JP2018206789A

JP2018206789A - 印刷配線板および印刷配線板の製造方法

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Publication number: JP2018206789A
Application number: JP2017106403A
Authority: JP
Inventors: 雅俊宮村; Masatoshi Miyamura
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-05-30
Also published as: JP6890471B2

Abstract

【課題】バックドリル加工の精度を向上させると共に、テストクーポンの必要面積を減少させる。【解決手段】本発明の印刷配線板は、複数の層を有し層に回路配線を形成した絶縁基板１０と、この絶縁基板１０の表裏を貫通する貫通孔の内壁に形成した導体により目的の層との電気的な層間接続を行うスルーホール１１と、このスルーホール１１を含む第１の区画Ａ１に、スルーホール１１と隣接して他のランドと積層方向に重ならないように配置されたスタブの深さ検出用の複数のランドＲ１〜Ｒ８と、複数のランドＲ１〜Ｒ８とスルーホール１１とをそれぞれ接続する複数の配線１２とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、印刷配線板および印刷配線板の製造方法に関する。

従来、高周波を扱う印刷配線板では、配線層に接続されていないスルーホールの余分な部分（スタブ）は、周波数特性を悪化させる要因になることから、ドリル加工などにより削り取る必要があり、削り取る上で深さの検出精度の向上が望まれている。

従来の印刷配線板は、スタブをドリル加工するにあたり、印刷配線板の一面（下面）からスルーホールを削り取りながら進むドリルの停止位置（深さ）を検出するために、本来信号が流れる回路配線とは無関係なランドをバックドリルターゲット層に形成しているが、その形状や引き出し方法については、特に規定されてはいない。

通常、各配線層の深さ毎に設定したバックドリルターゲット層に、ドリルの停止位置を検出するため、スルーホールから同一直線上に配線を引き出してその先端に円形のランドを形成したテストクーポンを配置するのが一般的である。

特開２０１６−１２２８２５号公報

このように、従来は、スルーホールを起点として配線を下層のものほど長く引き出し上層のものと異なる位置にずらしてランドを配置するため、バックドリルターゲット層の段数（種類）が増えれば増えるほど、下層の引き出し配線を長くせざるを得ず、テストクーポン形成のための配線面積が増加することになる。

配線面積が大きくなると、バックドリル加工箇所近傍にテストクーポンを配置できず、テストクーポンまでの距離が遠くなる問題がある。またバックドリル加工箇所からテストクーポンの各ランドまでの距離の差が大きいと、その分だけ測定誤差が増えるため加工精度の面で不利になるという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、バックドリル加工の精度を向上させると共に、テストクーポンの必要面積を減少させることができる印刷配線板および印刷配線板の製造方法を提供することにある。

本発明の印刷配線板は、複数の層を有し前記層に回路配線を形成した絶縁基板と、前記絶縁基板の表裏を貫通する貫通孔の内壁に形成した導体により目的の層との電気的な層間接続を行う第１スルーホールと、前記第１スルーホールを含む第１の区画に、前記第１スルーホールと隣接して他のランドと積層方向に重ならないように配置されたスタブの深さ検出用の複数のランドと、前記複数のランドと前記第１スルーホールとをそれぞれ接続する複数の第１配線とを具備する。

本発明の印刷配線板の製造方法は、絶縁基板の複数の層に回路配線を形成する工程と、前記絶縁基板の表裏面を貫通する貫通孔の内壁にめっき処理を施して第１スルーホールおよび第２スルーホールを形成し、前記第２スルーホールを介して目的の層の前記回路配線と電気的な層間接続を行う工程と、前記第２スルーホールの前記回路配線が前記層間接続されていない不要部分であるスタブの深さを検出するために、前記第１スルーホールを含む第１の区画内に、前記第１スルーホールと隣接して他のランドと積層方向に重ならないように複数のランドを配置する工程と、前記複数のランドと前記第１スルーホールとをそれぞれ接続する複数の第１配線を形成する工程とを有する。

本発明によれば、バックドリル加工の精度を向上させると共に、テストクーポンの必要面積を減少させることができる。

一つの実施の形態の印刷配線板の構成を示す斜視図である。図１の印刷配線板のテストクーポンの配置例を、上方から見た透視図である。比較例１のテストクーポンの階段状配置（直線配置）の例を上方から見た透視図である。他の実施例（テストクーポンを９階層で配置した構成例）を示す図である。他の実施例（テストクーポンを１２階層で配置した構成例）を示す図である。他の実施例（テストクーポンを六方格子状に配置した構成例）を示す図である。比較例１（直線配置）と本発明（螺旋配置）との階層数毎の面積比較表である。

以下、図面を参照して本発明の一つの実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一つの実施の形態の印刷配線板の構成を示す図である。

図１に示すように、この実施形態の印刷配線板は、多層構造の絶縁基板１０を備える。絶縁基板１０は、例えば９層などの複数の絶縁層を有しており、各絶縁層の間には、電気的な回路を構成する回路配線（図示せず）が形成されている。回路配線は、配線パターン、導体層などともいう。この実施形態では、「回路配線」は、部品実装後に装置として機能する配線、単なる「配線」という記載のものはテストクーポン等それ以外の配線として定義する。

絶縁基板１０には、複数の第１配線としての配線１２と、第２配線としての配線１３が形成されている。配線１２は、各層のランドＲ１〜Ｒ８と第１スルーホールとしてのスルーホール１１とをそれぞれ接続するものである。配線１３は、回路配線とは接続されずに、層に沿ってスルーホール１１から基板端部に延びて接続される配線であり、スタブの深さを検出する際に基板端部よりランドＲ１〜Ｒ８に通電するための配線である。配線１２、ランドＲ１〜Ｒ８、スルーホール１１の集合体が、テストクーポンである。

絶縁基板１０には、上記テストクーポンの一部としてのスルーホール１１の他、バックドリル加工対象のスルーホールとしての第２スルーホール（図示せず）が少なくとも形成されている。これらスルーホール１１や第２スルーホールは、絶縁基板１０の表裏を貫通する貫通孔の内壁にめっき処理を施して導体を形成したものである。

第２スルーホールは、目的の層の回路配線と電気的な層間接続を行うものであり、バックドリル加工により不用なスタブを除去すべきスルーホールである。
一方、テストクーポン内のスルーホール１１は、スタブを除去すべき対象ではなく、ドリルがランドＲ１〜Ｒ１２に接触して、その停止位置を検出するために、ドリルマシンからランドＲ１〜Ｒ１２までの印刷配線板内の電気的導通の経路を、配線１３とで構成するものである。

バックドリル加工すべきスルーホールは、回路配線内のスルーホールであり、テストクーポン内のスルーホール１１と区別するためにテストクーポン内のスルーホール１１を第１スルーホール、バックドリル加工すべきスルーホールは第２スルーホールと称す。つまりスタブが電気特性に悪影響を与える第２スルーホールのみ、スタブをバックドリル加工で除去する。

回路配線が形成されている層には、第２スルーホールのスタブ加工前に事前にスタブの深さ（位置）を検出するため（テスト切削用）の複数のランドＲ１〜Ｒ８が形成されている。各ランドＲ１〜Ｒ８が形成されている層をバックドリルターゲット層という。ランドＲ１〜Ｒ８は同じ層の回路配線とは接続されていない。

図２に示すように、複数のランドＲ１〜Ｒ８は、スルーホール１１を含む第１の区画（エリア）としての区画Ａ１に面配置（積層方向に重ならないように各層に配置）されている。各ランドＲ１〜Ｒ８は、積層方向の異なる層に形成されている。また複数のランドＲ１〜Ｒ８は、積層方向に透視した場合に、それぞれが重ならずに、所定形状（例えば円形など）に形成されている。区画Ａ１は中央部にスルーホール１１を配置した状態で、その周囲にランドＲ１〜Ｒ８を縦３列、横３列に並べて配置可能なエリアである。

これら複数のランドＲ１〜Ｒ８は、第２スルーホールの、回路配線が層間接続されていない導体の不要部分であるスタブをドリル加工などにより削り取る深さを検出するためのものである。ドリル加工には、例えば既存のバックドリル工法などが用いられる。

ランドＲ１〜Ｒ８は、スルーホール１１と隣接して他のランドと積層方向に重ならないように層順に隣り合って配置されている。これを「螺旋階段状の配置」と称す。この例では、１つのスルーホール１１を中心としたその周囲の区画Ａ１に８つのランドＲ１〜Ｒ８それぞれをスルーホール１１と隣接配置している。ランドＲ１〜Ｒ８は、積層方向から透視して見て各ランドＲ１〜Ｒ８の中心を結ぶ線分２１が正方格子状（正方形）になるように配置されている。

ここで、バックドリルターゲット層が８層の場合で本願発明の螺旋配置（図２の螺旋階段状配置の例）と比較例１（図３の直線階段状配置例）とを面積で比較して説明する。
比較条件としては、深さ種類（階層）が８種類（階層）、ランドＲ１〜Ｒ８のランド径が１ｍｍ、各層を接続するスルーホール１１の外層ランド（図示せず）径が１ｍｍとし、各ランドＲ１〜Ｒ８から回路配線（配線パターン）までの間隙Ｂ１を０．５ｍｍずつ空ける必要があるものとする。

＜比較例１のテストクーポン配置＞
図３に示すように、積層方向から透視した場合に基板面を直線的にかつ配線端面から見て階段状にランドＲ１〜Ｒ８を配置した比較例１（直線配置）の場合、８層に渡って設けたランドＲ１〜Ｒ８と、これらランドＲ１〜Ｒ８を接続するスルーホール１１と、ランドＲ１〜Ｒ８までの間隙Ｂ１とを設けた場合（８つのランド＋１つのスルーホール＋間隙）、ランドＲ１の中心からランドＲ８の中心までの距離（中心間距離）は７ｍｍ、必要な面積は１０ｍｍ×２ｍｍ＝２０ｍｍ^２となる。なお、８層以外に、例えば９層の場合は中心間距離）は８ｍｍ、１２層の場合は中心間距離）は１１ｍｍとなる。

＜本発明のテストクーポン配置＞
一方、図２に示した本発明のランドＲ１〜Ｒ８の螺旋配置では、縦幅Ｙ１は３つのランドＲ８，Ｒ１，Ｒ２の直径＋（間隙Ｂ１×２）＝４ｍｍ、横幅Ｘ１も３つのランドＲ２，Ｒ３，Ｒ４の直径＋（間隙Ｂ１×２）＝４ｍｍであり、その面積Ｓ０は、Ｙ１×Ｘ１＝１６ｍｍ^２となり、比較例１の配置よりも本発明のランドＲ１〜Ｒ８の配置の方が必要面積を４ｍｍ^２分、小さくできることがわかる。

また、本発明では、最も遠い対角に位置するランド間の距離、例えばランドＲ８とランドＲ４との中心間距離Ｈ１は２．８ｍｍであり、比較例１の中心間距離７ｍｍに比べて距離が１／２以下になっていることがわかる。

以下、この実施形態の印刷配線板の製造方法を説明する。
この印刷配線板の場合、絶縁基板１０の複数の層に回路配線を形成する。続いて、絶縁基板１０の表裏面を貫通する貫通孔を形成し、形成した貫通孔の内壁にめっき処理を施して導体を形成し、目的の層の回路配線と電気的な層間接続を行う。

続いて、第２スルーホールの、回路配線が層間接続されてない導体の不要部分であるスタブの深さを検出するために、スルーホール１１を含む第１の区画Ａ内に、スルーホール１１と隣接して他のランドＲ１〜Ｒ８と積層方向に重ならないように複数のランドＲ１〜Ｒ８を配置する。

また、複数のランドＲ１〜Ｒ８とスルーホール１１とをそれぞれ接続する複数の配線１２を形成し、さらに回路配線とは接続されずに、スルーホール１１から基板端部に延びる配線１３を形成する。このようにして配線１２と配線１３、ランドＲ１〜Ｒ８を形成した印刷配線板または印刷配線板の中間体を形成する。

なお「中間体」とは、印刷配線板を製造する際に、製造パネルの外枠の外形加工で廃棄される部分にテストクーポンを作製した状態のものであり、印刷配線板内にテストクーポンを作製し、最終的に残るものが「印刷配線板」である。以降、「印刷配線板の中間体」についても、「印刷配線板」と称す。

続いて、印刷配線板に対して、スタブ除去のためのバックドリル加工を行う際には、ランドＲ１〜Ｒ８に通電し、絶縁基板１０の一方の面（下面）を、不用なスタブの深さ（位置）を検出すべきランドＲ１〜Ｒ８の面方向の位置にドリルを移動し、その位置においてドリルで印刷配線板を切削してゆき、バックドリル工法でドリルの先端が停止すべきランドＲ１〜Ｒ８に当接した位置をスタブの深さとして検出する。

そして、ドリルを実際にスタブ除去すべき第２スルーホール（図示せず）の位置に移して、上記検出した深さに基づいて、バックドリル工法により第２スルーホールの導体を削ってゆき、第２スルーホールから不要な導体部分であるスタブを除去する。

なお、ここに示した製造方法の例は一例であり、各工程を入れ替え、また新たな工程を追加したり、一部の工程を削除することで、製造方法をさまざまに変えることも可能である。

このようにこの実施の形態の印刷配線板によれば、スルーホール１１を含む区画Ａに、スルーホール１１と隣接して他のランドと積層方向に重ならないようにランドＲ１〜Ｒ８を配置、例えばスルーホール１１の周囲にランドＲ１〜Ｒ８を螺旋階段状に配置することにより、各ランドＲ１〜Ｒ８間の距離を短くでき、バックドリル加工の精度を向上させると共に、ランドＲ１〜Ｒ８形成のために必要な面積Ｓ０を狭くでき、その分、本来回路配線のために割り当てる印刷配線板の領域を犠牲にせずにテストクーポンを配置することができる。螺旋階段状とは、異なる層で、積層方向に重ならず、三次元的に螺旋状である状態をいう。

より具体的には、以下のような効果がある。
ランドＲ１〜Ｒ８を面配置（スルーホール１１を中心に螺旋階段状に配置）することで、比較例１のように階段状であっても直線的に配置した場合に比べてランドＲ１〜Ｒ８を形成する上で必要な面積Ｓ０が小さくなり（比較例１の２０ｍｍ^２に対して本発明は１６ｍｍ^２）、その差分、従来はテストクーポンを形成できなかった領域であっても、テストクーポンを形成することが可能になる。

また、ランドＲ１〜Ｒ８を配置した区画Ａ１のうち、対角に位置する一方の端のランド中心から他方の端のランド中心までの中心間距離Ｈ１が、比較例１の７ｍｍに対して本発明は２．８ｍｍになり、直線階段状のものよりも半分近く短くなるので、実際に積層基板において層毎に形成したランドＲ１〜Ｒ８の深さの検出ばらつきが少なくなり、バックドリル加工の加工精度を向上することができる。

次に、図４乃至図７を参照してランドの数や配置を変更した変形例を説明する。
図４に示すように、例えば１０層の印刷配線板の深さが９種類（９階層）のものにランドＲ１〜Ｒ９を配置する場合、ランドＲ９が、図２に示した区画Ａ１の横幅Ｘ１には収まりきらなくなるため、区画Ａ１に囲む第２区画である区画Ａ２を設け、その横幅Ｘ２の中に、ランドＲ８に隣接させてランドＲ９を配置する。区画Ａ２は、区画Ａ１を両側にランド１つの直径分だけ広げた区画である。

この場合のランドＲ１〜Ｒ９を形成するために必要な面積Ｓ１は、図２に示した寸法条件に従うと、縦幅Ｙ１は４ｍｍ、横幅Ｘ２は５ｍｍとなり、Ｙ１×Ｘ２＝２０ｍｍ^２となる。

また、最も遠い対角に位置するランド間の距離、例えばランドＲ９とランドＲ４との中心間距離Ｈ２は３．６ｍｍであり、この例についても比較例１（直線配置）の中心間距離８ｍｍ（図示せず）に比べて十分短くなることがわかる。

図５に示すように、例えば１３層の印刷配線板の深さが１２種類（１２階層）のものにランドＲ１〜Ｒ１２を配置する場合、ランドＲ１２が図２に示した縦幅Ｙ１に収まりきらなくなるため、区画Ａ２の縦幅Ｙ２の中でランドＲ１１に隣接させてランドＲ１２を配置する。区画Ａ２は、区画Ａ１よりも縦横両側にランド１つ分の直径だけ広いものである。

この場合のランドＲ１〜Ｒ１２を形成するために必要な面積Ｓ２は、図２に示した寸法条件に従うと、縦幅Ｙ２は５ｍｍ、横幅Ｘ２は５ｍｍとなり、Ｙ２×Ｘ２＝２５ｍｍ^２となる。

また、最も遠い対角に位置するランド間の距離、例えばランドＲ１２とランドＲ６との中心間距離Ｈ３は４．２ｍｍであり、この例についても比較例１（直線配置）の中心間距離１１ｍｍ（図示せず）に比べて十分短くなっていることがわかる。
すなわち、上記図４、図５に示した変形例によれば、テストクーポンの最も遠い対角に位置するランド間の距離を短くすることで、バックドリルの加工深さ毎の測定精度が向上し、この結果、バックドリル加工精度を向上させることができる。

図６に示すように、例えば７層の印刷配線板の深さが６種類（６階層）のものにランドＲ１〜Ｒ６を配置する場合、積層方向から透視して見て各ランドＲ１〜Ｒ６の中心を結ぶ線分が六方格子状（六角形２２）になるように複数のランドＲ１〜Ｒ６を配置する。このように配置することで、スルーホール１１から等距離にランドＲ１〜Ｒ６を配置することができ、積層基板において層毎に形成したランドＲ１〜Ｒ６の深さの検出ばらつきが少なくなり、バックドリル加工の加工精度を向上させることができる。

上記図４乃至図６に示した例は一例であり、バックドリルターゲット層の階層数を１〜１５層までにしたときの比較例１（直線配置）と本発明（螺旋配置）の面積比較を図７に示す。

この図７より、１１層のケースで、比較例１の面積が２６ｍｍ^２に対して、本発明（螺旋配置）の面積が２０ｍｍ^２となり、面積差が６ｍｍ^２、１５層のケースで、比較例１の面積が３４ｍｍ^２に対して、本発明（螺旋配置）の面積が２５ｍｍ^２となり、面積差が９ｍｍ^２となり、層数が多くなるほど、面積差が大きくなることがわかる。

本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、例として示したものであり、この他の様々な形態で実施が可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１０…絶縁基板、１１…スルーホール、１２、１３…配線、Ａ１、Ａ２…区画、Ｂ１…間隙、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３…中心間距離、Ｒ１〜Ｒ１２…ランド、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２…面積、Ｘ１、Ｘ２…横幅、Ｙ１、Ｙ２…縦幅。

Claims

複数の層を有し前記層に回路配線を形成した絶縁基板と、
前記絶縁基板の表裏を貫通する貫通孔の内壁に形成した導体により目的の層との電気的な層間接続を行う第１スルーホールと、
前記第１スルーホールを含む第１の区画に、前記第１スルーホールと隣接して他のランドと積層方向に重ならないように層内に配置されたスタブの深さ検出用の複数のランドと、
前記複数のランドと前記第１スルーホールとをそれぞれ接続する複数の第１配線と
を具備することを特徴とする印刷配線板。
前記第１の区画に収まりきらない前記ランドを、前記第１の区画を囲む第２の区画に配置したことを特徴とする請求項１に記載の印刷配線板。
積層方向から透視して見て各ランドの中心を結ぶ線分が正方形または六角形になるように前記複数のランドを配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の印刷配線板。
前記回路配線とは接続されずに、前記第１スルーホールから基板端部に延びる第２配線をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の印刷配線板。
絶縁基板の複数の層に回路配線を形成する工程と、
前記絶縁基板の表裏面を貫通する貫通孔の内壁にめっき処理を施して第１スルーホールおよび第２スルーホールを形成し、前記第２スルーホールを介して目的の層の前記回路配線と電気的な層間接続を行う工程と、
前記第２スルーホールの前記回路配線が前記層間接続されていない不要部分であるスタブの深さを検出するために、前記第１スルーホールを含む第１の区画内に、前記第１スルーホールと隣接して他のランドと積層方向に重ならないように複数のランドを配置する工程と、
前記複数のランドと前記第１スルーホールとをそれぞれ接続する複数の第１配線を形成する工程と
を有することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
前記回路配線とは接続されずに、前記第１スルーホールから基板端部に延びる第２配線を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の印刷配線板の製造方法。
前記ランドに通電し、前記絶縁基板の一方の面よりバックドリル工法で切削してドリルの先端が前記ランドに当接した位置を前記スタブの深さとして検出する工程と、
検出した前記深さに基づいてバックドリル工法により前記第２スルーホールから前記スタブを除去する工程と
を有する請求項５または請求項６に記載の印刷配線板の製造方法。