JP2009267058A - シート材に形成された有底孔への接続導体の充填方法および充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保護フィルムを必要としない、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔への新規な接続導体の充填方法および充填装置を提供する。
【解決手段】多層回路基板を形成するためのシート材１１に形成された有底孔Ｈへ、該有底孔Ｈと略同じ径の接続導体Ｄ２を充填する接続導体の充填方法であって、中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部３１ａと、外周部のＶ字状に形成されたリップ部３１ｂとを有する弾性体３１において、ダイヤフラム部３１ａの凹部に接続導体Ｄ２を保持し、有底孔Ｈの開口部を鉛直下方向に向けて保持したシート材１１に対して、弾性体３１のリップ部３１ｂを鉛直下方向から当接させ、接続導体Ｄ２が保持されたダイヤフラム部３１ａを外側から加圧して、該ダイヤフラム部３１ａを変形させ、接続導体Ｄ２を有底孔Ｈ内に押し込み充填する充填方法とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔への接続導体の充填方法および充填装置に関するものである。

多層回路基板を形成するため、シート材に設けられた孔内に導電ペーストを充填する充填方法が、例えば、特開昭５６−１４７４９９号公報（特許文献１）と特開２００３−１８２０２３号公報（特許文献２）に開示されている。

図３は、上記シート材に形成された孔内へ導電ペーストを充填する方法の代表例を示す図で、図３（ａ）は、シート材１０表面へ孔Ｈを形成する様子を示した断面図であり、図３（ｂ）は、孔Ｈ内へ導電ペーストＰを充填する様子を示した断面図である。

図３（ａ）に示すシート材１０では、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルム１の一方の側に銅（Ｃｕ）箔２が貼り付けられ、もう一方の側に保護フィルム３が貼り付けられている。保護フィルム３は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる粘着フィルムが用いられる。尚、図示を簡略化してあるが、銅箔２は、所定の回路パターンにパターニングされている。

図３（ａ）に示すように、シート材１０の表面への孔形成工程では、保護フィルム３を貼り付けた樹脂フィルム１上から、レーザ加工装置Ｚによるレーザ光を走査させて照射し、銅箔２を底とする有底孔Ｈを形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、ペースト充填工程において、シート材１０の表面に供給された導電ペーストＰを、スキージＳを用いて有底孔Ｈ内へ押し込み充填する。このように、シート材１０の表面に供給された導電ペーストＰは、スキージＳを用いて保護フィルム３の表面で摺り切り充填される。次に、図３（ｂ）の有底孔Ｈ内へ導電ペーストＰが充填されたシート材１０から保護フィルム３を剥がし、これらを複数枚積層して、該積層体を加熱・加圧して一括して貼り合わせる。この時、同時に有底孔Ｈ内に充填されている導電ペーストＰが焼結して、異なる層にある回路パターン同士を接続する接続導体が形成される。これによって、多層回路基板が製造される。

図３（ｂ）に示すペースト充填工程では、導電ペーストＰとして、例えば銀（Ａｇ）と錫（Ｓｎ）からなる導電ペーストが用いられる。有底孔Ｈのサイズは、例えば径が１００μｍで深さが５０μｍと微細なことから、導電ペーストＰは、銀と錫の比率を常に安定した状態に保つ必要がある。このため、数μｍの銀と錫の微細粉末を用い、これらをテレピネオール等の揮発性溶剤に分散してペースト状にして用いる。このようにして調整された導電ペーストＰを、真空容器内で、図に示すようにヘラ等のスキージＳを用いて機械的に有底孔Ｈ内に押し込む方法で充填してきた。
特開昭５６−１４７４９９号公報 特開２００３−１８２０２３号公報

多層回路基板を製造するための上記導電ペーストＰの充填方法では、後工程で導電ペーストＰが有底孔Ｈ以外の樹脂フィルム１表面に付着しないようにするため、保護フィルム３を樹脂フィルム１に貼り付け、図３（ａ）に示すように、有底孔Ｈをレーザ加工する際に保護フィルム３と樹脂フィルム１を同時加工する方法が採用されている。しかしながら、図３（ａ）の工程においてレーザ加工する際に加工屑が発生すると、次の図３（ｂ）の工程において該加工屑が導電ペーストＰに入り込み、該加工屑が導電ペーストＰと共に有底孔Ｈに充填されて、後に接続不良の原因となる場合がある。また、保護フィルム３に塗布されている粘着剤が導電ペーストＰ内に取り込まれ、導電ペーストＰの品質が低下して寿命が短くなり、コスト高の原因となっている。

本発明は、上記した多層回路基板を製造するための導電ペーストの充填方法に係る問題を解決するため、保護フィルムを必要としない、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔への新規な接続導体の充填方法および充填装置を提供することを目的としている。

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シート材に形成された有底孔へ、該有底孔と略同じ径の接続導体を充填する接続導体の充填方法であって、中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部と、外周部のＶ字状に形成されたリップ部とを有する弾性体において、前記ダイヤフラム部の凹部に前記接続導体を保持し、前記有底孔の開口部を鉛直下方向に向けて保持した前記シート材に対して、前記弾性体のリップ部を鉛直下方向から当接させ、前記接続導体が保持された前記ダイヤフラム部を外側から加圧して、該ダイヤフラム部を変形させ、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することを特徴としている。

上記充填方法では、多層回路基板の製造において従来用いられてきた導電ペーストを使用せず、回路パターン同士を接続するために、シート材に形成された有底孔と略同じ径の接続導体を使用する。導電ペーストを用いた従来の充填方法では、導電ペーストを構成している金属粉末が多層回路基板の絶縁材となる樹脂フィルムの面粗さより細かい粒子であるため、充填時には保護フィルムを該樹脂フィルムの表面に貼り付けて表面を保護する必要があった。しかしながら、上記充填方法においては、有底孔と略同じ径の接続導体を使用するため、従来の導電ペーストを用いる充填方法で用いられてきた保護フィルムは特に必要ではない。

また、上記充填方法においては、従来の多層回路基板の製造方法で問題であった有底孔形成時のレーザ加工屑等の混入を抑制するため、有底孔の開口部を鉛直下方向に向けてシート材を保持している。これによって、有底孔と略同じ径の接続導体を充填するのに阻害となるレーザ加工屑等の微細な異物を重力沈降させて選択的に除き、接続導体と共に該異物が有底孔内へ混入するのを抑制することができる。このように、上記充填方法は、接続導体の充填の阻害となる微細な異物を分離選別する機能を持っている。

上記充填方法においては、変形可能なダイヤフラム部とリップ部を持つ弾性体によって、接続導体を有底孔内へ充填する。有底孔の開口部が鉛直下方向に向いているため、上記弾性体のリップ部をシート材に下側から当接させ、接続導体が保持されているダイヤフラム部を押し付けるように変形させて、有底孔の開口部に位置する接続導体を有底孔内に押し込み充填する。

以上のように、上記接続導体の充填方法は、シート材に形成された有底孔への接続導体の充填方法であって、多層回路基板を製造するための従来の導電ペーストの充填方法に代わる、保護フィルムを必要としない新規な充填方法となっている。

上記充填方法において、請求項２に記載のように、前記接続導体は、金属粉末の焼結体であってよい。例えば請求項３に記載のように、前記焼結体を、導電ペーストの構成材料である銀（Ａｇ）粉末と錫（Ｓｎ）粉末を用い、それらを仮焼結したものとする。

上記接続導体の充填方法においては、前述したように、有底孔の開口部を鉛直下方向に向けてシート材を保持している。従って、例えば充填時に接続導体である焼結体が崩れて金属粉末屑となった場合であっても、該金属粉末屑を重力沈降させ、該金属粉末屑を有底孔内に充填せずに上記ダイヤフラム部の凹部に溜めておくことができる。

前記接続導体は、例えば球形状であってもよいが、請求項４に記載のように、有底孔と同じ円柱形状とすることが好ましい。

前記弾性体は、例えば請求項５に記載のように、フッ素ゴムとすることができる。

上記接続導体の充填方法においては、請求項６に記載のように、前記接続導体と共に、液体を前記ダイヤフラム部の凹部に保持することが好ましい。例えば請求項７に記載のように、前記液体を、テレピネオールとする。

上記接続導体と共にダイヤフラム部の凹部に保持する液体は、ダイヤフラム部に保持されている接続導体同士やシート材との接触による摩擦・磨耗を緩和するための潤滑機能を有すると共に、その表面張力を有底孔内に充填された接続導体の保持に利用することができる。従って、該液体を用いた場合には、有底孔の開口部より小さな径の接続導体であっても、有底孔に充填された該接続導体を保持することが可能となる。

上記接続導体の充填方法においては、請求項８に記載のように、前記弾性体を前記シート材表面に沿って遥動させながら、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することが好ましい。これによって、接続導体の位置や向きをわずかずつ変化させることができるため、接続導体の有底孔内への充填確率を格段に高めることができ、充填時間を短縮することができる。

また、上記接続導体の充填方法においては、請求項９に記載のように、前記弾性体を前記シート材表面に沿って移動させて、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することが好ましい。このように弾性体をシート材表面に沿って走査させることで、有底孔に先端が入りかけた接続導体を、該弾性体の外周部のＶ字状に形成されたリップ部で有底孔内に確実に押し込み充填することができる。また、シート材表面に沿って走査するため、少容量の弾性体であっても、大面積のシート材に対応することができる。

上記接続導体の充填方法においては、請求項１０に記載のように、前記接続導体の充填後に、前記充填時のダイヤフラム部の加圧圧力を開放して、前記有底孔内に充填されずに残った接続導体を、前記シート材の表面から前記ダイヤフラム部の凹部に落して回収することが好ましい。さらには、請求項１１に記載のように、前記接続導体の充填後に、前記ダイヤフラム部の外側を減圧することがより好ましい。

これによれば、有底孔内に充填されずに残った接続導体をダイヤフラム部に確実に回収することができ、充填が終わった接続導体が保持されている弾性体を、次のシート材への充填にそのまま利用することができる。

この場合、請求項１２に記載のように、前記回収時における前記シート材表面と前記リップ部の内周面の当接角である回収角を、前記充填時における前記シート材表面と前記リップ部の内周面の当接角である充填角に較べて、大きく設定することが好ましい。これによって、充填時においては前述したようにリップ部を有底孔に先端が入りかけた接続導体の押し込みに、回収時においてはリップ部をシート材表面に付着している接続導体の回収に、効率的に利用することができる。

予備的な実験によれば、請求項１３に記載のように、前記充填角を、５０°以上、７０°以下とし、前記回収角を、８０°以上、１００°以下とするのが好ましい。

上記接続導体の充填方法は、請求項１４に記載のように、前記シート材が、熱可塑性樹脂フィルムの表面に導体パターンが形成された樹脂フィルムであり、前記有底孔が、前記導体パターンを底とする孔である場合に好適である。特に、請求項１５に記載のように、前記有底孔が、レーザ加工により形成されてなる場合に適している。

また、上記接続導体の充填方法は、請求項１６に記載のように、前記接続導体を、真空状態で前記有底孔内に充填することが好ましい。これによれば、有底孔内への空気の巻き込みを防止して液体で満たすことができ、微細な有底孔や深い有底孔への接続導体の充填にも対応することができる。

請求項１７〜２２に記載の発明は、上記接続導体の充填方法に使用する充填装置に関する。

請求項１７に記載の充填装置は、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔へ、該有底孔と略同じ径の接続導体を充填する接続導体の充填装置であって、前記有底孔の開口部を鉛直下方向に向けて前記シート材を保持する基盤部と、中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部と外周部のＶ字状に形成されたリップ部とを有してなる弾性体であって、該ダイヤフラム部の凹部に前記接続導体を保持する弾性体と、前記弾性体と該弾性体の支持部で構成される圧力室を有してなる充填ヘッドと、前記シート材に対して前記弾性体のリップ部を鉛直下方向から当接させるための前記充填ヘッドの上下動機構と、前記圧力室を介して、前記接続導体が保持された前記ダイヤフラム部を外側から加圧して、該ダイヤフラム部を変形させ、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための加圧機構とを有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項１に記載の充填方法を実施することができる。

前述したように、前記弾性体は、例えば請求項１８に記載のフッ素ゴムとすることができる。

請求項１９に記載の充填装置は、上記充填装置の構成に加えて、前記弾性体を前記シート材表面に沿って遥動させながら前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための、前記充填ヘッドの遥動機構を有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項８に記載の充填方法を実施することができる。

請求項２０に記載の充填装置は、上記充填装置の構成に加えて、前記弾性体を前記シート材表面に沿って移動させて前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための、前記充填ヘッドの移動機構を有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項９に記載の充填方法を実施することができる。

請求項２１に記載の充填装置は、上記充填装置の構成に加えて、前記圧力室を介して前記ダイヤフラム部の外側を減圧するための、減圧機構を有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項１１に記載の充填方法を実施することができる。

請求項２２に記載の充填装置は、前記充填ヘッドを取り囲む真空室ヘッド、該真空室ヘッドの上下動機構、および該真空室ヘッド内を減圧するための減圧機構を有してなることを特徴としている。これによって、上記請求項１６に記載の充填方法を実施することができる。

尚、上記充填装置を使用することによって得られる効果については、先に接続導体の充填方法において説明したとおりであり、その説明は省略する。

本発明は、多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔へ、該有底孔と略同じ径の接続導体を充填する接続導体の充填方法、およびそれに使用する充填装置に関する。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、本発明の接続導体の充填方法を実施するための充填装置の一例で、充填装置１００を模式的に示した部分的な断面図である。

図１に示す充填装置１００は、有底孔Ｈの開口部を鉛直下方向に向けて、ワークであるシート材１１を保持するための基盤部２０を有している。図１のシート材１１は、図３に示したシート材１０と同様の熱可塑性樹脂フィルム１の表面に導体パターン２が形成された樹脂フィルムであるが、図３にある保護フィルム３は、図１のシート材１１の樹脂フィルム１上には貼り付けられていない。図１のシート材１１に形成されている有底孔Ｈは、図３と同様の導体パターン２を底とする孔で、レーザ加工により形成されている。シート材１１は、溝２１を介して真空吸引されて、ワークチャックベースである基盤部２０に保持される。

図１に示す充填装置１００は、弾性体３１と該弾性体３１の支持部３２で構成される圧力室３３を有してなる充填ヘッド３０を備えている。弾性体３１は、フッ素ゴムからなり、中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部３１ａと、外周部のＶ字状に形成されたリップ部３１ｂとを有している。リップ部３１ｂは、後述するように、Ｖ字状の先端がシート材１１に押し付けられて、シート材１１表面を摺動する役割を持っている。ダイヤフラム部３１ａの凹部には、球形状の接続導体Ｄ１が保持されている。また、接続導体Ｄ１と共に、ダイヤフラム部３１ａの凹部には、テレピネオールからなる液体Ｌが保持されている。ダイヤフラム部３１ａは、このように接続導体Ｄ１と液体Ｌを保持する役割と共に、後述するように、接続導体Ｄ１をシート材１１の有底孔Ｈ内に充填する役割を有している。尚、ダイヤフラム部３１ａとリップ部３１ｂは、図１のフッ素ゴムからなる弾性体３１のように一体成形されたものに限らず、同じ形態と機能が実現できるのであれば、ダイヤフラム部３１ａとリップ部３１ｂを異種材料の組み合わせで構成するようにしてもよい。例えば、リップ部３１ｂをフッ素ゴムとし、ダイヤフラム部３１ａをフッ素樹脂製の薄膜とする。

図１の圧力室３３に連結する圧力ポート３３ｐは、圧力室３３を加減圧するためのガスポートである。該圧力ポート３３ｐには、後述するように、圧力室３３を介して、接続導体Ｄ１が保持されたダイヤフラム部３１ａを外側から加圧して、該ダイヤフラム部３１ａを変形させ、接続導体Ｄ１を有底孔Ｈ内に押し込み充填するための加圧機構（図示省略）が接続されている。また、該圧力ポート３３ｐには、シート材１１への充填が終わり充填されずにシート材１１の表面に付着している接続導体Ｄ１を確実に回収するため、圧力室３３を介してダイヤフラム部３１ａの外側を減圧するための減圧機構（図示省略）も接続されている。

図１の充填装置１００は、加圧シリンダ４１等からなる充填ヘッド３０の上下動機構を有しており、これによって、弾性体３１のリップ部３１ｂを鉛直下方向からシート材１１に当接させる。また、充填装置１００は、モータ５１と遥動軸５２等からなる充填ヘッド３０の遥動機構を有しており、これによって、弾性体３１をシート材１１表面に沿って遥動させながら、接続導体Ｄ１を有底孔Ｈ内に押し込み充填する。さらに、充填装置１００は、スライドガイド６１とスライドレール６２等からなる充填ヘッド３０の移動機構を有しており、これによって、弾性体３１をシート材１１表面に沿って移動させて、接続導体Ｄ１を有底孔Ｈ内に押し込み充填する。

また、図１に示す充填装置１００は、充填ヘッド３０を取り囲む真空室ヘッド７０と、加圧シリンダ７１等からなる真空室ヘッド７０の上下動機構と真空室ヘッド７０内を減圧するための減圧機構（図示省略）を有している。これによって、真空室ヘッド７１の先端に配置されたリップパッキン７０ａを鉛直下方向からシート材１１に当接させ、充填ヘッド３０の接続導体Ｄ１が保持されている空間内を減圧して、真空状態で接続導体Ｄ１をシート材１１の有底孔Ｈ内に充填することができる。

図２は、図１の充填装置１００を使った本発明の接続導体の充填方法を説明する図で、充填ヘッド３０の周りを拡大して示した断面図である。図２では、（１）準備工程、（２）充填工程、（３）回収工程の一連の工程を、一枚のシート材１１に図示している。

図２の（１）に示す準備工程では、充填ヘッド３０内に設けた圧力室３３のガス圧を開放し、弾性体３１のダイヤフラム部３１ａ及びリップ部３１ｂを、ゴム成形時の自由形状の状態に保っている。有底孔Ｈに充填する接続導体として、図１で球形状の接続導体Ｄ１が示されていたが、図２の接続導体Ｄ２は、有底孔Ｈと同じ円柱形状である。また、接続導体Ｄ２は、導電ペーストの構成材料である銀（Ａｇ）粉末と錫（Ｓｎ）粉末を用い、それらを仮焼結した焼結体である。これに限らず、接続導体Ｄ２は、任意の金属粉末の焼結体であってよい。また、言うまでもなく、より高強度の固体接続導体であってよい。

金属粉末の焼結体からなる接続導体Ｄ２は、シート材１１に設けられた有底孔Ｈが径Φ１００×深さ５０μｍであることから、同じ径で少し高い高さのΦ１００×高さ６０μｍの円柱形ペレットに成形されており、テレピネオールからなる液体Ｌに分散した状態で、充填ヘッド３０のダイヤフラム部３１ａの凹部に貯留している。貯留量は、深さにして数ｍｍ（実施例では２ｍｍ程度）にしてある。また、ダイヤフラム部３１ａの可動範囲は±５ｍｍに設定し、リップ部３１ｂの開口径は、３０ｍｍ±２ｍｍに設定している。以上の構成の充填ヘッド３０を、リップ部３１ｂがシート材１１表面をシールするように、シート材１１の充填面に０．３〜０．５ｍｍ押し付けて保持し、充填準備とする。

図２の（２）に示す充填工程では、充填ヘッド３０内に設けた圧力室３３に白抜き矢印で示したようにガス（実施例では空気）を導入し、０．０１Ｍｐａのガス圧をダイヤフラム部３１ａ加える。これによって、ダイヤフラム部３１ａをシート材１１面に押し付けるように変形して、ペレット状の焼結体からなる接続導体Ｄ２をシート材１１面に供給する。ダイヤフラム部３１ａによってシート材１１面に押し付けられた接続導体Ｄ２は、位置と姿勢が有底孔Ｈに適合したものから順に、有底孔Ｈに充填される。

上記したように、接続導体Ｄ２の有底孔Ｈへの充填効率は、上記有底孔Ｈとの位置と姿勢（向き）の適合確率に支配される。従って、上記適合確率を高めるため、充填ヘッド３０（弾性体３１）をシート材１１表面に沿って遥動させながら、接続導体Ｄ２を有底孔Ｈ内に押し込み充填している。これによって、接続導体Ｄ２の位置や向きをわずかずつ変化させることができるため、接続導体Ｄ２の有底孔Ｈ内への充填確率を格段に高めることができ、充填時間を短縮することができる。上記遥動の変位は、シート材１１表面に沿って前後左右に２ｍｍ程度である。

また、図２の（２）では、シート材１１の充填範囲が充填ヘッド３０の幅よりも広いことから、充填ヘッド３０（弾性体３１）をシート材１１表面に沿って移動させて、接続導体Ｄ２を有底孔Ｈ内に押し込み充填している。このように弾性体３１をシート材１１表面に沿って走査させることで、少容量の弾性体３１であっても、大面積のシート材１１に対応することができる。また、弾性体３１のリップ部３１ｂは、上記移動に際してゴム成形時の自由形状より外側に開いた状態となり、充填時の図中に示したシート材１１表面とリップ部３１ｂの内周面の充填角Ｋ１が所定の当接角となるように設定されている。予備的な実験によれば、充填角Ｋ１は、５０°以上、７０°以下とするのが好ましい。このように、所定の充填角Ｋ１を設定することで、有底孔Ｈに先端が入りかけた接続導体Ｄ２を、Ｖ字状に形成されたリップ部３１ｂで有底孔Ｈ内に確実・堅固に押し込み充填することができる。また、リップ部３１ｂの移動に伴って、有底孔Ｈ内に充填されずにシート材１１表面や他の接続導体Ｄ２と重なっている接続導体Ｄ２が、変位しながら入れ替わり、再び充填するために使用される。

以上の動作を数回繰り返すことで、全ての有底孔Ｈに接続導体Ｄ２が充填され、充填工程が完了する。

上記充填時には、接続導体Ｄ２と共にダイヤフラム部３１ａに保持したテレピネオールからなる液体Ｌが、ダイヤフラム部３１ａに保持されている接続導体Ｄ２同士やシート材１１との接触による摩擦・磨耗を緩和するための潤滑機能を発揮する。また、液体Ｌは、その表面張力によって、有底孔Ｈ内に充填された接続導体Ｄ２を保持する機能も有している。従って、該液体Ｌを用いた場合には、有底孔Ｈの開口部より小さな径の接続導体Ｄ２であっても、有底孔Ｈに充填された該接続導体Ｄ２を保持することが可能となる。

上記充填方法においては、従来の多層回路基板の製造方法で問題であった有底孔Ｈ形成時のレーザ加工屑等の混入を抑制するため、有底孔Ｈの開口部を鉛直下方向に向けてシート材１１を保持している。これによって、有底孔Ｈと略同じ径の接続導体Ｄ２を充填するのに阻害となるレーザ加工屑等の微細な異物を重力沈降させて選択的に除き、接続導体Ｄ２と共に該異物が有底孔Ｈ内へ混入するのを抑制することができる。このように、上記充填方法は、接続導体Ｄ２の充填の阻害となる微細な異物を分離選別する機能を持っている。

同様の効果が、図２の（２）に示す充填工程においても得られる。上記接続導体の充填方法においては、有底孔Ｈの開口部を鉛直下方向に向けてシート材１１を保持しているため、例えば充填時に接続導体Ｄ２のである焼結体が崩れて金属粉末屑となった場合であっても、該金属粉末屑を重力沈降させることができる。従って、該金属粉末屑を有底孔Ｈ内に充填せずに、ダイヤフラム部３１ａの凹部に溜めておくことができる。

図２の（３）に示す回収工程では、接続導体Ｄ２の充填後に、充填時のダイヤフラム部３１ａの加圧圧力を開放して、有底孔Ｈ内に充填されずに残った接続導体Ｄ２を、シート材１１の表面からダイヤフラム部３１ａの凹部に落して回収する。

好ましくは、充填後の充填ヘッド３０をシート材１１の有底孔Ｈが無い位置またはシート材１１に沿った回収専用の位置（以下、回収面と呼ぶ）まで移動し、ダイヤフラム部３１ａの外側の圧力室３３を、真空装置（図示省略）等からなる減圧機構で減圧する。これによって、回収面とダイヤフラム部３１ａで構成される空間を広げ、リップ部３１ｂがゴム成形時の自由形状より内側に閉じた状態となり、回収時の図中に示したシート材１１表面とリップ部３１ｂの内周面の回収角Ｋ２が所定の当接角になるように設定する。予備的な実験によれば、回収角Ｋ２は、８０°以上、１００°以下とするのが好ましい。以上の空間形状を保った状態で、充填ヘッド３０をシート材１１に沿って動かし、回収面に付着している接続導体Ｄ２と液体Ｌをダイヤフラム部３１ａの凹部に回収する。上記のように、回収角Ｋ２を充填角Ｋ１に較べて大きく設定することによって、充填時においては前述したようにリップ部３１ｂを有底孔Ｈに先端が入りかけた接続導体Ｄ２の押し込みに、回収時においてはリップ部３１ｂをシート材１１表面に付着している接続導体Ｄ２の回収に、効率的に利用することができる。

また、上記充填ヘッド３０の動作によって、シート材１１面や焼結体からなる接続導体Ｄ２どうしの摩擦によって生じた微細異物がダイヤフラム部３１ａの凹部に沈み、大きな接続導体Ｄ２がダイヤフラム部３１ａの上層に集まる、いわゆる選別機構となっている。

接続導体Ｄ２の回収後、シート材１１から充填ヘッド３０を引き離すことで、回収工程が完了する。尚、シート材１１以外の領域に専用の回収面がある場合には、充填ヘッド３０を回収面から引き離すことなく、次のシート材への充填に移行するようにしてもよい。以上の回収工程よって、有底孔Ｈ内に充填されずに残った接続導体Ｄ２をダイヤフラム部３１ａに確実に回収することができ、充填が終わった接続導体Ｄ２が保持されている弾性体３１を、次のシート材への充填にそのまま利用することができる。尚、充填中に破損した焼結体のかけら微細異物は、上記のようにダイヤフラム部３１ａの底部に集まるので、定期な清掃によって除去する。

以上の図２に示した接続導体の充填方法は、多層回路基板を形成するためのシート材１１に形成された有底孔Ｈへ、該有底孔Ｈと略同じ径の接続導体Ｄ２を充填する接続導体の充填方法であって、中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部３１ａと、外周部のＶ字状に形成されたリップ部３１ｂとを有する弾性体３１において、ダイヤフラム部３１ａの凹部に接続導体Ｄ２を保持し、有底孔Ｈの開口部を鉛直下方向に向けて保持したシート材１１に対して、弾性体３１のリップ部３１ｂを鉛直下方向から当接させ、接続導体Ｄ２が保持されたダイヤフラム部３１ａを外側から加圧して、該ダイヤフラム部３１ａを変形させ、接続導体Ｄ２を有底孔Ｈ内に押し込み充填するものである。

上記充填方法では、多層回路基板の製造において従来用いられてきた図３に示す導電ペーストＰを使用せず、回路パターン２同士を接続するために、シート材１１に形成された有底孔Ｈと略同じ径の接続導体Ｄ２を使用する。導電ペーストＰを用いた図３の従来の充填方法では、導電ペーストＰを構成している金属粉末が多層回路基板の絶縁材となる樹脂フィルム１の面粗さより細かい粒子であるため、充填時には保護フィルム３を該樹脂フィルム１の表面に貼り付けて表面を保護する必要があった。しかしながら、図２に示す上記充填方法においては、有底孔Ｈと略同じ径の接続導体Ｄ２を使用するため、図３の従来の導電ペーストＰを用いる充填方法で用いられてきた保護フィルム３は特に必要ではない。

以上のようにして、上記した接続導体の充填方法は、シート材に形成された有底孔への接続導体の充填方法であって、多層回路基板を製造するための従来の導電ペーストの充填方法に代わる、保護フィルムを必要としない新規な充填方法となっている。

尚、上記した充填方法では、図２の（２）に示す充填工程において、接続導体Ｄ２の真空中での充填を行っていない。しかしながら、より微細な有底孔や深い有底孔に接続導体Ｄ２を充填するに際して有底孔内の空気が充填阻害する場合は、前述した充填装置１００の真空室ヘッド７０等を利用して、接続導体Ｄ２の保持部内（シート材１１とダイヤフラム部３１ａで構成される空間）を真空にして、充填するようにしてもよい。その際は、圧力室３３に加える圧力や、回収時に接続導体Ｄ２の保持部内を大気開放するなど、各室の圧力バランスは適宜調整する。接続導体Ｄ２の保持部の大きさや接続導体Ｄ２の保持量など具体的な数値を記載したが、これらは、発明者が実施例として確認した機械の構成サイズであり、対象の大きさに合わせて適宜変更することは可能である。

本発明の接続導体の充填方法を実施するための充填装置の一例で、充填装置１００を模式的に示した部分的な断面図である。 図１の充填装置１００を使った本発明の接続導体の充填方法を説明する図で、充填ヘッド３０の周りを拡大して示した断面図である。 シート材に形成された孔内へ導電ペーストを充填する方法の代表例を示す図で、（ａ）は、シート材１０表面へ孔Ｈを形成する様子を示した断面図であり、（ｂ）は、孔Ｈ内へ導電ペーストＰを充填する様子を示した断面図である。

符号の説明

１０，１１ シート材
１ 樹脂フィルム
２ 導体パターン
Ｈ 有底孔
Ｄ１，Ｄ２ 接続導体
Ｌ 液体
３１ 弾性体
３１ａ ダイヤフラム部
３１ｂ リップ部
３３ 圧力室
１００ 充填装置

Claims (22)

1. 多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔へ、該有底孔と略同じ径の接続導体を充填する接続導体の充填方法であって、
   中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部と、外周部のＶ字状に形成されたリップ部とを有する弾性体において、前記ダイヤフラム部の凹部に前記接続導体を保持し、
   前記有底孔の開口部を鉛直下方向に向けて保持した前記シート材に対して、前記弾性体のリップ部を鉛直下方向から当接させ、
   前記接続導体が保持された前記ダイヤフラム部を外側から加圧して、該ダイヤフラム部を変形させ、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することを特徴とする接続導体の充填方法。
2. 前記接続導体が、金属粉末の焼結体であることを特徴とする請求項１に記載の接続導体の充填方法。
3. 前記焼結体が、銀（Ａｇ）粉末と錫（Ｓｎ）粉末の焼結体であることを特徴とする請求項２に記載の接続導体の充填方法。
4. 前記接続導体が、円柱形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の接続導体の充填方法。
5. 前記弾性体が、フッ素ゴムからな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接続導体の充填方法。
6. 前記接続導体と共に、液体を前記ダイヤフラム部の凹部に保持することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の接続導体の充填方法。
7. 前記液体が、テレピネオールであることを特徴とする請求項６に記載の接続導体の充填方法。
8. 前記弾性体を前記シート材表面に沿って遥動させながら、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の接続導体の充填方法。
9. 前記弾性体を前記シート材表面に沿って移動させて、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の接続導体の充填方法。
10. 前記接続導体の充填後に、前記充填時のダイヤフラム部の加圧圧力を開放して、前記有底孔内に充填されずに残った接続導体を、前記シート材の表面から前記ダイヤフラム部の凹部に落して回収することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の接続導体の充填方法。
11. 前記接続導体の充填後に、前記ダイヤフラム部の外側を減圧することを特徴とする請求項１０に記載の接続導体の充填方法。
12. 前記回収時における前記シート材表面と前記リップ部の内周面の当接角である回収角を、前記充填時における前記シート材表面と前記リップ部の内周面の当接角である充填角に較べて、大きく設定することを特徴とする請求項１０または１１に記載の接続導体の充填方法。
13. 前記充填角が、５０°以上、７０°以下であり、
    前記回収角が、８０°以上、１００°以下であることを特徴とする請求項１２に記載の接続導体の充填方法。
14. 前記シート材が、熱可塑性樹脂フィルムの表面に導体パターンが形成された樹脂フィルムであり、
    前記有底孔が、前記導体パターンを底とする孔であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の接続導体の充填方法。
15. 前記有底孔が、レーザ加工により形成されてなることを特徴とする請求項１４に記載の接続導体の充填方法。
16. 前記接続導体を、真空状態で前記有底孔内に充填することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の接続導体の充填方法。
17. 多層回路基板を形成するためのシート材に形成された有底孔へ、該有底孔と略同じ径の接続導体を充填する接続導体の充填装置であって、
    前記有底孔の開口部を鉛直下方向に向けて前記シート材を保持する基盤部と、
    中央部の凹状に形成されたダイヤフラム部と外周部のＶ字状に形成されたリップ部とを有してなる弾性体であって、該ダイヤフラム部の凹部に前記接続導体を保持する弾性体と、
    前記弾性体と該弾性体の支持部で構成される圧力室を有してなる充填ヘッドと、
    前記シート材に対して前記弾性体のリップ部を鉛直下方向から当接させるための前記充填ヘッドの上下動機構と、
    前記圧力室を介して、前記接続導体が保持された前記ダイヤフラム部を外側から加圧して、該ダイヤフラム部を変形させ、前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための加圧機構とを有してなることを特徴とする接続導体の充填装置。
18. 前記弾性体が、フッ素ゴムからなることを特徴とする請求項１７に記載の接続導体の充填装置。
19. 前記弾性体を前記シート材表面に沿って遥動させながら前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための、前記充填ヘッドの遥動機構を有してなることを特徴とする請求項１７または１８に記載の接続導体の充填装置。
20. 前記弾性体を前記シート材表面に沿って移動させて前記接続導体を前記有底孔内に押し込み充填するための、前記充填ヘッドの移動機構を有してなることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の接続導体の充填装置。
21. 前記圧力室を介して前記ダイヤフラム部の外側を減圧するための、減圧機構を有してなることを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載の接続導体の充填装置。
22. 前記充填ヘッドを取り囲む真空室ヘッド、該真空室ヘッドの上下動機構、および該真空室ヘッド内を減圧するための減圧機構を有してなることを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか一項に記載の接続導体の充填装置。

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