JP5380243B2

JP5380243B2 - 電子部品搭載用基板の製造方法及び電子部品搭載用基板

Info

Publication number: JP5380243B2
Application number: JP2009241823A
Authority: JP
Inventors: ベジ佐々木
Original assignee: Freesia Macross Corp
Current assignee: Freesia Macross Corp
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-10-20
Also published as: JP2011091112A

Description

本発明は、絶縁基板の両面に設けた導体層相互を導電部材によって接続する電子部品搭載用基板の製造方法及び電子部品搭載用基板に関する。

絶縁基板の両面に銅箔による導体層を設け、この絶縁基板に設けた貫通孔に放熱部材を圧入することによって両面の導体層相互を接続し、もって放熱特性を改善させるようにした電子部品搭載用基板が知られている（下記特許文献１）。

特許第３１７４３９３号公報

しかしながら、上記した従来の電子部品搭載用基板では、１本のピン状の放熱部材を、両面に導体層を設けた絶縁基板の貫通孔に圧入しているだけなので、放熱部材と貫通孔との間に隙間が発生しやすく相互間の密着性が充分とは言えず、改善が望まれている。

そこで、本発明は、放熱部材を兼ねる導電部材と貫通孔との間の密着性を高めて信頼性を向上させることを目的としている。

本発明は、基板貫通孔を備える絶縁基板の両面に導体層をそれぞれ配置するとともに、前記基板貫通孔に対応して該基板貫通孔よりも小さい貫通孔を備える一方の前記導体層の表面に充填用導体層を配置し、前記一方の導体層の貫通孔に対応する位置の前記充填用導体層の表面に、前記貫通孔の内径よりも大きくかつ前記基板貫通孔の内径よりも小さい直径の加熱部材を押し当てることで、前記貫通孔周辺の一方の導体層及び充填用導体層を溶融させ、この溶融した前記充填用導体層の溶融物を前記一方の導体層の貫通孔から流下させるとともに、前記溶融した前記一方の導体層の溶融物を流下させて、これら流下物を前記基板貫通孔に充填し、前記一方の導体層の貫通孔に対応する部位及びその周囲を、前記加熱部材の加熱により溶融した前記充填用導体層の溶融物及び前記加熱部材の加熱により溶融した前記一方の導体層の溶融物で充填し、これら充填した溶融物を固化させた後、前記充填用導体層を前記一方の導体層から離脱させることを特徴とする。

本発明によれば、一方の導体層及びその上部に配置した充填用導体層を、加熱部材を用いて溶融させることで絶縁基板の基板貫通孔に溶融物を充填し、この充填して固化させた導電部により導体層相互を接続するようにしたので、導電部による基板貫通孔に対する密着性が高まるとともに、溶融物である導電部が各導体層に一体化して各導体層相互間での導電性及び放熱性が向上し、電子部品搭載用基板として信頼性を高めることができる。

本発明の一実施形態を示す電子部品搭載用基板の製造工程図で、（ａ）は４つの部材相互の配置状態、（ｂ）は（ａ）の４つの部材を位置決めしつつ重ね合わせた状態、（ｃ）は（ｂ）の重ね合わせた状態で加熱した超硬ドリルを最上部の充填用銅板に接近させている状態である。図１に続く電子部品搭載用基板の製造工程図で、（ａ）は加熱した超硬ドリルを充填用銅板に接触させて該充填用銅板及び一方の銅板を溶融させている状態、（ｂ）は（ａ）の溶融物が固化して充填用銅板を離脱させ、基板貫通孔内の導電部により銅板相互を接続した状態、（ｃ）は、（ｂ）の工程の後に、スルーホールとなる孔明け加工を実施して銅板表面に金属メッキ層を形成し、所定の後工程を経て完成したプリント配線板に電子部品を実装した状態である。図１の充填用銅板に代えて充填用銅片を使用する場合の図１（ｃ）に対応する断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、絶縁層となる絶縁基板１と、その上下両側に位置する導体層となる銅板３，５と、上部の銅板３のさらに上部に位置する充填用導体層となる充填用銅板７とを用意する。絶縁基板１は、例えばガラス繊維からなる基材に接着剤に相当する熱硬化性樹脂である例えばエポキシ樹脂を上下方面に含浸させた半硬化状態のプリプレグである。すなわち、本絶縁基板１は、接着剤をあらかじめ設けていることになる。

上記した絶縁基板１には基板貫通孔１ａを形成し、上部の銅板３には、基板貫通孔１ａと同心状でかつ基板貫通孔１ａよりも小径の貫通孔としての銅板貫通孔３ａを形成してある。

次に、図１（ｂ）に示すように、上記した４つの部材を、図１（ａ）の配置状態、すなわち、最下部から順に、銅板５，絶縁基板１，銅板３，充填用銅板７となるようこれらを水平状態で重ね合わせる。このとき、基板貫通孔１ａと銅板貫通孔３ａとは中心がほぼ一致しており、この状態で図示しない加工設備に位置決めピンなどを用いて位置決め固定する。

そして、この状態で、図１（ｃ）に示すように、先端を平坦とした加熱部材としての超硬ドリル９を、その中心軸線を基板貫通孔１ａ及び銅板貫通孔３ａの中心に合わせた状態で、回転させながら最上部の充填用銅板７に押し付ける。なお、このとき超硬ドリル９の先端（刃先）を１５００℃程度に加熱し、回転速度は、溶融した銅が飛散らない程度の、例えば２０〜８０ｒｐｍ程度とする。

これにより、図２（ａ）に示すように、まず銅板貫通孔３ａ周辺の充填用銅板７が孔明け加工されつつ溶融し、その溶融物の一部が銅板３の銅板貫通孔３ａから流下して絶縁基板１の基板貫通孔１ａに充填され充填物７ｂとなる。この際、銅板３の一部も溶融して自身の銅板貫通孔３ａから流下して基板貫通孔１ａに充填される。このとき、絶縁基板１も加熱されることから、基板貫通孔１ａが当初の形状（円形）に対し内側に突出するなどして変形する。

その後、超硬ドリル９を、その先端面が銅板３の下面にほぼ達する位置もしくはその直前付近まで下降させることで、絶縁基板１の基板貫通孔１ａに対応する部分周辺の銅板３及び充填用銅板７が溶融し、超硬ドリル９の周囲の銅板３及び充填用銅板７が溶融状態となる。

そしてこの状態で、超硬ドリル９を後退（上昇）させると、図２（ｂ）に示すように、基板貫通孔１ａには、充填用銅板７及び銅板３の溶融物が充填された状態になるとともに、銅板３の銅板貫通孔３ａ周囲の基板貫通孔１ａに対応する部位には、銅板３の溶融物とその上部の充填用銅板７の溶融物が充填された状態になる。その後時間経過によって、これらの溶融物が固化して導電部１１及び銅板固化部１３となり、導電部１１はその下部の銅板５に一体化するとともに、その上部の銅板固化部１３と一体化し、さらにこの銅板固化部１３はその周囲の銅板３とも一体化する。

なお、加熱して使用する超硬ドリル９は、剥離剤をコーティングしたものを使用し、これにより銅板３及び充填用銅板７の溶融物の固着を防いでいる。また、図２（ｂ）における銅板固化部１３の表面は、研磨仕上げして平滑化している。

その後、絶縁基板１とその両側の各銅板３，５との３つの部材を、図示しない加圧プレスによって加熱しつつ加圧することで、プリプレグである絶縁基板１中のあらかじめ設けてある接着剤を溶融させて絶縁基板１と各銅板３，５とを圧着して接合し積層体を形成する。

続いて、この積層体に対し、図示しないスルーホールとなる所定の孔明け加工を実施してから、図２（ｃ）に示すように、図２（ａ）の絶縁基板１の両側における各銅板３，５の表面に銅などによる金属メッキ層１５，１７をそれぞれ形成するとともに、スルーホールの内面にも同様にして金属メッキ層を形成する。そして、上記金属メッキ層１５，１７に対してエッチング処理によって所要の回路パターンを形成した上で、所要の電子部品１９を実装する。

上記のように溶融物が固化して形成された導電部１１は、前記した所要の回路パターンによって、電子部品１９が実装される金属メッキ層１５及び銅板３から銅板５及び金属メッキ層１７に向けて電流を流す導電部材として機能すると同時に、電子部品１９から発生する熱を金属メッキ層１５及び銅板３から銅板５及び金属メッキ層１７に伝達して放熱する放熱部材としても機能する。

このように、本実施形態によれば、絶縁基板１の基板貫通孔１ａに対応する部位の銅板３及び充填用銅板７を溶融させて、該溶融物を基板貫通孔１ａ内に充填させて導電部１１を形成するようにしたので、導電部１１によって基板貫通孔１ａに対する密着性が高まり、耐振動性が向上して経時劣化にも有効となる。これと同時に、上下の銅板３，５が、銅板３及び充填用銅板７の溶融物を固化させた導電部１１と銅板固化部１３とによって一体化しているので、銅板３，５相互間での導電性及び放熱性が向上する。

以上によって、本実施形態の電子部品搭載用基板の信頼性を高めることができる。

なお、本実施形態では、加熱部材として超硬ドリル９を用いているが、単に円柱形状のピン状の部材を用いてもよい。超硬ドリル９を用いることで孔明け作用も発生するので、銅板３及び充填用銅板７をより容易に短時間に溶融させることができ、作業性が向上する。一方、加熱部材としてピン状の部材を用いることで、安価な工具で済み、製造コストを抑えることができる。ピン状の部材の場合には、回転させてもよく、回転させずに単に押付けるだけでもよい。

また、上記した基板貫通孔１ａ及び銅板貫通孔３ａは円形としているが、円形に限らず、四角形や多角形でもよい。

また、図３に示すように、銅板３の銅板貫通孔３ａに対応する位置の表面上に、図１に示した充填用銅板７に代わる充填用銅片７Ａを配置してもよい。

１絶縁基板
１ａ基板貫通孔
３，５銅板（導体層）
３ａ銅板貫通孔
７充填用銅板（充填用導体層）
９超硬ドリル（加熱部材）

Claims

基板貫通孔を備える絶縁基板の両面に導体層をそれぞれ配置するとともに、前記基板貫通孔に対応して該基板貫通孔よりも小さい貫通孔を備える一方の前記導体層の表面に充填用導体層を配置し、前記一方の導体層の貫通孔に対応する位置の前記充填用導体層の表面に、前記貫通孔の内径よりも大きくかつ前記基板貫通孔の内径よりも小さい直径の加熱部材を押し当てることで、前記貫通孔周辺の一方の導体層及び充填用導体層を溶融させ、この溶融した前記充填用導体層の溶融物を前記一方の導体層の貫通孔から流下させるとともに、前記溶融した前記一方の導体層の溶融物を流下させて、これら流下物を前記基板貫通孔に充填し、前記一方の導体層の貫通孔に対応する部位及びその周囲を、前記加熱部材の加熱により溶融した前記充填用導体層の溶融物及び前記加熱部材の加熱により溶融した前記一方の導体層の溶融物で充填し、これら充填した溶融物を固化させた後、前記充填用導体層を前記一方の導体層から離脱させることを特徴とする電子部品搭載用基板の製造方法。
前記加熱部材を先端が平坦となるドリルとし、このドリルを回転させつつ前記一方の導体層の貫通孔に対応する位置の前記充填用導体層の表面に押し当てることを特徴とする請求項１に記載の電子部品搭載用基板の製造方法。
絶縁基板の両面に導体層をそれぞれ設け、この各導体層相互を前記絶縁基板の基板貫通孔に設けた導電部によって電気的に接続する電子部品搭載用基板であって、前記導電部は、一方の前記導体層の上部に配置した充填用導体層に対する加熱部材の加熱により溶融させた溶融物及び、前記絶縁基板の上部に位置する前記一方の導体層に対する加熱部材の加熱により溶融させた溶融物が充填され、この充填された部位に対応する前記一方の導体層は、該一方の導体層に対する前記加熱部材の加熱により溶融させた溶融物及び、前記充填用導体層に対する前記加熱部材の加熱により溶融させた溶融物が充填され、これら充填された溶融物が固化していることを特徴とする電子部品搭載用基板。