JP4004075B2

JP4004075B2 - Printed wiring board

Info

Publication number: JP4004075B2
Application number: JP6110995A
Authority: JP
Inventors: 弘文大澤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JPH08264940A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、プリント配線基板のスルーホール加工方法に関し、とくに、プレスフィットピンを有する電子部品を実装するためのプリント配線基板のスルーホール加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のプリント配線基板にスルーホールを加工する場合には、プリント配線板にドリルを用いて貫通孔を形成した後、メッキ加工によって貫通孔の内壁に導体層を形成するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法によってスルーホールを加工すると、スルーホールの開口部のメッキ層が厚くなり開口部の穴径が内部の穴径に比べて小さくなる。従って、従来の方法で加工したスルーホールにプレスフィットピンを挿入すると、ピンとスルーホールの内部メッキ層との接触圧が弱くなり、ピンとメッキ層との間に信頼性の高い電気的および機械的な接続を得ることが難しいという問題があった。
【０００４】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、スルーホールの開口部と内部の径をほぼ均一にし、プレスフィットピンとスルーホールの内壁メッキ層との間の接続性を向上させることが可能なスルーホール加工方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、内部に導体層を有するプリント配線基板において、基板表面から導体層に達する第１孔と、第１孔と同芯で第１孔に連通し導体層から基板裏面に貫通する第２孔とからなる連通孔と、連通孔の内壁に導体層を積層して形成されたスルーホールとを備え、第１孔は内径が第２孔より大きく設定され、スルーホールの第１孔に対応する部分の内径が第２孔に対応する部分の内径にほぼ等しいことを特徴とするプリント配線基板を提供するものである。
【０００６】
この発明における多層配線基板とは、配線用導体層と絶縁層からなる２〜６層程度の積層基板であり、プレスフィットピンを有する部品を実装するためのスルーホールを備える。
【０００７】
ここでいうプレスフィットピンとは、０．５〜１．０mm程度の直径を有し、半径方向に弾性を有するピンであり、スルーホールに圧入したときに、その弾性によりピンとスルーホールの内壁導体層との接続や基板の内部導体層との電気的な接続を確保すると共に、ピンをスルーホールに機械的に固定するようになっている。
【０００８】
第１および第２ドリルには、超硬ドリルを使用し、基板への穴加工時には、ＮＣボール盤に装備されているスピンドルに装着し、通常２５０００〜８００００ｒｐｍの速度で回転させる。
【０００９】
第１ドリルで多層配線板に貫通穴を形成する工程と、第２ドリルで基板表面から所定深さに至る孔を形成する工程とは、いずれが先に行われてもよい。
第２ドリルで加工する孔の基板表面からの深さは、基板厚さのほぼ２分の１程度であればよいが、基板の内部導体層の位置、基板厚さ、プレスフィットピンのサイズおよびドリル先端角度などにより決定される。
【００１０】
また、第１および第２ドリルのサイズも、スルーホールの内壁のメッキ厚さやプレスフィットピンサイズを考慮して決定される。
次に、第１および第２ドリルで形成した孔に形成される内壁導体層の材料としては、銀−パラジウムや銅を使用することができる。
【００１１】
また、その孔の内壁に導体層を形成するメッキ加工は、例えば、次のようにして行う。
スルーホールに導電性を付与した無電解銅メッキ後を行い、電解銅メッキにより所定の厚みの銅を析出させる。
【００１２】
さらに、請求項２の発明によれば、内部に導体層を有する多層配線基板にスルーホールを加工する方法において、第１ドリルを用いて多層配線基板に内部導体層を介して貫通孔を形成し、第１ドリルより外径の大きい第２ドリルを用いて前記貫通孔と同軸で基板表面から内部導体層に至る孔を形成し、形成された孔の内壁にメッキ加工により導体層を形成することを特徴とするプリント配線基板のスルーホール加工方法を提供するものである。
【００１３】
この発明においては、第１ドリルにより多層配線基板に内部の導体層を介して貫通孔を形成する工程と、第２ドリルで内部導体層に至る孔を形成する工程とは、いずれが先に行われてもよい。
【００１４】
ここで、第２ドリルで形成される孔の深さは、内部導体層の上面がその孔の先に露出する程度、つまりドリルの先端が内部導体層の上面を若干研削する程度の深さである。
【００１５】
【作用】
請求項１の発明によれば、第１ドリルによる貫通孔に対して、その径よりも大きい孔が第２ドリルにより基板の表面側の開口部に形成されるので、メッキ加工によりこの孔の内壁に導体層を形成するとき、開口部から基板内部までのスルーホール径がほぼ均一になり、プレスフィットピンのスルーホールへの装着が容易になると共に、ピンと内壁導体層との電気的接続における信頼性が向上する。
【００１６】
請求項２の発明によれば、スルーホールの開口部と内部の径がほぼ均一化されるのでプレスフィットピンとスルーホールの内壁導体層とが確実に接続されると共に、基板の内部導体層とスルーホールの内壁導体層との接合面積が増大するので、両者の電気的な接続の信頼性が向上することになる。
【００１７】
【実施例】
以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１はこの発明の一実施例を示す工程説明図である。
【００１８】
同図の（ａ）において、内部導体層２を有した多層配線基板１は、ＮＣボール盤の加工台上の所定位置にベークライト板３と共に固定される。なお、基板１は２．０〜３．３mmの厚さを有するポリイミド製のＦＲ−４基板であり、内部導体層２は７０〜１００μｍの厚さを有している。
【００１９】
次に、ＮＣボール盤のスピンドルに装着した外径０．５０mmのドリルを２５０００〜８００００ｒｐｍの速度で回転させ、基板１に貫通孔４を同図の（ｂ）に示すように形成する。
【００２０】
次に、ＮＣボール盤のスピンドルに装着した外径０．５５mmのドリルを前述と同様の速度で回転させ、貫通孔４と同軸の孔５を所定深さまで形成する（図１の（ｃ））。
【００２１】
次に、ＮＣボール盤から基板１をとりはずし（図１の（ｄ））、形成された孔の内壁にメッキ処理によって、導体層６を形成し（図１の（ｅ））、スルーホールを完成させる。なお、図１において、孔４と孔５の加工順序は、いずれを先に行ってもよい。
【００２２】
図２は、このようにして完成した本発明の基板１の断面図である。
図２においては、２回のドリル加工により異なる直径Ｄ１＝０．５０mm、Ｄ２＝０．５５mmを有する孔が２段に加工されるので、内壁導体層６が形成された後のスルーホールにおいて、基板中央部の内径ｄ１と、開口部の内径ｄ２とがほぼ等しくなる。
【００２３】
また、孔の段差が丁度内部導体層２に対応する位置に形成されるので、内部導体層２と内壁導体層６との接合面積が広くなる。
これに対して、図３の断面図に示された従来例においては、１回のみのドリル加工により得られる直径Ｄ１の孔にメッキ加工を施すので、開口部の内径ｄ２が基板中央部の内径ｄ１よりも小さくなる上、内部導体層２と内壁導体層６との接触面積が図２に比べて小さくなる。
【００２４】
図４および図５は、図１の（ｃ）に示す工程において、Ｄ２＝０．５５mmのドリルで形成する孔の深さを決定する方法を示す説明図である。
図４は角度θを有するドリル先端部により、厚さｔの内部導体層２の一部が斜めに削り取られる場合を示し、図５はドリル先端部によって直線的に削り取られる部分ｘが得られるまでさらに深く加工した場合を示している。
【００２５】
これらの図から判るように、この発明では、０＜ｘ＜ｔになるように、外径０．５５mmのドリルの加工深さを決定する。それによって、内部導体層２のドリルによる断面積が従来（図３）に比べて広くなることになる。
【００２６】
図６は、基板１が異なる位置に異なる深さの内部導体層２ａ，２ｂを有する場合の孔の加工例を示す。この場合に、各孔の加工工程は図１に準ずるが、図のように、大きい方の径を有するドリルによる加工深さは、内部導体層２ａ，２ｂの深さに応じて決定される。
【００２７】
図７は、基板１が同じ位置に異なる深さの内部導体層２ａ，２ｂを有し、それらを共通に貫通するスルーホールを形成する場合を示す。この場合には、外径の異なる３つのドリルを用いて同軸で３段階の孔が図１に示すように順次加工される。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、スルーホール開口部の内径とスルーホール中央部の内径とがほぼ一致するので、プレスフィットピンが容易に装着できると共に、そのピンとスルーホールとの電気的および機械的接続における信頼性が向上する。
【００２９】
さらに、この発明によれば、スルーホール形成時にドリルによって加工される孔が内部導体層の位置で段差を有するので、その内部導体層とスルーホールの内壁導体層との接合部面積が増大し、両者の電気的接続に関する信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の工程説明図である。
【図２】実施例の工程で得られたスルーホールの断面図である。
【図３】従来例のスルーホールの断面図である。
【図４】ドリルの深さの決定方法を示す説明図である。
【図５】ドリルの深さの決定方法を示す説明図である。
【図６】実施例の変形例を示す断面図である。
【図７】実施例の他の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１多層配線基板
２内部導体層
３ベークライト板
４貫通孔
５孔[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a through-hole processing method for a printed wiring board, and more particularly to a through-hole processing method for a printed wiring board for mounting an electronic component having a press-fit pin.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when processing a through hole in this type of printed wiring board, a through hole is formed on the printed wiring board using a drill, and then a conductor layer is formed on the inner wall of the through hole by plating. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the through hole is processed by a conventional method, the plated layer at the opening of the through hole becomes thick, and the hole diameter of the opening becomes smaller than the inner hole diameter. Therefore, when a press-fit pin is inserted into a through hole processed by a conventional method, the contact pressure between the pin and the inner plated layer of the through hole is weakened, and a highly reliable electrical and mechanical between the pin and the plated layer. There was a problem that it was difficult to get a connection.
[0004]
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and it is possible to improve the connectivity between the press-fit pin and the inner wall plating layer of the through hole by making the through-hole opening and the inner diameter substantially uniform. The present invention provides a through-hole processing method that can be used.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a printed wiring board having a conductor layer therein, a first hole reaching the conductor layer from the board surface, a second hole that is concentric with the first hole and communicates with the first hole and penetrates from the conductor layer to the back surface of the board. A through hole formed by laminating a conductor layer on the inner wall of the communication hole, and the first hole has a larger inner diameter than the second hole and corresponds to the first hole of the through hole The printed wiring board is characterized in that the inner diameter of the portion to be processed is approximately equal to the inner diameter of the portion corresponding to the second hole .
[0006]
The multilayer wiring board in the present invention is a laminated board of about 2 to 6 layers comprising a wiring conductor layer and an insulating layer, and has through holes for mounting components having press-fit pins.
[0007]
Here, the press-fit pin is a pin having a diameter of about 0.5 to 1.0 mm and elastic in the radial direction, and when pressed into the through hole, the pin and the inner wall conductor layer of the through hole by the elasticity. And electrical connection with the internal conductor layer of the substrate are secured, and the pins are mechanically fixed to the through holes.
[0008]
Carbide drills are used for the first and second drills. When drilling holes in the substrate, they are mounted on a spindle mounted on an NC drilling machine, and are usually rotated at a speed of 25,000 to 80000 rpm.
[0009]
Either the step of forming a through hole in the multilayer wiring board with the first drill or the step of forming a hole from the substrate surface to a predetermined depth with the second drill may be performed first.
The depth of the hole drilled by the second drill from the substrate surface may be about one half of the substrate thickness, but the position of the inner conductor layer of the substrate, the substrate thickness, the size of the press fit pin, and It is determined by the drill tip angle.
[0010]
The sizes of the first and second drills are also determined in consideration of the plating thickness of the inner wall of the through hole and the press fit pin size.
Next, silver-palladium or copper can be used as the material of the inner wall conductor layer formed in the holes formed by the first and second drills.
[0011]
Moreover, the plating process which forms a conductor layer in the inner wall of the hole is performed as follows, for example.
After the electroless copper plating that imparts conductivity to the through hole, copper having a predetermined thickness is deposited by electrolytic copper plating.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the method of processing a through hole in a multilayer wiring board having a conductor layer therein, a through hole is formed in the multilayer wiring board through the inner conductor layer using a first drill. The second drill having a larger outer diameter than the first drill is used to form a hole coaxially with the through-hole from the substrate surface to the inner conductor layer, and to form a conductor layer on the inner wall of the formed hole by plating. The through-hole processing method of the printed wiring board characterized by this is provided.
[0013]
In the present invention, the first drill forms the through hole in the multilayer wiring board through the internal conductor layer, and the second drill forms the hole reaching the internal conductor layer first. It may be broken.
[0014]
Here, the depth of the hole formed by the second drill is such that the upper surface of the inner conductor layer is exposed at the tip of the hole, that is, the depth at which the tip of the drill slightly grinds the upper surface of the inner conductor layer. is there.
[0015]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, a hole larger than the diameter of the through hole formed by the first drill is formed in the opening on the surface side of the substrate by the second drill. When forming a conductor layer on the board, the through-hole diameter from the opening to the inside of the board is almost uniform, making it easy to attach the press-fit pin to the through-hole, and reliability in the electrical connection between the pin and the inner wall conductor layer. Improves.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, since the opening of the through hole and the inner diameter are substantially uniform, the press-fit pin and the inner wall conductor layer of the through hole are securely connected, and the inner conductor layer and the through hole of the substrate are securely connected. Since the joint area of the hole with the inner wall conductor layer is increased, the reliability of electrical connection between the two is improved.
[0017]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings. This does not limit the invention.
FIG. 1 is a process explanatory view showing an embodiment of the present invention.
[0018]
In FIG. 2A, a multilayer wiring board 1 having an internal conductor layer 2 is fixed together with a bakelite plate 3 at a predetermined position on a processing table of an NC drilling machine. The substrate 1 is a polyimide FR-4 substrate having a thickness of 2.0 to 3.3 mm, and the internal conductor layer 2 has a thickness of 70 to 100 μm.
[0019]
Next, a drill with an outer diameter of 0.50 mm mounted on the spindle of the NC drilling machine is rotated at a speed of 25,000 to 80000 rpm, and the through hole 4 is formed in the substrate 1 as shown in FIG.
[0020]
Next, a drill having an outer diameter of 0.55 mm mounted on the spindle of the NC drilling machine is rotated at the same speed as described above to form a hole 5 coaxial with the through hole 4 to a predetermined depth ((c) in FIG. 1).
[0021]
Next, the substrate 1 is removed from the NC drilling machine (FIG. 1 (d)), and a conductor layer 6 is formed on the inner wall of the formed hole by plating (FIG. 1 (e)) to complete the through hole. . In FIG. 1, the processing order of the holes 4 and 5 may be performed first.
[0022]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate 1 of the present invention thus completed.
In FIG. 2, holes having different diameters D1 = 0.50 mm and D2 = 0.55 mm are processed in two stages by drilling twice, so in the through-hole after the inner wall conductor layer 6 is formed, The inner diameter d1 at the center of the substrate is substantially equal to the inner diameter d2 of the opening.
[0023]
Further, since the step of the hole is formed at a position corresponding to the inner conductor layer 2, the bonding area between the inner conductor layer 2 and the inner wall conductor layer 6 is increased.
On the other hand, in the conventional example shown in the sectional view of FIG. 3, the hole D1 having a diameter D1 obtained by only one drilling is plated, so that the inner diameter d2 of the opening is the inner diameter of the central portion of the substrate. In addition to being smaller than d1, the contact area between the inner conductor layer 2 and the inner wall conductor layer 6 is smaller than that in FIG.
[0024]
4 and 5 are explanatory views showing a method for determining the depth of a hole formed by a drill of D2 = 0.55 mm in the step shown in FIG.
FIG. 4 shows a case where a part of the inner conductor layer 2 having a thickness t is cut off obliquely by a drill tip having an angle θ, and FIG. 5 shows a portion x that is cut off linearly by the drill tip. The case where it processed further deeply is shown.
[0025]
As can be seen from these drawings, in the present invention, the working depth of the drill having an outer diameter of 0.55 mm is determined so that 0 <x <t. As a result, the cross-sectional area of the inner conductor layer 2 by the drill becomes wider than in the conventional case (FIG. 3).
[0026]
FIG. 6 shows an example of processing a hole when the substrate 1 has inner conductor layers 2a and 2b having different depths at different positions. In this case, the processing steps for each hole are the same as in FIG. 1, but the processing depth by the drill having the larger diameter is determined according to the depth of the internal conductor layers 2a and 2b as shown in the figure.
[0027]
FIG. 7 shows a case where the substrate 1 has the inner conductor layers 2a and 2b having different depths at the same position, and through-holes that penetrate them in common are formed. In this case, coaxial three-stage holes are sequentially processed using three drills having different outer diameters as shown in FIG.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, the inner diameter of the through-hole opening and the inner diameter of the through-hole central portion substantially coincide with each other, so that the press-fit pin can be easily attached and the electrical and mechanical connection between the pin and the through-hole is reliable. Improves.
[0029]
Furthermore, according to the present invention, since the hole processed by the drill at the time of forming the through hole has a step at the position of the inner conductor layer, the joint area between the inner conductor layer and the inner wall conductor layer of the through hole is increased, Reliability of the electrical connection between the two is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process explanatory diagram of an example.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a through hole obtained in the process of the example.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional through hole.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for determining the depth of a drill.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method for determining the depth of a drill.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another modification of the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer wiring board 2 Internal conductor layer 3 Bakelite board 4 Through-hole 5 Hole

Claims

A printed wiring board having a conductor layer therein includes a first hole reaching the conductor layer from the board surface, and a second hole concentric with the first hole and communicating with the first hole and penetrating from the conductor layer to the back surface of the board. A communication hole and a through hole formed by laminating a conductor layer on the inner wall of the communication hole, the first hole having an inner diameter larger than that of the second hole, and an inner diameter of a portion corresponding to the first hole of the through hole Is approximately equal to the inner diameter of the portion corresponding to the second hole.