JP5550977B2

JP5550977B2 - プリント基板の穴明け加工方法

Info

Publication number: JP5550977B2
Application number: JP2010100411A
Authority: JP
Inventors: 靖伊藤; 典男道上; 裕河崎
Original assignee: Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-04-23
Also published as: CN103987195B; TW201112899A; TWI538587B; CN103987195A; JP2011025399A

Description

この発明は、プリント配線基板（以下、「プリント基板」という。）の穴明け加工方法に関する。

絶縁物を挟み表裏両面に配置された導電層を電気的に接続する場合、表裏の導体層に接続する穴（以下、「接続穴」という。）を明け、接続穴の内部に導電性メッキを施すことにより、表裏の導電層を電気的に接続している。電子機器の小型化、高密度実装化に伴い、接続穴の穴径としては０．１５〜０．０８ｍｍが採用されている。このような接続穴は、ドリルまたはレーザで加工される。

図６は、ドリルで接続穴を加工する場合のワークの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ部拡大図である。
図示のプリント基板１は、絶縁層１ｚを挟み、表面側に導体層１ａが、裏面側に導体層１ｂが配置されている。絶縁層１ｚは樹脂１ｊとガラス繊維１ｇとから構成されている。ドリルにより接続穴を加工する場合、加工能率を向上させるため、複数枚のプリント基板１を重ねて加工する。すなわち、ドリルで加工する場合の接続穴はスルーホール（貫通穴）である。
ドリルでスルーホールを加工する場合は、プリント基板１の予め定める位置に穴２を加工しておき、複数枚のプリント基板１を重ねてスタックピン３を挿入する。通常、穴２は断面円形であり、重ねられたプリント基板１がずれることを防止するため、１枚のプリント基板１には穴２が２個以上（図示の場合は、２個）設けられる。また、スタックピン３の外径は穴２の直径よりも僅かに大きく、スタックピン３を穴２に係合させると、複数枚のプリント基板１（図示の場合８枚）を１つのワークＷとして扱うことができる。通常、スタックピン３はワークＷを加工テーブルに位置決めするための位置決めピンとしての機能も持たせられている（特許文献1）。

ドリルでスルーホールを加工すると、穴内壁の面粗さを２μｍ以下にすることができるので、導電性めっき処理において厚さが均一なめっき層を形成することができ、導体層１ａと導体層１ｂとを電気的に確実に接続することができる。

図７は、レーザで接続穴を加工した場合のワークの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。
レーザで接続穴を加工する場合は、導体層１ａから導体層１ｂの表面に達する底付き穴５を形成する。底付き穴を加工する場合、プリント基板１を１枚ずつ加工することになるが、１個の穴を加工するのに要する時間はドリルで加工する場合に比べて１０〜１００倍であるので、加工速度が問題になることはない（特許文献２）。しかし、図7（ｂ）に示すように、底付き穴５の穴底の直径が入り口側の穴の直径よりも小さくなる（軸方向にテーパーが発生する）ことが多い。

なお、図示のプリント基板１にはプリント基板１をテーブルに位置決めするための穴２が設けられているが、レーザで接続穴を加工する場合、穴２を設けず、他の手段（例えば、位置決めマーク等）によりプリント基板１をテーブルに位置決めをする場合がある。

特開昭６３−３０６８４７号公報特開２００２−３３５０６３号公報

図８は、ワークＷにスルーホールを加工した場合の断面図である。
ワークＷをドリルにより加工した場合、スルーホール４の軸線がプリント基板１の表面に垂直な直線Ｌ，Ｎに対して傾いたり（図示省略）、同図に示すように、途中から曲がる場合がある。このような場合、下層のプリント基板１ではスルーホール４の穴位置精度が低下して許容値を満足できない場合が発生する。そこで、通常は、プリント基板１の重ね枚数を減らして加工する。例えば、図示の場合、スルーホール４の穴位置精度を向上させるにはプリント基板１の重ね枚数を４枚以下にすればよい。例えば、ガラス繊維入りの樹脂層を挟み、表面層と裏面層の銅箔がそれぞれ１８μｍで板厚が０．１ｍｍのプリント基板に直径が０．１ｍｍのスルーホール４を加工する場合、最下層のスルーホール４の穴位置精度を±３０μｍに収めようとすると、４枚重ねが限度である。

図９は、レーザで接続穴を加工した場合の板厚方向の断面図である。
レーザで接続穴を加工した場合、１個の穴を加工するのに要する時間はドリルで加工する場合に比べて短い。しかし、レーザのエネルギ強度をガラス繊維１ｇを切断できる値にすると、樹脂１ｊが過剰に溶けてしまい、底付き穴５内壁の表面粗さが荒くなる（ガラス繊維１ｇが底付き穴５の内壁から飛び出す）。このため、導電性めっき処理において形成されるめっき層の厚さがばらつき、導体層１ａと導体層１ｂの電気的な接続の信頼性が低くなる。

本発明の目的は、上記課題を解決し、導電性めっき処理において形成されるめっき層の信頼性が高く、かつ、加工能率を向上させることができるプリント基板の穴明け加工方法を提供するにある。

上記課題を解決するため、本発明は、プリント基板にレーザで穴を加工し、穴が加工された前記プリント基板を複数枚重ね、前記穴の直径よりも大径のドリルを用いて複数枚重ねた前記プリント基板の前記穴をさらに加工することにより、プリント基板に所望の直径の穴を加工するプリント基板の穴明け加工方法において、レーザにより穴を加工した前記プリント基板と穴が加工されていない前記プリント基板とを、レーザにより穴を加工した前記プリント基板が上側になるようにして交互に重ねることを特徴とする。

穴内壁の面粗さを小さくできるので、導電性めっき処理におけるめっき層の信頼性を向上させることができる。加工工程が増加するが、ドリル加工時におけるプリント基板の重ね枚数を従来の２倍以上にすることができるので、穴明け時間の増加は僅かである。

図１は、本発明の加工手順を示すフローチャートである。図２は、接続穴を加工する場合のワークの説明図である。図３は、加工時におけるワーク断面図である。図４は、本発明に係るワークＷの第１の変形例を示すワークＷの断面図である。図５は、本発明に係るワークＷの第２の変形例を示すワークＷの断面図である。図６は、ドリルで接続穴を加工する場合のワークの説明図である。図７は、レーザで接続穴を加工した場合のワークの説明図である。図８は、ワークＷにスルーホールを加工した場合の断面図である。図９は、レーザで接続穴を加工した場合の板厚方向の断面図である。図１０は、本発明に係るワークＷの第３の変形例を示すワークＷの断面図である。

図１は、本発明の加工手順を示すフローチャートである。また、図２は、接続穴を加工する場合のワークの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部拡大図である。また、図３は、ワーク断面図であり、（ａ）は加工時における断面を、（ｂ）は加工終了後の断面を、それぞれ示している。なお、図６〜８と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１を参照しながら、本発明の加工手順を説明する。
（１）先ず、プリント基板１の予め定める位置に穴２を加工する（手順Ｓ１０）。
（２）レーザ加工機により、導体層１ａから導体層１ｂの表面に達する底付き穴５を形成する（手順Ｓ２０）。
この場合、底付き穴５の直径は、指定された接続穴径よりも２０〜３０μｍ小径にするのが実用的である。また、プリント基板１をレーザ加工機のテーブルに位置決めする際、あるいは加工の際、穴２を基準にして加工することができる。
（３）図２（ａ）、（ｂ）に示すように、複数枚のプリント基板１を重ねてスタックピン３を挿入する（手順Ｓ３０）。
なお、レーザ加工の場合、加工した穴の位置決め精度は±１０μｍ程度であるので、図２（ｃ）に示すように、積層されたプリント基板１の底付き穴５の軸線は積層方向にほぼ一直線になる。スタックピン３により一体になった複数枚のプリント基板１がドリル加工時におけるワークＷである。
（４）呼び径が指定された接続穴径に等しいドリルにより、ワークＷにスルーホール４を加工する（手順Ｓ４０）。
この結果、図３に示すように、ドリル６はプリント基板１に加工されている底付き穴５に倣って切り込まれるので、最下層のプリント基板１を加工した時点でも、ドリル６の曲がりはほとんど発生しない。

なお、底付き穴５の位置のばらつきおよびドリル６の軸線の位置決めのばらつき（±１０μｍ程度）により、スルーホール４の軸線と底付き穴５の軸線が同軸にならない場合が発生するが、スルーホール４の軸線と底付き穴５の軸線とのずれが大きく（例えば、水平方向の断面が達磨形になった場合）、底付き穴５の内壁の一部が加工されずに残った場合であっても、面粗さが小さいスルーホール４の内壁が形成されているので、導電性めっき処理において信頼性の高いめっき層を形成することができる。

図４は、本発明に係るワークＷの第１の変形例を示すワークＷの断面図である。
同図に示すように、ワークＷとして、底付き穴５を加工したプリント基板１と底付き穴５が加工されていないプリント基板１とを、底付き穴５を加工したプリント基板１が上になるようにして積層してもよい。この場合、底付き穴５の加工時間を１／２にできるので、さらに加工能率を向上させることができる。

図５は、本発明に係るワークＷの第２の変形例を示すワークＷの断面図である。
同図に示すように、ワークＷとして、底付き穴５に代えてレーザにより貫通穴５ａを加工したプリント基板１を積層すると、積層枚数をさらに増加することができ、ドリルによる加工能率を向上させることができる。

図１０は、本発明に係るワークＷの第３の変形例を示すワークＷの断面図である。
同図に示すように、ワークＷとして、コアとなるプリント基板（コア層）１１の両側に片側が絶縁層のプリント基板（ビルドアップ層）１２を重ねた積層基板を用いてもドリルによる加工能率を向上させることができる。

なお、ドリル加工時におけるドリルの先端角を例えば、１１０度程度にすると、穴位置精度をさらに向上させることができる。

１プリント基板
４スルーホール（貫通穴）
５底付き穴
５ａ貫通穴
Ｗワーク

Claims

プリント基板にレーザで穴を加工し、
穴が加工された前記プリント基板を複数枚重ね、
前記穴の直径よりも大径のドリルを用いて複数枚重ねた前記プリント基板の前記穴をさらに加工することにより、プリント基板に所望の直径の穴を加工するプリント基板の穴明け加工方法において、
レーザにより穴を加工した前記プリント基板と穴が加工されていない前記プリント基板とを、レーザにより穴を加工した前記プリント基板が上側になるようにして交互に重ねる
ことを特徴とするプリント基板の穴明け加工方法。