JP2019040981A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化の要請に応えつつスルーホールでのボイドの発生を抑制し、さらにはスルーホールにおける金属めっきの付着性の向上を図ることができるプリント配線板を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係るプリント配線板は、貫通孔を有する絶縁層と、上記貫通孔の内周面に積層される導電層と、この導電層の絶縁層側とは逆側の面及び上記絶縁層の両面に積層される金属めっき層とを備え、上記絶縁層の平均厚さが５μｍ以上５０μｍ以下であり、上記金属めっき層の平均厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であり、上記貫通孔の孔径が、上記貫通孔の上記絶縁層の一方の面側の第１端部から上記貫通孔の上記絶縁層の他方の面側の第２端部に向かって漸増し、上記貫通孔の上記第１端部の孔径が、上記金属めっき層の平均厚さの１．５倍以上２．５倍以下であり、上記貫通孔の上記第２端部の孔径が、上記第１端部の孔径の１．１倍以上２倍以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板に関する。

近年、プリント配線板の配線の微細化が進んでおり、プリント配線板の薄型化やプリント配線板に設けられるスルーホールの小型化が要求されている。

プリント配線板にスルーホールを形成する手法としては、貫通孔を有する基板に電解めっきを施すものが知られている（特許文献１）。特許文献１の基板は、貫通孔の内周面に最狭部分を形成したものであり、この基板に電解めっきが施されると、めっきが貫通孔の最狭部分から開口に向かって貫通孔を閉塞し、これにより貫通孔内へのボイドの発生が防止される。

特開２００４−３１１９１９号公報

電解めっきによりプリント配線板にスルーホールが形成される場合、基板に設けられた貫通孔の内周面には、めっきを付着させるための導電層（シード層）が形成される必要がある。この導電層は、一般的には無電解めっきにより形成されるが、無電解めっきには多くの時間が必要とされるため、生産効率の観点からこの導電層を薄く形成することが要請される。ところが、貫通孔の内周面に形成される導電層が薄くなると、導電層の電気抵抗が増加することにより、電解めっき時に導電層へのめっきの付着が不十分となるおそれがある。また、めっきが導電層に十分に付着していない場合、フレキシブルプリント配線板のような薄型化されたプリント配線板では、プリント配線板の変形に伴う応力によりこのめっきが破断又は剥離するおそれがある。

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、薄型化の要請に応えつつスルーホールでのボイドの発生を抑制し、さらにはスルーホールにおける金属めっきの付着性の向上を図ることができるプリント配線板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るプリント配線板は、貫通孔を有する絶縁層と、この絶縁層の少なくとも上記貫通孔の内周面に積層される導電層と、この導電層の絶縁層側とは逆側の面及び上記絶縁層の両面に積層される金属めっき層とを備えるプリント配線板であって、上記絶縁層の平均厚さが５μｍ以上５０μｍ以下であり、上記導電層の平均厚さが０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であり、上記金属めっき層の平均厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であり、上記貫通孔の孔径が、上記貫通孔の上記絶縁層の一方の面側の第１端部から上記貫通孔の上記絶縁層の他方の面側の第２端部に向かって漸増しており、上記貫通孔の上記第１端部の孔径が、上記絶縁層の両面のいずれかに積層される上記金属めっき層の平均厚さの１．５倍以上２．５倍以下であり、上記貫通孔の上記第２端部の孔径が、上記第１端部の孔径の１．１倍以上２倍以下である。

本発明のプリント配線板は、薄型化の要請に応えつつスルーホールでのボイドの発生を抑制し、さらにはスルーホールにおける金属めっきの付着性の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るプリント配線板を示す模式的部分断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

本発明の一態様に係るプリント配線板は、貫通孔を有する絶縁層と、この絶縁層の少なくとも上記貫通孔の内周面に積層される導電層と、この導電層の絶縁層側とは逆側の面及び上記絶縁層の両面に積層される金属めっき層とを備えるプリント配線板であって、上記絶縁層の平均厚さが５μｍ以上５０μｍ以下であり、上記導電層の平均厚さが０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であり、上記金属めっき層の平均厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であり、上記貫通孔の孔径が、上記貫通孔の上記絶縁層の一方の面側の第１端部から上記貫通孔の上記絶縁層の他方の面側の第２端部に向かって漸増しており、上記貫通孔の上記第１端部の孔径が、上記絶縁層の両面のいずれかに積層される上記金属めっき層の平均厚さの１．５倍以上２．５倍以下であり、上記貫通孔の上記第２端部の孔径が、上記第１端部の孔径の１．１倍以上２倍以下である。

当該プリント配線板は、金属めっき層と同程度の厚さの非常に薄い絶縁層を用い、この絶縁層に設けられ、スルーホールを形成するための貫通孔をテーパーの付いた形状としているので、薄型化の要請に応えつつスルーホールでのボイドの発生を抑制できる。また、当該プリント配線板は、貫通孔をテーパーの付いた形状とすることにより貫通孔の内周面の面積を増加させているので、非常に薄い絶縁層が用いられていても、スルーホールにおける金属めっきの付着性の向上を図ることができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るプリント配線板を説明する。

［プリント配線板］
図１のプリント配線板１は、貫通孔２を有する絶縁層３と、この絶縁層３の少なくとも貫通孔２の内周面２ａに積層される導電層４と、この導電層４の絶縁層３側とは逆側の面及び絶縁層３の両面に積層される金属めっき層５とを備えている。絶縁層３の平均厚さＷ１は５μｍ以上５０μｍ以下であり、導電層４の平均厚さＷ２は０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であり、金属めっき層５の平均厚さＷ３は３μｍ以上５０μｍ以下である。また、貫通孔２の孔径は、貫通孔２の絶縁層３の一方の面側の第１端部２ｂから貫通孔２の絶縁層３の他方の面側の第２端部２ｃに向かって漸増している。また、貫通孔２の第１端部２ｂの孔径Ｗ４は、絶縁層３の両面のいずれかに積層される金属めっき層５の平均厚さＷ３の１．５倍以上２．５倍以下であり、貫通孔２の第２端部２ｃの孔径Ｗ５は、第１端部２ｂの孔径Ｗ４の１．１倍以上２倍以下である。ここで、平均厚さとは、任意の１０点の厚さの平均値を示す。

プリント配線板１は、可撓性及び柔軟性を有するフレキシブルプリント配線板であり、板状に形成されている。プリント配線板１は、例えば、セミアディティブ法を用いて製造される。プリント配線板１の厚さは、特に限定されないが、プリント配線板１の平均厚さの下限としては、１１μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい一方、プリント配線板１の平均厚さの上限としては、１５０μｍが好ましく、１２０μｍがより好ましい。プリント配線板１の平均厚さが上記下限より小さいと、プリント配線板の強度が不十分となるおそれがある。逆に、プリント配線板１の平均厚さが上記上限を超えると、プリント配線板１の薄型化が不十分となるおそれやプリント配線板１の可撓性及び柔軟性が不十分となるおそれがある。ここで、プリント配線板１の厚さとは、貫通孔２が形成される領域や電子部品が実装される領域を除く平坦な板状領域の厚さを示す。

＜絶縁層＞
絶縁層３は、プリント配線板１の基部を構成する板状の部材であり、表裏に貫通する一又は複数の貫通孔２を有している。絶縁層３は、表裏間の絶縁性、可撓性及び柔軟性を有しており、例えば、ポリイミド、液晶ポリマー又はフッ素樹脂等を主成分とした合成樹脂で形成される。ここで、主成分とは、最も含有量の多い成分を示し、例えば含有量が５０質量％以上の成分を示す。

絶縁層３は、プリント配線板の薄型化の要請に応えるため非常に薄く形成されている。絶縁層３の平均厚さＷ１の下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、絶縁層３の平均厚さＷ１の上限としては、５０μｍが好ましく、４０μｍがより好ましい。絶縁層３の平均厚さＷ１が上記下限より小さいと、プリント配線板１の強度が不十分となるおそれや絶縁層３の絶縁性が不十分となるおそれがある。逆に、絶縁層３の平均厚さＷ１が上記上限を超えると、プリント配線板１の薄型化が不十分となるおそれやプリント配線板１の可撓性及び柔軟性が不十分となるおそれがある。

（貫通孔）
貫通孔２は、スルーホールを形成するための孔であり、絶縁層３の一方の面側の第１端部２ｂと絶縁層３の他方の面側の第２端部２ｃとが通じるように絶縁層３を貫通する。具体的には、貫通孔２は、円錐台の形状の孔であり、内周面２ａに線形のテーパーが付けられており、孔径が第１端部２ｂから第２端部２ｃに向かって漸増する形状となっている。貫通孔２は、例えば、レーザー加工等により形成される。

貫通孔２の第１端部２ｂの孔径Ｗ４の下限としては、４．５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましく、１５μｍがさらに好ましい。一方、孔径Ｗ４の上限としては、１２５μｍが好ましく、１００μｍがより好ましく、８０μｍがさらに好ましい。孔径Ｗ４が上記下限より小さいと、第１端部２ｂの位置においてめっきが優先的に成長することに起因し、第１端部２ｂ近傍の金属めっき層５に膨らみが生じるおそれがある。逆に、孔径Ｗ４が上記上限を超えると、スルーホールの領域が過大となるおそれがある。

貫通孔２の第２端部２ｃの孔径Ｗ５の下限としては、５μｍが好ましく、１３μｍがより好ましく、２０μｍがさらに好ましい。一方、孔径Ｗ５の上限としては、２５０μｍが好ましく、２００μｍがより好ましく、１６０μｍがさらに好ましい。孔径Ｗ５が上記下限より小さいと、第１端部２ｂの位置だけでなく第２端部２ｃの位置においてもめっきが優先的に成長しやすくなり、貫通孔２内にボイドが発生するおそれがある。逆に、孔径Ｗ５が上記上限を超えると、スルーホールの領域が過大となるおそれがある。

貫通孔２の内周面２ａのテーパー率（Ｗ５−Ｗ４）／Ｗ１の下限としては、１／１０が好ましく、１／６がより好ましく、１／４がさらに好ましい。一方、テーパー率（Ｗ５−Ｗ４）／Ｗ１の上限としては、１が好ましく、４／５がより好ましく、２／３がさらに好ましい。テーパー率（Ｗ５−Ｗ４）／Ｗ１が上記下限より小さいと、貫通孔２内にボイドが発生するおそれがある。逆に、テーパー率（Ｗ５−Ｗ４）／Ｗ１が上記上限を超えると、スルーホールの領域が過大となるおそれがある。

貫通孔２の第１端部２ｂの孔径Ｗ４に対する第２端部２ｃの孔径Ｗ５の比Ｗ５／Ｗ４の下限としては、１．１が好ましく、１．２がより好ましく、１．３がさらに好ましい。一方、比Ｗ５／Ｗ４の上限としては、２が好ましく、１．８がより好ましく、１．７がさらに好ましい。比Ｗ５／Ｗ４が上記下限より小さいと、貫通孔２内にボイドが発生するおそれがある。逆に、比Ｗ５／Ｗ４が上記上限を超えると、スルーホールの領域が過大となるおそれがある。

＜導電層＞
導電層４は、絶縁層３の表面に積層される導電性の薄膜層であり、電解めっき時にめっきを付着させて金属めっき層５を形成するために設けられている。導電層４は、例えば、銅等の金属めっきを用いた無電解めっき、銅等の金属をターゲットとして用いたスパッタリング、炭素粒子又は金属粒子等の導電性粒子を含む導電性インクの塗布、金属粒子の焼結等によって形成されるが、プリント配線板１の生産性や導電層４の厚み制御の容易性の観点から、導電層４は、銅を用いた無電解めっきによって形成されると好ましい。なお、図１のプリント配線板１では、導電層４が絶縁層３の両面及び絶縁層３の貫通孔２の内周面２ａに連続的に積層されているが、導電層４は、絶縁層３の少なくとも貫通孔２の内周面２ａに積層されていればよく、絶縁層３の両面に積層されていなくてもよい。

導電層４は、略均一な厚さであり、生産効率の観点から非常に薄く形成されている。導電層４の平均厚さＷ２の下限としては、０．０５μｍが好ましく、０．１０μｍがより好ましく、０．１５μｍがさらに好ましい。一方、導電層４の平均厚さＷ２の上限としては、０．５μｍが好ましく、０．４μｍがより好ましく、０．３μｍがさらに好ましい。導電層４の平均厚さＷ２が上記下限より小さいと、導電層４の電気抵抗が増加することにより、電解めっき時に導電層４へのめっきの付着が不十分となるおそれがある。逆に、導電層４の平均厚さＷ２が上記上限を超えると、導電層４が無電解めっきによって形成される際に要する時間が長くなり生産効率が低下するおそれがある。

＜金属めっき層＞
金属めっき層５は、導電層４の絶縁層３側とは逆側の面及び絶縁層３の両面に積層される金属製の層であり、電解めっきによって形成される。金属めっき層５の形成に用いられるめっきとしては、例えば、銅のめっきが挙げられる。

貫通孔２内の金属めっき層５は、貫通孔２の第１端部２ｂの孔径Ｗ４が大きい場合は、貫通孔２の内周面２ａに沿うように積層されるが、図１に示すように、貫通孔２の第１端部２ｂの孔径Ｗ４がある程度小さい場合は、貫通孔２の第１端部２ｂを含む一部又は貫通孔２の全部を閉塞するように積層される。また、絶縁層３の両面の金属めっき層５は、略均一な厚さで積層され、貫通孔２内の金属めっき層５を介して電気的に接続される。

なお、貫通孔２内の金属めっき層５と絶縁層３の両面の金属めっき層５とは連続に形成されるが、貫通孔２の開口縁ではめっきが優先的に成長しやすいので、貫通孔２の第１端部２ｂ及び第２端部２ｃ付近の金属めっき層５の厚みにはムラが生じることがある。また、図１のプリント配線板１における絶縁層３の両面の金属めっき層５の厚みは同じであるが、絶縁層３の両面で金属めっき層５の厚みが異なっていてもよい。

金属めっき層５の平均厚さの下限としては、３μｍが好ましく、５μｍがより好ましく、１０μｍがさらに好ましい。一方、金属めっき層５の平均厚さの上限としては、５０μｍが好ましく、４０μｍがより好ましく、３０μｍがさらに好ましい。金属めっき層５の平均厚さが上記下限より小さいと、プリント配線板１に実装される電子部品と金属めっき層５との接合が困難になるおそれがある。逆に、金属めっき層５の平均厚さが上記上限を超えると、プリント配線板１の薄型化が不十分となるおそれやプリント配線板１の可撓性及び柔軟性が不十分となるおそれがある。ここで、金属めっき層５の厚さとは、絶縁層３の一方の面に積層される金属めっき層５の厚さ又は絶縁層３の他方の面に積層される金属めっき層５の厚さを示す。

貫通孔２の小径側の孔径は、金属めっき層５の厚さに関連して決定される。すなわち、絶縁層３の両面のいずれかに積層される金属めっき層５の平均厚さＷ３に対する貫通孔２の第１端部２ｂの孔径Ｗ４の比Ｗ４／Ｗ３の下限としては、１．５が好ましく、１．６がより好ましく、１．７がさらに好ましい。一方、比Ｗ４／Ｗ３の上限としては、２．５が好ましく、２．４がより好ましく、２．３がさらに好ましい。比Ｗ４／Ｗ３が上記下限より小さいと、電解めっき時に貫通孔２の第１端部２ｂがめっきで閉塞された後に電解めっきが継続されることにより、貫通孔２の開口縁近傍の金属めっき層５の厚みにムラが生じるおそれがある。逆に、比Ｗ４／Ｗ３が上記上限を超えると、スルーホールの領域が過大となるおそれがある。

（利点）
当該プリント配線板１は、金属めっき層５と同程度の厚さの非常に薄い絶縁層３を用い、この絶縁層３に設けられ、スルーホールを形成するための貫通孔２をテーパーの付いた形状としているので、薄型化の要請に応えつつスルーホールでのボイドの発生を抑制できる。また、当該プリント配線板１は、貫通孔２をテーパーの付いた形状とすることにより貫通孔２の内周面２ａの面積を増加させているので、非常に薄い絶縁層３が用いられていても、スルーホールにおける金属めっきの付着性の向上を図ることができる。

［他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

上記実施形態では、セミアディティブ法を用いてプリント配線板１が製造されるものについて説明したが、プリント配線板はサブトラクティブ法を用いて製造されてもよい。この場合は、絶縁層３に替えて絶縁層の両面に一対の銅箔を積層する両面銅貼り板が採用されるので、導電層４は、両面銅貼り板に設けられる貫通孔の内周面に積層されれば十分である。

本発明のプリント配線板は、薄型化の要請に応えつつスルーホールでのボイドの発生を抑制し、さらにはスルーホールにおける金属めっきの付着性の向上を図ることができる。

１ プリント配線板
２ 貫通孔
２ａ 内周面
２ｂ 第１端部
２ｃ 第２端部
３ 絶縁層
４ 導電層
５ 金属めっき層

Claims (1)

1. 貫通孔を有する絶縁層と、この絶縁層の少なくとも上記貫通孔の内周面に積層される導電層と、この導電層の絶縁層側とは逆側の面及び上記絶縁層の両面に積層される金属めっき層とを備えるプリント配線板であって、
   上記絶縁層の平均厚さが５μｍ以上５０μｍ以下であり、
   上記導電層の平均厚さが０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であり、
   上記金属めっき層の平均厚さが３μｍ以上５０μｍ以下であり、
   上記貫通孔の孔径が、上記貫通孔の上記絶縁層の一方の面側の第１端部から上記貫通孔の上記絶縁層の他方の面側の第２端部に向かって漸増しており、
   上記貫通孔の上記第１端部の孔径が、上記絶縁層の両面のいずれかに積層される上記金属めっき層の平均厚さの１．５倍以上２．５倍以下であり、
   上記貫通孔の上記第２端部の孔径が、上記第１端部の孔径の１．１倍以上２倍以下であるプリント配線板。

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