JP5118238B2

JP5118238B2 - 耐食性と歩留まりを向上させたプリント基板

Info

Publication number: JP5118238B2
Application number: JP2011142338A
Authority: JP
Inventors: 雄一大河内
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2031-06-27
Also published as: DE102012105488A1; JP2013008932A; CN102858086A; US8853561B2; US20120325531A1

Description

本発明は、耐食性と歩留まりを向上させたプリント基板に関する。

電子部品の小型化により、プリント基板上の配線パターン幅も微細化が進み、基板製造時のパターン形成の難易度が上がって歩留まりが低下する問題や、フィールド使用環境で腐食や電食により断線が発生しやすくなる問題がある。特に、工作機械が使用されるような工場環境では切削液がミスト化し、そのミストがプリント基板表面に付着して部品端子からの配線引き出し部が腐食や電食により断線する問題がある。
そこで、耐食性や防湿性に優れるポリウレタン樹脂等をプリント基板に絶縁コーティングする技術がある（特許文献１を参照）。他の技術として、表面実装部品用のパッド内にブラインドビアホール（ＢＶＨ）を配置して配線引き出し部を内層導体層に形成する技術がある（特許文献２を参照）。さらに、他の技術として、パッド外周をソルダレジストで被って配線引き出し部の露出をなくす技術がある（特許文献３を参照）。

特開平１０−３２１１１５号公報特開２００１−３５８４４５号公報特開２００１−３３２８５１号公報

特許文献１に開示される技術では、プリント基板とコネクタなどの電子部品を電気的に接続するため、絶縁コーティングは部品実装後に行う必要がある。このため、コネクタなどの電子部品にコーティング材が付着してしまい接触不良を起こす問題がある。
特許文献２に開示される技術では、電子部品装着用の全てのパッドにブラインドビアホール（ＢＶＨ）を付加すると、ブラインドビアホール（ＢＶＨ）が接続する内層導体層に配線が集中し、全ての配線を接続するのが困難になる。特許文献３に開示される技術では、パッド側面部がはんだ付けされないため、はんだ付け強度の低下という問題がある。

図８は、パッド５０の端５３がソルダレジスト５１の開口端５２から離れている構造（符号５５の部位を参照）の表面実装部品用パッド（通常パッド）を説明する図である。パッド５０とはんだボール端子３１とは上面と側面とではんだ付けされるため、はんだ付け強度が高いが、配線引き出し部５４はソルダレジスト５１で覆われていないため、腐食や電食による断線が発生する可能性が高い。なお、符号５６は絶縁樹脂層である。
また、図９は、ソルダレジスト６１の開口端６２がパッド６０の端よりパッド中心方向に延び、ソルダレジスト６１がパッド６０の周辺部に覆いかぶさる構造の表面実装部品用パッド（オーバーレジストパッド）を説明する図である。配線引き出し部６３はソルダレジスト６１で被覆されている。オーバーレジストパッド６０の構成は、腐食や電食による断線の可能性は図８の通常パッドに比べて低いものの、はんだボール端子３１がオーバーレジストパッド６０の上面とのみはんだ付けされるため、図８の通常パッドの構成に比較して、はんだ付け強度が低い。なお、符号６４は絶縁樹脂層である。符号６５はソルダレジスト６１がパッドの周辺端部を被覆している部位を示している。

そこで本発明は、従来技術の上記問題点に鑑み、部品実装後のコーティングなしにプリント基板の耐食性を向上し、同時に歩留まりを向上させることを目的とする。

本願の請求項１に係る発明は、複数枚の銅張積層板と複数枚のプリプレグを用い、銅張積層板とプリプレグを交互に積層し、最外位置には前記プリプレグの外側に表層導体層を配置し、一括積層プレスしたプリント基板であって、前記プリント基板の表面に実装される表面実装部品用のパッドを有し、前記パッドからの配線引き出し部の全てを、前記表層導体層と直下の銅張積層板を接続するブラインドビアホールを通じて該銅張積層板の内層導体層に接続すると共に、少なくとも表層導体層に最も近い銅張積層板の表裏の導体層を接続するインナービアホールを設け、該インナービアホールには導電膜を形成し、前記表面実装部品の端子と前記パッドとは、該パッドの上面と側面とではんだ付けされることを特徴とするプリント基板である。
請求項２に係る発明は、複数枚の銅張積層板と複数枚のプリプレグを用い、銅張積層板とプリプレグを交互に積層し、最外位置には前記プリプレグの外側に表層導体層を配置し、一括積層プレスしたプリント基板であって、前記プリント基板の表面に実装される表面実装部品用のパッドと、前記パッドを２つ以上含むと共に、該パッドの最小幅以上のパターン幅で接続または塗り潰されたベタパターンを有し、前記ベタパターンに包含されるパッドの外周をソルダレジストで被った構造とし、前記ベタパターンに包含されない個々独立して形成されたパッドからの配線引き出し部の全てを、前記表層導体層と直下の銅張積層板を接続するブラインドビアホールを通じて該銅張積層板の内層導体層に接続すると共に、少なくとも表層導体層に最も近い銅張積層板の表裏の導体層を接続するインナービアホールを設け、該インナービアホールには導電膜を形成し、前記表面実装部品の端子と前記個々独立して形成されたパッドとは、該パッドの上面と側面とではんだ付けされることを特徴とするプリント基板である。

本発明により、部品実装後のコーティングなしにプリント基板の耐食性を向上し、同時に歩留まりを向上させることができる。

プリント基板の断面構造を説明する図である。インナービアホール（ＩＶＨ）の製造工程を説明する図である。インナービアホール（ＩＶＨ）を有するプリント基板の構成を説明する図である。ブラインドビアホール（ＢＶＨ）の製造工程を説明する図である。本発明の実施形態１を説明する図である。本発明の実施形態２を説明する図である。本発明の実施形態２に用いられるベタパターンを説明する図である。通常パッドを説明する図である。オーバーレジストパッドを説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、プリント基板の断面構造を説明する図である。
各種電気機器の分野で使用されているプリント基板について、高密度化、高集積化の要望の高まりとともに多層プリント基板が注目されている。この多層のプリント基板１は、回路形成した複数層からなる内層導体層４、複数層からなる絶縁樹脂層５と表層導体層３を積層一体化し、表層導体層３にソルダレジスト層２が設けられている。表層導体層３または内層導体層４は、絶縁樹脂層５と交互に積層されている。ソルダレジスト層２は、プリント基板の表面を覆い、表層導体層３に形成される回路パターンを保護する絶縁膜である。本発明において、このような多層構造を有するプリント基板１には、導通めっき処理した埋め込み型導通孔としてのインナービアホール（ＩＶＨ）および導通めっき処理したブラインドビアホール（ＢＶＨ）が設けられている。

プリント基板１にインナービアホール（ＩＶＨ）を形成する製造工程を図２，図３を用いて説明する。図２は、銅張積層板に貫通孔および回路を形成することを説明する図である。図３は、インナービアホール（ＩＶＨ）を有するプリント基板を説明する図である。インナービアホール（ＩＶＨ）は、プリント基板内の別々の内層導体層を互いに接続するために、プリント基板内に埋め込まれて外層には現れない構造を有する。
図２（ａ）に示される絶縁樹脂材１２の両側面に銅箔１１，１３が設けられた銅張積層板１０に、ドリル加工またはレーザ加工などの加工方法を用いて、インナービアホール（ＩＶＨ）を形成する位置に貫通孔１４を設ける（図２（ｂ）参照）。銅張積層板１０に設けた貫通孔１４を、導通めっき処理した埋め込み型導通孔としてのインナービアホール（ＩＶＨ）とするために、銅箔１１，１３、および、貫通孔１４の内壁に導電膜１５を形成する導通めっき処理を行う（導電膜付加）（図２（ｃ））。なお、導電膜１５，１５を形成した銅箔１１，１３の部分は、図１の内層導体層４に対応する。この内層導体層４，４に所望の回路パターンを形成する（図２（ｄ））。

図２を用いて説明した銅張積層板１０を複数枚（図３では２枚）用いて、インナービアホール（ＩＶＨ）を形成したプリント基板１を構成する。表層銅箔１６、プリプレグ１７、銅張積層板１０ａ、プリプレグ１７、銅張積層板１０ｂ、プリプレグ１７、表層銅箔１６を一括してプレス（一括積層プレス）し、インナービアホール（ＩＶＨ）１８を有するプリント基板１を作成する。
なお、積層される銅張積層板１０は２枚に限定されず、３枚以上の場合もある。また、プリプレグ１７は、熱硬化性樹脂によって被覆された繊維によって構成されている。

本発明のプリント基板１は、インナービアホール（ＩＶＨ）およびブラインドビアホール（ＢＶＨ）を有する。図４は、プリント基板１へのブラインドビアホール（ＢＶＨ）の製造工程を説明する図である。図２，図３を用いて説明した銅張積層板１０を多層積層後に、表層銅箔１６およびプリプレグ１７に、ドリル加工やレーザ加工などによってブラインドビアホール（ＢＶＨ）用の非貫通孔１９，１９を開ける加工を行う（図４（ａ））。この非貫通孔１９，１９の先端は、直下の銅張積層板１０の内層導体層４に達するまで孔が開けられている。非貫通孔１９，１９を、導通めっき処理した導通孔としてのブラインドビアホール（ＢＶＨ）とするために、表層銅箔１６，１６、および、非貫通孔１９の内壁に導電膜２０，２０を形成する導通めっき処理を行う（導電膜付加）（図４（ｂ））。銅箔１６，１６に導電膜２０、２０が形成された部分は、図１の表層導体層３，３に対応する。この表層導体層３，３に所望の回路パターンを形成する（図４（ｃ））。

図５は本発明の実施形態１を説明する図である。プリント基板１に、表層導体層３の所望の回路パターンの一部として、プリント基板１に電子部品のボールグリッドアレイ部品３０を実装するためのパッド２２が形成される。ボールグリッドアレイ部品３０は、端子接合用のはんだボール端子３１がパッケージ底面に格子状に形成されている表面実装パッケージである。ボールグリッドアレイ部品３０の複数のはんだボール端子３１とプリント基板上に設けられたパッド２２の各々が、はんだボール端子３１を溶融させることにより接合され、ボールグリッドアレイ部品３０がプリント基板１に電気的・機械的に接合される。本発明の実施形態１では、パッド２２とその直下の銅張積層板１０の内層導体層４とを、ブラインドビアホール（ＢＶＨ）２１を介して電気的に接続することができる。これによって、パッド２２からの配線の引き出しを表面導体層３に設ける必要がなくなり、耐食性と歩留まりを向上させることができる。

さらに、内層導体層４の間を電気的に接続するインナービアホール（ＩＶＨ）１８を設けることで、ブラインドビアホール（ＢＶＨ）２１が接続する内層導体層４に配線が集中することを回避することができる。符号３２で示す破線の部位は、パッド２２とはんだボール端子３１との接合部位である。ボール端子３１とパッド２２とは、パッド２２の上面と側面とで両者がはんだ付けされていることから、はんだ付け強度を高く維持することができる。なお、表面実装部品以外のプリント基板１にリードを挿入する部品は、通常の基板構造により任意の内層導体層４に配線の引き出しが可能である。

図６は、本発明の実施形態２を説明する図である。プリント基板１には、銅張積層板１０とプリプレグ１７を交互に積層し、最外位置にはプリプレグ１７の外側に表層導体層３が配置されている。プリント基板１は、プリント基板１の表面に実装される表面実装部品用の個々独立して形成されたパッド２２と、パッドを２つ以上含むと共に該パッドの最小幅以上のパターン幅で接続または塗り潰されて形成されたベタパターン３３を有する。パッド２２とベタパターン３３は、表層導体層３に回路形成される。

本発明の実施形態２では、ベタパターン３３に包含されないパッド２２からの配線引き出し部の全てを、表層導体層３と直下の銅張積層板１０の内層導体層４を電気的に接続するブラインドビアホール２１を通じて該銅張積層板１０の内層導体層４に接続すると共に、少なくとも表層導体層３に最も近い銅張積層板１０の表裏を接続するインナービアホール１８が設けられ、該インナービアホール１８には導電膜が形成され、銅張積層板１０の表と裏の導体層が電気的に接続された構造とされている。

図７は、ベタパターン３３を説明する図である。図７に示されるベタパターン３３は、２つのパッドを含む最小構成のベタパターンである。ベタパターン３３に包含されるパッド３４，３４は、その外周をソルダレジスト２で被った構造とされている。符号３５はソルダレジスト２の開口端部の位置を表し、符号３６はオーバーレジストパッド３４の端部を表す。はんだ付け強度の低下が問題とならない部品端子については、ベタパターン３３に包含されるパッド３４に接続することで、パッドの外周をソルダレジストで被った構造として耐食性を確保できるため、ブラインドビアホール２１を通じて配線引き出し部を内層導体層４に設ける必要がなく、配線の自由度を大きくすることができる。

１プリント基板
２ソルダレジスト層
３表層導体層
４内層導体層
５絶縁樹脂層

１０銅張積層板
１１銅箔
１２絶縁樹脂材
１３銅箔
１４貫通孔
１５導電膜
１６表層銅箔
１７プリプレグ
１８インナービアホール
１９非貫通孔
２０導電膜
２１ブラインドビアホール
２２パッド
２３引き出し配線

３０ボールグリッドアレイ部品
３１はんだボール端子
３２パッドとはんだボール端子の接合部位
３３ベタパターン
３４オーバーレジストパッド
３５ソルダレジストの開口端
３６オーバーレジストパッドの端

５０パッド
５１ソルダレジスト
５２ソルダレジストの開口端
５３パッドの端
５４配線引き出し部
５５パッドとソルダレジストの隙間
５６絶縁樹脂層

６０オーバーレジストパッド
６１ソルダレジスト
６２ソルダレジスト６１の開口端
６３配線引き出し部
６４絶縁樹脂層
６５ソルダレジストがパッドを被覆している部位

Claims

複数枚の銅張積層板と複数枚のプリプレグを用い、
銅張積層板とプリプレグを交互に積層し、最外位置には前記プリプレグの外側に表層導体層を配置し、一括積層プレスしたプリント基板であって、
前記プリント基板の表面に実装される表面実装部品用のパッドを有し、
前記パッドからの配線引き出し部の全てを、前記表層導体層と直下の銅張積層板を接続するブラインドビアホールを通じて該銅張積層板の内層導体層に接続すると共に、少なくとも表層導体層に最も近い銅張積層板の表裏の導体層を接続するインナービアホールを設け、該インナービアホールには導電膜を形成し、前記表面実装部品の端子と前記パッドとは、該パッドの上面と側面とではんだ付けされることを特徴とするプリント基板。
複数枚の銅張積層板と複数枚のプリプレグを用い、
銅張積層板とプリプレグを交互に積層し、最外位置には前記プリプレグの外側に表層導体層を配置し、一括積層プレスしたプリント基板であって、
前記プリント基板の表面に実装される表面実装部品用のパッドと、
前記パッドを２つ以上含むと共に、該パッドの最小幅以上のパターン幅で接続または塗り潰されたベタパターンを有し、
前記ベタパターンに包含されるパッドの外周をソルダレジストで被った構造とし、
前記ベタパターンに包含されない個々独立して形成されたパッドからの配線引き出し部の全てを、前記表層導体層と直下の銅張積層板を接続するブラインドビアホールを通じて該銅張積層板の内層導体層に接続すると共に、少なくとも表層導体層に最も近い銅張積層板の表裏の導体層を接続するインナービアホールを設け、該インナービアホールには導電膜を形成し、前記表面実装部品の端子と前記個々独立して形成されたパッドとは、該パッドの上面と側面とではんだ付けされることを特徴とするプリント基板。