JP3690791B2 - プリント配線板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板、特に非貫通スルーホールを有するプリント配線板と、その製造方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子機器の小型、軽量、薄型化に伴って高密度実装技術が進展している。例えばプリント配線板への部品実装においては、スルーホールにリードを挿入し電気的、機械的接合を得る部品実装方法に替わって、プリント配線板表面に平面的に形成されたパッド上に部品電極を半田付けする表面実装方法が大半を占めてきた。
【０００３】
この表面実装方法は、表面実装部品を、プリント配線板の片面だけでなく表裏両面に実装することが可能であるため、高密度実装化の有効な手段となる。これに対し、部品リードをプリント配線板のスルーホールに挿入して実装する部品（以下リード付き挿入部品という）は、その部品本体が実装面のエリアを占有するばかりでなく、部品リードが貫通した反対側の面（裏面）に於いても、その位置への部品の実装が不可能であり、更にはそのスルーホールの外縁に形成されたランドにより裏面の外層パターンの配設が制限される。
【０００４】
したがって、現在挿入部品の形態を残している部品は、プリント配線板との接合部に大きな力が加わると想定される部品にほぼ限られてきた。部品本体の質量が非常に大きいもの、あるいはコネクタ等がそれに当たる。なぜならばプリント配線板の表面に平面的に形成された表面実装部品用のパッドは、スルーホールに比べ著しく剥離強度に劣るからである。
【０００５】
また、リード付き挿入部品をプリント配線板に実装する方法としては、部品リードをスルーホールに挿入し半田付けする方法の他に、軸の半径方向に弾力性を有した部品リードをスルーホールに圧入することで電気及び機械的な接続を得るプレスフィットと呼ばれる方法があり、これは半田付けの必要が無いので大型プリント配線板、特にコネクタをプリント配線板全面に多数配設するマザーボードのような形態にはプレスフィットコネクタと称して従来より広く一般に用いられている。
【０００６】
しかしながら、コネクタは、他の実装部品の小型化の中にあっても依然として部品外形サイズの大きいものが多く、更に機能上リードの数が多く且つリードピッチの狭いものが多いため、裏面で余儀なくされるパターン配設及び部品実装の制約も多大である。
【０００７】
しかし近年公開されている技術、例えば特開平１０−５１０９３「非貫通導通穴付のプリント配線板」で開示されている非貫通スルーホールを利用して、前記したような裏面でのパターン配設及び部品実装の制約を一部解消することができる。ここで前記非貫通スルーホールの製造方法を、その断面模式図である図１０に基づいて説明する。
【０００８】
図１０（ａ）において１０１は両面若しくは多層の銅張り積層板であり、まずこの銅張り積層板１０１に対してドリルにより貫通穴１０２を穿設する。次に、第１の銅めっきを施しスルーホールめっき層１０３を形成する（図１０（ｂ））。更にこのスルーホール１０２内に樹脂１０４を充填し、乾燥硬化させてから表面を平滑に仕上げる（図１０（ｃ））。
【０００９】
次に、第２の銅めっきを施し第２のめっき層１０５を形成する（図１０（ｄ））。更に所定の表面外層導体となるようにエッチング処理によりパターン１０６及びランド１０７を形成する（図１０（ｅ））。このとき非貫通スルーホールの裏面側には表面部品実装用のパッド１０８あるいはパターンを配設することができる。
【００１０】
最後に前記充填樹脂１０４を薬品溶液若しくはレーザー加工で除去し、非貫通スルーホール１０９を形成する（図１０（ｆ））。このようにして形成された非貫通スルーホールを用いることにより、図１１で示すように非貫通スルーホールの開口部側にはリード付き挿入部品１１０を、同一格子上の反対面には表面実装部品１１１の接続用パッド１０８あるいはパターンを配設することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述した従来の技術では、プリント配線板上に実装されたリード付き挿入部品の裏面に配設可能なものは、表面実装部品若しくはパターンに限定されており、部品実装における密度向上の方策としては十分とは言えない。つまり、リード付き挿入部品の裏面に同じくリード付き挿入部品が対向して実装できれば、その効果には絶大なものが期待できる。
【００１２】
例えば前述したように、実装密度向上のネックとなる挿入用のリード付きコネクタにおいて、プリント配線板上の同じ位置で表裏両面に実装することができれば、その実装に必要な面積は２分の１に縮小することができる。
さらに、大量の情報を高速で処理する大型情報処理装置に於いて、従来は装置の実装密度を向上させるため、図１２で示すようにマザーボード２０１Ａ、２０１Ｂを装置２１０の内部に配設し、装置２１０の前後両方向からドーターボード２０２を実装していたが、マザーボード２０１Ａ、２０１Ｂ間の電気的接続はケーブル２０３により行ってきた。
【００１３】
しかし近年のデジタル高速伝送においては、２枚のマザーボードの端から端までの伝送経路が長くなりすぎることから、電気信号の遅延や伝送経路間のクロストークを招き、十分な性能と信頼性を得るのに大きな障害となっていた。
そこで、図１３で示すように中央にマザーボード２０４が１枚配設され、その両面にドーターボード２０２を接続するコネクタが実装されれば、実装密度が向上し、なおかつ伝送経路も大幅に短縮できる。
【００１４】
この場合、マザーボードにおいて表と裏のコネクタの位置をずらし、交互に貫通リードのコネクタを配設することも考えられるが、この方法では、多数の貫通スルーホールにより、全ての層においてパターンの引き回しが困難となり、高密度実装化は望めない。
【００１５】
またプリント配線板の加工に関しても、前述した従来の工法では、一度スルーホールに充填した樹脂を乾燥硬化させ、表面を平滑に研磨し、更にめっき及びエッチングを行い、その後、先の工程で充填・硬化させた該樹脂を除去するという煩雑な製造工程を経なければならない。
加えて、非貫通穴に充填され硬化した樹脂を残渣なく除去することは、技術的に困難であり、前記製造工程の煩雑さと合わせて、プリント配線板の歩留まりの悪さ、つまりコストアップの大きな要因になる。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プリント配線板の表裏両面にリード付き挿入部品を実装可能とし、実装密度の向上と、設計自由度の増大と、伝送経路の短縮化とを可能にするプリント配線板の製造方法であって、簡易で不良率が少なく、コスト低減が図れるプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるプリント配線板は、表面を形成すべき銅張り積層板と裏面を形成すべき銅張り積層板に対して、これらを積層する前の単品の段階で、それぞれに貫通スルーホールを形成し、該貫通スルーホール及びこれらのランド部のみを露出させてレジストを配設し、厚付け銅めっきを施したのち該レジストを除去し、該２つの銅張り積層板をプリプレグを介して加熱圧着により積層し、積層時の圧力により内部に該プリプレグの樹脂成分が充満した該貫通スルーホールに対して、表裏両面から該厚付け銅めっきの表層を削るように非貫通穴を凹設し、該非貫通穴をもって挿入部品を表裏両面から実装するための非貫通スルーホールとすることにより達成される。
【００１８】
また同一の目的は、表面側を形成すべき銅張り積層板と裏面側を形成すべき銅張り積層板に対して、これらを積層する前の単品の段階で、それぞれに貫通スルーホールを形成し、該２つの銅張り積層板を加熱圧着により樹脂成分がスルーホールに侵入しない樹脂流れ性の低いプリプレグを介して加熱圧着により積層し、この表裏両面に銅箔付きのポリイミドフィルムを接着し、エッチング後、積層によって非貫通スルーホールとなった該貫通スルーホールの表面部を覆っている該ポリイミドフィルムをレーザー加工により除去することで、これにより露出した該非貫通スルーホールをもってリード付き挿入部品を表裏両面から実装するための非貫通スルーホールとすることによっても達成できる。
【００１９】
また同一の目的は、表面側を形成すべき銅張り積層板と裏面側を形成すべき銅張り積層板に対して、これらを積層する前の単品の段階で、それぞれに貫通スルーホールを形成し、該２つの銅張り積層板を加熱圧着により樹脂成分がスルーホールに侵入しない樹脂流れ性の低い第１のプリプレグを介して加熱圧着により積層し、この表裏両面に同じく加熱圧着により樹脂成分がスルーホールに侵入しない樹脂流れ性の低い第２のプリプレグを介して片面銅張り積層板を積層し、このとき該第２のプリプレグにおける積層によって非貫通スルーホールとなった該貫通スルーホールの表面部には穴を設け、その穴に耐熱樹脂フィルムをはめ込んでおき、積層後エッチングを行い、該非貫通スルーホールの表面部を覆っている該片面銅張り積層板の基材層をエンドミル加工で除去し、これにより露出した該耐熱樹脂フィルムを取り除き、これにより露出した該非貫通スルーホールをもってリード付き挿入部品を表裏両面から実装するための非貫通スルーホールとすることによっても達成できる。
【００２０】
【作用】
本発明によれば、プリント配線板の表裏両面にそれぞれ開口する非貫通スルーホールが形成でき、プリント配線板の任意の位置に表裏両面からリード付き挿入部品が実装できる。その結果、表面実装部品をプリント配線板に接合するための平面的なパッドでは得られなかった接合強度を有しながらも。高い実装密度を確保できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。
図１は請求項１によるプリント配線板の部品実装形態を示す斜視図である。図２は本発明ではない参考例である製造方法を示す断面模式図であり、図６は該製造方法によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面図である。また、図３は本発明の請求項１による製造方法を示す断面模式図であり、図７は該製造方法によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面図である。
【００２２】
図４は請求項２による製造方法を示す断面模式図であり、図８は該製造方法によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面図である。また、図５は請求項８による製造方法を示す断面模式図であり、図９は該製造方法によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面図である。
【００２３】
まず、図２に基づき本発明ではない参考例である非貫通スルーホールを有したプリント配線板の製造方法を説明する。図２（ａ）において、両面又は多層の銅張り積層板である１０Ａおよび１０Ｂを用意し、それぞれの同一格子上にスルーホール１１Ａ，１１Ｂを穿設し、第１の銅めっきによりスルーホールめっき１２Ａ、１２Ｂを形成し、エッチングにより内層パターン１３Ａ、１３Ｂを形成する。このときスルーホール径は、目的とする非貫通スルーホール径よりも若干大きい径（例えばφ０．８ｍｍ）にする。
【００２４】
図２（ｂ）において、スルーホール１１Ａ、１１Ｂそれぞれに導電性ペースト１４Ａ、１４Ｂを充填し、硬化させる。図２（ｃ）において、２枚の銅張り積層板１０Ａ、１０Ｂを、絶縁接着層となるプリプレグ１５を介して積層し、加熱圧着する。図２（ｄ）において、スルーホール１６を穿設し、第２の銅めっき後エッチングにより外層パターン１７を形成する。
【００２５】
図２（ｅ）において、図２（ｂ）で充填した導電性ペースト１４Ａ、１４Ｂに対してドリルで、本来の仕上がり径（例えばφ０．５ｍｍ）の非貫通スルーホール１８Ａ、１８Ｂを凹設する。
ここで、図２に基づいて説明した製造方法で作成した非貫通スルーホールを有するプリント配線板に対して、部品を実装した形態を図６に示す。図６において、１９はプリント配線板、２０Ａ、２０Ｂはプレスフィットコネクタである。プレスフィットコネクタ２０Ａ、２０Ｂは、そのリードを、非貫通スルーホール１８Ａ、１８Ｂに圧入することにより接続さる。
【００２６】
次に、図３に基づき本発明に係る実施例である請求項１による非貫通スルーホールを有したプリント配線板の製造方法を説明する。図３（ａ）において、両面又は多層の銅張り積層板である３０Ａおよび３０Ｂを用意し、それぞれの同一格子上にスルーホール３１Ａ，３１Ｂを穿設し、第１の銅めっきによりスルーホールめっき３２Ａ、３２Ｂを形成し、エッチングにより内層パターン３３Ａ、３３Ｂを形成する。このときスルーホール径は、目的とする非貫通スルーホール径よりも若干大きい径（例えばφ０．８ｍｍ）にする。
【００２７】
次に、図３（ｂ）のように、スルーホールめっき部３２Ａ、３２Ｂとこれらのランド部を除いた領域を図示しないレジストで被覆し、下地めっき露出部に厚付け銅めっき３４Ａ、３４Ｂを施し、該レジストを除去する。ここで厚付け銅めっき３４Ａ、３４Ｂの仕上がり径は、目的とする非貫通スルーホール径よりも若干小さい径（例えばφ０．４ｍｍ）にする。
【００２８】
図３（ｃ）において、２枚の銅張り積層板３０Ａ、３０Ｂを、絶縁接着層となるプリプレグ３５を介して積層し、加熱圧着する。これにより、プリプレグ３５の樹脂成分はスルーホール３１Ａ、３１Ｂ内部に充満する。図３（ｄ）において、スルーホール３６を穿設し、第２の銅めっき後エッチングにより外層パターン３７を形成する。
【００２９】
図３（ｅ）において、図３（ｂ）で形成した厚付け銅めっき３４Ａ、３４Ｂ及びその内部に充満した樹脂に対してドリルで、本来の仕上がり径（例えばφ０．５ｍｍ）の非貫通穴３８Ａ、３８Ｂを凹設する。
ここで、図３に基づいて説明した製造方法で作成した非貫通スルーホールを有するプリント配線板に対して、部品を実装した形態を図７に示す。図７において、３９はプリント配線板、２０Ａ、２０Ｂはプレスフィットコネクタである。プレスフィットコネクタ２０Ａ、２０Ｂは、そのリードを、非貫通スルーホール３８Ａ、３８Ｂに圧入することにより接続される。
【００３０】
次に、図４に基づき本発明に係る実施例である請求項２による非貫通スルーホールを有したプリント配線板の製造方法を説明する。図４（ａ）において、両面又は多層の銅張り積層板である４０Ａおよび４０Ｂを用意し、それぞれの同一格子上にスルーホール４１Ａ，４１Ｂを穿設し、第１の銅めっきによりスルーホールめっき４２Ａ、４２Ｂを形成し、エッチングにより内層パターン４３Ａ、４３Ｂを形成する。このときスルーホール径は、目的とする非貫通スルーホール径（例えばφ０．５ｍｍ）にする。
【００３１】
図４（ｂ）において、２枚の銅張り積層板４０Ａ、４０Ｂを、絶縁接着層となるプリプレグ４４を介して積層し、加熱圧着する。このときの加熱圧着によって、プリプレグ４４の樹脂成分がスルーホール４１Ａ、４１Ｂに侵入しないように、プリプレグ４４には樹脂流れ性の低いタイプを適用する。図４（ｃ）において、外層として銅箔付きのポリイミドフィルム４５Ａ、４５Ｂを銅箔層４６が外側になるように接着する。
【００３２】
図４（ｄ）において、スルーホール４８を穿設し、第２の銅めっき後エッチングにより外層パターン４９Ａ、４９Ｂを形成する。ここで、エッチングにより銅箔が除去されたスルーホール４１Ａ、４１Ｂの表面部はポリイミドフィルム４７のみで覆われることになる。次に図４（ｅ）において、前記スルーホール４１Ａ、４１Ｂの表面部５０Ａ、５０Ｂにあるポリイミドフィルム４７をレーザー加工にて除去し、非貫通スルーホール５１Ａ、５１Ｂを形成する。
【００３３】
ここで、図４に基づいて説明した製造方法で作成した非貫通スルーホールを有するプリント配線板に対して、部品を実装した形態を図８に示す。図８において、５２はプリント配線板、２０Ａ、２０Ｂはプレスフィットコネクタである。プレスフィットコネクタ２０Ａ、２０Ｂは、そのリードを、非貫通スルーホール５１Ａ、５１Ｂに圧入することにより接続される。
【００３４】
次に、図５に基づき本発明に係る実施例である請求項３による非貫通スルーホールを有したプリント配線板の製造方法を説明する。図５（ａ）において、両面又は多層の銅張り積層板である６０Ａおよび６０Ｂを用意し、それぞれの同一格子上にスルーホール６１Ａ，６１Ｂを穿設し、第１の銅めっきによりスルーホールめっき６２Ａ、６２Ｂを形成し、エッチングにより内層パターン６３Ａ、６３Ｂを形成する。このときスルーホール径は、目的とする非貫通スルーホール径（例えばφ０．５ｍｍ）にする。
【００３５】
図５（ｂ）において、２枚の銅張り積層板６０Ａ、６０Ｂを、絶縁接着層となるプリプレグ６４を介して積層し、加熱圧着する。このときの加熱圧着によって、プリプレグ６４の樹脂成分がスルーホール６１Ａ、６１Ｂに侵入しないように、プリプレグ６４には樹脂流れ性の低いタイプを適用する。図５（ｃ）において、第２のプリプレグ６８Ａ、６８Ｂを介して片面銅張り積層板６５Ａ、６５Ｂを積層する。
【００３６】
このとき、プリプレグ６８Ａ、６８Ｂにおいて、スルーホール６１Ａ、６１Ｂの表面部には穴を明けておき、該穴には例えばテフロン（登録商標）フィルムのような耐熱樹脂フィルム６９をはめ込んでおく。また、このとき使用するプリプレグ６８Ａ、６８Ｂも樹脂流れ性の低いタイプを使用する。
【００３７】
図５（ｄ）において、スルーホール７０を穿設し、第２の銅めっき後エッチングにより外層パターン７１Ａ、７１Ｂを形成する。ここで、エッチングにより銅箔が除去されたスルーホール６１Ａ、６１Ｂの表面部は耐熱樹脂フィルム６９と片面銅張り積層板６５Ａ、６５Ｂの基材層６７のみで覆われることになる。 次に図５（ｅ）において、前記スルーホール６１Ａ、６１Ｂの表面部７２Ａ、７２Ｂにある基材層６７をエンドミル加工にて除去し、これにより露出した耐熱樹脂フィルム６９を取り除くことにより、非貫通スルーホール７３Ａ、７３Ｂを形成する。
【００３８】
ここで、図５に基づいて説明した製造方法で作成した非貫通スルーホールを有するプリント配線板に対して、部品を実装した形態を図９に示す。図９において、７４はプリント配線板、２０Ａ、２０Ｂはプレスフィットコネクタである。プレスフィットコネクタ２０Ａ、２０Ｂは、そのリードを、非貫通スルーホール７３Ａ、７３Ｂに圧入することにより接続される。
【００３９】
前記４種のプリント配線板の部品実装の形態は全てプレスフィットコネクタの実装形態を示してきたが、プレスフィットコネクタに替えて通常の半田付け用部品リードを有したリード付き挿入部品を非貫通スルーホールに半田付けしても、同様の作用・効果を奏することは言うまでもない。また表裏の各面に開く非貫通スル−ホールは、少くとも一部を同一格子上に位置させてもよいが、同一格子上以外の任意の位置に設けてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の本発明により製造されたプリント配線板は、その表裏両面に非貫通スルーホールを形成したので、プリント配線板の実装面積を広く占有して部品実装の高密度化を妨げる大きな要素となっていたコネクタ等のリード付き挿入部品を、プリント配線板の表裏の各面の任意の位置に実装でき、設計自由度が増大する。また表裏のリード付き実装部品をプリント配線板に垂直な方向から見て少くとも一部が重なる位置に実装したり、同一位置の表裏両面に実装することが可能となる。したがって、該挿入部品の占有面積は最大で２分の１まで縮小することができ、部品実装密度の飛躍的向上が望める。
【００４１】
加えて、図１３のような使用形態では、伝送経路を大幅に短縮することができ、デジタル高速伝送における、電気信号の遅延やクロストークを低減でき、さらには、装置外界からのノイズの影響及び装置外界へのノイズの発信を最低限に押えることができるため、装置の信頼性を大幅に高めることができる。
【００４２】
本発明の請求項１〜３のいずれかによるプリント配線板の製造方法においては、積層前の表面用及び裏面用銅張り積層板に対してあらかじめスルーホールを形成しておくため、非貫通穴に対してめっきを施す必要がない。その結果、穴が非貫通であることからめっき液が穴に入りきらずに引き起こすめっき不良を完全に回避でき、品質上安定した製造工程を実現することができる。
【００４３】
さらに、従来技術の説明で述べた非貫通スルーホールの形成方法のように、一度スルーホールに樹脂充填し、その後該樹脂を除去するという工程がないので、部品実装時における樹脂の残渣による接触不良の問題もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明によるプリント配線板の部品実装形態を示す斜視図
【図２】 図２は本発明ではない参考例であるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図３】 図３は本発明に係る実施例である請求項１によるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図４】 図４は同じく本発明の実施例である請求項２によるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図５】 図５は同じく本発明の実施例である請求項３によるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図６】 図６は本発明ではない参考例によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図７】 図７は請求項１によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図８】 図８は請求項２によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図９】 図９は請求項３によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図１０】 図１０は従来技術によるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図１１】 図１１は従来技術によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図１２】 図１２は従来技術の装置へのプリント配線板の実装方法
【図１３】 図１３は本発明による装置へのプリント配線板の実装方法
【符号の説明】
１ プリント配線板
２Ａ 表面に実装したリード付き挿入部品
２Ｂ 裏面に実装したリード付き挿入部品
１０Ａ、１０Ｂ、３０Ａ、３０Ｂ、４０Ａ、４０Ｂ、６０Ａ、６０Ｂ 銅張り積層板
１１Ａ、１１Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ、６１Ａ、６１Ｂ スルーホール
１４Ａ、１４Ｂ 導電性ペースト
１５、３５、４４、６４ プリプレグ（絶縁接着層）
１８Ａ、１８Ｂ、３８Ａ、３８Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ、７３Ａ、７３Ｂ 非貫通スルーホール
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板、特に非貫通スルーホールを有するプリント配線板と、その製造方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子機器の小型、軽量、薄型化に伴って高密度実装技術が進展している。例えばプリント配線板への部品実装においては、スルーホールにリードを挿入し電気的、機械的接合を得る部品実装方法に替わって、プリント配線板表面に平面的に形成されたパッド上に部品電極を半田付けする表面実装方法が大半を占めてきた。
【０００３】
この表面実装方法は、表面実装部品を、プリント配線板の片面だけでなく表裏両面に実装することが可能であるため、高密度実装化の有効な手段となる。これに対し、部品リードをプリント配線板のスルーホールに挿入して実装する部品（以下リード付き挿入部品という）は、その部品本体が実装面のエリアを占有するばかりでなく、部品リードが貫通した反対側の面（裏面）に於いても、その位置への部品の実装が不可能であり、更にはそのスルーホールの外縁に形成されたランドにより裏面の外層パターンの配設が制限される。
【０００４】
したがって、現在挿入部品の形態を残している部品は、プリント配線板との接合部に大きな力が加わると想定される部品にほぼ限られてきた。部品本体の質量が非常に大きいもの、あるいはコネクタ等がそれに当たる。なぜならばプリント配線板の表面に平面的に形成された表面実装部品用のパッドは、スルーホールに比べ著しく剥離強度に劣るからである。
【０００５】
また、リード付き挿入部品をプリント配線板に実装する方法としては、部品リードをスルーホールに挿入し半田付けする方法の他に、軸の半径方向に弾力性を有した部品リードをスルーホールに圧入することで電気及び機械的な接続を得るプレスフィットと呼ばれる方法があり、これは半田付けの必要が無いので大型プリント配線板、特にコネクタをプリント配線板全面に多数配設するマザーボードのような形態にはプレスフィットコネクタと称して従来より広く一般に用いられている。
【０００６】
しかしながら、コネクタは、他の実装部品の小型化の中にあっても依然として部品外形サイズの大きいものが多く、更に機能上リードの数が多く且つリードピッチの狭いものが多いため、裏面で余儀なくされるパターン配設及び部品実装の制約も多大である。
【０００７】
しかし近年公開されている技術、例えば特開平１０−５１０９３「非貫通導通穴付のプリント配線板」で開示されている非貫通スルーホールを利用して、前記したような裏面でのパターン配設及び部品実装の制約を一部解消することができる。ここで前記非貫通スルーホールの製造方法を、その断面模式図である図１０に基づいて説明する。
【０００８】
図１０（ａ）において１０１は両面若しくは多層の銅張り積層板であり、まずこの銅張り積層板１０１に対してドリルにより貫通穴１０２を穿設する。次に、第１の銅めっきを施しスルーホールめっき層１０３を形成する（図１０（ｂ））。更にこのスルーホール１０２内に樹脂１０４を充填し、乾燥硬化させてから表面を平滑に仕上げる（図１０（ｃ））。
【０００９】
次に、第２の銅めっきを施し第２のめっき層１０５を形成する（図１０（ｄ））。更に所定の表面外層導体となるようにエッチング処理によりパターン１０６及びランド１０７を形成する（図１０（ｅ））。このとき非貫通スルーホールの裏面側には表面部品実装用のパッド１０８あるいはパターンを配設することができる。
【００１０】
最後に前記充填樹脂１０４を薬品溶液若しくはレーザー加工で除去し、非貫通スルーホール１０９を形成する（図１０（ｆ））。このようにして形成された非貫通スルーホールを用いることにより、図１１で示すように非貫通スルーホールの開口部側にはリード付き挿入部品１１０を、同一格子上の反対面には表面実装部品１１１の接続用パッド１０８あるいはパターンを配設することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述した従来の技術では、プリント配線板上に実装されたリード付き挿入部品の裏面に配設可能なものは、表面実装部品若しくはパターンに限定されており、部品実装における密度向上の方策としては十分とは言えない。つまり、リード付き挿入部品の裏面に同じくリード付き挿入部品が対向して実装できれば、その効果には絶大なものが期待できる。
【００１２】
例えば前述したように、実装密度向上のネックとなる挿入用のリード付きコネクタにおいて、プリント配線板上の同じ位置で表裏両面に実装することができれば、その実装に必要な面積は２分の１に縮小することができる。
さらに、大量の情報を高速で処理する大型情報処理装置に於いて、従来は装置の実装密度を向上させるため、図１２で示すようにマザーボード２０１Ａ、２０１Ｂを装置２１０の内部に配設し、装置２１０の前後両方向からドーターボード２０２を実装していたが、マザーボード２０１Ａ、２０１Ｂ間の電気的接続はケーブル２０３により行ってきた。
【００１３】
しかし近年のデジタル高速伝送においては、２枚のマザーボードの端から端までの伝送経路が長くなりすぎることから、電気信号の遅延や伝送経路間のクロストークを招き、十分な性能と信頼性を得るのに大きな障害となっていた。
そこで、図１３で示すように中央にマザーボード２０４が１枚配設され、その両面にドーターボード２０２を接続するコネクタが実装されれば、実装密度が向上し、なおかつ伝送経路も大幅に短縮できる。
【００１４】
この場合、マザーボードにおいて表と裏のコネクタの位置をずらし、交互に貫通リードのコネクタを配設することも考えられるが、この方法では、多数の貫通スルーホールにより、全ての層においてパターンの引き回しが困難となり、高密度実装化は望めない。
【００１５】
またプリント配線板の加工に関しても、前述した従来の工法では、一度スルーホールに充填した樹脂を乾燥硬化させ、表面を平滑に研磨し、更にめっき及びエッチングを行い、その後、先の工程で充填・硬化させた該樹脂を除去するという煩雑な製造工程を経なければならない。
加えて、非貫通穴に充填され硬化した樹脂を残渣なく除去することは、技術的に困難であり、前記製造工程の煩雑さと合わせて、プリント配線板の歩留まりの悪さ、つまりコストアップの大きな要因になる。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プリント配線板の表裏両面にリード付き挿入部品を実装可能とし、実装密度の向上と、設計自由度の増大と、伝送経路の短縮化とを可能にするプリント配線板の製造方法であって、簡易で不良率が少なく、コスト低減が図れるプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるプリント配線板は、表面を形成すべき銅張り積層板と裏面を形成すべき銅張り積層板に対して、これらを積層する前の単品の段階で、それぞれに貫通スルーホールを形成し、該貫通スルーホール及びこれらのランド部のみを露出させてレジストを配設し、厚付け銅めっきを施したのち該レジストを除去し、該２つの銅張り積層板をプリプレグを介して加熱圧着により積層し、積層時の圧力により内部に該プリプレグの樹脂成分が充満した該貫通スルーホールに対して、表裏両面から該厚付け銅めっきの表層を削るように非貫通穴を凹設し、該非貫通穴をもって挿入部品を表裏両面から実装するための非貫通スルーホールとすることにより達成される。
【００１８】
また同一の目的は、表面側を形成すべき銅張り積層板と裏面側を形成すべき銅張り積層板に対して、これらを積層する前の単品の段階で、それぞれに貫通スルーホールを形成し、該２つの銅張り積層板を加熱圧着により樹脂成分がスルーホールに侵入しない樹脂流れ性の低いプリプレグを介して加熱圧着により積層し、この表裏両面に銅箔付きのポリイミドフィルムを接着し、エッチング後、積層によって非貫通スルーホールとなった該貫通スルーホールの表面部を覆っている該ポリイミドフィルムをレーザー加工により除去することで、これにより露出した該非貫通スルーホールをもってリード付き挿入部品を表裏両面から実装するための非貫通スルーホールとすることによっても達成できる。
【００１９】
また同一の目的は、表面側を形成すべき銅張り積層板と裏面側を形成すべき銅張り積層板に対して、これらを積層する前の単品の段階で、それぞれに貫通スルーホールを形成し、該２つの銅張り積層板を加熱圧着により樹脂成分がスルーホールに侵入しない樹脂流れ性の低い第１のプリプレグを介して加熱圧着により積層し、この表裏両面に同じく加熱圧着により樹脂成分がスルーホールに侵入しない樹脂流れ性の低い第２のプリプレグを介して片面銅張り積層板を積層し、このとき該第２のプリプレグにおける積層によって非貫通スルーホールとなった該貫通スルーホールの表面部には穴を設け、その穴に耐熱樹脂フィルムをはめ込んでおき、積層後エッチングを行い、該非貫通スルーホールの表面部を覆っている該片面銅張り積層板の基材層をエンドミル加工で除去し、これにより露出した該耐熱樹脂フィルムを取り除き、これにより露出した該非貫通スルーホールをもってリード付き挿入部品を表裏両面から実装するための非貫通スルーホールとすることによっても達成できる。
【００２０】
【作用】
本発明によれば、プリント配線板の表裏両面にそれぞれ開口する非貫通スルーホールが形成でき、プリント配線板の任意の位置に表裏両面からリード付き挿入部品が実装できる。その結果、表面実装部品をプリント配線板に接合するための平面的なパッドでは得られなかった接合強度を有しながらも。高い実装密度を確保できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。
図１は請求項１によるプリント配線板の部品実装形態を示す斜視図である。図２は本発明ではない参考例である製造方法を示す断面模式図であり、図６は該製造方法によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面図である。また、図３は本発明の請求項１による製造方法を示す断面模式図であり、図７は該製造方法によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面図である。
【００２２】
図４は請求項２による製造方法を示す断面模式図であり、図８は該製造方法によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面図である。また、図５は請求項８による製造方法を示す断面模式図であり、図９は該製造方法によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面図である。
【００２３】
まず、図２に基づき本発明ではない参考例である非貫通スルーホールを有したプリント配線板の製造方法を説明する。図２（ａ）において、両面又は多層の銅張り積層板である１０Ａおよび１０Ｂを用意し、それぞれの同一格子上にスルーホール１１Ａ，１１Ｂを穿設し、第１の銅めっきによりスルーホールめっき１２Ａ、１２Ｂを形成し、エッチングにより内層パターン１３Ａ、１３Ｂを形成する。このときスルーホール径は、目的とする非貫通スルーホール径よりも若干大きい径（例えばφ０．８ｍｍ）にする。
【００２４】
図２（ｂ）において、スルーホール１１Ａ、１１Ｂそれぞれに導電性ペースト１４Ａ、１４Ｂを充填し、硬化させる。図２（ｃ）において、２枚の銅張り積層板１０Ａ、１０Ｂを、絶縁接着層となるプリプレグ１５を介して積層し、加熱圧着する。図２（ｄ）において、スルーホール１６を穿設し、第２の銅めっき後エッチングにより外層パターン１７を形成する。
【００２５】
図２（ｅ）において、図２（ｂ）で充填した導電性ペースト１４Ａ、１４Ｂに対してドリルで、本来の仕上がり径（例えばφ０．５ｍｍ）の非貫通スルーホール１８Ａ、１８Ｂを凹設する。
ここで、図２に基づいて説明した製造方法で作成した非貫通スルーホールを有するプリント配線板に対して、部品を実装した形態を図６に示す。図６において、１９はプリント配線板、２０Ａ、２０Ｂはプレスフィットコネクタである。プレスフィットコネクタ２０Ａ、２０Ｂは、そのリードを、非貫通スルーホール１８Ａ、１８Ｂに圧入することにより接続さる。
【００２６】
次に、図３に基づき本発明に係る実施例である請求項１による非貫通スルーホールを有したプリント配線板の製造方法を説明する。図３（ａ）において、両面又は多層の銅張り積層板である３０Ａおよび３０Ｂを用意し、それぞれの同一格子上にスルーホール３１Ａ，３１Ｂを穿設し、第１の銅めっきによりスルーホールめっき３２Ａ、３２Ｂを形成し、エッチングにより内層パターン３３Ａ、３３Ｂを形成する。このときスルーホール径は、目的とする非貫通スルーホール径よりも若干大きい径（例えばφ０．８ｍｍ）にする。
【００２７】
次に、図３（ｂ）のように、スルーホールめっき部３２Ａ、３２Ｂとこれらのランド部を除いた領域を図示しないレジストで被覆し、下地めっき露出部に厚付け銅めっき３４Ａ、３４Ｂを施し、該レジストを除去する。ここで厚付け銅めっき３４Ａ、３４Ｂの仕上がり径は、目的とする非貫通スルーホール径よりも若干小さい径（例えばφ０．４ｍｍ）にする。
【００２８】
図３（ｃ）において、２枚の銅張り積層板３０Ａ、３０Ｂを、絶縁接着層となるプリプレグ３５を介して積層し、加熱圧着する。これにより、プリプレグ３５の樹脂成分はスルーホール３１Ａ、３１Ｂ内部に充満する。図３（ｄ）において、スルーホール３６を穿設し、第２の銅めっき後エッチングにより外層パターン３７を形成する。
【００２９】
図３（ｅ）において、図３（ｂ）で形成した厚付け銅めっき３４Ａ、３４Ｂ及びその内部に充満した樹脂に対してドリルで、本来の仕上がり径（例えばφ０．５ｍｍ）の非貫通穴３８Ａ、３８Ｂを凹設する。
ここで、図３に基づいて説明した製造方法で作成した非貫通スルーホールを有するプリント配線板に対して、部品を実装した形態を図７に示す。図７において、３９はプリント配線板、２０Ａ、２０Ｂはプレスフィットコネクタである。プレスフィットコネクタ２０Ａ、２０Ｂは、そのリードを、非貫通スルーホール３８Ａ、３８Ｂに圧入することにより接続される。
【００３０】
次に、図４に基づき本発明に係る実施例である請求項２による非貫通スルーホールを有したプリント配線板の製造方法を説明する。図４（ａ）において、両面又は多層の銅張り積層板である４０Ａおよび４０Ｂを用意し、それぞれの同一格子上にスルーホール４１Ａ，４１Ｂを穿設し、第１の銅めっきによりスルーホールめっき４２Ａ、４２Ｂを形成し、エッチングにより内層パターン４３Ａ、４３Ｂを形成する。このときスルーホール径は、目的とする非貫通スルーホール径（例えばφ０．５ｍｍ）にする。
【００３１】
図４（ｂ）において、２枚の銅張り積層板４０Ａ、４０Ｂを、絶縁接着層となるプリプレグ４４を介して積層し、加熱圧着する。このときの加熱圧着によって、プリプレグ４４の樹脂成分がスルーホール４１Ａ、４１Ｂに侵入しないように、プリプレグ４４には樹脂流れ性の低いタイプを適用する。図４（ｃ）において、外層として銅箔付きのポリイミドフィルム４５Ａ、４５Ｂを銅箔層４６が外側になるように接着する。
【００３２】
図４（ｄ）において、スルーホール４８を穿設し、第２の銅めっき後エッチングにより外層パターン４９Ａ、４９Ｂを形成する。ここで、エッチングにより銅箔が除去されたスルーホール４１Ａ、４１Ｂの表面部はポリイミドフィルム４７のみで覆われることになる。次に図４（ｅ）において、前記スルーホール４１Ａ、４１Ｂの表面部５０Ａ、５０Ｂにあるポリイミドフィルム４７をレーザー加工にて除去し、非貫通スルーホール５１Ａ、５１Ｂを形成する。
【００３３】
ここで、図４に基づいて説明した製造方法で作成した非貫通スルーホールを有するプリント配線板に対して、部品を実装した形態を図８に示す。図８において、５２はプリント配線板、２０Ａ、２０Ｂはプレスフィットコネクタである。プレスフィットコネクタ２０Ａ、２０Ｂは、そのリードを、非貫通スルーホール５１Ａ、５１Ｂに圧入することにより接続される。
【００３４】
次に、図５に基づき本発明に係る実施例である請求項３による非貫通スルーホールを有したプリント配線板の製造方法を説明する。図５（ａ）において、両面又は多層の銅張り積層板である６０Ａおよび６０Ｂを用意し、それぞれの同一格子上にスルーホール６１Ａ，６１Ｂを穿設し、第１の銅めっきによりスルーホールめっき６２Ａ、６２Ｂを形成し、エッチングにより内層パターン６３Ａ、６３Ｂを形成する。このときスルーホール径は、目的とする非貫通スルーホール径（例えばφ０．５ｍｍ）にする。
【００３５】
図５（ｂ）において、２枚の銅張り積層板６０Ａ、６０Ｂを、絶縁接着層となるプリプレグ６４を介して積層し、加熱圧着する。このときの加熱圧着によって、プリプレグ６４の樹脂成分がスルーホール６１Ａ、６１Ｂに侵入しないように、プリプレグ６４には樹脂流れ性の低いタイプを適用する。図５（ｃ）において、第２のプリプレグ６８Ａ、６８Ｂを介して片面銅張り積層板６５Ａ、６５Ｂを積層する。
【００３６】
このとき、プリプレグ６８Ａ、６８Ｂにおいて、スルーホール６１Ａ、６１Ｂの表面部には穴を明けておき、該穴には例えばテフロン（登録商標）フィルムのような耐熱樹脂フィルム６９をはめ込んでおく。また、このとき使用するプリプレグ６８Ａ、６８Ｂも樹脂流れ性の低いタイプを使用する。
【００３７】
図５（ｄ）において、スルーホール７０を穿設し、第２の銅めっき後エッチングにより外層パターン７１Ａ、７１Ｂを形成する。ここで、エッチングにより銅箔が除去されたスルーホール６１Ａ、６１Ｂの表面部は耐熱樹脂フィルム６９と片面銅張り積層板６５Ａ、６５Ｂの基材層６７のみで覆われることになる。 次に図５（ｅ）において、前記スルーホール６１Ａ、６１Ｂの表面部７２Ａ、７２Ｂにある基材層６７をエンドミル加工にて除去し、これにより露出した耐熱樹脂フィルム６９を取り除くことにより、非貫通スルーホール７３Ａ、７３Ｂを形成する。
【００３８】
ここで、図５に基づいて説明した製造方法で作成した非貫通スルーホールを有するプリント配線板に対して、部品を実装した形態を図９に示す。図９において、７４はプリント配線板、２０Ａ、２０Ｂはプレスフィットコネクタである。プレスフィットコネクタ２０Ａ、２０Ｂは、そのリードを、非貫通スルーホール７３Ａ、７３Ｂに圧入することにより接続される。
【００３９】
前記４種のプリント配線板の部品実装の形態は全てプレスフィットコネクタの実装形態を示してきたが、プレスフィットコネクタに替えて通常の半田付け用部品リードを有したリード付き挿入部品を非貫通スルーホールに半田付けしても、同様の作用・効果を奏することは言うまでもない。また表裏の各面に開く非貫通スル−ホールは、少くとも一部を同一格子上に位置させてもよいが、同一格子上以外の任意の位置に設けてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の本発明により製造されたプリント配線板は、その表裏両面に非貫通スルーホールを形成したので、プリント配線板の実装面積を広く占有して部品実装の高密度化を妨げる大きな要素となっていたコネクタ等のリード付き挿入部品を、プリント配線板の表裏の各面の任意の位置に実装でき、設計自由度が増大する。また表裏のリード付き実装部品をプリント配線板に垂直な方向から見て少くとも一部が重なる位置に実装したり、同一位置の表裏両面に実装することが可能となる。したがって、該挿入部品の占有面積は最大で２分の１まで縮小することができ、部品実装密度の飛躍的向上が望める。
【００４１】
加えて、図１３のような使用形態では、伝送経路を大幅に短縮することができ、デジタル高速伝送における、電気信号の遅延やクロストークを低減でき、さらには、装置外界からのノイズの影響及び装置外界へのノイズの発信を最低限に押えることができるため、装置の信頼性を大幅に高めることができる。
【００４２】
本発明の請求項１〜３のいずれかによるプリント配線板の製造方法においては、積層前の表面用及び裏面用銅張り積層板に対してあらかじめスルーホールを形成しておくため、非貫通穴に対してめっきを施す必要がない。その結果、穴が非貫通であることからめっき液が穴に入りきらずに引き起こすめっき不良を完全に回避でき、品質上安定した製造工程を実現することができる。
【００４３】
さらに、従来技術の説明で述べた非貫通スルーホールの形成方法のように、一度スルーホールに樹脂充填し、その後該樹脂を除去するという工程がないので、部品実装時における樹脂の残渣による接触不良の問題もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明によるプリント配線板の部品実装形態を示す斜視図
【図２】 図２は本発明ではない参考例であるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図３】 図３は本発明に係る実施例である請求項１によるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図４】 図４は同じく本発明の実施例である請求項２によるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図５】 図５は同じく本発明の実施例である請求項３によるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図６】 図６は本発明ではない参考例によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図７】 図７は請求項１によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図８】 図８は請求項２によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図９】 図９は請求項３によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図１０】 図１０は従来技術によるプリント配線板の製造工程を示す断面模式図
【図１１】 図１１は従来技術によるプリント配線板の部品実装形態を示す断面模式図
【図１２】 図１２は従来技術の装置へのプリント配線板の実装方法
【図１３】 図１３は本発明による装置へのプリント配線板の実装方法
【符号の説明】
１ プリント配線板
２Ａ 表面に実装したリード付き挿入部品
２Ｂ 裏面に実装したリード付き挿入部品
１０Ａ、１０Ｂ、３０Ａ、３０Ｂ、４０Ａ、４０Ｂ、６０Ａ、６０Ｂ 銅張り積層板
１１Ａ、１１Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ、６１Ａ、６１Ｂ スルーホール
１４Ａ、１４Ｂ 導電性ペースト
１５、３５、４４、６４ プリプレグ（絶縁接着層）
１８Ａ、１８Ｂ、３８Ａ、３８Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ、７３Ａ、７３Ｂ 非貫通スルーホール
Claims (3)
- 表裏両面にリード付き挿入部品を実装可能にしたプリント配線板の製造方法であって、表面を形成すべき銅張り積層板と裏面を形成すべき銅張り積層板に対して、これらを積層する前の単品の段階で、それぞれに貫通スルーホールを形成し、該貫通スルーホール及びこれらのランド部のみを露出させてレジストを配設し、厚付け銅めっきを施したのち該レジストを除去し、該２つの銅張り積層板をプリプレグを介して加熱圧着により積層し、積層時の圧力により内部に該プリプレグの樹脂成分が充満した該貫通スルーホールに対して、表裏両面から該厚付け銅めっきの表層を削るように非貫通穴を凹設し、該非貫通穴をもってリード付き挿入部品を表裏両面から実装するための非貫通スルーホールとすることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
- 表裏両面にリード付き挿入部品を実装可能にしたプリント配線板の製造方法であって、表面側を形成すべき銅張り積層板と裏面側を形成すべき銅張り積層板に対して、これらを積層する前の単品の段階で、それぞれに貫通スルーホールを形成し、該２つの銅張り積層板を加熱圧着により樹脂成分がスルーホールに侵入しない樹脂流れ性の低いプリプレグを介して加熱圧着により積層し、この表裏両面に銅箔付きのポリイミドフィルムを接着し、エッチング後、積層によって非貫通スルーホールとなった該貫通スルーホールの表面部を覆っている該ポリイミドフィルムをレーザー加工により除去することで、これにより露出した該非貫通スルーホールをもってリード付き挿入部品を表裏両面から実装するための非貫通スルーホールとすることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
- 表裏両面にリード付き挿入部品を実装可能にしたプリント配線板の製造方法であって、表面側を形成すべき銅張り積層板と裏面側を形成すべき銅張り積層板に対して、これらを積層する前の単品の段階で、それぞれに貫通スルーホールを形成し、該２つの銅張り積層板を加熱圧着により樹脂成分がスルーホールに侵入しない樹脂流れ性の低い第１のプリプレグを介して加熱圧着により積層し、この表裏両面に同じく加熱圧着により樹脂成分がスルーホールに侵入しない樹脂流れ性の低い第２のプリプレグを介して片面銅張り積層板を積層し、このとき該第２のプリプレグにおける積層によって非貫通スルーホールとなった該貫通スルーホールの表面部には穴を設け、その穴に耐熱樹脂フィルムをはめ込んでおき、積層後エッチングを行い、該非貫通スルーホールの表面部を覆っている該片面銅張り積層板の基材層をエンドミル加工で除去し、これにより露出した該耐熱樹脂フィルムを取り除き、これにより露出した該非貫通スルーホールをもってリード付き挿入部品を表裏両面から実装するための非貫通スルーホールとすることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
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