JP2005347711A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品を実装する際のプリント配線板の反りによる実装不良を簡便に抑制する。
【解決手段】 電子部品２０，２０，…が製品基板１１に実装された後に切断して廃棄される捨て基板１２と、製品基板１１との間に、プリント配線板１０を構成する配線板の銅パターンを除去して樹脂のみとした枠状のダミー基板１３の領域を所定幅に設け、加熱処理において製品基板１１の領域の膨張、また冷却のときの収縮を比較的自由に行うことができるようにし、ダミー基板１３の領域に変形が残っても製品基板１１の領域に大きな反りが残らないようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子部品が製品基板に実装された後、この製品基板の周りに配される捨て基板の領域を分離除去するようになされるプリント配線板に関する。

近年の電子機器においては、プリント配線板自体の多層化、Ｌ／Ｓ（Line and Space）の小寸法化、このプリント配線板に搭載される電子部品の高密度実装化が顕著となっている。
図６は、プリント配線板の例を示すものであり、銅箔や銅メッキなどにより構成された配線パターンを有する製品基板５１領域と、製品基板５１領域の周辺に配されてプリント配線板５０の製造工程において搬送などのために把持し、最終的には廃棄される部分となる捨て基板５２領域とが、切断領域５３で隔てられている。
そして、プリント配線板５０として完成した後、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＱＦＰ（Quad Flat Package）構成などの表面実装型電子部品は、例えばプリント配線板５０上にはんだペーストを塗布してから、図７Ａに示すように電子部品４０，…を搭載し、リフロー炉などによってリフローはんだ付けを行い電子部品４０，…をプリント配線板５０に実装し、その後切断領域５３で製品基板５１と捨て基板５２とに分離切断していた。

このようにプリント配線板５０の一面に電子部品４０，…を搭載しリフロー炉などではんだが融解する温度まで加熱するような熱処理を行ったとき、電子部品４０が実装され冷却した常温状態でも、図７ＡのII−II断面図７Ｂに示すように、プリント配線板５０が平坦なままであることが望ましいが、実際には加熱処理でプリント配線板５０は、その中央部を電子部品４０，…搭載面の側にδだけ膨らませ図７Ｃに示すような反りを生じさせたり、逆の側に反りを生じさせるなどさまざまに変形し、電子部品４０，…との間のはんだ付け接合が不十分となる箇所が生じ電子部品４０，…の実装不良となる不都合があった。

このため、従来、プリント配線板の反りを低減する対策として、プリント配線板の外周部の捨て基板の表裏面全体に銅箔を張りつけた、いわゆるベタパターンにより、プリント配線板全体にわたって剛性をほぼ一様にして変形を防止するもの（特許文献１）や、捨て基板にダミー配線パターンを形成することで捨て基板と製品基板との銅のバランス、いわゆる、残銅率を合わせ、熱応力を分散させることで反りを抑えるもの（特許文献２）などがあった。
特開２０００−３５３８６３号公報（第２頁，図３） 特開２００２−３２４９５２号公報（第２頁，図１，図２）

しかしながら、特許文献１に開示されているプリント配線板の外周部の捨て基板の表裏面全体に銅箔のベタパターンを張り合わせるようにしたものでも、特許文献２に開示されている捨て基板にダミー配線パターンを形成するようにしたものでも、電子部品を搭載した後のはんだ接合のための加熱処理によって、プリント配線板の電子部品が実装される製品基板の領域に実装不良を生じさせるような無視できない反りが発生し、生産性を著しく低下させるおそれがあった。
すなわち、これらの対策では、プリント配線板５０の周りの枠状の捨て基板５２、すなわち図７Ｃに示すＳの領域の剛性を大きくし、プリント配線板全体として反りを抑制しようとするものであった。このため、電子部品４０，…を実装する際の加熱処理とそれに続く冷却過程による製品基板５１の領域の膨張収縮の際に、プリント配線板５０の捨て基板５２であるＳの領域が製品基板５１の領域の膨張収縮を制約することとなり、かえって製品基板５１の熱膨張による変形が反りとして顕著に現れるようになるためである。

本発明はかかる点に鑑み、電子部品が実装される製品基板の領域における加熱処理での反りを簡便に改善することを目的とする。

本発明のプリント配線板は、外縁部に配される捨て基板と、電子部品が実装される製品基板との間の領域に、製品基板が有する剛性よりも小さい剛性を有するダミー基板例えばプリント配線板の樹脂部分の領域を配設したものである。

かかる本発明のプリント配線板によれば、加熱された状態でダミー基板領域の剛性が、電子部品が搭載される製品基板の領域の剛性よりも小さいので、加熱過程で熱を受けたときダミー基板領域は変形するものの製品基板の領域が比較的自由に膨張し、また、冷却過程でも製品基板の領域が比較的自由に収縮することができ、プリント配線板の電子部品が実装された製品基板の領域に大きな反りが残らない。

本発明のプリント配線板によれば、加熱処理して電子部品を実装するとき、電子部品が実装される製品基板の領域の反りを大幅に抑制することができ、実装不良を低減することができる。

以下、本発明のプリント配線板を実施するための最良の形態の例を図１及び図２を参照して説明する。

図１で１０は本例のプリント配線板を示し、このプリント配線板１０は、その略中央に配される略正方形の製品基板１１と、外縁部に設けられる捨て基板１２と、製品基板１１と捨て基板１２の間のダミー基板１３の領域から構成される。

この製品基板１１の領域には、例えば基材となるガラスエポキシ樹脂の表裏面に銅の配線パターンと電子部品を実装し電気的に接続するための接続部とが形成されたのち、ソルダーレジストで接続部となる所定の銅パターンのみを露呈するようにして覆い、端子番号などの文字や記号などを印刷する。
このため、製品基板１１の領域では、その表裏面には銅の配線パターンと表裏面の大部分を覆うソルダーレジストが形成されているため、基材となるガラスエポキシ樹脂だけの部分よりも剛性が大きくなる。

捨て基板１２の領域は、プリント配線板１０の製造工程において、プリント配線板１０が加熱処理されたりハンドリングの際にこの捨て基板１２の領域を把持されても、プリント配線板１０の外形を所定形状に保たせ、処理と搬送などに支障のないようにしている。
このため、捨て基板１２の領域は、例えば基材となるガラスエポキシ樹脂の表裏面の銅パターンをプリント配線板１０の外縁部に枠状に残して形成し、捨て基板１２の領域はガラスエポキシ樹脂だけの部分よりも剛性を大きくなるようにする。

ダミー基板１３の領域は、図１に示すように、例えば基材となるガラスエポキシ樹脂の表裏面の銅パターンをエッチングなどにより除去してガラスエポキシ樹脂部分のみで所定幅の枠状に形成し、さらに複数のスリット１４を設ける。この結果、ダミー基板１３の領域は、表裏面に銅パターンを有する領域と比べその剛性が小さくなる。

このようにして作製されたプリント配線板１０には、図２Ａに示すように、複数の電子部品２０，２０，…が実装される。このときの電子部品２０，２０，…のプリント配線板１０への実装は、先ず、図２ＡのＩ−Ｉ断面図２Ｂに示すように、プリント配線板１０にはんだペーストを印刷してから電子部品２０，２０，…を所定の位置に搭載する。
次に、この状態で全体を加熱してリフローはんだ付けし、電子部品２０，２０，…の接続部とプリント配線板１０の接続部とを、はんだで電気的に接続するとともに電子部品２０，２０，…を製品基板１１の領域に固定し実装する。
最後に、電子部品２０，２０，…が実装された状態の製品基板１１を、製品基板１１とダミー基板１３との境界で分離切断して、捨て基板１２とダミー基板１３の領域とを廃棄し、電子部品２０，２０，…が実装された製品基板１１とする。

この電子部品２０，２０，…の加熱リフローはんだ付けのとき、プリント配線板１０のダミー基板１３の領域の剛性が小さいため製品基板１１の領域の周りの拘束力が低減することとなり、製品基板１１の領域の加熱による膨張が、阻害されることがなく比較的自由になされものとなる。そして、加熱リフローはんだ付け後の図２Ｃに示すように、電子部品２０，２０，…の実装における加熱処理によるリフローはんだ付けとそれに続く冷却過程に伴う製品基板１１の領域の膨張収縮の際に、図２Ｃに示すＬのダミー基板１３の領域が製品基板１１の領域の膨張収縮を制約することが少なく、製品基板１１の領域の膨張収縮はダミー基板１３の領域の変形として吸収され製品基板１１の領域の反りとして残留させないため、製品基板１１の領域での反りを大幅に改善させることができる。
そして、電子部品２０，２０，…をプリント配線板１０にはんだ付けする際の加熱リフローによるプリント配線板１０の反りが大幅に低減するため、電子部品２０，２０，…とプリント配線板１０との間のはんだ付け起因の実装不良を大幅に低減させることができる。

さらに、スリット１４をダミー基板１３の領域に適宜の数（図示の例では８箇所）設けてあるため、ダミー基板１３の領域が小分けされて個々の剛性がさらに小さくなり、加熱のときにこのダミー基板１３の領域がさらに変形し易くなるため、捨て基板１２の領域やダミー基板１３の領域のそれ自身による変形の力を製品基板１１に及ぼさない。
このため、電子部品２０，２０，…が実装されたプリント配線板１０から、図２Ｃに示すダミー基板１３の領域（変形を受けているＬの領域）と捨て基板１２とを切断廃棄して、反りが大幅に改善された製品基板１１とすることができる。

本例のプリント配線板１０によれば、電子部品２０，２０，…の実装のためのリフローはんだ付けなどの加熱時の製品基板１１の領域の局所的な反りは、銅パターンを持たない樹脂のみの領域、すなわちダミー基板１３の領域がこの反り発生部位の近傍に配されるため、製品基板１１の領域の加熱リフローはんだ付けにおける膨張収縮が比較的自由に行うことができるものとなり、実装後のプリント配線板１０の反りの発生を大幅に抑制することができる。
また、捨て基板１２の領域と製品基板１１の領域との間にダミー基板１３の領域を設けることにより、加熱の偏りや加工時の残留応力などにより、反りが起こりやすい基板の端の部分から製品基板が遠ざけられ、電子部品２０，２０，…が実装されている部分の反りを低減することができる。このとき、製品基板の大きな反りを生じている部位の近傍のダミー基板１３の領域を広げるだけでよい。

なお、一般に、製品基板１１では電子部品が実装される領域と、それ以外の領域とを比べた場合、加熱処理した後では電子部品が実装された領域の反りが大きくなる。このため、プリント配線板１０上で電子部品が偏在するように配置されるときには、予め電子部品が多く配設される領域近傍のダミー基板１３の領域を広くするように設けておくことで製品基板１１の反りが抑制でき、実装不良を低減することができる。
すなわち、図３Ａに示すプリント配線板１０の、図示しない電子部品の実装密度が製品基板１１の図に示すＤの部分で大きく、このＤの部分に実装するための加熱処理により、図に示すＤの部分が反り電子部品の実装不良を発生させるおそれがあると予想される場合には、このＤの部分の近傍のダミー基板１３の領域をより広くすることで反りを抑制することができる。
このときのＤの部分に対応するダミー基板１３の領域を広げるためには、例えば図３Ｂに示すように、製品基板１１の配置を図３Ａと同じとし、図３Ｂに示す右上の部分の捨て基板１２の領域を狭めてＤの部分の近傍のダミー基板１３を広げるようにしたり、図３Ｃに示すように、プリント配線板１０上で製品基板１１を図２に示す左下にずらして配置しＤの部分の近傍のダミー基板１３を広げるようにして行うことができる。

また、図１及び図２例では製品基板１１がプリント配線板１０の略中央に１枚設けられているとして説明したが、これに限らず図４に示すように、小サイズの製品基板１１をプリント配線板１０の略中央に複数集合して配置したものでも、製品基板１１，１１，…の集合部の周りにダミー基板１３を設けることで上述例と同様の作用効果を有することは勿論である。

また、図４では、小サイズの製品基板１１，１１，…をプリント配線板１０の略中央に集合部をなすように配置したが、この代わりに図５に示すように、集合させず製品基板１１の周りにダミー基板１３の領域を設け、製品基板１１，１１，…間で反りなどの影響を及ぼし合わないようにしてもよい。

上述例では、ダミー基板１３の領域は、銅張り配線板の両面の銅箔をエッチングにより除去してガラスエポキシ樹脂などの配線板の基材樹脂のみで構成されているとして説明したが、要は製品基板１１の領域の外側で捨て基板１２との間に、所定幅で製品基板１１の剛性と捨て基板１２の剛性よりも小さい剛性を有するダミー基板１３の領域を配設するようにすればよいのであって、このようにダミー基板１３の剛性が他の領域よりも小さく形成され、所定幅を有していれば内層または表裏面に配線パターンが多少あってもよいのは勿論である。

本発明のプリント配線板は、上述例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成を採りうることは勿論である。

本発明のプリント配線板を実施するための形態の例を示す平面図である。 図１のプリント配線板に部品を実装したときの説明に供する、Ａは平面図、Ｂは部品搭載直後のＡのＩ−Ｉ断面図、Ｃは部品実装後のＡのＩ−Ｉ断面図である。 本発明のプリント配線板を実施するための形態の例を示す平面図である。 本発明のプリント配線板を実施するための形態の他の例を示す平面図である。 本発明のプリント配線板を実施するための形態の他の例を示す平面図である。 従来のプリント配線板の形態の例を示す平面図である。 図６のプリント配線板に部品を実装したときの説明に供する、Ａは平面図、Ｂは部品搭載直後のＡのII−II断面図、Ｃは部品実装後のＡのII−II断面図である。

符号の説明

１０…プリント配線板、１１…製品基板、１２…捨て基板、１３…ダミー基板、２０…電子部品

Claims (3)

1. 外縁部に配される捨て基板と、電子部品が実装される製品基板との間の領域に、前記製品基板が有する剛性よりも小さい剛性を有するダミー基板の領域を配設した
   ことを特徴とするプリント配線板。
2. 請求項１に記載のプリント配線板において、
   前記ダミー基板の領域を前記プリント配線板の樹脂部分で構成した
   ことを特徴とするプリント配線板。
3. 請求項１に記載のプリント配線板において、
   前記ダミー基板の領域に複数の長孔を設けた
   ことを特徴とするプリント配線板

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