JP4599186B2 - 電子基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、荷重センサなど各種の電子部品が搭載される基板の製造方法に係り、特に、レーザー光を用いて原板から基板を切り出す電子基板の製造方法に関する。
下記の特許文献1には、従来の電子基板の製造方法を示す実施の形態として、荷重などを検出する歪み検出用センサの製造方法が開示されている。
図6Aは特許文献1の図1と同じ図であり、レーザーを照射した後の状態を示す金属基板素材の平面図、図6Bは金属基板素材内の一つのセンサ基板を拡大して示す平面図、図7は従来の他の実施の形態としての金属基板素材を示す平面図である。なお、図6Bではレーザー照射によって金属基板素材に形成された穴および切込み線をハッチングで示している。
従来における歪み検出用センサ200の製造方法としては、まず、位置決めされた金属基板素材201に対しセンサ基板202、202、202、・・・の外形に沿ってレーザーを照射し、複数のセンサ基板202を金属基板素材201から切り離すための切込み線を形成する。このとき、金属基板素材201とセンサ基板202とをつなぐ2箇所のつなぎ部203、203にはレーザーを照射せず、金属基板素材201につなげたままにしておく。
次の工程では、歪み検出用センサ200を被検出物に取り付けるときに用いる円形状の取り付け穴204、204、204をセンサ基板202の両腕部202a、202bおよび中央部202cに形成する。
そして、金属基板素材201にセンサ基板202がつながった状態のまま、センサ基板202の表面(図示Z1側の面)にガラスのコーティングをし、絶縁層(図示せず)を形成する。
次に、前記絶縁層が形成されたセンサ基板202上にAg系導電インクで配線パターンおよび検出素子(いずれも図示せず)を印刷焼成により形成する。
さらに、次の工程では各センサ基板202の前記配線パターン上にICチップや抵抗やコンデンサ等の電子部品が搭載される。そして、最後の工程では、センサ基板202は、つなぎ部203、203において金属基板素材201から完全に切り離されることにより、複数の歪み検出用センサ200が完成する。
ところで、下記の特許文献1には記載されていないが、実際のセンサ基板の製造工程中には、センサ基板202上に前記配線パターンを形成した後であって、前記検出素子および前記電子部品を搭載する前の工程において、前記配線パターンが短絡等していないかどうか、すなわち、前記配線パターンの導通が正常に得られているか否かを検査する工程が設けられている。そして、前記配線パターンの導通が正常に得られないものについては、センサ基板202上に前記検出素子および前記電子部品を搭載しないようにすることが必要とされている。このため、前記検査工程には、前記配線パターンの導通が正常に得られたものか、正常に得られなかったものかを見分けるための識別マーク205を形成する作業が設けられている(図6Aの点線参照)。
この識別マーク205は、取り付け穴204を形成する工程と同じ工程で形成することができる。識別マーク205は、図6Bに示すように、例えばレーザー照射によって金属基板素材201上のセンサ基板202とは別の所定のスペース部分に円弧状の切込み線205aとして形成されており、切込み線205a内の円形部分205bが金属基板素材201に対しつなぎ部205cを介して連結された状態にある。
そして、識別マーク205を形成する作業は、前記検査工程において前記配線パターンの導通が正常に得られないと判別されたものの場合にはつなぎ部205cをカットして円形部分205bを金属基板素材201から離脱させ開口穴206を形成し、前記配線パターンの導通が正常に得られたと判別された場合には円形部分205bをそのまま残すという作業となる。つまり、この識別マーク205によって、開口穴206を有するものは前記配線パターンの導通が正常に得られなかったものであり、開口穴206ものは前記配線パターンの導通が正常に得られたものであると認識することができる。
そして、前記検出素子および前記電子部品を搭載する工程では、開口穴206用の識別センサが開口穴206の有無を検出し、開口穴206を有しない、前記配線パターンの導通が正常に得られたもののみに、前記検出素子および前記電子部品を搭載する。
特開2003−185508号公報
しかし、前記特許文献1に記載の発明では、最初に金属基板素材201にレーザーを照射して金属基板素材201に切込み線を形成し、次にセンサ基板202の両腕部202a、202bおよび中央部202cに再度レーザーを照射して取り付け穴204、204、204および識別マーク205用の切込み線を形成するようにしている。すなわち、金属基板素材201にセンサ基板202の外形を形成する工程と、取り付け穴204及び識別マーク205用の切込み線を形成する工程とが別工程である。このため、センサ基板202の外形を形成する工程が終了すると、レーザーを一旦停止して非照射状態とする必要がある。そして、取り付け穴204を形成する工程のときに、再びレーザーを照射状態とする必要がある。
このように、レーザー作業工程中に照射状態にあったレーザーを非照射状態に設定し、その後再び照射状態にするという工程では作業効率を高めにくいという問題がある。すなわち、レーザーを一旦非照射状態にすると、その都度次の照射に備えてレーザー光源の照射角度又は位置などを新たに設定し直す必要があるため、レーザーを用いて行う加工工程の作業時間が長くなって作業が非効率となりやすい。
さらに、上記の場合においては、識別マーク205がセンサ基板202とは異なる金属基板素材201上の別スペースに形成される構成である。このため、金属基板素材201には識別マーク205を形成するためのスペースが必要となるため、1つの金属基板素材201から切り出すことが可能なセンサ基板202の数が少なくなる。
特に、センサ基板(電子基板)11の形状が、図7に示すようなバー形状をしたものである場合には、隣接するセンサ基板(電子基板)11とセンサ基板(電子基板)11との間に識別マーク101を形成すると、一つの金属基板素材(原板)20から切り出すことが可能なセンサ基板(電子基板)11の数が減少してしまうため、極めて非効率的である。
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、レーザー加工における作業効率を向上させることができるようにした電子基板の製造方法を提供することを目的としている。
また、本発明は識別マークを基板内に形成することにより、一つの金属基板素材から形成される基板の数量を多くでき、製造効率を向上させることを可能とした電子基板の製造方法を提供することを目的としている。
本発明の電子基板の製造方法は、原板に照射したレーザー光を所定の経路に沿って移動させて前記原板を切断し、基板の外形の境界線を形成するとともに、前記経路の途中で前記レーザー光の照射を停止して前記境界線の途中につなぎ部を部分的に残し、前記つなぎ部を介して前記原板と連結された基板を形成する工程と、
前記境界線を形成している途中で、レーザー光の照射を停止させることなくその経路を基板の内側に移動させて、穴部を囲む穴回りの切込み線と、穴回りの切込み線と前記境界線とを結ぶ接続用の切込み線とを形成して、前記穴部の内部に位置する残存部および前記残存部と前記原板とを連結する接続部を形成する工程と、
前記基板の表面に絶縁層をコーティングするとともに前記絶縁層の表面に所定の配線パターンを形成する工程と、
前記配線パターンの導通状態を検査してその良否判定し、前記穴部に囲まれた前記残存部を残すかまたは除去するかによって、検査結果の良否の識別マークを付工程と、
前記残存部が残っているか否かを識別し、前記検査の結果が良品であると判別されたときに、前記基板上に所定の電子部品を取り付ける工程と、
前記つなぎ部を切断して前記原板から前記基板を切り離す工程と、を有することを特徴とするものである。
このようにすると、穴部を、レーザー光の照射を停止させることなく、基板の外形を形成する切込み線に連続して形成することが可能であるため、レーザー加工装置の利用効率が向上し、加工作業の効率を向上させることができる。
本発明は、電子基板の内側に設けられた穴部を、電子基板の配線パターンの導通の良否を判別する識別マークとして利用することができる。したがって、従来ように、前記識別マークを電子基板の外側の位置に穴部とは別個には設ける必要がない。このため、原板に切込み線を形成し、電子基板の外形を形成する工程と、少なくとも識別マーク用の穴部の形成工程とを同一の工程で連続して行うことができ、レーザー加工装置の利用効率を向上させることができる。すなわち、レーザー照射を停止してレーザー光の照射位置を移動させる回数を低減することができるため、一つの電子基板を短時間でレーザーカットすることが可能となる。
また、識別マーク用の穴部を電子基板の内側に設けることができ、原板上の別のスペースに形成する必要がない。このため、従来と比較して、一つの原板から形成される電子基板の数量を増加させることができる。その結果、電子基板を、効率よく大量に製造することができる。すなわち、電子基板の製造効率を向上させることができる。
本発明は、電子基板の良否が、残存部の有無によって検出されるので、容易に、そして確実に電子基板の良否を識別することができる。
本発明では、良品と判断された電子基板の配線パターン上にのみ電子部品が取り付けられる。このため、不良品の電子基板の配線パターン上に、わざわざ電子部品を取り付けることを回避でき、それ自体では正常に動作する電子部品を最終的には廃棄してしまうことを防止でき、電子部品を有効に利用することができる。すなわち、製造コストの低減にもなる。
本発明の電子基板の製造方法では、レーザー加工における作業効率を向上させることができ、一つの金属基板素材から形成される基板の数量を多くでき、製造効率を向上させることができる。
図1は本発明の製造方法によって製造される電子基板を示す平面図、図2は本発明の電子基板の製造工程を示す平面図、図3は取り付け穴を形成する第1の方法を示す平面図、図4は取り付け穴を形成する第2の方法を示す平面図、図5は複数の電子基板が形成された状態を示す原板の平面図である。
この実施の形態に示す電子基板11は、例えば荷重センサ10として使用される。電子基板11は、例えばステンレスなどの金属基板素材をベースとする薄板状の基板である。
図1に示すように、電子基板11は図示X1−X2方向に細長いバー形状をしており、図示X1−X2方向に所定の間隔をおいて開口する3つの取り付け穴(穴部)13A,13B,13Cを有している。電子基板11の表面には絶縁層16が形成されており、絶縁層16の上には導電性の材料からなる配線パターン(図示せず)が形成されている。そして、前記配線パターン上には複数の歪みセンサ14、ICチップE1、その他チップ抵抗、コンデンサなど多数の電子部品が固定されている。
このような電子基板11を有する荷重センサ10は、例えば自動車用のエアバック装置を構成する一部材として使用され、取り付け穴13A,13B,13Cに挿通されたボルトとナットの締結等によって例えば自動車の座席シート(被検出物S)に取り付けられる。そして、荷重センサ10は、乗車者が座席シートに座ったときに生じる電子基板11の変形量を歪みセンサ14で検出することにより、乗車者の体重を把握することが可能とされている。そして、荷重センサ10の出力と、その他いくつかのセンサ出力とを組み合わせることにより、乗車者が体格的に子供であるか又は大人であるか等を識別することができるようになっている。そして、交通事故の際には、エアバッグ内への空気の流入量などを乗車者の体格に合わせて自動調節するようになっている。この場合の荷重センサ10は、交通事故の際のエアバッグが膨張するときの具合をそのときの乗車者の体格に合わせることにより、勢いよく膨張したエアバッグによって乗車者が飛ばされることなどを未然に防止する、エアバッグ装置内の一部品として使用されている。
以下に、本発明の電子基板を製造する方法について説明する。本発明の電子基板は、図示しないレーザー加工装置を用いて1つの原板から複数個取り出されるという方法で製造される。
まず、第1の工程では原板20が、図示しないレーザー加工装置の作業台上の所定の位置に位置決め固定される。
次に、レーザー加工装置の発光部からレーザー光が照射されるが、例えばレーザー光は、図2に示す原板20上の電子基板11の外側に位置する第1の位置P1に向けて照射される。次に、前記発光部又は電子基板11が移動させられ、レーザー光が第1の位置P1から電子基板11の外形の一部を形成する外形位置P11まで移動させられる。続いて、レーザー光は、外形位置P11から電子基板11の一方の長辺11a1に沿う経路で図示X2方向に向かって移動させられ、所定の距離進んだ後に電子基板11の一方の短辺11b1を図示Y2方向に向かって移動させられ、その後に外形位置P21を経由しながら第2の位置P2まで移動させられる。ただし、レーザー光が短辺11b1を図示Y2方向へ移動する途中には、後述するように取り付け穴(穴部)13Aを連続的に形成する作業が設けられている。
レーザー光が第2の位置P2まで移動したら、レーザー加工装置はレーザー光の照射を一度停止するとともに、レーザー光が第3の位置P3を照射可能な位置となるように移動させられる。そして、再びレーザー光が照射され、上記と同様に、第3の位置P3から電子基板11上の外形位置P31まで移動させられ、外形位置P31から電子基板11の他方の短辺11b2を形成する経路に沿って図示Y2方向に所定距離だけ移動させられる。さらに、電子基板11の他方の長辺11a2の経路に沿って図示X2方向に向かって外形位置P41を経由しながら第4の位置P4まで移動させられる。
このように、レーザー光の照射位置を所定の経路を沿って移動させていくと、原板20上に前記経路(電子基板11の外形形状)に沿う切込み線を形成することができる。このとき、前記切込み線は電子基板11の外形を形成するとともに、原板20と電子基板11とを分離する境界線として機能する。
上記実施の形態では電子基板11の外形を1つ形成する工程中に、レーザー光の照射を少なくとも一回停止することが必要となるが、後述するように取り付け穴13Aはレーザー光の照射を停止させることなく一方の短辺11b1に連続して形成することが可能であるため、加工作業が大幅に非効率となることを避けることができる。
なお、前記切込み線を形成する工程としては、第2の位置P2から第1の位置P1に向かって形成し、また第4の位置P4から第3の位置P3に向かうように形成するものであってもよい。
上記実施の形態では、外形位置P11と外形位置P31との間、および外形位置P21と外形位置P41との間にはレーザー光による照射を避けたつなぎ部12,12が形成される。つなぎ部12,12は、例えば0.5mm程度の幅寸法を有しており、電子基板11を原板20に連結する部材として機能している。
次に、第1の工程中に取り付け穴を形成する方法について説明する。
図3に示す第1の方法では、電子基板11の一方の短辺11b1を形成している途中からレーザー光を電子基板11の内側に向けて図示X1方向に所定距離だけ移動させて切込み線13aを形成する。そして、切込み線13aの図示X1側の先端においてレーザー光を円状に移動させることにより、取り付け穴13Aを形成するための円形の切欠み線13bを形成した後、短辺11b1に向けて図示X2方向に移動させて切込み線13cを形成する。そして、レーザー光が短辺11b1に達した後に再びレーザー光を図示Y2方向に移動させることにより、短辺11b1の続きとしての切込み線を形成する。
このとき、切込み線13aと切込み線13cとの間に所定の幅dが形成されるようにレーザー光の軌跡を移動させると、円形の切欠み線13bの内側に円形の残存部13A2が形成されようになり、幅dからなる細帯状の接続部13A1によって、残存部13A2と原板20とを連結された状態に設定することができる。なお、この状態から接続部13A1を切断すると、切込み線13aと切込み線13cによって囲まれた連結穴と取り付け穴13Aが形成される。
なお、幅dをd=0とすると、円形の残存部13A2を残すことなく、取り付け穴13Aを電子基板11の短辺11b1に連続して形成することができる。
上記方法では、レーザー光の照射を停止させることなく、電子基板11の一方の短辺11b1の切込み線を形成する工程と、切込み線13a、円形の切込み線13bおよび切込み線13cを形成する工程とを連続して行うことが可能である。
図4に示す第2の方法は前記第1の方法とほぼ同じである。ただし、レーザー光を図示X1−X2方向に移動させて切込み線13aと切込み線13cとを形成する際に、電子基板11の短辺11b1の切込み線に近い図示X2側の端部(すなわち、切込み線13aの始端部と切込み線13cの終端部)において、レーザー光を図示X1−X2方向に対しわずかに傾斜する方向に移動させることにより、切込み線13aと切込み線13cとの対向間隔d0(d0>0)よりも狭い対向間隔d1を有する凸形状の切込み線13a1,13b1を形成している。これにより、原板20と残存部13A2とが、接続部13A1とその先端(図示X2側の端部)に形成された狭小部13A3とで連結された状態に設定される。
この第2の方法で形成されたものでは、前記対向間隔が狭い狭小部13A3において、原板20から円形の残存部13A2を容易に切断分離することが可能となっている。
なお、取り付け穴13Bおよび13Cについては、取り付け穴13Aと同様の工程で形成してもよいし、また別個に形成してもよい。
次に、第2の工程について説明する。第2の工程では、原板20に対しつなぎ部12,12を介して連結されている電子基板11の表面に、例えばガラスなどの絶縁物質を膜状にコーティングすることによって絶縁層16が形成される。そして、絶縁層16の表面にペースト状の導電性インクを用いて所定のパターンを印刷し、さらに乾燥・焼成などを行うことにより配線パターンを形成する。
第3の工程では、前記配線パターンが短絡等していないかどうか、すなわち、前記配線パターンの導通が正常に得られるか否かについて所定の項目に従った検査を行ってその良否の判定を行う。
このとき、不良品、すなわち、前記配線パターンの導通が正常に得られなかったものであると判断された場合には、図3に示す方法で形成されたものについては接続部13A1を切り落とすことにより、図4に示す方法で形成されたものについては狭小部13A3で切断することにより、ともに円形の残存部13A2を原板20から分離させて取り付け穴13Aが完全に開口する状態に設定させられる。
一方、良品、すなわち、前記配線パターンの導通が正常に得られたものであると判断された場合には、図3および図4に示す方法で形成された場合のいずれにおいても、取り付け穴13A内に円形の残存部13A2が残された状態が維持される。
なお、接続部13A1又は狭小部13A3の切断は、レーザー加工で行うものであってもよいし、あるいは打抜き加工で行うものであってもよい。
また、上記とは逆に、不良品のときに残存部13A2を残こし、良品であるときに残存部13A2を除去するものであってもよい。
第4の工程では、第3の工程の結果に基づいて、前記配線パターン上の所定の位置に歪みセンサ14、ICチップE1、その他チップ抵抗およびコンデンサなど多数の電子部品が取り付けられる。
すなわち、第4の工程では、例えば反射型の識別センサ(図示せず)を用いて電子基板11の良否が検出される。前記識別センサは、検査光を被検査対象物に向けて照射する発光部と、被検査対象物での反射光を受光する受光部を備えている。前記識別センサは検査光を個々の電子基板11の取り付け穴13Aの形成位置に向けて照射する。このとき、前記受光部において前記検査光の反射光が検知された場合は、検査光が取り付け穴13Aに設けられた残存部13A2で反射されたことになるため、電子基板11に残存部13A2が残っている状態、すなわち、電子基板11が、前記配線パターンの導通が正常に得られた良品であると識別される。これとは逆に、前記受光部において前記検査光の反射光が検知できない場合は、電子基板11が、前記配線パターンの導通が正常に得られなかった不良品であると識別される。
そして、良品と判断された電子基板11の前記配線パターン上にのみ前記電子部品が取り付けられる。
この工程では、例えば各電子部品の接続端子と前記配線パターンの接続部とが公知のフロー工程又はリフロー工程を用いて半田付けにより固定される。あるいは、導電性接着剤を用いて接続固定したものであってもよい。
上記のように、本発明では、電子基板11の良否が、残存部13A2の有無によって検出される。このため、容易に、そして確実に電子基板11の良否を識別することができる。
また、良品と判断された電子基板11の前記配線パターン上にのみ前記電子部品が取り付けられる。このため、不良品の電子基板11の前記配線パターン上に、わざわざ前記電子部品を取り付けることを回避でき、それ自体では正常に動作する前記電子部品を最終的には廃棄してしまうことを防止でき、前記電子部品を有効に利用することができる。すなわち、製造コストの低減にもなる。
第5の工程ではつなぎ部12,12が切断され、電子基板11が原板20から切り離される。そして、個々の独立した電子基板11が完成させられる。
このように、本発明では、電子基板11の内側に設けられた取り付け穴13Aを、電子基板11の配線パターンの導通の良否を判別する識別マークとして利用することができる。したがって、従来の場合のように、前記識別マークを電子基板11の外側の位置に取り付け穴13とは別個には設ける必要がない。このため、原板20に切込み線を形成し、電子基板11の外形を形成する工程と、少なくとも識別マーク用の取り付け穴13Aの形成工程とを同一の工程で連続して行うことができ、レーザー加工装置の利用効率を向上させることができる。すなわち、レーザー照射を停止してレーザー光の照射位置を移動させる回数を低減することができるため、一つの電子基板11を短時間でレーザーカットすることが可能となる。
また、上記においては、図1に示すように、識別マーク用の取り付け穴13Aを電子基板11の内側に設けることができ、原板20上の別のスペースに形成する必要がない。このため、従来と比較して、一つの原板20から形成される電子基板11の数量(取り数)を増加させることができる。
たとえば、従来の製造方法を示す図7においては、1つの原板20から電子基板11を8個製造することができるが、本発明の製造方法では、図5に示すように、1つの原板20から電子基板11を12個製造することができる。この結果、電子基板11を、効率よく大量に製造することができる。よって、この点においても電子基板11の製造効率を向上させることができる。
本発明の製造方法によって製造される電子基板を示す平面図、 本発明の電子基板の製造工程を示す平面図、 取り付け穴を形成する第1の方法を示す平面図、 取り付け穴を形成する第2の方法を示す平面図、 複数の電子基板が形成された状態を示す原板の平面図、 レーザーを照射した後の状態を示す金属基板素材の平面図、 金属基板素材内の一つのセンサ基板を拡大して示す平面図、 従来の他の実施の形態としての金属基板素材を示す平面図
符号の説明
10 荷重センサ
11 電子基板
11b1 短辺
12 つなぎ部
13A,13B,13C 取り付け穴
13A1 接続部
13A2 残存部
13A3 狭小部
13a,13a1,13b,13b1,13c 切込み線
14 歪みセンサ
20 原板
d0,d1 対向間隔

Claims (3)

  1. 原板に照射したレーザー光を所定の経路に沿って移動させて前記原板を切断し、基板の外形の境界線を形成するとともに、前記経路の途中で前記レーザー光の照射を停止して前記境界線の途中につなぎ部を部分的に残し、前記つなぎ部を介して前記原板と連結された基板を形成する工程と、
    前記境界線を形成している途中で、レーザー光の照射を停止させることなくその経路を基板の内側に移動させて、穴部を囲む穴回りの切込み線と、穴回りの切込み線と前記境界線とを結ぶ接続用の切込み線とを形成して、前記穴部の内部に位置する残存部および前記残存部と前記原板とを連結する接続部を形成する工程と、
    前記基板の表面に絶縁層をコーティングするとともに前記絶縁層の表面に所定の配線パターンを形成する工程と、
    前記配線パターンの導通状態を検査してその良否判定し、前記穴部に囲まれた前記残存部を残すかまたは除去するかによって、検査結果の良否の識別マークを付工程と、
    前記残存部が残っているか否かを識別し、前記検査の結果が良品であると判別されたときに、前記基板上に所定の電子部品を取り付ける工程と、
    前記つなぎ部を切断して前記原板から前記基板を切り離す工程と、を有することを特徴とする電子基板の製造方法。
  2. 前記識別マークを付す工程では、接続用の切込み線で挟まれて形成された前記接続部をレーザー光で切断して、前記残存部を除去する請求項1記載の電子基板の製造方法。
  3. 接続用の切込み線で挟まれて形成された前記接続部に狭小部を形成し、前記識別マークを付す工程では、前記狭小部を切断して、前記残存部を除去する請求項1または2記載の電子基板の製造方法。
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