JP7142781B2

JP7142781B2 - 配線基板の製造方法及び配線基板製造装置

Info

Publication number: JP7142781B2
Application number: JP2021528502A
Authority: JP
Inventors: 謙磁塚田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2022-09-27
Anticipated expiration: 2039-06-18
Also published as: EP3989275A1; JPWO2020255258A1; WO2020255258A1; US20220354000A1; EP3989275A4

Description

本開示は、積層造形法を用いて配線を有する配線基板を製造する方法及び配線基板製造装置に関する。

従来、紫外線硬化樹脂などの硬化性粘性流体によって基板の絶縁層を形成するための技術が開発されている。例えば、下記特許文献１の製造方法では、インクジェット装置から２種類の硬化性樹脂を吐出して硬化した後、２種類の硬化性樹脂の１方だけを除去することで、電子部品を配置する収容部を絶縁層に形成している。次に、収容部に電子部品を配置し、収容部及び電子部品を樹脂フィルムで覆っている。そして、樹脂フィルムで構成した絶縁層にビアホールや配線を形成することで、電子部品を埋設した部品内蔵基板を製造している。

特開２００７－３１１４７６号公報

ところで、上記した積層造形法を用いて基板を製造する場合、様々な製造工程で熱が発生する。加熱によって生じる熱応力から製造する基板を保護するためには、加熱する工程を減らすことが好ましい。

本開示は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、積層造形法により配線基板を製造する製造方法において、加熱工程を減らして配線基板への熱応力の影響を低減できる配線基板の製造方法及び配線基板製造装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本開示は、ベース部材に貼り付けた剥離部材の上に、配線を有する配線基板を積層造形する基板造形工程と、前記配線に接触する金属ペーストを、前記配線基板に付着させる付着工程と、前記配線基板に電子部品を配置し、前記電子部品と前記配線とを前記金属ペーストを介して配置する電子部品配置工程と、前記配線基板の上方にプレス部材を配置し、前記ベース部材と前記プレス部材とで前記配線基板をプレスして前記配線基板の反りを矯正しつつ、前記剥離部材と前記金属ペーストをまとめて加熱することで、前記剥離部材を前記ベース部材から剥がれ易くし、前記金属ペーストを硬化する加熱プレス工程と、を含む、配線基板の製造方法を開示する。

上記課題を解決するために、本開示は、積層造形装置と、装着ヘッドと、加熱プレス装置と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、ベース部材に貼り付けられた剥離部材の上に、配線を有する配線基板を、前記積層造形装置により積層造形させる基板造形部と、前記配線に接触する金属ペーストを、前記配線基板に付着させる付着部と、前記装着ヘッドにより前記配線基板に電子部品を配置させ、前記電子部品と前記配線とを前記金属ペーストを介して配置する電子部品配置部と、前記配線基板の上方にプレス部材を配置し、前記加熱プレス装置により前記プレス部材を移動させ、前記ベース部材と前記プレス部材とで前記配線基板をプレスして前記配線基板の反りを矯正しつつ、前記剥離部材と前記金属ペーストをまとめて前記加熱プレス装置により加熱することで、前記剥離部材を前記ベース部材から剥離し、前記金属ペーストを硬化する加熱プレス部と、を備える、配線基板製造装置を開示する。

本開示の剥離部材は、例えば、熱を加えられることによって、ベース部材から剥離する性質を有している。また、金属ペーストは、電子部品と配線との間に配置され、熱を加えられることによって硬化し、電子部品と配線を電気的に接続する。本開示の配線基板の製造方法及び配線基板製造装置では、加熱による配線基板の反りを、ベース部材とプレス部材のプレスによって矯正しつつ、剥離部材と金属ペーストとをまとめて加熱する。これにより、剥離部材を加熱する工程と、金属ペーストを加熱する工程の２つの加熱工程を１つにまとめ、配線基板の反りを抑えながら加熱できる。加熱工程を減らして配線基板への熱応力の影響を低減でき、製造後の配線基板の品質を向上できる。また、製造工程を減らすことで生産効率を向上でき、製造コストの低減を図ることが可能となる。

配線基板製造装置を示す図である。制御装置を示すブロック図である。組み合わせ配線基板を製造する製造処理の内容を示すフローチャートである。製造工程の状態を模式的に示す側面図である。製造工程の状態を模式的に示す側面図である。製造工程の状態を模式的に示す側面図である。製造工程の状態を模式的に示す側面図である。製造工程の状態を模式的に示す側面図である。製造工程の状態を模式的に示す側面図である。別例の製造工程の状態を模式的に示す側面図である。別例の製造工程の状態を模式的に示す側面図である。別例の製造工程の状態を模式的に示す側面図である。

（１．配線基板製造装置の構成）
図１は、本開示の配線基板製造装置を具体化した一実施形態の配線基板製造装置（以下、「製造装置」と称する）１０を示している。製造装置１０は、搬送装置２０と、第１造形ユニット２２と、第２造形ユニット２４と、第３造形ユニット２５と、加熱炉２６と、装着ユニット２７と、制御装置２８（図２参照）とを備えている。それら搬送装置２０、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２４、第３造形ユニット２５、加熱炉２６、及び装着ユニット２７は、製造装置１０のベース２９の上に配置されている。ベース２９は、概して長方形状をなしており、以下の説明では、ベース２９の長手方向をＸ軸方向、ベース２９の短手方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に直交する方向をＺ軸方向と称して説明する。

搬送装置２０は、Ｘ軸スライド機構３０と、Ｙ軸スライド機構３２とを備えている。そのＸ軸スライド機構３０は、Ｘ軸スライドレール３４と、Ｘ軸スライダ３６とを有している。Ｘ軸スライドレール３４は、Ｘ軸方向に延びるように、ベース２９の上に配設されている。Ｘ軸スライダ３６は、Ｘ軸スライドレール３４によって、Ｘ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｘ軸スライド機構３０は、電磁モータ３８（図２参照）を有しており、電磁モータ３８の駆動により、Ｘ軸スライダ３６がＸ軸方向の任意の位置に移動する。

また、Ｙ軸スライド機構３２は、Ｙ軸スライドレール５０と、ステージ５２とを有している。Ｙ軸スライドレール５０は、Ｙ軸方向に延びるように、ベース２９の上に配設されている。Ｙ軸方向におけるＹ軸スライドレール５０の一端部が、Ｘ軸スライダ３６に連結されている。これにより、Ｙ軸スライドレール５０は、Ｘ軸スライダ３６のスライド移動にともなって、Ｘ軸方向に移動可能とされている。そのＹ軸スライドレール５０には、ステージ５２が、Ｙ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｙ軸スライド機構３２は、電磁モータ５６（図２参照）を有しており、電磁モータ５６の駆動により、ステージ５２がＹ軸方向の任意の位置に移動する。これにより、ステージ５２は、Ｘ軸スライド機構３０及びＹ軸スライド機構３２の駆動により、ベース２９上の任意の位置に移動する。

ステージ５２は、基台６０と、保持装置６２と、昇降装置６４とを有している。基台６０は、平板状に形成され、上面にベース部材１３１（図４参照）が載置される。ベース部材１３１は、例えば、鉄やステンレスなどの金属製の板である。保持装置６２は、基台６０のＸ軸方向の両側部に設けられている。そして、保持装置６２は、基台６０に載置されたベース部材１３１のＸ軸方向の両縁部を挟むことで、ベース部材１３１を固定的に保持する。また、昇降装置６４は、基台６０の下方に配設されており、基台６０をＺ軸方向へ昇降させる。

第１造形ユニット２２は、ベース部材１３１の上に配線を造形するユニットであり、インクジェットヘッド７２と、ヒータ７４とを有している。インクジェットヘッド７２は、金属インクを吐出する。この金属インクは、例えば、ナノメートルサイズの金属（銀など）の微粒子が溶剤中に分散されたものである。金属微粒子の表面は、例えば、分散剤によりコーティングされており、溶剤中での凝集が防止されている。また、インクジェットヘッド７２は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって複数のノズルから金属インクを吐出する。なお、金属インクを吐出する装置は、複数のノズルを備えるインクジェットヘッド７２に限らず、例えば、１つのノズルを備えたディスペンサーでも良い。

ヒータ７４は、インクジェットヘッド７２から吐出された金属インクを加熱する装置であり、金属インクを加熱して焼成することで硬化させ配線を形成する。ここでいう金属インクの焼成とは、例えば、エネルギーを付与することによって、溶媒の気化や金属微粒子の保護膜、つまり、分散剤の分解等が行われ、金属微粒子が接触または融着をすることで、導電率が高くなる現象である。金属インクは焼成されることで、金属製の配線を形成する。なお、金属インクを加熱する装置は、ヒータ７４に限らない。例えば、製造装置１０は、金属インクを加熱する装置としてレーザ光を金属インクに照射するレーザ照射装置を備えても良い。

また、第２造形ユニット２４は、ベース部材１３１（図４参照）の上に樹脂製の絶縁層を造形するユニットであり、インクジェットヘッド８４と、硬化部８６とを有している。インクジェットヘッド８４は、紫外線硬化樹脂を吐出する。紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する樹脂である。なお、インクジェットヘッド８４は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式で紫外線硬化樹脂を吐出してもよく、紫外線硬化樹脂を加熱して気泡を発生させ複数のノズルから吐出するサーマル方式で吐出してもよい。また、絶縁層を形成する樹脂としては、紫外線硬化樹脂に限らず、熱硬化樹脂などの他の種類の樹脂を採用できる。

硬化部８６は、平坦化装置９０（図２参照）と照射装置９２（図２参照）とを有している。平坦化装置９０は、インクジェットヘッド８４によって吐出された紫外線硬化樹脂を平坦化するものであり、例えば、紫外線硬化樹脂の表面を均しながら余剰分の樹脂を、ローラやブレードによって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂の厚みを均一させる。また、照射装置９２は、光源として水銀ランプもしくはＬＥＤを備えており、吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、絶縁層が形成される。など、本開示における積層造形法としては、光造形法（ＳＬ：ＳｔｅｒｅｏＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）に限らず、例えば、粉末焼結法（ＳＬＳ：ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＬａｓｅｒＳｉｎｔｅｒｉｎｇ）、熱溶解積層法（ＦＤＭ：ＦｕｓｅｄＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ）などの他の方法を採用できる。

第３造形ユニット２５は、ベース部材１３１の上に電子部品の電極と配線との接続部（バンプなど）を造形するユニットであり、液滴塗布装置１００を有している。液滴塗布装置１００は、配線等に導電性樹脂ペーストを塗布する。導電性樹脂ペーストは、例えば、加熱により硬化する樹脂に、マイクロメートルサイズの金属粒子（銀など）が分散されたものである。因みに、金属粒子は、フレーク状とされている。なお、導電性樹脂ペーストを塗布する方法は、ディスペンサーなどのノズルから液滴を飛翔させる方式や接触塗布する方法を採用しても良い。

加熱炉２６は、例えば、雰囲気炉であり、雰囲気ガスを循環させる循環装置や炉内を加熱する発熱体などを備えている。加熱炉２６は、導電性樹脂ペーストを加熱する装置であり、導電性樹脂ペーストが吐出された絶縁層を炉内で加熱し、導電性樹脂ペーストの樹脂を硬化する。この際、導電性樹脂ペーストは、硬化した樹脂が収縮し、その樹脂に分散されたフレーク状の金属粒子が接触する。これにより、導電性樹脂ペーストが導電性を発揮する。

また、後述するように、配線基板の製造において、ベース部材１３１の上には、剥離フィルム（剥離部材の一例、図４参照）が貼り付けられる。第１造形ユニット２２や第２造形ユニット２４は、剥離フィルムの上に、絶縁層や配線を形成し、配線基板を積層造形する。この剥離フィルムは、熱を加えられることで粘着力が低下し、ベース部材１３１から剥離し易くなる。加熱炉２６は、導電性樹脂ペーストが吐出された配線基板を炉内で加熱することで、導電性樹脂ペーストと剥離フィルムの両方をまとめて加熱する。

また、加熱炉２６は、プレス装置１０２を備えている。加熱炉２６は、プレス装置１０２によって配線基板をプレスしつつ、加熱処理を行なう。これにより、配線基板に反りが発生することを抑制しつつ、導電性樹脂ペースト及び剥離フィルムの加熱を行なうことができる。

また、装着ユニット２７は、配線基板に電子部品を装着するユニットであり、供給部１１０と、装着部１１２とを有している。供給部１１０は、例えば、テーピング化された電子部品を１つずつ送り出すテープフィーダを複数有しており、供給位置において、電子部品を供給する。なお、供給部１１０は、テープフィーダを備える構成に限らず、トレイから電子部品をピックアップして供給するトレイ型の供給装置でもよい。また、供給部１１０は、テープ型とトレイ型との両方、あるいはそれ以外の供給装置を備えた構成でもよい。

装着部１１２は、装着ヘッド１１６（図２参照）と、移動装置１１８（図２参照）とを有している。装着ヘッド１１６は、電子部品を吸着保持するための吸着ノズル（図示省略）を有する。吸着ノズルは、正負圧供給装置（図示省略）から負圧が供給されることで、エアの吸引により電子部品を吸着保持する。そして、正負圧供給装置から僅かな正圧が供給されることで、電子部品を離脱する。また、移動装置１１８は、供給部１１０の供給位置と、基台６０に載置されたベース部材１３１との間で、装着ヘッド１１６を移動させる。装着部１１２は、装着ヘッド１１６を移動させ、供給部１１０から供給された電子部品を装着ヘッド１１６の吸着ノズルにより吸着保持し、吸着保持した電子部品を配線基板に装着する。

また、装着部１１２は、ロボットアーム１１９を備えている。ロボットアーム１１９は、電子部品を装着した配線基板を組み合わせて、組み合わせ配線基板を製造する装置である。ロボットアーム１１９は、剥離フィルムから配線基板を取り外し、取り外した複数の配線基板を組み合わせることで、組み合わせ配線基板を製造する。

また、図２に示すように、制御装置２８は、コントローラ１２０と、複数の駆動回路１２２と、記憶装置１２５を備えている。複数の駆動回路１２２は、上記した電磁モータ３８，５６、保持装置６２、昇降装置６４、インクジェットヘッド７２、ヒータ７４、インクジェットヘッド８４、平坦化装置９０、照射装置９２、液滴塗布装置１００、加熱炉２６、装着ユニット２７に接続されている。コントローラ１２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１２２に接続されている。記憶装置１２５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えており、製造装置１０の制御を行う制御プログラム１２７が記憶されている。コントローラ１２０は、制御プログラム１２７をＣＰＵで実行することで、Ｘ軸スライド機構３０や第１造形ユニット２２等の動作を制御することが可能となっている。

本実施形態の製造装置１０は、上述した構成によって、紫外線硬化樹脂や金属インクを硬化させることで、絶縁層や配線を有する配線基板を積層造形する。製造装置１０は、積層する絶縁層や配線の形状を変更することで、任意の形状の配線基板を造形することが可能となる。また、製造装置１０は、造形する過程で第３造形ユニット２５や装着ユニット２７によって電子部品を実装する。例えば、制御プログラム１２７には、完成時の配線基板（後述する配線基板１３７や組み合わせ配線基板１５５）をスライスした各層の三次元のデータが設定されている。コントローラ１２０は、制御プログラム１２７のデータに基づいて第１造形ユニット２２等を制御し、紫外線硬化樹脂等を吐出、硬化等させて、電子部品が接続されていない配線基板を形成する。また、コントローラ１２０は、制御プログラム１２７のデータに基づいて電子部品を配置する層や位置等の情報を検出する。コントローラ１２０は、検出した情報に基づいて第３造形ユニット２５や装着ユニット２７を制御し、導電性樹脂ペーストを吐出して電子部品を配置する。コントローラ１２０は、電子部品を配置した配線基板を、加熱炉２６で加熱することで、所望の配線基板を製造する。その後、コントローラ１２０は、制御プログラム１２７のデータに基づいて、装着部１１２のロボットアーム１１９を制御する。コントローラ１２０は、ロボットアーム１１９を制御することで、複数の配線基板を組み合わせて、組み合わせ配線基板を製造する。

（２．製造装置１０の動作）
次に、製造装置１０の動作の一例を、図３～図９を参照しつつ、説明する。図３は、組み合わせ配線基板を製造する製造処理の内容を示すフローチャートである。制御装置２８は、例えば、製造開始の指示を受け付けると、制御プログラム１２７内の所定のプログラムを実行し、図３に示す製造処理を開始する。また、以下の説明では、コントローラ１２０が、制御プログラム１２７を実行して各装置を制御することを、単に「装置が」と記載する場合がある。例えば、「コントローラ１２０が基台６０を移動させる」とは、「コントローラ１２０が、制御プログラム１２７を実行し、駆動回路１２２を介して搬送装置２０の動作を制御して、搬送装置２０の動作によって基台６０を移動させる」ことを意味している。

詳述すると、コントローラ１２０は、図３の製造処理を開始すると、ステップ（以下、単にＳと記載する）１１において、搬送装置２０を制御して、ベース部材をセットされた基台６０を第１造形ユニット２２や第２造形ユニット２４へ移動させ、配線基板を造形する。図４に示すように、ステージ５２（図１参照）に固定されるベース部材１３１には、その上面に剥離フィルム１３３が貼り付けられる。剥離フィルム１３３は、２つの面の一方に接着面を有し、接着面がベース部材１３１の上面に貼り付けられている。ベース部材１３１に剥離フィルム１３３を貼り付ける作業は、コントローラ１２０がロボットアーム１１９を制御して自動で実行しても良く、人が手作業で行っても良い。

コントローラ１２０は、第２造形ユニット２４を制御して紫外線硬化樹脂の吐出と硬化を実行し、剥離フィルム１３３の上に絶縁層を積層造形する。剥離フィルム１３３の接着面（図示例では下面）とは反対側の面は、例えば、接着性を有さない非接着面となっている。コントローラ１２０は、この非接着面に造形物（絶縁層など）を積層造形する。また、コントローラ１２０は、ステージ５２を第１造形ユニット２２へ移動させ、剥離フィルム１３３や絶縁層の上に第１造形ユニット２２により配線を積層造形する。コントローラ１２０は、第１造形ユニット２２及び第２造形ユニット２４による造形を繰り返し実行する。これにより、図４に示すように、配線１３５を有する配線基板１３７が、造形される。配線１３５は、例えば、配線基板１３７の上面、内部、下面に、所定のパターンで形成される。

また、配線基板１３７には、組み合わせ配線基板として組み合わせた際に、任意の配線基板１３７と他の配線基板１３７とを電気的に接続するための接続部１３９が造形成される。この接続部１３９は、例えば、紫外線硬化樹脂により上下方向に延びる柱状に形成され、剥離フィルム１３３の上に立つように形成される。接続部１３９には、上下方向に延びる貫通孔が形成され、その貫通孔内に接続導体１４１が形成されている。接続導体１４１は、例えば、円柱形状の金属棒にバネなどの弾性部材を取り付けたものであり、上下方向へ可動可能となっている。コントローラ１２０は、例えば、第２造形ユニット２４により接続部１３９の樹脂部分を造形しておき、ステージ５２を装着ユニット２７へ移動させ、ロボットアーム１１９により接続導体１４１を接続部１３９の貫通孔内に取り付ける。なお、接続導体１４１の取り付け作業は、人が手作業で行っても良い。

また、コントローラ１２０は、後述する電子部品を配置するための収容部１４２を、配線基板１３７に形成する。収容部１４２は、例えば、Ｚ軸方向の下方へ向かって配線基板１３７を凹設した形状をなしている。図４に示すように、コントローラ１２０は、例えば、複数の配線基板１３７を剥離フィルム１３３上にまとめて造形し、その後組み立てを実行する。なお、コントローラ１２０は、別々に造形した配線基板１３７を後から組み立てても良い。

次に、コントローラ１２０は、図３のＳ１３において、ステージ５２を第３造形ユニット２５へ移動させ、液滴塗布装置１００を制御して導電性樹脂ペーストを塗布する。図５に示すように、コントローラ１２０は、液滴塗布装置１００を制御し、導電性樹脂ペースト１４５を配線基板１３７の配線１３５に塗布する。

次に、コントローラ１２０は、Ｓ１５において、ステージ５２を装着ユニット２７へ移動させ、電子部品を装着する。コントローラ１２０は、装着ユニット２７の供給部１１０を制御して電子部品１４７（図６参照）を供給させる。コントローラ１２０は、装着部１１２の移動装置１１８を制御して装着ヘッド１１６を供給部１１０の供給位置まで移動させ、装着ヘッド１１６の吸着ノズル１４９（図６参照）により電子部品１４７を吸着保持する。図６に示すように、装着ヘッド１１６は、コントローラ１２０の制御に基づいて、各配線基板１３７の収容部１４２に電子部品１４７を装着する。装着ヘッド１１６は、電子部品１４７の電極（端子）と配線基板１３７の配線１３５とが、導電性樹脂ペースト１４５を介して接続されるように、電子部品１４７を配置する。

次に、コントローラ１２０は、Ｓ１７において、ステージ５２を加熱炉２６へ移動させ、配線基板１３７を加熱プレスする。図７に示すように、コントローラ１２０は、プレス装置１０２を制御して、プレス装置１０２のプレス部材１５１の下方へベース部材１３１を配置する。プレス部材１５１は、配線基板１３７の上方に配置され、上下方向において配線基板１３７を間に挟んで、ベース部材１３１と対向する位置に配置される。コントローラ１２０は、例えば、ベース部材１３１の位置、即ち、配線基板１３７の位置を固定した状態で、プレス部材１５１をＺ軸方向に沿って下降させる。配線基板１３７は、ベース部材１３１とプレス部材１５１とで上下方向からプレスされる。プレス部材１５１をベース部材１３１側へプレスする圧力は、例えば、１２０ｍｍ×１２０ｍｍ当たり、３ｋｇｆ（キログラム重）である。

加熱炉２６は、コントローラ１２０の制御に基づいて、プレス装置１０２でプレスしつつ、炉内の加熱を開始する。これにより、配線基板１３７は、剥離フィルム１３３と導電性樹脂ペースト１４５をまとめて加熱される。なお、加熱炉２６は、先に加熱を開始し、炉内が所定の温度に達した段階でプレスを開始しても良い。

剥離フィルム１３３は、例えば、加熱により粘着力が低下することで、ベース部材１３１から剥がれ易くなる。剥離フィルム１３３は、熱を加えられることで、例えば、ベース部材１３１の上面から、その一部又は全体が剥がれる。これにより、ベース部材１３１と剥離フィルム１３３の分離が容易となる。

また、配線基板１３７に塗布された導電性樹脂ペースト１４５は、加熱されることで、硬化し、配線基板１３７に対する電子部品１４７の位置を固定する。導電性樹脂ペースト１４５は、加熱されて導電性が高くなり、配線基板１３７の上面に形成された配線１３５と電子部品１４７の電極を電気的に接続する。

また、配線基板１３７は、上記した加熱によって反りが発生する虞がある。このため、プレス装置１０２によってプレスすることで、配線基板１３７の反りを矯正しつつ、加熱を行うことができる。本実施形態のプレス装置１０２は、Ｓ１７の加熱プレス工程において、剥離フィルム１３３をベース部材１３１から剥離するのに必要な加熱温度と、導電性樹脂ペースト１４５を硬化するのに必要な加熱温度のうち、高い方の加熱温度を用いて加熱を行うように加熱炉２６を制御する。具体的には、剥離フィルム１３３をベース部材１３１から剥離するのに必要な加熱温度は、例えば、１６０度である。ここでいう剥離するのに必要な加熱温度とは、例えば、ベース部材１３１から剥離フィルム１３３が剥離する現象が開始される温度や、ベース部材１３１から剥離フィルム１３３が完全に剥離する温度である。また、導電性樹脂ペースト１４５を硬化するのに必要な加熱温度は、例えば、１２０度である。ここでいう硬化するのに必要な加熱温度とは、例えば、導電性樹脂ペースト１４５が所望の電気的特性を発揮して配線１３５と電子部品１４７を接続するのに必要な温度である。また、硬化するのに必要な加熱温度とは、例えば、導電性樹脂ペースト１４５が完全に硬化するのに必要な温度である。この場合、加熱炉２６は、上記した２つの加熱温度のうち、より温度の高い１６０度でＳ１７の加熱プレスを実行する。また、逆に、剥離フィルム１３３をベース部材１３１から剥離するのに必要な加熱温度の方が高い場合、加熱炉２６は、その温度でＳ１７の加熱プレスを実行する。これによれば、２つの加熱温度のうち、より高い加熱温度で加熱することで、剥離フィルム１３３の剥離と導電性樹脂ペースト１４５の硬化をより確実に実行できる。剥離の失敗や硬化の未完了を抑制し、製造後の配線基板１３７の品質を向上できる。なお、加熱炉２６は、例えば、２つの加熱温度の平均値で、Ｓ１７の加熱プレスを実行しても良く、２つの加熱温度のうち、より温度の低い加熱温度で、Ｓ１７の加熱プレスを実行しても良い。

また、加熱炉２６は、Ｓ１７の加熱プレスにおいて、剥離フィルム１３３をベース部材１３１から剥離するのに必要な加熱時間と、導電性樹脂ペースト１４５を硬化するのに必要な加熱時間のうち、長い方の加熱時間だけ加熱を実行する。例えば、２つの加熱時間のうち、剥離フィルム１３３をベース部材１３１から剥離するのに必要な加熱時間の方が長い場合、加熱炉２６は、その長い加熱時間だけ加熱プレスを継続する。ここでいう加熱時間とは、例えば、導電性樹脂ペースト１４５や剥離フィルム１３３の製造メーカが推奨している加熱時間（推奨温度による加熱時間）である。具体的には、剥離フィルム１３３をベース部材１３１から剥離するのに必要な加熱時間とは、推奨温度で加熱した場合に、剥離フィルム１３３の粘着力が低下して剥離が開始された後、剥離フィルム１３３の全体の剥離が完了するまでの時間である。また、導電性樹脂ペースト１４５を硬化するのに必要な加熱時間とは、推奨温度で加熱した場合に、導電性樹脂ペースト１４５の硬化が開始された後、導電性樹脂ペースト１４５の硬化が完全に終了するまでの時間である。これによれば、２つの加熱時間のうち、より長い加熱時間で加熱することで、剥離フィルム１３３の剥離と導電性樹脂ペースト１４５の硬化をより確実に実行でき、製造後の配線基板の品質を向上できる。なお、加熱炉２６は、例えば、２つの加熱時間の平均値で、Ｓ１７の加熱プレスを実行してもよく、２つの加熱時間のうち、より時間の短い加熱時間で、Ｓ１７の加熱プレスを実行しても良い。

従って、本実施形態の製造装置１０は、ベース部材１３１、剥離フィルム１３３、配線基板１３７、及びプレス部材１５１を加熱炉２６に入れ、剥離フィルム１３３及び導電性樹脂ペースト１４５を加熱する。これによれば、配線基板１３７等を加熱炉２６の中に入れて、プレスしつつ加熱する。これにより、配線基板１３７の全体を加熱でき、剥離フィルム１３３の剥離と導電性樹脂ペースト１４５の硬化をより確実に実施できる。

次に、コントローラ１２０は、Ｓ１９において、ステージ５２を装着ユニット２７へ移動させ、配線基板１３７を剥離フィルム１３３から取り外す。図８に示すように、装着部１１２のロボットアーム１１９は、コントローラ１２０の制御に基づいて、任意の配線基板１３７を、例えば、剥離フィルム１３３及びベース部材１３１から取り外す。なお、配線基板１３７を取り外す際に配線基板１３７が剥離フィルム１３３に張り付いている場合、装着ヘッド１１６は、図８に示すように、押さえ棒１５７等を用いて剥離フィルム１３３をベース部材１３１に押さえつけて配線基板１３７を剥離フィルム１３３から取り外しても良い。また、ロボットアーム１１９は、Ｚ軸方向に沿った回転軸を中心に配線基板１３７を回転させ、配線基板１３７を剥離フィルム１３３から剥がし取っても良い。

ロボットアーム１１９は、取り外した配線基板１３７を用いて組み合わせ配線基板１５５の組み立てを実行する（Ｓ２１）。図９に示すように、ロボットアーム１１９は、取り外した配線基板１３７を、装着部１１２の組み立て台１５３（図９参照）に配置する。また、ロボットアーム１１９は、次に取り外した配線基板１３７を、立組み立て台１５３に配置した配線基板１３７の上や横に配置する（図示例では上に配置）。ロボットアーム１１９は、配置した複数の配線基板１３７を互いに固定して、組み合わせ配線基板１５５を製造する。なお、複数の配線基板１３７の固定方法は特に限定されないが、例えば、接着剤、ネジ、ボルト等を用いることができる。固定作業は、ロボットアーム１１９が自動で実行しても良く、人が手作業で実行しても良い。組み付けられた複数の配線基板１３７は、接続部１３９の接続導体１４１によって電気的に接続される。また、接続導体１４１は、弾性部材を取り付けられていることで、組み付け時の衝撃を吸収する。

組み合わせ配線基板１５５の構造は、特に限定されない。例えば、コントローラ１２０は、制御プログラム１２７に設定された組み合わせ配線基板１５５の情報（三次元データなど）に基づいて、様々な形状、構造の組み合わせ配線基板１５５を製造することができる。コントローラ１２０は、Ｓ２１の組み付け作業が終了すると、組み立て台１５３を製造装置１０の装置外へ排出する。ユーザは、完成した組み合わせ配線基板１５５を取得することができる。コントローラ１２０は、図３に示す製造処理を終了する。

従って、本実施形態の製造装置１０は、剥離フィルム１３３から取り外した配線基板１３７を、他の配線基板１３７と組み合わせて、複数の配線基板１３７を含む組み合わせ配線基板１５５を製造する。これによれば、反りを矯正しつつ、熱のダメージを減らした複数の配線基板１３７を組み合わせることで、複数の配線基板１３７の位置ズレを抑制しつつ、精度良く組み付けを行なうことができる。従って、所望の組み合わせ配線基板１５５を精度良く製造できる。

上記した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
製造装置１０のコントローラ１２０は、ベース部材１３１に貼り付けた剥離フィルム１３３の上に、配線基板１３７を積層造形し（Ｓ１１）、導電性樹脂ペースト１４５を配線基板１３７の配線１３５に付着させる（Ｓ１３）。コントローラ１２０は、配線基板１３７に電子部品１４７を配置し、電子部品１４７と配線基板１３７とを導電性樹脂ペースト１４５を介して配置する（Ｓ１５）。コントローラ１２０は、加熱炉２６を制御して、ベース部材１３１とプレス部材１５１とで配線基板１３７をプレスしつつ、剥離フィルム１３３と導電性樹脂ペースト１４５をまとめて加熱する（Ｓ１７）。

これにより、加熱による配線基板１３７の反りを、ベース部材１３１とプレス部材１５１のプレスによって矯正しつつ、剥離フィルム１３３と導電性樹脂ペースト１４５とをまとめて加熱する。剥離フィルム１３３を加熱する工程と、導電性樹脂ペースト１４５を加熱する工程の２つの加熱工程を１つにまとめ、配線基板１３７の反りを抑えながら加熱できる。加熱工程を減らして配線基板１３７への熱応力の影響（熱による基板の損傷や配線の剥離など）を低減でき、製造後の配線基板１３７の品質を向上できる。また、製造工程を減らすことで生産効率を向上でき、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、制御装置２８のコントローラ１２０は、図２に示すように、基板造形部１６１、付着部１６２、電子部品配置部１６３、加熱プレス部１６４、配線基板組み付け部１６５を有している。基板造形部１６１は、ベース部材１３１に貼り付けられた剥離フィルム１３３の上に、配線１３５を有する配線基板１３７を、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２４により積層造形させる機能部である。付着部１６２は、配線１３５に接触する導電性樹脂ペースト１４５を、配線基板１３７に付着させる機能部である。電子部品配置部１６３は、装着ヘッド１１６により配線基板１３７に電子部品１４７を配置させ、電子部品１４７と配線１３５とを導電性樹脂ペースト１４５を介して配置する機能部である。加熱プレス部１６４は、配線基板１３７の上方にプレス部材１５１を配置し、加熱炉２６によりプレス部材１５１を移動させ、ベース部材１３１とプレス部材１５１とで配線基板１３７をプレスして配線基板１３７の反りを矯正する機能部である。また、加熱プレス部１６４は、反りを矯正しつつ、剥離フィルム１３３と導電性樹脂ペースト１４５をまとめて加熱炉２６により加熱することで剥離フィルム１３３をベース部材１３１から剥離し、導電性樹脂ペースト１４５を硬化する機能部である。配線基板組み付け部１６５は、剥離フィルム１３３から取り外した配線基板１３７を、他の配線基板１３７と組み合わせて、複数の配線基板１３７を含む組み合わせ配線基板１５５を製造する機能部である。

なお、上記実施例において、コントローラ１２０は、制御装置の一例である。剥離フィルム１３３は、剥離部材の一例である。導電性樹脂ペースト１４５は、金属ペーストの一例である。第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２４は、積層造形装置の一例である。加熱炉２６は、加熱プレス装置の一例である。コントローラ１２０は、制御装置の一例である。Ｓ１１の処理は、基板造形工程の一例である。Ｓ１３の処理は、付着工程の一例である。Ｓ１５の処理は、電子部品配置工程の一例である。Ｓ１７の処理は、加熱プレス工程の一例である。Ｓ２１の処理は、配線基板組付け工程の一例である。

なお、本願は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。
例えば、積層造形法に用いる材料を、適宜変更しても良い。例えば、配線基板１３７の絶縁層を、紫外線硬化樹脂を用いずに、熱硬化樹脂を用いて造形しても良い。また、配線１３５や導電性樹脂ペースト１４５に用いる金属として、銀以外の金属（金、銅など）を用いても良い。
また、上記実施形態では、配線１３５が金属インクにより形成されているが、導電性樹脂ペースト１４５により配線１３５を形成しても良い。
また、上記した配線基板１３７の構造は、一例である。例えば、配線基板１３７の収容部１４２は、電子部品１４７を上から挿入する構造に限らず、横から挿入する構造でも良い。また、配線基板１３７は、収容部１４２を備えなくとも良い。例えば、配線基板１３７は、下面を凹設され、上面を平面で形成され、その上面に電子部品１４７を配置される構成でも良い。そして、任意の配線基板１３７の上面に、他の配線基板１３７の凹部を組み付けても良い。
また、上記実施例では、導電性樹脂ペースト１４５は、液滴塗布装置１００により塗布されているが、ディスペンスヘッドにより吐出されてもよい。また、スクリーン印刷により、導電性樹脂ペースト１４５が印刷されてもよい。
また、本開示の剥離部材は、フィルム状の部材に限らず、粘着性を有し、熱を加えることで粘着性が低下する様々な部材を採用できる。

また、上記実施形態では、剥離フィルム１３３及び導電性樹脂ペースト１４５の加熱を、加熱炉２６で実行したが、これに限らない。例えば、図１０に示すように、ベース部材１３１とプレス部材１５１を加熱して、剥離フィルム１３３及び導電性樹脂ペースト１４５を加熱しても良い。ベース部材１３１及びプレス部材１５１の加熱方法は、特に限定されないが、例えば、ベース部材１３１及びプレス部材１５１を金属製の板で形成しハロゲンヒータで温めても良い。あるいは、ベース部材１３１等に電流を流してベース部材１３１等を温めても良い。配線基板１３７は、ベース部材１３１及びプレス部材１５１から熱が伝達され、導電性樹脂ペースト１４５を加熱される。また、剥離フィルム１３３は、ベース部材１３１から熱が伝達され、粘着力が低下する。

従って、ベース部材１３１及びプレス部材１５１を加熱することで、剥離フィルム１３３及び導電性樹脂ペースト１４５を加熱しても良い。これにより、ベース部材１３１及びプレス部材１５１の両方から配線基板１３７や剥離フィルム１３３へ熱が加えられ、配線基板１３７等をより均一に加熱することができ、剥離フィルム１３３の剥離と導電性樹脂ペースト１４５の硬化をより確実に実行できる。なお、加熱炉２６で加熱する方法と、上記したベース部材１３１及びプレス部材１５１を加熱する方法との両方を用いても良い。例えば、加熱炉２６内でベース部材１３１及びプレス部材１５１に電流を流して加熱を行なっても良い。

また、上記実施形態では、プレス装置１０２により配線基板１３７のプレスを実行したが、これに限らない。例えば、図１１に示すように、プレス部材１５１の上におもり１７１を載せて、おもり１７１の加重によってプレスを実行して良い。このおもり１７１をプレス部材１５１に載せる作業は、ロボットアーム１１９等によって自動で実行しても良く、人が手作業で行っても良い。

また、図１１に示すように、造形された複数の配線基板１３７の高さが互いに異なる場合、あるいは、図１２に示すように、１つの配線基板１３７において高さの異なる部分が形成されている場合、配線基板１３７とプレス部材１５１との間に、高さを調整する調整部材１７３を挟んで加熱プレスしても良い。この調整部材１７３は、耐熱性を有する部材が好ましく、例えば、ポリイミドなどの耐熱性の材料で形成されたテープを重ねたものでも良い。あるいは、調整部材１７３は、耐熱性のゴムなどの弾性部材でも良い。調整部材１７３を配置する作業は、ロボットアーム１１９等によって自動で配線基板１３７の上に載せても良く、人が手作業で行なっても良い。

積層造形法では、同じ高さの配線基板１３７だけでなく、目的に合わせて高さの異なる配線基板１３７や部分的に高さの異なる配線基板１３７を造形できる。例えば、組み合わせ配線基板１５５を装着する商品の形状に合わせて各配線基板１３７の高さ、形状を変更する、あるいは材料費を削減するために配線基板１３７の高さを部分的に低くすることができる。一方で、高さの異なる配線基板１３７をプレスしようとすると、プレス部材１５１と配線基板１３７との間に隙間ができて配線基板１３７の反りを適切に矯正できない虞がある。そこで、図１１、図１２に示すように、配線基板１３７とプレス部材１５１との間に調整部材１７３を挟んで加熱プレスすることで、プレス部材１５１から調整部材１７３を介して配線基板１３７へプレスの力を加えることができ、配線基板１３７の反りを適切に矯正できる。

また、図１２に示すように、複数のプレス装置１０２あるいはおもり１７１（図１１参照）を用いて、全体又は部分的に高さが違う配線基板１３７を、それぞれのプレス装置１０２等でプレスしても良い。即ち、複数の配線基板１３７をまとめて加熱する場合、各配線基板１３７を個別にプレスしても良い。また、１つの配線基板１３７の中で高さの違う部分を、それぞれのプレス装置１０２でプレスしても良い。
また、上記実施形態における図１及び図２に示す製造装置１０の構成は、一例である。例えば、製造装置１０は、加熱炉２６やロボットアーム１１９を備えなくとも良い。この場合、加熱処理や組み立て処理を、製造装置１０とは別の装置で実施しても良い。

１０配線基板製造装置、２２第１造形ユニット（積層造形装置）、２４第２造形ユニット（積層造形装置）、２６加熱炉（加熱プレス装置）、２８制御装置、１１６装着ヘッド、１２０コントローラ（制御装置）、１３１ベース部材、１３３剥離フィルム（剥離部材）、１４５導電性樹脂ペースト（金属ペースト）、１５１プレス部材、１５５組み合わせ配線基板、１６１基板造形部（基板造形工程）、１６２付着部（付着工程）、１６３電子部品配置部（電子部品配置工程）、１６４加熱プレス部（加熱プレス工程）、１６５配線基板組付け（配線基板組付け工程）、１７３調整部材。

Claims

ベース部材に貼り付けた剥離部材の上に、配線を有する配線基板を積層造形する基板造形工程と、
前記配線に接触する金属ペーストを、前記配線基板に付着させる付着工程と、
前記配線基板に電子部品を配置し、前記電子部品と前記配線とを前記金属ペーストを介して配置する電子部品配置工程と、
前記配線基板の上方にプレス部材を配置し、前記ベース部材と前記プレス部材とで前記配線基板をプレスして前記配線基板の反りを矯正しつつ、前記剥離部材と前記金属ペーストをまとめて加熱することで、前記剥離部材を前記ベース部材から剥がれ易くし、前記金属ペーストを硬化する加熱プレス工程と、
を含む、配線基板の製造方法。
前記加熱プレス工程の加熱温度は、
前記剥離部材を前記ベース部材から剥離するのに必要な加熱温度と、前記金属ペーストを硬化するのに必要な加熱温度のうち、高い方の加熱温度である、請求項１に記載の配線基板の製造方法。
前記加熱プレス工程の加熱時間は、
前記剥離部材を前記ベース部材から剥離するのに必要な加熱時間と、前記金属ペーストを硬化するのに必要な加熱時間のうち、長い方の加熱時間である、請求項１又は請求項２に記載の配線基板の製造方法。
前記加熱プレス工程において、
前記ベース部材、前記剥離部材、前記配線基板、及び前記プレス部材を加熱炉に入れ、前記剥離部材及び前記金属ペーストを加熱する、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の配線基板の製造方法。
前記ベース部材及び前記プレス部材は、
金属製の板であり、
前記加熱プレス工程において、
前記ベース部材及び前記プレス部材を加熱することで、前記剥離部材及び前記金属ペーストを加熱する、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の配線基板の製造方法。
前記加熱プレス工程において、
前記配線基板と前記プレス部材との間に、高さを調整する調整部材を挟んで加熱プレスを実行する、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の配線基板の製造方法。
前記剥離部材から取り外した前記配線基板を、他の配線基板と組み合わせて、複数の配線基板を含む組み合わせ配線基板を製造する配線基板組み付け工程を含む、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の配線基板の製造方法。
積層造形装置と、
装着ヘッドと、
加熱プレス装置と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
ベース部材に貼り付けられた剥離部材の上に、配線を有する配線基板を、前記積層造形装置により積層造形させる基板造形部と、
前記配線に接触する金属ペーストを、前記配線基板に付着させる付着部と、
前記装着ヘッドにより前記配線基板に電子部品を配置させ、前記電子部品と前記配線とを前記金属ペーストを介して配置する電子部品配置部と、
前記配線基板の上方にプレス部材を配置し、前記加熱プレス装置により前記プレス部材を移動させ、前記ベース部材と前記プレス部材とで前記配線基板をプレスして前記配線基板の反りを矯正しつつ、前記剥離部材と前記金属ペーストをまとめて前記加熱プレス装置により加熱することで、前記剥離部材を前記ベース部材から剥離し、前記金属ペーストを硬化する加熱プレス部と、
を備える、配線基板製造装置。