JP2004179317A

JP2004179317A - プリント回路板、プリント回路板を製造する際に用いる部品集合体およびプリント回路板の製造方法

Info

Publication number: JP2004179317A
Application number: JP2002342630A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Yamamoto; 展大山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】本発明は、複数の表面実装部品を配線板上の適性位置に精度よく半田付けすることができるプリント回路板を得ることにある。
【解決手段】プリント回路板（１）は、保持部材（４）と、保持部材に予め決められた位置関係を保つように並べて固定された複数のチップコンデンサ（２）と、チップコンデンサに対応する複数のパッド（９）を有するプリント配線板（３）とを備えている。チップコンデンサは、保持部材に固定された状態でプリント配線板のパッドに半田付けされている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板にベアチップのような複数の表面実装部品が半田付けされたプリント回路板、このプリント回路板を製造する過程で用いる部品集合体および上記プリント回路板を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポータブルコンピュータあるいは携帯電話のような電子機器に用いられるプリント回路板は、高密度に実装された多数の表面実装部品を有している。例えばベアチップやＳＯＰ（ＳｍａｌｌＯｕｔｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）のような小型の表面実装部品は、プリント板の実装面にリフロー半田付けされている。この半田付けプロセスは、以下に述べるような手順に従って行なわれる。
【０００３】
まず、実装面の上に多数のパッドが形成されたプリント配線板を用意する。次に、パッドの上に半田ペーストを印刷し、パッドを半田層で覆う。引き続いて、実装面上の予め決められた位置に部品搭載機を用いて表面実装部品を一つ一つ搭載する。これにより、表面実装部品の端子が半田層の上に載置される。
【０００４】
次に、表面実装部品が置かれたプリント配線板をリフロー炉に収容し、プリント配線板を加熱する。この加熱により半田層が溶融し、溶けた半田層がパッドおよび端子に沿って広がる。最後にプリント配線板を冷却し、半田層を硬化させる。この結果、パッドと端子とが電気的および機械的に接合され、プリント配線板に対する表面実装部品の実装作業が完了する。（例えば非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
「２００１年度版最新半導体組立／パッケージング技術」発行所株式会社プレスジャーナル平成１３年２月２６日発行、Ｐ．１３１〜１９１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半田付けプロセスによると、表面実装部品は、部品搭載機により一つ一つ、いわゆる１ｂｙ１方式によってプリント配線板の実装面に搭載されるようになっている。そのため、部品搭載後に行なわれる半田付け時において、隣り合う表面実装部品は互いに独立した状態にあり、表面実装部品の搭載位置や姿勢は何等拘束されていない。
【０００７】
したがって、パッドを覆う半田層が溶融した時に、表面実装部品が実装面から浮き上がったり、接続すべきパッドから外れた位置にずれ動いてしまうことがあり得る。この結果、パッドと表面実装部品との半田付け部にオープン不良が発生したり、ずれた表面実装部品が隣りの表面実装部品とパッドとの半田付け部に接触して、ショート不良を招く原因となるといった問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、複数の表面実装部品を配線板上の適性位置に精度よく半田付けすることができ、半田接続の不良を防止できるプリント回路板およびその製造方法を得ることにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、複数の表面実装部品の位置を半田付け以前の段階から束縛することができ、表面実装部品を配線板上の適性位置に精度よく半田付けすることができる部品集合体を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るプリント回路板は、
保持部材と、上記保持部材に予め決められた位置関係を保つように並べて固定された複数の表面実装部品と、上記表面実装部品に対応する複数のパッドを有する配線板と、備えており、
上記表面実装部品は、上記保持部材に固定された状態で上記配線板のパッドに半田付けされていることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、複数の表面実装部品は、これら部品を配線板のパッドに半田付けする時点においても、保持部材を介して予め決められた位置関係を保つように互いに束縛された状態に保たれる。このため、半田付け時の表面実装部品の浮き上がりやずれを防止することができ、複数の表面実装部品を実装面上の適性位置に精度よく半田付けすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態を、図１ないし図９にもとづいて説明する。
【００１３】
図１は、例えばポータブルコンピュータや携帯電話のような電子機器に用いられるプリント回路板１を開示している。プリント回路板１は、表面実装部品としての複数のチップコンデンサ２、プリント配線板３および保持部材４を備えている。
【００１４】
チップコンデンサ２は、直方体形状の本体５と、一対の端子６ａ，６ｂとを備えている。一方の端子６ａは本体５の一端に位置し、他方の端子６ｂは本体５の他端に位置している。
【００１５】
プリント配線板３は、チップコンデンサ２が半田付けされる実装面８を有している。この実装面８に多数のパッド９が形成されている。パッド９は、チップコンデンサ２の端子６ａ，６ｂに対応するように、上記実装面８の上に予め決められた位置関係に従って配置されている。パッド９は、端子６ａ，６ｂよりも一回り大きな形状を有している。パッド９の表面は、夫々半田層１０によって覆われている。半田層１０は、半田ペーストをパッド９の表面に印刷することにより形成される。
【００１６】
この半田ペーストの印刷に当っては、公知のスクリーン・マスクが用いられる。スクリーン・マスクは、パッド９に対応する大きさの開口部を有している。このスクリーン・マスクは、半田ペーストの印刷時にプリント配線板３の実装面８に重ね合わされる。この状態で、半田ペーストをスキージを用いてスクリーン・マスクの開口部に押し込み、パッド９の表面に転写させる。この半田ペーストの印刷量は、スクリーン・マスクの厚みと開口部の開口面積との積となる。スクリーン・マスクは、半田ペーストの印刷が終了した後、プリント配線板３の実装面８から取り外される。
【００１７】
このようにして形成された半田層１０は、高温雰囲気下で溶融することによりパッド９や端子６ａ，６ｂに沿って広がり、これらパッド９と端子６ａ，６ｂとを電気的かつ機械的に接合している。
【００１８】
パッド９に半田付けされたチップコンデンサ２は、互いに同等の大きさを有し、実装面８からの突出高さＨ１が同一となっている。また、プリント配線板３の実装面８は、パッド９の箇所を除き半田レジスト１１によって覆われている。
【００１９】
上記保持部材４は、複数のチップコンデンサ２を予め決められた位置関係を保つように結合するためのものである。保持部材４は、ベース１３と接着層１４とを備えている。図４および図５に示すように、ベース１３は、複数のチップコンデンサ２の配置領域に対応する大きさの四角い板状をなしている。このベース１３は、チップコンデンサ２をプリント配線板３のパッド９に半田付けした時に、プリント配線板３の実装面８と向かい合っている。ベース１３は、例えば半導体パッケージのモールド樹脂と同様の耐熱樹脂材料にて構成されており、チップコンデンサ２をパッド９に半田付けする時の熱に耐え得るような半田耐熱性を有している。
【００２０】
接着層１４は、ベース１３の一方の面に積層されている。接着層１４は、熱硬化性を有し、チップコンデンサ２をベース１３に対し予め決められた位置関係を保つように固定している。この接着層１４は、ベース１３と同等の半田耐熱性を有している。さらに、チップコンデンサ２に対するベース１３の固定強度は、チップコンデンサ２の半田付け強度よりも小さく設定されている。
【００２１】
次に、上記構成のプリント回路板１を製造する手順について説明する。
【００２２】
まず最初に、図２に示すような樹脂基板２１を準備する。樹脂基板２１は、保持部材４のベース１３に対応する大きさの複数の実装領域２２を有し、各実装領域２２の表面に上記接着層１４が塗布されている。実装領域２２は、互いに直交し合う複数の切り取り線２３によって取り囲まれている。隣り合う実装領域２２は、切り取り線２３に沿って樹脂基板２１から切り離し可能となっている。
【００２３】
次に、部品装着機を用いて樹脂基板２１の実装領域２２にチップコンデンサ２を一つ一つ供給し、各実装領域２２に複数のチップコンデンサ２を予め決められた位置関係に従って搭載する。この後、チップコンデンサ２が搭載された樹脂基板２１を加熱炉に収容して加熱し、接着層１４を硬化させる。この結果、図３に示すように、樹脂基板２１の実装領域２２に複数のチップコンデンサ２が予め決められた位置関係を保つように並べて固定された部品集合体２４が得られる。
【００２４】
引き続いて、一つの実装領域２２を切り取り線２３に沿って切断し、樹脂基板２１から切り離す。これにより、図４および図５に示すように、複数のチップコンデンサ２が固定された保持部材４が形成される。
【００２５】
次に、チップコンデンサ２を有する保持部材４を例えば部品搭載機を用いてプリント配線板２の実装面８に供給し、図６および図７に示すように、チップコンデンサ２の端子６ａ，６ｂがそれに対応するパッド９と向かい合うように位置決めする。
【００２６】
次に、プリント配線板２をリフロー炉に収容して加熱する。この加熱により、半田層１０が溶融し、溶融半田がパッド９とチップコンデンサ２の端子６ａ，６ｂとの間に充填される。
【００２７】
この後、プリント配線板２をリフロー炉から取り出して冷却し、溶融半田を硬化させる。これにより、チップコンデンサ２の端子６ａ，６ｂがパッド９に電気的かつ機械的に接合され、図８に示すように、複数のチップコンデンサ２が予め決められた位置関係を保ったままプリント配線板２の実装面８に半田付けされる。
【００２８】
最後に、保持部材４を加熱し、チップコンデンサ２に対する保持部材４の固定強度を低下させる。この状態で保持部材４のベース１３をチップコンデンサ２から引き剥がし、図９に示すようにプリント配線板３の上から除去する。このことにより一連のプリント回路板１の組立作業が終了する。
【００２９】
このようなプリント回路板１によれば、複数のチップコンデンサ２は、その相互の位置関係がプリント配線板３のパッド９に半田付けする以前の段階から保持部材４によって束縛されている。
【００３０】
このため、パッド９を覆う半田層１０が溶融した時点でも、複数のチップコンデンサ２は、予め決められた位置関係を保つように相互に結合された状態を維持し、チップコンデンサ２の端子６ａ，６ｂがパッド９から浮き上がったり、パッド９から外れる方向にずれ動くのを防止できる。
【００３１】
したがって、複数のチップコンデンサ２をプリント配線板３の実装面８の適正位置に精度よく半田付けすることができ、半田付け不良が発生し難くなる。
【００３２】
なお、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではない。図１０は、本発明の第２の実施の形態を開示している。
【００３３】
図１０に示すように、プリント配線板３の実装面８に他の回路部品３１が実装されている。回路部品３１は、チップコンデンサ２の端子６ａ，６ｂを実装面８のパッド９に半田付けする以前に他のパッド９に半田付けされている。さらに、この回路部品３１は、チップコンデンサ２よりも背が高く、実装面８からの突出高さＨ２がチップコンデンサ２の突出高さＨ１を上回っている。
【００３４】
さらに、複数のチップコンデンサ２が固定された保持部材４は、ベース１３を貫通する貫通孔３２を有している。貫通孔３２は、保持部材４をプリント配線板３の実装面８上に供給した時に、上記背の高い回路部品３１に対応した位置にあり、この貫通孔３２を回路部品３１が貫通している。
【００３５】
このような構成によれば、保持部材４と背の高い回路部品３１との干渉を防止することができる。このため、保持部材４に固定された複数のチップコンデンサ２をパッド９に半田付けする時に、回路部品３１が邪魔となることはない。
【００３６】
また、上記第１の実施の形態では、プリント配線板に半田付けされるチップコンデンサの突出高さを互いに同一としたが、本発明はこれに限らず、チップコンデンサの突出高さは互いに異なっていてもよい。この場合、チップコンデンサの突出高さの差異は、パッドに印刷する半田ペーストの量を調節したり、あるいはチップコンデンサの半田付け時にチップコンデンサをプリント配線板に向けて加圧することで吸収することができる。
【００３７】
さらに、上記第１の実施の形態では、チップコンデンサをプリント配線板のパッドに半田付けした後、保持部材を除去するようにしたが、本発明はこれに限らず、チップコンデンサの半田付けが終了した後も保持部材をそのまま残すようにしても良い。
【００３８】
加えて、表面実装部品もチップコンデンサに限らず、例えばその他のチップ部品あるいはＳＯＰ（ＳｍａｌｌＯｕｔｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）であって同様に実施可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、複数の表面実装部品を配線板上の適性位置に精度よく半田付けすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプリント回路板の断面図。
【図２】保持部材の元となる樹脂基板の平面図。
【図３】樹脂基板の実装領域に、複数のチップコンデンサを予め決められた位置関係に従って固定した部品集合体の平面図。
【図４】チップコンデンサが固定された保持部材を樹脂基板から切り離した状態を示す平面図。
【図５】図４のＦ５−Ｆ５線に沿う断面図。
【図６】プリント配線板の実装面にチップコンデンサが固定された保持部材を搭載した状態を示す平面図。
【図７】プリント配線板の実装面とチップコンデンサが固定された保持部材との位置関係を示す断面図。
【図８】プリント配線板の実装面にチップコンデンサを半田付けした状態を示す断面図。
【図９】プリント配線板の実装面にチップコンデンサを半田付けした後、保持部材を除去した状態を示す断面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るプリント回路板の断面図。
【符号の説明】
２…表面実装部品（チップコンデンサ）
３…配線板（プリント配線板）
４…保持部材
９…パッド
２１…基板（樹脂基板）
２４…部品集合体

Claims

保持部材と、
上記保持部材に予め決められた位置関係を保つように並べて固定された複数の表面実装部品と、
上記表面実装部品に対応する複数のパッドを有する配線板と、を具備し、
上記表面実装部品は、上記保持部材に固定された状態で上記配線板のパッドに半田付けされていることを特徴とするプリント回路板。
請求項１の記載において、上記配線板のパッドは、夫々半田層によって覆われていることを特徴とするプリント回路板。
請求項１又は請求項２の記載において、上記保持部材は、上記表面実装部品を上記パッドに半田付けする時の熱に耐え得るような半田耐熱性を有することを特徴とするプリント回路板。
請求項１の記載において、上記保持部材は、耐熱樹脂製のベースと、このベースに積層され、上記表面実装部品を上記ベースに固定する接着層とを有することを特徴とするプリント回路板。
請求項１又は請求項２の記載において、上記表面実装部品は、上記パッドに対応する端子を有し、この端子が上記パッドに半田付けされていることを特徴とするプリント回路板。
請求項１又は請求項２の記載において、上記表面実装部品は、上記配線板からの突出高さが同一であることを特徴とするプリント回路板。
請求項１の記載において、上記配線板は、上記表面実装部品よりも背の高い回路部品が半田付けされたパッドを有し、上記保持部材は、上記回路部品に対応する位置に、この回路部品が貫通する貫通孔を有することを特徴とするプリント回路板。
基板と、
上記基板に予め決められた位置関係を保つように並べて固定され、配線板のパッドに半田付けされる複数の表面実装部品と、を備えていることを特徴とする部品集合体。
請求項８の記載において、上記基板は、互いに切り離し可能な複数の領域を有し、これら各領域に上記複数の表面実装部品が予め決められた位置関係を保つように並べて固定されていることを特徴とする部品集合体。
請求項８又は請求項９の記載において、上記基板は、上記表面実装部品を上記パッドに半田付けする時の熱に耐え得るような半田耐熱性を有することを特徴とする部品集合体。
複数の表面実装部品を配線板の複数のパッドに半田付けしてなるプリント回路板を製造する方法において、
上記複数の表面実装部品を保持部材に供給し、これら表面実装部品を予め決められた位置関係に従って上記保持部材の上に並べて固定する第１の工程と、
上記表面実装部品が固定された保持部材を上記配線板に供給し、上記表面実装部品を上記パッドに位置合わせする第２の工程と、
上記保持部材に固定された複数の表面実装部品を上記パッドに半田付けする第３の工程と、を具備したことを特徴とするプリント回路板の製造方法。
請求項１１の記載において、上記第１の工程で用いる保持部材は、耐熱樹脂製のベースと、このベースに積層された接着層とを有し、上記表面実装部品は、上記接着層の上に予め決められた位置関係に従って搭載された後、上記接着層を硬化させることで上記保持部材に固定されることを特徴とするプリント回路板の製造方法。
請求項１１又は請求項１２の記載において、上記保持部材は、上記表面実装部品を上記パッドに半田付けした後、上記表面実装部品から除去されることを特徴とするプリント回路板の製造方法。
請求項１３の記載において、上記表面実装部品に対する上記保持部材の固定強度は、上記表面実装部品の半田付け強度よりも小さいことを特徴とするプリント回路板の製造方法。