WO2023037824A1

WO2023037824A1 - 電子制御装置の配線基板およびその製造方法

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Publication number: WO2023037824A1
Application number: PCT/JP2022/030839
Authority: WO
Inventors: 孝則関口; 貴之出口
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2022-08-15
Publication date: 2023-03-16
Also published as: CN117898030A; JPWO2023037824A1

Abstract

配線基板（１）を構成する多層基板（２）の表層に電子部品（４）が搭載されており、表層の信号配線（３）が電子部品（４）に電気的に接続されている。検査プローブ接触用の導体パッド（１１）は、ビア（１３）と、その内側の開口部に充填されたはんだ（１４）と、から構成される。ビア（１３）は、レーザー加工したテーパ状の孔の内周面に金属メッキが施されており、表層の信号配線（３）と内層の信号配線（３Ａ）とを層間で接続する。はんだ（１４）は、はんだ材料を充填し、加熱して溶融させることでビア（１３）の開口部に充填される。冷却固化する際に周縁部が先に固化しようとするので、周縁部に比較して中央部が凹んだ形状となる。これにより検査プローブ（２１）が確実に接触する。

Description

電子制御装置の配線基板およびその製造方法

　この発明は、電子制御装置の配線基板に関し、特に、検査プローブ接触用の導体パッドを備えた配線基板に関する。

　所望の回路を有する多層基板の形成や部品の実装工程を経て製造される配線基板は、完成後に、ＩＣＴ（インサーキットテスタ）等の検査装置を用いて個々に検査される。そのため、一般に、検査の際に検査プローブの先端を接触させるためのランド部つまりチェックランドが回路の一部に形成されている。

　特許文献１には、内周に導電パターンを有するブラインドホールの内側に樹脂を充填した上で、基板表面にブラインドホールを覆うようにチェックランドを形成し、かつブラインドホールの導電パターンを内層の回路パターンに接続した配線基板が開示されている。

　しかしながら、上記の構成では、ブラインドホールを樹脂で埋めた上で、その上にチェックランドを形成するという特殊な工程が必要であり、工程が複雑化するとともに製造コストが高くなる欠点がある。

　また、銅箔等からなるチェックランドが露出し、ここに検査プローブが直接に接触する構成であるため、チェックランドが腐食したり、検査プローブとの接触で表面に傷が付いたりしやすい。

特開２０００－１３３９５０号公報

　この発明に係る電子制御装置の配線基板は、その一つの態様において、多層基板上に実装された電子部品と、この電子部品と電気的に接続される表層もしくは内層における信号配線と、上記信号配線に対し設けられ、かつ上記多層基板の表面に露出した検査プローブ接触用の導体パッドと、を備え、
　上記導体パッドは、上記多層基板に該多層基板の積層方向に沿って設けられ、かつ上記信号配線に接続されたビアと、このビアの開口部に充填されたはんだと、を備える。

　また、この発明に係る電子制御装置の配線基板の製造方法は、
　信号配線を備えた多層基板を形成し、
　この多層基板の表層もしくは内層の信号配線に電気的に接続するように該多層基板の積層方向に沿ったビアを形成し、
　このビアの開口部にはんだ材料に配置し、
　このはんだ材料を加熱し、かつ冷却する。

　この発明によれば、検査プローブがはんだ表面に接触するため、検査プローブとの接触による摩耗や導体パッドの腐食の問題がない。またビアにはんだを充填すればよいので、製造工程も簡単となる。

一実施例の配線基板の平面図。図１のＡ－Ａ線に沿った断面図。はんだの形状と検査プローブとの関係を示した説明図。内層の信号配線の途中に導体パッドを設けた第２実施例を示す断面図。信号配線および導体パッドを対称に配置した第３実施例を示す平面図。

　以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

　図１は、この発明の一実施例となる配線基板１の一部を示した平面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。配線基板１は、複数の絶縁材層２ａが金属箔層とともに積層されてなる多層基板２を用いた多層印刷配線基板であって、表層および内層にそれぞれ位置する金属箔層に、エッチング等の技術を用いて所定の回路パターンが形成されている。図１には、表層に形成されたいくつかの信号配線３が示されている。また図１および図２に示すように、多層基板２の上に、電子部品４が実装されており、これらの電子部品４に信号配線３が接続されている。電子部品４は、図２に示すように、信号配線３とともに金属箔層の一部として形成された矩形のランド部５に、例えばリフローはんだ付け等によるはんだ６を介してはんだ付けされている。

　図１に示すように、信号配線３の各々に対して、検査プローブ接触用の導体パッド１１が設けられている。導体パッド１１は、配線基板１の平面視（表面に直交する方向から見た図）においては円形をなしている。

　導体パッド１１は、図２に示すように、信号配線３とともに金属箔層の一部として形成された円形のランド部１２の中心において多層基板２の積層方向に沿って設けられたビア１３と、このビア１３の開口部に充填されたはんだ１４と、から構成されている。ビア１３は、例えばレーザーを用いて孔加工を行い、洗浄した後に孔の内周面に金属メッキ（例えば銅メッキ）を施したものであり、この実施例では、１層目の絶縁材層２ａのみを貫通した先端封止のいわゆるブラインドビアとして構成されている。またレーザーにより孔加工を行うことにより、配線基板１の表面（電子部品４が実装されている側の面）側が相対的に大径となったテーパ状の孔となっている。孔の内周面に設けられるメッキ層１５は、多層基板２表面のランド部１２に連続しており、両者間で電気的接続がなされている。また、図２に示すように、１層目の絶縁材層２ａの下面に沿う内層の金属箔層に信号配線３Ａが形成されており、この内層の信号配線３Ａの端部がビア１３の先端部におけるメッキ層１５に接続されている。なお、表層の円形のランド部１２は、中心に孔加工がなされることで、実質的に円環状となっている。

　はんだ１４は、メッキ層１５が設けられたテーパ状のビア１３の配線基板１の表面側の開口部に充填されている。すなわち、図２に示すように、カップ状をなすビア１３の内側の開口部の全体にはんだ１４が充填されているとともに、ビア１３の開口周縁さらにはランド部１２の一部をはんだ１４が覆っている。このはんだ１４は、ビア１３となる孔に上述の金属メッキを施した後に、例えばペースト状をなすはんだ材料をビア１３の開口部に充填し、適当な加熱手段により加熱してはんだ材料を溶融し、かつ冷却して固化させたものである。

　ここで、溶融したはんだ材料が冷却して固化する際には、メッキ層１５に接している外周部が先に温度低下し、中心部が遅れて固化しようとする。そして、溶融したはんだ材料が温度低下するに伴い、その体積が収縮する。そのため、最終的に固化した状態では、はんだ１４は、図２に示すように、周縁部に比較して中央部が凹んだ形状となる。平面視において円形をなすはんだ１４の周縁部は、前述したようにランド部１２の表面に重なっており、従って、ランド部１２の表面位置よりも高い位置にある。はんだ１４の中央部は、これよりも相対的に低い位置となるように凹んでいる。

　図３は、導体パッド１１におけるはんだ１４の形状と検査プローブ２１との関係を示した説明図であり、ＩＣＴ（インサーキットテスタ）等の検査装置を用いた検査工程において、先端が鋭利な針状となった検査プローブ２１が導体パッド１１に配線基板１の垂直方向（積層方向）に突き当てられ、検査のための電気的な接続がなされる。このとき、検査プローブ２１の先端ははんだ１４の凹んだ中央部に接触する。そのため、安定した接触状態が得られるとともに、多少の位置の誤差があったとしてもはんだ１４の中央部に案内され、検査プローブ２１が導体パッド１１から外れて他の信号配線３等を傷付けてしまうようなことがない。

　また検査プローブ２１は、ビア１３のメッキ層１５やランド部１２に直接に接触せず、これらを覆うはんだ１４に接触するので、メッキ層１５やランド部１２の損傷や摩耗が生じない。またメッキ層１５やランド部１２が外部に露出しないことで、その酸化や腐食等が抑制される。

　また、この実施例では、導体パッド１１となるビア１３は、表層の信号配線３と内層の信号配線３Ａとを層間で接続する一般的なビアとしての機能を備えている。つまり、層間の接続用のビア１３が導体パッド１１を兼ねた構成となっており、配線基板１上で導体パッド１１が余分な面積を占有することがない。従って、配線基板１における部品実装密度を高める上で有利となる。

　また、上記実施例の導体パッド１１は、いわゆるスタブ配線の形となっていないため、スタブ配線の形成による共振やインピーダンス不整合といった不具合を伴うことがない。

　次に、図４は、第２実施例の配線基板１の断面図を示している。この第２実施例においては、表層の信号配線３Ｂと信号配線３Ｃとが、内層の信号配線３Ｄを介して互いに接続されている。信号配線３Ｂの端部と信号配線３Ｄの一端部とが層間接続用のビア１３Ａによって互いに接続されており、信号配線３Ｄの他端部と信号配線３Ｃの端部とが層間接続用のビア１３Ｂによって互いに接続されている。これにより、信号配線３Ｂ，３Ｄ，３Ｃが１本の連続した信号配線を構成している。ビア１３Ａ，１３Ｂは、はんだ１４を具備しない点を除き、導体パッド１１となるビア１３と同様の構成である。すなわち、レーザー等により加工された孔の内周面にメッキ処理がなされている。

　内層を通る信号配線３Ｄの中間部に、検査プローブ接触用の導体パッド１１が設けられている。導体パッド１１自体は、前述した実施例のものと同様であり、多層基板２の積層方向に沿って設けられたビア１３と、このビア１３の開口部に充填されたはんだ１４と、から構成されている。はんだ１４は、中央部が凹んだ形状をなす。但し、この導体パッド１１は、表層においては信号配線が接続されていない。つまり、配線基板１の表面においては、表層にある信号配線３Ｂ，３Ｃ等から導体パッド１１が独立している。

　このような構成においては、検査対象となる信号配線が導体パッド１１周囲に露出していないため、検査プローブ２１が誤って信号配線に接触することによる断線が確実に防止される。

　次に、図５は、差動信号用の一対の信号配線３Ｅ，３Ｆの一端部にそれぞれ導体パッド１１を設けた第３実施例を示している。この実施例では、一対の信号配線３Ｅ，３Ｆが互いに対称をなすように配置され、かつ両者間の間隔ｄが各部で一定となるように平行に設けられている。そして、導体パッド１１を備えた端部においても同じ間隔ｄが保たれるように、互いに外側に偏った形に円形のランド部１２および導体パッド１１が配置されている。導体パッド１１自体の構成は、前述した実施例のものと基本的に変わりがない。

　以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば上記実施例では導体パッド１１となるビア１３が非貫通のブラインドビアの形となっているが、多層基板２全体を孔が貫通した形に構成することもできる。また多層基板２の層数や材質等は任意である。

Claims

　多層基板上に実装された電子部品と、
　この電子部品と電気的に接続される表層もしくは内層における信号配線と、
　上記信号配線に対し設けられ、かつ上記多層基板の表面に露出した検査プローブ接触用の導体パッドと、
　を備え、
　上記導体パッドは、
　上記多層基板に該多層基板の積層方向に沿って設けられ、かつ上記信号配線に接続されたビアと、
　このビアの開口部に充填されたはんだと、
　を備えてなる、電子制御装置の配線基板。
　上記開口部に充填された上記はんだは、周縁部に比較して中央部が凹んだ形状をなしている、請求項１に記載の電子制御装置の配線基板。
　上記ビアは、上記多層基板の内層に設けられた信号配線に接続されており、上記多層基板の表面では他の信号配線から独立している、請求項１または２に記載の電子制御装置の配線基板。
　上記ビアは、上記多層基板の表層にある信号配線と内層にある信号配線とを当該多層基板の積層方向に接続している、請求項１または２に記載の電子制御装置の配線基板。
　上記ビアは、ブラインドビアである、請求項１に記載の電子制御装置の配線基板。
　上記ビアは、はんだが充填される開口部側が相対的に大径となったテーパ状をなしている、請求項１に記載の電子制御装置の配線基板。
　信号配線を備えた多層基板を形成し、
　この多層基板の表層もしくは内層の信号配線に電気的に接続するように該多層基板の積層方向に沿ったビアを形成し、
　このビアの開口部にはんだ材料に配置し、
　このはんだ材料を加熱し、かつ冷却する、
　電子制御装置の配線基板の製造方法。