(57)【要約】【課題】  従来、鉛フリー半田によるリード挿入部品半田付けにおいて、ランドが剥離するという問題があった。これは、鉛フリー半田の凝固収縮に起因した収縮応力がランドに対して働き、かかる収縮応力によってランドが基板表面から剥離してしまうことが原因であった。【解決手段】  上記課題を解決するため、本発明の多層プリント基板は、スルーホールとランドを有し、前記ランドは、その一部が絶縁樹脂により被覆されていることを特徴とする。【選択図】図１
2007220953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルーホールと、前記スルーホールと接続されたランドを有する多層プリント基板において、
前記ランドは、一部が絶縁樹脂により被覆されていることを特徴とする多層プリント基板。
【請求項２】
前記ランドは、前記多層プリント基板の内層に設けられ、前記内層において前記スルーホールと接続されていることを特徴とする請求項１記載の多層プリント基板。
【請求項３】
前記内層は、前記多層プリント基板の半田面に最も近い層であることを特徴とする請求項２記載の多層プリント基板。
【請求項４】
前記ランドは、前記多層プリント基板の半田面に対して垂直な方向に向けて設けられた開口部により、一部が前記半田面に対して露出していることを特徴とする請求項２又は３いずれか１項記載の多層プリント基板。
【請求項５】
前記開口部は、前記多層プリント基板の半田面に対して垂直な方向の断面形状が、前記ランドから前記半田面に向かって拡がる形状となっていることを特徴とする請求項４記載の多層プリント基板。
【請求項６】
スルーホールを有する多層プリント基板において、
前記多層プリント基板の半田面に最も近い内層で前記スルーホールと接続する信号線と、
前記信号線が前記スルーホールと接続する接続部と、
前記多層プリント基板の半田面に対して垂直な方向に向けて設けられた開口部とを有し、
前記接続部の一部は、前記開口部により前記半田面に対して露出し、
前記接続部の一部は、絶縁樹脂により被覆されていることを特徴とする多層プリント基板。
【請求項７】
前記開口部は、前記多層プリント基板の半田面に対して垂直な方向の断面形状が、前記接続部から前記半田面に向かって拡がる形状となっていることを特徴とする請求項６記載の多層プリント基板。
【請求項８】
多層プリント基板の内層にランドを形成する内層ランド形成工程と、
前記ランドの中心部分を貫通するように前記多層プリント基板にスルーホールを形成するスルーホール形成工程と、
前記多層プリント基板の半田面から絶縁樹脂を切削して開口部を形成し、前記ランドの一部を露出させる切削工程とを含むことを特徴とする多層プリント基板製造方法。
【請求項９】
前記内層ランド形成工程は、
前記半田面に最も近い内層に前記ランドを形成する工程であることを特徴とする請求項８記載の多層プリント基板製造方法。
【請求項１０】
前記切削工程は、
前記多層プリント基板の表面に対して垂直な方向を回転軸とし、前記回転軸に垂直であり表面が粗面となっている切削面を有するドリルにより、前記絶縁樹脂を切削して、前記ランドの一部を露出させる工程であることを特徴とする請求項８又は９いずれか１項記載の多層プリント基板製造方法。
【請求項１１】
前記切削工程は、
前記開口部における前記多層プリント基板の半田面に対して垂直な方向の断面形状が、前記ランドから前記半田面に向かって拡がる形状となるように前記半田面から前記絶縁樹脂を切削して、前記ランドの一部を露出させる工程であることを特徴とする請求項８乃至１０いずれか１項記載の多層プリント基板製造方法。
【請求項１２】
多層プリント基板の半田面に最も近い層に接続線と、スルーホールと前記接続線を接続するための接続部とを形成する工程と、
前記接続部の中心部を貫通するように前記多層プリント基板に前記スルーホールを形成する工程と、
前記多層プリント基板の半田面から絶縁樹脂を切削して開口部を形成し、前記接続部の一部を露出させる切削工程とを含むことを特徴とする多層プリント基板製造方法。
【請求項１３】
前記切削工程は、
前記多層プリント基板の表面に対して垂直な方向を回転軸とし、前記回転軸に垂直であり表面が粗面となっている切削面を有するドリルにより、前記絶縁樹脂を切削して、前記ランドの一部を露出させる工程であることを特徴とする請求項１２に記載の多層プリント基板製造方法。
【請求項１４】
前記切削工程は、
前記開口部における前記多層プリント基板の半田面に対して垂直な方向の断面形状が、前記接続部から前記半田面に向かって拡がる形状となるように前記半田面から前記絶縁樹脂を切削して、前記接続部の一部を露出させる工程であることを特徴とする請求項１２又は１３いずれか１項記載の多層プリント基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層プリント基板及びその製造方法に関し、特に鉛フリー半田の使用に適したランドを有する多層プリント基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉛フリー半田によるリード挿入部品半田付けにおいて、ランドが剥離するという問題があった。図１０を用いて、ランド剥離について説明する。
【０００３】
図１０（a）及び（ｂ）は、スルーホール断面を示しており、部品のリード端子８０１を挿入後、半田噴流装置にて半田付け行う。半田がリード端子８０１に対して濡れ上がり、半田フィレット８０３を形成したことを確認後、基板を引き上げると半田は急激に凝固する。そのため、図１０（a）に示す方向に鉛フリー半田の凝固収縮に起因して、収縮応力が働く。この収縮応力により図１０（ｂ）に示すように、ランド８０２と多層プリント基板８０４の絶縁樹脂８０５との間でランド剥離が生じ、信頼性低下の原因となる。
【０００４】
ランド剥離を防止する技術が、例えば、特開２００５−０４４９９０号公報に示されている。当該技術は、ランド内にビアホールを設けてランドと絶縁樹脂の密着力を高めることにより、ランド剥離を防止するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０４４９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開２００５−０４４９９０号公報に記載された技術によると、ランドにビアホールを設ける必要があるので、ランドサイズが大きくなり、高密度実装や高密度配線を達成する上での障壁となる。
従って、本発明の目的は、ランドのサイズを大きくすることなく、半田面のランド剥離を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の多層プリント基板は、スルーホールとランドを有し、前記ランドは、一部が絶縁樹脂により被覆されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
ランドの一部が絶縁樹脂により被覆される構造となっているので、ランドのサイズを大きくすることなく、半田面のランド剥離を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の最良の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態のスルーホールの断面を示した図である。
【００１１】
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態における多層プリント基板１０は、内層ランド１、絶縁樹脂２、リード端子３、半田フィレット４、外層ランド５、接続層６及び開口部７を含む。
【００１２】
内層ランド１は、多層プリント基板１０の内層に設けられたランドである。内層ランド１は、多層プリント基板１０の内層で、スルーホール２０の内壁面のメッキと接続されている。ここで、多層プリント基板１０の層数はいくつであってもよく、内層ランド１はその内層の何れかの層に設けられていれば良い。
【００１３】
内層ランド１を、多層プリント基板１０の半田面に最も近い層に設けることで、スルーホール内への半田濡れ上がり性を改善することができるという効果が得られる。例えば、層数が４の多層プリント基板において、第４層が半田面である場合、第３層に内層ランドを設ければよい。
【００１４】
内層ランド１の多層プリント基板の表面に対して垂直な方向から見た形状は、特に限定されるものではないが、通常は円形状で構成される。内層ランド１のランドサイズは、実装密度を考慮し、外層ランド５よりも小さくすることが望ましい。ただし、外層ランド５と同等のサイズで構成してもよい。
【００１５】
内層ランド１は、多層プリント基板１０の絶縁樹脂２により、その外周部が被覆されている。多層プリント基板１０は、絶縁樹脂２を積層することにより構成されているが、内層ランド１は、当該絶縁樹脂のうちの特定の層の絶縁樹脂により被覆されている。絶縁樹脂２は、ガラスエポキシ材、ポリイミド等の一般的な材料で構成されており、特定の材料に限定されるものではない。
【００１６】
このように、絶縁樹脂２が内層ランド１の外周部を覆う構造となっているため、半田フィレットの収縮応力を抑えることが可能となり、ランド剥離を防止することができる。
【００１７】
内層ランド１は、開口部７により、その一部が露出している。内層ランド１の露出部に、半田フィレット４が形成され、リード端子３と半田付けされる。ここで、内層ランド１の必要なランド露出量は、半田の濡れ上がりを確保できる最低量であればよい。具体例としては、ランド露出量はスルーホール２０の穴径＋０．６５ｍｍ程度に構成すればよい。ただし、ランド露出量はこれに限定されるものではなく、半田の濡れ上がりを確保できる最低量に構成すればよい。
【００１８】
リード端子３は、スルーホール２０の外壁面のメッキを介して接続層６と接続され、多層プリント基板１０の内層の配線と接続される。
【００１９】
外層ランド５は、部品実装面に設けられたランドである。外層ランド５の多層プリント基板の表面に対して垂直な方向から見た形状は、特に限定されるものではないが、通常は円形状で構成される。
【００２０】
図２に、リード端子３と内層ランド１を半田付けした状態を、半田面に対して垂直な方向から見た図を示す。図２に示すように、内層ランド１の外周部が絶縁樹脂２に被覆されており、ランド剥離を防止している。
【００２１】
開口部７は、図１（ｂ）に示すように、多層プリント基板１０の半田面に対して垂直方向の断面形状が、内層ランド１から半田面に対して広がったテーパー形状となるように構成してもよい。開口部７をテーパー形状とすることにより、半田が開口部７に入り込みやすくなり、内層ランド１とリード線３を半田付けしやすくなるという効果が得られる。
【００２２】
図３を参照して、開口部７の断面のテーパー形状について説明する。
【００２３】
図３は、多層プリント基板１０に対して垂直な方向の断面図であり、かつ、内層ランド１の中心を通る断面図である。内層ランド１の多層プリント基板１０の半田面に対して平行な方向の断面は、円形であるものとする。
内層ランド１、開口部７及びスルーホール２０の中心点は、全て同一であるものとする。
【００２４】
内層ランド径９１は、内層ランド１の直径を示している。
【００２５】
開口部径９２は、多層プリント基板１０の半田面における、開口部７の直径を示している。
【００２６】
内層ランド露出径９３は、内層ランド１のうち開口部７により露出している部分の直径を示している。
【００２７】
内層ランド径９１と開口部径９２は、内層ランド径９１≧開口部径９２という関係となるように構成する。その上で、半田面における開口部７の外周部と、内層ランド１の露出部の外周部とを結んだ線がテーパー状となるように構成する。
【００２８】
開口部７をこのように構成することで、開口部７のサイズを小さく抑えつつ、開口部７の断面形状をテーパー形状とすることができる。従って、多層プリント基板１０の実装密度を高くし、かつ、リード線と半田付けがしやすいという効果が得られ、尚且つ、内層ランド１を絶縁樹脂２で被覆し、ランド剥離を防止できるという効果も得られる。
【００２９】
次に、図４と、図５に示すフローチャートにより、第１の実施形態における多層プリント基板の製造方法について説明する。
【００３０】
内層に内層ランド１を設けた多層プリント基板１０を形成する（図４（a）、図５のＳ１０００）。内層ランド１は、スルーホール内への半田濡れ上がり性を改善するために、半田面に最も近い内層に設けることが望ましい。多層プリント基板１０に対して垂直な方向から見た内層ランド１の形状（上面図）は、円形となっているものとする。
【００３１】
内層ランド１の中心部を貫通するように、多層プリント基板１０にスルーホール２０を形成する（図４（ｂ）、図５のＳ１００１）。このとき、内層ランド１の上面図は、図４（ｂ）に示すように、中心部が開口した形状となる。
【００３２】
スルーホール２０の内壁面も含めて、多層プリント基板１０についてメッキ処理を施す（図４（ｃ）、図５のＳ１００２）。
【００３３】
次に、余分なメッキを除去し、外層ランド５及び配線パターン（図示せず）を形成する（図４（ｄ）、図５のＳ１００３）。
【００３４】
上記の工程後、外層ランド５と絶縁樹脂２を機械的に切削し、開口部７を形成して内層ランド１の一部を露出させる（図４（ｅ）、図５のＳ１００４）。絶縁樹脂２の切削においては、内層ランド１の外周部が絶縁樹脂２に被覆されるように切削する。開口部７の多層プリント基板１０の半田面に対して垂直方向の断面形状が、内層ランド１から半田面に対して広がったテーパー形状となるように切削することで、半田が開口部７に入り込みやすくなり、内層ランド１とリード線３を半田付けしやすくなるという効果が得られる。
【００３５】
なお、外層ランド５及び絶縁樹脂２を機械的に切削する際に、図６に示すようにドリル４０を用いて切削してもよい。
【００３６】
ここで、図７を参照して、ドリル４０の構成について詳細に説明する。
【００３７】
図７（ａ）は、ドリル４０の回転軸４０７に平行であって、かつ、回転軸４０７を通る断面の断面図を示している。
【００３８】
ドリル４０は、第１の切削部４０４と第２の切削部４０５とを有し、第１の切削部４０４には第１の切削面４０２が設けられ、第２の切削部４０５には第２の切削面４０３が設けられている。第１の切削部４０４及び第２の切削部４０５の、回転軸４０７に垂直な断面の形状は、特に図示はしないが、円形となっている。第１の切削面４０２及び第２の切削面４０３は、共に回転軸４０７と垂直となるように構成されている。
【００３９】
第１の切削面４０２及び第２の切削面４０３は、外層ランド５及び絶縁樹脂２を切削するのに十分な程度の粗面となっている。第１の切削部４０４の第１の切削面４０２により絶縁樹脂２及び外層ランド５の一部を切削し、内層ランド１を露出させる開口部７を形成する。また、第２の切削部４０５の第２の切削面４０３により、第１の切削面４０２により切削しきれずに残った外層ランド５を切削する。
第１の切削部４０４の直径は、内層ランド１の必要なランド露出量を確保できるのに必要な直径に構成すればよい。また、第２の切削部４０５の直径は、外層ランド５を全て切削するのに十分な直径に構成すればよい。
【００４０】
第１の切削部深さ４０６は、第１の切削部４０４の回転軸７に対して平行な方向の深さを示している。第１の切削部深さ４０６は、絶縁樹脂２を切削し内層ランド１を露出させるために必要な深さに構成すればよい。具体的には、多層プリント基板１０の表面から内層ランド１までの深さを示す内層ランド深さ４０１分だけ絶縁樹脂２を切削するのに必要な深さに構成すればよい。
【００４１】
なお、図７（ｂ）に示すように、第１の切削部４０４の断面形状をテーパー形状とすることにより、開口部７の断面をテーパー形状とすることが可能となる。この場合、第１の切削部４０４におけるテーパー形状となっている部分についても粗面となるように構成する。
【００４２】
以上の工程により、本発明の第１の実施形態における多層プリント基板が製造される。
（第１の実施形態の効果）
ランドの外周部が絶縁樹脂により被覆される構造となっているので、ランドのサイズを大きくすることなく、半田面のランド剥離を防止することができる。
（第２の実施形態）
次に、図８を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４３】
図８は、本発明の第２の実施形態のスルーホールの断面を示した図である。
【００４４】
図８を参照すると、本発明の第２の実施形態における多層プリント基板１０は、絶縁樹脂２、リード端子３、半田フィレット４、外層ランド５、開口部７、信号ライン９及び接続部５０とを含む。
【００４５】
本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態のように内層ランドを設けずに、多層プリント基板１０の半田面に最も近い層にスルーホール２０と接続する信号ライン９を設け、信号ライン９とスルーホール２０の接続部５０を設けることを特徴とする。
【００４６】
接続部５０の一部を、開口部７により露出させ、当該部分に半田フィレット４が形成されて、多層プリント基板１０とリード端子３が半田付けされる。
【００４７】
接続部５０は、その一部が絶縁樹脂２により被覆された構造となっている。この構造により、半田フィレットの収縮応力を抑えることが可能となり、ランド剥離を防止することができる。
【００４８】
接続部５０を、多層プリント基板１０の半田面に垂直な方向から見た形状は特に限定されないが、通常は円形で構成される。
【００４９】
図９に、接続部５０を、多層プリント基板１０の半田面に垂直な方向から見た形状の具体例を示す。接続部５０は、一部が絶縁樹脂２により被覆されており、開口部７により露出した部分に半田フィレット４が形成されて、リード端子３とスルーホール２０が半田付けされる。
【００５０】
なお、開口部７の多層プリント基板１０の半田面に対して垂直方向の断面形状が、内層ランド１から半田面に対して広がったテーパー形状となるように構成してもよい。かかる構造とすることで、第１の実施形態同様、開口部７に半田が入り込みやすくなり、接続部５０とリード線３を半田付けしやすくなるという効果が得られる。
（第２の実施形態の効果）
上記のように、スルーホール２０と信号ライン９の接続部５０により半田付けをするように構成することで、多層プリント基板１０に内層ランド１を特に設けなくとも、接続部５０の一部が絶縁樹脂２に被覆されているので、ランド剥離を防止することができる。このように、多層プリント基板１０の製造工程を簡略化しつつ、ランド剥離を防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明における多層プリント基板の、スルーホール部分の断面図である。
【図２】本発明における多層プリント基板の、スルーホール部分の上面図である。
【図３】開口部の断面形状を示す図である。
【図４】本発明における多層プリント基板の製造工程を示す図である。
【図５】本発明における多層プリント基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】開口部の形成工程の具体例を示す図である。
【図７】開口部を形成するためのドリルの断面形状を示す図である。
【図８】本発明における第２の実施形態の多層プリント基板の、スルーホール部分の断面図である。
【図９】本発明における第２の実施形態の多層プリント基板の、スルーホール部分の上面図である。
【図１０】ランド剥離を説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  内層ランド
２  絶縁樹脂
３  リード端子
４  半田フィレット
５  外層ランド
６  接続層
７  開口部
８  メッキ
９  信号ライン
１０  多層プリント基板
２０  スルーホール
４０  ドリル
４０１  内層ランド深さ
４０２  第１の切削面
４０３  第２の切削面
４０４  第１の切削部
４０５  第２の切削部
４０６  第１の切削部深さ
４０７  回転軸
５０  接続部
９１  内層ランド径
９２  開口部径
９３  内層ランド露出径
【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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【図７】
2007220953.tif 000009
【図８】
2007220953.tif 000010
【図９】
2007220953.tif 000011
【図１０】
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