薄膜式ラミネート装置及び薄膜式ラミネート積層方法
【課題】印刷回路基板の表面に凹凸があっても均一な圧力を加えることができ、かつ、積層加工時間が短く、生産性の高い薄膜式ラミネート装置を提供。
【解決手段】常温域において上下弾性膜で印刷回路基板を挟み込んだ積層モジュールの外部を真空にし拡がった前記積層モジュールの内部から気体を吸引した後で前記積層モジュールの外部を常圧に戻す真空処理工程、前記積層モジュールを内部の真空を維持したまま常温域から加温域に移動させる移送工程、及び加温域において前記積層モジュールの外部に上下加圧用流体を注入して前記印刷回路基板に均一な圧力を掛ける積層工程からなることを特徴とする薄膜式ラミネート装置による積層方法の構成とした。
【解決手段】常温域において上下弾性膜で印刷回路基板を挟み込んだ積層モジュールの外部を真空にし拡がった前記積層モジュールの内部から気体を吸引した後で前記積層モジュールの外部を常圧に戻す真空処理工程、前記積層モジュールを内部の真空を維持したまま常温域から加温域に移動させる移送工程、及び加温域において前記積層モジュールの外部に上下加圧用流体を注入して前記印刷回路基板に均一な圧力を掛ける積層工程からなることを特徴とする薄膜式ラミネート装置による積層方法の構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷回路基板の積層処理において、適度な弾力を有する樹脂製の弾性膜を介して、印刷回路基板の表面に流体で圧力を加える薄膜式ラミネート装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印刷回路基板の製造においては、銅箔等で導体パターンを形成した後、表面に絶縁保護用カバーレイとしてフィルム等を積層したり、複数の印刷回路基板を一体化するために積層する際に、積層処理設備が必要である。従来の印刷回路基板の積層処理設備としては、多段式ラミネートプレス、快速ラミネートプレス、オートクレーブなどがある。
【０００３】
まず、多段式ラミネートプレス及び快速ラミネートプレスの場合、積層圧着に必要な圧力は、油圧シリンダー等の力を、平坦な熱板を介して、印刷回路基板に加える。尚、基板の表面が平坦であれば、積層圧力を均一に加えることができる。
【０００４】
図２０は、従来のラミネート装置の断面図である。従来のラミネート装置２１では、導体２１ｄとベースフィルム２１ｅの間に接着剤２１ｇを付け、導体２１ｄとカバーフィルム２１ｆの間に接着剤２１ｇを付けて、上熱板２１ａと下熱板２１ｂの間に挟む。
【０００５】
上熱板２１ａ及び下熱板２１ｂにより、熱を加えることで接着剤２１ｇを融かし、圧力を掛けることで導体２１ｄとベースフィルム２１ｅ及びカバーフィルム２１ｆとを接着し、印刷回路基板２１ｃを積層する。
【０００６】
印刷回路基板２１ｃには、導体２１ｄでパターンが形成されるため、表面に凹凸が生じる。平坦な熱板を使用した場合、導体２１ｄのある凸部２１ｈには過大な圧力が加わり、導体２１ｄのない凹部２１ｉには十分な圧力が加わらない。
【０００７】
圧力が不足すると、積層用樹脂の埋め込み不足や気泡残存などの問題が発生する。気泡が存在すると、はんだ処理で２５０℃前後の高温環境になるため、気泡が急激に膨張し、基板に損傷を与える。
【０００８】
圧力を均一にするため、耐熱性ゴムシートなどの各種クッション材を用いる場合もある。しかし、上下からの圧力を受けた印刷回路基板２１ｃは、圧力の掛からない側面方向へ押し出され、変形を生じる。積層時に変形又は変位が生じると、各層間の位置合わせが困難となる。
【０００９】
印刷回路基板２１ｃの変形量を軽減するために圧力を低くすると、導体２１ｄパターン間で積層用樹脂の埋め込み不足や気泡残存が発生し、気泡が残存しないように積層圧力を高くすると、印刷回路基板２１ｃの変形が大きくなる。
【００１０】
特許文献１に記載されているように、ポリエチレンシートと、このポリエチレンシートの拡散を抑制するポリエチレン拡散防止シートとを含む緩衝材を介してカバーレイフィルムを加熱、加圧する発明も公開されている。
【特許文献１】特開平０８−０３２２１３号公報
【００１１】
また、カバーフィルム２１ｆの接続用等の開口部２１ｊにおいては、加熱状態で積層圧力が加わると、カバーフィルム２１ｆに塗布された接着剤２１ｇが、圧力の低い開口部２１ｊへ流れ出し、印刷回路基板２１ｃの接続信頼性が損なわれてしまう。
【００１２】
次に、オートクレーブの場合、大型圧力容器を使用し、積層対象の印刷回路基板２１ｃ全体を支持板に載せ、プラスチックフィルムで覆って架台に置き、容器内に引き込んで密閉する。プラスチックフィルム内部を真空にし、容器内に加圧媒体である気体を充填して積層圧力を加える。
【００１３】
積層圧力は、プラスチックフィルムと、印刷回路基板２１ｃを載せた支持板との間に加わる。印刷回路基板２１ｃの上面は、プラスチックフィルムを介して、気体で加圧するので、平坦でなくても、積層圧力が均一に加わる。また、側面にも圧力が加わるので、横方向への変形も生じにくい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、オートクレーブは、装置が大型で、積層加工時間が長く、生産性が低い。生産性の低さを補うために、架台上に複数の印刷回路基板２１ｃを重層形式で加圧処理すると、最上部の印刷回路基板２１ｃには表面に凹凸があっても均一な圧力が加わるが、下部の印刷回路基板２１ｃには均一な圧力は加わらない。
【００１５】
そこで、本発明は、印刷回路基板の表面に凹凸があっても均一な圧力を加えることができ、かつ、積層加工時間が短く、生産性の高い薄膜式ラミネート装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するために、積層した印刷回路基板１２を薄い弾力性のある上弾性膜７ａと下弾性膜８ａの間に挟み込んだ積層モジュール２を、常温域で上密閉容器５と下密閉容器６とで挟み込み、前記積層モジュール２と上密閉容器５の間及び前記積層モジュール２と下密閉容器６の間を真空にした上で、残存大気との差圧により拡がった前記積層モジュール２内の気体を吸引した後、前記積層モジュール２の外側を常圧に戻し、前記積層モジュール２を内部の真空を保持したまま加温域に移送して上処理容器１４と下処理容器１５とで挟み込み、前記積層モジュール２と上処理容器１４との間に上加圧用流体１６ａを注入し、且つ前記積層モジュール２と下処理容器１５との間に下加圧用流体１７ａを注入することにより、上弾性膜７ａと下弾性膜８ａの間に挟まれた印刷回路基板１２に均一な圧力を加えて積層することを特徴とする薄膜式ラミネート装置１の構成とした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。第１に、加温及び加圧する前に真空処理を施して予め気体を除去しておくことにより、積層された印刷回路基板内に気泡が残存しないようになり、ラミネート品質を向上させることができる。
【００１８】
第２に、印刷回路基板を２枚の弾性膜に挟み、弾性膜の外側から流体で圧力を加えることにより、印刷回路基板の表面に凹凸が在っても積層圧力が均等に加わり、従来の方法による局部の圧力不足による積層用樹脂の埋め込み不足や、局部の過大な圧力による接着剤の横方向への流れ出しを押さえることができる。
【００１９】
第３に、真空処理を印刷回路基板単体で行うため、真空処理の効果が大きく、積層に必要な圧力も大幅に減らすことが可能となり、印刷回路基板の損傷も大幅に低減され、総合的な生産性が非常に高くなる。
【００２０】
第４に、弾性膜を介して流体により圧力を掛けるので、印刷回路基板に対して全方向から均等な圧力が加わるので、印刷回路基板の寸法変化が極小になる。また、積層に必要な圧力も低くて済む。
【００２１】
第５に、積層時の熱負荷は、熱容量の小さな弾性膜と印刷回路基板のみであるので小さくて済み、加熱用エネルギーの大幅削減が可能となる。加熱時間もわずかとなり、環境負荷の軽減に非常に大きな効果がある。
【００２２】
第６に、印刷回路基板を複数でなく単体で処理するので、加熱量及び加熱時間の調整が容易で、品質も安定する。緩衝材等もないため熱伝導率も良く、軽量化される上に、他の印刷回路基板等から圧力の影響を受けることもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、印刷回路基板の積層処理において、印刷回路基板の表面に凹凸があっても均一な圧力を加えるという目的を、適度な弾力を有する樹脂製の弾性膜を介して、積層した印刷回路基板に流体で圧力を加えることで実現した。
【実施例１】
【００２４】
以下に、添付図面に基づいて、本発明である薄膜式ラミネート装置について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明である薄膜式ラミネート装置の全体を示す斜視図である。薄膜式ラミネート装置１は、積層モジュール２、真空処理機構３及び積層処理機構４などを備える。
【００２６】
薄膜式ラミネート装置１は、印刷回路基板１２を収納した積層モジュール２に対し、真空処理機構３及び積層処理機構４による処理を施して、導体パターン形成後の印刷回路基板１２にカバーレイ加工等を行う装置である。
【００２７】
積層モジュール２は、処理対象の印刷回路基板１２を薄い弾性膜７ａ、８ａで挟み込む器具である。尚、印刷回路基板１２は、パターンを形成した導体１２ａに接着剤１２ｄを塗布し、フィルム１２ｂ、１２ｃを被せた状態である。
【００２８】
真空処理機構３は、印刷回路基板１２の導体１２ａとフィルム１２ｂ、１２ｃの間に気泡が入らないように、積層モジュール２内を真空ポンプ３ａなどを利用して真空にしておく装置である。
【００２９】
積層処理機構４は、積層された印刷回路基板１２を製造する装置である。積層モジュール２に熱と圧力を加えて、印刷回路基板１２の導体１２ａとフィルム１２ｂ、１２ｃを貼り合わせる。尚、圧力は加圧用タンク３ｅから流体を送り出して加える。
【００３０】
図２は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層モジュールを開いて印刷回路基板をセットした状態を示す斜視図である。
【００３１】
積層モジュール２は、上板７と下板８の奥側の端同士を蝶番７ｇで接続した開閉式の器具であり、上板７の手前側に設けた把持部７ｆを持ち上げることにより、上板７を回動させることができる。
【００３２】
上板７は、枠状の上フレーム７ｂの内側に薄い弾力性のある上弾性膜７ａを張った板状の部材である。上フレーム７ｂの下面には、上弾性膜７ａの周りを囲むように密封用の上シール７ｄが設けられる。
【００３３】
上フレーム７ｂには厚みがあり、上弾性膜７ａは上板７の下面寄りに張られるため、上弾性膜７ａの上側には上凹部７ｃが存在する。上フレーム７ｂの上面は上凹部７ｃにより陥没するので、上側を塞ぐことで中空の空間が生じる。
【００３４】
下板８は、枠状の下フレーム８ｂの内側に薄い弾力性のある下弾性膜８ａを張った板状の部材である。下フレーム８ｂの上面には、下弾性膜８ａの周りを囲むように密封用の下シール８ｄが設けられる。
【００３５】
下フレーム８ｂには厚みがあり、下弾性膜８ａは下板８の上面寄りに張られるため、下弾性膜８ａの下側には下凹部８ｃが存在する。下フレーム８ｂの下面は下凹部８ｃにより陥没するので、下側を塞ぐことで中空の空間が生じる。
【００３６】
上板７を開き、下弾性膜８ａの上に印刷回路基板１２を載せ、上板７を閉じる。印刷回路基板１２は、上弾性膜７ａと下弾性膜８ａの間に挟まれ、上シール７ｄと下シール８ｄにより密閉される。
【００３７】
尚、上フレーム７ｂの側面には、上弾性膜７ａと下弾性膜８ａに挟まれた薄膜内空間１１ａと外部とを繋ぐ薄膜内吸気孔７ｅが空けられ、気体を吸引するための薄膜内吸気ノズル１１が接続される。尚、薄膜内吸気ノズル１１は、真空ポンプ３ａと連結される。
【００３８】
積層モジュール２では、積層加工する印刷回路基板１２を適度な弾性及び耐熱性を有する樹脂製の弾性膜７ａ、８ａで挟み、弾性膜７ａ、８ａを介して印刷回路基板１２に必要な圧力を加える。
【００３９】
一定形状の熱板ではなく、不定形の流体で圧力を加える。加圧流体はどの部分でも等圧であることから、印刷回路基板１２の表面の凹凸に拘わらず、柔軟な弾性膜７ａ、８ａにより均一な圧力を加えることが可能となる。
【００４０】
これにより、局部の圧力不均一による印刷回路基板１２の変形を極小にすることができ、導体１２ａパターン間への接着剤１２ｄの埋め込み不足や気泡残存の問題なども極小化することができる。
【実施例２】
【００４１】
図３は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構へ積層モジュールを導入した場面を示す正面斜視図である。図４は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構において真空処理をしている場面を示す斜視図である。
【００４２】
積層する印刷回路基板１２の気泡残存問題を改善し、品質を向上させるために積層モジュール２に対し真空処理を行う。真空処理は、真空ポンプ３ａで気体を吸引することにより行う。
【００４３】
印刷回路基板１２の積層においては、接着剤１２ｄをガラス転移点以上の温度に加熱し軟化させた後、粘性の出た接着剤１２ｄに圧力を加えることで、接着剤１２ｄが印刷回路基板１２上の導体１２ａにより形成された回路間の空間などに流れ込み、接着効果が生じる。
【００４４】
従来において、接着に必要な温度は、接着剤１２ｄとして使用する樹脂などにより異なるが、通常１５０℃以上である。積層後は、高温状態から冷却し、印刷回路基板１２を常温状態に戻す必要がある。
【００４５】
従来の多段式ラミネートプレスでは、積層圧力として１平方センチメートル当たり４０〜５０キログラム重を加える必要があり、厚さ３０ミリメートル以上の鋼鉄製の熱板を使用している。積層処理に必要な温度は、熱容量の大きな鋼鉄製熱板を加温している。このため、昇温時間及び冷却時間共に約３０分必要であり、１回当たりの所要時間は１時間半以上となってしまい、時間当たりの生産性は低い。
【００４６】
そのため、一組の熱板間に複数の印刷回路基板１２を積み重ね、印刷回路基板１２間の干渉を防止するため各印刷回路基板１２間にステンレスなどの金属板を挿入する。しかし、下部に位置する印刷回路基板１２には重量が加わるため、真空処理を行ったとしても、部分的な空気溜まりが生じる可能性が高い。
【００４７】
また、熱板の間に多数の印刷回路基板１２等が存在すると、熱板に近い部分と遠い部分で、熱が伝達する量や時間にばらつきがあり、同じ品質の印刷回路基板１２を製造するのが困難である。
【００４８】
快速ラミネートプレスのように、冷却サイクルを持たず、一枚ずつ高温短時間で処理する場合、熱容量の小さな印刷回路基板１２は短時間で高温状態となる。接着剤１２ｄは急速に軟化し粘着性を生じるので、導体１２ａ回路間や、導体１２ａと接着剤１２ｄの間などに気泡を閉じ込めてしまう場合がある。この状態で真空処理を行っても残存気体の除去は困難である。
【００４９】
オートクレーブについても、装置が大型で、熱容量も大きく、積層に必要な時間は最低でも約２時間であり、時間当たりの生産性が低い。印刷回路基板１２を重ねてセットするので、下部に位置する印刷回路基板１２の真空効果が阻害される可能性がある。また、真空ポンプ３ａも容量の大きなものが必要となる。
【００５０】
本発明の真空処理機構３は、上密閉容器５及び下密閉容器６などからなり、上密閉容器５を開閉させて、上密閉容器５と下密閉容器６の間に積層モジュール２を挟み込み、積層モジュール２に対し真空処理を行う。
【００５１】
上密閉容器５は、上面に開閉板３ｂが接続され、開閉板３ｂの動作に連動して開閉する。下面の中央部には、上凸部５ａが突出しており、積層モジュール２の上凹部７ｃと嵌合させることができる。
【００５２】
尚、開閉板３ｂは、奥側が回動可能に固定され、手前側を持ち上げるために、両端下側にアーム３ｃが垂設される。アーム３ｃは、シリンダ内でピストンを上下させることで伸縮する。
【００５３】
上密閉容器５と積層モジュール２を密着させても、上凸部５ａと上弾性膜７ａの間には上圧力空間９ａが存在し、上密閉容器５の前面には、上圧力空間９ａと外部とを繋ぐ上圧力空間用吸気孔５ｂが空けられ、上圧力空間用吸気ノズル９が接続される。尚、上圧力空間用吸気ノズル９は、真空ポンプ３ａと連結される。
【００５４】
下密閉容器６は、水平に保持される。上面の中央部には、下凸部６ａが突出しており、積層モジュール２の下凹部８ｃと嵌合させることができる。積層モジュール２はレール３ｄ上をスライドして真空処理機構３と積層処理機構４の間を移動するが、真空処理機構３においては、下密閉容器６の上に載せられる。
【００５５】
下密閉容器６と積層モジュール２を密着させても、下凸部６ａと下弾性膜８ａの間には下圧力空間１０ａが存在し、下密閉容器６の前面には、下圧力空間１０ａと外部とを繋ぐ下圧力空間用吸気孔６ｂが空けられ、下圧力空間用吸気ノズル１０が接続される。尚、下圧力空間用吸気ノズル１０は、真空ポンプ３ａと連結される。
【００５６】
上密閉容器５を閉じて上板７に被せることにより、積層モジュール２を上密閉容器５と下密閉容器６とで挟み込んだ状態にし、真空ポンプ３ａで気体を吸引することにより、積層モジュール２内を真空にする。
【００５７】
図５は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構の断面図である。図６は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構を分解した断面図である。
【００５８】
印刷回路基板１２が収められた上下弾性膜７ａ、８ａに挟まれた薄膜内空間１１ａ内の気体を排気するには、排気用管路を上板７又は下板８に設ける必要があり、本発明では、上板７に薄膜内吸気孔７ｅを設けている。
【００５９】
しかし、薄膜内空間１１ａから直接気体を吸引すると、薄膜内吸気孔７ｅに近い部分が先に負圧になり、上下弾性膜７ａ、８ａが大気圧１３ｂで押されて密着してしまうので、薄膜内空間１１ａの中央部の気体の排出が阻害されてしまう。
【００６０】
尚、薄膜内吸気孔７ｅから中央部に掛けて、紙や布など繊維状のものを置いて気体の吸引を行うと、繊維の隙間を通して排気が行われるので、薄膜内空間１１ａ内を真空にすることは可能である。
【００６１】
本発明では、常温環境において、上下弾性膜７ａ、８ａの外側に大気圧１３ｂが直接作用しないように、上弾性膜７ａと上密閉容器５との間に上圧力空間９ａ、下弾性膜８ａと下密閉容器６との間に下圧力空間１０ａを設ける。
【００６２】
上圧力空間９ａは、上板７の上凹部７ｃと上密閉容器５の上凸部５ａを嵌め合わせることで密閉され、上圧力空間用吸気ノズル９が接続された上密閉容器５の上圧力空間用吸気孔５ｂからのみ外部との通気が可能である。
【００６３】
下圧力空間１０ａは、下板８の下凹部８ｃと下密閉容器６の下凸部６ａを嵌め合わせることで密閉され、下圧力空間用吸気ノズル１０が接続された下密閉容器６の下圧力空間用吸気孔６ｂからのみ外部との通気が可能である。
【００６４】
図７は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構の圧力空間に対し一次排気を開始した状況を示す断面図である。
【００６５】
一次排気１３として、真空ポンプ３ａで上圧力空間用吸気孔５ｂから上圧力空間９ａの気体を吸引し、同様に下圧力空間用吸気孔６ｂから下圧力空間１０ａの気体を吸引して、上圧力空間９ａ及び下圧力空間１０ａを真空化する。
【００６６】
一次排気１３すると、上下圧力空間９ａ、１０ａは真空で、薄膜内空間１１ａには大気が存在しているので、差圧により上弾性膜７ａは上方へ引かれ、下弾性膜８ａは下方に引かれて、薄膜内空間１１ａの寸法が拡大する。これにより、印刷回路基板１２には重力以外何らの応力も加わらない自由空間が形成される。
【００６７】
図８は、本発明である薄膜式ラミネート装置の一次排気に加え積層モジュール内の薄膜内空間に対し二次排気を開始した状況を示す断面図である。
【００６８】
一次排気１３により上下圧力空間９ａ、１０ａと薄膜内空間１１ａに差圧が生じたら、一次排気１３を継続しつつ二次排気１３ａを開始する。上下密閉容器５、６内は、大気圧による干渉が無い自由空間となっているため、上下弾性膜７ａ、８ａが密着してしまうことはなく、完全に気体を排気することが可能である。
【００６９】
二次排気１３ａでは、真空ポンプ３ａで薄膜内吸気孔７ｅから薄膜内空間１１ａの気体を吸引し、薄膜内空間１１ａを真空化する。上下圧力空間９ａ、１０ａと薄膜内空間１１ａは、共に真空化されて差圧がなくなるので、薄膜内空間１１ａの拡張は無くなり、上下弾性膜７ａ、８ａの位置も元に戻る。
【００７０】
図９は、本発明である薄膜式ラミネート装置の一次排気を停止し二次排気のみを行っている状況を示す断面図である。
【００７１】
薄膜内空間１１ａが完全に真空化したら、一次排気１３を停止し、上下圧力空間９ａ、１０ａの負圧を解除する。真空状態の薄膜内空間１１ａと、大気圧１３ｂに戻った上下圧力空間９ａ、１０ａとの差圧により、上下弾性膜７ａ、８ａが内側に押し付けられ、印刷回路基板１２が収まった薄膜内空間１１ａの真空状態を継続維持することができる。
【００７２】
本発明では、従来の多段式ラミネートプレス等のように、排気が必要な空間に油圧シリンダーや熱板などが存在せず、排気が必要な空間を最小限にすることができるので、真空ポンプ３ａも小型で十分対応できる。また、自由空間となるため、印刷回路基板１２に局部的に排気不十分な箇所が生じることもない。
【００７３】
さらに、常温環境下で真空処理を行うので、接着剤１２ｄが軟化して粘性が生じることもない。完全に真空化しているので、積層圧力を低くしても印刷回路基板１２に気泡が残存せず、十分な品質の印刷回路基板１２を作成することが可能となる。
【実施例３】
【００７４】
図１０は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構から積層処理機構への移送を示す斜視図である。図１１は、本発明である薄膜式ラミネート装置の移送時における積層モジュールの状態を示す断面図である。
【００７５】
生産性及び熱エネルギー節減の観点から、常温域である真空処理機構３と加温域である積層処理機構４とを分離し、常温域で真空処理を行い、真空状態を維持したまま加温域で加熱及び加圧処理を行う。
【００７６】
上下弾性膜７ａ、８ａに挟まれた印刷回路基板１２を常温域で真空化し、薄膜内空間１１ａからの排気を継続すれば、弾性膜７ａ、８ａは外部の大気圧１３ｂにより印刷回路基板１２に密着した状態のまま保持される。
【００７７】
真空状態を維持したまま、積層モジュール２をレール３ｄ上に沿って積層処理機構４へ移動させる。移動中であっても弾性膜７ａ、８ａは大気圧１３ｂにより印刷回路基板１２に密着しているので、積層モジュール２内の印刷回路基板１２の品質に影響を与えずに移送することができる。
【００７８】
尚、積層処理時の加熱及び冷却の対象は、印刷回路基板１２、上弾性膜７ａ及び下弾性膜８ａだけである。熱容量が非常に小さいので、積層時に必要な熱エネルギーを極小化することが可能となる。即ち、省エネルギー効果を最大限に引き出すことが可能になり、エネルギーコストの大幅削減となる。
【００７９】
加温域から常温域への移動も同様に行うが、加熱され高温状態にある印刷回路基板１２を移送する場合であっても、接着剤１２ｄの状態如何に関わらず、何ら変形を生じることなく、移送が可能である。
【実施例４】
【００８０】
図１２は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構へ積層モジュールを導入した場面を示す背面斜視図である。図１３は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構の断面図である。
【００８１】
積層処理機構４は、上処理容器１４、下処理容器１５、上熱源１４ａ及び下熱源１５ａ等からなる。積層処理機構４へ移送された積層モジュール２は、上側から上処理容器１４を当て、下側から下処理容器１５を当てて挟み込む。
【００８２】
上処理容器１４は、上密閉容器５と同様に積層モジュール２の上面に嵌合する。上処理容器１４と上弾性膜７ａとの間には上処理空間１６が存在し、上処理空間１６から外部に通じる上注入孔１４ｂも上処理容器１４に空けられる。
【００８３】
上熱源１４ａは、外部から上処理容器１４を介して上処理空間１６内に熱を供給する装置である。上処理容器１４には複数の上熱源１４ａを接続することができ、熱量を調整することも可能である。
【００８４】
下処理容器１５は、下密閉容器６と同様に積層モジュール２の下面に嵌合する。下処理容器１５と下弾性膜８ａとの間には下処理空間１７が存在し、下処理空間１７から外部に通じる下注入孔１５ｂも下処理容器１５に空けられる。
【００８５】
下熱源１５ａは、外部から下処理容器１５を介して下処理空間１７内に熱を供給する装置である。下処理容器１５には複数の下熱源１５ａを接続することができ、熱量を調整することも可能である。
【００８６】
図１４は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構の処理空間に対し加圧用流体を注入している状況を示す断面図である。図１５は、本発明である薄膜式ラミネート装置の印刷回路基板に対し積層加工を施している状況を示す拡大断面図である。
【００８７】
上下弾性膜７ａ、８ａに圧力を加えるために、流体注入１８を行う。流体注入１８では、加圧用タンク３ｅと連結した上注入孔１４ｂから上処理空間１６内に上加圧用流体１６ａを注入し、加圧用タンク３ｅと連結した下注入孔１５ｂから下処理空間１７内に下加圧用流体１７ａを注入する。
【００８８】
上加圧用流体１６ａ及び下加圧用流体１７ａは、気体でも液体でも構わない。加えた圧力はどの部分においても等しく伝わるため、印刷回路基板１２の凹凸があっても、柔軟な上下弾性膜７ａ、８ａが凹凸に沿って密着する。
【００８９】
上処理容器１４の上熱源１４ａと下処理容器１５の下熱源１５ａにより加熱１８ａも行われる。加熱１８ａにより、印刷回路基板１２の接着剤１２ｄは溶融し、導体１２ａの隙間などに流れ込む。
【００９０】
導体１２ａがなく接着剤１２ｄが流れ込んだ部分は凹むため、表面に凹凸が生じるが、上下加圧用流体１６ａ、１７ａが上下弾性膜７ａ、８ａを介して均等に圧力を加えるため、カバーフィルム１２ｃも凹凸に沿って貼り付く。
【００９１】
導体１２ａの露出部でカバーフィルム１２ｃに開口部１２ｅを設けた箇所については、周辺部の接着剤１２ｄが流れ込んで導体１２ａを覆ってしまわないように、上弾性膜７ａが開口部１２ｅに沿って密着し、接着剤１２ｄの流出を防ぐ。
【００９２】
予め常温環境下で真空化されているため、接着剤１２ｄの流れ込む際に気泡を閉じ込めてしまうことはなく、上下加圧用流体１６ａ、１７ａにより均等に加圧１２ｆされ、カバーフィルム１２ｃと導体１２ａとが粘着性を増した接着剤１２ｄにより貼付される。
【００９３】
印刷回路基板１２は、一枚ずつ単体で処理されるため、過度な圧力による導体１２ａの亀裂、断線などの損傷が生じる可能性は低い。また、圧力が全体的に均一に掛かるため、上下からの圧力で横方向へ伸びてしまうこともなく、寸法変化が極小化する。
【００９４】
上処理空間１６と下処理空間１７は、それぞれ独立しているので、上処理空間１６に加える圧力と下処理空間１７に加える圧力を個別に設定することが可能である。表面と裏面の状態が異なっていても、適切な圧力に調整することができる。
【００９５】
また、上処理空間１６に注入する上加圧用流体１６ａと、下処理空間１７に注入する下加圧用流体１７ａを、異なる種類の物質にしたり、上弾性膜７ａと下弾性膜８ａも異なる種類の素材にすることにより、調整することも可能である。
【００９６】
例えば、ベースフィルム１２ｂと導体１２ａとが予め接着されており、下側の接着剤１２ｄも固化している場合は、カバーフィルム１２ｃ側に大きな圧力が掛かるように調整しても良い。
【００９７】
尚、中間処理としてフィルム自体に接着性のあるものを貼り付ける場合や、カバーフィルム１２ｃを被せるのではなく、印刷回路基板１２を貼り合わせて重ねる場合など、様々な応用例もある。
【実施例５】
【００９８】
図１６は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構において加圧用流体に差圧を設けた場合を示す断面図である。
【００９９】
上加圧用流体１６ａの圧力と下加圧用流体１７ａの圧力の大きさを変え、差圧１８ｂを設けることにより、印刷回路基板１２の入った上下弾性膜７ａ、８ａの位置を変動させることができる。
【０１００】
例えば、上加圧用流体１６ａよりも下加圧用流体１７ａの圧力を大きくすることで、上下弾性膜７ａ、８ａを上方に移動させ、上処理容器１４の上熱源１４ａに押し当てることにより、印刷回路基板１２の上面をより効率的に加熱することができる。
【０１０１】
上下熱源１４ａ、１５ａは、電気ヒーターや蒸気などにより、上下処理容器１４、１５を発熱させて加熱しても良いし、上下処理空間１６、１７に発熱体を設置して加熱しても良いし、上下加圧用流体１６ａ、１７ａの温度を上げて加熱しても良い。
【０１０２】
本発明は、印刷回路基板１２の上下には弾性膜７ａ、８ａのみであり、積層時の緩衝としてステンレス板、ガラス布入り耐熱ゴム、クラフト紙など各種副資材を挟む必要はないので、熱伝導率が非常に良い。
【０１０３】
また、印刷回路基板１２も一枚ずつ処理し、複数枚の印刷回路基板１２を重ね合わせる訳ではないので、加熱１８ａ及び加圧１２ｆにムラは生じず、品質が安定する。熱効率が良いため、一枚当たりの処理時間も短時間で済む。
【０１０４】
多段式ラミネートプレスやオートクレーブでは、装置全体の加熱及び冷却に要するエネルギーが大きく、処理に約２時間も掛かるのに対し、本発明では、上下弾性膜７ａ、８ａ及び印刷回路基板１２のみを加熱及び冷却するので、１回当たり所要時間は、約２、３分である。
【０１０５】
加熱及び冷却のサイクルも短縮され、複数枚繰り返し処理しても短時間で終わらせることができる。本発明は、熱の伝達効率が大幅に改善され、全体としてエネルギーの損失も極小化されているので、従来に比べ生産性も格段に向上する。
【０１０６】
図１７は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構に加圧用流体の差圧をエアシリンダーで調整する仕組みを設けた場合を示す断面図である。
【０１０７】
差圧１８ｂを設ける際に、加圧用流体１６ａ、１７ａとして気体を用いると、圧力による気体の体積変化が起こり、上処理空間１６又は下処理空間１７の圧力を上げる際に若干の時間を必要とする。また、上処理空間１６又は下処理空間１７の圧力を急激に下げると、体積膨張による破裂音が生じるので、徐々に圧力を下げる必要がある。
【０１０８】
差圧１８ｂを設けるのに時間が掛かると、全体的な効率の低下を招く可能性がある。本発明では、エアシリンダー１８ｃを設置して、上処理空間１６と下処理空間１７の圧力の調整を短時間で行う。
【０１０９】
エアシリンダー１８ｃの一方を上処理空間１６に接続し、他方を下処理空間１７に接続することにより、上下の圧力を連動させることにより短時間で差圧１８ｂを設けることができるようになる。
【０１１０】
上処理空間１６の圧力を上がれば、下処理空間１７の圧力が下がり、上下弾性膜７ａ、８ａを下方へ変位させることができる。逆に、上処理空間１６の圧力を下げれば、下処理空間１７の圧力が上がり、上下弾性膜７ａ、８ａは上方へ変位する。
【実施例６】
【０１１１】
図１８は、本発明である薄膜式ラミネート装置による積層方法を示す工程図である。薄膜式ラミネート装置による積層方法２０は、真空処理工程２０ａ、移送工程２０ｂ及び積層処理工程２０ｃからなる。
【０１１２】
真空処理工程２０ａは、常温域において、一次排気１３と二次排気１３ａにより、積層モジュール２内を真空化する工程である。即ち、上下弾性膜７ａ、８ａに挟まれた印刷回路基板１２から気泡発生要因となる大気を除去する。
【０１１３】
一次排気１３は、積層モジュール２の外側を真空化することにより、積層モジュール２に大気圧１３ｂの影響が及ばないようにする。
【０１１４】
二次排気１３ａは、一次排気１３の効果を持続させたまま、積層モジュール２内の気体を吸引して真空化する。完全に真空化したら、二次排気１３ａはそのまま継続し、一次排気１３を解除する。
【０１１５】
内部が真空化のままの積層モジュール２は、外側から大気圧１３ｂの影響を受けるようになり、上下弾性膜７ａ、８ａが印刷回路基板１２に密着した状態となる。即ち、積層モジュール２内に気体が入らないように密封される。
【０１１６】
移送工程２０ｂは、積層モジュール２内の真空を保持したまま、常温域から加温域に移動させる工程である。常温域で真空化してから、加温域で加熱及び加圧することで、気泡残存の可能性を無くしている。
【０１１７】
積層処理工程２０ｃは、加温域において、流体注入１８と加熱１８ａにより、積層モジュール２内の印刷回路基板１２を積層加工する工程である。尚、印刷回路基板１２は一枚単位で処理する。
【０１１８】
流体注入１８は、積層モジュール２の外側に流体を充填し、上下弾性膜７ａ、８ａを介して印刷回路基板１２に均等な圧力を掛ける。印刷回路基板１２の形状を維持したフィルム１２ｂ、１２ｃの貼付けが可能となる。
【０１１９】
加熱１８ａは、印刷回路基板１２を加熱し、接着剤１２ｄを融かして、積層した導体１２ａとフィルム１２ｂ、１２ｃを、流体による加圧１２ｆを利用して貼り付ける。尚、流体に差圧１８ｂを設けることで、加熱１８ａ具合を調整することもできる。
【０１２０】
本発明により、低圧力で気泡が残存せず、導体１２ａ露出部への接着剤１２ｄの流出が無く、導体１２ａへの損傷もなく、印刷回路基板１２のサイズ変形も極小で、熱エネルギーの損失も極めて少ない、高品質の印刷回路基板１２を短時間で効率的に製造することが可能となる。
【実施例７】
【０１２１】
図１９は、本発明と従来技術の効果を比較した表である。表１９に示すように、従来技術である多段式ラミネートプレス、快速ラミネートプレス及びオートクレーブと、本発明である薄膜式ラミネートプレス（薄膜式ラミネート装置１）について、気泡が残存しない印刷回路基板１２を製造するのに必要な積層圧力を比較した。
【０１２２】
真空処理機構を設けない多段式ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり４０〜５０キログラム重の圧力が必要であり、真空処理機構を設けた多段式ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり１５〜２５キログラム重の圧力が必要である。
【０１２３】
真空処理機構を設けない快速ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり４０〜５０キログラム重の圧力が必要であり、真空処理機構を設けた多段式ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり約２０キログラム重の圧力が必要である。
【０１２４】
真空処理機構の有るオートクレーブでは、１平方センチメートル当たり１５キログラム重の圧力が必要である。
【０１２５】
それに対し、真空処理機構の有る薄膜式ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり５〜１０キログラム重の圧力で気泡の残存しない印刷回路基板１２を製造することができた。
【０１２６】
本発明では、加熱用エネルギーの大幅削減も期待でき、実験においては、熱板電気容量１．８キロワットを２面で合計３．６キロワットの小さなエネルギーで行ったが、さらに５０％以上の熱エネルギーを削減することができる。
【０１２７】
以上のように、本発明である薄膜式ラミネート装置は、加温及び加圧する前に真空処理を施して予め気体を除去しておくことにより、積層された印刷回路基板内に気泡が残存しないようになり、ラミネート品質を向上させることができる。
【０１２８】
印刷回路基板を２枚の弾性膜に挟み、弾性膜の外側から流体で圧力を加えることにより、カバーフィルムの開口部にも積層圧力が均等に加わり、接着剤が流れ出すのを押さえることができる。
【０１２９】
真空処理を印刷回路基板単体で行うため、真空処理の効果が大きく、積層に必要な圧力も大幅に減らすことが可能となり、印刷回路基板の損傷も大幅に低減され、総合的な生産性が非常に高くなる。
【０１３０】
弾性膜を介して流体により圧力を掛けるので、印刷回路基板に対して全方向から均等な圧力が加わるので、印刷回路基板の寸法変化が極小になる。また、積層に必要な圧力も低くて済む。
【０１３１】
積層時の熱負荷は、熱容量の小さな弾性膜と印刷回路基板のみであるので小さくて済み、加熱用エネルギーの大幅削減が可能となる。加熱時間もわずかとなり、環境負荷の軽減に非常に大きな効果がある。
【０１３２】
印刷回路基板を複数でなく単体で処理するので、加熱量及び加熱時間の調整が容易で、品質も安定する。緩衝材等もないため熱伝導率も良く、軽量化される上に、他の印刷回路基板等から圧力の影響を受けることもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明である薄膜式ラミネート装置の装置全体を示す斜視図である。
【図２】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層モジュールを開いて印刷回路基板をセットした状態を示す斜視図である。
【図３】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構へ積層モジュールを導入した場面を示す正面斜視図である。
【図４】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構において真空処理をしている場面を示す斜視図である。
【図５】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構の断面図である。
【図６】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構を分解した断面図である。
【図７】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構の圧力空間に対し一次排気を開始した状況を示す断面図である。
【図８】本発明である薄膜式ラミネート装置の一次排気に加え積層モジュール内の薄膜内空間に対し二次排気を開始した状況を示す断面図である。
【図９】本発明である薄膜式ラミネート装置の一次排気を停止し二次排気のみを行っている状況を示す断面図である。
【図１０】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構から積層処理機構への移送を示す斜視図である。
【図１１】本発明である薄膜式ラミネート装置の移送時における積層モジュールの状態を示す断面図である。
【図１２】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構へ積層モジュールを導入した場面を示す背面斜視図である。
【図１３】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構の断面図である。
【図１４】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構の処理空間に対し加圧用流体を注入している状況を示す断面図である。
【図１５】本発明である薄膜式ラミネート装置の印刷回路基板に対し積層加工を施している状況を示す拡大断面図である。
【図１６】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構において加圧用流体に差圧を設けた場合を示す断面図である。
【図１７】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構に加圧用流体の差圧をエアシリンダーで調整する仕組みを設けた場合を示す断面図である。
【図１８】本発明である薄膜式ラミネート装置による積層方法を示す工程図である。
【図１９】本発明と従来技術の効果を比較した表である。
【図２０】従来のラミネート装置の断面図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 薄膜式ラミネート装置
２ 積層モジュール
３ 真空処理機構
３ａ 真空ポンプ
３ｂ 開閉板
３ｃ アーム
３ｄ レール
３ｅ 加圧用タンク
４ 積層処理機構
５ 上密閉容器
５ａ 上凸部
５ｂ 上圧力空間用吸気孔
６ 下密閉容器
６ａ 下凸部
６ｂ 下圧力空間用吸気孔
７ 上板
７ａ 上弾性膜
７ｂ 上フレーム
７ｃ 上凹部
７ｄ 上シール
７ｅ 薄膜内吸気孔
７ｆ 把持部
７ｇ 蝶番
８ 下板
８ａ 下弾性膜
８ｂ 下フレーム
８ｃ 下凹部
８ｄ 下シール
９ 上圧力空間用吸気ノズル
９ａ 上圧力空間
１０ 下圧力空間用吸気ノズル
１０ａ 下圧力空間
１１ 薄膜内吸気ノズル
１１ａ 薄膜内空間
１２ 印刷回路基板
１２ａ 導体
１２ｂ ベースフィルム
１２ｃ カバーフィルム
１２ｄ 接着剤
１２ｅ 開口部
１２ｆ 加圧
１３ 一次排気
１３ａ 二次排気
１３ｂ 大気圧
１４ 上処理容器
１４ａ 上熱源
１４ｂ 上注入孔
１５ 下処理容器
１５ａ 下熱源
１５ｂ 下注入孔
１６ 上処理空間
１６ａ 上加圧用流体
１７ 下処理空間
１７ａ 下加圧用流体
１８ 流体注入
１８ａ 加熱
１８ｂ 差圧
１８ｃ エアシリンダー
１９ 表
２０ 薄膜式ラミネート装置による積層方法
２０ａ 真空処理工程
２０ｂ 移送工程
２０ｃ 積層処理工程
２１ ラミネート装置
２１ａ 上熱板
２１ｂ 下熱板
２１ｃ 印刷回路基板
２１ｄ 導体
２１ｅ ベースフィルム
２１ｆ カバーフィルム
２１ｇ 接着剤
２１ｈ 凸部
２１ｉ 凹部
２１ｊ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷回路基板の積層処理において、適度な弾力を有する樹脂製の弾性膜を介して、印刷回路基板の表面に流体で圧力を加える薄膜式ラミネート装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印刷回路基板の製造においては、銅箔等で導体パターンを形成した後、表面に絶縁保護用カバーレイとしてフィルム等を積層したり、複数の印刷回路基板を一体化するために積層する際に、積層処理設備が必要である。従来の印刷回路基板の積層処理設備としては、多段式ラミネートプレス、快速ラミネートプレス、オートクレーブなどがある。
【０００３】
まず、多段式ラミネートプレス及び快速ラミネートプレスの場合、積層圧着に必要な圧力は、油圧シリンダー等の力を、平坦な熱板を介して、印刷回路基板に加える。尚、基板の表面が平坦であれば、積層圧力を均一に加えることができる。
【０００４】
図２０は、従来のラミネート装置の断面図である。従来のラミネート装置２１では、導体２１ｄとベースフィルム２１ｅの間に接着剤２１ｇを付け、導体２１ｄとカバーフィルム２１ｆの間に接着剤２１ｇを付けて、上熱板２１ａと下熱板２１ｂの間に挟む。
【０００５】
上熱板２１ａ及び下熱板２１ｂにより、熱を加えることで接着剤２１ｇを融かし、圧力を掛けることで導体２１ｄとベースフィルム２１ｅ及びカバーフィルム２１ｆとを接着し、印刷回路基板２１ｃを積層する。
【０００６】
印刷回路基板２１ｃには、導体２１ｄでパターンが形成されるため、表面に凹凸が生じる。平坦な熱板を使用した場合、導体２１ｄのある凸部２１ｈには過大な圧力が加わり、導体２１ｄのない凹部２１ｉには十分な圧力が加わらない。
【０００７】
圧力が不足すると、積層用樹脂の埋め込み不足や気泡残存などの問題が発生する。気泡が存在すると、はんだ処理で２５０℃前後の高温環境になるため、気泡が急激に膨張し、基板に損傷を与える。
【０００８】
圧力を均一にするため、耐熱性ゴムシートなどの各種クッション材を用いる場合もある。しかし、上下からの圧力を受けた印刷回路基板２１ｃは、圧力の掛からない側面方向へ押し出され、変形を生じる。積層時に変形又は変位が生じると、各層間の位置合わせが困難となる。
【０００９】
印刷回路基板２１ｃの変形量を軽減するために圧力を低くすると、導体２１ｄパターン間で積層用樹脂の埋め込み不足や気泡残存が発生し、気泡が残存しないように積層圧力を高くすると、印刷回路基板２１ｃの変形が大きくなる。
【００１０】
特許文献１に記載されているように、ポリエチレンシートと、このポリエチレンシートの拡散を抑制するポリエチレン拡散防止シートとを含む緩衝材を介してカバーレイフィルムを加熱、加圧する発明も公開されている。
【特許文献１】特開平０８−０３２２１３号公報
【００１１】
また、カバーフィルム２１ｆの接続用等の開口部２１ｊにおいては、加熱状態で積層圧力が加わると、カバーフィルム２１ｆに塗布された接着剤２１ｇが、圧力の低い開口部２１ｊへ流れ出し、印刷回路基板２１ｃの接続信頼性が損なわれてしまう。
【００１２】
次に、オートクレーブの場合、大型圧力容器を使用し、積層対象の印刷回路基板２１ｃ全体を支持板に載せ、プラスチックフィルムで覆って架台に置き、容器内に引き込んで密閉する。プラスチックフィルム内部を真空にし、容器内に加圧媒体である気体を充填して積層圧力を加える。
【００１３】
積層圧力は、プラスチックフィルムと、印刷回路基板２１ｃを載せた支持板との間に加わる。印刷回路基板２１ｃの上面は、プラスチックフィルムを介して、気体で加圧するので、平坦でなくても、積層圧力が均一に加わる。また、側面にも圧力が加わるので、横方向への変形も生じにくい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、オートクレーブは、装置が大型で、積層加工時間が長く、生産性が低い。生産性の低さを補うために、架台上に複数の印刷回路基板２１ｃを重層形式で加圧処理すると、最上部の印刷回路基板２１ｃには表面に凹凸があっても均一な圧力が加わるが、下部の印刷回路基板２１ｃには均一な圧力は加わらない。
【００１５】
そこで、本発明は、印刷回路基板の表面に凹凸があっても均一な圧力を加えることができ、かつ、積層加工時間が短く、生産性の高い薄膜式ラミネート装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するために、積層した印刷回路基板１２を薄い弾力性のある上弾性膜７ａと下弾性膜８ａの間に挟み込んだ積層モジュール２を、常温域で上密閉容器５と下密閉容器６とで挟み込み、前記積層モジュール２と上密閉容器５の間及び前記積層モジュール２と下密閉容器６の間を真空にした上で、残存大気との差圧により拡がった前記積層モジュール２内の気体を吸引した後、前記積層モジュール２の外側を常圧に戻し、前記積層モジュール２を内部の真空を保持したまま加温域に移送して上処理容器１４と下処理容器１５とで挟み込み、前記積層モジュール２と上処理容器１４との間に上加圧用流体１６ａを注入し、且つ前記積層モジュール２と下処理容器１５との間に下加圧用流体１７ａを注入することにより、上弾性膜７ａと下弾性膜８ａの間に挟まれた印刷回路基板１２に均一な圧力を加えて積層することを特徴とする薄膜式ラミネート装置１の構成とした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。第１に、加温及び加圧する前に真空処理を施して予め気体を除去しておくことにより、積層された印刷回路基板内に気泡が残存しないようになり、ラミネート品質を向上させることができる。
【００１８】
第２に、印刷回路基板を２枚の弾性膜に挟み、弾性膜の外側から流体で圧力を加えることにより、印刷回路基板の表面に凹凸が在っても積層圧力が均等に加わり、従来の方法による局部の圧力不足による積層用樹脂の埋め込み不足や、局部の過大な圧力による接着剤の横方向への流れ出しを押さえることができる。
【００１９】
第３に、真空処理を印刷回路基板単体で行うため、真空処理の効果が大きく、積層に必要な圧力も大幅に減らすことが可能となり、印刷回路基板の損傷も大幅に低減され、総合的な生産性が非常に高くなる。
【００２０】
第４に、弾性膜を介して流体により圧力を掛けるので、印刷回路基板に対して全方向から均等な圧力が加わるので、印刷回路基板の寸法変化が極小になる。また、積層に必要な圧力も低くて済む。
【００２１】
第５に、積層時の熱負荷は、熱容量の小さな弾性膜と印刷回路基板のみであるので小さくて済み、加熱用エネルギーの大幅削減が可能となる。加熱時間もわずかとなり、環境負荷の軽減に非常に大きな効果がある。
【００２２】
第６に、印刷回路基板を複数でなく単体で処理するので、加熱量及び加熱時間の調整が容易で、品質も安定する。緩衝材等もないため熱伝導率も良く、軽量化される上に、他の印刷回路基板等から圧力の影響を受けることもなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、印刷回路基板の積層処理において、印刷回路基板の表面に凹凸があっても均一な圧力を加えるという目的を、適度な弾力を有する樹脂製の弾性膜を介して、積層した印刷回路基板に流体で圧力を加えることで実現した。
【実施例１】
【００２４】
以下に、添付図面に基づいて、本発明である薄膜式ラミネート装置について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明である薄膜式ラミネート装置の全体を示す斜視図である。薄膜式ラミネート装置１は、積層モジュール２、真空処理機構３及び積層処理機構４などを備える。
【００２６】
薄膜式ラミネート装置１は、印刷回路基板１２を収納した積層モジュール２に対し、真空処理機構３及び積層処理機構４による処理を施して、導体パターン形成後の印刷回路基板１２にカバーレイ加工等を行う装置である。
【００２７】
積層モジュール２は、処理対象の印刷回路基板１２を薄い弾性膜７ａ、８ａで挟み込む器具である。尚、印刷回路基板１２は、パターンを形成した導体１２ａに接着剤１２ｄを塗布し、フィルム１２ｂ、１２ｃを被せた状態である。
【００２８】
真空処理機構３は、印刷回路基板１２の導体１２ａとフィルム１２ｂ、１２ｃの間に気泡が入らないように、積層モジュール２内を真空ポンプ３ａなどを利用して真空にしておく装置である。
【００２９】
積層処理機構４は、積層された印刷回路基板１２を製造する装置である。積層モジュール２に熱と圧力を加えて、印刷回路基板１２の導体１２ａとフィルム１２ｂ、１２ｃを貼り合わせる。尚、圧力は加圧用タンク３ｅから流体を送り出して加える。
【００３０】
図２は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層モジュールを開いて印刷回路基板をセットした状態を示す斜視図である。
【００３１】
積層モジュール２は、上板７と下板８の奥側の端同士を蝶番７ｇで接続した開閉式の器具であり、上板７の手前側に設けた把持部７ｆを持ち上げることにより、上板７を回動させることができる。
【００３２】
上板７は、枠状の上フレーム７ｂの内側に薄い弾力性のある上弾性膜７ａを張った板状の部材である。上フレーム７ｂの下面には、上弾性膜７ａの周りを囲むように密封用の上シール７ｄが設けられる。
【００３３】
上フレーム７ｂには厚みがあり、上弾性膜７ａは上板７の下面寄りに張られるため、上弾性膜７ａの上側には上凹部７ｃが存在する。上フレーム７ｂの上面は上凹部７ｃにより陥没するので、上側を塞ぐことで中空の空間が生じる。
【００３４】
下板８は、枠状の下フレーム８ｂの内側に薄い弾力性のある下弾性膜８ａを張った板状の部材である。下フレーム８ｂの上面には、下弾性膜８ａの周りを囲むように密封用の下シール８ｄが設けられる。
【００３５】
下フレーム８ｂには厚みがあり、下弾性膜８ａは下板８の上面寄りに張られるため、下弾性膜８ａの下側には下凹部８ｃが存在する。下フレーム８ｂの下面は下凹部８ｃにより陥没するので、下側を塞ぐことで中空の空間が生じる。
【００３６】
上板７を開き、下弾性膜８ａの上に印刷回路基板１２を載せ、上板７を閉じる。印刷回路基板１２は、上弾性膜７ａと下弾性膜８ａの間に挟まれ、上シール７ｄと下シール８ｄにより密閉される。
【００３７】
尚、上フレーム７ｂの側面には、上弾性膜７ａと下弾性膜８ａに挟まれた薄膜内空間１１ａと外部とを繋ぐ薄膜内吸気孔７ｅが空けられ、気体を吸引するための薄膜内吸気ノズル１１が接続される。尚、薄膜内吸気ノズル１１は、真空ポンプ３ａと連結される。
【００３８】
積層モジュール２では、積層加工する印刷回路基板１２を適度な弾性及び耐熱性を有する樹脂製の弾性膜７ａ、８ａで挟み、弾性膜７ａ、８ａを介して印刷回路基板１２に必要な圧力を加える。
【００３９】
一定形状の熱板ではなく、不定形の流体で圧力を加える。加圧流体はどの部分でも等圧であることから、印刷回路基板１２の表面の凹凸に拘わらず、柔軟な弾性膜７ａ、８ａにより均一な圧力を加えることが可能となる。
【００４０】
これにより、局部の圧力不均一による印刷回路基板１２の変形を極小にすることができ、導体１２ａパターン間への接着剤１２ｄの埋め込み不足や気泡残存の問題なども極小化することができる。
【実施例２】
【００４１】
図３は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構へ積層モジュールを導入した場面を示す正面斜視図である。図４は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構において真空処理をしている場面を示す斜視図である。
【００４２】
積層する印刷回路基板１２の気泡残存問題を改善し、品質を向上させるために積層モジュール２に対し真空処理を行う。真空処理は、真空ポンプ３ａで気体を吸引することにより行う。
【００４３】
印刷回路基板１２の積層においては、接着剤１２ｄをガラス転移点以上の温度に加熱し軟化させた後、粘性の出た接着剤１２ｄに圧力を加えることで、接着剤１２ｄが印刷回路基板１２上の導体１２ａにより形成された回路間の空間などに流れ込み、接着効果が生じる。
【００４４】
従来において、接着に必要な温度は、接着剤１２ｄとして使用する樹脂などにより異なるが、通常１５０℃以上である。積層後は、高温状態から冷却し、印刷回路基板１２を常温状態に戻す必要がある。
【００４５】
従来の多段式ラミネートプレスでは、積層圧力として１平方センチメートル当たり４０〜５０キログラム重を加える必要があり、厚さ３０ミリメートル以上の鋼鉄製の熱板を使用している。積層処理に必要な温度は、熱容量の大きな鋼鉄製熱板を加温している。このため、昇温時間及び冷却時間共に約３０分必要であり、１回当たりの所要時間は１時間半以上となってしまい、時間当たりの生産性は低い。
【００４６】
そのため、一組の熱板間に複数の印刷回路基板１２を積み重ね、印刷回路基板１２間の干渉を防止するため各印刷回路基板１２間にステンレスなどの金属板を挿入する。しかし、下部に位置する印刷回路基板１２には重量が加わるため、真空処理を行ったとしても、部分的な空気溜まりが生じる可能性が高い。
【００４７】
また、熱板の間に多数の印刷回路基板１２等が存在すると、熱板に近い部分と遠い部分で、熱が伝達する量や時間にばらつきがあり、同じ品質の印刷回路基板１２を製造するのが困難である。
【００４８】
快速ラミネートプレスのように、冷却サイクルを持たず、一枚ずつ高温短時間で処理する場合、熱容量の小さな印刷回路基板１２は短時間で高温状態となる。接着剤１２ｄは急速に軟化し粘着性を生じるので、導体１２ａ回路間や、導体１２ａと接着剤１２ｄの間などに気泡を閉じ込めてしまう場合がある。この状態で真空処理を行っても残存気体の除去は困難である。
【００４９】
オートクレーブについても、装置が大型で、熱容量も大きく、積層に必要な時間は最低でも約２時間であり、時間当たりの生産性が低い。印刷回路基板１２を重ねてセットするので、下部に位置する印刷回路基板１２の真空効果が阻害される可能性がある。また、真空ポンプ３ａも容量の大きなものが必要となる。
【００５０】
本発明の真空処理機構３は、上密閉容器５及び下密閉容器６などからなり、上密閉容器５を開閉させて、上密閉容器５と下密閉容器６の間に積層モジュール２を挟み込み、積層モジュール２に対し真空処理を行う。
【００５１】
上密閉容器５は、上面に開閉板３ｂが接続され、開閉板３ｂの動作に連動して開閉する。下面の中央部には、上凸部５ａが突出しており、積層モジュール２の上凹部７ｃと嵌合させることができる。
【００５２】
尚、開閉板３ｂは、奥側が回動可能に固定され、手前側を持ち上げるために、両端下側にアーム３ｃが垂設される。アーム３ｃは、シリンダ内でピストンを上下させることで伸縮する。
【００５３】
上密閉容器５と積層モジュール２を密着させても、上凸部５ａと上弾性膜７ａの間には上圧力空間９ａが存在し、上密閉容器５の前面には、上圧力空間９ａと外部とを繋ぐ上圧力空間用吸気孔５ｂが空けられ、上圧力空間用吸気ノズル９が接続される。尚、上圧力空間用吸気ノズル９は、真空ポンプ３ａと連結される。
【００５４】
下密閉容器６は、水平に保持される。上面の中央部には、下凸部６ａが突出しており、積層モジュール２の下凹部８ｃと嵌合させることができる。積層モジュール２はレール３ｄ上をスライドして真空処理機構３と積層処理機構４の間を移動するが、真空処理機構３においては、下密閉容器６の上に載せられる。
【００５５】
下密閉容器６と積層モジュール２を密着させても、下凸部６ａと下弾性膜８ａの間には下圧力空間１０ａが存在し、下密閉容器６の前面には、下圧力空間１０ａと外部とを繋ぐ下圧力空間用吸気孔６ｂが空けられ、下圧力空間用吸気ノズル１０が接続される。尚、下圧力空間用吸気ノズル１０は、真空ポンプ３ａと連結される。
【００５６】
上密閉容器５を閉じて上板７に被せることにより、積層モジュール２を上密閉容器５と下密閉容器６とで挟み込んだ状態にし、真空ポンプ３ａで気体を吸引することにより、積層モジュール２内を真空にする。
【００５７】
図５は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構の断面図である。図６は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構を分解した断面図である。
【００５８】
印刷回路基板１２が収められた上下弾性膜７ａ、８ａに挟まれた薄膜内空間１１ａ内の気体を排気するには、排気用管路を上板７又は下板８に設ける必要があり、本発明では、上板７に薄膜内吸気孔７ｅを設けている。
【００５９】
しかし、薄膜内空間１１ａから直接気体を吸引すると、薄膜内吸気孔７ｅに近い部分が先に負圧になり、上下弾性膜７ａ、８ａが大気圧１３ｂで押されて密着してしまうので、薄膜内空間１１ａの中央部の気体の排出が阻害されてしまう。
【００６０】
尚、薄膜内吸気孔７ｅから中央部に掛けて、紙や布など繊維状のものを置いて気体の吸引を行うと、繊維の隙間を通して排気が行われるので、薄膜内空間１１ａ内を真空にすることは可能である。
【００６１】
本発明では、常温環境において、上下弾性膜７ａ、８ａの外側に大気圧１３ｂが直接作用しないように、上弾性膜７ａと上密閉容器５との間に上圧力空間９ａ、下弾性膜８ａと下密閉容器６との間に下圧力空間１０ａを設ける。
【００６２】
上圧力空間９ａは、上板７の上凹部７ｃと上密閉容器５の上凸部５ａを嵌め合わせることで密閉され、上圧力空間用吸気ノズル９が接続された上密閉容器５の上圧力空間用吸気孔５ｂからのみ外部との通気が可能である。
【００６３】
下圧力空間１０ａは、下板８の下凹部８ｃと下密閉容器６の下凸部６ａを嵌め合わせることで密閉され、下圧力空間用吸気ノズル１０が接続された下密閉容器６の下圧力空間用吸気孔６ｂからのみ外部との通気が可能である。
【００６４】
図７は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構の圧力空間に対し一次排気を開始した状況を示す断面図である。
【００６５】
一次排気１３として、真空ポンプ３ａで上圧力空間用吸気孔５ｂから上圧力空間９ａの気体を吸引し、同様に下圧力空間用吸気孔６ｂから下圧力空間１０ａの気体を吸引して、上圧力空間９ａ及び下圧力空間１０ａを真空化する。
【００６６】
一次排気１３すると、上下圧力空間９ａ、１０ａは真空で、薄膜内空間１１ａには大気が存在しているので、差圧により上弾性膜７ａは上方へ引かれ、下弾性膜８ａは下方に引かれて、薄膜内空間１１ａの寸法が拡大する。これにより、印刷回路基板１２には重力以外何らの応力も加わらない自由空間が形成される。
【００６７】
図８は、本発明である薄膜式ラミネート装置の一次排気に加え積層モジュール内の薄膜内空間に対し二次排気を開始した状況を示す断面図である。
【００６８】
一次排気１３により上下圧力空間９ａ、１０ａと薄膜内空間１１ａに差圧が生じたら、一次排気１３を継続しつつ二次排気１３ａを開始する。上下密閉容器５、６内は、大気圧による干渉が無い自由空間となっているため、上下弾性膜７ａ、８ａが密着してしまうことはなく、完全に気体を排気することが可能である。
【００６９】
二次排気１３ａでは、真空ポンプ３ａで薄膜内吸気孔７ｅから薄膜内空間１１ａの気体を吸引し、薄膜内空間１１ａを真空化する。上下圧力空間９ａ、１０ａと薄膜内空間１１ａは、共に真空化されて差圧がなくなるので、薄膜内空間１１ａの拡張は無くなり、上下弾性膜７ａ、８ａの位置も元に戻る。
【００７０】
図９は、本発明である薄膜式ラミネート装置の一次排気を停止し二次排気のみを行っている状況を示す断面図である。
【００７１】
薄膜内空間１１ａが完全に真空化したら、一次排気１３を停止し、上下圧力空間９ａ、１０ａの負圧を解除する。真空状態の薄膜内空間１１ａと、大気圧１３ｂに戻った上下圧力空間９ａ、１０ａとの差圧により、上下弾性膜７ａ、８ａが内側に押し付けられ、印刷回路基板１２が収まった薄膜内空間１１ａの真空状態を継続維持することができる。
【００７２】
本発明では、従来の多段式ラミネートプレス等のように、排気が必要な空間に油圧シリンダーや熱板などが存在せず、排気が必要な空間を最小限にすることができるので、真空ポンプ３ａも小型で十分対応できる。また、自由空間となるため、印刷回路基板１２に局部的に排気不十分な箇所が生じることもない。
【００７３】
さらに、常温環境下で真空処理を行うので、接着剤１２ｄが軟化して粘性が生じることもない。完全に真空化しているので、積層圧力を低くしても印刷回路基板１２に気泡が残存せず、十分な品質の印刷回路基板１２を作成することが可能となる。
【実施例３】
【００７４】
図１０は、本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構から積層処理機構への移送を示す斜視図である。図１１は、本発明である薄膜式ラミネート装置の移送時における積層モジュールの状態を示す断面図である。
【００７５】
生産性及び熱エネルギー節減の観点から、常温域である真空処理機構３と加温域である積層処理機構４とを分離し、常温域で真空処理を行い、真空状態を維持したまま加温域で加熱及び加圧処理を行う。
【００７６】
上下弾性膜７ａ、８ａに挟まれた印刷回路基板１２を常温域で真空化し、薄膜内空間１１ａからの排気を継続すれば、弾性膜７ａ、８ａは外部の大気圧１３ｂにより印刷回路基板１２に密着した状態のまま保持される。
【００７７】
真空状態を維持したまま、積層モジュール２をレール３ｄ上に沿って積層処理機構４へ移動させる。移動中であっても弾性膜７ａ、８ａは大気圧１３ｂにより印刷回路基板１２に密着しているので、積層モジュール２内の印刷回路基板１２の品質に影響を与えずに移送することができる。
【００７８】
尚、積層処理時の加熱及び冷却の対象は、印刷回路基板１２、上弾性膜７ａ及び下弾性膜８ａだけである。熱容量が非常に小さいので、積層時に必要な熱エネルギーを極小化することが可能となる。即ち、省エネルギー効果を最大限に引き出すことが可能になり、エネルギーコストの大幅削減となる。
【００７９】
加温域から常温域への移動も同様に行うが、加熱され高温状態にある印刷回路基板１２を移送する場合であっても、接着剤１２ｄの状態如何に関わらず、何ら変形を生じることなく、移送が可能である。
【実施例４】
【００８０】
図１２は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構へ積層モジュールを導入した場面を示す背面斜視図である。図１３は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構の断面図である。
【００８１】
積層処理機構４は、上処理容器１４、下処理容器１５、上熱源１４ａ及び下熱源１５ａ等からなる。積層処理機構４へ移送された積層モジュール２は、上側から上処理容器１４を当て、下側から下処理容器１５を当てて挟み込む。
【００８２】
上処理容器１４は、上密閉容器５と同様に積層モジュール２の上面に嵌合する。上処理容器１４と上弾性膜７ａとの間には上処理空間１６が存在し、上処理空間１６から外部に通じる上注入孔１４ｂも上処理容器１４に空けられる。
【００８３】
上熱源１４ａは、外部から上処理容器１４を介して上処理空間１６内に熱を供給する装置である。上処理容器１４には複数の上熱源１４ａを接続することができ、熱量を調整することも可能である。
【００８４】
下処理容器１５は、下密閉容器６と同様に積層モジュール２の下面に嵌合する。下処理容器１５と下弾性膜８ａとの間には下処理空間１７が存在し、下処理空間１７から外部に通じる下注入孔１５ｂも下処理容器１５に空けられる。
【００８５】
下熱源１５ａは、外部から下処理容器１５を介して下処理空間１７内に熱を供給する装置である。下処理容器１５には複数の下熱源１５ａを接続することができ、熱量を調整することも可能である。
【００８６】
図１４は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構の処理空間に対し加圧用流体を注入している状況を示す断面図である。図１５は、本発明である薄膜式ラミネート装置の印刷回路基板に対し積層加工を施している状況を示す拡大断面図である。
【００８７】
上下弾性膜７ａ、８ａに圧力を加えるために、流体注入１８を行う。流体注入１８では、加圧用タンク３ｅと連結した上注入孔１４ｂから上処理空間１６内に上加圧用流体１６ａを注入し、加圧用タンク３ｅと連結した下注入孔１５ｂから下処理空間１７内に下加圧用流体１７ａを注入する。
【００８８】
上加圧用流体１６ａ及び下加圧用流体１７ａは、気体でも液体でも構わない。加えた圧力はどの部分においても等しく伝わるため、印刷回路基板１２の凹凸があっても、柔軟な上下弾性膜７ａ、８ａが凹凸に沿って密着する。
【００８９】
上処理容器１４の上熱源１４ａと下処理容器１５の下熱源１５ａにより加熱１８ａも行われる。加熱１８ａにより、印刷回路基板１２の接着剤１２ｄは溶融し、導体１２ａの隙間などに流れ込む。
【００９０】
導体１２ａがなく接着剤１２ｄが流れ込んだ部分は凹むため、表面に凹凸が生じるが、上下加圧用流体１６ａ、１７ａが上下弾性膜７ａ、８ａを介して均等に圧力を加えるため、カバーフィルム１２ｃも凹凸に沿って貼り付く。
【００９１】
導体１２ａの露出部でカバーフィルム１２ｃに開口部１２ｅを設けた箇所については、周辺部の接着剤１２ｄが流れ込んで導体１２ａを覆ってしまわないように、上弾性膜７ａが開口部１２ｅに沿って密着し、接着剤１２ｄの流出を防ぐ。
【００９２】
予め常温環境下で真空化されているため、接着剤１２ｄの流れ込む際に気泡を閉じ込めてしまうことはなく、上下加圧用流体１６ａ、１７ａにより均等に加圧１２ｆされ、カバーフィルム１２ｃと導体１２ａとが粘着性を増した接着剤１２ｄにより貼付される。
【００９３】
印刷回路基板１２は、一枚ずつ単体で処理されるため、過度な圧力による導体１２ａの亀裂、断線などの損傷が生じる可能性は低い。また、圧力が全体的に均一に掛かるため、上下からの圧力で横方向へ伸びてしまうこともなく、寸法変化が極小化する。
【００９４】
上処理空間１６と下処理空間１７は、それぞれ独立しているので、上処理空間１６に加える圧力と下処理空間１７に加える圧力を個別に設定することが可能である。表面と裏面の状態が異なっていても、適切な圧力に調整することができる。
【００９５】
また、上処理空間１６に注入する上加圧用流体１６ａと、下処理空間１７に注入する下加圧用流体１７ａを、異なる種類の物質にしたり、上弾性膜７ａと下弾性膜８ａも異なる種類の素材にすることにより、調整することも可能である。
【００９６】
例えば、ベースフィルム１２ｂと導体１２ａとが予め接着されており、下側の接着剤１２ｄも固化している場合は、カバーフィルム１２ｃ側に大きな圧力が掛かるように調整しても良い。
【００９７】
尚、中間処理としてフィルム自体に接着性のあるものを貼り付ける場合や、カバーフィルム１２ｃを被せるのではなく、印刷回路基板１２を貼り合わせて重ねる場合など、様々な応用例もある。
【実施例５】
【００９８】
図１６は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構において加圧用流体に差圧を設けた場合を示す断面図である。
【００９９】
上加圧用流体１６ａの圧力と下加圧用流体１７ａの圧力の大きさを変え、差圧１８ｂを設けることにより、印刷回路基板１２の入った上下弾性膜７ａ、８ａの位置を変動させることができる。
【０１００】
例えば、上加圧用流体１６ａよりも下加圧用流体１７ａの圧力を大きくすることで、上下弾性膜７ａ、８ａを上方に移動させ、上処理容器１４の上熱源１４ａに押し当てることにより、印刷回路基板１２の上面をより効率的に加熱することができる。
【０１０１】
上下熱源１４ａ、１５ａは、電気ヒーターや蒸気などにより、上下処理容器１４、１５を発熱させて加熱しても良いし、上下処理空間１６、１７に発熱体を設置して加熱しても良いし、上下加圧用流体１６ａ、１７ａの温度を上げて加熱しても良い。
【０１０２】
本発明は、印刷回路基板１２の上下には弾性膜７ａ、８ａのみであり、積層時の緩衝としてステンレス板、ガラス布入り耐熱ゴム、クラフト紙など各種副資材を挟む必要はないので、熱伝導率が非常に良い。
【０１０３】
また、印刷回路基板１２も一枚ずつ処理し、複数枚の印刷回路基板１２を重ね合わせる訳ではないので、加熱１８ａ及び加圧１２ｆにムラは生じず、品質が安定する。熱効率が良いため、一枚当たりの処理時間も短時間で済む。
【０１０４】
多段式ラミネートプレスやオートクレーブでは、装置全体の加熱及び冷却に要するエネルギーが大きく、処理に約２時間も掛かるのに対し、本発明では、上下弾性膜７ａ、８ａ及び印刷回路基板１２のみを加熱及び冷却するので、１回当たり所要時間は、約２、３分である。
【０１０５】
加熱及び冷却のサイクルも短縮され、複数枚繰り返し処理しても短時間で終わらせることができる。本発明は、熱の伝達効率が大幅に改善され、全体としてエネルギーの損失も極小化されているので、従来に比べ生産性も格段に向上する。
【０１０６】
図１７は、本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構に加圧用流体の差圧をエアシリンダーで調整する仕組みを設けた場合を示す断面図である。
【０１０７】
差圧１８ｂを設ける際に、加圧用流体１６ａ、１７ａとして気体を用いると、圧力による気体の体積変化が起こり、上処理空間１６又は下処理空間１７の圧力を上げる際に若干の時間を必要とする。また、上処理空間１６又は下処理空間１７の圧力を急激に下げると、体積膨張による破裂音が生じるので、徐々に圧力を下げる必要がある。
【０１０８】
差圧１８ｂを設けるのに時間が掛かると、全体的な効率の低下を招く可能性がある。本発明では、エアシリンダー１８ｃを設置して、上処理空間１６と下処理空間１７の圧力の調整を短時間で行う。
【０１０９】
エアシリンダー１８ｃの一方を上処理空間１６に接続し、他方を下処理空間１７に接続することにより、上下の圧力を連動させることにより短時間で差圧１８ｂを設けることができるようになる。
【０１１０】
上処理空間１６の圧力を上がれば、下処理空間１７の圧力が下がり、上下弾性膜７ａ、８ａを下方へ変位させることができる。逆に、上処理空間１６の圧力を下げれば、下処理空間１７の圧力が上がり、上下弾性膜７ａ、８ａは上方へ変位する。
【実施例６】
【０１１１】
図１８は、本発明である薄膜式ラミネート装置による積層方法を示す工程図である。薄膜式ラミネート装置による積層方法２０は、真空処理工程２０ａ、移送工程２０ｂ及び積層処理工程２０ｃからなる。
【０１１２】
真空処理工程２０ａは、常温域において、一次排気１３と二次排気１３ａにより、積層モジュール２内を真空化する工程である。即ち、上下弾性膜７ａ、８ａに挟まれた印刷回路基板１２から気泡発生要因となる大気を除去する。
【０１１３】
一次排気１３は、積層モジュール２の外側を真空化することにより、積層モジュール２に大気圧１３ｂの影響が及ばないようにする。
【０１１４】
二次排気１３ａは、一次排気１３の効果を持続させたまま、積層モジュール２内の気体を吸引して真空化する。完全に真空化したら、二次排気１３ａはそのまま継続し、一次排気１３を解除する。
【０１１５】
内部が真空化のままの積層モジュール２は、外側から大気圧１３ｂの影響を受けるようになり、上下弾性膜７ａ、８ａが印刷回路基板１２に密着した状態となる。即ち、積層モジュール２内に気体が入らないように密封される。
【０１１６】
移送工程２０ｂは、積層モジュール２内の真空を保持したまま、常温域から加温域に移動させる工程である。常温域で真空化してから、加温域で加熱及び加圧することで、気泡残存の可能性を無くしている。
【０１１７】
積層処理工程２０ｃは、加温域において、流体注入１８と加熱１８ａにより、積層モジュール２内の印刷回路基板１２を積層加工する工程である。尚、印刷回路基板１２は一枚単位で処理する。
【０１１８】
流体注入１８は、積層モジュール２の外側に流体を充填し、上下弾性膜７ａ、８ａを介して印刷回路基板１２に均等な圧力を掛ける。印刷回路基板１２の形状を維持したフィルム１２ｂ、１２ｃの貼付けが可能となる。
【０１１９】
加熱１８ａは、印刷回路基板１２を加熱し、接着剤１２ｄを融かして、積層した導体１２ａとフィルム１２ｂ、１２ｃを、流体による加圧１２ｆを利用して貼り付ける。尚、流体に差圧１８ｂを設けることで、加熱１８ａ具合を調整することもできる。
【０１２０】
本発明により、低圧力で気泡が残存せず、導体１２ａ露出部への接着剤１２ｄの流出が無く、導体１２ａへの損傷もなく、印刷回路基板１２のサイズ変形も極小で、熱エネルギーの損失も極めて少ない、高品質の印刷回路基板１２を短時間で効率的に製造することが可能となる。
【実施例７】
【０１２１】
図１９は、本発明と従来技術の効果を比較した表である。表１９に示すように、従来技術である多段式ラミネートプレス、快速ラミネートプレス及びオートクレーブと、本発明である薄膜式ラミネートプレス（薄膜式ラミネート装置１）について、気泡が残存しない印刷回路基板１２を製造するのに必要な積層圧力を比較した。
【０１２２】
真空処理機構を設けない多段式ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり４０〜５０キログラム重の圧力が必要であり、真空処理機構を設けた多段式ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり１５〜２５キログラム重の圧力が必要である。
【０１２３】
真空処理機構を設けない快速ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり４０〜５０キログラム重の圧力が必要であり、真空処理機構を設けた多段式ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり約２０キログラム重の圧力が必要である。
【０１２４】
真空処理機構の有るオートクレーブでは、１平方センチメートル当たり１５キログラム重の圧力が必要である。
【０１２５】
それに対し、真空処理機構の有る薄膜式ラミネートプレスでは、１平方センチメートル当たり５〜１０キログラム重の圧力で気泡の残存しない印刷回路基板１２を製造することができた。
【０１２６】
本発明では、加熱用エネルギーの大幅削減も期待でき、実験においては、熱板電気容量１．８キロワットを２面で合計３．６キロワットの小さなエネルギーで行ったが、さらに５０％以上の熱エネルギーを削減することができる。
【０１２７】
以上のように、本発明である薄膜式ラミネート装置は、加温及び加圧する前に真空処理を施して予め気体を除去しておくことにより、積層された印刷回路基板内に気泡が残存しないようになり、ラミネート品質を向上させることができる。
【０１２８】
印刷回路基板を２枚の弾性膜に挟み、弾性膜の外側から流体で圧力を加えることにより、カバーフィルムの開口部にも積層圧力が均等に加わり、接着剤が流れ出すのを押さえることができる。
【０１２９】
真空処理を印刷回路基板単体で行うため、真空処理の効果が大きく、積層に必要な圧力も大幅に減らすことが可能となり、印刷回路基板の損傷も大幅に低減され、総合的な生産性が非常に高くなる。
【０１３０】
弾性膜を介して流体により圧力を掛けるので、印刷回路基板に対して全方向から均等な圧力が加わるので、印刷回路基板の寸法変化が極小になる。また、積層に必要な圧力も低くて済む。
【０１３１】
積層時の熱負荷は、熱容量の小さな弾性膜と印刷回路基板のみであるので小さくて済み、加熱用エネルギーの大幅削減が可能となる。加熱時間もわずかとなり、環境負荷の軽減に非常に大きな効果がある。
【０１３２】
印刷回路基板を複数でなく単体で処理するので、加熱量及び加熱時間の調整が容易で、品質も安定する。緩衝材等もないため熱伝導率も良く、軽量化される上に、他の印刷回路基板等から圧力の影響を受けることもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明である薄膜式ラミネート装置の装置全体を示す斜視図である。
【図２】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層モジュールを開いて印刷回路基板をセットした状態を示す斜視図である。
【図３】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構へ積層モジュールを導入した場面を示す正面斜視図である。
【図４】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構において真空処理をしている場面を示す斜視図である。
【図５】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構の断面図である。
【図６】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構を分解した断面図である。
【図７】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構の圧力空間に対し一次排気を開始した状況を示す断面図である。
【図８】本発明である薄膜式ラミネート装置の一次排気に加え積層モジュール内の薄膜内空間に対し二次排気を開始した状況を示す断面図である。
【図９】本発明である薄膜式ラミネート装置の一次排気を停止し二次排気のみを行っている状況を示す断面図である。
【図１０】本発明である薄膜式ラミネート装置の真空処理機構から積層処理機構への移送を示す斜視図である。
【図１１】本発明である薄膜式ラミネート装置の移送時における積層モジュールの状態を示す断面図である。
【図１２】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構へ積層モジュールを導入した場面を示す背面斜視図である。
【図１３】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構の断面図である。
【図１４】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構の処理空間に対し加圧用流体を注入している状況を示す断面図である。
【図１５】本発明である薄膜式ラミネート装置の印刷回路基板に対し積層加工を施している状況を示す拡大断面図である。
【図１６】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構において加圧用流体に差圧を設けた場合を示す断面図である。
【図１７】本発明である薄膜式ラミネート装置の積層処理機構に加圧用流体の差圧をエアシリンダーで調整する仕組みを設けた場合を示す断面図である。
【図１８】本発明である薄膜式ラミネート装置による積層方法を示す工程図である。
【図１９】本発明と従来技術の効果を比較した表である。
【図２０】従来のラミネート装置の断面図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 薄膜式ラミネート装置
２ 積層モジュール
３ 真空処理機構
３ａ 真空ポンプ
３ｂ 開閉板
３ｃ アーム
３ｄ レール
３ｅ 加圧用タンク
４ 積層処理機構
５ 上密閉容器
５ａ 上凸部
５ｂ 上圧力空間用吸気孔
６ 下密閉容器
６ａ 下凸部
６ｂ 下圧力空間用吸気孔
７ 上板
７ａ 上弾性膜
７ｂ 上フレーム
７ｃ 上凹部
７ｄ 上シール
７ｅ 薄膜内吸気孔
７ｆ 把持部
７ｇ 蝶番
８ 下板
８ａ 下弾性膜
８ｂ 下フレーム
８ｃ 下凹部
８ｄ 下シール
９ 上圧力空間用吸気ノズル
９ａ 上圧力空間
１０ 下圧力空間用吸気ノズル
１０ａ 下圧力空間
１１ 薄膜内吸気ノズル
１１ａ 薄膜内空間
１２ 印刷回路基板
１２ａ 導体
１２ｂ ベースフィルム
１２ｃ カバーフィルム
１２ｄ 接着剤
１２ｅ 開口部
１２ｆ 加圧
１３ 一次排気
１３ａ 二次排気
１３ｂ 大気圧
１４ 上処理容器
１４ａ 上熱源
１４ｂ 上注入孔
１５ 下処理容器
１５ａ 下熱源
１５ｂ 下注入孔
１６ 上処理空間
１６ａ 上加圧用流体
１７ 下処理空間
１７ａ 下加圧用流体
１８ 流体注入
１８ａ 加熱
１８ｂ 差圧
１８ｃ エアシリンダー
１９ 表
２０ 薄膜式ラミネート装置による積層方法
２０ａ 真空処理工程
２０ｂ 移送工程
２０ｃ 積層処理工程
２１ ラミネート装置
２１ａ 上熱板
２１ｂ 下熱板
２１ｃ 印刷回路基板
２１ｄ 導体
２１ｅ ベースフィルム
２１ｆ カバーフィルム
２１ｇ 接着剤
２１ｈ 凸部
２１ｉ 凹部
２１ｊ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄い弾力性のある上弾性膜を張った上板と薄い弾力性のある下弾性膜を張った下板との間に積層した印刷回路基板を挟み込むことにより、前記上下弾性膜を介して外部から前記印刷回路基板に圧力を加えることを特徴とする積層モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の積層モジュールを上処理容器と下処理容器とで挟み込み、前記積層モジュールと上処理容器との間に上加圧用流体を注入し、且つ前記積層モジュールと下処理容器との間に下加圧用流体を注入することにより上弾性膜と下弾性膜の間に挟まれた印刷回路基板に均一な圧力を加えることを特徴とする積層処理機構。
【請求項３】
請求項１に記載の積層モジュールを上密閉容器と下密閉容器とで挟み込み、前記積層モジュールと上密閉容器の間及び前記積層モジュールと下密閉容器の間を真空にした上で、残存大気との差圧により拡がった前記積層モジュール内の気体を吸引した後、前記積層モジュールの外側を常圧に戻すことにより前記積層モジュール内を真空に保つことを特徴とする真空処理機構。
【請求項４】
上加圧用流体と下加圧用流体に差圧を設けることにより上処理容器及び下処理容器に設けた熱源に印刷回路基板を押し当てて加熱することを特徴とする請求項２に記載の積層処理機構。
【請求項５】
請求項３に記載の真空処理機構で内部の気体を除去した積層モジュールを、真空状態を保持したまま請求項２又は請求項４に記載の積層処理機構に移送し、印刷回路基板に加熱及び加圧して積層加工することを特徴とする薄膜式ラミネート装置。
【請求項６】
常温域において上下弾性膜で印刷回路基板を挟み込んだ積層モジュールの外部を真空にし拡がった前記積層モジュールの内部から気体を吸引した後で前記積層モジュールの外部を常圧に戻す真空処理工程、前記積層モジュールを内部の真空を維持したまま常温域から加温域に移動させる移送工程、及び加温域において前記積層モジュールの外部に上下加圧用流体を注入して前記印刷回路基板に均一な圧力を掛ける積層工程からなることを特徴とする薄膜式ラミネート装置による積層方法。
【請求項１】
薄い弾力性のある上弾性膜を張った上板と薄い弾力性のある下弾性膜を張った下板との間に積層した印刷回路基板を挟み込むことにより、前記上下弾性膜を介して外部から前記印刷回路基板に圧力を加えることを特徴とする積層モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の積層モジュールを上処理容器と下処理容器とで挟み込み、前記積層モジュールと上処理容器との間に上加圧用流体を注入し、且つ前記積層モジュールと下処理容器との間に下加圧用流体を注入することにより上弾性膜と下弾性膜の間に挟まれた印刷回路基板に均一な圧力を加えることを特徴とする積層処理機構。
【請求項３】
請求項１に記載の積層モジュールを上密閉容器と下密閉容器とで挟み込み、前記積層モジュールと上密閉容器の間及び前記積層モジュールと下密閉容器の間を真空にした上で、残存大気との差圧により拡がった前記積層モジュール内の気体を吸引した後、前記積層モジュールの外側を常圧に戻すことにより前記積層モジュール内を真空に保つことを特徴とする真空処理機構。
【請求項４】
上加圧用流体と下加圧用流体に差圧を設けることにより上処理容器及び下処理容器に設けた熱源に印刷回路基板を押し当てて加熱することを特徴とする請求項２に記載の積層処理機構。
【請求項５】
請求項３に記載の真空処理機構で内部の気体を除去した積層モジュールを、真空状態を保持したまま請求項２又は請求項４に記載の積層処理機構に移送し、印刷回路基板に加熱及び加圧して積層加工することを特徴とする薄膜式ラミネート装置。
【請求項６】
常温域において上下弾性膜で印刷回路基板を挟み込んだ積層モジュールの外部を真空にし拡がった前記積層モジュールの内部から気体を吸引した後で前記積層モジュールの外部を常圧に戻す真空処理工程、前記積層モジュールを内部の真空を維持したまま常温域から加温域に移動させる移送工程、及び加温域において前記積層モジュールの外部に上下加圧用流体を注入して前記印刷回路基板に均一な圧力を掛ける積層工程からなることを特徴とする薄膜式ラミネート装置による積層方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−２３８６０７（Ｐ２００８−２３８６０７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８３１９４（Ｐ２００７−８３１９４）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【特許番号】特許第４０３２３１６号（Ｐ４０３２３１６）
【特許公報発行日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【出願人】（３０７００９７４６）有限会社タフ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【特許番号】特許第４０３２３１６号（Ｐ４０３２３１６）
【特許公報発行日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【出願人】（３０７００９７４６）有限会社タフ (1)
【Ｆターム（参考）】
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