JPH03236450A - プリント回路板のプレス成形に用いるキャリアプレート材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野］ 本発明は、樹脂及び銅箔などを原料として、プリント配
線基板などを製造する際に、プリント回路板用材料とし
ての積層板及び積層板を複数枚積層してなる多層板をプ
レス成形する工程に用いるキャリアプレート材と、この
キャリアプレート材の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕 電子機器はますます小型化、多機能化、高信頼化、低コ
スト化の一途にあるが、これらは半導体技術の進歩に負
うところが大きい。

例えば、半導体など各種電子部品の接続や支持体として
の機能を有するプリント配線基板に対してもより安く、
高信頼性で、しかも高品質が要求されている。

特に、このプリント配線基板は、電子機器の部品の中で
は、他に比べてコスト、寸法、機能などの点で非常に重
要であり、ＩＣ，ＬＳＩと質量とも伸長していく分野で
あり、このうち多層プリント配線基板は、片面板や両面
板では実現できない高密度化実装に有効なものであり、
今後ますます普及していくものと思われる。この製造に
ついて以下簡単に説明する。

多層プリント配線基板の標準的な製造工程は、銅線積層
板（内層回路板）と多層化接着用樹脂とを重ね合わせ、
ホットプレス機によって加熱プレスをして一体化し、次
いでドリルによる孔あけ、メツキなどの加工を行って多
層板とするものである。

第７図を参照して多層プリント配線基板の一般的な製造
方法を説明する。同図において、下方部材から順に説明
すると、ＩＡは熱板、２は熱板ＩＡ上２こ配設されたキ
ャリアプレートで、その上面にはクンジョンシート（図
示せず）を介して治具板３が配設される。

治具Ｆｉ３の上面には、プレスプレート４、銅箔５、樹
脂板６、プリント回路が形成された両面銅張積層Ｆｉ　
７・・・という配置順で複数枚の積層板が多層に積層配
設され、最上部にガイド支柱８によって昇降自在に支持
された熱板ＩＢが設けられている。なお、９は上部の治
具板である。

このように５で、プリント回路板形成用の板材料を複数
枚積層したうえ、上部の熱板ＩＢにより下方に向けて加
圧を行い、各熱板ＩＡ、ＩＢを発熱させる。これにより
各熱板ＬＡ、ＩＢの熱が内側の層に伝達され、樹脂板６
が溶けて、両面銅張積層板７の接触面を覆い、プリント
回路形成面を絶縁すると共に、両面銅張積層板７とその
上下面の各ＦＩＩ箔５，５とが一体に接着され、多層プ
リント配線基板１１が製作される。その後、キャリアプ
レート２の取手部ＩＯをフォークリフトなどの運搬装置
でつかみ、所定の場所に移動したうえ、上下のプレスプ
レート４．４と治具板３，９とキャリアプレート２を多
層プリント配線基板１１から開放するものである。

前記プリント回路板形収用材料としての積層板のプレス
成形工程に用いられるキャリアプレート２の材料として
は、従来主に炭素鋼が用いられている。この材料は、−
船釣には焼鈍された状態のものが用いられ、まれに調質
圧延の硬質のものが用いられている。又、このキャリア
プレート２の必要条件としては、高強度で、平坦度の良
いことが望まれる。

ところが、炭素鋼の場合、高温加熱後急冷する焼入れ処
理により高強度が得られるが、急冷中に発生する冷却歪
により平坦度が確保できない。又、ストレッチャーなど
の矯正を行う方法も焼入れ材には適用できない。そのた
めに、前記の焼鈍材又はＩｔ圧延材が用いられる。この
焼鈍又は調質圧延された炭素鋼板を用いてキャリアプレ
ートを製作するには、まず、素材板を所定の寸法形状に
切断し、その後、機械加工により穴明けを行って取手部
を形成するか、別部材としての取手部をキャリアプレー
ト本体に溶接して製作する。

このようにして製作されたキャリアプレート２は常温か
ら約４００°Ｃへの加熱と冷却を繰返し受ける環境にお
いて使用される。その結果、強度的に弱いことに加え、
繰返使用による熱変形が大きく、平坦度が悪くなり、使
用期間が短い。−船釣に炭素鋼板で製作されたキャリア
プレート材の使用可能期間は約６カ月間と言われている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のように、従来の炭素鋼を用いたキャリアプレート
は、強度上の問題、平坦度保持上の問題、耐用期間の問
題などがあった。よって、本発明は高強度で熱変形が少
なく、平坦度も良く、しかも耐用期間の長いキャリアプ
レート材とその製造方法を提供することを目的とするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、プリント回路板形成用の積層板を加熱ブレ
ス底形する工程において、重要な役割を持つところのキ
ャリアプレートの強度と平坦度を確保し、常温から約４
００’Ｃへの加熱、冷却の繰返し使用において、熱変形
が少なく、長期間にわたる使用に耐えることを着眼点と
して種々研究を行った。その結果、加熱しなくてよく（
つまり熱歪のない）、シかも硬度の高い（つまり、強度
性に優れた）特殊な深冷硬化処理型のマルテンサイト系
ステンレス鋼を開発したものである。

このステンレス鋼をキャリアプレート用材として使用す
ることにより、前述のように強度が高く、平坦度も良く
、しかも長期間の加熱と冷却の繰返し使用でも熱変形が
少ない製品を作ることが可能となった。又、本発明者は
、このステンレス鋼を用いて製作するキャリアプレート
の平坦度を確保するための深冷硬化処理の方法も合わせ
て見出したものである。

以下、図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に示すフラット型のキャリアプレート１２は、ま
ず焼鈍状態或いは熱間圧延状態の板を矯正して平板とし
た後、切断加工し、その後取手用の穴１３Ａを穴明は加
工して取手部１３とし、これを第５図に示すように、２
枚の平坦な金属製押板１４．１４と固定治具１５，１５
を用いてサンドインチ状に固定し、深冷硬化処理に供し
て製作したものである。

第２図のキャリアプレート１２にあっては、第１図と同
様に切断した素材板を深冷硬化処理することによって、
キャリアプレート本体１２Ａを製作した後、フォークリ
フト用の取手となるアングルの取手部１６．１６と角材
の取手部１７とをそれぞれ溶接１８により固着して製作
したものである。第３図に示すキャリアプレート１２に
あっては、キャリアプレート本体１２Ａを底形し、その
両端部２０．２０を曲げ加工した後、第６図に示す平坦
な金属製押板１４．１４と固定治具１５゜１５を用いて
サンドインチ状に固定して深冷硬化処理し、一端部２０
に取手部２１を溶接１８して取付けたものである。

第４図のキャリアプレート１２にあっては、第３図に示
す曲げ加工をしないで、その一端部２０に取手部２１を
溶接１８して取付けたものである。

前記工程において、熱間圧延状態の素材を用いることが
あるが、これはこのステンレス鋼が熱間圧延後、焼鈍し
なくてもＨＶ３００程度の硬さであり、切断、穴明は加
工が可能であり、コスト的にも安くなること、又焼鈍状
態のものと同様深冷硬化処理によってＨＶ　４５０以上
の硬さが得られることによる。

第１図〜第４図に示す各キャリアプレート１２の製作工
程において、第５図、第６図に示すように平坦な金属製
押板１４．１４と固定治具１５゜１５で、キャリアプレ
ート本体１２Ａをサンドインチ状に固定して深冷硬化処
理することは、平坦度を確保するのに重要な処置である
。例えば、キャリアプレート本体１２Ａを非固定の状態
で深冷硬化処理した場合は、このキャリアプレート本体
１２Ａの自重と冷却歪の発生により、十分な平坦度は確
保できない。

又、平坦な金属製押板１４．１４と固定治具１５．１５
によりキャリアプレート１２をサンドイッチ状に固定し
て深冷硬化処理する方法は、平坦度を確保するのに重要
な処置である。この方法は、このステンレス鋼が持つ変
態誘起超塑性を利用したもので、平坦な金属製押板１５
にてサンドインチ状にした状態で深冷硬化処理するとき
、変態誘起超塑性が現れ、押板１５の重量によって平ら
な押板工５になられせるように矯正が行われ、平坦度の
良い強度の高いキャリアプレートが可能となった。

この点に関し、従来の炭素鋼の場合の硬化方法としては
焼入れ硬化であるため、押板でキャリアプレートを固定
しても、高温加熱急冷処理により、押板とキャリアプレ
ートの両方に冷却歪が発生し、矯正は不可能な形状とな
る。よって、従来の炭素鋼は焼鈍又は調質の圧延材をそ
のままで成形するのみで、高強度のキャリアプレートは
製作できないのである。

さらに説明すると、本出願人の研究者が開発した深冷処
理ステンレス鋼は、成型加工時には塑性加工ができる程
度に軟らかく、且つ一４０°Ｃ以下の深冷処理により、
必要にして十分な高硬度を有するステンレス鋼である。

この深冷処理ステンレス鋼を前記のキャリアプレート材
に使用することにより、キャリアプレート材を押板（金
属製）と−緒にして硬化処理することができ、従って、
前記の工程を経てキャリアプレート材を製造することが
できたものである。

前記キャリアプレート材に使用される深冷処理硬化型マ
ルテンサイト系ステンレス鋼について、以下説明する。

このステンレス鋼は、焼鈍状態ではオーステナイト組織
であり、深冷処理によりマルテンサイト組織に変態して
硬化するステンレス鋼であり、その化学成分により、第
１のステンレス鋼と第２のステンレス鋼とに分類するこ
とができる。

まず、第１のステンレス鋼は重量％で、Ｃ：０．４％以
下、Ｎ：０．４％以下、Ｍ（２）１．３〔Ｎｉ％以下、
Ｎｉ：１２％以下、Ｃｒ：１０〜２３％、Ｍ　ｏ　：３
．０％以下、Ｃｕ：５．０％以下、Ｓ　ｉ　：２．０％
以下、残部が不可避不純物とＦｅからなり、且つ次の（
１）、（２）、■式を満たす成分からなる。

３Ｃｒ％）　＋１．５　［３ｉ％）＋［Ｍｏ％］−［Ｍ
ｎ％］　１．３［Ｎｉ％］−〔Ｃ４％）　−１９〔Ｃ％
］　１９〔Ｎ％〕≦１２，０・・・■ ２７．５≦〔Ｃｒ％〕＋１．３　［Ｓ　ｉ％）　＋１．
３　〔Ｍｎ％Ｅ　＋１．ｓ　ＣＮ　ｉ％：ｌ＋〔Ｃｕ％
〕＋〔Ｍｏ％；・↑ＩＤＣＣ％］＋２０〔Ｎ％］≦３２
．０・・・■〕＋１５〔Ｃ％）、、Ｌ、〔Ｍｎ％〕＋〔
Ｃｒ％）　＞４．０・・・■ 次ニ、第２のステンレス鋼は、前記第■のステンレス鋼
における成分Ｍ（２）１．３〔Ｎｉ％以下、Ｎｉ：１２
％以下、Ｃｕ：５％以下に代えて、それぞれＭｎ：４％
以下、Ｎ　ｉ　：３％以下、Ｃｕ　：２．０％以下とし
、且つ前記の、■弐を満たすと共に、■式に代えて次の
■式を満たす成分からなるものである。

〕＋１５〔Ｃ％）＋　〔Ｍｎ％）＋〔Ｃ４％）≦４．０
・・・■ 本発明のキャリアプレート材に用いる第１のステンレス
鋼及び第２のステンレス鋼は、前記の成分からなり、こ
れら各成分元素の添加理由及びその範囲を規定した理由
は次の通りである。

（１）ステンレス鋼としての一般耐食性を維持するため
には、Ｃｒ量は１０％以上必要である。しかし、Ｃｒが
増加して行くと耐食性は向上するが、フェライト形成元
素であり、通常の溶体化処理温度（９５０〜１１８０″
Ｃ）で完全なオーステナイト相を維持できなくなるので
、２３％以下に制約される。

（２）ＣならびにＮは、深冷化処理で硬いマルテンサイ
ト相を得るため、合計で０．２％以上含有することが好
ましいが、硬化度よりも靭性を重視する場合は、０．２
％以下としても良い。Ｃは多量に添加すると、通常の溶
体化温度（９５０−１１８０″Ｃ）で完全にオーステナ
イト相に固溶することが出来なくなり、炭化物を生じて
しまう。さらに、溶体化温度を上昇させれば固溶するよ
うになるが、溶体化処理温度が不必要に高くなり、結晶
粒の粗大化もおこり特記すべき利点はない、そのためＣ
は０．４％以下にする。又、Ｎは通常の溶解、造塊など
の工程で多量に添加するとブローホールを生じるので、
０．４％以下とする。

（３）ＭｎはＣ，Ｎ、Ｎｉについでオーステナイト相を
安定にする成分で、且つ鋼のマルテンサイト変態を開始
させる温度（Ｍｓ点）を下げる成分てあり、安価でもあ
るので、第１のステンレス鋼においては、最大１５％ま
で添加できる。しかし、Ｍｎを多量に加えると、Ａｃ＋
変態点が７００’Ｃ以下に下がり、冷間圧延などを行う
際に母相をフェライト状態として加工することができな
くなり、オーステナイト状態で冷間圧延などを行う必要
が生しる。

この場合には、冷間圧延により加工誘起マルテンサイト
を生し、著しく硬化してしまい、繰り返して溶体化処理
と冷間圧延などを行う必要を生じる場合がある。

この不便を回避するには、Ｍｎを下げＡｃ、変態点を７
００°Ｃ以上とすると良い、第２のステンレス鋼は母相
をフェライト状態とし冷間圧延を行えるようにしたもの
で、そのためにＭｎは４％以下とする。

（４）ＮｉもＭｎと同様、オーステナイト相を安定にし
、Ｍｓ点を下げる成分であるが、Ｍｎより高価であり、
Ｍｎで代替できる場合には用いる必要はない。

しかし、Ｎｉを用いた場合には、溶体化のオーステナイ
ト相の硬度がＭｎ系より低めになる特徴があるので、第
１のステンレス銅では、最大１２％までの添加ができる
。

しかし、第２のステンレス鋼では、製造過程の冷間圧延
をフェライト状態で行う必要から、Ａｃ＋変態点を下げ
ないようにＮｉを３％以下とする。

（５）Ｃｕは耐食性を向上する元素であり、第１、第２
のステンレス鋼の特性に関連を有するが、多量に加える
とオーステナイト相への完全固溶が困難になり、熱間加
工性を害するので、第１のステンレス鋼では、５％以下
とする。又、第２のステンレス鋼では、製造過程の冷間
圧延をフェライト状態で行う必要から２％以下とする。

（６）Ｓｉは第１、第２のステンレス鋼の特性に関連を
もつが、積極的な役割をもつものではなく、製造上の容
易さも考慮して２％以下とする。

（７）ＭｏはＣｒと共に耐食性を向上する有力な元素で
あり、特性にも関連を有するが、高価な成分であり、３
％以下とする。

（８）以上の各成分の制約に加え、第１、第２のステン
レス鋼は、通常の溶体化処理温度（９５０〜１１８０’
Ｃ）でほぼ完全なオーステナイト相を得る必要がある。

そのため、前項までの各組成範囲内で、次の弐■を満足
するように各成分の相互関係を調整する。

〔Ｃｒ％）＋１．５（Ｓｉ％）＋　［Ｍｏ％〕−〔Ｍｎ
％）　　１．３　　［Ｎｉ％）−〔Ｃｕ％）　−１９〔
Ｃ％）−１９〔Ｎ％］≦１２．０・・・■ さらに、第１のステンレス鋼では、■式をも満足する必
要がある。

〕＋１５〔Ｃ％”Ｊ　＋　〔Ｍｎ％〕＋〔Ｃｕ％）　＞
４．０・・・■ （９）又、第１、第２のステンレス鋼は、常温でオース
テナイト相あるいは一部マルチンサイト相を含むオース
テナイト相であり、且つ一４０°Ｃ以下の深冷処理でマ
ルテンサイトを大巾に増加し、十分硬化することが必要
である。そのためには、実験結果にもとづき次式■を満
足するよう各成分の相互関係を調整する。

２７．５≦〔Ｃｒ％）　＋１．３　（Ｓ　ｉ％）　＋１
．３　〔Ｍｎ％）＋１．５〔Ｎｉ％）＋〔Ｃｕ％）＋〔
Ｍｏ％）＋１５〔Ｃ％）＋２０〔Ｎ％］≦３２．０・・
・■（１０）　　さらに、第２のステンレス鋼において
は、製造工程の冷間圧延をフェライト相と炭化物、窒化
物の状態で行うことを前提としており、Ａｃｌ変態点を
下げてしまうと、その手段がうばわれてしまう。

そのため、各成分間の相互関係を次式■を満足するよう
に言周整する。

１．３　〔Ｎ　ｉ％）＋〔Ｍｎ％）＋〔Ｃｕ％〕≦４．
０・・・■ 第１、第２のステンレス鋼は、成型加工時にはＭｉ或加
工ができる程度に軟らかく、且つ一４０°Ｃ以下の深冷
処理により、キャリアプレート材として必要な高硬度が
得られるので、熱処理あるいは熱処理に伴う酸化防止や
酸洗、研磨を不要とし、且つ他の材質の押板と合わせた
形での硬化処理が可能で平坦度確保ができる。

従って、前記第１、第２のステンレス鋼を用いてなる本
発明のキャリアプレート材は、矯正した平板を切断した
ままの硬化処理前の状態で取手部形成のための穴明は加
工や曲げ加工を行い、その後、金属製押板に挟み固定し
、−４０°Ｃ以下で深冷硬化処理することにより、キャ
リアプレート材の高強度が得られる。しかも、このキャ
リアプレート材は金属製押板に挟み固定して処理するた
めに、素材における良好な平坦度が深冷硬化処理後も維
持される。

〔実　施　例］ 本発明の実施例を図を参照して説明する。

まず、本発明のキャリアプレート材に使用するための第
１、第２のステンレス鋼を次のように製作した。５０ト
ンＡＯＤ精錬炉において溶製し、連続鋳造設備にて鋳造
したスラブインゴットを８００〜１２００°Ｃで熱間圧
延し、厚さ４ｍｍの平板を作成した。これを１０５０’
Ｃにおいて溶体化処理を行ったうえ、酸洗、矯正しキャ
リアプレート材用の平板素材とした。

この平板素材の組成の一例は、下記の表１に示す通りで
ある。

表工 前記平板素材をシャー切断し、第１図、第２図、第３図
、第４図に示す形状のキャリアプレート１２を形成した
。又、平板素材を切断後、第３図のように一端部２０を
曲げ加工してキャリアプレート本体１２Ａを成形し、第
６図のように金属製の押板１４，１４と固定治具１５，
１５を用いて前記キャリアプレート本体１２Ａをサンド
インチ状に固定し、下記の条件で深冷硬化処理を行った
。

深冷硬化処理条件 冷却設備：冷凍倉庫 温　度ニー５５°Ｃ 時　　間ニア２時間 その後、キャリアプレート材を冷却設備から取出し、機
械的性質と平坦度とを調査した。

以下に深冷硬化処理前後の機械的性質を表２に示し、平
坦度の測定結果を表３に示す。なお、表３の測定部位を
図１に示す。

表２ 表３ 図１ 前記のように深冷硬化処理したキャリアプレート材は、
従来使用されている炭素鋼板に比較し、強度が極めて大
きいことが明らかであり、深冷硬化処理後の平坦度も良
好な値となっており、通常キャリアプレート材に要求さ
れる平坦度３恥以下を十分満足している。

さらに、この深冷硬化処理した素材を用いて第２図に示
す形状のキャリアプレート材を製作し、第７図に示すご
とき態様での実際のプリント回路板の加熱プレス成形に
５力月間供して変形状況をチエ７りした。その結果、表
３に示すように変形は進行していないことが確認された
。又、同時に用いた従来の炭素鋼板製のものは１０ｍｍ
以上の変形が認められ使用不能となった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るキャリアプレー１・
材は深冷処理硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼を使
用したものであり、矯正された平板素材をシャー切断し
、金属製押板を用いてサンドインチ状に固定した状態で
深冷硬化処理できる。

その結果、従来使用されている炭素鋼板製に比べ、高強
度で平坦度の良いキャリアプレートが供給可能となった
。又、常温と約４００°Ｃの間での加熱と冷却の繰返し
使用条件下にあると、従来の炭素鋼板製では長期の使用
に耐えられず、例えば５力月位で約１０皿以上の変形が
生して使用不可能となる。これに比べ、本発明に係るス
テンレス鋼を用いることによると、長期間使用しても変
形が発４゜ 生しにくいキャリアプレート材の提供が可能となった。

さらに、本発明に係るステンレス鋼は従来用いられてい
る炭素鋼のように２００°Ｃ〜３００″Ｃにおける青熱
ぜい性もなく安定した特性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図は本発明に係る形状の
異なる４種のキャリアプレートの斜視図、第５図、第６
図は前記キャリアプレートを深冷便用の板材料を積層し
、ブレス底形する工程の説明図である。 １２・・・キャリアプレート　１３，１６．１７２１・
・・取手部　１４・・・平坦な金属製押板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］重量％でＣ：０．４％以下、Ｎ：０．４％以下、
   Ｍｎ：１５％以下、Ｎｉ：１２％以下、Ｃｒ：１０〜２
   ３％、Ｍｏ：３．０％以下、Ｃｕ：５．０％以下、Ｓｉ
   ：２．０％以下、残部が不可避不純物とＦｅからなり、
   且つ（１）、（２）及び（３）式を満足する深冷処理硬
   化型マルテンサイト系ステンレス鋼により所定厚の平板
   を形成し、この平板を所定形状に切断し、平板の端部に
   取手部を設けたことを特徴とするプリント回路板のプレ
   ス成形に用いるキャリアプレート材。 〔Ｃｒ％〕＋１．５〔Ｓｉ％〕＋〔Ｍｏ％〕−〔Ｍｎ％
   〕−１．３〔Ｎｉ％〕−〔Ｃｕ％〕−１９〔Ｃ％〕−１
   ９〔Ｎ％〕≦１２．０・・・（１） ２７．５≦〔Ｃｒ％〕＋１．３〔Ｓｉ％〕＋１．３〔Ｍ
   ｎ％〕＋１．５〔Ｎｉ％〕＋〔Ｃｕ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋
   １５〔Ｃ％〕＋２０〔Ｎ％〕≦３２．０・・・（２）１
   ．３〔Ｎｉ％〕＋〔Ｍｎ％〕＋〔Ｃｕ％〕＞４．０・・
   ・（３） ［２］第１項記載のキャリアプレート材において、Ｍｎ
   ：１５％以下に代えてＭｎ：４％以下とし、Ｎｉ：１２
   ％以下に代えてＮｉ：３％以下とし、Ｃｕ：５．０％以
   下に代えてＣｕ：２．０％以下とし、且つ（３）式に代
   えて下記の（４）式を満足する深冷処理硬化型マルテン
   サイト系ステンレス鋼により、所定厚の平板を形成し、
   この平板を所定形状に切断し、且つ両端部に取手部を設
   けたことを特徴とするプリント回路板のプレス成形に用
   いるキャリアプレート材。 １．３％〔Ｎｉ％〕＋〔Ｍｎ％〕＋〔Ｃｕ％〕≦４．０
   ・・・（４） ［３］第１項又は第２項記載のキャリアプレート材に取
   手部を設ける前に、このキャリアプレート材を深冷硬化
   処理することを特徴とするプリント回路板のプレス成形
   に用いるキャリアプレート材の製造方法。 （４）第１項又は第２項記載のキャリアプレート材に取
   手部を設けた後に、このキャリアプレート材を深冷硬化
   処理することを特徴とするプリント回路板のプレス成形
   に用いるキャリアプレート材の製造方法。 （５）第３項又は第４項記載のキャリアプレート材の深
   冷硬化処理において、平坦な金属製押板からなる固定具
   を用いて前記キャリアプレート材を挟み、その平坦度を
   確保することを特徴とするプリント回路板のプレス成形
   に用いるキャリアプレート材の製造方法。