JP5422337B2 - 電子部品搭載用基板の製造方法及び電子部品搭載用基板 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁基板の両面に設けた導体層相互を導電部材によって接続する電子部品搭載用基板の製造方法及び電子部品搭載用基板に関する。

絶縁基板の両面に銅箔による導体層を設け、この絶縁基板に設けた貫通孔に放熱部材を圧入することによって両面の導体層相互を接続し、もって放熱特性を改善させるようにした電子部品搭載用基板が知られている（下記特許文献１）。

特許第３１７４３９３号公報

しかしながら、上記した従来の電子部品搭載用基板では、１本のピン状の放熱部材を、両面に導体層を設けた絶縁基板の貫通孔に圧入しているだけなので、放熱部材と貫通孔との間に隙間が発生しやすく相互間の密着性が充分とは言えず、改善が望まれている。

そこで、本発明は、放熱部材を兼ねる導電部材と貫通孔との間の密着性を高めて信頼性を向上させることを目的としている。

本発明は、絶縁基板の両面に導体層をそれぞれ設けてこれら絶縁基板及び各導体層を貫通する貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電性部材を挿入した後、前記導電性部材に対し加熱部材を押し当てることで該導電性部材を溶融させ、この溶融した導電性部材の溶融物を前記貫通孔内で固化させ、この固化させた固化物を介して前記絶縁基板の両面の各導体層相互を接続することを特徴とする。

本発明によれば、絶縁基板と各導体層の貫通孔に挿入した導電性部材を溶融固化させるようにしたので、該固化させた固化物によって貫通孔に対する密着性が高まり、各導体層相互間での導電性及び放熱性が向上し、電子部品搭載用基板として信頼性を高めることができる。

本発明の一実施形態を示す電子部品搭載用基板の製造工程図で、（ａ）は絶縁基板の両側に銅板を接合して構成した積層体に貫通孔を形成した状態、（ｂ）は（ａ）の貫通孔に導電性部材であるピンを挿入した状態、（ｃ）は（ｂ）のピンに加熱した超硬ドリルを接近させている状態、（ｄ）は（ｃ）の超硬ドリルをピンに接触させて溶融させている状態である。 図１に続く電子部品搭載用基板の製造工程図で、（ａ）は図１（ｄ）の溶融後に超硬ドリルを後退させた状態、（ｂ）は（ａ）の溶融物が固化した後表面を研磨して平滑化した状態、（ｃ）は、（ｂ）の工程の後の銅板表面に金属メッキ層を形成し、所定の後工程を経て完成したプリント配線板に電子部品を実装した状態である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、絶縁層となる例えばガラスエポキシなどからなる絶縁基板１の上下両側に、導体層としての銅板３と銅板５とをそれぞれ接合固定して積層体７を製造し、この積層体７に対して貫通孔７ａを形成する。このとき、図示しないスルーホールとなる孔明け加工も同時に実施する。

次に、図１（ｂ）に示すように、貫通孔７ａに導電性部材としての銅製のピン９を挿入する。ここでの上記した貫通孔７ａは円形としてあり、これに対応してピン９も大略円柱形状とし、ピン９の外径は貫通孔７ａの外径に対してほぼ同等かやや大きく設定する。

上記したピン９は、図１（ｂ）中で下方から上方に向けて挿入し、この挿入方向後方側（図１（ｂ）中で下部側）の外周部に径方向外側に突出するフランジ部９ａを全周にわたり形成し、挿入時の抜け止めとしている。また、このピン９は、挿入方向先端が図１（ｂ）の挿入状態で銅板３より前方に突出するとともに、先端面に円錐形状の凹部９ｂを形成している。この凹部９ｂに対応してフランジ部９ａを備える基端側の端面にも、凹部９ｂよりも浅い基端側凹部９ｃを形成している。

このような形状としたピン９の体積は、貫通孔７ａの容積よりも充分大きくしている。

そして、上記図１（ｂ）の状態から、図１（ｃ）に示すように、加熱部材としての超硬ドリル１１を、その中心軸線を貫通孔７ａ（ピン９）の中心に合わせた状態で、回転させながらピン９に押し当てる。ここでの超硬ドリル１１は、外径がピン９の外径より小さく、かつ、先端が円錐形状の凹部９ｂの形状に整合する凸形状としている。なお、このとき超硬ドリル１１の先端（刃先）を１４００℃程度に加熱し、回転速度は、溶融した銅が飛散らない程度の、例えば２０〜８０ｒｐｍ程度とする。

超硬ドリル１１をピン９に対して回転させながら押し当てると、ピン９は図１（ｄ）のように溶融し始め、このとき、貫通孔７ａ周辺の銅板３，５も溶融する。溶融後は、超硬ドリル１１を後退（上昇）させることで、図２（ａ）に示すように、貫通孔７ａ内は、溶融物１３で充填された状態となり、その後時間経過によって、溶融物１３が固化して固化物１３ａとなって銅板３及び銅板５と一体化する。

上記加熱して使用する超硬ドリル１１は、剥離剤をコーティングしたものを使用し、これによりピン９の溶融物の固着を防いでいる。また、図２（ａ）における溶融物１３の上下の表面は、溶融状態での表面張力によって盛り上がった状態となるので、溶融物１３が固化した後の固化物１３ａに対し、図２（ｂ）のように研磨仕上げして平滑化する。

その後、図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）の絶縁基板１の両側における各銅板３，５の表面に銅などによる金属メッキ層１５，１７をそれぞれ形成するとともに、スルーホールの内面にも同様にして金属メッキ層を形成する。そして、上記金属メッキ層１５，１７に対してエッチング処理によって所要の回路パターンを形成した上で、所要の電子部品１９を実装する。

上記のように導電性部材であるピン９を溶融固化させて形成した固化物１３ａは、前記した所要の回路パターンによって、電子部品１９が実装される金属メッキ層１５及び銅板３から銅板５及び金属メッキ層１７に向けて電流を流す導電部材として機能すると同時に、電子部品１９から発生する熱を金属メッキ層１５及び銅板３から銅板５及び金属メッキ層１７に伝達して放熱する放熱部材としても機能する。

このように、本実施形態によれば、絶縁基板１と銅板３，５とからなる積層体７に貫通孔７ａを形成し、この貫通孔７ａに挿入したピン９を溶融固化させて導電部となる固化物１３ａを形成するようにしたので、該固化物１３ａによって貫通孔７ａに対する密着性が高まり、耐振動性が向上して経時劣化にも有効となる。これと同時に、上下の銅板３，５が、ピン９を溶融固化させた固化物１３ａによって一体化しているので、銅板３，５相互間での導電性及び放熱性が向上する。

また、ピン９が溶融する際には、図１（ｄ）に示すように、上部においては貫通孔７ａの周辺の銅板３の表面に広がるので、銅板３との接触面積が大きくなって導電性及び放熱性の点で有利であり、下部においても、フランジ部９ａが溶融することで銅板５との接触面積が大きくなって導電性及び放熱性の点で有利である。

以上によって、本実施形態の電子部品搭載用基板の信頼性を高めることができる。

また、ピン９の先端に凹部９ｂを設け、この凹部９ｂの内面に超硬ドリル１１の先端を整合させるようにして入り込ませるので、ピン９はその内部から溶融していくことになり、溶融作業を効率よく行うことができる。

また、ピン９の基端側の下面には、浅い凹部９ｃを設けているので、ピン９が溶融したときに、その一部が落下するのを抑えることができ、溶融物１３がその表面張力により貫通孔９ｂに留まらせることが可能となる。

なお、本実施形態では、加熱部材として超硬ドリル１１を用いているが、単に円柱形状のピン状の部材を用いてもよい。超硬ドリル１１を用いることで孔明け作用も発生するので、ピン９をより容易に短時間に溶融させることができ、作業性が向上する。一方、加熱部材としてピン状の部材を用いることで、安価な工具で済み、製造コストを抑えることができる。ピン状の部材の場合には、回転させてもよく、回転させずに単に押付けるだけでもよい。

また、ピン９は、銅板３，５と同材質の銅製としてもよいが、銅製に限らず、アルミニウムやその合金、鉄やその合金など、熱伝導性のある導電性の材料であればよい。

さらに、積層体７の貫通孔７ａは円形としているが、円形に限らず、四角形や多角形でもよく、その場合には、ピン９もこれら四角形や多角形の形状に合わせて四角柱や多角柱とする。

１ 絶縁基板
３，５ 銅板（導体層）
７ａ 積層体の貫通孔
９ ピン（導電性部材）
９ｂ ピンの凹部
１１ 超硬ドリル（加熱部材）
１３ 溶融物
１３ａ 溶融物が固化した固化物

Claims (4)

1. 絶縁基板の両面に導体層をそれぞれ設けてこれら絶縁基板及び各導体層を貫通する貫通孔を形成し、前記貫通孔にその挿入方向後方側の外周部に径方向外側に突出するフランジを全周にわたり形成した導電性部材を挿入した後、前記導電性部材に対しその外径より小さい外径のピン状部材である加熱部材を押し当てることで該導電性部材を溶融させ、この溶融した導電性部材の溶融物を前記貫通孔内で固化させ、この固化させた溶融物を介して前記絶縁基板の両面の各導体層相互を接続することを特徴とする電子部品搭載用基板の製造方法。
2. 前記加熱部材をドリルで構成し、このドリルを回転させつつ前記導電性部材に押し当てることを特徴とする請求項１に記載の電子部品搭載用基板の製造方法。
3. 前記導電性部材の端面に凹部を形成し、この凹部に前記加熱部材の先端を入り込ませることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品搭載用基板の製造方法。
4. 絶縁基板の両面に導体層をそれぞれ設けてこれら絶縁基板及び各導体層を貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔に、該貫通孔に挿入した導電性部材の溶融物を固化させた固化物が収容され、この固化物を介して前記絶縁基板の両面の各導体層相互が接続され、
   前記導電性部材は、前記貫通孔への挿入方向後方側の外周部に径方向外側に突出するフランジを全周にわたり形成されるとともに、その外径より小さい外径のピン状部材である加熱部材を押し当てることで前記両面の導体層との接触面積が大きくなることを特徴とする電子部品搭載用基板。

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