JP5196580B2 - プリント配線板及びそのスルーホール形成方法 - Google Patents

Description

本発明はプリント配線板及びそのスルーホール形成方法に関し、特にプリント配線板におけるスルーホールの構造及びその形成方法に関するものである。

近年、プリント配線板におけるスルーホールの構造として、内壁部を銅泊メッキ層により覆い、その中に鉛フリー半田を充填したものがある。図５はこのようなスルーホールの構造の例を示す断面図である。

図において、プリント配線板１の基板１１には、その表裏を貫通してスルーホール１２が穿設されており、このスルーホール１２の内壁面には、銅メッキ層１４が設けられている。そして、このスルーホール１２内に回路部品のリード１７を通しておき、この状態で、鉛フリー半田１６を充填するようになっている。なお、図において、１５はソルダーレジストを示している。

この場合、鉛フリー半田１６は、鉛半田と比較した場合には、銅に対するぬれ性が劣ることが知られているが、鉛半田よりも環境に優しいために、より広く用いられているのが現状である。

このようなぬれ性の悪い鉛フリー半田を用いてスルーホール１２に、リード１７を半田付けする場合には、高熱が印加されるので、スルーホール内壁面に形成された銅メッキ層１４と基板１１との間の一部または全部に、剥離が発生することがある。同様に、基板表層に形成されているスルーホールランド部の銅箔が剥離することがある。特に、高い融点を有する鉛フリー半田仕様の半田付けの場合には、当該剥離の危険性は極めて高いものとなる。

ここで、特許文献１を参照すると、図６に示すようなスルーホールの形状を有したプリント配線板が開示されている。なお、図６において、図５と同等部分は同一符号により示している。

図６（Ａ）では、プリント配線板１の断面図に示すように、スルーホール１２の基板１１における開口部分に向かってその内径がテーパ状に拡開するようにスルーホール１２を形成するようになっている。このテーパ部２１により、自動半田付けの際に、鉛フリー半田がスルーホール１２内に十分に上昇して、その上部まで鉛フリー半田が十分に充填されるようにしたものである。

図６（Ｂ）では、スルーホール１２の基板１１における開口部分において、段付き部２２を設ける構造となっている。この例でも、スルーホール１２の開口部分が拡開するようになっているので、図６（Ａ）の場合と同様に、スルーホール１２の上部まで鉛フリー半田が十分に充填されるというものである。

特開２００２−０７６６１５号公報

図５に示したスルーホールの構造では、上述したように、鉛フリー半田を用いた場合には、そのぬれ性の悪さから、銅メッキ層１４と基板１１とが高熱の半田付けの際に剥離するという欠点がある。

また、図６に示した特許文献１の構造では、図５に示した構造のものに比較して、銅メッキ層１４と基板１１との接触面積がより大きくなっているために、それだけ、両者間の密着強度が増し、上記の剥離の問題はやや改善されることになる。しかしながら、更なる密着強度の強化が要求されることは勿論である。

そこで、本発明はかかる要求に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、スルーホール内壁の銅メッキ層と基板との間の密着強度を十分に得ることが可能なプリント配線板及びそのスルーホール形成方法を提供することにある。

本発明によるプリント配線板は、
内壁がメッキ層により覆われてなるスルーホールを基板に有するプリント配線板であって、
前記スルーホールは、前記基板の厚さ方向の中程において一定の径を有するホール部と、このホール部に対して凹面を形成するように前記ホール部から前記基板の表面及び裏面に向かってそれぞれ曲線的に拡大変化する内径を有するホール部とからなり、
前記曲線的に拡大変化する内径を有するホール部には、複数の段差部が設けられていることを特徴とする。

本発明によるプリント配線板のスルーホール形成方法は、
基板の厚さ方向の中程において一定の径を有するホール部を形成する第一のステップと、
このホール部に対して凹面を形成するように前記ホール部から前記基板の表面及び裏面に向かってそれぞれ曲線的に拡大変化する内径を有するホール部を形成する第二のステップと、
前記第一及び第二のステップで形成されたホール部の各内壁にメッキ層を施す第三のステップとを含み、
前記第一のステップでは、前記一定の径を有するルータービットを使用して前記一定の内径を有するホール部を形成し、前記第二のステップでは、前記一定の径を有するホール部の開口部分において、先端が丸み形状のルータービットを使用して、前記曲線的に拡大する内径を有するホール部を形成し、
更に、前記第二のステップでは、前記先端が丸み形状の第一のルータービットを使用して曲線的に拡大変化する内径を有する第一のホール部を形成し、前記第一のホール部の開口部分において、前記第一のルータービットよりも先端の丸み形状が大なる第二のルータービットを使用して、前記曲線的に拡大変化する内径を有する第二のホール部を形成することを特徴とする。

本発明によれば、スルーホールの開口部において、基板表面及び裏面に向かって、それぞれ曲線的に拡大変化するようにしたので、スルーホール開口部における銅メッキ層と基板との接触面積がより増大することになり、結果的に、両者間の接着強度もそれに伴って増大するという効果がある。

本発明の一実施の形態のスルーホールを示す断面図である。 本発明の一実施の形態における半田付け態様の例を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態のスルーホールを示す断面図である。 本発明の他の実施の形態における半田付け態様の例を示す断面図である。 本発明に関連するスルーホールを示す断面図である。 特許文献１に開示のスルーホールを示す図であり、（Ａ）はその一例の断面図、（Ｂ）はその他の例の断面図である。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態のスルーホールを示す断面図であり、図５と同等部分は同一符号により示している。

図１を参照すると、プリント配線板１を構成する基板１１に、スルーホール１２が穿設されている。そして、このスルーホール１２は、基板１１の厚さ方向の中程において一定の径を有するホール部（長穴部）と、この長穴部から基板１１の表面及び裏面に向かってそれぞれ曲線的に拡大変化する内径を有するホール部（開口部）とからなる。

すなわち、このスルーホール１２は、一定の径を有する中間部分の長穴部と、当該表裏に向かってそれぞれ曲線的に拡大変化する段差部１３を有する開口部とからなっている。そして、この様な構成のスルーホール１２の内壁全面には、銅メッキ層１４が設けられていることは前述したとおりである。なお、１５はソルダーレジストを示している。

図２は、このスルーホール１２に、電子部品のリード１７を挿通して、鉛フリー半田１６を用いて半田付けした場合の断面図であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。

このような構造とすることにより、スルーホール１２の開口部が曲面状となっているので、その内壁面にメッキされてスルーホールを形成する銅メッキ層１４が、図５や図６の構造に比較して、より広い面で基板１１と接触することになる。よって、銅メッキ層１４と基板１１との接着強度が十分に得られて、半田１６を用いて半田付けする際に高温となったとしても、銅メッキ装置１４と基板１１との間で剥離が生ずる危険は極めて少なくなるのである。更には、基板１１の表層に形成されたスルーホールランド部と基板との間の接続強度も同時に得られることになる。

このような構造のスルーホール１２を形成するには、ルーターマシンを用いてルーター加工を施すことによりなされる。すなわち、先ず、スルーホール１２の長穴部の径を有するルーター用ビットを使用して、一定の径を有するスルーホール１２を穿設する。そして、このスルーホールの基板開口部の各々において、より径が大きいルーター用ビットを用いて、段差部１３を形成する。このとき、ルーター用ビットの先端部の丸みをそのまま使用して、丸みをもった滑らかな曲面を有する形状に加工するものである。

このように、特殊な工法を全く必要とすることなく、特に、スルーホールの開口部分において、曲線的に拡大変化する内径を有するホール部を形成することが可能となり、量産性に優れたものとなる。

図３及び図４は，本発明の他の実施の形態を示す断面図であり、図３は先の実施の形態の図１に対応し、図４は先の実施の形態の図２に対応している。なお、両図において、図１，２と同等部分は同一符号により示している。

本実施の形態においては、曲線的に拡大変化する内径を有するホール部の段差部１３の構造が、２段階になっている点が特徴である。この例においても、先の実施の形態と同様に、スルーホールの長穴を形成した後、第一のルーター用ビットで第一段階目の開口部を形成する。しかる後に、この第一段階目の開口部の一部に重ねて、第二のルーター用ビットで第二段階目の開口部を形成する。この時、第二のルーター用ビットの先端の丸みの径が、第一のルーター用ビットのそれよりも大に選定されることは勿論である。

このように、２段またはそれ以上の段差部１３を有する構造とすることにより、基板１１と銅メッキ層１４との接触面積がより増大し、両者間の接着強度もそれに伴って増大することになる。また、基板１１の表層に形成されたスルーホールランド部と基板との間の接続強度も、更に増大して得られることになる。

１ プリント配線板
１１ 基板
１２ スルーホール
１３ 段差部
１４ 銅メッキ層
１５ ソルダーレジスト
１６ 半田
１７ 部品リード

Claims (2)

1. 内壁がメッキ層により覆われてなるスルーホールを基板に有するプリント配線板であって、
   前記スルーホールは、前記基板の厚さ方向の中程において一定の径を有するホール部と、このホール部に対して凹面を形成するように前記ホール部から前記基板の表面及び裏面に向かってそれぞれ曲線的に拡大変化する内径を有するホール部とからなり、
   前記曲線的に拡大変化する内径を有するホール部には、複数の段差部が設けられていることを特徴とするプリント配線板。
2. 基板の厚さ方向の中程において一定の径を有するホール部を形成する第一のステップと、
   このホール部に対して凹面を形成するように前記ホール部から前記基板の表面及び裏面に向かってそれぞれ曲線的に拡大変化する内径を有するホール部を形成する第二のステップと、
   前記第一及び第二のステップで形成されたホール部の各内壁にメッキ層を施す第三のステップとを含み、
   前記第一のステップでは、前記一定の径を有するルータービットを使用して前記一定の内径を有するホール部を形成し、前記第二のステップでは、前記一定の径を有するホール部の開口部分において、先端が丸み形状のルータービットを使用して、前記曲線的に拡大する内径を有するホール部を形成し、
   更に、前記第二のステップでは、前記先端が丸み形状の第一のルータービットを使用して曲線的に拡大変化する内径を有する第一のホール部を形成し、前記第一のホール部の開口部分において、前記第一のルータービットよりも先端の丸み形状が大なる第二のルータービットを使用して、前記曲線的に拡大変化する内径を有する第二のホール部を形成することを特徴とするプリント配線板のスルーホール形成方法。

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