(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質及び硬質の少なくとも２種のプラスチックシート積層体からなり、軟質プラスチックシートにはプリント配線板に実装された電子部品の大きさよりも平面の各辺の長さが０．１〜２．０ｍｍ大きく、深さが前記電子部品の高さよりも０．１〜５．０ｍｍ大きな実装電子部品受入部を有し、該受入部以外の面でプリント配線板を支持し、硬質プラスチックシートで印刷圧による撓みを阻止するようにしたプリント配線板受け台において、前記実装電子部品の受入部が、軟質プラスチックシートにレーザー光を照射して、実装された電子部品の大きさよりも平面の各辺の長さが０．１〜２．０ｍｍ大きい貫通穴を形成したシート、または複数積層したシートにより、前記受入部の深さを前記実装電子部品の高さよりも０．１〜５．０ｍｍ大きくなるようにしてなるプリント配線板受け台。
【請求項２】
軟質プラスチックシートにレーザー光を照射して、プリント配線板に実装された電子部品の大きさよりも平面の各辺の長さが０．１〜２．０ｍｍ大きい貫通穴を形成したシート、または複数積層したシートにより、前記受入部の深さを前記実装電子部品の高さよりも０．１〜５．０ｍｍ大きくなるようにしてなる請求項１記載のプリント配線板受け台の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は両面に電子部品が実装されたプリント配線板の製造において、プリント配線板の第２の面にハンダ印刷するに当たり、プリント配線板の第１面を確実に支持するプリント配線板受け台及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、電子回路の小型軽量化の要請から、プリント配線板の両面に電子部品を実装する、いわゆる両面実装が広くおこなわれている。この両面実装においては、まず、プリント配線板の第１の面に電子部品を実装した後、第２の面に電子部品の実装を行う。
【０００３】
プリント配線板の第２の面に電子部品を実装するには、第１の面に電子部品が実装されているプリント配線板を裏返し、第１の面を受け台もしくは治具により支持しておいて裏面、すなわち、第２の面にハンダ印刷を行い、次いで電子部品を搭載、固定させる。
【０００４】
プリント配線板の裏面を支持するための受け台もしくは治具としては次の方式が知られている。図６はピン支持方式のプリント配線板受け台を示したもので、板状の治具本体２１に多数の支持ピン２２をマトリックス状に立設したものである。これらの支持ピン２２はプリント配線板１の第１の面の実装された電子部品４、４１〜４３の位置を避けた部位に立設されて、プリント配線板を支持するようになっている。
【０００５】
図７は削りだし方式のプリント配線板受け台１０を示したもので、受け台１０本体はアルミニウムやメタクリル樹脂のような金属や樹脂製のブロックで構成され、これらのブロック表面には、実装電子部品４、４１〜４３の対応する位置にフライス加工等により凹部８が削り込まれており、該凹部８にプリント配線板に凸出している電子部品４、４１〜４３を受け入れて、プリント配線板を支持するものである。
【０００６】
また、図８は特開平６−３３８５３０号公報に開示されているもので、プリント配線板の電子部品を実装した第１の面を液状型取り材と接触、硬化させて、プリント配線板受け台１０としたもので、受け台１０本体は架橋シリコーンゴム製である。この受け台１０は第１の面の電子部品４、４１〜４３により形成された凹部９に電子部品が嵌合・当接して、受け台１０全面でプリント配線板の印刷圧を支持しようとするものである。
【０００７】
なお、図において符号６はスキージ、６１はハンダクリームを、７は印刷版を示す。
【０００８】
しかしながら、電子回路の小型軽量化の要請を受けて、プリント基板１の厚みが益々薄くなり、かつ、電子部品の実装密度が高くなった両面実装プリント配線板に対して、これら従来のプリント配線板支持方式には次の様な問題点がある。
【０００９】
すなわち、ピン支持方式は、上述のようにプリント配線板の基板が薄くなるにしたがって多数の支持ピンでプリント配線板を支持する必要がある。しかし高密度実装板では、電子部品が実装されている部分が局在しているプリント配線板が多く、電子部品が実装されていない部分は狭く、しかもこの部分は主として線状であるために、細い支持ピンしか立設できないので、ハンダ印刷時の印刷圧でプリント配線板が局所的に撓む恐れがある。ハンダ印刷時にプリント配線板が撓むとハンダ印刷面に欠陥を生ずる。
【００１０】
削りだし方式のプリント配線板受け台は、アルミニウム板やアクリル樹脂板に電子部品に対応する凹部をフライス加工等により削りだしたものであるが、高密度実装板では図７の符号８に示すように、隣接した実装電子部品を合体させた削りだし加工にならざるを得ず、かつ削りだし箇所数が増加するので加工コストが高価となり、実用的ではない。
【００１１】
また、前述の液状型取り材を、電子部品が実装されたプリント配線板と接触・固化させて、実装電子部品が嵌合・当接する凹部９がその上面に形成されたプリント配線板受け台は、実装電子部品にハンダ印刷時の印刷圧が負荷される。さらに、高密度実装プリント配線板では、図８に鎖線で示すように隣接した電子部品間は型取りのための液状パラフィンを均一に塗布することが困難なために、電子部品が周辺部までの印刷圧を支えることになり、該電子部品を破損する恐れがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、プリント配線板の裏面に電子部品を実装するためのハンダ印刷する際の、印刷圧によるプリント配線板の撓みを防止して良好なハンダ印刷が得られるプリント配線板受け台及びその製造方法を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軟質及び硬質の少なくとも２種のプラスチックシート積層体からなり、軟質プラスチックシートにはプリント配線板に実装された電子部品の大きさよりも平面の各辺の長さが０．１〜２．０ｍｍ大きく、深さが前記電子部品の高さよりも０．１〜５．０ｍｍ大きな実装電子部品受入部を有し、該受入部以外の面でプリント配線板を支持し、硬質プラスチックシートで印刷圧による撓みを阻止するようにしたプリント配線板受け台において、前記実装電子部品の受入部が、軟質プラスチックシートにレーザー光を照射して、実装された電子部品の大きさよりも平面の各辺の長さが０．１〜２．０ｍｍ大きい貫通穴を形成したシート、または複数積層したシートにより、前記受入部の深さを前記実装電子部品の高さよりも０．１〜５．０ｍｍ大きくなるようにしてなるプリント配線板受け台にある。
【００１４】
さらに、本発明は、軟質プラスチックシートにレーザー光を照射して、プリント配線板に実装された電子部品の大きさよりも平面の各辺の長さが０．１〜２．０ｍｍ大きい貫通穴を形成したシート、または複数積層したシートにより、前記受入部の深さを前記実装電子部品の高さよりも０．１〜５．０ｍｍ大きくなるようにしてなる請求項１記載のプリント配線板受け台の製造方法にある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプリント配線板受け台の実施態様を図１〜５を参照しながら説明する。本発明のプリント配線板受け台を図５に示す。図５において符号１０はプリント配線板受け台であって、実装電子部品４を受入れる実装部品受入部は、軟質プラスチックシートまたはシート積層体に各実装された電子部品４のサイズより平面（図面に矢印ＸＹで示した平面、以下ＸＹ面と記す。）で各辺の長さが０．１〜２．０ｍｍ大きく、深さが前記電子部品の高さよりも０．１〜５．０ｍｍ大きく形成された凹部からなることを特徴としている。
【００１６】
本発明において、受け台１０に設けた実装部品受入部がＸＹ面で実装電子部品４より各辺の長さが０．１ｍｍ未満より大きくない受け台は、片面実装プリント配線板の全面にわたって存在する電子部品を受け台の対応する実装部品受入部に円滑に受け入れることは困難である。特に０．６ｍｍ厚程度の薄いプリント配線板では、基板１が電子部品の実装段階で一部反ることもあるために、受け台と該電子部品との間に少なくとも０．１ｍｍ以上の間隙が必要である。
【００１７】
一方、実装部品受入部がＸＹ面で電子部品４より各辺の長さが２．０ｍｍ以上大きくなると、第１に受け台１０のプリント配線板を支持する面積が減少すること、及び第２に相隣る電子部品間隙が２．０ｍｍ程度の箇所が多く存在する高密度実装プリント配線板では、該受け台の実装部品受入部が重なって大きな受入部となるために好ましくない。
【００１８】
なお、電子部品の形状が図１の符号４６に示した如く円筒状のものであっても図３の符号５６に示した様にその直径より０．１〜２．０ｍｍ大きい直径の円形凹部とすることによって容易に受け入れられる。また、実装されている電子部品が方形または多角形の場合でも図３の符号５７の如くそのＸＹ面の片の長さより０．１〜２．０ｍｍ大きい直径の円筒状凹部としても良い。
【００１９】
実装電子部品受入部５の高さ（深さでもあり、図面の矢印ＸＺ面における高さＺを言う。）は、電子部品の高さよりも０．１〜５．０ｍｍ深い凹部とする。こうすることによって電子部品４は実装電子部品受入部に容易に受け入れられる。さらに、このように実装電子部品を受け入れた軟質プラスチックシートが特定の曲げ弾性率をもつ硬質プラスチックシートで印刷時の印刷圧を支持されるために、プリント配線板の撓みは殆どなく、欠陥のないハンダ印刷が行える。
【００２０】
実装電子部品受入部５となる凹部はレーザー加工法によって容易に作成することができる。すなわち、実装電子部品の搭載位置及びサイズを考慮したプリント配線板の設計データをレーザー加工装置に入力して、軟質プラスチックシートに貫通穴を形成するか、または複数の軟質プラスチックシートに貫通穴の形成と彫刻加工を行う。
【００２１】
軟質プラスチックシート上に凹部を形成するに当たっては、高密度実装板では実装されている部品の点数が多く、かつ、多様にわたるので、実装電子部品受入部は、次の設計基準に従って凹部を形成する。
【００２２】
１．電子部品サイズ（ＸＹ面）
長辺の長さが２ｍｍ未満の電子部品：直径３ｍｍ円形の凹部
長辺の長さ（ａ）が２ｍｍ以上の電子部品：ａ＋０．１〜２．０ｍｍの多角形凹部
直径（ｒ）２ｍｍ以上の電子部品：ｒ＋０．１〜２．０ｍｍの円筒形
リードを持つ電子部品：辺の長さａ＋リード長さｂ＋０．１〜２．０ｍｍの多角形凹部
【００２３】
２．電子部品間隙（ＸＹ面）
電子部品間の間隙が２ｍｍ以下の場合：合体電子部品対応の凹部
電子部品間の間隙が２ｍｍ以上の場合：独立電子部品対応の凹部
【００２４】
３．電子部品高さ（Ｚ軸）
高さ水準がほぼ等しい電子部品が２種以上搭載されたプリント配線板の場合、該高さのうちそれぞれ最も高い高さより０．１以上２ｍｍ以下の厚さの軟質プラスチックシートに貫通穴を形成して、それらに硬質プラスチックシートを積層して実装電子部品に対応する凹部を形成してもよい。
【００２５】
本発明のプリント配線板受け台を構成する軟質プラスチックシートの材料としては、室温における硬度が２０〜９０であるゴム、あるいはプラスチック発泡体であり、硬質プラスチックシートの室温における曲げ弾性率が１０〜６００トン／ｃｍ2 である。硬度が２０以下の軟質プラスチックシートは、柔らかすぎて印刷時の印刷圧で下方に窪み過ぎるので好ましくない。一方、硬度９０以上の軟質プラスチックシートは堅すぎて、実装電子部品損傷を与えるので、好ましくない。
【００２６】
ゴムは、室温における硬度が２０〜９０の架橋ゴムであればよく、たとえば天然ゴム、合成ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等材料が好適に使用できる。プラスチック発泡体も室温における硬度が２０〜９０であればよく、たとえばポレオレフィン、ポリスチレン、ポリウレタン、ゴム等の材料が好適に使用できる。また、これらのゴムやプラスチック発泡体はカーボンブラック等の充填材を含んでいても良い。更に、厚さ、あるいは硬度の異なる２種以上のシートに貫通穴を形成し積層したシート積層体、または貫通穴と彫刻加工を行い積層したシート積層体であってもよい。
【００２７】
硬質プラスチックシートの室温における曲げ弾性率が１０〜６００トン／ｃｍ2 のものが好ましい。１０トン／ｃｍ2 未満の材料はハンダ印刷時の印圧で湾曲しなくするためには板厚を大きくしなければならず、また６００トン／ｃｍ2 を超える材料は切断等の加工性が悪く、実用的ではない。
【００２８】
使用できる硬質プラスチックシートを形成する樹脂材料としては、たとえば、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＡＳ樹脂、ポリウレタン樹脂等が好適に用いられる。また、高密度ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂を用いてもよい。これらの樹脂材料は、タルクやカーボンブラック等の充填材を充填したものであっても良い。さらに、ガラス繊維強化樹脂も好適である。
【００２９】
本発明は、電子部品受入部を持つ軟質プラスチックシート／硬質プラスチックシート積層体に、更に補強板１３を重ねた３層構造体を持つ受け台としてもよい。補強板としては曲げ弾性率が軟質プラスチックシートと同等または大きければよい。繊維強化複合材料シートやアルミニウム板は曲げ弾性率が大きいので補強板の板厚を薄くすることができる。
【００３０】
プリント配線板受け台に静電気が蓄積すると種々の障害を引き起こすことがあるので必要に応じ、耐電防止剤の塗布、導電性材料の塗布、または導電性材料による表面処理を施す。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、軟質プラスチックシートの硬度はＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９３ノーマル試験で測定したＩＲＨＤである。
【００３２】
［実施例１］軟質プラスチックシート１１としてＡ５判サイズの３種のゴムシート、すなわち、硬度４０、厚さ２ｍｍのゴムシート１１Ａ、硬度５０、厚さ３ｍｍのゴムシート１１Ｂ、及び硬度５０、厚さ５ｍｍのゴムシート１１Ｃ（何れもＷＡＫＩＳＡＮＧＹＯ製）を準備した。そしてゴムシート１１Ａには、これに実装電子部品４、４１〜４８及びリード４９のサイズを考慮したプリント配線板（板厚１ｍｍ）の設計データ全てを炭酸ガスレーザー彫刻機に入力して、プリント配線板に実装されている電子部品サイズよりＸＹ面でそれぞれ１．０ｍｍ大きい貫通穴５、５１〜５８を作成した。
【００３３】
ゴムシート１１Ｂには、これに実装電子部品の高さが、２ｍｍより高い電子部品４、４２、４３，４６及び４８のサイズを考慮したプリント配線板（板厚１ｍｍ）の設計データを炭酸ガスレーザー彫刻機に入力して、加工した。即ち、電子部品４６及び４８の高さは、それぞれ６ｍｍと７ｍｍであったので、これらに対しては貫通穴５６及び５８を、電子部品４，４２及び４３に対しては、プリント配線板に実装されている電子部品サイズよりＸＹ面でそれぞれ１．０ｍｍ大きく、Ｚ方向で電子部品高さより−２ｍｍ（１１Ａシート厚さ）＋０．２ｍｍの電子部品受入部５、５２及び５３を彫刻した。
【００３４】
さらに、ゴムシート１１Ｃには、プリント配線板に実装されている電子部品サイズよりＸＹ面でそれぞれ１．０ｍｍ大きく、Ｚ方向で電子部品高さより−５ｍｍ（１１Ａ、１１Ｂシート厚さ）＋０．２ｍｍの電子部品受入部５６及び５８を彫刻した。次に、図４（ｂ）に示したように、硬質プラスチックシート１２として曲げ弾性率３０トン／ｃｍ2 、厚さ１０ｍｍのメタクリル樹脂板に、ゴムシート１１Ｃ、１１Ｂ、１１Ａの順に積層して、プリント配線板受け台を作成した。
【００３５】
［実施例２］実施例１において、電子部品４７は、ハンダ印刷時印刷圧を負荷させたくない部品であったので、該当する電子部品受入部５７を形成するにあたって、ゴムシート１１Ｃに対しても、貫通穴を開けた以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板受け台を作成した。
【００３６】
［使用例］以上の各実施例で得たプリント配線板受け台を、シルクスクリーン印刷機の吸着ボックスにセットして、プリント配線板の第２の面にハンダ印刷を行ったところ、ハンダの脱落や滲みなどの欠陥が全く起こらず、良好なハンダ印刷面が得られた。また、実装電子部品は何等の損傷を受けていなかった。これらの結果は、実装部品のない線状部分１５及び電子部品が実装されていない領域１６、１７及び１８等実装電子部品受入部以外の面により支持され、また、電子部品４、４１〜４８は、０．２ｍｍの間隙を介して硬度４０のゴムシートで支持され、さらに、ゴムシートは、印刷圧に対して曲げ抵抗性を持つ硬質プラスチックシートで支持されたために、プリント配線板の撓みが抑制されたことによる。
【００３７】
また、プリント配線板と本発明の受け台をセットにしたものを電子部品の搭載装置に用いて配線板の第２の面に部品の実装を行ったところ、プリント配線板の撓みがないため、位置精度が確保でき、良好な部品実装結果が得られた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のプリント配線板受け台は、高密度両面実装プリント配線板の製造において、プリント配線板の片面に電子部品が実装されており、該電子部品に対応する位置に、対応する電子部品受入部を持ち、該電子部品を除いた面及び特定の間隙を介して軟質プラスチックシートで支持されるために、該電子部品に損傷を与えない。そして、該軟質プラスチックシートは、特定の曲げ弾性率を有するプラスチック材料で支持されるために、ハンダ印刷時の印刷圧によるプリント配線板の撓みが抑制されて、欠陥のない良好なハンダ印刷が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】片面に電子部品が実装されたプリント配線板の模式平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実装電子部品受入部をもつ受け台に、片面に電子部品が実装されたプリント配線板を重ねた状態を示す平面図である。
【図４】図３の断面図であって（ａ）はＢ−Ｂ断面、（ｂ）はＣ−Ｃ断面を示す。
【図５】プリント配線板が本発明の受け台によって支持された状態を示す説明図である。
【図６】プリント配線板が従来のピン支持方式で支持された状態を示す説明図である。
【図７】プリント配線板が従来の削りだし方式の受け台で支持された状態を示す説明図である。
【図８】プリント配線板が従来の液状シリコーンゴムの受け台で支持された状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ プリント配線基板
２ 電子部品が実装されたプリント配線板の第１の面
３ プリント配線板の第２の面
４、４１〜４８ 電子部品
４９ リード
５、５１〜５８ 電子部品受入部
６ スキージ
６１ ハンダクリーム
７ 印刷版
１０ プリント配線板受け台
１１ 軟質プラスチックシート
１２ 硬質プラスチックシート
１３ 補強板
１５、１６、１７、１８ 実装電子部品のない領域
２１ 治具
２２ 支持ピン
矢印ＸＹ 平面
矢印ＸＺ 断面
【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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【図７】
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【図８】
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