JP4565606B2 - 多層印刷回路を形成するための積層方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、“多層”印刷回路、すなわち、各々に回路が設けられた複数の層またはフラットボードを次々に積層させ、これらのボードを組み合わせることにより動作可能となる回路の製造に関する。
【０００２】
【背景技術】
より具体的には、“多層”印刷回路は、複数の層を順次積層させてなる。これらの各層は、２枚の銅製シート間に誘電材料からなるスペーサ層を介在させたものである。
【０００３】
各層は、実回路であり、その両面には、写真プロセスまたは化学的プロセスによってトラックとパッドが形成されている。
【０００４】
多層回路は、ガラス繊維織布及びエポキシ樹脂からなるプリプレグ製シートを各層間に介装させつつ順次積み重ねて成る積層物を、加熱接合により相互に接合することにより形成される。
【０００５】
その製造において順次積層される層には、あらかじめホールやピットなどの機械的基準が形成されている。
【０００６】
この方法によれば、最終的に残る誤差には、機械的位置合わせにおける誤差と、製造の際の加工における誤差が含まれることとなる。
【０００７】
標準的な誤差は、１００ミクロン以上である。
【０００８】
外側の層に、樹脂シート、続いて銅シートを順次貼着した後、この積層物を加熱及び加圧することにより各層間の樹脂を溶融させる。この結果、これらの層を含む単一のコンパクトな回路が形成される。
【０００９】
各層に設けられたパッドを貫通するホールを設け、このホールを金属で被覆することにより、各層間を導通させる。確実に導通させるためには、すべての層のパッドを貫通するホールを少なくとも１つ形成しなければならない。
【００１０】
一方、新しい電子部品が次々と開発される中で、回路の相互接続の高密度化が求められており、より小さい領域内により多くのトラック及びホールを形成するための方法が模索されている。
【００１１】
こうした相互接続の高密度化のための決定的な要因となるのは、トラックの幅とホールの大きさである。
【００１２】
また、パッドの大きさ及び位置も少なからず重要である。
【００１３】
しかし、たとえ小径のホールを形成したとしても、パッドの正確な位置がわからず、ホールがすべてのパッドと接続するよう後にホールを大きくする必要がある場合、その効果は全く無くなる。
【００１４】
異なる層上のパッドを相互に接続するためには、これらの層を極めて正確に積み重ねることが必要である。
【００１５】
現状では、回路に形成された２つの対向するホールにそれぞれ円筒状のピンを挿入して、製造過程の回路をボール盤まで運んでいる。従って、このピンの位置が、適切なドリリング及び層間の相互接続を保証するものでなければならない。
【００１６】
このため、回路を構成している各層に設けられた位置基準を、エックス線を用いて検知している。
【００１７】
これらの位置基準は、たとえばパッドやターゲットであり、互いに重なることもあれば、位置ずれすることもある。
【００１８】
ピンを挿入するためのホールは、各パッド間の相互接続を確実にする位置に形成される。（通常は、機械の共通重心に形成され、これは対向する基準点の場合エックス線によって確認できる。）
【００１９】
誤差の要因は様々であるが、特に、エックス線テーブルテレカメラによる測定誤差と、ドリルエラーが挙げられる。こうした誤差は、標準的には７５−２００ミクロンであり、無視できない。
【００２０】
【発明の開示】
本発明者は、多層回路におけるドリル誤差及び積層誤差を大幅に（約１０分の１に）減少させ、これによりエックス線による測定を不要とする方法を案出した。
【００２１】
この方法は、互いに平行に配置された２つの回路間に発生する電磁誘導を利用するものである。すなわち、一方の回路に適当な周波数の交流電流を流すと、他方の回路に電圧が誘起され、この電圧の大きさは、誘導の程度及びこの２つの対向する回路の相対的位置によって変化する特性によって左右される。
【００２２】
前記２つの対向する回路の一方を基準基板（又はスライダ）とし、他方を位置決め対象である各層とすると、誘起された電圧及び電流の特性を適切な装置によって比較し増幅することができれば、位置決め対象である各層の基準基板に対する適切な位置、すなわち各層の回路がスライダの回路に重なる位置を記録することができる。
【００２３】
次に、このように完全に位置決めされた各層を、順次基準基板から引き離し、公知の精密移動装置によってその向きを正確に維持したまま移動させ、これらの層を積層して所望の多層回路を形成する。
【００２４】
本発明の目的は、請求項１の序文に記載のとおり、多層回路を構成するための一組の層を、比較的正確に平行に積み重ねるための方法であって、この請求項の特徴部に記載の特徴を有する方法を提供することである。
【００２５】
【発明の実施形態】
本発明による方法の好ましい実施例について以下に説明するが、前記請求項１の教示に基づいて当業者が行い得る他の実施例も本発明の範囲に含まれるべきものである。
【００２６】
以下においては、説明を明確にするため、添付の図面を参照する。
【００２７】
まず、この物理的原理を利用した並進変位システムは、リューレ・カンパニーズ（Ruhle Companies, Inc.） （米国）によってすでに製造され、インダクトシン（INDUCTOSYN）（登録商標）の名でミサイル、ロボット、遠距離観測などの分野で販売されている。
【００２８】
したがって、本発明は、こうしたシステムを、多層印刷回路の製造という全く異なった分野に利用する可能性を見出したことにある。
【００２９】
図１及び２に示すように、層ｌｉは、その上面内側部に印刷回路６が形成されており、また、層ｌｉの上面外縁部に沿って、平面状で連続した閉回路３が、公知の方法によって形成されている。
【００３０】
位置決め基準となる一組の固定回路４，４ｅが形成された基板７を、層ｌｉと平行に配置する。この固定回路のうちの１つの回路４に、適当な周波数の交流電流Ｋを流すと、前記回路４は、変圧器の一次巻線として電磁的に（矢印Ａ）作用し、対向する閉回路３の一部に交流電流Ｉを誘起し、この電流が閉回路３全体を流れる。
【００３１】
前記固定回路４，４ｅはいずれも、少なくともその一部が適当な大きさの導体から成り、この導体は、前記閉回路３を構成している導体に対向するようになっている。従って、電流Ｉは、電磁誘導（矢印Ｂ，Ｃ，Ｄ）により固定回路４に起電力Ｅｎ（回路が閉じている場合には電流Ｉｎ）を発生させ、これが測定の対象となる。
【００３２】
その特性（位相、大きさなど）は、明らかに、閉回路３によって生成された電磁束と固定回路４ｅを構成している導体ラインとの相関関係、または回転方向における相対的なずれ（図２のθ）もしくは２本のデカルト軸（図２に示す）方向における並進変位によって変化する。
【００３３】
特に、固定回路４ｅにおける導体ラインの一部と、閉回路３の導体の一部とが正確に重なるよう配置され、上記した位置ずれが全体的にゼロとなったとき、最大の誘導電流値（または誘導起電力値）が得られる。
【００３４】
このように、物理的な回路４，４ｅが形成された基板７を位置基準とすることによって、結果として得られる電気特性値を公知の装置を用いて検出・増幅し、これらを閉回路の電気特性値と比較すれば、前記回路に対する誘導値の変化、ひいては前記位置ずれを検出することができる。
【００３５】
従って、物理的な回路４ｅに誘起される最大電圧値Ｅｎが最高レベルに達するときが最も正確に積層されているということを考慮しつつ、閉回路３を備えた層ｌｉを対向する導体の互いに類似する特徴部分が重なり合うまで回転移動または並進変位させることができる。
【００３６】
なお、図１においては、固定回路４，４ｅ及び閉回路３は、全体的に矩形の要素として描かれており、閉回路３においてのみ電気的に接続されているが、実際には、本発明者は、積層可能な回路３，４，４ｅのすべての部分において、導体を図３に示すような“矩形波”状（“Greek”ｓｈａｐｅ）に配置することを提案する。
【００３７】
また、本発明者は、より正確な結果を得るために、固定回路４，４ｅ（固定位置基準となる基板７に形成されたものとして示す）を図３に示すように両端がオープンの“矩形波”線によって形成し、それらに発生した電磁力の値及び波形のみを検知するようにすることを提案する。
【００３８】
一方、本発明者は、閉回路３については、図２に示すように複数の“矩形波”部分によって構成し、その一部または全部が、物理的な回路４，４ｅを構成している上記“矩形波”部分に重なるようにすることを提案する。
【００３９】
もちろん、閉回路３は、その名称が示すように、回路を構成している“矩形波”部分が図１、２に示すように相互に一連に電気的に接続されていなければならない。
【００４０】
閉回路３と物理的な回路４，４ｅとが適切に重なったことを検知すると、層ｌｉが多層印刷回路２（図４参照）への導入に適正な位置になったと判断され、多層回路２の組み立て場所に搬送される（矢印Ｅ）。この際には、公知の精密移動手段を用いて、回路の向きを、縦横いずれの方向にも少しも動かさないようにする。
【００４１】
上述したように、一般に多層回路２は、複数の積み重ねられた層ｌｉと、これらの間に介在させた合成樹脂シート５ｒからなる。従って、適切に位置決めされた上で順次積層された複数の層ｌｉは、最終的にその集合全体を加熱接合することによって、互いに接合される。
【００４２】
次に、本発明の方法によって製造された印刷回路２は、多層ドリル工程を経ることによって、動作可能となる。上述のように、本発明の方法によれば、複数の層を正確に位置決めして積層することができ、その誤差を従来の方法によって製造された回路の誤差の１０分の１にすることができる。これにより本発明の目的は達成されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による方法の基本構成図である。
【図２】 本発明の方法により相対位置を決定・変更するために平行に配置された２つの平面回路の一部切り欠き上面図である。
【図３】 本発明方法の実施に特に好ましい典型的な“矩形波”パターンの回路を示す。
【図４】 本発明方法により配置された層により形成された多層回路の概略斜視図である。

Claims (3)

1. 多層印刷回路（２）を形成するために、複数の層（ｌｉ）を積み重ねるに際して正確に相対位置決めを行うための方法であって、
   ａ）前記各層（ｌｉ）の最外縁部に連続した平面閉回路（３）を形成し、
   ｂ）前記平面閉回路（３）を、基準基板（７）に形成された複数の固定回路（４，４ｅ）に対し、平行に配置することにより、前記閉回路を望ましい位置に配置しつつ各固定回路の少なくとも一部が前記閉回路（３）の一部に重なるようにし、
   ｃ）前記複数の回路（４，４ｅ）のうちの１つ（４）に対して所望の周波数の交流電流（Ｋ）を印加することにより電磁誘導を発生させて少なくとも１つの閉回路（３）に誘導電流（Ｉ）を流し、
   ｄ）前記電流（Ｉ）による電磁誘導によって、前記閉回路（３）に平行に配置された他の複数の固定回路（４ｅ）に誘起された起電力（Ｅｎ）及び／又は電流（Ｉｎ）の特性値を測定し、
   ｅ）前記閉回路が形成された前記層（ｌｉ）を前記複数の固定回路（４ｅ）に対して回転・並進変位させ、前記固定回路に発生した起電力（Ｅｎ）及び／又は電流（Ｉｎ）が、前記各固定回路の少なくとも一部が前記閉回路（３）の一部に対して適切に重なったことを示す値となるようにし、
   ｆ）縦横いずれの方向についても角度変化しないように前記層（ｌｉ）を保持し、多層印刷回路（２）を形成するための組み立て場所まで搬送し、
   ｇ）前記組み立て場所において、このように搬送された複数の層（ｌｉ）を順次平行に積み重ねる操作を繰り返し、
   ｈ）前記多層印刷回路（２）を構成するすべての層（ｌｉ）が相互接続された後に前記多層印刷回路（２）を前記組み立て場所から取り除く、
   工程からなることを特徴とする、方法。
2. 互いに平行に対向して配置された各組の層の間には、合成樹脂シート（５ｒ）が介装されており、前記多層印刷回路（２）を形成するすべての層（ｌｉ）は、前記合成樹脂を溶融する加熱接合によって接合される、請求項１に記載の方法。
3. 前記合成樹脂は、ガラス繊維とエポキシ樹脂からなるプリプレグである、請求項２に記載の方法。

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