JP4635331B2 - プリント配線板 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，プリント配線板に関し，特に導電性に優れた多重スルーホールに関する。
【０００２】
【従来技術】
プリント配線板には，導体層間の導通を行うためにスルーホールが設けられている。スルーホールは，一般に，内壁が金属めっき膜により被覆されている。
また，近年，プリント配線板の多層高密度配線化が進み，それに伴いスルーホールの構造も様々に工夫されている。
その一例として，図１０に示すごとく，外側スルーホール９６の中に内側スルーホール９４を設けた多重スルーホール９０が考えられている。この多重スルーホール９０では，たとえば，内側スルーホール９４に信号回路を，外側スルーホール９６に電源回路または接地回路を接続して，異種電位にすることができる。
【０００３】
上記多重スルーホール９０を形成するにあたっては，図１１（ａ）に示すごとく，銅箔９９０を上下両面に貼り合わせた絶縁基板９７を準備し，ドリルにより外側スルーホール９６を穿設する。次いで，図１１（ｂ）に示すごとく，外側スルーホール９６の内部に金属めっき膜９９１を被覆し，その後銅箔９９０をパターニングして，内層としての導体回路９９５を形成する。
【０００４】
次に，図１１（ｃ）に示すごとく，絶縁基板９７の上下両面に絶縁樹脂層９５を形成し，その表面に銅箔９９０を貼着する。
次に，図１１（ｄ）に示すごとく，ドリルにて，外側スルーホール９６の中心部分を貫通する内側スルーホール９４を穿設する。次に，内側スルーホール９４の内壁を金属めっき膜９９１により被覆し，その後銅箔９９０をパターニングして外層としての導体回路９９６を形成する。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のプリント配線板においては，外側スルーホール９６及び内側スルーホール９４の双方に，金属めっき膜を形成する必要がある。このため，スルーホールの長さが長いと，めっき液がスルーホール内部まで浸入しない場合がある。それゆえ，スルーホール内部に金属めっき膜を形成することが困難となり，導電性不良となる場合がある。特に，外側スルーホール９６よりも細く且つ長い内側スルーホール９４に特に顕著に生じる問題である。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み，導電性に優れた多重スルーホールを有するプリント配線板を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，絶縁基板を貫通し内壁が導電膜により被覆されているスルーホールを有し，
該スルーホールには絶縁樹脂材料が充填されているとともに，該絶縁樹脂材料の中心部分には導電材が埋め込まれているプリント配線板において，
同一位置に上記スルーホールを有する複数の第一絶縁基板を，第二絶縁基板を介して積層圧着するとともに，
上記第一絶縁基板は，上記スルーホールと，その内部に充填された上記絶縁樹脂材料と，該絶縁樹脂材料の中心部分に埋め込まれた上記導電材とを有し，
上記第二絶縁基板には導電材が埋め込まれており，
上記第一絶縁基板における上記導電材は，上記第二絶縁基板に埋め込まれた上記導電材を介して電気的に接続されていることを特徴とするプリント配線板である。
【０００８】
本発明のプリント配線板は，スルーホールの内壁に導電膜を形成し，中心部分には導電材を埋めこんでいる。すなわち，このスルーホールの周縁部分には導電膜からなる導電路を，その中心部分には導電材からなる導電路を備えた多重スルーホールである。
ここで，多重スルーホールの中心部分には，従来のめっき膜に代えて，上記導電材を設けているため，従来のようなめっき液のスルーホール内部浸入不十分に起因する導通不良の問題を回避することができる。
また，中心部分の導電材と外側の導電膜との間には，絶縁樹脂材料が介設されているため，両者間の絶縁性を確保できる。このため，両者に異なる電位の電流を流すことができる。
更に，本発明においては，第一絶縁基板のスルーホール内に埋め込まれた導電材と，第二絶縁基板に埋めこまれた導電材とが連結される。このため，複数の絶縁基板を貫く導通ビアを形成することができる。また，一連のスルーホールに複数の電位の電流を導通させることができる。このため，上下間の導通を小スペースで行うことができる。
【０００９】
スルーホールの中心部分に埋め込まれる上記導電材は，ハンダからなることが好ましい。ハンダは比較的低温で溶融するため，導電材が相手部材の導体と接合しやすくなるからである。
上記導電材は少なくとも一方の端部が比較的低温で溶融する材料例えば，ハンダや導電性ペーストであって，芯となる部分端部に比べて高融点であるが銅，銀，錫，鉛，ニッケルを主とする金属材料からなる２あるいは３層構造である方が更に良い効果をもたらす。その場合，低融点の端部の材料の厚みは少なくとも，０．００５ｍｍあれば，対向する導体と効率よく，強度の高い接続を得る事ができる。
【００１０】
請求項２の発明のように，上記導電材は，打抜き導電材であることが好ましい。打抜き導電材は，パンチなどによる打ち込みという簡易な方法によってスルーホール内に埋め込むことができるため，多重スルーホールの形成が容易となる。
上記打抜き導電材としては，たとえば，導電性シートを打抜いたものを用いることができる。導電性シートとしては，銅箔，ハンダ箔，金属粉末が樹脂の中に分散した導電性フィルム，加圧によって導電性を発揮する異方性導電性フィルムなどを用いることができる。
【００１１】
上記打抜き導電材をスルーホールの中心部分に配置させるにあたっては，たとえば，上記のごとく絶縁基板のスルーホールに絶縁樹脂材料を充填しておき，次いでこの絶縁基板の上に導電性シートなどの導電性物質を配置し，パンチによりこれらを打抜いて打抜き導電材を形成するとともに，打抜き導電材を，絶縁樹脂材料に形成された打抜き穴の中に埋め込む。
【００１２】
スルーホール内壁は導電膜により被覆されている。請求項３の発明のように，上記導電膜は，金属めっき膜であることが好ましい。外側に位置するスルーホールは導電材よりも径が大きく，薄い金属メッキ膜であっても，導電断面積が比較的大きくすることができる。この時の金属メッキ膜の厚みは少なくとも０．００３ｍｍであり，厚くとも０．０３ｍｍであることが好ましい。
そして，スルーホール径は０．２００ｍｍまで小さくすることができ，導電材は０．０５ｍｍまで小さくすることができる。
ここで，導電材の両端部はスルーホールに形成される金属メッキ膜よりも突出している方が好ましい。これにより複数のスルホールを積層する時により効率的に接続することができる。窪んでいても良いが，その場合は対向する導電材は突出していることが必要である。
【００１３】
または，請求項４の発明のように，上記導電膜は，筒状打抜き導電材であることが好ましい。筒状打抜き導電材では，金属メッキ膜よりも比較的厚い導電性の断面が得られるため，比較的高い電圧が通電する電源用またはグランド用のスルーホールとして利用することができる。この時の導電膜の厚みは少なくとも０．０３０ｍｍであり，厚くとも０．２００ｍｍであることで，高い電圧を少ない抵抗で効率的に通電することができる。
そして，この場合，スルーホール径は０．３００ｍｍまで小さくすることができる。
筒状打抜き導電材をスルーホール内に形成するにあたっては，絶縁基板のスルーホール形成部分に導電材を埋め込み，次いでその周縁を残して中心部分を筒状に打抜く。
【００１４】
上記請求項１の発明においては，同一位置に上記スルーホールを有する複数の第一絶縁基板を，第二絶縁基板を介して積層圧着するとともに，
上記第一絶縁基板は，上記スルーホールと，その内部に充填された上記絶縁樹脂材料と，該絶縁樹脂材料の中心部分に埋め込まれた上記導電材とを有し，
上記第二絶縁基板には導電材が埋め込まれており，
上記第一絶縁基板における上記導電材は，上記第二絶縁基板に埋め込まれた上記導電材を介して電気的に接続されている。
これにより，第一絶縁基板のスルーホール内に埋め込まれた導電材と，第二絶縁基板に埋めこまれた導電材とが連結される。このため，複数の絶縁基板を貫く導通ビアを形成することができる。また，一連のスルーホールに複数の電位の電流を導通させることができる。このため，上下間の導通を小スペースで行うことができる。
【００１５】
この場合，第一絶縁基板における導電材は，第二絶縁基板における導電材と同一位置に形成されていることが好ましい。これにより，導電性が更に向上する。
この場合，上記第一，第二絶縁基板の上記導電材における少なくとも相手部材と接合する部分は，絶縁基板の圧着時の熱で溶融し得る低融点材料であることが好ましい。低融点材料としては，半田，導電性金属を分散した樹脂ペーストなどがある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
参考例１
本発明の参考例に係るプリント配線板について，図１〜図４を用いて説明する。
本例のプリント配線板は，図１，図２に示すごとく，絶縁基板７を貫通するスルーホール４を有している。スルーホール４の内壁は，導電膜としての金属めっき膜２１により被覆されている。スルーホール４の中は，絶縁樹脂材料３が充填されており，その中心部分には打抜き導電材１１が埋め込まれている。
図２に示すごとく，スルーホール４の開口周縁部は，ランド２９を介して，導体回路２５と接続されている。打抜き導電材１１は，チップ，マザーボードなどの相手部材と接続するために形成された接続パッドにも成りうる。
【００１７】
次に，本例のプリント配線板の製造方法について説明する。
まず，図３（ａ）に示すごとく，絶縁基板７として厚み０．０６０ｍｍのガラスエポキシ基板を準備し，その上下両面に銅箔２を貼着する。次いで，絶縁基板７にドリルにより，直径０．４００ｍｍのスルーホール４を穿設する。
次いで，図３（ｂ）に示すごとく，無電解銅めっき及び電解銅めっきにより，スルーホール４の内壁に金属めっき膜２１を形成する。この時の厚みは０．０１５ｍｍである。次いで，銅箔２をエッチングして，ランド２９及び導体回路２５を形成する。
【００１８】
図３（ｃ）に示すごとく，印刷により，スルーホール４の内部に，絶縁樹脂材料３を充填する。絶縁樹脂材料３としては，シリカを主とする無機フィラーの５０ｗｔ％含有したエポキシ樹脂である。
図４（ａ）に示すごとく，絶縁基板７の上に導電性シート１を配置し，これらをダイ６２の上に載置する。また，スルーホール４の中心部分の上方に，打抜き用の上パンチ６１を配置させる。導電性シート１としては，半田箔を用い，その厚みは０．０８０ｍｍである。ダイ６２における，スルーホール４の中心部分に対応する位置には，上パンチ６１を上下にスライドさせ得るガイド穴６３を設けてある。上パンチ６１及びガイド穴６３の直径は，それぞれ０．０９０ｍｍ，０．１００ｍｍである。
【００１９】
次に，図４（ｂ）に示すごとく，上パンチ６１を下方にスライドさせて，導電性シート１を打抜く。これにより，導電性シート１に打抜き穴１０が形成されるとともに，そこから円柱状の打抜き導電材１１が形成される。また，これにともない，打抜き導電材１１がその下方に位置する絶縁樹脂材料３の中心部分を打抜き，打抜き穴３０を形成するとともに，その中に打抜き導電材１１を埋め込む。打抜き穴３０からは打抜き絶縁材３１が形成される。打抜き導電材１１の直径は，上パンチ６１と同じである。以上により，中心部分に打抜き導電材１１を，周縁部分に金属めっき膜２１を配置した多重スルーホール４０が形成される。
【００２０】
本例においては，図１に示すごとく，スルーホール４の中心部分には，従来のめっき膜に代えて，打抜き導電材１１を設けている。このため，従来のようなめっき液のスルーホール浸入不十分に起因する導通不良の問題を回避することができる。また，中心部分の打抜き導電材１１と外側の金属めっき膜２１との間には，絶縁樹脂材料３が介設されているため，両者間の絶縁性を確保できる。また，異種電気を導通させることができる。
【００２１】
参考例２
本例は，図５に示すごとく，打抜き導電材１１をスルーホール４内へ埋め込む際に，打抜き用の上パンチ６１だけでなく，戻し用の下パンチ６４も用いている点が，参考例１と異なる。
図５（ａ）に示すごとく，打抜き前では，下パンチ６４は，ダイ６２のガイド穴６３の中に配置させる。下パンチ６４は，上パンチ６１により打抜かれた打抜き導電材１１及び打抜き絶縁材３１を受ける。続いて，図５（ｃ）に示すごとく，上パンチ６１及び下パンチ６４を上方に戻し，打抜き導電材１１を絶縁樹脂材料３の打抜き穴３０内に戻し入れる。以上により，多重スルーホール４０が形成される。
本例においても，参考例１と同様の効果が得られる。
【００２２】
参考例３
本例は，図６に示すごとく，スルーホール４内壁の被覆を，金属めっき膜に代えて，筒状打抜き導電材２２により行った例である。この筒状打抜き導電材２２は多重スルーホール４０の周縁部分に，円柱状の打抜き導電材１１は中心部分に配置されている。
【００２３】
多重スルーホール４０の形成方法を図７を用いて説明する。図７の左側にはその形成工程中の絶縁基板の多重スルーホール形成部分の厚み方向断面図を，右側にはその部分の平面方向平面図を示した。
まず，図７（ａ）に示すごとく，絶縁基板７に打抜き導電材２を埋め込む。埋め込みは，上記参考例１，２で説明した，図４または図５に示す方法にて行う。打抜き導電材２の直径は，０．６００ｍｍである。
次に，図７（ｂ）に示すごとく，打抜き導電材２の中心部分を打抜き，打抜き穴２２０を形成する。これにより，厚み０．１００ｍｍの筒状打抜き導電材２２が形成される。
【００２４】
次に，図７（ｃ）に示すごとく，印刷法で，筒状打抜き導電材２２の中に，絶縁樹脂材料３を充填する。次に，図７（ｄ）に示すごとく，絶縁樹脂材料３の中心部分に，図４又は図５に示す方法により，直径０．１５０ｍｍの円柱状の打抜き導電材１１を埋め込む。以上により，周縁部分に打抜き導電材１１を，中心部分に筒状打抜き導電材２２を配置した多重スルーホール４０が形成される。
本例においては，多重スルーホール４０の中心部分だけでなく，周縁部分も，打抜き導電材により導通を付与している。このため，多重スルーホールを容易に形成することができる。
【００２５】
実施形態例１
本例は，図８，図９に示すごとく，４枚の絶縁基板を積層した多層のプリント配線板である。そのうちの２枚の第一絶縁基板７１に，参考例１と同様の，多重スルーホール４０及び導体回路２５を設け，他方の２枚の第二絶縁基板７２には打抜き導電材１１を埋め込み，導体回路２５１を形成する。多重スルーホール４０と打抜き導電材１１は，同一位置に形成する。そして，図９に示すごとく，第一，第二絶縁基板７１，７２を４枚積層し圧着すると，これらを貫通する導通ビア４００が形成される。導通ビア４００の中心に配置した打抜き導電材１１は，第二絶縁基板７２に設けたランド２９１を介して導体回路２５１と電気的に接続されている。
【００２６】
打抜き導電材１１は，絶縁基板７１，７２の圧着時の熱で溶融する材料（例えば，半田）からなる。
また，導体回路２５にパッド部２６を設け，そこに，打抜き導電材１１を接合することによって，上下間の導体回路２５の導通を図ることができる。
【００２７】
本例においては，第一絶縁基板７１及び第二絶縁基板７２に埋めこまれた打抜き導電材１１が，連結される。このため，複数の絶縁基板を貫く導通ビア４００を形成することができる。また，一連のスルーホールに複数の電位の電流を導通させることができる。このため，上下間の導通を小スペースで行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば，導電性に優れた多重スルーホールを有するプリント配線板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例１における，プリント配線板の断面図。
【図２】 参考例１における，プリント配線板の平面図。
【図３】 参考例１における，プリント配線板の製造方法を示す説明図（ａ）〜（ｃ）。
【図４】 参考例１における，多重スルーホールの形成方法の説明図（ａ）〜（ｂ）。
【図５】 参考例２における，多重スルーホールの形成方法の説明図（ａ）〜（ｃ）。
【図６】 参考例３における，プリント配線板の断面図。
【図７】 参考例３における，多重スルーホールの形成方法を示す説明図（ａ）〜（ｄ）。
【図８】 実施形態例１における，４枚の絶縁基板の積層状態を示すための説明図。
【図９】 実施形態例１における，プリント配線板の断面図。
【図１０】 従来例における，プリント配線板の断面図。
【図１１】 従来例における，プリント配線板の製造方法の説明図（ａ）〜（ｄ）。
【符号の説明】
１．．．導電性シート，
１０，３０．．．打抜き穴，
１１，２．．．打抜き導電材，
２１．．．金属めっき膜，
２２．．．筒状打抜き導電材，
２５，２５１．．．導体回路，
２９，２９１．．．ランド，
３．．．絶縁樹脂材料，
３１．．．打抜き絶縁材，
４．．．スルーホール，
４０．．．多重スルーホール，
４００．．．導通ビア，
６１．．．上パンチ，
６２．．．ダイ，
６３．．．ガイド穴，
６４．．．下パンチ，
７．．．絶縁基板，
７１．．．第一絶縁基板，
７２．．．第二絶縁基板，

Claims (4)

1. 絶縁基板を貫通し内壁が導電膜により被覆されているスルーホールを有し，
   該スルーホールには絶縁樹脂材料が充填されているとともに，該絶縁樹脂材料の中心部分には導電材が埋め込まれているプリント配線板において，
   同一位置に上記スルーホールを有する複数の第一絶縁基板を，第二絶縁基板を介して積層圧着するとともに，
   上記第一絶縁基板は，上記スルーホールと，その内部に充填された上記絶縁樹脂材料と，該絶縁樹脂材料の中心部分に埋め込まれた上記導電材とを有し，
   上記第二絶縁基板には導電材が埋め込まれており，
   上記第一絶縁基板における上記導電材は，上記第二絶縁基板に埋め込まれた上記導電材を介して電気的に接続されていることを特徴とするプリント配線板。
2. 請求項１において，上記導電材は，打抜き導電材であることを特徴とするプリント配線板。
3. 請求項１または２において，上記導電膜は，金属めっき膜であることを特徴とするプリント配線板。
4. 請求項１または２において，上記導電膜は，筒状打抜き導電材であることを特徴とするプリント配線板。

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