JPH0485991A - 多層プリント配線板の積層制御方法 - 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】 〔概要〕 高速デジタル回路や高周波回路に用いられる多層プリン
ト配線板の積層制御方法に関し、特性インピーダンスの
高精度化を可能とすることを目的とし、 電極が形成された表面層及び中間層を接着シートを間に
配して積み重ねたものを加熱及び加圧して積層を行い、
且つ積層を、上記電極間の絶縁抵抗を測定しり一行って
絶縁抵抗値に基づいて加圧開始時点を制御して行う方法
において、上記絶縁抵抗値に基づいて、上記加圧の圧力
値を、上記絶縁抵抗値が低いときには小さく、高いとき
には大きくなるように制御するよう構成する。

第９図（Ｂ）中、１０は配線、１１はグランド層である
。

この配線ｌＯの特性インピーダンスＺ０は、〔産業上の
利用分野〕 本発明は、高速デジタル回路や高周波回路に用いられる
多層プリント配線板の積層制御方法に関する。

一般に、多層プリント配線板１は、第９図（Ａ）、（Ｂ
）に示すように、表面層２．３と中間層４とを、間にガ
ラス布基材にエポキシ樹脂を含浸させ半硬化状態とした
接着シート（プリプレグ）５，６を配して積み重ね、矢
印７，８で示すように加熱及び加圧することにより、製
造される。

加熱及び加圧によって、エポキシ樹脂が液化、ゲル化、
更には硬化し、接着層５−、、ｉ、となって表面層２．
３及び中間層４が接着されて積層される。

で表わされる。

こ−で、ε７．は接着層６−１の実効誘電率、ｈは接着
層６−１の厚さ（層間厚さ）、Ｗは配線ｌＯの幅、ｔは
配線１０の厚さである。

ところで、高速デジタル回路や高周波回路に用いられる
プリント配線板では、信号の波長が短く配線長に近づく
ため、プリント配線板に入射された信号か反射を起こし
、これかノイズとなって誤動作をもたらすことになる。

そこで、上記のプリント配線板１を高速デジタル回路等
に用いる場合には、上記配線１０に関する特性インピー
ダンスを、信号源と負荷側とのインピーダンスが一致す
るように、所望の値とする必要かある。

上記の式■から分かるように、特性インピーダンスＺ０
を決める要素として、ε、、、　ｗ、　　ｔ、　　ｈか
ある。

このうち、ε１．はエポキシ樹脂により定まり、特定さ
れる。ｗ、　　ｔは表面層２を製造するときのエツチン
グ精度等により決定され、比較的高精度である。

残りの要素であるｈについてみると、積層の条件によっ
て変わり易いものである。しかし、特性インピーダンス
Ｚ０を精度良く定めるためには、層間厚さｈの高精度化
を図る必要かある。

こ＼で、層間厚さのｈの変動の要因について第１Ｏ図を
参照して説明する。

上記の加熱及び加圧時に、第１０図中符号１５で示すよ
うに、接着シート６のエポキシ樹脂の一部が、側面側に
はみ出して流出する。

眉間厚さｈが変わる主な原因は、上記の樹脂流出量が変
動することである。

樹脂流出量は、加圧時の圧力及びエポキシ樹脂の粘度等
により変動する。

圧力についてみると、圧力が大きい程樹脂流出量が増え
る。

エポキシ樹脂の粘度についてみると、粘度が低い程樹脂
流出量が増える。

また、ロットによって接着シート６の厚さａ（第９図（
ａ）参照）にはばらつきかあり、これによっても層間厚
さｈは変動する。

また、加圧の開始時点についてみると、早すぎると、エ
ポキシ樹脂の流出量が予定量より増え、層間厚さｈは薄
（なる。

逆に加圧の開始時点が遅れると、エポキシ樹脂の流出量
は予定量より減り、層間厚さｈは厚くなる。また、接着
層６−１にボイドがトラップされ、絶縁不良の原因とも
なる。

Ｃ従来の技術〕 従来の積層制御方法の１例として、特開昭５３＝６７８
８２号に多層プリント板の積層制御方法が示されている
。

この積層制御方法は、積層板に電極を形成しておき、積
層工程時に電極間の絶縁抵抗を測定してエポキシ樹脂の
粘度を検出し、粘度か最低となったときに、加圧を開始
する構成である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の方法によれば、加圧の開始を最適に行うことが出
来、ボイドが残らず、絶縁不良は発生しにく−なり、ま
た層間厚さｈもある程度は制御出来る。

しかし、接着シート６には、ロットによってエポキシ樹
脂の粘度及び厚さａに関してバラツキがあり、この影響
が接着層６−７の厚さｈのばらつきとなってあられれ、
配線１０の特性インピーダンスＺ６がばらついてしまう
。

このため、従来の積層制御方法によれば、各製造された
プリント配線板の特性インピーダンスのばらつきは、第
６図中線Ｉで示すようになり、符号Ａで示す仕様を満足
できるものか多くなり、歩留りがよくなかった。

本発明は特性インピーダンスの高精度化を可能とした多
層プリント配線板の積層制御方法を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明は、電極か形成された表面層及び中間層
を接着シートを間に配して積み重ねたものを加熱及び加
圧して積層を行い、且つ積層を、上記電極間の絶縁抵抗
を測定しつ＼行って絶縁抵抗値に基づいて加圧開始時点
を制御して行う方法おいて、 上記絶縁抵抗値に基づいて、上記加圧の圧力値を、上記
絶縁抵抗値が低いときには小さく、高いときには大きく
なるように制御するよう構成したものである。

請求項２の発明は、電極が形成された表面層及び中間層
を接着シートを間に配して積み重ねたものを加熱及び加
圧して積層を行い、且つ積層を、上記電極間の絶縁抵抗
を測定しつ−行って絶縁抵抗値に基づいて加圧開始時点
を制御して行う方法おいて、 上記絶縁抵抗値及び上記接着シートの厚さに基づいて、
上記加圧の圧力値を、上記絶縁抵抗値か低いとき及び上
記厚さが薄いときには小さくなるように、及び上記絶縁
抵抗値が高いとき、及び上記厚さが高いときには大きく
なるように制御するよう構成したものである。

〔作用〕

請求項１の発明において、加圧の圧力値を、測定してい
る絶縁抵抗値に基づいて制御することは、積層過程で流
出する樹脂量を接着シートの樹脂の粘度のばらつきに関
係なく予め定めた量とし、定とする。これにより眉間厚
さが精度良く定まり、特定インピーダンスが精度良く定
まる。

請求項２の発明において、加圧の圧力値を、測定してい
る絶縁抵抗値に加えて積み重ねた接着シートの厚さに基
づいて制御することは、接着シートの樹脂の粘度及び接
着シートの厚さのばらつきに関係なく層間厚さを一定と
し、特性インピーダンスの精度を向上させる。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１実施例になる多層プリント配線板
の積層制御方法を示す。

２０は積層プレス装置本体であり、上下にプレス熱板２
１．２２を有する。

第２図（Ａ）に示すように、上下の金型２３゜２４の間
に、表面層３Ａ、接着シート６、中間層４、接着シート
５及び表面層２か、夫々の位置決め孔を信号決めピン２
５に嵌合させて位置決めされた状態で積み重ね、これを
プレス熱板２１゜２２の間に配置する。

この状態で、積層プレス装置本体２０を制御回路２６か
らの制御信号によって動作させる。

積層プレス装置本体２０は、金型２３，２４を第３図中
ＪＩＶで示すように加熱すると共に、線■で示すように
加圧し、第２図（Ｂ）に示すように、表面層２．３Ａと
中間層４とが接着層５−１　、６−１により接着されて
積層されて、多層プリント配線板２７が製造される。

次に加圧の条件の設定について説明する。

接着シート５，６の材料であるエポキシ樹脂を粘度測定
装置（図示せず）に入れ、上記の積層時の温度曲線■（
第３図参照）に沿って温度Ｑ（例えば１７０℃）に加熱
したときの粘度を測定したところ、第４図中、線Ｘて示
すような測定結果を得た。

これはエポキシ樹脂が加熱によって液化し、粘度か下が
り、最低粘度ν、に到り、その後、硬化を開始すること
を意味する。

また、粘度測定装置内のエポキシ樹脂の絶縁抵抗を測定
したところ、第４図中、線ＸＩで示すような結果を得た
。

線ＸＩを線Ｘと比較してみるに、絶縁抵抗は粘度が減る
とこれに応じて減り、粘度が最低粘度ν１となった時点
１．で最低絶縁抵抗値Ｒ，となり、その後、粘度が増え
るとこれに応じて増えている。即ち、エポキシ樹脂の絶
縁抵抗はその粘度と略比例する関係にあることか分かる
。

また、エポキシ樹脂の中には、その成分等のばらつきに
よって、粘度が線ＸＩＩで示すように変化し、最低粘度
が上記のν１よりも低くν、であるようなものもある。

このエポキシ樹脂の絶縁抵抗は線Ｘ１ｌｒで示すように
なり、最低絶縁抵抗値Ｒ３は上記のＲ１より低くなる。

即ち、エポキシ樹脂の最低絶縁抵抗値は、最低粘度と略
比例する関係にあることが分かる。

また、本発明者は、最低粘度（ν）か種々異なるエポキ
シ樹脂の接着シートを使用し、且つ圧力を変えて積層を
行ない、このときの樹脂流出量Ｃ（第１Ｏ図参照）を測
定する実験を行なった。

この結果、第５図にＪＩＸＶで示す結果を得た。

これは、樹脂流出量を所定の値Ｃ３とする場合の、圧力
と最低粘度との関係を示す。

線Ｘｖより最低粘度νが高いと、加圧する圧力も高くす
る必要かあり、最低粘度が低いと、加圧する圧力は減ら
す必要があることが分かる。

また、圧力Ｐと最低粘度νとの関係は Ｐ”　　６５．２０　１０ｇ＋ｏ　　ν１４５　　−■
で表されることが分かった。

また、樹脂流出量を上記の値Ｃ１より多い値Ｃ７とする
場合の、最低粘度と加圧圧力との関係は、線ＸＶＩで表
わされる。

逆に樹脂流出量を上記の値Ｃ１より少ない値Ｃ２とする
場合の、最低粘度と加圧圧力との関係は、ＪＩＸ■で表
わされた。

本発明は以上の実験の結果を利用したものである。即ち
、積層時には接着シートのエポキシ樹脂の粘度を測定す
ることが不可能であることに鑑み、粘度の代わりに、絶
縁抵抗を測定し、この結果に基づいて積層条件のうちの
、圧力に関する条件を制御しようとするものである。

第１図中、３０．３１は、櫛歯形の電極であり、表面層
３Ａの上面のうち、配線形成領域の外側の部位に噛み合
う配置で形成してあり、接着シート６のエポキシ樹脂の
絶縁抵抗を測定するためのものである。

３２は絶縁抵抗測定回路であり、電極３０．３１の間の
絶縁抵抗値を測定する。

３３は微分回路であり、絶縁抵抗値の変化の程度を制御
回路２６に出力する。

３４は演算回路であり、■絶縁抵抗値からエポキシ樹脂
の粘度を換算する動作及び■換算して得た粘度から例え
ば上記の式の演算を行って加圧する圧力Ｐを算出する動
作を行う。

積層動作は、以下に述へるように行われる。

温度については第３図中線Ｖで示すように加熱されて、
且つ電極３０．３１及び回路３２により接着シート６の
エポキシ樹脂の絶縁抵抗が継続的に測定される。

絶縁抵抗値は、第３図中線■で示すように変化する。

微分回路３３の出力は最初は負である。絶縁抵抗値が最
低となると、微分回路３３の出力か零となり、この時点
１．で制御回路２６は、始動信号ａ、を出力する。

また、最低の絶縁抵抗値に基づいて、演算回路３４が上
記の演算を行い、圧力設定信号を制御回路２６に出力す
る。これに応じて、制御回路２６は圧力信号ａ、を出力
する。

この信号ａ、により、積層プレス装置本体２０か動作を
開始し、第２図（Ｂ）に示すようにプレス熱板２１．２
２によって金型２３，２４に上記圧力信号ａ、に対応し
た圧力Ｐ１か加えられる。

この圧力Ｐ１は、絶縁抵抗の最低の値が標準より高い場
合には、高くなり、逆に、絶縁抵抗の最低値が標準より
低い場合には低くなる。

これにより、接着シート５．６のエポキシ樹脂か液化し
、ゲル化し、硬化して、接着層５−３゜６−５となり、
表面層２，３及び中間層４か接着され、積層が行われ、
多層プリント配線板２７が製造される。

二〜で、積層プレス装置本体２０が加える圧力は、現実
に積み重ねられた接着シート６のエポキシ樹脂の積層中
の絶縁抵抗に基づいて算出した値であるため、上記の樹
脂流出量は予め定めた所定の量Ｃ１となる。

これにより、第９図（Ｂ）の接着層６−１の層間厚さｈ
は、従来のように予め設定した圧力を加える場合に比べ
て、より精度良く定まる。

この結果、配線１０の特性インピーダンスＺ０は、設計
値Ｚ０　（第６図参照）に精度良く定まることになる。

次に、上記とはロフトの異なる接着シートを使用して積
層する場合について説明する。

この場合は、積層プレス装置本体２ｏは、現実に積み重
ねた接着シートのエポキシ樹脂の積層中の絶縁抵抗に基
づいて新たに算出した値の圧力Ｐ１を加える。

これにより、積層動作中の樹脂流出量は予め定めた所定
の量とされ、層間厚さｈは精度良く定まり、配線の特性
インピーダンス設計値に精度良く定まる。

また、絶縁抵抗の最低値が、上記の場合より低い場合に
は、加圧は第３図中線■、で示すように行われ（Ｐｌ、
＜ＰＩ）、逆に高い場合には、加圧は第３図中線■、で
示すように行われる（Ｐｕｂ＜Ｐυ。

従って、上記のＷｔＮ制細方法によって製造された多層
プリント配線板２７の特性インピーダンスは従来に比べ
てより精度良く定まり、特性インピーダンスのばらつき
は、第６図中線■で示す如くに狭い範囲におさまる。

これにより、高速デジタル回路や高周波回路に用いるこ
とか出来る多層プリント配線板を従来に比べて歩留り良
く製造することが出来る。

次に、本発明の第２実施例になる多層プリント配線板の
積層制御方法について、第７図を参照して説明する。同
図中、第１図に示す構成部分と対応する部分には、同一
符号を付し、その説明は省略する。

本実施例は、接着シートのエポキシ樹脂の粘度に加えて
、接着シートの厚さも考慮し、接着シートの厚さが規定
の厚さより厚い場合にはその分圧力を高く、逆に薄いと
きにはその分圧力を低く設定する構成としたものである
。

４０はキーボードであり、演算回路３４Ａと接続されて
おり、接着シートの厚さの情報か入力される。

作業者は、接着シートの厚さを予め測定しておき、実際
に積み重ねた接着シート６Ａの厚さａの情報を、キーボ
ード４０を操作して入力する。

演算回路３４Ａは、■絶縁抵抗値からエポキシ樹脂の粘
度を換算する動作、■キーボード４０から入力された接
着シートの厚さの情報に基づいて、積層過程で流出され
るべき樹脂量を算出する動作、及び■流出される樹脂量
毎に予め求めである上記０式の類の式のうち、上記の算
出した流出樹脂量に対応した式に上記換算した粘度を代
入して加えるべき圧力を算出する動作を行う。

積層動作に際して、まず作業者が実際に積み重ねられて
今から積層しようとする接着シート６Ａの厚さの情報を
キーボード４０に入力する。

加熱については、第８図中線■で示すように前記実施例
と同様に行われる。

加圧については、その開始時点は前記実施例と同様に微
分回路３３により決定される。

圧力値については、第８図中線でＸＸで示すように、演
算回路３４Ａが、上記の演算を行って得た値の圧力Ｐ、
が加えられる。

この圧力は、絶縁抵抗値が規定値より高い場合又は接着
シート６Ａの厚さが規定値より厚い場合には、線ＸＸｂ
で示すように高くなり（ｐｔｂ＞Ｐｚ）、逆に絶縁抵抗
値が低い場合、又は厚さが薄い場合には、ｊｌＸＸａで
示すように低くなる（　Ｐ　ｉ、＞　Ｐ　２）。

これにより、接着シート６Ａの厚さが規定値より厚い場
合には、流出する樹脂の量が規定量より多口となり、逆
に薄い場合には、少な目となって、接着シート６Ａの厚
さにばらつきがある場合であっても、接着層の厚さは予
め定めた厚さに精度良く定まる。

この結果、製造された多層プリント配線板の特性インピ
ーダンスのばらつきは、第６図中線■で示すように、更
に狭くなり、多層プリント配線板は更に歩留り良く製造
される。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、請求項１の発明によれば、積層時の
圧力を絶縁抵抗値に基づいて制御する構成であるため、
接着シートの樹脂の粘度のばらつきに関係なく、層間厚
さを精度良く定めて、特性インピーダンスを精度良く定
めることが出来る。

これにより、高速デジタル回路や高周波回路に用いうる
プリント配線板を歩留り良く製造することが出来る。

請求項２の発明によれば、積層時の圧力を絶縁抵抗値及
びその測定した接着シートの厚さに基づいて制御する構
成であるため、接着シートの樹脂の粘度のばらつき及び
接着シートの厚さのばらつきに関係なく、層間厚さを精
度良く定めることか出来る。これにより、請求項１の発
明に比べて特性インピーダンスを更に精度良く定めるこ
とが出来、高速デジタル回路や高周波回路に用いるプリ
ント配線板を歩留り良く製造することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の多層プリント配線板の積
層制御方法を示す図、 第２図は積層動作を説明する図、 第３図は第１実施例の積層サイクルを示す図、第４図は
接着シートのエポキシ樹脂の粘度と絶縁抵抗との相ｒＪ
ｊＪＩ！ｌ係を示す図、第５図は樹脂流出量を一定とす
る場合の最低粘度と圧力との関係を示す図、 第６図は製造された多層プリント配線板の特性インピー
ダンスのばらつきを示す図、 第７図は本発明の第２実施例の多層プリント配線板の積
層制御方法を示す図、 第８図は第２実施例との積層サイクルを示す図、第９図
は一般の多層プリント配線板の製造を説明する図、 第１０図は積層工程における樹脂のはみ出しを説明する
図である。 図において、 １は多層プリント配線板、 ２．３Ａは表面層、 ４は中間層、 ５．６．６Ａは接着シート、 ５−８．ｓ−１は接着層、 ７．８は矢印、 １０は配線、 １１はグランド層、 １５ははみ出した樹脂、 ２０は積層プレス装置本体、 ２１．２２はプレス熱板、 ２３．２４は金型、 ２５は位置決めビン、 ２６は制御回路、 ２７は多層プリント配線板、 ３０．３１は電極、 ３２は絶縁抵抗測定回路、 ３３は微分回路、 ３４．３４Ａは演算回路、 ４０はキーボード を示す。 ／２ｏｉＭＩ７１ス贅１【庫４本 第５図 第ｅｌＸｌ ＃２％＃ＪＡｌｄｒ層寸４２眺示撹口 第８図 、−２０ 第７図 ０′□７ （Ａ） （Ｂ） 憬シ５Ｓ２−！７Ｑリシ→ｊカご線板の猶シロ渣Σ酬１
１ろ■第９図 咽ゴシばｔにち１する樹脂／７ｊ末＋土、しＥ１卯プヂ
ト虹るｈゴ第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極（３０，３１）が形成された表面層（２，３
   Ａ）及び中間層（４）を接着シート（５，６）を間に配
   して積み重ねたものを加熱及び加圧して積層を行い、且
   つ積層を、上記電極間の絶縁抵抗を測定しつゝ行って絶
   縁抵抗値に基づいて加圧開始時点を制御して行う方法に
   おいて、 上記絶縁抵抗値に基づいて、上記加圧の圧力値を、上記
   絶縁抵抗値が低いときには小さく、高いときには大きく
   なるように制御することを特徴とする多層プリント配線
   板の積層制御方法。
2. （２）電極（３０，３１）が形成された表面層（２，３
   Ａ）及び中間層（４）を接着シート（５，６）を間に配
   して積み重ねたものを加熱及び加圧して積層を行い、且
   つ積層を、上記電極間の絶縁抵抗を測定しつゝ行って絶
   縁抵抗値に基づいて加圧開始時点を制御して行う方法に
   おいて、 上記絶縁抵抗値及び上記接着シートの厚さに基づいて、
   上記加圧の圧力値を、上記絶縁抵抗値が低いとき及び上
   記厚さが薄いときには小さくなるように、及び上記絶縁
   抵抗値が高いとき、及び上記厚さが厚いときには大きく
   なるように制御することを特徴とする多層プリント配線
   板の積層制御方法。