JP2023172145A - Method for manufacturing substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、基板の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method of manufacturing a substrate.
従来、基板に貫通孔を形成し、形成した貫通孔に導電性ペーストを充填し、基板の表面と裏面とを導通させる配線を形成する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique is known in which a through hole is formed in a substrate, the formed through hole is filled with a conductive paste, and a wiring is formed that connects the front surface and the back surface of the substrate to each other (for example, Patent Document 1).
貫通孔に形成された配線に大電流を流したい場合、貫通孔の直径を大きくすることが求められる。この場合、貫通孔に充填された導電性ペーストが自重により脱落する場合がある。 When it is desired to pass a large current through the wiring formed in the through hole, it is required to increase the diameter of the through hole. In this case, the conductive paste filled in the through hole may fall off due to its own weight.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized as the following forms.
(1)本開示の一形態によれば、基板の製造方法が提供される。この製造方法は、裏面と表面とを有するプリプレグに貫通孔を形成する第1工程と、前記貫通孔を覆って前記裏面に樹脂フィルムを配置する第2工程と、前記貫通孔を冷却しつつ、前記樹脂フィルムと前記裏面とを加熱して、前記樹脂フィルムを前記プリプレグの前記裏面に貼り付ける第3工程と、前記プリプレグの前記表面側から、前記貫通孔に導電性ペーストを充填する第4工程と、を備える。この形態によれば、貫通孔を樹脂フィルムにより覆い、底が閉塞された貫通孔に導電性ペーストを充填することにより、導電性ペーストの貫通孔からの脱落を抑制し、貫通孔内に導電性ペーストを保持させることができる。また、第3工程において、貫通孔を冷却し、樹脂フィルムと裏面とを加熱するため、貫通孔の形状を維持しつつ、樹脂フィルムをプリプレグの裏面に良好に貼り付けることができる。
本開示は、基板の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、基板製造装置、基板製造装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
(1) According to one embodiment of the present disclosure, a method for manufacturing a substrate is provided. This manufacturing method includes a first step of forming a through hole in a prepreg having a back surface and a front surface, a second step of disposing a resin film on the back surface covering the through hole, and cooling the through hole. a third step of heating the resin film and the back surface and pasting the resin film on the back surface of the prepreg; and a fourth step of filling the through hole with conductive paste from the front surface side of the prepreg. and. According to this form, by covering the through hole with a resin film and filling the through hole with a closed bottom with conductive paste, the conductive paste is prevented from falling out of the through hole, and the conductive paste is placed inside the through hole. Can hold paste. Furthermore, in the third step, the through hole is cooled and the resin film and the back surface are heated, so the resin film can be satisfactorily attached to the back surface of the prepreg while maintaining the shape of the through hole.
The present disclosure can also be realized in various forms other than the method of manufacturing a substrate. For example, it can be realized in the form of a substrate manufacturing apparatus, a control method for a substrate manufacturing apparatus, a computer program for realizing the control method, a non-temporary recording medium on which the computer program is recorded, and the like.
A.実施形態:
図1は、回路基板100(図2)の製造方法を実現する製造工程のフローチャートである。図2は、各工程を説明する模式図である。図3は、後述する工程P30で用いられる加圧装置200の断面模式図である。回路基板100は、例えば、ECU(Engine Control Unit)に用いられる。図1の工程P10において、ドリル16(図2)を用いて、プリプレグ10に貫通孔12が形成される。図2の工程P10に示すように、プリプレグ10は、表面10aおよび裏面10bを有する平板形状を有する。裏面10bは、鉛直方向において表面10aの下方に位置するように配置される。プリプレグ10として、例えば、ガラス布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。貫通孔12は、表面10aから裏面10bに貫通する貫通孔である。プリプレグ10は、後述する第1基板60に形成された配線と、後述する第2基板70に形成された配線とを導通する、後述する接続配線14を形成するために用いられる。貫通孔12の直径Dは、種々あり、直径Dが0.3mm以上の貫通孔12も含まれる。直径Dが0.3mm以上の貫通孔12の内側に形成される接続配線14は、直径Dが0.3mm未満である貫通孔12の内側に形成される接続配線14よりも、大きな電流を流すことができる。
A. Embodiment:
FIG. 1 is a flowchart of a manufacturing process that implements the method for manufacturing the circuit board 100 (FIG. 2). FIG. 2 is a schematic diagram illustrating each step. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a pressurizing
図1の工程P20において、プリプレグ10の裏面10bに貫通孔12を覆って樹脂フィルム20(図2)が配置される。樹脂フィルム20として、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)製フィルムを用いることができる。
In step P20 of FIG. 1, a resin film 20 (FIG. 2) is placed on the back surface 10b of the
図1の工程P30において、プリプレグ10の裏面10bに樹脂フィルム20が貼り付けられる。工程P30では、貫通孔12を冷却しつつ、樹脂フィルム20と裏面10bとを加熱して、樹脂フィルム20がプリプレグ10に向かって押圧されることにより、樹脂フィルム20がプリプレグ10の裏面10bに貼り付けられる。工程P30では、図3に示す加圧装置200が用いられる。加圧装置200は、一対のヒータ210と、一対の冷却装置220とを有する。一対のヒータ210は、プリプレグ10と樹脂フィルム20とが積層された積層体を挟んで対向して配置されている。ヒータ210は、プリプレグ10の貫通孔12に対向する部分に貫通孔212が形成された伝熱体211と、伝熱体211を加熱する図示しない発熱体とを有する。
In step P30 of FIG. 1, a
一対の冷却装置220は、プリプレグ10と樹脂フィルム20との積層体を挟んで対向して配置されている。冷却装置220は、冷媒230が流通する流通部材221と、冷却体222とを有する。流通部材221は、具体的には、ヒータ210に対向する第1面と、第1面と間隔を空けて配置された第2面とを有し、第1面と第2面との間に、冷媒230が流通する空間が形成されている。冷却体222は、棒状であり、第1面からヒータ210に向かって立設されている。冷却体222の先端部は、ヒータ210の貫通孔212内に挿入されている。本実施形態では、冷却体222は、冷却体222の外周面と、ヒータ210の貫通孔212の周面とに僅かな隙間が形成される程度の直径を有する。
The pair of
一対の冷却装置220の各々は、プリプレグ10と樹脂フィルム20との積層体の面を対称面として概ね面対称の構造を有する。ただし、一対の冷却装置220の各々の流通部材221を流通する冷媒230の流通方向は、互いに逆方向である。これにより、貫通孔12を効率的に冷却することができる。
Each of the pair of
図3の白抜きの矢印にて示すように、加圧装置200は、一対のヒータ210の各々と、一対の冷却装置220各々とが、プリプレグ10と樹脂フィルム20との積層体に近づくように移動する。これにより、プリプレグ10の貫通孔12は、冷却体222により冷却され、樹脂フィルム20とプリプレグ10の表面10aおよび裏面10bとは、ヒータ210により加熱された状態で、プリプレグ10と樹脂フィルム20との積層体は、両面から加圧される。これにより、後に詳述するように、フィルム形状を維持した状態で樹脂フィルム20を軟化させて、樹脂フィルム20をプリプレグ10の裏面10bに貼り付けることができる。
As shown by the white arrows in FIG. 3, the
ヒータ210の温度は、プリプレグ10の貯蔵弾性率のピーク温度と損失弾性率のピーク温度とのいずれよりも低い温度であることが好ましい。貫通孔12の孔形状を良好に維持することができるからである。本実施形態では、ヒータ210の温度は55℃である。
The temperature of the
樹脂フィルム20がヒータ210により加熱されることにより、樹脂フィルム20のプリプレグ10に対する密着性を向上させることができる。また、貫通孔12を冷却体222で冷却することにより、ヒータ210による加熱による、貫通孔12の変形を抑制することができる。よって、貫通孔12の内側に形成される接続配線14を良好に形成することができる。
By heating the
図3にて拡大して示すように、貫通孔212の先端と、伝熱体211のプリプレグ10に近い先端面とは面一ではない。具体的には、貫通孔212の先端は、鉛直方向において、伝熱体211のプリプレグ10に近い先端面の位置よりも距離Cだけ凹んでいる。これにより、加圧装置200がプリプレグ10を押圧するときに、プリプレグ10および樹脂フィルム20の損傷を抑制することができる。本実施形態において、距離Cは、0.1mm程度である。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, the tip of the through
図1の工程P40にて、プリプレグ10の表面10a側から導電性ペースト50が貫通孔12に充填される。具体的には、図2の工程P40に示すように、プリプレグ10の表面10aに、貫通孔32が形成されたメタルマスク30が、貫通孔32とプリプレグ10の貫通孔12とが重なるように配置される。その後、スキージ40が導電性ペースト50を押しつつメタルマスク30の面に沿って移動して、導電性ペースト50を広げる。これにより、導電性ペースト50が、貫通孔12に充填される。その後、メタルマスク30が取り外される。導電性ペースト50は、金属粉とバインダと溶剤との混合物である。プリプレグ10には、予め樹脂フィルム20が貼り付けられているため、貫通孔12に充填された導電性ペースト50の貫通孔12からの脱落を抑制することができる。
In step P40 in FIG. 1, the
図1の工程P50にて、本実施形態では、雰囲気温度が100℃にされて、導電性ペースト50に含まれる溶媒が蒸発することにより、導電性ペースト50が仮硬化される。
In step P50 of FIG. 1, in this embodiment, the ambient temperature is set to 100° C., and the solvent contained in the
工程P60にて、プリプレグ10の表面10aに第1基板60(図2)が配置され、第1基板60と、プリプレグ10と、樹脂フィルム20とが積層された積層体の両面から加圧される。本実施形態において、第1基板60とプリプレグ10と樹脂フィルム20との積層体に加えられる温度は、100℃である。第1基板60は、銅配線が形成されているプリント基板である。第1基板60の基材として、ガラス布基板エポキシ樹脂製の基板を用いることができる。第1基板60の貫通孔12に対向する部分には、銅配線が形成されている。プリプレグ10と第1基板60とが重ねられた状態で加圧されることにより、導電性ペースト50と第1基板60とが密着する。これにより、次の工程P70で剥離される樹脂フィルム20と共に、導電性ペースト50が貫通孔12から剥がれることを抑制することができる。
In step P60, a first substrate 60 (FIG. 2) is placed on the
工程P70にて、樹脂フィルム20がプリプレグ10から剥がされる。上述のように、導電性ペースト50は第1基板60に密着しているため、導電性ペースト50が貫通孔12内に充填された状態が維持される。
In step P70, the
工程P80にて、プリプレグ10の裏面10bに第2基板70(図2)が配置されて、第1基板60と、プリプレグ10と、第2基板70とが積層された積層体が加熱された状態で、積層体の両面から加圧される、いわゆる熱プレスされる。第2基板70は、第1基板60と同様の基板であり、第2基板70の貫通孔12に対向する部分には、銅配線が形成されている。本実施形態では、加熱温度は、150℃である。これにより、図2の完成品にて示すように、導電性ペースト50に含まれる金属と第1基板60に形成された配線の銅とが溶融し、導電性ペースト50に含まれる金属と第2基板70に形成された配線の銅とが溶融し、第1基板60に形成された配線と第2基板70に形成された配線とを導通させる接続配線14が形成され、本製造工程は終了する。
In step P80, the second substrate 70 (FIG. 2) is placed on the back surface 10b of the
工程P10を第1工程とも呼び、工程P20を第2工程とも呼び、工程P30を第3工程とも呼び、工程P40を第4工程とも呼ぶ。 The process P10 is also called the first process, the process P20 is also called the second process, the process P30 is also called the third process, and the process P40 is also called the fourth process.
B.実施例:
B1.樹脂フィルムの貼付:
図4は、実施例1~9と比較例1~9との導電性ペースト50の貫通孔12における保持状態についての評価結果である。実施例1~9は、上記実施形態で説明した製造方法、すなわち樹脂フィルム20貼り付けた後、導電性ペースト50を充填して作製された。比較例1~9は、樹脂フィルム20貼り付けずに導電性ペースト50を充填して作製された。実施例1~9は、貫通孔12の直径Dである孔径が互いに異なる。同様に、比較例1~9は、貫通孔12の直径Dである孔径が互いに異なる。実施例1~9および比較例1~9の各々の孔径は、図4に示す通りである。実施例1~9の工程P30における、樹脂フィルム20の温度である貼付温度は、55℃である。実施例1~9の工程P30における、プリプレグ10と樹脂フィルム20との積層体に加えられた圧力である貼付圧力は、0.25MPaである。実施例1~9の樹脂フィルム20は、厚さ25μmのPET製フィルムである。実施例1~9および比較例1~9のプリプレグ10の厚さは、0.2mmである。実施例1~9および比較例1~9の貫通孔12は、ドリル16を用いて形成された。後述する図5および図6に示すサンプルについても同様である。実施例1~9および比較例1~9の導電性ペースト50を充填する工程で使用されたメタルマスク30の厚さは20μmであり、使用されたスキージ40はウレタン製スキージである。
B. Example:
B1. Attaching resin film:
FIG. 4 shows the evaluation results of the holding state of the
実施例1~9および比較例1~9について、導電性ペースト50を充填した後、目視により導電性ペースト50の貫通孔12における保持状態について評価した。具体的には、導電性ペースト50の貫通孔12からの脱落が認められない場合を「○」、導電性ペースト50の貫通孔12からの脱落が認められる場合を「×」と評価している。
In Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 9, after the
図4に示すように、実施例1~9では、孔径の大きさにかかわらず、導電性ペースト50の貫通孔12からの脱落は認められず、導電性ペースト50は貫通孔12に保持されていた。対して、比較例1~9については、孔径が0.2mmである比較例1では、導電性ペースト50は貫通孔12に保持されていたものの、孔径が0.3mm以上である比較例2~9では、導電性ペースト50は貫通孔12に保持されていない。これにより、樹脂フィルム20を貼り付けることにより、孔径が0.3mm以上であっても、導電性ペースト50を貫通孔12に保持させることができることがわかる。
As shown in FIG. 4, in Examples 1 to 9, the
B2.部分冷却:
図5は、サンプル1~4についての樹脂フィルム20の貼り付け方法についての評価結果である。サンプル1~4では、プリプレグ10に、孔径が異なる複数の貫通孔12を形成した後、樹脂フィルム20を貼り付けた。孔径の大きさは、図5に示す通りである。図5に示す加熱方法の「部分冷却」とは、上記実施形態の工程P30における方法であり、具体的には、貫通孔12を冷却し、樹脂フィルム20とプリプレグ10の表面10aおよび裏面10bとを加熱する方法である。図5に示す加熱方法の「平加熱」とは、上記実施形態とは異なり、樹脂フィルム20を貼り付けるために、貫通孔12を冷却せずに、樹脂フィルム20とプリプレグ10の表面10aおよび裏面10bとヒータにより加熱する方法である。サンプル1~4の各々の貼付温度は、図5に示す通りである。
B2. Partial cooling:
FIG. 5 shows the evaluation results for the method of attaching the
プリプレグ10に樹脂フィルム20を貼り付けた後、樹脂フィルム20の接着の状態と、貫通孔12の形状について評価した。具体的には、樹脂フィルム20の接着の状態を評価した結果を示す「フィルム接着」では、プリプレグ10に樹脂フィルム20に良好に接着されている状態を「◎」、普通に接着されている状態を「○」、接着不良である状態を「△」、接着されていない状態を「×」と評価した。貫通孔12の形状について評価した結果を示す「孔形状維持」では、貫通孔12の形状が良好に維持されている状態を「◎」、普通に維持されている状態を「○」、形状が不良である状態を「△」、形状が非常に不良である状態を「×」と評価した。
After attaching the
「フィルム接着」について、サンプル1では評価が「△」であるのに対して、サンプル2~4では評価が「◎」である。よって、貼付温度が55℃以上で、樹脂フィルム20を良好に接着できることがわかる。「孔形状維持」について、サンプル4では、評価が「×」であるのに対して、サンプル3では評価が「◎」である。よって、貼付温度が60℃である場合であっても、貫通孔12を冷却することにより、貫通孔12の形状を良好に維持することができることがわかる。なお、サンプル1では、樹脂フィルム20がプリプレグ10に良好に接着されていなかったため、「孔形状維持」の評価を省いている。以上から、貼付温度を55℃以上として、貫通孔12を冷却することにより、貫通孔12の形状を良好に維持しつつ、樹脂フィルム20をプリプレグ10に良好に接着できることがわかる。
Regarding "film adhesion,"
B3.樹脂フィルムの貼付温度:
図6は、サンプル5~10についての樹脂フィルム20の貼り付け方法についての評価結果である。サンプル5~7と、サンプル8~10とでは、プリプレグ10に含まれるエポキシ樹脂の物性が異なる。サンプル5~7は、同じ物性のエポキシ樹脂を含むプリプレグ10が用いられている。そして、サンプル5~7は、互いに貼付温度が異なる。同様に、サンプル8~10は、同じ物性のエポキシ樹脂を含むプリプレグ10が用いられている。そして、サンプル8~10は、互いに貼付温度が異なる。サンプル5~10の樹脂フィルム20の貼り付け方法は、上記実施形態と同様であり、貫通孔12が冷却されつつ、貼り付ける方法で作製された。「フィルム接着」と「孔形状維持」との評価方法は、上記と同様であるため、説明を省略する。
B3. Pasting temperature of resin film:
FIG. 6 shows the evaluation results for the method of attaching the
「フィルム接着」について、サンプル5では評価が「△」であるのに対して、サンプル6およびサンプル7では評価が「◎」である。「孔形状維持」について、サンプル7では、評価が「△」であるのに対して、サンプル6では評価が「◎」である。よって、サンプル5~7のプリプレグ10について、貼付温度を55℃とすると、貫通孔12の形状を良好に維持しつつ、樹脂フィルム20をプリプレグ10に良好に接着できることがわかる。
Regarding "film adhesion,"
「フィルム接着」について、サンプル8では評価が「△」であるのに対して、サンプル9およびサンプル10では評価が「◎」である。「孔形状維持」について、サンプル10では、評価が「△」であるのに対して、サンプル9では評価が「◎」である。よって、サンプル8~10のプリプレグ10について、貼付温度を60℃とすると、貫通孔12の形状を良好に維持しつつ、樹脂フィルム20をプリプレグ10に良好に接着できることがわかる。
Regarding "film adhesion", sample 8 was evaluated as "△", whereas
図7は、サンプル5~10のプリプレグ10の温度に対する貯蔵弾性率および損失弾性率の変化を測定した測定結果である。図7に示すように、貯蔵弾性率は、56.5℃にピークを有する。損失弾性率は、58.5℃にピークを有する。図6に示すように、サンプル7の貼付温度は貯蔵弾性率のピーク温度と損失弾性率のピーク温度とのいずれの温度よりも高い、60℃である。これらの結果から、貼付温度を貯蔵弾性率のピーク温度と損失弾性率のピーク温度とのいずれの温度よりも高い温度とすると、プリプレグ10が流動して貫通孔12の孔形状が良好に維持できなくなることがわかる。サンプル8~10のプリプレグ10についても同様であり、貼付温度が、貯蔵弾性率のピーク温度と損失弾性率のピーク温度とのいずれの温度よりも高いサンプル10では、貫通孔12の孔形状が良好に維持できない結果となっている。以上より、貼付温度を、貯蔵弾性率のピーク温度と損失弾性率のピーク温度とのいずれの温度よりも低い温度とすることにより、貫通孔12の孔形状を良好に維持することができる。
FIG. 7 shows the measurement results of changes in the storage modulus and loss modulus of the
以上説明した実施形態によれば、製造工程は、プリプレグ10に形成された貫通孔12を覆って裏面10bに樹脂フィルム20を配置する工程P20と、貫通孔12を冷却しつつ、樹脂フィルム20と裏面10bとを加熱して、樹脂フィルム20をプリプレグ10の裏面10bに貼り付ける工程P30とを備える。貫通孔12を樹脂フィルム20により覆い、底が閉塞された貫通孔12に導電性ペースト50を充填することにより、導電性ペースト50の貫通孔12からの脱落を抑制し、貫通孔12に導電性ペースト50を保持させることができる。また、工程P30において、貫通孔12を冷却しつつ、樹脂フィルム20と裏面10bとを加熱するため、貫通孔12の形状を維持しつつ、樹脂フィルム20をプリプレグ10に良好に貼り付けることができる。
According to the embodiment described above, the manufacturing process includes a step P20 of disposing the
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the column of the summary of the invention may be Alternatively, in order to achieve all of the above, it is possible to perform appropriate replacements or combinations. Further, unless the technical feature is described as essential in this specification, it can be deleted as appropriate.
10…プリプレグ、10a…表面、10b…裏面、12…貫通孔、14…接続配線、16…ドリル、20…樹脂フィルム、30…メタルマスク、32…貫通孔、40…スキージ、50…導電性ペースト、60…第1基板、70…第2基板、100…回路基板、200…加圧装置、210…ヒータ、211…伝熱体、212…貫通孔、220…冷却装置、221…流通部材、222…冷却体、230…冷媒、P10~P80…工程 10... prepreg, 10a... front surface, 10b... back surface, 12... through hole, 14... connection wiring, 16... drill, 20... resin film, 30... metal mask, 32... through hole, 40... squeegee, 50... conductive paste , 60... First substrate, 70... Second substrate, 100... Circuit board, 200... Pressure device, 210... Heater, 211... Heat transfer body, 212... Through hole, 220... Cooling device, 221... Distribution member, 222 ...cooling body, 230...refrigerant, P10-P80...process
Claims (1)
裏面と表面とを有するプリプレグに貫通孔を形成する第1工程と、
前記貫通孔を覆って前記裏面に樹脂フィルムを配置する第2工程と、
前記貫通孔を冷却しつつ、前記樹脂フィルムと前記裏面とを加熱して、前記樹脂フィルムを前記プリプレグの前記裏面に貼り付ける第3工程と、
前記プリプレグの前記表面側から、前記貫通孔に導電性ペーストを充填する第4工程と、を備える、製造方法。 A method for manufacturing a substrate, the method comprising:
A first step of forming a through hole in a prepreg having a back surface and a front surface;
a second step of arranging a resin film on the back surface to cover the through hole;
A third step of heating the resin film and the back surface while cooling the through hole and pasting the resin film on the back surface of the prepreg;
A manufacturing method comprising: a fourth step of filling the through hole with a conductive paste from the surface side of the prepreg.
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2022
- 2022-05-23 JP JP2022083755A patent/JP2023172145A/en active Pending
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