JP2015170633A - Manufacturing method of composite wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線板を金属フレームを用いて固定した複合配線板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a composite wiring board in which a wiring board is fixed using a metal frame.
配線板への電子部品実装、その他の加工処理等を施す場合、作業効率を考慮し、一般に配線板単体では無く、同一の配線板を複数個一枚の配線板収容キットの中に収容した複合配線板に対して上記処理等がまとめて施される。特許文献1には、複数のピース配線板と、該ピース配線板を収容する収容穴を有するフレームとから成る多ピース配線板収容キットが開示されている。 When mounting electronic components on a wiring board, or other processing, etc., considering the work efficiency, it is generally not a single wiring board but a composite in which the same wiring board is housed in a single wiring board housing kit. The above processing and the like are performed collectively on the wiring board. Patent Document 1 discloses a multi-piece wiring board accommodation kit including a plurality of piece wiring boards and a frame having an accommodation hole for accommodating the piece wiring boards.
しかしながら、特許文献1の多ピース配線板収容キットでは、接続箇所において、ピース配線板とフレームの収容穴との間に接着剤を注入して接着しており、異なる材質どうしを接着する接着剤が必要であり、また、接着剤の充填・硬化のための工程が別途必要となるため、生産効率が悪化する。更に、個々に収容穴に配線板を固定していくため、配線板相互の位置ズレが大きくなり、後工程での歩留まりの低下が予想される。 However, in the multi-piece wiring board housing kit of Patent Document 1, an adhesive is injected and bonded between the piece wiring board and the housing hole of the frame at the connection location, and an adhesive that bonds different materials is used. This is necessary, and a process for filling and curing the adhesive is required separately, so that the production efficiency is deteriorated. Furthermore, since the wiring boards are individually fixed in the receiving holes, the positional deviation between the wiring boards is increased, and a decrease in yield in the subsequent process is expected.
本発明の目的は、生産効率の高い複合配線板の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a composite wiring board with high production efficiency.
本願発明の複合配線板の製造方法は、配線板を準備することと、
開口を備え、前記配線板よりも面方向の熱膨張係数が大きい金属フレームを準備することと、
熱膨張した前記開口内に前記配線板が配置可能となる加熱温度まで前記金属フレームを加熱した状態で、前記開口内に前記配線板を配置することと、
前記金属フレームを冷却することで前記配線板の側壁と前記金属フレームの開口の側壁とを接合することと、を含むことを技術的特徴とする。
The method for manufacturing a composite wiring board of the present invention comprises preparing a wiring board,
Providing a metal frame having an opening and having a larger coefficient of thermal expansion in the surface direction than the wiring board;
Placing the wiring board in the opening in a state where the metal frame is heated to a heating temperature at which the wiring board can be placed in the thermally expanded opening;
It is a technical feature that includes cooling the metal frame to join the side wall of the wiring board and the side wall of the opening of the metal frame.
本願発明の複合配線板の製造方法では、熱膨張した開口内に配線板が配置可能となる加熱温度(例えば、120℃)まで金属フレームを加熱した状態で当該開口内に配線板を配置した後に、金属フレームを冷却することで配線板の側壁と金属フレームの開口の側壁とを接合する。これにより、接着剤を用いる接合方法に対して、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、加工工程が少なくなるので、生産効率が高まり廉価に配線板を金属フレームへ接合できる。また、熱膨張した開口内に配線板を配置すればよいので、接合のための治具を簡素化することができる。 In the method for manufacturing a composite wiring board of the present invention, after the wiring board is disposed in the opening in a state where the metal frame is heated to a heating temperature (for example, 120 ° C.) at which the wiring board can be disposed in the thermally expanded opening. By cooling the metal frame, the side wall of the wiring board and the side wall of the opening of the metal frame are joined. This eliminates the need for an adhesive filling / curing step and reduces the number of processing steps as compared with a bonding method using an adhesive, thereby increasing the production efficiency and allowing the wiring board to be bonded to the metal frame at a low cost. Moreover, since a wiring board should just be arrange | positioned in the thermally expanded opening, the jig | tool for joining can be simplified.
[第1実施形態]
本実施形態の複合配線板100は、電子部品実装のためのリフロー等においてプリント配線板10に反りを生じさせないために、リフロー等を行う複数のプリント配線板10を金属フレームを用いて固定して構成されるものである。
[First embodiment]
In the
図9は、第1実施形態の係るプリント配線板10の電子部品実装前の断面図である。
プリント配線板10は、中央に配置されるコア絶縁層50Mの上面(第1面)F側に、層間絶縁層50A、50C、50E、50G、50Iが積層され、下面(第2面)S側に層間絶縁層50B、50D、50F、50H、50Jが積層されている。コア絶縁層50Mの第1面Fの導体回路58Maと第2面Sの導体回路58Mbとはビア導体60Mを介して接続されている。コア絶縁層50Mには心材が配置され、層間絶縁層50A、50C、50E、50G、50I、層間絶縁層50B、50D、50F、50H、50Jにも同様に心材が配置されている。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the printed
In the printed
コア絶縁層50Mの第1面F側に積層される層間絶縁層50Aには、該層間絶縁層50A上の導体回路58Aを、コア絶縁層50Mの導体回路58Maへ接続させるためのビア導体60Aが形成されている。該層間絶縁層50A上に積層される層間絶縁層50Cには、該層間絶縁層50C上の導体回路58Cを、層間絶縁層50A上の導体回路58Aへ接続させるためのビア導体60Cが形成されている。該層間絶縁層50C上に積層される層間絶縁層50Eには、該層間絶縁層50E上の導体回路58Eを、層間絶縁層50C上の導体回路58Cへ接続させるためのビア導体60Eが形成されている。該層間絶縁層50E上に積層される層間絶縁層50Gには、該層間絶縁層50G上の導体回路58Gを、層間絶縁層50E上の導体回路58Eへ接続させるためのビア導体60Gが形成されている。該層間絶縁層50G上に積層される層間絶縁層50Iには、該層間絶縁層50I上の導体回路58Iを、層間絶縁層50G上の導体回路58Gへ接続させるためのビア導体60Iが形成されている。層間絶縁層50I上には、ソルダーレジスト層62Fが形成され、ソルダーレジスト層の開口64Fから露出される導体回路58Iがパッド66Fを構成する。
In the
コア絶縁層50Mの第2面S側に積層される層間絶縁層50Bには、該層間絶縁層50B上の導体回路58Bを、コア絶縁層50Mの導体回路58Mbへ接続させるためのビア導体60Bが形成されている。該層間絶縁層50B上に積層される層間絶縁層50Dには、該層間絶縁層50D上の導体回路58Dを、層間絶縁層50B上の導体回路58Bへ接続させるためのビア導体60Dが形成されている。該層間絶縁層50D上に積層される層間絶縁層50Fには、該層間絶縁層50F上の導体回路58Fを、層間絶縁層50D上の導体回路58Dへ接続させるためのビア導体60Fが形成されている。該層間絶縁層50F上に積層される層間絶縁層50Hには、該層間絶縁層50H上の導体回路58Hを、層間絶縁層50F上の導体回路58Fへ接続させるためのビア導体60Hが形成されている。該層間絶縁層50H上に積層される層間絶縁層50Jには、該層間絶縁層50J上の導体回路58Jを、層間絶縁層50H上の導体回路58Hへ接続させるためのビア導体60Jが形成されている。層間絶縁層50J上には、ソルダーレジスト層62Sが形成され、ソルダーレジスト層の開口64Sから露出される導体回路58Jがパッド66Sを構成する。層間絶縁層50I、50G、50E、50C、50A、50M、50B、50D、50F、50H、50Jを貫通するスルーホール52が形成されている。
In the
図10は、電子部品11が実装されたプリント配線板10の断面図である。
プリント配線板10の第1面F側に、パッド66Fに設けられた半田68を介して電子部品11が実装されている。プリント配線板10の第2面S側に、パッド66Sに設けられた半田68を介して電子部品11が実装されている。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the printed
The electronic component 11 is mounted on the first surface F side of the printed
図1は、プリント配線板10が8×4個製造された多数個取り用プリント配線板10Gの平面図であり、図2は個片に切り出されたプリント配線板10の斜視図である。図9は、図2中のX1−X1断面の一部を示す。
図1に示すように、多数個取り用プリント配線板10Gの外周の枠部18の内側にて複数のプリント配線板10が製造される。図2に示すように、プリント配線板10は、矩形形状の本体部20の1辺の長手方向側壁14Vに支持片12Vが2個ずつ、本体部20を挟み対向するように形成されている。1辺の短手方向側壁14Hに支持片12Hが2個ずつ、本体部20を挟み対向するように形成されている。支持片12Vと支持片12Hとは同形状で矩形の基部(ブリッジ部)12bと先端側へ幅が広がる台形部12aとから成る。
FIG. 1 is a plan view of a multi-piece printed
As shown in FIG. 1, a plurality of printed
第1実施形態では、プリント配線板10が多数個取り用プリント配線板10Gから切り出される際には、図3(A)に示されるようにプリント配線板10の外形に沿ってレーザで切断され、図3(B)に示すように個片に切り出される。
In the first embodiment, when the printed
図4(A)は、金属フレーム30Gを接合のために熱膨張させた状態を示す平面図であり、図4(B)は、金属フレーム30Gにプリント配線板10がそれぞれ接合された状態を示す平面図である。図5は、接合用熱膨張時の金属フレーム30Gの開口30内にプリント配線板10を配置した状態を示す平面図である。
本実施形態では、複合配線板100は、4つのプリント配線板10を接合するための金属フレーム30Gを備えている。金属フレーム30Gは、プリント配線板10よりも主面方向(第1面Fや第2面Sに沿う方向)の熱膨張係数が大きいフレームであって、例えば、アルミニウム製のフレームが採用されている。アルミニウム製の金属フレーム30Gの主面方向の熱膨張係数は23ppm/℃で、樹脂製のプリント配線板10の主面方向の熱膨張係数は16ppm/℃で、金属フレーム30Gの熱膨張係数がプリント配線板10の熱膨張係数よりも大きい。金属フレーム30Gの厚みをプリント配線板10よりも薄くすることで、熱膨張係数差によるプリント配線板10の反りの発生を抑制するように調整されている。なお、金属フレーム30Gの材料としてアルミニウムを用いたが、プリント配線板10の熱膨張係数よりも大きければ、銅、ステンレス等を用いることも可能である。
4A is a plan view showing a state in which the
In the present embodiment, the
金属フレーム30Gは、図4(A)に示すように、プリント配線板10を収容するための収容用の開口30を4個備え、四隅に位置決め孔38が形成されている。収容用の開口30には、プリント配線板10の長手方向側壁14Vに対応する縦壁34Vと、プリント配線板10の短手方向側壁14Hに対応する横壁34Hとが形成され、縦壁34Vにはプリント配線板10の4個の支持片12Vに対応する4個のスリット32Vが形成され、横壁34Hにはプリント配線板10の4個の支持片12Hに対応する4個のスリット32Hが形成されている。縦壁34Vは、スリット32Vに支持片12Vにて接合された長手方向側壁14Vとの間に所定のクリアランスが介在するように形成され、横壁34Hは、スリット32Hに支持片12Hにて接合された短手方向側壁14Hとの間に同程度のクリアランスが介在するように形成されている。
As shown in FIG. 4A, the
図5に示すように、スリット32Vとスリット32Hとは同形状で、プリント配線板10の支持片12V,12Hに対して、基部12bに対応する基部32bと台形部12aに対応する台形部32aとから成る。スリット32V,32Hは、基部32bおよび台形部32aが、図5に示す接合用熱膨張時には開口30の熱膨張とともに基部12bおよび台形部12aよりも主面方向に広がり、常温時には基部12bおよび台形部12aよりも小さくなるように形成されている。
As shown in FIG. 5, the
金属フレーム30Gと各プリント配線板10との接合時には、熱膨張した開口30内にプリント配線板10が配置可能となる加熱温度(以下、接合用加熱温度という)まで金属フレーム30Gを加熱する。そして、図5に示すように、この熱膨張した各スリット32V,32H内に対応する支持片12V,12Hが位置するように各プリント配線板10を開口30内に配置する。その後、金属フレーム30Gを常温まで冷却することで、収縮した各スリット32V,32Hと支持片12V,12Hとを接合する。これにより、図4(B)に示すように、各プリント配線板10が収容用の開口30に収容されて固定され、各プリント配線板10が金属フレーム30Gに接合されて成るリフロー用の複合配線板100が完成する。なお、金属フレーム30Gを加熱する加熱手段としては、例えば、ホットプレート等の公知の加熱手段を採用することができる。また、金属フレーム30Gを冷却する冷却手段としては、空冷だけでなく、例えば、水冷等の公知の冷却手段を採用することができる。
At the time of joining the
図6は、参考例として、1辺が102mmに形成された矩形状の金属フレームについて、加熱温度ΔT(実温度−初期温度:℃)と加熱時の主面方向の伸びとの関係を示すグラフである。
図6からわかるように、加熱温度が120℃を超えると、金属フレームの主面方向の伸びとプリント配線板10に相当する樹脂基板の主面方向の伸びとの差が大きくなる。このため、上記接合用加熱温度は、少なくとも120℃以上であって、リフロー時に接合力不足とならないためにリフロー時の温度を超えるように設定される。本実施形態では、例えば、半田リフロー温度が210℃であることを前提に、接合用加熱温度は、240℃に設定されている。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the heating temperature ΔT (actual temperature−initial temperature: ° C.) and the elongation in the main surface direction during heating for a rectangular metal frame formed with a side of 102 mm as a reference example. It is.
As can be seen from FIG. 6, when the heating temperature exceeds 120 ° C., the difference between the elongation in the main surface direction of the metal frame and the elongation in the main surface direction of the resin substrate corresponding to the printed
第1実施形態の複合配線板100では、熱膨張した開口30内にプリント配線板10が配置可能となる接合用加熱温度まで金属フレーム30Gを加熱した状態で当該開口30内にプリント配線板10を配置した後に、金属フレーム30Gを冷却することでプリント配線板10の側壁と金属フレーム30Gの開口30の側壁とを接合する。これにより、接着剤を用いる接合方法に対して、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、加工工程が少なくなるので、生産効率が高まり廉価にプリント配線板10を金属フレーム30Gへ接合できる。また、熱膨張した開口30内にプリント配線板10を配置すればよいので、接合のための治具を簡素化することができる。なお、接合箇所等に接着剤を併用してもよい。この場合には、接着剤の併用によってプリント配線板10と金属フレーム30Gとの接合強度をさらに向上させることができる。
In the
図7は、図4(B)のプリント配線板10のX2−X2断面の一部を示す。
金属フレーム30Gは、厚みt1:750μmに形成されている。プリント配線板10は厚みt2が780μmに形成されている。即ち、金属フレーム30Gの厚みはプリント配線板10よりも薄い。また、プリント配線板10は、図7に示すように、厚さ方向の中心面C2が金属フレーム30Gの厚さ方向の中心面C1に一致するように金属フレーム30Gにそれぞれ接合される。このため、プリント配線板10の第1面Fよりも金属フレーム30Gは凹み、プリント配線板10の第2面Sよりも金属フレーム30Gは凹んでいる。これにより、プリント配線板10の電子部品実装の際に金属フレーム30Gが干渉しない。
FIG. 7 shows a part of the X2-X2 cross section of the printed
The
上述のように各プリント配線板10が金属フレーム30Gに接合された状態で、半田印刷が行われ、電子部品11等が載置され、リフロー炉で電子部品11等の実装が行われる。なお、金属フレーム30Gの各スリット32V,32Hは、リフロー時の温度(実装時の加熱温度)を超える温度で熱膨張させた開口30に配置したプリント配線板10の支持片12V,12Hよりもわずかに広がるように形成されているため、リフロー時の加熱によりプリント配線板10が金属フレーム30Gから外れることもない。
As described above, in a state where each printed
図8は、複合配線板100からプリント配線板10を取り外した状態を示す平面図である。
電子部品の実装後に、図8に示すように、プリント配線板10の支持片12H、12Vから矩形形状の本体部20が切り落とされ、金属フレーム30Gの収容用の開口30のスリット32H、32Vに支持片12H、12Vを残した状態で、プリント配線板10の本体部20がそれぞれ分離される。
FIG. 8 is a plan view showing a state in which the printed
After mounting the electronic parts, as shown in FIG. 8, the rectangular
第1実施形態の第1改変例のプリント配線板10は、図9に示される構成で、コア絶縁層50Mには心材が配置され、層間絶縁層50A、50C、50E、50G、50I、層間絶縁層50B、50D、50F、50H、50Jには心材が配置されていない。このため、プリント配線板10に反りが生じ易いが、金属フレーム30Gによりリフローにおいてもプリント配線板10に反りを生じさせない。
The printed
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよく、その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
(1)上記実施形態において、金属フレーム30Gには、4つの開口30が形成されることに限らず、接合すべきプリント配線板10の個数に応じて複数の開口30を形成することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the present invention may be embodied as follows, and other detailed configurations may be appropriately changed within the scope of the gist of the present invention. It is.
(1) In the above embodiment, the
(2)上記実施形態において、金属フレーム30Gからなるフレーム部は、半田リフロー温度において、プリント配線板10から成るピース部よりも剛性が高い方が好ましい。
(2) In the above embodiment, it is preferable that the frame portion made of the
10 プリント配線板
12V,12H 支持片
30G 金属フレーム
30 開口
32V,32H スリット
100 複合配線板
10 Printed
Claims (4)
開口を備え、前記配線板よりも面方向の熱膨張係数が大きい金属フレームを準備することと、
熱膨張した前記開口内に前記配線板が配置可能となる加熱温度まで前記金属フレームを加熱した状態で、前記開口内に前記配線板を配置することと、
前記金属フレームを冷却することで前記配線板の側壁と前記金属フレームの開口の側壁とを接合することと、を含む複合配線板の製造方法。 Preparing a wiring board;
Providing a metal frame having an opening and having a larger coefficient of thermal expansion in the surface direction than the wiring board;
Placing the wiring board in the opening in a state where the metal frame is heated to a heating temperature at which the wiring board can be placed in the thermally expanded opening;
A method of manufacturing a composite wiring board, comprising: cooling the metal frame to join the side wall of the wiring board and the side wall of the opening of the metal frame.
さらに、前記配線板と前記金属フレームとが接合された状態で、前記配線板の表面に部品を実装することを含み、前記加熱温度は、実装時の加熱温度よりも高く設定される。 It is a manufacturing method of the composite wiring board according to claim 1,
Furthermore, mounting the component on the surface of the wiring board in a state where the wiring board and the metal frame are joined, the heating temperature is set higher than the heating temperature at the time of mounting.
前記金属フレームの表面が前記配線板の表面よりも突出せず、前記金属フレームの裏面が前記配線板の裏面よりも突出しないように前記配線板を配置する。 A method for manufacturing a composite wiring board according to claim 1 or 2,
The wiring board is arranged such that the surface of the metal frame does not protrude from the surface of the wiring board and the back surface of the metal frame does not protrude from the back surface of the wiring board.
前記配線板の厚さ方向の中心線と、前記金属フレームの厚さ方向の中心線とが一致するように前記配線板を配置する。 A method of manufacturing a composite wiring board according to claim 3,
The wiring board is arranged so that a center line in the thickness direction of the wiring board and a center line in the thickness direction of the metal frame coincide with each other.
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