JP6169074B2 - メタルコア基板の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、メタルコア基板に関し、より詳しくは、端面部分の絶縁性が良好に得られるようなメタルコア基板の製造方法に関する。

メタルコア基板は、所定の穴を有するコア板の表裏両面にそれぞれ内層側から絶縁層と銅箔を積層一体化して製造した銅張積層板をラインに投入して製造される。ラインでは、銅張積層板（ワーク）にスルーホール形成や、メッキ、パターン形成などが行われて、１枚のワークに複数個の製品（銅張積層板に配線パターンが形成された、メタルコア基板としてのメタルコアプリント配線板）が形成される。これらの製品を外形加工によって個別に分離して、所定の検査等を経て製造が完了する。

外形加工では、積層一体化されて一枚となっているコア板と絶縁層の積層部分を切断するので、図８に示したように、絶縁層１０１とコア板１０２の端面は、メタルコア基板１０３の端面全周に露出することになる。

このため、吸湿や結露等によって端面が濡れた場合に、表層の配線パターン１０４との間の絶縁性が劣化する可能性が考えられた。このため、内層を電気配線として使用する場合には特にマイグレーション対策が必要であった。

また、外形加工はコア板のある部分に行うので、バリやダレが生じるという不都合があった。これは、外形加工には一般に金型加工が採用されていたからである。

すなわち、外形加工のもう一つの方法であるルーター加工が、側面に刃のついたドリルのような円形のビットで被加工材の端面をなぞるように切断する方法であるので、短時間で大量の加工を行うことができないという難点がある反面、金型加工は、ダイとポンチを用いて打ち抜く方法であるので、生産性がよいという利点を有するから、金型加工がよく利用されている。

しかし、金型加工による外形加工後のメタルコア基板の端面部分を図示すると、程度に差はあるものの、図９に示したようなダレ１０５、せん断面１０６、破断面１０７、バリ（返し）１０８ができてしまう。

バリは大きければ大きいほど前述の絶縁性の劣化が甚だしくなる。また、ダレができるということは、その部分のコア板１０２と絶縁層１０１は剥離した状態となり、これが大きくなるとデラミネーション（層間剥離）を招来するおそれがあった。

これらのような不都合を解消するため、下記特許文献１に開示された発明が開示されている。この発明は、バリの発生により品質が低下するのを防ぐために、外形加工を行う前に外形加工を行う箇所の金属板をエッチングにより除去して、金属板に積層された樹脂部分のみを打ち抜くというものである。金属板を打ち抜かないので、金属板にバリやダレが生じることはない。

しかしながら、このような方法は、工数が増えて作業も複雑になるばかりか、コア板の両面に樹脂部分を有するメタルコア基板の製造に採用することはできない。

さらに、外形加工を金型で行う場合には、例えば図１０に示したように、比較的広い加工しろＸ，Ｙを設けなければならない。図１０はコア板１０２の平面図で、基板の取り数を４とした場合の例を示している。すなわち、４個のメタルコア基板を得られるようにしたもので、長方形をなす仮想線（仮想外形加工線１０９）で囲んだ部分がメタルコア基板となる部分である。金型で外形加工を行う場合は、加工しろＸ，Ｙとして、それぞれ５ｍｍ程度を確保する必要がある。このため、基板の取り数が制限を受けることがあるという問題もあった。

特開平７−１５１３７号公報

そこで、この発明は、端面部分の絶縁性を向上できるようにするとともに、デラミネーション（層間剥離）等の不具合の発生も簡素な構成で防止できるようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、穴のあいたコア板の表裏両面に絶縁層を積層一体化したのち、同一平面上に複数のメタルコア基板を製造して外形加工によって前記メタルコア基板ごとに分離するメタルコア基板の製造方法であって、前記コア板に穴をあける穴あけ工程において、のちに前記メタルコア基板を構成することになる複数の製品部が後段の外形加工工程で切断を行う仮想外形加工線を接した状態で縦横に配設されるとともに、前記仮想外形加工線上に該仮想外形加工線を境にして隙間を隔てて内外に分断する分断部と、該分断部同士の間で前記仮想外形加工線を跨いで内外を連結する連結部を交互に連続して形成し、前記分断部の平面視形状を、中間に直角に曲がる屈曲部を有する形として、前記連結部を、前記製品部を囲む各辺に１個ずつ配設するとともに、前記連結部の大きさを、平面視円形の穴を１個形成することによって一部が除去されて前記加工外形加工線を境にして隙間を隔てて分断できるものとし、前記積層を行う積層工程において、前記絶縁層を構成する樹脂を前記分断部内に充填し、前記積層工程より後段で、前記連結部の一部をドリルまたはレーザによる平面視円形の穴あけによって除去し前記仮想外形加工線を境にして隙間を隔てて内外に分断する分断工程を行い、前記連結部が前記穴あけによって分断され穴があいた状態のまま前記外形加工工程に移行し、前記外形加工工程において、外形加工位置の上面と下面にＶ字形の切り込みを直線状に端から端まで入れたのち折り曲げることによって外形加工位置で切断して前記メタルコア基板ごとに分離し、前記コア板の前記分断部を構成していた前記コア板の端面の外側に、前記絶縁層を構成する樹脂からなり前記コア板の端面を被覆する絶縁被覆部を有した絶縁構造部と、前記絶縁構造部の端面の厚さ方向の上下の前記切り込みを構成する面からなる傾斜面を形成するメタルコア基板の製造方法である。

この構成では、外周縁部における絶縁構造部の絶縁被覆部が、コア板の端面が露出するのを防ぐ。このため、コア板の端面が露出している場合と比較して、絶縁性が高い。また、絶縁構造部では、コア板の端面が外周縁部に露出しないので、この部分にデラミネーションの端緒となり得るダレが発生することもない。

また、コア板に形成される分断部や連結部は、コア板に必要な穴をあける穴あけ加工において形成でき、連結部を除去する分断工程は例えばスルーホールを形成する工程において同時に行えるため、別途の工程を必要とせずに、製造できる。

外形加工では、切り込みを形成してから折り曲げて分離するので、簡易に切り離すことができる。このため、金型を不要とすることが可能である。

連結部は各辺に１個であるので、後に穴あけで除去される連結部の数を少なくできる。また分断部に形成された屈曲部は、コア板に反りや応力が発生するのを抑制する。

この発明の態様として、前記穴あけ工程において前記分断部の長手方向の端部を円弧状に形成するとよい。

この構成では、連結部にドリルで穴あけをしたときに、分断部の端部が直角になっている場合に比して、一部に応力が集中することを防げるので、コア板や絶縁層に歪みが発生するのを抑制できる。

この発明の態様として、前記穴あけと前記外形加工のうち少なくともいずれか一方をファイバレーザで行うとよい。

この構成では、高速加工が可能であるうえに、外形加工においては切り込みの形成が所望の形状に美麗に行える。

この発明によれば、コア板の端面の露出を少なくすることができるので、端面部分の良好な絶縁性が得られる。そのうえ、外形加工する部分にコア板を存在させずにすむので、デラミネーションの端緒となるようなダレの発生も防止できる。この結果、高性能のメタルコア基板を得ることができる。

メタルコア基板の端部の断面図と、配線パターン等を省略したメタルコア基板の平面図。 メタルコア基板の製造工程を示す断面図。 コア板の平面図。 分断工程後の銅張積層板の平面図。 メタルコア基板の製造工程を示す断面図。 外形加工工程の一部を示す平面図。 外形加工工程の一部を示す断面図。 従来のメタルコア基板の端部の断面図。 金型で外形加工した従来のメタルコア基板の端部の説明図。 従来技術の問題点の一つを示す平面図。

この発明では、端面部分の絶縁性を向上できるようにするとともに、デラミネーション（層間剥離）等の不具合の発生も簡素な構成で抑制できるようにするという目的を、図１に示したように、外形加工が行われた外周縁部の少なくとも一部に、外周縁部の端面位置よりも内側に後退したコア板２１の端面２２と、絶縁層３１を構成する樹脂からなり前記コア板２１の端面２２を被覆する絶縁被覆部３２を有する絶縁構造部４１を備えるという構成にて実現した。

その構成を容易に得るため、コア板２１に穴をあける穴あけ工程において、後段の外形加工工程で切断を行う仮想外形加工線２６上に仮想外形加工線２６を境にして隙間を隔てて内外に分断する分断部２４と、該分断部２４同士の間で仮想外形加工線２６を跨いで内外を連結する連結部２７を交互に連続して形成し（図３参照）、コア板２１と絶縁層３１の積層を行う積層工程において、前記絶縁層３１を構成する樹脂を前記分断部２４内に充填し、前記積層工程より後段で、前記連結部２７の少なくとも一部を穴あけによって除去し前記仮想外形加工線２６を境にして隙間を隔てて内外に分断する分断工程を行い、前記外形加工工程において、図６、図７に示したように外形加工位置で切断してメタルコア基板１１ごとに分離するメタルコア基板の製造方法を採用した。

以下、この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて具体的に説明する。
図１（ａ）はメタルコア基板１１の端部の断面図、図１（ｂ）はスルーホールや配線パターン等を便宜上省略して示したメタルコア基板１１の平面図であり、これらの図に示すように、メタルコア基板１１は、導電性のコア板２１の表裏両面に合成樹脂からなる絶縁層３１を有し、外周縁部の少なくとも一部、より詳しくは略全体に、外周縁部の端面位置よりも内側に後退した前記コア板２１の端面２２と、前記絶縁層３１を構成する樹脂からなり前記コア板２１の端面２２を被覆する絶縁被覆部３２を有する絶縁構造部４１を備えている。

コア板２１の端面２２の、外周縁部の端面位置からの後退量、換言すれば前記絶縁被覆部３２の内外方向の厚さｔは、電気的に絶縁性を得られるものであればよく、適宜の厚さｔに設定されている。

また、絶縁構造部４１の端面の厚さ方向の上部と下部には傾斜面４２が形成されている。このため絶縁構造部４１の断面形状の輪郭は、厚さ方向の中間部ほど外側に張り出す形状である。

図示例では、平面視長方形をなすメタルコア基板１１の４辺の中間点を除く部分に前記絶縁構造部４１が形成されている。

メタルコア基板１１の外周縁部における前記絶縁構造部４１を備えていない部分５１（４辺の中間点部分）は、穴あけ加工によってコア板２１が絶縁層３１と共に除去された部分で、平面視半円弧状に凹んでいる。その半円弧状の湾曲周面では、コア板２１の端面２２が絶縁層３１の端面と面一になっており、湾曲周面の湾曲方向の中間部分で一部、そのコア板２１の端面２２が露出している。

このようなメタルコア基板１１の製造工程を、コア板２１等の詳細に言及しつつ、説明する。

まず、コア板２１となる所定厚さの金属板を裁断して基材２１ａを得る。基材２１ａには、銅やアルミニウムの金属板が用いられる（図２（ａ）参照）。

続いて、この基材２１ａの所定位置に、所定の穴をあける（穴あけ工程）。穴あけ工程では、スルーホールなど、メタルコア基板１１を構成するのに必要な穴２３のほかに、必要な基準穴の下穴（図示せず）と、前記絶縁構造部４１を形成するために必要な穴、すなわち前記分断部２４を形成するための穴をあける（図２（ｂ）参照）。

前者の穴２３は、コア板２１のうち、のちにメタルコア基板１１を構成することになる部分（以下、「製品部２５」という）に対して、所望するメタルコア基板の配線パターン等に応じて適宜設けられている。

後者の分断部２４は、外形加工で切り離す位置に形成されている。つまり、コア板２１の平面図である図３（ａ）に示したように、製品部２５の周囲を囲む線が、外形加工で切り離しを行う位置を示す仮想外形加工線２６であり、分断部２４は仮想外形加工線２６上に形成される。

前記製品部２５は長方形をなしており、図示例では基板の取り数を４とした場合の例を示しているので、４箇所の製品部２５は、仮想外形加工線２６を接した状態で縦横に２箇所ずつ配設されるように構成されている。

前記分断部２４は、仮想外形加工線２６を境にして隙間を隔てて内外に分断する貫通穴で構成される。この分断部２４は、線状に延びる細長い形状であり、少なくとも樹脂の充填が可能な隙間を有する。

このような分断部２４が、隙間をあけて複数本形成され、分断部２４同士の間の隙間部分は、仮想外形加工線２６を跨いで内外を連結しており少なくとも一部が除去されることによって仮想外形加工線２６を境にして隙間を隔てて内外を分断する連結部２７である。前記連結部２７の大きさは、穴を１個形成することによって、前述のように少なくとも一部が除去され、仮想外形加工線２６を境にして隙間を隔てて内外を分断できる大きさである（図３（ｂ）参照）。

このような連結部２７と前記分断部２４はそれぞれ複数備えられ、仮想外形加工線２６上の全体にわたって交互に連続して配設されている。

具体的には前記連結部２７を仮想外形加工線２６の各辺の中間位置の合計４箇所に備え、これらの間に平面視略Ｌ状をなす分断部２４が備えられている。このため、分断部２４は、線状に延びるものの、非直線状で、長手方向の中間には直角に曲がる屈曲部２４ａを有することになる。この屈曲部２４ａは、分断部２４を挟む対向部分における面剛性を高め、反りの発生を抑制する。

穴あけ工程後、穴のあいたコア板２１に対して水洗などの脱脂処理をし、続いて樹脂の密着性をよくするために表面を粗くする粗化加工を施す。

つぎに、コア板２１の両面にプリプレグ３１ａと銅箔６１を内層側から順に重ね（図２（ｃ）参照）、ステンレス板（図示せず）で挟んで、これらを加熱プレスによって積層一体化させる（積層工程）。この一体化によって、プリプレグ３１ａの樹脂は前記コア板２１の、前記分断部２４を含むすべての穴に充填される（図２（ｄ）参照）。

この積層一体化により、コア板２１の表裏両面に前記プリプレグ３１ａで構成される絶縁層３１を介して銅箔６１が存在する構造となる。一体にしたものが銅張積層板６２である。

つづいて、図２（ｅ）に示したように、スルーホールを形成する所定位置に貫通穴６３を形成する（スルーホール形成工程）。また、このスルーホール形成と同時に、前記分断部２４間に設けられている連結部２７位置にも穴あけを行い（図３（ｂ）参照）、連結部２７の少なくとも一部を除去して、分断を図る（分断工程）。

すなわち、図４に示したように、銅張積層板６２所定位置にドリルで穿孔し、前記分断に必要な大きさの分断穴６４をあける。

図２（ｅ）は連結部２７（図２（ｅ）参照）を有する部分の断面図であり、図５（ｅ−１）は連結部２７を有しない分断部２４部分の断面図である。これらに示したように、連結部２７を有する部分でも有しない部分でも、隣接する製品部２５相互間と、製品部２５と外周部位との間のコア板２１の連続性は断たれた状態となり、仮想外形加工線２６上には、コア板２１が存在しない状態となる。

つぎに、前記スルーホールのための貫通穴６３には、デスミア等の必要な処理をしてからメッキを施し、それぞれの貫通穴６３の内周面とその近傍に通電部を形成する（図２（ｆ）参照）。貫通穴６３のメッキは周知のスルーホールメッキ６３ａであり、スルーホールメッキ６３ａと前記コア板２１は接触しない。

この後、回路パターン形成、ソルダレジスト６５の形成などの必要な処理を行うと、メタルコアプリント回路板（メタルコア基板１１）が得られる（図２（ｇ）、図５（ｇ−１）参照）。図２（ｇ）は連結部２７部分の断面図（図２（ｅ）参照）、図５（ｇ−１）は分断部２４部分の断面図である。

最後に、前記分断部２４位置、より詳しくは分断部２４の幅方向（長手方向と直交する方向）の中間位置で外形加工をしてメタルコア基板１１ごとに分離する。

なお、前述の各穴あけは、例示したような適宜の手段で行えるが、レーザ加工、好ましくはファイバレーザで行ってもよい。

外形加工工程では、まず、図６に示したように、分断部２４と連結部２７を通る位置、つまり外形加工位置を通るように、切断のための複数本の切り込み６６を端から端までいれる。切り込み６６の断面形状は、図７（ａ）に仮想線で示したようにＶ字状であるのが好ましい。折り曲げやすくなるからである。

この切り込み６６の形成は刃の断面がＶ字状のものなどで行える。レーザ加工、好ましくはファイバレーザで行うもこともできる。また切り込み６６は、上面と下面の両方に入れるが、両方に同時に切り込みを形成しても、片側ずつ形成してもよい。切り込み６６は片面のみに入れてもよい。

なお、図６においても配線パターン等を便宜上省略してあらわしている。

前記切り込み６６を入れると、図７（ｂ）に示したように、メタルコア基板１１間やメタルコア基板１１と外周部分とが、樹脂で僅かに繋がっただけの状態になるので図７（ｂ）に仮想線で示したように適宜折り曲げると、図７（ｃ）に示したように金型なしでもメタルコア基板１１を分離することができる。

メタコア基板１１の分離後、検査等の必要な処理を施して、メタルコア基板１１が完成する。

このようにして製造されたメタルコア基板１１は、コア板２１の端面２２を絶縁被覆部３２が覆っているうえに、連結部２７の数を少なくしたので、コア板２１の端面２２の露出はほとんどないくらいに少ないので、端面部分の良好な絶縁性を確保できる。しかも、絶縁構造部４１の上部と下部には傾斜面４２が形成されているため、端面が垂直の場合と比べて沿面距離を長くとることもできる。このため、端部の絶縁性に優れたメタルコア基板１１を得られるとともに、コア板２１を電気配線として使用した場合でも、マイグレーション対策を不要にすることができるという効果も有する。

また、外形加工位置にコア板２１が存在しないので、コア板２１にダレやバリが発生することがない。このため、ダレを起因とするデラミネーションが起こるのを防止できるとともに、外形加工を金型加工（プレス）ではない前述のような他の簡易で安価な方法で行うことが可能になる。

このため、前述のように仮想外形加工線２６が相互に接した状態となるように設計することもでき、加工しろを極力小さくできる。このため、歩留まりを良くすることができるほか、金型加工するときに生じることがあったソルダレジスト６５の欠損（ソルダレジスト６５にクラックが入る不具合）も防止できる。

また外形加工を金型によるプレスで行う場合でも、前述のメタルコア基板１１では外形加工位置にコア板２１が存在しないので、圧力を小さくして加工できる。このため、ソルダレジストにクラックが入ることを抑制することができるうえに、設備は安価で、設備の長寿命化も図れる。

さらに、分断部２４は屈曲部２４ａを有するので、分断部２４を挟む対向部分における面剛性が高まり、金型による穴あけや取り扱いに際して、コア板２１に反りが発生するのを抑制できる。この結果、不良の発生を低減できるという効果も得られる。

以上の構成は、この発明を実施するための一形態の構成であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することができる。

例えば、コア板の分断部の長さや形状等は、基板設計に応じて適宜設定されるものであって、長さの短い部分があってもよい。

また、分断部の長手方向の端部は、直角ではなく円弧状に形成しておくと、連結部にドリルで穴あけをしたときに、分断部の端部が直角になっている場合に比して、一部に応力が集中することを防げるので、コア板や絶縁層に歪みが発生するのを抑制できる等の利点がある。

１１…メタルコア基板
２１…コア板
２２…端面
２４…分断部
２４ａ…屈曲部
２６…仮想外形加工線
２７…連結部
３１…絶縁層
３２…絶縁被覆部
４１…絶縁構造部
６４…分断穴
６６…切り込み

Claims (3)

1. 穴のあいたコア板の表裏両面に絶縁層を積層一体化したのち、同一平面上に複数のメタルコア基板を製造して外形加工によって前記メタルコア基板ごとに分離するメタルコア基板の製造方法であって、
   前記コア板に穴をあける穴あけ工程において、のちに前記メタルコア基板を構成することになる複数の製品部が後段の外形加工工程で切断を行う仮想外形加工線を接した状態で縦横に配設されるとともに、前記仮想外形加工線上に該仮想外形加工線を境にして隙間を隔てて内外に分断する分断部と、該分断部同士の間で前記仮想外形加工線を跨いで内外を連結する連結部を交互に連続して形成し、
   前記分断部の平面視形状を、中間に直角に曲がる屈曲部を有する形として、前記連結部を、前記製品部を囲む各辺に１個ずつ配設するとともに、
   前記連結部の大きさを、平面視円形の穴を１個形成することによって一部が除去されて前記加工外形加工線を境にして隙間を隔てて分断できるものとし、
   前記積層を行う積層工程において、前記絶縁層を構成する樹脂を前記分断部内に充填し、
   前記積層工程より後段で、前記連結部の一部をドリルまたはレーザによる平面視円形の穴あけによって除去し前記仮想外形加工線を境にして隙間を隔てて内外に分断する分断工程を行い、
   前記連結部が前記穴あけによって分断され穴があいた状態のまま前記外形加工工程に移行し、
   前記外形加工工程において、外形加工位置の上面と下面にＶ字形の切り込みを直線状に端から端まで入れたのち折り曲げることによって外形加工位置で切断して前記メタルコア基板ごとに分離し、
   前記コア板の前記分断部を構成していた前記コア板の端面の外側に、前記絶縁層を構成する樹脂からなり前記コア板の端面を被覆する絶縁被覆部を有した絶縁構造部と、前記絶縁構造部の端面の厚さ方向の上下の前記切り込みを構成する面からなる傾斜面を形成する
   メタルコア基板の製造方法。
2. 前記穴あけ工程において前記分断部の長手方向の端部を円弧状に形成する
   請求項１に記載のメタルコア基板の製造方法。
3. 前記穴あけと前記外形加工のうち少なくともいずれか一方をファイバレーザで行う
   請求項１または請求項２に記載のメタルコア基板の製造方法。

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