JP2019214765A - 配線基板の製造方法およびこれに用いるメッキ用治具 - Google Patents
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Abstract
Description
上記メッキ処理装置によれば、プリント基板のスルーホール内に形成するメッキ層のメッキくわれや、スルーホール断線を防止して、歩留まりを向上させることが可能となる。更に、上記遮蔽板により、メッキ層の厚みを均一化し得る。
しかも、前記遮蔽板がメッキ処理槽に固定されているのに対し、前記配線基板が回動することにより、遮蔽板と配線基板との位置関係が該配線基板を回動するたびに変化するため、単数の配線基板の表面に設けた導体部内おける位置によって、被覆すべき金属層の厚みにバラ付きが生じる場合があった。
更に、複数の配線基板における導体部ごとに対し、同時に行う電解金属メッキにより金属層を被覆する場合には、電解金属メッキ浴中における配線基板ごとの位置により、被覆される金属層の厚みが更にバラ付き易くなるので、当該メッキ工程の歩留まりが一層低下する、という問題があった。加えて、任意数の配線基板を電解金属メッキ浴中において、縦方向や横方向に沿って揺動させた場合でも、遮蔽板と配線基板との位置関係が変わってしまうため、上記金属層の厚みのバラ付きが解消されなかった。
即ち、本発明による配線基板の製造方法(請求項1)は、絶縁材からなり、一対の対向する表面を有する配線基板において、少なくとも一方の前記表面に形成された導体部の表面に対し、電解金属メッキによる金属層を被覆する配線基板の製造方法であって、前記配線基板は、上記導体部がメッキ用治具に導通可能にして取り付けられ、電解金属メッキ浴中において、上記メッキ用治具と、該メッキ用治具とは反対極である通電用電極とが、互いに対向し且つ離間して配置され、上記配線基板と通電用電極との間に、上記導体部に対向する位置に貫通孔を有する絶縁性の遮蔽板を、上記配線基板と平行状に配置し、且つ前記遮蔽板を上記メッキ用治具に固定した状態で、上記配線基板の導体部に対して電解金属メッキを施すメッキ工程を含む、ことを特徴とする。
(1)導体部がメッキ用治具に導通可能にして取り付けられた前記配線基板と、前記治具とは反対側に位置する通電用電極との間に、上記治具に固定された絶縁性の遮蔽板が平行状に配置され、且つ上記配線基板の導体部と前記遮蔽板に形成された貫通孔とが対向するように位置している。その結果、上記通電用電極から電解金属メッキ浴中に溶出した金属イオンとして流れ出たメッキ電流は、上記遮蔽板の貫通孔を通って、上記配線基板の導体部における表面全体に着電し、且つ前記金属イオンも比較的均一に析出する。従って、単数の配線基板の導体部の表面全体、または、複数の配線基板の導体部ごとにおける表面全体に対し、仮に揺動状態であっても、遮蔽板と配線基板との位置関係が変わらないので、金属層を均一に被覆することが可能となる。
また、前記配線基板は、主に、複数の配線基板を縦横に隣接して併有する多数個取り用の大版の配線基板を対象とするが、例えば、比較的大きな電子部品検査装置用配線基板の場合などには、単一の配線基板を対象としていても良い。
更に、前記一対の対向する表面とは、相対的な呼称であり、一方を表面と称し且つ他方を裏面と称することもできる。
更に、前記遮蔽板には、例えば、厚さが数mmの塩化ビニール板が用いられる。
また、前記遮蔽板における矩形状の前記貫通孔には、矩形(長方形または正方形)状で且つ四隅が外向きに凸となる曲線部を有する形態、矩形状で且つ四辺ごとの中央側が外側に緩く湾曲した形態、または、長方形状で且つ対向する一対の長辺の中央側が外側に緩く湾曲した形態(樽形)などが含まれる。
加えて、前記電解金属メッキには、例えば、電解銅メッキ、電解ニッケルメッキ、電解金メッキが例示され、これらの前記金属層は、銅、ニッケル、金である。
これによれば、前記遮蔽板に設ける貫通孔の形状と、前記配線基板の外形とが相似形状であるので、前記貫通孔を通過したメッキ電流となった金属イオンを上記配線基板の導電部の表面に対し、均一に析出させることができる。従って、前記効果(1)を一層確実に得ることが可能となる。
(2)前記メッキ用治具は、前記フレーム部の少なくとも片面側に配置された前記基板支持部と、前記フレーム部の少なくとも前記片面側に配置され、且つ前記配線基板よりも外側において前記遮蔽板を固定する遮蔽板支持部と、を備えている。そのため、遮蔽板と配線基板とが同一のメッキ用治具に支持される。従って、遮蔽板と配線基板との位置関係が変わらないので、単数の配線基板における導電部はもとより、複数の配線基板における導電部ごとに対しても、これらの導電部の表面全体に対し、所望の金属層所要の厚みで且つ比較的均一な厚みにして、確実に被覆させることが可能となる。
(3)駆動部分がないか極少なく、且つ構造が簡素であるため、比較的低コストにより、単数または複数の配線基板における導電部に対し、均一な厚みの金属層を安定して被覆でき、且つメンテナンスの簡単化と低コスト化とが可能となる。
また、前記配線基板をその導体部に通電可能にして支持する複数の前記電極ピンは、弾性を有し且つ側面視がL字形状を呈し、先端部が先尖形状(細長い円錐形や四角錐形など)であると共に、前記配線基板の側面に形成された複数の凹形電極ごとに、上記先端部が個別に当接することで、該配線基板を支持可能とする。
更に、前記配線基板における両側の表面に前記導体部が形成されている場合には、前記フレーム部における他方の片面側に、更に別の遮蔽板が取り付けられる。
これによれば、複数個の配線基板における導体部ごとの表面に対し、所望の金属層を比較的均一な厚みで確実に被覆することが可能となる(前記効果(2))。
更に、本発明には、前記遮蔽板に設ける前記貫通孔の形状は、電解金属メッキを施すべき前記配線基板の外形と相似形状である、メッキ用治具(請求項5)も含まれる。
これによれば、前記遮蔽板に設ける前記貫通孔の形状と、前記配線基板の外形とが相似形状であるので、該配線基板の導体部に対し、所望の金属層をより一層均一な厚みで確実に被覆することが可能となる(前記効果(2))。
これによれば、前記遮蔽板における矩形状の前記貫通孔が、四隅に外向きに凸となる曲線部を有しているので、前記配線基板における矩形状の導体部の四隅の角部付近ごとに金属層が他の位置よりも過度に厚く析出しにくくなる。従って、前記効果(2)をより確実に得ることが可能となる。
加えて、本発明には、前記遮蔽板の前記貫通孔を形成する周縁部は、該遮蔽板における少なくとも一方の外側に向かって延びている、メッキ用治具(請求項7)も含まれる。
これによれば、前記遮蔽板の前記貫通孔を形成する周縁部が、該遮蔽板の一方または両方の外側(遮蔽板の厚み方向における内部側と反対である外側)に向かって延びていることにより、前記貫通孔を通過するメッキ電流でもある金属イオンを整流化し易くなるので、前記効果(2)をより顕著に得ることが可能となる。
尚、前記遮蔽板の貫通孔の周辺から延びる前記周縁部は、全体が軸方向の短い四角筒形状、あるいは四角錐形状を呈する形態が例示される。
図1は、本発明による一形態のメッキ用治具8aの要部を示す斜視図である。
上記メッキ用治具8aは、図1中の左右に示すように、全体が平面状のフレーム部10と、該フレーム部10の片面側に配置され、且つ配線基板1を支持し、該配線基板1の導体部4と通電可能な複数の電極ピン14,15を含む複数組の基板支持部13と、上記フレーム部10の同じ片面側に配置され、且つ複数の貫通孔22を有する絶縁性の遮蔽板20と、後述する遮蔽板支持部16と、を備えている。
上記フレーム部10は、導電材であり且つ耐食性に優れたステンレス鋼からなる複数の横材11と複数の縦材12とを組み合わせて、全体が平面状で且つ格子枠形状を呈する。尚、上記横材11および縦材12の全表面に対し、絶縁性の樹脂フィルムを覆ったり、あるいは絶縁性の樹脂テープを巻き付けても良い。
更に、前記遮蔽板20は、例えば、厚みが数mmの塩化ビニール(絶縁材)の板材21からなり、全体が横長の長方形を呈し、前記フレーム部10側の前記基板支持部13ごとに対応する位置ごとに、長方形状の貫通孔22が合計6つ有している。上記板材21の上辺に沿って複数の透孔31が穿設され、且つ前記板材21の下辺に沿って該下辺側に開口する複数の凹所32が形成されている。
上記配線基板1は、例えば、アルミナからなる図示しない複数のセラミック層(絶縁材)を積層してなり、対向する表面2および裏面(表面)3を有し、前記表面2の正面視において、複数の基板領域を縦横に隣接した配置した製品領域を示す矩形状の導体部4と、該導体部4の周辺に位置し且つ全体が矩形枠状の耳部5と、を備えている。該耳部5における四辺の外側面には、一組の前記基板支持部13の電極ピン14,15ごとの先端側が弾性を伴って当接する合計6つのメッキ用電極6,7が形成されている。該メッキ用電極6,7は、上記表面2の正面視において、半円形状の凹部の内壁面に沿って形成され、且つ上記導体部4との間は、上記複数のセラミック層間に形成されたメッキ配線(図示せず)を介して導通可能とされている。
更に、前記配線基板1の外形および前記導体部4の外形は、前記遮蔽板20の貫通孔22の形状とそれぞれ相似形状である。
尚、前記導体部4は、例えば、電極パッドや、前記表面2に開口するキャビティの開口部を囲む枠形枠状のメタライズ層などであり、これらは、前記セラミック層がアルミナなどの高温同時焼成セラミックの場合には、主にWあるいはMoからなり、ガラス−セラミックなどの低温同時焼成セラミックやエポキシなどの樹脂層の場合には、主に銅あるいは銀からなる。
先ず、図2(A)に示すように、前記フレーム部10の左側(片面側)に突出し、且つ前記基板支持部13を構成する6本ずつが1組の電極ピン14,15に先端付近に前記配線基板1を配置する。
次いで、前記基板支持部13ごとにおける6本の電極ピン14,15の先端側を外側向きに若干弾性変形させた状態で、前記6本の電極ピン14,15に囲まれた内側に、前記配線基板1を挿入した後、上記弾性変形を解除する。
これにより、各配線基板1は、前記基板支持部13ごとの電極ピン14,15を介して、前記フレーム部10に通電可能に支持される。
尚、上記ボルト16乃至蝶ナット19は、前記メッキ用治具8aの遮蔽板支持部を構成するが、少なくとも上記ボルト16のみでも遮蔽板支持部をしている。
以上によって、前記メッキ用治具8aを組み立てられ、且つ各基板支持部13ごとに配線基板1を個別且つ通電可能に支持することができる。
尚、前記フレーム部10と遮蔽板20との間隔が比較的大きいメッキ用治具8aの場合には、該メッキ用治具8aを予め組み立てておき、前記基板支持部13ごとの前記電極ピン14,15間に前記配線基板1を取り付けても良い。
図3(A)に示すように、例えば、硫酸銅水溶液からなる電解銅メッキ浴40中において、前記複数の配線基板1を基板支持部13ごとに支持した前記メッキ用治具8aと、少なくとも表面側が銅からなる通電用電極36とを、互いに対向し且つ所要距離を離間して配置した。上記メッキ用治具8aは、ケーブル9を介して図示しない直流電池(電源)の陰極側に接続され、上記通電用電極36は、ケーブル38を介して前記直流電池の陽極側に接続される。即ち、メッキ用治具8aと各配線基板1も電気的には、陰極側とされている。
尚、上記ケーブル9,38は、外周側が絶縁され且つ支持手段を兼ねている。
即ち、前記通電電極36の表面からの銅イオンCu2+は、前記遮蔽板20に遮られ、該遮蔽板20に設けた複数の貫通孔22のみを通過し、該貫通孔22ごとと対向して配置された前記配線基板1の導体部4に達し且つ銅(Cu(金属層))となって析出する。更に、貫通孔22の形状が配線基板1およびその導体部4の外形と相似形状であることも相まって、上記銅(Cu)は、導体部4の表面全体に対し比較的均一な厚みで析出して被覆される。従って、前記メッキ用治具8aを用いた電解銅メッキ工程によれば、前記効果(1)、(2)を確実に得ることができる。
上記メッキ用治具8bは、図3(B)中に示すように、前記メッキ用治具8aに対し、前記基板支持部13が配置されていないフレーム部10の反対側に、更に別の遮蔽板20を前記と同様に前記フレーム部10に配設している。かかる形態では、一対の上記遮蔽板20と複数の配線基板1との距離を同等にすると共に、図示の右側に示すように、上記別の遮蔽板20の外側に更に別の通電電極36を配置した状態で、前記同様の電解銅メッキ工程を施すことができる。
その結果、配線基板1の表面2および裏面3の双方に位置する導体部4ごとの表面全体に対し、前記銅Cu(金属層)を比較的均一な厚みで被覆することができる。従って、上記メッキ用治具8bを用いた電解銅メッキ工程によっても、前記効果(1)、(2)を得ることができる。
上記メッキ用治具8cは、図3(C)中に示すように、前記メッキ用治具8aが前記フレーム部10の片面側のみに複数の基板支持部13や遮蔽板20を配置したのに対し、上記フレーム部10の両面側に複数の基板支持部13、前記遮蔽板支持部16〜19、および一対の遮蔽板20を線対称に配置したものである。
図示のように、複数の配線基板1が取り付けられた上記メッキ用治具8cの両面側に、通電用電極36を個別に配置した状態で、前記同様の電解銅メッキ工程が行うことができる。その結果、配線基板1の表面2あるいは裏面3に位置する導体部4ごとの表面全体に対し、前記銅(金属層)を比較的均一な厚みで被覆することができる。
従って、上記メッキ用治具8cを用いた電解銅メッキ工程によっても、前記効果(1)、(2)を得ることができる。
尚、前記通電用電極36は、前記図3(A)〜(C)において、図示の前後方向に沿って幅が広い板形状を呈する形態が望ましいが、幅が狭い複数個を上記図面ごとの前後方向に沿って並列に配置した形態としても良い。
また、本発明の電解金属メッキ(メッキ工程)は、例えば、前記導体部4の表面に被覆された前記銅(金属層)の上に、更に、電解ニッケルメッキおよび電解金メッキを、前記メッキ用治具8a〜8cの何れかを用いて、順次施すことによって、下地のニッケル層(金属層)を介して、防錆用の金層(金属層)を最表面に被覆する場合にも、適用することができる。
該遮蔽板20は、図4(A)に示すように、前記同様の板材21に、平面視(図示では側面視、以下同様)が長方形(矩形)状で且つ四隅に外向きに凸となる曲線部を有する貫通孔23を縦横に格子状に穿設したものである。
上記貫通孔23のように、長方形状の四隅に前記曲線部を配置することにより、該貫通孔23と対向する前記配線基板1の導体部4における四隅側(角部側)に、電解金属メッキによって析出する金属層の厚みが過度に厚くなる事態を抑制して、導体部4の全体に被覆される金属層の厚みをより均一化することができる。
尚、前記貫通孔22,23は、メッキ槽などの設備条件に応じ、横一列の横並び状、あるいは、縦一列の縦並び状に前記板材21に配置した形態としても良い。
図5(A)に示す貫通孔24は、平面視が長方形状で四隅に前記同様の曲線部を有すると共に、左右一対の長辺を外向きに緩くカーブして張り出た緩曲線として、全体をほぼ樽形状としたものである。かかる形状の貫通孔24とすることで、前記配線基板1の導体部4における左右一対の長辺側で且つその中央側に前記メッキ電流を通電し易くし、該長辺の中央側で且つその中央側に被覆される金属層の厚みが過度に薄くなる事態を抑制することが可能となる。尚、上記貫通孔24において、上下一対の短辺も上記長辺と同様な緩曲線としても良い。
かかる形状の貫通孔27とすることで、前記配線基板1の導体部4における左右一対の長辺側および上下一対の短辺側で且つそれらの中央側に前記メッキ電流を通電し易くし、上記長辺および短辺の中央側ごとで且つそれらの中央側に被覆される金属層の厚みが過度に薄くなる事態を抑制することが可能となる。
図6(A)、(B)に示すように、前記貫通孔22を形成する周縁部33を、前記板材21の厚み方向の片面側、あるいは、両面側に該板材21に対して直角状で、且つ全体が四角筒体形状にして延びる周縁部33を設けたものである。
上記周縁部33を設けることにより、上記貫通孔22と対向する前記配線基板1の導体部4の表面全体に対し、前記メッキ電流を一層通電し易くし、前記導体部4の全面に対して、金属層をより均一な厚みで被覆することが可能となる。
尚、上記周縁部34は、一段階の傾斜による四角錐形状の形態にしても良い。
また、前記周縁部33,34は、前記貫通孔23〜27の何れにおいても設けることができる。
例えば、前記配線基板は、前記アルミナ以外のセラミック(絶縁材)や、あるいは、エポキシ系などの樹脂(絶縁材)からなるものとしても良い。
また、前記配線基板は、前記多数個取り用の形態に限らず、単一の配線基板であっても良い。
更に、前記フレーム部は、上下一対の横材と左右一対の縦材とによって単一の矩形枠状の形態とし、該フレーム部の片面側または両面側に1組の基板支持部13を配置し、その外側に単一の貫通孔を有する遮蔽板20を配置して、1つあるいは2つの配線基板の導体部に対して、電解金属メッキを施す形態としても良い。
また、前記基板支持部13は、上下一対の前記電極ピン14と、左右一対の前記電極ピン15との組み合わせにより構成した形態としても良い。
また、前記遮蔽板支持部は、外形が四角形の遮蔽板における四辺または上辺を除く三辺を掴むクランプを先端側に有する水平状の棒材や管材としても良い。
更に、前記遮蔽板20は、その四辺または上辺を除く三辺に沿って、複数の前記透孔31を形成し、該透孔31ごとに前記ボルト16を通し、且つ前記蝶ナット19などによって固定する形態、あるいは、四辺または上辺を除く三辺に沿って、複数の前記凹所32を形成し、上記同様に固定する形態としても良い。
加えて、前記遮蔽板には、前記塩化ビニール以外の合成樹脂からなる板材、種々のセラミックからなる板材、あるいは、強化ガラスの板材を用いても良い。
2……………表面
3……………裏面(表面)
4……………導体部
8a〜8c…メッキ用治具
10…………フレーム部
11…………横材
12…………縦材
13…………基板支持部
14,15…電極ピン
16…………ボルト(遮蔽板支持部)
17,19…ナット(遮蔽板支持部)
20…………遮蔽板
22〜27…貫通孔
33,34…周縁部
36…………通電用電極
40…………電解金属メッキ浴
Claims (7)
- 絶縁材からなり、一対の対向する表面を有する配線基板において、少なくとも一方の前記表面に形成された導体部の表面に対し、電解金属メッキによる金属層を被覆する配線基板の製造方法であって、
上記配線基板は、上記導体部がメッキ用治具に導通可能にして取り付けられ、
電解金属メッキ浴中において、上記メッキ用治具と、該メッキ用治具とは反対極である通電用電極とが、互いに対向し且つ離間して配置され、
上記配線基板と通電用電極との間に、上記導体部に対向する位置に貫通孔を有する絶縁性の遮蔽板を、上記配線基板と平行状に配置し、且つ前記遮蔽板を上記メッキ用治具に固定した状態で、上記配線基板の導体部に対して電解金属メッキを施すメッキ工程を含む、
ことを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記遮蔽板に設ける貫通孔の形状は、電解金属メッキを施すべき前記配線基板の外形と相似形状である、
ことを特徴とする請求項1に記載の配線基板の製造方法。 - 絶縁材からなり、一対の対向する表面を有する配線基板において、少なくとも一方の前記表面に形成された導体部の表面に対し、電解金属メッキにより金属層を被覆するためのメッキ工程で用いる配線基板用のメッキ用治具であって、
導電体である縦材と横材とを組み合わせて平面状としたフレーム部と、
上記フレーム部の少なくとも片面側に配置され、上記配線基板を支持し、上記導体部に対し通電可能な複数の電極ピンを含む基板支持部と、
上記配線基板の上記導体部に対向する位置に貫通孔を有するように配置される絶縁性の遮蔽板と、
上記フレーム部の少なくとも片面側に配置され、且つ上記配線基板よりも外側において上記遮蔽板を固定する遮蔽板支持部と、を備えている、
ことを特徴とする配線基板のメッキ用治具。 - 前記遮蔽板は、前記フレーム部における少なくとも片面側に支持され、平面視で複数の前記貫通孔を格子状、千鳥状、縦並び状、あるいは、横並び状に開設している、
ことを特徴とする請求項3に記載の配線基板のメッキ用治具。 - 前記遮蔽板に設ける前記貫通孔の形状は、電解金属メッキを施すべき前記配線基板の外形と相似形状である、
ことを特徴とする請求項3または4に記載の配線基板のメッキ用治具。 - 前記遮蔽板における矩形状の前記貫通孔は、四隅に外向きに凸となる曲線部を有している、
ことを特徴とする請求項3乃至5の何れか一項に記載の配線基板のメッキ用治具。 - 前記遮蔽板の前記貫通孔を形成する周縁部は、該遮蔽板における少なくとも一方の外側に向かって延びている、
ことを特徴とする請求項3乃至6の何れか一項に記載の配線基板のメッキ用治具。
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