JP2000164997A - プリント基板およびプリント基板への部品実装方法 - Google Patents

プリント基板およびプリント基板への部品実装方法

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JP2000164997A
JP2000164997A JP10337244A JP33724498A JP2000164997A JP 2000164997 A JP2000164997 A JP 2000164997A JP 10337244 A JP10337244 A JP 10337244A JP 33724498 A JP33724498 A JP 33724498A JP 2000164997 A JP2000164997 A JP 2000164997A
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copper
circuit board
printed circuit
pattern
preventing deformation
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Takao Kuroda
黒田  隆雄
Koji Kondo
宏司 近藤
Masayuki Aoyama
雅之 青山
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】実装時に基板変形によるトラブルを未然に防ぐ
ことができるプリント基板およびプリント基板への部品
実装方法を提供する。 【解決手段】プリント基板10の基材1は樹脂またはガ
ラス繊維よりなり、四角板状をなす。基材1における製
品領域Z1の外に作られた耳Z2,Z3の部分に変形防
止用の銅めっき層2,3,4,5が形成され、基板の搬
送の際の一対の支持辺S2,S4に向かう基板変形方向
に連続的に延びている。銅の強度を用いて、実装時に反
り等の変形によるトラブルを未然に防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はプリント基板の部
品実装のための技術に関するものであり、特に、プリン
ト基板を搬送しつつ一括半田付けを行う工程を有する場
合に有用な技術である。
【0002】
【従来の技術】図7に示すように、プリント基板50に
電子部品51を実装するために半田付けが行われる。具
体的には、フロー半田付けとして、半田槽の半田に浸漬
して接合する。また、リフロー半田付けとして、ペース
ト状の半田をプリント基板に塗布し、その上に部品を載
せ加熱して半田を溶かして接合する。このような半田付
け工程において、図8に示すように、コンベア52によ
りプリント基板50の搬送が行われるが、プリント基板
の材料は、主にエポキシ樹脂とガラス繊維であり、半田
リフロー温度、半田フロー温度(200℃以上)では強
度が低下する。そのため、部品や自重により変形した
り、熱応力により反ったりする。反り等の変形が生じた
基板は、常温では元に戻ろうとするため、実装部品の半
田部分に大きな歪みを与えてしまい、寿命の低下を引き
起こす。のみならず、反った基板の裏面に部品を実装し
ようとすると、半田印刷ができなかったり部品のマウン
トが困難になったりして高密度実装が大変難しくなる。
【0003】この問題に対して、プリント基板の残銅率
を各層で一定としたり、基板(製品)に枠を設けて強度
を向上させたりして対策するのだが、基板そのものが薄
くなると自重で変形してしまう問題点は容易に解決でき
なかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、実装時に基板変形によるトラブルを未然に防ぐこ
とができるプリント基板およびプリント基板への部品実
装方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のプリン
ト基板は、基材に、基板の搬送の際の一対の支持辺に向
かう基板変形方向に連続的に延びる変形防止用の導体パ
ターンを形成したことを特徴としている。
【0006】よって、加熱することで強度が低下する樹
脂ではなく、加熱しても強度はほとんど変わらない導体
パターン(例えば、銅パターン)を変形防止に積極的に
利用することにより、基板が補強される。このように、
導体(例えば、銅)の強度を用いて、実装時に反り等の
変形によるトラブルを未然に防ぐことができる。
【0007】また、請求項7に記載のプリント基板への
部品実装方法によれば、四角板状の基材での対向する2
つの辺を支持した状態で当該基板を搬送して、リフロー
炉を通過または半田槽の半田に浸漬させることにより半
田付けを行う際に、基材に、一対の支持辺に向かって連
続的に延びる変形防止用の導体パターンを形成したプリ
ント基板を用いて、基板の搬送が行われる。
【0008】この基板を搬送しつつ半田付けを行う際
に、加熱することで強度が低下する樹脂ではなく、加熱
しても強度はほとんど変わらない導体パターン(例え
ば、銅パターン)を変形防止に積極的に利用することに
より基板が補強され、この導体(例えば、銅)の強度を
用いて基板の変形が阻止される。よって、実装時に反り
等の変形によるトラブルを未然に防ぐことができる。
【0009】ここで、請求項2,8に記載のように、変
形防止用の導体パターンを、銅もしくは銅−Niパター
ンとしたり、請求項3,9に記載のように、変形防止用
の銅もしくは銅−Niパターンの厚さを30μm以上と
したり、請求項4,10に記載のように、変形防止用の
銅もしくは銅−Niパターンの面積率を80%以上とし
たり、請求項5,11に記載のように、基材の厚さに対
する変形防止用の銅もしくは銅−Niパターンの厚さ割
合を13%以上としたり、請求項6,12に記載のよう
に、変形防止用の導体パターンを、基材における製品領
域の外に作られた耳の部分に形成すると、実用上好まし
いものとなる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。図1には、本実施形態
におけるプリント基板10を示す。四角板状の基材1は
樹脂よりなる。なお、基材1はガラス繊維を用いること
もできる。四角板状の基材1における対向する2つの辺
S2,S4が搬送の際の一対の支持辺となる。基板搬送
機構として、図2に示すコンベアが用いられる。詳しく
は、一対のガイドレール20,21が水平方向に所定の
間隔をおいて配置され、ガイドレール20,21は断面
形状がL字状をなしている。そして、ガイドレール2
0,21の水平部20a,21aの上にプリント基板1
0の辺S2,S4が乗り、ガイドレール20,21の立
設部20b,21bによりプリント基板10の水平方向
への移動が規制される。
【0011】このように、コンベアにおいては、図7に
示したように基板の両面を実装するために、基板10の
両端(辺S2,S4)を支持して搬送する。この際、搬
送方向に垂直な方向が基板の反りが発生する方向(基板
変形方向)になる。
【0012】図1において、プリント基板10での基材
1の製品領域Z1における辺S1,S3には、所定幅の
耳Z2,Z3が形成され、この耳Z2,Z3の部分の両
面には変形防止用の導体パターン2,3,4,5が形成
されている。つまり、導体パターン2〜5は、基材1に
おける製品領域Z1の外に作られた耳Z2,Z3の部分
に形成されている。導体パターン2,3,4,5は、搬
送方向に垂直な方向に連続的に延びている。この導体パ
ターン2,3,4,5には、銅めっき層(即ち、厚い銅
箔)を用いている。以下、導体パターン2〜5を銅めっ
き層という。
【0013】この銅めっき層2〜5が形成されている製
品領域Z1に対する耳Z2,Z3の部分は、部品実装後
において取り除かれ、製品領域Z1よりなる製品として
出荷される。
【0014】銅めっき層2〜5に関してより詳しくは、
銅めっき層2〜5の厚さは30μm以上であり、また、
銅めっき層2〜5の面積率が80%以上であるととも
に、基材1の厚さに対する銅めっき層2〜5の厚さ割合
が13%以上となっている。また、この銅めっき層2〜
5とは、成分的には、Cu系、Cu−Ni系、Cu−N
i−Au系等を含むものである。このように、変形防止
用の導体パターン(2〜5)として、銅もしくは銅−N
iパターンを用いている。
【0015】次に、プリント基板10への部品実装の際
の半田付け工程を、リフロー半田付けを例にとって説明
する。まず、図1に示す銅めっき層2〜5を有するプリ
ント基板1を用意する。そして、プリント基板1におけ
るランド上にペースト状の半田を印刷し、その上に電子
部品を載せる(図7参照)。さらに、図2に示すよう
に、プリント基板10をコンベアのガイドレール20,
21に搭載する。
【0016】引き続き、四角板状の基材1での対向する
2つの辺S2,S4を支持した状態でコンベアによって
(ガイドレール20,21に沿って)基板10を搬送し
てリフロー炉に入れる。この炉内において熱風をプリン
ト基板10に吹き付ける等により加熱して半田が溶かさ
れ半田リフローが行われる。このように、リフロー炉を
通過させることにより半田付けが行われる。その後、プ
リント基板10がガイドレール20,21に沿ってリフ
ロー炉から出てくる。そして、プリント基板10が冷却
される。
【0017】このようなプリント基板10の半田付け工
程において、半田リフロー時にはプリント基板10の温
度が200℃以上に上昇する。そのため、基材である樹
脂は必ず軟化する。従って、自重あるいは部品の重量で
基板10が変形しようとする。詳しくは、基板10にお
ける搬送方向に平行なる両端(辺S2,S4)は支持さ
れているので反りは発生しないが、搬送方向に垂直な方
向はフリーであるので自重あるいは部品の重量により反
りが発生しようとする。
【0018】しかし、本プリント基板10においては、
基材1に、一対の支持辺S2,S4に向かって連続的に
延びる変形防止用の銅めっき層2,3,4,5が形成さ
れており、銅めっき層2〜5における銅の強度を用いて
基板が補強された状態で基板を搬送しつつリフロー半田
付けが行われる。このように、半田リフローの際に、銅
めっき層2,3,4,5により基板の反り(変形)が阻
止される。つまり、加熱することで強度が低下する樹脂
ではなく、加熱しても強度はほとんど変わらない銅めっ
き層2〜5を変形防止に積極的に利用することにより、
基板の補強を行い基板の反り(変形)がない状態で次工
程での部品実装を行うことができる。詳しくは、熱応力
により反り等の変形が生じた基板は常温では元に戻ろう
とするため、実装部品の半田部分に大きな歪みを与えて
しまい寿命の低下を引き起こしたり、反った基板の裏面
に部品を実装しようとすると半田印刷ができなかったり
部品のマウントが困難になったりするが、これらのこと
を回避して高密度実装を実現できる。
【0019】また、プリント基板10を軽量化するため
には薄くする必要があるが、薄くすると実装時に基板が
反り、高密度実装が困難となってしまう。換言すれば、
基板の反り防止のために、プリント基板の残銅率を各層
で一定としたり基板に枠を設けて強度を向上させても、
基板そのものが薄くなると自重で変形してしまう。これ
に対し本例では、加熱することで強度が低下する樹脂で
はなく加熱しても強度はほとんど変わらない銅めっき層
2〜5を基板の搬送方向に対して垂直の向きに延設し銅
の強度を用いて実装時に反り等の変形を防止することが
でき、反りを防止しつつプリント基板10を薄くして軽
量化を図ることができる。
【0020】以下、変形防止用の銅めっき層2〜5に関
する各種の実験を行ったので、それを説明する。図3に
は、銅めっき層の面積率と反り量との関係を示す。つま
り、基板面積における銅めっき層の面積率を変化させ
て、リフローによりどれだけ反るかを測定した。この場
合の基板は両面基板であり、基材の厚さは0.4mmで
あり、銅めっき厚は20μmである。反り量の測定に関
して、図6に示すように、縦横の寸法が150mm×4
0mmの基板を用い、リフロー炉を240℃で30秒で
通過させた後の反り量を測定した。
【0021】この図3から、銅面積が増大するほど反り
は少なくなることが分かる。また、銅面積率が80%以
上では反りはほとんど観測できなかった。図4には、銅
めっき層の面積率を100%としたときの、銅めっき厚
さを変化させてリフロー時の反りを測定した結果を示
す。この場合の基板は両面基板であり、基材の板厚は
0.4mmである。この図4から、銅めっき層の厚さが
30μm以上で反りの低減効果が大きいことが分かる。
【0022】図5には、基材の板厚に対する銅めっき厚
の割合を変化させてリフロー時の反りを測定した結果を
示す。この場合の基板は両面基板であり、基材の厚さは
0.4mmである。この図5から、銅めっき厚の割合が
13%以上でほとんど反りが無くなることが分かる。
【0023】これらのことから、銅めっき層2〜5の厚
さを30μm以上とし、平面における銅めっき層の面積
率を80%以上とし、断面におけるめっき厚の割合を1
3%以上とすると、実装リフロー時に反りがほとんどな
い状態が保持できる。
【0024】このように、本実施の形態は、下記の特徴
を有する。 (イ)基材1に、基板の搬送の際の一対の支持辺S2,
S4に向かう基板変形方向に連続的に延びる変形防止用
の銅めっき層2,3,4,5を形成したので、加熱する
ことで強度が低下する樹脂ではなく、加熱しても強度は
ほとんど変わらない銅めっき層2〜5を変形防止に積極
的に利用することにより、基板を補強することができ、
銅の強度を用いて基板の変形を阻止し、実装時に反り等
の変形によるトラブルを未然に防ぐことができる。
【0025】これまで説明したものの他にも、下記のよ
うに実施してもよい。前述の実施形態においては、反り
を防止するための銅めっき層2〜5を、搬送方向に対し
て垂直な方向にのみ延びるように形成したが、この他に
も、搬送方向に対して垂直な方向にのみ延びるのではな
く平行な方向にも延びていてもよい。また、前述の実施
形態においては製品の耳Z2,Z3の部分に銅めっき層
2〜5を形成したが、製品の耳Z2,Z3の部分ではな
く製品領域Z1に銅めっき厚が30μm以上の銅もしく
は銅−Niパターンを形成し、これを変形防止用の導体
パターンとして用いてもよい。つまり、銅めっき層2〜
5を製品パターンを支える支持材として用いるのではな
く、製品(基板)そのものとして用いてもよい。
【0026】さらに、前述の実施形態においてはリフロ
ーによる半田付けの際に適用したが、半田槽の半田に浸
漬させることにより半田付けを行うフロー半田付けの場
合に適用してよく、この場合にも基板の変形(反り)を
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態におけるプリント基板を示す図。
【図2】 プリント基板の搬送状態を示す図。
【図3】 銅面積率を変えたときの反り量の測定結果を
示す図。
【図4】 銅めっき厚を変えたときの反り量の測定結果
を示す図。
【図5】 基材に対する銅めっき厚割合を変えたときの
反り量の測定結果を示す図。
【図6】 基板の反り量の測定方法を説明するための
図。
【図7】 プリント基板の正面図。
【図8】 半田付けを説明するための斜視図。
【符号の説明】
1…基材、2,3,4,5…銅めっき層、10…プリン
ト基板、20,21…ガイドレール、S1〜S4…辺、
Z1…製品領域、Z2,Z3…耳。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 雅之 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5E319 AC02 AC20 CC23 CD35 CD45 5E338 AA02 AA16 BB65 CC10 CD12 EE26

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂またはガラス繊維よりなる四角板状
    の基材に、基板の搬送の際の一対の支持辺に向かう基板
    変形方向に連続的に延びる変形防止用の導体パターンを
    形成したことを特徴とするプリント基板。
  2. 【請求項2】 変形防止用の導体パターンは、銅もしく
    は銅−Niパターンである請求項1に記載のプリント基
    板。
  3. 【請求項3】 変形防止用の銅もしくは銅−Niパター
    ンの厚さを30μm以上としたことを特徴とする請求項
    2に記載のプリント基板。
  4. 【請求項4】 変形防止用の銅もしくは銅−Niパター
    ンの面積率を80%以上としたことを特徴とする請求項
    2に記載のプリント基板。
  5. 【請求項5】 基材の厚さに対する変形防止用の銅もし
    くは銅−Niパターンの厚さ割合を13%以上としたこ
    とを特徴とする請求項2に記載のプリント基板。
  6. 【請求項6】 変形防止用の導体パターンは、基材にお
    ける製品領域の外に作られた耳の部分に形成したもので
    ある請求項1に記載のプリント基板。
  7. 【請求項7】 プリント基板における樹脂またはガラス
    繊維よりなる四角板状の基材での対向する2つの辺を支
    持した状態で当該基板を搬送して、リフロー炉を通過ま
    たは半田槽の半田に浸漬させることにより半田付けを行
    うプリント基板への部品実装方法であって、 前記基材に、前記一対の支持辺に向かって連続的に延び
    る変形防止用の導体パターンを形成したプリント基板を
    用いて、基板の搬送を行うようにしたことを特徴とする
    プリント基板への部品実装方法。
  8. 【請求項8】 変形防止用の導体パターンは、銅もしく
    は銅−Niパターンである請求項7に記載のプリント基
    板への部品実装方法。
  9. 【請求項9】 変形防止用の銅もしくは銅−Niパター
    ンの厚さを30μm以上としたことを特徴とする請求項
    8に記載のプリント基板への部品実装方法。
  10. 【請求項10】 変形防止用の銅もしくは銅−Niパタ
    ーンの面積率を80%以上としたことを特徴とする請求
    項8に記載のプリント基板への部品実装方法。
  11. 【請求項11】 基材の厚さに対する変形防止用の銅も
    しくは銅−Niパターンの厚さ割合を13%以上とした
    ことを特徴とする請求項8に記載のプリント基板への部
    品実装方法。
  12. 【請求項12】 変形防止用の導体パターンは、基材に
    おける製品領域の外に作られた耳の部分に形成したもの
    である請求項7に記載のプリント基板への部品実装方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009069987A2 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 Lg Electronics Inc. Printed circuit board and method for manufacturing the same, and panel for manufacturing the printed circuit board
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