JP4893693B2 - 多層回路基板形成用真空熱プレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、多層回路基板形成用の真空熱プレス装置に関するものである。

樹脂フィルム同士の貼り合わせと接続導体となる導電ペーストの焼結を一度の加熱加圧により一括して行う多層回路基板の製造方法が、例えば、特開２０００−３８４６４号公報（特許文献１）と特開２００３−８６９４８号公報（特許文献２）に開示されている。

図６（ａ）〜（ｃ）は、上記多層回路基板の製造方法の一例で、多層回路基板９０の製造方法を示す模式的な工程別断面図である。

図６に示す多層回路基板９０の製造方法では、最初に、図６（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂１からなる樹脂フィルムの片面に所定の導体パターン２ａが形成され、導体パターン２ａを底とする有底孔に導電ペースト４が充填された樹脂フィルム２０を準備する。導体パターン２ａは、樹脂フィルムの片面に例えば銅（Ｃｕ）箔を貼り合わせた後、該銅箔をエッチングして形成される。導電ペースト４には、例えば銀（Ａｇ）と錫（Ｓｎ）の混合粉末からなる導電ペーストが用いられる。

次に、上記工程で準備した樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆを、図６（ｂ）に示すように積層し、該積層体を熱プレス板により加熱加圧して、熱可塑性樹脂１からなる樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆを相互に貼り合わせると共に、導電ペースト４を焼結させて接続導体４ａとする。この積層体の熱プレス工程では、導体パターン２ａの酸化を防止しつつ導電ペースト４を焼結させて樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆ同士を貼り合わせるため、高真空の環境下で、高温（３２０℃）、高圧（３．５Ｍｐａ）の真空熱プレスが実施される。これによって、図６（ｃ）に示す多層回路基板９０が製造される。

多層回路基板の生産性を高めるため、上記積層体の熱プレス工程では、これまでバッチ型の大きな真空チャンバ内で、大型プレスによる多数個取りや多段化プレス等が検討されてきた。しかしながら、多数個取りでは大面積の熱プレス盤が必要で、該熱プレス盤の昇降温に多大な時間がかかり、ワークの投入から取り出しまで３００分／バッチ以上の時間が必要とされる。また、熱プレス盤の加熱冷却エネルギー量も、ワーク処理に必要なエネルギー量に較べて膨大なものとなり、省エネルギーに反した装置となっている。

一方、多段化プレスでは、次のような問題がある。上記多層回路基板の製造においては、導体パターンの変形や断線を防止するうえで、積層された各樹脂フィルムが互いに平行状態を保ったまま熱プレスされることが必要である。しかしながら、多段化プレスを行うと、積層された各樹脂フィルムの平行状態が崩れやすく、生産歩留まりが著しく低下してしまう。

上記バッチ型の真空チャンバを用いた熱プレスの問題を改善する方法が、特許第３８９３９３０号明細書（特許文献３）に開示されている。

図７は、特許文献３に開示された多層回路基板の製造方法を説明する図で、図７（ａ）は、シート材保持具４０にシート材３０を保持した状態を示す説明図であり、図７（ｂ）は、加圧・加熱を行う装置１００の概略構成を示した図である。

図７（ａ）に示すシート材３０は、図６（ｂ）に示したような樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体からなる。シート材３０は、熱伝導性に優れる金属、例えばチタンを十分な剛性を有するように厚板状に形成した平坦なベース部４１とカバー部４２の間に挟まれて、シート材保持具４０に入れられる。シート材３０が入れられたシート材保持具４０は、排気口１１を介して、真空ポンプ１５によって内部が減圧される。

図７（ｂ）に示す装置１００は、加熱及び加圧を行うプレス機１２０を備える。すなわち、プレス機１２０は、加圧するための一対の加圧ヘッド１０２，１０４を有する。これら、加圧ヘッド１０２，１０４の内部には、通電することにより発熱するヒータ１０３，１０５がそれぞれ内蔵されている。また、装置１００には、加熱及び加圧を行うプレス機１２０に隣接して、冷却した加圧ヘッドによってシート材保持具４０に保持されたシート材３０を加圧するプレス機１３０が設けられている。プレス機１３０は、加圧を行う一対の加圧ヘッド１０７，１０９を有する。これら加圧ヘッド１０７，１０９の内部には冷却管１０８，１１０が配設されており、これら冷却管１０８，１１０に冷却水を流動させることにより、一対の加圧ヘッド１０７，１０９の温度を低温に保っている。

図７（ｂ）に示す装置１００では、内部にシート材３０が入れられたシート材保持具４０が台座に載せられると、上方加圧ヘッド１０２が下方加圧ヘッド１０４との間でシート材３０を加圧できる位置まで下降され、ヒータ１０３，１０５によって加熱された一対の加圧ヘッド１０２，１０４が、シート材３０を加熱しつつ加圧する。該加熱・加圧工程により、図６（ｂ）で説明した樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆ同士の貼り合わせと導電ペースト４の焼結が行われる。

プレス機１２０によって加熱・加圧工程が行われた後に、そのシート材３０はシート材保持具４０内に保持されたまま隣のプレス機１３０に移送され、冷却・加圧工程が行われる。すなわち、一対の加圧ヘッド１０７，１０９の温度を冷却水によって低温に保ちつつ、シート材保持具４０内に保持されたシート材３０を加圧する。この冷却・加圧工程は、加熱・加圧工程によって高温になったシート材３０の温度を強制的に低下させるために行うものである。これにより、シート材３０の温度低下に要する時間を短縮することができるので、生産リードタイムを短縮し、生産効率を向上することができる。冷却・加圧工程の終了後には、シート材保持具４０内の密閉空間に大気が導入され、図６（ｃ）に示す多層回路基板９０のように製造が終了したシート材３０がシート材保持具４０より取り出される。
特開２０００−３８４６４号公報 特開２００３−８６９４８号公報 特許第３８９３９３０号明細書

図７に示した多層回路基板の製造方法は、従来のバッチ型の真空チャンバを用いた熱プレスと異なり、樹脂フィルムの積層体からなるシート材３０を一つずつシート材保持具４０に保持した状態で加熱・加圧工程を行う、所謂、枚葉式の工程である。従って、図７（ｂ）の装置１００を用いた製造方法によれば、従来のバッチ型の真空チャンバを用いた工程に較べて、生産効率を大幅に向上することができると共に、加熱冷却のエネルギー利用効率も大幅に改善することができる。

一方、図７（ｂ）の装置１００を用いた製造方法では、シート材３０の加熱温度や印加圧力の制御が、従来のバッチ型の真空チャンバを用いた熱プレスに較べて困難である。このため、図７（ｂ）の装置１００では、多層回路基板を高い歩留りや高精度で製造することが困難となっている。

そこで本発明の目的は、多層回路基板を製造するための生産効率やエネルギー利用効率に優れる枚葉式の真空熱プレス装置であって、高精度な多層回路基板を高い歩留りで製造することのできる真空熱プレス装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、多層回路基板を形成するための樹脂フィルムの積層体からなるシート材の真空熱プレス装置であって、前記シート材を密閉空間内に保持し、該密閉空間内を減圧した状態でシート材に熱および圧力を伝達可能なシート材保持具をワークとして、該ワークに対して外部から加圧加熱する第１加圧加熱ユニットと、前記第１加圧加熱ユニットにより処理された前記ワークに対して、外部から加圧加熱する第２加圧加熱ユニットと、前記第２加圧加熱ユニットにより処理された前記ワークに対して、外部から加圧冷却する加圧冷却ユニットとを有してなり、前記第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットが、円周上に配置されてなり、前記ワークが、前記円周の中心に配置された旋回機構により、前記第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットの各処理位置に搬送され、前記第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットが、それぞれ、前記ワークを間に挟んで加圧加熱または加圧冷却する上側プレスユニットと下側プレスユニットとを有してなり、前記下側プレスユニットの下側加圧プレートが、昇降シリンダとスライドガイドからなる移動機構により昇降され、前記下側加圧プレートが、キーブロックからなるロックアップ機構により、所定の上昇位置で固定されることを特徴としている。

上記真空熱プレス装置は、樹脂フィルムの積層体からなるシート材が密閉空間内に減圧状態で保持されているシート材保持具をワークとして、該ワークを第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットの各ユニットに一つずつ一定方向に順次搬送し、上記各ユニットでシート材をシート材保持具の外部から加圧加熱または加圧冷却していく、所謂、枚葉式の真空熱プレス装置である。従って、上記真空熱プレス装置は、大きな真空チャンバを用いたバッチ型の真空熱プレス装置に較べて、生産効率やエネルギー利用効率に優れている。

上記真空熱プレス装置において、第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットの各ユニットは、円周上に配置されており、ワークを円周の中心に配置された旋回機構で間欠回転させて、各ユニットの処理位置に素早く搬送することができる。

また、上記真空熱プレス装置は、第１加圧加熱ユニットと第２加圧加熱ユニットの２つの加圧加熱ユニットを有しており、樹脂フィルムの積層体からなるシート材に対して、圧力および温度の異なる２段階の処理を実施することができる。また、ワークであるシート材保持具は、上記したように各ユニット間を素早く搬送される。

さらに、上記真空熱プレス装置においては、前記下側プレスユニットの下側加圧プレートが、昇降シリンダとスライドガイドからなる移動機構により昇降される構成となっている。これにより、例えば後の上側プレスユニットの移動機構で示すボールねじによる移動機構を採用する場合に較べて、下側加圧プレートを高速で昇降することができる。このように、下側加圧プレートの昇降時間を短縮することで、ワークを各ユニット内の所定のプレス位置に素早く搬送することができ、各ユニット内工程でワークの温度維持や処理時間の短縮を図ることができる。

また、上記真空熱プレス装置において、前記下側加圧プレートは、キーブロックからなるロックアップ機構により、所定の上昇位置で固定される構成となっている。これにより、下側加圧プレートを上記昇降シリンダとスライドガイドからなる移動機構でプレス位置まで高速で上昇させた場合であっても、正確なプレス位置を確保することができる。

以上示したように、上記真空熱プレス装置では、搬送の間におけるワークの温度を確実に維持することができる。これによって、樹脂フィルムの積層体からなるシート材の熱処理温度を厳密に制御することができ、高精度な多層回路基板を高い歩留りで製造することができる。

以上のようにして、上記真空熱プレス装置は、多層回路基板を製造するための生産効率やエネルギー利用効率に優れる枚葉式の真空熱プレス装置であって、高精度な多層回路基板を高い歩留りで製造することのできる真空熱プレス装置となっている。

上記真空熱プレス装置は、請求項２に記載のように、前記旋回機構が、ロータリ真空バルブを有してなり、前記シート材保持具の密閉空間内が、前記ロータリ真空バルブを介して、前記第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットによる処理中、並びに前記旋回機構による搬送中にも、減圧状態が維持される構成とすることが好ましい。

これによれば、シート材保持具の密閉空間内を当該真空熱プレス装置への投入前に予め真空引きするだけでなく、該密閉空間内を、上記ロータリ真空バルブを介して、各ユニットでの処理中および旋回機構による搬送中にも真空引きすることができる。従って、例えば加圧加熱処理中において該密閉空間内に保持されているシート材から発生するガスを排出できると共に、シート材に形成されている導体パターンや導電ペースト等の酸化を確実に防止することができる。

また、上記真空熱プレス装置は、請求項３に記載のように、前記上側プレスユニットの上側加圧プレートが、少なくとも３対のボールねじからなる移動機構により昇降される構成とすることが好ましい。

上側プレスユニットの上側加圧プレートの昇降機構として、少なくとも３対のボールねじからなる移動機構を採用することで、上側加圧プレートの傾きを該少なくとも３対のボールねじで精密に制御することができる。これによって、対となる下側プレスユニットの下側加圧プレートに対する平行度を、高い精度で確保することができる。従って、樹脂フィルムの積層体からなるシート材に均等な圧力をかけることができ、高精度な多層回路基板を高い歩留りで製造することができる。

また、上記真空熱プレス装置においては、請求項４に記載のように、ロードセルが、前記加圧加熱または加圧冷却時において、前記少なくとも３対のボールねじの下方にそれぞれ配置されることが好ましい。

これによって、上記した少なくとも３対のボールねじによる上側加圧プレートの傾きの制御を、それぞれの下方に配置されているロードセルの荷重をフィードバックさせて行うことができる。これによって、樹脂フィルムの積層体からなるシート材にかける圧力をより均等にすることができ、高精度な多層回路基板を高い歩留りで製造することができる。

上記真空熱プレス装置においては、請求項５に記載のように、前記樹脂フィルムが、熱可塑性樹脂からなり、一方の表面に導体パターンが形成され、該導体パターンを底とする孔に導電ペーストが充填されてなる樹脂フィルムである場合に好適で、この場合には、前記第１加圧加熱ユニットの加熱温度を、前記導電ペーストの焼結温度に設定し、前記第２加圧加熱ユニットの加熱温度を、前記熱可塑性樹脂の融着温度に設定することが好ましい。

製造する多層回路基板が、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムの一方の表面に形成された導体パターンを底とする孔に導電ペーストが充填され、該樹脂フィルムの積層体を真空熱プレスして製造するものである場合、真空熱プレス工程は、大別すると（１）導電ペーストの乾燥および焼結、（２）樹脂フィルム同士の融着、（３）冷却成形の３段階のプロファイルを制御できることが重要である。

従って、上記したように、第１加圧加熱ユニットの加熱温度を導電ペーストの焼結温度に設定し、第２加圧加熱ユニットの加熱温度を熱可塑性樹脂の融着温度に設定し、加圧冷却ユニットを冷却成形処理に用いることで、各処理に適した温度と圧力を設定することができ、高精度な多層回路基板を高い歩留りで製造することができる。

以上のようにして、上記した真空熱プレス装置は、多層回路基板を製造するための生産効率やエネルギー利用効率に優れる枚葉式の真空熱プレス装置であって、高精度な多層回路基板を高い歩留りで製造することのできる真空熱プレス装置とすることができる。

本発明は、多層回路基板を形成するための真空熱プレス装置に係るもので、樹脂フィルムの積層体からなるシート材の真空熱プレス装置に関する。以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の真空熱プレス装置の一例で、真空熱プレス装置２００を模式的に示した斜視図である。図２は、図１の真空熱プレス装置２００に投入されるワークを説明する図で、シート材３０と開いた状態にあるシート材保持具４０を模式的に示した斜視図である。図２に示したシート材３０およびシート材保持具４０は、図７（ａ）で説明したものと同様であり、同じ符号を付した。図３は、図１の真空熱プレス装置２００の構成要素である第１加圧加熱ユニットＨＵ１、第２加圧加熱ユニットＨＵ２および加圧冷却ユニットＣＵの基本構造Ｕを模式的に示した斜視図である。また、図４（ａ）〜（ｄ）は、ワーク４０ａが定位置にきた後の各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵでの一連の動作を説明する図で、それぞれ、部分断面図で動作途中の各状態を示している。

図１に示す真空熱プレス装置２００は、図２に示すシート材３０を内部に保持したシート材保持具４０をワークとする真空熱プレス装置である。

図２のシート材３０は、図６（ｂ）に示したような樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体からなり、個々の樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆは、図６（ａ）に示したように、熱可塑性樹脂１からなる樹脂フィルムの片面に所定の導体パターン２ａが形成され、導体パターン２ａを底とする有底孔に導電ペースト４が充填されている。代表的には、導体パターン２ａは、銅（Ｃｕ）箔をエッチングして形成され、導電ペースト４には、銀（Ａｇ）と錫（Ｓｎ）の混合粉末からなる導電ペーストが用いられる。尚、以下の説明においては、図１，２に示したシート材３０として、図６（ａ）〜（ｃ）に示した樹脂フィルム２０，２０ａ〜２０ｆとその各部の符号を参照する。

図２に示すように、シート材３０は、熱伝導性に優れる金属（例えばチタン）を十分な剛性を有するように厚板状に形成した平坦なベース部４１とカバー部４２の間に挟まれて、シート材保持具４０に入れられる。シート材３０が入れられたシート材保持具４０は、図７（ａ）に示したように、閉じた状態にして、排気口１１を介して、真空ポンプにより内部が減圧される。

以上のように、図１の真空熱プレス装置２００は、シート材３０を密閉空間内に保持し、該密閉空間内を減圧した状態でシート材３０に熱および圧力を伝達可能なシート材保持具４０をワーク４０ａとしている。

図１に示す真空熱プレス装置２００は、上記ワーク４０ａに対して外部から加圧加熱する第１加圧加熱ユニットＨＵ１と、第１加圧加熱ユニットＨＵ１により処理されたワーク４０ａに対して外部から加圧加熱する第２加圧加熱ユニットＨＵ２と、第２加圧加熱ユニットＨＵ２により処理されたワーク４０ａに対して外部から加圧冷却する加圧冷却ユニットＣＵとを有している。第１加圧加熱ユニットＨＵ１、第２加圧加熱ユニットＨＵ２および加圧冷却ユニットＣＵは、円周上に配置されている。ワーク４０ａは、円周の中心に配置された旋回機構ＲＭにより、旋回プレートＲＰに載せられて、軌道レールＲＬ上を間歇回転して移動し、第１加圧加熱ユニットＨＵ１、第２加圧加熱ユニットＨＵ２および加圧冷却ユニットＣＵの各処理位置に搬送される。

図１に示す真空熱プレス装置２００は、樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体からなるシート材３０が密閉空間内に減圧状態で保持されているシート材保持具４０をワーク４０ａとして、該ワーク４０ａを第１加圧加熱ユニットＨＵ１、第２加圧加熱ユニットＨＵ２および加圧冷却ユニットＣＵの各ユニットに一つずつ一定方向に順次搬送し、上記各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵでシート材３０をシート材保持具４０の外部から加圧加熱または加圧冷却していく、所謂、枚葉式の真空熱プレス装置である。従って、図１の真空熱プレス装置２００は、大きな真空チャンバを用いたバッチ型の真空熱プレス装置に較べて、生産効率やエネルギー利用効率に優れている。

図１の真空熱プレス装置２００は、図６（ａ）に示したように熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム２０の導体パターン２ａを底とする孔に導電ペースト４が充填され、図６（ｂ）に示した樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体を一括して真空熱プレスして、図６（ｃ）の多層回路基板９０を製造するのに好適な装置となっている。真空熱プレス装置２００は、第１加圧加熱ユニットＨＵ１と第２加圧加熱ユニットＨＵ２の２つの加圧加熱ユニットを有しており、樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体からなるシート材３０に対して、次に示すように、圧力および温度の異なる２段階の処理を実施することができる。

図５は、図１の真空熱プレス装置２００を用いて行う真空熱プレス工程の一例を模式的に示した図である。

上記したように導体パターン２ａを底とする孔に導電ペースト４が充填された熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体を真空熱プレスして多層回路基板９０を製造する場合、真空熱プレス工程は、大別すると（１）導電ペースト４の乾燥および焼結、（２）樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆ同士の融着、（３）冷却成形の３段階のプロファイルを制御できることが重要である。尚、前述した銀（Ａｇ）と錫（Ｓｎ）の混合粉末からなる導電ペースト４を用いる場合には、（２）の樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆ同士の融着段階において、錫の拡散が同時になされる。

上記３段階のプロファイルを制御するため、図１の真空熱プレス装置２００では、図５に示すように、第１加圧加熱ユニットＨＵ１の加熱温度を導電ペースト４の焼結温度２２０℃に設定し、第２加圧加熱ユニットＨＵ２の加熱温度を熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの融着温度３２０℃に設定し、加圧冷却ユニットＣＵを冷却成形処理に用いている。このように、図１の真空熱プレス装置２００は、第１加圧加熱ユニットＨＵ１と第２加圧加熱ユニットＨＵ２について、それぞれ導電ペースト４の焼結と樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの融着の各処理に適した温度と圧力を設定することができる。

また、図１の真空熱プレス装置２００では、第１加圧加熱ユニットＨＵ１、第２加圧加熱ユニットＨＵ２および加圧冷却ユニットＣＵの各ユニットが、円周上に配置されている。特に、真空熱プレス装置２００では、ワーク４０ａの脱着位置を含めて、各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵが、円周の中心に配置された旋回機構ＲＭに対して、十字型に配置されている。該真空熱プレス装置２００では、ワーク４０ａが円周の中心に配置された旋回機構ＲＭを用いて間欠回転され、各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵの処理位置に素早く搬送される。従って、真空熱プレス装置２００では、搬送の間におけるワーク４０ａの冷却を抑制することができ、ワーク４０ａの温度を確実に維持することができる。これによって、樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体からなるシート材３０の熱処理温度を厳密に制御することができ、高精度な多層回路基板９０を高い歩留りで製造することができる。

以上のようにして、図１に示した真空熱プレス装置２００は、多層回路基板を製造するための生産効率やエネルギー利用効率に優れる枚葉式の真空熱プレス装置であって、高精度な多層回路基板９０を高い歩留りで製造することのできる真空熱プレス装置となっている。

次に、上記した真空熱プレス装置２００の細部について、より詳細に説明する。

図１に示す真空熱プレス装置２００は、ワーク４０ａの旋回機構ＲＭが、ロータリ真空バルブ（図示省略）を有しており、シート材保持具４０の密閉空間内が、該ロータリ真空バルブを介して、第１加圧加熱ユニットＨＵ１、第２加圧加熱ユニットＨＵ２および加圧冷却ユニットＣＵによる処理中、並びに旋回機構ＲＭによる搬送中にも、減圧状態が維持される構造となっている。

これによれば、シート材保持具４０の密閉空間内を当該真空熱プレス装置２００への投入前に予め真空引きするだけでなく、該密閉空間内を、上記ロータリ真空バルブを介して、各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵでの処理中および旋回機構ＲＭによる搬送中にも真空引きすることができる。従って、例えば加圧加熱処理中において該密閉空間内に保持されているシート材３０（導電ペースト４）から発生するガスを排出できると共に、シート材３０に形成されている導体パターン２ａや導電ペースト４等の酸化を確実に防止することができる。

図３の基本構造Ｕに示すように、真空熱プレス装置２００の第１加圧加熱ユニットＨＵ１、第２加圧加熱ユニットＨＵ２および加圧冷却ユニットＣＵは、それぞれ、ワーク４０ａを間に挟んで加圧加熱または加圧冷却する上側プレスユニットＵＰと下側プレスユニットＤＰとを有している。

図１の真空熱プレス装置２００における第１加圧加熱ユニットＨＵ１と第２加圧加熱ユニットＨＵ２は、それぞれ、前述した（１）の導電ペースト４の乾燥および焼結段階と（２）の樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆ同士の融着段階を実施する部分である。従って、第１加圧加熱ユニットＨＵ１と第２加圧加熱ユニットＨＵ２では、図３の基本構造Ｕにおける上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄに、加熱ヒータＨが設けてあり、上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄが熱盤となっている。一方、図１の真空熱プレス装置２００における加圧冷却ユニットＣＵは、前述した（３）の冷却成形段階を実施する部分である。従って、加圧冷却ユニットＣＵでは、図３の基本構造Ｕにおける上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄに、冷却水Ｃが導入される構造となっている。また、上記加圧プレート５０ｕ，５０ｄの周りには断熱壁ＤＷが設けられており、断熱壁ＤＷの構成も各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵで異なる。しかしながら、図１の真空熱プレス装置２００において、加圧プレート５０ｕ，５０ｄと断熱壁ＤＷ以外の主な構成、例えば加圧プレート５０ｕ，５０ｄの昇降機構の構成は、各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵ共に、図３と図４に示した共通の構成となっている。

図３に示す上側プレスユニットＵＰは、駆動モータＭＯの乗った駆動プレート５３ｕ、上側加圧プレート５０ｕを吊り下げた上側昇降プレート５４ｕ、およびボールねじＢＮを４隅に配置した上面プレート５５ｕの３層構造となっており、上面プレート５５ｕが設備の構造体に固定されている。上側昇降プレート５４ｕは、４隅にボールねじＢＮのナット部、中央に加熱加圧用のヒータブロックまたは冷却加圧用の冷却ブロックが取り付けてあり、該ブロックの先端面が平面度の高い上側加圧プレート５０ｕとなっている。尚、第１加圧加熱ユニットＨＵ１と第２加圧加熱ユニットＨＵ２においては、上側昇降プレート５４ｕとヒータブロック間に冷却水の通る回路が設けられた断熱材からなる断熱冷却プレートＣＰが挿入されており、ヒータブロックからの熱伝導によってボールねじＢＮのナット部が損傷しないようになっている。

図３の基本構造Ｕでは、駆動プレート５３ｕの４隅に各ボールねじＢＮの駆動モータＭＯが取り付けてあり、必要に応じ個別または連携してボールねじＢＮを回転し、上側昇降プレート５４ｕ（従って上側加圧プレート５０ｕ）を昇降する構成となっている。このように、上側プレスユニットＵＰの上側加圧プレート５０ｕは、少なくとも３対のボールねじＢＮからなる移動機構により昇降される構成とすることが好ましい。これによれば、上側加圧プレート５０ｕの傾きを該少なくとも３対のボールねじで精密に制御することができ、対となる下側プレスユニットＤＰの下側加圧プレート５０ｄに対する平行度を高い精度で確保することができる。従って、樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体からなるシート材３０に均等な圧力をかけることができ、高精度な多層回路基板９０を高い歩留りで製造することができる。

次に、下側プレスユニットＤＰの構成を説明する。図３に示すように、下側プレスユニットＤＰは、基本的には上側プレスユニットＵＰを上下反転した構造となっているが、下側プレスユニットＤＰの下側昇降プレート５４ｄの４隅には、スライドガイドＳＧが設けてある。そして、下側昇降プレート５４ｄは、下面プレート５５ｄと昇降シリンダＣＹを取り付けた駆動プレート５３ｄの間で支持されている。下側プレスユニットＤＰは、駆動プレート５３ｄで設備の構造体に固定されており、上下ユニットの位置関係を保っている。また、駆動プレート５３ｄにはロックアップ機構ＬＵが搭載されており、ロードセル（図示省略）を乗せた可動式のキーブロックＫＢが作動することにより、下側プレスユニットＤＰの下側昇降プレート５４ｄ（従って下側加圧プレート５０ｄ）を上昇位置に保持する構造となっている。

以上のように、下側プレスユニットＤＰの下側加圧プレート５０ｄは、昇降シリンダＣＹとスライドガイドＳＧからなる移動機構により昇降されることが好ましい。これによれば、例えば上側プレスユニットＵＰと同じボールねじによる移動機構を採用する場合に較べて、下側加圧プレート５０ｄを高速で昇降することができる。このように、下側加圧プレート５０ｄの昇降時間を短縮することで、ワーク４０ａを各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵ内の所定のプレス位置に素早く搬送することができ、各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵ内工程でワーク４０ａの温度維持や処理時間の短縮を図ることができる。

また、この場合、下側加圧プレート５０ｄは、上記したようにキーブロックＫＢからなるロックアップ機構ＬＵにより、所定の上昇位置で固定される構成とすることが好ましい。これによれば、下側加圧プレート５０ｄを昇降シリンダＣＹとスライドガイドＳＧからなる移動機構でプレス位置まで高速で上昇させた場合であっても、正確なプレス位置を確保することができる。

次に、真空熱プレス装置２００のより具体的な動作例について説明する。

図１の真空熱プレス装置２００において、第１加圧加熱ユニットＨＵ１は、前述した（１）の導電ペースト４の乾燥および焼結段階を担うため、上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄが２３０℃に昇温保持されている。第２加圧加熱ユニットＨＵ２は、前述した（２）の樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆ同士の融着段階を担うため、上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄが３３０℃に昇温保持されている。加圧冷却ユニットＣＵは、前述した（３）の冷却成形段階を担うため、上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄが２０℃に冷却保持されている。また、各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵの後述するプレス圧力は、３．５Ｍｐａ（荷重１０Ｔｏｎ）を目標値として制御されるように設定した。

ワーク４０ａは、図１の各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵ内において、図３の上側プレスユニットＵＰが上昇端、下側プレスユニットＤＰがロックアップ機構ＬＵを解除して下降端にある時、旋回機構ＲＭで回転させることができる。図３の上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄは中心が同じ軸上にあり、ワーク４０ａは、その中心が前記中心軸に一致するように、図１の十字型に配置された各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵに旋回機構ＲＭで搬送される。以上のようにして、搬送が終了した時点では、図１の真空熱プレス装置２００における各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵにおいては、内部の密閉空間が真空状態に保持されたワーク４０ａがセットされている。また、真空熱プレス装置２００における正面のワーク脱着位置では、処理を完了したワーク４０ａが次の仕掛ワークと取り替えられる状態にある。図１では、シート材３０と開いた状態にあるシート材保持具４０の仕掛状態にあるワークが図示されている。

次に、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて、ワーク４０ａが定位置にきた後、各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵでの一連の動作を説明する。

図４（ａ）に示すように、ワーク４０ａが上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄの中心軸に一致するように搬送されると、次の図４（ｂ）に示すように、昇降シリンダＣＹを作動させ、ワーク４０ａを上昇させる。上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄは、ワーク４０ａが乗せられた下側加圧プレート５０ｄを上昇端に持ち上げた時、上側加圧プレート５０ｕに接触する高さとなるように設定されている。これによって、ワーク４０ａは上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄに挟まれて停止し、ワーク４０ａの昇温が始まる。次に、図４（ｃ）に示すように、図示しないシリンダにより、キーブロックＫＢを移動させる。

次に、図４（ｄ）に示すように、駆動モータＭＯによりボールねじＢＮを回動し、下側加圧プレート５０ｄとの間でワーク４０ａを挟みながら、上側加圧プレート５０ｕを下降させる。尚、昇降シリンダＣＹの推力はプレス荷重に比べ十分小さいため、下側プレスユニットＤＰの下側加圧プレート５０ｄは、ロードセルＬＣにストッパＳＴが当接するまでわずかながら降下する。

ストッパＳＴがロードセルＬＣに当接すると、ロードセルＬＣの信号により、図示していない制御装置によって各ボールねじＢＮの回転量を駆動モータＭＯで制御し、ワーク４０ａに対してプレス荷重を制御しながらプレスを行う。このように、上側加圧プレート５０ｕは、下降してワーク４０ａに接触しても下降端に至ることはなく、駆動モータＭＯとボールねじＢＮによる押し付け力（プレス力）が、ワーク４０ａに印加されるようになっている。この押し付け力は、各ボールねじＢＮの送り量を調整することで、適宜調整することが可能である。

また、上記押し付け力は、下側プレスユニットＤＰに設けた昇降シリンダＣＹが受けるのではなく、キーブロックＫＢ上に設けた４つのロードセルＬＣが各ボールねじＢＮの軸力を受ける配置となっている。これにより、ワーク４０ａに加わる全荷重及び荷重バランスを４つのロードセルＬＣで把握することができるようになっている。

このように、前述した少なくとも３対のボールねじＢＮからなる移動機構を持った真空熱プレス装置においては、ロードセルＬＣが、各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵでの加圧加熱または加圧冷却時において、少なくとも３対のボールねじの下方にそれぞれ配置されていることが好ましい。これによって、上記した少なくとも３対のボールねじによる上側加圧プレート５０ｕの傾きの制御を、それぞれの下方に配置されているロードセルＬＣの荷重をフィードバックさせて行うことができる。

尚、目標のプレス荷重は、例えば１０Ｔｏｎとなるように制御する（各軸２．５Ｔｏｎ）。ワーク４０ａの温度の上昇に伴いシート材保持具４０内で熱膨張と樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの軟化が起きるため、プレス荷重は常に微小変化するが、ボールねじＢＮのリードを例えば１０ｍｍと細かくすることで、±０．２μｍの分解能で制御することが可能である。また、上側加圧プレート５０ｕと下側加圧プレート５０ｄの平行性も同じ分解能で制御できるため、これまで困難であった熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体の高精度プレスも可能となる。以上のようにして、樹脂フィルム２０ａ〜２０ｆの積層体からなるシート材３０にかける圧力をより均等にすることができ、高精度な多層回路基板９０を高い歩留りで製造することができる。

図４（ｄ）の状態で所定の加熱時間（例えば８分）が経過すると、逆の手順で初期状態の図４（ａ）の状態に戻す。すなわち、上側プレスユニットＵＰの上側加圧プレート５０ｕを上昇し、ワーク４０ａに加わる荷重が抜けた後、下側プレスユニットＤＰのキーブロックＫＢを外し、下側加圧プレート５０ｄを降下させる。

次に、図１の旋回機構ＲＭでワーク４０ａを回転させて、順次、次の各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵにワーク４０ａを搬送する。また、真空熱プレス装置２００における正面のワーク脱着位置で、処理を完了したワーク４０ａのシート材保持具４０からできあがった多層回路基板９０を取り出す。

上記真空熱プレス装置２００においては、各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵの温度を一体に保ち、ワーク４０ａのシート材保持具４０に設けられたベース部４１とカバー部４２からなるシート材３０の保持プレートの質量（昇降温熱量）を最小限に抑えることにより、３００℃／分の昇温速度を実現することができる。各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵでの加圧処理時間（例えば８分）を考慮しても、１０分／ユニットの高速処理が可能であり、また各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵ間のワーク４０ａの搬送も１０秒以下で可能であり、高速且つ高精度なプレスを実施することができる。

以上のようにして、上記真空熱プレス装置は、多層回路基板を製造するための生産効率やエネルギー利用効率に優れる枚葉式の真空熱プレス装置であって、高精度な多層回路基板を高い歩留りで製造することのできる真空熱プレス装置となっている。

尚、上記真空熱プレス装置２００の実施例では、４隅にボールねじＢＮを配置した例で示したが、前述したように３本のボールねじＢＮを用いてもよい。また、駆動モータＭＯは、４個でなく、１個で構成することも可能である。また、上記真空熱プレス装置２００では、円周上で、十字型にユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵとワーク４０ａの脱着位置が配置されていた。しかしながらこれに限らす、本発明の真空熱プレス装置は、必要に応じてユニット数を増加して図５のプロファイルをより詳細に制御したり、各ユニットの配置位置を変更して搬送時間を変更したりすることが可能である。

本発明の真空熱プレス装置の一例で、真空熱プレス装置２００を模式的に示した斜視図である。 真空熱プレス装置２００に投入されるワークを説明する図で、シート材３０と開いた状態にあるシート材保持具４０を模式的に示した斜視図である。 真空熱プレス装置２００の構成要素である第１加圧加熱ユニットＨＵ１、第２加圧加熱ユニットＨＵ２および加圧冷却ユニットＣＵの基本構造Ｕを模式的に示した斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、ワーク４０ａが定位置にきた後の各ユニットＨＵ１，ＨＵ２，ＣＵでの一連の動作を説明する図で、それぞれ、部分断面図で動作途中の各状態を示している。 真空熱プレス装置２００を用いて行う真空熱プレス工程の一例を模式的に示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は、多層回路基板の製造方法の一例で、多層回路基板９０の製造方法を示す模式的な工程別断面図である。 特許文献３に開示された多層回路基板の製造方法を説明する図で、（ａ）は、シート材保持具４０にシート材３０を保持した状態を示す説明図であり、（ｂ）は、加圧・加熱を行う装置１００の概略構成を示した図である。

符号の説明

２００ 真空熱プレス装置
４０ａ ワーク
３０ シート材
４０ シート材保持具
ＲＭ 旋回機構
ＨＵ１ 第１加圧加熱ユニット
ＨＵ２ 第２加圧加熱ユニット
ＣＵ 加圧冷却ユニット
Ｕ 基本構造
ＵＰ 上側プレスユニット
５０ｕ 上側加圧プレート
ＢＮ ボールねじ
ＤＰ 下側プレスユニット
５０ｄ 下側加圧プレート
ＳＧ スライドガイド
ＣＹ 昇降シリンダ
ＫＢ キーブロック
ＬＵ ロックアップ機構

Claims (5)

1. 多層回路基板を形成するための樹脂フィルムの積層体からなるシート材の真空熱プレス装置であって、
   前記シート材を密閉空間内に保持し、該密閉空間内を減圧した状態でシート材に熱および圧力を伝達可能なシート材保持具をワークとして、
   前記ワークに対して外部から加圧加熱する第１加圧加熱ユニットと、
   前記第１加圧加熱ユニットにより処理された前記ワークに対して、外部から加圧加熱する第２加圧加熱ユニットと、
   前記第２加圧加熱ユニットにより処理された前記ワークに対して、外部から加圧冷却する加圧冷却ユニットとを有してなり、
   前記第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットが、円周上に配置されてなり、
   前記ワークが、前記円周の中心に配置された旋回機構により、前記第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットの各処理位置に搬送され、
   前記第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットが、それぞれ、前記ワークを間に挟んで加圧加熱または加圧冷却する上側プレスユニットと下側プレスユニットとを有してなり、
   前記下側プレスユニットの下側加圧プレートが、昇降シリンダとスライドガイドからなる移動機構により昇降され、
   前記下側加圧プレートが、キーブロックからなるロックアップ機構により、所定の上昇位置で固定されることを特徴とする真空熱プレス装置。
2. 前記旋回機構が、ロータリ真空バルブを有してなり、
   前記シート材保持具の密閉空間内が、前記ロータリ真空バルブを介して、前記第１加圧加熱ユニット、第２加圧加熱ユニットおよび加圧冷却ユニットによる処理中、並びに前記旋回機構による搬送中にも、減圧状態が維持されることを特徴とする請求項１に記載の真空熱プレス装置。
3. 前記上側プレスユニットの上側加圧プレートが、少なくとも３対のボールねじからなる移動機構により昇降されることを特徴とする請求項１または２に記載の真空熱プレス装置。
4. ロードセルが、前記加圧加熱または加圧冷却時において、前記少なくとも３対のボールねじの下方にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項３に記載の真空熱プレス装置。
5. 前記樹脂フィルムが、熱可塑性樹脂からなり、一方の表面に導体パターンが形成され、該導体パターンを底とする孔に導電ペーストが充填されてなる樹脂フィルムであって、
   前記第１加圧加熱ユニットの加熱温度を、前記導電ペーストの焼結温度に設定し、
   前記第２加圧加熱ユニットの加熱温度を、前記熱可塑性樹脂の融着温度に設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の真空熱プレス装置。

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