JPH08316600A - 両面回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】両面に形成された回路パターン間の電気的な接
続を行うために設けられたスルーホール用貫通孔の上に
部品を表面実装することが可能で、しかも、上記回路パ
ターン間の電気的接続の信頼性に優れ、且つ製造が容易
な両面回路基板を提供する。 【構成】両面に回路パターン２、２’が形成された絶縁
基板１において、該回路パターン間の電気的な接続が必
要な箇所に該絶縁基板を貫通するスルーホール用貫通孔
５が設けられ、上記スルーホール用貫通孔５には、該ス
ルーホール用貫通孔を閉塞し、該回路パターン表面より
突出せず且つ少なくとも一部で該スルーホール用貫通孔
の縁より内側に陥没した面を構成するように導電性物質
４が充填され、該回路パターンと該スルーホール用貫通
孔に充填された導電物質物質の表面とを共通するメッキ
層３で接続してなる両面回路基板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な両面回路基板に
関する。詳しくは、両面に形成された回路パターン間の
電気的な接続を行うために設けられたスルーホール用貫
通孔の上に部品を表面実装することが可能で、しかも、
上記回路パターン間の電気的接続の信頼性に優れ、且つ
製造が容易な両面回路基板である。

【０００２】

【従来の技術】従来、両面回路基板の表裏に形成された
回路パターン間の電気的な接続は、（１）図３に示すよ
うに、スルーホール用貫通孔５の内面にメッキ層３を形
成することにより回路パターン２、２’間の電気的接続
を行う手段、（２）図４に示すように、スルーホール用
貫通孔５内に導電性物質４を充填することにより回路パ
ターン２、２’間の電気的接続を行う手段が一般に知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
接続手段において、スルーホール用貫通孔上部或いは近
傍に表面実装部品を搭載しようとした場合、上記（１）
の構造を有する両面回路基板は、導通スルーホール内に
貫通孔を有するため、部品固定時に半田が該貫通孔を通
じて反対面に拡散するため部品接続に必要な半田量が維
持できないばかりでなく、反対面の回路パターンの短絡
を招くといった問題を有し、安定な部品実装は行えな
い。

【０００４】また、（２）の構造を有する両面回路基板
は、スルーホール用貫通孔が閉塞されているため、上記
の問題は生じないが、かかる接続手段において、電気的
に安定な導通を得るためには回路パターンの導通スルー
ホールの周縁までも導電性物質が被覆するように該導電
性物質を充填する必要がある。そのため、導電性物質を
充填した状態ではスルーホール用貫通孔で該導電性物質
の突出部が形成される。

【０００５】かかる突出部は、部品固定時に表面実装部
品の安定した固定を阻害するだけでなく、部品接続に必
要な半田クリーム印刷時の半田量の制御を困難にする結
果、安定した部品実装を行うことが困難であるという問
題を有する。

【０００６】また、該突出部は、ビルドアップ法におけ
る多層化時に、安定的な絶縁層を得ることを妨げるだけ
でなく、表層部のメッキ層に凹凸を生じるため、パター
ンを精度よく形成することが困難である。

【０００７】従って、これらの導通スルーホールを有す
る両面回路基板の表面実装部品の実装においては、導通
スルーホールの部分を避けて、部品実装する必要があ
り、導通スルーホール数の多い回路基板では、実装密度
並びに配線密度が著しく低下すると云った不具合が生じ
る。

【０００８】上記問題に対して、本願出願人は、上記
（２）の手段において、スルーホール用貫通孔に回路パ
ターンと同一平面となるように導電性物質を充填した
後、メッキを施した両面回路基板（以下、改良両面基板
ともいう）を提案した（特開平５−６７８７４号）。上
記回路基板は、上記の（１）及び（２）における問題点
を全て解消することが可能であるが、該スルーホール用
貫通孔の穴径が大きいものや、該スルーホール用貫通孔
の多いものにおいて、該スルーホール用貫通孔に充填す
る導電性物質を多量に必要とするだけでなく、導電性物
質の充填後に基板表面より突出した導電性物質の量も多
くなり、該突出した導電性物質を除去して平滑面を得る
ために除去される導電性物質の量も以外に多くなること
が判明した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決すべく鋭意研究を行った結果、該スルーホール用貫
通孔内の導電性物質の充填量を、該スルーホール用貫通
孔を閉塞するが、スルーホール用貫通孔の縁より内側で
陥没した面を形成する程度の量に止めることによって、
前記（１）及び（２）の問題を解消しながら、上記の改
良両面基板において多量に使用する導電性物質の量を少
量に抑えることができると共に、該スルーホール用貫通
孔の縁より陥没した面とメッキ層との接触面積が広くな
ることにより、形成される導通スルーホールと回路パタ
ーンとの電気的接続の信頼性が著しく向上することを見
い出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】以下、添付図面に従って本発明を更に詳細
に説明するが、本発明はこれらの添付図面に限定される
ものではない。

【００１１】図１は、本発明の両面回路基板の特徴的な
構造を示す部分断面図である。

【００１２】即ち、本発明は、両面に回路パターン２、
２’が形成された絶縁基板１において、該回路パターン
間の電気的な接続が必要な箇所に該絶縁基板を貫通する
スルーホール用貫通孔５が設けられ、上記スルーホール
用貫通孔５には、該スルーホール用貫通孔を閉塞し、該
回路パターン表面より突出せず且つ少なくとも一部で該
スルーホール用貫通孔の縁より内側に陥没した面を構成
するように導電性物質４が充填され、該回路パターンと
該スルーホール用貫通孔に充填された導電物質物質の表
面とを共通するメッキ層３で接続してなる両面回路基板
である。

【００１３】本発明において使用する絶縁基板１は、回
路基板に使用される公知の材質、構造を有するものが特
に制限されず使用される。上記絶縁基板の代表的なもの
を例示すれば、紙基材−フェノール樹脂積層基板、紙基
材材−エポキシ樹脂積層樹脂基板、紙基材−ポリエステ
ル樹脂積層基板、ガラス基材−エポキシ樹脂積層基板、
紙基材−テフロン樹脂積層基板、ガラス基材−ポリイミ
ド樹脂積層基板、ガラス基材−ＢＴ（ビスマス−トリア
ジン）レジン樹脂積層基板、コンポジット樹脂基板等の
合成樹脂基板、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の
フレキシブル基板、セラミックス基板等が挙げられる。

【００１４】また、上記絶縁基板は両面に回路パターン
を有する。該回路パターン２、２’は、導電性を有する
もので形成されたものであれば特に制限されない。代表
的な材質を例示すれば、銅、ニッケル、アルミニウム等
の金属材料が挙げられる。該回路パターンの厚みについ
ても特に制限されないが、電気的信頼性や形成の容易さ
から、一般には５〜７０μｍが好ましい。

【００１５】本発明における、回路パターン形成方法
は、特に限定されず公知の方法によって実施することが
できる。一般には、絶縁基板の両面のほぼ全面にわたっ
て上記材質よりなる導電層を形成した後、該導電層をエ
ッチングレジストよりエッチングレジストパターンを形
成し、エッチングを行う方法が採用される。ここで、導
電層を形成した絶縁基板は、前記絶縁基板に銅箔を積層
した市販の銅張り積層板を入手して使用しても良いし、
該絶縁基板に任意の厚みの銅箔を積層して使用しても良
い。また、上記銅箔に代えて、後記のスルーホール用貫
通孔に充填した導電性物質の表面を覆うメッキ層によっ
て導電層を形成することも可能である。この場合、後記
のスルーホール用貫通孔の形成及び導電性物質の充填
は、導電層が形成されていない絶縁基板に対して予め行
うことが必要である。

【００１６】また、エッチングパターンの形成に用いら
れるエッチングレジストとしては、ドライフィルム、レ
ジストインク等が制限無く使用され、パターンのファイ
ン度によって種類を適宜選択すれば良い。

【００１７】上記両面に回路パターンを有する絶縁基板
１には、スルーホール用貫通孔が設けられる。該スルー
ホール用貫通孔の形状は特に限定されないが、通常、加
工性の容易さから円形が一般的である。また該スルーホ
ール用貫通孔の大きさについては、特に限定されない
が、円形である場合には通常直径０．３〜２．０ｍｍで
ある。また該貫通孔の形成方法は、通常ドリリングによ
る方法、パンチングによる方法等、公知の方法が特に制
限されず採用できる。

【００１８】本発明において、上記スルーホール用貫通
孔には導電性物質が充填される。該導電性物質は、充填
後に導電性を有するものであれば特に制限されないが、
特に好ましいものとしては、充填時に適度な流動性を有
し、充填後に熱あるいは光エネルギーによって硬化した
後、導電性を呈する、硬化性導電ペーストによって形成
されたものが挙げられる。

【００１９】該硬化性導電ペーストとしては、金、銀、
銅、ニッケル、鉛、カーボン等の導電粉末を２０〜６０
体積％含有するエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の架橋
性の熱硬化性樹脂を、必要により有機溶剤と共に混合し
てペースト状とした公知の銀ペースト、銅ペーストに代
表される硬化性導電ペーストが一般に使用される。

【００２０】また、上記硬化性導電ペーストは、硬化後
に良好な電気的接続を得るために、硬化後の電気抵抗
が、１×１０^-2Ω・ｃｍ以下となるように、導電性粉末
等の導電材料の選択及び各成分の使用量を調節すること
が好ましい。

【００２１】上記導電物質のスルーホール用貫通孔への
充填状態は、以下の３つの特徴を有する。

【００２２】即ち、（１）スルーホール用貫通孔を閉塞
し、（２）回路パターン表面より実質的に突出せず、
（３）スルーホール用貫通孔の縁より内側で陥没した面
を構成するように充填する。

【００２３】図１の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）にかかる
充填状態の代表的な態様を示す。

【００２４】上記のように、導電性物質のスルーホール
用貫通孔内への充填状態はスルーホール用貫通孔が導電
性物質により閉塞されることにより、スルーホール用貫
通孔を通して部品固定時に半田が反対面に拡散すること
がないため、部品接続に必要な半田量が確実に維持され
る。

【００２５】また、導電性物質の端面が回路パターン表
面より実質上突出してないため、部品固定時に基板表面
に部品が安定した状態で固定され、且つ半田クリーム印
刷時に部品接続に必要な半田量の制御が容易である。

【００２６】さらに、導電性物質の端面がスルーホール
用貫通孔の縁より内側で陥没した面を構成するように充
填することにより、導電性物質とメッキ層との接触面積
を増やすことができ、導電性物質とメッキ層間の密着強
度を上げることができる。また、製造方法においても、
使用する導電性物質の量及び回路パターンと同一面を形
成するように突出した導電性物質を除去する際の除去量
を低減することができ、効率的に両面回路基板を製造す
ることが可能となる。

【００２７】従って、本発明の両面回路基板は、スルー
ホール上部或いは近傍に表面実装部品を搭載接続する場
合においても、安定な部品実装が行え且つ導電性物質と
メッキ層間の電気的接続の信頼性が優れるという特性を
有する。

【００２８】また、上記導電性物質がスルーホール用貫
通孔の縁より内側に陥没した面を構成するように充填す
る際、該陥没した面の形状は、特に限定されないが、メ
ッキ層の形成の容易さから、基板表面の直径ｄに対して
深さＤが５倍（Ｄ／ｄ＝５）以下となるように充填する
ことが好ましい。

【００２９】また、更に好ましくは、安定なメッキ層厚
を容易に得るためおよびスルーホール上のソルダーレジ
スト印刷時の容易さより、基板表面の直径ｄに対して深
さＤが０．２〜１倍（Ｄ／ｄ＝０．２〜１）となること
が好ましい。

【００３０】上記陥没した面の形成は、前記硬化性導電
ペーストを使用する場合、スルーホール用貫通孔への該
硬化性導電ペーストの収縮特性を勘案しながら充填量を
調節することによって行うことが可能である。

【００３１】本発明においてスルーホール用貫通孔への
導電性物質の充填方法は、特に制限されず、一般的な方
法が採用される。具体的に例示すれば、スクリーン印刷
法あるいはピン挿入法により充填することができる。

【００３２】上記導電性物質は、導電性物質を構成する
硬化性導電ペーストが導電性を呈する硬化方法であれば
特に制限されない。一般的には熱あるいは光エネルギー
によるものであり、具体的には、熱風硬化炉、遠赤外線
硬化炉、紫外線硬化炉、電子線硬化炉等、公知の方法が
特に制限されず採用できる。

【００３３】本発明において、導電性物質の硬化後、基
板表面から突出した導電性物質は、基板表面を平滑にす
るために除去される。該除去方法については、特に制限
されず、物理的な除去方法や化学的な除去方法等の公知
の方法が特に制限されず採用される。具体的には、バフ
研磨、ベルト研磨等が上げられる。また、スルーホール
用貫通孔に前記硬化性導電ペーストを充填時に、その表
面を基板表面と同一面を構成するように予め除去した後
硬化せしめることにより、上記研削を実質的に行うこと
なく、回路パターン表面より突出せず、且つ陥没した面
を有する導電性物質を形成することが可能である。

【００３４】本発明においては、導電性物質をスルーホ
ール用貫通孔内全てに満たす必要がないので、スルーホ
ール用貫通孔内全てに満たすものと比較して、基板表面
から突出する導電性物質は少ない。よって、上記導電性
物質の突出部分を除去することが容易であるとともに除
去する導電性物質の量を少なくすることができる。スル
ーホール用貫通孔の穴径の大きいものや、スルーホール
用貫通孔の数が多い基板においては、上記傾向は顕著と
なる。

【００３５】尚、前記回路パターン２、２’間の所望の
箇所にスルーホール用貫通孔５を形成する操作、該スル
ーホール用貫通孔５に導電性物質を充填する操作は、前
記導電層に回路パターンを形成前に行っても良いし、回
路パターンを形成後に行っても良い。

【００３６】本発明において、前記したようにスルーホ
ール用貫通孔に充填された導電性物質と回路パターンと
は共通するメッキ層によって接続されることにより、信
頼性良く電気的接続が成される。該メッキ層の材質は公
知の導電性金属であれば特に制限されないが、一般には
前記導電層の材質として使用される銅等の導電性金属と
同じ材質を選択することが好ましい。

【００３７】また、上記メッキ層の形成方法は最終的に
得られた両面回路基板が、共通するメッキ層によって回
路パターンと導電性物質の表面とが接続された状態とな
る態様であれば特に限定されない。一般には、前記の導
電層の形成と導電性物質の被覆とを該メッキ層によって
行い、その後該導電層をエッチングすることにより回路
パターンを形成し、共通するメッキ層によって回路パタ
ーンと導電性物質の表面とが接続された状態とする態
様、導電層と導電性物質との被覆をメッキ層によって行
い、その後該導電層をエッチングすることにより回路パ
ターンを形成し、共通するメッキ層によって回路パター
ンと導電性物質の表面とが接続された状態とする態様、
回路パターンと導電性物質の表面にメッキ層を選択的に
形成することにより、共通するメッキ層によって回路パ
ターンと導電性物質の表面とが接続された状態とする態
様が挙げられる。

【００３８】上記メッキ層の形成に採用されるメッキ方
法としては、一般には、化学（無電解）メッキ法、電気
メッキ法等が挙げられる。また、メッキ層の厚さは、メ
ッキによるスルーホールの信頼性が向上し、且つメッキ
層の厚みむらが生じない程度の厚みが好ましい。一般に
は、厚みむら防止の観点より、５０μｍ以下、また、ス
ルーホールの信頼性の向上を考慮すると、５μｍ以上が
好ましい。特に好ましくは、５〜３５μｍである。

【００３９】通常、上記メッキ層を該導電性物質上に形
成する場合、メッキ層と導電性物質との接触部分の密着
強度が問題となるが、本発明においては、導電性物質の
端面がスルーホール用貫通孔の縁より内側で陥没した面
を構成しているため、導電性物質の端面が基板表面と同
一面を形成するものより、導電性物質とメッキ層の接触
面積を増やすことができ、導電性物質とメッキ層間の密
着強度を上げることができ、電気的接続の信頼性を一層
向上することが可能である。

【００４０】本発明の両面回路基板において、他の態様
は特に限定されず、公知の構造が制限なく採用される。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明により理解されるように、本
発明の両面回路基板は、導通スルーホール上および近傍
に部品の表面実装が可能で、しかも、メッキ層と導電性
物質との密着性に優れているために電気的信頼性が強く
且つ製造方法にあっては、使用する導電性物質の無駄が
少なく、効率的で、製造が容易な両面回路基板である。

【００４２】

【実施例】本発明を更に具体的に説明するため、以下に
実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。

【００４３】実施例１ 以下の図２に示す方法によって、両面回路基板を作成し
た。

【００４４】（ａ）両面に厚さ１８μｍの導電層８を有
する絶縁基板１として、厚さ１．６ｍｍのガラス基材エ
ポキシ樹脂銅張り積層板を使用して、 （ｂ）直径０．８ｍｍのスルーホール用貫通孔５をドリ
リング加工により設け、導電層８、スルーホール用貫通
孔５の表面をバフ研磨、超音波洗浄、高圧洗浄の順に洗
浄した。

【００４５】（ｃ）該スルーホール用貫通孔５に導電性
物質４として、粘度５０ポイズの市販の熱硬化性銀ペー
スト（徳力化研（株）社製ＰＳ−６５２）を用い、スク
リーン印刷により充填し、該銀ペーストを熱風硬化炉で
８０℃４時間、１５０℃２時間の条件で乾燥硬化した。
このときの、導電性物質４の充填状態は、図２に示すよ
うに該貫通孔５の縁付近は導電層８の面より突出してお
り、該スルーホール用貫通孔５中心部付近では陥没して
いる状態であった。

【００４６】（ｄ）次に、６００番のバフを使用して、
硬化した銀ペーストの導電性物質４の導電層より突出し
た部分を研削した。該導電性物質表面の陥没状態は、前
記Ｄ／ｄで０．５であった。

【００４７】（ｅ）更に、該導電層および導電性物質４
の陥没した面に、共通の連続した無電解銅メッキ及び電
気メッキを順次施し、厚み１５μｍのメッキ層３を形成
した。

【００４８】（ｆ）該メッキ層表面にエッチングレジス
トとしてドライフィルム６（ハーキュレス（株）社製
「アクアマーＣＦ」１．５ｍｉｌ）をラミネートし、露
光、現像してエッチングレジストを形成した。

【００４９】（ｇ）その後、塩化第二銅エッチング液で
エッチングを行い、エッチングレジストを剥離すること
によって回路パターン２を形成し、回路基板表面にソル
ダーレジスト７として、タムラ製作所製「熱硬化型ソル
ダーレジストＳＲ−３１−ＳＥ」をスクリーン印刷法に
より形成し、熱風硬化炉で１２０℃、１０分間の条件で
硬化した。

【００５０】上記方法により得られた両面回路基板のス
ルーホールの抵抗値は、該スルーホールの両面で接続す
る配線パターン間の抵抗を測定したものであり、６４穴
の測定を行い、平均で８．２ｍΩ、標準偏差が１．７０
ｍΩであった。また、２０℃−１５秒←→２６０℃−５
秒の繰り返し衝撃試験を１００回行った後のスルーホー
ル抵抗値の変化率の平均値は５％であり、ほとんど変化
がなかった。

【００５１】更に、表面実装部品の実装接続は良好に行
われた。

【００５２】比較例１ 実施例１における（ａ）、（ｂ）を実施した後、（ｃ）
から（ｅ）を実施することなく、導電層およびスルーホ
ール用貫通孔へ、無電解メッキ、電解メッキを順次施
し、導通スルーホールおよび厚み１５μｍのメッキ層を
形成した後、（ｆ）から（ｇ）まで実施し、両面回路基
板を作成した。

【００５３】上記方法で、作成した両面回路基板におい
て、導通スルーホール上部あるいは近傍への表面実装部
品の実装接続は、部品固定時に半田が導通スルーホール
内の貫通孔内へ流入し、部品接続に必要な半田量が維持
できず、良好に行うことはできなかった。

【００５４】比較例２ 実施例１における（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を実施し
た。

【００５５】その後実施例１における（ｄ）、（ｅ）を
実施せず、（ｆ）から（ｇ）まで実施し、両面回路基板
を作成した。

【００５６】上記方法で、作成した両面回路基板におい
て、導通スルーホール上部或いは近傍への表面実装部品
の実装接続は、基板表面より突出した導電性物質によっ
て表面実装部品が安定せず良好に行うことは出来なかっ
た。

【図面の簡単な説明】

図１ 本発明の両面回路基板の代表的な態様を示す断面
図 図２ 本発明の両面回路基板の代表的な製造工程図 図３ 従来の両面回路基板の一態様を示す断面図 図４ 従来の両面回路基板の一態様を示す断面図

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 回路パターン ３ メッキ層 ４ 導電性物質 ５ スルーホール用貫通孔 ６ ドライフィルム ７ ソルダーレジスト ８ 導電層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両面に回路パターンが形成された絶縁基
   板において、該回路パターン間の電気的な接続が必要な
   箇所に該絶縁基板を貫通するスルーホール用貫通孔が設
   けられ、上記スルーホール用貫通孔には、該スルーホー
   ル用貫通孔を閉塞し、該回路パターン表面より突出せず
   且つ少なくとも一部で該スルーホール用貫通孔の縁より
   内側で陥没した面を構成するように導電性物質が充填さ
   れ、該回路パターンと該スルーホール用貫通孔に充填さ
   れた導電性物質の表面とを共通するメッキ層で接続して
   なる両面回路基板。