(57)【要約】【課題】コンポジット積層板をはじめとして芯層の熱膨張率が表層の熱膨張率より大きい積層板にφ０．６ｍｍ以下の貫通穴をドリル加工であける際にも、金属粉を含有した樹脂ペーストの充填性のよい穴あけを実施する。【解決手段】積層板にφ０．６ｍｍ以下の貫通穴をドリル加工であける際に、アンダーカットタイプのドリルを使用して実施する。ドリルと積層板の間の摩擦が少なく、積層板芯層の熱膨張が少ない状態で貫通穴をあけることができる。アンダーカットタイプのドリル１は、径が先端から所定の位置まで徐々に大きくなった後再び小さくなっている。そして、その小さな径がドリル１の基部まで一様に続いている。【選択図】　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸乾燥してなるプリプレグを所定枚数重ねて加熱加圧成形した積層板であって、芯層の熱膨張率が表層の熱膨張率より大きい当該積層板にφ０．６ｍｍ以下の貫通穴をドリルであけるに当たり、アンダーカットタイプのドリルを使用して前記穴あけを実施することを特徴とする積層板のドリル穴あけ方法。
【請求項２】
ドリル穴あけの対象となる積層板が、芯層をガラス繊維不織布又は紙に熱硬化性樹脂を含浸乾燥したプリプレグで構成し、表層をガラス繊維織布に熱硬化性樹脂を含浸乾燥してなるプリプレグで構成し、これらを加熱加圧成形したコンポジット積層板である請求項１項記載の積層板のドリル穴あけ方法。
【請求項３】
ドリル穴あけを行なう穴が、金属粉末を含有する樹脂ペーストを充填するための穴であることを特徴とする請求項１又は２項記載の積層板のドリル穴あけ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層板のドリル穴あけ法に関する。殊に、芯層の熱膨張率が表層の熱膨張率より大きい積層板（例えば、コンポジット積層板）にドリル加工で穴あけをする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンポジット積層板に貫通穴を形成する手段には、主として、打抜き加工とドリル加工がある。形成した穴の断面形状は、加工手段によって異なったものとなり、打抜き加工では芯層部分が穴の内方へ突出してくびれた形状（鼓の胴形状）の穴になるのに対し、ドリル加工ではほぼ直線的な穴となる。
前記積層板は、プリント基板の絶縁層として用いられるが、表裏面の回路を導通するための手段として、絶縁層にあけた貫通穴に銀や銅等の金属粉末を含有した樹脂ペーストを充填して導体とする技術があり、この場合には、ほとんどドリル加工による穴に前記樹脂ペーストが適用される。穴の断面形状が直線的になっているドリル加工による貫通穴に対しては、樹脂ペーストの均一充填が容易であるからである。
【０００３】
しかし、これまで、穴の内径はφ０．７ｍｍ以上が主流であったが、近年、実装密度の高密度化のためにφ０．６ｍｍ以下の小径が増えており、ドリル加工による貫通穴に樹脂ペーストを充填する場合であっても、均一な充填が難しくなっている。特に、コンポジット積層板を絶縁層とする場合には、この傾向が顕著になっている。
尚、コンポジット積層板は、芯層をガラス繊維不織布に熱硬化性樹脂を含浸乾燥したプリプレグで構成し、表層をガラス繊維織布に熱硬化性樹脂を含浸乾燥してなるプリプレグで構成し、これらを一体に加熱加圧成形したもの（ＣＥＭ−３）や芯層を前記ガラス繊維不織布に代えてセルロース繊維紙としたもの（ＣＥＭ−１）である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
φ０．６ｍｍ以下といった小径穴をドリル加工であけた場合、特にコンポジット積層板において樹脂ペーストの充填性が悪くなるという現象を解明したところ、以下のことが明らかになった。
【０００５】
コンポジット積層板は、表層と芯層の熱膨張率が異なり、一般的に芯層の熱膨張率が表層の熱膨張率より大きくなっている。ドリル加工は、図１に示すように、ドリル１の歯先が、積層板２の表面に当接し、積層板２に進入し、積層板２の裏面に突出し、その後元の位置まで後退するという工程で進む。ドリル加工最中の積層板の穴周壁は、ドリルと積層板の間の摩擦熱で高温になり、芯層部分は表層部分より熱膨張が大きいので、熱膨張による膨出部３が切削されて、その段階では断面形状が直線的な貫通穴４が形成される（図２）。しかし、常温に戻ると、膨張していた芯層部分は大きく収縮することになり、貫通穴壁の芯層部分は直線的な形状から後退して、芯層部分がへこんだ形状（太鼓胴形状）の貫通穴４となる（図３）。特に、φ０．６ｍｍ以下というような小径穴をドリル加工で形成する場合は、ドリルの折れを回避するために、φ０．７ｍｍ以上のドリルで穴あけをするときよりも１回転当りの切削量を少なくし、かつ、高速回転としている。このため、ドリル加工直後の穴の温度はさらに高温になっており、前記芯層部分の収縮が顕著に現れるのである。
図３に示したような、小径で太鼓胴形状の貫通穴４に金属粉を含有した樹脂ペーストを充填すると、芯層の後退した部分への樹脂ペーストの充填が不足し、樹脂ペーストによる導体の抵抗値が高くなったり、ばらついたりして導通不良の問題を起こす懸念がある。
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は、上記の知見に基づき、コンポジット積層板をはじめとして芯層の熱膨張率が表層の熱膨張率より大きい積層板にφ０．６ｍｍ以下の貫通穴をドリル加工であける際にも、金属粉を含有した樹脂ペーストの充填性のよい穴あけを実施することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る方法は、これまでストレートタイプのドリルを用いて実施していた穴あけを、アンダーカットタイプのドリルを用いて実施することに変更するものである。
【０００８】
アンダーカットタイプのドリル（図４）は、径が先端から所定の位置まで徐々に大きくなった後再び小さくなる。そして、その小さな径がドリル１の基部まで一様に続く。一方、ストレートタイプのドリル（図５）は、径が先端から所定の位置まで徐々に大きくなりそこからはその径がドリル１の基部まで一様に続く。本発明に係る方法においては、穴あけ作業中を通じてドリルと積層板の芯層が接触しているわけではないので、摩擦熱の発生とそれによる積層板の高温化を抑えて、穴あけ作業中の芯層部分の熱膨張を小さくすることができる。その結果、穴あけ後、積層板が常温に戻ったときも、直線的な断面形状又はそれに近い形状の貫通穴を維持することが可能になる。小径の貫通穴であっても、穴壁が直線的な真っ直ぐな貫通穴であれば、金属粉を含有する樹脂ペーストを均一に充填することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る方法を適用して穴あけを実施する対象となる代表的な積層板は、コンポジット積層板である。コンポジット積層板は、芯層をガラス繊維不織布又はセルロース繊維紙に熱硬化性樹脂を含浸乾燥してなるプリプレグで構成し、表層をガラス繊維織布に熱硬化性樹脂を含浸乾燥してなるプリプレグで構成し、これらを加熱加圧成形により一体化したものである。前記加熱加圧成形では、必要に応じ、両面又は片面に金属箔を一体化する。金属箔は、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔などであり、特に限定しない。
【００１０】
上記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂など通常使用されているものであり、特に限定しない。熱硬化性樹脂には、積層板を難燃化するために、ブロム化合物や、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、リン化合物などの難燃剤を適宜配合してもよい。芯層を構成するガラス繊維不織布又は紙に含浸する熱硬化性樹脂には、通常、無機充填材を配合するが、無機充填材は、タルク、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等である。芯層における無機充填材の配合は、樹脂１００質量部に対して、均一混合を阻害しない範囲で１００質量部以上が好ましい。表面層を構成するガラス繊維織布に含浸する熱硬化性樹脂にも、適宜無機充填材を配合することができる。
【００１１】
【実施例】
ドリル穴あけ対象となるコンポジット積層板を以下のように準備した。
（表層用プリプレグの準備）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０）６０質量部
テトラブロモビスフェノールＡ（ＯＨ当量２７２）１０質量部
フェノールノボラック樹脂（ＯＨ当量１０５）３０質量部
触媒として２−エチル４−メチルイミダゾール０．２質量部
を溶剤に均一に溶かし、ワニス（１）を調製した。単位質量２１０ｇ／ｍ２の長尺のガラス繊維織布を移送しながら、ワニス（１）を前記ガラス繊維織布に順次含浸し、乾燥機に通して加熱乾燥を実施し、所定寸法に裁断して表層用プリプレグ（１）を準備した。このプリプレグは、成形した積層板における当該層の厚みが０．２ｍｍになるように含浸樹脂量を調整した。
（芯層用プリプレグの準備）
ワニス（１）に水酸化アルミニウム（平均粒子径５μｍ）を１２０質量部添加し、溶剤を適量加えてワニス（２）を調製した。単位質量１００ｇ／ｍ２の長尺のガラス繊維不織布を移送しながら、前記ワニス（２）を前記ガラス繊維不織布に順次含浸し、乾燥機に通して加熱乾燥を実施し、所定寸法に裁断して、芯層用プリプレグ（１）を準備した。このプリプレグは、成形した積層板における当該層の厚みが、０．６ｍｍになるように含浸樹脂量を調整した。
ワニス（１）に水酸化アルミニウム（平均粒子径５μｍ）を１００質量部添加し、溶剤を適量加えてワニス（３）を調製した。単位質量１００ｇ／ｍ２の長尺のガラス繊維不織布を移送しながら、前記ワニス（３）を前記ガラス繊維不織布に順次含浸し、乾燥機に通して加熱乾燥を実施し、所定寸法に裁断して、芯層用プリプレグ（２）を準備した。このプリプレグは、成形した積層板における当該層の厚みが、０．６ｍｍになるように含浸樹脂量を調整した。
ワニス（１）に水酸化アルミニウム（平均粒子径５μｍ）を８０質量部添加し、溶剤を適量加えてワニス（４）を調製した。単位質量１００ｇ／ｍ２の長尺のガラス繊維不織布を移送しながら、前記ワニス（４）を前記ガラス繊維不織布に順次含浸し、乾燥機に通して加熱乾燥を実施し、所定寸法に裁断して、芯層用プリプレグ（３）を準備した。このプリプレグは、成形した積層板における当該層の厚みが、０．６ｍｍになるように含浸樹脂量を調整した。
【００１２】
積層板（１）
芯層用プリプレグ（１）を２枚重ねた両側に表層用プリプレグ（１）を各１枚を重ね、さらに、その両側に１８μｍ厚銅箔を載置し、これを鏡面板に挟んで、温度１５０℃、圧力４ＭＰａの条件で６０分間加熱加圧成形し、１．６ｍｍ厚の銅張りコンポジット積層板を得た。
【００１３】
積層板（２）
芯層用プリプレグ（１）の代わりに芯層用プリプレグ（２）を用い、上記と同様に１．６ｍｍ厚の銅張りコンポジット積層板を得た。
【００１４】
積層板（３）
芯層用プリプレグ（１）の代わりに芯層用プリプレグ（３）を用い、上記と同様に１．６ｍｍ厚の銅張りコンポジット積層板を得た。
【００１５】
実施例１〜６、比較例１〜１４
上記積層板（１）〜（３）に対し、アンダーカットタイプとストレートタイプのドリルを用いて貫通穴を加工した。穴あけ加工後、常温に戻った貫通穴壁の太鼓胴形状のへこみ量（図６に示した寸法ａ＋ｂ）と、貫通穴に樹脂ペーストを充填して硬化させた導体の導通抵抗の評価を行なった。ドリル加工条件は表１〜７に示したとおりである。
上記へこみ量は、（１）貫通穴の中央断面が現れるように積層板を切断し、（２）当該断面で、両面の縁を結ぶ線と穴壁の最大にへこんだ箇所の接線とをそれぞれ引き、（３）前記２つの線間の距離ａ，ｂをそれぞれ測定し、（４）距離ａ＋ｂを貫通穴のへこみ量とする。
導通抵抗は、銅粉末を含む樹脂ペーストを貫通穴に充填し、溶剤を蒸発させて樹脂を硬化させた導体とし、ミリオーム計にて導体の導通抵抗を測定する。
以上の評価結果を、表１〜７に併せて示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
【表２】
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【００１８】
表１、表２から明らかなように、本発明に係る実施例では、φ０．３ｍｍの小径の貫通穴をあける場合にも、穴のへこみ量が小さくなる。特に、芯層の樹脂に含む無機充填材が多くなっても、無機充填材が少ない場合と同様に穴のへこみ量を小さく抑えることができる。比較例では、芯層の樹脂に含む無機充填材が多くなると、穴のへこみ量が多くなってしまう。
【００１９】
【表３】
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【００２０】
【表４】
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【００２１】
表３、表４においても、表１、表２で述べたことと同様のことが言える。
【００２２】
【表５】
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【００２３】
【表６】
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【００２４】
【表７】
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【００２５】
表５〜表７は、φ０．６ｍｍを越える貫通穴をドリル加工であける場合は、穴あけ方法の違いによって穴のへこみ量に差ができないことを示している。本発明に係る方法は、φ０．６ｍｍ以下の穴あけに対して有効である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る穴あけ法によれば、コンポジット積層板をはじめとする芯層の熱膨張率が表層の熱膨張率より大きい積層板に、φ０．６ｍｍ以下の小径の貫通穴をドリル加工しても、芯層部分の脹らみ量を抑制した貫通穴をあけることができる。従って、前記貫通穴には、金属粉を含有する樹脂ペーストを均一に充填することができ、この樹脂ペーストを硬化させて形成した導体は、導電性の安定したものとなる。小径穴に充填した樹脂ペースト導体により表裏面の回路の導通を図る信頼性の高いプリント基板を提供することができる。
【００２７】
芯層部分の樹脂に配合する無機充填材量が多くなるほど、芯層部分の脹らみ量が多くなるが、樹脂１００質量部に対して無機充填材を１００質量部以上配合する場合にも、配合が少ない場合と同様に芯層部分の脹らみ量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層板にドリル加工により貫通穴をあける様子を示す説明図である。
【図２】同貫通穴をあけ最中の様子を詳細に示す説明図である。
【図３】貫通穴あけ後、常温に戻ったときの貫通穴を示す説明図である。
【図４】本発明に係る方法において用いるドリルの説明図である。
【図５】従来の方法において用いるドリルの説明図である。
【図６】積層板にあけた貫通穴の芯層部分へこみ量の測定法説明図である。
【符号の説明】
１はドリル
２は積層板
３膨出部
４は貫通穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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