CN1250058C - 电路基板的制造方法及电路基板的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多层电路基板的制造方法。该方法包括：孔形成工序，其在板状或片状的基板材料上开贯通或非贯通孔；填充工序，其对孔形成工序中所形成的贯通或非贯通孔使用填充装置填充糊。通过在所述填充工序中使用糊补充装置将补充用的第2糊补充到所述糊，使糊的粘度稳定并使贯通或非贯通孔内的糊的填充性良好。

Description

电路基板的制造方法及电路 基板的制造装置
技术领域
本发明涉及一种在各种电子设备上使用的电路基板的制造方法及电路基板的制造装置。
背景技术
近年来，随着电子设备的小型化及高密度化，装载电子零件的电路基板已由采用现有的单面布线基板，演变成采用双面布线基板和多面布线基板，且进行将更多的电路集成在布线基板上的高密度电路基板的开发研制。
在高密度电路基板中，代替以前广为使用的通过穿孔加工在布线基板上形成贯通孔(贯穿孔)及用电镀进行的布线层间的连接，开发能以更高密度在规定的位置完成布线层间的连接的内部贯通孔结构的电路基板(例如，在日本日刊工业新闻社发行的[表面安装技术]1996年5月号、立花雅等著；“树脂多层基板ALVH及其应用”、特开平第6-268345号等)。
在该备有内部贯通孔结构的新型配线基板中，为进行布线层间的连接而采用在设置在布线层间的孔中填充导电性糊的方法。
另外，在用电镀依靠内部贯通孔实现布线层间连接的所谓组合布线基板中，为采用与电路基板的厚度方向重叠配置内部贯通孔的重叠结构，电镀后必须有将孔填充糊状树脂材料等的使布线基板的表面平滑的工序。
如上所述，近年来在高密度基板的制造过程中，在贯通或非贯通孔中填充导电性的糊的技术变得极为重要。
然而，在高密度电路基板中随布线的线宽及电极接合区的尺寸变小，同时贯通或非贯通孔的尺寸也已变得很细微，为了将糊确实地填充入孔内，将填充条件调整到最佳状态的同时必须控制糊的粘度。
另外，为了在民用移动设备等上使用高密度电路基板，降低其制造成本是相当重要的，期望有一种可用等量的糊制造更多电路基板的制造方法。
参照图5A-图5F，对现有的电路基板的制造方法中的糊填充工序例加以说明。
图5A所示的基板材料1是预浸树脂棉布，其是将环氧树脂等的热硬化性树脂材料，含浸在玻璃纤维或芳族聚酰酯纤维等的无机或有机纤维材料做成的纺织布或无纺布，并经B级化，且在基板材料1的两面上粘接有脱模性薄膜2。
进而，在基板材料1上通过激光等高速微细开孔加工形成贯通孔3。
接着，如图5B所示，基板材料1是靠基板材料移送装置(图中未示)而放置在平台10上。
在版框9上备有糊7，其把以铜为主体的导电性粒子分散在由环氧树脂、硬化剂、溶剂等组成的粘合剂成分中。
接着，如图5C所示基板材料1是从上方被版框9轻轻按压，位于图中左侧的版框9上的糊7通过安装在橡皮辊支撑架6的来路橡皮辊4，在向图中右侧移动的同时填充到贯通孔3内。
在橡皮辊支撑架6上，连接有橡皮辊升降装置(图中未示)及橡皮辊加压装置(图中未示)。
接着，如图5D所示，在图中右侧的版框9上回路橡皮辊5可进行切换。
接着，如图5E所示，糊7是靠回路橡皮辊5在朝左侧移动的同时进行第2次填充。
接着，如图5F所示，在糊7到达图中左侧的版框9上的地方，填充动作结束，框板9向上方升起，在基板材料移送装置(图中未示)上基板材料1排出，且可获得在贯通孔3内填充有糊7的基板材料1。
填充有糊7的基板材料1，在其后的工序剥离脱模性薄膜2，且压入金属箔等，经过热压等的工序而形成电路基板。
图6表示填充糊7并由基板材料移送装置排出的基板材料1的局部放大剖面。
如图6所示，在贯通孔3内填充有糊7，但在脱模性薄膜2上几乎全面附着有糊7中的粘合成分17及微量的导电性粒子16。
该现象，可推测依靠来路橡皮辊4去除糊7，对导电性粒子16几乎充分进行，薄涂布在脱模性薄膜2上的粘合成分17则较难去除，且由于滞留在脱模性薄膜2上，即使依靠回路橡皮辊5的刮取也无法完全去除。
结果，将图5B所示的糊7的成分与填充动作结束后的图5F所示的糊7的成分加以比较，后者在导电性粒子16及粘合成分17的比率中，粘合成分17的量变少。
该变化量极小，但在多数的基板材料1上连续反覆进行填充作业，则其变化量变大，由于粘合成分17减少，糊7的粘度提高，最终对贯通孔3的填充变得不充分，在将脱模性薄膜2剥离时发生糊7附着在脱模性薄膜2侧等质量问题。
为避免上述问题，必须在糊7的粘度上升至极限前换成新糊。
当制造设备上投入新糊并实施填充动作时，把从糊的投入到实施糊的交换作业中所处理的基板材料的张数称为耐刷张数。
该交换作业，由于是在从设备中除去旧糊并清扫后，投入新糊的作业，因此作业所需的劳力较大，且由于设在基板材料1上的贯通孔3的数量及当初糊的粘度的标准离差等，在第几张的基板材料上实施交换作业的时刻不定，作业的难度很高。
若考虑到制造成本面，则尽可能反覆进行填充作业直到使用粘度的极限再实施糊的交换，但由于如上所述交换的时刻不定，因此实际状况是为避免质量问题，而以具有余量的较少的填充次数实施糊的交换作业。
另外，由于上述现有电路基板的制造方法的目的，是在糊上付与导电性且用于布线层间的连接等，因此从确保导电性的观点而言将糊中的导电粒子的量设在一定量以下较困难，其结果糊的粘度上升、依靠仅采用将糊本身的粘度降低，增加耐刷张数的方法也很困难。
另外，虽然来路橡皮辊4及回路橡皮辊5的移动速度及角度等的填充条件是对应糊7的物理性能等设计的，但由于糊7的粘度在多数基板材料1的填充动作中产生变动，因此难以进行填充条件的控制。
发明内容
本发明包括：孔形成工序，其在制造工序中在板状或片状的基板材料上打贯通或非贯通孔；糊填充工序，其对在孔形成工序中打的所述贯通或非贯通孔填充糊。所述填充工序包括：在橡皮辊的来路中将第1糊填充在所述贯通或非贯通孔中的工序；在所述橡皮辊的来路的最终部或回路的开始部使用糊补充装置将第2糊补充到所述第1糊中的工序；在所述橡皮辊的回路中使用所述橡皮辊将所述第1糊和第2糊混匀。
根据本发明，可以靠辅助糊的作用通过多次填充作业使变化的成分比及粘度稳定。
另外，本发明的制造装置包括在形成有贯通或非贯通孔的基板材料的所述贯通或非贯通孔上填充糊的填充装置、和在所述糊上补充与所述第1糊相同或不同的组成的第2糊的糊补充装置，并且在权利要求1所述的电路基板的制造方法中使用，特征在于，所述橡皮辊装置能够往复动作，在来路中将所述第1糊填充到所述贯通或非贯通孔中，所述糊补充装置在所述橡皮辊装置的来路的最终部或回路的开始部将所述第1糊补充到所述第2糊中，所述橡皮辊装置在回路中将所述第1糊和第2糊混匀。由此，可防止基板材料的孔数变化或糊的粘度变化等导致的填充质量劣化，且在提供高可靠性的高密度电路基板的同时可增加耐刷张数。由此，也可降低制造成本。
附图说明
图1A～图1F是本发明实施例1中的电路基板的制造方法及制造装置的工序剖面图；
图2是表示本发明实施例1中的电路基板的制造装置的俯视图；
图3是表示本发明实施例2中的电路基板的制造装置的一部分的立体图；
图4是表示本发明实施例2中的电路基板的制造装置的局部放大剖面图；
图5A～图5F是现有的电路基板的制造方法及制造装置的工序剖面图；
图6是现有的电路基板的基板材料的放大剖面图。
具体实施方式
以下，用图1A～图4说明本发明的实施例。
(实施例1)
图1A～图1F是表示本发明实施例1中的电路基板的制造方法及制造装置的工序剖面图。
图1A所示的基板材料1是预浸树脂棉布，其是将环氧树脂等的热硬化性树脂材料，含浸在玻璃纤维或芳族聚酰酯纤维等的无机或有机纤维材料做成的纺织布或无纺布，并经B级化，且在基板材料1的两面上粘接有脱模性薄膜2。
另外，在基板材料1上通过激光等高速开孔形成的微小贯通孔3。
接着，如图1B所示，基板材料1是靠基板材料移送装置(图中未示)而移送至平台10上。
版框9上载置糊7，其把以铜为主体的导电性粒子分散剂到由环氧树脂等组成的热硬化性树脂、硬化剂、有机溶剂、分散剂等构成的粘合剂成分中。
作为本实施例中的具体糊材料的一例，可举出作为环氧树脂的双酚A型环氧树脂、作为硬化剂的胺加合物硬化剂、作为溶剂的丁基二甘醇乙醚醋酸盐等高沸点溶剂、以及作为分散剂的磷酸酯系界面活性剂等。
接着，如图1C所示基板材料1是从上方被版框9轻轻按压，位于图中左侧的版框9上的糊7通过安装在橡皮辊支撑架6的来路橡皮辊4，在朝图右侧移动的同时，填充到贯通孔3内。
在橡皮辊支撑架6上，连接有橡皮辊升降装置(图中未示)及橡皮辊加压装置(图中未示)。
接着，如图1D所示，在图中右侧的版框9上向回路橡皮辊5进行切换。
此时，靠分配器8将辅助糊11补充至图中右侧的版框9上。
辅助糊11也可以按原样组成使用糊7，但最好按在现有电路基板的制造方法中所说明的把在后续的填充作业中减少的糊中的粘合成分作为辅助糊使用。
即辅助糊是由热硬化性树脂、硬化剂、有机溶剂、导电性粒子或非导电性粒子及分散剂等组成，这些也可以用在糊7上，且也可以选择不同的组成物，还可以在所述成分中至少选择一种。
在本实施例中，把双酚A型环氧树脂及有机溶以相同重量比混合的东西作为辅助糊11。
接着，如图1E所示，糊7是靠回路橡皮辊8，在朝左侧移动的同时进行第2次的填充作业。
此时，辅助糊11是混合到糊7中。
本实施例中，之所以进行在对回路橡皮辊5的切换时补充辅助糊11，是因为在填充作业中，在来路进行补充时有可能趁糊7及辅助糊11尚未充分混合时对贯通孔3进行填充的缘故。此时，存在下述顾虑，即：相对原本糊7的组成，在导电性粒子16不足的状态下进行填充，填充到贯通孔3内的导电性粒子16的量不足，且作为电路基板的布线层间连接不充分等。
对于此问题可以依靠调整糊7及辅助糊11的物理性质及填充作业的速度等条件来防止，但如前所述的在回路的填充作业开始前进行补充辅助糊11，并在回路的填充作业中进行混合可获得更理想的结果。即回路状态是预先在来路的填充作业中在贯通孔3内填充相当量的导电性粒子16，且在回路的填充时的影响度将变得较小。
另外，也可作为辅助装置将糊7及辅助糊11混合使用。例如，也可采用在版框9上使回路橡皮辊5以短冲程中往复动作进行混合后，开始填充作业的方式，且设置独立于来路或回路橡皮辊的混合橡皮辊等，可以实现混合确实地进行的效果。为了适当进行这些补充的糊的添加、混炼，也能够向电路基板的制造装置追加补充动作控制部(未图示)。接着，如图1F所示，即使糊7到达图中左侧的版框9上，填充动作结束，版框9朝上方移动靠基板材料移送装置(图中未示)排出基板材料1，可得到在贯通孔3内填充有糊7的基板材料1。
如上述根据本实施例，对多数基板材料反覆进行填充作业时，改变糊中的导电性粒子及粘合成分17的比率，可以防止粘合剂成分变少的现象。
即，靠补充辅助糊可以抑制自糊的初始成分比的变化，且可以解决糊粘度的上升和对贯通孔的填充不充分、或在剥离脱模性薄膜时在脱模性薄膜侧附着等现有的问题。
另外，辅助糊的补充量最好控制成在通过上述填充作业可混合的分量，根据发明者的实验，相对于糊7辅助糊11最好不超过重量的0.1％。
进而，由于通过补充辅助糊11得到稳定糊7的粘度等效果，因此辅助糊11相对于糊7超过重量0.001％的补充量可获得较佳结果。这样，希望补充所有减少的成分、或根据规定的成分减少的量或者其以下量的成分。
在以上说明中，在每一次填充作业进行辅助糊11的补充，但也可以根据基板1上所开贯通孔3的孔数或孔面积的总和、填充作业的初期投入到设备中的糊7的粘度或填充作业中或者填充动作前后的糊7的粘度等通过粘度测定装置进行测定，使辅助糊11的补充次数按每规定的张数进行，增减补充的辅助糊11的量。这些辅助糊的添加量、次数等，通过识别装置识别预先在基板材料1上形成的记号，还能够向补充动作控制部提供与该记号对应的信号而进行控制。因此，可使糊7的粘度在连续填充作业中更稳定。
图2是表示本发明实施例1中电路基板的制造装置的俯视图，且设在版框9的版框开口部13以按压基板材料1的外周部的方式配置。
分配器8安装在分配器移动导轨12上，通过驱动装置(图中未示)在由图2所示的A1位置移动至A2位置的同时将辅助糊朝版框9上大致呈直线状排出。排出的方法可以连续地配置成直线状排出，也可间歇地以多点状排出。
(实施例2)
图3是表示本发明实施例2中的电路基板的制造装置的一部分的立体图，在版框9上形成有凹部14。
靠滴下装置(图中未示)对凹部14滴下辅助糊11，可在使膜形成橡皮辊15朝图中箭头方向与版框9密着的同时滚压并在凹部14中填满辅助糊11。
滴下量最好与凹部14的体积大致相等或多一些，可以根据凹部14的体积正确地控制辅助糊11的必要数量。
另外，为了不损耗橡皮辊，凹部14的形状最好是呈没有角的倒角的剖面形状。
另外，也可以使用同样的方法控制辅助糊的滴下量，这时最好采用比凹部14的体积少的滴下量。
图4是表示本发明实施例2中电路基板的制造方法及制造装置的一部分的剖面图，表示通过上述结构在凹部14内充满辅助糊11后，在回路橡皮辊5滚压糊7的同时，按图中箭头方向移动时，将辅助糊11补充入糊7，其后通过滚压动作呈混合的状态。
上述本发明的实施例1及实施例2，对贯通孔的糊填充之例进行了说明，但本发明对于通过组合加工法用于基板材料上的非贯通孔的糊填充也是有效的。
在不使用导电性糊、用预先靠电镀等所形成的金属薄膜对连接布线层间的贯通孔或非贯通孔，按填孔的目的填充非导电性糊的工序中也可采用本发明。
如上述本发明的电路基板的制造方法及制造装置，包括：
孔形成工序，其在板状或片状的基板材料上开贯通或非贯通孔；
填充工序，其对孔形成工序中所形成的贯通或非贯通孔填充糊；
且在所述填充工序中使用糊补充装置，其将与糊相同或不同组成的辅助糊补充到糊。根据本发明，使糊的粘度稳定且使填入贯通或非贯通孔内的糊的填充性良好，同时具有可防止在后期工序中糊由基板材料脱落的作用。其结果，在制造具有高可靠性的电路基板的同时可通过改善糊的连续印刷性而提高填充工序中的糊的利用率，也可对降低电路基板的成本有贡献。

Claims (34)

1.一种电路基板的制造方法，包括：孔形成工序，其在板状或片状的基板材料上打贯通或非贯通孔；糊填充工序，其对所述贯通或非贯通孔填充糊，其特征在于，所述填充工序包括：
在橡皮辊的来路中将第1糊填充在所述贯通或非贯通孔中的工序；
在所述橡皮辊的来路的最终部或回路的开始部使用糊补充装置将第2糊补充到所述第1糊中的工序；
在所述橡皮辊的回路中使用所述橡皮辊将所述第1糊和第2糊混匀。
2.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述基板材料是预浸树脂棉布，其将以热硬化树脂为主体的树脂材料含浸在纺织布或无纺布上，并经B级化而形成。
3.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述基板材料是单面电路基板或双面电路基板或者多层电路基板，且在所述基板材料的贯通或非贯通孔上，形成有连接布线层间的金属膜。
4.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述糊是以热硬化性树脂为主体的主剂，至少分散导电性粒子及非导电性粒子其中的一种的糊。
5.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述第2糊的主剂是与所述第1糊的主剂相同的热硬化性树脂。
6.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述第2糊的主剂由与使用在所述第1糊的主剂不同的热硬化性树脂，或混合有与使用在所述第1糊的主剂不同的热硬化性树脂组成。
7.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，在所述填充工序中，使用糊补充装置将每张规定基板材料规定量的第2糊补充到所述第1糊。
8.如权利要求7所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述规定的量是由预先定下的规定量、或由所述贯通或非贯通孔的孔数总和或孔面积总和中至少一个计算出的量。
9.如权利要求8所述的电路基板的制造方法，其特征在于，表示由所述贯通或非贯通孔的孔数总和、或孔面积总和中至少一个计算的量的记号形成在所述基板材料上。
10.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，使所述第2糊的补充量对应所述糊的补充张数而变化。
11.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，进行所述第1糊的填充动作时，将规定量的第2糊补充到所述第1糊，而规定量由是粘度测量装置所测量的糊粘度所算出的每张基板材料规定的、或由测量的粘度算出的量。
12.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，在所述填充工序中，备有覆盖基板材料全周或外周一部分的框缘状版框，且在所述版框上使用糊补充用装置补充第2糊。
13.如权利要求12所述的电路基板的制造方法，其特征在于，使用糊补充装置将第2糊补充在版框上的所述第1糊上。
14.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述填充工序中的填充动作是由至少一次的往复动作所形成，且在所述往复动作中在往动作的最终部或复动作的开始部中补充第2糊。
15.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述糊补充装置具有分配单元。
16.如权利要求15所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述糊补充装置具有移动装置，其使所述分配单元朝与填充装置的动作方向略垂直的方向移动。
17.如权利要求16所述的电路基板的制造方法，其特征在于，靠所述移动装置使分配单元移动的同时连续或间歇地使第2糊排出，以进行略呈直线状地补充。
18.如权利要求12所述的电路基板的制造方法，其特征在于，使用设在版框上且具有规定深度的凹部的第2糊膜形成装置、第2糊供给装置及填充搅拌装置，对所述凹部填满第2糊，以此形成带状的第2糊。
19.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，在所述填充工序中，依据从填充动作开始前的糊组成到所述补充时变化的成分补充所有减少的成分，或根据与规定的成分减少的量以下量的成分。
20.如权利要求1所述的电路基板的制造方法，其特征在于，所述第2糊的补充量，是相对在所述第1糊的量为重量的0.001％至0.1％范围内。
21.一种电路基板的制造装置，其包括在形成有贯通或非贯通孔的基板材料的所述贯通或非贯通孔上填充糊的填充装置、和在所述糊上补充与所述第1糊相同或不同的组成的第2糊的糊补充装置，并且在权利要求1所述的电路基板的制造方法中使用，其特征在于，所述橡皮辊装置能够往复动作，在来路中将所述第1糊填充到所述贯通或非贯通孔中，所述糊补充装置在所述橡皮辊装置的来路的最终部或回路的开始部将所述第1糊补充到所述第2糊中，所述橡皮辊装置在回路中将所述第1糊和第2糊混匀。
22.如权利要求21所述的电路基板的制造装置，其特征在于，包括：
基板材料移送装置，其对一张以上的基板材料进行连续填充动作；
补充动作控制部，其使用糊补充装置，将在连续填充动作中规定的每张基板材料所用规定量的第2糊补充到糊上。
23.如权利要求22所述的电路基板的制造装置，其特征在于，包括用于识别形成在基板材料上的规定记号的识别装置，且由所述识别装置朝所述补充动作控制部供给与所述规定记号相对应的信号。
24.如权利要求22所述的电路基板的制造装置，其特征在于，包括测量糊粘度的粘度测量装置，且由所述粘度测量装置朝补充动作控制部供给与所述第1糊粘度相对应的信号。
25.如权利要求21所述的电路基板的制造装置，其特征在于，包括：版框，其覆盖基板材料全周或外周之一部分；所述糊补充装置，其供给第2糊在所述版框上。
26.如权利要求21所述的电路基板的制造装置，其特征在于，包括：所述填充装置，其可进行往复动作；所述糊补充装置，其在所述往复动作中在往动作的最终部或复动作的开始部中补充第2糊。
27.如权利要求21所述的电路基板的制造装置，其特征在于，所述糊补充装置备有分配单元。
28.如权利要求27所述的电路基板的制造装置，其特征在于，所述糊补充装置具有移动装置，其使所述分配单元朝与填充装置的动作方向略垂直的方向移动。
29.如权利要求27所述的电路基板的制造装置，其特征在于，包括：移动装置，其使所述分配单元移动；排出控制装置，其使所述第2糊排出。
30.如权利要求21所述的电路基板的制造装置，其特征在于，包括：第2糊膜形成装置，其在基板材料或版框上将所述第2糊形成带状膜。
31.如权利要求30所述的电路基板的制造装置，其特征在于，所述第2糊膜形成装置，具有形成在版框上的规定深度的凹部、第2糊供给装置及填充搅拌装置。
32.如权利要求31所述的电路基板的制造装置，其特征在于，所述凹部的角部具有形成倒角后的形状。
33.如权利要求21所述的电路基板的制造装置，其特征在于，所述填充装置是由橡皮辊、橡皮辊固定装置、橡皮辊升降装置、橡皮辊加压装置及橡皮辊移动装置所构成。
34.如权利要求21所述的电路基板的制造装置，其特征在于，一组填充装置是由橡皮辊、橡皮辊固定装置、橡皮辊升降装置、橡皮辊加压装置及橡皮辊移动装置所构成，且所述填充装置是与其往复动作相对应，并在往回路具有两组填充装置。
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