JP2001522532A - プリント回路板に金属物を取り付ける方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属フランジ（２０２）および他の部品（３０９）をプリント回路板（２０１）に半田付けするための１段階の加熱印加について開示する。プリント回路板（２０１）は、一つまたはそれ以上の開口部（２０３）を含み、ここで半田ペースト（３０５）が供給され、金属フランジ（２０２）および他の部品（３０９）とともに加熱される。半田ペースト（３０５）を保持する開口部（２０３）は、非金属表面の壁を有し、ここで半田はフランジ（２０２）およびプリント回路板（２０１）の表面が半田付けされる領域に流れるように、半田は加熱工程中にはじかれる。

Description

【発明の詳細な説明】 プリント回路板に金属物を取り付ける方法 発明の分野 本発明は、部品を半田付けすることに関し、さらに詳しくは、プリント回路板 に金属物を半田付けすることに関する。 発明の背景 金属フランジなどの金属物は、さまざまな理由のためにプリント回路板（ＰＣ Ｂ：Printed Circuit Board）に半田付けされる。その理由の一つは、パワー増 幅器をパワー増幅器用のヒートシンクとして機能し、かつこの増幅器の回路接地 となる金属フランジに取り付けることである。従って、回路接地およびパワー増 幅器からの除熱が損なわれないように、フランジをＰＣＢに半田付けしなければ ならない。 金属フランジをＰＣＢに半田付けする場合、従来技術の半田付けプロセスには 少なくとも２つの問題がある。第１の問題は、金属フランジとＰＣＢの装着面の 間で間隙(voids)が生じることである。第２の問題は、金属フラン ジおよび他の部品をＰＣＢに適切に半田付けするためには、少なくとも二段階の 加熱が必要なことである。 第１の加熱段階では、フランジのみがＰＣＢに半田付けされる。第２の加熱段 階では、低い融解温度を有する半田で、他のより小さな部品がＰＣＢに半田付け される。第２段階における半田の低い融解温度は、第１段階で用いられた半田を リフローさせずに、２度目にＰＣＢに熱を印加することを可能にする。しかし、 ＰＣＢに対して一回目に高温の熱を印加することは、ＰＣＢの上層の半田レジス ト層を焼く。そのため、この第２段階は余分な段階であるだけでなく、非効率的 および／または非効果的でもある。 第１図を参照して、従来技術の半田付けプロセスは、フランジ１０２とＰＣＢ １０３との間に、フランジの実際の形状および寸法にあらかじめ形成された半田 １０１の薄層を配置することからなる。次に、あらかじめ形成された半田１０１ がＰＣＢ１０３およびフランジ１０２の表面の間で融解するまで、フランジ１０ ２およびＰＣＢ１０３に熱が印加される。しかし、この半田付け方法が用いられ ると、ＰＣＢ１０３とフランジ１０２との間に間隙が生じる。半田１０１内の半 田合金が融解する前に、半田１０１の半田フラックス成分が気体に変化するので 、間隙が生じる。生成した気体はＰＣＢ１０３およびフランジ１０２の表面の間 で閉じ込められ、間隙を作る。その結果、均等な半田装着はできなくなり、その ため電気接地特性や、フランジ１ ０２に装着されたパワー増幅器からの除熱が大幅に損なわれる。 従って、従来技術の欠点を克服する、金属フランジおよび他の部品をＰＣＢに 半田付けする方法が必要とされる。 図面の簡単な説明 第１図は、従来技術の半田付けプロセスを概略的に示す。 第２図は、本発明の実施例による、フランジと、開口部を有するＰＣＢとの装 着を概略的に示す。 第３図は、本発明の実施例による、加熱工程前に半田ペーストで充填された開 口部を概略的に示す。 第４図は、本発明の実施例による、加熱工程後の第３図に示す開口部を概略的 に示す。 本発明の好適な実施例 概略的にいうと、金属フランジおよび他の部品をプリント回路板に半田付けす るための１段階の加熱印加について開示する。プリント回路板は、一つまたはそ れ以上の貫通開口部(through apertures)を含み、ここで半田ペーストが供給さ れ、金属フランジおよび他の部品とともに加熱される。半田ペーストを保持する 開口部は非金属表面の壁を有し、ここで半田はフランジおよびプリント回路板の 表面 が半田付けされる領域に流れるように、半田は加熱工程中にはじかれる。 具体的にいうと、プリント回路板は、第１面および第２面と、半田ペーストを 保持するための少なくとも一つの開口部とを有し、金属フランジは、半田ペース トによってプリント回路板の第２面に結合され、この半田ペーストは、プリント 回路板およびフランジの加熱中に開口部からフラッシュ・アウト(flush out)さ れる。プリント回路板の開口部は非金属表面で被覆され、それにより半田ペース トは加熱中にフラッシュアウトできる。プリント回路板の第１面は、開口部の周 りの縁(rim)を含み、この縁は非金属材料からなり、半田ペーストが縁付近の部 品に装着することを防ぐ。好適な実施例では、プリント回路板は、複数の円形の 開口部を有し、この開口部は実質的に同じ直径でも、あるいは実質的に異なる直 径を有してもよい。 金属フランジをプリント回路板に半田付けする方法は、プリント回路板に配置 された開口部内に半田ペーストを供給する段階であって、前記プリント回路板は 第１面および第２面を有する、段階を含む。次に、フランジはプリント回路板の 第２面に結合され、プリント回路板および装着されたフランジは、開口部内の半 田ペーストが融解し、プリント回路板の第２面と金属フランジとの間で吸い上げ られる(wick)ように加熱される。本方法は、部品も加熱する段階の後にプリント 回路板に装着されるように、加熱する段 階の前に、半田ペーストで部品をプリント回路板の第１面に結合する段階をさら に含む。 プリント回路板に配置された開口部内に半田ペーストを供給する段階であって 、前記プリント回路板は第１面および第２面を有する段階を利用して、装置は製 造される。次に、フランジはプリント回路板の第２面に結合され、プリント回路 板および装着されたフランジは、開口部内の半田ペーストが融解し、プリント回 路板の第２面と金属フランジとの間で吸い上げられるように加熱される。 第２図は、本発明による、金属フランジ２０２と、開口部２０３を有するプリ ント回路板（ＰＣＢ）２０１の装着を概略的に示す。第２図に示すように、ＰＣ Ｂ２０１は、フランジ２０２が装着される領域にいくつかの開口部２０３を有す る。好適な実施例では、開口部２０３は円形であり、それぞれは実質的に同じ直 径を有する。当業者であれば、開口部は実質的に異なる直径でもよく、あるいは 任意の特定の形状でもよいことが理解される。開口部２０３は、その縁またはそ の空洞の壁において金属表面を有さず、また第１面２０４から、金属フランジ２ ０２が装着された第２面２０５までＰＣＢ２０１を貫通するように穴があけられ る。開口部２０３の縁では、加熱工程中に半田が縁または周辺領域に対して、あ るいは開口部２０３付近の部品に対して接着しないように、半田レジストが適用 される。 金属フランジ２０２をＰＣＢ２０１に装着するプロセス は、例えば、クランプ，圧着または接着剤などの化学接着など、任意の数の工程 を介してフランジ２０２をＰＣＢ２０１に結合することによって開始する。次に 、第３図を参照して、開口部２０３は半田ペースト３０５で充填される。別の実 施例では、半田ペースト３０５を最初に開口部２０３に入れて、次にＰＣＢ２０ １を金属フランジ２０２に結合できる。半田ペースト３０５は、半田合金と、半 田ペースト３０５内の半田合金より先に融解する半田フラックスとによって実質 的に構成される。次に、半田ペースト３０５が融解し、ＰＣＢ２０１と金属フラ ンジ２０２との間の空間３０６内に吸い上がるように、熱が印加される。第４図 に示すように、半田ペースト３０５は開口部２０３からフラッシュされる。本発 明による開口部を利用すると、開口部２０３内に供給された半田ペースト３０５ は融解して、開口部２０３を下に流れ、フランジ２０２とＰＣＢ２０１との間の 空間３０６に移動する。フラックスから生成される気体は、ＰＣＢ２０１の両面 を介して、あるいは開口部２０３にてＰＣＢ２０１の第１面２０４を介して逃げ る。そのため、フラックスからの気体は閉じ込められず、本発明により第４図に 示すように、ＰＣＢ２０１とフランジ２０２との間に均等な半田装着が形成され る。 第３図に示すように、ＰＣＢ２０１の第１面２０４上の半田レジスト３０４は 、開口部２０３の縁に配置され、開口部２０３自体は非金属表面で被覆され、そ れにより半田 ペースト３０５は加熱工程中にフラッシュ・アウトできる。半田ペースト３０５ の供給は通常温度で行われ、半田ペースト３０５の融解は過剰な加熱なしに開始 し、これは半田ペースト３０５の融解点以上の温度の大幅な上昇を防ぐ。従って 、例えば部品３０９などの他の部品は、半田ペースト３０５で部品３０９を装着 し、本発明による一つの段階で部品３０９，ＰＣＢ２０１および金属フランジ２ ０２を加熱することによって、ＰＣＢ２０１の第１面２０４に装着できる。 本発明について特定の実施例を参照して具体的に図説したが、発明の精神およ び範囲から逸脱せずに形式および詳細における様々な変更が可能なことを当業者 には理解されたい。あらゆる手段および段階の対応する構造，材料，行為および 同等、ならびに請求項における機能要素は、具体的に請求される他の請求要素と 組み合わせて機能を実施するための任意の構造，材料または行為を含むものとす る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．装置であって： 第１面および第２面と、半田ペーストを保持するための少なくとも一つの開口 部とを有するプリント回路板；および 前記半田ペーストによって前記プリント回路板の前記第２面に結合された金属 フランジであって、前記半田ペーストは、前記プリント回路板およびフランジの 加熱中に前記開口部からフラッシュ・アウトされる、金属フランジ； によって構成されることを特徴とする装置。 ２．前記プリント回路板の前記開口部は、加熱中に前記半田ペーストをフラッ シュ・アウトすることを可能にする非金属表面で被覆されることを特徴とする請 求項１記載の装置。 ３．前記プリント回路板の前記第１面は、前記開口部の周りの縁を含み、前記 縁は、前記半田ペーストが前記縁の付近の部品に接着することを防ぐ非金属材料 からなることを特徴とする請求項１記載の装置。 ４．前記プリント回路板は、複数の前記開口部を有することを特徴とする請求 項１記載の装置。 ５．前記複数の開口部は、実質的に同じ直径を有する円形であることを特徴と する請求項４記載の装置。 ６．前記複数の開口部は、実質的に異なる直径を有する 円形であることを特徴とする請求項４記載の装置。 ７．金属フランジをプリント回路板に半田付けする方法であって： 前記プリント回路板に配置された開口部内に半田ペーストを供給する段階であ って、前記プリント回路板は第１面および第２面を有する、段階； 前記プリント回路板の前記第２面に前記フランジを結合する段階；および 前記開口部内の前記半田ペーストが融解し、前記プリント回路板の前記第２面 と前記金属フランジとの間で吸い上げられるように、前記プリント回路板および 前記装着されたフランジを加熱する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 ８．加熱する段階の後に部品も前記プリント回路板に装着されるように、加熱 する段階の前に、部品を前記プリント回路板の前記第１面に前記半田ペーストで 結合する段階をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項７記載の方法。 ９．以下の段階を利用して製造される装置であって： プリント回路板に配置された開口部内に半田ペーストを供給する段階であって 、前記プリント回路板は第１面および第２面を有する、段階； 前記プリント回路板の前記第２面にフランジを結合する段階；および 前記開口部内の前記半田ペーストが融解し、前記プリント回路板の前記第２面 と前記金属フランジとの間で吸い上げられて、前記装置となるように、前記プリ ント回路板および前記装着されたフランジを加熱する段階； を利用して製造される装置。