JP5938953B2 - プリント配線基板の反り低減構造および回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、両面に形成された銅箔層の面積の相違に起因する反りの発生を低減化するためのプリント配線基板の反り低減構造および回路基板の製造方法に関するものである。

各種の電気部品や電子部品が実装された回路基板は、概略以下のようにして製造されている。
先ず、両面に銅箔層が形成されたガラスエポキシ等の基板に、パターン印刷等によって配線パターンを形成して、エッチングにより余分な銅を除去することにより２層のプリント配線基板を製作する。なお、４層基板あるいは６層基板の場合には、上記プリント配線基板を２枚あるいは３枚用いてプリント配線基板とする。

次いで、得られたプリント配線基板の所定位置にはんだを塗布した後に、当該位置に電気部品あるいは電子部品を搭載し、次いでリフロー炉内で加熱して、はんだを溶融させてことにより上記部品を半田付けすることにより上記回路基板が製造されている。

ところで、上記プリント配線基板の製造方法にあっては、リフロー炉内における加熱により、可撓性を有するガラスエポキシ等の基板自体に反りが生じて、その配線と上記部品との半田付け部分に接続不良を生じるという問題点があった。そして、上記弊害は、特に薄型の２層や４層基板において、また１ｍｍ以下といった狭ピッチの部品において生じやすい傾向にあった。

一方、このような上記プリント配線基板における反りは、基板の両面の銅箔層がリフロー炉内における加熱時に膨張し、さらに冷却されて収縮する際に、銅箔層の残銅率が大きい面（一般的には、銅箔層がＧＮＤパターンとして利用される裏面側）における伸縮が大きくなる結果、基板に上記伸縮量の差に起因する曲げ応力が作用して、上記残銅率が大きい面が凹状に変形することにより発生することが知られている。

そこで、例えば下記特許文献１においては、配線基板の導電層の残同率配分を調整してばらつきを所定の範囲内とすることにより、配線基板の表裏方向において曲げモーメントの発生を抑えて、反りを低減させる配線基板とその製造方法が提案されている。

また、下記特許文献２においては、プリント配線基板の周囲に、電子部品の組み込み完了後に切り離されるダミー部を設け、当該ダミー部の表裏面に、それぞれ反り防止銅箔パターンを、ほぼ同じ形状および同じ厚さで形成して、加熱時に上記反り防止銅箔パターンの銅張力作用によりプリント配線基板の反りを防止するようにしたプリント配線基板構造およびその反り防止方法が提案されている。

特開２０００−１２４６１２号公報 特開２０００−３５３８６３号公報

しかしながら、近年、実装部品に対する配線パターンの制約が大きくなるとともに、ＧＮＤパターンの強化による全面ベタパターンが多く採用される傾向にある。
このため、上記特許文献１に記載の発明のように、配線基板の表面側と裏面側との銅箔層の残銅率の配分を調整することが難しいとともに、上記特許文献２に記載の反り防止方法を適用した場合においても、十分な反り抑制効果を得ることが難しいという問題点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、両面に形成された銅箔層の面積の相違に起因する反りの発生を効果的に低減することが可能となるプリント配線基板の反り低減構造および回路基板の製造方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係るプリント配線基板の反り低減構造は、両面に銅箔層が形成されたプリント配線基板の外周に、スリットを介して当該プリント配線基板を囲繞する環状のダミー部が形成され、上記プリント配線基板と上記ダミー部とが、上記スリットに沿って間隔をおいて形成されたタイバーによって連結一体化されたプリント配線基板の反り低減構造において、上記プリント配線基板における上記銅箔層の面積が大きい方の一方の面側に形成された上記ダミー部の表面の各々の辺部に、周方向に不連続とする切り欠き部が形成された反り低減用銅箔層が形成され、かつ他方の面側に形成された上記ダミー部の表面に、周方向に連続する反り低減用銅箔層が形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記タイバーには、上記周方向にミシン目が形成されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記切り欠き部は、各々の上記タイバーにおいて、当該タイバーを上記周方向に間に挟む２箇所に形成されていることを特徴とするものである。

次いで、請求項４に記載の本発明に係る回路基板の製造方法は、予め、請求項１〜３のいずれかに記載の反り低減構造を有するプリント配線基板を製造し、当該プリント配線基板の所定位置に、加熱処理を伴う接合工程によって部品を固定した後に、上記ダイバーを切断して上記ダミー部を分離することにより上記プリント配線基板を得ることを特徴とするものである。

請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、プリント配線基板に部品を搭載して、加熱処理を伴う接合工程によって固定する際に、当該プリント配線基板については、銅箔層の面積が大きい方の一方の面における伸縮量が大きくなり、この結果、当該一方の面を凹状に変形させる応力が作用する。他方、上記プリント配線基板とダイバーによって連結一体化されているダミー部については、上記一方の面側に形成された反り低減用銅箔層に、これを周方向に不連続とする切り欠き部が形成されている。

このため、ダミー部については、上記一方の面よりも、連続した反り低減用銅箔層が形成されている他方の面の方が、上記熱処理時における伸縮量が大きくなり、この結果プリント配線基板とは逆の、上記他方の面を凹状に変形させる応力が作用する。すなわち、ダミー部には、プリント配線基板とは逆方向に反らせる応力が作用するために、これにより、プリント配線基板の反りを低減することができる。

この際に、上記一方の面側のダミー部に断続的に形成されている反り低減用銅箔層についても、上記熱処理時に切り欠き部の間においては所定の伸縮が生じるが、請求項２に記載の発明によれば、タイバーに形成したミシン目によって、上記伸縮によって生じる応力の伝達を緩和することができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、反り低減用銅箔層の切り欠き部を、タイバーの形成位置を周方向に間に挟む２箇所に形成しているために、切り欠き部が形成された上記一方の面側のダミー部における上記反り低減用銅箔層の伸縮による応力が、プリント配線基板に伝達することを確実に防止することができ、よって上記ダミー部の他方の面における上記反り低減用銅箔層の伸縮によるプリント配線基板の反り低減効果を、一層高めることができる。

本発明に係る反り低減構造の一実施形態を示すプリント配線基板の表側を示す平面図である。 図１のプリント配線基板の裏側を示す底面図である。 図１の要部の拡大図である。 図３の要部の縦断面図である。 本発明に係る反り低減構造の他の実施形態を示すプリント配線基板の表側を示す平面図である。 図５のプリント配線基板の裏側を示す底面図である。 図５の要部の拡大図である。

図１〜図４は、本発明に係るプリント配線基板の反り低減構造を、薄型の２層のプリント配線基板を２枚取りする場合に適用した一実施形態を示すもので、図１がプリント配線基板１の表側を、図２が裏側を示すものである。ここで、プリント配線基板１の両面には、それぞれ予め全面に形成された銅箔層２がパターン印刷およびエッチングされることによって配線パターンが形成されており、裏面１ｂにおける銅箔層２の残銅率が表面１ａよりも高くなっている。

さらに、２枚のプリント配線基板１の外周には、所定の幅寸法を有する環状のダミー部３が形成され、これら２枚のプリント配線基板１間およびプリント配線基板１とダミー部３との間およびには、スリット４が形成されている。そして、これらプリント配線基板１とダミー部３とは、スリット４に沿って間隔をおいて各辺部に形成されたタイバー５によって連結一体化されるとともに、最終的に当該タイバー５が切断されることにより、上記スリット４によりダミー部３が分離されるようになっている。

また、ダミー部３の両面にも、予め全面にわたって反り低減用銅箔層６が形成されている。そして、このプリント配線基板１においては、表面１ａよりも裏面１ｂにおける銅箔層２の残銅率が高くなっていることから、裏面１ｂ側に形成されたダミー部３の反り低減用銅箔層６には、上記エッチング時に、この反り低減用銅箔層６を周方向に不連続とする切り欠き部７が形成されている。

ここで、上記切り欠き部７は、図３および図４に示すように、各々のタイバー５の形成位置に対応する位置において、タイバー５を周方向に間に挟む２箇所に形成されている。

以上の構成からなるプリント配線基板を用いた本発明に係る回路基板の製造方法の一実施形態について説明する。
先ず、パターン印刷等によってプリント配線基板１の表面に配線パターンを形成した後に、エッチングにより余分な銅を除去することによりプリント配線基板１を製作する。

この際に、上記エッチングによって、裏面１ｂ側のダミー部３上の反り低減用銅箔層６に、これを長手方向に分断するスリット７を、各々のタイバー５の形成位置に対応する位置において、タイバー５を周方向に間に挟む２箇所に形成する。次いで、所定箇所に導通用のメッキを施した後に、得られたプリント配線基板１上に、レジスト処理を行う。

その後、表面１ａおよび裏面１ｂの全面に銅箔層２が形成されたガラスエポキシ等の基板を打ち抜き加工および穴明け加工を施して、スリット４を穿設することにより、タイバー５によって連結された２枚のプリント配線基板１および反り低減用銅箔層６が形成されたダミー部３を画成するとともに、プリント配線基板取り付け穴等を形成する。

そして、部品を搭載すべき所定位置にはんだを塗布し、当該位置に電気部品あるいは電子部品を搭載する。次いで、リフロー炉内を通過させて加熱することにより、はんだを溶融させて上記部品をプリント配線基板１上に半田付けする。これにより、上記回路基板の製造が完了する。

以上のように、上記構成からなるプリント配線基板の反り低減構造およびこれを用いた回路基板の製造方法によれば、部品の接合工程等においてプリント配線基板１が加熱された際に、プリント配線基板１については、銅箔層２の面積が大きい方の裏面１ｂにおける伸縮量が大きくなって裏面１ｂ側を凹状に変形させる応力が作用するのに対して、当該プリント配線基板１とダイバー５によって連結一体化されているダミー部３については、裏面１ｂ側に形成された反り低減用銅箔層６に、これを周方向に不連続とする切り欠き部７が形成されているために、裏面１ｂ側よりも、連続した反り低減用銅箔層６が形成されている表面１ａ側の方が、上記熱処理時における伸縮量が大きくなって、プリント配線基板１とは逆の、表面１ａ側を凹状に変形させる応力が作用する。

この結果、プリント配線基板の反りを低減することができ、よって、別途矯正用の治具等を用いることなく、狭ピッチ部品の取付部においても、その半田付け部分に接続不良が生じることを防止することができる。

しかも、裏面１ｂ側のダミー部３の反り低減用銅箔層６に形成した切り欠き部７を、各々のタイバー５の接続部分を周方向に間に挟む２箇所に配置しているために、切り欠き部７が形成された裏面１ｂ側のダミー部３における断続的な反り低減用銅箔層６の伸縮による応力が、プリント配線基板１に伝達することを確実に防止することができ、よって表面１ａ側のダミー部３における反り低減用銅箔層６の伸縮によるプリント配線基板１の反り低減効果を、一層高めることができる。

また、図５〜図７は、上記プリント配線基板の反り低減構造の他の実施形態を示すもので、図１〜図４に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してある。
この反り低減構造が、図１〜図４に示したものと相違する点は、タイバー５に、周方向に点在する複数の小孔からなるミシン目８が形成されていることにある。

上記構成からなる反り低減構造によれば、図１〜図４に示したものと同様の作用効果が得られることに加えて、さらにタイバー５に形成したミシン目８によって、上記熱処理時に裏面１ｂ側のダミー部３の断続した反り低減用銅箔層６の上記伸縮によって生じる応力の伝達を、抑止することができるといった効果が得られる。

１ プリント配線基板
１ａ 表面
１ｂ 裏面
２ 銅箔層
３ ダミー部
４ スリット
５ タイバー
６ 反り低減用銅箔層
７ 切り欠き部
８ ミシン目

Claims (4)

1. 両面に銅箔層が形成されたプリント配線基板の外周に、スリットを介して当該プリント配線基板を囲繞する環状のダミー部が形成され、上記プリント配線基板と上記ダミー部とが、上記スリットに沿って間隔をおいて形成されたタイバーによって連結一体化されたプリント配線基板の反り低減構造において、
   上記プリント配線基板における上記銅箔層の面積が大きい方の一方の面側に形成された上記ダミー部の表面の各々の辺部に、周方向に不連続とする切り欠き部が形成された反り低減用銅箔層が形成され、かつ他方の面側に形成された上記ダミー部の表面に、周方向に連続する反り低減用銅箔層が形成されていることを特徴とするプリント配線基板の反り低減構造。
2. 上記タイバーには、上記周方向にミシン目が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板の反り低減構造。
3. 上記切り欠き部は、各々の上記タイバーにおいて、当該タイバーを上記周方向に間に挟む２箇所に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線基板の反り低減構造。
4. 予め、請求項１ないし３のいずれかに記載の反り低減構造を有するプリント配線基板を製造し、当該プリント配線基板の所定位置に、加熱処理を伴う接合工程によって部品を固定した後に、上記ダイバーを切断して上記ダミー部を分離することにより上記プリント配線基板を得ることを特徴とする回路基板の製造方法。

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