JP3543728B2

JP3543728B2 - 多層プリント配線板の成形方法

Info

Publication number: JP3543728B2
Application number: JP2000123468A
Authority: JP
Inventors: 光司佐藤; 浩田代; 浩史小川; 政夫青津; 賢吾河澄
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2020-04-25
Also published as: JP2001308523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚の回路板から多層プリント配線板を製造するにあたって、回路板を積層成形する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多層プリント配線板は、内層用の回路を設けて作製した複数枚の内層用の回路板をプリプレグを介して重ねると共に、さらに最外層にプリプレグを介して銅箔等の金属箔を重ね、これをプレス装置にセットして加熱加圧成形することによって、複数枚の回路板及び金属箔を積層一体化し、そしてスルーホールの加工や、外層の金属箔のプリント配線加工等の工程を経て、製造されている。
【０００３】
ところで近年、プリント配線板のファイン化の要求が加速しており、回路のライン幅／回路間のスペースは１００／１００μｍから、５０／５０μｍさらに、３０／３０μｍの仕様の要求が出ている。そしてこれに伴って、多層プリント配線板では、内層の回路板の回路を接続するスルーホールの加工位置精度（ビルドアップ多層プリント配線板ではブラインドビアホールの加工位置精度）を向上させる必要がある。
【０００４】
多層プリント配線板において、スルーホールの加工は次のようにして行なわれている。すなわち、積層されている各回路板には所定の位置において予めターゲットマークが設けてあり、この各回路板のターゲットマークをＸ線で透視して重ね合わせ、その重心の位置に基準孔を穿孔する。そしてこの基準孔を基準にして多層プリント配線板にスルーホールの孔加工を行なうのである。従って、スルーホールの加工位置精度を高めるには、基準孔の位置精度を向上させる必要があり、基準孔の位置精度は各回路板のターゲットマークの重ね合わせの精度、すなわち各回路板の重ね合わせ位置精度に依存する。
【０００５】
多層プリント配線板を製造するに際して、積層する各回路板は精密に位置合わせをしてプリプレグを介して重ねるようにしてあるが、加熱加圧成形をする際のプリプレグの溶融樹脂の流れなどによって各回路板が位置ずれするおそれがあり、この成形の際の位置ずれが各回路板の重ね合わせ位置精度の低下につながる。
【０００６】
そこで特開平５−７５２５６号公報や、特開平６−６０３６号公報などにみられるように、積層する各回路板に貫通孔を設けておき、プリプレグを介して重ね合わせた各回路板の貫通孔にかしめピンを通し、そしてこのかしめピンをかしめることによって、かしめピンで各回路板を結合して一体化し、この状態で加熱加圧成形を行なうことによって、成形の際に回路板が位置ずれすることを防止するようにしている。
【０００７】
しかし、このようなかしめピンによる方法では、貫通孔の内径とかしめピンの外径の差で、回路板が位置ずれした状態で各回路板がかしめ固定されることが多く、またかしめピンをかしめる際の変形によって重ねた各回路板が位置ずれすることも多い。このように各回路板を一体化する際に回路板に位置ずれが発生し易く、この場合には、各回路板は成形の前からすでに重ね合わせの位置ずれが生じているので、回路板の位置精度を高く保って多層プリント配線板を成形する効果はあまり期待することができない。
【０００８】
そこで、特開平１０−２２４０３２号公報にみられるように、複数枚の回路板をプリプレグを介して重ね、これを部分的に加熱することによって、プリプレグの樹脂で複数枚の回路板を部分的に相互に溶着して一体化し、そしてこの状態で加熱加圧成形を行なうことによって、成形の際に回路板が位置ずれすることを防止する試みが行なわれている。
【０００９】
この場合には、重ねた各回路板を一体化する際に位置ずれするようなことはないが、各回路板はプリプレグを介して部分的に溶着されているだけなので、成形の際に回路板が位置ずれすることを完全に防ぐことは難しい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、回路板を位置ずれすることなく位置精度高く積層することができる多層プリント配線板の成形方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多層プリント配線板の成形方法は、回路を設けた複数枚の回路板を絶縁樹脂シート３を介して重ねて組み合わせ、この組み合わせ物４を部分的に加熱することによって、絶縁樹脂シート３の樹脂で複数枚の回路板２を部分的に溶着し、次にこの複数枚の各回路板２にかしめピン５を通して複数枚の回路板２をかしめ固定し、この後、この組み合わせ物４をプレス装置にセットして加熱加圧成形を行なう多層プリント配線板の成形方法において、上記のように組み合わせ物４を部分的に加熱するにあたって、端縁部に切欠部１３を設けた金属板６を用い、組み合わせ物４を金属板６で挟んだ状態で、切欠部１３において組み合わせ物４をその両面から部分的に加熱し、また上記のように回路板２をかしめ固定するにあたって、端部に切欠部１５を設けた平板７を用い、組み合わせ物４を平板７で挟んだ状態で、切欠部１５の部分でかしめピン５のかしめを行なうことを特徴とするものである。
【００１２】
また請求項２の発明は、組み合わせ物４の部分的な加熱は、プレス装置による成形の際の成形温度より５０〜２００℃高い温度で、１０〜６０秒間行なうことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
本発明において回路板２としては任意のものを用いることができるものであり、例えば樹脂積層板を絶縁基板とし、表面に貼った銅箔などの金属箔をプリント加工して回路を設けたものや、樹脂板やセラミック板を絶縁基板とし、その表面にメッキによって回路を設けたものなど、従来からプリント配線板として提供されているいずれのものでも制限されることなく用いることができる。この回路板２にはその四隅端部など、回路が設けられていて最終製品の多層プリント配線板として使用される範囲の外において、貫通孔１１が穿設加工してある（図３（ａ）参照）。この貫通孔１１は回路板２に形成された回路のパターンに対して決められた位置に設けられるものである。
【００１７】
また絶縁樹脂シート３は、絶縁樹脂をフィルム状に形成した絶縁樹脂フィルムや、絶縁樹脂を基材に含浸、乾燥して調製したプリプレグなど、シート状に形成された絶縁樹脂材料である。絶縁樹脂フィルムとしては、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂をシート状に成形してＢ−ステージ状態に半硬化させたものを用いることができるものであり、またプリプレグとしては、ガラス布などの基材に、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂のワニスを含浸し、これを加熱乾燥して熱硬化性樹脂をＢ−ステージ状態に半硬化させたのものを用いることができる。
【００１８】
そして図２（ａ）に示すように、上記の回路板２を複数枚、絶縁樹脂シート３を介して上下に重ね合わせ、必要に応じて、さらにその外側に絶縁樹脂シート３を重ねる。このとき、複数枚の各回路板２は、その回路のパターンを精密に位置合わせした状態で重ね合わされるものであり、各回路板２に形成した貫通孔１１は相互に精密に対向し合っている。尚、絶縁樹脂シート３にもこの貫通孔１１に対応する個所において貫通孔１４が予め設けてある（図３（ａ）参照）。次に、このように重ね合わせて組み合わせた組み合わせ物４の上面と下面に金属板６を配置し、２枚の金属板６の間に組み合わせ物４を挟みこむ。図１（ａ）に示すように、金属板６は組み合わせ物４の外形・寸法（つまり回路板２、絶縁樹脂シート３の外形・寸法）とほぼ同じに形成されるが、金属板６の端縁部には後述の溶着を行なう個所において切欠部１３が設けてある。
【００１９】
この後、金属板６の切欠部１３において、組み合わせ物４をその両面から部分的に加熱する。ここで組み合わせ物４の最外層が絶縁樹脂シート３の場合には絶縁樹脂シート３の上から、最外層が回路板２の場合には回路板２の上から加熱することになる。加熱はヒーターなどの加熱治具を押し当てることによって行なうことができるものであり、このように組み合わせ物４を部分的に加熱すると、加熱された部分の絶縁樹脂シート３の樹脂が一旦溶融した後、硬化し、この溶融・硬化した樹脂によって、上下に重ねた各回路板２を部分的に溶着し、複数枚の回路板２を一体化することができる。この溶着は、回路板２の端縁部など、回路が設けられていて最終製品の多層プリント配線板として使用される範囲の外において行なわれるものであり、溶着部分を図２（ｂ）に符号ｍで示す。
【００２０】
このように組み合わせ物４を部分的に加熱するにあたって、回路板２には大きな加圧力を作用させる必要がないので、各回路板２が横方向に位置ずれしたりするようなおそれなく、各回路板２を位置精度高く重ねた状態で一体化することができるものである。特に組み合わせ物４の上下両面を金属板６で挟んでいるため、回路板２の位置ずれを阻止することができ、各回路板２を位置精度高く重ねた状態で一体化することができるものである。また、組み合わせ物４を部分的に加熱する際の熱は、金属板６を通して逃がすことができるので、熱が絶縁樹脂シート３の面方向に広がって絶縁樹脂シート３を広い面積で溶融・硬化させるようなことを防ぐことができるものである。
【００２１】
ここで、回路板２を溶着させるために組み合わせ物４を部分的に加熱する際の温度は、後述のように組み合わせ物４を加熱加圧成形する際の成形温度よりも５０〜２００℃高い温度に設定するのが好ましい。この加熱温度は、加熱治具が組み合わせ物４の表面に接触する部分の温度であり、加熱温度が成形温度＋５０℃より低いと、回路板２の溶着が不十分になって、回路板２の位置ずれ防止の効果を高く得ることが難しくなる。逆に加熱温度が成形温度＋２００℃より高いと、加熱部分、特に加熱部分の絶縁樹脂シート３が炭化し、多層プリント配線板の品質に悪影響が及ぶおそれがある。また、回路板２を溶着させるために組み合わせ物４を部分的に加熱する際の時間は、１０〜６０秒の範囲に設定するのが好ましい。加熱時間が１０秒より短いと、回路板２の溶着が不十分になって、回路板２の位置ずれ防止の効果を高く得ることが難しくなる。逆に加熱時間が６０秒より長いと、加熱部分が炭化し、多層プリント配線板の品質に悪影響が及ぶおそれがある。
【００２２】
上記のようにして組み合わせ物４の各回路板２を溶着して一体化した後、この組み合わせ物４の各回路板２の貫通孔１１と絶縁樹脂シート３の貫通孔１４にかしめピン５を通してかしめる。このとき、図３（ａ）のように、組み合わせ物４の上面と下面に金属板などで形成される平板７を配置し、２枚の平板７の間に組み合わせ物４を挟み込んだ状態でかしめを行なうものである。図１（ｂ）に示すように、平板７は組み合わせ物４の外形・寸法（つまり回路板２、絶縁樹脂シート３の外形・寸法）とほぼ同じに形成されるが、平板７の四隅の端部には切欠部１５が設けてあり、平板７間に組み合わせ物４を挟持した状態で、切欠部１５の部分でかしめピン５のかしめを行なうことができるものである。
【００２３】
鍔５ａ付きのかしめピン５を貫通孔１１，１４に通すと共にかしめることによって、鍔５ａとかしめで形成される鍔部５ｂとの間に組み合わせ物４を挟み込むことによって、図３（ｂ）に示すように、各回路板２をかしめピン５で一体化することができるものである。ここで組み合わせ物４の最外層が絶縁樹脂シート３の場合には絶縁樹脂シート３の上から、最外層が回路板２の場合には回路板２の上からかしめることになる。このようにかしめピン５をかしめて各回路板２を一体化するにあたって、各回路板２は溶着によって一体化された状態にあるので、回路板２の貫通孔１１の内径とかしめピン５の外径の差で回路板２が位置ずれするようなことはなく、またかしめピン５をかしめる際の変形によって各回路板２が位置ずれすることも防ぐことができるものであり、各回路板２を位置精度高く重ねた状態のまま、一体化することができるものである。特に組み合わせ物４の上下両面を平板７で挟んでいるため、回路板２の位置ずれを阻止することができ、各回路板２を位置精度高く重ねた状態で一体化することができるものである。
【００２４】
上記のようにして、溶着及びかしめピン５で回路板２を一体化した後、組み合わせ物４の上下に必要に応じて銅箔や樹脂付き銅箔などの金属箔１２を重ね、これを図４のように熱盤１６を供えたプレス装置８にセットし、加熱加圧成形を行なうことによって、多層プリント配線板を製造することができるものである。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２６】
（実施例１）
回路板２として、エポキシ樹脂積層板の上下の両面に銅箔による回路を設けて形成した、サイズ５００×５００ｍｍのものを用いた。また絶縁樹脂シート３としてサイズ５００×５００ｍｍのガラス基材入りエポキシ樹脂プリプレグ（松下電工製、Ｒ１６６１）を用いた。
【００２７】
この２枚の回路板２をその回路を精密に位置合わせしながらプリプレグ３を介して重ねると共にその上下にプリプレグ３を重ね、この組み合わせ物４を上下から金属板６によって挟持した（図２（ａ）参照）。そして２８０℃（＝成形温度１８０℃＋１００℃）の温度で、３０秒間、組み合わせ物４を部分的に加熱することによって、回路板２を部分的に溶着して一体化した（図２（ｂ）参照）。
【００２８】
このように加熱して溶着を行なった後、この加熱溶着部分が炭化して焦げているか否かを観察した。炭化の発生無しを「○」、炭化発生有りを「×」と評価し、結果を表１に示した。
【００２９】
次に、金属板６の代わりに平板７を用いてこの組み合わせ物４を上下から平板７によって挟持し（図３（ａ）参照）、貫通孔１１，１４にかしめピン５を通してかしめることによって、回路板２をかしめ固定して一体化した（図３（ｂ）参照）。
【００３０】
このように回路板２を溶着及びかしめピン５で一体化した組み合わせ物４について、成形の前に、回路板２の相互の位置ずれを測定した。位置ずれが５０μｍ未満の場合を「○」、位置ずれが５０μｍ〜１００μｍの場合を「△」、位置ずれが１００μｍを超える場合を「×」と評価し、結果を表１に示した。
【００３１】
次に、上記のように一体化した組み合わせ物４の上下に銅箔１２を重ね、これを１８０℃の熱盤１６を有するプレス装置８にセットし、４ＭＰａの加圧条件で１００分間、加熱加圧成形をすることによって、多層プリント配線板を成形した。
【００３２】
このように成形した後に、回路板２の相互の位置ずれを測定した。位置ずれが５０μｍ未満の場合を「○」、位置ずれが５０μｍ〜１００μｍの場合を「△」、位置ずれが１００μｍを超える場合を「×」と評価し、結果を表１に示した。
【００３３】
（比較例１）
部分的な溶着によって回路板２を一体化することのみを行ない、かしめピン５によるかしめを行なわないようにした他は、実施例１と同様にした。
【００３４】
（比較例２）
部分的な溶着を行なわず、かしめピン５によるかしめで回路板２を一体化するようにした他は、実施例１と同様にした。
【００３５】
（比較例３）
かしめピン５によるかしめで回路板２を一体化するようにした後、部分的な溶着によって回路板２を一体化するようにした他は、実施例１と同様にした。
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１にみられるように、回路板２を一体化するにあたって、部分的な溶着による一体化の後に、さらにかしめピン５による一体化を行なうようにした実施例１のものは、成形前および成形後の位置ずれが殆ど発生しないのに対して、部分的な溶着による一体化のみを行なった比較例１では成形後の位置ずれが発生し、かしめピン５による一体化のみを行なった比較例２や、かしめピン５による一体化の後に部分的な溶着による一体化を行なうようにした比較例３では成形前及び成形後の位置ずれが発生するものであった。
【００３８】
（実施例２）
部分的な溶着によって回路板２を一体化するにあたって、加熱温度を２３０℃（＝成形温度１８０℃＋５０℃）に設定した。その他は実施例１と同様にした。
【００３９】
（実施例３）
部分的な溶着によって回路板２を一体化するにあたって、加熱温度を３８０℃（＝成形温度１８０℃＋２００℃）に設定した。その他は実施例１と同様にした。
【００４０】
（実施例４）
部分的な溶着によって回路板２を一体化するにあたって、加熱温度を２００℃（＝成形温度１８０℃＋２０℃）に設定した。その他は実施例１と同様にした。
【００４１】
（実施例５）
部分的な溶着によって回路板２を一体化するにあたって、加熱温度を４００℃（＝成形温度１８０℃＋２２０℃）に設定した。その他は実施例１と同様にした。
【００４２】
【表２】

【００４３】
表２にみられるように、炭化が生じないように、且つ確実に溶着させるためには、溶着の加熱温度は、成形温度より５０〜２００℃高い温度の範囲に設定するのが望ましいことが確認される。
【００４４】
（実施例６）
部分的な溶着によって回路板２を一体化するにあたって、加熱時間を１０秒に設定した。その他は実施例１と同様にした。
【００４５】
（実施例７）
部分的な溶着によって回路板２を一体化するにあたって、加熱時間を６０秒に設定した。その他は実施例１と同様にした。
【００４６】
（実施例８）
部分的な溶着によって回路板２を一体化するにあたって、加熱時間を５秒に設定した。その他は実施例１と同様にした。
【００４７】
（実施例９）
部分的な溶着によって回路板２を一体化するにあたって、加熱時間を９０秒に設定した。その他は実施例１と同様にした。
【００４８】
【表３】

【００４９】
表３にみられるように、炭化が生じないように、且つ確実に溶着させるためには、溶着の加熱時間は１０〜６０秒の範囲に設定するのが望ましいことが確認される。
【００５０】
（実施例１０）
部分的な溶着によって回路板２を一体化するにあたって、金属板６を用いずに加熱を行なった。その他は実施例１と同様にした。
【００５１】
【表４】

【００５２】
表４にみられるように、位置ずれを確実に防ぐには、組み合わせ物４を金属板６で挟持しておこなうのが望ましいのが確認される。
【００５３】
【発明の効果】
上記のように本発明は、回路を設けた複数枚の回路板を絶縁樹脂シートを介して重ねて組み合わせ、この組み合わせ物を部分的に加熱することによって、絶縁樹脂シートの樹脂で複数枚の回路板を部分的に溶着し、次にこの複数枚の各回路板にかしめピンを通して複数枚の回路板をかしめ固定し、この後、この組み合わせ物をプレス装置にセットして加熱加圧成形を行なうようにしたので、回路板の部分的な溶着で、回路板が横方向に位置ずれしたりするようなことなく位置精度高く重ねた状態で一体化した後、かしめピンのかしめによる回路板の一体化を行なうことができ、かしめの際に回路板が横ずれして成形前に位置ずれが発生することがなくなると共に、成形の際の位置ずれをかしめピンによるかしめ固定で確実に防ぐことができ、各回路板を位置ずれすることなく位置精度高く積層する成形を行なうことができるものである。また上記のように組み合わせ物を部分的に加熱するにあたって、端縁部に切欠部を設けた金属板を用い、組み合わせ物を金属板で挟んだ状態で、切欠部において組み合わせ物をその両面から部分的に加熱するようにしたので、回路板が位置ずれすることを金属板による挟持で防ぎながら加熱して、回路板を溶着一体化することができるものであり、しかも加熱の熱を金属板で逃がして、熱が回路板、絶縁樹脂シートやプリプレグに沿って広がることを防ぐことができるものである。さらに上記のように端部に切欠部を設けた平板を用い、組み合わせ物を平板で挟んだ状態で、切欠部の部分でかしめピンのかしめを行なうようにしたので、回路板が位置ずれすることを平板による挟持で防ぎながらかしめピンをかしめて、回路板をかしめ固定することができるものである。
【００５４】
また請求項２の発明は、組み合わせ物の部分的な加熱は、プレス装置による成形の際の成形温度より５０〜２００℃高い温度で、１０〜６０秒間行なうようにしたので、炭化が発生することを防止しつつ、溶着による回路板の一体化を確実に行なうことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ平面図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２回路板
３絶縁樹脂シート
４組み合わせ物
５かしめピン
６金属板
７平板
１３切欠部
１５切欠部

Claims

回路を設けた複数枚の回路板を絶縁樹脂シートを介して重ねて組み合わせ、この組み合わせ物を部分的に加熱することによって、絶縁樹脂シートの樹脂で複数枚の回路板を部分的に溶着し、次にこの複数枚の各回路板にかしめピンを通して複数枚の回路板をかしめ固定し、この後、この組み合わせ物をプレス装置にセットして加熱加圧成形を行なう多層プリント配線板の成形方法において、上記のように組み合わせ物を部分的に加熱するにあたって、端縁部に切欠部を設けた金属板を用い、組み合わせ物を金属板で挟んだ状態で、切欠部において組み合わせ物をその両面から部分的に加熱し、また上記のように回路板をかしめ固定するにあたって、端部に切欠部を設けた平板を用い、組み合わせ物を平板で挟んだ状態で、切欠部の部分でかしめピンのかしめを行なうことを特徴とする多層プリント配線板の成形方法。
組み合わせ物の部分的な加熱は、プレス装置による成形の際の成形温度より５０〜２００℃高い温度で、１０〜６０秒間行なうことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の成形方法。