JP3431729B2 - 回路基板の製造方法及び製造装置 - Google Patents

回路基板の製造方法及び製造装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子機器の回路に用いら
れる回路基板の製造方法及び製造装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、回路基板は小型高性能化を実現す
るために、片面にだけ回路を形成する片面板から両面に
回路を形成する両面板に、さらに多層に回路を形成する
多層回路基板へと変化してきており、現在多層化の進ん
だ基板が多く採用されている。
【０００３】回路基板に形成されるビアホールは、普通
ドリルやパンチングマシンにより１孔づつ形成してい
る。コストダウンのために一部ではレーザにより高速孔
加工することが行われている。
【０００４】レーザ孔加工においては、レーザの波長、
出力、パルス幅などの条件設定が必要となるが、加工性
のよいエポキシ樹脂等を主成分として、これに強化材等
のガラス繊維やアラミド繊維と云った他の副成分を複合
させた２種以上の物質よりなるいわゆるＦＲＰ等で形成
された基板に対する孔加工では、加工面で前記副成分に
対応するために、出力、パルス幅などを変えて条件の調
整を行い、歩留まりを向上させている。
【０００５】また、孔加工したビアホールやスルホール
に対してペーストを押圧して充填する工程では、スキー
ジと称される充填ヘッドを用いた印刷工法によって製造
されている。印刷工法においては、スキージの硬度、角
度、印圧、充填動作の速度など極めて多くの条件設定が
必要であり、わずかな設定の差が品質に影響を与えるた
め、製造現場での経験から調整を行い、ペースト充填工
程での歩留まり、品質を向上させている。
【０００６】ペーストの充填工程においては、スキージ
に対する工夫がなされており、平スキージ、剣スキー
ジ、印刷面との接触部が曲面となっているスキージなど
スキージの形状に工夫がなされているものや、スキージ
にヒータを内蔵し、一定温度に加熱しペーストの粘度を
低下させ充填力を向上させている。
【０００７】ペーストの粘度変化については、稼動時間
に比例してペーストの粘度が上昇する事から、一定時間
毎にペーストを入れ換えたり有機溶剤を加えて粘度を調
節する事でペースト粘度の安定化を図っている。
【０００８】さらに、孔加工されたビアホールやスルホ
ールへのペーストの充填量をコントロールするために、
孔に充填するペーストの量は基板表面まで充填する事
で、充填量の安定化を図っている。
【０００９】以下に図１１、図１２を参照しながら、上
記した従来の回路基板の製造方法の具体例について説明
する。
【００１０】図１１の（ａ）、（ｂ）は従来技術の孔加
工工程における回路基板の製造方法及び装置を２例示し
ている。
【００１１】図１１の（ａ）において、ａはレーザ光
源、ｂは反射ミラー、ｃは集光レンズ、ｄは基材、ｅは
離型性フィルムである。離型性フィルムｅは基材ｄの両
面に貼り合わされている。レーザ光源ａより射出された
レーザ光は反射ミラーｂにより方向を変換されて集光レ
ンズｃに向かい、ここで径を絞られ離型性フィルムｅが
貼り合わされた基材ｄ上に照射される。レーザ光から与
えられる光エネルギーは基材ｄで吸収され、熱エネルギ
ーに変換されて基材ｄ及び離型性フィルムｅに貫通孔を
形成する。
【００１２】図１１の（ｂ）において、ｆはドリルであ
る。基材ｄの上方からドリルｆが回転しながら降下し、
ドリルｆの先端にある先切れ刃により離型性フィルムｅ
および基材ｄに順次に孔を明ける事で貫通孔を形成す
る。
【００１３】図１２の（ａ）、（ｂ）は従来技術のペー
スト充填工程における回路基板の製造方法及び装置を２
例示している。
【００１４】図１２の（ａ）、（ｂ）において、ｋはマ
スクであり基材ｄの上に置かれる。
【００１５】ｍ、ｎはスキージで、マスクｋの上を接触
しながら移動する。ｐはペースト、ｑはステージであ
る。ステージｑの上に接触して基材ｄが配置される。基
材ｄの上方にはわずかの空間をおいてマスクｋが配置さ
れ、マスクｋの上にペーストｐが供給できる構造となっ
ている。マスクｋの上方にスキージｍ、ｎが配置され、
スキージｍ、ｎは上下方向および印刷方向に移動できる
ようになっている。
【００１６】まずステージｑの上の所定の位置に基材ｄ
をセットする。次に基材ｄに形成されている貫通孔の位
置と、マスクｋに形成されている孔位置を合わせ、基材
ｄ上にマスクｋをセットする。つぎに、マスクｋ上にペ
ーストｐを供給し、スキージｍ、ｎを降下させ基材ｄに
所定の圧力をかけた状態で保持する。さらにスキージｍ
を印刷方向に移動させ、ペーストｐを基材ｄ上で移動さ
せる事で印刷を行い、基材ｄの孔加工されている貫通孔
にペーストｐを押圧して充填する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術の回路基板の製造方法の孔加工工程において、ドリ
ルを用いる方法では極めて小さな孔加工は難しく、生産
性が悪くコスト高であったりする。レーザを用いる方法
でも孔形状は乱れた円状になったり断面形状は図１１の
（ａ）に示すような鼓状になったりして、後工程のペー
ストの充填に大きな不良の要因を与えるとともに、上記
のような２種以上の物質よりなる基材の加工では、主と
して副成分である物質の加工条件の相違などから最適な
加工条件を選択する事が難しく、微妙な条件調整を行い
ながら生産しなくてはならず、品質および生産性が共に
悪く、歩留まりも悪いという重大な課題を有している。
【００１８】また、上記従来の回路基板の製造方法のペ
ーストの充填工程においては、機械的誤差によってでさ
えペーストの充填形状や充填量が大きく変化し、抜けや
かすれに代表される充填不良が発生し、図１２の（ｂ）
に示す平スキージｎを用いた場合には、マスクや基材印
刷面との接触角度の設定や維持が難しく、貫通孔に対し
て充填したペースト量のばらつきが大きくなりこれを適
正に制御する事が極めて難しいという重大な課題を有し
ている。また、図１２の（ａ）に示すような角スキージ
ｍを用いた場合にはマスクや基材印刷面との接触角度の
設定はたやすいが、基材印刷面と接触する先端部分の鋭
利さが不足しマスクや基材上にペーストを残したり、充
填に使用するペーストを抱え込む量が少ないために頻繁
なペーストの補充が必要となるため、生産性が悪いとい
う課題を有している。また、ペーストの粘度が揮発成分
の発散によって上昇するようなことがあったり、粘度の
高いペーストを用いたりすると、ちょうど良い状態に設
定していた充填の条件では充填量の大きな不足が生じ、
適正な充填条件を再度設定するのに極めて長い時間がか
かるという課題を有していた。スキージにヒータを内蔵
する充填工法では、単純にペーストの粘度を低下させる
だけにすぎず、ペーストのローリングや充填に与える影
響はほとんどなく、効果が薄いため、条件の設定や調整
の作業の必要が残り、生産性が悪いという課題を残した
ままである。
【００１９】本発明は上記問題点に鑑み、製造上の歩留
まり、品質および生産性を向上する事のできる回路基板
の製造方法と製造装置を提供する事を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の回路基板の製造方法は、基材に対してレ
ーザを用いて孔加工するものであって、材料内に色調変
化処理をした基材に対してレーザ孔加工する工程を備
え、色調変化処理は黒化処理又は塗装、化学処理であっ
て、基材をなす主成分以外のレーザ光による加工性の劣
る副成分物質について行う事を第１の特徴とするもので
ある。
【００２１】また、本発明の回路基板の製造方法は、圧
縮性を有する基材の孔加工された貫通孔にペーストを押
圧して充填する工程において、前記孔加工は前記第１の
特徴の方法を採用して行い、前記充填はペーストの充填
が最大で貫通孔の５〜２０％の未充填部分が残るように
行う事を第２の特徴とするものである。
【００２２】上記問題点を解決するために、本発明の回
路基板の製造装置は、前記第２の特徴の回路基板の製造
方法に用いるものであって、基材の孔加工された貫通孔
にペーストを押圧して充填する充填ヘッドを、これのペ
ースト押圧面における基材の印刷面との接触側で支持し
た事を第１の特徴とするものである。
【００２３】また、本発明の回路基板の製造装置は、前
記第２の特徴の回路基板の製造方法に用いるものであっ
て、基材の孔加工された貫通孔にペーストを押圧して充
填する充填ヘッドと、基材の印刷面にペーストの充填に
先立って前処理材を塗布する前処理ヘッドとを備えたこ
とを第２の特徴とするものである。
【００２４】
【作用】本発明の回路基板の製造方法の第１の特徴の上
記構成では、基材の材料内を色調変化処理する事で、レ
ーザ孔加工工程でのレーザ光の吸収率を材料内のどの部
分でも一定にするとともに吸収効率を向上させる事がで
き、より広範囲の加工条件を満足して高品質な孔加工を
生産性よく達成することができる。特に、前記色調変化
処理が、黒化処理又は塗装、化学処理を、基材をなす主
成分以外のレーザ光による加工性の劣る副成分物質につ
いて行うので、基材のレーザ光による加工性が劣る副成
分物質のみに基材の製造プロセス中で黒化処理または塗
装を行う事で、孔加工性を確保し、かつレーザ光の必要
ピークパワーを抑えて加工精度を向上しながら、孔加工
されない部分での副成分物質の存在によって基材の機械
的、電気的な性能を確保する事ができる。
【００２５】本発明の回路基板の製造方法の第２の特徴
の上記構成では、特に、圧縮性を有する基材の孔加工さ
れた貫通孔に、ペーストを貫通孔の５〜２０％の未充填
部分ができるように充填する事により、基材が圧縮され
るときにペーストを未充填部分に逃がせるようにして、
行き場のないペーストの反発力によって起こる層間の導
通部分の剥離を防ぐ事ができる。
【００２６】本発明の回路基板の製造装置の第１の特徴
の上記構成では、前記第２の特徴の回路基板の製造方法
に用いるのに、基材の孔加工された貫通孔にペーストを
押圧して充填する充填ヘッドが、ペースト押圧面におけ
る基材の印刷面との接触側で支持されていて、印刷面か
ら離れる側が自由端となって変形することによって必要
な撓み性を確保しながら、印刷面と接触する側ではペー
ストの押圧に対する逃げを抑制しながら基材の印刷面の
凹凸に対応する必要最小限の弾性を確保し、ペーストの
経時的な粘度の上昇や消費による減量があっても、特別
な制御の必要なくペーストを所定量安定して充填するこ
とができ、連続印刷性を向上することもできる。
【００２７】本発明の回路基板の製造装置の第２の特徴
の上記構成では、前記第２の特徴の回路基板の製造方法
に用いるのに、充填ヘッドによって基材の孔加工された
貫通孔にペーストを押圧して充填する動作に併せ、今１
つ備える前処理ヘッドの動作によって、基材の印刷面に
ペーストの充填に先立って前処理材を塗布し、前記の不
揮発性有機物を先に塗布しておくと云ったことの作用効
果を、１つのペースト充填工程で達成することができ
る。
【００２８】本発明は上記した各構成によって均質で品
質の良い孔加工を行い、また、種々な充填条件に対応し
て十分なペーストの充填量を確保し、製造の歩留まり、
品質および生産性を向上する事ができる。
【００２９】
【実施例】本発明の回路基板の製造方法およびその装置
の幾つかの実施例について、図面を参照しながら以下に
説明する。
【００３０】図１、図２は本発明の第１の実施例を示し
ている。図１の（ａ）に回路基板の製造に用いる孔加工
装置の模式図を示してある。図１の（ａ）において１は
レーザ光源、２は反射ミラー、３は集光レンズであり、
レーザ光源１から出射されたレーザ光が反射ミラー２を
介して集光レンズ３を通過する。４は製造すべき回路基
板の基材であり、集光レンズ３を通過してエネルギー密
度の上昇したレーザ光が照射され、このレーザ光の熱エ
ネルギーによって孔加工される。５はステージで基材４
を接触状態に保持して前記孔加工のための位置決めを行
う。
【００３１】本実施例では、図１の（ａ）に示す孔加工
装置を用いて回路基板を製造するための孔加工を行うの
に、材料内に色調変化処理をした基材４に対して上記の
レーザ孔加工を行う。
【００３２】図２は色調に対するレーザの波長と反射率
を示すグラフである。図２から明らかなようにレーザ光
の反射率は明らかに色調に依存している。このことか
ら、レーザ孔加工に際して基材４の材料内の色調を選択
し、これを満足する色調に変化させる事で加工性を向上
させられる事が明らかである。
【００３３】実験的には基材４の材料内に金属を分散さ
せる方法では、金属粉周辺にレーザ光による熱が伝わっ
てしまい、真円度が低下したが、孔径の精度が必要ない
場合においては金属粉の添加又は酸化金属粉の添加で十
分である。
【００３４】一方チモールレッドなどの有機成分の添加
による色調の変化を行った場合には基材４の主成分にＡ
ＢＳ樹脂を用いた黄色の場合において、±８％の精度を
得た。特に、添加した有機成分は、孔加工の際に揮発さ
せられて貫通孔からこれの孔加工と同時に除去されるの
で、基材４自身の絶縁抵抗の低下や添加剤の影響を考慮
する事なしに基板４の加工及び設計が可能となり、加工
性、品質及び生産性を向上する事ができる。
【００３５】また、基材４は図１の（ｂ）に模式的に示
すように加工性の面でエポキシ樹脂等の主成分物質４ａ
に、ガラス繊維４ｂやアラミド繊維４ｃと云った強化材
を副成分として複合させたいわゆるＦＲＰであるような
場合、副成分のうちの有機繊維であるアラミド繊維４ｃ
等の部分に対して表面炭化などの黒化処理または色調変
化の塗装又は化学処理を行ったところ、色調変化処理を
行わない場合の真円度±１０％の精度を保てば、孔加工
に用いるレーザ光に必要なピークパワーを抑えられる事
が明かとなった。この結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】 表１から明らかなように、基材４の材料内に対して色調
を変化させる事でレーザ光の必要ピークパワーを小さく
する事が可能となり、孔加工性を確保し、かつレーザ光
の必要ピークパワーを抑えて加工精度を向上しながら、
孔加工されない部分での副成分物質であるガラス繊維４
ｂやアラミド繊維４ｃ等の存在によって基材の機械的、
電気的な性能を確保する事ができる。
【００３７】以上のように第１の実施例によれば、基材
に対して色調を変化させる事でレーザ光の吸収率の差を
小さくするとともに吸収効率を向上させる事が可能とな
り、より広範囲の加工条件を設定する事ができ、高品質
な孔加工ができる。したがって、品質及び加工性、生産
性、歩留りを向上させる事ができる。
【００３８】以下本発明の第２の実施例について図面を
参照しながら説明する。
【００３９】図３は本発明の第２の実施例を示す回路基
板の製造における基材処理装置の模式図である。
【００４０】図３に示すようにオゾン室１０内にステー
ジ５が置かれ、これに主成分となる樹脂材料を含浸させ
ていない基材４が保持される。オゾン室１０の天井部各
所にオゾン発生装置６から延びたオゾン供給ダクト７が
接続されるとともに、オゾン室１０の側壁下部には真空
ポンプ９を持った排気ダクト１１が接続されている。
【００４１】また、オゾン室１０の天井部のオゾン供給
ダクト７の各接続部の間に紫外線照射部８が設けられて
いる。
【００４２】本実施例では回路基板を製造するのに、そ
の前段階で以上のような処理装置を用いる。具体的に
は、まず樹脂分を含浸させていない基材４をステージ５
上に配置する。この場合の基材４は主成分である樹脂が
含浸されていない、したがって強化材である前記副成分
からなるもので、レーザ光による加工では主成分として
含浸させる樹脂よりも多くのエネルギーを必要とするも
のである。
【００４３】つぎに真空ポンプ９によってオゾン室１０
の空気を除去しつつ、オゾン発生装置６から供給される
オゾンをオゾン供給ダクト７を介しオゾン室１０内に供
給して基材４に吹きかける。
【００４４】基材４の種類によってはステージ５内部に
セットした熱源から熱を加えて所定の時間保持する。ま
た、オゾンの代わりに紫外線照射部８から紫外線を照射
し所定の時間保持する事で処理を終了する。
【００４５】表２に所定時間処理した後に孔加工を行っ
た場合の真円度と断面形状及び孔壁面での繊維成分の占
有率を示す。
【００４６】
【表２】 表２から明らかなように紫外線又はオゾンの効果が確認
される。これは、基材４の副成分の機械的加工性が向上
することによると見られる。基材４の材料に複合させる
副成分であるアラミド繊維４ｃ等を紫外線照射処理また
はオゾン処理した場合も同様の効果が確認された。しか
し、一般的に用いられているガラス繊維の場合には効果
は確認されなかった。
【００４７】以上のように第２の実施例によれば、基材
４を紫外線又はオゾン雰囲気中に暴露する事で基材の孔
加工性を向上させ、高品質な孔加工が可能となり、品質
及び加工性、生産性、歩留りを向上させる事ができる。
【００４８】なお、本実施例では、紫外線の照射処理と
オゾン処理のどちらかを採用するようにしたが、場合に
よっては双方の処理を行うようにすることもできる。
【００４９】図４は本発明の第３の実施例を示すペース
ト充填工程の模式的図である。
【００５０】図４に示すように、ステージ５に保持され
た基材４の孔加工された貫通孔４ｄに、充填ヘッド２１
によってペースト２２を押圧して充填する。
【００５１】充填ヘッド２１は上下方向及び矢印Ａで示
す充填動作方向に移動が可能となっている。通常、充填
ヘッド２１が基材４の上を移動する際に充填ヘッド２１
と基材４との接触点近傍に存在するペースト２２は流動
可能流域が小さい事と、周囲の圧力勾配が小さいため
に、粘度を単純に低くするだけでは極めて流動しにくい
状態となっている。
【００５２】ペースト２２自身の温度を上昇させる事で
流動性は向上するが、特に熱硬化型などのペースト２２
を使用すれば、ペースト２２の寿命は低下する。ペース
ト２２の充填に必要な流動性を確保する部分は、ペース
ト２２が基材４に設けられた貫通孔４ｄに近接する部分
だけで十分であり、貫通孔４ｄにペースト２２が充填さ
れるのに必要な圧力は充填ヘッド２１及びペースト２２
自身の矢印Ｂで示すローリングにより発生する流体圧力
（hydlaulic pressure）によって与えられる（例えばD.
E.Riemer:"INk Hydrodynamics of Screen Printing".Pr
oceedings ISHMSymposium1985）。ペースト２２のロー
リングは基材４の印刷面から充填ヘッド２１のペースト
押圧面２１ａに沿って上方に上る事で形成されるため、
充填ヘッド２２のペースト押圧面２１ａに対して所定の
温度勾配を設ける事で、ペースト押圧面２１ａの印刷面
に接する側で温度が高く、印刷面から離れる程温度が低
くなるような温度勾配によって、ローリングするペース
ト２２の印刷面に接触する部分で粘性を低下させて流動
性を向上させるとともに、ペースト押圧面２１ａにおけ
る基材４の印刷面、および充填ヘッド２１から離れる側
で低温となることによって流動性を抑えてペースト押圧
面２１ａの印刷面との接触部分の流体圧力を高めるの
で、ペースト２２を所定量安定して充填することができ
るのに併せ、前記低温部にて揮発性成分の発散をも抑制
してペースト２２全体を所定粘度に保ち易いので連続印
刷性を向上させる事ができる。
【００５３】表３に一般的な充填条件におけるペースト
の充填深さと充填ヘッド２１内の温度差を示す。
【００５４】
【表３】 表３から明らかなように充填力の向上が得られている事
が分かる。これを本実施例ではペースト２２の印刷面と
接触する部分に対して加熱し、ペースト２２の印刷面お
よび充填ヘッド２１が離れる部分が低温となるように、
充填ヘッド２１に内蔵した上下２つのヒータ２３、２４
によって温度勾配を設定する事で達成している。また、
ペースト自身が揮発成分を含有している場合には温度の
上昇によって揮発成分が失われ粘度が上昇する事は一般
的に知られた事である。ペースト２２の印刷面および充
填ヘッド２１から離れて外気にさらされる部分が低温と
なる事によりペースト２２の揮発成分の発散による硬化
反応を抑制していることが明かであり、連続印刷性を向
上させる事が可能となる。なお、本実施例においてはマ
スクを用いない直接印刷法について行ったが、基材４上
にマスクが存在していても同様の事である。
【００５５】なお、前記のような温度勾配は、ペースト
２２を加熱する部分のヒータ２３だけを設けるようにし
ても達成されるし、ヒータ２３、２４間に適数のヒータ
を内蔵してもよい。ヒータの数が多いと温度勾配をより
強制的に細かく設定することができる。また、ヒータ２
３の位置からヒータ２４の位置まで容量を漸減しながら
連続する１つのヒータを内蔵するようにしてもよい。
【００５６】また本実施例では、ヒータ２３、２４の通
電回路中にボリューム２３ａ、２４ａを設けて、ヒータ
２３、２４の発熱量を調整し、前記のような温度勾配を
種々に設定できるようにしてある。
【００５７】これによって、ペースト２２およびこれの
充填の広範囲な条件に対応して、各種条件の回路基板を
高品質に製造することができる。
【００５８】図５、図６は本発明の第４の実施例を示す
回路基板の製造における充填工程に用いる装置の模式図
である。
【００５９】充填装置は図５に概略を示すように、ステ
ージ５上の基材４にペースト２２を充填する充填ヘッド
２１は、例えばガイド２５とこのガイド２５に案内され
る左右方向スライダ２６とによって充填方向に移動さ
れ、左右方向スライダ２６の上のガイド２７とこれに案
内される上下方向スライダ２８とによって上下に移動さ
れる。また、充填ヘッド２１は基材４との接触側が自由
端となるように上下方向スライダ２８上に軸２９によっ
て回動できるように枢支され、基材４との接触角θが可
変になっている。
【００６０】充填ヘッド２１は軸２９に連結したアクチ
ュエータＡ１によって軸２９のまわりに回動され、上下
方向スライダ２８に連結したアクチュエータＡ２によっ
て上下方向に移動され、左右方向スライダ２６に連結し
たアクチュエータＡ３によって左右方向に移動される。
【００６１】従来の印刷方式の場合では、ペースト２２
の供給量に関わらず一定の設定角度で充填が行われてい
るがペースト２２の量が減少すればペースト２２中に発
生する流体圧力も減少し充填力が低下する。この関係は
D.E.Riemarによって以下のような相関になると報告され
ている（"INk Hydrodynamics of Screen Printing".Pro
ceedings ISHM Symposium1985）。
【００６２】
【数１】 ここで、ｐはペースト中に発生する圧力、μはペースト
の流動速度、ｖは充填ヘッドの移動速度、Ｖはペースト
の体積、θは充填ヘッドと基材との接触角度、ｋは比例
常数である。
【００６３】この圧力差が基材４に設けられた貫通孔に
対してペースト２２を充填するのに必要な圧力差とな
り、工学的によく知られたハーゲン・ポワズイユの式に
代入する事で貫通孔に対するペースト２２の充填状態を
知る事ができる。従って充填状態を一定にするためには
印刷工程中常にｐを一定にしてやる事が重要となる。
【００６４】一般には充填の作業が続いてもペースト体
積の減少量が無視できるほど十分なペーストを投入する
事で対応しているが、ペースト２２自身の粘度や組成の
変化に対応する事はできていない。
【００６５】しかしながら本実施例の方法では、１スト
ロークで減少するペースト２２の量を把握しておく事
で、充填ヘッド２１の速度を
【００６６】
【数２】 に増加させる事でペースト量の変動に対応でき、一度の
ペースト２２の投入量を減少させる事が可能となった。
表４は初期ペースト投入量による従来法と本実施例の方
法による１００枚印刷した後の充填力の変動を充填深さ
の変動率の観点で確認したものである。
【００６７】
【表４】 表４から明らかなように速度制御の効果を確認する事が
できる。以上の方法により工程歩留まりの向上が可能と
なり、連続生産性を向上させる事が可能となる。本実施
例では速度の制御について行ったが、角度については、
【００６８】
【数３】 を満足するΔθを求め、Δθずつ角度を減少させていく
操作を行えば同様の事である。
【００６９】図６はこのような制御のための制御回路の
一例を示している。前記各アクチュエータＡ１〜Ａ３は
マイクロコンピュータ３１によって駆動制御するように
し、前記速度の変化条件を含む制御条件は操作パネル３
２によって種々に入力できるようにしてある。
【００７０】また、充填ヘッド２１の角度や速度、高さ
が設定通りであるように、それぞれを検出するセンサか
らの入力によってフィードバック制御するようにしてあ
る。
【００７１】本実施例では、充填ヘッド２１を軸２９の
まわりに回動させて印刷面との接触角θも自動的に変え
ることができ、このθを小さくすることによっても充填
率が向上するので、ペースト量の変化に対応することが
できる。もっとも、印刷面との接触側が自由端となる充
填ヘッド２１の接触角θを変えると、自由端高さが変化
するので、これを補正して所定の高さを維持するように
制御する。図７に示す第５の実施例の印刷面との接触側
で支持した充填ヘッド２１に適用した場合はそのような
補正は不要となる。
【００７２】なお、充填ヘッド２１の移動速度と接触角
θとの双方を変化させてペースト量の変化に対応するこ
ともできる。
【００７３】図７は本発明の第５の実施例を示す回路基
板の製造における充填工程に用いる装置の模式図であ
る。
【００７４】本実施例の充填ヘッド２１は図７に示すよ
うに、ペースト押圧面２１ａでのステージ５の上の基材
４の印刷面に接触する側Ｃをホルダー４１で支持し、印
刷面から離れる側Ｄが自由端となるようにした点を特徴
としている。さらに具体的には、本実施例は平スキージ
タイプにも適用できるが、このタイプを少し変形した横
断面３角形のブレードタイプとしてあり、ペースト押圧
面２１ａの印刷面との接触側Ｃから印刷面から離れる側
Ｄに向けて厚みが漸減するようにしてある。
【００７５】充填ヘッド２１を下動させて基材４との間
でペースト充填のための印圧を加えたとき、従来の平ス
キージタイプの充填ヘッドの支持構造では、ペースト押
圧面２１ａの印刷面から離れる側Ｄを支持しているの
で、ホダーによる印圧はこのＤ点近傍に与えられ、印刷
面に接触する側Ｃは自由端となって難なく撓みやつぶれ
が生じて、これがペースト２２の押圧に大きな逃げとな
り、基材４の貫通孔４ｄにペースト２２を充填するのに
重要なＣ側での押圧が弱くなり、安定した充填は望めな
い。
【００７６】しかも、接触角θが初期の設定より小さく
なり、充填ヘッドの材質や印圧を加える部分の構造によ
り接触角度と接触部分のつぶれている量が異なるために
調整する必要があった。
【００７７】また、充填ヘッド先端のつぶれ量は基材の
印刷面の凹凸に追随する必要最低限に抑えておかなけれ
ば基材に設けられた貫通孔に充填したペーストをかき取
る現象が発生する。
【００７８】また、角スキージタイプにおいては、最初
から４つの角は丸まっているために、表面の掻き取り性
は極端に悪く、必要以上の印圧を加えて先端のつぶれ量
を確保する必要があったため、充填したペーストを孔か
ら掻き取る量が不安定となっていた。
【００７９】これに対し本実施例では、基材４の孔加工
された貫通孔４ｄにペースト２２を押圧して充填する充
填ヘッド２１が、ペースト押圧面２１ａにおける基材４
の印刷面との接触側Ｃでホルダー４１により支持されて
いて、印刷面から離れる側Ｄが自由端となって変形する
ことによって必要な撓み性を確保しながら、印刷面と接
触する側Ｃではペースト２２の押圧に対する逃げを抑制
しながら基材４の印刷面の凹凸に対応する必要最小限の
弾性を弾性材の選択と言う材料的に確保して、ペースト
２２の経時的な粘度の上昇や消費による減量があって
も、特別な制御の必要なくペーストを所定量安定して充
填することができ、連続印刷性を向上することもでき
る。
【００８０】このように本実施例では、印圧は充填ヘッ
ド２１の基材４に接触するＣ点に直接かかる事になり充
填ヘッド２１の撓みによる接触角度の減少をなくす事が
できる。この状態を観察したところ、充填ヘッド２１と
基材４との接触部分の撓みは存在していなかった。した
がって、以上の装置を用いる事により、ペーストの充填
機能を持つ部分の条件設定が製造中一定に保つ事が可能
となり、一定の品質のものを生産する事が可能となり、
製造歩留まりを向上させる事が可能となる。
【００８１】図８は本発明の第６の実施例を示す回路基
板製造におけるペーストの充填工程の前処理状態を示す
充填装置の模式図である。
【００８２】本実施例は図８に示すように、ステージ５
の上の基材４の印刷面に対し、充填ヘッド２１によって
ペーストを押圧して充填する前に前処理材５１を塗布す
るようにしている。このために、充填ヘッド２１と前処
理ヘッド５２とを備えており、基材４の孔加工された貫
通孔４ｄに充填ヘッド２１によってペーストを充填する
工程において、ペーストを充填する作業の前に、基材４
の印刷面にペーストの含有物と同じ不揮発の有機成分を
前処理材５１として前処理ヘッド５２によって塗布す
る。
【００８３】前処理ヘッド５２が基材４の上を接触しな
がら移動して基材４の表面に前処理材５１を塗布する
際、前処理材５１は前処理ヘッド５２によって基材４の
印刷面から十分かき取られるが、基材４の表面に吸着す
る分が基材４上に残される。このときに発生する吸着機
構は、ペーストの充填中も基材４上で同じく発生するた
め、ペーストの粘度上昇がおこる。事前にペースト中の
不揮発の有機成分を前処理材５１として基材４上に塗布
した場合としない場合のペーストの粘度上昇の結果を図
９に示す。図９から明らかなようにペースト中の不揮発
の有機成分の塗布の効果が見受けられる。
【００８４】これは、基材４と前処理ヘッド５２とによ
る前処理材５１のかきとりが、ペーストのかきとりと同
程度である事に起因すると考えて良い。かきとりの状態
が甘ければ、基材４の表面に有機成分を残す事になり、
ペースト自身の粘度を低下させる事もあるために注意が
必要である。以上の結果からペーストの充填工程の前に
ペースト中の不揮発の有機成分を基材上に塗布する事で
ペーストの粘度上昇を抑制し、連続印刷性を向上させる
事が可能となる。本実施例において塗布ヘッドはウレタ
ンゴム製のスキージを用いたが基材上に蒸着などの操作
によって有機成分を吸着させても効果は同様の事にな
る。
【００８５】図１０は本発明の第７の実施例を示すペー
スト充填状態の説明図である。
【００８６】本実施例は図１０に示すように、圧縮性を
有する基材の孔加工された貫通孔にペーストを押圧して
充填する工程において、ペースト２２の充填が最大で貫
通孔の５〜２０％の未充填部分６１が残るように充填す
る。
【００８７】これにより、基材が圧縮されるときのペー
スト２２を未充填部分６１に逃がせるようにして、行き
場のないペースト２２の反発力によって起こる層間の導
通部分の剥離を防ぐ事ができる。
【００８８】さらに具体的には、基材４は貫通孔４ｄに
ペースト２２を充填した後、両面を銅箔ではさんで加
熱、プレスする事で両面板を形成し、その後銅箔を所望
のパターンにエッチングする事で回路基板を形成する。
これら一連の工程の中で、基材４を銅箔にはさんで加
熱、プレスする際に基材４の圧縮が貫通孔４ｄ中に充填
されたペースト２２の許容量以上行われると、ペースト
２２が硬化した後に銅箔を基材４から引き剥そうとする
方向に力を発生させ、層間の導通の信頼性を著しく低下
させる。これは、貫通孔４ｄ中に充填されたペースト２
２が圧縮された場合、許容量以上となる部分の逃げ道が
ないために発生するものであり、基材４が多孔質なもの
の場合には基材４中に滲み出す事になる。基材４中にペ
ースト２２が滲み出した場合には絶縁抵抗の低下など回
路基板としての信頼性を低下させる事になり、回避しな
ければならない。
【００８９】これを、基材４に形成された貫通孔４ｄ中
にペースト２２の移動できる空間を前記未充填部分６１
によって形成し、許容量以上に圧縮されたペーストを貫
通孔４ｄ内に収めることでこれらの課題を解決する事が
できる。表５に貫通孔４ｄの平均直径と平均直径に対す
る未充填部分６１によるくぼみ量を変化させた場合の導
通抵抗の良、不良を示す。
【００９０】
【表５】 表５から明らかなように、平均孔径に対して５〜２０％
の未充填部分を作る事で、導通抵抗の信頼性を得る事が
できた。以上の結果から貫通孔の平均直径の５〜２０％
の深さのくぼみ量となるようにペーストを押圧して充填
する事により、圧縮された基材の反発力によって起こる
層間の導通部分の剥離、信頼性の低下を防ぐ事ができ
る。
【００９１】
【発明の効果】本発明の回路基板の製造方法の第１の特
徴によれば、材料内の色調変化処理により、レーザ孔加
工工程でのレーザ光の吸収率を材料内のどの部分でも一
定にするとともに吸収効率を向上させて、より広範囲の
加工条件を満足して高品質な孔加工を生産性よく達成す
ることができる。特に、前記色調変化処理が、黒化処理
又は塗装、化学処理を、基材をなす主成分以外のレーザ
光による加工性の劣る副成分物質について行うことで、
これら処理により孔加工性を確保し、かつレーザ光の必
要ピークパワーを抑えて加工精度を向上しながら、孔加
工されない部分での副成分物質の存在によって基材の機
械的、電気的な性能を確保する事ができる。
【００９２】本発明の回路基板の製造方法の第２の特徴
によれば、特に、ペーストを貫通孔の５〜２０％の未充
填部分ができるように充填して、基材が圧縮されるとき
にペーストを未充填部分に逃がせるようにするので、行
き場のないペーストの反発力によって起こる層間の導通
部分の剥離を防ぐ事ができる。
【００９３】本発明の回路基板の製造装置の第１の特徴
によれば、基材の孔加工された貫通孔にペーストを押圧
して充填する充填ヘッドが、ペースト押圧面における基
材の印刷面との接触側で支持されていて、印刷面から離
れる側が自由端となって変形することによって必要な撓
み性を確保しながら、印刷面と接触する側ではペースト
の押圧に対する逃げを抑制しながら基材の印刷面の凹凸
に対応する必要最小限の弾性を確保し、ペーストの経時
的な粘度の上昇や消費による減量があっても、特別な制
御の必要なくペーストを所定量安定して充填することが
でき、連続印刷性を向上することもできる。
【００９４】本発明の回路基板の製造装置の第２の特徴
によれば、特に、併備した充填ヘッドと前処理ヘッドと
によって、基材の印刷面にペーストの充填に先立って前
処理材を塗布し、前記の不揮発性有機物を先に塗布して
おくと云ったことの作用効果を、１つのペースト充填工
程で達成することができる。
【００９５】本発明は上記した各構成によって均質で品
質の良い孔加工を行い、また、種々な充填条件に対応し
て十分なペーストの充填量を確保し、製造の歩留まり、
品質および生産性を向上する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における孔加工装置の模
式図である。
【図２】色調に対するレーザの波長と反射率の関係を示
すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施例における回路基板の製造
装置の模式図である。
【図４】本発明の第３の実施例における回路基板の製造
装置のペースト充填機能を持つ部分を示す模式図であ
る。
【図５】本発明の第４の実施例における回路基板の製造
装置の充填機能を持つ部分を示す模式図である。
【図６】図５の装置の充填部分に関する制御回路のブロ
ック図である。
【図７】本発明の第５の実施例における回路基板の製造
装置の充填機能を持つ部分を示す模式図である。
【図８】本発明の第６の実施例を示す回路基板の製造装
置のペースト中の不揮発の有機成分を塗布する機能を持
つ部分を示す模式図である。
【図９】本発明の第５の実施例におけるペースト中の不
揮発の有機成分を基材上に塗布した場合としない場合の
ペーストの粘度上昇の結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の第７の実施例を示す回路基板の製造
方法によるペーストの充填後の充填状態を示す模式図で
ある。
【図１１】従来の第１の印刷装置の模式図である。
【図１２】従来の第２の印刷装置の模式図である。
【符号の説明】
１ レーザ光源 ４ 基材 ４ａ 主成分 ４ｂ ガラス繊維 ４ｃ アラミド繊維 ４ｄ 貫通孔 ６ オゾン発生装置 ７ オゾン供給ダクト ８ 紫外線照射部 ２１ 充填ヘッド ２１ａ ペースト押圧面 ２２ ペースト ２３ ２４ ヒータ ２３ａ、２４ａ ボリューム ２６ 左右スライダ ２８ 上下スライダ ２９ 軸 Ａ１、Ａ２、Ａ３ アクチュエータ θ 接触角 ３１ マイクロコンピュータ ３２ 操作パネル ４１ ホルダー Ｃ 接触側 Ｄ 離れる側 ５１ 前処理材 ５２ 前処理ヘッド ６１ 未充填部分
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−170046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−79498（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−99596（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−296992（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 3/00 B23K 26/00 H05K 1/03 H05K 3/40

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基材に対してレーザを用いて孔加工する
    回路基板の製造方法において、材料内に色調変化処理を
    した基材に対してレーザ孔加工する工程を備え、色調変
    化処理は黒化処理又は塗装、化学処理であって、基材を
    なす主成分以外のレーザ光による加工性の劣る副成分物
    質について行う事を特徴とする回路基板の製造方法。
  2. 【請求項２】 圧縮性を有する基材の孔加工された貫通
    孔にペーストを押圧して充填する回路基板の製造方法に
    おいて、前記孔加工は請求項１に記載の方法を採用して
    行い、前記充填はペーストの充填が最大で貫通孔の５〜
    ２０％の未充填部分が残るように行う事を特徴とする回
    路基板の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の回路基板の製造方法に
    用いる回路基板の製造装置であって、基材の孔加工され
    た貫通孔にペーストを押圧して充填する充填ヘッドを、
    これのペースト押圧面における基材の印刷面との接触側
    で支持した事を特徴とする回路基板の製造装置。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載の回路基板の製造方法に
    用いる回路基板の製造装置であって、基材の孔加工され
    た貫通孔にペーストを押圧して充填する充填ヘッドと、
    基材の印刷面にペーストの充填に先立って前処理材を塗
    布する前処理ヘッドとを備えたことを特徴とする回路基
    板の製造装置。
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