JPH05226423A - スルーホール付電気回路構造物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スルーホール内に設ける導通用金属の強度、剛
性、付着強度を高めて信頼性を向上し、しかも製品加工
能率を高める。 【構成】電気回路構造物は、表面と裏面に電気回路パタ
ーン層を構成する金属薄板１、２を有し、中間層に絶縁
性薄板３をもつ。この構造物に形状が板厚方向に対し１
０〜６０°傾いた部分を有するテーパ状スルーホール４
を形成し、その後、スルーホール内部に導通用金属薄板
６を圧入する。スルーホール４の形成はドリル穴加工に
より行い、導通用金属薄板６の挿入をこのドリル穴加工
直後、圧入用治具７にて連続的に行い、導通用金属薄板
６で、まず表裏面間の電気的接続を図る。その上で、更
に圧入した金属薄板６を覆うめっき層１４を付着させる
か、又はクリームハンダをホール４内に注入して、表裏
面の電気回路パターン層間の電気的接続の補強を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁層を挟んだ表裏の
電気回路パターン層がスルーホールを介して電気的に接
続されるスルーホール付電気回路構造物及びその製造方
法に係り、特にスルーホールの改善を図ることにより、
フィルムキャリアテープとして最適なスルーホール付電
気回路構造物及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スルーホール付電気回路構造物、特にＩ
ＣやＬＳＩのチップを搭載するために使用されるフィル
ムキャリアは、高密度加工の必要性から絶縁性薄膜の表
裏面に電気回路パターンを与え、その間の電気的接続を
スルーホール技術と呼ばれる手法（穴加工および穴内壁
への金属薄板取付け）により行っている。このような両
面フィルムキャリアでは、表面と裏面間の電気的接続を
フィルム厚さ方向に垂直ないしストレートな壁面を有す
るスルーホールで行って来た（例えば、斉藤公彦：電子
材料、ｖｏｌ２８、Ｎｏ．７、Ｐ２７（１９７９））。
これを、図６を用いて説明すると、絶縁性薄板２３の表
裏に表裏面金属薄板２１、２２をもつフィルムキャリア
に明けられた垂直なスルーホール２４を介して、表裏面
を導通させる手段として電気めっきを採用する場合に
は、まず、ドリル穴加工あるいはパンチ加工によりフィ
ルムキャリアを貫通するスルーホール２４を形成し、そ
の後このスルーホール２４の内壁２５を含むフィルムキ
ャリア全面に金属めっき２６を施すようにしている。

【０００３】表裏面間を導通させるための導電性物質を
スルーホール内壁２５に設ける手法としては、上記のよ
うにスルーホール内壁にめっきを施す他に、スルーホー
ル２４内にクリームハンダを注入する方法もある。これ
はペースト法と呼ばれ、めっき法よりも強度的に優れて
いるため注目されており、図７に示すように、表面から
スルーホール２４の内部にクリームハンダ３６を注入し
て、そのクリームが裏面に達する位置でまで注入し、ス
ルーホールの表裏面開口を覆うことで、表裏面間の導通
を図っている。

【０００４】従来、フィルムキャリアの表裏面間を導通
させる手法として、これら２つの方法以外の手法は行わ
れていない。これはスルーホール壁面の形状が厚さ方向
にストレートないし垂直であるためと考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スルーホール
の形状が従来のようにストレート状であると、次のよう
な欠点のあることがわかった。

【０００６】（１）スルーホール内壁へのめっき付着能
率が悪い。図６に示すようなスルーホール２４内にめっ
き２６を付着して表裏面の金属薄板２１、２２の導通を
図るために、電気めっきを高能率で行うには、スルーホ
ール外部に配置した対極（図示せず）に対し電流分布が
偏在しないことが望ましく、具体的にはホールのアスペ
クト比（深さ／口径）が小さいことが望まれる。しか
し、スルーホールがストレート状であると口径が深さに
対して小さくなるため、アスペクト比が大きくなって電
流分布が不均一となるばかりでなく、厚いめっきを短時
間で行うことができなくなる。このため、強度を高める
ためにめっき付着厚さを十分厚くするには長時間を要
し、実質的には薄いままで使用されるのが現状であっ
た。その結果、スルーホール内壁に付着しためっき部分
の機械的強度が不足し、熱疲労等により破壊するなど製
品の信頼性低下の原因となっていた。

【０００７】（２）また、ペースト法では通常ディスペ
ンサによってクリームハンダをスルーホール内に注入す
るが、クリームハンダのスルーホール内への安定注入が
難しい。ディスペンサを用いてスルーホール内にクリー
ムハンダを注入する場合、穴がストレート状になってい
ると、ノズルの位置決め作業やクリームのホール内への
定量注入や、その滴下流失などの点で注入作業が困難と
なる。また、クリームハンダの穴内部への停滞も注入圧
力との関係で困難である。現状では、スルーホール径が
φ０．２ｍｍ以下のストレート形では、クリームハンダ
の注入がほとんど不可能となっている。

【０００８】（３）スルーホール内のめっき又はクリー
ムハンダ（以下、これらを含めて、層間の導通を図るた
めの材料を導通用物質という）の熱サイクル強度が低
い。例えば図６に示したスルーホール付電気回路構造物
を構成するフィルムキャリアに熱サイクルを与えると絶
縁性薄板２３と、スルーホール内に施しためっき２６と
の熱膨張率が異なり、一般に前者が大である。そのた
め、スルーホール内壁のめっき２６はスルーホール２４
の上下方向に引張力あるいは圧縮応力が与えられ、疲労
破壊することがあり、そのため信頼性に劣る。

【０００９】本発明の目的は、上記の導通用金属物質の
強度、剛性あるいは付着強度を高めることで、従来構造
に比べ破壊しにくく信頼性の高いスルーホール付電気回
路構造物を提供することにある。また、本発明の目的
は、スルーホール内に表裏面間導通用金属薄板を圧入す
ることで製品加工能率を高めることが可能なスルーホー
ル付電気回路構造物の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のスルーホール付
電気回路構造は、絶縁層の表裏面に設けた電気回路パタ
ーン層間の電気的接続を、層間を貫通するスルーホール
を介して行うスルーホール付電気回路構造物において、
スルーホールの形状がテーパ状で、このテーパ状スルー
ホール内壁に上記電気回路パターン層間の電気的接続を
行うための導通用金属薄板が圧着されているものであ
る。なお、スルーホールは、その全部がテーパ状である
必要はなく、一部がテーパ状になっていてもよい。

【００１１】また、本発明のスルーホール付電気回路構
造の製造方法は、絶縁層の表裏面に電気回路パターン層
を設けた電気回路構造物に、表面側または裏面側もしく
は表裏面両方から微小ドリル加工及びプレス加工、ある
いはエッチング加工もしくはそれらの加工を組み合わせ
て、層間を貫通するスルーホールをテーパ状に形成し、
そのテーパ状スルーホール内に導通用金属薄板を圧入し
てスルーホール内壁に密着させ、導通用金属薄板の密着
度をさらに上げるために導通用金属薄板の上からめっき
を付着するか、又はスルーホール内に粘性物質を注入し
て、表裏面の電気回路パターン層間の電気的接続を行う
ようにしたものである。

【００１２】なお、圧入材となる導通用金属薄板の圧入
加工を短時間で行うために、スルーホールをドリル加工
で行い、ドリル加工直後、治具先端をドリルから圧入用
治具に切換えて圧入を連続的に行うことが好ましい。

【００１３】

【作用】表裏面間を導通させる導通用金属物質に強度、
剛性のある金属薄板を用いると、めっき等と比較して加
工時間を要することなく、十分な強度、剛性を得ること
ができる。しかも、スルーホール内に導通用金属薄板を
圧入してスルーホール内壁に密着させると、その付着強
度も高めることできる。この場合、スルーホールの形状
がストレート状ではなくテーパ状をしていると、そのテ
ーパの拡径側から導通用金属薄板を圧入することによ
り、その圧入加工を容易かつ短時間に行うことができ
る。また、圧入工程の後に、導通用金属薄板の密着を補
強するために、めっき加工を行う場合、既に基本的な導
通が導通用金属薄板により得られているので、厚いめっ
きを施す必要がなく、加工時間の短縮化が図れる。ま
た、導通用金属薄板の密着の補強用にめっきではなく、
粘性物質を用いる場合には、スルーホールがテーパ状を
しているから粘性物質のの注入が容易となり、スルーホ
ール内の停滞も促される。

【００１４】テーパ状のスルーホールを形成するには、
表面側から、または裏面側から、もしくは表裏面両方か
ら微小ドリルによる穴加工やプレス加工、あるいはエッ
チング加工、もしくはそれらの加工を組み合わせる必要
があるが、例えば、電気回路構造物の下面のみに当て板
を置いて上方からドリル加工すると、ドリル穴径、ドリ
ル回転数、ドリル送り速度が一定の条件下にあれば、テ
ーパ状のホールが簡単に開けられる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
スルーホール内に表裏面間導通用金属薄板を圧入するこ
とで、製品加工能率を高める加工法の第１の実施例を示
す。スルーホール付電気回路構造物のもとになる被加工
材は、表面と裏面に電気回路パターン層を構成する表面
金属薄板１および裏面金属薄板２を有し、中間層に表裏
面金属薄板１、２を電気的に絶縁する絶縁性薄板３を介
在させたテープ（全厚さ０．１５ｍｍ）で構成される。
その一部にφ０．１〜０．５ｍｍのスルーホール４が明
けられ、そのスルーホール４はこれら表面金属薄板１、
裏面金属薄板２および絶縁性薄板３を貫通している。ス
ルーホール４の形状はストレート状ではなく、テーパ状
になっており、図示例のものでは表面が大径口で裏面側
に向って順次縮径して裏面で小径口となる。すなわち、
スルーホール内壁５で仕切られるスルーホール４の形状
は上に凹のテーパ状になっている。このテーパ状加工は
最も簡易な手段としてドリル加工が採用されるが、その
際、被加工材の下面のみに当て板を置いて、ドリル穴
径、ドリル回転数、ドリル送り速度を所定の範囲内に設
定すると、テーパ状のスルーホールを明けることができ
る。このように、被加工材の片面を押えてドリル加工す
ることで容易にテーパ状のスルーホールを形成できる。
従って、この原理をプレス加工、エッチング加工等にも
適用すれば、これらの加工もしくはこれらの加工の組み
合わにより所望形状のスルーホール加工が可能となる。
テーパの角度は１０〜６０°とすることが好ましい。テ
ーパ角度が１０°以下では上記作業が困難であること、
６０°以上では穴加工が困難な上、開口面積が大きくな
り過ぎ、実用上制約されるためである。ここで特に強調
したい点は、テーパ状のスルーホール加工及びその形状
の正確なコントロールが単純な条件により実現性のある
技術として簡単に得られる点である。

【００１６】次に、ドリルによりテーパ状スルーホール
を形成して、ドリルを引上げた直後、圧入材となる導通
用金属薄板６を被加工材表面に置く。導通用金属薄板６
は、例えばめっき等に比べて強度、剛性のある銅箔で構
成し、大きさはスルーホール４の大径口を十分に塞ぐこ
とが出来る面積をもつ円板状とする。この円板状の導通
用金属薄板６を載置すると共に、加工機の治具取付部に
装着したドリルを凸形の圧入用治具７に交換し、再びこ
の治具を下方に移動する。ここで、治具の交換は予め予
備装着してある圧入用治具を切換えることで瞬時に行う
ことが製品加工能率を高める点から好ましい。

【００１７】圧入用治具７は、図１に示すように、先端
部中央を通る軸を回転軸とする回転体で構成され、その
断面形状は下に凸となっている。その凸形の先端部８は
スルーホール形状に近似させた形状にしておく。また凸
形の肩部には、圧入される金属薄板６のたるみを逃すた
めの凹状逃げ部９、および金属薄板６を表面金属薄板１
面にわずかに抑え付けるための凸部１０が先端部８に連
続して用意してある。圧入用治具７を回転軸を中心に矢
印の方向に回転させながら下降させると、金属薄板６
は、中央部がスルーホール４内に容易に圧入されて変形
し、スルーホール内壁５に密着し、図２に示す変形した
金属薄板６のようにスルーホール内に密着する。余った
周辺部はスルーホール開口の外周部に残る。スルーホー
ル４の大径側の開口径よりもスルーホールの深さが大き
いと、圧入された金属薄板６の先端部分は一部引きちぎ
られたように切断され孔が明くが、深さと口径を適切に
設定すれば、金属薄板６の展性により裏面金属薄板２に
その切断端部が達して、表裏面間を導通させることにな
る。この作業を入念に、また上記した各条件を適宜選定
することで基本的には、スルーホール内に表裏面間導通
用金属体を短時間に圧入、密着することが可能となり、
製品加工能率を高めることが出来る。

【００１８】ただし、圧入材である導通用金属薄板６の
付着強度を一層高めたい場合は、図２に示すように、密
着させた導通用金属薄板６上から、さらにスルーホール
めっき層１１をスルーホール内壁５を含めた被加工材全
面に付着させることが好ましい。その結果、スルーホー
ル内壁５には結果的に、厚さｔ＝（金属薄板６の厚さ）
＋（めっき層１１の厚さ）の金属層を取り付けたことに
なり、少なくともめっき層単独のみの場合に比べ、機械
的性質が向上することになる。

【００１９】図３〜図５は基本的に上記実施例の変形例
である。図３は圧入材である導通用金属薄板を複数（こ
こでは３枚）とし、更にめっき層１４を裏面側より行っ
た例であり、圧入材の密着性や機械的性質が向上するメ
リットがある。すなわち、径の異なる３枚の円板状金属
薄板１６ａ、１６ｂ、１６ｃを用意する。最初に、小径
の金属薄板１６ａをスルーホール内へ圧入し、次いで中
径の金属薄板１６ｂを圧入する。ここまでは、金属薄板
に一部切断が起こることが予想される。そして大径の金
属薄板１６ｃを圧入する。３枚目位になるとスルーホー
ル４の見かけ上の深さが浅くなるので、切断が起こらな
くなる。その後、裏面側のみ全面めっき１４を施すと、
一部破断している部分のテーパ小径側開口がめっき層１
４で覆われる。これによれば、圧入による付着力が２
重、３重に作用するので、付着強度が高く、しかも他の
部分に比して付着強度の弱くなるテーパ小径側開口もめ
っき層１４による補強がなされるので、機械的性質が一
層向上する。

【００２０】図４は上記圧入加工を表面及び裏面の両方
より行った上、ディスペンサを用いてクリームハンダ１
５を注入することで圧入材を固定した例を示す。スルー
ホールの形状は両方の面から中央部に向って縮径してい
くＸ字形であり、これはドリル穴加工を表面側および裏
面側の上下両方から行うことにより実現できる。まず、
表面側から導通用金属薄板６を圧入してスルーホール壁
面に付着させた後、裏面側から他の導通用金属薄板１２
を圧入してスルーホール壁面に付着させると共に、両者
の切断部分をスルーホール内中央でラップさせる。その
後、スルーホール内にクリームハンダ１５を注入し、表
裏面間の電気的接続をより確実なものとする。特に、こ
の変形例はスルーホールの深さが深く、一方の面からの
みの圧入では圧入材が他面まで届かないときにメリット
があり、また、スルーホールの導通を平面的に行うめっ
き法ではなく、クリームハンダを用いたペースト法を採
用しているので、電気抵抗や信頼性の点で有利となる。
また、スルーホールがテーパ状をしているため、クリー
ムハンダの注入がストレート状に比して容易となり、ス
ルーホール内の停滞も促されるので、信頼性を一層向上
することができる。

【００２１】なお、この実施例におけるクリームハンダ
１５は、金属薄板６、１２によって既に表裏面間の導通
が図られており、スルーホール壁面への付着力を強固に
するために注入してあるので、導電剤である必要はな
く、付着力を強固にする充填剤あればその使用を妨げ
ず、例えば単なる粘着剤のようなものであっても良い。

【００２２】図５はスルーホールではなく、ブラインド
ホールへの適用例である。なお、本発明でスルーホール
というときは、このようなブラインドホールも含まれ
る。表面金属薄板１と絶縁性薄板３よりなる板材に既述
した手法でドリル穴加工した後、裏面金属薄板２を貼り
付ける。これにより被加工材の表面から途中までテーパ
状にくりぬかれ、裏面で裏面金属薄板２によってブライ
ンドされたブラインドホール４を形成することができ
る。そして、圧入材である導通用金属薄板６をブライン
ドホール４に圧入し、クリームハンダ１５を注入したも
のである。これによれば、図４の実施例に比して穴内へ
注入したクリームハンダが注入時又はその後の溶融時に
落下、消失しにくいというメリットがある。

【００２３】なお、上記図２および図３の実施例におい
て、めっきの代りにクリームハンダを注入してもよく、
また、図４および図５の実施例において、ペーストハン
ダの代りにめっきを施してもよいことは勿論である。

【００２４】以下、本発明の具体例について説明する。
図２に示す構造物の素材として、厚さ０．０６ｍｍのポ
リイミド板からなる絶縁性薄板３の表裏面を、銅板から
なる厚さ０．０５０ｍｍの表面金属薄板１、同じく厚さ
０．０２０ｍｍの裏面金属薄板２で、それぞれ０．０１
ｍｍ厚の接着剤により貼り付けたものを用いた。この素
材を用い、ドリル径φ０．１ｍｍ、ドリル回転数１２０
００ｒｐｍ、ドリル送り速度０．８ｍｍ／ｍｉｎの条件
で穴明け作業をした。その結果、入口径０．３ｍｍ、出
口径０．１２ｍｍのテーパ状ドリル穴があいた。続い
て、このドリル穴の上方に０．０２ｍｍ厚の銅箔６を置
き、その上方より図１に示した圧入用治具７を１０００
ｒｐｍで回転しながら下方に移動させ、圧入治具凸部１
０が銅箔６と僅かに接触した状態でまで押込んだ後、再
びこの治具７を引上げた。その結果、銅箔は図２ように
変形し、スルーホール内に圧入され、中央先端部が切り
取られていた。また、この段階で既に表面金属薄板１と
裏面金属薄板２間の電気的接続も十分低い抵抗値で達成
されていた。

【００２５】次に図２に示すように、めっき層１１を１
０μｍの銅めっきで形成した。このフィルムを熱サイク
ル試験にかけた。ここでは−５０℃〜＋５０℃、周期３
分間とし、表裏面間の導通が断たれる時間を測定した。
その結果、上記の銅箔圧入作業を行わずめっき作業のみ
を行った場合（めっき作業は市販のＰｄ−Ｓｎ樹脂の表
面前処理後の電気めっき）に比べ熱サイクル寿命が８倍
に増した。この傾向は図３、図４及び図５の各構造につ
いても同様に観察された。以上により本実施例の方法が
従来法に比べ優れていることが明らかとなり、特にフィ
ルムキャリアテープとして最適であることが分かった。

【００２６】なお、本実施例ではホールの口径、深さに
よって、圧入材が切断したり、しなかったり、あるい
は、ホール径が大き過ぎるため圧入が不完全となったり
する等、適用に当って制約は予測されるが、適切な範囲
内のスルーホールに適用する限りにおいて問題はなく、
現時点で実用できる技術としては、最も簡易かつ確実な
方法であるといえる。

【００２７】

【発明の効果】（１）本発明のスルーホール付電気回路
構造物によれば、導通用金属物質の強度、剛性あるいは
付着強度を高めることができるので、従来構造に比べ破
壊しにくく信頼性を向上させることができる。

【００２８】（２）本発明のスルーホール付電気回路構
造物の製造方法によれば、スルーホール内に導通用金属
薄板を圧入することで表裏面間の電気的導通を図るよう
にしたので、スルーホールを有する電気回路の信頼性を
向上させるばかりか、従来手法に比べ製品加工能率、歩
留りが向上できる。また、原価低減や製品の小型化、よ
り厳しい環境下での使用が可能となる等幅広い効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスルーホール付電気回路構造物の製造
方法を示す圧入治具と被加工材との位置関係を示す第１
の実施例の横断面図。

【図２】図１に示す第１の実施例による加工完成品を示
すスルーホール付電気回路構造物の横断面図。

【図３】第２の実施例による加工完成品を示すスルーホ
ール付電気回路構造物の横断面図。

【図４】第３の実施例による加工完成品を示すスルーホ
ール付電気回路構造物の横断面図。

【図５】第４の実施例による加工完成品を示すスルーホ
ール付電気回路構造物の横断面図。

【図６】従来のめっきを施したスルーホール加工品を示
す横断面図。

【図７】従来のクリームハンダを注入したスルーホール
加工品を示す横断面図。

【符号の説明】

１ 表面金属薄板 ２ 裏面金属薄板 ３ 絶縁性薄板 ４ スルーホール ５ スルーホール内壁 ６ 導通用金属薄板（圧入材） ７ 圧入用治具 ８ 圧入用治具先端部 ９ 圧入用治具逃げ部 １０ 圧入用治具凸部 １１ めっき層 １２ 金属薄板２ １３ 金属薄板３ １４ めっき層 １５ 粘性導電性物質 ｔ 金属層の厚さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁層の表裏面に設けた電気回路パターン
   層間の電気的接続を、層間を貫通するスルーホールを介
   して行うスルーホール付電気回路構造物において、上記
   スルーホールの形状がテーパ状で、このテーパ状スルー
   ホール内壁に上記電気回路パターン層間の電気的接続を
   行うための導通用金属薄板が圧着されていることを特徴
   とするスルーホール付電気回路構造物。
2. 【請求項２】絶縁層の表裏面に電気回路パターン層を設
   けた電気回路構造物に、表面側または裏面側もしくは表
   裏面両方から微小ドリル加工及びプレス加工、あるいは
   エッチング加工もしくはそれらの加工を組み合わせて、
   層間を貫通するスルーホールをテーパ状に形成し、その
   テーパ状スルーホール内に導通用金属薄板を圧入してス
   ルーホール内壁に密着させ、導通用金属薄板の密着度を
   さらに上げるために導通用金属薄板の上からめっきを付
   着するか、又はスルーホール内に粘性物質を注入して、
   表裏面の電気回路パターン層間の電気的接続を行うよう
   にしたことを特徴とするスルーホール付電気回路構造物
   の製造方法。