JP2001230545A - プリント回路用基板材の製造方法及びワイヤ構造体の製造装置 - Google Patents

プリント回路用基板材の製造方法及びワイヤ構造体の製造装置

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JP2001230545A
JP2001230545A JP2000036875A JP2000036875A JP2001230545A JP 2001230545 A JP2001230545 A JP 2001230545A JP 2000036875 A JP2000036875 A JP 2000036875A JP 2000036875 A JP2000036875 A JP 2000036875A JP 2001230545 A JP2001230545 A JP 2001230545A
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JP2000036875A
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Tetsuji Takagi
哲二 高木
Akio Enomoto
明夫 榎本
Koji Ikeda
光司 池田
Yoshitaka Kuraoka
義孝 倉岡
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント回路基板をより高密度化でき、寸法
精度に優れたプリント回路用基板材を簡易にかつ経済的
に製造できる製造方法とそれに好適に用いることができ
るワイヤ構造体の製造装置を提供する。 【解決手段】 所定ピッチで多数の細孔11を有してな
る成形型10上に、多数の金属細ピン12を載せた後、
成形型10を振動させることにより、成形型10の多数
の細孔11内に多数の金属細ピン12を挿入・立設させ
て、成形型10内に所定ピッチで多数の金属細ピン12
を並設した後、この成形型10内にプラスチックとセラ
ミックからなる複合材料を流し込み、複合材料を硬化さ
せるプリント回路用基板材の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、プリント回路用
基板材の製造方法と、プリント回路用基板材を製造する
ために用いるワイヤ構造体の製造装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】 プリント回路基板は、一面側に集積回
路のためのスロットや各種電子部品のための接続端子群
が形成されており、他面側には部品をつなぐ導電路が印
刷されたもので、従来から電子機器の要素部材として大
量に利用されている。図11はプリント回路基板の一例
を示す斜視図で、エポキシ樹脂、ガラスなどの絶縁材料
からなる板状体に、その表面間を導通するように導電性
金属2がメッキなどで設置されてなる基板材1の両面
に、所定の導体パターン(回路)が形成された導電層た
るフォトプロセス層3が積層され、さらに該フォトプロ
セス層3の外側に、接続端子群や導電路4が印刷などで
形成されて、プリント回路基板が構成されている。
【0003】 このようなプリント回路基板に用いる基
板材1について、従来においては、例えば、エポキシ樹
脂、ガラスなどの絶縁材料からなる板状体を作製した
後、ドリル加工によって所定位置に導通用スルーホール
を穿設し、次いでそのスルーホールに銅などの導電性金
属をめっき等の手段で被覆し、さらに封止材によって当
該スルーホールを密封して作製されていた。
【0004】 しかしながら、板状体にドリル加工する
と、加工に伴って加工屑が発生し、製品不良が生じるお
それがあるほか、メッキは基板材の縁端部でクラックが
生じるおそれが高く、電気的導通不良を引き起こすとい
う問題があった。また、ドリル加工では、加工できるス
ルーホールの長さ(基板の厚さ)/孔径の比は5程度が
限度であり、例えば、厚さ1mmの基板の場合、直径
0.2mm程度が下限となる。しかし、プリント回路基
板の高密度化のためには、より小さい孔径とすることが
好ましく、ドリル加工ではそれが困難であった。
【0005】 また、枠体内に、Ni、Coなどの電気
線を挿入し、エポキシ樹脂などの絶縁材料を溶融して流
し込み、硬化後金属線に垂直な面で切断して、両面間を
電気的に接続した回路板が提案されている(特開昭49
−8759号公報参照)。しかしながら、この回路板で
はエポキシ樹脂などを用いているため、樹脂が硬化する
ときに体積収縮が2〜3%程度起こり、スルーホールの
ピッチなどの寸法精度を損なうという問題があった。高
密度化されたプリント回路基板においては、寸法精度が
極めて重要であり、このことは大きな欠点であった。さ
らに、この回路板では、片面または両面に積層される導
電層(フォトプロセス層)との親和性を何ら考慮してい
ないため、使用に際しての熱衝撃や温度差などによる熱
膨張差により、基板材と導電層とが剥離するおそれがあ
る。さらに、物理的衝撃によっても、絶縁材料と金属線
との間において剥離するおそれがあった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】 従って、本発明は、
上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、その
目的は、プリント回路基板をより高密度化でき、しかも
寸法精度に優れたプリント回路用基板材の製造方法とそ
れに好適に用いることができるワイヤ構造体の製造装置
を提供することにある。また、本発明の他の目的は、プ
リント回路基板をより簡易に、かつ経済的に製造するこ
とができるプリント回路用基板材の製造方法とそのため
に好ましく用いることができるワイヤ構造体の製造装置
を提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、
良好な電気的導通を確保するとともに、使用に際して基
板材と導電層とが剥離しないように熱膨張性を制御する
ことができるプリント回路用基板材の製造方法を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、所定ピッチで多数の細孔を有してなる成形型上
に、多数の金属細ピンを載せた後、該成形型を振動させ
ることにより、該成形型の多数の細孔内に多数の金属細
ピンを挿入・立設させて、該成形型内に所定ピッチで多
数の金属細ピンを並設した後、この成形型内にプラスチ
ックとセラミックからなる複合材料を流し込み、複合材
料を硬化させることを特徴とするプリント回路用基板材
の製造方法が提供される。
【0008】 本発明においては、成形型の細孔入口部
に、傾斜導入部を設けることが好ましく、また、成形型
が、基台と、該基台上に配置され多数の貫通孔が所定ピ
ッチで配設されてなる板状の中間治具と、該中間治具上
に配置され、該中間治具の貫通孔の対応位置に多数の貫
通孔が所定ピッチで配設されてなる板状の上治具とから
構成されていることが好ましい。また、本発明において
は、成形型の上側に、所定ピッチで多数の溝部が平行に
形成された溝治具を配設し、該溝治具の溝部に多数の金
属細ピンを収容した後、該成形型及び該溝治具を振動さ
せることにより、該溝治具の溝部に収容した金属細ピン
を該成形型の細孔内に挿入・立設させることが好まし
い。さらに、本発明では、複合材料におけるセラミック
の含有量が40体積%以上、90体積%以下であり、複
合材料が、所定長さに切断されたガラスファイバー又は
シリカガラスとエポキシ樹脂とから構成されていること
が好ましい。
【0009】 また、本発明によれば、基台と、該基台
上に配置され多数の貫通孔が所定ピッチで配設されてな
る板状の中間治具と、該中間治具上に配置され、該中間
治具の貫通孔の対応位置に多数の貫通孔が所定ピッチで
配設されてなる板状の上治具とを備えてなる成形型と、
該成形型の上側に配設され、所定ピッチで多数の溝部が
平行に形成された溝治具と、該成形型及び該溝治具を振
動させる振動手段と、を備えてなるワイヤ構造体の製造
装置であって、多数の金属細ピンを前記溝治具内の溝部
から前記成形型の貫通孔内に挿入・立設させるようにし
たことを特徴とするワイヤ構造体の製造装置、が提供さ
れる。
【0010】
【発明の実施の形態】 以下、本発明を図面に示す実施
形態に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれら
の実施形態に限定されるものではない。図1は、本発明
で用いる成形型(下型)の上に多数の金属細ピンが載置
された状態を示す斜視図である。10は成形型の下型を
構成する下側治具であり、下側治具10は、所定ピッチ
で多数の細孔11を有している。細孔11は下側治具1
0の表面から裏面まで貫通していない。この下側治具1
0の上に、多数の金属細ピン12を載せた後、下側治具
10を回転などの振動を付与することにより、図2に示
すように、下側治具10に形成されている多数の細孔1
1内に多数の金属細ピン12が挿入・立設されることに
なる。なお、この場合、図3に示すように、成形型の下
型を構成する下側治具10の細孔入口部に、傾斜導入部
14を設けると、細孔11内への金属細ピン12の挿入
がより確実かつ効果的に達成され、好ましい。
【0011】 このようにして、下側治具10の所定位
置に多数の金属細ピン12を立設した後、図4に示すよ
うに、下側治具10の上方から、成形型の上型を構成す
る上側治具15を被せて、成形型20内に所定ピッチで
多数の金属細ピン12を並設する。この際、細孔11の
深さは金属細ピン12の位置精度が所定内に収まる程度
までしか傾斜しないように設定してある。次いで、多数
の金属細ピン12が並設された成形型20内に、プラス
チックとセラミックからなる複合材料を流し込む。この
場合、成形型内を真空としてガスが残存しないような、
真空注型とすることが好ましい。次に、複合材料を硬化
させて、板厚方向に多数の金属細ピンが貫通してなる複
合体を得る。そして、この複合体について、その表裏両
面を研削して、所望のプリント回路用基板材を製造す
る。
【0012】 次に、本発明のプリント回路用基板材の
製造方法に好ましく用いることができるワイヤ構造体の
製造装置について説明する。図5は本発明に係るワイヤ
構造体の製造装置の一実施例を示す概略正面図である。
図5において、30は成形型であり、傾斜してテーブル
31上に配設されている。成形型30の上側には、溝治
具32がこれも傾斜して配置されている。溝治具32
は、シリンダなどの駆動手段33に連結され、成形型3
0の表面に沿って微小な距離を精密に移動できるように
なっている。なお、34は溝治具32の案内支持板であ
り、溝治具32を成形型30の表面において微小ピッチ
で正確な位置に移動し得るためのものである。
【0013】 そして、35はシリンダなどを用いた伸
縮による振動手段であり、テーブル31を下側から支持
して、回転軸36の回りに、成形型30及び溝治具32
を振動させる。以上のように、成形型30、溝治具3
2、及び成形型30及び溝治具32を振動させる振動手
段35を備えてワイヤ構造体の製造装置40が構成され
ている。
【0014】 図6〜8は成形型の一実施例を示してお
り、成形型30は、基台41、板状の中間治具42及び
板状の上治具43から構成されている。基台41には貫
通孔は形成されておらず、成形型30に挿入された金属
細ピン50のストッパーの役割を果たす。中間治具42
は、基台41上に配置されており、多数の貫通孔42a
が所定ピッチで配設されている。上治具43は、中間治
具42上に配置されており、中間治具42の貫通孔42
aの対応する位置に多数の貫通孔43aが所定ピッチで
配設されている。なお、貫通孔42a,43aの孔径
は、例えば、φ0.2mm程度と、金属細ピン50の径
より少し大きめの孔径とすることにより、貫通孔42
a,43aに挿入された金属細ピン50がガタつかず、
精度良く配置することが可能となる。
【0015】 図9は溝治具の一例を示す斜視図で、
(a)は全体図、(b)は一部拡大図である。図9(a)(b)に示
すように、溝治具32には、所定ピッチで多数の溝部3
8が平行に形成され、溝部38には、その一列一列に金
属細ピン50が多数収容され、金属細ピン50は溝部先
端より1本づつ成形型の貫通孔に挿入されるようになっ
ている。
【0016】 次に、上記したワイヤ構造体の製造装置
を用いて、プリント回路用基板材の製造方法を説明す
る。まず、成形型30を、傾斜したテーブル31上に載
置するとともに、成形型30の上側には、駆動手段33
に連結されて溝治具32が傾斜して配置されている。こ
のように、ワイヤ構造体の製造装置40に、成形型30
及び溝治具32を配置した後、振動手段35により、成
形型30及び溝治具32を振動させる。この際、溝治具
32は傾斜しているため、溝部38に収容されている金
属細ピン50は下方に移動して、成形型30の貫通孔4
2a,43a内に挿入される。
【0017】 次に、駆動手段33により前記溝治具3
2を所定距離(所定ピッチ分)傾斜方向又はそれに垂直
な方向に移動させた後、上記と同様にして、成形型30
の他の貫通孔42a,43aに金属細ピン50を挿入す
るという操作を繰り返して、成形型30内に所定ピッチ
で多数の金属細ピン50を並設する。成形型30は、上
記のように、基台41、板状の中間治具42及び板状の
上治具43から構成されているため、多数の貫通孔42
a,43aに金属細ピン50が挿入された状態とした
後、図7(a)(b)のように、上治具43を所定距離上方に
持ち上げて、上治具43と中間治具42の間に所定間隔
の空隙部48を形成する。次に、図8に示すように、一
端部を除いた外周部に枠材44をはめ込むことにより、
所定ピッチで多数の金属細ピンが配設されたワイヤ構造
体を作製することができる。
【0018】 次に、この成形型30の空隙部48に、
プラスチックとセラミックからなる複合材料を流し込
み、次いでこの複合材料を硬化させた後、成形型30の
中間治具42、上治具43及び枠材44を取り外すこと
により、多数の金属細ピン50が所定ピッチで複合材料
の板厚方向に貫通した基板材を得ることができる。そし
て、得られた基板材の表面を研磨手段により研磨して、
表面に突き出ている金属細ピンを除去するとともに、表
面を平滑にすることにより、所望のプリント回路用基板
材を製造する。
【0019】 上記した本発明の製造方法及び装置によ
れば、金属細ピンを所定間隔で、しかも寸法精度良く配
置することができるため、金属細ピンをより狭ピッチ
(高密度)、例えば1.1mm以下の0.5mmという
狭ピッチに配置した基板材を得ることができる。このよ
うに、本発明で得られるプリント回路用基板材において
は、スルーホール径あるいはビアホール径は金属ワイヤ
又は細ピンの直径で決まるため、金属ワイヤ又は細ピン
の加工が可能である限り、小さくすることが可能であ
り、0.2mmφ以下、例えば、0.05mmφのもの
でも作製が可能である。
【0020】 図10に、本発明の製造方法により製造
されたプリント回路用基板材の一例を示す。図10にお
いて、基板材55は、プラスチックとセラミックから構
成され、平板状に形成された複合材料56に、金属細ピ
ン57が所定ピッチで配設されている。そして、金属細
ピン57の端部は複合材料52の両面に露出しており、
基板材55の両面間を電気的に導通できるようになって
いる。このような構成を有する基板材55は、例えば、
図11に示すように、その両面を、所定の回路が形成さ
れた導電層(フォトプロセス層)3、接続端子群4が配
設されて、プリント回路基板を構成する。
【0021】 以下、本発明で製造する基板材の構成材
料について説明する。基板材を構成する複合材料は、プ
ラスチックとセラミックからなるもので、プラスチック
からなるマトリックスにセラミック粒子、セラミックフ
ァイバー等を分散させて構成される。両者の配合量は、
絶縁性、低熱膨張性、耐磨耗性などの特性や目的に応じ
て適宜選定されるが、セラミック粒子やセラミックファ
イバー等を40体積%以上、90体積%以下含有するこ
とが、低熱膨張性及び硬化時の体積収縮が小さくなるこ
とに鑑みて、好ましい。本発明の複合材料においては、
硬化時の体積収縮は1%以下、さらに0.5%以下とす
ることができ、基板材における金属線の寸法精度向上に
極めて有利である。
【0022】 このような配合量とすることにより、複
合材料に、低熱膨張性、耐磨耗性などを効果的に付与す
ることができる。なお、セラミック粒子やセラミックフ
ァイバー等の含有量が90体積%を超えると、プラスチ
ックの含有量が少なくなり過ぎ、成形時の流動性が失な
われる可能性がある。セラミックとしては、アルミナ、
ジルコニア、窒化珪素などのほか、シリカガラス等のガ
ラスを含む。セラミックは、粒子やファイバー状として
配合される。また、プラスチックとしては、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。熱可
塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、液晶ポリマ
ー、ポリアミド、ポリイミド等、各種の樹脂を用いるこ
とができ、これらの樹脂を2種以上組み合わせて用いて
も良い。一方、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂等を用いることができ、
又、これらの樹脂を2種以上組み合わせて用いても良
い。
【0023】 本発明の複合材料においては、セラミッ
クとしてガラスファイバーを所定長さに切断したチッ
プ、あるいはシリカガラス等のガラスビーズをエポキシ
樹脂などのプラスチックに混合したものが、熱膨張につ
いて異方性がなく、絶縁性、低熱膨張性、耐磨耗性、強
度などの特性に優れるため、好ましい。
【0024】 次に、金属細ピンの材質としては、導電
性を有する金属であれば、特にその種類を問わないが、
通常、銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合
金のいずれか1種の金属からなることが好ましい。ま
た、耐摩耗性、可撓性、耐酸化性、強度等の点に鑑みる
と、金属細ピンはベリリウム銅から構成されていること
がより好ましい。
【0025】 また、プラスチックとセラミックとがカ
ップリング処理されていること、さらに、複合材料と金
属細ピンが、カップリング剤により接合していることが
望ましい。このように、カップリング処理していると、
プラスチックとセラミックの剥離が生じず、しかも複合
材料と金属細ピンとの接合強度が向上し、使用に際して
剥離が効果的に防止される。ここで、カップリング剤と
しては、従来公知のものが使用でき、例えば、シランカ
ップリング材として、ビニル系、エポキシ系、メタクリ
ロキシ系、アミノ系、クロロプロピル系、メルカプト系
などが有効である。また、これらを基にし、水、有機溶
剤などで溶解したプライマーも有効である。その他、チ
タン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤
も有効なものとして挙げることができる。また、金属細
ピンの表面に凹凸をつけて、複合材料との接合性を向上
させることができる。
【0026】 このようにして得られるプリント回路用
基板材は、熱膨張係数が約10〜30ppm/℃の範囲
において任意に設定可能であり、しかも熱膨張係数が等
方的であり、かつ銅(熱膨張係数:約17ppm/
℃)、ベリリウム銅(熱膨張係数:約18ppm/℃)
などの金属の熱膨張に近いため、薄膜形成工程、はんだ
ディップ工程などで温度履歴における信頼性が極めて高
い。ここで、熱膨張係数が等方的とは、基板材の厚み方
向と平面方向の熱膨張係数差が小さい方の熱膨張係数に
対して30%以内であることをいう。
【0027】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の製造方
法によれば、高密度で、しかも寸法精度に優れたプリン
ト回路用基板材を、より簡易かつ経済的に製造すること
ができる。また、本発明によれば、良好な電気的導通を
確保することができ、また使用に際して基板材と導電層
とが剥離しないように熱膨張性を制御することができる
プリント回路用基板材を製造することができる。さら
に、本発明に係るワイヤ構造体の製造装置によれば、多
数の金属細ピンがより狭ピッチで配設されたワイヤ構造
体を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で用いる下型の上に多数の金属細ピン
が載置された状態を示す斜視図である。
【図2】 下型の上に多数の金属細ピンが立設された状
態を示す斜視図である。
【図3】 下型の一例を示す断面図である。
【図4】 本発明の製造方法の一実施例を概略的に示す
分解斜視図である。
【図5】 本発明に係るワイヤ構造体の製造装置の一実
施例を示す概略正面図である。
【図6】 本発明に用いる成形型の一実施例で、(a)は
断面図、(b)は斜視図である。
【図7】 図6の成形型のうち上治具を上方に持ち上げ
た状態を示すもので、(a)は断面図、(b)は斜視図であ
る。
【図8】 一端部を除く外周部に枠材をはめ込んだ成形
型を示す斜視図である。
【図9】 溝治具の一例を示す斜視図で、(a)は全体
図、(b)は一部拡大図である。
【図10】 本発明で得られるプリント回路用基板材の
一例を示す斜視図である。
【図11】 プリント回路基板の一例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1…基板材、2…導電性金属、3…フォトプロセス層、
4…接続端子群、10…下側治具、11…細孔、12…
金属細ピン、14…傾斜導入部、15…上側治具、20
…成形型、30…成形型、31…テーブル、32…溝治
具、33…駆動手段、34…案内支持板、35…振動手
段、36…回転軸、40…ワイヤ構造体の製造装置、4
1…基台、42…中間治具、43…上治具、42a…中
間治具の貫通孔、43a…上治具の貫通孔、44…枠
材、48…空隙部、55…基板材、56…複合材料、5
7…金属細ピン。
フロントページの続き (72)発明者 池田 光司 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 倉岡 義孝 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 Fターム(参考) 5E317 AA27 BB01 BB04 BB11 CC08 CD36 CD40 GG14 GG16

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定ピッチで多数の細孔を有してなる成
    形型上に、多数の金属細ピンを載せた後、該成形型を振
    動させることにより、該成形型の多数の細孔内に多数の
    金属細ピンを挿入・立設させて、該成形型内に所定ピッ
    チで多数の金属細ピンを並設した後、この成形型内にプ
    ラスチックとセラミックからなる複合材料を流し込み、
    複合材料を硬化させることを特徴とするプリント回路用
    基板材の製造方法。
  2. 【請求項2】 該成形型の細孔入口部に、傾斜導入部を
    設けた請求項1記載のプリント回路用基板材の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 該成形型が、基台と、該基台上に配置さ
    れ多数の貫通孔が所定ピッチで配設されてなる板状の中
    間治具と、該中間治具上に配置され、該中間治具の貫通
    孔の対応位置に多数の貫通孔が所定ピッチで配設されて
    なる板状の上治具とから構成されている請求項1又は2
    記載のプリント回路用基板材の製造方法。
  4. 【請求項4】 該成形型の上側に、所定ピッチで多数の
    溝部が平行に形成された溝治具を配設し、該溝治具の溝
    部に多数の金属細ピンを収容した後、該成形型及び該溝
    治具を振動させることにより、該溝治具の溝部に収容し
    た金属細ピンを該成形型の細孔内に挿入・立設させる請
    求項1〜3のいずれか1項に記載のプリント回路用基板
    材の製造方法。
  5. 【請求項5】 複合材料におけるセラミックの含有量が
    40体積%以上、90体積%以下である請求項1〜4の
    いずれか1項に記載のプリント回路用基板材の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 複合材料が、所定長さに切断されたガラ
    スファイバー又はシリカガラスとエポキシ樹脂とから構
    成されている請求項1〜5のいずれか1項に記載のプリ
    ント回路用基板材の製造方法。
  7. 【請求項7】 基台と、該基台上に配置され多数の貫通
    孔が所定ピッチで配設されてなる板状の中間治具と、該
    中間治具上に配置され、該中間治具の貫通孔の対応位置
    に多数の貫通孔が所定ピッチで配設されてなる板状の上
    治具とを備えてなる成形型と、 該成形型の上側に配設され、所定ピッチで多数の溝部が
    平行に形成された溝治具と、 該成形型及び該溝治具を振動させる振動手段と、を備え
    てなるワイヤ構造体の製造装置であって、 多数の金属細ピンを前記溝治具内の溝部から前記成形型
    の貫通孔内に挿入・立設させるようにしたことを特徴と
    するワイヤ構造体の製造装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004019668A1 (ja) * 2002-08-21 2004-03-04 Hoya Corporation ホール形成基板及びその製造方法並びにウェハ一括コンタクトボード

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