金属ベース基板とその製造方法
【課題】金属ベース基板は、プリント配線板を部品搭載後に金属プレートにはんだ付けやネジ止めで取り付けることが多く、組み立て作業が煩雑となる問題がある。
【解決手段】本発明は、金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、前記プリント配線板と金属プレートとの間に形成されたはんだ層と、前記プリント配線板との位置を固定するための固定ピンを少なくとも１つ有する前記金属プレートと、前記固定ピンの位置に対応して形成された前記固定ピンが圧入される挿入孔を有する前記プリント配線板とを有する金属ベース基板である。
【解決手段】本発明は、金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、前記プリント配線板と金属プレートとの間に形成されたはんだ層と、前記プリント配線板との位置を固定するための固定ピンを少なくとも１つ有する前記金属プレートと、前記固定ピンの位置に対応して形成された前記固定ピンが圧入される挿入孔を有する前記プリント配線板とを有する金属ベース基板である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ベース基板とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から銅等の金属板を最外層とした金属プレート付きプリント基板(以後、金属ベース基板と称す)がある。図６に関連する金属ベース基板１の断面図を示す。
【０００３】
図６に示すように金属ベース基板１は、プリント配線板１０の一方の面にパターンランド３０、他方に金属プレート２０が配置されている。プリント配線板１０、金属プレート２０には放熱目的、グランド配線用のスルーホール４０が形成されている。このような金属ベース基板１は放熱用途を中心に使用されている。なお、プリント配線板１０を多層化する場合、特にグランド配線用のスルーホールで無いものは金属プレート２０との短絡を防ぐため、金属プレート部分に樹脂埋め等で部分的な絶縁部５０を設けてスルーホールを配置する必要がある。
【０００４】
ここで、特許文献１にプリント配線板と金属プレートをはんだシートではんだ付けする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−５０９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような金属ベース基板１は、プリント配線板を部品搭載後に金属プレートにはんだ付けやネジ止めで取り付けることが多いが、組み立て作業が煩雑となる問題がある。
【０００６】
また、特許文献１のような技術では、プリント配線板と金属プレートをはんだペーストではんだ付けする方法も行なわれているが、プリント配線板と金属プレートとの位置合わせ等の部品実装工程が煩雑となりやすい問題がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、片面配線や多層及び両面配線のプリント配線板であっても容易に製造できる金属ベース基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、前記プリント配線板と金属プレートとの間に形成されたはんだ層と、前記プリント配線板との位置を固定するための固定ピンを少なくとも１つ有する前記金属プレートと、前記固定ピンの位置に対応して形成された前記固定ピンが圧入される挿入孔を有する前記プリント配線板とを有する金属ベース基板である。
【０００８】
本発明の他の態様は、金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、前記金属プレート上にはんだシートを配置し、前記金属プレートが有する固定ピンを、プリント配線板の前記固定ピンの位置に対応して形成された挿入孔に圧入し、リフロー処理により前記はんだシートを溶融させる金属ベース基板の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、片面配線や多層及び両面配線のプリント配線板であっても、金属ベース基板が容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の実施の形態
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１に本実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の構成の一例を示す。図１に示すように、金属プレート付きプリント基板１００(以後、金属ベース基板１００と称す)は、プリント配線板１１０と、金属プレート１２０とを有する。
【００１１】
プリント配線板１１０は、金属プレート１２０に設けられた固定用ピン１２１を圧入するために固定ピン挿入孔１４４、スルーホール１４１、放熱用スルーホール１４２を有する。また、プリント配線板１１０は、表裏の両面に配線用及び金属プレートとの接続用のパターンランド１３０を有する。ここで、金属プレートとの接続用のパターンランドを１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃとする。固定ピン挿入孔１４４はスルーホールまたは一般穴のどちらでも良い。固定ピン挿入孔１４４は、プリント配線板１１０に少なくとも１つ以上形成され、形状は四角等のように丸以外の形状であってもよい。なお、挿入孔１４４は、図１に示すような貫通孔に限らない。また、プリント配線板１１０においてキャビティ構造が必要な場合は、キャビティ用開口部１４３を設けておいてもよい。
【００１２】
金属プレート１２０は、プリント配線板１１０と接続する側の面がプリント配線板１１０のパターンランド１３０と接触することを防止するための凹み１２２(以後、パターンランド逃げ１２２と称す)と、プリント配線板１１０との固定に使用する固定用ピン１２１を有する。固定用ピン１２１は、図２に示す模式図のように固定ピン挿入孔１４４に対応した位置に同数形成される。また、形状も固定ピン挿入孔１４４に応じた形状となる。
【００１３】
パターンランド逃げ１２２は、金属プレート１２０に対して機械加工又はエッチングにより加工される。また、パターンランド逃げ１２２の深さは任意であるが、金属プレート１２０とパターンランド１３０との接触を避けたい部分についてはパターンランド１３０のパターン厚以上とする。固定用ピン１２１は金属プレート１２０に圧入等で固定するか、金属プレート１２０との一体加工により形成してもよい。
【００１４】
金属プレート１２０と接続したいパターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに対応するパターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃには、はんだシート１５０が配置される。このはんだシート１５０は、図３に示すように、金属プレート１２０の固定用ピン１２１がプリント配線板１１０の固定ピン挿入孔１４４に圧入される前に、パターンランド逃げ１２２に置かれる。そして、固定ピン挿入孔１４４に固定用ピン１２１が圧入され、はんだシート１５０が金属プレート１２０のパターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとパターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃとの間に圧着される。
【００１５】
そして、図４に示すように、図１の金属ベース基板１００に一般のプリント配線板と同様にはんだペースト等を塗布後に部品１６１の実装を行う。この際、必要に応じてキャビティ用金属ブロック１６２と部品１６３を同様に実装する。その後、金属ベース基板１００がリフロー処理されることではんだシート１５０は、パターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、パターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ間においてはんだ層を形成する。このはんだ層は、パターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、パターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを電気的、機械的に接続する。また、部品１６１、１６３がパターンランド１３０に接続される。
【００１６】
図５に本実施の形態の金属プレート付きプリント基板１００の製造方法の手順を示す。まず、スルーホール１４１、１４２、固定ピン挿入孔１４４、パターンランド１３０を有するプリント配線板１１０を製造する。また、固定用ピン１２１、パターンランド逃げ１２２を有する金属プレート１２０を加工、製造する（Ｓ１０１）。
【００１７】
次に、金属プレート１２０のパターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ上に、にはんだシート１５０を設置する（Ｓ１０２）。次に、固定用ピン１２１を固定ピン挿入孔１４４に圧入し、金属プレート１２０とプリント配線板１１０を固定する。これにより、はんだシート１５０をパターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとパターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに圧着させる（Ｓ１０３）。最後に、金属プレート付きプリント基板１００をリフロー処理する（Ｓ１０４）。
【００１８】
以上、本発明の実施の形態では、以下のような効果を得ることができる。まず、多層（又は両面、片面）プリント配線板の製造後に、このプリント配線板とはんだシートを介して金属プレートの固定用ピンを圧入して固定する。このことにより、リフロー処理時のはんだの溶融による流れや吸い込み等によるプリント配線板と金属プレートの接続位置ずれの発生を防ぐことができる。このため、片面、両面、多層配線のどのプリント配線板でも金属ベース基板が容易に製造でき、従来問題となっていた製造時の煩雑さを解消できる。
【００１９】
また、金属プレートと接続したいパターンランドは、最終的にはんだ付けされるため、更に安定した電気的、機械的な接続状態を維持できる。
【００２０】
また、従来行われていたような、はんだペーストでプリント配線板と金属プレートをはんだ付けする場合では、はんだペーストの塗布からリフロー処理まで比較的短期間で処理を行う必要があった。しかし、本発明では、はんだシートを使用しているためプリント配線板に金属プレートを圧入固定した状態で長期間の保存が可能である。
【００２１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものでなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、キャビティ用金属ブロック１６２は、金属プレート１２０と一体加工としてもよい。また、プリント配線板側に凸状の固定用の突起物を有し、金属プレート側の凹状の開口部に、この凸状の固定用の突起物を圧入してプリント配線板と金属プレートを固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の断面構成図である。
【図２】実施の形態にかかる金属プレートとプリント配線板との接続関係を示す模式図である。
【図３】実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の製造過程を説明する図である。
【図４】実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の製造過程を説明する図である。
【図５】実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の製造手順を示すフローチャートである。
【図６】関連する金属プレート付きプリント基板の断面構成図である
【符号の説明】
【００２３】
１００ 金属プレート付きプリント基板
１１０ プリント配線板
１２０ 金属プレート
１２１ 固定用ピン
１３０ パターンランド
１４１ スルーホール
１４２ 放熱用スルーホール
１４３ キャビティ用開口部
１４４ 固定ピン挿入孔
１５０ はんだシート
１６１、１６３ 実装部品
１６２ キャビティ用金属ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ベース基板とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から銅等の金属板を最外層とした金属プレート付きプリント基板(以後、金属ベース基板と称す)がある。図６に関連する金属ベース基板１の断面図を示す。
【０００３】
図６に示すように金属ベース基板１は、プリント配線板１０の一方の面にパターンランド３０、他方に金属プレート２０が配置されている。プリント配線板１０、金属プレート２０には放熱目的、グランド配線用のスルーホール４０が形成されている。このような金属ベース基板１は放熱用途を中心に使用されている。なお、プリント配線板１０を多層化する場合、特にグランド配線用のスルーホールで無いものは金属プレート２０との短絡を防ぐため、金属プレート部分に樹脂埋め等で部分的な絶縁部５０を設けてスルーホールを配置する必要がある。
【０００４】
ここで、特許文献１にプリント配線板と金属プレートをはんだシートではんだ付けする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−５０９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような金属ベース基板１は、プリント配線板を部品搭載後に金属プレートにはんだ付けやネジ止めで取り付けることが多いが、組み立て作業が煩雑となる問題がある。
【０００６】
また、特許文献１のような技術では、プリント配線板と金属プレートをはんだペーストではんだ付けする方法も行なわれているが、プリント配線板と金属プレートとの位置合わせ等の部品実装工程が煩雑となりやすい問題がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、片面配線や多層及び両面配線のプリント配線板であっても容易に製造できる金属ベース基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、前記プリント配線板と金属プレートとの間に形成されたはんだ層と、前記プリント配線板との位置を固定するための固定ピンを少なくとも１つ有する前記金属プレートと、前記固定ピンの位置に対応して形成された前記固定ピンが圧入される挿入孔を有する前記プリント配線板とを有する金属ベース基板である。
【０００８】
本発明の他の態様は、金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、前記金属プレート上にはんだシートを配置し、前記金属プレートが有する固定ピンを、プリント配線板の前記固定ピンの位置に対応して形成された挿入孔に圧入し、リフロー処理により前記はんだシートを溶融させる金属ベース基板の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、片面配線や多層及び両面配線のプリント配線板であっても、金属ベース基板が容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の実施の形態
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１に本実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の構成の一例を示す。図１に示すように、金属プレート付きプリント基板１００(以後、金属ベース基板１００と称す)は、プリント配線板１１０と、金属プレート１２０とを有する。
【００１１】
プリント配線板１１０は、金属プレート１２０に設けられた固定用ピン１２１を圧入するために固定ピン挿入孔１４４、スルーホール１４１、放熱用スルーホール１４２を有する。また、プリント配線板１１０は、表裏の両面に配線用及び金属プレートとの接続用のパターンランド１３０を有する。ここで、金属プレートとの接続用のパターンランドを１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃとする。固定ピン挿入孔１４４はスルーホールまたは一般穴のどちらでも良い。固定ピン挿入孔１４４は、プリント配線板１１０に少なくとも１つ以上形成され、形状は四角等のように丸以外の形状であってもよい。なお、挿入孔１４４は、図１に示すような貫通孔に限らない。また、プリント配線板１１０においてキャビティ構造が必要な場合は、キャビティ用開口部１４３を設けておいてもよい。
【００１２】
金属プレート１２０は、プリント配線板１１０と接続する側の面がプリント配線板１１０のパターンランド１３０と接触することを防止するための凹み１２２(以後、パターンランド逃げ１２２と称す)と、プリント配線板１１０との固定に使用する固定用ピン１２１を有する。固定用ピン１２１は、図２に示す模式図のように固定ピン挿入孔１４４に対応した位置に同数形成される。また、形状も固定ピン挿入孔１４４に応じた形状となる。
【００１３】
パターンランド逃げ１２２は、金属プレート１２０に対して機械加工又はエッチングにより加工される。また、パターンランド逃げ１２２の深さは任意であるが、金属プレート１２０とパターンランド１３０との接触を避けたい部分についてはパターンランド１３０のパターン厚以上とする。固定用ピン１２１は金属プレート１２０に圧入等で固定するか、金属プレート１２０との一体加工により形成してもよい。
【００１４】
金属プレート１２０と接続したいパターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに対応するパターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃには、はんだシート１５０が配置される。このはんだシート１５０は、図３に示すように、金属プレート１２０の固定用ピン１２１がプリント配線板１１０の固定ピン挿入孔１４４に圧入される前に、パターンランド逃げ１２２に置かれる。そして、固定ピン挿入孔１４４に固定用ピン１２１が圧入され、はんだシート１５０が金属プレート１２０のパターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとパターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃとの間に圧着される。
【００１５】
そして、図４に示すように、図１の金属ベース基板１００に一般のプリント配線板と同様にはんだペースト等を塗布後に部品１６１の実装を行う。この際、必要に応じてキャビティ用金属ブロック１６２と部品１６３を同様に実装する。その後、金属ベース基板１００がリフロー処理されることではんだシート１５０は、パターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、パターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ間においてはんだ層を形成する。このはんだ層は、パターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、パターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを電気的、機械的に接続する。また、部品１６１、１６３がパターンランド１３０に接続される。
【００１６】
図５に本実施の形態の金属プレート付きプリント基板１００の製造方法の手順を示す。まず、スルーホール１４１、１４２、固定ピン挿入孔１４４、パターンランド１３０を有するプリント配線板１１０を製造する。また、固定用ピン１２１、パターンランド逃げ１２２を有する金属プレート１２０を加工、製造する（Ｓ１０１）。
【００１７】
次に、金属プレート１２０のパターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ上に、にはんだシート１５０を設置する（Ｓ１０２）。次に、固定用ピン１２１を固定ピン挿入孔１４４に圧入し、金属プレート１２０とプリント配線板１１０を固定する。これにより、はんだシート１５０をパターンランド逃げ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとパターンランド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに圧着させる（Ｓ１０３）。最後に、金属プレート付きプリント基板１００をリフロー処理する（Ｓ１０４）。
【００１８】
以上、本発明の実施の形態では、以下のような効果を得ることができる。まず、多層（又は両面、片面）プリント配線板の製造後に、このプリント配線板とはんだシートを介して金属プレートの固定用ピンを圧入して固定する。このことにより、リフロー処理時のはんだの溶融による流れや吸い込み等によるプリント配線板と金属プレートの接続位置ずれの発生を防ぐことができる。このため、片面、両面、多層配線のどのプリント配線板でも金属ベース基板が容易に製造でき、従来問題となっていた製造時の煩雑さを解消できる。
【００１９】
また、金属プレートと接続したいパターンランドは、最終的にはんだ付けされるため、更に安定した電気的、機械的な接続状態を維持できる。
【００２０】
また、従来行われていたような、はんだペーストでプリント配線板と金属プレートをはんだ付けする場合では、はんだペーストの塗布からリフロー処理まで比較的短期間で処理を行う必要があった。しかし、本発明では、はんだシートを使用しているためプリント配線板に金属プレートを圧入固定した状態で長期間の保存が可能である。
【００２１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものでなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、キャビティ用金属ブロック１６２は、金属プレート１２０と一体加工としてもよい。また、プリント配線板側に凸状の固定用の突起物を有し、金属プレート側の凹状の開口部に、この凸状の固定用の突起物を圧入してプリント配線板と金属プレートを固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の断面構成図である。
【図２】実施の形態にかかる金属プレートとプリント配線板との接続関係を示す模式図である。
【図３】実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の製造過程を説明する図である。
【図４】実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の製造過程を説明する図である。
【図５】実施の形態にかかる金属プレート付きプリント基板の製造手順を示すフローチャートである。
【図６】関連する金属プレート付きプリント基板の断面構成図である
【符号の説明】
【００２３】
１００ 金属プレート付きプリント基板
１１０ プリント配線板
１２０ 金属プレート
１２１ 固定用ピン
１３０ パターンランド
１４１ スルーホール
１４２ 放熱用スルーホール
１４３ キャビティ用開口部
１４４ 固定ピン挿入孔
１５０ はんだシート
１６１、１６３ 実装部品
１６２ キャビティ用金属ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、
前記プリント配線板と金属プレートとの間に形成されたはんだ層と、
前記プリント配線板との位置を固定するための固定ピンを少なくとも１つ有する前記金属プレートと、
前記固定ピンの位置に対応して形成された前記固定ピンが圧入される挿入孔を有する前記プリント配線板と、
を有する金属ベース基板。
【請求項２】
前記はんだ層は、はんだシートをリフロー処理し形成される請求項１に記載の金属ベース基板。
【請求項３】
前記プリント配線板は、一方の面に上部パターン電極が設けられ、且つ他方の面に下部パターン電極が設けられている請求項１または請求項２に記載の金属ベース基板。
【請求項４】
前記上部パターン電極と下部パターン電極が、スルーホールを介して接続される請求項３に記載の金属ベース基板。
【請求項５】
金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、
前記金属プレート上にはんだシートを配置し、
前記金属プレートが有する固定ピンを、プリント配線板の前記固定ピンの位置に対応して形成された挿入孔に圧入し、
リフロー処理により前記はんだシートを溶融させる金属ベース基板の製造方法。
【請求項６】
前記プリント配線板は、一方の面に上部パターン電極が設けられ、且つ他方の面に下部パターン電極が設けられている請求項５に記載の金属ベース基板の製造方法。
【請求項７】
前記上部パターン電極と下部パターン電極が、スルーホールを介して接続される請求項６に記載の金属ベース基板の製造方法。
【請求項１】
金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、
前記プリント配線板と金属プレートとの間に形成されたはんだ層と、
前記プリント配線板との位置を固定するための固定ピンを少なくとも１つ有する前記金属プレートと、
前記固定ピンの位置に対応して形成された前記固定ピンが圧入される挿入孔を有する前記プリント配線板と、
を有する金属ベース基板。
【請求項２】
前記はんだ層は、はんだシートをリフロー処理し形成される請求項１に記載の金属ベース基板。
【請求項３】
前記プリント配線板は、一方の面に上部パターン電極が設けられ、且つ他方の面に下部パターン電極が設けられている請求項１または請求項２に記載の金属ベース基板。
【請求項４】
前記上部パターン電極と下部パターン電極が、スルーホールを介して接続される請求項３に記載の金属ベース基板。
【請求項５】
金属プレートと、プリント配線板とを有した金属ベース基板であって、
前記金属プレート上にはんだシートを配置し、
前記金属プレートが有する固定ピンを、プリント配線板の前記固定ピンの位置に対応して形成された挿入孔に圧入し、
リフロー処理により前記はんだシートを溶融させる金属ベース基板の製造方法。
【請求項６】
前記プリント配線板は、一方の面に上部パターン電極が設けられ、且つ他方の面に下部パターン電極が設けられている請求項５に記載の金属ベース基板の製造方法。
【請求項７】
前記上部パターン電極と下部パターン電極が、スルーホールを介して接続される請求項６に記載の金属ベース基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２００２３４（Ｐ２００９−２００２３４Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４００４０（Ｐ２００８−４００４０）
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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