JP2006210781A - 溶着ヘッド装置及び該溶着ヘッド装置を備えた内層用配線板溶着機並びに内層用配線板の溶着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業時間を短縮可能な溶着ヘッド装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る溶着機１の溶着ヘッド２１１，２２１は、突出した外縁部により囲まれ、平面から構成される円形の溶着面を有する。溶着ヘッド２１１は、エアシリンダ２１３，２２３により駆動される溶着ヘッドベース２１２，２２２に固着される。溶着機１は、内層用配線板４０を受け入れると、エアシリンダ２１３，２２３を駆動して、溶着ヘッド２１１，２２１の溶着面を、内層用配線板４０の表面に密着するまでそれぞれ移動する。溶着ヘッド２１１，２２１は、内層用配線板４０を加熱押圧して溶着面に対応するようにプリプレグ４２に含浸されたエポキシ樹脂の一部を溶融するとともに、上記外縁部により内層用配線板４０の端部から溶融したエポキシ樹脂が流出することを防止して、溶融したエポキシ樹脂を硬化してプリプレグ４２を両面配線板４１と溶着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶着ヘッド装置及び該溶着ヘッド装置を備えた内層用配線板溶着機並びに内層用配線板の溶着方法に関する。

ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ等の電子部品を実装するプリント配線基板は、これらの電子部品の小型化に伴い高密度化が要求されて多層化されて使用されることが多い。この多層プリント配線基板は、表裏２層の外部に露出した導体外層と、数層の露出しない導体内層から構成される。

上記の導体外層は、たとえば厚さ１８μｍ程度の銅箔から構成され、両面配線板から構成される導体内層と共に絶縁基板により支持されている。絶縁基板には、主として、熱硬化性のエポキシ樹脂がガラス繊維に含浸されたプリプレグが使用される。

多層プリント配線基板は、上記の導体外層を最外層に配置し、次にプリプレグ、両面配線板の順に、所定の枚数重ねて、ホットプレスで加熱加圧して、プリプレグの熱硬化性樹脂を硬化させ、これらを一体化することにより製造される。

導体内層の各両面配線板には、それぞれ配線パターンが形成されており、これらの配線パターンは、対応する位置に配置されている必要がある。そのため、上記配線パターンが対応する位置に配置されるように、両面配線板とプリプレグとを重ねて内層用配線板とする。さらに、ホットプレスによる熱硬化工程で上記位置からずれないように、特許文献１に開示されるような溶着ヘッドを用いて、予め両面配線板とプリプレグの外周を部分的に溶着して、仮止めする。このとき、プリプレグには、溶着ヘッドの加熱押圧に起因する局所的に隆起が生じる。この隆起により、最外層の銅箔の接着が不十分となる虞があるため、溶着ヘッドより十分大きな押圧面を有するスタンパを用いて、上記隆起を押圧して平坦にする。特許文献２に開示されるように、スタンパは、加熱棒であってもよい。
特開平２−２４１０９１号公報 特開２００３−１０１２２３号公報

図７に示すように、上記仮止め工程において、溶着ヘッド１１１の押圧面１１７に対応するようにプリプレグ１４２に含浸された熱硬化性樹脂の一部が溶融されて、内層用配線板１４０の端部から溶融した上記樹脂がはみ出すという問題があった。はみ出した樹脂は除去しなければならず、仮止め工程における作業時間が増加し、多層プリント配線基板の製造時間が長くなる。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、作業時間を短縮可能な溶着ヘッド装置及びこれを備えた内層用配線板溶着機並びに内装用配線板の溶着方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る溶着ヘッド装置は、
複数の配線板と接着用の樹脂が含浸されたプリプレグとが交互に載置された内層用配線板を加熱押圧して、該プリプレグを前記配線板に溶着する溶着ヘッド装置であって、
突出した外縁部により囲まれ、前記内層用配線板を加熱押圧する押圧面を有する溶着ヘッドと、
前記溶着ヘッドを移動する移動手段と、
前記溶着ヘッドの押圧面を所定の温度に加熱する加熱手段と、を備え
前記溶着ヘッドは、前記加熱手段により前記押圧面を加熱され、前記移動手段により、該押圧面を前記内層用配線板に密着して押圧するように移動され、前記押圧面により前記内層用配線板を加熱押圧して該押圧面に対応するように前記プリプレグに含浸された前記樹脂の一部を溶融するとともに、前記外縁部により前記内層用配線板の端部から溶融した前記樹脂が流出することを防止して、溶融した前記樹脂を硬化して前記プリプレグを前記配線板に溶着し、前記内層用配線板を仮止めする、
ことを特徴とする。

外縁部は押圧面の周囲の一部を閉成するように形成され、溶着ヘッドは移動手段により移動されて、外縁部を内層用配線板の端部に向けて配置されてもよい。

押圧面は、円形または矩形形状を有することができる。
この場合、押圧面は、平面、球面、円錐面または角錐面のいずれかから構成されることが望ましい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る内層用配線板溶着機は、
複数の配線板と接着用の樹脂が含浸されたプリプレグとが交互に載置された内層用配線板を加熱押圧して溶着する内層用配線板溶着機であって、
突出した外縁部により囲まれ、所定の温度に加熱されて前記内層用配線板を加熱押圧する押圧面を有する移動可能な溶着ヘッドと、
前記溶着ヘッドの前記押圧面により加熱押圧された前記内層用配線板の表面を押圧する移動可能なスタンパと、
前記溶着ヘッドと前記スタンパとを移動する移動手段と、を備え、
前記溶着ヘッドは、前記移動手段により、前記プリプレグの前記溶着ヘッドへの溶着を防止する溶着防止材を介して前記押圧面を前記内層用配線板に密着して押圧するように移動され、前記押圧面により前記内層用配線板を加熱押圧して前記押圧面に対応するように前記プリプレグに含浸された前記樹脂の一部を溶融するとともに、前記外縁部により前記内層用配線板の端部から溶融した前記樹脂が流出することを防止して、溶融した前記樹脂を硬化して前記プリプレグを前記配線板と溶着し、前記内層用配線板を仮止めし、
前記スタンパは、前記移動手段により、仮止めされた前記内層用配線板の前記端部近傍に移動されて、前記溶着ヘッドの前記押圧面に対応する前記内層用配線板の表面を再度押圧し、前記溶着ヘッドにより前記表面に形成された隆起をならして平坦にする、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る内層用配線板の溶着方法は、
複数の配線板と接着用の樹脂が含浸されたプリプレグとが交互に載置された、プリント配線板の内層を構成する内層用配線板を用意する工程と、
突出した外縁部により囲まれ、所定の温度に加熱されて前記内層用配線板を加熱押圧する押圧面を有する溶着ヘッドにより、前記プリプレグの前記溶着ヘッドへの溶着を防止する溶着防止材を介して、前記内層用配線板を加熱押圧して前記押圧面に対応するように前記プリプレグに含浸された前記樹脂の一部を溶融するとともに、前記外縁部により前記内層用配線板の端部から溶融した前記樹脂が流出することを防止して、溶融した前記樹脂を硬化して前記プリプレグを前記配線板と溶着し、前記内層用配線板を仮止めする仮止め工程と、
前記溶着ヘッドの前記押圧面により加熱押圧された前記内層用配線板の表面を押圧するスタンパにより前記溶着ヘッドの前記押圧面に対応する前記内層用配線板の表面を再度押圧し、前記仮止め工程にて前記表面に形成された隆起をならして平坦にする工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、溶着ヘッドの押圧面の周囲に形成された外縁部が内層用配線板の端部から溶融した樹脂が流出することを防止するので、作業時間を短縮可能な溶着ヘッド装置及びこれを備えた内層用配線板溶着機並びに内装用配線板の溶着方法を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる内層用配線板溶着機について、以下図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる溶着機１の主要部を示す部分側面図である。

溶着機１は、架台１０と、溶着ヘッド部２０と、スタンパ部３０、制御部５０とから構成される。

架台１０は、上側及び下側にそれぞれ１個の軸受け１１が固着されている。シャフト１２が軸受け１１に挿通され、シャフト１２の両端は、図示しないスライド軸受けで支承されている。シャフト１２と共に架台１０が、図示しない駆動手段により図中のＸ方向及びＹ方向に移動されて、架台１０に取り付けられた溶着ヘッド部２０及びスタンパ部３０を、所定の位置に移動する。

溶着ヘッド部２０は、複数の上側溶着ヘッド部２１と下側溶着ヘッド部２２とから構成される。

上側溶着ヘッド部２１は、溶着ヘッド２１１と、溶着ヘッドベース２１２と、エアシリンダ２１３と、シリンダ取付板２１４と、ガイド棒２１５ａ，ｂと、ヒータ２１６とから構成される。

溶着ヘッド２１１は、一端を溶着ヘッドベース２１２に固着されている。図２に示すように、溶着ヘッド２１１は、他端に平面から構成される円形の溶着面２１７を有し、溶着面２１７は、突出した外縁部２１８により外周全体を閉成するように囲まれている。

ここで、後述するように、溶着ヘッド２１１は、エアシリンダ２１３により駆動されて、溶着面２１７を溶着防止材４５を介して内層用配線板４０に押圧する。内層用配線板４０は、両面配線板４１とプリプレグ４２とを交互に積層して形成されたものである。両面配線板４１は、両面に配線板が貼り合わされて構成される。プリプレグ４２は、熱硬化性のエポキシ樹脂が含浸されたガラス繊維から構成される。溶着防止材４５は、テフロン（登録商標）のテープから構成され、プリプレグ４２の溶着ヘッド２１１への溶着を防止する。溶着防止材４５は、図示しない搬送手段により、内層用配線板４０の表面と溶着ヘッド２１１との間に提供される。

溶着ヘッドベース２１２は架台１０内にあり、エアシリンダ２１３のアクチュエータ２１３ａの先端に固定されている。

エアシリンダ２１３は、図示しない駆動手段により駆動されて、溶着ヘッドベース２１２を図中のＺ方向に移動する。

シリンダ取付板２１４は、架台１０に固着されている。シリンダ取付板２１４の中央には、エアシリンダ２１３が固定されている。

ガイド棒２１５ａ，ｂは、シリンダ取付板２１４に設けられた孔２１９に挿通されている。ガイド棒２１５ａ，ｂは、エアシリンダ２１３の駆動に伴って、溶着ヘッドベース２１２をＺ軸方向に案内するとともに、溶着ヘッドベース２１２の回転を防止する。

ヒータ２１６は、溶着ヘッド２１１の一端部の周囲に配設され、溶着面２１７を、通常２８０℃から３００℃の温度に加熱する。

下側溶着ヘッド部２２は、溶着ヘッド２２１と、溶着ヘッドベース２２２（架台１０内にあるため不図示）と、エアシリンダ２２３と、シリンダ取付板２２４と、ガイド棒２２５ａ，ｂと、ヒータ２２６とから構成される。下側溶着ヘッド部２２は、上側溶着ヘッド部２１と対をなし、上側溶着ヘッド部２１と上下対称に配置される。下側溶着ヘッド部２２の各構成要素は、上側溶着ヘッド部２１の対応する構成要素と同一の構成を有するので、説明は省略する。

スタンパ部３０は、上側スタンパ部３１と、下側スタンパ部３２とから構成される。

上側スタンパ部３１は、スタンパ３３と、エアシリンダ３４とから構成される。

スタンパ３３は、溶着ヘッド２１１よりも十分大きい外径を有する円形の押圧面を有する。スタンパ３３は、エアシリンダ３４のアクチュエータ３４ａの先端に固定されている。スタンパ３３は、金属、硬質プラスチック等の材料から形成され、押圧面を含む表面にはテフロン（登録商標）等がコーティングされている。

エアシリンダ３４は、スタンパ３３が溶着ヘッド２１１と中心距離Ｐだけ離間して配置されるように、上側溶着ヘッド部２１の溶着ヘッドベース２１２に固定されている。エアシリンダ３４は、図示しない駆動手段により駆動されてスタンパ３３を図中のＺ方向に移動する。

下側スタンパ部３２は、スタンパ３５と、エアシリンダ３６とから構成される。下側スタンパ部３２は、上側スタンパ部３１と対をなし、上側スタンパ部３１と上下対称に配置される。下側スタンパ部３２の各構成要素は、上側スタンパ部３１の対応する構成要素と同一の構成を有するので、説明は省略する。

制御部５０は、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、各種メモリなどから構成される。制御部５０は、架台１０の図示しない駆動手段を制御する。制御部５０は、上側及び下側溶着ヘッド部２１，２２のエアシリンダ２１３，２２３を制御して溶着ヘッド２１１，２２１を移動する。制御部５０は、上側及び下側溶着ヘッド部２１，２２のヒータ２１６，２２６を制御する。制御部５０は、上側及び下側スタンパ部３１，３２のエアシリンダ３４，３６を制御してスタンパ３３，３５を移動する。

図１及び図３を参照して、２枚の両面配線板を溶着する溶着機１の溶着動作について説明する。

３層のプリプレグ４２と２枚の両面配線板４１とが交互に積層して形成された内層用配線板４０を受け入れる。次に、図示しない搬送手段により、図３−（ａ）に示すように、溶着防止材４５を内層用配線板４０の上下面と溶着ヘッド２１１，２２１との間にそれぞれ提供する。

次いで、制御部５０により上側及び下側溶着ヘッド部２１，２２のエアシリンダ２１３，２２３が駆動されて、図３−（ｂ）に示すように、溶着ヘッドベースを、溶着ヘッド２１１，２２１の溶着面２１７，２２７が、内層用配線板４０の表面に密着するまでそれぞれ移動する。このとき、溶着ヘッド２１１，２２１の溶着面２１７，２２７は、ヒータにより所定の温度に加熱されており、溶着防止材４５を介して内層用配線板４０を押圧して加熱加圧する。

プリプレグ４２に含浸されたエポキシ樹脂は、溶着ヘッド２１１，２２１の溶着面２１７，２２７に対応する部分が溶融される。一方、溶着ヘッド２１１，２２１は、溶着面２１７，２２７の外縁部２１８，２２８により、内層用配線板４０の端部から溶融したエポキシ樹脂が流出することを防止する。このようにして、溶着ヘッド２１１，２２１は、溶融したエポキシ樹脂によりプリプレグ４２を両面配線板４１と溶着して内層用配線板４０を仮止めする。このとき、内層用配線板４０のプリプレグ４２は、溶着ヘッド２１１，２２１により押圧された表面近傍で、他の表面より盛り上がって隆起する。

溶着したエポキシ樹脂が硬化するまで、溶着ヘッドベースは、図３−（ｂ）に示す位置に保持され、溶着ヘッド２１１，２２１は、内層用配線板４０の表面を押圧する。これにより、内層用配線板４０の仮止めが終了する。ここで、内層用配線板４０の表面近傍のエポキシ樹脂も、上記の隆起した形状を保持して硬化する。しかし、少なくとも、溶着ヘッド２１１，２２１により押圧された内層用配線板４０の表面のプリプレグ４２は、後述するスタンパ３３，３５による押圧により平坦にされる程度には未だ軟化している。

次に、制御部５０により上側及び下側溶着ヘッド部２１，２２のエアシリンダ２１３，２２３が駆動されて、溶着ヘッドベースを、溶着ヘッド２１１，２２１の溶着面２１７，２２７が、内層用配線板４０の表面から離れる方向にそれぞれ移動する。

制御部５０が図示しない駆動手段を駆動して、架台１０は、スタンパ３３，３５が溶着ヘッド２１１，２２１により押圧された内層用配線板４０の表面上方及び下方に配置されるように、図１に示す溶着ヘッド２１１とスタンパ３３の中心距離Ｐだけ移動する。

続いて、制御部５０により上側及び下側スタンパ部３１，３２のエアシリンダ３４，３６が駆動されて、図３−（ｃ）に示すように、スタンパ３３，３５を内層用配線板４０の表面に密着するまで移動する。スタンパ３３，３５は、溶着防止材４５を介して、溶着ヘッド２１１，２２１により押圧された内層用配線板４０の表面を押圧し、上記の隆起した部分を押し均して平坦にする。

所定時間後、制御部５０により上側及び下側スタンパ部３１，３２のエアシリンダ３４，３６が駆動されて、スタンパ３３，３５を内層用配線板４０の表面から離れる方向に移動する。これにより、溶着機１は、溶着動作を終了する。

以上説明したように、溶着ヘッドは、溶着面により内層用配線板の表面を押圧してプリプレグに含浸されたエポキシ樹脂を溶融するとともに、溶着面の外縁部によりエポキシ樹脂が溶着面から押し出されることを防止する。そのため、溶着ヘッドは、溶融したエポキシ樹脂が内層用配線板の端部から流出しないようにすることができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されず、その応用及び変形等は任意である。
例えば、上記の実施の形態ではプリプレグには熱硬化性のエポキシ樹脂が含浸されているが、加熱により溶融し、両面配線板と溶着（接着）可能な樹脂であれば使用可能である。用途に応じて、ポリイミドやＢＴ樹脂等の耐熱樹脂を使用することもできる。

上記の実施の形態では、溶着面は、突出した外縁部により外周全体を閉成するように囲まれている。しかし、図４−（ａ）、（ｂ）に示すように、外縁部２１８は、溶着面２１７の周囲の一部のみを閉成するように形成されてもよい。この場合、溶着ヘッドは、溶着ヘッドベースに、図４−（ｃ）に示すように、外縁部２１８を内層用配線板４０の端部に向けるように配置される。これにより、外縁部が溶着面の周囲の一部のみを閉成する場合であっても、上記の実施の形態と同様に、溶着ヘッドは、溶着面の外縁部により、内層用配線板の端部から溶融した樹脂が流出することを防止できる。

上記の実施の形態では、溶着面は、円形の形状を有し、平面から構成される。
しかし、溶着面の形状は任意であり、図５に示すように、溶着ヘッドは、矩形の溶着面を有してもよい。また、溶着面は、平面以外にも、図６に示すように、球面、円錐面や角錐面等の凹面から構成されてもよい。

本発明の実施の形態に係る溶着機の主要部を示す側面図である。 図１の溶着機の溶着ヘッドを示す図である。 （ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は平面図である。 図１の溶着機の溶着動作の概略を示す模式図である。 本発明に係る溶着ヘッドの他の実施例を示す図である。 （ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は配置を示す下面図である。 本発明に係る溶着ヘッドの他の実施例を示す図である。 （ａ）は、斜視図、（ｂ）は、平面図である。 本発明に係る溶着ヘッドの他の実施例を示す断面図である。 従来の溶着方法を示す図である。

符号の説明

１ 溶着機
１０ 架台
２０ 溶着ヘッド部
２１ 上側溶着ヘッド部
２２ 下側溶着ヘッド部
３０ スタンパ部
３１ 上側スタンパ部
３２ 下側スタンパ部
４０ 内層用配線板
４１ 両面配線板
４２ プリプレグ
５０ 制御部
２１１ 溶着ヘッド
２１２ 溶着ヘッドベース
２１３ エアシリンダ
２１４ シリンダ取付板
２１５ ガイド棒
２１６ ヒータ
２１７ 溶着面
２１８ 外縁部

Claims (6)

1. 複数の配線板と接着用の樹脂が含浸されたプリプレグとが交互に載置された内層用配線板を加熱押圧して、該プリプレグを前記配線板に溶着する溶着ヘッド装置であって、
   突出した外縁部により囲まれ、前記内層用配線板を加熱押圧する押圧面を有する溶着ヘッドと、
   前記溶着ヘッドを移動する移動手段と、
   前記溶着ヘッドの押圧面を所定の温度に加熱する加熱手段と、を備え
   前記溶着ヘッドは、前記加熱手段により前記押圧面を加熱され、前記移動手段により、該押圧面を前記内層用配線板に密着して押圧するように移動され、前記押圧面により前記内層用配線板を加熱押圧して該押圧面に対応するように前記プリプレグに含浸された前記樹脂の一部を溶融するとともに、前記外縁部により前記内層用配線板の端部から溶融した前記樹脂が流出することを防止して、溶融した前記樹脂を硬化して前記プリプレグを前記配線板に溶着し、前記内層用配線板を仮止めする、
   ことを特徴とする溶着ヘッド装置。
2. 前記外縁部は前記押圧面の周囲の一部を閉成するように形成され、
   前記溶着ヘッドは前記移動手段により移動されて、前記外縁部を前記内層用配線板の端部に向けて配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶着ヘッド装置。
3. 前記押圧面は、円形または矩形形状を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶着ヘッド装置。
4. 前記押圧面は、平面または凹面から構成される、ことを特徴とする請求項３に記載の溶着ヘッド装置。
5. 複数の配線板と接着用の樹脂が含浸されたプリプレグとが交互に載置された内層用配線板を加熱押圧して溶着する内層用配線板溶着機であって、
   突出した外縁部により囲まれ、所定の温度に加熱されて前記内層用配線板を加熱押圧する押圧面を有する移動可能な溶着ヘッドと、
   前記溶着ヘッドの前記押圧面により加熱押圧された前記内層用配線板の表面を押圧する移動可能なスタンパと、
   前記溶着ヘッドと前記スタンパとを移動する移動手段と、を備え、
   前記溶着ヘッドは、前記移動手段により、前記プリプレグの前記溶着ヘッドへの溶着を防止する溶着防止材を介して前記押圧面を前記内層用配線板に密着して押圧するように移動され、前記押圧面により前記内層用配線板を加熱押圧して前記押圧面に対応するように前記プリプレグに含浸された前記樹脂の一部を溶融するとともに、前記外縁部により前記内層用配線板の端部から溶融した前記樹脂が流出することを防止して、溶融した前記樹脂を硬化して前記プリプレグを前記配線板と溶着し、前記内層用配線板を仮止めし、
   前記スタンパは、前記移動手段により、仮止めされた前記内層用配線板の前記端部近傍に移動されて、前記溶着ヘッドの前記押圧面に対応する前記内層用配線板の表面を再度押圧し、前記溶着ヘッドにより前記表面に形成された隆起をならして平坦にする、
   ことを特徴とする内層用配線板溶着機。
6. 複数の配線板と接着用の樹脂が含浸されたプリプレグとが交互に載置された、プリント配線板の内層を構成する内層用配線板を用意する工程と、
   突出した外縁部により囲まれ、所定の温度に加熱されて前記内層用配線板を加熱押圧する押圧面を有する溶着ヘッドにより、前記プリプレグの前記溶着ヘッドへの溶着を防止する溶着防止材を介して、前記内層用配線板を加熱押圧して前記押圧面に対応するように前記プリプレグに含浸された前記樹脂の一部を溶融するとともに、前記外縁部により前記内層用配線板の端部から溶融した前記樹脂が流出することを防止して、溶融した前記樹脂を硬化して前記プリプレグを前記配線板と溶着し、前記内層用配線板を仮止めする仮止め工程と、
   前記溶着ヘッドの前記押圧面により加熱押圧された前記内層用配線板の表面を押圧するスタンパにより前記溶着ヘッドの前記押圧面に対応する前記内層用配線板の表面を再度押圧し、前記仮止め工程にて前記表面に形成された隆起をならして平坦にする工程と、
   を備えることを特徴とする内層用配線板の溶着方法。

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