JP2018029168A - 基板装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に形成された複数の貫通孔に塗布した塗布剤同士の間に、実装する部品の線状の凸部を配置しない構成に比べて、隣接する貫通孔に塗布された塗布剤同士が加熱時に互いに接続してしまうブリッジの発生を抑制できる基板装置の製造方法を得る。【解決手段】複数の端子の間に線状の凸部２８を有する部品２０を基板１２に実装する基板装置１０の製造方法であって、基板１２に形成された複数の貫通孔１６及び貫通孔１６の外側における基板１２の一方の面に塗布剤１８を塗布する塗布工程と、複数の貫通孔１６に複数の端子を上記一方の面側から挿入し、かつ塗布剤１８同士の間に凸部２８を配置する配置工程と、塗布剤１８を加熱溶融して部品２０を基板１２に固定する工程と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、基板装置の製造方法に関する。

表面実装部品と挿入実装部品が混載されたプリント回路基板の製造方法において、プリント回路基板上に形成されたランドとスルーホールの対応位置に開口を配置したメタルマスクをプリント回路基板上に載置する工程と、その開口を通じてランドの表面とスルーホールの内部とにはんだペーストを塗布する工程と、を有する方法は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１４３７７４号公報

本発明は、基板に形成された複数の貫通孔に塗布した塗布剤同士の間に、実装する部品の線状の凸部を配置しない構成に比べて、隣接する貫通孔に塗布された塗布剤同士が加熱時に互いに接続してしまうブリッジの発生を抑制できる基板装置の製造方法を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の基板装置の製造方法は、基板に形成された複数の貫通孔及び該貫通孔の外側における該基板の一方の面に塗布剤を塗布する塗布工程と、複数の端子の間に線状の凸部を有する部品における該複数の端子を該複数の貫通孔に該一方の面側から挿入し、かつ該塗布剤同士の間に該凸部を配置する配置工程と、該塗布剤を加熱溶融して該部品を該基板に固定する工程と、を有している。

また、請求項２に記載の基板装置の製造方法は、請求項１に記載の基板装置の製造方法であって、前記複数の貫通孔は、一方向に並んで形成されており、前記塗布工程では、前記塗布剤が、前記一方向とは交差する方向に線状に塗布され、前記配置工程では、前記塗布剤の塗布方向に沿った前記凸部が配置される。

請求項１に記載の発明によれば、基板に形成された複数の貫通孔に塗布した塗布剤同士の間に、実装する部品の線状の凸部を配置しない構成に比べて、隣接する貫通孔に塗布された塗布剤同士が加熱時に互いに接続してしまうブリッジの発生を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、塗布工程において、複数の貫通孔が並ぶ一方向に塗布剤を塗布する場合に比べて、隣接する貫通孔に塗布された塗布剤同士が加熱時に互いに接続してしまうブリッジの発生を抑制することができる。

（Ａ）本実施形態に係る基板に実装する部品の斜視図である。（Ｂ）本実施形態に係る基板に実装する部品の平面図である。 （Ａ）本実施形態に係る基板にメタルマスクを重ねて置いた状態を示す平面図である。（Ｂ）本実施形態に係る基板にメタルマスクの上からクリームはんだを塗布して、そのメタルマスクを外した状態を示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）本実施形態に係る基板装置の製造方法を示す工程図である。 （Ａ）本実施形態の変形例に係る基板にメタルマスクを重ねて置いた状態を示す平面図である。（Ｂ）本実施形態の変形例に係る基板にメタルマスクの上からクリームはんだを塗布して、そのメタルマスクを外した状態を示す平面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを上方向、矢印ＦＲを前方向、矢印ＬＨを左方向とするが、各方向に特に限定されるものではない。また、本実施形態に係る基板装置１０の製造方法は、複数本の端子２６の間に線状の凸部２８を有する部品２０を、基板装置１０を構成する基板１２に実装する方法である。そのため、まず、その部品２０について説明するが、各図にて示されている部品２０及び基板１２は、実物よりも誇張して描かれている。

〔部品〕
図１（Ａ）に示されるように、本実施形態における部品２０は、例えばコネクターであって、一方向（図１（Ｂ）における前後方向）に長い略矩形ブロック状の樹脂製の部品本体２２を有している。部品本体２２には、その長手方向（一方向）と直交する方向（図１（Ｂ）における左右方向であり、以下「短手方向」という場合がある）に沿って複数（例えば４個）の溝部２４が形成されており、各溝部２４の底面における中央部からそれぞれ略円柱状の端子２６が突出されている。

つまり、この部品２０は、部品本体２２と、その長手方向（一方向）に１列に並んだ複数本（例えば４本）の端子２６と、を含んで構成されており、各端子２６の間に短手方向に沿った線状の凸部２８が複数（例えば３個）形成される構成になっている。なお、本実施形態では、部品本体２２の長手方向両端部にも凸部２８と同等の凸部２８が形成される構成になっており、凸部２８が合計で５個形成される構成になっている。

また、本実施形態における部品２０は、図１（Ｂ）に示される凸部２８の幅（前後方向の長さ）Ｗ１が、Ｗ１＝２ｍｍとされており、溝部２４の幅（前後方向の長さ）Ｗ２が、Ｗ２＝１．４ｍｍとされている。そして、部品２０の短手方向（左右方向）の長さＬ１が、Ｌ１＝８ｍｍとされている。

〔基板〕
次に、基板１２について説明する。図２（Ｂ）に示されるように、基板１２は、平板状の基板本体１４を有しており、その基板本体１４には、配線パターン（図示省略）が形成されている。つまり、基板１２は、基板本体１４に配線パターンが形成されることで構成されている。そして、この基板１２には、少なくとも部品２０の各端子２６を挿入させるために、各端子２６に対応した複数個（例えば４個）の貫通孔（スルーホール）１６が形成されている。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示されるように、各貫通孔１６は、平面視円形状に形成されており、部品２０の長手方向（一方向）に予め決められた間隔を隔てて（等間隔に）１列に並んで形成されている。なお、各貫通孔１６の内径Ｄは、部品２０における各端子２６の外径と、内部に充填するクリームはんだ１８の量によって決められるが、本実施形態に係る基板１２では、Ｄ＝２．５ｍｍとされている。また、各貫通孔１６の内径Ｄは、部品２０における各端子２６の外径と、基板１２内の配線パターンのスペースにより、クリームはんだ１８の量に関係なく決められる場合もある。この場合は、各貫通孔１６に対してクリームはんだ１８を充填できるように、クリームはんだ１８の量が調整される。

〔メタルマスク〕
次に、メタルマスク３０について説明する。図２（Ａ）に示されるように、基板１２（基板本体１４）には、塗布剤の一例としてのクリームはんだ１８を、その基板１２の表面（一方の面）における各貫通孔１６を含む一部（各貫通孔１６の少なくとも一部を塞ぎ、かつ各貫通孔１６の周縁部の少なくとも一部を含む径方向外側）に線状に塗布するときに、その表面にメタルマスク３０が重ね合わされるようになっている。

詳細に説明すると、メタルマスク３０には、基板１２に形成された各貫通孔１６に対応した複数個（例えば４個）の開口部３２が形成されている。各開口部３２は、部品２０の長手方向（一方向）に予め決められた間隔を隔てて（等間隔に）１列に並んで形成されており、図２の平面視で、その長手方向と直交する方向（左右方向）に長い平面視長方形状に形成されている。

なお、各開口部３２の寸法は、部品２０と基板１２との高さ（厚み）方向のクリアランス、貫通孔１６の内径Ｄ、部品２０における端子２６の外径、メタルマスク３０の厚み等から算出されるクリームはんだ１８の量によって決まる。本実施形態におけるメタルマスク３０では、各開口部３２の幅（前後方向の長さ）Ｗ３が、Ｗ３＝１ｍｍとされており、各開口部３２の左右方向の長さＬ２が、Ｌ２＝８ｍｍとされている。

また、メタルマスク３０は、各開口部３２の長手方向中央部に各貫通孔１６が位置するように、図示しない位置決め部材によって位置決めされて基板１２の表面に重ね合わされるようになっている。そして、メタルマスク３０の上からクリームはんだ１８が塗布されることで、図２（Ｂ）に示されるように、各開口部３２から露出している基板１２（基板本体１４）の表面の一部（貫通孔１６を含む）に、クリームはんだ１８が線状に塗布されるようになっている。

なお、クリームはんだ１８の幅及び長さは、開口部３２の幅及び長さと同等である。すなわち、クリームはんだ１８の幅（前後方向の長さ）Ｗ４は、Ｗ４＝Ｗ３＝１ｍｍとされており、クリームはんだ１８の左右方向の長さＬ３は、Ｌ３＝Ｌ２＝８ｍｍとされている。また、クリームはんだ１８の高さは、メタルマスク３０の厚みと同等であり、本実施形態では、０．１２ｍｍとされている。

〔基板装置の製造方法〕
以上のような構成とされた基板１２に部品２０を固定して基板装置１０を製造するが、次に、その製造方法について説明する。

（塗布工程）
まず、図２（Ａ）に示されるように、基板１２（基板本体１４）の表面にメタルマスク３０を重ね合わせる。すなわち、各開口部３２の長手方向中央部に各貫通孔１６が位置するように、メタルマスク３０を位置決め部材によって位置決めして基板１２の表面に重ね合わせる。

そして、メタルマスク３０の上からクリームはんだ１８をスクリーン印刷によって塗布する（塗布工程）。詳細には、メタルマスク３０上のクリームはんだ１８を、各開口部３２（各貫通孔１６）が並んだ一方向（前後方向）とは直交（交差）する方向（左右方向）に、スキージ（図示省略）を移動させて塗布する。こうして、クリームはんだ１８を塗布したら、メタルマスク３０を基板１２（基板本体１４）の表面から取り外す。

これにより、図２（Ｂ）に示されるように、基板１２の表面における各貫通孔１６を含む一部（各貫通孔１６の少なくとも一部を塞ぎ、かつ各貫通孔１６の周縁部の少なくとも一部を含む径方向外側）に、平面視で各開口部３２と同形状の左右方向に長い平面視長方形状となる各クリームはんだ１８が、部品２０の溝部２４に沿って線状に塗布されることになる。図３（Ａ）に、その一部を断面にて示す。

（配置工程）
その後、部品２０を基板１２の表面に実装する。すなわち、図３（Ｂ）に示されるように、部品２０における各端子２６を、クリームはんだ１８が塗布された基板１２の表面（一方の面）側から各貫通孔１６に挿入する。このとき、図２（Ｂ）に仮想線にて示されるように、部品２０における各凸部２８が、各クリームはんだ１８同士の間に配置される（配置工程）。つまり、部品２０は、各凸部２８が基板１２の表面に接触するまで挿入される。

詳細に説明すると、部品２０における各凸部２８は、クリームはんだ１８の塗布方向（左右方向）に沿った線状に形成されており、部品２０における各溝部２４の幅Ｗ２と、各クリームはんだ１８の幅Ｗ４と、が上記寸法（Ｗ２＝１．４ｍｍ、Ｗ４＝１．０ｍｍ）とされている。

したがって、各凸部２８は、各クリームはんだ１８に接触しない（例えば前後方向両側に０．２ｍｍずつのクリアランスＣを有して非接触となる）状態で、各クリームはんだ１８同士の間に配置される。これにより、各クリームはんだ１８が、各凸部２８によって押し潰されることが防止され、後述するブリッジの発生が抑制又は防止される。

（部品を基板に固定する工程）
そして、この状態で、図３（Ｃ）に示されるように、各クリームはんだ１８を加熱する。すなわち、部品２０における各端子２６が各貫通孔１６に挿入された基板１２をリフロー炉の中に入れる。すると、基板１２の表面に塗布された各クリームはんだ１８が溶融し、各貫通孔１６内に過不足なく（余剰はんだがボール状になることなく）充填される。その後、その基板１２をリフロー炉の中から取り出し、常温まで冷却する。これにより、図３（Ｄ）に示されるように、部品２０が基板１２に固定される（加熱及び固定工程）。

ここで、各クリームはんだ１８同士の間には、部品２０における各凸部２８が配置されている（隣接する各クリームはんだ１８同士が各凸部２８によって仕切られている）。したがって、クリームはんだ１８が溶融されたときに、そのクリームはんだ１８が、隣接するクリームはんだ１８側へ流れるのが、凸部２８によって阻止される。

よって、隣接する貫通孔１６に塗布されたクリームはんだ１８同士が、加熱溶融時に互いに接続してしまうブリッジの発生が抑制又は防止される。すなわち、部品２０がショートしてしまう不具合の発生が抑制又は防止される。こうして、ブリッジ（ショート）の発生が抑制又は防止された基板装置１０が製造される。

なお、部品２０の形状は、図１に示される形状のものに限定されない。例えば図示は省略するが、各端子２６が格子状に複数本（例えば４本）突出する形状とされた部品２０であってもよい。この場合は、図４（Ｂ）に示される変形例のように、格子状に配列された複数個（例えば４個）の貫通孔１６を有する基板１２となる。

この基板１２の表面における各貫通孔１６を含む一部にクリームはんだ１８を塗布する際には、図４（Ａ）に示されるように、各貫通孔１６に対して左右外側に延びた開口部３２を有するメタルマスク３０が使用される。すなわち、図示の左側の各貫通孔１６の場合は、各貫通孔１６に対して左側へ延びた各開口部３２が配置され、図示の右側の各貫通孔１６の場合は、各貫通孔１６に対して右側へ延びた各開口部３２が配置される。

なお、メタルマスク３０において、左右に隣接する各貫通孔１６の間に配置される部分の幅Ｗ５は、例えばＷ５＝０．３５ｍｍとされている。そして、スクリーン印刷によってクリームはんだ１８がメタルマスク３０の上から塗布され、その後、メタルマスク３０が基板１２から取り外されることにより、図４（Ｂ）に示されるように、基板１２の表面における各貫通孔１６を含む一部にクリームはんだ１８が線状に塗布される。

つまり、基板１２の表面における各貫通孔１６を含む一部には、各貫通孔１６に対して左右外側へオフセットされた平面視長方形状のクリームはんだ１８が塗布される。これにより、クリームはんだ１８が加熱溶融されたときに、各貫通孔１６内に充填されるクリームはんだ１８の量が確保される。そして、各クリームはんだ１８同士の間に配置された部品２０の平面視十字状の凸部（図示省略）により、各貫通孔１６の左右に隣接する部分及び前後に隣接する部分で、クリームはんだ１８同士が互いに接続してしまうブリッジの発生が抑制又は防止される。

以上、本実施形態に係る基板装置１０の製造方法について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る基板装置１０の製造方法は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、各貫通孔１６の形状は、図示の平面視円形状に限定されるものではなく、平面視正方形状とされていてもよい。

また、部品２０の各端子２６も、平面視で一方向（前後方向）に１列に並んで突設されたり、格子状に並んで突設されたりする構成に限定されるものではなく、例えば平面視で千鳥状に並んで突設されていてもよい。つまり、基板１２に形成される各貫通孔１６が、平面視で千鳥状に並んで形成されていてもよい。また、端子２６の数量も、複数であればよく、図示の４本に限定されるものではない。つまり、貫通孔１６の数量も、複数であればよく、図示の４個に限定されるものではない。

また、部品２０における各溝部２４や各凸部２８の寸法（幅や長さ）及びメタルマスク３０における各開口部３２（クリームはんだ１８）の寸法（幅や長さ）も、上記実施形態で示した寸法に限定されるものではない。各クリームはんだ１８が各凸部２８によって押し潰されることがなく、かつ各クリームはんだ１８が加熱溶融されたときに、各クリームはんだ１８が各貫通孔１６に過不足なく充填される寸法であればよい。

１０ 基板装置
１２ 基板
１６ 貫通孔
１８ クリームはんだ（塗布剤の一例）
２０ 部品
２６ 端子
２８ 凸部

Claims (2)

1. 基板に形成された複数の貫通孔及び該貫通孔の外側における該基板の一方の面に塗布剤を塗布する塗布工程と、
   複数の端子の間に線状の凸部を有する部品における該複数の端子を該複数の貫通孔に該一方の面側から挿入し、かつ該塗布剤同士の間に該凸部を配置する配置工程と、
   該塗布剤を加熱溶融して該部品を該基板に固定する工程と、
   を有する基板装置の製造方法。
2. 前記複数の貫通孔は、一方向に並んで形成されており、
   前記塗布工程では、前記塗布剤が、前記一方向とは交差する方向に線状に塗布され、
   前記配置工程では、前記塗布剤の塗布方向に沿った前記凸部が配置される請求項１に記載の基板装置の製造方法。