JP2016527725A - Ｐｃｂ基板上のバックドリルホールの製造方法及びｐｃｂ基板 - Google Patents

Ｐｃｂ基板上のバックドリルホールの製造方法及びｐｃｂ基板 Download PDF

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Abstract

本発明は電子製品の生産分野に関し、ＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法及びＰＣＢ基板を開示する。そのうち、バックドリルホールの製造方法は、ＰＣＢ基板上でスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)を形成するステップと、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に所定の厚さの金属層を形成するステップと、すでに金属層を形成したスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)へ樹脂を埋めるステップと、樹脂が埋まったスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に対しバックドリル加工を行うステップと、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残る金属層を除去するステップと、を含む。上記製造方法においては、樹脂で穴を埋めることにより穴壁の銅層を保護するため、酸エッチングプロセスにおいてバックドリルした後小穴に残る金属屑のみを除去し、樹脂により保護されている穴の銅層には影響を及ぼさないようにし、かつ製造プロセスが簡単である。

Description

本発明は、電子製品の生産分野に関し、特にＰＣＢ基板上のバックドリルホール(ｂａｃｋ−ｄｒｉｌｌｅｄ ｈｏｌｅ)の製造方法及びＰＣＢ基板に関する。
本出願は、２０１３年８月２日に中国特許局に提出し、出願番号が２０１３１０３３４８８５.４であり、発明名称が「ＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法及びＰＣＢ基板」との中国特許出願を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。
バックドリルホールの応用は現在ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、プリント基板）業界でますます普及され、特に現在高電力信号送信に用いる電子製品にとって、バックドリルホールはＰＣＢ基板の設計において重要な要素である。
ＰＣＢ基板の製造プロセスにおいては、各内層間の回路の接続を実現するためにスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)を設ける必要があり、かつスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)はさらに無電解銅メッキ、電気メッキ等の処理を介し、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に導体層を形成することで、各層間の回路の接続を実現する。ただし、一部のＰＣＢ基板のスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)は部分的に導通すればよいのに、無電解銅メッキ、電気メッキの処理後のスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)はすべて導通されるため、それにより、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の端部の接続問題が生じ、それが信号の折り返しの原因となり、送信信号の反射、散乱、遅延等の現象等が生じるため、信号の「歪み」の問題が生じる。上記現象の発生を避けるために、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)にバックドリル処理を行う必要がある。
電子製品の進歩に伴い、電子製品を設計する際にバックドリルプロセスに対し要求が厳しくなっており、特に高速電子製品に設計する小穴（穴径≦０．２５μｍである穴を小穴という）に対しバックドリル加工を行う場合には、バックドリルした後の小穴に銅ワイヤが残ってはいけない。
上記各種要求の制限に基づき、業界ではバックドリルした後の小穴に銅が残ることに対する対策とはアルカリエッチングプロセスフローを設計することである。図１ａ〜図１ｂは従来の技術におけるＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法フローの各ステップの構造を示す図であり、図１ａ〜図１ｉに示すように、アルカリエッチングプロセスフローは主に、材料切断することと、内層パターンを転写することと、ブラウンオキサイドすることと、外層基板を圧着してＰＣＢ基板０１を形成すること（図１ａに示すように）と、穴０１１を開けること（図１ｂに示すように）と、無電解銅メッキ及び予め基板メッキすること（穴内銅０２の厚さを５μｍ〜８μｍ間で制御し、図１ｃに示すのは穴内の厚み増加層であり、後続の便宜を図るため、表面銅の厚み増加部分は図示を省略する）と、ドライフィルム０３を配置することと、外層アルカリパターンを転写すること（図１ｄに示すように）と、パターン電気メッキすること（図１ｅに示すように、あらゆる穴の穴内銅の厚さを顧客の要求に応じ充分にメッキする）と、回路の窓位置に錫０４をメッキすること（図１ｆに示すように）と、バックドリルすること（図１ｇに示すように）と、ドライフィルムを除去すること（図１ｈに示すように）と、アルカリエッチングすること（図１ｉに示すように）等を含む。
ただし、上記アルカリエッチングプロセスフローを用いれば、バックドリルした後の小穴に銅ワイヤが残る問題を解決することができるにも関わらず、まだ多くの欠陥が存在し、それは主に以下の幾つの欠陥を含む。
欠陥１
小穴バックドリル設計におけるアルカリエッチングプロセスフローは非常に複雑であり、生産フローも長いため、生産効率が低い。
欠陥２
アルカリエッチングはＰＣＢ基板の銅の厚さに対し非常に要求が厳しく、通常基板の銅の厚さを≦５０μｍに制御しなければならず、さもないと、細小回路（通常は回路の幅≦４ｍｉｌの回路を細小回路と定義し、１ｍｉｌは約２５．４μｍである）に対しエッチングの要求に満すことができない。
欠陥３
小穴バックドリル設計におけるアルカリエッチングプロセスフローでは表面銅メッキを二回もする必要があるが、表面銅層が厚すぎてしまい、小穴の直径が小さくなってしまい、小穴に対し錫メッキを行いにくくなる。そうなると、穴に錫が不充分のため穴銅を保護することができなくなってしまい、後続のバックドリル後に残る銅ワイヤを除去するエッチングプロセスにおいて、エッチングしてはいけない銅をエッチングしてしまうため、小穴に銅がなくなって廃棄することになる。
本発明に係るＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法においては、樹脂で穴を埋めることによって穴の銅層を保護するため、酸エッチングプロセスにおいてバックドリル後小穴に残る金属屑のみを除去し、樹脂に保護されている穴の銅層には影響を及ぼさないようにし、かつ製造プロセスが簡単である。
本発明はさらに上記バックドリルホールを含むＰＣＢ基板を提供し、バックドリルホールには金属屑が残らず、かつ穴の銅の残るべき部分は損傷されず完全である。
上記目的を達成するために、本発明は以下の解決手段を提供する。
本発明は、ＰＣＢ基板上でスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)を形成するステップと、
前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に所定の厚さの金属層を形成するステップと、
すでに金属層が形成された前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)内へ樹脂を埋めるステップと、
すでに樹脂が埋められた前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に対しバックドリル加工を行うステップと、
前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)内に残された金属屑を除去するステップと、
を含むＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法を提供する。
本発明の実施例に係るＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法においては、電気メッキプロセスを１回施すことによりスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に形成する金属層を所定の厚さにするため、製造のプロセスが簡略化され、電気メッキプロセスを２回施すことで誤差が大きくなり、金属層が厚くなる現象が生じることを避けることができる。それと共に、まず樹脂で穴を埋めた後にバックドリルし、続いて酸エッチングし、バックドリルされたスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残る金属屑を除去する方法を用いることにより、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の口径が小さすぎるため、穴に金属を２回電気メッキした後に、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の口径が更に小さくなってしまい、錫メッキしにくくなりエッチングしてはいけない穴銅を保護することができなくなる現象が生じることを避けることができる。
そのため、本発明の実施例に係るＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法を用いることにより、製造プロセスを簡略化することができると共に、背景技術に係るアルカリエッチングプロセスフローに生じる銅が厚すぎる現象を避けることができ、さらに背景技術に係るアルカリエッチングプロセスフローにおいて小穴に銅がないため廃棄される現象が生じることを避けることができる。
そのため、本発明に係るＰＣＢ基板のバックドリルホールの製造方法においては、穴へ樹脂を埋めることにより穴の銅層を保護するため、電気メッキプロセスが１回だけで良い酸エッチングプロセスを用い、酸エッチングプロセスにおいてバックドリルした後の小穴に残る金属屑のみを除去し、樹脂に保護されている穴の銅層には影響を及ぼさないようにすることができ、かつ製造プロセスが簡単である。
ここで説明する図面は本発明の更なる理解のために提供し、本発明の一部として構成しており、本発明の実施例及びその説明は本発明を説明するために用いられ、本発明を不当に制限するものではない。図面は以下の通りである。
従来技術におけるＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法フローの各ステップの構成を示す図。 本発明に係るＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法のフロー図。 本発明の実施例に係るＰＣＢ基板上のスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の形成を示す図。 本発明の実施例に係るスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁で金属層を形成することを示す図。 本発明の実施例に係るスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)へ樹脂を埋めることを示す図。 本発明の実施例に係るバックドリルした後のスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)を示す図。 本発明の実施例に係るスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残る金属屑を除去することを示す図。
本発明が解決しようとする技術問題、技術案及び有益な効果をより明確に説明するために、以下に図面及び実施例を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。理解すべきは、ここで記述した具体的な実施例は本発明を説明するために用いられるのみであり、本発明を制限するために用いられるものではない。
ここで説明すべきは、本発明で述べたＰＣＢ基板は多層板であり、バックドリルホールの製造方法は主に小穴（孔径≦０.２５ｕｍである穴を小穴という）にバックドリル加工を行う方法であり、背景技術で述べた小穴にバックドリル加工を行う際の難しさを克服するために用いる代替案である。当然なことに、大きい穴をバックドリルする際にもこの方法を用いることができる。
図２に示すように、図２は本発明に係るＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法のフロー図であり、本発明の実施例に係るＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法は、以下のステップを含む。
― ステップＳ１０１において、ＰＣＢ基板上でスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)を形成する。
― ステップＳ１０２において、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に所定の厚さの金属層を形成する。
― ステップＳ１０３において、既に金属層を形成したスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)へ樹脂を埋める。
― ステップＳ１０４において、既に樹脂を埋めたスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)にバックドリル加工を行う。
― ステップＳ１０５おいて、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残った金属屑を除去する。
本発明の実施例に係るＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法では、電気メッキプロセスを１回施すことによりスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に形成する金属層を所定の厚さにするため、製造のプロセスが簡略化され、電気メッキプロセスを２回施すことで誤差が大きくなり、金属層が厚くなる現象が生じることを避けることができる。金属の電気メッキは電気メッキプロセスで行い、それと共に、まず樹脂で穴を埋めた後にバックドリルし、続いて酸エッチングし、既にバックドリルしたスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残る金属屑を除去する方法を用いることにより、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の口径が小さすぎるため、穴に金属を２回電気メッキした後にスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の口径が更に小さくなってしまい、錫メッキしにくくなりエッチングしてはいけない穴銅を保護することができなくなる現象が生じることを避けることができる。
そのため、本発明の実施例に係るＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法を用いることにより、製造プロセスを簡略化することができると共に、背景技術に係るアルカリエッチングプロセスフローにおける銅が厚すぎる現象が生じることを避けることができ、さらに背景技術に係るアルカリエッチングプロセスフローにおける小穴に銅がないため廃棄される現象が生じることを避けることができる。
そのため、本発明に係るＰＣＢ基板のバックドリルホールの製造方法は、穴に樹脂を埋めることによって穴の銅層を保護するため、酸エッチングプロセスにおいてバックドリルした後の小穴に残る金属屑のみを除去し、樹脂に保護されている穴の銅層には影響を及ぼさないと共に、まず穴に樹脂を埋めてからバックドリルする形態を用いるため、従来の設計におけるアルカリエッチング方案がより簡単なエッチングプロセスにより代替される。例えば、銅メッキするステップ、及び錫メッキするステップが１回減り、製造時間が節約され、環境にやさしくなり、さらに基板の廃棄率の低下を確保する。
ステップＳ１０１において具体的には、金属ドリルでＰＣＢ基板１にスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)１１を開け、図３に示すように、図３は本発明の実施例におけるＰＣＢ基板上のスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の形成を示す図である。
さらに、ステップＳ１０２においては、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に所定の厚さの金属層を形成し、具体的には、金属の無電解メッキプロセスを介しスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁を金属化し、続いて金属の電気メッキプロセスを介しスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁の金属を所定の厚さまで達するようにすることを含む。金属の無電解メッキプロセス及び金属の電気メッキプロセスは何れも常用の製造プロセスであり、図４に示すように、図４は本発明の実施例におけるスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁で金属層を形成することを示す図である。本ステップが終了後、ＰＣＢ基板１の外層及びスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)１１の内壁の何れにも金属がメッキされる。
業界における製品のニーズに基づき、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)１１の内壁の金属層１２の所定の厚さは通常１３〜１０４μｍ間である。例えば、１３μｍ，２３μｍ、３３μｍ、４３μｍ、５３μｍ、６３μｍ、７３μｍ、８３μｍ、９３μｍ、１０４μｍ等であり、ここでは一一列挙しないことにする。通常の場合には、厚さが２５μｍ〜３５μｍの金属は主に中位以上の製品の製造プロセスに応用される。
ステップＳ１０３において、すでに金属層を形成したスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)１１に樹脂を埋めることは具体的には、アルミシートスクリーンですでに金属層を形成したスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)へ樹脂２を埋めることを含む。図５に示すように、図５は本発明の実施例におけるスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)へ樹脂を埋めることを示す図である。本ステップが終了後、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)１１に樹脂２が埋められ、好ましくは、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)全体に樹脂２が埋まり、それにより、樹脂で穴を埋めることで穴壁の銅を保護することができ、酸エッチングプロセスにおいてバックドリルした後の小穴に残る金属屑のみを除去し、樹脂により保護される穴の銅には影響を及ぼさない。
ステップＳ１０４において、具体的には、通常は機械で穴を開ける形態を用い、すでに樹脂を埋めたスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)にバックドリル加工を行う。このステップが終了後、ＰＣＢ基板１は図６に示す通りであり、図６は本発明の実施例におけるバックドリル加工をした後のスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)を示す図であり、図から分かるように、バックドリルプロセスを行った後、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)には金属屑１２１が残る。
ステップＳ１０５において、スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残る金属屑を除去することは、具体的には、ドライフィルムでＰＣＢ基板１の外層を覆い、酸エッチングプロセスを用い、パターン転写により外層の回路パターンを形成するとともに、すでにバックドリルした後のスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残る金属屑をきれいにエッチングすることを含む。ドライフィルムは除去してはいけない金属層を保護することができる。このステップが終了後、ＰＣＢ基板１は図７に示す通りである。
上記酸エッチングプロセスにおける酸性エッチング液は工業用硫酸である。製造プロセスにおいては、工業用硫酸は常用の酸性エッチング液であり、工業用硫酸に含まれている硫酸量は９２．５％を超えることとなる。本発明の実施形態において適用される工業用硫酸の濃度は必要に応じ配合すれば良く、当然なことに、酸性エッチング液はその他の酸であっても良く、ここでは贅言を省略する。
通常、上記電気メッキする金属は銅であり、バックドリルした後のスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残る金属屑は金属ワイヤ又は金属粉等であることがある。
本発明はさらに上記バックドリルホールを有するＰＣＢ基板を提供し、バックドリルホール内には金属屑が残らず、なお穴の銅の残るべき部分は損傷されず完全である。
もちろん、本分野の技術者は本発明の精神及び範囲を逸脱せずに本発明に対しいろんな変更及び変形をしても良い。このように、もし本発明のこれらの修正及び変更が本発明の特許請求の範囲及びその均等な技術範囲内であれば、本発明はこれらの修正及び変更も含む。
０１ ＰＣＢ基板
０１１ 穴開け
０２ 銅
０３ ドライフィルム
０４ 錫
１ ＰＣＢ基板
１１ スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)
１２ 金属層
１２１ 残留の金属屑
２ 樹脂

Claims (8)

  1. ＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法であって、
    前記ＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法は、
    ＰＣＢ基板上でスルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)を形成するステップと、
    前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に所定の厚さの金属層を形成するステップと、
    すでに金属層が形成された前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)内へ樹脂を埋めるステップと、
    すでに樹脂が埋められた前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に対しバックドリル加工を行うステップと、
    前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)内に残された金属屑を除去するステップと、
    を含むことを特徴とするＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法。
  2. 前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に所定の厚さの金属層を形成する前記ステップは、
    金属の無電解メッキ及び電気メッキプロセスにより前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に所定の厚さの金属層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１記載のＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法。
  3. すでに金属層が形成された前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)へ樹脂を埋める前記ステップは、アルミシートスクリーンを用いすでに金属層が形成された前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)へ樹脂を埋めるステップを含むことを特徴とする請求項１記載のＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法。
  4. 前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に形成する金属層の所定の厚さは１３μｍ〜１０４μｍであることを特徴とする請求項２記載のＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法。
  5. 前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の内壁に形成する金属層の所定の厚さは２５μｍ〜３５μｍであることを特徴とする請求項４記載のＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法。
  6. 前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残された金属屑を除去する前記ステップは、前記ＰＣＢ基板の外層にドライフィルムを覆い、酸エッチングプロセスを用い、パターン転写により外層の回路パターンを形成するとともに、バックドリルした後の前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)に残された金属屑をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法。
  7. 前記スルーホール(ｔｈｒｏｕｇｈ-ｈｏｌｅ)の穴径が≦０．２５であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＰＣＢ基板上のバックドリルホールの製造方法。
  8. 請求項１〜７のいずれかに記載の方法で製造されるバックドリルホールを含むことを特徴とするＰＣＢ基板。
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