JPH0391299A - プリント回路基板の支持装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は一般に電子アバ。イスの組立て用工具に関し、
特にプリント回路基板を支持するための取シ付は具（ｆ
　１ｘｔｕｒｅ　）、　及びこのような基板上への部品
の実装中、該取シ付げ具を製造し利用するための方法に
関する。

〔発明の技術的背景及びその問題点〕

プリント回路基板は集積回路（“’　ＩＣ’”）、抵抗
、コンデンサ等のような部品を、支持し、かつ相互に接
続するために使用される。ＩＣはよシ複雑になシ、ＩＣ
及びその他の部品の物理的サイズは縮小し、部品の密度
は高筺る傾向にある。これらの極めて小さい、高度に複
雑な部品をプリント回路基板上に支持し、かつ相互に接
続するため、表面実装プリント回路基板技術が開発され
、広範に利用されている。

表面実装技術を使用してプリント回路基板上に部品を取
り付けることは、部品のリードが基板内の穴に挿入され
ない点で従来の実装技術とは異なっている。その代わシ
、リードは基板の表面上のはんだ付はバンドにはんだ付
げされる。（はんだ付はパッドは基板上の印刷配線の露
出領域から成っている。） 特に、表面実装には、例えばステンシル・スクリーン工
法によって基板上の全てのはんだ付はパッドにはんだペ
ーストを付与し、基板上の全ての部品をそのリードがバ
ンドと適正に位置合わせされるように配置し、かつその
結果生じたアセンフリに例えばオープンで焼成すること
によって熱を加えてはんだペーストを流動化（溶解）さ
せ、それによって部品のリードをそれぞれのはんだ付は
パッドに固定する段階が台筐れる。

回路基板に出来るだけ多くの部品を取シ付げ、それによ
って完全な電子装置を製造するために使用しなげればな
らない基板の数を最小限にするため、現在では両面部品
実装用の多くの回路基板が設計されている。このような
基板上に部品を取シ付けるためには前述の実装手順を２
度行うことが必要である。１度は基板の片側に部品を取
り付けるためであシ、もう−度は基板の反対側に残シの
部品を取シ付けるためである。

基板の表面は平坦に保たれなげればならず、基板自体は
、はんだペーストを付与し部品を配置しど固くはなく、
従って部品の取シ付げ中に基板はそのほぼ全領域下が支
持されなげればならない。

このことは基板の片側に部品を取シ付げ中は基板を固い
金属板のような平坦な作業面に載置するだけで簡単に達
成できる。しかし、この方法は板の第２面に部品を取シ
付げ中は、第１面上の部品が突き出し、邪魔になるので
役立たない。

１組の窪みを金属ブロックに加工することによって適切
な固さの支持が可能である。すなわち各部品ごとに１つ
の窪みであシ、窪みは基板の第１面上の部品のパターン
に対応するパターンで配置される。一般に、部品は全て
が同じ寸法ではなく、従って各窪みはその窪みが受は入
れる特定の部品に応じて異なるサイズに加工されなけれ
ばならない。更に、製造過程中の１つの基板と他の基板
での部品配置の僅かな変化によって基板と支持ブロック
との間に不適合が生ずることがある。

このような加工された支持ブロックによって基板を組み
立てるので、部品は前述のように基板の第１面に取シ付
げられる。次に基板を反転し、それを加工された支持面
上に配置し、その際、部品は対応する窪み内に収納され
る。次にはんだペーストを基板の第２面に付与し、残シ
の部品を配置し、アセンブリを加熱して部品のリードを
基板の第２面上のはんだ付はパッドに固定する。

回路の配置は各々異なるので、異なる支持ブロックが必
要である。更に、回路基板上の部品の物理的な配置が異
なっていると、ブロックを再加工し、又は場合によって
は新しいブロックを作成する必要がある。単一の部品の
寸法の変化に適応するため、新しいブロックが必要な場
合すらある。

これらの支持ブロックの加工及び再加工には費用及び時
間がかかり、（本出願の出願人の見積りによればこのよ
うなブロックの平均製造費用は　約１．５００　＄であ
る）両面プリント回路基板の組立てにおいて重大な問題
となっている。この問題は試作品のプリント回路基板の
組立て及び比較的小規模な製造工程において特に重大で
ある。

これまでの説明から部品の取シ付げ中にプリント回路基
板を簡単かつ経済的に支持する手段が必要であることは
明らかであろう。

〔発明の目的〕

本発明は、部品の取シ付げ中にプリント回路基板を簡単
かつ経済的に支持するための装置および方法を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明はプリント回路基板および基板の片側に取シ付げ
た部品の形状に適合するように形成された、制御可能に
造形可能な材料の取シ付は具を提供するものである。取
シ付げ具が造形され、充分に固くなった後、この取り付
は具は基板の別の側に部品を取シ付ける間、基板を支持
するために利用される。

本発明に基づくプリント回路褪板の組立て方法には、基
板の第１面に部品を取り付け、制御可能に造形可能な材
料の厚板（ｓｔａｂ）を基板と基板上の部品との形状に
適合するように造形し、かつ基板の別の側にさらに部品
を取υ付ける間、基板を支持するために前記形成された
厚板材を利用する各段階が含１れる。

一実施例では、厚板材は熱可塑性のフオーム（ｆｏａｍ
）から成っている。このフオームはこれを回路基板にプ
レスし、かつフオームが軟化して、かつこれを基板およ
び基板上に取シ付げた部品の形状に適合させるのに充分
な熱を加えることによって形成される。フオームは冷却
すると、新たな形状を保持し、基板を支持するのに充分
固くなる。

別の実施例では、造形可能な材料として粘性物質が使用
される。基板と部品は薄膜によって好適に覆われ、例え
ば化学作用によって前記物質が硬化する間にこの物質に
プレスされる。

回路基板上に部品を取シ付ける段階には、一般にはんだ
ベーストを基板上のはんだ付げバットに伺与し、部品の
リードをはんだ付げパノ１−と適正に位置合わせして部
品を基板上に配置し、熱を加えてはんだペーストを流動
化してかつ部品のリードをそれぞれのはんだ付はパッド
に固定する段階が含まれる。

厚板材は材料の造形中に強固な裏打ちを施し、かつ材料
が造形された後に一層の強固さを付与するため、固いト
レー（ｔｒａｙ）等に配置することが好筺しい。材料は
敏感な部品への静電損傷の危険を最小限にするため導電
性であることが望咬しい。

材料が一旦造形された後は、プリント回路基板の製造工
程中に、部品を基板の第２面に取シ付ける間合基板を順
次支持するために繰シ返し利用することができる。材料
は基板どうし間の部品の位置の僅かな変動に適応できる
のに充分な弾力性を保持していることが好ましい。

一実施例では真空を真空源から厚板上に載置された回路
基板へと連通ずるための開口部が厚板を貫いて延びてお
シ、この真空は部品を基板の第２面に取り付けている間
、基板を厚板上に不動に保持するために有効である。あ
るいは、真空を厚板に連通するための手段と共に多孔性
の厚板を使用し、厚板の孔を通して真空を基板に連通し
て基板を所定位置に保持してもよい。

〔発明の詳細な 説明の目的で図面に示すとおシ、本発明は部品の取シ付
げ中にプリント回路基板を支持するための新規な取シ付
は具を実施したものである。回路基板は部品の取シ付げ
中は平坦でなげればならないが、部品を両面回路基板の
片側に取シ付げた後は、別の側での作業中に基板を平坦
に保つことが困難である。従来このような基板を支持す
るために固い金属ブロックが製造されてきたが、部品の
寸法または配置に変化がある毎にブロックを再加工し、
または新しいブロックを加工しなげればならず、これに
はコストおよび時間がかかる。

本発明に基づき、回路基板および片側に取シ付げた任意
の部品の形状に適合するように、制御可能に造形可能な
材料の厚板を造形することによって支持取り付は具が製
造される。その手順は簡単で迅速で経済的であり、かつ
、取シ付げ具を一旦製造すると、製造工程中は所望通シ
何度でも再利用できる。取シ付げ具は製造工程の実際の
基板をパターンとして使用して製造工程から作られるの
で、先行のパターン設計は必要ない。

表面実装技術を利用してプリント回路基板の第１面に部
品を取シ付ける工程が第１図ないし第５図に示しである
。プリント回路基板１２は参照番号１５で総称される印
刷配線を有する第１面１３と、参照番号１９で総称され
る印刷配線を有する第２面１７とを備えている。（図面
では印刷配線の厚みは明解にするため誇張しである。）
配線１５には第１の部品を受ける第１の複数個のはんだ
付はパッド２１と、第２の部品を受ける第２の複数個の
はんだ付はパッド２３と、第３の部品を受ける第３の複
数個のはんだ付はパッド２５とが備えである。同様に、
配線１９には基板１２の第２面上で部品を受けるための
はんだ付はパッド（表示せず）が備えである。

部品を第１面１３に取シ付げ中、基板１２は平坦で強固
な作業面（図示せず）上に支持される。

はんだペースト２７は例えばステンシル・スクリーン工
法によってはんだ付げバッド２１．２３および２５に付
与される。（ペースト２７およびバッド２１．２３およ
び２５は図面上では寸法どおり描かれておらず、ペース
トは実際にはバッドよシも大幅に厚いことが専門家には
明白であろう。）次に部品が基板のそれぞれの位置に配
置される。

例えば、ＩＣ２９はそのリード３１がはんだ付はバッド
２１のそれぞれ１つと位置合わせされてその上に載置さ
れ、またＩＣ３３はそのリード３５がはんだ付げバッド
２３のそれぞれ１つと位置合わせされてその上に載置さ
れ、かつダイオード３７はそのリード３９がはんだ付は
バッド２５のそれぞれ１つと位置合わせされてその上に
載置される。

次に、アセンブリ全体（基板１２および部品２９．３３
および３７）を例えばオーブン（図示せず）れによって
リードをそれぞれのはんだ付げバッドに固定する。

基板１２の第２の側１７に部品を取シ付けるには、基板
は第６図に示すように反転されるが、旦反転されると、
部品２９．３３および３７が突起するので基板は平坦な
作業面上に支持されることができない。更に、通常の回
路基板上の種々の部品の厚さは異なシ、従って表面１３
から突起する距離も一様ではない。

従来は、第２面に部品を取シ付ける間、回路基板を支持
するために第７図に示すブロック４１のような強固な金
属ブロックが使用されてきた。フロック４１はＩＣ２９
を受ける寸法の第１の窪み４３と、ＩＣ３３を受ける寸
法の第２の窪み４５と、ダイオード３７を受ける寸法の
第３の窪み４７とを有している。窪みを加工する際、窪
み４３および４７のそれぞれの寸法と比較する部品２９
および３７０本体の寸法を示した点線４９で表すように
、各窪みは部品の本体のみならずそれぞれの部品のリー
ドをも収納するのに充分の大きさになるように注意しな
ければならない。ブロック４１は製造コストが高く、時
間がかかるので、このよ５な支持ブロックが必要である
ことは両面表面実装プリント回路基板を組み立てる上で
の重大な問題点であった。

本発明に基づき、部品２９．３３および３７を取シ付げ
た基板１２のようなプリント回路基板を支持するための
取り付は具５１は第８図ないし第１１図に示すように基
板および第１の側に取シ付げた部品の形状に適合するよ
うに形成された制御可能に造形可能な厚板５３から成っ
ている。取シ付げ具５１は第２の側１７への部品の取シ
付げ中に、回路基板１２の第１の側１３のほぼ全ての部
分と、そこに取シ付けた部品２９．３３、および３７を
支持するのに充分強固である。

一実施例では取り付は具５１は厚板５３を含む固いトレ
ー５５を備え、補足的に支持する構成になっている。

造形可能な材料は好壕しくは敏感な部品の静電気による
損傷の危険を最小限にするため導電性である。

本発明に基づくプリント回路基板１之０方法には、例え
ば前述の手順に従って基板１２の第１の側１３上に部品
２９、３３および３７のような部品を取シ付げ、後に詳
述するように熱と圧力を用いて厚板５３を基板１２の第
１面１３およびその上に取シ付げた部品の形状と適合す
るように造形し、かつ、基板１２の第２の側１７に所望
の部品を取っ付ける間、回路基板１２を厚板５３で支持
する各段階が含１れる。

部品は第１の側１３に部品を取シ付けるための前述の手
順と同様にして第２の側にも取シ付ゆられる。すなわち
、はんだ付げバッドにはんだペーストを付与し、リード
をはんだ付はバッド上に位置合わせして部品を基板上に
配置し、熱を加えて部品のリードをはんだ付はバッドに
固定する。

造形可能な材料の厚板５３は好ましくは熱可塑性のフオ
ームから成っている。所定の満足すべき結果を示すフオ
ームは「導電性橋かげポリエチレン０フオーム（　ｃｏ
ｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ　ｐｏｌｙ
−ｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｆｏａｍ）Ｊ　、型番号”　Ｃ　
Ｘ　Ｐ　−　３　Ｒ　”の商品名でマサチューセノツ州
ＨｙａｎｎｉｓのＳｅｎｔｉｎｅｌＦｏａｍ　Ｐｒｏｄ
ｕｃｔｓ社から市販されている。このような熱可塑性材
料の造形は熱と圧力を利用して行われる。第９図に示す
ように、基板１２を厚板５３上に配置し、２つを互いに
圧縮する。この圧縮は例えばプレート５７を基板１２の
上に配置し、矢印５９に示す方向に押下することによっ
て行うことができる。圧縮力は例えば、はねクランプ等
、筐たはプレート５７上に重シを置くことによって生成
できる。

材料の厚板５３を基板の形状に適合させるために利用す
る熱は好１しくは基板と材料をオーブンに入れることに
よって加えられ、材料が第１０図に最も明解に示されて
いるように基板の形状と適合するのに充分に軟化する壕
で熱が加えられる。

次に熱は除去され、材料は基板をその寸１にして冷却さ
れる。材料は一旦冷却すると、その新しい形状を保つ。

次に基板は第１１図に示すように取シ外すことができ、
捷たは基板の第２面上に部品を取り付ける段階に即座に
進みたいならば、その捷１にしておいてもよい。完成し
た取り付は具５１は基板の第２の面に部品を取シ付ける
間、同じ基板または同じ部品構成を有する一連の基板を
支持するのに利用することができる。

熱可塑性のフオームの利点はそれが冷却された後、製造
工程中に形状を永久的に変更することなく１つの基板と
別の基板との部品配置の僅かな変化に適応するに充分な
圧縮性を保持しておシ、同時に、はんだペーストの付与
および第２面への部品の取り付は中に基板を適正に支持
するのに充分な強固さを保持している点である。

第１２図に示す別の実施例では、制御可能に造形可能な
材料として樹脂寸たは紫外線硬化材料のような粘性物質
５７が使用される。物質５７は適宜の寸法の容器５９に
収納されている。例えば硬化剤渣たは触媒（図示せず）
と物質を混合し、または物質を紫外線放射に晒すことに
よって硬化過程が始１す、かつ基板１２と部品は物質的
に圧縮され、物質が基板および部品の形状を保持するに
充分に硬化される１でその状態に保たれる。

基板と部品はこの工程中、可撓性の薄膜６】によって完
璧に保護される。薄膜６１の厚みによって物質内の窪み
はその対応する部品の寸法よりも僅かに大きくなるので
、別の同種の基板上への部品の配置の僅かなずれは完成
した取シ付げ具によって吸収して適応される。

はんだペーストを付与中または部品の配置中に回路基板
を厚板上に不動に保つ必要があることがある。これは例
えば真空によって達成可能である。

一実施例では、開口部６３は厚板５３を通って、第１１
図に示すようにトレー５５を貫いて延びる隣接の開口部
６４へと延びている。開口部６４は例えばトレー５５を
支持するマニホルド（図示せず）を通して真空源（図示
せず）から真空を受けるようにされている。基板が厚板
５３上に載置されている場合は真空は開口部６４および
６３を通して開口部６３の上端６５に連通され、そこか
ら回路基板へと連通される。

所望ならば複数個の開口部を使用でき、開口部６９のよ
うな幾つかの開口部を厚板５３内の窪み７１内に配設し
て、基板の第１の面に既に取シ付けられた部品と真空が
連通ずるようにできる。１−ツー５５内の開口部７３は
真空源からの真空を開口部６９に連通ずるために利用さ
れる。

別の実施例（図示せず）では、厚板は多孔性の材料から
製造でき、真空は基板を所定位置へと保持するためにマ
ニホルドから厚板を通して連通ずる。厚板は好１しくは
トレー５５のようなトレー内に収納され、真空はトレー
５５内の開口部６４および７３のような開口部を通して
厚板と連通される。

これ１での説明から、本発明が部品の取シ付は中にプリ
ント回路基板を支持する簡単で経済的な取シ付は具を提
供することが理解されよう。取シ付は具は試作品の基板
に部品を取り付ける段階として製造し、その基板に部品
を取り付ける次の段階中に基板を取シ付げ具から取り外
さなくても同じ基板を支持するために使用することがで
きる。

この取り伺げ具は更に製造工程中に一連の基板を支持す
るために利用可能である。組立てられた基板がバターノ
として利用されるσ）で、部品の前ちっての配置、部品
寸法の測定または相対的な部品とリードの位置の計算は
必要ない。従って、本発明に基づく取り付は具は配置作
業や、強固なブロックの加工に８時間以上も費やす従来
のものと比較して約１時間で容易に製造可能である。

これまで本発明の特定の実施例を図示し、説明してきた
が、本発明は、説明し図示してきた部品の特定の形式ま
たは構成に限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明を用いることにより、両面
実装プリント回路基板に部品を取り付ける間該プリント
回路基板を保持するための装置を、簡単、迅速、かつ経
済的に作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は部品を実装する前のプリント回路基板の斜視図
である。 第２図は第１図の線２−２における断面図である。 第３図ははんだペーストを基板の第１面のけんだ付はパ
ッドに付加した様子を示す図である。 第４図は部品を第１面に実装した様子を示す図である。 第５図は第４図の線５−５における断面図である。 第６図は第２面に部品を実装するために基板を引っ繰り
返した様子を示す図である。 第７図は第２面に部品を実装する開基板を支持するため
の従来の機械加工されたブロックを示す図である。 第８図は堅固なトレー内の制御可能に造形可能な材料の
厚板を示す図である。 第９図は第６図に示す基板を第８図に示す材料に押しつ
け熱を加えた様子を示す図である。 第１０図は第８図に示す材料を第６図に示す基板の形状
に適合させ基板が所定の位置にある様子を示す図である
。 第１１図は完成した取り付は具を示す図である。 第１２図は本発明の別の実施例を示す図である。 １２ニブリント回路基板、　　　　５３：厚板５５　： トレー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板及び該基板の第１面に実装された部品の形状
   に適合するよう造形される制御可能に造形可能な材料の
   厚板部材を備えて成り、前記基板の他の面に部品を実装
   する間、前記基板及び前記第１面に実装された部品のほ
   ぼ全ての部分を支持するのに充分な堅さを有しているこ
   とを特徴とするプリント回路基板支持装置。
2. （２）基板の第１面に部品を実装する段階と、前記基板
   及び該基板に実装された前記部品の形状に適合するよう
   制御可能に造形可能な部材を造形する段階と、 前記基板の他の面に部品を実装する間、前記造形された
   部材で前記基板を支持する段階と、を備えて成るプリン
   ト回路基板のアセンブリ方法。