JP2017108034A

JP2017108034A - 配線板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2017108034A
Application number: JP2015241764A
Authority: JP
Inventors: 通昌高橋; Michimasa Takahashi; 勝敏北川; Katsutoshi Kitagawa
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2017-06-15
Also published as: US20170171974A1; US9750136B2

Abstract

【課題】試作コストを低減することができる配線基板の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の配線板１０は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１の表裏の一方に積層されている第１導体層１２Ｂと、絶縁基板１１の表裏の他方に積層されている第２導体層１２Ａと、絶縁基板１１に形成されている絶縁貫通孔１１Ｈと、第１導体層１２Ｂから突出し、絶縁貫通孔１１Ｈに嵌合されて第２導体層１２Ａに接続されているメッキポスト１４と、第２導体層１２Ａにおける絶縁貫通孔１１Ｈの延長線上に位置するパッド２６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁基板の表裏の両側に導体層が積層されている配線板及びその製造方法に関する。

従来、この種の配線板として、導体層の電子部品搭載部と接続する金属部材が絶縁基板の貫通孔に収容されているものが知られている。この配線板では、絶縁基板の貫通孔への金属部材の収容に金型が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１８７４７７号公報（段落［００２０］、［００２１］、図２）

上述した従来の配線板においては、例えば、金属部材の大きさが異なるものを数種類試作する際に、その都度金型を作成する必要があり、コストがかかるという問題が考えられる。

本発明に係る配線板は、絶縁性の基板と、前記基板の表裏の一方に積層されている第１導体層と、前記基板の表裏の他方に積層されている第２導体層と、前記基板に形成されている貫通孔と、前記第１導体層から突出し、前記貫通孔に嵌合されている第１メッキポストと、前記第２導体層と前記第１メッキポストとを接続するメッキ接続部と、電子部品が実装されるための電子部品実装部と、を有し、１つの前記電子部品が実装されるための１つの前記電子部品実装部は、前記第１導体層又は前記第２導体層における複数の前記貫通孔の上にそれぞれ位置して前記電子部品と接続される電子部品接続部を複数有し、複数の前記第１メッキポスト及び複数の前記メッキ接続部と接続されている配線板である。

本発明の第１実施形態に係る配線板の側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の使用例を示す側断面図第２実施形態に係る配線板の側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図変形例に係る配線板の側断面図変形例に係る配線板の使用例を示す側断面図

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の配線板１０では、絶縁性部材からなると共に可撓性を有する絶縁基板１１（本発明の「基板」に相当する）の表裏の両面上に、導体層１２，１２が形成されている。導体層１２，１２のうち、絶縁基板１１の表側の面であるＦ面１１Ｆ側の導体層１２が本発明の第２導体層１２Ａに相当し、絶縁基板１１の裏側の面であるＢ面１１Ｂ側の導体層１２が本発明の第１導体層１２Ｂに相当する。

導体層１２は、絶縁基板１１上に設けられている銅箔層１８（本発明の「金属箔層」に相当する）と、銅箔層１８上の銅メッキ層１９（本発明の「金属メッキ層」に相当する）とを有している。表裏の導体層１２，１２上には、カバーレイ２５，２５がそれぞれ積層されている。また、絶縁基板１１のＦ面１１Ｆ側のカバーレイ２５には、複数のパッド用孔２５Ｈが形成され、導体層１２のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分がパッド２６（本発明の「電子部品接続部」に相当する）になっている。なお、絶縁基板１１と導体層１２とは接着シート１１Ｄによって接着されている。以降、単に「絶縁基板１１」というときは、これら接着シート１１Ｄを含めたものを指す。

ここで、本実施形態の配線板１０では、絶縁基板１１に複数の絶縁貫通孔１１Ｈ（本発明の「貫通孔」に相当する）が設けられている。そして、これら絶縁貫通孔１１Ｈには、例えば銅製のメッキポスト１４が隙間なく嵌合されている。メッキポスト１４は、第１導体層１２Ｂの銅箔層１８から突出していて、その先端面は、絶縁貫通孔１１Ｈ内に位置している。また、メッキポスト１４同士の高さには僅かにばらつきがあり、図１における右側のメッキポスト１４は左側のメッキポスト１４よりも僅かに高くなっている。

第２導体層１２Ａには、絶縁基板１１の絶縁貫通孔１１Ｈと重なる第２導体貫通孔１２Ｋ（本発明の「貫通孔」に相当する）が設けられている。そして、絶縁貫通孔１１Ｈ内におけるメッキポスト１４より上方部分及び第２導体貫通孔１２Ｋ内には銅メッキが施されていて、メッキポスト１４に接続するメッキ接続部２０が形成されている。メッキ接続部２０は、第２導体層１２Ａにおける銅メッキ層１９と一体に形成されている。このメッキ接続部２０によって、メッキポスト１４と第２導体層１２Ａとの間が接続されると共に、メッキ接続部２０とメッキポスト１４とによって、表裏の導体層１２，１２同士の間が接続されている。なお、上述したパッド２６は、第２導体貫通孔１２Ｋの上方領域に配され、導体層１２，１２のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分とメッキ接続部２０のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分とから構成されている。メッキ接続部２０のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分の上面は導体層１２のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分の上面よりも低くなっていて、これにより、パッド２６に凹部２６Ａが形成されている。

本実施形態の配線板１０は、以下のようにして製造される。
（１）図２（Ａ）に示すように、支持基板５０の表側の面であるＦ面５０Ｆに、キャリア付き銅箔３３が重ねられる。キャリア付き銅箔３３は、キャリア３４と、第１導体層１２Ｂの銅箔層１８となる銅箔３５と、を重ね、キャリア３４と銅箔３５との外周部同士を接着してなる。キャリア付き銅箔３３は、キャリア３４をＦ面３０Ｆ側に向けて配置される。

（２）図２（Ｂ）に示すように、銅箔３５上にメッキレジスト３７が形成される。

（３）電解メッキ処理が行われ、図３（Ａ）に示すように、銅箔３５のうちメッキレジスト３７から露出している部分に銅メッキが充填される。

（４）メッキレジスト３７が剥離されて、図３（Ｂ）に示すように、銅箔３５上にメッキポスト１４が形成される。なお、各メッキポスト１４の高さにはばらつきが生じる。

（５）ポリイミド樹脂からなる可撓性の絶縁基板１１と、２枚の接着シート１１Ｄ，１１Ｄと、第２導体層１２Ａの銅箔層１８となる銅箔３５とが用意される。絶縁基板１１には、絶縁貫通孔１１Ｈが設けられ、接着シート１１Ｄ，１１Ｄと、銅箔３５とにも、絶縁貫通孔１１Ｈと重なる貫通孔が設けられる。そして、図４に示すように、キャリア付き銅箔３３に対して、キャリア付き銅箔３３側から、接着シート１１Ｄ、絶縁基板１１、接着シート１１Ｄ、銅箔３５の順に重ねられる。

（６）加熱プレス処理が行われ、図５（Ａ）に示すように、支持基板５０、キャリア付き銅箔３３、絶縁基板１１及び銅箔３５が一体化する。これにより、絶縁基板１１の表裏に銅箔３５が貼り合わされると共に、メッキポスト１４が絶縁基板１１の絶縁貫通孔１１Ｈに圧入されて隙間なく嵌合する。

（７）図５（Ｂ）に示すように、支持基板５０とキャリア３４とが剥離される。

（８）無電解メッキ処理が行われ、Ｆ面１１Ｆ側及びＢ面１１Ｂ側の銅箔３５，３５上と、メッキポスト１４の上面、Ｆ面１１Ｆ側の銅箔３５の貫通孔（第２導体貫通孔１２Ｋ）内に図示しない無電解メッキ膜が形成される。

（９）電解メッキ処理が行われ、図６（Ａ）に示すように、無電解メッキ膜（図示せず）上に銅メッキ膜３８（本発明の「金属メッキ膜」に相当する）が形成される。これにより、銅箔３５，３５上に銅メッキが施されると共に、第２導体貫通孔１２Ｋ内に銅メッキが充填される。

（１０）図６（Ｂ）に示すように、銅メッキ膜３８上にエッチングレジスト３９が形成される。

（１１）エッチングが行われ、図７（Ａ）に示すように、銅メッキ膜３８、無電解メッキ膜及び銅箔３５のうちエッチングレジスト３９から露出している部分が除去される。

（１２）エッチングレジスト３９が剥離され、図７（Ｂ）に示すように、残された銅箔３５、無電解メッキ膜及び銅メッキ膜３８から、銅箔層１８と銅メッキ層１９とを有する導体層１２が形成されると共に、第２導体貫通孔１２Ｋ内に充填されている銅メッキにより、Ｆ面１１Ｆ側の第２導体層１２Ａとメッキポスト１４とを接続するメッキ接続部２０が形成される。

（１３）絶縁基板１１の表裏の導体層１２，１２上にカバーレイ２５，２５が積層される。なお、Ｆ面１１Ｆ側のカバーレイ２５には、予めパッド用孔２５Ｈが形成されていて、第２導体層１２Ａ及びメッキ接続部２０のうちパッド用孔２５Ｈから露出している部分がパッド２６となる。以上で図１に示される配線板１０が完成する。

本実施形態の配線板１０の構造及び製造方法に関する説明は以上である。次に配線板１０の使用例と作用効果とを説明する。本実施形態の配線板１０は、例えば、図８に示すように、パッド２６上に半田バンプ２８が形成されて、その上にＬＥＤ８０等が搭載されて半田付けされることで使用される。なお、ＬＥＤ８０と接続されている２つのパッド２６，２６から本発明の電子部品実装部２９が構成されている。

本実施形態の配線板１０では、絶縁基板１１にメッキポスト１４が嵌合され、このメッキポスト１４がメッキ接続部２０を介してＬＥＤ８０に接続されているので、ＬＥＤ８０からの放熱が効率よく行われ、ＬＥＤ８０における不具合の発生が防がれる。また、１つのＬＥＤ８０に対して２つのメッキポスト１４，１４が接続される（即ち、１つの電子部品実装部２９に対して２つのメッキポスト１４，１４が接続されている）ので、ＬＥＤ８０からの放熱がより効率よく行われれる。

ところで、従来の配線板では、放熱用の金属部材の嵌合が金型を用いて行われていたが、従来の配線板では、例えば、金属部材の大きさが異なるものを数種類試作する際に、その都度金型を作成する必要があり、コストがかかるという問題が考えられる。

これに対して、本実施形態の配線板１０では、メッキポスト１４が、銅箔３５上に銅メッキが施されることにより形成され、かつ、その銅箔３５が絶縁基板１１に積層されることで、絶縁基板１１の絶縁貫通孔１１Ｈに嵌合されるので、所望する金属部材に合わせて金型を作成する必要がなく、コストを削減することができる。また、メッキポスト１４が銅箔３５上に形成されるので、複数のメッキポスト１４を一度に形成することができ、それらの絶縁基板１１への嵌合も一度に行うことができる。また、それらメッキポスト１４は、形成されると同時に第１導体層１２Ｂの銅箔層１８となる銅箔３５に位置決めされるため、絶縁貫通孔１１Ｈへの圧入がスムーズとなる。

［第２実施形態］
図９に示される第２実施形態の配線板１０Ｖは、メッキポスト１４が、第１導体層１２Ｂと第２導体層１２Ａとの両方に設けられている点が上記第１実施形態と異なる。以降、第１導体層１２Ｂに設けられているメッキポスト１４を、適宜、第１メッキポスト１４Ｂといい、第２導体層１２Ａに設けられているメッキポスト１４を、適宜、第２メッキポスト１４Ａという。

第１メッキポスト１４Ｂと第２メッキポスト１４Ａとは、絶縁貫通孔１１Ｈ内で互いに突き合わされている。なお、ここでいう「突き合わされる」とは、第１メッキポスト１４Ｂと第２メッキポスト１４Ａとの先端同士が当接している場合だけではなく、先端同士の間に僅かに隙間がある場合も含む。また、配線板１０Ｖには、第１導体層１２Ｂの銅箔層１８、第１メッキポスト１４Ｂ、第２メッキポスト１４Ａ及び第２導体層１２Ａの銅箔層１８を合わせて貫通する連続ポスト貫通孔１５が形成されると共に、この連続ポスト貫通孔１５にメッキが充填されてなる連続メッキ接続ライン２１（本発明の「メッキ接続部」に相当する）が設けられている。なお、連続ポスト貫通孔１５のうち第１メッキポスト１４Ｂを貫通している部分が本発明の「第１孔」に相当する第１ポスト貫通孔１５Ｂに相当し、第２メッキポスト１４Ａを貫通している部分が本発明の「第２孔」に相当する第２ポスト貫通孔１５Ａに相当する。また、連続メッキ接続ライン２１のうち、第１ポスト貫通孔１５Ｂに設けられている部分を、適宜、第１メッキ接続ライン２１Ｂといい、第２ポスト貫通孔１５Ａに設けられている部分を、適宜、第２メッキ接続ライン２１Ａという。この連続メッキ接続ライン２１によって、第１メッキポスト１４Ｂと第２導体層１２Ａとが接続されると共に、第２メッキポスト１４Ａと第１導体層１２Ｂとが接続される。

本実施形態の配線板１０Ｖは、以下のようにして製造される。
（１）支持基板５０の表側の面であるＦ面５０Ｆに、キャリア付き銅箔３３が重ねられたものと、支持基板５０の裏側の面であるＢ面５０Ｂに、キャリア付き銅箔３３が重ねられたものと、が用意される。これらキャリア付き銅箔３３，３３の銅箔３５，３５には、それぞれ、メッキポスト１４，１４が形成される。

（２）絶縁貫通孔１１Ｈが形成されている絶縁基板１１と、絶縁貫通孔１１Ｈに重なる貫通孔が形成されている２枚の接着シート１１Ｄ，１１Ｄと、が用意される。そして、接着シート１１Ｄ、絶縁基板１１、接着シート１１Ｄ、銅箔３５の順に重ねられ、２つのキャリア付き銅箔３３，３３の間に配される。

（３）加熱プレス処理が行われ、図１０（Ａ）に示すように、支持基板５０，５０、キャリア付き銅箔３３，３３及び絶縁基板１１が一体化する。これにより、絶縁基板１１の表裏に銅箔３５，３５が貼り合わされると共に、メッキポスト１４，１４が絶縁基板１１の絶縁貫通孔１１Ｈに圧入されて隙間なく嵌合する。このとき、表裏のメッキポスト１４，１４同士が突き合わされる。

（４）図１０（Ｂ）に示すように、支持基板５０とキャリア３４とが剥離される。

（５）図１１（Ａ）に示すように、ドリル等の工具により、表裏の銅箔３５，３５とメッキポスト１４，１４とを貫通する連続ポスト貫通孔１５が形成される。

（６）無電解メッキ処理が行われ、Ｆ面１１Ｆ側及びＢ面１１Ｂ側の銅箔３５，３５上と、連続ポスト貫通孔１５内とに図示しない無電解メッキ膜が形成される。

（７）電解メッキ処理が行われ、図１１（Ｂ）に示すように、無電解メッキ膜（図示せず）上に銅メッキ膜３８（本発明の「金属メッキ膜」に相当する）が形成される。これにより、銅箔３５，３５上に銅メッキが施されると共に、連続ポスト貫通孔１５内に銅メッキが充填される。

（８）上記第１実施形態における（１０）〜（１３）と同様の処理が行われ、図９に示される配線板１０Ｖが完成する。

本実施形態の配線板１０Ｖの構造及び製造方法に関する説明は以上である。本実施形態の配線板１０Ｖによれば、絶縁貫通孔１１Ｈの延長線上の導体層１２，１２が共に、銅箔層１８と銅メッキ層１９との２層構造となっているため、表裏の導体層１２，１２の平坦性を向上することができる。

また、例えば、支持基板５０の表裏にキャリア付き銅箔３３を張り合わせたものを複数用意して、複数の絶縁基板１１と交互に並べて加熱プレス処理することで、銅箔３５が貼り合わされた絶縁基板１１を一度に複数得ることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、導体層１２が、絶縁基板１１の表裏に１層ずつ形成されていたが、絶縁樹脂層を挟んで複数層ずつ形成されていてもよい。

（２）上記実施形態では、パッド２６上に実装される電子部品がＬＥＤ８０であったが、パワー半導体等であってもよい。

（３）上記第２実施形態では、第１メッキポスト１４Ｂと第２メッキポスト１４Ａとを合わせて貫通する連続ポスト貫通孔１５が形成されていたが、図１２に示すように、第１メッキポスト１４Ｂを貫通する第１ポスト貫通孔１５Ｂと第２メッキポスト１４Ａを貫通する第２ポスト貫通孔１５Ａとをずらして形成する構成であってもよい。このとき、第１メッキ接続ライン２１Ｂ及び第２メッキ接続ライン２１Ａが、本発明の「メッキ接続部」にそれぞれ相当する。

（４）上記実施形態では、配線板１０の裏側にパッド２６が形成されていなかったが、図１３に示すように、裏側にもパッド２６を形成し、例えば、金属板９０と接続する構成であってもよい。この場合、メッキポスト１４の熱が金属板９０に排熱されるため、ＬＥＤ８０の放熱がより効果的に行われる。

（５）配線板１０のパッド２６とＬＥＤ８０とをワイヤボンディングにより接続してもよい。

（６）上記実施形態では、メッキポスト１４が銅製であったが、これに限られるものではなく、例えば、銀製であってもよいし、銅にモリブデンやタングステンを混ぜたものや、アルミニウム等であってもよい。

（７）上記実施形態では、メッキポスト１４の先端面が、絶縁貫通孔１１Ｈ内に位置していたが、絶縁基板１１の上面と面一であってもよい。

１０，１０Ｖ配線板
１１絶縁基板（基板）
１１Ｈ絶縁貫通孔（貫通孔）
１２導体層
１２Ａ第２導体層
１２Ｂ第１導体層
１２Ｋ第２導体貫通孔（貫通孔）
１４メッキポスト
１４Ａ第２メッキポスト
１４Ｂ第１メッキポスト
１５連続ポスト貫通孔
１５Ａ第２ポスト貫通孔（第２孔）
１５Ｂ第１ポスト貫通孔（第１孔）
１８銅箔層（金属箔層）
１９銅メッキ層（金属メッキ層）
２０メッキ接続部
２１連続メッキ接続ライン（メッキ接続部）
２１Ａ第１メッキ接続ライン
２１Ｂ第１メッキ接続ライン
２６パッド（電子部品接続部）
３５銅箔（金属箔）
３８銅メッキ膜（金属メッキ膜）

Claims

絶縁性の基板と、
前記基板の表裏の一方に積層されている第１導体層と、
前記基板の表裏の他方に積層されている第２導体層と、
前記基板に形成されている貫通孔と、
前記第１導体層から突出し、前記貫通孔に嵌合されている第１メッキポストと、
前記第２導体層と前記第１メッキポストとを接続するメッキ接続部と、
電子部品が実装されるための電子部品実装部と、を有し、
１つの前記電子部品が実装されるための１つの前記電子部品実装部は、前記第１導体層又は前記第２導体層における複数の前記貫通孔の上にそれぞれ位置して前記電子部品と接続される電子部品接続部を複数有し、複数の前記第１メッキポスト及び複数の前記メッキ接続部と接続されている配線板。
請求項１に記載の配線板であって、
前記メッキ接続部は、前記第２導体層と前記第１メッキポストの先端とを接続する。
請求項２に記載の配線板であって、
前記第２導体層は、金属箔層と、前記金属箔層上に設けられている金属メッキ層と、を有し、
前記金属メッキ層と前記メッキ接続部とは一体に形成されている。
請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記第１メッキポストの先端面は、前記貫通孔内に位置している。
請求項１に記載の配線板であって、
さらに、前記第２導体層から突出して、前記貫通孔に嵌合され、前記第１メッキポストに突き合わされる第２メッキポストを備える。
請求項５に記載の配線板であって、
前記第２メッキポストには、前記基板の板厚方向で前記第２メッキポストを貫通する第２孔が形成され、
前記メッキ接続部は、前記第２孔内に形成されている。
請求項６に記載の配線板であって、
前記第１メッキポストには、前記第２孔の延長線上で前記第１メッキポストを貫通する第１孔が形成され、
前記メッキ接続部は、前記第１孔内及び前記第２孔内に形成されている。
請求項１乃至７の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記基板は、可撓性を有している。
絶縁性の基板と、前記基板の表裏の一方に積層されている第１導体層と、前記基板の表裏の他方に積層されている第２導体層と、前記基板に形成されている貫通孔に収容されて前記第１導体層と接続している第１メッキポストと、前記第２導体層と前記第１メッキポストとを接続するメッキ接続部と、を有する配線板の製造方法であって、
前記貫通孔を有する前記基板と、前記第１メッキポストが突出している金属箔を用意することと、
前記金属箔を、前記基板の表裏の一方に積層して、前記第１メッキポストを前記貫通孔に嵌合して収容することと、
前記金属箔を使用して前記第１導体層を形成することと、を含む。
請求項９に記載の配線板の製造方法であって、
前記基板の表裏の他方に金属箔を積層して、その金属箔を使用して前記第２導体層を形成することと、
前記第２導体層用の前記金属箔に、前記基板の前記貫通孔に重なる貫通孔を形成することと、
前記基板の前記貫通孔内及び前記第２導体層用の前記金属箔の前記貫通孔内にメッキを行うことで前記メッキ接続部を形成することと、
前記メッキ接続部により、前記第２導体層と前記第１メッキポストの先端とを接続することと、を行う。
請求項１０に記載の配線板の製造方法であって、
前記メッキ接続部の形成と共に、前記第２導体層用の前記金属箔に金属メッキ膜を積層することと、
記第２導体層用の前記金属箔と前記金属メッキ膜とをエッチングすることにより前記第２導体層を形成することと、を行う。
請求項９乃至１１の何れか１の請求項に記載の配線板の製造方法であって、
前記第１メッキポストの先端面を、前記貫通孔内に位置させる。
請求項９に記載の配線板の製造方法であって、
さらに、第２メッキポストが突出している金属箔を用意することと、
その金属箔を、前記基板の表裏の他方に積層して、前記第２メッキポストを前記貫通孔に嵌合させ、かつ、前記第１メッキポストに突き合わせることと、
その金属箔を使用して前記第２導体層を形成することと、を含む。
請求項１３に記載の配線板の製造方法であって、
前記基板の板厚方向で前記第２メッキポストを貫通する第２孔を形成することと、
前記第２孔内にメッキを充填することで前記メッキ接続部を形成することと、を行う。
請求項１４に記載の配線板の製造方法であって、
前記第２孔の延長線上で前記第１メッキポストを貫通する第１孔を形成することと、
前記第１孔内及び前記第２孔内にメッキを充填することで前記メッキ接続部を形成することと、を行う。
請求項９乃至１５の何れか１の請求項に記載の配線板の製造方法であって、
前記基板を、可撓性部材により構成する。
請求項９乃至１６の何れか１の請求項に記載の配線板の製造方法であって、
前記第１導体層又は前記第２導体層における複数の前記貫通孔の上に、電子部品と接続するための電子部品接続部をそれぞれ形成し、
複数の前記電子部品接続部から１つの電子部品が実装される１つの電子部品実装部を構成し、１つの前記電子部品実装部を複数の前記第１メッキポスト及び複数の前記メッキ接続部と接続する。