(57)【要約】    【課題】  生産効率の高い複合配線板の製造方法を提供する。    【解決手段】  熱膨張した開口３０内にプリント配線板１０が配置可能となる加熱温度まで金属フレーム３０Ｇを加熱した状態で当該開口３０内にプリント配線板１０を配置した後に、金属フレーム３０Ｇを冷却することでプリント配線板１０の側壁と金属フレーム３０Ｇの開口３０の側壁とを接合する。このため、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、生産効率が高まり廉価にプリント配線板１０を金属フレーム３０Ｇへ接合できる。【選択図】  図４
2015170633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線板を準備することと、
開口を備え、前記配線板よりも面方向の熱膨張係数が大きい金属フレームを準備することと、
熱膨張した前記開口内に前記配線板が配置可能となる加熱温度まで前記金属フレームを加熱した状態で、前記開口内に前記配線板を配置することと、
前記金属フレームを冷却することで前記配線板の側壁と前記金属フレームの開口の側壁とを接合することと、を含む複合配線板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の複合配線板の製造方法であって、
さらに、前記配線板と前記金属フレームとが接合された状態で、前記配線板の表面に部品を実装することを含み、前記加熱温度は、実装時の加熱温度よりも高く設定される。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の複合配線板の製造方法であって、
前記金属フレームの表面が前記配線板の表面よりも突出せず、前記金属フレームの裏面が前記配線板の裏面よりも突出しないように前記配線板を配置する。
【請求項４】
請求項３の複合配線板の製造方法であって、
前記配線板の厚さ方向の中心線と、前記金属フレームの厚さ方向の中心線とが一致するように前記配線板を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線板を金属フレームを用いて固定した複合配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線板への電子部品実装、その他の加工処理等を施す場合、作業効率を考慮し、一般に配線板単体では無く、同一の配線板を複数個一枚の配線板収容キットの中に収容した複合配線板に対して上記処理等がまとめて施される。特許文献１には、複数のピース配線板と、該ピース配線板を収容する収容穴を有するフレームとから成る多ピース配線板収容キットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の多ピース配線板収容キットでは、接続箇所において、ピース配線板とフレームの収容穴との間に接着剤を注入して接着しており、異なる材質どうしを接着する接着剤が必要であり、また、接着剤の充填・硬化のための工程が別途必要となるため、生産効率が悪化する。更に、個々に収容穴に配線板を固定していくため、配線板相互の位置ズレが大きくなり、後工程での歩留まりの低下が予想される。
【０００５】
本発明の目的は、生産効率の高い複合配線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】
【０００６】
本願発明の複合配線板の製造方法は、配線板を準備することと、
開口を備え、前記配線板よりも面方向の熱膨張係数が大きい金属フレームを準備することと、
熱膨張した前記開口内に前記配線板が配置可能となる加熱温度まで前記金属フレームを加熱した状態で、前記開口内に前記配線板を配置することと、
前記金属フレームを冷却することで前記配線板の側壁と前記金属フレームの開口の側壁とを接合することと、を含むことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明の複合配線板の製造方法では、熱膨張した開口内に配線板が配置可能となる加熱温度（例えば、１２０℃）まで金属フレームを加熱した状態で当該開口内に配線板を配置した後に、金属フレームを冷却することで配線板の側壁と金属フレームの開口の側壁とを接合する。これにより、接着剤を用いる接合方法に対して、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、加工工程が少なくなるので、生産効率が高まり廉価に配線板を金属フレームへ接合できる。また、熱膨張した開口内に配線板を配置すればよいので、接合のための治具を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】多数個取り用プリント配線板の平面図。
【図２】個片に切り出されたプリント配線板の斜視図。
【図３】レーザ加工されるプリント配線板の斜視図。
【図４】金属フレームにプリント配線板が接合された状態の平面図。
【図５】接合用熱膨張時の金属フレームの開口内にプリント配線板を配置した状態の平面図。
【図６】参考例として加熱温度と加熱時の主面方向の伸びとの関係を示すグラフ。
【図７】複合配線板の一部断面図。
【図８】複合配線板から取り外されたプリント配線板の平面図。
【図９】第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【図１０】電子部品の実装された第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[第１実施形態]
本実施形態の複合配線板１００は、電子部品実装のためのリフロー等においてプリント配線板１０に反りを生じさせないために、リフロー等を行う複数のプリント配線板１０を金属フレームを用いて固定して構成されるものである。
【００１０】
図９は、第１実施形態の係るプリント配線板１０の電子部品実装前の断面図である。
プリント配線板１０は、中央に配置されるコア絶縁層５０Ｍの上面（第１面）Ｆ側に、層間絶縁層５０Ａ、５０Ｃ、５０Ｅ、５０Ｇ、５０Ｉが積層され、下面（第２面）Ｓ側に層間絶縁層５０Ｂ、５０Ｄ、５０Ｆ、５０Ｈ、５０Ｊが積層されている。コア絶縁層５０Ｍの第１面Ｆの導体回路５８Ｍａと第２面Ｓの導体回路５８Ｍｂとはビア導体６０Ｍを介して接続されている。コア絶縁層５０Ｍには心材が配置され、層間絶縁層５０Ａ、５０Ｃ、５０Ｅ、５０Ｇ、５０Ｉ、層間絶縁層５０Ｂ、５０Ｄ、５０Ｆ、５０Ｈ、５０Ｊにも同様に心材が配置されている。
【００１１】
コア絶縁層５０Ｍの第１面Ｆ側に積層される層間絶縁層５０Ａには、該層間絶縁層５０Ａ上の導体回路５８Ａを、コア絶縁層５０Ｍの導体回路５８Ｍａへ接続させるためのビア導体６０Ａが形成されている。該層間絶縁層５０Ａ上に積層される層間絶縁層５０Ｃには、該層間絶縁層５０Ｃ上の導体回路５８Ｃを、層間絶縁層５０Ａ上の導体回路５８Ａへ接続させるためのビア導体６０Ｃが形成されている。該層間絶縁層５０Ｃ上に積層される層間絶縁層５０Ｅには、該層間絶縁層５０Ｅ上の導体回路５８Ｅを、層間絶縁層５０Ｃ上の導体回路５８Ｃへ接続させるためのビア導体６０Ｅが形成されている。該層間絶縁層５０Ｅ上に積層される層間絶縁層５０Ｇには、該層間絶縁層５０Ｇ上の導体回路５８Ｇを、層間絶縁層５０Ｅ上の導体回路５８Ｅへ接続させるためのビア導体６０Ｇが形成されている。該層間絶縁層５０Ｇ上に積層される層間絶縁層５０Ｉには、該層間絶縁層５０Ｉ上の導体回路５８Ｉを、層間絶縁層５０Ｇ上の導体回路５８Ｇへ接続させるためのビア導体６０Ｉが形成されている。層間絶縁層５０Ｉ上には、ソルダーレジスト層６２Ｆが形成され、ソルダーレジスト層の開口６４Ｆから露出される導体回路５８Ｉがパッド６６Ｆを構成する。
【００１２】
コア絶縁層５０Ｍの第２面Ｓ側に積層される層間絶縁層５０Ｂには、該層間絶縁層５０Ｂ上の導体回路５８Ｂを、コア絶縁層５０Ｍの導体回路５８Ｍｂへ接続させるためのビア導体６０Ｂが形成されている。該層間絶縁層５０Ｂ上に積層される層間絶縁層５０Ｄには、該層間絶縁層５０Ｄ上の導体回路５８Ｄを、層間絶縁層５０Ｂ上の導体回路５８Ｂへ接続させるためのビア導体６０Ｄが形成されている。該層間絶縁層５０Ｄ上に積層される層間絶縁層５０Ｆには、該層間絶縁層５０Ｆ上の導体回路５８Ｆを、層間絶縁層５０Ｄ上の導体回路５８Ｄへ接続させるためのビア導体６０Ｆが形成されている。該層間絶縁層５０Ｆ上に積層される層間絶縁層５０Ｈには、該層間絶縁層５０Ｈ上の導体回路５８Ｈを、層間絶縁層５０Ｆ上の導体回路５８Ｆへ接続させるためのビア導体６０Ｈが形成されている。該層間絶縁層５０Ｈ上に積層される層間絶縁層５０Ｊには、該層間絶縁層５０Ｊ上の導体回路５８Ｊを、層間絶縁層５０Ｈ上の導体回路５８Ｈへ接続させるためのビア導体６０Ｊが形成されている。層間絶縁層５０Ｊ上には、ソルダーレジスト層６２Ｓが形成され、ソルダーレジスト層の開口６４Ｓから露出される導体回路５８Ｊがパッド６６Ｓを構成する。層間絶縁層５０Ｉ、５０Ｇ、５０Ｅ、５０Ｃ、５０Ａ、５０Ｍ、５０Ｂ、５０Ｄ、５０Ｆ、５０Ｈ、５０Ｊを貫通するスルーホール５２が形成されている。
【００１３】
図１０は、電子部品１１が実装されたプリント配線板１０の断面図である。
プリント配線板１０の第１面Ｆ側に、パッド６６Ｆに設けられた半田６８を介して電子部品１１が実装されている。プリント配線板１０の第２面Ｓ側に、パッド６６Ｓに設けられた半田６８を介して電子部品１１が実装されている。
【００１４】
図１は、プリント配線板１０が８×４個製造された多数個取り用プリント配線板１０Ｇの平面図であり、図２は個片に切り出されたプリント配線板１０の斜視図である。図９は、図２中のＸ１−Ｘ１断面の一部を示す。
図１に示すように、多数個取り用プリント配線板１０Ｇの外周の枠部１８の内側にて複数のプリント配線板１０が製造される。図２に示すように、プリント配線板１０は、矩形形状の本体部２０の１辺の長手方向側壁１４Ｖに支持片１２Ｖが２個ずつ、本体部２０を挟み対向するように形成されている。１辺の短手方向側壁１４Ｈに支持片１２Ｈが２個ずつ、本体部２０を挟み対向するように形成されている。支持片１２Ｖと支持片１２Ｈとは同形状で矩形の基部（ブリッジ部）１２ｂと先端側へ幅が広がる台形部１２ａとから成る。
【００１５】
第１実施形態では、プリント配線板１０が多数個取り用プリント配線板１０Ｇから切り出される際には、図３（Ａ）に示されるようにプリント配線板１０の外形に沿ってレーザで切断され、図３（Ｂ）に示すように個片に切り出される。
【００１６】
図４（Ａ）は、金属フレーム３０Ｇを接合のために熱膨張させた状態を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、金属フレーム３０Ｇにプリント配線板１０がそれぞれ接合された状態を示す平面図である。図５は、接合用熱膨張時の金属フレーム３０Ｇの開口３０内にプリント配線板１０を配置した状態を示す平面図である。
本実施形態では、複合配線板１００は、４つのプリント配線板１０を接合するための金属フレーム３０Ｇを備えている。金属フレーム３０Ｇは、プリント配線板１０よりも主面方向（第１面Ｆや第２面Ｓに沿う方向）の熱膨張係数が大きいフレームであって、例えば、アルミニウム製のフレームが採用されている。アルミニウム製の金属フレーム３０Ｇの主面方向の熱膨張係数は２３ppm／℃で、樹脂製のプリント配線板１０の主面方向の熱膨張係数は１６ppm／℃で、金属フレーム３０Ｇの熱膨張係数がプリント配線板１０の熱膨張係数よりも大きい。金属フレーム３０Ｇの厚みをプリント配線板１０よりも薄くすることで、熱膨張係数差によるプリント配線板１０の反りの発生を抑制するように調整されている。なお、金属フレーム３０Ｇの材料としてアルミニウムを用いたが、プリント配線板１０の熱膨張係数よりも大きければ、銅、ステンレス等を用いることも可能である。
【００１７】
金属フレーム３０Ｇは、図４（Ａ）に示すように、プリント配線板１０を収容するための収容用の開口３０を４個備え、四隅に位置決め孔３８が形成されている。収容用の開口３０には、プリント配線板１０の長手方向側壁１４Ｖに対応する縦壁３４Ｖと、プリント配線板１０の短手方向側壁１４Ｈに対応する横壁３４Ｈとが形成され、縦壁３４Ｖにはプリント配線板１０の４個の支持片１２Ｖに対応する４個のスリット３２Ｖが形成され、横壁３４Ｈにはプリント配線板１０の４個の支持片１２Ｈに対応する４個のスリット３２Ｈが形成されている。縦壁３４Ｖは、スリット３２Ｖに支持片１２Ｖにて接合された長手方向側壁１４Ｖとの間に所定のクリアランスが介在するように形成され、横壁３４Ｈは、スリット３２Ｈに支持片１２Ｈにて接合された短手方向側壁１４Ｈとの間に同程度のクリアランスが介在するように形成されている。
【００１８】
図５に示すように、スリット３２Ｖとスリット３２Ｈとは同形状で、プリント配線板１０の支持片１２Ｖ，１２Ｈに対して、基部１２ｂに対応する基部３２ｂと台形部１２ａに対応する台形部３２ａとから成る。スリット３２Ｖ，３２Ｈは、基部３２ｂおよび台形部３２ａが、図５に示す接合用熱膨張時には開口３０の熱膨張とともに基部１２ｂおよび台形部１２ａよりも主面方向に広がり、常温時には基部１２ｂおよび台形部１２ａよりも小さくなるように形成されている。
【００１９】
金属フレーム３０Ｇと各プリント配線板１０との接合時には、熱膨張した開口３０内にプリント配線板１０が配置可能となる加熱温度（以下、接合用加熱温度という）まで金属フレーム３０Ｇを加熱する。そして、図５に示すように、この熱膨張した各スリット３２Ｖ，３２Ｈ内に対応する支持片１２Ｖ，１２Ｈが位置するように各プリント配線板１０を開口３０内に配置する。その後、金属フレーム３０Ｇを常温まで冷却することで、収縮した各スリット３２Ｖ，３２Ｈと支持片１２Ｖ，１２Ｈとを接合する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、各プリント配線板１０が収容用の開口３０に収容されて固定され、各プリント配線板１０が金属フレーム３０Ｇに接合されて成るリフロー用の複合配線板１００が完成する。なお、金属フレーム３０Ｇを加熱する加熱手段としては、例えば、ホットプレート等の公知の加熱手段を採用することができる。また、金属フレーム３０Ｇを冷却する冷却手段としては、空冷だけでなく、例えば、水冷等の公知の冷却手段を採用することができる。
【００２０】
図６は、参考例として、１辺が１０２ｍｍに形成された矩形状の金属フレームについて、加熱温度ΔＴ（実温度−初期温度：℃）と加熱時の主面方向の伸びとの関係を示すグラフである。
図６からわかるように、加熱温度が１２０℃を超えると、金属フレームの主面方向の伸びとプリント配線板１０に相当する樹脂基板の主面方向の伸びとの差が大きくなる。このため、上記接合用加熱温度は、少なくとも１２０℃以上であって、リフロー時に接合力不足とならないためにリフロー時の温度を超えるように設定される。本実施形態では、例えば、半田リフロー温度が２１０℃であることを前提に、接合用加熱温度は、２４０℃に設定されている。
【００２１】
第１実施形態の複合配線板１００では、熱膨張した開口３０内にプリント配線板１０が配置可能となる接合用加熱温度まで金属フレーム３０Ｇを加熱した状態で当該開口３０内にプリント配線板１０を配置した後に、金属フレーム３０Ｇを冷却することでプリント配線板１０の側壁と金属フレーム３０Ｇの開口３０の側壁とを接合する。これにより、接着剤を用いる接合方法に対して、接着剤の充填・硬化の工程が不要になり、加工工程が少なくなるので、生産効率が高まり廉価にプリント配線板１０を金属フレーム３０Ｇへ接合できる。また、熱膨張した開口３０内にプリント配線板１０を配置すればよいので、接合のための治具を簡素化することができる。なお、接合箇所等に接着剤を併用してもよい。この場合には、接着剤の併用によってプリント配線板１０と金属フレーム３０Ｇとの接合強度をさらに向上させることができる。
【００２２】
図７は、図４（Ｂ）のプリント配線板１０のＸ２−Ｘ２断面の一部を示す。
金属フレーム３０Ｇは、厚みｔ１：７５０μｍに形成されている。プリント配線板１０は厚みｔ２が７８０μｍに形成されている。即ち、金属フレーム３０Ｇの厚みはプリント配線板１０よりも薄い。また、プリント配線板１０は、図７に示すように、厚さ方向の中心面Ｃ２が金属フレーム３０Ｇの厚さ方向の中心面Ｃ１に一致するように金属フレーム３０Ｇにそれぞれ接合される。このため、プリント配線板１０の第１面Ｆよりも金属フレーム３０Ｇは凹み、プリント配線板１０の第２面Ｓよりも金属フレーム３０Ｇは凹んでいる。これにより、プリント配線板１０の電子部品実装の際に金属フレーム３０Ｇが干渉しない。
【００２３】
上述のように各プリント配線板１０が金属フレーム３０Ｇに接合された状態で、半田印刷が行われ、電子部品１１等が載置され、リフロー炉で電子部品１１等の実装が行われる。なお、金属フレーム３０Ｇの各スリット３２Ｖ，３２Ｈは、リフロー時の温度（実装時の加熱温度）を超える温度で熱膨張させた開口３０に配置したプリント配線板１０の支持片１２Ｖ，１２Ｈよりもわずかに広がるように形成されているため、リフロー時の加熱によりプリント配線板１０が金属フレーム３０Ｇから外れることもない。
【００２４】
図８は、複合配線板１００からプリント配線板１０を取り外した状態を示す平面図である。
電子部品の実装後に、図８に示すように、プリント配線板１０の支持片１２Ｈ、１２Ｖから矩形形状の本体部２０が切り落とされ、金属フレーム３０Ｇの収容用の開口３０のスリット３２Ｈ、３２Ｖに支持片１２Ｈ、１２Ｖを残した状態で、プリント配線板１０の本体部２０がそれぞれ分離される。
【００２５】
第１実施形態の第１改変例のプリント配線板１０は、図９に示される構成で、コア絶縁層５０Ｍには心材が配置され、層間絶縁層５０Ａ、５０Ｃ、５０Ｅ、５０Ｇ、５０Ｉ、層間絶縁層５０Ｂ、５０Ｄ、５０Ｆ、５０Ｈ、５０Ｊには心材が配置されていない。このため、プリント配線板１０に反りが生じ易いが、金属フレーム３０Ｇによりリフローにおいてもプリント配線板１０に反りを生じさせない。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよく、その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
（１）上記実施形態において、金属フレーム３０Ｇには、４つの開口３０が形成されることに限らず、接合すべきプリント配線板１０の個数に応じて複数の開口３０を形成することができる。
【００２７】
（２）上記実施形態において、金属フレーム３０Ｇからなるフレーム部は、半田リフロー温度において、プリント配線板１０から成るピース部よりも剛性が高い方が好ましい。
【符号の説明】
【００２８】
１０  プリント配線板
１２Ｖ，１２Ｈ  支持片
３０Ｇ  金属フレーム
３０  開口
３２Ｖ，３２Ｈ  スリット
１００  複合配線板
【図１】
2015170633.tif 000003
【図２】
2015170633.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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