JP2002158436A - 回路基板の半田付け方法 - Google Patents

回路基板の半田付け方法

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JP2002158436A
JP2002158436A JP2000349350A JP2000349350A JP2002158436A JP 2002158436 A JP2002158436 A JP 2002158436A JP 2000349350 A JP2000349350 A JP 2000349350A JP 2000349350 A JP2000349350 A JP 2000349350A JP 2002158436 A JP2002158436 A JP 2002158436A
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soldering
lead
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Mayumi Arakawa
真由美 荒川
Mitsuhisa Nakai
満久 中井
Atsushi Kobayashi
淳 小林
Hitoshi Masuda
仁史 増田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛を含有しない半田材料によって半田付けを
行う場合に、リード足挿入実装部品と両面表面実装部品
混載の電子制御装置においては、表面実装部品リフロー
後にフローを実施する際、リフロー半田材料の融点が低
いためにフローの伝熱によってリフロー半田が再溶解し
て、表面実装部品の位置ズレ、部品立ち、不良半田を発
生させるという課題が有る。 【解決手段】 リード足実装部品(LMD)14および
リード足挿入実装部品14の半田付け面に実装した表面
実装部品(SMD)13と、回路基板11の導電部分を
フロー工法で半田付けし、そののちリード足挿入実装部
品14と同一面に実装した表面実装部品13をリフロー
工法で半田付けするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛を含有しない半
田材料を用いた回路基板の半田付け方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、電子制御装置の回路基板と基
板上の電子部品は、錫−鉛が主成分である共晶半田と呼
ばれる材料で接合するのが一般的であった。半田材料中
の鉛は接合時の溶融点を下げると共に流動性及び濡れ性
を改善する重要な役割を果たしている。しかし、鉛は毒
性の強い重金属であるために、環境保護の観点から半田
材料に含有される鉛について関心が高まっており、電子
制御装置が廃棄された後、酸性雨等によって半田中の鉛
が土壌に溶出して地下水を汚染し、環境破壊につながる
危険性が指摘されている。このため、鉛を含有しない半
田材料(以下、鉛フリー半田)の開発と、それを用いた
半田付け工法の確立が急がれている。
【0003】以下、図4を用いて鉛を含有する共晶半田
による半田付け工法の従来技術について説明する。同図
において、回路基板11のリード足挿入実装部品部品
(以下LMDと称す)14が配置される面をA面とし、
LMD14の足が出る方の面をB面と称しており、面の
上下を明確に示すために、便宜的に回路基板11を示す
図の右端部にA面側について矢印を付している。すなわ
ち矢印のついていない側の面がB面である。(以下、他
図についても同様にして面を特定する。)まず同図を用
いて、回路基板11にLMD(例えば、トランジスタ1
4aや足つき抵抗14b)と両面に表面実装部品(以
下、SMDと称す)13(例えば、表面実装抵抗やマイ
コンであり、13a、13bで示す)を実装する電子制
御装置の従来の半田付け工程について順を追って説明す
る。
【0004】まずステップ401で示すように、クリー
ム半田15を回路基板11上の所定の部位に印刷工法等
を用いて塗布する。次いでSMD13aを実装し(ステ
ップ402)、加熱工程403でクリーム半田15を溶
融させてA面側の半田付けを完了する。この加熱による
半田工程がリフロー工法である。次に回路基板11を反
転させて、残るB面に熱硬化性の接着剤12を塗布する
(ステップ404)。これにB面側のSMD13bを実
装して(ステップ405)加熱工程を経て接着剤12を
硬化させる(ステップ406)。そして再度回路基板1
1を反転させてLMD14を実装する(ステップ40
7)。ここで、上記のB面側のSMD13bは接着剤1
2で固定されているため回路基板11を反転させても、
簡単に落下することはない。この状態でB面側に対して
半田噴流槽16を通過させるフロー工程408を実施し
て、SMD13bとLMD14を同時に半田付けする。
上記の様にして、一方の面にLMD14及び両面にSM
D13を混載する電子制御装置の半田付け工程を完了す
るのが一般的な方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】現在、上記のような回
路基板の製造工程に鉛フリー半田を適用するに際し、溶
融温度の上昇を抑制しながらも接合強度を確保するため
に、多種の金属組成が検討されている。さらに最適組成
と工法のマッチングが求められている。一例としてリフ
ロー工法用鉛フリー半田のSn(錫)−Zn(亜鉛)−
Bi(ビスマス)系の材料の溶融温度は約197℃であ
る。一方、フロー工法用の、Sn−Cu(銅)系半田で
は220℃である。いずれも従来のSn−Pb(鉛)共
晶半田が183℃であるのに対して、溶融温度が大きく
異なる結果となっているが、リフロー工法、フロー工法
とも其々の工法に限定すれば最適な鉛フリー半田材料を
用いることによって工法の確立が可能となっている。
【0006】しかし、前記のLMDと両面へのSMD混
載の電子制御装置においては、図4のステップ408に
示すようにフロー工程を実施する際、先に実装を完了し
ているA面側表面実装部品のリフロー半田の融点が低い
ために、フロー工程の熱によってリフロー半田が再溶解
して、部品の位置ズレ、部品立ち、不良半田を発生させ
ることになり、混載された回路基板に対しては従来工法
の適用が困難になっていることが大きな課題となってい
る。
【0007】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であり、LMD・SMD混載の回路基板であっても良好
な鉛フリー半田を用いた半田付けを行うことができる半
田付け方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本願発明は、両面に導電部分が設けられた基材で、リ
ード足挿入実装部品を基材の一方の面に、また表面実装
部品を両面または前記リード足挿入実装部品と同一面に
実装した回路基板で、部品と基材の導電部分との接合に
鉛を含有しない半田材料を用いる半田付け工法におい
て、前記リード足実装部品およびリード足挿入実装部品
の半田付け面に実装した表面実装部品と、基材の導電部
分をフロー工法で半田付けし、そののち前記リード足挿
入実装部品と同一面に実装した表面実装部品をリフロー
工法で半田付けするようにしたものである。
【0009】この工法によると、両面実装されている表
面実装部品を鉛フリー半田で実装できるので、限られた
スペースの回路基板上に円滑に部品配置できる。
【0010】また、上記リフロー工法において、リード
足挿入実装部品を耐熱カバーで保護するものである。
【0011】この工法により、耐熱性を考慮した部品の
選定に時間が費やされることもなく、実装可能な部品の
種類も多くなる。
【0012】また、両面に導電部分が設けられた基材
で、リード足挿入実装部品を基材の一方の面に、また表
面実装部品を両面または前記リード足挿入実装部品と同
一面に実装した回路基板で、フロー工法で半田付けし、
さらにフロー時に発生する熱によりリード足挿入部品と
同一面に実装している表面実装部品の半田付けをおこな
うものである。
【0013】この工法によれば、鉛フリー半田の溶解温
度差を生かし、表面実装部品および、リード足挿入部品
全てをフロー半田工法で実装することが可能となるた
め、新たな設備導入及び工法上の特別な措置は不要であ
り、製造コストを低減することが可能である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。従来例を示した図4と
同一構成のものは、同一番号を付して説明する。
【0015】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1に係る半田付け工法を示している。以下、図1を
もとに、順を追って説明する。
【0016】同図ステップ101に示すように、回路基
板11上に熱硬化性の接着剤12を塗布する(以下この
面をA面とする)。次に表面実装部品13を実装し(ス
テップ102)、加熱工程を経て接着剤12を硬化させ
る(ステップ103)。次に、回路基板11を上下反転さ
せるが、表面実装部品13は接着剤12で固定されてい
るためA面から容易に落下することはない。次に、上記
A面の裏面(以下B面とする)にリード足挿入部品(S
MD)14(ここではLMDの抵抗体)を実装して(ス
テップ104)、接着剤12で固定されている表面実装
部品(SMD)13aと同時にフロー工法で半田付けし
て(ステップ105)A面の半田付けを完了する(ステッ
プ106)。この後、B面にクリーム半田15を塗布し
(ステップ107)、表面実装部品13bを実装して(ス
テップ108)、リフロー工法で半田付けして(ステップ
109)B面の半田付けを完成する(ステップ110)。
【0017】この工法では、フロー工法による半田付け
をリフロー工法による半田付けの前に実施するため、フ
ロー工法による半田付け時に、リフロー半田が溶解する
ことはない。また、フロー半田付け工法用鉛フリー半田
材料であるSn−Cu系は、融解温度が約220℃と高
く、リフロー工法時においても、その熱によってすでに
半田付けされたフロー半田が再溶解することもなく、従
来の工法での不具合を回避し、両面に実装された表面実
装部品の鉛フリー半田による半田付けを高品質で実現す
ることが可能となる。
【0018】(実施の形態2)図2は、本発明の実施の
形態2に係る半田付け工法を示している。ステップ20
8に示すように、リフロー半田付け工程の前段階におい
て、リード足挿入部品14周辺を金属カバー17で覆う
ようにしている。その他の工程は実施の形態1と同様の
ため説明を省略する。金属カバー17はLMDを覆うよ
うに構成されていれば良く、例えば覆うことが必要な部
品ひとつひとつにもうけてもよいし、または、覆う必要
のない部品及びリフロー工程の対象となるSMDの部分
だけ露出する様にしたマスク手段であってもよい。要す
るに、種類によっては熱に弱いLMD部品をリフロー工
程の高熱から保護できればよい。
【0019】本実施の形態では14aは熱的に弱いトラ
ンジスタなどの部品で、14bは比較的熱的に強いLM
D抵抗などを挙げている。従って、必ずしも金属カバー
17は比較的熱的に強いLMD抵抗14bまで保護する
必要はないが、必要に応じて保護しても問題はない。
【0020】すなわちこの工法により、リフロー半田付
け工程時の発熱により、リード足挿入部品14が破壊を
避けることができる。また、金属カバー17は耐熱性が
あり、繰り返し使用が可能で工程上のランニングコスト
を抑制することができる。
【0021】(実施の形態3)図3は、本発明の実施の
形態3に係る半田付け工法を示している。同図のステッ
プ302〜303で示すように、回路基板11のB面に
熱硬化性の接着剤12を塗布して表面実装部品13aを
実装し、加熱工程を経て、接着剤12を硬化させる(ス
テップ304)。次に回路基板11を反転させ、回路基
板11のA面にリフロー工法用鉛フリー半田材料(クリ
ーム半田15)を塗布し(ステップ305)、表面実装部
品13bを実装する。また同じ面にリード足挿入部品1
4a、14bも実装する(ステップ306)。次に、ステ
ップ307で示すようにフロー半田工程によりリード足
挿入部品14a、14bと、熱硬化製の接着材12を塗
布した表面実装部品13bを半田付けする。この基板の
B面をフロー工法で半田付けしている時のA面の表面温
度は、200℃を越えることが実証されており、この熱
によりフロー工法用の鉛フリー半田材料が溶融し、A面
の表面実装部品13bも半田付けすることができる。
【0022】この工法によれば、鉛フリー半田の溶解温
度差を生かし、表面実装部品13および、リード足挿入
部品14全てをフロー半田工法で実装することが可能と
なるため、新たな設備導入及び工法上の特別な措置は不
要であり、製造コストを低減することが可能である。
【0023】
【発明の効果】以上のように本願発明によれば、リード
足挿入実装部品と両面表面実装部品の混載の場合であっ
ても鉛フリー半田材料での半田付けが可能となり、鉛フ
リー半田材料と工法の一致が図れるため、安定した品質
の鉛フリーはんだ付けを行うことができる。
【0024】また、本願発明によれば、耐熱性の金属カ
バーでリード足挿入実装部品を覆うことで、リフロー工
法時の熱による部品破壊を回避することができる。この
工法により、幅広い部品選定ができ、多種多様のリード
足挿入実装部品を搭載することができる。
【0025】また、本願発明によれば、リード足挿入実
装部品と、基板両面に実装した表面実装部品を、鉛フリ
ー半田材料を用いたフロー工法による半田付けができ
る。この工法により、従来のリフロー工程及び、フロー
工程の両方を実施していた半田付け工法がフロー工法の
みで完結するため、実装工数はもとより、フロー工法用
の設備だけで半田付け工程が完了し、トータルコストを
削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る半田付け工法の説
明図
【図2】本発明の実施の形態2に係る半田付け工法の説
明図
【図3】本発明の実施の形態3に係る半田付け工法の説
明図
【図4】従来技術の半田付け工法の説明図
【符号の説明】
11 回路基板 12 接着剤 13、13a、13b 表面実装部品 14、14a、14b リード足挿入実装部品 15 クリーム半田 16 半田噴流槽 17 金属カバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 1/08 320 B23K 1/08 320Z // B23K 101:42 101:42 (72)発明者 小林 淳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 増田 仁史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4E080 AA01 AB03 5E319 AA02 AA03 AB01 AB05 AC01 BB01 CC23 CC28 CC36 CD15 CD26 CD28 CD29 CD32 GG09 GG11 GG15

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両面に導電部が設けられた回路基板の基
    材の一方の面にリード足挿入実装部品を配し、更に少な
    くとも前記リード足挿入実装部品を配した面に表面実装
    部品を配するようにした回路基板であって、前記リード
    足挿入実装部品または前記表面実装部品と基材の導電部
    分との接合に鉛を含有しない半田材料を用いる半田付け
    工法において、 まず、前記リード足挿入実装部品を配したのと反対の面
    において少なくとも前記リード足挿入実装部品の足部と
    基材の前記導電部とをフロー工程で半田付けし、その後
    に前記リード足挿入実装部品と同一面に実装した表面実
    装部品をリフロー工程で半田付けするようにしたことを
    特徴とする回路基板の半田付け方法。
  2. 【請求項2】 リフロー工程を行う前に、特定のリード
    足挿入実装部品をリフロー工程時の高熱環境から熱的に
    保護する熱保護手段を前記リード足挿入実装部品に対し
    て施してからリフロー工程を行うようにすることを特徴
    とする請求項1記載の回路基板の半田付け方法。
  3. 【請求項3】 両面に導電部が設けられた回路基板の基
    材の一方の面にリード足挿入実装部品を配し、更に少な
    くとも前記リード足挿入実装部品を配した面に表面実装
    部品を配するようにした回路基板であって、前記リード
    足挿入実装部品または前記表面実装部品と基材の導電部
    分との接合に鉛を含有しない半田材料を用いる半田付け
    工法において、 前記リード足挿入実装部品を配した面に半田材料を介し
    て前記表面実装部品を配してから、前記リード足挿入実
    装部品を配したのと反対の面において少なくとも前記リ
    ード足挿入実装部品の足部と基材の前記導電部とをフロ
    ー工程により半田付けをおこなうようにしたことを特徴
    とする回路基板の半田付け工法。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれか一項に記載の
    回路基板の半田付け工法をもちいて製造されたことを特
    徴とする電子部品の回路基板。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023286426A1 (ja) * 2021-07-14 2023-01-19 国立研究開発法人産業技術総合研究所 電子部品の実装方法及び電子部品実装用部分シールド基板

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023286426A1 (ja) * 2021-07-14 2023-01-19 国立研究開発法人産業技術総合研究所 電子部品の実装方法及び電子部品実装用部分シールド基板

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