JP2775715B2 - 回路基板とその製造方法 - Google Patents

回路基板とその製造方法

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栄 新川
隆治 牧野
悟志 伴
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/095Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4038Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections
    • H05K3/4053Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques
    • H05K3/4069Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques for via connections in organic insulating substrates

Landscapes

  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁基板の両面に形
成される回路パターンと、その両面の回路パターンの電
気的導通を図る導電スルーホールを有する回路基板とそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スルーホール回路基板の導電スル
ーホールは、絶縁基板にパンチングによって透孔を形成
し、この透孔に導電塗料を印刷によって複数回塗布して
回路基板両面の回路パターンの導通を図っていた(実公
昭55−44398号、以下従来例(イ)と称す)。
又、導電スルーホールの信頼性向上のために、基板の透
孔に基板の表裏両面側から表裏一対のスキージで導電ペ
イントを圧入する方法(特開昭58−91696号、以
下従来例(ロ)と称す)や、基板の透孔に導電ペイント
を複数回塗り重ねる方法(特開昭58−74097号、
以下従来例(ハ)と称す)、あるいは基板の透孔にスク
リーン印刷の手法を用いて導電ペイントを塗布する際、
基板の透孔に対応するマスク孔に段差のあるスクリーン
を用いる方法(特開昭57−112096号、以下従来
例(ニ)と称す)等もあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例(イ)の印
刷による導電スルーホールの形成は上記公報に開示され
ているように、複数回の塗布及び硬化を重ねないと信頼
性の高いものができなかった。しかも、複数回の印刷に
よる印刷ズレによって、導電スルーホールの小径化も図
れず、工数や材料コストが増大するという欠点がある。
さらに、複数回の印刷によって導電塗料同士の層間に気
泡が入ったり、印刷ムラが生じたりして、強度的に弱い
個所ができてクラックが入りやすくなる欠点がある。ま
た、複数回の印刷によって、導電塗料の飛散により回路
間のショートを生ずる機会も増大し、歩留まりも悪くな
る。特に、透孔が小さい場合導電塗料が透孔内に入りに
くく、導電層の薄い部分が生じやすく、断線の可能性も
増大してしまう。
【0004】従来例(ロ)では 透孔以外の箇所に付着
した導電ペイントを後から除去する必要があった。ま
た、従来例(ハ)では、従来例(イ)と同様の欠点があ
り、従来例(ニ)では、スクリーンのマスク孔に段差を
形成するのに手数がかかっていた。
【0005】この発明は上述の従来の技術に鑑みて成さ
れたもので、導電不良等がなく、高密度実装が可能であ
り、製造も容易で歩留まりの高い回路基板とその製造方
法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、絶縁基板の
両面に形成された回路パターンと、この回路パターンの
一端部に上記絶縁基板をはさんで互いに対向して形成さ
れたランドと、このランドに近接して絶縁基板に形成さ
れた透孔を有し、この透孔の絶縁基板の両面の各開口部
の内径が異なっており、この開口部のうち径の小さい方
の開口部に近い透孔内壁面がゆるやかに内側に膨出して
内径が小さくなっている小径部が形成され、この透孔及
び上記絶縁基板の両面のランドに接続し硬化した導電塗
料を備えた回路基板である。又、上記ランドは、上記導
電塗料の外側面に印刷形成されたものである。
【0007】また、この発明は、絶縁基板の少なくとも
片面にランドを有する回路パターンを形成し、このラン
ド形成部分の絶縁基板を打ち抜いてその絶縁基板の両面
の各開口部の内径が異なる透孔を形成し、この透孔に上
記打ち抜きの方向とは逆の方向であって内径の大きい開
口部からスクリーンを介してスキージによる塗り込みに
よって導電塗料を塗布し、この後導電塗料を硬化させて
導電スルーホールを形成する回路基板の製造方法であ
る。また、上記導電塗料の塗布及び硬化後にその絶縁塗
料に接続したランドを印刷形成する。
【0008】
【作用】この発明の回路基板は、絶縁基板と導電塗料と
の接合力が強くクラック等が入りにくいものであり、透
孔の径が小さくても導電塗料を塗布しやすいようにした
ものである。
【0009】さらにこの発明の回路基板の製造方法は、
内径の小さい透孔に対しても容易且つ確実に導電塗料を
塗布することができるようにしたものであり、打ち抜き
によって粗面化した壁面に導電塗料が強固に付着するよ
うにしたものである。
【0010】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面に基づ
いて説明する。図1、図2は請求 項2記載の発明により
形成したスルーホール回路基板の例を示す部分断面図で
ある。この例のスルーホール回路基板は、絶縁基板1の
両面に銅箔による回路パターン2が形成されており、こ
の回路パターン2の一端部はランド3になっている。こ
のランド3は、その中央部がくり抜かれてドーナツ状に
なっており、このくり抜き部3aの直径は、絶縁基板1
の各面でわずかに異なっており、ここでは図中の直径D
1,D2は、D1<D2となっている。このくり抜き部
3a内の絶縁基板1は、打ち抜かれて透孔4が形成され
ている。この透孔4はランド3のくり抜き部3aの直径
D1,D2より小さい内径に打ち抜かれており、その内
径は、一方の開口部4aの内径d1と他方の開口部4b
の内径d2の関係がd1<d2となっており、さらに基
板内部の内径は開口部4aに近い方の内径が徐々に小さ
くなるように壁面が膨出して小径部4cを形成してい
る。従って、この小径部4cの内径d3は、d3<d1
である。
【0011】この透孔4には、銀、銅、ニッケル、カー
ボン等を熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂中に含んだ
導電塗料5が塗布されており、この導電塗料5は、絶縁
基板1の両面のランド3に接続し、導電スルーホール6
を形成している。導電塗料5は、その粘度や透孔4の内
径によって図1に示すように、透孔4を塞いでしまう場
合や、図2に示すように孔ができる場合があり、一般に
粘度は10ポイズから60ポイズ程度が好ましく、電気
的性能も良好である。
【0012】以上の構成の導電スルーホール6を有する
スルーホール回路基板の製造方法について、図3、図4
に基づいて説明する。先ず図3(A)に示すように、絶
縁基板1に回路パターン2及びランド3を形成し、ラン
ド3のくり抜き部3aのうち径の大きい方を下側にし、
図3(B)に示すように、プレス加工機にセットする。
プレス加工機のポンチ7は上側のランド3の上方に位置
し、ダイス8が下側の、径の大きいくり抜き部3aを有
するランド3の下方に位置する。
【0013】この後、ポント7を作動させ、ランド3の
くり抜き部3aの内側の絶縁基板1を打ち抜く。この
際、図3(C)及び図1に示すように、ポンチ7とダイ
ス8との間にクリアランスをとるため、開口部4aの直
径d1より開口部4の直径d2の方が大きくなる。ま
た、打ち抜いた後、透孔4の内壁面はわずかに内側に盛
り上がって小径部4cを形成する。この小径部4cは、
せん断当初の絶縁基板1の表面近傍の組織のすべりがせ
ん断方向に対しV字状に斜めに発生し、せん断の進行に
伴ってポンチ7の径より小さい部分が外側に押しやら
れ、打ち抜きが終了するとこの押しやられた部分がわず
かに膨出することによって生じるものであり、透孔の内
径が小さい場合に顕著に現われる。
【0014】次に、この絶縁基板1の透孔4に導電塗料
5を塗布する。この際、図4(A)に示すように、導電
塗料5は、ポンチ7で打ち抜いた方向と逆の方向から塗
り込まれる。この導電塗料5の塗布は、透孔4の大径の
開口部4b側の表面にスクリーン9を載せ、位置合わせ
をし、その上から導電塗料5をゴム等の弾性のあるスキ
ージ10でかき取りながら一回の操作によりスクリーン
9の透過部9aから透孔4内に導電塗料5を塗り込む。
この際、スキージ10は図示するように絶縁基板1に押
しつけて、スクリーン9との角度が先端部で小さくなる
ようにし、塗り込む圧力が高くなるようにする。する
と、図4(B)に示すように、導電塗料5は透孔4内を
通って反対側の開口部4aでわずかに広がり、ちょうど
ランド3と接続する。この際、導電塗料がランド3にま
で広がるように、基台11には逃げ部12が形成されて
いる。この基台11の形状は適宜変更できる。
【0015】最後に、図4(C)に示すように、導電塗
料5を加熱、または紫外線により硬化させ導電スルーホ
ール6が完成する。
【0016】この実施例の導電スルーホール6は、近年
の高密度実装化の要請により、透孔4の径を図1のd2
の径でd2=0.8mm位に設定しており、d1はd2
より5ないし10%程度小さく設定している。そして、
ランド3のくり抜き部3aと透孔4とのすき間xは0.
05mmないし0.3mmに設定する。このように設定
すると、従来のように内径が1.5mm程度の透孔では
見られなかった透孔4内での盛り上がりが顕著になり、
ポンチ7とダイス8とのクリアランスを適度に設定する
ことにより、図示するように透孔4に丸みが生じ、透孔
4の開口部4a,4bでの角部にも丸みが生じる。これ
によって、絶縁基板1が加熱乾燥によって収縮しても角
部で導電塗料にクラックが入ったりすることがなくな
る。
【0017】また、この実施例の製造方法は、導電塗料
5をスクリーン9を介して透孔4に一回の操作で塗り込
むだけなので、簡単に塗布することができる。しかも、
打ち抜き方向とは逆の方向から塗り込むので、透孔4の
開口部のうち大きい方から導電塗料が流れ込み、小径部
4cで導電塗料に圧力が加わることになり粗面である透
孔4に非常にスムーズに且つすきまなく導電塗料が充満
する。特に従来のように、ピンを挿入して塗布できない
ような小さい透孔でも、確実に塗布が可能である。
【0018】また、本発明による回路基板は、図5と図
6(B)に示すように、片面の回路パターン21のラン
ド31が導電スルーホール6の口縁部分の導電塗料5の
上部及び外側に重ねて印刷形成されたものであってもよ
い。
【0019】また、その製造方法としては、図6
(A),(B)に示すように、絶縁基板1の片面にのみ
回路パターン22を形成し、そのランド32と一緒に絶
縁基板1を打ち抜いてくり抜き部3aとつづみ状の透孔
4を同時に形成し、それから前述の方法と同様にして導
電塗料5の塗り込みと硬化を行ない、その後絶縁基板1
のまだ回路パターンが形成していない面に、ランド31
が導電塗料5の上に重なるようにして回路パターン21
を印刷形成する場合もある。ここで、透孔4の穿設前に
形成する回路パターン22は絶縁基板1のいずれの面に
あっても良い。
【0020】さらに、図7(A),(B)に示すよう
に、絶縁基板1の両面に回路パターン2を形成し、絶縁
基板1を介して相対するランド3のくり抜き部3aを透
孔4の穿設時に併せて形成し、その後前述の方法と同様
に透孔4の大径開口部4b側から導電塗料を塗り込み、
そして硬化処理を行なう方法も可能である。
【0021】上記二例の製造方法においてはランド3の
くり抜き部3aを透孔4の穿設時に併せて形成するもの
であるから、予めくり抜き部3aを形成する工程が省略
できる。
【0022】尚、この発明の回路パターンは、銅箔ばか
りでなく、導電塗料を印刷した回路パターンでも良い
し、また従来行なわれている他の方法により形成したも
のでも良い。さらに、導電塗料の増量も任意に設定し得
るものであり、粘度や塗布の際のスキージの角度や速さ
も透孔の径等に合わせて適宜設定すれば良い。
【0023】また、透孔をパンチングにより形成した
後、透孔の形状を整えるために、ドリルで角を落とした
り小径部をわずかに削ったりすること等も適宜可能であ
り、導電塗料の塗布を容易にするため等の加工は任意に
なし得るものである。
【0024】
【発明の効果】この発明の回路基板は、絶縁基板の透孔
の内部にふくらみを持たせるようにしたので、導電塗料
にクラックが生じたり剥離したりすることがない。従っ
て、導電性スルーホールの検査を表裏面からの外観目視
のみによって行なっても支障がなく、回路基板の製造工
程や部品の実装工程での歩留まりが向上し、回路基板の
信頼性も高くなる。また、この発明の回路基板の製造方
法は、絶縁基板の透孔の打ち抜き方向とは逆の方向から
導電塗料を塗り込んでいるので、透孔の開口部のうち広
い方から1回の印刷でスムーズに導電塗料が流れ込み、
極めて小さい透孔に対しても導電塗料の塗布が可能であ
る。これによって、導電スルーホールの小径化が可能で
あり、回路基板の実装密度の向上を図ることができると
共に、回路基板の生産性を顕著に高め得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項2記載の回路基板の製造方法により形成
した回路基板の部分断面図である。
【図2】請求項2記載の回路基板の製造方法により形成
した回路基板の状態を示す部分断面図である。
【図3】本願発明の一実施例の回路基板の製造工程を示
す部分断面図である。
【図4】本願発明の一実施例の回路基板の製造工程を示
す部分断面図である。
【図5】請求項1記載の発明の回路基板の実施例の導電
スルーホール部分の断面図である。
【図6】請求項1記載の発明の回路基板の製造方法の実
施例における主要な作業工程を示す部分断面図である。
【図7】本願発明の回路基板の製造方法のさらに他の実
施例における主要な作業工程を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁基板 2,21,22 回路パターン 3,31,32 ランド 4 透孔 4a,4b 開口部 4c 小径部 5 導電塗料 6 導電スルーホール 9 スクリーン 10 スキージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−60093(JP,A) 特開 昭49−14977(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 1/11 H05K 3/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板の両面に形成された回路パター
    ンと、この回路パターンの一端部に上記絶縁基板をはさ
    んで互いに対向して形成されたランドと、このランド形
    成部分の絶縁基板に形成された透孔を有し、この透孔の
    絶縁基板の両面の各開口部の内径が異なっており、この
    開口部のうち径の小さい方の開口部近傍の透孔内壁面が
    ゆるやかに内側に膨出して内径が小さくなっている小径
    部が形成され、この透孔及び上記絶縁基板の両面のラン
    ドに接続し硬化した導電塗料を有し、上記導電塗料の外
    側面に上記ランドの少なくとも一部が印刷形成された回
    路基板。
  2. 【請求項2】 絶縁基板の少なくとも片面にランドを有
    する回路パターンを形成し、このランド形成部分の絶縁
    基板を打ち抜いてその絶縁基板の両面の各開口部の内径
    が異なる透孔を形成し、この透孔に上記打ち抜きの方向
    とは逆の方向であって内径の大きい開口部からスクリー
    ンを介してスキージによる塗り込みによって導電塗料を
    塗布し、この後導電塗料を硬化させて導電スルーホール
    を形成する回路基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記導電塗料の塗布及び硬化後にその絶
    縁塗料に接続するランドを印刷形成する請求項2記載の
    回路基板の製造方法。
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