JP2022077740A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高接続信頼性を有するプリント配線板製造方法を提供する。【解決手段】プリント配線板の製造方法は、第１面Ｆ及び第２面Ｓを有するフレキシブル材２２、第１面上の第１導体層３１及び第２面上の第２導体層３２からなるフレキシブル基板２２を準備し、フレキシブル材の第１開口３１ａ、第２開口３１ｂ及び第１開口と第２開口で挟まれる導体を含むマスク３１Ｍを第１導体層から形成し、第１開口、第２開口から露出フレキシブル材除去し、第２導体層に至る第１貫通孔２２ａ、第２貫通孔２２ｂを形成し、第１導体層上に導体層３及び第３導体層３３形成し、第１貫通穴及び第２貫通孔に第１ビア導体ＶＡ１及び第２ビア導体ＶＶＡ２を形成し、第３導体層から第１ランドＶＲＦを、第２導体層から第２ランドＶＲＳを形成する。第１ランド及び第２ランドは、第１ビア導体及び第２ビア導体を介して並列に繋げる。【選択図】図３

Description

本発明は、モータ用コイルを構成するプリント配線板の製造方法に関する。

特許文献１は、フレキシブル基板の両面（第１面、第２面）にコイルを形成し、第１面のコイルと第２面のコイルとをフレキシブル基板を貫通するビアで接続するコイル基板を開示している。

特開２０２０－１８１８５３号公報

[特許文献の課題]
特許文献１は、フレキシブル基板の両面のコイルをビアで接続している。ここで、ビアの抵抗を小さくするためには、ビア径を大きくする必要があるが、径の大きなビアは製造が難しいと考えられる。

本発明に係るプリント配線板の製造方法は、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するフレキシブル材と前記第１面上に形成されている第１導体層と前記第２面上に形成されている第２導体層とからなるフレキシブル基板を準備することと、前記フレキシブル材を露出する第１開口と前記フレキシブル材を露出する第２開口と前記第１開口と前記第２開口で挟まれる導体を含むマスクを前記第１導体層から形成することと、前記第１開口から露出する前記フレキシブル材を除去することで、前記第２導体層に至る第１貫通孔を前記フレキシブル材に形成することと、前記第２開口から露出する前記フレキシブル材を除去することで、前記第２導体層に至る第２貫通孔を前記フレキシブル材に形成することと、前記第１導体層上に導体層を形成することで、前記第１導体層と前記導体層とからなる第３導体層を形成することと、前記第１貫通孔に前記第２導体層と前記第３導体層とを接続する第１ビア導体を形成することと、前記第２貫通孔に前記第２導体層と前記第３導体層とを接続する第２ビア導体を形成することと、前記第３導体層から前記第１ビア導体と前記第２ビア導体上に第１ランドを形成することと、前記第２導体層から前記第１ビア導体と前記第２ビア導体下に第２ランドを形成すること、とを有する。そして、前記第１ランドは前記導体を含み、前記第１ランドと前記第２ランドは前記第１ビア導体と前記第２ビア導体を介して並列に繋げられている。

[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、フレキシブル基板に設けた第１貫通孔に第２導体層と第３導体層とを接続する第１ビア導体を形成する。フレキシブル基板に設けた第２貫通孔に第２導体層と第３導体層とを接続する第２ビア導体を形成する。第１ランドと第２ランドは第１ビア導体と第２ビア導体を介して並列に繋げられる。１つの大きなビアランドでは無く、並列に繋げられ２つの小さな第１ビア導体と第２ビア導体で第１ランドと第２ランドとの接続を取る。フレキシブル基板に第１貫通孔と第２貫通孔とを形成する際に、小さな第１貫通孔と第２貫通孔から露出される第２導体層が凹み難く、第１ビア導体と第２ビア導体を不具合なく形成することができる。第１ビア導体と第２ビア導体を並列に繋げるため、ビア導体の抵抗値が低くなる。

図１（Ａ）は実施形態のモータの模式図であり、図１（Ｂ）は実施形態のモータ用コイル基板の模式図であり、図１（Ｃ）は配線の平面図である。 図２（Ａ）は実施形態のプリント配線板の第１面の平面図であり、図２（Ｂ）はプリント配線板の第２面の平面図であり、図２（Ｃ）はビアランドの模式図である。 図３（Ａ）から図３（Ｅ）は実施形態のプリント配線板の製造工程図であり、図３（Ｆ）は開口の平面図であり、図３（Ｇ）は貫通孔の平面図であり、図３（Ｈ）、図３（Ｉ）、図３（Ｊ）は改変例に係る開口の平面図である。

図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示されるプリント配線板１２０が準備される。図２（Ａ）は実施形態のプリント配線板１２０の第１面Ｆの平面図であり、図２（Ｂ）はプリント配線板１２０の第２面Ｓの平面図である。プリント配線板１２０は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有するフレキシブル材２２を含む。さらに、プリント配線板１２０はフレキシブル材２２の第１面Ｆと第２面Ｓ上にコイルＣ（Ｃ１～Ｃ６）を有する。プリント配線板１２０を巻くことで、図１（Ｂ）に示されるモータ用コイル基板２０が得られる。例えば、プリント配線板１２０は筒状に巻かれる。モータ用コイル基板２０は空洞ＡＨの周りに巻かれる。例えば、モータ用コイル基板２０の形状は円筒である。巻く回数Ｎは、２以上、３以下である。図１（Ｂ）は模式図である。

図１（Ａ）に示されるように、モータ用コイル基板２０内に磁石４８を配置することで、モータ１０が得られる。図１（Ａ）は模式図である。モータ用コイル基板２０は、空洞ＡＨを介し磁石４８の周りに配置されている。図１（Ｂ）中の矢印ＭＲはモータ１０の回転方向を示す。モータ１０の例は、ブラシレスモータである。実施形態では、磁石４８が回転するが、モータ用コイル基板２０が回転してもよい。

図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示されるように、フレキシブル材２２は、短辺２０Ｓと長辺２０Ｌとを有することが好ましい。フレキシブル材２２は、一端２２Ｌと一端２２Ｌと反対側の他端２２Ｒを有する。一端２２Ｌは短辺２０Ｓを兼ねる。長辺２０Ｌは上辺２０ＬＵと上辺２０ＬＵと反対側の下辺２０ＬＤを有する。コイルＣ（Ｃ１～Ｃ６）は、フレキシブル材２２の長辺２０Ｌに沿って並んでいる。フレキシブル材２２の一端２２Ｌから他端２２Ｒに向かって、コイルＣは一列に並んでいる。コイルＣの数はＭ（数Ｍ）である。一端２２Ｌに最も近いコイルは第１コイルＣ１である。他端２２Ｒに最も近いコイルは第ＭコイルＣＭである。第１コイルＣ１から第ＭコイルＣＭまでコイルＣは順に並んでいる。図２（Ａ）と図２（Ｂ）の例では、コイルの数は６である。

図１（Ｃ）にコイルＣの例が示される。コイルＣは中央スペースＳＣと中央スペースＳＣを囲む配線ｗで形成される。そして、配線ｗは外端ＯＥと内端ＩＥを有する。配線ｗは外端ＯＥと内端ＩＥとの間に形成されている。コイルＣを形成する配線ｗは渦巻き状に形成されている。

図１（Ｃ）に示されるように、配線ｗは、複数の第１回路５１と複数の第２回路５２と複数のビア導体ＶＡを含む。第１回路５１は第１面Ｆ上に形成されている。第２回路５２は第２面Ｓ上に形成されている。ビア導体ＶＡはフレキシブル材２２を貫通している。第１回路５１と第２回路５２はビア導体ＶＡを介して接続されている。図２（Ｃ）に示されるように、１つの大きなビア導体ＶＡは２つの小さな第１ビア導体ＶＡ１と第２ビア導体ＶＡ２から成る。第１ビア導体ＶＡ１と第２ビア導体ＶＡ２は、第１回路５１と第２回路５２を介して並列に接続される。図１（Ｃ）に示されるように、１つの第１回路５１と１つの第２回路５２と１つのビア導体ＶＡは、ほぼ１ターンのコイルを形成する。１ターンを形成する配線ｗの内、第１回路５１は一端２２Ｌに近く、第２回路５２は他端２２Ｒに近い。複数のビア導体ＶＡは上辺側のビア導体ＶＡＵと下辺側のビア導体ＶＡＤに分けられる。上辺側のビア導体ＶＡＵは上辺２０ＬＵに近く、下辺側のビア導体ＶＡＤは下辺２０ＬＤに近い。第１回路５１と第２回路５２とビア導体ＶＡは、第１回路５１、下辺側のビア導体ＶＡＤ、第２回路５２、上辺側のビア導体ＶＡＵの順で繋がっている。上辺側のビア導体ＶＡＵを介し隣接するターンを形成する配線ｗが接続される。

図２（Ｃ）に示されるように、第１回路５１は第１側壁Ｘ１と第１側壁Ｘ１と反対側の第２側壁Ｘ２を有する。一つの第１回路５１の側壁（第１側壁Ｘ１と第２側壁Ｘ２）の内、第１側壁Ｘ１は中央スペースＳＣに近い。
第２回路５２は第３側壁Ｘ３と第３側壁Ｘ３と反対側の第４側壁Ｘ４を有する。一つの第２回路５２の側壁（第３側壁Ｘ３と第４側壁Ｘ４）の内、第３側壁Ｘ３は中央スペースＳＣに近い。

図２（Ａ）と図２（Ｂ）では、配線ｗが纏められている。第１回路５１を纏めることで、第１回路群５１ｇが形成される。第２回路５２を纏めることで、第２回路群５２ｇが形成される。

実施形態のコイルＣはプリント配線板の技術で形成されている。コイルＣを形成する配線ｗはめっきにより形成されている。あるいは、コイルＣを形成する配線ｗは銅箔をエッチングすることで形成される。コイルＣを形成する配線ｗは、セミアディティブ法やＭ－Ｓａｐ法やサブトラクティブ法で形成される。

図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示されるプリント配線板１２０は６のコイルＣを有する。その６のコイルは、一端２２Ｌから他端２２Ｒに向かって並べられている。コイルＣはＵ相コイルＣＵとＶ相コイルＣＶとＷ相コイルＣＷを含む。Ｕ相コイルＣＵとＶ相コイルＣＶとＷ相コイルＣＷは、Ｕ相コイルＣＵ、Ｖ相コイルＣＶ、Ｗ相コイルＣＷの順で並んでいる。一端２２Ｌに最も近いコイルＣはＵ相コイルＣＵである。

図２（Ｃ）はビア導体ＶＡを覆う導体回路（ビアランド）ＶＲの模式図である。
ビアランドＶＲは第１面Ｆ上のビアランド（第１ランド）ＶＲＦと第２面Ｓ上のビアランド（第２ランド）ＶＲＳを有する。第１回路５１と第２回路５２は、第１ランドＶＲＦとビア導体ＶＡと第２ランドＶＲＳを介して接続される。第１回路５１は第１ランドＶＲＦを含む。第２回路５２は第２ランドＶＲＳを含む。
第１ランドＶＲＦの平面形状の例は、５角形である。平面形状が５角形の場合、２つの頂点（第１頂点Ａ１、第２頂点Ａ２）の内角（第１内角、第２内角）は略９０度である。第１頂点Ａ１と第２頂点Ａ２以外の頂点（第３頂点Ａ３、第４頂点Ａ４、第５頂点Ａ５）の内角は９０度ではない。５つの頂点は、第１頂点Ａ１、第２頂点Ａ２、第３頂点Ａ３、第４頂点Ａ４、第５頂点Ａ５の順で時計回りに並んでいる。第１頂点Ａ１と第２頂点Ａ２との間の辺は第１辺Ｌ１である。第２頂点Ａ２と第３頂点Ａ３との間の辺は第２辺Ｌ２である。第３頂点Ａ３と第４頂点Ａ４との間の辺は第３辺Ｌ３である。第４頂点Ａ４と第５頂点Ａ５との間の辺は第４辺Ｌ４である。第５頂点Ａ５と第１頂点Ａ１との間の辺は第５辺Ｌ５である。第１辺Ｌ１と長辺２０Ｌは略平行である。第１辺Ｌ１の長さは、第２辺Ｌ２の長さと第５辺Ｌ５の長さより長い。第２辺Ｌ２の長さと第５辺Ｌ５の長さは略等しい。第１回路５１と第１ランドＶＲＦ間の接続信頼性が向上する。第２回路５２と第２ランドＶＲＳ間の接続信頼性が向上する。第１ランドＶＲＦの平面形状と第２ランドＶＲＳの平面形状は同様である。第３辺Ｌ３は、第１回路５１の第１側壁Ｘ１の延長線上にある。第３辺Ｌ３は、第１側壁Ｘ１を含む面に含まれる。このため、第１回路５１とビアランドＶＲ間の接続信頼性が向上する。第１回路５１と第１ランドＶＲＦ間の接続信頼性が向上する。第４辺Ｌ４は、第２回路５２の第３側壁Ｘ３の延長線上にある。第４辺Ｌ４は、第３側壁Ｘ３を含む面に含まれる。このため、第２回路５２とビアランドＶＲ間の接続信頼性が向上する。第２回路５２と第２ランドＶＲＳ間の接続信頼性が向上する。

第１面Ｆ上のビア導体ＶＡの形状と第１ランドＶＲＦの平面形状は相似である。第１面Ｆ上のビア導体ＶＡの形と第１面Ｆ上の第１ランドＶＲＦの形は同じである。第１面Ｆ上のビア導体ＶＡの形が拡大されると、第１面Ｆ上の第１ランドＶＲＦの形が得られる。第２面Ｓ上のビア導体ＶＡの形状と第２ランドＶＲＳの平面形状は相似である。第２面Ｓ上のビア導体ＶＡの形と第２面Ｓ上の第２ランドＶＲＳの形は同じである。第２面Ｓ上のビア導体ＶＡの形が拡大されると、第２面Ｓ上の第２ランドＶＲＳの形が得られる。このため、ビア導体ＶＡとビアランドＶＲ間の接続信頼性が向上する。ビアランドＶＲと第１回路５１と第２回路５２を高密度に配置することができる。
第１面Ｆ上のビア導体ＶＡの形状と第１ランドＶＲＦの平面形状は多角形である。第２面Ｓ上のビア導体ＶＡの形状と第２ランドＶＲＳの平面形状は多角形である。ビア導体ＶＡとビアランドＶＲ間の接触面積を大きくすることができる。
ビアランドＶＲの平面形状は多角形である。形状の例は、三角形や四角形や５角形や六角形である。ビア導体ＶＡの平面形状は第１面Ｆ上の形である。もしくは、ビア導体ＶＡの平面形状は第２面Ｓ上の形である。

[製造方法]
図３は実施形態のプリント配線板１２０の製造方法を示す。
第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有するフレキシブル材２２と第１面Ｆ上に形成されている第１導体層３１と第２面Ｓ上に形成されている第２導体層３２とからなるフレキシブル基板２２ｚが準備される（図３（Ａ））。例えば、フレキシブル材２２はポリイミドで形成されている。

第１導体層３１を貫通しフレキシブル材２２を露出する複数の第１開口３１ａと第２開口３１ｂが形成される。第１開口３１ａと第２開口３１ｂ、第１開口３１ａと第２開口３１ｂで挟まれる導体３１Ｒからなるマスク３１Ｍが第１導体層３１に形成される（図３（Ｂ））。第１開口３１ａと第２開口３１ｂの形成方法の例はサブトラクティブ法である。図３（Ｆ）は第１開口３１ａと第２開口３１ｂの平面形状を示す。
第１開口３１ａと第２開口３１ｂの平面形状は、導体３１Ｒを挟んで対称形状の５角形である。導体３１Ｒの平面形状は直線状である。第１開口３１ａと第２開口３１ｂによりフレキシブル材２２が露出される。それぞれの第１開口３１ａと第２開口３１ｂにより露出されるフレキシブル材２２を除去することで、第２導体層３２に至る第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂがフレキシブル材２２に形成される（図３（Ｃ））。例えば、第１開口３１ａと第２開口３１ｂにより露出されるフレキシブル材２２を溶解することで、第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂが形成される。第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂを形成するための溶液の例は、強いアルカリ性の溶液である。図３（Ｇ）は第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂの平面図である。図３（Ｇ）は第１面Ｆ上での第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂの形状を示している。第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂの形状は、５角形である。第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂにより第２導体層３２が露出される。

第１導体層３１上に導体層３４を形成することで、第１導体層３１と導体層３４とからなる第３導体層３３が形成される。それぞれの第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂに第２導体層３２と第３導体層３３とを接続する第１ビア導体ＶＡ１と第２ビア導体ＶＡ２が形成される（図３（Ｄ））。第３導体層３３を形成することと第１ビア導体ＶＡ１を形成することと第２ビア導体ＶＡ２を形成することは同時に行われる。相対的に小さな２つの第１ビア導体ＶＡ１と第２ビア導体ＶＡ２が相対的に大きな１つのビア導体ＶＡを構成する。第３導体層３３から第１面Ｆ上に複数の第１回路５１と第１ランドＶＲＦが形成される。第１回路５１は第１ランドＶＲＦに繋がっている。第１ランドＶＲＦは導体３１Ｒを含む。第２導体層３２から第２面Ｓ上に複数の第２回路５２と第２ランドＶＲＳが形成される（図３（Ｅ））。第２回路５２は第２ランドＶＲＳに繋がっている。第１ビア導体ＶＡ１と第２ビア導体ＶＡ２との間に導体３１Ｒ下に位置するフレキブル材（線状の残部）２２Ｇが存在している。第１回路５１と第２回路５２とビア導体ＶＡとビアランドＶＲで構成されるコイルＣが形成される。

実施形態の製造方法によれば、第１導体層３１に多角形の第１開口３１ａと第２開口３１ｂ、第１開口３１ａと第２開口３１ｂで挟まれる第１導体層からなる導体３１Ｒが形成される。そして、第１導体層３１をマスク３１Ｍとして用いることで、フレキシブル材２２に第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂが形成される。このため、任意な形状の第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂを形成することができる。任意な形状のビア導体ＶＡを形成することができる。実施形態のプリント配線板１２０の製造方法では、ビア導体ＶＡとビアランドＶＲ間の接触面積を大きくすることができる。第１回路５１とビアランドＶＲ間の接触面積を大きくすることができる。第２回路５２とビアランドＶＲ間の接触面積を大きくすることができる。

実施形態の製造方法によれば、１つの相対的に大きなビアランドでは無く、並列に繋げられた相対的に小さな２つの第１ビア導体ＶＡ１と第２ビア導体ＶＡ２で第１ランドＶＲＦと第２ランドＶＲＳとの接続が取られる。フレキシブル材２２に第１貫通孔２２ａと第２貫通孔とを形成する際に、小さな第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂに露出される第２導体層３２が凹み難くい。また、第１開口３１ａと第２開口３１ｂで挟まれる第１導体層からなる線状の導体３１Ｒの下に、フレキシブル基板から形成される線状の残部２２Ｇが残る。残部２２Ｇが第２導体層３２に密着していることで、第２導体層３２が補強される。これによっても、第１貫通孔２２ａと第２貫通孔２２ｂに露出される第２導体層３２が凹み難くなる。

ここで、大径の貫通孔をフレキシブル材２２に設けると、薬液処理、熱処理等で第２導体層３２が凹み易くなる。第２導体層３２が凹み、或いは、膨らみができると、第２導体層３２上に設けられるレジストフィルムとの密着性に問題が生じる。レジストフィルムとの密着性に問題が生じると、ビア導体に不具合が出たり、第２導体層３２から形成された第２回路５２と第２ランドＶＲＳの信頼性が低下する。

これに対して、実施形態の製造方法によれば、第１ビア導体と第２ビア導体を不具合なく形成することができる。ビア導体の信頼性が高い。第１ビア導体と第２ビア導体を並列に繋げるため、ビア導体の抵抗値が低くなる。

図３（Ｈ）、図３（Ｉ）、図３（Ｊ）は改変例に係る開口の平面図である。
図３（Ｈ）の例では、導体３１Ｒが十字状、即ち、交差する直線で形成されている。４つの第１開口３１ａ、第２開口３１ｂ、第３開口３１ｃ、第４開口３１ｄが第１導体層３１に形成されている。第１開口３１ａ、第２開口３１ｂ、第３開口３１ｃ、第４開口３１ｄが５角形を形成する。図３（Ｉ）の例では、導体３１Ｒが十字状で、第１開口３１ａ、第２開口３１ｂ、第３開口３１ｃ、第４開口３１ｄが矩形を形成する。図３（Ｉ）の例では、導体３１Ｒが十字状で、第１開口３１ａ、第２開口３１ｂ、第３開口３１ｃ、第４開口３１ｄが円形を形成する。実施形態の分割式のビア導体は、Φ１５０μｍの円形、Φ１５０μｍの円形と同程度以上の面積を有する多角形に於いて高い効果を奏する。

２０ モータ用コイル基板
２２ フレキシブル材
３１ 第１導体層
３２ 第２導体層
３３ 第３導体層
５１ 第１回路
５２ 第２回路
１２０ プリント配線板
Ｃ コイル
ＳＣ 中央スペース
ＶＡ１ 第１ビア導体
ＶＡ２ 第２ビア導体

Claims (5)

1. 第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するフレキシブル材と前記第１面上に形成されている第１導体層と前記第２面上に形成されている第２導体層とからなるフレキシブル基板を準備することと、
   前記フレキシブル材を露出する第１開口と前記フレキシブル材を露出する第２開口と前記第１開口と前記第２開口で挟まれる導体を含むマスクを前記第１導体層から形成することと、
   前記第１開口から露出する前記フレキシブル材を除去することで、前記第２導体層に至る第１貫通孔を前記フレキシブル材に形成することと、
   前記第２開口から露出する前記フレキシブル材を除去することで、前記第２導体層に至る第２貫通孔を前記フレキシブル材に形成することと、
   前記第１導体層上に導体層を形成することで、前記第１導体層と前記導体層とからなる第３導体層を形成することと、
   前記第１貫通孔に前記第２導体層と前記第３導体層とを接続する第１ビア導体を形成することと、
   前記第２貫通孔に前記第２導体層と前記第３導体層とを接続する第２ビア導体を形成することと、
   前記第３導体層から前記第１ビア導体と前記第２ビア導体上に第１ランドを形成することと、
   前記第２導体層から前記第１ビア導体と前記第２ビア導体下に第２ランドを形成すること、とを有するプリント配線板の製造方法であって、
   前記第１ランドは前記導体を含み、前記第１ランドと前記第２ランドは前記第１ビア導体と前記第２ビア導体を介して並列に繋げられている。
2. 請求項１のプリント配線板の製造方法であって、前記第３導体層を形成することと前記第１ビア導体を形成することと前記第２ビア導体を形成することは同時に行われる。前記第１回路の一つと前記ビア導体の一つと前記第２回路の一つで１ターンのコイルが形成される。
3. 請求項１のプリント配線板の製造方法であって、前記第１ランドを形成することは前記第１面上に第１回路を形成することを含み、前記第２ランドを形成することは前記第２面上に第２回路を形成することを含み、前記第１回路は前記第１ランドに繋がっていて、前記第２回路は前記第２ランドに繋がっている。
4. 請求項３のプリント配線板の製造方法であって、前記第１回路と前記第１ランドと前記第１ビア導体と前記第２ビア導体と前記第２ランドと前記第２回路はコイルを形成する。
5. 請求項１のプリント配線板の製造方法であって、前記第１ビア導体と前記第２ビア導体との間に前記導体下に位置する前記フレキブル材が存在している

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