(57)【要約】【課題】精度よく切削加工されたプリント基板を正確に位置決めし、安価に表面部品を実装できるプリント基板の製造方法を提供する。【解決手段】第１の位置決め治具３、および第２の位置決め治具４は、それぞれプリント基板１の複数の外形の切削加工面ａ，ｂ，ｃに当接する。第１の位置決め治具３には、Ｖ字形状の当接部８が形成され、プリント基板１の円弧状の２点でプリント基板１を押圧し、第２の位置決め治具４には、水平面を有する当接部９が形成され、プリント基板１下端の２つの水平面が第２の位置決め治具４を押圧している。このとき、第１，２の位置決め治具３，４の形状は、第１の位置決め治具３のプリント基板１を押圧する２点の合力が、プリント基板１により押圧される第２の位置決め治具４の合力と等しくなるよう形成されている。【選択図】図２
2014017404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板と、
前記プリント基板上に、表面部品を実装する回路パターンと、
前記回路パターンの位置を決定し、前記プリント基板を位置決めするための回路パターン基準位置と、
前記回路パターン基準位置と同じ位置に設けられた外形加工基準マークと、を備え、
前記外形加工基準マークに基づいて、前記プリント基板の外形を切削加工することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント基板の製造方法において、
前記回路パターンにハンダを印刷する印刷工程と、
前記表面部品を実装する実装工程と、
前記表面部品の接合部を樹脂でモールドするモールド工程と、を備え、
前記３つの工程では、少なくとも２つの位置決め治具が前記プリント基板の複数の前記切削加工面を押圧するように揺動可能に構成され、前記位置決め治具の一方が前記プリント基板を押圧する合力は、前記プリント基板により押圧される前記位置決め治具の他方の合力と釣り合うように形成されていることを特徴とするプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリント基板に形成された部品ランドにハンダ（クリームハンダ）印刷を施すハンダ印刷装置や表面部品をプリント基板上に実装する部品実装装置においては、プリント基板上に形成された基板認識マークなどの任意の認識マークをカメラで撮影し、画像処理技術によって認識マークの中心位置を求め、プリント基板個々の位置ずれを補正する位置決め機能を備えているものがある。プリント基板上の認識マークは、ハンダ付け用の部品ランドと同時に形成された銅箔を使用するのが一般的であり、ハンダ印刷用のマスクの位置決めを行い、ハンダ印刷を行うことやハンダ付け用の部品ランドの位置に、部品搭載位置を補正することができるように構成されている。そして、このようなプリント基板上に印刷されたハンダの上に表面部品を確実に装着させるための実装位置の補正技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、画像認識技術によってプリント基板およびハンダ印刷用マスクを位置決めするためのパターンマークとプリント基板にハンダを印刷塗布する際に、同時に印刷されるハンダマークを備えている。パターンマークから表面部品搭載位置を算出し、さらに、ハンダマーク位置からハンダ印刷ずれ量を算出し、パターンマークの位置を補正した位置に表面部品を搭載している。これにより、ハンダのブリッジを防止する効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２６４３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような表面部品を実装する位置の補正は、プリント基板に設けられた認識マークを使用して、画像認識による演算処理によって行われている。このため、検出カメラ、画像処理ソフトウエア、およびプリント基板を位置決め補正するためのアクチュエータが必要となり、多大な設備投資、製造コストの増大を生じる場合がある。また、上記製造方法では、切り出された各プリント基板の外形は、精度が悪い場合がある。このため、ハンダ印刷工程、部品実装工程、樹脂モールド工程の各基板実装の後工程に共通してプリント基板を高精度に位置決めする必要がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、精度よく切削加工されたプリント基板を正確に位置決めし、安価に表面部品を実装できるプリント基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１のプリント基板の製造方法は、プリント基板と、前記プリント基板上に、表面部品を実装する回路パターンと、前記回路パターンの位置を決定し、前記プリント基板を位置決めするため回路パターン基準位置と、前記回路パターン基準位置と同じ位置に設けられた外形加工基準マークと、を備え、前記外形加工基準マークに基づいて、前記プリント基板の外形を切削加工することを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、本請求項のプリント基板の製造方法は、プリント基板上に設けられた表面部品を実装する回路パターン（部品ランド）の基準位置と同じ位置に外形加工基準マークを設け、この外形加工基準マークに基づいてプリント基板の外形を切削加工し、高精度に加工面を形成したので、後工程の各基板実装装置にプリント基板を機械的に精度よく位置決めすることができる。
【０００９】
請求項２のプリント基板の製造方法は、請求項１に記載のプリント基板の製造方法において、前記回路パターンにハンダを印刷する印刷工程と、前記表面部品を実装する実装工程と、前記表面部品の接合部を樹脂でモールドするモールド工程と、を備え、前記３つの工程では、少なくとも２つの位置決め治具が前記プリント基板の複数の前記切削加工面を押圧するように揺動可能に構成され、前記位置決め治具の一方が前記プリント基板を押圧する合力は、前記プリント基板により押圧される前記位置決め治具の他方の合力と釣り合うように形成されていることを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、本請求項のプリント基板の製造方法は、表面部品を基板実装する３つの工程において、少なくとも２つの位置決め治具は合力が釣り合うように形成されており、位置決め治具が基準位置からずれて配置されたプリント基板の複数の切削加工面を押圧している間、プリント基板に回転モーメントが生じて回転移動するので、位置決め治具を固定することによりプリント基板の位置ずれを修正し、プリント基板を正確に位置決めすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、精度よく切削加工されたプリント基板を正確に位置決めし、安価に表面部品を実装できるプリント基板の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリント基板の概略構成を示す平面図。
【図２】プリント基板と位置決め治具との関係を示す概略図。
【図３】プリント基板の表面部品実装方法の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプリント基板１の概略構成を示す正面図である。図１に示すように、プリント基板１は、1枚の大型基板（マスター基板）６から、多面（多数個）取りするために同時に製造された複数（本実施形態では、６枚）の回路基板の輪郭を切り離すことにより形成されている。ここで、プリント基板１は、片面にチップ部品やＩＣ等の電子回路を構成する表面部品５が実装された金属、例えば、アルミ板の上に接着された絶縁層を介して多層基板が形成されたアルミ基板である。このアルミ基板は、例えば、車両に搭載され、ステアリング操作を補助する電動パワーステアリング装置や油圧を発生させる電動オイルポンプ装置のモータ制御用の回路基板として用いられる。
【００１４】
部品を実装済のプリント基板１は、複数の絶縁体層を積層して構成される積層体の上面にコンデンサ等のチップ部品や半導体素子等の電子部品（以下、表面部品という）５を実装することにより形成されている。積層体の上面には、表面部品５の接続用電極と対応した図示しない電極パッドが形成されており、電極パッドと表面部品５の接続用電極とがハンダ（クリームハンダ）を介して電気的・機械的に接続されている。積層体内部には内部配線パターンが形成されており、表面部品５とビアホール導体等を介して接続することにより所定の電子回路を構成している。
【００１５】
また、プリント基板１には、回路パターンの位置を決定し、プリント基板１を位置決めするための基準となる回路パターン基準位置７（図２参照）が設けられている。この回路パターン基準位置７と同じ位置にプリント基板１を切削する基板外形加工機の原点を表わす1つの外形加工基準マーク２が設けられており、これを認識して、切削工具（例えば、ルータ、レーザ、超音波等）により加工することによって外形精度を確保してプリント基板１が切り出される。この外形加工基準マーク２は、例えば、プリント基板１に所定の大きさの穴を開けて形成され、プリント基板１は、カメラを用いた画像認識により外形加工基準マーク２の位置が得られる、あるいは、外形加工マーク２の穴に位置決めピンを挿入することによって基板位置が決定され、基板外形加工機の取付部に取り付けられる。
【００１６】
次に、図２は、図１のプリント基板１と第１，２の位置決め治具３，４との関係を示す概略図である。図２に示すように、第１の位置決め治具３、および第２の位置決め治具４は、それぞれプリント基板１の外形の切削加工面ａ，ｂ，ｃ（図２中、破線で示す）に当接する。第１の位置決め治具３には、Ｖ字形状の当接部８が形成され、プリント基板１の円弧状の２点でプリント基板１を押圧し、第２の位置決め治具４には、水平面を有する当接部９が形成され、プリント基板１下端の２つの水平面で第２の位置決め治具４を押圧している。このとき、第１，２の位置決め治具３，４の形状は、例えば、第１の位置決め治具３のプリント基板１を押圧する２点の合力が、プリント基板１に押圧される第２の位置決め治具４の合力と等しくなるよう形成されている。
【００１７】
これにより、第１，第２の位置決め治具３，４がずれて置かれたプリント基板１を押圧している間、第１の位置決め治具３の合力が作用する方向（作用線上）にプリント基板１の重心がないので、プリント基板１に回転方向の力が生じて、プリント基板１は回転移動する（図２中、矢印破線で示す）。このとき、プリント基板１が正しい姿勢となるように移動し、正確な位置に修正されて位置決め固定される。プリント基板１は、３面で支持固定された後、各工程での組立加工が可能となる。ここで、第１の位置決め治具３は、例えば、シリンダーまたはステッピングモータ等により駆動され、第２の位置決め治具４は、固定されて構成されている。
【００１８】
次に、プリント基板１を製造する各工程について説明する。
まず、ハンダ印刷前の状態では、プリント基板１の実装側表面には、表面部品５を実装するための回路パターンが銅箔など導体で形成されている。これらの回路パターンの配置は、プリント基板設計時に作成された位置データに基づいて決定されている。各プリント基板１は、基板外形加工機を用いてマスター基板６から外形を切削加工によって切り出される。
【００１９】
図３は、プリント基板１の表面部品実装方法の処理手順を示すフローチャートである。
マスター基板６から切り出された各プリント基板１は、図２を参照して、複数（本実施形態では、３面）の外形の切削加工面ａ，ｂ，ｃを基準として押圧され、同様な位置決め方式で後工程の各組立加工装置（ハンダ印刷装置、部品実装装置、樹脂モールド装置）に位置決め固定される。
【００２０】
まず、回路パターンが形成されたプリント基板１は、ハンダ印刷装置に搬入され、３面の切削加工面が押圧されて位置決めされる（ステップＳ３０１）。次に、プリント基板１上に、単一の図示しないハンダ印刷用マスク（メタルマスク）に形成された所定の開口の位置にクリームハンダを印刷する。ハンダ印刷装置に位置決めされたプリント基板１の外形加工認識マーク２の位置に基づいて、ハンダ印刷用マスクの位置合わせを行う（ステップＳ３０２）。なお、ハンダ印刷用マスクには、回路パターン（ランド）にハンダ印刷するための開口が形成されているとともに、外形加工認識マーク２の位置に位置合わせ用の開口が形成されている。
【００２１】
次に、ハンダ印刷装置は、プリント基板１に形成された回路パターンの電極パッド上に、クリームハンダを印刷塗布し（ステップＳ３０３）、プリント基板１を排出し、ハンダ印刷工程を終了する。
【００２２】
続いて、プリント基板１は、部品実装装置（マウンタ）に搬入され、同じく３面の切削加工面が押圧されて位置決めされる（ステップＳ３０４）。プリント基板１表面にボンドを塗布し（ステップＳ３０５）、部品実装装置を用いて、各表面部品５をハンダ印刷済のプリント基板１に装着する（ステップＳ３０６）。
【００２３】
そして、表面部品５を装着したプリント基板１が得られ、クリームハンダをリフロー炉で加熱・溶融させ、表面部品５をプリント基板１の電極パッドにハンダ接合して固定し（ステップＳ３０７）、複数の表面部品５が実装されたプリント基板１を排出し、部品実装工程を終了する。
【００２４】
さらに、パッケージがない状態の半導体素子（例えば、ベアチップのＩＣ、ＦＥＴ等）がプリント基板１に搭載されている場合、ワイヤボンディングされた後のこれらの半導体素子に限定して、プリント基板１は、樹脂モールド装置に搬入され、３面の切削加工面が押圧されて位置決めされる（ステップＳ３０８）。
【００２５】
そして、半導体素子および金線の接合部をエポキシ樹脂で封止し（ステップＳ３０９）、プリント基板１を排出し、樹脂モールド工程を終了する。以上により、表面部品実装の工程が終了する。
【００２６】
次に、上記のように構成された本実施形態であるプリント基板１の製造方法の作用および効果について説明する。
【００２７】
上記構成によれば、プリント基板１上に設けられた回路パターンの基準位置と同じ位置に外形加工基準マーク２として所定の穴を設け、基板外形加工機を用いて、この外形加工基準マーク２に基づいてプリント基板１の外形を切削加工し、各プリント基板１の切り出しを行う。そして、この複数（本実施形態では、３面）の外形の切削加工面ａ，ｂ，ｃを基準としてハンダ印刷、部品実装、樹脂モールドの各工程の装置にプリント基板１を位置決め固定する。このとき、各装置は、２つの位置決め治具（チャック）を有しており、第１，２の位置決め治具３，４は、仮に基準位置からずれた位置に置かれたプリント基板１を３面で押圧する。このとき、第１の位置決め治具３の合力が作用する方向（作用線上）にプリント基板１の重心がないので、プリント基板１は回転移動する。
【００２８】
これにより、プリント基板１は、回路パターンの基準位置に対して外形が形成されているので、切削加工面が高精度で形成され、複数の外形の切削加工面を位置決めの基準にすることができる。その結果、プリント基板１を各工程の装置に機械的に精度よく位置決めすることができる。
【００２９】
また、第１の位置決め治具３と第２の位置決め治具４との合力が釣り合うように形成されているため、第１，２の位置決め治具３，４がプリント基板１を押圧している間、プリント基板１に回転力のモーメントが生じて回転移動するので、第１，２の位置決め治具３，４の固定によりプリント基板の位置ずれを修正し、プリント基板１を正確に位置決めすることができる。
【００３０】
さらに、本発明によれば、高精度に切削された加工面を基準にしてプリント基板１を各工程の組立加工装置に位置決めできるので、認識マークを検出するための画像認識による演算処理装置が不要である。その結果、プリント基板１を機械的に精度よく位置決めでき、製造コストを低減することができる。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、精度よく切削加工されたプリント基板をプリント基板実装装置に正確に位置決めし、安価に表面部品を実装できるプリント基板の製造方法を提供できる。
【００３２】
以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
【００３３】
上記実施形態では、外形加工基準マーク２としてプリント基板１に開けた穴を用いたが、これに限らず、プリント基板１上に基準マークの刻印や印刷等を、基板外形加工機に応じて設けたものでもよい。
また、上記実施形態では、第１の位置決め治具３は、Ｖ字形状の当接部８が形成されているものについて説明したが、これに限らず、一対の円柱や角柱等が当接部に設けられたものでもよい。
【００３４】
上記実施形態では、第２の位置決め治具４は、プリント基板１下端部で２平面で当接するようにしたが、これに限らず１点だけで当接するようにしてもよい。
また、プリント基板１を円弧と直線からなる形状としたが、円板形状とした場合に第２の位置決め治具４を第1の位置決め治具３と同じ開き角の当接部９を有して、２点で当接するものでもよい。
さらに、第２の位置決め治具４は、固定としたが、第1の位置決め治具３と同じく移動可能な構成としてもよい。
【００３５】
なお、リフロー加熱処理後の部品実装外観検査において、実装済のプリント基板１の実装状態の外観検査を行うが、上記実施形態と同様の方法により、プリント基板１を位置決め固定して行うことができる。
【符号の説明】
【００３６】
１：プリント基板、２：外形加工基準マーク、３：第１の位置決め治具、４：第２の位置決め治具、５：表面部品（電子部品）、６：マスター基板、７：回路パターン基準位置、８，９：当接部、
ａ，ｂ，ｃ：切削加工面
【図１】
2014017404.tif 000003
【図２】
2014017404.tif 000004
【図３】
2014017404.tif 000005