(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に位置する固定盤または可動盤に上部断熱板を介して設けられた上部熱盤と、下部に位置する可動盤または固定盤に下部断熱板を介して接触設置された下部熱盤を備え、可動盤を固定盤側に移動させることにより下部熱盤上に載置された積層構造物を加熱加圧する熱プレス装置であって、少なくとも前記上部熱盤または下部熱盤と前記断熱板の間、および／あるいは少なくとも前記固定盤または可動盤と前記断熱板の間に、外部に補強基材を有する緩衝材を備えたことを特徴とする熱プレス装置。
【請求項２】
上部に位置する固定盤または可動盤に上部断熱板を介して設けられた上部熱盤と、下部に位置する可動盤または固定盤に下部断熱板を介して接触設置された下部熱盤を備え、可動盤を固定盤側に移動させることにより下部熱盤上に載置された積層構造物を加熱加圧する熱プレス装置であって、少なくとも前記上部熱盤または下部熱盤と前記断熱板の間、および／あるいは少なくとも前記固定盤または可動盤と前記断熱板の間に、内部および外部に補強基材を有する緩衝材を備えたことを特徴とする熱プレス装置。
【請求項３】
上部に位置する固定盤または可動盤に上部断熱板を介して設けられた上部熱盤と、下部に位置する可動盤または固定盤に下部断熱板を介して接触設置された下部熱盤を備え、可動盤を固定盤側に移動させることにより下部熱盤上に載置された積層構造物を加熱加圧する熱プレス装置であって、少なくとも前記上部熱盤または下部熱盤と前記断熱板の間、および／あるいは少なくとも前記固定盤または可動盤と前記断熱板の間に、内部および／あるいは外部に耐熱性織布の補強基材を有する緩衝材を備えたことを特徴とする熱プレス装置。
【請求項４】
耐熱性織布として、アラミド織布を用いた請求項３に記載の熱プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板の製造時などに用いる熱プレス装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化・高密度化に伴って、電子部品を搭載する回路基板も従来の片面基板から両面、多層基板の採用が進み、より多くの回路を基板上に集積可能な高密度回路基板の開発が行われている。
【０００３】
また、回路の設計ルールの微細化に伴い、回路を形成する金属箔の厚みを薄くして、微細な配線パターンの形成をし易くしたり、携帯機器への適用に伴って回路基板の重量を軽くすることが必要となってきている。
【０００４】
特に多層の回路基板においては、従来の回路基板に比較して回路の設計ルールは微細なものとなり、より微細な回路を形成する加工技術や、層間の回路あるいはスルホールおよびビアホールの位置合わせ技術さらには微細な接続ピッチで層間を接続する技術の開発が続けられている。
【０００５】
以下に、従来の熱プレス装置を用いた多層回路基板の製造方法について説明する。
【０００６】
図３は従来の熱プレス装置を用いた多層回路基板製造工程の概略を示す模式図であり、（ａ）は積層構成物形成工程、（ｂ）は熱プレス工程、（ｃ）は積層構成物解体工程を示す。
【０００７】
まず図３（ａ）の積層構成物形成工程について説明する。
【０００８】
積層構成物積層工程では、キャリアプレート２０上に離型フィルム１６で挟まれたプレス前の製品部分１２ａが金属板１７を介して複数段に積層され、さらに最外層がダミー板１８を介してクッション材１９で挟持されるように積層されて１つの積層構成物１１を形成している。なお、プレス前の製品部分１２ａは、両面に回路を形成した内層材１５の両側に、ガラス繊維やアラミド繊維を織布あるいは不織布に加工し熱硬化性樹脂を含浸した半硬化状態のいわゆるＢステージ化したプリプレグ１３と、銅はく１４を載置して形成している。
【０００９】
次に、形成された複数個の積層構成物１１は、図３（ｂ）の熱プレス工程に搬送される。
【００１０】
図３（ｂ）の熱プレス工程では、この搬送された複数個の積層形成物１１がキャリアプレート２０ごと複数段に積み重ねられて上部熱盤２２ａと下部熱盤２２ｂの間に挿入される。また、上部熱盤２２ａおよび下部熱盤２２ｂは、それぞれ上部断熱板２６ａおよび下部断熱板２６ｂを介して上部固定盤２４および下部可動盤２５に固定されている。これにより上部および下部熱盤２２ａ，２２ｂ間に挿入された積層構成物１１は下部熱盤２２ｂが油圧シリンダ２３にて上方へ駆動されることにより、積層構成物１１は上部および下部熱盤２２ａ，２２ｂに挟み込まれて加熱加圧される。
【００１１】
この熱プレス装置２１での加熱加圧プロセスを通常熱プレス工程と呼び、この工程によりＢステージ状態のプリプレグ樹脂１３は、溶融硬化することにより銅はく１４、内層材１５と接着され、多層回路積層板として成型される。
【００１２】
熱プレス工程を終了した積層構成物１１は、図３（ｃ）の積層構成物解体工程に搬送され、具体的には図示していないがキャリアプレート２０ごとに取り出され、上から順にクッション材１９、ダミー板１８、金属板１７が取り除かれ、プレス後の製品部分１２ｂがその両面に離型フィルム１６が付着した状態で複数個のプレス後の製品部分１２ｂが取り出され、さらに製品部分１２ｂから離型フィルム１６を剥離することにより、製品部分１２ｂが得られる。これらの工程を経て得られた熱プレス後の製品部分１２ｂは、その後、最外層に所望の回路を形成するための回路形成工程、及びソルダレジストの絶縁層の形成工程等を経て、多層回路基板として完成する。
【００１３】
ここで、上述した熱プレス工程に用いられる一般的な熱プレス装置２１の動作について説明する。
【００１４】
熱プレス成型時の加熱条件は、上部および下部熱盤２２ａ，２２ｂを加圧しながら温度を１８０度〜２３０度と昇温し、一定時間保持した後、室温まで降温していくのが一般的である。
【００１５】
ここで上部および下部断熱板２６ａ，２６ｂの役割は、回路基板の成型時に上部および下部熱盤２２ａ，２２ｂ間に積層構成物１１を挟み込んだ際に、上部および下部熱盤２２ａ，２２ｂと上部固定盤２４および下部可動盤２５との熱伝導を遮断するためのものであり、これにより上部および下部熱盤２２ａ，２２ｂの温度制御を正確に行うことができ、積層構成物１１への加熱制御を効率よく正確にかつ容易に行うことができるものである。また下部可動盤２５と下部熱盤２２ｂの間に挟み込まれた下部断熱板２６ｂは、さらに油圧シリンダ２３への断熱も兼ねているため、これにより油圧シリンダ２３本体が熱膨張によりプレス圧力が変動してしまうことを防止することができるものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上部および下部熱盤２２ａ，２２ｂを１８０度〜２３０度に昇温したとき、上部および下部断熱板２６ａ，２６ｂは６０度〜１００度に昇温し、この上部および下部熱盤２６ａ，２６ｂの昇温に伴い、上部固定盤２４，下部可動盤２５，油圧シリンダ２３も３０度〜５０度に昇温する。その結果、樹脂製である上部および下部断熱板２６ａ，２６ｂは熱膨張による寸法変化を生じた結果、摩擦が生じる。これが繰り返されると必然的に樹脂製である上部および下部断熱板２６ａ，２６ｂは擦り劣化によって変形が生じ、これが大きくなると上部および下部断熱板２６ａ，２６ｂは厚みのばらつきが発生し、積層構成物１１にかかる圧力が不均一となる。
【００１７】
この不具合は特に、生産性を向上させるために熱プレス工程において積層構成物１１を多段に積み重ねた際に顕著となる。
【００１８】
この対処方法としては、従来構造の熱プレス装置を２〜３ヶ月に一度、感圧紙（プレスケール）等にてプレス均圧性を確認し、圧力ばらつきが規定値外になると、上部および下部断熱板２６ａ，２６ｂの交換を行う必要があり、メンテナンスが非常に煩雑であった。
【００１９】
特に近年の回路基板では、回路のインピーダンスを所望の値に制御したり、薄型の電子機器に使用するために基板板厚の許容公差を小さくすることが要望されており、この要望に対応して、圧力ばらつきの規定値を厳しく管理すると、頻繁に上部および下部断熱板２６ａ，２６ｂの交換が必要となり、メンテナンス性が非常に悪いものであった。
【００２０】
本発明は、上記従来の課題を解決し、熱プレス成型時の加圧の均圧性をより正確にかつより簡単に維持し、高品質な回路基板を製造することのできる熱プレス装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、上部に位置する固定盤または可動盤に断熱板を介して接触設置された熱盤と、下部に位置する固定盤または可動盤に断熱板を介して接触設置された熱盤を備え、下部の熱盤上に載置された積層構造物を、上下に位置する熱盤で加熱・加圧する熱プレス装置であって、前記熱盤と前記断熱板の間、あるいは前記固定盤または可動盤と前記断熱板の間に緩衝材を備えたことを特徴とする熱プレス装置を用いて回路基板を積層し製造することである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも熱盤と断熱板の間、および／あるいは少なくとも固定盤または可動盤と断熱板の間に外部に補強基材を有する緩衝材を備えたことを特徴とする熱プレス装置というもので、熱プレス装置に緩衝材を使用することによって、熱プレス時において高温高加圧条件下にて発生する断熱板の摩擦、変形を緩和し、変形に伴う断熱板の厚みのばらつきを防止することができる。これにより均一な加圧が可能となり、フラットで厚みの精度が高い積層構造物を提供できる。さらに定期点検が容易となり、設備の維持コストを低減できるという副次的な効果も有する。
【００２５】
また緩衝材の補強方法として外部両面に織布を張り付けることにより、シート強度を増すことができるという効果を有する。
【００２６】
本発明の請求項２に記載の発明は、緩衝材の内部及び外部に補強基材を備えたことを特徴とする熱プレス装置というもので、ゴムシート自体の内外が補強され、より均圧性に優れた特性を維持でき、緩衝材シートの劣化を防止するという効果を有する。
【００２７】
本発明の請求項３に記載の発明は、緩衝材の補強基材が、耐熱性織布である熱プレス装置というもので、補強基材が耐熱性を有することにより耐熱性に優れた特性を維持でき、熱プレスによる緩衝材シート表面の補強基材の劣化を防止するという効果を有する。
【００２９】
本発明の請求項４に記載の発明は、耐熱性織布として、アラミド織布を用いた熱プレス装置というもので、アラミド織布を使用することにより、高耐熱性および高耐圧性を実現できるという作用・効果を有する。
【００３１】
（実施の形態）
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は本発明の実施の形態における熱プレス装置の概略構成を示す模式図である。
【００３３】
まず図１の熱プレス装置の構成について説明する。
【００３４】
図３（ａ）で示した積層物形成工程で形成された複数個の積層構成物２は従来例と同様にキャリアプレート９ごと複数段に積み重ねられて上部熱盤３ａと下部熱盤３ｂの間に挿入される。ここで、上部熱盤３ａは上部緩衝材８ａと上部断熱板７ａを介して上部固定盤５に、下部熱盤３ｂは下部緩衝材８ｂと下部断熱板７ｂを介して下部可動盤６にそれぞれ固定されており、この上部熱盤３ａと上部断熱板７ａの間、下部熱盤３ｂと下部断熱板７ｂの間にそれぞれ上部緩衝材８ａ、下部緩衝材８ｂが挟み込まれており、この構成が本実施の形態の特徴である。
【００３５】
これにより、高温、高加圧条件下において発生する上部および下部断熱板７ａ，７ｂの熱膨張による寸法変化を吸収して、寸法変化および摩擦にて発生する上部および下部断熱板７ａ，７ｂの変形および厚みのばらつきを防止することができる。すなわち、加熱加圧により上部および下部熱盤３ａ，３ｂが１８０度〜２３０度に昇温したとき、熱は上部および下部緩衝材８ａ，８ｂを介して上部および下部断熱板７ａ，７ｂに伝えられ、従来と同様に上部および下部断熱板７ａ，７ｂは６０度〜１００度に昇温されて熱膨張による寸法変化が生じる。
【００３６】
しかし上部および下部緩衝材８ａ，８ｂには柔軟性があるため、上部および下部断熱板７ａ，７ｂに寸法変化が生じても、上部および下部断熱板７ａ，７ｂと上部および下部緩衝材８ａ，８ｂの間、上部および下部熱盤３ａ，３ｂと上部および下部緩衝材８ａ，８ｂの間で摩擦が生じにくくなり、従来のような擦り劣化による変形を防止することができる。これにより均一な加圧が可能となり、フラットで厚みの精度が高い積層構造物を提供できる。また熱プレス成型の均圧性が劣化した場合は、上部および下部緩衝材８ａ，８ｂを交換するのみでよいため、さらに定期点検が容易となり、設備の維持コストを低減できるという副次的な効果も有する。
【００３７】
なお、この実施の形態では上部および下部熱盤３ａ，３ｂと上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間に上部および下部緩衝材８ａ，８ｂを挟み込む構成としたが、固定盤５または可動盤６と上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間に上部および下部緩衝材８ａ，８ｂを挟み込む構成、あるいは上部および下部熱盤３ａ，３ｂと上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間、および固定盤５または可動盤６と上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間の両方に上部および下部緩衝材８ａ，８ｂを挟み込む構成としても良い。次にこれらの構成における作用・効果について述べる。
【００３８】
一般に、熱プレス時に上部および下部断熱板７ａ，７ｂの摩擦が発生すると、それに隣接する固定盤５および可動盤６が摩擦によって振動し、その結果それらに連接している熱プレス装置１も振動の影響を受ける。これが繰り返されると熱プレス装置１本体の精度に影響を及ぼすことがある。また、固定盤５または可動盤６と上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間に発生する擦り劣化は、上部および下部熱盤３ａ，３ｂと上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間よりも少ないものの、上部および下部断熱板７ａ，７ｂの寸法変化により発生している。
【００３９】
以上より、固定盤５または可動盤６と上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間に上部および下部緩衝材８ａ，８ｂを挟み込む構成は、上部および下部緩衝材８ａ，８ｂが熱プレス装置１に直接設置されている固定盤５および可動盤６の上部および下部断熱板７ａ，７ｂからの摩擦に対する影響を緩和する作用を有する。これにより固定盤５および可動盤６の摩擦等による振動が緩和され、これらに直接連動する熱プレス装置１本体の振動も緩和される。また、上部および下部緩衝材８ａ，８ｂは上部および下部断熱板７ａ，７ｂの擦り劣化を低減させる作用を有するため、従来の装置の構成に比較して上部および下部断熱板７ａ，７ｂの変形および厚みのばらつき低減に効果を有する。この装置の構成は、具体的には貫通孔に導電性ペーストを充填しない通常のＩＶＨ（インナービアホール）構造の回路基板について有効である。
【００４０】
一方、上部および下部熱盤３ａ，３ｂと上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間および固定盤５または可動盤６と上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間の両方に上部および下部緩衝材８ａ，８ｂを挟み込む構成について、前記実施の形態の構成に加えて固定盤５または可動盤６と上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間に上部および下部緩衝材８ａ，８ｂを挟み込む構成であり、上述の通り固定盤５または可動盤６と上部および下部断熱板７ａ，７ｂの間に上部および下部緩衝材８ａ，８ｂを挟み込むことにより、前記実施の形態に比較して上部および下部断熱板７ａ，７ｂの擦り劣化による変形および厚みのばらつき防止にさらなる効果を有し、熱プレス装置１の振動の緩和にも効果を有する。また固定盤５または可動盤６、油圧シリンダ４への断熱効果がさらに向上する。この装置の構成は、特にベアチップ実装用、多ピン半導体実装用等に用いる高密度、かつ高精度の回路基板の形成について効果を発揮する。
【００４１】
また上部および下部緩衝材８ａ，８ｂにフッ素系ゴムシートを挟み込むことにより、上部および下部断熱板７ａ，７ｂへの摩擦による変形または劣化による板厚ばらつき防止にさらなる効果を発揮し、上部および下部断熱板７ａ，７ｂの寿命を延ばすことができる。
【００４２】
本発明で用いたフッ素系ゴムシート状の緩衝材（（株）金陽社製）は、市販されており、特殊用途でもなく、取り扱いが容易である。特に耐熱性については、フッ素系であるため加熱条件として２８０度までは使用可能であり熱プレス成型での使用上問題はない。
【００４３】
さらにフッ素系ゴムシート状の上部および下部緩衝材８ａ，８ｂの内部に図２（ａ）のように層状の補強基材１０を１枚、または図２（ｂ）のように複数枚を緩衝材全面に備えることにより、フッ素系ゴムシート単体より安定した収縮および圧力に対して引っ張り特性が改善される。また外部両面に補強基材を貼りつけることにより、さらにシート強度を増すことができ、さらに内外部両方に補強基材を備えることによりゴムシートの内外が補強され、内部または外部単独の場合よりも均圧性に優れた特性を維持できるという効果を有する。
【００４４】
さらに、補強基材は耐熱性織布を用いることにより、緩衝材の耐熱性に優れた特性を維持でき、熱プレス成形による緩衝材シート表面の補強基材の変形または劣化を防止するという効果を有する。上記補強基材に耐熱性ナイロン織布を用いることにより、耐熱性ナイロン織布の特徴である柔軟性をフッ素系ゴムシートと貼りあわせることにより取り扱いが容易で、設備の維持コストを低減できる。またアラミド織布を用いることによりナイロン織布よりもさらに高耐熱性および高耐圧性を実現できるという効果を有する。
【００４５】
上記の物理的強度の向上の他に、フッ素系ゴムシート状の上部および下部緩衝材８ａ，８ｂの内部に補強基材を有する構成とすることで取扱いが容易となり、大量生産に向いており、ゴムシートの製造コストを低減することが可能となる。
【００４６】
次に、本発明の熱プレス装置１の動作について説明する。
【００４７】
図３（ａ）で示した積層物形成工程で形成された複数個の積層構成物２は従来例と同様にキャリアプレート９ごと複数段に積み重ねられて上部熱盤３ａと下部熱盤３ｂの間に挿入される。
【００４８】
下部熱盤３ｂ上に載置された積層構成物２は、油圧シリンダ４により上方へ駆動され、上部および下部熱盤３ａ，３ｂに挟み込まれて加熱加圧される。
【００４９】
上部および下部熱盤３ａ，３ｂの内部には加熱し、ここで油あるいは蒸気を通す配管（図示せず）が配設されており、熱盤内に密に配管されているため、積層構成物２を均一に加熱することができる。
【００５０】
また、油圧シリンダ４には高圧の作動油が供給されており、積層構成物２を任意の圧力で加圧することができる。
【００５１】
このときの加熱条件は、上部および下部熱盤３ａ，３ｂを加圧しながら温度を１８０度〜２３０度と昇温し、一定時間保持した後、室温まで降温していく。
【００５２】
加熱加圧され、熱プレス工程を終了した積層構成物２は、従来と同様に積層構成物解体工程に搬送され、キャリアプレート９ごとに取り出され、上から順にクッション材、ダミー板、金属板が取り除かれ、離型フィルムを剥離することにより、プレス後の製品部分を取り出す（図示せず）。その後、製品部分は、最外層に所望の回路を形成するための回路形成工程、およびソルダレジストの絶縁層の形成工程等を経て、多層回路基板として完成する。
【００５３】
上記の熱プレス工程において熱プレス装置１は、Ｂステージ状態のプリプレグの樹脂成型を行う際の条件として、加熱および加圧の条件を設定することができる。
【００５４】
加圧条件の重要性としては、加圧される基材寸法の範囲において、上部および下部熱盤３ａ，３ｂ、上部および下部断熱板７ａ，７ｂの均圧性が求められる。
【００５５】
上部および下部熱盤３ａ，３ｂ、上部および下部断熱板７ａ，７ｂの均圧性は、特に薄板基板または微細パターンなどの多層の積層板の成型性に大きく寄与する。均圧性に起因する不具合の内容としては、内層材の回路の凹凸による厚み差やプリプレグ樹脂の埋まり性などである。
【００５６】
特に、回路のファイン化によるライン/スペースのピッチ間隔を縮小した高密度回路基板においては、成型性が重要な条件として要望されてきている。
【００５７】
また、内層と最外層、あるいは内層材が導通孔を有するＩＶＨ（インナービアホール）構造の多層板においては、層間の回路あるいはＩＶＨの位置合わせ、及び微細な接続ピッチで層間を接続する技術が求められており、熱盤、断熱板の均圧性は、層間の位置合わせ及び層間接続に重要な影響を与える。
【００５８】
特に、貫通孔に導電性ペーストを充填し、層間接続を図るＩＶＨ構造の多層の回路基板においては、導通抵抗値の安定という点から重要である。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明の熱プレス装置は、断熱板と熱盤の間に緩衝材を挟み込む構造により断熱板の摩耗による変形および劣化を防止し、熱プレス装置の均圧性保証として長期間安定して使用できる。また熱プレス成型の均圧性が劣化した場合は、上記緩衝材を交換するのみでよいため、均圧調整および定期点検が容易なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における熱プレス装置の概略構成を示す模式図
【図２】本発明の緩衝材の内部に備え付けられる補強基材の模式図
【図３】従来の熱プレス装置を用いた多層回路基板製造工程の概略を示す工程図
【符号の説明】
１  熱プレス装置
２  積層構成物
３ａ  上部熱盤
３ｂ  下部熱盤
４  油圧シリンダ
５  上部固定盤
６  下部可動盤
７ａ  上部断熱板
７ｂ  下部断熱板
８ａ  上部緩衝材
８ｂ  下部緩衝材
９  キャリアプレート
１０  補強基材
【図１】
0003800989.tif 000002
【図２】
0003800989.tif 000003
【図３】
0003800989.tif 000004