JP2009016763A - プリント回路基板における導電性ボールの挿入方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント回路基板の基材にパターン穴に設けると共に導電性ボールを容易に挿入する。
【解決手段】基材５の複数の所定のパターン穴に導電性ボール９を落とし込むための複数のガイド穴１３を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材１５の下面に、前記パターン穴を未形成の基材５と下シート材２９とを重ね合わせ固定する。前記ガイド穴１３と同じ位置で、基材５と下シート材２９に複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工してから吸着プレート３９に載置する。マスク材１５の上面から各ガイド穴１３に導電性ボール９を落し込み、吸着プレート３９で吸引して各導電性ボール９をパターン穴に固定する。マスク材１５を基材５から外した後に、各導電性ボール９を平板状の押圧部材５３で押圧して導電性ボール９の上下端が基材５の上下面から突出する位置まで各パターン穴に挿入し、下シート材２９を基材５から剥離する。
【選択図】図１

Description

この発明は、プリント回路基板における導電性ボールの挿入方法及びその装置に関し、特にプリント回路基板を製造する際に、プリント回路基板の基材の両面の導電材同士を導通するための導電性ボールを前記基材のパターン穴に挿入するプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法及びその装置に関する。

従来、プリント回路基板としては、ＦＰＣやＲＰＣなどがある。例えば、ＦＰＣには、２枚の銅箔の導電材の間に、ポリイミドあるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる基材としての絶縁フィルムを挟んだ両面プリント回路基板、あるいは複数枚の銅箔（導電材）の間のそれぞれに絶縁フィルム（ポリイミドフィルム）を挟んだ多層プリント回路基板がある。なお、上記の各銅箔は印刷などで配線パターンが形成されている。

上記のＦＰＣの製造工程においては、例えば、各銅箔間の導通をとるために、予め基板に両面銅箔、あるいは多層銅箔の導通をとる位置で穴（スルーホール）をあけ、この穴をあけた基板に銅メッキ処理を施して、前記穴（スルーホール）内にメッキされた銅メッキ部で各銅箔間の電気的導通をとる方式がある。

また、別の方式としては、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等に代表される半導体パッケージ等の分野において、例えば微細な半田ボールを回路基板上の所定位置にアレイ状に配列して多数の電極を高密度に設ける技術が実用化されている。

また、特許文献１においては、導体ボールを生シートのパターンに配列し充填するために、パターンと同一位置に導体ボールの入る孔（シリンダー）を設けた金型と、該シリンダーに嵌合し上下に移動する押上ピンを有する下型とを設ける。前記シリンダーに導体ボールを挿入し、その上に生シートを置き、しかるのち該生シートの上に金型のシリンダー位置と同じ孔を有する上型を設け、前記下型を押し上げるようにして押上ピンで導体ボールを押し上げて生シートに充填している。

また、特許文献２においては、ＦＰＣは絶縁層の上面に配線上層が設けられ、絶縁層の下面に配線下層が設けられており、前記配線上層と絶縁層と配線下層に貫通孔を設け、この貫通孔に略球状導電体（導体ボールに該当）を吸引圧入し、この導体ボールを上下からホットプレートで挟み込んで溶融することで層間の導通を行っている。このとき、ＦＰＣの貫通孔に導体ボールを分級するために、前記貫通孔と同じ位置に分級マスク開口孔を設けた分級マスクが用いられる。また、貫通孔に導体ボールを真空吸引するために吸着板が用いられる。また、前記分級マスクとＦＰＣと吸着板を位置決めするための位置決めピンが設けられている。すなわち、位置決めピンと予め設けた位置決め孔で、ＦＰＣの各貫通孔と分級マスクの分級マスク開口孔が位置合わせされる。
特公昭６２−２５２７８号公報 特開２００６−３３９５６０号公報

ところで、従来のＦＰＣの製造工程における導電性ボールを回路基板上のあるパターンに配列して固定する方法として、例えば仮固定剤としても使用される半田ペースト等の導電性ペーストやその他の粘着剤を使用するため、予めそれらの導電性ペーストやその他の粘着剤をパターン上に塗布する装置及び工程が必要となるため、それらにかかる製造コストがアップするという欠点がある。

また、特許文献１に示されている方法は、従来方式のスルーホールメッキに代わる方法であり、導体ボールを挿入するためのシリンダー構造は、金型と下型と押し上げピンとから構成されているために構造が複雑で、かつ高精度が必要であることと、導体ボールのパターンやサイズに応じて型の製作が必要になるので、高コストになるという問題点があった。例えば、多数の導体ボールを押し込むためには導体ボールに対応する数のシリンダーが必要となる。また、シリンダーのサイズによって導体ボール間のピッチの制約も生じてくるという問題点があった。

また、特許文献２に示されている方法では、ＦＰＣには予め配線上層と絶縁層と配線下層に複数の貫通孔を設けておき、一方、分級マスクには予め前記複数の貫通孔と同じ位置に分級マスク開口孔を設けておき、前記貫通孔と分級マスク開口孔を位置合わせするので、少なからず位置ズレが生じるという問題点があった。また、位置決めピンと位置決め孔との位置ズレが生じると、多くの貫通孔と分級マスク開口孔の位置ズレが生じてしまうという問題点があった。

上記発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法は、プリント回路基板の基材の複数の所定のパターン穴に導電性ボールを落とし込むための複数のガイド穴を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材の下面に、前記パターン穴を未形成の基材と下シート材とを重ね合わせ固定して重ねシート材を形成し、
前記マスク材のガイド穴と同じ位置で、前記重ねシート材の基材と下シート材に複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工し、
この穴あけ加工した重ねシート材を下シート材の側が接するように吸着プレートに載置し、
前記マスク材の上面から各ガイド穴に導電性ボールを落し込み、前記吸着プレートで吸引して前記各導電性ボールを前記各パターン穴に固定し、
前記マスク材を前記基材から外した後に、前記各パターン穴に固定された各導電性ボールを平板状の押圧部材で押圧して前記導電性ボールの上下端が前記基材の上下面から突出する位置まで前記基材の各パターン穴に挿入し、
その後、前記下シート材を前記基材から剥離することを特徴とするものである。

また、この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法は、前記プリント回路基板における導電性ボールの挿入方法において、前記マスク材が導電性ボールの直径以上の厚さを有し、前記マスク材のガイド穴が導電性ボールの直径以上であることが好ましい。

この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入装置は、プリント回路基板の基材の複数の所定のパターン穴に導電性ボールを落とし込むための複数のガイド穴を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材であって、昇降自在に設けたマスク材と、
前記マスク材の下面にプリント回路基板の基材と下シート材とを重ね合わせ固定して形成した重ねシート材の前記基材と下シート材に、前記マスク材のガイド穴と同じ位置で複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工するパターン穴加工装置と、
前記パターン穴あけ加工した重ねシート材を載置する吸着プレートを備え、且つ前記基材の各パターン穴に載置される導電性ボールを吸引する吸引装置と、
前記マスク材の上面を走行して前記各ガイド穴に導電性ボールを落し込むために多数の導電性ボールを保持する導電性ボール供給部と、
前記マスク材を前記基材から外した後の前記基材の各パターン穴の上に吸引・固定された導電性ボールを前記各パターン穴に挿入すべく押圧する押圧部材を備えた加圧装置と、で構成されることを特徴とするものである。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法によれば、マスク材と基材と下シート材が予め重ね合わせて固定してから、マスク材のガイド穴の位置に基材と下シート材に貫通するパターン穴の穴あけ加工を行うので、上記のマスク材と基材と下シート材の三者の間で位置ずれが発生しない。この理由で、位置調整機構などの高価な設備が不要となるので、装置コストを安価にすることができる。また、上記の理由で、上記の三者の位置合わせが不要となるので、作業タクトタイムを短縮することができる。

また、マスク材を取り外した後に、基材と下シート材を重ね合わせたままで平板状の押圧部材で押圧して導電性ボールの上下端が基材の上下面から突出する位置まで各パターン穴に挿入するので、従来のように多数の押圧する手段としてのシリンダーを設ける必要がなく、また、精度もあまり必要なく、シリンダーのサイズによる導体ボール間のピッチの制約も無く、全てのパターン穴に適用できるので、安価に製造することができる。

また、この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入装置によれば、上述したプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法で述べた効果を得ることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照するに、この実施の形態に係るプリント回路基板としては、ＦＰＣやＲＰＣなどがあり、この実施の形態では「ＦＰＣ」を例にとって説明する。

ＦＰＣ１は、図３（Ｃ）に示されているように、例えば２枚の導電材としての例えば銅箔３の間に、ポリイミドあるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる基材としての例えば絶縁フィルム５を挟んだ両面プリント回路基板である。ここでは、絶縁フィルム５としてはポリイミドフィルムが用いられている。なお、上記の各銅箔３は印刷などで配線パターンが形成されている。また、絶縁フィルム５には所定のパターン穴７が設けられ、各パターン穴７に挿入された導電性ボール９により両面の銅箔３の電気的導通がとられている。

すなわち、ＦＰＣ１を製造するには、図３（Ａ），（Ｂ）に示されているように、絶縁フィルム５に設けた所定の各パターン穴７に各導電性ボール９を挿入した後に、前記絶縁フィルム５を２枚の銅箔３の間に挟み込んで熱プレスが行われることで、図３（Ｃ）に示されているように、導電性ボール９が扁平した状態で絶縁フィルム５の両面の銅箔３の配線パターンが導通することになる。

なお、他のプリント回路基板としては、複数枚の銅箔３（導電材）間のそれぞれに絶縁フィルム５を挟んだ多層プリント回路基板があり、この形態にも適用される。

この実施の形態のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法ならびにその装置は、上記のＦＰＣ１の絶縁フィルム５のパターン穴７に導電性ボール９を効率よく、且つ確実に挿入して図３（Ａ），（Ｂ）の状態にするものである。

先ず、この実施の形態に係るプリント回路基板における導電性ボールの挿入装置１１について説明する。

図１、図２、図４（Ａ）〜（Ｅ）と図５（Ａ）〜（Ｅ）を併せて参照するに、導電性ボールの挿入装置１１は、前記絶縁フィルム５の各パターン穴７に導電性ボール９を落とし込むための複数のガイド穴１３を前記各パターン穴７に対応した位置に予め備えたマスク材１５が、基台１７上に設けたマスク材昇降駆動装置１９で昇降自在に設けられている。

なお、マスク材１５は例えばステンレス製で、マスク材１５の厚さは、この実施の形態では例えば６０〜１００μｍである。また、マスク材１５のガイド穴１３の直径は、この実施の形態では例えば１７０μｍ程度である。

マスク材昇降駆動装置１９は、例えば、マスク材１５を保持する矩形状の枠体からなるマスク保持部材２１の四隅が突き上げ柱２３で支持されており、前記１本の突き上げ柱２３がエアシリンダ２５で同期して昇降駆動される構成である。なお、１本のエアシリンダ２５には図示しない電磁弁のＯＮ／ＯＦＦ動作で制御されてエアが供給される。

なお、マスク材昇降駆動装置１９は上記のエアシリンダ２５による機構に限定されず、例えば、上記のマスク保持部材２１が複数の支柱に設けたボールねじに螺合するナット部材に取り付けられ、モータで前記ボールねじを同期して回転することでマスク保持部材２１を昇降駆動する機構であっても良く、あるいは他の形態の機構であっても良い。

さらに、前記マスク材１５の上部には、各ガイド穴１３に導電性ボール９を落し込むために多数の導電性ボール９を保持する導電性ボール供給部としての例えばスキージ２７がマスク材１５の上面を例えば図２において左右方向に走行自在に設けられている。

なお、上記のマスク材１５の下面には絶縁フィルム５と下シート材２９を重ね合わせて粘着テープ３１等の固定具で固定した重ねシート材３３を形成する構成である。

また、上記のマスク材１５の上方には、パターン穴加工装置としての例えばＹＡＧレーザ加工装置３５が設けられている。すなわち、このパターン穴加工装置は、上記の重ねシート材３３のうちの絶縁フィルム５と下シート材２９に、前記マスク材１５のガイド穴１３と同じ位置で複数の所定のパターン穴７を穴あけ加工するものである。

なお、ＹＡＧレーザ加工装置３５は、位置決めテーブル機構を持っており、予め入力された所定のパターン位置データに基づいてレーザを照射し、マスク材越しに、つまりマスク材１５のガイド穴１３を通過して絶縁フィルム５及び下シート材２９に貫通するパターン穴７を穴あけ加工するものである。

したがって、上記の穴あけ加工により、絶縁フィルム５の各パターン穴７と同位置の導電性ボール受け穴３７が下シート材２９に形成されることで、下シート材２９は、絶縁フィルム５のパターン穴７に挿入されて絶縁フィルム５の下面から飛び出した導電性ボール９が前記導電性ボール受け穴３７（図６（Ｂ）参照）で潰れないように保護するものとなる。

なお、パターン穴加工装置としては、上記のレーザ加工装置でなくても位置決めテーブル機構を有するドリル穴あけ加工ができる装置を用いてドリルによる穴あけ加工を行っても良く、あるいはその他の形態の穴あけ加工装置であっても良い。

また、基台１７上で、且つ上記のマスク材１５の下方には、上記のパターン穴７を穴あけ加工した重ねシート材３３の下シート材２９の側を接するように載置する吸着プレート３９を備え、かつ上記の絶縁フィルム５の各パターン穴７に載置される導電性ボール９を吸着プレート３９を介して吸引する吸引装置４１が設けられている。

なお、この実施の形態では、図４（Ｄ）に示されているように、上記の吸着プレート３９は例えば多孔質からなる多孔質台からなり、この多孔質台としては、金属製、プラスチック、セラミック等の多孔質体３９Ａと中空のブロック３９Ｂから構成されており、真空ポンプやエジェクタ等の真空発生装置へ接続されることで、多孔質体３９Ａの表面に載置された物体を吸着固定することを実現している。

また、吸着プレート３９は、図１および図２に示されているように、４本の突き上げ柱２３とエアシリンダ２５の間で基台１７上に設けた吸着プレート搬送装置４３に載置されている。

上記の吸着プレート搬送装置４３は、吸着プレート３９を載置して搬送する吸着プレート載置台４５と、この吸着プレート載置台４５を図１において左右方向に搬送するための２本のガイドレール４７とＬＭガイド４９とで構成されている。また、吸着プレート搬送装置４３は全体的に昇降駆動される構成である。例えば、前記２本のガイドレール４７が複数のエアシリンダ５１等の昇降駆動機構で同期して昇降駆動される。なお、複数のエアシリンダ５１には図示しない電磁弁のＯＮ／ＯＦＦ動作で制御されてエアが供給される。さらに、２本のガイドレール４７とＬＭガイド４９が昇降駆動されるとき、ＬＭガイド４９が吸着プレート載置台４５に対して例えば図示しないガイドピンで挿脱可能に設けられている。

また、上記の基台１７の上には、前記吸着プレート３９に載置されて絶縁フィルム５の各パターン穴７の上に吸引・固定された導電性ボール９を前記各パターン穴７に挿入すべく押圧する押圧部材としての例えば平板状のプレスプレート５３を備えた加圧装置５５が、上記のマスク材１５及びマスク材昇降駆動装置１９に隣接した位置に設けられている。

上記の加圧装置５５は、基台１７上に設けた加圧装置本体５７と、この加圧装置本体５７の上部に設けた昇降駆動装置としての例えばエアシリンダ５９と、このエアシリンダ５９のシリンダシャフト６１で昇降するプレスプレート５３と、このプレスプレート５３の下方に位置して基台１７上に設けたプレスベース部６３とで構成されている。なお、プレスベース部６３は、図２に示されているように、前記吸着プレート搬送装置４３の２本のガイドレール４７及び前記複数のエアシリンダ５１の間に位置している。

なお、前記加圧装置５５としてはエアシリンダ２５によるものでなく、サーボプレス機で対応することでも可能である。

次に、この実施の形態に係る導電性ボールの挿入方法を説明する。この実施の形態の導電性ボールの挿入方法は、一例として上記の導電性ボールの挿入装置１１を用いてＦＰＣ１の絶縁フィルム５に複数のパターン穴７を形成すると共に、前記各パターン穴７に導電性ボール９を効率よく、且つ確実に挿入するものである。

図４（Ａ）〜（Ｅ）及び図５（Ａ）〜（Ｅ）を併せて参照するに、この実施の形態では導電性ボール９として例えば純銅の銅ボールを採用した場合について説明する。なお、導電性ボール９の直径は、例えば１００μｍ±１０％程度であり、絶縁フィルム５の厚さより大きいものであるので、絶縁フィルム５のパターン穴７に挿入された導電性ボール９は絶縁フィルム５の両面から外側に飛び出す構成である。

また、絶縁フィルム５はポリイミドからなり、その大きさは例えば２５０×３３０ｍｍで、その厚さは例えば５０μｍである。

また、下シート材２９はＰＥＴシートで構成され、その大きさは例えば上記の絶縁フィルム５より少し大きい程度である。その厚さは例えば５０μｍ程度である。なお、下シート材２９はＰＥＴシートに限定されず、他の樹脂や紙等の他の形態の材質であっても良い。

図４（Ａ），（Ｂ）を参照するに、絶縁フィルム５の各パターン穴７に導電性ボール９を落とし込むための複数のガイド穴１３を前記各パターン穴７に対応した位置に予め備えたマスク材１５の下面に、絶縁フィルム５と、導電性ボール９の潰れ変形防止のための下シート材２９が、図４（Ｂ）並びに図６（Ａ）に示されているように重ね合わされると共に、それぞれのマスク材１５、絶縁フィルム５、下シート材２９の端部が粘着テープ３１等の固定具で固定されて重ねシート材３３が形成される。この固定方法としては粘着テープ３１の他に治具を用いて挟み込む方法でもよい。

なお、このとき、上記の絶縁フィルム５と下シート材２９は、パターン穴７などの穴は全くあけられていない状態である。また、マスク材１５はマスク材昇降駆動装置１９で上昇されて吸着プレート３９から離反した上方位置にある。

図４（Ｃ）を参照するに、その後、上記の重ねシート材３３は、この実施の形態ではパターン穴加工装置としての例えばＹＡＧレーザ加工装置３５の位置決めテーブル機構にセットされる。そして、ＹＡＧレーザ加工装置３５に予め入力された所定のパターン穴７の位置データに基づいてレーザを照射し、マスク材越しに（つまり、マスク材１５のガイド穴１３を通過して）絶縁フィルム５及び下シート材２９に貫通するパターン穴７の穴あけ加工が施されることで、図６（Ｂ）に示されているように複数の所定のパターン穴７が形成される。なお、下シート材２９に形成された穴は導電性ボール受け穴３７となる。

この時、レーザ照射加工部のパターン穴７の直径はマスク材１５のガイド穴１３の直径よりも小さいため、レーザによってマスク材１５がダメージを受けることは無い。また、パターン穴７の直径は、後工程で挿入される導電性ボール９がパターン穴７から飛び出しや脱落を生じないように把持するために、導電性ボール９の直径の７０〜９０％程度である。この実施の形態では、パターン穴７並びに導電性ボール受け穴３７の直径は例えば約９０μｍである。

図４（Ｄ）を参照するに、パターン穴７の穴あけ加工が完了したら、マスク材昇降駆動装置１９の１本のエアシリンダ２５で突き上げ柱２３が下降することで、重ねシート材３３が下降して下シート材２９の側が接するように吸着プレート３９に載置される。このとき、吸着プレート３９は吸着プレート搬送装置４３の吸着プレート載置台４５に載置されている。また、吸着プレート載置台４５は、予め上昇位置にあるガイドレール４７上のＬＭガイド４９に例えば図示しないガイドピンで位置決めセットされている。

その後、吸引装置４１により図４（Ｄ）の矢印に示されているように吸着プレート３９から真空引き動作を開始させる。すなわち、吸着プレート３９に接続した例えば図示しない真空発生ユニットを起動させることで、吸着プレート３９の表面に真空圧（吸引力）を発生せしめる。

図４（Ｅ）を参照するに、真空引きが開始したら、マスク材１５の上面の図において左端に、複数セットの重ねシート材３３の分の例えば１０００個ほどの多数の導電性ボール９及びスキージ２７がセットされる。図５（Ａ）に示されているように、前記スキージ２７がマスク材１５の上面を反対側の右端に向かってマスク材１５の上面を滑らすように移動することで、導電性ボール９がマスク材１５の上面から振り込まれて各ガイド穴１３の中に落とし込まれる。すると、各導電性ボール９は図６（Ｃ）に示されているように絶縁フィルム５の各パターン穴７に吸引されて固定される。

より詳しくは、吸着プレート３９の表面に真空圧（吸引力）が生じているので、下シート材２９の導電性ボール受け穴３７と絶縁フィルム５のパターン穴７の内部が負圧になるために、マスク材１５のガイド穴１３に落とし込まれた導電性ボール９が吸引され、導電性ボール９がパターン穴７の上端に吸着固定される。

なお、マスク材１５の上面とスキージ２７との間には僅かなクリアランスが設けられている。また、マスク材１５の厚さが導電性ボール９の直径と同じくらいであれば、ガイド穴１３に落とし込まれた導電性ボール９がマスク材１５の上面より上方へ突出しないので、スキージ２７がマスク材１５の上面を走行するときに導電性ボール９にぶつからないという点で望ましい。

なお、導電性ボール９の落とし込みは、上記のスキージ２７による方法だけでなく、スキージ２７に変えたブラシ等で導電性ボール９を掻き寄せてマスク材１５の穴に入れ込む方法や、重ねシート材３３が載せられた吸着プレート３９を振動ユニットに搭載し、それら全体を振動せしめて、マスク材１５の上の導電性ボール９をマスク材１５の上面で移動させて入れ込む方法でも、あるいは他の方法でも良い。

また、ガイド穴１３の直径が例えば１７０μｍで、直径が例えば１００μｍの導電性ボール９に対して１７０％であることから、図６（Ｃ）に示されているように、各ガイド穴１３に導電性ボール９が１つずつ確実に落とし込まれて絶縁フィルム５の各パターン穴７の上に確実に載置されることになる。

図５（Ｂ）を参照するに、導電性ボール９がマスク材１５の各ガイド穴１３の中に落とし込まれてから、固定用の粘着テープ３１を取り外した後に、吸着プレート３９の真空状態を保持したままで、マスク材昇降駆動装置１９のエアシリンダ２５でマスク材１５を上昇せしめて、残りの導電性ボール９がマスク材１５ごと上方へ取り外される。このとき、マスク材１５が外されても、各導電性ボール９は図６（Ｄ）に示されているように絶縁フィルム５の各パターン穴７に吸引されて吸着固定された状態にある。

マスク材１５が、吸着プレート３９の上面にある絶縁フィルム５と下シート材２９の直上から上方へ退避した後に、吸着プレート３９並びに吸着プレート載置台４５はＬＭガイド４９でガイドレール４７上を図１の左方向へ移動し、図１の二点鎖線で示されているように、重ね合わせた絶縁フィルム５と下シート材２９を載置した吸着プレート３９が加圧装置５５のプレスベース部６３の上面の上方位置で、且つプレスプレート５３の下方位置まで移動する。このとき、吸着プレート３９から引き続き真空引きが行われているので、各導電性ボール９は絶縁フィルム５の各パターン穴７に吸着固定された状態にある。

図５（Ｃ）を参照するに、２本のガイドレール４７とＬＭガイド４９が各エアシリンダ５１で同期して下降することで、吸着プレート載置台４５がプレスベース部６３の上面に載置されると共に、ＬＭガイド４９の図示しないガイドピンが吸着プレート載置台４５から抜脱される。次いで、加圧装置５５のプレスプレート５３が下降して、図５（Ｄ）並びに図６（Ｅ）に示されているように、パターン穴７の上端に吸着固定された各導電性ボール９がプレスプレート５３で押圧されて絶縁フィルム５の各パターン穴７に押込まれることになる。これにより、各導電性ボール９の上下端が絶縁フィルム５の上下面から突出する位置まで絶縁フィルム５の各パターン穴７に確実に挿入されることになる。

その後、図５（Ｅ）に示されているように、プレスプレート５３を上昇せしめる。次いで、吸着プレート３９の真空引きを停止して吸着動作を止めた後に、導電性ボール９が埋め込まれた絶縁フィルム５を取り外して、下シート材２９を絶縁フィルム５から剥離させることで、図６（Ｆ）に示されているように、所定の各パターン穴７に各導電性ボール９を挿入した絶縁フィルム５が完成する。以上のようにして一連の作業が完了する。

以上のことから、この実施の形態の導電性ボールの挿入方法は、以下の効果を奏する。

（１）マスク材１５と絶縁フィルム５と下シート材２９が予め重ね合わせて固定してから、マスク材１５のガイド穴１３の位置に（ガイド穴越しに）絶縁フィルム５と下シート材２９に貫通するパターン穴７の穴あけ加工が行われるので、上記のマスク材１５と絶縁フィルム５と下シート材２９の三者の間で位置ずれが発生しない。

（２）上記の（１）の理由から、簡単な方法で上記の三者の位置ずれを防止することができるため、上記の三者の位置合わせのための複雑な装置を必要としないので、装置コストを安価にすることができる。例えば、上記の三者を別々に穴あけ加工した後に位置合わせを行う場合は、画像処理装置や位置決めステージ等の位置調整機構などの高価な設備を必要とするので、装置が高コストになる。

（３）上記の（１）の理由から、簡単な方法で上記の三者の位置ずれを防止することができるため、上記の三者の位置合わせ調整に要する時間が不要となるので、作業タクトタイムを短縮することができる。例えば、画像処理装置や位置決めステージ等の位置調整機構で、位置ずれを測定、調芯、位置ずれ再測定、位置ずれが或る設定値未満、位置合わせ完了、重ね合わせという時間のかかる位置合わせの調整動作を必要としない。

（４）マスク材を取り外した後に、絶縁フィルム５と下シート材２９を重ね合わせたままで平板状のプレスプレート５３で押圧して導電性ボール９の上下端が絶縁フィルム５の上下面から突出する位置まで各パターン穴７に挿入するので、従来のように導体ボールに対応した多数の押圧する手段としてのシリンダーを設ける必要がなく、また、精度もあまり必要なく、シリンダーのサイズによる導体ボール間のピッチの制約も無く、全てのパターン穴７に適用できるので、安価な装置を製造することができる。

なお、この実施の形態では単に絶縁フィルム５に所定の位置でパターン穴７を設け、この各パターン穴７に導電性ボール９を挿入し、後工程で絶縁フィルム５の両面に銅箔３（導電材）を重ねて熱プレスするので、基本的には従来のように絶縁層の両面に配線上層と配線下層を設けたものに貫通孔を設けるものとは異なるものである。つまり、この実施の形態のように、銅箔３（導電材）に貫通孔をあけないことで、後工程の熱プレス時に直接銅箔３（導電材）と導電性ボール９を押し付けることができるので、導電性ボール９と銅箔３との間の結合力が強まることになり、より一層、両面の銅箔３の間の導通性を向上せしめたＦＰＣ１を得ることができる。

なお、前述した実施の形態では、マスク材１５と絶縁フィルム５と下シート材２９を粘着テープ３１で固定しているが、他の実施の形態として、絶縁フィルム５の片面に予め離形処理を施しておき、この絶縁フィルム５に下シート材２９を図示しない粘着剤を介して貼り合わしても良い。この場合は、上記の下シート材２９は後工程で絶縁フィルム５から剥がして取り外されるが、絶縁フィルム５の表面は離形処理が行われているために下シート材２９の剥離性が良いので、絶縁フィルム５にダメージを与えずに剥がすことができる。

なお、前述した実施の形態では、導電性ボール９には例えば純銅の銅ボールが採用されているが、一般に基板のバンプ形成に使用される半田ボールを採用し、絶縁フィルム５のパターン穴７に配列して挿入することも、同様に可能である。あるいは、他の導電性ボール９としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）であっても、その他の導電性を有する材質であれば良いのである。

この発明の実施の形態のプリント回路基板における導電性ボールの挿入装置の概略的な正面図である。 図１の右側面図である。 （Ａ）は、この発明の実施の形態で用いられるＦＰＣを構成する基材に設けたパターン穴に導電性ボールを挿入した状態の部分的な断面図で、（Ｂ）は（Ａ）の矢視ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線の平面図で、（Ｃ）はＦＰＣの概略的で部分的な断面図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、この発明の実施の形態のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法を示す概略的な工程説明図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、図４に続く概略的な工程説明図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、各工程におけるパターン穴に導電性ボールを挿入する状態の部分的な断面図である。

符号の説明

１ ＦＰＣ（プリント回路基板）
３ 銅箔（導電材）
５ 絶縁フィルム（基材）
７ パターン穴
９ 導電性ボール
１１ 導電性ボールの挿入装置
１３ ガイド穴
１５ マスク材
１７ 基台
１９ マスク材昇降駆動装置
２１ マスク保持部材
２５ エアシリンダ
２７ スキージ（導電性ボール供給部）
２９ 下シート材
３１ 粘着テープ（固定具）
３３ 重ねシート材
３５ ＹＡＧレーザ加工装置（パターン穴加工装置）
３７ 導電性ボール受け穴
３９ 吸着プレート
４１ 吸引装置
４３ 吸着プレート搬送装置
４５ 吸着プレート載置台
４７ ガイドレール
４９ ＬＭガイド
５１ エアシリンダ
５３ プレスプレート（押圧部材）
５５ 加圧装置
５７ 加圧装置本体
５９ エアシリンダ
６１ シリンダシャフト
６３ プレスベース部

Claims (3)

1. プリント回路基板の基材の複数の所定のパターン穴に導電性ボールを落とし込むための複数のガイド穴を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材の下面に、前記パターン穴を未形成の基材と下シート材とを重ね合わせ固定して重ねシート材を形成し、
   前記マスク材のガイド穴と同じ位置で、前記重ねシート材の基材と下シート材に複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工し、
   この穴あけ加工した重ねシート材を下シート材の側が接するように吸着プレートに載置し、
   前記マスク材の上面から各ガイド穴に導電性ボールを落し込み、前記吸着プレートで吸引して前記各導電性ボールを前記各パターン穴に固定し、
   前記マスク材を前記基材から外した後に、前記各パターン穴に固定された各導電性ボールを平板状の押圧部材で押圧して前記導電性ボールの上下端が前記基材の上下面から突出する位置まで前記基材の各パターン穴に挿入し、
   その後、前記下シート材を前記基材から剥離することを特徴とするプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法。
2. 前記マスク材が導電性ボールの直径以上の厚さを有し、前記マスク材のガイド穴が導電性ボールの直径以上であることを特徴とする請求項１記載のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法。
3. プリント回路基板の基材の複数の所定のパターン穴に導電性ボールを落とし込むための複数のガイド穴を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材であって、昇降自在に設けたマスク材と、
   前記マスク材の下面にプリント回路基板の基材と下シート材とを重ね合わせ固定して形成した重ねシート材の前記基材と下シート材に、前記マスク材のガイド穴と同じ位置で複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工するパターン穴加工装置と、
   前記パターン穴あけ加工した重ねシート材を載置する吸着プレートを備え、且つ前記基材の各パターン穴に載置される導電性ボールを吸引する吸引装置と、
   前記マスク材の上面を走行して前記各ガイド穴に導電性ボールを落し込むために多数の導電性ボールを保持する導電性ボール供給部と、
   前記マスク材を前記基材から外した後の前記基材の各パターン穴の上に吸引・固定された導電性ボールを前記各パターン穴に挿入すべく押圧する押圧部材を備えた加圧装置と、で構成されることを特徴とするプリント回路基板における導電性ボールの挿入装置。

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