(57)【要約】  回路基板２に設けられた貫通孔２４に伝熱部材３を圧入してなるインレイ基板の圧入異常を判定するインレイ基板検査方法は、貫通孔２４に伝熱部材３を挿入し、伝熱部材３に圧入治具１３を当接し、圧入治具１３を圧入方向に移動させることによって伝熱部材３を圧入するプレス工程と、圧入治具１３に加わる荷重Ｗを測定する荷重測定工程と、圧入治具１３に加わる荷重Ｗが事前に設定された設定荷重Ｗｓに達したことを条件として、圧入治具１３の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う制動制御工程と、制動制御後において、圧入治具１３と伝熱部材３とが接触しつつ圧入治具１３の移動が停止した状態の圧入治具１３に加わる荷重Ｗが所定の閾値Ｗｔｈ以上である場合に、伝熱部材３が圧入異常であると判定する判定工程と、を含む。
2018078749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入してなるインレイ基板の圧入異常を判定するインレイ基板検査方法であって、
前記貫通孔に前記伝熱部材を挿入し、前記伝熱部材に圧入治具を当接し、前記圧入治具を圧入方向に移動させることによって前記伝熱部材を圧入するプレス工程と、
前記圧入治具に加わる荷重を測定する荷重測定工程と、
前記圧入治具に加わる荷重が事前に設定された設定荷重に達したことを条件として、前記圧入治具の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う制動制御工程と、
前記制動制御後において、前記圧入治具と前記伝熱部材とが接触しつつ前記圧入治具の移動が停止した状態の前記圧入治具に加わる荷重が所定の閾値以上である場合に、前記伝熱部材が圧入異常であると判定する判定工程と、を含み、
前記制動制御工程においては、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触しない場合に比して、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合は前記圧入治具に加わる荷重の増加率が高く、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合のみにおける前記圧入治具に加わる荷重が前記閾値以上であるインレイ基板検査方法。
【請求項２】
前記圧入治具は、前記伝熱部材を押圧する押圧面の外周が平面視で前記貫通孔の外周を囲むように、大きさ及び配置が設定されている請求項１に記載のインレイ基板検査方法。
【請求項３】
前記押圧面の面積は、前記貫通孔の断面積の１．４倍以上である請求項２に記載のインレイ基板検査方法。
【請求項４】
回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入する圧入治具と、
前記圧入治具に加わる荷重を測定する荷重測定部と、
前記圧入治具の圧入方向への移動を制御し、前記圧入治具に加わる荷重が事前に設定された設定荷重に達したことを条件として、前記圧入治具の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う押圧制御部と、
前記制動制御後において、前記圧入治具と前記伝熱部材とが接触しつつ前記圧入治具の移動が停止した状態の前記圧入治具に加わる荷重が所定の閾値以上である場合に、前記伝熱部材が圧入異常であると判定する圧入判定部と、を備え、
前記制動制御においては、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触しない場合に比して、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合は前記圧入治具に加わる荷重の増加率が高く、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合のみにおける前記圧入治具に加わる荷重が前記閾値以上であるインレイ基板検査装置。
【請求項５】
前記圧入治具は、前記伝熱部材を押圧する押圧面の外周が平面視で前記貫通孔の外周を囲むように、大きさ及び配置が設定されている請求項４に記載のインレイ基板検査装置。
【請求項６】
前記押圧面の面積は、前記貫通孔の断面積の１．４倍以上である請求項５に記載のインレイ基板検査装置。
【請求項７】
回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入してなるインレイ基板の圧入異常を判定するインレイ基板製造方法であって、
前記貫通孔に前記伝熱部材を挿入し、前記伝熱部材に圧入治具を当接し、前記圧入治具を圧入方向に移動させることによって前記伝熱部材を圧入するプレス工程と、
前記圧入治具に加わる荷重を測定する荷重測定工程と、
前記圧入治具に加わる荷重が事前に設定された設定荷重に達したことを条件として、前記圧入治具の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う制動制御工程と、を含み、
前記制動制御後において、前記圧入治具と前記伝熱部材とが接触しつつ前記圧入治具の移動が停止した状態の前記圧入治具に加わる荷重が所定の閾値未満とするインレイ基板製造方法。
【請求項８】
前記圧入治具は、前記伝熱部材を押圧する押圧面の外周が平面視で前記貫通孔の外周を囲むように、大きさ及び配置が設定されている請求項７に記載のインレイ基板検査方法。
【請求項９】
前記押圧面の面積は、前記貫通孔の断面積の１．４倍以上である請求項８に記載のインレイ基板検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インレイ基板の検査方法、検査装置、及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動作時に発熱を伴う電子部品が実装される回路基板は、一般的に、当該電子部品が実装される位置にサーマルビアや銅インレイが形成されることによって放熱対策が講じられる。サーマルビアは、基板の一方の面に配置された電子部品から放出される熱を他方の面に伝導するために、回路基板に設けられた貫通孔の内側に熱伝導率の高いメッキを充填して形成される。そのため、サーマルビアは、円滑なメッキ充填が可能となるように、断面積が比較的小さく形成されることが多い。【０００３】
一方、銅インレイは、その回路基板の製造方法が特許文献１に開示されているように、回路基板に設けられた貫通孔の内側に伝熱部材としての銅を押圧片で圧入して形成されるため、その断面積も比較的大きいことから、サーマルビアと比較して放熱効果が高いことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４５６２１４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、上記のような銅インレイの形成において、回路基板に設けられた貫通孔の容積に比して、圧入される銅の体積が小さい場合には、回路基板と貫通孔との間に隙間が形成されてしまうことがある。例えば、圧入される銅の体積、及び貫通孔の断面積が規定通りであっても、回路基板の厚みが規定値よりも厚い場合には、銅インレイによって貫通孔を完全に満たすことができず、銅インレイのかしめ不足となる。この場合、圧入された銅が回路基板に完全には固定されず、発熱部品からの伝熱効率が低下するほか、回路基板の製造工程において銅が回路基板から離脱してしまう虞が生じる。このような課題に対する対策としては、圧入状態を目視で確認することも考えられるが、回路基板が量産される場合には時間がかかる上、検査精度が低い。【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材が圧入されるときの圧入異常を短時間で高精度に判定する、インレイ基板の検査方法、検査装置、及び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】
上記目的を達成するため、本発明のインレイ基板検査方法は、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入してなるインレイ基板の圧入異常を判定するインレイ基板検査方法であって、前記貫通孔に前記伝熱部材を挿入し、前記伝熱部材に圧入治具を当接し、前記圧入治具を圧入方向に移動させることによって前記伝熱部材を圧入するプレス工程と、前記圧入治具に加わる荷重を測定する荷重測定工程と、前記圧入治具に加わる荷重が事前に設定された設定荷重に達したことを条件として、前記圧入治具の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う制動制御工程と、前記制動制御後において、前記圧入治具と前記伝熱部材とが接触しつつ前記圧入治具の移動が停止した状態の前記圧入治具に加わる荷重が所定の閾値以上である場合に、前記伝熱部材が圧入異常であると判定する判定工程と、を含み、前記制動制御工程においては、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触しない場合に比して、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合は前記圧入治具に加わる荷重の増加率が高く、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合のみにおける前記圧入治具に加わる荷重が前記閾値以上である。【０００８】
また、上記目的を達成するため、本発明のインレイ基板検査装置は、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入する圧入治具と、前記圧入治具に加わる荷重を測定する荷重測定部と、前記圧入治具の圧入方向への移動を制御し、前記圧入治具に加わる荷重が事前に設定された設定荷重に達したことを条件として、前記圧入治具の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う押圧制御部と、前記制動制御後において、前記圧入治具と前記伝熱部材とが接触しつつ前記圧入治具の移動が停止した状態の前記圧入治具に加わる荷重が所定の閾値以上である場合に、前記伝熱部材が圧入異常であると判定する圧入判定部と、を備え、前記制動制御においては、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触しない場合に比して、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合は前記圧入治具に加わる荷重の増加率が高く、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合のみにおける前記圧入治具に加わる荷重が前記閾値以上である。【０００９】
さらに、上記目的を達成するため、本発明のインレイ基板製造方法は、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入してなるインレイ基板の圧入異常を判定するインレイ基板製造方法であって、前記貫通孔に前記伝熱部材を挿入し、前記伝熱部材に圧入治具を当接し、前記圧入治具を圧入方向に移動させることによって前記伝熱部材を圧入するプレス工程と、前記圧入治具に加わる荷重を測定する荷重測定工程と、前記圧入治具に加わる荷重が事前に設定された設定荷重に達したことを条件として、前記圧入治具の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う制動制御工程と、を含み、前記制動制御後において、前記圧入治具と前記伝熱部材とが接触しつつ前記圧入治具の移動が停止した状態の前記圧入治具に加わる荷重が所定の閾値未満とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材が圧入されるときの圧入異常を短時間で高精度に判定する、インレイ基板の検査方法、検査装置、及び製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るサーボプレスの構成図である。
【図２】プレス加工前における回路基板の断面図である。
【図３】プレス加工後における回路基板の断面図である。
【図４】本発明に係るサーボプレスの制御を示すフローチャートである。
【図５】圧入治具に加わる荷重の時間変化を模式的に示すタイミングチャートである。
【図６】サーボプレスの荷重履歴を示すグラフである。
【図７】図６の荷重履歴を部分的に拡大したグラフである。
【図８】図６の荷重履歴を部分的に拡大したグラフである。
【図９】本発明の変形例に係る圧入治具及び回路基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、実施例及び変形例に基づき詳細に説明する。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、実施例及び変形例の説明に用いる図面は、いずれも実施例及び変形例に係る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。更に、実施例で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
【００１３】
＜実施例＞
（サーボプレスの構造）
図１は、本発明に係るサーボプレス１の構成図である。サーボプレス１は、ボルスタ１０、サーボモータ１１、コンロッド１２、圧入治具１３、押圧制御部１４、荷重測定部１５、圧入判定部１６、出力部１７、及び入力部１８を備える。
【００１４】
サーボプレス１は、本実施例においては、Ｃフレームタイプの機械プレスであるが、フレーム形状はこれに限定されるものではない。
【００１５】
ボルスタ１０は、本実施例においては、後述する加工対象としての回路基板２を載置する平面状の台座である。
【００１６】
サーボモータ１１は、電力を受電することにより、プレス加工のための動力を生成するモータである。
【００１７】
コンロッド１２は、図示しないリンク機構を介してサーボモータ１１が生成する動力により、鉛直方向に変位する部材である。
【００１８】
圧入治具１３は、コンロッド１２の下端に接続され、サーボモータ１１の動力によりコンロッド１２を介して鉛直方向に変位することで、ボルスタ１０に載置された回路基板２の所望の部分を押圧するスライドである。
【００１９】
押圧制御部１４は、サーボモータ１１がコンロッド１２を介して圧入治具１３の鉛直位置や移動速度、及び押圧力を調整できるよう、サーボモータ１１を制御する制御装置である。押圧制御部１４は、本実施例においては、単体のモジュールとしてサーボプレス１に内蔵されているが、例えば、サーボプレス１の全体の動作を統括制御する制御装置に組み込まれる場合には、後述する荷重測定部１５及び圧入判定部１６と共に当該制御装置が実行するプログラムとして実装されていてもよい。
【００２０】
荷重測定部１５は、圧入治具１３が加工対象を押圧するときに、圧入治具１３が加工対象から受ける反作用の荷重を、図示しない圧力センサにより測定して取得する。
【００２１】
圧入判定部１６は、圧入治具１３が回路基板２に伝熱部材３を圧入したときの荷重測定部１５が取得した荷重に基づいて、圧入が正常に行われたか否かを判定する。
【００２２】
出力部１７は、荷重測定部１５が取得した荷重や、圧入判定部１６が判定した圧入状態を表示するディスプレイである。また、出力部１７は、サーボプレス１に設定されるその他の各種パラメータを表示してもよい。
【００２３】
入力部１８は、詳細を後述するように、プレス加工の前にサーボプレス１に設定される設定荷重Ｗｓ、閾値荷重Ｗｔｈ等を含む各種パラメータをサーボプレス１に設定するためのインターフェイスであり、テンキー及び十字キーからなる。ここで、入力部１８は、タッチパネルとして出力部１７と一体に形成されてもよい。
【００２４】
（回路基板の構造）
図２は、プレス加工前における回路基板２の断面図である。回路基板２は、本実施例では４層の内層回路が形成された多層基板として例示されているが、積層数は適宜変更可能であり、又は内層回路を含まない両面板であってもよい。そして、回路基板２は、絶縁層２１、導体層２２、めっき膜２３、及び貫通孔２４を含む。
【００２５】
絶縁層２１は、絶縁樹脂材料からなるプリプレグである。また、導体層２２は、銅等の導電材料からなり、回路パターンを構成する。そして、めっき膜２３は、導電材料により、プレス加工前における回路基板２の表面に形成される。尚、プレス加工後には、回路基板２は、表面に新たに蓋めっきが形成され、めっき膜２３と共に一部がエッチング処理されることにより回路パターンが形成される。また、回路基板２は、後の製造工程において、図示しない電子部品、ランド、ヒートシンク、及びソルダレジスト等の種々の構造が形成される。
【００２６】
ここで、めっき膜２３が形成される前の回路基板２は、伝熱部材３を圧入するための貫通孔２４が形成される。貫通孔２４は、回路基板２の両面を貫通する所謂スルーホールであり、本実施例においては、貫通方向に垂直な断面形状が円形である。ただし、当該断面形状は、円形に限定されるものではなく、例えば、後の製造工程で発熱部品が実装される場合には、当該発熱部品の形状に合わせて形成してもよい。
【００２７】
伝熱部材３は、熱伝導率が高い材料からなり、本実施例では円柱状の銅である。また、プレス加工前の伝熱部材３は、鉛直方向に対しては貫通孔２４から突出し、鉛直方向と垂直な水平方向に対しては貫通孔２４に収まる大きさ及び形状に加工されている。このとき、伝熱部材３は、貫通孔２４の規定の容積と同じか、又は僅かに大きい体積となるように銅の量が設定されている。より具体的には、例えば、プレス加工前の伝熱部材３の側面と貫通孔２４の内壁面との間隔が２００μｍ以下であり、貫通孔２４の容積が伝熱部材３の体積の１００〜１１０％である。
【００２８】
そして、図２に示すように、ボルスタ１０に載置された回路基板２の貫通孔２４に伝熱部材３が挿入された状態から、圧入治具１３を圧入方向、すなわち鉛直下方に移動させることにより、圧入治具１３の押圧面１３ａで伝熱部材３を貫通孔２４に圧入してインレイ基板が形成される。ここで、押圧面１３ａの面積は、貫通孔２４の断面積に比して１．４倍以上であり、より好ましくは３．４倍以上である。そして、圧入治具１３による伝熱部材３の圧入においては、押圧面１３ａの外周が、平面視で貫通孔２４の外周を囲むように、貫通孔２４に対する圧入治具１３の大きさ及び配置が設定される。
【００２９】
図３は、プレス加工後における回路基板２の断面図である。より詳しくは、図３（ａ）は、プレス加工によって回路基板２の貫通孔２４に伝熱部材３が正常に圧入された状態の回路基板２の断面を示す。また、図３（ｂ）は、プレス加工によって伝熱部材３に圧入異常が生じた場合の回路基板２の断面を示す。
【００３０】
図３（ａ）において、プレス加工後の圧入治具１３の押圧面１３ａは、回路基板２の表面よりも僅かに高いか、又は同等の高さまで下降することにより、伝熱部材３が塑性変形され、それによって伝熱部材３が貫通孔２４を隙間なく埋めて正常に圧入される。圧入治具１３の移動を停止するための制動制御については詳細を後述する。
【００３１】
これに対し、例えば、回路基板２の個体差に伴って、回路基板２の厚みが規定値よりも大きい場合には、回路基板２の貫通孔２４の容積が増加してしまう。特に、断面積の大きい貫通孔２４を形成する場合には、回路基板２の厚みの誤差が貫通孔２４の容積に大きく影響する。そのため、図３（ｂ）のように、プレス加工後の圧入治具１３の押圧面１３ａを回路基板２の表面と同等の高さまで下降させたとしても、伝熱部材３と貫通孔２４との間に隙間ｇが形成されて圧入異常が発生してしまうことになる。
【００３２】
伝熱部材３の圧入異常が発生した場合には、回路基板２は、伝熱部材３を完全には固定することができず、以降の製造工程において離脱してしまうことが生じ得る。また、伝熱部材３の圧入異常により、例えば貫通孔２４の内部において伝熱部材３が変位する場合には、回路基板２の両面にそれぞれ実装された発熱部品とヒートシンクとの伝熱効率が低下してしまう虞が生じる。以下、当該圧入異常の判定方法について説明を続ける。
【００３３】
（サーボプレスの制御）
図４は、本発明に係るサーボプレス１の制御を示すフローチャートである。サーボプレス１が行うプレス加工は、上記のようにボルスタ１０に載置された回路基板２の貫通孔２４に伝熱部材３が挿入された図２の状態から開始される。
【００３４】
サーボプレス１は、制御動作がスタートすると、プレス加工に必要なパラメータが設定されているか否かを確認する（ステップＳ１）。ここで、一般的にプレス機は、プレスを停止するための基準を、位置停止や荷重停止等のモードとして選択することができる。位置停止とは、本実施例の圧入治具１３に相当するスライドが予め設定された位置（高さ）まで変位したことを条件としてスライドを制動するモードであり、荷重停止とは、予め設定された荷重がスライドにかかったことを条件としてスライドを制動するモードである。
【００３５】
本発明にかかるサーボプレス１では、荷重停止により制動を開始するため、予め設定された荷重、すなわち設定荷重Ｗｓが事前に設定される必要がある。尚、設定荷重Ｗｓは、デフォルト値が予め設定されていてもよいし、サーボプレス１の操作者が入力部１８により手動で入力してもよく、あるいはサーボプレス１に別途接続された外部機器から自動的に入力されてもよい。
【００３６】
また、ステップＳ１においては、圧入治具１３に係る荷重Ｗにより圧入異常を判定するための後述する「所定の閾値」としての閾値荷重Ｗｔｈが事前に設定されているか否かについても確認する。そして、プレス加工に必要なパラメータが設定されていない場合には（ステップＳ１でＮｏ）、例えば出力部１７にその旨を表示するなどして、パラメータの設定待ち状態とする。
【００３７】
ステップＳ１において設定荷重Ｗｓ、閾値荷重Ｗｔｈ等のパラメータの設定が確認されると（ステップＳ１でＹｅｓ）、押圧制御部１４は、サーボモータ１１に駆動を指示し、サーボモータ１１の動力によって圧入治具１３が圧入方向への移動を始めてプレスが開始される（ステップＳ２）。また、このとき荷重測定部１５は、圧入治具１３に加わる荷重Ｗの取得を開始する（ステップＳ３）。すなわち、「荷重測定工程」は、本実施例においては、ステップＳ３からサーボプレス１の制御が終了（エンド）するまでの期間に相当する。尚、ステップＳ３は、制御動作のスタートからステップＳ１までの間に行われてもよいし、ステップＳ１からステップＳ２までの間に行われてもよい。
【００３８】
プレス加工においては、伝熱部材３は、圧入治具１３の押圧面１３ａが伝熱部材３の表面に当接するタイミングから塑性変形が開始する。そして、圧入治具１３は、このタイミングから荷重Ｗを受け始め、塑性変形の進行に伴って荷重Ｗが増大していくことになる。このとき、荷重測定部１５は、圧入治具１３にかかる荷重Ｗが事前に設定された設定閾値Ｗｓに達するか否かを監視する（ステップＳ４）。荷重Ｗが設定閾値Ｗｓ未満である状態では、サーボモータ１１は、圧入治具１３を圧入方向に移動させ、伝熱部材３の圧入を継続する（ステップＳ４でＮｏ）。
【００３９】
その後、押圧制御部１４は、荷重測定部１５により取得される荷重Ｗの値が設定閾値Ｗｓに達したことを条件として（ステップＳ４でＹｅｓ）、サーボモータ１１に対してプレスを停止するための制動制御を指示する。このとき、サーボモータ１１は、圧入治具１３の圧入方向への移動を停止する制動制御を行う（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ２からステップＳ４でＹｅｓと判定されるまでの期間が「プレス工程」である。
【００４０】
ただし、サーボモータ１１は、押圧状態にあった圧入治具１３の移動を完全に停止するまでには、押圧制御部１４からの制動制御を受けてから一定の時間Δｔがかかることが不可避であり、制動制御を少なくとも一定の時間Δｔに亘って継続する必要がある。そのため、押圧制御部１４は、例えばサーボモータ１１の動作状態に基づいて、圧入治具１３の移動が完全に停止したかどうかを確認する（ステップＳ６）。そして、圧入治具１３が移動中である間は、サーボモータ１１は、制動制御を継続する（ステップＳ６でＮｏ）。
【００４１】
圧入治具１３の移動が完全に停止すると（ステップＳ６でＹｅｓ）、荷重測定部１５は、そのときの荷重Ｗを終止荷重として読み込むと共に（ステップＳ７）、当該終止荷重を圧入判定部１６に伝送する。ここで、ステップＳ４でＹｅｓと判定されてから、ステップＳ６でＹｅｓと判定されるまでの期間が「制動制御工程」である。
【００４２】
圧入判定部１６は、荷重測定部１５から終止荷重が伝送されると、事前に設定された閾値荷重Ｗｔｈと当該終止荷重とを比較する。そして、圧入判定部１６は、当該終止荷重が閾値荷重Ｗｔｈ未満である場合には、伝熱部材３の圧入が正常であると判定し、当該終止荷重が閾値荷重Ｗｔｈ以上である場合には、圧入異常であると判定する（ステップＳ８、判定工程）。
【００４３】
そして、サーボプレス１は、圧入判定部１６の判定結果を出力部１７に表示して制御動作を終了する。
【００４４】
（荷重の時間変化）
図５は、圧入治具１３に加わる荷重Ｗの時間変化を模式的に示すタイミングチャートである。図５において、横軸は時間を表し、縦軸は荷重Ｗを表す。より詳しくは、図５（ａ）は、伝熱部材３が貫通孔２４に正常に圧入される場合の荷重Ｗの時間変化を表し、図５（ｂ）は、伝熱部材３が圧入異常である場合の荷重Ｗの時間変化を表す。図５においては、圧入治具１３の押圧面１３ａが伝熱部材３の表面に当接するタイミングをｔ０としている。
【００４５】
図５（ａ）において、タイミングｔ０から伝熱部材３の塑性変形が開始されると、圧入治具１３にかかる荷重Ｗが増加していく。回路基板２の厚さが規定通りの大きさである場合、圧入治具１３が回路基板２の表面に到達する前に、荷重Ｗが設定荷重Ｗｓに達する（タイミングｔ３）。しかし、圧入治具１３は、上記のようにタイミングｔ３で直ちに停止するわけではなく、一定の時間Δｔを経過した後に完全に停止する（タイミングｔ５）。そのため、このときの終止荷重Ｗ１は、設定荷重Ｗｓを僅かに超過した値として測定されることになる。ただし、荷重Ｗが設定荷重Ｗｓに達するタイミングｔ３においては、荷重Ｗの増加率が比較的低いため、当該終止荷重Ｗ１は、閾値荷重Ｗｔｈよりも低い値となる。これにより、サーボプレス１の圧入判定部１６は、伝熱部材３が貫通孔２４に正常に圧入されたと判定することができる。
【００４６】
一方、図５（ｂ）においては、タイミングｔ０から伝熱部材３の塑性変形が開始されると、回路基板２の厚さが規定値よりも大きいことにより、圧入治具１３にかかる荷重Ｗが設定荷重Ｗｓに達する前に、圧入治具１３が回路基板２の表面に接触してしまう（タイミングｔ１）。そのため、タイミングｔ１から圧入治具１３が停止するまでの間においては、圧入治具１３は、伝熱部材３に加えて回路基板２からも荷重を受けることになり、荷重Ｗの増加率がタイミングｔ１以前と比較して増大する。そして、タイミングｔ２において、荷重Ｗが設定荷重Ｗｓに達した後、一定の時間Δｔ経過後に圧入治具１３が完全に停止する（タイミングｔ４）。このときの終止荷重Ｗ２は、上記のように荷重Ｗが設定荷重Ｗｓに達したタイミングｔ２における荷重Ｗの増加率が、図５（ａ）の場合と比較して増大している。そのため、図５（ｂ）における終止荷重Ｗ２は、図５（ａ）における終止荷重Ｗ１と比較して高い値となり、閾値荷重Ｗｔｈ以上の値となる。これにより、サーボプレス１の圧入判定部１６は、伝熱部材３が圧入異常であると判定することができる。
【００４７】
次に、上記のようなプレス加工の検証実験で測定された伝熱部材３の荷重履歴を示しつつ、本発明の効果について説明する。図６は、サーボプレス１の荷重履歴を示すグラフである。より具体的には、図６は、以下に説明する４つの条件Ｃ１〜Ｃ４の下で直径６ｍｍの円形に形成された貫通孔２４に伝熱部材３を圧入したときの、それぞれの荷重履歴であり、横軸は圧入開始からの経過時間ｔを表し、縦軸は荷重Ｗを表す。
【００４８】
条件Ｃ１は、回路基板２の厚さが規定値であり、圧入治具１３の押圧面１３ａが直径７ｍｍの円形である。
【００４９】
条件Ｃ２は、回路基板２の厚さが規定値よりも大きく、圧入治具１３の押圧面１３ａが直径７ｍｍの円形である。
【００５０】
条件Ｃ３は、回路基板２の厚さが規定値であり、圧入治具１３の押圧面１３ａが直径１１ｍｍの円形である。
【００５１】
条件Ｃ４は、回路基板２の厚さが規定値よりも大きく、圧入治具１３の押圧面１３ａが直径１１ｍｍの円形である。
【００５２】
条件Ｃ１及びＣ２については、貫通孔２４に対する圧入治具１３の押圧面１３ａの直径の比は１．１７倍であり、面積比は１．３６倍である。また、条件Ｃ３及びＣ４については、貫通孔２４に対する圧入治具１３の押圧面１３ａの直径の比は１．８３倍であり、面積比は３．３６倍である。
【００５３】
図６の条件Ｃ１〜Ｃ４は、いずれもｔ＝０．０秒において伝熱部材３に圧入治具１３の押圧面１３ａが当接しており、ｔ＝０．０秒から伝熱部材３の塑性変形が開始される。その後、各条件の荷重Ｗが徐々に増加し、おおよそｔ＝０．２２秒付近で設定荷重Ｗｓに達している。また、このタイミングから制動制御が行なわれ、各条件の荷重Ｗは、おおよそｔ＝０．３０秒付近で増加が停止している。
【００５４】
図７は、図６の荷重履歴を部分的に拡大したグラフであり、より具体的には、図６のｔ＝０．２９秒以降の条件Ｃ１及びＣ２の波形を拡大して表示している。
【００５５】
ここで、図７に見られるように、サーボモータ１１の制動制御が終了して圧入治具１３の移動が完全に停止したとしても、荷重Ｗは、測定誤差等により僅かに変動している場合がある。本実施例では、各条件の終止荷重は、サーボモータ１１の制動制御が終了した後に、荷重Ｗの変化量が所定の値以下となった時点から所定時間経過後までの荷重Ｗの平均値として算出している。そして、図７においては、条件Ｃ１及びＣ２の終止荷重を破線で示している。ただし、終止荷重の算出方法は種々の態様が可能であり、例えば、サーボモータ１１の制動制御が終了した時点の荷重Ｗとしてもよい。
【００５６】
図７において、回路基板２の厚さが規定値である条件Ｃ１の荷重Ｗは、終止荷重が閾値荷重Ｗｔｈ未満であり、伝熱部材３が正常に圧入されたと判定することができる。これに対し、回路基板２の厚さが規定値よりも大きい条件Ｃ２の荷重Ｗは、終止荷重が閾値荷重Ｗｔｈ以上であり、伝熱部材３が圧入異常であると判定することができる。
【００５７】
図８は、図６の荷重履歴を部分的に拡大したグラフであり、より具体的には、図６のｔ＝０．２９秒以降の条件Ｃ３及びＣ４の波形を拡大して表示している。尚、図７及び図８の縦軸の荷重は、任意単位（ａｒｂ．ｕｎｉｔ）であるものの、いずれも図６を拡大表示しているだけであり、図７及び図８の荷重の数値は図６と同一であるため、図７の条件Ｃ１及びＣ２と図８の条件Ｃ３及びＣ４とは、比較が可能である。
【００５８】
図８において、回路基板２の厚さが規定値である条件Ｃ３の荷重Ｗは、終止荷重が閾値荷重Ｗｔｈ未満であり、伝熱部材３が正常に圧入されたと判定することができる。これに対し、回路基板２の厚さが規定値よりも大きい条件Ｃ４の荷重Ｗは、終止荷重が閾値荷重Ｗｔｈ以上であり、伝熱部材３が圧入異常であると判定することができる。
【００５９】
また、図７における条件Ｃ１とＣ２との終止荷重の差に対し、図８における条件Ｃ３とＣ４との終止荷重の差がより拡大されていることが分かる。ここで、回路基板２の厚さが規定値である条件Ｃ１及びＣ３は、圧入治具１３の押圧面１３ａの面積が異なっていても、終止荷重はほとんど変化していない。一方、回路基板２の厚さが規定値よりも大きい条件Ｃ２及びＣ４は、圧入治具１３の押圧面１３ａの面積が大きい程、終止荷重も大きくなる。これは、回路基板２と圧入治具１３との接触面積が大きい程、圧入治具１３にかかる反作用としての力を受けやすくなるためであると考えられる。
【００６０】
閾値荷重Ｗｔｈは、伝熱部材３の圧入状態をどの程度まで許容するかによって適宜、事前に設定される。このとき、上記のように、圧入治具１３の押圧面１３ａの面積が、貫通孔２４の断面積に対して大きい程、閾値荷重Ｗｔｈを設定可能な荷重Ｗの幅も広がることになり、圧入異常をより判定しやすくなる。また、圧入が正常である回路基板と圧入が異常である回路基板との終止荷重の差が大きくなれば、閾値荷重Ｗｔｈの設定自由度が広がるだけでなく、計測誤差によって終止荷重が変動する場合にも判定ミスが無くなり、圧入異常をより高精度に判定することができる。
【００６１】
以上のことから、本実施例に係るインレイ基板の検査方法、検査装置、及び製造方法によれば、回路基板２に設けられた貫通孔２４に伝熱部材３が圧入されるときの圧入異常を判定することができ、形成されるインレイ基板の伝熱部材３の圧入精度を確保することができる。
【００６２】
＜変形例＞
次に、本発明の変形例について説明する。変形例に係るインレイ基板の検査方法、検査装置、及び製造方法は、上記実施例における圧入治具１３の形状、及び回路基板２の表面に形成されためっき膜２３の剛性が上記実施例と異なる。以下、実施例と異なる部分について説明することとし、実施例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。
【００６３】
図９は、本発明の変形例に係る圧入治具１３´、及びめっき膜２３´が形成された回路基板２の構成図である。より詳しくは、図９（ａ）は、変形例に係る圧入治具１３´及び回路基板２の上面図であり、図９（ｂ）は、変形例に係る圧入治具１３´及び回路基板２の断面図である。
【００６４】
圧入治具１３´は、押圧面１３ａの面積が貫通孔２４の断面積よりも小さい。また、圧入治具１３´は、プレス加工時において押圧面１３ａが回路基板２の表面よりも貫通孔２４の内部に入り込むことがないように、平面視で貫通孔２４の外側に延びる係止突起１３ｂ、１３ｃが形成されている。すなわち、係止突起１３ｂ、１３ｃは、プレス加工時において回路基板２の厚みが規定値よりも大きい場合に、回路基板２の表面に当接することにより、押圧面１３ａが回路基板２の表面よりも下側に入らないよう係止する。
【００６５】
また、係止突起１３ｂ、１３ｃ、及びめっき膜２３´は、互いに当接する場合の接触箇所が少なくとも高い剛性を有し、当該接触によって圧入治具１３´にかかる荷重Ｗの増加率が上昇するように形成されている。そのため、圧入治具１３´の押圧面１３ａの面積に係止突起１３ｂ、１３ｃの下面の面積を加えた合計面積が、仮に貫通孔２４の断面積よりも小さい場合であったとしても、変形例に係る圧入治具１３´及び回路基板２によって、上記実施例と同様に圧入異常の判定が可能となる。換言すると、圧入異常の判定が可能となるように、係止突起１３ｂ、１３ｃ、及びめっき膜２３´の剛性を設定する。
【００６６】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した実施例及び変形例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、図５に示したように、圧入治具１３が停止した後の停止荷重Ｗ１、Ｗ２が閾値荷重Ｗｔｈ以上であるか否かによって圧入異常を判定しているが、図５（ｂ）のタイミングｔ１における変曲点を十分に検出できるのであれば、当該変曲点の検出に基づいて圧入異常を判定してもよい。また、図５（ａ）のタイミングｔ３や図５（ｂ）のタイミングｔ２のように、圧入治具１３にかかる荷重Ｗが設定荷重Ｗｓに達した時点の荷重Ｗの増加率に基づいて圧入異常を判定してもよい。
【００６７】
＜本発明の実施態様＞
本発明の第１実施態様に係るインレイ基板検査方法は、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入してなるインレイ基板の圧入異常を判定するインレイ基板検査方法であって、前記貫通孔に前記伝熱部材を挿入し、前記伝熱部材に圧入治具を当接し、前記圧入治具を圧入方向に移動させることによって前記伝熱部材を圧入するプレス工程と、前記圧入治具に加わる荷重を測定する荷重測定工程と、前記圧入治具に加わる荷重が事前に設定された設定荷重に達したことを条件として、前記圧入治具の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う制動制御工程と、前記制動制御後において、前記圧入治具と前記伝熱部材とが接触しつつ前記圧入治具の移動が停止した状態の前記圧入治具に加わる荷重が所定の閾値以上である場合に、前記伝熱部材が圧入異常であると判定する判定工程と、を含み、前記制動制御工程においては、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触しない場合に比して、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合は前記圧入治具に加わる荷重の増加率が高く、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合のみにおける前記圧入治具に加わる荷重が前記閾値以上である。
【００６８】
第１実施態様においては、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入するプレス加工において、回路基板の厚さが規定値よりも大きい場合には、圧入治具が回路基板の表面に接触することにより、圧入治具にかかる荷重の増加率が高くなる。そのため、荷重停止により圧入治具が停止した状態において、圧入治具に加わる荷重、すなわち停止荷重は、圧入治具が回路基板の表面に接触しない場合と比較して高くなる。そして、両者の停止荷重を判別できるように、事前に荷重の閾値を設定することにより、インレイ基板の圧入異常を判定することができる。
【００６９】
本発明の第２実施態様に係るインレイ基板検査方法は、上記した第１実施態様において、前記圧入治具は、前記伝熱部材を押圧する押圧面の外周が平面視で前記貫通孔の外周を囲むように、大きさ及び配置が設定されている。第２実施態様においては、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入するプレス加工において、回路基板の厚さが規定値よりも大きい場合には、圧入治具は、伝熱部材を押圧するとともに、回路基板の表面上において貫通孔の外周を囲む部分に接触することになる。そのため、回路基板に形成された貫通孔の断面積が大きい場合であっても、圧入治具と回路基板との接触面を確保でき、より高い精度でインレイ基板の圧入異常を判定することができる。
【００７０】
本発明の第３実施態様に係るインレイ基板検査方法は、上記した第２実施態様において、前記押圧面の面積は、前記貫通孔の断面積の１．４倍以上である。第３実施態様においては、上記した第２実施態様における圧入治具と回路基板との接触面をより確実に確保することができるため、終止荷重と閾値荷重との差が拡大され、より高い精度でインレイ基板の圧入異常を判定することができる。
【００７１】
本発明の第４実施態様に係るインレイ基板検査装置は、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入する圧入治具と、
前記圧入治具に加わる荷重を測定する荷重測定部と、
前記圧入治具の圧入方向への移動を制御し、前記圧入治具に加わる荷重が事前に設定された設定荷重に達したことを条件として、前記圧入治具の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う押圧制御部と、
前記制動制御後において、前記圧入治具と前記伝熱部材とが接触しつつ前記圧入治具の移動が停止した状態の前記圧入治具に加わる荷重が所定の閾値以上である場合に、前記伝熱部材が圧入異常であると判定する圧入判定部と、を備え、
前記制動制御においては、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触しない場合に比して、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合は前記圧入治具に加わる荷重の増加率が高く、前記圧入治具が前記回路基板の表面に接触する場合のみにおける前記圧入治具に加わる荷重が前記閾値以上である。
【００７２】
第４実施態様においては、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入するプレス加工において、回路基板の厚さが規定値よりも大きい場合には、圧入治具が回路基板の表面に接触することにより、圧入治具にかかる荷重の増加率が高くなる。そのため、荷重停止により圧入治具が停止した状態において、圧入治具に加わる荷重、すなわち停止荷重は、圧入治具が回路基板の表面に接触しない場合と比較して高くなる。そして、両者の停止荷重を判別できるように、事前に荷重の閾値を設定することにより、インレイ基板の圧入異常を判定することができる。
【００７３】
本発明の第５実施態様に係るインレイ基板検査装置は、上記した第４実施態様において、前記圧入治具は、前記伝熱部材を押圧する押圧面の外周が平面視で前記貫通孔の外周を囲むように、大きさ及び配置が設定されている。第５実施態様においては、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入するプレス加工において、回路基板の厚さが規定値よりも大きい場合には、圧入治具は、伝熱部材を押圧するとともに、回路基板の表面上において貫通孔の外周を囲む部分に接触することになる。そのため、回路基板に形成された貫通孔の断面積が大きい場合であっても、圧入治具と回路基板との接触面を確保でき、より高い精度でインレイ基板の圧入異常を判定することができる。
【００７４】
本発明の第６実施態様に係るインレイ基板検査装置は、上記した第５実施態様において、前記押圧面の面積は、前記貫通孔の断面積の１．４倍以上である。第６実施態様においては、上記した第５実施態様における圧入治具と回路基板との接触面をより確実に確保することができるため、終止荷重と閾値荷重との差が拡大され、より高い精度でインレイ基板の圧入異常を判定することができる。
【００７５】
本発明の第７実施態様に係るインレイ基板製造方法は、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入してなるインレイ基板の圧入異常を判定するインレイ基板製造方法であって、前記貫通孔に前記伝熱部材を挿入し、前記伝熱部材に圧入治具を当接し、前記圧入治具を圧入方向に移動させることによって前記伝熱部材を圧入するプレス工程と、前記圧入治具に加わる荷重を測定する荷重測定工程と、前記圧入治具に加わる荷重が事前に設定された設定荷重に達したことを条件として、前記圧入治具の圧入方向への移動を停止するための制動制御を行う制動制御工程と、を含み、前記制動制御後において、前記圧入治具と前記伝熱部材とが接触しつつ前記圧入治具の移動が停止した状態の前記圧入治具に加わる荷重が所定の閾値未満とする。
【００７６】
第７実施態様においては、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入するプレス加工において、回路基板の厚さが規定値よりも大きい場合には、圧入治具が回路基板の表面に接触することにより、圧入治具にかかる荷重の増加率が高くなる。そのため、荷重停止により圧入治具が停止した状態において、圧入治具に加わる荷重、すなわち停止荷重は、圧入治具が回路基板の表面に接触しない場合と比較して高くなる。そして、両者の停止荷重を判別できるように、事前に荷重の閾値を設定することにより、インレイ基板の圧入異常を判定することができる。そのため、第７実施態様によるインレイ基板製造方法により、伝熱部材が正常に圧入されたインレイ基板を提供することができる。
【００７７】
本発明の第８実施態様に係るインレイ基板製造方法は、上記した第７実施態様において、前記圧入治具は、前記伝熱部材を押圧する押圧面の外周が平面視で前記貫通孔の外周を囲むように、大きさ及び配置が設定されている。第８実施態様においては、回路基板に設けられた貫通孔に伝熱部材を圧入するプレス加工において、回路基板の厚さが規定値よりも大きい場合には、圧入治具は、伝熱部材を押圧するとともに、回路基板の表面上において貫通孔の外周を囲む部分に接触することになる。そのため、回路基板に形成された貫通孔の断面積が大きい場合であっても、圧入治具と回路基板との接触面を確保でき、より高い精度でインレイ基板の圧入異常を判定することができる。そのため、第８実施態様によるインレイ基板製造方法により、伝熱部材が正常に圧入されたことが、より高い精度で判定されたインレイ基板を提供することができる。
【００７８】
本発明の第９実施態様に係るインレイ基板製造方法は、上記した第８実施態様において、前記押圧面の面積は、前記貫通孔の断面積の１．４倍倍以上である。第９実施態様においては、上記した第８実施態様における圧入治具と回路基板との接触面をより確実に確保することができるため、終止荷重と閾値荷重との差が拡大され、より高い精度でインレイ基板の圧入異常を判定することができる。そのため、第９実施態様によるインレイ基板製造方法により、伝熱部材が正常に圧入されたことが、より高い精度で判定されたインレイ基板を提供することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１    サーボプレス
２    回路基板
３    伝熱部材
１０  ボルスタ
１１  サーボモータ
１２  コンロッド
１３、１３´  圧入治具
１３ａ  押圧面
１３ｂ、１３ｃ  係止突起
１４  押圧制御部
１５  荷重測定部
１６  圧入判定部
１７  出力部
１８  入力部
２１  絶縁層
２２  導体層
２３、２３´  めっき膜
２４  貫通孔
ｇ    隙間
【図１】
2018078749.tif 000003
【図２】
2018078749.tif 000004
【図３】
2018078749.tif 000005
【図４】
2018078749.tif 000006
【図５】
2018078749.tif 000007
【図６】
2018078749.tif 000008
【図７】
2018078749.tif 000009
【図８】
2018078749.tif 000010
【図９】
2018078749.tif 000011
【国際調査報告】
2018078749.tif 000012
2018078749.tif 000013
2018078749.tif 000014
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