JP2001320154A - スルーホール基板の穴埋め液状樹脂充填方法及び充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プリント配線基板のスルーホール内に、気泡が
混入しないように穴埋め液状樹脂を効率良く充填する。 【解決手段】予め調合攪拌処理と脱泡処理をした穴埋め
液状樹脂（インク）１２を収容したインク容器６から加
圧さらた圧搾空気８によりインク供給管１０を介してイ
ンク１２を穴埋め液状樹脂ノズル（インクノズル）２に
供給し、インクノズル２のノズルからインクを押出し、
インクノズル２と対面する位置に搬送されるスルーホー
ル基板１のスルーホールにインク（穴埋め液状樹脂）を
気泡を含むことなく、効率良く充填することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ビルドアッププリ
ント配線基板を製造する際のコア層のスルーホールの穴
埋め液状樹脂充填方法及び充填装置に関する。更に詳し
くは、この種のプリント配線基板は、ビルドアップ形成
時にスルーホールの信頼性を確保するためにコア層のス
ルーホールに穴埋め用液状樹脂を充填している。本発明
は、プリン卜配線基板の製造時において、プリント配線
基板のスルーホールに、効率良く液状樹脂を充填するこ
とのできるスルーホール基板の穴埋め液状樹脂充填方法
及び充填装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のプリント配線板は、基板の表裏
両面に回路パターンを形成するとともにこれら回路パタ
ーン間の電気的な導通を取るためにスルーホールを穿孔
して設け、そのスルーホールを樹脂等の充填材で埋め、
更にその上にパターンを形成している。特に、最近の機
器の高機能化、小型化に対応するため、高密度実装基板
としてビルドアップ配線基板が使用されているが、益々
多層化、ファインパターン化してきている。そして、例
えば、スーパーコンピュターや宇宙ロケット、宇宙衛星
などに使用される電子機器のプリント配線基板は高い信
頼性も要求されている。これらのプリント配線基板はい
ずれも多層でスルーホールプリント配線基板がベース基
板として使用されおり、そのスルーホール内には穴埋め
用の樹脂を充填する必要があり、この充填は非常に重要
であると同時に高い信頼性が要求される。

【０００３】その際、基板のスルーホールを樹脂等で埋
めるためには、従来一般的にはスクリーン印刷方式が用
いられている。このスクリーン印刷方式においては、ス
キージとステンレス、又はテトロン（登録商標）製のス
クリーン版を使用して、スクリーン印刷機で専用の穴埋
め液状樹脂をスルーホール内に充填している。具体的に
は次の様な手順で行われている。（１）インクの粘度調
整及び脱泡を実施する。（２）基板を専用の下受け治具
に固定する。（３）基板とスクリーン版との位置合わせ
を実施する。（４）カットスキージを所定の角度にセッ
トする。（５）一定量のインキをスクリーン版の上に取
る。（６）印刷を１〜２回、実施する。（７）専用ラッ
クに立てかけて、乾燥炉で乾燥する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この手法には
次の様な問題点がある。まず、基板スルーホール部の下
受け治具やスクリーン印刷枠の製作が必要となり、製品
の種類毎に交換しなければならないために段取り換えの
時間が発生する。そして、スクリーン印刷時に、スクリ
ーン印刷版のメッシュ開口部から、インクがスルーホー
ルに塗り出される時に気泡を巻き込み、そのままスルー
ホール内に微小な気泡となり持ちこまれ、最終的に樹脂
硬化後も気泡が残存することになり樹脂層にボイドを生
成する。そして、後工程の加熱の段階でボイド破裂を起
こし基板を不良にすることもある。そしてまた、ボイド
には温度変化によるストレスが集中しやすいこと、さら
にスルーホール内部の樹脂とメッキ及び基材の線膨張率
の違いにより、メッキ及び基材にクラックが発生してス
ルーホール欠損の原因となることがある。この場合はプ
リント基板メーカーで基板の生産中に起こる場合もある
が、電子部品が実装され電子機器が稼働中に、繰り返し
温度変化によるストレスが加わり不良の原因になること
もある。このため、信頼性の高い、ボイドレスの穴埋め
樹脂充填方法及び充填装置の開発が要望されていた。

【０００５】また、ボイドレスの穴埋め樹脂充填方法と
して特許第２８９１６７５号が提案されているが、この
方法は混入した気泡を取り除くことに主眼を於いている
ので、工程が複雑で、時間が掛かり、生産性に難点があ
る。

【０００６】そこで、本発明の目的は、プリント配線基
板のスルーホール内に、気泡が混入しないように穴埋め
液状樹脂を効率良く充填するためのスルーホール基板の
穴埋め液状樹脂充填方法及び充填装置を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明のスルーホール基板の穴埋め液状樹脂充
填方法は、予め調合攪拌処理と脱泡処理をした穴埋め液
状樹脂を加圧して穴埋め液状樹脂ノズルから押出し、一
定速度で相対移動するスルーホール基板のスルーホール
に充填することを特徴としており、気泡を有しない状態
で、穴埋め液状樹脂をスルーホール基板のスルーホール
に連続して、効率良く、確実に充填することができるも
のである。

【０００８】また、本発明のスルーホール基板の穴埋め
液状樹脂充填装置は、予め調合攪拌処理と脱泡処理をし
た穴埋め液状樹脂を収容しておく穴埋め液状樹脂収容手
段と、該穴埋め液状樹脂収容手段から加圧された穴埋め
液状樹脂を供給する穴埋め液状樹脂供給手段と、該穴埋
め液状樹脂供給手段から加圧された穴埋め液状樹脂の供
給を受け、穴埋め液状樹脂をノズルから押出し、スルー
ホール基板のスルーホールに穴埋め液状樹脂を充填する
穴埋め液状樹脂ノズルとより構成することを特徴とする
ものである。また、該穴埋め液状樹脂ノズルと対面する
位置に設けられたスルーホール基板の搬送装置を設ける
ことにより、ボイドを生じることなく、効率良くスルー
ホール基板の穴埋め液状樹脂の充填作業を行うことがで
きる。

【０００９】更に、本発明の穴埋め液状樹脂ノズルは、
穴埋め液状樹脂をノズルから押出し、スルーホール基板
のスルーホールに穴埋め液状樹脂を充填する穴埋め液状
樹脂ノズルであり、スルーホール基板の表面に接触する
ローラを位置調整自在に取付けたことを特徴とするもの
であり、ローラの位置を調節することにより、スルーホ
ール基板の表面と穴埋め液状樹脂ノズルとのギャップを
調節することができ、穴埋め液状樹脂の充填状態を調整
することができる。このギャップの大きさの調節のため
に、ストッパを配置すると良い。前記穴埋め液状樹脂ノ
ズルは、スルーホール基板の幅と同一の幅を有している
ことにより、スルーホール基板に均一に穴埋め液状樹脂
の充填作業を行うことができる。ただし、スルーホール
の配置位置によっては同一の幅以外のものであっても良
い。各種のスルーホール基板の幅に対応した幅の穴埋め
液状樹脂ノズルを予め用意しておき、そのノズルを交換
するのみで、各種のスルーホール基板への充填作業が容
易に実施できる。前記ノズル、又は前記穴埋め液状樹脂
ノズルへの穴埋め液状樹脂の供給を穴埋め液状樹脂供給
手段により複数の区画された空洞部に供給し、かつこの
供給も各空洞部に連通するインク供給口をそれぞれに設
け、このインク供給部に前記液状樹脂供給手段から穴埋
め液状樹脂を供給すると安定的にインクをノズルから吐
出させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の１実施形態につい
て説明する。図１は、本発明によるスルーホール基板の
穴埋め液状樹脂充填装置を示す全体図である。スルーホ
ール基板１は、穴埋め液状樹脂（以下、単にインクと称
する）を充填するスルーホールが穿設されたプリント基
板であり、スルーホール基板１の走行中にたとえばエア
シリンダにより適当な間隔で穴埋め液状樹脂ノズル（以
下、単にインクノズルと称する）２を対面させ、該イン
クノズル２からインクをスルーホール内に充填するもの
である。バックアップローラ３は、スルーホール基板１
及びインクノズル２の圧力を担い支持するためのローラ
である。インクノズル２には、ホース継手４を介して、
空気圧を利用した加圧タンクによるインキ供給手段によ
り、加圧されたインキが供給されている。インキ供給手
段は、加圧容器５内のインク容器６と圧搾空気源（図示
せず）より圧力調節器７を通して圧搾空気８を前記加圧
容器５内に供給するためのホース継手９と、その一端が
前記インク容器６内に開口し、ホース継手１１を介して
前記インクノズル２のホース継手４に連結されたインク
供給管１０等より構成されている。

【００１１】なお、ここで使用するインク１２は他の手
段で、予め調合攪拌処理と脱泡処理をしたものを前記イ
ンク容器６に収容しておく。そこで、スルーホール基板
をローラーコンベア等で水平方向に移動させながら、圧
搾空気８を供給することによりその圧力でインク容器６
内のインク１２をインク供給管１０を介してインクノズ
ル２に送り、インクノズル２よりインク１２を押出し、
スルーホール基板１のスルーホール内にインク１２を充
填する。その際のスルーホール基板１の移動速度は、通
常１〜５０mm／secの範囲内でであるが、この速度はイ
ンク１２の供給圧、スルーホール基板１の厚み、スルー
ホール径、インクの粘度等により決めるられる。特にイ
ンクの粘度は、インクの温度による変化が大きいため
に、一定の温度条件で充填する必要があるので、そのた
めの定温度維持装置を備えたものが良い。

【００１２】図２、図３は、インク１２が充填された状
態のスルーホール基板１のスルーホール部分を示す断面
図である。スルーホール１５はスルーホール基板１に穿
設された貫通孔であり、スルーホール１５の内周面及び
スルーホール基板１の上下両面には導通用の金属被膜１
６がメッキ等の手段で形成されている。図２に示すよう
にインク１２を充填したスルーホール１５は、下面に少
しインキが盛り上がり出た盛上り部１２ｂが表面張力に
より形成され、上面もスルーホール１５表面にある程度
の厚みでインク１２ａが塗布された状態になるように充
填される。これは後工程で紫外線乾燥炉や熱乾燥炉で充
填したインキを硬化した揚合に、インキの体積が減りス
ルーホール表面にへこみが発生しても、スルーホール基
板表面を研磨した後に、図３の様にへこみが残らないよ
うにするためである。しかし、あまりにも厚くインキが
付いていると、研磨で除去しきれない場合があるので、
好ましくはへこみが残らない程度に出来るだけ薄く塗布
することが望ましい。

【００１３】次に、インクノズル２の詳細な構造につい
て図４、５、６により説明する。図４はインクノズル２
の正面図であり、図５は図４のＡ−Ａ断面図であり、さ
らに図６はインクノズル２の分解部品図である。インク
ノズル２はノズル本体２１、ノズル板２２、裏蓋２３等
より構成され、互いにねじ結合されて一体に組立されて
いる。ノズル本体２１の裏側には左右２つに分割された
空洞部２４ａ，２４ｂが設けられ、それら空洞部２４
ａ，２４ｂから表面側にインク通路２７が形成されてい
る。ノズル本体２１の表面側にはノズル板２２がねじ結
合され、両者の間の空間により長いスリットであるイン
ク出口２６が構成されている。ノズル本体２１の裏面側
にはパッキン２５を介在して裏蓋２３がねじ結合されて
いる。裏蓋２３には、前記空洞部２４ａ，２４ｂにイン
クを供給するために、この空洞部２４ａ，２４ｂのそれ
ぞれに対応する貫通孔である左右の供給口２８ａ，２８
ｂが設けられている。左右の供給口２８ａ，２８ｂに
は、それぞれインクを供給するためのホース継手４が取
付けられている（図１参照）。

【００１４】加圧容器５から加圧されたインク１２が両
インク供給口２８ａ，２８ｂに供給されると、インク１
２は各空洞部２４ａ，２４ｂに供給され、空洞部２４
ａ，２４ｂ内に滞留し圧力が均一化される。更に、イン
ク１２はインク通路２７を通ってインク出口２６より押
出される。本実施の形態の実施例では、インクノズル２
の有効ノズル幅Ｗは２８０mmであり、インク供給口２８
ａ，２８ｂを２箇所設け、インク出口２６のスロットは
本例では０．１〜２mmとしている。それにより均一化さ
れたインク１２をインクノズル２の全幅長に亘って押出
すことができる。インクノズル２はスルーホール基板１
のサイズに応じて各種のものを用意する必要があり、イ
ンクノズル２の有効ノズル幅Ｗが広くなるとインク供給
口２８ａ，２８ｂを増やす必要がある。有効ノズル幅Ｗ
が１５０mmのインクノズル２では、インク供給口が１箇
所でインク１２が均一の押し出されることが確かめられ
ており、本実施例のように有効ノズル幅Ｗが２８０mmの
ものに対しては２箇所のインク供給口２８ａ，２８ｂを
設ける。同様に有効ノズル幅Ｗが４５０mmであれば３箇
所にインク供給口を設ける必要がある。また、空洞部２
４ａ，２４ｂはそれぞれのインク供給口２８ａ，２８ｂ
に対し設ける必要があり、それぞれの空洞部２４ａ，２
４ｂの間には境界壁が設けられている。これは、インク
１２がお互いが干渉して供給する量や圧力に影響を与え
ないためである。従って、空洞部２４ａ，２４ｂ、及び
インク供給口２８ａ，２８ｂの間隔、数、位置は、イン
ク１２の粘性、温度等を考量して現実的に決められるべ
きものである。

【００１５】図７は、本発明によるスルーホール基板の
穴埋め液状樹脂充填装置のスルーホール基板１とインク
ノズル２との関係を示す正面図である。実際の穴埋め液
状樹脂充填作業をする場合には、前述した図２に示され
るように、スルーホール基板１の上面全面にインク１２
が塗布される程度に充填することが必要である。そのた
めに、図７に示すように、スルーホール基板１とインク
ノズル２の先端との間に一定のギャップ（ｔ）を設けて
いる。インクノズル２はブラケット３２に設けられたエ
アーシリンダ３１により、ブラケット３２に対して相対
的に位置調節のために上下動でき、かつその上下位置は
ストッパ（図示せず）により位置が調節できる。ストッ
パは、ギャップ（ｔ）を調節できるものであれば如何な
るものであっても良いが、本例ではボルトを回して固定
位置を変えるものである。ブラケット３２の下端部に
は、それぞれローラ３３ａ，３３ｂが回転自在に取付け
られている。ブラケット３２の取付け高さをあらかじめ
調整することによりスルーホール基板１の表面とインク
ノズル２の先端とのギャップ（ｔ）を調整することがで
きる。ギャップ（ｔ）は、通常は０．０１〜Ｏ．５ミリ
の範囲内において、その作業内容により調整されるもの
である。各ローラ３３ａ，３３ｂの位置のスルーホール
基板１の下部には、スルーホール基板１が反らないよう
に表裏面から支持するバックアプローラ３４ａ，３４ｂ
が配置されている。このようにすることによりスルーホ
ール基板１の厚みに関係なく、スルーホール基板１の表
面とインクノズル２の先端とのギャップ（ｔ）を常に一
定にすることができる。

【００１６】次に、スルーホール基板１の搬送と、イン
ク（穴埋め液状樹脂）１２の充填動作について図８、
９、１０により説明する。スルーホール基板１の左右両
端はガイドローラ（図示せず）により規制され横方向
（移動方向と直交する方向）にずれないようにされて、
ローラコンベア（図示せず）により搬送される。インキ
充填時にスルーホール基板１を一定の速度で搬送するた
めに、上下一対のドライブローラ３５ａ，３５ｂがイン
クノズル２の手前（供給側）に配置されている。上側の
ドライブローラ３５ｂはスルーホール基板１の厚さによ
って高さが変更できるように、また適当な圧力でスルー
ホール基板１を押さえられるように、エアシリンダ等で
上下動出来る構造にされている（図示せず）。スルーホ
ール基板１はこのドライブローラ３５ａ，３５ｂで送り
出されるが、先のスルーホール基板１（ａ）と次のスル
ーホール基板１（ｂ）の境目にさしかかり、次のスルー
ホール基板１（ｂ）にドライブローラ３５ａ，３５ｂが
移ると、先のスルーホール基板１（ａ）の後端を押して
送り出す。

【００１７】インキの充填作業を開始する場合には、図
８のように最初の１枚目はダミー基板４１を供給する。
これは、インキの出方が安定してから最初のスルーホー
ル基板１（ａ）の充填を行うためである。まず最初にダ
ミー基板４１を搬送し、その次にスルーホール基板１
（ａ，ｂ，ｃ……ｎ）を順次搬送する。ダミー基板４１
がインクノズル２の下方に至った時点で、エアーシリン
ダ３１によりインクノズル２を下降させてインクノズル
２のローラ３３ａ，３３ｂをダミー基板４１上に接触さ
せる。次に、インクノズル２がダミー基板４１の移送方
向の中間位置辺りに至った時点で、インク１２の供給を
開始する。ここで重要なのは先のスルーホール基板１ａ
の後端と次のスルーホール基板１ｂの先端とを隙間を空
けないで密着して搬送することであり、隙間が空いてい
るとその隙間からインク１２がこぼれ落ちることにな
る。以後は図９に示すように２枚目のスルーホール基板
１（ｂ）、３枚目のスルーホール基板１（ｃ）と連続し
て搬送し、インクを充填していく。そして、最後のスル
ーホール基板１（ｎ）を充填したあと作業を終了する場
合は、図１０に示すように最後に再びダミー基板４２を
使用する。インク１２の供給は最後のスルーホール基板
１（ｎ）がインクノズル２を通過した時に停止する。こ
のようにインク１２の供給停止後にダミー基板４２を使
用することで、インクノズル２に付着した余分のインク
１２をダミー基板４２で拭き取るクリ−ニングの役目も
する。そして、ダミー基板４２にインク１２が付着しな
くなった時点でインクノズル２をエアーシリンダ３１を
動作さして持ち上げる。これで一連のインク充填作業は
終了し、インク１２が充填されたスルーホール基板１は
その後に乾燥炉でインク１２を乾燥硬化させる。そし
て、その後研磨機でスルーホール基板１の表面のインク
１２を削り取ることですべての作業は終了する。これら
一連の作業工程を自動化するには、インク充填装置の前
後に自動基板投入機と乾燥炉をドッキングすれば、無人
化運転することも可能であり、作業の一層の効率化を図
れる。

【００１８】

【発明の効果】本発明のスルーホール基板の穴埋め液状
樹脂充填方法及び充填装置は、気泡を含まない穴埋め液
状樹脂を、連続して効率良く、確実に充填することがで
き、プリント配線基板の信頼性を向上し、生産性を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明によるスルーホール基板の穴埋
め液状樹脂充填装置を示す全体図である。

【図２】図２は、インクが充填された状態のスルーホー
ル部分を示す断面図である。

【図３】図３は、インクが充填された状態のスルーホー
ル部分を示す断面図である。

【図４】図４は、インクノズルの正面図である。

【図５】図５は、インクノズルの図４のＡ−Ａ断面図で
ある。

【図６】図６は、インクノズルの分解図である。

【図７】図７は、インクノズルの作動状態を示す側面図
である。

【図８】図８は、本発明によるスルーホール基板の穴埋
め液状樹脂充填装置の作動状態を示す作動図である。

【図９】図９は、本発明によるスルーホール基板の穴埋
め液状樹脂充填装置の作動状態を示す作動図である。

【図１０】図１０は、本発明によるスルーホール基板の
穴埋め液状樹脂充填装置の作動状態を示す作動図であ
る。

【符号の説明】

１…スルーホール基板 ２…穴埋め液状樹脂ノズル（インクノズル） ３…バックアップローラ ５…加圧容器 ６…インク容器 ７…圧力調節器 ８…圧搾空気 １０…インク供給管 １２…穴埋め液状樹脂（インク） １５…スルーホール ３１…エアシリンダ ３３ａ，３３ｂ…ローラ ３５ａ，３５ｂ…ドライブローラ ｔ…スルーホール基板とインクノズルとのギャップ Ｗ…インクノズルの有効ノズル幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 政憲 山梨県中巨摩郡甲西町宮沢568番地 山梨 アビオニクス株式会社内 (72)発明者 古川 綾子 山梨県中巨摩郡甲西町宮沢568番地 山梨 アビオニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 4D075 AC02 AC06 AC09 AC72 AC74 BB16X CA23 DA06 DA32 DC19 EA07 EB11 EB31 4F041 AA06 AB02 BA05 CA03 CA11 CA18 5E314 AA24 BB15 CC20 EE04 EE08 FF01 FF27

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め調合攪拌処理と脱泡処理をした穴埋め
   液状樹脂を加圧して穴埋め液状樹脂ノズルから押出し、 一定速度で相対移動するスルーホール基板のスルーホー
   ルに充填することを特徴とするスルーホール基板の穴埋
   め液状樹脂充填方法。
2. 【請求項２】予め調合攪拌処理と脱泡処理をした穴埋め
   液状樹脂を収容しておく穴埋め液状樹脂収容手段と、 該穴埋め液状樹脂収容手段から加圧された穴埋め液状樹
   脂を供給する穴埋め液状樹脂供給手段と、 該穴埋め液状樹脂供給手段から加圧された穴埋め液状樹
   脂の供給を受け、穴埋め液状樹脂をノズルから押出し、
   スルーホール基板のスルーホールに穴埋め液状樹脂を充
   填する穴埋め液状樹脂ノズルとより構成することを特徴
   とするスルーホール基板の穴埋め液状樹脂充填装置。
3. 【請求項３】予め調合攪拌処理と脱泡処理をした穴埋め
   液状樹脂を収容しておく穴埋め液状樹脂収容手段と、 該穴埋め液状樹脂収容手段から加圧された穴埋め液状樹
   脂を供給する穴埋め液状樹脂供給手段と、 該穴埋め液状樹脂供給手段から加圧された穴埋め液状樹
   脂の供給を受け、穴埋め液状樹脂をノズルから押出し、
   スルーホール基板のスルーホールに穴埋め液状樹脂を充
   填する穴埋め液状樹脂ノズルと、 該穴埋め液状樹脂ノズルと対面する位置に設けられたス
   ルーホール基板の搬送手段とより構成することを特徴と
   するスルーホール基板の穴埋め液状樹脂充填装置。
4. 【請求項４】穴埋め液状樹脂をノズルから押出し、スル
   ーホール基板のスルーホールに穴埋め液状樹脂を充填す
   る穴埋め液状樹脂ノズルであり、 スルーホール基板の表面に接触するローラを位置調整自
   在に取付けたことを特徴とする穴埋め液状樹脂ノズル。
5. 【請求項５】請求項２〜４のいずれか１項記載の穴埋め
   液状樹脂ノズルにおいて、 前記穴埋め液状樹脂ノズルは、スルーホール基板の幅と
   同一の幅を有していることを特徴とする穴埋め液状樹脂
   ノズル。