JP2005317899A - 充填物質のレベリング方法およびレベリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各孔内に充填された充填物質の充填高さを所望の一定の充填高さに揃えることができる、充填物質のレベリング方法およびレベリング装置を提供する。
【解決手段】充填物質ｐが孔ｈ内に充填されたシート材１０表面に対して、スポンジ材Ｍを押し付け当接し、シート材１０表面に当接されたスポンジ材Ｍを、シート材１０表面に沿って相対的に移動させ、孔ｈ内に食い込んだスポンジ材Ｍにより、孔ｈ内に充填された充填物質ｐの一部を掻き取って、孔ｈ内に充填された充填物質ｐの充填高さを揃える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シート材表面に設けられた孔内に充填された充填物質の充填高さを揃える、充填物質のレベリング方法およびレベリング装置に関するものである。

シート材表面に設けられた孔内に、流動状物質であるペーストを充填する流動状物質の充填方法が、特開２００３−１８２０２３号公報（特許文献１）に開示されている。

図６（ａ）〜（ｃ）に、多層回路基板の形成に用いられるシート材を例にして、シート材表面に設けられた孔内への従来のペースト充填方法を模式的に示す。

図６（ａ）は、シート材表面への孔形成の様子を示す断面図である。

図６（ａ）に示すシート材１０では、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム１の一方の側に銅（Ｃｕ）箔２が貼り付けられ、もう一方の側に保護フィルム３が貼り付けられている。尚、図示を簡略化してあるが、銅箔２は、所定の回路パターンにパターニングされている。また、図示を省略してあるが、シート材表面への孔形成工程においては、通常、銅箔２の外側にも保護フィルムが貼り付けられている。シート材表面への孔形成工程では、図６（ａ）に示すように、保護フィルム３を貼り付けた樹脂フィルム１上から、レーザ加工装置Ｌによるレーザ光を走査させて照射し、銅箔２を底とする有底孔ｈを形成する。

図６（ｂ）は、孔へのペースト充填の様子を示す断面図である。

図６（ｂ）に示すように、ペースト充填工程においては、シート材１０の表面に供給された導電ペーストｐを、スキージＳを用いて有底孔ｈ内へ押し込み充填する。このように、シート材１０の表面に供給された導電ペーストｐは、スキージＳを用いて、保護フィルム３の表面で摺り切り充填される。

図６（ｃ）は、シート材１０の有底孔ｈに充填された導電ペーストｐについて、その後の様子を模式的に示した断面図である。

（１）に示す保護フィルム３の表面で摺り切り充填された導電ペーストｐは、（２）に示すように、導電ペーストｐ中の溶剤が蒸発することにより、有底孔ｈの中央部における表面が低下する。特に有底孔ｈの孔径が小さくなるほど、図のように、導電ペーストｐの表面がすり鉢状になる傾向が強くなる。次に、（３）に示すように保護フィルム３を樹脂フィルム１から剥離すると、導電ペーストｐは、容積の大きい樹脂フィルム１と銅箔２の側に把持される。従って、最終的に得られるシート材１０のペースト充填状態は、導電ペーストｐが樹脂フィルム１の表面から突き出た状態となる。

図６（ｃ）に示したように、保護フィルム３を剥離して最終的に得られる導電ペーストｐの充填高さは、溶剤の蒸発があるため、有底孔ｈへの充填直後の充填高さと異なってくる。このため、従来のペースト充填方法においては、溶剤の蒸発による減量を考慮し、充填前の導電ペーストｐの粘度（溶剤量）を調整して、導電ペーストｐの充填高さや保護フィルム３からの剥離性を制御していた。
特開２００３−１８２０２３号公報

図７（ａ），（ｂ）を用いて、従来のペースト充填方法における問題点を説明する。

図７（ａ）は、保護フィルムを樹脂フィルムから剥離する際に起きる問題点について、模式的に示した断面図である。図７（ｂ）は、各シート材を貼り合せて多層回路基板を形成する際に起きる問題点について、模式的に示した断面図である。

図６（ｂ）の工程で有底孔ｈ内へ充填された導電ペーストｐに粘度の差があると、図７（ａ）に示す導電ペーストｐ１のように、設定より充填高さの高い、余剰ペーストが発生する。また、図７（ａ）に示す導電ペーストｐ２のように、充填された導電ペーストの保護フィルム３への付着力が大きいと、保護フィルム３と共に導電ペーストｐ２が樹脂フィルム１側から剥離して、有底孔ｈ２にペースト抜けが発生したりする。特に、有底孔ｈの径が小さくて図６（ｃ）に示すようなすり鉢状になった導電ペーストほど、ペースト抜けが発生し易い。

図７（ｂ）に示すように、余剰ペーストやペースト抜けが発生したシート材１０ａ〜１０ｅを（１）のように積層し、加熱・加圧して（２）のように貼り合せると、得られた多層回路基板１１においては、一点鎖線の矢印Ａで示した短絡不良や一点鎖線の矢印Ｂで示した導通不良が発生する。以上に示した問題は、有底孔ｈの径および有底孔ｈ同士の間隔（ピッチ）を小さくするほど顕著となる。例えば、φ１５０μｍ、ピッチ２５０μｍの有底孔が設けられたシート材では１ｐｐｍ以下の不良率であったものが、φ１００μｍ、ピッチ２００μｍ以下の有底孔が設けられたシート材になると半数近くが不良品となる。

本発明は、上記した多層回路基板形成時の問題発生要因を除去するためになされたもので、各孔内に充填された充填物質の充填高さを所望の一定の充填高さに揃えることができる、充填物質のレベリング方法およびレベリング装置を提供することを目的としている。

請求項１〜１１に記載の発明は、充填物質のレベリング方法に関する発明である。

請求項１に記載の発明は、シート材表面に設けられた孔内に充填された充填物質の充填高さを揃える、充填物質のレベリング方法であって、前記充填物質が孔内に充填されたシート材表面に対して、スポンジ材を押し付け当接し、前記シート材表面に当接されたスポンジ材を、シート材表面に沿って相対的に移動させ、前記孔内に食い込んだスポンジ材により、孔内に充填された充填物質の一部を掻き取って、孔内に充填された充填物質の充填高さを揃えることを特徴としている。

上記のように、シート材表面に対して適度な柔らかさを持つスポンジ材を押し付け当接することで、スポンジ材をシート材表面に設けられた孔内に食い込ませることができる。このシート材表面に当接されたスポンジ材をシート材表面に沿って相対的に移動させると、孔内に食い込んだスポンジ材は、孔内に充填されている充填物質の一部を掻き取る。このようにして、孔内に充填された充填物質の充填高さが、一定に揃えられる。尚、充填高さは、スポンジ材のシート材表面への押し付け圧力や、スポンジ材のシート材表面に対する相対移動速度を変えることで、任意の値に設定可能である。

上記充填物質のレベリング方法は、例えば粘度（溶剤量）を調整して充填物質を孔内に充填し、溶剤を蒸発させて充填高さを制御する従来のレベリング方法と異なり、溶剤を蒸発させた後で機械的に充填高さを制御する。このため、充填物質の粘度（溶剤量）や溶剤の蒸発といった充填高さのばらつき要因がなくなり、各孔内に充填された充填物質の充填高さを、所望の一定の充填高さに揃えることができる。また、孔径に合わせた充填物質の煩雑な粘度（溶剤量）調整が不要となるため、高い生産性を実現することができる。

上記充填物質のレベリング方法は、スポンジ材を用いた研磨による充填高さの調整であることから、シート材表面に異なる径の孔が形成されていても対応可能である。また、シート材表面の領域毎に充填高さを変えることも可能である。

請求項２に記載のように、前記シート材を水平に保持してレベリングを行えば、溶剤量が多くて任意の粘度状態にある充填物質が孔内に充填されている場合においても、充填物質の充填高さを安定的に揃えることができる。

また、請求項３に記載のように、充填物質の粘度が高い場合には、シート材を反転して孔が設けられた表面を鉛直下方に向け、スポンジ材を鉛直下方から当接することができる。これによれば、スポンジ材により掻き取られた充填物質の屑が、鉛直下方に落下してスポンジ材に吸い込まれる。このため、スポンジ材の研磨面への掻き取り屑の堆積が抑制でき、経時的に安定なレベリングを施すことができると共に、スポンジ材の研磨面の清掃間隔や更新間隔も長くすることができる。

請求項４に記載のように、前記スポンジ材は、前記シート材表面上で螺旋を描くように移動させることが好ましい。これによれば、スポンジ材は、螺旋運動に含まれる回転運動によって、孔の内周に沿って充填物質を均一に掻き取りながら、螺旋運動に含まれる直線運動によって、シート材表面を一定速度で移動していく。このため、孔の外周部の充填物質も研磨され、孔の中央部における充填物質の表面が低下して、すり鉢状になるのを抑制することができる。従って、シート材表面に設けられた個々の孔内においても、充填物質の充填高さを一定に揃えることができる。

請求項５に記載の発明は、前記シート材表面に対する前記スポンジ材の押し付け圧力を一定の圧力に制御して、前記スポンジ材の変形量を制御することを特徴としている。

レベリングする充填物質の充填高さは、スポンジ材のシート材表面に対する相対移動速度を変えるだけでも制御可能であるが、上記のようにシート材表面への押し付け圧力を一定の圧力に制御して、スポンジ材の変形量を制御することで、より精密な充填高さの制御が可能となる。

請求項６に記載の発明は、前記シート材表面に当接されたスポンジ材の周りにおいて、シート材表面に高圧ガスを吹き付けて、前記掻き取った充填物質を、前記シート材表面から除去することを特徴としている。これにより、掻き取った充填物質を速やかにシート材表面から除去し、充填物質の削り屑が再び孔内に入るのを防止することができる。

請求項７に記載のように、前記スポンジ材は、例えば、メラミンフォームであることが好ましい。

メラミンフォームは、極細のメラミン樹脂繊維がランダムに連結した材料であり、適度な柔らかさと、内部に連通した空隙を有している。このため、微細な孔であっても、適度な圧力でシート材表面に押し付ければ、極細のメラミン樹脂繊維連結体を孔内に食い込ませることができる。これによって、微細な孔内の充填物質を、安定的に研磨することができる。また、メラミンフォームにおける連通した空隙は、掻き取られた充填物質の屑を内部に吸い込むことができるため、経時的に安定なレベリングを施すことができると共に、研磨面の清掃間隔や更新間隔も長くすることができる。

請求項８に記載のように、上記充填物質のレベリング方法は、前記孔の直径が、１５０μｍより小さい場合に好適である。

一般的に、孔の直径が小さくなるほど、充填物質の充填は困難となり、充填高さのばらつきも大きくなる。特に、孔の直径が１５０μｍより小さい場合には、従来の粘度（溶剤量）調整と溶剤の蒸発を用いたレベリング方法では、充填高さの制御が困難となる。このように、従来のレベリング方法では制御が不可能な微細な孔であっても、上記充填物質のレベリング方法により、当該微細な孔に充填されている充填物質の充填高さを安定的に制御することができる。

請求項９に記載のように、上記充填物質のレベリング方法は、前記充填物質が、導電ペーストである場合に好適である。

回路基板に設けられた孔内に充填され、導体パターンの接続等に用いられる導電ペーストは、接続不良がなく、信頼性の高い接続が要求される。また実装密度向上の要請から、導電ペーストが充填される回路基板の孔は微細化し、配置密度が高くなる傾向にある。上記のレベリング方法を用いることで、孔に充填された導電ペーストを所定の充填高さに揃えることができるため、導電ペーストによる接続の信頼性が高く、実装密度の高い回路基板を形成することができる。

請求項１０に記載のように、上記充填物質のレベリング方法は、前記シート材が、多層回路基板形成用のシート材である場合に好適である。

シート材を積層して形成される多層回路基板においては、特に、各層の導体パターンの接続に用いられる導電ペーストの接続信頼性が要求される。また、各シート材は加熱・加圧等により貼り合わされるため、接続用の孔に充填される導電ペーストは精密な充填高さの制御が必要で、導電ペーストの充填高さにばらつきがあると、短絡不良や導通不良が発生する。上記のレベリング方法を用いることで、各シート材の孔に充填された導電ペーストを所定の充填高さに揃えることができるため、導電ペーストによる接続の信頼性が高く、実装密度の高い多層回路基板を形成することができる。

請求項１１に記載のように、上記充填物質のレベリング方法は、前記孔同士の間隔（ピッチ）が、２５０μｍより小さい場合に好適である。

孔同士の間隔が小さいシート材については、導電ペーストの充填高さにばらつきがあると、各シート材を加熱・加圧等により貼り合わせる際に、短絡不良が発生し易い。特に、ピッチが２５０μｍより小さい場合には、従来の粘度（溶剤量）調整と溶剤の蒸発を用いたレベリング方法によれば、半数近くが不良品となる。一方、上記充填物質のレベリング方法によれば、導電ペーストを所定の充填高さに正確に揃えることができるため、従来では製造できない孔同士の間隔をもつ多層回路基板であっても、安定的に製造することができる。

請求項１２〜２６に記載の発明は、充填物質のレベリング装置に関する発明である。

請求項１２に記載の発明は、シート材表面に設けられた孔内に充填された充填物質の充填高さを揃える、充填物質のレベリング装置であって、前記シート材表面を平面に保持する保持板と、前記シート材表面に押し付け当接されるスポンジ材と、前記シート材表面に当接されたスポンジ材を、シート材表面に沿って相対的に移動させる移動手段とを備えてなることを特徴としている。

上記充填物質のレベリング装置によれば、保持板によりシート材表面を平面に保持した状態で、シート材表面に押し付け当接されたスポンジ材を、移動手段によりシート材表面に沿って相対的に移動させる。これによって、請求項１に記載したように、シート材表面の孔内に食い込んだスポンジ材により、孔内に充填された充填物質の一部を掻き取って、孔内に充填された充填物質の充填高さを揃えることができる。尚、上記のレベリング装置を用いて得られる充填物質のレベリングの効果については、請求項１に記載したとおりであり、その説明は省略する。

上記レベリング装置は、簡単な装置構成で、簡易な操作が可能である。それにも拘わらず、スポンジ材のシート材表面への押し付け圧力とシート材表面に対する相対移動速度を適宜設定することで、所定の直径の孔内に充填された充填物質を所定の充填高さに安定的に揃えることができる。

請求項１３〜１５に記載のレベリング装置を用いて得られる充填物質のレベリングの効果については、請求項２〜４に記載したとおりであり、その説明は省略する。

スポンジ材をシート材表面上で螺旋を描くように移動させるために、例えば請求項１６に記載のように、前記スポンジ材が、前記シート材表面に対して平行な面内で移動可能なフォルダに保持され、前記移動手段が、前記フォルダを偏心回転させる偏心回転手段と、前記フォルダを直線移動させる直線移動手段を備えてなる充填物質のレベリング装置とすることができる。また、請求項１７に記載のように、前記移動手段が、前記フォルダを偏心回転させる偏心回転手段と、前記シート材を直線移動させるシート移動手段を備えてなる充填物質のレベリング装置とすることができる。

偏心回転手段により、スポンジ材を保持するフォルダを偏心回転運動させて、孔に食い込んだスポンジ材が孔の内周にある充填物質を均一に掻き取らせることができる。また、フォルダを直線移動させる直線移動手段、あるいはシート材を直線移動させるシート移動手段により、スポンジ材のシート材表面に対する一定速度の直線運動を組み合わされることで、孔の中央部における充填物質のみが研磨され表面がすり鉢状になるのを抑制し、充填物質を安定的に研磨することができる。

上記のレベリング装置によれば、スポンジ材のシート材表面への押し付け圧力と共に、フォルダの偏心回転速度と、フォルダあるいはシート材の直線移動速度を適宜設定することで、所定の直径の孔内に充填された充填物質を所定の充填高さに安定的に揃えることができる。

スポンジ材のシート材表面への押し付け圧力をより精密に制御するためには、請求項１８に記載のように、前記フォルダ内において、前記保持されたスポンジ材の前記シート材表面に当接する面と対向する面側に、シート材表面に対するスポンジ材の押し付け圧力を制御するダイヤフラムが配置されてなることが好ましい。

前記ダイヤフラムを用いたスポンジ材の押し付け圧力制御は、請求項１９に記載のように、前記ダイヤフラムと前記フォルダとの間に、高圧ガスが導入され、前記高圧ガスの圧力を制御して、前記ダイヤフラムを介し、前記シート材表面に対するスポンジ材の押し付け圧力が制御されるように構成することができる。

このシート材表面に対するスポンジ材の押し付け圧力制御により、スポンジ材の変形量を精密に制御することができ、レベリングする充填物質の充填高さの精密な制御が可能となる。

請求項２０に記載のように、前記高圧ガスには、安価な高圧エアを用いることが好ましい。

請求項２１に記載の充填物質のレベリング装置は、前記フォルダ内に保持されたスポンジ材の周りにおいて、前記シート材表面に高圧ガスを吹き付けるためのブローノズルが、フォルダに形成されてなることを特徴としている。

これにより、上記ブローノズルから高圧ガスを吹き付けて、スポンジ材で掻き取った充填物質を速やかにシート材表面から吹き飛ばして除去し、充填物質の削り屑が再び孔内に入るのを防止することができる。

請求項２２に記載のように、前記ブローノズルへの高圧ガスの導入経路には、除電装置が配置されてなることが好ましい。これにより、充填物質の削り屑の帯電が防止されて、静電気により付着し易い削り屑に対して、シート材表面からの除去が容易になる。

請求項２３に記載のように、前記高圧ガスには、安価な高圧エアを用いることが好ましい。

請求項２４〜２６に記載のレベリング装置を用いて得られる充填物質のレベリングの効果については、請求項７，９，１０に記載したとおりであり、その説明は省略する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）を用い、本発明の充填物質のレベリング方法を、多層回路基板の形成に用いられるシート材を例にして説明する。

図１（ａ）は、図６（ａ），（ｂ）で説明したペースト充填工程によって、（有底）孔ｈ内に導電ペーストｐが充填されたシート材１０の模式的な断面図である。

図６（ａ）で説明したように、図１（ａ）に示すシート材１０では、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム１の一方の側に銅（Ｃｕ）箔２が貼り付けられ、もう一方の側に保護フィルム３が貼り付けられている。尚、図示を簡略化してあるが、銅箔２は、所定の回路パターンにパターニングされている。また、図示を省略してあるが、シート材１０の製造途中工程においては、通常、銅箔２の外側にも保護フィルムが貼り付けられている。

図１（ｂ）は、孔ｈ内に充填された導電ペーストｐの充填高さを揃える、導電ペーストｐのレベリングの様子を示す断面図である。

導電ペーストｐのレベリングは、シート材１０の孔ｈ内に充填された導電ペーストｐの溶剤が蒸発した後で行う。レベリングは、シート材１０の表面に対してスポンジ材Ｍを押し付け当接し、スポンジ材Ｍをシート材１の表面に沿って相対的に移動させて行う。シート材１０表面に対して適度な柔らかさを持つスポンジ材Ｍを押し付け当接することで、スポンジ材Ｍをわずかに変形させ、図１（ｂ）に示すように、スポンジ材Ｍをシート材１０表面に設けられた孔ｈ内に食い込ませる。このシート材１０表面に押し付け当接されたスポンジ材Ｍを、シート材１０表面に沿って相対的に移動させることで、孔ｈ内に食い込んだスポンジ材Ｍは、孔ｈ内に充填されている導電ペーストｐの一部を、各孔ｈが同じ充填高さとなるように掻き取り研磨する。このようにして、孔ｈ内に充填された導電ペーストｐの充填高さを、図１（ｂ）に示す同じ充填高さａに揃える。尚、図１（ｂ）に示す充填高さａは、スポンジ材Ｍのシート材１０表面への押し付け圧力や、スポンジ材Ｍのシート材１０表面に対する相対移動速度を変えることで、任意の値に設定可能である。

多層回路基板の形成に用いられるシート材１０の場合には、次の図１（ｃ）に示すシート材１０を複数枚積層し加熱・加圧によって貼り合わせる際に、導電ペーストｐが同時に焼結して導体パターンが接続される。このため、導電ペーストｐの充填高さａは、樹脂フィルム１の厚さｔより数μｍ大きく設定される。

図１（ｂ）に示すスポンジ材Ｍとしては、例えば、メラミンフォームを用いることができる。

メラミンフォームは、極細で数μｍの長さを持つメラミン樹脂繊維がランダムに連結した材料である。密度は、約１１.０ｋｇ／ｍ^３、引張り強度は、約１.７ｋｇ／ｃｍ^２である。メラミンフォームは、適度な柔らかさと、内部に連通した空隙を有している。このため、シート材１の表面に設けられた孔ｈが微細な孔であっても、適度な圧力でシート材１０表面に押し付ければ、極細のメラミン樹脂繊維連結体を孔ｈ内に食い込ませることができる。これによって、微細な孔ｈ内に充填された導電ペーストｐを、安定的に研磨することができる。また、メラミンフォームにおける連通した空隙は、掻き取られた導電ペーストｐの屑を内部に吸い込むことができるため、経時的に安定なレベリングを施すことができると共に、スポンジ材Ｍの研磨面の清掃間隔や更新間隔も長くすることができる。

図１（ｂ）に示すレベリング方法は、図６（ｃ）で説明した粘度（溶剤量）を調整して導電ペーストｐを孔ｈ内に充填し、溶剤を蒸発させて充填高さを制御する従来のレベリング方法と異なり、溶剤を蒸発させた後で機械的に充填高さを制御する。このため、導電ペーストｐの粘度（溶剤量）や溶剤の蒸発といった充填高さのばらつき要因がなくなり、各孔ｈ内に充填された導電ペーストｐの充填高さを、所望の一定の充填高さに揃えることができる。また、孔径に合わせた導電ペーストｐの煩雑な粘度（溶剤量）調整が不要となるため、高い生産性を実現することができる。

上記のレベリング方法は、スポンジ材Ｍを用いた研磨による充填高さの調整であることから、シート材１０表面に異なる径の孔ｈが形成されていても対応可能である。また、シート材ｈ表面の領域毎に研磨条件を変えて、領域毎に充填高さを変えることも可能である。

図１（ｃ）は、孔ｈに充填された導電ペーストｐのレベリングを行った後、保護フィルム３を樹脂フィルム１から剥離した状態を示す断面図である。

導電ペーストｐの充填高さａは、図１（ｂ）に示すレベリング工程において、樹脂フィルム１の厚さｔよりわずかに大きい値でレベリングされている。従って、保護フィルム３を剥離すると、図１（ｃ）に示すように、各孔ｈ内に充填された導電ペーストｐが、樹脂フィルム１の表面からわずかに突出た状態のシート材１０が得られる。

レベリング後の導電ペーストｐは、各孔ｈに渡って充填高さが揃えられており、図１（ｃ）に示す保護フィルム３の剥離後においても、高さが揃っている。このため、図７（ａ）に示した導電ペーストｐ１のように、設定より充填高さの高い、余剰ペーストの発生が抑制される。また、導電ペーストｐの充填高さａが樹脂フィルム１の厚さｔよりわずかに大きい値で揃っているため、図７（ａ）に示す導電ペーストｐ２のように、導電ペーストの保護フィルム３への付着力が大きくなって、保護フィルム３と共に樹脂フィルム１側から剥離して、ペースト抜けが発生することもない。

従って、図１（ｃ）に示すシート材１０を複数枚積層し、加熱・加圧によって貼り合わせれば、図７（ｂ）に示す短絡不良や導通不良がない、良好な多層回路基板を得ることができる。

図２（ａ），（ｂ）は、図１（ｂ）で示した導電ペーストｐのレベリングを行うためのレベリング装置である。図２（ａ）はレベリング装置１００の正面図、図２（ｂ）はレベリング装置１００の側面図で、それぞれ要部を断面で示してある。以下、図２（ａ），（ｂ）のレベリング装置１００により、シート材１０に設けられたφ１００μｍの孔ｈに擦り切り充填された導電ペーストｐを、厚さ２０μｍの保護フィルム３表面から１５〜２０μｍ研磨除去する場合を例にして説明する。

図２（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置１００は、シート材１０表面を平面に保持する保持板１００ａと、シート材１０表面に押し付け当接されるスポンジ材Ｍと、スポンジ材Ｍをシート材１０表面に沿って相対的に移動させる移動手段とを備えている。スポンジ材Ｍには、図１（ｂ）で説明したメラミンフォームが用いられる。

図２（ａ），（ｂ）に示す導電ペーストｐのレベリング装置１００では、保持板１００ａによりシート材１０表面を平面に保持した状態で、シート材１０表面に押し付け当接されたスポンジ材Ｍを、移動手段によりシート材１０表面に沿って相対的に移動させる。これによって、図１（ｂ）で示したように、シート材１０表面の孔ｈ内に食い込んだスポンジ材Ｍにより、孔ｈ内に充填された導電ペーストｐの一部を掻き取って研磨し、孔ｈ内に充填された導電ペーストｐの充填高さを揃えることができる。

図２（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置１００の保持板１００ａは、シート材１０を水平に保持する基盤である。シート材１０は、孔ｈが設けられている表面を上向きにして、吸着装置等の手段により保持板１００ａに吸着して保持される。シート材１０を水平に保持した状態でレベリングを行うレベリング装置１００は、溶剤を完全に蒸発した後の導電ペーストｐに限らず、溶剤量が多くて任意の粘度状態にある導電ペーストｐが孔内に充填されている場合でも、導電ペーストｐの充填高さを安定的に揃えることができる。

メラミンフォームからなるスポンジ材Ｍは、保持板１００ａにより保持されたシート材１０表面に対して平行な面内で移動可能なフォルダ１００ｂに保持されている。図２（ｂ）に示すスポンジ材Ｍ（フォルダ１００ｂ）の巾は４０ｍｍである。また、スポンジ材Ｍは、フォルダ先端１００ｂｔから３００〜５００μｍ凸になるようにして、フォルダ１００ｂに保持されている。孔ｈに食い込むスポンジ材Ｍの変形量は、スポンジ材Ｍの初期の押し付け圧力による圧縮量に比例する。また、孔ｈに食い込んだスポンジ材Ｍによる導電ペーストｐの研磨量は、シート材１０表面に対するスポンジ材Ｍの相対移動速度にも依存し、低速になるほど研磨量が増大する。

スポンジ材Ｍをシート材１０表面に沿って相対的に移動させる上記移動手段は、フォルダ１００ｂを偏心回転させる偏心回転手段１００ｃと、フォルダ１００ｂを直線移動させる直線移動手段とからなる。偏心回転手段１００ｃは、図２（ａ）中の両端矢印ｓで示した３ｍｍの偏心量を持つ２本の回転軸により、スポンジ材Ｍを保持するフォルダ１００ｂを、シート材１０の表面上でφ６ｍｍの円を描くように回転させる。直線移動手段は、レール１００ｄと摺動体１００ｅからなり、摺動体１００ｅを介して、スポンジ材Ｍを保持するフォルダ１００ｂを、図２（ｂ）に示すレール１００ｄに沿って、図の左右に移動させる。この偏心回転手段１００ｃと、レール１００ｄおよび摺動体１００ｅからなる直線移動手段により、図２（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置１００においては、図中の白抜き矢印で示したように、スポンジ材Ｍをシート材１０表面上で螺旋を描くように移動させることができる。

偏心回転手段１００ｃにより、フォルダ１００ｂと共に偏心回転するスポンジ材Ｍは、孔ｈに食い込み、孔ｈの内周に沿って導電ペーストｐを均一に掻き取る。また、スポンジ材Ｍには直線移動手段（図示省略）による一定速度の直線移動が組み合わされており、スポンジ材Ｍは螺旋運動する。このように螺旋運動するスポンジ材Ｍは、上記のように孔ｈ内にある導電ペーストｐを均一に掻き取りながら、シート材１０表面を一定速度で移動していく。このため、孔ｈの外周部の導電ペーストｐも研磨され、孔ｈの中央部における導電ペーストｐの表面が低下して、図６（ｃ）（２）に示した状態と同じような、すり鉢状になるのを抑制することができる。このようにして、スポンジ材Ｍを螺旋運動させるレベリング装置１００は、シート材１０表面に設けられた個々の孔ｈ内においても、導電ペーストｐの充填高さを一定に揃えることができる。

具体的には、偏心回転の回転周速を２０ｍｍ／ｓ、左右の直線移動速度を２０ｍｍ／ｓとし、図２（ｂ）に示す直線移動の操作を３回行う。これにより、シート材１０に設けられたφ１００μｍの孔ｈに擦り切り充填された導電ペーストｐを、厚さ２０μｍの保護フィルム３表面から１５〜２０μｍ研磨除去することができる。言い替えれば、保護フィルム３を剥がした後で、樹脂フィルム１表面から導電ペーストｐが０〜５μｍ突出たシート材１０が得られ、多層回路基板形成用として、理想的な状態に導電ペーストｐが充填されたシート材１０となる。

図２（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置１００は、簡単な装置構成で、簡易な操作が可能である。それにも拘わらず、スポンジ材Ｍのシート材１０表面への押し付け圧力と共に、フォルダ１００ｂの偏心回転速度と直線移動速度を適宜設定することで、所定の直径の孔ｈ内に充填された導電ペーストｐを、所定の充填高さに安定的に揃えることができる。

図３（ａ），（ｂ）に、別のレベリング装置を示す。図３（ａ）はレベリング装置２００の正面図、図３（ｂ）はレベリング装置２００の側面図で、それぞれ要部を断面で示してある。

図３（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置２００も、シート材１０表面を平面に保持する保持板２００ａと、シート材１０表面に押し付け当接されるスポンジ材Ｍと、スポンジ材Ｍをシート材１０表面に沿って相対的に移動させる移動手段とを備えている。

図２（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置１００の保持板１００ａは、シート材１０を水平に保持する基盤であったが、図３（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置２００の保持板２００ａは、スポンジ材Ｍが押し付け当接される場所において、シート材１０表面を平面に保持する機能だけを持っている。

図２（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置１００においては、スポンジ材Ｍが水平に保持されたシート材１０表面に対して鉛直上方より押し付けられて当接していた。一方、図３（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置２００は、図のようにシート材１０を反転して孔ｈが設けられたシート材１０表面を鉛直下方に向け、スポンジ材Ｍを鉛直下方から当接する構成をとっている。図２（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置１００では、任意の粘度状態にある導電ペーストｐでもレベリングを行えたが、図３（ａ），（ｂ）のレベリング装置２００では、導電ペーストｐの溶剤を蒸発して粘度を高くし、反転しても流動が起きない状態でレベリングを行う。スポンジ材Ｍを鉛直下方から当接するレベリング装置２００においては、スポンジ材Ｍにより掻き取られた導電ペーストｐの屑が、鉛直下方に落下してスポンジ材Ｍに吸い込まれる。このため、スポンジ材Ｍの研磨面への掻き取り屑の堆積が抑制でき、経時的に安定なレベリングを施すことができると共に、スポンジ材Ｍの研磨面の清掃間隔や更新間隔も長くすることができる。

図３（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置２００においても、スポンジ材Ｍは、シート材１０表面に対して平行な面内で移動可能なフォルダ２００ｂに保持されている。レベリング装置２００の移動手段は、フォルダ２００ｂを偏心回転させる偏心回転手段２００ｃと、シート材１０を直線移動させる４個のローラ２００ｄからなるシート移動手段を備えている。偏心回転手段２００ｃとローラ２００ｄからなるシート移動手段により、図３（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置２００においても、図中の白抜き矢印で示したように、スポンジ材Ｍをシート材１０表面上で螺旋を描くように移動させることができる。

図３（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置２００についても、図２（ａ），（ｂ）に示すレベリング装置１００と同様にして、所定の直径の孔ｈ内に充填された導電ペーストｐを、所定の充填高さに安定的に揃えることができることはいうまでもない。

図４に、図３の改良レベリング装置を示す。図４（ａ）はレベリング装置２０１の正面図、図４（ｂ）はレベリング装置２０１の側面図で、それぞれ要部を断面で示してある。

図４のレベリング装置２０１では、図３のレベリング装置２００と比較して、箱形状に構成されたスポンジ材Ｍを保持するフォルダ２０１ｂ内に、ダイヤフラムＤが追加配置されている。ダイヤフラムＤは、フォルダ２０１ｂ内において保持されたスポンジ材Ｍのシート材１０表面に当接する面と対向する面側に配置されている。図４（ａ）に示すように、ダイヤフラムＤとフォルダ２０１ｂとの間には、高圧ガスが導入される。この高圧ガスには、安価な高圧エアを用いることが好ましい。この高圧ガスの圧力をレギュレータ等の圧力調整器により一定の圧力に制御して、ダイヤフラムＤの変形量を制御し、ダイヤフラムＤを介して、シート材１０表面に対するスポンジ材Ｍの押し付け圧力が一定の圧力に制御される。孔に食い込むスポンジ材Ｍの変形量は、シート材１０表面に対するスポンジ材Ｍの押し付け圧力に比例する。このため、シート材１０表面に対するスポンジ材Ｍの押し付け圧力を一定の圧力に精密に制御することで、孔に食い込むスポンジ材Ｍの変形量も精密に制御することができる。

レベリングする導電ペーストｐの充填高さは、スポンジ材Ｍのシート材１０表面に対する相対移動速度を変えるだけでも制御可能である。しかしながら、上記のようにシート材１０表面への押し付け圧力をダイヤフラムＤにより一定の圧力に制御して、スポンジ材Ｍの変形量を制御することで、より精密な導電ペーストｐの充填高さの制御が可能となる。

図５（ａ），（ｂ）に、導電ペーストｐの充填高さの評価方法と、レベリング装置２０１を用いた充填高さの評価結果の一例を示す。

図５（ａ）は、充填高さの評価方法を示す工程別の断面図である。

充填高さの評価は、テストピースであるシート材１０ａを用い、最初に、図１（ａ）〜（ｃ）で説明した導電ペーストｐの充填（１）、レベリング（２）および保護シート３の剥離（３）を行う。次に、２枚のテストピース１０ａ，１０ｂを重ねて、常温プレス（４）をした後、２枚のテストピース１０ａ，１０ｂを剥離（５）する。導電ペーストｐの充填高さｔの良否は、導電ペーストｐの広がり量ｗを計測（６）して評価する。

図５（ｂ）は、レベリング装置２０１を用い、高圧ガスのダイヤフラムＤへの供給圧力を変えてレベリングした各テストピースについて、図５（ａ）のペースト広がり量を計測した結果である。

図５（ｂ）に示すように、ダイヤフラムＤへの供給圧力が増大するほど、シート材１０ａ表面に対するスポンジ材Ｍの押し付け圧力とスポンジ材Ｍの変形量が増大し、孔ｈへの食い込み量も大きくなる。従って、図５（ａ）（２）の導電ペーストｐの充填高さｔが低くなって、図５（ａ）（６）の導電ペーストｐの広がり量ｗも減少する。

図５（ｂ）の関係より、レベリング装置２０１を用いた実際のレベリングにおいては、導電ペーストｐの好適な充填高さである、導電ペーストｐの広がり量ｗが孔径に対してわずかに大きくなるように、高圧ガスのダイヤフラムＤへの供給圧力を２０〜４０ｋＰａに設定する。

図３と図４のレベリング装置２００，２０１では、シート材１０をスポンジ材Ｍに伏せた配置でレベリング（研磨）を行うため、削り屑である研磨粉がスポンジ材Ｍの気孔内に保持され、シート材１０には再付着しにくい構成となっている。さらに、レベリング装置２０１では、図３のレベリング装置２００と比較して、図４（ｂ）に示すように、シート材１０表面に高圧ガスを吹き付けるためのブローノズルＮが、フォルダ２０１ｂのサイドプレートに形成されている。このブローノズルＮから高圧ガスを吹き付けて、フォルダ２０１ｂ内に保持されたスポンジ材Ｍの周りにおいて、スポンジ材Ｍで掻き取った導電ペーストｐを速やかにシート材１０表面から吹き飛ばして除去することができる。これにより、導電ペーストｐの削り屑が再び孔内に入るのを防止することができる。尚、ブローノズルＮへの高圧エアの導入経路には、除電装置が配置されており、これによって導電ペーストｐの削り屑（研磨粉）の帯電が防止されて、静電気により付着し易い削り屑（研磨粉）に対して、シート材１０表面からの除去が容易になる。高圧ガスには、安価な高圧エアを用いることが好ましい。

尚、レベリング装置２０１では、例えば図４（ｂ）においてシート材１０が相対的に右に移動する時にレベリング（研磨）を行い、シート材１０が相対的に左に移動する時にエアブローを行う工程とすることができる。また、レベリング（研磨）中にエアブローを同時に行うことにより、短時間にレベリング（研磨）することも可能である。

以上示したように、図１（ｂ）に示すレベリング方法と図２〜図４に示すレベリング装置１００，２００，２０１を用いた導電ペーストｐのレベリングは、シート材１０が、多層回路基板形成用のシート材である場合に好適である。

シート材１０を積層して形成される多層回路基板においては、特に、各層の導体パターンの接続に用いられる導電ペーストｐの接続信頼性が要求される。また、各シート材１０は加熱・加圧等により貼り合わされるため、接続用の孔ｈに充填される導電ペーストｐは精密な充填高さの制御が必要で、導電ペーストｐの充填高さにばらつきがあると、短絡不良や導通不良が発生する。レベリング装置１００，２００，２０１を用いたレベリングは、各シート材１０の孔ｈに充填された導電ペーストｐを所定の充填高さに揃えることができるため、導電ペーストｐによる接続の信頼性が高く、実装密度の高い多層回路基板を形成することができる。

また、図１（ｂ）に示すレベリング方法と図２〜図４に示すレベリング装置１００，２００，２０１を用いたレベリングは、孔ｈの直径が１５０μｍより小さく、孔ｈ同士の間隔（ピッチ）が２５０μｍより小さい場合に好適である。

一般的に、孔ｈの直径が小さくなるほど、導電ペーストｐの充填は困難となり、充填高さのばらつきも大きくなる。特に、孔ｈの直径が１５０μｍより小さい場合には、従来の図６（ｃ）で説明した粘度（溶剤量）調整と溶剤の蒸発を用いたレベリング方法では、充填高さの制御が困難となる。このように、従来のレベリング方法では制御が不可能な微細な孔であっても、レベリング装置１００，２００，２０１を用いたレベリングにより、当該微細な孔ｈに充填されている導電ペーストｐの充填高さを安定的に制御することができる。

また、孔ｈ同士の間隔が小さいシート材１０については、導電ペーストｐの充填高さにばらつきがあると、各シート材を加熱・加圧等により貼り合わせる際に、図７（ｂ）に示した短絡不良が発生し易い。特に、ピッチが２５０μｍより小さい場合には、従来の粘度（溶剤量）調整と溶剤の蒸発を用いたレベリング方法によれば、半数近くが不良品となる。一方、図２〜図４に示すレベリング装置１００，２００，２０１を用いたレベリングによれば、導電ペーストｐを所定の充填高さに正確に揃えることができるため、従来では製造できない孔同士の間隔をもつ多層回路基板であっても、安定的に製造することができる。

このように、図１（ｂ）に示すレベリング方法と図２〜図４に示すレベリング装置１００，２００，２０１を用いたレベリングは、導電ペーストｐのレベリングに好適である。

上記した多層回路基板に限らず、一般的な回路基板についても、回路基板に設けられた孔内に充填され、導体パターンの接続等に用いられる導電ペーストｐは、接続不良がなく、信頼性の高い接続が要求される。また実装密度向上の要請から、導電ペーストｐが充填される回路基板の孔は微細化し、配置密度が高くなる傾向にある。図１（ｂ）に示すレベリング方法と図２〜図４に示すレベリング装置１００，２００，２０１を用いたレベリングにより、孔に充填された導電ペーストｐを所定の充填高さに揃えることができるため、導電ペーストｐによる接続の信頼性が高く、実装密度の高い回路基板を形成することができる。

しかしながら、図１（ｂ）に示すレベリング方法と図２〜図４に示すレベリング装置１００，２００，２０１を用いたレベリングは、導電ペーストｐに限らず、シート材表面に設けられた孔内に充填された任意の充填物質に対して適用することができることはいうまでもない。

又、本実施例では導電ペースト乾燥後にレベリングを行ったが、粘度を一定に保った導電ペーストを用いれば乾燥せずにレベリングを行っても同様の効果が得られ生産性を向上できることはいうまでもない。

本発明の充填物質のレベリング方法を説明する図で、（ａ）は、孔内に導電ペーストが充填されたシート材の模式的な断面図である。（ｂ）は、導電ペーストのレベリングの様子を示す断面図である。（ｃ）は、レベリングを行った後、保護フィルムを樹脂フィルムから剥離した状態を示す断面図である。 本発明のレベリング装置で、（ａ）はレベリング装置の正面図であり、（ｂ）はレベリング装置の側面図である。 本発明の別のレベリング装置で、（ａ）はレベリング装置の正面図であり、（ｂ）はレベリング装置の側面図である。 図３の改良レベリング装置で、（ａ）はレベリング装置の正面図であり、（ｂ）はレベリング装置の側面図である。 （ａ）は、充填高さの評価方法を示す工程別の断面図であり、（ｂ）は、図３のレベリング装置を用いた充填高さの評価結果の一例である。 従来のペースト充填方法を模式的に示す図で、（ａ）は、シート材表面への孔形成の様子を示す断面図である。（ｂ）は、孔へのペースト充填の様子を示す断面図である。（ｃ）は、充填された導電ペーストについて、その後の様子を模式的に示した断面図である。 従来のペースト充填方法における問題点を説明する図で、（ａ）は、保護フィルムを樹脂フィルムから剥離する際に起きる問題点について、模式的に示した断面図である。（ｂ）は、各シート材を貼り合せて多層回路基板を形成する際に起きる問題点について、模式的に示した断面図である。

符号の説明

１ 樹脂フィルム
２ 銅（Ｃｕ）箔
３ 保護フィルム
ｈ （有底）孔
ｐ 導電ペースト（充填物質）
１０ シート材
Ｍ スポンジ材（メラミンフォーム）
１００，２００，２０１ レベリング装置
１００ａ，２００ａ 保持板
１００ｂ，２００ｂ，２０１ｂ フォルダ
１００ｃ，２００ｃ 偏心回転手段
１００ｄ レール
１００ｅ 摺動体
２００ｄ ローラ
Ｄ ダイヤフラム
Ｎ ブローノズル

Claims (26)

1. シート材表面に設けられた孔内に充填された充填物質の充填高さを揃える、充填物質のレベリング方法であって、
   前記充填物質が孔内に充填されたシート材表面に対して、スポンジ材を押し付け当接し、
   前記シート材表面に当接されたスポンジ材を、シート材表面に沿って相対的に移動させ、
   前記孔内に食い込んだスポンジ材により、孔内に充填された充填物質の一部を掻き取って、孔内に充填された充填物質の充填高さを揃えることを特徴とする充填物質のレベリング方法。
2. 前記シート材を水平に保持して、前記レベリングを行うことを特徴とする請求項１に記載の充填物質のレベリング方法。
3. 前記スポンジ材を、前記シート材表面に対して、鉛直下方から当接することを特徴とする請求項１または２に記載の充填物質のレベリング方法。
4. 前記スポンジ材を、前記シート材表面上で螺旋を描くように移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング方法。
5. 前記シート材表面に対する前記スポンジ材の押し付け圧力を一定の圧力に制御して、前記スポンジ材の変形量を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング方法。
6. 前記シート材表面に当接されたスポンジ材の周りにおいて、シート材表面に高圧ガスを吹き付けて、
   前記掻き取った充填物質を、前記シート材表面から除去することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング方法。
7. 前記スポンジ材が、メラミンフォームであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング方法。
8. 前記孔の直径が、１５０μｍより小さいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング方法。
9. 前記充填物質が、導電ペーストであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング方法。
10. 前記シート材が、多層回路基板形成用のシート材であることを特徴とする請求項９に記載の充填物質のレベリング方法。
11. 前記孔同士の間隔（ピッチ）が、２５０μｍより小さいことを特徴とする請求項１０に記載の充填物質のレベリング方法。
12. シート材表面に設けられた孔内に充填された充填物質の充填高さを揃える、充填物質のレベリング装置であって、
    前記シート材表面を平面に保持する保持板と、
    前記シート材表面に押し付け当接されるスポンジ材と、
    前記シート材表面に当接されたスポンジ材を、シート材表面に沿って相対的に移動させる移動手段とを備えてなることを特徴とする充填物質のレベリング装置。
13. 前記保持板が、前記シート材を水平に保持することを特徴とする請求項１２に記載の充填物質のレベリング装置。
14. 前記スポンジ材が、前記シート材表面に対して、鉛直下方から当接されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の充填物質のレベリング装置。
15. 前記移動手段が、前記スポンジ材を、前記シート材表面上で螺旋を描くように移動させることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング装置。
16. 前記スポンジ材が、前記シート材表面に対して平行な面内で移動可能なフォルダに保持され、
    前記移動手段が、前記フォルダを偏心回転させる偏心回転手段と、前記フォルダを直線移動させる直線移動手段を備えてなることを特徴とする請求項１５に記載の充填物質のレベリング装置。
17. 前記スポンジ材が、前記シート材表面に対して平行な面内で移動可能なフォルダに保持され、
    前記移動手段が、前記フォルダを偏心回転させる偏心回転手段と、前記シート材を直線移動させるシート移動手段を備えてなることを特徴とする請求項１５に記載の充填物質のレベリング装置。
18. 前記フォルダ内において、前記保持されたスポンジ材の前記シート材表面に当接する面と対向する面側に、シート材表面に対するスポンジ材の押し付け圧力を制御するダイヤフラムが配置されてなることを特徴とする請求項１６または１７に記載の充填物質のレベリング装置。
19. 前記ダイヤフラムと前記フォルダとの間に、高圧ガスが導入され、
    前記高圧ガスの圧力を制御して、前記ダイヤフラムを介し、前記シート材表面に対するスポンジ材の押し付け圧力が制御されることを特徴とする請求項１８に記載の充填物質のレベリング装置。
20. 前記高圧ガスが、高圧エアであることを特徴とする請求項１９に記載の充填物質のレベリング装置。
21. 前記フォルダ内に保持されたスポンジ材の周りにおいて、前記シート材表面に高圧ガスを吹き付けるためのブローノズルが、フォルダに形成されてなることを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング装置。
22. 前記ブローノズルへの高圧ガスの導入経路に、除電装置が配置されてなることを特徴とする請求項２１に記載の充填物質のレベリング装置。
23. 前記高圧ガスが、高圧エアであることを特徴とする請求項２１または２２に記載の充填物質のレベリング装置。
24. 前記スポンジ材が、メラミンフォームであることを特徴とする請求項１２乃至２３のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング装置。
25. 前記充填物質が、導電ペーストであることを特徴とする請求項１２乃至２４のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング装置。
26. 前記シート材が、多層回路基板形成用のシート材であることを特徴とする請求項１２乃至２５のいずれか一項に記載の充填物質のレベリング装置。

Images