プリント配線板、およびプリント配線板への部品実装方法
【課題】ランドに対するレジスト層の形成状態をオーバーレジスト型としたプリント配線板を作製するにあたり、レジスト層の位置ズレに応じて実装部品を実装する位置を確実に補正することができるプリント配線板、およびプリント配線板への部品の実装方法を提供する。
【解決手段】ランド３に対する実装部品を実装する位置を決定するために使用されるオーバーレジスト型のアライメントマーク５を備えるプリント配線板０とする。このプリント配線板０をＣＣＤカメラなどの撮像装置で撮影し、アライメントマーク５のうち、レジスト層４から露出するマーク露出部５０を認識し、そのマーク露出部５０の特徴量に基づいて、ランド３に対する半田の塗布位置または実装部品を実装する位置を決定する。
【解決手段】ランド３に対する実装部品を実装する位置を決定するために使用されるオーバーレジスト型のアライメントマーク５を備えるプリント配線板０とする。このプリント配線板０をＣＣＤカメラなどの撮像装置で撮影し、アライメントマーク５のうち、レジスト層４から露出するマーク露出部５０を認識し、そのマーク露出部５０の特徴量に基づいて、ランド３に対する半田の塗布位置または実装部品を実装する位置を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板に実装部品を実装する際に使用されるアライメントマークを備えたプリント配線板、およびこのプリント配線板を用いたプリント配線板への部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の発達に伴い、例えば、特許文献１に記載のようなプリント配線板の上に半導体ＩＣチップなどの実装部品を配置することで作製されるプリント回路の需要がますます高まっている。
【０００３】
図４（Ａ）は、プリント配線板０の概略斜視図であって、このプリント配線板０は、絶縁基板１と、絶縁基板１上に形成される導電材料からなる配線パターン２およびランド３と、同じく絶縁基板１上に形成されるレジスト層４とを備えている。このようなプリント配線板０に実装部品を実装してプリント回路を作製するには、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である図４（Ｂ）に示すように、レジスト層４のランド開口部４０から露出するランド露出部３０に、例えば、半田６をスクリーン印刷などで塗布する。そして、塗布した半田６上に実装部品を配置した後、実装部品ごとプリント配線板０をリフロー炉に導入することで、実装部品をランド３に半田付けする。
【０００４】
ところで、上記レジスト層４の形成状態には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すようにランド３の縁部に重複するようにレジスト層４が形成されるオーバーレジスト型と、図示しないが、レジスト層の開口部の縁部とランドとの間に所定のクリアランスを設けたクリアランスレジスト型と、がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１７９１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ランドをオーバーレジスト型とすると、プリント配線板に実装部品を実装する際、以下に示すような問題点が生じることがあった。
【０００７】
プリント配線板に実装部品を実装する際には、図４（Ａ）に示すように、プリント配線板０の実装面に設けられ、レジスト層４のマーク開口部４１から露出するアライメントマーク５を使用する。具体的には、図示しない撮像装置でこのアライメントマーク５を撮影し、その撮影したアライメントマーク５の所定位置（例えば円形のアライメントマークの中心）を基準にして半田を塗布する位置や、実装部品を配置する位置を決定する（特許文献１を参照）。このアライメントマーク５は、撮影時に認識し易いようにクリアランスレジスト型とすることが一般的である。
【０００８】
ここで、図４（Ｃ）に示すように、レジスト層４を形成する位置が所定位置からズレてしまった場合、当然、レジスト層４のランド開口部４０の位置もズレるため、レジスト層４からのランド３の露出状態も所定位置からズレた状態になる。同時に、クリアランスレジスト型のアライメントマーク５の位置においても、アライメントマーク５の縁部とレジスト層４のマーク開口部４１とのクリアランスにバラツキが生じる。このような状態で、アライメントマーク５を用いて半田６や実装部品の位置決めを行なうと、ランド３のうちレジスト層４のランド開口部４０から露出されるランド露出部３０の中心がランド３自体の中心からズレているにも拘らず、半田６の塗布と実装部品の配置はランド３の中心を基準として行われる。その結果、ランド開口部４０に精度良く半田を塗布することができず、最悪の場合、図４（Ｃ）に示すように、ランド３と半田６との間にレジスト層４の一部が介在された状態になる。このような場合、実装部品の実装に不具合が生じる虞がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、ランドに対するレジスト層の形成状態をオーバーレジスト型としたプリント配線板に実装部品を実装するにあたり、レジスト層の位置ズレに応じて実装部品を実装する位置を確実に補正することができるプリント配線板、およびプリント配線板への部品実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明プリント配線板は、絶縁基板と、この絶縁基板の表面に形成された導電材料からなる配線パターンおよびランドと、前記絶縁基板上に設けられて、前記ランドの外縁部と重複する領域を有するレジスト層と、前記ランドに対して半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第１アライメントマークと、を備える。そして、本発明プリント配線板に備わるレジスト層は、第１アライメントマークの外縁部と重複するように形成されていることを特徴とする。レジスト層が重複するランドもしくはアライメントマークは、いわゆるオーバーレジスト型のランドもしくはアライメントマークのことである。例えば、レジスト層がランドに重複する状態を、後述する実施形態の図１（Ｂ）を参照して説明すると、レジスト層４のランド開口部４０の内周面が、ランド３の側面よりもランド３の内側に位置した状態のことである。
【００１１】
また、本発明プリント配線板への部品実装方法は、絶縁基板の表面に形成された導電材料からなる配線パターンおよびランドと、前記絶縁基板上に設けられて、前記ランドの外縁部と重複する領域を有するレジスト層と、前記ランドに対する半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第１アライメントマークとを備えるプリント配線板に実装部品を実装する方法であって、以下の工程を備えることを特徴とする。
前記レジスト層が前記第１アライメントマークの外縁部に重複するように形成されたプリント配線板を用意する工程。
前記アライメントマークのうち、レジスト層から露出するマーク露出部を認識し、そのマーク露出部の特徴量に基づいて前記ランドに対する半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定する工程。
【００１２】
通常、プリント配線板では、レジスト層の形成はランドと第１アライメントマークの双方に対して同時に行われ、ランドに対するレジスト層の所定位置からのズレ量と、第１アライメントマークに対するレジスト層の所定位置からのズレ量とが同一となるようにレジスト層が形成される。それに伴い、本発明プリント配線板、および本発明プリント配線板への部品実装方法によれば、アライメントマークをオーバーレジスト型としているため、レジスト層から露出するアライメントマークの部分（マーク露出部）もレジスト層のズレ量に応じてズレる。そのため、ランドへの半田の塗布や実装部品の配置位置を決定する際、それらの位置をレジスト層のズレに対応したマーク露出部に基づいて決定することができる。従って、絶縁基板に対するレジスト層を形成する位置がズレたとしても、そのズレを考慮した位置に実装部品を実装させることができる。
【００１３】
本発明プリント配線板の一実施形態として、プリント配線板においてレジスト層が重複しないランドを備える場合、さらに、レジスト層が重複しないランドに対して半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第２アライメントマークを設けることが好ましい。そして、この第２アライメントマークの外縁部と重複しないようにレジスト層を形成すると良い。レジスト層が重複しない第２アライメントマークは、いわゆるクリアランスレジスト型のアライメントマークである。
【００１４】
オーバーレジスト型のアライメントマークに加えて、クリアランスレジスト型のアライメントマークを形成することで、ランドに対するレジスト層の形成状態が、オーバーレジスト型とクリアランスレジスト型との混合状態であっても、クリアランスレジスト型のランドに対して実装部品を所定位置に実装させることができる。
【００１５】
一方、本発明プリント配線板への部品実装方法において、実装部品を実装する位置を決定するにあたり以下の工程を行なうことが好ましい。
撮像装置により、前記マーク露出部を撮影する工程。
撮影した画像データから前記マーク露出部に対応したマーク画像を抽出して、マーク画像の中心位置を決定する工程。
決定した中心位置を基準とし、前記ランド上に半田を塗布する工程。
決定した中心位置を基準とし、前記半田に対応するプリント配線板上の所定位置に実装部品を配置する工程。
【００１６】
上記構成では、マーク露出部の特徴量として、マーク露出部の中心位置を使用している。中心位置は算出が容易であり、半田の塗布位置や実装部品の配置位置を決定する上で誤差も少ない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明プリント配線板およびプリント配線板への部品実装方法によれば、プリント配線板を作製する際、絶縁基板に対するレジスト層の形成位置がズレたとしても、そのズレを考慮した位置に実装部品を確実に実装させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は本発明プリント配線板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図であって、プリント配線板のランドに半田を印刷した状態を示す。
【図２】本発明プリント配線板と、このプリント配線板に実装部品を実装するための位置決め装置の概略構成図である。
【図３】実装部品を実装する位置を決定する手順を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ）は従来のプリント配線板の概略斜視図である。（Ｂ）および（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であって、（Ｂ）は適正位置にレジスト層が形成された状態で半田を印刷した状態を示す図、（Ｃ）は適正位置からズレた位置にレジスト層が形成された状態で半田を印刷した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。
【００２０】
＜実施形態１＞
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すプリント配線板０は、絶縁基板１と、絶縁基板１上に形成される配線パターン２、ランド３、レジスト層４、およびアライメントマーク（第１アライメントマーク）５とを備える。このプリント配線板０は、オーバーレジスト型のランド３を有することを前提として、アライメントマーク５もオーバーレジスト型としたことに特徴がある。なお、図１（Ａ）には、片面のみに配線パターン２を形成した片面板のプリント配線板０を例示しているが、プリント配線板０は、両面板でも多層板であっても良い。
【００２１】
以下、まず初めに、プリント配線板０の構成について説明し、次いで、このプリント配線板０を用いたプリント配線板への部品実装方法を詳細に説明する。
【００２２】
（プリント配線板）
［絶縁基板］
絶縁基板１は、リジッドな絶縁材料からなる板状部材であって、例えば、ベークライト基板や、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板、ポリテトラフルオロエチレン基板、アルミナ基板、コンポジット基板などを使用することができる。
【００２３】
［配線パターンおよびランド］
配線パターン２およびランド３は、銅や金などの高導電材料からなり、例えば、フォトリソグラフィやエッチングなどにより形成される。配線パターン２およびランド３の位置・形状・サイズは、プリント配線板０の回路構成に応じて任意に選択できる。
【００２４】
［レジスト層］
レジスト層４は、絶縁基板１上に形成されて配線パターン２及びランド３の所定領域を覆う絶縁層であって、ランド開口部４０およびマーク開口部４１を有している。このランド開口部４０から各ランド３の一部が露出される。より具体的には、レジスト層４は、ランド３の外縁部の一部と重複するように設けられている。また、レジスト層４は、後述するアライメントマーク５の外縁部にも重複するように設けられ、マーク開口部４１からアライメントマーク５の一部が露出される。つまり、本発明プリント配線板０におけるランド３およびアライメントマーク５は、いわゆるオーバーレジスト型である。
【００２５】
［アライメントマーク］
アライメントマーク５は、プリント配線板０に実装部品を実装させる際、レジスト層４から露出するランド３の部分（ランド露出部３０）に印刷される半田６の位置や、当該位置に実装部品を配置させる位置を決定するために使用される目印である。このようなアライメントマーク５は、配線パターン２およびランド３と同じ材料で同時に形成されている。
【００２６】
このアライメントマーク５は、既に述べたように、オーバーレジスト型で形成されている。即ち、レジスト層４に形成されるマーク開口部４１の縁部近傍のレジスト層４が、アライメントマーク５の外縁部に重複しており、プリント配線板０を実装面から見たときに、アライメントマーク５の一部がマーク露出部５０としてレジスト層４から露出している。このマーク露出部５０のプリント配線板０における位置は、絶縁基板１に対するレジスト層４のズレに対応して変化する。例えば、レジスト層４が設計どおりの位置に形成された場合、アライメントマーク５の中心と、レジスト層４から露出するマーク露出部５０の中心とは完全に一致する。これに対して、レジスト層４が設計位置からズレて形成された場合、アライメントマーク５の中心と、マーク露出部５０の中心とにズレが生じる（特に、図１（Ｂ）を参照）。両中心位置のズレは、即ち、絶縁基板１に対するレジスト層４のズレに等しいので、マーク露出部５０の位置に基づいて半田６の印刷を行なえば、自動的にレジスト層４のズレ量に応じた位置に半田６の印刷を行なうことができる。
【００２７】
上記アライメントマーク５およびマーク開口部４１の形状は、特に限定されない。例えば、図１に示すように円形であっても良いし、多角形であっても良い。但し、レジスト層４がズレて形成された場合にもレジスト層４とアライメントマーク５との重複状態を維持することができるように、アライメントマーク５とマーク開口部４１とは相似形とすることが好ましい。
【００２８】
その他、アライメントマーク５の形成位置は、実装部品に近い位置であって、配線パターン２やランド３の邪魔とならない位置とすると良い。例えば、フレーム内に複数のプリント配線板０を配し、後工程でフレームから切り離して個々のプリント配線板０にする形態であれば、フレームの適宜な位置に設ければ良い。一枚のプリント配線板０を単独で扱って実装部品を実装させる形態であれば、プリント配線板０の外縁部に設けることが好ましい。いずれの形態であってもアライメントマーク５は、複数とすることが好ましく、これらのアライメントマーク５の少なくとも一組は、フレーム又はプリント配線板の対角位置にあることが好ましい。
【００２９】
（プリント配線板への部品実装方法）
次に、上述したプリント配線板０に実装部品を表面実装させる方法について、図２および図３に基づいて説明する。図２は、ランド３に対する半田の印刷位置と実装部品の配置位置を自動で決定する位置決め装置１００の概略構成図であり、図３は、位置決めの手順を示すフローチャートである。
【００３０】
図２に示すように、位置決め装置１００は、プリント配線板０の撮影を行なうＣＣＤカメラなどの撮像装置８と、この撮像装置８に接続されるコンピューター９とを備える。コンピューター９は、画像処理部９０と、特徴量算出部９１と、位置決定部９２と、記憶部９３とを備える。この位置決め装置１００は、撮像装置８で撮影したプリント配線板０におけるマーク露出部５０の位置情報を作成し、図示しない他の装置に出力する。他の装置としては、ランド３のランド露出部３０に半田を印刷する半田印刷装置や、半田が印刷されたランド露出部３０の位置に実装部品の導電端子を位置合わせして実装部品を配置する部品配置装置などを挙げることができる。
【００３１】
マーク露出部５０の位置情報を作成するには、まず始めに、撮像装置８を制御してプリント配線板０を撮影し、画像データを取得する（図３のＳ１）。
【００３２】
次いで、画像処理部９０により撮影した画像データを二値化するなどして、プリント配線板０における各マーク露出部５０の位置とその輪郭線をマーク画像として認識する（図３のＳ２）。ここで、既に述べたように、アライメントマーク５はオーバーレジスト型であるので、プリント配線板０におけるマーク露出部５０の位置は、絶縁基板１に対するレジスト層４の形成位置に応じて変化する。
【００３３】
次に、特徴量算出部９１により、マーク画像の特徴量を算出する（図３のＳ３）。本実施形態では、アライメントマーク５におけるレジスト層４のマーク開口部４１の形状が円形、即ち、マーク露出部５０の形状が円形であるので、特徴量として円形のマーク画像の中心を特徴量として算出する。以降は、算出した特徴量を、プリント配線板０におけるマーク露出部５０の位置として管理する。
【００３４】
さらに、プリント配線板０のランド３の形成パターンに対応した半田の印刷パターンを記憶部９３から読み出し（図３のＳ４）、この半田の印刷パターンと前段のＳ３で求めたマーク露出部５０の位置とに基づいて、位置決定部９２により半田の印刷位置を決定する（図３のＳ５）。
【００３５】
ここで、図１（Ｂ）に示すように、マーク露出部５０の位置は、絶縁基板１に対するレジスト層４の位置に応じて変化しているため、仮に、レジスト層４が所定位置からズレて形成されていたとしても、Ｓ５で決定された半田の印刷位置に基づいて半田の印刷を行えば、ランド露出部３０の位置に半田６を印刷することができる。そのため、従来のようにレジスト層４に重複するように半田６が印刷されることがなく、半田６の剥離などの不具合も生じ難い。決定した半田６の印刷位置は、図示しない半田印刷装置に出力する（図３のＳ６）。
【００３６】
また、プリント配線板０のランドの形成パターンに対応した実装部品の配置パターンを記憶部９３から読み出し（図３のＳ７）、この実装部品の配置パターンとＳ３で求めたマーク露出部５０の位置とに基づいて、位置決定部９２により実装部品の配置位置を決定する（図３のＳ８）。Ｓ８で決定した実装部品の配置位置も、半田の印刷位置と同様に、レジスト層４のズレ量を考慮した位置となるので、実装部品をプリント配線板０に実装し損なうことがなくなる。決定した実装部品の配置位置は、図示しない部品配置装置に出力する（図３のＳ８）。
【００３７】
最後に、プリント配線板０に実装部品を配置したら、実装部品ごとプリント配線板０をリフロー炉に導入し、半田を介して実装部品をプリント配線板０のランド３に接続させ、プリント回路を完成させる。
【００３８】
以上説明したように、本発明プリント配線板０によれば、オーバーレジスト型のアライメントマーク５とするだけで、絶縁基板１に対するレジスト層４の形成位置に応じて実装部品をプリント配線板０に実装させたプリント回路を作製することができる。
【００３９】
＜実施形態２＞
実施形態２では、オーバーレジスト型のアライメントマークに加えてクリアランスレジスト型のアライメントマークも形成したプリント配線板を簡単に説明する。
【００４０】
プリント配線板の用途によっては、プリント配線板に備わるランドの一部をクリアランスレジスト型とすることが好ましい場合がある。ここで、クリアランスレジスト型のランドに対して、オーバーレジスト型のアライメントマークを使用して半田の印刷位置や実装部品の配置位置を決定しても、ランド上で半田の印刷位置がズレるだけで、半田とランドとの間にレジスト層が介在されることはない。これは、クリアランスレジスト型のランドでは、レジスト層が所定位置から多少ずれて形成されても、レジスト層がランドに重複することがないためである。しかし、クリアランスレジスト型のアライメントマークを使用した方が、ランドの所定位置に半田の印刷や実装部品の配置を行えるので、高い信頼性でもってランドと実装部品とを接続できる。そこで、クリアランスレジスト型のランドのために、プリント配線板にクリアランスレジスト型のアライメントマーク（第２アライメントマーク）を形成する。クリアランスレジスト型のアライメントマークは、レジスト層から完全に露出しているので、アライメントマークとマーク露出部とは同じものになる。
【００４１】
本実施形態の構成を備えるプリント配線板を使用するのであれば、クリアランスレジスト型のランドと、オーバーレジスト型のランドに対して行なう実装部品を実装させる操作は、一度に行なっても良いし、別個に行なっても良い。
【００４２】
実装操作を一度に行なうのであれば、まず、実施形態１と同様に位置決め装置を使用してプリント配線板を撮影した画像データを取得する。次いで、画像データからオーバーレジスト型のアライメントマークとクリアランスレジスト型のアライメントマークについてマーク露出部の位置情報を求める。さらに、両マーク露出部の位置情報に基づいて、クリアランスレジスト型のランドとオーバーレジスト型のランドを含む全ランドに対する半田の印刷位置と実装部品の配置位置を一括して決定する。そして、一括して決定した位置に基づいて、全ランドに対する半田の印刷を行なった後、全ランドに対して実装部品の実装を行なう。
【００４３】
一方、クリアランスレジスト型のランドとオーバーレジスト型のランドに対する実装操作を別個に行なうのであれば、上述した位置決め装置により各型のマーク露出部の位置情報を個別に把握しておく。そして、クリアランスレジスト型のランドに対する実装操作は、クリアランスレジスト型のアライメントマークの位置情報に基づいて行い、オーバーレジスト型のランドに対する実装操作は、オーバーレジスト型のアライメントマークの位置情報に基づいて行なう。その際、プリント配線板上のどのランドがクリアランスレジスト型であるか、それともオーバーレジスト型であるかを予め記憶部に記憶しておき、この情報を利用して半田の印刷位置と実装部品の配置位置を決定すると良い。
【００４４】
＜変形例＞
本発明プリント配線板およびプリント配線板への部品実装方法は、上述した実施形態に示すような表面実装以外に、挿入実装に適用することもできる。挿入実装では、プリント配線板の一面側からプリント配線板に形成されるスルーホールに実装部品のリードを挿入し、他面側からフローソルダリングなどで半田をスルーホール内に供給することで、リードをスルーホールに半田付けする。そして、挿入実装においてスルーホールに実装部品のリードを挿入する前に、プリント配線板の一面側におけるスルーホールランドに半田を予め塗布することがある。この予め行なう半田の塗布や、実装部品の配置に、本発明を適用することができ、その結果として、高い信頼性で実装部品の挿入実装を行なうことができる。
【００４５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明プリント配線板およびプリント配線板への部品実装方法は、プリント回路を歩留り良く製造することに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
０ プリント配線板
１ 絶縁基板
２ 配線パターン
３ ランド ３０ ランド露出部
４ レジスト層 ４０ ランド開口部 ４１ マーク開口部
５ アライメントマーク ５０ マーク露出部
６ 半田
１００ 位置決め装置
８ 撮像装置
９ コンピューター
９０ 画像処理部 ９１ 特徴量算出部 ９２ 位置決定部 ９３ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板に実装部品を実装する際に使用されるアライメントマークを備えたプリント配線板、およびこのプリント配線板を用いたプリント配線板への部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の発達に伴い、例えば、特許文献１に記載のようなプリント配線板の上に半導体ＩＣチップなどの実装部品を配置することで作製されるプリント回路の需要がますます高まっている。
【０００３】
図４（Ａ）は、プリント配線板０の概略斜視図であって、このプリント配線板０は、絶縁基板１と、絶縁基板１上に形成される導電材料からなる配線パターン２およびランド３と、同じく絶縁基板１上に形成されるレジスト層４とを備えている。このようなプリント配線板０に実装部品を実装してプリント回路を作製するには、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である図４（Ｂ）に示すように、レジスト層４のランド開口部４０から露出するランド露出部３０に、例えば、半田６をスクリーン印刷などで塗布する。そして、塗布した半田６上に実装部品を配置した後、実装部品ごとプリント配線板０をリフロー炉に導入することで、実装部品をランド３に半田付けする。
【０００４】
ところで、上記レジスト層４の形成状態には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すようにランド３の縁部に重複するようにレジスト層４が形成されるオーバーレジスト型と、図示しないが、レジスト層の開口部の縁部とランドとの間に所定のクリアランスを設けたクリアランスレジスト型と、がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１７９１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ランドをオーバーレジスト型とすると、プリント配線板に実装部品を実装する際、以下に示すような問題点が生じることがあった。
【０００７】
プリント配線板に実装部品を実装する際には、図４（Ａ）に示すように、プリント配線板０の実装面に設けられ、レジスト層４のマーク開口部４１から露出するアライメントマーク５を使用する。具体的には、図示しない撮像装置でこのアライメントマーク５を撮影し、その撮影したアライメントマーク５の所定位置（例えば円形のアライメントマークの中心）を基準にして半田を塗布する位置や、実装部品を配置する位置を決定する（特許文献１を参照）。このアライメントマーク５は、撮影時に認識し易いようにクリアランスレジスト型とすることが一般的である。
【０００８】
ここで、図４（Ｃ）に示すように、レジスト層４を形成する位置が所定位置からズレてしまった場合、当然、レジスト層４のランド開口部４０の位置もズレるため、レジスト層４からのランド３の露出状態も所定位置からズレた状態になる。同時に、クリアランスレジスト型のアライメントマーク５の位置においても、アライメントマーク５の縁部とレジスト層４のマーク開口部４１とのクリアランスにバラツキが生じる。このような状態で、アライメントマーク５を用いて半田６や実装部品の位置決めを行なうと、ランド３のうちレジスト層４のランド開口部４０から露出されるランド露出部３０の中心がランド３自体の中心からズレているにも拘らず、半田６の塗布と実装部品の配置はランド３の中心を基準として行われる。その結果、ランド開口部４０に精度良く半田を塗布することができず、最悪の場合、図４（Ｃ）に示すように、ランド３と半田６との間にレジスト層４の一部が介在された状態になる。このような場合、実装部品の実装に不具合が生じる虞がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、ランドに対するレジスト層の形成状態をオーバーレジスト型としたプリント配線板に実装部品を実装するにあたり、レジスト層の位置ズレに応じて実装部品を実装する位置を確実に補正することができるプリント配線板、およびプリント配線板への部品実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明プリント配線板は、絶縁基板と、この絶縁基板の表面に形成された導電材料からなる配線パターンおよびランドと、前記絶縁基板上に設けられて、前記ランドの外縁部と重複する領域を有するレジスト層と、前記ランドに対して半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第１アライメントマークと、を備える。そして、本発明プリント配線板に備わるレジスト層は、第１アライメントマークの外縁部と重複するように形成されていることを特徴とする。レジスト層が重複するランドもしくはアライメントマークは、いわゆるオーバーレジスト型のランドもしくはアライメントマークのことである。例えば、レジスト層がランドに重複する状態を、後述する実施形態の図１（Ｂ）を参照して説明すると、レジスト層４のランド開口部４０の内周面が、ランド３の側面よりもランド３の内側に位置した状態のことである。
【００１１】
また、本発明プリント配線板への部品実装方法は、絶縁基板の表面に形成された導電材料からなる配線パターンおよびランドと、前記絶縁基板上に設けられて、前記ランドの外縁部と重複する領域を有するレジスト層と、前記ランドに対する半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第１アライメントマークとを備えるプリント配線板に実装部品を実装する方法であって、以下の工程を備えることを特徴とする。
前記レジスト層が前記第１アライメントマークの外縁部に重複するように形成されたプリント配線板を用意する工程。
前記アライメントマークのうち、レジスト層から露出するマーク露出部を認識し、そのマーク露出部の特徴量に基づいて前記ランドに対する半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定する工程。
【００１２】
通常、プリント配線板では、レジスト層の形成はランドと第１アライメントマークの双方に対して同時に行われ、ランドに対するレジスト層の所定位置からのズレ量と、第１アライメントマークに対するレジスト層の所定位置からのズレ量とが同一となるようにレジスト層が形成される。それに伴い、本発明プリント配線板、および本発明プリント配線板への部品実装方法によれば、アライメントマークをオーバーレジスト型としているため、レジスト層から露出するアライメントマークの部分（マーク露出部）もレジスト層のズレ量に応じてズレる。そのため、ランドへの半田の塗布や実装部品の配置位置を決定する際、それらの位置をレジスト層のズレに対応したマーク露出部に基づいて決定することができる。従って、絶縁基板に対するレジスト層を形成する位置がズレたとしても、そのズレを考慮した位置に実装部品を実装させることができる。
【００１３】
本発明プリント配線板の一実施形態として、プリント配線板においてレジスト層が重複しないランドを備える場合、さらに、レジスト層が重複しないランドに対して半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第２アライメントマークを設けることが好ましい。そして、この第２アライメントマークの外縁部と重複しないようにレジスト層を形成すると良い。レジスト層が重複しない第２アライメントマークは、いわゆるクリアランスレジスト型のアライメントマークである。
【００１４】
オーバーレジスト型のアライメントマークに加えて、クリアランスレジスト型のアライメントマークを形成することで、ランドに対するレジスト層の形成状態が、オーバーレジスト型とクリアランスレジスト型との混合状態であっても、クリアランスレジスト型のランドに対して実装部品を所定位置に実装させることができる。
【００１５】
一方、本発明プリント配線板への部品実装方法において、実装部品を実装する位置を決定するにあたり以下の工程を行なうことが好ましい。
撮像装置により、前記マーク露出部を撮影する工程。
撮影した画像データから前記マーク露出部に対応したマーク画像を抽出して、マーク画像の中心位置を決定する工程。
決定した中心位置を基準とし、前記ランド上に半田を塗布する工程。
決定した中心位置を基準とし、前記半田に対応するプリント配線板上の所定位置に実装部品を配置する工程。
【００１６】
上記構成では、マーク露出部の特徴量として、マーク露出部の中心位置を使用している。中心位置は算出が容易であり、半田の塗布位置や実装部品の配置位置を決定する上で誤差も少ない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明プリント配線板およびプリント配線板への部品実装方法によれば、プリント配線板を作製する際、絶縁基板に対するレジスト層の形成位置がズレたとしても、そのズレを考慮した位置に実装部品を確実に実装させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は本発明プリント配線板の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図であって、プリント配線板のランドに半田を印刷した状態を示す。
【図２】本発明プリント配線板と、このプリント配線板に実装部品を実装するための位置決め装置の概略構成図である。
【図３】実装部品を実装する位置を決定する手順を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ）は従来のプリント配線板の概略斜視図である。（Ｂ）および（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であって、（Ｂ）は適正位置にレジスト層が形成された状態で半田を印刷した状態を示す図、（Ｃ）は適正位置からズレた位置にレジスト層が形成された状態で半田を印刷した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。
【００２０】
＜実施形態１＞
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すプリント配線板０は、絶縁基板１と、絶縁基板１上に形成される配線パターン２、ランド３、レジスト層４、およびアライメントマーク（第１アライメントマーク）５とを備える。このプリント配線板０は、オーバーレジスト型のランド３を有することを前提として、アライメントマーク５もオーバーレジスト型としたことに特徴がある。なお、図１（Ａ）には、片面のみに配線パターン２を形成した片面板のプリント配線板０を例示しているが、プリント配線板０は、両面板でも多層板であっても良い。
【００２１】
以下、まず初めに、プリント配線板０の構成について説明し、次いで、このプリント配線板０を用いたプリント配線板への部品実装方法を詳細に説明する。
【００２２】
（プリント配線板）
［絶縁基板］
絶縁基板１は、リジッドな絶縁材料からなる板状部材であって、例えば、ベークライト基板や、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板、ポリテトラフルオロエチレン基板、アルミナ基板、コンポジット基板などを使用することができる。
【００２３】
［配線パターンおよびランド］
配線パターン２およびランド３は、銅や金などの高導電材料からなり、例えば、フォトリソグラフィやエッチングなどにより形成される。配線パターン２およびランド３の位置・形状・サイズは、プリント配線板０の回路構成に応じて任意に選択できる。
【００２４】
［レジスト層］
レジスト層４は、絶縁基板１上に形成されて配線パターン２及びランド３の所定領域を覆う絶縁層であって、ランド開口部４０およびマーク開口部４１を有している。このランド開口部４０から各ランド３の一部が露出される。より具体的には、レジスト層４は、ランド３の外縁部の一部と重複するように設けられている。また、レジスト層４は、後述するアライメントマーク５の外縁部にも重複するように設けられ、マーク開口部４１からアライメントマーク５の一部が露出される。つまり、本発明プリント配線板０におけるランド３およびアライメントマーク５は、いわゆるオーバーレジスト型である。
【００２５】
［アライメントマーク］
アライメントマーク５は、プリント配線板０に実装部品を実装させる際、レジスト層４から露出するランド３の部分（ランド露出部３０）に印刷される半田６の位置や、当該位置に実装部品を配置させる位置を決定するために使用される目印である。このようなアライメントマーク５は、配線パターン２およびランド３と同じ材料で同時に形成されている。
【００２６】
このアライメントマーク５は、既に述べたように、オーバーレジスト型で形成されている。即ち、レジスト層４に形成されるマーク開口部４１の縁部近傍のレジスト層４が、アライメントマーク５の外縁部に重複しており、プリント配線板０を実装面から見たときに、アライメントマーク５の一部がマーク露出部５０としてレジスト層４から露出している。このマーク露出部５０のプリント配線板０における位置は、絶縁基板１に対するレジスト層４のズレに対応して変化する。例えば、レジスト層４が設計どおりの位置に形成された場合、アライメントマーク５の中心と、レジスト層４から露出するマーク露出部５０の中心とは完全に一致する。これに対して、レジスト層４が設計位置からズレて形成された場合、アライメントマーク５の中心と、マーク露出部５０の中心とにズレが生じる（特に、図１（Ｂ）を参照）。両中心位置のズレは、即ち、絶縁基板１に対するレジスト層４のズレに等しいので、マーク露出部５０の位置に基づいて半田６の印刷を行なえば、自動的にレジスト層４のズレ量に応じた位置に半田６の印刷を行なうことができる。
【００２７】
上記アライメントマーク５およびマーク開口部４１の形状は、特に限定されない。例えば、図１に示すように円形であっても良いし、多角形であっても良い。但し、レジスト層４がズレて形成された場合にもレジスト層４とアライメントマーク５との重複状態を維持することができるように、アライメントマーク５とマーク開口部４１とは相似形とすることが好ましい。
【００２８】
その他、アライメントマーク５の形成位置は、実装部品に近い位置であって、配線パターン２やランド３の邪魔とならない位置とすると良い。例えば、フレーム内に複数のプリント配線板０を配し、後工程でフレームから切り離して個々のプリント配線板０にする形態であれば、フレームの適宜な位置に設ければ良い。一枚のプリント配線板０を単独で扱って実装部品を実装させる形態であれば、プリント配線板０の外縁部に設けることが好ましい。いずれの形態であってもアライメントマーク５は、複数とすることが好ましく、これらのアライメントマーク５の少なくとも一組は、フレーム又はプリント配線板の対角位置にあることが好ましい。
【００２９】
（プリント配線板への部品実装方法）
次に、上述したプリント配線板０に実装部品を表面実装させる方法について、図２および図３に基づいて説明する。図２は、ランド３に対する半田の印刷位置と実装部品の配置位置を自動で決定する位置決め装置１００の概略構成図であり、図３は、位置決めの手順を示すフローチャートである。
【００３０】
図２に示すように、位置決め装置１００は、プリント配線板０の撮影を行なうＣＣＤカメラなどの撮像装置８と、この撮像装置８に接続されるコンピューター９とを備える。コンピューター９は、画像処理部９０と、特徴量算出部９１と、位置決定部９２と、記憶部９３とを備える。この位置決め装置１００は、撮像装置８で撮影したプリント配線板０におけるマーク露出部５０の位置情報を作成し、図示しない他の装置に出力する。他の装置としては、ランド３のランド露出部３０に半田を印刷する半田印刷装置や、半田が印刷されたランド露出部３０の位置に実装部品の導電端子を位置合わせして実装部品を配置する部品配置装置などを挙げることができる。
【００３１】
マーク露出部５０の位置情報を作成するには、まず始めに、撮像装置８を制御してプリント配線板０を撮影し、画像データを取得する（図３のＳ１）。
【００３２】
次いで、画像処理部９０により撮影した画像データを二値化するなどして、プリント配線板０における各マーク露出部５０の位置とその輪郭線をマーク画像として認識する（図３のＳ２）。ここで、既に述べたように、アライメントマーク５はオーバーレジスト型であるので、プリント配線板０におけるマーク露出部５０の位置は、絶縁基板１に対するレジスト層４の形成位置に応じて変化する。
【００３３】
次に、特徴量算出部９１により、マーク画像の特徴量を算出する（図３のＳ３）。本実施形態では、アライメントマーク５におけるレジスト層４のマーク開口部４１の形状が円形、即ち、マーク露出部５０の形状が円形であるので、特徴量として円形のマーク画像の中心を特徴量として算出する。以降は、算出した特徴量を、プリント配線板０におけるマーク露出部５０の位置として管理する。
【００３４】
さらに、プリント配線板０のランド３の形成パターンに対応した半田の印刷パターンを記憶部９３から読み出し（図３のＳ４）、この半田の印刷パターンと前段のＳ３で求めたマーク露出部５０の位置とに基づいて、位置決定部９２により半田の印刷位置を決定する（図３のＳ５）。
【００３５】
ここで、図１（Ｂ）に示すように、マーク露出部５０の位置は、絶縁基板１に対するレジスト層４の位置に応じて変化しているため、仮に、レジスト層４が所定位置からズレて形成されていたとしても、Ｓ５で決定された半田の印刷位置に基づいて半田の印刷を行えば、ランド露出部３０の位置に半田６を印刷することができる。そのため、従来のようにレジスト層４に重複するように半田６が印刷されることがなく、半田６の剥離などの不具合も生じ難い。決定した半田６の印刷位置は、図示しない半田印刷装置に出力する（図３のＳ６）。
【００３６】
また、プリント配線板０のランドの形成パターンに対応した実装部品の配置パターンを記憶部９３から読み出し（図３のＳ７）、この実装部品の配置パターンとＳ３で求めたマーク露出部５０の位置とに基づいて、位置決定部９２により実装部品の配置位置を決定する（図３のＳ８）。Ｓ８で決定した実装部品の配置位置も、半田の印刷位置と同様に、レジスト層４のズレ量を考慮した位置となるので、実装部品をプリント配線板０に実装し損なうことがなくなる。決定した実装部品の配置位置は、図示しない部品配置装置に出力する（図３のＳ８）。
【００３７】
最後に、プリント配線板０に実装部品を配置したら、実装部品ごとプリント配線板０をリフロー炉に導入し、半田を介して実装部品をプリント配線板０のランド３に接続させ、プリント回路を完成させる。
【００３８】
以上説明したように、本発明プリント配線板０によれば、オーバーレジスト型のアライメントマーク５とするだけで、絶縁基板１に対するレジスト層４の形成位置に応じて実装部品をプリント配線板０に実装させたプリント回路を作製することができる。
【００３９】
＜実施形態２＞
実施形態２では、オーバーレジスト型のアライメントマークに加えてクリアランスレジスト型のアライメントマークも形成したプリント配線板を簡単に説明する。
【００４０】
プリント配線板の用途によっては、プリント配線板に備わるランドの一部をクリアランスレジスト型とすることが好ましい場合がある。ここで、クリアランスレジスト型のランドに対して、オーバーレジスト型のアライメントマークを使用して半田の印刷位置や実装部品の配置位置を決定しても、ランド上で半田の印刷位置がズレるだけで、半田とランドとの間にレジスト層が介在されることはない。これは、クリアランスレジスト型のランドでは、レジスト層が所定位置から多少ずれて形成されても、レジスト層がランドに重複することがないためである。しかし、クリアランスレジスト型のアライメントマークを使用した方が、ランドの所定位置に半田の印刷や実装部品の配置を行えるので、高い信頼性でもってランドと実装部品とを接続できる。そこで、クリアランスレジスト型のランドのために、プリント配線板にクリアランスレジスト型のアライメントマーク（第２アライメントマーク）を形成する。クリアランスレジスト型のアライメントマークは、レジスト層から完全に露出しているので、アライメントマークとマーク露出部とは同じものになる。
【００４１】
本実施形態の構成を備えるプリント配線板を使用するのであれば、クリアランスレジスト型のランドと、オーバーレジスト型のランドに対して行なう実装部品を実装させる操作は、一度に行なっても良いし、別個に行なっても良い。
【００４２】
実装操作を一度に行なうのであれば、まず、実施形態１と同様に位置決め装置を使用してプリント配線板を撮影した画像データを取得する。次いで、画像データからオーバーレジスト型のアライメントマークとクリアランスレジスト型のアライメントマークについてマーク露出部の位置情報を求める。さらに、両マーク露出部の位置情報に基づいて、クリアランスレジスト型のランドとオーバーレジスト型のランドを含む全ランドに対する半田の印刷位置と実装部品の配置位置を一括して決定する。そして、一括して決定した位置に基づいて、全ランドに対する半田の印刷を行なった後、全ランドに対して実装部品の実装を行なう。
【００４３】
一方、クリアランスレジスト型のランドとオーバーレジスト型のランドに対する実装操作を別個に行なうのであれば、上述した位置決め装置により各型のマーク露出部の位置情報を個別に把握しておく。そして、クリアランスレジスト型のランドに対する実装操作は、クリアランスレジスト型のアライメントマークの位置情報に基づいて行い、オーバーレジスト型のランドに対する実装操作は、オーバーレジスト型のアライメントマークの位置情報に基づいて行なう。その際、プリント配線板上のどのランドがクリアランスレジスト型であるか、それともオーバーレジスト型であるかを予め記憶部に記憶しておき、この情報を利用して半田の印刷位置と実装部品の配置位置を決定すると良い。
【００４４】
＜変形例＞
本発明プリント配線板およびプリント配線板への部品実装方法は、上述した実施形態に示すような表面実装以外に、挿入実装に適用することもできる。挿入実装では、プリント配線板の一面側からプリント配線板に形成されるスルーホールに実装部品のリードを挿入し、他面側からフローソルダリングなどで半田をスルーホール内に供給することで、リードをスルーホールに半田付けする。そして、挿入実装においてスルーホールに実装部品のリードを挿入する前に、プリント配線板の一面側におけるスルーホールランドに半田を予め塗布することがある。この予め行なう半田の塗布や、実装部品の配置に、本発明を適用することができ、その結果として、高い信頼性で実装部品の挿入実装を行なうことができる。
【００４５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明プリント配線板およびプリント配線板への部品実装方法は、プリント回路を歩留り良く製造することに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
０ プリント配線板
１ 絶縁基板
２ 配線パターン
３ ランド ３０ ランド露出部
４ レジスト層 ４０ ランド開口部 ４１ マーク開口部
５ アライメントマーク ５０ マーク露出部
６ 半田
１００ 位置決め装置
８ 撮像装置
９ コンピューター
９０ 画像処理部 ９１ 特徴量算出部 ９２ 位置決定部 ９３ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板の表面に形成された導電材料からなる配線パターンおよびランドと、
前記絶縁基板上に設けられて、前記ランドの外縁部と重複する領域を有するレジスト層と、
前記ランドに対して半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第１アライメントマークと、
を備えるプリント配線板であって、
前記レジスト層は、前記第１アライメントマークの外縁部と重複するように形成されていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
さらに、前記レジスト層が重複しないランドと、
このレジスト層が重複しないランドに対して半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第２アライメントマークと、を備え、
前記レジスト層は、前記第２アライメントマークの外縁部と重複しないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
絶縁基板の表面に形成された導電材料からなる配線パターンおよびランドと、前記絶縁基板上に設けられて、前記ランドの外縁部と重複する領域を有するレジスト層と、前記ランドに対する半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第１アライメントマークとを備えるプリント配線板に実装部品を実装するプリント配線板への部品実装方法であって、
前記レジスト層が前記第１アライメントマークの外縁部に重複するように形成されたプリント配線板を用意する工程と、
前記アライメントマークのうち、レジスト層から露出するマーク露出部を認識し、そのマーク露出部の特徴量に基づいて前記ランドに対する半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定する工程と、
を含むことを特徴とするプリント配線板への部品実装方法。
【請求項４】
さらに、
撮像装置により、前記マーク露出部を撮影する工程と、
撮影した画像データから前記マーク露出部に対応したマーク画像を抽出して、マーク画像の中心位置を決定する工程と、
決定した中心位置を基準とし、前記ランド上に半田を塗布する工程と、
決定した中心位置を基準とし、前記半田に対応するプリント配線板上の所定位置に実装部品を配置する工程と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のプリント配線板への部品実装方法。
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板の表面に形成された導電材料からなる配線パターンおよびランドと、
前記絶縁基板上に設けられて、前記ランドの外縁部と重複する領域を有するレジスト層と、
前記ランドに対して半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第１アライメントマークと、
を備えるプリント配線板であって、
前記レジスト層は、前記第１アライメントマークの外縁部と重複するように形成されていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
さらに、前記レジスト層が重複しないランドと、
このレジスト層が重複しないランドに対して半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第２アライメントマークと、を備え、
前記レジスト層は、前記第２アライメントマークの外縁部と重複しないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
絶縁基板の表面に形成された導電材料からなる配線パターンおよびランドと、前記絶縁基板上に設けられて、前記ランドの外縁部と重複する領域を有するレジスト層と、前記ランドに対する半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定するために使用される第１アライメントマークとを備えるプリント配線板に実装部品を実装するプリント配線板への部品実装方法であって、
前記レジスト層が前記第１アライメントマークの外縁部に重複するように形成されたプリント配線板を用意する工程と、
前記アライメントマークのうち、レジスト層から露出するマーク露出部を認識し、そのマーク露出部の特徴量に基づいて前記ランドに対する半田の塗布位置または実装部品の配置位置を決定する工程と、
を含むことを特徴とするプリント配線板への部品実装方法。
【請求項４】
さらに、
撮像装置により、前記マーク露出部を撮影する工程と、
撮影した画像データから前記マーク露出部に対応したマーク画像を抽出して、マーク画像の中心位置を決定する工程と、
決定した中心位置を基準とし、前記ランド上に半田を塗布する工程と、
決定した中心位置を基準とし、前記半田に対応するプリント配線板上の所定位置に実装部品を配置する工程と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のプリント配線板への部品実装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２８３２６０（Ｐ２０１０−２８３２６０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７０５８（Ｐ２００９−１３７０５８）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（５０４１２６１１２）住友電工システムソリューション株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（５０４１２６１１２）住友電工システムソリューション株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
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