JPH07307547A - 回路基板の増分式製造のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント回路基板の高密度で超細密な形状要
件をコスト効率よく満たす機構を提供する、プリント回
路基板の製造方法およびその装置を提供すること 【構成】 回路基板を増分方式で製造する。回路基板の
レイアウトを表す従来の設計データを受け取る。その設
計データを回路基板を表す増分（例えば立方体）の三次
元マトリクスに変換する。そのマトリクス内の各増分ま
たは立方体は、アドレスにより識別され、製造材料が割
り当てられる、次いで、その割り当てられた材料を三次
元マトリクスで示される増分態様で製造基体上に堆積さ
せることにより製造ステーションで回路基板を作製す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に回路基板の製造に
関し、特に回路基板の製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプリント回路（ＰＣ）基板には、
１つ以上の導電性の特徴(feature)の層が接合された基
体材料または基板材料が含まれる。一般に、基板材料
は、ＦＲ−４（耐火性のエポキシ接合されたファイバグ
ラス）である。導電トレースは一般に銅で形成される
（「１オンス」即ち厚さ0.04mm（0.0014inch）が標準で
ある）。両面ＰＴＨ（スルーホールメッキ）による実施
態様では、ＰＣ基板は、２つの主表面（即ち上面および
底面）のそれぞれに単一の導電トレース層が堆積された
基板を含むものとなる。電子的な構成要素は、回路基板
の一方の側面上に取り付けられる。基板および導電層を
通って形成されたホールにより、構成要素のリードを、
ＰＣ基板の第１の面（例えば上面）からそのＰＣ基板を
通過させて第２の面（例えば底面）上のパッドおよび導
電トレースにはんだ付けすることが可能となる。導電ト
レースは、電子構成要素間の相互接続を適切に行うもの
である。

【０００３】複雑な回路の場合には、積層された多層Ｐ
Ｃ基板が使用される。多層ＰＣ基板では、１つまたは複
数の内側導電層が基板材料層の間に挟まれる。その内側
導電層は、電源プレーンおよび接地プレーンを含むこと
が多く、信号プレーンを含むこともある。４層基板およ
び６層基板が一般に使用され、非常に複雑なＰＣ基板は
40もの層を含むことがある。多層ＰＣ基板は一般には外
側導電層も有する。

【０００４】従来のＰＣ基板製造技法は、シートベース
の手法を用いたものである。基板上または基板中に導電
材料層を設けることが所望される場合には必ず、材料シ
ート全体が基板内に接合される。例えば、両面基板が所
望される場合には、基板の各面に銅製の導電層が接合さ
れる。所望の相互接続特徴は、エッチングによって銅層
に形成される。

【０００５】議論を容易にするために、従来の製造プロ
セスを両面ＰＴＨ基板に関して説明する。製造業者は、
両面基板を製造するために、１枚の銅箔または銅クラッ
ド(cladding)を各面上に有するＦＲ−４基板から始める
ことが多い。次いで、ＰＣ基板の設計者が、基板の各面
上に形成すべき導電トレースおよび接点を記述した電子
データを、ＰＣ基板にホールを形成しなければならない
位置を示すＸ−Ｙ座標のリストと共に、製造業者に提供
する。製造業者は、ＣＡＤ／ＣＡＭコンピュータシステ
ムおよびフォトプロッタまたはレーザブロッタを使用し
て、ドリル加工およびルータプログラムならびに画像転
写フィルムを含む必要な製造ツールを作製する。

【０００６】製造は、Ｘ−Ｙ座標で示された位置でＰＣ
基板にホールを形成することにより開始される。これ
は、コンピュータ制御のマシンを使用して行われる。ホ
ールは、基板の２つの面の間で接続を行わなければなら
ない場合、または電子構成要素を取り付けるために必要
な場合には必ず形成される。ホールは、その形成後にメ
ッキされなければならない。このメッキ処理には、基板
の一方の面上のパッドをその基板の他方の面上のパッド
に電気的に接続するためにホールの内側ボアを通る導電
被覆を形成することが含まれる。

【０００７】スルーホールメッキ（ＰＴＨ）は、無電解
銅堆積で開始する一連の複雑な化学プロセスで生成され
る。最大で10の化学ステップを含むこのプロセスでは、
各ホールにおける誘電材料が銅の薄層で処理される。こ
の銅の堆積は、「厚い」堆積プロセスの場合は約0.0025
mm(0.1mil)というオーダーの厚さのものとなり、「薄
い」堆積プロセスの場合には約0.0006mm(0.025mil)とい
うオーダーの厚さのものとなる。

【０００８】スルーホールに導電性をもたせた後、外側
層の画像転送によりＰＣ基板を処理してその銅層上に所
望の特徴を形成する。このプロセスは以下のようにして
進められる。まず、ＰＣ基板の各面にフォトレジスト材
料を塗布して銅箔を被覆する。このフォトレジスト材料
は、一定波長の紫外（ＵＶ）光に感応するものである。
次いで、所望のトレースパターンの概要を有するフォト
ツール(phototool)またはマスク（例えば銀またはジア
ゾベースの膜）をテンプレートまたはマスクとして使用
して、フォトレジスト材料の各部をＵＶ光で露光する。
このＵＶ光により、フォトレジスト材料の露光された部
分が重合することになる。

【０００９】次いで、基板を化学的に現像して、現像液
中に溶解可能なフォトレジストの非重合（非露光）部分
を除去する。フォトレジストの重合（露光）部分は、フ
ォトツールによって指示されたパターンで銅表面上に残
る。基板上の導電特徴は、フォトレジストの厚さとフォ
トツールにより与えられるパターンとにより規定され
る。銅箔におけるフォトレジストで被覆された部分は、
所望の導電トレースパターンを残すために最終的に除去
される部分である。

【００１０】フォトレジストの化学現像の後、一連の薬
品にＰＣ基板を浸漬させる。その薬品の幾つかは電気メ
ッキタイプのものである。その結果、銅箔の露出部分と
ＰＴＨの内側ボアとに１つまたは複数の金属（通常は銅
とそれに続くすず／鉛またはニッケル／金）がメッキさ
れる。このとき、フォトレジストで被覆された銅箔部分
はメッキされない。

【００１１】フォトレジスト材料は、その役目を果たし
た後、銅箔の不要部分を露出させるよう化学的に除去さ
れる。この不要部分は銅エッチング薬品で除去される。
二次電気メッキ金属（すずまたはニッケル）は、エッチ
レジストとして機能し、銅箔の不要部分を化学的に除去
する際にメッキされた特徴が除去されるのを防ぐ。最終
的に残っている電気メッキされた銅箔が、所望のパター
ンのメッキされたトレースおよびスルーホールを保持す
ることになる。

【００１２】最終ステップでは、非導電性の「はんだマ
スク」の被覆をＰＣ基板の両面に塗布し、これにより、
新たなＰＣ基板上への構成要素の組み立て中に、新たに
形成されたトレースがうっかり損傷されたり短絡される
ことから保護する。但し、電子構成要素に接触すること
になるパッド領域には、はんだマスクは被覆しない。

【００１３】両面プリント回路基板を製造するこの複雑
なプロセスは、多層ＰＣ基板の場合には極めて複雑とな
る。このプロセスは、時間と労力が非常にかかるもので
ある。その上、危険廃棄物として処分しなければならな
い大量の薬品が生成される。その他の廃棄物には、プリ
ント回路基板からエッチングにより除去される高価な銅
が含まれる。更に、従来の回路基板製造技法の歩留り
は、一般に、平均で95％未満となる。

【００１４】プリント回路基板の製造業界は、他の重要
な問題に直面している。例えば、電子回路の密度が増大
し続けているので、ＰＣ基板の特徴（例えば、トレー
ス、バイア、スルーホールメッキ、パッド等）の寸法を
減少させなければならない。これは、ＰＣ基板の製造に
重大な問題をもたらすものである。スルーホールメッキ
を作製する場合、接続されることになる各導電層の対応
する特徴を精確に位置合わせしなければならない。更
に、開けるべきホールも精確に配置しなければならな
い。スルーホールメッキおよびトレースの寸法が小さく
なるにつれて、その位置合わせはますます困難になる。
この問題の主要な原因は製造プロセスの公差にある。し
かし、温度の変動や材料の収縮によってその問題は増大
する。このような問題により、ＰＣ基板をコスト効率よ
く製造することが可能な密度が制限される傾向がある。

【００１５】自動化により、ＰＣ基板の製造における生
産性は徐々に向上している。しかし、製造工程で必要と
される熟練作業者の数は依然として非常に多い。更に、
ＰＣ基板製造業界における進歩は、本質的に面倒で資源
を浪費するプロセスの単なる修正に過ぎないことが多
い。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来技術によ
る制限を解消し、将来のＰＣ基板の高密度で超細密な形
状要件をコスト効率よく満たす機構を提供する、プリン
ト回路基板の製造方法および装置が必要である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロ製造
技法およびナノ技術の原理を用いて回路基板の増分式製
造を行うためのシステムおよび方法に関する。本発明
は、回路基板を製造するためのコンピュータベースの方
法および装置に関する。本発明は、従来のプリント回路
基板の製造技法とは異なり、回路基板を増分方式で製造
するものである。本発明の方法は、回路基板のレイアウ
トを表す設計データを受容し、その設計データを回路基
板を表す増分の三次元マトリクス（以下「三次元増分マ
トリクス」と称す）に変換し、この場合に、そのマトリ
クス内の各増分または立方体がアドレスにより認識され
て製造材料が割り当てられ、その割り当てられた製造材
料を前記マトリクスにより示される増分態様で製造基体
または作業面上に堆積させることにより製造ステーショ
ンで回路基板を作製する、という各ステップを含むもの
である。

【００１８】従来の設計データの三次元増分マトリクス
への変換には以下の各ステップが含まれる。第１に、回
路基板の設計特徴に基づいて増分サイズを計算する。好
ましい実施例では、増分サイズは、回路基板上の最小の
特徴の寸法（例えば最小のトレース幅）の10分の１とな
るように選択される。次いで、回路基板の物理寸法をお
おむね表す汎用増分マトリクスを生成する。回路基板の
切り取られた(cut-out)特徴を形成するように汎用マト
リクスから増分を除去する。同様に、回路基板の表面か
ら外側に突出する特徴を形成するように汎用マトリクス
の選択された位置に増分を追加する。最後に、汎用マト
リクス中の各増分に製造材料およびアドレスを割り当て
る。

【００１９】製造基体上に製造材料を堆積させて回路基
板を作製するステップには以下のステップが含まれる。
最初に、製造基体の上方の開始位置にアプリケータアセ
ンブリを位置決めする。その開始位置は、回路基板を表
すマトリクスの第１の層またはスライス中の第１の増分
のアドレスに対応する。次いで、その第１の増分のアド
レスに対応する位置で、その第１の増分に割り当てられ
た製造材料を製造基体上に堆積させる。次に、マトリク
ス中の次に隣接する増分のアドレスに対応する次の位置
にアプリケータアセンブリを位置決めする。次いで、そ
の隣接する増分のアドレスに対応する位置で、その隣接
する増分に割り当てられた製造材料を製造基体上に堆積
させる。次いで、マトリクスの第１の層を表す増分を堆
積させることにより回路基板の層全体が形成されるま
で、これらステップを繰り返す。

【００２０】回路基板の１つの層またはスライスが完成
した場合には、アプリケータアセンブリを上昇させて、
次の層のための増分の堆積を開始させる。マトリクスの
各層の作製が完了して回路基板が完成するまで、そのプ
ロセスを繰り返す。本発明の説明において本書で用いる
「層」という用語は、層化(layering)プロセスを用いて
製造されるプリント回路基板の従来の意味での層を指す
ものではない、ということに留意されたい。そうではな
く、用語「層」は、ｘ,ｙ平面内に回路基板のスライス
を形成するよう行および列で堆積される多数の増分を指
すものである。

【００２１】本発明のシステムは、汎用コンピュータ等
の変換手段と製造ステーションとを備えている。前記変
換手段は、回路基板の設計要件を指定するデータを受容
して、回路基板を表す三次元増分マトリクスを生成する
ものである。また、前記製造ステーションは、少なくと
も１つの製造キャビネットと、窒素供給システムと、製
造制御装置とを備えている。前記の各製造キャビネット
は、前記製造制御装置の制御監督下で回路基板を作製す
るものである。前記窒素供給システムは、冷却用の液体
窒素を前記製造キャビネットに供給して非酸化製造環境
を提供し、かつ製造材料として使用される。

【００２２】各製造キャビネットは、原料供給領域と、
製造領域と、排出領域とを含む。原料供給領域は、製造
原料を受け取って原料待ち行列に貯蔵し、それを必要に
応じて製造領域に提供する。製造領域は、製造基体と、
アプリケータアセンブリと、位置決めシステムと、材料
供給サポートシステムとを備えている。前記アプリケー
タアセンブリは、融解原料または液体原料の増分を製造
基体上に堆積させて回路基板を作製する。前記位置決め
システムは、回路基板の増分式製造を行う際に、製造基
体に対するアプリケータアセンブリの相対的な位置決め
を提供する。前記材料供給サポートシステムは、原料待
ち行列からアプリケータアセンブリへと原料を供給す
る。

【００２３】製造領域は、製造キャビネットの他の領域
に対してシール可能である。回路基板の製造中には、そ
の製造領域から全ての空気を除去して、その領域に窒素
供給サブシステムにより窒素を充填する。これにより、
回路基板製造用の冷却された非酸化環境が提供される。

【００２４】製造キャビネットの排出領域は、シャトル
アセンブリと、アキュミュレータと、エレベータとを備
えている。前記シャトルアセンブリは、完成した回路基
板を製造領域から取り外してアキュミュレータへ供給す
るように構成されている。アキュミュレータは、完成し
た回路基板を収集して、先入れ先出し方式でエレベータ
アセンブリに提供する。次いで、エレベータアセンブリ
は、完成した各回路基板を製造キャビネットから取り出
す。

【００２５】本発明は、回路基板が現在製造されている
方法を大幅に改良するものである。本発明に従って製造
される回路基板には「プリント回路基板」という用語は
使用しない。これは印刷が行われないからである。アプ
リケータアセンブリは、非常に少量（例えば約164mm
³(0.010inch³）以下）の導電材料、誘電材料および／ま
たはヌル(null)材料を増分の「立方体」（立方体は説明
のためだけに使用し、実際の形状は変更可能である）の
三次元アレイとして堆積させる。各増分量または各増分
の材料を堆積させた後、アプリケータアセンブリを隣接
する次の立方体に向かってｘ方向またはｙ方向に移動さ
せる。アプリケータアセンブリは、一平面が完成するま
で材料の堆積を続行する。次いで、アプリケータアセン
ブリをｚ方向（垂直方向）に１位置だけ増分させて、次
の水平平面での材料の堆積を続行する。この走査（およ
び材料の堆積）とｚ方向の増分プロセスとを、回路基板
が完成するまで続行する。

【００２６】従来の製造プロセスを使用した場合には、
多層プリント回路基板を製造するのに約48〜60時間が必
要となる。これに対し、本発明は約４時間で回路基板を
作製することができると予想される。

【００２７】本発明の利点はまた、必要な製造材料の量
が大幅に減少することにある。不要な部分が化学的また
は機械的に除去されることになるシート形態で材料が付
与されるのではないので、原料が節約される。実際に必
要とされる精確な量の原料しか使用されない。

【００２８】本発明の別の利点は、必要な処理薬品の種
類が劇的に減少することにある。例えば、エッチング液
も洗浄液も（例えば、溶剤および酸化剤）必要とされな
い。このため、原料費が直接低減されるだけでなく、危
険な廃棄物が生成されることも実質的になくなる。

【００２９】本発明の更に別の利点は、製造プロセスが
大幅に簡略化され、その結果として、回路基板の製造に
必要な人員の数が減少することにある。

【００３０】本発明の増分式の回路製造技法のその他の
利点は、従来の製造技法を使用しては製造することがで
きない特徴寸法、密度、および複雑度を有する回路基板
を製造することが可能であることにある。

【００３１】本発明の更なる特徴および利点、並びに本
発明の様々な実施例の構造および作用を図面に関して以
下で詳細に説明する。

【００３２】

【実施例】本発明は、従来のプリント回路基板の製造技
法とは異なる回路基板の製造方法を提供する。本発明に
よれば、回路基板は、増分的にまたは部分毎に作製され
る。本発明の現時点での好ましい実施例を以下で詳細に
提示する。特定の構成について論じるが、これは例示の
ためだけのものであることを理解されたい。当業者であ
れば、本発明の思想および範囲から逸脱せずに他の構成
を使用できることが認識されよう。

【００３３】同様の符号が同様の要素を示す図面に関し
て本発明の好ましい実施例を説明する。また、これらの
図面では、各符号の最も左の数字は、その符号が最初に
使用された図面に対応している。

【００３４】図１は、本発明に従って回路基板を製造す
る方法100を示す上位レベルのフローチャートである。
ステップ102で、回路基板用の従来の設計データ（即
ち、回路レイアウト、相互接続および基板寸法）を基板
設計者から受け取る。ステップ104で、その設計データ
を、回路基板を表す三次元増分（例えば立方体）マトリ
クスに変換する。その各増分に製造材料を割り当てる。
ステップ106で、各増分量の製造材料を堆積させて回路
基板のマトリクス表現を形成することにより回路基板を
形成する。このようにして形成された回路基板は、無駄
な材料なしで、かつ従来の技法に見られた多数の複雑な
処理ステップなしで、精確に作製される。

【００３５】ステップ102で受け取られる設計データは
一般に、従来のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）その他
のソフトウェアツールを汎用コンピュータ（以下「ＣＡ
Ｄコンピュータ」と称す）上で使用して作成される。そ
の設計データには、基板の各層の回路特徴に関するｘ,
ｙ位置（デカルト座標）および経路指示(routing)、並
びに各層間の全ての相互接続部（スルーホール、ブライ
ンドバイアまたは埋込バイア、バイア等）の寸法、数、
およびｘ,ｙ位置が含まれる。この設計データはまた、
構成材料、層数、並びに基板の全体的な物理寸法および
形状も指定するものである。更に、各回路基板毎に「設
計クラス」を指定することも可能である。この設計クラ
スとは、回路基板の複雑度、即ち通常は回路基板の最小
のトレースおよび間隔の特徴を分類するのに使用される
管理指定子(administrative designator)である。例え
ば、ＰＣ５という設計クラスは、約0.13mm(５mil)の最
小トレース幅と、最も密に経路指示が行われた約0.13mm
(５mil)のトレース間の最小間隔とに等しい。また、Ｐ
Ｃ４／６という設計クラスは、約0.1mm(４mil)の最小ト
レース幅および約0.15mm(６mil)の最小間隔に等しい。
最終ホール寸法等の他の属性もまた設計クラスにより示
唆することが可能であるが、これは、特定の基板設計者
および／または製造プロセスに応じて異なるものであ
る。

【００３６】図２は、本発明による装置の動作の相互作
用を示す動作フローチャートである。設計情報および部
品特性は、回路基板設計者によりＣＡＤコンピュータ12
0上で作成される。このデータは、好適には製造場所に
ある汎用コンピュータまたは変換コンピュータ122に転
送される。このデータ転送は、電子的に（例えばモデム
またはネットワーク通信を介して）行われ、または、デ
ィスク、テープその他のデータ記憶媒体を２つのシステ
ム間で転送することにより物理的に行われる。コンピュ
ータ122は、データを上述のように三次元マトリクスに
変換し、各マトリクスアドレスに製造材料を割り当て
る。

【００３７】コンピュータ122は、変換後のデータを製
造ステーション124に転送する。製造ステーション124は
次いで、変換後のデータ即ち三次元マトリクスデータに
従って回路基板を製造する。製造ステーション124は、
製造制御装置134（即ちコンピュータ）と１つまたは複
数の製造キャビネット132とを備えている。各製造キャ
ビネット132は、製造制御装置134の制御下で三次元マト
リクスに基づいて回路基板を作製する。製造原料126
は、原料供給システム136によって製造キャビネット132
に供給される。完成した回路基板は、ブロック130で示
すように製造ステーション124から排出される。

【００３８】製造制御装置134は、各回路基板の作製を
制御し監視する。作製プロセスの監視は、プロセス検証
ブロック128で示されている。プロセスの検証は、各増
分毎に（マトリクスデータで）規定／宣言された材料
を、その増分アドレスに実際に堆積したものと比較する
ことにより、リアルタイムで行われる。プロセスの検証
は、実際に供給された材料の各増分の識別特性(signatu
re characteristics)を、指定された材料と（製造制御
装置134におけるソフトウェアを介して）電子的に比較
することにより行われる。堆積された材料のシグニチャ
特性は、回路基板の製造プロセスを監視する製造キャビ
ネット132内の適当なセンサによって認識される。

【００３９】不正であると宣言された増分供給（例え
ば、誤った材料、多すぎる材料、または少なすぎる材
料）は、障害ファイルに記録され、所定の許容限界と比
較される。障害ファイルに記録された供給が所定の許容
限界を超えている場合、その最終製品は欠陥があるもの
と宣言され、製造ステーション124から移送される前に
マーク付けされる。

【００４０】図３は、回路基板設計を三次元増分マトリ
クスに変換するステップ104を詳細に示すフローチャー
トである。この変換ステップは一般に、製造現場の近く
にある変換コンピュータ122等の汎用コンピュータ上で
実行されることになる。ステップ202で、図１のステッ
プ102で受け取った従来の回路基板設計データファイル
から関連設計情報を取り出す。ステップ204で増分サイ
ズを計算する。この増分サイズまたは分解能は、ステッ
プ202で取り出された設計データで指定されている最小
の設計特徴に基づくものである。各増分は、回路基板の
小部分を表すものである。増分サイズは、回路基板の最
小特徴が同種材料の増分により表されるよう十分に小さ
く選択される。例えば、厚さが約0.025mm(１mil)で幅が
約0.13mm(５mil)の銅トレースは、横に並べられた５つ
の約0.025mm(１mil)の増分として表すことができる。

【００４１】好適には、増分サイズは、回路基板の最小
トレース幅の10分の１に選定される。したがって、最小
トレース幅が約0.0025〜0.38mm(0.1〜15mil)の範囲にあ
る場合には、増分サイズは（立方体の一面につき）約0.
00025〜0.038mm(0.01〜1.5mil)の範囲に選定することが
できる。最小トレース幅と増分サイズとの間のこの因子
10の差は、製造分解能と製造時間との間の合理的なトレ
ードオフを表すものである。

【００４２】ステップ206で、回路基板の総寸法を表す
第１パスマトリクスまたは汎用マトリクスを生成する。
この第１パスマトリクスは、ステップ202で得られた設
計データで指定されている回路基板の物理寸法を大まか
に表す立方体等の増分のマトリクスである。ステップ20
8で、ステップ202で得られた電気回路情報、誘電情報、
および電気相互接続情報を増分マトリクスに変換しある
いは写像する。ステップ208の後、そのマトリクスの各
増分は、作製すべき回路基板の特定の特徴に対応するも
のとなる。これには、回路基板の出力層の表面上の保護
コーティング（従来のはんだマスクに取って代わる誘電
体等）が含まれる。

【００４３】ステップ210,212は、ステップ206で得た総
基板寸法の第１パスマトリクスを修正するものである。
具体的には、ステップ210で、第１パスマトリクスに増
分を追加し、あるいは第１パスマトリクスから増分を除
去して、回路基板の最終形状をｘ、ｙ平面で形成する。
ステップ212で、マトリクスに増分を追加し、あるいは
マトリクスから増分を除去して、回路基板の外側層の上
方または下方にｚ次元での特徴を規定する。最後に、ス
テップ214で、マトリクス中の各増分に対して適当な製
造材料およびアドレスを割り当てる。このステップによ
り、従来の回路基板設計データの三次元増分マトリクス
への変換が完了する。

【００４４】材料がないこと（例えば、ｚ方向における
全ての増分を横切る、スルーホールまたはカットアウト
あるいは欠落領域における空間または空隙）がヌル材料
によって表されることに留意されたい。好適実施例で
は、ヌル材料は液体窒素である。また、ドリル加工／メ
ッキ処理プロセスを使用して従来実施されてきたバイア
等の他の相互接続特徴がこの場合に（ｚ方向の）固体導
電柱として実施されていることにも留意されたい。

【００４５】図４は、図１のステップ106を詳細に示す
フローチャートである。ステップ302で、回路基板設計
に関する三次元マトリクスデータを、その変換が行われ
た汎用コンピュータ122から製造ステーション124の製造
制御装置134へと転送する。ステップ304で、基板の製造
に必要な原料を、ロボットにより原料待ち行列（後述）
内に充填する。ステップ306で、製造領域を周囲雰囲気
から密閉してパージし、冷却窒素ガスを充填する。この
窒素ガスは、回路基板を製造するための非酸化環境を提
供する。

【００４６】ステップ308で、アプリケータアセンブリ
（後述）をホームアドレス（例えば、0,0,0）に指示す
る。次いでステップ310で回路基板の作製または製造サ
イクルを開始させる。この回路基板の製造サイクルに
は、マトリクスの各アドレスを介してアプリケータアセ
ンブリを循環させ、各アドレスで適当な製造材料を堆積
させることが含まれる。最後に、ステップ312で、製造
領域を開放して、完成した回路基板を取り出す。

【００４７】図５は、増分401の三次元マトリクス400の
一例を示すものである。増分401は、例示のために立方
体として示されているが、増分401は他の形状（例え
ば、材料の粒または球）とすることが可能である。三次
元マトリクス400は、設計の全範囲にわたって継続され
ると、回路基板を形成する。各立方体401には座標アド
レスが割り当てられる。例えば、立方体402にはアドレ
ス位置（0,0,0）（デカルト座標系の原点に対応する）
が割り当てられ、立方体404にはアドレス位置（19,0,
2）が割り当てられる。

【００４８】製造材料の割り当ては、増分の総数が算出
された後に行われる。好適実施例では、回路基板の製造
に４つの主な材料が使用される。これらには、誘電体
(d)、導体(c)、空隙、空、または無し(v)、および導電
接着剤(a)が含まれる。導電接着剤を使用して、互いに
容易には接着しない導体材料と誘電材料との間の接着を
確実に行うことができる。スルーホールは、マトリクス
中の適当な増分に空隙材料(v)を割り当てることにより
形成される。製造材料およびアドレスは、マトリクス中
の各増分に割り当てられる。完成時には、各立方体401
は、アドレス(x,y,z)とそれに続く製造材料識別子とに
よって表される。例えば、立方体402は（0,0,0,d）と表
すことができる。

【００４９】図６は製造ステーション124の正面図であ
り、図７はその平面図である。製造ステーション124
は、フレームまたはハウジング502の上部に配置された
４つの製造モジュール602A〜602Dを備えている。各製造
モジュール602は、垂直方向のスタックとして構成され
た多数（例えば同図では５つ）の製造キャビネット132
を備えている。したがって、同図の実施例では、製造ス
テーション124は20個の製造キャビネット132を備えてい
る。

【００５０】製造ステーション124の各製造キャビネッ
ト132は、本発明に従って回路基板を製造するように構
成されている。キャビネット間で共通の資源を共用する
ことができるように、多数の製造キャビネットがグルー
プ化されて製造ステーションが形成されている。そのよ
うな共通の資源には、製造制御装置134および窒素供給
サブシステム508が含まれる。製造制御装置134および窒
素サブシステム508は、図６に示すようにハウジング502
内に収納される。

【００５１】各製造キャビネット132は、原料供給領域5
10と、製造領域512と、排出領域514とを備えている。製
造モジュールまたはスタック602中の全てのキャビネッ
ト１３２（例えば図示実施例では５つのキャビネット）
の原料供給領域５１０は（以下で詳述するように）資源
を共用するよう共にリンクされている。資源はまた、隣
接する製造モジュールまたはスタック602の原料供給領
域間（例えば、モジュール602Aとモジュール602Cとの間
またはモジュール602Bとモジュール602Dとの間）で共用
することも可能である。しかし、これは必要なことでは
ない。

【００５２】スタック602中の全てのキャビネット132の
排出領域514は、完成した回路基板を製造キャビネット1
32から送出するための共通エレベータアセンブリ（後
述）を共用する。

【００５３】各製造キャビネット132は、製造制御装置1
34の制御および命令下で回路基板を作製する。製造プロ
セスで窒素ガスまたは液体窒素が必要とされるときは、
それは窒素供給サブシステム508により製造キャビネッ
ト132に供給される。

【００５４】次に、図８および図９に関して製造キャビ
ネット132を詳細に説明する。まず、図８を参照する
と、キャビネット132の３つの領域510,512,514が図示さ
れている。原料供給領域510は、原料供給システム136と
原料待ち行列704とを備えている。製造領域512は、材料
供給サポートシステム706と、アプリケータ位置決めシ
ステム708と、アプリケータアセンブリ710と、製造基体
712とを備えている。排出領域514は、シャトルアセンブ
リ722と、アキュミュレータ724と、エレベータアセンブ
リ726とを備えている。

【００５５】案内トンネル720を除き、製造領域512は、
壁714により原料供給領域510からシールされている。製
造領域512はまた、壁716により排出領域514からシール
されている。案内トンネル720により、原料待ち行列704
が実質的に壁714のシールされた完全性を阻害すること
なく材料供給サポートシステム706に原料を供給するこ
とが可能となる。

【００５６】製造キャビネット132は以下のように動作
する。原料供給システム136は（上述のように）多数の
キャビネット132に作用するものである。原料供給シス
テム136は、導電材料や絶縁材料等の原料を、ワイヤ
（またはリボン）という形で原料待ち行列704に供給す
る。原料待ち行列704は、製造制御装置134からの命令に
基づいて、指定された回路基板を製造するのに使用すべ
き材料を貯蔵する。次いで、原料待ち行列704は、案内
トンネル720を介して材料供給サポートシステム706に原
料を供給する。案内トンネル720により、壁714のシール
された完全性を阻害することなく材料供給サポートシス
テム706に原料を供給することが可能となる。これによ
り、製造領域512内に窒素環境を維持することが可能と
なる。

【００５７】材料供給サポートシステム706は、アプリ
ケータアセンブリ710に原料を供給する。材料供給サポ
ートシステム706は、原料の各ワイヤまたはリボンに適
当な張力を維持し、アプリケータアセンブリ710が製造
基体712の上で自由に移動するのに十分な遊びを提供す
る。位置決めシステム708は、アプリケータアセンブリ7
10をｘ,ｙ,ｚ次元で移動させるよう構成されている。

【００５８】アプリケータアセンブリ710は、製造基体7
12に原料を融解状態で塗布する。製造領域512内で維持
される窒素環境は、製造プロセス中の酸化を防止する。
更に、窒素は、製造領域512の冷却も提供する。アプリ
ケータアセンブリ710をｘ方向に走査することにより、
製造基体712上に一行分の原料増分を堆積させることが
できる。次いで、アプリケータアセンブリ710のｙ位置
を増分させることにより、次の行を走査することができ
る。回路基板のｘ,ｙスライスまたはｘ,ｙ層が完成した
後、位置決めシステム708をｚ方向に１ステップだけ移
動させ、各増分を堆積させて、回路基板の次のｘ,ｙス
ライスまたはｘ,ｙ層を形成することができる。

【００５９】回路基板の製造が完了した後、壁716を開
放して、シャトルアセンブリ722が製造領域512から完成
した回路基板を取り出すことを可能にする。シャトルア
センブリ722は、水平方向に移動して製造領域512に進入
するよう構成されている。シャトルアセンブリ722は次
いで、回路基板をロボット式に把持して排出領域514へ
と移送する。シャトルアセンブリ722はまた、点727を中
心として回動して、プリント回路基板を上昇させて垂直
に向けるようにも構成されている。次いで、その回路基
板をアキュミュレータ724に配置することができる。

【００６０】アキュミュレータ724は、複数の回路基板
を保持するよう構成されたスロット付きのフレームを有
する先入れ先出し（ＦＩＦＯ）装置である。アキュミュ
レータ724はまた、エレベータアセンブリ726へ回路基板
を供給してキャビネット132から取り出すようにも構成
されている。上述のように、エレベータアセンブリ726
は多数の製造キャビネット132によって共用されてい
る。

【００６１】図９は、製造キャビネット132の平面図で
ある。原料供給システム136は、原料Ｍからなる多数の
スプール802とロボット式装填アセンブリ(robotic thre
adingassembly)804として示されている。ロボット式装
填アセンブリ804は、原料のワイヤ（またはリボン）を
スプール802のうちの１つから引き出して原料待ち行列7
04へ供給するよう構成されている。原料待ち行列704
は、多数の待ち行列スプールＱ_nを備えている。ロボッ
ト式装填アセンブリ804は、所定の長さの材料を待ち行
列スプール806に供給する手段を備えている。ロボット
式装填アセンブリ804はまた、各ワイヤまたはリボンの
一端を案内トンネル720に送り込むようにも構成されて
いる。ロボット式装填アセンブリ804は、既知のロボッ
ト技術を使用して実施することが可能である。

【００６２】材料供給サポートシステム706（図９には
図示せず）は、原料のワイヤストックまたはリボンスト
ックを案内トンネル720から受け取ってその原料をアプ
リケータアセンブリ710に提供するよう構成されてい
る。次いで、位置決めシステム708は、製造基体712上で
アプリケータアセンブリ710を走査させる。製造基体712
は最大走査フィールド808を規定するものである。この
最大走査フィールド808は、アプリケータアセンブリ710
によって原料の増分を堆積させるよう指定された作業領
域である。

【００６３】アプリケータアセンブリ710は、ワイヤス
トックまたはリボンストックの形で原料を受け取り、そ
の原料を融解状態で製造基体712上に増分として塗布す
るように構成されている。誘電体（例えば、シリコーン
ポリマー、エポキシ、その他のエンジニアリングプラス
チック等）、導体（例えば、銅、ニッケル、すず、アル
ミニウム、金、設計者による合金等）、導電接着剤、お
よびヌル材料（例えば、液体窒素等）の４つの基本的な
材料に加えて、他の製造材料を使用することも可能であ
る。例えば、その製造材料には、はんだ、はんだペース
ト、および、シリコンやゲルマニウム等の半導体材料を
含めることが可能である。はんだペーストは、上部への
構成要素の取り付けに備えて回路基板の外面に塗布する
ことが可能である。このようなはんだペーストの塗布を
使用して、回路基板の「熱風矯正加工(hot air levelin
g)」を行う従来の慣習を代替することが可能である。

【００６４】アプリケータアセンブリ710には、様々な
材料を取り扱うために複数の材料アプリケータ（後述）
が設けられる。各材料アプリケータは、それぞれ単一の
材料に専用に用いられるものとなる。

【００６５】図１０は、アプリケータアセンブリ710の
平面図である。このアプリケータアセンブリ710は、１
つの堆積ヘッド902と複数の材料アプリケータ904とを備
えている。堆積ヘッド902は、複数の開口部を有するプ
レートである。その各開口部は、材料アプリケータ904
の口先(snout)（後述）に適合させたものである。各材
料アプリケータ904は、製造制御装置134の命令に応じて
材料を堆積させるよう構成されている。例えば、アプリ
ケータアセンブリ710は、材料の堆積が必要とされるマ
トリクス400のアドレスの上方に、選択された材料アプ
リケータ904が位置するように、マトリクス400に対して
移動されることになる。この相対的な位置決めには、選
択された材料アプリケータ904の中心が所望のマトリク
スアドレス上で心合わせされるようにアプリケータアセ
ンブリ710を移動させることが含まれる。これには、堆
積ヘッド902の既知の中心908と（例えば材料アプリケー
タ904Aの）中心位置906とを補正することが含まれる。

【００６６】堆積ヘッド902上に設けられた複数の材料
アプリケータ904のうちの幾つかは、冗長なものであ
る。例えば、アプリケータ904A,904Nは金を堆積させる
よう構成され、アプリケータ904B,904Qははんだを堆積
させるよう構成され、アプリケータ904C,904Mは誘電材
料を堆積させるよう構成され、アプリケータ904D,904O
は導電材料を堆積させるよう構成され、アプリケータ90
4E,904Pは液体窒素を堆積させるよう構成され、アプリ
ケータ904F,904Kは導電接着材料を堆積させるよう構成
される。この冗長性により、アプリケータアセンブリの
故障が防止される。

【００６７】アプリケータ904は、異なる材料を堆積さ
せるものではあるが、その構造は実質的に同一である。
アプリケータ904は、異なる量の材料を堆積させるよう
構成することも可能である。例えば、アプリケータ904
C,904Mを大量の誘電材料を堆積させるよう構成し、アプ
リケータ904G,904Lを精密な量の誘電材料を堆積させる
よう構成することができる。

【００６８】図１１は、材料アプリケータ904の好適実
施例を示す側面図である。この材料アプリケータ904
は、シェル1001と、口先またはノズル1002と、リザーバ
1004と、熱源1082,1084とを備えている。材料1008は、
材料供給サポートシステム706から各アプリケータ904へ
ワイヤとして供給される。材料供給サポートシステム70
6は、製造制御装置134の制御下で、所定の計測量の材料
をアプリケータ904へ提供する。

【００６９】材料1008は、固体ワイヤとしてリザーバ10
04の上部チャンバ1080に入り、熱源1082,1084（例えば
電気的オーム加熱またはレーザ加熱）によって加熱され
て融解状態または液体状態になる。材料1008は、融解し
た後、重力および／またはその他の手段によって中央の
静止したバッフルプレート1009を通って移動されてピス
トン1003の上に堆積する。材料1008の堆積にアプリケー
タ904が必要でない場合には、ピストン1003が後退位置
を維持し、これにより、融解した材料が穴1011を通って
リザーバ1004の下部チャンバ1081に流入することが可能
となる。弁１００７は、穴１０１１を通過する材料の流
れを制御する。弁1007のステムの一端は、バッフルプレ
ート1009に結合されている。弁1007のヘッドは、ピスト
ン1003の表面から少しだけ離れて配置されている。これ
により、ピストン1003が後退位置にある際に、融解した
材料が穴1011を通って流れることが可能となる。

【００７０】アプリケータ904が、材料の増分を供給す
るよう製造制御装置134によって要求された場合、プッ
シュ／プルアクチュエータ1005（矢印で図示）がピスト
ン1003を所定の距離だけ下方へ押す。下方ストローク弁
1007は、ピストン1003の底部1020に着座して開口部1011
を閉鎖する。次いで、ピストン1003の下方への力によ
り、チャンバ1081中の材料の増分が強制的に口先1002か
ら出て成型装置（図１１には図示せず／図１２および図
１３を参照のこと）に入る。次いで、アクチュエータ10
05がピストン1003を後退させて、次の堆積サイクルのた
めに待機／準備する。

【００７１】図１２は、材料供給口先またはノズル1002
を示す側面図である。この口先1002は、電磁石1102A,11
02BとＴ字形案内1104とを備えている。Ｔ字形案内1104
は、材料の増分が堆積した後、およびその材料が（少な
くとも部分的に）凝固する間に、その材料の増分を収容
して成型するよう動作する。電磁石1102A,1102Bは、口
先1002の対向側部に配設され、アプリケータ904によっ
て堆積される増分の各行の終りにＴ字形案内1104を磁気
的に移動させるよう機能する。次に、増分の堆積および
成型を行う際の電磁石1102およびＴ字形案内1104の動作
の一例を図１２および図１３に関して提示する。

【００７２】図１２は、回路基板の第２のスライス（即
ちｚ＝２）を第１のスライス（即ちｚ＝１）上に作製す
ることを示したものである。アプリケータ904は、ｘ方
向へ走査するものとして示されている。議論のため、第
２のスライスの50行目（即ちｙ＝50）が図示されている
ものと仮定する。したがって、カレント堆積アドレスは
（3,50,2）である。その他の増分に関するアドレスもま
た例示されている。

【００７３】融解された材料1106は、製造制御装置134
からのコマンドに応じてアプリケータ904の口先1002か
ら排出される。Ｔ字形案内1104は、マトリクス400のカ
レントアドレス位置（例えば(3,50,2)）に、融解された
材料1106を収容する。同図の場合、Ｔ字形案内1104は、
磁石1102Bに隣接する口先1102の側に位置決めされ、カ
レント増分位置（例えば(3,50,2)）の＋ｘ側および＋ｙ
側に材料の増分を収容するよう動作する。以前に増分位
置（2,50,2),(3,49,2）に堆積された増分が、カレント
増分位置の他の２つの側面を取り囲んでいる。

【００７４】図示の方向と逆方向（即ち−ｘ方向）に走
査するためには、口先1102の磁石1102Aと隣接する側に
Ｔ字形案内1104を移動させなければならない。これは、
電磁石1102Aを駆動してＴ字形案内1104を磁気的に引き
つけることにより達成される。各走査行の完成時にＴ字
形案内1104の位置を変更することにより、アプリケータ
904の双方向走査を達成することができる。

【００７５】図１３は、電磁石1102とＴ字形案内1104と
マトリクスアドレス（3,50,2）との間の空間的関係を示
す平面図である。電磁石1102は、図１２に示すようにＴ
字形案内1104よりも上方に位置決めされている。Ｔ字形
案内1104は、カレントマトリクスアドレス（例えば(3,5
0,2)）の開放側部をシールするよう機能する。図１３に
示すように、アドレス（3,50,2）は、アドレス（2,50,
2),(3,49,2）における以前に堆積された増分により２つ
の面で隣接している。Ｔ字形案内1104は、残りの２つの
開放側に境界を提供して、融解した堆積材料がその凝固
中に立方体形状を失うことを防止する。これを達成する
ために、Ｔ字形案内1104は、口先1002に取り付けられ、
そこから増分の深さ（例えばｚ方向に50分の数mm(数mi
l)）だけ下方に延びるものとなる。

【００７６】Ｔ字形案内1104は、アプリケータ904によ
り堆積される製造材料と相容性がなくその製造材料と容
易に結合することのない材料で構成される。また、Ｔ字
形案内1104は、単なる直角形状ではなくＴ字形に形成さ
れる。これにより、Ｔ字形案内1104を、アプリケータ90
4がｘ方向または−ｘ方向の何れに走査する場合にも使
用することが可能となる。

【００７７】口先1002は、様々な異なる形状に形成する
ことが可能である。例えば、口先1001に正方形の内側ボ
アをもたせることにより、立方体形の増分の形成が容易
になる。

【００７８】上記の議論は固体材料の堆積に関するもの
であったが、液体および気体状態の材料をアプリケータ
アセンブリ904により堆積させることも可能であること
を理解されたい。例えば、液体窒素をヌル材料として堆
積させることができる。液体窒素の増分を吐出するため
のアプリケータは、材料の加熱および融解を行う手段を
もつ必要がなく、したがって、より簡単な設計のものと
なる。

【００７９】本発明による材料の増分堆積により、回路
基板の上部表面の上側または下側に複雑な特徴を形成す
ることが可能となる。しかし、製造基体712に接触する
回路基板の下面上に不規則な表面を形成するのは困難で
ある。回路基板を作製するためのブロック形成方式(bui
lding block fashion)に起因して、製造基体712上に大
きな空隙を残すことができなくなる。これは、下部層上
に上部層を積み重ねなければならないからである。この
問題を解決して不規則な表面の形成を可能にするため
に、製造基体712は、静的で平坦な表面ではなくなる。
代わって、製造基体712は、所望のパターンに輪郭付け
可能な動的な表面となる。

【００８０】図１４の断面図を参照して製造基体712に
ついて詳細に説明する。製造基体712は、中央の走査フ
ィールド808および安定な周辺領域1302を規定する。周
辺領域1302は、例えば、研磨された表面を有する黒鉛補
強複合材料から形成することができる。走査フィールド
808は、金属合金ブロック1304の集積グリッドであり、
その各ブロックは、約0.13〜0.64mm(5〜25mil)の矩形を
有し、ｘ,ｙ平面で互いに約0.025〜0.13mm(1〜5mil)だ
け離間されたものである。このブロック1304のアレイ
は、走査フィールド808の領域全体を覆っている。ブロ
ック1304は、上下に移動して周辺領域1302の表面の上側
または下側に位置するよう構成されている。各ブロック
1304は、その高さを制御する空気圧または油圧ピストン
1306に接続されている。

【００８１】走査フィールド808中のブロック1304は、
金属合金シートまたは箔1308によって覆われている。ブ
ロック1404の所望の高さを設定した後（これもまた制御
装置134により行われる）、ポート1310を介して箔1308
の下方の空間に真空が形成される。この真空により、箔
1408がブロック1304の形状に適合することになる。これ
により、回路基板の下面の上側または下側にその回路基
板の特徴を形成することが可能になる。ベース（即ちブ
ロック1304）の構成は、製造キャビネットのセットアッ
プ時に行われ、好適には、図４のステップ304の前に行
われる。

【００８２】図１５(a)は、４つの導電層1402,1404,140
6,1408を有する従来の回路基板の断面を示すものであ
る。従来のバイアまたはスルーホールメッキ1410は、全
ての導電層1402〜1408を接続するものとして示されてい
る。同様に、ブラインドバイア1412は、層1402〜1406を
接続するものとして示されている。埋込バイア1414は、
導電層1404,1406を接続するものとして示されている。
各バイア1410,1412,1414は、従来のプリント回路基板の
製造技法を使用して形成することができる。従来の技法
でこのような様々なバイアを作製できるのは、それらバ
イアが回路基板の平面に対して垂直だからである。これ
により、バイア用のホールをドリル加工によって形成す
ることが可能となる。しかし、層1406に接触する垂直バ
イアは層1404にも接触することになるので、従来の技法
を使用して符号1416で示す位置の層1402と層1406とを接
続することはできない、ということに留意されたい。

【００８３】本発明による増分式回路基板製造技法は、
バイア、ブラインドバイア、および埋込バイアを作製す
ることができる。更に本発明は、従来技法の印刷プロセ
ス、層化プロセス、およびドリル加工プロセスにより制
限されることがないので、傾斜(angular)バイアも可能
である。これを図１５(b)に示す。

【００８４】図１５(b)は、本発明により形成された回
路基板の断面を示すものである。４つの導電層1402,140
4,1406,1408に留意されたい。図１５(a)の場合と同様、
スルーホールメッキ1410は、全ての導電層1402〜1408を
接続するものとして示されている。ブラインドバイア14
12は、層1402〜1406を接続するものとして示されてい
る。バイア1414が固体導電材料製の柱として実施されて
いる点に留意されたい。埋込バイア1414は、導電層140
4,1406を接続するものとして示されており、これもまた
固体導電材料製の柱として実施される。

【００８５】傾斜バイア1416は、層1402,1406を接続す
るものとして示されている。この傾斜バイアは、埋込バ
イアまたはブラインドバイアと同様のものではあるが、
垂直バイアを使用することができない場所にある導電層
を接続するために使用可能である、ということに留意さ
れたい。例えば、傾斜バイア1416は、層1402,1406の導
電特徴を接続すると共に中間層1404の導電特徴を越えて
進む。このような傾斜バイアは、本発明に従って容易に
製造されるものである。しかし、このような傾斜バイア
は、従来のプリント回路基板の製造技法を使用して製造
することはできないものである。更に、本発明は、直線
のバイアに限定されるものではない。バイアは任意の構
成または形状に形成することが可能である。

【００８６】ワイヤまたはリボン形態で供給される原料
を使用するものとして本発明の好適実施例を説明してき
が、他の原料形態を使用することも可能である。例え
ば、製造原料はペレット形態で供給することができる。
原料ペレットを使用するには、原料供給システム136、
原料待ち行列704、材料供給サポートシステム706、およ
びアプリケータアセンブリ710に修正を加える必要があ
る。

【００８７】別の実施例としては、本発明を使用して、
個々の部品（例えば、抵抗、コンデンサ、インダクタ）
を回路基板の一体部分として作製することができる。例
えば、高抵抗の導電材料を堆積させて抵抗を形成するこ
とができる。また、高誘電率の材料を２つの導電板間に
堆積させてコンデンサを形成することができる。更に、
導電材料をらせん形状に堆積させてインダクタを形成す
ることができる。

【００８８】本発明の様々な実施例について説明してき
たが、それらは、単なる例として示されたものであり、
本発明を制限するものではない、ということが理解され
よう。したがって、本発明の範囲は、上述の典型的な実
施例により制限されるものではなく、特許請求の範囲お
よびその等価物によってのみ定義されるものである。

【００８９】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。

【００９０】１．回路基板を製造するためのコンピュー
タベースの方法であって、(a)回路基板のレイアウトを
表す設計データを受容し、(b)その設計データを三次元
増分マトリクスに変換し、その各増分がアドレスによっ
て前記三次元増分マトリクス内で識別され、複数の製造
材料から選択された製造材料が各増分に１つずつ割り当
てられており、(c)その割り当てられた製造材料を前記
三次元増分マトリクスにより示される増分態様で製造基
体上に増分的に堆積させる、という各ステップを含むこ
とを特徴とする、コンピュータベースの方法。

【００９１】２．前記ステップ(b)が、(1)回路基板の設
計特徴に基づいて増分サイズを計算し、(2)回路基板の
物理寸法を概ね表す汎用増分マトリクスを生成し、(3)
その汎用マトリクスの選択された位置から増分を除去し
て回路基板の切り取られた特徴を形成し、(4)前記汎用
マトリクスの選択された位置に増分を追加して回路基板
の突出する特徴を形成し、(5)前記汎用マトリクス中の
各増分に製造材料を割り当てる、という各ステップを含
む、前項１記載のコンピュータベースの方法。

【００９２】３．前記ステップ(b)(5)が、(i)前記設計
データにより導体として指定された前記汎用マトリクス
中の各増分に導体製造材料を割り当て、(ii)前記設計デ
ータにより開放空間として指定された前記汎用マトリク
ス中の各増分にヌル材料を割り当て、(iii)前記ステッ
プ(b)(5)(i)および前記ステップ(b)(5)(ii)のうちの一
方で製造材料が割り当てられなかった前記汎用マトリク
ス中の各増分に誘電材料を割り当てる、という各ステッ
プを含む、前項２記載のコンピュータベースの方法。

【００９３】４．前記ステップ(c)が、(1)前記製造基体
の上方の開始位置にアプリケータアセンブリを位置決め
し、その開始位置は、回路基板を表す前記三次元増分マ
トリクスの第１の層における第１の増分のアドレスに対
応するものであり、(2)前記第１の増分に割り当てられ
た製造材料を前記第１の増分の前記アドレスに対応する
位置で前記製造基体上に堆積させ、(3)隣接する増分の
アドレスに対応する次の位置に前記アプリケータアセン
ブリを位置決めし、(4)前記隣接する増分に割り当てら
れた製造材料を前記隣接する増分の前記アドレスに対応
する位置で前記製造基体上に堆積させ、(5)回路基板を
表す前記三次元増分マトリクスの前記第１の層における
各増分毎に前記ステップ(c)(3)ないし前記ステップ(c)
(4)を繰り返し、(6)前記第１の層の上方に位置する前記
三次元増分マトリクスの次の層に前記アプリケータアセ
ンブリを位置決めし、(7)前記三次元増分マトリクスの
前記次の層について前記ステップ(c)(1)ないし前記ステ
ップ(c)(5)を繰り返し、(8)回路基板の残りの各層につ
いて前記ステップ(c)(6)ないし前記ステップ(c)(7)を繰
り返す、という各ステップを含む、前項１記載のコンピ
ュータベースの方法。

【００９４】５．回路基板を製造するためのコンピュー
タベースのシステムであって、回路基板の設計要件を指
定するデータを受容してそのデータから三次元増分マト
リクスを生成する変換手段であって、前記三次元増分マ
トリクスの各増分がアドレスによりその三次元増分増分
マトリクス内で識別され、複数の製造材料から選択され
た製造材料が前記各増分に１つずつ割り当てられてい
る、前記変換手段と、回路基板用の製造場所を提供する
基体手段と、前記割り当てられた製造材料を前記三次元
増分マトリクスで示される増分態様で前記基体手段上に
堆積させて回路基板を作製する製造手段とを備えること
を特徴とする、コンピュータベースのシステム。

【００９５】６．前記製造手段が、回路基板の製造に使
用すべき製造材料を受容する原料供給手段と、その原料
供給手段から前記製造材料を受容し、増分量の前記製造
材料を前記基体手段上に堆積させる、アプリケータ手段
と、前記基体手段に対して前記アプリケータ手段を位置
決めする位置決め手段と、前記三次元増分マトリクスに
従って回路基板を作製するよう前記アプリケータ手段お
よび前記位置決め手段を制御する制御手段とを備えてい
る、前項５記載のコンピュータベースのシステム。

【００９６】７．前記変換手段が汎用コンピュータから
成る、前項６記載のコンピュータベースのシステム。

【００９７】８．回路基板を作製するための装置であっ
て、その回路基板が上部に作製されることになる製造基
体と、複数の製造材料を受容し、回路基板を形成するた
めに使用される増分量の前記複数の製造材料を前記製造
基体上に堆積させるように構成されたアプリケータアセ
ンブリと、そのアプリケータアセンブリを前記製造基体
に対して位置決めするよう構成された位置決めシステム
と、回路基板を作製するよう前記アプリケータアセンブ
リおよび前記位置決めシステムを制御するように構成さ
れた製造制御装置とを有する製造キャビネットを備えて
いることを特徴とする、回路基板を作製するための装
置。

【００９８】９．前記製造キャビネットが更に、前記複
数の製造材料を収容した材料供給システムと、所定量の
前記複数の製造材料を受容して貯蔵するよう構成された
材料待ち行列と、その材料待ち行列から前記複数の製造
材料を受容して、前記複数の製造材料を前記アプリケー
タアセンブリに提供するように構成された、材料供給サ
ポートシステムとを備えている、前項８記載の装置。

【００９９】１０．前記製造キャビネットが更に、製造
完了時に前記製造基体から回路基板を取り出すよう構成
されたシャトルアセンブリを備えている、前項９記載の
装置。

【０１００】１１．前記製造キャビネットが更に、前記
シャトルアセンブリから回路基板を受容するよう構成さ
れたアキュミュレータを備えている、前項１０記載の装
置。

【０１０１】１２．前記製造キャビネットが更に、前記
アキュミュレータから回路基板を受容し、前記製造キャ
ビネットから回路基板を取り出すように構成されたエレ
ベータアセンブリを備えている、前項１１記載の装置。

【０１０２】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、プ
リント回路基板の高密度で超細密な形状要件をコスト効
率よく満たす機構を提供する、プリント回路基板の製造
方法およびその装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回路基板を製造する本発明の方法を示す上位レ
ベルのフローチャートである。

【図２】本発明によるユニットの動作の相互作用を示す
動作フローチャートである。

【図３】従来の回路基板設計を三次元増分マトリクスに
変換する図１のステップ104を詳細に示すフローチャー
トである。

【図４】回路基板を作製する図１のステップ106を詳細
に示すフローチャートである。

【図５】三次元増分マトリクスの一例を示す説明図であ
る。

【図６】本発明の製造ステーションを示す正面図であ
る。

【図７】図６の製造ステーションの平面図である。

【図８】本発明による製造キャビネットの側面を簡略化
して示すブロック図である。

【図９】図７の製造キャビネットの平面図を簡略化して
示すブロック図である。

【図１０】本発明のアプリケータアセンブリを示す平面
図である。

【図１１】本発明の材料アプリケータの詳細を示す断面
図である。

【図１２】製造材料の増分を堆積させる際の図１０の材
料アプリケータの動作を示す部分側面図である。

【図１３】図１０および図１１の材料アプリケータによ
る製造材料の増分の位置決めを示す説明図である。

【図１４】本発明の製造基体を示す断面図である。

【図１５】(a)は、スルーホール、ブラインドバイアお
よび埋込バイアの実施態様を示す従来の回路基板の断面
図であり、(b)は、スルーホール、ブラインドバイア、
埋込バイアおよび傾斜バイアの実施態様を示す本発明に
従って作製された回路基板の断面図である。

【符号の説明】

120 ＣＡＤコンピュータ 122 変換コンピュータ 124 製造ステーション 126 製造原料 128 プロセス検証ブロック 132 製造キャビネット 134 製造制御装置 136 原料供給システム 400 三次元増分マトリクス 401 増分 502 フレームまたはハウジング 508 窒素供給サブシステム 510 原料供給領域 512 製造領域 514 排出領域 602 製造モジュール 704 原料待ち行列 706 材料供給サポートシステム 708 アプリケータ位置決めシステム 710 アプリケータアセンブリ 712 製造基体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板を製造するためのコンピュータベ
   ースの方法であって、(a)回路基板のレイアウトを表す
   設計データを受容し、(b)その設計データを三次元増分
   マトリクスに変換し、その各増分がアドレスによって前
   記三次元増分マトリクス内で識別され、複数の製造材料
   から選択された製造材料が各増分に１つずつ割り当てら
   れており、(c)その割り当てられた製造材料を前記三次
   元増分マトリクスにより示される増分態様で製造基体上
   に増分的に堆積させる、という各ステップを含むことを
   特徴とする、コンピュータベースの方法。