JP2017195318A - 集合基板 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の反りを抑制する集合基板を提供する。
【解決手段】集合基板１は、電子部品２が実装される複数の回路基板３と、電子部品２の実装後に複数の回路基板３から切り離される捨て基板４と、隣接する２つの回路基板３の境界に位置する第１溝５と、回路基板３と捨て基板４との境界に位置する第２溝６と、を有する。第１溝５及び第２溝６は、捨て基板４を横切らないように形成されている。これにより、電子部品２の実装工程で集合基板１に生じる反りを抑制することができ、集合基板１に実装された電子部品２に及ぼす集合基板１の反りの影響を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の回路基板が連結されてなる集合基板に関する。

従来、回路基板を製造する場合、電子機器の設計上の都合から一枚の集合基板に、直線状のＶ溝や、ミシン目等のカット部を設け、電子部品等をいわゆるフロー工程またはリフロー工程で実装する。その後、上述したカット部を境界として集合基板から捨て基板をカットする等して、所望の形状の回路基板が製造される。

しかし、フロー工程またはリフロー工程では、回路基板を構成するエポキシ樹脂とガラス繊維、銅箔の熱膨張率の相違から回路基板の反りや捩れが発生することがある。回路基板の反りや捩れは、実装した電子部品の脱落や電気的接続箇所の信頼性低下等を引き起こす虞がある。

特許文献１には、表面に実装部品を配置した後に半田付けを行う回路基板において、回路基板の裏面に太幅のパターン（導体パターン）を設けるとともに、このパターンに半田を付着させた回路基板が開示されている。この特許文献１では、回路基板の裏面の太幅のパターンに半田を付着させることで、回路基板表面に発生する曲げ応力に相反する応力を回路基板裏面に発生させている。そのため、回路基板の表面側と裏面側に発生する曲げ応力が互いに打ち消しあって回路基板の反りが防止されている。

また、特許文献２には、回路基板の部品実装後に取り除かれる部分に、回路基板の変形防止用の導体パターンを形成し、部品実装時における回路基板の変形防止を図る技術が開示されている。

特開２０００−５９０１８号公報 特開２０００−１６４９９７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、回路基板の片側略全面が半田付着領域となるため、回路基板の両面に部品を実装する場合や、フロー工程で半田付けを行う場合に対応できないという問題がある。

また、特許文献２に開示された技術では、部品が実装される回路基板が切り離し可能に複数連結された集合基板に適用できないという問題がある。

そこで、本発明は、回路基板の反りを抑制する集合基板を提供することを目的としている。

本発明の集合基板は、電子部品が実装される複数の回路基板と、上記電子部品の実装後に上記複数の回路基板から切り離される捨て基板と、上記複数の回路基板のうち隣接する２つの回路基板の境界に位置し、上記捨て基板を横切らないように形成された第１溝と、上記回路基板と上記捨て基板との境界に位置し、上記捨て基板を横切らないように形成された第２溝と、を有することを特徴としている。

上記集合基板においては、上記第１溝と上記第２溝とが交差する位置に第１開口部を形成してもよい。

また、上記集合基板においては、上記第１溝に第２開口部を形成してもよいし、上記第２溝に第３開口部を形成してもよい。

そして、上記複数の回路基板のうち隣接する２つの回路基板において、上記電子部品を上記第１溝のうち当該回路基板間に位置する部分の中点を中心として点対称に配置してもよい。

本発明によれば、第１溝及び第２溝が捨て基板を横切らないよう形成されているので、電子部品の実装工程で集合基板に生じる反りを抑制することができ、集合基板に実装された電子部品に及ぼす集合基板の反りの影響を低減することができる。

そして、集合基板に形成される第１溝及び第２溝は、回路基板の両面への電子部品の実装やフロー工程での半田付けを妨げるものではない。従って、集合基板は、回路基板の両面への電子部品の実装やフロー工程で半田付けを実施することが可能となる。

本発明の第１実施例における集合基板を模式的に示した説明図。 集合基板の反りの状況を示す説明図であって、（Ａ）は隣接する２つの回路基板の境界に開口部がない場合を示し、（Ｂ）は隣接する２つの回路基板の境界に、隣接する２つの回路基板の境界の長さの５０％の開口部が形成された場合を示す。 本発明の第２実施例における集合基板を模式的に示した説明図。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例における集合基板１を模式的に示した説明図である。

矩形板状の集合基板１は、複数の電子部品２が実装される複数の回路基板３と、回路基板３に電子部品２が実装された後に回路基板３から切り離される捨て基板４と、を有している。また、集合基板１には、集合基板１から回路基板３や捨て基板４を切り離す際の起点となる第１溝５及び第２溝６が形成されている。図１において、第１溝５及び第２溝６は、便宜上いずれも破線で示している。

ここで、集合基板１とは、小型かつ同種の回路基板３を効率的に製造するために用いられるものである。すなわち、集合基板１は、電子部品２が半田付けされた後に、捨て基板４が切り離され、各回路基板３に分割されるものである。捨て基板４は、製品とはならない部分であるが、ハンドリング等を良好にするために集合基板１に設けられる部分である。

回路基板３は、矩形板状を呈し、ガラスエポキシ基板等の絶縁性を有する基板本体に導体パターンが形成されたものである。本実施例では、一つの集合基板１内に、２つの回路基板３ａ、３ｂが互いに連結されてなる一つの回路基板集合部８が形成されている。回路基板集合部８は、矩形状を呈している。回路基板３を貫通するような部品が実装される場合、各回路基板３ａ、３ｂには、電子部品２のリード等を挿入可能な穴（図示せず）が必要に応じて形成される。なお、集合基板１内の回路基板３の数は２つに限定されるものではない。また、回路基板集合部８は、集合基板１内の全ての回路基板３が互いに連結されて構成されるものである。

電子部品２は、集合基板１の状態における各回路基板３ａ、３ｂの表面（一方の面）に、フロー工程やリフロー工程等で実装される。各回路基板３ａ、３ｂは互いに同一である。なお、各回路基板３ａ、３ｂは、両面に電子部品２を実装してもよい。

そして、隣接する２つの回路基板３ａ、３ｂにおいて、電子部品２は第１溝５の中点９を中心として点対称に配置されている。中点９は、回路基板３ａ、３ｂに挟まれた第１溝５を２等分する位置にある。つまり、集合基板１には、同一構成の回路基板３ａ、３ｂが中点９を中心として点対称に配置されている。

捨て基板４は、矩形板状を呈し、回路基板集合部８の左右両側に形成されている。つまり、回路基板集合部８は、一対の捨て基板４ａ、４ｂによって挟まれている。これら捨て基板４ａ、４ｂは、回路基板３の基板本体と同じ材質であり、例えばガラスエポキシ基板等からなっている。また、捨て基板４には、表裏の両面に、同じ面積の導体パターン、または同じ形状の導体パターンが形成されている。なお、捨て基板４の表裏の両面に、同じ面積で同じ形状の導体パターンを形成してもよい。

第１溝５及び第２溝６は、例えば断面Ｖ字形の切り込みが入れられた部分であり、集合基板１の表面及び裏面の同じ位置に、同じ深さとなるように形成されている。第１溝５及び第２溝６は、高速で回転する円盤状の刃を用いて切削加工される。

第１溝５は、隣接する２つの回路基板３ａ、３ｂの境界に位置し、捨て基板４を横切らないように形成されている。詳述すると、第１溝５は、集合基板長手方向に沿った直線状を呈し、回路基板集合部８内に形成されている。

第２溝６は、回路基板３と捨て基板４との境界に位置し、捨て基板４を横切らないように形成されている。詳述すると、第２溝６は、集合基板短手方向に沿った直線状を呈し、回路基板集合部８の両側に形成されている。

つまり、集合基板１には、回路基板３ａ、３ｂの間に位置する一つの第１溝５と、回路基板集合部８の両側に位置し、互いに平行な一対の第２溝６ａ、６ｂとが形成されている。第２溝６ａ、６ｂは、第１溝５に対して直交している。

そして、第１溝５によって、回路基板３ａ、３ｂ同士の切り離しが可能となっている。また、第２溝６ａ、６ｂによって、集合基板１から捨て基板４のみを切り離し可能となっている。従って、捨て基板４ａは、第２溝６ａによって回路基板集合部８から切り離され、捨て基板４ｂは第２溝６ｂによって、回路基板集合部８から切り離される。

集合基板１の第１溝５と第２溝６とが交差する位置には、第１開口部としての第１穴部１１が貫通形成されている。第１穴部１１は、集合基板長手方向に沿った細長い長穴状を呈し、第１溝５と重なるように形成されている。第１穴部１１は、第１溝５及び第２溝６よりも幅広に形成されている。

また、第１溝５には、第２開口部としての複数の第２穴部１２が貫通形成されている。第２穴部１２は、集合基板長手方向に沿った細長い長穴状を呈し、第１溝５と重なるように形成されている。第２穴部１２は、第１溝５及び第２溝６よりも幅広に形成されている。なお、第１溝５に形成される第２穴部１２の数は、３つに限定されるものではない。

このような第１実施例の集合基板１において、第１溝５及び第２溝６は切削加工（機械加工）されている。そのため、集合基板１の表面と裏面とで、第１溝５及び第２溝６の深さに差が生じた場合、集合基板１における銅と樹脂層との線膨張率の差だけでなく、集合基板１の表面と裏面の樹脂層の差が原因で、第１溝５及び第２溝６の部分を起点とした基板の反り（折れ）が発生する。

従って、捨て基板４を横切らないように、第１溝５及び第２溝６を形成することで、捨て基板４の反りが低減され、ひいては回路基板３の反りを低減することができる。つまり、実装工程における回路基板３の歪みが抑制され、この歪みが電子部品２に及ぼす影響を低減することができる。

第１溝５や第２溝６を円盤状の刃を用いて切削加工すると、第１溝５と第２溝６とが交差する箇所には、「＋」形状に溝が形成されることになる。そこで、第１溝５と第２溝６とが交差する箇所に第１穴部１１を予め設けておくことで、第１溝５と第２溝６とが交差する箇所には、実質Ｔ字形状に溝を形成することが可能となる。つまり、捨て基板４を横切るような溝を形成することなく、複数の回路基板３を有する集合基板１を構成することができる。

また、集合基板１は、複数の回路基板３の集合体であり、隣接する２つの回路基板３ａ、３ｂの電子部品２は、第１溝５の中点９を中心として点対称に配置されている。これによって、回路基板３に反りが発生し得る状況においても、隣接する回路基板３ａ、３ｂ同士が反りを相殺しあうため、結果として反りが発生しにくい集合基板１を形成することができる。つまり、隣接する２つの回路基板３ａ、３ｂの電子部品２が中点９を中心として点対称に配置されることでも、回路基板３の歪みが抑制される。

そして、集合基板１に形成される第１溝５、第２溝６、第１穴部１１及び第２穴部１２は、回路基板３の両面への電子部品２の実装やフロー工程での半田付けを妨げるものではない。従って、集合基板１は、回路基板３の両面への電子部品２の実装やフロー工程で半田付けを実施することが可能となる。

また、第１溝５に第１穴部１１、第２穴部１２を設けることで、隣接する２つの回路基板３ａ、３ｂ同士が第１溝５を中心にしてＶ字状に反ってしまうことを抑制することができる。例えば、回路基板３ａと回路基板３ｂとの境界部分、すなわち第１溝５が設けられる部分を全て（全長に亙って）第１穴部１１及び第２穴部１２からなる長穴にすれば、第１溝５を中心にしたＶ字状の反りは無くなるが、回路基板３ａと回路基板３ｂとの接続強度を確保できない。そこで、２つの第１穴部１１と３つの第２穴部１２の長さの総和は、回路基板３ａと回路基板３ｂとの境界の長さの２０％〜９０％となるように設定されている。さらに言えば、実装工程での振動等を考慮して、回路基板３ａと回路基板３ｂとの境界に設けられる第１穴部１１と第２穴部１２の長さの総和は、回路基板３ａと回路基板３ｂとの境界の長さの３０％〜５０％となるように設定することが望ましい。

図２は、集合基板の反りの状況を示す説明図であって、（Ａ）は隣接する２つの回路基板の境界に開口部がない場合の集合基板の状態を示し、（Ｂ）は隣接する２つの回路基板の境界に、隣接する２つの回路基板の境界の長さの５０％の開口部が形成された場合の集合基板の状態を示している。ここで、図２の（Ａ）で示す集合基板は、上述した図１の集合基板１において第１穴部１１、第２穴部１２が形成されていないものと同じものである。また、図２の（Ｂ）で示す集合基板は、上述した図１の集合基板１において、隣接する２つの回路基板３ａ、３ｂの境界に形成された第１穴部１１及び第２穴部１２の長さの合計が第１溝５の長さの５０％になっているものと同じものである。なお、図２における集合基板の反りの正負は、図中の「×」で示した位置を基準としたものである。

図２に示すように、回路基板間の境界に開口部（第１穴部１１及び第２穴部１２）を設定することで、回路基板間の境界（第１溝５）を中心に発生する反りを抑制することができる。

なお、捨て基板４は、第１溝５に対して直交し、隣接する２つの回路基板３ａ、３ｂの双方に跨るように配置されている。そのため、矩形板状の捨て基板４によっても、隣接する２つの回路基板３ａ、３ｂ同士が第１溝５を中心としてＶ字状に反ってしまうことを抑制することができる。

次に、図３を用いて本発明の第２実施例の集合基板２１について説明する。図３は、本発明の第２実施例における集合基板２１を模式的に示した説明図である。なお、上述した第１実施例と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第２実施例の集合基板２１は、上述した第１実施例の集合基板１と略同一構成となっているが、第２溝６に第３開口部としての複数の第３穴部２２が貫通形成されている。第３穴部２２は、集合基板短手方向に沿って細長い長穴状を呈し、第２溝６と重なるように形成されている。第３穴部２２は、第１溝５及び第２溝６よりも幅広に形成されている。第３穴部２２は、回路基板３ａの両側及び回路基板３ｂの両側に１つずつ、合計４つ形成されている。

ここで、第３穴部２２は、回路基板３と捨て基板４との境界に位置しているが、全体として捨て基板４側に寄せた状態で形成されている。換言すると、第３穴部２２は、その長手方向に沿った中心線が、第２溝６の中心位置よりも捨て基板４側にずれた位置となるように形成されている。

回路基板３ａ、３ｂの外周縁部には、電子部品２が実装されない領域である所定幅の禁止帯（図示せず）が全周に亙って連続して設けられている。この禁止帯には、導体パターンを形成可能である。従って、回路基板３と捨て基板４の境界に設ける第３穴部２２を捨て基板４側に寄せて形成することで、回路基板３における導体パターンの形成可能領域が相対的に広くなる。つまり、第３穴部２２を捨て基板４側に寄せて形成することで、回路基板３に設ける導体パターンの設計の自由度が高くなる。

また、第３穴部２２の長さは、隣接する回路基板３の第２溝６に沿った方向の長さである短辺長さＬの２０％〜９０％となるよう設定されている。すなわち、回路基板３ａと捨て基板４との境界に１つの第３穴部２２が形成される場合、この第３穴部２２の長さは、回路基板３ａと捨て基板４との境界の長さの９０％以下となるように設定されている。

このような第２実施形態は、上述した第１実施例と略同等の作用効果を得ることができるとともに、第２溝６に第３穴部２２を設けたことによって、捨て基板４と回路基板３が第２溝６を中心にしてＶ字状に反ってしまうことを抑制することができる。

なお、実装工程での振動等を考慮すると、第３穴部２２の長さは、上記短辺長さＬの３０％〜５０％にすることが望ましい。

また、この第２実施例では、各回路基板３ａ、３ｂの両側に第３穴部２２が一つずつ形成されているが、各回路基板３ａ、３ｂの両側に形成される第３穴部２２の数は１つに限定されるものではない。

各回路基板３ａ、３ｂの両側に複数の第３穴部２２が形成された場合には、例えば回路基板３ａと捨て基板４との境界に形成される第３穴部２２の第２溝６に沿った長さの総和が、上記短辺長さＬの９０％以下となるよう設定すればよい。

なお、上述した第１、第２実施例における集合基板１、２１においては、第１溝５に対して第２溝６が直交しているが、集合基板１、２１内の回路基板３の配置によっては、第１溝５に対して第２溝６が平行になってもよい。

また、上述した第１、第２実施例における集合基板１、２１において、第１穴部１１を、第１溝５と直交するように形成してもよい。

そして、上述した第１、第２実施例における集合基板１、２１において、捨て基板４を、回路基板集合部８の外周側にＬ字状に設けたり、回路基板集合部８の全周を連続的に囲む枠状に設けたりすることも可能である。

１…集合基板
２…電子部品
３…回路基板
４…捨て基板
５…第１溝
６…第２溝
９…中点
１１…第１穴部
１２…第２穴部

Claims (5)

1. 電子部品が実装される複数の回路基板と、
   上記電子部品の実装後に上記複数の回路基板から切り離される捨て基板と、
   上記複数の回路基板のうち隣接する２つの回路基板の境界に位置し、上記捨て基板を横切らないように形成された第１溝と、
   上記回路基板と上記捨て基板との境界に位置し、上記捨て基板を横切らないように形成された第２溝と、を有することを特徴とする集合基板。
2. 上記第１溝と上記第２溝とが交差する位置に第１開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の集合基板。
3. 上記第１溝には、第２開口部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の集合基板。
4. 上記第２溝には、第３開口部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の集合基板。
5. 上記複数の回路基板のうち隣接する２つの回路基板において、上記電子部品は上記第１溝のうち当該回路基板間に位置する部分の中点を中心として点対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の集合基板。