JP2003311500A - 熱プレス工法および熱プレス装置 - Google Patents

熱プレス工法および熱プレス装置

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JP2003311500A
JP2003311500A JP2002120251A JP2002120251A JP2003311500A JP 2003311500 A JP2003311500 A JP 2003311500A JP 2002120251 A JP2002120251 A JP 2002120251A JP 2002120251 A JP2002120251 A JP 2002120251A JP 2003311500 A JP2003311500 A JP 2003311500A
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heat
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heating
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Toshiichi Harada
敏一 原田
Hidetada Kajino
秀忠 梶野
Hiroshi Nagasaka
寛 長坂
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Denso Corp
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    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/06Platens or press rams
    • B30B15/062Press plates
    • B30B15/064Press plates with heating or cooling means

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱プレス工程における加熱温度プロファイルが
異なる複数のワークを、共通の熱プレス装置で同時に熱
プレスを行うこと。 【解決手段】3枚以上の熱盤1Aa,1b,1cを隙間
を空けて積層方向に配置し、熱盤1Aa,1b,1c間
の上段の隙間に導体パターンフィルムの積層体90aを
挿入し、下段の隙間に積層体90bを挿入する。このと
き、積層体90bの両側にのみ断熱性部材5を配置す
る。これにより、熱盤1b、1cから積層体90bに伝
導される熱量は、積層体90aに伝導される熱量よりも
減少するため、積層体90aと積層体90bとで加熱温
度プロファイルを異ならせることができる。従って、異
なる熱可塑性樹脂材料によって積層体90a,90bを
構成した場合であっても、それぞれの材料に適した加熱
温度プロファイルを実現できるため、共通の熱プレス装
置で同時に熱プレスを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば積層した樹
脂フィルムを加熱・加圧することにより多層基板を製造
する際に利用することができる熱プレス工法および熱プ
レス装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の熱プレス装置として、3枚以上の
熱盤を間隔を空けて積層方向に配置し、この熱盤の異な
る隙間に複数のワークを挿入することにより、複数のワ
ークを同時に熱プレスする多段熱プレス装置が知られて
いる。この多段熱プレス装置の熱盤は、例えば内部にヒ
ータを埋設して、そのヒータによって加熱されたり、熱
盤内に作動油の流通経路を設け、その流通経路内に加熱
された作動油を流すことにより加熱される。そして、多
段熱プレス装置においては、各ワークをむら無く加熱す
るように、各熱盤が均一の温度になるようにヒータの通
電量や作動油の温度が調整されるとともに、それぞれの
熱盤の各部位における加熱温度も均一となるように、ヒ
ータの埋設位置や作動油の流通経路の形成位置が設定さ
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の多段熱プレス装
置は、上述したように、各ワークへかかる加熱温度にむ
らが生じないように構成されている。このため、従来の
多段熱プレス装置においては、例えば、異なる材料から
構成され、熱プレス処理における加熱温度プロファイル
を変更する必要がある複数のワークを同時に処理するこ
とができない。従って、ワークが異なる毎に、熱盤の加
熱温度の設定等を変更して対処する必要があった。
【0004】この多段熱プレス装置による熱プレス工程
は、ワークに熱及び圧力を加えた状態を、通常、2〜3
時間は維持するもので、比較的長時間かかる工程であ
る。このため、ワークの加熱温度プロファイルが異なる
毎に、熱プレス工程を実行する必要が生じ、その処理時
間に非常に長い時間がかかる。
【0005】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、熱プレス工程における加熱温度プロファイルが
異なる複数のワークを、共通の熱プレス装置で同時に熱
プレスを行うことが可能な熱プレス工法及び熱プレス装
置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の熱プレス工法は、3枚以上の熱盤
を隙間を空けて積層方向に配置し、当該熱盤間の異なる
隙間に第1のワーク及び第2のワークをそれぞれ挿入し
た状態で、前記3枚以上の熱盤の各々を発熱させるとと
もに、これらの熱盤を介して、前記第1及び第2のワー
クに対して圧縮圧力を加える熱プレス工法であって、前
記第1及び第2のワークの少なくとも一方と前記熱盤と
の間に、断熱性部材を設けて熱プレスを行うことによ
り、前記第1及び第2のワークの加熱温度プロファイル
を異ならせることを特徴とする。
【0007】上述したように、第1及び第2のワークの
少なくとも一方と熱盤との間に断熱性部材を設けること
により、熱盤からワークに伝導される熱量が減少する。
このため、第1及び第2のワークの加熱温度の上昇勾配
(加熱温度プロファイル)を異ならせることができる。
なお、断熱性部材としては、耐熱性ゴムや耐熱性樹脂を
使用することが可能であり、それらの材料の熱伝導率を
考慮して断熱性部材を構成するための材料を選定し、か
つ、その厚さを調節することにより、所望の加熱温度プ
ロファイルを得ることができる。
【0008】請求項2に記載したように、断熱性部材
は、第1及び第2のワークの少なくとも一方の両側に配
置されることが望ましい。これにより、ワークの両面か
ら入力される熱量をともに調節することができる。特
に、ワークの両側に配置される断熱性部材の材料及び厚
さを含む形状を等しくすることにより、ワークの両面か
ら同様の加熱温度プロファイルで加熱することができ
る。
【0009】請求項3及び請求項4に記載した熱プレス
装置は、請求項1及び請求項2に記載した熱プレス工法
を実行するための装置に関するものであるため、その説
明を省略する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
熱プレス工法及び熱プレス装置を図に基づいて説明す
る。なお、以下の説明においては、本実施形態による熱
プレス工法及び熱プレス装置を多層基板の製造に適用し
た例について説明する。そのため、まず、多層基板の製
造方法について説明する。
【0011】図1(a)〜(e)は、多層基板の製造工
程を示す工程別断面図である。図1(a)において、2
1は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム23の片面に
貼着された導体箔(本例では厚さ18μmの銅箔)をエ
ッチングによりパターニングした導体パターン22を有
する片面導体パターンフィルムである。本例では、樹脂
フィルム23としてポリエーテルエーテルケトン樹脂6
5〜35重量%とポリエーテルイミド樹脂35〜65重
量%とからなる厚さ25〜75μmの樹脂フィルムを用
いている。また、樹脂フィルム23として、液晶ポリマ
ーを用いても良い。さらに導体箔としては、銅箔以外に
アルミニウム箔等他の金属箔を用いることもできる。
【0012】図1(a)に示すように、導体パターン2
2の形成が完了すると、次に、図1(b)に示すよう
に、樹脂フィルム23側から炭酸ガスレーザを照射し
て、導体パターン22を底面とする有底ビアホールであ
るビアホール24を形成する。ビアホール24の形成で
は、炭酸ガスレーザの出力と照射時間等を調整すること
で、導体パターン22に穴を開けないようにしている。
【0013】図1(b)に示すように、ビアホール24
の形成が完了すると、次に、図1(c)に示すように、
ビアホール24内に層間接続材料である導電ペースト5
0を充填する。導電ペースト50は、銅、銀、スズ等の
金属粒子に、バインダ樹脂や有機溶剤を加え、これを混
練しペースト化したものである。
【0014】導電ペースト50は、メタルマスクを用い
たスクリーン印刷機により、片面導体パターンフィルム
21の導体パターン22側を下側としてビアホール24
内に印刷充填される。
【0015】ビアホール24内への導電ペースト50の
充填が完了すると、図1(d)に示すように、片面導体
パターンフィルム21を複数枚(本例では4枚)積層す
る。このとき、下方側の2枚の片面導体パターンフィル
ム21は、導体パターン22が設けられた側を下側とし
て、上方側の2枚の片面導体パターンフィルム21は導
体パターン22が設けられた側を上側として積層する。
すなわち、中央の2枚の片面導体パターンフィルム21
を導体パターン22が形成されていない面同士を向かい
合わせて積層し、その両面に、導体パターン22が形成
された面と導体パターン22が形成されていない面とが
向かい合うようにして、2枚の片面導体パターンを積層
する。このため、片面導体パターンフィルム21を用い
ながら、多層基板の両表面において導体パターン22に
よる電極が形成できる。従って、多層基板両面におい
て、電子部品や外部回路と接続するための電極を形成で
きるので、高密度実装あるいは多層基板の小型化を図る
ことができる。
【0016】なお、最表面に位置する片面導体パターン
フィルム21に関しては、そのフィルム上に形成される
導体パターン22が、実装される電子部品等との接続に
利用される電極のみからなるように形成されることが好
ましい。この場合、電極のみからなる導体パターン22
に対する配線は、導電ペースト50を介して多層基板の
内部に形成される導体パターン22によって行われる。
このようにすると、電極に対してはんだ付け等を行なう
場合にもレジスト膜を形成する必要がなくなる。
【0017】図1(d)に示すように片面導体パターン
フィルム21を積層して積層体90を形成したら、これ
らの上下両面から熱プレス装置により加熱しながら加圧
する。この熱プレス装置について、図2を用いて詳細に
説明する。
【0018】図2において、1a,1b,1cは熱盤で
あり、それぞれ隙間を空けて積層方向に配置されてい
る。これら熱盤1a,1b,1c間の隙間に、上述した
片面導体パターンフィルム21の積層体90a,90b
がそれぞれ挿入され、熱プレスされる。これらの熱盤1
a,1b,1cは、例えばチタン等の導電性金属から構
成されており、電流を通電することにより、発熱するよ
うに構成されている。あるいは、熱盤1a,1b,1c
内にヒータを埋設して、そのヒータに通電することによ
って加熱したり、熱盤1a,1b,1c内に作動油の流
通経路を設け、その流通経路内に加熱された作動油を流
すことにより加熱しても良い。
【0019】これら熱盤1a,1b,1cは、片面導体
パターンフィルム21の積層体90a,90bの挿入時
には、それらの間の間隔が広げられ、熱プレス時には、
その間隔が狭められるように、積層方向に移動可能に、
図示しない熱プレス装置の支持部に支持されている。た
だし、この熱盤1a,1b,1cの移動時に、熱盤1
a,1b,1cが片面導体パターンフィルム21の積層
体に対して傾いてしまうと、熱盤1a,1b,1cが片
面導体パターンフィルム21の積層体90a,90bを
加圧するとき、その積層体90a,90bの一部に当接
することになる。その場合、熱盤1a,1b,1cによ
って、片面導体パターンフィルム21の積層体90a,
90bの各部を均一に加圧することができなくなってし
まう。
【0020】このため、本実施形態では、熱盤1a,1
b,1cと片面導体パターンフィルム21の積層体90
a,90bとの間に緩衝材2a,2bを設ける。これに
より、熱盤1a,1b,1cと片面導体パターンフィル
ム21の積層体90a,90bとの相対的位置関係が平
行ではなく傾いていても、片面導体パターンフィルム2
1の積層体90a,90bの全体に熱盤1a,1b,1
cからの加圧力をほぼ均一に作用させることができる。
【0021】緩衝材2a,2bは、例えば、ステンレス
等の金属を繊維状に裁断し、その繊維状金属を板状に成
型したもの、一般的には石綿と呼ばれるものを使用でき
る。また、緩衝材12a,12bは、ガラス繊維、樹脂
繊維等を板状に成形することによって構成することもで
きる。なお、緩衝材12a,12bが、金属繊維、ガラ
ス繊維、樹脂繊維等から構成される場合、その繊維屑が
多層基板に付着する場合があるので、例えばポリイミド
等の樹脂フィルムを袋状に形成し、その内部に緩衝材を
入れた状態で、その開口部を密閉すると好ましい。
【0022】片面導体パターンフィルム21の積層体9
0a,90bは、プレスプレート3a,3bによって挟
持された状態で、熱盤1a,1b,1c間の隙間に挿入
される。このプレスプレート3a,3bは、例えば、熱
伝導性の良好なステンレス等の金属によって形成され
る。プレスプレート3a,3bは、片面導体パターンフ
ィルム21の積層体90a,90bの取り扱いを容易に
するために使用される。すなわち、片面導体パターンフ
ィルム21の樹脂フィルム23及び導体パターン22は
非常に薄く形成されているので、それらの積層体90
a,90bに関しても、容易に変形したり、積層位置が
ずれてしまったりする。このような問題を防止するため
に、本実施形態では、片面導体パターンフィルム21の
積層体90a,90bを形成した後に、それらをプレス
プレート3a,3bによって挟持し、そのまま、熱プレ
ス工程を行うのである。
【0023】ただし、熱プレス工程において片面導体パ
ターンフィルム21の積層体90a,90bが加熱及び
加圧されたとき、樹脂フィルム23を構成する熱可塑性
樹脂が軟化してプレスプレート3a,3bに密着する
と、その剥離の際、多層基板100が損傷する場合があ
る。
【0024】このため、本実施形態では、プレスプレー
ト3a,3bと片面導体パターンフィルム21の積層体
90a,90bとの間に、例えばポリイミドからなる離
型シート4a,4bを挿入する。この離型シート4a,
4bは、樹脂フィルム23を構成する熱可塑性樹脂が加
熱されて軟化しても、ポリイミドの溶融温度はその温度
よりも高く、また温度上昇に伴う弾性率の低下も小さい
ため、その熱可塑性樹脂と難着性との性質を有する。な
お、離型シート4a,4bとしては、ポリテトラフルオ
ロエチレン等の高耐熱性樹脂も使用できるが、ポリイミ
ドは引っ張り強度が強く、片面導体パターンフィルム2
1から引き離す際にも破れにくいため、繰り返し使用す
ることができ好ましい。
【0025】さらに、本実施形態においては、図2に示
すように、多段熱プレス装置の下段に配置された片面導
体パターンフィルム21の積層体90bの両側におい
て、緩衝材2bと熱盤1b、1cとの間に、断熱性部材
5を設けている。この断熱性部材5は、耐熱ゴムや、例
えばアラミド樹脂のような高耐熱性樹脂であって、熱伝
導率が比較的小さい材料によって構成され、その厚さを
含む形状は積層体90bの両側において等しくしてい
る。
【0026】この断熱性部材5によって、熱盤1b,1
cから片面導体パターンフィルム21の積層体90bに
伝導される熱量が、熱盤1a,1bから積層体90aに
伝導される熱量よりも減少する。このため、熱プレス装
置の上段に配置した積層体90aと下段に配置した積層
体90bとの加熱温度の上昇勾配(加熱温度プロファイ
ル)を異ならせることができる。そして、断熱性部材5
として使用する材料の熱伝導率を考慮しつつ、その厚さ
を含む形状を調節することにより、下段の積層体90b
に対して所望の加熱温度プロファイルを得ることができ
る。
【0027】例えば、上述したように、樹脂フィルム2
3として、ポリエーテルエーテルケトン樹脂とポリエー
テルイミド樹脂との混合樹脂からなる樹脂フィルムを用
いる場合と、液晶ポリマーからなる樹脂フィルムを用い
た場合とでは、望ましい加熱温度プロファイルが異な
る。すなわち、樹脂同士及び樹脂と銅箔との密着性や、
片面導体パターンフィルム21の積層体90a,90b
の層間に残っている空気の除去量は、加熱温度プロファ
イルによって変化し、混合樹脂からなる樹脂フィルムの
場合は、少なくとも240℃以上の加熱温度で1時間以
上熱プレスを行えば良いのに対し、液晶ポリマーからな
る樹脂フィルムの場合は、300℃以上の加熱温度で1
時間以上熱プレスを行う必要がある。なお、両者とも、
最終的な加熱温度は約320℃まで増加される。
【0028】このように、液晶ポリマーからなる樹脂フ
ィルムの方が、相対的に高い加熱温度を必要とする。こ
のため、断熱性部材5が配置されていない熱プレス装置
の上段に液晶ポリマーからなる片面導体パターンフィル
ム21の積層体90aを配置し、断熱性部材5を配置し
た下段に混合樹脂からなる片面導体パターンフィルム9
0bを配置することにより、図2に示す熱プレス装置に
よって同時に熱プレス工程を行うことができる。
【0029】この熱プレス工程は、図示しないプレス機
により積層方向において両端に位置する熱盤1a,1c
が接近する方向に、圧力(例えば0.1〜10MPa)
を加える。これにより、それぞれの熱盤1a,1b,1
cの間に挟まれた積層体90a,90bは、プレス機の
圧力に応じた圧力でプレスされる。なお、各熱盤1a,
1b,1cは個別にプレス機から圧力が加えられても良
い。また、このとき、各熱盤1a,1b,1cは、図示
しない制御回路によって、その発熱温度が目標温度(例
えば320℃)となるように、通電量や流動する作動油
温度が制御される。
【0030】このようにして、異なる加熱温度プロファ
イルが必要なワークであっても、上述した熱プレス装置
によって、同時に熱プレスを行うことができる。
【0031】上述した熱プレス工程により、熱プレス装
置の上段及び下段に配置された片面導体パターンフィル
ム21の積層体90a,90bにおいて、図1(e)に
示すように、各片面導体パターンフィルム21が相互に
接着される。つまり、片面導体パターンフィルム21の
樹脂フィルム23同士が熱融着して一体化するととも
に、ビアホール24内の導電ペースト50により隣接す
る導体パターン22の層間接続が行なわれ、両面に電極
32、37を備える多層基板100が得られる。
【0032】(他の実施形態)上述した実施形態では、
熱プレス装置の下段にのみ断熱性部材5を配置したが、
上段にも断熱性部材を挿入しても良い。この場合、断熱
性部材を構成する材料や厚さ等を変更することにより、
上段と下段とで加熱温度プロファイルを異ならせること
ができる。
【0033】断熱性部材5は、熱盤1b、1cと緩衝材
2bとの間に挿入する必要はなく、例えば緩衝材2bと
プレスプレート3bとの間、あるいはプレスプレート3
bと離型シート4bとの間に挿入しても良い。また、断
熱性部材5は、積層体90bの両側に配置したが、積層
体90bの片側のみに配置しても良い。
【0034】さらに、上述した実施形態では、熱盤1
b、1cから片面導体パターンフィルム21の積層体9
0bに伝導する熱量を減少させるために耐熱ゴム等から
なる断熱性部材5を用いたが、例えば緩衝材2bやプレ
スプレート3bの厚さや枚数を増加することによって
も、熱盤1b、1cからの伝導熱量を減少できるため、
それらを断熱性部材として兼用しても良い。
【0035】また、上述した実施形態では、熱プレスを
行う対象としての片面導体パターンフィルム21の積層
体の両側の最表面に位置する片面導体パターンフィルム
21の導体パターンは、積層時にすでにパターン加工が
なされていた。しかしながら、積層時には両側の最表面
に位置する片面導体パターンフィルム21がパターン形
成されていない銅箔で覆い、この状態で熱プレス工程を
行い、各片面導体パターンフィルム21を一体化した後
に最表面の銅箔をパターン形成しても良い。
【0036】また、上述の実施形態では、2枚の片面導
体パターンフィルム21の、導体パターン22の形成さ
れていない面同士が向き合うように積層して、多層基板
100の両面に電極32,37を形成した。しかしなが
ら、片面導体パターンフィルム21の積層方法は、上述
の方法に限定されるものではなく、例えば片面導体パタ
ーンフィルム21をすべて同じ方向に積層しても良い。
【0037】さらに、上述の実施形態では、片面導体パ
ターンフィルム21から多層基板100を形成する例に
ついて説明したが、両面導体パターンフィルムを用いて
多層基板を構成しても良い。たとえば、複数の両面導体
パターンフィルムを用意し、それらを、層間接続材料が
ビアホールに充填されたフィルムを介して積層しても良
いし、1枚の両面導体パターンフィルムの両面にそれぞ
れ片面導体パターンフィルムを積層しても良い。
【0038】また、上述の実施形態において、ポリエー
テルエーテルケトン樹脂とポリエーテルイミド樹脂との
混合樹脂からなる樹脂フィルムの積層体90a、及び液
晶ポリマーからなる樹脂フィルムの積層体90bを同時
に熱プレスする例について説明した。しかしながら、そ
のように異なる材料からなるワーク以外に、例えば同じ
材料からなるワークであっても、その特性を変更したい
場合等、加熱温度プロファイルを変更する必要がある場
合には、本発明による熱プレス装置を適用することがで
きる。
【0039】また、多層基板を構成するための熱可塑性
樹脂フィルムとしては、上述の材料からなるフィルムに
限らず、ポリエーテルエーテルケトン樹脂とポリエーテ
ルイミド樹脂にフィラを充填したフィルムであってもよ
いし、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)もしく
はポリエーテルイミド(PEI)を単独で使用すること
も可能である。さらに、ポリエチレンナフタレート(P
EN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ
エーテルサルフォン(PES)や熱可塑性ポリイミド等
を用いてもよい。
【0040】さらに、本発明による熱プレス工法及び熱
プレス装置は、上述した熱可塑性樹脂からなる多層基板
以外に、ビルドアップ基板の作成工程における熱硬化性
樹脂からなるワーク、ICカード等、熱プレス処理が必
要なものすべてに適用することができる。
【0041】また、同時に熱プレスするワークは2つに
限られず、多数の熱盤を積層方向に配置することによ
り、多数のワークを一度に熱プレスすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱プレスの対象となる多層基板の概略の製造工
程を示す工程別断面図である。
【図2】熱プレス装置の概要を説明するための説明図で
ある。
【符号の説明】
1a,1b,1c 熱盤 2a,2b 緩衝材 3a,3b プレスプレート 4a,4b 離型シート 5 断熱性部材 21 片面導体パターンフィルム 22 導体パターン 23 樹脂フィルム 90,90a,90b 片面導体パターンフィルムの積
層体 100 多層基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長坂 寛 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 4E090 AB01 DA01 HA07 5E346 AA06 BB01 CC08 CC32 DD02 DD32 EE02 FF18 GG28 HH33

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3枚以上の熱盤を隙間を空けて積層方向
    に配置し、当該熱盤間の異なる隙間に第1のワーク及び
    第2のワークをそれぞれ挿入した状態で、前記3枚以上
    の熱盤の各々を発熱させるとともに、これらの熱盤を介
    して、前記第1及び第2のワークに対して圧縮圧力を加
    える熱プレス工法であって、 前記第1及び第2のワークの少なくとも一方と前記熱盤
    との間に、断熱性部材を設けて熱プレスを行うことによ
    り、前記第1及び第2のワークの加熱温度プロファイル
    を異ならせることを特徴とする熱プレス工法。
  2. 【請求項2】 前記断熱性部材は、前記第1及び第2の
    ワークの少なくとも一方の両側に配置されることを特徴
    とする請求項1記載の熱プレス工法。
  3. 【請求項3】 隙間を空けて積層方向に配置された3枚
    以上の熱盤と、前記熱盤の加熱温度を制御する温度制御
    手段と、 前記熱盤に対して圧力を付与する圧力付与手段とを備え
    た熱プレス装置であって、 前記熱盤間の異なる隙間に第1のワーク及び第2のワー
    クを挿入して、前記第1及び第2のワークを加熱及び加
    圧する場合に、当該第1及び第2のワークの少なくとも
    一方と前記熱盤との間に、前記第1及び第2のワークの
    加熱温度プロファイルを異ならせるように断熱性部材を
    設けたことを特徴とする熱プレス装置。
  4. 【請求項4】 前記断熱性部材は、前記第1及び第2の
    ワークの少なくとも一方の両面に配置されることを特徴
    とする請求項3記載の熱プレス装置。
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