JP2006237099A - 集合プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】 リフロー加熱の際などに生じる反りやゆがみを抑制することができる集合プリント配線板の提供。
【解決手段】 支持部により結合された複数の個別プリント配線板と方形状外枠を有する集合プリント配線板において、当該個別プリント配線板における方形状外枠の長手辺部方向の２側面及び方形状外枠の短手辺部方向の２側面の計４側面の中、３側面に支持部が配置され、かつ当該個別プリント配線板の外周は前記支持部を除き他の１側面を含め抜き部となっていることを特徴とする集合プリント配線板。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント配線板の反りやゆがみを抑制する際に有利な支持部を有する集合プリント配線板に関する。

近年、携帯電話に代表される持ち運びに便利なモバイル機器などは、その使用用途から薄型で軽量な商品が好まれている。それ故、それらの商品に使用されるプリント配線板においても、薄型化や軽量化の要求が一段と高くなっている。

一方、薄型で軽量のプリント配線板は、その薄さ特性に起因する問題を生じることがある。すなわち、プリント配線板の薄型化に伴い、プリント配線板自身の剛性が喪失するために、特に熱的な負荷が生じるリフローを用いた表面部品実装などの際には、プリント配線板の反りやゆがみを発生させ、当該反りを生じたプリント配線板は、狭ピッチで高密度に配列された部品を実装する際に実装不具合を生じるとして問題となる。

このような技術的問題を背景とし、プリント配線板の反りやゆがみを減らすための技術としては、図５に示される集合プリント配線板が既に報告されている（例えば特許文献１参照）。

すなわち、この図５に示される集合プリント配線板は、複数の個別プリント配線板５１と外枠５２を有する集合プリント配線板５０において、個別プリント配線板５１の外周形状に沿ったスリット５３を設け、当該スリット５３の残存部分を個別プリント配線板５１の結合のための支持部５４とすることにより構成される集合プリント配線板であり、当該スリット５３により反りやゆがみを低減し、安定した実装工程を実現する技術である。

上記個別プリント配線板５１の外周形状に沿ったスリット５３により、リフロー熱などにより発生する応力を緩和する機能を有し、また、スリット５３により反りの連続性を遮断し、集合プリント配線板５０の反りやゆがみを低減するといった観点から有効な技術である。

しかしながら、この図５に示されるプリント配線板は次のような問題点を有している。すなわち、前記個別プリント配線板５１はその全角部において支持部５４で結合されているために、スリット５３で反りの連続性は一部遮断されるものの、支持部５４で個別プリント配線板５１が一体となっている構造、換言すれば全体が連結されて全方向に連続性を有するために、反りを完全に抑えることは困難であり、実質的にはプリント配線板に反りが存在してしまうと云う問題があった。

また、近年のプリント配線板に要求される仕様は益々高くなっている。これは実装部品の狭ピッチ化や高密度化の技術的進歩が顕著であることが背景として挙げられる。そのためプリント配線板の反りの許容量が少なくなっており、厳密に反りを抑制する技術が必要とされている。

加えて、表面部品実装の分野においては無鉛はんだペーストの使用が要求され、それに応じて無鉛はんだペースト用の高いリフロー加熱温度が使用されている。その結果、熱負荷をプリント配線板に与えることになるが、従来は許容範囲にあったプリント配線板の反り量をより厳密に排除することが必要とされている。

そこで、従来の集合プリント配線板としては、更に図６に示されるような構造も知られている。図６に示される集合プリント配線板は、複数の個別プリント配線板６１と外枠６２を有する集合プリント配線板６０において、空間部となるスリット６３部分を多く配置するものである。すなわち、個別プリント配線板６１の全側面に支持部６４を設け、当該支持部６４にて個別プリント配線板６１同士を連結させ、外枠６２を含めた集合プリント配線板６０を構成するものである。

図６に示される集合プリント配線板の構造は、前述の図５に示される集合プリント配線板の構造と比較して空間部となるスリット６３部分が多く配置されている特長を有し、加えて個別プリント配線板６１を連結する支持部６４を個別プリント配線板６１の全側面に配置する特長を有しているが、当該図６に示される構造の集合プリント配線板においても厳密に反りを排除することは困難なのが実状であった。

特開２０００−２２８５６６号公報

以上のような従来の問題と実状に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、リフロー加熱の際などに生じる反りやゆがみを抑制することができる集合プリント配線板を提供することにある。

本発明者は上記課題を解決するために種々研究を重ねた。その結果、個別プリント配線板の３側面に支持部を設けて個々の個別プリント配線板を結合し、加えて個別プリント配線板の外周は前記支持部を除き他の１側面を含め抜き部とすることによる非連続性の構造とすれば極めて良い結果が得られることを見出して発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、支持部により結合された複数の個別プリント配線板と方形状外枠を有する集合プリント配線板において、当該個別プリント配線板における方形状外枠の長手辺部方向の２側面及び方形状外枠の短手辺部方向の２側面の計４側面の中、３側面に支持部が配置され、かつ当該個別プリント配線板の外周は前記支持部を除き他の１側面を含め抜き部となっている集合プリント配線板により上記課題を解決したものである。

また本発明は、支持部により結合された複数の方形状個別プリント配線板と方形状外枠を有する集合プリント配線板において、当該個別プリント配線板の４箇所の角部の中、３箇所の角部に支持部が配置され、かつ当該個別プリント配線板の外周は前記支持部を除き他の１箇所の角部を含め抜き部となっている集合プリント配線板により上記課題を解決したものである。

本発明の集合プリント配線板によれば、リフロー加熱の際などに生じる反りやゆがみを抑制することができる。

まず、本発明の実施の形態を図１から図３を使用して説明する。

図１（ａ）は、複数の個別プリント配線板１を支持部４により支えた集合プリント配線板１０の構造を示したものである。隣接する個別プリント配線板１は支持部４により相互に結合していると共に、最外側の個別プリント配線板１は支持部４により方形状外枠２と結合して集合プリント配線板１０が構成されている。

ここで、個別プリント配線板１としては、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）やシステムインパッケージ（ＳＩＰ）に代表されるような小型なモジュール基板が好適に使用される。

これらの個別プリント配線板１は複数個が結合して集合プリント配線板１０となり、集合プリント配線板１０の状態で当該個別プリント配線板１上に部品が実装される場合が多く、個々の個別プリント配線板１に部品が位置合わせ精度良く、高密度に実装されることが必要になる。

その際に、集合プリント配線板１０の状態で反りが発生すると、当該反り量が若干量の場合であっても、個々の個別プリント配線板１に位置合わせ精度良く部品を実装することが困難となる。

図１（ａ）に示される本発明の集合プリント配線板１０においては、各個別プリント配線板１がそれぞれの３側面の外周に設けられた支持部４により隣接する個別プリント配線板１相互並びに方形状外枠２と結合して支えられていると共に、個別プリント配線板の外周は当該支持部４を除き他の１側面に設けられた抜き部９を含め全て抜き部となっており、斯かる構造によりリフロー加熱などの際に発生する集合プリント配線板１０の反りやゆがみが抑制される。

ここで、個別プリント配線板１を支える３側面の支持部４と他の１側面の抜き部９の位置関係は、図１（ｂ）に示されるように、個別プリント配線板１の第１側面（図１（ｂ）において上側面）を支持部４ａで支え、第２側面（図１（ｂ）において左側面）を支持部４ｂで支え、第３側面（図１（ｂ）において下側面）を支持部４ｃで支えていると共に、個別プリント配線板１の第４側面（図１（ｂ）において右側面）に抜き部９が配置されている状態にある。

このように、個別プリント配線板１を支える３側面の支持部４と他の１側面に抜き部９とを設けることにより、特に当該他の１側面に配置された抜き部９により集合プリント配線板１０の直線的な連続性が減少し、それにより集合プリント配線板１０の反りやゆがみが抑制されることとなる。

本発明における支持部４の配置に関しては、上述のように個別プリント配線板１を３側面の支持部４により支えると共に、他の１側面に抜き部９を設けることが重要であり、本発明における側面とは、方形状外枠２の４辺部を基準とし、個別プリント配線板１の側面を、方形状外枠２の長手辺部方向の上下２側面と方形状外枠２の短手辺部方向の左右２側面の計４側面に大別した面を意味する。

次に、図１（ａ）に示される集合プリント配線板の構造による反りの抑制に関する考え方と、個別プリント配線板１に対する支持部４の設置箇所に関して以下順に説明する。

図１（ａ）に示される集合プリント配線板１０に個々の部品を実装する際に、リフロー搬送用のコンベアに集合プリント配線板１０を取付けた後に、リフロー炉に投入して加熱を行なう。

この際に、集合プリント配線板１０は図１（ａ）に示される方形状外枠２の左右の短手辺部をチャッキングし、リフローコンベアに固定して加熱されるが、前記チャッキングにより方形状外枠２の当該左右の短手辺部が固定されているために、リフローの熱間時にはプリント配線板の自身の重さから、主に集合プリント配線板１０の中央部８が最下点となり、当該中央部８が沈みこむような形状で反りが発生することとなる。

ここで、前記チャッキング状態にてリフロー加熱を実施する場合、図１（ａ）において、個別プリント配線板１の左右どちらかの片方の１側面に抜き部９を設けることが有利である。

すなわち、前記チャッキング状態でリフロー加熱を行なった場合、図１（ａ）において、集合プリント配線板１０の左右の側面から中央部８に向かって連続的に湾曲するような形状で反りが発生するが、個別プリント配線板１の左右どちらか片方の１側面に抜き部９を設けることで、個々の抜き部９が前記連続的な湾曲状態を部分的に遮断することとなり、集合プリント配線板１０の全体の反りを抑制させることができる。

すなわち、１側面に設けられた抜き部９は反りやゆがみとなるプリント配線板の湾曲状態を部分的に切断する機能を有し、当該抜き部９の設置箇所は、前記のようにチャッキングによる集合プリント配線板１０の左右の固定部から中央部８に向かって形成される連続的な湾曲状態を切断できる方面に配置することが好ましい。

先に記載の如く、図１（ａ）に示される個別プリント配線板１は３側面の支持部４により支えられ、互いに結合されることで集合プリント配線板１０を形成し、他の１側面に設けられた抜き部９により反りやゆがみを抑制することで良品な集合プリント配線板１０となる。

また、前記他の１側面に設けられた抜き部９による効果的な反りを抑制する配置方法としては、（ｉ）リフロー加熱時における方形状外枠２のチャッキング固定辺部方向側の個別プリント配線板１の２側面中、何れか片方の１側面に設けることが好ましいことに加えて、（ii）集合プリント配線板１０における全体的な配置方法としては、図１（ａ）に示されるように、当該抜き部９を千鳥足状に設けることが望ましい。

すなわち、個々に個別プリント配線板１の他の１側面に設けられた抜き部９を集合プリント配線板１０全体としては千鳥足状に配置することで、当該抜き部９が直線的に連続配列することがなく、集合プリント配線板１０の中で均衡のとれた配置が可能となり有利である。また、均衡のとれた配置は集合プリント配線板１０の反りを抑制することに加えて、集合プリント配線板１０の立体的なゆがみを抑制することができ、有利である。

ところで、図１に示される個別プリント配線板１は形状が四角形状の場合を示した。しかしながら、実際の個別プリント配線板１は商品形態によって異なる形状を有し、多くの場合は多角形状や円形状もしくは独自の商品価値を向上させるなどの意味合いで複雑な形状を有することが多い。

そこで、個別プリント配線板１の形状の違いによる支持部４及び抜き部９の配置方法について、図２を用いて説明する。

図２（ａ）に示される個別プリント配線板１は形状が四角形状であるが、横に長い長方形の状態の態様を示した図である。このような場合、個別プリント配線板１を支持部４で支える際に、左右の側面は１本の支持部４で充分であるが、個別プリント配線板１を支える支持部４の安定性や製品としての品質を考慮し、上下の側面は２本の支持部４とするのが望ましい。

このように、本発明における支持部４の配置に関しては、個別プリント配線板１を３側面の支持部４により支えると共に、他の１側面に抜き部９を設けることが重要であるが、その際に、１側面に設けられる支持部４の本数や太さなどの形状は、個別プリント配線板１の形状により、必要とされる安定性等を考慮の上、適宜選定される。

また、個別プリント配線板１の形状が相違する場合の支持部４の配置例を図２（ｂ）から図２（ｄ）に示した。図２（ｂ）に示される個別プリント配線板は台形形状であり、図２（ｃ）に示される個別プリント配線板は六角形形状であり、図２（ｄ）に示される個別プリント配線板はより複雑な形状の個別プリント配線板１である。

図２（ｂ）に示される台形形状の場合は、左右の側面が台形形状に基づく傾斜構造であっても、当該傾斜部を方形状外枠２の短手辺部方向の１側面として、前記の如く上下２側面及び左右２側面の計４側面に大別し、第１側面（図２（ｂ）において上側面）を支持部４ａで支え、第２側面（図２（ｂ）において左側面）を支持部４ｂで支え、第３側面（図２（ｂ）において下側面）を支持部４ｃで支える。

次に、多角形の場合における支持部の設け方を説明する。例えば、図２（ｃ）に示される六角形形状の場合には６辺によって構成されるが、本発明における側面は、当該６辺とは異なる。すなわち、六角形形状の個別プリント配線板１の各辺を支持体で支え、５箇所の支持体と１箇所の抜き部で構成するような構造とは異なる。当該構造は結果として、直線的な湾曲を抜き部が遮断することができずに反りを抑制することができないためである。

また同様に、本発明における側面は、ｎ角形の個別プリント配線板１を使用した場合に、ｎ−１の支持部で支え、１の抜き部を設けることとは異なり、個別プリント配線板１の側面を前記の如く、方形状外枠２の４辺部を基準として上下２側面及び左右２側面の計４側面に大別し、それぞれの側面に支持部を設けることが必要である。

すなわち、図２（ｃ）に示される六角形形状の場合は、個別プリント配線板１の側面を前記の如く、方形状外枠２の４辺部を基準として上下２側面及び左右２側面の計４側面に大別し、第１側面（図２（ｃ）において上側面）を支持部４ａで支え、第２側面（図２（ｃ）において左側面）を支持部４ｂで支え、第３側面（図２（ｃ）において下側面）を支持部４ｃで支える。

また、図２（ｄ）に示される形状の場合は、個別プリント配線板１の側面を前記の如く、方形状外枠２の４辺部を基準として上下２側面及び左右２側面の計４側面に大別し、第１側面（図２（ｄ）において上側面）を支持部４ａで支え、第２側面（図２（ｄ）において左側面）を支持部４ｂで支え、第３側面（図２（ｄ）において下側面）を支持部４ｃで支える。

一方、個別プリント配線板１の４側面の中、２側面を支持部４で支え、他の２側面に抜き部９を設ける構造体は、反りを抑制するといった観点においては有効であるが、個別プリント配線板１を支えるといった観点からは支えが弱く、充分に支えられず、実用上実施困難である。

本発明における支持部４は、ルーターもしくはドリルを使用した抜き加工又は金属金型による断裁加工などにより形成される。両者の形成方法により支持部４の形状は異なる。図３（ａ）に示される個別プリント配線板１に結合する支持部４の形状については、ルーターもしくはドリルにより形成された場合の形状を図３（ｂ）に示し、金属金型による断裁加工により形成された場合の形状を図３（ｃ）に示した。

図３（ｂ）に示されるルーターもしくはドリルにより形成された場合は、支持部４の側面がドリル加工による独特の丸みを帯びた形状となり、図３（ｃ）に示される金属金型による断裁加工により形成された場合は、支持部４の側面が直線状の形状となる。このように、支持部４の形状については使用される加工器具により異なる形状を有することとなる。

本発明における支持部４の形状は、前記の形状を含む種々の形状とすることができる。これは、支持部４が個別プリント配線板１を連結して支えるものであるため、その形状は個別プリント配線板１の構造、厚み、層構成などを考慮して適宜決定すべきことだからである。
同様の理由より、支持部４の幅、長さ、厚みなども、個別プリント配線板１を連結して支えることが可能な態様で適宜決定されることとなる。
また、支持部４の面積もしくは領域においても、個別プリント配線板１を連結して支えることが可能な態様で適宜決定されることとなる。例えば、図３（ｂ）に示される支持部４は細く、図３（ｃ）に示される支持部４は太い。
また、同様の理由により、例えば、図３（ｄ）に示されるように、個別プリント配線板１の３側面に配置される支持部４をそれぞれ太くしても良い。

次に、本発明の他の実施の形態を図４を使用して説明する。
前述した実施の形態では、方形状外枠２の４辺部を基準として、個別プリント配線板１を上下２側面及び左右２側面の計４側面に大別し、その中、３側面に支持部を設け、他の１側面に抜き部９を設けることにより、集合プリント配線板の反りを抑制した。ここでは方形状個別プリント配線板１の角部の３箇所に支持部を設けると共に、他の角部の１箇所に抜き部９を設けることにより、集合プリント配線板１０の反りを抑制する実施の形態を説明する。

図４に示される個別プリント配線板１は、前述した実施の形態と同様に長方形状である。ここで、当該長方形状の４箇所の角部（もしくは、コーナー部）の中、３箇所に支持部４が設けられていると共に、個別プリント配線板１の外周は当該支持部４を除き他の１箇所の角部に設けられた抜き部９を含め全て抜き部となっており、斯かる構造により、前述した実施の形態と同様に反りが抑制される。
尚、ここで、他の１箇所の角部に設ける抜き部９は、個別プリント配線板１の４箇所の角部の何れでも良い。

このように、個別プリント配線板１の４箇所の角部の中、３箇所の角部に個別プリント配線板１を連結するための支持部４を設けると共に、他の１箇所の角部に抜き部９を設けることで、個々の抜き部９が反りの原因となるリフロー時などの連続的な湾曲状態を部分的に切断することとなり、集合プリント配線板１０の全体の反りを抑制することができる。

（ａ）は本発明集合プリント配線板の実施の形態を示す概略平面説明図、（ｂ）は支持部と抜き部の位置関係を示す概略拡大平面説明図。 本発明における支持部と抜き部の配置例を示す概略平面説明図。 本発明における支持部の形状例を示す概略平面説明図。 本発明集合プリント配線板の他の実施の形態を示す概略平面説明図。 従来の集合プリント配線板を示す概略平面説明図。 他の従来の集合プリント配線板を示す概略平面説明図。

符号の説明

１：個別プリント配線板
２：方形状外枠
４，４ａ，４ｂ，４ｃ：支持部
８：中央部
９：抜き部
１０：集合プリント配線板
５０：集合プリント配線板
５１：個別プリント配線板
５２：外枠
５３：スリット
５４：支持部
６０：集合プリント配線板
６１：個別プリント配線板
６２：外枠
６３：スリット
６４：支持部

Claims (5)

1. 支持部により結合された複数の個別プリント配線板と方形状外枠を有する集合プリント配線板において、当該個別プリント配線板における方形状外枠の長手辺部方向の２側面及び方形状外枠の短手辺部方向の２側面の計４側面の中、３側面に支持部が配置され、かつ当該個別プリント配線板の外周は前記支持部を除き他の１側面を含め抜き部となっていることを特徴とする集合プリント配線板。
2. 前記支持部は、３側面にそれぞれ少なくとも１本配置されていることを特徴とする請求項１に記載の集合プリント配線板。
3. 前記個別プリント配線板の他の１側面における抜き部が、集合プリント配線板全体において千鳥足状に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の集合プリント配線板。
4. 支持部により結合された複数の方形状個別プリント配線板と方形状外枠を有する集合プリント配線板において、当該個別プリント配線板の４箇所の角部の中、３箇所の角部に支持部が配置され、かつ当該個別プリント配線板の外周は前記支持部を除き他の１箇所の角部を含め抜き部となっていることを特徴とする集合プリント配線板。
5. 前記個別プリント配線板はモジュール基板であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の集合プリント配線板。