JP6550516B1 - パネル、ｐｃｂおよびｐｃｂの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】キャビティが設けられてもＰＣＢの変形を防止し、小型化を実現する。【解決手段】パネル１０には複数のＰＣＢ１２が複数のステー１８によって枠体２０または隣接する他のＰＣＢ１２に接続されている。ＰＣＢ１２は表面にキャビティ１６が形成されている。ステー１８のうち、キャビティ１６からみてＰＣＢ１２の側面までの距離が短いＹ方向に設けられるものがキャビティステー１８ａである。キャビティステー１８ａは、キャビティ１６におけるＸ方向の両端をＹ方向に延長した延長線２２を含み、Ｘ方向の長さｘ１がキャビティ１６の長さｘ０よりも長く、長さｘ０の４倍以下である。キャビティステー１８ａによれば、パネル１０を加熱してもＰＣＢ１２におけるキャビティ１６周辺での歪みを防止できる。【選択図】図１
Description
本発明は、パネル、ＰＣＢおよびＰＣＢの製造方法に関する。
ＰＣＢには小型化・薄型化の要請がある。そのため、高さのある部品載置部の表面にキャビティを設ける場合がある（特許文献１参照）。このようなキャビティによればＰＣＢの表面からの部品突出高さが抑制されて薄型化される。
ＰＣＢを量産する場合、効率的な製造のために１枚のパネルから複数枚のＰＣＢが製造されることがあり、例えば図８に示すように、パネル５００には複数のＰＣＢ５０２が形成される。ＰＣＢ５０２は複数のステー５０４によって枠体５０６または隣接する他のＰＣＢ５０２に接続される。ＰＣＢ５０２には有底のキャビティ５０８が形成され、該キャビティ５０８には部品５１０がマウントされる。部品５１０がマウントされた後、加熱工程を経て部品５１０がソルダリングされ、さらにステー５０４を切り離すと製品としてのＰＣＢ５０２が得られる。ＰＣＢ５０２は、例えばＸ方向に長尺で、Ｙ方向に短尺な矩形である。
ところで、ＰＣＢ５０２は小型化のためにＹ方向を一層短尺にすることが要請されている。そうすると、キャビティ５０８とＹ方向端５１２との間の寸法ｙ１が相当に短くなる。この状態で加熱工程を行うとキャビティ５０８およびその周辺が熱の影響を受ける。そして、ステー５０４を切り離すと、図９に示すように、ＰＣＢ５０２がキャビティ５０８の周辺で変形してしまい、電極５１４が浮いてしまったり、ビスＢによる締結でストレスがかかってＰＣＢ５０２の寿命低下が懸念される。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、キャビティが設けられてもＰＣＢの変形防止および小型化を実現することのできるパネル、ＰＣＢおよびＰＣＢの製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第１態様にかかるパネルは、１以上のＰＣＢが複数のステーによって枠体または隣接する他のＰＣＢに接続されたパネルであって、前記ＰＣＢは表面にキャビティが形成されており、前記ステーのうち、前記キャビティからみて前記ＰＣＢの側面までの距離が短い第１方向に設けられるものをキャビティステーとし、前記キャビティステーは、前記キャビティにおける前記第１方向に直交する第２方向の両端を前記第１方向に延長した延長線を含み、前記第２方向の長さが前記キャビティよりも長い。
前記キャビティステーは、前記第２方向の長さが前記キャビティの３倍以下であってもよい。
前記キャビティステーは、前記キャビティからみて前記第１方向の両側にそれぞれ１つずつ設けられていてもよい。
また、本発明の第２態様にかかるＰＣＢの製造方法は、上記のパネルと、少なくとも前記キャビティに設けられた電子部品とを加熱することでリフローはんだ付けする加熱工程と、前記ステーを切断する切断工程と、を有する。
また、本発明の第３態様にかかるＰＣＢは、表面にキャビティが形成されたＰＣＢであって、前記キャビティからの距離が短い第１方向の側面にはパネルから切り離されたステー跡を有し、前記ステー跡は、前記キャビティにおける前記第１方向に直交する第２方向の両端を前記第１方向に延長した延長線を含み、前記第２方向について前記キャビティよりも長い。
本発明の上記態様にかかるパネルでは、ＰＣＢのキャビティからみてＰＣＢの側面までの距離が短い方向を第１方向、それに直交する方向を第２方向としたとき、キャビティステーが、キャビティにおける第２方向の両端を第１方向に延長した延長線を含み、第２方向の長さがキャビティよりも長く設定されている。これにより、延長線を含むキャビティの周辺が強化され、加熱工程における熱の影響で変形することを防止できる。そして、上記態様の製造方法で製造される上記態様のＰＣＢは変形が防止されることから、第１方向に関してさらに短尺化し小型化することができる。
以下に、本発明にかかるパネル、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）およびＰＣＢの製造方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の実施形態であるパネル１０およびＰＣＢ１２を示す斜視図である。ＰＣＢ１２は、ＰＣＢ１２は効率的に量産するために１枚のパネル１０から４枚切り出される。一般的にはＰＣＢ１２は１枚のパネル１０から複数枚切り出されるが、条件によっては１枚でもよい。
ＰＣＢ１２はＸ方向（第２方向）に長尺でＹ方向（第１方向）に短尺な矩形である。４枚のＰＣＢ１２はＹ方向に配列されている。ＰＣＢ１２のＹ方向寸法は特に短く、ＰＣＢ１２が小型化されるとともに、１枚のパネル１０に多くのＰＣＢ１２を設けることができる。ＰＣＢ１２はコア層および複数の回路層を有する。ＰＣＢ１２にはビス孔１２ａが設けられている。
ＰＣＢ１２の表面には部品１４を実装する部分にキャビティ１６が設けられている。ＰＣＢ１２には多くの部品が実装されるが、本願では代表的にキャビティ１６に対応させた部品１４だけを示す。また、本願では煩雑とならないように部品１４の実装の前後にかかわらずＰＣＢ１２を同一名称で呼ぶ。キャビティ１６は矩形の有底穴であるが、必ずしも矩形でなくてもよい。ＰＣＢ１２はＹ方向寸法が短いため、Ｙ方向側面１２ｙとキャビティ１６とのとの間の寸法ｙ１が相当に短くなっている。
ＰＣＢ１２は複数の短いステー１８によって枠体２０または隣接する他のＰＣＢ１２に接続されている。ステー１８はブリッジ又はタブとも呼ばれる。枠体２０はパネル１０の四方を形成する部分である。ステー１８はＸ方向側面１２ｘからＸ方向に延在するとともに、Ｘ方向両端近傍の各Ｙ方向側面１２ｙからＹ方向に延在している。また、ステー１８はキャビティ１６からみて両側のＹ方向側面１２ｙにも設けられており、本願ではこのステー１８をキャビティステー１８ａと呼ぶ。
キャビティステー１８ａは、キャビティ１６からみてＰＣＢ１２の側面までの距離が短い第１方向（図１ではＹ方向）のものを指し、キャビティ１６からみてＰＣＢ１２の側面までの距離が長い第２方向（図１ではＸ方向）のもの（図１ではステー１８ｂ）およびＹ方向側面１２ｙにあってもキャビティ１６からみた第１方向にはないもの（図１ではステー１８ｃ）は除く。ＰＣＢ１２はキャビティステー１８ａを含む複数のステー１８によって、枠体２０に対して四方をバランスよく接続されている。
図２に示すように、キャビティステー１８ａは、キャビティ１６におけるＸ方向両端をＹ方向に延長した延長線２２を含む。また、キャビティステー１８ａのＸ方向の長さｘ１は、キャビティ１６のＸ方向の長さｘ０よりも長く、かつ長さｘ０の４倍以下に設定されている。これにより、キャビティ１６の周辺を枠体２０または隣接する他のＰＣＢ１２に対して強固に支持することができ、後述する加熱工程による熱の影響を抑制することができる。また、キャビティステー１８ａは加熱工程の後にＰＣＢ１２の側面に沿った切取線２４で切り取られるが、キャビティステー１８ａのＸ方向の長さｘ１は、キャビティ１６の長さｘ０の４倍以下に設定されていることから、切断工程の時間が短縮されるとともに切取工具寿命を延ばすことができる。また、長さｘ１を長さｘ０の４倍とすれば、加熱工程による熱の影響を十分に低減することができ、４倍以上としてもその効果はほとんど変わらない。
支持強度と切断工程時間の短縮とを考慮し、パネル１０においては長さｘ１を長さｘ０の２倍としている。キャビティステー１８ａの長さｘ１は、キャビティ１６の深さや上記の寸法ｙ１に基づいて調整してもよい。なお、図１、図２、図６、図７では延長線２２を二点鎖線で示し、切取線２４を破線で示している。
次に、このように構成されるパネル１０からＰＣＢ１２を製造するＰＣＢの製造方法について説明する。
まず、図１に示されるパネル１０を形成する。上記の通りパネル１０は、４枚のＰＣＢ１２がステー１８によって枠体２０または隣接するＰＣＢ１２に対して接続される形状となっている。ただし、この段階では部品１４はＰＣＢ１２にマウントされてなく、キャビティ１６も形成されていない。
次に、図４に示すように、ステップＳ１のキャビティ形成工程として各ＰＣＢ１２にキャビティ１６を形成する。キャビティ１６の部分は回路層の相互接着剤が省かれており、キャビティ１６の外周に相当する部分をルータまたはレーザなどにより適度な深さに削りとり、中心部分を剥ぎ取ることによりキャビティ１６が形成される。
さらに必要な箇所にハンダクリームを塗布した後、ステップＳ２のチップマウント工程として部品１４をキャビティ１６の部分にマウントする。図３に示すように、部品１４は、例えばＣＰＵ（電子部品）１４ａと該ＣＰＵ１４ａの下面に設けられたキャパシタ１４ｂとを含み、電極１４ｃはキャビティ１６の周囲に設けられる。キャパシタ１４ｂをキャビティ１６に入り込ませることにより、部品１４のＰＣＢ１２表面からの突出高さを抑制することができる。また、キャビティ１６は有底穴であることから、ＣＰＵ１４ａからの電磁ノイズが下方に放出されることが防止される。ＣＰＵ１４ａの電磁ノイズ遮蔽のためには、キャビティ１６の下方に導電層が設けられていると一層好ましい。図示を省略するが、部品１４としては電子部品以外にも、例えばヒートシンクを用いてもよい。ヒートシンクはキャビティ１６の底面に接触させてＰＣＢ１２の熱を放出させることができる。
そして、ステップＳ３の加熱工程としてパネル１０を加熱炉（例えばリフロー炉）に入れて加熱する。これにより、電極１４ｃがＰＣＢ１２の回路パターンに対してリフローはんだ付けされる。
このとき、ＰＣＢ１２のＹ方向側面１２ｙとキャビティ１６とのとの間の寸法ｙ１（図２参照）は相当に短いが、キャビティステー１８ａの長さｘ１は、キャビティ１６のＸ方向の長さｘ０の２倍としていることから、加熱による影響を受けにくい。特に、加熱による影響が大きいと懸念される延長線２２（図２参照）の部分がキャビティステー１８ａに含まれていることから、この部分での変形を抑制することができる。
次いでパネル１０を冷却した後、ステップＳ４の切断工程として切取線２４に沿ってステー１８を切断し、４枚のＰＣＢ１２をパネル１０から切り離す。このとき、切取線２４の長さｘ１は、キャビティ１６のＸ方向の長さｘ０の２倍に抑えられていることから、短時間での切り取りが可能である。切断工程ではキャビティステー１８ａ以外のステー１８も切断する。
図５に示すように、このように製造されたＰＣＢ１２はキャビティ１６の周辺に歪みがなく平面的な板形状が維持されている。従って電極１４ｃ（図３参照）が回路パターンから浮いたりストレスがかかることがない。また、ビス孔１２ａからビスＢによってポストに締結してもＰＣＢ１２自体にストレスが加わることがなく、寿命が低下することがない。
なお、このように製造されたＰＣＢ１２には、ステー１８およびキャビティステー１８ａが設けられていた場所にステー跡２８が視認可能な程度に存在する。特に、キャビティ１６からみてＹ方向側面１２ｙにはパネル１０から切り離されたキャビティステー１８ａによるステー跡２８ａがあり、その長さｘ１によりキャビティステー１８ａが設けられていた位置と長さとが認識され、品質確認または品質保証の手段として用いることができる。図５ではステー跡２８をドット地で示している。
次に、パネル１０の変形例について図６および図７を参照しながら説明する。各変形例においてパネル１０およびＰＣＢ１２と同様の構成要素については同符号を付してその詳細な説明を省略する。
図６は、第１の変形例にかかるパネル１０ａの一部拡大平面図である。図６に示すように、パネル１０ａでは、キャビティ１６はＰＣＢ１２の各Ｙ方向側面１２ｙにそれぞれ２つのキャビティステー１８ｄを有する。２つのキャビティステー１８ｄは上記の１つのキャビティステー１８ａを置き換えたものである。すなわち、何らかの都合により、キャビティ１６からみてＰＣＢ１２のＹ方向側面１２ｙ近傍に孔２６を設ける必要がある場合には、１つのキャビティステー１８ａが２つ（または３以上）のキャビティステー１８ｄで置き換えられる。孔２６の形状は問われないが、Ｘ方向には短いことが望ましい。また、特に孔２６を設ける必要がなければ２つのキャビティステー１８ｄを設けるよりも、上記のようにキャビティステー１８ａをキャビティ１６からみて両側のＹ方向側面１２ｙにそれぞれ１つずつ設けることが歪み防止の観点から望ましい。
この場合も、各キャビティステー１８ｄは延長線２２を含み、長尺方向の長さｘ２の合計（つまりｘ２×２）がキャビティ１６のＸ方向の長さｘ０よりも長くかつその４倍以下となるように設定されているとよい。
図７は、第２の変形例にかかるパネル１０ｂの一部拡大平面図である。図７に示すように、パネル１０ｂでは、ＰＣＢ１２とキャビティ１６とのＹ方向長さが等しくなっている。すなわち、上記のｙ１（図２参照）がｙ１＝０となっている。このパネル１０ｂから得られるＰＣＢ１２はキャビティ１６の部分が柔軟に形成され、該キャビティ１６で屈曲させることができ、フレキシブルプリント基板のように扱うことができる。この場合、キャビティ１６には部品１４を設けなくてもよい。
また、得られたＰＣＢ１２をキャビティ１６で屈曲させて使用する場合においても、使用前にＰＣＢ１２が歪んでいることは好ましくないため、上記のような適正な長さｘ１のキャビティステー１８ａにより製造段階におけるＰＣＢ１２の歪みを防止することが望ましい。
上述したように、本実施の形態にかかるパネル１０，１０ａ，１０ｂでは、ＰＣＢ１２のキャビティ１６からみてＰＣＢ１２の側面までの距離が短いＹ方向を第１方向、それに直交するＸ方向を第２方向としたとき、キャビティステー１８ａが、キャビティ１６における第２方向の両端を第１方向に延長した延長線２２を含み、第２方向の長さｘ１がキャビティ１６の長さｘ０よりも長く設定されている。これにより、延長線２２を含むキャビティ１６の周辺が強化され、加熱工程における熱の影響で変形することを防止できる。特に延長線２２の部分は熱による影響が大きいと考えられるため、この部分をキャビティステー１８ａで支持することが熱変形に対して効果的である。そして、このようなパネル１０，１０ａ，１０ｂから上記の製造方法で製造されたＰＣＢ１２は変形が防止されることから、第１方向に関してさらに短尺化し小型化することができる。
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
１０，１０ａ，１０ｂ パネル
１２ ＰＣＢ
１２ｘ Ｘ方向側面
１２ｙ Ｙ方向側面
１４ 部品
１６ キャビティ
１８ ステー
１８ａ，１８ｄ キャビティステー
２０ 枠体
２２ 延長線
２４ 切取線
２６ 孔
２８，２８ａ ステー跡
１２ ＰＣＢ
１２ｘ Ｘ方向側面
１２ｙ Ｙ方向側面
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１８ ステー
１８ａ，１８ｄ キャビティステー
２０ 枠体
２２ 延長線
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２６ 孔
２８，２８ａ ステー跡
Claims (5)
- １以上のＰＣＢが複数のステーによって枠体または隣接する他のＰＣＢに接続されたパネルであって、
前記ＰＣＢは表面にキャビティが形成されており、
前記ステーのうち、前記キャビティからみて前記ＰＣＢの側面までの距離が短い第１方向に設けられるものをキャビティステーとし、
前記キャビティステーは、前記キャビティにおける前記第１方向に直交する第２方向の両端を前記第１方向に延長した延長線を含み、前記第２方向の長さが前記キャビティよりも長いことを特徴とするパネル。 - 請求項１に記載のパネルにおいて、
前記キャビティステーは、前記第２方向の長さが前記キャビティの４倍以下であることを特徴とするパネル。 - 請求項１または２に記載のパネルにおいて、
前記キャビティステーは、前記キャビティからみて前記第１方向の両側にそれぞれ１つずつ設けられることを特徴とするパネル。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載のパネルと、少なくとも前記キャビティに設けられた電子部品とを加熱することでリフローはんだ付けする加熱工程と、
前記ステーを切断する切断工程と、
を有することを特徴とするＰＣＢの製造方法。 - 表面にキャビティが形成されたＰＣＢであって、
前記キャビティからの距離が短い第１方向の側面にはパネルから切り離されたステー跡を有し、
前記ステー跡は、前記キャビティにおける前記第１方向に直交する第２方向の両端を前記第１方向に延長した延長線を含み、前記第２方向について前記キャビティよりも長いことを特徴とするＰＣＢ。
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