JP2607679B2 - 多層プリント基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プリント配線板と絶縁性接着剤とを交互に
重ねて多層化した多層体を熱板間へ挿入し、加圧シリン
ダによって前記熱板を介して前記多層体を加圧すること
により成形する方法に係り、例えば、大型コンピュータ
ー用の多層プリント板を成形する方法に関する。

〔従来の技術〕

本発明に係る大型コンピューター用の多層プリント板
は、多層プリント板を構成する各プリント配線板の厚さ
が、約0.2mmと非常に薄く、大きさが、300×300mm〜500
×500mmと大きく、層数が20〜40層にも及んでいる。

第９図は、１枚のプリント配線板の断面図を示したも
のであり、プリント配線板1Aは、絶縁性樹脂板の両面に
導体を接着して構成し、それぞれの厚さは、絶縁性樹脂
板が約0.1mm程度、導体である銅箔は、約0.05mm（片
側）程度であり、非常に薄いために、圧力や、熱による
影響を受けて変形し易い。

第10図は、前記プリント配線板1Aと絶縁性接着剤1Bと
を交互に重ねて積層した積層体の一例を示す斜視図であ
る。この様に非常に薄いプリント配線板を多数枚重ね
て、熱と圧力を加えるので、従来の方法では、次の様な
問題を生じていた。

積層体を加圧した状態で熱を加えると、積層体を構成
する絶縁性接着剤が熱のために溶融する。

この時の溶融した樹脂の圧力分布は、筆者らの研究に
よると、第11図に示す様に面内の中央部が高く、周辺部
では低いという圧力分布になる。

積層体を構成する各プリント配線板は、熱に対して
は、金属に比較すると非常に不安定な材料であるうえ
に、非常に薄いので、接着中の加熱と、加圧及び、前記
圧力分布の影響により、基板面内で変形を生ずる。各プ
リント配線板の配線の度合は、その配線板の役割（例え
ば、各プリント配線板の電源を供給する配線板や、信号
処理のみを行う配線板等）によって異なるため、それぞ
れ熱に対する性質（例えば、線膨張係数、基材の剛性の
温度依存性）も異なる。もちろん圧力に対する変形の度
合も異なってくる。この様な理由から、各プリント板間
の変形量が異なるために、各プリント配線板間には、層
間のずれが生じる。

一方、一般に大型コンピュータ用のプリント板の配線
密度は非常に高いために、基板面内に非常に多くの導体
の凹凸面を持っている。このため積層体には多くのすき
間（空間）が生じている。このすき間に気体が残ってい
る場合には、積層体を加熱、加圧すると、この空間の気
体は、溶融した絶縁性接着剤にまき込まれて、積層体の
外部に流出できない事がある。このため、溶融した絶縁
性接着剤の硬化後、ボイド（気泡）となって残存するこ
とがある。

このような気泡は、層間の導通を行うための、スルー
ホール穿孔後のメッキにより、不必要な箇所を導通させ
る可能性があるので、多層プリント板の不良原因となり
やすい。

従来、この様な層間ずれの発生と残存気泡の問題に対
しては、次の様な方法が取られている。

例えば、特開昭59−87894号公報に記載のように、各
熱板間に熱板間平行度制御用シリンダおよび、変位検出
器を設け、この変位検出器により検出した熱板間間隔を
制御器へ取り込み、平行度の演算を行うと共に、平行度
修正値を求め、この修正量を圧力に変換し、前記熱板間
平行度制御用シリンダの圧力制御弁へ指令値を出す事に
より、熱板間の平行度を維持し、多層プリント板の各プ
リント板間の面内でのずれ、すなわち、層間ずれを抑止
できるようにしていた。

また、層間に残存する気泡を防ぐ方法として、熱板間
の気体を脱気し、真空状態を形成し圧着する方法とし
て、特開昭57−118698号等が挙げられる。

さらに、熱板を使用せず、積層体を耐熱性フィルムに
入れ、このフィルム内を真空吸引した後、このフィルム
を高圧タンクに入れて高温高圧ガスを用いて加熱、加圧
する方法として特開昭62−18247等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、下記事項については、配慮されてお
らず、多層プリント板の層間ずれ、及び層間気泡を完全
に抑止できないという問題があった。

積層体を挾持した治具板を加圧した後、前記積層体
を加熱すると、積層体を構成する絶縁性接着剤が溶融す
る。この様に流動性のある物質を熱板の様な平行板で加
圧した場合、溶融した絶縁性接着剤の圧力は、プリント
配線板の平面内の中央部が高く、周辺部が低いという分
布を持つ。しかも、この分布の形状は時間経過にともな
い、変化する。ところが、接着中の絶縁性接着剤の圧力
分布の測定がなされておらず、絶縁性接着剤の圧力分布
特性がボイドやずれに及ぼす影響が、実際の接着条件に
反映されていない。

前記圧力分布は、基板形状，配線形状および接着プ
レスの熱板の平面状態によって変化する。従って、最も
適当な圧力分布を得るためには、接着プレスの熱板の平
面状態等を改善する必要があるが、接着中の絶縁性接着
剤の圧力分布が測定されていないために、適当な接着条
件を決定できていない。このために、前記条件を決定す
るためには、非常に多くの接着実験が必要である。

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決して、接
着中の絶縁性接着剤の圧力分布を非常に簡単な構造の測
定素子を用いて測定した後、接着条件を決定することに
よって、層間気泡、および、層間ずれのない多層プリン
ト板を成形する方法の提供をその目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、多層プリント板の積層体
を挾持する治具板の積層体に接する面内に圧力測定素子
を格子状もしくは、放射状に配置して、当該圧力測定素
子に、溶融状態の絶縁性接着剤が、直接に触れるように
して、溶融した絶縁性接着剤の圧力分布を測定できるよ
うにしたものである。

また、溶融した絶縁性接着剤の圧力分布は、樹脂の流
れに影響されるため、測定しようとする絶縁性接着剤の
周囲に囲い、もしくは、シール材を用いて、溶融した絶
縁性接着剤が流出することを防いで前記圧力分布を測定
できるようにしたものである。

また、溶融絶縁性接着剤の上板と下板の間から気体が
漏れないようなシールを設けた枠により構成され、この
枠内の空間にドライア等の流体を付加して、溶融絶縁性
接着剤が流出することを防いで、前記圧力分布を測定で
きるようにしたものである。

また、前記測定治具板を用いて接着中の溶融絶縁性接
着剤の圧力分布に基づき、例えば、絶縁性接着剤の材質
が変化したような場合に、適正な、接着条件を、多くの
実験を行うことなく決定できるものである。

〔作用〕

上記測定治具板により、接着中の溶融した絶縁性接着
剤の圧力分布を測定できるので、例えば、基板サイズが
変化したときや、絶縁性接着剤の材質が変化した場合、
およびプレス精度，治具板精度の劣化した場合の接着条
件を、前記圧力分布の測定に基づき決定できる。このた
め接着条件の決定を非常に多くの接着実験を行うことな
しに、決定できる。

また、溶融した絶縁性接着剤が直接圧力測定素子に接
触して測定するために、非常に安価な測定治具板で、前
記圧力分布を測定できる。

また、絶縁性接着剤の周囲に囲い、もしくは、シール
剤を設置して、溶融絶縁性接着剤の流出を止めることが
できるので、溶融絶縁性接着剤の流出を止めた場合の圧
力分布を測定できる。

また、上板と下板の間から気体が漏れないようなシー
ルを設けた枠により、この枠内の空間にドライエア等の
流体を付加して、溶融絶縁性接着剤の流出を遅くした場
合の圧力分布を測定できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図および第３
図により説明する。

第１図は、本発明に係る測定治具板の概要を示すもの
であり、１は、圧力分布を測定しようとするプリント配
線板1Aと絶縁性接着剤を交互に重ねて積層した積層体で
あり、上治具板２と、下治具板３からなる本発明に係る
溶融絶縁性接着剤圧力分布測定治具板４（以下、測定治
具板４と称す）の間に挾持する。下治具板３には、溶融
した絶縁性接着剤の圧力を測定するための圧力測定素子
５を格子状に配置している。

第２図は、本発明の測定方法を示すものであり、第１
図の様に構成され、積層体１を挟持した測定治具板４を
ホットプレス６に挿入し、加熱と加圧を行うと、積層体
１を構成する絶縁性接着剤1Bが溶融して外周部へ流出し
始める。このときの圧力測定素子５の測定圧力の出力信
号を信号コードにより取り出し、これを増巾器７に入力
して増巾する。この増巾した信号を記録計7,もしくは、
電算機（図示せず）に記録させて、ホットプレスによる
接着中の溶融絶縁性接着剤の圧力分布の時間経過に伴う
変化を記録する。

第３図は、積層体１の層構成を示すものでありプリン
ト配線板1Aと、絶縁性接着剤1Bを交互に重ねるが、第１
図で示した圧力測定素子５に接する最下層は、圧力測定
素子５に溶融時の絶縁性接着剤1Bの圧力を直接伝えるた
めに、絶縁性接着剤1Bを露出して設置する。

本実施例によれば、実際の層構成と同様なものの接着
中の溶融した絶縁性接着剤の圧力分布を測定でき、かつ
前記圧力分布の時間経過に伴う変化を記録できる。ま
た、本測定治具板の圧力測定素子５は、従来の液体の圧
力を測定するための圧力測定素子と同様な構造を持つた
め、本測定治具板は、非常に安価に製作できる。

また、前記測定手段を用いて、測定結果に基づき、適
正な接着条件を容易に決定することができる。以下、第
４図，第５図および第６図，第７図，第８図を用いて、
適正な接着条件の設定の例を説明する。

第４図は、第１図で説明した測定治具板４を用いて接
着中の溶融した絶縁性接着剤の圧力分布の時間経過に伴
う変化を記録したものである。尚、基板と絶縁性接着剤
のサイズは250×250mmである。

測定点の位置は、基板中央点から対辺に向かって、40
mm間隔で、手前方向の４点の結果を抽出したものであ
る。

第４図で示す様に、溶融した絶縁性接着剤の圧力は、
接着を開始してからの時間経過と共に変化する。

この測定結果からは、次の様なことが判明した。

接着圧力を付加した直後には、中央部が高く、周辺
部が低いという圧力分布を持つ。

接着圧力を付加して時間が経過すると、各測定点の
圧力は減少して、中央点の圧力以外は、ほぼ零となる。

この様に、接着の初期においては、圧力の高い場所が
基板中央部分を中心にして大きいが、時間の経過に伴な
い、前記面積は小さくなり、圧力の低い部分が増す。こ
れまでの筆者らの研究によると、層間ボイドは、接着中
の圧力の低い場所に多く発生する傾向が判明しているた
め、前記測定結果により、基板周辺部では、接着開始か
ら最後まで低い状態であり、このためボイドの発生も多
いことが判明した。

また、現状の接着条件の加熱温度では、前記圧力低下
の生ずる場所が多くなるために、基板の中央部付近で
も、ボイドが発生することがあることがわかった。これ
は、温度が高いために粘度が低下して、溶融した絶縁性
接着剤が外周部へ流出する速度が早くなるため、樹脂不
足が積層体内で生じるためである。

この様に圧力分布と圧力低下の原因を解明した後、次
の様な適正な接着条件を設定した。

現状の加熱温度は、溶融した絶縁性接着剤の硬化を
促進するためであるが、溶融した絶縁性接着剤は、温度
が上昇すると粘度が低くなり、逆に、温度が低いと高く
なる性質があるので、この性質を利用して、加熱温度を
下げて接着した。第５図は、加熱温度を通常の加熱温度
の40℃低い状態で接着した時の測定結果である。中央部
が高く、周辺部が低いという分布は変わらないが、時間
経過に伴う圧力の低下は少なくなった。

溶融した絶縁性接着剤の粘度特性は、一定の加熱温
度の状態では、時間経過と共に、粘度が上昇するという
特性を持っている。この性質を利用して、接着圧力を付
加する時間を遅らせた。その使用（図示せず）前記と
同じ効果が得られた。

この様に、従来のように、適正な接着条件を決定する
のに、非常に多数回の実験による試行錯誤による長い時
間を要していたのに対して、本発明によれば、数回の実
験で短時間に、適正な接着条件を決定できる効果があ
る。

次に、前述した接着条件の変更だけでは、基板周辺部
の溶融した絶縁性接着剤の圧力が低いという圧力分布
は、変化がなかった。この圧力分布を変化させる要因と
しては、プレスの面精度、治具板の面精度および基板の
パターン配線等があるが、筆者らの研究によると、周辺
部の圧力を現状の溶融した絶縁性接着剤を流出させる接
着方法では、前記圧力分布を均一化することは、難しい
ことが判明した。そこで、圧力分布の発生原因である溶
融した絶縁性接着剤の流出を停止する接着方法を提案し
た。第６図および第７図は、前記絶縁性接着剤の流出を
停止できる測定治具板の例である。

第６図は、本発明に係る測定治具板の断面を示し、上
治具板９と下治具板10に挾んだ積層体１の周囲に外枠11
を設定し、その内側にシール材12を設置した構造となっ
ている。

前記測定治具板に接着圧力を加えると、溶融した絶縁
性接着剤は、上治具板９と下治具板10の間に流れ、シー
ル材12に達した後、溶融した絶縁性接着剤の流出は停止
される。このため、溶融した絶縁性接着剤の流出が原因
で生ずる基板面内の圧力分布は無くなり、均一化するも
のである。

第７図は、別の方法で溶融した絶縁性接着剤の流出を
停止させることのできる圧力測定治具板を示し、 上治具板13と下治具板14の間に、気体が漏れないよう
なシール材15を設置した外枠16により構成し、この枠内
の空間に流体付加口17からドライエア等の流体圧力を付
加して、溶融絶縁性接着剤の流出を停止することができ
る。接着中にドライエアを付加することで、溶融絶縁性
接着剤の圧力が上昇するので、圧力勾配が無くなり、圧
力分布が均一化するものである。

この様な測定治具板を用いて、接着中の溶融絶縁性接
着剤の流出を停止させた時の測定結果を第８図に示す。
この結果は、第６図で説明した測定治具板で測定した結
果である。尚、基板サイズは250×250mmで、測定点は、
基板中央点から対辺に向かって40mm間隔で、手前方向の
４点の結果を抽出したものである。

この様に、接着を開始して数秒間は圧力分布を生じる
が、その後は、圧力は均一化し、そのまま保存される。
このため外周部の圧力が高い状態で接着されるので、ボ
イドの発生はなく、また、圧力分布が均一で、溶融絶縁
性接着剤が流動しないので、層間ずれも小さい。尚、第
７図で説明した測定治具板を用いても同様な結果が得ら
れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上説明した様に、接着中の溶融し
た絶縁性接着剤の圧力分布を測定できるので、適正な接
着条件の設定を多数回の実験による試行錯誤の結果によ
って決定することなく、少数回の実験で決定でき、短時
間で接着条件が決定できるという効果があり、実験数は
約半減できる。

また、溶融した絶縁性接着剤が圧力測定素子に直接接
融して、前記圧力を検出するので、前記測定治具板を安
価に提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す概略図、第２図は、
本発明の測定方法を示した概略図、第３図は、本発明に
係る積層体の層構成を示す斜視図、第４図は、本発明に
係る圧力測定治具板を使用して、接着中の溶融した絶縁
性接着剤の圧力分布の時間経過に伴う変化を示す図、第
５図は、本発明により適正な接着条件を設定した後の、
接着中の溶融した絶縁性接着剤の圧力分布の時間経過に
伴う変化を示す図、第６図は、本発明に係る溶融した絶
縁性接着剤の流出を停止できる圧力測定治具板の概略
図、第７図は、別の方法で溶融した絶縁性接着剤の流出
を停止させることのできる圧力測定治具板の概略図、第
８図は、溶融した絶縁接着剤の流出を停止できる圧力測
定治具板を使用して、接着中の溶融した絶縁性接着剤の
圧力分布の時間経過に伴う変化を示す図、第９図は、本
発明に係るプリント配線板の一部断面図、第10図は、本
発明に係る積層体を示す斜視図、第11図は溶融した絶縁
性接着剤の圧力分布を示すグラフである。 符号の説明 １……積層体、1A……プリント配線板、1B……絶縁性接
着剤、２……上治具板、３……下治具板、４……測定治
具板、５……圧力測定素子、６……ホットプレス、７…
…増巾器、８……記録計、９……上治具板、10……下治
具板、11……外枠、12……シール材、13……上治具板、
14……下治具板、15……シール材、16……外枠、17……
流体付加口。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント配線基板と絶縁性接着剤とを交互
   に複数枚重ね、 上治具板と圧力測定素子を平面上に複数個設けた下治具
   板とで構成した圧力測定治具板で、前記複数枚の配線基
   板と絶縁性接着剤とを挟持し、 前記圧力測定治具板をホットプレスの熱板間に挿入し、 該ホットプレスの熱板間を加熱、加圧しながら、前記加
   熱、加圧により溶融した絶縁性接着剤の圧力を前記圧力
   測定素子より計測し、 該計測した圧力信号より最適な接着条件を算出し、 多層プリント基板を製造することを特徴とする多層プリ
   ント基板の製造方法。