JP3736450B2 - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱プレス装置を用いて行う回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化・高密度化に伴って、電子部品を搭載する回路基板も従来の片面基板から両面、多層基板の採用が進み、より多くの回路を基板上に集積可能な高密度回路基板の開発が行われている。
【０００３】
また、回路の設計ルールの微細化に伴い、回路を形成する金属箔の厚みを薄くして、微細な配線パターンの形成をし易くしたり、携帯機器への適用に伴って回路基板の重量を軽くすることが重要となっている。
【０００４】
特に多層の回路基板においては、従来の回路基板の比較して回路の設計ルールは微細なものとなり、より微細な回路を形成する加工技術や、層間の回路あるいはスルホールおよびビアホールの位置合わせ技術さらには微細な接続ピッチで層間を接続する技術の開発が続けられている。
【０００５】
以下に、従来の熱プレス装置を用いた多層の回路基板の製造方法について説明する。
【０００６】
図４は従来の回路基板の製造方法における積層構成を示す図であり、（ａ）は積層構成物形成工程、（ｂ）は熱プレス工程、（ｃ）は積層構成物解体工程を示している。
【０００７】
まず図４（ａ）の積層構成物の形成工程について説明する。
【０００８】
積層構成物積層工程では、キャリアプレート１０上に離型フィルム６で挟まれたプレス前の製品部分２ａが金属板７を介して複数段に積層され、さらに最外層がダミー板８を介してクッション材９で挟持されるように積層されて１つの積層構成物１を形成している。
【０００９】
なお、プレス前の製品部分２ａは、両面に回路を形成した内層材５の両側に、繊維を織布あるいは不織布に加工し熱硬化性樹脂を含浸した半硬化状態のいわゆるＢステージ化したプリプレグ３と、銅はく４を載置して形成している。
【００１０】
次に、形成された複数個の積層構成物は図４（ｂ）の熱プレス工程に搬送される。
【００１１】
図４（ｂ）の熱プレス工程では、この搬送された複数個の積層構成物１がキャリアプレートごと複数段に積み重ねられて上部熱盤１２ａと下部熱盤１２ｂの間に挿入される。
【００１２】
また、上部熱盤１２ａおよび下部熱盤１２ｂは、それぞれ上部断熱板１６ａおよび下部断熱板１６ｂを介して上部固定盤１４および下部可動盤１５に固定されている。
【００１３】
これにより上部および下部熱盤１２ａ，１２ｂ間に挿入された積層構成物１は下部熱盤１２ｂが油圧シリンダ１３にて上方へ駆動されることにより、積層構成物１は上部および下部熱盤１２ａ，１２ｂに挟み込まれて加熱加圧される。
【００１４】
この熱プレス装置１１での加熱加圧プロセスを通常熱プレス工程と呼び、この工程によりＢステージ状態のプリプレグ樹脂３は、溶融硬化することにより銅はく４、内層材５と接着され、多層の回路積層板として成型される。
【００１５】
熱プレス工程を終了した積層構成物１は、図４（ｃ）の積層構成物解体工程に搬送され、具体的には図示していないがキャリアプレート１０ごとに取り出され、上から順にクッション材９、ダミー板８、金属板７が取り除かれ、プレス後の製品部分２ｂがその両面に離型フィルム６が付着した状態で複数個のプレス後の製品部分２ｂが取り出され、さらに、製品部分２ｂから離型フィルム６を剥離することにより、製品部分２ｂが得られる。
【００１６】
これらの工程を経て得られた熱プレス後の製品部分２ｂは、その後、最外層に所望の回路を形成するための回路形成工程、及びソルダーレジストの絶縁層の形成工程等を経て、多層の回路基板として完成する。
【００１７】
ここで、上述した熱プレス工程に用いられる一般的な熱プレス装置１１の動作について説明する。
【００１８】
熱プレスの成型時の加熱条件は、上部および下部熱盤１２ａ，１２ｂを加圧しながら温度を１８０度〜２３０度と昇温し、一定時間保持した後、室温まで降温していくのが一般的である。
【００１９】
ここで上下クッション材９の役割は、回路基板の成型時に上部および下部熱盤１２ａ，１２ｂ間に積層構成物１を挟み込んだ際に、製品部分２ａへの圧力が均一に加わるようにするためのものであり、これにより上部及び下部熱盤１２ａ，１２ｂおよびキャリアプレート１０の面内のばらつきを吸収し、製品部分２ａへ加わる面内の圧力を均一にするものである。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上部および下部熱盤１２ａ，１２ｂを加圧しながら温度を１８０度〜２３０度に昇温したとき、クッション材９は加圧加熱されることにより形状変化が生じる。
【００２１】
その際、図３（ａ）に示すように１枚のクッション材９の面上に複数枚の製品部分２ａが置かれたときに、図３（ｂ）に示すように製品部分２ａの間に位置するクッション材９が凸状に形状変化する。
【００２２】
このため、形状変化したままのクッション材９を使用した状態で油圧シリンダー１３で加熱加圧すると、油圧シリンダー１３の中心から外への分散の力が加わることになり、結果として製品部分２ａにかかる圧力が不均一となる。
【００２３】
この不具合は、クッション材９の使用回数及び使用時間が多くなるほど、顕著となる。
【００２４】
この対処法としては、従来構造の熱プレス装置を２〜３ヶ月に一度、感圧紙（プレスケール）等にてプレス均圧性を確認し、圧力ばらつきが規定値外になると、上下クッション材９の交換を行う必要があり、コスト性が悪いものであった。
【００２５】
特に近年の回路基板では、回路のインピーダンスを所望の値に制御したり、薄型の電子機器に使用するために基板の板厚の許容公差を小さくすることが要望されており、この要望に対して、圧力ばらつきの規定値を厳しく管理すると、煩雑に上下クッション材９の交換が必要となり、メンテナンス性が非常に悪いものであった。
【００２６】
本発明は、上記従来の課題を解決し、熱プレス成型時の加圧の均圧性をより正確にかつ簡単に維持し、高品質な回路基板を提供するために、熱プレス工程における回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、製品部分がクッション材で挟持された積層構成を持つ積層構造物を、上下に位置する熱盤で加熱・加圧する熱プレス装置において、上記クッション材が、製品部分の数だけ、分割されている事を特徴とする積層構成を用いて回路基板を積層し製造することである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、複数の製品部分の上下を金属板で挟持し、その上下を分割された複数のクッション材で挟持して積層構成物を構成する工程と、この構成物を加熱加圧する工程を備え、分割された個々の前記クッション材の挟持する位置は、各々の製品部分の位置する上下に対応し、製品部分の両端部からそれに対応するクッション材の両端部までの長さが等しいことを特徴とする回路基板の製造方法としたものであり、この構成により、製品部分の数に分割されたクッション材を使用することによって、熱プレス時において高温高加圧条件下にて発生するクッション材の変形を緩和することができる。これにより均一な加圧が可能となり、フラットで厚みの精度が高い回路基板を提供でき、さらに生産性の向上をも図ることができる。また、製品部分の両側を含めて全域を均一に加圧することができるため、製品部分内における品質のバラツキを低減することができる。また、製品部分の両側を含めて全域を均一に加圧することができるため、製品部分内における品質のバラツキを低減することができる。
【００２９】
本発明の請求項２に記載の発明は、分割された個々のクッション材の挟持する位置は、隣のクッション材と一定範囲の間隔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法としたものであり、この構成によって、クッション材の変形を緩和するとともに、隣に位置する他のクッション材への影響を防ぐことによって、クッション材の寿命を高め、これにより使用回数が増すことに伴う、回路基板の品質のバラツキを低減させることができる。
【００３５】
（実施の形態）
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１は本発明の実施の形態における回路基板の製造方法の積層構成を示す図である。
【００３７】
まず図１の積層構成について説明する。
【００３８】
キャリアプレート１０上に離型フィルム６で挟まれたプレス前の複数の製品部分２ａの上下を金属板７で挟持し、それを離型フィルム６を介して複数段に積層し、その最上下にダミー板８を介してクッション材９で挟持して積層される１つの積層構成物１を形成する。
【００３９】
なお、プレス前の製品部分２ａは、両面に回路を形成した内層材５の両側に、ガラス繊維やアラミド繊維を織布あるいは不織布に加工し熱硬化性樹脂を含浸した半硬化状態でかつ貫通孔に導電性ペーストが充填されたプリプレグ３と、銅はく４を外層に載置して形成している。
【００４０】
この製品部分２ａの数にあわせて、クッション材９を分割して配置しており、各々の製品部分の配置された位置の上下に対応する位置に設置する構成を採用することが本実施の形態の特徴である。
【００４１】
この構成により加熱加圧時の製品部分２ａ間へのクッション材９の形状変化を緩和することができ、製品部分２ａに均一な圧力を加えることが可能となり、フラットで厚みの精度が高い製品を提供できる。
【００４２】
また、複数の製品部分を同時に加圧することができるため生産の向上をも図ることができる。
【００４３】
図２に本発明の回路基板の製造方法における製品部分２ａとクッション材９との位置関係を示す。
【００４４】
クッション材９の大きさは製品部分２ａよりも大きく、ＡとＢを１０mm〜１５mmの範囲内で同じ長さにすることで、製品部分２ａの両側を含めて全域への圧力を均一に加えることができる。したがって製品部分２ａ内における品質のバラツキを低減することができる。
【００４５】
また、分割された隣に位置するクッション材９の隙間Ｃは５mm〜１０mmの一定範囲の間隔を設けるとクッション材９の変形に対し有効である。
【００４６】
これにより、クッション材の変形を緩和するとともに、隣に位置する他のクッション材への影響を防ぐことによって、クッション材の寿命を高め、これにより使用回数が増すことに伴う、回路基板の品質のバラツキを低減させることができる。
【００４７】
以上の本発明の構成および作用・効果をまとめると以下の通りとなる。
【００４８】
まず、製品部分２ａをクッション材９で挟持した状態で、加熱加圧されることにより、製品部分２ａの外側に向かってクッション材９は変形しようとする。この時、製品部分２ａが複数個あると、製品部分２ａ間へのクッション材９の変形が大きくなる。これはゴム製の弾力性を有するクッション材等を複数回使用する場合において、使用回数が増える程、変形が大きくなる。
【００４９】
これを解決するために本発明は、複数個の製品部分２ａに対してクッション材９を同数に分割することにより、製品部分２ａ間への変形を緩和することができる。このことより、製品部分２ａへの圧力を均一に加えることができる。
【００５０】
また、クッション材９の変形を解消することにより、クッション材９そのものの寿命を延ばすことができる。
【００５１】
次に、製品部分２ａへの均圧性は、特に薄板基板または微細パターンなどの多層の積層板の成形性に大きく寄与する。均圧性に起因する不具合の内容としては、内層材の回路の凹凸による厚み差やプリプレグ樹脂の埋まり性などがある。
【００５２】
また、内層と最外層、あるいは内層材が導通孔を有するＩＶＨ（インナービアホール）構造の多層板においては、層間の回路あるいはＩＶＨの位置あわせ、及び微細な接続ピッチで層間を接続する技術が求められており、製品部分２ａへの均圧性は、層間の位置あわせ及び層間接続に重要な影響を与える。貫通孔に導電性ペーストを充填し、層間接続を図るＩＶＨ構造の多層の回路基板においては、導通抵抗値の安定という点から特に重要である。
【００５３】
したがって、このような多層の回路基板を提供するために、本発明の回路基板の製造方法を用いることは、産業上の利用価値が大であるといえる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明の積層構成は、複数の製品部分と同数にクッション材を分割する構成により、クッション材の変形を緩和し、製品部分への圧力を均一に加えることができる。
【００５５】
これにより回路基板の品質の安定を図ることができ、併せて生産性の向上をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における回路基板の製造方法の積層構成を示す図
【図２】本発明の回路基板の製造方法における製品部分とクッション材との位置関係を示す図
【図３】従来の回路基板の製造方法における積層構成を示す図
【図４】従来の回路基板の製造方法における積層工程を示す図
【符号の説明】
１ 積層構成物
２ａ プレス前の製品部分
２ｂ プレス後の製品部分
３ プリプレグ
４ 銅はく
５ 内層材
６ 離型フィルム
７ 金属板
８ ダミー板
９ クッション材
１０ キャリアプレート

Claims (2)

1. 複数の製品部分の上下を金属板で挟持し、その上下を分割された複数のクッション材で挟持して積層構成物を構成する工程と、この構成物を加熱加圧する工程を備え、分割された個々の前記クッション材の挟持する位置は、各々の製品部分の位置する上下に対応し、製品部分の両端部からそれに対応するクッション材の両端部までの長さが等しいことを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 分割された個々のクッション材の挟持する位置は、隣のクッション材と一定範囲の間隔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。

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