(57)【要約】【課題】接続ランドずれ防止として、積層シートが融着する前にワーク外周を包み込む技術を採用した、多層基板の製造装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】下治具プレート１２と上治具プレート１３と、下治具プレート１２上に載置したパターンずれ防止プレート１５とを備え、下治具プレート１２と上治具プレート１３とには、位置決めピン１４の逃がし穴１９を形成する。  また、上治具プレート１３の外周には、治具ガイド爪１７を設け、下治具プレート１２と上治具プレート１３間には、緩衝部材１６を介在する。  そして、ワークＷがずれることなく、プレス加工できるように、治具ガイド爪１７内側に外周プレス枠１８を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターン（Ｃｐ）が形成された基板（２）を積層したワーク（Ｗ）をプレス治具（１０）を介して加圧手段（１１）により加熱しつつ加圧する多層基板の製造装置であって、
前記プレス治具（１０）は、前記ワーク（Ｗ）の外周を、緩衝部材（１６）と共に加圧封止する外周プレス枠（１８）を備えることを特徴とする多層基板の製造装置。
【請求項２】
前記緩衝部材（１６）は、熱可塑性を有し、
前記基板よりも低い温度で軟化することを特徴とする多層基板の製造装置。
【請求項３】
前記緩衝部材（１６）は、ロックウール繊維とアラミド繊維とをシート化したものを積層して構成したことを特徴とする請求項１に記載の多層基板の製造装置。
【請求項４】
前記プレス治具（１０）は、前記ワーク（Ｗ）の前記配線パターン（Ｃｐ）間の樹脂層と重なるパターンずれ防止突起（２１）を有するパターンずれ防止プレート（１５）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の多層基板の製造装置。
【請求項５】
前記外周プレス枠（１８）によりワーク（Ｗ）を取り囲む状態として、前記外周プレス枠（１８）の内周と、ワーク（Ｗ）外周間に、全周に亘って隙間（ｅ）を設けるようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の多層基板の製造装置。
【請求項６】
前記外周プレス枠（１８）は、前記ワーク厚みより薄いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の多層基板の製造装置。
【請求項７】
配線パターン（Ｃｐ）が形成された基板（２）を多層積層したワーク（Ｗ）を、加圧手段（１１）にプレス治具（１０）を介してセットし、
前記ワーク（Ｗ）を、前記プレス治具（１０）において、パターンずれ防止プレート（１５）と緩衝部材（１６）とで挟み込み、
前記ワーク（Ｗ）の外周を、前記緩衝部材（１６）を加熱しつつ加圧し、
前記ワーク（Ｗ）最外周を外周プレス枠（１８）により、前記緩衝部材（１６）を用いて封止して、前記基板（２）を互いに融着させることを特徴とする多層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層基板の各基板を、一括プレスの際に各層の層間ずれを防止するようにした、多層基板の製造装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高機能化が進む電子部品の基礎となるプリント基板は、小型・高性能・高速性の要求に答えるため、近年多層化が進められている。
【０００３】
この種の多層基板の製造方法としては、例えば特許文献１に記載の製造方法が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムと導電性材料からなる導体パターンとを多層に積層し、積層体を形成する積層工程と、積層体を熱プレス板によって加熱しつつ加圧することにより、樹脂フィルムを相互に接着して多層基板を形成する加熱・加圧工程とを備えた製造方法である。
この製造方法の加熱・加圧工程においては、積層体の第１領域の加熱・加圧条件を、当該第１領域に囲まれた第２領域から第１領域への熱可塑性樹脂の流動を抑制するように設定している。
このように、積層体の第２領域を取り囲む第１領域の加熱・加圧条件を、第２領域から第１領域方向（すなわち平面方向）への樹脂の流動を抑制する設定とすることで、平面方向への樹脂の流動に伴う導体パターンの位置ずれを低減することができるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９４７４号公報
【０００６】
その他、多層基板の製造方法としては、例えば図１０に示すように、配線パターンを形成した基板２を積層して、高温、高圧でプレス後、それら配線パターン形成部３を切り出して半導体パッケージ１を製品化する方法がある（図１１参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プレス加工の際、図１２に示すように、下治具プレート４と上治具プレート５間に、緩衝部材６を介して、基板２を多数積層したワークＷをセットし、ワークガイドピン７の案内下に、加圧、加熱すると、各基板２を支えるために設けた外周枠Ｅ（銅箔）は各層に有るため最も圧力を受けやすく、各基板２の加熱の終了時には樹脂層の軟化によって外周に流れやすくなる。
この結果、基板２内の配線パターンＣｐのアンバランスによってパターンが外周に向かって移動し層間ずれが生じるといった問題があった（図１３参照）。
本発明はこのような背景から提案されたものであって、今後ますます重要となる接続ランドずれ防止技術として、ワークとしての積層基板が融着する前にワーク外周を包み込む技術を採用した、多層基板の製造装置及びその製造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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、配線パターン（Ｃｐ）が形成された基板（２）を積層したワーク（Ｗ）をプレス治具（１０）を介して加圧手段（１１）により加熱しつつ加圧する多層基板の製造装置であって、プレス治具（１０）は、ワーク（Ｗ）の外周を、緩衝部材（１６）と共に加圧封止する外周プレス枠（１８）を備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、外周プレス枠（１８）によりワーク（Ｗ）外周を封止する形状に緩衝部材（１６）が変形し、ワーク（Ｗ）を外周で支える型を形成することができる。
この際、ワーク（Ｗ）より大きな内寸の外周プレス枠（１８）を用いることで、ワーク（Ｗ）外周はワーク（Ｗ）全面に比較して大きな圧力を受けるため、積層した各基板（２）のずれを防止することができる。
【００１０】
また請求項２に記載の発明では、緩衝部材（１６）は、熱可塑性を有し、基板よりも低い温度で軟化することを特徴とする。
【００１１】
これにより、ワーク（Ｗ）の温度を昇温すると、緩衝部材（１６）の軟化温度を越える前に、高い圧力によってワーク（Ｗ）外周が変形してＲ形状となり、ワーク（Ｗ）外周に加えた荷重をワーク（Ｗ）内部に向かう方向に転換することができる。
さらに温度が上がり、ワーク（Ｗ）が緩衝部材（１６）の軟化温度以上になると、ワーク（Ｗ）のパターンの凹凸に沿って緩衝部材（１６）が変形し、パターンずれ防止プレート（１５）を底板としてワーク（Ｗ）を包み込むようになり、静水圧状態でワーク（Ｗ）に均等な荷重が加わる。
【００１２】
また請求項３に記載の発明では、緩衝部材（１６）は、ロックウール繊維とアラミド繊維とをシート化したものを積層して構成したことを特徴とする。
【００１３】
これにより、平面方向の伸びには強く、厚み方向に柔軟性が高い緩衝部材（１６）とすることができる。
また緩衝部材（１６）には、アラミド繊維を混合することで耐熱強度も高く、所定温度以上まで高い強度を維持することができる。
【００１４】
また請求項４に記載の発明では、プレス治具（１０）は、ワーク（Ｗ）の配線パターン（Ｃｐ）間の樹脂層と重なるパターンずれ防止突起（２１）を有するパターンずれ防止プレート（１５）を備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、高温高圧プレスがなされると、ワーク（Ｗ）外周に沿って緩衝部材（１６）が変形し、パターンずれ防止プレート（１５）が配線パターンの厚みを補正して、静水圧状態でワーク（Ｗ）に均等な荷重が加わる。
【００１６】
また請求項５に記載の発明では、前記外周プレス枠（１８）によりワーク（Ｗ）を取り囲む状態として、前記外周プレス枠（１８）の内周と、ワーク（Ｗ）外周間に、全周に亘って隙間（ｅ）を設けるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
外周プレス枠（１８）とワーク（Ｗ）外周との隙間（ｅ）により、ワーク（Ｗ）に外周プレス枠（１８）の内側が重ならないようにすることができる。
【００１８】
また請求項６に記載の発明では、前記外周プレス枠（１８）は、前記ワーク厚みより薄いことを特徴とする。
【００１９】
これにより、ワーク（Ｗ）外周には、有効な荷重をかけることができる。
【００２０】
さらに請求項７に記載の発明では、配線パターン（Ｃｐ）が形成された基板（２）を多層積層したワーク（Ｗ）を、加圧手段（１１）にプレス治具（１０）を介してセットし、ワーク（Ｗ）を、プレス治具（１０）において、パターンずれ防止プレート（１５）と緩衝部材（１６）とで挟み込み、ワーク（Ｗ）の外周を、緩衝部材（１６）を加熱しつつ加圧し、ワーク（Ｗ）最外周を外周プレス枠（１８）により、緩衝部材（１６）を用いて封止して、基板（２）を互いに融着させることを特徴とする。
【００２１】
これにより、多層積層した基板（２）は互いにずれることなく、多層基板を作成することができる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１、図３に本発明にかかる多層基板の製造装置を実施するためのプレス治具１０を示し、間にワークＷを装填した状態を示している。このプレス治具１０は、後述する加圧手段１１の一例として真空高温プレスに用いられるもので、以下、加圧手段１１を真空高温プレス１１として説明する。
【００２４】
プレス治具１０は、下治具プレート１２と上治具プレート１３と、上治具プレート１３を位置ずれなく昇降させるための治具ガイド爪１７とを備え、下治具プレート１２上に載置するパターンずれ防止プレート１５とを備え、さらに、下治具プレート１２と上治具プレート１３間には、緩衝部材１６が介在されている。
本実施例では、治具ガイド爪１７は、上治具プレート１３の外周に例えば６箇所設けている。
そして、上治具プレート１３と治具ガイド爪１７との結合箇所内側には、外周プレス枠１８が設けられている。
【００２５】
下治具プレート１２と上治具プレート１３とには、位置決めピン１４の逃がし穴１９が形成されている。
また、パターンずれ防止プレート１５には、ワークＷに設けた位置決めピン穴ｈと同位置同径の穴２０が形成され、位置決めピン１４をこの穴２０に通してワークＷを乗せることで、パターンずれ防止プレート１５に設けられたパターンずれ防止枠突起２１がワークＷ周りの樹脂層と重なる構成としている。
さらに、緩衝部材１６にも位置決めピン１４の挿通穴２２が形成されている。
【００２６】
緩衝部材１６には、ロックウール繊維とアラミド繊維とを、紙抄きの原理でシート化したものを積層してボードにしたものを採用している。このように、シートを積層してボードにすることで平面方向の伸びには強く、厚み方向に柔軟性が高い緩衝部材１６とすることができる。
また緩衝部材１６には、アラミド繊維を混合することで耐熱強度も高く、具体的には図５に示すように、２７０℃以上まで高い強度を維持する材料を用いている。
【００２７】
ここで、以上のような構成のプレス治具１０が用いられる真空高温プレス１１について、概略説明する。
真空高温プレス１１は、図２に示すように、プレス駆動部２３に支持された真空チャンバ２４内の熱盤プレス２５ａ、２５ｂ間において、プレス治具１０にセットされた多層基板２としてのワークＷに対し、高温高圧プレスを施す装置である。
【００２８】
また、本発明にかかるプレス治具１０と、セットされるワークＷとの配置関係を図４に平面的に示す。なお、ワークＷは、図１０で示したワークＷと同様に、９個の配線パターン形成部３が、３×３のマトリクス状に配置されている。
この場合、プレス治具１０における外周プレス枠１８がワークＷを取り囲む状態になっているが、外周プレス枠１８の内周と、ワークＷ外周間に、全周に亘って隙間ｅが形成されるようにしている。
【００２９】
次に本発明にかかるプレス治具１０を用いた、多層基板の製造方法について説明する。
先ず、例えば、４５ｍｍのパッケージ基板を９個同時製作するために、ワークＷのサイズは  １５０ｍｍで、プレス治具１０のサイズは  １７０ｍｍにしてある。
ワークＷのプレス後厚みを１．４ｍｍとするために、緩衝部材１６は３．５ｍｍ、外周プレス枠１８の厚さはＰｈ＝１．０ｍｍとした。
さらに、ワークＷが正方形のため、外周プレス枠１８は内寸を  １５２ｍｍ、外寸を  １７０ｍｍの形状とした。
【００３０】
プレス治具１０において、下治具プレート１２上にパターンずれ防止プレート１５を載せる。
この際、パターンずれ防止プレート１５に形成した、ワークＷに設けた位置決めピン穴ｈと同位置同径の穴２０に、位置決めピン１４を挿通して、ワークＷを載せることでパターンずれ防止枠突起２１が配線パターン形成部３周りの樹脂層と重なる。
【００３１】
次に緩衝部材１６をワークＷ上に乗せる。この緩衝部材１６には、ロックウール繊維とアラミド繊維をシート化したものを積層してボードにしたものを採用しているため、平面方向の伸びには強く、厚み方向に柔軟性が高く、さらには、アラミド繊維を混合することで耐熱強度も高く具体的には図５に示すように２７０℃以上まで高い強度を維持することができる。
【００３２】
次に外周プレス枠１８を緩衝部材１６に当接させ、上治具プレート１３を乗せることで上治具プレート１３に設けた治具ガイド爪１７が下治具プレート１２と重なり、パターンずれ防止プレート１５、緩衝部材１６及び外周プレス枠１８の外周をガイドすることで、平面方向にこれらの構成材料がずれるのを防止することができる。
【００３３】
以上の状態で、プレス治具１０を、真空高温プレス１１にセットし、真空高温プレス１１のプレス駆動部２３を起動して、熱盤プレス２５ａ、２５ｂを介し上治具プレート１３を下降させてプレスを行う。
すると、図６に示すように、上治具プレート１３に設けた治具ガイド爪１７の直線部が下治具プレート１２と嵌合し、上治具プレート１３を位置ずれなく下降させることができ、図７に示すように、外周プレス枠１８によりワークＷ最外周を封止する形状に緩衝部材１６が変形し、ワークＷを外周で支える型を形成することができる。
この際、ワークＷより大きな内寸の外周プレス枠１８を用いることで、ワークＷ外周はワークＷ全面にかかる圧力よりはるかに大きい（略５倍以上）圧力を受けるため、積層した各基板２のずれを防止することができる。
【００３４】
なお、実施例では例えば３．５Ｍｐａのプレス圧力で加工することで、ワークＷ製品部分には４Ｍｐａ、ワークＷ最外周には２０Ｍｐａ以上の圧力が加わった。
また、ワークＷ外の外周プレス枠１８と緩衝部材１６がパターンずれ防止プレート１５にあたる部分では外周プレス枠１８の厚みをワークＷより薄く設定しているため２．５Ｍｐａ以下となり、ワークＷ最外周には、有効な荷重をかけることができる。
【００３５】
このような状態で、ワークＷの温度を昇温すると、図８に示すように緩衝部材１６の軟化温度（例えば２７０℃）を越える前に、高い圧力によってワークＷ最外周が変形してＲ形状となり、ワークＷ最外周に加えた荷重をワークＷ内部に向かう方向に転換することができる。
【００３６】
さらに温度が上がり、ワークＷが緩衝部材１６の軟化温度以上になると、ワークＷのパターンの凹凸に沿って緩衝部材１６が変形し、パターンずれ防止プレート１５を底板としてワークＷを包み込むようになり、静水圧状態でワークＷに均等な荷重が加わる。
このような状態から、ワーク軟化温度（例えば３２０℃）まで昇温することで、図９に示すように積層基板間の熱融着が完了し、従来どおり一定時間の保持後冷却し、プレス治具１０から、ワークＷを製品であるパッケージ基板１として取り出すことができる。
【００３７】
以上のように、本発明にかかるプレス治具１０を採用することで、これまでの真空高温プレス工程にて、接続ランドのずれの無いパッケージ基板を製造することが可能となる。
実施例の接続ランドずれに関する歩留まりは、従来の治具で６０％前後の品質が９５％以上になり、３５％以上の改善が実現できた。
なお、実施例ではワークＷのサイズ・厚み・取り数など具体的な数値を明示したが、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
【００３８】
例えば外周プレス枠１８の厚さＰｈは、ワークＷのプレス後厚みより薄くすることができる。
また、緩衝部材１６の厚み３．５ｍｍは、ワークＷのパターン吸収高さ２００μｍにあわせて設定しているので、緩衝部材１６の厚みは、吸収量や緩衝部材１６の熱弾性特性によって適時選択することができる。
さらに、外周プレス枠１８とワークＷ外周との隙間ｅは、実施例の組み合わせでは、０ｍｍ以上で０．５ｍｍを超えた場合のワークＷ最外周に加わる荷重が安定するため、部品の位置合わせ精度を考慮して１ｍｍとすることができる。
【００３９】
この隙間ｅはワークＷに外周プレス枠１８の内側が重ならないようにする（隙間ｅ＞０ｍｍ）ことで同様の効果が得られるが、製品面とワークＷ最外周に加わる荷重比率（実施例では５倍）は緩衝部材１６の熱弾性特性と厚み等の組み合わせによって異なるため、ワークＷの構成によって適時設定することができる。
【００４０】
さらに、実施例では、ワークＷの片面にパターンずれ防止プレート１５を置いてワークＷを緩衝部材１６と挟み込む形としたが、これは、実施例の製品がパターンずれ防止プレート１５側を平面に仕上げる必要から生じたものである。
よって、両面を緩衝部材１６で挟み込む場合も、パターンずれ防止プレート１５を緩衝部材１６に交換することで、実施例と同様に効果が得られ静水圧構成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかる多層基板の製造方法を実施するためのプレス治具の一例を示す、模式的な機構構成図である。
【図２】図１に示すプレス治具をセットすべき真空高温プレスの一例を示す、模式的な構成説明図である。
【図３】図１に示すプレス治具により、ワークにプレス加工を施す状態を示した、模式的な作用説明図である。
【図４】図１に示すプレス治具における、外周プレス枠とワークとの配置関係を示した、平面図である。
【図５】図１に示すプレス治具に用いられる緩衝部材の熱弾性特性を示すグラフである。
【図６】ワークを配置したプレス治具を、真空高温プレスにセットしたところを示す、要部拡大説明図である。
【図７】真空高温プレスを作動して、プレス治具により、ワークに対し、加圧昇温させた初期の状態を示す、要部拡大説明図である。
【図８】真空高温プレスを作動して、プレス治具により、ワークに対し、加圧昇温して、緩衝部材の軟化温度を超えた中期の状態を示す、要部拡大説明図である。
【図９】真空高温プレスを作動して、プレス治具により、ワークに対し、加圧昇温して、ワークの軟化点を超えた、末期の状態を示す、要部拡大説明図である。
【図１０】多層基板の形成工程を実行するための、配線パターンを形成した、基板の平面図である。
【図１１】図１０に示す基板から、多層基板を得るための工程の一例を示した、工程説明図である。
【図１２】プレス治具により、ワークに対し、加圧昇温させた初期の状態を示す、要部拡大説明図である。
【図１３】プレス治具により、ワークに対し、加圧昇温させた終了時の状態を示す、要部拡大説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    プレス治具
１１    真空高温プレス
１２    下治具プレート
１３    上治具プレート
１４    位置決めピン
１５    パターンずれ防止プレート
１６    緩衝部材
１７    治具ガイド爪
１８    外周プレス枠
１９    逃がし穴
２０    穴
２１    パターンずれ防止枠突起
２２    挿通穴
２３    プレス駆動部
２４    真空チャンバ
２５ａ、２５ｂ    熱盤プレス
Ｃｐ    配線パターン
Ｗ    ワーク
【図１】
2008282857.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008282857.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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