JP2000124612A - 配線基板とその製造方法、その配線基板を具える電気機器 - Google Patents

配線基板とその製造方法、その配線基板を具える電気機器

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信子 中村
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泰忠 中川
Yasuo Fujii
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線基板、特に多層プリント配線基板の生産
工程で、予めリフロー炉の熱により発生する反りを防止
するための処理が施された配線基板とその製造方法を提
供する。 【解決手段】 配線基板１の導電層Ｌ１〜Ｌ６の残銅率
配分を調整し、銅の膨張の度合いを配線基板の表裏方向
において曲げモーメントの発生を抑えるようにすること
で、配線基板の反りを低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板で特に多
層プリント配線基板で、リフロー炉の熱により発生する
反りを防止するための処理が施された配線基板とその製
造方法に関する。また、そのような配線基板を用いて製
造された電気機器、特に持ち運ぶことができるほど小型
の電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子部品を実装する配線基板の導体パタ
ーンは、それぞれの設計者が製品形状や電気回路設計に
基づいてパターン設計を行い、そのパターンに応じて銅
張積層板を例えばサブトラクティブ法（Ｓｕｂｔｒａｃ
ｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）によれば、銅箔のうち不必
要な部分を薬品で溶解除去し、必要な導体パターンだけ
を得ている。
【０００３】さて、この所定の導体パターンが形成され
た配線基板に電子部品を装着して回路基板を製作するた
めに、部品のはんだ付け作業が行われる。このはんだ付
け作業は電子機器に広く使用されているチップ部品の搭
載の場合は、リフローソルディングが用いられるのが通
常である。
【０００４】リフローソルディングは、図７に示すよう
にリフロー炉１０の中を搬送ベルト１２ａ、１２ｂに載
置された配線基板１に電子部品１３が載置された回路基
板１４が搬送されることによって行われる。まず、配線
基板１のパッドにクリームはんだを塗布し、次に、チッ
プ部品等の電子部品１３の端子部１５をプリント配線基
板１の導電層のパッド上に正確に位置決めして装着す
る。そして、この状態を保って赤外線炉や熱風炉等のリ
フロー炉１０を通過させて適切な加熱を行い、クリーム
はんだを溶融させてはんだ付を完了し電子部品１３を所
定位置に固定する。
【０００５】なお、リフロー炉１０内では高温になるた
め、配線基板１を構成している絶縁材が軟化あるいは硬
化して配線基板１に反りが発生する。リフロー炉１０か
ら搬出した常温の状態でもリフロー炉１０内で発生した
反りによる変形が配線基板１に残留する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これらのプロセスで製
作される回路基板は、それを構成している未だ電子部品
等が搭載されていない配線基板の状態で、フレキシブル
配線基板を除くと、一般に、板の製造が完了した時点で
反りが有り、電子部品を搭載するためのリフロー炉での
はんだ付け後には反りが更に増加する。
【０００７】配線基板の反りは、実装された半導体リー
ドと配線との間ではんだ接続不良を引起こす惧れがあ
る。はんだ接続不良が発生すると、その不良修正は手作
業となるため多大の作業工数が発生する。さらに場合に
よっては、実装ラインで反った配線基板が実装装置から
落下して実装ラインが停止する事故が発生する。
【０００８】製品の軽量化要求により回路基板はますま
す薄くなる傾向に有り、板圧の薄いプリント配線基板
は、電子部品を搭載していく過程で反りが増加する傾向
が強いため、薄型化に伴って反りによるプリント回路基
板の不良発生率が高くなる。このため、その後の工程で
電子部品を実装する際の自動組立装置の許容する反り量
を越える場合が発生して、電子部品の実装精度が得られ
ないケースが発生する。
【０００９】リフロー工程での反りを防止するために、
図８に示すような反り防止治具を用いる場合も有る。こ
の治具はプリント配線基板１のリフロー炉内の進行方向
の両端側に反り防止治具３ａ、３ｂを設けたり、あるい
は、プリント配線基板１自体に図示しない反り防止バー
をを取付けることが行われている。
【００１０】治具を用いる場合は、治具の自動装着が困
難であるため、装着用の作業者が必要になる。また、費
用面でも防止治具製作費が発生して好ましくない。反り
防止バーを取付ける場合も、工程が増えて好ましくな
い。
【００１１】本発明はこれらの事情に基づいてなされた
もので、配線基板の各層相互間の導体パターンをバラン
スするように設計することによって、リフロー炉等での
熱の影響を受けても反りのでない回路基板が得られるよ
うな配線基板を提供することを目的としている。また、
このような熱変形による反りが低減された基板を用いた
電気機器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
課題を解決するためになされたものであって、非直線状
あるいは多角形状に配設されて敷設される面積が増大し
ている導電部材を少なくとも一部分に有する導電層と、
この導電層と交互に積層されている絶縁層とを具備した
配線基板であって、前記導電層はこの配線基板の板厚方
向の中心を基準とする板厚方向の導電部材の量のばらつ
きが所定範囲内であることを特徴とする配線基板であ
る。
【００１３】また、板面がなす面積に対する前記導電部
材がなす面積の割合を導電部材の配設率、Ｎを導電部材
層の数、Ｚ軸は板厚方向に平行で板の中心を原点とする
軸とするとき、
【００１４】
【数３】 の値が反りを生じにくい所定範囲内にあることを特徴と
する配線基板である。
【００１５】また、 板厚方向に対称の位置にある導電
層の面積が等しい配線基板である。これらの配線基板
は、、導電部材に面積低減穴を具える導電層を有するこ
とを特徴とすることや、導電部材からなる面積増加パタ
ーンを具える導電層を有することを特徴とすることや、
導電部材が銅または銅合金であること、が好ましい。
【００１６】また、本発明は、非直線状あるいは多角形
状に配設されて敷設される面積が増大している導電部材
を少なくとも一部分に有する導電層と絶縁層とを交互に
積層する工程を具える配線基板の製造方法であって、前
記導電層はこの配線基板の板厚方向の中心を基準とする
板厚方向の導電部材の量のばらつきが所定範囲内である
導電層を積層する工程を具えることを特徴とする配線基
板の製造方法である。
【００１７】また、板面がなす面積に対する前記導電部
材がなす面積の割合を導電部材の配設率、Ｎを導電部材
層の数、Ｚ軸は板厚方向に平行で板の中心を原点とする
軸とするとき、
【００１８】
【数４】 の値が反りを生じにくい所定範囲内になる導電層を配設
する工程を具えることを特徴とする配線基板の製造方法
である。
【００１９】また、板厚方向に対称の位置にある他の導
電層と面積が等しい導電層を設けることを特徴とする配
線基板の製造方法。これらの配線基板の製造方法は、導
電部材に面積低減穴を具える導電層を配設することを特
徴とすることや、導電部材からなる面積増加パターンを
具える導電層を配設することを特徴とすることや、導電
部材が銅または銅合金であることを特徴とすることが好
ましい。
【００２０】また、本発明は、上記したような配線基板
からなる回路基板と、前記回路基板とを納める筐体と、
を具備することを特徴とする電気機器である。また、情
報を入力するためのボタンと、上記したような配線基板
からなる回路基板であって、この回路基板の縁と前記ボ
タンの入力を受ける配線との間に導電部材からなる導電
部材の配設パターンが形成されている回路基板と、前記
回路基板の機能により処理された情報を表示する表示手
段と、を具備することを特徴とする電気機器である。
【００２１】また、ボタンの入力を受ける配線を有し、
この配線に挟まれるように他の配設パターンが設けられ
る回路基板を有することを特徴とする電気機器である。
また、ボタンの入力を受ける配線を有し、この配線に挟
まれるようにグランド用配線が設けられる回路基板を有
することを特徴とする電気機器である。
【００２２】
【発明の実施の形態】配線基板として、絶縁層の表裏両
面のものに限らず、内面にも導体パターンを形成したプ
リント配線基板がある。このような複数の導電層を有す
る多層プリント配線基板は、電子機器の小型化、高密度
実装化に伴い電子計算機等で４層板（導体パターンが導
電層で４層重ね合せて形成されているもの）、６層板、
８層板或いはそれ以上のもの（例えば、４４層板）まで
実用化されている。
【００２３】これらの多層プリント配線基板の各導電層
は、各々製品形状による設置スペースの制約や実装部品
の放熱効率等を勘案して所定の電気回路を基に導電パタ
ーンが設計されている。通常、これらの設計では電気回
路設計と製品形状設計が優先しているため、プリント配
線基板が所定の電子部品を装着してリフロー炉を通過し
た後の反りを想定しての、反り防止の設計は行われてい
ない。そのため、通常の多層プリント配線基板の断面
は、通常は各導電層毎のパターンは反りに対する相互関
係が考慮されておらず、結果として多層プリント配線基
板全体の反りを助長している。
【００２４】リフロー炉によるプリント配線基板の反り
は、プリント配線基板を形成している絶縁層と導電層と
の材質の差による熱膨張係数の差、さらにこの膨張係数
の差が基板の表裏で異なることにより発生する応力に起
因している。この要因は特に軽薄短小化した携帯電話等
の小型電子機器用途の基板に顕著である。
【００２５】従って、多層プリント配線基板の場合は、
中心層に対して対称の位置関係にある導電層の相互バラ
ンスをとる処理を施せば、それぞれから発生する応力が
相殺されて反りを防止することが出来る。導電層相互の
バランスは基板に対する銅の面積とその配置を適切にす
ることで得られる。
【００２６】では、本発明の実施の形態を図面を参照し
て詳細に説明する。図１は多層プリント配線基板がリフ
ロー炉の搬送ベルトに載置されて搬送されている平面図
であり、図２（ａ）〜（ｃ）はバランス処理を施した後
の銅箔層で、図２（ａ）は図２（ｂ）の多層プリント配
線基板をＡ−Ａ断面で切断した場合の断面図である。ま
た、図２（ｂ）、（ｃ）は多層プリント配線基板の厚さ
方向で対称位置にある導電層の相互の導体パターンを示
す平面図である。図３はバランス処理を施す前の銅箔層
で、図３（ａ）は図３（ｂ）の多層プリント配線基板を
Ａ−Ａ断面で切断した場合の断面図である。また、図３
（ｂ）、（ｃ）は多層プリント配線基板の表面層と裏面
層の導体パターンを示す平面図である。
【００２７】さて、図１ に示すようにリフロー炉内を
搬送ベルト１１ａ、１１ｂに両端部を挟持されて搬送さ
れる多層プリント配線基板１は、図３（ａ）に示すよう
に絶縁層２を介して導体パターンが形成された６枚の銅
箔層Ｌ１〜Ｌ６が設けられている。各銅箔層Ｌ１〜Ｌ６
は同じ厚さで、また、各銅箔層Ｌ１〜Ｌ６間の絶縁層２
の厚さも同じである。従って、銅箔層Ｌ１とＬ６、銅箔
層Ｌ２とＬ５及び銅箔層Ｌ３とＬ４は多層プリント配線
基板１の中心面に対して面対称の位置になる。この面対
称の関係にある銅箔層Ｌ１とＬ６を例に本発明の実施の
形態を以下に説明する。
【００２８】まず、銅箔層Ｌ１の導電パターンは電気回
路を基にその機能をパターン化すると図３（ｂ）の様な
屈折した５本線のパターンが形成される。この銅箔パタ
ーンの基板面での面積比率は２０％である。
【００２９】一方、銅箔層Ｌ６も同様にパターン化する
と図３（ｃ）の様な３本の直線と２つの面積パターンが
形成される。この銅箔パターンの基板面での面積比率は
８０％である。
【００３０】この状態では、銅面積の相互の差が大きく
バランスが悪いと共に、銅箔のパターンの配置について
も双方とも左側に大部分が偏在してバランスが崩れてい
る。従って、銅箔層Ｌ１と銅箔層Ｌ６では応力差が生じ
て反りが発生する。
【００３１】次に、この銅箔層Ｌ１にバランス処理を施
し図２（ｂ）の様に基板の右半分部分に銅箔の面積増加
パターン４を設けると銅箔層Ｌ１´となり、全銅箔パタ
ーンの基板面での面積比率は６０％に増加する。
【００３２】一方、銅箔層Ｌ６にもバランス処理を施し
図２（ｃ）の様に基板の左半分の面積部分に面積低減穴
５を開けて面積を低減させると銅箔層はＬ６´となり、
全銅箔パターンの基板面での面積比率は６３％に減少す
る。
【００３３】この結果、両銅箔層Ｌ１´とＬ６´の基板
面での銅箔パターンの面積比率が略拮抗（６０％対６３
％）し、基板の両表面の膨張係数が、基板が反らない程
度につりあうようになった。したがって、相互の応力が
相殺されて基板の反りを防止することが出来た。
【００３４】もちろん、残りの対称関係にある銅箔層Ｌ
２とＬ５、銅箔層Ｌ３とＬ４についても同様にバランス
処理を施してバランスを取り反りを防止する。これによ
り、多層プリント配線基板１を構成している対称位置に
配置している各銅箔層Ｌ１′とＬ６′、Ｌ２′とＬ５′
及びＬ３′とＬ４′の相互のバランスが均衡したので、
多層プリント配線基板１は全体としてもバランスが得ら
れて、リフロー炉１０等による熱の影響により発生する
応力もバランスさせることが出来き、プリント回路基板
の反りを最小限に押さえることが可能になった。
【００３５】なお、上述のバランス処理は、面積の増加
処理も低減処理もいづれも電気回路や磁気シールドの機
能に影響を与えないように配慮して基板上の位置を選定
して行うことは言うまでもない。
【００３６】また、上述の実施の形態では、厚さ方向に
対称関係にある銅箔層Ｌ１′〜Ｌ６′の双方にバランス
処理、つまり、一方に増加処理を他方に低減処理を施し
バランスを得たが、いづれか一方のみのバランス処理で
バランスが得られれば、そのバランス処理のみで他方へ
のバランス処理は行う必要はない。
【００３７】また、上述の実施の形態では多層プリント
配線基板１について説明したが、１枚の絶縁層の表裏両
面に銅箔層が形成されている両面プリント配線基板でも
同様に適用できることは、厚さ方向に対称関係（表面と
裏面）が成立しているので当然である。
【００３８】また、上述の各例では、銅箔層の総数が偶
数層の場合を説明したが、銅箔層の総数が奇数層の場合
でも、真中の中心層を除外して、この中心層に対して対
称関係のある各層をバランス処理すれば略同様な結果が
得られる。
【００３９】上述の処理をまとめると、非直線状あるい
は多角形状に配設されて敷設される面積が増大している
導電部材を少なくとも一部分に有する導電層と、この導
電層と交互に積層されている絶縁層とを具備した配線基
板であって、前記導電層はこの配線基板の板厚方向の中
心を基準とする板厚方向の導電部材の量のばらつきが所
定範囲内であるような配線基板であれば、曲げモーメン
トが配線基板の表裏においてバランスよく調整されるこ
とになるので、熱変形による反りが生じにくくなるとい
うことである。所定範囲内とは、所定量の熱を加えたと
きに生じる反りが許容範囲内にあるようなばらつきの範
囲のことである。このようなばらつきの範囲は、経験的
／実験的に求めることが可能である。
【００４０】さて、電気回路の都合上、導電部材の配設
率を板厚方向に対称な位置において等しくできない場合
もある。この場合の対応について、以下に説明を行う。
図４は本発明の調整原理を説明するためのモデルで、反
りが発生したプリント配線基板の力学的関係を示す断面
図である。このモデルにおいては、プリント配線基板１
は銅からなる導電層が４層で構成され、第１〜第４導電
層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４がそれぞれ絶縁層２を介して
積層されている。導電層、絶縁層のいずれについても、
基板の表面側から順番に番号付けをする。図４のモデル
は４層の配線基板であるが、実際には積層数に制限はな
い。
【００４１】いま、プリント配線基板１（以下基板）が
図４で基板端部が下方に湾曲した反りが発生した場合の
曲げモーメントは（１）式で表すことが出来る。なお、
曲げモーメントはＹ軸方向の単位長さあたりの値であ
る。また、熱応力は熱応力のＸ方向成分である。
【００４２】
【数５】
【００４３】ただし、Ｚ軸は基板の方線に平行で、基板
の厚み方向の中心を原点とした基準軸（仮想軸）ＬＣで
ある。一般に、導電層Ｌ１〜Ｌ４の剛性は絶縁層２の剛
性よりも十分に大きいため、Ｎを導電層数とすると、曲
げモーメントは式（２）で表すことが出来る。
【００４４】
【数６】
【００４５】また、基板がなす面の面積に対する銅が配
設されている部分の面積の割合を残銅率と定義すれば、
導電層の弾性係数および線膨張係数は、式（３）および
（４）で、また[ 第ｉ銅箔層の中心のＺ座標] は式（５
−１）および（５−２）で表される。
【００４６】
【数７】
【００４７】
【数８】 ＜ｉ＝１の場合＞
【００４８】
【数９】 ＜ｉ＝２〜Ｎの場合＞
【００４９】
【数１０】 式（３）と式（４）を曲げモーメントを表す式（２）に
代入して整理すると式（６）になる。
【００５０】
【数１１】
【００５１】この式（６）において、〔 〕で挟んだΣ
の式を［板厚方向の銅の量のばらつき］と定義した。従
って、［板厚方向の銅の量のばらつき］は式（７）で表
すことが出来る。
【００５２】
【数１２】
【００５３】式（６）における〔 〕で挟んだΣの式、
すなわち式（７）を除く項は０にできない物理量であ
る。このことから、式（７）をもとに、プリント配線基
板１の反りを防止するための以下の方策を得た。
【００５４】（イ）［板厚方向の銅の量のばらつき］を
低減するためには、各導電層の残銅率または、各導電層
および各絶縁層の厚み、あるいは残銅率と厚みの調整の
両方の手段を組合わせてを調整することにより、曲げモ
ーメントを低減させる。
【００５５】（ロ）基板の各導電層と各絶縁層の厚さを
基板の板厚方向の中心を基準軸として、それに対称にな
るように積層し、対称位置にある導電層の組の残銅率を
等しくすることにより、［板厚方向での銅の量のばらつ
き］を０に近づける。
【００５６】（ハ）各導電層の残銅率を調整するため
に、面積低減穴または面積増加パターンを用いる。これ
までの議論は導電層の導電部材が銅である場合について
なされているが、［銅］を［導電部材］に、［銅箔層］
を［導電層］に、［残銅率］を［導電部材の配設率］と
読みかえることで、他の導電性の材料を用いたときにお
いても、同様の説明が可能となる。では、（ハ）の実際
については既にその詳細を説明してあるので、以下に
（イ）、（ロ）の例について具体的な説明を行う。
【００５７】図３（ａ）は導電層を６層有する板厚が１
ｍｍのプリント配線基板１で、絶縁層２を介して導体パ
ターンが形成された６層の導電層Ｌ１〜Ｌ６が設けられ
ている。各導電層Ｌ１〜Ｌ６は同じ厚さで、また、各導
電層Ｌ１〜Ｌ６間の絶縁層２の厚さもそれぞれが１５２
μｍで同じである。
【００５８】従って、導電層Ｌ１とＬ６、導電層Ｌ２と
Ｌ５及び導電層Ｌ３とＬ４は多層プリント配線基板１の
板厚方向の中心を基準面として、それに対して面対称の
位置になる。第１〜第６導電層がそれぞれ絶縁層２を介
して積層されている。
【００５９】回路設計に対応した回路パターンが設けら
れた各導電層Ｌ１〜Ｌ６の残銅率は表１の通りである。
従って、［板厚方向での銅の量のばらつき］は−６９１
２μｍ2 になる。
【００６０】
【表１】
【００６１】表１の基板に関して、［板厚方向での銅の
量のばらつき］のプリント配線基板１に調整加工を施し
たのが図５（ａ）、（ｂ）である。すなわち、図５
（ａ）は調整加工を施したプリント配線基板１の平面図
で、図５（ｂ）は別の調整加工を施した平面図である。
【００６２】図５（ａ）で示すように、プリント配線基
板１の第１導電層Ｌ１の銅パターンの無い部分に、形成
されている銅パターンに短絡しないように面積増加用銅
パターン６を設ける。また、プリント配線基板１で第１
導電層Ｌ１と厚さ方向で対称位置にある第６導電層Ｌ６
には、図５（ｂ）に示すように配線パターンが広がって
いる部分に面積低減用穴５ａ（穴の形は適宜設定可能）
を設けたり、積極的に配線パターンの中途部に電気的機
能を有さない凹凸部５ｂを設けたり、銅パターンが無い
ところに配線パターンの導電機能とは無関係の銅パター
ン５ｃ、５ｄ設けたりすることにより面積調整を行い、
各層の残銅率を調整した。あるいは配線パターンの全体
幅や長さ等を変化させて調整を行なうことも可能であ
る。表２は調整後の各導電層の残銅率を示すデータであ
る。
【００６３】
【表２】
【００６４】表２で示された残銅率配分により、［板厚
方向での銅の量のばらつき］は０μｍ2 となった。これ
により、プリント配線基板１に対する曲げモーメントが
低減し、プリント配線基板１の反りを防止することが出
来た。
【００６５】なお、上述の例では、プリント配線基板１
が６層の導電層を有していたが、銅箔数は特に枚数に限
定されない。また、プリント配線基板１の大きさや形状
にも特に制限されない。さらに、一枚のパネル内に配置
する基板の数も任意に選択することが出来る。導電層の
材料は銅または銅合金に限定されない。
【００６６】［板厚方向での銅の量のばらつき］の絶対
値をεとおくとき、εは０に近ければ近いほど好ましい
が、必ずしも０である必要はない。εは、基板が反ると
きの反り量に対応させてεの値を実験的に追い込むこと
により、この配線基板の反り量の許容範囲に対応させて
任意の値に設定可能である。εが０に近づくほど、より
効果的に基板の反りを抑制することができる。実際には
残銅率を算定する工程において、面積の読み取り誤差や
演算時の丸め誤差などが生じるから、厳密な形でε＝０
とすること、あるいは確認することは困難であり、εの
範囲は予め設計者が上記のような問題点を考慮して定め
ておくことが好ましいものとなる。
【００６７】上記したように、熱によって反らないよう
に導電層の残銅率が調整された配線基板は、半導体集積
回路や半導体メモリ、その他各種電気部品がリフロー炉
などではんだ付けされて回路基板となる。この回路基板
には、電子回路の内部状態を表示するディスプレイやあ
るいはＬＥＤなどの表示装置や、回路基板に電子情報を
入力するためのマイクや各種センサあるいはキーパッド
などの入力部品、また、携帯電話など、音を取り扱う装
置にあたってはスピーカーなどの、熱を取り扱う装置に
あたっては電熱線やマイクロ波発生装置などの、動力を
取り扱う装置にあたっては回転機やリニアモータなどの
出力装置が組み付けられて、これらを一体的に保持する
筐体に納められ、あらゆる種類の電気機器が構成され
る。
【００６８】従来の配線基板の設計思想においては、配
線基板に反りが生じた場合、基板全体の剛性をあげるた
めに、図８に示すように基板の両端を重量物で押え込む
などして反りの発生を抑えていたが、このような処置に
より製造された回路基板を用いて電気機器を製造した場
合、電気機器自身が発する熱のために製品に組み込まれ
た後で配線基板が反ってしまう恐れがあり、このような
問題は特に小型化／軽量化していく携帯電話やポータブ
ルコンピュータや電子手帳などの携帯情報端末機器にお
いては、無視することができない問題になりつつある。
本発明の配線基板は、残銅率の違いに起因する導電層間
の膨張の度合いの違いに着目し、この導電層間の膨張の
度合いを反りが発生しないようにバランスさせているの
で、本質的に曲げモーメントの発生が抑止されており、
反りが発生しないものとなっているから、小型化/ 軽量
化の進む無線機、特に携帯情報端末機器において、特別
な熱対策を施すこと無く本発明の配線基板を使用するこ
とが出来、この配線基板を使用した電気機器は、熱変形
による故障が生じにくいものとなる。
【００６９】実際に携帯電話について本発明の配線基板
を適用したものについて説明する。図６（ａ）に従来の
携帯情報端末の配線基板のキーが搭載される側の表面銅
箔層のパターンの一例を示す。キーとは、電話において
は電話番号に相当する数字の情報を入力するためのボタ
ンである。配線基板１１０のキーを搭載しない部分すな
わち破線部１２０には、オーディオ回路用配線や表示回
路用配線などが形成される。押下されるキーに対応する
部分には、個々のキーに対応するキーパッド用配線１３
０が形成されている。
【００７０】従来のこの種の配線基板では、キーを搭載
する部分の残銅率は、比較的低かった。すなわち、キー
パッド用配線１３０が形成される配線基板上の領域には
キーパッドに対応する部分に形成されたキーの押下状態
を検知するための配線と、その配線から電気信号を取り
出すための中継用配線しか形成されていないのが通例
で、それ以外の配線はほとんど無く、銅が配設されてい
ない領域が銅が配設されている領域の面積に比して広か
った。このことは、従来の配線基板の残銅率を示す表３
において、第１導電層の導電率が他の導電層に比して著
しく低いことからも理解される。
【００７１】
【表３】
【００７２】６層の銅箔層からなる表３の配線基板は、
各銅箔層の厚さ１８μｍ、各絶縁層の厚さ１００μｍで
ある。このとき、［板厚方向での銅の量のばらつき］は
１０６１μｍ2 となる。
【００７３】図６（ｂ）に本発明の一実施例である携帯
情報端末の配線基板の、キーが搭載される側の表面銅箔
層のパターンを示す。キーパッド用配線の凹凸形状にあ
わせた相補的な凹凸形状を有するＧＮＤライン１５０を
形成した。ＧＮＤライン１５０は電気回路のアースを取
るための導電部材である。基板の形状に倣って縁取るよ
うにではなく、キーパッド用配線を縁取るように、取り
囲むようにしてＧＮＤライン１５０を配設し、このＧＮ
Ｄライン１５０の面積を調整することで表３における第
１導電層の残銅率を調整した。配線基板の縁とキーパッ
ド用配線との間を埋めるような部位に導電部材からなる
導電部材の配設パターンが形成されればよいので、正確
な相補凹凸形状のパターンでなくとも、図６（ｃ）に示
すようなパターン１６０でもよい。また、この配設パタ
ーン１６０は、ＧＮＤラインでなくてもよい。
【００７４】キーパッド用配線１３０などの銅パターン
に接触しない範囲でＧＮＤライン１５０の配設面積を増
加させることによって、この銅箔層（表３における第１
導電層）の残銅率を０．７５２０にすることにより、
［板厚方向での銅の量のばらつき］を０に近づけた。そ
の結果、基板に対する曲げモーメントが低減して、リフ
ローで発生する配線基板の反りを防止でき、またこの基
板を組み込んだ機器における故障の発生原因を除去する
ことができた。勿論、キーパッド用配線自体の敷設面積
を大きくすることによっても同様の効果が得られるが、
残銅率の調整をＧＮＤラインを用いて行うことで、ＧＮ
Ｄラインの面積が大きくなり、自由電子を余裕を持って
供給することができるようになるので、自由電子の不足
による基板の発熱をも抑制することができる。
【００７５】本発明の配線基板においては、キーパッド
用配線を取り囲むようにグランド用配線（ＧＮＤライ
ン）が設けられることによって残銅率の調整が為された
が、ＧＮＤラインを配設しなくても、電気回路に寄与し
ない銅箔パターンや、表示回路用配線や音声出力回路用
配線など、他の回路のための配線を設けることによって
も残銅率の調整を行うことが可能である。キーパッド用
配線と他のキーパッド用配線との間に挟まるようにＧＮ
Ｄラインや他の回路用の配線、あるいは、電気回路に寄
与しない導電部材のパターンを形成することで、容易に
導電部材の板厚方向でのばらつきを抑えることが可能と
なる。そもそもこのようなボタンの入力を受けるための
配線が設けられている導電層は、導電部材の配設率（残
銅率）が他の導電層に比して著しく低いので、単純にこ
のボタンの入力を受けるための配線が設けられている領
域に更に導電部材の敷設面積を増やすように導電パター
ンを配設するだけで反り低減の効果が得られる。ただ
し、配設する導電部材の敷設面積が多くなりすぎる場合
もあるので、この際、式（７）の値を０に近づけるよう
にパターンが形成されていることが好ましいものとな
る。
【００７６】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明は配線基板
の導電層の板厚方向の銅の量のばらつきを低減するため
に、導電層の残銅率や導電層と絶縁層の厚みを調整する
ことで、結果的に熱変形による曲げモーメントを低減さ
せて配線基板の反りを防止でき、反りづらくなる。熱対
策をすることが難しい小形の電気機器に適用することで
他の熱対策部品を用いる必要が無くなるので、装置の小
型化に貢献できる
【図面の簡単な説明】
【図１】基板がリフロー炉の搬送ベルトで搬送される状
態を示す平面図。
【図２】バランス処理を施した基板の実施の形態で、
（ａ）は図２（ｂ）をＡ−Ａ断面で切断した断面図。
（ｂ）、（ｃ）は配線基板の厚さ方向で対称位置にある
導電層の相互の導電パターンを示す平面図。
【図３】バランス処理を施す前の基板銅箔層で、（ａ）
は図３（ｂ）の配線基板をＡ−Ａ断面で切断した場合の
断面図。（ｂ）、（ｃ）は配線基板の表面層と裏面層の
導体パターンを示す平面図。
【図４】本発明の調整原理の説明で、反りが発生した基
板の力学的関係を示す断面図。
【図５】（ａ）は本発明の調整加工を施した基板の平面
図、（ｂ）は別の調整加工を施した平面図。
【図６】（ａ）は従来の携帯電話の基板の模式図、
（ｂ）、（ｃ）は調整加工を施した携帯電話の基板の模
式図。
【図７】リフロー炉による工程の概要を示す概要説明
図。
【図８】基板に反り防止治具を用いた例を示す概略図。
【符号の説明】
１…配線基板、２…絶縁層、Ｌ１〜Ｌ６…導電層、５ａ
…面積低減穴、６…面積増加パターン、１０…リフロー
炉、１１０…配線基板、１２０…破線部（キーパッド用
配線以外の配線が設けられている領域）、１３０…キー
パッド用配線、１５０，１６０…ＧＮＤライン（グラン
ド用配線）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年２月２日（１９９９．２．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４９】
【数１０】 式（３）と式（４）を曲げモーメントを表す式（２）に
代入して整理すると式（６）になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 康夫 東京都日野市旭が丘３丁目１番地の１ 株 式会社東芝日野工場内 Ｆターム(参考） 5E346 AA06 AA12 AA15 AA25 BB01 BB04 BB11 BB15 CC32 EE01 GG28 HH11 HH18 HH22

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】非直線状あるいは多角形状に配設されて敷
    設面積が増大している導電部材を少なくとも一部分に有
    する導電層と、この導電層と交互に積層されている絶縁
    層とを具備した配線基板であって、前記導電層はこの配
    線基板の板厚方向の中心を基準とする板厚方向の導電部
    材の量のばらつきが所定範囲内であることを特徴とする
    配線基板。
  2. 【請求項２】非直線状あるいは多角形状に配設されて敷
    設面積が増大している導電部材を少なくとも一部分に有
    する導電層と絶縁層とを交互に積層する工程を具える配
    線基板の製造方法であって、前記導電層はこの配線基板
    の板厚方向の中心を基準とする板厚方向の導電部材の量
    のばらつきが所定範囲内である導電層を積層する工程を
    具えることを特徴とする配線基板の製造方法。
  3. 【請求項３】板面がなす面積に対する前記導電部材がな
    す面積の割合を導電部材の配設率、Ｎを導電部材層の
    数、Ｚ軸は板厚方向に平行で板の中心を原点とする軸と
    するとき、 【数１】 の値が反りを生じにくい所定範囲内にあることを特徴と
    する配線基板。
  4. 【請求項４】板面がなす面積に対する前記導電部材がな
    す面積の割合を導電部材の配設率、Ｎを導電部材層の
    数、Ｚ軸は板厚方向に平行で板の中心を原点とする軸と
    するとき、 【数２】 の値が反りを生じにくい所定範囲内になる導電層を配設
    する工程を具えることを特徴とする配線基板の製造方
    法。
  5. 【請求項５】板厚方向に対称の位置にある導電層の面積
    が等しい配線基板。
  6. 【請求項６】板厚方向に対称の位置にある他の導電層と
    面積が等しい導電層を設けることを特徴とする配線基板
    の製造方法。
  7. 【請求項７】導電部材に面積低減穴を具える導電層を有
    することを特徴とする請求項１、３または５記載の配線
    基板。
  8. 【請求項８】導電部材からなる面積増加パターンを具え
    る導電層を有することを特徴とする請求項１、３または
    ５記載の配線基板。
  9. 【請求項９】導電部材に面積低減穴を具える導電層を配
    設することを特徴とする請求項２、４または６記載の配
    線基板の製造方法。
  10. 【請求項１０】導電部材からなる面積増加パターンを具
    える導電層を配設することを特徴とする請求項２、４ま
    たは６記載の配線基板の製造方法。
  11. 【請求項１１】導電部材は、銅または銅合金であること
    を特徴とする請求項１、３、５、７または８いずれか記
    載の配線基板。
  12. 【請求項１２】導電部材は、銅または銅合金であること
    を特徴とする請求項２、４、６、９または１０いずれか
    記載の配線基板の製造方法。
  13. 【請求項１３】請求項１、３、５、７または８いずれか
    記載の配線基板からなる回路基板と、前記回路基板とを
    納める筐体と、を具備することを特徴とする電気機器。
  14. 【請求項１４】情報を入力するためのボタンと、 請求項１、３、５、７または８いずれか記載の配線基板
    からなる回路基板であって、この回路基板の縁と前記ボ
    タンの入力を受ける配線との間に導電部材からなる導電
    部材の配設パターンが形成されている回路基板と、 前記回路基板の機能により処理された情報を表示する表
    示手段と、を具備することを特徴とする電気機器。
  15. 【請求項１５】ボタンの入力を受ける配線を有し、この
    配線に挟まれるように他の配設パターンが設けられる回
    路基板を有することを特徴とする電気機器。
  16. 【請求項１６】ボタンの入力を受ける配線を有し、この
    配線に挟まれるようにグランド用配線が設けられる回路
    基板を有することを特徴とする電気機器。
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