WO2000005933A1 - Carte a circuit imprime et procede de fabrication correspondant - Google Patents

Description

明細書

プリント配線板及びその製造方法

技術分野 ― 本発明はプリント配線板及びその製造方法に関し、 詳しくは密着強度に優れた 導体パターンを有するプリント配線板及びその製造方法に関する。 背景技術

従来のプリント配線板 9を図 5 (A) に示す。 プリント配線板 9は絶縁性の基 板 2と、 基板 2上に設けられた複数の導体パターン 9 3と、 これらを被覆する絶 縁性の保護膜 9 4とよりなる。 導体パターン 9 3は配線及び外部端子として使用 される。 導体パターン 9 3の底面 9 3 1は基板 2の表面と密着している。 底面 9 3 1の幅 aは導体パターン 3の上面 9 3 2の幅 bと等しい。 すなわち、 導体パタ ーン 9 3の断面は長方形である。 導体パターン 9 3の側面 9 3 5は保護膜 9 4に よって完全に被覆されている。 導体パターン 9 3は基板 2上に保護膜 9 4を形成 した後に形成される。

しかしながら、 従来の導体パターン 9 3の断面は、 底面 9 3 1の幅 aが上面 9 3 2の幅 bと等しい長方形であるので、 導体パターン 9 3と基板 2との密着部分 の面積は比較的小さい。 そのため、 基板 2と導体パターン 9 3との密着強度は比 較的低い。 それ故、 図 5 ( B ) に示すように、 熱応力等の外力がプリント配線板 9に加わった場合に、 導体パターン 9 3が基板 2の表面から剥離するおそれがあ つた。

これを解決するため、 図 6 ( A) に示すように、 導体パターン 9 3の断面形状 を、 その底面 9 3 1の幅 aが上面 9 3 2の幅 bよりも大きい台形に形成すること が考えられる。 しかし、 この場合には、 導体パターン 9 3の形成時に、 導体パタ ーン 9 3の形成素材が、 導体パターン 9 3に対応した形状を有する保護膜 9 4を 押し上げてしまう。 そのため、 図 6 ( B ) に示すように、 保護膜 9 4力 基板 2 の表面から剥離するおそれがあった。 また、 図 6 ( C ) に示すように、 導体バタ ーン 9 3の形成時に、 保護膜 9 4の底面と基板 2の表面との間に導体パターン 9 3の一部分 9 3 9がもぐり込み、 もぐり込んだ部分 9 3 9が隣の導体パターン 9 3と短絡するおそれもある。 ― さらに、 従来のプリント配線板 9では、 図 7 (A) に示すように、 導体パター ン 9 3の側面 9 3 5が保護膜 9 4によって完全に被覆されている。 そのため、 導 体パターン 9 3上に、 例えば接続端子用のメツキ 9 5及び半田ボール 9 6を接合 させる場合には、 半田ボール 9 6は導体パターン 9 3の側面 9 3 5に引っ掛から ない。 それ故、 矢印で示すような横向きの力が半田ボール 9 6に作用すると、 半 田ボール 9 6は導体パターン 9 3から剥離することがある。

これを解決するため、 図 7 ( B ) に示すように、 導体パターン 9 3の側面 9 3 5と保護膜 9 4との間に、 半田ボール 9 6が侵入できるように、 導体パターン 9 3の側面 9 3 5を完全に露出させることが考えられる。 し力 し、 この場合には、 半田ボール 9 6は機械的強度の比較的低い基板 2に接触する。 半田ボールの表面 張力のために、 半田ボール 9 6と基板 2との接触部分の面積は非常に小さい。 そ のため、 半田ボール 9 6に矢印で示すような横向きの力が作用すると、 その力が 基板 2の前記接触部分に集中的に作用する。 その結果、 基板 2に亀裂 9 9が生じ 、 基板 2が破壊されるおそれがある。 発明の開示

本発明の目的は基板と導体パターンとの密着が強くかつ基板の損傷を防止でき るプリント配線板及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、 本発明の第 1の態様では、 プリント配線板は、 基板と、 基板上に形成された導体パターンと、 基板と導体パターンとを被覆する 保護膜とを備える。 導体パターンは、 基板に接触する底面、 底面の反対側の上面 、 及び一対の側面を有する。 各側面は保護膜によって覆われた下部側面と、 保護 膜から露出した上部側面とからなる。 底面の幅は上面の幅よりも大きい。

導体パターンの底面の幅が上面の幅よりも大きく、 下部側面が保護膜に被覆さ れ、 かつ上部側面は保護膜から露出していることが好ましい。

本発明の第 1の態様のプリント配線板では、 導体パターンの底面の幅は上面の 幅よりも大きく、 基板に密着する部分の面積が比較的大きい。 従って、 断面長方 形の導体パターンに比べて、 基板への導体パターンの密着強度は向上する。 それ 故、 基板の表面からの導体パターンの剥離は防止される。

また、 導体パターンの上部の側面は保護膜から露出している。 そのため、 導体 パターンに例えば半田ボールを接合させる際に、 半田ボールは導体パターンの上 部側面に侵入する。 それ故、 接合後の半田ボールに横方向の力が作用しても、 半 田ボールは上部側面に引っ掛かる部分を有するので、 導体パターンからの半田ボ ールの剥離は防止される。

さらに、 導体パターンの下部の側面は保護膜によって被覆されている。 従って 、 例えば半田ボールは基板に接触することなく、 基板よりも機械的強度の高い導 体パターンに接触する。 それ故、 接合後の半田ボールに横方向の力が作用しても 、 その力は導体パターンに作用し、 基板には作用しないので、 基板に亀裂等の損 傷が生じることは防止される。

導体パターンの上面及び上部側面はメツキで被覆されていることが好ましい。 この場合には、 半田ボールは導体パターンへに対して容易に接合される。

半田ボールは導体パターンの上部側面において導体パターンに接触しているこ とが好ましい。 この場合には、 接合された半田ボールに対して横方向の力が作用 しても、 半田ボールは導体パターンの側面に接触しているので、 導体パターンか らの半田ボールの剥離は防止される。

本発明の第 2の態様では、 プリント配線板の製造方法が提供される。 その製造 方法は、 導体を有する基板に対してエツチングすることにより導体パターンを形 成する工程と、 導体パターン上及び基板上に保護膜を塗布する工程と、 保護膜の 一部を除去する工程とを含む。 エッチング工程では、 導体パターンは基板に接触 する底面の幅がその底面の反対側の上面の幅よりも大きくなるように形成される 。 除去工程では、 導体パターンの上部が露出される。 導体パターンは保護膜の形成前に形成される。 従って、 導体パターンの形成時 に保護膜は存在しないので、 導体パターンが保護膜を押し上げることがない。 そ れ故、 基板の表面からの保護膜の剥離は防止される。 また、 保護膜の底面と基板 の表面との間に、 導体パターンの一部がもぐり込むこともない。 その結果、 隣り 合う導体パターン同士の短絡は防止される。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1実施形態におけるプリント配線板を示す断面図。

図 2 ( A) から 2 ( E ) は第 1実施形態におけるプリント配線板の製造工程を 示す図。

図 3は第 2実施形態のプリント配線板を示す断面図。

図 4 (A) から 4 ( E ) は図 3のプリント配線板の製造工程を示す図。

図 5 ( A) は第 1の従来例のプリント配線板を示す断面図。

図 5 ( B ) は図 5 (A) のプリント配線板から導体パターンが剥離した状態を 示す図。

図 6 (A) は第 2の従来例のプリント配線板を示す断面図。

図 6 ( B ) は図 6 (A) のプリント配線板からソルダーレジストが剥離した状 態を示す図。

図 6 ( C ) は図 6 (A) のプリント配線板において導体パターンが短絡した状 態を示す図。

図 7 (A) は第 3の従来例のプリント配線板から半田ボールが剥離した状態を 示す図。

図 7 ( B ) は第 4の従来例のプリント配線板において、 基板が亀裂した状態を 示す図。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図 1及び図 2を参照して、 本発明の第 1実施形態にかかるプリント配線 板について説明する。

プリント配線板 1は絶縁性の基板 2、 基板 2上に形成された導体パターン 3、 及び基板 2と導体パターン 3とを被覆する絶縁性の保護膜すなわちソルダーレジ スト 4を備える。 導体パターン 3は紙面に直交する方向に延びている。 図 1に示 すように、 導体パターン 3は上部 3 2及び下部 3 1を備える。 導体パターン 3の 底面 3 1 0は基板 2の表面に密着している。 底面 3 1 0の幅 cは上面 3 2 0の幅 dよりも大きい。 従って、 導体パターン 3の長手方向に直交する断面形状は台形 である。 また、 下部 3 1の側面 3 1 5はソルダーレジス ト 4によって被覆されて いる。 他方、 上部 3 2の側面 3 2 5はソルダーレジス ト 4には被覆されていない 。 下部 3 1の高さ hは、 導体パターンの高さ pの 9 5 %である。 残る導体パター ンの高さ pの 5 %が上部 3 2の高さである。 上部 3 2の上面 3 2 0及び側面 3 2 5は接続端子用のメツキ 5で被覆されている。 さらに、 半田ボール 6はメツキ 5 を介して導体パターン 3に接合されている。 半田ボール 6は上部 3 2の側面 3 2 5に係止されている。

以下、 プリント配線板 1の製造方法を図 2 (A) から図 2 ( E ) を参照して説 明する。 基板 2の素材は好ましくはガラスエポキシである。 プリント配線板 1は 基板 2上に銅箔が予め張り付けられた銅張積層板から製造される。

はじめに、 図 2 (A) では、 銅張積層板にエッチングが施され、 複数の導体パ ターン 3が基板 2上に形成される。 エッチング処理時において、 導体パターン 3 の断面は底面 3 1 0の幅 cが上面 3 2 0の幅 dよりも大きい台形に形成される。 底面 3 1 0の幅 cは 3 0〜2 0 0 μ πι、 上面 3 2 0の幅 dは 1 0〜： L 8 0 i mで あることが好ましい。 第 1実施形態においては、 底面 3 1 0の幅 cは 8 0 μ πιで あり、 上面 3 2 0の幅 dは 7 0 μ mであり、 導体パターン 3の高さ pは 3 5 μ m である。

図 2 ( B ) に示すように、 導体パターン 3及び基板 2の全体を覆うように ダーレジスト 4を塗布する。 このとき、 導体パターン 3の配置に拘わらず、 ダーレジスト 4の高さが略一定となるように、 すなわちその表面 4 1が平坦にな るように、 ソルダーレジス ト 4は塗布される。

ソルダーレジスト 4の表面 4 1に対してレーザを照射し、 図 2 ( C ) に示すよ うに、 導体パターン 3に沿ってソルダーレジス ト 4を除去する。 導体パターン 3 の高さ pの 5 %が露出した段階で、 レーザ照射を停止する。 レーザー照射により 、 上部 3 2すなわち上面 3 2 0及び上部の側面 3 2 5が、 ソルダーレジスト 4の 開口部 4 0から露出される。 このとき、 導体パターン 3の下部 3 1の高さ hは約 3 3 μ mである。

図 2 ( D ) に示すように、 所定の導体パターン 3に対してメツキ処理が行われ る。 メツキ処理では、 接続端子用のメツキ 5により所定の導体パターン 3の上部 3 2が被覆される。 メツキ 5の材料として、 例えば銅、 金またはニッケルのよう な金属が使用できる。

次に、 メツキ 5上に半田を供給して、 その半田を加熱し、 溶融する。 溶融した 半田が固化すると、 図 2 ( E ) に示すように、 半田ボール 6が導体パターン 3の 上部 3 2にメツキ 5を介して接合される。 このとき、 半田ボール 6は上部 3 2の 両側面 3 2 5に引っ掛かる係止部分 6 3を有する。

尚、 メツキ処理において、 メツキ 5の最上部はソルダーレジス ト 4の表面 4 1 よりも高い位置に形成されること力 より好ましい。 この場合、 例えば接続用の 半田ボールや半田ペース トが接合しやすくなる。 また、 プリント配線板 1の電気 的テストを行うにあたって、 そのテストに用いられる端子、 例えばプローブゃ異 方性導電ゴムがメツキ 5に接触しやすくなる。 一方、 メツキ 5の最上部が、 ソル ダーレジスト 4の表面 4 1よりも低い位置に形成される場合には、 接合、 接触が 困難になるおそれがある。

下部 3 1の高さ hは、 導体パターン 3の高さ pの 5 0 %以上で 1 0 0 %未満で あることが好ましい。 この場合には、 下部 3 1の側面 3 1 5はソルダーレジスト 4によって確実に被覆することができる。 なお、 下部 3 1の高さ h力 導体パタ ーン 3の高さ pの 5 0 %未満である場合には、 下部 3 1の側面 3 1 5はソルダー レジスト 4によって確実に被覆されない場合がある。 そのため、 例えば導体バタ ーン 3に接合された半田ボール 6に対して横方向に作用する力が、 下部 3 1の下 方の基板 2に伝わりやすくなり、 基板 2に亀裂等の損傷が生じるおそれがある。 一方、 下部 3 1の高さ hが導体パターン 3の高さ pの 1 0 0 %である場合には、 導体パターン 3の上部 3 2が存在しなくなる。 この場合、 半田ボール 6は導体パ ターン 3に対して十分な強度を持って接合されない。

導体パターン 3の断面形状は、 製造の容易さの点で、 左右対称な等脚台形であ ることが好ましい。

底面幅から上面幅を差し引いた値の半分の値を、 導体パターン 3の高さで除し て得られる値 { ( c — d ) / 2 } / p (以下、 値 Xとする） は、 0 . 1〜2 . 5 の範囲に設定されることが好ましい。 このような範囲になるように導体パターン 3の寸法を設定すると、 下部 3 1の側面 3 1 5とソルダーレジスト 4との接触面 積は大きくなる。 その結果、 ソルダーレジス ト 4によって、 導体パターン 3は基 板 2に向って押さえ付けられる。 値 Xが 0 . 1未満の場合には、 下部 3 1の側面 3 1 5とソルダーレジスト 4との接触面積が小さくなる。 そのため、 導体パター ン 3はソルダーレジスト 4によって基板 2に向って充分に押さえ付けられない場 合がある。 一方、 値 Xが 2 . 5よりも大きい場合には、 導体パターン 3の露出部 分が少なくなり、 導体パターン 3と半導体部品との接続面積が小さくなる。 その 結果、 半導体部品の接続強度が低くなるおそれがある。

第 1実施形態のプリント配線板 1により以下の効果が得られる。

第 1実施形態のプリント配線板 1では、 図 1に示すように、 底面 3 1 0の幅 c は上部 3 2の上面 3 2 0の幅 dよりも大きレ、、 すなわち導体パターン 3の断面は 台形である。 従って、 長方形の断面を有する従来の導体パターン 9 3に比べて、 導体パターン 3は基板 2に対して比較的大きな面積で密着する。 この形状により 、 基板 2への導体パターン 3の密着強度は向上する。 その結果、 導体パターン 3 が基板 2の表面から剥離することは防止される。

導体パターン 3は、 図 2 (A) に示すように、 ソルダ一レジス ト 4の形成前に 形成される。 従って、 従来例のように、 導体パターン 3によりソルダ一レジスト 4が押し上げらることはなレ、。 そのため、 ソルダーレジス ト 4の基板 2の表面か らの剥離は防止される。 また、 ソルダーレジス ト 4の底面と基板 2の表面との間 に導体パターン 3の一部がもぐり込まないので、 隣り合う導体パターン同士の短 絡も防止される。

上部 3 2の側面 3 2 5はソルダーレジスト 4に覆われていないため、 半田ボー ル 6はその側面 3 2 5に接触することができる。 さらに、 この半田ボール 6には 上部 3 2の側面 3 2 5に引っ掛かる係止部分 6 3を有するので、 半田ボール 6に 横方向の力がかかっても、 導体パターン 3からの半田ボール 6の剥離は防止され る。

下部 3 1の側面 3 1 5はソルダーレジス ト 4によって被覆されている。 そのた め、 半田ボール 6は基板 2とは接触せずに、 基板 2よりも機械的強度の高い導体 パターン 3に接触する。 従って、 接合後の半田ボール 6に横方向の力がかかって も、 その力は導体パターン 3に作用し、 基盤 2には作用しない。 このため、 基板 2に亀裂等の損傷が生じることは防止される。

導体パターン 3の断面はほぼ等脚台形であるので、 導体パターン 3は容易に形 成される。

底面 3 1 0の幅 cから上面 3 2 0の幅 dを差し引いた値の半分の値を、 導体パ ターン 3の高さ pで除して得られる値 X = { ( c一 d ) / 2 } 7 は約0 , 1 4 である。 このような寸法の導体パターン 3では、 ソルダーレジス ト 4が下部 3 1 の側面 3 1 5と大きな面積で接触することができる。 従って、 導体パターン 3は ソルダーレジスト 4によって強固に押さえつけられる。 それ故、 基板 2への導体 パターン 3の密着強度はより一層向上する。

なお、 導体パターン 3の側面 3 1 5、 3 2 5は、 第 1実施形態のような平らな 斜面に限定されず、 凹状の曲面であってもよい。

下部 3 1の高さ hは、 導体パターン 3の高さ pの 9 5 %であるので、 下部 3 1 の側面 3 1 5はソルダーレジス ト 4によって確実に被覆される。 それ故、 導体パ ターン 3に接合された半田ボール 6に横方向の力がかかっても、 基板 2の損傷は 確実に防止される。

上部 3 2はメツキ 5で被覆されている。 これにより、 半田ボール 6は導体バタ ーン 3に対して容易に接合される。

以下、 第 2実施形態のプリント配線板について第 1実施形態と異なる点を中心 に説明する。 図 3に示すように、 第 2実施形態では、 ソルダ一レジス ト 4の表面 4 2は導体パターン 3の配置に応じた形状を有している。 第 2実施形態のプリン ト配線板はこの点においてのみ第 1実施形態と異なる。

次に、 第 2実施形態のプリント配線板の製造工程を説明する。

図 4 ( A) に示すように、 銅張積層板にエッチング等を施すことによって、 複 数の導体パターン 3を基板 2上に形成する。 各導体パターン 3の底面 3 1 0の幅 cは上面 3 2 0の幅 dよりも大きい。 従って、 各導体パターン 3の断面は台形で ある。

次いで、 図 4 ( B ) に示すように、 導体パターン 3及び基板 2の表面全体に、 絶縁性を有する保護膜としてのソルダーレジス ト 4を塗布する。 このとき、 ソル ダーレジスト 4はその厚みがほぼ一定となるように塗布されるので、 ソルダーレ ジスト 4の表面 4 2は導体パターン 3の配置に応じた波状となる。

ソルダーレジス ト 4の表面 4 1に対してレーザを照射し、 図 4 ( C ) に示すよう に、 導体パターン 3に沿ってソルダーレジス ト 4を除去する。 導体パターン 3の 高さ pの 5 %が露出した段階で、 レーザ照射を停止する。 これにより、 導体バタ ーン 3の上部 3 2すなわち上面 3 2 0と側面 3 2 5とが、 ソルダーレジスト 4の 開口部 4 0から露出する。 このとき、 導体パターン 3の下部 3 1の高さ hは、 導 体パターン 3の高さ pの 9 5 %である。

図 4 ( D ) に示すように、 所定の導体パターン 3に対してメツキ処理が行われ る。 メツキ処理によって、 接続端子用のメツキ 5が所定の導体パターン 3の上部 3 2を被覆する。

次に、 メツキ 5上に半田を供給して、 その半田を加熱し、 溶融する。 溶融した 半田が固化すると、 図 4 ( E ) に示すように、 半田ボール 6が導体パターン 3の 上部 3 2にメツキ 5を介して接合される。

第 2実施形態においても、 第 1実施形態と同様の効果が得られる。

上述のように、 本発明によれば、 基板への導体パターンの密着強度に優れ、 力 つ基板の損傷を防止できるプリント配線板を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 基板と、

前記基板上に形成された導体パターンと、

前記基板と前記導体パターンとを被覆する保護膜とを含むプリント配線板にお いて、

前記導体パターンは、 前記基板に接触する底面、 前記底面の反対側の上面、 及 びー对の側面を有し、 前記各側面は前記保護膜によつて覆われた下部側面と前記 保護膜から露出した上部側面とからなり、 前記底面の幅は前記上面の幅よりも大 きいプリント配線板。

2 . 前記導体パターンは、 その長手方向に直交する台形の断面を有する請求項 1 に記載のプリント配線板。

3 . 前記一対の側面は凹面である請求項 1に記載のプリント配線板。

4 . 前記導体パターンにおいて、 前記保護膜に被覆された部分の高さは、 その導 体パターンの高さに対して 5 0 %以上でかつ 1 0 0 %未満である請求項 1に記載 のプリント配線板。

5 . 前記上面及び上部側面はメツキで被覆されている請求項 1に記載のプリント 目じ線板。

6 . 前記上部側面において前記導体パターンと接触している半田ボールを更に備 える請求項 5に記載のプリント配線板。

7 . 前記底面の幅から前記上面の幅を引いた値の半分の値を、 前記導体パターン の高さで除することによって得られた値は 0。 1 〜 2 . 5の範囲に設定されてい る請求項 1に記載のプリント配線板。

8 . プリント配線板の製造方法であって、 ― 導体を有する基板をエッチングして導体パタ一ンを形成する工程と、 前記導体 パターンは前記基板に接触する底面の幅がその底面の反対側の上面の幅よりも大 きくなるように形成されることと、

前記導体パターン上及び基板上に絶縁性の保護膜を塗布する工程と、 前記導体パターンの上部を露出させるベく、 前記保護膜の一部を除去する工程 と

を含む製造方法。

9 . 露出された前記導体パターンの上部をメツキする工程と、

メツキされた前記導体パターンの上部に半田ボールを接合する工程と をさらに含む請求項 8に記載の製造方法。