JP2019079856A - 多層基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板間に位置する接着シートを短時間で溶融させるための技術を提供する。【解決手段】この製造方法は、複数の基板を用意する工程と、接着シートを介して複数の基板を積み重ねる位置決め工程と、積み重ねられた複数の基板をヒータによって部分的に加熱し、接着シートを部分的に溶融させることによって、複数の基板を互いに接着する第１接着工程とを備える。複数の基板の各々には、貫通孔と、その貫通孔の内周面を覆う金属膜が設けられており、第１接着工程では、ヒータによって金属膜を加熱し、ヒータから金属膜を介して接着シートへ熱を伝達させる。【選択図】図５

Description

本明細書が開示する技術は、多層基板の製造方法に関する。

特許文献１に、多層基板の製造方法が開示されている。この製造方法は、複数の基板を用意する工程と、接着シートを介して複数の基板を積み重ねる工程と、積み重ねられた複数の基板をヒータによって加熱し、接着シートを溶融させることによって、複数の基板を互いに接着する工程とを備える。複数の基板の各々には、貫通孔が設けられており、溶融した接着シートが貫通孔内へ流動することによって、複数の基板が互いに接着される。

特開２０１０−１２３９０１号公報

上記した製造方法では、基板の貫通孔を含む範囲を加熱することによって、基板間に位置する接着シートを溶融させている。この場合、基板間に位置する接着シートには、基板を介して熱が伝えられるが、樹脂材料等で構成された基板では、比較的に熱が伝わり難い。そのため、接着シートを十分に溶融させるためには、ヒータによる加熱時間を比較的に長く設定する必要があり、その結果、基板に加えられた熱が広範囲に伝達され、接着シートが必要以上の広範囲に亘って溶融されてしまう。この点を鑑み、本明細書は、基板間に位置する接着シートを短時間で溶融させるための技術を提供する。

本明細書で開示する技術は、多層基板の製造方法に具現化することができる。この製造方法は、複数の基板を用意する工程と、接着シートを介して複数の基板を積み重ねる位置決め工程と、積み重ねられた複数の基板をヒータによって部分的に加熱し、接着シートを部分的に溶融させることによって、複数の基板を互いに接着する第１接着工程とを備える。複数の基板の各々には、貫通孔と、その貫通孔の内周面を覆う金属膜が設けられており、第１接着工程では、ヒータによって金属膜を加熱し、ヒータから金属膜を介して接着シートへ熱を伝達させる。

上記した製造方法では、複数の基板の各々に、貫通孔と、その貫通孔の内周面を覆う金属膜が設けられている。従って、ヒータによって金属膜を加熱することにより、金属膜を介して、基板間に位置する接着シートを加熱することができる。金属膜の熱伝導率は、基板の熱伝導率よりも高いので、基板間に位置する接着シートを短時間で局所的に加熱することができる。接着シートを短時間で溶融させることができるので、ヒータによる加熱時間を短くすることができ、例えば接着シートを必要以上に溶融させることを避けることができる。

実施例の多層基板１０を示す平面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 基板１２を示す平面図である。 多層基板１０の製造方法を説明する図であって、接着シート１４を介して複数の基板１２を積み重ねる位置決め工程を示す（第１工程）。 多層基板１０の製造方法を説明する図であって、基板１２の貫通孔１６を含む範囲をヒータ２６で加熱し、接着シート１４を部分的に溶融させる第１接着工程を示す（第２工程）。 図５中のＶＩ部を拡大した図である。 多層基板１０の製造方法を説明する図であって、積層した基板１２を上下から熱盤２８で押圧し、接着シート１４全体を溶融させる第２接着工程を示す（第３工程）。 接着シート１４を構成する材料のフロー量を測定する方法を説明する図である。

本技術の一実施形態では、ヒータが、加熱されたヒータヘッドを有してもよい。この場合、第１接着工程では、基板の貫通孔を含む範囲に、加熱されたヒータヘッドを当接させるとよい。このような構成によると、積み重ねられた複数の基板を加圧しながら、金属膜を介して接着シートを加熱することができる。但し、ヒータの具体的な構成は特に限定されず、他の実施形態として、ヒータは非接触式のもの（例えばレーザを照射するヒータ）であってもよい。

上記した実施形態において、金属膜は、基板の両面において貫通孔の外側まで広がっていてもよい。この場合、第１接着工程では、金属膜がヒータヘッドと接着シートの両者に接触するとよい。このような構成によると、ヒータヘッドから接着シートへの熱伝達が効率的に行われる。

上記した実施形態において、ヒータヘッドには、当接面と、その当接面から突出する突出部が設けられていてもよい。この場合、第１接着工程では、貫通孔を含む範囲にヒータヘッドを当接させたときに、当接面が基板又は金属膜に当接するとともに、突出部が貫通孔内に配置されていてもよい。このような構成によると、金属膜をより効果的に加熱することができ、その結果、接着シートをさらに短時間で溶融させることができる。

本技術の一実施形態では、製造方法が、第１接着工程後に、積み重ねられた複数の基板を一対の熱盤で全体的に押圧し、接着シートを全体的に溶融させることによって、複数の基板を互いに接着する第２接着工程をさらに備えてもよい。このような構成によると、第１接着工程では複数の基板を互いに固定する一次的な接着を行い、その後に第２接着工程において複数の基板を強固に接着して多層基板とすることができる。

本技術の一実施形態の製造方法では、基板と接着シートとのそれぞれには、位置決め孔がさらに設けられていてもよい。この場合、位置決め工程では、位置決めピンを位置決め孔に挿通しながら、基板と接着シートとを交互に積み重ねるとよく、第１接着工程は、複数の基板及び接着シートが位置決めピンによって支持された状態で実施されてもよい。これにより、各基板の位置決めを高精度に行うことができる。

本技術の一実施形態の製造方法では、複数の基板のなかの少なくとも二つの間で、貫通孔の数と配置との少なくとも一方が異なっていてもよい。これにより、各基板に自由に貫通孔を設けることができ、配線設計の制約を低減することができる。

図面を参照して、実施例の多層基板１０について説明する。図１、２に示すように多層基板１０は、複数の基板１２を備えている。各々の基板１２には、複数のランドやパッドを含む様々な配線パターン（一部図示省略）がプリントされている。複数の基板１２は、接着シート１４を介して積み重ねられている。一例として、図２では３枚の基板１２が積み重ねられているが、多層基板１０を構成する基板１２の重ね枚数は、特に限定されない。また複数の基板１２の各々には、貫通孔１６が多数設けられている。多層基板１０では、基板１２の一方の面に設けられた配線パターンが、これらの貫通孔１６を介して他方の面に設けられた配線パターンに接続される。

図１、図２に示すように、基板１２は、板形状を有しており、絶縁性を有する材料で構成されている。一例ではあるが、本実施例における基板１２は、ガラスエポキシといった樹脂材料で構成されている。その厚み寸法は特に限定はされないが、例えば０．４から１．６ミリメートル程度の厚み寸法であればよい。基板１２に作り込まれる配線パターンのプリントは両面に設けられていてもよいし、片面にのみ設けられていてもよい。

接着シート１４は、樹脂シートやプリプレグとも称される。接着シート１４を構成する材料は特に限定されず、絶縁性を有するとともに、熱が加えられることで隣接する基板１２同士を接着する材料であればよい。一例ではあるが、本実施例における接着シート１４は、ガラスエポキシといった樹脂材料で構成されている。接着シート１４の厚み寸法は特に限定はされないが、例えば１枚当たり５０から２５０マイクロメートル程度でよく、１枚で使用してもよいし、複数枚重ねて使用してもよい。

貫通孔１６には、貫通孔１６の内周面を覆う金属膜１８が設けられている。本実施例では、貫通孔１６の形状は穴状に形成されているが、特に限定されるものではなく、基板１２の側面に沿って溝状に形成されていてもよい。金属膜１８を構成する材料は、樹脂材料よりも熱伝導度の高い材料であればよく、例えば、銅といった金属材料があげられる。一例ではあるが、樹脂の熱伝導率は０．４（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、銅の熱伝導率は３９６（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。金属膜１８の厚み寸法は、例えば２０から３０マイクロメートル程度でよい。金属膜１８を含む貫通孔１６の径寸法は、例えば１．０ミリメートル程度でよい。また金属膜１８は、貫通孔１６の内周面を覆っているだけでなく、基板１２の両面において貫通孔１６の外側まで広がっていてもよく、それによって例えばランド部１８ａを形成していてもよい。

図３〜７を参照して、実施例の多層基板１０の製造方法について説明する。先ず、複数の基板１２と複数の接着シート１４を用意する。この段階では、図３に示すように、基板１２の両端部分にマージン部分１２ｘが設けられている。マージン部分１２ｘは、後述する第３工程の後に、切断線Ｘにおいて切除される。マージン部分１２ｘには、位置決め孔２２が設けられている。接着シート１４についても同様であり、そのマージン部分には位置決め孔２４が設けられている（図４参照）。第１工程では、図４に示すように、接着シート１４を介して複数の基板１２を積み重ねる位置決めを行う。この工程では、基板１２と接着シート１４の位置決め孔２２、２４に位置決めピン２０を挿通しながら、基板１２と接着シート１４とを交互に積み重ねる。これにより、各基板の位置決めを高精度に行うことができる。このとき、位置決めピン２０に基板１２及び接着シート１４を支持させた状態で後述する第１接着工程を実施してもよい。

第２工程では、図５、６に示すように、基板１２の貫通孔１６を含む範囲をヒータ２６で加熱し、接着シート１４を部分的に溶融させる第１接着工程を行う。基板１２の貫通孔１６には、その貫通孔１６の内周面を覆う金属膜１８が設けられている。従って、ヒータ２６によって金属膜１８を加熱すると、ヒータ２６からの熱が金属膜１８を通じて接着シート１４へ伝達される。即ち、ヒータ２６は、金属膜１８を介して、基板１２間に位置する接着シート１４を加熱することができる。金属膜１８の熱伝導率は、基板１２の熱伝導率よりも高いので、基板１２間に位置する接着シート１４を短時間で局所的に加熱することができる。このとき、熱伝達は図６中の矢印の方向に進行する。接着シート１４を短時間で溶融させることができるので、ヒータ２６による加熱時間を短くすることができ、例えば接着シート１４を必要以上に溶融させることを避けることができる。

一例ではあるが、本実施例で利用するヒータ２６は、加熱されたヒータヘッド２６ａを有しており、第１接着工程では、基板１２の貫通孔１６を含む範囲に、加熱されたヒータヘッド２６ａを当接させる。このような構成によると、積み重ねられた複数の基板１２を加圧しながら、金属膜１８を介して接着シート１４を加熱することができる。但し、ヒータ２６の具体的な構成は特に限定されず、他の実施形態として、ヒータ２６は非接触式のもの（例えばレーザを照射するヒータ２６）であってもよい。

また、ヒータヘッド２６ａには、当接面Ｓ１と、その当接面Ｓ１から突出する突出部２６ｂが設けられていてもよい。この場合、第１接着工程では、貫通孔１６を含む範囲にヒータヘッド２６ａを当接させたときに、当接面Ｓ１が基板１２又は金属膜１８に当接するとともに、突出部２６ｂが貫通孔１６内に配置されていてもよい。このような構成によると、金属膜１８をより効果的に加熱することができ、その結果、接着シート１４をさらに短時間で溶融させることができる。

上述したように、金属膜１８は、基板１２の両面において貫通孔１６の外側まで広がって、ランド部１８ａを形成していてもよい。この場合、第１接着工程では、金属膜１８が、ヒータヘッド２６ａと接着シート１４の両者に接触するとよい。このような構成によると、ヒータヘッド２６ａから接着シート１４への熱伝達が効率的に行われる。また、本技術を採用することで、基板１２にプリントされているランド等の部品の貫通孔１６をそのまま用いることができる。従って、接着用に特別に貫通孔１６を設ける必要がなく、基板１２の省スペース化を図ることができる。

この第１溶着工程は、一例ではあるが、基板１２の貫通孔１６を含む範囲にヒータヘッド２６ａを押し当て接着することができる。接着条件の一例として、押し付け圧を１０〜２０ニュートン、ヒータ２６温度を３２０℃として、接着シート１４が１４０℃以上になるまで押し当てるとよい。

第３工程では、図７に示したように、第２工程で積層した基板１２を上下一対の熱盤２８でプレスし（図７中の矢印方向）、接着シート１４全体を溶融させることで、基板１２を互いに接着する第２接着工程を行う。各々の熱盤２８は、十分に広いプレス面Ｓ２を有しており、基板１２の全体を均等に加熱しながらプレスすることができる。このような構成によると、第１接着工程では複数の基板１２を互いに固定する一次的な接着を行い、その後に第２接着工程において複数の基板１２を強固に接着して多層基板１０’とすることができる。この第２接着工程は、一例ではあるが、真空下又は減圧下での熱プレスによって行うことができる。この場合、プレス条件の一例として、設定温度を２２０℃とし、０．３ＭＰａの圧力による第１プレスと、３．０ＭＰａの圧力による第２プレスとを含む、二段階のプレス成形を行うとよい。この場合、第１プレスと第２プレスの時間は、特に限定されないが、例えば２．５分とすることができる。

最後に、必ずしも必要な工程ではないが、多層基板１０’の基板１２及び接着シート１４のマージン部分（位置決め孔２２、２４部分を含む図３中の切断線Ｘから端部までの部分）を切除すると、多層基板１０が完成する。以上のような本技術を採用した製造方法では、すでに作製された多層基板に貫通孔１６を形成するのではなく、事前に貫通孔１６が設けられた基板１２を用いて多層基板１０を製造するため、複数の基板１２のなかの少なくとも二つの間で、貫通孔１６の数と配置との少なくとも一方を異ならせることができる。これにより、各基板１２に自由に貫通孔１６を設けることができ、配線設計の制約を低減することができる。

ここで、本実施例における接着条件について説明する。第１接着工程における加熱温度は、接着シート１４が１４０℃以上まで到達していればよく、熱伝達速度を考慮すると、ヒータ２６温度は３００℃以上に設定することが好ましい。本実施例では、接着シート１４に、フロー量が３０パーセント以下となるものが採用されている。ここでいうフロー量とは、流動性を示す指標であって、次の方法によって測定される。即ち、図８に示すように、接着シート１４のサンプル１００を、１７５℃に加熱しながら１．６ＭＰａの圧力でプレスする。このとき、元の形状から周囲へ流動した流動部分１００ａの重量率がフロー量である。

多層基板１０’をプレス成形するときのプレス条件は、様々に変更可能である。前述したように、本実施例で採用したプレス条件は、設定温度を２２０℃とし、０．３ＭＰａの圧力による第１プレスと、３．０ＭＰａの圧力による第２プレスとを含む二段階のプレス成形であって、第１プレスと第２プレスの時間はそれぞれ２．５分である。他のプレス条件としては、設定温度を１９０℃に低下させる一方で、３．０ＭＰａの圧力による第２プレスの時間を７．５分へと延長してもよい。これらのプレス条件は、短時間でのプレス成形を可能とする高速成形用のものであるが、このようなプレス条件であっても多層基板１０’を成形することが可能である。

あるいは、上記した高速成形用のプレス条件ではなく、次のような一連のプレス条件を採用することもできる。このプレス条件では、先ず、０．８ＭＰａの圧力を負荷しつつ、常温から３℃／分の速度で昇温していく。そして、温度が８０℃に到達したところで、その状態を１５分間維持する。次いで、８０℃から２．５℃／分の速度で昇温していき、温度が１１０℃に到達した段階で、圧力を３．０ＭＰａまで昇圧する。最後に、温度が１８０℃に到達したところで、その状態を４５分間維持する。このようなプレス条件によっても、多層基板１０’を成形することが可能である。

以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。

１０、１０’：多層基板
１２：基板
１４：接着シート
１６：貫通孔
１８：金属膜
１８ａ：ランド部
２０：位置決めピン
２２、２４：位置決め孔
２６：ヒータ
２６ａ：ヒータヘッド
２６ｂ：突出部
２８：熱盤
１００：サンプル
１００ａ：流動部分

Claims (7)

1. 多層基板の製造方法であって、
   複数の基板を用意する工程と、
   接着シートを介して前記複数の基板を積み重ねる位置決め工程と、
   積み重ねられた前記複数の基板をヒータによって部分的に加熱し、前記接着シートを部分的に溶融させることによって、前記複数の基板を互いに接着する第１接着工程と、を備え、
   前記複数の基板の各々には、貫通孔と、前記貫通孔の内周面を覆う金属膜が設けられており、
   前記第１接着工程では、前記ヒータによって前記金属膜を加熱し、前記ヒータから前記金属膜を介して前記接着シートへ熱を伝達させる、
   製造方法。
2. 前記ヒータは、ヒータヘッドを有し、
   前記第１接着工程では、前記基板の前記貫通孔を含む範囲に、前記加熱されたヒータヘッドを当接させる、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記金属膜は、前記基板の両面において前記貫通孔の外側まで広がっており、
   前記第１接着工程では、前記金属膜が前記ヒータヘッドと前記接着シートの両者に接触する、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記ヒータヘッドには、当接面と、前記当接面から突出する突出部が設けられており、
   前記第１接着工程では、前記貫通孔を含む範囲に前記ヒータヘッドを当接させたときに、前記当接面が前記基板又は前記金属膜に当接するとともに、前記突出部が前記貫通孔内に配置される、請求項２又は３に記載の製造方法。
5. 前記第１接着工程後に、積み重ねられた前記複数の基板を一対の熱盤で全体的に押圧し、前記接着シートを全体的に溶融させることによって、前記複数の基板を互いに接着する第２接着工程をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造方法。
6. 前記基板と前記接着シートとのそれぞれには、位置決め孔がさらに設けられており、
   前記位置決め工程では、位置決めピンを前記位置決め孔に挿通しながら、前記基板と前記接着シートとを交互に積み重ね、
   前記第１接着工程は、前記複数の基板及び前記接着シートが前記位置決めピンによって支持された状態で実施される、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の製造方法。
7. 前記複数の基板のなかの少なくとも二つの間で、前記貫通孔の数と配置との少なくとも一方が異なる、請求項１から６のいずれか一項に記載の製造方法。

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