JP3748673B2 - 回路基板の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベース材となる基板上に導体板により電子回路の回路パターンを形成した回路基板の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に電子回路を構成するための回路基板は、一般的には絶縁体基板の表面に貼りつけられた銅箔等の導体層を回路パターンの形状に加工して形成されることは周知の通りである。前記回路パターンの形成は、導体層が形成された基板材料上に回路パターンの形状にマスキングするマスク材をスクリーン印刷あるいはフォトプロセッシングの手法により形成し、マスキングされていない部分の導体層を化学的に除去するエッチングの工程により、前記導体層により回路パターンを形成した回路基板を製造することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の回路基板の製造には、フォトプロセッシングやエッチング等の加工に化学的な処理が用いられるため、加工処理や廃液の処理等に大がかりな処理施設が必要である。また、化学的処理を行うためエッチング処理や洗浄等の処理時間を要し、１回路基板当たりの製造時間が大きくなる課題を有していた。
【０００４】
また、回路設計や製品改良等の作業において往々にして発生する回路変更に対応するには、回路パターン原版の修正から開始する必要があり、柔軟且つ迅速な対応ができないこと、更には、多品種少量生産の回路基板や特注品、試作等にも回路パターン原版をそれぞれに作成する必要があった。
【０００５】
本発明の目的とするところは、機械的な加工により回路パターンを形成することにより小規模な加工設備での製造を可能にすると共に、回路変更や少量製造等への対応を容易にした回路基板の製造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、導体板に対して、穿孔による開口部を延長方向に連続して形成した分割帯によって複数の配線路に離隔し、分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成して回路パターンを形成する第１の加工手段と、回路パターンが形成された導体板にベース材を接合する接合手段と、導体板をベース材に接合した後に前記橋絡部を除去する第２の加工手段とを備えた回路基板の製造装置であって、第１の加工手段は、導体板の加工領域とするＸ−Ｙ平面のＸ軸方向に導体板を所定間隔で送給する搬送手段と、前記Ｘ−Ｙ平面のＹ軸方向に間隔を置いて複数のポンチを配してなるポンチヘッドが、Ｘ軸方向に前記所定間隔を置いて複数配置されて構成されたポンチヘッド群と、穿孔位置座標データに基づいて、前記ポンチヘッド群の各ポンチを選択的に穿孔動作させる制御手段とを有することを特徴とする。
また本発明は、導体板に対して、穿孔による開口部を延長方向に連続して形成した分割帯によって複数の配線路に離隔し、分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成して回路パターンを形成する第１の加工手段と、回路パターンが形成された導体板に、樹脂成形により樹脂ベース材を接合する樹脂成形手段と、導体板を樹脂ベース材に接合した後に前記橋絡部を除去する第２の加工手段とを備えた回路基板の製造装置であって、第１の加工手段は、導体板の加工領域とするＸ−Ｙ平面のＸ軸方向に導体板を所定間隔で送給する搬送手段と、前記Ｘ−Ｙ平面のＹ軸方向に間隔を置いて複数のポンチを配してなるポンチヘッドが、Ｘ軸方向に前記所定間隔を置いて複数配置されて構成されたポンチヘッド群と、穿孔位置座標データに基づいて、前記ポンチヘッド群の各ポンチを選択的に穿孔動作させる制御手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、導体板を分割帯により複数の配線路に離隔して回路パターンを形成し、この導体板をベース材に接合することにより回路基板が製作できる。従来のエッチングにより配線路を残して他の部分を除去する化学的加工方法と異なり、機械的な加工により配線路の非接続部分を離隔するので、１回路基板当たりの製造が早く、また、回路パターン原版を作成することなく製作することもでき、回路変更等にも分割帯の加工位置を変更することで容易に対応することができる。更に、機械的な加工により回路パターンを形成するため、導体板の厚さは従来の箔状のものより厚くすることができ、電源回路のように大きな電流回路を構成するのに従来のように配線路の幅だけでなく、厚さによっても大電流に対応させることが可能となる。
【０００８】
上記分割帯は、穿孔による開口部の分割帯延長方向への連結によって形成することができ、加工最小単位が微小な開口部を形成する穿孔で、これを所望の方向に連結して形成していくことにより溝状の分割帯により導体板を複数の配線路に離隔することができる。穿孔による分割帯の形成は、穿孔による円形開口部の半径をｒとしたとき、穿孔ピッチＰが［Ｐ＝０．８３ｒ］となるように穿孔して分割帯を形成することにより、円形の開口部が重なり合うように形成した溝状の分割帯により配線路を形成することができる。
【０００９】
また、分割帯の形成を任意位置で中断することにより、離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成し、導体板をベース材に接合した後に前記橋絡部を除去することにより、導体板への回路パターンの加工時に分割帯により離隔される各配線路を離散させることなく１枚の導体板の状態を維持させることができる。
【００１０】
更に、導体板とベース材との接合は、回路パターンを形成した導体板をベース材に貼り付けることにより回路基板を製造する方法、あるいは、回路パターンを形成した導体板の所定表面に樹脂成形によりベース材を接合することにより回路基板の製造する方法を採用することができる。
【００１１】
更に、長尺に形成された導体板に１回路基板毎の回路パターンを連続して形成し、ベース材への接合後に１回路基板単位に切り離して回路基板を製造する方法を採用して、製造効率を向上させることもできる。
【００１３】
また、第１の加工手段により導体板に分割帯を形成し、この分割帯により導体板を複数の配線路に離隔させて回路パターンを形成する。機械的な加工により回路パターンを形成するので、１回路基板当たりの加工速度が早く、また、分割帯の加工位置は任意に変更できるので、回路変更等にも容易に対応でき、少量多品種の生産にも対応が容易である。
【００１４】
上記第１の加工手段は、穿孔による開口部を分割帯延長方向に連結して形成することによって分割帯を形成する穿孔手段により構成することができ、加工最小単位が微小な開口部を形成する穿孔で、これを所望の方向に連結して形成していくことにより溝状の分割帯により導体板を複数の配線路に離隔することができ、多数の穿孔単位をマトリックス状に配列することにより加工速度を向上させることができる。
【００１５】
また、導体板に対して分割帯を形成すると共に、分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成する第１の加工手段と、導体板をベース材に接合した後に前記橋絡部を除去する貫通孔及び回路基板形成に必要な貫通孔を形成する第２の加工手段とを備えて構成することができ、第１の加工手段により分割帯を形成して回路パターンを形成し、この導体板をベース材に接合した後に第２の加工手段により部品のリード挿入孔や回路基板の取付孔等を形成することができる。
【００１６】
更に、第１の加工手段による分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成し、導電板をベース材に接合した後に第２の加工手段により前記橋絡部を除去することにより、分割帯により複数の配線路に離隔された導体板の離散を橋絡部の形成により防止し、ベース材に接合された後に前記橋絡部を除去して回路パターンを完成させることができる。
【００１７】
更に、第１の加工手段により分割帯の形成及び橋絡部を除く開口部の形成を行った後、所定部位を空けて樹脂成形によりベース材を導体板に接合し、第２の加工手段により前記橋絡部を除去する構成を採用することができ、ベース材を樹脂成形により接合することにより分割帯に充填される樹脂によって接合度の向上と分割帯によって離隔された配線路間の絶縁性を高めることができる。また、樹脂成形では取付孔等の開口は成形により形成できるので、導体板に分割帯だけでなく取付孔等の開口も同時に行うことができ、ベース材の接合後の加工は橋絡部を除去するための加工だけでよい。
【００１８】
更に、第１の加工手段は、単位穿孔動作によって形成される円形開口部の半径をｒとしたとき、穿孔ピッチＰが［Ｐ＝０．８３ｒ］となるようにして、ポンチを配列間隔ＧでＹ軸方向に列設したポンチヘッドをＹ軸方向に穿孔ピッチＰの距離にずらしてＸ軸方向に複数基（Ｎ h ）配列したポンチヘッド群に形成し、導体板のＹ軸方向加工幅をＬとしたとき、ポンチヘッド群全体で必要なポンチの個数Ｎa及び１ポンチヘッドに必要なポンチの個数Ｎp、配列間隔Ｇが次式のように設定されてなると、穿孔する位置のＸ−Ｙ座標を設定して、ポンチの穿孔動作と導体板の移動ステップとを同期制御することにより、複数の穿孔を同時に行うことができ、穿孔ピッチＰで分割帯が形成される。
Ｎa＝［Ｌ／Ｐ］＋１
Ｇ＝Ｐ×Ｎh
Ｎp＝［Ｎa／Ｎh］＋１
【００１９】
また、長尺に形成された導体板に１回路基板毎の回路パターンを連続して形成し、ベース材への接合後に１回路基板単位に切り離す裁断手段を設けて構成することにより、導体板への連続加工が迅速になされ、ベース材にも長尺材料を用いて連続供給することにより接合加工も連続的になされ、また、樹脂成形によりベース材を接合する場合にも連続加工された導体板に樹脂成形した後に裁断手段により回路基板の単位に裁断して、製造効率を向上させることができる。
また、ベース材上に接合された導体板が回路パターンに形成されてなる回路基板であって、前記導体板は、穿孔による開口部を部分的に重ね合わせて連続形成することによって単孔を連接させた分割帯により回路パターンが形成されてなるように構成すると、前記穿孔は機械的な加工が可能であるため導体板の厚さの選択は自由であり、大きな電流容量を厚さによって確保することができ、電源回路等の回路基板を構成するのに適したものとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
【００２１】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る回路基板の製造方法により製造された回路基板の例を示す導体板側の平面図で、回路基板１は、図１（ｂ）に示す側面図のように、絶縁体基板（ベース材）３に、回路パターンを形成した導体板２を接合して構成されている。従来の回路基板が絶縁体の基板上に予め貼り付けられた導体層（銅箔等）を、配線路を形成する導体のラインやランドを残して他の部分をエッチング等の化学的手段により除去することにより回路パターンを形成するのに対して、本発明では、導体板２に溝状の分割帯５（白地ライン部分）を形成することによって導体板２を複数の配線路に離隔して回路パターンを形成した後に、絶縁体基板３に接合することを特徴としている。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る回路基板１の製造方法の工程順序を示しており、第１の工程（Ｓ１）では、図３（ａ）に示すように、導体板２に所定径の孔（開口部）を連続して穿孔し、この孔を所望の延長方向に連結するように穿孔することによって分割帯５を形成し、この分割帯５によって導体板２を所望の回路が形成されるような配線路に分割する。穿孔手段として、ポンチとダイとの組み合わせによるプレス加工や、レーザー加工、放電加工、ウォータジェット加工等を利用することができるが、本実施形態ではプレス加工を採用している。また、穿孔による孔の形状は必ずしも丸孔でなくてもよいが、穿孔手段の特性や加工性等を考慮すると丸孔が最も適した形状といえる。図１（ｃ）は、図３（ａ）に示す穿孔方法によって図１（ａ）に示した回路基板１を作成すべく第１の工程により分割帯５を加工している途中の状態を示しており、導体板２を配線路となる複数の部位（黒地部分）に分割帯５により離隔することにより回路パターンを形成するもので、分割帯５は導体板２に穿孔した孔の連結によって形成されている。このとき、分割帯５の形成を無作為に行うと、導体板２は大小複数の部分に離散してしまうが、図１（ｃ）及び図３（ａ）に示すように、分割帯５を形成する孔の連結を所定位置で中断して、分割帯５によって離隔される各部位間が橋絡部４で連結されるように加工する。この橋絡部４は、図３（ａ）に示すように、分割帯５を形成する開口部の連結を橋絡部４を形成する位置で穿孔を故意に停止することにより形成できる。
【００２３】
第２の工程（Ｓ２）では、分割帯５の加工が終了した導体板２を絶縁体基板３に貼り合わせる。
【００２４】
第３の工程（Ｓ３）では、橋絡部４を形成するために穿孔を停止していた位置に、図３（ｂ）に示すように、絶縁体基板３と共に橋絡部除去孔２７を穿孔することによって、あるいは絶縁体基板３に設けた橋絡部除去孔２７ａを通して橋絡部４を除去し、橋絡部４によって不連続となっていた分割帯５を連続させて回路パターンを完成させる。更に、リード線を配線基板１に挿入して取り付ける部品のリード挿入孔や配線基板１の取付孔等の貫通孔６の加工を行う。この貫通孔６の孔径がポンチによる穿孔径より大きい場合には、穿孔位置をずらせた孔の連結によって必要な孔径に開口させることもできる。
【００２５】
導体板２及び絶縁体基板３にロール状に巻回されたフープ材のような長尺材料を使用して、長尺の導体板２上に上記工程にて回路パターンを連続して形成し、続いて長尺の絶縁体基板３に貼り合わせる製造方法を用いる場合には、第１〜第３の工程が終了した後、第４の工程（Ｓ４）により裁断加工を行うことにより、長尺材料に連続して形成された各回路基板１は１回路基板単位に切り離される。
【００２６】
上記回路基板の製造方法を実施するための回路基板製造装置は、次のように構成することができる。
【００２７】
図４は、回路基板製造装置を構成する各部の配置を示すもので、導体板２及び絶縁体基板３を１回路基板の単位に切断された単板を用いて製作する場合には、図４（ａ）に示すように、搬送路１９上に第１穿孔部（第１の加工手段）７、基板貼着部（接合手段）８、第２穿孔部（第２の加工手段）９を配列し、第１穿孔部７で導体板２に穿孔により図１（ｃ）に示したように分割帯５を形成し、基板貼着部８で分割帯５が形成された導体板２を絶縁体基板３に貼り付け、第２穿孔部９で橋絡部４を除去するための穿孔及び貫通孔６を開口させるための穿孔を行う。この後、必要に応じて第１、第２の各穿孔部７、９の加工領域外に設ける孔や外形切断等の加工、半田レジストの印刷等を行うことができる。
【００２８】
導体板２及び絶縁体基板３にフープ材のような長尺材料を使用して回路基板１を製造する場合には、図４（ｂ）に示すように、フープ導電板２ａを連続的に第１穿孔部７に供給して１回路基板毎の分割帯５を加工する。基板貼着部８にはフープ絶縁体基板３ａが連続的に供給され、分割帯５が加工されたフープ導電板２ａとフープ絶縁体基板３ａとが貼り合わされ、第２穿孔部９で橋絡部４の除去のための穿孔及び貫通孔６の穿孔が行われて連続した回路基板１ａが作成される。
【００２９】
この回路基板１ａは裁断部（裁断手段）１０に搬送されて１回路基板毎に切断される。
【００３０】
上記第１穿孔部７における穿孔構造と、その制御構成について次に説明する。
【００３１】
図５（ａ）は、第１穿孔部７を構成するポンチヘッド１１及びダイ１３の配列を説明する斜視図、図５（ｂ）は、穿孔構造を説明する断面図である。
【００３２】
穿孔構造は、図５（ｂ）に示すように、ポンチ１２とダイ１３との組み合わせによって構成されており、図５（ａ）に示すポンチヘッド１１には複数個のポンチ１２が所定間隔で列設され、各ポンチ１２に対応する位置に所定間隔でダイ１３が列設されている。穿孔加工は所定間隔の移動ステップで送り込まれてくる導体板２をポンチヘッド１１のストリッパ１４の下降によりダイ１３との間に押さえ込み、穿孔位置に該当するポンチ１２が下降して穿孔が実行される。ポンチ１２の駆動は、ソレノイド駆動、シリンダ駆動、カム駆動等の駆動手段を用いることができる。ポンチヘッド１１に列設するポンチ１２の列設間隔は、その機構上から制約されるので、１基のポンチヘッド１１では、図５（ａ）に示す導体板２の送給方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に隣接する孔を連結させて穿孔することはできない。そこで、図示するように複数のポンチヘッド１１を導体板２の送給方向（Ｘ軸方向）に配列し、Ｙ軸方向の位置を各ポンチヘッド１１上のポンチ１２の位置が所定間隔（Ｐ）づつずれるように配設することにより、Ｙ軸方向の穿孔による孔を連結させて形成することができるようになる。この孔が連結するように穿孔するためのポンチ１２の配列は次のように設定することができる。
【００３３】
図６は、穿孔による分割帯５の形成とポンチ１２との対応を示すもので、形成される配線路の品質を確保するために分割帯５により形成される配線路の縁部に生じる凹凸を少なく、また、配線経路を図示Ｘ軸またはＹ軸方向から曲がる方向に形成する場合にもＸ軸、Ｙ軸方向に形成される配線経路の幅と近似の幅に形成する穿孔条件の設定例を示している。
【００３４】
図示するように、ポンチヘッド１１上のポンチ１２の配列方向をＹ軸、導体板２の移動方向をＸ軸として、ポンチ１２により穿孔された開口部１５の半径をｒ、ポンチ１２による穿孔ピッチをＰ、Ｙ軸方向の開口部１５の重なり量をｄu 、Ｘ軸方向から４５度方向に穿孔した開口部１５の重なり量をｄv 、導体板２の移動ステップ量をＭとすると、前記穿孔ピッチＰと各値との関係は幾何的に次式（１）〜（３）のように示すことができる。
【００３５】
Ｐ＝２ｒ−ｄu……（１）
Ｐ＝（２ｒ−ｄv）／√２……（２）
Ｐ＝Ｍ×ｎ 1 （ｎ 1 ：整数）……（３）
導体板２の移動ステップ量Ｍは、穿孔ピッチＰ以下にしても穿孔動作を徒に増加させるだけであるので、ｎ 1 ＝１でよく、次式（条件１）とする。
【００３６】
Ｐ＝Ｍ……（条件１）
また、０＜ｄu ＜２ｒ、０＜ｄv ＜２ｒであるから、ポンチ１２の配列ピッチは、
０＜Ｐ＜√２ｒ……（条件２）
の範囲となるが、配線路の幅を曲がり方向にも一定に形成するためには、
Ｐ＝２（√２−１）ｒ＝０．８３ｒ……（条件３）
となり、式（１）（２）より、開口孔１５の重なり量ｄu 、ｄv は、
ｄu ＝２（２−√２）ｒ＝１．１７ｒ
ｄv ＝２（√２−１）ｒ＝０．８３ｒ＝Ｐ
となる。
【００３７】
穿孔ピッチＰは、前記（条件３）のように設定できるが、１基のポンチヘッド１１に半径ｒのポンチ１２を２ｒ以下の間隔で一列に配置することはできない。
【００３８】
そこで、図６に示すように、ポンチ１２を配列間隔Ｇで列設したポンチヘッド１１をＹ軸方向に穿孔ピッチＰの距離でずらして複数基（Ｎh ）のポンチヘッド１１をＸ軸方向に配置間隔Ｈで配置する。このポンチヘッド群を構成する各パラメータの設定は、以下のように設定することができる。
【００３９】
導体板２の加工幅をＬとすると、ポンチヘッド群全体で必要なポンチ１２の個数Ｎaは、
Ｎa＝［Ｌ／Ｐ］＋１……（条件４）
ポンチ１２の配列間隔Ｇは、
Ｇ＝Ｐ×Ｎ h ……（条件５）
１ポンチヘッド１１に必要なポンチ１２の個数Ｎpは、
Ｎp＝［Ｎ a ／Ｎ h ］＋１……（条件６）
ポンチヘッド１１の配置間隔Ｈは、
Ｈ＝Ｐ×ｎ 2 （ｎ 2 ：整数）……（条件７）
尚、整数ｎ 2 及びポンチヘッド１１の数Ｎhは、ポンチ１２の半径ｒ及びポンチ１２の駆動系のサイズに合わせて決定する。
【００４０】
図６に示す構成例では、４列に配置されたポンチヘッド１１ａ〜１１ｄによりポンチヘッド群を構成してＹ軸方向の穿孔ピッチＰと、導体板２のＸ軸方向への移動ステップＭとをＰ＝Ｍに設定している。図示するように分割帯５は、各ポンチ１２のＹ軸座標ａ1 〜ｄ5 （ａ〜ｄは各ポンチヘッドＡ〜Ｄに、添字は各ポンチヘッドＡ〜Ｄの各ポンチ１２のナンバーを示している）に該当するポンチ１２を導体板２の移動ステップＭ毎に駆動させて穿孔することにより形成される。従って、穿孔する位置のＸ−Ｙ座標を設定してポンチ１２の穿孔動作と導体板２の移動ステップとを同期制御することによって分割帯５の形成を行うことができる。この分割帯５の形成時に、橋絡部４を形成する位置の穿孔を実行しないように設定しておくことによって、図示するように橋絡部４によって配線路の間が分散しないように確保され、この橋絡部５は図３（ｂ）に示したように、絶縁体基板３が貼着された後の第２穿孔部９の加工工程における同一座標位置への穿孔によって除去される。
【００４１】
上記構成になる第１穿孔部７はコンピュータ制御により個々のポンチ１２の動作を制御できるように構成することにより、回路基板ＣＡＤ等で設計した回路パターンに対して導体板２に穿孔する位置のＸ−Ｙ座標を所定条件の下コンピュータで自動生成し、回路基板１の回路パターン形成を行うことができ、また、穿孔座標の変更により回路パターンの変更を容易に行うことができるため、従来のエッチングによる回路パターンの形成に必要なパターン原版の作成が不要であるばかりでなく、回路設計や製品改良等において往々にして発生する動作の不具合に対する回路変更にも容易に対応することができる。また、複数の回路パターンを形成するための穿孔位置座標データをコンピュータに記憶させておくことにより、選択した穿孔位置座標データによって制御することができ、多品種少量生産や特注、試作等の１品製造の用にも対応させることができる。更に、導体板２の厚さは従来の箔状のものより厚い材料を用いることができるので、電源回路のように大きな電流回路に厚さからも対応させることができ、配線路の幅と厚さによる断面積を大きく形成することが可能となる。
【００４２】
上記第１穿孔部７で加工された導体板２は、基板貼着部８で絶縁体基板３と貼り合わされ、第２穿孔部９で橋絡部４を除去し、部品のリード挿入孔、取付孔等を形成するための穿孔が実施される。この第２穿孔部９は、第１穿孔部７と同一の構成を配置した場合に、橋絡部４は、これを形成するために穿孔を停止した位置の穿孔を実行することにより、橋絡部４は除去される。また、回路基板１の取付孔等の貫通孔６の直径はポンチ１２の直径より大きいので、このような大きな孔の形成は、図７に示すように、穿孔位置を変えた複数の穿孔による開口部１５の集合によって所望径に近似の孔径に開口させることができる。この第２穿孔部９の構成は、橋絡部４の除去のための穿孔を含む必要な開口位置に所定の開口径を一括して穿孔する従来の回路基板の製造と同様なプレス加工装置を配置することもできる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。尚、第１の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４４】
本実施形態に係る回路基板２０は、分割帯５及びその他の開口部を形成した導体板２にベース材とする樹脂を成形加工することを特徴としている。回路基板２０を製造する回路基板製造装置は、図８（ａ）に示すように、第１穿孔部７、樹脂成形部（接合手段）１６、第２穿孔部１７を備えて構成され、フープ導体板２ａを使用するときには、図８（ｂ）に示す裁断部１０を加えて構成され、図９に示す手順により製造される。
【００４５】
第１の工程（Ｓ１１）では、第１穿孔部７により導体板２に分割帯５を形成することにより回路パターンを形成すると共に、同時に部品のリード孔や取付孔等を開口する。
【００４６】
第２の工程（Ｓ１２）では、樹脂成形部１６で穿孔加工された導体板２に、図１０に示す断面図のように、導体板２に形成されたリード挿入孔位置の半田付け部位、回路基板の取付孔等の貫通開口部２４、チップ部品等の取付スペース２６、橋絡部４の位置に橋絡部開口２５等を空けて樹脂成形により樹脂ベース材１８を接合する。
【００４７】
第３の工程（Ｓ１３）では、第２穿孔部１７により橋絡部開口２５からの穿孔により橋絡部４を除去して回路基板２０を完成させる。
【００４８】
導体板２にフープ材のような長尺材料を使用して回路基板１を製造する場合には、図８（ｂ）に示すように、フープ導電板２ａを連続的に第１穿孔部７に供給して１回路基板毎の分割帯５及びその他の開口部を連続的に加工し、樹脂成形部１６で加工されたフープ導電板２ａに樹脂成形により樹脂ベース材１８を接合し、第２穿孔部１７で橋絡部４の除去を行った後、裁断部１０に搬送されて第４の工程（Ｓ１４）により１回路基板毎に切断して回路基板２を完成させることができる。
【００４９】
この樹脂成形によりベース材を接合する製造方法によれば、導体板２に形成された分割帯５で導体板２の両面に成形される樹脂間が連結され、導体板２と樹脂ベース材１８との接合性が向上すると同時に、分割帯５を充填した樹脂により分割帯５によって隔てられた配線路間の絶縁性を高めることができる。
【００５０】
次いで、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、導体板２に対する穿孔手段としてレーザー加工を用いたことを特徴とするものである。
【００５１】
図１１は、レーザー光により穿孔加工するための構成を示すもので、導体板２として使用する材料のエネルギー吸収率に合わせた波長の炭酸ガス、ＹＡＧあるいはＹＡＧ／ＳＨＧ等を共振器とするパルスレーザー発信器２１からのレーザービームをポリゴンミラー、ガルバノミラー等による反射系２２で反射させ、ｆθレンズ２３を通して導体板２の加工面に垂直に入射させることにより穿孔加工する。この構成では、パルスレーザー発信器２１からのレーザー光のパルス発信と、反射系２２の動作とを同期させることにより、先に図６に示したＹ軸方向の各開口孔１５を穿孔加工するので、導体板２をＸ軸方向に移動ステップＭで順次移動させることにより導体板２の加工領域全体に分割帯５を形成することができる。
【００５２】
分割帯５が形成された導体板２に対するベース材の接合やリード孔、取付孔等の形成は、先の各実施形態と同様に行うことができるので、その説明は省略する。
【００５３】
以上説明した各実施形態では、加工最小単位となる穿孔の連結加工により導体板２に分割帯５を形成しているが、図１（ｃ）に示したような分割帯５とする溝形状のパターン加工をレーザービーム、ウォータジェット等により連続して行うこともできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、導体板を分割帯により複数の配線路に離隔して回路パターンを形成し、この導体板をベース材に接合することにより回路基板を製造する。従来のエッチングにより配線路を残して他の部分を除去する化学的加工方法と異なり、機械的な加工により配線路の非接続部分を離隔するので、１回路基板当たりの製造が早く、また、回路パターン原版を作成することなく製作することもでき、回路変更や少量多品種製造等にも分割帯の加工位置を変更することで容易に対応することができる。更に、機械的な加工により回路パターンを形成するため、導体板の厚さは従来の箔状のものより厚くすることができ、電源回路のように大きな電流回路を構成するのに従来のように配線路の幅だけでなく、厚さによっても大電流に対応させることが可能となる。
【００５５】
上記分割帯は、穿孔による開口部の分割帯延長方向への連結によって形成することができ、加工最小単位が微小な開口部を形成する穿孔で、これを所望の方向に連結して形成していくことにより溝状の分割帯により導体板を複数の配線路に離隔することができる。この穿孔による分割帯の形成は、導体板の加工領域とするＸ−Ｙ平面に設定した所定間隔のマトリックス座標の単位穿孔動作が穿孔位置座標データに基づいて制御できるので、回路パターン原版を作成することなく制御データの作成のみで回路基板を製造することもでき、回路変更や少量多品種の製造、特注、試作等の用にも容易に対応させることができる。
【００５６】
また、導体板のベース材への接合は、絶縁体基板に貼着させる接合方法だけでなく、樹脂成形により導体板に樹脂ベース材を接合することにより、導体板とベース材との接合性を向上させ、分割帯内に樹脂が充填されることによる配線路間の絶縁性を高めることができる。また、樹脂成形では取付孔等の開口は成形により形成できるので、導体板に分割帯だけでなく取付孔等の開口も同時に行うことができ、ベース材の接合後の加工は橋絡部を除去するための穿孔だけでよく、製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法により製造された回路基板の例を示す平面図（ａ）と側面図（ｂ）と分割帯加工途上の状態（ｃ）を示す平面図。
【図２】第１の実施形態に係る回路基板の製造工程を示すフローチャート。
【図３】分割帯の形成（ａ）と橋絡部を除去した状態（ｂ）とを示す部分拡大図。
【図４】第１の実施形態に係る回路基板製造装置の概略構成（ａ）と長尺材料を用いた場合の概略構成（ｂ）とを示す構成図。
【図５】穿孔部の構成（ａ）を示す斜視図と穿孔構造（ｂ）を示す断面図。
【図６】分割帯を形成するためのポンチ配列の例を示す説明図。
【図７】ポンチ径より大きな開口部を形成する方法を示す説明図。
【図８】第２の実施形態に係る回路基板製造装置の概略構成（ａ）と長尺材料を用いた場合の概略構成（ｂ）とを示す構成図。
【図９】第２の実施形態に係る回路基板の製造工程を示すフローチャート。
【図１０】ベース材を樹脂成形により接合した状態を示す断面図。
【図１１】第３の実施形態に係るレーザー加工による穿孔手段の構成を示す模式図。
【符号の説明】
１、２０ 回路基板
２ 導体板
２ａ フープ導体板（長尺材料）
３ 絶縁体基板（ベース材）
３ａ フープ絶縁体基板（長尺材料）
４ 橋絡部
５ 分割帯
６ 貫通孔
７ 第１穿孔部（第１の加工手段）
８ 基板貼着部（接合手段）
９、１７ 第２穿孔部（第２の加工手段）
１０ 裁断部（裁断手段）
１１ ポンチヘッド（穿孔手段）
１２ ポンチ（穿孔手段）
１３ ダイ（穿孔手段）
１５ 開口部
１６ 樹脂成形部
１８ 樹脂ベース材
２１ パルスレーザー発信器（穿孔手段）
２２ 反射系（穿孔手段）
２３ ｆθレンズ（穿孔手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベース材となる基板上に導体板により電子回路の回路パターンを形成した回路基板の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に電子回路を構成するための回路基板は、一般的には絶縁体基板の表面に貼りつけられた銅箔等の導体層を回路パターンの形状に加工して形成されることは周知の通りである。前記回路パターンの形成は、導体層が形成された基板材料上に回路パターンの形状にマスキングするマスク材をスクリーン印刷あるいはフォトプロセッシングの手法により形成し、マスキングされていない部分の導体層を化学的に除去するエッチングの工程により、前記導体層により回路パターンを形成した回路基板を製造することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の回路基板の製造には、フォトプロセッシングやエッチング等の加工に化学的な処理が用いられるため、加工処理や廃液の処理等に大がかりな処理施設が必要である。また、化学的処理を行うためエッチング処理や洗浄等の処理時間を要し、１回路基板当たりの製造時間が大きくなる課題を有していた。
【０００４】
また、回路設計や製品改良等の作業において往々にして発生する回路変更に対応するには、回路パターン原版の修正から開始する必要があり、柔軟且つ迅速な対応ができないこと、更には、多品種少量生産の回路基板や特注品、試作等にも回路パターン原版をそれぞれに作成する必要があった。
【０００５】
本発明の目的とするところは、機械的な加工により回路パターンを形成することにより小規模な加工設備での製造を可能にすると共に、回路変更や少量製造等への対応を容易にした回路基板の製造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、導体板に対して、穿孔による開口部を延長方向に連続して形成した分割帯によって複数の配線路に離隔し、分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成して回路パターンを形成する第１の加工手段と、回路パターンが形成された導体板にベース材を接合する接合手段と、導体板をベース材に接合した後に前記橋絡部を除去する第２の加工手段とを備えた回路基板の製造装置であって、第１の加工手段は、導体板の加工領域とするＸ−Ｙ平面のＸ軸方向に導体板を所定間隔で送給する搬送手段と、前記Ｘ−Ｙ平面のＹ軸方向に間隔を置いて複数のポンチを配してなるポンチヘッドが、Ｘ軸方向に前記所定間隔を置いて複数配置されて構成されたポンチヘッド群と、穿孔位置座標データに基づいて、前記ポンチヘッド群の各ポンチを選択的に穿孔動作させる制御手段とを有することを特徴とする。
また本発明は、導体板に対して、穿孔による開口部を延長方向に連続して形成した分割帯によって複数の配線路に離隔し、分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成して回路パターンを形成する第１の加工手段と、回路パターンが形成された導体板に、樹脂成形により樹脂ベース材を接合する樹脂成形手段と、導体板を樹脂ベース材に接合した後に前記橋絡部を除去する第２の加工手段とを備えた回路基板の製造装置であって、第１の加工手段は、導体板の加工領域とするＸ−Ｙ平面のＸ軸方向に導体板を所定間隔で送給する搬送手段と、前記Ｘ−Ｙ平面のＹ軸方向に間隔を置いて複数のポンチを配してなるポンチヘッドが、Ｘ軸方向に前記所定間隔を置いて複数配置されて構成されたポンチヘッド群と、穿孔位置座標データに基づいて、前記ポンチヘッド群の各ポンチを選択的に穿孔動作させる制御手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、導体板を分割帯により複数の配線路に離隔して回路パターンを形成し、この導体板をベース材に接合することにより回路基板が製作できる。従来のエッチングにより配線路を残して他の部分を除去する化学的加工方法と異なり、機械的な加工により配線路の非接続部分を離隔するので、１回路基板当たりの製造が早く、また、回路パターン原版を作成することなく製作することもでき、回路変更等にも分割帯の加工位置を変更することで容易に対応することができる。更に、機械的な加工により回路パターンを形成するため、導体板の厚さは従来の箔状のものより厚くすることができ、電源回路のように大きな電流回路を構成するのに従来のように配線路の幅だけでなく、厚さによっても大電流に対応させることが可能となる。
【０００８】
上記分割帯は、穿孔による開口部の分割帯延長方向への連結によって形成することができ、加工最小単位が微小な開口部を形成する穿孔で、これを所望の方向に連結して形成していくことにより溝状の分割帯により導体板を複数の配線路に離隔することができる。穿孔による分割帯の形成は、穿孔による円形開口部の半径をｒとしたとき、穿孔ピッチＰが［Ｐ＝０．８３ｒ］となるように穿孔して分割帯を形成することにより、円形の開口部が重なり合うように形成した溝状の分割帯により配線路を形成することができる。
【０００９】
また、分割帯の形成を任意位置で中断することにより、離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成し、導体板をベース材に接合した後に前記橋絡部を除去することにより、導体板への回路パターンの加工時に分割帯により離隔される各配線路を離散させることなく１枚の導体板の状態を維持させることができる。
【００１０】
更に、導体板とベース材との接合は、回路パターンを形成した導体板をベース材に貼り付けることにより回路基板を製造する方法、あるいは、回路パターンを形成した導体板の所定表面に樹脂成形によりベース材を接合することにより回路基板の製造する方法を採用することができる。
【００１１】
更に、長尺に形成された導体板に１回路基板毎の回路パターンを連続して形成し、ベース材への接合後に１回路基板単位に切り離して回路基板を製造する方法を採用して、製造効率を向上させることもできる。
【００１３】
また、第１の加工手段により導体板に分割帯を形成し、この分割帯により導体板を複数の配線路に離隔させて回路パターンを形成する。機械的な加工により回路パターンを形成するので、１回路基板当たりの加工速度が早く、また、分割帯の加工位置は任意に変更できるので、回路変更等にも容易に対応でき、少量多品種の生産にも対応が容易である。
【００１４】
上記第１の加工手段は、穿孔による開口部を分割帯延長方向に連結して形成することによって分割帯を形成する穿孔手段により構成することができ、加工最小単位が微小な開口部を形成する穿孔で、これを所望の方向に連結して形成していくことにより溝状の分割帯により導体板を複数の配線路に離隔することができ、多数の穿孔単位をマトリックス状に配列することにより加工速度を向上させることができる。
【００１５】
また、導体板に対して分割帯を形成すると共に、分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成する第１の加工手段と、導体板をベース材に接合した後に前記橋絡部を除去する貫通孔及び回路基板形成に必要な貫通孔を形成する第２の加工手段とを備えて構成することができ、第１の加工手段により分割帯を形成して回路パターンを形成し、この導体板をベース材に接合した後に第２の加工手段により部品のリード挿入孔や回路基板の取付孔等を形成することができる。
【００１６】
更に、第１の加工手段による分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成し、導電板をベース材に接合した後に第２の加工手段により前記橋絡部を除去することにより、分割帯により複数の配線路に離隔された導体板の離散を橋絡部の形成により防止し、ベース材に接合された後に前記橋絡部を除去して回路パターンを完成させることができる。
【００１７】
更に、第１の加工手段により分割帯の形成及び橋絡部を除く開口部の形成を行った後、所定部位を空けて樹脂成形によりベース材を導体板に接合し、第２の加工手段により前記橋絡部を除去する構成を採用することができ、ベース材を樹脂成形により接合することにより分割帯に充填される樹脂によって接合度の向上と分割帯によって離隔された配線路間の絶縁性を高めることができる。また、樹脂成形では取付孔等の開口は成形により形成できるので、導体板に分割帯だけでなく取付孔等の開口も同時に行うことができ、ベース材の接合後の加工は橋絡部を除去するための加工だけでよい。
【００１８】
更に、第１の加工手段は、単位穿孔動作によって形成される円形開口部の半径をｒとしたとき、穿孔ピッチＰが［Ｐ＝０．８３ｒ］となるようにして、ポンチを配列間隔ＧでＹ軸方向に列設したポンチヘッドをＹ軸方向に穿孔ピッチＰの距離にずらしてＸ軸方向に複数基（Ｎ h ）配列したポンチヘッド群に形成し、導体板のＹ軸方向加工幅をＬとしたとき、ポンチヘッド群全体で必要なポンチの個数Ｎa及び１ポンチヘッドに必要なポンチの個数Ｎp、配列間隔Ｇが次式のように設定されてなると、穿孔する位置のＸ−Ｙ座標を設定して、ポンチの穿孔動作と導体板の移動ステップとを同期制御することにより、複数の穿孔を同時に行うことができ、穿孔ピッチＰで分割帯が形成される。
Ｎa＝［Ｌ／Ｐ］＋１
Ｇ＝Ｐ×Ｎh
Ｎp＝［Ｎa／Ｎh］＋１
【００１９】
また、長尺に形成された導体板に１回路基板毎の回路パターンを連続して形成し、ベース材への接合後に１回路基板単位に切り離す裁断手段を設けて構成することにより、導体板への連続加工が迅速になされ、ベース材にも長尺材料を用いて連続供給することにより接合加工も連続的になされ、また、樹脂成形によりベース材を接合する場合にも連続加工された導体板に樹脂成形した後に裁断手段により回路基板の単位に裁断して、製造効率を向上させることができる。
また、ベース材上に接合された導体板が回路パターンに形成されてなる回路基板であって、前記導体板は、穿孔による開口部を部分的に重ね合わせて連続形成することによって単孔を連接させた分割帯により回路パターンが形成されてなるように構成すると、前記穿孔は機械的な加工が可能であるため導体板の厚さの選択は自由であり、大きな電流容量を厚さによって確保することができ、電源回路等の回路基板を構成するのに適したものとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
【００２１】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る回路基板の製造方法により製造された回路基板の例を示す導体板側の平面図で、回路基板１は、図１（ｂ）に示す側面図のように、絶縁体基板（ベース材）３に、回路パターンを形成した導体板２を接合して構成されている。従来の回路基板が絶縁体の基板上に予め貼り付けられた導体層（銅箔等）を、配線路を形成する導体のラインやランドを残して他の部分をエッチング等の化学的手段により除去することにより回路パターンを形成するのに対して、本発明では、導体板２に溝状の分割帯５（白地ライン部分）を形成することによって導体板２を複数の配線路に離隔して回路パターンを形成した後に、絶縁体基板３に接合することを特徴としている。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る回路基板１の製造方法の工程順序を示しており、第１の工程（Ｓ１）では、図３（ａ）に示すように、導体板２に所定径の孔（開口部）を連続して穿孔し、この孔を所望の延長方向に連結するように穿孔することによって分割帯５を形成し、この分割帯５によって導体板２を所望の回路が形成されるような配線路に分割する。穿孔手段として、ポンチとダイとの組み合わせによるプレス加工や、レーザー加工、放電加工、ウォータジェット加工等を利用することができるが、本実施形態ではプレス加工を採用している。また、穿孔による孔の形状は必ずしも丸孔でなくてもよいが、穿孔手段の特性や加工性等を考慮すると丸孔が最も適した形状といえる。図１（ｃ）は、図３（ａ）に示す穿孔方法によって図１（ａ）に示した回路基板１を作成すべく第１の工程により分割帯５を加工している途中の状態を示しており、導体板２を配線路となる複数の部位（黒地部分）に分割帯５により離隔することにより回路パターンを形成するもので、分割帯５は導体板２に穿孔した孔の連結によって形成されている。このとき、分割帯５の形成を無作為に行うと、導体板２は大小複数の部分に離散してしまうが、図１（ｃ）及び図３（ａ）に示すように、分割帯５を形成する孔の連結を所定位置で中断して、分割帯５によって離隔される各部位間が橋絡部４で連結されるように加工する。この橋絡部４は、図３（ａ）に示すように、分割帯５を形成する開口部の連結を橋絡部４を形成する位置で穿孔を故意に停止することにより形成できる。
【００２３】
第２の工程（Ｓ２）では、分割帯５の加工が終了した導体板２を絶縁体基板３に貼り合わせる。
【００２４】
第３の工程（Ｓ３）では、橋絡部４を形成するために穿孔を停止していた位置に、図３（ｂ）に示すように、絶縁体基板３と共に橋絡部除去孔２７を穿孔することによって、あるいは絶縁体基板３に設けた橋絡部除去孔２７ａを通して橋絡部４を除去し、橋絡部４によって不連続となっていた分割帯５を連続させて回路パターンを完成させる。更に、リード線を配線基板１に挿入して取り付ける部品のリード挿入孔や配線基板１の取付孔等の貫通孔６の加工を行う。この貫通孔６の孔径がポンチによる穿孔径より大きい場合には、穿孔位置をずらせた孔の連結によって必要な孔径に開口させることもできる。
【００２５】
導体板２及び絶縁体基板３にロール状に巻回されたフープ材のような長尺材料を使用して、長尺の導体板２上に上記工程にて回路パターンを連続して形成し、続いて長尺の絶縁体基板３に貼り合わせる製造方法を用いる場合には、第１〜第３の工程が終了した後、第４の工程（Ｓ４）により裁断加工を行うことにより、長尺材料に連続して形成された各回路基板１は１回路基板単位に切り離される。
【００２６】
上記回路基板の製造方法を実施するための回路基板製造装置は、次のように構成することができる。
【００２７】
図４は、回路基板製造装置を構成する各部の配置を示すもので、導体板２及び絶縁体基板３を１回路基板の単位に切断された単板を用いて製作する場合には、図４（ａ）に示すように、搬送路１９上に第１穿孔部（第１の加工手段）７、基板貼着部（接合手段）８、第２穿孔部（第２の加工手段）９を配列し、第１穿孔部７で導体板２に穿孔により図１（ｃ）に示したように分割帯５を形成し、基板貼着部８で分割帯５が形成された導体板２を絶縁体基板３に貼り付け、第２穿孔部９で橋絡部４を除去するための穿孔及び貫通孔６を開口させるための穿孔を行う。この後、必要に応じて第１、第２の各穿孔部７、９の加工領域外に設ける孔や外形切断等の加工、半田レジストの印刷等を行うことができる。
【００２８】
導体板２及び絶縁体基板３にフープ材のような長尺材料を使用して回路基板１を製造する場合には、図４（ｂ）に示すように、フープ導電板２ａを連続的に第１穿孔部７に供給して１回路基板毎の分割帯５を加工する。基板貼着部８にはフープ絶縁体基板３ａが連続的に供給され、分割帯５が加工されたフープ導電板２ａとフープ絶縁体基板３ａとが貼り合わされ、第２穿孔部９で橋絡部４の除去のための穿孔及び貫通孔６の穿孔が行われて連続した回路基板１ａが作成される。
【００２９】
この回路基板１ａは裁断部（裁断手段）１０に搬送されて１回路基板毎に切断される。
【００３０】
上記第１穿孔部７における穿孔構造と、その制御構成について次に説明する。
【００３１】
図５（ａ）は、第１穿孔部７を構成するポンチヘッド１１及びダイ１３の配列を説明する斜視図、図５（ｂ）は、穿孔構造を説明する断面図である。
【００３２】
穿孔構造は、図５（ｂ）に示すように、ポンチ１２とダイ１３との組み合わせによって構成されており、図５（ａ）に示すポンチヘッド１１には複数個のポンチ１２が所定間隔で列設され、各ポンチ１２に対応する位置に所定間隔でダイ１３が列設されている。穿孔加工は所定間隔の移動ステップで送り込まれてくる導体板２をポンチヘッド１１のストリッパ１４の下降によりダイ１３との間に押さえ込み、穿孔位置に該当するポンチ１２が下降して穿孔が実行される。ポンチ１２の駆動は、ソレノイド駆動、シリンダ駆動、カム駆動等の駆動手段を用いることができる。ポンチヘッド１１に列設するポンチ１２の列設間隔は、その機構上から制約されるので、１基のポンチヘッド１１では、図５（ａ）に示す導体板２の送給方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に隣接する孔を連結させて穿孔することはできない。そこで、図示するように複数のポンチヘッド１１を導体板２の送給方向（Ｘ軸方向）に配列し、Ｙ軸方向の位置を各ポンチヘッド１１上のポンチ１２の位置が所定間隔（Ｐ）づつずれるように配設することにより、Ｙ軸方向の穿孔による孔を連結させて形成することができるようになる。この孔が連結するように穿孔するためのポンチ１２の配列は次のように設定することができる。
【００３３】
図６は、穿孔による分割帯５の形成とポンチ１２との対応を示すもので、形成される配線路の品質を確保するために分割帯５により形成される配線路の縁部に生じる凹凸を少なく、また、配線経路を図示Ｘ軸またはＹ軸方向から曲がる方向に形成する場合にもＸ軸、Ｙ軸方向に形成される配線経路の幅と近似の幅に形成する穿孔条件の設定例を示している。
【００３４】
図示するように、ポンチヘッド１１上のポンチ１２の配列方向をＹ軸、導体板２の移動方向をＸ軸として、ポンチ１２により穿孔された開口部１５の半径をｒ、ポンチ１２による穿孔ピッチをＰ、Ｙ軸方向の開口部１５の重なり量をｄu 、Ｘ軸方向から４５度方向に穿孔した開口部１５の重なり量をｄv 、導体板２の移動ステップ量をＭとすると、前記穿孔ピッチＰと各値との関係は幾何的に次式（１）〜（３）のように示すことができる。
【００３５】
Ｐ＝２ｒ−ｄu……（１）
Ｐ＝（２ｒ−ｄv）／√２……（２）
Ｐ＝Ｍ×ｎ 1 （ｎ 1 ：整数）……（３）
導体板２の移動ステップ量Ｍは、穿孔ピッチＰ以下にしても穿孔動作を徒に増加させるだけであるので、ｎ 1 ＝１でよく、次式（条件１）とする。
【００３６】
Ｐ＝Ｍ……（条件１）
また、０＜ｄu ＜２ｒ、０＜ｄv ＜２ｒであるから、ポンチ１２の配列ピッチは、
０＜Ｐ＜√２ｒ……（条件２）
の範囲となるが、配線路の幅を曲がり方向にも一定に形成するためには、
Ｐ＝２（√２−１）ｒ＝０．８３ｒ……（条件３）
となり、式（１）（２）より、開口孔１５の重なり量ｄu 、ｄv は、
ｄu ＝２（２−√２）ｒ＝１．１７ｒ
ｄv ＝２（√２−１）ｒ＝０．８３ｒ＝Ｐ
となる。
【００３７】
穿孔ピッチＰは、前記（条件３）のように設定できるが、１基のポンチヘッド１１に半径ｒのポンチ１２を２ｒ以下の間隔で一列に配置することはできない。
【００３８】
そこで、図６に示すように、ポンチ１２を配列間隔Ｇで列設したポンチヘッド１１をＹ軸方向に穿孔ピッチＰの距離でずらして複数基（Ｎh ）のポンチヘッド１１をＸ軸方向に配置間隔Ｈで配置する。このポンチヘッド群を構成する各パラメータの設定は、以下のように設定することができる。
【００３９】
導体板２の加工幅をＬとすると、ポンチヘッド群全体で必要なポンチ１２の個数Ｎaは、
Ｎa＝［Ｌ／Ｐ］＋１……（条件４）
ポンチ１２の配列間隔Ｇは、
Ｇ＝Ｐ×Ｎ h ……（条件５）
１ポンチヘッド１１に必要なポンチ１２の個数Ｎpは、
Ｎp＝［Ｎ a ／Ｎ h ］＋１……（条件６）
ポンチヘッド１１の配置間隔Ｈは、
Ｈ＝Ｐ×ｎ 2 （ｎ 2 ：整数）……（条件７）
尚、整数ｎ 2 及びポンチヘッド１１の数Ｎhは、ポンチ１２の半径ｒ及びポンチ１２の駆動系のサイズに合わせて決定する。
【００４０】
図６に示す構成例では、４列に配置されたポンチヘッド１１ａ〜１１ｄによりポンチヘッド群を構成してＹ軸方向の穿孔ピッチＰと、導体板２のＸ軸方向への移動ステップＭとをＰ＝Ｍに設定している。図示するように分割帯５は、各ポンチ１２のＹ軸座標ａ1 〜ｄ5 （ａ〜ｄは各ポンチヘッドＡ〜Ｄに、添字は各ポンチヘッドＡ〜Ｄの各ポンチ１２のナンバーを示している）に該当するポンチ１２を導体板２の移動ステップＭ毎に駆動させて穿孔することにより形成される。従って、穿孔する位置のＸ−Ｙ座標を設定してポンチ１２の穿孔動作と導体板２の移動ステップとを同期制御することによって分割帯５の形成を行うことができる。この分割帯５の形成時に、橋絡部４を形成する位置の穿孔を実行しないように設定しておくことによって、図示するように橋絡部４によって配線路の間が分散しないように確保され、この橋絡部５は図３（ｂ）に示したように、絶縁体基板３が貼着された後の第２穿孔部９の加工工程における同一座標位置への穿孔によって除去される。
【００４１】
上記構成になる第１穿孔部７はコンピュータ制御により個々のポンチ１２の動作を制御できるように構成することにより、回路基板ＣＡＤ等で設計した回路パターンに対して導体板２に穿孔する位置のＸ−Ｙ座標を所定条件の下コンピュータで自動生成し、回路基板１の回路パターン形成を行うことができ、また、穿孔座標の変更により回路パターンの変更を容易に行うことができるため、従来のエッチングによる回路パターンの形成に必要なパターン原版の作成が不要であるばかりでなく、回路設計や製品改良等において往々にして発生する動作の不具合に対する回路変更にも容易に対応することができる。また、複数の回路パターンを形成するための穿孔位置座標データをコンピュータに記憶させておくことにより、選択した穿孔位置座標データによって制御することができ、多品種少量生産や特注、試作等の１品製造の用にも対応させることができる。更に、導体板２の厚さは従来の箔状のものより厚い材料を用いることができるので、電源回路のように大きな電流回路に厚さからも対応させることができ、配線路の幅と厚さによる断面積を大きく形成することが可能となる。
【００４２】
上記第１穿孔部７で加工された導体板２は、基板貼着部８で絶縁体基板３と貼り合わされ、第２穿孔部９で橋絡部４を除去し、部品のリード挿入孔、取付孔等を形成するための穿孔が実施される。この第２穿孔部９は、第１穿孔部７と同一の構成を配置した場合に、橋絡部４は、これを形成するために穿孔を停止した位置の穿孔を実行することにより、橋絡部４は除去される。また、回路基板１の取付孔等の貫通孔６の直径はポンチ１２の直径より大きいので、このような大きな孔の形成は、図７に示すように、穿孔位置を変えた複数の穿孔による開口部１５の集合によって所望径に近似の孔径に開口させることができる。この第２穿孔部９の構成は、橋絡部４の除去のための穿孔を含む必要な開口位置に所定の開口径を一括して穿孔する従来の回路基板の製造と同様なプレス加工装置を配置することもできる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。尚、第１の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４４】
本実施形態に係る回路基板２０は、分割帯５及びその他の開口部を形成した導体板２にベース材とする樹脂を成形加工することを特徴としている。回路基板２０を製造する回路基板製造装置は、図８（ａ）に示すように、第１穿孔部７、樹脂成形部（接合手段）１６、第２穿孔部１７を備えて構成され、フープ導体板２ａを使用するときには、図８（ｂ）に示す裁断部１０を加えて構成され、図９に示す手順により製造される。
【００４５】
第１の工程（Ｓ１１）では、第１穿孔部７により導体板２に分割帯５を形成することにより回路パターンを形成すると共に、同時に部品のリード孔や取付孔等を開口する。
【００４６】
第２の工程（Ｓ１２）では、樹脂成形部１６で穿孔加工された導体板２に、図１０に示す断面図のように、導体板２に形成されたリード挿入孔位置の半田付け部位、回路基板の取付孔等の貫通開口部２４、チップ部品等の取付スペース２６、橋絡部４の位置に橋絡部開口２５等を空けて樹脂成形により樹脂ベース材１８を接合する。
【００４７】
第３の工程（Ｓ１３）では、第２穿孔部１７により橋絡部開口２５からの穿孔により橋絡部４を除去して回路基板２０を完成させる。
【００４８】
導体板２にフープ材のような長尺材料を使用して回路基板１を製造する場合には、図８（ｂ）に示すように、フープ導電板２ａを連続的に第１穿孔部７に供給して１回路基板毎の分割帯５及びその他の開口部を連続的に加工し、樹脂成形部１６で加工されたフープ導電板２ａに樹脂成形により樹脂ベース材１８を接合し、第２穿孔部１７で橋絡部４の除去を行った後、裁断部１０に搬送されて第４の工程（Ｓ１４）により１回路基板毎に切断して回路基板２を完成させることができる。
【００４９】
この樹脂成形によりベース材を接合する製造方法によれば、導体板２に形成された分割帯５で導体板２の両面に成形される樹脂間が連結され、導体板２と樹脂ベース材１８との接合性が向上すると同時に、分割帯５を充填した樹脂により分割帯５によって隔てられた配線路間の絶縁性を高めることができる。
【００５０】
次いで、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、導体板２に対する穿孔手段としてレーザー加工を用いたことを特徴とするものである。
【００５１】
図１１は、レーザー光により穿孔加工するための構成を示すもので、導体板２として使用する材料のエネルギー吸収率に合わせた波長の炭酸ガス、ＹＡＧあるいはＹＡＧ／ＳＨＧ等を共振器とするパルスレーザー発信器２１からのレーザービームをポリゴンミラー、ガルバノミラー等による反射系２２で反射させ、ｆθレンズ２３を通して導体板２の加工面に垂直に入射させることにより穿孔加工する。この構成では、パルスレーザー発信器２１からのレーザー光のパルス発信と、反射系２２の動作とを同期させることにより、先に図６に示したＹ軸方向の各開口孔１５を穿孔加工するので、導体板２をＸ軸方向に移動ステップＭで順次移動させることにより導体板２の加工領域全体に分割帯５を形成することができる。
【００５２】
分割帯５が形成された導体板２に対するベース材の接合やリード孔、取付孔等の形成は、先の各実施形態と同様に行うことができるので、その説明は省略する。
【００５３】
以上説明した各実施形態では、加工最小単位となる穿孔の連結加工により導体板２に分割帯５を形成しているが、図１（ｃ）に示したような分割帯５とする溝形状のパターン加工をレーザービーム、ウォータジェット等により連続して行うこともできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、導体板を分割帯により複数の配線路に離隔して回路パターンを形成し、この導体板をベース材に接合することにより回路基板を製造する。従来のエッチングにより配線路を残して他の部分を除去する化学的加工方法と異なり、機械的な加工により配線路の非接続部分を離隔するので、１回路基板当たりの製造が早く、また、回路パターン原版を作成することなく製作することもでき、回路変更や少量多品種製造等にも分割帯の加工位置を変更することで容易に対応することができる。更に、機械的な加工により回路パターンを形成するため、導体板の厚さは従来の箔状のものより厚くすることができ、電源回路のように大きな電流回路を構成するのに従来のように配線路の幅だけでなく、厚さによっても大電流に対応させることが可能となる。
【００５５】
上記分割帯は、穿孔による開口部の分割帯延長方向への連結によって形成することができ、加工最小単位が微小な開口部を形成する穿孔で、これを所望の方向に連結して形成していくことにより溝状の分割帯により導体板を複数の配線路に離隔することができる。この穿孔による分割帯の形成は、導体板の加工領域とするＸ−Ｙ平面に設定した所定間隔のマトリックス座標の単位穿孔動作が穿孔位置座標データに基づいて制御できるので、回路パターン原版を作成することなく制御データの作成のみで回路基板を製造することもでき、回路変更や少量多品種の製造、特注、試作等の用にも容易に対応させることができる。
【００５６】
また、導体板のベース材への接合は、絶縁体基板に貼着させる接合方法だけでなく、樹脂成形により導体板に樹脂ベース材を接合することにより、導体板とベース材との接合性を向上させ、分割帯内に樹脂が充填されることによる配線路間の絶縁性を高めることができる。また、樹脂成形では取付孔等の開口は成形により形成できるので、導体板に分割帯だけでなく取付孔等の開口も同時に行うことができ、ベース材の接合後の加工は橋絡部を除去するための穿孔だけでよく、製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る回路基板の製造方法により製造された回路基板の例を示す平面図（ａ）と側面図（ｂ）と分割帯加工途上の状態（ｃ）を示す平面図。
【図２】第１の実施形態に係る回路基板の製造工程を示すフローチャート。
【図３】分割帯の形成（ａ）と橋絡部を除去した状態（ｂ）とを示す部分拡大図。
【図４】第１の実施形態に係る回路基板製造装置の概略構成（ａ）と長尺材料を用いた場合の概略構成（ｂ）とを示す構成図。
【図５】穿孔部の構成（ａ）を示す斜視図と穿孔構造（ｂ）を示す断面図。
【図６】分割帯を形成するためのポンチ配列の例を示す説明図。
【図７】ポンチ径より大きな開口部を形成する方法を示す説明図。
【図８】第２の実施形態に係る回路基板製造装置の概略構成（ａ）と長尺材料を用いた場合の概略構成（ｂ）とを示す構成図。
【図９】第２の実施形態に係る回路基板の製造工程を示すフローチャート。
【図１０】ベース材を樹脂成形により接合した状態を示す断面図。
【図１１】第３の実施形態に係るレーザー加工による穿孔手段の構成を示す模式図。
【符号の説明】
１、２０ 回路基板
２ 導体板
２ａ フープ導体板（長尺材料）
３ 絶縁体基板（ベース材）
３ａ フープ絶縁体基板（長尺材料）
４ 橋絡部
５ 分割帯
６ 貫通孔
７ 第１穿孔部（第１の加工手段）
８ 基板貼着部（接合手段）
９、１７ 第２穿孔部（第２の加工手段）
１０ 裁断部（裁断手段）
１１ ポンチヘッド（穿孔手段）
１２ ポンチ（穿孔手段）
１３ ダイ（穿孔手段）
１５ 開口部
１６ 樹脂成形部
１８ 樹脂ベース材
２１ パルスレーザー発信器（穿孔手段）
２２ 反射系（穿孔手段）
２３ ｆθレンズ（穿孔手段）
Claims (3)
- 導体板に対して、穿孔による開口部を延長方向に連続して形成した分割帯によって複数の配線路に離隔し、分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成して回路パターンを形成する第１の加工手段と、
回路パターンが形成された導体板にベース材を接合する接合手段と、
導体板をベース材に接合した後に前記橋絡部を除去する第２の加工手段とを備えた回路基板の製造装置であって、
第１の加工手段は、導体板の加工領域とするＸ−Ｙ平面のＸ軸方向に導体板を所定間隔で送給する搬送手段と、
前記Ｘ−Ｙ平面のＹ軸方向に間隔を置いて複数のポンチを配してなるポンチヘッドが、Ｘ軸方向に前記所定間隔を置いて複数配置されて構成されたポンチヘッド群と、
穿孔位置座標データに基づいて、前記ポンチヘッド群の各ポンチを選択的に穿孔動作させる制御手段とを有する
ことを特徴とする回路基板の製造装置。 - 導体板に対して、穿孔による開口部を延長方向に連続して形成した分割帯によって複数の配線路に離隔し、分割帯の形成を任意位置で中断することにより離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成して回路パターンを形成する第１の加工手段と、
回路パターンが形成された導体板に、樹脂成形により樹脂ベース材を接合する樹脂成形手段と、
導体板を樹脂ベース材に接合した後に前記橋絡部を除去する第２の加工手段とを備えた回路基板の製造装置であって、
第１の加工手段は、導体板の加工領域とするＸ−Ｙ平面のＸ軸方向に導体板を所定間隔で送給する搬送手段と、
前記Ｘ−Ｙ平面のＹ軸方向に間隔を置いて複数のポンチを配してなるポンチヘッドが、Ｘ軸方向に前記所定間隔を置いて複数配置されて構成されたポンチヘッド群と、
穿孔位置座標データに基づいて、前記ポンチヘッド群の各ポンチを選択的に穿孔動作させる制御手段とを有する
ことを特徴とする回路基板の製造装置。 - 第１の加工手段は、単位穿孔動作によって形成される円形開口部の半径をｒとしたとき、穿孔ピッチＰが［Ｐ＝０．８３ｒ］となるようにして、ポンチを配列間隔ＧでＹ軸方向に列設したポンチヘッドをＹ軸方向に穿孔ピッチＰの距離にずらしてＸ軸方向に複数基（Ｎh）配列したポンチヘッド群に形成し、導体板のＹ軸方向加工幅をＬとしたとき、ポンチヘッド群全体で必要なポンチの個数Ｎa及び１ポンチヘッドに必要なポンチの個数Ｎp、配列間隔Ｇが次式のように設定されてなる請求項１または２に記載の回路基板の製造装置。
Ｎa＝［Ｌ／Ｐ］＋１
Ｇ＝Ｐ×Ｎh
Ｎp＝［Ｎa／Ｎh］＋１
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| JP15484097A JP3748673B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 回路基板の製造装置 |
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| JPH114061A (ja) | 1999-01-06 |
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