JP4893688B2 - Method and apparatus for filling connecting conductor into bottomed hole formed in sheet material - Google Patents
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Description
本発明は、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔への接続導体の充填方法および充填装置に関するものである。 The present invention relates to a method and an apparatus for filling a connecting conductor into a bottomed hole formed in a sheet material for forming a multilayer circuit board.
多層回路基板を形成するため、シート材に設けられた孔内に導電ペーストを充填する充填方法が、例えば、特開昭56−147499号公報(特許文献1)と特開2003−182023号公報(特許文献2)に開示されている。 In order to form a multilayer circuit board, a filling method for filling a conductive paste in a hole provided in a sheet material is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 56-147499 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. 2003-182023 ( It is disclosed in Patent Document 2).
図3は、上記シート材に形成された孔内へ導電ペーストを充填する方法の代表例を示す図で、図3(a)は、シート材10表面へ孔Hを形成する様子を示した断面図であり、図3(b)は、孔H内へ導電ペーストPを充填する様子を示した断面図である。
FIG. 3 is a view showing a typical example of a method of filling the conductive paste into the holes formed in the sheet material, and FIG. 3A is a cross-sectional view showing how the holes H are formed on the surface of the
図3(a)に示すシート材10では、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム1の一方の側に銅(Cu)箔2が貼り付けられ、もう一方の側に保護フィルム3が貼り付けられている。保護フィルム3は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)からなる粘着フィルムが用いられる。尚、図示を簡略化してあるが、銅箔2は、所定の回路パターンにパターニングされている。
In the
図3(a)に示すように、シート材10の表面への孔形成工程では、保護フィルム3を貼り付けた樹脂フィルム1上から、レーザ加工装置Zによるレーザ光を走査させて照射し、銅箔2を底とする有底孔Hを形成する。次に、図3(b)に示すように、ペースト充填工程において、シート材10の表面に供給された導電ペーストPを、スキージSを用いて有底孔H内へ押し込み充填する。このように、シート材10の表面に供給された導電ペーストPは、スキージSを用いて保護フィルム3の表面で摺り切り充填される。次に、図3(b)の有底孔H内へ導電ペーストPが充填されたシート材10から保護フィルム3を剥がし、これらを複数枚積層して、該積層体を加熱・加圧して一括して貼り合わせる。この時、同時に有底孔H内に充填されている導電ペーストPが焼結して、異なる層にある回路パターン同士を接続する接続導体が形成される。これによって、多層回路基板が製造される。
As shown in FIG. 3 (a), in the hole forming step on the surface of the
図3(b)に示すペースト充填工程では、導電ペーストPとして、例えば銀(Ag)と錫(Sn)からなる導電ペーストが用いられる。有底孔Hのサイズは、例えば径が100μmで深さが50μmと微細なことから、導電ペーストPは、銀と錫の比率を常に安定した状態に保つ必要がある。このため、数μmの銀と錫の微細粉末を用い、これらをテレピネオール等の揮発性溶剤に分散してペースト状にして用いる。このようにして調整された導電ペーストPを、真空容器内で、図に示すようにヘラ等のスキージSを用いて機械的に有底孔H内に押し込む方法で充填してきた。
多層回路基板を製造するための上記導電ペーストPの充填方法では、後工程で導電ペーストPが有底孔H以外の樹脂フィルム1表面に付着しないようにするため、保護フィルム3を樹脂フィルム1に貼り付け、図3(a)に示すように、有底孔Hをレーザ加工する際に保護フィルム3と樹脂フィルム1を同時加工する方法が採用されている。しかしながら、図3(a)の工程においてレーザ加工する際に加工屑が発生すると、次の図3(b)の工程において該加工屑が導電ペーストPに入り込み、該加工屑が導電ペーストPと共に有底孔Hに充填されて、後に接続不良の原因となる場合がある。また、保護フィルム3に塗布されている粘着剤が導電ペーストP内に取り込まれ、導電ペーストPの品質が低下して寿命が短くなり、コスト高の原因となっている。
In the filling method of the conductive paste P for manufacturing the multilayer circuit board, the protective film 3 is attached to the
本発明は、上記した多層回路基板を製造するための導電ペーストの充填方法に係る問題を解決するため、保護フィルムを必要としない、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔への新規な接続導体の充填方法および充填装置を提供することを目的としている。 The present invention solves the problems associated with the method of filling a conductive paste for manufacturing a multilayer circuit board as described above, and does not require a protective film, and is formed on a sheet material for forming a multilayer circuit board. It is an object of the present invention to provide a novel method for filling a connection conductor into a hole and a filling apparatus.
請求項1に記載の発明は、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔へ、該有底孔と略同じ径の接続導体を充填する接続導体の充填方法であって、中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部と、外周部のV字状に形成されたリップ部とを有する弾性体において、前記ダイヤフラム部の凹部に前記接続導体を保持し、前記有底孔の開口部を鉛直下方向に向けて保持した前記シート材に対して、前記弾性体のリップ部を鉛直下方向から当接させ、前記接続導体が保持された前記ダイヤフラム部を外側から加圧して、該ダイヤフラム部を変形させ、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することを特徴としている。
The invention according to
上記充填方法では、多層回路基板の製造において従来用いられてきた導電ペーストを使用せず、回路パターン同士を接続するために、シート材に形成された有底孔と略同じ径の接続導体を使用する。導電ペーストを用いた従来の充填方法では、導電ペーストを構成している金属粉末が多層回路基板の絶縁材となる樹脂フィルムの面粗さより細かい粒子であるため、充填時には保護フィルムを該樹脂フィルムの表面に貼り付けて表面を保護する必要があった。しかしながら、上記充填方法においては、有底孔と略同じ径の接続導体を使用するため、従来の導電ペーストを用いる充填方法で用いられてきた保護フィルムは特に必要ではない。 In the above filling method, a conductive conductor that has been conventionally used in the manufacture of multilayer circuit boards is not used, and a connection conductor having substantially the same diameter as the bottomed hole formed in the sheet material is used to connect circuit patterns to each other. To do. In the conventional filling method using the conductive paste, the metal powder constituting the conductive paste is finer than the surface roughness of the resin film serving as the insulating material of the multilayer circuit board. It was necessary to protect the surface by sticking to the surface. However, in the above filling method, since the connection conductor having the same diameter as the bottomed hole is used, the protective film used in the conventional filling method using the conductive paste is not particularly necessary.
また、上記充填方法においては、従来の多層回路基板の製造方法で問題であった有底孔形成時のレーザ加工屑等の混入を抑制するため、有底孔の開口部を鉛直下方向に向けてシート材を保持している。これによって、有底孔と略同じ径の接続導体を充填するのに阻害となるレーザ加工屑等の微細な異物を重力沈降させて選択的に除き、接続導体と共に該異物が有底孔内へ混入するのを抑制することができる。このように、上記充填方法は、接続導体の充填の阻害となる微細な異物を分離選別する機能を持っている。 In addition, in the above filling method, the bottomed hole opening portion is directed vertically downward in order to suppress the mixing of laser processing debris and the like when forming the bottomed hole, which has been a problem in the conventional multilayer circuit board manufacturing method. The sheet material is held. As a result, fine foreign matters such as laser processing scraps that obstruct the filling of the connection conductor having the same diameter as the bottomed hole are selectively removed by gravity sedimentation, and the foreign matter together with the connection conductor enters the bottomed hole. Mixing can be suppressed. As described above, the filling method has a function of separating and selecting fine foreign matters that hinder filling of the connection conductor.
上記充填方法においては、変形可能なダイヤフラム部とリップ部を持つ弾性体によって、接続導体を有底孔内へ充填する。有底孔の開口部が鉛直下方向に向いているため、上記弾性体のリップ部をシート材に下側から当接させ、接続導体が保持されているダイヤフラム部を押し付けるように変形させて、有底孔の開口部に位置する接続導体を有底孔内に押し込み充填する。 In the above filling method, the connecting conductor is filled into the bottomed hole by an elastic body having a deformable diaphragm portion and a lip portion. Since the opening of the bottomed hole is directed vertically downward, the lip portion of the elastic body is brought into contact with the sheet material from below, and is deformed so as to press the diaphragm portion holding the connection conductor, The connecting conductor located at the opening of the bottomed hole is pushed and filled into the bottomed hole.
以上のように、上記接続導体の充填方法は、シート材に形成された有底孔への接続導体の充填方法であって、多層回路基板を製造するための従来の導電ペーストの充填方法に代わる、保護フィルムを必要としない新規な充填方法となっている。 As described above, the connection conductor filling method is a method of filling the connection conductor into the bottomed hole formed in the sheet material, and is an alternative to the conventional conductive paste filling method for manufacturing a multilayer circuit board. It is a new filling method that does not require a protective film.
上記充填方法において、請求項2に記載のように、前記接続導体は、金属粉末の焼結体であってよい。例えば請求項3に記載のように、前記焼結体を、導電ペーストの構成材料である銀(Ag)粉末と錫(Sn)粉末を用い、それらを仮焼結したものとする。
In the filling method, as described in
上記接続導体の充填方法においては、前述したように、有底孔の開口部を鉛直下方向に向けてシート材を保持している。従って、例えば充填時に接続導体である焼結体が崩れて金属粉末屑となった場合であっても、該金属粉末屑を重力沈降させ、該金属粉末屑を有底孔内に充填せずに上記ダイヤフラム部の凹部に溜めておくことができる。 In the method for filling the connection conductor, as described above, the sheet material is held with the opening of the bottomed hole directed vertically downward. Therefore, for example, even when the sintered body that is the connection conductor collapses to become metal powder waste during filling, the metal powder waste is allowed to settle by gravity without filling the bottomed hole with the metal powder waste. It can be stored in the concave portion of the diaphragm portion.
前記接続導体は、例えば球形状であってもよいが、請求項4に記載のように、有底孔と同じ円柱形状とすることが好ましい。 The connection conductor may have a spherical shape, for example, but preferably has the same cylindrical shape as the bottomed hole as described in claim 4.
前記弾性体は、例えば請求項5に記載のように、フッ素ゴムとすることができる。 The elastic body can be made of fluororubber as described in claim 5, for example.
上記接続導体の充填方法においては、請求項6に記載のように、前記接続導体と共に、液体を前記ダイヤフラム部の凹部に保持することが好ましい。例えば請求項7に記載のように、前記液体を、テレピネオールとする。 In the method for filling the connection conductor, as described in claim 6, it is preferable that the liquid is held in the concave portion of the diaphragm portion together with the connection conductor. For example, as in claim 7, the liquid is terpineol.
上記接続導体と共にダイヤフラム部の凹部に保持する液体は、ダイヤフラム部に保持されている接続導体同士やシート材との接触による摩擦・磨耗を緩和するための潤滑機能を有すると共に、その表面張力を有底孔内に充填された接続導体の保持に利用することができる。従って、該液体を用いた場合には、有底孔の開口部より小さな径の接続導体であっても、有底孔に充填された該接続導体を保持することが可能となる。 The liquid held in the concave portion of the diaphragm portion together with the connection conductor has a lubricating function for reducing friction and wear due to contact between the connection conductors held in the diaphragm portion and the sheet material, and has a surface tension. It can be used for holding the connection conductor filled in the bottom hole. Therefore, when the liquid is used, the connection conductor filled in the bottomed hole can be held even if the connection conductor has a smaller diameter than the opening of the bottomed hole.
上記接続導体の充填方法においては、請求項8に記載のように、前記弾性体を前記シート材表面に沿って遥動させながら、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することが好ましい。これによって、接続導体の位置や向きをわずかずつ変化させることができるため、接続導体の有底孔内への充填確率を格段に高めることができ、充填時間を短縮することができる。 In the method for filling the connection conductor, as described in claim 8, it is preferable that the connection conductor is pushed and filled into the bottomed hole while the elastic body is swung along the surface of the sheet material. . Thereby, since the position and direction of the connection conductor can be changed little by little, the filling probability of the connection conductor in the bottomed hole can be remarkably increased, and the filling time can be shortened.
また、上記接続導体の充填方法においては、請求項9に記載のように、前記弾性体を前記シート材表面に沿って移動させて、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することが好ましい。このように弾性体をシート材表面に沿って走査させることで、有底孔に先端が入りかけた接続導体を、該弾性体の外周部のV字状に形成されたリップ部で有底孔内に確実に押し込み充填することができる。また、シート材表面に沿って走査するため、少容量の弾性体であっても、大面積のシート材に対応することができる。 Further, in the method for filling the connection conductor, as described in claim 9, the elastic body is moved along the surface of the sheet material, and the connection conductor is pushed and filled into the bottomed hole. preferable. In this way, the elastic body is scanned along the surface of the sheet material, so that the connecting conductor whose tip is approaching the bottomed hole is connected to the bottomed hole by the V-shaped lip portion of the outer peripheral portion of the elastic body. It can be surely pushed and filled in. Further, since scanning is performed along the surface of the sheet material, even a small-capacity elastic body can cope with a large-area sheet material.
上記接続導体の充填方法においては、請求項10に記載のように、前記接続導体の充填後に、前記充填時のダイヤフラム部の加圧圧力を開放して、前記有底孔内に充填されずに残った接続導体を、前記シート材の表面から前記ダイヤフラム部の凹部に落して回収することが好ましい。さらには、請求項11に記載のように、前記接続導体の充填後に、前記ダイヤフラム部の外側を減圧することがより好ましい。
In the method for filling the connection conductor, as described in
これによれば、有底孔内に充填されずに残った接続導体をダイヤフラム部に確実に回収することができ、充填が終わった接続導体が保持されている弾性体を、次のシート材への充填にそのまま利用することができる。 According to this, the connection conductor remaining without being filled in the bottomed hole can be reliably collected in the diaphragm portion, and the elastic body holding the filled connection conductor is transferred to the next sheet material. It can be used as it is for filling.
この場合、請求項12に記載のように、前記回収時における前記シート材表面と前記リップ部の内周面の当接角である回収角を、前記充填時における前記シート材表面と前記リップ部の内周面の当接角である充填角に較べて、大きく設定することが好ましい。これによって、充填時においては前述したようにリップ部を有底孔に先端が入りかけた接続導体の押し込みに、回収時においてはリップ部をシート材表面に付着している接続導体の回収に、効率的に利用することができる。 In this case, as described in claim 12, the recovery angle, which is the contact angle between the surface of the sheet material at the time of recovery and the inner peripheral surface of the lip portion, is the surface of the sheet material at the time of filling and the lip portion. It is preferable to set a larger value than the filling angle, which is the contact angle of the inner peripheral surface. As a result, at the time of filling, as described above, the lip portion is pushed into the connecting conductor whose tip has entered the bottomed hole, and at the time of recovery, the lip portion is recovered to the connecting conductor attached to the sheet material surface. It can be used efficiently.
予備的な実験によれば、請求項13に記載のように、前記充填角を、50°以上、70°以下とし、前記回収角を、80°以上、100°以下とするのが好ましい。 According to a preliminary experiment, it is preferable that the filling angle is 50 ° or more and 70 ° or less and the recovery angle is 80 ° or more and 100 ° or less.
上記接続導体の充填方法は、請求項14に記載のように、前記シート材が、熱可塑性樹脂フィルムの表面に導体パターンが形成された樹脂フィルムであり、前記有底孔が、前記導体パターンを底とする孔である場合に好適である。特に、請求項15に記載のように、前記有底孔が、レーザ加工により形成されてなる場合に適している。 In the method for filling the connection conductor, as described in claim 14, the sheet material is a resin film in which a conductor pattern is formed on a surface of a thermoplastic resin film, and the bottomed hole has the conductor pattern formed thereon. It is suitable when the hole is the bottom. In particular, as described in claim 15, it is suitable when the bottomed hole is formed by laser processing.
また、上記接続導体の充填方法は、請求項16に記載のように、前記接続導体を、真空状態で前記有底孔内に充填することが好ましい。これによれば、有底孔内への空気の巻き込みを防止して液体で満たすことができ、微細な有底孔や深い有底孔への接続導体の充填にも対応することができる。 Moreover, as for the filling method of the said connection conductor, as described in Claim 16, it is preferable to fill the said connection conductor in the said bottomed hole in a vacuum state. According to this, it is possible to prevent air from getting into the bottomed hole and fill it with the liquid, and it is possible to cope with filling of the connection conductor into a fine bottomed hole or a deep bottomed hole.
請求項17〜22に記載の発明は、上記接続導体の充填方法に使用する充填装置に関する。 The invention described in claims 17 to 22 relates to a filling device used in the method for filling the connection conductor.
請求項17に記載の充填装置は、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔へ、該有底孔と略同じ径の接続導体を充填する接続導体の充填装置であって、前記有底孔の開口部を鉛直下方向に向けて前記シート材を保持する基盤部と、中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部と外周部のV字状に形成されたリップ部とを有してなる弾性体であって、該ダイヤフラム部の凹部に前記接続導体を保持する弾性体と、前記弾性体と該弾性体の支持部で構成される圧力室を有してなる充填ヘッドと、前記シート材に対して前記弾性体のリップ部を鉛直下方向から当接させるための前記充填ヘッドの上下動機構と、前記圧力室を介して、前記接続導体が保持された前記ダイヤフラム部を外側から加圧して、該ダイヤフラム部を変形させ、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための加圧機構とを有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項1に記載の充填方法を実施することができる。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a connecting conductor filling apparatus for filling a bottomed hole formed in a sheet material for forming a multilayer circuit board with a connecting conductor having substantially the same diameter as the bottomed hole. A base portion for holding the sheet material with the opening of the bottomed hole directed vertically downward, a diaphragm portion formed in a concave shape in the central portion, and a lip portion formed in a V shape in the outer peripheral portion; A filling head comprising: an elastic body that holds the connection conductor in a recess of the diaphragm portion; and a pressure chamber that includes the elastic body and a support portion of the elastic body. And a vertical movement mechanism of the filling head for bringing the lip portion of the elastic body into contact with the sheet material from a vertically downward direction, and the diaphragm portion where the connection conductor is held via the pressure chamber The diaphragm is deformed by applying pressure from the outside. It is characterized by comprising a pressure mechanism for filling pushing the connecting conductors to the bottomed hole. Thereby, the filling method according to
前述したように、前記弾性体は、例えば請求項18に記載のフッ素ゴムとすることができる。 As described above, the elastic body can be, for example, a fluororubber according to claim 18.
請求項19に記載の充填装置は、上記充填装置の構成に加えて、前記弾性体を前記シート材表面に沿って遥動させながら前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための、前記充填ヘッドの遥動機構を有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項8に記載の充填方法を実施することができる。 The filling device according to claim 19, in addition to the configuration of the filling device, for pushing and filling the connection conductor into the bottomed hole while swinging the elastic body along the surface of the sheet material. It has a swaying mechanism of the filling head. Thus, the filling method according to the eighth aspect can be carried out.
請求項20に記載の充填装置は、上記充填装置の構成に加えて、前記弾性体を前記シート材表面に沿って移動させて前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための、前記充填ヘッドの移動機構を有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項9に記載の充填方法を実施することができる。
The filling device according to
請求項21に記載の充填装置は、上記充填装置の構成に加えて、前記圧力室を介して前記ダイヤフラム部の外側を減圧するための、減圧機構を有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項11に記載の充填方法を実施することができる。 According to a twenty-first aspect of the present invention, in addition to the configuration of the above-described filling device, the filling device has a pressure-reducing mechanism for depressurizing the outside of the diaphragm portion through the pressure chamber. As a result, the filling method according to claim 11 can be carried out.
請求項22に記載の充填装置は、前記充填ヘッドを取り囲む真空室ヘッド、該真空室ヘッドの上下動機構、および該真空室ヘッド内を減圧するための減圧機構を有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項16に記載の充填方法を実施することができる。 The filling device according to claim 22, comprising a vacuum chamber head surrounding the filling head, a vertical movement mechanism of the vacuum chamber head, and a decompression mechanism for decompressing the inside of the vacuum chamber head. Yes. As a result, the filling method according to claim 16 can be carried out.
尚、上記充填装置を使用することによって得られる効果については、先に接続導体の充填方法において説明したとおりであり、その説明は省略する。 The effects obtained by using the filling device are the same as those described in the method for filling the connection conductors, and the description thereof is omitted.
本発明は、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔へ、該有底孔と略同じ径の接続導体を充填する接続導体の充填方法、およびそれに使用する充填装置に関する。以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。 The present invention relates to a connection conductor filling method for filling a bottomed hole formed in a sheet material for forming a multilayer circuit board with a connection conductor having substantially the same diameter as the bottomed hole, and a filling apparatus used therefor. . The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の接続導体の充填方法を実施するための充填装置の一例で、充填装置100を模式的に示した部分的な断面図である。
FIG. 1 is a partial sectional view schematically showing a
図1に示す充填装置100は、有底孔Hの開口部を鉛直下方向に向けて、ワークであるシート材11を保持するための基盤部20を有している。図1のシート材11は、図3に示したシート材10と同様の熱可塑性樹脂フィルム1の表面に導体パターン2が形成された樹脂フィルムであるが、図3にある保護フィルム3は、図1のシート材11の樹脂フィルム1上には貼り付けられていない。図1のシート材11に形成されている有底孔Hは、図3と同様の導体パターン2を底とする孔で、レーザ加工により形成されている。シート材11は、溝21を介して真空吸引されて、ワークチャックベースである基盤部20に保持される。
A filling
図1に示す充填装置100は、弾性体31と該弾性体31の支持部32で構成される圧力室33を有してなる充填ヘッド30を備えている。弾性体31は、フッ素ゴムからなり、中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部31aと、外周部のV字状に形成されたリップ部31bとを有している。リップ部31bは、後述するように、V字状の先端がシート材11に押し付けられて、シート材11表面を摺動する役割を持っている。ダイヤフラム部31aの凹部には、球形状の接続導体D1が保持されている。また、接続導体D1と共に、ダイヤフラム部31aの凹部には、テレピネオールからなる液体Lが保持されている。ダイヤフラム部31aは、このように接続導体D1と液体Lを保持する役割と共に、後述するように、接続導体D1をシート材11の有底孔H内に充填する役割を有している。尚、ダイヤフラム部31aとリップ部31bは、図1のフッ素ゴムからなる弾性体31のように一体成形されたものに限らず、同じ形態と機能が実現できるのであれば、ダイヤフラム部31aとリップ部31bを異種材料の組み合わせで構成するようにしてもよい。例えば、リップ部31bをフッ素ゴムとし、ダイヤフラム部31aをフッ素樹脂製の薄膜とする。
A filling
図1の圧力室33に連結する圧力ポート33pは、圧力室33を加減圧するためのガスポートである。該圧力ポート33pには、後述するように、圧力室33を介して、接続導体D1が保持されたダイヤフラム部31aを外側から加圧して、該ダイヤフラム部31aを変形させ、接続導体D1を有底孔H内に押し込み充填するための加圧機構(図示省略)が接続されている。また、該圧力ポート33pには、シート材11への充填が終わり充填されずにシート材11の表面に付着している接続導体D1を確実に回収するため、圧力室33を介してダイヤフラム部31aの外側を減圧するための減圧機構(図示省略)も接続されている。
The
図1の充填装置100は、加圧シリンダ41等からなる充填ヘッド30の上下動機構を有しており、これによって、弾性体31のリップ部31bを鉛直下方向からシート材11に当接させる。また、充填装置100は、モータ51と遥動軸52等からなる充填ヘッド30の遥動機構を有しており、これによって、弾性体31をシート材11表面に沿って遥動させながら、接続導体D1を有底孔H内に押し込み充填する。さらに、充填装置100は、スライドガイド61とスライドレール62等からなる充填ヘッド30の移動機構を有しており、これによって、弾性体31をシート材11表面に沿って移動させて、接続導体D1を有底孔H内に押し込み充填する。
The filling
また、図1に示す充填装置100は、充填ヘッド30を取り囲む真空室ヘッド70と、加圧シリンダ71等からなる真空室ヘッド70の上下動機構と真空室ヘッド70内を減圧するための減圧機構(図示省略)を有している。これによって、真空室ヘッド71の先端に配置されたリップパッキン70aを鉛直下方向からシート材11に当接させ、充填ヘッド30の接続導体D1が保持されている空間内を減圧して、真空状態で接続導体D1をシート材11の有底孔H内に充填することができる。
Further, the filling
図2は、図1の充填装置100を使った本発明の接続導体の充填方法を説明する図で、充填ヘッド30の周りを拡大して示した断面図である。図2では、(1)準備工程、(2)充填工程、(3)回収工程の一連の工程を、一枚のシート材11に図示している。
FIG. 2 is a view for explaining the connection conductor filling method of the present invention using the
図2の(1)に示す準備工程では、充填ヘッド30内に設けた圧力室33のガス圧を開放し、弾性体31のダイヤフラム部31a及びリップ部31bを、ゴム成形時の自由形状の状態に保っている。有底孔Hに充填する接続導体として、図1で球形状の接続導体D1が示されていたが、図2の接続導体D2は、有底孔Hと同じ円柱形状である。また、接続導体D2は、導電ペーストの構成材料である銀(Ag)粉末と錫(Sn)粉末を用い、それらを仮焼結した焼結体である。これに限らず、接続導体D2は、任意の金属粉末の焼結体であってよい。また、言うまでもなく、より高強度の固体接続導体であってよい。
In the preparation step shown in FIG. 2A, the gas pressure in the
金属粉末の焼結体からなる接続導体D2は、シート材11に設けられた有底孔Hが径Φ100×深さ50μmであることから、同じ径で少し高い高さのΦ100×高さ60μmの円柱形ペレットに成形されており、テレピネオールからなる液体Lに分散した状態で、充填ヘッド30のダイヤフラム部31aの凹部に貯留している。貯留量は、深さにして数mm(実施例では2mm程度)にしてある。また、ダイヤフラム部31aの可動範囲は±5mmに設定し、リップ部31bの開口径は、30mm±2mmに設定している。以上の構成の充填ヘッド30を、リップ部31bがシート材11表面をシールするように、シート材11の充填面に0.3〜0.5mm押し付けて保持し、充填準備とする。
Since the bottomed hole H provided in the sheet material 11 has a diameter of Φ100 × depth of 50 μm, the connecting conductor D2 made of a sintered metal powder has a diameter of Φ100 × height of 60 μm, which is a little higher than the diameter. It is molded into a cylindrical pellet, and is stored in the concave portion of the
図2の(2)に示す充填工程では、充填ヘッド30内に設けた圧力室33に白抜き矢印で示したようにガス(実施例では空気)を導入し、0.01Mpaのガス圧をダイヤフラム部31a加える。これによって、ダイヤフラム部31aをシート材11面に押し付けるように変形して、ペレット状の焼結体からなる接続導体D2をシート材11面に供給する。ダイヤフラム部31aによってシート材11面に押し付けられた接続導体D2は、位置と姿勢が有底孔Hに適合したものから順に、有底孔Hに充填される。
In the filling step shown in (2) of FIG. 2, gas (air in the embodiment) is introduced into the
上記したように、接続導体D2の有底孔Hへの充填効率は、上記有底孔Hとの位置と姿勢(向き)の適合確率に支配される。従って、上記適合確率を高めるため、充填ヘッド30(弾性体31)をシート材11表面に沿って遥動させながら、接続導体D2を有底孔H内に押し込み充填している。これによって、接続導体D2の位置や向きをわずかずつ変化させることができるため、接続導体D2の有底孔H内への充填確率を格段に高めることができ、充填時間を短縮することができる。上記遥動の変位は、シート材11表面に沿って前後左右に2mm程度である。 As described above, the filling efficiency of the connecting conductor D2 into the bottomed hole H is governed by the matching probability of the position and orientation (direction) with the bottomed hole H. Therefore, in order to increase the matching probability, the connecting conductor D2 is pushed into the bottomed hole H and filled while the filling head 30 (elastic body 31) is swung along the surface of the sheet material 11. Thereby, since the position and direction of the connection conductor D2 can be changed little by little, the filling probability into the bottomed hole H of the connection conductor D2 can be remarkably increased, and the filling time can be shortened. The displacement of the swing is about 2 mm in the front / rear and left / right directions along the surface of the sheet material 11.
また、図2の(2)では、シート材11の充填範囲が充填ヘッド30の幅よりも広いことから、充填ヘッド30(弾性体31)をシート材11表面に沿って移動させて、接続導体D2を有底孔H内に押し込み充填している。このように弾性体31をシート材11表面に沿って走査させることで、少容量の弾性体31であっても、大面積のシート材11に対応することができる。また、弾性体31のリップ部31bは、上記移動に際してゴム成形時の自由形状より外側に開いた状態となり、充填時の図中に示したシート材11表面とリップ部31bの内周面の充填角K1が所定の当接角となるように設定されている。予備的な実験によれば、充填角K1は、50°以上、70°以下とするのが好ましい。このように、所定の充填角K1を設定することで、有底孔Hに先端が入りかけた接続導体D2を、V字状に形成されたリップ部31bで有底孔H内に確実・堅固に押し込み充填することができる。また、リップ部31bの移動に伴って、有底孔H内に充填されずにシート材11表面や他の接続導体D2と重なっている接続導体D2が、変位しながら入れ替わり、再び充填するために使用される。
Further, in FIG. 2B, since the filling range of the sheet material 11 is wider than the width of the filling
以上の動作を数回繰り返すことで、全ての有底孔Hに接続導体D2が充填され、充填工程が完了する。 By repeating the above operation several times, all the bottomed holes H are filled with the connection conductor D2, and the filling process is completed.
上記充填時には、接続導体D2と共にダイヤフラム部31aに保持したテレピネオールからなる液体Lが、ダイヤフラム部31aに保持されている接続導体D2同士やシート材11との接触による摩擦・磨耗を緩和するための潤滑機能を発揮する。また、液体Lは、その表面張力によって、有底孔H内に充填された接続導体D2を保持する機能も有している。従って、該液体Lを用いた場合には、有底孔Hの開口部より小さな径の接続導体D2であっても、有底孔Hに充填された該接続導体D2を保持することが可能となる。
At the time of filling, the liquid L made of terpineol held in the
上記充填方法においては、従来の多層回路基板の製造方法で問題であった有底孔H形成時のレーザ加工屑等の混入を抑制するため、有底孔Hの開口部を鉛直下方向に向けてシート材11を保持している。これによって、有底孔Hと略同じ径の接続導体D2を充填するのに阻害となるレーザ加工屑等の微細な異物を重力沈降させて選択的に除き、接続導体D2と共に該異物が有底孔H内へ混入するのを抑制することができる。このように、上記充填方法は、接続導体D2の充填の阻害となる微細な異物を分離選別する機能を持っている。 In the above filling method, the opening of the bottomed hole H is directed vertically downward in order to suppress the mixing of laser processing debris and the like during the formation of the bottomed hole H, which was a problem in the conventional multilayer circuit board manufacturing method. The sheet material 11 is held. As a result, fine foreign matters such as laser-processed debris that obstruct the filling of the connection conductor D2 having the same diameter as the bottomed hole H are selectively removed by gravity sedimentation, and the foreign matter is removed together with the connection conductor D2. Mixing into the holes H can be suppressed. As described above, the filling method has a function of separating and selecting fine foreign matters that hinder the filling of the connection conductor D2.
同様の効果が、図2の(2)に示す充填工程においても得られる。上記接続導体の充填方法においては、有底孔Hの開口部を鉛直下方向に向けてシート材11を保持しているため、例えば充填時に接続導体D2のである焼結体が崩れて金属粉末屑となった場合であっても、該金属粉末屑を重力沈降させることができる。従って、該金属粉末屑を有底孔H内に充填せずに、ダイヤフラム部31aの凹部に溜めておくことができる。
Similar effects can be obtained in the filling step shown in FIG. In the method for filling the connection conductor, since the sheet material 11 is held with the opening of the bottomed hole H directed vertically downward, for example, the sintered body of the connection conductor D2 collapses at the time of filling and the metal powder waste Even in this case, the metal powder waste can be gravity settled. Therefore, the metal powder waste can be stored in the concave portion of the
図2の(3)に示す回収工程では、接続導体D2の充填後に、充填時のダイヤフラム部31aの加圧圧力を開放して、有底孔H内に充填されずに残った接続導体D2を、シート材11の表面からダイヤフラム部31aの凹部に落して回収する。
In the recovery step shown in (3) of FIG. 2, after filling the connection conductor D2, the pressure applied to the
好ましくは、充填後の充填ヘッド30をシート材11の有底孔Hが無い位置またはシート材11に沿った回収専用の位置(以下、回収面と呼ぶ)まで移動し、ダイヤフラム部31aの外側の圧力室33を、真空装置(図示省略)等からなる減圧機構で減圧する。これによって、回収面とダイヤフラム部31aで構成される空間を広げ、リップ部31bがゴム成形時の自由形状より内側に閉じた状態となり、回収時の図中に示したシート材11表面とリップ部31bの内周面の回収角K2が所定の当接角になるように設定する。予備的な実験によれば、回収角K2は、80°以上、100°以下とするのが好ましい。以上の空間形状を保った状態で、充填ヘッド30をシート材11に沿って動かし、回収面に付着している接続導体D2と液体Lをダイヤフラム部31aの凹部に回収する。上記のように、回収角K2を充填角K1に較べて大きく設定することによって、充填時においては前述したようにリップ部31bを有底孔Hに先端が入りかけた接続導体D2の押し込みに、回収時においてはリップ部31bをシート材11表面に付着している接続導体D2の回収に、効率的に利用することができる。
Preferably, the filling
また、上記充填ヘッド30の動作によって、シート材11面や焼結体からなる接続導体D2どうしの摩擦によって生じた微細異物がダイヤフラム部31aの凹部に沈み、大きな接続導体D2がダイヤフラム部31aの上層に集まる、いわゆる選別機構となっている。
Further, by the operation of the filling
接続導体D2の回収後、シート材11から充填ヘッド30を引き離すことで、回収工程が完了する。尚、シート材11以外の領域に専用の回収面がある場合には、充填ヘッド30を回収面から引き離すことなく、次のシート材への充填に移行するようにしてもよい。以上の回収工程よって、有底孔H内に充填されずに残った接続導体D2をダイヤフラム部31aに確実に回収することができ、充填が終わった接続導体D2が保持されている弾性体31を、次のシート材への充填にそのまま利用することができる。尚、充填中に破損した焼結体のかけら微細異物は、上記のようにダイヤフラム部31aの底部に集まるので、定期な清掃によって除去する。
After the connection conductor D2 is recovered, the recovery process is completed by pulling the filling
以上の図2に示した接続導体の充填方法は、多層回路基板を形成するためのシート材11に形成された有底孔Hへ、該有底孔Hと略同じ径の接続導体D2を充填する接続導体の充填方法であって、中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部31aと、外周部のV字状に形成されたリップ部31bとを有する弾性体31において、ダイヤフラム部31aの凹部に接続導体D2を保持し、有底孔Hの開口部を鉛直下方向に向けて保持したシート材11に対して、弾性体31のリップ部31bを鉛直下方向から当接させ、接続導体D2が保持されたダイヤフラム部31aを外側から加圧して、該ダイヤフラム部31aを変形させ、接続導体D2を有底孔H内に押し込み充填するものである。
2 is filled with the connection conductor D2 having the same diameter as the bottomed hole H in the bottomed hole H formed in the sheet material 11 for forming the multilayer circuit board. In the
上記充填方法では、多層回路基板の製造において従来用いられてきた図3に示す導電ペーストPを使用せず、回路パターン2同士を接続するために、シート材11に形成された有底孔Hと略同じ径の接続導体D2を使用する。導電ペーストPを用いた図3の従来の充填方法では、導電ペーストPを構成している金属粉末が多層回路基板の絶縁材となる樹脂フィルム1の面粗さより細かい粒子であるため、充填時には保護フィルム3を該樹脂フィルム1の表面に貼り付けて表面を保護する必要があった。しかしながら、図2に示す上記充填方法においては、有底孔Hと略同じ径の接続導体D2を使用するため、図3の従来の導電ペーストPを用いる充填方法で用いられてきた保護フィルム3は特に必要ではない。
In the above filling method, the bottomed hole H formed in the sheet material 11 is used to connect the
以上のようにして、上記した接続導体の充填方法は、シート材に形成された有底孔への接続導体の充填方法であって、多層回路基板を製造するための従来の導電ペーストの充填方法に代わる、保護フィルムを必要としない新規な充填方法となっている。 As described above, the connection conductor filling method described above is a method of filling a connection conductor into a bottomed hole formed in a sheet material, and is a conventional method of filling a conductive paste for manufacturing a multilayer circuit board. Instead of this, it is a new filling method that does not require a protective film.
尚、上記した充填方法では、図2の(2)に示す充填工程において、接続導体D2の真空中での充填を行っていない。しかしながら、より微細な有底孔や深い有底孔に接続導体D2を充填するに際して有底孔内の空気が充填阻害する場合は、前述した充填装置100の真空室ヘッド70等を利用して、接続導体D2の保持部内(シート材11とダイヤフラム部31aで構成される空間)を真空にして、充填するようにしてもよい。その際は、圧力室33に加える圧力や、回収時に接続導体D2の保持部内を大気開放するなど、各室の圧力バランスは適宜調整する。接続導体D2の保持部の大きさや接続導体D2の保持量など具体的な数値を記載したが、これらは、発明者が実施例として確認した機械の構成サイズであり、対象の大きさに合わせて適宜変更することは可能である。
In the above filling method, the connecting conductor D2 is not filled in vacuum in the filling step shown in FIG. However, when air in the bottomed hole obstructs filling when filling the finer bottomed hole or deep bottomed hole with the connection conductor D2, using the
10,11 シート材
1 樹脂フィルム
2 導体パターン
H 有底孔
D1,D2 接続導体
L 液体
31 弾性体
31a ダイヤフラム部
31b リップ部
33 圧力室
100 充填装置
DESCRIPTION OF
Claims (22)
中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部と、外周部のV字状に形成されたリップ部とを有する弾性体において、前記ダイヤフラム部の凹部に前記接続導体を保持し、
前記有底孔の開口部を鉛直下方向に向けて保持した前記シート材に対して、前記弾性体のリップ部を鉛直下方向から当接させ、
前記接続導体が保持された前記ダイヤフラム部を外側から加圧して、該ダイヤフラム部を変形させ、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することを特徴とする接続導体の充填方法。 A connection conductor filling method for filling a bottomed hole formed in a sheet material for forming a multilayer circuit board with a connection conductor having substantially the same diameter as the bottomed hole,
In an elastic body having a diaphragm portion formed in a concave shape in the central portion and a lip portion formed in a V shape in the outer peripheral portion, the connection conductor is held in the concave portion of the diaphragm portion,
With respect to the sheet material that holds the opening of the bottomed hole facing vertically downward, the lip portion of the elastic body is contacted from vertically downward,
A method of filling a connection conductor, wherein the diaphragm portion holding the connection conductor is pressurized from the outside, the diaphragm portion is deformed, and the connection conductor is pushed into the bottomed hole for filling.
前記回収角が、80°以上、100°以下であることを特徴とする請求項12に記載の接続導体の充填方法。 The filling angle is 50 ° or more and 70 ° or less,
The method of filling a connection conductor according to claim 12, wherein the recovery angle is 80 ° or more and 100 ° or less.
前記有底孔が、前記導体パターンを底とする孔であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の接続導体の充填方法。 The sheet material is a resin film in which a conductor pattern is formed on the surface of a thermoplastic resin film,
The method for filling a connection conductor according to any one of claims 1 to 13, wherein the bottomed hole is a hole having the conductor pattern as a bottom.
前記有底孔の開口部を鉛直下方向に向けて前記シート材を保持する基盤部と、
中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部と外周部のV字状に形成されたリップ部とを有してなる弾性体であって、該ダイヤフラム部の凹部に前記接続導体を保持する弾性体と、
前記弾性体と該弾性体の支持部で構成される圧力室を有してなる充填ヘッドと、
前記シート材に対して前記弾性体のリップ部を鉛直下方向から当接させるための前記充填ヘッドの上下動機構と、
前記圧力室を介して、前記接続導体が保持された前記ダイヤフラム部を外側から加圧して、該ダイヤフラム部を変形させ、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための加圧機構とを有してなることを特徴とする接続導体の充填装置。 A connection conductor filling device that fills a bottomed hole formed in a sheet material for forming a multilayer circuit board with a connection conductor having substantially the same diameter as the bottomed hole,
A base portion for holding the sheet material with the opening of the bottomed hole directed vertically downward;
An elastic body having a diaphragm portion formed in a concave shape in the central portion and a lip portion formed in a V shape in the outer peripheral portion, the elastic body holding the connection conductor in the concave portion of the diaphragm portion; ,
A filling head having a pressure chamber composed of the elastic body and a support portion of the elastic body;
A vertical movement mechanism of the filling head for bringing the lip portion of the elastic body into contact with the sheet material from a vertically downward direction;
A pressurizing mechanism for pressurizing the diaphragm portion holding the connection conductor from the outside through the pressure chamber, deforming the diaphragm portion, and pushing and filling the connection conductor into the bottomed hole; A connecting conductor filling device comprising:
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