(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に電子部品が搭載されたプリント配線基板面を撓ませることなく、該基板と当接する部分の幅が０．１〜５ｍｍからなり、幅の異なる、同一高さの複数の支持板部材と、該支持板部材を狭持及び立設させるためのスリット状の貫通開口部を有する狭持部材、及び該支持板部材を立設及び保持する圧縮弾性率が５０００ｋｇ／ｍｍ２以上である台座からなり、全体を導電性材料で構成したことを特徴とするプリント配線板受け台。
【請求項２】
該支持板部材、該狭持部材、及び該台座が２００℃〜３３０℃以内の温度に耐えられる材質からなることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板受け台。
【請求項３】
該支持板部材の、プリント配線基板と当接する部分に、メッキ等の金属皮膜や導電性ゴム等のライニング、あるいはキャップ等を被せることにより該配線基板を保護することを特徴とする請求項１あるいは２記載のプリント配線板受け台。
【請求項４】
スリット状の貫通開口部を有する狭持部材をレーザー、あるいはルーターで開口加工したのち、その台座に固定し、次いで該狭持部材の該開口部に支持板部材を挿入して、該支持板部材の高さを調節するプロセスからなることを特徴とする請求項１から３いずれか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るプリント配線板の製造において、プリント配線板の第１面に部品を搭載したのち、もう片方の第２面にクリームハンダを印刷するときに、部品の搭載された第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。さらに、本発明の受け台は、その構成材料を適切に選択することによりリフロー炉中をそのまま搬送するのにも使用できる。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話を筆頭に、電子回路の小型軽量化の要請から、プリント配線基板の両面に電子部品を実装する、両面実装が広く行われている。この両面実装においては、まず、プリント配線基板の第１の面に電子部品を搭載した後、第２の面に電子部品の実装を行う。
【０００３】
プリント配線基板の第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基板を裏返し、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し、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の方式としては、大別して、直径３ｍｍ〜５ｍｍからなる棒状のピンから１種の径のピンを選択して使用するピン立て方式と金属、樹脂、ゴムなどのブロックに電子部品を受入れる凹部を設けて、受け台もしくは受け治具の面で支持する方式の二つに分けられる。
【０００５】
図２は、プリント配線基板３をピン立て方式プリント配線板受け台１で支持した状態を説明するための横断面模式図である。これらの支持ピン２２の直径が３ｍｍ以上であり、それらはプリント配線基板２の第１の面の実装された電子部品４〜４３の位置を避けた部位に立設されて、プリント配線基板２を支持するようになっている。
【０００６】
図３は、実装電子部品４〜４３を受入れる凹部８をフライス盤等の機械的な削出し加工したプリント配線板受け台１で支持した状態を示す模式図である。この受け台１は、アルミニウムやメタ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４〜４３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、該凹部にプリント配線板３に突出している電子部品４〜４３を受入れて、他の凸面でプリント配線基板を支持するものである。
【０００７】
また、他には特開平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の面をシリコーンゴム製の液状型取り材と接触、硬化させて、プリント配線板受け台とするものである。この受け台は、第１の面の電子部品により形成された凹部に電子部品が嵌合・当接して、受け台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が、硬化したシリコーンゴム成分の寸法精度が確保できず、実用に至っていない。
【０００８】
また、実願２０００−００３３３６号公報に開示されているもので、実用例では導電性ゴムシートをレーザー光で加工し、且つ、加工しやすい薄いシートを積層することで凹面の加工精度を高める共に加工コストの低減を図っている。
【０００９】
また、特願２００１−３７６０７５の例では、光硬化樹脂組成物を用いる光造型により、プリント配線基板を支持する部分が面あるいはピンで構成されている一体型の受け台が提案されている。
【００１０】
以上のように、従来のプリント配線板受け台の方法は、基板と当接する受け部分が主として直径３ｍｍ以上の円形面や長方形面で構成されていた。すなわち、電子部品が、密集した箇所は、それらを集合して突出部とし、それらの突出部を避けるように受け部分を配置していた。したがって、受け部の配置設計も複雑であり、かつ、部品実装状態により支持が必要な部分を十分に支持できないケースも生じた。
【００１１】
また、電子回路の小型軽量化の要請から、基板も、より小さく、薄く、さらに軽さが追求されており、基板全面に０６０３のような小部品が多数実装され、部品密集部分の２ｍｍ以下の狭隘な隙間を受けられるような構成の受け台の要求も出てきている。
さらに、製品の試作段階では、短納期は必須となっており、受け台の加工が削りだしや硬化型の場合、総合作成時間は２日〜３日であり、短納期対応は難しい状況である。
【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クリームハンダ印刷や電子部品を搭載する際に、他の面が電子部品により突出していても、常に印刷用マスクや搭載機との平行を維持し、且つ、印刷時の印刷圧や部品搭載時の押圧によるプリント配線板の撓みを防止する構造を基本とし、材料特性によりリフロー炉中をそのまま搬送できる特質を備えたプリント配線板受け台を、安価に、且つ、短納期で提供しようとするものである。
【００１３】
本発明は、片面に電子部品が搭載されたプリント配線基板面を撓ませることなく、該基板と当接する部分の幅が０．１〜５ｍｍからなり、幅の異なる、同一高さの複数の支持板部材と、該支持板部材を狭持及び立設させるためのスリット状の貫通開口部を有する狭持部材、及び該支持板部材を立設及び保持する圧縮弾性率が５０００ｋｇ／ｍｍ２以上である台座からなり、全体を導電性材料で構成したことを特徴とするプリント配線板受け台にある。
【００１４】
該支持板部材、該狭持部材、及び該台座が２００℃〜３３０℃以内の温度に耐えられる材質からなることを特徴とする前記記載のプリント配線板受け台にある。
【００１５】
該支持板部材の、プリント配線基板と当接する部分に、メッキ等の金属皮膜や導電性ゴム等のライニング、あるいはキャップ等を被せることにより該配線基板を保護することを特徴とする前記記載のプリント配線板受け台にある。
【００１６】
スリット状の貫通開口部を有する狭持部材をレーザー、あるいはルーターで開口加工したのち、その台座に固定し、次いで該狭持部材の該開口部に支持板部材を挿入して、該支持板部材の高さを調節するプロセスからなることを特徴とするプリント配線板受け台の製造方法にある。
【００１８】
【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について図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１（ａ）は、片面に電子部品４〜４４が実装されたプリント配線板３を本発明のプリント配線板受け台１で支持した状態を示す横断面模式図である。
本発明のプリント配線板受け台１は、狭持部材１２を予め導電性で、圧縮弾性率が高い台座１１に固定し、次いで幅が０．１ｍｍ〜５ｍｍの細く、かつ高さが同一の支持板部材１３〜１８を該狭持部材１２に挿入・狭持させる構成からなっている。特に、図１（ｂ）や図１（ｃ）のように、プリント配線基板上に搭載されている電子部品４の配置に余裕がある箇所があれば、支持板部材２２のように上限幅の５ｍｍとしてもなんら支障がない。
【００２０】
支持板部材用材料は、硬度が高い導電性材料であればよく、具体的には、圧縮弾性率が５０００ｋｇ／ｍｍ２以上の金属材料が使用でき、なかでもＳＵＳ材、ニッケル材、銅材等が精度よく加工できるので使用できる。また、支持板部材の厚みが０．５ｍｍよりも厚く、幅が０．５ｍｍ〜５ｍｍの同一高さの支持板部材からなる受け台の場合は、圧縮弾性率が３００ｋｇ／ｍｍ２以上の帯電防止プラスチック材料が使用できる。例えば、ＭＣナイロン（日本ポリペンコ（株））や、金属蒸着プラスチック材料あるいは金属メッキプラスチック材料が使用できる。
【００２１】
狭持部材用材料は、０．１ｍｍ〜５ｍｍ厚の支持板部材を挿入・立設させるために、支持板部材高さの４０％以上の厚さが好ましく、かつそれらの開口が寸法精度よく、容易に加工できる材料であればよい。レーザーによる開口加工できる各種のプラスチック材料やルーターによる開口加工できるＧＦＲＰ材料等が好ましく使用できる。
【００２２】
圧縮弾性率が高い台座用材料は、支持板部材用材料と同様に導電性の金属材料が好ましく、具体的には、圧縮弾性率が５０００ｋｇ／ｍｍ２以上の金属材料が使用でき、なかでもＳＵＳ材、ニッケル材、銅材、アルミ材等が精度よく加工できるので好ましい。
【００２３】
一方、台座用材料として、ＧＦＲＰ材料のような絶縁材料を使用する際は、狭持部材用材料として必ず導電性の、易加工性材料を使用して、受け台１に静電気が除去するようにする必要がある。
【００２４】
図１（ｂ）は、片面に電子部品４〜４４が搭載されたプリント配線板と本発明の受け台の支持板部材との接触状態を模式的に示す平面図である。図１（ａ）は、本模式図のＸ，Ｘ´に沿っての横断面模式図に相当する。支持板部材１３〜１８は、スキージング方向に直角となる支持板部材であるが、これに反して支持板部材１９〜２４は、スキージング方向に平行となる支持板部材である。本模式図のように、搭載されている電子部品間隔の空間的な余裕と使用する支持板部材用材料によって、それぞれの支持板部材の厚みをまず設計する。
【００２５】
次に、スキージング時の印刷圧は、スキージを通して印刷面に負荷されるので、スキージング方向に直角となる支持板部材は、十分に支持部材として機能するが、スキージング方向に平行な支持板部材は、図１（ｂ）のように、支持板部材の長さを長くし、かつＹ軸方向に均等の分散し、印刷圧を分散支持させる配慮を行い、支持板部材の設計を実施する。
【００２６】
図１（ｃ）は、片面に電子部品４〜４４が搭載されたプリント配線板と本発明の受け台の支持板部材１３〜１８との接触状態を模式的に示した別の実施態様を表す平面図である。支持板部材のサイズや厚みを予め設定された基準で作成しておけば、例えば、支持板部材１３や２０は、同じサイズの支持板部材１４を２枚重ねることにより作成することも出来る。支持板部材２２は、同じサイズの支持板部材２３を２枚重ねることにより作成することも出来る。また、支持板部材１９は、サイズが長すぎて狭持部材１２に挿入・組み立て時に変形しないように、支持板部材１３の４倍長に設定し、支持板部材１３の４枚で構成されている。これらの支持板部材は、材質（硬度）や寸法、及び寸法精度を予め設定して、準備する。特に、支持板部材の高さ寸法精度が、プリント配線基板の平坦度を維持するために重要となるので、高さ寸法精度は０．０１ｍｍ以内とする。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。
【００２８】
〔実施例１〕  図１（ａ）及び図１（ｃ）に示した本発明の受け台を作成した。まず、支持板部材は、厚み０．５ｍｍのＭＣナイロンシートを、ＮＣ加工機で基準サイズの大きさに切断し、機械研磨を行うことによりバリ取りを行った。支持板部材１３〜１６、２０、及び２１は、基準サイズの高さ２０ｍｍ×２０ｍｍに切断し、支持板部材２２〜２３は、基準サイズの２倍の大きさ２０ｍｍ×４０ｍｍに、さらに支持板部材１７，１８，及び１９は、基準サイズの４倍の大きさ２０×８０ｍｍにカットすることにより作成した。すなわち、支持板部材１４は、厚み０．５ｍｍ×高さ２０ｍｍ×長さ２０ｍｍの基準サイズ品１枚からできあがっているのに対し、支持板部材１５（２ｍｍ厚）は、上記の基準サイズ品４枚で構成されたことになる。また、支持板部材２３は、５ｍｍ厚とした。
【００２９】
次に、支持板狭持材１２は、厚み３ｍｍの導電性ゴム（タイガースポリマー（株）製の黒ＮＢＲ・ＥＰシート）にＣＯ２レーザーを照射することにより、支持板部材を挿入・狭持させるスリット状開口を作成した。使用した導電性ゴムの厚みが３ｍｍであったので、同じように開口加工した３枚のゴムシートを重ねることにより、各支持板部材をしっかりと狭持するようにした。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、厚さ３ｍｍのアルミニウム板をフライス盤で所定の大きさに切断して台座１１を作成した。この台座１１に、上記のようにして作成した支持板狭持材を３枚重ねて、接着固定して厚さ９ｍｍの支持板狭持材１２取り付けた。次に、所定の長さのＭＣナイロンシート製支持板部材を必要枚数だけスリット状開口に挿入・狭持させて、さらに支持板部材の高さを調整して本発明の受け台を作成した。
【００３１】
〔実施例２〕  実施例１に記載した手順にしたがって、まず、材料ＳＵＳ３０４Ｈによる各支持板部材を作成した。
【００３２】
次に、支持板狭持材１２は、厚み１．５ｍｍのガラスクロス強化エポキシ樹脂積層板（松下電工（株）製）にルーター加工することにより、支持板部材を挿入・狭持させるスリット状開口を作成した。使用したガラスクロス強化エポキシ樹脂積層板の厚みが１．５ｍｍであったので、開口加工した６枚のガラスクロス強化エポキシ樹脂積層板を重ねることにより、各ＳＵＳ製支持板部材をしっかりと狭持するようにした。
【００３３】
実施例１に記載した手順に従って、作成した厚さ３ｍｍのアルミニウム製の台座１１に、上記のようにして作成した支持板狭持材を６枚重ねて、接着固定して厚さ９ｍｍの支持板狭持材１２を取り付けた。次に、所定の長さのＳＵＳ製支持板部材を必要枚数だけスリット状開口に挿入・狭持させて、さらに支持板部材の高さを調整して本発明の受け台を作成した。
【００３４】
〔実施例３〕  実施例１に記載した手順にしたがって、まず、支持板部材は、厚み０．２ｍｍのニッケル製シートを、ＹＡＧレーザーを照射することにより基準サイズの大きさに切断し、機械研磨を行うことにより、バリや面取りを行った。ニッケル製シートの圧縮弾性率が大きいために、支持板部材の厚みは、支持板部材１４に対して０．２ｍｍで、その他の支持板部材に対して０．４ｍｍで性能上は十分であった。
【００３５】
なお、本実施例で、幅の狭い支持板部材１４および１７のプリント配線板と当接する先端部分を１ｍｍ長にわたって２５μｍ厚のニッケルメッキを行い、印刷圧がかかる支持部材断面積を１．２５倍に増大させたが、後述の使用例に示すようにプリント配線基板への応力集中には、顕著な差がなかった。
【００３６】
次に、支持板狭持材１２は、実施例１の手順に従って、厚み３ｍｍの導電性ゴム（タイガースポリマー（株）製の黒ＮＢＲ・ＥＰシート）から支持板部材を挿入・狭持させる０．２ｍｍと０．４ｍｍ厚のスリット状開口を作成した。使用した導電性ゴムの厚みが３ｍｍであったので、同じように開口加工した３枚のゴムシートを重ねることにより、各支持板部材をしっかりと狭持するようにした。
【００３７】
〔使用例１〕  実施例１で作成した本発明の受け台を印刷機にセットし、片面に電子部品がすでに搭載されたプリント配線板に常法によりクリームハンダ印刷を行った。その部品搭載時に、リフロー時の熱により対角線上に約０．２０ｍｍ撓みが出ていたが、この基板を本発明の受け台に載せて印刷したところ、印刷ずれやにじみが何ら認められず、適正な印刷が実施できた。
【００３８】
〔使用例２〕  実施例２で作成した本発明の受け台をセットした電子部品搭載機に用いて、プリント配線板の第２の面に電子部品の搭載を行った。次に、本発明の受け台に電子部品を搭載したプリント配線板をリフロー炉に通し、該電子部品の接着・固定を行った。本受け台は、リフロー炉の高温に十分耐える特質を備えていた。
【００３９】
〔使用例３〕実施例３で作成した本発明の受け台を印刷機にセットし、片面に電子部品がすでに搭載されたプリント配線板に常法によりクリームハンダ印刷を行ったところ、印刷ずれやにじみが何ら認められず、適正な印刷が実施できた。また、幅の狭い支持板部材１４および１７とプリント配線板とが当接する先端部分１ｍｍ長にわたって２５μｍ厚のニッケルメッキを行い、印刷圧がかかる支持部材断面積を１．２５倍に増大させたが、プリント配線板への応力集中には、顕著な差が認められなかった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のプリント配線板受け台は、携帯電話を筆頭に、０６０３と呼ばれる微細部品をも搭載して、より小さく、より薄く、より高密度を追及する両面実装プリント配線板の製造において、片面に電子部品が搭載されたプリント配線基板に対する第２の面にクリームハンダ印刷時や部品搭載時に既に搭載された電子部品に何ら損傷を与えることなく、該基板を平坦に保持することを可能とした。本発明の受け台は、従来支持できなかった０．５〜２ｍｍの狭隘な電子部品間の狭間を利用して確実に保持することが可能であり、かつ、搭載時の重要ポイントである基板を０・０３ｍｍ以下で平坦度に保持することが可能となった。
また、本発明の受け台は、その構成部材である支持板狭持部材１２をガラスクロス強化エポキシ樹脂積層板などの耐熱性素材とすることにより、電子部品搭載機やリフロー炉を通過させ、電子部品の実装をも可能とした。
【００４１】
納期面においても、支持板部材サイズを一定のサイズに標準化することにより、受注から完成まで数時間という短納期化を実現し、また、ＳＵＳ、導電性ゴム、帯電防止性プラスチック材料、アルミ板等の汎用性材料を合理的に利用するので、従来品と比較して経済性のある価格で、本発明の受け台を提供できるようになった。
さらに、本発明の受け台が機種変更等で不要になった際にも、その支持板部材はリサイクルして使用できるので、資源の有効活用となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の受け台に、片面に電子部品が搭載されたプリント配線板を支持した状態を説明するための横断面模式図である。
（ｂ）は、本発明の受け台の支持板部材と片面に電子部品が搭載されたプリント配線板との当接面を説明するための平面図である。
（ｃ）は、本発明の別の実施態様の受け台の支持板部材と片面に電子部品が搭載されたプリント配線板との当接面を説明するための平面図である。
【図２】  従来のピン支持方式の受け台で片面に電子部品が搭載されたプリント配線板を支持した状態を説明するための横断面模式図である。
【図３】  従来の削りだし方式の受け台で片面に電子部品が搭載されたプリント配線板を支持した状態を説明するための横断面模式図である。
【符号の説明】
１          プリント配線板受け台
１１        台座
１２        支持板部材の狭持部材
１３〜２４  支持板部材
３          プリント配線基板
４〜４６    電子部品
６          スキージ
６１        クリームハンダ
７          メタルマスク
８          凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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