JP2012104585A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層品である配線基板を効率良く生産することが可能な配線基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】銅箔を有する絶縁層を金属コアに重ねたワークＷを搬送用ＰＥＴ上フィルム５０と搬送用ＰＥＴ下フィルム６０との間に挟んで第１ステージ７０及び第２ステージ８０へ順に搬送し、第１ステージ７０でワークＷを真空下で加熱・加圧して金属コアに絶縁層を一体化させるラミネート処理を行い、第２ステージ８０でラミネート処理を施したワークＷを加熱・加圧して絶縁層の表面を平坦化させる平坦化処理を行う配線基板の製造方法であって、第１ステージ７０のタクトタイムと第２ステージ８０のタクトタイムとを整合させ、第２ステージでの処理と並行して第１ステージでの次のワークＷの処理を実行させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種の電気・電子部品が実装される配線基板の製造方法に関する。

従来より、被積層材に対して積層材を一体化して積層させた積層品である配線基板を製造する方法として、真空ラミネータを使用して、真空雰囲気下で被積層材と積層材とを加熱するとともに加圧して、被積層材に積層材を積層して積層品とした後、相対向して近接・遠退可能に設けられた熱盤を有する平坦化プレス機により積層品を加熱すると共に加圧して平坦に成形するラミネート成形法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３８０３８２０号公報

ところで、積層品の樹脂として用いられる熱硬化性の樹脂は、加熱することにより軟化してゲル状となり、その後硬化する特性を有する。このため、真空ラミネータでのラミネート処理は樹脂が完全に硬化する前に終了させる必要がある。これに対して、平坦化プレス機によって積層品の表面を平坦化させる平坦化処理では、処理時間をできるだけ長くして良好に平坦化することが望まれる。したがって、平坦化プレス機による平坦化処理のタクトタイムは、真空ラミネータによるラミネート処理のタクトタイムよりも長くなる傾向がある。

このため、上記の成形システムでは、ワークに対してラミネート処理及び平坦化処理を行った後、次のワークに対してラミネート処理及び平坦化処理を行うこととなり、ワークの積層成形にかなり長いタクトタイムを要することとなり、生産性が低下してしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、積層品である配線基板を効率良く生産することが可能な配線基板の製造方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る配線基板の製造方法は、下記（１）から（３）を特徴としている。
（１） 導電層を有する絶縁層を金属板に重ねたワークを２枚のフィルム間に挟んで第１ステージ及び第２ステージへ順に搬送し、前記第１ステージで前記ワークを真空下で加熱・加圧して前記金属板に前記絶縁層を一体化させるラミネート処理を行い、前記第２ステージでラミネート処理を施した前記ワークを加熱・加圧して前記絶縁層の表面を平坦化させる平坦化処理を行う配線基板の製造方法であって、
前記第１ステージ及び前記第２ステージのタクトタイムを整合させ、前記第２ステージでの処理と並行して前記第１ステージでの次のワークの処理を実行させること。
（２） 上記（１）の配線基板の製造方法において、ラミネート処理または平坦化処理の処理時間が短い方の処理に待機時間を設けることにより、前記第１ステージ及び前記第２ステージのタクトタイムを整合させること。
（３） 上記（２）の配線基板の製造方法において、前記待機時間を、前記ラミネート処理における前記ワークに対する加熱・加圧前に設けること。

上記（１）の構成の配線基板では、ラミネート処理を行う第１ステージ及び平坦化処理を行う第２ステージのタクトタイムを整合させるので、第２ステージでの処理と並行して第１ステージでの次のワークの処理を並行して実行させることができる。これにより、ラミネート処理及び平坦化処理が順に行われた高品質な配線基板を極めて高い生産性で製造することができる。例えば、タクトタイムが異なることから一つのワークに対してラミネート処理及び平坦化処理を行った後に次のワークに対してラミネート処理及び平坦化処理を行わなければならない場合と比較して、生産性を約２倍に向上させることができる。
上記（２）の構成の配線基板では、ラミネート処理または平坦化処理の処理時間が短い方の処理に待機時間を設けることにより、極めて容易に第１ステージ及び第２ステージのタクトタイムを整合させ、第１ステージと第２ステージとでワークに対する処理を並行させることができる。
上記（３）の構成の配線基板では、絶縁層を構成する熱硬化性樹脂等の粘性特性から、平坦化処理よりも処理時間が短くなる傾向があるラミネート処理におけるワークに対する加熱・加圧前に待機時間を設けることにより、ラミネート処理によるラミネート成形を良好に行いつつ第１ステージ及び第２ステージのタクトタイムを整合させることができる。

本発明によれば、積層品である配線基板を効率良く生産することが可能な配線基板の製造方法を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

実施形態に係る配線基板の製造方法によって製造された配線基板の斜視図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 ラミネート成形を行うラミネート成形装置の概略側面図である。 ラミネート成形装置の第１ステージの構造を説明する概略側面図である。 第１ステージでのラミネート処理を説明する第１ステージの概略側面図である。 第１ステージでのワークの温度変化を示すグラフ図である。 第１ステージでの待機時間を設けた場合のワークの温度変化を示すグラフ図である。

以下、本発明に係る実施形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は実施形態に係る配線基板の製造方法によって製造された配線基板の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

図１及び図２に示したように、本実施形態の配線基板の製造方法によって製造される配線基板１１は、厚さ方向の中央に、銅または銅合金などから形成された板状の金属コア（金属板）２２を有し、この金属コア２２の表裏面に、熱硬化性及び絶縁性を有する合成樹脂などからなる絶縁層２３が積層されている。

それぞれの絶縁層２３の表面には、導体パターンを形成する銅箔（導電層）２４が形成されており、導電層２４の外面は、電気・電子部品が実装される実装面２１ａとされている。また、各絶縁層２３の回路パターンを形成する銅箔２４は、内周側がメッキ処理されたスルーホール２５によって導通されて電気回路が形成されている。また、回路パターンを形成する銅箔２４は、スルーホール２５によって金属コア２２にも導通され、よって、この金属コア２２を含めて電気回路が形成されている。

このように、この配線基板１１は、金属コア２２が設けられて放熱性及び均熱性に優れた金属コア基板である。しかも、この配線基板１１は、金属コア２２の表裏面に、絶縁層２３がそれぞれ積層されて金属コア２２を含めて３層構造とされた多層基板である。そして、この多層基板からなる配線基板１１は、その表裏面の実装面２１ａに各種の電気・電子部品が実装される。この金属コア基板である配線基板１１において生じた電気・電子部品等の熱は、金属コア２２によって円滑に均熱されて外部に放熱される。

次に、上記構造の配線基板１１を製造する本実施形態に係る配線基板の製造方法について説明する。

図３に示すものは、ラミネート成形を行うラミネート成形装置である。

図３に示したように、ラミネート成形装置は、搬送用ＰＥＴ上フィルム巻出しロール５１から巻き出された搬送用ＰＥＴ上フィルム（フィルム）５０を搬送用ＰＥＴ上フィルム巻取りロール５２で巻取る上部搬送系と、搬送用ＰＥＴ下フィルム巻出しロール６１から巻出された搬送用ＰＥＴ下フィルム（フィルム）６０を搬送用ＰＥＴ下フィルム巻取りロール６２で巻取る下部搬送系と、上部搬送系と下部搬送系の間に挟まれて搬送される金属コア２２と銅箔（導電層）２４を表面側に配した絶縁層２３とからなるワークＷを最初に加熱・加圧して積層させるラミネート処理を行う第１ステージ７０と、ワークＷの表裏面を加熱・加圧して表裏面を平坦化させる平坦化処理を行う第２ステージ８０とから構成されている。

図４に示すように、第１ステージ７０は、真空チャンバ７１を有している。この真空チャンバ７１内は、上方側に上部熱盤７２を備え、下方側に下部熱盤７３を備えている。また、下部熱盤７３の上面側に、ゴム等から形成された緩衝盤７４が設けられ、該緩衝盤７４は上部熱盤７２に対して近接離間可能とされている。そして、この第１ステージ７０では、ワークＷに対して真空下で加熱及び加圧して金属コア２２に絶縁層２３をラミネートするラミネート処理が施される。

具体的には、上部熱盤７２と緩衝盤７４との間に、搬送用ＰＥＴ上フィルム５０と搬送用ＰＥＴ下フィルム６０に挟まれてワークＷが搬送されると、真空チャンバ７１を密閉して吸引口７１ａから真空引きすることにより、真空チャンバ７１の内部を減圧する。この状態において、図５に示すように、上部熱盤７２に対して緩衝盤７４を近接させることによりワークＷを圧締して金属コア２２と絶縁層２３とを加熱及び加圧して一体化させる。これにより、金属コア２２の表裏面を覆うように、絶縁層２３及び導電層２４が一体化されて密着され、ワークＷは、金属コア２２の表裏面に、導電層２４を有する絶縁層２３がそれぞれ一体化されて積層された３層構造の配線基板１１とされる。

そして、第１ステージ７０でラミネート処理されたワークＷは、第１ステージ７０から搬出されて第２ステージ８０へ搬入される。

ここで、絶縁層２３のプリプレグとしては、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたものが用いられる。そして、このプリプレグからなる絶縁層２３は、ラミネート処理において、その熱硬化性樹脂が加熱されて溶融されることにより、金属コア２２のスルーホールを通す孔部へボイドや隙間なく入り込むとともに、金属コア２２の表裏面に密着する。なお、金属コア２２の表裏面は、予めサンドブラストや薬剤によって粗面化されており、これにより、この金属コア２２の表裏面への樹脂の密着力が高められる。また、それぞれの絶縁層２３に設けられた銅箔２４としては、予めエッチング処理によって回路パターンが形成されたものが用いられる。

第２ステージ８０では、真空中で加熱及び加圧されたことで回路パターンを形成する銅箔２４によって表裏面に凹凸が生じたワークＷに対して、加熱及び加圧してワークＷの表裏面を平滑化する平滑化処理が施される。

具体的には、第２ステージ８０を構成する平坦化プレスによって所定の温度でワークＷを加圧し、ワークＷの表裏面を平坦に成形する。平坦化プレスは、固定的に配設される上盤と、上盤に対向して可動的に配設されるゴムのダイヤフラムからなる下盤と、下盤を上下移動させるとともに、上盤と協働して圧締させる駆動手段とからなり、ワークＷは、加熱手段によって加熱されつつ駆動手段によって下盤が移動されて圧締されて表裏面の平坦化の２次加工が行われる。

第２ステージ８０で表裏面が平坦化されたワークＷは、搬送用ＰＥＴ上フィルム５０と搬送用ＰＥＴ下フィルム６０の間に挟まれたまま第２ステージから搬出される。

搬送に使われたＰＥＴフィルムは、下流でそれぞれ搬送用ＰＥＴ上フィルム巻取りロール５２と搬送用ＰＥＴ下フィルム巻取りロール６２に巻き取られ、その際に、ワークＷは外部に送り出される。

その後、所定の箇所に、ドリル等によってスルーホール２５を形成して内周側をメッキすることにより、銅箔２４及び金属コア２２を必要に応じて導通させて電気回路を形成させる。

ところで、絶縁層２３のプリプレグを構成する樹脂として用いられるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂は、加熱することにより、例えば、約１３０℃で軟化してゲル状となって最も粘性が下がり、その後は硬化して元の形状に戻らなくなる特性を有する。このため、第１ステージ７０でのラミネート処理は、次工程の平坦化処理で円滑に平坦化させるために、樹脂が完全に硬化する前に終了させる必要がある。

ここで、図６に示すものは、第１ステージ７０でのワークＷの温度変化の一例を示すものである。

図６に示したように、第１ステージ７０内に搬送されたワークＷは、加圧動作の開始によって真空引きが開始されてから実際に上部熱盤７２及び下部熱盤７３によって加圧が開始されるまでの約３０秒の間に、上部熱盤７２及び下部熱盤７３によって加熱されて温度が緩やかに上昇する。そして、約３０秒後に約８０℃程度となった時点で、ワークＷが約０．５ＭＰａ程度で加圧され、これにより、ワークＷは、約１７０℃に急激に加熱される。

このような第１ステージ７０において、樹脂が完全に硬化する前に終了させるには、加圧開始から約９０秒後に第１ステージ７０から取り出すのが望ましい。つまり、ワークＷは、第１ステージ７０へ搬送された時点から、緩衝盤７４を可動させて加圧を開始させるまでの３０秒及び加圧時間９０秒を合計した約１２０秒のラミネート処理時間ＴＡ後に取り出すのが望ましい。

これに対して、第２ステージ８０では、約２．２ＭＰａで約１７０秒の平坦化処理時間ＴＢだけ加圧して約１９０℃に加熱することにより、ワークＷの表面が良好に平滑化される。

このように、第１ステージ７０のタクトタイムＴＴ１が約１２０秒のラミネート処理時間であるのに対し、第２ステージ８０のタクトタイムＴＴ２は約１７０秒の平坦化処理時間であり、第１ステージ７０と第２ステージ８０との間には、５０秒のタイムラグがある。

本発明においては、第１ステージ７０へワークＷが搬送された時点からタイムラグに相当する待機時間ＴＷの経過後、加圧処理を実行させるものである。

図７は、本実施形態における待機時間ＴＷを設けた場合の第１ステージ７０におけるワークＷの温度変化を示す図である。

図７に示したように、第１ステージ７０では、ワークＷが搬送されてから約５０秒の待機時間ＴＷの間、真空引き及び加圧を開始せずに待機する。この待機時間ＴＷの間、ワークＷは上部熱盤７２と下部熱盤７３とによって加熱されて約８０℃程度に加熱される。このように、待機時間ＴＷでは、真空引き及び加圧を行わない状態を維持することによって、上部熱盤７２と下部熱盤７３による加熱を極力遅らせ、樹脂の溶融を抑えることができる。

そして、この待機時間ＴＷの経過後、真空引きが開始されて加圧動作が開始され約３０秒後に実際に加圧される。この加圧動作の開始から加圧開始までの約３０秒間において、ワークＷは約１２０℃に加熱される。

その後、ワークＷは、約０．５ＭＰａ程度で加圧され、これにより、ワークＷは、約１７０℃に急激に加熱され、加圧開始から樹脂が完全に硬化する前である約９０秒後に加圧が終了されて第１ステージ７０から取り出される。

したがって、本実施形態での第１ステージ７０におけるワークＷへのラミネート処理のタクトタイムＴＴ１は、約５０秒の待機時間ＴＷ及び約１２０秒のラミネート処理時間ＴＡを合計した約１７０秒となる。これにより、本実施形態では、第１ステージ７０でのタクトタイムＴＴ１が、第２ステージ８０でのタクトタイムＴＴ２と整合されている。

このように、第１ステージ７０のタクトタイムＴＴ１をラミネート処理時間ＴＡに待機時間ＴＷを設けた時間とすることにより、第２ステージ８０のタクトタイムＴＴ２と整合させると、第１ステージ７０と第２ステージ８０とを連続可動させることが可能となる。

具体的には、第１ステージ７０でラミネート処理が終了したワークＷを第２ステージ８０へ搬送させた際に、第１ステージ７０へ次のワークＷを搬送させる。そして、第１ステージ７０及び第２ステージ８０において、それぞれのワークＷに対して処理を行わせる。すると、第１ステージ７０及び第２ステージ８０は、それぞれのタクトタイムＴＴ１，ＴＴ２が約１７０秒と同一にされているので、第１ステージ７０及び第２ステージ８０におけるワークＷに対する各処理が同時に終了する。

これらの第１ステージ７０及び第２ステージ８０での処理の終了後、ワークＷをそれぞれ搬送させることにより、第２ステージ８０での処理後のワークＷを外部に取り出し、第１ステージ７０での処理後のワークＷを第２ステージ８０へ搬送させ、さらに、第１ステージ７０へ次に処理するワークＷを搬送させる。

このように、上記実施形態に係る配線基板の製造方法によれば、第１ステージ７０におけるラミネート処理のタクトタイムＴＴ１と第２ステージ８０における平坦化処理のタクトタイムＴＴ２とを整合させるので、第１ステージ７０と第２ステージ８０とでワークＷに対する処理を並行して行うことができる。これにより、ラミネート処理及び平坦化処理が順に行われた高品質な配線基板１１を極めて高い生産性で製造することができる。例えば、タクトタイムが異なることから一つのワークＷに対してラミネート処理及び平坦化処理を行った後に次のワークＷに対してラミネート処理及び平坦化処理を行わなければならない場合と比較して、生産性を約２倍に向上させることができる。

つまり、ラミネート処理または平坦化処理の処理時間が短いラミネート処理に待機時間ＴＷを設けることにより、極めて容易に第１ステージ及び第２ステージのタクトタイムを整合させ、第１ステージ７０と第２ステージ８０とでワークＷに対する処理を並行させることができる。

特に、絶縁層２３を構成する熱硬化性樹脂等の粘性特性から、ラミネート処理におけるワークＷに対する加熱・加圧前に待機時間ＴＷを設けることにより、ラミネート処理によるラミネート成形を良好に行いつつ第１ステージ及び第２ステージのタクトタイムを整合させることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１１：配線基板
２２：金属コア（金属板）
２３：絶縁層
２４：銅箔（導電層）
５０：搬送用ＰＥＴ上フィルム（フィルム）
６０：搬送用ＰＥＴ下フィルム（フィルム）
７０：第１ステージ
８０：第２ステージ
ＴＴ１，ＴＴ２：タクトタイム
ＴＷ：待機時間
Ｗ：ワーク

Claims (3)

1. 導電層を有する絶縁層を金属板に重ねたワークを２枚のフィルム間に挟んで第１ステージ及び第２ステージへ順に搬送し、前記第１ステージで前記ワークを真空下で加熱・加圧して前記金属板に前記絶縁層を一体化させるラミネート処理を行い、前記第２ステージでラミネート処理を施した前記ワークを加熱・加圧して前記絶縁層の表面を平坦化させる平坦化処理を行う配線基板の製造方法であって、
   前記第１ステージ及び前記第２ステージのタクトタイムを整合させ、前記第２ステージでの処理と並行して前記第１ステージでの次のワークの処理を実行させることを特徴とする配線基板の製造方法。
2. ラミネート処理または平坦化処理の処理時間が短い方の処理に待機時間を設けることにより、前記第１ステージ及び前記第２ステージのタクトタイムを整合させることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記待機時間を、前記ラミネート処理における前記ワークに対する加熱・加圧前に設けることを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。

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