(57)【要約】【課題】高温の半田付け工程において、スルーホール４ａの内壁面の銅メッキ層７の剥離の生じないプリント配線板及びこれを備えた誘電加熱調理器を得る。【解決手段】貫通孔５ａが設けられた基板２と、貫通孔５ａの内壁部と、内壁部に接続された基板２上に設けられたランド部６の少なくとも一部と、を覆い、覆われた基板の基材が露出する穿孔を有するメッキ層７と、を備える。また、誘導加熱調理器はこのプリント配線板１ａを有する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が設けられた基板と、
前記貫通孔の内壁部と、当該内壁部に接続された前記基板上に設けられたランド部の少なくとも一部と、を覆い、覆われた前記基板の基材が露出する穿孔を有するメッキ層と、
を備えるプリント配線板。
【請求項２】
メッキ層は、基板の一方の面から他方の面まで連続する穿孔を有すること
を特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
メッキ層は、当該メッキ層のうちの貫通孔の内壁部を覆う位置に穿孔を有すること
を特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項４】
基板は、長円形の貫通孔が設けられたこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
【請求項５】
基板は、円形の貫通孔が設けられたこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のプリント配線板を備える誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板に関するものであり、詳しくは信頼性に優れたスルーホールを有するプリント配線板及びこれを備えた誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板のスルーホールは、表面配線と裏面配線を有する基板に貫通孔を開け、表面配線のランドと裏面配線のランドとの導通を確保するために、その内壁面に銅メッキ層等を形成したものである。このスルーホールに電子部品等のリードを挿入し、鉛フリー半田等の半田を充填して、プリント配線板への電子部品の実装を行なう。
【０００３】
この実装工程には、加熱して溶融した半田が入った半田槽に、電子部品等を仮付けしたプリント配線板を漬しながら通過させる、いわゆるフロー半田付け法が用いられる。フロー半田付け法は、プリント配線板の下面を溶融した高温の半田に漬し、スルーホール内に半田が吸い上げられ、スルーホール内に半田が充填されるものである。
【０００４】
しかし、このフロー半田付け法は、プリント配線板が高温に晒されるので、スルーホールの内壁面の銅メッキ層や、プリント配線板表面に銅箔により形成されているスルーホールのランド等が剥離する可能性がある。従って、スルーホールの内壁面の銅メッキ層等には、高温での剥離を防止する、高い信頼性が求められる。
【０００５】
そこで、フロー半田付け法による半田付け時等の高温に晒されてスルーホールの内壁面の銅メッキ層が剥離しないように、スルーホールの内壁面に段差構造を形成して、基板の基材と銅メッキ層の接触面積を大きくし、密着力を強くする方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２５８０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記で説明した従来のプリント配線板では、フロー半田付け時にプリント配線板が高温に晒されることにより、例えばガラス繊維とエポキシ樹脂からなる有機無機複合材やセラミック材等の基板の基材から放出される水蒸気、有機溶剤等のガスにより、基板の基材とメッキ層との密着力が低下し、メッキ層の剥離が生じるという問題点がある。
【０００８】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、フロー半田付け時等の高温に晒されてもメッキ層の剥離を防止することができる、信頼性の高いスルーホールを有するプリント配線板及びこれを備えた誘電加熱調理器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプリント配線板は、貫通孔が設けられた基板と、貫通孔の内壁部と内壁部に接続された基板上に設けられたランド部の少なくとも一部とを覆い、覆われた基板の基材が露出する穿孔を有するメッキ層と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
フロー半田付け時等の高温に晒されることによって、プリント配線板を構成する基板の基材の内部から発生する水蒸気、有機溶剤のガス等をスルーホールの内壁面の銅メッキ層に設けた穿孔から放出することができるため、プリント配線板を構成する基板の基材とメッキ層との界面の内圧を高めることがなく、メッキ層の剥離を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１のプリント配線板の製造工程において、プリント配線板の銅メッキ層に穿孔を形成する前のスルーホールの断面模式図である。
【図２】実施の形態１のプリント配線板の製造工程において、銅メッキ層に穿孔が形成されたスルーホールの上面模式図である。
【図３】実施の形態１のプリント配線板の製造工程において、銅メッキ層に穿孔が形成されたスルーホールの断面模式図である。
【図４】実施の形態１のプリント配線板に対して、フロー半田付けを施した後のスルーホールの断面模式図である
【図５】実施の形態２のプリント配線板のスルーホールの断面模式図（穿孔部分が略円形)である。
【図６】実施の形態２のプリント配線板の別のスルーホールの断面模式図（穿孔部分が楕円形)である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態の説明及び各図において、同一の符号を付した部分は、同一又は相当する部分を示すものである。
【００１３】
実施の形態１．
図１〜図３を用いて、スルーホールを有するプリント配線板の製造工程、構成を説明する。図１は、プリント配線板の製造工程において、プリント配線板の銅メッキ層に穿孔を形成する前のスルーホールの断面模式図、図２は実施の形態１のプリント配線板１ａの製造工程において、銅メッキ層に穿孔が形成されたスルーホールの上面模式図、図３は実施の形態１のプリント配線板１ａの製造工程において、銅メッキ層に穿孔が形成されたスルーホールの断面模式図を示している。
【００１４】
なお、本実施の形態においては、誘導加熱調理器に用いられるプリント配線板１ａを例として説明する。誘導加熱調理器に用いられるプリント配線板１ａには、大きな電流を流すことが要求される電解コンデンサ等の部品を実装することが必要である。このような部品の実装部分で大きな許容電流値を確保するために、大型円形、または長円形（角丸長方形）のスルーホールが用いられる。本実施の形態のプリント配線板１ａにおいては、図２に示されるように、スルーホール４ａの形状が長円形の場合を例に説明するが、他の部品との配置等、実装の形態に応じてスルーホールの形状を設定すればよいことは言うまでもない。
【００１５】
図１は、銅メッキ層７に穿孔を形成する前の、誘導加熱調理器に用いられるプリント配線板１ａのスルーホール４ａの断面模式図を示す。まず、プリント配線となる銅箔３が両面に形成された基板２に、打ち抜き加工法を用いて、長径５ｍｍ、短径１ｍｍの長円形の、両面を貫通した貫通孔５ａが開けられる。この基板２は、例えば厚さ１ｍｍで、基材がガラス繊維とエポキシ樹脂からなる有機無機複合材からできている。図１の断面模式図は、短径方向の断面模式図を示している。次に、無電解銅メッキ法を用いて、長円形の貫通孔５ａの内壁面と基板２の銅箔上全面とに銅メッキ層７が形成される。次に、フォトリソグラフィ法を用いて、基板２の両面に配線パターンが形成される。また、基板２に貫通する貫通孔５ａの周囲には、配線パターンの一部としてランド部６が形成される。
【００１６】
次に紫外線硬化型のソルダレジストを基板２の全面に塗布し、プレキュアを行なった後、フォトリソグラフィ法を用いて不要部分取り除く。その結果、半田付けをしない部分にソルダレジスト層８が形成され、長円形のスルーホール４ａを有するプリント配線板１ａが得られる。以上のように、スルーホール４ａは、貫通孔５ａと、ランド部６と、この貫通孔５ａの内壁面とランド部６とを覆う銅メッキ層７とから構成されている。
【００１７】
ここまでの工程により得られた、長円形のスルーホール４ａが設けられた基板２は、微小な位置調整が可能なドリル装置に取り付けられる。次に、ドリル装置で、図２に示されるように、スルーホール４ａの内壁面からスルーホール４ａの外側方向へ０．１ｍｍ移動した位置を基板穿孔９の中心位置１０として直径０．３ｍｍの基板穿孔９がプリント配線板１ａに対し垂直方向に開けられる。基板穿孔９は、基板２の表面から裏面まで連続する穿孔となっている。
【００１８】
図２は、基板穿孔９が開けられた長円形のスルーホール４ａの上面模式図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ部分の断面模式図である。この基板穿孔９は、図２及び図３に示すように、スルーホール４ａと連続して繋がった構造となっている。さらに、図３に示すように、この基板穿孔９の内壁面は、基板の断面が露出しており、言い換えれば、基板２の基材である有機無機複合材が露出された状態である。つまり、スルーホール４ａの内壁面の銅メッキ層７に、基板２の一方の面から他方の面まで連続した基板穿孔９が形成されることで、基板２の基材が露出している。
【００１９】
図４は、実施の形態１のプリント配線板１ａに対して、半田付けを施した後の状態を示した断面模式図である。本実施の形態で得た長円形のスルーホール４ａを有する誘導加熱調理器用のプリント配線板１ａを用いて、電解コンデンサのリード１２部分がスルーホール４ａに通され、２５５℃の鉛フリー半田槽に５秒間漬してスルーホール４ａに半田１３を充填することで半田付けを行なう。
【００２０】
実施の形態１のプリント配線板１ａとは異なる通常のプリント配線板を高温の半田槽に漬すと、プリント配線板を構成する基板２の基材から水蒸気、有機溶剤のガスが発生する。この水蒸気、ガスはスルーホール４ａの内壁面からも発生し、基板２の基材と銅メッキ層７との間にたまり、銅メッキ層７が膨らむ。
【００２１】
発生する水蒸気、ガスが少ない場合、銅メッキ層７の膨らみは小さく、大きな問題とはならないが、半田槽の温度が高く、発生する水蒸気、ガスが多いと、銅メッキ層７は大きく膨らみ、基板２の基材から銅メッキ層７が剥離する。
【００２２】
そこで、本実施の形態のように、スルーホール４ａの横に基板穿孔９が形成され、プリント配線板１ａの基板２の基材が露出した部分が設けられたことによって、発生した水蒸気、ガスが外部に放出され、銅メッキ層７の膨らみは生じず、剥離とはならない。
【００２３】
図４に模式的に示すように、本実施の形態のプリント配線板１ａは、良好な半田付けをすることができ、高温に晒されてもスルーホール４ａの内壁面の銅メッキ層７の剥離はなく、良好な品質を示すことができた。
【００２４】
本実施の形態において、スルーホール４ａの形状は長円形としたが、スルーホールの形状は特に限定するものではなく、挿入して半田付けする電子部品のリード１２の形状に応じて円形、楕円形、長方形等のスルーホールを用いることができる。
【００２５】
本実施の形態において、スルーホール４ａの大きさは、短径１ｍｍ、長径５ｍｍとし、スルーホール４ａの横に位置する基板穿孔９の直径は０．３ｍｍとした。スルーホール４ａ、基板穿孔９の大きさ、それぞれの位置関係は、基板穿孔９により、少なくともスルーホール４ａの内壁面の銅メッキ層７に穿孔を形成し、基板２の基材が露出される位置であることが必要であり、且つ、スルーホール４ａと基板穿孔９が離れて分離した状態とならないことが必要である。つまり、基板穿孔９の中心位置１０は、スルーホール４ａの内壁面から、スルーホール４ａの外側に、基板穿孔９の半径よりも離れない位置とすることが必要である。この位置関係の条件を満たす範囲で、スルーホール４ａ、基板穿孔９の大きさは、実装する電子部品のリード１２の大きさ等を考慮し、設定することができる。
【００２６】
本実施の形態においては、スルーホール４ａの横に、１個の基板穿孔９を形成したが、複数の基板穿孔９を形成しても同様の効果を得ることができる。ただし、基板穿孔９が形成されると、スルーホール４ａの内壁面の銅メッキ層７の面積が減少し、実装した電子部品とプリント配線板１上に形成された配線パターンとの導電性が不十分となる。したがって、少なくとも基板穿孔９により、スルーホール４ａの内壁面の銅メッキ層７が２０％以上残っていることが必要である。
【００２７】
また、本実施の形態においては、基板２の厚みは１ｍｍとしたが、この厚みは特に限定するものではなく、通常の基板２であれば用いることができる。例えば、少なくとも０．２ｍｍ以上、５ｍｍ以下の厚みであれば、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
実施の形態２．
本実施の形態においては、実施の形態１と同様の基板２を用いた。また特に限定しない構成、製造工程等は、実施の形態１と同様の構成、製造工程を用いている。本実施の形態においては、スルーホール４ｂの内壁面の銅メッキ層７に穿孔を形成しており、本実施の形態で形成する穿孔を実施の形態１での基板穿孔９と区別して、内壁穿孔１１ａ及び１１ｂと呼ぶ。
【００２９】
図５、図６を用いて、本実施の形態のプリント配線板１ｂ及び１ｃのスルーホール４ｂを説明する。図５は実施の形態２のプリント配線板１ｂのスルーホール４ｂの断面模式図（内壁穿孔１１ａ部分が略円形)であり、図６は実施の形態２のプリント配線板１ｃのスルーホール４ｂの断面模式図（内壁穿孔１１ｂ部分が楕円形)である。
【００３０】
本実施の形態においては、直径３ｍｍの円形のスルーホール４ｂを基板２に形成した場合を例に説明している。次に、円形のスルーホール４ｂが設けられた基板２を微小な位置調整が可能で、且つ、斜め方向からの穴あけ加工をすることができるドリル装置に取り付ける。直径０．２ｍｍのドリルを用いて、プリント配線板のスルーホール４ｂの内壁面の銅メッキ層７に、垂直方向から３０°の角度で、図５に示すように内壁穿孔１１ａを形成する。
【００３１】
内壁穿孔１１ａは、内壁穿孔１１ａどうしがお互いに接することがないように、スルーホール４ｂの内壁面の銅メッキ層７全体にほぼ均等に分布するように５個が形成される。
【００３２】
ここで得たスルーホール４ｂを有するプリント配線板１ｂを用いて、電子部品のリード１２部分をスルーホール４ｂに通し、２５５℃の鉛フリー半田槽に５秒間漬して半田付けを行なう。プリント配線板１ｂを高温の半田槽に漬すとプリント配線板１ｂの基板２の基材から発生する水蒸気、有機溶剤のガスが銅メッキ層７の内壁穿孔１１ａを経て外部に排出されるため、銅メッキ層７の膨らみや剥離が生じることがなく、良好な特性のプリント配線板１ｂを得ることができる。
【００３３】
本実施の形態において、垂直方向から３０°の角度でドリルをスルーホール４ｂに入れ、内壁面の銅メッキ層７に内壁穿孔１１ａが形成されたが、この角度は特に限定するものではなく、ドリルにより、銅メッキ層７の内壁穿孔１１ａを形成する部分以外に傷をつけない角度であれば用いることができる。
【００３４】
また、本実施の形態においては、銅メッキ層７に５個の内壁穿孔１１ａが形成されたが、この内壁穿孔１１ａの数は特に限定するものではなく、１個以上の内壁穿孔１１ａであれば用いることができる。さらに、本実施の形態においては、内壁穿孔１１ａ相互間に接することがないように、銅メッキ層７の全面に内壁穿孔１１ａが均等に形成されたが、内壁穿孔１１ａの分布は特に限定するものではなく、相互に接した内壁穿孔１１ａであっても本発明の目的を達することができる。
【００３５】
ただし、内壁穿孔１１ａの数が多すぎる場合、銅メッキ層７の面積が小さくなり、電子部品のリード１２とプリント配線板１ｂの配線パターンとの導電性が不十分となるため、スルーホール４ｂの内壁面の銅メッキ層７が、少なくとも２０％以上残っていることが必要である。
【００３６】
スルーホール４ｂの内壁面に形成する内壁穿孔の形状は特に限定するものではなく、図５に示す略円形の他に、図６に示す楕円形の内壁穿孔１１ｂとする等、任意の形状とすることができる。図６に示された楕円形の内部穿孔１１ｂを形成してプリント配線板１ｃを得るためには、例えば、ドリルの進入角度を変化させて穿孔するようにすれば良い。
【００３７】
また、本実施の形態においては、ドリルを用いて内壁穿孔１１ａ及び１１ｂを形成したが、内壁穿孔１１ａ及び１１ｂの形成方法はこれに限定するものではなく、スルーホール４ｂの内壁面の銅メッキ層７に内壁穿孔１１ａ及び１１ｂを形成することができる方法であれば用いることができる。例えば、ドリルのほかに、レーザ加工機を用いた方法も適用することができる。
【００３８】
本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ａ  プリント配線板、１ｂ  プリント配線板、１ｃ  プリント配線板、２  基板、３  銅箔、４ａ  スルーホール、４ｂ  スルーホール、５ａ  貫通孔、５ｂ  貫通孔、６  ランド部、７  銅メッキ層、８  ソルダレジスト層、９  基板穿孔、１０  基板穿孔の中心位置、１１ａ  内壁穿孔、１１ｂ  内壁穿孔、１２  リード、１３  半田。
【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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