JP2009016763A - プリント回路基板における導電性ボールの挿入方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリント回路基板の基材にパターン穴に設けると共に導電性ボールを容易に挿入する。
【解決手段】基材5の複数の所定のパターン穴に導電性ボール9を落とし込むための複数のガイド穴13を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材15の下面に、前記パターン穴を未形成の基材5と下シート材29とを重ね合わせ固定する。前記ガイド穴13と同じ位置で、基材5と下シート材29に複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工してから吸着プレート39に載置する。マスク材15の上面から各ガイド穴13に導電性ボール9を落し込み、吸着プレート39で吸引して各導電性ボール9をパターン穴に固定する。マスク材15を基材5から外した後に、各導電性ボール9を平板状の押圧部材53で押圧して導電性ボール9の上下端が基材5の上下面から突出する位置まで各パターン穴に挿入し、下シート材29を基材5から剥離する。
【選択図】図1
【解決手段】基材5の複数の所定のパターン穴に導電性ボール9を落とし込むための複数のガイド穴13を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材15の下面に、前記パターン穴を未形成の基材5と下シート材29とを重ね合わせ固定する。前記ガイド穴13と同じ位置で、基材5と下シート材29に複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工してから吸着プレート39に載置する。マスク材15の上面から各ガイド穴13に導電性ボール9を落し込み、吸着プレート39で吸引して各導電性ボール9をパターン穴に固定する。マスク材15を基材5から外した後に、各導電性ボール9を平板状の押圧部材53で押圧して導電性ボール9の上下端が基材5の上下面から突出する位置まで各パターン穴に挿入し、下シート材29を基材5から剥離する。
【選択図】図1
Description
この発明は、プリント回路基板における導電性ボールの挿入方法及びその装置に関し、特にプリント回路基板を製造する際に、プリント回路基板の基材の両面の導電材同士を導通するための導電性ボールを前記基材のパターン穴に挿入するプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法及びその装置に関する。
従来、プリント回路基板としては、FPCやRPCなどがある。例えば、FPCには、2枚の銅箔の導電材の間に、ポリイミドあるいはポリエチレンテレフタレート(PET)からなる基材としての絶縁フィルムを挟んだ両面プリント回路基板、あるいは複数枚の銅箔(導電材)の間のそれぞれに絶縁フィルム(ポリイミドフィルム)を挟んだ多層プリント回路基板がある。なお、上記の各銅箔は印刷などで配線パターンが形成されている。
上記のFPCの製造工程においては、例えば、各銅箔間の導通をとるために、予め基板に両面銅箔、あるいは多層銅箔の導通をとる位置で穴(スルーホール)をあけ、この穴をあけた基板に銅メッキ処理を施して、前記穴(スルーホール)内にメッキされた銅メッキ部で各銅箔間の電気的導通をとる方式がある。
また、別の方式としては、ボールグリッドアレイ(BGA)等に代表される半導体パッケージ等の分野において、例えば微細な半田ボールを回路基板上の所定位置にアレイ状に配列して多数の電極を高密度に設ける技術が実用化されている。
また、特許文献1においては、導体ボールを生シートのパターンに配列し充填するために、パターンと同一位置に導体ボールの入る孔(シリンダー)を設けた金型と、該シリンダーに嵌合し上下に移動する押上ピンを有する下型とを設ける。前記シリンダーに導体ボールを挿入し、その上に生シートを置き、しかるのち該生シートの上に金型のシリンダー位置と同じ孔を有する上型を設け、前記下型を押し上げるようにして押上ピンで導体ボールを押し上げて生シートに充填している。
また、特許文献2においては、FPCは絶縁層の上面に配線上層が設けられ、絶縁層の下面に配線下層が設けられており、前記配線上層と絶縁層と配線下層に貫通孔を設け、この貫通孔に略球状導電体(導体ボールに該当)を吸引圧入し、この導体ボールを上下からホットプレートで挟み込んで溶融することで層間の導通を行っている。このとき、FPCの貫通孔に導体ボールを分級するために、前記貫通孔と同じ位置に分級マスク開口孔を設けた分級マスクが用いられる。また、貫通孔に導体ボールを真空吸引するために吸着板が用いられる。また、前記分級マスクとFPCと吸着板を位置決めするための位置決めピンが設けられている。すなわち、位置決めピンと予め設けた位置決め孔で、FPCの各貫通孔と分級マスクの分級マスク開口孔が位置合わせされる。
特公昭62−25278号公報
特開2006−339560号公報
ところで、従来のFPCの製造工程における導電性ボールを回路基板上のあるパターンに配列して固定する方法として、例えば仮固定剤としても使用される半田ペースト等の導電性ペーストやその他の粘着剤を使用するため、予めそれらの導電性ペーストやその他の粘着剤をパターン上に塗布する装置及び工程が必要となるため、それらにかかる製造コストがアップするという欠点がある。
また、特許文献1に示されている方法は、従来方式のスルーホールメッキに代わる方法であり、導体ボールを挿入するためのシリンダー構造は、金型と下型と押し上げピンとから構成されているために構造が複雑で、かつ高精度が必要であることと、導体ボールのパターンやサイズに応じて型の製作が必要になるので、高コストになるという問題点があった。例えば、多数の導体ボールを押し込むためには導体ボールに対応する数のシリンダーが必要となる。また、シリンダーのサイズによって導体ボール間のピッチの制約も生じてくるという問題点があった。
また、特許文献2に示されている方法では、FPCには予め配線上層と絶縁層と配線下層に複数の貫通孔を設けておき、一方、分級マスクには予め前記複数の貫通孔と同じ位置に分級マスク開口孔を設けておき、前記貫通孔と分級マスク開口孔を位置合わせするので、少なからず位置ズレが生じるという問題点があった。また、位置決めピンと位置決め孔との位置ズレが生じると、多くの貫通孔と分級マスク開口孔の位置ズレが生じてしまうという問題点があった。
上記発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法は、プリント回路基板の基材の複数の所定のパターン穴に導電性ボールを落とし込むための複数のガイド穴を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材の下面に、前記パターン穴を未形成の基材と下シート材とを重ね合わせ固定して重ねシート材を形成し、
前記マスク材のガイド穴と同じ位置で、前記重ねシート材の基材と下シート材に複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工し、
この穴あけ加工した重ねシート材を下シート材の側が接するように吸着プレートに載置し、
前記マスク材の上面から各ガイド穴に導電性ボールを落し込み、前記吸着プレートで吸引して前記各導電性ボールを前記各パターン穴に固定し、
前記マスク材を前記基材から外した後に、前記各パターン穴に固定された各導電性ボールを平板状の押圧部材で押圧して前記導電性ボールの上下端が前記基材の上下面から突出する位置まで前記基材の各パターン穴に挿入し、
その後、前記下シート材を前記基材から剥離することを特徴とするものである。
前記マスク材のガイド穴と同じ位置で、前記重ねシート材の基材と下シート材に複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工し、
この穴あけ加工した重ねシート材を下シート材の側が接するように吸着プレートに載置し、
前記マスク材の上面から各ガイド穴に導電性ボールを落し込み、前記吸着プレートで吸引して前記各導電性ボールを前記各パターン穴に固定し、
前記マスク材を前記基材から外した後に、前記各パターン穴に固定された各導電性ボールを平板状の押圧部材で押圧して前記導電性ボールの上下端が前記基材の上下面から突出する位置まで前記基材の各パターン穴に挿入し、
その後、前記下シート材を前記基材から剥離することを特徴とするものである。
また、この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法は、前記プリント回路基板における導電性ボールの挿入方法において、前記マスク材が導電性ボールの直径以上の厚さを有し、前記マスク材のガイド穴が導電性ボールの直径以上であることが好ましい。
この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入装置は、プリント回路基板の基材の複数の所定のパターン穴に導電性ボールを落とし込むための複数のガイド穴を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材であって、昇降自在に設けたマスク材と、
前記マスク材の下面にプリント回路基板の基材と下シート材とを重ね合わせ固定して形成した重ねシート材の前記基材と下シート材に、前記マスク材のガイド穴と同じ位置で複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工するパターン穴加工装置と、
前記パターン穴あけ加工した重ねシート材を載置する吸着プレートを備え、且つ前記基材の各パターン穴に載置される導電性ボールを吸引する吸引装置と、
前記マスク材の上面を走行して前記各ガイド穴に導電性ボールを落し込むために多数の導電性ボールを保持する導電性ボール供給部と、
前記マスク材を前記基材から外した後の前記基材の各パターン穴の上に吸引・固定された導電性ボールを前記各パターン穴に挿入すべく押圧する押圧部材を備えた加圧装置と、で構成されることを特徴とするものである。
前記マスク材の下面にプリント回路基板の基材と下シート材とを重ね合わせ固定して形成した重ねシート材の前記基材と下シート材に、前記マスク材のガイド穴と同じ位置で複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工するパターン穴加工装置と、
前記パターン穴あけ加工した重ねシート材を載置する吸着プレートを備え、且つ前記基材の各パターン穴に載置される導電性ボールを吸引する吸引装置と、
前記マスク材の上面を走行して前記各ガイド穴に導電性ボールを落し込むために多数の導電性ボールを保持する導電性ボール供給部と、
前記マスク材を前記基材から外した後の前記基材の各パターン穴の上に吸引・固定された導電性ボールを前記各パターン穴に挿入すべく押圧する押圧部材を備えた加圧装置と、で構成されることを特徴とするものである。
以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法によれば、マスク材と基材と下シート材が予め重ね合わせて固定してから、マスク材のガイド穴の位置に基材と下シート材に貫通するパターン穴の穴あけ加工を行うので、上記のマスク材と基材と下シート材の三者の間で位置ずれが発生しない。この理由で、位置調整機構などの高価な設備が不要となるので、装置コストを安価にすることができる。また、上記の理由で、上記の三者の位置合わせが不要となるので、作業タクトタイムを短縮することができる。
また、マスク材を取り外した後に、基材と下シート材を重ね合わせたままで平板状の押圧部材で押圧して導電性ボールの上下端が基材の上下面から突出する位置まで各パターン穴に挿入するので、従来のように多数の押圧する手段としてのシリンダーを設ける必要がなく、また、精度もあまり必要なく、シリンダーのサイズによる導体ボール間のピッチの制約も無く、全てのパターン穴に適用できるので、安価に製造することができる。
また、この発明のプリント回路基板における導電性ボールの挿入装置によれば、上述したプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法で述べた効果を得ることができる。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図3(A),(B),(C)を参照するに、この実施の形態に係るプリント回路基板としては、FPCやRPCなどがあり、この実施の形態では「FPC」を例にとって説明する。
FPC1は、図3(C)に示されているように、例えば2枚の導電材としての例えば銅箔3の間に、ポリイミドあるいはポリエチレンテレフタレート(PET)からなる基材としての例えば絶縁フィルム5を挟んだ両面プリント回路基板である。ここでは、絶縁フィルム5としてはポリイミドフィルムが用いられている。なお、上記の各銅箔3は印刷などで配線パターンが形成されている。また、絶縁フィルム5には所定のパターン穴7が設けられ、各パターン穴7に挿入された導電性ボール9により両面の銅箔3の電気的導通がとられている。
すなわち、FPC1を製造するには、図3(A),(B)に示されているように、絶縁フィルム5に設けた所定の各パターン穴7に各導電性ボール9を挿入した後に、前記絶縁フィルム5を2枚の銅箔3の間に挟み込んで熱プレスが行われることで、図3(C)に示されているように、導電性ボール9が扁平した状態で絶縁フィルム5の両面の銅箔3の配線パターンが導通することになる。
なお、他のプリント回路基板としては、複数枚の銅箔3(導電材)間のそれぞれに絶縁フィルム5を挟んだ多層プリント回路基板があり、この形態にも適用される。
この実施の形態のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法ならびにその装置は、上記のFPC1の絶縁フィルム5のパターン穴7に導電性ボール9を効率よく、且つ確実に挿入して図3(A),(B)の状態にするものである。
先ず、この実施の形態に係るプリント回路基板における導電性ボールの挿入装置11について説明する。
図1、図2、図4(A)〜(E)と図5(A)〜(E)を併せて参照するに、導電性ボールの挿入装置11は、前記絶縁フィルム5の各パターン穴7に導電性ボール9を落とし込むための複数のガイド穴13を前記各パターン穴7に対応した位置に予め備えたマスク材15が、基台17上に設けたマスク材昇降駆動装置19で昇降自在に設けられている。
なお、マスク材15は例えばステンレス製で、マスク材15の厚さは、この実施の形態では例えば60〜100μmである。また、マスク材15のガイド穴13の直径は、この実施の形態では例えば170μm程度である。
マスク材昇降駆動装置19は、例えば、マスク材15を保持する矩形状の枠体からなるマスク保持部材21の四隅が突き上げ柱23で支持されており、前記1本の突き上げ柱23がエアシリンダ25で同期して昇降駆動される構成である。なお、1本のエアシリンダ25には図示しない電磁弁のON/OFF動作で制御されてエアが供給される。
なお、マスク材昇降駆動装置19は上記のエアシリンダ25による機構に限定されず、例えば、上記のマスク保持部材21が複数の支柱に設けたボールねじに螺合するナット部材に取り付けられ、モータで前記ボールねじを同期して回転することでマスク保持部材21を昇降駆動する機構であっても良く、あるいは他の形態の機構であっても良い。
さらに、前記マスク材15の上部には、各ガイド穴13に導電性ボール9を落し込むために多数の導電性ボール9を保持する導電性ボール供給部としての例えばスキージ27がマスク材15の上面を例えば図2において左右方向に走行自在に設けられている。
なお、上記のマスク材15の下面には絶縁フィルム5と下シート材29を重ね合わせて粘着テープ31等の固定具で固定した重ねシート材33を形成する構成である。
また、上記のマスク材15の上方には、パターン穴加工装置としての例えばYAGレーザ加工装置35が設けられている。すなわち、このパターン穴加工装置は、上記の重ねシート材33のうちの絶縁フィルム5と下シート材29に、前記マスク材15のガイド穴13と同じ位置で複数の所定のパターン穴7を穴あけ加工するものである。
なお、YAGレーザ加工装置35は、位置決めテーブル機構を持っており、予め入力された所定のパターン位置データに基づいてレーザを照射し、マスク材越しに、つまりマスク材15のガイド穴13を通過して絶縁フィルム5及び下シート材29に貫通するパターン穴7を穴あけ加工するものである。
したがって、上記の穴あけ加工により、絶縁フィルム5の各パターン穴7と同位置の導電性ボール受け穴37が下シート材29に形成されることで、下シート材29は、絶縁フィルム5のパターン穴7に挿入されて絶縁フィルム5の下面から飛び出した導電性ボール9が前記導電性ボール受け穴37(図6(B)参照)で潰れないように保護するものとなる。
なお、パターン穴加工装置としては、上記のレーザ加工装置でなくても位置決めテーブル機構を有するドリル穴あけ加工ができる装置を用いてドリルによる穴あけ加工を行っても良く、あるいはその他の形態の穴あけ加工装置であっても良い。
また、基台17上で、且つ上記のマスク材15の下方には、上記のパターン穴7を穴あけ加工した重ねシート材33の下シート材29の側を接するように載置する吸着プレート39を備え、かつ上記の絶縁フィルム5の各パターン穴7に載置される導電性ボール9を吸着プレート39を介して吸引する吸引装置41が設けられている。
なお、この実施の形態では、図4(D)に示されているように、上記の吸着プレート39は例えば多孔質からなる多孔質台からなり、この多孔質台としては、金属製、プラスチック、セラミック等の多孔質体39Aと中空のブロック39Bから構成されており、真空ポンプやエジェクタ等の真空発生装置へ接続されることで、多孔質体39Aの表面に載置された物体を吸着固定することを実現している。
また、吸着プレート39は、図1および図2に示されているように、4本の突き上げ柱23とエアシリンダ25の間で基台17上に設けた吸着プレート搬送装置43に載置されている。
上記の吸着プレート搬送装置43は、吸着プレート39を載置して搬送する吸着プレート載置台45と、この吸着プレート載置台45を図1において左右方向に搬送するための2本のガイドレール47とLMガイド49とで構成されている。また、吸着プレート搬送装置43は全体的に昇降駆動される構成である。例えば、前記2本のガイドレール47が複数のエアシリンダ51等の昇降駆動機構で同期して昇降駆動される。なお、複数のエアシリンダ51には図示しない電磁弁のON/OFF動作で制御されてエアが供給される。さらに、2本のガイドレール47とLMガイド49が昇降駆動されるとき、LMガイド49が吸着プレート載置台45に対して例えば図示しないガイドピンで挿脱可能に設けられている。
また、上記の基台17の上には、前記吸着プレート39に載置されて絶縁フィルム5の各パターン穴7の上に吸引・固定された導電性ボール9を前記各パターン穴7に挿入すべく押圧する押圧部材としての例えば平板状のプレスプレート53を備えた加圧装置55が、上記のマスク材15及びマスク材昇降駆動装置19に隣接した位置に設けられている。
上記の加圧装置55は、基台17上に設けた加圧装置本体57と、この加圧装置本体57の上部に設けた昇降駆動装置としての例えばエアシリンダ59と、このエアシリンダ59のシリンダシャフト61で昇降するプレスプレート53と、このプレスプレート53の下方に位置して基台17上に設けたプレスベース部63とで構成されている。なお、プレスベース部63は、図2に示されているように、前記吸着プレート搬送装置43の2本のガイドレール47及び前記複数のエアシリンダ51の間に位置している。
なお、前記加圧装置55としてはエアシリンダ25によるものでなく、サーボプレス機で対応することでも可能である。
次に、この実施の形態に係る導電性ボールの挿入方法を説明する。この実施の形態の導電性ボールの挿入方法は、一例として上記の導電性ボールの挿入装置11を用いてFPC1の絶縁フィルム5に複数のパターン穴7を形成すると共に、前記各パターン穴7に導電性ボール9を効率よく、且つ確実に挿入するものである。
図4(A)〜(E)及び図5(A)〜(E)を併せて参照するに、この実施の形態では導電性ボール9として例えば純銅の銅ボールを採用した場合について説明する。なお、導電性ボール9の直径は、例えば100μm±10%程度であり、絶縁フィルム5の厚さより大きいものであるので、絶縁フィルム5のパターン穴7に挿入された導電性ボール9は絶縁フィルム5の両面から外側に飛び出す構成である。
また、絶縁フィルム5はポリイミドからなり、その大きさは例えば250×330mmで、その厚さは例えば50μmである。
また、下シート材29はPETシートで構成され、その大きさは例えば上記の絶縁フィルム5より少し大きい程度である。その厚さは例えば50μm程度である。なお、下シート材29はPETシートに限定されず、他の樹脂や紙等の他の形態の材質であっても良い。
図4(A),(B)を参照するに、絶縁フィルム5の各パターン穴7に導電性ボール9を落とし込むための複数のガイド穴13を前記各パターン穴7に対応した位置に予め備えたマスク材15の下面に、絶縁フィルム5と、導電性ボール9の潰れ変形防止のための下シート材29が、図4(B)並びに図6(A)に示されているように重ね合わされると共に、それぞれのマスク材15、絶縁フィルム5、下シート材29の端部が粘着テープ31等の固定具で固定されて重ねシート材33が形成される。この固定方法としては粘着テープ31の他に治具を用いて挟み込む方法でもよい。
なお、このとき、上記の絶縁フィルム5と下シート材29は、パターン穴7などの穴は全くあけられていない状態である。また、マスク材15はマスク材昇降駆動装置19で上昇されて吸着プレート39から離反した上方位置にある。
図4(C)を参照するに、その後、上記の重ねシート材33は、この実施の形態ではパターン穴加工装置としての例えばYAGレーザ加工装置35の位置決めテーブル機構にセットされる。そして、YAGレーザ加工装置35に予め入力された所定のパターン穴7の位置データに基づいてレーザを照射し、マスク材越しに(つまり、マスク材15のガイド穴13を通過して)絶縁フィルム5及び下シート材29に貫通するパターン穴7の穴あけ加工が施されることで、図6(B)に示されているように複数の所定のパターン穴7が形成される。なお、下シート材29に形成された穴は導電性ボール受け穴37となる。
この時、レーザ照射加工部のパターン穴7の直径はマスク材15のガイド穴13の直径よりも小さいため、レーザによってマスク材15がダメージを受けることは無い。また、パターン穴7の直径は、後工程で挿入される導電性ボール9がパターン穴7から飛び出しや脱落を生じないように把持するために、導電性ボール9の直径の70〜90%程度である。この実施の形態では、パターン穴7並びに導電性ボール受け穴37の直径は例えば約90μmである。
図4(D)を参照するに、パターン穴7の穴あけ加工が完了したら、マスク材昇降駆動装置19の1本のエアシリンダ25で突き上げ柱23が下降することで、重ねシート材33が下降して下シート材29の側が接するように吸着プレート39に載置される。このとき、吸着プレート39は吸着プレート搬送装置43の吸着プレート載置台45に載置されている。また、吸着プレート載置台45は、予め上昇位置にあるガイドレール47上のLMガイド49に例えば図示しないガイドピンで位置決めセットされている。
その後、吸引装置41により図4(D)の矢印に示されているように吸着プレート39から真空引き動作を開始させる。すなわち、吸着プレート39に接続した例えば図示しない真空発生ユニットを起動させることで、吸着プレート39の表面に真空圧(吸引力)を発生せしめる。
図4(E)を参照するに、真空引きが開始したら、マスク材15の上面の図において左端に、複数セットの重ねシート材33の分の例えば1000個ほどの多数の導電性ボール9及びスキージ27がセットされる。図5(A)に示されているように、前記スキージ27がマスク材15の上面を反対側の右端に向かってマスク材15の上面を滑らすように移動することで、導電性ボール9がマスク材15の上面から振り込まれて各ガイド穴13の中に落とし込まれる。すると、各導電性ボール9は図6(C)に示されているように絶縁フィルム5の各パターン穴7に吸引されて固定される。
より詳しくは、吸着プレート39の表面に真空圧(吸引力)が生じているので、下シート材29の導電性ボール受け穴37と絶縁フィルム5のパターン穴7の内部が負圧になるために、マスク材15のガイド穴13に落とし込まれた導電性ボール9が吸引され、導電性ボール9がパターン穴7の上端に吸着固定される。
なお、マスク材15の上面とスキージ27との間には僅かなクリアランスが設けられている。また、マスク材15の厚さが導電性ボール9の直径と同じくらいであれば、ガイド穴13に落とし込まれた導電性ボール9がマスク材15の上面より上方へ突出しないので、スキージ27がマスク材15の上面を走行するときに導電性ボール9にぶつからないという点で望ましい。
なお、導電性ボール9の落とし込みは、上記のスキージ27による方法だけでなく、スキージ27に変えたブラシ等で導電性ボール9を掻き寄せてマスク材15の穴に入れ込む方法や、重ねシート材33が載せられた吸着プレート39を振動ユニットに搭載し、それら全体を振動せしめて、マスク材15の上の導電性ボール9をマスク材15の上面で移動させて入れ込む方法でも、あるいは他の方法でも良い。
また、ガイド穴13の直径が例えば170μmで、直径が例えば100μmの導電性ボール9に対して170%であることから、図6(C)に示されているように、各ガイド穴13に導電性ボール9が1つずつ確実に落とし込まれて絶縁フィルム5の各パターン穴7の上に確実に載置されることになる。
図5(B)を参照するに、導電性ボール9がマスク材15の各ガイド穴13の中に落とし込まれてから、固定用の粘着テープ31を取り外した後に、吸着プレート39の真空状態を保持したままで、マスク材昇降駆動装置19のエアシリンダ25でマスク材15を上昇せしめて、残りの導電性ボール9がマスク材15ごと上方へ取り外される。このとき、マスク材15が外されても、各導電性ボール9は図6(D)に示されているように絶縁フィルム5の各パターン穴7に吸引されて吸着固定された状態にある。
マスク材15が、吸着プレート39の上面にある絶縁フィルム5と下シート材29の直上から上方へ退避した後に、吸着プレート39並びに吸着プレート載置台45はLMガイド49でガイドレール47上を図1の左方向へ移動し、図1の二点鎖線で示されているように、重ね合わせた絶縁フィルム5と下シート材29を載置した吸着プレート39が加圧装置55のプレスベース部63の上面の上方位置で、且つプレスプレート53の下方位置まで移動する。このとき、吸着プレート39から引き続き真空引きが行われているので、各導電性ボール9は絶縁フィルム5の各パターン穴7に吸着固定された状態にある。
図5(C)を参照するに、2本のガイドレール47とLMガイド49が各エアシリンダ51で同期して下降することで、吸着プレート載置台45がプレスベース部63の上面に載置されると共に、LMガイド49の図示しないガイドピンが吸着プレート載置台45から抜脱される。次いで、加圧装置55のプレスプレート53が下降して、図5(D)並びに図6(E)に示されているように、パターン穴7の上端に吸着固定された各導電性ボール9がプレスプレート53で押圧されて絶縁フィルム5の各パターン穴7に押込まれることになる。これにより、各導電性ボール9の上下端が絶縁フィルム5の上下面から突出する位置まで絶縁フィルム5の各パターン穴7に確実に挿入されることになる。
その後、図5(E)に示されているように、プレスプレート53を上昇せしめる。次いで、吸着プレート39の真空引きを停止して吸着動作を止めた後に、導電性ボール9が埋め込まれた絶縁フィルム5を取り外して、下シート材29を絶縁フィルム5から剥離させることで、図6(F)に示されているように、所定の各パターン穴7に各導電性ボール9を挿入した絶縁フィルム5が完成する。以上のようにして一連の作業が完了する。
以上のことから、この実施の形態の導電性ボールの挿入方法は、以下の効果を奏する。
(1)マスク材15と絶縁フィルム5と下シート材29が予め重ね合わせて固定してから、マスク材15のガイド穴13の位置に(ガイド穴越しに)絶縁フィルム5と下シート材29に貫通するパターン穴7の穴あけ加工が行われるので、上記のマスク材15と絶縁フィルム5と下シート材29の三者の間で位置ずれが発生しない。
(2)上記の(1)の理由から、簡単な方法で上記の三者の位置ずれを防止することができるため、上記の三者の位置合わせのための複雑な装置を必要としないので、装置コストを安価にすることができる。例えば、上記の三者を別々に穴あけ加工した後に位置合わせを行う場合は、画像処理装置や位置決めステージ等の位置調整機構などの高価な設備を必要とするので、装置が高コストになる。
(3)上記の(1)の理由から、簡単な方法で上記の三者の位置ずれを防止することができるため、上記の三者の位置合わせ調整に要する時間が不要となるので、作業タクトタイムを短縮することができる。例えば、画像処理装置や位置決めステージ等の位置調整機構で、位置ずれを測定、調芯、位置ずれ再測定、位置ずれが或る設定値未満、位置合わせ完了、重ね合わせという時間のかかる位置合わせの調整動作を必要としない。
(4)マスク材を取り外した後に、絶縁フィルム5と下シート材29を重ね合わせたままで平板状のプレスプレート53で押圧して導電性ボール9の上下端が絶縁フィルム5の上下面から突出する位置まで各パターン穴7に挿入するので、従来のように導体ボールに対応した多数の押圧する手段としてのシリンダーを設ける必要がなく、また、精度もあまり必要なく、シリンダーのサイズによる導体ボール間のピッチの制約も無く、全てのパターン穴7に適用できるので、安価な装置を製造することができる。
なお、この実施の形態では単に絶縁フィルム5に所定の位置でパターン穴7を設け、この各パターン穴7に導電性ボール9を挿入し、後工程で絶縁フィルム5の両面に銅箔3(導電材)を重ねて熱プレスするので、基本的には従来のように絶縁層の両面に配線上層と配線下層を設けたものに貫通孔を設けるものとは異なるものである。つまり、この実施の形態のように、銅箔3(導電材)に貫通孔をあけないことで、後工程の熱プレス時に直接銅箔3(導電材)と導電性ボール9を押し付けることができるので、導電性ボール9と銅箔3との間の結合力が強まることになり、より一層、両面の銅箔3の間の導通性を向上せしめたFPC1を得ることができる。
なお、前述した実施の形態では、マスク材15と絶縁フィルム5と下シート材29を粘着テープ31で固定しているが、他の実施の形態として、絶縁フィルム5の片面に予め離形処理を施しておき、この絶縁フィルム5に下シート材29を図示しない粘着剤を介して貼り合わしても良い。この場合は、上記の下シート材29は後工程で絶縁フィルム5から剥がして取り外されるが、絶縁フィルム5の表面は離形処理が行われているために下シート材29の剥離性が良いので、絶縁フィルム5にダメージを与えずに剥がすことができる。
なお、前述した実施の形態では、導電性ボール9には例えば純銅の銅ボールが採用されているが、一般に基板のバンプ形成に使用される半田ボールを採用し、絶縁フィルム5のパターン穴7に配列して挿入することも、同様に可能である。あるいは、他の導電性ボール9としては、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)であっても、その他の導電性を有する材質であれば良いのである。
1 FPC(プリント回路基板)
3 銅箔(導電材)
5 絶縁フィルム(基材)
7 パターン穴
9 導電性ボール
11 導電性ボールの挿入装置
13 ガイド穴
15 マスク材
17 基台
19 マスク材昇降駆動装置
21 マスク保持部材
25 エアシリンダ
27 スキージ(導電性ボール供給部)
29 下シート材
31 粘着テープ(固定具)
33 重ねシート材
35 YAGレーザ加工装置(パターン穴加工装置)
37 導電性ボール受け穴
39 吸着プレート
41 吸引装置
43 吸着プレート搬送装置
45 吸着プレート載置台
47 ガイドレール
49 LMガイド
51 エアシリンダ
53 プレスプレート(押圧部材)
55 加圧装置
57 加圧装置本体
59 エアシリンダ
61 シリンダシャフト
63 プレスベース部
3 銅箔(導電材)
5 絶縁フィルム(基材)
7 パターン穴
9 導電性ボール
11 導電性ボールの挿入装置
13 ガイド穴
15 マスク材
17 基台
19 マスク材昇降駆動装置
21 マスク保持部材
25 エアシリンダ
27 スキージ(導電性ボール供給部)
29 下シート材
31 粘着テープ(固定具)
33 重ねシート材
35 YAGレーザ加工装置(パターン穴加工装置)
37 導電性ボール受け穴
39 吸着プレート
41 吸引装置
43 吸着プレート搬送装置
45 吸着プレート載置台
47 ガイドレール
49 LMガイド
51 エアシリンダ
53 プレスプレート(押圧部材)
55 加圧装置
57 加圧装置本体
59 エアシリンダ
61 シリンダシャフト
63 プレスベース部
Claims (3)
- プリント回路基板の基材の複数の所定のパターン穴に導電性ボールを落とし込むための複数のガイド穴を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材の下面に、前記パターン穴を未形成の基材と下シート材とを重ね合わせ固定して重ねシート材を形成し、
前記マスク材のガイド穴と同じ位置で、前記重ねシート材の基材と下シート材に複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工し、
この穴あけ加工した重ねシート材を下シート材の側が接するように吸着プレートに載置し、
前記マスク材の上面から各ガイド穴に導電性ボールを落し込み、前記吸着プレートで吸引して前記各導電性ボールを前記各パターン穴に固定し、
前記マスク材を前記基材から外した後に、前記各パターン穴に固定された各導電性ボールを平板状の押圧部材で押圧して前記導電性ボールの上下端が前記基材の上下面から突出する位置まで前記基材の各パターン穴に挿入し、
その後、前記下シート材を前記基材から剥離することを特徴とするプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法。 - 前記マスク材が導電性ボールの直径以上の厚さを有し、前記マスク材のガイド穴が導電性ボールの直径以上であることを特徴とする請求項1記載のプリント回路基板における導電性ボールの挿入方法。
- プリント回路基板の基材の複数の所定のパターン穴に導電性ボールを落とし込むための複数のガイド穴を前記各パターン穴に対応した位置に予め備えたマスク材であって、昇降自在に設けたマスク材と、
前記マスク材の下面にプリント回路基板の基材と下シート材とを重ね合わせ固定して形成した重ねシート材の前記基材と下シート材に、前記マスク材のガイド穴と同じ位置で複数の所定のパターン穴を貫通して穴あけ加工するパターン穴加工装置と、
前記パターン穴あけ加工した重ねシート材を載置する吸着プレートを備え、且つ前記基材の各パターン穴に載置される導電性ボールを吸引する吸引装置と、
前記マスク材の上面を走行して前記各ガイド穴に導電性ボールを落し込むために多数の導電性ボールを保持する導電性ボール供給部と、
前記マスク材を前記基材から外した後の前記基材の各パターン穴の上に吸引・固定された導電性ボールを前記各パターン穴に挿入すべく押圧する押圧部材を備えた加圧装置と、で構成されることを特徴とするプリント回路基板における導電性ボールの挿入装置。
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JP2007180163A JP2009016763A (ja) | 2007-07-09 | 2007-07-09 | プリント回路基板における導電性ボールの挿入方法及びその装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2007-07-09 JP JP2007180163A patent/JP2009016763A/ja not_active Ceased
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