JP2005260278A - 多層基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 正確な位置合わせによって積層してなる多層基板を製造する。
【解決手段】 多層基板Ｐとなる一方の基板Ｐ１を保持する第１の保持手段が下テーブル１１に設けてあり、その上方に他方の基板Ｐ２を保持する第２の保持手段１７が設けてある。下テーブルの一端は、ＸＹテーブル機構を備えた第１の移動手段２によって支持され、他端はＹテーブル機構及びＸ方向へ摺動自在に移動可能にする第２の移動手段３によって支持してある。各基板のマークｍ，ｎの位置は各撮像手段Ｃ１，Ｃ２によって撮像可能である。各撮像手段により各マーク位置を撮像し、１対の基板を移動手段により相対移動させ、画像処理により位置ずれを修正する。位置合わせして接着層Ｂを介して密着させた１対の基板を互いに仮固着することにより、正確な位置合わせによる多層基板を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多層基板の製造方法に関するものである。

最近の電子製品の複雑化は、プリント基板にも高密度化が要求されるようになってきているが、プリント基板の高密度化を実現する手段の１つとして、複数のプリント基板を積層し、各層の回路を接続してなる多層基板がある。多層基板は、両面に回路をプリントした基板を複数枚積層し、各基板間に接着層（プリプレグシート）を設けて、互いに固着したものによって構成されている。各基板の回路同士はスルーホールを介して接続されているが、これらの回路の接続には、正確な位置合わせが必須となっている。このような位置合わせの手段として、各基板の対向面の２〜４か所以上に穴を明け、この穴にピンを通すことによって各パターンの位置ずれを防止するようにしている。

しかしながら、各基板に穴を明け、そこにピンを通して位置決めする場合には、穴の位置を合わせてピンを通す作業が面倒な上に、すべての基板の穴明け位置が常に正確であるとは限らないため精度上の限界がある。したがって各基板毎に高精度に穴明けすることは技術的には可能であるとしても、これを実現するためには生産コストが高くなるという問題が生じる。

上記の課題を解決するために、本発明においては、１対の基板にそれぞれ設けてあるマークを撮像して画像処理により両基板のずれを求め、このずれを修正して両基板を正確な位置関係で重ね合わせた状態で固着する。画像処理技術を用いて精度よく位置合わせした状態で固着するため正確である。

また、予め間隔が判明している複数の孔部が穿設してある治具板を用いて撮像手段間の間隔を算出容易とすることにより基板のマーク位置の算出を容易にした。

上記の目的を達成するために、本発明の多層基板の製造方法は、両端部に予めマークが形成されている１対の基板を未硬化状態の接着層を介して対向状態に保持し、一方の端部において１対の基板にそれぞれ設けられているマークを第１の撮像手段により撮像し、他方の端部において１対の基板にそれぞれ設けられているマークを第２の撮像手段により撮像し、各マークの位置を画像処理により求め、それに基づいて１対の基板の相対的な位置ずれを求め、１対の基板を相対的に移動させることにより位置ずれを修正し、この位置ずれを修正した状態で１対の基板を互いに固着することにより位置ずれのない多層基板を製造可能にしたところに特徴がある。

上記した手段において、１対の基板のいずれか一方に接着層を配設し、他方の基板はこの接着層から一定の間隔をおいて非接触状態で保持しておき、これらの両基板を相対的に移動させた後に、他方の基板を接着層上に積層することによって位置ずれを生じないようにすることが望ましい。

また、上記した各手段において、一方の基板のマーク間の間隔と、他方の基板のマーク間の間隔とに差異が生じている場合は、この差異の２等分値を一方の端部と他方の端部とに振り分けて、両端部における一方の基板のマークと他方の基板のマークとの距離が等しくなるように両基板を相対的に移動させることが望ましい。

さらに、上記した手段のいずれかにおいて、両基板のうちの一方の基板に設けてあるマークを白抜きマークとし、他方の基板に設けてあるマークを上記した白抜きマークよりも小径とし、白抜きマークの内部にマークが位置する状態で、両マークの撮像を行なうようにして、マークの重心計算や振分計算を容易にすることが望ましい。

また、本発明は、上記した各手段において、１対の基板の少なくとも一方を複数層からなる多層基板又は仮固着された複数の基板とすることにより、３枚以上の基板を積層してなる多層基板を製造可能である。

また、上記した多層基板の製造方法において、予め間隔の判明している複数の孔部が穿設してある治具板を基板と重なるように配設し、第１の撮像手段によって、一方の端部に位置するマークの撮像時に治具板の孔部のうちの１つを撮像し、第２の撮像手段によって他方の端部に位置するマークの撮像時に治具板の孔部のうちの他の１つを撮像し、これを画像処理によって両撮像手段の画像領域内における両孔部の中心位置をそれぞれ求め、これらの各孔部の各画像領域内の中心位置と、予め判明している撮像した孔部間の間隔とに基づいて、撮像手段間の間隔を算出し、両撮像手段間の間隔に基づいて１対の基板の位置ずれを修正するための相対移動量を求める工程を含むようにするとよい。

両基板の固着は、先端形状が実質的にリング状であるホーンを用いて超音波振動を加え、両基板間に挟まれている接着層を溶着させることにより行うことが望ましい。

上記した多層基板の製造方法に用いる製造装置は、両端部に予めマークが形成されている１対の基板が接着層を介して固着されてなる多層基板の製造装置であって、一方の基板を保持する第１の保持手段と、他方の基板を一方の基板に対向するように保持する第２の保持手段と、これらの基板の一方の端部において１対の基板にそれぞれ設けられているマークを同時に撮像可能な第１の撮像手段と、同じく他方の端部において１対の基板にそれぞれ設けられているマークを同時に撮像可能な第２の撮像手段と、これらの各マークの位置に基づいて求められた１対の基板の相対的な位置ずれを修正するために１対の基板を相対的に移動させる移動手段と、両基板間の位置ずれを修正した状態でこれらの１対の基板を互いに固着する固着手段とを有するところに特徴がある。

上記した移動手段は、基板の一方を長手方向および幅方向に移動させるＸＹテーブル手段と、このＸＹテーブル手段と並設し、一方の基板を幅方向に移動させるＸＹテーブル手段とを備えており、上記した撮像手段によって撮像した画像を画像処理した結果に基づいて自動調芯可能にすることが好ましい。

上記した両保持手段は、互いに接近可能かつ離反可能に設けて１対の基板同士を密着させることにより、位置ずれを生じてない状態での固着を可能にすることが望ましい。

また、上記した多層基板の製造装置は、両保持手段の一方に撮像手段の位置確認用の孔部が複数個設けてある治具板を配設し、これらの孔部の間隔は予め判明しているものであり、これらの孔部のうちの少なくとも１つは、基板の一方の端部に位置するマークと同時に第１の撮像手段によって撮像可能であり、他の孔部のうちの少なくとも１つは、fh基板の他方の端部に位置するマークと同時に第２の撮像手段によって撮像可能な構成とすることにより各撮像手段の位置確認を容易にするとよい。

固着手段としては、先端形状が実質的にリング状であるホーンを有する超音波溶着手段を用いることが望ましい。

初めに多層基板Ｐについて説明する。多層基板の最も簡単な構成としては、両面に回路パターンを形成してなる２枚の基板Ｐ１，Ｐ２の対向面に接着層Ｂを介在させて両基板を固着したものがある（図１，２参照）。各基板にはそれぞれ両端部に予め位置合わせ用のマークｍｌ，ｍ２，ｎｌ，ｎ２が付してある。また、多層基板には、この他プリント基板同士を３枚積層（６層）したものや、４枚横層（８層）としたものなどがある。通常はこれらの基板の上下に接着層（絶縁性）を介して銅板を貼り合わせ、この銅板をエッチング等によりパターニングすることが行われている。すなわち、最終的には、２枚積層の基板が６層、３枚積層の基板が８層、４枚積層の基板が１０層のパターンを有することになる。

多層基板を構成する基板Ｐ１，Ｐ２は、エポキシ系樹脂板の両面に回路パターンを形成したものからなる。接着層Ｂは半硬化状態の樹脂シート（プリプレグシート）からなり、加熱により硬化して両基板を固着可能なものを採用してある。

次に図１，２を用いて本発明に係る多層基板の製造装置について説明する。図示してあるように、固定テーブル１上には、基板Ｐの移動手段Ｍが設けてある。移動手段Ｍは、下テーブル（第１の保持手段）１１の上面左端に設けてあり、基板を長手方向及び幅方向に移動可能に設けてあるＸＹテーブル手段２と、下テーブル１１の上面の右側に併設してあり基板を幅方向に移動可能に設けてあるＸＹテーブル手段３とからなる。

第１の移動手段であるＸＹテーブル手段２は、固定テーブル１の上面に載置されたＹテーブル４及びＸＹテーブル５とを備えている。Ｙテーブル４は紙面に対して垂直方向に伸びるように設けられた第１のＹ軸レール６，６に嵌合した第１のＹ軸ガイド７，７を介してＹ方向（紙面に垂直方向）に移動可能に設けてある。Ｙテーブル４の上面には、紙面と平行にＸ軸レール８，８（手前のレールのみ図示）が設けてある。ＸＹテーブル５はこのＸ軸レール上に、Ｘ軸ガイド９，９を介して載置してある。Ｙテーブル４は図示しない駆動手段によってＹ方向（基板の幅方向）に移動自在であり、ＸＹテーブル５は同じく図示しない駆動手段によってＸ方向（基板の長手方向）に移動自在である。この結果、各駆動手段を駆動することによってＸＹテーブル５は、ＸＹ方向に任意に移動可能である。

ＸＹテーブル５の中心部には、上面に突出して円筒状に形成された下テーブル支持部５ａが設けてある。下テーブル支持部５ａの中心部には、上下に貫通する撮像用穴部５ｂが設けてある。また下テーブル支持部５ａの外周部には、ボールベアリング１０が嵌合させてあり、これを介して支持されている下テーブル１１を水平面内での揺動を可能にしてある。下テーブル支持部５ａは、このボールベアリング１０を介して下テーブル１１を長手方向及び幅方向に移動可能に支持している。

第２の移動手段であるＸＹテーブル手段３は、固定テーブル１の上面右端に設けてあり、下テーブル１１の右端を支持してＹ方向（基板の幅方向〕に移動可能に設けてある。ＸＹテーブル手段３は、固定テーブル１上に紙面に垂直方向に設
けてある第２のＹ軸レール１２，１２上に第２のＹ軸ガイド１３，１３を介してＹ方向へ移動自在に設けてあるＹテーブル１４を備えている。Ｙテーブル１４は、図示しない駆動手段によって幅方向（紙面に垂直な方向）に移動可能である。Ｙテーブル１４の上面中心部に形成された円柱状の突起部１４ａには、ボールベアリング１０を介して連結部材１５が嵌合してある。さらに連結部材１５の上面には、第２のＸ軸ガイド１５ａが一体的に設けてある。第２のＸ軸ガイド１５ａは、下テーブル１１の下面に設けてある第２のＸ軸レール１６と嵌合しており、下テーブル１１はＹテーブル１４に対してＸ方向（長手方向）に相対的に移動可能である。したがって下テーブル１１の左端は、第１の移動手段２によって長手方向及び幅方向に移動可能であり、右端は第２の移動手段３によって幅方向へ移動自在であるとともに、第２のＸ軸ガイド１５ａ及び第２のＸ軸レール１６によって第１の移動手段による長手方向への移動も許容される。また、第１，２の移動手段２，３のＹ方向への移動量の差に伴う下テーブル１１の水平面内での揺動は、それぞれボールベアリング１０，１０によって円滑に対応可能である。

下テーブル（第１の保持手段）１１には、その上面に載置された下基板Ｐ１を吸着して固定する吸着手段（図面には表れてない）が内蔵されている。また、下テーブル１１の上面には、多層基板Ｐまたは下基板Ｐ１に積層しようとする上基板Ｐ２を吸着して保持する第２の保持手段１７が設けてある。第２の保持手段１７は、チャック部１７ａの下面に真空発生装置と連通している吸着部を有しており、下テーブル１１と一体の吸着手段に対して互いに接近可能かつ離反可能に設けてある。

第１の移動手段であるＸＹテーブル手段２の上方には、第１の撮像手段Ｃ１を構成する第１のＸ線発生装置１８が設けてある。そしてＸＹテーブル５の下方には、第１のＸ線発生装置１８から照射されるＸ線の透過光を撮像するＸ線カメラ１９が設けてある。第１のＸ線発生装置１８から照射されたＸ線は、基板Ｐ１，Ｐ２を透過し、ＸＹテーブル５に設けられた穴部５ｂを通って第１のＸ線カメラ１９に到達し、基板内に設けられた位置決めマークｍ１，ｎ１を撮像可能である（図２参照）。

第１の撮像手段Ｃ１の右方には、第２の撮像手段Ｃ２が設けてある。第２の撮像手段Ｃ２を構成する第２のＸ線発生装置２０及び第２のＸ線カメラ２１は、それぞれ図示しない移動手段によって一体的に移動可能に設けてある。

図２に示すように、下テーブル１１の上下には、基板同士を加圧して固着させる複数の固着手段２２，２２が設けてある（２か所だけ図示）。固着手段２２は、積層すべき基板を当接した後に対向する電極棒の先端を接近させるようにして両基板を挟み込み、加圧しながら通電することにより接着層を加熱する装置からなる。電極棒を用いた加熱によって基板間に介在している接着層（プリプレグ）Ｂを部分的に硬化させて両基板を固着可能である。

次に多層基板の製造方法について、図３に示すフローチヤートに沿って説明する。図１において、起動スイッチがＯＮされると（ステップ１）、まず第２の保持手段１７によって下基板Ｐ１を吸着保持して下テーブル１１の上面に載置してセットする（ステップ２）。この時、第１の撮像手段Ｃ１によりマークｍｌを撮像してその中心を求め、その中心とボールベアリング１０の中心とが実質的に一致するようにする。下テーブル１１上に載置された下基板Ｐ１は、下テーブルに設けてある吸着手段によって、下テーブル上の所定位置に吸着固定される（ステップ３）。

次にプリプレグ供給手段（図示略）によって下基板Ｐ１の上面に接着層Ｂを形成（プリプレグセット）する（ステップ４）。

次に上基板収納部（図示せず。）から第２の保持手段（基板吸着ヘッド）１７によって上基板Ｐ２を吸着して取り出し、所定位置に移動させ、接着層Ｂと一定の間隔をおいて非接触状態で保持する（ステップ５）。図１は、下基板Ｐ１と上基板Ｐ２とが一定の間隔でそれぞれ保持手段によって保持されている状態を示している。

前述の通り、下基板Ｐ１の左端に付された位置決め用マークｍｌは、第１の撮像手段Ｃ１の撮像範囲に入るようにセットされ、同様に上基板Ｐ２の左端に付された位置決め用マークｎｌも撮像範囲に入るようにセットされている。

次に第１の撮像手段Ｃ１によって上下基板の左端のマークｍ１，ｎｌを撮像し、第２の撮像手段Ｃ２によって上下基板の右端のマークｍ２，ｎ２を撮像する（図４参照）。各撮像手段Ｃ１，Ｃ２によるマークの撮像は、各Ｘ線発生装置１８，２０からＸ線を各基板のマーク位置に照射し、Ｘ線カメラ１９，２１によって各マークのＸ線画像を撮影することにより行われる（図２参照）。

各マークｍ，ｎは、画像処理を容易にするために、下基板Ｐ１のマークｍを白抜きにしたリング状マークとし、上基板Ｐ２のマークｎには、このリング状マークの白抜き部分に収納可能な小さな黒丸状のマークを採用してある（図４参照）。これらの各マークｍ，ｎは画像処理され（ステップ６）、下基板のリング状のマークの白抜き部分内に、上基板のマークが入るように下テーブル１１を移動して調整する。

図４は、下基板Ｐ１に付された白抜きマークｍｌ，ｍ２内に、上基板ｐ２に付された点マークｎｌ，ｎ２がそれぞれ入っている状態を示したものである。ここで白抜きマークの中心Ａ１，Ａ２と、点マークの中心Ｂ１，Ｂ２の中心とがそれぞれ一致することによって、完全な上下基板の位置合わせ状態になる。しかし、両中心が初めから一致することは極めてまれであり、通常は図示してあるようにそれぞれ位置ずれした状態になっている。

これらの各マークｍ，ｎが各撮像手段Ｃ１，Ｃ２によって撮像されると、画像処理装置（図示略）によって、各マークの中心の位置Ａ，Ｂを求める重心（中心）計算が行われる（ステップ７）。重心計算の結果、まず各重心Ａ１−Ａ２，Ｂ１−Ｂ２を結ぶ線のずれが計算されるので、この計算値に基づいて基板Ｐ１の両端をそれぞれＹ方向（紙面に垂直方向）に移動させたものとして、両マークの中心位置が一致したときの各中心位置間の距離Ｌ１，Ｌ２の距離を算出する。この結果、下基板Ｐ１の中心位置Ａ１，Ａ２間の距離Ｌ１に対して、上基板Ｐ２の中心位置Ｂ１，Ｂ２間の距離Ｌ２の間にはＬ１−Ｌ２の差を生じるが、この差は、それぞれ左右に（Ｌ１−Ｌ２）／２ずつに振分計算し（ステップ８）、両端部における一方の基板Ｐ１のマークｍの中心と他方の基板Ｐ２のマークｎの中心との距離が等しくなるように調芯する。すなわち、Ａ１−Ｂ１間の距離とＡ２−Ｂ２間の距離とが等しくなるようにする。

こうして、画像処理により位置ずれの計算を行ない、上基板のマークが移動すべき位置Ｂ１′，Ｂ２′を求めると、第１の移動手段２が起動して、下テーブル１１をＸＹ方向に移動させて、上基板の左端のマークの中心位置Ｂ１が目標位置であるＢ１′に一致するように相対移動する（ステップ９）。このとき下テーブル１１の長手方向への移動は、ＸＹテーブル手段２によってのみ行われ、ＸＹテーブル手段３では第２のＸ軸ガイド１５ａに沿って第２のＸ軸レール１６がＸＹ摺動することによって対応する。これに対して、ＸＹテーブル手段３による下テーブル１１の幅方向の揺動は、それぞれボールベアリング１０，１０によって対応可能である。左端のマークの中心位置Ｂ１がＢ１′に一致したら、次に上基板の右端のマークの中心位置Ｂ２が目標位置Ｂ２′に一致するように相対移動する（ステップ１０）。この位置合わせは、第２の移動手段３によって下テーブル１１の右端をＸＹ方向に移動させることによって行われる。このときにも同様に下テーブルの揺動は、ボールベアリング１０によって対応可能である。なお、下基板のマークの移動すべき目標位置を算出してから相対移動するようにしてもよい。

こうして上下基板の各マークの中心位置Ａ１，Ｂ１及びＡ２，Ｂ２を基に位置ずれを修正したら、次に第２の保持手段である吸着ヘッド１７を下降させ、図２に示すように、下基板Ｐ１上にセットされた接着層Ｂ上に上基板Ｐ２を重ね合わせる（ステップ１１）。接着層Ｂは半硬化状態になっているため、この上に上基板を重ねただけでは両者は接合しない。

次に重ね合わされた両基板に固着手段の一例である電極棒２２の先端を押圧し、各電極棒に通電によって局部的に加熱し、接着層Ｂの数か所の被加熱個所を仮固着する（ステップ１２）。

仮固着が終了すると、第１の保持手段１ｌａによる下テーブル１１への下基板Ｐ１の固定が解放され、第２の保持手段である吸着ヘッド１７は、接合された両基板Ｐ１，Ｐ２からなる仮固着された基板Ｐを保持した状態で上昇する（ステップ１３）。そして吸着ヘッド１７は図示しない移動手段によって、この仮固着された基板Ｐを保持した状態で移動して、これを基板回収ボックス（図示略）に排出する（ステップ１４）。

下基板Ｐ１と上基板Ｐ２とを接着層Ｂを介して仮固着された仮固着基板は、別の装置である熱プレスによって熱加圧されて全面的に溶着されて多層基板ができ上る。両基板は位置合せされた状態で仮固着してあるので、熱プレスされた後も位置ずれの心配は生じないものとなっている。本発明では、位置合わせと固着（または仮固着）が同一装置で連続的に行なわれるので位置ずれを生じるおそれが殆んどない。

次に他の実施例について説明する。上述の実施例で説明した多層基板の製造装置における撮影手段の位置確認を容易にするための治具板を採用したもので、治具板の製造工程ごとに予め撮像手段の位置確認により基板のマーク位置の算出を確実かつ容易化してある。

図５に示すように、治具板Ｊは、所定幅で下テーブル１１と同じ長さの長方形状の板体に撮像手段の位置確認用の複数の孔部を設けたものからなる。孔部は基板の一方の端部に位置するマークと同時に第１の撮像手段Ｃ１によって撮像可能な位置に設けてある第１の穴部５１と、基板の他方の端部に位置するマークと同時に第２の撮像手段Ｃ３（図６，７参照）によって撮像可能な位置にそれぞれ対向するように並設してある第２の孔部５２とからなる。これらの孔部５１，５２の各間隔は予め判明しているため、これらの孔部を基準として両撮像手段間の間隔を求め、それに基づいて撮像手段の移動量を決定して移動させれば、上下基板間の正確な位置合わせが容易である。なお、第２の孔部５２の列と平行して設けてある長溝孔５３は、マーク撮像用の窓穴である。

ここで、本発明において治具板を採用した多層基板の製造装置の概要について説明する。図６，７に示すように、基本的構成は上述した実施例と同様であるので、異なる部分についてのみ説明し、共通するものについては説明は省略し、図面の符号は同一のものを付与してある。

図６，７は、治具板Ｊを下テーブル１１の上面に設置して両基板の位置合わせをしている状態を示すもので、第１の撮像手段Ｃ１によって、治具板Ｊの第１の孔部５１と下基板Ｐ１のマークｍ１及び上基板Ｐ２のマークｎ１を同時に撮像可能である。

一方、多層基板の右方を撮像する第２の撮像手段Ｃ３は、第２のＹテーブル手段６３と一体になって移動可能に取り付けてある。第２のＹテーブル手段６３は、固定テーブル１の上面及び下テーブル１１の下面に敷設してある第２のＸ軸レール７６，７６に案内されてＸ方向（多層基板の長手方向）へ移動可能に設けてある。固定テーブル１の上面に敷設してある第２のＸ軸レール７６に摺動可能に設けられたＸ軸ガイド７５ａ上にはＹテーブル手段の移動テーブル７５ｂが固着してある。この移動テーブル７５ｂの上面にはＹ方向（多層基板の幅方向）に伸びる第２のＹ軸レール７２，７２が設けてある。移動テーブル７５ｂの上方には、各第２のＹ軸レール７２上に載置された第２のＹ軸ガイド７３，７３を介して第２のＹテーブル７４が設けてある。Ｙテーブル７４の中央部は円筒状に立ち上げてＹテーブル支持部が形成してあり、その周囲にはボールベアリング７０が嵌入してある。ボールベアリング７０の上面は既述した下テーブル１１の下面に設けてあるＹ軸ガイド７５に固着してある。

このような構成であるので、第２の撮像手段Ｃ３のＸ線カメラ２１は、第２のＹテーブル手段６３によってＹ直方向（多層基板の幅方向）へ移動可能であるとともに、上述したように移動テーブル７５ｂによってＸ軸レール７６，７６に沿ってＸ方向へ移動可能である。そして、第２の撮像手段Ｃ３は、第２のＸ軸レール１６，１６に沿ってＸ方向に移動して、治具板Ｊの第２の孔部５２の少なくとも一つと、下基板Ｐ１のマークｍ２及び上基板のマークｎ２とを同時に撮像可能である。

次に本実施例における下基板Ｐ１と上基板Ｐ２との位置合わせ方法について説明する。図８に示すように、第１の撮像手段Ｃ１のＸ線カメラ１９（図６参照）の画像領域ｆ１内に治具板Ｊの第１の孔部５１が位置し、第２の撮像手段Ｃ３のＸ線カメラ２１の画像領域ｆ３内に第２の孔部５２，５２が位置している。第２の孔部５２は多数が並設してあるもののうち、下基板Ｐ１のマークｍ２が画像領域内に収まる位置まで第２のＹテーブル７４及び第２の撮像手段Ｃ３をＸ軸レール７６，７６に沿って移動させた状態で、図８に示す２個が画像領域ｆ３内に位置している。このとき、既知の孔部５１，５２間の間隔Ｌ３を基準として、両画像領域ｆ１，ｆ２の中心（ｉ１，ｉ２）間の距離を容易に算出可能である。

すなわち、画像処理により第１の孔部５１の中心と第２の孔部５２（いずれか１個でもよい）の中心とを求める。そして、画像領域ｆ１の中心ｉ１と第１の孔部５１の中心との相対位置関係と、画像領域ｆ２の中心ｉ２と第２の孔部５２の中心との相対位置関係とを求める。ここで両孔部５１，５２間の間隔Ｌ３は既知なので、上記の相対位置関係を考慮すると両画像領域の中心ｉ１，ｉ２間の間隔Ｌ４が求められる。

孔部５１，５２を撮像するときに、下基板Ｐ１のマークｍ１，ｍ２と、上基板Ｐ２のマークｎ１，ｎ２も同時に撮像される。そして、第１の実施例と同様に、下基板のマークＡ１，Ａ２に合わせて、上基板のマークＢ１，Ｂ２が目標位置Ｂ１’，Ｂ２’に来るように移動手段２，３が作動する（図４参照）。具体的には、まず第１の移動手段２により基板左側のマークの中心Ｂ１がＢ１’の位置へ移動し、次いで第２の移動手段３により右側のマークの中心Ｂ２をＢ２’の位置へ移動する。このとき基板は左側を固定して右側を移動することになる。すなわち、図７に示すように撮像手段Ｃ１，Ｃ３は移動手段２，３の中心に組み込まれているので、撮像手段Ｃ１の中心ｉ１（図８参照）を回転中心として撮像手段Ｃ３側が回転することになる。ここで、先に求めた撮像手段Ｃ１，Ｃ３間の間隔Ｌ４が回転半径となる。このように回転半径が判明しているため、Ｂ２がＢ２’の位置へ来るための移動手段３の移動量は正確に算出できる。

第１の実施例の場合は、基板右側を移動させる際に回転運動が加わる分だけ誤差が生じ、試行錯誤的に修正を行う必要があるが、この実施例では、回転半径が判明しているため回転運動による移動量が算出できるので、この回転運動も考慮した上で移動手段３の移動すべき量が求められ、容易かつ正確にマーク中心Ｂ２をＢ２’の位置へ移動させ得る。

図７は、上記のようにして各基板Ｐ１，Ｐ２のマークｍ１，ｎ１及びｍ２，ｎ２の位置合わせをした後に、両基板をプリプレグＢを介して積層した状態を示している。その後の工程については上記した第１の実施例と同様である。

本実施例では、治具板の孔部間の間隔が予め判明しており、この孔部の中心を基準としてＸ線カメラ１９，２１の視野の中心間距離が求められ、移動手段の移動量が正確かつ容易に求められる。

また、第２の孔部５２は長溝孔５３を挾んで各１対ずつが対向して並設してあるため、これらを結ぶ直線の画像領域内での傾き具合を求めることによって、撮像手段３の取付誤差が判明し、移動時の補正データとすることができる。

また、治具板の各孔部を常に撮像可能であるため、機械の経年変化に対応可能となり、長期間にわたってプリント基板同士の正確な位置決めが可能となる。さらに、治具板の孔部に合わせて、マークの位置合わせを行なうものであるため、カメラ交換時などにもカメラのずれ量がわかるので、カメラの交換の際の位置合わせが容易となる利点がある。

なお、実際には図４に示すマークＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２と図８に示す孔部５１，５２とが同一画面内に表れるが、説明を容易にするために、図４と図８とに分けて示している。

以上の説明は、いずれの実施例についても、表面に回路パターンを形成してなる１枚の基板（片面基板または両面基板）同士を積層してなるものについて記述したものであるが、これらの基板は下基板または上基板のいずれか、または両者が多層基板又は仮固着された複数の基板であってもよい。

例えば下基板を上記工程で製造した２枚重ね（４層）の多層基板とし、上基板を１枚の両面基板（２層）とする場合には、位置合わせ用マークは、図９に示すように、下基板の両端のｍ，ｎに加えて上基板のｇが加わる。そして振分計算も同様に行なうことが可能である。しかし、上述したように、白抜きマークの中心位置Ａ１，Ａ２を結ぶ線上に既に多層基板の上側基板のマークｎｌ，ｎ２が存在しているため、さらにこの線上に上基板のマークｇｌ，ｇ２をもってくるようにすると紛らわしくなり、位置決めしにくくなることが考えられる。そこでこのような場合には、上基板のマークｇｌ，ｇ２の中心位置を予め、下基板のマークの中心位置Ａ１，Ａ２とは一定の距離ｄｌ，ｄ２だけ離れた位置に設け、位置合わせの際にはこの距離ｄｌ，ｄ２の分を修正するようにするとよい。このようにして３枚重ね（６層）の基板を製造することができる。

この他、本発明の他の実施例として、移動手段をＸＹテーブル機構に加えて回転機構を備えたＸＹθテーブルとして、単一の移動手段とすることも可能である。もちろんこの場合には、上下基板の位置合わせの要領は異なったものとなることはいうまでもない。また、上述の説明では下テーブル１１の移動によって位置合わせをしているが、逆に下テーブルを不動とし、吸着ヘッドを移動させて位置合わせするようにすることも可能である。なお、各撮像手段は、ＸＹテーブルなどの移動手段の中心部に位置するようにしてあるが、これも移動手段の内外いずれに設けるようにしてもよい。

さらに撮像手段は、上述の各実施例で採用してあるＸ線発生装置とＸ線カメラとを組み合わせたものに限らず、下テーブルの上下にＣＣＤカメラ等をそれぞれ配置して、それぞれ基板の表面に付されたマークを撮像する構成としてもよい。この場合には、下基板のマークは白抜きである必要はないし、上基板のマークが小径である必要もない。

上記した各実施例においては、位置合わせ後の仮固定のための固着手段として電極棒を採用してあるが、超音波溶着を行う実施例について以下に説明する。図１０に示す実施例においては、固着手段として、超音波振動を伝達するホーン３０とその外側を覆うような押え板３１とを有する超音波溶着手段が設けてある。このホーン３０及び押え板３１の先端形状（基板に当接する部分の形状）を図１１に示している。押え板３１に設けられた孔３１ａの内部にリング状のホーン先端部３０ａが位置している。そこで前述の実施例と同様に両基板の位置ずれを修正した後、まず押さえ板３１を上基板Ｐ２に当接させて両基板Ｐ１，Ｐ２を下テーブル１１上に固定した状態で、ホーン３０を下降させて上基板Ｐ２に当接させ超音波振動を加える。この振動が両基板Ｐ１，Ｐ２間の接着層（プリプレグシート）Ｂに伝わり、接着層Ｂが融解しその後で冷却されて硬化することにより両基板が仮固定される。押え板３１は溶けたプリプレグシートが押え板３１以外にははみ出すのを防ぐのにも役立っている。

この実施例においてホーン先端部３０ａを図に示すようなリング状に形成した理由について、以下に説明する。図１３に示すように、先端がリング状になっているホーンではなく中実の円柱状のホーンを用いる場合には、接着層のホーン先端部３２ａと対向する位置はあまり固着せず、その周辺すなわち押え板３３の孔３３ａとホーン先端部３２ａ外周との間隙が主に固着している（固着部分はドットにて図示している）。従って、実際の固着部分３５は比較的小面積となり、効率が悪く接着力に乏しい。図１３のように押え板３３の孔３３ａの径とホーン先端部３２ａの外径との差が比較的小さい場合、特に固着部分３６の面積が狭く接着力が低くなり易い。これは、ホーン先端部３２ａと対向する位置では、融解したプリプレグがホーンの振動により接離を繰り返し不安定なためであり、適正な接着条件を厳密に設定する必要があり、それを設定することも維持することも容易でない。

そこで、図１１に示すように先端がリング状のホーン３０を用いると、融解したプリプレグはリング状の当接部分の内側の凹部３０ｂと外側の溝状の部分（押え板３１の孔３１ａとホーン先端部３０ａ外周との間隙）とに溜まり、ホーン振動の影響で接離を繰り返すことはないため安定し、固着部分３５の面積が広くなり効率よく強固に固着される。

また、図１２に示すように、先端部３４ａが２重のリング状になっているホーンを用いると、内側の凹部３４ｂと、中間の溝部３４ｃと、外側の溝状の部分（押え板３１の孔３１ａとホーン先端部３４ａ外周との間隙）とに固着部分３７が生じており、接着効率がよくなっている。

なお、両基板の接合方法はこれまでに説明した電極棒による接合と超音波接合とに限られるものではなく、接着剤を利用した接合、ハトメによるカシメ接合、はんだによる接合をしてもよい。なお、上述の如き仮固定を行わず、この装置に熱プレス装置を組み込んでおき、位置合わせ後、直ちに全面的な接合をするようにしてもよい。

また上記実施例では、各基板及び接着層を第２の保持手段１７により自動搬送してセットしたが、手動により各基板及び接着層を下テーブル１１上に載置した後、第２の保持手段１７にて上基板のみを吸着して位置合わせ動作を開始する構成としてもよい。

本発明によれば、それぞれ位置合わせのためのマークを付してある１対の基板を未硬化状態の接着層を介して対向状態に保持し、これらのマークを画像処理して位置ずれを修正した状態で１対の基板の固着作業を行なうものであるため、位置合わせ精度の高い多層基板を製造可能になる。

また、１対の基板のいずれか一方に接着層を形成し、他方の基板を一定間隔をおいて非接触状態を保持して、両基板を位置合わせのために移動させてから、他方の基板を接着層に密着させるようにしてあるので、接着層に妨げられず正確に位置合わせした状態で固着可能となる。

さらに、一方の基板のマーク間の間隔と、他方の基板のマーク間の間隔とに差異が生じている場合には、この差異を計算し、その２等分値を振り分けて両基板を相対的に移動させて位置合わせすると、より正確な位置合わせを容易に行うことが可能になる。

これらの位置合わせに用いるマークとして一方の基板のマークを白抜きとし、他方の基板のマークはこの白抜きマークより小径とすれば、各マークの中心位置の算出が容易となり位置合わせの自動化促進に寄与する。

また、１対の基板はそれぞれ単層基板でも基板を２枚重ねにした多層基板又は仮固着された複数の基板でもよいので、３枚以上の基板を積層してなる多層基板を容易に製造可能になる。

そして本発明による多層基板の製造装置は、本発明に係る製造方法を介して、正確な位置合わせをした多層基板を製造可能である。

また、両保持手段の一方に予め中心間の距離が判明している複数の孔部を備えた治具板を設けて、これらの孔部を基準として各基板のマーク位置を求めるようにすれば、より正確かつ容易な位置合わせが可能となる他、撮像手段の交換時等においても、位置合わせが容易となる効果がある。

両基板を接合するために、先端形状が実質的にリング状であるホーンを有する超音波溶着手段を固着手段として用いると、効率よく固着できる。

本発明に係る多層基板の製造装置において、１対の基板が一定の間隔をおいて非接触状態で保持されている状態を示す要部の断面図である。 １対の基板が接着層を介して密着した状態を示す要部の断面図である。 本発明の一実施例の多層基板製造工程を示すフローチヤートである。 １対の基板の各マーク間の位置ずれ修正を示す説明図である。 下基板に治具板を設けた状態を示す平面図である。 他の実施例において、１対の基板が一定の間隔をおいて非接触状態で保持されている状態を示す要部の断面図である。 他の実施例において、１対の基板が接着層を介して密着した状態を示す要部の断面図である。 他の実施例において、治具板に設けた孔部間の間隔と撮像手段間の間隔との関係を示す説明図である。 １対の基板の一方を多層基板としたときのマークの位置を示す説明図である。 固着手段として超音波溶着手段を設けた実施例の要部の断面図である。 図１０に示す実施例のホーンを示す説明図である。 ホーンの他の例を示す説明図である。 ホーンの従来例を示す説明図である。

符号の説明

Ｐ（Ｐ１，Ｐ２） 基板
ｍ，ｎ，ｇ マーク
Ｂ 接着層（プリプレグ）
Ｃ１ 第１の撮像手段
Ｃ２，Ｃ３ 第２の撮像手段
ｆ１，ｆ２ 画像領域
Ｊ 治具板
Ｍ 移動手段
２ ＸＹテーブル手段（第１の移動手段）
３ ＸＹテーブル手段（第２の移動手段）
１１ 第１の保持手段（下テーブル）
１７ 第２の保持手段（基板吸着ヘッド）
２２ 固着手段
３０ ホーン
３０ａ，３４ａ 先端部
５１，５２孔部

Claims (1)

1. 両端部に予めマークが形成されている１対の基板を、未硬化状態の接着層を介して対向状態に保持し、
   上記１対の基板の一方の端部にそれぞれ設けられている上記マークを第１の撮像手段により撮像し、他方の端部にそれぞれ設けられている上記マークを第２の撮像手段により撮像し、
   上記各マークの位置を画像処理により求め、上記画像処理に基づいて上記１対の基板の相対的な位置ずれを求め、上記１対の基板を相対的に移動させることにより上記位置ずれを修正し、上記位置ずれを修正した状態で上記１対の基板を互いに固着することを特徴とする多層基板の製造方法。

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