(57)【要約】【課題】加熱による塑性変形に影響されずに、プリント配線基板へ電子部品を精度良く実装する。【解決手段】実装用のプリント配線基板１と同じ形状の試験用のプリント配線基板１Ｔを使用して予め塑性変形係数δを測定しておき、実装用のプリント配線基板１のＡ面の配線パターン１ａに第１の電子部品２-1，２-2を半田付けすることによって塑性変形が生じたときには、初期の位置データＸｂ１，Ｘｂ２を塑性変形係数δで補正して、この補正した位置データに基づいてＢ面の配線パターン１ｂに第２の電子部品３-1，３-2を実装する。【選択図】図１
2009188295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を搭載するための位置データに基づいて形成された配線パターンを有するプリント配線基板への電子部品の実装方法であって、
前記プリント配線基板と同じ形状の試験用のプリント配線基板をそのガラス転移温度以上に加熱することによって予め塑性変形係数を測定する塑性変形測定処理と、
実装用のプリント配線基板が塑性変形を生じていないときに、前記位置データに基づいて第１の電子部品を搭載して半田付けする第１の実装処理と、
前記第１の実装処理によって塑性変形が生じたプリント配線基板に第２の電子部品を搭載するときに、前記塑性変形測定処理で求めた塑性変形係数に基づいて前記位置データを補正し、該補正した位置データに基づいて該第２の電子部品を実装する第２の実装処理とを、
順次行うことを特徴とするプリント配線基板への電子部品の実装方法。
【請求項２】
電子部品を搭載するための位置データに基づいて形成された配線パターンを有するプリント配線基板に対し、その両面から圧力を加えながら該プリント配線基板をそのガラス転移温度以上に加熱して塑性変形を発生させる処理と、
前記位置データを前記プリント配線基板の塑性変形係数に従って補正し、その補正した位置データに基づいて前記電子部品を前記塑性変形が生じたプリント配線基板に搭載する処理とを、
順次行うことを特徴とするプリント配線基板への電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板への電子部品の実装方法、特に両面プリント配線基板等の熱変形による実装位置ずれ防止技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プリント配線基板の表面と裏面に配線パターンを形成し、その両面にそれぞれ電子部品を搭載する両面基板では、設計した配線パターンの寸法に基づいて表面と裏面のそれぞれに対するクリーム半田印刷用のメタルマスクを作製すると共に、マウンター（部品自動搭載機）用の位置データを作成する。そして、表面用のメタルマスクを使用して基板表面にクリーム半田を印刷し、その上にマウンターを使用して電子部品を搭載し、これをリフロー炉に入れて加熱してクリーム半田を溶融させて半田付けを行う。
【０００３】
その後、表面に電子部品が実装された基板をリフロー炉から取り出して冷却し、今度は裏面用のメタルマスクを使用して基板の裏面にクリーム半田を印刷する。更に、マウンターを使用して基板の裏面に裏面用の電子部品を搭載し、これをリフロー炉に入れて加熱してクリーム半田を溶融させて半田付けを行う。
【０００４】
このとき、裏面用のクリーム半田として、その融点が表面用のクリーム半田の融点より低いものを使用し、リフロー炉の温度を２種類のクリーム半田の融点の中間となるように設定することで、表面に実装済みの電子部品の脱落を防止するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１００９５号公報
【特許文献２】特開２００７−１３４５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記両面基板に対する電子部品の実装方法では、次のような問題が有った。
【０００７】
例えば、難燃性のガラス布基材エポキシ樹脂を使用して一般的な耐熱性を備えた銅張り積層板であるＦＲ−４基板では、そのガラス転移温度Ｔｇが１２０〜１４０℃である。一方、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田の半田付け温度は２１０℃以上となっている。従って、基板の表面にクリーム状のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田を塗布し、電子部品を搭載して半田付けを行う場合、基板温度がガラス転移温度Ｔｇを超えるまで加熱する必要がある。基板は加熱によって膨張するが、その温度がガラス転移温度Ｔｇを超えると、弾性変形領域を超えて塑性変形が発生する。このため、半田付け後に常温まで冷却しても元の寸法に戻らず、一回り大きなサイズになってしまう。
【０００８】
基板の寸法が変化すると、裏面に形成されている配線パターンの寸法も変化してしまい、予め準備しておいた裏面用のメタルマスクや、マウンター用の位置データとの誤差が生ずる。小さい基板の場合は、全体の変形量も少なく許容誤差の範囲内に収まるので問題は無い。しかし、大型の基板の場合は、全体の変形量が大きくなるので、正常に実装できない電子部品が生ずるというおそれがあった。また、基板の内部にＩＣチップ等の電子部品を埋め込んだ電子部品内蔵基板の中間層の基板として使用するプリント配線基板は、厚さが０．１ｍｍ程度と薄いので、塑性変形による全体の変形量が大きくなり、大型の基板と同様の問題があった。
【０００９】
本発明は、加熱による塑性変形に影響されずに、プリント配線基板へ電子部品を精度良く実装する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、電子部品を搭載するための位置データに基づいて形成された配線パターンを有するプリント配線基板への電子部品の実装を、次のような処理を順次実行することによって行うことを特徴としている。
【００１１】
先ず、プリント配線基板と同じ形状の試験用のプリント配線基板をそのガラス転移温度以上に加熱することによって予め塑性変形係数を測定する塑性変形測定処理を行い、次に、実装用のプリント配線基板が塑性変形を生じていないときに、前記位置データに基づいて第１の電子部品を搭載して半田付けする第１の実装処理を行う。更に、前記第１の実装処理によって塑性変形が生じたプリント配線基板に第２の電子部品を搭載するときに、前記塑性変形測定処理で求めた塑性変形係数に基づいて前記位置データを補正し、該補正した位置データに基づいて該第２の電子部品を実装する第２の実装処理を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、実装用のプリント配線基板と同じ形状の試験用のプリント配線基板を使用して予め塑性変形係数を測定しておき、実装用のプリント配線基板に第１の電子部品を半田付けすることによって塑性変形が生じたときには、初期の位置データを塑性変形係数で補正して、この補正した位置データに基づいて第２の電子部品を実装するようにしている。これにより、半田付け等の加熱による塑性変形に影響されずに、プリント配線基板へ電子部品を精度良く実装することができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例を示す電子部品の実装方法の説明図である。
この電子部品の実装方法は、図１（ａ）に示すように、絶縁基板の表面（Ａ面）と裏面（Ｂ面）にそれぞれ配線パターン１ａ，１ｂが形成された両面プリント配線基板１に対して、表面に電子部品２-1，２-2を、裏面に電子部品３-1，３-2をそれぞれ実装するものである。
【００１５】
ここで、表面の電子部品２-1，２-2の実装位置は、図の左端を基準点Ｏとして、Ｘa1，Ｘa2であり、裏面の電子部品３-1，３-2の実装位置は、図の左端を基準点Ｏとして、Ｘb1，Ｘb2である。そして、配線パターン１ａ，１ｂは、これらの電子部品２-1，２-2，３-1，３-2の位置データに基づいた寸法で形成されている。
【００１６】
なお、実装する電子部品の数は一例である。また、図にはＸ方向（例えば、横方向）のみを示しているが、Ｙ方向（縦方向）についても同様である。以下の説明は、Ｘ方向についてのみ行うことにする。
【００１７】
電子部品の実装に先立ち、図１（ｂ）に示すように、実際に電子部品を搭載する両面プリント配線基板１と同じ材料・寸法で形成されたテスト用の両面プリント配線基板１Ｔを準備し、この基板１Ｔを半田付け温度まで加熱した後、常温まで冷却する。そして、加熱前の寸法Ｌbeforeと、冷却後の寸法Ｌafterに基づいて、塑性変形係数δ（＝冷却後の寸法Ｌafter／加熱前の寸法Ｌbefore）を求める。
【００１８】
更に、表面の配線パターンの位置データに基づいて、表面用のメタルマスク４ａと、マウンター用の表面部品搭載位置データを作成する。更に、裏面の配線パターンの位置データを塑性変形係数δで補正して（即ち、位置データの値に塑性変形係数δを乗算して）補正位置データを算出し、この補正位置データに基づいて裏面用のメタルマスク４ｂと、マウンター用の裏面部品搭載位置データを作成する。
【００１９】
以上のような準備が整った後、先ず、図１（ｃ）に示すように、両面プリント配線基板１の表面の配線パターン１ａ上に、メタルマスク４ａを用いて融点の高いクリーム半田５を印刷する。
【００２０】
次に、図１（ｄ）に示すように、配線パターン１ａ上に印刷されたクリーム半田５の上に、マウンター（図示せず）を使用して電子部品２-1，２-2を搭載する。この時点では、両面プリント配線基板１は加熱前であるので、塑性変形は生じておらず、設計どおりの位置データＸａ１，Ｘａ２に基づいて所定の位置にクリーム半田５が印刷され、電子部品２-1，２-2が搭載される。
【００２１】
次に、電子部品２-1，２-2が搭載された両面プリント配線基板１をリフロー炉に入れて加熱し、クリーム半田５を溶融させてこの電子部品２-1，２-2の半田付けを行う。その後、表面に電子部品２-1，２-2が実装された両面プリント配線基板１をリフロー炉から取り出して冷却する。この結果、両面プリント配線基板１は塑性変形を生じ、図１（ｅ）に示すように、その寸法（基準点Ｏからの距離）は、塑性変形係数δに比例して増加する。従って、基準点Ｏから電子部品２-1，２-2までの距離は、それぞれδ・Ｘａ１，δ・Ｘａ２となる。
【００２２】
今度は、図１（ｆ）に示すように、リフロー炉から取り出した両面プリント配線基板１の裏面を上にして、裏面の配線パターン１ｂ上に、メタルマスク４ｂを用いて融点の低いクリーム半田６を印刷する。メタルマスク４ｂは、リフローによる加熱で生じる塑性変形係数δで補正した位置データに基づいて作製されているので、塑性変形後の配線パターン１ｂとのずれは生じない。
【００２３】
次に、図１（ｇ）に示すように、配線パターン１ｂ上に印刷されたクリーム半田６の上に、マウンターを使用して電子部品３-1，３-2を搭載する。この時点では、両面プリント配線基板１に塑性変形が生じているが、マウンターの裏面部品搭載位置データも、予め塑性変形係数δで補正されているので、電子部品３-1，３-2の搭載位置と配線パターン１ｂとのずれは生じない。即ち、電子部品３-1，３-2は、基準点Ｏからそれぞれδ・Ｘｂ１，δ・Ｘｂ２の距離に搭載される。
【００２４】
更に、電子部品３-1，３-2が搭載された両面プリント配線基板１をリフロー炉に入れて加熱し、クリーム半田６を溶融させてこの電子部品３-1，３-2の半田付けを行う。このとき、リフロー炉の温度をクリーム半田５の融点よりも低く、かつクリーム半田６の融点よりも高い値に設定することで、表面に実装済みの電子部品２-1，２-2の脱落を防止する。
【００２５】
以上のように、本実施例の電子部品の実装方法では、実際に電子部品を搭載する前に、同じ形状の両面プリント配線基板を加熱することによって塑性変形係数を測定しておき、塑性変形後に搭載する電子部品の位置データをその塑性変形係数に基づいて補正し、補正した位置データに基づいてクリーム半田の印刷や電子部品の搭載を行うようにしている。これにより、加熱による塑性変形に影響されずに、プリント配線基板へ電子部品を精度良く実装することができるという利点がある。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
（ａ）  実施例では両面プリント配線基板に対する電子部品の搭載方法を説明したが、例えば、基板の内部に電子部品を埋め込む電子部品内蔵基板の中間層のプリント配線基板に対しても、同様に適用可能である。即ち、電子部品内蔵基板の中間層のプリント配線基板に電子部品を実装する場合は、裏面に対する電子部品の搭載は行わない。しかし、表面の電子部品実装時のリフローにより、プリント配線基板に塑性変形が生ずることは同じである。従って、電子部品の搭載位置や配線パターンは、設計時の位置データからずれることになる。このため、その後、中間層のプリント配線基板に積層する絶縁層や配線層の寸法は、実施例と同様の方法で、この中間層のプリント配線基板の塑性変形係数に基づいて補正しておくことにより、加熱による塑性変形に影響されずに、基板内に電子部品を精度良く埋め込むことが可能になる。
（ｂ）  メタルマスク４ａ，４ｂを使用して、配線パターン１ａ，１ｂ上にクリーム半田５，６を印刷し、このクリーム半田５，６を溶融して電子部品２，３を実装しているが、半田バンプが形成された電子部品を搭載することもできる。その場合、メタルマスク４ａ，４ｂは不要となり、クリーム半田５，６を印刷する工程も不要となる。
（ｃ）  両面プリント配線基板１の表面に対する電子部品２-1，２-2の実装は、塑性変形を考慮していない当初の位置データに基づいて行い、裏面に対する電子部品３-1，３-2の実装は、予め測定した塑性変形係数δで補正した位置データに基づいて行っているが、電子部品を搭載する前に両面プリント配線基板１を、両面から加圧しつつ半田付け温度以上に加熱し、塑性変形を発生させるようにしても良い。これにより、その後の半田付け処理での塑性変形量が小さくなり、プリント配線基板へ電子部品を精度良く実装することが可能になる。但し、この場合、位置データはすべて塑性変形係数δで補正しておく必要がある。
（ｄ）  プリント配線基板に生ずる塑性変形は、半田付けによる加熱に起因するものに限定されない。アニール等の熱処理による塑性変形に対しても同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例を示す電子部品の実装方法の説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    両面プリント配線基板
１ａ，１ｂ    配線パターン
２，３    電子部品
４ａ，４ｂ    メタルマスク
５，６    クリーム半田
【図１】
2009188295.tif 000003