JP5075114B2 - 製品基板の製造方法および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、リフロー工程を経て基材部に各電子部品が実装された製品基板用の基板構造、製品基板の製造方法および電子機器に関する。

基板に電子部品が実装された製品基板を製造するための製品基板用の基板構造が知られている（例えば、特許文献１）。
この製品基板用の基板構造は、導体層である銅箔が積層された所定寸法の元基材（硬質基板）にエッチング加工を施すことにより回路パターンを形成し、次いで元基板の全面にレジスト層を積層することにより回路パターンを覆った後、所定個所に穿設（抜き加工）加工を施すことにより、回路パターンが形成された基材部が連結部を介して格子状に配列され、かつ、周部に枠状の捨て基板部が形成されている。
捨て基板部には、導体層である銅箔にレジスト層が積層された積層部が形成されている。

このような製品基板用の基板構造においては、回路パターンに対して各電子部品を載置してからリフロー工程を経て各電子部品が実装され、次いで連結部を分断して捨て基板部を除去することにより製品基板を得る。
特開２００５−３４７７１１号公報

ところで、近年では、薄型化、小型化するためにフイルム状の軟質基材を採用した製品基板が考えられている。
しかしながら、前述した製品基板用の基板構造により、軟質基材を採用した製品基板を製造するにあたっては、以下のような問題がある。

すなわち、フイルム状の軟質基材を採用した場合、軟質基材の強度（平坦形状を維持する強度）が従来の硬質基材の強度よりも低く、かつ、軟質基板の線膨張係数に比較してレジスト層の線膨張係数が極めて大きいため、リフロー工程において捨て基板部のレジスト層が面方向に沿って伸長し、捨て基板部における軟質基材もレジスト層の伸長に追従して湾曲変形する。
この際、捨て基板部の積層部における導体層は、線膨張係数が比較的小さいものの、レジスト層の伸長に追従し、リフロー工程後に降温してもレジスト層の伸長状態を維持する。
このような捨て基板部の変形に追従して各基材も湾曲変形するため、製品基板用の基板構造全体に反りが発生し、製品基板の寸法精度を維持できない。

本発明は、前述した不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、隣接する捨て基板部に生じる反りを抑制することにより製品基板となる基材部の寸法精度を向上できる製品基板用の基板構造、製品基板の製造方法および電子機器を提供することにある。

本発明の製品基板の製造方法は、基材に電子部品が実装された製品基板を製造するために、絶縁板に積層された導体層をエッチングすることにより、前記基材となる基材部と、前記基材部に隣接形成された捨て基板部と、前記基材部および前記捨て基板部間に形成された連結部とを有する製品基板用の基板を製造しておき、前記基材部に形成された回路パターンに対して前記各電子部品を載置してからリフロー工程を経て前記各電子部品が実装され、次いで前記連結部を分断することにより前記捨て基板部が除去される製品基板用の基板構造であって、前記導体層と、前記導体層を被覆するレジスト層とが積層された積層部であって、前記リフロー工程により前記製品基板製造用の基板構造に生じる反りに対する支配的要因である積層部が前記捨て基板部に設けられておらず、前記捨て基板部には、前記リフロー工程において治具によって支持された際に前記治具に粘着するレジスト層が、１個ずつ、あるいは複数個ずつ、所定間隔で形成されていることを特徴とする。

例えばリフロー工程にあたって、治具に製品基板用の基板を載置することにより捨て基板部の変形が規制されるため、基材部に変形が波及する虞が少なく、かつ、格子部により連結部を挟持するため、間接的に基材部の変形が抑制される。

また、本発明の電子機器は、前述した製品基板用の基板構造により得られた製品基板が用いられたことを特徴とする。
ここで、電子機器としては、製品基板が筐体に収容された携帯電話やメモリカード以外にも、製品基板を他の回路基板に対して階層状、あるいは同一面に沿って連結した回路モジュール等も含まれる。

本発明によれば、捨て基板部の反りを一定以下にすることが可能で、捨て基板部に追従して生じる基材部の反りを一定以下にできるという効果を有する。

（第１実施形態）
図１に示すように、製品基板１０はケース１２に収納されて、例えばメモリーカード１１に採用される。このメモリーカード１１は、携帯端末１３等のスロット孔１４に差し込むことにより記録媒体として使用される。
製品基板１０は、第１実施形態の製品基板用の基板構造２０（図２参照）から製造された基材２１に電子部品２２が実装されたものである。
以下、第１実施形態の製品基板用の基板構造２０を図２に基づいて説明する。

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１実施形態の製品基板用の基板構造２０は、図１に示す基材２１に電子部品２２が実装された製品基板１０を製造するために、絶縁性の軟質基材２５に積層された導体層２６をエッチングすることにより基材２１となる基材部２４に回路パターン２４Ａを形成するとともに、基材部２４に隣接形成された捨て基板部２７から導体層２６を除去し、次いで元基板における基材部２４に対応する領域にのみレジスト層を積層することにより回路パターン２４Ａを覆った後、基材部２４および捨て基板部２７間の所定個所に長円形状の穿設（抜き加工）加工を施すことにより連結部２８が設けられている。
これにより製品基板用の基板構造２０は、多数の基材部２７が連結部２８を介して格子状に配列され、かつ、周部に枠状の捨て基板部２７が形成され、基材部２４に形成された回路パターン２４Ａに対して各電子部品２２（図１参照）を載置してからリフロー工程を経て各電子部品２２が実装され、次いで連結部２８を分断することにより捨て基板部２７が除去されるものである。

この製品基板製造用の基板構造２０は、エッチング工程において捨て基板部２７から導体層２６を除去するとともに、レジスト層成膜工程において捨て基板部２７をマスクすることにより、捨て基板部２７に導体層およびレジスト層が積層された積層部が設けられていず、捨て基板部２７に所定間隔でレジスト層２９が１個ずつ形成されている。

捨て基板部２７から線膨張係数が大きな積層部が設けられていないので、捨て基板部２７の大部分を軟質基材２５のみにできる。これにより、従来に比較して捨て基板部２７としての線膨張係数を小さくでき、これにより捨て基板部２７に追従して生じる基材部２４の反りも一定以下となる。

すなわち、リフロー工程後に生じる基板部２４の面方向に沿った１０ｍｍ当たりの厚み方向に沿った反り寸法が０．５ｍｍ以下となるように、基材部２４および捨て基板部２７の線膨張係数差が一定以内となる。
線膨張係数差が一定以内であるため、捨て基板部２７の反りが一定以下となり、捨て基板部２７に追従して生じる基材部２４の反りも一定以下となる。

また、捨て基板部２７に所定間隔でレジスト層２９を形成することで、後述する治具３０（図３参照）に粘着面を介して支持された際、捨て基板部２７の保持性が向上する。

なお、第１実施形態では、レジスト層２９を捨て基板部２７の表面２７Ａに形成した例について説明したが、これに限らないで、レジスト層２９は捨て基板部２７の裏面に形成することも可能であり、表面２７Ａおよび裏面の双方において部分的に形成することも可能である。

つぎに、製品基板の製造方法のリフロー工程において用いられる治具３０を図３に基づいて説明する。
図３に示す治具３０は、治具３０は、外周部３１の内に設けられて捨て基板部２７に対応した枠部３２と、枠部３２内に設けられて各連結部２８に対応する格子部３３とを有する。

外周部３１は、略矩形枠状に形成され、かつ、厚さ寸法Ｔ１の部位である。
枠部３２は、捨て基板部２７に対応するように矩形枠状に形成され、かつ、厚さ寸法Ｔ２の部位である。
格子部３３は、枠部３２内に複数の矩形開口３４を形成することで、各連結部２８に対応するように格子状に形成され、かつ、厚さ寸法Ｔ２の部位である。

ここで、厚さ寸法Ｔ１と厚さ寸法Ｔ２との関係は、Ｔ１＜Ｔ２が成立する。
そして、枠部３２および格子部３３は、それぞれの表面３２Ａ，３３Ａが面一になるように形成されている。各表面３２Ａ，３３Ａは、外周部３１の表面３１Ａに対して（Ｔ２−Ｔ１）寸法だけ***している。

治具３０を一対用意し、一方の治具３０の表面３２Ａ，３３Ａと、他方の治具３０の表面３２Ａ，３３Ａとを互いに向かい合わせ、一方の治具３０の表面３２Ａ，３３Ａと、他方の治具３０の表面３２Ａ，３３Ａとで製品基板用の基板構造２０を挟持する。
これにより、一方の治具３０の表面３２Ａと他方の治具３０の表面３２Ａとで捨て基板部２７を挟持する。
また、一方の治具３０の表面３３Ａと他方の治具３０の表面３３Ａとで連結部２８を挟持する。

この状態で、一対の治具３０および製品基板用の基板構造２０をリフロー炉に搬入する。リフロー炉内で加熱することでハンダ付けを行い、電子部品２２（図１参照）を基材部２４に実装する。

以下、治具３０を用いてリフロー工程を実施する製品基板の製造方法について説明する。
先ず、絶縁板２５に積層された導体層２６をエッチングすることにより各基材２１となる複数の基材部２４を同一面に沿って形成するとともに、各基材部２４を囲むように枠状の捨て基板部２７を形成し、かつ、各基材部２４および捨て基板部２７間に連結部２８を形成した製品基板用の基板２０を製造しておく。

つぎに、各基材部２４に対応してレジスト層を成膜した後、基材部２４に形成した回路パターン２４Ａに対して各電子部品２２を載置してからリフロー工程を経て各電子部品２２を実装する。
リフロー工程にあたって、捨て基板部２７に対応した枠部３２と、枠部３２内に設けられて各連結部２８に対応する格子部３３とを有する治具３０に製品基板用の基板２０を載置する。この際、治具３０の表面３２Ａに設けられた粘着層に対して捨て基板部２７のレジスト層２９が粘着し、これにより製品基板用の基板２０が固定される。
次いで、他の治具３０を製品基板用の基板２０に積層することにより、製品基板用の基板２０を厚み方向に挟持する。

リフロー工程後、各治具３０から製品基板用の基板２０を取り外し、各連結部２８を分断することにより捨て基板部２７を除去するとともに、各基材２１間の各連結部２８を分断することにより基材２１に電子部品２２が実装された製品基板１０を複数製造する工程が完了する。

リフロー工程にあたって、表面３２Ａの粘着層を介して治具３０に製品基板用の基板２０を載置することにより、捨て基板部２７の変形が規制されるため、基材部２４に変形が波及する虞が少ない。
そして、一対の治具３０により製品基板用の基板２０を厚み方向に挟持することにより、治具３０の枠部３２により捨て基板部２７の変形が確実に規制でき、かつ、格子部３３により連結部２８を挟持するため、間接的に基材部２４の変形が抑制される。

（変形例）
第１実施形態の製品基板用の基板構造２０は、捨て基板部２７に所定間隔をおいてレジスト層２９を１個ずつ形成した例について説明したが、図４に示すように、捨て基板部２７に所定間隔をおいてレジスト層２９を複数個（一例として５個）を形成することが可能である。

複数個のレジスト層２９を形成する場合は、各レジスト層２９を千鳥状に配置することが好ましい。比較的小さな領域に多数のレジスト層２９を形成することが可能になるからである。
さらに、レジスト層２９を千鳥状に配置することで、治具３０（図３参照）に粘着面を介して支持された際、捨て基板部２７の保持性が一層向上する。

つぎに、第２〜３実施形態を図５〜図７に基づいて説明する。なお、第２〜３実施形態の製品基板用の基板構造において第１実施形態と同一・類似部材については同じ符号を付して説明を省略する。

（第２実施形態）
図５に示すように、第２実施形態の製品基板用の基板構造４０は、基材部２４に捨て基板部４１が直接設けられ、基材部２４および捨て基板部４１の配列方向に沿って捨て基板部４１に複数のスリット４２が所定の間隔で形成されたもので、その他の構成は第１実施形態と同様である。
捨て基板部４１には所定間隔で導体層である銅箔２９Ａが１個ずつ形成されている。

捨て基板部４１にスリット４２を形成することで、スリット４２により捨て基板部４１の反りが分断され、従来のように捨て基板部４１の全域に生じた反りが基材部２４に波及しない。
スリット４２を形成する位置、スリット４２の個数、スリット４２の形態は任意に決めることができる。

第２実施形態の製品基板用の基板構造４０によれば、基板部４１にスリット４２を形成することで、捨て基板部４１から導体層２６を除去する必要がない。
加えて、第２実施形態の製品基板用の基板構造４０によれば、第１実施形態の製品基板用の基板構造２０と同様の効果が得られる。

（変形例）
第２実施形態の製品基板用の基板構造４０は、捨て基板部４１に所定間隔をおいてレジスト２９Ａを１個ずつ形成した例について説明したが、図６に示すように、捨て基板部４１に所定間隔をおいてレジスト２９Ａを複数個（一例として５個）を形成することが可能である。

複数個のレジスト２９Ａを形成する場合は、各レジスト２９Ａを千鳥状に配置することが好ましい。比較的小さな領域に多数のレジスト２９Ａを形成することが可能になるからである。
さらに、レジスト２９Ａを千鳥状に配置することで、治具３０（図３参照）に粘着面を介して支持された際、捨て基板部４１の保持性が一層向上する。

（第３実施形態）
図７に示すように、第３実施形態の製品基板用の基板構造５０は、第１実施形態の製品基板用の基板構造２０から捨て基板部２７を除去したもので、その他の構成は第１実施形態と同様である。

捨て基板部２７を除去することで、基材部２４の反りを一定以下に抑えることができる。
すなわち、第３実施形態の製品基板用の基板構造５０によれば、第１実施形態の製品基板用の基板構造２０と同様の効果が得られる。

（第４実施形態）
図８に示すように、第４実施形態の製品基板用の基板構造６０は、第２実施形態の製品基板用の基板構造４０における各捨て基板部４１を橋部６１により連結したものである。

ところで、前述した第２実施形態では、各捨て基板部４１が独立しているため、各基材部２４を分割した際、各捨て基板部４１が個別に切り離されることになる。
従って、前述した第２実施形態では、各捨て基板部４１を廃棄するための機械構造が複雑化するとともに、廃棄作業の効率を向上しにくいという不都合が生じる可能性がある。
一方、前述した第４実施形態によれば、捨て基板部４１が橋部６１により連結されているため、各基材部２４を分割した際、各捨て基板部４１が一体化された状態で廃棄可能となり、各捨て基板部４１を廃棄するための機械構造を簡略化できるとともに、廃棄作業も効率化できるという効果が得られる。
捨て基板部４１が一体構造で残る為、例えば機械を用いて捨て基板を排出する際、吸着、廃棄という処理が効率的になる。

（実施例）
つぎに、本発明に対応して捨て基板部の形態が異なる複数種類の製品基板用の基板構造を製作し、製品基板用の基板構造における最大反り寸法を測定し、捨て基板部に積層部が設けられた従来例における最大反り寸法と比較したので表１を用いて説明する。
なお、実施例１〜実施例４および従来例１において、元基材の線膨張係数は１２ｐｐｍ、導体層（銅箔）の線膨張係数は１６ｐｐｍ、レジスト層の線膨張係数は６０〜７０ｐｐｍである。
また、実施例１〜実施例４の外形寸法は縦７３．０ｍｍ、横５５．０ｍｍであり、従来例１の外形寸法は縦７４．８ｍｍ、横９５．０ｍｍである。

そして、以上のような実施例１〜実施例４および比較例１に対して、電子部品を実装する前の初期状態における最大反り寸法を測定した後、リフロー工程により表面に電子部品を実装した状態で再び最大反り寸法を測定し、次いでリフロー工程により裏面に電子部品を実装した状態で再び最大反り寸法を測定した。
最大反り寸法は、裏面が接触するように製品基板用の基板構造を定盤に載置し、定盤から浮き上がった個所の最大離間寸法を測定して最大反り寸法とした。

なお、実施例１〜実施例４においては、表面に電子部品を実装する表面実装は前述した本発明に係る治具を用いない場合の最大反り寸法と、治具を用いた場合の最大反り寸法とを測定した。
一方、従来例１は、治具を用いない場合の最大反り寸法のみを測定した。

以上の結果から、実施例１〜実施例４は、捨て基板部に積層部が設けられていないか、あるいはスリットが設けられているため、総合判定がＥとなった従来例１に比較して最大反り寸法が激減し、本発明による構成が捨て基板部の反りを抑制して、製品基板の反りを小さくできて総合判定Ａ〜Ｄを得たことが判る。
また、実施例４は、捨て基板部にスリットが設けられているため、捨て基板部に積層部が設けられていても、捨て基板部に生じた反りが分断されて基材部に波及せず、これにより従来例１に比較して飛躍的な改善が認められるとともに、実施例１〜実施例３に比較しても良好な結果が得られたことが判る。
以上の結果から、製品基板を得るための製品基板用の基板構造において、本発明による構成を採用することにより、捨て基板部の反りに起因する製品基板の反りを抑制し、製品基板の寸法精度を向上できることが判る。

なお、前述した各実施形態では、本発明を単層の製品基板に適用した例について説明したが、これに限らないで、本発明を多層の製品基板に適用することも可能である。
多層の製品基板は、単層の製品基板を複数積層したものである。このため、捨て基板に追従して基板部に生じた反りが、捨て基板部を除去した後も解消されることなく残存しやすくなる。
したがって、本発明を多層の製品基板に適用することで、特に顕著な効果が得られる。

また、前述した各実施形態で例示した製品基板、製品基板用の基板構造、基材、電子部品、基材部、捨て基板部、連結部、レジスト層、治具、枠部、格子部、スリット等の形状は、これに限定するものではなく、適宜変更が可能である。

本発明は、リフロー工程を経て基材部に各電子部品が実装された製品基板用の基板構造および製品基板の製造方法への適用に好適である。

本発明に係る製品基板を示す斜視図である。 図２（Ａ）は本発明に係る製品基板用の基板構造（第１実施形態）を示す斜視図、図２（Ｂ）は第１実施形態に係る製品基板用の基板構造の基材部を示す断面図である。 第１実施形態に係る製品基板の製造方法に用いる治具を示す斜視図である。 第１実施形態に係る製品基板用の基板構造の変形例を示す斜視図である。 本発明に係る製品基板用の基板構造（第２実施形態）を示す斜視図である。 第２実施形態に係る製品基板用の基板構造の変形例を示す斜視図である。 本発明に係る製品基板用の基板構造（第３実施形態）を示す斜視図である。 本発明に係る製品基板用の基板構造（第４実施形態）を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 製品基板
２０，４０，５０，６０ 製品基板用の基板構造（製品基板用の基板）
２１ 基材
２２ 電子部品
２４ 基材部
２４Ａ 回路パターン
２５ 絶縁板
２６ 導体層
２７，４１ 捨て基板部
２８ 連結部
２９ レジスト層
３０ 治具
３２ 枠部
３３ 格子部
４２ スリット

Claims (2)

1. 基材に電子部品が実装された製品基板を製造するために、絶縁板に積層された導体層をエッチングすることにより、前記基材となる基材部と、前記基材部に隣接形成された捨て基板部と、前記基材部および前記捨て基板部間に形成された連結部とを有する製品基板用の基板を製造しておき、
   前記基材部に形成された回路パターンに対して前記各電子部品を載置してからリフロー工程を経て前記各電子部品が実装され、
   次いで前記連結部を分断することにより前記捨て基板部が除去される製品基板用の基板構造であって、
   前記導体層と、前記導体層を被覆するレジスト層とが積層された積層部であって、前記リフロー工程により前記製品基板製造用の基板構造に生じる反りに対する支配的要因である積層部が前記捨て基板部に設けられておらず、
   前記捨て基板部には、前記リフロー工程において治具によって支持された際に前記治具に粘着するレジスト層が、１個ずつ、あるいは複数個ずつ、所定間隔で形成されていることを特徴とする製品基板の製造方法。
2. 請求項１に記載した製品基板用の基板構造により得られた製品基板が用いられたことを特徴とする電子機器。

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