JP2018093068A

JP2018093068A - 基板の製造方法及び基板

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Publication number: JP2018093068A
Application number: JP2016235436A
Authority: JP
Inventors: 徳一尾崎; Tokuichi Ozaki; 宮尾　浩; Hiroshi Miyao; 浩宮尾; 長谷川　悟; Satoru Hasegawa; 悟長谷川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-12-02
Also published as: JP6778598B2; US20180160547A1; US10009998B1; EP3331332B1; EP3331332A1

Abstract

【課題】ハンダを用いることなく貫通孔の内壁側面の所期の導電層厚を高精度に確保し、高い接続信頼性をもって貫通孔に端子を挿通固定することができる基板を実現する。【解決手段】基体１に第１貫通孔１１ａを形成し、第１貫通孔１１ａの内壁側面を覆う導電層１１ｂを形成し、導電層１１ｂが形成された第１貫通孔１１ａ内に、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値である柱状導電体１２を挿入し、柱状導電体１２に上下方向に圧力を印加し、柱状導電体１２に第２貫通孔１２ａを形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、基板の製造方法及び基板に関するものである。

従来より、大電流に対応したプリント基板として、いわゆる厚銅基板が注目されている。厚銅基板は、例えば７０μｍ以上の厚みの複数の銅層が絶縁用樹脂層（例えばガラスエポキシ樹脂層）を介して積層されて基体が形成されている。基体には複数の貫通孔が形成されており、貫通孔の内壁面には銅層と接続された銅メッキ層が形成されている。貫通孔内には端子が挿通され、貫通孔内にハンダが充填されて端子が接合されている。

特開２００９−１６６６２号公報特開２００７−１８００７９号公報特開２００６−１５６４３５号公報特開平５−３０４２２３号公報

近年では、プリント基板の貫通孔内にハンダを用いて固着することなく端子を固定する手法、例えば端子としてプレスフィットピンを用いた手法が案出されている。この場合、ハンダ接合を要さずに貫通孔内にプレスフィットピンが挿入固定される。プレスフィットピンは、その機械的な弾性復元力により、挿入された貫通孔の銅メッキ層に当接して固定される。

ハンダを用いることなく、プリント基板の貫通孔内にプレスフィットピン等の端子を固定する場合、プレスフィットピン等の挿通時に貫通孔内で銅メッキ層の側面の一部が損傷（若干削り取られたり、変形する等）を受ける。銅メッキ層が薄いと、プレスフィットピン等の挿通時に銅メッキ層が損傷を受けたことによる影響が大きく、プレスフィットピン等の接続信頼性が確保されないという問題がある。
更に、厚銅基板においてプレスフィットピン等の端子を用いる場合、貫通孔の内壁面の銅メッキ層が薄いと、銅層と樹脂層との熱膨張率差に起因して、銅メッキ層に熱応力によるクラックが発生するという問題がある。

上記の諸問題に対処すべく、銅メッキ層を厚く形成する方策が考えられる。しかしながらこの方策には、以下のような問題がある。
メッキ法では、銅メッキ層の厚み制御の精度が低く、プレスフィットピン等の端子に対応した所期精度の孔径を得ることが困難である。また、銅メッキ層は、厚銅基板の貫通孔の内壁側面から基体表裏面の一部に架けて形成されるところ、銅メッキ層を厚く形成すれば当該表裏面部分も厚くなる。そのため、銅メッキ層のパターニング性が低下し、微細加工が困難となる。また、銅メッキ層の厚みはメッキ処理時間に比例するため、銅メッキ層を厚く形成することは生産性の大幅な低下につながる。

本発明は、ハンダを用いることなく貫通孔の内壁側面に所期厚の導電層を高精度に確保し、高い接続信頼性をもって貫通孔に端子を挿通固定することができる基板の製造方法及び基板を提供することを目的とする。

一つの観点では、基板の製造方法は、基体を貫通する第１孔を形成する工程と、前記第１孔の内壁側面を覆う導電層を形成する工程と、前記導電層が形成された前記第１孔内に柱状導電体を挿入する工程と、前記柱状導電体に上下方向に圧力を印加する工程と、
前記柱状導電体に第２孔を形成する工程とを備える。

一つの観点では、貫通孔である第１孔を有する基体と、前記第１孔の内壁側面を覆う第１導電層と、前記第１導電層の側面を覆い、第２孔を有する第２導電層とを備え、前記第２導電層は、前記第１導電層と結晶構造が異なり、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上の値である。

一つの側面では、ハンダを用いることなく貫通孔の内壁側面に所期厚の導電層を高精度に確保し、高い接続信頼性をもって貫通孔に端子を挿通固定することができる基板が実現する。

第１の実施形態による厚銅基板の製造方法を工程順に示す概略断面図である。図１に引き続き、第１の実施形態による厚銅基板の製造方法を工程順に示す概略断面図である。メッキのＣｕ層とＣｕコインとの圧着状態を示す写真図である。第１の実施形態の変形例２による厚銅基板の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。第１の実施形態の変形例２による厚銅基板の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。図５に引き続き、第１の実施形態の変形例による厚銅基板の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。第２の実施形態による厚銅基板の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。厚銅基板の他の例を示す概略平面図である。第３の実施形態によるインバータの概略構成を示す模式図である。

以下、好適な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態では、プリント基板として厚銅基板を開示し、その構成について製造方法と共に説明する。
図１〜図２は、本実施形態による厚銅基板の製造方法を工程順に示す概略断面図である。

先ず、図１（ａ）に示すように、厚銅基板の基体１を用意する。
基体１は、例えば７０μｍ以上の所定厚の複数の銅層２が絶縁用樹脂層（例えばガラスエポキシ樹脂層）３を介して積層されて形成されている。

続いて、図１（ｂ）に示すように、基体１にＰＴＨ（Plated Through Hole：メッキスルーホール）１１を形成する。
詳細には、先ず基体１に第１孔として第１貫通孔１１ａを形成する。
次に、メッキ法により、第１貫通孔１１ａの内壁側面を含む基体１の表面及び裏面に例えばＣｕ層を形成する。Ｃｕ層は、４０μｍ程度以上７０μｍ程度以下の範囲内の値、例えば７０μｍ程度の厚みに形成される。そして、Ｃｕ層の一部を基体１の表面上及び裏面上でパターニングして除去し、第１貫通孔１１ａの内壁側面から基体１の表面上及び裏面上の一部まで延在する第１導電層１１ｂを形成する。なお、第１導電層１１ｂとしては、Ｃｕ層を形成する替わりに、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ（Ｃｕが最下層）の積層構造を形成することも考えられる。
以上により、第１貫通孔１１ａの内壁側面を覆う第１導電層１１ｂを備えたＰＴＨ１１が形成される。

続いて、図１（ｃ）に示すように、ＰＴＨ１１にＣｕコイン１２を挿入する。
本実施形態では、ＰＴＨ１１に挿入する柱状導電体として、柱状のＣｕ材料であるＣｕコイン１２を用いる。Ｃｕコイン１２は、長さが基体１の厚みよりも若干大きく、横断面形状が第１貫通孔１１ａと同じ形状（ここでは円形状）でその径がＰＴＨ１１の径（第１貫通孔１１ａの第１導電層１１ｂを介した径）よりも若干小さく形成されている。Ｃｕコイン１２は、そのビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値、ここでは１００Ｈｖ程度である。

続いて、図１（ｄ）に示すように、Ｃｕコイン１２に上下方向に圧力を印加する。
詳細には、支持台１０ａ上に、ＰＴＨ１１にＣｕコイン１２が挿入された基体１を載置固定する。基体１の上面にプレス板１０ｂを配置し、下方に圧力を印加する。これにより、Ｃｕコイン１２は、その長さが短縮し、その径が膨張して第１導電層１１ｂに圧着される。

図３は、メッキのＣｕ層とＣｕコインとの圧着状態を示す写真図であり、（ａ）の矩形枠内を拡大した様子を（ｂ）に示す。
本実施形態では、第１導電層１１ｂとＣｕコイン１２とは共に同じＣｕを材料とするが、圧力の印加に起因してＣｕコイン１２のＣｕ材料が変質する。その結果、Ｃｕコイン１２は、メッキ法で形成された第１導電層１１ｂとは結晶状態が異なり、第１導電層１１ｂよりも結晶粒が大きくなる。Ｃｕコイン１２が第１導電層１１ｂに圧着されるため、ＰＴＨ１１の内壁側面で第１導電層１１ｂとＣｕコイン１２とは隙間なく密着状態とされる。また、ＰＴＨ１１に挿入されたＣｕコイン１２に圧力を印加するという圧着形態を採ることから、ＰＴＨ１１の最上部のエッジ部分においてＣｕコイン１２に窪みが生じる。この窪みは、基体１を上方から観察することでも確認される。

続いて、図２（ａ），（ｂ）に示すように、Ｃｕコイン１２に第２孔として第２貫通孔１２ａを形成する。以上により、本実施形態による厚銅基板が形成される。
詳細には、図２（ａ）のように、Ｃｕコイン１２の中央部に、ドリル２０を用いて第２貫通孔１２ａを形成する。ドリル加工は加工精度が高く、±３０μｍ程度以下の孔径公差が得られる。第２貫通孔１２ａは、例えば１.０ｍｍ±３０μｍ程度の所期径に形成される。第２貫通孔１２ａを形成することにより、図２（ｂ）のように、第１導電層１１ｂの側面（ＰＴＨ１１の内壁側面）を覆うＣｕからなる第２導電層１２ｂが形成される。第２導電層１２ｂは、例えば４００μｍ程度の厚みに形成され、第１導電層１１ｂの側面に密着固定されている。

この厚銅基板では、図２（ｃ）に示すように、第２貫通孔１２ａに端子としてプレスフィットピン１３が挿入固定される。
プレスフィットピン１３は、第２貫通孔１２ａに対して着脱可能とされており、その機械的な弾性復元力により、挿入された第２貫通孔１２ａ内で第２導電層１２ｂの側面に当接して固定される。

本実施形態では、第１導電層１１ｂを厚く形成することなく、ＰＴＨ１１内で第１導電層１１ｂの側面に密着する第２導電層１２ｂを形成して、ＰＴＨ１１の内壁側面の導電層厚を確保する。この構成により、第１導電層１１ｂが第２導電層１２ｂにより保護され、第１導電層１１ｂにおけるクラックの発生が抑止される。メッキ法による第１導電層１１ｂは薄く形成するため、メッキ形成の生産性を悪化させることなく第１導電層１１ｂを微細なパターンに容易に形成することができる。プレスフィットピン１３の挿入時に第２導電層１２ｂの一部が若干の損傷を受けたとしても、ＰＴＨ１１の内壁側面は第１導電層１１ｂ及び第２導電層１２ｂにより十分な導電層厚が確保されているために影響が小さく、プレスフィットピン１３の高い接続信頼性が保持される。

プレスフィットピン１３が当接する導電層である第２導電層１２ｂは、そのビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値とされている。当該導電層としては、プレスフィットピン１３の挿入時の荷重に耐える（プレスフィットピン１３からの圧接を受けても所期の接続信頼性が保持される程度の）硬さが要求される。この硬さの下限値がビッカース硬度で３０Ｈｖ程度と評価される。一方、当該導電層が硬過ぎると、図１（ｄ）の工程でＣｕコイン１２のＰＴＨ１１内への適切な圧入が困難となる。この硬さの上限値がビッカース硬度で４００Ｈｖ程度と評価される。本実施形態では、第２導電層１２ｂの材料として、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値の導電材料であるＣｕを用いる。この第２導電層１２ｂにより、第１導電層１１ｂに確実に密着固定されて第１導電層１１ｂのクラック発生が抑止されると共に、プレスフィットピン１３を挿通固定しても接続信頼性が確保される厚銅基板が実現する。

また、第１導電層１１ｂの側面を覆う第２導電層１２ｂを形成し、ＰＴＨ１１の内壁側面における導電層厚が増大することにより、１つのＰＴＨ１１に流すことができる電流量も増加する。これにより、所要電流を流すために必要なＰＴＨ数を減少させることができ、基板設計の自由度が向上する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ハンダを用いることなく、ＰＴＨ１１の内壁側面に所期厚の第２導電層１２ｂを高精度に確保する。これにより、第１導電層１１ｂを損傷することなく、第２貫通孔１２ａ内に高い接続信頼性をもってプレスフィットピン１３を挿通固定することができる厚銅基板が実現する。

［変形例］
以下、第１の実施形態の諸変形例について説明する。

（変形例１）
変形例１では、第１の実施形態と同様に厚銅基板について開示するが、Ｃｕコインに形成される第２孔が第１の実施形態と異なる点で相違する。
図４は、第１の実施形態の変形例１による厚銅基板の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。なお、第１の実施形態による厚銅基板と同様の構成部材については、同符号を付して詳しい説明を省略する。

先ず、第１の実施形態と同様に、図１（ａ）〜（ｄ）の諸工程を行う。Ｃｕコイン１２は第１導電層１１ｂに圧着される。

続いて、図４（ａ），（ｂ）に示すように、Ｃｕコイン１２に第２孔として、Ｃｕコイン１２を非貫通とする非貫通孔１２ｃを形成する。以上により、本実施形態による厚銅基板が形成される。
詳細には、図４（ａ）のように、Ｃｕコイン１２の中央部を、ドリル２０を用いてＣｕコイン１２の長さ方向の途中まで、例えば長さ方向の半分程度まで加工し、非貫通孔１２ｃを形成する。ドリル加工は加工精度が高く、±３０μｍ程度以下の孔径公差が得られる。非貫通孔１２ｃは、例えば１.０ｍｍ±３０μｍ程度の所期径に形成される。非貫通孔１２ｃを形成することにより、図４（ｂ）のように、底部を有し、第１導電層１１ｂの側面（ＰＴＨ１１の内壁側面）を覆うＣｕからなる第２導電層１２ｄが形成される。第２導電層１２ｄは、側面部分が例えば４００μｍ程度の厚みに形成され、第１導電層１１ｂの側面に密着固定されている。

この厚銅基板では、図４（ｃ）に示すように、非貫通孔１２ｃに端子としてプレスフィットピン１３が挿入固定される。
プレスフィットピン１３は、非貫通孔１２ｃに対して着脱可能とされており、その機械的な弾性復元力により、挿入された非貫通孔１２ｃ内で第２導電層１２ｃの側面に当接して固定される。

変形例１では、第１導電層１１ｂを厚く形成することなく、ＰＴＨ１１内で第１導電層１１ｂの側面に密着する第２導電層１２ｄを形成して、ＰＴＨ１１の内壁側面の導電層厚を確保する。この構成により、第１導電層１１ｂが第２導電層１２ｄにより保護され、第１導電層１１ｂにおけるクラックの発生が抑止される。メッキ法による第１導電層１１ｂは薄く形成するため、メッキ形成の生産性を悪化させることなく第１導電層１１ｂを微細なパターンに容易に形成することができる。プレスフィットピン１３の挿入時に第２導電層１２ｄの一部が若干の損傷を受けたとしても、ＰＴＨ１１の内壁側面は第１導電層１１ｂ及び第２導電層１２ｄにより十分な導電層厚が確保されているために影響が小さく、プレスフィットピン１３の高い接続信頼性が保持される。

変形例１では、プレスフィットピン１３が当接する導電層、ここでは第２導電層１２ｄのビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値とされている。当該導電層としては、プレスフィットピン１３の挿入時の荷重に耐える（プレスフィットピン１３からの圧接を受けても所期の接続信頼性が保持される程度の）硬さが要求される。この硬さの下限値がビッカース硬度で３０Ｈｖ程度と評価される。一方、当該導電層が硬過ぎると、図４（ｂ）の工程でＣｕコイン１２のＰＴＨ１１内への適切な圧入が困難となる。この硬さの上値がビッカース硬度で４００Ｈｖ程度と評価される。変形例１では、第２導電層１２ｄの材料として、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値の導電材料であるＣｕを用いる。この第２導電層１２ｄにより、第１導電層１１ｂに確実に密着固定されて第１導電層１１ｂのクラック発生が抑止されると共に、プレスフィットピン１３を挿入固定しても接続信頼性が確保される厚銅基板が実現する。

また、第１導電層１１ｂの側面を覆う第２導電層１２ｄを形成し、ＰＴＨ１１の内壁側面における導電層厚が増大することにより、１つのＰＴＨ１１に流すことができる電流量も増加する。これにより、所要電流を流すために必要なＰＴＨ数を減少させることができ、基板設計の自由度が向上する。

以上説明したように、変形例１によれば、ハンダを用いることなく、ＰＴＨ１１の内壁側面に所期厚の導電層（第２導電層１２ｄ）を高精度に確保する。これにより、第１導電層１１ｂを損傷することなく、非貫通孔１２ｃ内に高い接続信頼性をもってプレスフィットピン１３を挿通固定することができる厚銅基板が実現する。

（変形例２）
変形例２では、第１の実施形態と同様に厚銅基板について開示するが、ＰＴＨ内に形成する導電層が異なる点で第１の実施形態と相違する。

図５〜図６は、第１の実施形態の変形例２による厚銅基板の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。なお、第１の実施形態による厚銅基板と同様の構成部材については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
先ず、第１の実施形態と同様に、図１（ａ）〜（ｂ）の諸工程を行う。基体１には、ＰＴＨ１１が形成される。

続いて、図５（ａ）に示すように、ＰＴＨ１１にＡｌ合金コイン２１を挿入する。
本変形例では、ＰＴＨ１１に挿入する柱状導電体として、第１導電層１１ｂのＣｕと異なる導電材料、ここではＡｌ合金を採用し、柱状のＡｌ合金材料であるＡｌ合金コイン２１を用いる。Ａｌ合金コイン２１は、長さが基体１の厚みよりも若干大きく、横断面形状が第１貫通孔１１ａと同じ形状（ここでは円形状）でその径がＰＴＨ１１の径（第１貫通孔１１ａの第１導電層１１ｂを介した径）よりも若干小さく形成されている。Ａｌ合金コイン２１は、そのビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値、ここでは１５０Ｈｖ程度である。

なお、本変形例では、柱状導電体の導電材料として、Ａｌ合金以外にも、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ合金、Ｎｉ合金、Ｆｅ合金等から選ばれた１種を採用し、当該導電材料のコインを用いても良い。

続いて、図５（ｂ）に示すように、Ａｌ合金コイン２１に上下方向に圧力を印加する。
詳細には、支持台１０ａ上に、ＰＴＨ１１にＡｌ合金コイン２１が挿入された基体１を載置固定する。基体１の上面にプレス板１０ｂを配置し、下方に圧力を印加する。これにより、Ａｌ合金コイン２１は、その長さが短縮し、その径が膨張して第１導電層１１ｂに圧着される。

変形例２では、第１導電層１１ｂとＡｌ合金コイン２１とが異なる導電材料からなるため、圧着されたＡｌ合金コイン２１は、メッキ法で形成された第１導電層１１ｂとは結晶状態が異なる。Ａｌ合金コイン２１が第１導電層１１ｂに圧着されるため、ＰＴＨ１１の内壁側面で第１導電層１１ｂとＡｌ合金コイン２１とは隙間なく密着状態とされる。また、ＰＴＨ１１に挿入されたＡｌ合金コイン２１に圧力を印加するという圧着形態を採ることから、ＰＴＨ１１の最上部のエッジ部分においてＡｌ合金コイン２１に窪みが生じる。この窪みは、基体１を上方から観察することでも確認される。

続いて、図５（ｃ），図６（ａ）に示すように、Ａｌ合金コイン２１に第２貫通孔２１ａを形成する。以上により、本変形例による厚銅基板が形成される。
詳細には、図５（ｃ）のように、Ｎｉコイン２１の中央部に、ドリル２０を用いて第２貫通孔２１ａを形成する。ドリル加工は加工精度が高く、±３０μｍ程度以下の穴径公差が得られる。第２貫通孔２１ａは、例えば１.０ｍｍ±３０μｍ程度の所期径に形成される。第２貫通孔２１ａを形成することにより、図６（ａ）のように、第１導電層１１ｂの側面（ＰＴＨ１１の内壁側面）を覆うＡｌ合金からなる第２導電層２１ｂが形成される。第２導電層２１ｂは、例えば４００μｍ程度の厚みに形成され、第１導電層１１ｂの側面に密着固定されている。

この厚銅基板では、図６（ｂ）に示すように、第２貫通孔２１ａに端子としてプレスフィットピン１３が挿入固定される。
プレスフィットピン１３は、第２貫通孔２１ａに対して着脱自在とされており、その機械的な弾性復元力により、挿入された第２貫通孔２１ａ内で第２導電層２１ｂの側面に当接して固定される。

変形例２では、第１導電層１１ｂを厚く形成することなく、ＰＴＨ１１内で第１導電層１１ｂの側面に密着する第２導電層２１ｂを形成して、ＰＴＨ１１の内壁側面の導電層厚を確保する。この構成により、第１導電層１１ｂが第２導電層２１ｂにより保護され、第１導電層１１ｂにおけるクラックの発生が抑止される。メッキ法による第１導電層１１ｂは薄く形成するため、メッキ形成の生産性を悪化させることなく第１導電層１１ｂを微細なパターンに容易に形成することができる。プレスフィットピン１３の挿入時に第２導電層２１ｂの一部が若干の損傷を受けたとしても、ＰＴＨ１１の内壁側面は第１導電層１１ｂ及び第２導電層２１ｂにより十分な導電層厚が確保されているために影響が小さく、プレスフィットピン１３の高い接続信頼性が保持される。

変形例２では、プレスフィットピン１３が当接する導電層、ここでは第２導電層２１ｂのビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値とされている。当該導電層としては、プレスフィットピン１３の挿入時の荷重に耐える（プレスフィットピン１３からの圧接を受けても所期の接続信頼性が保持される程度の）硬さが要求される。この硬さの下限値がビッカース硬度で３０Ｈｖ程度と評価される。一方、当該導電層が硬過ぎると、図５（ｂ）の工程でＡｌ合金コイン２１のＰＴＨ１１内への適切な圧入が困難となる。この硬さの上値がビッカース硬度で４００Ｈｖ程度と評価される。変形例２では、第２導電層２１ｂの材料として、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値の導電材料であるＡｌ合金を用いる。この第２導電層２１ｂにより、第１導電層１１ｂに確実に密着固定されて第１導電層１１ｂのクラック発生が抑止されると共に、プレスフィットピン１３を挿通固定しても接続信頼性が確保される厚銅基板が実現する。

また、第１導電層１１ｂの側面を覆う第２導電層２１ｂを形成し、ＰＴＨ１１の内壁側面における導電層厚が増大することにより、１つのＰＴＨ１１に流すことができる電流量も増加する。これにより、所要電流を流すために必要なＰＴＨ数を減少させることができ、基板設計の自由度が向上する。

以上説明したように、本変形例によれば、ハンダを用いることなく、ＰＴＨ１１の内壁側面に所期厚の導電層（第２導電層２１ｂ）を高精度に確保する。これにより、第１導電層１１ｂを損傷することなく、第２貫通孔２１ｂ内に高い接続信頼性をもってプレスフィットピン１３を挿通固定することができる厚銅基板が実現する。

［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態と同様に厚銅基板について開示するが、ＰＴＨ内に挿通固定する端子が異なる点で第１の実施形態と相違する。

図７は、本実施形態による厚銅基板の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。なお、第１の実施形態による厚銅基板と同様の構成部材については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、先ず図１（ａ）〜図２（ｂ）の諸工程を行う。基体１には、ＰＴＨ１１の第１導電層１１ｂの内壁側面を覆うように、第２貫通孔１２ａを有する第２導電層１２ｂが形成される。

続いて、図７（ａ）に示すように、第２貫通孔１２ａの内壁側面にネジ溝１２ｅを形成する。以上により、本実施形態による厚銅基板が形成される。
詳細には、第２貫通孔１２ａにタップを立てて、第２貫通孔１２ａの内壁側面（第２導電層１２ｂの側面）にメネジとなるネジ溝１２ｅを形成する。このとき、ヘリサート加工によりネジ溝を修復することも可能である。

この厚銅基板では、図７（ｂ）に示すように、第２貫通孔１２ａ内に端子としてネジ２２が係合固定される。
詳細には、内壁側面にネジ溝１２ｅが形成された第２貫通孔１２ａにネジ２２を挿通して固定する。この場合、ネジ２２を、厚銅基板と不図示の他のプリント基板等との固定用部材として兼用し、当該プリント基板等と接続するようにしても良い。

本実施形態では、第１導電層１１ｂを厚く形成することなく、ＰＴＨ１１内で第１導電層１１ｂの側面に密着する第２導電層１２ｂを形成して、ＰＴＨ１１の内壁側面の導電層厚を確保する。この構成により、第１導電層１１ｂが第２導電層１２ｂにより保護され、第１導電層１１ｂにおけるクラックの発生が抑止される。メッキ法による第１導電層１１ｂは薄く形成するため、メッキ形成の生産性を悪化させることなく第１導電層１１ｂを微細なパターンに容易に形成することができる。ネジ溝１２ｅの形成時に第２導電層１２ｂの一部が若干の損傷を受けたとしても、ＰＴＨ１１の内壁側面は第１導電層１１ｂ及び第２導電層１２ｂにより十分な導電層厚が確保されているために影響が小さく、ネジ２２の高い接続信頼性が保持される。

本実施形態では、ネジ２２が係合固定される導電層、ここでは第２導電層１２ｂのビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値とされている。当該導電層としては、ネジ溝１２ｅの形成加工に耐える硬さが要求される。この硬さの下限値がビッカース硬度で３０Ｈｖ程度と評価される。一方、当該導電層が硬過ぎると、図１（ｄ）の工程でＰＴＨ１１内への適切な圧入が困難となる。この硬さの上値がビッカース硬度で４００Ｈｖ程度と評価される。本実施形態では、第２導電層１２ｂの材料として、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下の範囲内の値の導電材料であるＣｕを用いる。この第２導電層１２ｂにより、第１導電層１１ｂに確実に密着固定されて第１導電層１１ｂのクラック発生が抑止されると共に、ネジ溝１２ｅを形成しても接続信頼性が確保される厚銅基板が実現する。

また、第１導電層１１ｂを厚く形成することなく、第２導電層１２ｂでＰＴＨ１１の内壁側面の導電層のみを厚く形成するため、メッキ形成の生産性を悪化させることなく第１導電層１１ｂを微細なパターンに容易に形成することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ハンダ（ビッカース硬度は２０Ｈｖ以下）を用いることなく、ＰＴＨ１１の内壁側面に所期厚の導電層（第２導電層１２ｂ）を高精度に確保する。これにより、第２貫通孔１２ａ内に高信頼性をもってネジ溝１２ｅを形成してネジ２２を挿通固定することができ、従来では不可能であった端子によるプリント基板等への直接的なネジ固定が実現され、様々な利用場面への展開が期待できる。

なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態の変形例２と同様に、ＰＴＨ１１内に形成される第２導電層として、Ｃｕに替わってこれと異なるＡｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ｎｉ合金、Ｆｅ合金等から選ばれた１種の導電材料を用いても良い。

また、第１の実施形態の変形例２、第２の実施形態において、第１の実施形態の変形例１と同様に、Ｃｕコイン１２（Ａｌ合金コイン２１）に第２孔として、Ｃｕコイン１２（Ａｌ合金コイン２１）を非貫通とする非貫通孔を形成するようにしても良い。

また、第１及び第２の実施形態並びに諸変形例において、第２貫通孔１２ａ（２１ａ）又は非貫通孔１２ｃは、プレスフィットピン１３（ネジ２２）に対応して円形状に形成されるが、第１貫通孔１１ａを第２貫通孔１２ａ（２１ａ）又は非貫通孔１２ｃと異なる形状に形成しても良い。当該形状としては、例えば長方形状や楕円形状等が考えられる。長方形状等の場合、ＰＴＨに導電材料のコインを圧入する際の損壊等を防止するため、その角部を丸めた形状とすることが望ましい。

一例を図８に示す。ここでは、第１の実施形態の場合を例示する。同一の第２導電層１２ｂに形成された隣り合う複数の第２貫通孔１２ａに挿通されたプレスフィットピン１３が同電位とされる。
図８の場合、第１貫通孔１１ａを例えば角部を丸めた長方形状に形成し、第１導電層１１ｂをメッキ形成した後、ＰＴＨ１１にＣｕコイン１２を挿入する。Ｃｕコイン１２は、柱状のＣｕ材料であり、その長さが基体１の厚みよりも若干大きく、その横断面形状が第１貫通孔１１ａと同じ長方形状でそのサイズがＰＴＨ１１のサイズよりも若干小さく形成されている。Ｃｕコイン１２に上下から圧力を印加し、Ｃｕコイン１２を第１導電層１１ｂに圧着させる。そして、Ｃｕコイン１２に複数（ここでは４つ）の第２貫通孔１２ａを形成する。

［第３の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態又はその変形例による厚銅基板を適用したインバータを開示する。

図９は、本実施形態によるインバータの概略構成を示す模式図であり、（ａ）が断面図、（ｂ）が平面図である。
このインバータは、パワーモジュール３１と、各種の構成部材が搭載された厚銅基板３２とを備えている。

パワーモジュール３１は、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の機能素子が複数組み合わされてなる電力用半導体素子である。
厚銅基板３２は、第１の実施形態又はその変形例による厚銅基板である。図８では、例えば第１の実施形態による厚銅基板が例示されている。厚銅基板３２の表面には、入力端子３３及び出力端子３４、入力コンデンサ３５、３層リアクトル３６、パワーモジュール３１の制御部３７、制御信号発信部３８が搭載されている。制御部３７は厚銅基板３２上にコネクタ３９ａで電気的に接続されており、制御信号発信部３８は制御部３７上にコネクタ３９ｂで電気的に接続されている。

厚銅基板３２には、複数のＰＴＨが形成されており、各ＰＴＨ内にはプレスフィットピン１３が挿通固定されている。これらのプレスフィットピン１３により、パワーモジュール３１と厚銅基板３２とが電気的に接続されている。

本実施形態によれば、ハンダを用いることなく貫通孔の内壁側面に所期硬度の導電層を高精度に確保し、導電層を損傷することなく高信頼性をもって端子を挿通固定することができる厚銅基板３２を備えた信頼性の高いインバータが実現する。

以下、基板及びその製造方法の諸態様について、付記としてまとめて記載する。

（付記１）基体を貫通する第１孔を形成する工程と、
前記第１孔の内壁側面を覆う導電層を形成する工程と、
前記導電層が形成された前記第１孔内に柱状導電体を挿入する工程と、
前記柱状導電体に上下方向に圧力を印加する工程と、
前記柱状導電体に第２孔を形成する工程と
を備えたことを特徴とする基板の製造方法。

（付記２）前記柱状導電体は、前記導電層と同じ導電材料又は前記導電層と異なる導電材料からなることを特徴とする付記１に記載の基板の製造方法。

（付記３）前記柱状導電体は、側面が前記導電層と密着することを特徴とする付記１又は２に記載の基板の製造方法。

（付記４）前記柱状導電体は、径が前記第１孔の前記導電層を介した径よりも小さく、長さが前記基体の厚みよりも大きいことを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の基板の製造方法。

（付記５）前記柱状導電体は、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上の値又は４００Ｈｖ以下の値であることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の基板の製造方法。

（付記６）前記第２孔は、前記柱状導電体を貫通する孔であることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の基板の製造方法。

（付記７）前記第２孔は、前記柱状導電体を非貫通とする孔であることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の基板の製造方法。

（付記８）前記第２孔は円形状であり、
前記第１孔は、前記第２孔と異なる形状であることを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載の基板の製造方法。

（付記９）前記柱状導電体は、複数の前記第２孔を有することを特徴とする付記８に記載の基板の製造方法。

（付記１０）前記第２孔の内壁側面にネジ溝を形成する工程を更に備えたことを特徴とする付記１〜９のいずれか１項に記載の基板の製造方法。

（付記１１）前記基体を貫通する第１孔を有する基体と、
前記第１孔の内壁側面を覆う第１導電層と、
前記第１導電層の側面を覆い、第２孔を有する第２導電層と
を備え、
前記第２導電層は、前記第１導電層と結晶構造が異なり、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上の値であることを特徴とする基板。

（付記１２）前記第２導電層は、前記第１導電層と密着していることを特徴とする付記１１に記載の基板。

（付記１３）前記第２導電層は、前記第１導電層と同じ導電材料からなり、前記第１導電層よりも大きい結晶粒を有していることを特徴とする付記１１又は１２に記載の基板。

（付記１４）前記第２導電層は、前記第１導電層と異なる導電材料からなることを特徴とする付記１１又は１２に記載の基板。

（付記１５）前記第２導電層は、ビッカース硬度が４００Ｈｖ以下の値であることを特徴とする付記１１〜１４のいずれか１項に記載の基板。

（付記１６）前記第２孔は円形状であり、
前記第１孔は、前記第２孔と異なる形状であることを特徴とする付記１１〜１５のいずれか１項に記載の基板。

（付記１７）前記第２導電層は、複数の前記第２孔を有することを特徴とする付記１６に記載の基板。

（付記１８）前記第２孔は、貫通孔であることを特徴とする付記１１〜１７のいずれか１項に記載の基板。

（付記１９）前記第２孔は、非貫通孔であることを特徴とする付記１１〜１７のいずれか１項に記載の基板。

（付記２０）前記第２孔に挿通固定される端子を更に備えたことを特徴とする付記１１〜１９のいずれか１項に記載の基板。

（付記２１）前記端子は、プレスフィットピン又はネジであることを特徴とする付記２０に記載の基板。

（付記２２）前記第２導電層は、前記第２孔内の側面にネジ溝が形成されていることを特徴とする付記２０又は２１に記載の基板。

１基体
２銅層
３絶縁用樹脂層
１０ａ支持台
１０ｂプレス板
１１ＰＴＨ
１１ａ第１貫通孔
１１ｂ第１導電層
１２Ｃｕコイン
１２ａ，２１ａ第２貫通孔
１２ｃ非貫通孔
１２ｂ，１２ｄ，２１ｂ第２導電層
１２ｅネジ溝
１３プレスフィットピン
２０ドリル
２１Ａｌ合金コイン
２２ネジ
３１パワーモジュール
３２厚銅基板
３３入力端子
３４出力端子
３５入力コンデンサ
３６３層リアクトル
３７制御部
３８制御信号発信部
３９ａ，３９ｂコネクタ

Claims

基体を貫通する第１孔を形成する工程と、
前記第１孔の内壁側面を覆う導電層を形成する工程と、
前記導電層が形成された前記第１孔内に柱状導電体を挿入する工程と、
前記柱状導電体に上下方向に圧力を印加する工程と、
前記柱状導電体に第２孔を形成する工程と
を備えたことを特徴とする基板の製造方法。
前記柱状導電体は、径が前記第１孔の前記導電層を介した径よりも小さく、長さが前記基体の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の基板の製造方法。
前記柱状導電体は、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上の値又は４００Ｈｖ以下の値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の製造方法。
前記第２孔は、前記柱状導電体を貫通する孔であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
前記第２孔は、前記柱状導電体を非貫通とする孔であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
前記第２孔は円形状であり、
前記第１孔は、前記第２孔と異なる形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
貫通孔である第１孔を有する基体と、
前記第１孔の内壁側面を覆う第１導電層と、
前記第１導電層の側面を覆い、第２孔を有する第２導電層と
を備え、
前記第２導電層は、前記第１導電層と結晶構造が異なり、ビッカース硬度が３０Ｈｖ以上の値であることを特徴とする基板。
前記第２導電層は、前記第１導電層と同じ導電材料からなり、前記第１導電層よりも大きい結晶粒を有していることを特徴とする請求項７に記載の基板。
前記第２導電層は、前記第１導電層と異なる導電材料からなることを特徴とする請求項７に記載の基板。
前記第２導電層は、ビッカース硬度が４００Ｈｖ以下の値であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の基板。
前記第２孔は円形状であり、
前記第１孔は、前記第２孔と異なる形状であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の基板。
前記第２導電層は、複数の前記第２孔を有することを特徴とする請求項１１に記載の基板。
前記第２孔は、貫通孔であることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載の基板。
前記第２孔は、非貫通孔であることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載の基板。
前記第２導電層は、前記第２貫通孔内の側面にネジ溝が形成されていることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか１項に記載の基板。