JP2016207813A

JP2016207813A - 加熱接着装置

Info

Publication number: JP2016207813A
Application number: JP2015087011A
Authority: JP
Inventors: 小川　貴志; Takashi Ogawa; 貴志小川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2016-12-08

Abstract

【課題】プリプレグに複数のスルーホールが形成されている場合でも、位置ずれを起こすことなくプリプレグと基板との接着が可能な加熱接着装置を提供すること。【解決手段】実施の形態に係る加熱接着装置は、プリプレグと基板とが積層された積層基板を加熱して前記プリプレグの一部を溶融させ、前記プリプレグと前記基板とを接着する加熱接着装置であって、前記プリプレグは、内周面にそれぞれ金属導体が形成された複数のスルーホールを有し、前記加熱接着装置は、磁束方向が、前記複数のスルーホール内の前記金属導体とそれぞれ平行となるように配置された複数のコイルと、複数の前記コイルの一部に交流電流を供給して一部の前記スルーホール内の前記金属導体を加熱した後、前記交流電流を供給するコイルを変更する制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は加熱接着装置に関し、特に多層プリント配線板の製造に用いられる加熱接着装置に関する。

電子機器の小型化、薄型化及び高機能化に伴い、プリント配線板に実装される電子部品の高密度化、プリント配線板の高機能化の要求が強くなっている。この要求を満たすため、チップコンデンサやチップ抵抗等の電子部品を内部に埋め込んだ部品内蔵多層プリント配線板が開発されている。

部品内臓多層プリント配線板では、部品を内蔵する層間材料としてプリプレグが用いられる。内蔵する電子部品の損傷を防ぐために、電子部品が配置される部分に貫通孔が形成されたプリプレグが用いられる。このような多層プリント配線板の製造方法が、例えば、特許文献１〜３に示されている。

特許文献１には、複数枚のプリプレグと内層コア材を交互に積層させ、各積層部材間の界面を接合させて、多層プリント板の製造に使用される一次積層体を製造する方法が開示されている。この製造方法では、積層部材間の接合に際し、各積層部材に穿設された挿入孔にハトメを挿入し、ハトメを誘導加熱することにより、挿入孔周辺のプリプレグを溶融させてハトメ接合部を熱溶着させている。

特許文献２には、積層した絶縁シート間に回路導体を接着固定して配線板を形成する方法が記載されている。回路導体を有する底導体配置シート、中間導体配置シート、及び、熱溶融性接着材層を有する部品接続側シートを重ねあわせて高周波誘導加熱を施すことにより、熱溶融性接着材層を溶融させて配線板が形成される。

特許文献３には、電子回路の周辺部に加熱用の金属箔が設けられたコア材とプリプレグとを交互に重ねあわせ、金属箔を誘導加熱することによって多層プリント板の一次積層体を溶着することが記載されている。

特開２００２−３２９９６８号公報特開平９−１６３５１６号公報特開２０１０−１１４２７０号公報

特許文献３に記載の溶着装置では、加熱用の金属箔を電子回路の周辺に別途形成する必要があり、基板面積を不必要に大きくしなければいけないという問題がある。また、特許文献３では、基板に形成した加熱用の金属箔の周囲のみしか加熱されない。

多層プリント配線板の製造に使用されるプリプレグには、配置される複数の部品に対応して、プリプレグの全面にわたって複数のスルーホール（貫通孔）が形成されている場合がある。スルーホール内には、上下に配置される基板の配線パターンと接続される金属導体が形成される。

このような場合に、基板とプリプレグとを接着するために一度にすべてのスルーホール内の金属導体を誘導加熱すると、大量のプリプレグが溶融して流出し、プリプレグが基板に対して位置ずれを起こすことがある。

本発明は、上記のような問題点を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、プリプレグの全面にわたって複数のスルーホールが形成されている場合でも、位置ずれを起こすことなくプリプレグと基板との接着が可能な加熱接着装置を提供することである。

実施の形態に係る加熱接着装置は、プリプレグと基板とが積層された積層基板を加熱して前記プリプレグの一部を溶融させ、前記プリプレグと前記基板とを接着する加熱接着装置であって、前記プリプレグは、内周面にそれぞれ金属導体が形成された複数のスルーホールを有し、前記加熱接着装置は、磁束方向が、前記複数のスルーホール内の前記金属導体とそれぞれ平行となるように配置された複数のコイルと、複数の前記コイルの一部に交流電流を供給して一部の前記スルーホール内の前記金属導体を加熱した後、前記交流電流を供給するコイルを変更する制御部とを備える。

実施の形態によれば、プリプレグに複数のスルーホールが形成されている場合でも、位置ずれを起こすことなくプリプレグと基板との接着が可能な加熱接着装置を提供することが可能となる。

多層プリント配線板の製造に用いられる積層基板の構成の一例を示す図である。積層基板の製造工程の一部を示す図である。実施の形態１に係る加熱接着装置を用いた場合の製造工程を説明する図である。実施の形態１に係る加熱接着装置を用いた場合の製造工程を説明する図である。実施の形態１に係る加熱接着装置を用いた場合の製造工程を説明する図である。実施の形態１に係る加熱接着装置を用いた場合の製造工程の他の例を説明する図である。実施の形態２に係る加熱接着装置を用いた場合の製造工程を説明する図である。

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する構成要素には同じ符号を付している。なお、各図における寸法関係は実際の寸法関係を反映するものではない。

まず、図１を参照して、多層プリント配線板の製造に用いられる積層基板１の構成について説明する。図１は多層プリント配線板の構成の一例を示す図である。図１に示すように、積層基板１は、基板１０、プリプレグ２０、電子部品３０を有する。

積層基板１は、複数の基板１０がプリプレグ２０を介して積層された構造を有している。ここでは、第１基板１０ａ、第２基板１０ｂ、第３基板１０ｃの３枚の基板が積層された例を示している。

第１基板１０ａと第２基板１０ｂとの間には、第１プリプレグ２０ａが配置されている。また、第２基板１０ｂと第３基板１０ｃとの間には、第２プリプレグ２０ｂが配置されている。プリプレグ２０としては、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたものを用いることができる。

第１基板１０ａには、電子部品３０が実装されている。電子部品３０としては、チップ抵抗やチップコンデンサ等の受動素子、ＩＣ等の能動素子があげられる。第１基板１０ａ上には、電子部品３０を覆うように第１プリプレグ２０ａが配置される。

内蔵する電子部品３０の損傷を防ぐために、プリプレグ２０ａには、電子部品３０が配置される部分を貫通するスルーホール２１が形成されている。電子部品３０は、第１プリプレグ２０ａのスルーホール２１内に配置される。

第１プリプレグ２０ａの上層には、第２基板１０ｂが配置される。また、第２基板１０ｂの上層には、第２プリプレグ２０ｂを介して第３基板１０ｃが配置される。積層基板１を用いて製造される多層プリント配線板は、部品内臓プリント配線板である。なお、各基板１０ａ〜１０ｃ上には、配線パターン１１が形成される。各基板１０ａ〜１０ｃ上の配線パターン１１は、スルーホール１２内の導通部によって電気的に接続される。

このような積層基板１の製造方法について、図２を参照して説明する。図２は、積層基板１の製造工程の一部を示す図である。図２に示すように、プリプレグ２０には、スルーホール２１が形成されている。スルーホール２１の内周面には、金属導体２２が形成されている。金属導体としては、例えば、銅やアルミニウム等が用いられる。

図２に示す例では、プリプレグ２０のスルーホール２１を基板１０の配線パターン１１上に配置して接着する。スルーホール２１内には、配線パターン１１と上層の他の基板１０上の配線パターンと接続するための導電ペースト４０が充填される。導電ペースト４０としては、例えば、はんだが用いられる。溶融したはんだは、スルーホール２１内の金属導体２２に沿って濡れ広がる。

基板１０とプリプレグ２０とを接着する際、スルーホール２１を変形させずに、プリプレグ２０の全面を基板１０に接着させる必要がある。以下、このような積層基板１において、プリプレグ２０と基板１０とを接着する加熱接着装置について説明する。

実施の形態１
図３〜５は、実施の形態１に係る加熱接着装置を用いた場合の積層基板１の製造工程を説明する図である。なお、多層プリント配線板の他の製造工程については従来の製造工程を適宜適用することができる。図３〜５においては、スルーホール２１内の金属導体２２の図示を省略している。

図３は、積層基板１の製造工程のうち、スルーホール２１が形成されたプリプレグ２０と基板１０との位置決め工程を示している。なお、図３においては、電子部品３０の図示を省略している。

図３に示すように、プリプレグ２０には、全面にわたって複数のスルーホール２１が形成されている。図３において、矩形状のスルーホール２１は、下層の基板１０上に実装される電子部品３０に対応して形成されている。電子部品３０は、矩形状のスルーホール２１内に配置される。プリプレグ２０は、スルーホール２１内に電子部品３０上が配置されるように、基板１０との位置決めがなされる。円形状のスルーホール２１は、下層の基板１０上の配線パターン１１との接続のために設けられる。

図４は、位置決めしたプリプレグ２０を基板１０上に重ね合わせて積層し、仮固定を行う工程を示している。例えば、図４に示すように、矩形状のプリプレグ２０の対向する角部に設けられた２つのスルーホール２１ａをはんだごてを用いて加熱してプリプレグ２０を溶融させ、プリプレグ２０と基板１０とを仮固定することができる。

図５は、加熱接着装置５０を用いて基板１０とプリプレグ２０とが積層された積層基板を加熱して、プリプレグ２０の一部を溶融させ、基板１０とプリプレグ２０とを接着する加熱接着工程を示している。加熱接着装置５０は、コイル５１、制御部５２を備えている。

図５に示すように、複数のコイル５１は、導線が螺旋状に巻回された形状を有している。なお、コイル５１として、渦巻き状に巻回されたコイルや、四角形に巻回されたコイルを用いることも可能である。ここでは、複数のコイル５１は、正方格子状に配列されている。

なお、コイル５１は、長方格子状、斜方格子状等、他の二次元周期構造状に配列されていてもよい。なお、ここでは図示してないが、加熱接着装置５０は、複数のコイル５１が格子状に固定された固定機構を備える。固定機構により固定された複数のコイル５１は、所定の距離を介してプリプレグ２０上に配置される。

各コイル５１には、図示しない交流電源から交流電流が供給され、交番磁界が発生する。これにより、金属導体２２には、コイル５１に発生した交番磁界により、金属導体２２に誘導起電力が生じ、金属導体２２に渦電流が流れる。これにより、金属導体２２自体が発熱し、金属導体２２の周囲のプリプレグ２０の一部が溶融する。

溶融したプリプレグ２０が冷却されると完全に硬化し、基板１０とプリプレグ２０とが接着される。なお、加熱接着装置５０は、コイル５１とプリプレグ２０との間隔を所定の距離で維持する機構や、プリプレグ２０を基板１０に対して押し付ける機構を有している。

制御部５２は、各コイル５１への通電を個別に制御する。制御部５２は、複数のコイル５１の一部に交流電流を供給して一部のスルーホール２１内の金属導体２２を加熱した後、交流電流を供給するコイル５１を変更する。すなわち、制御部５２は、タイミングをずらして各コイル５１に通電を行う。

例えば、まず、発生する交番磁界の磁束方向が第１スルーホール２１内の第１金属導体２２と平行となる第１コイル５１が通電される。そして、誘導加熱された第１金属導体２２により、当該第１金属導体２２の周囲のプリプレグが溶融した後、発生する磁束方向が、第１スルーホール２１と異なる第２スルーホール２１内の第２金属導体２２と平行となる第２コイル５１が通電される。つまり、複数のコイル５１は、プリプレグ２０上のスルーホール２１の位置に合わせて通電が制御される。

これにより、プリプレグ２０に形成された複数のスルーホール２１中の金属導体２２の加熱に時間差を設けることができる。このように、コイル５１の通電を個別に制御することで、通電されたコイル５１近傍の金属導体２２のみを誘導加熱することができ、プリプレグ２０中の樹脂の必要以上の流動を抑制することが可能となる。

このため、一度にすべてのスルーホール内の金属導体を誘導加熱する場合と異なり、大量のプリプレグが溶融して流出することなく、基板１０とプリプレグ２０とが接着されている部位を確保しつつ、基板１０とプリプレグ２０とをスルーホール２１が形成された全面にわたって接着することができる。これにより、プリプレグの全面にわたって複数のスルーホールが形成されている場合でも、位置ずれを起こすことなくプリプレグと基板との接着が可能となる。これにより、高精度に位置合わせされた積層基板１を得ることが可能となる。

また、コイル５１から与えられる磁界の強さを複数のスルーホール２１内の金属導体２２ごとに個別に制御することも可能である。これにより、各金属導体２２の発熱温度に差を与えることができる。これにより、プリプレグ２０の全面が溶融している状態を作らずに、位置ずれを抑制し、基板１０にプリプレグ２０を高精度な位置合わせして貼り付けることが可能となる。

上述したように、実施の形態１に係る加熱接着装置５０では、非接触で金属導体２２を加熱することができる。このため、図６に示すように、複数の基板１０と複数のプリプレグ２０を交互に積層した積層基板における複数の界面を同時に接着することが可能である。図６に示す例では、３枚の基板１０ａ〜１０ｃと、３枚のプリプレグ２０ａ〜２０ｃが交互に積層された例を示している。なお、積層する基板１０、プリプレグ２０の枚数は例示であり、これに限定されるものではない。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る加熱接着装置を用いた場合の製造工程を説明する図である。図７は、加熱接着装置５０ａを用いてプリプレグ２０を加熱して基板１０と接着する加熱接着工程を示している。この工程は、実施の形態１の図５に示す加熱接着工程に対応する。基板１０とプリプレグ２０とは、図４に示すように仮固定されている。

実施の形態２では、図７に示すように、基板１０とプリプレグ２０を仮固定した積層基板の上側、下側にそれぞれコイル５１ａ、５１ｂが配置されている。このように、コイルの配置は積層基板の片面側に限らず、両側に配置されていてもよい。これにより、より効率よく金属導体２２を加熱することができ、短時間で、基板１０とプリプレグ２０を接着することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１積層基板
１０基板
１０ａ第１基板
１０ｂ第２基板
１０ｃ第３基板
１１配線パターン
１２スルーホール
２０プリプレグ
２０ａ第１プリプレグ
２０ｂ第２プリプレグ
２１スルーホール
２１ａスルーホール
２２金属導体
３０電子部品
４０導電ペースト
５０加熱接着装置
５０ａ加熱接着装置
５１コイル
５１ａコイル
５１ｂコイル
５２制御部

Claims

プリプレグと基板とが積層された積層基板を加熱して前記プリプレグの一部を溶融させ、前記プリプレグと前記基板とを接着する加熱接着装置であって、
前記プリプレグは、内周面にそれぞれ金属導体が形成された複数のスルーホールを有し、
前記加熱接着装置は、
磁束方向が、前記複数のスルーホール内の前記金属導体とそれぞれ平行となるように配置された複数のコイルと、
複数の前記コイルの一部に交流電流を供給して一部の前記スルーホール内の前記金属導体を加熱した後、前記交流電流を供給するコイルを変更する制御部と、
を備える。