(57)【要約】【課題】特別な構造なしに両面基板と多層基板とを判別する。【解決手段】外観検査機１は、表層パターン１１０と少なくとも１層の内層パターン１３０とがスルーホール１４０を介して接続されている多層基板１００における表層パターン１１０のはんだ１５０の溶融状態と、両面基板２００における表層パターン２１０のはんだ２５０の溶融状態との差異に基づいて、多層基板１００と両面基板２００とを判別する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層パターン、裏層パターン及び１層以上の内層パターンを有する多層基板と、表層パターン及び裏層パターンを有する両面基板とを判別するプリント基板の判別方法であって、
外観検査機は、表層パターンと少なくとも１層の内層パターンとがスルーホールを介して接続されている多層基板における前記表層パターンのはんだの溶融状態と、両面基板における表層パターンのはんだの溶融状態との差異に基づいて、前記多層基板と前記両面基板とを判別することを特徴とするプリント基板の判別方法。
【請求項２】
前記外観検査機は、前記多層基板と前記両面基板とのはんだの溶融状態の差異によって発生する、前記多層基板の前記表層パターンにおける溶融はんだの光沢と前記両面基板の前記表層パターンにおける溶融はんだの光沢との差異に基づいて、前記多層基板と前記両面基板とを判別することを特徴とする請求項１記載のプリント基板の判別方法。
【請求項３】
前記外観検査機は、前記多層基板の前記表層パターンにはんだ付けされた部品であって端子間の熱容量が同じである部品のはんだの溶融状態と前記両面基板の前記表層パターンにはんだ付けされた部品であって端子間の熱容量が異なる部品のはんだの溶融状態との差異によって発生する、前記多層基板の前記表層パターンにはんだ付けされた部品の状態と前記両面基板の前記表層パターンにはんだ付けされた部品の状態との差異に基づいて、前記多層基板と前記両面基板とを判別することを特徴とする請求項１記載のプリント基板の判別方法。
【請求項４】
表層パターン、裏層パターン及び１層以上の内層パターンを有するプリント基板であって、
前記表層パターンは、スルーホールを介して少なくとも１層の前記内層パターンに接続している第１のランドと、前記第１のランドに載ったはんだとを有することを特徴とするプリント基板。
【請求項５】
部品が持つ端子の１つが、前記はんだによって前記第１のランドに固定されていることを特徴とする請求項４記載のプリント基板。
【請求項６】
前記表層パターンは、第２のランドを有し、部品が持つ２つの端子の一方が前記第１のランドにはんだ付けされ、もう一方が前記第２のランドにはんだ付けされ、
前記第１のランドの熱容量が前記第２のランドの熱容量と同じになるよう、前記第１のランドに接続される前記内層パターンが構成されていることを特徴とする請求項４記載のプリント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント基板の判別方法及びプリント基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気機器又は電子機器の回路部を製造する方法として、予め配線を形成したプリント基板を製造しておき、そのプリント基板上に部品をはんだ付けすることで回路部を製造する方法が広く用いられている。さらに近年では、機器の小型化及び高性能化に伴って、プリント基板への部品実装密度が高くなっており、配線も高密度化が要求されている。配線の高密度化を実現するために、基板の配線を積層して基板面積当たりの配線量を多くした多層基板が広く用いられている。
【０００３】
多層基板を用いて量産するように設計した機器であっても、試作段階では、多層基板ではなく両面基板を用いる場合がある。ここでの両面基板とは、外層２層のみを有するプリント基板であり、多層基板とは、外層２層に加えて１層以上の内層を有するプリント基板である。両面基板は、内層形成を省略しているため、多層基板と比較して、基板の設計完了から製造完了までの時間を短縮できるメリットがある。例えば、多層基板の製造完了よりも前に、外層２層だけ多層基板と同じ設計の両面基板を試作して、多層基板の製造完了までの時間を、プリント基板へ部品をマウントするための自動機械の調整等の製造ラインの準備に充てる、という利用方法がある。
【０００４】
ただし、製造ラインの準備のために両面基板を利用した場合、機器製造時にプリント基板に部品を実装する際に、本来は多層基板に部品を実装すべきところを誤って両面基板に部品を実装してしまう、という取り違いが生じることがある。その場合、プリント基板を機器に組み付けて機器の動作確認をするタイミングになって初めてその誤りが判明するといった問題が発生する。
【０００５】
上記取り違いを防ぐために、特許文献１に係るプリント基板は、基板表面にレーザ加工を施すことによって、プリント基板の種類、特性、又は用途を識別可能にするための識別マークを形成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−９３３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の方法を用いて両面基板と多層基板とを判別する場合、識別マークのような特別な構造が必要になるという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、特別な構造なしに両面基板と多層基板とを判別することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るプリント基板の判別方法は、表層パターン、裏層パターン及び１層以上の内層パターンを有する多層基板と、表層パターン及び裏層パターンを有する両面基板とを判別するプリント基板の判別方法であって、外観検査機は、表層パターンと少なくとも１層の内層パターンとがスルーホールを介して接続されている多層基板における表層パターンのはんだの溶融状態と、両面基板における表層パターンのはんだの溶融状態との差異に基づいて、多層基板と両面基板とを判別するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、表層パターンと少なくとも１層の内層パターンとがスルーホールを介して接続されている多層基板における表層パターンのはんだの溶融状態と、両面基板における表層パターンのはんだの溶融状態との差異に基づいて、多層基板と両面基板とを判別するようにしたので、特別な構造なしに両面基板と多層基板とを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａ〜図１Ｄは、実施の形態１において、はんだの溶融状態の差異を利用したプリント基板の判別方法を説明する図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｄは、実施の形態１において、判別用のランドに部品が実装されている例を説明する図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｄは、実施の形態２において、部品の実装状態の差異を利用したプリント基板の判別方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１Ａ〜図１Ｄは、実施の形態１において、はんだ１５０，２５０の溶融状態の差異を利用したプリント基板の判別方法を説明する図である。図１Ａ及び図１Ｂの断面図に示されるプリント基板は、表層パターン１１０、裏層パターン１２０、及び１層以上の内層パターン１３０を有する多層基板１００である。図１Ｃ及び図１Ｄの断面図に示されるプリント基板は、表層パターン２１０及び裏層パターン２２０を有する両面基板２００である。これらのプリント基板は、サブトラクティブ法等により製造されたものである。多層基板１００及び両面基板２００において、表層パターン１１０，２１０、裏層パターン１２０，２２０、内層パターン１３０、及びスルーホール１４０，１４１，２４０，２４１は、銅等の導電体により構成され、それ以外の部分は樹脂等の絶縁体により構成されている。
【００１３】
この例では、図１Ａに示される多層基板１００の試作品として、図１Ｃに示される両面基板２００が製造される。そのため、多層基板１００の表層パターン１１０及び裏層パターン１２０と、両面基板２００の表層パターン２１０及び裏層パターン２２０とは、同形状である。従って、多層基板１００と両面基板２００とは、外観では判別しにくい。そこで、実施の形態１では、はんだ１５０，２５０の溶融状態の差異を利用して、多層基板１００と両面基板２００とを判別できるようにする。
【００１４】
図１Ａの多層基板１００において、表層パターン１１０と内層パターン１３０のうちの少なくとも１層とは、スルーホール１４０によって接続されている。また、表層パターン１１０には、ランド１１１が設けられており、このランド１１１には、クリームはんだ等のはんだ１５０が載っている。図示は省略するが、表層パターン１１０にはランドが設けられて部品がマウントされていてもよい。この多層基板１００をリフロー方式又はフロー方式で加熱する。すると、図１Ｂに示されるように、表層パターン１１０の熱は、スルーホール１４０を経由して内層パターン１３０へ伝わっていく。即ち、表層パターン１１０に熱容量の大きな内層パターン１３０が接続されていることにより、はんだ１５０の温度は、後述する両面基板２００のはんだ２５０の温度より低くなる。
【００１５】
一方、図１Ｃの両面基板２００には、内層パターン１３０がない。そのため、この両面基板２００をリフロー方式又はフロー方式で加熱した場合、両面基板２００のはんだ２５０の温度は、多層基板１００のはんだ１５０の温度より高くなる。
【００１６】
多層基板１００のランド１１１の温度と両面基板２００のランド２１１の温度との差異により、例えば、両面基板２００の温度が高すぎて溶融したはんだ２５０の光沢が失われる等の外観変化が生じる。外観検査機１は、多層基板１００のはんだ１５０の溶融状態と、両面基板２００のはんだ２５０の溶融状態との差異を検出することにより、多層基板１００と両面基板２００とを判別する。
【００１７】
例えば、外観検査機１は、多層基板１００の溶融したはんだ１５０の光沢と、両面基板２００の溶融したはんだ２５０の光沢との差異を検出することにより、多層基板１００と両面基板２００とを判別する。より具体的には、外観検査機１は、レーザ光をはんだ１５０，２５０へ出射し、はんだ１５０，２５０で反射したレーザ光の反射量を検出する。そして、外観検査機１は、レーザ光の反射量が予め定められた閾値以上である場合に多層基板１００と判断し、レーザ光の反射量が上記閾値未満である場合に両面基板２００と判断する。
なお、光沢の差異を目視で確認可能であれば、目視で多層基板１００と両面基板２００とを判別してもよい。
【００１８】
なお、図１Ａ〜図１Ｄの例では、判別専用のランド１１１，２１１が多層基板１００及び両面基板２００に追加されている。判別専用のランド１１１は、多層基板１００と両面基板２００との温度差が大きくなるよう、意図的に内層パターン１３０に熱を逃がす形状、即ちスルーホール１４０を介して内層パターン１３０に接続する形状になっている。また、判別専用のランド１１１，２１１を追加するスペースがない場合、元々回路を構成している部品のランドが判別用のランド１１１，２１１も兼ねるように、回路構成を変更してもよい。
【００１９】
ここで、図２Ａ〜図２Ｄに、実施の形態１において、判別用のランド１１１，２１１に部品１６０，２６０が実装されている例を示す。図２Ａにおいて、ランド１１１は、元々回路を構成している部品１６０のランドとしての機能と、多層基板１００と両面基板２００とを判別するためのランドとしての機能とを兼ねる。部品１６０の一方の端子は、判別用のランド１１１にはんだ１５０ではんだ付けされ、もう一方の端子は、通常のランド１１２にはんだ１５１ではんだ付けされる。外観検査機１は、多層基板１００の加熱後、図２Ｂに示されるようにランド１１１上の溶融したはんだ１５０を検査する。
【００２０】
図２Ｃに示される両面基板２００も、図２Ａに示される多層基板１００と同様に、部品２６０の一方の端子が、判別用のランド２１１にはんだ２５０ではんだ付けされ、もう一方の端子が、通常のランド２１２にはんだ２５１ではんだ付けされる。外観検査機１は、両面基板２００の加熱後、図２Ｄに示されるようにランド２１１上の溶融したはんだ２５０を検査する。
【００２１】
外観検査機１は、図１Ｂ及び図１Ｄと同様に図２Ｂと図２Ｄにおいても、多層基板１００のはんだ１５０の溶融状態と、両面基板２００のはんだ２５０の溶融状態との差異に基づいて、多層基板１００と両面基板２００とを判別できる。
【００２２】
図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、ランド１１１に接続される内層パターン１３０の面積が大きいほど、又は、内層パターン１３０の層数が多いほど、多層基板１００のランド１１１と両面基板２００のランド２１１との温度差が大きくなるため、多層基板１００と両面基板２００との判別が容易になる。なお、ランド１１１に接続されてランド１１１の熱を逃がすための内層パターン１３０は、それ専用の内層パターン１３０を追加する構成であってもよいし、元々回路を構成している内層パターンがランド１１１の熱を逃がす用の内層パターン１３０も兼ねるように、回路構成を変更してもよい。
【００２３】
また、ランド１１１，２１１は、プリント基板のうち、加熱時に比較的温度が低い箇所に配置されることが好ましい。ランド１１１が加熱時に比較的温度が低い箇所に配置されることにより、ランド１１１のはんだ１５０が過剰に熱せられることを防止でき、はんだ１５０の光沢が失われる等の外観変化を防止できる。リフロー方式の場合、温度が低い箇所としては、大型ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）、コネクタ、トランス若しくはコイル等の熱容量の大きな部品の周辺、プリント基板の中央部、又は、部品が密集して熱が届きにくい箇所のうちのいずれかが挙げられる。
【００２４】
以上のように、実施の形態１によれば、外観検査機１は、表層パターン１１０と少なくとも１層の内層パターン１３０とがスルーホール１４０を介して接続されている多層基板１００における表層パターン１１０のはんだ１５０の溶融状態と、両面基板２００における表層パターン２１０のはんだ２５０の溶融状態との差異に基づいて、多層基板１００と両面基板２００とを判別する。この判別方法により、特別な構造なしに、多層基板１００と両面基板２００とを判別することができる。
【００２５】
また、実施の形態１によれば、外観検査機１は、多層基板１００と両面基板２００とのはんだ１５０，２５０の溶融状態の差異によって発生する、多層基板１００の表層パターン１１０における溶融したはんだ１５０の光沢と両面基板２００の表層パターン２１０における溶融したはんだ２５０の光沢との差異に基づいて、多層基板１００と両面基板２００とを判別する。この判別方法により、特別な構造なしに、多層基板１００と両面基板２００とを容易に判別することができる。
【００２６】
また、実施の形態１に係る多層基板１００は、表層パターン１１０、裏層パターン１２０、及び１層以上の内層パターン１３０を有するプリント基板であって、表層パターン１１０は、図１Ｂに示されるように、スルーホール１４０を介して少なくとも１層の内層パターン１３０に接続しているランド１１１と、ランド１１１に載ったはんだ１５０とを有する。多層基板１００が上記構成を有することにより、内層パターン１３０に接続されているランド１１１に載ったはんだ１５０の溶融状態と、内層パターン１３０に接続されていないランド２１１に載ったはんだ２５０の溶融状態との差異に基づいて、多層基板１００と両面基板２００とを判別することができる。
【００２７】
また、実施の形態１に係る多層基板１００は、図２Ｂに示されるように、部品１６０が持つ端子の１つが、はんだ１５０によってランド１１１に固定されていてもよい。この構成の場合にも、内層パターン１３０に接続されているランド１１１に載ったはんだ１５０の溶融状態と、内層パターン１３０に接続されていないランド２１１に載ったはんだ２５０の溶融状態との差異に基づいて、多層基板１００と両面基板２００とを判別することができる。
【００２８】
実施の形態２．
図３Ａ〜図３Ｄは、実施の形態２において、部品１６０，２６０の実装状態の差異を利用したプリント基板の判別方法を説明する図である。図３Ａ〜図３Ｄにおいて、図１Ａ〜図１Ｄ及び図２Ａ〜図２Ｄと同一又は相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。
【００２９】
部品をプリント基板に実装する際の不具合として、図３Ｄに示される、チップ立ち不具合というものがある。この不具合は、２つの端子を持った部品２６０をリフロー方式又はフロー方式で加熱する際に片方の端子のランド２１１のはんだ２５０がもう片方の端子のランド２１２のはんだ２５１より先に溶融し、溶融したはんだ２５０の表面張力によって部品２６０がはんだ２５０に吸い寄せられ、部品２６０が立ち上がることで生じる。
【００３０】
実施の形態２では、両面基板２００に、チップ立ち不具合が発生し易くなるようなランド２１１，２１２を設けることにより、チップ立ち不具合を目印として両面基板２００を判別できるようにする。なお、チップ立ち不具合が生じているか否かは、カメラ及び画像認識装置により構成される外観検査機２が判別してもよいし、目視で判別してもよい。
【００３１】
図３Ａ及び図３Ｂに示される多層基板１００は、部品１６０が持つ２つの端子の一方が、ランド１１１にはんだ付けされ、もう一方がランド１１２にはんだ付けされる。もう一方のランド１１２は、スルーホール１４１を介して接続される裏層パターン１２０の面積が広いため、熱容量が大きい。一方のランド１１１は、実施の形態１と同様にスルーホール１４０を介して内層パターン１３０へ熱を逃がす構成であり、この内層パターン１３０の面積又は層数の少なくとも一方を調整することにより、ランド１１２の熱容量と同等の熱容量になっている。なお、ランド１１１の熱容量とランド１１２の熱容量とは、厳密に同じである必要はなく、少なくともチップ立ち不具合が生じない程度に同じであればよい。
【００３２】
上記のように構成された多層基板１００では、ランド１１１の熱容量とランド１１２の熱容量とが同等であり、部品１６０の端子間の熱容量が同等であるため、ランド１１１のはんだ１５０とランド１１２のはんだ１５１とが略同時に溶融し始める。よって、部品１６０のチップ立ち不具合は発生しない。一方、両面基板２００は、表層パターン２１０にしか接続していないランド２１１の熱容量に比べて、スルーホール２４１を介して裏層パターン２２０に接続しているランド２１２の熱容量が大きい。そのため、ランド２１２のはんだ２５１より先に、ランド２１１のはんだ２５０が溶融し、部品２６０のチップ立ち不具合が発生する。
【００３３】
以上のように、実施の形態２によれば、外観検査機２は、多層基板１００の表層パターン１１０にはんだ付けされた部品１６０であって端子間の熱容量が同じである部品１６０のはんだ１５０，１５１の溶融状態と両面基板２００の表層パターン２１０にはんだ付けされた部品２６０であって端子間の熱容量が同じである部品２６０のはんだ２５０，２５１の溶融状態との差異によって発生する、多層基板１００の表層パターン１１０にはんだ付けされた部品１６０の状態と両面基板２００の表層パターン２１０にはんだ付けされた部品２６０の状態との差異に基づいて、多層基板１００と両面基板２００とを判別する。これにより、多層基板１００と両面基板２００とを容易に判別することができる。
【００３４】
また、実施の形態２に係る多層基板１００の表層パターン１１０は、ランド１１１に加えてランド１１２を有する。部品１６０が持つ２つの端子の一方はランド１１１にはんだ付けされ、もう一方はランド１１２にはんだ付けされる。この多層基板１００において、ランド１１１の熱容量がランド１１２の熱容量と同じになるよう、ランド１１１に接続される内層パターン１３０が構成される。この構成により、熱容量が同じであるランド１１１，１１２にはんだ付けされた部品１６０の状態と、熱容量が異なるランド２１１，２１２にはんだ付けされた部品２６０の状態との差異に基づいて、多層基板１００と両面基板２００とを判別することができる。
【００３５】
なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、又は各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１，２  外観検査機、１００  多層基板、１１０，２１０  表層パターン、１１１，２１１  ランド（第１のランド）、１１２，２１２  ランド（第２のランド）、１２０，２２０  裏層パターン、１３０  内層パターン、１４０，１４１，２４０，２４１  スルーホール、１５０，１５１，２５０，２５１  はんだ、１６０，２６０  部品、２００  両面基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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