JP2008072103A - プリント配線板の製造方法及び積層板接続装置 - Google Patents

プリント配線板の製造方法及び積層板接続装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 板状の基板を、製品面に接触することなく搬送し、加工を行うことができるプリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】 板状の銅張り積層板30Aの端部同士を上下に重ね、円板形状の超音波ホーン22を端部に沿って回転することで線状に接合するため、銅箔32同士を金属接合させることができ、ローラ搬送に必要な接合強度が得られる。板状の銅張り積層板30Aを接合することで帯状の銅張り積層板30Bを得て加工を加えるため、ローラで搬送することで、製品面に接触することなく搬送し、加工を行うことができる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、プリント配線板の基板製造プロセスに関し、特に、薄板基板の接合技術に関するものである。
樹脂層に銅箔を積層してなる銅張積層板等の薄板基板の形状として枚葉形状(板状形状)が用いられる場合、基板が薄くなるにつれて、剛性の弱い基板の搬送は難しくなる。このため、薄い基板は、枠状の治具にセットして搬送、加工を行っているが、帯状の基板をローラを用いて搬送するのと比較して搬送が困難である。特に、搬送を含め取り扱いに注意しないと、ワーク(基板)に大きなダメージを与えてしまうことがある。
また、枠状の搬送治具を使う場合、搬送治具に抑えられている面積分、ワーク(基板)の有効面積が減って生産性が落ちる。
ここで、ビルドアップ多層配線板のコア基板として、樹脂層に銅箔を積層してなる銅張積層板が用いられており、樹脂層として、例えば、ガラスクロスの芯材にエポキシを含浸させたガラスエポキシ樹脂とポリイミド樹脂とが使用されている。ここで、ポリイミド樹脂は、厚みを均一にすることが容易であるため、銅箔のラミネートが簡単であり、銅張積層板として板状(枚葉)の他、リール状のものが製造されている。他方、ガラスエポキシ樹脂は、厚みを均一にすることが難しいため、銅箔のラミネートが困難で、銅張積層板として板状(枚葉)やロール状のものが製造されている。ここで、特許文献1には、製品と製品とを接合する技術が開示されている。
特開2002−141659号公報
しかしながら、特許文献1の技術で製品と製品とを接合しても、スポット接合を行っているため、薬液槽などに浸漬する場合、ワーク(製品)とワーク(製品)とのスポット接合の周囲に薬液が浸入し、溜まってしまうという課題がある。また、スポット接合であるため、引っ張り強度が弱く、ローラを介して張力を加えた場合に、接合部から切れてしまう恐れがある。
本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、板状の基板を、製品面に接触することなく搬送し、加工を行うことができるプリント配線板の製造方法を提供することにある。
また、製造工程に柔軟性を持たせ、生産効率を高めることができるプリント配線板の製造方法を提供することにある。
上述した課題を解決するため、第1のプリント配線板の製造方法は、樹脂層に金属箔を積層してなる板状の積層板の端部同士を当接させ、その当接部を接合手段により線状に接合することで、長尺状の積層板を得て、長尺状の積層板に加工を加えることを技術的特徴とする。
第1のプリント配線板の製造方法は、樹脂層に金属箔を積層してなる板状の積層板に加工を加える工程と、
前記板状の積層板の端部同士を当接させ、その当接部を接合手段により線状に接合することで、長尺状の積層板を得て、長尺状の積層板に加工を加える工程とを有することを技術的特徴とする。
また、積層板接続装置は、樹脂層に金属箔を積層してなる板状の積層板の端部同士を当接させ、その当接部に沿って回転することで線状に接合する円板形状の超音波ホーンにより接合することで、長尺状の積層板を得ることを技術的特徴とする。
請求項1のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板を接合することで長尺状の積層板を得て加工を加えるため、ローラで搬送することで、製品面に接触することなく搬送し、加工を行うことができる。また、板状の積層板の周囲を枠状の治具で保持する場合と比較して、ワーク(積層板)の加工可能面積を広げることができる。ここで、端部同士を当接させて線状に接合するので、スポット接合と異なりローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。また、ローラで連続的に加工を行うことができ、加工効率を高めることが可能になる。
請求項2のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板の端部同士を上下に重ねるため、金属箔同士を金属接合させることができ、ローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。
請求項3のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板の端部同士を上下に重ねて超音波接合するため、金属箔同士を金属接合させることができ、ローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。
請求項4のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板の端部同士を上下に重ね、円板形状の超音波ホーンを端部に沿って回転することで線状に接合するため、金属箔同士を金属接合させることができ、ローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。
請求項5のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板が接合する端部と垂直な側端が直線状になるように各々位置決めされて接合されるため、長尺状の積層板の一端が直線状になり、ローラでの搬送が容易になる。
請求項6のプリント配線板の製造方法では、超音波ホーンで積層板の端部を複数本線状に接合するため、上下に重ねた端部同士の当接面を完全に接続することができ、高い接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。
請求項7のプリント配線板の製造方法では、接合する端部の側端にテーパーが設けられているため、接合端部での段差が小さくなり、帯状にした積層板のローラ搬送が容易になる。
請求項8のプリント配線板の製造方法では、板状の積層板に加工を加える工程と、板状の積層板を接合した長尺状の積層板に加工を加える工程とを備える。このため、板状の方が加工し易い工程では板状の積層板に加工を加え、帯状の方が加工し易い工程では長尺状の積層板に加工を加えることで、プリント配線板を製造し易くすることができる。
請求項9のプリント配線板の製造方法では、位置決めを行う加工工程では、板状の積層板に加工を加えるため、位置精度を高めることができる。そして、めっき工程では、長尺状の積層板に加工を加えるため、めっきを連続的に行うことができると共に、ローラで搬送することで、製品面に接触することなく搬送し、めっき加工を行うことができる。
請求項10の積層板接続装置では、樹脂層に金属箔を積層してなる板状の積層板の端部同士を当接させ、その当接部に沿って回転することで線状に接合する円板形状の超音波ホーンにより接合することで、長尺状の積層板を得ることができる。このため、長尺状の積層板をローラで搬送することで、製品面に接触することなく搬送し、加工を行うことが可能となる。
図1〜図3を参照して本発明のプリント配線板の製造方法に用いる積層板接続装置の構成について説明する。
図1は、板状の銅張積層板30Aを接続する積層板接続装置10の要部構成を示す平面図であり、図2は、図1に示す積層板接続装置10のG矢視図であり、図3は、図1に示す積層板接続装置10のF矢視図である。
積層板接続装置10は、板状の銅張積層板30Aの受け台(治具)を構成するアンビル12と、アンビル12上に立設された位置決め板14と、超音波接合機20とを備える。超音波接合機20は、ホーン22と、超音波発振子26と、上記超音波ホーン22を銅張積層板30A側に押さえつける加圧プレート28とを備える。該超音波接合機20は、図1中に示すように、超音波ホーン22を円板軸方向に振幅約1〜20μmで振動する。ここで、超音波ホーン22は、加圧プレート28を介して約1〜22Kgfで積層板30A側に押さえつけられ、図3中に示すように接合部に沿って回転する。ここで、接合する速度は、約1〜40mm/sの範囲で調節可能である。
銅張積層板30Aは、約20〜60μm厚のガラスエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂からなる絶縁性基板30の両面に約3〜12μm厚の銅箔32がラミネートされて成る。図2に示すように銅張積層板と銅張積層板との重ねしろW1は約2mm以内になるように調整されている。これによれば、銅張積層板の有効面積が充分に確保され得る。
アンビル12上に立設された位置決め板14に対して、銅張積層板30Aは、接合する端部と垂直な側端が直線状になるように、当該側端が位置決め板14に当接されることで位置決めされて接合される。即ち、図1中に示すように、銅張積層板30Aの一方の側端の長さl1と、他方の側端の長さl2とは、mmオーダで異なることがあるので、接合する端部側を基準として位置決めすると、接合した帯状の銅張積層板30の側端に凹凸ができてリールでの搬送が困難になると考えられるからである。
図4(A)は、第1実施形態に係る積層板接続装置10の全体構成を示す平面図であり、図4(B)は、側面図である。
積層板接続装置10は、超音波接合機20で接合した帯状の銅張積層板30Bを巻き取るローラ18と、板状の銅張積層板30Aをアンビル12上に搬送し、位置決め板14に側端が当接するように位置決めする搬入装置16とを備え、自動的に板状の銅張積層板30Aから帯状の銅張積層板30Bを製造できるように構成されている。
第1実施形態の積層板接続装置10では、板状の銅張積層板30Aを接合することで帯状の銅張積層板30Bを得て加工を加えるため、ローラで搬送することで、製品面に接触することなく搬送し、加工を行うことができる。また、板状の銅張積層板の周囲を枠状の治具で保持する場合と比較して、ワーク(積層板)の加工可能面積を広げることができる。ここで、端部同士を当接させて線状に接合するので、スポット接合と異なりローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。また、ローラで連続的に加工を行うことができ、加工効率を高めることが可能になる。
また、第1実施形態の積層板接続装置10では、板状の銅張積層板30Aの端部同士を上下に重ね、円板形状の超音波ホーン22を端部に沿って回転することで線状に接合するため、銅箔32同士を金属接合させることができ、ローラ搬送に必要な接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。
更に、第1実施形態の積層板接続装置10では、板状の銅張積層板30Aが接合する端部と垂直な側端が直線状になるように接合されるため、帯状の銅張積層板30Bの一端が直線状になり、ローラでの搬送が容易になる。
[第1実施形態の第1改変例]
図5は、第1実施形態の第1改変例に係る積層板接続装置10の平面図である。
図1を参照して上述した第1実施形態では、超音波ホーン22を端部に沿って回転することで線状に1回接合した。これに対して、第1実施形態の第1改変例では、超音波ホーン22を端部に沿って線状に複数回接合する。
第1実施形態の第1改変例では、超音波ホーン22で銅張積層板30Aの端部を複数本線状に接合するため、上下に重ねた端部同士の当接面を完全に接続することができ、高い接合強度が得られ、接合部の周囲にめっき液等の薬剤が残ることもない。
[第1実施形態の第2改変例]
図6は、第1実施形態の第2改変例に係る積層板接続装置10の側面を示している。
図1を参照して上述した第1実施形態では、銅張積層板30Aの端部が垂直に裁断されていた。これに対して、第1実施形態の第2改変例では、端部の側端に予めテーパーが設けられている。テーパーは、側端に向かうに連れて厚みが徐々に薄くなるように形成されている。
第1実施形態の第2改変例では、接合する端部の側端にテーパーが設けられているため、接合端部での段差が徐々に小さくなり、帯状にした銅張積層板30Bのローラ搬送が容易になる。
引き続き、第1実施形態のプリント配線板の製造方法において、帯状の銅張積層板30Bに対して施される加工の一例として挙げられるめっき工程で用いるめっき装置の構成について図7を参照して説明する。
めっき装置210は、帯状の銅張積層板30Bを巻き取ったローラ298と、ローラ298から銅張積層板30Bを引き出す送りローラ250と、無電解めっき液を保持するめっき槽212と、めっき槽212から銅張積層板を引き出す送りローラ250Bと、銅張積層板を巻き取るローラ298Bとを備える。めっき槽212内へはスリット212Sを介して銅張積層板30Bが搬入される。該めっき槽212内には、銅張積層板30Bのテンションを調整するためのバッファ250が配置されている。バッファ250には、一対の固定ローラ252、254と、該固定ローラ252、254から離れる方向に付勢された踊りローラ256とから成る。該固定ローラ252、254及び踊りローラ256は、直径約50cmに形成されているため、帯状基板30Aは、直径約50cmの半円状に曲げられても接合部が剥がれないように接合されている。また、めっき装置では、銅張積層板に対して、約0.01Kgf/mmのテンションを掛けるため、倍の約0.02Kgf/mmのテンションでも剥がれないよう接合することが望ましい。
次に、第1実施形態のプリント配線板の製造方法において、板状の銅張積層板30Aに対して施される加工の一例として挙げられるレーザ加工工程で用いるレーザ加工装置の構成について図8を参照して説明する。
なお、第1実施形態では、帯状の銅張積層板を裁断して、板状の銅張積層板30Aとして位置決めし、レーザ加工を行う。当該レーザ加工装置では、レーザ源として波長約10.6μmのCO2 レーザ発振器360を用いる。レーザ発振器360から出た光は、反射板366で反射され、基板上の焦点を鮮明にするための転写用マスク362を経由してガルバノヘッドへ送られる。
走査ヘッド(ガルバノヘッド)370は、レーザ光をX方向にスキャンするガルバノミラー374XとY方向にスキャンするガルバノミラー374Yとの2枚で1組のガルバノミラーから構成されており、このミラー374X、374Yは制御用のモータ372X、372Yにより駆動される。モータ372X、372Yは図示しないコンピュータからの制御指令に応じて、ミラー374X、374Yの角度を調整すると共に、内蔵しているエンコーダからの検出信号を該コンピュータ側へ送出するよう構成されている。
ガルバノミラーのスキャンエリアは約30×30mmである。また、ガルバノミラーの位置決め速度は、該スキャンエリア内で約400点/秒である。レーザ光は、2つのガルバノミラー374X、374Yを経由してそれぞれX−Y方向にスキャンされてf−θレンズ376を通り、銅張積層板30Aの後述する層間絶縁層50に当たり、ビアホール用の孔(開口部)50aを形成する。
銅張積層板30Aは、X−Y方向に移動するX−Yテーブル380に載置されている。上述したように各々のガルバノヘッド370のガルバノミラーのスキャンエリアは約30mm×30mmであり、約500mm×500mmの銅張積層板30Aを用いるため、X−Yテーブル380のステップエリア数は約289(17×17)である。即ち、約30mmのX方向の移動を17回、Y方向の移動を17回行うことで銅張積層板30Aの加工を完了させる。
該製造装置には、CCDカメラ390が配設されており、銅張積層板30Aの四隅に配設されたターゲットマーク(位置決めマーク)11aの位置を測定し、誤差を補正してから加工を開始するように構成されている。
第1実施形態のプリント配線板の製造方法において、帯状の銅張積層板30Bに対して施される加工の一例として挙げられる裁断工程で用いる裁断装置の構成について図9を参照して説明する。図9(A)は、裁断装置の全体構成を示す平面図であり、図9(B)は、側面図である。ローラ18から引き出された帯状の銅張積層板30Bは、接合部を切り落とす1対のブレードから成るカッタ29により裁断され、個々の板状の銅張積層板30Aに切り分けられ、搬出装置16により搬出される。
[第1実施例]
本発明の第1実施例の製造方法で製造される多層プリント配線板10の構成について、図10〜図14を参照して説明する。図14は、該多層プリント配線板10の断面図である。多層プリント配線板10では、コア基板30の表面に導体回路34が形成されている。表面の導体回路34と裏面の導体回路34とはスルーホール36を介して接続されている。更に、該導体回路34の上にバイアホール60及び導体回路58の形成された層間樹脂絶縁層50と、バイアホール160及び導体回路158の形成された層間樹脂絶縁層150とが配設されている。該バイアホール160及び導体回路158の上層にはソルダーレジスト層70が形成されており、該ソルダーレジスト層70の開口部71を介して、バイアホール160及び導体回路158にバンプ76U、76Dが形成されている。
引き続き、図14を参照して上述した多層プリント配線板10の製造方法について図10〜図13を参照して説明する。
(実施例1)
(1)厚さ約0.6mmのガラスエポキシ樹脂からなる絶縁性基板30の両面に約12μmの銅箔32がラミネートされている板状の銅張積層板(長さ約510mm×幅約164mmのワークシート)30Aを出発材料とした(図10(A))。
(2)図1〜図4を参照して上述した積層板接続装置(UEW−100Z28a:超音波工業(株)社製)を用いて、板状の銅張積層板30Aを複数枚接合して帯状の銅張積層板30Bを得る(図10(B))。
接合条件として、超音波ホーン22を振幅約12μmで振動し、超音波ホーン22を荷重約10Kgfで押さえつけ、接合する速度は、約10mm/sに調節し、図2に示す重ねしろW1を約2mmとした。この結果、直径約50cmの半円状に曲げられても接合部が剥がれず、約0.1Kgf/mmまでのテンションに耐え得る。なお、接合条件はこれに限定されない。より詳しくは、銅張積層板30Aの接合強度に応じて、振幅、荷重は適宜変更される。
(3)帯状の銅張積層板30Bに対して、ドリルでスルーホール用通孔35を穿設する(図10(C))。
(4)図7を参照して上述しためっき装置でスルーホール用通孔35に無電解銅めっきを施した後、更に、電解めっき膜を設けスルーホール36を形成する(図10(D))
(5)エッチングにより、銅箔32にパターンニングを施して導体回路34を形成する(図11(A))。
(6)黒化処理、および、還元処理を行い、配線パターン34とスルーホール36の表面に粗化面34αを形成した(図11(B))。
(7)次に、スルホール充填用樹脂組成物40γを導体回路34、34間とスルーホール36内に、スキージを用いて充填した後、乾燥を行った(図11(C))。その基板表面を、導体回路34表面およびスルーホール36のランド表面が露出するまで研磨して平坦化し、加熱処理を行うことにより、スルーホール充填用樹脂組成物40γを硬化させて樹脂充填材層40を形成した(図12(A))。
(8)上記基板を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両面にスプレイで吹きつけて、導体回路34の表面とスルーホール36のランド表面と内壁とをエッチングすることにより、導体回路の全表面に粗化面36βを形成した(図12(B))。
(9)次に、層間絶縁材用樹脂フィルム50γを、温度約50〜150℃まで昇温しながら、約0.5MPaで真空圧着ラミネートして貼り付けた(図12(C))。
(10)図9を参照して上述した裁断機で帯状の銅張積層板30Bを接合部で裁断し、板状の銅張積層板30Aにする(図12(D))。
(11)次に、図8を参照して上述したレーザ装置に板状の銅張積層板30Aを位置決めし、約80um径のバイアホール用開口50aを形成した(図13(A))。
(12)次に、熱処理を行ない、層間絶縁材用樹脂フィルム50γを完全硬化させ層間樹脂絶縁層50を形成し、無電解めっき膜52及び電解めっき膜56から成る導体回路58及びバイアホール60を形成する(図13(B))。更に、黒化処理、および、還元処理を行い、導体回路58の表面に粗化面58α、バイアホール60の表面に粗化面60αを形成した(図13(C))。
(13)更に上層の層間絶縁層150を形成し、導体回路158及びバイアホール160を形成する。そして更に、導体回路158の表面に粗化面158α、バイアホール160の表面に粗化面160αを形成した(図13(D))。
(14)基板の両面に、開口71を有するソルダーレジスト層70を形成し、開口71内にはんだペーストを印刷して リフローすることによりはんだバンプ(はんだ体)76U、76Dを形成し、はんだバンプを有するプリント配線板を製造した(図14)。
第1実施例のプリント配線板の製造方法では、位置決めを行うレーザ加工工程では、板状の銅張積層板30Aに加工を加えるため、位置精度を高めることができる。そして、めっき工程では、帯状の銅張積層板30Bに加工を加えるため、めっきを連続的に行うことができると共に、ローラで搬送することで、製品面に接触することなく搬送し、めっき加工を行うことができる。
本発明の第1実施形態に係る積層板接続装置10の要部構成を示す平面図である。 図1に示す積層板接続装置10のG矢視図である。 図1に示す積層板接続装置10のF矢視図である。 図4(A)は、第1実施形態に係る積層板接続装置10の全体構成を示す平面図であり、図4(B)は、側面図である。 第1実施形態の第1改変例に係る積層板接続装置10の要部構成を示す平面図である。 第1実施形態の第2改変例に係る積層板接続装置10の側面図である。 第1実施形態の製造方法で用いるめっき装置の構成を示す説明図である。 第1実施形態の製造方法で用いるレーザ加工装置の斜視図である。 図9(A)は、第1実施形態に係る裁断装置の構成を示す平面図であり、図9(B)は、側面図である。 第1実施例の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図である。 第1実施例の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図である。 第1実施例の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図である。 第1実施例の多層プリント配線板の製造方法を示す工程図である。 第1実施例に係る多層プリント配線板の断面図である。
符号の説明
10 積層板接続装置
12 アンビル
14 位置決め板
18 ローラ
20 超音波接合機
22 超音波ホーン
30 絶縁性基板
30A 板状の銅張積層板
30B 帯状の銅張積層板
32 銅箔
34 導体回路
36 スルーホール
50 層間樹脂絶縁層
58 導体回路
60 バイアホール
76U、76D 半田バンプ
150 層間樹脂絶縁層

Claims (10)

  1. 樹脂層に金属箔を積層してなる板状の積層板の端部同士を当接させ、その当接部を接合手段により線状に接合することで、長尺状の積層板を得て、長尺状の積層板に加工を加えることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
  2. 前記板状の積層板の端部同士の当接は、板状の積層板の端部同士を上下に重ねることを特徴とする請求項1のプリント配線板の製造方法。
  3. 前記接合手段は、超音波接合であることを特徴とする請求項2のプリント配線板の製造方法。
  4. 前記超音波接合は、前記上下に重ねた端部に沿って回転することで線状に接合する円板形状の超音波ホーンであることを特徴とする請求項3のプリント配線板の製造方法。
  5. 前記板状の積層板は、接合する端部と垂直な側端が直線状になるように各々位置決めされて接合されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1のプリント配線板の製造方法。
  6. 前記超音波ホーンで積層板の端部を複数本線状に接合することを特徴とする請求項4のプリント配線板の製造方法。
  7. 前記板状の積層板の接合する端部の側端にテーパーが設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1のプリント配線板の製造方法。
  8. 樹脂層に金属箔を積層してなる板状の積層板に加工を加える工程と、
    前記板状の積層板の端部同士を当接させ、その当接部を接合手段により線状に接合することで、長尺状の積層板を得て、長尺状の積層板に加工を加える工程とを有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
  9. 前記長尺状の積層板に加工を加える工程は、少なくともめっき工程であり、
    前記板状の積層板に加工を加える工程は、少なくとも位置決めを行う加工工程であることを特徴とする請求項8のプリント配線板の製造方法。
  10. 樹脂層に金属箔を積層してなる板状の積層板の端部同士を当接させ、その当接部に沿って回転することで線状に接合する円板形状の超音波ホーンにより接合することで、長尺状の積層板を得る積層板接続装置。
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