JP2003318520A - プリント配線基板の孔部充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】樹脂の充填を容易に行うことができ、かつ気泡
の残留に起因するプリント配線基板の品質低下を招くこ
とがなく、更にマスク材を製作する工程を省略して充填
工程を簡素化し、製造コストを削減することが可能なプ
リント配線基板の孔部充填方法を提供することにある。 【解決手段】プリント配線基板Ｘの孔部Ｘ２に樹脂Ｒを
充填する方法であり、ノズル２３の先端から樹脂Ｒを押
し出すことにより、樹脂Ｒを孔部Ｘ２内に注入して孔部
Ｘ２を樹脂Ｒで埋める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線基板
に形成されたスルーホールなどの孔部に樹脂を充填する
方法に関し、更に詳しくは、樹脂の充填を容易に行うこ
とができ、かつ気泡の残留に起因する品質低下を招かな
いようにしたプリント配線基板の孔部充填方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリント配線基板において、電子
部品を高密度で実装するため、スルーホール（孔部）を
樹脂で埋め、その上に電子部品実装用のパッドを配置す
る、所謂、パッドオンホールを形成することが行われて
いる。電子部品実装用のパッドは、一般にスルーホール
の近傍に設けられるが、このように埋設したスルーホー
ル上に設けることで、スルーホールの間隔を狭くするこ
とができるので、スルーホール数を増加させることがで
き、それによってより多くの電子部品の実装が可能にな
る。

【０００３】従来、スルーホールへの樹脂の充填は、ス
クリーン印刷法により行っていた。プリント配線基板の
下面に当て板を配置し、上面にスルーホールに対応した
位置を開口させた金属製のマスク材を配設した状態で、
スクリーン印刷機によりスルーホール内に樹脂を刷り込
むのである。

【０００４】しかしながら、上述したスクリーン印刷法
は、プリント配線基板の肉厚が３．２mmを超えるような
肉厚のプリント配線基板では、刷り込み回数が急激に増
加（１０〜数１０回）するため、樹脂の充填に時間がか
かり、生産性が大きく悪化すると同時に、刷り込み時に
空気が樹脂内に巻き込まれるため、刷り込み回数の増大
でより多くの空気が樹脂内に入り込み、それが気泡とな
って残留するため、プリント配線基板の品質に悪影響を
及ぼすという問題があった。

【０００５】また、マスク材を各プリント配線基板毎に
製作する必要があり、孔部の位置を変えた設計変更に対
しては、それに応じたマスク材を新たに製作しなければ
ならず、その結果、樹脂の充填作業を煩雑にし、製造コ
ストを増加させる一因になっていた。

【０００６】他方、ビルドアップタイプのプリント配線
基板に形成されたプラグインホール（孔部）を樹脂で埋
設し、その上に電子部品実装用のパッドを設けること
で、電子部品の実装密度を高めることが行われている。

【０００７】しかし、プラグインホールはスルーホール
のように貫通していないため、上述したスクリーン印刷
法で効率よく樹脂を充填しようとすると、樹脂を充填し
たプラグインホール内に空気が残留せざるを得ず、品質
に悪影響を及ぼす。また、マスク材の問題もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、樹脂
の充填を容易に行うことができ、かつ気泡の残留に起因
する品質低下を招くことがないプリント配線基板の孔部
充填方法を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、マスク材を製作する
工程を省略して充填工程を簡素化し、製造コストを削減
することが可能なプリント配線基板の孔部充填方法を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、プリント配線基板の孔部に樹脂を充填する方法で
あって、ノズルの先端から前記樹脂を押し出すことによ
り、該樹脂を前記孔部内に注入して該孔部を埋めること
を特徴とする。

【００１１】上記本発明によれば、プリント配線基板の
肉厚が３．２mmを超えるような厚い場合であっても、樹
脂を１度に孔部に充填することができるので、樹脂の充
填を容易に行うことができ、かつ樹脂内に気泡を巻き込
むことがないため、またプラグインホールのような孔部
の場合には、プラグインホールの開口から空気を逃がし
ながら充填することが可能になるので、気泡の残留によ
りプリント配線基板の品質が悪化するようなことがな
い。

【００１２】また、マスク材を製作する工程が不要にな
るため、樹脂の充填工程を簡素化することができ、それ
によって製造コストを削減することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について添付
の図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明のプリント配線基板の孔部
充填方法に使用される装置の一例を示し、ベース台１の
上面１ａに前後方向（Ｘ方向）にストレート状に延在す
る一対の平行なガイド溝２Ａ，２Ｂが形成されている。
両ガイド溝２Ａ，２Ｂには、樹脂を充填するプリント配
線基板を載置する載置体３Ａ，３Ｂが摺動自在に係合し
ている。載置体３Ａ，３Ｂはベース台１内で連結され、
内部に設置された不図示のロッドレスシリンダによりガ
イド溝２Ａ，２Ｂ内をＸ方向に共に移動できるようにな
っている。載置体３Ａ，３Ｂ間には、一点鎖線で示すプ
リント配線基板取付用のテーブルＴが固定されるように
なっている。

【００１５】ベース台１の両後端部には、プレート状に
形成された左右の支持体４Ａ，４Ｂが立設されている。
支持体４Ａ，４Ｂの対面する内側面４ａ，４ｂには、上
下に平行に延在する複数のストレート状のガイド溝５が
それぞれ設けられている。

【００１６】左右の支持体４Ａ，４Ｂ間には、ガイド溝
５に摺動自在に係合する横設体６が配設され、不図示の
昇降手段により横設体６はガイド溝５に沿って上下方向
（Ｚ方向）に昇降できるようにしてある。

【００１７】横設体６の前面６ａには、左右にストレー
ト状に延在する一対の平行なガイド溝７Ａ，７Ｂが形成
され、このガイド溝７Ａ，７Ｂに図２に示す樹脂押出手
段２０を収容して取り付ける取付体８が摺動自在に係合
している。取付体８は、横設体６内に設置された不図示
のロッドレスシリンダにより、ガイド溝５に沿って左右
横方向（Ｙ方向）に移動可能になっている。

【００１８】取付体８は、樹脂押出手段２０を出し入れ
するための扉８ａを側部に有している。取付体８の頂部
には加圧された空気などの気体を樹脂押出手段２０に供
給する不図示の圧力供給源に接続されたホース９が連結
されている。

【００１９】樹脂押出手段２０は、図２に示すように、
ピストン２１を摺動に内装した円筒状の樹脂収容体２２
を有している。樹脂収容体２２は透明な樹脂から構成さ
れ、その先端に樹脂製のノズル２３が着脱自在に装着さ
れるようになっている。ノズル２３は、その先端内径ｄ
がスルーホールＸ２の径Ｄより大きくなっている（図３
参照）。ノズル２３は、図では先端側が次第に細くなる
円錐状になっているが、円柱状であってもよい。

【００２０】取付体８内に収容された樹脂押出手段２０
は、ホース９に接続されたキャップ１０を樹脂収容体２
２の後部（図の上部）に取り付け、取付体８内の所定の
位置にセットすることにより、取付体８の下方にノズル
２３を突出させた状態で保持されるようになっている。

【００２１】ホース９を介して加圧された気体が樹脂収
容体２２に供給されると、ピストン２１に付与された気
体の圧力により、ピストン２１がノズル２３側に移動
し、それによりノズル２３の先端から樹脂収容体２２内
に収容された樹脂Ｒが押し出される。

【００２２】１１は上記装置を制御する制御部であり、
載置体３Ａ，３Ｂを移動させる不図示のロッドレスシリ
ンダ、横設体６を昇降させる不図示の昇降手段、取付体
８を移動させる不図示のロッドレスシリンダ、及び加圧
気体を樹脂押出手段２０に供給する不図示の圧力供給源
を、予め設定されたプログラムによって逐次制御し、各
プリント配線基板に形成された複数のスルーホールに順
次樹脂を充填できるようにしている。

【００２３】以下、上述した装置を用いて、スルーホー
ル（孔部）に樹脂を充填する本発明の方法を図３を参照
しながら説明する。

【００２４】先ず、テーブルＴにプリント配線基板をセ
ットし、次いで上記装置を作動させる。載置体３Ａ，３
Ｂが取付体８の下方まで移動し、不図示のセンサにより
載置体３Ａ，３Ｂ上のプリント配線基板が、所定の位置
に到達したのを検知すると、横設体６が降下し、ノズル
２３の先端を図３（ａ）に示すようにプリント配線基板
Ｘのスルーホール開口面Ｘ１に、スルーホールＸ２を覆
うようにして、スルーホール開口面Ｘ１とノズル２３の
先端とがシール性を確保できる低い圧力（０．０００９
８〜０．００９８ＭＰａ程度の圧力）で当接させる。

【００２５】なお、図において、Ｓはプリント配線基板
Ｘの表面及びスルーホールＸ２内に導電メッキした導電
層である。

【００２６】続いて、樹脂収容体２２内に気体が所定時
間供給され、その気体の圧力によりピストン２１が所定
量降下し、樹脂収容体２２内の樹脂Ｒをノズル２３の先
端から押し出す。押し出された樹脂Ｒは、スルーホール
Ｘ２内に注入され、図３（ｂ）に示すようにスルーホー
ルＸ２を埋める。

【００２７】樹脂Ｒの充填が終了すると、横設体６が上
昇し、次いで取付体８が横に次のスルーホールがある位
置まで移動すると、横設体６が再び降下して上述した工
程を行う。

【００２８】上述した本発明によれば、ノズル２３の先
端から樹脂Ｒを押し出すことにより、プリント配線基板
ＸのスルーホールＸ２内に注入して孔埋めするようにし
たので、肉厚が３．２mmを超えるような厚いプリント配
線基板であっても、樹脂Ｒを１度にスルーホールＸ２内
に充填することができるので、樹脂Ｒの充填を容易に行
うことができ、しかも樹脂Ｒ内に気泡を巻き込むことが
ないため、プリント配線基板Ｘの品質に悪影響を及ぼす
ことがない。

【００２９】また、マスク材を製作する工程が省略でき
るので、樹脂の充填工程を簡素化することができ、製造
コストの削減が可能になる。

【００３０】更に、ノズル２３の先端内径ｄをスルーホ
ールＸ２の径Ｄより大きくし、ノズル２３の先端をスル
ーホールＸ２を覆うように当接させた後樹脂Ｒを注入す
ることで、樹脂ＲをスルーホールＸ２の周辺に広く漏出
させることなくスルーホールＸ２を樹脂Ｒで充填するこ
とができるので、後の漏出した樹脂を研磨により除去す
る研磨工程が煩雑になることがない。また、スルーホー
ルＸ２の周辺にある孔埋めしないスルーホールに樹脂Ｒ
が流れ込むのを回避することができる。

【００３１】上記実施形態において、上述したようにノ
ズル２３により１つのスルーホールＸ２を孔埋めする場
合には、ノズル２３の先端内径ｄとスルーホールＸ２の
径Ｄとの関係を、Ｄ＜ｄ≦２Ｄとなるようにするのが好
ましい。先端内径ｄがＤ以下であると、樹脂Ｒを充填す
るスルーホールＸ２の周辺に樹脂の漏出を招く恐れがあ
り、逆に２Ｄを超えると、ノズル２３の先端が隣接する
スルーホールにかかる危険がある。

【００３２】上記スルーホールＸ２内に充填される樹脂
Ｒとしては、従来スルーホールの孔埋めに使用されてい
る樹脂であればいずれの樹脂を使用してもよく、例え
ば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを挙げること
ができる。

【００３３】熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ
樹脂などを好ましく使用することができる。紫外線硬化
性樹脂としては、紫外線により硬化するエポキシ樹脂な
どを好ましく用いることができる。

【００３４】また、上記樹脂にガラスなどからなる微細
な中空球体を含有した複合樹脂や、アルミナ粉を上記樹
脂内に分散した複合樹脂などであってもよい。更に、銅
粉や銀粉などの金属微粒子に上記樹脂をバインダーとし
て使用した導電性タイプの樹脂を使用することもでき
る。

【００３５】樹脂の粘度としては、１５〜１０５Ｐａ・
ｓ／２５℃にすることができる。粘度が１５Ｐａ・ｓ／
２５℃より低いと、粘度が低くなりすぎるため、孔埋め
終了後にノズル先端で液（樹脂）切れができず、その結
果、次のスルーホールがある位置まで移動する間にノズ
ル先端からスルーホール開口面Ｘ１に樹脂が垂れ落ち、
後処理の研磨工程が煩雑になる。逆に１０５Ｐａ・ｓ／
２５℃より高いと、粘度が高すぎて、樹脂を効率よくス
ルーホールＸ２内に充填することが難しくなる。好まし
くは、３０〜５０Ｐａ・ｓ／２５℃がよい。

【００３６】ノズル先端での樹脂の吐出圧としては、
１．０×１０⁵ 〜３．０×１０⁵ Ｐａにするのがよい。
吐出圧が１．０×１０⁵ Ｐａより低いと、樹脂の粘度を
上記範囲において高い範囲にした時に樹脂の吐出が難し
くなる。逆に３．０×１０⁵ Ｐａより高いと、樹脂の粘
度を上記範囲において低い範囲にした際に樹脂が吐出過
剰になり易くなる。この吐出圧は、プリント配線基板の
肉厚及びスルーホールの径、更に粘度により適宜選択す
るのがよい。

【００３７】上記実施形態では、ノズル２３により１つ
のスルーホールＸ２に樹脂Ｒを充填するようにしたが、
近接する複数（例えば、２〜３個）のスルーホールを同
時に充填するようにしてもよく、それにより、樹脂Ｒの
充填効率を高めることができる。その場合には、ノズル
２３の先端内径ｄは、複数のスルーホールを覆うことが
できる長さを有するようにする。

【００３８】図４は、上述した装置を用いて、本発明の
充填方法によりビルドアップタイプのプリント配線基板
Ｙに形成されたプラグインホール（孔部）Ｙ１に樹脂を
充填する場合を示す。

【００３９】ノズル２３の先端外径ｄ’が、プラグイン
ホールＹ１の開口径Ｄ’より小さくしてあり、横設体６
が降下し、ノズル２３の先端を載置体３Ａ，３Ｂにセッ
トしたプリント配線基板ＹのプラグインホールＹ１内に
挿入した後、樹脂をプラグインホールＹ１内に注入して
孔埋めするのである。なお、図においてＭはプラグイン
ホールＹ１の表面及び基板内部に形成された導電層であ
る。

【００４０】プラグインホールＹ１は、スルーホールと
異なり、貫通していないため、スクリーン印刷法では空
気がプラグインホールＹ１内に残留して樹脂を隙間なく
充填することが難しかったが、ノズル２３の先端から樹
脂を押し出してプラグインホールＹ１内に注入すること
により、プラグインホールＹ１内の空気を開口から逃が
しながら孔埋めすることができるので、プラグインホー
ルＹ１内に空気を残留させることなく樹脂を容易に充填
することが可能になる。

【００４１】また、マスク材を製作する工程が省略でき
るので、樹脂の充填工程を簡素化し、製造コストの削減
が可能になる。

【００４２】プラグインホールＹ１に充填する樹脂とし
ては、上記と同様の樹脂を使用することができる。ま
た、樹脂の粘度及び吐出圧も上述と同様にすることがで
き、プラグインホールＹ１の径や深さにより適宜選択す
ることができる。

【００４３】本発明は、上述したスルーホールやプラグ
インホールからなる孔部に樹脂を充填するのに好ましく
用いることができるが、それに限定されず、プリント配
線基板の孔部に樹脂を充填するのであれば、いずれの孔
部にも好適に使用することができる。

【００４４】

【発明の効果】上述したように本発明は、ノズルの先端
から樹脂を押し出すことにより、該樹脂を孔部内に注入
して埋めるようにしたので、樹脂の充填を容易に行うこ
とができ、かつ気泡の残留に起因するプリント配線基板
の品質低下を回避し、更にマスク材を製作する工程を省
略して製造コストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプリント配線基板の孔部充填方法に使
用される装置の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明のプリント配線基板の孔部充填方法で使
用される樹脂押出手段の一例を示す拡大正面図である。

【図３】本発明のプリント配線基板の孔部充填方法によ
りスルーホールを充填する場合を示し、（ａ）はノズル
先端をプリント配線基板のスルーホール部分に当接させ
た状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）はスルーホールに
樹脂を充填した状態を示す要部拡大断面図である。

【図４】本発明のプリント配線基板の孔部充填方法によ
りプラグインホールを充填する場合を示し、ノズル先端
をプラグインホール内に挿入した状態を示す要部拡大断
面図である。

【符号の説明】

１ ベース台 ２Ａ，２Ｂ ガイド
溝 ３Ａ，３Ｂ 載置体 ４Ａ，４Ｂ 支持体 ５ ガイド溝 ６ 横設体 ７Ａ，７Ｂ ガイド溝 ８ 取付体 ２０ 樹脂押出手段 ２１ ピストン ２２ 樹脂収容体 ２３ ノズル Ｄ スルーホールの径 Ｄ’ プラグインホ
ールの開口径 Ｒ 樹脂 Ｘ，Ｙ プリント配
線基板 Ｘ１ スルーホール開口面 Ｘ２ スルーホール
（孔部） Ｙ１ プラグインホール（孔部） ｄ ノズルの先端内
径 ｄ’ ノズルの先端外径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 治 神奈川県鎌倉市城廻141 Ｆターム(参考） 5E314 AA25 AA27 AA32 BB06 CC01 EE01 FF08 GG17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント配線基板の孔部に樹脂を充填す
   る方法であって、ノズルの先端から前記樹脂を押し出す
   ことにより、該樹脂を前記孔部内に注入して該孔部を埋
   めるプリント配線基板の孔部充填方法。
2. 【請求項２】 前記孔部がスルーホールであり、前記ノ
   ズルの先端内径を該スルーホールの径より大きくし、前
   記ノズルの先端を前記プリント配線基板のスルーホール
   開口面に、前記スルーホールを覆うように当接させた
   後、前記樹脂を前記スルーホール内に注入する請求項１
   に記載のプリント配線基板の孔部充填方法。
3. 【請求項３】 前記孔部がプラグインホールであり、前
   記ノズルの先端外径を該プラグインホールの開口径より
   小さくし、前記ノズルの先端を前記プラグインホール内
   に挿入させた後、前記樹脂を前記プラグインホール内に
   注入する請求項１に記載のプリント配線基板の孔部充填
   方法。
4. 【請求項４】 ピストンを内装した筒状の樹脂収容体の
   先端に前記ノズルを装着した樹脂押出手段を使用し、前
   記ピストンに気体による圧力を付与することにより、前
   記樹脂収容体内に収容された樹脂を前記ノズルの先端か
   ら押し出す請求項１，２または３に記載のプリント配線
   基板の孔部充填方法。