JP5858268B2 - 布線装置及びこれを用いたマルチワイヤ配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチワイヤ配線板の製造に用いる布線装置及びこれを用いたマルチワイア配線板の製造方法に関する。

通常、マルチワイヤ配線板は、接着材付き基材上に、芯線の周囲に絶縁被覆を有する導線（以下、「ワイヤ」といい、絶縁被覆の中の導線を「芯線」という。）をはわせると同時に、接着してゆき、配線を形成すること（以下、「布線」という。また、ワイヤを布線することによって形成される導線を「配線」という。）によって製造される。配線は絶縁被覆されているため、複数の配線を交差させて布線することが可能であり、銅箔等をエッチングして配線を形成する一般の配線板に比べて、１層当りの配線収密度が高いという特徴を有している。

マルチワイヤ配線板では、高密度化が進むにつれて、複数の配線を交差させる箇所（以下、「多重配線箇所」という。）において交差する配線の本数が増加する傾向があり、三重配線、四重配線といった多重配線の形成が必要になっている。このような多重配線箇所では、既設配線が多重に積み重ねられて凸部を形成しており、新たに布線される配線は、この既設配線によって形成された凸部を乗り越えて形成される。つまり、多重配線箇所では、平面視の配線の長さに対して、実際の配線の長さが、凸部を乗り越える分、長く必要とされる。一方で、スタイラスの送り速度（以下、「布線速度」という。）は一定であり、布線を行うスタイラスにワイヤを供給するフィーダのワイヤを送る速度も一定であるため、多重配線箇所では、ワイヤの供給速度が追い付かず、必要なワイヤの長さに対して供給されるワイヤの長さが足りなくなり、極端な場合、ワイヤ切れを生じる場合がある。

このようなワイヤ切れを抑制する方法としては、図３に示されるように、ワイヤ３をスタイラス５に供給するフィーダ６と、供給されたワイヤ３を接着材付き基材１３上に布線するスタイラス５との間に、弛みを持たせるダンサローラ１２とワイヤ３の弛み量を検出するエンコーダ９とフィーダ６の回転数を制御するコントローラとを備え、ワイヤ３の弛み量を維持するようにしたものが考えられている（特許文献１）。

また、多重配線箇所による凸部でのスタイラスの高さの変位を検出することにより、多重配線箇所でのワイヤ送り出し量を増加させる方法が考えられている（特許文献２）。

特開２００１−３５２１４９号公報 特開２００２−３４４１１２号公報

しかしながら、近年では、さらなる高密度のため、ワイヤの芯線は従来の直径０．０８ｍｍから直径０．０６５ｍｍまで細線化が求められ、またリードタイムを維持するために、布線速度は従来の２１．２ｃｍ／ｓから４２．４ｃｍ／ｓへと倍速にすることが求められている。

このようにワイヤの芯線を細線化すると、従来のワイヤと比較して芯線の強度が減少する。また、布線速度の高速化によって、布線の際にワイヤにかかる引っ張り力が強くなっている。このため、引用文献１のようにダンサローラにより弛みを維持したり、引用文献２のようにフィーダによりワイヤ供給層速度を早くする方法では、特にワイヤが三重、四重に交差する多重配線箇所では、必要なワイヤの長さが瞬間的に増加するため、十分には対応できない場合があった。つまり、ワイヤにかかる引っ張り力が急激に大きくなって、極端な場合は、布線中の断線危険性が高くなる可能性があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、細線化したワイヤを高速で布線する際のワイヤ切れを抑制可能とすることにより、高密度化とともに高歩留まり化を実現可能な布線装置及びこれを用いたマルチワイヤ配線板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下に関する。
１．ワイヤを接着材付き基材上に布線するスタイラスと、このスタイラスへワイヤを供給するフィーダと、このフィーダと前記スタイラスとの間に配置され、前記フィーダからスタイラスの先端までワイヤを案内するワイヤガイドとを有する布線装置において、前記ワイヤガイドが、前記フィーダからのワイヤを通過させるワイヤ通路を有し、前記ワイヤ通路に前記ワイヤを弛ませた状態で収容可能な裕度部分を有し、ワイヤガイド内のワイヤ通路が、フィーダからのワイヤを導入する導入部と、導入したワイヤを収容する収容部と、収容したワイヤの出口となる送出部と、を有する筒状に形成されており、前記収容部の少なくとも一部の内径が前記送出部の内径よりも大きく形成され、前記ワイヤガイドの上流側に配置されたフィーダが、スタイラスによる布線速度に応じて、実際に布線されるワイヤの長さよりも、多重配線箇所以外の布線に対しては、常に余裕をもってワイヤを送り出す機能を有しており、前記裕度部分にワイヤを弛んだ状態で収容する布線装置。
２．項１において、ワイヤガイドの上流側に配置されたフィーダが、さらに、ワイヤがそれ以上送り出せない状態になった場合は、送り出しを停止し、かつワイヤを固定する機能を有している布線装置。
３．項１または２において、ワイヤガイド内のワイヤ通路が、裕度部分でワイヤの弛み方向に膨らんだ布線装置。
４．項１から３の何れかにおいて、ワイヤガイド内のワイヤ通路が、角部を有しない布線装置。
５．項１から４の何れかの布線装置を用いたマルチワイヤ配線板の製造方法。

本発明によれば、細線化したワイヤを高速で布線する際のワイヤ切れを抑制可能とすることにより、高密度化とともに高歩留まり化を実現可能な布線装置及びこれを用いたマルチワイヤ配線板の製造方法を提供することができる。

本発明の布線装置の概略を表す。 本発明の布線装置に用いるワイヤガイドを表す。 従来の布線装置の概略を表す。

本発明の布線装置の実施形態としては、図１に示すように、ワイヤ３を接着材付き基材１３上に布線するスタイラス５と、このスタイラス５へワイヤ３を供給するフィーダ６と、このフィーダ６とスタイラス６との間に配置され、フィーダ６からスタイラス５の先端までワイヤ３を案内するワイヤガイド７とを有する布線装置１において、ワイヤガイド７が、フィーダ６からのワイヤ３を通過させるワイヤ通路１４を有し、ワイヤ通路１４にワイヤ３を弛ませた状態で収容可能な裕度部分１５を有するものが挙げられる。フィーダ６からスタイラス５へ供給されるワイヤ３は、常に若干の余裕を持って供給されるので、このように、ワイヤガイド７のワイヤ通路１４に裕度部分１５を設けることにより、この裕度部分１５にワイヤ３を弛んだ状態で収容することができる。このため、芯線の直径が０．０６５ｍｍと従来（直径０．０８０ｍｍ）よりも細いワイヤを用い、布線速度が４２．４ｃｍ／ｓと従来（２１．２ｃｍ／ｓ）の倍の速度で布線する場合であっても、三重配線、四重配線といった多重配線箇所での凸部において、ワイヤ３が断線するのを抑制することができる。つまり、三重配線、四重配線といった多重配線箇所での凸部を布線する場合は、凸部を乗り越える際に必要となるワイヤ３の供給速度が瞬間的に増加するため、フィーダ６によるワイヤ３の供給速度では、ワイヤ３の供給が追い付かなくなり易い。しかしながら、裕度部分１５に収容されたワイヤ３が弛みを有した状態であるため、瞬間的にワイヤ３の供給速度の増加が生じてワイヤ３が急速に引っ張られても、この弛み分の長さのワイヤ３が素早く引き出されるため、ワイヤ３にかかる引っ張り力が瞬間的に大きくなるのを抑制することができる。したがって、急激なワイヤ３の供給速度の増加が生じる場合でも、ワイヤ３への荷重を緩衝することができるので、ワイヤ切れの発生を抑制することができる。

本発明のワイヤとは、芯線とその周囲に絶縁被覆を有する導線をいい、芯線とは、ワイヤの絶縁被覆の中の導線をいう。布線とは、接着材付きの絶縁基板上に、ワイヤをはわせると同時に、接着してゆき、配線を形成することをいい、配線とは、ワイヤを布線することによって形成される導線をいう。多重配線箇所とは、複数の配線を交差させる箇所をいう。

本発明に用いるスタイラスとは、ワイヤに荷重をかけつつ超音波振動を加え、ワイヤを接着材付き基材上に接着する部材をいう。フィーダは、このスタイラスへワイヤを供給する部材をいい、スタイラスによる布線速度に応じて、実際に布線されるワイヤの長さよりも、多重配線箇所以外の布線に対しては、常に若干の余裕をもってワイヤを送り出す機能を有している。また、ワイヤがそれ以上送り出せない状態（つまり、布線を停止した場合等に、送り出したワイヤがスタイラスやワイヤガイド等で詰まった状態）になった場合は、送り出しを停止し、かつワイヤを固定する機能を有している。なお、布線速度とは、スタイラスの送り速度をいう。

本発明に用いるワイヤガイドとは、フィーダから布線が行われるスタイラスの先端までワイヤを案内する部材をいう。図２に示すように、ワイヤガイド７は、内部にフィーダ６からのワイヤ３を通過させるワイヤ通路１４を有しており、ワイヤ通路１４にはワイヤ３を弛ませた状態で収容可能な裕度部分１５が設けられる。この裕度部分１５にワイヤ３を弛んだ状態で収容することにより、裕度部分１５においては、ワイヤ３は引っ張りの荷重がかからない状態で収容される。このため、三重配線、四重配線といった多重配線箇所２での凸部において、必要なワイヤ３の供給速度が瞬間的に速くなり、フィーダ６によるワイヤ３の供給速度が追い付かなくなっても、裕度部分１５に弛んだ状態で収容されていたワイヤ３が延びることによって、必要な長さのワイヤ３が即座に供給される。したがって、ワイヤ３にかかる引っ張り力が瞬間的に大きくなるのを抑制することができるので、ワイヤ切れの発生を抑制することができる。なお、ワイヤガイド７は、超鋼合金やセラミックス等の磨耗し難い材料を加工することにより作製するのが望ましい。

ワイヤガイド内のワイヤ通路は、裕度部分でワイヤの弛み方向に膨らんだ形状であるのが望ましい。ワイヤの弛み方向とは、フィーダからスタイラスにワイヤを過剰な長さ供給した場合に弛みが発生する方向をいう。例えば、図１のように、ワイヤ３の送り出し方向が斜め下方向である場合は、ワイヤ３の下側をいう。このように、ワイヤ通路１４の形状を裕度部分１５でワイヤ３の弛み方向に膨らんだ形状とすることにより、ワイヤ３に荷重がかからないフリーな状態で、ワイヤ３を収納することができるので、多重配線箇所２に布線する際に、瞬間的に必要な供給速度の増加が生じても、ワイヤ３を素早く引き出し易くなる。

ワイヤガイド内のワイヤ通路は、角部を有しないのが望ましい。ここで、角部を有しないとは、図２に示すように、ワイヤガイド７内のワイヤ通路１４の全体が、滑らかな曲線で構成されていることをいう。これにより、ワイヤ３を引き出す際にも、ワイヤ３がワイヤ通路１４に引っ掛かるのを抑制できるので、多重配線箇所２に布線する際に、瞬間的に必要な布線速度の増加が生じても、ワイヤ３を素早く引き出し易くなる。さらに、ワイヤ通路１４がワイヤ３を被覆する絶縁被覆を削ることによるワイヤ３のダメージや異物の発生を抑制することができる。

図２に示すように、ワイヤガイド７内のワイヤ通路１４が、フィーダ６からのワイヤ３を導入する導入部１６と、導入したワイヤ３を収容する収容部１７と、収容したワイヤ３の出口となる送出部１８と、を有する筒状に形成されており、収容部１７の少なくとも一部の内径が送出部１８の内径よりも大きく形成されるのが望ましい。これにより、収容部１７の容積を確保することができ、ある程度余裕をもった長さのワイヤ３を収容することができるので、瞬間的に必要な供給速度の増加が生じても対応できる。また、送出部１８は、内径を絞っているので、スタイラス５へのワイヤ３の供給位置を安定化することができるので、布線精度を確保することができる。

以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明の布線装置を用いてマルチワイヤ配線板を製造する様子を示す。ワイヤは、芯線の直径が０．０６５ｍｍのものを用いた。ワイヤガイドは、図２に示すように、フィーダ６からのワイヤ３を通過させるワイヤ通路１４を有し、ワイヤ通路１４にワイヤ３を弛ませた状態で収容可能な裕度部分１５を有するものである。ワイヤガイド内のワイヤ通路１４は、角部を有しておらず、また、ワイヤガイド７内のワイヤ通路１４が、フィーダ６からのワイヤ３を導入する導入部１６と、導入したワイヤ３を収容する収容部１７と、収容したワイヤ３の出口となる送出部１８と、を有する筒状に形成されており、収容部１７の少なくとも一部の内径が送出部１８の内径よりも大きく形成される。

図１のように、すでに三重に交差して接着されているワイヤ３を乗り越えて、ワイヤ３を布線した。布線は、４２．４ｃｍ／ｓの布線速度で行った。ワイヤ３はフィーダ６からワイヤガイド７によって案内され、スタイラス５によってその布線方向が制御される。具体的には、接着材付き基材１３上の位置を特定するＸＹ座標上の位置データに基づき、Ｘ軸移動テーブル（図示しない。）とＹ軸移動機構（図示しない。）を制御して、新たな配線を布線するための始点１０に布線装置１のスタイラス５の位置を合わせる。その位置から配線を布線していく方向を、たとえば、配線レイアウトデータなどから割り出し、スタイラス５の向きを設定する。その後、スタイラス５でワイヤ３を押圧して、ワイヤ３の絶縁被覆のうち、接着材付き基材１３と接触する側の面を固定していく。このとき、スタイラス５に超音波振動を加えると、接着材付き基材１３上の接着材（図示しない。）が振動によって加熱され、活性化されて接着力が高まる。必要な長さのワイヤ３をフィーダ６によって供給しつつ、所定の方向に向けてワイヤ３をスタイラス５で接着材付き基材１３上に押圧、接着してゆく。終点１１に達したなら、カッタ８によってワイヤ３を切断する。

以上のようにして、ワイヤは、芯線の直径が０．０６５ｍｍのものを用い、布線は、４２．４ｃｍ／ｓの布線速度で、すでに三重に交差して接着されているワイヤ３を乗り越えて、ワイヤ３を布線したが、ワイヤ断線の発生はなかった。

（比較例）
ワイヤガイドは、フィーダ６からのワイヤ３を通過させるワイヤ通路１４を有するが、ワイヤ通路１４には裕度部分１５を設けなかった。つまり、図３の布線装置１に用いられるような、ワイヤ通路１４が直線状のワイヤガイド７を用いた。これ以外は、実施例と同様にして、すでに三重に交差して接着されているワイヤ３を乗り越えて、ワイヤ３を布線した結果、ワイヤ断線の発生が認められた。

１…布線装置
２…多重配線箇所
３…ワイヤ
４…ヘッド
５…スタイラス
６…フィーダ
７…ワイヤガイド
８…カッタ
９…エンコーダ
１０…始点
１１…終点
１２…ダンサローラ
１３…接着材付き基材
１４…ワイヤ通路
１５…裕度部分
１６…導入部
１７…収容部
１８…送出部

Claims (5)

1. ワイヤを接着材付き基材上に布線するスタイラスと、このスタイラスへワイヤを供給するフィーダと、このフィーダと前記スタイラスとの間に配置され、前記フィーダからスタイラスの先端までワイヤを案内するワイヤガイドとを有する布線装置において、
   前記ワイヤガイドが、前記フィーダからのワイヤを通過させるワイヤ通路を有し、前記ワイヤ通路に前記ワイヤを弛ませた状態で収容可能な裕度部分を有し、
   ワイヤガイド内のワイヤ通路が、フィーダからのワイヤを導入する導入部と、導入したワイヤを収容する収容部と、収容したワイヤの出口となる送出部と、を有する筒状に形成されており、前記収容部の少なくとも一部の内径が前記送出部の内径よりも大きく形成され、
   前記ワイヤガイドの上流側に配置されたフィーダが、スタイラスによる布線速度に応じて、実際に布線されるワイヤの長さよりも、多重配線箇所以外の布線に対しては、常に余裕をもってワイヤを送り出す機能を有しており、前記裕度部分にワイヤを弛んだ状態で収容する布線装置。
2. 請求項１において、ワイヤガイドの上流側に配置されたフィーダが、さらに、ワイヤがそれ以上送り出せない状態になった場合は、送り出しを停止し、かつワイヤを固定する機能を有している布線装置。
3. 請求項１または２において、ワイヤガイド内のワイヤ通路が、裕度部分でワイヤの弛み方向に膨らんだ布線装置。
4. 請求項１から３の何れかにおいて、ワイヤガイド内のワイヤ通路が、角部を有しない布線装置。
5. 請求項１から４の何れかの布線装置を用いたマルチワイヤ配線板の製造方法。

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