JPS60797B2 - チップ部品を埋設したプリント配線板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリードレスチップ部品を埋設したプリント配線
板に関し、リードレスチップ部品がプリント配線板の貫
通孔に損傷なく容易に挿入され、かつ貫通孔内に完全に
固定されたプリント配線板を提供せんとするものである
。

近年「民生用機器、特にラジオ受信機、録音機、テレビ
ジョン受像機などに用いるプリント配線板に対して、小
形化、高密度化、高精度化などの要求が強まってきてい
る。

これらの要求に対しＬ Ｉ」ードレスチップ部品を絶縁
基板に設けられた貫通孔に埋設し、プリント配線板の面
積を有効に利用する方法が提案されている。その一例を
あげると、円柱状体形抵抗体を絶縁基板の貫通孔に埋設
し、その端子を絶縁基板上に設けられた導体と導電性ペ
イントで接続する方法がある。この方法によれば、一般
に広く使用されている印刷抵抗配線板に比べて抵抗体の
占める面積は約１／１０〜１／２０となる。このような
方法は抵抗器以外にもセラミックコンデンサなどのチッ
プ部品についても適用することができる。しかし、チッ
プ部品をプリント配線板の貫通孔に埋設する方法によれ
ば、第１の欠点として電極両端子に銀ペイントを用いる
関係から、銀移行による信頼性の低下がある。すなわち
、チップ部品を貫通孔に挿入し、その端子部を絶幕琢基
板の両面の回路導体と導電性ペイントで接続する必要性
があり、この導電性ペイントには導電性および信頼性の
関係から銀を主導電機とした、いわゆるシルバーペイン
トを用いるのが普通である。しかしながら、絶縁基板に
設けられた貫通孔とその孔に挿入されたチップ部品との
間隙は、たとえチップ部品を圧入したとしても、それと
孔内壁との間には化学的結合や密着があり得ないため、
なくならない。この貫通孔内壁とチップ部品の外壁とに
生ずる間隙が信頼性の点で重大な欠点となるものである
。すなわち、チップ部品と絶黍毅基板上にある回路導体
を接続するときに銀ペイントが前記間隙に流れ込み、チ
ップ部品の両端を短絡させてしまうことが往々にしてあ
る。もし、短絡が生じることなく接続用被膜が形成でき
たとしても、このプリント配線板を用いた機器の長期使
用に対し、チップ部品の両端の銀がイオン化されて、陰
極側より金属銀が析出成長する、いわゆるマィグレーシ
ョンを起こし、最終的にはチップ部品の端子間が短絡し
て、プリント配線板の信頼性を悪くしていた。第２の欠
点として、この種プリント配線板の製造に関することが
ある。

すなわちプリント配線板に設けられた貫通孔にチップ部
品を精度よく挿入でき、しかも、プリント配線板の貫通
孔内へチップ部品を固定させることが、製造上、必要条
件となる。一般にプリント配線板の貫通孔は生産性の点
でプレス打抜きで形成されることが多いが、高い精度を
必要とされるものや絶縁板の芯材としてガラスクロスを
用いたものなどは、ドリル加工で形成される。これらの
方法を用いて開けられた貫通孔にチップ部品を挿入する
ためには、貫通孔の内径公差とチップ部品の外隆公差を
求めることが必要であり孔径がチップ部品外蓬より大き
な場合には挿入が容易であるけれども」チップ部品を固
定することができず、逆に小さい場合には挿入は氏入と
なり、チップ部品を損傷させるなどの欠点がある。発明
者等は、これらの方法による孔径の公差とチップ部品と
して押出成型によりカーボンレジン系体形抵抗体の外径
寸法公差について測定を行なった結果、プレス打抜きに
よる貫通孔は設定値に対して±４％、ドリル孔の場合は
設定値に対して±２．５％であった。さらに、体形抵抗
体の外径は設定値に対して±３％であった。以上のこと
から、プリント配線板内の貫通孔にチップ部品を挿入し
ても、それぞれの寸法のばらつきで、チップ部品がプリ
ント配線板から脱落するか、あるし、か圧入になるかの
いずれかであることは明らかであり、この種プリント配
線板を製造するにあたり、重大な欠点となっていた。チ
ップ部品は現在知られているものとして、セラミックコ
ンデンサの長方形、円筒状のものやセラミック基板上へ
グレーズ抵抗を付けた長方形のものが知られている。

これらのテッブ部品はセラミックであり、轍‘性や可榛
性などの挿入に必要な条件を具備していないため、プリ
ント基板の貫通孔へ挿入し、固定することは困難である
。本発明は以上のような従来の欠点を解消するものであ
り、プリント配線板に設けられた貫通孔に容易に、損傷
なく挿入し、しかも貫通孔内へチップ部品を確実に固定
した信頼性の高いプリント配線板を提供するものである
。

本発明のプリント配線板は、まず第１にプリント配線板
の貫通孔径がチップ部品の外径よりも大きく、しかも、
それの間隙を発泡機能を有する樹脂組成物で充填し、発
泡させて、チップ部品を配線板に固定することを特徴と
する。第２にプリント配線板に形成した回路導体とチッ
プ部品の電極構成部を導電性ペイントで接続することを
特徴とするものである。第３にテツプ部品はプリント配
線板に貫通孔に挿入され、すなわち配線板の厚み方向に
挿入され、しかもチップ部品は使用するプリント配線板
の厚みとほぼ同一の長さを有することを特徴とするもの
である。次に本発明について詳述すれば、まずチップ部
品としては、角柱、円柱、円筒など形状には特に制約は
ないが、ただその長さはプリント配線板の厚みと同程度
であることが望ましい。そして、回路部品としては、積
層形セラミックコンデンサや円筒形セラミックコンデン
サ、ガラス系コンデンサ、固体タンタルコンデンサなど
が使用できる。また抵抗体としてはグレーズ抵抗体、カ
ーボンレジン系抵抗体、サーメット系抵抗体などの抵抗
体材料を用いた物が使用できるが「使用時に導電性ペイ
ントで回路導体と接続する必要性から、その接続の信頼
性や環境安全性などから体形抵抗体が望ましい。たとえ
ば円柱状のセラミック支持体上に熱分解法による炭素被
膜抵抗体を形成したものや、同じくグレード抵抗体を形
成した抵抗体は抵抗体の断面積が極度に小さく、導電性
ペイントの接触面積が小さいため信頼性の面で不安を残
こす。これに比べて、体形抵抗体はその断面積も大きく
、導電性ペイントとの接触が充分行なわれ、信頼性も良
好である。次に支持体となるプリント配線板は紙基材フ
ェノール積層板、紙基材ェポキシ積層板、紙基材〆ラミ
ン積層板、ガラスクロス基材のフェノール、エポキシ「
メラミンの各積層板が使用できる。またこれら積層板
には片面銅張積層板ｔ両面鋼張積層板を使用する。用途
によっては両面の回路導体をシルバーペイントのごとく
導電性ペイントで形成してもよい。これらの銅張積層は
、あらかじめ必要な回路導体パターンをエッチング法な
どにより形成しておき、次に前記チップ部品を挿入する
ための貫通孔をプレス打抜き、またドリルで開けておく
。この孔径は挿入するチップ部品の大きさよりも大きく
なるようにする。次に本発明の特徴である発泡機能を有
する合成樹脂組成物について詳述する。この樹脂組成物
を用い、貫通孔とチップ部品との間隙を充填することに
よって、次のような効果が得られる。チップ部品をその
外径よりも大きな貫通孔に挿入でき、しかも樹脂組成物
を発泡させることによりチップ部品を孔内に強固に固定
させることができる。プリント配線板に設けられた回路
導体とチップ部品を電気的に接続するための導電性ペイ
ント（この場合は銀を主導体とした導電性ペイント）が
孔とチップ部品の間隙へ流れこまない。プリント配線板
の両面間およびチップ部品の両端が完全に絶縁されてい
るため、接続に銀ペイントを使用しても、銀移行を起こ
さない。発泡樹脂組成物が緩衝膜となり、プリント配線
板とチップ部品の熱膨張率の差を柔らげ、チップ部品の
損傷や接続用導電性ペイント被膜のクラックが防止でき
る。発泡機能を有する樹脂組成物において、まず樹脂と
しては熱硬化性樹脂がよく、ェポキシ樹脂、フェノール
樹脂などの常温で固形の樹脂が特に有効である。しかし
、レゾール型フェノール樹脂やメラミン樹脂のごとく溶
剤を含むワニスでもよい。このように熱硬化樹脂を用い
る理由は、第１に銀移行防止に効果がある。第２に、こ
の種プリント配線板を使用するときのソルダリングに対
して耐熱性ご・良好さためである。熱可塑性樹脂を使用
した場合、ソルダーリング時の熱で充填樹脂が軟化し、
チップが動いてしまって、電気的接続が不安定になるな
どの欠点があるためである。次に発泡機能を持たせる方
法としては、従来からゴムやプラスチックスの発泡に用
いられ、発泡剤を使用すること、機械的蝿洋により起泡
させること、化学反応時に創生するガスを利用すること
、低沸点の揮発性溶剤を混入すること、液化ガスを圧入
することなどの方法があげられる。使用の簡便さや再現
性の点から、発泡剤を加える方法を探った。発泡剤とし
ては樹脂の硬化開始温度付近で分解発泡するものがよく
、しかも単独気泡性のものがよい。たとえば樹脂の硬化
温度が１６０ｑ０のェポキシ樹脂の場合、発泡剤として
はアゾジカルボンアミド、ジニトロソベンタメチレンテ
トラミン、４ー４′オキシビスベンゼンスルホニルヒド
ラジツドなどやこれらの誘導体が有効である。これらの
発泡剤を１種類かまたは２種類以上混合して上記の熱硬
化性樹脂中へ分散させ、塗料化して使用する。この塗料
化された発泡性樹脂組成物はプリント配線板の貫通孔へ
挿入しようとするチップ部品にあらかじめ塗布しておき
、発泡しない程度の温度で乾燥させておく。次に配線板
の貫通孔へ前記チップ部品を挿入後加熱して発泡させる
と同時に樹脂を硬化させ、チップ部品を孔内に固定する
。さらにプリント配線板の両面に設けられた回路導体と
チップ部品の端子部を電気的に接続するため、導電性ペ
イントを用いて、スクリーン印刷法により導体膜を形成
し接続する。以下本発明を実施例により説明する。

図は本発明によるチップ部品を埋設したプリント配線板
の断面構造を示したものである。基板１は一般に市販さ
れている片面銅張積層体で紙基村フェノール樹脂積層板
の厚み１．６柵のものを使用した、この基板はあらかじ
め必要な回路導体をエッチング法により形成する。さら
にポンチ径２．Ｑ肋側ダィ径２．仇舷の金型で必要な箇
所に貫通孔を設ける。このとき貫通孔の孔径は１．９ゆ
であった。次にチップ部品５としてこの実施例ではカー
ボンレジン系体形抵抗体を用いた。この抵抗体は一般に
ソリツド抵抗器と呼ばれるものであって、抵抗体と絶縁
外被を同時に一体に連続押出し成型で作られる。この方
法で押出された棒状抵抗体を約２０肌の長さに切断し、
１００午０で６庇ご、２００℃で６０分の熱処理をして
、抵抗体および絶縁外被のバインダーを完全硬化させる
。このとき棒状抵抗体の直径は１．５側であった。棒状
抵抗体にディッブ法を用いて前記本文記載の発泡樹脂組
成物を被膜厚みが０．１側ぐらいになるように塗布し、
１００午Ｃで１■」間乾燥させる。発泡樹脂組成物の配
合は次に示す通りである。ェポキシ樹脂（シェル石油製
ェピコート＃、１００１）
１０の重量部硬化剤（ＢＦ３一４００）
６重量部発泡剤（アゾジルカルボンアミド、商品名
ビニホールＡＣ９Ｍ、永和化成製） ４重量部溶
剤（セロソルブ関東化学製） １０の重量部以上の
配合物において、まずェポキシ樹脂を溶剤で客解した後
、硬化剤、発泡剤を加え三本ロールミルで５分間混練し
塗料化する。

この塗料化した発泡樹脂組成物を塗布乾燥された抵抗体
はプリント配線板と同一の１．６肋の長さに切断する。
その切断されたチップ抵抗体を、先にプレス打抜きした
貫通孔へ挿入し、２００００で３分間焼付けを行ない、
抵抗体の円周上に付けた発泡樹脂組成物被膜６を発泡と
同時に硬化させる。このとき貫通孔からチップ抵抗体が
脱落しないように平滑な支持板上へプリント配線板を乗
せておく必要がある。次にプリント配線板上に回路導体
２（銅箔）の錆を落すため洗浄、乾燥させる。その後市
販の銀ペイント（徳力化学製 ＰＳ−７５５）でスクリ
ーン印刷によりチップ抵抗体と回路導体を接続するよう
に印刷し１４０００、３び分の焼付けを行ない、電極お
よび接続用導体被膜３を形成する。同じく裏面も電極お
よび接続用導体被膜３′を形成する。次に銀ペイントの
被膜が充分に被覆されるように絶縁層４，４′を形成す
る。以上のようにプリント配線板１の貫通孔に埋設され
たチップ抵抗体５は発泡樹脂６で確実に固定され保持さ
れる。一方、比較例として発泡樹脂６を用いない場合に
ついても同じような手順に従ってチップ抵抗体を埋設し
たプリント配線板を埋設作した。ただし、この場合、貫
通孔の内径が１．既めであり、実施例のごとき１．５側
のチップ抵抗体であると貫通孔から脱落するため直径を
１．９肋となるように押出成型したチップ抵抗体を製作
し、やや圧入になるように押入した。このようにして実
施例により製作した試料と比較のために製作した試料の
銀移行試験を行なった。両者試料の抵抗値をＩＭＯとし
て、両端に１００Ｖ直流電圧を連続通電し、温度４０ｏ
ｏ、湿度９０〜９５％中に放置した。その結果、本発明
による試料は２００脚寺間経過後もなお異状は認められ
なかつたが、比較例による試料は６７畑時間で銀移行の
ため抵抗体両端が短絡した。また、一５５０ＧＣ〜十１
００℃の熱衝撃試験において、本発明による試料は１０
０サイクル後も銀ペイント被膜３，３′にクラツクの発
生はなく、電気的接続に異状がみられなかった。比較例
の試料は１４サイクルで銀ペイント被膜３，３′にクラ
ックが発生し、４３サイクルで断線するものが発生した
。さらに製造工程において、本発明のものは貫通孔とチ
ップ抵抗体の間隙に樹脂が充填されているため、銀ペイ
ント被膜３，３′を印刷形成しても、銀ペイントの流れ
込みがなく、完全なものであった。これに対して、比較
例のものでは間隙に毛管現象により銀ペイントが流れ込
み、両端を短絡させるものが発生した。以上のごとく本
発明によるチップ部品を埋設したプリント配線版板は、
チップ部品の挿入が容易でしかも孔内に固定することが
できるため、製造が容易で歩留向上が図れること、信頼
性の点において特に銀移行防止は完全であること、また
熱衝撃試験においても銀ペイント被膜のクラック発生が
なく電気的接続が完全であるなど、製造上および信頼性
の点で特に効果が大きいこと、さらにはチップ部品を埋
設することにより設計の容易さや、高密度化、多機能化
、づ、型化などを達成できることといった特長を有し、
メーカー側、ユーザー側の要望を満足させるものである
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明において配線板にチップ部品を埋設したとき
の断面図である。 １…配線板、２・・。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プリント配線板に設けられた貫通孔にリードレスチ
   ツプ部品が埋設され、かつ前記貫通孔と前記リードレス
   チツプ部品との間隙に発泡剤を含有する合成樹脂を充填
   発泡させることにより、前記貫通孔内壁に前記リードレ
   スチツプ部品を固着させるとともに、前記リードレスチ
   ツプ部品の端子部と前記プリント配線板の回路導体とを
   導電性ペイントで接続してなることを特徴とするチツプ
   部品を埋設したプリント配線板。 ２ 合成樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のチツプ部品を埋設したプリン
   ト配線板。 ３ リードレスチツプ部品が絶縁外被を有するカーボン
   レジン系抵抗体であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のチツプ部品を埋設したプリント配線板。