JP2016207916A - プリント基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大電流を通電するパワー系回路と小電流を通電する制御回路や信号回路とをエッチング処理により形成することを可能ならしめたプリント基板を提供すること。【解決手段】厚銅箔４１をエッチング処理して電流値の大きさに応じた大、中、小の肉厚の３つの回路部４４ａ、４４ｂ、４４ｃを備える導体回路要素４４と、同様に肉厚の異なる３つの回路部５１ａ、５１ｂ、５１ｃを備える導体回路要素５１を設け、これら回路要素４４、５１を接着材２５と熱硬化性樹脂材２６とをもって絶縁基板２０に加熱圧着し、回路要素の大、中の肉厚の回路部を熱硬化性樹脂材２６に埋設させて３つの回路部の表面高さを均一化し、その後、再度エッチング処理して３つの電流値の電流を各別に通電させる３つの回路部を有する導体回路２１、２２を形成した構成としてある。【選択図】図１９

Description

本発明は、一つの絶縁基板の面上に、通電する電流の電流値に応じた肉厚の複数の回路部を有する導体回路をエッチング形成してなるプリント基板に関する。

従来から一般的に、大電流のパワー系回路を設けたプリント基板と、電流の少ない制御回路などを設けたプリント基板とは２枚の基板に分けた構成のものが広く知られている。
ただし、パワー系回路と制御回路とを備えたプリント基板が既に提案されている。

図２０は、パワー系回路と制御回路とを備えたプリント基板の従来例として示した部分図、図２１は図２０上のＡ−Ａ線断面図である。
これらの図面に示すように、このプリント基板は、ガラスエポキシ材などからなる絶縁基板１０の面上に、銅または銅合金よりなる金属バー１１がパワー系回路となる導電路として設けてあり、また、このプリント基板には、小電流の制御回路が銅箔のエンチングパターン１２として配設されている。

また、上記した金属バー１１はパワー系回路のスルーホール部をなすバーリング加工部１１ａが絶縁基板１０のぬき孔１０ａに挿入されており、さらに、金属バー１１に設けられた突起部１１ｂが絶縁基板１０のぬき孔１０ｂに挿入されている。

そして、金属バー１１の突起部１１ｂが絶縁基板１０の裏面に設けられたエッチングパターン１３にはんだ付けされることで、金属バー１１が絶縁基板１０の面上に固着されている。
なお、バーリング加工部１１ａの内径面には、パワー回路部品の端子部を螺合させて接合するネジが挿入されるようになっている。

特開平５−１６７２０７号公報

導体回路をエッチング処理で形成するプリント基板は銅箔の厚みが、例えば、７０μｍや１０５μｍとエッチング可能な厚さに制限されるため、導体回路の断面積の大きいパワー系回路を備えることが困難となっているが、金属バー１１を備えた上記のプリント基板はこの問題を解決している。
すなわち、パワー系回路と制御回路とを１枚の絶縁基板上に備えることができ、プリント基板の組み込みスペースの縮小化と組み込み工数の削減などに有利な回路基板となっている。

ところが、金属バー１１を備えるプリント基板は、エッチング処理による導体回路の形成の他に、銅または銅合金の資材を使って金属バー１１を作成した上、この金属バー１１を絶縁基板１０に固着させなければならない。
したがって、このようなプリント基板は、金属バー１１の作成作業と金属バー１１である部品の増加に加え、プリント基板の製造コストがアップすると言う問題がある。

そこで本発明では、上記した実情に鑑み、大電流を通電するパワー系回路と小電流を通電する制御回路や信号回路などをエッチング処理により形成することを可能ならしめ、構成の簡単化と製造コストの低廉化を図ったプリント基板を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明では第１の発明として、一つの絶縁基板の板面上に、電流値の異なる複数の電流を各々通電する複数の導体回路を備えたプリント基板において、通電する電流の電流値の大きいものから小さいものの順序で厚銅箔を順次エッチング処理し、通電する電流の電流値毎に形成した肉厚の複数の回路部を有する導体回路を備えたことを特徴とするプリント基板を提案する。

第２の発明としては、上記した第１の発明のプリント基板において、通電する電流の電流値に応じて大、中、小の肉厚の３つの回路部を形成した導体回路を設けたことを特徴とするプリント基板を提案する。

第３の発明としては、一つの絶縁基板の板面上に、電流値の異なる複数の電流を各々通電する複数の回路部を有する導体回路を備えたプリント基板の製造方法において、通電する電流の電流値の大きいものから小さいものの順序で厚銅箔を順次エッチング処理し、通電する電流の電流値毎に形成した肉厚の複数の回路部を一体形成した導体回路要素を作成する手段と、この導体回路要素を接着剤を介在させて絶縁基板に固着させる手段と、その後、再度エッチング処理して複数の電流値の各電流を通電させる各回路部を設けた導体回路を形成する手段とを含むことを特徴とするプリント基板の製造方法を提案する。

第４の発明としては、上記した第３の発明のプリント基板の製造方法において、前記した導体回路要素を絶縁基板に固着させる手段として、前記した導体回路要素を接着剤と熱硬化性樹脂材とを介在させて絶縁基板に加熱圧着することによって、導体回路要素の肉厚部分を熱硬化性樹脂材に埋設させて各回路部の表面高さを均一化させ、導体回路要素を絶縁基板に固着させる手段を設けたことを特徴とするプリント基板の製造方法を提案する。

第５の発明としては、上記した第３又は第４の発明のプリント基板の製造方法において、厚銅箔をエッチング処理して電流値の大きさに応じた大、中、小の肉厚の３つの回路部を一体形成した導体回路要素を作成する手段と、この導体回路要素を接着剤と熱硬化性樹脂材とを介在させて絶縁基板に加熱圧着することによって、導体回路要素の大、中の肉厚部分を熱硬化性樹脂材に埋設させて前記した３つの回路部の表面高さを均一化し、導体回路要素を絶縁基板に固着させる手段と、その後、再度エッチング処理して３つの電流値の電流を各別に通電させる三つの回路部を有する導体回路を形成する手段と、を含むことを特徴とするプリント基板の製造方法を提案する。

第１の発明のプリント基板によれば、通電する電流の電流値の大きいものから小さいものの順序で厚銅箔を順次エッチング処理して導体回路を形成するので、
従来から可能な７０μｍや１０５μｍのエッチング処理で、異なる電流値毎にエッチング処理を繰り返すことで電流値に対応させた肉厚の複数の回路部を有する導体回路を作成することができる。

したがって、第２の発明のように、肉厚が大、中、小の３つの回路部を有する導体回路を備えたプリント基板の提供が可能になる。
具体的には、一つの絶縁基板に、パワー系回路(大電流回路)、制御回路（中電流回路）、信号回路（小電流回路）を備えたプリント基板の提供ができる。

また、第３の発明のプリント基板の製造方法によれば、異なる電流値にしたがって厚銅箔を順次エッチングし、通電する電流の電流値に対応させた肉厚の複数の回路部を一体形成した導体回路要素を予め作成する。
そして、この導体回路要素は接着剤を介在させて絶縁基板に固着させた後に、再度エッチング処理し、電流値に対応させた複数の回路部を有する導体回路を形成してプリント基板を製造することが特徴となっている。

このプリント基板の製造方法は、第４の発明のように、導体回路要素を接着剤と熱硬化性樹脂材を介在させて絶縁基板に加熱圧着させることによって、導体回路要素の肉厚部分が熱硬化性樹脂材に埋設するので、各回路部の表面高さを均一にすることができる。

第５の発明のプリント基板の製造方法によれば、肉厚が大、中、小の３つの回路部を設けた導体回路を備えたプリント基板が厚銅箔のエッチング処理にしたがって生産することができる。
したがって、一つの絶縁基板に、パワー系回路、制御回路、信号回路を備えたプリント基板の提供が可能になる。

上記した通り、本発明では、通電する異なる電流値の電流に対応させた各回路部を有する導体回路を備えたプリント基板となっているため、例えば、一つの絶縁基板に、パワー系回路、制御回路、信号回路を備えることが可能になる他、特に、複数の回路部を設けた導体回路が厚銅箔のエッチング処理で形成されているので、電流値の異なる電流を通電するプリント基板であっても構成部品を増加させない簡単な構成となり、生産コストの低廉化に有利なプリント基板となる。

本発明の実施形態として示したプリント基板の簡略的な正面図である。 図１に示したプリント基板の背面図である。 図１上のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 図１上のＣ−Ｃ線拡大断面図である。 上記したプリント基板の裏側に備える導体回路の導体回路要素を作成する第１工程を示す簡略断面図である。 同導体回路要素を作成する第２工程を示す簡略断面図である。 同導体回路要素を作成する第３工程を示す簡略断面図である。 同導体回路要素を作成する第４工程を示す簡略断面図である。 同回路要素を作成する第５工程を示す簡略断面図である。 同導体回路要素を作成する第６工程を示す簡略断面図である。 同導体回路要素の断面図である。 プリント基板の表側に備える図１１同様の導体回路要素の断面図である。 上記した導体回路要素を接着剤と熱硬化性樹脂材を介在させて絶縁基板に固着する準備工程を示す断面図である。 上記した導体回路要素を絶縁基板に固着した状態であるプリント基板の半製品を示す断面図である。 スルーホールを設けるための通孔を設けた上記プリント基板の半製品の断面図である。 スルーホールを設けた上記プリント基板の半製品の断面図である。 上記プリント基板の半製品にエッチングレジストを設けた状態を示す断面図である 上記プリント基板の半製品にエッチング処理する過程を示す断面図である。 製造したプリント基板の断面図である。 従来例として示したプリント基板の部分的な正面図である。 図２０上のＡ−Ａ線断面図である。

次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１はプリント基板の簡略的な正面図、図２は同プリント基板の背面図、図３は図１上のＢ−Ｂ線拡大断面図、図４は図１上のＣ−Ｃ線拡大断面図である。

これらの図面において、２０はガラスエポキシ材からなる絶縁基板を示し、この絶縁基板２０の表裏面（上下面）にはエッチングパターンとして設けられた導体回路２１、２２を配設し、また、これら導体回路２１、２２はスルーホール２３、２４によって接続してある。

このプリント基板の導体回路２１、２２については、パワー系回路（電流２０Ａ回路）２１ａ、２２ａと、制御回路（電流５Ａ回路）２１ｂ、２２ｂと、信号回路（電流０．１Ａ回路）２１ｃ、２２ｃとして形成してある。

すなわち、パワー系回路２１ａ、２２ａは、例えば１７５μｍの大厚回路、制御回路２１ｂ、２２ｂは、例えば１０５μｍの中厚回路、信号回路２１ｃ、２２ｃは、例えば５０μｍの小厚回部となっている。
上記の導体回路２１、２２については、詳細には後述するが、図３及び図４に示すように、各導体回路２１、２２が接着剤２５と熱硬化性樹脂材２６を介在させて絶縁基板２０の表裏面に固着してある。

そして、このプリント基板は、一例として一点鎖線で示したところの電気部品を実装させて使用する。
すなわち、パワー系回路２１ａ、２２ａ間には、レギュレータ２７を介して一定のＤＣ電圧を印加することによって２５Ａの電流を供給し、各制御回路２１ｂには５Ａの電流を分流させるようになっている。

また、レギュレータ２７はパワー系回路２１ａに設けたバーリング加工部２１ｐから＋ＤＣ電圧を加え、パワー系回路２２ａに設けたスルーホール２２ｐから−ＤＣ電圧を加える構成としてある。
なお、パワー系回路２２ａのバーリング加工部（或いは、スルーホール部）２２ｐは絶縁基板２０の表面に露出させ、レギュレータ２７に接続させてある。

さらに、表面側の導体回路２１のうち、３つの制御回路２１ｂにはランプ負荷２８ａ〜２８ｃとスイッチング装置２９ａ〜２９ｃが実装させてあり、さらに、表面の今一つの制御回路２１ｂと信号回路２１ｃとの間にはレギュレータ３０を実装し、信号回路２１ｃには０. ５Ａの電流を供給する構成としてある。

さらに、信号回路２１ｃには、操作指令装置３１の操作下に制御信号を出力する制御装置３２を実装し、この制御装置３２が信号回路２１ｃを介して給電されるようになっている。
この制御装置３２は操作指令装置３１の操作にしたがってスイッチング装置２９ａ〜２９ｃを選択的にＯＮ、ＯＦＦさせて適宜のランプ負荷２８を点灯制御する。

例えば、スイッチング装置２９ａをＯＮさせると、制御回路２１ｂの端部Ｓ１，Ｓ２が電気接続されるから、ランプ負荷２８ａが５Ａの電流で給電される。
なお、ランプ負荷２８ａの給電端が制御回路２１ｂの端部Ｓ３、Ｓ４に接続されている。
その他のランプ負荷２８ｂ、２８ｃもスイッチング装置２９ｂ、２９ｃのＯＮ によって同様に給電される。

このように、このプリントの基板は、パワー系回路２１ａ、制御回路２１ｂ、スイッチング装置２９ａ〜２９ｃ、ランプ負荷２８ａ〜２９ｃ、スルーホール２３、制御回路２２ｂ、パワー系回路２２ａの経路で通電回路が形成される。
同様に、パワー系回路２１ａ、制御回路２１ｂ、レギュレータ３０、信号回路２１ｃ、制御装置３２、スルーホール２４、信号回路２２ｃ、制御回路２２ｂ、パワー系回路２２ａの経路で通電回路が形成される。

次に、図５〜図１８を参照しながら上記したプリント基板の製造方法について説明する。
そして、これらの図面のうち、図５〜図１１は導体回路２１、２２の導体回路要素の作成方法を工程順に示した断面図、図１２〜図１８は絶縁基板に対する導体回路要素の圧着と最終的なエッチング処理を工程順に示した断面図である。
なお、これらの図面は，説明の便宜上、プリント基板の厚み方向幅を拡張して示してある。

先ず、図５に示すように、厚さ１７５μｍの厚銅箔４１の表裏面に感光性ドライフイルムをラミネートし、その後、露光、現像して第１のエッチングレジスト４２と開口部４１ａを形成する。

続いて、図６に示すように、上面側にエッチング液をスプレーを使って吹き付けて７０μｍまたはその近くの値の銅箔のエッチダウン（第１ハーフエッチング４３）を行う。
この場合、テスト板でエッチングレイトとして秒／μｍを求めてエッチングスピードを決定し、エッチングを行う。

続いて、図７に示すように、第１のエッチングレジスト４２を剥離除去する。
剥離除去には、液温５０℃、３．５％の苛性ソーダの剥離ラインで処理後、水洗い、乾燥を行い、厚さ大（１７５μｍ）のパワー系回路２２ａとなる回路部４４ａを作成する。

続いて、銅箔表面の粗化処理を行った後、図８に示すように、感光性ドライフイルム４５をラミネートする。
そして、感光性ドライフイルム４５の表面の保護フイルムを剥がし、さらに、感光性ドライフイルム４５の上に重ねるようにした今一つの感光性ドライフイルム４６をラミネートして熱圧着する。

このように、２枚の感光性ドライフイルム４５、４６を重ねてラミネートすることによって、第１のハーフエッチング４３に生じた段差（７０μｍ）４７が形成されていても、厚銅箔４１に対する感光性ドライフイルム４５の密着性と感光性ドライフイルム４６の平坦度が保たれ、エッチング処理が容易となる。

続いて、図９に示したように、感光性ドライフイルム４５、４６に製造フイルム（図示せず）を密着させ、露光、現像して第２のエッチングレジスト４８と第３のエッチングレジスト４９を形成する。
この場合、現像は１％濃度炭酸ソーダ水溶液の現像ラインで処理し、処理スピードは感光性ドライフイルムの厚さが２倍となっている関係で１／２に減速させる。

図９の状態でエッチング液をスプレーを使って吹き付け、図１０に示すように、５０μｍまたはこれに近い値の銅箔のエッチダウン（第２ハーフエッチング５０）を行う。
この場合、テスト板でエッチングレイトとして秒／μｍを求めてエッチングスピードを決定し、エッチングを行う。

続いて、図１１に示すように、第２のエッチングレジスト４８と第３のエッチングレジスト４９を剥離除去する。
この場合、剥離除去には、液温５０℃、３．５％の苛性ソーダの剥離ラインで処理するが、ドライフイルムの厚さが２倍となっているので、１／２に減速して処理する。
その後、水洗い、乾燥を行い、中厚（１０５μｍ）の制御回路２２ｂとなる回路部４４ｂと、小厚（５５μｍ）の信号回路２２ｃとなる回路部４４ｃとを作成する。

上記の作成工程によって、図１１に示すように、プリント基板裏側の導体回路２２の導体回路要素４４が作成される。
また、上記した作成工程と同様にして、図１２に示したところのプリント基板表面側の導体回路２１の導体回路要素５１を作成する。
なお、図１２において、５１ａはパワー系回路２１ａとなる回路部を、５１ｂは制御回路２１ｂとなる回路部を、５１ｃは信号回路２１ｃとなる回路部をそれぞれ示している。

図１３は絶縁基板２０の表面に、絶縁材２５としてプリプレグと熱硬化性樹脂材２６とを介在させて導体回路要素５１を、同様にその裏面に絶縁体２５としてプリプレグと熱硬化性樹脂材２６とを介在させて導体回路要素４４をそれぞれ固着させる準備工程を示した断面図である。

また、この準備工程では、絶縁基板２０と導体回路要素４４、５１は、絶縁材２５と熱硬化性樹脂材２６との密着性を高めるため、積層プレスの前処理として黒化処理またはブラウン処理を施す。
なお、絶縁材２５は設計の総板厚に応じて厚さ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍとし、熱硬化性樹脂材２６は導体回路要素４４、５１の内側突部長さに相当させた厚さのものが使用してある。

続いて、図１４に示すように、真空積層プレスで加熱しながら圧接し導体回路要素４４、５１を絶縁基板２０に固着する。
真空積層プレスは、圧力３ＭＰａ、１７５℃、保持時間６０分とする。

さらに、図１５に示すように、導体回路要素４４，５１の間を貫通させた貫通孔５２を設け、この貫通孔５２に電解銅メッキでスルーホール２４を形成し、図１６に示す通り、絶縁基板２０の表裏面の導体回路要素４４、５１を電気的に接続する。

その後、図１７に示した如く、感光性ドライフイルムをラミネートし、露光、現像を行い、第４のエッチングレジスト５３を形成する。
この場合、表側のエッチングレジストは、導体回路２１の回路部と同じ位置となるようにレジストを形成する。

続いて、エッチング液をスプレーを使って吹き付け、図１８に示すように、レジスト外となる導体回路要素４４、５１の回路部５１ｃを熱硬化性樹脂材２６の面上までエッチングし、そして、図１９に示すように、第４のエッチングレジスト５３を剥離除去する。

以上の製造工程をもって、図１９に断面図で示す通り、パワー系回路２１ａ、２２ａ、制御回路２１ｂ、２２ｂ、信号回路２１ｃ、２２ｃを備えたプリント基板が製造される。
なお、このプリント基板の断面図は図４に示した断面図に相当するものである。

上記のように製造したプリンと基板は、絶縁基板２０の中心から各回路部表面までの高さを同じ高さとすることができる。
具体的には、絶縁基板２０の中心から、パワー系回路２１ａ、制御回路２１ｂ、信号回路２１ｃの各回路部の表面高さを均一することができるので、平坦なエッチングパターン上に電気部品を実装させることができると言うメリットがある。

以上、パワー系回路、制御回路、信号回路を備えたプリント基板について説明したが、本発明はそれ以外のプリント基板として、パワー系回路と信号回路などの２種類の回路部を有する導体回路、或いは、通電する電流の電流値が異なる３種類以上の回路部を有する導体回路を備えるプリント基板として実施することができる。

通電する電流の複数の電流値に対応させた回路部を有する導体回路を備えたプリント基板とその製造方法に適する。

２０ 絶縁基板
２１ 導体回路
２１ａ パワー系回路
２１ｂ 制御回路
２１ｃ 信号回路
２２ 導体回路
２２ａ パワー系回路
２２ｂ 制御回路
２２ｃ 信号回路
２３、２４ スルーホール
４１ 厚銅箔
４２ 第１のエッチングレジスト
４４ 導体回路要素
４５、４６ 感光性ドライフイルム
４８ 第２のエッチングレジスト
４９ 第３のエッチングレジスト
５１ 導体回路要素
５３ 第４のエッチングレジスト

Claims (5)

1. 一つの絶縁基板の板面上に、電流値の異なる複数の電流を各々通電する複数の回路部を有する導体回路を備えたプリント基板において、
   通電する電流の電流値の大きいものから小さいものの順序で厚銅箔を順次エッチング処理し、通電する電流の電流値毎に形成した肉厚の複数の回路部を有する導体回路を備えたことを特徴とするプリント基板。
2. 請求項１に記載したプリント基板において、
   通電する電流の電流値に応じて大、中、小の肉厚の３つの回路部を形成した導体回路を設けたことを特徴とするプリント基板。
3. 一つの絶縁基板の板面上に、電流値の異なる複数の電流を各々通電する複数の回路部を有する導体回路を備えたプリント基板の製造方法において、
   通電する電流の電流値の大きいものから小さいものの順序で厚銅箔を順次エッチング処理し、通電する電流の電流値毎に形成した肉厚の複数の回路部を一体形成した導体回路要素を作成する手段と、
   この導体回路要素を接着剤を介在させて絶縁基板に固着させる手段と、
   その後、再度エッチング処理して複数の電流値の各電流を通電させる各回路部を設けた導体回路を形成する手段と、
   を含むことを特徴とするプリント基板の製造方法。
4. 請求項３に記載したプリント基板の製造方法において、
   前記した導体回路要素を絶縁基板に固着させる手段として、
   前記した導体回路要素を接着剤と熱硬化性樹脂材とを介在させて絶縁基板に加熱圧着することによって、導体回路要素の肉厚部分を熱硬化性樹脂材に埋設させて各回路部の表面高さを均一化させ、導体回路要素を絶縁基板に固着させる手段を設けたことを特徴とするプリント基板の製造方法。
5. 請求項３又は４に記載したプリント基板の製造方法において、
   厚銅箔をエッチング処理して電流値の大きさに応じた大、中、小の肉厚の３つの回路部を一体形成した導体回路要素を作成する手段と、
   この導体回路要素を接着剤と熱硬化性樹脂材とを介在させて絶縁基板に加熱圧着することによって、導体回路要素の大、中の肉厚部分を熱硬化性樹脂材に埋設させて前記した３つの回路部の表面高さを均一化し、導体回路要素を絶縁基板に固着させる手段と、
   その後、再度エッチング処理して３つの電流値の電流を各別に通電させる３つの回路部を有する導体回路を形成する手段と、
   を含むことを特徴とするプリント基板の製造方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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