縁基板に設けられていることを要旨とする。

Claims (6)

1. 絶縁基板の表面に設けられた第１の金属板と、前記絶縁基板の裏面に設けられるとともに凸部が形成された第２の金属板とを有し、前記第１の金属板と前記凸部とを対向させた配線板の製造方法であって、
   前記第２の金属板に、複数の金属板貫通孔を形成する第１の工程と、
   前記第２の金属板に、前記複数の金属板貫通孔に対して１つの凸部を形成する第２の工程と、
   前記凸部が前記絶縁基板と対向するように前記第１の金属板と前記第２の金属板とを前記絶縁基板に設ける第３の工程と、を含むことを特徴とする配線板の製造方法。
2. 前記凸部と前記第１の金属板との間に導電材を充填して前記第１の金属板と前記第２の金属板の層間接続部を形成する第４の工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の配線板の製造方法。
3. 前記第１の工程において、前記複数の金属板貫通孔は前記凸部の基端となる位置に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線板の製造方法。
4. 前記第１の工程において、前記金属板貫通孔は、プレスして形成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の配線板の製造方法。
5. 前記金属板貫通孔は、導電材の充填状態を確認する検査用貫通孔又はガス抜き用貫通孔であることを特徴とする請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の配線板の製造方法。
6. 前記層間接続部を形成する前記凸部は複数形成され、前記第２の金属板の端部とは異なる領域にも前記凸部が形成されることを特徴とする請求項２〜請求項５のうちいずれか一項に記載の配線板の製造方法。