JP2011031506A

JP2011031506A - 印刷用版

Info

Publication number: JP2011031506A
Application number: JP2009180302A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakaya; 安広仲谷; Toshiaki Takenaka; 敏昭竹中
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】貫通孔へのペースト充填における印刷用版の裏回りの現象を防止することのできる印刷用版を提供し、生産性を向上させる。
【解決手段】基板材料の全周あるいは一部の略外周部を覆う額縁状の開口部を有し、前記開口部の上方に傾斜部を設けたマスクを少なくとも四辺の版枠に固定し、前記傾斜部に薄板を傾斜部先端から所定量突出させて固定した印刷用版であって、前記薄板の固定は熱可塑性樹脂接着剤を介してなされていることを特徴とする印刷用版を用いて、ペースト充填を行うことである。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数層の回路パターンを導電性ペーストでインナービアホール接続してなる多層の回路基板等を製造する過程における導電性ペーストのペースト充填装置に関するものである。

近年、電子機器の小型化、高密度化に伴い、産業用にとどまらず民生用の分野においても多層基板が強く要望されるようになってきた。

特に多層基板の高密度化は回路パターンの微細化が進み、より複数層の回路パターンとともに基板の薄板化が望まれている。

このような回路基板では、複数層の回路パターンの間をインナービアホール接続する接続方法および信頼度の高い構造の新規開発が不可欠なものになっているが、導電性ペーストによりインナービアホール接続した新規な構成の高密度の回路基板製造法が提案されている。

ここでは導電性ペーストによるインナービアホール接続のベースとなる両面基板の製造方法とペースト充填方法について説明する。

図３（ａ）〜（ｆ）は、従来の両面回路基板の製造方法の工程断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）は、スキージング法による導電性ペースト充填の工程断面図である。

図３において、３１は５１０ｍｍ×３４０ｍｍ、厚さ約６０μｍのプリプレグシートであり、例えば不織布の全芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材からなる基材が用いられる。

プリプレグシート３１の表裏には０．０１μｍ以下の厚みでＳｉ系の離型層部を形成した厚さ約１９μｍ、幅３４０ｍｍのプラスチックフィルム、例えばポリエチレンテレフタレートなどからなるマスクフィルム３２ａ，３２ｂが接着されている。

プリプレグシート３１へのマスクフィルム３２ａ，３２ｂの張り合わせは、ラミネート装置を用いてプリプレグシート３１の樹脂成分を溶融させてマスクフィルム３２ａ、３２ｂが連続的に接着する方法が提案されている。

３３は貫通孔であり、プリプレグシート３１の両面に貼り付ける厚さ１８μｍの銅などの金属はく３４ａ，３４ｂと電気的に接続する銅などの導電性粒子とエポキシ系樹脂などからなる導電性ペースト３５が充填されている。

両面回路基板の製造は、まず、図３（ａ）に示すように、両面にマスクフィルム３２ａ，３２ｂが接着されたプリプレグシート３１の所定の箇所に図３（ｂ）に示すように、レーザー加工法などを利用して貫通孔３３が形成される。

次に、図３（ｃ）に示すように、貫通孔３３に導電性ペースト３５が充填される。導電性ペースト３５を充填する方法としては、貫通孔３３を有するプリプレグシート３１を一般の印刷機（図示せず）のステージ上に設置し、ウレタンゴムなどの２本のスキージを交互に用いて往復させることで直接導電性ペースト３５がマスクフィルム３２ａの上から充填される。このとき、上面のマスクフィルム３２ａ，３２ｂは印刷マスクの役割と、プリプレグシート３１表面の汚染防止の役割を果たしている。

導電性ペースト３５の充填方法について、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。

導電性ペースト３５の充填にはスキージング法が用いられる。図４（ａ）は、プリプレグシート３１（両面のマスクフィルム図示せず）をステージ４９上に設置した図である。図４（ｂ）は、充填用の印刷用版４１の版枠４２であり、図４（ｃ）は、矢印より見た図である。厚さ約３ｍｍのステンレス製でスキージ進行方向約１５°の傾斜を設けた約３２０ｍｍ×４９０ｍｍの開口部４４を有するマスク４３が版枠４２に取り付けられている。

図４（ｄ）は、貫通孔３３を開けたプリプレグシート３１をステージ４９に設置した図である。上方に設けられた上下左右に移動・加圧可能な第１スキージ５０ａと第２スキージ５０ｂのうち、第１スキージ５０ａのみをマスク４３上の所定位置に降下させ、圧力をかけて導電性ペースト３５をローリングさせながら図中の矢印方向に前進させる。スキージ５０ａ，５０ｂの材質は、ウレタンなどの一般のスキージゴムを用いている。また、狭ピッチでかつ数万におよぶ貫通孔３３へのペースト充填方法においては、印刷機のステージ４９とプリプレグシート３１との間に導電性ペースト３５中の樹脂成分を吸収と吸着性能を有する多孔質材（図示せず）を用いる場合が多い。

次に、図３（ｄ）に示すように、プリプレグシート３１の両面からマスクフィルム３２ａ、３２ｂが剥離される。

そして、図３（ｅ）に示すように、プリプレグシート３１の両面に銅などの金属はく３４ａ，３４ｂが重ねられ、この状態において熱プレスで加熱加圧することにより、導電性ペースト厚み（プリプレグシートと２枚のフィルムの厚み分）がプリプレグシート厚み相当に圧縮されるとともにプリプレグシート３１と金属はく３４ａ、３４ｂとが接着され、両面の金属はくは、所定位置に設けた貫通孔３３に充填された導電性ペースト３５により電気的に接続される。

そして、両面の金属はく３４ａ，３４ｂを選択的にエッチングして回路パターン３６ａ、３６ｂが形成され、図３（ｆ）に示す両面回路基板が得られる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１〜特許文献３が知られている。

特開平６−２６８３４５号公報特開平７−１０６７６０号公報特開平３−６４０９４号公報

本願発明者は、上記の従来の回路基板の製造方法のペースト充填方法における以下の課題を見出した。

充填用の印刷用版には厚さ約３ｍｍのステンレス製でスキージ進行方向約１５°の傾斜を設けた約３２０ｍｍ×４９０ｍｍの開口部４４を有するマスク４３が取り付けられている。

しかし、ペースト充填を行っていくと、前記ペーストが回り込む現象が見られた。ペーストが回り込むと、ペーストを廃棄することとなり、使用できる充填回数が低減する。

また、基材に付着することにより、装置の汚染、基材の搬送などに悪影響を与えるという問題を有していた。

上記目的を達成するために、基板材料の全周あるいは一部の略外周部を覆う額縁状の開口部を有し、前記開口部の上方に傾斜部を設けたマスクを少なくとも四辺の版枠に固定し、前記傾斜部に薄板を傾斜部先端から所定量突出させて固定した印刷用版であって、前記薄板の固定は熱可塑性樹脂接着剤を介してなされていることを特徴とする印刷用版を用いて、ペースト充填を行うことである。

以上のように本発明の印刷用版は、薄板とマスクの接着にホットメルト系等の熱可塑性樹脂接着剤を用いることにより、接着層を薄くすることができるため、接着層への導電性ペーストの侵入を防止できる。その効果により、薄板を変形させることもなく、薄板のうねりが防止できるため、薄板下部へのペーストの回り込みが減少しペースト廃棄や基材に付着することによる装置の汚染、基材の搬送などに悪影響を与えることなく、充填回数が大幅に改善され、安定したペースト充填が可能となる。

本発明の実施の形態における印刷用版とその使用例を示す図本発明の実施の形態における印刷用版を示す図従来の回路基板の製造方法を示す工程断面図従来の印刷用版とその使用例を示す図

（実施の形態）
両面回路基板の製造方法の工程断面図については従来法と同一であり、説明を省略し、ペースト充填の印刷用版について説明する。

図１は、本発明の実施の形態における印刷用版とその使用例を示す図であり、図１（ａ）に印刷用版の概略を示し、図１（ｂ）に図１（ａ）の矢印方向の断面を示し、図１（ｃ）に印刷用版の使用例を示す。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の印刷用版１は、四辺の版枠２にマスク３が固定され、前記マスクには開口部４が設けられている。開口部４は被印刷物である基板材料の全周あるいは一部の略外周部を覆う額縁状に開口され、開口部４の上方に傾斜部５が設けられ、傾斜部５の裏面５ａ（下部）に金属製の薄板６が傾斜部５の先端５ｂから所定量（２〜５ｍｍ）突出させて固定されている。マスク３と薄板６の固定は、熱可塑性樹脂を主体とする接着剤を介してなされている。

薄板６の役割は、導電性ペーストがマスクの下部に回り込むのを防止する目的で配置されているものであり、傾斜部５の裏面５ａに固定された薄板６上を後述するスキージが押圧しながら移動する構造となっている。

マスク３は厚さ約３ｍｍのステンレス製であり、傾斜部５はスキージ進行方向約１５°の傾斜を有し、版枠の所定位置に約４９０ｍｍ×３２０ｍｍの開口部４を設けている。

開口部４の大きさは、５１０ｍｍ×３４０ｍｍの基板材料のサイズに対して設定されているもので、マスク３で基板材料の外周部を抑えることの出来ることが必要となる。

薄板６は、例えば、０．５ｍｍのＳＵＳ材からなり、硬度を増す為焼入れを施してある。この薄板６を接着する接着剤（図示せず）の具体的な選択としては、ホットメルト系に属するアドフィックス系、スカイワックス系（日化精工株式会社商品群）を用いて固定されている。

薄板６の固定は、両面テープを用いることも可能ではあるが、両面テープがペーストの樹脂により膨潤し、前記ペーストが回り込み薄板を変形させる場合があり、これによって薄板が変形し、薄板下部にもペーストが回り込む可能性がある。

したがって、ホットメルト系の接着剤を使用することが望ましく、接着層の厚みを３μｍ以下にすることも可能となる。その効果として、接着層へのペーストの回り込みがなくなり、ＳＵＳ製薄板の薄板６が変形することがなくなる。

ホットメルト系の接着剤は加熱溶融することにより液状となるため、傾斜部５と薄板６に塗布したのち、冷却固化することによって容易に固定することができる。また、薄板６が摩耗等によって劣化した場合、ホットメルト系の接着剤であれば、１００℃以上の高温に加熱することによって、傾斜部５に固定されている薄板６を容易にはがすことができ定期的に交換することが可能となる。

図１（ｃ）に示すように、導電性ペースト７の充填にはスキージング法が用いられる。図１（ｃ）は、基板材料としてのプリプレグシート８（両面のマスクフィルム図示せず）を印刷機のステージ９上に設置し、印刷用版１を上部より配置した図である。

上方に設けられた上下左右に移動・加圧可能な第１スキージ１０ａと第２スキージ１０ｂのうち、第１スキージ１０ａのみをマスク３上の所定位置に降下させ、圧力をかけて導電性ペースト７をローリングさせながら図中の矢印方向へ前進させる。スキージ１０ａ，１０ｂの材質は、ウレタンなどの一般のスキージゴムを用いている。また、狭ピッチでかつ数万におよぶ貫通孔１１へのペースト充填方法においては、印刷機のステージ９とプリプレグシート８との間に導電性ペースト７中の樹脂成分を吸収と吸着性能を有する多孔質材（図示せず）を用いる場合が多い。

以上のように本発明の印刷用版は、マスク３の底面に固定された薄板６及び薄板６の固定にホットメルト系の接着剤を用いることにより、接着層を薄くすることができる。

上記構成により、導電性ペーストの回り込み現象を防止し、さらに接着層への導電性ペーストの侵入をも防止できる。

その結果、薄板のうねりが防止できるため、薄板下部へのペーストの回り込みが減少しペースト廃棄や基材に付着することによる装置の汚染、基材の搬送などに悪影響を与えることなく、充填回数のが大幅に改善され、安定したペースト充填が可能となるという効果を奏する。

次に、上記の事例と異なる印刷用版を以下に示す。

図２は、本発明の実施の形態における印刷用版を示す図であり、図２（ａ）に印刷用版の概略を示し、図２（ｂ）に図２（ａ）の矢印方向の断面を示す。なお、図２に示す印刷用版１の基本的な構成は、図１とほぼ同様であり、同様の構造の部分は同一番号を付す。

図２に示す印刷用版１ａの特徴は、マスク３の傾斜部５の上部の傾斜面５ｃに、薄板６を接着することにより、既述した従来の課題を解決するものである。

この構成を採用することにより、導電性ペーストの回り込み現象をより防止することが可能となる。特に、薄板６をマスク３の傾斜部５の上部側傾斜面５ｃの上部に接着し固定することにより、薄板６と傾斜面５ｃの接着層への導電性ペーストの侵入を防ぐことができる。仮に前記接着層へ導電性ペーストの侵入があったとしても、マスク３の裏側に導電性ペーストが回り込むことはない。

なお、印刷用版１ａの場合、傾斜部５の先端５ｂから薄板６を突出させる所定量は、図１に示した印刷用版１よりも少なくし、０．５〜１．０ｍｍ程度が望ましい。これにより薄板６が傾斜部５の先端５ｂから突出していることによる基板材料への傷等の影響を極力抑えることができる。

本実施の形態の印刷用版を用いて１０００枚の基材への充填を行ったが、ペーストの薄板への回り込みがなくなり、薄板の使用回数が飛躍的に伸びた。

以上のように本発明の印刷用版は、ペースト充填における生産性の向上に大きく効果を示し、導電性ペーストでインナービアホール接続を備えた回路基板全般に有用であり、本発明の産業上の利用可能性は大といえる。

１、１ａ印刷用版
２版枠
３マスク
４開口部
５傾斜部
５ａ傾斜部の裏面
５ｂ傾斜部の先端
５ｃ傾斜部の傾斜面
６薄板
７導電性ペースト
８プリプレグシート
９ステージ
１０ａ、１０ｂスキージ
１１貫通孔

Claims

基板材料の全周あるいは一部の略外周部を覆う額縁状の開口部を有し、前記開口部の上方に傾斜部を設けたマスクを少なくとも四辺の版枠に固定し、前記傾斜部に薄板を傾斜部先端から所定量突出させて固定した印刷用版であって、前記薄板の固定は熱可塑性樹脂接着剤を介してなされていることを特徴とする印刷用版。
薄板が固定された傾斜部は、傾斜部の傾斜面または傾斜部の裏面であることを特徴とする請求項１に記載の印刷用版。
薄板は、焼き入れされたステンレス材であることを特徴とする請求項１に記載の印刷用版。
熱可塑性樹脂接着剤の層の厚みは３μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の印刷用版。
基板材料は、両面にマスクフィルムを備えたプリプレグシートに貫通孔が形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の印刷用版。
熱可塑性樹脂接着剤は、ホットメルト系の接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の印刷用版。