(57)【要約】【課題】多層プリント配線板の製造工程中のレイアップ後の仮固定工程で、ワーク表面のプリプレグの溶融時の糸引きや黒化した粉末の飛散を防止し、かつ、作業時間の短縮を図る。【解決手段】レイアップ後の仮固定を行う内層板溶着機で、Ｃ型架１０先端にエアシリンダ１３が固着され、その動きで溶着ヘッドベース１４を介して溶着ヘッド１７が下降する。高温の溶着ヘッド１７の先端でテープ２５を介して、両面配線板とプリプレグを積層してレイアップしたワーク４０表面のプリプレグを押圧加熱してプリプレグを溶融しワークを溶着して仮固定する。溶着後、溶着ヘッドは上昇しＣ型架はＳだけＹ方向に移動してエアシリンダ２６によりスタンパ２７が溶着位置下降し、テープ２５を介してワーク４０を押圧する。テープは溶着時とスタンパ２７の押圧時と長時間ワーク表面を覆うので、表面のプリプレグは充分硬化して糸引きや黒化した粉末の飛散を防止する。【選択図】      図６
2004335544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層プリント配線板の内層を形成する複数の内層用両面配線板とプリプレグを交互に載置して１組の内層配線板としてレイアップする治具板と、
該治具板に載置されてレイアップされた前記１組の内層配線板を両面から加圧加熱して前記プリプレグを溶融溶着して仮止めする複数組の溶着ヘッドと、
前記溶着ヘッドの加圧加熱終了後に前記１組の内層用配線板の表面の前記溶着ヘッドの加圧加熱部位を両面から押圧する複数組のスタンパと、
前記溶着ヘッドの先端と前記１組内層用配線板の表面間にプリプレグの溶着を阻止する複数組の溶着防止材とを、
備えた内層板溶着機において、
前記溶着防止材により表裏から前記１組の内層用配線板の溶着部位を覆い、前記溶着ヘッドにより前記溶着防止材を介して前記１組の内層配線板の前記溶着部位の表面を加圧加熱し、前記溶着ヘッドの加圧加熱後に前記スタンパが前記１組の内層用板配線板の前記溶着ヘッドの加圧加熱部位を前記溶着防止材を介して押圧することを特徴とする内層板溶着機。
【請求項２】
同一Ｙ座標を持ち独立にＺ軸に平行に作動する前記溶着ヘッドと前記スタンパを支持しＹ軸と平行に移動する支持部材と前記溶着防止材を支持する溶着防止材支持部材間に、Ｘ方向には遊び量０で互いに拘束されＹ方向にはＰなる遊び量を越えると互いに拘束されＺ方向には互いに拘束されない拘束機構を介在させ、
原点余裕量Ｑ、遊び量Ｐ、および、溶着ヘッドとスタンパとの中心距離Ｓとの絶対値に対する関係がＱ≧Ｐ≧Ｓであることを特徴とする請求項１に記載の内層板溶着機。
【請求項３】
治具板上で多層プリント配線板の内層を形成する複数の内層用両面配線板と複数のプリプレグを交互に載置して１組の内層配線板としてレイアップしたワークを挿入する工程と、
前記ワークを加圧加熱して前記プリプレグを溶着する溶着ヘッドにより前記プリプレグの溶着を防止する溶着防止材を介して前記ワークの両面から前記ワークを加圧加熱して前記プリプレグを溶融溶着して仮止めする工程と、
前記ワークの前記加圧加熱部位を押圧して前記ワークの表面の突起を均すスタンパにより前記溶着防止材を介してワーク表面の前記加圧加熱部位を両面から押圧する均し工程とからなる内層板の溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
プリント配線板の製造の際、素材を部分的に加熱加圧してプリプレグを溶融溶着して内層板の構成部材を仮固定する内層板溶着機及び内層板の溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ等の表面実装用の電子部品の小型化に伴い、これらを実装するプリント配線板も高密度化が要求されて多層化されるものが多い。  一般民生用でも４層・６層等の多層プリント配線板が使用され、産業用では更に層数の多い（最大５０層にも及ぶ）多層プリント配線板が使用されるようになっている。
多層プリント配線板は表裏２層の外部に露出した導体層と、数層の露出しない内層で構成されている。
【０００３】
多層プリント配線板の（絶縁）基板材料としては熱硬化性のガラス・エポキシ樹脂の使用が主流であり、高多層配線板ではガラス・ポリイミド樹脂、ガラス・ＢＴ樹脂等の耐熱樹脂も使用され、導体材料としては、たとえば厚さ１８μｍ程度の銅箔が使用される。
多層プリント配線板を製造する場合、配線板材料メーカから内層用の両面配線板・露出導体用の銅箔および層間接着材（以下プリプレグと呼ぶ）が供給される。プリプレグはガラス繊維に上記のエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸したもので、加熱・加圧して熱硬化させて隣接した両面配線板・銅箔などと接着する。
両面配線板は、熱硬化済みのプリプレグの表裏に２枚の銅箔が（熱硬化と同時に）接着されたものと考えてよい。
【０００４】
以下、図７を参照して６層の多層プリント配線板の一般的な製造法の概略を説明する。
図７（ａ）に６層の多層プリント配線板の１例の平面形が示されており、図７（ｂ）はこの多層配線板の材料の配列順序を断面図として模式的に示している。
一点鎖線で示す３４は、最終製品として切り出される多層プリント配線板の大きさである。同時に加工する取り数（図では６個）から外周に余裕を見込んで材料の大きさが定められ、所定の大きさの両面配線板、銅箔、プリプレグが用意される。
これらの材料は個別の加工の後、図７（ｂ）に示すように表層の銅箔３３、ガイド穴付きのプリプレグ３２、両面配線板３１、ガイド穴付きのプリプレグ３２、両面配線板３１、ガイド穴付きのプリプレグ３２、表層の銅箔３３と重ねられ、加熱加圧してプリプレグを熱硬化させ、合わせて隣接する材料が全て接着され１枚の多層配線板となる。
【０００５】
内層の導体層は両面配線板の表裏の銅箔に形成される。配線板材料メーカーから入手し、所定の大きさにに切断された両面配線板３１、３１に少なくとも２個のガイド穴３５、３５が所定の位置に開けられる。
次にこのガイド穴３５、３５を基準として全面に貼られた感光性ドライフィルムをネガパターンに従って露光し、２枚の両面配線板３１、３１の両面に貼られた銅箔から導体として不必要な部分を溶解除去（エッチング）してパターンを形成する。両面配線板３１、３１にパターンが形成された後、プリプレグとの密着性を増すための粗面化処理（一般に黒化処理といわれる）が施される。
【０００６】
図７（ｂ）に示すように、最外層に銅箔３３、次にプリプレグ３２、間にプリプレグ３２を挟んだ２枚の両面配線板と重ねてホットプレスで加圧加熱して、プリプレグを硬化させ、すべてを一体化する。
この後、最外層の銅箔にパターンをエッチングして穴明け、外形切断等の工程により多層配線板が完成する。
【０００７】
スルーホール、バイアホール等の穴加工をするには多層配線板の各導体層のパターンは一致した位置関係に保たれる必要がある。
ホットプレスによる熱硬化工程の前に、準備作業として複数枚のエッチング済みの内層用両面配線板を重ねて、それぞれの配線板の導体部に形成されたパターンの位置関係を正しく揃えるレイアップ（Ｌａｙ  ｕｐ）工程を挿入する。通常、治具板に植設されたピンに両面配線板３１、及びプリプレグ３２に設けられたガイド穴３５、３５を挿入することによりレイアップする。
【０００８】
次に、内層板溶着機と呼ばれる機械を使用してレイアップされた配線板の外周部分を数カ所加圧加熱してプリプレグを溶融して全体を溶着し、仮固定する。図７（ｃ）に示す、治具板上でレイアップされた１組の内層配線板３７が、内層板溶着機のワーク４０となる。
内層板溶着機はレイアップ工程と仮固定工程を共に行える構造が多い。
【０００９】
かって同一出願人等により提案された内層板溶着機を例として、その概略を説明する。図８は内層板溶着機の溶着ユニットの周辺を模式的に斜視図として示したものである。
上方からワーク４０を加工する溶着ユニット１１１がＣ型架１１０の上部に固着されている。溶着ヘッド１１７をＺ方向に移動させる溶着ヘッド用エアシリンダ１１３のアクチュエータの先端に溶着ヘッドベース１１４が水平に取り付けられている。溶着ヘッドベース１１４に溶着ヘッド１１７が固定され、円筒形のヒータ１１８により溶着ヘッド１１７は適温に保たれている。
【００１０】
エアシリンダ１１９のアクチュエータの先端にリールベース１２０が固定され、リールベース１２０に取り付けられた２個のテープリール１２１、１２２に巻き付けられたテフロン（登録商標）等のテープ１２５が巻上げモータ１２４の回転により適宜巻き取られる。加熱時のプリプレグ付着防止の溶着防止材であるテープ１２５は溶着ヘッド１１７の先端とワーク４０の間を通過するように掛けられている。
なお、図８でワーク４０は２枚上下に描かれているが、ワークの加工時の高さが異なることを説明する為で同時には上又は下の１枚が加工される。
【００１１】
ワーク４０を溶着するとき、溶着ヘッド１１７の先端部分とテープリール１２１、１２２が降下して、テープ１２５を介してワーク４０を押圧する。
同時に、溶着ヘッド１１７先端に対向するよう上向きにＣ型架１１０に取り付けられた溶着ヘッド１１７Ｘは上昇して下方からワーク４０を押圧する。両面から加圧加温されたワーク４０の各プリプレグ３２は軟化し、加圧加温が終了すれば硬化接着して仮固定が行われる。
上下の溶着ヘッドはテープ１２５、１２５Ｘを介してプリプレグを押圧するので軟化したプリプレグの付着を防止できる。この状況を図９（ａ）に示す。
【００１２】
最外層の銅箔の接着に問題を生ずる恐れのある、溶着ヘッド１１７の加熱加圧に起因する図９（ｂ）に示すプリプレグの局所的突起（図中のＦ）の防止にはスタンパ使用が効果的である。
図８を再び参照して、エアシリンダ１２６のアクチュエータにスタンパ１２７が固定されている。スタンパの先端の外形形状はは溶着ヘッド１１７の先端形状より充分大きくされ、表層のプリプレグ表面に溶着ヘッド１１７、１１７Ｘの先端で付けられた突起を、スタンパ１２７、１２７Ｘで押して沈み込ませ、最外層の銅箔に悪影響がないようにする。この状態を図１０（ａ）、（ｂ）に示す。表面に突出した突起が無いと銅箔３３が無理なく貼付できる。
【００１３】
内層板溶着機の溶着ヘッドとプリプレグとの間にテープを挟んでプリプレグ軟化時の俗に糸引きと言われる障害を防止したことは、スタンパでプリプレグの表面の凹凸を防止することと相まって、金属のハトメ等に頼っていたワークの仮固定に溶着による固定方が使用でき、多層配線板の製造工程改善に役立っている。
【特許文献】
特開２０００―２９４９３６
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、内層板溶着機が広く使用されるにつれ、プリプレグのメーカーも増加し、加工対象のプリプレグの種類が大幅に増加する傾向にある。各種のプリプレグの中には、軟化温度や軟化時の状態が当初考えた範囲を逸脱するものも少なくない。
あるプリプレグでは加熱して軟化した状態が他のプリプレグより長時間持続して、溶着防止のテープを外せる状態になるまでに時間が掛かる。硬化前にテープを動かすと細い糸状のプリプレグが発生する場合が多い。従って、加工時間は一般のプリプレグより長くなる傾向がある。
【００１５】
それほど軟化時間が長くないプリプレグであっても、多層配線板の全加工時間を短縮したいとの要望は強く、内層板溶着機による作業時間に対しても短縮要求は常に寄せられている。従って、すべてのプリプレグに対して作業時間短縮が問題となっている。
また、プリプレグ加熱による俗に蜘蛛の巣と呼ばれる糸状の生成物や黒化した粉末の付着を完全排除することも品質上の要求として根強いものがあり、この問題も避けて通ることはできない。。
【００１６】
市場での内層版溶着機の使用実績から、溶着ヘッドでテープを介してプリプレグを加熱加圧した場合、加熱後完全にプリプレグが固化してからテープを外しても糸状の生成物や黒化した粉末が飛び散ることはほとんどない。特にテフロン（登録商標）等のテープを使用すると、テープの同一箇所を数回使用しても汚れが他の箇所に広がる恐れはなく、テープの寿命も充分有ることが確かめられている
【００１７】
また、プリプレグが軟化した状態でスタンパを当てるとスタンパによっても糸状の生成物や黒色粉末が飛散する場合もあり、対策が必要である。
従って、加熱後完全にプリプレグが硬化するまで、テープがワーク表面を覆ったままの状態に保ちながら、作業時間の短縮を図るべきである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題を解決するために、多層プリント配線板の内層を形成する複数の内層用両面配線板とプリプレグを交互に載置して１組の内層配線板としてレイアップする治具板と、
該治具板に載置されてレイアップされた前記１組の内層配線板を両面から加圧加熱して前記プリプレグを溶融溶着して仮止めする複数組の溶着ヘッドと、
前記溶着ヘッドの加圧加熱終了後に前記１組の内層用配線板の表面の前記溶着ヘッドの加圧加熱部位を両面から押圧する複数組のスタンパと、
前記溶着ヘッドの先端と前記１組の内層用配線板の表面間にプリプレグの溶着を阻止する複数組の溶着防止材とを、
備えた内層板溶着機において、
前記溶着防止材により表裏から前記１組の内層用配線板の溶着部位を覆い、前記溶着ヘッドにより前記溶着防止材を介して前記１組の内層配線板の前記溶着部位の表面を加圧加熱し、前記溶着ヘッドの加圧加熱後に前記スタンパが前記１組の内層板配線板の前記溶着ヘッドの加圧加熱部位を前記溶着防止材を介して押圧する内層板溶着機を提供する。
【００１９】
また、本発明は同一Ｙ座標を持ち独立にＺ軸に平行に作動する前記溶着ヘッドと前記スタンパを支持しＹ軸と平行に移動する支持部材と前記溶着防止材を支持する溶着防止材支持部材間に、Ｘ方向には遊び量０で互いに拘束されＹ方向にはＰなる遊び量を越えると互いに拘束されＺ方向には互いに拘束されない拘束機構を介在させ、
原点余裕量Ｑ、遊び量Ｐ、および、溶着ヘッドとスタンパとの中心距離Ｓとの絶対値に対する関係がＱ≧Ｐ≧Ｓとされた内層板溶着機も提供する。
【００２０】
更に、本発明は、治具板上で多層プリント配線板の内層を形成する複数の内層用両面配線板と複数のプリプレグを交互に載置して１組の内層配線板としてレイアップしたワークを挿入する工程と、
前記ワークを加圧加熱して前記プリプレグを溶着する溶着ヘッドにより前記プリプレグの溶着を防止する溶着防止材を介して前記ワークの両面から前記ワークを加圧加熱して前記プリプレグを溶融溶着して仮止めする工程と、
前記ワークの前記加圧加熱部位を押圧して前記ワークの表面の突起を均すスタンパにより前記溶着防止材を介してワーク表面の前記加圧加熱部位を両面から押圧する均し工程とからなる内層配線板の溶着方法をも提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態である内層板溶着機を図１〜図６を参照して説明する。
図１は本発明の内層板溶着機１の外観の斜視図、図２は内層板溶着機１の溶着作業を行う部分の内部配置の平面図、図３はＣ型架１０に搭載された溶着ユニット１１、１１Ｘの配置を示す部分側面図である。図１、図２および図３では溶着ユニット１１は簡略化して描かれている。
図４、図５はテープ収容部４ａ、４ｂを示す部分側面図であり、それぞれ直角をなす向きに投影している。図６は溶着ユニットとテープガイド部の関係を示す部分投影図で、図６（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図を示す。なお、同図（ａ）は図６（ｂ）のＡＡ線より下を示す。
図１〜図６に記入されたＸＹＺ等の符号を付けた矢印は直角座標軸を示す。Ｘ方向がパレット６ａ、６ｂの移動する方向を、Ｚ方向が垂直方向を示す。作業者が機械の操作位置を表す白抜きの矢印８の上に矢の方向を向いて立ったとき、Ｘが左右方向、Ｙが前後方向となる。
【００２２】
すでに説明したように、本発明の実施の形態である内層板溶着機は多層配線板の内層を形成する複数の両面配線板をレイアップし、プリプレグの外周の数個所を溶融溶着して、複数の両面配線板をレイアップされた状態で仮固定する機械である。
作業対象は、上記のように内層を形成する複数の両面配線板と１枚以上のプリプレグが重ねられて１組に構成されたものであるが、一般的の動作説明では１組に構成された内容にはこだわらずに、単にワーク４０として図示し、説明する。
一例として片側３カ所、両側で計６カ所溶着する場合を説明するが、実際はワークの大きさにより溶着箇所の総数も変化し、例であげた６カ所に限定されるものではない。
【００２３】
内層板溶着機１の筐体２の右半分で作業者が治具板に複数枚のプリプレグと複数枚の表裏の銅箔面に導体パターンを形成済みの両面配線板を載置してレイアップし、左半で自動的にワークの外周数カ所を溶融溶着して仮固定する。左半分は通常はカバーで覆われているが、図１ではカバーを取り去った状態で示している。
一対のガイドレール５、５がＸ方向に沿って筐体２に固定され、ガイドレール５、５に形成された上下２本の溝にそれぞれ上パレット６ａと下パレット６ｂが挿入されて、図示しない駆動機構により、交互に右側の両面配線板セット位置と左側の溶融溶着位置の間を往復してワーク４０を運搬する。
【００２４】
上下パレット６ａ、６ｂはまったく同形に作られており、例えば、金属の角棒を長方形に組み合わせ、額縁のように内部が空隙となっている。図示しないステンレス鋼板等で作られた治具板がパレット６ａ、６ｂに取りつけられ、この治具板上でワーク４０がレイアップされる。治具板はワーク４０の大きさにしたがって各種交換できる。治具板に２本以上のピンを植設し、このピンに両面配線板やプリプレグに形成されたガイド孔３５（図７（ａ）参照）を挿通するのが普通である。
【００２５】
筐体２の左側寄りと中央寄りに外周が長方形の板状のフレーム３、３が設けられ、筐体２等の固定部分に固着されている。中央寄りフレーム３は透視して外形線を一点鎖線で示す。このフレーム３の中心部分はパレット６ａ、６ｂの運行を妨げないよう角孔が開いている。図では各３個の複数個のＣ型架１０が２列に配置され、手動または図示しない駆動部に駆動されて、Ｘ方向に単独または６個同時に移動でき、Ｙ方向には列毎に同量の移動ができる。
主に図２、３を参照すると、溶着ヘッド１７とスタンパ２７の支持部材であるＣ型架１０の上部に、溶着ヘッド１７とスタンパ２７を含みその制御と駆動を行う溶着ユニット１１が、下部に溶着ヘッド１７Ｘとスタンパ２７Ｘを含み溶着ヘッド１７とスタンパ１７の制御と駆動を行う溶着ユニット１１Ｘがそれぞれ固定されている。溶着ヘッド１７と溶着ヘッド１７Ｘの先端が同一ＸＹ座標を占めて対向し、同様にスタンパ２７とスタンパ２７Ｘも先端が同一ＸＹ座標を占めて対向している。
作動時には溶着ヘッド１７、１７Ｘとは同時に駆動されてＺ軸に平行に移動し、溶着ヘッド１７、１７Ｘとの作動とは独立して駆動スタンパ２７、２７Ｘも同時に駆動されてＺ軸に平行に移動する。また、同一のＣ形架１０に支持される溶着ヘッド１７、１７Ｘとスタンパ２７、２７ＸのＹ座標は同一とされている。
【００２６】
Ｃ型架１０の上側に１個、下側に１個の軸受け９２が固着され、同列３個の各Ｃ型架１０の軸受け９２をシャフト９が挿通する。シャフト９の両端はスライド軸受け９１で支承され、スライド軸受け９１はフレーム３、３の上端部又は下端部をＹ方向にスライドする。図示しない駆動機構により、同じＣ型架に配置された上下のシャフト９、９はＸ軸と平行を保ちながらＹ方向に同量の移動が可能になされている。従ってシャフト９の移動に伴い、図では同列３個のＣ型架１０はＹ方向に揃って移動する。
たとえば、溶着ヘッド１７による溶着工程が終わると、１列のＣ型架が揃って同一所定量だけＹ軸に平行に移動し、溶着作業中の溶着ヘッド１７のＹ座標までスタンパ２７が移動して、その位置で溶着部位の均し作業を行う。
【００２７】
加工するワーク４０の大きさを変更するサイズ変更時には原点復帰を行う。原点のＹ座標は加工可能範囲から外側に設定される。すなわち、溶着ヘッドの位置を基準とすると、原点復帰時には全ての溶着ヘッド１７は加工範囲より外側の手前又は奥側の点である原点移動する。図２で（１７）の符号を付した溶着ヘッド位置が原点であって、最大ワークの溶着部位よりＹ軸に沿って距離Ｑだけ手前と奥側の２座標を取る。ここではＱを原点余裕量と呼ぶ。
この原点から新しいワーク４０で指定される溶着位置までＣ型架１０が３個一列で移動する。手前の列は＋Ｙ方向に、奥の列は−Ｙ方向に同時に動くことになる。
【００２８】
図６にも拡大して示してあるが、溶着ユニット１１の構成は次のようになる。Ｃ型架１０に固着されたシリンダ取り付け板１６の中央にエアシリンダ１３が固定され、エアシリンダ１３のアクチュエータ１３ａの先端に固定された溶着ヘッドベース１４をＹ軸方向に駆動する。
２本のガイド１５、１５がシリンダ取り付け板１６に明けられた孔に挿通してＹ軸方向のみに案内しユニットの回転を防止する。
ほぼ中央に細い棒状の溶着ヘッド１７がＹ軸と平行に固着され、その根本に装着されたヒータ１８で加熱され、通常２８０〜３００℃の温度に保たれる。
【００２９】
シリンダ取り付け板１６にはエアシリンダ２６が固着され、先端に固着されたスタンパ２７をＹ軸方向に移動させる。溶着作業の際溶着ヘッド１７の先端で、表層のプリプレグ表面に付けられた突起を、スタンパ２７で押して沈み込ませ、後工程で貼付される最外層の銅箔に悪影響がないようにする。
スタンパ２７の材質は金属、硬質のプラスチック等であり、表面にテフロンコーティング等の処理がなされる。突起は溶着ヘッド１７の外周直近に生じるので、スタンパ２７の外径は溶着ヘッド１７の径より充分大きくされている。
なお、溶着ヘッド１７の先端の断面形状が円でなく、長方形等が使用されることもあり、この場合はスタンパ２７の形状も円ではなく溶着ヘッドの形状を充分覆う形状とされる。
【００３０】
溶着ヘッド１７とスタンパ２７の距離（図６（ａ）に示された距離Ｓ）は全ての溶着ユニット１１、１１Ｘ（図では１２セット）で同一とされている。図示していない駆動機構により、３個一連のＣ型架１０がＹ方向に距離Ｓだけ移動し、スタンパ２７は溶着時に溶着ヘッド１７が占めた位置になり、溶着ヘッド１７の加圧加温部位の直上に来る。エアシリンダ２６のアクチュエータが下降すれば、スタンパ２７はワーク４０の表面に付いた突起を押し込むことができる。
【００３１】
溶着ユニット１１（及び１１Ｘ）の位置決めは次の手順による。
加工するワーク４０が決まれば、加圧加熱部位である仮固定のための溶着位置のＸＹ座標が判明する。このとき片側の溶着部のＹ座標はすべて同一とされているので、溶着ヘッド１７が溶着位置に来るように手動又は図示しない駆動機構で１列のＣ型架をシャフト９を介してＹ方向に動かし、Ｙ座標を合わせる。各Ｃ型架を個々にＸ方向に移動させ溶着ヘッド１７を溶着位置のＸ座標にあわせる。これも手動又は図示しない駆動機構で動力により移動することができる。
所要の位置に移動した各Ｃ型架は個々に固定される。Ｘ方向の固定はシャフト９と軸受け９２を図示しないロック機構で固定し、Ｙ方向はスライド軸受け９１とフレーム３を図示しないロック機構で固定する。
【００３２】
次に溶着時にワーク４０の溶着位置の表面を覆うように配置されるプリプレグ付着防止の溶着防止材であるテープ２５の設置方法を説明する。
テープと溶着ヘッドがＸＹ平面に平行に同時に移動する従来例に比べ、本発明では溶着ヘッドとスタンパを操作する溶着ユニットと、テープを位置決めしたり、Ｚ方向のテープの上下動やテープを巻き取る等の機能を持つテープ収容部とを別個に設けている点に特徴がある。
【００３３】
主に図４、５、６を参照して説明する。図４、５はテープ収容部４ａ、４ｂの９０゜方向を変えて投影した側面図を示す。
フレーム３、３に直角に固着された、合計４個のほぼ長方形の取り付け板３ａ、…、３ａに各１個のシリンダ取り付け板１６ｂ、…、１６ｂを固定してある。
それぞれのシリンダ取り付け板１６ｂのほぼ中央にエアシリンダ１９が固着され、そのアクチュエータに結合されたリールベース２０はＺ方向には移動できるが、左右のガイド１５ａ、１５ａに制限されて回転はしない。
【００３４】
リールベース２０はたとえば鋼板製で、Ｙ方向に平行で細長いコの字状とされ、両端の折れ曲り部分にスライドシャフト２０ａがＹ軸に平行に固着されている。
各スライドシャフト２０ａには軸受け２６、２６が挿通され、軸受け２６の一端面がリールベース２０に当接して回転はしないが、Ｙ方向にはスライドシャフト２０ａに沿って移動できる。
【００３５】
図５の上部に示すように、左寄りのフレーム３側の軸受け２６にはテープを巻き付けたテープリール２１が回転自在に取り付けられている。テープリール２１は軸受け２６のＹ方向の移動に従ってＹ方向に移動できる。この構成がテープ収容部４ａである。
【００３６】
図５の下側はテープ収容部４ｂを図示するが、テープ収容部４ｂは実際には中央寄りのフレーム３の左側に取り付くので、図中のＹ座標の方向を左右入れ替えて見る必要がある。すなわち、Ｘのプラス方向に見ることになる。
中央寄りのフレームの左側に形成された取り付け板３ａに各１個のシリンダ取り付け板１６ｂが固定され、そのほぼ中央に固着されたエアシリンダ１９、回転制限目的の左右のガイド１５ａ、１５ａ、リールベース２０、スライドシャフト２０ａ、軸受け２６、２６はテープ収容部４ａと同様である。
【００３７】
軸受け２６、２６には各１個の巻き上げモータ２４が取り付けられ、巻き上げモータ２４の出力軸にテープリール２２が固着されている。巻き上げモータの回転によりテープリール２２が回転し、テープリール２２の巻芯に一端を固定されたテープを巻き取ることができる。テープリール２２も軸受け２６のＹ方向の移動に従ってＹ方向に移動できる。
なお、テープ収容部４ａ、４ｂは互いにＸＹ平面に平行な平面に対して鏡像関係をなして配置される。左寄りのフレーム３にテープ収容部４ａが２個、中央寄りのフレーム３にテープ収容部４ｂが２個設置される。
【００３８】
図４に示すように、支持レール２８が一端をテープ収容部４ａ所属の軸受け２６と固着され、他端をテープ収容部４ｂ所属の軸受け２６と固着されて、Ｘ軸に平行に配置される。支持レール２８は鋼材等で製作され、図６に示すように、たとえば長方形断面とされている。これは後述するテープガイド２９の角孔に挿通したとき、テープガイドがＸ方向にはスライド可能で、回転は不能とするためで、この目的を達する断面形状なら特に長方形断面と限定する必要はない。
計４本の支持レール２８は軸受け２６がスライドシャフト２０ａに沿って移動するのに伴い、それぞれＸ軸に平行を保ったままＹ軸方向に移動できる。
【００３９】
テープ２５（及び２５Ｘ）はテープリール２１に巻回されて保持され、先端はテープリール２２の巻芯に固着されている。巻き上げモータ２４によりテープリール２２が回転するとテープ２５はテープリール２１からテープリール２２に巻き取られる。テープ２５がＸ軸に平行に配置された支持レール２８に平行に引張られるようにテープリール２１、２２と支持レール２８の位置関係が形成されている。
テープ２５及び２５Ｘはテープリール２１から引き出されて案内ローラ２３で支承され、後述するテープガイド受け２９ｂの所定部分で支承されながら、更にテープ収容部４ｂ側の案内ローラ２３で支承され、テープリール２２に達し巻き取られる。
【００４０】
テープが一直線に張れるように、それぞれの支持レール２８には各３個づつテープガイド２９が挿通されている。図６に示すように、角パイプ状のテープガイドに２本のテープガイド腕２９ｂがほぼ直角に植設され、その先端でテープ２５を案内する構造とされている。
テープの位置決めは次のようにする。加工するワーク４０の溶着位置のＹ座標上にテープの長手の中心が来るように軸受け２６の位置を決め、図示しないロック機構で軸受け２６、２６と支持レール２８を固定する。
ワーク４０の溶着位置のＸ座標に従って配置されている溶着ヘッド１７が２本のテープガイド腕２９ｂ、２９ｂの中間になるように、各テープガイド２９を支持レール２８上をスライドしてテープガイド２９と支持レール２８を押しねじ等の図示しないロック装置で固定する。
【００４１】
あらかじめワーク４０の溶着位置に溶着ヘッド１７、１７Ｘ、テープ２５、２５Ｘが位置決めされた状態で内層板溶着機１の溶着作業が開始される。
１：  作業者はたとえば下パレット６ｂ上の治具板でレイアップしてワーク４０を作成し、下パレット６ｂを溶着位置まで移動する。同時に上パレット６ａは作業者前に戻ってくる。
２：  エアシリンダ１９の作動により、上側の各テープ収容部４ａ、４ｂのリールベース２０等が降下し、テープ２５をワーク４０の表面直近に導く。このとき支持レール２８がＸ軸と平行であるように両側のエアシリンダの作動が調節される。下側のテープ収容部４ａ、４ｂの場合は上昇してテープ２５Ｘをワーク４０の下表面直近に導く。パレットの上、下の区別でワークのフィードラインの高さ（Ｚ座標）を自動的に識別する。
なお、溶着ユニットの動きも同様に上側は下に、下側は上への動きをするが、煩雑になるので、以下の説明は上側のユニットの動きのみを記述する。
【００４２】
３：  エアシリンダ１３が動作し溶着ヘッドベース１４が下降する。溶着ヘッド１７の先端がテープ２５を介してワーク４０を押圧して加圧加温する。溶着作業が行われる。
なお、下降しない時のスタンパ２７の先端は溶着ヘッド１７の先端より上にあり、ワーク４０と接触しない。
４：  所定の時間後に溶着は終了し、エアシリンダ１３が後退して溶着ヘッド１４は上昇する。このときテープ２５はそのままの位置を保つ。テープ２５はワーク表面の軟化したプリプレグで弱い粘着状態となる場合もある。
５：  図６に示す溶着ヘッド１７とスタンパ２７の中心距離Ｓだけ、Ｃ型架１０は外方に移動する。スタンパ２７が溶着位置に位置決めされる。
テープは移動しない。
【００４３】
６：  エアシリンダ２６が動作し、そのアクチュエータに固着されたスタンパ２７が降下して、テープ２５を介してワーク４０を押圧し盛り上がったプリプレグの突起を押し込む。
７：  所定時間後エアシリンダ２６の上昇動作に従い、スタンパ２７が上昇し、ワーク表面の均し作業が終了する。
８：  エアシリンダ１９の上昇動作によりテープ収容部４ａ、４ｂが上昇する。テープ２５はワーク表面から離れて上昇する。以上で溶着作業と均し作業が終了した。
【００４４】
９：  溶着作業と均し作業からなる仮固定作業が行われている間に、作業者は目前の上パレット６ａ上の治具板でレイアップ作業を行って次のワークを用意している。自動で行われる仮固定作業と手動で行うレイアップ作業が両者とも終了すると、作業者はパレット交換を指示する。
上パレット６ａと下パレット６ｂはガイドレール５、５上を移動して交換される。下パレット６ｂが左に移動し、パレット上の仮固定済みのワーク４０は作業者の目前に戻ってくる。
１０：  次のワークに対して仮固定作業が開始される。作業者は仮固定済みのワーク４０をパレット上の治具板から取り去り、次のワークのレイアップ作業を始める。
【００４５】
以上の工程の説明で明らかなように、従来例との違いは溶着ヘッド１７及びスタンパ２７の制御とテープ２５の制御を独立した２系統としたためにスタンパ２７による均し作業時もスタンパ２７がテープを介してワーク４０の表面を均すことができる点である。
スタンパ２７の均し作業中にワーク４０の溶着箇所の温度は低下し、ワーク表面のプリプレグは充分硬化しているので、テープ２５はプリプレグ表面から容易に剥離する。又、充分硬化したプリプレグから糸状もしくは黒色の粉末等の飛散も起こさない。
【００４６】
また、テープ２５のワーク側の表面の汚れは少なく、テープ２５の同一箇所で数回の溶着、均しの工程を繰り返すことができる。従って、例示したように３個の溶着ヘッドに一本のテープで対応でき、ワークの溶着箇所のＸ方向の間隔、すなわち、Ｃ型架１０の間隔も任意とすることができる。
従って、巻上モータ２４によるテープ２５、２５Ｘの巻き上げ時期と巻き上げ量はテープの寿命に見合って間欠的な自動や任意間隔の手動とすればよい。
【００４７】
ところで、作業中にワークの種類が変わってワークの外形形状が変わると、溶着位置の座標が変わり、その都度溶着ヘッドやテープの位置を変更する必要がある。こうしたサイズ変更に溶着ヘッドの位置とテープの位置を別個に移動するのは厄介で手間が掛かる。
たとえば、図６に示すように、溶着ヘッドの位置に従ってテープの位置を自動的に定める方法がある。
【００４８】
溶着防止材であるテープ２５をワーク４０の所定位置に支持する溶着防止材支持部材の一例であるテープガイド２９に対し、たとえば鋼材を用いて断面が円形の棒状に形成されたテープガイドピン２９ａをほぼ垂直（Ｚ軸に平行）となるように植設する。テープガイドピン２９ａは全てのテープガイドに植接する。
一方、長手方向に長方形の角穴がほぼ中心に穿たれた角パイプ状のテープガイド受け１０ａを鋼材等で形成する。Ｃ型架の先端近くにそれぞれ１個、計２個のテープガイド受け１０ａをその角穴がほぼ垂直となるように、それぞれのＣ型架１０に固着する。
【００４９】
テープガイド受け１０ａの角穴にテープガイドピン２９ａを図示のように挿入する。このときテープガイドピン２９ａは角穴の長手方向、すなわち、Ｙ軸に平行に距離Ｐだけ移動可能となる。Ｐは溶着ヘッド１７とスタンパ２７との中心距離Ｓに等しいか僅かに長く形成されている。
また、テープガイドピン２８ａの直径はがテープガイドピン２９ａの角穴の狭い方の巾より僅かに細いので、実質的な遊び量はなく、Ｃ型架１０のＸ方向の移動につれ、テープガイド受け２９もＣ型架１０の移動量と等しく移動する。
また、テープガイド２９に形成された２本のテープガイド腕２９ｂのＸ方向の間隙巾は、溶着ヘッド１７とスタンパ２７が降下したときにテープガイド受け２９に当たらない十分な長さとされている。
【００５０】
上記のテープガイド受け１０ａとテープガイドピン２９ａの組み合わせは、Ｘ方向には遊び量０で互いを拘束し、Ｙ方向にはＰなる遊び量を越えると拘束され、Ｚ方向には全く拘束されずに互いに自由に運動できる拘束機構を構成する。
原点余裕量Ｑ、遊び量Ｐ、および、溶着ヘッド１７とスタンパ２７との中心距離Ｓとの絶対値の関係を（Ｑ≧Ｐ≧Ｓ）となるようにしておく。
【００５１】
このような拘束機構でテープ２５と溶着ヘッド１７が関係づけられると、テープ収容部４ａ４ｂ内のスライドシャフト２０ａと軸受け２６、及び、支持レール２９とテープガイド２９が自由にスライド可能になされていれば、Ｃ型架１０の移動に従ってテープガイド２９も移動する。
Ｃ型架１０が原点方向（図６では右方向）に動く場合、Ｃ型架が距離Ｐ動くまではテープガイド２９は動かず、その後は一点鎖線で占めす（２７ａ）の状態でテープガイド２９が移動する。
【００５２】
原点復帰時には、相対的にテープガイドピン２９ａは図６で一点鎖線で示す（２９ａ）の位置にあり、テープ２５は溶着ヘッド１７の直下にはない。ワーク４０の溶着部位まで位置決めされると、原点余裕量Ｑが遊び量Ｐに等しいか大きいために、テープガイド２９は図６で実線で示す関係に戻り、テープ２５は溶着ヘッド１７の直下にくる。
スタンパ２７が溶着部位に移動するようにＣ型架が右方向に移動しても、Ｙ方向の遊び量Ｐのために、テープガイド２９は移動しない。すなわち、テープ２５は溶着ヘッド１７による溶着作業、スタンパ２７による均し作業のいずれでも、溶着部位を覆って移動しないことになる。
【００５３】
ワーク変更に伴い溶着位置を変更するサイズ変更の工程は次のように行う。
１：  原点復帰……最大のワークの溶着位置よりも外側の原点まで、手前の列のＣ型架は一斉に−Ｙ方向に移動し、後方列のＣ型架は一斉に＋Ｙ方向に移動して原点復帰をする。すなわち溶着ヘッドのＹ座標は原点座標となる。
原点復帰時には、テープ収容部４ａ４ｂ内のスライドシャフト２０ａと軸受け２６、及び支持レール２９とテープガイド２９がロックを解除され、自由にスライドできる。従って、テープガイド２９は溶着ヘッド１７の移動につれて原点位置まで移動する。ただし、テープガイド受け１０ａに対し、テープガイドピン２９ａは図６の一点鎖線で示す位置で移動する。すなわち、距離Ｐだけずれて移動することになる。
【００５４】
２：  Ｃ型架１０のＸ方向のロックを外す。次いで、溶着ヘッド１７が新ワークの溶着位置のＸ座標になるようにそれぞれのＣ型架１０を移動する。手動またはあらかじめ数値をプリセットして自動で移動される。
テープガイド２９もテープガイドピンがテープガイド受け１０ａに案内され、所要のＸ座標を占める。
３：  各Ｃ型架１０とシャフト９とを図示しないロック装置で固定する。また、テープガイド２９と支持レール２８も図示しないいロック装置で固定される。
【００５５】
３：  手前のシャフト９を＋Ｙ方向に、向こう側のシャフト９は−Ｙ方向に移動し、図では３個の一列のＣ型架１０を２列同時に移動して溶着位置のＹ座標に溶着ヘッド１７のＹ座標を一致させる。ワークの片側の溶着位置のＹ座標は一致させてあるので、シャフト９の動きで片側３本の溶着ヘッドのＹ座標が一致する。
このとき、テープガイドピン２９ａは図６（ｂ）の実線の位置でテープガイド受け１０ａに押されて移動し、溶着ヘッドがワーク４０の溶着位置にきたとき、図示のように、丁度テープ２５のＸ軸に沿った中心線が溶着ヘッド１７の直下に来る。
【００５６】
４：  フレーム３とスライド軸受け９１を図示しないロック装置でロックする。また、スライドシャフト２０ａと軸受け２６も図示しないロック装置でロックする。以上でサイズ変更の工程が完了する。
なお、巻上モータ２４でテープを巻き上げたショックや、溶着ヘッド１７でテープを押さえたりした際の外力によるテープの弛み防止のために、テープリール２１の近傍に図示しないテープロック機構が設けられて、通常はテープがたるまないようにしている。巻上モータ２４はモータの抵抗によりテープが押さえられるのでテープロック機構を必要としない。
【００５７】
これまで、実施の形態の１例として内層板溶着機を説明したが、溶着ユニット１１を構成する溶着ヘッド１７、テープ２５およびスタンパ２７を駆動する方法は多様である。
例えば、リニアモータなどのエアシリンダ以外の直線駆動源の使用や、回転運動を近似的直線運動に変換する機構の採用なども容易に考えられる範疇に過ぎない。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の実施の形態である内層板溶着機は、溶着ヘッドの水平方向の動きとテープの動きを独立としたために、テープをスタンパ押圧時にもワーク表面の溶接位置に残したままにできる。スタンパがテープを介してプリプレグを押圧することにより、スタンパ表面にプリプレグの糸状や粉末の付着を防止できる効果がある。
さらに、スタンパによる均し工程の時間がプリプレグの固化時間に算入できるので、作業時間の短縮が可能となる。通常のプリプレグの使用の場合でも、工程時間の大幅な削減となり、経済的な効果を奏する。
【００５９】
また、溶着ユニットとテープ収容部をＹ方向に遊びを持つ拘束機構で係合したために、ワークのサイズ変更に伴う溶着ユニットの動作位置の変更と機械的に連動してテープ収容部は自然に所定の場所に動作位置を変更することができる。他品種少量生産の傾向が強まる多層配線板製造時のコストダウン効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内層板溶着機の外観の斜視図である。
【図２】本発明の内層板溶着機の溶着ヘッド部分の平面図である。
【図３】本発明の溶着ヘッド部分の投影図である。
【図４】本発明のテープ送り機構のＸＺ面の側面図である。
【図５】テープ送り機構のＹＺ面の側面図である。
【図６】本発明のテープ送り機構の位置決めを溶着ヘッドのセッティングと同時に行う方法の説明図である。
【図７】多層プリント配線板の構成を説明する模式図である。
【図８】従来例の溶着ヘッドとテープの装着状態を示す斜視図である。
【図９】溶着ヘッド周辺のプリプレグの突出状況の説明図である。
【図１０】スタンパで押し込み、プリプレグの突起を無くした状態を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１  内層板溶着機、２  筐体、３  フレーム、３ａ  取り付け板、４ａ、４ｂ  テープ収容部、５、５  ガイドレール、６ａ  上パレット、６ｂ  下パレット、７、７  治具板、７ａ、７ａ  ガイドピン、９  シャフト、１０  Ｃ型架、１０ａ  テープガイド受け、１１、１１Ｘ  溶着ユニット、（１２  ベース、）１３、１９、２６  エアシリンダ（１３  溶着ヘッド、２６  スタンパ、１９  テープ収容部）１４  溶着ヘッドベース、１５  ガイド、１６、１６ｂ  シリンダ取り付け板、１７  溶着ヘッド、１８  ヒータ、２０  リールベース、２０ａ  スライドシャフト、２１、２２  テープリール、２３、２３  案内ローラ、２４  巻上モータ、２５、２５Ｘ  テープ、２６  軸受け（テープ）、２７、２７Ｘ  スタンパ、２８  支持レール、２９  テープガイド、２９ａ  テープガイドピン、２９ｂ  テープガイド腕、９１  スライド軸受け、９２  軸受け、３１  両面プリント配線板、３２、３６  プリプレグ、３３  銅箔、３５  ガイド穴，３７  １組の内層配線板、（外側にプリプレグ３２を持つ）３８  １組の内層配線板、（外側にプリプレグ３２のない）４０  ワーク
【図１】
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【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】
2004335544.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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