JPH0665486B2 - 補強された積層合成樹脂製印刷回路基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術的分野 本発明は、プラスチックによって補強された積層板とこ
れに関連したプリント板などで構成される補強された積
層合成樹脂製印刷回路基板とその製造方法および製造装
置に関するものである。

背景となる技術 従来の印刷回路基板に使用されるプリント板は、グラス
ファイバーなどの繊維を採用して形成され、エポキシな
どの樹脂を含浸させて部分的に『Ｂ』ステージの状態に
硬化する。次に良好な接合のため片面を処理した銅箔を
事前に染み込まされた『Ｂ』ステージの素材の片面、ま
たは両面に取り付ける。こうして用意された部品は適当
なマトリクスレリーズのついたスチール製の金型取付板
の間に設置するか、この金型取付板とこの部品の間の解
放フィルムを加熱及び加圧によって片面または両面に銅
被覆の付着した積層板を形成するために硬化する。

実質上、この銅被覆あるいは被覆のない積層板は、サブ
トラクティブ法やアディティブ法によってプリント板の
生産に使用される。プリント板は、電子業界における回
路構成向けに使用される。一般的に、部品の導線（抵
抗、コンデンサー、ＩＣチップ、トランジスター）の挿
入や平面から他の平面への相互接続のためにこのような
構造物には穴開けが必要となる。

グラスファイバーやその他の硬質の補強繊維素材によっ
て補強された積層板の穴あけ（通常ドリルによる）は、
困難で費用がかかり、追加作業を必要となる問題があ
る。ドリル作業において、摩擦が生じるためのドリルの
温度はプラスチック製マトリクスのガラス転移温度を越
えよってエポキシの不鮮明化などの問題が起き、プラス
チックが銅の端部にしみを生じさせる。穴開け部分に張
り付けられた銅との適切な接続を保証するためにはこの
銅を再度露光して汚れを排除しなくてはならない。

本発明の新規性について調査したところ先の技術特許の
調査において１９７０年１１月３日付の米国特許第3,53
7,937号に行き当たった。これには縦に配置されたフィ
ラメントが輪になった平坦な金属バンドの両面に取り付
けられその上に別のフィラメント粗糸が螺旋状にその巻
かれる配列が開示されている。フィラメント構造は、こ
のバンドと構造が樹脂の部分的な硬化を行う樹脂硬化装
置を通り抜ける前に樹脂の含浸が行われる。この硬化装
置で処理を経た樹脂とバンドの縁にあるフィラメント素
材は取り除かれ、別々となった上と下のフィラメント巻
きの長い樹脂シートがバンドから取り除かれリールに巻
かれる。

従来の技術は機械負荷用の構造パネルの製造に適してい
る。これには、構造的に安定した釣合の取れた平たい薄
型で平坦なシートに関する教えは含まれていない。

第3,537,937号の方法では、フィラメントセクションが
相互に完璧に直角となる層を作ることはできない。

発明の概要 本発明の工程に於て、巻かれた補強層を通してフィラメ
ントの無い穴を形成することができる。つぎにこれらの
穴には、成形工程において樹脂が流し込まれ、その後ド
リルやパンチによって穴開けが行われる。適当な道具の
使用により、これらの穴は完成品の使用に必要とされる
ドリルまたはパンチ作業を部分的あるいは全体的に削除
または軽減しながら、成形行程に於て形成することがで
きる。

希望する穴が補強繊維のないプラスチックによって充填
されることが望ましい方式においては、プラスチックの
マトリクスの特性にしたがい、パンチによって穴を開け
ることができる。ドリルが必要とされる場合にも、ドリ
ル速度は従来より早くなり、発熱を抑制し、ドリルやビ
ットはより多くの穴を開けることができ、開けられた穴
もきれいに、小さくなり、樹脂によるしみも起こらず、
エッチバックやこれに伴う問題が排除される。樹脂のみ
の部分にドリルまたはパンチによる穴あけをした場合、
その穴の縁は樹脂のみとなる。穴の周囲の固形樹脂の輪
は、エッチングやメッキやすすぎやその他の溶液が補強
繊維の中や樹脂と補強の境界面やその中のマイクロ・ボ
イドや交互薄片層部分に浸透して行くのを防ぐバリアと
して作用する。また、補強繊維内のあらゆるシートや隙
間や溝への溶液の浸透も防ぐことができる。従来の技術
では、上述の全部分には様々な溶液やその中に含まれる
不純物が浸透し、汚染を引き起こす。これらの溶液や不
純物は導電性のあることがあり、望ましからぬ導電経路
や短絡の原因となる。また、これらの物質には腐食性が
あることもあり、導線及び／または誘導体を腐食し、時
間の経過と共に損傷の原因ともなる。

本発明における別の目的として、積層板の厚さの制御の
設計と補強成分と樹脂成分の値に対する比率と既に知ら
れている技術によって得られる耐久を規定することにあ
る。既に知られている工程における変数（織地の重さ、
樹脂含量、プレプレッグの時間と流動、たとえば金型取
付板の間の接合される何枚もの積層板と仕切板を圧縮接
合すると積層板間または同一板の中でも温度対時間の変
動があることなど、記録されているＸ、Ｙ、Ｚ方向にお
いてこれまでみられた熱の履歴など）。本発明では、こ
の積層板は精度の高い再現性で要求される正確な厚さに
成形することができる。そして、補強材も設計の求める
通りの量を正確に使用することができ、更にはその降伏
変度（降伏／ポンド）の補償も行う。この樹脂のマトリ
クスが残りの空間を埋め、そのため隙間はない。これら
全ては、設計の柔軟性と正確な側面や補強材と樹脂の比
率の制御を可能としている。

本発明における上記及びその他の特長により、本発明に
よる製品が下記を含む電子業界に於て必要とされつつも
未だ利用することのできない機能の向上を提供する。

1.多層プリント板の生産に使用される積層板に必要とさ
れるより高い形状の安定性。改良された製品には、より
優れた補強材が使用でき、そのため更に安定性の高い形
状を得ることができる。業界は多層板においてより薄い
層を採用する傾向にある。従来の技術では板が薄くなる
に従い、補強材対樹脂の比率が低下し、寸法の安定性も
低下する。そこで、本発明による製品の形状の安定性と
いう利点が薄型化するという積層板の傾向を促進する。

2.Ｔ．Ｂ．Ｃ．（熱膨張係数）は、チップ、キャリヤの
Ｔ．Ｂ．Ｃ．に合わせることができる。またこれは、制
御することもできる。これは、Ｓ．Ｍ．Ｔ．（表面取付
技術）においてプリント板への部品の接合時の熱による
膨張によって起こる力を減少するのに必要である。従来
の技術では、十分に高い補強材と樹脂の比率を達成する
ことができず、また、この比率を正確に制御することも
できなかった。

3.厚さおよび補強材対樹脂の比率の許容度を厳しく管理
することによって板から板への誘電率はさらに均一化さ
れる。補強材と樹脂の種類とその比率を選択することに
よって誘電率の値は予測できる。誘電率の設定と制御が
可能であると、電子装置やスーパーコンピューターに使
用される回路構成において特に有利である。

本発明にはもう一つの基本的な利点が、製品と工程の両
方の面に於て生じる。本発明は、より基本的、安価かつ
一般的な形だけで同一の素材を使用し、損傷や汚染の少
ない工程によってそれらを接合するのである。これによ
って先に利用することのできたプロセスの次のような向
上につながる。

A.原料費の削減。例えば、グラスファイバー費は、先の
プロセスで使用されるグラスファイバー織地費の約４分
の１。

B.手順が少ないため、転換費が低い。

C.補強材に損傷を与えることなく、石英ファイバーや更
に薄い粗糸、トウ、糸、あるいは繊維などより繊細な補
強材を使用することができる。

D.更に広い範囲の樹脂硬化剤の組合せを使用することが
できる。

従来の工程のように、『Ｂ』ステージや厳しい保管条件
がない。これによって、本発明は次のような利点をも
つ。

1.より低い原料費で、同等またはより優れた機能をもつ
ことができる。

2.高いＴｇ（ガラス転移温度）、低水分や薬品の吸収
率、低誘電率、向上された電気特性やすぐれた長期温度
作動特性など積層板の特性の向上。

E.従来の工程に必要な溶剤システムの代わりに液体状態
や高温にて溶解する樹脂システムを使用できる。これに
よって、Ｅ．Ｐ．Ａ．やＯ．Ｓ．Ｈ．Ａ．において問題
となる有毒ガスななどの問題を排除できる。よって、溶
剤費や製品中の残留揮発物質に関する問題も解決でき
る。また、多額の支出の原因となるプレプレッグ装置の
必要性もなくなる。

F.従来の技術において繊維を織るために必要とされる織
地のためのでんぷん／油のり付け作業が省略されること
によって、でんぷん／油が製品に残ることはなくなっ
た。本発明では、自由な幾何学的組合せの強化工程を可
能とする。これによって現在の行程や製品において次の
ような向上が可能となる。

1.曲げ強度や屈曲係数などの機械的特性の向上。

2.従来の製品では、Ｔ．Ｃ．Ｅ．がＸ−方向とＹ−方向
で異なるのに対して、本素材のＸ−およびＹ−方向は同
じＴ．Ｃ．Ｅ．を有する。これは表面取付技術において
重要である。

3.基礎糸を織るナックルを使用しなくなるため、織り目
が詰まり、従来にみられたような製品のミーズリング問
題は解決される。

本発明による積層板は、金型取付板やマトリクス板とを
対極とし、マイクロ波や電波エネルギーを使用して硬化
させることが可能であるため、積層板のみがエネルギー
を吸収する。これによて従来の工程において必要であっ
た金型取付板、基材や仕切り板の加熱に要するエネルギ
ーを節約することができる。さらに、本発明による積層
板は、ゼロから必要最低の圧力によって成形することが
可能であり、よって従来の工程において経費の大半を占
め、工程を妨害する高圧プレスの使用を削除することが
できる。また、工程を増やすことなく同一の積層板にお
いて２種類の樹脂システムを使用することが可能とな
る。さらに、鍍金後品質や形状の改良のための積層作業
前に銅を処理することができる。例えば、肌理の構造を
改善するための与圧や研磨、或は、正確な厚さにするた
めの機械加工や研磨が可能となる。

本発明におけるもう一つの目的は、部品の正確な配置が
可能となる改良型積層板を提供することにある。

本発明におけるもう一つの目的は、パンチ、またはドリ
ルが補強繊維に触れることなく穴あけが可能なフィラメ
ント巻き・樹脂結合の構造を提供することにある。

上記及びその他の本発明の目的を達成するにあたり、本
発明の具体化において、一平面において対称イメージを
つくるいくつかの非導電フィラメントセクションを形成
することが望ましい。

角度を変えてみると、各平面の補強構造は実質上等間隔
の平行したフィラメント配列による。フィラメントセク
ションの向きは交互の層において互い違いになってお
り、好ましい構造としては、交互の層における配列が直
角になっていることである。また、直角方向におけるフ
ィラメントセクションの数が等しいことが望ましい。ま
た、積層板の中心または中間軸において中立平面ではフ
ィラメントが対称イメージとなっていることが望まし
い。本発明における上記の望ましいとされる本発明の説
明に従い、異なる層におけるフィラメントセクションの
間の角度は、隣合う層のフィラメントセクションがお互
いに直交関係になるように９０°の大きさである。しか
し、特殊な場合には他の角度を使用することもでき、二
つ以上の平行した層を合わせることができる。

下記に示されているように、各々の層のフィラメントセ
クションは平坦な材質の周りに螺旋状に、一回以上巻か
れている。また別の形状の材質に巻き付け一層ごとまた
は数層ごとに平坦な材質に移し変えることができる。こ
のフィラメントの配列は、ストランドや粗糸などのよう
な比較的に平坦な形で捻れのないものであれば市販のも
のを購入して本発明にある方法を適用することができ
る。

本発明の一つの特徴として、フィラメント配列は、長方
形の材質に螺旋条に巻き付けることが望ましい。互い違
いの層または２つ以上の平行した層は、この材質の上に
十字方向に巻かれている。しかし、もう一つの本発明の
特徴として、フィラメントセクションを所定の位置に固
定し、フィラメントによって占められない二つの外部面
の間にあるの全てのすきまは電気的に非導電物質からな
る材質に組み入れられている。

これらの層は、平行した平面に配列されることが望まし
い。また、本発明におけるもう一つの利点として、前述
の材質には裏面があり、フィラメントは材質の先端をわ
たり、裏面にも張られるようになる。そして材質の先端
を切り込むことで、螺旋状に巻かれたフィラメントセッ
トは二分される。

本発明におけるもう一つの特徴に、使用されるフィラメ
ントは、材質に巻き付けられる前に樹脂に浸され、それ
が硬化し前述のマトリクスができあがる。また、フィラ
メントの配列は、材質に巻きつけられてから樹脂の入っ
た槽、または同様の物に浸すことも可能である。望まし
い方法としては、真空状態において樹脂の含浸を行うこ
とである。この代わりに方法としては、巻き付けの後、
または途中に同一または代替の樹脂システムで樹脂の含
浸を行うことである。その他の方法としては、巻き付け
の前に注入を行う方法がある。

上記で示されているように、フィラメントによって形成
されるこれらの束は、材質を回転させることによって螺
旋状に巻き付けることができる。代わりの方法として
は、前記の材質の周りを回る最低一つのフィラメントの
配列源が回転することでフィラメントを螺旋状に巻き付
けることができる。

本発明におけるもう一つの特性として材質とフィラメン
ト配列の１つまたは複数を少し動かし材質とフィラメン
ト配列の間の角度が制御できる。さらにこの方法によ
り、形成される最低一つの層に導電面が形成される。ま
た、上記の各セットの内側からフィラメントを切断でき
る特長もある。フィラメントは、通常フィラメントセク
ションに対して垂直となる端を得るために四方形に切る
ことができる。

更に本発明のその他の特徴として、フィラメントセクシ
ョンには、グラスファイバー、石英、アラミッドなどの
素材を採用することができる。またマトリクスには、プ
ラスチック樹脂やエポキシ、ポリイミド、ビスマレイミ
ド、ポリエステル、ビニールエステル、ポリブタジエン
などを使用することができる。上記の配列では、層は平
坦であることが好ましく、フィラメントの配列は材質に
巻き付けられる時点で制御された張力が維持される。よ
って、フィラメントセクションに事前に張りが備わり、
最終製品のための様々な特性をつくることができる。

本発明のその他の特性として、前に示されたようにフィ
ラメントの配列が切りそろえられた後に取り除くことの
できる使い捨てリムを使用することでフィラメントを２
分することができる。本発明によると、螺旋状に巻き付
けられた配列のピッチは、前記の形を制御しながら置き
換えることによって制御される。

さらに本発明の条件として、様々な応用化に役立つ本発
明の有利な特性を構成するＸ、Ｙ、Ｚ方向に同数のフィ
ラメントを配置するということが含まれる。これは、Ｘ
方向とＹ方向において同じＴ．Ｃ．Ｅ．（熱膨張係数）
を得るためである。更に製品は、Ｘ、Ｙの両方向におい
て基本的に同等の弾性係数を、或は、Ｙ方向と同じよう
にＸ方向が設定された異なった張力を持つように調整す
ることができる。

本発明の目的はと同様に上記の利点を達成すると共に、
ＸＹ方向に垂直なＺ方向において製品に空間を形成する
ようにフィラメントセクションを配列することができ
る。しかし、この他の隙間は、硬化による破裂や隙間や
空気を取り除くため、事前に真空吸い取り装置を使用す
ることができ、また、製品の最終的な厚さを決定するの
に精度の高いスペーサーを導入することもできる。

更に本発明のその他の特長によると、上記の導電面は、
製品の隣接する面に付着する金属箔を少なくとも材質ま
たは外部プレートの片面に施すことによって形成するこ
とができる。本発明によるとこの金属箔の代わりとして
は、隣接する面に変形することができる金属の少なくと
も同一の形または外部プレート板の片面への付着が必要
とされる。上記に示されるように回路の構造における製
品の導電面の形または外部プレートの片面への付着やこ
の金属の移属は本発明の範囲内であることに注目しなけ
ればならない。この導電面は、望まれる肌理及び／また
は厚さを達成するために研磨することができる。

上記の本発明の目的、特長、利点はその方法によって生
かされる。しかし本発明は、例えばマトリクスからなる
構造、または銅マトリクスにいくつかのフィラメントセ
クションを平行方向に配置される構造なども可能であ
る。対応する各々の層におけるフィラメントセクション
は平行であることが望ましく、互い違いの層におけるフ
ィラメントセクションはお互いにある角度において合わ
せることができる。この角度は、互い違いの層における
フィラメントセクションが少なくとも垂直になるように
するのが好ましい。本発明の範囲内で熟慮される最終結
果に都合よく、フィラメントセクション及びマトリクス
は電気的に非導電性にすることができる。また層は前述
のように、フィラメントセクションが向かい合った辺の
ペアからなる直角四方形の構造にすることができる。ま
た、フィラメントセクションには事前に張力が加えられ
ることも可能である。

本発明の方法によって提供される構造には金属コーティ
ングを含めることができ、マトリクスの一部表面に置い
てはこの金属コーティングが表れることも可能である。

また、本発明の方法によって、マトリクスに少なくとも
一つの穴が開けられている場合には、この穴はマトリク
ス内の面に限定することができる。この場合には、前記
の面上において支えられる一部分を金属コーティングに
含むことができる。

前記の構造においては、これらの層が、実質上、同数の
フィラメントセクションを持つようにすることが必要で
ある。また、これらの層は、Ｘ及びＹ方向へのたわみ係
数を設定するために設計によって異なる数のフィラメン
トセクションを持つようにもすることができる。前記の
各層におけるフィラメントセクションは、軸の周囲に均
等に配置され、互い違いの層の軸は本発明において望ま
しい実施例に従って次々と交差する。

既にここに言及されているように、本発明による望まし
い製品は印刷回路基板用プリント板である。このプリン
ト板は上記の構造によって作られるため、対称面を持つ
マトリクスが構成に含まれることが好ましく、また、マ
トリクス内の面の反対側に平行するフィラメントセクシ
ョンの第一、第二層が含まれる。この第一層のフィラメ
ントセクションは第二層のフィラメントセクションに対
して垂直の関係にある。また、対称面の両側の第一層の
平行フィラメントセクションは、少なくとも実質上お互
いに平行に、また、直線上に配列されることが望まし
い。更に本発明によると、上記の層には同数のフィラメ
ントセクションがあることが好ましい。一つの具体化に
よるとこれらのフィラメントセクションは、事前に張力
応力を加えることができる。下記において詳細に言及さ
れるように、これらの層には各々交差関係にある軸が存
在し、各々の層のフィラメントセクションは対応する軸
の周囲に配置される。このマトリクスの少なくとも一つ
の面には一部に金属コーティングが施すことができ、こ
れによって印刷回路基板用プリント板の製造が可能とな
る。上記に言及されたように、また下記において更に詳
しく示されるように、このマトリクスにはこの部分から
拡張する穴が一つ開いているため、フィラメントセクシ
ョンの無いマトリクスの一部分を残すようにフィラメン
トセクションをマトリクスの中に配置することができ
る。本発明による印刷回路基板用プリント板は、第一層
のフィラメントセクションが第二層のフィラメントセク
ションに対して垂直となる特長がある。更に、マトリク
スが直角四辺形の、四つの辺が平行する２組のセクショ
ン配列によりつくられる。またはこのセクションがマト
リクスを構成する。この配列において、第一層と第二層
のフィラメントセクションは各々の２組の端に実質上垂
直となる。

本発明で使用されるフィラメントセクションはねじれの
無いフィラメント構造であることが好ましいと同時に、
これらのセクションでは捻り糸やより合わせ糸を使用す
ることもできる。このフィラメントセクションは、グラ
スファイバー、アラミッド、石英、カーボン、ナイロ
ン、ポリエステルなどの材質が望ましい。上記にも記さ
れているようにこの鋳型は、ビスマレイミド、エポキ
シ、ポリイミド、ポリエステル、ビニルエステル、フェ
ノール、メラミン、ポリブタジエンなどの素材が望まし
い。

これまで述べた本発明における目的や特徴は以下に続く
詳細説明と添付される図面からより明確化されるであろ
う。

図面の概略 図面において： 第１図は、螺旋を巻いたマンドレルを図表化したもので
あり、螺旋の数カ所にフィラメントがとりつけられてい
る。

第２図は、第１図中の線分２−２からみたマンドレルの
断面図である。

第２図Ａは、第２図の拡大図の一例である。

第２図Ｂは、第２図Ａの拡大図の変形例である。第３図
は直交する２つの軸に対する螺旋の形状を図示したもの
である。

第４図は、第１図のマンドレルを囲む含浸用の真空室を
図示したものである。

第５図は、抑制機やスペーサのついた外部プレートから
含浸するマンドレルに加熱と間隔開けを施したものであ
る。

第６図は調整作業を図示したものである。

第７図はフィラメントをマンドレルに巻き付ける器具を
図示したものである。

第８図は巻き付けの完成と回路板からの切取りの典型的
な例を図示している。

第８図Ａはプリント板中の穴あけの形式を図解したもの
である。

第８図Ａ１は第８図Ａの形式を変化させたものである。

第８図Ｂは本発明にしたがって作成された多層プリント
板である。

第９図は本発明にある特定方法を自動的に実行する装置
を図示したものである。

第１０図は同装置のうちマンドレルの位置を変化させも
う一本の巻き線を巻き付けられるようにしたものであ
る。

第１１図Ａは、遊星歯車式の方法によるフィラメント巻
き付けを図示したものである。

第１１図Ｂは、第１１図Ａの方法を別の視点からみた詳
細図である。

第１１図Ｃは本発明を採用するにあたり巻き棒を使用
し、完成品をつくるところのを図示したものである。

第１１図Ｄは、第１１図Ｃ中の平行に巻かれるフィラメ
ントを定位置に固定するための締金を図示したものであ
る。

第１１図Ｅは、フィラメントを第１１図Ｃと直角に配置
した場合の図である。

第１１図Ｆは、第１１図Ｅのフィラメントを固定するた
めの締金を図示したものである。

第１２図はマトリクスを構成する樹脂の適用における本
発明で望ましい器具の一部を図示したものである。

第１３図は、第１２図の装置でマンドレルが樹脂につけ
られた状態を図示したものである。

第１４図は、前出の装置でコーティングが施され巻き付
けのあるマンドレルが樹脂液から取り出された状態を図
示したものである。

第１５図は、外部プレートが抑制装置及び第１２−１４
図中の樹脂につけられたマンドレルを締め付けようとし
ているところである。

第１６図は第１２−１５図の樹脂が最終的に硬化した状
態を示す。

第１７図ＡおよびＢは本発明による完成品の一部の横断
面及び縦断面である。

第１８図は第１７図の一部を拡大して図示したものであ
る。

第１９図Ａ，Ｂ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｄは本発明に従い
多層プリント板を形成するための組立形態を図示したも
のである。

第２０図Ａ−Ｄは第１９図Ａ−Ｄの組立形態を採用して
第８Ｂ図の多層回路板を製作するための方法と器具を図
示したものである。

第２１図Ａ（Ｘ）（Ｙ）−第２１図Ｅ（Ｘ）（Ｙ）は本
発明方式に取り最良の構造を図示したものである。

第２１図Ｆ（Ｘ）（Ｙ）−第２１図Ｇ（Ｘ）（Ｙ）は本
方法により組み立てられる構造のうち、本発明の長所を
十分に得ることのできないものを図示したものである。

発明の詳細な説明 本発明に基づき、印刷回路基板用プリント板の生産を改
良するため、材質についても改良されたものを使用して
いる。材質はフィラメントを巻き付けることで強化さ
れ、各層の巻き付け方向は前後の層について垂直であ
る。この特徴ある配列は、現在の技術水準と同等または
それ以上のものを製造するために採用されているが、そ
の一方で本発明の目的に合致する範囲内で他のパターン
も考えられるし、また別の特性をもたせる場合には各層
の補強剤完に直角以外の角度の模様をもたせることも可
能である。

歪みのない積層板を製造するためには、製品の中立軸及
び対称面を中心として対称であるようなパターンでなけ
ればならないことが解明された。さらに、熱膨張係数と
セクション係数がＸ軸およびＹ軸に置いて等しくなるよ
うに各層を作れることも解明された。そのうえ、このフ
ィラメント補強材には下記に述べるように、各フィラメ
ントに歪みがないことを確認するために予めある程度の
張力を加えて補強してある。フィラメント及びねじれの
ない繊維を使用することにより、織り込み、ねじれまた
はよりを加えた繊維の場合に比べて薄く統一された層が
できる。しかしながら、ねじれたりよったりした繊維も
本発明によるいくつかの製品にて使用することもでき
る。

巻線による補強剤を現在の技術水準である編み込み材料
の代わりに使用することにより、製造行程が簡略化され
た使用原材料がより基本的なものになるため、コストダ
ウにもつながる。また、現在印刷回路基板用プリント板
の製造に際して直面する多くの問題点をも解決できる。

補強剤（ファイバーグラス、石英、カーボン、ナイロ
ン、ポリエステル、アラミッド等の材質）は、樹脂シス
テムのマトリクスと合致するような表面処理加工がされ
ていることが多い。それはエポキシ、ポリイミド、ポリ
エステル、ビスマレイミド、ビニル、フェノール、メラ
ミン、ポリブチレン等の材質の基質樹脂システムと一体
化され、フィラメントのパターンと相反しないようにな
っている。そのマトリクスは各フィラメントを完全に覆
い、隙間を埋めている。フィラメントは放射熱、組み込
み式の電気抵抗による暖房、対流ガスオーブン、熱伝導
性のある物質、マイクロ波を使った機器などのエネルギ
ー源によって硬化し、硬化した積層板となる。フィラー
と樹脂システムを組み合わせることも有り得る。

いくつかの層、または交互の層において数種類の繊維を
混合する手法もある。例えば、伝導性のある繊維と伝導
性のない繊維と混ぜるのが一例である。（安定した電流
放出のため） 張力は、マトリクスが凍結したときに補強剤全体の張り
具合いが同一になるよう調整されている。張力値は凍結
温度では各部で同一でなければならず、常温では補強剤
の張力による変形、樹脂の収縮、そして気温による双方
の膨張と収縮は熱により歪曲が生じる圧力以下の負担が
積層板にかかるようバランスを保たなければならない。
そうしないと曲がった回路板ができてしまう。歪曲防止
のためには中立軸を中心として対称イメージを形成する
か、中心面、対称面を中心に対称でなければならない。
張力値は、同方向のすべての張力が等しく、かつ樹脂マ
トリクスにかかる圧力が０か最小限になり凍結点では張
力が最少となるよう調整される必要があることが判明さ
れている。

積層板はその厚さに関わらず、補強剤対樹脂マトリクス
の比率は統一であり、およそ０−０．９と広範囲にわた
る。現在知られている繊維を基盤とする積層板は、こと
に厚さ０．００１インチから０．０６２インチの場合、
比率は約０．１５から０．５までに限定されている。本
発明により、捻れのないフィラメント、平坦な巻線の
層、厚さに関係なく密度の統一された積層板、隣接した
層のフィラメントが直角関係となるなどのプリント板の
設計及び製造性とにおける重要な特性により、好みに応
じ、予測計算が可能で複製可能な、より安定した形状の
材質をつくることができる。この積層板は、編み込みま
たは編み込みのない繊維を基礎とした積層板と違い、そ
の独特な構造のおかげでＸ軸、Ｙ軸に沿って同一の極少
の熱膨張係数を有している。

銅などの伝導性物質による表面処理においては、マンド
レルに巻き付け樹脂に浸す前に、マンドレルや外部プレ
ートの表面に鍍金をしたり、フォイルを付着したりする
ことができる。この行程を行うことにより、伝導性のあ
る回路のみを電気鍍金してエッチングやエッチングによ
って生じる問題を排除している。その結果積層板内に伝
導性回路ができあがることもある。これらの回路は積層
板の表面と同一平面上にできる場合もあるし、表面より
もり上がっていたり、また両方の状態ができあがる場合
もある。この方法によると、従来のように全面的あるい
は部分的に表面処理された積層板に銅を付着させる場合
に比べかなり強力な接着力が得られると考えられる。化
学的処理を施した銅鍍金は表面とマトリクス樹脂システ
ムに合致した接着物質で覆うことができる。

厚み、表面の滑らかさ、方向の一致性、樹脂対補強剤の
比率、歪みやねじり、銅鍍金の厚みや統一性といった面
における許容範囲は従来より増大している。その結果、
形状の一定性と製造性を改善し、統一された極少の熱膨
張係数、表面処理や自動付着を改善する新しい設計を試
みる機会ができたのである。

本発明による一つの製品として、ファイバーグラス、石
英、アラミッドなどの補強剤またはエポキシ、ビスマレ
イミド、ポリイミド、ポリブチなどプラスチック・マト
リクスなどによる強化材、そして銅、銀、金などの導体
という構造が上げられる。この製品の第一の特性は、補
強剤の配列と適切な器具の使用によって、積層板内に故
意につくられた穴以外の隙間や揮発性物質、残留する汚
染物質をプラスチック・マトリクスから完全または部分
的に取り除くことが可能であるところにある。

補強剤は平坦な層に配列されており、その層は最低等間
隔で平行なフィラメントを有している。フィラメントの
方向は一層ごとに反対になるのが好ましく、（常にそう
であるとは限らない）構造としてはは隣接するそうのフ
ィラメントは垂直関係にある。また、縦横方向のフィラ
メント数は同一であるのが望ましい。さらに、フィラメ
ントは積層板の中心にある対称面または中立面を中心に
対称イメージを成すのが理想とされる。また、本発明に
おいては、予め決定されたパターンにより積層板に穴が
あくという配列が存在し、そこにはフィラメントによる
補強剤が存在しない。その代わり、ポリエステルやナイ
ロンの様な穴を開けるのが容易なフィラメントを巻き付
けることも可能である。

本発明によってできる積層板は以下の要領により製造さ
れる。

何本かを束ねたり、組み合わせたり、繊維の束をつくっ
たり、フィラメント、糸などでできた補強剤は特定の張
力にて研磨され平坦な長方形の金属性マンドレル等に巻
き付けられている。マンドレルは、例えばスチール、ス
テンレス、チタニウム等の材質に銅などの伝導体を覆っ
たものである。伝導体の被覆方法は、フォイル、電気分
解、化学分解、あるいは真空状態にてマンドレルに直接
鍍金する方法でもよい。

伝導体は部分的にマンドレル及び／又はプレートを回路
とすることがある。回路に覆われないマンドレル部分に
は、エポキシなどのプラスチックが付着しないよう分離
剤を使用することもできる。

フィラメントは等間隔にて、平坦な螺旋状パターンでマ
ンドレルの両表面を覆う。これが一つの層と考えられ
る。一連のフィラメントはマンドレルにある方法によっ
て固定され、切り取ることが可能である。次の層は、フ
ィラメントが前の層のフィラメントと予め決められた角
度（たいていは９０度）をなすよう巻き付けられる。こ
の条件を満たすにはいくつかの方法がある。旋盤タイプ
のフィラメント巻き付け機械では、マンドレルはＸ軸が
元々中心線と平行であれば次にはＹ軸が中心線と平行に
なり、次の層を巻き付けられるよう機械でははめ替えが
行われる。回転式の巻き付け機（フィラメントの糸巻枠
がマンドレルの周辺を回る輪に取り付けられ、マンドレ
ルそのものは平面上に固定されているが、１回転する度
に輪がＸ方向に決まった距離だけ移動し、マンドレルの
両側がフィラメントで埋まるまで動くという仕組み）で
は、フィラメントを縛り付けてから切った後、マンドレ
ルはＹ方向に移動し、前の層のフィラメントに対して垂
直に重なるフィラメントの層を形成する。

予定する厚みになるまで、補強剤のフィラメントは巻き
付けられる。補強剤は前述の製品説明で概説した通りの
構造を持つ。ＸおよびＹ方向のフィラメントの数は同一
でなければならない。フィラメントはマンドレルの両側
にある強化版の中央面に対して完全対称的でなければな
らない。この条件を満たすには、最後の層と最初の層、
そして最後から２番目の層と最初から２番目の層などが
同一でなければならない。また、各層の厚みや補強剤の
密度を変えることにより、ＸおよびＹ方向の断面係数を
一致させたり、わざと不一致とさせたり（例えば重力の
軽減のため）することなど、場合に応じては望ましくも
あり、可能である。張力は前述の通り一定でなければな
らない。補強剤をマンドレルに巻き付ける前、または途
中においては一部または全部を樹脂に浸すことができ
る。しかし、望ましい方法は乾いた状態または入手した
ときの状態にて補強剤を巻き付け、その後で適当な真空
状態にした室に配置し、次に樹脂に浸すことである。

上述状態における絶対圧力は２mm/Hg未満である。真空
状態となった室には適合するプラスチック樹脂の入った
容器を入れるか、または真空状態の中に配置される容器
に注入する方法かどちらかを選択する必要がある。ま
た、真空室には、片面には銅の層、銅回路、または他の
伝導性物質に被覆された、磨かれた２つの外部プレート
が必要となる。このプレートはマンドレルで言及された
ものと同一である。マンドレルの両側の４つの角または
各々の外部プレートの４つの角のどちらかに表面から突
出した、製造される積層版と厚みを等しくするストッパ
ーが必要となる、これが正当な方法である。しかし、確
実な制御が可能であるなら別の手段を使っても良いし、
またストッパーを使用せずして積層版を製造することも
できる。真空室の中では、マンドレルと外部プレートを
配置し、マンドレルを樹脂の容器から出し入れし、また
外部プレートを動かしストッパーと製品に接触させるな
どの手段が備えられている。

室内の空気が適切な気圧となった後、マンドレルは樹脂
液の中につけられ、ここで補強剤全体が溶液の中にはい
る。含浸時間は巻付きの厚みや密度によって異なるが一
定時間が経過してから、伝導体で覆われた２枚の外部プ
レート、または型の解除された２枚の外部プレートまた
は両方を組み合わされた２枚の外部プレートは補強剤と
含浸樹脂に覆われたマンドレルの両面と接触する。外部
プレートの表面とマンドレルの間の距離はプレート間に
使用されるストッパーの厚みによる。

さらに一定時間おいてから真空状態を解除し、マンドレ
ルと補強剤についた余分な樹脂は容器に戻される。この
あいだ外部プレートとマンドレルのストッパーの接触は
保たれている。次に樹脂を硬化させるため加熱される。
ここで使用されるのは電力、加熱油、プレートに加えら
れる蒸気、マイクロ波や電磁波エネルギーなどである。
マイクロ並が電磁波エネルギーを使用した場合、プレー
トが一方の極となり、マンドレルがもう一方の極とな
り、そして積層物が両極間の絶縁体の役割を果たす。

一定時間をおいて、プレートは取り外され、積層板は切
り取られ、マンドレルから外される。マンドレルとプレ
ートは洗浄し、次の積層板製造の準備に備える。次に積
層板のトリミングと検査がある。この行程においては、
マンドレル及びプレートが複数でもよい（例えばマンド
レル２本とプレート４枚など）。

含浸及び成形行程においてはいくつかの別の方法があ
る。一つの方法においては、マンドレルとプレートは真
空室内にありながら、樹脂の容器の上部におかれる。プ
レートはマンドレルと隣接していながらも、その間隔は
離れている。容器の中には適量の樹脂がある。室内は密
閉され、適当な気圧となるまで空気が抜かれてからその
まま数秒待つ。次に補強剤全体が樹脂液の中にはいるま
でマンドレルが降ろされる。完全に補強剤が浸るまでそ
の状態を保ち、それからマンドレルをプレート間の最初
の位置まで引き上げる。含浸するまでの時間は、補強剤
の厚さや樹脂の粘着性と擬液性、樹脂と補強剤の接触時
における表面張力などに左右される。含浸したマンドレ
ルは余分な樹脂を容器に戻すため一定時間おかれる。機
械による余分な樹脂の吸い取りも可能である。次にプレ
ートはマンドレルにあるストッパーまで移動する。この
動作は同時に行うか、上から下または下から上の順で隙
間を塞ぐことなどにより、積層板から残った空気、揮発
性物質及び泡を取り除く。外部プレートを閉めた後、真
空状態は解除され、硬化行程が開始される。硬化方法に
ついては前述の通りである。

別の方法として、外部プレートのうち２つの側面を密閉
し、底部はラップまたは変形可能なゴム性のパッキング
で閉じることにより樹脂用の容器が形成される。ここに
樹脂及び１本以上のマンドレルを入れることができる。

上述内容はすべて適切な室内にて正確な真空状態におか
れている。マンドレルはプレート間の位置まで引き下げ
られ、プレートはストッパーへと移動する。この時点で
はマンドレルに取り付けられた強化材は樹脂面の下にあ
る。次に真空状態が解除され、余分な樹脂が払われ、そ
して上述の通り積層板の硬化行程が開始される。

同様にして、マンドレルを外部プレート間に配置したの
ち、テープまたは適当とされるパッキング剤を４方全て
に使うことにより、２枚の外部プレートが真空室と樹脂
容器の役割を果たすことができる。このようにして形成
された室を真空状態にする方法が用意される。例えば、
パッキングまたは外部プレートに穴を開け、そこに真空
ポンプに接続されるホースまたはパイプを用意する。ま
た、真空状態になったときプレートが接近しないような
手段もある。それは室が真空状態となるようつくられて
いるからである。この場合、室内は必要に応じた気圧と
なる。樹脂はできれば下から注入するのがよい。補強剤
の含浸が十分に行われた後、プレートがマンドレルとス
トッパーに合わされる。真空状態はそこで解除され、余
分な樹脂液をのぞいた後、硬化行程にはいる。

次に図面、特に第１、２、２Ａ、２Ｂ及び３について言
及する。そこでは例えばスチールまたはステンレス、あ
るいはチタニウムの種類からなるマンドレル２０が図解
されている。マンドレル２０は硬質材料で、できれば
０．１５T.I.R.以内の平坦な平面で、表面処理は４５R.
M.S.未満のものがよい。一定状況においてはフォイルま
たは電気鍍金の基盤として提供することができる。ま
た、できることなら正方形で２２、２４、２６、２８の
角があるのが望ましい。これらの角は面３０、３２を結
び、両方とも平面であり平行している。図の通り、マン
ドレル２０の形状は第３図の３４と３６に全体的にある
通り、２種類の螺旋が巻かれている基礎材となってい
る。２種類の螺旋は直行する中立軸、ＸとＹの周りを回
転している。３４と３６の２種類の螺旋は同一状態であ
ることが望ましいが、直角の位置になれば、螺旋状態は
各々の長さの割合に応じて変化する。また、続いている
螺旋巻が望ましい。本発明を理想的に具体化する場合、
ＸとＹ軸に分けられ、切り取られれば、前述にある通り
のいくつかの統一間隔の平行したフィラメント・セクシ
ョンができあがる。

３４と３６の螺旋巻は第３図同様、第１図にも図解され
ており、理想的な巻線のほとんどが互いに直交してい
る。また、マンドレル２０には両端においてプラスチッ
ク等の素材からできた３８、４０、４２、４４という延
長部分がある。第２図Ａにあるように延長材質４２を例
に取ると、この部分（４２）を本体（マンドレル２０）
に取り付けるために双方の適正な位置に開けた穴（スロ
ット）に留め金としてピン４６を使用している。代わっ
て、第２図Ｂの延長部分３８には、３８Ａのネジや釘な
どでマンドレル全体の長さや幅を調節することができ、
そのためには各層、あるいは全層を変える必要がある。

また第２図では金属コーティング４８及び５０が図示さ
れている。このコーティングにはできれば銅が望まし
い。最も、前述の銀などの材質も使用可能である。コー
ティングはマンドレル２０の表面、３０と３２から剥せ
る薄いフォイルでよい。また、コーティング４８と５０
はマンドレル２０を鍍金したり部品を取り付けるに当た
り、製造品に接合するため、マンドレルからはがれるよ
うになる必要がある。このように、４８と５０はプリン
ト板などの形状の部分的コーティングであってもよい。

第４図では、樹脂あるいは類似物で形成されたマトリク
ス製品の結合を組み込むところを図示している。マトリ
クスの材質は絶縁体がよい。隙間や不純物のない、熱や
圧力に反応して凍結することできる液体でありながら固
体ともなれるプラスチック樹脂が望ましい。熱により硬
化する性質があれば、材質は加熱されれば硬くなり、交
差結合したりする。熱可塑性のものなら融点以下に温度
を下げることで材質は柔らかくなる。実際、製品を設計
するところで組み込まれた穴と電気回路などの金属含有
物以外では、通常はマトリクスとなるものは前述のよう
に製造され、次に詳しく説明するフィラメント部分のみ
である。この原則の例外としては、個々の微粒子からな
る埋めもの、空洞及び固体の球形による埋めもの、そし
て薄片状の埋めものである。マトリクスはエポキシ、ポ
リイミド、ビスマレイミド、ビニール、エステル、ポリ
ブチレン、ポリフェニリン硫化物、フェノリック、メラ
ミンなどから選ばれる。特定日時に使用し、特定結果を
得、特定適用をするためにはこれらの材質を組み合わせ
て使用することもあり、実際あげた中で代替物となるも
のもある。

第４図では螺旋状の巻線が樹脂に含浸し、半完成品を製
造している装置を図示している。図中、液体樹脂の注入
口（５２）と空気抜きの装置（５４）を取り付けた部屋
５０がある。部屋の中には螺旋状の巻線でできたこれま
での説明通りの製品５６が入っている。先ず始めに真空
装置５４が取り付けられ、次に矢印５８が示すように樹
脂を螺旋状の巻線に染み込ませる際、泡などの空気が半
完成品及び完成品に入らぬよう注入されている。

第５図では、マンドレル５６と製品５６Ａを間にはさま
れた金型取付板６４と６６を矢印６０と６２で示される
ように加熱したところである。金型取付板に加えられる
圧力が６８と７０で示され、これは金型取付板のストッ
パー５０Ｂ、マンドレル５６の間に生じた如何なる隙を
もなくす。製品及び半完成品は加熱されることで、樹脂
が硬化し、５６と６４、５６と６６の間隔を正確なスト
ッパー５６Ｂをセットして維持することにより製品の厚
さをコントロールする。

第６図では金型取付板６４と６６が外され、巻線と樹脂
で満たされた製品５６の先端が矢印７２及び７４で切断
される。従って、第１図中の３８、４０、４２、４４及
びこれらの部分に巻いてあった各々の螺旋の先端部分は
切り離される。その結果、完成品５６Ａは２つに分か
れ、どちらも各々の対称面に対しても対称形を取ってい
る。この中のフィラメント部は等間隔で平行に配列され
ており、中立軸に沿って均等に配置されている。できあ
がった製品の寸法が一定で、歪曲することなく、Ｘ軸及
びＹ軸方向に同一の熱膨張係数及び自由に調整できる弾
性係数を有している。

第７図は、本発明の一実施例に係わる印刷回路基板用プ
リント板を製造するための装置として、その好ましい一
態様を特に参考のために示したものである。なお、本発
明をよりよく理解するために、以下の実施例の説明にお
いても、これと同様に、本発明の他の実施例の印刷回路
基板用プリント板に係わる製造装置（及びその製造方
法）について適宜説明を加える。ここではマンドレルと
螺旋を巻き付けたフィラメント源８０の相対的な動きが
みられる。（例：マンドレル２０上の螺旋３４）螺旋の
ピッチは例えば矢印８４などで示された方向に従い、制
御する８２によってコントロールされる。マンドレル２
０の回転は矢印２８６に示される。螺旋のピッチは連続
回転の間隔（８８）を予め選び、連続して規則正しく統
一されているのが望ましい。連続して巻線に空間を開け
ることで穴をつくる場合、定期的にピッチをあげていく
必要がある。また、機器に金属を取り付ける方法及び２
種類の組合せ方法もある。ここで強調すべきことは、ピ
ッチ角９０は、リードアングルと言うもので、マンドレ
ル２０の回転速度に合わせて制御器８２の速さをコント
ロールすることで調節できる。この角度は９０度まで幾
らでも接近させることが可能である。束にしたフィラメ
ントを巻き付けるときのピッチの角度と束の幅には相関
関係がある。１つの束が次の束と重ならずに隣接してい
るという完全な状態で制御器８２はマンドレル２０が１
回転する度に束１つ分ずつ回転する。しかしピッチの角
度の選択は、半完成品が第８図に示されるように中間製
品から切り取られることが可能な場合は不要である。ま
た、束の幅とピッチは最終完製品が理想的な補強材対樹
脂の比率をもつように計算される。

第８図はＸ、Ｙ軸上に製品９２を図解したものである。
中間製造物５６もＸ、Ｙ軸を持っていて（図中には図示
されない）図中９０のように前述のリードアングルが適
用される。すると、そこからさらに発展させた半完成品
９２を切り取ることができる。これは次に述べる理由で
積層板と呼ぶ。ここで切り取られたフィラメント部分３
４と３６の残存物が残るが、半完成品５６と９４の角度
で示される製品９２の置き換えによって、９６のフィラ
メント部分は今や積層板９２（切取り部分）の先端であ
る９８、１００、１０２、１０４に対して直角に近いこ
とが明かであり、本発明によってつくられた製品につい
て望ましいものが完成したといえる。

さらに第８図では巻き付けられたフィラメント中の隙間
を示す穴が複数あり、１０６、１０８、１１０、１１
２、１１４と番号がつけられている。本発明に基づく積
層板製品はプリント板に組み込まれることが望ましいの
で、製品中の種々の導体や金属コーティング間の接続が
可能となるようこの様な穴が開けられるのである。

第８図Ａでは、フィラメント部分９６を配列して９６と
は関係のない部分１２０を作れることが図解されてい
る。本発明の望ましい形態としては、上述の穴ができる
これらのスペースにある。第８図Ａ１は硬質フィラメン
ト９８および軟質フィラメント１００が同じ目的のため
に使用されうることということである。つまり、目的は
穴の形成を容易にすることにある。この技術の利点は、
一般的に言ってより硬いフィラメントに妨害されること
なく、工具が摩耗することなく、穴明けの際に生じる様
々な困難を克服することが簡単であることにある。

第８図Ｂは１２２、１２４、１２６、１２７で示された
絶縁体の間にサンドイッチ状にはさまれた何枚かのプリ
ント回路板の断片を図解したものである。この図による
と製品９２は印刷、食刻、穴あけ、鍍金等の過程を経て
プリント板９２Ａとなり、そして多層回路板を生み出す
こともあることを示している。この多層回路板の機能
は、より密度の高い電気回路構成をもたらすことにあ
る。金属性皮膜もまた積層板の究極的活用法としてマン
ドレルに使用されることがある。このようにこの方法が
実用化されると、最初の食刻過程や現在あたりまえかつ
不可決とされる高価で望ましくない過程を省略できるこ
とになるだろう。

第９図は、本発明を使用した方式の一つを実用化する装
置の拡大詳細図である。ここではフィラメント配置状況
（１３４）、そしてそのフィラメント源（１３２と１３
０）が図解されている。このフィラメント構成は、一本
のより糸の場合もあるが、望ましいのは平坦なリボン状
の束または一般にロービングと呼ばれるファイバーグラ
スを束ねたものなどである。このようなリボンまたは束
はここに記述する用途以外に、様々な既存用途を持って
いるのである。

フィラメント源１３０、１３２はそれぞれ張力制御用モ
ーター１３８、１３６と連結し、それからケーブル１４
０、１４２で張力制御器１４４につながれている。本来
界磁電位差などをモーター１３６、１３８に対応する電
位差に加減する機器で、この機器によって１３０、１３
２から出てくるリボン及びフィラメントにかかる張力を
調整するものである。その結果、張力は各々の螺旋状に
巻かれたリボンに予圧縮力（プレストレス）を与え、よ
ってマンドレル状のフィラメントの最終張力を制御す
る。そのほかの張力制御及び制動装置も使用可能であ
る。

配線に向かうフィラメント（１３４）は、ガイドローラ
ー１５０、１５２を経て、その中間にありカム従輪１５
８とかみ合って動くカム１５６により制御されるフィラ
メントのスピード補正機１５４をわずかに触れる程度に
通過する。カム１５６はシャフト１６０によりトランス
ミッションギア１６２に連結され、このギアはつぎに一
連のギア１６４、１６６、１６８をつたってモーター１
７０に接続されている。詳細については以下に述べる。

カム従輪１５８とローラー１５４と共に動くカム１５６
を設けることにより、フィラメント１３４を送り出し、
スピードを適切に調整し、制御を可能とし、これによっ
てマンドレル２０の上に巻き付けられているフィラメン
トの巻き付け速度を一定に維持するに要するスピード変
化の補正ができる。１７８におけるフィラメントの速度
は、マンドレルが平らな形状であるため、一様ではな
い。（例えば、マンドレルが円形であれば、この速度は
常に一定となることだろう）部分１５４、１５６、１５
８で速度の加減をすることによって、１３２がより一定
した速度で１３４にフィラメントを送り出すことが可能
となるのである。

歯車１６２にはねじ溝付きシャフト１７２が取り付けら
れ、そのシャフト上には交差状滑動部１７４があって固
定取付具１７６に接続されている。取付具１７６はロー
ラー１５２を支え、交差状滑動状１７４は送りだし用の
ハトメを支えていて、このハトメの中を通ってフィラメ
ントまたは回転マンドレル２０に達する。シャフト１７
２が回転することによって、交差状滑動部１７４及びそ
れに付属した取付具１７６がモーター１７０が発生させ
たスピードに従い、またギア１６８、１６６、１６４の
順で有効に伝えられる。

マンドレル２０は尾部取付器具１０８と頭部取付器具１
８２の間に位置する。両取付器具は一体となってマンド
レル２０を固定する。マンドレルの尾部取付器具１８０
は滑動軸１８６状に取り付けられた尾部の柄につながっ
ており、制御用のハンドル１８８を使うとロックしたり
開放したりすることができ、マンドレルは図に示した
Ｘ、Ｙ両軸のように９０度回転が可能となる。これによ
り、マンドレル２０上には、上述のように垂直に近い螺
旋状の巻き付けが可能となる。

マンドレルの頭部取付器具１８２にはモーター１７０が
連結されており、それが動力となっている。こうしてマ
ンドレル２０及び１６０、１７２両フャフトの回転度合
はすべて相関関係にあり、直接１６２、１６４、１６
６、１６８の各歯車の寸法及び歯形に正比例している。
このことにより、各々の螺旋状のピッチは、張力制御モ
ーター１３６、１３８の制御のもとに、張られた状態に
置かれている螺旋形を形成するフィラメント及びフィラ
メント統合方法によって概ね選定され、精密にコントロ
ールできる。さらにこの張力制御モーターは既に言及し
た張力制御装置１４４によってもコントロールされてい
る。

第１０図は、第９図のＸ軸とＹ軸を逆にしてマンドレル
２０の回転を示したものである。これによりそれぞれべ
つの螺旋である３４と３６を第１、３、７、８の各図で
説明したように巻き付ける。他の面ではマンドレル２０
の回転はモーター１７０により第９図にて説明した通り
様々な部位を通じて制御が可能となる。

第９、１０図は本発明のみにみられる様式の実用化を図
解したものである。前述の通り、本発明における技術を
実用化する方式は他にもあり、それは第１１図Ａにあ
る。これらの図の中で、再びマンドレル２０が登場す
る。しかし、ここでは回転しない。矢印１９４で示され
る方向に置き換えることが可能であるに関わらずであ
る。この装置の様式ではフィラメント及びフィラメント
・システムの源となるものは複数個ある。これらの源巻
は１９６、１９８、２００、２０２で示される。これら
は軸受け２０６と支柱２０８を乗せた回転板に取り付け
られている。回転板２０４を使用すると源巻１９６、１
９８、２００、２０２はマンドレル２０の周りを回転す
るように移動させることができる。言い替えれば、これ
らはマンドレル２０を太陽として、その周りを一定の速
度で回っているのである。これらは実際は独立して、例
えば２１０のような軸の周りを回転することのできる糸
巻器具であり、フィラメントまたはフィラメント・シス
テム２１２（及び２１４、２１６、２１８）は例えば２
２２のような螺旋形を形成するようにマンドレル２０上
で回転するものである。繰り返すが、マンドレルは望ま
しい螺旋を描くために９０度回転させることができる。
こうして、マンドレルと関係する源巻の間には相対的な
動作が加えられると、マンドレルを回転させて糸巻の源
巻の方は静止したり、またその逆のケースが起きる場合
もある。適当な状況下に置いて双方は同時に動き、望み
通りの結果を得ることもある。

他の方式では、第１１図Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆで表されるよう
に、平行に走るフィラメントの全ての層に緒巻の様なも
のを使用する。これらの層は移行した束２０１が源巻２
０３からマンドレル２０５へ移動する途中のものであ
り、（第１１図Ｃ）そして第１１図の通り器具２０７に
よって固定され、切断される。こうしてマンドレルがつ
くられる。また、層はフレームに取り付けて固定し、切
断することもできる。こうして層は２０３と比べ垂直方
向に置き換えられ（第１１図Ｅ）新たな器具２０９を加
えることで固定される（第１１図Ｆ）。

その違いは、マンドレルを使用した場合は２つの積層板
（つまり、マンドレルの両側に一枚ずつ）ができるが、
フレームを使用した場合、形成過程により１つしかでき
ないのである。

フレームは丸または他の適当な形のマンドレルの周りに
配置することができ、各層は標準的なフィラメントの巻
き付け方法によって形成される。フレームは、巻き付け
に対しＸまたはＹ軸が平行または垂直になる位置に配置
することができる。各層がいっぱいになると、縁がフレ
ームに固定され、フィラメントは切断され、フレームは
９０度回転し、次の層が取り付けられる。それから上述
の方法にて成形される。

第１２−１６図は全体的に巻き付けられた螺旋状の糸に
樹脂を含浸させる器具を説明したものである。この中で
２４０という部屋があり、その中に液化樹脂２４４の入
った容器２４２がある。真空ポンプ２４６がチューブ２
４８、トラップ２５０、パイプ２５２を通り、入口２５
４から２４０の内部空間２５６に伸びている。蓋２５８
が環状のフランジ２６０の上に封の役割を果たすＯ型リ
ング２６２によって固定されている。２６４の入口から
マンドレルを支えるロッド２６６が入っている。このロ
ッドは、マンドレル２０を備え付けの巻線でとらえる締
め金を支えている。２６５のＯリングはロッド２６６と
蓋２５８を閉めている。

第１２図にあるようにマンドレルを定位置に固定してい
るのは外部プレート２７０と２７２である。これらのプ
レートはピストン棒２７４、２７６に接続され、交互に
ピストンとシリンダーの組合わさった２７８、２８０に
よって制御される。この配置の目的については以下に詳
細を述べる。

第１３図は第１２図とだいたい同じことを説明してい
る。しかし、この図ではロッド２６６が矢印２９０で示
されるように下へ降ろされている。矢印２９２は板外部
プレート２７０、２７２が移動できる方向を示してい
る。ロッド２６６と締め具２６８が第１３図の位置にあ
る場合、マンドレル２０は完全に螺旋状巻線とともに樹
脂液２４４につかっている。２４６のポンプによって真
空状態となると、半完成品は完全に樹脂に含浸する。

第１４図によると、ロッド２６６は今度は上へ引き上げ
られ、マンドレル２０は樹脂液２４４から出されてい
る。また２９６の滴にみられるように、余分な樹脂液は
のぞかれる。こうして余分な樹脂液の一部は容器２４２
に戻される。残る樹脂液の一部は、その擬液性により巻
線の周りを包囲し続ける。

第１５図によると、ピストンとシリンダーの組合わさっ
た２７８、２８０が移動することにより、外部プレート
２７０と２７２がマンドレル２０上の制御装置５６Ｂに
接触する。５６Ｂは完成する積層板の正確な厚みを決定
する。全巻線や樹脂はその厚みに含まれている。液体シ
ステムが採用されているため、型を閉じる際に必要な圧
力は極小であり、型が閉じられれば真空状態が解除され
る。

第１６図は上蓋２５８を器具から外し、マンドレル２０
と巻線に加熱するところである。加熱方法としては、放
射能、熱伝導、対流技術及びマイクロ波の使用、そのほ
か様々な方法が考えられよう。プレート２７０、２７２
は解除され、マンドレル２０及び完成品が外される。積
層板は縁で切断され、マンドレルから取り外し、こうし
て半完成品に完成したものが完成積層板となるのであ
る。

第１７図ＡとＢはそれぞれ垂直に交差する断面として完
成品を考える１例である。面３１０を中心とする片面に
は３００と３０２、もう片方には３１２と３１４という
複数の層がみられる。３０２、３１２の２つの層のフィ
ラメント部３２２と３２４は面３１０を中心に反対側に
位置し、互いに平行位置にあり、位置列に並んでいる。
これらのフィラメント部分は、外層のフィラメントと同
様、上述したマトリクスの中に規則的に、等間隔で埋め
られている。３３０、３３２に伝導性のあるコーティン
グが図解されている。第１８図は第１７図を拡大したも
のである。この視点からはロービングＲの構造が見え
る。第１７図の製品のフィラメント層には隙間が生じる
場合もあることがわかる。これらは樹脂マトリクスで満
たされている場合も、適切な措置により空間のままとし
ておく場合もある。穴はドリルでもリーマでもパンチで
も開けられるが、目的はある表面の回路を別の表面の回
路と接続することにある。

上述の手法によって取り外し可能なマンドレルが紹介さ
れる。この発明に於ける別の実用化方法としては、核ま
たはマンドレルの周りに積層をつくり、一定位置に固定
させ、熱処理装置、接地接続、電動削器、あるいは熱膨
張をコントロールするのに使用できることも有り得る。
この形式においてはマンドレルは金属または金属鍍金の
積層物を使用する。また銅不変鋼（インバー）によって
熱処理装置として、そしてセラミックチップ向けの熱膨
張を整合させる核として使用できる合金もできる。マン
ドレルを取り外して導管などになる穴が開けられるよう
な処理も取れる。

本発明で補強剤となるフィラメント剤となるマトリクス
の性質および種類について既に述べてきた。マトリクス
は歪みのないものが望ましいが、そうでないものでも構
わない。また、他の補強剤を使用することができるが、
その場合弾性係数と共に熱膨張係数の統一性をコントロ
ールするのが困難となる。さらに、歪曲防止も難しくな
る。これまで述べたように、各フィラメントは単独で
も、また複数の平行したものであれば市販で入手可能な
フィラメント束またはリボン状のものも使用できる。

本発明を要約すると、たわみのないフィラメントを平行
に張って、一定間隔にて巻き付け、一通り巻付けが終わ
った時点で最初の層に対し一定角度にて巻付けを続け、
次に最初の層と同じ方法にて巻付け、この作業を続ける
ことにより積層板が出来上がるのである。フィラメント
に樹脂を塗り、硬化させる。最初は第一の軸に塗り付
け、次に最初の軸と交差する第二の軸に塗り付ける。

発明によると、マンドレルには処分可能な縁があり、こ
れは巻線の先端と共に切断される。こうして巻線は完全
に２分され、残ったフィラメント部分は平行に配置さ
れ、完成した積層板の縁に於て直角で均一な配置である
のが望ましい。

これまでいくつかの工程について述べてきたが、米国特
許第3,537,937号にみられるような継続した興味深い応
用を行うことができる。あらゆる場合においても、フィ
ラメント部分の数が積層板の中のどの方向をとって同じ
であり、全層は対称面を中心に対称イメージをつくって
いるのが望ましい状態である。補強材及びフィラメント
層はしばしばＸ、Ｙ軸方向に等しい弾性体の曲げ率及び
断面係数となるように配列されるのが好ましい。しか
し、必要に応じてＸ、Ｙ軸方向に別々の係数を設定する
ことも可能である。このことは密度や巻方のピッチを変
えることができることを示唆している。いずれにせよ、
巻上がったものについては、全フィラメント及び各部分
の張力が同等で、間隔も等しいことが望まれる。

常温に戻ったとき補強材から生じる張力、樹脂の縮み、
温度の変化による膨張・収縮などにおいてもバランスを
保ち、積層板に歪曲が生じる手前の圧力に制限できるよ
う、特に凍結店に置ける張力は維持しなければならな
い。

余り好ましいものとは言えないが、一定条件のもとでは
半完成品または完成品の中に、従来使用されてきたもの
と同じ紡織繊維や不織布等の材質が混入していることも
ある。紡織繊維の層が入ると、本発明の特徴は生かされ
ないものと考えられ、性質の統一性をコントロールする
のが困難となる。

金属鍍金及び銅製鍍金をするには、マンドレル及び外部
プレートの表面をホイルまた鍍金で被覆することをこれ
までに説明してきた（第１２図のプレート２７０、２７
２参照）。ここで述べたように、鍍金は電気回路として
つくられることが可能である。負性抵抗、スクリーン印
刷したり、その他同様技術によって出来上がることが考
えられる。２つの代替方法のうち、１つは抵抗をのぞい
てから完全な回路をつくり、またできればその上に銅鍍
金を覆った積層板を製造する方法である。もう一つの方
法は、抵抗をそのままにし、そこに方を暖める器具を取
り付けることである（抵抗を開放する属性がない場合に
限る）。その後積層板がつくられる。銅は電気鍍金、そ
の他の手法により付着させる。また、銅は研磨すること
により結晶構造を改善することができる。予め決められ
た厚さに機械加工したり、すりつぶすこともできる。ま
た、亜鉛やニッケルによる鍍金や化学処理による酸化物
をつくり、積層板の樹脂としてより強い接着力をもたせ
ることもできる。銅には粘着層をつけて剥離する力を増
強させ、腐食化学物質や他の腐食材を防いで膜をつくる
ことによりフィラメントを保護する能力も備わってい
る。

フィラメントを巻き付ける前または途中で溶解した樹脂
につけた場合、溶解液は流出する。そして樹脂の一部が
硬化して、巻き付け後に第１２−１６図のように真空室
に置かれる。この方法は、強化樹脂の混合物を浸透させ
るに当たりフィラメントを正しい位置に固定させるのに
役立つ。また、２つの異なりながらも両立できる樹脂シ
ステム、つまり一つはガラスを取り囲み、一つは隙間を
埋めるシステムを取り入れる方式である。これはいくつ
かの樹脂システムにおいて望ましい方式である。

この発明において積層板は適切に配置された穴を持ち、
またよく知られた多層配線板の生産行程において使用さ
れる配置ピンを使って束ねられる。この部分は適当な容
器に入れられプレート２７０、２７２が圧力を加えるた
め部品が接着する。

現在の技術水準では、多層式プリント板は片面あるいは
両面のプリント板を１つ以上、２つ以上の樹脂加工した
織地（プレプレック）、そして銅ホイルに代表される伝
導性の層によって形成される。例えば、８層の配線板な
ら４層の予め含浸した織地（プレプレック）のひだに覆
われて分けられた３つの両面プリント板で形成され、両
サイドは２枚の銅ホイルに面している。これらの部品は
２つのスチール性隔離板に挟まれ、本のようになってい
る。これらの部品のうち多くは束ねられて２つのスチー
ル板で挟み、これら圧縮器に入れられて熱と圧力によっ
て硬化させられる。

３枚の両面プリント板の６つの回路の配列及び表裏両面
の見当合わせはたいてい材質及び隔離板全体に開いた穴
を通るスチールの配置ピンによって固定される。３枚の
プリント板と隔離板にある穴は体制の強い部分に開けら
れるのに対し、プレプレックや銅ホイルの穴は隙間が穴
になったものが多い。

プリント板を完成する際に穴が開けられるが、これらの
穴はプリント板内にあるいくつかの回路のラインに電気
的接触をつくるため、６つの回路におけるラインは固定
されることが重要である。ラインを固定しないと、穴を
通した鍍金作業の際、開放または短絡回路が生じ、その
結果多層界路板内における拒絶の原因となる。

回路が外れるのにはいくつかの原因がある。一つは内部
のプリント板を加工する際、回路が露出し、エッチン
グ、鍍金、洗浄、酸化溶液などと接触することがあげら
れる。これらの溶液と接触することによりプリント板内
の樹脂マトリクスが水分や化学品を吸収し、化規模を拡
大したり、プリント板の形状を変えようとする。残念な
がら、プリント板の形状の変化は各層によって異なるも
のである。

回路が外れるもう一つの原因として、上述の多層回路板
の積層行程における熱と圧力があげられる。横幅．００
６インチ、高さ．００１４インチである銅製のラインは
華氏２０度以上の硬化温度において、位置平方インチ当
り何百倍者もの圧力にさらされるのである。銅面はプリ
ント板の片面の約３分の１のみを多い、重なる板の対面
の表面上に位置するため、銅が突出する部分だけ、１平
方インチ毎の余計分を負担することになる。すなわち、
平均すると３倍圧力を負うことになる。そのうえ、隣接
及び対面する回路が統一されておらず、突出する銅面が
対面する面の圧力全体を負担することを考えれば、圧力
はさらに増すのである。また、熱によりプレプレグの樹
脂は再度液化し、水力的圧力が加わる。この圧力はプリ
ント板ばかりでなく、板に平行した方向または．００６
インチラインを動かす方向に動く。また、熱により、伝
導銅のプリント板マトリクスに対する接着力が弱まる場
合にも同様事態が生じる。そのため、ラインは移動し、
回路の固定が失われる。

また、導線ラインの側面とプリント板の表面の間の角が
埋まるという問題がある。内部プリント板は常温に於て
プレプレグと共に積み重ねられるため、上にくるプレプ
レグと導線の間の隙間にはなんの材質も存在しない。

従来の技術においては硬化前に加熱される際にプレプレ
グから樹脂が流出し、隙間を埋めることに依存してい
た。最近の手法では圧縮される部分を真空状態とし、密
閉された空隙を除き、隙間を埋めようという試みがあ
る。他には真空バッグやオートクレーブによる成形方法
を採用し、硬化中に空気を除去し、統一した圧力を加え
る方法もある。

本発明においては、従来の多層回路板の製造における問
題を取り除くのが一つの目的である。つまり、導線を動
かす原因となる水力や、導線の側面にできる隙間などを
取り除くことである。

第１９Ａ図は多層回路板に取り付けられる２面型のプリ
ント板４００を表す。本発明における特徴に応じ、第
７、９、１０及び１１図に説明される道具を使用してプ
リント板は必要なフィラメント層数に覆われる。また、
使用される樹脂システムと同等の仕上げを可能とする積
層繊維を使用したり、それをプリント板の両側面に接合
することも可能である。板４００ははスペーサ・フレー
ム４０１(a)−(d)によって縁どられることも可能であ
る。

第１９Ｂ図は本発明における過程にて使用する積層物の
分解配列図である。図は内部のプリント板３層の２面
（４０２、４０４及び４０６）の６層と多層板の外部表
面を形成するために使用される銅板２層、合計８層の板
を表している。ここではまた、外部プレート４１０及び
４１２のあいだに樹脂混合物をはさみ込むエラストマー
製のパッキング材４０８が使用される。

内部のプリント板３層は底部４０２（ａ），４０４
（ａ）および４０７（ａ）の、板の点線部分及び底部の
間に於て正確な間隔にて固定されており、その方法はタ
ック・ボンディング、リベット締めなどによる。また、
各板に記される適当な標板を並べ、光学機器を使用する
ことで板の正確な固定が可能となる。スペーサ４０１
（ａ）−（ｄ）の代わり、またはスペーサに加えて適当
なシム材を使用することで正確な間隔ををもつことが可
能である。

図１９Ｃ１は引き延ばしブロック４１４の引き上げられ
た状態である。引き延ばしブロックが下げられた位置に
おける積層材への作用は第１９Ｃ２に表される。ここで
ブロック４１４はプリント板の間隔およびプリント板と
外部プレートの間隔を引き延ばす。引き上げられた位置
にある場合（第１９Ｃ１図）ブロック４１４は解除状態
にあり、接合される板は要求される間隔にあり、必要に
応じて縮みの補正が行われている。第１９Ｃ３図に表さ
れるものと類似したスペーサ・フレームなら使用可能で
ある。

第１９Ｄ図はスペーサ・ブロック４１４の突起部分（４
１６）を拡大したものである。次に説明するように、各
層の間に樹脂混合剤が迅速かつ効果的に浸透するよう、
各層を広げるために突起の片面が傾斜している。

第２０Ａ図の通り、接合される板は作業に適した真空室
４２０の中に配置される。ここではスペーサ・ブロック
４１４を下降状態にあり、上部から接合される板を分け
る役割を果たす。パッキング４０８は外部プレートを三
面（右側、左側及び底部）に於て密閉状態を保つような
大きさと圧縮程度にあり、よって接合される板の容器が
形成される。真空室の上部は後に使用される樹脂のため
に開放されている。上部はブロック４１４によって部分
的に塞がれている。次に真空室は約２mmHg以下の真空状
態にする。

第２０Ｂ図の通り、真空室が真空状態にある間に樹脂混
合剤はライン４２２から外部プレート４１０及び４１２
とエラストマー製パッキングの間を通って容器の中に注
入される。注入される樹脂の量は、接合される板が間隔
を決定するために押し合わされる際、樹脂の位置が最低
内部プリント板４０２、４０４、４０６とそれらを強化
するために巻き付けたり接合した部分の上部を超えるほ
どが適当である。接合される板は、泡が消えたり樹脂が
隙間を塞ぐまで一定時間この状態を保つことが必要であ
る。

第２０Ｃ図の通り、スペーサ・ブロック４１４は次に引
き上げられ、接合物が設定された間隔となるようシリン
ダーが活動を開始する。たとえばスペーサ４０１(a)−
(d)やその他のシステムなどにより接合物が必要とされ
る間隔となると、真空状態が解除される。

第２０Ｄ図の通り、真空室４２０の上部４２４が外さ
れ、樹脂を硬化させるため接合物は加熱される。ランプ
４２６と４２８はほんの一例であり、その他の加熱方法
を採用することも可能である。接合物は必要に応じて後
で硬化させることができる。また、外部プレート４１０
及び４１２とパッキング４０８は外される。製品は次に
形を調整することが可能である。その際、スペーサ４０
１(a)−(d)は必要に応じて外すことができる。

本発明中のこの過程では、既に関発済みの方法に於ける
２つの重大な問題が解決される。先ず、導線ラインを動
かす圧力や水力が存在しないことである。真空状態にお
ける含浸方法を採用することで全ての隙間は樹脂で満た
され、よって空所や封入ガスが存在しない。そのほかに
も数多くの利点がある。例えば、プレス、真空プレスま
たは真空バッグのオートクレーブの必要性がなくなる。
また、プレプレッグ段階におけるレオロジー問題が排除
されるため、鋳型サイクルはより簡素化され、制御が簡
単となる。そのほか、前プレプレッグ及び保管という過
程が削除されるため、より広範囲の樹脂システムの使用
が可能となる。溶媒システムやそれら生来の汚染・毒性
問題も排除されることになる。

本発明のにおける処理過程はプリント板における補強剤
と樹脂の比率範囲を広げ、制御も容易にする。理論的に
は補強剤対樹脂の割合は約０から−約０．９である。０
が可能であるのは、外部プレート間または外部プレート
とマンドレルの間の硬化が可能であるからである。これ
らの器具の表面は抑制装置により要求される間隔（例え
ば厚み）を保つことができる。樹脂向けの容器を形成す
るため、底部と２つの側面には密閉剤が使用される。こ
こでは補強剤対樹脂の割合が０または極小率であるとい
う例が余りないながらも場合によっては有り得る。１つ
の重大な例についてこれから言及する。

補強剤は通常樹脂に比べて高い誘電率を有する。しかし
樹脂が水分を吸収する一方、補強剤は吸収しない（有機
型のものをのぞく）。また補強剤の熱膨張係数(T.C.E.)
は樹脂の数字を下回る。

以下の事項の真実性について言及することができる（直
線については必ずしもそうではない） 補強剤に対する樹脂の比率が増加するに連れ、 一誘電率が増加する 一水分の吸収率が減少し、積層板はエッチング、鍍金そ
の他の処理に対して、より安定した形状となる。

一熱膨張係数(T.C.E.)が減少する。

関連業界では次の要素を優先させる。

１．低い／最少の誘電率 ２．処理に際して最大の形状の安定性。ほとんどの場
合、低い水分吸収率を意味する。

３．集積回路チップ・キャリア（^-5-8 X 10^-8／摂氏）
のT.C.E.に対応するT.C.E. ４．制御がが継続的に可能である。

これらの理由は、 １．コンダクタを通した電子信号速度はコンダクタを取
り巻く絶縁体の誘電率の平方根に反比例する。低い誘電
率または統一された誘電率が各板毎に繰り返されること
が望ましい。

２．多層回路板(M.L.B.)に使われる内部のプリント板に
ついては形状の安定性が必要となる。これらプリント板
は熱や圧力を使った印刷、エッチング及び鍍金過程を経
てから多層回路板と接合される。これらプリント板の形
状の安定性が各プリント板の整合関係を決定するのであ
る。この点が重要であるのは次に多層回路板に穴開けま
たは穴を通した鍍金作業をすることで内部プリント板に
ある特定コンダクタと電気的接続がなされるからであ
る。整列から外れた内部コンダクタ及び／または空間は
多層回路板の開放または短絡、ひいては除波の原因とな
り得る。このため、形状の安定性はより薄い線や空間を
使ってできる高密度の回路をつくるための最低限の条件
となる。

多層回路板の表面に直接取り付けられるチップ・キャリ
アの熱膨張係数に対応する熱膨張係数が多層回路にとっ
て好ましいといえる。このようにして表面のチップの接
合に対する負担は高熱・低熱サイクルを通して最小限に
押さえられる。

従来の開発済み製品いおいてみられなかった本発明にお
ける設計上の特徴を次に説明する。多層回路板の全体の
補強剤に対する樹脂の比率は誘電率及び熱膨張係数を考
慮した上で選択される。この比率は平均値として使用さ
れ、これを得るには内部プリント板において高い補教剤
対樹脂の比率及び各プリント間に使われる絶縁体におい
て低い補強剤対樹脂の割合を設定する。内部プリント板
の高い補強剤／樹脂の比率により加工時において最大の
形状の安定性が得られる。また低い内部絶縁体の比率は
要求される全体の誘電率及び熱膨張係数を得るため平均
化される。

前述の通り、本発明による完成品または過程における補
強剤対樹脂容量の比率の範囲は理論的には０から．９０
である。積層板において樹脂のマトリックスは形状的に
水分、化学成分吸収及び温度によって最も大きく左右さ
れる。樹脂成分としては水分または化学品を吸収すると
膨張したり膨張しようとする。一方、ファイバーグラス
製の補強剤は水分や化学品を吸収せず、その結果形状的
には変化しようとしない。そのため樹脂はファイバーグ
ラスの引張応力を起こし、それが樹脂における圧縮負荷
量と同等であるため、積層過程において接合される素材
は釣り合うようになる。この動きは樹脂の吸収する液体
量、積層板の単位当りの樹脂の割合そして樹脂の弾性係
数の合計を積層板の単位あたりのファイバーグラスの割
合およびファイバーグラスの弾性係数で割った数字に比
例する。

本発明による完成品は補強剤と樹脂の比率が高い。これ
は幾何学の性質による。C.T.L.構造における各層の補強
剤はロッドやフィラメントが平行に配置されている。従
来の過程において使用される構造においては平織り模様
が採用されており、これはより糸がちぢれるばかりでな
く、より糸自身がねじれている。このため空気による穴
が開き、プリプレッグ段階ではそこが樹脂によって埋め
られ、よって樹脂の割合が高まり、究極的には不安定ま
たは信頼性の低い材質となる恐れがある。血痔れたより
糸は直線で途切れのないフィラメントほど効果的な補強
剤とはならない。

積層板の熱膨張係数の数式は上述の等式と類似してい
る。この場合、より膨張しようとする樹脂の割合は約80
x10^-6長さ／摂氏１度毎の長さである。これに対して補
強材（と問えば“Ｅ”クラス）は5x10^-6長さ・摂氏１度
毎の長さしか膨張しようとしない。このため、補強剤の
割合が増加することにより熱膨張係数が減少する。

積層板の熱膨張係数の近似値は次の通りである。

K₁＝積層板の熱膨張係数 K_rとK_g＝樹脂とグラスの熱膨張係数。

E_rとE_g＝樹脂とグラスの弾性係数 A_rとA_g＝樹脂の割合及びグラスの割合 （下に記された文字ｒとｇは樹脂とグラスをさす） 第２１図は本発明に基づき製造するプリント板の巻き付
け構造例を示したものである。これらの構成例のうち、
中には他の例に比べ安定性を欠くものがある。例えば、
第２０ＦおよびＧ図は周囲の温度によって屈折すること
もあるため、好ましい構造とは言えない。いずれにせ
よ、第２１Ｆ図のような２層式の積層板５０２は第２１
Ｇ図の積層板５０４同様プリント板とするには余りにも
不安定かつ屈折の可能性の多い構造である。よってこれ
らの構造は一定用途には適していることもあるが、余り
好ましいものとはいえない。

望ましい積層板をつくるには、中立軸の周りに対称イメ
ージをつくることである。この中立軸は積層板の中央に
設けられる左右対称の平面上にあるべきである。第２１
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥにある構造５０６、５０８、
５１０、５１２及び５１４はこの条件を満たしており、
他にも構造例が存在する。要は積層板の中心点または平
面の中心から始まり、その平面に対して垂直またはＺ方
向に進むにつれ、例えば＋Ｚ点に於ける構造は−Ｚ点と
同じである（対称イメージ）ことが必要である。第２１
図は第２１図Ａ（ＸとＹ）、第２１図Ｂ（ＸとＹ）、第
２１図Ｃ（ＸとＹ）、第２１図Ｄ（ＸとＹ）、第２１図
Ｅ（ＸとＹ）、第２１図Ｆ（ＸとＹ）および第２１図Ｇ
（ＸとＹ）の構造の様子を図にしたものである。ここで
は積層板５００の線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、および方向Ｘ、
Ｙ、Ｚを表している。

蒸気の左右対称イメージの条件に加え、平坦で歪みのな
いプリント板をつくるには次の過程が必要となる。

１．同一方向に整列されるフィラメントは同一平面また
は同一層層またはフィラメントの配列が平行方向にある
他の層であればすべて同一の張り具合いである必要があ
る。

２．整列状態を維持するためにはゲル状態にあるフィラ
メントの張り具合いは必要最小限とするべきである。ゲ
ル状態における張り具合いは、硬化後で周囲と同じ温度
となった時点で、補強剤の張り具合い、樹脂の縮み及び
温度変化による両材質の伸縮などが座屈荷重の限界を超
えるほど積層板に負担を加えない程度であるべきであ
る。

３．積層板は硬化中および硬化後において均一に加熱さ
れなければならない。これは全体の縮み具合いを均一に
するか、少なくとも中立軸の周辺の側面の縮み具合いを
均一にするためである。

ＸおよびＹ方向において同一量の補強材を使用すること
で、熱膨張係数はＸそしてＹ方向においても同一とな
る。本発明においてこれが可能となるのは、布地を使用
した場合歪みや盛り上がりによる上下模様が生じるのに
対し、フィラメントは平坦で平行に配列されるからであ
る。

プリント板が表面に取り付けられる部品に使用される場
合、ＸおよびＹ方向における熱膨張係数が構成成分また
は構成成分のキャリアと同等であることが望ましい。こ
の場合、プリント板が温度サイクルにさらされる際に、
構成成分またはキャリアのプリント板への接着には最少
の負担しかかからない。

また、ＸおよびＹ方向における引張り強さは同方向と平
行の位置における引張り強さと比例する。そのため、Ｘ
およびＹ方向の補強材の均衡を保つことで引張り応力も
均等化するのである。また本発明を使用した完成品にお
いては、必要に応じて強化力及び引張り応力を不均等に
することも可能である。

ＸおよびＹ方向において同一の屈折抵抗力を得るために
は両方向で同一の断面係数にて設計することが必要とな
る。第２１図のＡ、ＢおよびＣの模様は均等ではない
が、これらにおけるＸの屈折抵抗力はＹ軸方向に比べ高
い断面係数を有する。断面係数は強化材の横断面と同一
場所の中心から中立軸までの距離の２乗の積と概ね比例
する。外側にあるＸ軸方向に平行した糸に対し、Ｙ軸の
糸がより内側または中立軸に近いため、Ｘ方向における
断面係数はＹ方向より大きい。但し、両方向における糸
の数が同一であることを前提とする。

Ｘ方向及びＹ方向におけるフィラメントの数が同一であ
り、Ｘ方向及びＹ方向の断面係数も同一であることを前
提にした場合、歪みの生じにくい第２１図のＤ及びＥの
設計が便利である。これらにおける糸の占める面積合計
と中立軸から同一面積の中心までの距離の２乗の積はＸ
およびＹ方向についてだいたい同じである。同様にして
積層板において、ＸとＹ方向の断面係数を故意に変える
ことも可能である。この方法は板を取り付ける設計にお
いて重量の軽減がはかれるため便利である。

構成要素 本発明における加工過程ではプレプレグを使用する従来
の方法に比べより簡素化された構成要素を採用する。例
えば、従来のようにエポキシ樹脂システムが使用される
場合、プレプレグを使用した高圧積層処理における典型
的な構成要素は以下の通りである。

活性剤 耐火性をもたせ、２０％のアセトン溶液を含めるため、
エポキシ樹脂は重量１８−２０％の臭素を含む臭素処理
のエポキシ溶液となる。プレプレグ使用の上塗り剤をつ
くるには先ず有機溶液やエポキシ樹脂では解けにくい固
形の硬化剤(Dicy)をDMFおよびプロペリン・グリコール
・モノメチル・エーテルに溶かす必要がある。Dicyの低
い溶解性により、プレプレグにおいては予期できない荒
い急流が生じ、よって高品質の積層板の製造が困難また
は不可能となる場合がある。また銅製フォイルにおける
酸化処理に接触する再結晶状態または未溶解のDicyは空
間や茶色い染みの原因をつくり、よって欠陥のあるプリ
ント板が完成することも有り得る。上塗り剤を含む布は
次にプレプレグ処理にかけられるが、その際４種の溶
液、アセトン、プレペリン・グリコール・モノメチル・
エーテルおよびDMFは離れた場所に置いたり蒸発させる
ことが必要となる。これらの溶液は経費的にも問題があ
り、また有毒でもある。

本発明に計画される処理過程及び完成品向けの構成要素
は以下の通りである。

素材 パーツ DowD.E.R.542エポキシ 43.5 Shell Epon 8280エポキシ 21.0 メチル・テトラハイドロフィタリク 35.5 無水物(MTHPA) ベンジルジメチラミン(BDMA)活性剤 0.5 DowD.E.R.542半固形の臭素系エポキシで、これに液体状
のエポキシ、Shell Epon 8280が加えられ、溶液を使用
することなくBDMAと硬化剤であるMTHPAと混ぜ合わさ
れ、よって前述の真空室における含浸鋳型過程で使用さ
れる樹脂混合物ができあがる。

本発明に置いて、現行の業界基準と比較するためのサン
プル作成にあたり、上記の樹脂構成物はOwens/Corning
Fiberglas 475-K1800の粗紡糸を使い、１８００ヤード
／ポンドの構造において使用された。

現行の業界基準ではRF-4と称した素材が使用される。こ
れらのサンプルについてもテストが行われた。以下のテ
スト結果表は本発明による完成品と商業化された完成品
とのデータを比較したものである。このデータは本発明
を使用した完成品の製造過程における素材利用の効率性
を明確に示したものである。

ここで特記すべきことは３つの水分吸収テストである。
IPCには「形状安定性を目指すグループ」と称した委員
会が存在し、このグループは１９８４年４月に発行され
たIPCの報告書４８３号に「薄型積層板における形状の
安定性テストについて」と称したレポートを出してい
る。このテスト報告書には水分は形状の安定性に及ぼす
影響についての詳細が述べられている。結論の一つとし
て、相対湿度と水分含有量が増すにつれ積層板の膨張率
も増大し、また樹脂含有量が増化するにつれ水分量及び
膨張率が増すという事実が上げられた。本発明に於ける
過程では樹脂含有量を減少させより統一化され、高いＸ
およびＹ軸特性を持った薄型積層板を製造することが可
能であり、よって業界におけるこの重大な問題を解決す
る有力な手がかりを提供するものである。

テスト結果の比較 現行の方法 従来の方
法 屈曲力(AVE) 100,300PSI 60-75,000PSI 屈曲係数(AVE) 3,438,000PSI 2,5-2,800,000 ＰＳＩ ガラス含有量 63% 58-60% （重量） Tg(DSC) 摂氏155度 摂氏120-140度 水分吸収テスト 本技術における熟練者であれば上述に使用される機器、
方法及び構造において数多くの改良と変更が加えられて
いることが理解できることであろう。これらの改良及び
変更は次の請求の範囲内に限定される限り、発明範囲か
ら逸脱することはない。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対称面に対して鏡像的に配置された平行層
   に配列された多くのフィラメントセクションを埋設して
   有するマトリックスからなり、各層におけるフィラメン
   トセクションが平行であり、交互層におけるフィラメン
   トセクションが隣接する各層に対して角度をもって配置
   されており、得られる構造体が実質的に反りのないよう
   に該フィラメントセクションがマトリックスの硬化の間
   フィラメントセクションの整列を維持するに要する最小
   の張力に保持されていることを特徴する補強された積層
   合成樹脂製印刷回路基板。
2. 【請求項２】上記の交互層におけるフィラメントセクシ
   ョンが少なくとも実質的に直角層に関連付けられてお
   り、該各層が対向する一組の端辺を有する直角四辺形か
   らなり、上記フィラメントセクションが少なくとも上記
   一組の端辺の一つに実質的に直角であり、しかも、平行
   するフィラメントセクションが均等に引っ張られてお
   り、さらに、フィラメントセクションの材料と、各層の
   フィラメントセクションとマトリックスとの割合とがフ
   ィラメントセクションの方向における熱膨張係数が等し
   くなるように構成されていることを特徴とする請求の範
   囲第１項記載の補強された積層合成樹脂製印刷回路基
   板。
3. 【請求項３】請求の範囲第１項記載の印刷回路基板で、
   さらに金属被覆の構成部分からなり、さらに、上記マト
   リックスが上記金属被覆の少なくとも一部を保持する少
   なくとも一部の表面を有し、かつ、フィラメントセクシ
   ョンおよびマトリックスが電気的に非導電性であること
   を特徴とする補強された積層合成樹脂製印刷回路基板。
4. 【請求項４】上記マトリックスが該マトリックス中に内
   表面を規定する少なくとも１個の孔を有するものであ
   り、上記金属被覆が上記内表面の少なくとも一部上に保
   持された部分を含むことを特徴とする請求の範囲第３項
   記載の補強された積層合成樹脂製印刷回路基板。
5. 【請求項５】対称面を有するマトリックスからなり、該
   マトリックス内に平行するフィラメントセクションを有
   し、該マトリックスおよびフィラメントセクションが上
   記対称面に対して鏡像関係にあり、印刷回路基板として
   の使用に適する平坦性と表面仕上げ外側を有し、かつ、
   隣接層中の平行フィラメントセクションが相互に角度を
   なしていることを特徴とする補強された積層合成樹脂製
   印刷回路基板。
6. 【請求項６】マトリックスゲル化時のフィラメントセク
   ションの張力が、室温におけるすべての応力が平衡状態
   であり、回路基板の応力が印刷回路基板の垂直座屈応力
   よりも大きくならないように設定されていることを特徴
   とする請求の範囲第５項記載の補強された積層合成樹脂
   製印刷回路基板。
7. 【請求項７】請求の範囲第５項記載の印刷回路基板がさ
   らに少なくとも外側表面の一部上面に金属を包含すると
   ともに、少なくとも部分的にそれを通って延びる少なく
   とも一つの孔が設けられ、前記金属は少なくとも部分的
   に前記孔に沿って延設されたことを特徴とする補強され
   た積層合成樹脂製印刷回路基板。
8. 【請求項８】上記フィラメントセクションが、フィラメ
   ントセクションのないマトリックス部を残して、マトリ
   ックス中に配列され、該マトリックス部を通して延長し
   た孔を有し、少なくとも部分的に該孔に沿って延長する
   金属部を有することを特徴とする請求の範囲第５項記載
   の補強された積層合成樹脂製印刷回路基板。
9. 【請求項９】一つの層のフィラメントセクションが第２
   の層のフィラメントセクションに対して直角であり、さ
   らに、基板が直角四辺形であって、平行板の形の２面を
   有し、該面を接続する平行対の形に配置した四つの縁を
   有するもので、上記第１および第２の層のフィラメント
   セクションが上記の縁に対して少なくとも実質的に直角
   になっていることとする請求の範囲第５項記載の補強さ
   れた積層合成樹脂製印刷回路基板。
10. 【請求項１０】上記フィラメントセクションが比較的固
    い材料および比較的軟らかい材料からなるセクションを
    含み、比較的軟らかい材料からなるセクションが孔の形
    成を容易にするように配置されていることを特徴とする
    請求の範囲第５項記載の補強された積層合成樹脂製印刷
    回路基板。
11. 【請求項１１】Ｘ方向およびＹ方向を有するマトリック
    スおよびフィラメントの層からなる印刷回路基板で、該
    マトリックスおよびフィラメントがその中に対称面を持
    ちＸ、Ｙ方向で同一の膨張係数を持つように構成及び配
    置され、かつ、フィラメントがＸ、Ｙ方向で調整された
    断面弾性係数をもつように構成、配列されていることを
    特徴とする補強された積層合成樹脂製印刷回路基板。
12. 【請求項１２】請求の範囲第11項記載の印刷回路基板
    で、上記の層が平行であり、交互層におけるフィラメン
    トがそれぞれＸ、Ｙ方向に整列されていて、Ｘ、Ｙ方向
    で同一の断面弾性係数を与えるように構成及び配列され
    ており、マトリックスおよびフィラメントが空隙のない
    一体構造を構成していることを特徴とする補強された積
    層合成樹脂製印刷回路基板。
13. 【請求項１３】請求の範囲第11項記載の印刷回路基板
    で、フィラメントが、Ｘ方向に整列されているすべての
    フィラメントおよびＹ方向に整列されているすべてのフ
    ィラメントについて同一の、しかも、該物品に臨界座屈
    応力よりも小さい応力を与える値の張力下にあることを
    特徴とする補強された積層合成樹脂製印刷回路基板。
14. 【請求項１４】請求の範囲第11項記載の印刷回路基板
    で、フィラメントの全てが径の異なるものであり、フィ
    ラメントの径が、マトリックスの中心に近づく程その径
    が小さく形成されていることを特徴とする補強された積
    層合成樹脂製印刷回路基板。