JP2015170634A - 複合配線板及び複合配線板の製造方法 - Google Patents

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輝幸 石原
Teruyuki Ishihara
輝幸 石原
通昌 高橋
Michimasa Takahashi
通昌 高橋
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Abstract

【課題】 生産効率の高い複合配線板、及び、該複合配線板の製造方法を提供する。【解決手段】 変形した金属フレーム30Ga,30Gbによりプリント配線板10の各側端部12V,12Hの主面側(第1面F側および第2面S側)の部位と凹部32V,32Hとが接合される。このため、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、生産効率が高まり廉価にプリント配線板10を金属フレーム30Ga,30Gbへ接合できる。【選択図】 図8

Description

本発明は、配線板を金属フレームを用いて固定した複合配線板及び複合配線板の製造方法に関する。
配線板への電子部品実装、その他の加工処理等を施す場合、作業効率を考慮し、一般に配線板単体では無く、同一の配線板を複数個一枚の配線板収容キットの中に収容した複合配線板に対して上記処理等がまとめて施される。特許文献1には、複数のピース配線板と、該ピース配線板を収容する収容穴を有するフレームとから成る多ピース配線板収容キットが開示されている。
特開2011−23657号公報
しかしながら、特許文献1の多ピース配線板収容キットでは、接続箇所において、ピース配線板とフレームの収容穴との間に接着剤を注入して接着しており、異なる材質どうしを接着する接着剤が必要であり、また、接着剤の充填・硬化のための工程が別途必要となるため、生産効率が悪化する。更に、個々に収容穴に配線板を固定していくため、配線板相互の位置ズレが大きくなり、後工程での歩留まりの低下が予想される。
本発明の目的は、生産効率の高い複合配線板及び複合配線板の製造方法を提供することにある。
本願発明の複合配線板の製造方法は、配線板を準備することと、
開口を備える金属フレームを準備することと、
前記金属フレームの開口内に前記配線板を配置することと、
前記金属フレームを変形させ、前記配線板の主面側の部位と前記金属フレームの一部とを接合することと、を含むことを技術的特徴とする。
本願発明の複合配線板の製造方法では、変形した金属フレームにより配線板の主面側の部位と金属フレームの一部とが接合される。これにより、接着剤を用いる接合方法に対して、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、加工工程が少なくなるので、生産効率が高まり廉価に配線板を金属フレームへ接合できる。配線板の主面側の部位が接合面となるため、配線板の側壁にて接合する場合と比較して接合面積を増加させやすいので、接合強度の向上を容易に図ることができる。
多数個取り用プリント配線板の平面図。 個片に切り出されたプリント配線板の斜視図。 レーザ加工されるプリント配線板の斜視図。 両金属フレームにプリント配線板が挟持された状態の平面図。 プリント配線板が載置された下側金属フレームの開口を示す平面図である。 両金属フレームによりプリント配線板を挟持した状態を示す拡大断面図。 カシメ加工されたプリント配線板の平面図。 第1実施形態のカシメ加工機の断面図。 複合配線板の一部断面図 複合配線板から取り外されたプリント配線板の平面図。 第1実施形態のプリント配線板の断面図。 電子部品の実装された第1実施形態のプリント配線板の断面図。 第1実施形態の第2改変例に係る複合配線板の断面図。
[第1実施形態]
本実施形態の複合配線板100は、電子部品実装のためのリフロー等においてプリント配線板10に反りを生じさせないために、リフロー等を行う複数のプリント配線板10を金属フレームを用いて固定して構成されるものである。
図11は、第1実施形態の係るプリント配線板10の電子部品実装前の断面図である。
プリント配線板10は、中央に配置されるコア絶縁層50Mの上面(第1面)F側に、層間絶縁層50A、50C、50E、50G、50Iが積層され、下面(第2面)S側に層間絶縁層50B、50D、50F、50H、50Jが積層されている。コア絶縁層50Mの第1面Fの導体回路58Maと第2面Sの導体回路58Mbとはビア導体60Mを介して接続されている。コア絶縁層50Mには心材が配置され、層間絶縁層50A、50C、50E、50G、50I、層間絶縁層50B、50D、50F、50H、50Jにも同様に心材が配置されている。
コア絶縁層50Mの第1面F側に積層される層間絶縁層50Aには、該層間絶縁層50A上の導体回路58Aを、コア絶縁層50Mの導体回路58Maへ接続させるためのビア導体60Aが形成されている。該層間絶縁層50A上に積層される層間絶縁層50Cには、該層間絶縁層50C上の導体回路58Cを、層間絶縁層50A上の導体回路58Aへ接続させるためのビア導体60Cが形成されている。該層間絶縁層50C上に積層される層間絶縁層50Eには、該層間絶縁層50E上の導体回路58Eを、層間絶縁層50C上の導体回路58Cへ接続させるためのビア導体60Eが形成されている。該層間絶縁層50E上に積層される層間絶縁層50Gには、該層間絶縁層50G上の導体回路58Gを、層間絶縁層50E上の導体回路58Eへ接続させるためのビア導体60Gが形成されている。該層間絶縁層50G上に積層される層間絶縁層50Iには、該層間絶縁層50I上の導体回路58Iを、層間絶縁層50G上の導体回路58Gへ接続させるためのビア導体60Iが形成されている。層間絶縁層50I上には、ソルダーレジスト層62Fが形成され、ソルダーレジスト層の開口64Fから露出される導体回路58Iがパッド66Fを構成する。
コア絶縁層50Mの第2面S側に積層される層間絶縁層50Bには、該層間絶縁層50B上の導体回路58Bを、コア絶縁層50Mの導体回路58Mbへ接続させるためのビア導体60Bが形成されている。該層間絶縁層50B上に積層される層間絶縁層50Dには、該層間絶縁層50D上の導体回路58Dを、層間絶縁層50B上の導体回路58Bへ接続させるためのビア導体60Dが形成されている。該層間絶縁層50D上に積層される層間絶縁層50Fには、該層間絶縁層50F上の導体回路58Fを、層間絶縁層50D上の導体回路58Dへ接続させるためのビア導体60Fが形成されている。該層間絶縁層50F上に積層される層間絶縁層50Hには、該層間絶縁層50H上の導体回路58Hを、層間絶縁層50F上の導体回路58Fへ接続させるためのビア導体60Hが形成されている。該層間絶縁層50H上に積層される層間絶縁層50Jには、該層間絶縁層50J上の導体回路58Jを、層間絶縁層50H上の導体回路58Hへ接続させるためのビア導体60Jが形成されている。層間絶縁層50J上には、ソルダーレジスト層62Sが形成され、ソルダーレジスト層の開口64Sから露出される導体回路58Jがパッド66Sを構成する。層間絶縁層50I、50G、50E、50C、50A、50M、50B、50D、50F、50H、50Jを貫通するスルーホール52が形成されている。
図12は、電子部品11が実装されたプリント配線板10の断面図である。
プリント配線板10の第1面F側に、パッド66Fに設けられた半田68を介して電子部品11が実装されている。プリント配線板10の第2面S側に、パッド66Sに設けられた半田68を介して電子部品11が実装されている。
図1は、プリント配線板10が8×4個製造された多数個取り用プリント配線板10Gの平面図であり、図2は個片に切り出されたプリント配線板10の斜視図である。図11は、図2中のX1−X1断面の一部を示す。
図1に示すように、多数個取り用プリント配線板10Gの外周の枠部18の内側にて複数のプリント配線板10が製造される。図2に示すように、プリント配線板10は、矩形形状の本体部20の1辺の長手方向側壁14Vに側端部12Vが2個ずつ、本体部20を挟み対向するように形成されている。1辺の短手方向側壁14Hに側端部12Hが2個ずつ、本体部20を挟み対向するように形成されている。側端部12Vおよび側端部12Hは、同形状でその厚さが本体部20よりも薄くなるように形成されており、矩形の基部(ブリッジ部)12bと先端側へ幅が広がる台形部12aとから成る。
第1実施形態では、プリント配線板10が多数個取り用プリント配線板10Gから切り出される際には、図3(A)に示されるようにプリント配線板10の外形に沿ってレーザで切断され、図3(B)に示すように個片に切り出される。
図4(A)は、下側金属フレーム30Gaにプリント配線板10を載置した状態を示す平面図であり、図4(B)は、両金属フレーム30Ga,30Gbによりプリント配線板10を挟持した状態を示す平面図である。図5は、プリント配線板10が載置された下側金属フレーム30Gaの開口30を示す平面図である。図6は、図4(B)のプリント配線板10のX2−X2断面の一部を示す断面図である。
本実施形態では、複合配線板100は、図4(A)(B)に示すように、4つのプリント配線板10を接合するための2つの金属フレームを備えている。両金属フレームは、アルミニウム製のフレームであって、各プリント配線板10を下側から支持する下側金属フレーム30Gaと、各プリント配線板10を上側から支持する上側金属フレーム30Gbとから成る。
下側金属フレーム30Gaは、プリント配線板10を収容するための収容用の開口30を4個備え、四隅に位置決め孔38が形成されている。図5に示すように、収容用の開口30には、プリント配線板10の長手方向側壁14Vに対応する縦壁34Vと、プリント配線板10の短手方向側壁14Hに対応する横壁34Hとが形成されている。縦壁34Vにはプリント配線板の4個の側端部12Vに対応する4個の凹部32Vが形成され、横壁34Hにはプリント配線板の4個の側端部12Hに対応する4個の凹部32Hが形成されている。上側金属フレーム30Gbは、プリント配線板10を介して下側金属フレーム30Gaと対象形状となるように形成されている。凹部32H、32Vは、同形状でプリント配線板の側端部の矩形の基部(ブリッジ部)12bと対応する基部32bと、プリント配線板の側端部の台形部12aと対応する台形部32aとから成る。台形部32aは、収容用の開口30の外縁方向に向かって幅が広がっている。
図6に示すように、両金属フレーム30Ga,30Gbの凹部32Vは、側端部12Vを挟持する挟持部を構成する。また、両金属フレーム30Ga,30Gbの凹部32Hも、側端部12Hを挟持する挟持部を構成する。凹部32Vおよび凹部32Hの深さは、下側金属フレーム30Gaと上側金属フレーム30Gbとをプリント配線板10を介して貼り合せたときに、挟持したプリント配線板10の厚さ方向の中心面C2が貼り合せた金属フレームの厚さ方向の中心面C1に一致するように設定されている。下側金属フレーム30Gaおよび上側金属フレーム30Gbは、両金属フレーム30Ga,30Gbを貼り合せた厚みt1(例えば、750μm)がプリント配線板10の厚みt2(例えば、780μm)よりも薄くなるように形成されている。このため、プリント配線板10の第1面Fよりも上側金属フレーム30Gbは凹み、プリント配線板10の第2面Sよりも下側金属フレーム30Gaは凹んでいる。これにより、プリント配線板10の電子部品実装の際に両金属フレーム30Ga,30Gbが干渉しない。
アルミニウム製の両金属フレーム30Ga,30Gbの主面方向の熱膨張係数は23ppm/℃で、樹脂製のプリント配線板10の主面方向の熱膨張係数は16ppm/℃で、両金属フレーム30Ga,30Gbの熱膨張係数がプリント配線板10の熱膨張係数よりも大きい。貼り合せた両金属フレーム30Ga,30Gbの厚みt1をプリント配線板10の厚みt2よりも薄くすることで、熱膨張係数差によるプリント配線板10の反りの発生を抑制するように調整されている。第1実施形態では、両金属フレーム30Ga,30Gbの材料としてアルミニウムを用いたが、プリント配線板10の熱膨張係数よりも大きければ、銅、ステンレス等を用いることも可能である。
図7は、両金属フレーム30Ga,30Gbに対してカシメ加工によりプリント配線板10が接合された状態を示す。
図7に示すように、プリント配線板10の側端部12V,12Hを挟持している凹部32Vおよび凹部32Hに対して、カシメ加工機200を用いてカシメ加工部36がそれぞれ形成される。このカシメ加工部36により、下側金属フレーム30Gaの凹部32V,32Hの底壁が側端部12Vの第2面S側へ突き合わさるように塑性変形して接合され、上側金属フレーム30Gbの凹部32V,32Hの底壁が側端部12Vの第1面F側へ突き合わさるように塑性変形して接合される。また、この凹部32V,32Hに対する接合と同時に下側金属フレーム30Gaと上側金属フレーム30Gbとを接合するカシメ加工部36aが、例えば、図7に例示する位置にカシメ加工機200を用いてそれぞれ形成される。なお、カシメ加工部36aは、カシメ加工部36と同時に形成されることに限らず、例えば、カシメ加工部36を形成するカシメ工程の前後のカシメ工程にて形成されてもよい。
図8(A)は、両金属フレーム30Ga,30Gbに対してカシメ加工を行うカシメ加工機200の断面図である。
カシメ加工機200は、各プリント配線板10の側端部12V,12Hを凹部32V,32Hにて支持した両金属フレーム30Ga,30Gbに対してカシメ加工を行う加工機であって、下型210と上型220とを備える。下型210は、ベース部211と支持板212とを備える。支持板212はベース部211に対して上下動可能に支持されている。ベース部211には、カシメ加工を行うポンチ213が設けられ、支持板212には、ポンチ213を通すための貫通孔212aが形成されている。支持板212の中央部には凹部212bが形成され、カシメ加工の際にプリント配線板10の本体部20に力が加わらないようにされている。該凹部212b上にプリント配線板10の本体部20が載置され、支持板212上に両金属フレーム30Ga,30Gbが載置される。
上型220は、ベース部221と支持板222とを備える。支持板222はベース部221に対して上下動可能に支持されている。ベース部221には、カシメ加工を行うポンチ223が設けられ、支持板222には、ポンチ223を通すための貫通孔222aが形成されている。支持板222の中央部には凹部222bが形成され、カシメ加工の際にプリント配線板10の本体部20に力が加わらないようにされている。
図8(B)は、下型210へ上型220が押しつけられ、上側金属フレーム30Gbの凹部32V,32Hの底壁に上型220のポンチ223が押し当てられ、下側金属フレーム30Gaの凹部32V,32Hの底壁に下型210のポンチ213が押し当てられた状態を示す。
図4(B)に示す状態の両金属フレーム30Ga,30Gbに対して、カシメ加工機200を用いて図7に示す各カシメ加工部36や両金属フレーム30Ga,30Gbを接合するカシメ加工部が同時に形成される。このように形成される各カシメ加工部36により、各側端部12V,12Hが対応する凹部32V,32Hによりそれぞれ挟持されることで、各プリント配線板10が両金属フレーム30Ga,30Gbに接合されて成るリフロー用の複合配線板100が完成する。
第1実施形態の複合配線板100では、変形した金属フレーム30Ga,30Gbによりプリント配線板10の各側端部12V,12Hの主面側(第1面F側および第2面S側)の部位と凹部32V,32Hとが接合される。これにより、接着剤を用いる接合方法に対して、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、加工工程が少なくなるので、生産効率が高まり廉価にプリント配線板10を金属フレーム30Ga,30Gbへ接合できる。プリント配線板10の主面側の部位が接合面となるため、プリント配線板10の側壁にて接合する場合と比較して接合面積を増加させやすいので、接合強度の向上を容易に図ることができる。なお、接合箇所等に接着剤を併用してもよい。この場合には、接着剤の併用によってプリント配線板10と金属フレーム30Ga,30Gbとの接合強度をさらに向上させることができる。
また、両金属フレーム30Ga,30Gbの凹部32V,32Hにカシメ加工部36が同時に形成されるため、両金属フレーム30Ga,30Gb対してプリント配線板10を正確に位置決めできる。また、プリント配線板相互間の位置ずれを小さくできる。
両金属フレーム30Ga,30Gbにプリント配線板10がカシメ加工によりそれぞれ接合された状態で(図7参照)、半田印刷が行われ、電子部品11等が載置され、リフロー炉で電子部品11等の実装が行われる。200℃近いリフロー温度は、プリント配線板10を構成する樹脂のTg(ガラス転位点)を越えるため、実装される電子部品11等の重量と基板の残留応力によって、プリント配線板10に反りが生じ易い。ここで、第1実施形態では、各金属フレーム30Ga,30Gbに接合されたプリント配線板10は、図9に示すように、電子部品11等の重量による応力と共にプリント配線板10には中心側への応力が生じるが、上述したように、各金属フレーム30Ga,30Gbの主面方向への熱膨張係数がプリント配線板10の熱膨張係数よりも大きいため、プリント配線板10よりも相対的に各金属フレーム30Ga,30Gbが面方向にそれぞれ広がる。このため、プリント配線板10に、上述した中心側への応力を打ち消す外縁側への応力F1が各側端部12V,12Hを介して作用する。これにより、リフローにおいてもプリント配線板10に反りを生じさせない。
図10は、複合配線板100からプリント配線板10が切り出された状態を示す平面図である。
電子部品の実装後に、図10に示すように、プリント配線板10の側端部12V,12Hから矩形形状の本体部20が切り落とされ、両金属フレーム30Ga,30Gbの凹部32V,32Hに挟持された側端部12V,12Hを残した状態で、プリント配線板10の本体部20がそれぞれ分離される。
[第1実施形態の第1改変例]
第1実施形態の第1改変例のプリント配線板10は、図11に示される構成で、コア絶縁層50Mには心材が配置され、層間絶縁層50A、50C、50E、50G、50I、層間絶縁層50B、50D、50F、50H、50Jには心材が配置されていない。このため、プリント配線板10に反りが生じ易いが、両金属フレーム30Ga,30Gbによりリフローにおいてもプリント配線板10に反りを生じさせない。
[第1実施形態の第2改変例]
図13は、第1実施形態の第2改変例に係る複合配線板の要部を示す断面図である。
第1実施形態の第2改変例では、図13に示すように、プリント配線板10の側端部12V,12Hと同じ厚さであって、側端部12V,12Hに対応するスリット33が形成される金属フレーム30Gcと、凹部32V,32Hが形成されない開口30のみが形成される2つの金属フレーム30Gd,30Geとが設けられている。各側端部12V,12Hは、3つの金属フレーム30Gc〜30Geの貼り合せにより構成される挟持部により挟持される。このようにしても、挟持部を形成する金属フレーム30Gd,30Geの部位に対してカシメ加工部を形成することで、プリント配線板10の各側端部12V,12Hの主面側の部位と挟持部とが接合され、各プリント配線板10を貼り合せた金属フレーム30Gc〜30Geに固定することができる。また、各挟持部に対するカシメ加工部と同時に各金属フレーム30Gc〜30Geを接合するカシメ加工部を形成することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよく、その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
(1)金属フレーム30Ga,30Gbや金属フレーム30Gc〜30Geにて構成される挟持部により各側端部12V,12Hが位置ずれすることなく挟持される場合には、凹部32V,32H等に対するカシメ加工をなくしてもよい。
(2)プリント配線板10の側端部12V,12Hを挟持する金属フレーム30Ga,30Gbや金属フレーム30Gc〜30Geにより構成される挟持部に対して、カシメ加工と異なる塑性加工によりプリント配線板10と金属フレームとを接合してもよいし、例えば挟持部を弾性変形させることでプリント配線板10と金属フレームとを接合してもよい。
(3)上記実施形態において、金属フレーム30Ga,30Gbや金属フレーム30Gc〜30Geには、4つの開口30が形成されることに限らず、接合すべきプリント配線板10の個数に応じて複数の開口30を形成することができる。
(4)上記実施形態において、金属フレーム30Ga,30Gbや金属フレーム30Gc〜30Geからなるフレーム部は、半田リフロー温度において、プリント配線板10から成るピース部よりも剛性が高い方が好ましい。
10 プリント配線板
12V,12H 側端部
30Ga〜30Ge 金属フレーム
30 開口
32V,32H 凹部
100 複合配線板

Claims (10)

  1. 配線板を準備することと、
    開口を備える金属フレームを準備することと、
    前記金属フレームの開口内に前記配線板を配置することと、
    前記金属フレームを変形させ、前記配線板の主面側の部位と前記金属フレームの一部とを接合することと、を含む複合配線板の製造方法。
  2. 請求項1に記載の複合配線板の製造方法であって、
    前記接合することでは、前記金属フレームに形成された挟持部によって、前記配線板の側壁に形成される側端部を挟持して接合する。
  3. 請求項2に記載の複合配線板の製造方法であって、
    前記接合することでは、前記挟持部を変形させて前記側端部の主面側の部位と前記金属フレームの一部とを接合する。
  4. 請求項3に記載の複合配線板の製造方法であって、
    前記準備することでは、前記金属フレームを複数準備し、
    前記接合することでは、前記複数の金属フレームにより形成された挟持部を変形させて前記側端部の主面側の部位と前記金属フレームの一部とを接合し、
    さらに、前記接合することでは、前記複数の金属フレーム同士を接合する。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の複合配線板の製造方法であって、
    前記接合することでは、前記金属フレームを塑性変形させ、前記配線板の主面側の部位と前記金属フレームの一部とを接合する。
  6. 配線板と、
    前記配線板を収容する開口を備える金属フレームとを有し、
    前記金属フレームを変形させることで、前記配線板の主面側の部位と前記金属フレームの一部とが接合され、前記金属フレームに前記配線板が固定されている複合配線板。
  7. 請求項6に記載の複合配線板であって、
    前記金属フレームは、前記配線板の側壁に形成される側端部を挟持する挟持部を備える。
  8. 請求項7に記載の複合配線板であって、
    前記挟持部を変形させることで、前記側端部の主面側の部位と前記金属フレームの一部とが接合される。
  9. 請求項8に記載の複合配線板であって、
    複数の金属フレームにより前記挟持部が形成され、
    前記挟持部を変形させることで前記側端部の主面側の部位と前記金属フレームの一部とが接合され、前記複数の金属フレーム同士が接合される。
  10. 請求項6〜請求項9のいずれか一項に記載の複合配線板であって、
    前記金属フレームを塑性変形させることで、前記配線板の主面側の部位と前記金属フレームの一部とが接合される。
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CN105208780A (zh) * 2015-10-10 2015-12-30 江苏比微曼智能科技有限公司 插装用定位治具

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CN105208780A (zh) * 2015-10-10 2015-12-30 江苏比微曼智能科技有限公司 插装用定位治具

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