JP2001352149A - マルチワイヤ配線板用の布線装置およびマルチワイヤ配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高密度のマルチワイヤ配線板を断線を発生さ
せることなく製造できる布線装置を提供する。 【解決手段】 絶縁被覆電線を接着剤付き絶縁基板上に
はわせると同時に溶着することによって、多重配線パタ
ーンを形成する布線装置は、絶縁被覆電線を供給するフ
ィーダと、絶縁被覆電線を絶縁基板上に押圧しつつ所定
の方向にはわせてゆくスタイラスと、前記スタイラスと
フィーダの間に位置し、絶縁被覆電線にこの絶縁被覆電
線の外径の６倍以上のたるみを持たせるダンサローラ
と、たるみ量を検出するエンコーダと、検出されたたた
るみ量に応じてフィーダの回転速度を制御するコントロ
ーラとを備える。コントローラは、検出されたたるみ量
が小さくなると、フィーダの回転数を上げ、たるみ量が
大きくなると、フィーダの回転数を下げ、フィーダとス
タイラスの間のたるみ量が絶縁被覆電線の外径の６倍以
上であるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に多重配線
（マルチワイヤ）を形成するための布線装置およびマル
チワイヤ配線板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、マルチワイヤ配線板は、接着剤付
きの絶縁基板上に、絶縁被覆した金属配線をはわせると
同時に、接着してゆき、配線パターンを形成することに
よって製造される。このとき、複数の配線が交差する場
合、先に配線された既配線を乗り越えて、新たな配線が
敷かれる。

【０００３】図６は、このような従来の方法でマルチワ
イヤ配線板を製造する様子を示す。図６の例では、すで
に三重に交差して接着されている絶縁被覆された銅線６
１を乗り越えて、現在接着中の絶縁被覆銅線６２を敷い
てゆく。絶縁被覆銅線６１はフィータ６０３からワイヤ
ガイド６０４によって案内され、スタイラス６０１によ
ってその配線方向が制御される。具体的には、基板上の
位置を特定するＸＹ座標上の位置データに基づき、Ｘ軸
移動テーブル（図示せず）とＹ軸移動機構（図示せず）
を制御して、新たな配線を敷くための始点６０３に布線
装置のヘッドを合わせる。図６に示すスタイラス６０１
やフィーダ６０３は、ヘッド内に含まれている。その位
置から配線を敷いてゆく方向を、たとえば、配線レイア
ウトデータなどから割り出し、ヘッドの向きを設定す
る。その後、ヘッドを所定位置まで下げて、スタイラス
６０１で絶縁被覆銅線６２を押圧して、銅線６２のう
ち、接着剤付き基板と接触する側の面を基板上に固定し
てゆく。このとき、スタイラス６０１に超音波振動を加
えると、基板上の接着剤が振動によって加熱され、活性
化されて接着力が高まる。必要な長さの絶縁被覆銅線６
２をフィーダ６０３によって供給しつつ、所定の方向に
向けて絶縁被覆銅線６２をスタイラス６０１で基板上に
押圧、接着してゆく。終点６５に達したなら、カッタ６
０５によって絶縁被覆銅線２を切断する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】フィーダ６０３は、移
動量の１〜２倍の長さを押し出せる力で絶縁被覆銅線を
供給しているが、既配線が交差している交差部６４で
は、高さ方向の長さが余分に必要となる。スタイラス６
０１が交差部６４を通過する時間は、通常２〜３msecで
あり、このわずかな時間に高さ方向で必要となる絶縁被
覆銅線６２をフィーダ６０３で供給するには装置の応答
性の面で難しい。このため、交差部６４で絶縁被覆銅線
６２が引き伸ばされ、それが過大になると、断線してし
まう。断線は、図６に示すように、張力が最大となるス
タイラス６０１による押圧点と交差部６４の頂上との間
で発生する。断線は、交差が二重、三重、四重と増える
につれて、頻繁に発生するようになる。

【０００５】従来の布線装置で用いているフィーダ６０
３は、その回転力は配線速度に応じて変調制御されてい
る。すなわち、配線速度が速い場合は回転力を高くし、
配線速度が遅い場合は、回転力を低くする。フィーダ６
０３に用いているモータの応答性は、４〜５msecが限界
である。フィーダ６０３からスタイラス６０１に絶縁被
覆銅線６２を導くためにワイヤガイド６０４を用いてい
るが、この間にたるみはなく、絶縁被覆銅線６２には常
に０〜２グラム程度の張力が加わっている。

【０００６】上述したように、スタイラスが６０１が交
差部６４を通過する時間は２〜３msecであり、この間
に、高さ方向の増量分に見合った絶縁被覆銅線６４を供
給すること、すなわち、供給速度を瞬時に増大させて供
給することは非常に困難であり、交差部６４における断
線を免れられなかった。

【０００７】そこで、本発明は、基板上に絶縁被覆銅線
を配線する際に、交差部においても、絶縁被覆銅線が断
線することなく、かつ、高密度の配線パターンを実現す
ることのできる布線装置を提供することを第１の目的と
する。

【０００８】また、このような布線装置を用いたマルチ
ワイヤ配線板の製造方法の提供を第２の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の布線装置は、絶縁被覆電線を接着剤付き絶
縁基板上にはわせてゆくと同時に溶着し、配線パターン
を形成するマルチワイヤ配線板の製造に使用される。こ
の布線装置は、絶縁被覆電線を供給するフィーダと、絶
縁被覆電線を絶縁基板上に押圧しつつ所定の方向にはわ
せてゆくスタイラスと、前記スタイラスとフィーダの間
に位置し、絶縁被覆電線にこの絶縁被覆電線の外径の６
倍以上のたるみを持たせるダンサローラと、たるみ量を
検出するエンコーダと、検出されたたたるみ量に応じて
フィーダの回転速度を制御するコントローラとを備え
る。

【００１０】コントローラは、検出されたたるみ量が小
さくなると、フィーダの回転数を上げ、たるみ量が大き
くなると、フィーダの回転数を下げ、フィーダとスタイ
ラスの間のたるみ量が常に絶縁被覆電線の外径の６倍以
上であるように制御する。

【００１１】本発明の別の特徴として、布線装置は、絶
縁被覆電線を供給するフィーダと、フィーダから供給さ
れた絶縁被覆電線を絶縁基板上に押圧しつつ所定の方向
にはわせてゆくスタイラスと、前記フィーダとスタイラ
スの間に位置し、絶縁被覆電線をその外径の６倍以上の
たるみ量でたるませてスタイラスに送る送りローラと、
前記たるませた絶縁被覆電線の最下端位置を検出するセ
ンサと、検出した位置に応じてフィーダの回転速度を制
御するコントローラとを備える。位置検出レーザとし
て、たとえば、光センサやレーザセンサを用いる。

【００１２】このように、絶縁被覆電線を供給するフィ
ーダと、絶縁被覆電線を基板上に溶着してゆくスタイラ
スの間に、常時十分なたるみがもたせてあるので、絶縁
被覆電線が交差する部分での高さ方向の増分量を、補償
することができる。また、あらかじめ十分なたるみを持
たせてあるため、交差を乗り越える場合にも、フィーダ
とスタイラスの間に異常な張力が生じることはなく、配
線の際の伸びや変形を最小にすることができる。さら
に、従来の装置で問題になっていた断線を解消し、配線
の品質を向上することができる。

【００１３】本発明のさらに別の特徴として、マルチワ
イヤ配線板の製造方法は、まず、絶縁被覆された電線
を、その外径の６倍以上のたるみ量を有するようにし
て、接着剤付き絶縁基板上に供給する。絶縁被覆電線
を、接着剤付き絶縁基板上に押圧しつつ所定の方向には
わせてゆく。絶縁被覆電線のたるみ量を継続的あるいは
断続的に検出する。そして、接着剤付き絶縁基板上にす
でに敷かれている配線の交差部を乗り越える際に、前記
検出されたたるみ量に基づき、絶縁被覆電線のたるみ量
がその外径の６倍以上に維持されるように、絶縁被覆電
線の送り速度を調節する。

【００１４】このようなマルチワイヤ配線板の製造方法
によれば、配線途中で断線が起こることもなく、配線の
信頼性を高めることができる。

【００１５】本発明のその他の特徴、効果は、以下で図
面を参照して述べる詳細な説明によりさらに明確にな
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態にか
かる布線装置１０を示す。布線装置１０は、ヘッド１０
０と、Ｙ軸移動機構１１１と、Ｘ軸移動テーブル１１２
と、超音波発振器１１３を有する。ヘッド１００内に、
スタイラス１０１と、絶縁被覆銅線１１４を供給するフ
ィーダ１０３と、フィーダ１０３とスタイラス１０１の
間に位置し、絶縁被覆銅線１１４に所定量のたるみを与
えるダンサロール１０７と、ダンサロールの垂直位置を
測定することによって絶縁被覆銅線１１４のたるみ量を
検出するエンコーダ１０８を有する。ヘッダ内には、さ
らに、絶縁被覆電線１１４をフィーダ１０３からスタイ
ラス１０１に導くワイヤガイド１０４と、スタイラス１
０１に加圧力を与えるトルクモータ１０２と、絶縁被覆
電線を適宜切断するカッタ１０５が収容される。

【００１７】超音波発振器１１３は、スリップリング１
２１を介して発振コイル１０６に直流電流と交流電流を
与える。スタイラス１０１は、発振コイル１０６による
振動を受けて、２５ＫＨｚで超音波振動する。

【００１８】ヘッド１００は、Ｙ軸移動機構１１１上に
位置するヘッド取り付け部１１７に取り付けられてい
る。ヘッド取り付け部１１７は、上下移動機構１１０
と、回転機構１１９を有する。Ｘ軸移動テーブル１１２
上には、接着剤付き絶縁基板１１５が設置され、この基
板１１５上に、絶縁被覆電線が、所定の配線パターンで
形成されることになる。

【００１９】Ｘ軸移動テーブル１１２と、Ｙ軸移動機構
１１１は、絶縁基板１１５上の位置をＸＹ座標で表わし
た位置データに基づいて制御される。Ｘ軸移動テーブル
１１２は、スタイラス１０１の先端が、絶縁基板１１５
上で配線を開始すべき点に位置するように、絶縁基板１
１５をヘッド１００に対して相対移動させる。ヘッド取
り付け部１１７内の回転機構１１９は、配線パターンの
設計データから絶縁被覆電線１１４を敷いてゆく方向を
割り出し、ヘッド１００の向きをその方向に合わせる。
その後、上下移動機構１１０は、ヘッド１００を所定位
置まで下げる。これにより、スタイラス１０１が絶縁被
覆銅線１１４を押圧し、絶縁被覆銅線１１４が絶縁基板
１１５と接触する側の端面を、接着剤付き絶縁基板１１
５に押しつける。この状態で、超音波発振器１１３によ
りスタイラス１０１に超音波振動を与えると、絶縁基板
１１５上の接着剤が振動により加熱され、活性化されて
接着力が高められる。

【００２０】Ｘ軸テーブル１１２を配線設計データに基
づいて移動させることにより、スタイラス１０１が絶縁
基板１１５に対して相対的に移動し、絶縁被覆銅線１１
４をはわせると同時に、溶着してゆく。

【００２１】図２は、絶縁基板上にすでに配線されてい
る既配線の交差部４を乗り越えて、絶縁被覆銅線１１４
を基板上に配線してゆく様子を示す。図６に示す従来の
装置と異なり、スタイラス１０１とフィーダ１０３の間
にダンサロール１０７が配置され、スタイラス１０１に
導かれる絶縁被覆銅線１１４にあらかじめ充分なたるみ
を持たせている。このたるみ量は、絶縁被覆銅線１１４
の外径の６倍以上の長さである。

【００２２】いま、スタイラスが３重に交差している既
配線の交差部４を乗り越える場合、基板の平坦面上には
わせるために供給する配線分量に加えて、交差部４の高
さに対応する垂直方向の分量が必要になる。このとき、
絶縁被覆銅線１１４は、フィーダ１０３とスタイラス１
０１の間であらかじめ十分な量のたるみを有するので、
交差部４の垂直方向の２倍に対応する分量を、フィーダ
１０３の送り速度（すなわち回転数）を瞬時に変えなく
とも、スタイラス１０１の先端部に供給することができ
る。

【００２３】ダンサロール１０７による絶縁被覆銅線１
１４のたるみ分から、交差部４の高さの２倍に対応する
分量が補給されたので、ダンサロール１０７の位置は、
図２で点線で示す位置まで上昇し、たるみ量が減少す
る。エンコーダ１０８は、ダンサロール１０７に接続さ
れており、ダンサロール１０７の垂直位置からたるみ量
を検出する。検出されたたるみ量は、コントローラ１０
９に供給され、コントローラ１０９は、検出されたたる
み量に応じて送りモータ１２３を制御し、たるみ量がも
と通り外径の６倍以上になるようにフィーダ１０３の回
転数を調整する。

【００２４】すなわち、たるみ量が小さくなれば、フィ
ーダ１０３へのモータ出力を大きくし、たるみ量が大き
くなれば、フィーダ１０３へのモータ出力を小さくす
る。これにより、常時、フィーダ１０３とスタイラス１
０１との間で絶縁被覆銅線１１４のたるみ量を６倍以上
に維持することができる。また、たるみ量をもとの量に
もどすためにモータ出力を調整するだけなので、交差部
４の通過と同時にフィーダ１０３の送り速度を変化させ
るような急峻な応答性を必要としない。すなわち、装置
の従来通りの応答性を利用しつつ、絶縁被覆銅線１１４
を絶縁基板１１５上に良好に配線することができる。

【００２５】スタイラス１０１が、次の交差部を通過す
るときには、すでにたるみ量は外径の６倍の量にもどっ
ているので、ここでも、交差部の高さ方向の増分量をた
るみでまかなうことができるので、絶縁被覆銅線１１４
の張力が急激に増大することを回避することができる。

【００２６】絶縁被覆銅線１１４が終点５に達したら、
上下移動機構１１０を制御して、カッタ１０５を絶縁基
板１１５の接着剤と絶縁被覆銅線１１４の界面まで降下
させ、絶縁被覆銅線１１４を切断する。

【００２７】図２の例では、既配線が３重に交差する例
を示しているが、二重交差あるいは交差しない配線上に
新たな配線を行う場合にも、本発明の布線装置は良好に
適用される。図４は、交差配線の例を図４に示す。現状
では、四重交差が交差配線の限界とされており、断線発
生の確率ももっとも高くなる。本発明の布線装置によれ
ば、四重交差配線を行う場合にも、断線が生じることな
く、良好に配線することができる。

【００２８】図３は、図２に示したヘッダ内の構成の変
形例を示す。図３の例では、ダンサロールを用いずに、
フィーダ１０３と、送りローラ３０２とにより、絶縁被
覆銅線１１４を単に空中でたるませている。この場合
も、絶縁被覆銅線１１４のたるみ量は、その外径の６倍
以上の量を確保する。絶縁被覆銅線１１４のたるみ量を
検出するために、エンコーダに代えて、光センサ３０１
を用いる。光センサ３０１は、下方に垂れ下がったたる
み部分の最下端の垂直位置を光学的に検出する。検出さ
れた垂直位置に基づいて、コントローラ１０９は送りモ
ータ１２３を制御し、たるみ量が外径の６倍以上に維持
されるようにフィーダ１０３の回転数を調整する。すな
わち、検出された絶縁被覆銅線１１４のたるみ部の最下
端位置が、基準位置より高くなると、モータ出力を増大
させてフィーダ１０３の送り量を増やす。最下端位置が
基準位置より下がると、モータ出力を下げる。これによ
り、常時、たるみ量を絶縁被覆銅線１１４の外径の６倍
以上となるように維持することができる。この構成にお
いても、図２の構成で達成されるのと同様の効果が達成
される。

【００２９】このような布線装置を使用して、マルチワ
イヤ配線板を製造する場合は、まず、絶縁被覆された電
線１１４を、その外径の６倍以上のたるみ量を有するよ
うにして、接着剤付き絶縁基板１１５上に供給する。次
に、この絶縁被覆電線１１４を、接着剤付き絶縁基板１
１５上に押圧しつつ、所定の方向にはわせてゆく。絶縁
被覆電線１４のたるみ量を継続的あるいは所定間隔で検
出する。接着剤付き絶縁基板上にすでに敷かれている配
線の交差部を乗り越える際に、検出されたたるみ量に基
づいて、絶縁被覆電線１１４のたるみ量が、その外径の
６倍以上に維持されるように、絶縁被覆電線１１４の送
り速度を調節する。

【００３０】この方法で製造されるマルチワイヤ配線板
は、交差部においても断線がなく、配線板の信頼性が向
上する。

【００３１】＜実験例＞上述した本発明の布線装置を用
いて、マルチワイヤ配線板を作成する場合の、たるみ量
と断線発生率との関係を調べた。

【００３２】絶縁基板として、厚さ０．３ｍｍのＩ−６
７１（日立化成工業株式会社製、商品名）に厚さ８０μ
ｍの接着材ＡＳ−Ｕ０１（日立化成工業株式会社製、商
品名）を１２０℃でロールラミネートしたものを用い
た。絶縁被覆銅線として、直径８０μｍの銅線に、ポリ
イミド樹脂であるPyre‐ML-RC5057（デュポン社製、商
品名）を塗布してから３５０℃で８分間乾燥する工程を
繰り返し、最終的に２３μｍの厚さにコーティングし
た。さらにその表面に接着剤であるＨＡＷ−２１６Ｄ
（日立化成工業株式会社製、商品名）を塗布し、２００
℃で１分間乾燥する工程を繰り返し、厚さ１５μｍの外
皮を形成した。このような絶縁被覆銅線の外径は、約
０．１５ｍｍである。

【００３３】図５は、上述した絶縁被覆銅線と、図２に
示すダンサロールを用いた構成の布線装置とを使用し、
たるみ量を変化させて、断線発生率を調べた結果を示
す。図中、たるみ量（ｍｍ）が０というのは、従来の布
線装置に対応する。各たるみ量ごとに、１万個のマルチ
配線板を形成して、その四重交差部での断線発生をカウ
ントした。

【００３４】図５の表から明らかなように、たるみ量が
ゼロの場合、１万個中、１２１でｌ段線が発生した。絶
縁被覆銅線の外径（０．１５ｍｍ）の３倍強のたるみ量
（すなわち０．５ｍｍのたるみ量）では、まだ１３個の
断線が発生する。外径の６倍である０．９ｍｍのたるみ
量をもたせた場合に、断線がまったく発生しなかった。
この実験結果から、絶縁被覆銅線を常にその外径の６倍
以上のたるみをもたせてスタイラスに供給することによ
り、多重交差部を有するマルチワイヤ配線を良好に形成
できることがわかる。したがって、布線装置の応答性を
極端に向上させなくとも、マルチワイヤ配線板の品質お
よび信頼性を向上することが可能になる。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の布線装
置によれば、断線を排除して高密度のマルチワイヤ配線
板を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる布線装置の概略構
成図である。

【図２】図１に示す布線装置のフィーダとスタイラスと
の間の構造を示す図である。

【図３】図２の構造の変形例を示す図である。

【図４】マルチワイヤ配線の交差配線例を示す図であ
る。

【図５】図１の布線装置を用い、絶縁被覆銅線のたるみ
量と断線発生率との関係を示す表である。

【図６】従来の布線装置のフィーダとスタイラスとの間
の構造を示す図である。

【符号の説明】

４ 配線交差部 １０ 布線装置 １００ ヘッド １０１ スタイラス １０２ トルクモータ １０３ フィーダ １０４ ワイヤガイド １０５ カッタ １０６ 発振コイル １０７ ダンサロール １０８ エンコーダ １０９ コントローラ １１０ 上下移動機構 １１１ Ｙ軸移動機構 １１２ Ｘ軸移動テーブル １１３ 超音波発振器 １１４ 絶縁被覆銅線 １１５ 接着剤付き絶縁基板 １１７ ヘッド取り付け部 ３０１ 光センサ ３０２ 送りローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏崎 正美 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館事業所内 Ｆターム(参考） 5E343 BB24 BB69 CC01 DD65 FF30 GG08 GG20

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁被覆電線を接着剤付きの絶縁基板上
   に供給するフィーダと、 前記絶縁被覆電線を、前記接着剤付き絶縁基板上に押圧
   しつつ所定の方向にはわせてゆくスタイラスと、 前記スタイラスとフィーダの間に位置し、前記絶縁被覆
   電線に絶縁被覆電線の外径の６倍以上のたるみを持たせ
   るダンサローラと、 前記絶縁被覆電線のたるみ量を検出するエンコーダと、 検出されたたたるみ量に応じて、前記フィーダの回転数
   を制御するコントローラとを備えることを特徴とするマ
   ルチワイヤ配線板用の布線装置。
2. 【請求項２】 前記コントローラは、検出されたたるみ
   量が小さくなると、フィーダの回転数を上げ、たるみ量
   が大きくなると、フィーダの回転数を下げ、フィーダと
   スタイラスの間のたるみ量が絶縁被覆電線の外径の６倍
   以上であるように制御することを特徴とする請求項１に
   記載のマルチワイヤ配線板用の布線装置。
3. 【請求項３】 絶縁被覆電線を接着剤付きの絶縁基板上
   に供給するフィーダと、 前記絶縁被覆電線を、前記接着剤付き絶縁基板上に押圧
   しつつ所定の方向にはわせてゆくスタイラスと、 前記スタイラスとフィーダの間に位置し、絶縁被覆電線
   をその外径の６倍以上のたるみ量でたるませてスタイラ
   スに送る送りローラと、 前記たるませた絶縁被覆電線の最下端位置を検出するセ
   ンサと、 検出位置に応じて、前記フィーダの回転数を制御するコ
   ントローラとを備えることを特徴とするマルチワイヤ配
   線板用の布線装置。
4. 【請求項４】 前記コントローラは、検出位置が基準位
   置より高くなるとフィーダの回転数を上げ、検出位置が
   基準位置より下がるとフィーダの回転数を下げて、フィ
   ーダとスタイラスの間のたるみ量が絶縁被覆電線の外径
   の６倍以上であるように制御することを特徴とする請求
   項３に記載のマルチワイヤ配線板用の布線装置。
5. 【請求項５】 絶縁被覆された電線を、その外径の６倍
   以上のたるみ量を有するようにして、接着剤付き絶縁基
   板上に供給するステップと、 前記絶縁被覆電線を、前記接着剤付き絶縁基板上に押圧
   しつつ所定の方向にはわせるステップと、 前記絶縁被覆電線のたるみ量を検出するステップと、 前記接着剤付き絶縁基板上にすでに敷かれている配線の
   交差部を乗り越える際に、前記検出されたたるみ量に基
   づき、絶縁被覆電線のたるみ量がその外径の６倍以上に
   維持されるように、絶縁被覆電線の送り速度を調節する
   ステップとを含むマルチワイヤ配線板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記絶縁被覆電線を接着剤付き絶縁基板
   上にはわせるステップは、絶縁被覆電線に超音波振動を
   与えながら絶縁基板上に押圧し、所定の方向に溶着して
   ゆくことを特徴とする請求項５に記載のマルチワイヤ配
   線板の製造方法。