JP2614917B2 - 多層プリント板の製造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、大型コンピュータ用の多層プリン
ト板を成形する方法に係り、特に、前記多層プリント板
の層間ずれ、および層間気泡等を低減する多層プリント
板の製造方法および装置に関る。

［従来の技術］ 従来のたとえば大型コンピュータ等に用いる多層プリ
ント板は、例えば日径マイクロデバイス誌の1988年６月
号の第118ページから第120ページまでに論じられている
様に、約0.2mm程度と薄いプリント配線板を20〜40層に
も積層し、さらに、その大きさは、300×600mmにも及ぶ
ようになっている。

このような多層プリント板に用いる上記プリント配線
板は第11図の1Aに示すように厚さが0.1mm程度の絶縁性
樹脂板1Cの両面に厚さが0.05mm程度の導体1Dを接着して
構成され、全体が薄いために、圧力や、熱により変形し
易い性質を有している。

多層プリント板は、この様に、薄いプリント配線板1A
を第12図に示すように絶縁性接着剤1Bを介して多数枚重
ね、熱と圧力を加えて作られていた。

まず、従来のホットプレスによる加圧方法では、積層
体を挟持した治具板面内の周辺部に圧力が集中し、中央
部の圧力が相対的に弱くなるという問題があり、例え
ば、特開昭59−191600号公報に記載のように熱板の中央
部を凸状にして圧力分布の均一化が試みられていたが、
機構が複数になり、その上調整に多くの時間を要し、費
用も高いという難点を伴っていた。

第２の難点は加熱によって絶縁性接着剤1Bが溶融する
ことによって発生する。すなわち、発明者らの検討によ
ると、また、東京大学機械工学研究報告第23巻（1988
年）でも報告されているように、溶融した接着面内の圧
力分布は第13図に示すように、中央部が高く、周辺部が
低くなるまことが明らかにされている。この圧力分布の
不均一さによって多層プリント板には反りや、層間のず
れ等が発生する。各プリント配線板の配線密度は、その
配線板が例えば、電源を供給するものであるか、あるい
は信号用の配線を行うものであるか等の役割に応じて異
なるため、各プリント配線板の例えば、線膨張係数、基
材の剛性の温度依存性等も異なり、その結果、圧力に対
する変形の度合も異なって、各プリント板間の変形量に
差異が生じ、層間のずれが生じるのである。

第３の問題点としては、ボイド（気泡）の発生が指摘
できる。一般に、大型コンピュータ用プリント板の配線
密度は、非常に高い。この多くの導体の凹凸面が作る多
くの微細な空間に閉じ込まれた気体が加熱，加圧により
溶融した絶縁性接着剤にまき込まれ、硬化後、ボイド
（気泡）となって残存するのである。

このような気泡に層間の導通を行うためのスルーホー
ルメッキ層が周り込み不必要な箇所を導通させる不良が
発生する。

この様な層間ずれと残存気泡の問題に対して、従来は
次の要な対策が取られていた。

例えば、特開昭59−87894号公報に記載のように、各
熱板間に熱板間並行度制御用シリンダおよび、変位検出
器を設け、この変異検出器により、検出した熱板間間隔
を制御器に入力し、平行度修正値を求めて前記熱板間平
行度制御用シリンダの圧力制御し、熱板間を平行にして
上記層間ずれを抑止できるようにしていた。

また、上記気泡に対しては特開昭57−118698号に記載
のように、真空装置により熱板間の気体を脱気するよう
にしていた。

さらに他の対策として特開昭62−18247に記載のよう
に上記熱板を使用せず、プリント配線板の積層体（以後
簡単のため単に積層体と呼ぶ）を耐熱性フィルム内に入
れて真空吸引した後、高圧タンク内で高温高圧ガスによ
り加熱，加圧する方法が考案されていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術には、下記事項について配慮に欠け、前
記層間ずれ、及び気泡を十分に抑止できないという問題
があった。

１） 積層体を均一に加圧するため、熱板の中央部を凸
状にするという前記の対策法は室温における圧力分布調
整においてさえも多くの実験と試行錯誤が必要であるう
え、絶縁性接着剤の溶融前と溶融中では圧力分布の異な
るため、室温で実施される上記の圧力分布調整を一層厄
介なものとし、その結果、上記層間ずれ、およびボイド
を十分に抑止できない。

２） 積層体を挟持した治具板を加圧した後、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弾性体で加圧した場
合、弾性体はほとんどそりを生じないために溶融した絶
縁性接着剤の圧力（以下樹脂圧力と称す）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。参考のため、前述のように溶融する前の弾性
を有する接着剤を加圧する場合には、逆に中央部の圧力
が弱くなるのである。中央部の圧力が高い場合、樹脂圧
力の低い基板の周辺部では、溶融した絶縁性接着剤中の
残存空気をつぶせない場合があること、及び、絶縁性接
着剤中の溶剤もしくは硬化剤等が気化して気泡として残
存する場合がある。また、この様な面内の圧力分布は、
層間ずれに対しても悪影響を及ぼす。すなわち、圧力の
高い場所の変形は大きく、圧力の低い場所の変形は小さ
くなるからである。

３）熱板を多段を重ねて一度に多数の多層プリント板を
製造する場合、加圧シリンダーの近くと離れた部分の圧
力分布が異なるため各熱板のそりや絶縁性接着剤内圧力
分布も夫々異なり、これにより各段毎に、局部的な圧力
抜けや、圧力分布偏心が生じ、層間気泡が残存する段
や、層間ずれの大きい段等のばらつきが生じる。

４）積層体を耐熱性フィルムに入れて真空吸引する前記
特開昭62−18247号記載の方法では、高圧タンクおよ
び、ガスの加熱加圧装置等が高価なものであるうえ、安
全確保のために取扱いにも相当な注意か必要などの問題
があった。さらに積層体の加熱，加圧に必要な時間が長
くなるため、これに見合った特別な硬化特性の絶縁性接
着剤を改めて開発することが必要等の問題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し
て、積層体の加熱前、接着中、すなわち加熱，加圧の全
過程において、積層体に均一な圧力を付加して、層間ず
れ、および、層間気泡のない多層プリント板を容易に成
形する方法およびその装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、二枚の治具板の間に、接
着剤を介して積層された複数のプリント配線板を挾持す
る挾持工程と、該挾持工程で挾持された積層プリント配
線板内の気体を除去できるように前記積層プリント配線
板の外周部の雰囲気を真空吸引することにより大気より
減圧して前記治具板を加熱し、その後前記積層プリント
配線板に対して接着圧力が付与されるように前記治具板
に挾持圧力を付与して前記積層プリント配線板の外周部
から溶融した接着剤が流出するのを押さえることができ
るように前記積層プリント配線板の外周部の雰囲気を大
気より高い圧力に増圧して前記治具板の加熱により前記
接着剤を硬化させる接着工程とを有することを特徴とす
る多層プリント板の製造方法である。

このため、上記治具板の少なくとも一方に上記複数の
プリント配線板を挟持する空間内に結合される流体圧力
の導入口を設け、上記治具板を加熱するための熱板を支
持する支持構造には上記挟持力を加圧するための加圧構
造を備えるようにする。

さらに、複数の多層プリント板を同時に製造するた
め、上記の製造装置を多段に積み重ねるようにする。

さらに、該二枚の治具板間の気密封止するためのシー
ル材の劣化を防止するため、該熱板が該治具板と接する
面と反対の面に断熱板を貼り付けるようにする。

さらに、該二枚の治具板間の構造を簡単化し、同時に
該積層した複数のプリント配線板相互間のずれを低減す
るため、該複数のプリント配線板と該二枚の治具板にガ
イド穴を設け、ガイドピンを貫通させてこれらを相互に
かん合するようにする。

［作用］ 上記本発明の多層プリント板の製造方法および装置
は、積層体を挟持する治具板内を真空吸引するので、積
層体内に気体が残存しない多層プリント板を提供するこ
とができる。さらに上記治具板を加圧加熱するための熱
板を流体により均一に加圧するので、層間ずれのない多
層プリント板を提供することができる。さらに本発明の
製造装置は構造が簡単であるため、安価で安全性、信頼
性等が高く、また、上記製造装置を多段に積み上げるこ
とにより、複数の多層プリント板を同時に迅速に製造す
ることができる。

［実施例］ 以下、図面により本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す断面図である。

第１図において、予め配線の施されたプリント配線
板、絶縁性接着剤を交互に重ねて成る積層体１は、上治
具板２、下治具板３からなる治具板４に挟持される。な
お、治具板４は内部の空気を除去するための、真空吸引
口５、および、真空状態を維持するシール材６で構成さ
れ、上熱板７、下熱板８で構成される熱板９は、電気ヒ
ータ、蒸気及び熱媒等で加熱され、この熱を、前記治具
板４へ伝える。また熱板９の治具板４に接していない面
には、流体加圧様口11より、空気等の流体10を供給し、
熱板９に圧力を伝える。

尚、流体圧力を保持するために、熱板９には、シール
材12が組込まれている。熱板９は支柱15で固定された上
固定板13と下固定板14内に収容されている。

第２図は第１図に示した本発明の実施例装置の一部断
面を含む斜視図に圧力制御装置のブロック図を付加した
図である。真空吸引口５には真空流体圧制御装置33を介
して真空源31が接続され、同様にして流体加圧口11には
流体圧源32が接続される。接着プロセス操作装置30は真
空・流体圧制御装置33に、真空吸引の開始・停止、およ
び、流体圧力の開始・停止等の指令信号を与え、第３図
に示すような温度、圧力等の制御シーケンスを実行す
る。

第３図の横軸は時間、縦軸は温度、圧力等に対応す
る。曲線40は真空吸引口５に与えられる空気圧、41は流
体加圧口11に与えられる流体圧、42は熱板７と８の温度
を示している。まず、真空吸引を初め、次いで熱板を加
熱し、同時に接着圧力を加える。温度が第１段階の値に
落ちついてから、接着圧力を増加して、適当な時間をお
いて、真空吸引を止める。その後、最後の段階で温度を
さらに高め、接着剤を硬化させる。

本実施例によれば、接着剤が第１段階の加熱により軟
化してから積層体１間の気体を真空吸引により除去する
ので、層間気泡を十分に排出できるだけでなく、圧縮に
よる積層板１の変形や、溶融した接着剤の流出が原因で
生じる面内の板厚の変化に対しても熱板９が弾力的に追
随するため、積層体１の面内の圧力分布はほぼ均一化さ
れる。このため、圧力分布の不均一さに起因する局部的
な圧力不均一により生ずる層間気泡が発生しにくく、ま
た層間ずれも少くなる。尚、積層体の板厚の変化に追随
させるために、熱板９の板厚は、薄くする必要がある。
本実施例においては、500mm×600mmの大きさの基板１に
対し熱板９の板厚は20mmとした。

また、第１図および２図においては、治具板４と熱板
９のシール材６と12の変形量は、接着中の積層体１の板
厚の変形に対応する僅かな量なので、例えば第４図に示
す様に、これらの代用としてベロー16と17を用いてもよ
く、さらに第５図に示す様に上治具板２と下治具板３に
摺動するシール部18と19等を用いることもできる。

第１〜２図に示す本発明の実施例において、真空吸引
口５に加える圧力を第６図の401のように変更するとさ
らに新しい効果を得ることができる。

第６図において、温度が上昇する前に、真空吸引を始
め、そのまま真空吸引を続けながら熱を加え、低い接着
圧力を付加する。その後適当な時間をおいて真空吸引を
止め、次いで高い流体圧力を付加する。流体圧力口11に
加える圧力、および熱板９に与える温度変化等は第３図
の場合と同様である。第３図の場合は温度の上昇過程
で、溶融した絶縁性接着剤が積層体の周囲から流出し、
その粘性によりプリント配線板間に、せん断力が働き、
プリント配線板間にずれが生じることがある。これを防
止するために、第６図に示すように温度の上昇後圧力を
増加させ、溶融した絶縁性接着剤を流出を押さえる。そ
の結果、上記プリント板間を層間ずれが抑止される。な
お、上記増加させた流体圧力は、流体10の圧力と同程度
か、若干低くめであれば、溶融した絶縁性接着剤は流出
することがない。

第７図は、一度に多数の多層プリント板を製造する本
発明の実施例を示す断面図で、第１図と同様な多層プリ
ント板の製造装置を多段に積み上げたものである。各段
の真空吸引口51〜53等は同一の圧力源により吸引、ある
いは加圧される。また、それぞれ異なった圧力源により
吸引、加圧することもできる。接着圧力を付加する流体
加圧用口11についても同様である。

本実施例によると、各段が上記第１〜６図の場合と同
様にそれぞれが独立に動作するので、段によって圧力抜
けや、不均一な圧力分布が生じるというようなことが起
らない。このため、各多層プリント板には層間気泡や層
間ずれが同様に生じない。

第８図は、上記した本発明に用いたシール材12の劣化
を防止した実施例の断面図である。

前述の第1,2,4,5,7図等に示した本発明の実施例で
は、熱板９がかなりの高温に達するためこれに接するシ
ール材12が劣化し易い。この劣化を防止するため、第８
図ではシール材12と接する熱板９の面上に断熱板21を設
ける。

この実施例においても、前記した本発明の実施例と同
様の効果が得られるのは勿論であるが、さらに多層プリ
ント板の成形に必要な熱が、断熱材21によって遮敬され
るため熱の効率が良いという副次的な効果も併せて得ら
れる。

次に上記した本発明の実施例の他の改良につき第９図
を用いて説明する。

上記した本発明の各実施例に用いた治具板は真空吸引
および加圧を行うため構造が複雑となり熱や圧力により
変形、損傷を受け寿命が短くなるという懸念がある。

第９図および第10図はこの懸念を解消するため治具板
４を単純化する本発明の実施例図である。

第９図において、上下熱板29には真空・加圧口５が設
けられる。熱板に直接、流体10の圧力が加わり、積層体
１を板厚方向に加圧する。

第９図はこのようにして組み立てた積層体１と治具板
22と23を熱板27と28により挟んだ状態を示している。上
下の熱板27と28の周辺部には積層体１と治具板22と23を
シールするための張りだし部29が設けられ、オーリング
30を介してシールされる。

積層体１を加熱する以前に積層体間の空気を排除して
層間気泡を除く。その後、前記熱板28と29に圧力を加入
しながら圧力を付加し、加熱によって絶縁性接着剤を溶
融させ、さらにその後に上記圧力を増加する。これによ
り、溶融した絶縁性接着剤は静水圧状態になり、積層体
１からの流出しないので、層間気泡と層間ずれの双方を
抑止できる。この方法では、治具板の構造が簡単である
ため、その寿命を長くすることができる。第10図におい
て、積層体１に予めガイド穴24を穿設し、当該ガイド穴
24にガイドピン25を挿入して、これをさらに、ガイド穴
26を有する治具板22と23に挿入する。

［発明の効果］ 本発明によれば、多層プリント板の層間気泡を排除で
き、さらに、プリント配線板間の層間ずれを抑止できる
ので、信頼性の高い多層プリント板を容易に製造するこ
とができる効果を奏する。また本発明によれば、多層プ
リント板を同様にして製造することができるので、信頼
性の高い多層プリント板を安価に提供することができる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の装置の一部断面を有する斜視図と制御系を併せて示
した図、第３図は本発明装置の制御過程示す図、第４図
および第５図は本発明の別の実施例を示す図、第６図
は、本発明の他の制御方法を示す図、第７図、第８図お
よび第９図は本発明の他の実施例を示す断面図、第10図
は多層プリント配線板を装着する本発明の実施例図、第
11図はプリント配線板の断面図、第12図は本発明に係る
積層体の斜視図、第13図は溶融樹脂の基板内圧力分布を
示す図である。 １……積層体、2,22……上治具板、3,23……下治具板、
４……治具板、５……真空供給口、６……シール材、7,
27……上熱板、8,28……下熱板、９……熱板、10……流
体、11……流体加圧口、12……シール材、13……上固定
板、14……下固定板、15……支柱、16,17……ベロー、1
8,19……シール部、51〜53……真空高圧付加口、21……
断熱板、24,26……ガイド穴、25……ガイドピン、29…
…枠、30……Ｏリング。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−205996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−61229（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−5821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−191600（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−123798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−87894（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−75907（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接着剤を介して積層した複数のプリント配
   線板を挾持する二枚の治具板と、該治具板を加熱および
   加圧するための熱板と、これらを支持する支持構造とを
   備えた多層プリント板の製造装置において、少なくとも
   上記治具板の一方には上記複数のプリント配線板を挾持
   する空間内に結合される流体圧力の導入口を備え、上記
   支持構造は上記熱板を流体により加圧するための加圧構
   造を備えたことを特徴とする多層プリント板の製造装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の多層プリント板の製造装置
   を多段に積み重ねたことを特徴とする複数の多層プリン
   ト板の製造装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の多層プリント板の製造装置
   において、前記熱板における前記治具板と接する反対面
   に断熱板を貼り付けたことを特徴とする多層プリント板
   の製造装置。
4. 【請求項４】二枚の治具板の間に、接着剤を介して積層
   された複数のプリント配線板を挾持する挾持工程と、該
   挾持工程で挾持された積層プリント配線板内の気体を除
   去できるように前記積層プリント配線板の外周部の雰囲
   気を真空吸引することにより大気より減圧して前記治具
   板を加熱し、その後前記積層プリント配線板に対して接
   着圧力が付与されるように前記治具板に挾持圧力を付与
   して前記積層プリント配線板の外周部から溶融した接着
   剤が流出するのを押さえることができるように前記積層
   プリント配線板の外周部の雰囲気を大気より高い圧力に
   増圧して前記治具板の加熱により前記接着剤を硬化させ
   る接着工程とを有することを特徴とする多層プリント板
   の製造方法。
5. 【請求項５】請求項４記載の多層プリント板の製造方法
   において、前記接着工程で、前記積層プリント配線板の
   外周部の雰囲気を大気より高い圧力に増圧する際、該大
   気より高い圧力が前記接着圧力以下であることを特徴と
   する多層プリント板の製造方法。