JP2015170636A - 複合配線板及び複合配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 生産効率の高い複合配線板、及び、該複合配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】 1つの開口30内に2つのプリント配線板10が重ねて配置された対向状態で金属フレーム30Gを塑性変形させることで、2つのプリント配線板10のそれぞれの側壁と金属フレーム30Gの開口30の側壁とが接合される。このため、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、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。
【選択図】 図6
【解決手段】 1つの開口30内に2つのプリント配線板10が重ねて配置された対向状態で金属フレーム30Gを塑性変形させることで、2つのプリント配線板10のそれぞれの側壁と金属フレーム30Gの開口30の側壁とが接合される。このため、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、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。
【選択図】 図6
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及び複合配線板の製造方法に関する。
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。
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。
本発明の目的は、生産効率の高い複合配線板及び複合配線板の製造方法を提供することにある。
本願発明の複合配線板の製造方法は、2つ以上の配線板を準備することと、
開口を備える金属フレームを準備することと、
前記金属フレームの1つの開口内に前記2つ以上の配線板を重ねて配置することと、
前記金属フレームを塑性変形させ、前記2つ以上の配線板のそれぞれ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。
開口を備える金属フレームを準備することと、
前記金属フレームの1つの開口内に前記2つ以上の配線板を重ねて配置することと、
前記金属フレームを塑性変形させ、前記2つ以上の配線板のそれぞれ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。
本願発明の複合配線板の製造方法では、1つの開口内に2つ以上の配線板が重ねて配置された状態で金属フレームを塑性変形させることで、2つ以上の配線板のそれぞれの側壁と金属フレームの開口の側壁とが接合される。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。特に、1つの開口内に1つの配線板を配置して結合する場合と比較して、金属フレームの使用枚数を削減できるだけでなく、1度の接合工程でより多くの配線板を金属フレームに接合できるので、複合配線板の生産性を向上することができる。
[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。
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。
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。プリント配線板10は、本体部20の一方の面が電子部品11等が実装される実装面Fとして形成され、本体部20の他方の面が電子部品が実装されない非実装面Sとして形成される。
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。プリント配線板10は、本体部20の一方の面が電子部品11等が実装される実装面Fとして形成され、本体部20の他方の面が電子部品が実装されない非実装面Sとして形成される。
図2に示すように、プリント配線板10は、長手方向側壁14Vおよび短手方向側壁14Hを有するように矩形形状の本体部20が形成されている。長手方向側壁14Vには、支持片12Vが2個ずつ、本体部20を挟み対称となるように形成され、短手方向側壁14Hには、支持片12Hが2個ずつ、本体部20を挟み対称とな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。
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。
図4(A)は、金属フレーム30Gの平面図であり、図4(B)は、複合配線板100の平面図である。
本実施形態では、複合配線板100は、8つのプリント配線板10を固定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、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は、2つのプリント配線板10を重ねた状態で収容するためのものであって、この収容用の開口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とが形成されている。縦壁34Vには重ねたプリント配線板10の各支持片12Vに対応する4個のスリット32Vが形成され、横壁34Hには重ねたプリント配線板10の各支持片12Hに対応する4個のスリット32Hが形成されている。
本実施形態では、複合配線板100は、8つのプリント配線板10を固定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、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は、2つのプリント配線板10を重ねた状態で収容するためのものであって、この収容用の開口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とが形成されている。縦壁34Vには重ねたプリント配線板10の各支持片12Vに対応する4個のスリット32Vが形成され、横壁34Hには重ねたプリント配線板10の各支持片12Hに対応する4個のスリット32Hが形成されている。
スリット32V,32Hは、同形状で、プリント配線板10の支持片12V,12Hに対して、矩形の基部12bと対応する基部32bと、台形部12aと対応する台形部32aとから成る。台形部32aは、収容用の開口30の外縁方向に向かって横幅が広がっている。各スリット32Vは、支持片12Vにて支持された長手方向側壁14Vと縦壁34V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ている。また、各スリット32Hは、支持片12Hにて支持された長手方向側壁14Hと縦壁34H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ている。
図5は、対向状態の両プリント配線板10を示す斜視図である。図6は、図4(B)に示すX1−X1断面の一部を示す断面図である。
本実施形態では、図5および図6に示すように、1つの収容用の開口30に対して、2つのプリント配線板10を、その非実装面S間に緩衝材22が介在するように対向させて重ねた状態(以下、対向状態ともいう)で収容する。この収容時には、1つのスリット32Vに2つの支持片12Vが填め入れられ、1つのスリット32Hに2つの支持片12Hが填め入れられる。
本実施形態では、図5および図6に示すように、1つの収容用の開口30に対して、2つのプリント配線板10を、その非実装面S間に緩衝材22が介在するように対向させて重ねた状態(以下、対向状態ともいう)で収容する。この収容時には、1つのスリット32Vに2つの支持片12Vが填め入れられ、1つのスリット32Hに2つの支持片12Hが填め入れられる。
図6に示すように、金属フレーム30Gは、厚みt1が、対向状態の両プリント配線板10の厚みt2よりも薄くなるように形成されている。そして、対向状態の両プリント配線板10は、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に収容される。このため、金属フレーム30Gの一面(上面)31aは、上側に収容されているプリント配線板10の第1面Fよりも突出せず(凹み)、金属フレーム30Gの他面(下面)31bは、下側に収容されているプリント配線板10の第1面Fよりも突出しない(凹んでいる)。これにより、対向状態の両プリント配線板10のそれぞれの第1面Fへの電子部品実装の際に金属フレーム30Gが干渉しない。
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24ppm/℃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。本実施形態では、この熱膨張係数差に起因する主面方向の伸び量の差を利用して、プリント配線板10の反りの発生を抑制する。第1実施形態では、金属フレーム30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。
図7は、金属フレーム30Gに対するカシメ加工により開口30に対向状態の両プリント配線板10が接合された状態を示す平面図である。
図7に示すように、金属フレーム30Gについて、スリット32V、32Hの基部32bと台形部32aとの境部分であって、支持片12V、12Hと隣接する縁部に、カシメ加工機200を用いてカシメ加工部36がそれぞれ形成される。このカシメ加工部36により、スリット32V,32Hの側壁が、対向状態の両プリント配線板10の支持片12V,12Hの側壁へ突き合わさるように塑性変形した状態で接合されることで、プリント配線板10が金属フレーム30Gに固定される。
図7に示すように、金属フレーム30Gについて、スリット32V、32Hの基部32bと台形部32aとの境部分であって、支持片12V、12Hと隣接する縁部に、カシメ加工機200を用いてカシメ加工部36がそれぞれ形成される。このカシメ加工部36により、スリット32V,32Hの側壁が、対向状態の両プリント配線板10の支持片12V,12Hの側壁へ突き合わさるように塑性変形した状態で接合されることで、プリント配線板10が金属フレーム30Gに固定される。
図8(A)は、金属フレーム30Gに対してカシメ加工を行うカシメ加工機200の断面図である。
カシメ加工機200は、対向状態の両プリント配線板10の支持片12V,12Hをスリット32V,32Hにて支持した金属フレーム30Gに対してカシメ加工を行う加工機であって、下型210と上型220とを備える。下型210は、ベース部211と支持板212とを備える。支持板212はベース部211に対して上下動可能に支持されている。ベース部211には、カシメ加工を行うポンチ213が設けられ、支持板212には、ポンチ213を通すための貫通孔212aが形成されている。支持板212の中央部には凹部212bが形成され、カシメ加工の際にプリント配線板10に力が加わらないようにされている。該凹部212b上に対向状態の両プリント配線板10が載置され、支持板212上に金属フレーム30Gが載置される。
カシメ加工機200は、対向状態の両プリント配線板10の支持片12V,12Hをスリット32V,32Hにて支持した金属フレーム30Gに対してカシメ加工を行う加工機であって、下型210と上型220とを備える。下型210は、ベース部211と支持板212とを備える。支持板212はベース部211に対して上下動可能に支持されている。ベース部211には、カシメ加工を行うポンチ213が設けられ、支持板212には、ポンチ213を通すための貫通孔212aが形成されている。支持板212の中央部には凹部212bが形成され、カシメ加工の際にプリント配線板10に力が加わらないようにされている。該凹部212b上に対向状態の両プリント配線板10が載置され、支持板212上に金属フレーム30Gが載置される。
上型220は、ベース部221と支持板222とを備える。支持板222はベース部221に対して上下動可能に支持されている。ベース部221には、カシメ加工を行うポンチ223が設けられ、支持板222には、ポンチ223を通すための貫通孔222aが形成されている。支持板222の中央部には凹部222bが形成され、カシメ加工の際にプリント配線板10の本体部20に力が加わらないようにされている。
図8(B)は、下型210へ上型220が押しつけられ、金属フレーム30Gの上面に上型220のポンチ223が押し当てられ、金属フレーム30Gの下面に下型210のポンチ213が押し当てられた状態を示す。
各開口30に対向状態の両プリント配線板10がそれぞれ収容された金属フレーム30Gに対して、カシメ加工機200を用いて図7に示す各カシメ加工部36が同時に形成される。これにより、図4(B)に示すように、対向状態の両プリント配線板10が金属フレーム30Gにそれぞれ固定されて成るリフロー用の複合配線板100が完成する。金属フレーム30Gのスリット32V,32Hの縁部にカシメ加工部36が同時に形成されるため、金属フレーム30G対してプリント配線板10を正確に位置決めできる。また、プリント配線板相互間の位置ずれを小さくできる。
各開口30に対向状態の両プリント配線板10がそれぞれ収容された金属フレーム30Gに対して、カシメ加工機200を用いて図7に示す各カシメ加工部36が同時に形成される。これにより、図4(B)に示すように、対向状態の両プリント配線板10が金属フレーム30Gにそれぞれ固定されて成るリフロー用の複合配線板100が完成する。金属フレーム30Gのスリット32V,32Hの縁部にカシメ加工部36が同時に形成されるため、金属フレーム30G対してプリント配線板10を正確に位置決めできる。また、プリント配線板相互間の位置ずれを小さくできる。
金属フレーム30Gに対向状態の両プリント配線板10がカシメ加工によりそれぞれ固定された状態で、まず、金属フレーム30Gの上面側に接合されているプリント配線板10に対して、半田印刷が行われ、図9に示すように、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。次に、金属フレーム30Gの下面側に接合されているプリント配線板10に対して、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。200℃近いリフロー温度は、プリント配線板10を構成する樹脂のTg(ガラス転位点)を越えるため、実装される電子部品11等の重量と基板の残留応力によって、プリント配線板10に反りが生じ易い。ここで、第1実施形態では、金属フレーム30Gに固定された対向状態の両プリント配線板10は、電子部品11等の重量による応力と共にプリント配線板10には中心側への応力が生じるが、上述したように、金属フレーム30Gの主面方向へ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ため、プリント配線板10よりも相対的に金属フレーム30Gが主面方向にそれぞれ広がる。このため、図9に示すように、対向状態の両プリント配線板10に、上述した中心側への応力を打ち消す外縁側への応力F1が各支持片12V,12Hを介して主面方向に作用する。これにより、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。
第1実施形態の複合配線板100では、1つの開口30内に2つのプリント配線板10が重ねて配置された対向状態で金属フレーム30Gを塑性変形させることで、2つのプリント配線板10のそれぞれの側壁と金属フレーム30Gの開口30の側壁とが接合される。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。特に、1つの開口30内に1つのプリント配線板10を配置して結合する場合と比較して、金属フレーム30Gの使用枚数を削減できるだけでなく、1度の接合工程でより多くのプリント配線板10を金属フレーム30Gに接合できるので、複合配線板100の生産性を向上することができる。
図10は、複合配線板100からプリント配線板10が切り出された状態を示す平面図である。
電子部品の実装後に、図10に示すように、プリント配線板10の支持片12V,12H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のスリット32V,32Hに支持片12V,12H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。
電子部品の実装後に、図10に示すように、プリント配線板10の支持片12V,12H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のスリット32V,32Hに支持片12V,12H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。
[第1実施形態の第1改変例]
図11は、第1実施形態の第1改変例に係るカシメ加工機200の断面図である。
第1実施形態の第1改変例では、ポンチを用いず、上型220の支持板222と下型210の支持板212とによって金属フレーム30G全体を塑性変形させ、金属フレーム30Gの側壁にプリント配線板10の側壁を接合する。
図11は、第1実施形態の第1改変例に係るカシメ加工機200の断面図である。
第1実施形態の第1改変例では、ポンチを用いず、上型220の支持板222と下型210の支持板212とによって金属フレーム30G全体を塑性変形させ、金属フレーム30Gの側壁にプリント配線板10の側壁を接合する。
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、1つの開口30内に2つのプリント配線板10が重ねて配置された状態で金属フレーム30Gに接合されて複合配線板100が形成されることに限らず、1つの開口30内に3つ以上のプリント配線板10が重ねて配置された状態で金属フレーム30Gに接合されて複合配線板100が形成されてもよい。
(1)上記実施形態において、1つの開口30内に2つのプリント配線板10が重ねて配置された状態で金属フレーム30Gに接合されて複合配線板100が形成されることに限らず、1つの開口30内に3つ以上のプリント配線板10が重ねて配置された状態で金属フレーム30Gに接合されて複合配線板100が形成されてもよい。
(2)上記実施形態において、金属フレーム30Ga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。
(3)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。
10 プリント配線板
12H,12V 支持片
30G 金属フレーム
30 開口
32H,32V スリット
36 カシメ加工部
100 複合配線板
12H,12V 支持片
30G 金属フレーム
30 開口
32H,32V スリット
36 カシメ加工部
100 複合配線板
Claims (6)
- 2つ以上の配線板を準備することと、
開口を備える金属フレームを準備することと、
前記金属フレームの1つの開口内に前記2つ以上の配線板を重ねて配置することと、
前記金属フレームを塑性変形させ、前記2つ以上の配線板のそれぞれ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。 - 請求項1に記載の複合配線板の製造方法であって、
前記1つの開口内に2つの配線板が重ねて配置され、
前記2つの配線板は、それぞれ一方の面が実装面で他方の面が非実装面であり、前記他方の面同士を向かい合わせて重ねられる。 - 2つ以上の配線板と、
開口を備える金属フレームとを有し、
1つの開口内に前記2つ以上の配線板を重ねて配置した状態で、前記2つ以上の配線板のそれぞれの側壁と前記金属フレームの開口の側壁とが接合され、前記金属フレームに前記2つ以上の配線板が固定されている複合配線板。 - 請求項3に記載の複合配線板であって、
1つの開口内に前記2つ以上の配線板を重ねて配置した状態で前記金属フレームを塑性変形させることで、前記2つ以上の配線板のそれぞれの側壁と前記金属フレームの開口の側壁とが接合され、前記金属フレームに前記2つ以上の配線板が固定される。 - 請求項3又は請求項4に記載の複合配線板であって、
前記1つの開口内に2つの配線板が重ねて配置され、
前記2つの配線板は、それぞれ一方の面が実装面で他方の面が非実装面であり、前記他方の面同士を向かい合わせて重ねられる。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の複合配線板であって、
前記金属フレームの一面が前記2つ以上の配線板のうち前記一面側に配置される配線板の表面よりも突出せず、前記金属フレームの他面が前記2つ以上の配線板のうち前記他面側に配置される配線板の表面よりも突出しない。
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