(57)【要約】【課題】製造ラインへのインライン化が可能で、測定精度の低下が抑制される端子平坦度測定方法を提供すること。【解決手段】端子平坦度測定方法は、モジュール基板１の第１基板面１０ａに形成された複数の端子１１の先端部１１ａが第１基板面１０ａに平行である場合に、端子１１の平坦度を測定する端子平坦度測定方法であって、第１基板面１０ａの長さよりも長い間隔で水平方向に離間した複数の治具３を配置する治具配置工程と、第１基板面１０ａを鉛直上方に向けてモジュール基板１を治具３に載置する載置工程と、モジュール基板１の鉛直上方から非接触で端子１１の立体形状を計測する立体形状計測工程と、立体形状に基づいて端子１１の平坦度を算出する平坦度算出工程と、を含み、載置工程は、端子１１の先端部１１ａを治具３に載置する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール基板の基板面に形成された複数の端子の先端部が前記基板面に平行である場合に、前記端子の平坦度を測定する端子平坦度測定方法であって、
前記基板面の長さよりも長い間隔で水平方向に離間した複数の治具を配置する治具配置工程と、
前記基板面を鉛直上方に向けて前記モジュール基板を前記治具に載置する載置工程と、
前記モジュール基板の鉛直上方から非接触で前記端子の立体形状を計測する立体形状計測工程と、
前記立体形状に基づいて前記端子の平坦度を算出する平坦度算出工程と、を含み、
前記載置工程は、前記端子の前記先端部を前記治具に載置する、端子平坦度測定方法。
【請求項２】
前記治具は、前記基板面と前記先端部との隙間に挿通可能な突出部を有し、
前記載置工程は、前記端子の前記先端部を前記突出部に載置する、請求項１に記載の端子平坦度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュール基板の端子平坦度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板の表面に電子部品を実装する表面実装において、電子部品が備える複数の端子は、プリント配線板と電子部品との接続性の観点から、プリント配線板の表面と同一の平面上に形成されていることが重要となる。このため、このような電子部品は、複数の端子に対して平坦度（コプラナリティ）が測定されることが多い。例えば、特許文献１には、基板に形成された複数のパッドにレーザ光を照射し、パッドの高さを測定することにより複数のパッドの平坦度を算出するコプラナリティ測定方法が開示されている。
【０００３】
より詳しくは、特許文献１に記載された従来技術は、パッドが形成された基板の実装領域を鉛直上方に向けてステージに載置し、鉛直上方から当該パッドに対してレーザ光を照射することにより複数のパッドの高さの測定している。また、当該従来技術では、測定されたパッドの高さと当該実装領域の重心に基づいて、平坦度を算出するための基準面を算出している。
【０００４】
一方、より実装状態に近い平坦度を測定する方法として、ガラス透過式の平坦度測定方法が知られている。ガラス透過式の平坦度測定方法は、端子を鉛直方向下方に向けて平坦で透明なガラス板に基板を載置し、ガラス板を介してレーザースキャンを行うことにより、端子とガラス板との接触・非接触を判定して端子の平坦度を測定することができる。しかしながら、当該測定方法は、その特性上、測定装置が大型化する他、上記の特許文献１のような従来技術と比較して測定時間が長くなることがある。このため、例えば、基板モジュールの生産性の向上を図るために、基板の製造ラインの中で端子の平坦度測定を併せて行うためには、端子に対して直接レーザースキャンを行う平坦度測定が好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４０４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、プリント配線板に表面実装する基板は、いわゆる基板モジュールのように、パッド等の端子が形成される面とは反対の面に様々な形状の複数の電子部品が実装されていることが多く、ステージに載置される面が平面を成しているとは限らない。このため、端子の平坦度測定において、このような基板モジュールをステージに載置する場合には、基板モジュールの置き方によって基板の傾斜角度に複数のパターンが生じることになる。
【０００７】
ここで、上記のようなレーザによる形状測定は、複数の端子に対する相対配置を算出することができるため、基板の傾斜角度が変化した場合であっても、取得された形状データの傾斜補正により平坦度の算出自体は可能である。しかしながら、基板の傾斜角度に応じた傾斜補正に伴う演算誤差にも複数のパターンが生じるため、算出される平坦度の再現性が低下し、平坦度の測定精度が低下する虞が生じる。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造ラインへのインライン化が可能で、測定精度の低下が抑制される端子平坦度測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、モジュール基板の基板面に形成された複数の端子の先端部が前記基板面に平行である場合に、前記端子の平坦度を測定する端子平坦度測定方法であって、前記基板面の長さよりも長い間隔で水平方向に離間した複数の治具を配置する治具配置工程と、前記基板面を鉛直上方に向けて前記モジュール基板を前記治具に載置する載置工程と、前記モジュール基板の鉛直上方から非接触で前記端子の立体形状を計測する立体形状計測工程と、前記立体形状に基づいて前記端子の平坦度を算出する平坦度算出工程と、を含み、前記載置工程は、前記端子の前記先端部を前記治具に載置する、端子平坦度測定方法である。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る端子平坦度測定方法は、端子の平坦度を算出するため立体形状の計測において、基板面を鉛直上方に向けてモジュール基板を治具に載置する。このとき、モジュール基板は、基板面に平行に形成された端子の先端部において治具に載置される。これにより、モジュール基板は、端子が形成された面とは反対の面において様々な形状の複数の電子部品が実装されている場合であっても、傾斜角度が置き方に依存しない安定した端子平坦度が算出されることになる。
【００１１】
また、本発明の第１の態様に係る端子平坦度測定方法は、比較的長い測定時間と大型の測定装置とを要する従来のようなガラス透過式の平坦度測定方法とは異なり、比較的安価なレーザースキャナで短時間に平坦度を測定することができ、基板の製造ラインにおいて平坦度測定を併せて行うことができる。
【００１２】
これにより本発明の第１の態様によれば、製造ラインへのインライン化が可能で、測定精度の低下が抑制される端子平坦度測定方法を提供することができる。
【００１３】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、上記の本発明の第１の態様において、前記治具は、前記基板面と前記先端部との隙間に挿通可能な突出部を有し、前記載置工程は、前記端子の前記先端部を前記突出部に載置する、請求項１に記載の端子平坦度測定方法である。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、治具に形成された突出部とモジュール基板の端子とが接するようにモジュール基板を治具に載置することができ、モジュール基板に形成された複数の端子が基板本体から突出していない場合であっても、上記の第１の態様と同様の端子平坦度測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造ラインへのインライン化が可能で、測定精度の低下が抑制される端子平坦度測定方法を提供することができるという作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るモジュール基板の断面図である。
【図２】本発明に係るモジュール基板の平面図である。
【図３】本発明の端子平坦度の測定方法に係る治具配置工程における治具の断面図である。
【図４】本発明の端子平坦度の測定方法に係る載置工程におけるモジュール基板の断面図である。
【図５】本発明の端子平坦度の測定方法に係る立体形状計測工程におけるモジュール基板の断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る載置工程を示すモジュール基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
【００１８】
図１は、本発明に係るモジュール基板１の断面図である。より詳しくは、図１は、水平面に配置されたプリント配線板２に表面実装されるモジュール基板１の鉛直断面を現している。モジュール基板１は、基板本体１０、複数の端子１１、及び複数の電子部品１２を備え、例えば本実施形態においてはＤＣ−ＤＣコンバータである。以下では、鉛直方向をＺ方向とし、水平面における互いに直交する方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向として説明する。
【００１９】
基板本体１０は、プリント配線板２の表面２ａに対向する「基板面」としての第１基板面１０ａに複数の端子１１が形成されると共に、第１基板面１０ａとは反対の第２基板面１０ｂに様々な形状の複数の電子部品１２が実装されている。また、本実施形態においては、モジュール基板１は、複数の端子１１自体にも電子部品１２が取り付けられている他、基板本体１０の第１基板面１０ａにも図示しない複数の電子部品１２が実装されている。
【００２０】
端子１１は、モジュール基板１とプリント配線板２とを物理的・電気的に接続し、両者の間で電力及び信号の授受を行う。また、端子１１は、本実施形態においては、基板本体１０の第１基板面１０ａに対して垂直（Ｚ方向）に形成されると共に、その先端部１１ａが第１基板面１０ａに平行（Ｘ方向）となるようにプリント配線板２の表面２ａに沿う形状を有している。これにより、端子１１の先端部１１ａは、プリント配線板２の表面２ａと面接触する第１端子面１１ｂと、基板本体１０の第１基板面１０ａに対向する第２端子面１１ｃとが、互いにＺ方向の両側を向くことになる。そして、モジュール基板１は、プリント配線板２の表面２ａと端子１１の第１端子面１１ｂとの接触面積を確保することにより、例えば図示しない半田部材により安定的にプリント配線板２に接続される。
【００２１】
図２は、本発明に係るモジュール基板１の平面図である。より具体的には、図２は、モジュール基板１をＺ方向における端子１１側から見た場合の構成を表している。図２に見られるように、本実施形態におけるモジュール基板１は、端子１１がＸ方向だけでなくＹ方向に対しても複数形成され、プリント配線板２に実装されたときに基板本体１０とプリント配線板２とが平行に維持されるようバランスを考慮して端子１１が配置されている。また、本実施形態におけるモジュール基板１は、基板本体１０の端部よりもＸ方向に対して距離ｄだけ突出するように配置された端子１１が、Ｘ方向の両側に形成されている。尚、Ｙ方向に対して並べて配置された複数の端子１１は、Ｘ方向に対して突出する距離ｄがそれぞれ異なっていてもよい。
【００２２】
上記のようなモジュール基板１は、複数の端子１１の第１端子面１１ｂが同一平面上に存在するよう形成されていることで、プリント配線板２へ表面実装するときの接続性を高めることができる。このため、複数の端子１１は、表面実装を行う前に平坦度（コプラナリティ）の測定により品質の良否が確認されるのが好ましい。以下では、本発明に係るモジュール基板１の端子平坦度の測定方法について説明する。
【００２３】
本発明に係る端子平坦度の測定方法は、治具配置工程と、載置工程と、立体形状計測工程と、平坦度算出工程と、を含む。
【００２４】
図３は、本発明の端子平坦度の測定方法に係る治具配置工程における治具３の断面図である。治具３は、端子平坦度を測定するためにモジュール基板１を載置するための台座である。治具３は、本実施形態においては、水平方向（Ｘ方向）に離間した２つの直方体形状の金属であり、それぞれの対向面３ａの離間間隔Ｄが基板本体１０のＸ方向の長さよりも長い間隔に設定されている。
【００２５】
次に、モジュール基板１は、治具配置工程で配置された治具３に載置される。図４は、本発明の端子平坦度の測定方法に係る載置工程におけるモジュール基板１の断面図である。図４に見られるように、モジュール基板１は、複数の端子１１が形成された第１基板面１０ａが鉛直方向上方に向けられると共に、基板本体１０からＸ方向に距離ｄだけ突出した端子１１の第２端子面１１ｃが治具３の上面に接するように、治具３に載置される。
【００２６】
続いて、モジュール基板１は、治具３に載置された状態で、端子１１の立体形状が計測される。図５は、本発明の端子平坦度の測定方法に係る立体形状計測工程におけるモジュール基板１の断面図である。立体形状計測工程では、モジュール基板１の鉛直上方にレーザースキャナ４が配置され、非接触で端子１１の立体形状が計測される。
【００２７】
ここで、レーザースキャナ４は、レーザ光を送受することにより計測対象の高低差を計測する公知の形状計測機であり、従来のガラス透過式の平坦度測定に用いられる測定機よりも安価である。また、レーザースキャナ４は、本実施形態においては、モジュール基板１のＸＹ平面の面積より大きいこととしているが、当該面積よりも小さい場合には水平面においてスライドする機構を別途備えることにより、モジュール基板１を移動させることなく端子１１の立体形状を計測することができる。
【００２８】
次に、モジュール基板１は、立体形状計測工程で計測された端子１１の立体形状に基づいて、公知の算出方法により端子１１の平坦度が算出される。例えば、端子１１の平坦度は、モジュール基板１がプリント配線板２の表面２ａに実装される場合の表面２ａに相当する平面が基準面として設定され、当該基準面とそれぞれの端子１１の第１端子面１１ｂとの離間距離に基づいて算出される。
【００２９】
以上のように、本発明に係る端子平坦度の測定方法は、モジュール基板１の複数の端子１１が第１基板面１０ａに平行に形成された先端部１１ａを有する場合に、基板本体１０の第１基板面１０ａを鉛直上方に向けつつ、先端部１１ａによってモジュール基板１を治具３に載置して行われる。このため、モジュール基板１は、第２基板面１０ｂに様々な形状の複数の電子部品１２が実装されている場合であっても、傾斜角度がモジュール基板１の置き方に依存せず、安定した端子平坦度が算出されることになる。また、モジュール基板１は、基板本体１０に僅かな反りがある場合や、基板本体１０の厚みが部分ごとに僅かに異なる場合の他、基板本体１０と端子１１との接続角度に僅かなばらつきがある場合であっても、表面実装される第１端子面１１ｂの平坦度が純粋に測定されることになる。
【００３０】
また、本発明に係る端子平坦度の測定方法は、比較的長い測定時間と大型の測定装置とを要する従来のようなガラス透過式の平坦度測定方法とは異なり、比較的安価なレーザースキャナで短時間に平坦度を測定することができ、基板の製造ラインにおいて平坦度測定を併せて行うことができる。従って、本発明によれば、製造ラインへのインライン化が可能で、測定精度の低下が抑制される端子平坦度測定方法を提供することができる。
【００３１】
＜変形例＞
次に、本発明の変形例について説明する。変形例の端子平坦度測定方法は、上記した実施形態における基板本体１０の形状及び治具３の形状が、上記した実施形態と異なる。以下、上記の実施形態と異なる部分について説明することとし、上記の実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３２】
図６は、本発明の変形例に係る載置工程を示すモジュール基板１の断面図である。図６に見られるように、変形例に係るモジュール基板１は、基板本体１０のＸ方向の端部が、複数の端子１１の先端部１１ａよりも外側になるように形成されている。すなわち、図６は、モジュール基板１の端子１１が基板本体１０からＸ方向に突出していない場合の端子平坦度測定方法の様子を表している。
【００３３】
変形例における複数の治具３は、それぞれの対向面３ａにおいて突出部３ｂが形成されている。ここで、突出部３ｂは、モジュール基板１の第１基板面１０ａと端子１１の先端部１１ａとの隙間に挿通可能な形状に形成されている。このため、モジュール基板１は、複数の端子１１の先端部１１ａが治具３の突出部３ｂに係止されるように治具３に載置される。これにより本発明の変形例に係る端子平坦度測定方法によれば、複数の端子１１が基板本体１０から突出していない場合であっても、上記の実施形態と同様の端子平坦度測定を行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  モジュール基板
２  プリント配線板
２ａ  表面
３  治具
３ａ  対向面
３ｂ  突出部
４  レーザースキャナ
１０  基板本体
１０ａ  第１基板面
１０ｂ  第２基板面
１１  端子
１１ａ  先端部
１１ｂ  第１端子面
１１ｃ  第２端子面
１２  電子部品
【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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