JP2019176043A

JP2019176043A - 回路基板及びその製造方法

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Publication number: JP2019176043A
Application number: JP2018063751A
Authority: JP
Inventors: 典弘西道; Norihiro Nishimichi; 悠貴山田; Yuki Yamada
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US20190306971A1; DE102019203789A1; CN110324964A

Abstract

【課題】歩留りの低下を抑えることができると共に、劣化を検出することができる回路基板、及びその製造方法を提供すること。【解決手段】回路基板１０は、絶縁部材に配線パターンが形成されたものである。この回路基板１０は、第１回路基板１１と、第２回路基板１２と、を備えている。第１回路基板１１は、第１絶縁基板１１０に第１配線パターン１１１が設けられたものである。第１配線パターン１１１は、許容最大厚みＴ１１から許容最小厚みＴ１２までの範囲に収まる第１厚みＴ１を有する。第２回路基板１２は、第２絶縁基板１２０に第２配線パターン１２１が設けられたものである。第２配線パターン１２１は、第１配線パターン１１１の許容最小厚みＴ１２よりも薄い第２厚みＴ２を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、回路基板及びその製造方法に関する。

従来、工作機械が使用される環境下では、切削液がミスト化することで、切削液が電気・電子機器内の回路基板に付着する。これによって、配線パターンが腐食（電食）により断線し、機器の故障を招く。配線パターンの電食は、切削液に起因する場合に限られず、湿気（水分）に起因する場合にも、発生することがある。
このような配線パターンの電食や腐食による故障を予防するために、回路基板の劣化を検出する手法が種々提案されている。

一つの手法として、通常の配線パターンよりも劣化し易い構造を有する劣化検出用パターンを回路基板に設ける技術がある。例えば、特許文献１には、他の配線パターンよりも導体の幅の狭いパターンや、導体同士の絶縁間隔の狭いパターンを設けた回路基板が開示されている。

特許第３９５２６６０号公報

しかしながら、他の配線パターンよりも導体の幅の狭いパターンや、導体同士の絶縁間隔の狭いパターンがあると、回路基板の製造工程における歩留りが低下する。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、歩留りの低下を抑えることができると共に、劣化を検出することができる回路基板、及びその製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明は、絶縁部材に配線パターンが設けられた回路基板（例えば、後述の回路基板１０）であって、前記配線パターンは、許容最大厚み（例えば、後述の許容最大厚みＴ１１）から許容最小厚み（例えば、後述の許容最小厚みＴ１２）までの範囲に収まる第１厚み（例えば、後述の第１厚みＴ１）を有する第１配線パターン（例えば、後述の第１配線パターン１１１）と、前記許容最小厚みよりも薄い第２厚み（例えば、後述の第２厚みＴ２）を有する第２配線パターン（例えば、後述の第２配線パターン１２１）と、を備えていることを特徴とする、回路基板に関する。

（２）（１）の回路基板において、前記第２配線パターンは、前記第２配線パターンを構成する導体（例えば、後述の導体１２２）の幅（例えば、後述の幅Ｗ２）が前記第１配線パターンを構成する導体（例えば、後述の導体１１２）の幅（例えば、後述の幅Ｗ１）と略同一であると共に、前記第２配線パターンを構成する導体同士の間隔の大きさ（例えば、後述の間隔の大きさＧ２）が前記第１配線パターンを構成する導体同士の間隔の大きさ（例えば、後述の間隔の大きさＧ１）と略同一であってもよい。

（３）（１）又は（２）の回路基板は、第１絶縁基板（例えば、後述の第１絶縁基板１１０）に前記第１配線パターンが設けられた第１回路基板（例えば、後述の第１回路基板１１）と、別体絶縁部材（例えば、後述の第２絶縁基板１２０）に前記第２配線パターンが設けられた別体回路体（例えば、後述の第２回路基板１２）であって、前記第１回路基板とは別体で前記第１回路基板に接続された別体回路体と、を備えていてもよい。

（４）第１絶縁基板に、許容最大厚みから許容最小厚みまでの範囲に収まる第１厚みを有する第１配線パターンを形成して第１回路基板を作製する工程（例えば、第１基板作製工程Ｓ１１）と、別体絶縁部材に、前記許容最小厚みよりも薄い第２厚みを有する第２配線パターンを形成して別体回路体を作製する工程（例えば、後述の第２基板作製工程Ｓ１２）と、前記第１回路基板に前記別体回路体を接続する工程（例えば、後述の基板接続工程Ｓ１３）と、を備えていることを特徴とする、回路基板の製造方法に関する。

本発明によれば、歩留りの低下を抑えることができると共に、劣化を検出することができる回路基板、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る回路基板の平面図である。図１に示す回路基板の側断面図である。図１に示す回路基板における第１回路基板の側断面図である。図１に示す回路基板における第２回路基板の側断面図である。第１配線パターンの第１厚みと第２配線パターンの第２厚みとの関係を示す断面図である。図１に示す回路基板の製造方法を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る回路基板について説明する。
まず、図１〜図４を用いて、回路基板１０の構成について説明する。図１は、回路基板１０の平面図である。図２は、回路基板１０の側断面図である。図３Ａは、回路基板１０における第１回路基板１１の側断面図である。図３Ｂは、回路基板１０における第２回路基板１２の側断面図である。図４は、第１配線パターンの第１厚みと第２配線パターンの第２厚みとの関係を示す断面図である。

図１及び図２に示すように、回路基板１０は、配線パターンが設けられた基板であり、工作機械やロボットコントローラ等に適用される。配線パターンが設けられる絶縁基板は、絶縁性を有する基板であり、配線パターンが設けられることで回路基板を形成できるものであれば、制限されない。絶縁基板の代表例としては、樹脂を主体とする樹脂製基板が挙げられる。他の例としては、セラミックを主体とするセラミック基板が挙げられる。この回路基板１０は、第１回路基板１１と、別体回路体としての第２回路基板１２と、パッド１３と、はんだ接合部１４と、を備えている。

図３Ａに示すように、第１回路基板１１は、第１絶縁基板１１０に第１配線パターン１１１が設けられたものである。図３Ａ及び図４に示すように、第１配線パターン１１１は、許容最大厚みＴ１１から許容最小厚みＴ１２までの範囲に収まる第１厚みＴ１を有する導体１１２から構成される。「許容最大厚みＴ１１」及び「許容最小厚みＴ１２」は、それぞれ、例えば、厚みの製造公差上の上限値及び下限値である。図３Ａにおいて、Ｗ１は導体１１２の幅を示し、Ｇ１は導体１１２同士の間隔の大きさを示す。図１に示すように、平面視において、第１回路基板１１の外形は回路基板１０の外形に一致している。

図３Ｂに示すように、第２回路基板１２は、別体絶縁部材としての第２絶縁基板１２０に、第２配線パターン１２１が設けられたものである。図３Ｂ及び図４に示すように、第２配線パターン１２１は、第１配線パターン１１１の許容最小厚みＴ１２よりも薄い第２厚みＴ２（の上限値Ｔ２１）を有する。第１配線パターン１１１の第１厚みＴ１の許容最小厚みＴ１２と、第２配線パターン１２１の第２厚みＴ２の上限値Ｔ２１との差Ｔ３は、配線パターンの厚みの製造公差を考慮しても両厚みの差を有意に識別できる程度の差であることが好ましい。

配線パターンの導体は、一般的に厚み方向に、銅箔層とメッキ層とを有している。導体の厚みを異ならせる場合には、銅箔層の厚みを異ならせてもよく、若しくはメッキ層の厚みを異ならせてもよく、又は両方の厚みを異ならせてもよい。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第２配線パターン１２１は、第２配線パターン１２１を構成する導体１２２の幅Ｗ２が第１配線パターン１１１を構成する導体１１２の幅Ｗ１と略同一であるとともに、この第２配線パターン１２１を構成する導体１２２同士の間隔の大きさＧ２が第１配線パターン１１１を構成する導体１１２同士の間隔の大きさＧ１と略同一（Ｇ２≒Ｇ１）である。ここで「略同一」とは、本発明の実施形態の効果を奏する範囲で同一とみなせることをいい、その範囲において異なっていてもよい。

図１に示すように、平面視において第２回路基板１２は、回路基板１０の隅部（コーナー部）よりも内側に位置している。なお、第１回路基板１１と第２回路基板１２とが接続されていれば、第２回路基板１２の位置は、この位置に制限されない。

第２回路基板１２において劣化検出用パターンとしての第２配線パターン１２１が配置される位置は、切削液に由来するオイルミストが付着しやすい位置であることが望ましい。

次に、図５を用いて、回路基板１０の製造方法について説明する。図５は、図１に示す回路基板１０の製造方法を説明するフローチャートである。

図５に示すように、回路基板１０（図１〜図４参照）の製造方法は、第１基板作製工程Ｓ１１と、第２基板作製工程Ｓ１２と、基板接続工程Ｓ１３と、を備えている。

第１基板作製工程Ｓ１１は、第１絶縁基板１１０に第１配線パターン１１１を形成して第１回路基板１１を作製する工程である。

第２基板作製工程Ｓ１２は、第２絶縁基板１２０に第２配線パターン１２１を形成して第２回路基板１２を作製する工程である。

基板接続工程Ｓ１３は、第１回路基板１１に、パッド１３及びはんだ接合部１４で第２回路基板１２を接続する工程である。
以上の工程Ｓ１１〜Ｓ１３を経ることで、回路基板１０が完成する。

本実施形態の回路基板１０によれば、例えば以下の効果が奏される。
本実施形態の回路基板１０は、絶縁基板に配線パターンが設けられた回路基板１０であって、配線パターンは、許容最大厚みＴ１１と許容最小厚みＴ１２との範囲に収まる第１厚みＴ１を有する第１配線パターン１１１と、許容最小厚みＴ１２よりも薄い第２厚みＴ２を有する第２配線パターン１２１と、を備えている。

従って、第２回路基板１２の第２配線パターン１２１を劣化検出用パターンとして用いることで、他の配線パターンよりも導体の幅の狭いパターンや、導体同士の絶縁間隔の狭いパターンを備えることなく、劣化を検出することができる。このため、他の配線パターンよりも導体の幅の狭いパターンや、導体同士の絶縁間隔の狭いパターンを備えている場合と比較して、配線構造がシンプルとなり、歩留りの低下を抑えることができる。

また、本実施形態の回路基板１０において、第２配線パターン１２１は、この第２配線パターン１２１を構成する導体１２２の幅Ｗ２が第１配線パターン１１１を構成する導体１１２の幅Ｗ１と略同一であると共に、この第２配線パターン１２１を構成する導体１２２同士の間隔の大きさＧ２が第１配線パターン１１１を構成する導体１１２同士の間隔の大きさＧ１と略同一である。従って、第１配線パターン１１１と第２配線パターン１２１との相違が、主として厚みの相違となる。そのため、主として厚みの差に基づいて、劣化を検出することができる。

また、本実施形態の回路基板１０は、第１絶縁基板１１０に第１配線パターン１１１が設けられた第１回路基板１１と、第１絶縁基板１１０に第２配線パターン１２１が設けられた第２回路基板１２であって、第１回路基板１１とは別体で第１回路基板１１に接続された第２回路基板１２と、を備えている。従って、厚みを異ならせるためのマスキング等を行わなくても、第１配線パターン１１１とは厚さが異なる第２配線パターン１２１を容易に作成することができる。

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び変形が可能である。
例えば、前記実施形態においては、第１回路基板１１に、パッド１３及びはんだ接合部１４で第２回路基板１２を接続させているが、これに制限されない。第２配線パターン１２１が形成される領域をマスキングテープ（フィルム等）で覆い、第１配線パターン１１１が形成された後に、第１配線パターン１１１が形成されたマスキングテープ（フィルム等）を覆い、第１配線パターン１１１とは厚みが異なる第２配線パターン１２１を形成することができる。

別体回路基板は、実施形態では、第２絶縁基板１２０に第２配線パターン１２１が設けられたものであるが、これに制限されない。別体回路基板は、別体絶縁部材としての絶縁性の非板状の部材（例えば、肉厚の部材やブロック状の部材）に、第２配線パターンが設けられたものであってもよい。前述の絶縁基板に関する説明は、別体絶縁部材にも適用される。

１０回路基板
１１第１回路基板
１１０第１絶縁基板
１１１第１配線パターン
１１２導体
１２第２回路基板（別体回路体）
１２０第２絶縁基板（別体絶縁部材）
１２１第２配線パターン
１２２導体
１３パッド
１４はんだ接合部
Ｔ１第１厚み
Ｔ１１許容最大厚み
Ｔ１２許容最小厚み
Ｔ２第２厚み
Ｔ２１第２厚みの上限値
Ｗ１，Ｗ２幅
Ｇ１，Ｇ２間隔の大きさ

Claims

絶縁部材に配線パターンが設けられた回路基板であって、
前記配線パターンは、許容最大厚みから許容最小厚みまでの範囲に収まる第１厚みを有する第１配線パターンと、前記許容最小厚みよりも薄い第２厚みを有する第２配線パターンと、を備えていることを特徴とする、回路基板。
前記第２配線パターンは、前記第２配線パターンを構成する導体の幅が前記第１配線パターンを構成する導体の幅と略同一であると共に、前記第２配線パターンを構成する導体同士の間隔の大きさが前記第１配線パターンを構成する導体同士の間隔の大きさと略同一であることを特徴とする、請求項１に記載の回路基板。
前記回路基板は、第１絶縁基板に前記第１配線パターンが設けられた第１回路基板と、別体絶縁部材に前記第２配線パターンが設けられた別体回路体であって、前記第１回路基板とは別体で前記第１回路基板に接続された別体回路体と、を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の回路基板。
第１絶縁基板に、許容最大厚みから許容最小厚みまでの範囲に収まる第１厚みを有する第１配線パターンを形成して第１回路基板を作製する工程と、
別体絶縁部材に、前記許容最小厚みよりも薄い第２厚みを有する第２配線パターンを形成して別体回路体を作製する工程と、
前記第１回路基板に前記別体回路体を接続する工程と、を備えていることを特徴とする、回路基板の製造方法。