JPH0391291A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はセラミックス焼結体からなる基体にスルーホー
ルを形成した配線基板に関する。

（従来の技術） 電子機器に用いられる配線基板として、セラミックス焼
結体からなる基体の側面に薄膜法により導電性材料から
なる配線を形成し、さらに基体に両側側面の間を貫通す
るスルーホールを形成し、基体の両側側面に夫々形成し
た配線をスルーホールに充填した導電ペーストを介して
電気的に導通する構成のものがある。

そして、最近この構成の配線基板では、基体を形成する
セラミックス焼結体として高い熱伝導率を有する窒化ア
ルミニウム（ＡρＮ）が採用されつつある。

（発明が解決しようとする課題） しかして、この構成をなす配線基板においては、基体に
形成したスルーホールに導電ペーストを巣（空孔部）が
生じないように密に充填して、基体の両側側面に形成し
た各配線をスルーホール内の導電ペーストを介して所定
の抵抗値の下で導通することが信号を良好な授受する上
で必要である。

しかし、従来の配線基板においては、基体のスルーホー
ルに充填した導電ペーストに［巣」が生じることがあり
、この結果スルーホールに充填した導電ペーストの抵抗
値が予じめ設定した抵抗値とは相違することになる。こ
のため、基体の両側側面を所定の抵抗値の下で導通する
ことが困難となり、信号の安定した授受に支障をきたす
ことがある。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、基体のス
ルーホールに充填した導電ペーストにおける「巣」の発
生を防止して基体に形成した配線を良好に導通できる配
線基板を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段と作用） 本発明の発明者は基体のスルーホールに充填した導電ペ
ーストに「巣」が生じる点について研究を重ねてきた。

発明者は先ず導電ペーストをスルーホールに充填する方
法を種々代えて実施したがいずれも巣が発生した。そこ
で、発明者はスルーホールの形状に着目し、スルーホー
ルの形状を種々変更して導電ペーストの充填を行なった
。この結果、従来から採用されている直線形のスルーホ
ールの場合には、充填した導電ペーストに必ず「巣」が
発生することが判った。そして、スルーホールの両端開
口から該両端開口で挾まれた中間部に向けて直径が小さ
くなっていく傾斜面をもった形状のスルーホールの場合
は、開口から内部へ導電ペーストを円滑に送り込んで「
巣」の発生がないように密に充填できることを見出した
。

すなわち、本発明の配線基板は、セラミックス焼結体か
らなる基体にその両側側面の間を貫通するスルーホール
を形成した基体において、スルーホールは、両端開口の
直径が必要とする大きさを有し、且つ内周面が両端開口
から該両端開口に挾まれた中間部に向けて直径が小さく
なる傾斜面をなしていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板について第１図を参照して説明する。

基体１はセラミックス焼結体からなるものである。セラ
ミックス焼結体としてはＡρＮ５ＡＩ！　２０３などが
挙げられるが、特にＡＩＮは電気絶縁性とともに高い熱
電導率を有しているので配線基板材料として好適である
。基体１は主として薄いセラミックスシートを積層し接
合して焼結することにより作製される。

基体１には複数のスルーホール２が形成される。

このスルーホール２は、両端開口２ａ、２ａの直径りが
必要とする大きさを有し、内周面が両端開口２ａ、２ａ
から該開口２ａ、２ａに挾まれた中間部２ｂに向けて直
径が小さくなる傾斜面をなすものである。このようにス
ルーホール２の両端の開口２ａ、　　２ａの面積が広く
中間部２ｂに向うに従って面積が小さくなるようにテー
バ形状をなしているのは、導電ペースト４がスルーホー
ル２の開口２ａ、２ａから中間部２ｂに向けて容易且つ
円滑に流入し、スルーホール２の内部全体にくまなく拡
がるようにするためである。スルーホール２の中間部２
ｂの直径ｄと開口２ａ、２ａの直径Ｄとの対比は１：１
．．１〜１．４である。これも上記と同じ理由によるも
のである。スルーホール２の開口２ａ、２ａの直径を必
要とする大きさとしたのは、基体１に形成した配線３，
３における抵抗値を一定にするためである。

スルーホール２は基体１がグリーンシートの段階にある
時に打抜き加工により形成する。すなわち、グリーンシ
ートをピンで打抜いて貫通孔を形成する。この時、貫通
孔の両端開口に「だれ」が生じる。この結果、両端開口
２ａ、２ａから中間部２ｂにかけて小径となる傾斜面を
もったスルーホール２を形成する。グリーンシートを焼
結する時の収縮量を考慮して、最終的にスルーホール２
の開口２ａ、　　２ａの直径が最終的に必要とする大き
さになるように打抜きピンの直径を設定する。

スルーホール２の開口２ａ、２ａの直径寸法の公差も考
慮する。また、グリーンシートをピンで打抜く時のピン
の速度を制御することにより、スルーホール２における
開口２ａ、２ａと中間部２ｂとの間の傾斜面の傾斜角度
を制御できる。すなわち、ピンの打抜き速度を速くする
と、傾斜角度が緩やかになる。

基体１の両側側面には夫々所定のパターンをもった配線
３．３が形成しである。配線３，３は真空蒸着などの薄
膜法またはスクリーン印刷などの厚膜法により形成され
ている。

基体１に形成した各スルーホール２には夫々導電ペース
ト４が充填されている。スルーホール２は開口２ａ、２
ａの直径りが大きく、中間部２ｂの直径ｄが小さく、内
周面が両端開口２ａ、２ａから中間部２ｂに向けて小径
となる傾斜面をなしている。すなわち、スルーホール２
は一対の漏斗を組合せたものと似た形状をなしている。

このため、導電ペースト４はスルーホール２の開口２ａ
。

２ａから中間部２ｂに向けて容易且つ円滑に流動して進
入し、スルーホール２の内部全体に隙間なく拡がって充
填されている。各スルーホール２に充填された導電ペー
スト４は基体１の両側側面に形成した配線３，３におけ
る各スルーホール２の開口２ａ、２ａを囲む部分に接触
して配線３，３を相互に電気的に導通している。

しかして、このように構成した配線基板は、基体１のス
ルーホール２に導電ペースト４が高い密度で充填されて
導電ペースト４内部における「巣」の発生がない。この
ため、スルーホール２に充填した導電ペースト４は予じ
め設定した所定の抵抗値を有している。従って、基体１
の両側側面に形成した配線３．３をスルーホール２に充
填した導電ペースト４を介して所定の抵抗値の下で導通
でき、配線３．３の間で信号の良好な授受を行なえる。

また、基体１がグリーンシートの段階にある時にピンを
用いて基体１を打抜き加工すると、両端開口に「だれ」
を持った貫通孔を形成できることを利用することにより
、スルーホール２に傾斜面を形成する特別な加工をする
必要がなくスルーホール２を容易に形成できる。特に焼
結後の基体１の表面粗度Ｒｎが０．５以上で、基体１の
表面に配線３．３を形成するための研削加工を行なう必
要がない場合に好適である。

［実施例］ 実施例＝１ ＡｆＩＮ原料粉末を公知のドクターブレード法によって
厚さ０．４ｍｍのシートを成形した。このシートを積層
して温度１００℃、圧力１００　ｋｇ／ｃｄ。

時間１０分間の条件の熱圧着法により接合して厚さｔｌ
、４＋ｎｍのグリーンシートを得た。

このグリーンシートに直径０．１３ｍ＋ｉのピンを使用
し４ショット／秒の速度で打抜き加工を行ない、第２図
に示すように開ロ径り’１．６ｍ＋ｍｓ中央部径ｄ１．
３０ｍ＋＊ｓ中間部長さＩ　Ｏ，５ｍｍのスルーホール
を形成した。

次いで、クリーンシートを脂肪焼結して、第３図に示す
ように厚さｔｌ、ｏｍｍの焼結体からなる基体を得た。

この基体のスルーホールは開口径Ｄ１．２０１１％中間
部径ｄ　ｌ　＋　００ｍｍ　ｓ中間部長さ（１０，３５
ｍｍであり、開口直径りが中間部直径ｄの１．２倍であ
る。

このようにして開口直径りが必要とする１　、　２０　
ｍｍの大きさを有し、中間部に向けて小径となる傾斜面
をもったスルーホールを有する基体を作製した。

この基体の両側側面に配線を形成し、スルーホールに導
電ペーストを充填した。導電ペーストはスルーホールに
巣を生じることなく密に充填できた。

また、この実施例では、グリーンシートの段階の基体に
対して打抜き加工を行ないスルーホールを形成する時に
、打抜き速度を変化させてスルーホールにおける開口と
中間部との間の傾斜の度合を調べた。この結果を第４図
の線図に示す。この線図は縦軸にスルーホールの開口直
径Ｄ／中間部直径ｄをとり、横軸に打抜き速度：孔数７
秒をとっている。この線図によれば打抜き速度、すなわ
ち１秒間当りの孔打抜き数を多くすると、スルーホール
における開口と中間部との間の傾斜が急になることが判
る。

実施例：２ ＡｊｌＮ原料粉末を公知のドクターブレード法により厚
さ０．８３＋ａｍ±０　、０５　ｍｍのシートを成形し
、このシートを３枚積層して温度１００℃、圧力０ １００ｋｇ／ｄ、時間１０分間の条件で熱圧着して厚さ
１．９５±Ｏｍｍのグリーンシートを作製した。

このグリーンシートに直径０．１８ｍｍのビンを使用し
て打抜き加工を行ない、第５図に示すように開口径Ｄ　
０．２０〜０．１８ｍｍ　、中間部直径ｄ　Ｏ，１６〜
Ｏ，１７ｍ＋ａのスルーホールを形成した。

次いで、グリーンシートを焼成して厚さ約１，５ｍ１１
の焼結体からなる基体を作製した。この基体のスルーホ
ールは第６図に示すように開口直径ＤＯ，１５６〜０．
１４１　ｍｎ＋、中間部ｄ直径０．１２５〜０．１３５
關であった。

次いで、基体の両側面を０宵關ずっ研削して基体の厚さ
ｔを１．Ｏｍｍにした。この結果、第７図に示すように
スルーホールの開口が取り除かれ中間部のみが残った。

この場合、中間部直径ｄは変化せず０．１２５〜０．１
１５關であった。

このように作製した基体に配線を形成し、スルーホール
に導電スペーサを充填した。導電ペーストはスルーホー
ルに巣が生じないように充填され、基体の両側側面に形
成した配線を導通した。

１ この実施例は焼結体からなる基体の側面を研削加工する
ものである。

しかして、本発明の配線基板を製造するに際して次に説
明する方法を採用すると一層高い生産性をもって製造す
ることができる。

グリーンシートに対してブランク打抜き、スルーホール
形成および外形切断を行なう場合に、従来は夫々各工程
で金型プレス、打抜き装置およびナイフカッタという専
門の装置を用いて加工を行うので設備が大であるととも
に工数が大であり、また各土程毎に専用の治具を用いて
加工を行なっているので、治具相互間の寸法のずれによ
りグリーンシートの外形とスルーホールの位置関係にず
れを生じることがある。

そこで、ピン付き金型を用意し、この金型のビンでグリ
ーンシートを一定位置に保持して、ブランク打抜き、ス
ルーホール形成および外形切断を一工程で行なうことに
より、従来の問題を解決して簡！、ｌｔな設備と少ない
工数で精度良く加工を行なうことができる。例えば厚さ
２ｍｍ、１５０ｍｍＸ　２ １５０ＩＩＩ１１ノグリーンシートに対して直径０．１
０１１１１（７）スルーホールを間隔１．０ｍｍで形成
し、外径寸法５０．０ｍｍで切断する加工を、本方法と
従来方法で夫々行なった。その結果、スルーホールの精
度が本方法では直径０．ｌＯ＋　０．０２ｍｍ、間隔１
．０　＋　０．０５ｍ＋ｓ　テあった勢芒来法では直径
０．ｌＯ±０．０４ｍ＋＊、間隔１．０±０．１０ｍｍ
であった。外径寸法は本方法では５０．０±０．１ｍｍ
であったが従来方法は５０．０±０．５ｍｍであった。

工数は本方法では１枚のグリーンシートの加工を１分で
行なったが、従来方法では６分も要した。　　また、グ
リーンシートに対して打抜き装置を用いて打抜き加工を
行ないスルーホールを形成するに際して、ダイアクリア
ランスを片側０．Ｏ１＋ａｍ以下とすると、グリーンシ
ート打抜き時にグリーンシートに発生する亀裂伝播の０
間を短くし、亀裂伝播による塵埃の発生を防止できる。

例えば打抜きピンの直径が０．２５＋ｅ＋ｓの時にダイ
アクリアランス（直径）を０　、２５５　ｍ＋ｓとする
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の配線基板によれ３ ば、セラミックス焼結体からなる基体に、開口から中間
部へ向けて小径となる傾斜部をもったスルーホールを形
成することにより、導電ペーストをスルーホールに「巣
」が発生しないように密に充填し基体の両側側面に形成
した配線を、スルーホールに充填した導電ペーストを介
して予じめ設定した所定の抵抗値条件の下で導通するこ
とができる。

そして、スルーホールにおける開口直径と中間部直径と
を一定の比率の関係にすると、導電ペーストを最も円滑
にスルーホールに充填できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の配線基板を示す断面図、第２図および
第３図は配線基板の基体に形成したスルーホールの寸法
を示す説明図、第４図は基体にスルーホールを形成する
速度とスルーホールの形状との関係を示す線図、第５図
ないし第７図は配線基板の基体に形成したスルーホール
の寸法を示す説明図である。 １・・・基体、２・・・スルーホール、３・・・配線、
４・・・４ 導電ペースト。 １ ２ ム 打抜き遠度 （人馬争） ０、２０〜０．１８　ｍ　ｍ ｏ、１５６〜０．１４１ｍｍ ０．１６〜０．１７ｍｍ 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス焼結体からなる基体にその両側側面
   の間を貫通するスルーホールを形成した基板において、
   前記スルーホールは、両端開口の直径が必要とする大き
   さを有し、且つ内周面が両端開口から該両端開口に挾ま
   れた中間部に向けて直径が小さくなる傾斜面をなしてい
   るものであることを特徴とする配線基板。
2. （２）スルーホールの中間部の直径は開口の直径に対し
   て１：１．１〜１．４の比である請求項１記載の配線基
   板。
3. （３）セラミックス焼結体は窒化アルミニウムである請
   求項１記載の配線基板。