JP5427547B2

JP5427547B2 - 電子部品搭載用基板の製造方法及び電子部品搭載用基板

Info

Publication number: JP5427547B2
Application number: JP2009241824A
Authority: JP
Inventors: ベジ佐々木
Original assignee: Freesia Macross Corp
Current assignee: Freesia Macross Corp
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-10-20
Also published as: JP2011091113A

Description

本発明は、絶縁基板の両面に設けた導体層相互を導電部材によって接続する電子部品搭載用基板の製造方法及び電子部品搭載用基板に関する。

絶縁基板の両面に銅箔による導体層を設け、この絶縁基板に設けた貫通孔に放熱部材を圧入することによって両面の導体層相互を接続し、もって放熱特性を改善させるようにした電子部品搭載用基板が知られている（下記特許文献１）。

特許第３１７４３９３号公報

しかしながら、上記した従来の電子部品搭載用基板では、１本のピン状の放熱部材を、両面に導体層を設けた絶縁基板の貫通孔に圧入しているだけなので、放熱部材と貫通孔との間の密着性が充分とは言えず、改善が望まれている。

そこで、本発明は、放熱部材を兼ねる導電部材と貫通孔との間の密着性を高めて信頼性を向上させることを目的としている。

本発明は、絶縁基板の両面に導体層をそれぞれ設けてこれら絶縁基板及び各導体層を貫通する貫通孔を形成し、前記絶縁基板の一方の面に設けた導体層側から前記貫通孔に対して中空の外側導電部材を圧入した後、前記絶縁基板の他方の面に設けた導体層側から前記外側導電部材の中空部内に対して内側導電部材を圧入し、前記絶縁基板の両面の各導体層相互を前記外側導電部材及び内側導電部材を介して接続することを特徴とする。

本発明によれば、絶縁基板の貫通孔に圧入した外側導電部材の中空部内に、さらに内側導電部材を圧入するので、外側導電部材及び内側導電部材からなる導電部材の貫通孔に対する密着性が高まり、放熱特性及び導電特性が向上するとともに耐振動性も向上し、信頼性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態を示す電子部品搭載用基板の製造工程図で、（ａ）は一方の銅板を接合した絶縁基板と他方の銅板との間に接着シートを配置した状態、（ｂ）は（ａ）の３つの部材を重ね合わせて加熱プレスを行って積層体を形成している状態、（ｃ）は（ｂ）の積層体に貫通孔を形成した状態である。図１に続く電子部品搭載用基板の製造工程図で、（ａ）は図１（ｃ）の積層体に外側導電部材を圧入した状態、（ｂ）は（ａ）の外側導電部材の中空部に内側導電部材を圧入した状態、（ｃ）は（ｂ）の部材を加熱圧着する状態である。図２（ａ）に示す外側導電部材の断面図である。図２（ｂ）に示す内側導電部材の断面図である。（ａ）は図３の外側導電部材及び図４の内側導電部材を圧入した状態を示す断面図で、（ｂ）は（ａ）の圧入後に、スルーホールとなる孔明け加工を実施して銅板表面に金属メッキ層を形成し、所定の後工程を経て完成したプリント配線板に電子部品を実装した状態を示す断面図である。本発明の第２の実施形態を示す外側導電部材及び内側導電部材の断面図である。第２の実施形態の図５に対応する断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

［第１の実施形態］
まず、図１（ａ）に示すように、絶縁層となる例えばガラスエポキシなどからなる絶縁基板１の図中で上部側となる一方の面に、導体層としての銅板３を接合固定する。そして、この絶縁基板１及び銅板３と、絶縁基板１に対し銅板３と反対側に位置する導体層としての銅板９との間に、プリプレグで構成した接着シート１１を配置した状態で、図１（ｂ）に示すように、上下一対のプレス型１０，２０により加熱プレスし、絶縁基板１と銅板９とを互いに接合固定して積層体１３を製造する。

その後、図１（ｃ）に示すように、上記した積層板１３に対しドリルやプレス加工などによって圧入孔となる貫通孔１３ａを形成する。なお、ここでの貫通孔１３ａは円形としている。

次に、図２（ａ）に示すように、図１（ｃ）の積層体１３の上下を逆にした状態で、放熱部材となる外側導電部材１５を、銅板９側から貫通孔１３ａに圧入する。外側導電部材１５は、例えば銅板３，９と同材質の銅製（銅合金も含む）であって、外観がほぼ円柱形状であり、図３に示すように、先端側に中空部１７を備えた中空構造としている。

上記した中空部１７は、先端側（図３中で下部側）の端部に先端側ほど内径が大きくなる円錐形状のテーパ面１７ａを備え、テーパ面１７ａより中空部１５の底部側（図３中で上部側）にほぼ球形状の凹部１７ｂを備えている。ここで、凹部１７ｂの上記圧入方向（図３中で上下方向）と直交する方向の幅寸法（内径）Ａは、テーパ面１７ａの最小内径Ｂより大きくしている。したがって、中空部１７はテーパ面１７ａと凹部１７ｂとの境界部に、内方に突出する環状の突起１７ｃが形成されることになる。すなわち、外側導電部材１５の中空部１７を凹部１７ｂで形成してこの凹部１７ｂの突起１７ｃで形成される開口部を、その（凹部１７ｂの）内部よりも狭くしていることになる。

また、外側導電部材１５は、図３中の上部側に対応する基端部に、外側に拡がる平板形状の鍔部１９を形成してあり、鍔部１９と円柱部分の外周面との間には傾斜面２１を全周にわたり形成している。このため、図２（ａ）の圧入した状態では、傾斜面２１が銅板９の貫通孔９ａの開口部周縁に当接して鍔部１９は銅板９の表面に接触していない。

また、外側導電部材１５の外径を貫通孔１３ａの内径よりも僅かに大きくしているので、外側導電部材１５を貫通孔１３ａに圧入した状態では、貫通孔１３ａの径が僅かに大きくなるよう弾性変形している。すなわち、圧入後の外側導電部材１５は、貫通孔１３ａの内面に押し付けるようにして密着した状態となる。

次に、図２（ｂ）に示すように、外側導電部材１５を圧入した積層体１３の上下を再度逆にし、この状態で図４に示す放熱部材となる内側導電部材２３を外側導電部材１５の中空部１７内に圧入する。すなわち、内側導電部材２３と外側導電部材１５とは、雄雌嵌合の関係になる。なお、この内側導電部材２３の圧入作業は、外側導電部材１５の圧入作業も同様であるが、図示しない自動圧入機によって行う。これにより、量産に適したものとなる。

内側導電部材２３は、前記した外側導電部材１５の凹部１７ｂの形状に対応させて先端側に膨大部２５を形成するとともに、突起１７ｃに対応する環状の凹み部２７、さらにテーパ面１７ａに対応するテーパ面２９をそれぞれ備えている。また、内側導電部材２３は、図４中の下部側に対応する基端部に、外側に拡がる平板形状の鍔部３１を形成してある。

なお、テーパ面２９の傾斜方向に沿う長さを、外側導電部材１５の対応するテーパ面１７ａの長さよりも長く形成することで、内側導電部材２３を外側導電部材１５に圧入したときに、前記した外側導電部材１５の傾斜面２１と同様に、鍔部３１近傍のテーパ面２９の一部２９ａが貫通孔１３ａの開口部周縁から外部に突出し、鍔部３１が銅板３の表面に接触しない状態とする。

また、上記した内側導電部材２３の膨大部２５から凹み部２７及びテーパ面２９に至る、外側導電部材１５の中空部１７に挿入する部分は、前記圧入方向に直交する方向の寸法（外径）を、中空部１７の同寸法（内径）より僅かに大きく形成している。

このため、内側導電部材２３を外側導電部材１５の中空部１７に圧入した状態では、該中空部１７が押し広げられる方向に外側導電部材１５が弾性変形することになる。すなわち、圧入後の内側導電部材２３は、中空部１７の内面を押し付けるようにして密着した状態となる。

なお、内側導電部材２３は、外側導電部材１５と同様に、銅板３，９と同材質の銅製としてもよいが、これら外側導電部材１５及び内側導電部材２３は、銅製に限らず、アルミニウムやその合金、鉄やその合金など、熱放散性のある導電性の金属としてもよい。

上記図２（ｂ）のように、内側導電部材２３を外側導電部材１５の中空部１７に圧入した後は、図２（ｃ）に示すように、上下一対の加圧用治具３３，３５により積層体１３に対して加熱圧着する。

その際、図５（ａ）に示すように、外側導電部材１５の傾斜面２１が貫通孔１３ａの周縁を押し潰して密着するとともに、鍔部１９も銅板９の表面に押し潰されて密着し一体化する。同様にして、内側導電部材２３の鍔部３１近傍のテーパ面２９の一部２９ａが、外側導電部材１５のテーパ面１７ａの端部を介してあるいは直接に貫通孔１３ａの周縁を押し潰して密着するとともに、鍔部３１も銅板３の表面に押し潰されて密着し一体化する。

ここで、外側導電部材１５の鍔部１９及び内側導電部材２３の鍔部３１は、図５（ａ）に示すように、押し潰されて銅板９及び３内に埋没してその表面とほぼ同一面となっているが、多少の盛り上がり部が残るようであれば、表面全体が同一面となるように研磨処理を行う。

その後、スルーホールとなる所定の孔明け加工を実施してから、図５（ｂ）に示すように、外側導電部材１５及び内側導電部材２３を含む各銅板３，９の表面に銅などによる金属メッキ層３７，３９をそれぞれ形成するとともに、スルーホールの内面に同様のメッキ層を形成する。そして、上記金属メッキ層３７，３９及び銅板３，９に対してエッチング処理によって所要の回路パターンを形成した上で、所要の電子部品４１を実装する。

この際、外側導電部材１５及び内側導電部材２３は、電子部品４１からの発生する熱を金属メッキ層３７及び銅板３から、銅板９及び金属メッキ層３９に伝達して放熱すると同時に、上記所要の回路パターンによって、金属メッキ層３７及び銅板３から銅板９及び金属メッキ層３９に向けて電流が流れることになる。

このように、本実施形態によれば、積層体１３の貫通孔１３ａに圧入した外側導電部材１５の中空部１７内に、さらに内側導電部材２３を圧入するので、外側導電部材１５の貫通孔１３ａへの押し付けによる密着性を備える上に、内側導電部材２３の中空部１７への押し付けによりさらに貫通孔１３ａへの押し付け力が付加されて、外側導電部材１５及び内側導電部材２３からなる導電部材の貫通孔１３ａに対する密着性がより高まる。その結果、耐振動性が向上して経時劣化にも有効となり、放熱特性及び導電特性も向上して、電子部品搭載用基板として信頼性を向上させることができる。

また、外側導電部材１５の傾斜面２１が銅板９の貫通孔９ａ周縁の角部を押し潰すとともに、内側導電部材２３のテーパ面２９の一部２９ａが銅板３の貫通孔３ａの周縁の角部を押し潰すことで、銅板９と外側導電部材１５との密着性及び、銅板３と内側導電部材２３との密着性が高まるので、放熱特性及び導電特性がより向上する。

さらに、外側導電部材１５及び内側導電部材２３のそれぞれの鍔部１９及び３１が銅板９及び３のそれぞれの表面に密着することで、接触面積が増大するので、これによっても放熱特性及び導電特性が向上することになる。

なお、上記実施形態における外側導電部材１５の鍔部１９や傾斜面２１は特に設けなくてもよく、また内側導電部材２３の鍔部３１やテーパ面２９の一部２９ａについても特に設けなくてもよい。

［第２の実施形態］
図６に示すように、本実施形態の外側導電部材１５０は、その中空部１７０が圧入方向（図６中で上下方向）に貫通して全体として円筒形状を呈しており、一方内側導電部材２３０は、上記中空部１７０に圧入される円柱形状の圧入部２５０を備えている。この圧入部２５０の外径は、中空部１７０の内径より僅かに大きくしている。

上記した外側導電部材１５０は、圧入方向後方側（図６中で下部側）の端部に、前記図３に示した第１の実施形態における外側導電部材１５の傾斜面２１に相当する傾斜面２１０及び、該傾斜面２１０の外周側に連続する鍔部１９０を備えており、先端側についても、前記外側導電部材１５のテーパ面１７ａに相当するテーパ面１７０ａを備えている。

一方、内側導電部材２３０は、圧入方向後方側（図６中で上部側）の端部に、前記図３に示した第１の実施形態における内側導電部材２３のテーパ面２９の一部２９ａ及び鍔部３１にそれぞれ相当するテーパ面２９０の一部２９０ａ及び鍔部３１０を備えている。

したがって、本実施形態においても、図７（ａ）の加熱圧着後の状態や、その後の図７（ｂ）の金属メッキ層３７，３９を形成した状態で示すように、積層体１３の貫通孔１３ａに圧入した外側導電部材１５０の中空部１７０内に、さらに内側導電部材２３０を圧入するので、外側導電部材１５０及び内側導電部材２３０からなる導電部材の貫通孔１３ａに対する密着性が高まるなど、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、外側導電部材１５０を円筒形状に形成するとともに、内側導電部材２３０を円柱形状に形成しているので、第１の実施形態に比較して導電部材を容易に製造することができ、生産コストを抑えることができる。

なお、前記した各実施形態における積層板１３の貫通孔１３ａは、円形である必要はなく、四角形や多角形であってもよく、これに対応して外側導電部材１５，１５０の外形も、円柱である必要はなく、四角柱や多角柱であっても構わない。その場合、外側導電部材１５，１５０の中空部１７，１７０の形状及び内側導電部材２３，２３０も、円周方向の形状を外側導電部材１５，１５０の外形に合わせた形状とすることが望ましい。

また、第２の実施形態においては、内側導電部材２３０に外側導電部材１５０と同様に中空部を設けて、該中空部にさらに別の導電部材を圧入するようにしてもよい。この場合の内側導電部材２３０の中空部は、外側導電部材１５０のように軸方向に貫通していても、第１の実施形態の外側導電部材１５のように凹部としてもよい。

１絶縁基板
３，９銅板（導体層）
１３ａ積層板の貫通孔
１５，１５０外側導電部材
１７，１７０外側導電部材の中空部
１７ｂ中空部の凹部
１９，１９０外側導電部材の鍔部
２１，２１０外側導電部材の傾斜面
２３，２３０内側導電部材
２５内側導電部材の膨大部
２９ａ内側導電部材のテーパ面の一部（傾斜面）
２９０内側導電部材のテーパ面（傾斜面）
３１，３１０内側導電部材の鍔部

Claims

絶縁基板の両面に導体層をそれぞれ設けてこれら絶縁基板及び各導体層を貫通する貫通孔を形成し、前記絶縁基板の一方の面に設けた導体層側から前記貫通孔に対して中空を有し、該中空部を凹部で形成してこの凹部の開口部をその内部よりも狭くした外側導電部材を圧入した後、前記絶縁基板の他方の面に設けた導体層側から前記外側導電部材の中空部内に対して前記凹部の形状に対応させて先端側に膨大部を形成した内側導電部材を圧入し、前記外側導電部材と前記内側導電部材との少なくともいずれか一方の圧入方向後方側の端部に設けた鍔部を、前記導体層の表面に圧接させ、前記外側導電部材と前記内側導電部材との少なくともいずれか一方の圧入方向後方側の端部に設けた傾斜面を、前記貫通孔の周縁部に圧接させて、該周縁部を押し潰し、前記絶縁基板の両面の各導体層相互を前記外側導電部材及び内側導電部材を介して接続することを特徴とする電子部品搭載用基板の製造方法。
絶縁基板の両面に導体層をそれぞれ設けてこれら絶縁基板及び各導体層を貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔に中空を有し、該中空部を凹部で形成してこの凹部の開口部をその内部よりも狭くした外側導電部材が圧入されるとともに、前記外側導電部材の中空部内に前記凹部の形状に対応させて先端側に膨大部を形成した内側導電部材が圧入され、前記外側導電部材と前記内側導電部材との少なくともいずれか一方の圧入方向後方側の端部に設けた鍔部を、前記導体層の表面に圧接させ、前記外側導電部材と前記内側導電部材との少なくともいずれか一方の圧入方向後方側の端部に設けた傾斜面を、前記貫通孔の周縁部に圧接させて、該周縁部を押し潰した状態で、前記絶縁基板の両面の各導体層相互が、前記外側導電部材及び内側導電部材を介して電気的、熱的に接続されていることを特徴とする電子部品搭載用基板。