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Title:
SUBSTRATE FORMING PRESS APPARATUS AND METHOD OF SUBSTRATE FORMING PRESSING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/152737
Kind Code:
A1
Abstract:
A substrate forming press apparatus as one embodiment comprising a structuring section for piling one upon another laminates each composed of substrate constituent members superimposed one upon another with jig plates interposed therebetween to thereby obtain a laminate block; a press section for hot press fastening of the laminate block; delivery means for transferring of the laminate block from the structuring section to the press section; and plate heating means for heating the jig plates to a given temperature before the superimposing of laminates and jig plates.

Inventors:
OKAZAKI, Shizuaki (3-2 Aji-cho, Fuchu-shi Hiroshima, 12, 7293212, JP)
Application Number:
JP2007/062153
Publication Date:
December 18, 2008
Filing Date:
June 15, 2007
Export Citation:
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Assignee:
KITAGAWA SEIKI KABUSHIKI KAISHA (800-8, Ukai-cho Fuchu-sh, Hiroshima 02, 7260002, JP)
北川精機株式会社 (〒02 広島県府中市鵜飼町800番地の8 Hiroshima, 7260002, JP)
International Classes:
B29C43/20; B29C43/36; B30B15/30; B30B15/34; B32B37/16; B32B15/08
Attorney, Agent or Firm:
MATSUOKA, Shuhei (Shin-Toshi-Center Bldg. 6F 24-1, Tsurumaki 1-chome Tama-sh, Tokyo 34, 2060034, JP)
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Claims:
 治具板を介して基板構成部材が積層された積層体を積み重ねて積層体ブロックを得る仕組み部と、
 該積層体ブロックを熱圧締するプレス部と、
 該積層体ブロックを前記仕組み部から前記プレス部に移動させる搬送手段と、
 該治具板と該積層体とが積み重ねられる前に、該治具板を所定温度に加熱するプレート加熱手段と、
 を有する、基板成形プレス装置。
 該所定温度は、常温よりも高く、且つ該基板構成部材の樹脂材料の反応温度未満の温度である、ことを特徴とする請求項1に記載の基板成形プレス装置。
 該所定温度は、常温よりも該基板構成部材の樹脂材料の反応温度に近い温度である、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の基板成形プレス装置。
 前記プレート加熱手段は、該所定温度以上の温度に加熱された少なくとも1つのロール対を有し、前記ロール対を構成する一対のロールが回動することによって、前記一対のロールに挟まれた該治具板が加熱されながら押し出されて前記仕組み部に導入される、ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の基板成形プレス装置。
 該治具板が金属製のプレートである、ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の基板成形プレス装置。
 該治具板がステンレス鋼製のプレートである、ことを特徴とする請求項5に記載の基板成形プレス装置。
 該治具板が樹脂製のプレートである、ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の基板成形プレス装置。
 該治具板及び該基板構成部材はキャリアプレートに載置された状態で、前記搬送手段によって前記プレス部に搬入される、ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の基板成形プレス装置。
 該キャリアプレートが金属製のプレートである、ことを特徴とする請求項8に記載の基板成形プレス装置。
 該金属製のプレートがステンレス鋼製のプレートである、ことを特徴とする請求項9に記載の基板成形プレス装置。
 該キャリアプレートが樹脂製のプレートである、ことを特徴とする請求項8に記載の基板成形プレス装置。
 治具板を所定温度に加熱する加熱ステップと、
 前記加熱ステップによって加熱された治具板を介して基板構成部材が積層された積層体を積み重ね、積層体ブロックを得る仕組みステップと、
 該積層体ブロックを熱圧締するプレスステップと、
 を有する、基板成形プレス方法。
 該所定温度は、常温より該基板構成部材の樹脂材料の反応温度に近く、且つ該反応温度未満の温度である、ことを特徴とする請求項12に記載の基板成形プレス方法。
 治具板を介して基板構成部材が積層された積層体を積み重ねて積層体ブロックを得る仕組み部と、
 該積層体ブロックを反応温度以上で熱圧締するプレス部と、
 該積層体ブロックを前記仕組み部から前記プレス部に移動させる搬送手段と、
 該治具板と該積層体とが積み重ねられる前に、該治具板を反応温度未満に加熱するプレート加熱手段と、
 を有する、基板成形プレス装置。
Description:
基板成形プレス装置及び基板成 プレス方法

 本発明は、シート状の樹脂、金属箔、CCL の材料を積層した積層体を、治具板を介し 複数重ねた積層体ブロックを仕組み、これ 熱圧締することによって多層基板を成形す 、基板成形プレス装置及び方法に関する。

 近年、情報処理装置などの基板として、 リプレグなどの樹脂シート、金属箔(例えば 銅箔)、片面又は両面を銅箔で覆った樹脂板 あるCCL(Copper Clad Laminate)等の材料を積層し 熱圧締して形成される多層基板が利用され いる。多層基板は、上下両面のみならず、 板の内部にも配線を行うことができるため その分、基板上に実装可能な配線の数を増 すことができる。すなわち、多層基板を用 ることにより、デバイスを高密度に実装し 基板の製造が可能となり、小型且つ高機能 情報処理装置が実現できるようになる。こ ような多層基板は、以下の手順にて形成さ る。

 まず、エッチングなどの手法により、CCL 両面の金属箔に回路パターンを形成する。 いで、CCLと金属箔、CCL同士及び/または金属 箔同士の間に樹脂シートが挟まれるように、 CCL、樹脂シート、金属箔を積層した積層体を 組み立てる。次いで、この積層体をプレス装 置で熱圧締すると、樹脂シートが熱反応若し くは単に軟化を起こして金属箔やCCLに接着さ れる。この結果、多層基板が成形される。

 また、このような多層基板を製造する際 、時間当たりの基板製造枚数を大きくする め、特開2002-124290(日本国特許公開公報)に記 載されているようなプレス装置が使用される 場合がある。すなわち、ステンレス鋼薄板な どの治具板を介して複数の積層体を重ねて積 層体ブロックを形成し、この積層体ブロック をプレス装置で熱圧締する。これによって、 一度のプレスで複数枚の多層基板を成形する ことができる。

 しかしながら、特開2002-124290に記載のプ ス装置においては、積層体ブロックの全高 数10ミリメートルに達する場合もある。この ような積層体ブロックを熱圧締する場合、熱 伝導によってブロックの中心にある樹脂シー トが充分に加熱されるまでに時間がかかり、 基板製造枚数向上の効果が小さくなるという 問題があった。また、積層体ブロックの全体 が加工温度に達しても、なお積層体の内部に 温度むら(すなわち、樹脂シートの固さのむ )が残る可能性がある。そして、樹脂シート 固さにむらがある状態で積層体がプレスさ ると、多層基板にしわが発生する、或いは 板の厚さが不均一になる可能性がある。

 本発明は上記の問題を解決するためにな れたものである。すなわち、本発明は、多 の多層基板を同時且つ短時間で成形可能な 板成形プレス装置及びプレス方法を提供す ことを目的とする。

 上記の目的を達成するため、本発明の実 形態により、治具板を介して基板構成材料 積層された積層体を積み重ねて積層体ブロ クを得る仕組み部と、積層体ブロックを熱 締するプレス部と、積層体ブロックを仕組 部からプレス部に移動させる搬送手段と、 具板と積層体とが積み重ねられる前に治具 を所定温度に加熱するプレート加熱手段と を有する基板成形プレス装置が提供される

 このような構成とすると、プレス部に積 体を配置するまでの間に積層体が治具板に って予熱されることになる。また、積層体 隣接する治具板によって予熱されるため、 層体ブロックの中心部まで均一かつ充分に 熱することができる。このため、プレス部 の熱圧締の時間を短縮することができる。 た、本実施形態の構成によれば、積層体ブ ックの中心部と上下両端との間の温度勾配 小さくなるため、積層体を熱圧締して得ら る多層基板にしわが発生しにくく、また、 り均一な基板厚が得られるようになってい 。

 なお、所定温度は、常温よりも高い温度 設定される。基板構成部材の樹脂材料が熱 化性樹脂の場合、好ましくは、所定温度は 応温度未満の温度である。より好ましくは 所定温度は常温よりも樹脂材料の反応温度 近い反応温度未満の温度である。。また、 こで言う樹脂材料の反応温度とは、熱圧締 に樹脂材料を所用時間その温度下に保った 合に、所望の製品品質が得られない程度に で熱圧締前に樹脂材料の反応若しくは軟化 の状態変化が進む温度である。

 また、プレート加熱手段は、所定温度以 の温度に加熱された少なくとも1つのロール 対を有し、このロール対を構成する一対のロ ールが回動することによって、一対のロール に挟まれた治具板が加熱されながら押し出さ れて仕組み部に導入される構成としてもよい 。このような構成とすると、治具版を搬送し ながら加熱することが可能となり、多層基板 の製造時間をより短くすることが出来るよう になる。

 また、治具板は例えばステンレス鋼、ア ミ合金等の金属のプレートであってもよい 或いは、治具板はPEEK(Polyether ether ketone)、 リイミド、ポリアミドイミド等の樹脂製の レートであってもよい。

 また、治具板及び基板構成部材はキャリ プレートに載置された状態で、搬送手段に ってプレス部に搬入される構成としてもよ 。ここで、例えば、キャリアプレートはス ンレス鋼、アルミ合金等の金属製、又はPEEK (Polyether ether ketone)、ポリイミド、ポリアミ イミド等の樹脂製のプレートである。

 以上のように、本発明によれば、多数の 層基板を同時且つ短時間で成形可能となる

本発明の実施の形態によるプレス装置 ブロック図である。 本発明の実施の形態によるプレス装置 仕組み部と治具板加熱部の側面図である。 本発明の実施の形態によるプレス装置 プレス部の側面図である。

発明を実施するための好適な形態

 以下、本発明の実施の形態につき、図面 用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態 のプレス装置のブロック図である。図1に示 れるように、本実施形態のプレス装置1は、C CL、プリプレグシート、銅箔が積層された積 体Lが複数ストックされている積層体ストッ カ100と、治具板J(後述)が複数ストックされて いる治具板ストッカ200と、治具板Jと積層体L 交互に積み重ねた積層体ブロックBを組み立 てる仕組み部300と、仕組み部300で組み立てら れた積層体ブロックBが一時的にストックさ る仕組品ストッカ500と、仕組品ストッカ500 積層体ブロックBを熱圧締するプレス部400と 有する。仕組み品ストッカ500にストックさ ている積層体ブロックBは、先ずローダ600に よってプレス部400に搬送される。次いでプレ ス部400が積層体ブロックBを熱圧締すると、 数の多層基板製品Pが得られる。最後に多層 板製品Pがアンローダ900によってプレス部400 から取り出され、下流工程(例えば、多層基 製品Pの表面に形成されている銅箔面に配線 ターンを形成する処理)に搬送される。また 、治具板ストッカ200と仕組み部の300との間に は、治具板Jを加熱する治具板加熱部700が配 されている。ここで、治具板Jはステンレス 等の金属板か、ポリイミド等の耐熱性の樹 から形成される、厚さ数100マイクロメート 程度のプレートである。

 本実施形態のプレス装置1においては、治 具板加熱部700は、治具板ストッカ200から治具 板Jを一枚ずつ引き出して所定温度に加熱す 。また、仕組み部300は、積層体ストッカ100 治具板加熱部700から、夫々積層体Lと治具板J を一枚ずつ交互に取り出して重ね、治具板J 介して積層体Lが複数重ねられた積層体ブロ クBを生成する。なお、積層体ブロックBは 上下両面が治具板Jとなるように構成されて る。

 仕組み部300にて生成された積層体ブロッ Bは、仕組み品ストッカ500内に一時的にスト ックされる。この仕組み品ストッカ500の内部 はヒータによって所定の温度に保温されてお り、積層体ブロックBが冷めないようになっ いる。次いで、ローダ600によって、積層体 ロックBは1つずつ仕組み品ストッカ500から取 り出され、プレス部400の内部に搬送される。 そして、プレス部400は積層体ブロックBを真 雰囲気下で加熱しながら圧迫する。これに って、積層体Lのプリプレグシートに含浸さ た熱硬化樹脂が隣接するCCLや銅箔と隙間無 密着し、さらに硬化する。この結果、CCL及 銅箔とプリプレグシートとが接着された多 基板製品Pが複数得られる。そして、この複 数の多層基板製品Pは、アンローダ900によっ プレス部400から取り出され、下流工程に搬 される。なお、これらの処理は、プレス装 1のコントローラ800が治具板ストッカ200、仕 み部300、プレス部400、仕組み品ストッカ500 ローダ600、治具板加熱部700及びアンローダ9 00を制御することによってなされる。

 次いで、仕組み部300及び治具板加熱部700 構成につき説明する。図2は、治具板加熱部 700及び仕組み部300の側面図である。治具板加 熱部700は、上側ヒートロール711と下側ヒート ロール712から構成される上流側ヒートロール 対710と、上側ヒートロール721と下側ヒートロ ール722から構成される下流側ヒートロール対 720とを備えている。上流側ヒートロール対710 の上側ヒートロール711及び下側ヒートロール 712は、その回転軸が水平かつ互いに平行であ り、また、両ヒートロールは鉛直方向に並べ て配置されている。下流側ヒートロール対720 の上側ヒートロール721及び下側ヒートロール 722についても同様である。また、上流側ヒー トロール対710と下流側ヒートロール対720とは 、同じ高さに配置されている。なお、上流側 ヒートロール対710及び下流側ヒートロール対 720は、共に治具板ストッカ200(図1)と仕組み部 300との間に配置されている。そして、上流側 ヒートロール対710は治具板ストッカ200に対し て近位となる位置に、下流側ヒートロール対 720は仕組み部300に近位となる位置に、夫々配 置されている。

 また、上流側及び下流側ヒートロール対 各ヒートロール711、712、721、722は図示しな ヒータを内蔵しており、ヒートロール711、7 12、721、722の円周面は積層体Lを構成するプリ プレグの樹脂のガラス転位温度よりも高く、 且つ硬化温度より低い温度に加熱されている 。本実施形態においては、80℃付近にガラス 位温度を、120℃付近に硬化温度をもつプリ レグ樹脂が使用されるため、ヒートロール 約100℃に加熱されている。なお、ヒートロ ルの加熱温度は100℃に限定されるものでは く、プリプレグの材料特性や積層体L又は積 層体ブロックBの構成等に応じて適宜設定さ る。また、ヒートロールの加熱温度は、必 しもプリプレグの樹脂のガラス転位温度よ も高くなくても良い。また、好ましくは、 示しない付勢手段よって、上側ヒートロー 711、721は、対応する下側ヒートロール712、72 2に向って付勢されている。

 治具板ストッカ200は図示しないローダを えており、治具板ストッカ200内にストック れている治具板Jを一枚ずつ引き出して治具 板加熱部700に送るようになっている。より具 体的には、上流側ヒートロール対710のヒート ロール711と712との間に治具板Jが差し込まれ ように、治具板Jが搬送されるようになって る。

 治具板Jの先端が上流側ヒートロール対710 に到達すると、下側ヒートロール712、722が図 中反時計回りに回動する。前述のように、上 側ヒートロール711、721は夫々下側ヒートロー ル712、722に向って付勢されているので、下側 ヒートロール712、722を回動させることによっ て、治具板Jは上流側ヒートロール対710のヒ トロール711、712の間に挟み込まれ、下流側 ートロール対720に向って搬送される。そし 、治具板Jの先端が下流側ヒートロール対720 到達すると、治具板Jは下流側ヒートロール 対720のヒートロール721、722の間に挟み込まれ てさらに搬送され、最終的には仕組み部300に 到達する。

 このように、本実施形態においては、ヒ トロール711、712、721、722によって、治具板J が加熱されながら仕組み部300に搬送されるよ うになっている。ここで、治具板Jは薄板で るため、治具板加熱部700を通過した治具板J 、ヒートロール711、712、721、722の表面温度 略同じ所定の温度に加熱されている。

 仕組み部300に搬送された治具板Jは、仕組 み部300のローラコンベア310の上に載置された キャリアプレートCの上に配置されるように っている。また、仕組み部300は、積層体ス ッカ100(図1)にストックされている積層体Lを り出して仕組み部300に送る図示しないロー を備えている。コントローラ800(図1)は、治 板ストッカ200のローダ、ヒートロール対710 720及び仕組み部300のローダを制御して、治 板Jと積層体Lとが交互に重ねられるように る。そして、所定数、例えば10の積層体Lが 置されたのち、最上段の積層体Lの上に治具 Jを重ねる。かくして、一対の治具板Jの間 積層体Lと交互に重ね合わされた、積層体ブ ックBが形成される。次いで、コントローラ 800は、ローダ600(図1)を制御してキャリアプレ ートC及びその上の積層体ブロックBをプレス 400(図1)内に搬送する。なお、キャリアプレ トCはステンレス鋼又は耐熱性の樹脂(ポリ ミドなど)からなる薄板である。

 本実施形態のプレス部400の構成につき、 下説明する。図3は、本実施形態のプレス部 400の側面図である。プレス部400は、プレスフ レーム403と、上部熱盤部410と、下部熱盤部420 と、シリンダ部430を有する。プレスフレーム 403はベースbの上に剛体支持されている。下 熱盤部420の固定定盤421はプレスフレーム3の ース部403b上に固定されている。また、上部 熱盤部410のクラウン定盤411は、シリンダ部430 を介してプレスフレーム403の天井部403aから り下げられている。

 シリンダ部430は、シリンダ431と、シリン 431の内壁と摺動しながら上下動可能なピス ン432と、ピストン432の下面中央部より鉛直 向きに延出して形成されたシャフト433を有 る。シリンダ431の下面中央部分には貫通孔4 31aが設けられており、シャフト433はピストン 432の上下動に従って貫通孔431aと摺動しなが 上下動する。上部熱盤部411のクラウン定盤41 1は、シャフト433の下端に固定されている。

 シリンダ431の空洞部434はピストン432によ て空洞部(上)434aおよび空洞部(下)434bに分断 れている。この空洞部(上)434aおよび空洞部( 下)434bはそれぞれ作動油で満たされている。 た、この空洞部(上)434aおよび空洞部(下)434b 図示しない油圧ポンプと接続されている。 圧ポンプはコントローラ800(図1)と接続され おり、コントローラ800は油圧ポンプを駆動 て空洞部(上)434aおよび空洞部(下)434bのそれ れに注入されている作動油の一方を加圧し 方を減圧することにより、ピストン432を自 に上下動させることができる。従って、コ トローラ800が油圧ポンプを制御することに り、上部熱盤部410を上下動させることがで る。

 上部熱盤部410の上部熱盤412は、断熱材413 介してクラウン定盤411の下面に固定されて る。同様に、下部熱盤部420の下部熱盤422は 熱材423を介してテーブル定盤421の上面に固 されている。上部熱盤412及び下部熱盤422は 図示しない加熱手段によって、積層体Lのプ リプレグの反応温度以上の温度に加熱されて いる。

 プレスフレーム403は、上部熱盤部410、下 熱盤部420及びシリンダ部430を覆っている。 た、プレスフレーム403の一側面(図中右側) は開口403cが設けられており、ローダ600(図1) 、この開口403cを介して、キャリアプレート C及びその上の積層体ブロックBを下部熱盤422 上に載置させることができる。また、プレ 部400は開口403cを覆うための開閉扉442を有し ている。図示されているように、開閉扉442は 、開口403cよりも下方に位置してキャリアプ ートC及び積層体ブロックBの搬送を可能とす る第1の位置(図中実線部)と、開口403cを覆う 2の位置(図中破線部)との間でスライド可能 構成されている。

 同様に、プレスフレーム403の他方の側面( 図中左側)には開口403dが設けられており、ア ローダ900(図1)は、この開口403dを介して、キ ャリアプレートC及びその上の積層体ブロッ Bを下部熱盤422の上から取り出すことができ 。また、プレス部400は開口403dを覆うための 開閉扉444を有している。図示されているよう に、開閉扉444は、開口403dよりも下方に位置 てキャリアプレートC及び積層体ブロックBの 搬送を可能とする第1の位置(図中実線部)と、 開口403dを覆う第2の位置(図中破線部)との間 スライド可能に構成されている。

 開閉扉442及び444の内側には図示しないガ ケットが設けられており、開閉扉442及び444 第2の位置にある時は、プレスフレーム403の 内部にある上部熱盤部410、下部熱盤部420及び シリンダ部430は、外気から密閉される。

 プレス部400は図示しない真空ポンプを有 ており、コントローラ800は、開閉扉442及び4 44が夫々開口403c及び403dを覆っている状態で 空ポンプを駆動することによって、プレス レーム403の内部を真空引きすることができ 。

 下部熱盤422の上にキャリアプレートC及び 積層体ブロックBが配置された状態で、油圧 ンプを駆動して上部熱盤部410を下方に駆動 ることにより、積層体ブロックBを上部熱盤4 12と下部熱盤422との間で挟んで熱圧締するこ ができる。なお、熱圧締を行う際は、あら じめ開閉扉442、444及び真空ポンプを制御し プレスフレーム403内部を真空に保っておく

 このように、本実施形態においては、複 の積層体Lが治具板Jを介して上下方向に重 られている積層体ブロックBがプレスされる で、一度のプレス動作で複数の多層基板製 P(図1)が成形されるようになっている。また 、前述のように、治具板Jが加熱された状態 積層体ブロックBが仕組まれるので、積層体 ロックBがプレス部400に搬送された時点で、 治具板Jによって各積層体Lのプリプレグの樹 は略均一に軟化している。そのため、プレ 部400によって積層体ブロックBの各積層体L プリプレグの樹脂を短時間で銅箔やCCLと接 することができる。

 また、図3に示されるプレス部400は、クラ ウン定盤411がシリンダ部430を介して天井部403 aに吊り下げられており、シリンダ部430によ てクラウン定盤411及びそれに固定された上 熱盤412が上下に駆動されるようになってい 。しかし、天地を逆にした構成としてもよ 。すなわち、テーブル定盤421とベース部403b の間にシリンダ部を配置して、シリンダに ってテーブル定盤421及びそれに固定された 部熱盤部422が積層体Lをその上に載置したま ま上下駆動されるように構成されてもよい。

 以上、本発明について、これを実施する め好適な形態に即して説明してきた。当然 ことながら、本発明の範囲は、請求の範囲 よってのみ限定されるものであり、上述の 施形態に限定されるものではない。また、 発明の実施形態による実際の装置は、本願 図面に示され、又は明細書に記載されてい 特徴の全てを備える必要は無い。また、こ に示されている方法及び装置の変形例は、 求の範囲によってのみ限定される本発明の 囲に含まれる。更に、本発明は場合によっ は、主に方法として説明されているが、本 明の範囲はその方法を実行するようにプロ ラムされた装置、例えば、専用回路、ハー ウェア、ファームウェア及び/又はソフトウ ェア(相当するソフトウェアを記録したコン ュータ読取可能な媒体を含む)を含む。また ある実施形態の特徴は、本発明の別の実施 態の特徴と共に提供されてもよい。なお、 こで使用する用語「有する」、「持つ」、 含む」、「備える」は、「~を含んでいるが 、これに限定されない」を意味する。