(57)【要約】【課題】破損や汚染を招かないフレキシブルプリント基板の表面実装技術を提供する。【解決手段】本発明にかかる磁性治具はバックルカバー板３と磁性トレイ１を備える。磁性トレイ１は磁性を有する基板であり、バックルカバー板３は基板に吸引される薄いスチールシートである。バックルカバー板３にはソルダペーストプリントおよび表面実装に用いられる溝孔が設けられている。定位ベース４上に固定された磁性トレイ１の上には、フレキシブルプリント基板２が配置された後、バックルカバー板３が配置される。磁性トレイ１とバックルカバー板３に挟まれたフレキシブルプリント基板２は、バックルカバー板３の外形と同日の外形を有しバックルカバー板３の厚さと同じ深さの階段層が設けられたスチールメッシュのセットされたプリンタに搬送され、ソルダペーストプリント、シート実装およびリフローはんだの工程に供される。【選択図】図１
2010098320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性を有する基板である磁性トレイと、
前記磁性トレイに磁力により引きつけられるスチールシートであるバックルカバー板と
を備え、
前記バックルカバー板には、フレキシブルプリント基板に対するソルダペーストのプリントおよび電子部品の実装において当該ソルダペーストおよび当該電子部品が通過する溝孔が設けられている
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板の表面実装工程において用いられる磁性治具。
【請求項２】
前記スチールシートは冷加工を経て製造されたオーステナイトステンレススチールまたはマルテンサイトステンレススチールのスチールシートであり、
前記スチールシートの材料の化学組成は
C : Si : Mn : P : S : Ni : Cr : Fe =
(0.08-0.15) : (0.75-1.00) : (1.00-2.00) : (0.04-0.045) : (0.025-0.030) :
(6.00-10.00) : (16.0-19.0) : (68.0-76.0)
（但し、「-」はその両側に示される数値を含む数値の範囲を示す）
であり、
前記スチールシートの厚さは0.05mm以上かつ0.1mm以下であり、
前記スチールシートの硬度は480ビッカース硬さ以上かつ700ビッカース硬さ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁性治具。
【請求項３】
前記磁性トレイは、非磁性材料に対し耐高温の永久磁石を象嵌加工することにより製造された基板である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の磁性治具。
【請求項４】
突起部である定位ピンが２以上設けられた平板な台である定位ベースを備え、
前記磁性トレイには前記定位ベース上に前記磁性トレイを配置した場合に前記２以上の定位ピンの各々に対応する位置に当該定位ピンが嵌合する孔であるベース定位孔が設けられ、
前記磁性トレイには孔であるトレイ定位孔が１以上設けられ、
前記バックルカバー板には前記磁性トレイ上に前記バックルカバー板を配置した場合に前記１以上のトレイ定位孔の各々に対応する位置に当該トレイ定位孔と重なり合って１の孔を構成するカバー板定位孔が設けられ、
前記トレイ定位孔および前記カバー板定位孔は前記磁性トレイと前記バックルカバー板との間に前記フレキシブルプリント基板を挟んで配置された場合に前記フレキシブルプリント基板に設けられている孔であるFPC定位孔と重なり合って１の孔を構成し、
前記FPC定位孔が前記トレイ定位孔および前記カバー板定位孔とともに１の孔を構成している状態において前記フレキシブルプリント基板に設けられた位置決め用のマークである光学マーク点を外部から視認可能とするための孔であるマーク定位孔が前記バックルカバー板に設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁性治具。
【請求項５】
前記磁性トレイに放熱効果を高めるための孔である放熱孔が設けられ、
前記磁性トレイに前記フレキシブルプリント基板の外形と同一の外形の溝である定位溝が設けられ、
前記定位溝内に前記フレキシブルプリント基板が配置された状態において前記フレキシブルプリント基板の両面に実装される電子部品を前記フレキシブルプリント基板に取り付け可能とするための凹溝が前記磁性トレイに設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁性治具。
【請求項６】
厚さが0.08mm以上の非磁性スチールシートを有し、
前記非磁性スチールシート上には、磁性を有する基板である磁性トレイの磁力に引きつけられ、前記磁性トレイとの間にフレキシブルプリント基板を挟みこんで前記フレキシブルプリント基板を保持するスチールシートであるバックルカバー板の外形と同一の外形を有し前記スチールシートの厚さと同一の深さを有する凹部である階段層がエッチング加工により施されており、
前記非磁性スチールシートには、前記階段層内に前記スチールシートが嵌め込まれた状態において前記スチールシートおよび前記磁性トレイにより保持された前記フレキシブルプリント基板にソルダペーストがプリントされるべき部分にソルダペーストが通過するための孔であるプリント孔がエキシマレーザを用いたカットにより形成されている
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板の表面実装工程において用いられるスチールメッシュ。
【請求項７】
位置決めのための孔であるベース定位孔が２以上設けられた磁性を有する基板である磁性トレイを、位置決めのための突起部である定位ピンが２以上設けられた平板な台である定位ベースの上面に、前記２以上のベース定位孔の各々に前記２以上の定位ピンの各々が嵌合するように配置するステップと、
前記磁性トレイに設けられた位置決めのための凹部であり、フレキシブルプリント基板の外形と同一の外形を有する定位溝内に前記フレキシブルプリント基板を配置するステップと、
位置決めのための孔であるカバー板定位孔およびマーク定位孔が設けられ前記磁性トレイに磁力により引きつけられるスチールシートであるバックルカバー板を、前記フレキシブルプリント基板の配置された前記磁性トレイの上面に、前記磁性トレイに設けられた位置決めのための孔であるトレイ定位孔と前記フレキシブルプリント基板に設けられた位置決めのための孔であるFPC定位孔と前記カバー板定位孔とが重なり合って１の孔を構成するとともに前記フレキシブルプリント基板上に設けられた位置決め用のマークである光学マーク点が前記マーク定位孔を通じて外部から視認可能となる位置に配置するステップと、
前記フレキシブルプリント基板を、前記フレキシブルプリント基板を保持した状態の前記磁性トレイおよび前記バックルカバー板とともに、前記定位ベースから取り外し、プリントトラック上に配置するステップと、
前記プリントトラックに沿って前記磁性トレイおよび前記バックルカバー板に挟まれた状態で搬送されてくる前記フレキシブルプリント基板に対し、前記バックルカバー板の外形と同一の外形を有し前記バックルカバー板の厚さと同じ厚さを有する凹部である階段層の設けられたスチールメッシュが取り付けられたプリンタが、前記バックルカバー板が前記階段層内に配置された状態でソルダペーストプリントを行うステップと、
前記プリンタによるソルダペーストプリントが行われ、前記磁性トレイおよび前記バックルカバー板に挟まれた状態の前記フレキシブルプリント基板に対しシート実装機が電子部品の実装を行うステップと、
前記電子部品の実装の行われた前記フレキシブルプリント基板を、前記磁性トレイおよび前記バックルカバー板に挟まれた状態で、リフローはんだ炉に搬入し、高温により前記電子部品と前記フレキシブルプリント基板のはんだ点をはんだ付けにより固定するステップと、
前記はんだ付けが完了し冷却された前記フレキシブルプリント基板を、前記磁性トレイおよび前記バックルカバー板の間から取り出すステップと
を備えるフレキシブルプリント基板の表面実装の方法。
【請求項８】
前記フレキシブルプリント基板の固定方向はシート状部品の垂直方向もしくはSOTとSOPの水平方向であり、
前記フレキシブルプリント基板上に設けられた光学マーク点は前記プリンタに設けられた光学定位システムにより識別可能であり、
前記フレキシブルプリント基板は前記ソルダペーストプリントを行うステップにおいて前記プリンタの有するスチールブレードとの間で60度以上かつ75度以下の夾角をなす位置に配置され、
前記ソルダペーストプリントを行うステップにおいて前記フレキシブルプリント基板に対するプリント方向は前記プリントトラックに対し左右方向または前後方向であり、
前記ソルダペーストプリントを行うステップにおいて前記フレキシブルプリント基板に対するプリント速度は10mm/s以上かつ25mm/sであり、
前記ソルダペーストプリントを行うステップにおいて前記フレキシブルプリント基板に対するプリント圧力は0.1kg/cm2以上かつ0.3kg/cm2であり、
前記ソルダペーストプリントを行うステップにおいて前記フレキシブルプリント基板を離型する速度が0.1mm/ｓ以上かつ0.2mm/ｓである
ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記電子部品の実装を行うステップにおいて前記フレキシブルプリント基板は前記シート実装機に設けられた吸引用のノズルにより吸引され、前記ノズルによる吸引力が前記電子部品の実装の完了に伴い0に変化した後、前記フレキシブルプリント基板が前記ノズルから離れるように搬送されるステップを備える
ことを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記はんだ付けによる固定を行うステップは、予熱段階、定温段階、はんだ付け段階および冷却段階を含み、
前記予熱段階において、毎秒摂氏1度以上かつ毎秒摂氏2度以下の温度上昇速度にて温度を室温から摂氏110度に上昇させ、
前記定温段階において、温度を摂氏110度から摂氏150度に上昇させた後、摂氏150度で60秒以上かつ120秒以下の間保持し、
前記はんだ付け段階において、毎秒摂氏1度以上かつ毎秒摂氏2度以下の温度上昇速度にて温度を上昇させ、摂氏200度以上かつ摂氏220度以下の温度で20秒以上かつ40秒以下の間保持した後、摂氏220度以上かつ摂氏230度以下の最高温度に達するまで温度を上昇させた後、前記最高温度で3秒以上かつ5秒以下の間保持し、
前記冷却段階において、毎秒摂氏2度以上かつ毎秒摂氏5度以下の温度低下速度にて前記最高温度から温度を低下させる
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリント配線板の製造技術、特にフレキシブルプリント基板の表面実装工程および当該工程において使用される磁性治具およびスチールメッシュに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブルプリント基板（FPC 、Flexible Printed Circuits）は配線密度が高く、軽量で、厚さが薄い等の特徴を有し、主に携帯電話、ノートパソコン、PDA（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ等多くの製品に応用されている。フレキシブルプリント基板の表面実装技術（SMT、Surface Mount Technology）の工程は主に、ソルダペーストプリント、シート実装およびリフローはんだ等の３つの基本ステップを含む。ソルダペーストプリントとはソルダペーストを所定パターンのテンプレートにより回路板パッドにプリントするステップである。シート実装とは表面に組み立てる電子部品をフレキシブルプリント基板の固定位置に正確に実装するステップである。リフローはんだとはソルダペーストを溶融して電子部品リードと回路板パッドとの間で機械と電気の接続を実現させるステップである。
【０００３】
上述したステップにおいて、特にソルダペーストプリントにおけるパターンのプリントと、プリントされたパターンに対するシート実装はいずれも非常に高い精度が要求され、ソルダペーストプリントにおいてプリントされるパターンと、シート実装における実装位置が十分に正確でないと、電子部品リードとフレキシブル回路板パッドとの間で接続不良を起こし、製品の廃棄処分やリワーク処理を余儀なくされる。表面実装技術の成果はフレキシブルプリント基板であり、フレキシブルプリント基板に対する位置決めの精度は不可欠であり、高い位置決め精度が実現されてはじめて表面実装技術の品質が保証される。しかしながら、フレキシブルプリント基板そのものは柔軟性を持ち、物理的な強靱製が高くない等の特徴があり、その位置決めは通常のプリント基板（PCB、Printed Circuit Board）に対するものと比べ困難が伴う。従って、表面実装工程におけるフレキシブルプリント基板に変形の発生を防止し、ソルダペーストプリントおよびシート実装における高い位置決め精度を確保するために、通常は担持板上に表面実装の対象となるフレキシブルプリント基板を固定した後、表面実装工程が行われる。現在、フレキシブルプリント基板を担持板に固定する方法として広く実用化されているものは以下の２つである。第１の方法は、担持板の四周に耐高温の両面粘着シートを貼着してフレキシブルプリント基板の四辺を固定する方法である。この方法においてはフレキシブルプリント基板の中間部位が固定されないため、フレキシブルプリント基板の中間部位が浮き上がり、電子部品の表面実装後にフレキシブルプリント基板の中間部位に空溶接、ブリッジ不良等の問題が生じてしまう可能性がある。第２の方法は、担持板の表面にシリコーンゴム層を設置し、フレキシブルプリント基板の中間部位および四周の全体を担持板に接着固定する方法である。この方法においては、特に担持板の使用初期においてシリコーンゴム層の粘性が比較的高いため、はんだ付け炉を通過した後のフレキシブルプリント基板を担持板から剥離しにくく、剥離の際にフレキシブルプリント基板が折れる等により破損する可能性があり、さらにフレキシブルプリント基板に接着剤が残留し塵埃が付着しやすくない、汚染されてしまう可能性もある。また、シリコーンゴム層は複数回繰り返し使用されるとその粘性が低下し、フレキシブルプリント基板をしっかりと固定できなくなり、フレキシブルプリント基板のずれを引き起こすことになる。
【０００４】
従って、表面実装工程においてフレキシブルプリント基板を十分に固定でき、かつフレキシブルプリント基板の破損を防止可能とする表面実装工程用の担持治具の提供が望まれている。
【０００５】
特許文献１には、フレキシブルプリント基板を固定するための治具が提案されている。特許文献１において提案されている治具は、カバー板および搭載板を備え、カバー板は弾性変形可能な強磁材料の金属薄板であり、カバー板には定位ピンとフレキシブルプリント基板の装着時に露出する溝孔とが設置され、搭載板には定位ピンと対応する定位孔とフレキシブルプリント基板の装着時に露出する溝孔とが設置され、搭載板にはさらに一組の永久磁石が設置され、定位ピンが定位孔に嵌合し、永久磁石とカバー板が磁力により一体に吸着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国特許出願公開第２００９４４７０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１にかかる治具は、先に述べた２種類の接着によるフレキシブルプリント基板の固定方法と比較して、構造が簡単で、迅速に使用でき便利であり、信頼性が高く、汎用性に優れ、複数回の繰り返し使用が可能である等の特徴を有し、生産効率の向上、生産コストの低減、製品の優良率の向上をもたらす。しかしこの治具において、前記カバー板は強磁材料の金属薄板でなければならず、かつこの薄板は一定の物理的な強靱製を持つ必要があり、通常の鉄片は強靱製が十分でなく、厚さが例えば0.1mm未満のように薄すぎると、容易に切断されるため取り付け過程が非常に困難となり労働コストが嵩むとともに使用寿命も非常に短くなり、一方、厚さが例えば0.1mm以上のように厚すぎると、ソルダペーストプリントのステップにおいてフレキシブルプリント基板がカバー板と搭載板により固定されるためソルダペーストの均一な分布が困難となりプリント品質が低下し、後続の工程に影響することになる。従って、現在、業界で既に採用される方法においては、搭載板に粘着シートを一層設置し、フレキシブルプリント基板を搭載板に接着した後、ソルダペーストプリントのステップを行い、ソルダペーストプリントの完了後にカバー板をフレキシブルプリント基板の上側に配置し、シート実装およびリフローはんだのステップを行うことが行われている。すなわち、特許文献１にかかる技術は、実際には先に述べた接着による方法のうち第２の方法に対する改良に関する技術であり、カバー板によりフレキシブルプリント基板を押圧してフレキシブルプリント基板のシート実装およびリフローはんだのステップにおける変形の問題を解決するために利用されている。すなわち、特許文献１にかかる治具を用いた工程においては上述した第２の方法におけるシリコーンゴム層の設置による粘着シートの使用に伴う弊害と同様の弊害が伴う。従って、上述した一連の問題を根本的に解決するためには、新たな磁性材料の金属薄片をカバー板として用いる必要がある。
【０００８】
カバー板によりフレキシブルプリント基板をカバーするためには、ソルダペーストプリント時にカバー板にスチールメッシュを設置する必要があり、カバー板には一定の厚さがあるためメッシュで直接スチール板を覆うと、フレキシブルプリント基板上のソルダペーストが多くなり過ぎ、後続のシート実装およびリフローはんだのステップに影響し、シート実装の工程全体の品質に影響することになる。従って、工程全体の品質を保証するには、スチールメッシュの一定の厚さを取り除く必要がある。
【０００９】
本発明は上述した課題を鑑み、新型のフレキシブルプリント基板の表面実装工程に使用される磁性治具、当該磁性治具を使用することで生まれるフレキシブルプリント基板、そして当該磁性治具を使用して行われる表面実装工程を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、フレキシブルプリント基板の表面実装工程および当該技術に使用される磁性治具と提供する。当該磁性治具は、基板に吸引される金属薄板であるバックルカバー板と、磁性を有する基板である磁性トレイとを備え、バックルカバー板にはフレキシブルプリント基板のソルダペーストプリントおよび表面実装に用いられる溝孔が設けられ、バックルカバー板は磁石に吸引されるスチールシートである。
【００１１】
スチールシートはステンレススチールシートであり、その厚さは0.05mm以上かつ0.1mm以下であり、その硬度は480ビッカース硬さ以上かつ700ビッカース硬さである。スチールシートはオーステナイトステンレススチールまたはマルテンサイトステンレススチールであり、冷加工を経て製造され、選択されるスチール材料の化学組成は、
C : Si :
Mn : P : S : Ni : Cr : Fe = (0.08-0.15) : (0.75-1.00) : (1.00-2.00) : (0.04-0.045)
: (0.025-0.030) : (6.00-10.00) : (16.0-19.0) : (68.0-76.0)
（但し、「-」はその両側に示される数値を含む数値の範囲を示す）
である。
【００１２】
磁性トレイはアルミニウム合金、合成石、ガラス繊維板等の材料に対し耐高温の永久磁石を象嵌加工することにより形成される基板である。
【００１３】
上記の磁性治具はさらに、少なくとも２つの定位ピンが設けられる定位ベースを備え、磁性トレイには定位ベースの定位ピンと対応するベース定位孔およびトレイ定位孔が設けられ、バックルカバー板にはトレイ定位孔と対応するカバー板定位孔が設けられ、フレキシブルプリント基板にはFPC定位孔が設けられ、トレイ定位孔、カバー板定位孔およびFPC定位孔が互いに水平方向に一致し、バックルカバー板にはさらにフレキシブルプリント基板に位置決め用に設けられる光学マーク点と対応するマーク定位孔が設けられる。
【００１４】
磁性トレイにはさらに、フレキシブルプリント基板の外形と同一形状の定位溝と放熱孔が設けられるとともに、フレキシブルプリント基板の両面に電子部品が実装される際にその部品を嵌め込み可能とするようにフレキシブルプリント基板上の部品位置と対応する位置に凹溝が設けられる。
【００１５】
スチールメッシュは厚さが0.08mm以上の非磁性スチールシートであり、その上にバックルカバー板と同一形状の階段層がエッチングされており、この階段層の深さがスチールシートの厚さと同一であり、この階段層はエッチング加工によりその一部が肉薄に製造されている。
【００１６】
スチールメッシュには、フレキシブルプリント基板のソルダペーストプリントに用いられるプリント孔が設けられ、そのプリント孔はフレキシブルプリント基板のソルダペーストをプリントする部分と対応する位置にエキシマレーザによるカットにて形成される。
【００１７】
また、本発明は上述の磁性治具およびスチールメッシュを使用したフレキシブルプリント基板の表面実装工程を提供する。その工程は以下とおりである。
（１）プリント前に磁性トレイを定位ベース上面に固定し、その後、順次フレキシブルプリント基板とバックルカバー板を配置し、磁性トレイのベース定位孔と定位ピンを嵌合させ、互いに対応するカバー板定位孔、FPC定位孔およびトレイ定位孔を重ね合わせ、マーク定位孔とフレキシブルプリント基板上の光学マーク点を重ね合わせ、それらの位置決めが完了後に、フレキシブルプリント基板と磁性治具をともに定位ベースから取り外し、プリントトラックに置き、フレキシブルプリント基板が所定のプリントトラックへ進入した後、スチールメッシュが設置されたプリンタがソルダペーストプリントを開始する。
（２）プリント完成後にフレキシブルプリント基板は磁性治具とともにシート実装機に進入し、シート実装機がフレキシブルプリント基板に部品の実装を行う。
（３）実装完成後にフレキシブルプリント基板はリフローはんだ炉に進入し、高温により部品とフレキシブルプリント基板のはんだ点がはんだ付けにより固定される。
（４）リフローはんだが完成した後、冷却された磁性治具をトラックから取り出し、バックルカバー板を外し、フレキシブルプリント基板を取り出し、磁性治具は次のサイクルでの利用に供される。
【００１８】
フレキシブルプリント基板の固定方向はシート状部品の垂直方向、SOTやSOPの水平方向であり、プリンタには光学定位システムが設けられ、その光学定位システムはフレキシブルプリント基板の光学マーク点を識別可能であり、プリンタのブレードはスチールブレードであり、そのブレードとフレキシブルプリント基板の夾角は60度以上かつ75度以下であり、プリンタの印刷方向は左右または前後方向であり、印刷速度は10mm/s以上かつ25mm/s以下であり、印刷圧力は0.1kg/cm2以上かつ0.3kg/cm2以下であり、プリンタの離型速度は0.1mm/s以上かつ0.2mm/s以下である。
【００１９】
シート実装機にはノズルが設けられ、そのノズルの吸引力はシート実装完了後に0に変わり、吸引力が0に変わった後、ノズルはフレキシブルプリント基板から移動する。
【００２０】
上記のステップ（３）におけるリフローはんだ過程は予熱段階、定温段階、はんだ付け段階および冷却段階を含み、予熱段階において、温度は室温から摂氏110度に上昇し、温度上昇速度は毎秒摂氏1度以上かつ2度以下であり、定温段階において、温度は摂氏110度から摂氏150度に上昇し、保温時間は60秒以上かつ120秒以下であり、はんだ付け段階において、温度上昇速度は毎秒摂氏1度以上かつ2度以下であり、最高温度は摂氏230度未満であり、摂氏200度以上かつ摂氏220度以下の温度が20秒以上かつ40秒以下の間、維持され、摂氏220度以上かつ摂氏230度以下の温度が3秒以上かつ5秒以下の間、維持され、冷却段階において、温度が最高温度に達した後に自然に低下し、低下速度は毎秒摂氏2度以上かつ5度以下である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の有益な技術効果は例えば以下のとおりである。
【００２２】
（１）本発明の一実施形態によれば、磁性トレイおよびバックルカバー板を磁性治具として用いフレキシブルプリント基板をしっかりと固定可能であり、従って表面実装工程全体においてシリコーンゴムまたは両面接着を要せず、ゆえにフレキシブルプリント基板にシリコーンゴム等の接着剤が残留せず、トレイに埃が付かず、トレイの使用寿命を大幅に延ばし、かつ洗浄のコストを省くことができる。
【００２３】
（２）本発明の一実施形態において採用されるステンレススチール製のバックルカバー板は強靱製が高く、その取り付け時に切断しにくく、労働コストを大幅に節約し、その使用寿命も長い。
【００２４】
（３）本発明の一実施形態において採用されるステンレススチール製のバックルカバー板の厚さは非常に薄く、同時にスチールメッシュはエッチング加工によりその一部が肉薄に形成されているため、ソルダペーストが多くなりすぎず、工程全体の品質が保証される。
【００２５】
（４）本発明の一実施形態においては磁性治具がフレキシブルプリント基板の配線板を中間に挟み、良好な断熱効果をもたらすため、フレキシブルプリント基板がリフローはんだのステップで変形せず、これにより部品とフレキシブルプリント基板のはんだ点の間の接続に不良溶接もしくは空溶接といった問題が生じにくい。
【００２６】
（５）本発明の一実施形態においては、その工程全体においてシリコーンゴムまたは両面接着がフレキシブルプリント基板の固定剤として用いされず、従ってソルダペーストプリント、シート実装およびリフローはんだの各段階で治具を共用でき、工程の流れが簡素化されるだけでなく、工具コストと労働コストの節約、工程の簡素化、人為要素に影響される製品品質の低下の防止等による品質向上等がもたらされる。
【００２７】
（６）本発明の一実施形態においては、シート実装のステップの完了後にバックルカバー板と磁性トレイを分離させれば、フレキシブルプリント基板を手軽かつ自在に取りはずすことができ、配線板をはずす際にフレキシブルプリント基板とトレイの間の粘着により配線板が折れて破損することがない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は本発明のフレキシブルプリント基板と磁性治具の装着概略図である。
【図２】図２は本発明の定位ベースの立体図である。
【図３】図３は本発明の磁性トレイの正面図である。
【図４】図４は本発明のバックルカバー板の正面図である。
【図５】図５は本発明のフレキシブルプリント基板の正面図である。
【図６】図６は本発明のスチールメッシュの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明はフレキシブルプリント基板の表面実装工程に使用される磁性治具とスチールメッシュ、およびそれらの磁性治具とスチールメッシュを使用したフレキシブルプリント基板の表面実装工程に関するものであり、その磁性治具は、磁性トレイと、薄くて強靱製が非常に高いステンレススチールであるバックルカバー板とを備え、フレキシブルプリント基板は磁性トレイとバックルカバー板の間に挟まれた状態で全体の工程であるソルダペーストプリント、シート実装およびリフローはんだの工程が行われる。
【００３０】
［第１実施例］
図１乃至５に示すように、本発明にかかる磁性治具は、磁性トレイ１、バックルカバー板３および定位ベース４を備え、定位ベース４には２つの定位ピン４１が設けられている。ただし、定位ベース４に３つ以上の定位ピン４１が設けられていてもよい。磁性トレイ１はアルミニウム合金を黒化した後に摂氏300度の高温に耐える永久磁石１６を象嵌して製造することによりその基板が形成される。ただし、磁性トレイ１が合成石、耐高温のガラス繊維等に対し永久磁石１６を象嵌することにより製造されてもよい。磁性トレイ１には定位ピン４１に対応する位置にベース定位孔１１が設けられている。また磁性トレイ１には、トレイ定位孔１２が設けられ、さらに、フレキシブルプリント基板２の外形と同一形状の定位溝１３が設けられている。また、磁性トレイ１の配線板上の部品位置に対応する位置には凹溝１４が設けられ、さらに放熱孔１５が設けられている。なお、凹溝１４には、フレキシブルプリント基板２の両面に実装される電子部品が嵌め込まれる。バックルカバー板３は磁石に吸引されるステンレススチールシートであり、その厚さは0.05mmであり、硬度は480ビッカース硬さであり、スチールシートはオーステナイトステンレススチールまたはマルテンサイトステンレススチールにより冷加工を経て製造され、選択されるスチール材料の化学組成は、C : Si : Mn : P : S : Ni : Cr : Fe = 0.08 : 0.7 : 1.00 : 0.04 : 0.025
: 6.00 : 16.0 : 76.0であり、それ以外はその他の不純物である。バックルカバー板３にはトレイ定位孔１２に対応する位置にカバー板定位孔３１が設置され、バックルカバー板３にはさらにフレキシブルプリント基板２に設けられる位置決め用の光学マーク点２１と対応する位置にマーク定位孔３２が、またフレキシブルプリント基板２のソルダペーストプリントおよびシート実装に用いられる溝孔３３が設けられている。また、フレキシブルプリント基板２にはプリントの位置決め用の光学マーク点２１と、磁性トレイ１のトレイ定位孔１２に対応する位置にFPC定位孔２２が設けられる。
【００３１】
プリントの前に磁性トレイ１は定位ベース４の上面に固定され、その後順次、フレキシブルプリント基板２およびバックルカバー板３が置かれる。その際、磁性トレイ１のベース定位孔１１に定位ベース４の定位ピン４１を嵌合し、互いに対応するカバー板定位孔３１、FPC定位孔２２およびトレイ定位孔１２が重ね合わせ、マーク定位孔３２とフレキシブルプリント基板２上の光学マーク点２１を重ね合わせることにより位置決めを行う。その後、フレキシブルプリント基板２を磁性治具とともに定位ベース４から取り外し、プリントトラックに置く。その際、フレキシブルプリント基板２の固定方向はシート状部品の垂直方向、SOTとSOPの水平方向である。フレキシブルプリント基板２が所定のプリントトラックへ進入した後、スチールメッシュ５が設置されたプリンタがソルダペーストプリントを開始する。
【００３２】
図６に示すように、スチールメッシュ５は厚さが0.08mmの非磁性スチールシートであり、その上にバックルカバー板３と同一形状の階段層５１がエッチングされている。階段層５１の深さは0.05mmであり、階段層５１はエッチング加工により一部が肉薄に形成されている。また、スチールメッシュ５にはフレキシブルプリント基板２のソルダペーストプリントに用いられるプリント孔５２が設けられている。プリント孔５２はフレキシブルプリント基板２のソルダペーストをプリントする部分と対応する位置にエキシマレーザによりカットされ形成される。
【００３３】
前記のプリンタには光学定位システムが設けられており、その光学定位システムはフレキシブルプリント基板２の光学マーク点２１を識別可能である。プリンタのブレードはスチールブレードであり、そのブレードとフレキシブルプリント基板２の夾角は60度である。プリンタの印刷方向は左右である。ただし、その印刷方向は前後方向であってもよい。印刷速度は10mm/sであり、印刷圧力は0.1kg/cm2であり、プリンタの離型速度は0.1mm/sである。
【００３４】
プリント完了後にフレキシブルプリント基板２は磁性治具を伴いシート実装機に進入し、シート実装機はフレキシブルプリント基板２に部品の実装を行う。実装完了後にフレキシブルプリント基板２はリフローはんだ炉に進入し高温により部品とフレキシブルプリント基板２のはんだ点がはんだ付けにより固定される。リフローはんだが完了した後、冷却された磁性治具をトラックから取り出し、バックルカバー板３をはずし、フレキシブルプリント基板２を取り出す。その後、磁性治具は次のサイクルでの利用に供される。
【００３５】
前記のシート実装機にはノズルが設けられており、そのノズルの吸引力はシート実装の完了後に0に変わり、吸引力が0に変わった後、ノズルはフレキシブルプリント基板２から移動する。
【００３６】
リフローはんだのステップは、予熱段階、定温段階、はんだ付け段階および冷却段階を含んでいる。予熱段階においては、温度が室温から摂氏110度に上昇され、その温度上昇速度は毎秒摂氏1度である。定温段階においては、温度が摂氏110度から摂氏150度に上昇され、その後、60秒間、その温度が維持される。はんだ付け段階においては、毎秒摂氏1度の温度上昇速度により摂氏200度に達した後にその温度で20秒間維持された後、さらに最高温度である摂氏220度まで温度が上昇され、その温度で3秒間維持される。冷却段階においては、最高温度に達した温度が自然に低下する。その低下速度は毎秒摂氏2度である。
【００３７】
［第２実施例］
図１乃至５に示すように、本発明にかかる磁性治具は、磁性トレイ１、バックルカバー板３および定位ベース４を備え、定位ベース４には２つの定位ピン４１が設けられている。ただし、定位ベース４に３つ以上の定位ピン４１が設けられていてもよい。磁性トレイ１はアルミニウム合金を黒化した後に摂氏300度の高温に耐える永久磁石１６を象嵌して製造することによりその基板が形成される。ただし、磁性トレイ１が合成石、耐高温のガラス繊維等に対し永久磁石１６を象嵌することにより製造されてもよい。磁性トレイ１には定位ピン４１に対応する位置にベース定位孔１１が設けられている。また磁性トレイ１には、トレイ定位孔１２が設けられ、さらに、フレキシブルプリント基板２の外形と同一形状の定位溝１３が設けられている。また、磁性トレイ１の配線板上の部品位置に対応する位置には凹溝１４が設けられ、さらに放熱孔１５が設けられている。なお、凹溝１４には、フレキシブルプリント基板２の両面に実装される電子部品が嵌め込まれる。バックルカバー板３は磁石に吸引されるステンレススチールシートであり、その厚さは0.1mmであり、硬度は700ビッカース硬さであり、スチールシートはオーステナイトステンレススチールまたはマルテンサイトステンレススチールにより冷加工を経て製造され、選択されるスチール材料の化学組成は、C : Si : Mn : P : S : Ni : Cr : Fe = 0.15 : 1.00 : 2.00 : 0.045 :
0.030 : 10.00 : 19.0 : 67.0であり、それ以外はその他の不純物である。バックルカバー板３にはトレイ定位孔１２に対応する位置にカバー板定位孔３１が設置され、バックルカバー板３にはさらにフレキシブルプリント基板２に設けられる位置決め用の光学マーク点２１と対応する位置にマーク定位孔３２が、またフレキシブルプリント基板２のソルダペーストプリントおよびシート実装に用いられる溝孔３３が設けられている。また、フレキシブルプリント基板２にはプリントの位置決め用の光学マーク点２１と、磁性トレイ１のトレイ定位孔１２に対応する位置にFPC定位孔２２が設けられる。
【００３８】
プリントの前に磁性トレイ１は定位ベース４の上面に固定され、その後順次、フレキシブルプリント基板２およびバックルカバー板３が置かれる。その際、磁性トレイ１のベース定位孔１１に定位ベース４の定位ピン４１を嵌合し、互いに対応するカバー板定位孔３１、FPC定位孔２２およびトレイ定位孔１２が重ね合わせ、マーク定位孔３２とフレキシブルプリント基板２上の光学マーク点２１を重ね合わせることにより位置決めを行う。その後、フレキシブルプリント基板２を磁性治具とともに定位ベース４から取り外し、プリントトラックに置く。その際、フレキシブルプリント基板２の固定方向はシート状部品の垂直方向、SOTとSOPの水平方向である。フレキシブルプリント基板２が所定のプリントトラックへ進入した後、スチールメッシュ５が設置されたプリンタがソルダペーストプリントを開始する。
【００３９】
図６に示すように、スチールメッシュ５は厚さが0.1mmの非磁性スチールシートであり、その上にバックルカバー板３と同一形状の階段層５１がエッチングされている。階段層５１の深さは0.1mmであり、階段層５１はエッチング加工により一部が肉薄に形成されている。また、スチールメッシュ５にはフレキシブルプリント基板２のソルダペーストプリントに用いられるプリント孔５２が設けられている。プリント孔５２はフレキシブルプリント基板２のソルダペーストをプリントする部分と対応する位置にエキシマレーザによりカットされ形成される。
【００４０】
前記のプリンタには光学定位システムが設けられており、その光学定位システムはフレキシブルプリント基板２の光学マーク点２１を識別可能である。プリンタのブレードはスチールブレードであり、そのブレードとフレキシブルプリント基板２の夾角は75度である。プリンタの印刷方向は左右である。ただし、その印刷方向は前後方向であってもよい。印刷速度は25mm/sであり、印刷圧力は0.3kg/cm2であり、プリンタの離型速度は0.2mm/sである。
【００４１】
プリント完了後にフレキシブルプリント基板２は磁性治具を伴いシート実装機に進入し、シート実装機はフレキシブルプリント基板２に部品の実装を行う。実装完了後にフレキシブルプリント基板２はリフローはんだ炉に進入し高温により部品とフレキシブルプリント基板２のはんだ点がはんだ付けにより固定される。リフローはんだが完了した後、冷却された磁性治具をトラックから取り出し、バックルカバー板３をはずし、フレキシブルプリント基板２を取り出す。その後、磁性治具は次のサイクルでの利用に供される。
【００４２】
前記のシート実装機にはノズルが設けられており、そのノズルの吸引力はシート実装の完了後に0に変わり、吸引力が0に変わった後、ノズルはフレキシブルプリント基板２から移動する。
【００４３】
リフローはんだのステップは、予熱段階、定温段階、はんだ付け段階および冷却段階を含んでいる。予熱段階においては、温度が室温から摂氏110度に上昇され、その温度上昇速度は毎秒摂氏2度である。定温段階においては、温度が摂氏110度から摂氏150度に上昇され、その後、120秒間、その温度が維持される。はんだ付け段階においては、毎秒摂氏2度の温度上昇速度により摂氏220度に達した後にその温度で40秒間維持された後、さらに最高温度である摂氏230度まで温度が上昇され、その温度で5秒間維持される。冷却段階においては、最高温度に達した温度が自然に低下する。その低下速度は毎秒摂氏5度である。
【００４４】
以上説明したように、本発明は主として厚さが非常に薄く、かつフレキシブルプリント基板をしっかりと固定できるバックルカバー板を提供する。その磁性治具はシリコーンゴムによる固定を要さず、そのようなバックルカバー板の機構により、フレキシブルプリント基板のシート実装の工程が大幅に簡素化され、生産コストが大幅に減少される。
【００４５】
なお、スチールは鉄が持たないメリットを有するが、通常のスチールは磁石に吸引されない。従って、本発明を実施するにあたり、磁石に吸引されるバックルカバー板を如何につくるか、という点に困難が伴った。しかしながら、本件発明者は鋭意研究を行い、本発明の実施に適した磁石に吸引されるスチールシートを開発した。そのように開発されたスチールシートは本発明にかかるバックルカバー板の材料の一例であって、本発明を限定するものではない。すなわち、上述した実施例においては磁石に吸引されるステンレススチールをバックルカバー板の材料とするものとして説明したが、本発明のバックルカバー板の材料はステンレススチールに限られず、磁石に吸引されるいかなるスチールシートも本発明のバックルカバー板の材料として採用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、あらゆるフレキシブルプリント基板に関する表面実装工程において利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１…磁性トレイ、１１…ベース定位孔、１２…トレイ定位孔、１３…定位溝、１４…凹溝、１５…放熱孔、１６…永久磁石、２…フレキシブルプリント基板、２１…光学マーク点、２２…FPC定位孔、３…バックルカバー板、３１…カバー板定位孔、３２…マーク定位孔、３３…溝孔、４…定位ベース、４１…定位ピン、５…スチールメッシュ、５１…階段層、５２…プリント孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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