JP2004325374A - 基板実装部品の接続強度評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な形状の基板に対応することができ、しかも、任意の電子部品について、接続強度の測定及び評価を行うことができる基板実装部品の接続強度評価方法を提供する。
【解決手段】対象電子部品１１が実装された基板１を支持台２の載置部２０上に立て、その一端部１０を前壁部２１と板状部材３とによって固定する。そして、板状部材３の一辺３０が電子部品１１の実装部位１１ａ内に位置するように、板状部材３の長さＬを設定して、基板１の曲げ支点Ｐを決める。しかる後、基板１の端部を押圧／変位測定器具４の圧子５で押して基板１を曲げる。これと並行して、押圧／変位測定器具４の押圧力測定器４１によって基板１に対する圧子５の押力値を測定し、変位量測定器４２によって、押圧個所の変位量を測定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板の表面に実装された各種電子部品の接続強度を測定及び評価するための基板実装部品の接続強度評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。
図１２は、従来の基板実装部品の接続強度評価方法を示す概略図である。
この技術は、図１２に示すように、規定のサイズ及び厚みの基板１００に電子部品１０１を実装し、この基板１００を規定サイズの支持台１１０に電子部品１０１が下向きになるように載せる。これにより、基板１００の周縁が支持台１１０によって支持された状態になる。そして、この状態で基板１００の実装面とは反対側の面を圧子１０２によって上から加圧し、基板１００を撓ませる。そして、このときの撓み量と加圧力とを変位量測定器１２１と加圧力測定器１２２とで測定しながら、基板１００を規定撓み量に達するまで曲げる。しかる後、電子部品１０１の接続強度の良否や外観異常の有無、電気特性の劣化状況等を評価する。この際、基準基板を設定し、この基準基板を基準にして、撓み量の補正を行い、複数の基板１００間における固さ（ヤング率）、厚みなどのバラツキの影響を無くすようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２３０８７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の接続強度評価方法では、次のような問題がある。
従来の技術では、規定サイズの支持台１１０に載せて評価を行うため、規定サイズの基板１００に実装した電子部品１０１の接続強度しか評価することができない。したがって、多様な形状両面に多様な電子部品が搭載された基板１００に実装された電子部品１０１の接続強度を評価することができない。特に、基板形状等が異なる製造ロット間において、電子部品１０１の半田付け部分に施されたメッキの仕上がり状態、各メッキ仕様における電子部品１０１の接続強度を評価したい場合には、その測定と評価は不可能ともいえる。しかも、基板１００の周縁を支持台１１０で支持した状態で、電子部品１０１の実装面とは反対側の基板面を圧子１０２によって加圧して評価するため、片面搭載基板である基板１００のほぼ中央に実装された電子部品１０１の接続強度しか評価することができず、汎用性に欠ける。
【０００５】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、多様な形状の基板に対応することができ、しかも、任意の電子部品について、接続強度の測定及び評価を行うことができる基板実装部品の接続強度評価方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る基板実装部品の接続強度評価方法は、電子部品が表面に実装された基板の一端部を固定する基板固定過程と、一端縁が対象電子部品の反対面の実装部位内に位置するように、板状部材を基板の裏面に当接することにより、当該一端縁との当接個所を基板の曲げ支点として設定する曲げ支点設定過程と、曲げ支点を境にして固定一端部とは逆側に位置する基板表面の所望個所を、圧子で押して基板を曲げる基板押圧過程と、基板押圧過程における圧子の押力値と基板の押圧個所の変位量との関係を測定する押力／変位測定過程とを具備する構成とした。
かかる構成により、基板固定過程を実行して、基板の一端部を固定し、曲げ支点設定過程を実行して、当該一端縁との当接個所を基板の曲げ支点として設定した後、基板押圧過程を実行して、基板表面の所望個所を圧子で押して基板を曲げると、圧子の押力に対応して、基板が曲げ支点を中心に変位する。このとき、押力／変位測定過程を実行して、圧子の押力値と基板の押圧個所の変位量との関係を測定することで、当該押力値と変位量との関係に基づいて、対象電子部品の接続強度の評価を行うことができる。
【０００７】
特に、請求項２の発明は、請求項１に記載の基板実装部品の接続強度評価方法において、基板固定過程は、基板の一端部の表面にのみ当てた固定体と基板の裏面に当接した矩形状の板状部材とで、一端部を挟持するものであり、曲げ支点設定過程は、一辺が対象電子部品の反対面の実装部位内に位置するように、板状部材の長さを設定するものである構成とした。
かかる構成によれば、一の板状部材によって、基板固定過程と曲げ支点設定過程とを同時に実行することができる。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の基板実装部品の接続強度評価方法において、上記押力／変位測定過程における押力値を漸次増加させ、基準押力値に至る前に、押力値と変位量との関係に不連続性が生じた場合に、当該基板が不良であると判定する判定過程を設けた構成としてある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係る基板実装部品の接続強度評価方法を説明するための一部破断側面図である。
この実施形態に係る接続強度評価方法は、基板１に対して基板固定過程と曲げ支点設定過程と基板押圧過程と押力／変位測定過程とを実行することにより達成されるが、具体的には、図１に示す器具によって実行する。
【００１０】
図１に示す器具において、符号２は、支持台であり、この支持台２は、基板１を立てる水平な載置部２０と、固定体としての前壁部２１と、押圧用ボルト２３が進退自在に組み付けられた後壁部２２とで形成されている。
また、符号３は矩形状の板状部材であり、基板１の固定や曲げ支点の設定に用いる器具である。
そして、符号４は、押圧／変位測定器具であり、この押圧／変位測定器具４は、圧子５を進退可能な押圧機構４０と、圧子５の基板１に対する押力を測定するためにロードセル等で作成した押圧力測定器４１と、圧子５の進退量即ち基板１の変位量を測定するためにダイヤルゲージ等で作成した変位量測定器４２とで構成されている。
【００１１】
この実施形態の接続強度評価方法では、上記器具を用いて基板１の一端部１０を固定するための基板固定過程を先ず実行する。
具体的には、電子部品１１，〜，１４が実装された表面を支持台２の前壁部２１側に向けた状態で基板１を載置部２０上に立て、一端部１０の表面（図１の左面）を前壁部２１に当てる。そして、板状部材３を支持台２の載置部２０上に立てて、基板１の裏面に当接させる。しかる後、押圧用ボルト２３を回転させて板状部材３側に進め、板状部材３を裏面側からパッド２３ａで押圧する。これにより、基板１の一端部１０が、前壁部２１と板状部材３とによって挟持され固定された状態になる。
【００１２】
次に、接続強度の評価対象となる電子部品の接続部位に曲げ支点を設定する曲げ支点設定過程を実行する。
図１に示すように、対象電子部品が電子部品１１である場合には、板状部材３の一端縁である一辺３０が電子部品１１の反対面の実装部位１１ａ内に位置するように、板状部材３の長さＬを設定する。この実施形態では、板状部材３の一辺３０が電子部品１１の実装部位１１ａのほぼ中央に位置するように、板状部材３の長さＬを設定した。これにより、板状部材３の一辺３０と当接する個所が基板１の曲げ支点Ｐとして設定されることとなる。
【００１３】
かかる状態で、基板押圧過程を実行する。
具体的には、基板１の曲げ支点Ｐを境として一端部１０とは逆側に位置する基板１の表面部分、即ち、曲げ支点Ｐより上方の表面部分を、押圧／変位測定器具４の圧子５で押して基板１を曲げる。
図２は、圧子５の押圧個所を示す斜視図であり、図３は、基板１の曲がり状態を示す側面図である。
図２に示すように、この実施形態では、基板１の端部であって且つ電子部品１１の中心軸１１Ｃ上の個所に、圧子５の先端を当てる。そして、かかる状態で、押圧機構４０を駆動することにより、圧子５を図１の右方向に進めていく。これにより、図３に示すように、圧子５の基板１に対する押力ｆに対応して基板１が曲げ支点Ｐを中心に曲がる。
【００１４】
上記曲げ支点設定過程と並行して、圧子５の押力値と基板１の押圧個所の変位量との関係を測定する押力／変位測定過程を実行する。
具体的には、基板１に対する圧子５の押力値を、図１に示す押圧／変位測定器具４の押圧力測定器４１によって測定し、押圧個所の変位量ｄ（図３参照）を変位量測定器４２によって測定する。
【００１５】
図４は、圧子５の基板１に対する押力値と基板１の変位量との関係図である。
基板１に対する圧子５の押力値を漸次増加させていくと、図３に示すように、電子部品１１が基板１から剥離しない状態では、圧子５の押力と基板１の変位量との関係を示す図４の曲線Ｓ１１が連続性を保持する。
図５は、電子部品１１が剥離した状態を示す側面図であり、図６は、電子部品１１が剥離した状態を示す押力値と変位量との関係図である。
図５に示すように、圧子５の押力ｆの値を増加させていく途中で、電子部品１１が基板１から剥離すると、以後、小さな押力ｆによって基板１が大きく変位するようになる。
このため、図６の丸枠に示すように、曲線Ｓ１１は、電子部品１１が剥離した時点で不連続となり、以後、漸次連続的に上昇するカーブを描くこととなる。図６では、１９Ｎ（ニュートン）の押力によって、電子部品１１が剥離したことを示している。
【００１６】
したがって、作業者は、押力／変位測定過程で得た図４又は図６の曲線Ｓ１１を読み取ることで、電子部品１１の接続強度に関する種々の評価を行うことができる。
例えば、基準押力値を２０Ｎに設定し、圧子５の基板１に対する押力ｆの値を漸次２０Ｎ迄増加させ、当該基準押力値２０Ｎに至る前に、電子部品１１が剥離して、図６に示すように、曲線Ｓ１１に不連続性が生じた場合には、当該基板１は、不良品であると判定することができる。
また、電子部品１１が剥離しない場合においても、押力に対する基板１の特性や電子部品１１の接続強度を、変位量の変化から評価することもできる。
【００１７】
上記の如き、電子部品１１の接続強度に関する評価は、曲げ支点Ｐが電子部品１１の実装部位１１ａ内に生じるように、板状部材３の長さＬを設定することで行うことができた。電子部品１２，〜，１４の接続強度に関する評価についても同様である。
すなわち、図７に示すように、一辺３０が電子部品１２，〜，１４の各実装部以内に位置するような長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３の板状部材３を用い、各電子部品１２，〜，１４の実装部位に曲げ支点Ｐを設定する。そして、図２に示すように、各電子部品１２，〜，１４の中心軸１２Ｃ，〜，１４Ｃ上の基板１の端部を圧子５で押圧することで、図４及び図６の各曲線Ｓ１２，〜，Ｓ１４で示すように、各電子部品１２，〜，１４についての圧子５の押力値と基板１の変位量との関係をそれぞれ測定することができる。これらの曲線Ｓ１２，〜，Ｓ１４に基づいて、各電子部品１２，〜，１４の接続強度に関する評価をそれぞれ行うことができる。
【００１８】
以上のように、この実施形態の基板実装部品の接続強度評価方法によれば、基板１の一端部１０のみを固定した状態で、各電子部品１１，〜，１４の実装個所に対応した長さＬの板状部材３を基板１の裏面に当接することにより、各電子部品１１，〜，１４の接続強度に関する評価を行うことができる。この結果、基板１の大きさ及び形状等のサイズや各電子部品１１，〜，１４の実装個所に拘束されることなく、任意の電子部品１１，〜１４について、接続強度の評価を行うことができる。
【００１９】
（第２実施形態）
図８は、この発明の第２実施形態に係る基板実装部品の接続強度評価方法を説明するための一部破断側面図である。
この実施形態の接続強度評価方法は、基板の良、不良を判定する判定過程を備えている点が、上記第１実施形態と異なる。
すなわち、上記第１実施形態と同様の基板固定過程と曲げ支点設定過程と基板押圧過程と押力／変位測定過程とを実行するが、さらに、判定過程を実行し、押力値が基準押力値に至る前に、押力値と変位量との関係に不連続性が生じると、その基板を不良であると判定する。
【００２０】
具体的には、図８に示すように、圧子５が基板１を例えば基準押力値２０Ｎ迄押圧するように、押圧／変位測定器具４の判定器４３が押圧機構４０を制御すると共に、押圧力測定器４１による測定押力値と変位量測定器４２による測定変位量とを監視する。
そして、図４に示すように、押力値と変位量とに何ら不連続性が生じることなく、基準押力値２０Ｎに至った場合には、判定器４３は押圧機構４０の駆動を停止し、当該基板１は良品であると判断して、表示する。また、図６の丸枠に示すように、基準押力値２０Ｎに至る前に、押力値と変位量とに不連続性が生じた場合には、判定器４３は押圧機構４０の駆動を停止し、当該基板１は不良品であると判断して、表示する。
その他の構成，作用及び効果は上記第１実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００２１】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、電子部品１１の接続強度の評価を行う際、板状部材３の一辺３０を電子部品１１の実装部位１１ａのほぼ中央に位置させたが、一辺３０の位置は実装部位１１ａ内であれば中央でなくても良く、図９に示すように、評価の目的に応じて、一辺３０の位置を実装部位１１ａ内において適宜変更することができることは勿論である。
また、上記実施形態では、圧子５の基板１への押圧個所を、図２に示したように、各電子部品１１，〜，１４の中心軸１１Ｃ，〜，１４Ｃ上に設定したが、中心軸１１Ｃ，〜，１４Ｃから外れた個所を圧子５で押圧して接続強度評価を行うことを除外する意味ではない。さらに、圧子５の押圧個所は、図１０の破線で示すように、基板１の端部に限定されるものでない。圧子５の押圧個所は、図１０の実線で示すように、曲げ支点Ｐを境にして一端部１０とは逆側に位置する基板１の表面（曲げ支点Ｐより上方の表面）であれば、所望の個所を選ぶことができる。
また、上記実施形態では、基板１の一端部１０の固定と曲げ支点Ｐの設定とを一の板状部材３で行ったが、図１１に示すように、基板１の一端部１０の固定は、支持台２の前壁部２１と長尺状の固定部材２４とで行い、曲げ支点Ｐの設定は、長尺状の板状部材３′で行うようにしても良い。すなわち、後壁部２２の高さを基板１の長さ以上に設定し、この後壁部２２に縦溝２２ａを穿設する。そして、ボルト２５を縦溝２２ａに上下動自在に挿通し、このボルト２５の先端に板状部材３′を取り付ける。これにより、ボルト２５を上下動させて、板状部材３′を所望の位置に合わせ、板状部材３′を基板１の裏面に当接した状態でボルト２５をナット２６，２６にて固定することにより、曲げ支点Ｐを設定することができる。この方法は、電子部品が両面搭載された基板において、特に有効である。
【００２２】
【発明の効果】
以上、詳しく説明したように、この発明によれば、基板の一端部を固定して接続強度の測定及び評価を行うので、多様な形状の基板に実装された電子部品の接続強度を評価することができる。したがって、評価基板でなく実際の製品についての製造ロット間において、電子部品の半田付け部分に施されたメッキの仕上がり状態、各メッキ仕様における電子部品の接続強度を評価したい場合においても、その測定と評価が可能となる。さらに、板状部材の一端縁を対象電子部品の反対面の実装部位内に位置させるだけで、評価作業を行うことができるので、基板のほぼ中央に実装された電子部品だけでなく、あらゆる個所に実装されている任意の電子部品の接続強度を評価することができる。この結果、多様な形状の基板において製造ロット間やメッキ仕様による接合強度の差をも評価することができるという汎用性を備えた技術を提供する。
【００２３】
特に、請求項２の発明によれば、一の板状部材によって、基板固定過程と曲げ支点設定過程とを同時に実行することができるので、評価作業の簡略化と設備コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る基板実装部品の接続強度評価方法を説明するための一部破断側面図である。
【図２】圧子の押圧個所を示す斜視図である。
【図３】基板の曲がり状態を示す側面図である。
【図４】圧子の基板に対する押力値と基板の変位量との関係図である。
【図５】電子部品が剥離した状態を示す側面図である。
【図６】電子部品が剥離した状態を示す押力値と変位量との関係図である。
【図７】各電子部品に対する曲げ支点の設定方法を説明するための一部破断側面図である。
【図８】この発明の第２実施形態に係る基板実装部品の接続強度評価方法を説明するための一部破断側面図である。
【図９】各電子部品の実装部位内での曲げ支点の設定方法を説明するための一部破断側面図である。
【図１０】圧子の押圧個所を説明するための一部破断側面図である。
【図１１】実施形態に適用される器具の変形例を示す一部破断側面図である。
【図１２】従来の基板実装部品の接続強度評価方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１…基板、 ２…支持台、 ３，３′…板状部材、 ４…押圧／変位測定器具、 ５…圧子、 １０…一端部、 １１，〜，１４…電子部品、 １１ａ…実装部位、 ２０…載置部、 ２１…前壁部、 ２２…後壁部、 ２２ａ…縦溝、 ２３，２５…ボルト、 ２４…固定部材、 ３０…一辺、 ４０…押圧機構、 ４１…押圧力測定器、 ４２…変位量測定器、 Ｐ…曲げ支点。

Claims (3)

1. 電子部品が表面に実装された基板の一端部を固定する基板固定過程と、
   一端縁が対象電子部品の反対面の実装部位内に位置するように、板状部材を上記基板の裏面に当接することにより、当該一端縁との当接個所を基板の曲げ支点として設定する曲げ支点設定過程と、
   上記曲げ支点を境にして上記固定一端部とは逆側に位置する基板表面の所望個所を、圧子で押して基板を曲げる基板押圧過程と、
   上記基板押圧過程における圧子の押力値と基板の押圧個所の変位量との関係を測定する押力／変位測定過程と
   を具備することを特徴とする基板実装部品の接続強度評価方法。
2. 請求項１に記載の基板実装部品の接続強度評価方法において、
   上記基板固定過程は、基板の上記一端部の表面にのみ当てた固定体と基板の裏面に当接した矩形状の上記板状部材とで、上記一端部を挟持するものであり、
   上記曲げ支点設定過程は、一辺が上記対象電子部品の反対面の実装部位内に位置するように、上記板状部材の長さを設定するものである、
   ことを特徴とする基板実装部品の接続強度評価方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の基板実装部品の接続強度評価方法において、
   上記押力／変位測定過程における押力値を漸次増加させ、基準押力値に至る前に、押力値と変位量との関係に不連続性が生じた場合に、当該基板が不良であると判定する判定過程を設けた、
   ことを特徴とする基板実装部品の接続強度評価方法。

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